TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
10個以上の画像は省略されています。
公開番号2021027794
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2020019895
出願日20200207
発明の名称ロータシャフトの製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人
主分類H02K 15/02 20060101AFI20210125BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ロータシャフトの軽量化が可能なロータシャフトの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係るロータシャフトの製造方法は、板状部材1を用いて、外周方向に突出している突出部11を備えるとともに、多角形状の外周形状を有する中空状のロータシャフト20を成形するロータシャフトの製造方法であって、板状部材1をプレス加工して、板状部材1の第1の方向に延びるとともに板状部材1の表面から突出している突出部11を有し、且つ、第1の方向と直交し板状部材1の表面と平行な第2の方向から見た際に少なくとも2つのU字状の断面形状を有する中間成形品10を成形する工程と、中間成形品10の隣り合うU字状の断面同士が繋がっている部分を押圧して、外周形状が多角形状のロータシャフト20を成形する工程と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
板状部材を用いて、外周方向に突出している突出部を備えるとともに、多角形状の外周形状を有する中空状のロータシャフトを成形するロータシャフトの製造方法であって、
前記板状部材をプレス加工して、前記板状部材の第1の方向に延びるとともに前記板状部材の表面から突出している突出部を有し、且つ、前記第1の方向と直交し前記板状部材の表面と平行な第2の方向から見た際に少なくとも2つのU字状の断面形状を有する中間成形品を成形する工程と、
前記中間成形品の隣り合う前記U字状の断面同士が繋がっている部分を押圧して、外周形状が多角形状のロータシャフトを成形する工程と、を備える、
ロータシャフトの製造方法。
続きを表示(約 67 文字)【請求項2】
前記突出部を形成する前記プレス加工は、コイニング加工である、請求項1に記載のロータシャフトの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はロータシャフトの製造方法に関するものである。
続きを表示(約 6,800 文字)【背景技術】
【0002】
ロータの構成として、回転可能なロータシャフトと、当該ロータシャフトと組み付けられたロータコア(積層鋼板)との構成が知られている。特許文献1には、軸方向の固定のための突出部を有するロータシャフト(ロータ軸)を鍛造成形を用いて作製するロータシャフト(ロータ軸)の製造方法が開示されている。なお、特許文献1における突出部は、鍛造によって成形したロータシャフト(ロータ軸)を、かしめ治具を用いて押し潰すことによって形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2019−075877号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
鍛造成形を用いてロータシャフトを成形する場合、軽量化の観点で改善の余地があるという問題がある。
【0005】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ロータシャフトの軽量化が可能なロータシャフトの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係るロータシャフトの製造方法は、
板状部材を用いて、外周方向に突出している突出部を備えるとともに、多角形状の外周形状を有する中空状のロータシャフトを成形するロータシャフトの製造方法であって、
前記板状部材をプレス加工して、前記板状部材の第1の方向に延びるとともに前記板状部材の表面から突出している突出部を有し、且つ、前記第1の方向と直交し前記板状部材の表面と平行な第2の方向から見た際に少なくとも2つのU字状の断面形状を有する中間成形品を成形する工程と、
前記中間成形品の隣り合う前記U字状の断面同士が繋がっている部分を押圧して、外周形状が多角形状のロータシャフトを成形する工程と、を備える。
【0007】
