JP2010004739A

JP2010004739A - ロータシャフト

Info

Publication number: JP2010004739A
Application number: JP2009233951A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Fukumaru; 健一郎福丸; Takeshi Kato; 剛加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP5018854B2

Abstract

【課題】ロータの外径が小さい場合であってもカシメによりシャフトにロータを固定することができ、カシメ荷重を小さくして必要なロータの抜き荷重を確保でき、カシメ固定後の品質の保証を図ることができるロータシャフトを提案すること。
【解決手段】中空円筒形状の積層鋼板からなるロータコア２１と、ロータコア２１の中心軸方向に隣接配置されロータコア２１側の端面に肉欠き部２２ｂが形成されることによりロータコア２１とは内径側と外径側の２つの接触面（２２ｃ、２２ｄ）で接するエンドプレート２２を有するロータシャフトにおいて、ロータコア２１とエンドプレート２２の内径側の接触面２２ｃの径方向の幅をＷとし、エンドプレート２２の直径をＤｅとするときに、（２×Ｗ／Ｄｅ）＜０．２６とする条件を満たす。
【選択図】図８

Description

本発明は、シャフトとロータとをカシメにより固定するロータシャフトに関するものである。

特許文献１には、シャフトとロータとをカシメにより固定する方法として、以下のような発明が開示されている。図２０および図２１は、特許文献１に開示されたシャフト１１１にロータ１１２を固定する方法の実施例１を示すものである。図２０に示すように、ロータ１１２をシャフト１１１のフランジ部１１１ａの上に配置し、ロータ１１２の上に固定用部材１１３を配置する。また、カシメ用治具１１４がシャフト１１１の軸部１１１ｃの切り欠き部１１１ｄを移動できるように配置されている。カシメ用治具１１４の先端部１１４ａの内径は、シャフト１１１の切り欠き部１１１ｄの外径よりも大きく形成され、かつシャフト１１１の軸部１１１ｃの直径よりも小さく形成されている。

このような構成のもと、カシメ用治具１１４をシャフト１１１の切り欠き部１１１ｄの終端部に当接させ、カシメ用治具１１４とシャフト１１１を相対回転させる。これにより、図２１に示すように、シャフト１１１の軸部１１１ｃと切り欠き部１１１ｄの境界部分がカシメ用治具１１４によりカシメられることにより、突出部１１５が形成される。そのため、固定用部材１１３が突出部１１５によりシャフト１１１にカシメ固定されるとする。

また、図２２および図２３は、特許文献１に開示されたシャフトとロータとをカシメにより固定する方法の実施例２を示すものである。図２２に示すように、ロータ１１２をシャフト１１１のフランジ部１１１ａの上に配置し、ロータ１１２の上に固定用部材１１３を配置する。また、カシメ用治具１１６がシャフト１１１の軸部１１１ｃを移動できるように配置されている。カシメ用治具１１６には、テーパ面１１６ａが形成されている。

このような構成のもと、カシメ用治具１１６を回転させながらロータ１１２の中心軸方向に荷重を印加させる。すると、固定用部材１１３がカシメ用治具１１６のテーパ面１１６ａによる荷重により圧縮され、固定用部材１１３の先端部１１３ａをシャフト１１１の溝１１１ｂ内に入り込ませる。これにより、固定用部材１１３がシャフト１１１にカシメ固定されるとする。

特開２００４−４８９２５（第０１２５、０１２６、０１３５、０１３６段落、第１５、１６図）

特許文献１に開示されたシャフトとロータとをカシメにより固定する方法の実施例１は、ロータ１１２の外径がφ１６０程度でシャフト１１１の外径が大きい場合には、シャフト１１１を変形させてカシメることができる。しかし、ロータ１１２の外径がφ１３０程度でシャフト１１１の外径が小さい場合には、構造的にシャフト１１１の内径側に配置できるカシメ用治具１１４を製作することが困難となり、カシメることができない。

また、特許文献１に開示されたシャフトとロータとをカシメにより固定する方法の実施例２は、固定用部材１１３の先端部１１３ａの全てをシャフト１１１の溝１１１ｂ内に入り込ませているが、ロータ１１２は中心軸方向の寸法のバラツキが大きく、カシメに必要なカシメ荷重が大きくなってしまうおそれがある。また、固定用部材１１３をロータ１１２の中心軸方向から押圧し座屈させることにより、先端部１１３ａをシャフト１１の溝１１ｂに圧入するので、カシメに必要なカシメ荷重が大きくなってしまうおそれがある。そのため、大きなカシメ荷重を与えることが出来ない場合には、ロータシャフトが回転してロータ１１２に遠心力が掛かったときに固定用部材１１３によるカシメ固定が外れてシャフト１１１からロータ１１２が抜けてしまうときの荷重であるロータ１１２の抜き荷重を必要な量だけ確保できないおそれがある。

さらに、特許文献１の実施例１および実施例２に共通することであるが、カシメ固定後において固定用部材１１３によりロータ１１２がシャフト１１１に対して必要なロータ１１２の抜け荷重を確保しつつ固定されたかどうかを確認することができない。そのため、カシメ固定後のロータシャフトの品質の保証を図ることができない。

そこで、本発明は、ロータの外径が小さい場合であってもカシメによりシャフトにロータを固定することができ、カシメに必要なカシメ荷重を小さくして必要なロータの抜き荷重を確保でき、カシメ固定後の品質の保証を図ることができるロータシャフトおよびロータシャフトの製造方法を提案すること目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。
（１）本発明は、ロータの中心軸方向側に隣接配置された固定用部材を径方向に向いた溝を備えるシャフトにカシメ固定するものであって、固定用部材が配置位置において溝と反対側の径方向端部に径方向荷重が印加され肉の一部が溝に圧入されることにより、ロータをシャフトに固定するカシメ固定工程を有するロータシャフトの製造方法において、カシメ治具をシャフトの径方向から固定用部材に押圧することによりロータをシャフトに固定するカシメ固定工程を有することを特徴とする。

