JPWO2008111525A1 - 駆動車輪用軸受装置及びその組立方法 - Google Patents

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Abstract

テーパスプラインを不要とし、スプライン嵌合部の周方向ガタをなくし、異音の防止を図り、小型軽量で低コストかつ信頼性の高い駆動車輪用軸受装置を提供する。駆動車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面１３，１４が形成された外輪５と、外周に外側軌道面１３，１４と対向する複列の内側軌道面７，８を有し、ハブ輪１および内輪２と、外輪５の外側軌道面１３，１４とハブ輪１および内輪２の内側軌道面７，８との間に介装された複列の転動体３，４とを備える。ハブ輪１の軸孔２８を円筒形状とし、かつ、外側継手部材１５のステム部２７の外径に雄スプライン２６を形成して、ハブ輪１の軸孔２８に外側継手部材１５のステム部２７を圧入する。これにより、ハブ輪１の軸孔２８に雄スプライン２６と締め代を持って密着嵌合する凹部を形成してハブ輪１と外側継手部材１５とを分離可能に結合させる。

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駆動車輪用軸受装置及びその組立方法に関する。
従来の駆動車輪用軸受装置として、例えば、小型軽量な構造で組立作業を容易にすると共に、耳障りな歯打ち音の発生を長期に亘り防止し、かつ、形状寸法精度を厳密に規制せずに軸方向のガタツキの発生を抑制し得る駆動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に開示された駆動車輪用軸受装置は、図１９に示すように、ハブ輪１０１および内輪１０２、複列の転動体１０３，１０４、外輪１０５、等速自在継手１０６を主要な構成要素としている。
ハブ輪１０１は、その外周面にアウトボード側の内側軌道面１０７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１１２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１０８が形成されている。なお、このハブ輪１０１の軸孔内周面には、等速自在継手１０６とトルク伝達可能に結合させるための雌スプライン１２８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１０７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１０８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１１２に圧入し、ハブ輪１０１の小径段部１１２の端部を外側に加締めることにより、その加締め部１１１でもって内輪１０２を抜け止めしてハブ輪１０１と一体化し、軸受部１２０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１０７，１０８と対向する複列の外側軌道面１１３，１１４が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１１７を備えている。この車体取付フランジ１１７は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックルに嵌合されてボルト等により固定される。
軸受部１２０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１０７，１０８と外輪１０５の内周面に形成された外側軌道面１１３，１１４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（図示せず）により円周方向等間隔に支持した構造を有する。なお、この軸受部１２０では、その内部に所定の軸受すきまが設定されている。
軸受部１２０の両端開口部には、ハブ輪１０１と内輪１０２の外周面に摺接するように、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１２３，１２４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１０６は、ドライブシャフトを構成する中間軸（図示せず）の一端に設けられ、内周面にトラック溝が形成された外側継手部材１１５と、その外側継手部材１１５のトラック溝と対向するトラック溝が外周面に形成された内側継手部材１３１と、外側継手部材１１５のトラック溝と内側継手部材１３１のトラック溝との間に組み込まれたボール１３２と、外側継手部材１１５の内周面と内側継手部材１３１の外周面との間に介在してボール１３２を保持するケージ１３３とからなる。外側継手部材１１５は、内側継手部材１３１、ボール１３２およびケージ１３３を収容したマウス部１２５と、マウス部１２５から軸方向に一体的に延び、外周面に雄スプライン１２６が形成されたステム部１２７を有する。
外側継手部材１１５のステム部１２７をハブ輪１０１の軸孔に圧入し、そのステム部１２７の外周面に形成された雄スプライン１２６とハブ輪１０１の軸孔に形成された雌スプライン１２８とを嵌合させることにより、外側継手部材１１５とハブ輪１０１とをトルク伝達可能に結合させている。また、ハブ輪１０１の端部に取り付けられたキャップ１２９を介してボルト１３０を外側継手部材１１５のステム部１２７の端部に螺着することによって、等速自在継手１０６をハブ輪１０１に固定している。
この特許文献１に開示された駆動車輪用軸受装置は、外側継手部材１１５のステム部１２７の外周面に形成された雄スプライン１２６と、ハブ輪１０１の軸孔の内周面に形成された雌スプライン１２８とをテーパスプラインとしている。つまり、雄スプライン１２６の歯を、軸方向内方に向かうほど円周方向に関する幅が広くなるようにすると共に、雌スプライン１２８の歯を、軸方向外方に向かうほど円周方向に関する幅が広くなるようにしている。そして、外側継手部材１１５のステム部１２７をハブ輪１０１の軸孔に圧入するに際しては、ステム部１２７の雄スプライン１２６とハブ輪１０１の雌スプライン１２８とを楔状に係合させることにより両者をトルク伝達可能に結合させている。
特開２００２−１２０５０６号公報
ところで、前述した特許文献１に開示された駆動車輪用軸受装置では、外側継手部材１１５のステム部１２７の雄スプライン１２６とハブ輪１０１の軸孔の雌スプライン１２８とをテーパスプラインとし、それら雄スプライン１２６と雌スプライン１２８とを楔状に係合させることにより、外側継手部材１１５のステム部１２７とハブ輪１０１とを結合させている。
しかしながら、外側継手部材１１５のステム部１２７の雄スプライン１２６は、例えば転造による仕上げ加工を前提としているため、その雄スプライン１２６のテーパ角度を大きくすることが困難である。ここで、雄スプライン１２６のテーパ角度とは、ステム部１２７の軸と雄スプライン１２６の歯面とがなす角度を意味し、前述の特許文献１では、０．７５〜１．２５°が開示されている（特許文献１の段落番号［００２６］参照）。
従って、雄スプライン１２６のテーパ角度は、特許文献１で開示されているように０．７５〜１．２５°程度と小さくせざるを得ない。しかし、このように雄スプライン１２６のテーパ角度が小さいと、その寸法精度のバラツキによって、ハブ輪１０１と外側継手部材１１５の軸方向嵌合位置を決めることが困難となり、ひいては、ハブ輪１０１のフランジ面（ブレーキロータが取り付けられる車輪取付フランジ１０９のアウトボード側端面）と継手中心間の距離を大きく変化させることになって、車両駆動系の特性上、好ましくない。
また、ステム部１２７の雄スプライン１２６とハブ輪１０１の雌スプライン１２８とを楔状に係合させると、テーパスプラインによる楔効果でもってステム部１２７の外周側に位置するハブ輪１０１および内輪１０２が膨張し、その膨張が軸受部１２０の軸受すきまに影響する。そのため、ボルト１３０をステム部１２７の端部に締め付けることによって、軸方向の大きな軸力を付与することが困難となる。
逆に、雄スプライン１２６のテーパ角度を大きくすると、トルク伝達時にスプライン嵌合面に発生する軸方向の離反力が増加するため、ボルト１３０による締め付け部の信頼性や強度に影響し、スプライン嵌合部からの異音発生の要因ともなる。
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、テーパスプラインを不要とし、スプライン嵌合部の周方向ガタをなくし、耳障りな歯打ち音やスティックスリップ音を長期に亘り防止し、小型軽量で低コストかつ信頼性の高い駆動車輪用軸受装置及びその組立方法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を備え、前記ハブ輪の内径に等速自在継手の外側継手部材のステム部を嵌合して結合させた駆動車輪用軸受装置において、前記ハブ輪と前記ステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に形成された軸方向に延びる複数の凸部と、他方の嵌合部に形成された、前記凸部と締め代をもって密着嵌合する複数の凹部とで、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを分離可能に結合したことを特徴とする
凸部と締め代をもって密着嵌合する凹部は、ハブ輪とステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に凸部を形成した上で、ハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を圧入することにより形成することができる(ハブ輪をステム部の外径に圧入してもよい)。この際、凸部が塑性変形および切削加工を伴いながら、相手側の凹部形成予定面に食い込んで、凹部形成予定面に凹部を形成する。凸部が相手側の凹部形成予定面に食い込んでいくことによってハブ輪の内径が僅かに拡径した状態となるため、凸部の軸方向の相対的な移動が許容される。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、凸部が凹部に対して締め代をもって密着するので、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。
また、本発明では、外側継手部材とハブ輪を分離可能としているので、等速自在継手あるいはハブ輪の補修作業が容易となる。つまり、外側継手部材を再使用してハブ輪を新たに交換し、あるいはハブ輪を再使用して外側継手部材を新たに交換することが可能である。
凸部は、凹部を有する部材を貫通させることなく凹部と密着嵌合させることができる。
このように凸部を、凹部を有する部材に貫通させないためには、ステム部のハブ輪内径への圧入操作を、凸部が凹部を有する部材を突き抜けるより前に終了する必要がある。この場合、凹部を有する部材のうち、凸部先端よりも先行側（圧入方向側）の領域では、凹部と凸部が密着嵌合した凹凸嵌合構造が形成されない。この凹凸嵌合構造が形成されない領域は、土手状部位となって凸部の圧入方向への移動に対する係止効果を発揮するため、ハブ輪とステム部の固定が強固となる。
その一方で、凸部を、凹部を有する部材を貫通させて凹部と密着嵌合させることもできる。この場合には、凹部と凸部の間で大きな嵌合長を確保できるため、トルク伝達能力と凹凸嵌合構造に由来する引抜き耐力の増加、および、凹凸嵌合構造の寿命強度の向上を図ることができる。
前述の凹凸嵌合構造において、ハブ輪と外側継手部材とを軸方向で当接させることが望ましい。
ハブ輪と外側継手部材とを軸方向（特に前記圧入方向と同方向）で当接させることにより、ハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を圧入する際に、ハブ輪と外側継手部材の凹凸嵌合における軸方向位置を決めることができる。このハブ輪と外側継手部材との軸方向当接は、ハブ輪の内径と外側継手部材の外径を直接的に軸方向で突き合わせることにより実現できる。
なお、外側継手部材のステム部に凸部を形成した場合、内周面が凹部のない単純な円筒形状のハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を圧入するのが望ましい。
凸部の表面硬度は、凹部の表面硬度よりも大きくすることが望ましい。このようにすれば、凸部が相手側の凹部形成予定面に食い込みやすくなり、ステム部をハブ輪の内径に圧入する作業が容易となる。