本発明に係るロータシャフトの製造方法では、板状部材をプレス加工して、板状部材の第1の方向に延びるとともに板状部材の表面から突出している突出部を有し、且つ、第1の方向と直交し板状部材の表面と平行な第2の方向から見た際に少なくとも2つのU字状の断面形状を有する中間成形品を成形する工程と、中間成形品の隣り合うU字状の断面同士が繋がっている部分を押圧して、外周形状が多角形状のロータシャフトを成形する工程と、を備える。このような構成を備える製造方法によって、外周形状が多角形状であり中空状のロータシャフトを成形することができる。当該製造方法によって、板状部材から中空状のロータシャフトを成形できるため、ロータシャフトを軽量化できる。
【発明の効果】
【0008】
本発明により、ロータシャフトを軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
実施の形態にかかるロータシャフトの製造方法を示すフローチャートである。
実施の形態にかかるプレス加工を行い成形した中間成形品を示す平面図である。
図2のIII−III線に沿う側面断面図である。
図2のIV−IV線に沿う正面断面図である。
実施の形態にかかる曲げ加工を行った中間成形品を示す正面断面図である。
実施の形態にかかる押圧の途中段階を示す正面断面図である。
図6の斜視図である。
実施の形態にかかる押圧によって成形したロータシャフトを示す正面断面図である。
図8の斜視図である。
実施の形態にかかる押圧後、接触部分に溶接を施した状態を示す斜視図である。
抜き加工後の板状部材を示す平面図である。
図11のXII―XII線に沿う側面断面図である。
図11のXIII―XIII線に沿う正面断面図である。
ロータシャフトの周長を示す正面断面図である。
比較例のロータシャフトの製造方法で製造したロータシャフトをロータコアに配置した状態を示す断面図である。
図15の領域Aの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
<実施の形態1>
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図に示した右手系xyz座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。特に言及のない限り、z軸プラス向きが鉛直上向きである。また、xy平面が水平面である。
【0011】
図1は、実施の形態にかかるロータシャフトの製造方法を示すフローチャートである。図1に示すように、本実施の形態にかかるロータシャフトの製造方法は、板状部材をプレス加工して突出部を有する中間成形品を成形し(ステップS1)、当該中間成形品を押圧することによって多角形状の外周形状を有する中空状のロータシャフトを成形する(ステップS2)。
以下、図1のフローチャートに対応する各図を参照しつつ、各ステップについて詳細に説明する。
【0012】
<ステップS1:プレス加工>
ステップS1では、プレス加工によって、板状部材から、突出部と、少なくとも2つのU字状の断面形状とを有する中間成形品を成形する。まず、本実施の形態における用語について説明する。
【0013】
「プレス加工」とは、ダイとパンチとの間に配置された板状部材を、当該ダイ及びパンチの形状に沿うように圧縮力や引張力を加えながら成形する加工を指す。換言すると、ダイ及びパンチを用い、所望の形状へと材料の流入を促す、絞り曲げ加工を指す。
【0014】
「板状部材」とは、本実施の形態にかかる製造方法によって製造するロータシャフトの材料である。板状部材の材料としては、プレス成形が可能であって、ロータシャフトとして用いるために必要な強度を有する材料を用いることができる。具体的には、例えば、高張力鋼板(ハイテン、High Tensile Strength Steel)、熱鍛鋼板、冷鍛鋼板、亜鉛メッキ鋼板等を用いることができる。各鋼板の材料としては、鉄、チタン、アルミニウム、マグネシウム、ステンレス等の金属や、金属と樹脂との複合材料も含む。板状部材の形状としては、例えば矩形状のものや、プレス加工によって生じ得る外周部の歪みをあらかじめ考慮した形状のもの等を用いることができる。
【0015】
「突出部」とは、最終成形品であるロータシャフトがロータコア(積層鋼板)に締結され回転する際に、軸方向の変位を抑制可能な部分を指す。当該突出部は、ロータシャフト本体と同様、多角形状の外周形状を有することが好ましい。
「多角形状」の外周形状とは、多角形と、多角形に近い形状との両者を含む。
