车轮用轴承装置的制作方法

专利名称：车轮用轴承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在汽车等车辆上将车轮旋转自如地支承于车体用的 车轮用轴承装置。
背景技术：
车轮用轴承装置从单独使用被称为第一代的多排滚动轴承的结构，发 展到在外侧部件一体具有车体安装凸缘的第二代，进而发展到在一体具有 车轮安装凸缘的轮毂圈的外周一体形成有多排滚动轴承的一内侧轨道面 的第三代，最终开发出直至在轮毂圈一体化等速万向接头，且在构成该等 速万向接头的外侧接头部件的外周一体形成有多排滚动轴承的另一内侧 轨道面的第四代。
例如，专利文献1中记载了被称为第三代的车轮用轴承装置。如图22
所示，被称为第三代的车轮用轴承装置具备具有沿外径方向延伸的凸缘 101的轮毂圈102、将外侧接头部件103固定于该轮毂圈102的等速万向 接头104、具有配置于轮毂圈102的外周侧的外侧部件105的滚动轴承。
等速万向接头104具备上述外侧接头部件103、配置于该外侧接头 部件103的杯形部107内的内侧接头部件108、配置于该内侧接头部件108 和外侧接头部件103之间的滚珠109、保持该滚珠109的保持架110。另 外，在内侧接头部件108的中心孔的内周面形成有花键部111，在该中心 孔插有未图示的轴的端部花键部，并使内侧接头部件108侧的花键部111 和轴侧的花键部卡合。
另外，轮毂圈102具有筒部113和上述凸缘101，在凸缘101的外端 面114 (接头相反侧的端面)突出设置有安装未图示的车轮和制动盘的短 筒状的控制部115。另夕卜，控制部115由大径的第一部115a和小径的第二 部115b构成，在第一部115a上外嵌有制动盘，在第二部115b上外嵌有车 轮。而且，在筒部113的杯形部107侧端部的外周面设置有切口部116，
将内圈117嵌合于该切口部116。在轮毂圈102的筒部U3的外周面的凸 缘附近设置有第一内侧轨道面118，在内圈117的外周面设置有第二内侧 轨道面119。另外，在轮毂圈102的凸缘101上设置有螺栓安装孔112， 将用于使车轮及制动盘固定于该凸缘101的轮毂螺栓安装于该螺栓安装孔 112。
在滚动轴承的外侧部件105的内周设置有两排外侧轨道面120、 121， 同时，在其外周设置有凸缘(车体安装凸缘)132。而且，外侧部件105 的第一外侧轨道面120和轮毂圈102的第一内侧轨道面118相对置，外侧 部件105的第二外侧轨道面121和内圈117的轨道面119相对置，在它们 之间夹装有滚动体122。 g卩，滚动轴承的内侧部件由该内圈117和轮毂圈 102的外径面的一部分构成。
在轮毂圈102的筒部113内插入有外侧接头部件103的轴部123。在 轴部123的反杯形部的端部形成有螺纹部124，在该螺纹部124和杯形部 107之间形成有花键部125。另夕卜，在轮毂圈102的筒部113的内周面(内 径面)上形成有花键部126，在将该轴部123插入轮毂圈102的筒部113 时，轴部123侧的花键部125和轮毂圈102侧的花键部126卡合。
而且，在从筒部113突出的轴部123的螺纹部124上旋合有螺母部件 127，将轮毂圈102和外侧接头部件103连接。此时，螺母部件127的内 端面(里面)128和筒部113的外端面129抵接，同时，杯形部107的轴 部侧的端面130和内圈117的外端面抵接。即，通过拧紧螺母部件127且 经由内圈117用螺母部件127和杯形部107夹持轮毂圈102。
专利文献l:日本特开2004 - 340311号公报
如上所述，以往，是轴部123侧的花键部125和轮毂圈102侧的花键 部126进行卡合。因此，需要对轴部123侧及轮毂圈102侧双方实施花键 加工而造成高成本，同时，在压入时，需要使轴部123侧的花键部125和 轮毂圈102侧的花键部126的凹凸相吻合，此时，若通过使齿面相吻合而 进行压入，则有可能损伤(划刻)该凹凸齿。另外，若不使齿面吻合而只 是通过凹凸齿的大径吻合进行压入，则易发生圆周向的松动。这样，若存 在圆周向的松动，则会使转矩的传递性劣化，同时还有可能产生异常噪声。因此，向现有技术那样在进行花键嵌合的情况下，难以使凹凸齿的损伤及 圆周向的松动两全。
另外，需要将螺母部件127螺合于从筒部113突出的轴部123的螺纹 部124。因此，在组装时存在螺纹联接作业而使作业效率变差，同时，还 造成不仅零件个数多且零件管理性差。
于是，近年来，作为等速万向接头104的外侧接头部件103和轮毂圈 102的联接方法，有提案提出，将设置于外侧接头部件103的轴部123的 外径面和轮毂圈102的孔部的内径面中任一方且沿轴向延伸的凸部，沿轴 向压入到另一方，并在该另一方通过凸部形成与凸部密接嵌合的凹部构成 凹凸嵌合结构而形成一体。通过采用该构成，可以省略用于使轮毂圈102 和等速万向接头104形成一体的螺母联接作业。
在上述的密接嵌合方法中，为了将内侧部件即轴部123压入到外侧部 件即轮毂圈102，轮毂圈102及内圈117膨胀。该膨胀将在各部件的滚道 槽(轴承轨道面)118、 119、内圈肩部117a、两侧滚道槽间133、内圈小 径外径部134产生周向应力。在此，所谓周向应力是指欲向外径方向扩径 而产生的力。因此，若该周向应力过大，则成为轴承产生麻烦的原因。在 轴承轨道面118、 119上发生周向应力的情况下，有可能引发滚动轴承疲 劳寿命的降低及发生裂纹。另外，即使在以过盈量压入到轮毂圈102的阶 段，内圈117也会产生周向应力，因而在内圈轨道面119、内圈肩部117a 上发生的的周向应力特别大。在内圈117上产生周向应力的情况下，因露 在外部的端面部的锈的影响而有可能引发应力腐蚀裂纹。
如上所述，在轮毂圈和等速万向接头的结合部及等速万向接头的内部 所发生的所谓的"松动"大时，将会降低车的NVH (表示车的舒适性的 三大要素"噪声"、"振动"、"不平顺性")特性。因此，近年来为提高NVH 特性更要求没有这样的松动。
另外，在该车轮用轴承装置中，在车辆组装时将滚动轴承的外侧部件 内嵌于转向节。此时，通常通过螺栓联接而将外侧部件和转向节一体化。 因此，在该螺栓的联接部位易发生松动。鉴于上述课题，本发明的第一目的在于，提供一种可实现抑制圆周向 的松动，而且，轮毂圈和等速万向接头的外侧接头部件的连接作业效率高 的车轮用轴承装置。本发明的另一目的在于，提供一种可省略螺栓联接作 业，能够降低成本，同时，又可以降低周向应力的发生进而可防止轴承产 生麻烦的车轮用轴承装置。本发明的其它目的在于提供一种可防止因轮毂 圈和等速万向接头的结合部及和转向节之间的松动引起的NVH特性进而 可进行高精度的转矩传递的车轮用轴承装置。
本发明的第一方面的车轮用轴承装置，将轮毂圈、多排滚动轴承及等 速万向接头进行组件化，所述多排滚动轴承具有外侧部件，其在内周形 成有多排外侧轨道面；内侧部件，其由在外周面具有与所述多排外侧轨道
面对置的一内侧轨道面的轮毂圈及外嵌于该轮毂圈并在外周形成有与所
述多排外侧轨道面对置的另一内侧轨道面的内圈构成；多排滚珠，其滚动 自如地收容于该内侧部件和所述外侧部件的两轨道面之间，其特征在于， 具有将轮毂圈和等速万向接头的外侧接头部件的轴部形成一体的凹凸嵌 合结构，将设置于外侧接头部件的轴部的外径面和轮毂圈的孔部的内径面 中任一方且沿轴向延伸的凸部沿着轴向压入到另一方，在另一方形成通过 凸部与凸部密接嵌合的凹部，构成使凸部和凹部的嵌合接触部位整体密接 的所述凹凸嵌合结构，且将在凹凸嵌合结构的与外径侧对应的范围内的内 圈和小径台阶部的配合做成非过盈配合，同时将其他范围内的内圈和小径 台阶部的配合做成过盈配合。在此，所谓过盈配合是指在进行组合时通常 可以有过盈量的配合。另外，所谓非过盈配合是指过渡配合及间隙配合。 另外，所谓的过渡配合是指在组装时因孔、轴的实际尺寸而可以有间隙或 者过盈量的配合，孔与轴的公差带全部或局部重合的配合。所谓的间隙配 合是指在组装时通常可有间隙的配合。
