JP2013154878A

JP2013154878A - 車輪用軸受装置、およびその製造方法

Info

Publication number: JP2013154878A
Application number: JP2013049727A
Authority: JP
Inventors: Hitohiro Ozawa; 仁博小澤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-08-15

Abstract

【課題】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長期にわたって安定して一体化される車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】等速自在継手の外側継手部材の軸部１２の外径面とハブ輪１の孔部２２の内径面３７とのどちらか一方に設けられて軸方向に延びる凸部３５を、軸方向に沿って他方に圧入する。これによって、他方に凸部３５に密着嵌合する凹部３６を凸部３５にて形成して、凸部３５と凹部３６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。凸部３５に圧縮残留応力付与手段によって圧縮残留応力が付与されている。
【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、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２７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）１５１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。

ところで、スプライン嵌合において、雄スプラインと雌スプラインとの密着性の向上を図って、円周方向のガタが生じないようにしたとしても、駆動トルクが作用すれば、雄スプラインと雌スプラインとに相対変位が発生するおそれがある。このような相対変位が発生すれば、フレッティング摩耗が発生し、その摩耗粉により、スプラインがアブレーション摩耗を起すおそれがある。これによって、スプライン嵌合部位においてガタツキが生じたり、安定したトルク伝達ができなくなるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて、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長期にわたって安定して一体化される車輪用軸受装置を提供する。

本発明の車輪用軸受装置は、内周側に複数の外側軌道面を有する外方部材と、外周側に複数の内側軌道面を有する内方部材と、外方部材の外側軌道面とこれに対向する内方部材の内側軌道面との間に配置される転動体とを有する転がり軸受を備え、前記内方部材はハブ輪を有し、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、等速自在継手の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、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、前記凸部には、圧縮残留応力付与手段によって圧縮残留応力が付与されているものである。

本発明の車輪用軸受装置によれば、凹凸嵌合構造は、凸部と凹部との嵌合接触部位の全体が密着しているので、この嵌合構造では、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、この他方に凸部にて凸部に密着嵌合する凹部を形成して、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。

しかも、凸部に圧縮残留応力が付与されているので、凸部の耐摩耗性の向上を図ることができる。すなわち、圧縮残留応力を付与することによって、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させることができて、耐摩耗性を向上させることができる。

圧縮残留応力付与手段がショットピーニングで構成することができる。ショットピーニングとは、ショット材と呼ばれる硬質な小球を、投射装置等により加速して噴射させ、被加工部品に高速で衝突させる冷間加工法である。ショットピーニングされた被加工部品は、表面にはある粗さが形成されるが、表層部は加工硬化され、高い圧縮残留応力が付与される。また、被加工部品が浸炭材では残留オーステナイトが加工誘起型マルテンサイトに変態する。

前記凸部の硬度（ロックウェル硬度）が５０ＨＲＣ〜６５ＨＲＣであり、凸部が圧入される相手側の硬度（ロックウェル硬度）が１０ＨＲＣ〜３０ＨＲＣであるのが好ましい。凸部の硬度が５０ＨＲＣ〜６５ＨＲＣであれば、相手側に圧入するための硬度を具備することができる。また、相手側の硬度が１０ＨＲＣ〜３０ＨＲＣであれば、凸部を圧入することができる。

前記凸部が高周波熱処理にて熱処理硬化されるのが好ましい。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。

前記凸部の突出方向中間部の周方向厚さを、周方向に隣合う凸部間における前記突出方向中間部に対応する位置での周方向寸法よりも小さくするこが好ましい。このように設定することによって、凸部の突出方向中間部位の周方向厚さの総和が、周方向に隣り合う凸部間に嵌合する相手側の凸部における前記中間部位に対応する位置での周方向厚さの総和よりも小さくなる。

前記ハブ輪の内径面に、等速自在継手の外側継手部材の軸部に先端部が当接してこの軸部の軸方向の位置決めとなる壁部を設けるのが好ましい。壁部を設けたことによって、ボルト固定が安定するとともに、軸方向に沿って配設される凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さを安定した長さに確保することができる。

外側継手部材の軸部とハブ輪の内径面との間に軸部抜け止め構造を設けてもよい。軸部抜け止め構造を設けることによって、ハブ輪に対する等速自在継手の外側継手部材が軸方向に抜けることを防止できる。この際、軸部抜け止め構造は、ハブ輪の内径面に係合する外側継手部材の軸部の端部拡径加締部にて構成するとともに、この端部拡径加締部は未硬化処理状態であるのが好ましい。

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。

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。

しかも、凸部に圧縮残留応力が付与されているので、凸部の耐摩耗性の向上を図ることができる。このため、駆動トルクが作用して凹凸嵌合構造において仮に僅かな相対変位が発生したとしても、フレッティング摩耗の発生を抑えることができて、凹凸嵌合構造のアブレッシブ摩耗を防止できる。これによって、長期にわたってガタつくことなく安定してトルク伝達機能を発揮することができる。

圧縮残留応力付与手段がショットピーニングで構成することができ、ピーニング加工で圧縮残留応力を安定して増大させることができる。しかも、汎用のショットピーニングを用いることができ、コストの低減を図ることができる。

凸部の硬度が５０ＨＲＣ〜６５ＨＲＣであれば、相手側に圧入するための硬度を具備することができ、圧入性の向上を図ることができ、また、相手側の硬度が１０ＨＲＣ〜３０ＨＲＣであれば、この相手側に対して硬化処理を行う必要はなく、生産性の向上を図ることができる。

凸部が高周波熱処理にて熱処理硬化することができ、高周波熱処理の利点（局部加熱ができ、焼入れ条件の調整が容易である点。短時間に加熱ができるため酸化が少ない点。他の焼入れ方法に比べて、焼入れ歪が少ない点。表面硬さが高く、優れた耐摩耗性を得られる点。硬化層の深さの選定も比較的容易である点。自動化が容易で機械加工ラインへの組み入れも可能である点等の利点）を奏することができる。

特に、高周波熱処理にショットピーニングを組み合わせることで高い圧縮残留応力が付与でき、疲労強度の向上が期待できる。

凸部の突出方向中間部位の周方向厚さを、周方向に隣り合う凸部間における前記中間部位に対応する位置での寸法よりも小さくすることによって、凹部が形成される側の凸部（形成される凹部間の凸部）の突出方向中間部位の周方向厚さを大きくすることができる。このため、相手側の凸部（凹部が形成されることによる凹部間の硬度が低い凸部）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、硬度が高い側の凸部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。

位置決め用の壁を設けたことによって、ボルト固定が安定する。しかも、位置決めされたことによって、この車輪用軸受装置の寸法精度が安定するとともに、軸方向に沿って配設される凹凸嵌合構造の軸方向長さを安定した長さに確保することができ、トルク伝達性の向上を図ることができる。

