JP2010047057A - 車輪用軸受装置およびアクスルモジュール - Google Patents

車輪用軸受装置およびアクスルモジュール Download PDF

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清茂 山内
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    • F16D2003/22326—Attachments to the outer joint member, i.e. attachments to the exterior of the outer joint member or to the shaft of the outer joint member

Abstract

【課題】ハブ輪の生産性に優れ、円周方向のガタの抑制を図ることができ、しかも、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との連結作業性に優れるとともに、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との嵌合が安定して強度的にも優れた車輪用軸受装置及びこのような車輪用軸受装置を用いたアクスルモジュールを提供する。
【解決手段】外側継手部材の軸部１２に雄スプライン４１を設ける。軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入することにより、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７に雄スプライン４１に嵌合する雌スプライン４２を形成する。これにより、雄スプライン４１と雌スプライン４２との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造Ｍを構成する。ホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部９７を、ハブ輪１とは別部材にて構成した。
【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およびこのような車輪用軸受装置を用いたアクスルモジュールに関する。
自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達するとともに、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要がある。このため、例えば、エンジン側と駆動車輪との間に介装されるドライブシャフトの一端を、摺動型等速自在継手を介してディファレンシャルに連結し、他端を、固定側等速自在継手を含む車輪用軸受装置を介して車輪に連結している。
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１４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１６４（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。なお、パイロット部１６５は、大径の第１部１６５ａと小径の第２部１６５ｂとからなり、第１部１６５ａにブレーキロータが外嵌され、第２部１６５ｂにホイールが外嵌される。
そして、筒部１６３の椀形部１５７側端部の外周面に切欠部１６６が設けられ、この切欠部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）１８２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。
特開２００４−３４０３１１号公報
従来では、前記したように、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とが係合するものである。このため、軸部１７３側及びハブ輪１５２側の両者にスプライン加工を施す必要があって、コスト高となるとともに、圧入時には、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との凹凸を合わせる必要があり、この際、歯面を合わせることによって、圧入すれば、この凹凸歯が損傷する（むしれる）おそれがある。また、歯面を合わせることなく、凹凸歯の大径合わせにて圧入すれば、円周方向のガタが生じやすい。このように、円周方向のガタがあると、回転トルクの伝達性に劣るとともに、異音が発生するおそれもあった。このため、従来のように、スプライン嵌合による場合、凹凸歯の損傷及び円周方向のガタの両者を成立させることは困難であった。
また、筒部１６３から突出した軸部１７３のねじ部１７４にナット部材１７７を螺着する必要がある。このため、組立時にはねじ締結作業を有し、作業性に劣るとともに、部品点数も多く、部品管理性も劣ることになっていた。
本発明は、上記課題に鑑みて、ハブ輪の生産性に優れ、また、円周方向のガタの抑制を図ることができ、しかも、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との連結作業性に優れるとともに、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との嵌合が安定して強度的にも優れた車輪用軸受装置及びこのような車輪用軸受装置を用いたアクスルモジュールを提供する。
本発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側軌道面に対向する一方の内側軌道面と、この内側軌道面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に内嵌され、外周に前記複列の外側軌道面に対向する他方の内側軌道面と、この内側軌道面から軸方向に延びる軸部が一体に形成された等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両軌道面間に転動自在に収容された複列のボールとを有する転がり軸受を備え、ハブ輪の孔部に嵌挿される等速自在継手の外側継手部材の軸部が凹凸嵌合構造を介してハブ輪に一体化される車輪用軸受装置であって、外側継手部材の軸部の外径面とハブ輪の孔部の内径面とのどちらか一方に設けられて軸方向に延びる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入し、この他方に凸部に密着嵌合する凹部を凸部にて形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する前記凹凸嵌合構造を構成するとともに、外側継手部材の外径面に前記軸受のインボード側の軌道面を形成し、かつホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部を、前記ハブ輪とは別部材にて構成したものである。
本発明の車輪用軸受装置によれば、凹凸嵌合構造は、外側継手部材の軸部の外径面とハブ輪の孔部の内径面とのどちらか一方に設けられている凸部と、この凸部に嵌合する他方の凹部との嵌合接触部位全域が密着しているので、この嵌合構造において、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。
外側継手部材の軸部の外径面とハブ輪の孔部の内径面とのどちらか一方に設けられて軸方向に延びる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入し、この他方に凸部に密着嵌合する凹部を凸部にて形成して、前記凹凸嵌合構造を構成する。すなわち、相手側の凹部形成面に凸部の形状の転写を行うことになる。
この車輪用軸受装置では、等速自在継手の外側継手部材の外周に、転がり軸受のインボード側の軌道面（転走面）が一体に形成されたいわゆる第４世代のものを構成することができる。これによって、別体の内輪部品を使用する必要がなくなり、部品点数を削減することができる。
ハブ輪とは別部材であるホイールパイロット部をハブ輪に取り付けることによって、ハブ輪にホイールパイロット部を構成することができる。このため、ハブ輪にはホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部を設ける必要がない。このため、ハブ輪の形状の簡素化を図ることができ、生産性の向上にも寄与する。
ハブ輪はフランジ部を備え、ブレーキロータの内周に嵌合するブレーキパイロット部を前記ハブ輪のフランジ部外径部に設けるのが好ましい。また、フランジ部にブレーキロータを装着するとともに、このブレーキロータにホイールパイロット部を設けるようにするのが好ましい。
外側継手部材の軸部のアウトボード側端部を加締めて外径側へ拡径した加締部を形成し、この加締部にて前記ハブ輪のアウトボード側の端面に係合する軸部抜け止め構造を構成するのが好ましい。このように、軸部抜け止め構造を設けることによって、外側継手部材の軸部のハブ輪からの抜けを防止することができる。しかも、この軸部抜け止め構造としては、外側継手部材の軸部のアウトボード側端部を加締ることによって加締部を形成すればよいので、軸部抜け止め構造の形成は容易である。なお、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。
