JP2009234480A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期にわたって、スティックスリップ現象を抑えてスティックスリップによる異音の発生を防止できる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】内周側に複数の外側軌道面１，２を有する外方部材３と、外周側に前記外側軌道面１，２と対向する内側軌道面４，５を有する内方部材６と、対向する外側軌道面１，２と内側軌道面４，５との間に配置された複数列の転動体２８とを有する転がり軸受３１を備える。内方部材６に等速自在継手７の外側継手部材を連結した車輪用軸受装置である。内方部材６と等速自在継手７の外側継手部材との間に、内方部材６のインボード側の径方向端面４０と、径方向端面４０に対向する外側継手部材の対向端面４１との間のトルク伝達に伴う相対変位を規制する補助的トルク伝達構造Ｍを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に関する。

車輪用軸受装置には、第１世代と称される複列の転がり軸受を単独に使用する構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に有する第２世代に進化し、さらに、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の外周に複列の転がり軸受の一方の内側軌道面が一体に形成された第３世代、さらには、ハブ輪に等速自在継手が一体化され、この等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に複列の転がり軸受の他方の内側軌道面が一体に形成された第４世代のものまで開発されている。

例えば、特許文献１には、第３世代と呼ばれるものが記載されている。第３世代と呼ばれる車輪用軸受装置は、図１５に示すように、外径方向に延びるフランジ１５１を有するハブ輪１５２と、このハブ輪１５２に外側継手部材１５３が固定される等速自在継手１５４と、ハブ輪１５２の外周側に配設される外方部材１５５とを備える。

等速自在継手１５４は、前記外側継手部材１５３と、この外側継手部材１５３の椀形部１５７内に配設される内側継手部材１５８と、この内側継手部材１５８と外側継手部材１５３との間に配設されるボール１５９と、このボール１５９を保持する保持器１６０とを備える。また、内側継手部材１５８の中心孔の内周面にはスプライン部１６１が形成され、この中心孔に図示省略のシャフトの端部スプライン部が挿入されて、内側継手部材１５８側のスプライン部１６１とシャフト側のスプライン部とが係合される。

また、ハブ輪１５２は、筒部１６３と前記フランジ１５１とを有し、フランジ１５１の外端面（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１６５が突設されている。

そして、筒部１６３の椀形部１５７側端部の外周面に小径段差１６６が設けられ、この小径段差１６６に内輪１６７が嵌合されている。ハブ輪１５２の筒部１６３の外周面のフランジ近傍には第１内側軌道面１６８が設けられ、内輪１６７の外周面に第２内側軌道面１６９が設けられている。また、ハブ輪１５２のフランジ１５１にはボルト装着孔１６２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１５１に固定するためのハブボルト１８２がこのボルト装着孔１６２に装着される。

外方部材１５５は、その内周に２列の外側軌道面１７０、１７１が設けられると共に、その外周にフランジ（車体取付フランジ）１８３が設けられている。そして、外方部材１５５の第１外側軌道面１７０とハブ輪１５２の第１内側軌道面１６８とが対向し、外方部材１５５の第２外側軌道面１７１と、内輪１６７の第２内側軌道面１６９とが対向し、これらの間に転動体１７２が介装される。

ハブ輪１５２の筒部１６３に外側継手部材１５３の軸部１７３が挿入される。軸部１７３は、その反椀形部の端部にねじ部１７４が形成され、このねじ部１７４と椀形部１５７との間にスプライン部１７５が形成されている。また、ハブ輪１５２の筒部１６３の内周面（内径面）にスプライン部１７６が形成され、この軸部１７３がハブ輪１５２の筒部１６３に挿入された際には、軸部１７３側のスプライン部１７５とハブ輪１５２側のスプライン部１７６とが係合する。

そして、筒部１６３から突出した軸部１７３のねじ部１７４にナット部材１７７が螺着され、ハブ輪１５２と外側継手部材１５３とが連結される。この際、ナット部材１７７の内端面（裏面）１７８と筒部１６３の外端面１７９とが当接するとともに、椀形部１５７の軸部側の端面１８０と内輪１６７の外端面１８１とが当接する。すなわち、ナット部材１７７を締付けることによって、ハブ輪１５２が内輪１６７を介してナット部材１７７と椀形部１５７とで挟持される。

また、近年では、図１６に示すように、ハブ輪１５２のインボード側端部を外径側へ加締めて加締部１８５を形成し、この加締部１８５にて内輪１６７を押圧することによって、この軸受に予圧を付与するものもある。この際、椀形部１５７の軸部側の端面１８０と加締部１８５の端面１８５ａとが当接する。

このような車輪用軸受装置において、運転時にしばしばスティックスリップ音が発生することがあった。この種の異音の発生は、ハブ輪１５２側と外側継手部材１５３側との間で伝達されるトルクの変動に伴い、内輪１６７（又は加締部１８５）と外側継手部材１５３の肩部との当接面同士が擦れ合うことが原因であることが知られている。すなわち、外側継手部材１５３の軸部１７３に形成されたスプライン部１７５を介してトルクはハブ輪１５２に伝達されるが、このスプライン嵌合部の円周方向ガタが大きいと、車両の加速・減速の繰り返しにより異音が発生する。

そこで、従来には、一方の当接面（例えば内輪１６７の端面）にグリース溜め用の溝等を設け、当接面間にグリースを介在させたものがある（特許文献１、特許文献２）。
特開２０００−１１０８４０号公報 特開２００３−１３６９０８号公報

