JP6253906B2

JP6253906B2 - 車輪用軸受装置

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Publication number: JP6253906B2
Application number: JP2013147637A
Authority: JP
Inventors: 乗松　孝幸; 孝幸乗松; 勉永田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2033-07-16
Also published as: JP2014198551A

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車輪用軸受装置に関する。

従来の車輪用軸受装置は、例えば、図２８に示すように、ハブ輪１０１、内輪１０２、複列の転動体１０３，１０４および外輪１０５からなる車輪用軸受１０６と等速自在継手１０７とで主要部が構成されている。

ハブ輪１０１は、その外周面にアウトボード側の内側軌道面１０８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。そ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。ハブ輪１０１のインボード側外周面に形成された小径段部１１１に内輪１０２を嵌合させ、その内輪１０２の外周面にインボード側の内側軌道面１１２が形成されている。ハブ輪１０１の軸孔の内周面には、等速自在継手１０７をトルク伝達可能に連結するための雌スプライン１１３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１０８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１１２とで複列の内側軌道面を構成している。内輪１０２をハブ輪１０１の小径段部１１１に圧入し、その小径段部１１１の端部を外側に加締め、その加締め部１１４でもって内輪１０２を抜け止めしてハブ輪１０１と一体化し、車輪用軸受１０６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１０８，１１２と対向する複列の外側軌道面１１５，１１６が形成され、外周面に車体（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。そ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取り付け孔１１８を利用してボルト等で固定される。

車輪用軸受１０６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１０８，１１２と外輪１０５の内周面に形成された外側軌道面１１５，１１６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１１９，１２０により円周方向等間隔に支持した構造を有する。

車輪用軸受１０６の両端開口部には、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１２１，１２２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等の潤滑剤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１０７の外側継手部材１２３をハブ輪１０１に連結することにより、車輪用軸受装置が構成される。外側継手部材１２３は、内側継手部材、ボールおよびケージからなる内部部品（図示せず）を収容したカップ状のマウス部１２４と、そのマウス部１２４から軸方向に一体に延びるステム部１２５とで構成されている。ステム部１２５の外周面には、ハブ輪１０１とトルク伝達可能に連結するための雄スプライン１２６が形成されている。

外側継手部材１２３のステム部１２５をハブ輪１０１の軸孔に圧入し、そのステム部１２５の端部に形成された雄ねじ部１２９にナット１２７を螺合させ、そのナット１２７をハブ輪１０１の端面に係止させた状態で締め付けることにより、等速自在継手１０７をハブ輪１０１に固定している。このナット１２７の締め付け力（軸力）でもってハブ輪１０１の加締め部１１４に外側継手部材１２３の肩部１２８を当接させている。このようにして、ステム部１２５の雄スプライン１２６とハブ輪１０１の雌スプライン１１３を嵌合させることにより、等速自在継手１０７から車輪用軸受１０６へのトルク伝達が可能となっている。

この車輪用軸受装置では、ハブ輪１０１の加締め部１１４とその加締め部１１４に対向する外側継手部材１２３の肩部１２８とが、ナット１２７の締め付け力（軸力）でもって当接した状態にある。このことから、車両発進時、静止状態にある車輪用軸受１０６に対して等速自在継手１０７から回転トルクが負荷されると、雌雄スプライン１１３，１２６を介して外側継手部材１２３からハブ輪１０１へ回転トルクを伝達しようとするが、外側継手部材１２３の捩れによりハブ輪１０１の加締め部１１４と外側継手部材１２３の肩部１２８との間で急激な滑りが発生する。この急激な滑りが原因となって、カッキン音と通称されるスティックスリップ音が発生することがある。

このスティックスリップ音を未然に防止する手段として、急激な滑りが発生しないように、ハブ輪１０１の加締め部１１４と外側継手部材１２３の肩部１２８との当接面での摩擦抵抗を大きくする手段が講じられている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、摩擦抵抗を大きくする手段として、外側継手部材１２３の肩部１２８の当接面に、放射状、楕円形状あるいはクロスハッチング状の凹凸部を形成する構造や、外側継手部材１２３の肩部１２８の当接面に、ゴムや樹脂製の間座を設けた構造が開示されている。

また、スティックスリップ音を未然に防止する他の手段として、急激な滑りが発生しないように、ハブ輪１０１の加締め部１１４と外側継手部材１２３の肩部１２８との当接面での摩擦抵抗を小さくする手段が講じられている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２では、ハブ輪１０１の加締め部１１４の当接面に凹溝を形成し、その凹溝内にグリースを充填するようにした構造が開示されている。

特開２００３−９７５８８号公報特開２００３−１３６９０８号公報

ところで、特許文献１，２に開示された従来の車輪用軸受装置では、ハブ輪１０１の加締め部１１４と外側継手部材１２３の肩部１２８との当接面での摩擦抵抗を大きくしたり、逆に、ハブ輪１０１の加締め部１１４と外側継手部材１２３の肩部１２８との当接面での摩擦抵抗を小さくしたりすることにより、急激な相対滑りが発生しないようにして、スティックスリップ音を未然に防止するようにしている。