ハブ輪のインボード側の端面に外側継手部材のマウス部の底壁外端面を突き合せて、転がり軸受に対して予圧を付与するとともに、軸部の圧入量を規制するようにしてもよい。すなわち、軸部を孔部に圧入する際に、マウス部の底壁外端面がハブ輪のインボード側の端面に当接するまで圧入することによって、転がり軸受に対して予圧を付与することができ、しかも、軸部の圧入量を規制することによって、凹凸嵌合構造の軸方向長さを規定の長さに設定できる。
外側継手部材の軸部に形成される前記凸部の範囲外に、ハブ輪の小径段部の内径との径差が３０μｍ以下となる径差部を設けるのが好ましい。このような径差部を設けることによって、軸部をハブ輪の孔部に圧入する際の心合わせを行うことができる。
外側継手部材の軸部の孔部への圧入時において、凸部の圧入開始前に前記径差部のハブ輪の内径面への嵌合が開始されるのが好ましい。これによって、圧入開始時に安定した心合わせを行うことができる。
内周に複数の外側軌道面が形成された外方部材に車体取付フランジを設け、この車体取付フランジよりもインボード側の外径面をナックル嵌合面とすることができる。これによって、ナックル嵌合面をナックルの内径面に嵌合させることができるととともに、ナックルに車体取付フランジを取付ることができる。
外方部材の外径面のナックル嵌合面を、ナックル内径面に圧入することによって、ナックルへの取付けを行うことができる。しかも、ナックル嵌合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との相対的な軸方向及び周方向のずれを規制することができ、クリープを防止することができる。
本発明のアクスルモジュールは、前記記載の車輪用軸受装置を備え、アウトボード側の等速自在継手に連結されたドライブシャフトと、このドライブシャフトの他方に連結されたインボード側の摺動型の等速自在継手とを備えたものである。
本発明では、凹凸嵌合構造において、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されないので、嵌合部位の全てが回転トルク伝達に寄与し、安定したトルク伝達が可能であり、しかも、異音の発生も生じさせない。さらには、隙間無く密着しているので、トルク伝達部位の強度が向上する。このため、車輪用軸受装置を軽量、コンパクトにすることができる。車輪用軸受装置を第４世代のものとして構成することができ、部品点数の削減と高剛性化および耐久性の向上を図ることができる。
外側継手部材の軸部の外径面とハブ輪の孔部の内径面とのどちらか一方に設けられる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入することによって、この凸部に密着嵌合する凹部を形成することができる。このため、凹凸嵌合構造を確実に形成することができる。しかも、凹部が形成される部材には、スプライン部等を形成しておく必要がなく、生産性に優れ、かつスプライン同士の位相合わせを必要とせず、組立性の向上を図るとともに、圧入時の歯面の損傷を回避することができて、安定した嵌合状態を維持できる。
また、等速自在継手の外側継手部材の軸部に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、この凸部の軸方向端部の硬度をハブ輪の孔部内径部よりも高くして、前記軸部をハブ輪の孔部に凸部の軸方向端部側から圧入するものであれば、軸部側の硬度を高くでき、軸部の剛性を向上させることができる。また、ハブ輪の孔部の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、この凸部の軸方向端部の硬度を等速自在継手の外側継手部材の軸部の外径部よりも高くして、前記ハブ輪側の凸部をその軸方向端部側から外側継手部材の軸部に圧入するものでは、軸部側の硬度処理（熱処理）を行う必要がないので、等速自在継手の外側継手部材の生産性に優れる。
ハブ輪とは別部材であるホイールパイロット部をハブ輪に取り付けることによって、ハブ輪にホイールパイロット部を構成することができる。このため、ハブ輪にはホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部を設ける必要がなく、ハブ輪全体の形状の簡素化を図ることができる。これによって、製造性の向上を図ってコスト低減を達成できる。しかも、ホイールパイロット部が損傷した場合には、ハブ輪全体を交換することなく、別部材のホイールパイロット部のみを交換すればよく、コスト低減を図ることができる。
軸部抜け止め構造を設けることによって、外側継手部材の軸部のハブ輪からの抜けを防止することができる。これによって、安定した連結状態を維持でき、車輪用軸受装置の高品質化を図ることができる。しかも、この軸部抜け止め構造の形成は容易であり、構成の複雑化を招いたり、部品点数の増加を招いたりせず、組立作業の簡素化及びコスト低減化を図ることができる。
マウス部の底壁外端面がハブ輪のインボード側の端面に当接するまで圧入することによって、軸受に対して安定して所定の予圧を付与することができる。しかも、軸部の圧入量を規制することによって、凹凸嵌合構造の軸方向長さを規定の長さに設定でき、トルク伝達機能が安定するとともに、トルク伝達機能に必要のない長さまで圧入する必要がなく、作業性の向上を図ることができる。
外側継手部材の軸部外径にハブ輪の小径段部内径との径差部を設けることによって、軸部をハブ輪の孔部に圧入する際の心合わせを行うことができ、心ずれを防止しつつ軸部をハブ輪に圧入することができる。このため、外側継手部材とハブ輪とを高精度に連結でき、安定したトルク伝達が可能となる。特に、凸部によるハブ輪の内径面の圧入開始前に前記径差部のハブ輪の内径面への嵌合が開始されるものでは、圧入開始時に安定した心合わせを行うことができ、心ずれの防止性能が向上する。
外方部材に車体取付フランジを設け、この車体取付フランジよりもインボード側の外径面をナックル嵌合面としたものでは、ナックル嵌合面をナックルの内径面に嵌合させることができるととともに、ナックルに車体取付フランジを取付ることができ、安定した取付状態を維持することができる。
ナックル内径面に圧入することによって、ナックルへの取付けを行うことができるものでは、ナックル嵌合面とナックル内径面との締代によって、軸方向の抜け及び周方向のクリープを防止でき、ナックルへの取付け状態を長期にわたって安定して維持でき、高精度な回転伝達機能を発揮する。
本発明のアクスルモジュールは、前記記載の車輪用軸受装置を備えたものであり、長期にわたって安定した機能を発揮する製品となる。
以下本発明の実施の形態を図１〜図１３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、ハブ輪１と、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とが一体化されてなる。なお、この実施形態おいて、自動車等の車両に組付けた状態で車両の外側となる方をアウトボード側（図面左側）、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（図面右側）と呼ぶ。
等速自在継手３は、外側継手部材としての外輪５と、外輪５の内側に配された内側継手部材としての内輪６と、外輪５と内輪６との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪５と内輪６との間に介在してボール７を保持するケージ８とを主要な部材として構成される。内輪６はその孔部内径６ａにシャフト１０の端部１０ａを圧入することによりスプライン嵌合してシャフト１０とトルク伝達可能に結合されている。なお、シャフト１０の端部１０ａには、シャフト抜け止め用の止め輪９が装着されている。
外輪５はマウス部１１とステム部（軸部）１２とからなり、マウス部１１は一端にて開口した椀状で、その内球面１３に、軸方向に延びた複数のトラック溝１４が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝１４はマウス部１１の開口端まで延びている。内輪６は、その外球面１５に、軸方向に延びた複数のトラック溝１６が円周方向等間隔に形成されている。
外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６とは対をなし、各対のトラック溝１４，１６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７が転動可能に組み込んである。ボール７は外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６との間に介在してトルクを伝達する。ケージ８は外輪５と内輪６との間に摺動可能に介在し、外球面８ａにて外輪５の内球面１３と接し、内球面８ｂにて内輪６の外球面１５と接する。なお、この場合の等速自在継手は、各トラック溝１４、１６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を示しているが、ツェパー型等の他の等速自在継手であってもよい。