なお、凸部は、高周波焼入れにより硬化処理することが可能である。この硬化処理としては、焼入れ範囲および焼入れ深さのコントロールが容易な高周波焼入れが好適である。
外側継手部材のステム部は、係止部材によりハブ輪に対して抜け止めされていることが望ましい。外側継手部材のステム部の軸方向抜け耐力は、前述の凹凸嵌合構造による強度で十分であるが、フェールセーフ機能を発揮させるために凹凸嵌合構造に抜け止め構造を付加することが好ましい。係止部材は、例えはハブ輪の内径端部に係止することができる。
ハブ輪の継手側端部と外側継手部材のハブ輪対向端部との間には、すきまを設けることができる。このようなすきまを設けたことにより、ハブ輪の継手側端部と外側継手部材のハブ輪対向端部とが非接触状態となることから、ハブ輪の継手側端部と外側継手部材のハブ輪対向端部との間でのスティックスリップ音の発生を抑制することができる。
ここで、「スティックスリップ音」とは、車両発進時、静止状態にあるハブ輪に対して外側継手部材のステム部から回転トルクが負荷されると、外側継手部材のねじれによりハブ輪の継手側端部と外側継手部材のハブ輪対向端部との間で発生する急激な滑りが原因となって生じる音を意味する。
外方部材の外周面はナックルと嵌合され、そのナックルの外方部材との嵌合面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することが望ましい。ここで、等速自在継手は、ブーツおよびブーツバンドを含む構造のものを意味する。このように、ナックルの外方部材との嵌合面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すれば、外方部材、内方部材および転動体に等速自在継手を含めた駆動車輪用軸受装置をユニットとしてナックルに挿通させることができ、駆動車輪用軸受装置の組立・分解が容易となる。
前述の凹凸嵌合構造は、外側継手部材とハブ輪を分離可能としていることから、等速自在継手あるいはハブ輪の補修作業が容易となる。その補修作業は、以下に述べる組立方法により実現される。
第一の組立方法として、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材、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、および前記外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面の間に介装された複列の転動体、を備えたアッセンブリ体と、ハブ輪の内径に嵌合される等速自在継手の外側継手部材とを、前記ハブ輪と前記等速自在継手のステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に形成された軸方向に延びる複数の凸部と、他方の嵌合部に形成された、前記凸部と締め代をもって密着嵌合する複数の凹部とからなる凹凸嵌合構造で分離可能に結合した後、外側継手部材を再使用すると共に、アッセンブリ体を交換するに際して、再使用する外側継手部材のステム部を、前記アッセンブリ体のハブ輪の内径から引抜き、新たなアッセンブリ体のハブ輪の内径に組み込むことで、前記凹凸嵌合構造を再構成すること、が考えられる。新たなアッセンブリ体と再使用する外側継手部材は予圧状態で結合させる。
この際、再使用する外側継手部材のステム部が前記凸部を有する場合には、新たなアッセンブリ体のハブ輪に前記凸部に対して締め代を有する凹部を形成した状態で、前記ステム部を新たなハブ輪の内径に組み込む。
また、再使用する外側継手部材のステム部が前記凹部を有する場合には、新たなアッセンブリ体のハブ輪に前記凹部に対して締め代を有する凸部を形成した状態で、前記ステム部を新たなハブ輪の内径に組み込む。
また、第二の組立方法として、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材、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、および前記外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面の間に介装された複列の転動体、を備えたアッセンブリ体と、ハブ輪の内径に嵌合される等速自在継手の外側継手部材とを、前記ハブ輪と前記等速自在継手のステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に形成された軸方向に延びる複数の凸部と、他方の嵌合部に形成された、前記凸部と締め代をもって密着嵌合する複数の凹部とからなる凹凸嵌合構造で分離可能に結合した後、アッセンブリ体を再使用すると共に、外側継手部材を交換するに際して、前記外側継手部材のステム部を、再使用するアッセンブリ体のハブ輪の内径から引抜き、新たな外側継手部材のステム部を前記アッセンブリ体のハブ輪の内径に組み込むことで、前記凹凸嵌合構造を再構成すること、が考えられる。再使用のアッセンブリ体と新たな外側継手部材は予圧状態で結合させる。
再使用するアッセンブリ体のハブ輪が前記凸部を有する際には、新たな外側継手部材のステム部に前記凸部に対して締め代を有する凹部を形成した状態で、新たな外側継手部材のステム部を前記ハブ輪の内径に組み込む。
また、再使用するアッセンブリ体のハブ輪が前記凹部を有する際には、新たな外側継手部材のステム部に前記凹部に対して締め代を有する凸部を形成した状態で、新たな外側継手部材のステム部を前記ハブ輪の内径に組み込む。
以上に述べた組立方法は、等速自在継手に接近する方向への移動がハブ輪で規制された治具により、外側継手部材をハブ輪に接近する方向へ引き込んで、外側継手部材のステム部をハブ輪の内径に圧入することにより行うことができる。このような別体でかつ専用の治具を使用することにより、ステム部のハブ輪への再圧入が容易となる。
本発明によれば、ハブ輪とステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に形成された軸方向に延びる複数の凸部と、他方の嵌合部に形成される複数の凹部とを締め代をもって密着嵌合させているから、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。また、この凹凸嵌合構造では、外側継手部材とハブ輪を分離可能としていることから、外側継手部材あるいはハブ輪の補修作業が容易となる。
その結果、従来のようなテーパスプラインを不要とし、スプライン嵌合部の周方向ガタをなくし、耳障りな歯打ち音やスティックスリップ音を長期に亘り防止し、小型軽量で低コストかつ信頼性の高い駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。図１〜図５に示す各実施形態の駆動車輪用軸受装置は、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、等速自在継手６を主要な構成要素としている。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で、車両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７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１２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８が形成されている。ハブ輪１は、旋削あるいは鍛造によって製作される。
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７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８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１２に圧入し、ハブ輪１の小径段部１２の端部を揺動加締めにより外側に加締めることにより、その加締め部１１でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化し、軸受部２０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７，８と対向する複列の外側軌道面１３，１４が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１７を備えている。この車体取付フランジ１７は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックル５１に嵌合されてボルト等により固定される。
軸受部２０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７，８と外輪５の内周面に形成された外側軌道面１３，１４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２１，２２により円周方向等間隔に保持した構造を有する。なお、この軸受部２０では、その内部に所定の負の軸受すきまが設定されている。
軸受部２０の両端開口部には、ハブ輪１と内輪２の外周面に摺接するように、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２３，２４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６は、ドライブシャフトを構成する中間軸（図示せず）の一端に設けられ、内周面にトラック溝が形成された外側継手部材１５と、その外側継手部材１５のトラック溝と対向するトラック溝が外周面に形成された内側継手部材３１と、外側継手部材１５のトラック溝と内側継手部材３１のトラック溝との間に組み込まれたボール３２と、外側継手部材１５の内周面と内側継手部材３１の外周面との間に介在してボール３２を保持するケージ３３とからなる。外側継手部材１５は、内側継手部材３１、ボール３２およびケージ３３を収容したマウス部２５と、マウス部２５から軸方向に一体的に延び、外周面に雄スプライン２６が形成されたステム部２７を有する。この外側継手部材１５は、例えば鍛造によって製作され、ステム部２７がハブ輪１の内径に嵌合されている。
この駆動車輪用軸受装置の組立に際しては、図６ａに示すように、ステム部２７との嵌合部となるハブ輪１の軸孔２８を、雌スプラインが形成されていない単純な円筒形状とする。また、図６ｂに示すように、ハブ輪１との嵌合部となる外側継手部材１５のステム部２７の外周面に、軸方向に延びる複数の凸部（歯底よりも外径側に突出する領域）を有する雄スプライン２６を形成する。ステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入することにより、そのハブ輪１の軸孔２８に雄スプライン２６に対応した形状の凹凸面（雌スプラインに近似する形状）が形成される。この時、ステム部２７に形成された雄スプライン２６の凸部と、ハブ輪１に形成された凹凸面の凹部（歯先よりも外径側に形成された空所）とが締め代をもって密着嵌合する。このように相互に密着嵌合した凹部と凸部によって凹凸嵌合構造が構成される。
この凹凸嵌合構造では、塑性変形および切削を伴いながら、ハブ輪１の軸孔２８に雄スプライン２６の形状を転写することになる。この際、雄スプライン２６がハブ輪１の軸孔２８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、雄スプライン２６の軸方向の移動を許容し、その軸方向の移動が停止すれば、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、雄スプライン２６の全体がハブ輪１の軸孔２８に形成された凹凸面に対して強固に密着嵌合するため、外側継手部材１５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２７とハブ輪１の嵌合部分の周方向ガタをなくすことができ、耳障りな歯打ち音を長期に亘り防止できる。
図２に示す第二の実施形態および図４に示す第四の実施形態では、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８を除く部位に凹凸嵌合構造が形成されている。また、図１に示す第一の実施形態、図３に示す第三の実施形態および図５に示す第五の実施形態では、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８を含む軸方向全長に亘って凹凸嵌合構造が形成されている。