「多角形」とは、直線状の辺の組み合わせから構成され、内角の和が180°以上のものを意味する。具体的には例えば、三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等を含む。
「多角形に近い形状」とは、多角形のように直線状の辺の組み合わせから構成されるが、角の部分や一部の辺において曲線状の部分を有する場合を意味する。
なお、軸方向の変位の抑制以外の他の用途に使用する、他の突出部も形成してもよい。その場合、当該他の突出部は用途に応じて外周形状を変更することが可能である。例えば、外周形状が円形であっても、上述の多角形状などの非円形であってもよい。「円形」には、正円と楕円の両方を含む。
【0016】
図2は、実施の形態にかかるプレス加工を行い成形した中間成形品を示す平面図である。図2に示すように、板状部材1の第1の方向(x軸方向)に延びるとともに、当該板状部材1の表面から突出している突出部11が形成されるように、また、第1の方向(x軸方向)に直交し、第2の方向(y軸方向)に延びる方向にU字状の断面形状を有する少なくとも2つのU字部12、13が成形されるようにプレス加工を行うことで、中間成形品10を成形する。突出部11とU字部12、13の詳細な構造は、図3及び図4を用いて後述する。
【0017】
板状部材1の第1の方向の加工および第2の方向の加工は、一種類のダイとパンチを用いて同じタイミングで行ってもよいし、それぞれ異なるダイとパンチを用いて異なるタイミングで行ってもよい。第1の方向の加工と第2の方向の加工を別々に行う場合、加工順は限定されず、いずれの加工を先に行ってもよい。
【0018】
まず、プレス成形によって得られる突出部11について、図2及び図3を参照して説明する。図2に示すように、板状部材1の第1の方向(x軸方向)に延びる方向に突出部11を形成する。例えば、図2に示すように、板状部材1の第2の方向(y軸方向)の所定の位置において、第1の方向(x軸方向)のx軸負側からx軸正側までの全体に突出部11を形成することができる。
【0019】
図3は、図2のIII−III線に沿う側面断面図である。ダイ上に配置した板状部材1に対し、z軸負方向(白抜き矢印方向)にパンチを押し込み、図3に示すように板状部材1の表面からz軸負方向に突出するような突出部11を形成する。突出部11は、最終成形品であるロータシャフトが、モータのアンバランス発生時であっても軸方向の変位を抑制できる程度の幅Wを有していることが好ましい。
【0020】
次に、プレス成形によって得られるU字部について、図2及び図4を参照して説明する。図2に示すように、U字部12及び13は、第1の方向(x軸方向)に直交し、板状部材1の第2の方向(y軸方向)に延びる方向に形成する。
図4は、図2のIV−IV線に沿う正面断面図である。図4に示すように、ダイ上に配置した板状部材1に対し、z軸負方向(白抜き矢印方向)にパンチを押し込み、U字部12、13を形成する。図4に示すように、U字部12、13は、板状部材1の表面(xy平面)と平行な第2の方向(y軸方向)から見た際に、U字状の断面形状を有する。すなわち、正面断面視U字状の形状を有する。
【0021】
各U字部は、ロータシャフトの各辺を形成する壁部および底部を備える。より具体的には、U字部12は壁部12a、12c及び底部12bを備え、U字部13は壁部13a、13c及び底部13bを備える。各辺が平面状の多角形のロータシャフトを成形する場合は、図4に示すように、壁部12a、13aと、底部12b、13bとを、プレス成形によって平面状に成形することが好ましい。壁部12c、13cについては、後述する押圧によって平面状に成形することができる。
【0022】
U字部の数は、所望のロータシャフトの外周面の形状、すなわちロータコア(不図示)の内周面の形状に応じて適宜変更可能である。本実施の形態では、外周面が多角形状のロータシャフトを成形するため、U字部を少なくとも2以上設けることが好ましい。また、図4に示すように、一例としてU字部を2つ設ける場合は、隣り合うU字部12、13の断面同士が繋がっている部分を中心として線対称となるように各U字部を形成することが好ましい。
【0023】
なお、突出部について、図2では板状部材1の第2の方向(y軸方向)の所定の位置において、第1の方向(x軸方向)のx軸負側からx軸正側までの全体に突出部11が形成されているが、これに限定されない。例えば、図2に示す第2の方向(y軸方向)の所定の位置において、第1の方向(x軸方向)の一部に突出部を形成することができる。換言すると、x軸方向の同一線上に、一部が突出していない断続的な突出部、すなわち複数の突出部を形成することができる。当該複数の突出部を形成する場合は、各突出部が同一線上において均等な間隔で配置されるように形成することが好ましい。
