JP6269281B2 - 筒状ケースの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内筒部材と外筒部材とからなる筒状ケースの製造方法に関し、特に水冷方式のモータケースとして用いるのに好適な筒状ケースの製造方法に関する。

水冷方式の電動モータのモータケース（ハウジング）として、冷却媒体の通路となるウォータージャケットを円周方向に沿って形成したものが例えば特許文献１にて知られている。そして、この種のモータケースではウォータージャケットを有する構造上の特殊性から鋳物製のものが主流を占めていて、外径寸法および重量の大型化が余儀なくされるほか、製造コストが高いという問題がある。

そこで、ウォータージャケットを有するモータケースを板金製のものとしてその小型軽量化と低コスト化を図るべく、薄板プレス部品からなる内外筒部材同士を圧入して、両者の間にウォータージャケットとして機能することになる密閉空間を確保するようにした構造のものが一部で試みられている。

特許第４９３５８３９号公報

しかしながら、ウォータージャケットを有する板金製のモータケースの安定した製造法が未だ確立されておらず、内外筒部材同士を圧入する際に内筒部材または外筒部材が座屈等によって変形して圧入不良が発生することがあるほか、内筒部材と外筒部材との圧接部での気密性を確保する上でなおも課題を残している。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、板金製のモータケースに代表されるような内外筒部材からなる筒状ケースの製造に際して、特に内外筒部材同士の圧入不良の発生を未然に防止して品質の向上を図った製造方法を提供するものである。

本発明は、内筒部材と当該内筒部材よりも長さの小さな外筒部材とを備えるとともに両者の間に密閉空間が形成される筒状ケースを製造する方法として、上記外筒部材の軸心方向の両端部を内筒部材に対する圧接部として当該内筒部材に外筒部材を圧入するにあたり、上記外筒部材を当該外筒部材の断面形状に合致する形状の内周面を有する圧入治具に予め固定支持させておき、上記圧入治具を内筒部材にかぶせるようにして当該圧入治具に固定支持されている外筒部材を内筒部材に圧入するようにしたものである。

本発明によれば、外筒部材の断面形状に合致する形状の内周面を有するいわゆる総形の圧入治具に外筒部材を予め固定支持させた上で、この圧入治具を外筒部材にかぶせるようにして、当該圧入治具に固定支持されている外筒部材を内筒部材に圧入するようにしているので、少なくとも外筒部材の変形やそれに伴う圧接部での気密性不良の発生を未然に防止することができる。

本発明に係る製造方法で製造される筒状ケースの一例としてモータケースの概略構造を示す斜視図。 図１に示したモータケースの全断面図。 図２の要部拡大図。 図２に示したモータケースのための圧入工程の概略を示す説明図。 図４に示したアウタケースと圧入治具および押さえ板との相互関係を示す分解斜視図。 図４の要部拡大図。 図２に示したモータケースのための圧入工程の概略を示す図で、図４の状態から圧入治具が下降した状態を示す説明図。 図７の状態のままで行われるリークテスト時の外観説明図。

図１〜８は本発明に係る筒状ケースの製造方法を実施するためのより具体的な形態を示し、特に図１〜３に示す水冷方式の比較的偏平なモータケース１の製造方法に適用した場合の例を示している。

図１，２に示すように、筒状ケースとしての電動モータのモータケース１は、内筒部材としての段付き円筒状のインナケース２と、このインナケース２に外挿された外筒部材としての同じく円筒状のアウタケース３とから構成されている。これらのインナケース２およびアウタケース３は、鋼板等の板金を用いて所定の三次元形状にプレス成形したものである。アウタケース３の全長はインナケース２のそれよりも短く、インナケース２の外周面においてその軸心方向の中央部にアウタケース３の軸心方向の両端部がそれぞれ圧接していることで、インナケース２とアウタケース３との間には密閉空間としてのウォータージャケット４が隔離形成されている。そして、周知のように、このウォータージャケット４には冷却媒体である冷却液が通流することになり、アウタケース３にはウォータージャケット４の出入口として供給口５と排出口６とがそれぞれ開口形成されている。