（２）本発明は、（１）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ固定工程は、固定用部材をロータの中心軸方向から押圧する押さえ治具と、ロータとの間に隙間を設けてロータをシャフトに固定することを特徴とする。

（３）本発明は、（１）または（２）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ固定工程は、シャフトの外周面に対する溝の切り込み角度をθｓとし、固定用部材を押圧するカシメ治具の先端部に備えるテーパ形状とロータの中心軸とがなす角度をθｐとしたときに、（θｓ−２０）＜θｐ＜（θｓ−１０）とする条件のもとロータをシャフトに固定することを特徴とする。

（４）本発明は、（１）乃至（３）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ治具は周方向に分割されるものであることを特徴とする。

（５）本発明は、ロータの中心軸方向側に隣接配置された固定用部材を径方向に向いた溝を備えるシャフトにカシメ固定するものであって、固定用部材が配置位置において溝と反対側の径方向端部に径方向荷重が印加され肉の一部が溝に圧入されることにより、ロータをシャフトに固定するカシメ固定工程を有するロータシャフトの製造方法において、ロータの中心軸方向に昇降動作することにより固定用部材における溝と反対側の径方向端部に径方向に荷重を印加させるカシメ治具とシャフトとの間の隙間量をパンチシャフト間隙間量Δｃとし、固定用部材におけるカシメ治具により径方向荷重が印加される部分の厚みを固定用部材厚みＴとし、溝における固定用部材の肉が収まる深さを溝食込み深さΔｔとするときに、Δｃ＝Ｔ−Δｔとする条件のもとシャフトにロータをカシメ固定するカシメ固定工程を有することを特徴とする。

（６）本発明は、（５）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ治具は固定用部材に径方向荷重を印加する内径側の先端部がテーパ形状となっていることを特徴とする。

（７）本発明は、（５）または（６）に記載するロータシャフトの製造方法において、固定用部材は溝と反対側の径方向端部にテーパ部を備え、テーパ部の延長線とシャフトの外周との交点は、シャフトの外径上であってロータの中心軸方向について溝の範囲内に存在することを特徴とする。

（８）本発明は、（５）乃至（７）に記載するいずれか一つのロータシャフトの製造方法において、カシメ治具のロータ側の端部には、シャフトにロータをカシメ固定するときに固定用部材に刻印を押すための突出部が形成されていることを特徴とする。

（９）本発明は、中空円筒形状の積層鋼板からなるロータコアと、ロータコアの中心軸方向に隣接配置されロータコア側の端面に肉欠き部が形成されることによりロータコアとは内径側と外径側の２つの接触面で接するエンドプレートを有するロータシャフトにおいて、ロータコアとエンドプレートの内径側の接触面の径方向の幅をＷとし、エンドプレートの直径をＤｅとするときに、（２×Ｗ／Ｄｅ）＜０．２６とする条件を満たすことを特徴とする。

（１０）本発明は、（９）に記載するロータシャフトにおいて、カシメ固定後の固定用部材におけるロータの中心軸方向の端部と溝の入口部との幅とする出代が径方向におけるシャフトの溝の深さより大きいことを特徴とする。

このような特徴を有する本発明は、以下のような作用および効果が得られる。
（１）本発明は、ロータの中心軸方向側に隣接配置された固定用部材を径方向に向いた溝を備えるシャフトにカシメ固定するものであって、固定用部材が配置位置において溝と反対側の径方向端部に径方向荷重が印加され肉の一部が溝に圧入されることにより、ロータをシャフトに固定するカシメ固定工程を有するロータシャフトの製造方法において、カシメ治具をシャフトの径方向から固定用部材に押圧することによりロータをシャフトに固定するカシメ固定工程を有するので、シャフトを変形させるのではなく固定用部材を変形させることからロータの外径が小さい場合であっても対応したカシメ治具を製作してカシメによりシャフトにロータを固定することができ、カシメ治具の押圧力が固定用部材をシャフトの溝内へ圧入する方向に働きカシメ荷重を小さくできることから必要なロータの抜き荷重を確保することができ、カシメ固定後においては固定用部材のカシメ部分の外径を測定することでロータの抜き荷重を確認できることからカシメ固定後のロータシャフトの品質の保証を図ることができる。

（２）本発明は、（１）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ固定工程は、固定用部材をロータの中心軸方向から押圧する押さえ治具と、ロータとの間に隙間を設けてロータをシャフトに固定するので、（１）に記載する効果に加えて、カシメ固定後において固定用部材とロータの間に隙間は生じないことからより確実に必要なロータの抜き荷重を確保することができる。

（３）本発明は、（１）または（２）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ固定工程は、シャフトの外周面に対する溝の切り込み角度をθｓとし、固定用部材を押圧するカシメ治具の先端部に備えるテーパ形状とロータの中心軸とがなす角度をθｐとしたときに、（θｓ−２０）＜θｐ＜（θｓ−１０）とする条件のもとロータをシャフトに固定するので、（１）または（２）に記載する効果に加えて、加工上の強度に問題がなくカシメ治具を製作することができ、所定のカシメ荷重を与えることによりカシメ治具は必要な押し込み量を確保できることからより確実に必要なロータの抜き荷重を確保できる。

（４）本発明は、（１）乃至（３）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ治具は周方向に分割されるものであるので、（１）乃至（３）に記載する効果に加えて、カシメ固定後においてカシメ固定工程を終了した後か否かを目視で確認できることからより確実にカシメ固定後のロータシャフトの品質の保証を図ることができる。

