JP2015031303A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車体への組み付けにおける作業性を向上させ、その組み付け時の部品の損傷を未然に防止する。
【解決手段】 外方部材、内方部材および複列の転動体からなる車輪用軸受を備え、ハブ輪１の軸孔３３に外側継手部材２３のステム部２９を嵌合することにより車輪用軸受に等速自在継手をトルク伝達可能に結合させた車輪用軸受装置において、外側継手部材２３のステム部２９に軸方向に延びる複数の凸部３２を形成すると共に、凸部３２の周方向側壁部４０のみに対して締め代ｎを有する複数の凹部３５をハブ輪１の軸孔３３に形成し、外側継手部材２３のステム部２９をハブ輪１の軸孔３３に圧入し、その軸孔３３に凸部３２の周方向側壁部４０のみの形状を転写して接触部位全域で密着する凹凸嵌合部を構成し、凹凸嵌合部のステム部圧入側に凹部３９が形成されたガイド部を設け、ガイド部の凹部３９の最大径φ１を軸孔３３の凹部３５の最大径よりも大きくし、かつ、軸孔３３の凹部３５の最大径をステム部２９の凸部３２の最大径φ３よりも大きくする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えば自動車の懸架装置に対して駆動車輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を回転自在に支持する車輪用軸受装置に関する。

従来の車輪用軸受装置として、例えば、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との分離を可能としてメンテナンス性に優れた車輪用軸受装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された車輪用軸受装置は、図９に示すように、ハブ輪１０１、内輪１０２、複列の転動体１０３，１０４および外輪１０５からなる車輪用軸受１０６と固定式等速自在継手１０７とで主要部が構成されている。

ハブ輪１０１は、その外周面にアウトボード側の内側軌道面１０８が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ１０９を備えている。この車輪取付フランジ１０９の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト１１０が植設されている。このハブ輪１０１のインボード側外周面に形成された小径段部１１１に内輪１０２を嵌合させ、この内輪１０２の外周面にインボード側の内側軌道面１１２が形成されている。

内輪１０２は、クリープを防ぐために適当な締め代をもって圧入されている。ハブ輪１０１の外周面に形成されたアウトボード側の内側軌道面１０８と、内輪１０２の外周面に形成されたインボード側の内側軌道面１１２とで複列の軌道面を構成する。この内輪１０２をハブ輪１０１の小径段部１１１に圧入し、その小径段部１１１の端部を外側に加締め、その加締め部１１３でもって内輪１０２を抜け止めしてハブ輪１０１と一体化し、車輪用軸受１０６に予圧を付与している。

外輪１０５は、内周面にハブ輪１０１および内輪１０２の内側軌道面１０８，１１２と対向する複列の外側軌道面１１４，１１５が形成されている。この外輪１０５の外周面を車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックルに嵌合させて固定することにより、車輪用軸受装置を車体に取り付けるようにしている。

車輪用軸受１０６は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１０１および内輪１０２の外周面に形成された内側軌道面１０８，１１２と外輪１０５の内周面に形成された外側軌道面１１４，１１５との間に転動体１０３，１０４を介在させ、各列の転動体１０３，１０４を保持器１１７，１１８により円周方向等間隔に支持した構造を有する。

車輪用軸受１０６の両端開口部には、外輪１０５とハブ輪１０１および内輪１０２との環状空間を密封する一対のシール１１９，１２０が外輪１０５の両端部内径に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。

等速自在継手１０７は、ドライブシャフトを構成する中間シャフト１２１の一端に設けられ、内周面にトラック溝１２２が形成された外側継手部材１２３と、その外側継手部材１２３のトラック溝１２２と対向するトラック溝１２４が外周面に形成された内側継手部材１２５と、外側継手部材１２３のトラック溝１２２と内側継手部材１２５のトラック溝１２４との間に組み込まれたボール１２６と、外側継手部材１２３の内周面と内側継手部材１２５の外周面との間に介在してボール１２６を保持するケージ１２７とで構成されている。

外側継手部材１２３は、内側継手部材１２５、ボール１２６およびケージ１２７からなる内部部品を収容したマウス部１２８と、マウス部１２８から軸方向に一体的に延びるステム部１２９とで構成されている。内側継手部材１２５は、中間シャフト１２１の軸端が圧入されてスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合されている。

等速自在継手１０７の外側継手部材１２３と中間シャフト１２１との間に、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するための樹脂製の蛇腹状ブーツ１３０を装着して、外側継手部材１２３の開口部をブーツ１３０で閉塞した構造としている。このブーツ１３０は、外側継手部材１２３の外周面にブーツバンドにより締め付け固定された大径端部と、中間シャフト１２１の外周面にブーツバンドにより締め付け固定された小径端部と、大径端部と小径端部とを繋ぎ、その大径端部から小径端部へ向けて縮径した可撓性の蛇腹部とで構成されている。