しかしながら、摩擦抵抗を大きくする手段として、外側継手部材１２３の肩部１２８の当接面に、凹凸部を形成したり、あるいは間座を設けたりしなければならない。また、摩擦抵抗を小さくする手段として、ハブ輪１０１の加締め部１１４の当接面に凹溝を形成しなければならない。このように、当接面での摩擦抵抗を変える処理として、凹凸部の形成や凹溝の形成を必要としたり、別部材としての間座を必要とすることから、車輪用軸受装置のコストアップを招くという問題があった。

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、当接面での摩擦抵抗を変える処理が不要で、簡便な手段によりスティックスリップ音を未然に防止し得る車輪用軸受装置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、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からなる車輪用軸受を備え、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することにより車輪用軸受に等速自在継手をねじ締め付け構造により結合させ、内方部材の端部に外側継手部材の肩部を当接させた車輪用軸受装置において、ハブ輪と外側継手部材のステム部のうちのいずれか一方に形成されて軸方向に延びる複数の凸部を、凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する複数の凹部が形成された他方に、ねじ締め付けにより発生する軸力以下の引き込み力で凸部の周方向側壁部による凹部形成面の切削でもって圧入し、その他方に凸部の周方向側壁部の形状を転写することにより、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着し、凹部が凸部の径方向先端部に対して隙間を有する凹凸嵌合構造を構成し、ねじ締め付けにより発生する軸力と圧入力により発生する軸力との差を３２ｋＮ以下としたことを特徴とする。

本発明では、ハブ輪と外側継手部材のステム部のうちのいずれか一方に軸方向に延びる複数の凸部を形成すると共に他方に凸部に対して締め代を有する凹部を予め形成しておく。ハブ輪と外側継手部材のステム部のうちのいずれか一方を他方に圧入することにより、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。

この際、凸部により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、相手側の凹部形成面に凸部の形状を転写する。この時、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ハブ輪の内径が僅かに拡径した状態となって、凸部の軸方向の相対的移動が許容される。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、凸部と凹部との嵌合接触部位全域で密着し、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。

ここで、凸部に対して締め代を有する凹部を予め形成していることから、ねじ締め付けにより発生する軸力以下でハブ輪に対して外側継手部材を圧入することができる。その結果、ハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入するに際して、専用の治具を別に用意する必要がなく、車輪用軸受装置を構成する部品を利用したねじ締め付けでもって等速自在継手を簡易に車輪用軸受に結合させることができる。

本発明では、ねじ締め付けにより発生する軸力と圧入力により発生する軸力との差を３２ｋＮ以下とする。このように、ねじ締め付けにより発生する軸力と圧入力により発生する軸力との差を３２ｋＮ以下とすることにより、ねじ締め付けにより発生する軸力と圧入力により発生する軸力との差、つまり、内方部材の端部と外側継手部材の肩部との当接面に発生する軸力を３２ｋＮ以下とすることになる。その結果、内方部材の端部と外側継手部材の肩部との当接面での面圧を小さくすることができ、車両発進時に車輪用軸受に対して等速自在継手から回転トルクが負荷された場合、当接面で急激な滑りが発生することを回避でき、スティックスリップ音の発生を未然に防止することができる。

本発明におけるねじ締め付け構造は、外側継手部材のステム部の軸端に形成された雌ねじ部と、その雌ねじ部に螺合した状態でハブ輪に係止される雄ねじ部とで構成された構造が可能である。この構造では、ステム部の雌ねじ部に雄ねじ部を螺合させることによりその雄ねじ部をハブ輪に係止させた状態で締め付けることによって、等速自在継手をハブ輪に固定することになる。

本発明における凸部は外側継手部材のステム部に設けられ、凹部はハブ輪に設けられた構造が望ましい。このような構造を採用すれば、外側継手部材のステム部をハブ輪に圧入することにより、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容易に構成することができる。

本発明では、外側継手部材のステム部に凸部が設けられ、ハブ輪に凹部が設けられた構造において、内方部材の端部が当接する外側継手部材の肩部から凸部までの軸方向長さをステム部の最大外径で除算した値を０．３以下とし、ステム部の軸方向長さをステム部の最大外径で除算した値を１．３以下とすることが望ましい。このように、ステム部の最大外径に対する軸方向長さを設定すれば、車両発進時に車輪用軸受に対して等速自在継手から回転トルクが負荷された場合、凹凸嵌合構造における有効嵌合長を確保した上で外側継手部材の捩れ量を少なくすることができる。その結果、内方部材の端部と外側継手部材の肩部との当接面で急激な滑りが発生することを確実に回避でき、スティックスリップ音の発生を未然に防止することができる。

本発明によれば、ハブ輪と外側継手部材のステム部のうちのいずれか一方に形成されて軸方向に延びる複数の凸部を、その凸部に対して締め代を有する複数の凹部が形成された他方に圧入し、その他方に凸部の形状を転写することで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したことにより、凸部に対して締め代を有する凹部を予め形成していることから、ねじ締め付けにより発生する軸力以下でハブ輪に対して外側継手部材を圧入することができる。その結果、ねじ締め付けにより発生する軸力と圧入力により発生する軸力との差を３２ｋＮ以下とすることにより、内方部材の端部と外側継手部材の肩部との当接面での面圧を小さくすることができ、車両発進時に車輪用軸受に対して等速自在継手から回転トルクが負荷された場合、当接面で急激な滑りが発生することを回避でき、スティックスリップ音の発生を未然に防止することができる。

