JP2012201230A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハブ輪と外側継手部材間で必要な結合強度を確保しつつ、凹凸嵌合構造の大型化を防止し、さらには車輪用軸受装置の大型化を防止する。
【解決手段】ハブ輪１と外側継手部材とは、凸部３５が設けられた軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入して凸部３５で凹部３６を形成し、凸部３５と凹部３６の嵌合部位全域が密着する凹凸嵌合構造Ｍを構成することで結合される。ハブ輪１と内輪を固定する加締部と、軸方向で加締部に対向する外側継手部材のマウス部のバック面とを非接触にした状態で、凸部のピッチ円径ＰＣＤと、凹凸嵌合構造Ｍにおける凸部３５と凹部３６の嵌合長Ｌとの寸法を管理し、両者が０．２０≦２Ｌ／ＰＣＤ≦１．０の関係を満たすようにする。また、嵌合長Ｌは４ｍｍ以上にする。
【選択図】図２

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４３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、外側継手部材１５３と、この外側継手部材１５３のマウス部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雌スプライン１６１が形成され、この中心孔に図示省略のシャフトの端部に形成した雄スプラインが挿入される。内側継手部材１５８側の雌スプライン１６１とシャフト側の雄スプラインとを嵌合することで、内側継手部材１５８とシャフトがトルク伝達可能に結合される。

ハブ輪１５２は、筒部１６３とフランジ１５１とを有し、フランジ１５１の外端面１６４（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を装着するための短筒状のパイロット部１６５が突設されている。パイロット部１６５は、大径部１６５ａと小径部１６５ｂとからなり、大径部１６５ａにブレーキロータが外嵌され、小径部１６５ｂにホイールが外嵌される。

筒部１６３のインボード側端部の外周面に嵌合部１６６が設けられ、この嵌合部１６６に内輪１６７が嵌合されている。筒部１６３の外周面のフランジ１５１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が設けられており、フランジ１５１にホイールおよびブレーキロータを固定するためのハブボルトがボルト装着孔１６２に装着される。

転がり軸受の外方部材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。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の軸端部にはねじ部１７４が形成され、このねじ部１７４よりもインボード側の外径部に雄スプライン１７５が形成されている。また、ハブ輪１５２の筒部１６３の内径面に雌スプライン１７６が形成され、軸部１７３をハブ輪１５２の筒部１６３に圧入することで、軸部１７３側の雄スプライン１７５とハブ輪１５２側の雌スプライン１７６とが嵌合する。

そして、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とが固定される。この際、ナット部材１７７の座面１７８と筒部１６３の外端面１７９とが当接し、マウス部１５７のアウトボード側の端面１８０と内輪１６７の端面１８１とが当接する。これにより、ハブ輪１５２が内輪１６７を介してナット部材１７７とマウス部１５７とで挟持される。

しかしながら、このような構成を採用した場合には、外側継手部材１５３とハブ輪１５２は、軸部１７３に設けられた雄スプライン１７５を、ハブ輪１５２に設けられた雌スプライン１７６に圧入することで結合されるため、軸部１７３及びハブ輪１５２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。また、圧入時には、軸部１７３の雄スプライン１７５とハブ輪１５２の雌スプライン１７６と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、円周方向のガタが生じやすい。円周方向のガタがあると、トルク伝達性に劣るとともに、異音が発生するおそれがある。このように、よって外側継手部材１５３とハブ輪１５２とを結合する場合、圧入時の歯面の損傷、及び使用時のガタの発生という問題があり、両者を同時に回避することは困難であった。

そこで、本願出願人は、このような問題に対処するために、特許文献２に開示の車輪用軸受装置を提案するに至っている。詳細には、外側継手部材の軸部に設けられた軸方向に延びる凸部をハブ輪の孔部に圧入し、ハブ輪の孔部に、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全域が密着する凹凸嵌合構造を構成したものである。この凹凸嵌合構造の構成時には、ハブ輪に予めスプライン部を形成しておく必要がないことから、生産性を向上することができる。また、圧入時の歯面の損傷を回避することができるので、安定した嵌合状態を維持することができる。また、上記の凹凸嵌合構造では、径方向および円周方向でガタが生じる隙間が形成されないので、安定したトルク伝達が可能であると共に異音の発生が防止される。

なお、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（メンテナンス性）が担保されている。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（ハブ輪と外側継手部材の再結合）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２００８−１６２３５９号公報

特許文献２の凹凸嵌合構造においては、凹凸嵌合構造を構成する凸部、さらには凸部によって形成される凹部の寸法や形状が、ハブ輪と外側継手部材の結合強度を左右すると考えられる。単に結合強度を上げるためだけであれば凹凸嵌合構造自体を大型化もしくは長大化すれば足りるが、これでは車輪用軸受装置の大型化も招き、近年の自動車用部品における軽量化の要請に反する。従って、車輪用軸受装置のサイズに応じた凹凸嵌合構造の簡易な設計指針を提供することが望まれる。

以上の実情に鑑み、本発明は、車輪用軸受装置のサイズに応じた凹凸嵌合構造の最適設計を実現可能とし、これによって車輪用軸受装置の低コスト化およびコンパクト化を図ることを目的とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、車輪に取り付けられるハブ輪およびハブ輪の外周に嵌合される内輪を含み、前記外方部材の軌道面に対向する軌道面をハブ輪および内輪の外周にそれぞれ有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体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、内輪が、ハブ輪の端部を外径側に加締めることでハブ輪と結合され、加締部と、軸方向で加締部に対向する外側継手部材のマウス部のバック面とが非接触状態にあり、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複数の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全域が密着する凹凸嵌合構造を構成した車輪用軸受装置において、前記凸部のピッチ円径ＰＣＤと、凹凸嵌合構造における凸部と凹部の嵌合長Ｌとを寸法管理対象として、両者が０．２０≦２Ｌ／ＰＣＤ≦１．０の関係を満たし、かつ嵌合長Ｌが４ｍｍ以上であることを特徴とするものである。

なお、ここでいう凹凸嵌合構造は、上記の通り、凸部と凹部の嵌合部位全域が密着するものであるが、嵌合部位のごく一部領域に微小な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全域が密着する」という概念に含まれるものとする（以下、同様）。

本発明によれば、複数の凸部のピッチ円径（直径）ＰＣＤの値と、凹凸嵌合構造における凸部と凹部の嵌合長Ｌの値とが、凹凸嵌合構造の設計に際して寸法値として管理される。このピッチ円径ＰＣＤと嵌合長Ｌとから、Ｑ＝２Ｌ／ＰＣＤとしてＱを演算すると、Ｑが大きくなるほど凹凸嵌合構造を含む円筒面が全体的に細長くなり、Ｑが小さくなるほど該円筒面が太く短くなる。Ｑの上限値は凹凸嵌合構造の径寸法が最も小さいときに適用される。凹凸嵌合構造の径が小さい場合、嵌合部の軸方向長さを上げて必要強度を確保することになる。Ｑが１．０程度あれば十分な結合強度が得られるが、これよりもＱが大きくなると、嵌合長が長くなりすぎて凹凸嵌合構造の大型化、延いては軸受装置の大型化を招く。また、材料コストや加工コストも高騰するため、軸受装置の高コスト化を招く。一方、Ｑの下限値は凹凸嵌合構造の径寸法が大きい場合に適用される。凹凸嵌合構造の径寸法が大きい場合、嵌合長Ｌは短くできるが、０．２を下回ると十分な結合強度を得ることができない。以上から、加締部と、軸方向で加締部に対向する外側継手部材のマウス部のバック面とが非接触状態にある非接触タイプの車輪用軸受装置においては、０．２０≦Ｑ≦１．０に設定するのが望ましい。

凹凸嵌合構造の嵌合長Ｌを４ｍｍ以上にしておけば、仮に塑性流動による肉の充足が不安定な部分や凸部の欠損が生じたとしても、凹凸嵌合構造において嵌合長を十分確保することができるため、ハブ輪と外側継手部材との間に要求される結合強度を安定的に満たすことができる。

また、本発明は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、車輪に取り付けられるハブ輪およびハブ輪の外周に嵌合される内輪を含み、前記外方部材の軌道面に対向する軌道面をハブ輪および内輪の外周にそれぞれ有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体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、内輪が、ハブ輪の端部を外径側に加締めることでハブ輪と結合され、加締部と、軸方向で加締部に対向する外側継手部材のマウス部のバック面とが接触状態にあり、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複数の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全域が密着する凹凸嵌合構造を構成した車輪用軸受装置において、前記凸部のピッチ円径ＰＣＤと、凹凸嵌合構造における凸部と凹部の嵌合長Ｌとを寸法管理対象として、両者が０．２０≦２Ｌ／ＰＣＤ≦０．８４の関係を満たし、かつ嵌合長Ｌが４ｍｍ以上であることを特徴とするものである。

このように、加締部と外側継手部材のマウス部のバック面とを接触状態にした場合（接触タイプ）、両者を非接触状態にした上記の場合（非接触タイプ）に比べて、トルク負荷時のモーメント荷重に対する軸受装置の強度が増す。この場合、凹凸嵌合構造の必要強度も小さくできる。そのため非接触タイプに比べて、Ｑ（＝２Ｌ／ＰＣＤ）の値、特に上限値を非接触タイプよりも小さくすることができる。

前記凸部における凸部側面の凸部ピッチ円上において、径方向線と凸部側面とがなす角度をθ１として、０°≦θ≦４５°とすることにより、圧入後のハブ輪の拡径量を小さくし、圧入性の向上を図ることができる。また、凸部の数をＺ、Ｐ＝ＰＣＤ／Ｚとして、０．３０≦Ｐ≦１．０とすることにより、圧入作業性が向上すると共に、凹部の成形性を向上させることができる。

上記の構成において、前記凸部の圧入開始側の端面を切削加工で仕上げ、圧入開始側の端面の縁に、丸みがなく、且つ、前記他方に切り込み可能な角部を設けてもよい。このようにすれば、丸みのない角部によって他方の部材に切り込んでいくことにより、他方の部材に凹部を精度良く成形することができると共に、圧入荷重の増大を防止することができる。