軸部抜け止め構造によって、外側継手部材の軸部がハブ輪の孔部から軸方向に抜けることを有効に防止できる。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。また、端部拡径加締部は未硬化処理状態であれば、拡径作業の容易化を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図２７に基づいて説明する。図１に本発明に係る車輪用軸受装置を示している。車輪用軸受装置は、内周側に複数の外側軌道面２６、２７を有する外方部材２５と、外周側に複数の内側軌道面２８、２９を有する内方部材３９と、外方部材の外側軌道面２６、２７とこれに対向する内方部材３９の内側軌道面２８、２９との間に配置される転動体３８とを有する転がり軸受２を備える。内方部材３９はハブ輪１を有し、このハブ輪１に等速自在継手の外側継手部材の軸部１２が一体化されている。なお、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）という場合がある。

等速自在継手は、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が嵌合されている。

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、外球面にて外輪５の内球面１３と接し、内球面にて内輪６の外球面１５と接する。なお、この場合の等速自在継手は、ツェパー型を示しているが、トラック溝の溝底に直線状のストレート部を有するアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。

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、反継手側のテーパ孔２２ｂと、継手側の大径孔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、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θ１（図４参照）は、例えば１５°〜７５°とされる。

転がり軸受２は、前記したように、内周側に複数の外側軌道面２６、２７を有する外方部材２５と、外周側に複数の内側軌道面２８，２９を有する内方部材３９と、外方部材２５の外側軌道面２６、２７とこれに対向する内方部材３９の内側軌道面２８，２９との間に配置される転動体３０とを有する。この場合の内方部材３９は、前記ハブ輪１と、ハブ輪１の筒部２２の継手側に設けられた段差部２３に嵌合する内輪２４とからなる。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。また、この場合図示省略しているが、外方部材２５である外輪には、車体の懸架装置から延びるナックル（図示省略）が取付けられている。

この場合、ハブ輪１の継手側の端部を加締めて、その加締部３１にて軸受２に予圧を付与するものである。これによって、内輪２４をハブ輪１に締結することができる。またハブ輪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。

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、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）であり、各凸部３５の凹部嵌合部位とは、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。

このように、ハブ輪１と等速自在継手３の外輪５の軸部１２とを凹凸嵌合構造Ｍを介して連結できる。この際、前記したようにハブ輪１の継手側の端部を加締めて、その加締部３１にて軸受２に予圧を付与するものであるので、外輪５のマウス部１１にて内輪２４に予圧を付与する必要がなく、ハブ輪１の端部（この場合、加締部３１）に対してマウス部１１を接触させない非接触状態としている。このため、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１の底外面１１ａとの間に隙間９８が設けられる。

ところで、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よりも反継手側（インボード側、つまり車両に取付けた状態で車両の内側となる方）、及び凹凸嵌合構造Ｍよりも継手側（アウトボード側、つまり車両に取付けた状態で車両の外側となる方）にそれぞれ設けている。すなわち、図６（ａ）（ｂ）に示すように、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１の底外面１１ａとの間に隙間９８が設けられ、この隙間９８に嵌着されるシール部材９９にてインボード側の異物侵入防止手段Ｗ１を構成することができる。この場合、隙間９８は、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１の底外面１１ａとの間から大径孔２２ｃと軸部１２との間まで形成される。この実施形態では、シール部材９９はハブ輪１の加締部３１と大径部１２ｃとのコーナ部に配置される。なお、シール部材９９としては、図６（ａ）に示すようなＯリング等のようなものであっても、図６（ｂ）に示すようなガスケット等のようなものであってもよい。

アウトボード側の異物侵入防止手段Ｗ２は、係合部である後述するテーパ状係止片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）にて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（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。

凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位３８、隙間４０間にシール材を介在し、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、隙間４０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。

外輪５の軸部１２の端部とハブ輪１の内径面３７との間に前記軸部抜け止め構造Ｍ１が設けられている。この軸部抜け止め構造Ｍ１は、外輪５の軸部１２の端部から反継手側に延びてテーパ孔２２ｂに係止する前記テーパ状係止片６５からなる。すなわち、テーパ状係止片６５は、継手側から反継手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に圧接乃至接触している。

ところで、この車輪用軸受装置を組み立てる場合、後述するように、ハブ輪１に対して外輪５の軸部１２を圧入することによって、凸部３５によって凹部３６を形成するようにしている。この際圧入していけば、凸部３５にて形成される凹部３６から材料がはみ出してはみ出し部４５（図３参照）が形成される。はみ出し部４５は、凸部３５の凹部嵌合部位が嵌入（嵌合）する凹部３６の容量の材料分であって、形成される凹部３６から押し出されたもの、凹部３６を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。このため、前記図１等に示す車輪用軸受装置では、はみ出し部４５を収納するポケット部（収納部）５０を軸部１２に設けている。

軸部１２のスプライン４１の軸端縁に周方向溝５１を設けることによって、ポケット部（収納部）５０を形成している。周方向溝５１よりも反スプライン側には、前記軸部抜け止め構造Ｍ１を構成する端部拡径加締部（テーパ状係止片）６５が形成されている。

次に、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合方法を説明する。この場合、図４に示すように、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、スプライン４１の外端縁から外輪５のマウス部１１の底壁の一部までである。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。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２１の付け根部から内輪２４が嵌合する段差部２３の加締部近傍までである。

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、このため、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。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。

そして、このように熱硬化された凸部３５に対して、圧縮残留応力付与手段にて圧縮残留応力を付与することになる。圧縮残留応力付与手段はショットピーニングにて構成することができる。ここで、ショットピーニングとは、ショット材と呼ばれる硬質な小球を、投射装置等により加速して噴射させ、被加工部品に高速で衝突させる冷間加工法である。ショットピーニングされた被加工部品は、表面にはある粗さが形成されるが、表層部は加工硬化され、高い圧縮残留応力が付与される。また、被加工部品の残留オーステナイトが加工誘起型マルテンサイトに変態する。

この際、凸部３５の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（この場合、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７）の位置に対応する。すなわち、図４に示すように、孔部２２の内径面３７の内径寸法Ｄを、凸部３５の最大外径、つまりスプライン４１の凸部４１ａである前記凸部３５の頂点を結ぶ円の最大直径寸法（外接円直径）Ｄ１よりも小さく、凸部間の軸部外径面の外径寸法、つまりスプライン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。すなわち、Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１とされる。

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。また、熱硬化処理としては、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。

また、圧入前には軸部１２の端面１２ａ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を軸方向に沿って突出させている。短円筒部６６の外径Ｄ４は孔部２２の嵌合孔２２ａの内径寸法Ｄよりも小さく設定している。すなわち、この短円筒部６６が後述するように、軸部１２のハブ輪１の孔部２２への圧入時の調芯部材となる。

