JP5683772B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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２４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、筒状の軸部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、軸部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の軸部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１６
９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の軸部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の軸部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の軸部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、軸部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と軸部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、軸部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つきが生じたり、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、円周方向のガタの抑制を図ることができ、しかも、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との連結作業性に優れるとともに、長期にわたって安定したトルク伝達ができる車輪用軸受装置を提供する。

本発明は、ホイールに取り付けるためのフランジを有するハブ輪と、このハブ輪の外周側に配設される複数の外側軌道面、この複数の外側軌道面に対向する複数の内側軌道面、および対向する外側軌道面と内側軌道面との間に配置された複数列の転動体を有する複列の転がり軸受と、等速自在継手の外側継手部材とを備え、ハブ輪の孔部に嵌挿される等速自在継手の外側継手部材のステム軸が凹凸嵌合構造を介してハブ輪と結合される車輪用軸受装置であって、外側継手部材のステム軸とハブ輪の孔部の内径面とのどちらか一方に軸方向に延びる凸部を設け、円周方向の複数個所に設けた前記凸部でスプラインを構成し、このスプラインを相手側の部材に圧入することで、相手側の部材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し、凹部が圧入した凸部による切削で形成されており、ハブ輪の外周に、前記内側軌道面を有する内輪を嵌合し、ハブ輪のインボード側端部を外径側へ加締めて加締部を形成し、この加締部にて車輪用軸受に対して予圧を付与するとともに、加締部と、この加締部に相対面する前記等速自在継手の外側継手部材のマウス部のバック面とを接触させ、凸部の圧入始端側の端面を、前記相手側の部材に対して貫通させることなく相手側の部材と軸方向で当接させ、ステム軸のハブ輪からの抜けを規制する軸部抜け止め構造を備えていることを特徴とするものである。

本発明の車輪用軸受装置によれば、ハブ輪と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ステム軸とを一体化する凹凸嵌合構造を備えているため、ステム軸とハブ輪との結合においてボルト等を必要としない。また、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。

なお、外側継手部材の外径面に段差面を設け、この段差面への軸方向荷重を付与することによって、外側継手部材のステム軸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、相手側に圧入することができる。この際、前記外側継手部材の外径面に凹溝を設け、この凹溝の径方向端面を前記段差面としたものであっても、前記外側継手部材の外径面に突起部を設け、この突起部径方向端面を前記段差面としたものであってもよい。このうような場合、段差面及びその近傍に硬化処理を施すのが好ましい。

前記ハブ輪の加締部と、この加締部に相対面する等速自在継手の外側継手部材のマウス部のバック面とを接触させるので、ステム軸方向の曲げ剛性が向上する。なお、この曲げは、ジョイント高作動角時に発生する２次モーメントや旋回時にタイヤ側から入力されるアキシャル荷重により発生する。

ハブ輪の加締部とマウス部のバック面との接触面圧を１００ＭＰａ以下に設定するのが好ましい。この接触面圧が１００ＭＰａを越えると、異音を発生するおそれがある。すなわち、大トルク負荷時に、等速自在継手の外側継手部材とハブ輪との捩れ量に差が生じ、この差により、等速自在継手の外側継手部材とハブ輪との接触部に急激なスリップが生じて異音が発生する。これに対して、接触面圧が１００ＭＰａ以下であれば、急激なスリップが生じることを防止できて、異音の発生を抑えることができる。

外側継手部材のステム軸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。この際、凸部が相手側の凹部形成面に食い込んでいくことによって、孔部が僅かに拡径した状態となって、凸部の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、凸部の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部に対して密着する。

等速自在継手の外側継手部材のステム軸に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくともこの凸部の軸方向端部の硬度をハブ輪の孔部内径部よりも高くして、前記ステム軸をハブ輪の孔部に凸部の軸方向端部側から圧入することによって、この凸部にてハブ輪の孔部内径面に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してもよい。また、ハブ輪の孔部の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくともこの凸部の軸方向端部の硬度を等速自在継手の外側継手部材のステム軸の外径部よりも高くして、前記ハブ輪側の凸部をその軸方向端部側から外側継手部材のステム軸に圧入することによって、この凸部にて外側継手部材のステム軸の外径面に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してもよい。