外側継手部材１２３のステム部１２９の外周面には、軸方向に延びる複数の凸部１３２からなる雄スプラインが形成されている（図１０および図１１参照）。これに対して、ハブ輪１０１の軸孔１３３は、その内周面に雌スプラインが形成されていない単純な円筒部１３４をなす（図１０および図１２参照）。この車輪用軸受装置は、図９および図１０に示すように、外側継手部材１２３のステム部１２９をハブ輪１０１の軸孔１３３に圧入した上で、外側継手部材１２３のステム部１２９の軸端に形成された雌ねじ１３７にボルト１３８を螺合させることにより、そのボルト１３８をハブ輪１０１の端面に係止させた状態で締め付けることで、等速自在継手１０７をハブ輪１０１に固定している。

外側継手部材１２３のステム部１２９をハブ輪１０１の軸孔１３３に圧入するに際して、そのステム部１２９の凸部１３２をハブ輪１０１の軸孔１３３の内周面に転写することにより、図１３および図１４に示すように、ハブ輪１０１の軸孔１３３の内周面に凸部１３２と締め代をもって密着する凹部１３６を形成し、その接触部位全域で密着する凹凸嵌合部Ｎ（図９参照）を形成することで、外側継手部材１２３とハブ輪１０１とをトルク伝達可能に結合させている。

特開２００９−９７５５７号公報

ところで、前述した車輪用軸受装置において、ハブ輪１０１、内輪１０２、複列の転動体１０３，１０４および外輪１０５からなる車輪用軸受１０６と結合される固定式等速自在継手１０７がドライブシャフトの一部を構成している。自動車のエンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的にエンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手（図示せず）を、車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手１０７をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手を中間シャフト１２１で連結した構造を具備する。

ここで、従来の車輪用軸受装置では、図１０および図１２に示すように、ハブ輪１０１の軸孔１３３の内周面は雌スプラインが形成されていない単純な円筒部１３４をなすことから、外側継手部材１２３のステム部１２９をハブ輪１０１の軸孔１３３に圧入するに際して、そのステム部１２９の凸部１３２を軸孔１３３の内周面に転写するために大きな圧入荷重が必要である。また、図１４に示すように軸孔１３３の凹部１３６とステム部１２９の凸部１３２とが密着する範囲α（前述の凸部１３２の山形中腹部から山形頂上部に至る範囲）で締め代を設定している点でも大きな圧入荷重が必要で作業性が悪く、プレス機などを用いる必要があった。そのため、車輪用軸受１０６にドライブシャフトの等速自在継手１０７を組み付けた状態で車輪用軸受装置を車体に組み付けなければならないというのが現状であった。

その結果、自動車メーカでの車両組み立て時には、車輪用軸受１０６とドライブシャフトの等速自在継手１０７とを結合させた状態、つまり、車輪用軸受１０６とドライブシャフトの固定式等速自在継手１０７および摺動式等速自在継手（図示せず）とが一体化した状態で取り扱われる。図示しないが、車体の懸架装置から延びるナックルの最小内径寸法を等速自在継手の最大外径寸法よりも大きくしていることから、この車体への組み付けは、ドライブシャフトの摺動式等速自在継手と固定式等速自在継手１０７とを、車体の懸架装置から延びるナックルに順次通した上で、車輪用軸受１０６の外輪１０５をナックルに嵌合させて固定しなければならない。このドライブシャフトは車輪側とエンジン側とを繋ぐ長尺なアッセンブリ体であることから、前述したようにドライブシャフトの摺動式等速自在継手と固定式等速自在継手１０７とをナックルに順次通す車体への組み付け方法では作業性が悪く、その組み付け時にドライブシャフトを構成する部品を損傷させたりする可能性がある。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、車体への組み付けにおける作業性を向上させ、その組み付け時の部品の損傷を未然に防止し得る車輪用軸受装置を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、外周に外側軌道面と対向する複列の内側軌道面を有し、ハブ輪および内輪からなる内方部材と、外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面との間に介装された複列の転動体とからなる車輪用軸受を備え、ハブ輪の軸孔に等速自在継手の外側継手部材のステム部を嵌合することにより車輪用軸受に等速自在継手をトルク伝達可能に結合させた車輪用軸受装置において、外側継手部材のステム部に軸方向に延びる複数の凸部を形成すると共に、凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する複数の凹部をハブ輪の軸孔に形成し、外側継手部材のステム部をハブ輪の軸孔に圧入し、その軸孔に凸部の周方向側壁部のみの形状を転写して接触部位全域で密着する凹凸嵌合部を形成し、凹凸嵌合部のステム部圧入側に凹部が形成されたガイド部を設け、ガイド部の凹部最大径を軸孔の凹部最大径よりも大きくし、かつ、軸孔の凹部最大径をステム部の凸部最大径よりも大きくしたことを特徴とする。ここで、「凸部の周方向側壁部のみ」とは、凸部の径方向先端部を除いた部位を意味する。