（５）本発明は、ロータの中心軸方向側に隣接配置された固定用部材を径方向に向いた溝を備えるシャフトにカシメ固定するものであって、固定用部材が配置位置において溝と反対側の径方向端部に径方向荷重が印加され肉の一部が溝に圧入されることにより、ロータをシャフトに固定するカシメ固定工程を有するロータシャフトの製造方法において、ロータの中心軸方向に昇降動作することにより固定用部材における溝と反対側の径方向端部に径方向に荷重を印加させるカシメ治具とシャフトとの間の隙間量をパンチシャフト間隙間量Δｃとし、固定用部材におけるカシメ治具により径方向荷重が印加される部分の厚みを固定用部材厚みＴとし、溝における固定用部材の肉が収まる深さを溝食込み深さΔｔとするときに、Δｃ＝Ｔ−Δｔとする条件のもとシャフトにロータをカシメ固定するカシメ固定工程を有するので、シャフトを変形させるのではなく固定用部材を変形させることからロータの外径が小さい場合であっても対応したカシメ治具を製作してカシメによりシャフトにロータを固定することができ、シャフトとカシメ治具の隙間に入り込む固定用部材の量を増大させてその強度を増大させることからカシメ実施時およびカシメ治具をシャフトから抜く際に固定用部材の一部が脱落することがなくバリの発生を防ぐことができる。

（６）本発明は、（５）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ治具は固定用部材に径方向荷重を印加する内径側の先端部がテーパ形状となっているので、（５）に記載する効果に加えて、小さなカシメ荷重により固定用部材をシャフトの溝に圧入してシャフトにロータを固定できることからより確実に必要なロータの抜き荷重を確保することができる。

（７）本発明は、（５）または（６）に記載するロータシャフトの製造方法において、固定用部材は溝と反対側の径方向端部にテーパ部を備え、テーパ部の延長線とシャフトの外周との交点は、シャフトの外径上であってロータの中心軸方向について溝の範囲内に存在するので、（５）または（６）に記載する効果に加えて、確実に固定用部材をシャフトの溝に圧入してシャフトにロータを固定できることからより確実に必要なロータの抜き荷重を確保することができる。

（８）本発明は、（５）乃至（７）に記載するいずれか一つのロータシャフトの製造方法において、カシメ治具のロータ側の端部には、シャフトにロータをカシメ固定するときに固定用部材に刻印を押すための突出部が形成されているので、（５）乃至（７）に記載する効果に加えて、カシメ固定後は外観によりカシメがなされたことを確認することができることからカシメ固定後のロータシャフトの品質の保証を図ることができる。

（９）本発明は、中空円筒形状の積層鋼板からなるロータコアと、ロータコアの中心軸方向に隣接配置されロータコア側の端面に肉欠き部が形成されることによりロータコアとは内径側と外径側の２つの接触面で接するエンドプレートを有するロータシャフトにおいて、ロータコアとエンドプレートの内径側の接触面の径方向の幅をＷとし、エンドプレートの直径をＤｅとするときに、（２×Ｗ／Ｄｅ）＜０．２６とする条件を満たすので、カシメ固定時において外径部分においてエンドプレートとロータコアの間に隙間が生じるおそれがないことから高速回転時の遠心力によるコアの破断を防止することができる。

（１０）本発明は、（９）に記載するロータシャフトにおいて、カシメ固定後の固定用部材におけるロータの中心軸方向の端部と溝の入口部との幅とする出代が径方向におけるシャフトの溝の深さより大きいので、（９）に記載する効果に加えて、固定用部材の先端部の一部がシャフトの溝から突出してバリが発生することを防止することができる。

実施例１の概要図である。（カシメ前）実施例１の概要図である。（カシメ後）パンチの押圧部の上面図である。図３のＡ−Ａ矢視図である。シャフトの溝の部分の拡大図である。ロータコアの径方向の位置とその位置における積層厚みとの関係を調べた評価結果を表す図である。図６に示す評価結果をまとめた図である。エンドプレートの直径と接触面の径方向の幅の位置関係を示す図である。シャフトの溝からのカシメプレートの出代とシャフトの溝の深さの関係を示す図である。実施例２の概要図である。（カシメ前）実施例２の概要図である。（カシメ後）パンチとロータシャフトとカシメプレートの周辺図である。 Δｃとカシメ荷重の関係およびΔｔとカシメ抜き荷重の関係の検証結果を示す図である。パンチの最大ストローク時のシャフトの溝部分の拡大図である。圧縮荷重を作用させる前のカシメプレートの様子を示す図である。圧縮荷重を作用させた時のカシメプレートの様子を示す図である。カシメプレートのテーパ部の設定を示す図である。パンチの先端部に突起部を設けて、カシメプレートの上面に刻印を押す例を示す図である。パンチの先端部に突起部を設けて、カシメプレートの側面に刻印を押す例を示す図である。特許文献１に開示されたシャフトにロータを固定する方法の実施例１を示す図である。特許文献１に開示されたシャフトにロータを固定する方法の実施例１を示す図である。特許文献１に開示されたシャフトにロータを固定する方法の実施例２を示す図である。特許文献１に開示されたシャフトにロータを固定する方法の実施例２を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１と図２は、本発明の実施例１のロータシャフト１の製造方法の概要を示した図であり、図１はシャフト１１にロータ１２を固定する前の様子を、図２はシャフト１１にロータ１２を固定した後の様子を示している。図１と図２に示すように、本発明のロータシャフト１の製造方法を実現するための構成として、シャフト１１、ロータ１２、カシメプレート１３、パンチ１４、押さえ治具１５などを備えている。ロータ１２は、ロータコア２１とエンドプレート２２を備えている。

