JP6162020B2

JP6162020B2 - モータシャフトの製造方法

Info

Publication number: JP6162020B2
Application number: JP2013217583A
Authority: JP
Inventors: 英信磯田; 章宇野
Original assignee: 株式会社メタルアート
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: JP2015077630A

Description

本発明は、モータシャフトの製造方法に関し、特に、電気自動車に装備されるインホイールモータや産業ロボットに装備される関節モータ等の各種モータに用いられるシャフトの製造方法に関するものである。

従来、各種モータに用いられるシャフトの製造には、中実素材に切削加工を施すことにより最終製品を得る方法が一般的に採用されてきた。

しかしながら、中実素材に切削加工を施すことにより製造されたシャフトは、重量が大きいという問題があり、特に、近年、電気自動車に装備されるインホイールモータや産業ロボットに装備される関節モータにおいては、それらの軽量化の要請から、シャフトを中空状に形成することが提案され、実用化されるに至っている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−２０２５４７号公報

ところで、シャフトを中空状に形成する方法として、（ａ）中実素材に切削加工を施すことにより中空部を形成する方法のほか、（ｂ）出発材料に中空素材（パイプ素材）を使用する方法（部分的にパイプ素材を用いる場合を含む。）、（ｃ）出発材料の中実素材を使用し、鍛造成形することにより中空部を形成する方法等があるが、（ａ）の方法は、材料の歩留まりが悪く、製造に時間を要するという問題があり、（ｂ）及び（ｃ）の方法は、製造できるシャフトの形状に制約があるという問題があった。

本発明は、上記従来のモータシャフトを中空状に形成する方法の有する問題点に鑑み、シャフトを中空状に形成する場合において、製造できるシャフトの形状に制約が少なく、かつ、材料の歩留まり及び生産効率がよく、大量生産に適したモータシャフトの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のモータシャフトの製造方法は、中実軸部及び中空軸部を備えた第１の部材と、該第１の部材の中空軸部の外径及び内径よりもそれぞれ小径の外径及び内径を有する中空軸部を備えた第２の部材とを、それぞれ出発材料の中実素材を鍛造成形することにより得るようにする鍛造工程と、第１の部材の中空軸部の端面と第２の部材の一方の端面とを突き合わせ、接合、一体化する接合工程とからなることを特徴とする。

この場合において、第１の部材の中空軸部の端面と突き合わせ、接合、一体化する第２の部材の一方の端面側の外径を、第１の部材の中空軸部の外径より大径に鍛造成形することができる。

本発明のモータシャフトの製造方法によれば、出発材料の中実素材を鍛造成形することにより得た、中実軸部及び中空軸部を備えた第１の部材と、該第１の部材の中空軸部の外径及び内径よりもそれぞれ小径の外径及び内径を有する中空軸部を備えた第２の部材とを、第１の部材の中空軸部の端面と第２の部材の一方の端面とを突き合わせ、接合、一体化することにより最終製品を得るようにしているので、製造できるシャフトの形状に制約が少なく、かつ、材料の歩留まり及び生産効率がよく、大量生産に適したモータシャフトの製造方法を提供することができる。

また、第１の部材の中空軸部の端面と突き合わせ、接合、一体化する第２の部材の一方の端面側の外径を、第１の部材の中空軸部の外径より大径に鍛造成形することにより、第１の部材と第２の部材とを、圧入により、高精度に、安定して一体化することができる。

本発明のモータシャフトの製造方法の一実施例を示す説明図である。

以下、本発明のモータシャフトの製造方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明のモータシャフトの製造方法の一実施例を示す。
このモータシャフトの製造方法は、電気自動車に装備されるモータに用いられるシャフトの製造方法に関するもので、中実軸部１１及び中空軸部１２を備えたシャフト本体部を構成する第１の部材１と、この第１の部材１の中空軸部１２の外径及び内径よりもそれぞれ小径の外径及び内径を有する中空軸部２１及び大径部２２を備えたシャフト先端部を構成する第２の部材２とを、それぞれ出発材料の中実素材１Ｓ、２Ｓを鍛造成形することにより得るようにする鍛造工程と、第１の部材１の中空軸部１２の端面と第２の部材２の一方の端面とを突き合わせ、接合、一体化する接合工程と、さらに必要に応じて、機械加工工程（例えば、第１の部材１にモータコア（図示省略）に固定するための雄ねじ１３を形成する切削加工。）とにより、最終製品のモータシャフト３を得るようにしたものである。