本発明では、外側継手部材のステム部に軸方向に延びる複数の凸部を形成すると共に、その凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する凹部をハブ輪の軸孔に予め形成しておく。外側継手部材のステム部をハブ輪の軸孔に圧入することにより、接触部位全域で密着する凹凸嵌合部が形成される。この圧入に先立って、凹凸嵌合部のステム部圧入側に凹部が形成されたガイド部を設けていることから、ステム部をスムーズに軸孔に圧入開始することができる。また、ガイド部の凹部最大径を軸孔の凹部最大径よりも大きくしていることから、安定した圧入が可能となって圧入時の芯ずれや芯傾きなどを防止することができる。

この圧入に際して、凸部の周方向側壁部により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部の周方向側壁部による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、ハブ輪の軸孔の凹部形成面に凸部の周方向側壁部のみの形状を転写する。この時、凸部の周方向側壁部が凹部形成面に食い込んでいくことによってハブ輪の軸孔内周面が僅かに拡径した状態となって、凸部の軸方向の相対的移動が許容される。凸部の軸方向相対移動が停止すれば、ハブ輪の軸孔内周面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、凹凸嵌合部の接触部位全域で密着し、外側継手部材とハブ輪を強固に結合一体化することができる。なお、軸孔の凹部最大径をステム部の凸部最大径よりも大きくしていることから、凸部の周方向側壁部を除く他の部位、つまり、凸部の径方向先端部の形状がハブ輪の軸孔の凹部形成面に転写されることはない。

ここで、凸部に対して凹部を予め形成していることから、従来のように凸部を単純な円筒部に転写する場合よりも、凹凸嵌合部の接触部位全域で密着させるための圧入荷重を下げることができ、さらに、凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有するように設定されていることから、従来のように凸部の径方向先端部を含む場合よりも、圧入荷重を下げることができるので、車輪用軸受を車体（ナックル）に取り付けた後にその車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材を圧入して等速自在継手を車輪用軸受に結合させることが容易となって作業性の向上が図れる。

本発明において、ガイド部の凹部最大径を軸孔の凹部最大径よりも大きくし、かつ、軸孔の凹部最大径をステム部の凸部最大径よりも大きくするに際して、ガイド部の凹部最大径と軸孔の凹部最大径との間の径方向隙間をＡとし、軸孔の凹部最大径とステム部の凸部最大径との間の径方向隙間をＢとし、ガイド部の凹部最大径とステム部の凸部最大径との間の径方向隙間をＣとした場合、Ａ／Ｂ＝０．１５〜０．２、Ｂ／Ｃ＝０．１７〜２、Ａ／Ｃ＝０．１〜１の条件を満足するように規定することが望ましい。このように規定すれば、外側継手部材のステム部をハブ輪の軸孔に圧入するに際して、そのステム部の圧入開始をスムーズに行うことができる。また、この圧入時、ハブ輪の軸孔の凹部形成面に凸部の周方向側壁部のみの形状を確実に転写することができる。

本発明において、ガイド部の凹部幅寸法をステム部の凸部幅寸法よりも大きくし、かつ、ステム部の凸部幅寸法を軸孔の凹部幅寸法よりも大きくすることが望ましい。このようにすれば、外側継手部材のステム部をハブ輪の軸孔に圧入するに際して、そのステム部の圧入開始をスムーズに行うことができる。また、この圧入時、ハブ輪の軸孔の凹部形成面に凸部の周方向側壁部のみの形状を確実に転写することができる。

本発明において、ガイド部の凹部幅寸法をステム部の凸部幅寸法よりも大きくし、かつ、ステム部の凸部幅寸法を軸孔の凹部幅寸法よりも大きくするに際して、ガイド部の凹部幅寸法をＬ１とし、ステム部の凸部幅寸法をＬ２とし、ハブ輪の軸孔の凹部幅寸法をＬ３とした場合、Ｌ１／Ｌ２＝１．１〜１．４、Ｌ２／Ｌ３＝１．０１〜１．１、Ｌ１／Ｌ３＝１．２〜１．４の条件を満足するように規定することが望ましい。このように規定すれば、外側継手部材のステム部をハブ輪の軸孔に圧入するに際して、そのステム部の圧入開始をより一層スムーズに行うことができる。また、この圧入時、ハブ輪の軸孔の凹部形成面に凸部の周方向側壁部のみの形状をより一層確実に転写することができる。

本発明において、ガイド部の凹部最小径と軸孔の凹部最小径とを等しくし、かつ、軸孔の凹部最小径をステム部の凸部最小径よりも大きくすることが望ましい。このようにすれば、ガイド部と軸孔の内径加工が容易となり、また、ステム部の圧入時、ハブ輪の軸孔の凹部形成面に凸部の周方向側壁部のみの形状を確実に転写することができる点で有効である。