そして、図４に示すように、外輪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を外嵌して、ハブ輪１の軸心と等速自在継手の外輪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。また、凸部３５の表面にシール材を塗布しておく。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３５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、凸部３５の硬度が孔部２２の内径面３７の硬度よりも２０ポイント以上大きいので、シャフト１０を内輪６の孔部２２に圧入していけば、この凸部３５が内径面３７に食い込んでいき、凸部３５が、この凸部３５が嵌合する凹部３６を軸方向に沿って形成していくことになる。

このように圧入されることによって、図３に示すように、形成されるはみ出し部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。

また、圧入によって、図２に示すように、軸部１２の端部の凸部３５と、これに嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着している。すなわち、相手側の凹部形成面（この場合、孔部２２に内径面３７）に凸部３５の形状の転写を行うことになる。この際、凸部３５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、凸部３５の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部２２が元の径に戻ろうとして縮径することになる。言い換えれば、凸部３５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３５の歯面（凹部嵌合部位の表面）に付与される。このため、凸部３５の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部３６に対して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。

また、外輪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が外嵌されているので、圧入完了状態で、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１の底外面１１ａとの間の隙間９８がこのシール部材９９にて塞がれる（密封される）ことになる。さらに、凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位３８間が凸部３５の表面に塗布されたシール材にて密封される。

ところで、外輪５の軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入する際には、外輪５のマウス部１１の外径面に、図１等に示すように段差面Ｇを設け、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。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。このため、使用する圧入用治具Ｋとしても、これらの段差面Ｇに対応して軸方向荷重を付与できればよい。

このように、凹凸嵌合構造Ｍが構成されるが、この場合の凹凸嵌合構造Ｍは転がり軸受２の軌道面２６、２７、２８、２９の避直下位置に配置される。ここで、避直下位置とは、軌道面２６、２７、２８、２９に対して径方向に対応しない位置である。

また、外輪５の軸部１２とハブ輪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、短円筒部６６が嵌合孔２２ａからテーパ孔２２ｂ側に突出する。

そこで、図１の仮想線で示すような治具６７を使用してこの短円筒部６６を拡径することになる。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。そして、治具６７の円錐台部６９をテーパ孔２２ｂを介して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４に示す短円筒部６６の内径側にこの短円筒部６６が拡径する矢印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の少なくとも一部はテーパ孔２２ｂの内径面側に押圧され、テーパ孔２２ｂの内径面に、異物侵入防止手段Ｗ２を構成するシール材を介して圧接乃至接触した状態となり、前記軸部抜け止め構造Ｍ１を構成することができる。なお、治具６７の矢印α方向の荷重を付加する際には、この車輪用軸受装置が矢印α方向へ移動しないように、固定する必要があるが、ハブ輪１や等速自在継手３等の一部を固定部材にて受ければよい。ところで、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、鍛造で内径面を成形することも可能であり、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、円筒部６６に切り欠きを入れても良いし、治具６７の円錐台６９の円錐面を周方向で部分的に配置するものでも良い。円筒部６６に切り欠きを入れた場合、円筒部６６を拡径し易くなる。また、治具６７の円錐台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、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。

この凹凸嵌合構造Ｍでは、図５に示すように、軸部１２の外径寸法Ｄ１と、ハブ輪１の孔部２２の嵌合孔２２ａの内径寸法Ｄとの径差（Ｄ１−Ｄ）をΔｄとし、軸部１２の外径面に設けられた凸部３５の高さをｈとし、その比をΔｄ／２ｈとしたときに、０．３＜Δｄ／２ｈ＜０．８６とする。これによって、凸部３５の突出方向中間部位（高さ方向中間部位）が、凹部形成前の凹部形成面上に確実に配置されるようにすることによって、凸部３５が圧入時に凹部形成面に食い込んでいき、凹部３６を確実に形成することができる。

ところで、軸受２の外方部材２５の外周面２５ａが車体側のナックルに嵌合組込まれる。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２５ａ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。

凹凸嵌合構造Ｍは、凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着しているので、この嵌合構造Ｍ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。

凹部３６が形成される部材（この場合、ハブ輪１）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、安定した嵌合状態を維持できる。

しかも、凸部３５に圧縮残留応力が付与されているので、凸部３５の耐摩耗性の向上を図ることができる。すなわち、圧縮残留応力を付与することによって、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させることができて、耐摩耗性を向上させることができる。このため、駆動トルクが作用して凹凸嵌合構造Ｍにおいて仮に僅かな相対変位が発生したとしても、フレッティング摩耗の発生を抑えることができて、凹凸嵌合構造のアブレッシブ摩耗を防止できる。これによって、長期にわたってガタつくことなく安定してトルク伝達機能を発揮することができる。

凸部３５の硬度が５０ＨＲＣ〜６５ＨＲＣであれば、相手側に圧入するための硬度を具備することができ、圧入性の向上を図ることができ、また、相手側の硬度が１０ＨＲＣ〜３０ＨＲＣであれば、圧入することができる。

凸部３５が高周波熱処理にて熱処理硬化することができ、高周波熱処理の利点（局部加熱ができ、焼入れ条件の調整が容易である点。短時間に加熱ができるため酸化が少ない点。他の焼入れ方法に比べて、焼入れ歪が少ない点。表面硬さが高く、優れた耐摩耗性を得られる点。硬化層の深さの選定も比較的容易である点。自動化が容易で機械加工ラインへの組み入れも可能である点等の利点）を奏することができる。

軸部１２の外径寸法とハブ輪１の孔部２２の内径寸法との径差をΔｄとし、凸部の高さをｈとし、その比をΔｄ／２ｈとしたときに、０．３＜Δｄ／２ｈ＜０．８６としので、凸部３５の圧入代を十分にとることができる。すなわち、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を越えれば、微小な圧入時の芯ずれや圧入傾きにより、凸部３５の全体が相手側に食い込み、凹凸嵌合構造Ｍの成形性が悪化し、圧入荷重が急激に増大する。凹凸嵌合構造Ｍの成形性が悪化した場合、捩り強度が低下するだけでなく、ハブ輪外径の膨張量も増大するため、ハブ輪１に装着される軸受２の機能に影響し、回転寿命が低下する等の問題もある。これに対して、Δｄ／２ｈを０．３〜０．８６にすることにより、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、安定した捩り強度が得られる。

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ので、ハブ輪１の孔部２２に対して外輪５の軸部１２を、ズレを生じさせることなく圧入させることができ、安定したトルク伝達が可能となる。さらに、短円筒部６６は、円筒部６６の外径Ｄ４は孔部２２の嵌合孔２２ａの内径寸法Ｄよりも小さく設定しているので、調芯部材となり、芯ずれを防止しつつ軸部をハブ輪に圧入することができ、より安定した圧入が可能となる。