この場合において、鍛造工程は、第１の部材１の場合、中実素材１Ｓの一方側を縮径することにより中実軸部１１を成形するとともに、中実素材１Ｓの他方側を中心軸に沿って中空部を形成しながら拡径することにより中空軸部１２を成形するようにしている。

また、第２の部材２の場合、中実素材２Ｓの中心軸に沿って両端から中空部を形成し、その後、中空部の隔壁を打ち抜くことによって貫通孔とし、さらに、この貫通孔を形成した素材を漸次縮径することにより中空軸部２１を成形するとともに、大径側の端部を拡径することにより大径部２２を成形するようにしている。
ここで、大径部２２は、第１の部材１の中空軸部１２の端面と突き合わせ、接合、一体化する第２の部材２の一方の端面側を構成し、その外径を、第１の部材１の中空軸部１２の外径より大径になるように鍛造成形する。
また、必要に応じて、中空軸部２１に動力伝達のためのスプライン溝２３を鍛造成形することもできる。なお、スプライン溝２３は、機械加工（切削加工）により成形することもできる。

上記鍛造工程は、冷間鍛造、温間鍛造、熱間鍛造又はこれらを適宜組み合わせて行うことができるが、冷間鍛造（ネットシェイプ鍛造）により行うことが好ましい。
これにより、機械加工工程（切削加工）を省略ないし極力少なくすることができ、材料の歩留まり及び生産効率を向上することができる。

また、第１の部材１の中空軸部１２の端面と第２の部材２の一方の端面とを突き合わせ、接合、一体化する接合工程は、圧入、摩擦圧接、電子ビーム溶接やレーザー溶接等の各種溶接等の適宜方法により行うことができる。
この場合、第１の部材１の中空軸部１２の端面と突き合わせ、接合、一体化する第２の部材２の一方の端面側を構成する大径部２２の外径を、第１の部材１の中空軸部１２の外径より大径に鍛造成形することにより、第１の部材１と第２の部材２とを、圧入により、高精度に、安定して一体化することができる。
なお、第２の部材２の大径部２２は、最終製品のモータシャフト３を軸受（図示省略）に設置する場合の位置決めの機能を有している。

以上、本発明のモータシャフトの製造方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のモータシャフトの製造方法は、シャフトを中空状に形成する場合において、製造できるシャフトの形状に制約が少なく、かつ、材料の歩留まり及び生産効率がよく、大量生産に適したものであることから、軽量化が要請されている電気自動車に装備されるインホイールモータや産業ロボットに装備される関節モータに用いられるシャフトの製造に好適に用いることができるほか、それ以外の各種モータに用いられるシャフトの製造にも用いることができる。

１第１の部材（シャフト本体部）
１１中実軸部
１２中空軸部
１Ｓ中実素材
２第２の部材（シャフト先端部）
２１中空軸部
２２大径部
２Ｓ中実素材
３モータシャフト

Claims

中実軸部及び中空軸部を備えた第１の部材と、該第１の部材の中空軸部の外径及び内径よりもそれぞれ小径の外径及び内径を有する中空軸部を備えた第２の部材とを、それぞれ出発材料の中実素材を鍛造成形することにより得るようにする鍛造工程と、第１の部材の中空軸部の端面と第２の部材の一方の端面とを突き合わせ、接合、一体化する接合工程とからなることを特徴とするモータシャフトの製造方法。
第１の部材の中空軸部の端面と突き合わせ、接合、一体化する第２の部材の一方の端面側の外径を、第１の部材の中空軸部の外径より大径に鍛造成形することを特徴とする請求項１記載のモータシャフトの製造方法。