本発明の実施形態で、車輪用軸受装置の全体構成を示す断面図である。図１の車輪用軸受に等速自在継手を組み付ける前の状態を示す断面図である。図１の車輪用軸受に等速自在継手を組み付ける途中の状態を示す断面図である。凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する前の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する途中の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入した後の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。本出願人が行った軸力測定に基づく試験結果を示す表である。歪みゲージを埋め込んだボルトを示す一部断面の正面図である。凸部の周方向側壁部および径方向先端部に対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する前の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。凸部の周方向側壁部および径方向先端部に対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入する途中の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。凸部の周方向側壁部および径方向先端部に対して締め代を有する凹部を形成した実施形態で、（Ａ）は車輪用軸受のハブ輪に外側継手部材のステム部を圧入した後の状態を示す要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。本発明の他の実施形態で、外側継手部材のステム部に円筒状シールを装着した形態を示す断面図である。図１２の要部拡大断面図である。図１２の車輪用軸受に等速自在継手を組み付ける途中の状態を示す断面図である。図１４の要部拡大断面図である。本発明の他の実施形態で、ハブ輪とボルトとの間に円筒状シールを介在させた形態を示す断面図である。図１６の要部拡大断面図である。本発明の他の実施形態で、ハブ輪とボルトとの間にフランジ付き円筒状シールを介在させた形態を示す断面図である。図１８の要部拡大断面図である。本発明の他の実施形態で、車輪用軸受の内輪にリップ付きシールを装着した形態を示す断面図である。図２０の要部拡大断面図である。本発明の他の実施形態で、車輪用軸受の内輪にラビリンスシールを装着した形態を示す断面図である。図２２の要部拡大断面図である。本発明の他の実施形態で、外側継手部材の肩部にリップ付きシールを装着した形態を示す断面図である。図２４の要部拡大断面図である。本発明の他の実施形態で、外側継手部材の肩部にラビリンスシールを装着した形態を示す断面図である。図２６の要部拡大断面図である。従来の車輪用軸受装置の全体構成を示す断面図である。

本発明に係る車輪用軸受装置の実施形態を以下に詳述する。図１に示す車輪用軸受装置は、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、外方部材である外輪５からなる車輪用軸受６と等速自在継手７とで主要部が構成されている。なお、以下の説明では、車体に組み付けた状態で、車体の外側寄りとなる側をアウトボード側（図面左側）と称し、中央寄りとなる側をインボード側（図面右側）と称す。

ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側の内側軌道面８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。そ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。ハブ輪１のインボード側外周面に形成された小径段部１１に内輪２を嵌合させ、その内輪２の外周面にインボード側の内側軌道面１２が形成されている。

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８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１２とで複列の軌道面を構成している。内輪２をハブ輪１の小径段部１１に圧入し、その小径段部１１の端部を揺動加締めにより外側に加締め、その加締め部１３でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化し、車輪用軸受６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８，１２と対向する複列の外側軌道面１４，１５が形成され、外周面に車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１６を備えている。この車体取付フランジ１６は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックルに取り付け孔１７を利用してボルト等で固定される。

車輪用軸受６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８，１２と外輪５の内周面に形成された外側軌道面１４，１５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１８，１９により円周方向等間隔に支持した構造を有する。なお、車輪用軸受６は、加締め部１３でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化した構造となっていることから、等速自在継手７の外側継手部材２０と分離可能になっている。

車輪用軸受６の両端開口部には、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２１，２２が設けられている。このシール２１，２２は外輪５の両端部内径に嵌合され、内部に充填されたグリース等の潤滑剤の漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止する。シール２１は芯金と弾性部材からなり、弾性部材のリップ先端がハブ輪１の外周面に摺接するようになっている。シール２２は所謂パックシールと言うタイプで２つのＬ字状芯金と弾性部材からなり、一方の芯金に弾性部材が取り付けられ、内輪外周に装着した他方の芯金の外周面に弾性部材のリップ先端が摺接するようになっている。

等速自在継手７は、ドライブシャフトを構成するシャフト２３の一端に設けられ、駆動側と従動側の二軸間で角度変位のみを許容する固定式等速自在継手である。この等速自在継手７は、内周面にトラック溝２４が形成された外側継手部材２０と、その外側継手部材２０のトラック溝２４と対向するトラック溝２５が外周面に形成された内側継手部材２６と、外側継手部材２０のトラック溝２４と内側継手部材２６のトラック溝２５との間に組み込まれたボール２７と、外側継手部材２０の内周面と内側継手部材２６の外周面との間に介在してボール２７を保持するケージ２８とで構成されている。

