JP5398999B2 - 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１５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）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。

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、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との分離が可能とされてメンテナンス性に優れ、かつ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外側軌道面、この外側軌道面に対向する内側軌道面、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転動体を有する複列の転がり軸受と、外側継手部材を有する等速自在継手とを備え、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軸部が凹凸嵌合構造を介してハブ輪と分離可能に結合された車輪用軸受装置であって、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、かつこの凹凸嵌合構造は軸方向の引き抜き力付与による分離を許容し、軸部をハブ輪に圧入した状態では、前記ハブ輪と外側継手部材の軸部とが、ねじ孔とこのねじ孔に螺合するボルト部材とを有する装置軸心上のボルト結合手段を介して固定され、前記凹凸嵌合構造の分離状態から、ボルト部材をねじ孔に対して螺進させることで、凸部を凹部に再圧入することができ、凸部の再圧入時にボルト部材を挿通することで、外側継手部材の軸部の圧入方向を案内できるようにしたボルト挿通孔を備え、ボルト部材はねじ部と非ねじ部とを有しており、ボルト挿通孔とボルト挿通孔に挿通したボルト部材の非ねじ部との間に直径隙間があり、この直径隙間を、凹凸嵌合構造における外側継手部材の軸部の最大直径寸法と、凹凸嵌合構造におけるハブ輪の孔部の最小直径寸法との差よりも小さくしたことを特徴とするものである。
この場合、凹凸嵌合構造の凹部が凸部で切削された部分を有するものとするのが好ましい。また、ボルト挿通孔の内径Ｄ２とボルト部材の非ねじ部の外径寸法をＤ１とした時に０．０５ｍｍ＜Ｄ２−Ｄ１＜０．５ｍｍにするのが好ましい。

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。

しかも、外側継手部材の軸部に軸方向の引き抜き力を付与すれば、ハブ輪の孔部から外側継手部材を取外すことができる。また、外側継手部材の軸部をハブ輪の孔部から引き抜いた後において、再度、外側手部材の軸部をハブ輪の孔部に圧入すれば、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再構成することができる。さらに、ハブ輪と外側継手部材の軸部とがボルト結合手段を介して固定されるので、ハブ輪からの外側継手部材の軸部の軸方向の抜けが規制される。また、凹凸嵌合構造の再構成時にはボルト挿通孔によって、ボルト部材およびそれと螺合する外側継手部材の軸部が案内されるので、安定した再圧入が可能である。

この場合、ボルト挿通孔とボルト挿通孔に挿通したボルト部材の非ねじ部との間に直径隙間を設け、この直径隙間を、凹凸嵌合構造における外側継手部材の軸部の最大直径寸法と、凹凸嵌合構造におけるハブ輪の孔部の最小直径寸法との差よりも小さくすれば、芯ずれすることなく軸部を圧入することができる。

ハブ輪の孔部にこの内部を仕切る内壁を設けるとともに、この内壁にボルト挿通孔を設けるのが好ましい。この内壁によって、ボルト挿通孔周辺の剛性が向上する。

前記外側継手部材は、内側継手部材が内装されるマウス部と、このマウス部の底部から突設される前記軸部とを備え、ハブ輪の端部が加締られてその加締部にてハブ輪に外嵌される転がり軸受の内輪を固定するとともに、加締部と、これに相対面する外側継手部材の対向面との間、または前記ボルト結合手段のボルト軸の座面と、この座面を受ける受け面との間の少なくとも一方にシール材を介在させるのが好ましい。

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軸部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、前記軸部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軸部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軸部に圧入することによって、この凸部にて外側継手部材の軸部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、ハブ輪の孔部凹部形成前の凹部形成面の位置に対応するようにするのが好ましい。外側継手部材の軸部に凸部を設ける場合には、ハブ輪の孔部の内径寸法を外側継手部材の軸部の外径に設けた複数の凸部の頂点を結ぶ円の直径寸法より小さくするとともに、前記軸部の凸部間に形成された谷部の底を結ぶ円の直径寸法より大きくする。ハブ輪の孔部の内径面に凸部を設ける場合には、外側継手部材の軸部の外径寸法をハブ輪の孔部に設けた複数の凸部の頂点を結ぶ円の直径寸法より大きくするとともに、前記ハブ輪の孔部の凸部間に形成された谷部の底を結ぶ円の直径寸法より小さくする。

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が、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なる。

凹凸嵌合構造を転がり軸受の軌道面の避直下位置に配置するのが好ましい。すなわち、軸部をハブ輪の孔部に圧入すれば、ハブ輪は膨張する。この膨張によって、転がり軸受の軌道面にフープ応力を発生させる。ここで、フープ応力とは、外径方向に拡径しようとする力をいう。このため、軸受軌道面にフープ応力が発生した場合は、転がり疲労寿命の低下やクラック発生を引き起こすおそれがある。そこで、凹凸嵌合構造を転がり軸受の軌道面の避直下位置に配置することよって、軸受軌道面におけるフープ応力の発生を抑えることができる。

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軸部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。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、ガタによる異音の発生も生じさせない。