より詳しくは、図１，２のほか図３に示すように、インナケース２は大径部２ａと中径部２ｂおよび小径部２ｃとにより段付き円筒状に形成されているものであり、大径部２ａの端部に外フランジ部２ｄが折り曲げ形成されている。他方、アウタケース３は本体部でもある円筒状の胴部３ａの一端に外フランジ部３ｂを折り曲げ形成するとともに、胴部３ａの他端に内フランジ部３ｃを折り曲げ形成した上で、その内フランジ部３ｃの先端部をさらに胴部３ａと平行に折り返すことで小径部でもあるエクステンションフランジ部３ｄが折り曲げ形成されているものである。そして、胴部３ａのうち外フランジ部３ｂ側の端部内周面とエクステンションフランジ部３ｄの内周面とがそれぞれ円筒面接触をもってインナケース２に対する圧接部１３ａ，１３ｂとなっていて、インナケース２とアウタケース３との間の気密性が確保されている。なお、図１〜３では、インナケース２およびアウタケース３共にその板厚を誇張して描いてある。

このようなモータケース１を製造するにあたっては、図４に示すような剛性が十分な圧入治具７を押さえ板８とともに用意し、圧入治具７の内周側にアウタケース３を予め固定支持させた上で、そのアウタケース３を圧入治具７ごとインナケース２にかぶせるようにしてインナケース２に圧入するものとする。

圧入治具７は、図４のほか図５に示すように、アウタケース３の断面形状に忠実に合致する形状の段付きの内周面を有していわゆる総形をなす有底円筒状のものであり、下端部には第１ショルダー部として機能するフランジ部７ａが形成されているとともに、奥部には第２ショルダー部として機能する段状部７ｂが形成されている。そして、図４に示すように、圧入治具７のフランジ部７ａに対してリング状の押さえ板８が締結手段としての複数のボルト９にて着脱可能に装着される。

この場合において、押さえ板８が未装着の状態で圧入治具７の内側にアウタケース３を挿入し、アウタケース３側の外フランジ部３ｂを圧入治具７のフランジ部７ａに当接させた上で押さえ板８を外フランジ部３ｂに突き当てて、複数のボルト９にて締付固定する。これにより、アウタケース３は、外フランジ部３ｂが圧入治具７のフランジ部７ａと押さえ板８との間に挟み込まれるようにして位置決め固定されることになる。

なお、圧入治具７の内周面とそれに挿入されるアウタケース３との間の隙間は圧入治具７のそのものの機能よりして極力小さいことが望ましく、例えばアウタケース３をインナケース２に圧入した後にアウタケース３から圧入治具７を抜き取ることを考慮すると、図６に示すように、圧入治具７の内径寸法はそれに挿入されることになるアウタケース３の外径寸法よりも極小寸法α（例えば０．２ｍｍ程度）だけ大きいことが望ましい。また、圧入治具７のフランジ部７ａに押さえ板８を固定する手段として、複数のボルト９に代えてクランパー等を用いても良く、いずれの手段を用いる場合でもアウタケース３の外フランジ部３ｂを圧入治具７のフランジ部７ａとの間に挟み込んで固定できる機能があれば良い。

図４に示すように、所定の作業台１０の上に外フランジ部２ｄを着座面としてインナケース２を位置決め固定する一方、そのインナケース２に対してその上方からアウタケース３が予め固定支持されている圧入治具７を正対させる。そして、インナケース２と圧入治具７との芯出しを行いながらその圧入治具７をゆっくりと下降させて、図７に示すように、インナケース２に圧入治具７をかぶぜるようにして所定の下降限位置まで圧入する。なお、この圧入動作は図示外の簡易プレス機等を用いて行うものとする。

このようなインナケース２に対する圧入治具７の圧入はインナケース２に対するアウタケース３の圧入にほかならず、図２，３および図７に示すように、インナケース２の大径部２ａに対してアウタケース３の胴部３ａのうち外フランジ部３ｂ側の端部内周面が円筒面接触もって圧入され、同時にインナケース２の中径部２ｂに対してアウタケース３側のエクステンションフランジ部３ｄの内周面が円筒面接触をもって圧入されることになる。

これにより、インナケース２とアウタケース３とからなるモータケース１が組み立てられ、両者の間に密閉空間としてウォータージャケット４が隔離形成されるとともに、上記のようにアウタケース３の外フランジ部３ｂ側の端部内周面とエクステンションフランジ部３ｄの内周面とが円筒面接触をもってそれぞれインナケース２に圧入されることにより、その気密性が確保されることになる。