外側継手部材２０は、内側継手部材２６、ボール２７およびケージ２８からなる内部部品を収容したカップ状のマウス部２９と、そのマウス部２９から軸方向に一体的に延びるステム部３０とで構成されている。内側継手部材２６は、シャフト２３の軸端が圧入されてスプライン嵌合によりトルク伝達可能にシャフト２３と結合している。

等速自在継手７の外側継手部材２０とシャフト２３との間に、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するための樹脂製の蛇腹状ブーツ３１を装着して、外側継手部材２０の開口部をブーツ３１で閉塞した構造としている。このブーツ３１は、外側継手部材２０の外周面にブーツバンドにより締め付け固定された大径端部と、シャフト２３の外周面にブーツバンドにより締め付け固定された小径端部と、大径端部と小径端部とを繋ぎ、その大径端部から小径端部へ向けて縮径した可撓性の蛇腹部とで構成されている。

この車輪用軸受装置は、図２に示すように、外側継手部材２０のステム部３０の根元部位３２を円柱形状とし、その根元部位３２からアウトボード側の外周面に軸方向に延びる複数の凸部３３からなる雄スプラインを形成する。これに対して、ハブ輪１の軸孔３４の先端部位３５を円筒形状とし、その先端部位３５からアウトボード側の内周面に前述の凸部３３の周方向側壁部７１〔図５（Ｂ）参照〕のみに対して締め代ｎを有する複数の凹部３６を形成する。凹部３６は、凸部３３の周方向側壁部７１のみに対して締め代ｎを有するように凸部３３よりも小さく設定されている。このように凹部３６を凸部３３よりも小さく設定するには、凹部３６の周方向寸法を凸部３３よりも小さくすればよい。また、凸部３３の周方向側壁部７１を除く部位、つまり、凸部３３の径方向先端部７２は、凹部３６と締め代を有さないことから、凹部３６の径方向寸法を凸部３３よりも大きく設定することにより、凹部３６が凸部３３の径方向先端部７２に対して隙間ｐを有する。

この車輪用軸受装置では、図３および図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、外側継手部材２０のステム部３０をハブ輪１の軸孔３４に圧入し、相手側の凹部形成面であるハブ輪１の軸孔３４に凸部３３の周方向側壁部７１の形状を転写することにより凹部３７を形成する〔図６（Ａ）（Ｂ）参照〕。なお、凸部３３の径方向先端部７２は、凹部３６と締め代を有さないことから、凸部３３の径方向先端部７２の形状が凹部３６に転写されることはない。ステム部３０を軸孔３４に圧入するに際して、凸部３３の周方向側壁部７１により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部３３の周方向側壁部７１による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、その凹部形成面に凸部３３の周方向側壁部７１の形状を転写することになる。この時、凸部３３が凹部形成面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、凸部３３の軸方向の相対的移動が許容される。この凸部３３の軸方向相対移動が停止すれば、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。

このようにして、凸部３３と凹部３７との嵌合接触部位全域Ｘで密着した凹凸嵌合構造Ｍを構成する。これにより、外側継手部材２０とハブ輪１を強固に結合一体化することができる。この凹凸嵌合構造Ｍでは、低コストで信頼性の高い結合により、ステム部３０とハブ輪１の嵌合部分の径方向および周方向においてガタが生じる隙間が形成されないので、嵌合接触部位全域Ｘがトルク伝達に寄与して安定したトルク伝達が可能となり、耳障りな歯打ち音を長期に亘り防止できる。このように、嵌合接触部位全域Ｘで密着していることから、トルク伝達部位の強度が向上するため、車輪用軸受装置の軽量コンパクト化が図れる。

ここで、凸部３３の表面硬度を凹部３６の表面硬度よりも大きくする。その場合、凸部３３の表面硬度と凹部３６の表面硬度との差をＨＲＣで２０以上とする。これにより、外側継手部材２０のステム部３０をハブ輪１の軸孔３４に圧入するに際して、凸部３３の周方向側壁部７１により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部３３の周方向側壁部７１による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、相手側の凹部形成面に凸部３３の周方向側壁部７１の形状を容易に転写することができる。

また、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハブ輪１の軸孔３４に予め形成された凹部３６のインボード側には、圧入の開始をガイドするガイド部を設けている。このガイド部はステム部３０の凸部３３よりも大きめの凹部３８が形成されている（図２の拡大部分参照）。つまり、凸部３３と凹部３８との間に隙間ｍが形成されている。このガイド部により、外側継手部材２０のステム部３０をハブ輪１に圧入するに際して、ステム部３０の凸部３３がハブ輪１の凹部３６に確実に圧入されるように誘導することができるので、安定した圧入が可能となって圧入時の芯ずれや芯傾きなどを防止することができる。

さらに、ハブ輪１の軸孔３４と外側継手部材２０のステム部３０との間に、圧入による凸部形状の転写（切削加工およびそれに付随する塑性変形や弾性変形）によって生じる食み出し部３９を収容する収容部４０を設けている〔図５（Ａ）および図６（Ａ）参照〕。この収容部４０は、外側継手部材２０のステム部３０の軸端を小径とすることにより、ハブ輪１の軸孔３４の内周面との間に形成されている。これにより、圧入による凸部形状の転写によって生じる食み出し部３９を収容部４０に保持することができ、その食み出し部３９が装置外の車両内などへ入り込んだりすることを阻止できる。その食み出し部３９を収容部４０に保持することで、食み出し部３９の除去処理が不要となり、作業工数の削減を図ることができ、作業性の向上およびコスト低減を図ることができる。

