转子轴和制造转子轴的方法

专利名称：转子轴和制造转子轴的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有通过敛缝(caulking)固定一起的轴和转子的转 子轴以及制造该转子轴的方法。
背景技术：
日本未审专利公报2004-48925公开了以下作为通过敛缝来固定轴和 转子的方法的发明。图20和图21图示了用于将转子112固定到轴111 的方法(其在公报'925中公开)的示例1。如图20所示，转子112设置 在轴111的凸缘部分llla上，固定构件113设置在转子U2上。此外， 敛缝夹具114设置成可沿着轴111的轴部分lllc的切除部分llld移 动。末端部分114a的内径设定成大于轴111的切除部分llld的外径， 并小于轴111的轴部分lllc的直径。
在这种构造中，使敛缝夹具114抵靠轴111的切除部分11 Id的终 端，使得敛缝夹具114和轴lll彼此相对旋转。结果，如图21所示，轴 111的轴部分lllc和切除部分llld之间的边界部分被敛缝夹具114敛 缝，由此形成突起115。结果，固定构件113通过突起115以敛缝的方式 固定到轴111。
图22和图23图示了通过敛缝将轴和转子彼此固定的方法(其在公 报'925中公开)的示例2。如图22所示，转子112设置在轴111的凸缘 部分llla上，固定构件113设置在转子112上。此外，敛缝夹具116设 置成可沿着轴1H的轴部分Hlc移动。敛缝夹具U6形成有锥形面 116a。
在这种构造中，在敛缝夹具116旋转的情况下，沿着转子112的轴 向方向施加负荷。结果，固定构件113被由敛缝夹具116的锥形面116a 引起的负荷压缩，使得固定构件113的图中的上端部分113a进入轴111 的槽Ulb中，由此固定构件113以敛缝的方式固定到轴111。

发明内容
本发明要解决的技术问题
根据在以上公报'925中公开的通过敛缝轴-转子固定方法的示例1， 在转子112的外径为约160mm并且轴111的外径相应大的情况下，轴 111可以变形并被敛缝。然而，在转子112的外径约为130mm并且轴 111的外径相应小的情况下，难以制造能够以结构的方式设置在轴111的 较小直径侧的周围的敛缝夹具114。
根据在以上公报，925中公开的通过敛缝轴-转子固定方法的示例2， 固定构件113的图中的整个上端部分113完全插入到轴111的槽111b 中，但是转子112的轴向方向的尺寸会发生显著的变化，结果，敛缝所 需的敛缝负荷会变大。此外，由于固定构件113的上端部分113a通过施 压而被压配到轴111的槽111b中，由此沿着转子112的轴向方向扣住上 端部分113a，所以存在着敛缝所需的敛缝负荷增大这样的顾虑。结果， 在不能使用大的敛缝负荷的情况下，不能确保所要求的转子112的拔出 负荷，在该拔出负荷下，在转子轴旋转并且离心力施加在转子2的碰撞 处时使通过与固定构件113固定的状态松开，结果转子12从轴111拔 出。
此外，作为在以上公报'925中所描述的示例1和示例2的共同点， 不能在敛缝固定之后检査在确保轴111所需的拔出负荷的同时转子112 是否已经被固定构件IB固定。因而，不能保证在通过敛缝固定之后转 子轴的品质。
因而，本发明的目的是提出一种转子轴和一种制造该转子轴的方 法，该转子轴能够即使在转子具有小外径的情况下通过敛缝将转子固定 到轴，并且能够使敛缝所需的敛缝负荷较小，由此确保了所需的转子的 拔出负荷，并保证通过敛缝固定之后的品质。
用于解决问题的手段
