JP2011126487A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハブ輪と外側継手部材とが凹凸嵌合構造を介して結合された車輪用軸受装置において、再構成後の凹凸嵌合構造の精度確認を容易かつ正確に行うことを可能とする。
【解決手段】ハブ輪２１と外側継手部材３とは、凸部４１が設けられた軸部５をハブ輪２１の孔部２４に圧入して凸部４１で凹部４２を形成し、凸部４１と凹部４２の嵌合部位４３が密着する凹凸嵌合構造Ｍを介して結合される。凹凸嵌合構造Ｍは、ボルト部材３０を取り外した状態での軸方向の引き抜き力の付与によって分離可能で、また、ボルト孔５ｄへのボルト部材３０の再度のねじ込みによって再構成可能である。ハブ輪２１にはボルト部材３０を受ける受け部２３ａが設けられ、軸部３には、凹凸嵌合構造Ｍが構成された状態で受け部２３ａの内周に嵌入される嵌入部としての小径部５ａが設けられている。この小径部５ａは、凹凸嵌合構造Ｍの精度・態様を確認するための部位として活用される。
【選択図】図７

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、複列の転がり軸受を組み合わせて使用する第１世代と称される構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に設けた第２世代に進化し、さらに、複列の転がり軸受の２つの内側軌道面のうち、一方を、車輪取り付けフランジを有するハブ輪の外周に形成した第３世代、さらには、複列の転がり軸受の２つの内側軌道面のうち、一方をハブ輪の外周に形成すると共に、他方を等速自在継手の外側継手部材の外周に形成した第４世代まで開発されている。

例えば、以下に示す特許文献１には、第３世代と称される車輪用軸受装置の一例が記載されている。特許文献１に記載の車輪用軸受装置は、車輪に取り付けられるフランジを有するハブ輪、およびハブ輪の外周側に配置される外方部材を含む車輪用軸受と、ハブ輪に結合される外側継手部材を有する等速自在継手とを備える。この車輪用軸受装置では、外側継手部材の軸部に設けた雄スプラインをハブ輪の孔部に設けた雌スプラインに圧入する、いわゆるスプライン嵌合によってハブ輪と外側継手部材とが結合される。しかしながら、スプライン嵌合によってハブ輪と外側継手部材とを結合するようにしたのでは、次に示すような問題がある。まず、外側継手部材の軸部およびハブ輪の双方にスプラインを施す必要があるためコスト高となる。また、圧入時には、雄スプラインと雌スプラインの凹凸を合わせる必要があるが、歯面合わせで圧入すれば歯面がむしれ等によって損傷するおそれがあり、大径合わせで圧入すれば円周方向でのガタが生じ易い。円周方向のガタがあると、トルク伝達性に劣ると共に異音が発生するおそれがある。

そこで、本願出願人は、上記の各種問題点を解消し得る車輪用軸受装置として、特開２００９−５６８６９号公報（特許文献２）に記載のものを提案している。詳細には、外側継手部材の軸部とハブ輪の孔部のうち、何れか一方に設けられた軸方向に延びる凸部を他方に圧入し、他方に、凸部により凹部を形成することで凸部と凹部との嵌合部位が密着する凹凸嵌合構造を構成し、この凹凸嵌合構造を介してハブ輪と外側継手部材とを結合したものである。

また、車輪用軸受装置の補修等を行う場合に、ハブ輪と外側継手部材とが結合されたままの状態では補修困難となるおそれがある。そのため、軸受部分と継手部分とを個別に補修可能とするため、ハブ輪と外側継手部材とを分離可能とすることが望まれ、しかも両者の分離後には、両者を再結合可能とする必要がある。この点、上記の凹凸嵌合構造は、軸部に設けたボルト孔からボルト部材を取り外した状態で軸方向の引き抜き力を付与することによって分離可能とされているため、良好な補修作業性が担保される。また、補修後には、外側継手部材の軸部をハブ輪の孔部に圧入することによって上記の凹凸嵌合構造を再構成することができる。凹凸嵌合構造の再構成は、軸部に設けたボルト孔にボルト部材をねじ込むことで行うことができる。そのため、凹凸嵌合構造の再構成時には、圧入用のプレス機等、大掛かりな設備を使用する必要がなくなる。従って、自動車整備工場等の現場においても、車輪用軸受装置の点検、補修等を容易に行うことが可能となる。

特開２００４−３４０３１１号公報 特開２００９−５６８６９号公報

しかしながら、特許文献２に記載された車輪用軸受装置にも改良の余地がある。この車輪用軸受装置の各種性能（ハブ輪と外側継手部材の結合強度やトルク伝達性能等）は、凹凸嵌合構造の形成態様（ハブ輪の孔部に対する外側継手部材の軸部の圧入精度）によって大きく左右される。そのため、凹凸嵌合構造の構成後および再構成後には、凹凸嵌合構造が所望の精度・態様で形成されているか否かを確認する必要がある。しかしながら、特許文献２に記載の車輪用軸受装置では、その構造上、特に再構成後における凹凸嵌合構造の精度確認を正確に行うことが困難である。その理由を以下に詳述する。

まず、図１５に、特許文献２に記載の車輪用軸受装置の要部断面図を示す。この車輪用軸受装置は、ハブ輪１０１および外方部材１０３を備えた複列の車輪用軸受１０２と、マウス部１０７および軸部１０８を備えた外側継手部材１０６を含む等速自在継手１０５とが凹凸嵌合構造１１０を介して結合一体化されたものであり、車輪用軸受１０２の外方部材１０３は図示しない車体の懸架装置から延びるナックル１０４に固定されている。ここでは、軸部１０８の外径面に設けた軸方向に延びる凸部１１１をハブ輪１０１の孔部に圧入することによって孔部の内径面に凹部１１２が形成され、これら凸部１１１と凹部１１２の嵌合部位が密着して凹凸嵌合構造１１０が構成される。また、ハブ輪１０１と外側継手部材１０６とは、外側継手部材１０６の軸部１０８に設けたボルト孔１０８ａにボルト部材１１３をねじ込むことによって締結されている。そして、ボルト部材１１３を取り外すと共に凹凸嵌合構造１１０を分離して補修・点検作業を行い、この作業完了後には、上記のとおり、軸部１０８に設けたボルト孔１０８ａにボルト部材１１３をねじ込むことによって凹凸嵌合構造１１０を再構成する。

凹凸嵌合構造１１０の再構成後には、上記のとおり、凹凸嵌合構造１１０が所望の精度・態様で形成されているか否かを確認する必要があり、その確認方法としては、ハブ輪１０１と外側継手部材１０６の軸方向相対位置を確認することが考えられる。しかしながら、車輪用軸受装置の補修作業は、車輪用軸受１０２の外方部材１０３をナックル１０４に固定した状態のまま行うのが通例であるために、上記のような確認方法を採ることも困難である。すなわち、ハブ輪１０１と外側継手部材１０６の軸方向相対位置は、例えば互いに対向するハブ輪１０１の端面１０１ａと外側継手部材１０６のマウス部１０７の端面１０７ａとの間の軸方向離間距離を測定することによって確認することができるが、この部分はナックル１０４で覆われているために測定作業に困難を極める。凹凸嵌合構造１１０の再構成時には、ボルト部材１１３の締付トルクが管理されており、このトルク管理によって凹凸嵌合構造１１０の精度確認を行うことも可能である。しかし、軸部１０８が傾いた状態で圧入される場合もあるために、これだけで凹凸嵌合構造１１０の精度保障を行うのは危険である。

以上に鑑み、本発明の主な目的は、ハブ輪と外側継手部材を再結合することによって再構成される凹凸嵌合構造の精度・態様の確認作業を容易かつ正確に行えるようにし、もってハブ輪と外側継手部材の再結合後においても結合強度やトルク伝達性能に優れた特性を示し、信頼性に富む車輪用軸受装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、車輪に取り付けられるハブ輪を含み、外周に外方部材の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面が形成された内方部材とを有する車輪用軸受と、外側継手部材を有する等速自在継手とを備え、外側継手部材の軸部とハブ輪の孔部のうち、何れか一方に設けられた軸方向に延びる凸部を他方に圧入し、該他方に凸部により凹部を形成することで、凸部と凹部の嵌合部位が密着する凹凸嵌合構造を構成すると共に、外側継手部材の軸部に設けたボルト孔にボルト部材をねじ込むことでハブ輪と外側継手部材とを締結し、ボルト部材を取り外した状態での軸方向の引き抜き力付与により凹凸嵌合構造の分離を許容する車輪用軸受装置において、ハブ輪にボルト部材の受け部を設け、ボルト部材によるハブ輪と外側継手部材の締結を受け部とボルト孔との間で行うように構成すると共に、外側継手部材の軸部に、凹凸嵌合構造が構成された状態で受け部の内周に嵌入される嵌入部を設け、この嵌入部を凹凸嵌合構造の嵌合状態を確認するための部位としたことを特徴とする車輪用軸受装置を提供する。