凸部の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面上に配置されるようにする。外側継手部材のステム軸に凸部を設ける場合、複数の凸部の頂点を結ぶ円の直径寸法を凹部が形成されるハブ輪の孔部の内径寸法よりも大きくするとともに、ステム軸の凸部間に形成された谷部の底を結ぶ円の直径寸法をハブ輪の孔部の内径寸法よりも小さくする。一方、ハブ輪の孔部の内径面に凸部を設ける場合、複数の凸部の頂点を結ぶ円の直径寸法を凹部が形成される外側継手部材のステム軸の外径寸法よりも小さくするとともに、ハブ輪の凸部間に形成された谷部の底を結ぶ円の直径寸法を外側継手部材のステム軸の外径寸法よりも大きくする。

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周方向寸法よりも小さくするのが好ましい。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を、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。

外側継手部材のステム軸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の軸方向に抜けることを防止できる。

凸部が等速自在継手の外側継手部材のステム軸に設けられる場合、圧入による凹部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ステム軸に設けるのが好ましい。この際、圧入による凹部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ステム軸に設けたり、ハブ輪の孔部の内径面に設けたりすることができる。ここで、はみ出し部は、凸部の凹部嵌合部位が嵌入（嵌合）する凹部の容量の材料分であって、形成される凹部から押し出されたもの、凹部を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。また、はみ出し部を収納するポケット部を、ステム軸の凸部の圧入始端側に設けるとともに、このポケット部の軸方向反凸部側にハブ輪の孔部との調芯用の鍔部を設けるのが好ましい。

凸部がハブ輪の孔部に設けられる場合、前記圧入による凹部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ハブ輪の孔部の内径面に設けるのが好ましい。

本発明の車輪用軸受装置では、ハブ輪と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ステム軸とを一体化する凹凸嵌合構造を備えているため、凹凸嵌合構造部の円周方向のガタを無くすことができる。また、ステム軸とハブ輪との結合においてナット締結作業を必要としない。このため、組立作業を容易に行うことができて、組立作業におけるコスト低減を図ることができる。また、軽量化を図ることができる。

また、加締部と、外側継手部材のマウス部のバック面とを接触させることによって、ステム軸方向の曲げ剛性が向上して、曲げに強くなって、耐久性に優れた高品質な製品となる。しかも、この接触によって、圧入時の位置決めを構成できる。これによって、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。さらに、この接触によってシール構造を構成でき、このハブ輪の加締部側から凹凸嵌合構造への異物の浸入を防止でき、凹凸嵌合構造は長期にわたって安定した嵌合状態を維持できる。

ハブ輪の端部が加締られて転がり軸受に対して予圧が付与されるので、外側継手部材のマウス部によって予圧を付与する必要がなくなる。このため、予圧を考慮することなく、外側継手部材のステム軸を圧入することができ、ハブ輪と外側継手部材との連結性（組み付け性）の向上を図ることができる。

接触面圧が１００ＭＰａ以下であれば、急激なスリップが生じることを防止できて、異音の発生を抑えることができる。これによって、静粛な車輪用軸受装置を構成することができる。

外側継手部材のステム軸の外径面とハブ輪の孔部の内径面とのどちらか一方に設けられる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入することによって、この凸部に密着嵌合する凹部を形成することができる。このため、凹凸嵌合構造を確実に形成することができる。しかも、凹部が形成される部材には、スプライン部等を形成しておく必要がなく、生産性に優れ、かつスプライン同士の位相合わせを必要とせず、組立性の向上を図るとともに、圧入時の歯面の損傷を回避することができて、安定した嵌合状態を維持できる。

また、等速自在継手の外側継手部材のステム軸に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、この凸部の軸方向端部の硬度をハブ輪の孔部内径部よりも高くして、前記ステム軸をハブ輪の孔部に凸部の軸方向端部側から圧入するものであれば、ステム軸側の硬度を高くでき、ステム軸の剛性を向上させることができる。また、ハブ輪の孔部の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、この凸部の軸方向端部の硬度を等速自在継手の外側継手部材のステム軸の外径部よりも高くして、前記ハブ輪側の凸部をその軸方向端部側から外側継手部材のステム軸に圧入するものでは、ステム軸側の硬度処理（熱処理）を行う必要がないので、等速自在継手の外側継手部材の生産性に優れる。