第二の実施形態および第四の実施形態では、雄スプライン２６の凸部がハブ輪１の軸孔２８を貫通しないように、雄スプライン２６の先端がハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８に達するより以前にステム部２７の圧入操作を止めている。そのため、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８には凹凸嵌合構造が形成されない。このように、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８に凹凸嵌合構造を形成しない構成では、ハブ輪１のアウトボード側端部１８に形成される土手状部位が雄スプライン２６の凸部に対してステム部２７の挿入方向に対する係止効果を補強するため、ハブ輪１と外側継手部材１５のステム部２７の固定がより強固となる。
一方、第一の実施形態、第三の実施形態および第五の実施形態では、雄スプライン２６がハブ輪１の軸孔２８を貫通するように、雄スプライン２６をハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８を含めて軸方向全長に亘って圧入する。これにより、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８を含む軸方向全長に亘って凹凸嵌合構造を形成する。このように、ハブ輪１の軸孔２８の軸方向全長に亘って凹凸嵌合構造を形成すれば、より大きな嵌合長を確保できるため、トルク伝達能力と凹凸嵌合構造に由来する引抜き耐力の増加、および、凹凸嵌合構造の寿命強度の向上を図ることができる。
以上の各実施形態では、ステム部２７との嵌合部となるハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成せず、ハブ輪１との嵌合部となるステム部２７の外周面に雄スプライン２６を形成しているが、前記ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成し、前記ステム部２７の外周面を、雄スプラインを形成することなく単純な円筒面形状とすることも可能である。この場合、ハブ輪１の内径へのステム部２７の圧入に伴い、雌スプラインの凸部（歯底から内径側に突出する領域）がステム部２７の外周面に食い込んで凹部（歯先よりも内径側の空所）を形成し、これによりステム部２７の外周面に、雄スプラインに近似した形状の凹凸面が形成される。この場合も、雌スプラインの凸部とステム部２７の凹部の締め代を持った密着嵌合で凹凸嵌合構造が形成されるので、ハブ輪１と外側継手部材１５とを十分な強度で分離可能に結合することができる。
ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成せず、ステム部２７の外周面に雄スプライン２６を形成した場合、ハブ輪１の軸孔２８の内周面は未硬化処理状態、つまり、生材のままであり、かつ、外側継手部材１５のステム部２７の雄スプライン２６は高周波焼入れにより硬化処理されている。これにより、雄スプライン２６がハブ輪１の軸孔２８に食い込み易くなるので、ステム部２７をハブ輪１の内径に圧入する作業が容易となる。雄スプライン２６の硬化処理は、焼入れ範囲および焼入れ深さのコントロールが容易な高周波焼入れが好適であるが、他の硬化処理であってもよい。なお、ハブ輪１は、基本的に熱処理を加えない生材とするが、ステム部２７の雄スプライン２６の表面硬度を超えなければ熱処理を施しても構わない。少なくともステム部２７の外周面に形成された凸部の表面硬度が、ハブ輪１の軸孔２８に形成される凹部の表面硬度よりも大きければ足りる。
同様に、ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成し、ステム部２７の外周面を単純な円筒面形状とする場合には、雌スプライン（特に凸部）の表面硬度をステム部２７の外周面の表面硬度よりも大きくする。この場合、硬化処理方法や表面高度の大小関係、あるいは、ステム部２７の外周面における硬化処理の有無は、前述の場合に準じる。
外側継手部材１５のステム部２７は、係止部材としての止め輪４１によりハブ輪１に対して抜け止めされている。この抜け止めは、ハブ輪１の軸孔大径段部にキャップ４２を嵌入させて係止し、ステム部２７の小径端部に形成された環状溝４３に止め輪４１を嵌着させることにより、その止め輪４１をキャップ４２の内周縁部に係止させた構造としている。外側継手部材１５のステム部２７の軸方向抜け耐力は、前述の凹凸嵌合構造による強度で十分であるが、フェールセーフ機能を発揮させるために凹凸嵌合構造に上記のような抜け止め構造を付加することが好ましい。なお、ステム部２７の小径端面には、後述するように、ステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入する時にガイドするためのピン穴４４が設けられている。
第一〜第三の実施形態では、ハブ輪１の継手側端部である加締め部１１と外側継手部材１５のハブ輪対向端部である肩部１６との間にすきまｍを設けている。このようにハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との間にすきまｍを設けることにより、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６とが非接触状態となる。このように、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６とが非接触状態となることから、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との間でのスティックスリップ音の発生を抑制することができる。
なお、第一の実施形態では、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との間にすきまｍが形成されることから、ハブ輪１とステム部２７の嵌合部での発錆等を防止するため、外側継手部材１５のステム部２７の付け根外周面とハブ輪１のインボード側端部内周面との間にシール部材としてのＯリング４５を介在させている。
第四の実施形態と第五の実施形態では、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６とが接触した状態にある。この構成であれば、軸受装置の剛性を高めることができ、また、前記Ｏリングが不要となる。ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との接触面圧を制御しながら凹凸嵌合構造を形成すれば、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との間でのスティックスリップ音の発生を抑制することができる。
第二〜第五の実施形態の凹凸嵌合構造において、ハブ輪１と外側継手部材１５とは軸方向（両者が接近する方向）で当接させる。第二の実施形態と第三の実施形態では、ハブ輪１の内径にテーパ状の段差部１９を形成すると共に外側継手部材１５のステム部２７の外径にテーパ状の段差部２９を形成し、このハブ輪１の内径の段差部１９とステム部２７の外径の段差部２９とを突き合わせて当接させている。また、第四の実施形態と第五の実施形態では、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６とを突き合わせて当接させている。このようにハブ輪１と外側継手部材１５とを軸方向で当接させたことにより、ステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入するに際して、ハブ輪１と外側継手部材１５の凹凸嵌合における軸方向位置を決めることができる。
第一〜第五の実施形態において、外輪５の外周面はナックル５１と嵌合され、そのナックル５１の外輪５との嵌合面の最小内径寸法Ｄ１を等速自在継手６（外側継手部材１５の開口端にブーツ５２およびブーツバンド５３を装着した状態）の最大外径寸法Ｄ２よりも大きくしている。このように、ナックル５１の外輪５との嵌合面の最小内径寸法Ｄ１を等速自在継手６の最大外径寸法Ｄ２よりも大きくすれば、外輪５、ハブ輪１および内輪２、転動体３，４に等速自在継手６を含めた駆動車輪用軸受装置をユニットとしてナックル５１に挿通させることができ、駆動車輪用軸受装置の組立・分解が容易となる。
なお、第一〜第五の実施形態では、ハブ輪１に対するステム部２７の抜け止め構造として、止め輪４１を採用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図７および図８に示す変形例のような抜け止め構造としてもよい。図７に示す抜け止め構造は、外側継手部材１５のステム部２７のアウトボード側端部の外周面に抜け止め用雄ねじ部４６を形成し、この雄ねじ部４６に螺合するナット４７をハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部に係止させるようにしている。また、図８に示す抜け止め構造は、外側継手部材１５のステム部２７のアウトボード側端部の外周面に抜け止め用雄ねじ部４６を形成し、この雄ねじ部４６に螺合するナット４７をハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部に係止させ、雄ねじ部４６にキャップ４９を螺合させるようにしている。
なお、図７に示す変形例は第一の実施形態に適用した場合であるが、第二〜第五の実施形態に適用することも可能である。また、図８に示す変形例は第二の実施形態に適用した場合であるが、第一、第三〜第五の実施形態に適用することも可能である。
以下の説明では、第一、第二の実施形態の駆動車輪用軸受装置について説明し、第三〜第五の実施形態や図７および図８に示す変形例の駆動車輪用軸受装置については省略するが、いずれの実施形態についてもその作用効果は同様である。
図９は第一の実施形態の場合、図１０は第二の実施形態の場合をそれぞれ示す。前述した凹凸嵌合構造において、ステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入するに際しては、図９および図１０に示すようにハブ輪１の軸孔大径段部にキャップ４２を介して受台６１を当接させ、その受台６１でハブ輪１を支持する。この時、ハブ輪１は、内輪２、転動体３，４および外輪５が組み付けられたアッセンブリ体Ｘとしている。この状態で、その受台６１に軸方向に沿って摺動自在に内挿されたセンタリング用ガイド棒６２の先端を外側継手部材１５のステム部２７の小径端部に形成されたピン穴４４に嵌入させ、その状態で外側継手部材１５のマウス部２５の開口端に押圧部材６３を当接させる。
そして、この押圧部材６３によりマウス部２５の開口端を軸方向に沿って押圧することによって、外側継手部材１５のステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入する。この時、外側継手部材１５のステム部２７は、ガイド棒６２により支持されながらそのガイド棒６２が受台６１に対して摺動して後退する。なお、図９に示す第一の実施形態の場合、外側継手部材１５のステム部２７の付け根外周面にはＯリング４５が予め装着されている。
この凹凸嵌合構造による結合は、外側継手部材１５とハブ輪１を分離可能としていることから、等速自在継手６あるいはハブ輪１の補修作業が容易となる。この補修作業には、等速自在継手６あるいはハブ輪１を含むアッセンブリ体Ｘのいずれか一方を交換する作業が含まれる。例えば、第一の実施形態および第二の実施形態の駆動車輪用軸受装置では、以下の要領で補修作業を実施すればよい。
この補修作業を実施するためには、等速自在継手６とハブ輪１を分離する必要がある。その場合、前述したように等速自在継手６の外側継手部材１５とハブ輪１との凹凸嵌合構造による結合は、それら外側継手部材１５とハブ輪１を分離可能としていることから、止め輪４１を取り外した上で、外側継手部材１５のステム部２７をハブ輪１の軸孔２８から引き抜くことが可能である。



このステム部２７の引き抜き後、後述する別体の専用の治具（延長ステム、カラーおよび引き込み用ナット）を使用することにより、新たな等速自在継手６の外側継手部材１５のステム部２７を再使用するアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に再圧入するか、あるいは、再使用の等速自在継手６の外側継手部材１５のステム部２７を新たなアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に再圧入する。なお、前述した別体の治具を使用することにより、ステム部２７のハブ輪１への再圧入が容易となる。なお、以下の図１１〜図１４は第一の実施形態について、また、図１５〜図１７は第二の実施形態について、再使用の等速自在継手６の外側継手部材１５のステム部２７を新たなアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に再圧入する場合を例示する。