根据本发明第一方面的车轮用轴承装置，由于凹凸嵌合结构使凸部和 凹部的嵌合接触部位的整体密接，因而在该嵌合结构中，不能在径方向及 圆周向形成产生松动的间隙。
另外，由于将在凹凸嵌合结构的与外径侧对应的范围内的内圈和小径 台阶部的配合做成非过盈配合，因而可以将在凹凸嵌合结构的与外径侧对 应的范围内的内圈的周向应力的发生抑制在最小限度。由于将在凹凸嵌合结构的与外径侧对应的范围的其他范围内的内圈和小径台阶部的配合做 成过盈配合，因而可防止内圈的蠕变。在此，所谓的蠕变是指因过盈量不 足及嵌合面的加工精度不良等而在轴承沿周向发生微动并在轴承的配合 面产生间隙时轴承在配合面之间发生相对错动的现象。
可以在凹凸嵌合结构的与外径侧对应的范围内的内圈内径面形成周 向切口部而构成非过盈配合，或者可以在小径台阶部外径面形成周向切口 部而构成非过盈配合。
作为车轮用轴承装置，也可以是将轮毂圈、多排滚动轴承和等速万向 接头进行组件化的车轮用轴承装置，其中，具有将轮毂圈和等速万向接头 的轴部形成一体的凹凸嵌合结构，将设置于外侧接头部件的轴部的外径面 和轮毂圈的孔部的内径面中任一方且沿轴向延伸的凸部沿着轴向压入到 另一方，在另一方形成通过凸部与凸部密接嵌合的凹部，构成使凸部和凹 部的嵌合接触部位整体密接的上述凹凸嵌合结构，且上述滚动轴承具有在 内径面具有轨道面的外侧部件，在该外侧部件上经由非分离式的一体化连 接结构连接构成悬挂装置的转向节。
根据这样的车轮用轴承装置，由于与上述第一种车轮用轴承装置同 样，凹凸嵌合结构使凸部和凹部的嵌合接触部位的整体密接，因而该嵌合 结构在径方向及圆周向上不会形成产生松动的间隙。另外，由于在外侧部 件上经由非分离式的一体化连接结构连接构成悬挂装置的转向节，因而在 该外侧部件和转向节之间不产生松动。 一体化连接结构既可以由转向节及 /或外侧部件的铆接构成，也可以由夹装于转向节和外侧部件之间的被铆 接部件的铆接构成，还可以由转向节和外侧部件之间的焊接构成。
也可以是，通过将上述凹凸嵌合结构的凸部设置于等速万向接头的外 侧接头部件的轴部，并且至少使该凸部的轴向端部的硬度高于轮毂圈的孔 部内径部，且将上述轴部从凸部的轴向端部侧压入到轮毂圈的孔部，由此， 利用该凸部在轮毂圈的孔部内径面形成与凸部密接密合的凹部，而构成上 述凹凸嵌合结构。此时，通过将凸部挤入到对方侧的凹部形成面(轮毂圈 的孔部内径面)而使孔部成为进行了稍微扩径的状态，以允许凸部在轴向 的移动，若停止轴向的移动，则孔部进行縮径以恢复成原来的口径。由此， 凸部的凹部嵌合接触部位整体对与其对应的凹部进行密接。另外，也可以是，通过将上述凹凸嵌合结构的凸部设置于轮毂圈的孔 部的内径面，同时至少使该凸部的轴向端部的硬度高于等速万向接头的外 侧接头部件的轴部外径部，且将上述轮毂圈侧的凸部从其轴向端部侧压入 到外侧接头部件的轴部，由此，利用该凸部在外侧接头部件的轴部的外径 面形成与凸部密接嵌合的凹部，构成上述凹凸嵌合结构。通过将凸部挤入 到轴部的外径面，而使轮毂圈的孔部成为进行了稍微扩径的状态，以允许 凸部在轴向的移动，若停止轴向的移动，则孔部进行縮径以恢复成原来的 口径。由此，凸部和嵌合于该凸部的对方部件的凹部(轴的外径面)的嵌 合接触部位整体进行密接。
本发明第二方面的车轮用轴承装置，将轮毂圈、多排滚动轴承及等速 万向接头进行组件化，其中，具有将轮毂圈和嵌插于轮毂圈的孔部的等速 万向接头的外侧接头部件的轴部形成一体化的凹凸嵌合结构，上述凹凸嵌 合结构为，使外侧接头部件的轴部的外径面的凸部和嵌合于该凸部的轮毂 圈的内径面的凹部的嵌合接触部位整体密接，且在轮毂圈的外径侧形成利 用高频感应加热淬火生成的硬化层，同时将轮毂圈的内径侧做成未淬火状 态。
根据本发明第二方面的车轮用轴承装置，由于与上述第一种车辆用轴 承装置相同，凹凸嵌合结构为凸部和凹部的嵌合接触部位的整体进行密 接，因而该嵌合结构在径方向及圆周向不会形成发生松动的间隙。另外， 由于将轮毂圈的内径侧做成未淬火状态，因而轮毂圈的内径侧比较柔软。 因此，可以实现将外侧接头部件的轴部的外径面的凸部嵌合于轮毂圈的孔 部内径面的凹部时的嵌合性的提高。
轮毂圈的外径面的硬化层例如可通过高频感应加热淬火而形成。在 此，所谓的高频感应加热淬火是指，在高频电流流过的线圈中加入淬火所 需的部分，通过电磁感应作用而产生焦耳热并应用对传导性物体进行加热 的原理的淬火方法。即，若进行该高频感应加热淬火，则可以使表面变硬 而使内部的材料的硬度保持原状，从而使轮毂圈的内径侧保持在未淬火状 态。与此相对，若在等速万向接头的各部位的硬化处理时使用常用的渗碳 淬火，则有可能也将内径侧硬化。即，由于所谓的渗碳淬火是指，使碳从 低碳原材料的表面进行渗入/扩散，其后进行淬火，因而即使采用防碳也会在内径侧含有一定程度的碳而硬化到HV400左右。
另外，作为车辆用轴承装置也可以为，将轮毂圈、多排滚动轴承及等 速万向接头进行组件化，其中，具有将轮毂圈、和插嵌于轮毂圈的孔部的 等速万向接头的外侧接头部件的轴部形成一体化的凹凸嵌合结构，通过在 对轮毂圈的孔部进行了加热扩径的状态下压入外侧接头部件的轴部，构成 外侧接头部件的轴部的外径面的凸部和嵌合于该凸部的轮毂圈的内径面 的凹部的嵌合接触部位整体密接而成的上述凹凸嵌合结构。
根据这样的车轮用轴承装置，由于与上述第一种车轮用轴承装置相 同，凹凸嵌合结构为，对使凸部和凹部的嵌合接触部位的整体进行密接， 因而该嵌合凹凸结构在径方向及圆周向不会形成产生松动的间隙。另外， 由于在对轮毂圈的孔部进行了加热扩径的状态下压入外侧接头部件的轴 部，因而通过使温度下降而使轮毂圈的孔部进行縮径。此时，可在轮毂圈 的内径面进行轴部的外径面的凸部形状的转印。即，通过将凸部挤入到轮 毂圈的内径面而解除该加热状态，就可使孔部进行縮径并恢复成原来的口 径。由此，对凸部和凹部的嵌合接触部位整体进行密接。
优选加热扩径温度小于车轮用轴承装置构成部件的保证温度。在此， 所谓的保证温度是指可以发挥车辆用轴承装置所使用的构成部件(例如， 密封垫、润滑脂、保持架、编码器等)的功能的温度，在小于该保证温度 时可不损伤各构成部件的功能。
另外，作为车轮用轴承装置也可以是，将轮毂圈、多排滚动轴承及等 速万向接头进行组件化，其中，具有将轮毂和嵌插于轮毂圈的孔部的等速 万向接头的外侧接头部件的轴部做成一体的凹凸嵌合结构，在上述轮毂圈 的孔部形成沿着压入方向縮径的定心用锥部，经由锥部将外侧接头部件的 轴部压入到上述轮毂圈的孔部，构成外侧接头部件的轴部的外径面的凸部 和嵌合于该凸部的轮毂圈的内径面的凹部的嵌合接触部位整体密接而成 的上述凹凸嵌合结构。
根据这样的车轮用轴承装置，由于与上述第一种车轮用轴承装置相 同，凹凸结构为对凸部和凹部的嵌合接触部位整体进行密接，因而该嵌合 结构在径方向及圆周向不会形成产生松动的间隙。另外，由于在轮毂圈的 孔部形成有沿着压入方向縮径的定心用锥部，因而在将外侧接头部件的轴部压入到轮毂圈的孔部时，可以使该定心用锥部构成压入开始时的导向装置。
优选在外侧接头部件的轴部的前端设置与轮毂圈的孔部的孔径相同或者只有微小量的小径的调心用的凸肩部(定心用圆筒面部)。在设置有凸肩部时，既可防止偏心又可将轴部压入到轮毂圈。
优选将收纳因上述压入形成的凹部形成而产生的挤出部的凹坑部设置于轴部。在此，所谓的挤出部是指对凸部的凹部嵌合部位进行嵌入(嵌合)的凹部的容量的材料部分，由从所形成的凹部挤出的材料、为形成凹部而切削下来的材料，或者由挤压出的材料和切削下来的材料两者等构成。
另外，凸部的突出方向中间部位与轮毂圈的孔部的凹部形成前的凹部形成面的位置相对应。此时，将轮毂圈的孔部的内径面的内径尺寸设定为，小于连结上述凸部顶点的圆的最大直径尺寸，而大于凸部之间的轴部外径面的凹部的最大直径尺寸。