シャフト１１は円筒形状であり、外径がロータコア２１の内径にほぼ一致するように形成されている。シャフト１１の外周部には全周にわたってフランジ部１１ａやカシメ溝１１ｂが形成されている。そして、エンドプレート２２の中心軸方向の一端面は、シャフト１１のフランジ部１１ａにより支持されている。エンドプレート２２は円盤形状からなり、中央部にシャフト１１を挿入するための挿入孔２２ａが形成され、さらにロータコア２１側の端面には径方向の所定の範囲について肉を欠いた部分である肉欠き部２２ｂが存在する。そして、このエンドプレート２２には、中央部にシャフト１１を挿入するための挿入孔２２ａが形成され円盤形状の積層鋼板からなるロータコア２１が載せられている。このロータコア２１にはさらに前記のエンドプレート２２がさらに載せられ、このエンドプレート２２にはカシメプレート１３が載せられている。カシメプレート１３は断面がＬ字型に形成される円盤形状からなり、中央部にシャフト１１を挿入するための挿入孔が形成されている。このカシメプレート１３にはさらに押さえ治具１５が載せられている。押さえ治具１５は中空円盤形状からなり、内径付近にてカシメプレート１３と嵌合している。

また、図１に示すように、パンチ１４がカシメプレート１３や押さえ治具１５に対してロータ１２の中心軸方向の位置に配置されており、ロータ１２の中心軸方向に昇降するストローク部３１と、ストローク部３１の接触によりシャフト１１の径方向にカシメプレート１３を押圧する押圧部３２とからなる。ここで、図３は押圧部３２の上面図、図４は図３のＡ−Ａ矢視図である。図３に示すように、パンチ１４の押圧部３２は中空の円錐台形を４分割したような形状からなり、図４に示すように、外周面３２ｂがテーパ形状に形成されている。

一方、ストローク部３１は、テーパ形状に形成された押圧部３２の外周面３２ｂと接触しながら昇降するように内周面がテーパ形状に形成された中空円筒形状となっている。このような形状からなるストローク部３１と押圧部３２について、ストローク部３１をロータ１２の中心軸方向に昇降させることにより押圧部３２がシャフト１１の径方向に移動するカム機構を構成している。

このような構成のもと、本実施例では以下のような工程が実現される。
まず、図１に示すように、カシメプレート１３の外周部分にパンチ１４の押圧部３２に備わるパンチ先端部３２ａを当てる。この時、パンチ１４のストローク部３１は押圧部３２に対してロータ１２の中心軸方向にカシメプレート１３とは離れた位置に配置されている。

そして、パンチ１４のストローク部３１をロータ１２が配置される方向に移動させる。すると、前記のようにストローク部３１と押圧部３２がカム機構を構成していることから、押圧部３２がシャフト１１の径方向に移動してパンチ先端部３２ａがカシメプレート１３を押圧する。押圧されたカシメプレート１３は押圧された付近の部分が変形し、シャフト１１の溝１１ｂに圧入される。

その後、ストローク部３１が最下点の位置まで移動すると、押圧部３２がシャフト１１の径方向の最も内側に移動してカシメプレート１３を押圧する。そのため、カシメプレート１３は、エンドプレート２２に対してロータ１２の中心軸方向に隣接配置した状態でシャフト１１に対して圧入固定される。これにより、エンドプレート２２およびロータコア２１は中心軸方向への移動ができなくなりシャフト１１に固定される。従って、カシメプレート１３をシャフト１１に圧入固定することにより、カシメプレート１３がロータ１２の中心軸方向に隣接配置されているエンドプレート２２およびロータコア２１をシャフト１１にカシメ固定することができる。

以上のように本実施例では、シャフト１１を変形させてカシメるのではなく、カシメプレート１３を変形させてカシメるので、ロータコア２１の外径が小さい場合であっても対応したパンチ１４を製作して、カシメによりシャフト１１にロータ１２を固定することができる。

また、本実施例では前記のようにパンチ先端部３２ａがカシメプレート１３を径方向から押圧する。そのため、パンチ先端部３２ａの押圧力（カシメ荷重）がカシメプレート１３をシャフト１１の溝１１ｂ内へ圧入する方向に働くので、カシメプレート１３をシャフト１１内に圧入するためのカシメ荷重は小さくてもよい。特に、本実施例ではパンチ先端部３２ａの断面形状が円になっており、パンチ先端部３２ａがカシメプレート１３に最初に当たるときには点で当たってパンチ先端部３２ａの押圧力が集中するので、カシメ荷重は小さくてもよい。そのため、大きなカシメ荷重を与えなくても必要なロータ１２の抜き荷重を確保することができる。

図５は、シャフト１１の溝１１ｂの部分の拡大図である。ハイブリッド車両の衝突Ｇにより、カシメプレート１３がシャフト１１の溝１１ｂから抜けてロータ１２がシャフト１１から抜けてしまう時にカシメプレート１３にかかる荷重の下限値をロータ１２の抜き荷重という。そのため、ロータ１２の抜き荷重が大きいほど、ロータ１２はシャフト１１から抜けにくいといえる。そして、このロータ１２の抜き荷重はカシメプレート１３のシャフト１１の溝１１ｂへの入り込み量と相関関係がある。ここで、本実施例では前記のようにパンチ先端部３２ａがカシメプレート１３を径方向から押圧する。そのため、カシメプレート１３のカシメ部分の形状が顕著に現れ、図５に示すカシメ部分の外径Ｄｃの測定がしやすくなる。従って、カシメ固定後にカシメ部分の外径Ｄｃを測定することで、ロータ１２の抜き荷重を確認することができ、カシメ固定後のロータシャフト１の品質の保証を図ることができる。