この再圧入作業に際しては、まず、図１１および図１５に示すように外側継手部材１５のステム部２７のピン穴４４に延長ステム７１を装着する。延長ステム７１は、一端に前述のピン穴４４と螺合する連結用雄ねじ部７２を有し、外周面に引き込み用雄ねじ部７３が形成された治具であり、軸方向寸法が短いステム部２７を延長して引き込み作業を容易にするためのものである。この延長ステム７１の連結用ねじ部７２をステム部２７のピン穴４４に螺合させる。なお、第一の実施形態の場合、この時点で、外側継手部材１５のステム部２７の付け根外周面にはＯリング４５が予め装着されている。
前述の延長ステム７１が装着された外側継手部材１５のステム部２７を、図１２（あるいは図１３）および図１６に示すようにアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に挿入配置する。そして、ハブ輪１の軸孔２８に挿入配置された延長ステム７１にカラー７４および引き込み用ナット７６を装着する。なお、図１２と図１３の違いは、ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインが予め形成されているか否かの点であり、図１３は軸孔２８に雌スプラインを予め形成した場合を例示する。
カラー７４は、その内周面に、延長ステム７１を引き込むための挿通孔７５が形成された治具であり、延長ステム７１を介してステム部２７をハブ輪１に対して支持するためのものである。また、ナット７６は、その内周面に、延長ステム７１の引き込み用ねじ部７３と螺合する雌ねじ部７７が形成された治具であり、カラー７４を支持ベースとしてステム部２７をハブ輪１に対して引き込むためのものである。
ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側から突出する延長ステム７１をカラー７４に挿通させ、そのカラー７４をキャップ４２を介してハブ輪１の軸孔大径段部に当接させ、延長ステム７１のステム部２７へ接近する方向への移動を規制した状態で、ナット７６を前述の延長ステム７１に螺合させる。この状態から、ナット７６を締め付け方向に回転させることにより、延長ステム７１を介して連結された外側継手部材１５のステム部２７をハブ輪１に接近する方向へ引き込み、ハブ輪１の軸孔２８に再圧入する。この再圧入により、外側継手部材１５とハブ輪１とを前述の凹凸嵌合構造により強固に結合させることができる。図１４および図１７に示すようにステム部２７のハブ輪１への再圧入が完了した後、ナット７６、カラー７４および延長ステム７１を取り外し、再度、止め輪４１をステム部２７に装着することにより、交換作業を完了する（図１および図２参照）。
補修作業時、アッセンブリ体Ｘの交換が必要となった場合には、新たなアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に、前述したように再使用の外側継手部材１５のステム部２７を再圧入することにより、ハブ輪１と外側継手部材１５との間に前述の凹凸嵌合構造を再度構成して両者を結合させる。この際、新たなアッセンブリ体のハブ輪１の軸孔２８には、ステム部２７に形成されている雄スプライン２６に対して締め代を持つ雌スプライン（例えば雄スプラインのスプライン径よりも小さいスプライン径を有する雌スプライン）を予め形成しておく。また、等速自在継手６の交換が必要となった場合には、ハブ輪１の軸孔２８の凹凸面に対して締め代を持つ雄スプライン２６（例えばハブ輪１の凹凸面を雌スプラインとみなした際に、この雌スプラインのスプライン径よりも大きいスプライン径の雄スプライン２６）がステム部２７に形成された新たな外側継手部材１５を用意し、その新たな外側継手部材１５のステム部２７を再使用するアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に再圧入することにより、ハブ輪１と外側継手部材１５とを予圧状態で結合させる。この再圧入により、外側継手部材１５とハブ輪１とを前述の凹凸嵌合構造により強固に結合させることができる。この場合、再圧入時には、ハブ輪１の雌スプラインとステム部２７の雄スプライン２６との位相合わせが必要である。ハブ輪の内周面に雌スプラインを形成し、これを円筒面状のステム部に圧入して凹凸嵌合構造を構成している場合のアッセンブリ体Ｘあるいは外側継手部材の交換時にも同様の手法で対応することができる。
以上の説明では、外側継手部材１５のステム部２７に雄スプライン２６を形成し、ハブ輪１の軸孔２８を円筒面とした場合の説明であるが、ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成し、ステム部２７の外周面を円筒面とする場合にも同様の手法を適用することができる。すなわち、外側継手部材１５の交換が必要となった場合には、新たな外側継手部材１５のステム部２７を、ハブ輪１の雌スプラインに対して締め代を持つ形状に形成する。逆に、アッセンブリ体Ｘの交換が必要となった場合には、新たなハブ輪１の軸孔２８に、ステム部２７に形成された凹凸面に対して締め代を有する雌スプラインを形成しておく。
なお、本出願人は、図１８に示すようにハブ輪１に外側継手部材１５のステム部２７を初期に組み付けた試験体Ａ，Ｂに対して、ハブ輪に対して外側継手部材１５のステム部２７を引き抜き後、再圧入した試験体Ｃ，Ｄ，Ｅでの静捩り強度が低下せず、必要強度を確保していることを確認した。
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７，８の一方、つまり、アウトボード側の内側軌道面７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。
本発明の第一の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第二の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第三の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第四の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第五の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 図１〜図５のハブ輪の軸穴を示す横断面図である。 図１〜図５の外側継手部材のステム部を示す横断面図である。 本発明の第一の実施形態に適用した変形例で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第二の実施形態に適用した変形例で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する要領を説明するための断面図である。 図２の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する要領を説明するための断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する際に使用する治具（延長ステム）と外側継手部材を示す断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する前の状態で、ハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する前の状態で、軸孔に凹部を予め形成したハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入した後の状態で、ハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 図２の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する際に使用する治具（延長ステム）と外側継手部材を示す断面図である。 図２の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する前の状態で、ハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 図２の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入した後の状態で、ハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 初期組立時と引抜き・再圧入時での静捩り強度を比較したグラフである。 駆動車輪用軸受装置の従来例を示す断面図である。
符号の説明
１ ハブ輪
２ 内輪
３，４ 転動体
５ 外輪
６ 等速自在継手
７，８ 内側軌道面
１３，１４ 外側軌道面
１５ 外側継手部材
１８ 軸方向端部（アウトボード側端部）
２６ 凸部（雄スプライン）
２７ ステム部
７１ 専用治具（延長ステム）
７４ 専用治具（カラー）
７６ 専用治具（引き込み用ナット）
Ｘ アッセンブリ体
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駆動車輪用軸受装置及びその組立方法に関する。
従来の駆動車輪用軸受装置として、例えば、小型軽量な構造で組立作業を容易にすると共に、耳障りな歯打ち音の発生を長期に亘り防止し、かつ、形状寸法精度を厳密に規制せずに軸方向のガタツキの発生を抑制し得る駆動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に開示された駆動車輪用軸受装置は、図１９に示すように、ハブ輪１０１および内輪１０２、複列の転動体１０３，１０４、外輪１０５、等速自在継手１０６を主要な構成要素としている。
ハブ輪１０１は、その外周面にアウトボード側の内側軌道面１０７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１１２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１０８が形成されている。なお、このハブ輪１０１の軸孔内周面には、等速自在継手１０６とトルク伝達可能に結合させるための雌スプライン１２８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１０７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１０８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１１２に圧入し、ハブ輪１０１の小径段部１１２の端部を外側に加締めることにより、その加締め部１１１でもって内輪１０２を抜け止めしてハブ輪１０１と一体化し、軸受部１２０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１０７，１０８と対向する複列の外側軌道面１１３，１１４が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１１７を備えている。この車体取付フランジ１１７は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックルに嵌合されてボルト等により固定される。
軸受部１２０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１０７，１０８と外輪１０５の内周面に形成された外側軌道面１１３，１１４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（図示せず）により円周方向等間隔に支持した構造を有する。なお、この軸受部１２０では、その内部に所定の軸受すきまが設定されている。