このようなインナケース２に対するアウタケース３の圧入過程において、図７に示したように、アウタケース３の外フランジ部３ｂは圧入治具７のフランジ部７ａと押さえ板８との間に挟み込まれていて、インナケース２への圧入方向に対していわゆる引っ掛かりの関係となっている。そのため、アウタケース３は圧入治具７のフランジ部７ａに引っ張られるようにしてインナケース２に圧入されることになり、アウタケース３のうち外フランジ部３ｂや胴部３ａが伸びの形態をもって変形してしまうことがない。

また、図７に示したように、アウタケース３の内フランジ部３ｃは圧入治具７の内周面の段状部７ｂ（図５参照）にてバックアップされていて、インナケース２への圧入方向に対していわゆる引っ掛かりの関係となっている。そのため、アウタケース３は圧入治具７のフランジ部７ａに引っ張られるようにしてインナケース２に圧入されることになるものの、アウタケース３のうち内フランジ部３ｃやエクステンションフランジ部３ｄが伸びの形態をもって変形してしまうことがない。しかも、アウタケース３の胴部３ａは圧入治具７のフランジ部７ａと段状部７ｂとによって拘束されているので、胴部３ａが座屈により変形してしまうこともない。

こうして、インナケース２にアウタケース３が圧入されると圧入治具７はその本来の機能を失うことになるが、圧入治具７を抜き取る前に、圧入治具７をかぶせたままの状態でウォータージャケット４の気密性検査としてリークテストを行うものとする。

図１に示すように、アウタケース３にはウォータージャケット４の出入口として供給口５と排出口６とが付帯していることは先に述べた通りであって、これらの供給口５と排出口６との干渉を回避するために、図８に示すすように圧入治具７には切欠部１１が形成されていて、圧入治具７をかぶせたままの状態でも、アウタケース３に付帯する供給口５と排出口６は外部に開口していることになる。

そこで、図１のほか図８に示すように、供給口５と排出口６のための閉塞治具として例えばゴム等の可撓性部材からなる蓋体治具１２を用意しておき、この蓋体治具１２の蓋部１２ａをを圧入治具７の上から供給口５と排出口６のそれぞれに装着して、供給口５と排出口６を一時的に閉塞することでウォータージャケット４を完全密閉状態とする。

その上で、図示しない連通穴からウォータージャケット４に対して圧縮空気その他の所定の圧力流体を導入して、インナケース２とアウタケース３との圧接部からの漏れがないかどうかリークテストを行って、その適否判定までも行うものとする。この場合において、先に述べたように圧入治具７の内周面とアウタケース３との間には極小の隙間を設定してあるので、インナケース２とアウタケース３との間の圧接部を圧入治具７にて過剰なまでに加圧拘束してしまうことがなく、リークテストの適否判定を的確に行うことができる。

この後、リークテストの終了を待って、圧入治具７から押さえ板８を取り外した上で、圧入治具７を圧入組立完了後のモータケース１から抜き取るものとする。これにより、図１〜３に示したモータケース１が得られることになる。この場合においても、インナケース２とアウタケース３との間の圧接力（圧入力）を考慮して、上記のように圧入治具７の内周面とアウタケース３との間に極小の隙間α（図６参照）を設定してあるので、圧入組立完了後のモータケース１から圧入治具７をスムーズに抜き取ることができ、インナケース２とアウタケース３との圧接部において両者の相対位置関係にずれが生ずることもない。

このように本実施の形態によれば、圧入治具７を用いてアウタケース３をインナケース２に圧入するようにしているので、圧入過程においてアウタケース３やインナケース２の変形による圧入不良を招くこともなければ、変形によるインナケース２とアウタケース３との間の気密性不良を招くことがなく、モータケース１の品質の向上に貢献できる。

また、インナケース２に対してアウタケース３の外フランジ部３ｂ側の端部内周面が円筒面接触もって圧入され、同時にインナケース２に対してアウタケース３側のエクステンションフランジ部３ｄの内周面が円筒面接触をもって圧入されることになるので、機械的な圧入のみによってインナケース２とアウタケース３との間での必要十分な気密性を確保することができる。