また、シャフト１１の溝１１ｂへの入り込み量はパンチ１４の径方向へのストローク量との間において相関関係がある。そして、パンチ１４がストローク部３１と押圧部３２とによりカム機構を構成しており、ストローク部３１をロータ１２が配置される方向に移動させることにより押圧部３２がシャフト１１の径方向に移動してカシメプレート１３を押圧することから、パンチ１４の押圧部３２の径方向へのストローク量とパンチ１４のストローク部３１のロータ１２の中心軸方向へのストローク量との間にも相関関係がある。以上より、ロータ１２の抜き荷重は、パンチ１４のストローク部３１のロータ１２の中心軸方向へのストローク量との間において相関関係があるといえる。従って、パンチ１４のストローク部３１のロータ１２の中心軸方向へのストローク量を管理することによっても、ロータ１２の抜き荷重を管理することができる。

また、パンチ１４のストローク部３１をロータ１２が配置される方向に移動させて、押圧部３２をシャフト１１の径方向に移動させカシメプレート１３を押圧する時には、エンドプレート２２とロータコア２１の間に隙間が生じないように、エンドプレート２２を中心軸方向に押さえておく必要がある。そこで、押さえ治具１５によりエンドプレート２２に中心軸方向の荷重を与える。しかし、ここで、押さえ治具１５により直接的にエンドプレート２２を押さえると、カシメプレート１３はシャフト１１にカシメ固定されるので、カシメプレート１３とエンドプレート２２の間に隙間が生じるおそれがある。そこで、押さえ治具１５によりカシメプレート１３を押さえ、カシメプレート１３に隣接配置されるエンドプレート２２を間接的に中心軸方向の荷重を与えることにする。具体的には、図１および図２に示すように、押さえ治具１５は内径付近にてカシメプレート１３と嵌合させ、押さえ治具１５とエンドプレート２２の間に隙間を設けておく。これにより、カシメ固定後においてカシメプレート１３とエンドプレート２２の間に隙間は生じない。そのため、より確実にロータ１２を固定することができる。

次に、エンドプレート２２の特徴的な形状について説明する。ここで、薄板に突起部分（ダボ）を形成して、それを凹み部分に圧着挿入することによりカシメを成形する方法として、ダボカシメというカシメ方法が存在する。ロータコア２１は、積層鋼板を互いにダボカシメにより結合させることにより構成されている。そのため、エンドプレート２２のロータコア２１側の端面はこのダボカシメがなされた部分を逃がすために、ダボカシメがなされた部分に対応する部分の肉が欠けた形状を形成する必要がある。しかし、肉が欠けた部分の径方向の幅が小さい場合には、ダボカシメがなされた部分を逃がすことが出来たとしても、カシメ時においてエンドプレート２２をロータコア２１に押さえつけた時に、肉が欠けた部分の径方向の両側に存在するエンドプレート２２とロータコア２１の接触面（２２ｃ、２２ｄ）のうち、内径側の接触面２２ｃの幅が大きくなる。そのため、押さえ治具１５によりカシメプレート１３を介してエンドプレート２２を押さえ、エンドプレート２２によりロータコア２１を押さえるときに、ロータコア２１が径方向に全体的に押さえつけられることになる。従って、外径部分においてエンドプレート２２とロータコア２１の間に隙間が生じるおそれがある。

そこで、本実施例では、エンドプレート２２のロータコア２１側の端面において、ロータコア２１のダボカシメ部の付近から内径付近までの広い範囲の肉が欠けた形状に形成されている。このように、エンドプレート２２のロータコア２１側の端面を広い範囲で欠けた形状にすることにより、エンドプレート２２とロータコア２１の接触面２２ｃの径方向の幅が小さくなるので、この接触面２２ｃに集中してロータコア２１を押さえつける荷重が働き、外径部分においてエンドプレート２２とロータコア２１の間に隙間が生じるおそれがない。

そこで、出願人は以上の効果を検証するために、接触面２２ｃの径方向の幅を変化させた場合のロータコア２１の積層厚みの変化の様子を調べた。図６は、ロータコア２１の径方向の位置とその位置における積層厚みとの関係を示したものである。接触面２２ｃの径方向の幅はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つに変化させて検証した。なお、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄの関係を有している。図６に示すように、ロータコア２１の積層厚みについて、接触面２２ｃの径方向の幅が小さい（Ａ、Ｂ）ときは、内径側よりも外径側のほうが大きいか、あるいは同等となっている。しかし、接触面２２ｃの径方向の幅が所定の値以上（Ｃ、Ｄ）になると内径側よりも外径側のほうが小さくなってしまい、エンドプレート２２とロータコア２１の間に隙間が生じてしまうことが分かる。

そこで、図６に示す評価結果のまとめを図７に示す。図７は、接触面２２ｃの径方向の幅であるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて、エンドプレート２２の直径に対する接触面２２ｃの径方向の幅の割合と、エンドプレート２２とロータコア２１の間の隙間の発生の有無との関係について示す。図７に示すように、エンドプレート２２の直径に対する接触面２２ｃの径方向の幅の割合が２６％以上の場合に、エンドプレート２２とロータコア２１の間の隙間が発生することが分かる。以上の検証結果から、図８に示すように、エンドプレート２２の直径をＤｅとし、接触面２２ｃの径方向の幅をＷとしたときに、（２×Ｗ／Ｄｅ）＜０．２６とする条件を満たす場合には、外径部分においてエンドプレート２２とロータコア２１の間に隙間が生じるおそれがないといえる。そのため、必要なロータ１２の抜き荷重を確保することができる。

次に、シャフト１１の溝１１ｂの角度とパンチ１４の押圧部３２の角度の関係について説明する。本実施例では、前記の図５に示すように、シャフト１１の溝１１ｂの切り込み角度をθｓとし、パンチ１４の押圧部３２のテーパ形状とロータ１２の中心軸とがなす角度をθｐとするときに、以下のように設定する。