軸受部１２０の両端開口部には、ハブ輪１０１と内輪１０２の外周面に摺接するように、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１２３，１２４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１０６は、ドライブシャフトを構成する中間軸（図示せず）の一端に設けられ、内周面にトラック溝が形成された外側継手部材１１５と、その外側継手部材１１５のトラック溝と対向するトラック溝が外周面に形成された内側継手部材１３１と、外側継手部材１１５のトラック溝と内側継手部材１３１のトラック溝との間に組み込まれたボール１３２と、外側継手部材１１５の内周面と内側継手部材１３１の外周面との間に介在してボール１３２を保持するケージ１３３とからなる。外側継手部材１１５は、内側継手部材１３１、ボール１３２およびケージ１３３を収容したマウス部１２５と、マウス部１２５から軸方向に一体的に延び、外周面に雄スプライン１２６が形成されたステム部１２７を有する。
外側継手部材１１５のステム部１２７をハブ輪１０１の軸孔に圧入し、そのステム部１２７の外周面に形成された雄スプライン１２６とハブ輪１０１の軸孔に形成された雌スプライン１２８とを嵌合させることにより、外側継手部材１１５とハブ輪１０１とをトルク伝達可能に結合させている。また、ハブ輪１０１の端部に取り付けられたキャップ１２９を介してボルト１３０を外側継手部材１１５のステム部１２７の端部に螺着することによって、等速自在継手１０６をハブ輪１０１に固定している。
この特許文献１に開示された駆動車輪用軸受装置は、外側継手部材１１５のステム部１２７の外周面に形成された雄スプライン１２６と、ハブ輪１０１の軸孔の内周面に形成された雌スプライン１２８とをテーパスプラインとしている。つまり、雄スプライン１２６の歯を、軸方向内方に向かうほど円周方向に関する幅が広くなるようにすると共に、雌スプライン１２８の歯を、軸方向外方に向かうほど円周方向に関する幅が広くなるようにしている。そして、外側継手部材１１５のステム部１２７をハブ輪１０１の軸孔に圧入するに際しては、ステム部１２７の雄スプライン１２６とハブ輪１０１の雌スプライン１２８とを楔状に係合させることにより両者をトルク伝達可能に結合させている。
特開２００２−１２０５０６号公報
ところで、前述した特許文献１に開示された駆動車輪用軸受装置では、外側継手部材１１５のステム部１２７の雄スプライン１２６とハブ輪１０１の軸孔の雌スプライン１２８とをテーパスプラインとし、それら雄スプライン１２６と雌スプライン１２８とを楔状に係合させることにより、外側継手部材１１５のステム部１２７とハブ輪１０１とを結合させている。
しかしながら、外側継手部材１１５のステム部１２７の雄スプライン１２６は、例えば転造による仕上げ加工を前提としているため、その雄スプライン１２６のテーパ角度を大きくすることが困難である。ここで、雄スプライン１２６のテーパ角度とは、ステム部１２７の軸と雄スプライン１２６の歯面とがなす角度を意味し、前述の特許文献１では、０．７５〜１．２５°が開示されている（特許文献１の段落番号［００２６］参照）。
従って、雄スプライン１２６のテーパ角度は、特許文献１で開示されているように０．７５〜１．２５°程度と小さくせざるを得ない。しかし、このように雄スプライン１２６のテーパ角度が小さいと、その寸法精度のバラツキによって、ハブ輪１０１と外側継手部材１１５の軸方向嵌合位置を決めることが困難となり、ひいては、ハブ輪１０１のフランジ面（ブレーキロータが取り付けられる車輪取付フランジ１０９のアウトボード側端面）と継手中心間の距離を大きく変化させることになって、車両駆動系の特性上、好ましくない。
また、ステム部１２７の雄スプライン１２６とハブ輪１０１の雌スプライン１２８とを楔状に係合させると、テーパスプラインによる楔効果でもってステム部１２７の外周側に位置するハブ輪１０１および内輪１０２が膨張し、その膨張が軸受部１２０の軸受すきまに影響する。そのため、ボルト１３０をステム部１２７の端部に締め付けることによって、軸方向の大きな軸力を付与することが困難となる。
逆に、雄スプライン１２６のテーパ角度を大きくすると、トルク伝達時にスプライン嵌合面に発生する軸方向の離反力が増加するため、ボルト１３０による締め付け部の信頼性や強度に影響し、スプライン嵌合部からの異音発生の要因ともなる。
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、テーパスプラインを不要とし、スプライン嵌合部の周方向ガタをなくし、耳障りな歯打ち音やスティックスリップ音を長期に亘り防止し、小型軽量で低コストかつ信頼性の高い駆動車輪用軸受装置及びその組立方法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、外周に前記外側軌道面と対向する複列の内側軌道面を有し、車輪に取り付けるためのフランジが設けられた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を備え、前記ハブ輪の内径に等速自在継手の外側継手部材のステム部を嵌合して結合させた駆動車輪用軸受装置において、前記ハブ輪と前記外側継手部材のステム部のうち、いずれか一方に形成された軸方向に延びる複数の凸部を他方に圧入し、他方に凸部の形状を転写することにより、前記複数の凸部と、前記凸部と締め代をもって密着嵌合する複数の凹部とからなる凹凸嵌合構造を構成し、前記凹凸嵌合構造が、前記圧入に伴う凸部の形状の転写により完成されており、かつ軸方向の引抜き力の付与で、前記ハブ輪と前記外側継手部材とが分離可能であることを特徴とする。
凸部と締め代をもって密着嵌合する凹部は、ハブ輪とステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に凸部を形成した上で、ハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を圧入することにより形成することができる(ハブ輪をステム部の外径に圧入してもよい)。この際、凸部が塑性変形および切削加工を伴いながら、相手側の凹部形成予定面に食い込んで、凹部形成予定面に凹部を形成する。凸部が相手側の凹部形成予定面に食い込んでいくことによってハブ輪の内径が僅かに拡径した状態となるため、凸部の軸方向の相対的な移動が許容される。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、凸部が凹部に対して締め代をもって密着するので、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。このように強固に結合できるため、凹凸嵌合構造の軸方向長さをステム部の半径寸法以下にすることができる。
また、本発明では、外側継手部材とハブ輪を分離可能としているので、等速自在継手あるいはハブ輪の補修作業が容易となる。つまり、外側継手部材を再使用してハブ輪を新たに交換し、あるいはハブ輪を再使用して外側継手部材を新たに交換することが可能である。
凸部は、凹部を有する部材を貫通させることなく凹部と密着嵌合させることができる。
このように凸部を、凹部を有する部材に貫通させないためには、ステム部のハブ輪内径への圧入操作を、凸部が凹部を有する部材を突き抜けるより前に終了する必要がある。この場合、凹部を有する部材のうち、凸部先端よりも先行側（圧入方向側）の領域では、凹部と凸部が密着嵌合した凹凸嵌合構造が形成されない。この凹凸嵌合構造が形成されない領域は、土手状部位となって凸部の圧入方向への移動に対する係止効果を発揮するため、ハブ輪とステム部の固定が強固となる。
その一方で、凸部を、凹部を有する部材を貫通させて凹部と密着嵌合させることもできる。この場合には、凹部と凸部の間で大きな嵌合長を確保できるため、トルク伝達能力と凹凸嵌合構造に由来する引抜き耐力の増加、および、凹凸嵌合構造の寿命強度の向上を図ることができる。
前述の凹凸嵌合構造において、ハブ輪と外側継手部材とを軸方向で当接させることが望ましい。
ハブ輪と外側継手部材とを軸方向（特に前記圧入方向と同方向）で当接させることにより、ハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を圧入する際に、ハブ輪と外側継手部材の凹凸嵌合における軸方向位置を決めることができる。このハブ輪と外側継手部材との軸方向当接は、ハブ輪の内径と外側継手部材の外径を直接的に軸方向で突き合わせることにより実現できる。
なお、外側継手部材のステム部に凸部を形成した場合、内周面が凹部のない単純な円筒形状のハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を圧入するのが望ましい。
凸部の表面硬度は、凹部の表面硬度よりも大きくすることが望ましい。このようにすれば、凸部が相手側の凹部形成予定面に食い込みやすくなり、ステム部をハブ輪の内径に圧入する作業が容易となる。
なお、凸部は、高周波焼入れにより硬化処理することが可能であり、焼入れ範囲および焼入れ深さのコントロールが容易である。
外側継手部材のステム部は、係止部材によりハブ輪に対して抜け止めされていることが望ましい。外側継手部材のステム部の軸方向抜け耐力は、前述の凹凸嵌合構造による強度で十分であるが、フェールセーフ機能を発揮させるために凹凸嵌合構造に抜け止め構造を付加することが好ましい。係止部材は、例えはハブ輪の内径端部に係止することができる。
ハブ輪の継手側端部と外側継手部材のハブ輪対向端部との間には、すきまを設けることができる。このようなすきまを設けたことにより、ハブ輪の継手側端部と外側継手部材のハブ輪対向端部とが非接触状態となることから、ハブ輪の継手側端部と外側継手部材のハブ輪対向端部との間でのスティックスリップ音の発生を抑制することができる。
ここで、「スティックスリップ音」とは、車両発進時、静止状態にあるハブ輪に対して外側継手部材のステム部から回転トルクが負荷されると、外側継手部材のねじれによりハブ輪の継手側端部と外側継手部材のハブ輪対向端部との間で発生する急激な滑りが原因となって生じる音を意味する。
外方部材の外周面はナックルと嵌合され、そのナックルの外方部材との嵌合面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することが望ましい。ここで、等速自在継手は、ブーツおよびブーツバンドを含む構造のものを意味する。このように、ナックルの外方部材との嵌合面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すれば、外方部材、内方部材および転動体に等速自在継手を含めた駆動車輪用軸受装置をユニットとしてナックルに挿通させることができ、駆動車輪用軸受装置の組立・分解が容易となる。
前述の凹凸嵌合構造は、外側継手部材とハブ輪を分離可能としていることから、等速自在継手あるいはハブ輪の補修作業が容易となる。その補修作業は、以下に述べる組立方法により実現される。
第一の組立方法として、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材、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、車輪に取り付けるためのフランジが設けられたハブ輪および内輪からなる内方部材、および前記外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面の間に介装された複列の転動体、を備えたアッセンブリ体と、ハブ輪の内径に嵌合される等速自在継手の外側継手部材とを具備する駆動車輪用軸受装置の組立方法であって、前記ハブ輪と前記外側継手部材のステム部のうち、いずれか一方に形成された軸方向に延びる複数の凸部を他方に圧入し、他方に凸部の形状を転写することにより、前記複数の凸部と、前記凸部と締め代をもって密着嵌合する複数の凹部とからなる凹凸嵌合構造を構成し、前記凹凸嵌合構造を、前記圧入に伴う凸部の形状の転写により完成した後、前記外側継手部材のステム部を、前記アッセンブリ体のハブ輪の内径から引抜き、前記外側継手部材のステム部を、新たなアッセンブリ体のハブ輪の内径に組み込むことで、複数の凸部と、凸部と締め代をもって嵌合する複数の凹部とからなる凹凸嵌合構造を再構成すること、が考えられる。新たなアッセンブリ体と再使用する外側継手部材は予圧状態で結合させる。
この際、前記外側継手部材のステム部が前記凸部を有する場合には、新たなアッセンブリ体のハブ輪に前記凸部に対して締め代を有する凹部を形成し、前記ステム部を新たなハブ輪の内径に組み込む。
また、前記外側継手部材のステム部が前記凹部を有する場合には、新たなアッセンブリ体のハブ輪に前記凹部に対して締め代を有する凸部を形成し、前記ステム部を新たなハブ輪の内径に組み込む。