凹凸嵌合構造Ｍを転がり軸受２の軌道面の避直下位置に配置することによって、軸受軌道面におけるフープ応力の発生を抑える。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によって、外輪５の軸部１２がハブ輪１の孔部２２からの抜け（特にシャフト側への軸方向の抜け）を有効に防止できる。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。また、軸部抜け止め構造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なって、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、外輪５の軸部１２の一部を拡径させればよく、軸部抜け止め構造Ｍ１の形成を容易に行うことができる。なお、外輪５の軸部１２の反継手方向への移動は、軸部１２をさらに圧入する方向への押圧力が必要であり、外輪５の軸部１２の反継手方向への位置ズレは極めて生じにくく、かつ、たとえこの方向に位置ズレしたとしても、外輪５のマウス部１１の底部がハブ輪１の加締部３１に当接して、ハブ輪１から外輪５の軸部１２が抜けることがない。

等速自在継手の外輪５の軸部１２の凸部の軸方向端部の硬度をハブ輪１の孔部内径部よりも高くして、軸部１２をハブ輪１の孔部２２に凸部３５の軸方向端部側から圧入するので、ハブ輪１の孔部内径面への凹部形成が容易となる。また、軸部側の硬度を高くでき、軸部１２の捩り強度を向上させることができる。

また、ハブ輪１の端部が加締られて転がり軸受２に対して予圧が付与されるので、外輪５のマウス部１１によって予圧を付与する必要がなくなる。このため、内輪２４への予圧を考慮することなく、外輪５の軸部１２を圧入することができ、ハブ輪１と外輪５との連結性（組み付け性）の向上を図ることができる。マウス部１１がハブ輪１と非接触状であるので、マウス部１１とハブ輪１との接触による異音の発生を防止できる。

なお、凸部３５を、この種のシャフトに通常形成されるスプラインをもって構成することができるので、低コストにて簡単にこの凸部３５を形成することができる。

また、軸部１２をハブ輪１に圧入していくことによって、凹部３６を形成していくと、この凹部３６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、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。

ハブ輪１の内径側は比較的軟かい。このため、外輪５の軸部１２の外径面の凸部３５をハブ輪１の孔部内径面の凹部３６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。

異物侵入防止手段Ｗを設けることにより凹凸嵌合構造Ｍへの異物の侵入を防止できる。すなわち、異物侵入防止手段Ｗによって、雨水や異物の侵入が防止され凹凸嵌合構造Ｍへの雨水や異物等による密着性の劣化を回避することができる。

ハブ輪１の端部とマウス部１１の底部との間にシール部材９９が配置されるものでは、シール部材９９にて、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が防止される。シール部材９９としては、ハブ輪１の端部とマウス部１１の底部との間に介在できるものであればよいので、例えば、既存（市販）のＯリング等を使用することができ、低コストにて異物侵入防止手段を構成でき、しかも、市販のＯリング等は、種々の材質、種々の大きさのものがあり、別途特別なものを製造することなく、確実にシール機能を発揮する異物侵入防止手段を構成することができる。

凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位３８間にシール材が介在されるので、嵌合接触部位３８間においての異物の侵入を防止でき、異物侵入防止の信頼性が向上する。凹凸嵌合構造Ｍよりも反継手側において、ハブ輪１の内径面（この場合、テーパ孔２２ｂの内径面）にシール材（異物侵入防止手段Ｗ２を構成するシール部材）を介して係合する端部拡径加締部（テーパ状係止片）６５を設けているので、凹凸嵌合構造Ｍよりも反継手側からの異物の侵入を防止することができる。すなわち、アウトボード側からの異物侵入を回避することができる。

このように、前記実施形態のように、凹凸嵌合構造Ｍよりも継手側及び凹凸嵌合構造Ｍよりも反継手側に異物侵入防止手段Ｗ１、Ｗ２を設けた場合、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向両端側からの異物の侵入が防止される。このため、密着性の劣化をより安定して長期にわたって回避することができる。

圧入による凹部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。

ところで、凸部３５（軸部１２側の凸部）と相手側（ハブ輪１の内径面）との硬度差が２０ＨＲＣ未満では、図７にグラフで示すように、圧入荷重が大きくなって、圧入途中等で、いわゆる「むしれ」が発生する損傷状態となるおそれがある。このため、本実施形態では、具体的には、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程度として、硬度差をＨＲＣで２０ポイント以上とすのが、比較的低荷重に圧入でき、しかも凸部３５にむしれが発生しない。

図８は第２実施形態を示し、この車輪用軸受装置の軸部抜け止め構造Ｍ１は、図４に示すような短円筒部６６を予め形成することなく、軸部１２の一部を外径方向へ突出するテーパ状係止片７０を設けることによって構成している。

この場合、図９に示す治具７１を使用する。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短円筒部７３とを備え、短円筒部７３の外周面の先端に切欠部７４が設けられている。このため、治具７１には先端くさび部７５が形成されている。先端くさび部７５を打ち込めば(矢印α方向の荷重を付加すれば)、この先端くさび部７５の断面形状が外径側が傾斜面であり、この傾斜面を形成する切欠部７４によって、図１０に示すように、軸部１２の端部の外径側が拡径することになる。

これによって、このテーパ状係止片７０の少なくとも一部がテーパ孔２２ｂの内径面に圧接乃至接触することになる。このため、このようなテーパ状係止片７０であっても、前記図１等に示すテーパ状係止片６５と同様、外輪５の軸部１２がハブ輪１の孔部２２から軸方向に抜けることを有効に防止できる。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。なお、先端くさび部７５の内径面がテーパ形状であってもよい。

図１１は第３実施形態を示し、この車輪用軸受装置の軸部抜け止め構造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形成する外鍔状係止片７６にて構成している。この場合、ハブ輪１の孔部２２は、嵌合孔２２ａとテーパ孔２２ｂとの間に段付面２２ｅが設けられて、この段付面２２ｅに外鍔状係止片７６が係止している。

この軸部抜け止め構造Ｍ１では、図１２に示す治具７７を使用することになる。この治具７７は円筒体７８を備える。円筒体７８の外径Ｄ５を軸部１２の端部の外径Ｄ７よりも大きく設定するとともに、円筒体７８の内径Ｄ６を軸部１２の端部の外径Ｄ７より小さく設定している。

このため、この治具７７と外輪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１６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。

このような外鍔状係止片７６であっても、外鍔状係止片７６が段付面２２ｅに係止することになるので、前記図１等に示すテーパ状係止片６５と同様、外輪５の軸部１２がハブ輪１の孔部２２から軸方向に抜けることを有効に防止できる。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。

図１２に示すような治具７７を使用すれば、図１４（ａ）に示すように、外鍔状係止片７６は円周方向に沿って形成される。このため、治具として押圧部が周方向に沿って所定ピッチ（例えば、９０°ピッチ）で配設されるものであれば、図１４（ｂ）に示すように、複数の外鍔状係止片７６が周方向に沿って所定ピッチで配置される。図１４（ｂ）に示すように、複数の外鍔状係止片７６が周方向に沿って所定ピッチで配設されたものであっても、外鍔状係止片７６が段付面２２ｅに係止することになるので、外輪５の軸部１２がハブ輪１の孔部２２から軸方向に抜けることを有効に防止できる。