本発明において、ガイド部の凹部最小径と軸孔の凹部最小径とを等しくし、かつ、軸孔の凹部最小径をステム部の凸部最小径よりも大きくするに際して、ガイド部の凹部最小径と軸孔の凹部最小径との間の径方向隙間をＤとし、軸孔の凹部最小径とステム部の凸部最小径との間の径方向隙間をＥとし、ガイド部の凹部最小径とステム部の凸部最小径との間の径方向隙間をＦとした場合、Ｄ＝０、Ｅ＝Ｆの条件を満足するように規定することが望ましい。このように規定すれば、ガイド部と軸孔の内径加工が容易となり、また、ステム部の圧入時、ハブ輪の軸孔の凹部形成面に凸部の周方向側壁部のみの形状を確実に転写することができる点で有効である。

本発明によれば、外側継手部材のステム部に軸方向に延びる複数の凸部を形成すると共に、凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する複数の凹部をハブ輪の軸孔に形成し、外側継手部材のステム部をハブ輪の軸孔に圧入し、その軸孔に凸部の周方向側壁部のみの形状を転写して接触部位全域で密着する凹凸嵌合部を構成したことにより、凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する凹部を予め形成していることから、凹凸嵌合部の接触部位全域で密着させるための圧入荷重を下げることができるので、車輪用軸受を車体に取り付けた後にその車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材を圧入して等速自在継手を車輪用軸受に結合させることが容易となり、車体への組み付けにおける作業性を向上させ、その組み付けの部品の損傷を未然に防止することができる。本発明では、凹凸嵌合部のステム部圧入側に凹部が形成されたガイド部を設けていることから、ステム部をスムーズに軸孔に圧入開始することができ、また、ガイド部の凹部最大径を凹凸嵌合部の凹部最大径よりも大きくしていることから、安定した圧入が可能となって圧入時の芯ずれや芯傾きなどを防止することができる。また、軸孔の凹部最大径をステム部の凸部最大径よりも大きくしていることから、圧入時、ハブ輪の軸孔の凹部形成面に凸部の周方向側壁部のみの形状を確実に転写することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態で、車輪用軸受に等速自在継手を組み付けた後の状態を示す縦断面図である。 図１の車輪用軸受に等速自在継手を組み付ける前の状態を示す縦断面図である。 図２のＩ−Ｉ線に沿う拡大断面図である。 図２のII−II線に沿う拡大断面図である。 （Ａ）はハブ輪の軸孔を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のIII−III線に沿う断面図である。 （Ａ）はハブ輪の軸孔のガイド部に外側継手部材のステム部を挿入した状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 （Ａ）はハブ輪の軸孔に外側継手部材のステム部を圧入している状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図１のＶＩ−ＶＩ線に沿う拡大断面図である。 従来の車輪用軸受装置の全体構成で、車輪用軸受に等速自在継手を組み付けた後の状態を示す縦断面図である。 図９の車輪用軸受に等速自在継手を組み付ける前の状態を示す縦断面図である。 図１０のＶII−ＶII線に沿う断面図である。 図１０のＶIII−ＶIII線に沿う断面図である。 図９のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。 図１３の要部拡大断面図である。

本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。図１および図２に示す車輪用軸受装置は、内方部材であるハブ輪１および内輪２、複列の転動体３，４、外輪５からなる車輪用軸受６と等速自在継手７とで主要部が構成されている。図１は車輪用軸受６に等速自在継手７を組み付けた後の状態を示し、図２は車輪用軸受６に等速自在継手７を組み付ける前の状態を示す。なお、以下の説明では、車体に組み付けた状態で、車体の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）と呼び、中央寄りとなる側をインボード側（図面右側）と呼ぶ。

ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側の内側軌道面８が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ９を備えている。この車輪取付フランジ９の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト１０が植設されている。このハブ輪１のインボード側外周面に形成された小径段部１１に内輪２を嵌合させ、この内輪２の外周面にインボード側の内側軌道面１２が形成されている。

内輪２は、クリープを防ぐために適当な締め代をもって圧入されている。ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側の内側軌道面８と、内輪２の外周面に形成されたインボード側の内側軌道面１２とで複列の軌道面を構成する。この内輪２をハブ輪１の小径段部１１に圧入し、その小径段部１１の端部を揺動加締めにより外側に加締め、その加締め部１３でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化し、車輪用軸受６に予圧を付与している。

外輪５は、内周面にハブ輪１および内輪２の内側軌道面８，１２と対向する複列の外側軌道面１４，１５が形成され、車体の懸架装置から延びるナックル（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１６を備えている。この車体取付フランジ１６は、前述のナックルに嵌合されてボルトにより固定される。

車輪用軸受６は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および内輪２の外周面に形成された内側軌道面８，１２と外輪５の内周面に形成された外側軌道面１４，１５との間に転動体３，４を介在させ、各列の転動体３，４を保持器１７，１８により円周方向等間隔に支持した構造を有する。

車輪用軸受６の両端開口部には、外輪５とハブ輪１および内輪２との環状空間を密封する一対のシール１９，２０が外輪５の両端部内径に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。