前記圧入による凹部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ることによって、はみ出し部をこのポケット内に保持（維持）することができ、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。すなわち、はみ出し部をポケット部に収納したままにしておくことができ、はみ出し部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。

また、ポケット部の軸方向反凸部側にハブ輪の孔部との調芯用の鍔部を設けることによって、ポケット部内のはみ出し部の鍔部側への飛び出しがなくなって、はみ出し部の収納がより安定したものとなる。しかも、鍔部は調芯用であるので、芯ずれを防止しつつステム軸をハブ輪に圧入することができる。このため、外側継手部材とハブ輪とを高精度に連結でき、安定したトルク伝達が可能となる。

また、凸部の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面上に配置されるようにすることによって、凸部が圧入時に凹部形成面に食い込んでいき、凹部を確実に形成することができる。

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山部（形成される凹部間の凸状の部分）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、凹部が形成される側の山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。

以下本発明の実施の形態を図１〜図２３に基づいて説明する。図１に第１実施形態の車輪用軸受装置を示し、この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、このハブ輪１の外周側に配設される複数の外側軌道面２６、２７と、この複数の外側軌道面２６、２７に対向する複数の内側軌道面２８、２９と、対向する外側軌道面２６、２７と内側軌道面２８、２９との間に配置された複数列の転動体３０とを有する複列の転がり軸受２を備え、ハブ輪１の孔部２２に嵌挿される等速自在継手３の外側継手部材の軸部１２が凹凸嵌合構造Ｍを介してハブ輪１に一体化されたものである。

等速自在継手３は、外側継手部材としての外輪５と、外輪５の内側に配された内側継手部材としての内輪６と、外輪５と内輪６との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪５と内輪６との間に介在してボール７を保持するケージ８とを主要な部材として構成される。内輪６はその軸孔内径６ａにシャフト１０の端部１０ａを圧入することによりスプライン嵌合してシャフト１０とトルク伝達可能に結合されている。なお、シャフト１０の端部１０ａには、シャフト抜け止め用の止め輪９が装着されている。

外輪５はマウス部１１とステム部（軸部）１２とからなり、マウス部１１は一端にて開口した椀状で、その内球面１３に、軸方向に延びた複数のトラック溝１４が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝１４はマウス部１１の開口端まで延びている。内輪６は、その外球面１５に、軸方向に延びた複数のトラック溝１６が円周方向等間隔に形成されている。

外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６とは対をなし、各対のトラック溝１４，１６で構成されるボールトラックに１個ずつ、トルク伝達要素としてのボール７が転動可能に組み込んである。ボール７は外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６との間に介在してトルクを伝達する。ケージ８は外輪５と内輪６との間に摺動可能に介在し、外球面８ａにて外輪５の内球面１３と接し、内球面８ｂにて内輪６の外球面１５と接する。なお、この場合の等速自在継手は、各トラック溝１４、１６の溝底に直線状のストレート部を有するアンダーカットフリー型を示しているが、ツェパー型等の他の等速自在継手であってもよい。

また、マウス部１１の開口部はブーツ６０にて塞がれている。ブーツ６０は、大径部６０ａと、小径部６０ｂと、大径部６０ａと小径部６０ｂとを連結する蛇腹部６０ｃとからなる。大径部６０ａがマウス部１１の開口部に外嵌され、この状態でブーツバンド６１にて締結され、小径部６０ｂがシャフト１０のブーツ装着部１０ｂに外嵌され、この状態でブーツバンド６２にて締結されている。

ハブ輪１は、筒状の軸部２０と、軸部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。軸部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のステム軸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のステム軸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（車輪用軸受）２は、ハブ輪１の軸部２０の継手側に設けられた段差部２３に嵌合する内輪２４と、軸部２０乃至内輪２４に跨って外嵌される外方部材２５とを備える。外方部材２５は、その内周に２列の外側軌道面（アウターレース）２６、２７が設けられ、第１外側軌道面２６とハブ輪１の軸部外周に設けられる第１内側軌道面（インナーレース）２８とが対向し、第２外側軌道面２７と、内輪２４の外周面に設けられる第２内側軌道面（インナーレース）２９とが対向し、これらの間に転動体３０としてのボールが介装される。このため、この実施形態では、ハブ輪１と内輪２４とで、その外周に内側軌道面２８、２９を有する内方部材３９を構成することになる。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。