この車輪用軸受装置は、図１〜図３に示すように、以下のようなねじ締め付け構造Ｎを具備し、外側継手部材２０のステム部３０をハブ輪１の軸孔３４に圧入する作業は、このねじ締め付け構造Ｎを利用する。ねじ締め付け構造Ｎは、外側継手部材２０のステム部３０の軸端に形成された雌ねじ部４１と、その雌ねじ部４１に螺合した状態でハブ輪１に係止される雄ねじ部であるボルト４２とで構成されている。この構造では、ハブ輪１の軸孔３４に形成された突壁部４３の貫通孔４４にボルト４２を挿通させてステム部３０の雌ねじ部４１に螺合させ、そのボルト４２をハブ輪１の突壁部４３に係止させた状態で締め付けることにより、等速自在継手７の外側継手部材２０を引き込んで外側継手部材２０のステム部３０をハブ輪１の軸孔３４に圧入し、等速自在継手７をハブ輪１に固定する。このボルト４２の締め付けでもってハブ輪１の加締め部１３に外側継手部材２０の肩部４５を当接させている。

ステム部３０のハブ輪１への圧入時、ハブ輪１の軸孔３４に凸部３３の周方向側壁部７１の形状を転写することにより凹部３７を形成するに際して、凸部３３の周方向側壁部７１のみに対して締め代ｎを有する凹部３６、つまり、周方向寸法が凸部３３よりも小さく設定された凹部３６を予め形成していることから〔図５（Ｂ）参照〕、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力以下でハブ輪１に対して外側継手部材２０を圧入可能とすることができる。つまり、ボルト４２の引き込み力でもって車輪用軸受６のハブ輪１に外側継手部材２０を圧入して等速自在継手７を車輪用軸受６に結合させることが容易となり、車体への組み付けにおける作業性を向上させ、その組み付け時の部品の損傷を未然に防止することができる。

このように、車輪用軸受６のハブ輪１に外側継手部材２０を圧入するに際して、専用の治具を別に用意する必要がなく、車輪用軸受装置を構成する部品であるボルト４２でもって等速自在継手７を簡易に車輪用軸受６に結合させることができる。また、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力以下という比較的小さな引き込み力の付与で圧入することができるので、ボルト４２による引き込み作業性の向上が図れる。さらに、大きな圧入荷重を付与しないので済むことから、凹凸嵌合構造Ｍでの凹凸が損傷する（むしれる）ことを防止でき、高品質で長寿命の凹凸嵌合構造Ｍを実現できる。

以上のようなボルト４２の締め付けでもってハブ輪１の加締め部１３に外側継手部材２０の肩部４５を当接させたねじ締め付け構造Ｎとしている。この車輪用軸受装置では、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力以下でハブ輪１に対して外側継手部材２０を圧入可能とすることができることから、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力と、ハブ輪１に対する外側継手部材２０の圧入力により発生する軸力との差を３２ｋＮ以下、好ましくは２８ｋＮ以下とする。これは、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力と、ハブ輪１に対するステム部３０の圧入力により発生する軸力との差、つまり、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との当接面に発生する軸力を３２ｋＮ以下とすることになる。

ここで、従来の車輪用軸受装置（図２８参照）では、ハブ輪１０１の軸孔の雌スプライン１１３と外側継手部材１２３のステム部１２５の雄スプライン１２６との嵌合構造を採用している。このことから、ナット１２７の締め付けにより発生する軸力が、ハブ輪１０１の加締め部１１４と外側継手部材１２３の肩部１２８との当接面に発生する軸力となる。つまり、ナット１２７の締め付けにより発生する軸力と、ハブ輪１０１の加締め部１１４と外側継手部材１２３の肩部１２８との当接面に発生する軸力とは等しい。

これに対して、この実施形態の車輪用軸受装置では、ボルト４２の締め付け時、外側継手部材２０のステム部３０の凸部３３の周方向側壁部７１に対して締め代ｎを有する凹部３６がハブ輪１の軸孔３４に予め形成された状態で、その凸部３３の周方向側壁部７１により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部３３の周方向側壁部７１による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、外側継手部材２０のステム部３０がハブ輪１の軸孔３４に圧入され、その凹部形成面に凸部３３の周方向側壁部７１の形状を転写することにより凹部３７を形成した構造を採用している〔図５（Ａ）（Ｂ）参照〕。このことから、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力と、ハブ輪１に対する外側継手部材２０の圧入力により発生する軸力との差が、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との当接面に発生する軸力となる。

つまり、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との当接面に発生する軸力を、ハブ輪１に対する外側継手部材２０の圧入力により発生する軸力の分だけ、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力よりも小さくすることができる。このようにして、従来の車輪用軸受装置の場合よりも、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との当接面での面圧を小さくすることができ、車両発進時に車輪用軸受６に対して等速自在継手７から回転トルクが負荷された場合、当接面で急激な滑りが発生することを回避でき、スティックスリップ音の発生を未然に防止することができる。