しかしながら、前記特許文献１及び特許文献２に記載のものでは、スティックスリップの繰り返しに伴う、当接面の経時的な摩擦および表面性状の劣化進行が不可避である。しかも、充填グリースの経時的な変質と枯渇が相まって、スティックスリップ音（いわゆるカッキン音）の防止効果を長期にわたって持続させることが困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みて、長期にわたって、スティックスリップ現象を抑えてスティックスリップによる異音の発生を防止できる車輪用軸受装置を提供する。

本発明の車輪用軸受装置は、内周側に複数の外側軌道面を有する外方部材と、外周側に前記外側軌道面と対向する内側軌道面を有する内方部材と、対向する外側軌道面と内側軌道面との間に配置された複数列の転動体とを有する転がり軸受を備え、前記内方部材に等速自在継手の外側継手部材を連結した車輪用軸受装置であって、内方部材と等速自在継手の外側継手部材との間に、内方部材のインボード側の径方向端面と、この径方向端面に対向する外側継手部材の対向端面との間のトルク伝達に伴う相対変位を規制する補助的トルク伝達構造を設けたものである。

本発明の車輪用軸受装置によれば、補助的トルク伝達構造によって、内方部材のインボード側の径方向端面と、この径方向端面に対向する外側継手部材の対向端面との間のトルク伝達に伴う相対変位を規制することができる。これによって、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク変動と等速自在継手の外側継手部材の軸部の捩れに伴う、スティックスリップの発生自体を抑止することができる。

補助的トルク伝達構造は、内方部材の径方向端面に、外側継手部材の対向端面よりも高硬度である軸受側突起部を設け、この軸受側突起部を外側継手部材の対向端面へ押圧塑性嵌入させてなるもので構成することができる。このような場合、内方部材側の突起部が外側継手部材の対向端面に押圧塑性嵌入することになって、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができる。

また、内方部材の径方向端面に対向する外側継手部材の対向端面に、内方部材の径方向端面よりも高硬度である継手側突起部を設け、継手側突起部を内方部材の径方向端面へ押圧塑性嵌入させてなるものであってもよい。このような場合、外側継手部材側の突起部が内方部材の端面に押圧塑性嵌入することになって、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができる。

また、補助的トルク伝達構造は、内方部材の径方向端面と、この径方向端面に対向する外側継手部材の対向端面との間に配設される間座を備え、内方部材の径方向端面に、この径方向端面に当接する間座の一方の当接端面よりも高硬度である軸受側突起部を設け、この軸受側突起部を間座の一方の当接端面へ押圧塑性嵌入させるとともに、外側継手部材の対向端面に、この対向端面に当接する間座の他方の当接端面よりも高硬度である継手側突起部を設け、この継手側突起部を間座の他方の当接端面へ押圧塑性嵌入させたものであってもよい。

このような場合、内方部材の径方向端面の軸受側突起部が間座の一方の当接端面へ押圧塑性嵌入するとともに、外側継手部材の対向端面の継手側突起部が間座の他方の当接端面へ押圧塑性嵌入することによって、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができる。

また、補助的トルク伝達構造は、内方部材の径方向端面と、この径方向端面に対向する外側継手部材の対向端面との間に配設される間座を備え、内方部材の径方向端面に対応する間座の一方の端面に、内方部材の径方向端面よりも高硬度である軸受側突起部を設け、この軸受側突起部を内方部材の径方向端面へ押圧塑性嵌入させるとともに、外側継手部材の対向端面に対応する間座の他方の端面に、外側継手部材の対向端面よりも高硬度である継手側突起部を設け、継手側突起部を外側継手部材の対向端面へ押圧塑性嵌入させたものであってもよい。

このような場合、間座の一方の端面の軸受側突起部が内方部材の径方向端面へ押圧塑性嵌入するとともに、間座の他方の端面の継手側突起部が外側継手部材の対向端面へ押圧塑性嵌入することによって、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができる。

さらに、等速自在継手の外側継手部材は、内側継手部材が収容されるマウス部と、このマウス部から突出されて前記内方部材に嵌入される軸部とを備え、この軸部のマウス部側端部に、軸部が嵌入される内方部材の内径面よりも高硬度の凸部を形成し、前記軸部の内方部材への嵌入により内方部材の内径面に凸部に嵌合する凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密接する凹凸嵌合構造を構成し、この凹凸嵌合構造でもって前記補助的トルク伝達構造としてもよい。

このような場合、軸部を内方部材へ嵌入することによって、凸部が内方部材の孔部内径面に食い込んでいくことになる。この際、孔部が僅かに拡径した状態となって、凸部の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密接する。この凹凸嵌合構造によって、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができる。

内方部材は、ハブ輪と、このハブ輪に外嵌されて、その外周に前記外側軌道面が形成された内輪とを備え、この内輪のインボード側の端面を、内方部材のインボード側の径方向端面としたものであってもよい。

内方部材は、インボード側に小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に嵌合されてその外周に前記外側軌道面が形成された内輪からなり、その小径段部のインボード側端部に外径方向に加締られてなる加締部を形成して、外方部材と、内方部材と、対向する外側軌道面と内側軌道面との間に配置された複数列の転動体とを含む転がり軸受に予圧を付与し、ハブ輪の加締部のインボード側の端面を前記内方部材のインボード側の径方向端面としたものであってもよい。