なお、本発明でいう凹凸嵌合構造は、上記のとおり凸部と凹部の嵌合部位が密着するものであるが、嵌合部位のごく一部領域に隙間が存在する場合がある。このような隙間は、凸部による凹部の形成過程で不可避的に生じるものであるから、このような隙間があったとしても、「凸部と凹部の嵌合部位が密着する」という概念に含まれる。また、本発明でいう「凹凸嵌合構造が構成された状態」とは、最初に凹凸嵌合構造を構成した状態のみならず、凹凸嵌合構造の分離後に再構成した状態をも含む概念である。

上記の構成によれば、凹凸嵌合構造の再構成後（ハブ輪と外側継手部材の再結合後）にボルト部材を取り外すことによって、外側継手部材の軸部に設けた嵌入部が、アウトボード側から目視できる態様で外部に露出する。そして、例えば受け部の端面と嵌入部の端面との軸方向離間距離を測定すれば、ハブ輪に対する外側継手部材の軸方向相対位置、さらに言えば凹凸嵌合構造の嵌合状態（凹凸嵌合構造の精度・態様）を確認することができる。そのため、車輪用軸受を車体（ナックル）に取り付けた状態でハブ輪と外側継手部材とを再結合した場合であっても、凹凸嵌合構造の精度・態様の確認作業を容易かつ正確に行うことができる。これにより、ハブ輪と外側継手部材の再結合後においても高い結合強度やトルク伝達性能に優れた特性を示し、信頼性に富む車輪用軸受装置を提供することができる。

上記構成において、他方のうち、凸部の圧入開始側の端部に、凸部の圧入をガイドする（凸部と、凸部により形成された凹部の位相を合わせる）ためのガイド部を設けても良い。このようなガイド部を設けておけば、このガイド部に沿って凸部を圧入することができるので、凸部の圧入精度を向上し、一層高精度の凹凸嵌合構造を構成および再構成することが可能となる。

上記構成において、外側継手部材の軸部に凸部を設けた場合には、この凸部の少なくとも圧入開始側の端部の硬度をハブ輪の孔部内径部よりも高くするのが望ましい。これにより軸部の剛性を向上させることができ、また、凸部のハブ輪の孔部内径部への食い込み性が増す。

この場合、外側継手部材の軸部には、凸部の圧入によって凹部を形成することで生じるはみ出し部を収納するポケット部を設けることができる。ここで、はみ出し部は、凸部を圧入することによって形成された凹部の容積に相当する量の材料分であって、形成される凹部から押し出されたもの、凹部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。ポケット部を設けることによって、はみ出し部をポケット部内に保持することができ、車両内等へのはみ出し部の入り込みを防止することができる。またこの場合、はみ出し部をポケット部内に収納したままにすることができ、はみ出し部の除去処理を別途行う必要がなくなる。そのため、組立作業工数の減少を図り、組立作業性の向上およびコスト低減を図ることができる。

ハブ輪の孔部の内径面に凸部を設けた場合には、凸部の少なくとも圧入開始側の端部の硬度を外側継手部材の軸部の外径部よりも高くするのが望ましい。この場合、軸部側の熱硬化処理を行う必要がないので、外側継手部材の生産性を高めることができる。またこの場合、上記のポケット部はハブ輪の孔部に形成する。

凸部を円周方向の複数箇所に設けた場合には、凸部の高さ方向の中間部において、凸部の周方向厚さを、隣接する凸部との間の溝幅よりも小さくするのが望ましい。この場合、隣接する凸部間の溝に入り込んだハブ輪の肉が周方向で大きな厚さを有するため、ハブ輪の肉のせん断面積を大きくすることができ、捩り強度の向上を図ることができる。しかも、凸部の歯厚が小であるので、圧入荷重を小さくすることができ、圧入性（凹凸嵌合構造の成形性）を向上することができる。凸部の高さ方向の中間部において、各凸部の周方向厚さの総和を隣接する凸部との間の溝幅の総和より小さくすることによっても同様の効果が得られる。

内方部材は、ハブ輪と、ハブ輪のインボード側の端部外周に圧入される内輪とで構成することができ、この場合、ハブ輪の外周および内輪の外周にそれぞれ前記内側軌道面を形成することができる。これにより、車輪用軸受装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。さらに、ハブ輪の端部を加締めることによって軸受に予圧を付与すれば、外側継手部材とボルト部材とによって軸受に予圧を付与する必要がなく、ボルト部材の締付トルクを厳密に管理する必要もなくなる。そのため、軸受への予圧を考慮することなく外側継手部材の軸部を圧入することができ、ハブ輪と外側継手部材との連結性（組み付け性）の向上を図ることができる。

互いに対向するハブ輪の端面と外側継手部材の端面とを接触させれば、軸方向の曲げ剛性が向上して耐久性に富む高品質な製品となる。また、凸部を圧入する際には、ハブ輪と外側継手部材の相対的な軸方向の位置決めを図ることができる。これにより、車輪用軸受装置の寸法精度の安定化、さらには凹凸嵌合構造の軸方向長さの安定化を図ることができ、トルク伝達性能の向上を図ることができる。加えて、別途のシール構造を設けずとも凹凸嵌合構造への異物の侵入を防止することができるので、長期に亘って安定した嵌合状態を低コストに維持することができる。但し、両者の接触面圧が高過ぎると、この接触部でもトルク伝達が行われてしまうおそれがあり、特に大トルク負荷時には、接触部が急激に滑ることに起因して異音が発生するおそれがある。そのため、この場合には、両者を１００ＭＰａ以下の面圧で接触させ、接触部を常に滑らせるようにする（接触部でトルク伝達が行なわれないようにする）のが望ましい。なお、異音の発生を確実に防止するためには、互いに対向するハブ輪の端面と外側継手部材の端面とを非接触にするのが有効である。この場合には、両者間に形成される隙間にシール部材を介在させ、凹凸嵌合構造への異物の侵入を防止するのが望ましい。

ボルト部材の座面とハブ輪に設けた受け部の受け面との間にはシール材を介在させても良い。このようにすれば、ボルト締結部を介しての凹凸嵌合構造への雨水や異物の侵入を防止することができるので、嵌合状態が一層安定化され、更なる品質向上が図られる。

以上の構成において、凹凸嵌合構造を構成すべく軸部をハブ輪の孔部に圧入するとハブ輪が膨張し、車輪用軸受の軌道面（特に内側軌道面）には、これが外径方向に拡径しようとするいわゆるフープ応力が発生する。フープ応力が発生すると、転がり疲労寿命の低下やクラックを引き起こすおそれがある。そのため、凹凸嵌合構造は、内側軌道面の直下位置を避けて配置するのが望ましい。軌道面におけるフープ応力の発生を抑制し、転がり疲労寿命の低下、クラック発生、応力腐食割れ等の不具合発生を防止することができるからである。

以上で説明したように、本発明によれば、特にハブ輪と外側継手部材を再結合することによって凹凸嵌合構造を再構成した場合であっても、再構成された凹凸嵌合構造の精度確認を容易かつ正確に行うことができる。これにより、補修後においても高い結合強度やトルク伝達性能を具備した信頼性に富む車輪用軸受装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。 （ａ）図は図１に示す凹凸嵌合構造の軸直交断面図であり、（ｂ）図は（ａ）図のＸ部拡大図である。 （ａ）図は軸部に設けた凸部の正面図であり、（ｂ）および（ｃ）図は凸部の他例を示す正面図である。 図１に示す車輪用軸受装置の組立工程を示す断面図である。 （ａ）図はハブ輪の孔部内径に設けたガイド部を概念的に示す図、（ｂ）および（ｃ）図はガイド部の他例を示す図である。 図２（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）図は図１に示す車輪用軸受装置の要部拡大断面図であり、（ｂ）図は（ａ）図に示す構成にシール材を追加した場合を示す図である。 図１に示す車輪用軸受装置の分離工程を示す断面図である。 図８に示す分離工程後の再結合工程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。 （ａ）図は図１０の部分拡大断面図であり、（ｂ）図は（ａ）図の変形例を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）図は凹凸嵌合構造の他の実施形態を示す断面図である。 （ａ）図は凹凸嵌合構造の他の実施形態を示す断面図、（ｂ）図は（ａ）図のＹ部拡大図である。 図１３（ａ）の要部拡大図である。 従来の車輪用軸受装置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜１４に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車輪用軸受装置１を示す断面図である。同図に示す車輪用軸受装置１は、ハブ輪２１を含む複列の車輪用軸受２０と、等速自在継手２とが一体化されて主要部が構成される。なお、以下の説明において、インボード側およびアウトボード側とは、それぞれ、車輪用軸受装置１を車両に取り付けた状態で車両の車幅方向内側および外側となる側を意味する。図１においては右側がインボード側、左側がアウトボード側である。