また、外側継手部材の軸部に軸方向の引き抜き力を付与することによって、ハブ輪の孔部から外側継手部材を取外すことができるので、各部品の修理・点検の作業性（メンテナンス性）の向上を図ることができる。しかも、各部品の修理・点検後に再度外側継手部材の軸部をハブ輪の孔部に圧入することによって、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成することができる。このため、安定したトルク伝達が可能な車輪用軸受装置を再度構成することができる。

ハブ輪と等速自在継手とがボルト結合手段を介して固定されるので、ハブ輪からの外側継手部材の軸部の軸方向の抜けが規制され、安定した連結状態を維持することができる。また、凹凸嵌合構造の再構成時にはボルト挿通孔によって、ボルト部材およびそれと螺合する外側継手部材の軸部が案内されるので、安定した再圧入が可能であり、前回形成した凹部に凸部がずれることなく嵌入していくことになって、再組立性の向上を図ることができる。

ボルト挿通孔の孔径とボルト部材の非ねじ部の軸径との径差を、凹凸嵌合構造における外側継手部材の軸部の最大直径寸法と凹凸嵌合構造におけるハブ輪の孔部の最小直径寸法との径差よりも小さく設定することにより、ボルト挿通孔が外側継手部材の軸部を圧入する際のガイドとなるので、より安定した再圧入が可能となる。

ハブ輪の孔部の内壁によって、軸部の圧入方向をガイドするガイド構造部の剛性が向上し、外側継手部材の軸部のより安定した圧入が可能となる。

ハブ輪の加締部と、これに相対面する外側継手部材の対向面との間にシール材を介在させれば、この間からの雨水や異物等の凹凸嵌合構造への侵入を防止することができる。また、ボルト結合手段のボルト軸の座面と、この座面を受ける受け面との間この間からの雨水や異物等の凹凸嵌合構造への侵入を防止することができる。

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軸部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、前記軸部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、軸部側の硬度を高くでき、軸部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軸部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軸部に圧入するものでは、軸部側の硬度処理（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。

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、相手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。

凹凸嵌合構造を転がり軸受の軌道面の避直下位置に配置することよって、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。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１４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、複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とが一体化されるとともに、ハブ輪１と、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とが凹凸嵌合構造Ｍを介して分離可能に結合されてなる。

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はその軸孔内径に、図８等に示すように、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が嵌合されている。

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。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、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。

ハブ輪１は、図１と図６に示すように、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とを有する。筒部２０の孔部２２は、軸部嵌合孔２２ａと、反継手側のテーパ孔２２ｂとを有し、軸部嵌合孔２２ａとテーパ孔２２ｂとの間に、内径方向へ突出する内壁２２ｃが設けられている。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。なお、この内壁２２ｃの反軸部嵌合孔側の端面には凹窪部５１が設けられている。

孔部２２は、軸部嵌合孔２２ａよりも反内壁側の開口側に大径部４６と、軸部嵌合孔２２ａよりも内壁側に小径部４８とを有する。大径部４６と軸部嵌合孔２２ａとの間には、テーパ部（テーパ孔）４９ａが設けられている。このテーパ部４９ａ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。

転がり軸受２は、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、ハブ輪１の筒部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、この車輪用軸受装置では、ハブ輪１と内輪２４とで転がり軸受２の内方部材３９を構成する。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。

また、外方部材２５である外輪には、図示省略の車体の懸架装置から延びるナックル３４が取り付けられている。すなわち、外方部材２５の外面全体を円筒面とし、この円筒面２５ａをナックル３４が圧入される圧入面とする。これによって、外方部材２５をナックルの円筒状内径面３４ａに圧入することができる。この場合、ナックル圧入面２５ａとナックル内径面３４ａとの締代によって、ナックル３４と外方部材２５との相対的な軸方向及び周方向のずれを規制するように設定するのが好ましい。例えば、外方部材２５とナックル３４との間の嵌合い面圧×嵌合い面積を嵌合い荷重としたときに、この嵌合い荷重をこの転がり軸受の等価ラジアル荷重で割った値をクリープ発生限界係数とし、このクリープ発生限界係数を予め考慮して、外方部材２５の設計仕様、すなわち外方部材２５とナックル３４の嵌合締代が設定される。

このため、外方部材２５のナックル圧入面２５ａとナックル３４のナックル内径面３４ａとの締代によって、外方部材２５の軸方向の抜け及び周方向のクリープを防止できる。ここで、クリープとは、嵌合締代の不足や嵌合面の加工精度不良等により軸受が周方向に微動して嵌合面が鏡面化し、場合によってはかじりを伴い焼き付きや溶着することをいう。なお、外方部材２５のナックル圧入面２５ａと、ナックル３４の内径面３４ａとにそれぞれ周方向溝を設け、これらの周方向溝の間に抜け止め用の止め輪５９を装着するのが好ましい。

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をアウトボード側へ押圧することによって、この軸受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。

外輪５の軸部１２には、その軸心部に反継手側(反マウス側)の端面に開口するねじ孔５０が設けられている。このねじ孔５０は、その開口部が開口側に向かって拡開するテーパ部５０ａとされている。また、軸部１２の反継手側(反マウス側)の端部には小径部１２ｂが設けられている。すなわち、軸部１２は大径の本体部１２ａと小径部１２ｂとを備える。