本発明の車輪用軸受装置では、補助的トルク伝達構造によって、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク変動と等速自在継手の外側継手部材の軸部の捩れに伴う、スティックスリップの発生自体を抑止ことができる。このため、カッキン音（スティックスリップ音）の防止効果を長期にわたって維持させることができ、高品質の車輪用軸受装置を提供することができる。

内方部材の径方向端面に軸受側突起部を設けたものであっても、外側継手部材の対向端面に継手側突起部を設けたものであっても、補助的トルク伝達構造の構成の簡素化を図ることができ、安定してカッキン音（スティックスリップ音）の防止効果を発揮できる。

間座を設けたものでも、スティックスリップ現象を抑えてスティックスリップによる異音の発生を防止でき、しかも、間座の肉厚を変えることによって、車輪用軸受装置の軸方向長さを調節することができ、この車輪用軸受装置の組み付け作業性の向上を図ることができる。また、間座材質には、軸受用鋼のような高清浄度鋼（鋼中の非金属介在物量の少ない鋼）を用いる必要がない。このため、間座に機械構造鋼（ＳＣ材）や工具鋼（ＳＫ材）等の汎用材を用いることができ、コスト低減化を図ることができる。さらに、間座側に突起部を設ける場合、転がり軸受の内方部材側及び等速自在継手の外側継手部材にこのような突起部を設ける必要がなく、内方部材及び等速自在継手の外側継手部材を既存のものを使用でき、コスト低減を図ることができる。しかも、単純な形状の間座に対して熱硬化処理を行えばよいので、この熱硬化処理を容易に行える利点がある。

凹凸嵌合構造を備えたものでも、凹凸嵌合構造によって、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができ、スティックスリップ現象を抑えてスティックスリップによる異音の発生を防止できる。しかも、凹凸嵌合構造は、等速自在継手の外側継手部材の軸部を内方部材へ嵌入するのみで構成することができ、組み立て作業性の向上を図ることができる。

内方部材のインボード側の径方向端面が、転がり軸受の内輪のインボード側の端面であったり、ハブ輪の加締部のインボード側の端面であったりでき、本発明の車輪用軸受装置は、種々のタイプの車輪用軸受装置に対応することができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１４に基づいて説明する。図１に第１実施形態の車輪用軸受装置を示し、この車輪用軸受装置は、内周側に複数の外側軌道面１、２を有する外方部材３と、外周側に前記外側軌道面１、２と対向する内側軌道面４，５を有する内方部材６と、この内方部材６に等速自在継手７を連結したものである。

等速自在継手７は、外側継手部材としての外輪８と、外輪８の内側に配された内側継手部材としての内輪９と、外輪８と内輪９との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１０と、外輪８と内輪９との間に介在してボール１０を保持するケージ１１とを主要な部材として構成される。内輪９はその軸孔内径９ａにシャフト（図示省略）の端部を圧入することによりスプライン嵌合してシャフトとトルク伝達可能に結合されている。

外輪８はマウス部１３とステム部（軸部）１２とからなり、マウス部１３は一端にて開口した椀状で、その内球面１４に、軸方向に延びた複数のトラック溝１５が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝１５はマウス部１３の開口端まで延びている。内輪９は、その外球面１６に、軸方向に延びた複数のトラック溝１７が円周方向等間隔に形成されている。外輪８の軸部１２には雄スプライン１９が設けられている。

外輪８のトラック溝１５と内輪９のトラック溝１７とは対をなし、各対のトラック溝１５，１７で構成されるボールトラックに１個ずつ、トルク伝達要素としてのボール１０が転動可能に組み込んである。ボール１０は外輪８のトラック溝１５と内輪９のトラック溝１７との間に介在してトルクを伝達する。ケージ１１は外輪８と内輪９との間に摺動可能に介在し、外球面１１ａにて外輪８の内球面１４と接し、内球面１１ｂにて内輪９の外球面１６と接する。なお、この場合の等速自在継手は、ツェパー型を示しているが、各トラック溝の溝底に直線状のストレート部を有するアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。

この場合、内方部材６は、筒部２０と、筒部２０の反継手側の端部に設けられるフランジ２１とを有するハブ輪３０を備える。ハブ輪３０の筒部２０の孔部２２の内径面には雌スプライン２７が設けられ、等速自在継手７の軸部１２の雄スプライン１９がこの雌スプライン２７に嵌合している。なお、このハブ輪３０のアウトボード側の端面には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部２３が突設されている。ここで、アウトボード側とは、自動車等の車両に組付けた状態で車両の外側となる方であり、また、自動車等の車両に組付けた状態で車両の内側となる方をインボード側と呼ぶ。ハブ輪３０のフランジ２１にはボルト装着孔３２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ２１に固定するためのハブボルト３３がこのボルト装着孔３２に装着される。

また、等速自在継手７の軸部１２のアウトボード側の端部にはねじ軸部２４が設けられ、このねじ軸部２４がハブ輪３０からアウトボード側へ突出して、ナット部材２５がこのねじ軸部２４に螺着される。この場合、ナット部材２５の座面２５ａがハブ輪３０のアウトボード側の端面であって、パイロット部２３の内径側の当接面（凹窪部）２６に当接する。

ところで、内周側に複数の外側軌道面１、２を有する前記外方部材３と、外周側に前記外側軌道面１、２と対向する内側軌道面４、５を有する内方部材６と、対向する外側軌道面１、２と内側軌道面４，５との間に配置された複数列の転動体２８等で転がり軸受３１を構成することになる。

