JP2013141861A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結合部の周方向ガタをなくして信頼性と操縦安定性を図ると共に、低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ輪１の内周に、嵌合部１２ａと大径のインロウ部１２ｂからなる貫通孔１２が形成され、この貫通孔１２に外側継手部材１４の軸部２０が嵌合されると共に、ハブ輪１の端部内径に軸方向に延びるキー溝２２が周方向等配に複数形成され、キー溝２２に対応するキー溝２３が外側継手部材の軸部２０の先端部外周に形成されると共に、このキー溝２３がインナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成されてキー溝２２との間で複数の楔空間が形成され、これらの楔空間にピン２４が嵌挿され、固定ボルト３０にワッシャ２９が装着されてピン２４に当接させ、固定ボルト３０の雄ねじ３０ａを軸部２０の雌ねじ２１に螺合してハブ輪１と外側継手部材１４がトルク伝達可能に結合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置に関し、特に、軸受部と等速自在継手とが着脱自在にユニット化された車輪用軸受装置に関する。

自動車等の車両のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、悪路走行時における車両のバウンドや車両の旋回時に生じる車輪からの径方向や軸方向変位、およびモーメント変位を許容する必要があるため、エンジン側と車輪側との間に介装されるドライブシャフトの一端を摺動型の等速自在継手を介してディファレンシャルに連結し、他端を固定型の等速自在継手を含む車輪用軸受装置を介して車輪に連結している。

こうした車輪用軸受装置として、図１６に示すようなものが知られている。この車輪用軸受装置は、ハブ輪５０と複列の転がり軸受５１と等速自在継手５２とを着脱自在にユニット化して構成されている。

ハブ輪５０は、一端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ５３を一体に有し、外周に複列の転がり軸受５１における一方の内側転走面５０ａと、この内側転走面５０ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部５０ｂが形成されると共に、内周にはセレーション５４が小径段部５０ｂの近傍まで形成され、残りの端部まで円筒面５５が形成されている。そして、内側転走面５０ａから小径段部５０ｂの外周面に亙って、また、セレーション５４から円筒面５５の内周面に亙って、高周波焼入れにより表面硬さを５４〜６４ＨＲＣの範囲に硬化層が形成されている。

ハブ輪５０の小径段部５０ｂには内輪５６が圧入され、小径段部５０ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部５７によって内輪５６が軸方向に固定されている。この内輪５６の外周には複列の転がり軸受５１における他方の内側転走面５６ａが形成され、ハブ輪５０に直接形成された内側転走面５０ａとで複列の内側転走面５０ａ、５６ａを構成している。

複列の転がり軸受５１は、外方部材５８と、ハブ輪５０およびこのハブ輪５０に一体に固定された内輪５６からなる内方部材５９と、複列のボール６０とを備えている。外方部材５８は、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ５８ｂを一体に有し、内周に複列の外側転走面５８ａ、５８ａが一体に形成されている。

外方部材５８と内方部材５９の両転走面間には複列のボール６０、６０が収容され、保持器６１によって転動自在に保持されている。また、複列の転がり軸受５１の両端部にはシール６２、６３が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。

等速自在継手５２は、外側継手部材６４と、継手内輪６９、ケージ７０、およびトルク伝達ボール７１とを備えている。外側継手部材６４は、カップ状のマウス部６５と、このマウス部６５の底部をなす肩部６６と、この肩部６６から軸方向に延びる軸部６７とを一体に有している。軸部６７には、小径段部６７ａとセレーション６７ｂおよび雄ねじ６７ｃが形成されている。

ここで、加締部５７の内端面と肩部６６との間に所定の軸方向すきまδ１が残存するように、ハブ輪５０に軸部６７が内嵌されている。そして、雄ねじ６７ｃに固定ナット６８が螺着され、ハブ輪５０と外側継手部材６４とが軸方向に分離可能に結合されている。これにより、大きなトルクによって軸部６７が捩れても、加締部５７と肩部６６との間にスティックスリップ音が発生することはない。また、軸部６７の小径段部６７ａは、ハブ輪５０の小径段部５０ｂに所定の径方向すきまδ２を介して円筒嵌合され、大きな駆動力が生じてもハブ輪５０の変形を抑制し、繰り返し曲げモーメント荷重に対しても剛性を高め耐久性を向上させている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−２９９６４３号公報

