JP2010042785A

JP2010042785A - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2010042785A
Application number: JP2008209911A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshige Yamauchi; 清茂山内; Hikari Umekida; 光梅木田; Kiyotake Shibata; 清武柴田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2010-02-25

Abstract

【課題】スプライン嵌合部の円周方向のガタの抑制を図ることができ、軽量化を図りつつも、軸受の負荷容量（定格荷重）及び剛性を向上させることができる車輪用軸受装置およびアクスルモジュールを提供する。
【解決手段】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、外側軌道面２６、２７と内側軌道面２８、２９との間に配置される転動体３０とを有する転がり軸受２を備え、内方部材３９はハブ輪１を有し、ハブ輪１の孔部２２に嵌挿される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に一体化される。軸方向に延びる凸部３５を、軸方向に沿って他方に圧入し、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。転がり軸受２において、インボード側の転動体３０のピッチ円直径をアウトボード側の転動体３０のピッチ円直径よりも大径とする。
【選択図】図１

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およびアクスルモジュールに関する。

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１１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）１８２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の第２内側軌道面１６９とが対向し、これらの間に転動体１７２が介装される。また、外方部材１５５の外周面（外径面）には車体取付用のフランジ１８２が設けられ、このフランジ１８２が図示省略のナックルに取り付けられる。

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。

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。

近年、車両の燃費向上やバネ下荷重軽量化による運動性能向上のため、車輪用軸受装置に更なる軽量化が求められている。加えて、大きなモーメント荷重等が負荷されても充分な強度・耐久性を発揮するとともに、安定した走行のため（操縦安定性向上のため）に、軸受剛性を高めることも望まれている。

本発明は、上記課題に鑑みて、スプライン嵌合部の円周方向のガタの抑制を図ることができ、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との嵌合が安定して強度的にも優れた車輪用軸受装置であって、しかも、軽量化を図りつつも、軸受の負荷容量（定格荷重）及び剛性を向上させることができる車輪用軸受装置およびアクスルモジュールを提供する。

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し、かつ、前記転がり軸受において、インボード側の転動体のピッチ円直径をアウトボード側の転動体のピッチ円直径よりも大径としたものである。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１の左側）、中央寄り側をインボード側（図１の右側）という。

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、この他方に凸部に密着嵌合する凹部を凸部にて形成して、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。

転がり軸受において、インボード側の転動体の数をアウトボード側の転動体の数よりも多くしたり、インボード側の転動体とアウトボード側の転動体とを同一サイズとしたりすることができる。すなわち、インボード側の転動体とアウトボード側の転動体とを同一サイズにすれば、インボード側の転動体のピッチ円直径はアウトボード側の転動体のピッチ円直径よりも大径であるので、インボード側の転動体の数をアウトボード側の転動体の数よりも多くできる。また、インボード側の転動体のピッチ円直径を大きくすることによって、軸受スパン（両軌道面に加わる力の作用方向の作用線と軸心との交点の間隔）を大きくすることができる。

内方部材のインボード側の端面と、これに対向する等速自在継手の外側継手部材の対向面とを接触させ、この接触によって軸部のハブ輪への圧入量を規制するようにするのが好ましい。このように接触させることによって、車輪用軸受装置の軸方向長さを短く設定することができるとともに、凹凸嵌合構造の軸方向長さを規制できる。しかも、この接触によって、内方部材のインボード側の端面と、等速自在継手の外側継手部材の対向面との間においてシール機能を発揮することができ、凹凸嵌合構造部への雨水やダストの侵入を防止することができる。

本発明のアクスルモジュールは、前記車輪用軸受装置を備え、アウトボード側の等速自在継手に連結されたシャフトと、このシャフトの他方に連結されたインボード側の摺動型の等速自在継手とを備えたものである。

また、車輪用軸受装置の外方部材のナックル嵌入面の外径が、インボード側の等速自在継手及びアウトボード側の等速自在継手の最大外径よりも大径に設定されているのが好ましい。このように設定すれば、アクスルモジュールのナックルへの挿入の容易化を図ることができる。

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。

インボード側の転動体の数をアウトボード側の転動体の数よりも多くできるとともに、軸受スパンを大きくすることができる。これによって、径方向寸法を有効に活用し、軸方向寸法のコンパクト化及び軽量化を図ることができ、しかも軸受の負荷容量の向上及び内部剛性の向上を図ることができる。すなわち、本発明の車輪用軸受装置は、従来の同タイプのものと比較して、軸受の負荷容量・剛性を同等以上に確保しつつ、軸受の両軌道面の軸方向配置距離（寸法）を短縮する構造となっている。