このように設定する理由は以下のとおりである。仮に（θｓ−２０°）＞θｐとする場合には、パンチ１４の押圧部３２の先端部の角度が大きくなるので、カシメプレート１３をパンチ１４の押圧部３２により押圧したときに、シャフト１１の溝１１ｂの側面から受ける反力が大きく、カシメ荷重が顕著に大きくなってしまう。そのため、標準のカシメ荷重ではパンチ１４の押圧部３２の必要な押し込み量を確保することが出来ず、カシメプレート１３のカシメ量が不十分となり、満足できるロータ１２の抜き荷重を確保することができない。そこで、パンチ１４のロータ１２の中心軸方向の許容範囲内におけるカシメ荷重が最も大きくなる最上部においても、満足できるロータ１２の抜き荷重を確保することができる条件として、（θｓ−２０°）＜θｐとする。

また、仮に（θｓ−１０°）＜θｐとする場合には、超鋼品であるパンチ１４の押圧部３２の先端部の角度が非常に小さくなり、加工が不可能となってしまうおそれがある。そこで、加工が可能な範囲としてθｐ＜（θｓ−１０°）とする。

以上のような理由から、前記の数１のようにシャフト１１の溝１１ｂの角度とパンチ１４の押圧部３２の角度の関係を設定する。そのため、必要なロータ１２の抜き荷重を確保することができる。

次に、シャフト１１の溝１１ｂからのカシメプレート１３の出代αとシャフト１１の溝１１ｂの深さｄの関係について説明する。図９は、出代αと深さｄの関係を示す図である。ここで、図９に示すように、出代αはカシメプレート１３の先端部１３ａの端部とシャフト１１の溝１１ｂの入口部との幅を示している。そして、図９に示すように、シャフト１１の溝１１ｂからのカシメプレート１３の出代αの値をシャフト１１の溝１１ｂの深さの値よりも大きくしている。そのため、カシメプレート１３の先端部１３ａがシャフト１１の溝１１ｂに入り込んでしまうことを防止することができ、ロータ１２の抜き荷重を確実に確保することができる。また、カシメプレート１３の先端部１３ａの一部がシャフト１１の溝１１ｂに入り込み、一部がシャフト１１の溝１１ｂから突出してバリが発生するということも防止することができる。

次に、パンチ１４の構成について説明する。本実施例では、図３に示すようにパンチ１４を周方向に４分割しておりカシメを行なう部分と行なわない部分とを設けている。そのため、カシメ後において、ロータシャフト１の外観を目視することによりカシメ工程を終了した後か否かを確認することができる。なお、パンチ１４の分割数は４分割に限られず、２分割、３分割、５分割など複数に分割していればよい。

以上のような実施例１により、以下の効果が得られる。
（１）本実施例は、ロータ１２の中心軸方向側に隣接配置されたカシメプレート１３を径方向に向いた溝１１ｂを備えるシャフト１１にカシメ固定するものであって、カシメプレート１３が配置位置において溝１１ｂと反対側の径方向端部に径方向荷重が印加され肉の一部が溝１１ｂに圧入されることにより、ロータ１２をシャフト１１に固定するカシメ固定工程を有するロータシャフトの製造方法において、パンチ１４をシャフト１１の径方向からカシメプレート１３に押圧することによりロータ１２をシャフト１１に固定するカシメ固定工程を有するので、シャフト１１を変形させるのではなくカシメプレート１３を変形させることからロータ１２の外径が小さい場合であっても対応したパンチ１４を製作してカシメによりシャフト１１にロータ１２を固定することができ、パンチ１４の押圧力がカシメプレート１３をシャフト１１の溝１１ｂ内へ圧入する方向に働きカシメ荷重を小さくできることから必要なロータ１２の抜き荷重を確保することができ、カシメ固定後においてはカシメプレート１３のカシメ部分の外径Ｄｃを測定することでロータ１２の抜き荷重を確認できることからカシメ固定後のロータシャフトの品質の保証を図ることができる。

（２）本実施例は、（１）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ固定工程は、カシメプレート１３をロータ１２の中心軸方向から押圧する押さえ治具１５と、ロータ１２との間に隙間を設けてロータ１２をシャフト１１に固定するので、（１）に記載する効果に加えて、カシメ固定後においてカシメプレート１３とロータ１２の間に隙間は生じないことからより確実にロータ１２を固定することができる。

（３）本実施例は、（１）または（２）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメ固定工程は、シャフト１１の外周面に対する溝１１ｂの切り込み角度をθｓとし、カシメプレート１３を押圧するパンチ１４の先端部に備えるテーパ形状とロータ１２の中心軸とがなす角度をθｐとしたときに、（θｓ−２０）＜θｐ＜（θｓ−１０）とする条件のもとロータ１２をシャフト１１に固定するので、（１）または（２）に記載する効果に加えて、加工上の強度に問題がなくパンチ１４を製作することができ、所定のカシメ荷重を与えることによりパンチ１４は必要な押し込み量を確保できることからより確実に必要なロータ１２の抜き荷重を確保できる。

（４）本実施例は、（１）乃至（３）に記載するロータシャフトの製造方法において、パンチ１４は周方向に分割されるものであるので、（１）乃至（３）に記載する効果に加えて、カシメ固定後においてカシメ固定工程を終了した後か否かを目視で確認することができることからカシメ固定後のロータシャフトの品質の保証を図ることができる。

（５）本実施例は、中空円筒形状の積層鋼板からなるロータコア２１と、ロータコア２１の中心軸方向に隣接配置されロータコア２１側の端面に肉欠き部２２ｂが形成されることによりロータコア２１とは内径側と外径側の２つの接触面（２２ｃ、２２ｄ）で接するエンドプレート２２を有するロータシャフトにおいて、ロータコア２１とエンドプレート２２の内径側の接触面２２ｃの径方向の幅をＷとし、エンドプレート２２の直径をＤｅとするときに、（２×Ｗ／Ｄｅ）＜０．２６とする条件を満たすので、カシメ固定時において外径部分においてエンドプレート２２とロータコア２１の間に隙間が生じるおそれがないことから高速回転時の遠心力によるコアの破断を防止することができる。