この種の車輪用軸受装置では、内周にセレーション５４が形成されたハブ輪５０と、外周にセレーション６７ｂが形成された外側継手部材６４の軸部６７をタイトに嵌合すると共に、軸部６７の先端に形成された雄ねじ６７ｃに固定ナット６８を螺着することにより、ハブ輪５０と外側継手部材６４とが軸方向に分離可能に結合され、エンジンからの駆動力をハブ輪５０に伝達している。

然しながら、これらのセレーション５４、６７ｂの嵌合部は歯の摩耗や異音の発生を防止するために、セレーション５４、６７ｂのＢＰＤ（ビトウィンピン直径：Between Pins Diameter）やＯＰＤ（オーバーピン直径：Over Pins Diameter）を厳しく寸法管理してタイト嵌合させているため、セレーション５４、６７ｂの形成による製造コストに加え、管理コストが嵩み、製品のコストが高騰するという問題があった。

また、摩耗を防止するためにはセレーション５４、６７ｂに熱処理によって硬化層を設けることが効果的であるが、特に、ハブ輪５０のセレーション５４は熱処理による熱変形があって非硬化としているのが現状である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、結合部の周方向ガタをなくして信頼性と操縦安定性を図ると共に、低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有する外側継手部材と、を備え、前記内方部材に前記肩部が衝合するまで前記ハブ輪に前記軸部が内嵌され、この軸部の先端部に締結されるねじによって、前記ハブ輪と外側継手部材が軸方向に分離可能に結合された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の内周に、嵌合部およびこの嵌合部より大径に形成されたインロウ部からなる貫通孔が形成され、この貫通孔に前記外側継手部材の軸部が嵌合されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝が周方向等配に複数形成され、これらのキー溝に対応するキー溝が前記外側継手部材の軸の先端部外周に周方向等配に複数形成されると共に、これらのキー溝がインナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成されて前記ハブ輪のキー溝との間で複数の楔空間が形成され、これらの楔空間にピンが嵌挿され、前記ハブ輪と外側継手部材がトルク伝達可能に結合されている。

このように、外方部材と内方部材と複列の転動体と、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有する外側継手部材と、を備え、内方部材に肩部が衝合するまでハブ輪に軸部が内嵌され、この軸部の先端部に締結されるねじによって、ハブ輪と外側継手部材が軸方向に分離可能に結合された車輪用軸受装置において、ハブ輪の内周に、嵌合部およびこの嵌合部より大径に形成されたインロウ部からなる貫通孔が形成され、この貫通孔に外側継手部材の軸部が嵌合されると共に、ハブ輪のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝が周方向等配に複数形成され、これらのキー溝に対応するキー溝が外側継手部材の軸の先端部外周に周方向等配に複数形成されると共に、これらのキー溝がインナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成されてハブ輪のキー溝との間で複数の楔空間が形成され、これらの楔空間にピンが嵌挿され、ハブ輪と外側継手部材がトルク伝達可能に結合されているので、ハブ輪と外側継手部材との周方向のガタをなくして信頼性と操縦安定性を図ると共に、セレーションを形成しなくても確実にトルク伝達を行うことができ、低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記外側継手部材の軸部の先端部に雌ねじが形成されると共に、固定ボルトにワッシャが装着され、このワッシャを前記ピンに当接させ、当該固定ボルトの雄ねじが前記軸部の雌ねじに螺合されていれば、ピンがキー溝に食い込んで行き、ハブ輪と外側継手部材とが軸方向に分離可能に結合される。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ピンが、断面が円形で円錐状に形成されていても良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記ピンが、断面が矩形で角錐状に形成されていても良い。

また、請求項５に記載の発明のように、前記ピンとキー溝の表面に所定の硬化処理が施され、前記キー溝の表面硬さが前記ピンの表面硬さよりも高く、その表面硬さの差が２０ＨＲＣ以上に設定されていれば、大きな面圧やせん断力が生じても所望の強度・剛性を有すると共に、ピンがキー溝に効果的に食い込んで周方向ガタを抑え、フレッティング摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記ピンがワッシャと一体化され、円板状の基部と、この基部の側面から軸方向に突出して円錐状に形成されたピン部を一体に備えた係合部材で構成されていれば、ハブ輪と外側継手部材との周方向のガタをなくして両者が一体化されると共に、部品点数を削減して組立工数が低減され、一層の低コスト化を図ることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記軸部が、前記ハブ輪の貫通孔に嵌合する嵌合部と、この嵌合部よりも大径に形成されたインロウ部とで構成され、前記ハブ輪の嵌合部が前記軸部の嵌合部に所定の径方向シメシロを介して圧入されると共に、前記ハブ輪のインロウ部が前記軸部のインロウ部に所定の径方向すきまを介して嵌挿され、前記嵌合面に所定の硬化処理が施されていれば、嵌合面の摩耗を抑制すると共に、負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、耐久性が一層向上する。