上記の構成において、円周方向に隣接する前記凸部間の歯底部と、前記他方に形成され且つ前記歯底部と半径方向で対向する突出部分との間に隙間を形成してもよい。このようにすれば、圧入時に、凸部の切り込み量が低減するため、凹部の成形性が向上すると共に、隙間の分だけ摩擦力が低減されるので、圧入時の圧入力の軽減を図ることができる。また、外側継手部材の軸心と、ハブ輪の軸心とが多少ずれた状態で圧入を行ったとしても、隙間によって当該ズレを吸収した状態で両者を組付けることができるので、組付作業時の作業管理が容易となる。

上記の構成において、前記外側継手部材の前記軸部に前記凸部を設ける場合には、該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内径部よりも高くすることが好ましく、前記ハブ輪の前記孔部の内径面に前記凸部を設ける場合には、該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前記軸部の外径部よりも高くすることが好ましい。このようにすれば、凸部が形成される側の部材の剛性を向上させることができ、また、凸部の相手側の部材への食い込み性を向上させることができる。さらに、後者の場合には、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に優れる。

上記の構成において、前記外側継手部材の前記軸部または前記ハブ輪の前記孔部に、前記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てもよい。このようにすれば、はみ出し部をこのポケット部内に保持することができるので、はみ出し部が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。したがって、はみ出し部の除去処理を行う必要がなくなるので、当該除去処理を省略して組立作業工数の減少を図ることができ、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。なお、ここでいう「はみ出し部」は、凸部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削り取られたもの、又は押し出されたものと削り取られたものの両者等から構成されているものとする。

上記の構成において、前記凸部を円周方向の複数個所に設け、前記凸部の高さ方向の中間部において、前記凸部の周方向厚さを、円周方向に隣接する前記凸部間の溝幅よりも小さくすることが好ましい。このようにすれば、隣接する凸部間の溝に入り込んだ相手側の肉が周方向で大きな厚さを有するため、前記肉のせん断面積を大きくすることができ、ねじり強度の向上を図ることができる。しかも、凸部の周方向厚さが小であるので、圧入荷重を小さくでき、圧入性の向上を図ることができる。このような作用効果は、凸部の高さ方向の中間部において、各々の凸部の周方向厚さの総和を、円周方向に隣接する凸部間の溝幅の総和よりも小さくすることでも同様に達成される。

上記の構成において、前記外側継手部材の前記軸部と前記ハブ輪の内径面との間に、前記軸部の抜けを規制する抜け止め構造を設けてもよい。このようにすれば、抜け止め構造によって、ハブ輪に対して外側継手部材が軸方向に抜けるという事態を防止できるので、両者の安定した連結状態が維持される。

上記の構成において、前記凹凸嵌合構造に軸方向の引き抜き力付与による分離を許容し、前記ハブ輪と前記外側継手部材の前記軸部とをボルト部材を介してボルト固定するようにしてもよい。このようにすれば、ボルト固定を解除して、外側継手部材の軸部に軸方向の引き抜き力を付与すれば、ハブ輪の孔部から外側継手部材を取外すことができるので、各部品の修理・点検の作業性（メンテナンス性）の向上を図ることができる。また、ボルト固定することによって、ハブ輪からの外側継手部材の軸方向の抜けが規制され、長期にわたって安定したトルク伝達が可能となる。

本発明によれば、凹凸嵌合構造の凸部のピッチ円径ＰＣＤおよび嵌合長Ｌを寸法管理の対象として、２Ｌ／ＰＤＣの上限値および下限値を定めている。そのため、ハブ輪と外側継手部材間で必要な結合強度を確保しつつ凹凸嵌合構造の大型化を防止し、さらには車輪用軸受装置の大型化を防止することができる。また、嵌合長Ｌの下限値を定めることで、凸部と凹部の間でトルク伝達に最低限必要となる嵌合長を得ることができ、凹凸嵌合構造の信頼性が高まる。以上から、本発明によれば、車輪用軸受装置のサイズに応じた最適の凹凸嵌合構造を容易に設計することが可能となる。

車輪用軸受装置の実施形態を示す軸方向の断面図である。 （ａ）は前記車輪用軸受装置の凹凸嵌合構造の半径方向の断面図であって、（ｂ）はそのＸ部拡大図である。 嵌合長Ｌを説明する凹凸嵌合構造の軸方向の断面図である 凸部のＰＣＤを説明する半径方向の断面図である。 凹凸嵌合構造の凸部に関する望ましくない形態の説明図である。 凹凸嵌合構造の凸部に関する望ましい形態の説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は凹凸嵌合構造の凸部の一例を示す斜視図である。 前記車輪用軸受装置の組立前における軸受、ハブ輪、および外側継手部材の図である。 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。 （ａ）はシール部材としてＯリングを用いたときの拡大断面図であって、（ｂ）はガスケットを用いたときの拡大断面図である。 凹凸嵌合構造の凸部の他例を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１２（ａ）〜（ｃ）の各投影図である。 凹凸嵌合構造の凸部の他例を示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、凹凸嵌合構造の凸部の他例を示す投影図である。 車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 図１６の車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。 図１６の車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。 車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 図１９の車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。 図１９の車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。 図１９の車輪用軸受装置における外側継手部材の軸部の端面を示す正面図であって、（ａ）は全周にわたって形成した外鍔状係止部を、（ｂ）は、周方向に沿って所定ピッチで配設した外鍔状係止部をそれぞれ示す図である。 車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 図２３の車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。 図２３の車輪用軸受装置の組立前における外側継手部材の断面図である。 図３に示した凹凸嵌合構造の凸部に関する他の望ましい形態を示す説明図である。 凹凸嵌合構造の凸部に関する他の望ましくない形態を示す説明図である。 車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 図３１の車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。 車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 図３３の車輪用軸受装置の組立前を示す断面図である。 図３３の車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。 図３３の車輪用軸受装置における凹凸嵌合構造の分離工程を示す断面図である。 図３３の車輪用軸受装置における再圧入工程を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は凹凸嵌合構造の凸部の他例を示す断面図である。 車輪用軸受装置の他の例の組立前における軸受、ハブ輪、および外側継手部材の断面図である。 図３９の車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。 （ａ）は凹凸嵌合構造の他例を示す断面図であって、（ｂ）はそのＹ部拡大図である。 車輪用軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 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添付図面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す。この車輪用軸受装置は、ハブ輪１を含む複列の車輪用軸受２と、等速自在継手３とが一体化されてなる。なお、以下の説明において、インボード側とは、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向内側となる側を意味し、アウトボード側とは、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向外側となる側を意味する。

等速自在継手３は、外側継手部材５と、外側継手部材５の内側に配された内側継手部材６と、外側継手部材５と内側継手部材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、外側継手部材５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とを主要な部材として構成される。内側継手部材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が嵌合されている。

外側継手部材５はマウス部１１と軸部（ステム部とも呼ばれる）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。内側継手部材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。

外側継手部材５のトラック溝１４と内側継手部材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は外側継手部材５のトラック溝１４と内側継手部材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は外側継手部材５と内側継手部材６との間に摺動可能に介在し、外球面８ａにて外側継手部材５の内球面１３と嵌合し、内球面８ｂにて内側継手部材６の外球面１５と嵌合する。なお、この場合の等速自在継手３は、マウス部１１の開口側で外輪トラック溝１４を直線状とし、マウス部１１の奥部側で内側継手部材トラック溝１６をストレートにしたアンダーカットフリー型を示しているが、ツェッパ型等の他のタイプ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にて締結される。また、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。

軸受２のハブ輪１は、筒部２０と、筒部２０のアウトボード側の端部に設けられる車輪取り付け用のフランジ２１とを有する。筒部２０の孔部２２は、軸方向中間部の軸部嵌合孔２２ａと、アウトボード側のテーパ孔２２ｂと、インボード側の大径孔２２ｃとを備える。軸部嵌合孔２２ａにおいて、後述する凹凸嵌合構造Ｍを介して外側継手部材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、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、外側継手部材５の軸部１２の軸端側に向けて縮径している。テーパ部２２ｄのテーパ角度θ２（図８参照）は、例えば１５°〜７５°とされる。

ハブ輪１のインボード側の外周面には、小径の段差部２３が形成される。この段差部２３に内輪２４を嵌合することで複列の内側軌道面（インナレース）２８，２９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２８はハブ輪１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２４の外周面に形成されている。軸受２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（アウタレース）２６，２７を有する外方部材２５と、外方部材２５のアウトボード側の外側軌道面２６とハブ輪１の内側軌道面２８との間、および外方部材２５のインボード側の外側軌道面２７と内輪２４の内側軌道面２９との間に配置された転動体３０としてのボールとで構成される。ハブ輪１と、ハブ輪１の外周に圧入される内輪２４とで、内側軌道面２８，２９を有する内方部材を構成するので、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。外方部材２５の外周面には、外方部材２５をナックルに固定するための止め輪３１（図３７参照）を収容する止め輪溝２５ａが形成されている。なお、外方部材２５の両開口部にはシール部材Ｓ１、Ｓ２が装着されている。

この車輪用軸受２は、ハブ輪１のインボード側の円筒状端部を加締め、加締めによって形成された加締部３１で内輪２４を押圧することによって軸受内部に予圧を付与する構造である。これによって、内輪２４をハブ輪１に固定することができる。ハブ輪１の端部に形成した加締部３１で軸受２に予圧を付与した場合、外側継手部材５のマウス部１１で予圧を付与する必要がない。従って、予圧量を考慮せずに外側継手部材５の軸部１２を圧入することができ、ハブ輪１と外側継手部材５との連結性（組み付け性）の向上を図ることができる。図１に示す実施形態では、マウス部１１をハブ輪１の端部（本実施形態では加締部３１）と非接触にしており、これに対応して、軸方向で対向する、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１のバック面１１ａとの間に隙間９８が設けられる。マウス部１１とハブ輪１を非接触とすることで、両者の接触による異音の発生を防止することができる。

ハブ輪１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。ハブ輪１には、図４３に示す従来の車輪軸受装置のハブ輪に設けられていたパイロット部１６５が設けられていない。