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にて内輪２４を押圧して軸受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に示すように、例えば、等速自在継手３の外輪５のステム軸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の全体が密着している。すなわち、ステム軸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、嵌合接触部位３８とは、図２（ｂ）に示す範囲Ａであり、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部３５間において、ハブ輪１の内径面３７よりも内径側に隙間４０が形成されている。

このように、ハブ輪１と等速自在継手３の外輪５のステム軸１２とを凹凸嵌合構造Ｍを介して連結できる。この際、ハブ輪１の継手側の端部を加締めて、その加締部３１にて軸受けに予圧を付与するものであるので、外輪５のマウス部１１にて予圧を付与する必要がない。本発明では、ハブ輪１の端部（この場合、加締部３１の外端面３１ａ）とマウス部１１のバック面１１ａとを接触させている。この場合の接触面圧を１００ＭＰａ以下としている。

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。

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。

インボード側の異物侵入防止手段Ｗ１は、ハブ輪１の加締部３１の外端面３１ａとマウス部１１のバック面１１ａとを接触させることによって構成することができる。なお、外端面３１ａとバック面１１ａの少なくとも一方にシール材（シール剤）を塗布するようにしてもよい。

凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位３８、隙間４０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のステム軸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のステム軸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（図３参照）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のステム軸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をステム軸１２に設けている。

ステム軸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、等速自在継手３の外輪５のステム軸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。

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のステム軸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。

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は、凸部３５の最大外径寸法、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、凸部間の軸部外径面の最小外径寸法、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。

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、図４に示すように、圧入前においては、ステム軸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、ステム軸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、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のステム軸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の谷部の最小外径寸法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、ステム軸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、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のステム軸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５５をこの段差面Ｇに係合させて、この圧入用治具５５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、この段差面Ｇは、マウス部１１の外径面に設けられる周方向溝にて構成することができる。

また、圧入用治具５５は、例えば割り型からなるリング状体５６にて構成することができる。すなわち、リング状体５６は、複数（少なくとも２個）のセグメント５６ａからなり、セグメント５６ａを組み合わせることによって、リング状に形成される。セグメント５６ａがリング状に組み合わされてなるリング状体５６は、本体円環部５７と、この本体円環部５７に連設されたテーパ部５８と、このテーパ部５８から内径側へ突出する内鍔部５９とからなる。

このため、圧入用治具５５の内鍔部５９を周方向溝にて構成される段差面Ｇに当接状とし、この状態で、図１の矢印Ａ方向（軸方向）の荷重（押圧力）を圧入用治具５５に付与する。これによって、段差面Ｇに係合している内鍔部５３を介してこの荷重を外輪５に付与することができ、ハブ輪１の孔部２２に対して外輪５のステム軸１２を圧入することができる。なお、圧入用治具５５への軸方向荷重の付与は、例えば、プレス機構、シリンダ機構、ボールネジ機構等の種々の軸方向往復動機構を用いることができる。また、段差面Ｇとしては、周方向溝で構成することなく、周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部でもって構成することができ、さらには、溝や凹部ではなく、凸条や凸部で構成してもよい。

また、ドライブシャフトアッセンブリの状態ではなく、図２２に示すように等速自在継手３の外輪５単品で、または図２３に示すように外輪５、内輪６、ボール７、ケージ８がアッセンブリされた状態で、ステム軸１２をハブ輪１の孔部２２に圧入する際には、外輪５のインボード側端面５ａに圧入荷重を付与する方法でよく、外輪５の外径面に段差面Ｇを設けなくとも圧入することができる。なお、図２２と図２３では、各トラック溝１４、１６の溝底が円弧部からなるツェパー型の等速自在継手を示したが、このように外輪５単体等で圧入する場合であっても、各トラック溝１４、１６の溝底が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。

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は車輪用軸受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のステム軸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のステム軸１２とハブ輪１とが一体化された状態では、図５に示すように、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５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６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７に示すように、ステム軸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、ステム軸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（図示省略）に嵌合組込まれる。ここでいう嵌合組込みは、外方部材２５をナックルに嵌合することにより両者の組込みが完了することを意味する。この組込みは、例えば外方部材２５の円筒面状の外周面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。