ところで、通常この種の車輪用軸受装置の寿命は、インボード側列の方が短命である。本発明の構造とすることによって、インボード側列の負荷容量がアップし、計算寿命が長くなる。この結果、アウトボード側列との計算寿命のバランスが良くなり、無駄のない設計、及びコストアップ防止が可能となる。

インボード側の転動体とアウトボード側の転動体とを同一サイズとすることによって、組立工程における誤組みの問題を解消でき、製造コストの低減を図ることができるとともに、品質の信頼性が向上する。

内方部材のインボード側の端面と、これに対向する等速自在継手の外側継手部材の対向面とを接触させることによって、軸方向のコンパクト化を図ることができ、しかも、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。また、接触面におけるシール機能が発揮され、雨水やダスト等の凹凸嵌合構造内部への侵入が防止され、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。しかも、この接触面間において別途シール材（剤）を装着する必要がなく、コスト増加を防ぐことができる。

前記のような車輪用軸受装置を用いたアクスルモジュールは、車輪用軸受装置のコンパクト化及び軽量化を図ることができ、しかも軸受の負荷容量の向上及び内部剛性の向上を図ることができるので、車両の燃費向上およびバネ下荷重軽量化による運動性能の向上を図ることができる。さらに、大きなモーメント荷重が負荷されても充分な強度・耐久性を発揮することができる。しかも、安定した走行（操縦安定性向上）が可能となる。

また、車輪用軸受装置の外方部材のナックル嵌入面の外径が、インボード側の等速自在継手及びアウトボード側の等速自在継手の最大外径よりも大径に設定されていれば、懸架装置を構成するナックルに対してアクスルモジュールを容易に嵌挿でき、ブーツ等がナックルに干渉して傷付くことなく組立てることができる。この場合、アウトボード側の外方部材の外径はハブボルトＰＣＤの制約から自由に大きくすることができない。また、軽量化の観点からもハブボルトＰＣＤアップによるハブフランジ外径アップは望ましくない。そこで、外方部材のナックル嵌入面の外径を大きくした分、インボード側列の軸受ＰＣＤ（インボード側の転動体のピッチ円直径）を大きくし、転動体個数（ボール個数）の増加と軸受スパンのアップを図るようにしている。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１５に基づいて説明する。図１にアクスルモジュールの例を示す。このアクスルモジュールは、アウトボード側等速自在継手Ｔ１と、インボード側等速自在継手Ｔ２と、一端側がアウトボード側等速自在継手Ｔ１に連結されるとともに、他端側がインボード側等速自在継手Ｔ２に連結される中間軸（シャフト）１０とを備えたものである。アウトボード側においては、転がり軸受２を有する車輪用軸受装置を備え、この車輪用軸受装置の後述するハブ輪１にアウトボード側等速自在継手Ｔ１が装着される。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。

アウトボード側等速自在継手Ｔ１（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、図２に示すように、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、図１に示すように、マウス部１１の開口部はブーツ１８にて塞がれている。ブーツ１８は、大径部１８ａと、小径部１８ｂと、大径部１８ａと小径部１８ｂとを連結する蛇腹部１８ｃとからなる。大径部１８ａ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１９ａにて締結され、小径部１８ｂ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１９ｂにて締結されている。

インボード側の等速自在継手Ｔ２は、ここではトリポード型の例を示してあるが、ダブルオフセット型等、他のしゅう動式等速自在継手を採用することもできる。等速自在継手Ｔ２は、外側継手部材としての継手外輪１３１と、内側継手部材としてのトリポード１３２と、トルク伝達要素としてのローラ１３３とを主要な構成要素としている。

継手外輪１３１はマウス部１３１ａと軸部１３１ｂとからなり、軸部１３１ｂにてデイファレンシャルの出力軸とトルク伝達可能に連結するようになっている。マウス部１３１ａは一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝１３６が形成してある。このためマウス部１３１ａの横断面形状は花冠状を呈する。

トリポード１３２はボス１３８と脚軸１３９とからなり、ボス１３８のスプライン孔１３８ａにてシャフト１０の端部スプライン１０ｃとトルク伝達可能に結合している。脚軸１３９はボス１３８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。各脚軸１３９にはローラ１３３を回転自在に支持させてある。