軸部抜け止め構造Ｍ１としては、第４実施形態の図１５に示すようにボルトナット結合を用いても、第５実施形態の図１６に示すように、止め輪を用いても、第６実施形態の図１７に示すように溶接等の結合手段を用いてもよい。

図１５では、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を螺着している。そして、ナット部材８１を孔部２２の段付面２２ｅに当接させている。これによって、軸部１２のハブ輪１の孔部２２からのシャフト側への抜けを規制している。

図１６では、スプライン４１よりも反継手側に軸延長部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。そして、軸部１２にハブ輪１の孔部２２において、嵌合孔２２ａとテーパ孔２２ｂとの間に前記止め輪８５が係止する段部２２ｆを設ける。これによって、止め輪８５が段部２２ｆに係止して軸部１２のハブ輪１の孔部２２からのシャフト側への抜けを規制している。

図１７では、軸部１２の端部外周面と嵌合孔２２ａの段付面２２ｅ側の開口部端縁部とを溶接にて接合している。これによって、軸部１２のハブ輪１の孔部２２からのシャフト側への抜けを規制している。この場合、溶接部位１０８として全周にわたっても、周方向に沿って所定ピッチに配設してもよい。

本発明の車輪用軸受装置においては、第７実施形態を示す図１８に示すように、軸部抜け止め構造Ｍ１を設けないものであってもよい。この場合、図１９に示すように、周方向溝５１は、そのスプライン４１側の側面５１ａが、軸方向に対して直交する平面であり、反スプライン側の側面５１ｂは、溝底５１ｃから反スプライン側に向かって拡径するテーパ面である。周方向凹溝５１の側面５１ｂよりも反スプライン側には、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Ｄ４ａが孔部２２の嵌合孔２２ａの孔径と同一乃至嵌合孔２２ａの孔径よりも僅かに小さく設定される。この場合、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。

ポケット部５０の軸方向反凸部側にハブ輪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って、はみ出し部４５の収納がより安定したものとなる。しかも、鍔部５２は調芯用であるので、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。

鍔部５２は圧入時の調芯用であるので、その外径寸法は、ハブ輪１の孔部２２の嵌合孔２２ａの孔径よりも僅かに小さい程度に設定するが好ましい。すなわち、鍔部５２の外径寸法が嵌合孔２２ａの孔径と同一や嵌合孔２２ａの孔径よりも大きければ、鍔部５２自体を嵌合孔２２ａに圧入することになる。この際、芯ずれしていれば、このまま凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５が圧入され、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。また、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。このため、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としては、0.01ｍｍ〜0.2ｍｍ
程度に設定するのが好ましい。

なお、図１８と図１９に示すように、軸部抜け止め構造Ｍ１を有しない場合において、軸部１２の調芯用としての鍔部５２を省略したものであってもよい。

次に、第８実施形態を示す図２０は軸部１２のハブ輪１からの抜けが許容されている車輪用軸受装置である。この場合、ハブ輪１は、図１等に示すように、筒部２０と、筒部２０の反継手側の端部に設けられるフランジ２１とを有する。筒部２０の孔部２２は、軸方向中間部の軸部嵌合孔２２ａと、反継手側のテーパ孔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位置決め用の内壁（壁部）２２ｇが設けられている。すなわち、軸部嵌合孔２２ａにおいて、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。なお、この位置決め用壁部２２ｇの反軸部嵌合孔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よりも反位置決め用壁部側の開口側に大径部８６を有し、軸部嵌合孔２２ａよりも位置決め用壁部側に小径部８８とを有する。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８９ａのテーパ角度θ１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。

この場合、軸部１２がハブ輪１の孔部２２、つまり軸部嵌合孔２２ａに圧入されることによって、軸部１２の凸部３５が軸部嵌合孔２２ａの内径面３７に、この凸部３５が密着嵌合する凹部３６が形成される。

また、圧入後には、反継手側から軸部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、位置決め用壁部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２４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が位置決め用壁部２２ｇの凹窪部９１に嵌合する。これによって、軸部１２の反継手側の端面９２とボルト部材９４の頭部９４ａとで位置決め用壁部２２ｇが挟持される。

また、ボルト部材９４の座面１００ａと位置決め用壁部２２ｇとの間もシール材（図示省略）を介在させてもよい。この場合、例えば、ボルト部材９４の座面１００ａに、塗布後に硬化して座面１００ａと位置決め用壁部２２ｇの凹窪部９１の底面との間において密封性を発揮できるもの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。

ところで、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２２に示すように、カールしつつ軸部１２の小径部１２ｄの外径側に設けられる空間からなる収納部９７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であるはみ出し部４５が収納部９７内に入り込んでいく。

このように、前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部４５を収納する収納部９７を設けることによって、はみ出し部４５をこの収納部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。すなわち、はみ出し部４５を収納部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図ることができて、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。

ハブ輪１と外輪５の軸部１２とのボルト固定を行うボルト部材９４の座面１００ａと、位置決め用壁部２２ｇとの間にシール材を介在させたので、このボルト部材９４からの凹凸嵌合構造Ｍへ雨水や異物の侵入が防止され、品質向上を図ることができる。

ところで、図２０に示す状態から、ボルト部材９４を螺退させることによって、ボルト部材９４を取外せば、ハブ輪１から外輪５を引き抜くことができる。すなわち、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合力は、外輪５に対して所定力以上の引き抜き力を付与することにより引き抜くことができるものである。

例えば、図２３に示すような治具１２０にてハブ輪１と等速自在継手３とを分離することができる。治具１２０は、基盤１２１と、この基盤１２１のねじ孔１２２に螺進退可能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に取り付けた状態とした後、基部１２６ａが位置決め用壁部２２ｇから反継手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（この車輪用軸受装置の軸心上）に配設される。

その後は、図２３に示すように、押圧用ボルト部材１２３を反継手側から基盤１２１のねじ孔１２２に螺着し、この状態で、矢印のようにねじ軸１２６側へ螺進させる。この際、ねじ軸１２６と、押圧用ボルト部材１２３とは、同一軸心上（この車輪用軸受装置の軸心上）に配設されているので、この螺進によって、押圧用ボルト部材１２３がねじ軸１２６を矢印方向へ押圧する。これによって、外輪５がハブ輪１に対して矢印方向へ移動して、ハブ輪１から外輪５が外れる。

また、ハブ輪１から外輪５が外れた状態からは、例えば、ボルト部材９４を使用して再度、ハブ輪１と外輪５とを連結することができる。すなわち、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、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。

そして、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の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部３６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に構成することができる。