凹凸嵌合構造Ｍは、図２と図３に示すように、例えば、軸部１２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の嵌合接触部位（凹部嵌合部位）３８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にて転がり軸受２に予圧を付与するものであるので、外輪５のマウス部１１にて内輪２４に予圧を付与する必要がない。

この場合、外輪５のマウス部１１の底部裏面１１ａを加締部３１の端面３１ａに当接させているが、外輪５のマウス部１１の底部裏面１１ａと加締部３１の端面３１ａとが非接触であってもよい。すなわち、外輪５のマウス部１１の底部裏面１１ａと加締部３１の端面３１ａとが当接している場合、当接面同士が擦れ合うことが原因で異音が発生するおそれがある。このため、非接触とすることによって、異音の発生を無くすようにできる。しかしながら、当接した状態であっても、その当接力、当接面の材質、当接面の仕上がり状態等によっては異音が発生しないように設定できる。このため、本発明では、当接（接触）させている。

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。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、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。

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との接触部の面圧は、ボルト部材５４の締付けトルクの大きさに左右されるが、締付けトルクにより発生する軸力は、凹凸嵌合部の軸方向摩擦力や凹凸嵌合部をさらに成形する力（凹凸嵌合部成形時の圧入荷重）で消費されるため、それ以上の軸力をかけた場合にしか接触面圧は高くならない。従って容易に接触面圧を100MPa以下に抑えることができ、スティックスリップ音は発生しない。

また、反継手側から軸部１２のねじ孔５０にボルト部材５４を螺着している。ボルト部材５４は、図１と図６に示すように、フランジ付き頭部５４ａと、ねじ軸部５４ｂとからなる。ねじ軸部５４ｂは、基端側の非ねじ部５５ａと、先端側のねじ部５５ｂとを有する。この場合、内壁２２ｃにボルト挿通孔５６が設けられ、このボルト挿通孔５６にボルト部材５４の軸部５４ｂが挿通されて、ねじ部５５ｃが軸部１２のねじ孔５０に螺着される。図８に示すように、ボルト挿通孔５６の孔径Ｄ２は、軸部５４ｂの非ねじ部５５ａの外径Ｄ１よりも僅かに大きく設定される。具体的には、０．０５ｍｍ＜Ｄ１−Ｄ２＜０．５ｍｍ程度とされる。なお、ねじ部５５ｃの最大外径は、大径の基部５５ａの外径と同じか基部５５ａの外径よりも僅かに小さい程度とする。

本車輪用軸受装置では、図２に示すように、圧入時に軸部１２の圧入のガイドを行う軸部圧入ガイド部Ｍ１を凸部圧入開始側に設けている。この場合、孔部２２のテーパ部４９ａに設けられる雌スプライン４４からなる。すなわち、図４（ａ）に示すように、テーパ部４９ａの軸部嵌合孔２２ａ側に周方向に沿って所定ピッチ（この場合、凸部３５の配置ピッチと同一ピッチ）にガイド用凹部４４ａを設ける。

この場合、図６に示すように、ガイド用凹部４４ａの底部径寸法Ｄ６を凸部３５の最大外径、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）Ｄ３よりも大きくして、凸部３５の頂部とガイド用凹部４４ａの底部との間に、図４（ａ）に示すように、径方向隙間Ｃ１を形成している。

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。このスプライン４１は、軸部１２の本体部１２ａの小径部側に設けられている。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、その後に焼入れ行う方法である。軸部１２のスプライン４１のモジュールを０．５以下の小さい歯とする。ここで、モジュールとは、ピッチ円直径を歯数で割ったものである。

ハブ輪１の孔部２２の内径面３７（つまり、軸部嵌合孔２２aの内径面）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。さらに、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、孔部２２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（ハブ輪内径）Ｄ４を、凹凸嵌合構造Ｍにおける軸部１２の最大直径寸法、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）Ｄ３よりも小さく、軸部１２の凸部間に形成された谷部の最小直径寸法、つまりスプライン４１の谷部４１ｂの底を結ぶ円の直径寸法Ｄ５よりも大きく設定される。すなわち、Ｄ５＜Ｄ４＜Ｄ３とされる。また、孔部２２の大径部４６の孔径寸法Ｄ７よりもＤ３を小さく設定する。

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。なお、スプライン４１を形成することによって構成された凸部３５の圧入開始端面３５ａは、軸部１２の軸線方向に対して直交する平坦面とされる。

そして、図６に示すように、ハブ輪１の軸心と等速自在継手３の外輪５の軸心とを合わせた状態とする。この状態で、ハブ輪１に対して、外輪５の軸部１２を挿入（圧入）していく。すなわち、軸部圧入ガイド部Ｍ１の各ガイド用凹部４４ａに、軸部１２の各凸３５を嵌合させる。これによって、ハブ輪１の軸心と外輪５の軸心とが一致した状態となる。この際、各ガイド用凹部４４ａの凹凸嵌合構造側の端部が、圧入方向に対して直交する平坦面７７ａ（図２参照）であるので、凸部３５の圧入開始端面３５ａを受けることができ、この状態から圧入していくことができる。この際、前記したように、軸部嵌合孔２２aの内径面３７の径寸法Ｄ４と、スプライン４１の最大直径寸法Ｄ３と、スプライン４１の最小直径寸法Ｄ５とが前記のような関係であり、しかも、凸部３５の硬度が内径面３７の硬度よりも３０ポイント以上大きいので、軸部１２をハブ輪１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。