図７は、本出願人が行った軸力測定に基づく試験結果であり、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力と、ハブ輪１に対する外側継手部材２０の圧入力により発生する軸力を測定し、本発明品（Ｎｏ．１〜７）と比較品（Ｎｏ．８〜１３）について、スティックスリップ音の有無を確認したものである。

なお、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力の測定は、図８に示すように、ボルト４２の頭部４６に孔４７を形成し、その孔４７に接着剤４９で埋め込まれた歪みゲージ４８を利用して行う。この歪みゲージ４８は、ボルト４２の軸部根元部位５０の内部に埋設状態で配置されている。歪みゲージ４８で測定される歪み値を軸力に換算するには、歪みゲージ４８を埋め込んだボルト４２の引張試験を予め行っておき、歪み値と軸力との関係を較正する。また、ハブ輪１に対する外側継手部材２０の圧入力により発生する軸力の測定は、ボルト４２による引き込みとは別に、ハブ輪１の軸孔３４に外側継手部材２０のステム部３０を圧入する際に、引張圧縮試験機に接続し、圧入力を測定する。

この軸力測定に基づく試験では、図７に示すように、ボルト４２の締め付けにより発生する軸力と、ハブ輪１に対する外側継手部材２０の圧入力により発生する軸力との差、つまり、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との当接面に発生する軸力が３２ｋＮ以下となる本発明品（Ｎｏ．１〜７）では、スティックスリップ音が発生しなかった。これに対して、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との当接面に発生する軸力が３２ｋＮより大きくなる比較品（Ｎｏ．８〜１３）では、スティックスリップ音が発生するという結果が得られた。なお、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との当接面に発生する軸力は２８ｋＮ以下とすることが好ましい。この２８ｋＮは、本発明品（Ｎｏ．１〜７）の軸力の平均値である。

また、この実施形態の車輪用軸受装置では、図２に示すように、ハブ輪１の加締め部１３が当接する外側継手部材２０の肩部４５から凸部３３（雄スプラインの切り上がり部）までの軸方向長さＬ１をステム部３０の最大外径Ｄで除算した値を０．３以下とし、ステム部３０の軸方向長さＬ２（外側継手部材２０の肩部４５から凸部３３のアウトボード側端部までの軸方向長さ）をステム部３０の最大外径Ｄで除算した値を１．３以下としている。ここで、ステム部３０の最大外径Ｄとは、凸部３３（雄スプライン）での尖端部外径を意味する。

このように、ステム部３０の最大外径Ｄに対する軸方向長さＬ１，Ｌ２を設定することにより、車両発進時に車輪用軸受６に対して等速自在継手７から回転トルクが負荷された場合、凹凸嵌合構造Ｍにおける有効嵌合長を確保した上で外側継手部材２０の捩れ量を少なくすることができる。その結果、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との当接面で急激な滑りが発生することを確実に回避でき、スティックスリップ音の発生をより一層確実に防止することができる。

なお、外側継手部材２０の肩部４５から凸部３３までの軸方向長さＬ１をステム部３０の最大外径Ｄで除算した値が０．３よりも大きいか、あるいは、ステム部３０の軸方向長さＬ２をステム部３０の最大外径Ｄで除算した値が１．３よりも大きいと、凹凸嵌合構造Ｍにおける有効嵌合長を確保することが困難となったり、トルク負荷時における外側継手部材２０の捩れ量を少なくすることが困難となる。その結果、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との当接面で急激な滑りが発生し易く、スティックスリップ音の発生を防止することが困難となる。

以上の実施形態では、凸部３３の周方向側壁部７１〔図５（Ｂ）参照〕のみに対して締め代ｎを有するように設定した場合について説明したが、図９（Ａ）（Ｂ）〜図１１（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態のように、凸部３３の周方向側壁部７１のみならず、その径方向先端部７２を含む部位、つまり、凸部３３の山形中腹部から山形頂上部に至る領域で締め代ｎを設定するようにしてもよい。このように、凹部３６の全領域が凸部３３の周方向側壁部７１および径方向先端部７２に対して締め代ｎを有するように、その凹部３６を凸部３３よりも小さく設定する。このように凹部３６を凸部３３よりも小さく設定するには、凹部３６の周方向寸法および径方向寸法を凸部３３よりも小さくすればよい。

この実施形態の場合も、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、外側継手部材２０のステム部３０をハブ輪１に圧入するに際して、ガイド部（凹部３８）により、ステム部３０の凸部３３がハブ輪１の凹部３６に確実に圧入されるように誘導する。そして、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、凸部３３の周方向側壁部７１および径方向先端部７２により凹部形成面を極僅かに切削加工し、凸部３３の周方向側壁部７１および径方向先端部７２による凹部形成面の極僅かな塑性変形や弾性変形を付随的に伴いながら、その凹部形成面に凸部３３の周方向側壁部７１および径方向先端部７２の形状を転写する。この時、凸部３３が凹部形成面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、凸部３３の軸方向の相対的移動が許容される。この凸部３３の軸方向相対移動が停止すれば、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハブ輪１の軸孔３４が元の径に戻ろうとして縮径することになり、ハブ輪１の軸孔３４に凹部３７が形成される。