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２４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、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の軸方向長さとしても、短すぎると、安定したガイドを発揮できず、逆に長すぎると、位置決め用壁部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ないとともに、ハブ輪１の重量が大となる。このため、これらを考慮して種々変更することができる。

なお、軸部１２のねじ孔９０の開口部が開口側に向かって拡開するテーパ部９０ａとさているので、ねじ軸１２６やボルト部材９４をねじ孔９０に螺合させさせ易い利点がある。

ところで、１回目（孔部２２の内径面３７に凹部３６を成形する圧入）では、圧入荷重が比較的大きいので、圧入のために、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、現場での外輪５とハブ輪１との分離・連結が可能となる。

このように、図２０等に示す車輪用軸受装置では、外輪５の軸部１２に軸方向の引き抜き力を付与することによって、ハブ輪１の孔部２２から外輪５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。

ボルト固定によって、ハブ輪１からの軸部１２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。特に、外輪５の軸部１２の反継手側の端面９２とボルト部材９４の頭部９４ａとで挟持される位置決め用壁部２２ｇを設けたことによって、ボルト固定が安定する。しかも、位置決めされたことによって、この車輪用軸受装置の寸法精度が安定するとともに、軸方向に沿って配設される凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さを安定した長さに確保することができ、トルク伝達性の向上を図ることができる。

ボルト部材９４の座面１００ａと、位置決め用壁部２２ｇとの間にシール材を介在させることによって、ボルト部材側からの雨水や異物の侵入が防止され凹凸嵌合構造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。

前記図２に示すスプライン４１では、凸部４１ａのピッチと凹部４１ｂのピッチとが同一設定される。このため、前記実施形態では、図２（ｂ）に示すように、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さＬと、周方向に隣り合う凸部３５間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ０とがほぼ同一となっている。

なお、前記第２実施形態〜第８実施形態においても、図示省略しているが、ハブ輪１には硬化層Ｈ１が形成され、等速自在継手３の外輪５には硬化層Ｈが形成されている。

これに対して、図２５（ａ）に示すように、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さＬ２を、周方向に隣り合う凸部４３間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ１よりも小さいものであってもよい。すなわち、軸部１２に形成されるスプライン４１において、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ２を、凸部３５間に嵌合するハブ輪１側の凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ１よりも小さくしている。

このため、軸部１２側の全周における凸部３５の歯厚の総和Σ（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋・・・）を、ハブ輪１側の凸部４３（凸歯）の歯厚の総和Σ（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋・・・）よりも小さく設定している。これによって、ハブ輪１側の凸部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。凸部３５の周方向厚さの総和を、相手側の凸部４３における周方向厚さの総和よりも小さくする場合、全凸部３５の周方向厚さＬ２を、周方向に隣り合う凸部３５間における周方向の寸法Ｌ１よりも小さくする必要がない。すなわち、複数の凸部３５のうち、任意の凸部３５の周方向厚さが周方向に隣り合う凸部間における周方向の寸法と同一であっても、この周方向の寸法よりも大きくても、総和で小さければよい。

図２５（ａ）における凸部３５は、断面台形（富士山形状）としているが、図２５（ｂ）に示すように、インボリュート歯形状であってもよい。

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、第９実施形態を示す図２６に示すように、ハブ輪１の孔部２２の内径面に硬化処理を施されたスプライン１１１（凸条１１１ａ及び凹条１１１ｂ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１１１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。

このハブ輪１の凸部３５に対してもショットピーニング等の圧縮残留応力付与手段にて圧縮残留応力が付与される。

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１１１の凸部１１１ａ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）Ｄ８を、軸部１２の外径寸法Ｄ１０よりも小さく、スプライン１１１の凹部１１１ｂの底を結ぶ円の径寸法（凸部間の嵌合用孔内径面の内径寸法）Ｄ９を軸部１２の外径寸法Ｄ１０よりも大きく設定する。すなわち、Ｄ８＜Ｄ１０＜Ｄ９とされる。この場合も、軸部１２の外径寸法Ｄ１０とハブ輪１の孔部２２の内径寸法Ｄ９との径差をΔｄとし、凸部３６の高さをｈとし、その比をΔｄ／２ｈとしたときに、０．３＜Δｄ／２ｈ＜０．８６とする。

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２６（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６２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。

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を設けて圧入するものであっても、この凸部３５は圧縮残留応力付与手段にて圧縮残留応力が付与されており、前記各実施形態と同様の作用効果を奏する。特に、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５の生産性に優れる利点がある。

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、圧縮残留応力付与手段としてショットピーニングに限るものではなく、レーザピーニングや超音波打撃処理等の他の手段の採用も可能である。

凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５の形状として、前記図２に示す実施形態では断面三角形状であり、図２８（ａ）に示す実施形態では断面台形（富士山形状）であるが、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３５の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。すなわち、スプライン４１、６１を形成し、このスプライン４１、１１１の凸部（凸歯）４１ａ、１１１ａをもって凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５とする必要はなく、キーのようなものであってもよく、曲線状の波型の合わせ面を形成するものであってもよい。要は、軸方向に沿って配設される凸部３５を相手側に圧入し、この凸部３５にて凸部３５に密着嵌合する凹部３６を相手側に形成することができて、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、しかも、ハブ輪１と等速自在継手３との間で回転トルクの伝達ができればよい。

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を圧入する際に凸部３５の圧入始端部のみが、凹部３６が形成される部位より硬度が高ければよいので、凸部３５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３５間の凹部まで、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。なお、凸部３５側と、凸部３５にて形成される凹部形成面側との硬度差としては、前記したようにＨＲＣで２０ポイント以上とするのが好ましいが、凸部３５が圧入可能であれば２０ポイント未満であってもよい。

凸部３５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、ポケット部５０の形状としては、生じるはみ出し部４５を収納（収容）できるものであればよく、そのため、ポケット部５０の容量として、生じるはみ出し部４５に対応できるものであればよい。

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、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。

図２０に示す結合手段としては、溶接の結合手段を用いていたが、溶接に代えて接着剤を使用してもよい。また、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。さらに、前記実施形態では、第３世代の車輪用軸受装置を示したが、第１世代や第２世代さらには第４世代であってもよい。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、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。

なお、軸部抜け止め構造Ｍ１において、例えば、図１９に示すような止め輪８５等を使用する場合、軸部１２の端部に軸部抜け止め構造Ｍ１を設けることなく、軸部１２の付け根部側（マウス側）等に設けることができる。

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、位置決め用壁部２２ｇとの間に介在されるシール材は、前記実施形態ではボルト部材９４の座面１００ａ側に樹脂を塗布して構成していたが、逆に、位置決め用壁部２２ｇ側に樹脂を塗布するようにしてもよい。また、座面１００ａ側および位置決め用壁部２２ｇ側に樹脂を塗布するようにしてもよい。なお、ボルト部材９４を螺着した際において、ボルト部材９４の座面１００ａと、位置決め用壁部２２ｇの凹窪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。すわなち、凹窪９１の底面を研削することによって、ボルト部材９４の座面１００ａとの密着性を向上させたりすることができる。もちろん、凹窪９１の底面を研削することなく、鍛造肌、旋削仕上げ状態であっても、密着性を発揮できれば、シール材を省略することができる。