优选将凸部的突出方向中间部位的周向厚度做成小于在沿周向相邻的凸部之间的与上述中间部位相对应的位置的周向尺寸。通过这样进行设定，将凸部的突出方向中间部位的周向厚度的总和做成小于在嵌合于沿周向相邻的凸部之间的对方侧的凸部的与上述中间部位相对应的位置的周向厚度的总和。
在上述凸部侧的轴向的至少一部分设置沿着轴向的凹凸部，且可以将该凹凸部形成锯齿状。
上述等速万向接头的外侧接头部件具有内装有内侧接头部件的口部、和从该口部的底部突出设置的上述轴部，将轮毂圈的端部铆接且经由外嵌于轮毂圈的滚动轴承的内圈对滚动轴承施加预盈力，使所述口部与轮毂圈端部形成非接触状态。
在本发明中，由于凹凸嵌合结构在径方向及圆周向不会形成产生松动的间隙，因而整个嵌合部位有助于传递转矩，进而可传递稳定的转矩且不产生异常噪声。另外，由于进行了无间隙的密接，因而提高了转矩传递部位的强度。因此，可以使车轮用轴承装置轻量、紧凑。
另外，由于将凹凸嵌合结构的与外径侧对应的范围内的内圈和小径台阶部的配合做成非过盈配合，因而可以将凹凸嵌合结构的与外径侧相对应的范围内的内圈所产生的周向应力抑制在最小限度。由此，可以防止轴承产生滚动疲劳寿命的降低、裂纹发生及应力腐蚀裂纹等麻烦，进而可提供高品质的车轮用轴承装置。
由于将凹凸嵌合结构的与外径侧相对应的范围的其他范围内的内圈和小径台阶部的配合做成过盈配合，因而可防止蠕变。即，可防止在配合面相对偏移的现象即蠕变，并可使内圈确保稳定的配合，进而可提供高品质的车轮用轴承装置。另外，通过在凹凸嵌合结构的与外径侧对应的范围内的内圈内径面形成轴向切口部而构成非过盈配合，或者在小径台阶部外径面形成周向切口部而构成非过盈配合，可以在该范围的内圈和小径台阶部之间形成间隙，进而可更可靠地抑制周向应力的发生。另外，在内圈内径面形成周向切口部时，不需要对轮毂圈侧进行用于构成非过盈配合的加工，而具有使用现有装置的优点。在小径台阶部外径面形成周向切口部时，不需要对内圈侧进行用于构成非过盈配合的加工，而具有使用现有装置的优点。
由于经由非分离式的一体化连接结构连接转向节，因而在外侧部件和转向节之间不产生松动。而且，由于将外侧部件和转向节做成一体化，因而可实现在车辆组装工厂的组装作业的简单化(容易化)。这样，可减小轮毂圈和等速万向接头的结合部的松动，同时，可消除外侧部件和转向节之间的松动，进而可以实现使用了该车辆用轴承装置的车辆的NVH特性的提高。
将轮毂圈的内径侧做得比较柔软。因此，可实现将外侧接头部件的轴部的外径面的凸部嵌合于轮毂圈的孔部内径面的凹部时的嵌合性(密接性)的提高，可以高精度地抑制在径方向及圆周向产生松动。另外，由于在轮毂圈的外径侧形成硬化层，因而可实现轮毂圈的强度及耐久性的提高。特别是通过利用高频感应加热淬火形成硬化层，可防止内径侧的硬化，稳定地确保内径侧的未淬火状态。
通过在对轮毂圈的孔部进行了加热扩径的状态下压入外侧接头部件的轴部，可以可靠地形成凹凸嵌合结构。由于将加热扩径温度设为不足车轮用轴承装置构成部件的保证温度，可以使该车轮用轴承装置所使用的密封垫及润滑脂等有效发挥它们的功能，进而可以保证作为车轮用轴承装置的品质。
可以使定心用锥部构成压入开始时的导向装置，相对于轮毂圈的孔部可以不产生偏移地压入外侧接头部件的轴部，可进行稳定的转矩传递。特别是，在设置有调心用的凸肩部(定心用圆筒面部时)，既可防止偏心又可将轮毂圈压入到轮毂圈，进而进行更稳定的压入。
另外，在等速万向接头的外侧接头部件的轴部设置上述凹凸嵌合结构的凸部，同时，使该凸部的轴向端部的硬度高于轮毂圈的孔部内径部的硬度，若在将上述轴部从凸部的轴向端部侧压入到轮毂圈的孔部，则可通过热处理提高轴部侧的硬度，可以提高轴部的刚性。另外，在轮毂圈的孔部的内径面设置上述凹凸结构的凸部，同时使该凸部的轴向端部的硬度高于等速万向接头的外侧接头部件的轴部的外径部的硬度，在将上述轮毂圈侧的凸部从其轴向端部侧压入到外侧接头部件的轴部时，不需要进行轴部侧的硬度处理(热处理)，因此等速万向接头的外侧接头部件的生产率优良。
通过设置收纳因上述压入的凸部形成而产生的挤出部的凹坑部，可以将挤出部保持(维持)于该凹坑部内，而不至于使挤出部挤向装置外的车辆内等。即，可将挤出部直接收容于凹坑部，不需要进行挤出部的除去处理，可实现组装作业工时的减少，并可以实现组装作业效率的提高及成本降低。
另外，通过在凹坑部的轴向凸部的相反侧设置与轮毂圈的孔部调心用的凸肩部，不会使凹坑部内的挤出部飞出到凸肩部侧，而使挤出部的收纳更加稳定。并且，由于凸肩部为调心用，因而即可防止偏心又可将轴部压入到轮毂圈。因此，可高精度地连接外侧接头部件和轮毂圈，使稳定的转矩传递成为可能。
另外，通过将凸部的突出方向的任一部位配置于凹部形成前的凹部形成面上，可以使凸部在压入时挤进凹部形成面，可以可靠地形成凹部。
通过使凸部的突出方向中间部位的周向厚度小于周向相邻的凸部间的与上述中间部位相对应的位置的尺寸，可以增加形成凹部侧的凸部(所形成的凹部间的凸部)的突出方向中间部位的周向厚度。因此，可以增加对方侧的凸部(因形成凹部而形成的凹部间的硬度低的凸部)的剪切面积，可确保扭转强度。而且，由于硬度高的一侧的凸部的齿厚小，因而可使压入负荷变小，从而可实现压入性的提高。
通过在凸部侧设置凹凸部，在压入时可以使凹凸部沿着轴向挤入硬度小的一侧(形成有使凸部进行嵌合的凹部的一侧)。通过该挤入，可构成与轮毂圈相对的等速万向接头的外侧接头部件的轴向的防脱。因此，可维持稳定的连接状态，进而可实现车辆用轴承装置的高品质化。而且，由于可由凹凸部构成防脱，因而可省略现有的螺纹联接。因此，不需要在轴部形成从轮毂圈的孔部突出的螺纹部，并可实现轻量化，同时，可省略螺纹联接作业，进而可实现组装作业效率的提高。
由于口部与轮毂圈端部形成非接触状态，因而可防止因口部和轮毂圈的接触引起的异常噪声的发生。另外，只要能够抑制异常噪声的发生，也可以使口部和轮毂圈的铆接部进行接触。另外，由于轮毂圈的端部被铆接且对滚动轴承施加预盈力，因而不必通过外侧接头部件的口部对滚动轴承施加预盈力。因此，可以不考虑对滚动轴承的预盈力而压入外侧接头部件的轴部，进而可以实现轮毂圈和外侧接头部件的连接性(组装性)的提高。


图1是表示本发明第一实施方式的车轮用轴承装置的纵剖面图；图2A表示上述车轮用轴承装置的凹凸嵌合结构，为放大剖面图；图2B表示上述车轮用轴承装置的凹凸嵌合结构，是图2A的X部放大图3是表示上述车轮用轴承装置的分解状态的剖面图4是表示凹凸嵌合结构的变形例的主要部分放大剖面图5是表示本发明第二实施方式的车轮用轴承装置的纵剖面图6是上述图5的主要部分放大剖面图7是如上述图1所示的车轮用轴承装置的轮毂圈的主要部分放大
图8是表示等速万向接头的外圈的轴部的变形例的简略图；图9是将如上述图8所示的等速万向接头的轴部压入到轮毂圈后的状态的简略图；图10是上述图9的主要部分放大剖面图11是表示轮毂圈的比较例的主要部分放大图；图12是表示本发明第三实施方式的车轮用轴承装置的主要部分放大剖面图13是表示本发明变形例的车轮用轴承装置的主要部分放大剖面图；图14是表示本发明另一变形例的车轮用轴承装置的主要部分放大剖面图15是表示本发明第四实施方式的车轮用轴承装置的主要部分放大剖面图16A表示一体化连接结构，是固定部件的铆接前的放大剖面图；图16B表示一体化连接结构，是固定部件的铆接后的放大剖面图；图17是表示如上述图15所示的车轮用轴承装置的分解状态的剖面
图18A表示一体化连接结构的变形例，是使用了焊接时的剖面图；图18B表示一体化连接结构的变形例，是不使用固定部件时的剖面
图19是表示轮毂圈的孔部的变形例的剖面图20是表示轮毂圈的孔部的另一变形例的放大剖面图21A是表示本发明第五实施方式的车轮用轴承装置的主要部分放
大剖面图21B是图21A的Y部放大图22是现有的车轮用轴承装置的剖面图。
符号说明
1:轮毂圈
2:滚动轴承
3:等速万向接头