凹凸嵌合構造Ｍは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、軸部１２のアウトボード側の端部の外周面に設けられた軸方向に延びる複数の凸部３５と、ハブ輪１の孔部２２の内径面（本実施形態では、軸部嵌合孔２２ａの内径面３７）に形成される複数の凹部３６とで構成される。凸部３５と凹部３６とは、周方向全周にわたってタイトフィットしている。

この場合、各凸部３５は、図２（ｂ）に示すように、その断面が凸アール状の頂部を有する三角形状（山形状）であり、各凸部３５の凹部３６との嵌合領域は、図２（ｂ）に示す範囲Ａである。断面における凸部３５の円周方向両側の中腹部から頂部に至る範囲で各凸部３５と凹部３６が嵌合している。周方向の隣り合う凸部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。

図７（ａ）に示すように、凸部３５は、その圧入開始側の端面３５ａの縁に丸みのない角部３９を有する。ここで、「角部３９」とは、端面３５ａと凸部３５の側面３５ｂとが交わることによって構成された山形の稜（多面体の隣り合った二つの面が交わってなす辺）を意味する。よって、角部にＣ面取りを施したものは除外されることとなるが、肉眼でＣ面取りがないと認められても、微視的に観察すればＣ面取り状のものが形成されていると認められる場合がある。また、角部は「丸みのない」ものとするが、同様に肉眼では確認できなくても、微視的にはＲ面取り状のものが形成されていると認められる場合がある。以上の事情から、本発明において、０．１ｍｍ以下のＲ面取りあるいは０．１ｍｍ以下のＣ面取りが形成された角部は、「丸みのない角部」に含まれるものとする。例えばモジュール０．４８で歯数５８枚の雄スプライン４１を構成した場合に、Ｒ面取りの場合ではＲ０．０２〜０．０５ｍｍ程度のもの、Ｃ面取りの場合ではＣ０．０２〜０．０５ｍｍ程度のものは「丸みのない角部」に含める。ここで、モジュールとは、後述する凸部３５のピッチ円径ＰＣＤを凸部３５の歯数Ｚで割ったものである。

凸部３５としては、図７（ｂ）に示すようにその頂部が平坦面４４で形成されたものも使用することができる。

図１に示すように、外側継手部材５の軸部１２の端部とハブ輪１の内径面３７との間に軸部の抜けを規制するための抜け止め構造Ｍ１が設けられている。この抜け止め構造Ｍ１は、外側継手部材５の軸部１２の端部からアウトボード側に延びてテーパ孔２２ｂと軸方向で係合するテーパ状係止片６５で構成される。テーパ状係止片６５は、インボード側からアウトボード側に向かって拡径するリング状体からなり、その外周面６５ａの少なくとも一部がテーパ孔２２ｂに圧接もしくは接触している。

この車輪用軸受装置では、凹凸嵌合構造Ｍへの異物侵入防止手段Ｗを、凹凸嵌合構造Ｍよりもインボード側、及びアウトボード側にそれぞれ設けている。

インボード側では、図１に示すように、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１のバック面１１ａとの間の隙間９８にシール部材９９が嵌着され、このシール部材９９でインボード側の異物侵入防止手段Ｗ１が構成されている。隙間９８は、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１のバック面１１ａとの間から、ハブ輪１の大径孔２２ｃと軸部１２との間に至るまで形成される。このように、隙間９８のコーナ部、すなわちハブ輪１の加締部３１と大径部２２ｃとの境界部分にシール部材９９を配置し、ハブ輪１の端部とマウス部１１の底部との間の隙間９８を塞ぐことで、この隙間９８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。シール部材９９としては、例えば、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。シール部材９９は、ハブ輪１の端部とマウス部１１の底部との間に介在可能である限り任意のものが使用可能であり、Ｏリング以外にも、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。

図１に示すアウトボード側の異物侵入防止手段Ｗ２は、係合部であるテーパ状係止片６５と、テーパ孔２２ｂの内径面との間に介在されるシール材（図示省略）とで構成することできる。この場合、テーパ状係止片６５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、テーパ状係止片６５と、テーパ孔２２ｂの内径面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をテーパ状係止片６５に塗布すればよい。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。

凸部３５と凹部３６との間にシール材を介在させ、これによって、異物侵入防止手段Ｗ（Ｗ３）を構成してもよい。この場合、凸部３５の表面に、塗布後に硬化して、嵌合接触部位３８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を塗布すればよい。

上記凹凸嵌合構造Ｍは、以下の手順で得ることができる。

先ず、外側継手部材５の軸部１２に、この実施形態では転造加工やプレス加工などの塑性加工（転造加工、プレス加工等）を用いて、軸方向に延びた多数の歯を有する雄スプライン４１を形成する。図２（ｂ）に示すように、雄スプライン４１のうち、歯底４１ｂを通る円、歯先４１ａ、および歯先４１ａにつながる両側面で囲まれた領域が凸部３５となる。なお、雄スプライン４１は、塑性加工以外の切削加工等の加工方法を用いて形成してもよい。

雄スプライン４１は、モジュールを０．５以下とし、通常使用されるスプラインのモジュールよりも小さい歯とするのが望ましい。これにより、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、雄スプライン４１をハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａに圧入する際の圧入荷重を小さくすることができる。軸部１２の凸部３５を雄スプライン４１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３５を形成することが可能である。

次に、凸部３５の圧入開始側の端面を切削加工で仕上げる。この切削加工は、切削工具として突切りバイトを使用して行なうのが望ましく、これにより切れ味の良い加工を行なうことができ、バリの発生が少ない。特に、塑性加工によって凸部３５を形成した場合は、圧入開始側の端部が、塑性変形に特有のダレの発生により、いびつな形状となる場合がある。その一例として、図５は、凸部３５における圧入開始側の端面に向けて軸方向に塑性流動が生じた結果、端部３５ｄがいびつな形状となった状態を示している。すなわち、端部３５ｄの端面３５１が、径方向外側へ行くにしたがって圧入開始端側へ傾斜し、端部周面３５２が端面に向けて縮径した状態を示している。この他、状況によっては、圧入開始側の端面が、径方向外側へ行くにしたがって圧入方向とは反対側へ傾斜したり、端部周面が端面に向けて拡径することもある。このように凸部３５の圧入開始側の端部３５ｄがいびつな形状となっていると、ハブ輪１の孔部２２に対する圧入の際に、端縁による高い切り込み作用を得難く、凸部３５による凹部３６の成形性が悪化すると共に、圧入荷重が増大し、場合によっては凸部３５に欠けが生じるおそれもある。

これに対し、図示の実施形態では、図６に示すように、凸部３５の圧入開始側の端面を切削加工で仕上げることにより、図に斜線で示すいびつな端部３５ｄを除去する。これによって、圧入開始側端面が切削面となり、圧入開始側端面に、図７（ｂ）に示すように、丸みがなく且つ他方に切り込み可能な角部３９を形成することができる。この丸みのない角部３９によって、ハブ輪１の孔部２２に対する圧入の際に、高い切り込み作用が得られ、圧入荷重を低く抑えることができる。この圧入開始側の端面仕上げのために除去すべき端部の範囲は、いびつな部分を除去でき、凹凸嵌合構造Ｍの機能上必要な凸部３５の長さを維持するように決められ、軸方向に３ｍｍ以上の長さとするのが望ましい。

また、図８にクロスハッチングで示すように、軸部１２の外径面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３５の全体および歯底４１ｂ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４１のアウトボード側の端縁から、外側継手部材５のマウス部１１の底壁の内径部に至るまでの連続領域を含んだ範囲とする。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。

その一方、ハブ輪１の内径側は未焼き状態に維持される。すなわち、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７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。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。ハブ輪１の内径面３７のうち、少なくとも軸部嵌合孔２２ａの内径面３７が未硬化部であれば足り、その他の内径面には熱硬化処理を施しても構わない。また、上記硬度差が確保されるのであれば、「未硬化部」とすべき上記領域に熱硬化処理を施してもよい。

この際、凸部３５の高さ方向の中間部を、凹部形成前のハブ輪１の軸部嵌合孔２２の内径面３７の位置に対応させる。すなわち、図８に示すように、軸部嵌合孔２２ａの内径面３７の内径寸法Ｄ４を、雄スプライン４１の凸部３５の最大外径寸法（雄スプライン４１の歯先４１ａをとおる外接円の直径寸法）Ｄ５よりも小さく、雄スプライン４１の歯底を結ぶ円の直径寸法Ｄ６よりも大きくなるように設定する（Ｄ６＜Ｄ４＜Ｄ５）。この場合、図７（ｂ）に示すように、丸みのない角部３９は、凸部３５の端面３５ａの縁のうち、凹部３６を形成する部位に配置される（軸部嵌合孔２２ａの内径面３７よりも外径側に丸みのない角部３９が形成される）。凸部３５の端面３５ａの縁のうち、軸部嵌合孔２２ａの内径面よりも内径側の領域には、丸みを形成してもよい。

図８に示すように、軸部１２の端面１２ａには、その外周縁部から前記テーパ状係止片６５を構成するための短円筒部６６が軸方向に沿って突出して形成される。短円筒部６６の外径寸法Ｄ７は孔部２２の嵌合孔２２ａの内径寸法Ｄ４よりも小さく設定されている。この短円筒部６６は、後述するように、軸部１２のハブ輪１の孔部２２への圧入時の調芯部材として機能する。

次いで、外側継手部材５の軸部１２の付け根部（マウス部側）にＯリング等のシール部材９９を外嵌し、ハブ輪１の軸心と等速自在継手３の外側継手部材５の軸心とを合わせた状態で、ハブ輪１の孔部２２に外側継手部材５の軸部１２を圧入する。この際、軸部１２のうち、雄スプライン部４１および短円筒部６６を含むアウトボード側領域の外径面に予めシール材を塗布しておく。上記のように、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が圧入開始時のハブ輪孔部２２と軸部１２との芯出しを行なう。また、軸部嵌合孔２２ａの内径寸法Ｄ４、凸部３５の最大外径寸法Ｄ５、および雄スプライン４１の歯底の最小外径寸法Ｄ６とが前記のような関係であるので、軸部１２をハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａに圧入することにより、この凸部３５がハブ輪１のインボード側端面の内径部に食い込み、ハブ輪１の肉を切り込む。軸部１２を押し進めることで、ハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａの内径面３７が凸部３５で削り取られ、又は押出されて、内径面３７に軸部１２の凸部３５に対応した形状の凹部３６が形成される。この際、凸部３５の端面３５ａの縁に丸みのない角部３９が形成されているので、凸部３５によるハブ輪１の切り込みがスムーズに行われ、圧入荷重の増大を防止することができる。また、軸部１２の凸部３５の硬度をハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａの内径面３７よりも２０ポイント以上高くしているので、ハブ輪１の内径面３７への凹部形成が容易となる。また、軸部側の硬度を高くすることで、軸部１２の捩り強度を向上させることができる。