この圧入は、マウス部１１の底部裏面１１ａがハブ輪１の加締部３１の端面３１ａに当接するまで行われる。この際、図５に示すように、軸部１２の小径部１２ｂの端面５２が内壁２２ｃの端面５３に当接しない状態に維持される。このように圧入されれば、図３（ａ）（ｂ）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、孔部２２の軸部嵌合孔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。すなわち、軸部１２側のスプライン（雄スプライン）４１によって、ハブ輪１の孔部２２の内径面に、雄スプライン４１に密着する雌スプライン４２が形成される。

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のボール接触部位置に対して径方向に対応しない位置である。

圧入後には、反継手側から軸部１２のねじ孔５０にボルト部材５４を螺着する。このように、ボルト部材５４を軸部１２のねじ孔５０に螺着することによって、ボルト部材５４の頭部５４ａのフランジ部６０が内壁２２ｃの凹窪部５１に嵌合する。これによって、ボルト部材５４の頭部５４ａと凹凸嵌合構造Ｍとで、またはボルト部材５４の頭部５４ａとマウス部１１の底部底面（バック面）１１ａとでハブ輪１を挟持する状態となって、ハブ輪１と等速自在継手３とが一体化される。このように、ボルト部材５４と、このボルト部材５４が螺合するねじ孔５０等をもって、ハブ輪１と外輪５の軸部１２とが連結される装置軸心上のボルト結合手段Ｍ５が構成される。

この場合、ボルト挿通孔５６の孔径Ｄ２とボルト部材５４の非ねじ部５５ａの軸径Ｄ１との径差（直径隙間）をΔｄとし、凹凸嵌合構造Ｍにおける軸部１２の最大直径寸法Ｄ３と凹凸嵌合構造Ｍにおけるハブ輪の孔部２２の最小直径寸法Ｄ４（雌スプライン４２の山部の頂点を結んだ円の直径寸法：図８参照）との径差をΔｄ２としたときに、０＜Δｄ＜Δｄ２とする。

この場合、ボルト部材５４の座面６０ａと内壁２２ｃとの間をシール材(図示省略)を介在させてもよい。例えば、ボルト部材５４の座面６０ａに、塗布後に硬化して座面６０ａと内壁２２ｃの凹窪部５１の底面と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。また、シール材を、内壁２２ｃ側に塗布するようにしても、座面６０ａ側および内壁２２ｃ側に塗布するようにしてもよい。

加締部３１と、外輪５のマウス部１１の底部底面１１ａとを接触させることによって、軸部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。

また、加締部３１の端面３１ａと、マウス部１１の底部裏面１１ａとが接触しているが、この加締部３１の端面３１ａとマウス部１１の底部裏面１１ａとの間に、前記シール材（シール剤）を介在させてもよい。この場合、端面３１ａ側にシール材を塗布しても、底部裏面１１ａ側にシール材を塗布しても、端面３１ａ側及び底部裏面１１ａ側にシール材を塗布してもよい。

このように、本発明では、軸部１２の凸部３５とハブ輪１の凹部３６との嵌合接触部位３８全域が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。しかも、凹部３６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、しかも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。

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。

軸部圧入ガイド部Ｍ１を設けたので、軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入する際には、軸部圧入ガイド部Ｍ１に沿って圧入させていくことができる。

ところで、軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入していけば、形成されるはみ出し部４５は、図２と図５に示すように、カールしつつ軸部１２の小径部１２ｂの外径側に設けられる空間からなる空間の収納部５７に収納されて行く。ここで、はみ出し部４５は、凸部３５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、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であるはみ出し部４５が収納部５７内に入り込んでいく。

このように、前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部４５を収納する収納部５７を設けることによって、はみ出し部４５をこの収納部５７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を収納部５７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、組立作業工数の減少を図ることができて、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。

ボルト結合手段Ｍ５によって、ハブ輪１からの軸部１２の軸方向の抜けが規制され、長期にわたって安定したトルク伝達が可能となる。

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。

ハブ輪１と外輪５の軸部１２とのボルト固定を行うボルト部材５４の座面６０ａと、内壁２２ｃとの間にシール材を介在させたり、加締部３１の端面３１ａとマウス部１１の底部裏面１１ａとの間にシール材を介在させたりすることによって、このボルト部材５４からの凹凸嵌合構造Ｍへ雨水や異物の侵入が防止され、品質向上を図ることができる。

また、凸部３５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。すなわち、凸部３５の相手側に対する圧入代を十分にとることができる。これによって、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。

図１等に示す実施形態では、外輪５の軸部１２に凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を設けるとともに、この凸部３５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、軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入するものであれば、軸部側の硬度を高くでき、軸部の剛性を向上させることができる。