また、請求項８に記載の発明のように、前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪が所定の軸受予圧が付与された状態で、当該ハブ輪に対して軸方向に固定されていれば、固定ボルトを強固に軸部に締結する必要がないので、組立作業が簡素化され、低コスト化を一層図ることができる。

本発明に係る車輪用軸受装置は、外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有する外側継手部材と、を備え、前記内方部材に前記肩部が衝合するまで前記ハブ輪に前記軸部が内嵌され、この軸部の先端部に締結されるねじによって、前記ハブ輪と外側継手部材が軸方向に分離可能に結合された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の内周に、嵌合部およびこの嵌合部より大径に形成されたインロウ部からなる貫通孔が形成され、この貫通孔に前記外側継手部材の軸部が嵌合されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝が周方向等配に複数形成され、これらのキー溝に対応するキー溝が前記外側継手部材の軸の先端部外周に周方向等配に複数形成されると共に、これらのキー溝がインナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成されて前記ハブ輪のキー溝との間で複数の楔空間が形成され、これらの楔空間にピンが嵌挿され、前記ハブ輪と外側継手部材がトルク伝達可能に結合されているので、ハブ輪と外側継手部材との周方向のガタをなくして信頼性と操縦安定性を図ると共に、セレーションを形成しなくても確実にトルク伝達を行うことができ、低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は、図１のＩＩａ−ＩＩａに沿った横断面図、（ｂ）は、図１のＩＩｂ−ＩＩｂに沿った横断面図である。 （ａ）は、本発明に係るピン単体を示す斜視図、（ｂ）は、同上、縦断面図である。 本発明に係るピンが嵌合されるキー溝を示す要部断面図である。 図１の車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図である。 （ａ）は、図２（ａ）の変形例を示す横断面図、（ｂ）は、図２（ｂ）の変形例を示す横断面図である。 （ａ）は、図２（ａ）の他の変形例を示す横断面図、（ｂ）は、図２（ｂ）の他の変形例を示す横断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は、本発明に係る係合部材を示す正面図、（ｂ）は、図９の車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第６の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第７の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る車輪用軸受装置の第８の実施形態を示す縦断面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。

外周に車体に取り付けるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有する外側継手部材と、を備え、前記内輪に前記肩部が衝合するまで前記ハブ輪に前記軸部が内嵌され、この軸部の先端部に形成された雌ねじに螺合される固定ボルトによって、前記ハブ輪と外側継手部材が軸方向に分離可能に結合された車輪用軸受装置において、前記ハブ輪の内周に、嵌合部およびこの嵌合部より大径に形成されたインロウ部からなる貫通孔が形成され、この貫通孔に前記外側継手部材の軸部が嵌合されると共に、前記ハブ輪のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝が周方向等配に複数形成され、これらのキー溝に対応するキー溝が前記外側継手部材の軸部の先端部外周に周方向等配に複数形成されると共に、このキー溝がインナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成されて前記ハブ輪のキー溝との間で複数の楔空間が形成され、これらの楔空間にピンが嵌挿され、前記固定ボルトにワッシャが装着されて前記ピンに当接させ、当該固定ボルトの雄ねじを前記軸部の雌ねじに螺合することにより前記ハブ輪と外側継手部材がトルク伝達可能に結合されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２（ａ）は、図１のＩＩａ−ＩＩａに沿った横断面図、（ｂ）は、図１のＩＩｂ−ＩＩｂに沿った横断面図、図３（ａ）は、本発明に係るピン単体を示す斜視図、（ｂ）は、同上、縦断面図、図４は、本発明に係るピンが嵌合されるキー溝を示す要部断面図、図５は、図１の車輪用軸受装置の組立方法を示す説明図、図６（ａ）は、図２（ａ）の変形例を示す横断面図、（ｂ）は、図２（ｂ）の変形例を示す横断面図、図７（ａ）は、図２（ａ）の他の変形例を示す横断面図、（ｂ）は、図２（ｂ）の他の変形例を示す横断面図である。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ター側（図１の左側）、中央寄り側をインナー側（図１の右側）という。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と複列の転がり軸受２と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した、所謂第３世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受２は、外方部材６と内方部材７と複列の転動体（ボール）８、８とを備えている。