また、マウス部１１の開口部はブーツ６０にて塞がれている。ブーツ６０は、大径部６０ａと、小径部６０ｂと、大径部６０ａと小径部６０ｂとを連結する蛇腹部６０ｃとからなる。大径部６０ａがマウス部１１の開口部に外嵌され、この状態でブーツバンド６１にて締結され、小径部６０ｂがシャフト１０のブーツ装着部１０ｂに外嵌され、この状態でブーツバンド６２にて締結されている。
ハブ輪１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部２１とを有する。筒部２０の孔部２２は、反継手側（アウトボード側）の軸部嵌合孔２２ａと、継手側（インボード側）の大径孔２２ｃとを備える。すなわち、軸部嵌合孔２２ａにおいて、後述する凹凸嵌合構造Ｍを介して等速自在継手３の外輪５の軸部１２とハブ輪１とが結合される。また、軸部嵌合孔２２ａと大径孔２２ｃとの間には、図５に示すように、テーパ部（テーパ孔）２２ｄが設けられている。このテーパ部２２ｄは、ハブ輪１と外輪５の軸部１２を結合する際の圧入方向に沿って縮径している。テーパ部２２ｄのテーパ角度θは、例えば１５°〜７５°とされる。マウス部１１の底壁外端面１１ａとハブ輪１のインボード側の端面２３とが当接された状態で組み付けられる。
転がり軸受２は、ハブ輪１の外周側に配設される複数の外側軌道面２６、２７と、この複数の外側軌道面２６、２７に対向する複数の内側軌道面２８、２９と、対向する外側軌道面２６、２７と内側軌道面２８、２９との間に配置された複数列の転動体３０とを有するものである。すなわち、転がり軸受２は、ハブ輪１と、ハブ輪１のインボード側の筒部２０乃至マウス部１１の底部に跨って外嵌される外方部材２５と、外輪５を備える。外方部材（外輪）２５は、その内周に２列の外側軌道面（アウタレース）２６、２７が設けられる。また、ハブ輪１のインボード側の筒部２０の外径面には、第１外側軌道面２６と対向する第１内側軌道面（インナレース）２８が設けられ、マウス部１１の底部の外径面には、第２外側軌道面２７と対向する第２内側軌道面（インナレース）２９が設けられている。第１外側軌道面２６と第１内側軌道面２８との間、第２外側軌道面２７と第２内側軌道面２９との間に、それぞれ転動体３０としてのボールが介装される。なお、外方部材２５はねじ孔３１ａが形成された車体取付フランジ３１を有する。
また、転がり軸受２のインボード側及びアウトボード側の開口部は、それぞれシール装置Ｓ１、Ｓ２にて塞がれている。シール装置Ｓ１は、図４に示すように、等速自在継手３の外輪５のマウス部１１側に付設される第１シール板５５と、軸受２の外方部材２５側に付設される第２シール板５６と、第２シール板５６に付設されるリップ部材５７と、第１シール板５５に付設される弾性部材５８とを備える。
すなわち、第１シール板５５は、等速自在継手３の外輪５のマウス部１１の底壁に外嵌固定される短筒部５５ａと、この短筒部５５ａのインボード側の端部から外径方向に延びる外鍔部５５ｂとからなり、この外鍔部５５ｂの外面に前記弾性部材５８が取付られている。また、第２シール板５６は、外方部材２５に内嵌固定される短円筒部５６ａと、この短円筒部５６ａのアウトボード側の端部から内径方向に延びる内鍔部５６ｂとからなり、リップ部材５７が第２シール板５６の短円筒部５６ａ乃至内鍔部５６ｂにわたって付設されている。
リップ部材５７は、短円筒部５６ａ乃至内鍔部５６ｂにわたって付設される本体部５７ａと、本体部５７ａとから突設される２枚のサイドリップ５７ｂ、５７ｃとを備える。サイドリップ５７ｂ、５７ｃは、内径側から外径側に向かってインボード側へ傾斜して、第１シール板５５の外鍔部５５ｂに接触する。このため、このシール装置Ｓ１は２重シール構造を構成することになる。
また、シール装置Ｓ２は、図５等に示すように、シール板５８と、このシール板５８に付設されるリップ部材５９とを備える。すなわち、シール板５８は、断面略Ｖの字状のリング体からなり、軸受２の外方部材２５に内嵌固定され、そのアウトボード側の外面にリップ部材５９が付設されている。リップ部材５９は、ハブ輪１のフランジ部２１のインボード側の付け根部外面に接触するリップ部５９ａ，５９ｂが設けられている。
ハブ輪１のフランジ部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部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。
凹凸嵌合構造Ｍは、図２（ａ）（ｂ）に示すように、例えば、等速自在継手３の外輪５の軸部１２の端部に設けられて軸方向に延びる凸部３５と、ハブ輪１の孔部２２の内径面（この場合、軸部嵌合孔２２ａの内径面３７）に形成される凹部３６とからなり、凸部３５とその凸部３５に嵌合するハブ輪１の凹部３６との嵌合接触部位３８全域が密着している。すなわち、等速自在継手３の外輪５の軸部１２の反マウス部側の外周面に、複数の凸部３５が周方向に沿って所定ピッチで配設され、ハブ輪１の孔部２２の軸部嵌合孔２２ａの内径面３７に凸部３５が嵌合する複数の凹部３６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３５とこれに嵌合する凹部３６とがタイトフィットしている。
この場合、各凸部３５は、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状（山形状）である。嵌合接触部位３８とは、図２（ｂ）に示す範囲Ａであり、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部３５間において、ハブ輪１の内径面３７よりも内径側に隙間４０が形成されている。
また、等速自在継手３の外輪５の軸部１２の端部とハブ輪１のアウトボード側の端面２４との間に軸部抜け止め構造Ｍ１が設けられている。軸部抜け止め構造Ｍ１は、等速自在継手３の外輪５の軸部１２の端部の外径部が外径側へ加締られてなる加締部６５からなる。
ところで、本発明では、前記凹凸嵌合構造Ｍを構成する場合、後述するように、等速自在継手３の外輪５の軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入するものである。ハブ輪１に対して等速自在継手３の外輪５の軸部１２を圧入していけば、雄スプライン４１にて形成される雌スプライン４２から材料がはみ出して図３に示すようなはみ出し部４５が形成される。はみ出し部４５は、雄スプライン４１の凸部４１ａの凹部嵌合部位（雌スプライン４２の凹部４２ｂのうち雄スプライン４１の凸部４１ａに嵌合している部位）が嵌入（嵌合）する雌スプライン４２の凹部４２ｂの容量の材料分であって、形成される凹部４２ｂから押し出されたもの、凹部４２ｂ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。
このため図３に示すように、はみ出し部４５を収納するポケット部５０を軸部１２に設けている。ポケット部５０は、軸部１２に設けられる周方向凹溝５１からなる。
また、この実施形態においては、図１に示すように、転がり軸受２のインボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤIBをアウトボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤOBよりも大径としている。この場合、インボード側の転動体３０とアウトボード側の転動体３０とを同一サイズのものを採用している。このため、インボード側の転動体３０がアウトボード側の転動体３０よりも多く配設することができる。ここで、インボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤIBとは、インボード側の転動体３０の中心が描く円の直径である。また、アウトボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤOBとは、アウトボード側の転動体３０の中心が描く円の直径である。