等速自在継手２は、外側継手部材３と、外側継手部材３の内径側に配された内側継手部材６と、外側継手部材３と内側継手部材６との間に介在する複数のボール７と、外側継手部材３と内側継手部材６との間に介在してボール７を保持するケージ８とを主要部として構成される。内側継手部材６の内周には、図示しない動力伝達装置から延びたシャフト１０の端部１０ａがトルク伝達可能に結合されている。シャフト１０の端部１０ａ外周には、内側継手部材６からのシャフト１０の抜けを防止するための止め輪９が嵌合されている。

外側継手部材３は、マウス部４と軸部５とを備える。マウス部４は一端を開口させた椀状をなし、その内球面４ａには、軸方向に延びた複数のトラック溝４ａ１が円周方向等間隔に形成されている。マウス部４の開口は、大径部１１ａ、小径部１１ｂおよび蛇腹部１１ｃを一体に有する筒状のブーツ１１によって閉塞されている。具体的には、マウス部４に外嵌した大径部１１ａをブーツバンド１２で締め付けることにより、また、シャフト１０のブーツ装着部１０ｂに外嵌した小径部１１ｂをブーツバンド１２で締め付けることによりマウス部４の開口がブーツ１１で閉塞される。これにより、継手内部に封入したグリース等の潤滑剤の外部漏洩や、継手内部への異物侵入が防止される。

軸部５は、その先端側から基端側に向かって、嵌入部としての小径部５ａ、中径部５ｂおよび大径部５ｃを順に有し、軸部５の軸心上には先端面（アウトボード側の端面）に開口したボルト孔５ｄが設けられている。ボルト孔５ｄには、フランジ（ワッシャ）を一体に有する頭部３０ａと、ねじ軸部３０ｂとからなるボルト部材３０のねじ軸部３０ｂが、ハブ輪２１を介して螺合される。これにより、外側継手部材３の軸部５がハブ輪２１に対してボルト固定され、ハブ輪２１からの外側継手部材３の軸部５の抜けが規制される。

内側継手部材６は、その外球面６ａに、軸方向に延び、円周方向等間隔に形成された複数のトラック溝６ａ１を有する。

外側継手部材３のトラック溝４ａ１と内側継手部材６のトラック溝６ａ１とは対をなし、各対のトラック溝４ａ１，６ａ１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まれる。ケージ８は、外側継手部材３と内側継手部材６との間に摺動可能に介在し、その外球面８ａにてマウス部４の内球面４ａと嵌合し、その内球面８ｂにて内側継手部材６の外球面６ａと嵌合する。なお、この実施形態で用いている等速自在継手２は、各トラック溝４ａ１，６ａ１が曲面状をなしたいわゆるバーフィールド型（ＢＪ）であるが、マウス部４の開口側でトラック溝４ａ１を直線状とし、マウス部４の奥部側でトラック溝６ａ１を直線状にしたいわゆるアンダーカットフリー型（ＵＪ）等、その他の等速自在継手を用いることもできる。

ハブ輪２１は、軸方向に延びた孔部２４を有する筒部２３と、筒部２３のアウトボード側から外径側に延びたフランジ２２とを一体に有する。フランジ２２は、ハブ輪２１を車輪に取り付けるためのものであり、ボルト装着孔２２ａを有する。ボルト装着孔２２ａにはハブボルト３１が装着され、ハブボルト３１で図示しないホイールおよびブレーキロータがフランジ２２に固定される。

孔部２４は、ハブ輪２１の軸方向略中間部に位置する軸部嵌合孔２４ａと、アウトボード側の一端が軸部嵌合孔２４ａに繋がり、アウトボード側に向かって徐々に縮径したテーパ部（テーパ孔）２４ｂとを備える。テーパ部２４ｂのテーパ角度は、例えば１５°〜７５°とされる。軸部嵌合孔２４ａにおいて、後述する凹凸嵌合構造Ｍを介して外側継手部材３の軸部５とハブ輪２１とが結合される。

筒部２３のうち、軸部嵌合孔２４ａよりもアウトボード側には、ボルト部材３０の頭部３０ａを受けるために、内径方向に突出する円筒状の受け部２３ａが設けられている。図１に示す完成品状態において、受け部２３ａの内周には、外側継手部材３の軸部５のうち、嵌入部としての小径部５ａが嵌入されている。図７（ａ）（ｂ）に示すように、受け部２３ａの内径寸法ｄ１は、小径部５ａの外径寸法ｄよりも僅かに大きく設定されており（ｄ１＞ｄ）、受け部２３ａの内径面２３ａ２と小径部５ａの外径面とは微小な半径方向隙間を介して対向している。

筒部２３の外周面のうち、インボード側の外周面には小径の段差部２３ｂが形成され、この段差部２３ｂに内輪２６を圧入することにより複列の内側軌道面２９，２９を有する内方部材が構成される。複列の内側軌道面のうち、アウトボード側の内側軌道面２９はハブ輪２１の外周面に形成され、インボード側の内側軌道面２９は内輪２６の外周面に形成されている。車輪用軸受２０は、この内方部材と、内方部材の外径側に配置され、内周に複列の外側軌道面２８，２８を有する円筒状の外方部材２５と、外方部材２５のアウトボード側の外側軌道面２８とハブ輪２１の内側軌道面２９との間、および外方部材２５のインボード側の外側軌道面２８と内輪２６の内側軌道面２９との間に配置された転動体としてのボール２７とで主要部が構成される。外方部材２５は、図示しない車体の懸架装置から延びるナックル３２（図１中、二点鎖線で示す）に取り付けられる。外方部材２５の両端開口部には、車輪用軸受２０内部に封入されるグリース等の潤滑剤の外部漏洩等を防止すべく、環状のシール部材Ｓ，Ｓがそれぞれ装着されている。上記のように、ハブ輪２１と、ハブ輪２１の段差部２３ｂに圧入された内輪２６とで内側軌道面２９，２９を有する内方部材を構成していることから、車輪用軸受装置１の軽量・コンパクト化が図られる。

車輪用軸受２０は、ハブ輪２１の筒部２３のインボード側端部を加締めることによって形成した加締部２３ｃで内輪２６をアウトボード側に押圧することにより、内輪２６をハブ輪２１に固定すると共に、軸受内部に予圧を付与する構造である。このように、加締部２３ｃで車輪用軸受２０に予圧を付与した場合、外側継手部材３とボルト部材３０とで車輪用軸受２０に予圧を付与する必要がなく、しかも、ボルト部材３０の締付トルクを厳密に管理する必要もなくなる。従って、予圧量を考慮せずに外側継手部材３の軸部５をハブ輪２１に組み付けることができるので、両者の組み付け性が向上する。

ハブ輪２１のインボード側端部は、外側継手部材３のアウトボード側端部に当接している。詳しくは、ハブ輪２１の加締部２３ｃの端面２３ｃ１と、外側継手部材３のマウス部４のバック面４ｂとが互いに対向し、かつ接触している。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、凹凸嵌合構造Ｍは、軸部５の大径部５ｃの外径面に設けられた軸方向に延びる凸部４１と、ハブ輪２１の孔部２４のうち、軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１に形成される凹部４２とで構成される。凸部４１と、凸部４１に嵌合するハブ輪２１の凹部４２との嵌合部位４３は密着状態にある。本実施形態では、軸部５の大径部５ｃの外径面に雄スプライン４４を形成することにより、軸方向に延びる複数の凸部４１が周方向に沿って所定間隔で配設され、ハブ輪２１の軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１に、凸部４１が嵌合する軸方向の凹部４２が周方向に沿って複数形成されている。

本実施形態において、凸部４１は、頂部（歯先）４１ａが凸アール状に形成された断面三角形状を呈し、凹部４２との嵌合領域は図２（ｂ）に示す範囲Ａである。具体的に述べると、断面における凸部４１の円周方向両側の中腹部から頂部４１ａに至る範囲で各凸部４１と各凹部４２が嵌合している。周方向で隣り合う凸部４１，４１間において、ハブ輪２１の内径面２４ａ１よりも内径側には隙間Ｇが形成されている。そのため各凸部４１は、凹部４２と嵌合しない領域Ｂを有する。