为了实现以上目的，本发明提供一种制造包括转子和轴的转子轴的 方法，轴具有形成在周边上以径向向外开口的槽，转子通过设置在预定 位置与轴的包括槽的周边接触并沿着轴的轴向方向与转子相邻的固定构 件固定到轴，所述方法的特征在于包括以下步骤当所述固定构件设置 在所述预定位置处时，通过沿着径向方向从外部将负荷施加到所述固定构件的与所述槽相对的端部，使得所述固定构件的一部分被压配进入所 述槽中，来对所述固定构件进行敛缝，以将所述转子固定到所述轴，所 述敛缝和固定步骤包括沿着所述轴的径向方向从外部将敛缝夹具朝着所 述固定构件按压，由此将所述转子固定到所述轴。
因而，不是轴变形，而是固定构件变形。因而，即使在转子的外径 较小的情况下，也可以制造相应的敛缝夹具，并将转子固定在轴中。此 外，敛缝夹具的施压力沿着使固定构件被压配进入轴的槽中的方向作 用，因而，可以使敛缝负荷较小。这可以确保所要求的转子拔出负荷。 此外，在通过敛缝固定之后，可以通过测量固定构件的敛缝部分的外径 来检查转子的拔出负荷。因而，可以确保通过敛缝固定之后的转子轴的 品质。
在以上方法中，优选地，敛缝和固定步骤包括在确保施压夹具与转 子之间间隙的同时，用施压夹具沿着其轴向方向将固定构件朝着转子按 压来将转子固定到轴。
因而，转子更可靠地被固定，因为在通过敛缝固定之后在固定构件 和转子之间没有形成间隙。
在以上方法中，还优选地，敛缝和固定步骤包括假定槽相对于轴 的周边的切入角是0S，并且用于对固定构件施压的敛缝夹具的末端的锥 形形状与转子的轴线之间的角度是印，则在("_20) <印< (0S—10) 的条件下通过敛缝将转子固定到轴。
因而，可以没有任何机械强度问题地制造敛缝夹具并通过对其施加 预定的敛缝负荷可以确保所要求的施压量。这使得可以可靠地确保转子 所要求的拔出负荷。
在以上方法中，敛缝夹具由沿着周向方向布置的多个分割部分形成。
因而，在通过敛缝固定之后，可以以视觉的方式检査敛缝和固定步 骤是否完成，因而，可以确保通过敛缝固定之后转子轴的品质。
根据另一方面，本发明提供一种制造包括转子和轴的转子轴的方 法，其中，轴具有形成在周边上以径向向外开口的槽，转子通过设置在 预定位置与轴的包括槽的周边接触并沿着其轴向方向与转子相邻的固定 构件而固定到轴。该方法特征在于包括以下步骤当固定构件设置在预定的位置中时，通过沿着径向方向从外侧将负荷施加到固定构件的与槽 相对的端部，从而使固定构件的一部分压配进入槽中，来将固定构件进 行敛缝以将转子固定到轴，此敛缝和固定步骤包括假定敛缝夹具与轴
之间的间隙量是冲压器-轴间隙量Ac，敛缝夹具适于沿着转子的轴向方
向上下移动以沿着径向方向从外部将负荷施加到固定构件的与槽相对的 端部，固定构件的被敛缝夹具施加径向负荷的部分的厚度为固定构件厚 度T，并且槽的接收固定构件的一部分的深度是槽咬入深度At，则在
Ac^T—At的条件下，通过敛缝将转子固定到轴。
因而，不是轴变形，而是固定构件变形。因而，即使在转子的外径 较小的情况下，也可以制造相应的敛缝夹具，并将转子固定在轴。此 外，固定构件进入轴和敛缝夹具之间间隙的量增大而增强了其强度，所 以没有在敛缝过程中和当将敛缝夹具从轴拉出时固定构件的一部分脱落 的这样的顾虑，因而可以防止毛刺的形成。
在以上方法中，优选地，敛缝构件在其内周边上形成有锥形表面， 径向负荷通过锥形表面施加到固定构件。
因而，利用小的敛缝负荷，可以将固定构件压配进入轴的槽以将转 子固定到轴，因而更可靠地确保所要求的转子的拔出负荷。