11: 口部
12:轴部
22:孔部
22a:轴部嵌合孔24:内圈 31:铆接部 35:凸部 36:凹部
38:嵌合接触部位
45:挤出部
50:凹坑部
55:凹凸部(锯齿部)
H:硬化层
HI:硬化层
M:凹凸嵌合结构
具体实施例方式
下面，参照图1 图21说明本发明的实施方式。图1表示第一实施方 式的车轮用轴承装置，该车轮用轴承装置为将轮毂圈1、多排滚动轴承2 和等速万向接头3形成一体而成。
等速万向接头3以作为外侧接头部件的外圈5、配置于外圈5的内侧 的作为内侧接头部件的内圈6、夹在外圈5和内圈6之间而传递转矩的多 个滚珠7、夹在外圈5和内圈6之间而保持滚珠7的保持架8为主要的部 件而构成。内圈6通过在其轴孔内径6a压入轴10的端部10a而进行花键 嵌合，与轴IO可传递转矩地结合。另外，在轴10的端部10a嵌合有防轴 脱落用的挡圈9。
外圈5由口部11和轴杆部(轴部)12构成，口部11为在一端形成开 口的杯状，在其内球面13沿圆周向等间隔形成有沿轴向延伸的多个滚道 槽14。该滚道槽14延伸至口部11的开口端。内圈6在其外球面15沿圆 周向等间隔形成有沿轴向延伸的多个滚道槽16。
外圈5的滚道槽14和内圈6的滚道槽16构成对，在由各对滚道槽14、 16构成的每个滚珠滚道内可滚动地组入有作为转矩传递要素的滚珠7。滚 珠7夹在外圈5的滚道槽14和内圈6的滚道槽16之间以传递转矩。保持 架8可滑动地夹在外圈5和内圈6之间，其在外球面8a与外圈5的内球面13相接，在内球面8b与内圈6的外球面15相接。另外，该情况的等 速万向接头表示在各滚道槽14、 16的槽底具有直线状的光滑部的无根切 型，但也可以是球笼(7工八°一)型等其它等速万向接头。
轮毂圈1具有筒部20、和设置于筒部20的接头相反侧的端部的凸缘 21。筒部20的孔部22具备轴向中间部的轴部嵌合孔22a、接头相反侧 的锥孔22b、接头侧的大径孔22c。即，在轴部嵌合孔22a，经由后述的凹 凸嵌合结构M将等速万向接头3的外圈5的轴部12和轮毂圈1结合。另 外，在轴部嵌合孔22a和大径孔22c之间设置有锥部(锥孔)22d。该锥 部22d沿着结合轮毂圈1和外圈5的轴部12时的压入方向进行縮径。将 锥部22d的圆锥角e (参照图7)例如设为15。 75° 。
滚动轴承2具备嵌合于设置在轮毂圈1的筒部20的接头侧的小径 台阶部23的内圈24、和配置于轮毂圈1的筒部20的外周侧的外侧部件 25。在外侧部件25的内周设有两排外侧轨道面(外圈)26、 27，第一外 侧轨道面26和设置于轮毂圈1的筒部20外周的第一内侧轨道面(内圈) 28相对置，第二外侧轨道面27和设置于内圈24的外周面的第二内侧轨道 面(内圈)29相对置，在它们之间夹装作为滚动体30的滚珠。另外，在 外侧部件25的两开口部安装有密封部件S1、 S2。
该情况下，对轮毂圈1的接头侧的端部进行铆接，通过其铆接部31 对滚动轴承2施加预盈力。由此，可以将内圈24与轮毂圈1联接。另外， 在轮毂圈1的凸缘21上设置有螺栓安装孔32，将用于使车轮及制动盘固 定于该凸缘21的轮毂螺栓33安装于该螺栓安装孔32。
如图2A所示，凹凸嵌合结构M例如由设置于轴部12的端部并沿轴 向延伸的凸部35、和形成于轮毂圈1的孔部22的内径面(该情况下，为 轴部嵌合孔22a的内径面37)的凹部36构成，凸部35和嵌合于该凸部 35的轮毂圈1的凹部36的嵌合接触部位38整体进行密接。即，在轴部 12的口部相反侧的外周面沿周向并按规定间距配置有多个凸部35，并沿 周向形成有将凸部35嵌合于轮毂圈1的孔部22的轴部嵌合孔22a的内径 面37的多个凹部36。即，在周向全周上，将凸部35和嵌合于其的凹部 36紧密配合。
该情况下，各凸部35的剖面为具有凸R状的顶点的三角形状(山形状)，所谓的各凸部35的凹部嵌合部位为如图2B所示的范围75，是从剖 面的山形的中腹部到山顶的范围。另外，在周向相邻的凸部35之间，在 轮毂圈1的内径面37更靠内径侧形成有间隙40。
这样，可以经由凹凸嵌合结构M将轮毂圈1和等速万向接头3的外 圈5的轴部12连接。此时，由于对轮毂圈1的接头侧的端部进行铆接， 并通过该铆接部31对滚动轴承2施加预盈力，因而不需要通过外圈5的 口部11对滚动轴承施加预盈力，且成为使口部11相对于轮毂圈1的端部 (该情况下，为铆接部31)不接触的非接触状态。
在本发明中，对于凹凸嵌合结构M，凸部35和凹部36的嵌合接触部 位38的整体进行密接，因此，该嵌合结构M在径方向及圆周向不形成产 生松动的间隙。因此，嵌合部位整体有助于转矩传递，且可以进行稳定的 转矩传递，且不会产生异常噪声。
由于口部11为与轮毂圈1非接触状态，即在口部11的底壁外面lla 和铆接部31的外表面之间设置有间隙tl(参照图1)，因此可防止因口部11 和轮毂圈1的接触引起的异常噪声的发生。在本发明中，只要可抑制异常 噪声的发生，则也可以使口部11和轮毂圈1的铆接部31接触。另外，由 于对轮毂圈1的端部进行铆接并对滚动轴承2施加预盈力，因而不需要通 过外侧接头部件的口部11对滚动轴承2施加预盈力。因此，可以不考虑 对滚动轴承2的预盈力而压入外侧接头部件的轴部12，从而可实现轮毂圈 l和外侧接头部件的连接性(组装性)的提高。
下面，说明凹凸嵌合结构M的嵌合方法。该情况下，如图3所示， 对轴部12的外径部实施热硬化处理，在该硬化层H形成由沿轴向的凸部 41a和凹部41b构成的花键41。因此，可对花键41的凸部41a进行硬化 处理而使该凸部41a成为凹凸嵌合结构M的凸部35。另外，该实施方式 中的硬化层H的范围如用网状线部所示的那样，为从花键41的外端缘至 外圈5的口部11的底壁的一部分。作为该热硬化处理可采用高频感应加 热淬火及渗碳淬火等各种热处理。在此，所谓的高频感应加热淬火是指应 用下述原理的淬火方法，S卩，对高频电流流过的线圈加入淬火时所需要的 部分，通过电磁感应作用产生焦耳热，对热传导性物体进行加热。另外， 所谓的渗碳淬火是指使碳从低碳材料的表面进行渗入/扩散，然后进行淬火的方法。将轴部12的花键41的模数做成0.5以下的小齿。在此，所谓 的模数是指按齿数分割节圆直径的参数。
另外，还在轮毂圈1的外径侧形成通过高频感应加热淬火而成的硬化 层H1，同时，使轮毂圈1的内径侧保持未淬火状态。该实施方式中的硬
化层Hl的范围如用网状线部所示的那样，为从凸缘21的根部至内圈24 所嵌合的台阶部23的铆接部附近。在进行高频感应加热淬火时，可以使 表面硬化而使内部保持原材料的硬度，将轮毂圈1的内径侧维持在未淬火 状态。因此，轮毂圈1的孔部22的内径面37侧成为未进行热硬化处理的 未硬化部(未淬火状态)。外圈5的轴部12的硬化层H和轮毂圈1的未硬 化部的硬度差按HRC计保持在30%以上。
此时，凸部35的突出方向中间部位与凹部形成前的凹部形成面(该 情况下，为轮毂圈1的孔部22的内径面37)的位置相对应。即，将孔部 22的轴嵌合孔22a的内径面37的内径尺寸D设定为，小于凸部35的最 大外径，即小于连结花键41的凸部41a即上述凸部35的顶点的圆的最大 直径尺寸(外切圆直径)Dl，而大于凸部之间的轴部外径面的外径尺寸， 即连结花键41的凹部41b的底部的圆的最大直径尺寸D2。即，设为D2 <D<D1。
花键41可通过以往公知公用的方法即轧制加工、切削加工、冲压加 工、拉伸加工等各种加工方法而形成。另外，作为热硬化处理，可采用高 频感应加热淬火、渗碳淬火等各种热处理。
另外，如图3所示，在轮毂圈1的轴心和等速万向接头3的外圈5的 轴心相吻合的状态下，对轮毂圈1插入(压入)外圈5的轴部12。此时， 由于孔部22的内径面37的直径尺寸D、凸部35的最大外径尺寸Dl和花 键41的凹部的最小外径尺寸D2为上述那样的关系，且凸部35的硬度比 孔部22的内径面37的硬度高30%以上，因而只要将轴部12压入到轮毂圈 1的孔部22，就可使该凸部35挤入内径面37，使凸部35沿轴向形成将该 凸部35嵌合的凹部36。