図３（ａ）にも示すように、凸部４１のピッチ円上において、径方向線Ｒと凸部４１の側面４１ｂとがなす角度をθ１としたときに、０°≦θ１≦４５°に設定する（同図において、θ１は３０°程度である）。ここで、凸部４１のピッチ円とは、凸部４１の側面４１ｂのうち、凹部４２に嵌合する領域と凹部４２に嵌合しない領域との境界部を通る円Ｃ１から、凸部４１の頂部４１ａにいたるまでの距離の中間点を通る円Ｃ２である。凸部４１のピッチ円Ｃ２の直径をＰＣＤとし、凸部４１の数をＺとしたとき、ＰＣＤに対するＺの比Ｐ（Ｐ＝ＰＣＤ／Ｚ）は、０．３≦Ｐ≦１．０に設定する。

図２（ａ）（ｂ）および図３（ａ）には、頂部４１ａが凸アール状に形成された断面三角形状の凸部４１を示しているが、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すような他の断面形状を有する凸部４１を採用することもできる。図３（ｂ）は、θ１を約０°とした断面矩形状の凸部４１を、また、図３（ｃ）は、θ１を約４５°とした断面三角形状の凸部４１をそれぞれ示すものである。

ハブ輪２１と外側継手部材３とは、ハブ輪２１の孔部２４と外側継手部材３の軸部５との間に形成される上記の凹凸嵌合構造Ｍによってトルク伝達可能に結合される。凹凸嵌合構造Ｍは、例えば以下示す手順を経ることによって得られる。

まず、図１および図２に示すように、外側継手部材３の軸部５の大径部５ｃ外径面に、転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の公知の加工方法にて、軸方向に延びた多数の凸部４１を有する雄スプライン４４を形成する。軸部５の凸部４１を雄スプライン４４で形成することにより、この種のシャフトにスプラインを形成するための加工設備を活用することができ、低コストに凸部４１を形成することができる。また、軸部５の軸心上に、その先端面に開口したボルト孔５ｄを形成する。

次いで、軸部５のうち、図１および図４にクロスハッチングで示す領域に熱硬化処理を施して硬化層Ｈを形成する。硬化層Ｈは、凸部４１の全体および底部４１ｃも含めて円周方向に連続して形成される。なお、硬化層Ｈの軸方向の形成範囲は、少なくとも雄スプライン４４のアウトボード側の端縁から、軸部５の基端部に至るまでの連続領域を含む範囲とする。熱硬化処理の方法は特に問わず、高周波焼入れや浸炭焼入れ等を採用することができる。

その一方、ハブ輪２１の内径側は未焼き状態とする。すなわち、ハブ輪２１の孔部２４の内径面は熱硬化処理を行わない未硬化部（未焼き状態）とする。外側継手部材３の軸部５の硬化層Ｈとハブ輪２１の未硬化部との硬度差は、ＨＲＣで２０ポイント以上とする。例えば、硬化層Ｈの硬度を５０ＨＲＣから６５ＨＲＣ程度とし、未硬化部の硬度を１０ＨＲＣから３０ＨＲＣ程度とする。なお、ハブ輪２１は、孔部２４の内径面のうち、軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１が未硬化部であれば足り、その他の領域には熱硬化処理を施しても構わない。また、軸部５の硬化層Ｈとの間で上記の硬度差が確保されるのであれば、未硬化部とすべきハブ輪２１の所定領域に熱硬化処理を施しても構わない。

凸部４１の高さ方向の中間部は、凹部４２の形成前における軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１の位置に対応している。具体的には、図４および図６に示すように、軸部嵌合孔２４ａの内径寸法Ｄを、雄スプライン４４の最大外径寸法（凸部４１の頂部４１ａを通る円軌道の直径寸法）Ｄ１よりも小さく、雄スプライン４４の最小外径寸法（円周方向で隣り合う凸部４１，４１間にある底部４１ｃを通る円軌道の直径寸法）Ｄ２よりも大きくなるように設定する（Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１）。

図４に示すように、ハブ輪２１の孔部２４のうち、軸部嵌合孔２４ａのインボード側端部には、凸部４１の圧入開始時のガイドを行うガイド部Ｍ１が設けられる。ガイド部Ｍ１は、図５（ａ）に示すように、軸部嵌合孔２４ａのインボード側端部に周方向所定間隔（ここでは凸部４１と同一ピッチ）で複数設けたガイド溝４５で構成される。ガイド溝４５の溝底を結ぶ円軌道の直径寸法Ｄ３は、雄スプライン４４の最大外径寸法Ｄ１よりも若干量大きくなるように設定する（Ｄ３＞Ｄ１）。これにより、軸部５に設けた凸部４１の先端部をハブ輪２１の軸部嵌合孔２４ａのインボード側端部に配置した状態においては、凸部４１の頂部４１ａとガイド溝４５の溝底との間に径方向隙間Ｅ１が形成される。

そして、図４に示すように、ハブ輪２１の孔部２４のインボード側端部に外側継手部材３の軸部５の先端を配置した後、軸部５をハブ輪２１の軸部嵌合孔２４ａに対して圧入する。軸部５の圧入に際しては、軸部嵌合孔２４ａのインボード側端部に設けたガイド溝４５に、軸部５に設けた凸部４１の先端部を嵌合させる。このとき、上記のように、凸部４１とガイド溝４５との間に径方向隙間Ｅ１を形成するようにしたことから、凸部４１のガイド溝４５への嵌合を容易に行うことができ、しかも、ガイド溝４５が凸部４１の圧入の妨げにならない。なお、軸部５を圧入するのに先立って、軸部５のうち、雄スプライン４４を含む先端側の外径面に予めシール材を塗布しておく。使用可能なシール材に特段の限定はないが、例えば種々の樹脂からなるシール材を選択使用することができる。

ハブ輪２１の孔部２４には、軸部５の圧入方向に沿って縮径するテーパ部２４ｂが設けられているので、ガイド溝４５の形成時には、その形成用治具を圧入すると、孔部２４の軸部嵌合孔２４ａに対する上記治具の芯出しが行われるため、高精度のガイド溝４５が形成される。そのため、軸部５に設けた凸部４１とガイド溝４５の位相を合わせた状態で軸部５（凸部４１）の圧入を開始すると、軸部嵌合孔２４ａのインボード側端部のガイド溝４５に沿って軸部５の芯出しが行われる。そして、軸部嵌合孔２４ａの内径寸法Ｄと、雄スプライン４４の最大外径寸法Ｄ１および最小外径寸法Ｄ２とをＤ２＜Ｄ＜Ｄ１の寸法関係に設定したことから、軸部５を軸部嵌合孔２４ａに圧入すると、凸部４１がハブ輪２１のインボード側端面の内径部に食い込み、ハブ輪２１の肉を切り込む。軸部５の圧入を進行させると、軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１が凸部４１で切り出され、又は押し出されて、軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１に軸部５の凸部４１に対応した形状の凹部４２が形成される。この際、軸部５の凸部４１をハブ輪２１の軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１よりも２０ポイント以上高硬度に形成しているので、ハブ輪２１の軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１に凹部４２が容易に形成される。またこのように軸部５側の硬度を高くすることで、軸部５の捩り強度を向上させることもできる。

この圧入工程を経ることにより、図２（ａ）（ｂ）に示すように、軸部５の凸部４１に嵌合する凹部４２がハブ輪２１の軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１に形成される。凸部４１がハブ輪２１の軸部嵌合孔２４ａの内径面２４ａ１に食い込んでいくことによって、孔部２４が僅かに拡径した状態となり、凸部４１を設けた軸部５の軸方向移動を許容する。その一方で、軸部５の軸方向移動が停止すれば、内径面２４ａ１が元の径に戻ろうとして縮径する。言い換えれば、凸部４１の圧入時にハブ輪２１が外径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が、凸部４１のうち、凹部４２と嵌合する部分の表面に付与される。そのため、凹部４２は、その軸方向全体に亘って凸部４１の表面と密着する。これによって凹凸嵌合構造Ｍが構成される。軸部５の先端側の外径面には、上記のとおり予めシール材を塗布したことから、軸部５を圧入するのに伴って凸部４１と凹部４２の嵌合部４３にはシール材が行き渡る。従って、嵌合部４３への異物の侵入は効果的に防止される。また、軸部５の圧入に伴って、ハブ輪２１の内径面２４ａ１には塑性変形に伴う加工硬化が生じる。そのため、回転トルクの伝達性が向上する。