この圧入工程を経ることによって、図２（ａ），（ｂ）に示すように、軸部１２の凸部３５で、これに嵌合する凹部３６が形成される。凸部３５が、ハブ輪１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り、凸部３５の軸方向の移動を許容する。その一方で、軸方向の移動が停止すれば、内径面３７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３５の圧入時にハブ輪１が外径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部３５のうち、凹部３６と嵌合する部分の表面に付与される。このため、凹部３６は、その軸方向全体にわたって凸部３５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。凸部３５と凹部３６の嵌合部３８には、シール材が介在しているので、この嵌合部３８への異物の侵入防止を図ることができる。

また、軸部１２の圧入に伴い、ハブ輪１側で塑性変形が生じるため、凹部３６の表面には加工硬化が生じる。このため、凹部３６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。

図８に示すように、テーパ部２２ｄは、軸部１２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。そのため、ハブ輪１の孔部２２に対して外側継手部材５の軸部１２を、芯ずれを生じさせることなく圧入させることができる。また、短円筒部６６の外径Ｄ７を、孔部２２の嵌合孔２２ａの内径寸法Ｄ４よりも小さく設定しているので、短円筒部６６を調芯部材として機能させることができ、芯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、より安定した圧入が可能となる。

図１に示すように、凹凸嵌合構造Ｍは、極力、軸受２の軌道面２６、２７、２８、２９の内径側を避けて配置することが求められる。特にインナレース２８、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領域に凹凸嵌合造Ｍを形成することが望まれる。これにより、軸受軌道面におけるフープ応力の発生を抑えることができる。従って、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。

図３３等に示すように、外側継手部材５の軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入する際には、外側継手部材５のマウス部１１の外径面に、段差面Ｇを設け、仮想線で示す圧入用治具Ｋをこの段差面Ｇに係合させて、この圧入用治具Ｋから段差面Ｇに圧入荷重（軸方向荷重）を付与すればよい。この時、凸部３５の形状精度を管理することに加え、圧入用治具Ｋの圧入ストロークを精度よく管理することで、凹凸嵌合構造Ｍにおける後述の嵌合長Ｌを高精度化することができる。なお、段差面Ｇとしては周方向全周に設けても、周方向に沿って所定ピッチで設けてもよい。使用する圧入用治具も、これらの段差面Ｇの形状に対応して軸方向荷重を付与できるものであればよい。

図９に示すように、凹凸嵌合構造Ｍを介して外側継手部材５の軸部１２とハブ輪１とが一体化された状態では、短円筒部６６が嵌合孔２２ａからアウトボード側に突出する。

この短円筒部６６は、治具６７を使用して拡径方向に塑性変形される。治具６７は、円柱状の本体部６８と、この本体部６８の先端部に連設される円錐台部６９とを備える。治具６７の円錐台部６９は、その傾斜面６９ａの傾斜角度がテーパ孔２２ｂの傾斜角度と略同一され、かつ、その先端の外径が短円筒部６６の内径と同一乃至僅かに短円筒部６６の内径よりも小さい寸法に設定されている。治具６７の円錐台部６９を、テーパ孔２２ｂを介してアウトボード側から嵌入することによって矢印α方向の荷重を付加し、これによって、図１０に示すように、短円筒部６６に矢印β方向の拡径力を付与する。この際、治具６７の円錐台部６９によって、短円筒部６６が外径側に塑性変形し、テーパ孔２２ｂの内径面に押し付けされる。これに伴い、予め短円筒部６６の外径面に塗布されたシール材がテーパ孔２２ｂの内径面に密着し、異物侵入防止手段Ｗ２を構成する。また、塑性変形した短円筒部６６がテーパ孔２２ｂの内径面と係合するテーパ状係止片６５となり、軸部１２の抜け止め構造Ｍ１を構成する。なお、治具６７により矢印α方向の荷重を付加する際には、ハブ輪１や等速自在継手３等の一部を図示しない固定部材で支持して荷重を受ければよい。短円筒部６６の内径面は軸端側に拡径するテーパ形状でも良い。このような形状にしておけば、鍛造で軸部１２の内径面を成形することが可能となり、コスト低減に繋がる。

また、治具６７の矢印α方向の荷重を低減させるため、短円筒部６６に切り欠きを入れても良いし、治具６７の円錐台部６９の円錐面を周方向で部分的に配置するものでも良い。短円筒部６６に切り欠きを入れた場合、短円筒部６６を拡径し易くなる。また、治具６７の円錐台部６９の円錐面を周方向で部分的に配置するものである場合、短円筒部６６を拡径させる部位が円周上の一部になるため、治具６７の押し込み荷重を低減させることができる。

以上に述べた凹凸嵌合構造Ｍでは、凸部３５と凹部３６との嵌合部位３８の全体が密着しているので、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、異音の発生もない。

また、凹部３６が形成される部材（第１の実施形態ではハブ輪１）には、雌スプライン等を予め形成しておく必要がない。従って、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しないこと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できる。また、ハブ輪１の内径側は比較的軟らかいため、ハブ輪１の凹部は、軸部１２の凸部３５と高い密着性をもって嵌合する。そのため、径方向及び円周方向におけるガタの防止により一層有効となる。

特に、図５に示すように、凸部３５に設けた丸みのない角部３９によって、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７を切り出す、又は押出すことができるので、圧入荷重の増大を防止できる。

図３に示すように、凹凸嵌合構造Ｍは、凸部３５の圧入開始側端部から、ハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａとテーパ部２２ｄとの境界部に至るまでの領域に形成される。凸部３５はこの境界部よりもインボード側まで延びている。本発明では、凹凸嵌合構造Ｍを設計する際に、凹凸嵌合構造Ｍにおける凸部３５と凹部３６の嵌合長Ｌ（図３参照）の値と、複数の凸部３５のピッチ円径ＰＣＤ（図４参照）の値とが、それぞれ公差を規定して管理される。ピッチ円径ＰＣＤは、図４に示すように、凸部３５のうち、凹部３６に嵌合する領域（嵌合部３８）と凹部３６に嵌合しない領域との境界部を通る円Ｒから凸部３５の歯先４１ａに至るまでの距離の中間点を通る円の直径を意味する。

これらの管理項目から、Ｑ＝２Ｌ／ＰＣＤとしてＱを演算すると、Ｑが大きくなるほど凹凸嵌合構造Ｍを含む円筒面が全体的に細長い形状となり、Ｑが小さくなるほど該円筒面が太く短い形状となる。Ｑの上限値は、通常、凹凸嵌合構造Ｍの径寸法が最も小さいときに適用される。凹凸嵌合構造Ｍの径が小さい場合、嵌合部３８の軸方向長さを長くして必要な結合強度を確保することになる。Ｑが１．０程度あれば十分な結合強度が得られるが、これよりもＱが大きくなると、嵌合長Ｌが長くなりすぎて凹凸嵌合構造Ｍの大型化（長大化）、延いては軸受装置の大型化を招く。また、材料コストや加工コストも高騰するため、軸受装置の高コスト化を招く。一方、Ｑの下限値は、通常、凹凸嵌合構造Ｍの径寸法が大きい場合に適用される。凹凸嵌合構造Ｍの径寸法が大きい場合、嵌合長Ｌは短くできるが、０．２を下回ると十分な強度を得ることができない。

以上から、加締部３１と、軸方向で加締部３１に対向する外側継手部材のマウス部１１のバック面１１ａとを非接触とした非接触タイプの車輪用軸受装置においては、０．２０≦Ｑ≦１．０に設定するのが望ましい。車輪用軸受装置において、例えば外側継手部材５の軸部１２の最小径としては２１．９７４ｍｍが用いられ、最大径としては４１．２０１ｍｍが使用される。公差を含めた最小の嵌合長Ｌを前者で６．４ｍｍに設定し、後者で１２．４ｍｍに設定することにより、Ｑの値が前者で０．５８３、後者で０．６０２となり、前記の範囲を満たすことができる。

凸部３５によって凹部３６を成形する際、凸部３５の圧入開始側端部では、肉の流動が乱れるため、凸部３５間の溝部分への肉の充足が不安定となる。この充足不安定部では凹部３６の成形精度が低下し、そのため凸部３５に対する凹部３６の密着度が悪くなって結合強度の低下を招く。また、例えば凸部３５の圧入を繰り返した場合等には、凸部の圧入開始側端部に摩耗・欠けが生じるおそれもあり、この欠損分でも凸部３５と凹部３６の密着度が低下して結合強度の低下を招く。従って、嵌合長Ｌの設定に際しては、このような充足不安定部や凸部３５の欠損を考慮に入れて嵌合長Ｌに余裕を持たせる必要がある。本発明者らの検証によれば、凹凸嵌合構造の嵌合長Ｌを４ｍｍ以上にしておけば、仮に充足不安定部や凸部３５の欠損が生じたとしても、軸部１２の軸径によらず、ハブ輪１と外側継手部材５との間で十分な結合強度を確保できることが判明した。従って、上記０．２０≦Ｑ≦１．０の条件に加え、嵌合長Ｌ≧４ｍｍの条件を追加することで、より安定して必要な結合強度を有する凹凸嵌合構造Ｍを得ることができる。

また、本発明では、図４に示すように、各凸部３５のピッチ円（ＰＣＤ）上において、径方向線（半径線）と凸部側面３５ｂとが成す角度θを０°≦θ１≦４５°の範囲に設定する。これにより、圧入後のハブ輪１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、凸部３５を圧入することによって、ハブ輪１の孔部２２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１外径の拡径量が大きくなり、ハブ輪１外径部や軸受の内輪２４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１の外径が拡径し、ハブ輪１外径部や内輪２４外径部の引張応力（フープ応力）が高くなること、等による。これら引張応力（フープ応力）の増加は、軸受寿命の低下を招く。