この場合、ハブ輪３０の筒部２０のインボード側の端部には小径段差部３５が設けられ、この小径段差部３５に、その外径面にインボード側の内側軌道面５が形成された内輪３６が嵌入されている。また、ハブ輪３０の筒部２０の外径面にはアウトボード側の内側軌道面４が形成されている。このため、この実施形態では、ハブ輪３０と内輪３６とで内方部材６を構成することになる。

また、外方部材３の外径面には、ねじ孔３４ａが形成された車体取付フランジ３４が設けられる。車体取付フランジ３４よりもインボード側の外径面が、ナックル嵌合面３４ｂとなって、このナックル嵌合面３４ｂをナックル（図示省略）の内周面に嵌合させるとともに、ナックルとフランジ３４とが図示省略のボルト部材を介して固着される。

内方部材６と等速自在継手７の外輪８との間に補助的トルク伝達構造Ｍが形成される。この補助的トルク伝達構造Ｍは、内方部材６のインボード側の径方向端面４０と、この内方部材６の径方向端面４０に対向する外側継手部材の対向端面４１との間のトルク伝達に伴う相対変位を規制する。

すなわち、内方部材６のインボード側の端面４０（この場合、内輪３６のインボード側の端面３６ａ）には、図２と図３に示すような軸受側突起部４２が設けられている。この場合の突起部４２は、ローレット目等の凹凸部にて構成できる。なお、ローレット目としては、ダイヤ目、四角目、平目、又は斜目であってもよい。突起部４２は熱硬化処理が施される。熱硬化処理としては、例えば内輪３６に対してズブ焼き処理することによって行うことができる。ズブ焼入れとは、品物全体（深部まで）を電気炉などで必要な温度まで高め、急冷する焼入れである。なお、熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用するもことも可能である。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。

この車輪用軸受装置は、等速自在継手７の軸部１２をハブ輪３０に挿入して、軸部１２の雄スプライン１９をハブ輪３０の雌スプライン２７に嵌合させた状態で、軸部１２のねじ軸部２４にナット部材２５を螺着することによって、ハブ輪３０と等速自在継手７とが一体化される。この一体化によって、突起部４２が、内方部材６のインボード側の端面４０に対応する端面４１（マウス部１３の底部外面１３ａ）に押し付けられる。

この場合、突起部４２は前記したように熱硬化処理が施されているので、この突起部４２は、外輪８の端面４１（マウス部１３の底部外面１３ａ）よりも高硬度である。このため、突起部４２が端面４１に押圧塑性嵌入することになる。すなわち、突起部４２によって、この突起部４２の一部乃至全体が嵌合する凹凸部が形成される。この場合、突起部４２の硬度を５８ＨＲＣ〜６２ＨＲＣ程度とし、対向面（外輪８の端面４１）の硬度を１５ＨＲＣ〜２８ＨＲＣ程度とする。なお、対向面の硬度は、強度面から下限値が規定され、加工性から上限地が規定されるので、好ましくは１８ＨＲＣ〜２５ＨＲＣ程度とする。このため、内輪２６は例えばＳＵＪ２のズブ焼にて成形され、等速自在継手の外輪８の端面（対向面）４１は、例えばＳ５３Ｃの未焼とされる。なお、外輪８の軸部１２の根元部（マウス部１３側）は、強度上、熱硬化処理（例えば、高周波焼入れ等）が必要である。

このように、一体化されることによって、内輪３６がアウトボード側へ押圧されて、内輪３６のアウトボード側の端面３６ｂがハブ輪３０の小径段差部３５の端面３５ａに当接乃至圧接している。これによって、この軸受２に予圧が付与される。なお、外方部材３のアウトボード側の開口部およびインボード側の開口部はそれぞれシール部材Ｓ１、Ｓ２にて塞がれている。

本発明では、補助的トルク伝達構造Ｍによって、転がり軸受３１と等速自在継手７との間のトルク変動と等速自在継手７の外側継手部材の軸部１２の捩れに伴う、スティックスリップの発生自体を抑止することができる。このため、カッキン音（スティックスリップ音）の防止効果を長期にわたって維持させることができ、高品質の車輪用軸受装置を提供することができる。

突起部４２としては、図４と図５に示すように、径方向に延びる凸条４６を周方向に沿って所定ピッチで配設したものであってもよい。この場合の凸条４６は、図例ではその断面形状が、傾斜面が平面状とされた三角形状とされているが、傾斜面が凸曲面となる三角形状とされていてもよい。この場合も、この突起部４２に前記のような熱硬化処理が施され、この突起部４２は外輪８の端面４１（マウス部１３の底部外面１３ａ）よりも高硬度とされ、突起部４２の硬度を５８ＨＲＣ〜６２ＨＲＣ程度とし、対向面（外輪８の端面４１）の硬度を１５ＨＲＣ〜２８ＨＲＣ程度とする。好ましくは１８ＨＲＣ〜２５ＨＲＣ程度とする。

したがって、このような突起部４２であっても、突起部４２は外輪８の端面４１（マウス部１３の底部外面１３ａ）に押圧塑性嵌入することになる。このため、転がり軸受３１と等速自在継手７との間のトルク変動と等速自在継手７の外輪８の軸部１２の捩れに伴う、スティックスリップの発生自体を抑止することができる。

次に図６は第２実施形態を示す。この場合、ハブ輪３０のインボード側端部を外径側へ加締めて加締部６３を形成し、この加締部６３にて内方部材６の内輪３６を押圧することによって、この軸受３１に予圧を付与するものである。