外方部材６は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、外周に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ６ｂを一体に有し、内周には複列の外側転走面６ａ、６ａが一体に形成されている。この複列の外側転走面６ａ、６ａには、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

一方、内方部材７は、外方部材６の複列の外側転走面６ａ、６ａに対向する複列の内側転走面１ａ、５ａが形成されている。これら複列の内側転走面１ａ、５ａのうち一方（アウター側）の内側転走面１ａがハブ輪１の外周に、他方（インナー側）の内側転走面５ａが内輪５の外周にそれぞれ一体に形成されている。この場合、内方部材７はハブ輪１と内輪５を指す。そして、複列の転動体８、８がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器９、９によって転動自在に保持されている。また、外方部材６の両端部にはシール１０、１１が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。

ハブ輪１は、アウター側の端部に車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成され、内周に後述するキー溝２２と、嵌合部１２ａおよびこの嵌合部１２ａより大径に形成されたインロウ部１２ｂからなる貫通孔１２が形成されている。そして、小径段部１ｂに内輪５が所定のシメシロを介して圧入されると共に、貫通孔１２に後述する外側継手部材１４の軸部２０が嵌合されている。なお、車輪取付フランジ４の周方向等配に車輪を固定するハブボルト４ａが植設されている。

ハブ輪１は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面１ａをはじめ、アウター側のシール１１が摺接するシールランド部となる車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ｂから小径段部１ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。これにより、車輪取付フランジ４の基部４ｂの耐摩耗性が向上するばかりでなく、車輪取付フランジ４に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪１の耐久性が一層向上すると共に、小径段部１ｂと内輪５との間の嵌合面に発生するフレッティング摩耗を最小限に抑えることができる。さらに、ハブ輪１の貫通孔１２の内周面には高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層１３（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。

また、内輪５および転動体８はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。なお、ここでは、転動体８にボールを使用した複列のアンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、転動体８に円錐ころを使用した複列の円錐ころ軸受で構成されたものであっても良い。

等速自在継手３は、外側継手部材１４と継手内輪１５とケージ１６およびトルク伝達ボール１７からなる。外側継手部材１４は、カップ状のマウス部１８と、このマウス部１８の底部をなす肩部１９と、この肩部１９から軸方向に延びる軸部２０とを有し、マウス部１８の内周および継手内輪１５の外周には軸方向に延びる曲線状のトラック溝１８ａ、１５ａがそれぞれ形成されている。

また、軸部２０は、前述したハブ輪の貫通孔１２に嵌合する嵌合部２０ａと、この嵌合部２０ａよりも大径に形成されたインロウ部２０ｂとで構成されている。この軸部２０の先端部に雌ねじ２１が形成されると共に、外周には後述するキー溝２３が形成されている。そして、ハブ輪１の嵌合部１２ａがこの軸部２０の嵌合部２０ａに所定の径方向シメシロを介して圧入されると共に、ハブ輪１のインロウ部１２ｂが軸部２０のインロウ部２０ｂに所定の径方向すきまを介して嵌挿されている。

外側継手部材１４はＳ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、トラック溝１８ａ、１５ａをはじめ、軸部２０の外周面に高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層２８（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。これにより、ハブ輪１の貫通孔１２との嵌合面の摩耗を抑制すると共に、軸部２０に負荷される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、外側継手部材１４の耐久性が一層向上する。

ここで、本実施形態では、ハブ輪１のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝２２が周方向等配に複数（ここでは、４箇所）形成されている。また、外側継手部材１４の軸２０の先端部外周に、ハブ輪１のキー溝２２に対応するキー溝２３が周方向等配に複数形成されている。このキー溝２３は、インナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成され、ハブ輪１のキー溝２２との間で複数の楔空間が形成されている。

これらのキー溝２２、２３は、図２に示すように、断面が略半円からなる円弧面に形成され、ハブ輪１のキー溝２２は円筒状に形成されると共に、軸部２０のキー溝２３は、先端に向って漸次小径となる円錐状に形成されている。そして、これらのキー溝２２、２３によって形成される楔空間にピン２４が嵌挿されている。