由此，如图2A、 2B所示，轴部12的端部的凸部35和与该凸部35 嵌合的凹部36的嵌合接触部位38的整体进行密接。即，可以在对方侧的 凹部形成面(该情况下，为孔部22的内径面37)上进行凸部35的形状的转印。此时，通过凸部35挤入孔部22的内径面37，使孔部22成为进行 了稍微扩径的状态，以允许凸部35在轴向的移动，在轴向的移动停止时， 孔部22进行缩径以恢复成原来的口径。换言之，在对凸部35进行压入时， 轮毂圈1在径方向发生弹性形变，将该弹性形变成分的预盈力施加于凸部 35的齿面(凹部嵌合部位的表面)。因此，可以可靠地形成使凸部35的凹 部嵌合部位整体对其所对应的凹部36进行密接的凹凸嵌合结构M。而且， 不必在形成凹部36的部件(该情况下为轮毂圈1)形成花键部等，生产率 优良，且不必使花键彼此的相位一致，可实现组装性的提高，并可避免压 入时齿面的损伤，可维持稳定的嵌合状态。
如上述实施方式所述，由于形成于轴部12的花键41使用模数为0.5' 以下的小齿，因而可实现该花键41的成形性的提高，同时，可实现压入 载荷的降低。另外，由于可以在这种轴上拥有通常所形成的花键而构成凸 部35，因而可以以低成本简单地形成该凸部35。
另外，通过将轴部12压入到轮毂圈1，在形成凹部36时，该凹部36 侧发生加工硬化。在此，所谓的加工硬化是指在物体发生塑性变形(塑性 加工)时，随着变形的程度的增加与变形相对的阻力也增加，而使硬度比 未受到变形的材料高。因此，通过在压入时发生弹性形变，凹部36侧的 轮毂圈1的内径面37硬化，可以实现转矩传递性的提高。
轮毂圈1的内径侧比较柔软。因此，可以实现使外圈5的轴部12的 外径面的凸部35嵌合于轮毂圈1的孔部内径面的凹部36时的嵌合性(密 接性)的提高，且可以高精度抑制径方向及圆周向上产生的松动。再者， 由于在轮毂圈1的外径恻形成有硬化层H1，因而可以实现轮毂圈1的强 度及耐久性的提高。特别是，通过利用高频感应加热淬火形成硬化层H1， 可防止内径侧的硬化，以确保内径侧的未淬火状态的稳定。
另夕卜，在上述图3所示的花键41中，设定凸部41a的间距和凹部41b 的间距相同。因此，在上述实施方式中，如图2B所示，凸部35的突出方 向中间部位的周向厚度L和在周向相邻的凸部35之间的与上述中间部位 相对应的位置的周向尺寸L0大致相同。
与此相对，如图4所示，也可以使凸部35的突出方向中间部位的周 向厚度L2小于在周向相邻的凸部35之间的与上述中间部位相对应的位置
22的周向尺寸L1。 g口，在形成于轴部12的花键41中，使凸部35的突出方 向中间部位的周向厚度(齿厚)L2小于嵌合于凸部35之间的轮毂圈l侧 的凸部43的突出方向中间部位的周向厚度(齿厚)Ll。
因此，将轴部12侧的全周的凸部35的齿厚的总和E (Bl+B2+B3 十…)设定为小于轮毂圈1侧的凸部43 (凸齿)的齿厚的总和E (A1 + A2+A3 +…)。由此，可增加轮毂圈1侧的凸部43的剪切面积，进而可 确保扭转强度。而且，由于凸部35的齿厚小，因而使压入荷重小进而可 以实现压入性的提高。在凸部35的周向厚度的总和小于对方侧的凸部43 的周向厚度的总和的情况下，不必使所有凸部35的周向厚度L2小于周向 相邻的凸部35之间的周向的尺寸Ll。即，在多个凸部35中，不论是任 意凸部35的周向厚度与周向相邻的凸部之间的周向的尺寸相同，还是比 该周向的尺寸大，只要按总和计小即可。另外，将图4的凸部35做成剖 面呈梯形。
另外，在将外圈5的轴部12压入到轮毂圈1的孔部22时，可以使该 定心用锥部22d构成压入开始时的导向装置。由此，可以相对于轮毂圈1 的孔部22不产生偏移地压入外圈5的轴部12，进而使稳定的转矩传递成 为可能。
与此相比，如图11所示，在轮毂圈1的孔部22，在以不使锥部22d 形成于嵌合孔22a和大径孔22c之间的方式形成台阶部22e的情况下，不 能进行将外圈5的轴部12压入到轮毂圈1的孔部22时的定心，而有可能 使轮毂圈1和等速万向接头3的外圈5发生偏心。因此，如上所述，作为 锥部22d的倾斜角度e (参照图7)优选设为15。 75° 。即，若小于15 ° ，则不能发挥作为导向装置的功能，但若是增加锥部22d的轴向长度则 压入作业效率差，同时，还有可能使轮毂圈1的轴向长度变大。另外，若 超过75° ，则不会变成如图11所示的那样形成台阶部22e，而有可能发 生偏心。
另外，若将外圈5的轴部12压入到轮毂圈1，则材料从由凸部35形 成的凹部36挤出而形成第二实施方式的如图5所示的挤出部45。挤出部 45为使凸部35的凹部嵌合部位嵌入(嵌合)的凹部36的容积的材料部分， 即由从所形成的凹部36压出的部分、为形成凹部36而切削的部分，或者由压出的部分和切削的部分两者等构成。
因此，在上述图l所示的车轮用轴承装置中，将等速万向接头安装于 轮毂圈1之后，必须采取该挤出部45的除去作业。但是，在该实施方式
中，如上所述，在轴部12设置有收纳挤出部45的凹坑部50。
通过在轴部12的花键41的轴端缘设置周向槽51而形成凹坑部50。 如图6所示，周向槽51的花键41侧的侧壁51a为正交于轴向的平面，花 键相反侧的侧面51b为从槽底51c向花键相反侧进行扩径的锥面。
另外，在比该侧面51b更靠花键相反侧设置有调心用的圆盘状的凸肩 部52。将凸肩部52的外径尺寸D4设定为与孔部22的嵌合孔22a的孔径 相同或者比嵌合孔22a的孔径略小。该情况下，在凸肩部52的外径面52a 和孔部22的嵌合孔22a的内径面之间设置有微小间隙t。
若将轴部12压入到轮毂圈1的孔部22，则所形成的挤出部45就会像 图6所示那样，边巻曲边被收纳于凹坑部50内。g口，使从孔部22的内径 面上或者刮下或者挤出的材料的一部分进入凹坑部50内。
这样，通过设置收纳因上述压入的凹部形成而产生的挤出部45的凹 坑部50，可将挤出部45保持(维持)于该凹坑部50内，而不会发生挤出 部45进入装置外的车辆内等之类的情况。g卩，可以将挤出部45—直收纳 于凹坑部50，而不需要进行挤出部45的除去处理，进而可实现组装作业 工时的减少，且可以实现组装作业效率的提高及成本的降低。
另外，通过在凹坑部50的轴向凸部相反侧设置与轮毂圈1的孔部22 调心用的凸肩部52，而使凹坑部50内的挤出部45不能飞向凸肩部52侧， 从而使挤出部45的收纳更加稳定。而且，由于凸肩部52为调心用，因而 可以在防止偏心的同时将轴部12压入到轮毂圈1。因此，可以高精度连接 外侧接头部件5和轮毂圈1，进而使稳定的转矩传递成为可能。
由于凸肩部52为压入时的调心用，因而优选将其外径尺寸设定为比 轮毂圈1的孔部22的嵌合孔22a的孔径略小的程度。即，若凸肩部52的 外径尺寸与嵌合孔22a的孔径相同及比嵌合孔22a的孔径大时，则将凸肩 部52自身压入到嵌合孔22a。此时，若发生偏心，则照原样压入凹凸嵌合 结构M的凸部35，成为以轴部12的轴心和轮毂圈1的轴心不一致的状态 而将轴部12和轮毂圈1连接在一起。另外，在凸肩部52的外径尺寸比嵌合孔22a的孔径过小时，不能作为调心用而发挥功能。因此，作为凸肩部 52的外径面52a和孔部22的嵌合孔22a的内径面之间的微小间隙t，优选 设定为0.01mm 0.2mm左右。
作为凹凸嵌合结构M，也可以在轴部12的凸部35即花键41的凸部 41a形成锯齿状的凹凸部55。所谓的凹凸部55是指沿着凸部41a的顶部 的长度方向形成的小凹凸部。该情况下，使凸部(凸齿)55a的截面为以 槽侧为倾斜面的直角三角形状。该图例的凹凸部55设置在凹坑部55侧。
如图8所示，在将具备凹凸部55的轴部12压入到轮毂圈1的孔部22 时， 一边通过凸肩部52进行调心一边像图9所示那样通过轴部12侧的凸 部35在轮毂圈1侧形成凹部36进而形成挤出部45。而且， 一边使该挤出 部45巻曲一边将其收纳于凹坑部50内。