また、本発明では、凸部３５の歯数を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、凹部３６を形成すべき部材（例えばハブ輪１）に対する凸部３５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。また、ハブ輪１の孔部２２と継手外輪５の軸部１２との芯出しが難しく、圧入時に少しでも傾きが出た場合、圧入した凸部全域が他方に食い込むおそれがある。ＰＣＤ／Ｚが１．０以上の場合、１つの凸部３５で加工する体積（除体積）が大きくなるため、凸部３５による凹部３６の成形性が悪化し、圧入荷重も高くなる。

特に、２０°≦θ１≦３５°とするとともに、０．３３≦ＰＣＤ／Ｚ≦０．７とすることによって、凸部３５において材料に特殊鋼や表面処理を用いなくても、また、鋭利な形状にしなくても、一般的な機械構造用鋼を用いて圧入時に凸部３５による凹部３６の成形が可能となり、圧入後のハブ輪の外径の拡径量を低く抑えることが出来る。しかも、θ１を２０°以上とすることにより、軸部１２側に凸部３５を設ける場合、転造加工による凸部３５の成形が可能となる。

図２（ａ），（ｂ）に示す雄スプライン４１では、一例として、凸部３５のピッチと凹部３６のピッチとが同一値に設定されている。このため、図２（ｂ）に示すように、凸部３５の高さ方向の中間部において、凸部３５の周方向厚さＬ３と、隣接する凸部間の溝幅Ｌ４とがほぼ同一となっている。

これに対して、図３８（ａ）に示すように、凸部３５の高さ方向の中間部において、凸部３５の周方向厚さＬ５を、隣接する凸部間の溝幅Ｌ６よりも小さくしてもよい。換言すれば、凸部３５の高さ方向の中間部において、軸部１２側の凸部３５の周方向厚さ（歯厚）Ｌ５を、ハブ輪１側の突出部分４３の周方向厚さ（歯厚）Ｌ６よりも小さくする。

各凸部３５において上記関係を満たすことにより、軸部１２側の凸部３５の周方向厚さＬ５の総和Σ（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋・・・）を、ハブ輪１側の突出部分４３の周方向厚さの総和Σ（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋・・・）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１側の突出部分４３のせん断面積を大きくすることができ、ねじり強度を確保することができる。しかも、凸部３５の歯厚が小であるので、圧入荷重を小さくでき、圧入性の向上を図ることができる。

この場合、全ての凸部３５と突出部分４３について、Ｌ５＜Ｌ６の関係を満足させる必要はなく、周方向厚さの総和がハブ輪１側の突出部分４３における周方向厚さの総和よりも小さくなる限り、一部の凸部３５と突出部分４３については、Ｌ５＝Ｌ６とし、あるいはＬ５＞Ｌ６に設定することができる。

図３８（ａ）では、凸部３５を断面台形に形成しているが、図３８（ｂ）に示すように、インボリュート形状の断面に形成することもできる。

以上の実施形態では、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１のバック面１１ａとを比接触にした場合を例示しているが、図４２に示すように、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１のバック面１１ａとを当接させてもよい。この場合、外側継手部材５の軸部１２の位置決めが行われるので、車輪軸受装置の寸法精度が安定すると共に、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合部３８の軸方向長さを安定化させて、トルク伝達性の向上を図ることができる。このようにハブ輪１の加締部３１とマウス部１１のバック面１１ａとを当接させる場合、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を超えると、大トルク負荷時に外側継手部材５とハブ輪１との捩れ量に差が生じ、この差によって接触部に急激なスリップが生じて異音を発生するおそれがあるからである。従って、接触面圧を１００ＭＰａ以下とすることで、異音の発生を防止して静粛な車輪用軸受装置を提供することができる。

このようにハブ輪１の加締部３１とマウス部１１のバック面１１ａとを接触させた場合、両者を非接触にする場合に比べて、トルク負荷時のモーメント荷重に対する軸受装置の強度が増す。この場合、凹凸嵌合構造Ｍの必要強度も小さくできる。そのため非接触タイプに比べて、Ｑ（＝２Ｌ／ＰＣＤ）の値、特に上限値を非接触タイプよりも小さくすることができる。本発明者らの検証により、凸部３５のピッチ円径ＰＣＤと、凹凸嵌合構造Ｍにおける凸部３５と凹部３６の嵌合長Ｌとを寸法管理の対象として、両者を０．２０≦Ｑ≦０．８４の関係を満たすようにすれば、ハブ輪１と外側継手部材５との間で必要な結合強度を確保しながらコンパクトな凹凸嵌合構造Ｍを提供できることが判明した。凹凸嵌合構造Ｍの嵌合長Ｌは、上記と同様の理由から４ｍｍ以上とする。この場合の嵌合長Ｌは、凸部３５の形状精度を管理することに加え、適当な基準面（例えばハブ輪１のフランジ部２１のアウトボード側端面）と加締め部３１の端面との間の距離を管理することで精度良く得ることができる。

図１に示す車輪用軸受装置では、外側継手部材５の軸部１２の端部からアウトボード側に延びるテーパ状係止片６５をテーパ孔２２ｂの内径面に圧接もしくは接触させることで、外側継手部材５の軸部１２の端部とハブ輪１の内径面３７との間に軸部１２の抜け止め構造Ｍ１を設けている。この抜け止め構造Ｍ１によって、ハブ輪１からの外側継手部材５の軸部１２のインボード側への抜けを防止し、安定した連結状態を維持することができる。また、抜け止め構造Ｍ１がテーパ状係止片６５であるので、従来のようなねじ締結を省略できる。このため、軸部１２にハブ輪１の孔部２２から突出するねじ部を形成する必要がなく、軽量化を図ることができるとともに、ねじ締結作業を省略でき、組立作業性の向上を図ることができる。しかも、テーパ状係止片６５では、外側継手部材５の軸部１２の一部を拡径させればよく、抜け止め構造Ｍ１の形成を容易に行うことができる。なお、外側継手部材５の軸部１２のアウトボード側への移動は、軸部１２をさらに圧入する方向への押圧力が必要であり、外側継手部材５の軸部１２のアウトボード側への位置ズレは生じにくく、かつ、たとえこの方向に位置ズレしたとしても、外側継手部材５のマウス部１１の底部がハブ輪１の加締部３１に当接するので、ハブ輪１から外側継手部材５の軸部１２が抜けることがない。

また、以上に述べた車輪用軸受装置では、凹凸嵌合構造Ｍのインボード側およびアウトボード側にそれぞれ異物侵入防止手段Ｗ１、Ｗ２を設けているので、凹凸嵌合構造Ｍへの軸方向両端側からの雨水や異物の侵入が防止され、凸部３５と凹部３６との密着性を長期間安定して維持することが可能となる。

軸部１２に形成される凸部３５として、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、凸部３５の圧入開始側の端面３５ａの頂部に切欠部５３を設けたものも使用することができる。図１２（ａ）はＣ面取りで形成した切欠部５３（図１３（ａ）参照）、図１２（ｂ）はＲ面取りで形成した切欠部５３（図１３ｂ参照）を例示している。この他、図１２（ｃ）及び図１３（ｃ）に示すように、外径側の一つのコーナ部にＣ面取り状の切欠部５３を形成してもよい。なお、図１２（ａ）および（ｂ）の構成では、端面３５ａのうち、切欠部５３を除く両斜辺に丸みのない角部３９を構成することができ、図１２（ｃ）の構成では、切欠部５３を除く両斜辺および頂辺に丸みのない角部３９を構成することができる。これらに加えて、切欠き部５３の縁に丸みのない角部３９を構成してもよい。

このように切欠部５３を設けることによって、圧入時等における凸部３５の圧入開始側の端面３５ａにおいて、頂部の欠けや変形等の損傷を防止することができる。このため、雄スプライン４１の取扱いが容易となり、凸部３５の圧入開始端において保護対策を別途施す必要がなく、管理工数を削減できて低コスト化を図ることができる。しかも、凸部３５に硬度をあげるための焼入れ処理を行う場合、焼き割れの発生を防止することもできる。

切欠部５３を設けた場合、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、切欠部５３の径方向長さａ、すなわち凸部３５の頂部５４から切欠部５３の反頂部側の端縁５３ａまでの径方向長さａは、ハブ輪１に対する凸部３５の圧入代をΔｄ（図８の軸部１２の最大外径寸法Ｄ５と、ハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａの内径寸法Ｄ４との径差（Ｄ５−Ｄ４）で表される）として、０＜ａ＜Δｄ／２の範囲に設定される。これは、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すＴＵＶＷの平面上に凸部３５を投影したとき、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ハブ輪１の内径面３７よりも外径側に、切欠部５３の反頂部側の端縁５３ａが存在することを意味する。この場合、丸みのない角部３９が内径面３７よりも外径側に形成されるので、内径面３７を確実に切り込むことができる。具体的には、切欠部５３の径方向長さａは０．３ｍｍ以下とするのが好ましい。図１２（ａ）および図１２（ｃ）に示すＣ面取りの傾斜角度や、図１２（ｂ）に示すＲ面取りの曲率半径は、０＜ａ＜Δｄ／２の関係式を満たす範囲で任意に設定できる。

図１３（ａ）〜（ｃ）では、軸方向の断面において凸部３５の圧入開始側端面３５ａと軸線とがなす交差角を９０°としているが、図１４と図１５（ａ）に示すように、交差角θ３を９０°よりも小さくし、あるいは図１５（ｂ）に示すように、θ３を９０°よりも大きく設定することも可能である。

この交差角θ３は、５０°≦θ３≦１１０°の範囲に設定するのが望ましい。交差角θ３が５０°未満では、圧入荷重が増大すると共に、凹凸嵌合構造Ｍの成形性が悪化し、交差角θ３が１１０°を越えれば、端面３５ａが圧入方向側へ傾斜しすぎて凸部３５に欠けが生じるおそれがあるからである。より好ましくは、交差角θ３を７０°≦θ３≦１１０°の範囲に設定する。