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２を提供することができる。

前記実施形態のように、軸部１２に形成するスプライン４１は、モジュールが０．５以下の小さい歯を用いたので、このスプライン４１の成形性の向上を図ることができるとともに、圧入荷重の低減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。

ところで、図１に示す状態から、ボルト部材５４を螺退させることによって、ボルト部材５４を取外せば、ハブ輪１から外輪５を引き抜くことができる。すなわち、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合力は、外輪５に対して所定力以上の引き抜き力を付与することにより引き抜くことができるものである。

例えば、図７に示すような治具７０にてハブ輪１と等速自在継手３とを分離することができる。治具７０は、基盤７１と、この基盤７１のねじ孔７２に螺進退可能に螺合する押圧用ボルト部材７３と、軸部１２のねじ孔５０に螺合されるねじ軸７６とを備える。基盤７１には貫孔７４が設けられ、この貫孔７４にハブ輪１のボルト３３が挿通され、ナット部材７５がこのボルト３３に螺合される。この際、基盤７１とハブ輪１のフランジ２１とが重ね合わされて、基盤７１がハブ輪１に取り付けられる。

このように基盤７１をハブ輪１に取り付けた後、又は基盤７１を取り付ける前に、基部７６ａが内壁２２ｃから反継手側へ突出するように、軸部１２のねじ孔５０にねじ軸７６を螺合させる。この基部７６ａの突出量は、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さよりも長く設定される。ねじ軸７６と、押圧用ボルト部材７３とは、同一軸心上（この車輪用軸受装置の軸心上）に配設される。

その後は、押圧用ボルト部材７３を反継手側から基盤７１のねじ孔７２に螺着し、この状態で、矢印のようにねじ軸７６側へ螺進させる。この際、ねじ軸７６と、押圧用ボルト部材７３とは、同一軸心上（この車輪用軸受装置の軸心上）に配設されているので、この螺進によって、押圧用ボルト部材７３がねじ軸７６を矢印方向へ押圧する。これによって、外輪５がハブ輪１に対して矢印方向へ移動して、ハブ輪１から外輪５が外れる。

また、ハブ輪１から外輪５が外れた状態からは、例えば、ボルト部材５４を使用して再度、ハブ輪１と外輪５とを連結することができる。すなわち、ハブ輪１から基盤７１を取外すとともに、軸部１２からねじ軸７６を取外した状態として、図１０（ａ）に示すように、軸部１２の凸部３５をガイド用凹部４４ａに嵌合させる。これによって、軸部１２側の雄スプライン４１と、前回の圧入によって形成されたハブ輪１の雌スプライン４２との位相が合う。この際、図４（ａ）に示すように、凸部３５の頂部とガイド用凹部４４ａの底部との間に径方向隙間Ｃ１が形成される。

この状態で、図９に示すように、ボルト部材５４をボルト挿通孔５６を介して軸部１２のねじ孔５０に螺合させ、ボルト部材５４をねじ孔５０に対して螺進させる。これによって、図１０（ｂ）に示すように、軸部１２がハブ輪１内へ嵌入していく。この際、孔部２２が僅かに拡径した状態となって、軸部１２の軸方向の進入を許容し、マウス部１１の底部裏面１１ａが加締部３１の端面３１ａに当接するまで侵入する。この場合、同時に図１０（ｃ）に示すように、凸部３５の端面３５ａが凹部３６の端面３６ａに当接する。軸方向の移動が停止した状態となれば、孔部２２が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、前回の圧入と同様、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を確実に再構成することができる。

なお、軸部１２のねじ孔５０の開口部が開口側に向かって拡開するテーパ部５０ａとさているので、ねじ軸７６やボルト部材５４をねじ孔５０に螺合させ易い利点がある。

ところで、１回目（孔部２２の内径面３７に凹部３６を成形する圧入）では、圧入荷重が比較的大きいので、圧入のために、プレス機等を使用する必要がある。これに対して、このような再度の圧入では、圧入荷重を１回目の圧入荷重よりも小さいため、プレス機等を使用することなく、安定して正確に軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入することができる。このため、現場での外輪５とハブ輪１との分離・連結が可能となる。

しかも、ボルト挿通孔５６の孔径Ｄ２とボルト部材５４の非ねじ部５５ａの軸径Ｄ１との径差（直径隙間）をΔｄとし、凹凸嵌合構造Ｍにおける軸部１２の最大直径寸法Ｄ３と凹凸嵌合構造Ｍにおけるハブ輪の孔部２２の最小直径寸法Ｄ４との差をΔｄ２としたときに、０＜Δｄ＜Δｄ２としている。従って、ボルト挿通孔５６の孔径Ｄ２とボルト部材５４の非ねじ部５５ａの軸径Ｄ１との径差は、軸部１２の前記最大直径寸法Ｄ３とハブ輪の前記最小直径寸法Ｄ４との径差よりも小さくなる。これにより、ボルト挿通孔５６が外輪５の軸部１２の再圧入時に軸部の圧入方向をガイドする軸部圧入ガイド構造部Ｍ３となるので、再圧入時には軸部圧入ガイド構造部Ｍ３によって、芯ずれすることなく、軸部の圧入が案内される。このため、安定した再圧入が可能であり、前回形成した凹部３６に凸部３５がずれることなく嵌入していくことになって、再組立性の向上を図ることができる。