この場合、外輪８の端面４１（マウス部１３の底部外面１３ａ）に突起部４３を形成している。このため、ハブ輪３０の加締部６３のインボード側の端面６３ａが内方部材６のインボード側の径方向端面４０となる。すなわち、突起部４３に熱硬化処理が施され、この突起部４３を、加締部６３のインボード側の端面６３ａよりも高硬度とする。これによって、突起部４３が端面４０に押圧塑性嵌入することができる。この場合、加締部６３は例えばＳ５３Ｃの未焼入れのままであり、外輪８の端面４１（マウス部１３の底部外面１３ａ）の突起部４３を熱硬化処理（例えば高周波焼入れ）を行うことになる。このため、この場合の硬度差としては、３０ＨＲＣ〜４７ＨＲＣ程度となる。

この図６に示す車輪用軸受装置の他の構成は、図１に示す車輪用軸受装置と同様であるので、同一の部材については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

このため、図６に示す車輪用軸受装置であっても、図１に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。特に、ハブ輪３０の端部が加締られて転がり軸受３１に対して予圧が付与されるので、等速自在継手７のマウス部１３によって軸受３１に予圧を付与する必要がなくなる。このため、軸受３１への予圧を考慮することなく、ハブ輪３０と等速自在継手７との連結作業を行うことができ、ハブ輪３０と等速自在継手７との連結性（組み付け性）の向上を図ることができる。

次に図７は第３実施形態を示し、この場合、等速自在継手７の外輪８の軸部１２のマウス部側端部と、ハブ輪３０の孔部２２のインボード側の大径部３７の内径面３７ａとが凹凸嵌合構造Ｍ１を介して結合されている。

凹凸嵌合構造Ｍ１は、図８に示すように、軸部１２の付け根部側（マウス部側）に設けられて軸方向に延びる凸部４５と、ハブ輪３０の孔部２２の大径部３７の内径面３７ａに形成される凹部４６とからなり、凸部４５とその凸部４５に嵌合するハブ輪３０の凹部４６との嵌合接触部位４８全域が密着している。すなわち、軸部１２の反マウス部側の外周面に、複数の凸部４５が周方向に沿って所定ピッチで配設され、ハブ輪３０の孔部２２の内径面に凸部４５が嵌合する複数の凹部４６が周方向に沿って形成されている。つまり、周方向全周にわたって、凸部４５とこれに嵌合する凹部４６とがタイトフィットしている。

この場合、軸部１２の外径部には熱硬化処理を施し、この硬化層に軸方向に沿う凸部７１ａと凹部７１ｂとからなるスプライン７１を形成する。このため、スプライン７１の凸部７１ａが硬化処理されて、この凸部７１ａが凹凸嵌合構造Ｍ１の凸部４５となる。この熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。軸部１２のスプライン７１のモジュールを０．５以下の小さい歯とする。ここで、モジュールとは、ピッチ円直径を歯数で割ったものである。

また、ハブ輪３０の内径面側においては熱硬化処理を行わない未硬化部（未焼き状態）とする。外輪８の軸部１２の硬化層とハブ輪３０の未硬化部との硬度差は、例えばＨＲＣで３０ポイント以上とする。

この際、凸部４５の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（この場合、ハブ輪３０の大径部３７の内径面３７ａ）の位置に対応する。すなわち、図１０に示すように、ハブ輪３０の大径部３７の内径面３７ａの内径寸法Ｄを、凸部４５の最大外径、つまりスプライン７１の凸部７１ａである前記凸部４５の頂点を結ぶ円の最大直径寸法（外接円直径）Ｄ１よりも小さく、凸部間の軸部外径面に外径寸法、つまりスプライン７１の凹部７１ｂの底を結ぶ円の最小直径寸法Ｄ２よりも大きく設定する。すなわち、Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１とされる。

スプライン７１は、従来からの公知公用の手段である転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。

そして、図１０に示すように、ハブ輪３０の軸心と等速自在継手７の外輪８の軸心とを合わせた状態とする。この状態で、ハブ輪３０に対して、外輪８の軸部１２を挿入していく。この際、孔部２２の内径面３７ａの径寸法Ｄと、凸部４５の最大外径寸法Ｄ１と、スプライン７１の凹部の最小外径寸法Ｄ２とが前記のような関係であり、しかも、凸部４５の硬度が孔部２２の内径面３７ａの硬度よりもＨＲＣで３０ポイント以上大きいので、軸部１２をハブ輪３０の孔部２２に挿入していけば、この凸部４５が内径面３７ａに圧入されて内径面３７ａに食い込んでいき、凸部４５が、この凸部４５が嵌合する凹部４６を、軸方向に沿って形成していくことになる。

これによって、図８に示すように、軸部１２の端部の凸部４５と、これに嵌合する凹部４６との嵌合接触部位４８の全体が密着している。すなわち、相手側の凹部形成面（この場合、大径部３７の内径面３７ａ）に凸部４５の形状の転写を行うことになる。この際、凸部４５が大径部３７の内径面３７ａに食い込んでいくことによって、孔部２２が僅かに拡径した状態となって、凸部４５の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部２２が元の径に戻ろうとして縮径することになる。言い換えれば、凸部４５の圧入時にハブ輪３０が径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部４５の歯面（凹部嵌合部位の表面）に付与される。このため、凸部４５の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部４６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍ１を確実に形成することができる。