等速自在継手７は、ドライブシャフトを構成する中間シャフト２１の一端に設けられ、内周面にトラック溝２２が形成された外側継手部材２３と、その外側継手部材２３のトラック溝２２と対向するトラック溝２４が外周面に形成された内側継手部材２５と、外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２５のトラック溝２４との間に組み込まれたボール２６と、外側継手部材２３の内周面と内側継手部材２５の外周面との間に介在してボール２６を保持するケージ２７とで構成されている。

外側継手部材２３は、内側継手部材２５、ボール２６およびケージ２７からなる内部部品を収容したマウス部２８と、マウス部２８から軸方向に一体的に延びるステム部２９とで構成されている。内側継手部材２５は、中間シャフト２１の軸端が圧入されてスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合されている。

等速自在継手７の外側継手部材２３と中間シャフト２１との間に、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するための樹脂製の蛇腹状ブーツ３０を装着して、外側継手部材２３の開口部をブーツ３０で閉塞した構造としている。このブーツ３０は、図示しないが、外側継手部材２３の外周面にブーツバンドにより締め付け固定された大径端部と、中間シャフト２１の外周面にブーツバンドにより締め付け固定された小径端部と、大径端部と小径端部とを繋ぎ、その大径端部から小径端部へ向けて縮径した可撓性の蛇腹部とで構成されている。

この車輪用軸受装置は、外側継手部材２３のステム部２９の根元部位３１を円柱形状とし、その根元部位３１からアウトボード側の外周面に軸方向に延びる複数の凸部３２からなる雄スプラインを形成する（図３参照）。これに対して、ハブ輪１の軸孔３３の先端部位３４を円筒形状とし、その先端部位３４からアウトボード側の内周面に前述の凸部３２の周方向側壁部のみに対して締め代を有する複数の凹部３５を形成する（図４参照）。この凹部３５が凸部３２の周方向側壁部４０のみに対して締め代ｎを有するように、その凹部３５の幅寸法Ｌ３を凸部３２の幅寸法Ｌ２よりも小さく設定している〔図７（Ｂ）参照〕。なお、前述の凸部３２は断面台形の歯形状としているが、インボリュート歯形状であってもよい。

この車輪用軸受装置では、外側継手部材２３のステム部２９をハブ輪１の軸孔３３に圧入し、相手側の凹部形成面であるハブ輪１の軸孔３３の凹部３５にステム部２９の凸部３２の周方向側壁部のみの形状を転写することにより凹部３６を形成し、その接触部位全域で密着する凹凸嵌合部Ｍを形成する（図１参照）。外側継手部材２３のステム部２９の軸端に形成された雌ねじ部３７にボルト３８を螺合させることによりそのボルト３８をハブ輪１に係止させた状態で締め付けることで、等速自在継手７をハブ輪１に固定する。なお、車輪用軸受６は、加締め部１３でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化した構造となっていることから、等速自在継手７の外側継手部材２３と分離可能となっている。

外側継手部材２３のステム部２９をハブ輪１の軸孔３３に圧入するに際して、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハブ輪１の軸孔３３のインボード側に位置する先端部位３４とアウトボード側に位置する凹部３５との間に、圧入の開始をガイドするガイド部を設けている。このガイド部は、凹部３５と同位相で軸方向に延びる複数の凹部３９が形成され、ステム部２９の凸部３２よりも大きめの凹部３９となっている。つまり、凸部３２と凹部３９との間に隙間ｍが形成されている〔図６（Ｂ）参照〕。このガイド部により、外側継手部材２３のステム部２９をハブ輪１の軸孔３３に圧入するに際して、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、ステム部２９の凸部３２がハブ輪１の凹部３５に確実に圧入するように誘導することができるので、安定した圧入が可能となって圧入時の芯ずれや芯傾きなどを防止することができる。

この外側継手部材２３のステム部２９をハブ輪１の軸孔３３に圧入するに際して、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、凹部３５が凸部３２の周方向側壁部４０のみに対して締め代ｎを有することから、凸部３２の周方向側壁部４０により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部３２の周方向側壁部４０による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、その凹部形成面に凸部３２の周方向側壁部４０の形状を転写することにより凹部３６を形成する。この場合、凸部３２の表面硬度を凹部３５の表面硬度よりも大きくしておく。これにより、圧入時における切削加工、塑性変形や弾性変形により、相手側の凹部形成面に凸部３２の周方向側壁部４０の形状を容易に転写することができる。なお、凸部３２の周方向側壁部４０を除く部位、つまり、凸部３２の径方向先端部は、凹部３５と締め代を有さず、凹部３５の径方向寸法を凸部３２よりも大きく設定することにより、凹部３５が凸部３２の径方向先端部に対して隙間を有する。

この圧入時、凸部３２の周方向側壁部４０が凹部形成面に食い込んでいくことによってハブ輪１の内径が僅かに拡径した状態となって、凸部３２の軸方向の相対的移動が許容される。この凸部３２の軸方向相対移動が停止すれば、ハブ輪１の内径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、凹凸嵌合部Ｍの接触部位全域で密着し、外側継手部材２３とハブ輪１を強固に結合一体化することができる。