另外，在进行该压入时，使凹凸部55挤入形成于轮毂圈1侧的凹部 36的底部。即，在压入时，使进行了扩径的轮毂圈1的孔部22进行扩径， 而在完成压入时进行縮径使其恢复成原来的状态。因此，从轮毂圈1的孔 部22的内径面侧以图10的箭头所示的方式使挤压力(縮径力)作用于凹 凸部55，进而使凹凸部55的凸部55a挤入轮毂圈1的孔部22的内径面。
这样，通过在凸部35侧设置凹凸部(锯齿部)55，在进行压入时可 使锯齿部55的凸部55a沿着轴向挤入。通过该挤入，可构成对轮毂圈1 的等速万向接头的外侧接头部件5的轴向的防松结构。由此，可维持稳定 的连接状态，且可以实现车轮用轴承装置的高品质化。而且，由于通过锯 齿部55构成防松结构，因而可省略现有技术那样的螺纹联接。因此，不 必在轴部12形成从轮毂圈1的孔部22突出的螺纹部而可以实现轻量化， 同时，可省略螺纹联接作业，进而可实现组装作业效率的提高。
在这样的车轮用轴承装置中，如第三实施方式的图12所示，优选将 凹凸嵌合结构M的与外径侧对应的范围内的内圈24和小径台阶部23的 范围78的配合做成非过盈配合，同时，将其他范围79内的内圈24和小 径台阶部23的配合做成过盈配合。在此，所谓的过盈配合是指在组装时 通常可以有过盈量的配合。另外，所谓的非过盈配合是指过渡配合及间隙 配合。另外，所谓的过渡配合是指在组装时因孔、轴的实际尺寸(轮毂圈 1的孔径和轴杆12的外径)而可以有间隙或者过盈量的配合，是指孔和轴的公差带(轮毂圈1的孔径和轴杆12的外径的公差带)全部或者局部重 合的配合。所谓的间隙配合是指在组装时通常可有间隙的配合。
由于将凹凸嵌合结构M的与外径侧对应的范围内的内圈24和小径台
阶部23的配合做成非过盈配合，因而可将凹凸嵌合结构M的与外径侧对
应的范围内的内圈的周向应力的发生抑制在最小限度。由此，可防止轴承 产生滚动疲劳寿命的降低、产生裂纹、及应力腐蚀裂纹等麻烦，进而可提
供高品质的车轮用轴承装置。另外，由于将凹凸嵌合结构M的与外径侧 对应的范围的其他范围内的内圈24和小径台阶部23的配合做成过盈配 合，因而可防止在配合面之间的相对偏移的现象即蠕变，同时，可确保使 内圈24稳定的配合，进而可更加稳定地提供高品质的车轮用轴承装置。
如图13所示，也可以在凹凸嵌合结构M的与外径侧对应的范围78 内的内圈内径面形成周向切口部80而构成非过盈配合(该情况下为间隙 配合)。
由于如图13所示的车轮用轴承装置的其它构成与如图1及图2所示 的轴承装置相同，因而对于相同的构成标注与如图l及图2所示的轴承装 置所带的相同的符号而其说明从略。
因此，该图13所示的轴承装置也实现了与图1及图2所示的轴承装 置同样的作用效果。特别是，通过在内圈内径面形成周向切口部80而构 成非过盈配合，可以在该范围内的内圈24和小径台阶部23之间形成间隙， 可更加可靠地抑制周向应力的发生。另外，不需要对轮毂圈侧进行构成非 过盈配合的加工，因而具有可使用现有的制造装置的优点。
另外，如图14所示，也可以在凹凸嵌合结构M的与外径侧对应的范 围78内的轮毂圈1的小径台阶部23的外径面形成周向切口部81而构成 非过盈配合(该情况下为间隙配合)。
由于如图14所示的车轮用轴承装置的其它构成与上述图1及图2所 示的轴承装置相同，因而对于相同的构成标注与如图1及图2所示的轴承 装置所带的相同的符号而其说明从略。
因此，该图14所示的轴承装置也实现了与图1及图2所示的轴承装 置同样的作用效果。特别是通过在小径台阶部23外径面形成周向切口部 81而构成非过盈配合，可以在该范围内的内圈24和小径台阶部23之间形成间隙，可更加可靠地抑制周向应力的发生。另外，不需要对内圈24侧 进行构成非过盈配合的加工，因而具有可使用现有的制造装置的优点。
另外，这种车轮用轴承装置如第四实施方式即图15及图16A、 16B 所示的那样，通过非分离型的一体化连接结构85将转向节N与滚动轴承 2的外侧部件25连接。该情况下的一体化连接结构85具备固定于外侧部 件25的外径面的被铆接部件即固定部件86，在该固定部件86上外嵌有转 向节N。固定部件86具备外嵌于外侧部件25的短圆筒状的主体部87、 设置于该主体部87的轴向端部的外凸肩部88a、 88b。
该情况下，在外侧部件25的外径面的轴向中间位置设置有周向凹槽 89，在固定部件86的主体部87的内径面的轴向中间位置设置有内径突出 部93。而且，在该内径突出部93嵌合于周向凹槽89的状态下使外侧部件 25和固定部件86形成一体，在转向节N外嵌于主体部87的状态下，使 外凸肩部88a、 88b卡止于具有转向节N的嵌合孔92的轴套部90的端面 卯a、卯b (参照图16A及图16B)。
艮口，在安装转向节前，固定部件86的轴向端部86a、 86b从外侧部件 25的轴向端缘部向轴向外侧突出。而且，在安装转向节时，以使固定部件 86的轴向端部86a、 86b向外径方向突出的方式进行塑性变形加工(铆接 加工)。此时，铆接加工也可以是圆周全周或者局部。由此，通过固定部 件86将转向节N固定于外侧部件25。
该情况下，如图17所示，在轮毂圈1的轴心和等速万向接头3的外 圈5的轴心相吻合的状态下将轴部12压入到轮毂圈1的孔部22。
由于经由非分离型一体化连接结构85连接转向节N，因而在该外侧 部件25和转向节N之间不会发生松动。而且，由于将外侧部件25和转向 节N做成一体，因而可实现在车辆组装工厂的组装作业的简单化(容易 化)。
这样，可以减小轮毂圈1和等速万向接头3的接合部的松动，同时， 可消除外侧部件25和转向节N之间的松动，可以实现使用了该车轮用轴 承装置的车辆的NVH特性的提高。
其次，图18A、 18B表示一体化连接结构85的变形例，图18A是通 过焊接构成，图18B是通过省略了固定部件86的外侧部件25的铆接而构成。即，对图18A的固定部件86的轴向端部86a、 86b不进行塑性变形加 工而是通过焊接将该轴向端部86a、 86b和转向节N的端面90a、卯b接合。 此时，焊接部也可以是圆周全周或者局部。在图18A上，91表示焊接部。
在图18B中，将外侧部件25的外径尺寸做成与转向节N的轴套部90 的嵌合孔92的孔径大致相同。而且，将外侧部件25嵌入轴套部卯，对外 侧部件25的轴向端部进行铆接，使其铆接部94、 94卡合于转向节N的轴 套部90的端面90a、 90b。
这样， 一体化连接结构85既可以是铆接也可以是焊接，其连接作业 性优良，且可以将外侧部件25和转向节N牢固地连接成一体。
但是，如图19所示，也可以在轮毂圈1的孔部22的内径面37上沿 周向设置按规定间距配置的小凹部95。作为小凹部95必须比凹部36的容 积小。这样，通过设置小凹部95，可以实现凸部35的压入性的提高。艮口， 通过设置小凹部95，可以减少凸部35压入时所形成的挤出部45的容量， 进而可实现压入阻力的降低。另外，由于可以使挤出部45减小，因而可 以减小凹坑部50的容积，可以实现凹坑部50的加工性及轴部12的强度 的提高。另外，小凹部95的形状在图19中为其顶部是锐角的三角形状， 但是也可以如图20所示为将顶部做成R状的三角形，此外，还可以是半 椭圆状、矩形等各种形状，数量也可以任意设定。
在上述各实施方式中，也可以在将外圈5的轴部12插入(压入)到 轮毂圈1时，将轮毂圈1乃至轮毂圈1上安装有滚动轴承2的单元体进行 加热，而使轮毂圈1的孔部22 (至少是轴部嵌合孔22a)进行扩径。艮P， 加热前的孔部22的孔径为上述的D，做成比该D大的D'(参照图3)。 此时使D'比D1小。
这样，若将轴部12压入到轮毂圈1的孔部22，则由于凸部35的硬度 比孔部22的内径面37的硬度大30%以上，因而可以使该凸部35挤入内 径面37，使凸部35沿轴向形成该凸部35嵌合的凹部36。