凹凸嵌合構造Ｍを形成する際には、ハブ輪２１を固定した状態として軸部５を移動させても良いし、これとは逆に、軸部５を固定した状態としてハブ輪２１を移動させてもよい。あるいは、両者を移動させてもよい。

テーパ部２４ｂは、上記のとおり、ガイド溝形成用治具や軸部５の圧入を開始する際のガイドとして機能させることができるので、軸部５の圧入精度を向上することができる。テーパ部２４ｂよりもアウトボード側の軸部嵌合孔２４ａのインボード側端部にガイド溝４５（ガイド部Ｍ１）を設けたことから、このガイド溝４５に凸部４１を沿わせた状態で軸部５を圧入することができる。そのため、ハブ輪２１の孔部２４（軸線）に対して軸部５が芯ずれした状態や傾いた状態で凸部４１の圧入が進行するような事態を効果的に防止することができる。従って、高精度な凹凸嵌合構造Ｍを得ることができる。また、軸部５を圧入する際には、軸部５の外径面に塗布したシール材が潤滑剤として機能するので、軸部５を円滑に圧入することができる。

ガイド溝４５の形態は図５（ａ）に示すものに限定されない。例えば、図５（ｂ）に示すように、凸部４１の側面４１ｂとの間に周方向隙間Ｅ２が形成されるようにガイド溝４５を形成しても良い。あるいは図５（ｃ）に示すように、凸部４１の頂部４１ａとの間に径方向隙間Ｅ１が、また、凸部４１の側面４１ｂとの間に周方向隙間Ｅ２が形成されるようにガイド溝４５を形成しても良い。

軸部５の圧入は、図１に示すように、外側継手部材３のマウス部４のバック面４ｂがハブ輪２１の加締部２３ｃの端面２３ｃ１に当接するまで行われる。このように、ハブ輪２１と外側継手部材３のマウス部４とを当接させれば、車輪用軸受装置１の軸方向の曲げ剛性が向上して耐久性に富む高品質な製品となる。また、ハブ輪２１に対する外側継手部材３の軸部５の軸方向における相対的な位置決めを行うことができるので、車輪用軸受装置１の寸法精度が安定すると共に、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さが安定してトルク伝達性能が向上する。さらに、この接触によってハブ輪２１とマウス部４との間にシール構造が構成されるので、凹凸嵌合構造Ｍへの異物侵入を防止することができる。これにより、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合状態が長期間安定的に維持される。

但し、ハブ輪２１の端面２３ｃ１とマウス部４のバック面４ｂとを接触させる場合、両者の接触面圧は１００ＭＰａ以下とするのが望ましい。接触面圧が１００ＭＰａを超えるような場合、接触部（端面２３ｃ１とバック面４ｂとの間）でもトルク伝達が行われてしまうおそれがあり、特に過大なトルクが負荷され、接触部の摩擦力がトルクに耐えられなくなったときには、接触部に急激なスリップが生じて異音が発生するおそれがあるからである。これに対し、上記のように両者の接触面圧を１００ＭＰａ以下としておけば、小さなトルク負荷でも接触部が滑るようになり、異音の発生を抑制することができる。

軸部５の圧入が完了し、マウス部４のバック面４ｂとハブ輪２１の加締部２３ｃの端面２３ｃ１とが接触した時点において、軸部５の中径部５ｂは、ハブ輪２１の孔部２４（軸部嵌合孔２４ａ）の内径面２４ａ１、および受け部２３ａのインボード側端面に対して非接触とされる。これにより、軸部５の中径部５ｂの外径側に、凹部４２の形成に伴って形成されるはみ出し部４６を収納するポケット部４７が形成される。

ハブ輪２１の孔部２４に対して外側継手部材３の軸部５を圧入すると、図７（ａ）にも示すように、凸部４１による切り出し又は押し出し作用によって凹部４２から材料（ハブ輪２１の肉）がはみ出し、はみ出し部４６が形成される。このはみ出し部４６を放置すれば、これが脱落して車両の内部に入り込むおそれがある。これに対して、上記のようなポケット部４７を形成すれば、はみ出し部４６は、カールしつつポケット部４７内に収納、保持されるため、上記不具合を解消することができる。またこの場合、はみ出し部４６をポケット部４７内に収納したままにすることができ、はみ出し部４６の除去処理を別途行う必要がなくなる。従って、組立作業工数を減少させることができ、組立作業性の向上およびコスト低減を図ることができる。なお、ポケット部４７の形状は、はみ出し部４６全体を収容できるものであれば足り、その形状は問わない。また、ポケット部４７の容量は、少なくとも予想されるはみ出し部４６の発生量よりも大きくする。

以上のようにして構成される凹凸嵌合構造Ｍは、車輪用軸受２０の軌道面２８，２９の内径側（直下位置）を避けて配置するのが望ましい。特に、内側軌道面２９，２９上における接触角が通る線との交点の内径側を避け、これらの交点の間の軸方向一部領域に凹凸嵌合構造Ｍを形成するのが一層望ましい。軸受軌道面のフープ応力が増大するのを効果的に抑制あるいは防止することができるからである。フープ応力の増大を抑制あるいは防止することができれば、転がり疲労寿命の低下、クラック発生、および応力腐食割れ等の不具合発生を防止することができ、車輪用軸受２０の高品質化を図ることができる。

また、図６に示すように、凹凸嵌合構造Ｍを構成する際には、ハブ輪２１に対する凸部４１の圧入代をΔｄ（＝Ｄ１−Ｄ）とし、凸部４１の高さをｈとしたときに、Δｄ／２ｈを、０．３＜Δｄ／２ｈ＜０．８６の範囲に設定するのが望ましい。これにより、凸部４１の高さ方向中間部付近がハブ輪２１の内径面に食い込むことになるので、凸部４１の圧入代を十分に確保することができ、凹部４２を確実に形成することが可能となる。

Δｄ／２ｈが０．３以下である場合、捩り強度が低くなり、また、Δｄ／２ｈが０．８６以上の場合には、圧入時における微小な芯ずれや傾きにより、凸部４１の全体が相手側に食い込んで圧入荷重が急激に増大し、凹凸嵌合構造Ｍの成形性が悪化するおそれがある。凹凸嵌合構造Ｍの成形性が悪化すると、捩り強度が低下するだけでなく、ハブ輪２１外径の膨張量も増大するため、車輪用軸受２０の機能に悪影響が及んで回転寿命が低下する等の問題が生じる。これに対し、Δｄ／２ｈを上記範囲に設定することにより凹凸嵌合構造Ｍの成形性が安定し、圧入荷重のばらつきも無く、安定した捩り強度を得ることができる。

以上に述べた凹凸嵌合構造Ｍでは、凸部４１と凹部４２の嵌合部位４３が隙間無く密着しているので、径方向及び円周方向におけるガタを抑制することができる。そのため、ハブ輪２１と外側継手部材３の結合部をコンパクト化しても高いトルク負荷容量を確保することができ、車輪用軸受装置１の小型・軽量化を図ることができる。また、結合部でのガタが抑制されることから、トルク伝達時の異音発生も効果的に防止することができる。

また、ハブ輪２１の孔部２４に、雌スプライン等を予め形成しておく必要がないことから、ハブ輪２１の加工コストを低廉化すると共に生産性を高めることができる。また、ハブ輪２１と外側継手部材３の軸部５の組み付けに際して、スプライン同士の位相合わせを省略することができるから、組立性の向上を図ることができる。さらに、圧入時の歯面の損傷を回避することができ、安定した嵌合状態を維持することができる。また、上記のとおり、ハブ輪２１の内径側を低硬度としたことから、ハブ輪２１に形成した凹部４２は軸部５の凸部４１と高い密着性をもって嵌合する。そのため、径方向および円周方向におけるガタ防止により一層有効となる。

また、図３に示すように、各凸部４１のピッチ円Ｃ２上において、径方向線Ｒと凸部４１の側面４１ｂとが成す角度θ１を０°≦θ１≦４５°の範囲に設定しているので、圧入後のハブ輪２１の拡径量を小さくし、圧入性の向上を図ることができる。これは、軸部５を圧入するとハブ輪２１の孔部２４が拡径するが、θ１が大きすぎると圧入時の拡径力が働き易くなるため、圧入終了時におけるハブ輪２１の拡径量が大きくなり、ハブ輪２１外径部や車輪用軸受２０の内輪２６外径部の引張応力（フープ応力）が高くなること、およびトルク伝達時に径方向への分力が大きくなるため、ハブ輪２１が拡径し、ハブ輪２１外径部や内輪２６外径部のフープ応力が高くなること、等による。これらフープ応力の増加は、軸受寿命の低下を招く。