ここでも、ブーツ１４０を取り付けて継手外輪１３１の開口部を塞いである。これにより、内部に充填した潤滑剤の漏洩を防止するとともに、外部から異物が侵入するのを防止する。ブーツ１４０は、大径部１４０ａと、小径部１４０ｂと、大径部１４０ａと小径部１４０ｂとの間の蛇腹部１４０ｃとからなり、大径部１４０ａをマウス部１３１ａの開口端部に取り付けてブーツバンド１４１ａで締め付け、小径部１４０ｂをシャフト１０のブーツ装着部１０ｄに取り付けてブーツバンド１４１ｂで締め付けてある。

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とを有し、アウトボード側の端面に、ブレーキパイロット部６０ａとホイールパイロット部６０ｂとからなるパイロット部６０が設けられている。

筒部２０の孔部２２は、図６に示すように、軸方向中間部の軸部嵌合孔２２ａと、反継手側のコーン状孔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は、例えば１５°〜７５°とされる。

転がり軸受２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２０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。

図１に示すように、インボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤ_IBをアウトボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤ_OBよりも大径としている。この際、インボード側の転動体３０とアウトボード側の転動体３０とを同一のサイズとしている。すなわち、インボード側の転動体３０とアウトボード側の転動体３０とを同一外径寸法のボールとしている。このため、インボード側の転動体３０の数がアウトボード側の転動体３０の数よりも多くなっている。

また、外方部材２５の外径面には車体取付用フランジ５５が設けられ、この車体取付用フランジ５５よりもインボード側の外径面を図示省略のナックルに嵌入される嵌入面２５ａとされる。車体取付用フランジ５５には取付孔（ねじ孔）５５ａが形成され、嵌入面２５ａをナックルに挿入し、その状態でこの取付孔（ねじ孔）５５ａを介してボルト部材を締結することによって、ナックルにこの車輪用軸受装置を取り付けることができる。

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３（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３（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。すなわち、加締部３１によって、図２等に示すように、内輪２４のインボード側の端面２４ａを軸方向に沿ってアウトボード側へ押圧し、内輪２４のアウトボード側の端面２４ｂが段差部２３の端面２３ａに接触乃至圧接する。

この車輪用軸受装置では、図２等に示すように、内方部材３９のインボード側の端面と、これに対向する等速自在継手３の外輪５の対向面とが接触している。すなわち、内方部材３９のインボード側の端面である加締部３１の端面（外端面）３１ａに、等速自在継手Ｔ１（３）の外輪５のマウス部１１の対向面である底部裏面（バック面）１１ａが当接する。すなわち、接触させた場合、ハブ輪１の加締部３１とマウス部１１の底部裏面（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。これは、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とがある。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。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。

また、孔部２２のアウトボード側の開口部６２には、異物侵入防止用シールプレート６１が装着されている。シールプレート６１は、円盤状の本体６１ａと、この本体６１ａの外周縁から軸方向に延びる短円筒状の鍔部６１ｂとからなり、鍔部６１ｂが孔部２２のアウトボード側の開口部６２に圧入されている。すなわち、この異物侵入防止用シールプレート６１にて、雨水やダスト等の異物のハブ輪１の内部、つまり凹凸嵌合構造Ｍへの侵入を防止することができる。

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４参照）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、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６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。なお、硬化層Ｈ、Ｈ１はこの図６のみ表示し、他の図面においては図示省略しているが、実際にはこの図６に示すように形成されている。

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、ハブ輪１の未硬化部の硬度を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の軸部嵌合孔２２ａの内径面３７）の位置に対応する。すなわち、図６に示すように、軸部嵌合孔２２ａ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の底を結ぶ円の最小外径寸法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の軸部嵌合孔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。孔部２２の大径部２２ｃの内径Ｄ５を短円筒部６６の外径Ｄ４よりも大きくしている。

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の軸部１２を挿入（圧入）していく。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、軸部嵌合孔２２ａ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の凹部の最小外径寸法Ｄ２とが前記のような関係であり、しかも、凸部３５の硬度が軸部嵌合孔２２ａの内径面３７の硬度よりも２０ポイント以上大きいので、軸部１２をハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａ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４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、軸部嵌合孔２２ａ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３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、軸部嵌合孔２２ａの内径面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が軸部嵌合孔２２ａの内径面３７に食い込んでいくことによって、軸部嵌合孔２２ａ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、軸部嵌合孔２２ａ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。