加締部３１と、外輪５のマウス部１１のバック面１１ａとを接触させることによって、ステム軸方向の曲げ剛性が向上して、曲げに強くなって、耐久性に優れた高品質な製品となる。しかも、この接触によって、圧入時の位置決めを構成できる。これによって、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。さらに、この接触によってシール構造を構成でき、この加締部３１側から凹凸嵌合構造Ｍへの異物の浸入を防止でき、凹凸嵌合構造Ｍは長期にわたって安定した嵌合状態を維持できる。

ハブ輪１の端部が加締られて軸受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、予圧を考慮することなく、外輪５のステム軸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。

ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１のバック面１１ａとの接触面圧が１００ＭＰａを越えると、異音を発生するおそれがある。すなわち、大トルク負荷時に、等速自在継手３の外輪５とハブ輪１との捩れ量に差が生じ、この差により、等速自在継手３の外輪５とハブ輪１との接触部に急激なスリップが生じて異音が発生する。これに対して、本発明にように、接触面圧が１００ＭＰａ以下であれば、急激なスリップが生じることを防止できて、異音の発生を抑えることができる。これによって、静粛な車輪用軸受装置を構成することができる。なお、接触面圧が１００ＭＰａ以下であっても、シール構造を構成することができる面圧以上である必要がある。

ステム軸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のステム軸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のステム軸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、ステム軸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のステム軸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のステム軸１２の反継手方向への移動は、ステム軸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のステム軸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のステム軸１２が抜けることがない。

等速自在継手の外輪５のステム軸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、ステム軸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、ステム軸１２の捩り強度を向上させることができる。

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、ステム軸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のステム軸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。

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。

また、凹凸嵌合構造Ｍよりもインボード側においては、加締部３１の外端面３１ａと、外輪５のマウス部１１のバック面１１ａとの接触にてシール構造（異物侵入防止手段Ｗ１）を構成することができ、このシール構造にてインボード側からの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を設けることになり、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。

また、圧入時には、等速自在継手３の外輪５の外径面の段差面Ｇを介して軸方向押圧力を外輪５に付与することができる。すなわち、軸方向押圧力付与部位を確保できるとともに、圧入軸である外輪５のステム軸近傍を押圧することができ、安定した圧入が可能となる。

等速自在継手３の外輪５の外径面に凹溝を設け、この凹溝の径方向端面を段差面Ｇとしたものであっても、前記外輪５の外径面に突起部を設け、この突起部径方向端面を段差面Ｇとしたものであってもよい。これらの場合には、軸方向押圧力付与部位の確保の信頼性が向上して、一層安定した圧入作業を行うことができる。

また、ドライブシャフトアッセンブリ状態でなく、ブーツやシャフトが取り付いていない状態で圧入する場合で、外輪５のインボード側端面５ａに圧入荷重を付与して圧入作業を行えば、外輪５の外径面に段差面Ｇを設ける必要が無くなり、低コストに圧入することができる。

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、ステム軸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。図１０に示すように、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、ステム軸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のステム軸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、ステム軸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をステム軸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をステム軸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のステム軸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、ステム軸１２の端面１２ａに矢印α方向に荷重を付加すれば、図１３に示すように、ステム軸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のステム軸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のステム軸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、ステム軸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、ステム軸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、ステム軸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に係止してステム軸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、ステム軸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、ステム軸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ステム軸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、ステム軸１２の軸心とハブ輪１の軸心とが合っていない状態でステム軸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、ステム軸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。

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２０（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は、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、ステム軸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、ステム軸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。

図２０（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２０（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、ステム軸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、このステム軸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８実施形態を示す図２１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、ステム軸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（ステム軸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の頂点を結ぶ円の直径寸法（スプライン１１１の最小径寸法）Ｄ８を、ステム軸１２の外径寸法Ｄ１０よりも小さく、スプライン１１１の谷部１１１ｂの底を結ぶ円の直径寸法（スプライン１１１の最大直径寸法）Ｄ９をステム軸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、ステム軸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。

ステム軸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、ステム軸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２１（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、ステム軸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９７を設けるのが好ましい。はみ出し部４５はステム軸１２のマウス側に形成されることになるので、収納部をハブ輪１側に設けることになる。