在以上方法中，还优选地，固定构件在其与槽相对的外周上具有锥 形部分，锥形部分形成为锥形部分的延长线与轴的外周的交点处在轴的 外径上并处于槽的范围内。
因而，将固定构件确定地压配进入轴的槽以将转子固定到轴，因而 更可靠地确保所要求的转子的拔出负荷。
在以上方法中，敛缝夹具在转子侧端面上形成有突起，所述突起用 于当将转子固定到轴时在固定构件上形成印记。
在通过敛缝固定之后，可以通过察看转子轴的外观来检査敛缝的状 态，因而，可以确保通过敛缝固定之后转子轴的品质。
根据另一方面，本发明提供一种转子轴，转子轴包括转子和轴，转 子包括转子心和具有切除部分的端板，转子心由中空圆柱形状的层叠钢 板构成，端板设置成沿着转子心的轴向方向与转子心相邻，切除部分形 成在转子心一侧的端面中，使得端板通过两个内周和外周的接触表面与 转子心接触，转子通过固定构件固定在轴上。转子轴的特征在于，假定端板的与转子心接触的内周侧接触表面的径向宽度设为W，并且端板的
直径设为De,贝U (2xW/De) <0.26的条件成立。
结果，没有在外周边部分中在端板和转子心之间形成间隙这样的顾 虑，因而使得可以防止在高速旋转过程中转子心在离心力的作用下断 裂。
在以上转子轴中，轴在周边上形成有槽，转子利用敛缝的方式通过 设置在轴的包括槽的预定位置处的固定构件固定到轴，并且与通过敛缝 固定到轴的固定构件沿着转子的轴向方向的端部与槽的边缘之间的宽度 相对应的伸出余量大于轴的槽沿着径向方向的深度。
因而，可以防止固定构件的上端部的一部分伸出超过轴的槽以形成 毛刺。


图l是第一实施例(敛缝之前)的示意视图。 图2是第二实施例(敛缝之后)的示意视图。 图3是冲压器的施加部分的顶视图。 图4是从图3的箭头A-A的方向看去的视图。 图5是轴的槽部分的放大视图。
图6是示出转子心的径向位置和在此位置处的层叠厚度之间关系的 估计结果的曲线图。
图7是示出图6中所示的估计结果的表。
图8是示出端板的直径和接触表面的径向宽度之间的位置关系的视图。
图9是示出敛缝板从轴的槽伸出的余量与轴槽的深度之间关系的视图。
图IO是第二实施例(敛缝之前)的示意视图。 图ll是第二实施例(敛缝之后)的示意视图。 图12是冲压器、转子轴和敛缝板的示意视图。 图13是示出Ac和敛缝负荷之间关系和At和解敛缝负荷之间关系的
验证结果的视图。
图14是在冲压器的最大行程下轴槽部分的放大视图。图15是示出在敛缝板上施加压縮负荷之前敛缝板的状态的视图。 图16是示出在敛缝板上施加压縮负荷时敛缝板的状态的视图。
图n是示出如何设置敛缝板的锥形部分的视图。
图18的视图示出其中突起部分形成在冲压器的末端处以在敛缝板的
上表面上形成印记的示例。
图19的视图示出突起部分形成在冲压器的末端处以在敛缝板的侧面
上形成印记的示例。
图20的视图示出在日本待审专利公报No. 2004-48925公开的用于将 转子固定到轴的方法的示例l。
图21是示出在公报'925中公开的示例1的视图。
图22的视图示出了在公报'925中公开的用于将转子固定到轴的方法 分示例2。
图23是示出在公报'925中公开的示例2的视图。
具体实施例方式
以下将描述本发明的实施例。 第一实施例
图1和图2图示了根据本发明第一实施例用于制造转子轴1的方法 的概况。图1示出了在将转子12固定到轴11之前的状态，图2示出了 在将转子12固定到轴11之后的状态。如图1和图2所示，用于实施根 据本发明的制造转子轴1的方法的构造使用轴11、转子12、敛缝板13、 冲压器14和施压夹具15。转子12包括转子心21和端板22。