本発明の第１実施形態を示す車輪用軸受装置の拡大断面図である。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。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分解状態を示す断面図である。凹凸嵌合構造の要部拡大断面図である。前記車輪用軸受装置の外輪のマウス部とハブ輪の加締部との間の隙間を密封するシール部材を示し、（ａ）はＯリングを用いたときの拡大断面図であり、（ｂ）がガスケットを用いたときの拡大断面図である。圧入荷重と硬度差との関係を示すグラフ図である。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。前記図８の車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。前記図８の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１１の車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。前記図１１の車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。前記図１１の車輪用軸受装置の外輪の軸部の端面を示し、（ａ）は全周にわたる外鍔状係止部の端面図であり、（ｂ）は周方向に沿って所定ピッチで配設される外鍔状係止部の端面図である。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。本発明の第５実施形態を示す車輪用軸受装置の要部断面図である。本発明の第６実施形態を示す車輪用軸受装置の要部断面図である。本発明の第７実施形態を示す車輪用軸受装置の要部断面図である。前記図１８の車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。本発明の第８実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。前記図２０の車輪用軸受装置の分解状態を示す断面図である。前記図２０の車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。前記図２０の車輪用軸受装置の凹凸嵌合構造の分離方法を示す断面図である。前記図２０の車輪用軸受装置の再圧入方法を示す断面図である。凹凸嵌合構造の変形例を示し、（ａ）は第１変形例の断面図であり、（ｂ）第２変形例の断面図である。本発明の第９実施形態を示す車輪用軸受装置を示し、（ａ）は横断面図である。（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。

１ハブ輪
２軸受
３等速自在継手
１２軸部
２２ｇ壁部
２５外方部材
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
３５凸部
３６凹部
３７内径面
３８嵌合接触部位
３９内方部材
６５端部拡径加締部
Ｍ凹凸嵌合構造
Ｍ１抜け止め構造

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、およびその製造方法に関する。

本発明は、上記課題に鑑みて、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長期にわたって安定して一体化される車輪用軸受装置、およびその製造方法を提供する。

本発明は、内周側に複数の外側軌道面を有する外方部材と、外周側に複数の内側軌道面を有する内方部材と、外方部材の外側軌道面とこれに対向する内方部材の内側軌道面との間に配置される転動体とを有する転がり軸受を備え、前記内方部材はハブ輪を有し、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ハブ輪に結合される車輪用軸受装置であって、等速自在継手の外側継手部材の軸部の外径面に設けられた軸方向に延びる凸部を、ハブ輪の孔部の内径面に設けられた小凹部に軸方向に沿って圧入し、ハブ輪の孔部内径面に、圧入した凸部による切削で凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成するとともに、前記凸部には、圧縮残留応力付与手段によって圧縮残留応力が付与されていることを特徴とするものである。凸部の圧入開始側の端面は軸方向に対して直交する面で形成するのが好ましい。

この車輪用軸受装置は、等速自在継手の外側継手部材の軸部の外径面に軸方向に延びる凸部を設けて、該凸部に圧縮残留応力付与手段によって圧縮残留応力を付与し、ハブ輪の孔部の内径面に小凹部を形成し、前記凸部を軸方向に沿ってハブ輪の孔部内径面の小凹部に圧入し、ハブ輪の孔部内径面に、圧入した凸部による切削で凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成することで製造することができる。

本発明の車輪用軸受装置によれば、凹凸嵌合構造は、凸部と凹部との嵌合接触部位の全体が密着しているので、この嵌合構造では、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に設けられて軸方向に延びる凸部を、軸方向に沿ってハブ輪の孔部の内径面に圧入し、この他方に凸部にて凸部に密着嵌合する凹部を形成して、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。

前記凸部の硬度（ロックウェル硬度）が５０ＨＲＣ〜６５ＨＲＣであり、凸部が圧入されるハブ輪の孔部内径面の硬度（ロックウェル硬度）が１０ＨＲＣ〜３０ＨＲＣであるのが好ましい。凸部の硬度が５０ＨＲＣ〜６５ＨＲＣであれば、相手側に圧入するための硬度を具備することができる。また、ハブ輪の孔部内径面の硬度が１０ＨＲＣ〜３０ＨＲＣであれば、凸部を圧入することができる。

前記凸部の突出方向中間部の周方向厚さを、周方向に隣合う凸部間における前記突出方向中間部に対応する位置での周方向寸法よりも小さくするこが好ましい。このように設定することによって、凸部の突出方向中間部位の周方向厚さの総和が、周方向に隣り合う凸部間に嵌合する相手側の山部における前記中間部位に対応する位置での周方向厚さの総和よりも小さくなる

外側継手部材の軸部の外径面に設けられる凸部を、軸方向に沿ってハブ輪の孔部の内径面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、凹部が形成されるハブ輪には、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、凹部を、ハブ輪の孔部内径面に形成された小凹部に凸部を圧入することで形成しているので、凸部の圧入時に形成されるはみ出し部の容量を減じて圧入抵抗の低減を図ることができる。

次に、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合方法を説明する。この場合、図４に示すように、軸部１２の外径部には熱硬化処理を施し、この硬化層Ｈに軸方向に沿う山部４１ａと谷部４１ｂとからなるスプライン４１を形成する。このため、スプライン４１の山部４１ａが硬化処理されて、この山部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、スプライン４１の外端縁から外輪５のマウス部１１の底壁の一部までである。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。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２１の付け根部から内輪２４が嵌合する段差部２３の加締部近傍までである。

この際、凸部３５の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（この場合、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７）の位置に対応する。すなわち、図４に示すように、孔部２２の内径面３７の内径寸法Ｄを、凸部３５の最大直径寸法、つまりスプライン４１の山部４１ａである前記凸部３５の頂点を結ぶ円の直径寸法（外接円直径）Ｄ１よりも小さく、凸部間に形成された谷部の最小直径寸法、つまりスプライン４１の谷部４１ｂの底を結ぶ円の直径寸法Ｄ２よりも大きく設定される。すなわち、Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１とされる。

そして、図４に示すように、外輪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を外嵌して、ハブ輪１の軸心と等速自在継手の外輪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。また、凸部３５の表面にシール材を塗布しておく。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３５の最大直径寸法Ｄ１と、スプライン４１の谷部の最小直径寸法Ｄ２とが前記のような関係であり、しかも、凸部３５の硬度が孔部２２の内径面３７の硬度よりも２０ポイント以上大きいので、シャフト１０を内輪６の孔部２２に圧入していけば、この凸部３５が内径面３７に食い込んでいき、凸部３５が、この凸部３５が嵌合する凹部３６を軸方向に沿って形成していくことになる。