该情况下，通过加热使孔部22成为扩径的状态而允许凸部35在轴向 的移动。另外，通过解除加热状态而使孔部进行缩径恢复成原来的口径。 换言之，在对凸部35进行压入时，使轮毂圈1在径方向发生加热变形， 而将该加热变形量的预盈力施加于凸部35的齿面(凹部嵌合部位的表面)。因此，可以实现凸部35和凹部36的嵌合接触部位整体的密接性的提高，
将外侧接头部件和轮毂圈1牢固地联接。而且，不必在形成凹部36的部
件(该情况下为轮毂圈l))上形成花键部等，从而生产率高，且不需要花 键彼此的相位一致，可实现组装性的提高，并且可避免压入时齿面的损伤， 可以维持稳定的嵌合状态。
加热扩径温度为不到车轮用轴承装置构成部件的保证温度。在此，所 谓的保证温度是指可以发挥车轮轴承装置所使用的构成部件(例如，密封 垫、润滑脂、保持架、编码器等)的功能的温度，若小于该保证温度，则 不会损伤各构成部件的功能。
这样，通过使加热扩径温度小于车轮用轴承装置构成部件的保证温 度，可以使该车轮用轴承装置所使用的密封垫及润滑脂等有效发挥它们的 功能，可以保证作为车轮用轴承装置的品质。
作为在压入前进行的加热的加热装置，只要可以使轮毂圈1的孔径22 扩径，而且在不超过上述保证温度的范围进行加热即可，因此，可使用加 热炉、加热用加热器等各种加热装置。
但是，在上述各实施方式中，在轴部12侧形成构成凸部35的花键41， 同时，对该轴部12的花键41实施硬化处理，将轮毂圈1的内径面做成未 硬化(原材料)。与此相对，也可以如第五实施方式的图21A所示，在轮 毂圈1的孔部22的内径面形成实施了硬化处理的花键61 (由凸条61a及 凹条61b构成)，同时，在轴部12不实施硬化处理。另外，通过公知公用 的方法即拉削加工、切削加工、冲压加工、拉伸加工等各种加工方法也可 以形成该花键61。另外，作为热硬化处理也可采用高频感应加热淬火、渗 碳淬火等各种热处理。
该情况下，使凸部35的突出方向中间部位与凹部形成前的凹部形成 面(轴部12的外径面)的位置相对应。即，将连结花键61的凸部61a即 凸部35的顶点的圆的直径尺寸(凸部35的最小径尺寸)D4设定为小于 轴部12的外径尺寸D6，而将连结花键61的凹部61b的底部的圆的直径 尺寸(凸部之间的嵌合用孔内径面的内径尺寸)D5设定为大于轴部12的 外径尺寸D6。艮口，设为D4〈D6〈D5。
若将轴部12压入到轮毂圈1的孔部22，则可通过轮毂圈1侧的凸部35在轴部12的外周面形成嵌合该凸部35的凹部36。由此，使凸部35和 与凸部35进行嵌合的凹部的嵌合接触部位38的整体密接。
艮P，在将凹凸嵌合结构M的凸部35设置于轮毂圈1的孔部22的内 径面37的情况下，使轮毂圈1侧的凸部35挤入轴部12的外径面，由此， 轮毂圈1的孔部22成为进行了稍微扩径的状态，以允许凸部35在轴向的 移动，若停止轴向的移动，则孔部22进行缩径以恢复成原来的口径。由 此，凸部35和嵌合于该凸部35的对方部件的凹部36 (轴的外径面)的嵌 合接触部位整体密接。
在此，所谓的嵌合接触部位38是如图21B所示的范围76，即从凸部 35的截面中的山形的中腹部至山顶这一范围。另外，在轴向相邻的凸部 35之间，在比轴部12的外周面靠外径侧的位置形成有间隙62。
这样，在将凹凸嵌合结构M的凸部35设置于轮毂圈1的孔部22的 内径面37的情况下，由于不必进行轴部12侧的硬度处理(热处理)，因 而等速万向接头3的外圈5的生产率优异。
由于该情况下也是通过压入而形成挤出部45，因而优选设置收纳该挤 出部45的凹坑部50。由于使挤出部45形成于轴部12的口侧，因而可将 凹坑部设置于轮毂圈l侧。
另外，既可以这样在轮毂圈1侧形成凹凸嵌合结构M的凸部35，也 可以在轴部12的口相反侧的端部设置使其外径尺寸成为压入到轮毂圈1 时的调心的轴延长部。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明不限于上述实 施方式而是可以有各种变形，例如作为凹凸嵌合结构M的凸部35的形状， 在上述图2所示的实施方式中截面为三角形状，在图4所示的实施方式中 截面为梯形(富士山形状)，但是也可以采用这些以外的半圆形状、半椭 圆形状、矩形形状等各种形状，且凸部35的面积、数量、周向配置间距 等也可以任意变更。即，不必形成花键41、 61，且具有该花键41、 61的 凸部(凸齿)41a、 61a而做成凹凸嵌合结构M的凸部35，而是既可以是 键那样的结构，也可以是形成曲线状的波形的吻合面。关键在于，只要将 沿着轴向配置的凸部35压入到对方侧，通过该凸部35使与凸部35密接 嵌合的凹部36形成于对方侧，使凸部35和嵌合于凸部35的凹部的嵌合接触部位38的整体密接，而且，在轮毂圈1和等速万向接头3之间进行 转矩的传递即可。
另外，作为轮毂圈1的孔部22可以是圆孔以外的多角形孔等异形孔， 嵌插于该孔部22的轴部12的端部的截面形状也可以是圆形截面以外的多 角形等异形截面。另外，由于在将轴部12压入到轮毂圈1时，只要仅仅 使凸部35的压入始端部的硬度比形成凹部36的部位的硬度高即可，因而 不必使凸部35整体的硬度变高。在图2等中形成有间隙40，但是也可以 是挤入轮毂圈1的内径面37至到凸部35间的凹部。另外，作为凸部35 侧和在凸部35形成的凹部形成面侧的硬度差，如上所述优选按HRC计为 30%以上，但是只要可将凸部35压入，则也可以是小于30%。
凸部35的端面(压入始端)在上述实施方式中为正交于轴向的面， 但也可以是相对于轴向按规定角度倾斜的面。该情况下，既可以从内径侧 向外径侧在凸部相反侧发生倾斜，也可以在凸部侧发生倾斜。
另外，作为凹坑部50的形状，在上述实施方式中将其周向槽51做成 使花键相反侧的侧面51b从槽底51c向花键相反侧进行扩径的锥面，但是 也可以不做成这样的锥面，关键在于，只要是可收纳(收容)产生的挤出 部45即可，因此，作为凹坑部50的容量，只要是可适应所产生的挤出部 45即可。
在设置有锯齿部55的情况下，在图8中是将其设置于花键41的轴向 端部(凹坑部侧)，但是既可以将其设置于相反侧的口部11侧，也可以将 其设置于花键41的轴向中间部，另外，也可以设置于花键41的轴向全长。 另外，各锯齿部55的凸部(凸齿)55a的个数及形状等也可以任意变更， 作为锯齿部55，既可以设置于周向全周的凸部35，也可以在周向全周的 凸部35中设置于任意的凸部35。另外，在实施方式中，将锯齿部55设置 于构成凸部35的花键41的凸部41a，但是也可以将锯齿部55设置于花键 41的凹部41b。
另外，在对凸部35进行压入时，既可以对形成凹部36的一侧进行固 定而使形成有凸部35的一侧移动，相反，也可以对形成凸部35的一侧进 行固定而使形成有凹部36的一侧移动，也可以使两者都进行移动。另外， 作为滚动轴承2的滚动体30，也可以使用滚柱。在等速万向接头3中，也可以通过上述各实施方式所述的凹凸嵌合结构M而将内圈6和轴10形成一体。
产业上的可利用性
可适用于在一体具有车轮安装凸缘的轮毂圈的外周一体形成多排滚动轴承的一内侧轨道面的第三代，此外，还可适用于在轮毂圈上一体化等速万向接头并在构成该等速万向接头的外侧接头部件的外周一体形成多排滚动轴承的另一内侧轨道面的第四代。
权利要求
1、一种车轮用轴承装置，将轮毂圈、多排滚动轴承及等速万向接头进行组件化，所述多排滚动轴承具有外侧部件，其在内周形成有多排外侧轨道面；内侧部件，其由在外周具有与所述多排外侧轨道面对置的一内侧轨道面的轮毂圈及外嵌于该轮毂圈并在外周形成有与所述多排外侧轨道面对置的另一内侧轨道面的内圈构成；多排滚珠，其滚动自如地收容于该内侧部件和所述外侧部件的两轨道面之间，其特征在于，具有将轮毂圈和等速万向接头的外侧接头部件的轴部形成一体的凹凸嵌合结构，将设置于外侧接头部件的轴部的外径面和轮毂圈的孔部的内径面中任一方且沿轴向延伸的凸部沿着轴向压入到另一方，在另一方通过凸部形成与凸部密接嵌合的凹部，构成使凸部和凹部的嵌合接触部位整体密接的所述凹凸嵌合结构，且将在凹凸嵌合结构的与外径侧对应的范围内的内圈和小径台阶部的配合做成非过盈配合，同时将其他范围内的内圈和小径台阶部的配合做成过盈配合。