このような低コストで信頼性の高い結合により、ステム部２９とハブ輪１の嵌合部分の径方向および周方向においてガタが生じる隙間が形成されないので、凹凸嵌合部Ｍの接触部位全域が駆動トルク伝達に寄与して安定したトルク伝達が可能であり、耳障りな歯打ち音を長期に亘り防止できる。このように凹凸嵌合部Ｍの接触部位全域で密着していることから、トルク伝達部位の強度が向上するため、車両用軸受装置の軽量コンパクト化が図れる。

この車輪用軸受装置の場合、凸部３２に対して凹部３５を予め形成していることから、従来のように凸部１３２を円筒部１３４（図１０および図１２参照）に転写する場合よりも、凹凸嵌合部Ｍの接触部位全域で密着させるための圧入荷重を下げることができ、さらに、凸部３２の周方向側壁部４０〔図７（Ｂ）参照〕のみに対して締め代ｎを有するように設定されていることから、従来のように凸部１３２の径方向先端部を含む場合、つまり、凸部１３２の山形中腹部から山形頂上部に至る範囲αで締め代を設定している場合（図１４参照）よりも、圧入荷重を下げることができる。なお、凸部３２の径方向先端部は、凹部３５と締め代を有さず、凹部３５との間に隙間を有することから、凸部３２の径方向先端部の形状が凹部３５に転写されることはない。

その結果、ボルト３８の締め付けにより発生する軸力以下でハブ輪１に対して外側継手部材２３を圧入可能とすることができる。つまり、自動車メーカでの車両組み立て時、車輪用軸受６を車体の懸架装置から延びるナックル（図示せず）に固定した後、ボルト３８による引き込み力でもって、車輪用軸受６のハブ輪１の軸孔３３に等速自在継手７の外側継手部材２３のステム部２９を容易に圧入することができ、つまり、凸部３２の周方向側壁部４０による凹部３５の極僅かな塑性変形や弾性変形により形状を転写することができ、車輪用軸受６にドライブシャフトの等速自在継手７を簡易に組み付けることが可能となって作業性の向上が図れる。

このように、車輪用軸受６を車体のナックルに取り付けた後にその車輪用軸受６のハブ輪１に外側継手部材２３を圧入するに際して、専用の治具を別に用意する必要がなく、車輪用軸受装置を構成する部品であるボルト３８でもって等速自在継手７を簡易に車輪用軸受６に結合させることができる。また、ボルト３８の締め付けにより発生する軸力以下という比較的小さな引き込み力の付与で圧入することができるので、ボルト３８による引き込み作業性の向上が図れる。さらに、大きな圧入荷重を付与しないので、凹凸嵌合部Ｍでの凹凸が損傷する（むしれる）ことを防止でき、高品質で長寿命の凹凸嵌合部Ｍを実現できる。

ここで、ハブ輪１の軸孔３３に形成された凹部３５、外側継手部材２３のステム部２９に形成された凸部３２、およびガイド部に形成された凹部３９について、その最大径、幅寸法および最小径を以下のように規定する。ここで、幅寸法とは、図８に示すように、軸孔３３の凹部３５におけるピッチ円径（ＰＣＤ）における周方向寸法を意味する。以下、ガイド部の凹部３９、軸孔３３の凹部３５およびステム部２９の凸部３２について、図５（Ａ）（Ｂ）〜図７（Ａ）（Ｂ）を参照しながら詳述する。

図５（Ｂ）に示すように、ガイド部の凹部３９の最大径φ１を軸孔３３の凹部３５の最大径φ２よりも大きくし、かつ、図７（Ｂ）に示すように、軸孔３３の凹部３５の最大径φ２をステム部２９の凸部３２の最大径φ３よりも大きくする（φ１＞φ２＞φ３）。ガイド部の凹部３９の最大径φ１を軸孔３３の凹部３５の最大径φ２よりも大きくし、かつ、軸孔３３の凹部３５の最大径φ２をステム部２９の凸部３２の最大径φ３よりも大きくするに際して、図５（Ｂ）に示すように、ガイド部の凹部３９の最大径φ１と軸孔３３の凹部３５の最大径φ２との間の径方向隙間をＡ（φ１−φ２＝２Ａ）とし、図７（Ｂ）に示すように、軸孔３３の凹部３５の最大径φ２とステム部２９の凸部３２の最大径φ３との間の径方向隙間をＢ（φ２−φ３＝２Ｂ）とし、図６（Ｂ）に示すように、ガイド部の凹部３９の最大径φ１とステム部２９の凸部３２の最大径φ３との間の径方向隙間をＣ（φ１−φ３＝２Ｃ）とした場合、Ａ／Ｂ＝０．１５〜０．２、Ｂ／Ｃ＝０．１７〜２、Ａ／Ｃ＝０．１〜１の条件を満足するように規定する。