なお、前述の図４（Ａ）（Ｂ）〜図６（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態では、凸部３３の周方向側壁部７１〔図５（Ｂ）参照〕のみに対して締め代ｎを有するように設定している。これに対して、図９（Ａ）（Ｂ）〜図１１（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態では、凸部３３の周方向側壁部７１および径方向先端部７２〔図１０（Ｂ）参照〕に対して締め代ｎを有するように設定している。ここで、凸部３３の周方向側壁部７１のみに対して締め代ｎを有するように設定している実施形態の場合、凸部３３の周方向側壁部７１および径方向先端部７２に対して締め代ｎを設定している実施形態の場合よりも、圧入荷重を下げることができる。

図１２〜図２７に示す実施形態の車輪用軸受装置は、凹凸嵌合構造Ｍの防錆を目的として、その凹凸嵌合構造Ｍに泥水などが侵入することを未然に防止するシール構造を具備する。この実施形態において、シール構造以外の他の構成は、図１〜図１１に示す前述の実施形態と同様であるため、図１〜図１１と同一参照符号を付して重複説明は省略する。

図１２〜図１５に示す実施形態では、円筒形状を有するシール５２を、外側継手部材２０のステム部３０とハブ輪１の突壁部４３との間に介在させた構造を具備する。このシール５２はゴム製あるいは樹脂製の弾性部材が好ましい。シール５２のインボード側端部５３を、ステム部３０に形成された収容部４０である軸端小径部に嵌め込んで固定し（図１４および図１５参照）、ボルト４２の締め付け時に外側継手部材２０のステム部３０を引き込むことにより、シール５２のアウトボード側端部５４をハブ輪１の突壁部４３に押し当てて所定の締め代でもって密着させる（図１２および図１３参照）。このようにして、外側継手部材２０のステム部３０とハブ輪１の突壁部４３との間に介在するシール５２により、ボルト４２が挿通されたハブ輪１の突壁部４３の貫通孔４４から泥水などが侵入しても、その泥水などが凹凸嵌合構造Ｍまで達することを阻止する。

図１６および図１７に示す実施形態では、円筒形状を有するシール５５を、ハブ輪１の突壁部４３とボルト４２との間に介在させた構造を具備する。このシール５５はゴム製あるいは樹脂製の弾性部材が好ましい。シール５５は、外周面をハブ輪１の突壁部４３の貫通孔内径に接着剤などで固定することにより、内周面をボルト４２の軸部根元部位５０に所定の締め代でもって密着させるか、あるいは、内周面をボルト４２の軸部根元部位５０に接着剤などで固定することにより、外周面をハブ輪１の突壁部４３の貫通孔内径に所定の締め代でもって密着させる。このようにして、ハブ輪１の突壁部４３とボルト４２との間に介在するシール５５により、ボルト４２が挿通されたハブ輪１の突壁部４３の貫通孔４４から凹凸嵌合構造Ｍへ泥水などが侵入することを阻止する。

図１８および図１９に示す実施形態では、円筒形状を有し、アウトボード側端部に径方向外側に突出するフランジ部５７を設けたシール５６を、ハブ輪１の突壁部４３とボルト４２との間に介在させた構造を具備する。このシール５６はゴム製あるいは樹脂製の弾性部材が好ましい。シール５６の取り付け構造およびシール機能は、前述した図１６および図１７の実施形態におけるシール５５と同様であるため、重複説明は省略する。このシール５６の場合、アウトボード側端部にフランジ部５７を有することから、ハブ輪１の突壁部４３に対する軸方向の位置規制が可能となる。その結果、シール５６の外周面をハブ輪１の突壁部４３に固定する場合、その取り付けが容易となる。さらに、ボルト４２で外側継手部材２０を引き込む際、フランジ部５７により、シール５６のインボード側への移動（位置ずれ）を防止できる。また、シール５６の内周面をボルト４２の軸部根元部位５０に固定する場合、ハブ輪１の突壁部４３の貫通孔内径に密着する外周面での沿面距離をかせぐことができてシール性がより一層向上する。

図２０および図２１に示す実施形態では、金属製のシール部材５８の先端部内径にリップ部材５９を装着したリップ付きシール６０を、外側継手部材２０と内輪２との間に介在させた構造を具備する。リップ部材５９はゴム製あるいは樹脂製の弾性部材が好ましい。シール６０は、シール部材５８の基端部を内輪２の端部に嵌め込んで固定し、そのシール部材５８の先端部内径に取り付けられたリップ部材５９を外側継手部材２０の肩部４５の外周面に弾圧接触で密着させる。このようにして、外側継手部材２０の肩部４５と内輪２との間に介在するシール６０により、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との間から凹凸嵌合構造Ｍへ泥水などが侵入することを阻止する。