また、凸部４１のピッチ円径をＰＣＤとし、凸部４１の数をＺとして、０．３０≦ＰＣＤ／Ｚ≦１．０にしている。ＰＣＤ／Ｚが小さすぎる場合（ＰＣＤ／Ｚが０．３０よりも小さい場合）、ハブ輪２１に対する凸部４１の圧入代の適用範囲が非常に狭く、寸法公差も狭くなるため、圧入が困難となるからである。

特に、２０°≦θ１≦３５°に設定すると共に、０．３３≦ＰＣＤ／Ｚ≦０．７に設定すれば、軸部５（外側継手部材３）の形成材料に特殊鋼を用いる、凸部４１に表面処理を施す、あるいは凸部４１を鋭利な形状にする等の対策を講じずとも、一般的な機械構造用鋼で形成した軸部５を用いて凹部４２を成形することが可能となる。しかも、軸部５の圧入後におけるハブ輪２１の拡径量を抑制することができる。また、θ１≧２０°とすることにより、軸部５側に凸部４１を設ける場合には、最もコストや加工精度のバランスに富む転造加工によって凸部４１を成形することができる。

軸部５の圧入が完了すると、軸部５（小径部５ａ）の先端面は、ハブ輪２１に設けた受け部２３ａの受け面２３ａ１よりもインボード側に位置する。そして、受け部２３ａを介して軸部５のボルト孔５ｄにボルト部材３０のねじ軸部３０ｂを螺合する。これにより、外側継手部材３の軸部５がハブ輪２１に対してボルト固定され、ハブ輪２１と外側継手部材３の分離が規制される。ボルト部材３０の締結は、ボルト部材３０の座面３０ａ１を、受け部２３ａの受け面２３ａ１に当接させるようにして行う。ボルト部材３０の締結が完了すると、ボルト部材３０の頭部３０ａと外側継手部材３のマウス部４とでハブ輪２１が軸方向に挟持される。このように、ハブ輪２１をボルト部材３０とマウス部４とで軸方向に挟持することにより、車輪用軸受装置１の軸方向の曲げ剛性が一層向上し、信頼性および耐久性の向上を図ることができる。

図７（ｂ）に示すように、ボルト部材３０の座面３０ａ１とハブ輪２１の受け部２３ａの受け面２３ａ１との間には、シール材Ｓ１を介在させても良い。このようにすれば、両者間の密封性を確保することができるので、アウトボード側からの凹凸嵌合構造Ｍへの雨水や異物の侵入を防止することができる。密封性を確保し得る限り使用可能なシール材Ｓ１に特段の限定はないが、例えば、軸部５の外径面に塗布したシール材と同種のものを使用することができる。もちろん、軸部５に塗布したシール材とは異なる種類のシール材を用いても良い。シール材は、座面３０ａ１又は受け面２３ａ１の何れか一方に塗布してもよいし、双方に塗布してもよい。

なお、ボルト部材３０の座面３０ａ１とハブ輪２１の受け面２３ａ１とが隙間無く密着するのであれば、必ずしも両面間にシール材Ｓ１を介在させる必要はない。例えば、受け面２３ａ１を研削すれば、ボルト部材３０の座面３０ａ１との密着性が向上するので、図７（ａ）に示すようにシール材Ｓ１を省略することができる。密着性が確保されるのであれば、受け面２３ａ１への研削加工を省略することももちろん可能である。

以上に示す車輪用軸受装置１は、これに補修等を施す必要が生じた場合に、軸受部分（車輪用軸受２０）と継手部分（等速自在継手２）とを個別に補修可能とするため、ハブ輪２１からの外側継手部材３の分離が許容される。ハブ輪２１から外側継手部材３を分離するには、図１に示す完成品の状態からボルト部材３０を取り外した状態とし、その後、ハブ輪２１と外側継手部材３の軸部５との間に凹凸嵌合構造Ｍの結合力以上の引き抜き力を与えてハブ輪２１から外側継手部材３の軸部５を引き抜く。これにより、ハブ輪２１と外側継手部材３とが分離する。ここでは、ハブ輪２１と外側継手部材３を分離した後、分離したハブ輪２１と外側継手部材３をそのまま再結合する場合を例にとり、以下、分離工程および再結合工程について詳述する。

分離工程、すなわちハブ輪２１からの外側継手部材３の軸部５の引き抜きは、例えば図８に示すような治具５０を用いて行うことができる。治具５０は、基盤５１と、この基盤５１のねじ孔５２に螺合する押圧用ボルト部材５３と、軸部５のボルト孔５ｄに螺合されるねじ軸５６とを備える。基盤５１には貫孔５４が設けられ、この貫孔５４に挿通されたハブ輪２１のボルト３１にナット部材５５を螺合することにより、基盤５１がハブ輪２１に取り付けられる。基盤５１をハブ輪２１に取り付けた後、基部５６ａを受け部２３ａよりもアウトボード側に突出させるようにして、軸部５のボルト孔５ｄにねじ軸５６を螺合する。基部５６ａの突出量は、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さよりも長く設定する。

ねじ軸５６と同一軸心上に押圧用ボルト部材５３を配設すると共に、押圧用ボルト部材５３をアウトボード側から基盤５１のねじ孔５２に螺着し、この状態で、図８中に白抜き矢印で示す方向に押圧用ボルト部材５３を螺進させる。ねじ軸５６と押圧用ボルト部材５３とが同一軸心上に配設されていることから、押圧用ボルト部材５３を螺進させると、ねじ軸５６がインボード側に押圧される。これに伴い、外側継手部材３がハブ輪２１に対してインボード側に移動し、押圧用ボルト部材５３の螺進がある程度進行すると、凹凸嵌合構造Ｍが解かれてハブ輪２１から外側継手部材３が分離する。

ハブ輪２１と外側継手部材３が分離した状態からは、図１に示すボルト部材３０を使用して凹凸嵌合構造Ｍを再構成することにより、ハブ輪２１と外側継手部材３を再結合することができる。再結合工程においては、図９に示すように、ハブ輪２１から基盤５１を取り外すと共に、軸部５からねじ軸５６を取り外した後、ハブ輪２１の受け部２３ａの内周にボルト部材３０を挿通し、ボルト部材３０の座面３０ａ１をハブ輪２１の受け面２３ａ１に当接させる。併せて、軸部５側の凸部４１と、前回の軸部５の圧入によって形成されたハブ輪２１の凹部４２の円周方向の位相を合わせるようにして、ハブ輪２１の孔部２４内径に外側継手部材３の軸部５を配置する。ハブ輪２１の孔部２４（軸部嵌合孔２４ａ）に形成された凹部４２のインボード側にはガイド溝４５が設けられているので、凸部４１とガイド溝４５の円周方向の位相を合わせれば良い。なお、図９では、等速自在継手２の構成部材のうち、外側継手部材３以外の部材の図示を省略している。

そして、軸部５側の凸部４１とハブ輪２１側の凹部４２（ガイド溝４５）の円周方向の位相を合わせた状態で、外側継手部材３とハブ輪２１とを相対的に接近移動させると、外側継手部材３の軸部５がハブ輪２１の孔部２４内へ嵌入し、凸部４１とガイド溝４５とが嵌合する。このように、凸部４１とガイド溝４５とが嵌合すると、ボルト部材３０のねじ軸部３０ｂがボルト孔５ｄに螺合する。この状態にてボルト部材３０を回転させ、ボルト孔５ｄへボルト部材３０をねじ込むと、このねじ込みにより生じる推力で、外側継手部材３の軸部５がハブ輪２１の軸部嵌合孔２４ａに圧入される。これにより、前回の圧入と同様に、凸部４１の凹部４２に対する嵌合部位４３の全体が、対応する凹部４２に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍが再構成され、外側継手部材３とハブ輪２１とが再結合される。

このように、ボルト部材３０をボルト孔５ｄに再度ねじ込むことで凹凸嵌合構造Ｍを再構成可能とすれば、圧入用のプレス機等、大掛かりな設備を用いることなく凹凸嵌合構造Ｍを再構成することができる。ボルト部材３０のねじ込みによる推力を利用しての凹凸嵌合構造Ｍの再構成が可能となるのは、再度の圧入が、凹部４２が形成された軸部嵌合孔２４ａに軸部５を圧入することにより行われるので、圧入荷重が１回目よりも小さくなることによる。以上から、自動車整備工場等の現場においても、ハブ輪２１と外側継手部材３の分離および再結合、すなわち車輪用軸受装置の点検、整備、補修等を容易に行うことが可能となり、高いメンテナンス性が得られる。