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をハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａ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が軸部嵌合孔２２ａからコーン状孔２２ｂ側に突出する。

そこで、図２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。なお、この状態ではシールプレート６１を装着してない。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の傾斜角度がコーン状孔２２ｂの傾斜角度と略同一とされ、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をコーン状孔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（図２参照）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コーン状孔２２ｂの内径面側に押圧され、コーン状孔２２ｂの内径面に、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の円錐台部６９の円錐面を周方向で部分的に配置するものでも良い。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の円錐台部６９の円錐面を周方向で部分的に配置するものである場合、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の軸部嵌合孔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。

このように、等速自在継手３の外輪５の軸部１２をハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａに圧入した後は、ハブ輪１のアウトボード側の開口部６２にシールプレート６１を圧入することになる。

ところで、図１に示すように組立られたアクスルモジュールは、ナックル（図示省略）に装着されることになる。この場合、外方部材２５のナックル嵌入面２５ａの外径Ｄ１１を等速自在継手Ｔ１の最大外径寸法Ｄ１２よりも大径とする。ここで、等速自在継手Ｔ１の最大外径寸法Ｄ１２は、ブーツ１８およびブーツバンド１９ａ，１９ｂ等の付属品も含めた状態でのこの等速自在継手Ｔ１の最大外径寸法を意味する。また、インボード側等速自在継手Ｔ２の最大外径寸法Ｄ１３を外方部材２５の外径Ｄ１１よりも小径に設定する。インボード側等速自在継手Ｔ２の最大外径寸法Ｄ１３は、アウトボード側等速自在継手Ｔ１の場合と同様に、ブーツ１４０およびブーツバンド１４１等の付属品も含めた状態でのインボード側等速自在継手Ｔ２の最大外径寸法を意味する。

アクスルモジュールの車両への組み付けは、ナックルにこのアクスルモジュールをインボード側の等速自在継手Ｔ２側から通し、続いてアウトボード側の等速自在継手Ｔ１を通過させ、最後に、車輪用軸受装置の外方部材２５をナックルの孔に嵌入することになる。そして、この嵌入状態で、外方部材２５のフランジ５５の取付孔（ねじ孔）５５ａを介してボルト部材を締結することによって、ナックルにこの車輪用軸受装置を取り付けることができる。

本発明では、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。

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の軸部嵌合孔２２ａ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の外径Ｄ４は孔部２２の軸部嵌合孔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の軸部嵌合孔２２ａ内径部よりも高くして、軸部１２をハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａに凸部３５の軸方向端部側から圧入するので、ハブ輪１の軸部嵌合孔２２ａ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、転がり軸受２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。

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の軸部嵌合孔２２ａ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。

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、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、軸部１２の硬化層Ｈの硬度を５０ＨＲＣから６５ＨＲＣ程度とし、ハブ輪１の未硬化部の硬度を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。

転がり軸受２において、インボード側の転動体３０の数をアウトボード側の転動体３０の数よりも多くしたり、インボード側の転動体３０とアウトボード側の転動体３０とを同一サイズとしたりすることができる。すなわち、インボード側の転動体３０とアウトボード側の転動体３０とを同一サイズにすれば、インボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤ_IBはアウトボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤ_OBよりも大径であるので、インボード側の転動体３０の数をアウトボード側の転動体３０の数よりも多くできる。また、図２に示すように、軸受スパンＳ（両軌道面に加わる力の作用方向の作用線と軸心との交点の間隔）を大きくすることができる。すなわち、インボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤ_IBとアウトボード側の転動体３０のピッチ円直径ＰＣＤ_OBとが同一であれば、軸受スパンがＳａとなり、この場合、Ｓ＞Ｓａとなる。

このように、軸受スパンＳを大きくすることができることによって、径方向寸法を有効に活用し、軸方向寸法のコンパクト化及び軽量化を図ることができ、しかも軸受の負荷容量の向上及び内部剛性の向上を図ることができる。すなわち、本発明の車輪用軸受装置は、従来の同タイプのものと比較して、軸受の負荷容量・剛性を同等以上に確保しつつ、軸受の両軌道面の軸方向配置距離（寸法）を短縮し、車輪用軸受装置をコンパクトにする構造となっている。

インボード側の転動体３０とアウトボード側の転動体３０とを同一サイズとすることによって、組立工程における誤組みの問題を解消でき、製造コストの低減を図ることができるとともに、品質の信頼性が向上する。