轴11具有外径与转子心21的内径近似一致的圆柱形状。凸缘部分 Ua和敛缝槽llb在轴11的外周径向向外开口而沿圆周形成。端板22沿 着轴向方向的一个端面被轴11的凸缘部分lla支撑。端板22具有盘 形，并在其中心形成有用于轴11插入其中的插入孔22a。此外，每个端 板22在转子心21侧的端面中形成有切除部分22b作为壁切除部分，使 得切除部分22b以图1和图2中的预定的径向范围(或宽度)沿着圆周 延伸。端板22各在其中心形成有用于轴11插入其中的插入孔22a，并且 转子心21由盘形层叠钢板构成并置于一个端板22上。另一端板22置于 转子心21上，敛缝板13设置在另一端板22上。敛缝板12具有剖面为L形的盘形，并在其中心形成有用于轴ll插入其中的插入孔。施压夹具15 置于敛缝板13上。施压夹具15具有中空盘形，且其内周下部与敛缝板 13配合。
如图1所示，冲压器14相对于敛缝板13和施压夹具15设置在转子 12的轴向方向上的位置处。冲压器4包括行程部分31和施压部分32， 行程部分31适于沿着转子12的轴向方向上下移动，施压部分32通过与 行程部分31接触而沿着径向向内方向抵靠轴11施压敛缝板13。图3是 施压部分32的的俯视图，图4是从图3中的箭头A-A所示的方向看去的 视图。如图3所示，冲压器14的施压部分32的形状如图4所示为具有 锥形外表面32的中空平头圆锥的四分之一。
另一方面，行程部分31的形状为具有锥形内表面的中空圆柱形状以 在接触施压部分32的锥形外表面32b的同时上下移动。具有这种形状的 行程部分31和施压部分32构成凸轮机构，使得行程部分31沿着转子12 的轴向方向上下移动，由此使施压部分32沿着轴11的径向方向移动。
在这种构造的情况下，在此实施例中执行以下过程。
首先，如图1所示，使冲压器14的施压部分32的冲压器末端32a 抵靠敛缝板13的外周。此时，冲压器14的行程部分31位于施压部分32 上但是在转子12的轴向方向上远离敛缝板13。
然后，冲压器14的行程部分31朝着转子12移动。结果，由于行程 部分31和施压部分32构成前述凸轮机构，施压部分32沿着轴11的轴 向方向向内移动，冲压器末端32a施压敛缝板13。这样受压的敛缝板13 在其受压部分及附近变形，并压配进入轴11的槽lib中。
以下，当行程部分31移动到最低位置时，施压部分32移动到轴11 的径向方向的最内位置，向内施压敛缝板13。结果，敛缝板13在其沿着 转子12的轴向方向与上端板22相邻的同时与被压配和固定到轴11。结 果，端板22和转子心12不会再沿着轴向方向移动，并固定到轴ll。因 而，通过将敛缝板13压配和固定到轴11，通过在转子12的轴向方向上 与转子12相邻地接触的敛缝板13将包括端板22和转子心21的转子12 可以敛缝并固定到轴。
在此实施例中，如上所述，不仅通过使轴11变形而且通过使敛缝板 13变形来进行敛缝。因而，即使在转子心21的外径较小的情况下，也可以制造相应的冲压器以通过敛缝将转子12固定到轴11。
而且，在此实施例中，如上所述，冲压器末端32a沿着径向方向施 压敛缝板13。结果，冲压器32a的施压力(敛缝负荷)沿着敛缝板12压 配进入轴11的槽lib中的方向作用。由此原因，用于将敛缝板13压配 进入轴11的敛缝负荷可以较小。尤其是在本实施例中，冲压器的末端 32a具有圆形部分以允许冲压器末端32a起初在一点上抵靠敛缝板13， 使得冲压器末端32a的施压力变得集中。因而，敛缝负荷可以较小。由 于此原因，即使不使用大的敛缝负荷也可以确保转子的所需拔出负荷。