次に、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合方法を説明する。この場合、図５に示すように、等速自在継手３の外輪５の軸部１２の外径部には熱硬化処理を施し、この硬化層Ｈに軸方向に沿う凸部４１ａと凹部４１ｂとからなる雄スプライン４１を形成する。このため、スプライン４１の凸部４１ａが硬化処理されて、この凸部４１ａが凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５となる。なお、この実施形態での硬化層Ｈの範囲は、クロスハッチング部で示すように、雄スプライン４１の外端縁から等速自在継手３の外輪５のマウス部１１の第１シール板５５の嵌合部までである。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。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。軸部１２のスプライン４１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１の外径側に高周波焼入れによる硬化層Ｈ１を形成するとともに、ハブ輪１の内径側を未焼き状態としたものである。この実施形態での硬化層Ｈ１の範囲は、クロスハッチング部で示すように、フランジ部２１の付け根部からインボード側の端面２３までである。高周波焼入れを行えば、表面は硬く、内部は素材の硬さそのままとすることができ、ハブ輪１の内径側を未焼き状態に維持できる。このため、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７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）とすることができる。
通常、ハブ輪１は、Ｓ５３Ｃ等の中炭素鋼（例えば炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む鋼）を熱間鍛造した後、旋削加工によって所望の形状・寸法に形成され、その後、必要部位に高周波焼入等により硬化層を形成している。一方、ハブ輪１の軽量化を図りつつ、回転曲げ条件下でのハブ輪の強度、耐久性を向上させるため、熱間鍛造した後のハブ輪に調質処理を施す場合がある。
ハブ輪１の調質処理は、鍛造後に焼入れをし、４００℃以上の比較的高温で焼戻しをして、トルースタイトまたはソルバイト組織にしている。この調質処理により組織は粒状化し、引張、曲げ、衝撃値等の機械的性質が上昇して延性や靭性が高まる。表面硬さを上げることにより機械的強度は向上するが、ここでは調質処理後の表面硬さを３５ＨＲＣ以下に設定している。表面硬さを３５ＨＲＣを超えて設定すると、切削等の加工性が低下すると共に熱処理変形が大きくなり、車輪取付フランジ２１のブレーキロータ取付面（アウトボード側端面）の面振れ精度が劣化すると共に、硬さアップによってハブボルト３３の圧入性が低下する。
等速自在継手３の外輪５の軸部１２の硬化層Ｈとハブ輪１の未硬化部との硬度差は、ＨＲＣで２０ポイント以上とする。具体的には、硬化層Ｈの硬度をＨＲＣで５０〜６５程度とし、凹部形成側（ハブ輪１の孔部２２の内径面３７）の硬度をＨＲＣで１０〜３０であるのが好ましい。なお、硬化層Ｈ、Ｈ１は図５〜図７のみに表示し、他の図面においては表示していないが、これらは図示の簡略化のために省略したものであって、実際には硬化層Ｈ、Ｈ１が形成されている。
この際、図５に示すように、孔部２２の内径面３７の内径寸法Ｄは、スプライン４１の凸部４１ａ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、スプライン４１の凹部４１ｂの底を結ぶ円の最大直径寸法Ｄ２よりも大きく設定される。また、等速自在継手３の軸部１２の端部には、加締部６５を構成するための短円筒部６６が形成されている。この短円筒部６６の外径寸法Ｄ４は孔部２２の内径面３７の内径寸法Ｄよりも小さく、最大直径寸法Ｄ２よりも大きく設定されている。すなわち、Ｄ２＜Ｄ４＜Ｄ＜Ｄ１とされる。この短円筒部６６が後述するように、等速自在継手３の外輪５の軸部１２のハブ輪１の孔部２２への圧入時の調心部材の１つとなる。
また、等速自在継手３の外輪５の軸部１２の付け根部には、最大直径寸法（外接円直径）Ｄ１よりも大径である径差部１２ａが設けられている。径差部１２ａの外径寸法Ｄ５と孔部２２の大径孔２２ｃの内径寸法Ｄ６との径差を、例えば３０μｍ以下としている。
なお、スプライン４１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５に示すように、ハブ輪１の軸心と等速自在継手３の外輪５の軸心とを合わせた状態で、ハブ輪１に対して、外輪５の軸部１２を挿入（圧入）していく。この際、ハブ輪１の孔部２２に圧入方向に沿って縮径するテーパ部２２ｄを形成しているので、このテーパ部２２ｄが圧入開始時のガイドを構成することができる。また、孔部２２の内径面３７の径寸法Ｄと、凸部４１ａの最大外径寸法Ｄ１と、スプライン４１の凹部の最大外径寸法Ｄ２とが前記のような関係であり、しかも、雄スプライン４１の硬度が孔部２２の内径面３７の硬度よりもＨＲＣで２０ポイント以上大きいので、等速自在継手３の外輪５の軸部１２に対してハブ輪２を圧入していけば、この雄スプライン４１が内径面３７に食い込んでいき、雄スプライン４１が、この雄スプライン４１が嵌合する雌スプライン４２を軸方向に沿って形成していくことになる。孔部２２の大径部２２ｃと径差部１２ａが嵌合した後は径差部１２ａが調心部材となる。
これによって、図２に示すように、雄スプライン４１と雌スプライン４２との嵌合接触部位全域が密着する前記凹凸嵌合構造Ｍを構成することができる。すなわち、孔部２２の内径面３７に、雄スプライン４１の凸部４１ａの形状の転写を行うことになる。この際、凸部４１ａが孔部２２の内径面３７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、雄スプライン４１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、雄スプライン４１の圧入時にハブ輪１が径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部４１ａの歯面（凹部嵌合部位の表面）に付与される。
このため、雄スプライン４１と雌スプライン４２との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。この凹凸嵌合構造Ｍがアウトボード側の軌道面２８よりもアウトボード側に設けられている。
この圧入には、雄スプラン４１によるハブ輪１の内径面３７への切削開始前に径差部１２ａのハブ輪１の大径孔２２ｃへの嵌合が開始されるように設定される。すなわち、図６と図７に示すように、雄スプライン４１の反マウス部側の端部から径差部１２ａまでの寸法をａとし、雄スプライン４１によるハブ輪１の内径面３７への切削開始前における径差部１２ａの圧入範囲をｂとし、孔部２２の大径部２２ｃのインボード側端部からテーパ２２ｄと凸部４１ａのアウトボード側端部が圧入開始時に接触する位置までの長さをＬとし、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さをｍとしたときに、次の数１及び数２の式が成立する。
なお、ｃは数１及び数２から求まる寸法である。ｍは凹凸嵌合構造Ｍの強度から決まる設計値であり、ａはｍと加工上の制約から決まる設計値である。
等速自在継手３の外輪５の軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入していけば、形成されるはみ出し部４５は、図３に示すように、カールしつつポケット部５０内に収納されて行く。すなわち、孔部２２の内径面から削り取られたり、押し出されたりした材料の一部がポケット部５０内に入り込んでいく。
このように、等速自在継手３の外輪５の軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入して、凹凸嵌合構造Ｍを介して外輪５の軸部１２とハブ輪１とが一体化された状態では、図７に示すように、短円筒部６６が嵌合孔２２ａから外部に突出する。
そこで、図示省略の加締用治具を使用して、短円筒部６６を外径側へ折り曲げるように加締て、図１に示すように、加締部６５をハブ輪１のアウトボード側の端面２４に係合させる。
この場合、加締部６５と、ハブ輪１のアウトボード側の端面２４との間にシール材（図示省略）を介在するのが好ましい。このため、圧入前に、加締部６５を構成する短円筒部６６の外径面にシール材が塗布されることになる。すなわち、塗布後に硬化して加締部６５と、ハブ輪１のアウトボード側の端面２４との間において密封性を発揮できる種々の樹脂からなるシール材（シール剤）を塗布すればよい。なお、このシール材としては、この車輪用軸受装置が使用される雰囲気中において劣化しないものが選択される。
本発明では、凹凸嵌合構造Ｍは、嵌合接触部位の全体が密着しているので、この嵌合構造において、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。このため、嵌合部位の全てが回転トルク伝達に寄与し、安定したトルク伝達が可能であり、しかも、異音の発生も生じさせない。さらには、隙間無く密着しているので、トルク伝達部位の強度が向上する。このため、車輪用軸受装置を軽量、コンパクトにすることができる。