内方部材３９のインボード側の端面と、これに対向する等速自在継手３の外輪５の対向面とを接触させ、この接触によって軸部１２のハブ輪１への圧入量を規制するようにするのが好ましい。このように接触させることによって、車輪用軸受装置の軸方向長さを短く設定することができるとともに、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さを規制できる。しかも、この接触によって、内方部材３９のインボード側の端面と、等速自在継手３の外輪５の対向面との間においてシール機能を発揮することができる。また、アウトボード側においては、シールプレート６１にてハブ輪１内部への雨水等の異物の侵入が規制されている。このため、雨水やダスト等の車輪用軸受装置内部への侵入が防止され、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。

また、車輪用軸受装置の外方部材２５のナックル嵌入面２５ａの外径が、インボード側の等速自在継手Ｔ２及びアウトボード側の等速自在継手Ｔ１の最大外径よりも大径に設定されているので、懸架装置を構成するナックルに対してアクスルモジュールを容易に嵌挿でき、ブーツ１８、１４０等がナックルに干渉して傷付くことなく組立てることができる。この場合、アウトボード側の外方部材２５の外径はハブボルトＰＣＤの制約から自由に大きくすることができない。また、軽量化の観点からもハブボルトＰＣＤアップによるハブフランジ外径アップは望ましくない。そこで、外方部材２５のナックル嵌入面２５ａの外径を大きくした分、インボード側列の軸受ＰＣＤ（インボード側の転動体のピッチ円直径）を大きくし、転動体個数（ボール個数）の増加と軸受スパンのアップを図るようにしている。

図７は車輪用軸受装置の第２実施形態を示し、この場合、ハブ輪１のアウトボード側の端面にパイロット部を設けていないタイプである。このため、別途、パイロット部をもった部材をハブ輪１に取り付けることになる。すなわち、ホイールパイロットを有するブレーキロータを取り付けるようにすればよい。

図７の他の構成は図２に示す車輪用軸受装置と同様であるので、同一部材は図２の同一の符号を附してそれらの説明を省略する。このため、この車輪用軸受装置においても、図２に示す車輪用軸受装置と同様に作用効果を奏する。また。この実施形態におけるハブ輪１はパイロット部を設けてないため、ハブ輪１自体の軽量化を図るとともに、冷間鍛造が容易な形状であり、生産性の向上に寄与する。

本発明の車輪用軸受装置においては、図８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、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軸部１２をハブ輪１に圧入することができる。このため、外輪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１３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。

前記図３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３（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９（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９（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９（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、図１０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（凹部１１１ｂの最大径寸法）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。

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１０（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１１２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。

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３に示す実施形態では断面三角形状であり、図９（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３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。

また、軸受２の転動体３０として円錐ころ等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。

本発明の第１実施形態の車輪用軸受装置を用いたアクスルモジュールの断面図である。前記アクスルモジュールの車輪用軸受装置の断面図である。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。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分解状態を示す断面図である。本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。軸部抜け止め構造を備えない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。凹凸嵌合構造の他の変形例を示し、（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。

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、２７外側軌道面
２８，２９内側軌道面
３０転動体
３１加締部
３５凸部
３６凹部
３８嵌合接触部位
３９内方部材
Ｍ凹凸嵌合構造
Ｔ１アウトボード側等速自在継手
Ｔ２インボード側等速自在継手

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し、かつ、前記転がり軸受において、インボード側の転動体のピッチ円直径をアウトボード側の転動体のピッチ円直径よりも大径としたことを特徴とする車輪用軸受装置。
前記転がり軸受において、インボード側の転動体の数をアウトボード側の転動体の数よりも多く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。
前記転がり軸受において、インボード側の転動体とアウトボード側の転動体とを同一サイズとした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。
内方部材のインボード側の端面と、これに対向する等速自在継手の外側継手部材の対向面とを接触させ、この接触によって軸部のハブ輪への圧入量を規制す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を備え、アウトボード側の等速自在継手に連結されたシャフトと、このシャフトの他方に連結されたインボード側の摺動型の等速自在継手とを備えたことを特徴とするアクスルモジュール。
前記車輪用軸受装置の外方部材のナックル嵌入面の外径が、インボード側の等速自在継手及びアウトボード側の等速自在継手の最大外径よりも大径に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のアクスルモジュール。