また、ハブ輪１の端部が加締られて転がり軸受２に対して予圧が付与されるので、外輪５のマウス部１１によって予圧を付与する必要がなくなる。このため、内輪２４への予圧を考慮することなく、外輪５の軸部１２を圧入することができ、ハブ輪１と外輪５との連結性（組み付け性）の向上を図ることができる。マウス部１１がハブ輪１と非接触状態であるので、マウス部１１とハブ輪１との接触による異音の発生を防止できる。

ところで、凸部３５（軸部１２側の凸部）と相手側（ハブ輪１の内径面）との硬度差が２０ＨＲＣ未満では、図７にグラフで示すように、圧入荷重が大きくなって、圧入途中等で、いわゆる「むしれ」が発生する損傷状態となるおそれがある。このため、本実施形態では、具体的には、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程度として、硬度差をＨＲＣで２０ポイント以上とするのが、比較的低荷重に圧入でき、しかも凸部３５にむしれが発生しない。

鍔部５２は圧入時の調芯用であるので、その外径寸法は、ハブ輪１の孔部２２の嵌合孔２２ａの孔径よりも僅かに小さい程度に設定するが好ましい。すなわち、鍔部５２の外径寸法が嵌合孔２２ａの孔径と同一や嵌合孔２２ａの孔径よりも大きければ、鍔部５２自体を嵌合孔２２ａに圧入することになる。この際、芯ずれしていれば、このまま凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５が圧入され、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。また、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。このため、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としては、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度に設定するのが好ましい。

なお、軸部１２のねじ孔９０の開口部が開口側に向かって拡開するテーパ部９０ａとさているので、ねじ軸１２６やボルト部材９４をねじ孔９０に螺合させ易い利点がある。

前記図２に示すスプライン４１では、山部４１ａのピッチと谷部４１ｂのピッチとが同一設定される。このため、前記実施形態では、図２（ｂ）に示すように、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さＬと、周方向に隣り合う凸部３５間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ０とがほぼ同一となっている。

これに対して、図２５（ａ）に示すように、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さＬ２を、周方向に隣り合う凸部３５間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ１よりも小さいものであってもよい。すなわち、軸部１２に形成されるスプライン４１において、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ２を、凸部３５間に嵌合するハブ輪１側の山部４３の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ１よりも小さくしている。

このため、軸部１２側の全周における凸部３５の歯厚の総和Σ（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋・・・）を、ハブ輪１側の山部４３（凸歯）の歯厚の総和Σ（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋・・・）よりも小さく設定している。これによって、ハブ輪１側の山部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。凸部３５の周方向厚さの総和を、ハブ輪１側の山部４３における周方向厚さの総和よりも小さくする場合、全凸部３５の周方向厚さＬ２を、周方向に隣り合う凸部３５間における周方向の寸法Ｌ１よりも小さくする必要がない。すなわち、複数の凸部３５のうち、任意の凸部３５の周方向厚さが周方向に隣り合う凸部間における周方向の寸法と同一であっても、この周方向の寸法よりも大きくても、総和で小さければよい。

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、第９実施形態を示す図２６に示すように、ハブ輪１の孔部２２の内径面に硬化処理を施されたスプライン１１１（山部１１１ａ及び谷部１１１ｂ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１１１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１１１の山部１１１ａである凸部３５の頂点を結ぶ円の径寸法（凸部３５の最小直径寸法）Ｄ８を、軸部１２の外径寸法Ｄ１０よりも小さく、スプライン１１１の谷部１１１ｂの底を結ぶ円の径寸法（凸部間の谷部の最大直径寸法）Ｄ９を軸部１２の外径寸法Ｄ１０よりも大きく設定する。すなわち、Ｄ８＜Ｄ１０＜Ｄ９とされる。この場合も、軸部１２の外径寸法Ｄ１０とハブ輪１の孔部２２の内径寸法Ｄ９との径差をΔｄとし、凸部３６の高さをｈとし、その比をΔｄ／２ｈとしたときに、０．３＜Δｄ／２ｈ＜０．８６とする。

凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５の形状として、前記図２に示す実施形態では断面三角形状であり、図２５（ａ）に示す実施形態では断面台形（富士山形状）であるが、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３５の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。すなわち、スプライン４１、１１１を形成し、このスプライン４１、１１１の山部（凸歯）４１ａ、１１１ａをもって凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５とする必要はなく、キーのようなものであってもよく、曲線状の波型の合わせ面を形成するものであってもよい。要は、軸方向に沿って配設される凸部３５を相手側に圧入し、この凸部３５にて凸部３５に密着嵌合する凹部３６を相手側に形成することができて、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、しかも、ハブ輪１と等速自在継手３との間で回転トルクの伝達ができればよい。

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を圧入する際に凸部３５の圧入始端部のみが、凹部３６が形成される部位より硬度が高ければよいので、凸部３５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３５間の谷部まで、ハブ輪１の内径面３７が食い込むようなものであってもよい。なお、凸部３５側と、凸部３５にて形成される凹部形成面側との硬度差としては、前記したようにＨＲＣで２０ポイント以上とするのが好ましいが、凸部３５が圧入可能であれば２０ポイント未満であってもよい。

Claims

内周側に複数の外側軌道面を有する外方部材と、外周側に複数の内側軌道面を有する内方部材と、外方部材の外側軌道面とこれに対向する内方部材の内側軌道面との間に配置される転動体とを有する転がり軸受を備え、前記内方部材はハブ輪を有し、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、
等速自在継手の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、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、前記凸部には、圧縮残留応力付与手段によって圧縮残留応力が付与されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
圧縮残留応力付与手段がショットピーニングであることを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記凸部の硬度が５０ＨＲＣ〜ＨＲＣ６５ＨＲＣである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。
前記凸部が圧入される相手側の硬度が１０ＨＲＣ〜３０ＨＲＣである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。
前記凸部が高周波熱処理にて熱処理硬化されている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。
前記凸部の突出方向中間部の周方向厚さを、周方向に隣合う凸部間における前記突出方向中間部に対応する位置での周方向寸法よりも小さくし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。
前記凸部の突出方向中間部の周方向厚さの総和を、周方向に隣合う凸部間に嵌合する相手側の凸部における前記突出方向中間部に対応する位置での周方向厚さの総和よりも小さくしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
前記ハブ輪の内径面に、等速自在継手の外側継手部材の軸部に先端部が当接してこの軸部の軸方向の位置決めとなる壁部を設け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。
等速自在継手の外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の内径面との間に、軸部のハブ輪からの抜けを規制する軸部抜け止め構造を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
軸部抜け止め構造は、ハブ輪の内径面に係合する外側継手部材の軸部の端部拡径加締部にて構成するとともに、この端部拡径加締部は未硬化処理状態であることを特徴とする請求項９に記載の車輪用軸受装置。