図２２および図２３に示す実施形態では、金属製のラビリンスシール６１を、外側継手部材２０と内輪２との間に介在させた構造を具備する。このシール６１は、その円筒状基端部６２を内輪２の端部に嵌め込んで固定し、その彎曲状先端部６３を外側継手部材２０の肩部４５の外周面に近接させる。このようにして、外側継手部材２０の肩部４５と内輪２との間に介在するシール６１の彎曲状先端部６３でのラビリンス構造により、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との間から凹凸嵌合構造Ｍへ泥水などが侵入することを阻止する。

図２４および図２５に示す実施形態では、金属製のシール部材６４の先端部にゴム製あるいは樹脂製のリップ部材６５を装着したリップ付きシール６６を、外側継手部材２０と内輪２との間に介在させた構造を具備する。リップ部材６５はゴム製あるいは樹脂製の弾性部材が好ましい。シール６６は、シール部材６４の基端部を外側継手部材２０の肩部４５に嵌め込んで固定し、そのシール部材６４の先端部に取り付けられたリップ部材６５を内輪２の端面に弾圧接触で密着させる。このようにして、外側継手部材２０の肩部４５と内輪２との間に介在するシール６６により、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との間から凹凸嵌合構造Ｍへ泥水などが侵入することを阻止する。

図２６および図２７に示す実施形態では、金属製のラビリンスシール６７を、外側継手部材２０と内輪２との間に介在させた構造を具備する。このシール６７は、その円筒状基端部６８を外側継手部材２０の肩部４５に嵌め込んで固定し、その屈曲状先端部６９を内輪２の端面に近接させる。このようにして、外側継手部材２０の肩部４５と内輪２との間に介在するシール６７の屈曲状先端部６９でのラビリンス構造により、ハブ輪１の加締め部１３と外側継手部材２０の肩部４５との間から凹凸嵌合構造Ｍへ泥水などが侵入することを阻止する。

以上の実施形態では、ステム部３０の雌ねじ部４１にボルト４２を螺合させることによりそのボルト４２をハブ輪１の突壁部４３に係止させた状態で締め付けるねじ締め付け構造Ｎを例示したが、他のねじ締め付け構造として、外側継手部材２０のステム部３０の軸端に形成された雄ねじ部と、その雄ねじ部に螺合した状態でハブ輪１の突壁部４３に係止される雌ねじ部であるナットとで構成することも可能である。

また、以上の実施形態では、ハブ輪１の小径段部１１の端部を揺動加締めにより外側に加締め、その加締め部１３でもって内輪２を抜け止めしてハブ輪１と一体化することにより、等速自在継手７を車輪用軸受６から分離可能とした加締め構造を例示したが、内輪２をハブ輪１の小径段部１１に圧入し、その内輪２の端部を外側継手部材２０の肩部４５に当接させる非加締め構造であってもよい。

さらに、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８，１２の一方、つまり、アウトボード側の内側軌道面８をハブ輪１の外周に形成した（第三世代と称される）タイプの車輪用軸受装置に適用した場合を例示したが、ハブ輪１の外周に一対の内輪を圧入し、アウトボード側の軌道面８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１２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。

１内方部材（ハブ輪）
２内方部材（内輪）
３，４転動体
５外方部材（外輪）
６車輪用軸受
７等速自在継手
８，１２内側軌道面
１４，１５外側軌道面
２０外側継手部材
３０ステム部
３３凸部（雄スプライン）
３６，３７凹部
４１雌ねじ部
４２雄ねじ部（ボルト）
４５肩部
ｎ締め代
Ｍ凹凸嵌合構造
Ｎねじ締め付け構造
Ｘ嵌合接触部位全域

Claims

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からなる車輪用軸受を備え、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することにより前記車輪用軸受に等速自在継手をねじ締め付け構造により結合させ、前記内方部材の端部に前記外側継手部材の肩部を当接させた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のいずれか一方に形成されて軸方向に延びる複数の凸部を、前記凸部の周方向側壁部のみに対して締め代を有する複数の凹部が形成された他方に、ねじ締め付けにより発生する軸力以下の引き込み力で凸部の周方向側壁部による凹部形成面の切削でもって圧入し、その他方に凸部の周方向側壁部の形状を転写することにより、前記凸部と前記凹部との嵌合接触部位全域が密着し、前記凹部が凸部の径方向先端部に対して隙間を有する凹凸嵌合構造を構成し、ねじ締め付けにより発生する軸力と圧入力により発生する軸力との差を３２ｋＮ以下としたことを特徴とする車輪用軸受装置。
前記ねじ締め付け構造は、前記外側継手部材のステム部の軸端に形成された雌ねじ部と、前記雌ねじ部に螺合した状態で前記ハブ輪に係止される雄ねじ部とで構成されている請求項１に記載の車輪用軸受装置。
前記外側継手部材のステム部に前記凸部が設けられ、前記ハブ輪に前記凹部が設けられている請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
前記内方部材の端部が当接する前記外側継手部材の肩部から前記凸部までの軸方向長さを前記ステム部の最大外径で除算した値を０．３以下とし、前記ステム部の軸方向長さをステム部の最大外径で除算した値を１．３以下とした請求項３に記載の車輪用軸受装置。