図１６に、抜け止め構造Ｍ１の他の構成例を示す。この車輪用軸受装置では、軸部１２に図８に示す短円筒部６６を形成せず、軸部１２の中実状の一端部に外径方向へ突出するテーパ状係止片７０を設けて軸部１２の抜け止め構造Ｍ１を構成している。

このテーパ状係止片７０は、図１７に示す治具７１を使用して形成することができる。治具７１は、円柱状の本体部７２と、この本体部７２の先端部に連設される円筒部７３とを備え、円筒部７３の先端にくさび部７５が形成されている。くさび部７５を軸部１２のアウトボード側の端部に打ち込めば(矢印α方向の荷重を付加すれば)、図１８に示すように、軸部１２の軸端の外径側領域が外径側に塑性変形する。これによって、テーパ状係止片７０が形成され、テーパ状係止片７０の少なくとも一部がテーパ孔２２ｂの内径面に圧接もしくは接触することになる。このため、図１等に示すテーパ状係止片６５と同様に、ハブ輪１からの軸部１２の抜けを確実に防止することができる。テーパ状係止片７０の外径面とテーパ孔部２２ｂの内径面との間にシール材を介在させて異物侵入防止手段Ｗ２を構成することもできる。

図１９に、抜け止め構造Ｍ１の他の構成例を示す。この抜け止め構造Ｍ１は、軸部１２の一部を外径方向へ突出するように加締めることによって、外鍔状係止片７６を構成したものである。ハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａとテーパ孔２２ｂとの間に段付面２２ｅを介在させ、この段付面２２ｅに外鍔状係止片７６を圧接もしくは接触させている。

この外鍔状係止片７６は、図２０に示す治具７７を使用して形成することができる。この治具７７は円筒体７８を備える。円筒体７８の外径Ｄ８を軸部１２の端部の外径Ｄ１０よりも大きく設定するとともに、円筒体７８の内径Ｄ９を軸部１２の端部の外径Ｄ１０より小さく設定している。

このため、この治具７７と外側継手部材５の軸部１２との軸心を合わせ、この状態で治具７７の端面７７ａによって、軸部１２の端面１２ａに矢印α方向に荷重を付加すれば、図２１に示すように、軸部１２の端面１２ａの外周側が圧潰して、外鍔状係止片７６を形成することができる。

この外鍔状係止片７６が段付面２２ｅと軸方向で係合することにより、図１等に示すテーパ状係止片６５と同様に、ハブ輪１からの軸部１２の抜けを確実に防止することができる。外鍔状係止片７６と段付面２２ｅとの間にシール材を介在させて、異物侵入防止手段Ｗ２を構成してもよい。

外鍔状係止片７６は、図２２（ａ）に示すように、環状に連続して形成する他、図２２（ｂ）に示すように、複数の外鍔状係止片７６を周方向に沿って所定ピッチで間欠配置してもよい。図２２（ｂ）に示す外鍔状係止片７６は、押圧部が周方向に沿って所定ピッチ（例えば、９０°ピッチ）で配設された治具を使用することによって形成することができる。

ハブ輪１に対して外側継手部材５の軸部１２を圧入する際には、図２３および図２４に示すように、凸部３５の切り出しまたは押し出し作用で凹部３６から材料がはみ出し、はみ出し部４５が形成される。はみ出し部４５は、凸部３５のうち、凹部３６と嵌合する部分の容積に相当する量が生じる。

このはみ出し部４５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、図２３および図２４に示すように、軸部１２の外径面に、はみ出し部４５を収納するポケット部５０を形成すれば、はみ出し部４５は、カールしつつポケット部５０内に収納され、保持されるため、はみ出し部４５の脱落を防止して、上記不具合を解消することができる。

ポケット部５０は、例えば軸部１２の雄スプライン４１よりもアウトボード側の外径面に周方向溝５１を設けることによって形成することができる。この場合、硬化層Ｈは、図２５のクロスハッチングで示すように、ポケット部５０には設けず、雄スプライン４１のアウトボード側の端縁から外側継手部材５のマウス部１１の底壁の内径部までの連続領域に形成する。図２５では、硬化層Ｈをポケット部５０まで到達させていないが、ポケット部にまで硬化層Ｈを到達させてもよい。この場合でも、外鍔状係止片７６を形成する短円筒部６６には硬化層を形成しない。

ポケット部５０は、軸部１２に対する切削加工、転造加工、プレス加工等によって形成することができる。特に、切削加工によってポケット部５０を形成する場合は、凸部３５の圧入開始側端面の仕上げ加工と共に行なうのが望ましい。これにより、両加工を別個に行なう場合に比し、工程数を減少させ製造コストを低減させることができる。図２６は、図３に示す雄スプライン４１を形成した軸部１２に対して、凸部３５の圧入開始側端面の仕上げ加工と、ポケット部５０を設けるための切削加工とを同時に行なった状態を示している。これにより、丸みがなく且つ他方に切り込み可能な角部３９と、ポケット部５０とが形成されている。

なお、軸部１２にポケット部５０を形成した後に転造加工やプレス加工によって雄スプライン４１を形成すると、図３について説明したのと同様に、凸部３５における圧入開始側の端部が塑性変形によって、いびつな形状となる場合がある。図２７は、圧入開始側の端面に向けて軸方向に塑性流動が生じた結果、端部３５ｅがいびつな形状となった状態を示している。すなわち、端部５３ｅの端面３５３が、径方向外側へ行くにしたがって圧入開始側へ傾斜し、端部周面３５４が端面に向けて縮径した状態を示している。このように凸部３５の圧入開始側の端部３５ｅがいびつな形状となっていると、図３に示した場合と同様、ハブ輪１の孔部２２に対する圧入の際に、端縁による高い切り込み作用を得難く、凸部３５による凹部３６の成形性が悪化すると共に圧入荷重が増大し、場合によっては凸部３５に欠けが生じるおそれもある。

これに対して、図２６に示すように、ポケット部５０形成と同時に圧入開始側の端面を切削加工で仕上げることにより、丸みがなく且つ他方に切り込み可能な角部３９を形成することができる。この丸みのない角部３９によって、ハブ輪１の孔部に対する圧入の際に、高い切り込み作用が得られ、圧入荷重を低く抑えることができる。

図２８〜図３０に、軸部１２の抜け止め構造Ｍ１の他の構成例を示す。このうち、図２８はボルトナット結合を用いた抜け止め構造Ｍ１を表す。詳細には、軸部１２にねじ軸部８０を連設し、このねじ軸部８０にナット部材８１を螺着して、ナット部材８１を孔部２２の段付面２２ｅに当接させたものである。図２９は、止め輪８５で軸部１２の抜け止め構造Ｍ１を構成したものであり、雄スプライン４１よりもアウトボード側に軸延長部８３を設けるとともに、この軸延長部８３に周方向溝８４を設け、この周方向溝８４に止め輪８５を嵌着している。図３０は、軸部の外径面とハブ輪の内径面との間を溶接して抜け止め構造Ｍ１を構成したものであり、軸部１２のアウトボード側の外径面と、ハブ輪１の孔部２２のうちアウトボード側の開口部端縁とを溶接にて接合している。

軸部１２の抜け止め構造Ｍ１は、図３１に示すように省略することもできる。この場合、図３２に示すように、周方向溝５１は、その雄スプライン４１側の側面５１ａが、軸方向に対して直交する平面であり、その反対側の側面５１ｂは、溝底５１ｃからアウトボード側に向かって拡径するテーパ面である。周方向溝５１の側面５１ｂよりもアウトボード側には、調芯用の円盤状の鍔部５２が設けられている。

鍔部５２の外径寸法が嵌合孔２２ａの孔径よりも大きいと、鍔部５２自体が嵌合孔２２ａに圧入されることになる。この際、芯ずれがあれば、このまま凸部３５がハブ輪１に圧入され、軸部１２の軸心とハブ輪１の軸心とが合っていない状態で軸部１２とハブ輪１とが連結されることになる。かかる不具合を防止するため、鍔部５２の外径寸法Ｄ７ａ（図３２参照）は、孔部２２の軸部嵌合孔２２ａの孔径Ｄ４よりも僅かに小さく設定され、鍔部５２の外径面５２ａと孔部２２の嵌合孔２２ａの内径面との間に微小隙間ｔが設けられている。その一方で、鍔部５２の外径寸法が嵌合孔２２ａの孔径よりも小さすぎると、調芯用として機能しない。従って、鍔部５２の外径面５２ａと孔部２２の嵌合孔２２ａの内径面との間の微小隙間ｔは、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度に設定するのが好ましい。鍔部５２の外径寸法Ｄ７ａを嵌合孔２２ａの孔径と同一にしてもよい。

このように、ポケット部５０のアウトボード側に、ハブ輪１の孔部２２との調芯用の鍔部５２を設けることによって、ポケット部５０内のはみ出し部４５の鍔部５２側への飛び出しがなくなり、はみ出し部４５をより確実にポケット部５０内に収納することができる。しかも、鍔部５２は調芯機能を有するので、芯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、外側継手部材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。

なお、図３１に示す抜け止め構造Ｍ１を有しない車輪用軸受装置において、軸部１２に設けた調芯用の鍔部５２を省略することもできる。

図３３は外側継手部材５の軸部１２とハブ輪１との分離を許容した実施形態を示す。この実施形態では、図３３と図３４に示すように、ハブ輪１は、筒部２０と、筒部２０のアウトボード側の端部に設けられフランジ２１とを有する。筒部２０の孔部２２は、軸方向中間部の軸部嵌合孔２２ａと、アウトボード側のテーパ孔２２ｂとを有し、軸部嵌合孔２２ａとテーパ孔２２ｂとの間に、内径方向へ突出する内壁２２ｇが設けられている。外側継手部材５の軸部１２とハブ輪１は、凹凸嵌合構造Ｍを介して結合されている。内壁２２ｇのアウトボード側の端面には凹窪部９１が設けられている。