このように規定することにより、ガイド部の凹部３９の最大径φ１を軸孔３３の凹部３５の最大径φ２よりも大きくしていることから、外側継手部材２３のステム部２９をハブ輪１の軸孔３３に圧入するに際して、そのステム部２９の圧入開始をスムーズに行うことができ、安定した圧入が可能となって圧入時の芯ずれや芯傾きなどを防止することができる。また、軸孔３３の凹部３５の最大径φ２をステム部２９の凸部３２の最大径φ３よりも大きくしていることから、この圧入時、ハブ輪１の軸孔３３の凹部形成面に凸部３２の周方向側壁部４０のみの形状を確実に転写することができ、凸部３２の周方向側壁部４０を除く他の部位、つまり、凸部３２の径方向先端部の形状がハブ輪１の軸孔３３の凹部形成面に転写されることはない。

また、図６（Ｂ）に示すように、ガイド部の凹部３９の幅寸法Ｌ１をステム部２９の凸部３２の幅寸法Ｌ２よりも大きくし、かつ、図７（Ｂ）に示すように、ステム部２９の凸部３２の幅寸法Ｌ２を軸孔３３の凹部３５の幅寸法Ｌ３よりも大きくする（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３）。ガイド部の凹部３９の幅寸法Ｌ１をステム部３２の凸部３２の幅寸法Ｌ２よりも大きくし、かつ、ステム部２９の凸部３２の幅寸法Ｌ２を軸孔３３の凹部３５の幅寸法Ｌ３よりも大きくするに際して、図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に示すように、ガイド部の凹部３９の幅寸法をＬ１とし、図６（Ｂ）および図７（Ｂ）に示すように、ステム部２９の凸部３２の幅寸法をＬ２とし、図５（Ｂ）および図７（Ｂ）に示すように、軸孔３３の凹部３５の幅寸法をＬ３とした場合、Ｌ１／Ｌ２＝１．１〜１．４、Ｌ２／Ｌ３＝１．０１〜１．１、Ｌ１／Ｌ３＝１．２〜１．４の条件を満足するように規定する。

このように規定することにより、外側継手部材２３のステム部２９をハブ輪１の軸孔３３に圧入するに際して、そのステム部２９の圧入開始をスムーズに行うことができ、安定した圧入が可能となって圧入時の芯ずれや芯傾きなどを防止することができる。また、この圧入時、軸孔３３の凹部形成面に凸部３２の周方向側壁部４０のみの形状を確実に転写することができ、凸部３２の周方向側壁部４０を除く他の部位、つまり、凸部３２の径方向先端部の形状が軸孔３３の凹部形成面に転写されることはない。

さらに、図５（Ｂ）に示すように、ガイド部の凹部３９の最小径φ４と軸孔３３の凹部３５の最小径φ５とを等しくし、かつ、図７（Ｂ）に示すように、軸孔３３の凹部３５の最小径φ５をステム部２９の凸部３２の最小径φ６よりも大きくする（φ４＝φ５＞φ６）。ガイド部の凹部３９の最小径φ４と軸孔３３の凹部３５の最小径φ５とを等しくし、かつ、軸孔３３の凹部３５の最小径φ５をステム部２９の凸部３２の最小径φ６よりも大きくするに際して、図５（Ｂ）に示すように、ガイド部の凹部３９の最小径φ４と軸孔３３の凹部３５の最小径φ５との間の径方向隙間をＤ（φ４−φ５＝２Ｄ）とし、図７（Ｂ）に示すように、軸孔３３の凹部３５の最小径φ５とステム部２９の凸部３２の最小径φ６との間の径方向隙間をＥ（φ５−φ６＝２Ｅ）とし、図６（Ｂ）に示すように、ガイド部の凹部３９の最小径φ４とステム部２９の凸部３２の最小径φ６との間の径方向隙間をＦ（φ４−φ６＝２Ｆ）とした場合、Ｄ＝０、Ｅ＝Ｆの条件を満足するように規定する。

このように規定することにより、ガイド部と軸孔３３の内径加工が容易となり、また、外側継手部材２３のステム部２９の圧入時、ハブ輪１の軸孔３３の凹部形成面に凸部３２の周方向側壁部４０のみの形状を確実に転写することができる点で有効である。

また、図６（Ｂ）に示すように、ガイド部の凹部３９の幅寸法Ｌ１とステム部２９の凸部３２の幅寸法Ｌ２との間の隙間ｍは、図７（Ｂ）に示すように、軸孔３３の凹部３５の幅寸法Ｌ３とステム部２９の凸部３２の幅寸法Ｌ２との間の締め代ｎよりも大きくする（ｍ＞ｎ）。ガイド部の凹部３９の幅寸法Ｌ１とステム部２９の凸部３２の幅寸法Ｌ２との間の隙間をｍ（Ｌ１−Ｌ２＝２ｍ）とし、軸孔３３の凹部３５の幅寸法Ｌ３とステム部２９の凸部３２の幅寸法Ｌ２との間の締め代をｎ（Ｌ２−Ｌ３＝２ｎ）とした場合、ｍ／ｎ＝１．７の条件を満足するように規定する。具体的数値としては、ガイド部の凹部３９の寸法Ｌ１とステム部２９の凸部３２の幅寸法Ｌ２との間の隙間ｍを０．１ｍｍとし、軸孔３３の凹部３５の幅寸法Ｌ３とステム部２９の凸部３２の幅寸法Ｌ２との間の締め代ｎを０．０６ｍｍとする。