前記第２〜第８実施形態においても、ハブ輪１の加締部３１の外端面３１ａとマウス部１１のバック面１１ａとを接触させるものであって、図１の第１実施形態の車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。また、各実施形態において、軸部抜け止め構造Ｍ１でもって異物侵入防止手段Ｗ（Ｗ２）を構成することができる。この場合、図１７に示す車輪用軸受の異物侵入防止手段Ｗ（Ｗ２）ではシール材（剤）を必要としない。なお、第２〜第７実施形態では、図示していないが、ハブ輪１及び外輪５のステム軸１２には硬化層Ｈ１、Ｈが形成されている。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、凹凸嵌合構造Ｍの凸部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２０（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に嵌挿するステム軸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にステム軸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。

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の加工性及びステム軸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１７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。

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。 前記車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。 前記車輪用軸受装置の分解状態を示す断面図である。 前記車輪用軸受装置の組み付け状態を示す断面図である。 前記車輪用軸受装置の組み付け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。 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。 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８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。 外輪単体でハブ輪に圧入する方法を示す断面図である。 外輪と内輪とボールとケージとがアッセンブリされた状態で、ハブ輪に圧入する方法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。

符号の説明

１ ハブ輪
２ 軸受
３ 等速自在継手
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
３１ 加締部
３５ 凸部
３６ 凹部
３７ 内径面
３９ 内方部材
４５ はみ出し部
５０ ポケット部
５１ 周方向溝
５２ 鍔部
Ｍ 凹凸嵌合構造
Ｍ 嵌合構造
Ｍ１ 抜け止め構造

Claims (10)

1. ホイールに取り付けるためのフランジを有するハブ輪と、このハブ輪の外周側に配設される複数の外側軌道面、この複数の外側軌道面に対向する複数の内側軌道面、および対向する外側軌道面と内側軌道面との間に配置された複数列の転動体を有する複列の転がり軸受と、等速自在継手の外側継手部材とを備え、ハブ輪の孔部に嵌挿される等速自在継手の外側継手部材のステム軸が凹凸嵌合構造を介してハブ輪と結合される車輪用軸受装置であって、
   外側継手部材のステム軸とハブ輪の孔部の内径面とのどちらか一方に軸方向に延びる凸部を設け、円周方向の複数個所に設けた前記凸部でスプラインを構成し、このスプラインを相手側の部材に圧入することで、相手側の部材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し、凹部が圧入した凸部による切削で形成されており、
   ハブ輪の外周に、前記内側軌道面を有する内輪を嵌合し、ハブ輪のインボード側端部を外径側へ加締めて加締部を形成し、この加締部にて車輪用軸受に対して予圧を付与するとともに、加締部と、この加締部に相対面する前記等速自在継手の外側継手部材のマウス部のバック面とを接触させ、
   凸部の圧入始端側の端面を、前記相手側の部材に対して貫通させることなく相手側の部材と軸方向で当接させ、
   ステム軸のハブ輪からの抜けを規制する軸部抜け止め構造を備えていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記ハブ輪の加締部とマウス部のバック面との接触面圧を１００ＭＰａ以下に設定したことを特徴とする請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 等速自在継手の外側継手部材のステム軸に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくともこの凸部の軸方向端部の硬度をハブ輪の孔部内径部よりも高くして、前記ステム軸をハブ輪の孔部に凸部の軸方向端部側から圧入することによって、この凸部にてハブ輪の孔部内径面に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ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輪用軸受装置。
4. ハブ輪の孔部の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくともこの凸部の軸方向端部の硬度を等速自在継手の外側継手部材のステム軸の外径部よりも高くして、前記ハブ輪側の凸部をその軸方向端部側から外側継手部材のステム軸に圧入することによって、この凸部にて外側継手部材のステム軸の外径面に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。
5. 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４のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
6. 凸部の突出方向中間部位の周方向厚さの総和を、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。
7. 等速自在継手の外側継手部材のステム軸と前記ハブ輪の内径面との間に、ステム軸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６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記圧入による凹部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外側継手部材のステム軸に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
9. 前記圧入による凹部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ハブ輪の孔部の内径面に設けたことを特徴とする請求項４に記載の車輪用軸受装置。
10. 前記はみ出し部を収納するポケット部を、ステム軸の凸部の圧入始端側に設けるとともに、このポケット部の軸方向反凸部側にハブ輪の孔部との調芯用の鍔部を設けたことを特徴とする請求項８に記載の車輪用軸受装置。

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