なお、ハブ輪２１と外側継手部材３の分離および再結合は、図８および図９に示すように、車輪用軸受２０の外方部材２５を車両のナックル３２に取り付けたままの状態で行うことができる。そのため、現場でのメンテナンス性は特に良好なものとなる。

ところで、この車輪用軸受装置１の各種性能（ハブ輪２１と外側継手部材３の結合強度やトルク伝達性能等）は、凹凸嵌合構造Ｍの形成態様によって大きく左右される。そのため、凹凸嵌合構造Ｍの構成後、特に再構成後には、凹凸嵌合構造Ｍが所望の精度・態様で形成されたか否かを確認する必要がある。凹凸嵌合構造Ｍの精度確認方法としては、ハブ輪２１と外側継手部材３の軸方向相対位置を確認することが考えられる。しかしながら、ハブ輪２１と外側継手部材３の分離および再結合（補修作業）は、上記のように、車輪用軸受２０の外方部材２５をナックル３２に取り付けた状態のまま行われるために、ハブ輪２１と外側継手部材３の軸方向相対位置を確認するためにも工夫が必要となる。

すなわち、ハブ輪２１と外側継手部材３の軸方向相対位置は、例えば互いに対向するハブ輪２１の加締部２３ｃの端面２３ｃ１と外側継手部材３のマウス部４のバック面４ｂとの間の軸方向離間距離を測定することによって（加締部２３ｃの端面２３ｃ１とマウス部４のバック面４ｂとが当接状態にある本実施形態においては、両者の接触態様をチェックすることによって）確認することができるが、この部分はナックル３２で覆われているために作業者が目視することができず、確認作業に困難を極める。凹凸嵌合構造Ｍの再構成時には、ボルト部材３０の締付トルクが管理されており、このトルク管理によって再構成後の凹凸嵌合構造Ｍの精度保障を行うことも可能である。しかし、外側継手部材３の軸部５が傾いた状態で圧入される場合もあるために、これだけで凹凸嵌合構造Ｍの精度保障を行うのは危険である。

この点、本発明では、外側継手部材３の軸部５に、凹凸嵌合構造が構成された状態において、ハブ輪２１に設けた受け部２３ａの内周に嵌入される嵌入部としての小径部５ａを設け、この小径部５ａを凹凸嵌合構造Ｍの嵌合状態（凹凸嵌合構造Ｍが所望の精度・態様で形成されているか否か）を確認するための部位とした。すなわち、軸部５に設けた小径部５ａ（の先端面）は、凹凸嵌合構造Ｍの再構成後にボルト部材３０を取り外すことによって、アウトボード側から作業者が目視できる態様で外部に露出する。このように、軸部５の小径部５ａが外部に露出すれば、車輪用軸受２０をナックル３２に取り付けたままの状態であっても、図７（ａ）に示すように、ハブ輪２１の受け部２３ａの受け面２３ａ１と軸部５の先端面との軸方向離間距離ｘ１を測定することによってハブ輪２１に対する外側継手部材３の軸方向相対位置、さらに言えば凹凸嵌合構造Ｍが所望の精度・態様で形成されているか否かを確認することができる。そのため、車輪用軸受２０をナックル３２に取り付けたままの状態でハブ輪２１と外側継手部材３とを再結合した場合であっても、凹凸嵌合構造Ｍの精度・態様の確認作業を容易かつ正確に行うことができる。これにより、ハブ輪２１と外側継手部材３の再結合後においても、高い結合強度やトルク伝達性能に優れた特性を示し、信頼性に富む車輪用軸受装置１を提供することができる。

以上では、分離したハブ輪２１と外側継手部材３をそのまま再結合する場合について説明を行ったが、例えばハブ輪２１が破損等し、これを交換する必要が生じた場合であっても、同様の手順でハブ輪２１と外側継手部材３を結合することができる。この場合、新たに用いるハブ輪２１には、孔部２４（軸部嵌合孔２４ａ）の内径面２４ａ１に、周方向に沿って所定間隔で小凹部を設けておくのが望ましい。このようなハブ輪２１を用いることによって、軸部５を圧入する際の圧入抵抗を減じることができ、ボルト部材３のねじ込みにより生じる推力でハブ輪２１と外側継手部材３を結合することができるからである。

図１０は、本発明の第２実施形態に係る車輪用軸受装置１を示す断面図である。同図に示す車輪用軸受装置１が、図１に示すものと異なる主な点は、ハブ輪２１の加締部２３ｃの端面２３ｃ１とマウス部４のバック面４ｂとを非接触にした点にある。この場合、図１１（ａ）にも拡大して示すように、加締部２３ｃの端面２３ｃ１とマウス部４のバック面４ｂとの間には隙間６０が設けられる。このような隙間６０を形成することにより、外側継手部材３のマウス部４とハブ輪２１の接触に起因した異音の発生をより効果的に防止することができる。

このように、ハブ輪２１の端面２３ｃ１とマウス部４のバック面４ｂとを非接触にした場合、凹凸嵌合構造Ｍへの異物侵入防止手段が凹凸嵌合構造Ｍよりもインボード側に設けられる。具体的には、図１１（ａ）に示すように、ハブ輪２１の加締部２３ｃとマウス部４のバック面４ｂとの間の隙間６０に嵌着したシール部材６１で異物侵入防止手段が構成される。このように、シール部材６１で、ハブ輪２１の加締部２３ｃとマウス部４との間に形成される隙間６０を塞ぐことにより、この隙間６０を介して凹凸嵌合構造Ｍに雨水や異物が侵入するのを防止することができる。シール部材６１としては、図１１（ａ）に示すような市販のＯリング等を使用することができる他、例えば図１１（ｂ）に示すようなガスケット等のようなものも使用可能である。

なお、上述した以外の構成は、図１に示す車輪用軸受装置１と実質的に同一であるから、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

以上で説明を行った実施形態では、ボルト部材３０として、頭部３０ａにフランジ（ワッシャ）が一体に設けられたものを用いたが、ワッシャは別部材としてボルト部材３０の頭部３０ａとハブ輪２１との間に介装することもできる。

また、以上で説明を行った実施形態では、凸部４１のピッチと、凹部４２のピッチとを同一値に設定している。そのため、図２（ｂ）に示すように、凸部４１の高さ方向の中間部において、凸部４１の周方向厚さＬと、隣接する凸部４１，４１間の溝幅Ｌ０とがほぼ同値となっている。これに対して、図１２（ａ）に示すように、凸部４１の高さ方向の中間部において、凸部４１の周方向厚さＬ２を、隣接する凸部４１，４１間の溝幅Ｌ１よりも小さくすることもできる。換言すると、凸部４１の高さ方向の中間部において、軸部５の凸部４１の周方向厚さＬ２を、ハブ輪２１の隣接する凹部４２，４２間に形成される突出部４８の周方向厚さＬ１よりも小さくする（Ｌ２＜Ｌ１）。

各凸部４１において上記関係を満たすことにより、凸部４１の周方向厚さＬ２の総和Σを、突出部４８の周方向厚さＬ１の総和Σ１よりも小さく設定することが可能となる。これによって、ハブ輪２１の突出部４８のせん断面積を大きくすることができ、捩り強度を確保することができる。しかも、凸部４１の歯厚が小となるので、圧入荷重を小さくして圧入性の向上を図ることができる。

このとき、全ての凸部４１および突出部４８について、Ｌ２＜Ｌ１の関係を満足させる必要はなく、軸部５の凸部４１の周方向厚さの総和Σが、ハブ輪２１の突出部４８の周方向厚さの総和Σ１よりも小さくなる限り、一部の凸部４１および突出部４８については、Ｌ２＝Ｌ１とし、あるいはＬ２＞Ｌ１とすることもできる。

なお、図１２（ａ）では、凸部４１を断面台形に形成しているが、凸部４１の断面形状はこれに限定されない。例えば、図１２（ｂ）に示すように、凸部４１を、インボリュート形状の断面に形成することもできる。

以上で説明を行った実施形態では、軸部５側に雄スプライン４４（凸部４１）を形成しているが、これとは逆に、図１３（ａ）に示すように、ハブ輪２１の孔部２４の内径面に雌スプライン７１を形成することによってハブ輪２１側に凸部４１を形成することもできる。この場合、軸部５に雄スプライン４４を形成した場合と同様に、例えば、ハブ輪２１の雌スプライン７１に熱硬化処理を施す一方、軸部５の外径面は未焼き状態とする等の手段で、ハブ輪２１の凸部４１を軸部５の外径面よりもＨＲＣで２０ポイント以上高硬度にする。雌スプライン７１は、公知のブローチ加工、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できる。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。