ところで、ハブ輪３０の孔部２２の大径部３７に対して外輪８の軸部１２を圧入していけば、凸部４５にて形成される凹部４６から材料がはみ出して図９に示すようなはみ出し部４７が形成される。はみ出し部４７は、凸部４５の凹部嵌合部位が嵌入（嵌合）する凹部４６の容量の材料分であって、形成される凹部４６から押し出されたもの、凹部４６を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。

このため、前記図７に示す車輪用軸受装置では、図９に示すように、凹凸嵌合構造Ｍを構成するための雄スプライン７１の外径寸法Ｄ１を、雄スプライン１９の外径寸法よりも大径とし、軸部１２に段差部を設け、この段差部によって、はみ出し部４７が収納されるポケット部４９を形成している。

この図６に示す車輪用軸受装置の他の構成は、図１に示す車輪用軸受装置と同様であるので、同一の部材については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図７に示す車輪用軸受装置では、凹凸嵌合構造Ｍ１によって補助的トルク伝達構造Ｍを構成することになる。すなわち、凹凸嵌合構造Ｍ１及び内方部材６の端面４０（内輪３６の端面３６ａ）と、外輪８の端面４１（マウス部１３の底部外面１３ａ）との摩擦力の相乗効果によって、転がり軸受３１と等速自在継手７との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができ、スティックスリップ現象を抑えてスティックスリップによる異音の発生を防止できる。しかも、凹凸嵌合構造Ｍは、等速自在継手７の外輪８の軸部１２をハブ輪３０へ嵌入するのみで構成することができ、組み立て作業性の向上を図ることができる。

なお、図７に示す車輪用軸受装置では、凹凸嵌合構造Ｍ１の凸部４５を等速自在継手７の軸部１２側に設けているが、逆に凸部４５を大径部３７の内径面３７ａ側に設けてもよい。すなわち、大径部３７の内径面３７ａのスプラインを設け、ハブ輪３０の孔部２２の大径部３７に対して外輪８の軸部１２を圧入することによって、スプラインの凸部を相手側の凹部形成面（この場合、軸部の外径面）に凸部４５の形状の転写を行うことになる。これによって、軸部の外径面にこの凸部４５に嵌合する凹部が形成され、凹凸嵌合構造Ｍ１を構成することができる。

ところで、前記図７に示す車輪用軸受装置では、内輪３６のインボード側の端面３６ａに等速自在継手７の外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａを当接させて転がり軸受３１に予圧を付与している。これに対して、図１１に示す第４実施形態では凹凸嵌合構造Ｍ１を備え、図６に示すように、ハブ輪３０のインボード側端部に設けられる加締部６３にて転がり軸受３１に予圧を付与している。

この図１１に示す車輪用軸受装置の他の構成は、図７に示す車輪用軸受装置と同様であるので、同一の部材については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。このため、図１１に示す車輪用軸受装置であっても、図７に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。特に、ハブ輪３０の端部が加締られて転がり軸受３１に対して予圧が付与されるので、等速自在継手７のマウス部によって軸受３１に予圧を付与する必要がなくなる。このため、軸受３１への予圧を考慮することなく、ハブ輪３０と等速自在継手７との連結作業を行うことができ、ハブ輪３０と等速自在継手７との連結性（組み付け性）の向上を図ることができる。

次に図１２は第５実施形態を示し、この場合の補助的トルク伝達構造Ｍは、内方部材６のインボード側の径方向端面４０と、この径方向端面４０に対向する外輪８の対向端面４１との間に配設される間座８０を備えている。

間座８０は、リング状のボス部８１と、このボス部８１とボス部８１から外径側に延びる被挟持部８２とからなる。この場合、ボス部８１のアウトボード側の突出部８１ａが、軸部１２の付け根部と内輪３６との間に嵌合している。そして、被挟持部８２が、内輪３６のインボード側の端面３６ａと、外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａとで挟持される。

この場合、内輪３６のインボード側の端面３６ａには、図２等に示す軸受側突起部４２が形成さているとともに、外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａには、継手側突起部４３が形成されている。

このため、等速自在継手７の外輪８の軸部１２のねじ軸部２４にナット部材２５を螺着することによって、等速自在継手７とハブ輪３０等を一体化すれば、被挟持部８２が、内輪３６のインボード側の端面３６ａと、外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａとで挟持される。これによって、突起部４２が間座８０の被挟持部８２のアウトボード側端面８２ａに押圧塑性嵌入するとともに、突起部４３が間座８０の被挟持部８２のインボード側端面８２ｂに押圧塑性嵌入することになる。

図１２に示すように、間座８０を備えたものであっても、突起部４２が間座８０の被挟持部８２のアウトボード側端面８２ａに押圧塑性嵌入するとともに、突起部４３が間座８０の被挟持部８２のインボード側端面８２ｂに押圧塑性嵌入する。このため、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができる。

図１２に示す車輪用軸受装置では、間座８０に高硬度な突起部を設ける必要がなく、このため、材質を軸受用鋼のような高清浄度鋼（鋼中の非金属介在物量の少ない鋼）を用いる必要もない。よって、機械構造鋼（ＳＣ材）や工具鋼（ＳＫ材）等の汎用材を用いることができ、コスト低減化を図ることができる。

次に図１３は第６実施形態を示し、この場合も、間座８０を備えるものであるが、間座８０としては、平板リング体８３からなり、アウトボード側の端面８３ａ及びインボード側の端面８３ｂにそれぞれ図２等に示すようなローレット等からなる突起部８４、８５が設けられている。