图5是在轴11中形成的槽lib的放大视图。假定通过混合动力车辆 的碰撞G，敛缝板13变成与轴11的槽llb分离，因而使得转子12从轴 11分离，在此情况下施加在敛缝板12上的负荷的最小极限值称为转子 12的拔出负荷。可以说，转子12的拔出负荷越大，转子12更难从轴11 分离。该转子12的拔出负荷12与敛缝板13进入轴11的槽lib的插入 量相关联。在此实施例中，如较早提及，冲压器末端32a沿着径向方向 从外施压敛缝板13。结果，敛缝板12的敛缝部分的形状显著地出现，因 而使得更早地图5所示的敛缝部分的外径Dc。因而，通过在通过敛缝进 行固定之后测量敛缝部分的外径Dc，可以检査转子12的拔出负荷，因 而可以保证在通过敛缝进行固定之后转子轴11的品质。
进入轴11的槽lib的插入量与在冲压器14的径向方向的行程量相 关联。此外，冲压器14的行程部分31和施压部分32构成前凸轮机构， 通过使行程部分31向转子12移动，施压部分32沿着轴11的径向方向 向内移动，并施压敛缝板13。因而，在冲压器14的施压部分32的径向 方向上的行程量和行程部分31在转子12的轴向方向上的行程量之间也 存在相关关系。因而，可以说，转子12的拔出负荷与冲压器14的行程 部分31在转子12的轴向方向上的行程量相关联。可以理解到，还可以 通过控制冲压器14的行程部分31沿着转子12的轴向方向的行程量来控 制转子12的拔出负荷。
当冲压器14的行程部分31向转子12移动，造成施压部分32沿着 轴11的径向方向向内移动以施压敛缝板13时，必须沿着轴向方向施压 端板22，使得在端板22和转子心21之间不形成间隙。为了满足此要 求，通过施压夹具15将轴向负荷施加到端板22。在此情况下，如果施压夹具15直接施压与敛缝板13相邻的端板22，则通过敛缝将敛缝板13固 定到轴11，结果存在着在敛缝板13和端板22之间形成间隙的顾虑。
为了避免这样的缺陷，施压夹具15施压敛缝板13以将轴向负荷间 接施加在与敛缝板13相邻的端板22上。更具体地，如图1和图2所 示，施压夹具15的内周下部与敛缝板13配合以在敛缝夹具15和端板22 之间形成间隙。结果，在通过敛缝进行固定之后，在敛缝板13和端板22 之间没有间隙形成。结果，可以更可靠地固定转子12。
接着，将描述端板22的特征形状。作为在板件上形成突起部分(销 子)然后将其压配进入凹部中以形成敛缝部分的方法，公知一种称为销 子敛缝的敛缝方法。转子心21由销子敛缝层叠钢板构成。因而，要求每 个端板21在转子心2侧上的端面具有该部分与销子敛缝部分对应的那部 分被切除以提供销子敛缝部分的移除。在此情况下，如果切除部分的径 向方向的宽度减小，则将可能提供用于销子敛缝部分的移除，但是当在 敛缝时抵靠转子心21向下施压端板22时，端板22相对于转子心21 (其 端面位于切除部分的径向方向的两侧上)的接触表面(22c， 22d)的内 周接触表面22c的宽度变大。结果，当施压夹具15通过敛缝板13向下 施压端板，端板12向下施压转子心21时，转子心216沿着径向方向整 个地向下受压。因而，存在着在端板22和转子心21的外周部分之间会 形成间隙的顾虑。在此实施例中，因而，每个端板22在转子心21侧上 的端面切除从转子心21的销子敛缝部分附近到内周部分附近的宽的范 围。通过以这样宽的范围切除每个端板22的转子心21侧端面的一部 分，端板22相对于转子心21的接触表面22c的径向方向的宽度变小。 结果，负荷集中作用在接触表面22c上以向下施压转子心21，因而不会 有在端板22和转子心21的外周部分之间会形成间隙的顾虑。