しかも、等速自在継手３の外輪５の軸部１２の凸部３５をハブ輪１の孔部２２に圧入することによって、凸部３５がハブ輪１の孔部２２の内径面３７に食い込んでいって、孔部２２の内径面３７に凹部３６が形成されていくことになる。すなわち、雄スプライン４１がハブ輪１の孔部２２の内径面３７に食い込むことになって、この食い込みによって、孔部２２が僅かに拡径した状態となって、雄スプライン４１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。これによって、凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位全域が密着する。
ハブ輪１の孔部２２の内径面３７の硬さを、雄スプライン４１の硬さよりも低くすることによって、軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入する際に、比較的小さい圧入力（圧入荷重）を付与するのみで圧入することができ、圧入性の向上を図ることができる。また、大きな圧入荷重を付与しないで済むので、形成される凹凸歯が損傷する（むしれる）のを防止でき、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が生じない凹凸嵌合構造Ｍを安定して構成することができる。特に、雄スプライン側と、ハブ輪１の孔部２２の内径面側との硬度差をＨＲＣで２０以上とすれば、より圧入性の向上を図ることができる。
雄スプライン側の硬度がＨＲＣで５０〜６５であれば、雄スプライン側が硬く、より安定した凹凸嵌合構造Ｍを構成することができる。また、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７の硬度がＨＲＣで１０〜３０であれば、孔部の内径面が軟らかく圧入性の向上を図ることができる。
前記実施形態のように、軸部１２に形成するスプライン４１は、モジュールが０．５以下の小さい歯を用いたので、このスプライン４１の成形性の向上を図ることができるとともに、圧入荷重の低減を図ることができる。
等速自在継手３の外輪５の外周に、転がり軸受２のインボード側の軌道面（転走面）が一体に形成されたいわゆる第４世代のものを構成することができ、これによって、部品点数の削減と高剛性化および耐久性の向上を図ることができる。
凹凸嵌合構造Ｍをアウトボード側軌道面２８よりもアウトボード側に設けた場合、軸受軌道面におけるフープ応力の発生を最小限に抑えることができる。これにより、転がり疲労寿命の低下、クラック発生、及び応力腐食割れ等の軸受の不具合発生を防止することができ、高品質な軸受を提供することができる。
軸部抜け止め構造Ｍ１を設けることによって、外輪５の軸部１２のハブ輪１からの抜けを防止することができる。これによって、安定した連結状態を維持でき、車輪用軸受装置の高品質化を図ることができる。しかも、この軸部抜け止め構造Ｍ１の形成は容易であり、構成複雑化を招いたり、部品点数の増加を招いたりせず、組立作業の簡素化及びコスト低減化を図ることができる。
加締部６５とハブ輪１のアウトボード側の端面２４との間にシール材を介在させることによって、凹凸嵌合構造Ｍへの雨水や異物等の浸入による密着性の劣化を回避することができる。
マウス部１１の底壁外端面１１ａがハブ輪１のインボード側の端面２３に当接するまで圧入することによって、軸受２に対して安定して所定の予圧を付与することができる。しかも、軸部１２の圧入量を規制することによって、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さを規定の長さに設定でき、トルク伝達機能が安定するとともに、トルク伝達機能に必要のない長さまで圧入する必要がなく、作業性の向上を図ることができる。
等速自在継手３の外輪５の軸部外径にハブ輪１の孔部内径との径差部１２ａを設けることによって、軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入する際の心合わせを行うことができ、心ずれを防止しつつ軸部１２をハブ輪１に圧入することができる。このため、外輪５とハブ輪１とを高精度に連結でき、安定したトルク伝達が可能となる。特に、雄スプライン４１によるハブ輪１の内径面３７への圧入開始前に径差部１２ａのハブ輪１の内径面３７への嵌合が開始されるものでは、圧入開始時に安定した心合わせを行うことができ、心ずれの防止性能が向上する。
また、軸部１２をハブ輪１に圧入していくことによって、雌スプライン４２を形成していくと、この雌スプライン４２側に加工硬化が生じる。ここで、加工硬化とは、物体に塑性変形（塑性加工）を与えると，変形の度合が増すにつれて変形に対する抵抗が増大し、変形を受けていない材料よりも硬くなることをいう。このため、圧入時に塑性変形することによって、雌スプライン４２側のハブ輪１の内径面３７が硬化して、回転トルク伝達性の向上を図ることができる。
ハブ輪１の内径側は比較的軟らかい。このため、外輪５の軸部１２の外径面の雄スプライン４１をハブ輪１の孔部内径面の雌スプライン４２に嵌合させる際の嵌合性（密着性）の向上を図ることができ、径方向及び円周方向においてガタが生じるのを精度良く抑えることができる。
前記圧入による雌スプライン４２の形成によって生じるはみ出し部４５を収納するポケット部５０を設けることによって、はみ出し部４５をこのポケット部５０内に保持（維持）することができ、はみ出し部４５が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。すなわち、はみ出し部４５をポケット部５０に収納したままにしておくことができ、はみ出し部４５の除去処理を行う必要がなく、組み立て作業工数の減少を図ることができて、組み立て作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。
インボード側の軌道面２７、２９を転動する転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤIBが、アウトボード側の軌道面２６、２８を転動する転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤOBよりも大径であったり、インボード側の軌道面２７，２９を転動する転動体３０の数を、アウトボード側の軌道面２６，２８を転動する転動体３０の数よりも大きくしたりすることによって、この軸受２の全体の負荷容量と剛性を大きくすることができる。特に、インボード側の軌道面２７、２９を転動する転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤIBを大きくすることによって、インボード側のボール数が増加し、軸受スペースを有効に活用し、軽量・コンパクト化を図りつつ軸受の剛性向上と長寿命化を図ることができる。
軸受２のインボード側の軌道面２７、２９を転動する転動体３０と、アウトボード側の軌道面２６、２８を転動する転動体３０とを同一のサイズに設定したりすることによって、軸受組立時に誤組（ボールを間違って組み込むこと）を防止でき、組立精度の向上を図ることができる。
軸受２のインボード側の開口部をシール装置Ｓ１で密封することによって、軸受１のインボード側の開口部からの軸受内への異物の侵入を防止することができ、しかも、リップ部材５７が２枚のサイドリップ５７ｂ，５７ｃを有するものであれば、シール性の向上を図ることができる。これにより、インボード側からの凹凸嵌合構造Ｍへの雨水や異物等の侵入による密着性の劣化を回避することができる。
また、調質処理を行ったハブ輪１を用いれば、材料の疲れ強さの向上を図ることができるため、小型・軽量化を図りつつ、ハブ輪１の強度及び耐久性を向上させることができる。また、ブレーキジャダーの原因となる面振れを悪化させることなく、ハブボルトの固定強度を確保することができる。
実施形態では、ハブ輪１の調質を行うとともに、フランジ部２１の付け根部からインボード側の端面２３まで硬化層Ｈ１を設けている。このため、車輪取付フランジ２１のアウトボード側付け根部の表面硬さを３５ＨＲＣ以下に設定することができる。このように、前記車輪取付フランジ２１のアウトボード側付け根部の表面硬さを３５ＨＲＣ以下に設定すれば、切削等の加工性が向上すると共に、熱処理変形を抑制することができて、熱処理変形による車輪取付フランジ２１のブレーキロータ取付面（アウトボード側端面）の面振れ精度の劣化を防止することができる。また、ハブボルト３３が圧入されるボルト孔３２の表面硬さがそのハブボルト３３の表面硬さに近付けることができるため、ハブボルト３３のセレーション３３ａが潰れて固着力が低下するのを防止することができる。
なお、ハブ輪１を、炭素０．４０ｗｔ％〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼とした場合、鍛造の容易性、切削性、熱処理性、あるいは経済性の面から有利であると共に、特に、高周波焼入れ等に好適である。
次に図８は前記のように構成された車輪用軸受装置を使用したアクスルモジュールである。アクスルモジュールは、アウトボード側の等速自在継手Ｔ１（３）と、インボード側の等速自在継手Ｔ２と、これら等速自在継手Ｔ１、Ｔ２に連結されるシャフト（ドライブシャフト）１０とを備える。この場合、アウトボード側においては、ハブ輪１と、複列の転がり軸受（軸受構造部）２と、等速自在継手Ｔ１（３）とが一体化されて前記車輪用軸受装置が構成される。