また、第二の組立方法として、内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材、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、車輪に取り付けるためのフランジが設けられたハブ輪および内輪からなる内方部材、および前記外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面の間に介装された複列の転動体、を備えたアッセンブリ体と、ハブ輪の内径に嵌合される等速自在継手の外側継手部材とを具備する駆動車輪用軸受装置の組立方法であって、前記ハブ輪と前記外側継手部材のステム部のうち、いずれか一方に形成された軸方向に延びる複数の凸部を他方に圧入し、他方に凸部の形状を転写することにより、前記複数の凸部と、前記凸部と締め代をもって密着嵌合する複数の凹部とからなる凹凸嵌合構造を構成し、前記凹凸嵌合構造を、前記圧入に伴う凸部の形状の転写により完成した後、前記外側継手部材のステム部を、前記アッセンブリ体のハブ輪の内径から引抜き、新たな外側継手部材のステム部を前記アッセンブリ体のハブ輪の内径に組み込むことで、複数の凸部と、凸部と締め代をもって嵌合する複数の凹部とからなる凹凸嵌合構造を再構成すること、が考えられる。再使用のアッセンブリ体と新たな外側継手部材は予圧状態で結合させる。
前記アッセンブリ体のハブ輪が前記凸部を有する際には、新たな外側継手部材のステム部に前記凸部に対して締め代を有する凹部を形成し、新たな外側継手部材のステム部を前記ハブ輪の内径に組み込む。
また、前記アッセンブリ体のハブ輪が前記凹部を有する際には、新たな外側継手部材のステム部に前記凹部に対して締め代を有する凸部を形成し、新たな外側継手部材のステム部を前記ハブ輪の内径に組み込む。
以上に述べた組立方法は、等速自在継手に接近する方向への移動がハブ輪で規制された治具により、外側継手部材をハブ輪に接近する方向へ引き込んで、外側継手部材のステム部をハブ輪の内径に圧入することにより行うことができる。このような別体でかつ専用の治具を使用することにより、ステム部のハブ輪への再圧入が容易となる。
本発明によれば、ハブ輪とステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に形成された軸方向に延びる複数の凸部と、他方の嵌合部に形成される複数の凹部とを締め代をもって密着嵌合させているから、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。また、この凹凸嵌合構造では、外側継手部材とハブ輪を分離可能としていることから、外側継手部材あるいはハブ輪の補修作業が容易となる。
その結果、従来のようなテーパスプラインを不要とし、スプライン嵌合部の周方向ガタをなくし、耳障りな歯打ち音やスティックスリップ音を長期に亘り防止し、小型軽量で低コストかつ信頼性の高い駆動車輪用軸受装置を提供することができる。
本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。図１〜図５に示す各実施形態の駆動車輪用軸受装置は、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、等速自在継手６を主要な構成要素としている。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で、車両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７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１２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８が形成されている。ハブ輪１は、旋削あるいは鍛造によって製作される。
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７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８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１２に圧入し、ハブ輪１の小径段部１２の端部を揺動加締めにより外側に加締めることにより、その加締め部１１でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化し、軸受部２０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７，８と対向する複列の外側軌道面１３，１４が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１７を備えている。この車体取付フランジ１７は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックル５１に嵌合されてボルト等により固定される。
軸受部２０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７，８と外輪５の内周面に形成された外側軌道面１３，１４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２１，２２により円周方向等間隔に保持した構造を有する。なお、この軸受部２０では、その内部に所定の負の軸受すきまが設定されている。
軸受部２０の両端開口部には、ハブ輪１と内輪２の外周面に摺接するように、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２３，２４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６は、ドライブシャフトを構成する中間軸（図示せず）の一端に設けられ、内周面にトラック溝が形成された外側継手部材１５と、その外側継手部材１５のトラック溝と対向するトラック溝が外周面に形成された内側継手部材３１と、外側継手部材１５のトラック溝と内側継手部材３１のトラック溝との間に組み込まれたボール３２と、外側継手部材１５の内周面と内側継手部材３１の外周面との間に介在してボール３２を保持するケージ３３とからなる。外側継手部材１５は、内側継手部材３１、ボール３２およびケージ３３を収容したマウス部２５と、マウス部２５から軸方向に一体的に延び、外周面に雄スプライン２６が形成されたステム部２７を有する。この外側継手部材１５は、例えば鍛造によって製作され、ステム部２７がハブ輪１の内径に嵌合されている。
この駆動車輪用軸受装置の組立に際しては、図６ａに示すように、ステム部２７との嵌合部となるハブ輪１の軸孔２８を、雌スプラインが形成されていない単純な円筒形状とする。また、図６ｂに示すように、ハブ輪１との嵌合部となる外側継手部材１５のステム部２７の外周面に、軸方向に延びる複数の凸部（歯底よりも外径側に突出する領域）を有する雄スプライン２６を形成する。ステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入することにより、そのハブ輪１の軸孔２８に雄スプライン２６に対応した形状の凹凸面（雌スプラインに近似する形状）が形成される。この時、ステム部２７に形成された雄スプライン２６の凸部と、ハブ輪１に形成された凹凸面の凹部（歯先よりも外径側に形成された空所）とが締め代をもって密着嵌合する。このように相互に密着嵌合した凹部と凸部によって凹凸嵌合構造が構成される。
この凹凸嵌合構造では、塑性変形および切削を伴いながら、ハブ輪１の軸孔２８に雄スプライン２６の形状を転写することになる。この際、雄スプライン２６がハブ輪１の軸孔２８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、雄スプライン２６の軸方向の移動を許容し、その軸方向の移動が停止すれば、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、雄スプライン２６の全体がハブ輪１の軸孔２８に形成された凹凸面に対して強固に密着嵌合するため、外側継手部材１５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２７とハブ輪１の嵌合部分の周方向ガタをなくすことができ、耳障りな歯打ち音を長期に亘り防止できる。
図２に示す第二の実施形態および図４に示す第四の実施形態では、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８を除く部位に凹凸嵌合構造が形成されている。また、図１に示す第一の実施形態、図３に示す第三の実施形態および図５に示す第五の実施形態では、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８を含む軸方向全長に亘って凹凸嵌合構造が形成されている。
第二の実施形態および第四の実施形態では、雄スプライン２６の凸部がハブ輪１の軸孔２８を貫通しないように、雄スプライン２６の先端がハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８に達するより以前にステム部２７の圧入操作を止めている。そのため、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８には凹凸嵌合構造が形成されない。このように、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８に凹凸嵌合構造を形成しない構成では、ハブ輪１のアウトボード側端部１８に形成される土手状部位が雄スプライン２６の凸部に対してステム部２７の挿入方向に対する係止効果を補強するため、ハブ輪１と外側継手部材１５のステム部２７の固定がより強固となる。
一方、第一の実施形態、第三の実施形態および第五の実施形態では、雄スプライン２６がハブ輪１の軸孔２８を貫通するように、雄スプライン２６をハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８を含めて軸方向全長に亘って圧入する。これにより、ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部１８を含む軸方向全長に亘って凹凸嵌合構造を形成する。このように、ハブ輪１の軸孔２８の軸方向全長に亘って凹凸嵌合構造を形成すれば、より大きな嵌合長を確保できるため、トルク伝達能力と凹凸嵌合構造に由来する引抜き耐力の増加、および、凹凸嵌合構造の寿命強度の向上を図ることができる。
以上の各実施形態では、ステム部２７との嵌合部となるハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成せず、ハブ輪１との嵌合部となるステム部２７の外周面に雄スプライン２６を形成しているが、前記ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成し、前記ステム部２７の外周面を、雄スプラインを形成することなく単純な円筒面形状とすることも可能である。この場合、ハブ輪１の内径へのステム部２７の圧入に伴い、雌スプラインの凸部（歯底から内径側に突出する領域）がステム部２７の外周面に食い込んで凹部（歯先よりも内径側の空所）を形成し、これによりステム部２７の外周面に、雄スプラインに近似した形状の凹凸面が形成される。この場合も、雌スプラインの凸部とステム部２７の凹部の締め代を持った密着嵌合で凹凸嵌合構造が形成されるので、ハブ輪１と外側継手部材１５とを十分な強度で分離可能に結合することができる。
ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成せず、ステム部２７の外周面に雄スプライン２６を形成した場合、ハブ輪１の軸孔２８の内周面は未硬化処理状態、つまり、生材のままであり、かつ、外側継手部材１５のステム部２７の雄スプライン２６は高周波焼入れにより硬化処理されている。これにより、雄スプライン２６がハブ輪１の軸孔２８に食い込み易くなるので、ステム部２７をハブ輪１の内径に圧入する作業が容易となる。雄スプライン２６の硬化処理は、焼入れ範囲および焼入れ深さのコントロールが容易な高周波焼入れが好適であるが、他の硬化処理であってもよい。なお、ハブ輪１は、基本的に熱処理を加えない生材とするが、ステム部２７の雄スプライン２６の表面硬度を超えなければ熱処理を施しても構わない。少なくともステム部２７の外周面に形成された凸部の表面硬度が、ハブ輪１の軸孔２８に形成される凹部の表面硬度よりも大きければ足りる。