このように、外輪５の軸部１２に軸方向の引き抜き力を付与することによって、ハブ輪１の孔部２２から外輪５を取外すことができるので、各部品の修理・点検の作業性（メンテナンス性）の向上を図ることができる。しかも、各部品の修理・点検後に再度外輪５の軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入することによって、凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位３８全域が密着する凹凸嵌合構造Ｍを構成することができる。このため、安定したトルク伝達が可能な車輪用軸受装置を再度構成することができる。

軸部圧入ガイド部Ｍ１では、凸部３５の位相と、他方の凹部３６の位相とを一致させるガイド用凹部４４ａを有しているので、再度、外側手部材の軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入する際に、前回の圧入によって形成された凹部３６に嵌入して行き、凹部３６を損傷させることがない。このため、再度、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が生じない凹凸嵌合構造Ｍを高精度に構成することができる。

凸部３５の頂部とガイド用凹部４４ａの底部との間等に隙間を形成することによって、圧入前工程での凸部３５のガイド用凹部４４ａへの嵌入を容易にでき、しかも、ガイド用凹部４４ａが凸部３５の圧入の妨げにならない。このため、組立性の向上を図ることができる。

なお、ボルト挿通孔５６の軸方向長さとしても、短すぎると、安定したガイドを発揮できず、逆に長すぎると、内壁２２ｃの厚さ寸法が大となって、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さを確保できないとともに、ハブ輪１の重量が大となる。このため、これらを考慮して種々変更することができる。

前記実施形態では、図４（ａ）に示すように、凸部３５の頂部とガイド用凹部４４ａの底部との間に径方向隙間Ｃ１が形成されているが、図４（ｂ）に示すように、凸部３５の側部とガイド用凹部４４ａの側部との間に周方向隙間Ｃ２、Ｃ２を形成するようにしてもよい。また、図４（ｃ）に示すように、凸部３５の頂部とガイド用凹部４４ａの底部との間に径方向隙間Ｃ１、および凸部３５の側部とガイド用凹部４４ａの側部との間に周方向隙間Ｃ２を形成するようにしてもよい。このような隙間を形成することによって、圧入前工程での凸部３５のガイド用凹部４４ａへの嵌入を容易にでき、しかも、ガイド用凹部４４ａが凸部３５の圧入の妨げにならない。

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１１（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、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、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、相手側の山部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。

なお、図１１（ａ）における凸部３５は断面台形（富士山形状）としているが、凸部３５の形状としては、図１１（ｂ）に示すように、インボリュート歯形状であってもよい。

軸部圧入ガイド部Ｍ１としては、図１２に示すものであってもよい。図１２（ａ）では、ガイド用凹部４４ａの凹凸嵌合構造Ｍ側の端部が、圧入方向（圧入進行方向）に沿って縮径する傾斜する傾斜面７７ｂとしている。すなわち、傾斜面７７ｂの傾斜角度θとしては、例えば４５°程度としている。

図１２（ｂ）（ｃ）は、ガイド用凹部４４ａの径方向深さ寸法が圧入方向に沿って縮径するものである。また、図１２（ｂ）では、凹凸嵌合構造Ｍ側の端部を圧入方向に直交する平坦面７７ａとし、図１２（ｃ）では、凹凸嵌合構造Ｍ側の端部を圧入方向（圧入進行方向）に沿って縮径する傾斜する傾斜面７７ｂとしている。

ガイド用凹部４４ａの凹凸嵌合構造側の端部が、圧入方向に直交する平坦面７７ａであれば、軸部１２を孔部２２に圧入する際において、この平坦面７７ａで軸部１２を受けることができる。また、傾斜面７７ｂであれば、凸部３５をガイド用凹部４４ａから相手側の凹部３６へ安定して嵌入させることができる。ガイド用凹部４４ａの径方向深さが圧入方向に沿って縮径するものであっても、凸部３５をガイド用凹部４４ａから相手側の凹部３６へ安定して嵌入させることができる。

次に、図１３は第２実施形態を示し、この場合、ハブ輪１に内壁２２ｃを設けず、この内壁２２ｃの代わりに、リング体８０をハブ輪１の孔部２２に装着している。すなわち、ハブ輪１の孔部２２にリング嵌合用切欠部８１を設け、このリング嵌合用切欠部８１にリング体８０を嵌合させている。この際、リング嵌合用切欠部８１の切欠端面８１ａにリング体８０が係合する。リング体８０は、その外径とリング嵌合用切欠部８１の内径とのクリアランスを極力詰めるかリング体８０をリング嵌合用切欠部８１に圧入するのが好ましい。

また、リング体８０には、ボルト部材５４が挿通されるボルト挿通孔８２が形成される。このボルト挿通孔８２は、前記第１実施形態のボルト挿通孔５６と同様、孔径Ｄ２とボルト部材５４の非ねじ部５５ａの軸径Ｄ１との径差Δｄとし、凹凸嵌合構造Ｍにおける外輪５の軸部外径Ｄ３と凹凸嵌合構造Ｍにおけるハブ輪内径Ｄ４との径差をΔｄ２としたときに、０＜Δｄ＜Δｄ２としている。