孔部２２は、軸部嵌合孔２２ａよりもインボード側に大径部８６を有し、軸部嵌合孔２２ａよりもアウトボード側に小径部８８を有する。大径部８６と軸部嵌合孔２２ａとの間には、テーパ部（テーパ孔）８９ａが設けられている。このテーパ部８９ａは、ハブ輪１と外側継手部材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８９ａのテーパ角度θ２は、例えば１５°〜７５°とされる。なお、軸部嵌合孔２２ａと小径部８８との間にもテーパ部８９ｂが設けられている。

この実施形態では、上記と同様で凹凸嵌合構造Ｍが構成される。すなわち、軸部１２に凸部３５を形成した上で、この軸部１２をハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａに圧入し、ハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａの内径面３７に、凸部３５と密着嵌合する凹部３６を形成する。

軸部１２の圧入後には、アウトボード側から軸部１２のねじ孔９０にボルト部材９４を螺着する。ボルト部材９４は、フランジ付き頭部９４ａと、ねじ軸部９４ｂとからなる。ねじ軸部９４ｂは、大径の基部９５ａと、小径の本体部９５ｂと、先端側のねじ部９５ｃとを有する。この場合、内壁２２ｇに貫通孔９６が設けられ、この貫通孔９６にボルト部材９４の軸部９４ｂが挿通されて、ねじ部９５ｃが軸部１２のねじ孔９０に螺着される。図３４に示すように、貫通孔９６の孔径ｄ１は、軸部９４ｂの大径の基部９５ａの外径ｄ２よりも僅かに大きく設定される。具体的には、０．０５ｍｍ＜ｄ１−ｄ２＜０．５ｍｍ程度とされる。なお、ねじ部９５ｃの最大外径は、大径の基部９５ａの外径と同じか基部９５ａの外径よりも僅かに小さい程度とする。

このように、ボルト部材９４を軸部１２のねじ孔９０に螺着することによって、ボルト部材９４の頭部９４ａのフランジ部１００が内壁２２ｇの凹窪部９１に当接する。これによって、軸部１２のアウトボード側の端面９２とボルト部材９４の頭部９４ａとで内壁２２ｇが挟持され、ハブ輪１と外側継手部材５の軸方向の位置決めが行われる。同時に図３５に示すように、軸部１２の小径部１２ｄの外径面、内壁２２ｇの端面、およびハブ輪１の内径面の小径部８８とで囲まれた空間にポケット部９７が形成される。

図３３では、軸部１２のアウトボード側の端面９２とボルト部材９４の頭部９４ａとで内壁２２ｇを軸方向に挟持することにより、ハブ輪１と外側継手部材５との軸方向の位置決めが行われているが、例えば、凹凸嵌合構造Ｍを構成する軸部１２の凸部３５の軸方向の食い込み深さでもって、ハブ輪１に対する外側継手部材５の相対的な軸方向位置を管理する場合には、軸部１２のアウトボード側の端面９２と内壁２２ｇは非接触としてもよい。また、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１のバック面１１ａとを当接させた場合（図４２参照）には、ボルト部材９４の頭部９４ａとマウス部１１のバック面１１ａとでハブ輪１を挟持してもよい。これにより、軸方向の曲げ剛性が向上して曲げに強くなり、耐久性に優れた高品質な車輪用軸受装置を提供することができる。しかも、この接触によって、圧入時のハブ輪１の位置決めも行えるので、車輪用軸受装置の寸法精度の安定化を図ると共に、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さを安定化させることができ、トルク伝達性の向上を図ることができる。さらに、この接触によってシール構造を構成できるので、加締部３１側からの異物の侵入を防止することができ、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合状態を長期間安定して維持することができる。

ボルト部材９４の座面１００ａと内壁２２ｇとの間にシール材（図示省略）を介在させることにより、座面１００ａと内壁２２ｇの凹窪部９１の底面との間の密封性を確保することができる。これにより、アウトボード側からの凹凸嵌合構造Ｍへ雨水や異物の侵入が防止される。シール材としては、かかる密封性を確保できるように、種々の樹脂からなるシール材を選択して塗布すればよい。

軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入していけば、凸部３５で孔部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がはみ出し部４５となり、図３５に示すように、軸部１２の小径部１２ｄの外径側に設けられたポケット部９７にカールした状態で収納される。このように、はみ出し部４５を収納するポケット部９７を設けることによって、はみ出し部４５をこのポケット部９７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。これにより、はみ出し部４５をポケット部９７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、組立作業工数の減少を通じて、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。

外側継手部材５とハブ輪１を分離する際には、図３３に示す状態から、ボルト部材９４を取外した後、ハブ輪１と外側継手部材５の間に凹凸嵌合構造Ｍの嵌合力以上の引抜き力を与えてハブ輪１から外側継手部材５を引き抜く。この引き抜きは、図３６に示すような治具１２０を用いて行うことができる。治具１２０は、基盤１２１と、この基盤１２１のねじ孔１２２に螺合する押圧用ボルト部材１２３と、軸部１２のねじ孔９０に螺合されるねじ軸１２６とを備える。基盤１２１には貫孔１２４が設けられ、この貫孔１２４にハブ輪１のボルト３３が挿通され、ナット部材１２５がこのボルト３３に螺合される。この際、基盤１２１とハブ輪１のフランジ２１とが重ね合わされて、基盤１２１がハブ輪１に取り付けられる。

このように、基盤１２１をハブ輪１に取り付けた後、基部１２６ａが内壁２２ｇからアウトボード側へ突出するように、軸部１２のねじ孔９０にねじ軸１２６を螺合させる。この基部１２６ａ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される。また、ねじ軸１２６と、押圧用ボルト部材１２３とは、同一軸心上に配設される。

その後は、押圧用ボルト部材１２３をアウトボード側から基盤１２１のねじ孔１２２に螺着し、この状態で、矢印方向にボルト部材１２３を螺進させる。この際、ねじ軸１２６と、押圧用ボルト部材１２３とは、同一軸心上に配設されているので、ボルト部材１２３がねじ軸１２６をインボード側に押圧する。これによって、外側継手部材５がハブ輪１に対してインボード側へ移動して、図３７に示すように、ハブ輪１から外側継手部材５が外れる。

また、ハブ輪１から外側継手部材５が外れた状態からは、例えば、図３４に示すボルト部材９４を使用して再度、ハブ輪１と外側継手部材５とを連結することができる。すなわち、図３６のハブ輪１から基盤１２１を取外すとともに、軸部１２からねじ軸１２６を取外した状態として、図３４のボルト部材９４を貫通孔９６を介して軸部１２のねじ孔９０に螺合させる。この状態では、軸部１２側の雄スプライン４１と、前回の圧入によって形成されたハブ輪１の雌スプライン４２との位相を合わせる。

次いで、この状態にて、ボルト部材９４をねじ孔９０に対して螺進させる。これによって、軸部１２がハブ輪１内へ嵌入していく。この際、孔部２２が僅かに拡径した状態となって、軸部１２の軸方向の進入を許容し、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、前回の圧入と同様、凸部３５の凹部との嵌合部位の全体が対応する凹部３６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍが再度構成され、外側継手部材５とハブ輪１が再結合される。以上に述べたハブ輪１と外側継手部材５の分離、および再結合は、図３６および図３７に示すように、軸受２の外方部材２５を車両のナックルに取り付けたままの状態で行うことができる。

特に、ボルト部材９４をねじ孔９０に対して螺進させる際に、図３３に示すように、ボルト部材９４の基部９５ａが、貫通孔９６に対応した状態となる。しかも、図３４に示すように、貫通孔９６の孔径ｄ１は、軸部９４ｂの大径の基部９５ａの外径ｄ２よりも僅かに大きく設定される（具体的には、０．０５ｍｍ＜ｄ１−ｄ２＜０．５ｍｍ程度とされる）ので、ボルト部材９４の基部９５ａの外径と、貫通孔９６の内径とが、ボルト部材９４がねじ孔９０を螺進する際のガイドを構成することができ、芯ずれすることなく、軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入することができる。なお、貫通孔９６の軸方向長さが短すぎると、安定したガイド機能を発揮できず、逆に長すぎると、内壁２２ｇの厚さ寸法が大となって、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さを確保できず、かつハブ輪１の重量が大となる。貫通孔９６の長さは、以上の事情を勘案して決定する。

なお、図３５に示すように、軸部１２のねじ孔９０の開口部に、開口側に向かって拡開するテーパ部９０ａを形成すれば、図３６のねじ軸１２６や図３４のボルト部材９４をねじ孔９０に螺合させ易くなる。

１回目（孔部２２の内径面３７に凹部３６を成形する圧入）の圧入では、圧入荷重が比較的大きいので、軸部１２の圧入に際しては、プレス機等を使用する必要がある。これに対して、このような再度の圧入では、圧入荷重が１回目の圧入荷重よりも小さいため、プレス機等を使用することなく、安定して正確に軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入することができる。このため、現場での外側継手部材５とハブ輪１との分離・連結が可能となる。

以上の各実施形態では、軸部１２に雄スプライン４１を形成することで、軸部側に凸部３５を形成した場合を例示しているが、これとは逆に、図３９及び図４１（ａ），（ｂ）に示すように、ハブ輪１の孔部２２の内径面に雌スプライン６１を形成することで、ハブ輪１側に凸部３５を形成してもよい。この場合、軸部１２に雄スプライン４１を形成した場合と同様に、例えば、ハブ輪１の雌スプライン６１に熱硬化処理を施し、軸部１２の外径面は未焼き状態とする等の手段で、ハブ輪１の凸部３５の硬度を軸部の外径面よりもＨＲＣで２０ポイント以上硬くする。雌スプライン６１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。凸部３５のうち、圧入開始側の端面の縁には、丸みのない角部３９を形成する。

また、図４０に示すように、ハブ輪１に対して外側継手部材５の軸部１２を圧入する際に形成されるはみ出し部４５’を収納するためのポケット部５０’を設けるのが望ましい。これにより、圧入を円滑に行なうことができると共に、はみ出し部４５’の破片が移動して軸部１２とハブ輪１の大径孔２２ｃの間に挟まるという事態が生じるのを防止することができる。また、このようにポケット部５０’ではみ出し部４５’の破片を収容することで、図３９に示すように、シール部材９９を軸部１２に取り付ける場合であっても、その破片によるシール部材９９の損傷を防止することができる。