（６）本実施例は、（５）に記載するロータシャフトにおいて、カシメ固定後のカシメプレート１３におけるロータ１２の中心軸方向の端部と溝１１ｂの入口部との幅とする出代αが径方向におけるシャフト１１の溝１１ｂの深さｄより大きいので、（５）に記載する効果に加えて、カシメプレート１３の先端部の一部がシャフト１１の溝１１ｂから突出してバリが発生することを防止することができる。

次に、実施例２について説明する。
図１０と図１１は、本発明の実施例２のロータシャフトの製造方法の概要を示した図であり、図１０はシャフト１１にロータ１２を固定する前の様子を、図１１はシャフト１１にロータ１２を固定した後の様子を示している。実施例２のロータシャフト２の製造方法を実現するための構成において、実施例１と異なる点はパンチ１６である。パンチ１６は、中空円筒形状からなり、中空部を形成する内周面にはテーパ部が形成されている。パンチ１６のテーパ部の端面側の直径はカシメプレート１３の鉛直部分の外径に比して大きく形成され、パンチ１６のテーパ部の内周面側の直径はカシメプレート１３の鉛直部分の外径に比して小さく形成されている。パンチ１６以外のその他の構成は、実施例１と共通するため、以下の説明は省略する。

このような構成のもと、実施例２では以下のような工程が実現される。
図１０に示すような状態からパンチ１６をロータ１２の中心軸方向に移動する。すると、図１１に示すように、パンチ１６のテーパ部がカシメプレート１３に接触し、カシメプレート１３がシャフト１１の溝１１ｂ側に押圧される。これにより、カシメプレート１３の肉の一部をシャフト１１の溝１１ｂに圧入してロータ１２をシャフト１１に固定する。

ここで、図１２はパンチ１６とシャフト１１とカシメプレート１３の周辺図である。図１２に示すように、本発明では、シャフト１１の外周とパンチ１６の間の隙間量をΔｃとし、カシメプレート１３においてパンチ１６により径方向荷重が印加される部分の厚みを固定用部材厚みＴとし、溝１１ｂにおけるカシメプレート１３の肉が収まる深さを溝食込み深さΔｔとする。

そして、本発明では、以下のような条件式を設定する。

このように、シャフト１１の外周とパンチ１６の間の隙間量のΔｃを設けることにより、シャフト１１とパンチ１６の隙間に入り込むカシメプレート１３の量が増大して強度が増大するので、カシメ実施時およびパンチ１６を抜く際に脱落せずバリの発生を防ぐことができる。

ここで、出願人はΔｃとカシメ荷重の関係およびΔｔとカシメ抜き荷重の関係を実験により検証した。図１３は、Δｃとカシメ荷重の関係およびΔｔとカシメ抜き荷重の関係の検証結果を示す。図１３に示すように、Δｃの値とカシメ荷重は比例関係にあり、Δｃの値が小さくなるほどカシメ荷重は大きくなり、Δｃの値が大きくなるほどカシメ荷重は小さくなることがわかる。また、Δｔとカシメ抜き荷重の関係は曲線で表現され、Δｔの値が小さくなるほどカシメ抜き荷重は小さくなり、Δｔの値が大きくなるほどカシメ抜き荷重は大きくなることがわかる。さらに、図１３にはパンチ１６を抜く際にシャフト１１とパンチ１６の隙間に入り込むカシメプレート１３が脱落してバリが発生しない領域も示している。図１３より、Δｃが０．３ｍｍ以上の場合にはバリが発生しないことが分かる。そのため、Δｃは０．３ｍｍ以上が望ましい。

また、前記の図１０および図１１に示すように、パンチ１６の先端部分にはテーパ部が形成されている。このように、テーパ部を形成することにより、パンチ１６によりロータ１２の中心軸方向にカシメプレート１３を圧縮させると、カシメプレート１３には径方向に荷重が掛かる。そのため、この径方向に掛かる荷重によりカシメプレート１３がシャフト１１の溝１１ｂに圧入される。従って、小さなカシメ荷重によりカシメプレート１３をシャフト１１の溝１１ｂに押し込んで、シャフト１１にロータ１２を固定することができ、より確実に必要なロータ１２の抜き荷重を確保することができる。

図１４は、パンチ１６の最大ストローク時のシャフト１１の溝１１ｂ部分の拡大図である。図１４に示すように、パンチ１６の最大ストローク時にはテーパ形状部の端部がシャフト１１の溝１１ｂの先端部よりも、ロータ１２の中心軸方向について下にくるように設定している。そのため、パンチ１６のテーパ形状部の全体からカシメプレート１３にはシャフト１１の径方向に荷重を受けることになる。従って、カシメプレート１３が確実にシャフト１１の溝１１ｂに押し込まれて、エンドプレート２２の抜き荷重を大きくすることができる。

図１５は、圧縮荷重がかかる直前のカシメプレート１３の様子を示す図である。図１５に示すようにカシメプレート１３にはテーパ部１３ｂが形成されている。この状態から、カシメプレート１３の先端部１３ａにロータ１２の中心軸方向に圧縮荷重を加えると、図１６に示すように、テーパ部１３ｂが突っ張ることによりカシメプレート１３の内周側の材料が流動してテーパ部１３ｂの終点付近が膨れる。そして、この膨れた部分をシャフト１１の溝１１ｂに圧入することにより、たとえ溝１１ｂに対してカシメプレート１３の先端部１３ａが遠くても、シャフト１１にロータ１２を固定することができる。ここで、図１７に示すように、テーパ部１３ｂを延長させた線とシャフト１１の外周面を延長させた線との交点の位置を溝１１ｂの範囲内となるようにテーパ部１３ｂの形状を設定する。このようにテーパ部１３ｂの形状を設定することにより、シャフト１１にロータ１２を確実に固定することができ、より確実に必要なロータ１２の抜き荷重を確保することができる。