ピン２４はＳ４５Ｃ等の炭素鋼からなり、図３（ａ）に示すように、断面が円形で大径側が円錐形の端面を有する円錐状に形成されている。そして、高周波焼入れによって表面を３０〜４０ＨＲＣの範囲で所定の硬化層２５（図３（ｂ）中クロスハッチングにて示す）が形成されている。一方、キー溝２２、２３の表面は、図４に示すように、高周波焼入れによって表面を５０〜６０ＨＲＣの範囲で所定の硬化層２６、２７（図中クロスハッチングにて示す）が形成されている。ここで、ピン２４とキー溝２２、２３の表面硬さの差が２０ＨＲＣ以上に設定するのが好ましい。これにより、大きな面圧やせん断力が生じても所望の強度・剛性を有すると共に、キー溝２２、２３がピン２４に効果的に食い込んで周方向ガタを抑え、フレッティング摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。

なお、ピン２４の材質としては、例示したものに限らず、例えば、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で形成し、ズブ焼入れにより芯部まで３０〜４０ＨＲＣの範囲で硬化処理しても良いし、また、ＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼で形成し、浸炭焼入れによって表面を３０〜４０ＨＲＣの範囲で硬化処理しても良い。

次に、図５を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法を説明する。
図示しない内輪５に外側継手部材１４の肩部１９が衝合するまで、外側継手部材１４の軸部２０がハブ輪１に嵌合された後、ハブ輪１のキー溝２２と軸部２０のキー溝２３との間に形成される楔空間にピン２４が嵌挿される。その後、ワッシャ２９を各ピン２４に当接させ、固定ボルト３０の雄ねじ３０ａを軸部２０の雌ねじ２１に螺合することにより、ピン２４はキー溝２２、２３に食い込んで行き、ハブ輪１と外側継手部材１４とが軸方向に分離可能に結合される。これにより、ハブ輪１と外側継手部材１４との周方向のガタをなくして信頼性と操縦安定性を図ると共に、セレーションを形成しなくても確実にトルク伝達を行うことができ、低コスト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。

さらに、従来のようなパワープレス等の特殊な専用治具を必要とせず、軸部２０の雄ねじ３０ａを軸部２０の雌ねじ２１に螺合するだけで外側継手部材１４をハブ輪１に容易に引き込むことができ、分解・組立時の作業性を向上させることができると共に、固定ボルト３０をはじめ、軸部２０をハブ輪１のパイロット部３１よりもインナー側の内周領域にすべて収容することができ、軽量・コンパクト化を図ることができる。

図６は、前述した実施形態（図２）の変形例である。ハブ輪１のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝３３が周方向等配に複数（ここでは、４箇所）形成されている。また、外側継手部材（図示せず）の軸部３４の先端部外周に、ハブ輪１のキー溝３３に対応するキー溝３５が周方向等配に複数形成されている。このキー溝３５は、前述したキー溝２３と同様、インナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成され、ハブ輪１のキー溝３３との間で複数の楔空間が形成されている。

これらのキー溝３３、３５は、断面が矩形（半六角形）に形成され、軸部３４のキー溝３５は、先端に向って漸次縮小するように形成されている。そして、これらのキー溝３３、３５によって形成される楔空間にピン２４が嵌挿されている。これにより、キー溝３３、３５の寸法精度を厳しく規制しなくても、ピン２４とキー溝３３、３５とのガタを確実に抑えることができる。

図７は、前述した実施形態（図２）の他の変形例である。ハブ輪３６のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝３７が周方向等配に複数（ここでは、４箇所）形成されている。また、外側継手部材（図示せず）の軸部３８の先端部外周に、ハブ輪３６のキー溝３７に対応するキー溝３９が周方向等配に複数形成されている。このキー溝３９は、前述したキー溝２３と同様、インナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成され、ハブ輪３６のキー溝３７との間で複数の楔空間が形成されている。

これらのキー溝３７、３９は、断面が矩形（半四角形）に形成され、軸部３８のキー溝３９は、先端に向って漸次縮小するように形成されている。そして、これらのキー溝３７、３９によって形成される楔空間にピン４０が嵌挿されている。

ピン４０はＳ４５Ｃ等の炭素鋼からなり、断面が矩形（半四角形）で、四角錐状に形成されている。そして、高周波焼入れによって表面を３０〜４０ＨＲＣの範囲で所定の硬化処理が施されている。

図８は、本発明に係る車輪用軸受装置の第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的にはハブ輪の構成が一部異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪４１と複列の転がり軸受４２と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した第３世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受４２は、外方部材６と内方部材４３と複列の転動体８、８とを備えている。

内方部材４３はハブ輪４１と内輪５を指し、ハブ輪４１は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成され、内周にキー溝２２と貫通孔１２が形成されている。小径段部１ｂには内輪５が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４１ａによって軸方向に固定されている。そして、貫通孔１２に外側継手部材１４の軸部２０が嵌合されている。