インボード側の等速自在継手Ｔ２は、外側継手部材としての外輪１３１と、内側継手部材としてのトリポード部材１３２と、トルク伝達部材としてのローラ１３３を主要な構成要素としている。
外輪１３１は一体に形成されたマウス部１３１ａとステム部１３１ｂとからなる。マウス部１３１ａは、一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝１３６が形成してある。
トリポード部材１３２はボス１３８と脚軸１３９とを備える。ボス１３８にはシャフト１０の端部スプライン１０ｃとトルク伝達可能に結合するスプライン孔１３８ａが形成してある。脚軸１３９はボス１３８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材１３２の各脚軸１３９はローラ１３３を担持している。
そして、外輪１３１の開口部はブーツ１４０にて塞がれている。ブーツ１４０は、大径部１４０ａと、小径部１４０ｂと、大径部１４０ａと小径部１４０ｂとの間の蛇腹部１４０ｃとからなり、ブーツバンド１４１を介してマウス部１３１ａの開口側の外周面にブーツ１４０の大径部１４０ａが固定され、シャフト１０のブーツ装着部１０ｄの外周面には、ブーツバンド１４２を介してブーツ１４０の小径部１４０ｂが固定されている。
本発明のアクスルモジュールの１実施形態においては、軸受２の外方部材２５の外周面が車体側のナックル（図示省略）に嵌合組込まれる。ここでいう嵌合組込みは、外方部材２５をナックルに嵌合することにより両者の組込みが完了することを意味する。この組込みは、例えば外方部材２５の円筒面状の外周面をナックルの円筒状内周面に圧入することにより行うことができる。
また、本発明のアクスルモジュールの他の実施形態においては、軸受２の外方部材２５の外周面が車体側のナックル（図示省略）に嵌合組込まれる。この場合、外方部材２５の外周面がナックル嵌合面２５ａとなって、このナックル嵌合面２５ａをナックルの内周面に嵌合させるとともに、ナックルとフランジ３１とが図示省略のボルト部材を介して固着される。外方部材２５のナックル嵌合面２５ａの外径Ｄ１１を等速自在継手Ｔ１の最大外径寸法Ｄ１２よりも大径とする。ここで、等速自在継手Ｔ１の最大外径寸法Ｄ１２は、ブーツ６０およびブーツバンド６１等の付属品も含めた状態でのこの等速自在継手Ｔ１の最大外径寸法を意味する。
また、インボード側等速自在継手Ｔ２の最大外径寸法Ｄ１３を外方部材２５の外径Ｄ１１よりも小径に設定する。インボード側等速自在継手Ｔ２の最大外径寸法Ｄ１３は、アウトボード側等速自在継手Ｔ１の場合と同様に、ブーツ１４０およびブーツバンド１４１等の付属品も含めた状態でのインボード側等速自在継手Ｔ２の最大外径寸法を意味する。なお、ナックルの内径寸法は、外方部材２５のナックル嵌合面２５ａの外径Ｄ１１と略同一に設定されている。
アクスルモジュールの車両への組み付けは、ナックルにこのアクスルモジュールをインボード側の摺動式等速自在継手Ｔ２側から挿通し、アウトボード側の車輪用軸受装置の外方部材２５をナックルの内周面に嵌入することになる。
本発明のアクスルモジュールでは、組み立てられた状態での車両への組み付けが可能となる。これにより、組付け作業現場での作業工数を減じることができ、作業性が高まる。この場合、従来工程のようにナックルを旋回させる必要もないので、作業スペースも最小限で足りる。しかも、分解・組立等における部品の損傷を防止して品質を安定させることができる。また、前記図１に示す車輪用軸受装置を使用したので、この車輪用軸受装置の作用効果を奏することができ、長期にわたって安定した機能を発揮する製品となる。特に、車輪用軸受装置の軸受２の外輪（外方部材）２５にナックル嵌合面２５ａを設け、このナックル嵌合面２５ａを等速自在継手３の最大外径よりも大径とすることによって、ナックルを挿通してアクスルモジュールを車両に取付けることが可能となり、客先での取付工数の削減を図ることができる。
また、このように組立られたアクスルモジュールは、図１と図８の仮想線で示すように、ブレーキロータ９０がハブ輪１に装着される。ブレーキロータ９０は、軸心孔９１を有する短円筒状の中心装着部９２を備え、この中心装着部９２がハブ輪１のフランジ部２１に嵌合する。
中心装着部９２は、貫孔を有する円盤部９２ａと、この円盤部９２ａの外径部からインボード側へ延びる短円筒状部９２ｂとを有する。円盤部９２ａの貫孔の周縁部には、アウトボード側へ延びる外鍔部９３が設けられ、この外鍔部９３の内径孔と円盤部９２ａの貫孔でもって、前記軸心孔９１が構成される。この軸心孔９１の孔径Ｄ７は、加締部６５の外径Ｄ８よりも大きく設定される。
この場合、ハブ輪１のアウトボード側の端面２４（筒部２０のアウトボード側の端面と、これに連続して同一平面上に配設されるフランジ部２１のアウトボード側の端面とで構成されるハブ輪端面）に円盤部９２ａが当接するとともに、ハブ輪１のフランジ部２１の外径部２１ａに短円筒状部９２ｂの円盤部９２ａ側の内径面が当接する。すなわち、ハブ輪１のフランジ部２１の外径部２１ａが、このブレーキロータ９０を案内するブレーキパイロット部９５を構成する。なお、円盤部９２ａには、ハブボルト３３が挿通される貫通孔９６が設けられている。また、ブレーキロータ９０とハブ輪１との連結は、図示省略のボルト部材にて行われる。
このように、ブレーキロータ９０が装着されることによって、外鍔部９３の外径面が、図示省略のホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部９７を構成することになる。
本発明では、ハブ輪１とは別部材であるホイールパイロット部９７をハブ輪１に取り付けることによって、ハブ輪１にホイールパイロット部９７を構成することができる。このため、ハブ輪１にはホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部９７を設ける必要がなく、ハブ輪全体の形状の簡素化を図ることができる。これによって、製造性の向上を図ってコスト低減を達成できる。
ハブ輪自体の形状が簡素化されるので、ハブ輪１を冷間鍛造にて成形することができる。このため、大量に生産できる、製品強度が増加する、加工時間が短縮する、材料を節減出来る、磨耗強度が向上するといった冷間鍛造の利点を生かせることができる。
図９は本車輪用軸受装置の第２実施形態を示し、この車輪用軸受装置では、ハブ輪１のアウトボード側の開口部をシール部材８０にて塞いでいる。シール部材８０は、円盤状の本体部８０ａと、この本体部８０ａの外周縁から外径側にインボード側へ傾斜するように延びる傾斜壁８０ｂと、この傾斜壁８０ｂの外周縁から外径側に径方向に延びる径方向壁８０ｃと、この径方向壁８０ｃの外周縁からアウトボード側へ延びる外周壁８０ｄとからなる。
また、ハブ輪１の端面２４には、アウトボード側に開口した周方向凹溝８２が設けられ、この周方向凹溝８２にシール部材８０の外周縁部が嵌合している。すなわち、径方向壁８０ｃが周方向凹溝８２のインボード側の端面８２ａに圧接するとともに、外周壁８０ｄが周方向凹溝８２の外径面８２ｂに圧接している。また、傾斜壁８０ｂは、加締部６５の外径側と軸心孔９１の内径面との間の隙間を介して、アウトボード側から周方向凹溝８２に嵌入され、本体部８０ａにてアウトボード側から加締部６５を覆っている。
これによって、ハブ輪１のアウトボード側開口部をシール部材８０にて密封することによって、アウトボード側からの凹凸嵌合構造Ｍへの雨水や異物等の侵入防止性の向上を図ることができる。シール部材８０として、金属製であっても、樹脂製であってもよく、使用する環境等に応じて種々の材質のものを選択することができる。
この図９に示す車輪用軸受装置の他の構成は、前記図１と同様であるので、図１と同一の部材には、同一の符号を付してこれらの説明を省略する。このため、図９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。
図１０は第３実施形態を示し、この車輪用軸受装置は、軸受２の外方部材２５に車体取付用フランジを有さないものである。すなわち、外方部材（外輪）２５の外面全体が円筒面とされ、この円筒面がナックル嵌合面２５ａを構成する。このため、外方部材２５のナックル嵌合面２５ａをナックル８９の円筒状内径面８９ａに圧入することによりアクスルモジュールの車両への組み付けを行うことができる。
この場合、外輪２５とナックル８９とは、例えば止め輪９８を備えた抜け止め機構９５を介して連結されている。すなわち、外輪２５のナックル嵌合面２５ａの軸方向中央部に周方向溝９６が形成されると共に、ナックル８９の内径面８９ａに周方向溝９６に対向する周方向溝９７が形成され、これら周方向溝９６、９７に止め輪９８を嵌着している。