このように規定することにより、外側継手部材２３のステム部２９をハブ輪１の軸孔３３に圧入するに際して、そのステム部２９の圧入開始をスムーズに行うことができる。

なお、以上の実施形態では、ステム部２９の雌ねじ部３７にボルト３８を螺合させることによりそのボルト３８をハブ輪１の端面に係止させた状態で締め付ける構造を例示したが、外側継手部材２３のステム部２９の軸端に形成された雄ねじ部と、その雄ねじ部に螺合した状態でハブ輪１の端面に係止される雌ねじ部であるナットとで構成することも可能である。この構造では、ステム部２９の雄ねじ部にナットを螺合させることによりそのナットをハブ輪１に係止させた状態で締め付けることで、等速自在継手７をハブ輪１に固定することになる。

また、以上の実施形態では、ハブ輪１および内輪２からなる内方部材に形成された複列の内側軌道面８，１２の一方、つまり、アウトボード側の内側軌道面８をハブ輪１の外周に形成した（第三世代と称される）タイプの駆動車輪用軸受装置に適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されることなく、ハブ輪の外周に一対の内輪を圧入し、アウトボード側の軌道面７を一方の内輪の外周に形成すると共にインボード側の軌道面８を他方の内輪の外周に形成した（第一、第二世代と称される）タイプの駆動車輪用軸受装置にも適用可能である。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 内方部材（ハブ輪）
２ 内方部材（内輪）
３，４ 転動体
５ 外方部材（外輪）
６ 車輪用軸受
７ 等速自在継手
８，１２ 内側軌道面
１４，１５ 外側軌道面
２３ 外側継手部材
２９ ステム部
３２ 凸部（雄スプライン）
３５ 凹部
３９ ガイド部（凹部）
４０ 凸部の周方向側壁部
ｎ 締め代
Ｍ 凹凸嵌合部

Claims (6)

1. 内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材と、外周に前記外側軌道面と対向する複列の内側軌道面を有し、ハブ輪および内輪からなる内方部材と、前記外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面との間に介装された複列の転動体とからなる車輪用軸受を備え、前記ハブ輪の軸孔に等速自在継手の外側継手部材のステム部を嵌合することにより前記車輪用軸受に等速自在継手をトルク伝達可能に結合させた車輪用軸受装置において、
   前記外側継手部材のステム部に軸方向に延びる複数の凸部を形成すると共に、前記凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する複数の凹部を前記ハブ輪の軸孔に形成し、前記外側継手部材のステム部を前記ハブ輪の軸孔に圧入し、その軸孔に凸部の前記周方向側壁部のみの形状を転写して接触部位全域で密着する凹凸嵌合部を形成し、前記凹凸嵌合部のステム部圧入側に凹部が形成されたガイド部を設け、前記ガイド部の凹部最大径を軸孔の凹部最大径よりも大きくし、かつ、前記軸孔の凹部最大径をステム部の凸部最大径よりも大きくしたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記ガイド部の凹部最大径と前記軸孔の凹部最大径との間の径方向隙間をＡとし、軸孔の凹部最大径と前記ステム部の凸部最大径との間の径方向隙間をＢとし、ガイド部の凹部最大径とステム部の凸部最大径との間の径方向隙間をＣとした場合、Ａ／Ｂ＝０．１５〜０．２、Ｂ／Ｃ＝０．１７〜２、Ａ／Ｃ＝０．１〜１の条件を満足するように規定した請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ガイド部の凹部幅寸法を前記ステム部の凸部幅寸法よりも大きくし、かつ、ステム部の凸部幅寸法を前記軸孔の凹部幅寸法よりも大きくした請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記ガイド部の凹部幅寸法をＬ１とし、前記ステム部の凸部幅寸法をＬ２とし、軸孔の凹部幅寸法をＬ３とした場合、Ｌ１／Ｌ２＝１．１〜１．４、Ｌ２／Ｌ３＝１．０１〜１．１、Ｌ１／Ｌ３＝１．２〜１．４の条件を満足するように規定した請求項１〜３のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ガイド部の凹部最小径と軸孔の凹部最小径とを等しくし、かつ、軸孔の凹部最小径をステム部の凸部最小径よりも大きくした請求項１〜４のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ガイド部の凹部最小径と軸孔の凹部最小径との間の径方向隙間をＤとし、軸孔の凹部最小径とステム部の凸部最小径との間の径方向隙間をＥとし、ガイド部の凹部最小径とステム部の凸部最小径との間の径方向隙間をＦとした場合、Ｄ＝０、Ｅ＝Ｆの条件を満足するように規定した請求項１〜５のいずれか一項に記載の車輪用軸受装置。

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