【0024】
また、U字部について、U字部を3つ以上設ける場合は、複数のU字部のうち、x軸方向の中央部を中心として線対称となるように各U字部を形成することが好ましい。また、図4に示すように、本実施の形態では、プレス加工された板状部材1は、プレス加工によって絞り曲げされていない端部14及び15を有している。
【0025】
ここで、端部14、15を有する場合の曲げ加工について説明する。上述したプレス加工後、当該端部を曲げる曲げ加工を行う。図5は、実施の形態にかかる曲げ加工を行った中間成形品を示す正面断面図である。図5は、図4の中間成形品10を曲げ加工した中間成形品10aである。図5に示すように、xy平面に延在していた端部14、15(破線部)を、例えばそれぞれyz平面に延在するように曲げ加工を行う。換言すると、以下に説明する押圧を経て中間成形品が多角形状の外周形状を有する管となった際に、端部14の端面14aと、端部15の端面15aとが対向して接触可能な位置となるように、曲げ加工を行う。例えば、図5に示すようにU字部を2つ備え、両端に端部を有する場合は、最終成形品であるロータシャフトは八角形となる。
【0026】
なお、曲げ加工は、両端部を有さないようにプレス加工を行った場合、すなわち、y軸負側の端部からy軸正側の端部まで、少なくとも2つのU字部を形成した場合であって、端部の端面同士が以下の押圧工程に起因する変形によって接触可能な形状であれば、省略可能である。
【0027】
<ステップS2:押圧>
ステップS2では、押圧によって、多角形状の外周形状を有するロータシャフトを成形する。本実施の形態では、一例として最終的に直線状の辺の組み合わせからなる八角形のロータシャフトを製造する。本実施の形態において押圧する部分は、中間成形品の隣り合うU字部の、U字状の断面同士が繋がっている部分である。図5に示すように、U字状の断面同士が繋がっている凸状の部分の高さhを減少させる方向(z軸負方向)に押圧して、凸状の部分が平面状、すなわち直線状の辺になるまで塑性変形させる。換言すると、最終的に当該凸状の部分の高さhがゼロになるまで押圧する。凸状の部分の押圧は、例えばパンチやマンドレル等を用いて行うことができる。
【0028】
以下、図6〜図9を参照し、押圧によって中間成形品が多角形状の外周形状を有するロータシャフトへと変形するまでの形状の段階的な変化を説明する。
図6は、実施の形態にかかる押圧の途中段階を示す正面断面図である。また、図6は、図5の中間成形品を押圧したものである。図6に示すように、U字状の断面同士が繋がっている凸状の部分をz軸負方向(白抜き矢印方向)に押圧し、高さhを段階的に減少させることによって、凸状の部分を塑性変形させる。
【0029】
ここで、「高さhを段階的に減少させる」とは、高さhがゼロになるまで押圧を連続的に行うことと、押圧を断続的に行うことの両者を含む。押圧を「断続的に行う」とは、高さhを一旦図6に示すような途中段階まで減少させ一時停止させつつ、数回の押圧を経て高さhをゼロになるまで減少させることを意味する。また、「高さhがゼロになるまで」とは、最終成形品であるロータシャフトの多角形状の外周形状の各辺が直線の場合である。例えば各辺が曲線状の部分を有する場合は、当該形状に応じて、高さhを適宜調節し、所望の形状に形成することができる。
【0030】
図7は、図6の斜視図である。図6及び図7に示すように、隣り合うU字部のU字状の断面同士が繋がっている凸状の部分の高さhが減少するように押圧を行うと、凸状の部分が平面状に塑性変形する。当該塑性変形に起因して、U字部12、13が黒矢印で示す方向に押し上げられる。すなわち、凸状の部分の押圧に起因して、U字部12、13の端部14、15の相対的な位置関係が近付くような変形が生じる。つまり、凸状の部分を押圧することによって、端面14aと端面15aとが近づくように変形させることができる。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
義肢
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
支柱
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
空港
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
空港
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
トヨタ自動車株式会社
車両
続きを見る