また、ナックル８９の内径面８９ａには内鍔部９９が設けられ、この内鍔部９９のアウトボード側の端面９９ａが外輪２５のインボード側の端面に係止している。なお、軸受２のインボード側の軌道面２７、２９を転動する転動体３０と、アウトボード側の軌道面２６、２８を転動する転動体３０とを同一のサイズに設定するとともに、インボード側の軌道面２７、２９を転動する転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤIBと、アウトボード側の軌道面２６、２８を転動する転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤOBとを同一径としている。
ナックル内径面８９ａには、内径側に突出する内鍔部９９が設けられ、アウトボード側から軸受２を圧入することによって、外方部材２５のインボード側の端面が内鍔部９９に当接する。この場合、軸受２の外方部材２５のナックル８９との嵌合面２５ａの外径寸法Ｄ１１を、ナックル８９の内径面８９ａの内径寸法Ｄ１０よりも僅かに大きく設定する。すなわち、ナックル嵌合面２５ａとナックル内径面８９ａとの締代によって、ナックル８９と外方部材２５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。
この場合、例えば、外方部材２５とナックル８９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、この嵌合い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２５の設計仕様、すなわち外方部材２５とナックル８９の嵌合締代が設定される。
このため、外方部材２５のナックル嵌合面２５ａとナックル８９のナックル内径面９０ａとの締代によって、外方部材２５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、図１１に示すように、ナックル８９の最小径Ｄ１４を等速自在継手Ｔ１の最大外径寸法Ｄ１２よりも大径とする。ここで、等速自在継手Ｔ１の最大外径寸法Ｄ１２は、ブーツ６０およびブーツバンド６１等の付属品も含めた状態でのこの等速自在継手Ｔ１の最大外径寸法を意味する。
また、インボード側等速自在継手Ｔ２の最大外径寸法Ｄ１３をナックル８９の内径面の最小径Ｄ１４よりも小径に設定する。インボード側等速自在継手Ｔ２の最大外径寸法Ｄ１３は、アウトボード側等速自在継手Ｔ１の場合と同様に、ブーツ１４０およびブーツバンド１４１等の付属品も含めた状態でのインボード側等速自在継手Ｔ２の最大外径寸法を意味する。
アクスルモジュールの車両への組み付けは、ナックル８９にこのアクスルモジュールをインボード側の摺動式等速自在継手Ｔ２側から挿通し、アウトボード側の車輪用軸受装置の外方部材２５をナックル８９の内周面に圧入することになる。
この図１０に示す車輪用軸受装置の他の構成は、前記図１と同様であるので、図１と同一の部材には、同一の符号を付してこれらの説明を省略する。このため、図１０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。
次に図１２は第４実施形態を示し、この車輪用軸受装置では、内周に複数の外側軌道面２６、２７が形成された外方部材２５の外径面に、車体取付フランジを設けることなく、ナックル内径面８９ａに圧入されるナックル嵌合面２５ａを設けるとともに、図９に示す車輪用軸受装置と同様、ハブ輪１のアウトボード側の開口部をシール部材８０にて塞いでいる。
この図１２に示す車輪用軸受装置の他の構成は、前記図１０と同様であるので、図１０と同一の部材には、同一の符号を付してこれらの説明を省略する。このため、図１２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。
前記図１０と図１２に示す車輪用軸受装置では、車輪用軸受装置の軸受２の外方部材２５のナックル嵌合面２５ａをナックル内径面８９ａに圧入することによって、ナックル８９への取り付けを行うことができるので、ボルト結合作業を無くすことができ、組立作業性の向上を図ることができるとともに、部品点数の減少を図ってコスト低減を達成できる。しかも、ナックル嵌合面２５ａとナックル内径面８９ａとの締代によって、軸方向の抜け及び周方向のクリープを防止でき、ナックル８９への取付け状態を長期にわたって安定して維持でき、高精度な回転伝達機能を発揮する。
特に、外方部材２５の内径面全体を円筒面として、この円筒面をナックル嵌合面２５ａとすることによって、ナックル８９への圧入範囲を大きくとることができ、軸方向の抜け及び周方向のクリープをより安定して防止できる。
また、転がり軸受２の外方部材２５のナックル８９からの抜けを規制する抜け止め機構９５を設けることによって、圧入締代に加え、この抜け止め機構にてより安定して外輪の抜けを規制することができる。抜け止め機構９５としては、止め輪９８にて構成でき、構成の複雑化を招かず、低コスト及び組立性向上を図ることができる。
ところで、前記各実施形態では、軸部１２側に凸部３５を構成するスプライン４１を形成するとともに、この軸部１２のスプライン４１に対して硬化処理を施し、ハブ輪１の内径面を未硬化（生材）としている。これに対して、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、ハブ輪１の孔部２２（図１等参照）の内径面に硬化処理を施されたスプライン１０１（凸条１０１ａ及び凹条１０１ｂとからなる）を形成するとともに、軸部１２には硬化処理を施さないものであってもよい。なお、このスプライン１０１も公知公用の手段であるブローチ加工、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。また、熱硬化処理としても、高周波焼入れ、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。
この場合、凸部３５の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（軸部１２の外径面）の位置に対応する。すなわち、スプライン１０１の凸部１０１ａである凸部３５の頂点を結ぶ円の径寸法（凸部３５の最小径寸法）Ｄ１５を、軸部１２の外径寸法Ｄ１７よりも小さく、スプライン１０１の凹部１０１ｂの底を結ぶ円の径寸法Ｄ１６を軸部１２の外径寸法Ｄ１７よりも大きく設定する。すなわち、Ｄ１５＜Ｄ１７＜Ｄ１６とされる。この場合、凹部１０１ｂの底を結ぶ円で構成される内径面が、ハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａの内径面となり、凸部３５が底からの突出部である。
軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入すれば、ハブ輪１側の凸部３５によって、軸部１２の外周面にこの凸部３５が嵌合する凹部３６を形成することができる。これによって、凸部３５とこれに嵌合する凹部との嵌合接触部位３８の全体が密着している。
ここで、嵌合接触部位３８とは、図１３（ｂ）に示す範囲Ｂであり、凸部３５の断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部３５間において、軸部１２の外周面よりも外径側に隙間１０２が形成される。
この場合であっても、圧入によってはみ出し部４５が形成されるので、このはみ出し部４５を収納する収納部を設けるのが好ましい。はみ出し部４５は軸部１２のマウス側に形成されることになるので、収納部をハブ輪１側に設けることになる。
前記図１等に示すように、等速自在継手３の外輪５の軸部１２に凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を設けるとともに、この凸部３５の軸方向端部の硬度をハブ輪１の孔部内径部３７よりも高くして、等速自在継手３の外輪５の軸部１２をハブ輪１の孔部２２に凸部の軸方向端部側から圧入するものであれば、軸部側の硬度を高くでき、軸部１２の剛性を向上させることができる。これに対して、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７に凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を設けるとともに、この凸部３５の軸方向端部の硬度を等速自在継手３の外輪５の軸部１２の外径部よりも高くして、ハブ輪側の凸部３５をその軸方向端部側から外輪５の軸部１２に圧入するものでは、軸部側の硬度処理（熱処理）を行う必要がないので、等速自在継手の外輪の生産性に優れる。
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、凹凸嵌合構造Ｍの雄スプライン４１の凸部４１ａの形状として、前記実施形態では断面三角形状であったが、断面台形（富士山形状）であっても、これら以外の半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の形状のものを採用でき、凸部４１ａの面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。