また、ハブ輪３０のインボード側端部に設けられる加締部６３にて転がり軸受３１に予圧を付与している。このため、内方部材６のインボード側の径方向端面４０を、加締部６３の端面６３ａにて構成している。この場合、間座８０の外周側はカバー部材８６にて覆われている。

したがって、この車輪用軸受装置では、等速自在継手７の外輪８の軸部１２のねじ軸部２４にナット部材２５を螺着することによって、等速自在継手７とハブ輪３０等を一体化すれば、間座８０が、ハブ輪３０の加締部６３の端面６３ａ（径方向端面４０）と、外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａ（端面４１）とで挟持される。これによって、間座８０の突起部８４が加締部６３の端面６３ａに押圧塑性嵌入するとともに、間座８０の突起部８５が外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａに押圧塑性嵌入することになる。

このため、図１３に示すような間座８０を備えたものであっても、間座８０の突起部８４が加締部６３の端面６３ａに押圧塑性嵌入するとともに、間座８０の突起部８５が外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａに押圧塑性嵌入する。このため、転がり軸受と等速自在継手との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができる。

図１３に示す車輪用軸受装置では、間座８０側に突起部８４，８５を設けているので、転がり軸受３１の内方部材６側及び等速自在継手７の外側継手部材にこのような突起部を設ける必要がなく、内方部材６及び等速自在継手７の外側継手部材を既存のものを使用でき、コスト低減を図ることができる。しかも、単純な形状の間座８０に対して熱硬化処理を行えばよいので、この熱硬化処理を容易に行える利点がある。

ところで、車輪用軸受装置の等速自在継手７としては図１４に示すものであってもよい。この場合の外輪８は、その軸部１２にねじ孔９０が設けられ、このねじ孔９０にボルト部材９１を螺着することによって、等速自在継手７とハブ輪３０とを一体化している。

すなわち、ボルト部材９１は、頭部９１ａと、頭部９１ａから突設されるねじ軸部９１ｂからなり、ねじ軸部９１ｂを軸部１２のねじ孔９０に螺着した際に、円盤状の支持体９２が、頭部９１ａと、パイロット部２３の内径側の当接面（凹窪部）２６とで挟持される。これによって、等速自在継手７とハブ輪３０とが連結一体化される。

この図１４では、内輪３６の端面３６ａに突起部４２を設けたものであり、この突起部４２が外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａに押圧塑性嵌入する。すなわち、この場合であっても、内方部材６と等速自在継手７の外側継手部材（外輪８）との間に補助的トルク伝達構造Ｍを設けているので、転がり軸受３１と等速自在継手７との間のトルク伝達に伴う相対変位を安定して規制することができる。

また、この図１４に示す車輪用軸受装置では、外輪８の軸部１２をハブ輪３０のアウトボード側へ突出させる必要がなく、しかも、補助的トルク伝達構造Ｍにてトルク伝達の一部を分担することができ、軸部１２とハブ輪３０とのスプライン嵌合長さを短くすることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、突起部４２、４３等としては、図２や図３に示すものに限らず、相手側の端面に押圧塑性嵌入可能であれば、種々の形状のものを採用できる。また、図４と図５に示すように、径方向に延びる凸条を有するものでは、この径方向に延びる凸条の数、配設ピッチ等も任意に変更できる。

また、加締部６３を有さない場合、図１に示すものでは、内輪３６の端面３６ａ（端面４０）に突起部４２を設けているが、逆に外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａ（端面４１）に突起部４２を設けてもよい。この場合、マウス部１３の底部外面１３ａ側の突起部４２が内輪３６の端面３６ａに押圧塑性嵌入することになる。

図７に示す車輪用軸受装置において、凹凸嵌合構造Ｍ１の補助的トルク伝達構造Ｍを備えているが、これに図１に示すように内輪３６の端面３６ａ（端面４０）に突起部４２を設けてもよい。同様に、図１１に示す車輪用軸受装置において、外輪８のマウス部１３の底部外面１３ａに突起部４３を設けることによって、さらに補助的トルク伝達構造Ｍを付加するようにしてもよい。

軸受３１の転動体２８として、ローラを使用したものであってもよい。また、ハブ輪３０と等速自在継手との固定は、前記第１〜第６実施形態では、等速自在継手７の軸部１２にねじ軸部２４を構成して、このねじ軸部２４にナット部材２５を螺着するものであったが、この第１〜第６実施形態においても、図１４に示すように、等速自在継手８の軸部１２にねじ孔９０を設け、このねじ孔９０に、ボルト部材９１を螺合（螺着）させるものであってもよい。

前記各実施形態では、外方部材３はその外径面に車体取付フランジ３４を設けたものであったが、このような車体取付フランジ３４を設けないものであってもよい。すなわち、外方部材３の外面全体を円筒面とし、この円筒面にてナックル圧入面を構成するようにする。これによって、外方部材３のナックル圧入面をナックル（図示省略）の円筒状内径面に圧入することにより行うことができる。

この場合、ナックル嵌合面（圧入面）とナックル内径面との締代によって、ナックルと外方部材３との相対的な軸方向及び周方向のずれを規制するように設定するのが好ましい。

例えば、外方部材３とナックルとの間の嵌合い面圧×嵌合い面積を嵌合い荷重としたときに、このハメアイ荷重をこの転がり軸受の等価ラジアル荷重で割った値をクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して、外方部材３の設計仕様、すなわち外方部材３とナックルの嵌合締代が設定される。