図１３に示す車輪用軸受装置の他の構成は、図１に示す車輪用軸受装置と同様であるので、図１と同一部材を図１と同一の符号を附してそれらの説明を省略する。

このため、図１３に示す車輪用軸受装置であっても、図１に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。しかも、ボルト挿通孔８２をハブ輪１とは別部材のリング体８０に形成するものであるので、ボルト挿通孔８２を高精度に安定して形成することができる。また、リング体８０が損傷等した場合にも、交換することができ、ハブ輪１全体を交換する必要がなく、コスト低減を図ることができる。

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１４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６１（山部６１ａ及び谷部６１ｂ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６１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６１の山部６１ａである凸部３５の頂点を結ぶ円の直径寸法（凸部３５の最小直径寸法）Ｄ８を、軸部１２の外径寸法Ｄ６よりも小さく、スプライン６１の谷部６１ｂの底を結ぶ円の直径寸法（凸部間の最大直径寸法）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。

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１４（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６２が形成される。

この図１４に示すものでも、軸部圧入ガイド部Ｍ１を設けるのが好ましい。この場合、軸部１２側にガイド用凹部４４ｂを設ければよい。また、凸部３５の頂部とガイド用凹部４４ａの底部との間に径方向隙間Ｃ１を形成したり、凸部３５の側部とガイド用凹部４４ａの側部との間に周方向隙間Ｃ２、Ｃ２を形成したり、さらには、径方向隙間Ｃ１及び周方向隙間Ｃ２、Ｃ２を形成したりすることができる。

図１４に示す場合であっても、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５７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。

このように、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７に凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を設けるとともに、この凸部３５の軸方向端部の硬度を外輪５の軸部１２の外径部よりも高くして、圧入するものでは、軸部側の硬度処理（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（外輪５）の生産性に優れる。

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１１（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を形成し、このスプライン４１の山部（凸歯）４１ａ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。

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、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。

さらに、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、収納部５７の容積を小さくでき、収納部５７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、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。

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。また、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。

ハブ輪１と軸部１２とのボルト固定を行うボルト部材５４の座面６０ａと、内壁２２ｃとの間に介在されるシール材は、前記実施形態ではボルト部材５４の座面６０ａ側に樹脂を塗布して構成していたが、逆に、内壁２２ｃ側に樹脂を塗布するようにしてもよい。また、座面６０ａ側および内壁２２ｃ側に樹脂を塗布するようにしてもよい。なお、ボルト部材５４を螺着した際において、ボルト部材５４の座面６０ａと、内壁２２ｃの凹窪部５１の底面とが密着性に優れるものであれば、このようなシール材を省略することも可能である。すわなち、凹窪部５１の底面を研削することによって、ボルト部材５４の座面６０ａとの密着性を向上させたりすることができる。もちろん、凹窪部５１の底面を研削することなく、いわゆる旋削仕上げ状態であっても、密着性を発揮できれば、シール材を省略することができる。

ガイド用凹部４４ａとしては、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、凸部３５との間に隙間Ｃ１、Ｃ２が形成されることになるが、これらの隙間寸法としては、圧入時に芯ずれや芯傾きが生ぜず、しかも、凸部３５がガイド用凹部４４ａの内面に圧接して圧入荷重の増大を招かないものであればよい。また、ガイド用凹部４４ａの軸方向長さとしても任意に設定でき、長ければ、芯合わせ上好ましいが、ハブ輪１の孔部２２の軸方向長さからその上限は限られる。逆にハブ輪１の孔部２２の軸方向長さが短ければ、ガイドとして機能せずに、芯ずれや芯傾きが生じるおそれがある。このため、ガイド用凹部４４ａの軸方向長さをこれらを考慮して決定する必要がある。

また、ガイド用凹部４４ａの断面形状としては、凸部３５が嵌合可能なものであればよく、図４に示すものに限るものではない。凸部３５の断面形状等に応じて種々変更できる。ガイド用凹部４４ａの数としても、凸部３５の数に合わせることなく、凸部３５の数よりも少なくても、多くてもよい。要は、いくつかの凸部３５がいくつかのガイド用凹部４４ａに嵌合して、凸部３５の位相と、前回の圧入で形成された凹部３６の位相とが一致すればよい。

ガイド用凹部４４ａの端部の傾斜面７７ｂの傾斜角度θやガイド用凹部４４ａの底部の傾斜角度θ１も任意に変更できる。傾斜面７７ｂの傾斜角度θが９０°に近ければ、圧入方向に直交する平坦面７７ａと機能的に同じとなり、傾斜角度θが小さければ、ガイド用凹部４４ａが長くなって、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さが短くなる。また、底部の傾斜角度θ１が大きくなれば、ガイド用凹部４４ａの構成が困難となり、逆に小さければ、傾斜させる場合の機能を発揮できない。このため、各傾斜角度θ、θ１をこれらを考慮して設定する必要がある。