その上、圧入組立完了後のモータケース１に圧入治具７をかぶせたままの状態でウォータージャケット４の気密性検査としてリークテストまで行うことで、工程数を削減することができ、生産性の向上とともに製造コストの低減を図ることができる。

ここで、本実施の形態では、板金製のインナケース２とアウタケース３とからなるモータケース１を例にとって筒状ケースの製造方法を説明したが、モータケース１以外でも同種の構造物であれば本発明を適用することができることは言うまでもない。

１…モータケース（筒状ケース）
２…インナケース（内筒部材）
３…アウタケース（外筒部材）
３ａ…胴部
３ｂ…外フランジ部
３ｃ…内フランジ部
３ｄ…エクステンションフランジ部
４…ウォータージャケット（密閉空間）
７…圧入治具
７ｂ…段状部（第２ショルダー部）
７ａ…フランジ部（第１ショルダー部）
８…押さえ板（押さえ部材）
９…ボルト（締結手段）
１２…蓋体治具（閉塞治具）
１３ａ…圧接部
１３ｂ…圧接部

Claims (10)

1. 内筒部材と当該内筒部材よりも長さの小さな外筒部材とを備えるとともに両者の間に密閉空間が形成される筒状ケースを製造する方法であって、
   上記外筒部材の軸心方向の両端部を内筒部材に対する圧接部として当該内筒部材に外筒部材を圧入するにあたり、
   上記外筒部材を当該外筒部材の断面形状に合致する形状の内周面を有する圧入治具に予め固定支持させておき、
   上記圧入治具を内筒部材にかぶせるようにして当該圧入治具に固定支持されている外筒部材を内筒部材に圧入することを特徴とする筒状ケースの製造方法。
2. 少なくとも上記内筒部材に対する圧接部となる外筒部材の圧入始端部側には予め外フランジ部が形成されていて、
   上記圧入治具には、内筒部材への外筒部材の圧入に際して、上記外フランジ部と引っ掛かりの関係となる第１ショルダー部を形成してあることを特徴とする請求項１に記載の筒状ケースの製造方法。
3. 上記内筒部材に対する圧接部となる外筒部材の圧入終端部側には予め内フランジ部が形成されていて、
   圧入治具には、内筒部材への外筒部材の圧入に際して、上記内フランジ部と引っ掛かりの関係となる第２ショルダー部を形成してあることを特徴とする請求項２に記載の筒状ケースの製造方法。
4. 上記内筒部材と外筒部材は共に板金製のものであることを特徴とする請求項３に記載の筒状ケースの製造方法。
5. 上記外筒部材は、胴部の一端部に外フランジ部が、他端部に内フランジ部がそれぞれ形成されているとともに、
   上記内フランジ部の先端側に胴部と平行にエクステンションフランジ部が形成されていて、
   上記外フランジ部が形成された胴部の一端部内周面とエクステンションフランジ部の内周面とが内筒部材に対する圧接部となっていることを特徴とする請求項４に記載の筒状ケースの製造方法。
6. 上記圧入治具の第１ショルダー部には押さえ部材が装着されるようになっていて、
   上記第１ショルダー部と押さえ部材との間に外フランジ部を挟み込んだ状態で、圧入治具に固定支持されている外筒部材を内筒部材に圧入することを特徴とする請求項５に記載の筒状ケースの製造方法。
7. 上記押さえ部材は第１ショルダー部に対し締結部材にて着脱可能に装着されるようになっていることを特徴とする請求項６に記載の筒状ケースの製造方法。
8. 上記圧入治具を内筒部材にかぶせるようにして当該圧入治具に固定支持されている外筒部材を内筒部材に圧入し、
   上記圧入後の外筒部材から圧入治具を取り外す前に、圧入治具を外筒部材にかぶせたままで、内筒部材と外筒部材との間に形成された密閉空間の気密性検査を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の筒状ケースの製造方法。
9. 上記外筒部材には密閉空間の出入口が予め形成されていて、
   上記出入口を閉塞治具にて閉塞した状態で密閉空間の気密性検査を行うことを特徴とする請求項８に記載の筒状ケースの製造方法。
10. 上記内筒部材と外筒部材とで形成される筒状ケースがモータケースであって、
    上記内筒部材と外筒部材との間に形成される密閉空間が冷却媒体のためのウォータージャケットであることを特徴とする請求項９に記載の筒状ケースの製造方法。

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