ハブ輪４１は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面１ａをはじめ車輪取付フランジ４のインナー側の基部４ｂから小径段部１ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。なお、加締部４１ａは鍛造加工後の未焼入れとされている。

本実施形態では、加締部４１ａによって内輪５が所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪４１に固定されているので、前述した実施形態に比べ、固定ボルト３０を強固に軸部２０に締結する必要がないので、組立作業が簡素化され、低コスト化を一層図ることができる。

図９は、本発明に係る車輪用軸受装置の第３の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的にはキーの構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と複列の転がり軸受４２と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した第３世代と称される構成を備えている。

本実施形態では、ハブ輪１のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝２２が周方向等配に複数形成されている。また、外側継手部材１４の軸２０の先端部外周に、ハブ輪１のキー溝２２に対応するキー溝２３が周方向等配に複数形成されている。このキー溝２３は、インナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成され、ハブ輪１のキー溝２２との間で複数の楔空間が形成されている。

これらのキー溝２２、２３は、断面が略半円からなる円弧面に形成され、ハブ輪１のキー溝２２は円筒状に形成されると共に、軸部２０のキー溝２３は、先端に向って漸次小径となる円錐状に形成されている。そして、これらのキー溝２２、２３によって形成される楔空間に係合部材４４のピン部４４ｂが嵌挿されている。

係合部材４４はＳ４５Ｃ等の炭素鋼からなり、図１０（ａ）に示すように、前述したワッシャとピンが一体化され、円板状の基部４４ａと、この基部４４ａの側面から軸方向に突出して円錐状に形成されたピン部４４ａを一体に備えている。これらのピン部４４ｂは、周方向等配に複数（ここでは４箇所）形成されている。そして、高周波焼入れによって表面を３０〜４０ＨＲＣの範囲で所定の硬化処理が施されている。

なお、係合部材４４の材質としては、例示したものに限らず、例えば、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼で形成し、ズブ焼入れにより芯部まで３０〜４０ＨＲＣの範囲で硬化処理しても良いし、また、ＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼で形成し、浸炭焼入れによって表面を３０〜４０ＨＲＣの範囲で硬化処理しても良い。

次に、図１０（ｂ）を用いて、本発明に係る車輪用軸受装置の組立方法を説明する。
前述した実施形態（図５）と同様、図示しない内輪５に外側継手部材１４の肩部１９が衝合するまで、外側継手部材１４の軸部２０がハブ輪１に嵌合された後、係合部材４４に固定ボルト３０が有端のワッシャ４５を介して装着される。そして、この固定ボルト３０の雄ねじ３０ａを軸部２０の雌ねじ２１に螺合することにより、ハブ輪１のキー溝２２と軸部２０のキー溝２３との間に形成される楔空間に係合部材４４のピン部４４ｂが嵌挿され、ピン部４４ｂはキー溝２２、２３に食い込んで、ハブ輪１と外側継手部材１４とが軸方向に分離可能に結合される。こうした係合部材４４を採用することにより、ハブ輪１と外側継手部材１４との周方向のガタをなくして両者が一体化されると共に、部品点数を削減して組立工数が低減され、一層の低コスト化を図ることができる。

図１１は、本発明に係る車輪用軸受装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図９）と基本的にはハブ輪の構成が一部異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪４１と複列の転がり軸受４２と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した第３世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受４２は、外方部材６と内方部材４３と複列の転動体８、８とを備えている。

内方部材４３はハブ輪４１と内輪５を指し、ハブ輪４１は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周に内側転走面１ａから軸方向に延びる円筒状の小径段部１ｂが形成され、内周にキー溝２２と貫通孔１２が形成されている。小径段部１ｂには内輪５が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部１ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４１ａによって軸方向に固定されている。そして、貫通孔１２に外側継手部材１４の軸部２０が嵌合されている。

本実施形態では、加締部４１ａによって内輪５が所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪４１に固定されているので、前述した実施形態に比べ、固定ボルト３０を強固に軸部２０に締結する必要がないので、組立作業が簡素化され、低コスト化を一層図ることができる。

図１２は、本発明に係る車輪用軸受装置の第５の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１）と基本的には軸受構造が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪４６と複列の転がり軸受４７と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した、所謂第２世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受４７は、外方部材６と一対の内輪５、５と複列の転動体８、８とを備えている。