2、 一种车轮用轴承装置，将轮毂圈、多排滚动轴承及等速万向接头 进行组件化，其特征在于，具有将轮毂圈和嵌插于轮毂圈的孔部的等速万向接头的外侧接头部 件的轴部一体化的凹凸嵌合结构，所述凹凸嵌合结构使外侧接头部件的轴 部的外径面的凸部和嵌合于该凸部的轮毂圈的内径面的凹部的嵌合接触 部位整体密接，且在轮毂圈的外径侧形成利用高频感应加热淬火生成的硬 化层，同时将轮毂圈的内径侧做成未淬火状态。
3、 如权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 所述滚动轴承具有在内周具有多排外侧轨道面的外侧部件，在该外侧部件上经由非分离式的一体化连接结构连接构成悬挂装置的转向节。
4、 如权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 通过在对轮毂圈的孔部进行了加热扩径的状态下压入外侧接头部件的轴部，构成使外侧接头部件的轴部的外径面的凸部和嵌合于该凸部的轮 毂圈的内径面的凹部的嵌合接触部位整体密接而成的所述凹凸嵌合结构。
5、 如权利要求1或2所述的车辆用轴承装置，其特征在于，在所述轮毂圈的孔部形成沿着压入方向缩径的定心用锥部，经由锥部 将外侧接头部件的轴部压入到所述轮毂圈的孔部，构成使外侧接头部件的 轴部的外径面的凸部和嵌合于该凸部的轮毂圈的内径面的凹部的嵌合接 触部位整体密接而成的所述凹凸嵌合结构。
6、 如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 在所述凹凸嵌合结构的与,外径侧对应的范围内的内圈内径面上形成周向切口部，以构成所述非过盈配合。
7、 如权利要求l所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 在所述凹凸嵌合结构的与外径侧对应的范围内的小径台阶部外径面上形成周向切口部，以构成所述非过盈配合。
8、 如权利要求1 7中任一项所述的车轮用轴承装置，其特征在于，在等速万向接头的外侧接头部件的轴部设置所述凹凸嵌合结构的凸 部，并且至少该凸部的轴向端部的硬度比轮毂圈的孔部的内径部高，且通 过从凸部的轴向端部侧将所述轴部压入到轮毂圈的孔部，利用该凸部，在 轮毂圈的孔部内径面形成与凸部密接嵌合的凹部，构成所述凹凸嵌合结
9、如权利要求l、 3、 6或者7所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 在轮毂圈的孔部的内径面设置所述凹凸嵌合结构的凸部，并且至少该 凸部的轴向端部的硬度比等速万向接头的外侧接头部件的轴部的外径部 高，且通过从其轴向端部侧将所述轮毂圈侧的凸部压入到外侧接头部件的 轴部，利用该凸部，在外侧接头部件的轴部的外径面形成与凸部密接嵌合 的凹部，构成所述凹凸嵌合结构。
10、 如权利要求3、 8或者9所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 一体化连接结构由转向节及/或外侧部件的铆接而构成。
11、 如权利要求3、 8或者9所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 一体化连接结构由安装于转向节和外侧部件之间的被铆接部件的铆接而构成。
12、 如权利要求3、 8或者9所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 一体化连接结构由转向节和外侧部件之间的焊接而构成。
13、 如权利要求4或者8所述的车轮用轴承装置，其特征在于，加热扩径温度小于车轮用轴承装置构成部件的保证温度。
14、 如权利要求1 8、权利要求10 13中任一项所述的车轮用轴承 装置，其特征在于，将收纳基于所述压入的凹部形成而生成的挤出部的凹坑部设置于外 侧接头部件的轴部。
15、 如权利要求1、 3、 6、 7、 9 13中任一项所述的车轮用轴承装置， 其特征在于，将收纳基于所述压入的凹部形成而生成的挤出部的凹坑部设置于轮 毂圈的孔部的内径面。
16、 如权利要求1 8、 10 13中任一项所述的车轮用轴承装置，其 特征在于，将收纳所述挤出部的凹坑部设置于外侧接头部件的轴部的凸部的压 入始端侧，同时在该凹坑部的轴向上凸部的相反侧设置与轮毂圈的孔部调 心用的凸肩部。
17、 如权利要求1 8、 10 14、 16中任一项所述的车轮用轴承装置， 其特征在于，外侧接头部件的轴部的凸部的突出方向的任一部位与轮毂圈的孔部 凹部形成前的凹部形成面的位置相对应。
18、 如权利要求1 8、 10 14、 16、 17中任一项所述的车轮用轴承 装置，其特征在于，轮毂圈的孔部的内径面的内径尺寸设定为，小于连结外侧接头部件的 轴部的凸部的顶点的圆的最大直径尺寸，大于外侧接头部件的轴部的凸部 之间的轴部外径面的凹部的最大直径尺寸。
19、 如权利要求l、 3、 6、 7、 9 12、 15中任一项所述的车轮用轴承 装置，其特征在于，连结轮毂圈的孔部的多个凸部的顶点的圆弧的直径尺寸小于外侧接 头部件的轴部的外径尺寸，凸部之间的孔部内径面的内径尺寸大于外侧接头部件的轴部的外径 尺寸。
20、 如权利要求1 19中任一项所述的车轮用轴承装置，其特征在于，凸部的突出方向中间部位的周向厚度小于在沿周向相邻的凸部之间 的与所述中间部位相对应的位置的周向尺寸。
21、 如权利要求1 20中任一项所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 凸部的突出方向中间部位的周向厚度的总和小于在嵌合于沿周向相邻的凸部之间的对方侧的凸部的与所述中间部位相对应的位置的周向厚 度的总和。
22、 如权利要求1 21中任一项所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 在所述凸部侧的轴向的至少一部分设置沿着轴向的凹凸部。
23、 如权利要求1 22中任一项所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 在所述凸部侧的轴向的至少一部分设置沿着轴向的凹凸部，并且将该凹凸部形成锯齿状。
24、 如权利要求1 23中任一项所述的车轮用轴承装置，其特征在于， 所述等速万向接头的外侧接头部件具有内装内侧接头部件的口部和从该口部的底部突出设置的所述轴部，将轮毂圈的端部铆接且经由外嵌于 轮毂圈的滚动轴承的内圈对滚动轴承施加预盈力，使所述口部与轮毂圈端 部形成非接触状态。
全文摘要
本发明提供一种车轮用轴承装置，其可以实现抑制圆周向的松动，而且，轮毂圈和等速万向接头的外侧接头部件的连接作业效率优异。另外，提供一种车轮用轴承装置，其可防止因轮毂圈和等速万向接头的结合部及转向节之间的松动引起的NVH特性的降低并可传递高精度的转矩。其具备将轮毂圈(1)和嵌插于轮毂圈(1)的孔部(22)的等速万向接头(3)的外侧接头部件的轴部(12)一体化的凹凸嵌合结构M。凹凸嵌合结构M使外侧接头部件的轴部(12)的外径面的凸部(35)和嵌合于该凸部(35)的轮毂圈(1)的内径面(37)的凹部(36)的嵌合接触部位(38)整体密接。
文档编号B60B35/14GK101641225SQ20088000944
公开日2010年2月3日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年3月22日
发明者中川亮, 友上真, 小泽仁博, 山内清茂, 梅木田光, 河村浩志, 浅野祐一, 藏久昭, 鸟居晃 申请人:Ntn株式会社