また、ハブ輪１の孔部２２としては円孔以外の多角形孔等の異形孔であってよく、この孔部２２に嵌挿する軸部１２の端部の断面形状も円形断面以外の多角形等の異形断面であってもよい。さらに、ハブ輪１に軸部１２を圧入する際に雄スプライン４１の圧入始端部のみが、内径面３７より硬度が高ければよいので、雄スプライン４１の全体の硬度を高くする必要がない。図２等では隙間４０が形成されるが、凸部４１ａ間の凹部４２ｂまで、ハブ輪１の内径面３７に食い込むようなものであってもよい。
雄スプライン４１の端面（圧入始端）は前記実施形態では軸方向に対して直交する面であったが、軸方向に対して、所定角度で傾斜するものであってもよい。この場合、内径側から外径側に向かって反凸部側に傾斜しても凸部側に傾斜してもよい。
また、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７に、周方向に沿って所定ピッチで配設される小凹部を設けてもよい。小凹部としては、凹部４２ｂの容積よりも小さくする必要がある。このように小凹部を設けることによって、雄スプライン４１の圧入性の向上を図ることができる。すなわち、小凹部を設けることによって、雄スプライン４１の圧入時に形成されるはみ出し部４５の容量を減少させることができて、圧入抵抗の低減を図ることができる。また、はみ出し部４５を少なくできるので、ポケット部５０の容積を小さくでき、ポケット部５０の加工性及び軸部１２の強度の向上を図ることができる。なお、小凹部の形状は、三角形状、半楕円状、矩形等の種々のものを採用でき、数も任意に設定できる。
軸受２の転動体３０として、ローラを使用したものであってもよい。なお、圧入する場合、ハブ輪１側を固定して、軸部１２側を移動させても、逆に、軸部１２を固定して、ハブ輪１側を移動させても、両者を移動させてもよい。なお、等速自在継手３において、内輪６とシャフト１０とを前記各実施形態に記載した凹凸嵌合構造Ｍを介して一体化してもよい。
インボード側の摺動式の等速自在継手としては、トリポード式に限ることなく、他の摺動式等速自在継手を使用することができる。
本発明の実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。 前記車輪用軸受装置の凹凸嵌合構造を示し、（ａ）は拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ部拡大図である。 前記車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。 前記車輪用軸受装置の他の要部拡大断面図である。 前記車輪用軸受装置の分解状態を示す断面図である。 前記車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。 前記車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。 本発明のアクスルモジュールの断面図である。 本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。 本発明の第３実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。 前記図１０に示す車輪用軸受装置を用いたアクスルモジュールの断面図である。 本発明の第４実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。 凹凸嵌合構造の変形例を示し、（ａ）は拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＹ部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置の断面図である。
符号の説明
１ ハブ輪
２ 軸受
３ 等速自在継手
１０ シャフト
１１ マウス部
１１ａ 底壁外端面
１２ 軸部
１２ａ 径差部
２１ フランジ部
２２ 孔部
２３ 端面
２４ 端面
２５ａ ナックル嵌合面
２６ 外側軌道面
２７ 外側軌道面
２８ 内側軌道面
２９ 内側軌道面
３０ 転動体
３７ 内径面
３８ 嵌合接触部位
９０ ブレーキロータ
９５ ブレーキパイロット部
９７ ホイールパイロット部
Ｍ 凹凸嵌合構造
Ｔ１ 等速自在継手
Ｔ２ 摺動式等速自在継手

Claims (11)

  1. 内周に複列の外側軌道面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側軌道面に対向する一方の内側軌道面と、この内側軌道面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪に内嵌され、外周に前記複列の外側軌道面に対向する他方の内側軌道面と、この内側軌道面から軸方向に延びる軸部が一体に形成された等速自在継手の外側継手部材からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両軌道面間に転動自在に収容された複列のボールとを有する転がり軸受を備え、ハブ輪の孔部に嵌挿される等速自在継手の外側継手部材の軸部が凹凸嵌合構造を介してハブ輪に一体化される車輪用軸受装置であって、
    外側継手部材の軸部の外径面とハブ輪の孔部の内径面とのどちらか一方に設けられて軸方向に延びる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入し、この他方に凸部に密着嵌合する凹部を凸部にて形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する前記凹凸嵌合構造を構成するとともに、外側継手部材の外径面に前記軸受のインボード側の軌道面を形成し、かつホイールの内周に嵌合するホイールパイロット部を、前記ハブ輪とは別部材にて構成したことを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記ハブ輪はフランジ部を備え、ブレーキロータの内周に嵌合するブレーキパイロット部を前記ハブ輪のフランジ部外径部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記ハブ輪はフランジ部を備え、このフランジ部にブレーキロータを装着するとともに、このブレーキロータにホイールパイロット部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輪用軸受装置。
  4. 外側継手部材の軸部のアウトボード側の端部を加締めて外径側へ拡径した加締部を形成し、この加締部にて前記ハブ輪に係合する軸部抜け止め構造を構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
  5. 外側継手部材は、内側継手部材が内装されるマウス部と、このマウス部の底部から突設される前記軸部とを備え、ハブ輪のインボード側の端面に外側継手部材のマウス部の底壁外端面を突き合せて、転がり軸受に対して予圧を付与するとともに軸部の圧入量を規制したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
  6. 外側継手部材の軸部に形成される前記凸部の範囲外に、ハブ輪の小径段部の内径との径差が３０μｍ以下となる径差部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
  7. 外側継手部材の軸部の孔部への圧入時において、凸部の圧入開始前に前記径差部がハブ輪の内径面への嵌合が開始されることを特徴とする請求項６に記載の車輪用軸受装置。
  8. 内周に複数の外側軌道面が形成された外方部材に車体取付フランジを設け、この車体取付フランジよりもインボード側の外径面をナックル嵌合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。
  9. 内周に複数の外側軌道面が形成された外方部材の外径面に、車体取付フランジを設けることなく、ナックル内径面に圧入されるナックル嵌合面を設けるとともに、ナックル嵌合面とナックル内径面との締付にて、ナックルと外方部材との相対的な軸方向及び周方向のずれを規制したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずか１項に記載の車輪用軸受装置。
  10. 内周に複数の外側軌道面が形成された外方部材の外径面に、車体取付フランジを設けることなく、ナックル内径面に圧入されるナックル嵌合面を設けるとともに、ナックル嵌合面とナックル内径面との締付にて、ナックルと外方部材との相対的な軸方向及び周方向のずれを規制したことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
  11. 前記請求項１〜請求項１０のいずれか1項に記載の車輪用軸受装置を備え、アウトボード側の等速自在継手に連結されたドライブシャフトと、このドライブシャフトの他方に連結されたインボード側の摺動型の等速自在継手とを備えたことを特徴とするアクスルモジュール。
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