同様に、ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成し、ステム部２７の外周面を単純な円筒面形状とする場合には、雌スプライン（特に凸部）の表面硬度をステム部２７の外周面の表面硬度よりも大きくする。この場合、硬化処理方法や表面高度の大小関係、あるいは、ステム部２７の外周面における硬化処理の有無は、前述の場合に準じる。
外側継手部材１５のステム部２７は、係止部材としての止め輪４１によりハブ輪１に対して抜け止めされている。この抜け止めは、ハブ輪１の軸孔大径段部にキャップ４２を嵌入させて係止し、ステム部２７の小径端部に形成された環状溝４３に止め輪４１を嵌着させることにより、その止め輪４１をキャップ４２の内周縁部に係止させた構造としている。外側継手部材１５のステム部２７の軸方向抜け耐力は、前述の凹凸嵌合構造による強度で十分であるが、フェールセーフ機能を発揮させるために凹凸嵌合構造に上記のような抜け止め構造を付加することが好ましい。なお、ステム部２７の小径端面には、後述するように、ステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入する時にガイドするためのピン穴４４が設けられている。
第一〜第三の実施形態では、ハブ輪１の継手側端部である加締め部１１と外側継手部材１５のハブ輪対向端部である肩部１６との間にすきまｍを設けている。このようにハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との間にすきまｍを設けることにより、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６とが非接触状態となる。このように、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６とが非接触状態となることから、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との間でのスティックスリップ音の発生を抑制することができる。
なお、第一の実施形態では、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との間にすきまｍが形成されることから、ハブ輪１とステム部２７の嵌合部での発錆等を防止するため、外側継手部材１５のステム部２７の付け根外周面とハブ輪１のインボード側端部内周面との間にシール部材としてのＯリング４５を介在させている。
第四の実施形態と第五の実施形態では、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６とが接触した状態にある。この構成であれば、軸受装置の剛性を高めることができ、また、前記Ｏリングが不要となる。ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との接触面圧を制御しながら凹凸嵌合構造を形成すれば、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６との間でのスティックスリップ音の発生を抑制することができる。
第二〜第五の実施形態の凹凸嵌合構造において、ハブ輪１と外側継手部材１５とは軸方向（両者が接近する方向）で当接させる。第二の実施形態と第三の実施形態では、ハブ輪１の内径にテーパ状の段差部１９を形成すると共に外側継手部材１５のステム部２７の外径にテーパ状の段差部２９を形成し、このハブ輪１の内径の段差部１９とステム部２７の外径の段差部２９とを突き合わせて当接させている。また、第四の実施形態と第五の実施形態では、ハブ輪１の加締め部１１と外側継手部材１５の肩部１６とを突き合わせて当接させている。このようにハブ輪１と外側継手部材１５とを軸方向で当接させたことにより、ステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入するに際して、ハブ輪１と外側継手部材１５の凹凸嵌合における軸方向位置を決めることができる。
第一〜第五の実施形態において、外輪５の外周面はナックル５１と嵌合され、そのナックル５１の外輪５との嵌合面の最小内径寸法Ｄ１を等速自在継手６（外側継手部材１５の開口端にブーツ５２およびブーツバンド５３を装着した状態）の最大外径寸法Ｄ２よりも大きくしている。このように、ナックル５１の外輪５との嵌合面の最小内径寸法Ｄ１を等速自在継手６の最大外径寸法Ｄ２よりも大きくすれば、外輪５、ハブ輪１および内輪２、転動体３，４に等速自在継手６を含めた駆動車輪用軸受装置をユニットとしてナックル５１に挿通させることができ、駆動車輪用軸受装置の組立・分解が容易となる。
なお、第一〜第五の実施形態では、ハブ輪１に対するステム部２７の抜け止め構造として、止め輪４１を採用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図７および図８に示す変形例のような抜け止め構造としてもよい。図７に示す抜け止め構造は、外側継手部材１５のステム部２７のアウトボード側端部の外周面に抜け止め用雄ねじ部４６を形成し、この雄ねじ部４６に螺合するナット４７をハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部に係止させるようにしている。また、図８に示す抜け止め構造は、外側継手部材１５のステム部２７のアウトボード側端部の外周面に抜け止め用雄ねじ部４６を形成し、この雄ねじ部４６に螺合するナット４７をハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側端部に係止させ、雄ねじ部４６にキャップ４９を螺合させるようにしている。
なお、図７に示す変形例は第一の実施形態に適用した場合であるが、第二〜第五の実施形態に適用することも可能である。また、図８に示す変形例は第二の実施形態に適用した場合であるが、第一、第三〜第五の実施形態に適用することも可能である。
以下の説明では、第一、第二の実施形態の駆動車輪用軸受装置について説明し、第三〜第五の実施形態や図７および図８に示す変形例の駆動車輪用軸受装置については省略するが、いずれの実施形態についてもその作用効果は同様である。
図９は第一の実施形態の場合、図１０は第二の実施形態の場合をそれぞれ示す。前述した凹凸嵌合構造において、ステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入するに際しては、図９および図１０に示すようにハブ輪１の軸孔大径段部にキャップ４２を介して受台６１を当接させ、その受台６１でハブ輪１を支持する。この時、ハブ輪１は、内輪２、転動体３，４および外輪５が組み付けられたアッセンブリ体Ｘとしている。この状態で、その受台６１に軸方向に沿って摺動自在に内挿されたセンタリング用ガイド棒６２の先端を外側継手部材１５のステム部２７の小径端部に形成されたピン穴４４に嵌入させ、その状態で外側継手部材１５のマウス部２５の開口端に押圧部材６３を当接させる。
そして、この押圧部材６３によりマウス部２５の開口端を軸方向に沿って押圧することによって、外側継手部材１５のステム部２７をハブ輪１の軸孔２８に圧入する。この時、外側継手部材１５のステム部２７は、ガイド棒６２により支持されながらそのガイド棒６２が受台６１に対して摺動して後退する。なお、図９に示す第一の実施形態の場合、外側継手部材１５のステム部２７の付け根外周面にはＯリング４５が予め装着されている。
この凹凸嵌合構造による結合は、外側継手部材１５とハブ輪１を分離可能としていることから、等速自在継手６あるいはハブ輪１の補修作業が容易となる。この補修作業には、等速自在継手６あるいはハブ輪１を含むアッセンブリ体Ｘのいずれか一方を交換する作業が含まれる。例えば、第一の実施形態および第二の実施形態の駆動車輪用軸受装置では、以下の要領で補修作業を実施すればよい。
この補修作業を実施するためには、等速自在継手６とハブ輪１を分離する必要がある。その場合、前述したように等速自在継手６の外側継手部材１５とハブ輪１との凹凸嵌合構造による結合は、それら外側継手部材１５とハブ輪１を分離可能としていることから、止め輪４１を取り外した上で、外側継手部材１５のステム部２７をハブ輪１の軸孔２８から引き抜くことが可能である。
このステム部２７の引き抜き後、後述する別体の専用の治具（延長ステム、カラーおよび引き込み用ナット）を使用することにより、新たな等速自在継手６の外側継手部材１５のステム部２７を再使用するアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に再圧入するか、あるいは、再使用の等速自在継手６の外側継手部材１５のステム部２７を新たなアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に再圧入する。なお、前述した別体の治具を使用することにより、ステム部２７のハブ輪１への再圧入が容易となる。なお、以下の図１１〜図１４は第一の実施形態について、また、図１５〜図１７は第二の実施形態について、再使用の等速自在継手６の外側継手部材１５のステム部２７を新たなアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に再圧入する場合を例示する。
この再圧入作業に際しては、まず、図１１および図１５に示すように外側継手部材１５のステム部２７のピン穴４４に延長ステム７１を装着する。延長ステム７１は、一端に前述のピン穴４４と螺合する連結用雄ねじ部７２を有し、外周面に引き込み用雄ねじ部７３が形成された治具であり、軸方向寸法が短いステム部２７を延長して引き込み作業を容易にするためのものである。この延長ステム７１の連結用ねじ部７２をステム部２７のピン穴４４に螺合させる。なお、第一の実施形態の場合、この時点で、外側継手部材１５のステム部２７の付け根外周面にはＯリング４５が予め装着されている。
前述の延長ステム７１が装着された外側継手部材１５のステム部２７を、図１２（あるいは図１３）および図１６に示すようにアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に挿入配置する。そして、ハブ輪１の軸孔２８に挿入配置された延長ステム７１にカラー７４および引き込み用ナット７６を装着する。なお、図１２と図１３の違いは、ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインが予め形成されているか否かの点であり、図１３は軸孔２８に雌スプラインを予め形成した場合を例示する。
カラー７４は、その内周面に、延長ステム７１を引き込むための挿通孔７５が形成された治具であり、延長ステム７１を介してステム部２７をハブ輪１に対して支持するためのものである。また、ナット７６は、その内周面に、延長ステム７１の引き込み用ねじ部７３と螺合する雌ねじ部７７が形成された治具であり、カラー７４を支持ベースとしてステム部２７をハブ輪１に対して引き込むためのものである。
ハブ輪１の軸孔２８のアウトボード側から突出する延長ステム７１をカラー７４に挿通させ、そのカラー７４をキャップ４２を介してハブ輪１の軸孔大径段部に当接させ、延長ステム７１のステム部２７へ接近する方向への移動を規制した状態で、ナット７６を前述の延長ステム７１に螺合させる。この状態から、ナット７６を締め付け方向に回転させることにより、延長ステム７１を介して連結された外側継手部材１５のステム部２７をハブ輪１に接近する方向へ引き込み、ハブ輪１の軸孔２８に再圧入する。この再圧入により、外側継手部材１５とハブ輪１とを前述の凹凸嵌合構造により強固に結合させることができる。図１４および図１７に示すようにステム部２７のハブ輪１への再圧入が完了した後、ナット７６、カラー７４および延長ステム７１を取り外し、再度、止め輪４１をステム部２７に装着することにより、交換作業を完了する（図１および図２参照）。
補修作業時、アッセンブリ体Ｘの交換が必要となった場合には、新たなアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に、前述したように再使用の外側継手部材１５のステム部２７を再圧入することにより、ハブ輪１と外側継手部材１５との間に前述の凹凸嵌合構造を再度構成して両者を結合させる。この際、新たなアッセンブリ体のハブ輪１の軸孔２８には、ステム部２７に形成されている雄スプライン２６に対して締め代を持つ雌スプライン（例えば雄スプラインのスプライン径よりも小さいスプライン径を有する雌スプライン）を予め形成しておく。また、等速自在継手６の交換が必要となった場合には、ハブ輪１の軸孔２８の凹凸面に対して締め代を持つ雄スプライン２６（例えばハブ輪１の凹凸面を雌スプラインとみなした際に、この雌スプラインのスプライン径よりも大きいスプライン径の雄スプライン２６）がステム部２７に形成された新たな外側継手部材１５を用意し、その新たな外側継手部材１５のステム部２７を再使用するアッセンブリ体Ｘのハブ輪１の軸孔２８に再圧入することにより、ハブ輪１と外側継手部材１５とを予圧状態で結合させる。この再圧入により、外側継手部材１５とハブ輪１とを前述の凹凸嵌合構造により強固に結合させることができる。この場合、再圧入時には、ハブ輪１の雌スプラインとステム部２７の雄スプライン２６との位相合わせが必要である。ハブ輪の内周面に雌スプラインを形成し、これを円筒面状のステム部に圧入して凹凸嵌合構造を構成している場合のアッセンブリ体Ｘあるいは外側継手部材の交換時にも同様の手法で対応することができる。