ハブ輪４６は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、この車輪取付フランジ４から肩部４６ａを介して外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部４６ｂが形成されている。そして、小径段部４６ｂに内輪５が所定のシメシロを介して圧入されると共に、貫通孔１２に外側継手部材１４の軸部２０が嵌合されている。

ハブ輪４６は、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼からなり、内側転走面５ａをはじめ、肩部４６ａから小径段部４６ｂに亙って高周波焼入れによって表面硬さを５０〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。

ここで、ハブ輪４６のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝２２が周方向等配に複数形成されると共に、外側継手部材１４の軸２０の先端部外周に、ハブ輪４６のキー溝２２に対応するキー溝２３が周方向等配に複数形成されている。

これらのキー溝２２、２３は断面が略半円からなる円弧面に形成され、ハブ輪４６のキー溝２２は円筒状に形成されると共に、軸部２０のキー溝２３は、先端に向って漸次小径となる円錐状に形成されている。そして、これらのキー溝２２、２３によって形成される楔空間にピン２４が嵌挿されている。

図１３は、本発明に係る車輪用軸受装置の第６の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１２）と基本的にはハブ輪の構成が一部異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪４８と複列の転がり軸受４７と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した第２世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受４７は、外方部材６と一対の内輪５、５と複列の転動体８、８とを備えている。

ハブ輪４８は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ４から肩部４６ａを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部４６ｂが形成され、内周にキー溝２２と貫通孔１２が形成されている。小径段部４６ｂには一対の内輪５、５が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部４６ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４１ａによって軸方向に固定されている。そして、貫通孔１２に外側継手部材１４の軸部２０が嵌合されている。

本実施形態では、加締部４１ａによって内輪５が所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪４８に固定されているので、前述した実施形態に比べ、固定ボルト３０を強固に軸部２０に締結する必要がないので、組立作業が簡素化され、低コスト化を一層図ることができる。

図１４は、本発明に係る車輪用軸受装置の第７の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１２）と基本的にはキーの構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪４６と複列の転がり軸受４７と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した第２世代と称される構成を備えている。

本実施形態では、ハブ輪４６のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝２２が周方向等配に複数形成されると共に、外側継手部材１４の軸２０の先端部外周に、ハブ輪４６のキー溝２２に対応するキー溝２３が周方向等配に複数形成されている。このキー溝２３は、インナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成され、ハブ輪４６のキー溝２２との間で複数の楔空間が形成されている。

これらのキー溝２２、２３は、断面が略半円からなる円弧面に形成され、ハブ輪４６のキー溝２２は円筒状に形成されると共に、軸部２０のキー溝２３は、先端に向って漸次小径となる円錐状に形成されている。そして、これらのキー溝２２、２３によって形成される楔空間に係合部材４４のピン部４４ｂが嵌挿されている。

図１５は、本発明に係る車輪用軸受装置の第８の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態（図１４）と基本的にはハブ輪の構成が一部異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この車輪用軸受装置は、ハブ輪４８と複列の転がり軸受４７と等速自在継手３を着脱自在にユニット化した第２世代と称される構成を備えている。複列の転がり軸受４７は、外方部材６と一対の内輪５、５と複列の転動体８、８とを備えている。

ハブ輪４８は、アウター側の端部に車輪取付フランジ４を一体に有し、外周にこの車輪取付フランジ４から肩部４６ａを介して軸方向に延びる円筒状の小径段部４６ｂが形成され、内周にキー溝２２と貫通孔１２が形成されている。小径段部４６ｂには一対の内輪５、５が所定のシメシロを介して圧入され、小径段部４６ｂの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部４１ａによって軸方向に固定されている。そして、貫通孔１２に外側継手部材１４の軸部２０が嵌合されている。

本実施形態では、前述した実施形態と同様、加締部４１ａによって内輪５が所定の軸受予圧が付与された状態でハブ輪４８に固定されているので、前述した実施形態に比べ、固定ボルト３０を強固に軸部２０に締結する必要がないので、組立作業が簡素化され、低コスト化を一層図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、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、特許請求の範囲の記載によって示され、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。

本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪を有する軸受部と等速自在継手とをピンを介してトルク伝達可能に連結し、ねじ手段により両者を着脱自在にユニット化した車輪用軸受装置に適用することができる。