その後、軸部５をハブ輪２１の孔部２４に圧入すれば、ハブ輪２１側の凸部４１で軸部５の外径面に凸部４１と嵌合する凹部４２が形成され、これによって、凸部４１と凹部４２の嵌合部位４３が密着する凹凸嵌合構造Ｍが構成される。凸部４１と凹部４２の嵌合部位４３は、図１３（ｂ）に示す範囲Ａである。凸部４１のうち、その他の領域は凹部４２と嵌合しない領域Ｂとなる。軸部５の外径面よりも外径側で、かつ周方向で隣り合う凸部４１，４１間には隙間Ｇが形成される。

図１４に示すように、凸部４１の高さ方向の中間部が、凹部形成前の軸部５の外径面の位置に対応する。すなわち、軸部５の外径寸法Ｄ１０は、雌スプライン７１の凸部４１の最小内径寸法Ｄ８（凸部４１の頂部４１ａを通る円軌道の直径寸法）よりも大きく、雌スプライン７１の最大内径寸法Ｄ９（隣り合う凸部４１，４１間の底部４１ｃを通る円軌道の直径寸法）よりも小さく設定される（Ｄ８＜Ｄ１０＜Ｄ９）。また、軸部５に対する凸部４１の圧入代をΔｄとし、凸部４１の高さをｈとしたときに、０．３＜Δｄ／２ｈ＜０．８６の範囲に設定する。このときの圧入代Δｄは、軸部５の外径寸法Ｄ１０と、凸部４１の最小内径寸法Ｄ８との径差（Ｄ１０−Ｄ８）で表される。これにより、凸部４１の高さ方向中間部付近が軸部５の外径面に食い込むことになるので、凸部４１の圧入代を十分に確保することができ、凹部４２を確実に形成することが可能となる。

この凹凸嵌合構造Ｍでも、図１３（ｂ）に示すように、凸部４１のうち、凹部４２に嵌合する領域と凹部４２に嵌合しない領域との境界部を通る円Ｃ１から凸部４１の頂部４１ａに至るまでの距離の中間点を通る円Ｃ２をピッチ円とし、このピッチ円上において、径方向線Ｒと凸部４１の側面とがなす角度θ１が０°≦θ１≦４５°に設定される。また、凸部４１のピッチ円Ｃ２の直径をＰＣＤとし、凸部４１の数をＺとして、０．３０≦ＰＣＤ／Ｚ≦１．０に設定される。

この構成でも、圧入によってはみ出し部４６が形成されるので、このはみ出し部４６を収納するポケット部４７を設けるのが好ましい。この構成では、はみ出し部４６が軸部５のインボード側に形成されるので、ポケット部４７は、凹凸嵌合構造Ｍよりもインボード側で、かつハブ輪２１側に設ける（図示は省略する）。

このように、ハブ輪２１の孔部２４の内径面に凹凸嵌合構造Ｍの凸部４１を設ける場合、軸部５側の熱硬化処理を行う必要がないので、等速自在継手２の外側継手部材３の生産性に優れる、という利点が得られる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は上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る。例えば、凹凸嵌合構造Ｍの凸部４１の断面形状として、以上で示した形状以外にも、半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の断面形状を採用することができ、凸部４１の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。凸部４１は、軸部５やハブ輪２１とは別体のキーのようなもので形成することもできる。

また、ハブ輪２１の孔部２４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２４に嵌挿する軸部５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２１の孔部２４に軸部５を圧入する際には、凸部４１の少なくとも圧入開始側の端面を含む端部領域の硬度が、圧入される側の硬度よりも高ければよく、必ずしも凸部４１の全体の硬度を高くする必要がない。また、以上で説明した実施形態では、図２（ｂ）や図１３（ｂ）等に示すように、凹凸嵌合構造Ｍを構成する軸部５の外径面とハブ輪２１の内径面との間に隙間Ｇが形成されているが、このような隙間Ｇが形成されないように、周方向で隣接する凸部４１，４１間に形成される溝の全体を相手側の肉で充足させてもよい。

図示は省略するが、凹部４２が形成される側の部材には、予め、周方向に沿って所定間隔で小凹部を設けておいてもよい。小凹部としては、凹部４２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、凸部４１の圧入時に形成されるはみ出し部４６の容量を減少させることができるので、圧入抵抗の低減を図ることができる。また、はみ出し部４６を少なくできるので、ポケット部４７の容積を小さくでき、ポケット部４７の加工性及び軸部５の強度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。

また、車輪用軸受２０の転動体として、ボール２７以外にころを使用することもできる。さらには、等速自在継手２において、内側継手部材６とシャフト１０とを上述した凹凸嵌合構造Ｍを介して一体化してもよい。

また、以上の実施形態は、本発明を第３世代の車輪用軸受装置に適用したものであるが、本発明は、第１世代や第２世代、さらには第４世代の車輪軸受装置にも同様に適用することができる。

１ 車輪用軸受装置
２ 等速自在継手
３ 外側継手部材
４ マウス部
５ 軸部
５ａ 小径部（嵌入部）
５ｄ ボルト孔
２０ 車輪用軸受
２１ ハブ輪
２３ 筒部
２３ａ 受け部
２３ｃ 加締部
２４ 孔部
２８ 外側軌道面
２９ 内側軌道面
３０ ボルト部材
３２ ナックル
４１ 凸部
４２ 凹部
４３ 嵌合部
４４ 雄スプライン
４５ ガイド溝
４６ はみ出し部
４７ ポケット部
Ｍ 凹凸嵌合構造
Ｍ１ ガイド部

Claims (12)

1. 内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、車輪に取り付けられるハブ輪を含み、外周に前記外側軌道面に対向する複列の内側軌道面が形成された内方部材とを有する車輪用軸受と、外側継手部材を有する等速自在継手とを備え、前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、何れか一方に設けられた軸方向に延びる凸部を他方に圧入し、該他方に前記凸部により凹部を形成することで、前記凸部と前記凹部の嵌合部位が密着する凹凸嵌合構造を構成すると共に、前記外側継手部材の軸部に設けたボルト孔にボルト部材をねじ込むことで前記ハブ輪と前記外側継手部材とを締結し、前記ボルト部材を取り外した状態での軸方向の引き抜き力付与により前記凹凸嵌合構造の分離が許容される車輪用軸受装置において、
   前記ハブ輪に前記ボルト部材の受け部を設け、前記ボルト部材による前記ハブ輪と前記外側継手部材との締結を前記受け部と前記ボルト孔との間で行うように構成すると共に、前記外側継手部材の軸部に、前記凹凸嵌合構造が構成された状態で前記受け部の内周に嵌入される嵌入部を設け、この嵌入部を前記凹凸嵌合構造の嵌合状態を確認するための部位としたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記他方の圧入開始側の端部に、前記凸部の圧入をガイドするためのガイド部を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. 前記外側継手部材の軸部に前記凸部を設け、この凸部の少なくとも圧入開始側の端部の硬度を前記ハブ輪の孔部の内径部よりも高くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記外側継手部材の軸部に、前記凸部を設けると共に、前記凸部の圧入による前記凹部の形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ハブ輪の孔部に前記凸部を設け、この凸部の少なくとも圧入開始側の端部の硬度を前記外側継手部材の軸部の外径部よりも高くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ハブ輪の孔部に、前記凸部を設けると共に、前記凸部の圧入による前記凹部の形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部を設けたことを特徴とする請求項１、２又は５の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記凸部を円周方向の複数箇所に設け、凸部の高さ方向の中間部において、凸部の周方向厚さを、隣接する凸部との間の溝幅よりも小さくしたことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記凸部を円周方向の複数箇所に設け、凸部の高さ方向の中間部において、各凸部の周方向厚さの総和を、隣接する凸部との間の溝幅の総和よりも小さくしたことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
9. 前記内方部材は、前記ハブ輪のインボード側端部の外周に圧入される内輪をさらに備え、前記ハブ輪および前記内輪の外周に前記内側軌道面がそれぞれ設けられたものであり、
   前記ハブ輪の端部を加締めることで前記車輪用軸受に予圧が付与されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
10. 互いに対向する前記ハブ輪の端面と前記外側継手部材の端面とを１００ＭＰａ以下の面圧で接触させたことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
11. 前記ボルト部材の座面と前記受け部の受け面との間にシール材を介在させたことを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。
12. 前記凹凸嵌合構造を、前記内側軌道面の直下位置を避けて配置したことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の車輪用軸受装置。

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