ポケット部５０’は、例えばハブ輪１の孔部２２における雌スプライン６１よりもインボード側の内径面に周方向溝を設けることによって形成することができる。この場合、硬化層Ｈは、図３９のクロスハッチングで示すように、ポケット部５０’には設けず、雌スプライン６１のインボード側の端縁からアウトボード側のテーパ孔２２ｂに形成する。図３９では、硬化層をポケット部５０’まで到達させていないが、ポケット部にまで硬化層Ｈを到達させてもよい。

図３９及び図４０は、雌スプライン６１を形成した孔部２２に対して、凸部３５の圧入開始側端面の仕上げ加工と、ポケット部を設けるための切削加工とを同時に行なった状態を示している。これにより、丸みがなく且つ他方に切り込み可能な角部３９と、ポケット部５０’とが形成されている。この同時加工によれば、両加工を別個に行なう場合に比し、工程数を減少させ製造コストを低減させることができる。

その後、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で、軸部１２の外周面に凸部３５と嵌合する凹部３６が形成され、これによって、凸部３５と凹部３６の嵌合部位全体を密着させた凹凸嵌合構造Ｍが構成される。凸部３５と凹部３６の嵌合部位３８は、図４１（ｂ）に示す範囲Ｂである。軸部１２の外周面よりも外径側で、かつ周方向に隣合う凸部３５間には隙間６２が形成される。

凸部３５の高さ方向の中間部が、凹部形成前の軸部１２の外径面の位置に対応する。すなわち、軸部１２の外径寸法Ｄ１１は、雌スプライン６１の凸部３５の最小内径寸法Ｄ１２（雌スプライン６１の歯先６１ａを通る円の直径寸法）よりも大きく、雌スプライン６１の最大内径寸法Ｄ１３（雌スプライン６１の歯底６ａを通る円の直径寸法）よりも小さく設定される（Ｄ１２＜Ｄ１１＜Ｄ１３）。

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’を収納するポケット部５０’を設けるのが好ましい。はみ出し部４５’は軸部１２のインボード側に形成されるので、ポケット部は、凹凸嵌合構造Ｍよりもインボード側で、かつハブ輪１側に設ける。

このように、ハブ輪１の孔部２２の内径面に凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を設ける場合、軸部１２側の熱硬化処理を行う必要がないので、等速自在継手３の外側継手部材５の生産性に優れる、という利点が得られる。

この実施形態においても、軸方向で加締部３１に対向する外側継手部材５のマウス部１１のバック面１１ａと加締め部３１とを非接触にし、あるいは両者を接触させることもできる。前者の場合は、凸部３５のピッチ円径ＰＣＤと、凹凸嵌合構造Ｍにおける凸部３５と凹部３６の嵌合長Ｌとを寸法管理対象として、両者を０．２０≦２Ｌ／ＰＣＤ≦１．０の範囲に設定し、後者の場合は０．２０≦２Ｌ／ＰＣＤ≦０．８４の範囲に設定する。上記と同様の理由から、何れの場合も嵌合長Ｌは４ｍｍ以上にする。

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、凸部３５の圧入開始側の端面を切削加工で仕上げる工程は、軸部１２の外径面又は孔部２２の内径面に熱硬化処理を施して硬化層Ｈを形成する工程の後に行なってもよい。但し、切削が容易であり、切れ味が良く、バリの出にくい切削工具を使用するという点から、凸部３５端面の仕上げ工程を熱硬化処理工程の前に行なうのが望ましい。

また、凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５の断面形状として、図２（ｂ）、および図３８（ａ）（ｂ）に示す形状以外にも、半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の断面形状を有する凸部３５を採用することができ、凸部３５の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。凸部３５は、軸部１２やハブ輪１１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を圧入する際には、凸部３５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３５の全体の硬度を高くする必要がない。図２（ｂ）および図４１（ｂ）では、スプラインの歯底と凹部３６が形成された部材との間に隙間４０，６２が形成されているが、凸部３５間の溝の全体を相手側の部材で充足させてもよい。

凹部が形成される部材の凹部形成面には、予め、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３６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３５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４５を少なくできるので、ポケット部５０，５０’の容積を小さくでき、ポケット部５０，５０’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。

以上の実施形態では、軸受２の転動体３０としてボールを使用する場合を例示したが、転動体３０としては、ボール以外にころを使用することもできる。また、前記実施形態では、本発明を第３世代の車輪用軸受装置に適用しているが、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。なお、凸部３５を圧入する場合、凹部３６が形成される側を固定して、凸部３５を形成している側を移動させても、逆に、凸部３５を形成している側を固定して、凹部３６が形成される側を移動させてもよい。あるいは、両者を移動させてもよい。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。

なお、軸部１２の抜け止め構造Ｍ１において、例えば、図２９に示すような止め輪８５等を使用する場合、軸部１２の端部に抜け止め構造Ｍ１を設けず、軸部１２の付け根部側（マウス側）に設けることもできる。

図３３に示す実施形態において、ハブ輪１と軸部１２とのボルト固定を行うボルト部材９４の座面１００ａと、内壁２２ｇとの間に介在されるシール材は、ボルト部材９４の座面１００ａ側に樹脂を塗布して構成する他、逆に、内壁２２ｇ側に樹脂を塗布して構成してもよい。また、座面１００ａ側および内壁２２ｇ側の双方に樹脂を塗布するようにしてもよい。なお、ボルト部材９４を螺着する際において、ボルト部材９４の座面１００ａと、内壁２２ｇの凹窪部９１の底面とが密着性に優れるものであれば、このようなシール材を省略することも可能である。例えば、凹窪部９１の底面を研削すれば、ボルト部材９４の座面１００ａとの密着性が向上するので、シール材の塗布を省略することが可能となる。密着性が確保される限り、凹窪部９１への研削加工を省略し、鍛造肌や旋削仕上げ状態を、そのまま残すこともできる。

また、ポケット部５０，５０’の形状は、生じるはみ出し部４５を収納（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５０，５０’の容量は、少なくとも予想されるはみ出し部４５の発生量よりも、大きくする。

１ ハブ輪
２ 軸受
３ 等速自在継手
５ 外側継手部材
１１ マウス部
１１ａ バック面
１２ 軸部
２２ 孔部
２２ｇ 内壁
２６，２７ 外側軌道面（アウタレース）
２８，２９ 内側軌道面（インナレース）
３０ 転動体
３１ 加締部
３５ 凸部
３５ａ 凸部端面
３５ｂ 凸部側面
３６ 凹部
３７ 内径面
３８ 嵌合部位
３９ 角部
４５ はみ出し部
５０ ポケット部
５２ 鍔部
５３ 切欠部
９０ ねじ孔
９４ ボルト部材
９４ａ 頭部
９８ 隙間
９９ シール部材
１００ａ 座面
Ｌ 嵌合長
ＰＣＤ 凸部ピッチ円径
Ｍ 凹凸嵌合構造
Ｍ１ 抜け止め構造

Claims (12)

1. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、車輪に取り付けられるハブ輪およびハブ輪の外周に嵌合される内輪を含み、前記外方部材の軌道面に対向する軌道面をハブ輪および内輪の外周にそれぞれ有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体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、内輪が、ハブ輪の端部を外径側に加締めることでハブ輪と結合され、加締部と、軸方向で加締部に対向する外側継手部材のマウス部のバック面とが非接触状態にあり、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複数の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全域が密着する凹凸嵌合構造を構成した車輪用軸受装置において、
   前記凸部のピッチ円径ＰＣＤと、凹凸嵌合構造における凸部と凹部の嵌合長Ｌとを寸法管理対象として、両者が
   ０．２０≦２Ｌ／ＰＣＤ≦１．０
   の関係を満たし、かつ嵌合長Ｌが４ｍｍ以上であることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、車輪に取り付けられるハブ輪およびハブ輪の外周に嵌合される内輪を含み、前記外方部材の軌道面に対向する軌道面をハブ輪および内輪の外周にそれぞれ有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体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、内輪が、ハブ輪の端部を外径側に加締めることでハブ輪と結合され、加締部と、軸方向で加締部に対向する外側継手部材のマウス部のバック面とが接触状態にあり、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複数の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全域が密着する凹凸嵌合構造を構成した車輪用軸受装置において、
   前記凸部のピッチ円径ＰＣＤと、凹凸嵌合構造における凸部と凹部の嵌合長Ｌとを寸法管理対象として、両者が
   ０．２０≦２Ｌ／ＰＣＤ≦０．８４
   の関係を満たし、かつ嵌合長Ｌが４ｍｍ以上であることを特徴とする車輪用軸受装置。
3. 前記凸部における凸部側面の凸部ピッチ円上において、径方向線と凸部側面とがなす角度をθ１として、０°≦θ１≦４５°とした請求項１または２記載の車輪用軸受装置。
4. 凸部の数をＺ、Ｐ＝ＰＣＤ／Ｚとして、０．３０≦Ｐ≦１．０とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記凸部の圧入開始側の端面を切削加工で仕上げ、圧入開始側の端面の縁に、丸みがなく、且つ、前記他方に切り込み可能な角部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
6. 円周方向に隣接する前記凸部間の歯底部と、前記他方に形成され且つ前記歯底部と半径方向で対向する突出部分との間に隙間を形成したことを特徴とする請求項１〜５の「いずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
7. 前記外側継手部材の前記軸部に前記凸部を設けるとともに、該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内径部よりも高くしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記外側継手部材の前記軸部に、前記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７記載の車輪用軸受装置。
9. 前記ハブ輪の前記孔部の内径面に前記凸部を設けるとともに、該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前記軸部の外径部よりも高くしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
10. 前記ハブ輪の前記孔部に、前記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９記載の車輪用軸受装置。
11. 前記凸部を円周方向の複数個所に設け、前記凸部の高さ方向の中間部において、前記凸部の周方向厚さを、円周方向に隣接する前記凸部間の溝幅よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜１０記載の車輪用軸受装置。
12. 前記凸部を円周方向の複数個所に設け、前記凸部の高さ方向の中間部において、各々の凸部の周方向厚さの総和を、円周方向に隣接する凸部間の溝幅の総和よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜１１記載の車輪用軸受装置。

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