１、３６、４１、４６、４８ ハブ輪
１ａ、５ａ 内側転走面
１ｂ 小径段部
２、４２、４７ 複列の転がり軸受
３ 等速自在継手
４ 車輪取付フランジ
４ａ ハブボルト
４ｂ 車輪取付フランジのインナー側の基部
５ 内輪
６ 外方部材
６ａ 外側転走面
６ｂ 車体取付フランジ
７、４３ 内方部材
８ 転動体
９ 保持器
１０、１１ シール
１２ 貫通孔
１２ａ、２０ａ 嵌合部
１２ｂ、２０ｂ インロウ部
１３、２５、２６、２７、２８ 硬化層
１４ 外側継手部材
１５ 継手内輪
１５ａ、１８ａ トラック溝
１６ ケージ
１７ トルク伝達ボール
１８ マウス部
１９、４６ａ 肩部
２０、３４、３８ 軸部
２１ 雌ねじ
２２、２３、３３、３５、３７、３９ キー溝
２４、４０ ピン
２９、４５ ワッシャ
３０ 固定ボルト
３０ａ 雄ねじ
３１ パイロット部
４１ａ 加締部
４４ 係合部材
４４ａ 基部
４４ｂ ピン部
５０ ハブ輪
５０ａ、５６ａ 内側転走面
４６ｂ、５０ｂ、６７ａ 小径段部
５１ 複列の転がり軸受
５２ 等速自在継手
５３ 車輪取付フランジ
５４、６７ｂ セレーション
５５ 円筒面
５６ 内輪
５７ 加締部
５８ 外方部材
５８ａ 外側転走面
５８ｂ 車体取付フランジ
５９ 内方部材
６０ ボール
６１ 保持器
６２、６３ シール
６４ 外側継手部材
６５ マウス部
６６ 肩部
６７ 軸部
６７ｃ 雄ねじ
６８ 固定ナット
６９ 継手内輪
７０ ケージ
７１ トルク伝達ボール
δ１ 軸方向すきま
δ２ 径方向すきま

Claims (8)

1. 外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
   一端部に車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる円筒状の小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
   前記両転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
   等速自在継手を構成し、カップ状のマウス部と、このマウス部の底部をなす肩部と、この肩部から軸方向に延びる軸部とを一体に有する外側継手部材と、を備え、
   前記内方部材に前記肩部が衝合するまで前記ハブ輪に前記軸部が内嵌され、この軸部の先端部に締結されるねじによって、前記ハブ輪と外側継手部材が軸方向に分離可能に結合された車輪用軸受装置において、
   前記ハブ輪の内周に、嵌合部およびこの嵌合部より大径に形成されたインロウ部からなる貫通孔が形成され、この貫通孔に前記外側継手部材の軸部が嵌合されると共に、
   前記ハブ輪のアウター側の端部内径に軸方向に延びるキー溝が周方向等配に複数形成され、これらのキー溝に対応するキー溝が前記外側継手部材の軸の先端部外周に周方向等配に複数形成されると共に、
   これらのキー溝がインナー側に向って漸次拡径するように傾斜して形成されて前記ハブ輪のキー溝との間で複数の楔空間が形成され、これらの楔空間にピンが嵌挿され、前記ハブ輪と外側継手部材がトルク伝達可能に結合されていることを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 前記外側継手部材の軸部の先端部に雌ねじが形成されると共に、固定ボルトにワッシャが装着され、このワッシャを前記ピンに当接させ、当該固定ボルトの雄ねじが前記軸部の雌ねじに螺合されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
3. 前記ピンが、断面が円形で円錐状に形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
4. 前記ピンが、断面が矩形で角錐状に形成されている請求項１または２に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記ピンとキー溝の表面に所定の硬化処理が施され、前記キー溝の表面硬さが前記ピンの表面硬さよりも高く、その表面硬さの差が２０ＨＲＣ以上に設定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
6. 前記ピンがワッシャと一体化され、円板状の基部と、この基部の側面から軸方向に突出して円錐状に形成されたピン部を一体に備えた係合部材で構成されている請求項１乃至４いずれかに記載の車輪用軸受装置。
7. 前記軸部が、前記ハブ輪の貫通孔に嵌合する嵌合部と、この嵌合部よりも大径に形成されたインロウ部とで構成され、前記ハブ輪の嵌合部が前記軸部の嵌合部に所定の径方向シメシロを介して圧入されると共に、前記ハブ輪のインロウ部が前記軸部のインロウ部に所定の径方向すきまを介して嵌挿され、前記嵌合面に所定の硬化処理が施されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
8. 前記ハブ輪の小径段部の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部によって前記内輪が所定の軸受予圧が付与された状態で、当該ハブ輪に対して軸方向に固定されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。

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