また、図１８に示すように、パンチ１６の先端部に突起部１６ａを設けてパンチ１６をカシメプレート１３に接した時に、カシメプレート１３の上面に刻印が押されるようにしたり、図１９に示すように、パンチ１６の先端部の側面に突起部１６ｂを設けてパンチ１６をカシメプレート１３に接した時に、カシメプレート１３の側面に刻印が押されるようにしてもよい。このようにカシメプレート１３に刻印を付けることで、ロータシャフトを外観で目視することによりカシメ固定工程が終了したことを確認することができ、カシメ固定後のロータシャフトの品質の保証を図ることができる。

その他、（１）カシメ固定時に押さえ治具１５とエンドプレート２２の間に隙間を設けておくこと、（２）エンドプレート２２が特徴的な形状を有すること、（３）シャフト１１の溝１１ｂからのカシメプレート１３の出代αとシャフト１１の溝１１ｂの深さｄの関係を設定すること、（４）パンチ１６を周方向に４分割すること、などは実施例１と共通するため、以下説明は省略する。

以上のような実施例２により、以下の効果が得られる。
（１）本実施例は、ロータ１２の中心軸方向側に隣接配置されたカシメプレート１３を径方向に向いた溝１１ｂを備えるシャフト１１にカシメ固定するものであって、カシメプレート１３が配置位置において溝１１ｂと反対側の径方向端部に径方向荷重が印加され肉の一部が溝１１ｂに圧入されることにより、ロータ１２をシャフト１１に固定するカシメ固定工程を有するロータシャフトの製造方法において、ロータ１２の中心軸方向に昇降動作することによりカシメプレート１３における溝１１ｂと反対側の径方向端部に径方向に荷重を印加させるパンチ１６とシャフト１１との間の隙間量をパンチシャフト間隙間量Δｃとし、カシメプレート１３におけるパンチ１６により径方向荷重が印加される部分の厚みを固定用部材厚みＴとし、溝１１ｂにおけるカシメプレート１３の肉が収まる深さを溝食込み深さΔｔとするときに、Δｃ＝Ｔ−Δｔとする条件のもとシャフト１１にロータ１２をカシメ固定するカシメ固定工程を有するので、シャフト１１を変形させるのではなくカシメプレート１３を変形させることからロータ１２の外径が小さい場合であっても対応したパンチ１６を製作してカシメによりシャフト１１にロータ１２を固定することができ、シャフト１１とパンチ１６の隙間に入り込むカシメプレート１３の量を増大させてその強度を増大させることからカシメ実施時およびパンチ１６をシャフト１１から抜く際にカシメプレート１３の一部が脱落することがなくバリの発生を防ぐことができる。

（２）本実施例は、（１）に記載するロータシャフトの製造方法において、パンチ１６はカシメプレート１３に径方向荷重を印加する内径側の先端部がテーパ形状となっているので、（１）に記載する効果に加えて、小さなカシメ荷重によりカシメプレート１３をシャフト１１の溝１１ｂに圧入してシャフト１１にロータ１２を固定できることからより確実に必要なロータ１２の抜き荷重を確保することができる。

（３）本実施例は、（１）または（２）に記載するロータシャフトの製造方法において、カシメプレート１３は溝１１ｂと反対側の径方向端部にテーパ部１３ｂを備え、テーパ部１３ｂの延長線とシャフト１１の外周との交点は、シャフト１１の外径上であってロータ１２の中心軸方向について溝１１ｂの範囲内に存在するので、（１）または（２）に記載する効果に加えて、確実にカシメプレート１３をシャフト１１の溝１１ｂに圧入してシャフト１１にロータ１２を固定できることからより確実に必要なロータ１２の抜き荷重を確保することができる。

（４）本実施例は、（１）乃至（３）に記載するいずれか一つのロータシャフトの製造方法において、パンチ１６のロータ１２側の端部には、シャフト１１にロータ１２をカシメ固定するときにカシメプレート１３に刻印を押すための突出部（１６ａ、１６ｂ）が形成されているので、（１）乃至（３）に記載する効果に加えて、カシメ固定後は外観によりカシメがなされたことを確認することができることからカシメ固定後のロータシャフトの品質の保証を図ることができる。

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１１シャフト
１１ａフランジ部
１１ｂ溝
１２ロータ
１３カシメプレート
１３ａ先端部
１４パンチ
１５押さえ治具
１６パンチ
２１ロータコア
２２エンドプレート
２２ａ挿入孔
２２ｂ肉欠き部
２２ｃ接触面
２２ｄ接触面
３１ストローク部
３２押圧部

Claims

中空円筒形状の積層鋼板からなるロータコアと、前記ロータコアの中心軸方向に隣接配置され前記ロータコア側の端面に肉欠き部が形成されることにより前記ロータコアとは内径側と外径側の２つの接触面で接するエンドプレートを有するロータシャフトにおいて、
前記ロータコアと前記エンドプレートの内径側の前記接触面の径方向の幅をＷとし、前記エンドプレートの直径をＤｅとするときに、（２×Ｗ／Ｄｅ）＜０．２６とする条件を満たすこと、
を特徴とするロータシャフト。
請求項１に記載するロータシャフトにおいて、
カシメ固定後の前記固定用部材におけるロータの中心軸方向の端部と前記溝の入口部との幅とする出代が径方向におけるシャフトの溝の深さより大きいこと、
を特徴とするロータシャフト。