前記実施形態における転がり軸受２の外方部材２５では車体取付用フランジを有さないものであったが、外方部材２５として車体取付用フランジを備えたものであってもよい。

本発明の第１実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。 前記凹凸嵌合構造の拡大縦断面図である。 前記車輪用軸受装置の凹凸嵌合構造を示し、（ａ）は図２のＺ−Ｚ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ部拡大図である。 前記車輪用軸受装置の軸部圧入ガイド部を示し、（ａ）は図２のＷ−Ｗ線断面であり、（ｂ）は軸部圧入ガイド部の第１変形例を示す拡大断面図であり、（ｃ）は軸部圧入ガイド部の第２変形例を示す拡大断面図である。 前記車輪用軸受装置の要部拡大図である。 前記車輪用軸受装置の分解状態を示す断面図である。 凹凸嵌合構造の分離方法を示す断面図である。 再圧入方法を示す断面図である。 再圧入方法を示す断面図である。 再圧入方法を示し、（ａ）は圧入直前状態を示す断面図であり、（ｂ）は圧入途中を示す断面図であり、（ｃ）は圧入完了状態を示す断面図である。 凹凸嵌合構造の変形例を示す断面図である。 軸部圧入ガイド構造を示し、（ａ）は第１変形例の断面図であり、（ｂ）は第２変形例の断面図であり、（ｃ）は第３変形例の断面図である。 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。 本発明の第３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。 従来の車輪用軸受装置の断面図である。

１ ハブ輪
２ 軸受
３ 等速自在継手
１１ マウス部
２２ 孔部
２２ｃ 内壁
２４ 内輪
３１ 加締部
３５ 凸部
３６ 凹部
３８ 嵌合接触部位
５４ ボルト部材
５５ａ 非ねじ部
５６ ボルト挿通孔
６０ａ 座面
Ｍ 凹凸嵌合構造
Ｍ３ 軸部圧入ガイド構造部
Ｍ５ ボルト結合手段

Claims (11)

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外側軌道面、この外側軌道面に対向する内側軌道面、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転動体を有する複列の転がり軸受と、外側継手部材を有する等速自在継手とを備え、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軸部が凹凸嵌合構造を介してハブ輪と分離可能に結合された車輪用軸受装置であって、
   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、かつこの凹凸嵌合構造は軸方向の引き抜き力付与による分離を許容し、
   軸部をハブ輪に圧入した状態では、前記ハブ輪と外側継手部材の軸部とが、ねじ孔とこのねじ孔に螺合するボルト部材とを有する装置軸心上のボルト結合手段を介して固定され、前記凹凸嵌合構造の分離状態から、ボルト部材をねじ孔に対して螺進させることで、凸部を凹部に再圧入することができ、
   凸部の再圧入時にボルト部材を挿通することで、外側継手部材の軸部の圧入方向を案内できるようにしたボルト挿通孔を備え、
   ボルト部材はねじ部と非ねじ部とを有しており、ボルト挿通孔とボルト挿通孔に挿通したボルト部材の非ねじ部との間に直径隙間があり、この直径隙間を、凹凸嵌合構造における外側継手部材の軸部の最大直径寸法と、凹凸嵌合構造におけるハブ輪の孔部の最小直径寸法との差よりも小さくしたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 凹凸嵌合構造の凹部が凸部で切削された部分を有する請求項１記載の車輪用軸受装置。
3. ボルト挿通孔の内径Ｄ２とボルト部材の非ねじ部の外径寸法をＤ１とした時に０．０５ｍｍ＜Ｄ２−Ｄ１＜０．５ｍｍである請求項１または２何れか１項に記載の車輪用軸受装置。
4. ハブ輪の孔部にこの内部を仕切る内壁を設けるとともに、この内壁に前記ボルト挿通孔を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
5. 前記外側継手部材は、内側継手部材が内装されるマウス部と、このマウス部の底部から突設される前記軸部とを備え、ハブ輪の端部が加締られてその加締部にてハブ輪に外嵌される転がり軸受の内輪を固定するとともに、加締部と、これに相対面する外側継手部材の対向面との間、または前記ボルト結合手段のボルト部材の座面と、この座面を受ける受け面との間の少なくとも一方にシール材を介在させ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. 外側継手部材の軸部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、前記軸部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〜請求項５のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
7. ハブ輪の孔部の内径面の内径寸法を、外側継手部材の軸部に設けた複数の凸部の頂点を結ぶ円の直径寸法よりも小さく、前記軸部の凸部間に形成された谷部の底を結ぶ円の直径寸法よりも大きく設定したことを特徴とする請求項６に記載の車輪用軸受装置。
8. 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軸部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軸部に圧入することによって、この凸部にて外側継手部材の軸部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〜請求項５のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
9. 外側継手部材の軸部の外径寸法を、ハブ輪の孔部に設けた複数の凸部の頂点を結ぶ円の直径寸法よりも大きくするとともに、前記ハブ輪孔部の凸部間に形成された谷部の底を結ぶ円の直径寸法より小さく設定したことを特徴とする請求項８に記載の車輪用軸受装置。
10. 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９のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
11. 凹凸嵌合構造を、前記転がり軸受の軌道面の避直下位置に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の車輪用軸受装置。

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