このため、外方部材３のナックル嵌合面とナックルのナックル内径面との締代によって、外方部材３の軸方向の抜け及び周方向のクリープを防止できる。ここで、クリープとは、嵌合締代の不足や嵌合面の加工精度不良等により軸受が周方向に微動して嵌合面が鏡面化し、場合によってはかじりを伴い焼き付きや溶着することをいう。なお、外方部材３のナックル嵌合面と、ナックルの内径面との間に抜け止め用の止め輪を装着するのが好ましい。

なお、車輪用軸受装置として、前記各実施形態では第３世代であったが、もちろんこれに限らず、第１世代や第２世代であってもよい。

本発明の第１実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 前記車輪用軸受装置の内輪の拡大断面図である。 前記図２に示す内輪の正面図である。 前記車輪用軸受装置の内輪の変形例を示す拡大断面図である。 図４に示す内輪の正面図である。 本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 本発明の第３実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 前記図７に示す車輪用軸受装置を示し、（ａ）は要部拡大横断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ部拡大断面図である。 前記図７に示す車輪用軸受装置の要部拡大縦断面図である。 前記図７に示す車輪用軸受装置の組み立て方法を示す断面図である。 本発明の第４実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 本発明の第５実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 本発明の第６実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 本発明の第７実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 従来の車輪用軸受装置の断面図である。 従来の他の車輪用軸受装置の断面図である。

符号の説明

Ｍ 補助的トルク伝達構造
Ｍ１ 凹凸嵌合構造
１、２ 外側軌道面
３ 外方部材
４，５ 内側軌道面
６ 内方部材
７ 等速自在継手
１２ 軸部
１３ マウス部
１３ａ 底部外面
４０ 径方向端面
４１ 対向端面
４２ 軸受側突起部
４３ 継手側突起部
４５ 補助的トルク伝達構造
４５ 凸部
４６ 凹部
６３ 加締部
６３ａ 端面
８０ 間座
８４ 突起部
８５ 突起部

Claims (8)

1. 内周側に複数の外側軌道面を有する外方部材と、外周側に前記外側軌道面と対向する内側軌道面を有する内方部材と、対向する外側軌道面と内側軌道面との間に配置された複数列の転動体とを有する転がり軸受を備え、前記内方部材に等速自在継手の外側継手部材を連結した車輪用軸受装置であって、
   内方部材と等速自在継手の外側継手部材との間に、内方部材のインボード側の径方向端面と、この径方向端面に対向する外側継手部材の対向端面との間のトルク伝達に伴う相対変位を規制する補助的トルク伝達構造を設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記補助的トルク伝達構造は、内方部材の径方向端面に、外側継手部材の対向端面よりも高硬度である軸受側突起部を設け、この軸受側突起部を外側継手部材の対向端面へ押圧塑性嵌入させてなることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記補助的トルク伝達構造は、内方部材の径方向端面に対向する外側継手部材の対向端面に、内方部材の径方向端面よりも高硬度である継手側突起部を設け、継手側突起部を内方部材の径方向端面へ押圧塑性嵌入させてなることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記補助的トルク伝達構造は、内方部材の径方向端面と、この径方向端面に対向する外側継手部材の対向端面との間に配設される間座を備え、内方部材の径方向端面に、この径方向端面に当接する間座の一方の当接端面よりも高硬度である軸受側突起部を設け、この軸受側突起部を間座の一方の当接端面へ押圧塑性嵌入させるとともに、外側継手部材の対向端面に、この対向端面に当接する間座の他方の当接端面よりも高硬度である継手側突起部を設け、この継手側突起部を間座の他方の当接端面へ押圧塑性嵌入させてなることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記補助的トルク伝達構造は、内方部材の径方向端面と、この径方向端面に対向する外側継手部材の対向端面との間に配設される間座を備え、内方部材の径方向端面に対応する間座の一方の端面に、内方部材の径方向端面よりも高硬度である軸受側突起部を設け、この軸受側突起部を内方部材の径方向端面へ押圧塑性嵌入させるとともに、外側継手部材の対向端面に対応する間座の他方の端面に、外側継手部材の対向端面よりも高硬度である継手側突起部を設け、継手側突起部を外側継手部材の対向端面へ押圧塑性嵌入させたことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
6. 等速自在継手の外側継手部材は、内側継手部材が収容されるマウス部と、このマウス部から突出されて前記内方部材に嵌入される軸部とを備え、この軸部のマウス部側端部に、軸部が嵌入される内方部材の内径面よりも高硬度の凸部を形成し、前記軸部の内方部材への嵌入により内方部材の内径面に凸部に嵌合する凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密接する凹凸嵌合構造を構成し、この凹凸嵌合構造でもって前記補助的トルク伝達構造とすることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
7. 内方部材は、ハブ輪と、このハブ輪に外嵌されて、その外周に前記外側軌道面が形成された内輪とを備え、この内輪のインボード側の端面を、内方部材のインボード側の径方向端面としたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
8. 内方部材は、インボード側に小径段部が形成されたハブ輪と、このハブ輪の小径段部に嵌合されてその外周に前記外側軌道面が形成された内輪からなり、その小径段部のインボード側端部に外径方向に加締られてなる加締部を形成して、外方部材と、内方部材と、対向する外側軌道面と内側軌道面との間に配置された複数列の転動体とを含む転がり軸受に予圧を付与し、ハブ輪の加締部のインボード側の端面を前記内方部材のインボード側の径方向端面としたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。

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