以上の説明では、外側継手部材１５のステム部２７に雄スプライン２６を形成し、ハブ輪１の軸孔２８を円筒面とした場合の説明であるが、ハブ輪１の軸孔２８に雌スプラインを形成し、ステム部２７の外周面を円筒面とする場合にも同様の手法を適用することができる。すなわち、外側継手部材１５の交換が必要となった場合には、新たな外側継手部材１５のステム部２７を、ハブ輪１の雌スプラインに対して締め代を持つ形状に形成する。逆に、アッセンブリ体Ｘの交換が必要となった場合には、新たなハブ輪１の軸孔２８に、ステム部２７に形成された凹凸面に対して締め代を有する雌スプラインを形成しておく。
なお、本出願人は、図１８に示すようにハブ輪１に外側継手部材１５のステム部２７を初期に組み付けた試験体Ａ，Ｂに対して、ハブ輪に対して外側継手部材１５のステム部２７を引き抜き後、再圧入した試験体Ｃ，Ｄ，Ｅでの静捩り強度が低下せず、必要強度を確保していることを確認した。
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７，８の一方、つまり、アウトボード側の内側軌道面７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。
本発明の第一の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第二の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第三の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第四の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第五の実施形態で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 図１〜図５のハブ輪の軸穴を示す横断面図である。 図１〜図５の外側継手部材のステム部を示す横断面図である。 本発明の第一の実施形態に適用した変形例で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第二の実施形態に適用した変形例で、駆動車輪用軸受装置の全体構成を示す縦断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する要領を説明するための断面図である。 図２の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する要領を説明するための断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する際に使用する治具（延長ステム）と外側継手部材を示す断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する前の状態で、ハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する前の状態で、軸孔に凹部を予め形成したハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 図１の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入した後の状態で、ハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 図２の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する際に使用する治具（延長ステム）と外側継手部材を示す断面図である。 図２の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入する前の状態で、ハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 図２の駆動車輪用軸受装置において、ハブ輪に外側継手部材のステム部を再圧入した後の状態で、ハブ輪を含むアッセンブリ体と外側継手部材を示す断面図である。 初期組立時と引抜き・再圧入時での静捩り強度を比較したグラフである。 駆動車輪用軸受装置の従来例を示す断面図である。
１ ハブ輪
２ 内輪
３，４ 転動体
５ 外輪
６ 等速自在継手
７，８ 内側軌道面
１３，１４ 外側軌道面
１５ 外側継手部材
１８ 軸方向端部（アウトボード側端部）
２６ 凸部（雄スプライン）
２７ ステム部
７１ 専用治具（延長ステム）
７４ 専用治具（カラー）
７６ 専用治具（引き込み用ナット）
Ｘ アッセンブリ体
凸部と締め代をもって密着嵌合する凹部は、ハブ輪とステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に凸部を形成した上で、ハブ輪の内径に外側継手部材のステム部を圧入することにより形成することができる(ハブ輪をステム部の外径に圧入してもよい)。この際、凸部が塑性変形および切削加工を伴いながら、相手側の凹部形成予定面に食い込んで、凹部形成予定面に凹部を形成する。凸部が相手側の凹部形成予定面に食い込んでいくことによってハブ輪の内径が僅かに拡径した状態となるため、凸部の軸方向の相対的な移動が許容される。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、凸部が凹部に対して締め代をもって密着するので、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。

Claims (17)

  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を備え、前記ハブ輪の内径に等速自在継手の外側継手部材のステム部を嵌合して結合させた駆動車輪用軸受装置において、
    前記ハブ輪と前記ステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に形成された軸方向に延びる複数の凸部と、他方の嵌合部に形成された、前記凸部と締め代をもって密着嵌合する複数の凹部とで、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを分離可能に結合したことを特徴とする駆動車輪用軸受装置。
  2. 前記凸部を、凹部を有する部材を貫通させずに前記凹部と密着嵌合させた請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
  3. 前記ハブ輪と前記外側継手部材とを軸方向で当接させた請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
  4. 前記凸部を、凹部を有する部材を貫通させずに前記凹部と密着嵌合させると共に、前記ハブ輪と前記外側継手部材とを軸方向で当接させた請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
  5. 前記凸部を、凹部を有する部材を貫通させて凹部と密着嵌合させた請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
  6. 前記凸部の表面硬度を前記凹部の表面硬度よりも大きくした請求項１に記載の駆動車輪用軸受装置。
  7. 前記凸部を、高周波焼入れにより硬化させた請求項６に記載の駆動車輪用軸受装置。
  8. 前記外側継手部材のステム部は、係止部材によりハブ輪に対して抜け止めされている請求項１〜７のいずれか一項に記載の駆動車輪用軸受装置。
  9. 前記ハブ輪の継手側端部と外側継手部材のハブ輪対向端部との間にすきまを設けた請求項１〜８のいずれか一項に記載の駆動車輪用軸受装置。
  10. 前記外方部材の外周面はナックルと嵌合され、そのナックルの外方部材との嵌合面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た請求項１〜９のいずれか一項に記載の駆動車輪用軸受装置。
  11. 内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材、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、および前記外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面の間に介装された複列の転動体、を備えたアッセンブリ体と、ハブ輪の内径に嵌合される等速自在継手の外側継手部材とを、前記ハブ輪と前記外側継手部材のステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に形成された軸方向に延びる複数の凸部と、他方の嵌合部に形成された、前記凸部と締め代をもって密着嵌合する複数の凹部とからなる凹凸嵌合構造で分離可能に結合した後、外側継手部材を再使用すると共に、アッセンブリ体を交換するに際して、
    再使用する外側継手部材のステム部を、前記アッセンブリ体のハブ輪の内径から引抜き、新たなアッセンブリ体のハブ輪の内径に組み込むことで、前記凹凸嵌合構造を再構成することを特徴とする駆動車輪用軸受装置の組立方法。
  12. 再使用する外側継手部材のステム部が前記凸部を有する際、新たなアッセンブリ体のハブ輪に前記凸部に対して締め代を有する凹部を形成した状態で、前記外側継手部材のステム部を新たなハブ輪の内径に組み込む請求項１１記載の駆動車輪用軸受装置の組立方法。
  13. 再使用する外側継手部材のステム部が前記凹部を有する際、新たなアッセンブリ体のハブ輪に前記凹部に対して締め代を有する凸部を形成した状態で、前記外側継手部材のステム部を新たなハブ輪の内径に組み込む請求項１１記載の駆動車輪用軸受装置の組立方法。
  14. 内周に複列の外側軌道面が形成された外方部材、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、および前記外方部材の外側軌道面と内方部材の内側軌道面の間に介装された複列の転動体、を備えたアッセンブリ体と、ハブ輪の内径に嵌合される等速自在継手の外側継手部材とを、前記ハブ輪と前記等速自在継手のステム部との嵌合部のうち、いずれか一方の嵌合部に形成された軸方向に延びる複数の凸部と、他方の嵌合部に形成された、前記凸部と締め代をもって密着嵌合する複数の凹部とからなる凹凸嵌合構造で分離可能に結合した後、アッセンブリ体を再使用すると共に、外側継手部材を交換するに際して、
    前記外側継手部材のステム部を、再使用するアッセンブリ体のハブ輪の内径から引抜き、新たな外側継手部材のステム部を前記アッセンブリ体のハブ輪の内径に組み込むことで、前記凹凸嵌合構造を再構成することを特徴とする駆動車輪用軸受装置の組立方法。
  15. 再使用するアッセンブリ体のハブ輪が前記凸部を有する際、新たな外側継手部材のステム部に前記凸部に対して締め代を有する凹部を形成した状態で、新たな外側継手部材のステム部を前記ハブ輪の内径に組み込む請求項１４記載の駆動車輪用軸受装置の組立方法。
  16. 再使用するアッセンブリ体のハブ輪が前記凹部を有する際、新たな外側継手部材のステム部に前記凹部に対して締め代を有する凸部を形成した状態で、新たな外側継手部材のステム部を前記ハブ輪の内径に組み込む請求項１４記載の駆動車輪用軸受装置の組立方法。
  17. 等速自在継手に接近する方向への移動がハブ輪で規制された治具により、外側継手部材をハブ輪に接近する方向へ引き込んで、外側継手部材のステム部をハブ輪の内径に圧入する請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の駆動車輪用軸受装置の組立方法。
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