为了验证以上效果，本发明的申请人已经检査在什么状态下转子心 21的层叠厚度随着接触表面22c的宽度的变化而变化。图6是示出转子 心21的径向位置和在此位置处的层叠厚度之间的关系的曲线图。在验证 中，接触表面22c的直径方向的宽度在A、 B、 C和D的四个阶段改变， 其中A〈BOcD关系成立。当接触表面22c的径向方向的宽度较小(A， B)时，转子心21在外周侧上的层叠厚度大于在内周侧上的层叠厚度， 或者在两侧上相等。然而，当接触表面22c的径向宽度是预定的值或者
13更大(C， D)时，在外周侧上的层叠厚度小于在内周侧上的层叠厚度，
且在端板22和转子心21之间形成间隙。
图7是示出图6所示的估计结果的表。结合接触表面22c的径向宽 度A， B， C禾卩D，图7示出了接触表面22c的直径方向的宽度相对于端 板22的直径的比率和间隙是否形成在端板22和转子心21之间的关系。 从图7可见，当接触表面22c的径向宽度相对于端板22的直径的比率是 26。％或者更大时，在端板22和转子心21之间形成间隙。鉴于以上验证 结果，可以说如图18所示，如果端板的直径为De，接触表面22c的径 向方向的宽度为W，并且如果(2xW/De) <0 .26的条件得到满足，则 不用担心在端板22和转子心21的外周部分之间形成间隙。因而，可以 确保所需的转子12的拔出负荷。
接着，将描述形成在轴11中的槽lib的角度和冲压器14的施压部 分32的角度之间的关系。在此实施例中，如图5所示，假定轴11的槽 lib的切入角度为0s，并且冲压器14的施压部分32的锥形形状和转子 12的轴线之间的角度为印，则建立以下条件(I): (6>s—20。) —10。)…(I)
建立条件(I)的原因如下。假定(0s_2O°)〉印，冲压器14的施压 部分32的末端的角度变大。因而，当敛缝板13被冲压器14的施压部分 32施压时，来自轴11的槽llb的侧面的反作用力较大，导致敛缝负荷显 著变大。结果，对于标准的敛缝负荷，不可能确保冲压器14的施压部分 32所要求的施压量，并且敛缝板13的敛缝量变得不足，因而不可能确保 令人满意的转子12的拔出负荷。鉴于此点，作为即使在与在转子12的 轴向方向的容许范围内冲压器14的最大敛缝负荷相对应的最高部分中也 允许确保令人满意的转子12的拔出负荷的条件，建立(&一20°) <印条 件。
此外，假定(&_10°) <印，则作为超硬工具的冲压器14的施压部 分32的末端的角度变成非常小，因而存在变得不可能对其进行机械加工 的顾虑。因而，将印< (0s — 10。)建立为可机械加工的范围。
由于以上原因，轴11的槽lib的角度和冲压器14的施压部分32的 角度之间的关系如同前述条件(I)那样建立。因而，可以确保所要求的 转子12的拔出负荷。现在在下面提供关于敛缝板13从轴11的槽llb伸出余量(co和轴
11的槽lib的深度(d)之间关系的描述。图9是示出伸出余量(q;)和 深度(d)之间关系的视图。如图9所示，伸出余量(ce)表示敛缝板13 在敛缝板13的端部13a的端面和轴11的槽llb的切口边缘(图9中的上 边缘)之间的部分的宽度(长度)。如图9所示，敛缝板13从轴11的 槽llb伸出的余量(o0的值设定成大于轴11中槽llb的深度的值。因 而，可以防止敛缝板13的上端部13a整个进入轴11的槽llb，并可以可 靠地确保转子12的拔出负荷。还可以防止敛缝板13的附图中上端部13a 的一部分进入轴11的槽llb中，并防止另一部分伸出槽llb形成毛刺。
接着，将给出关于冲压器14的构造的描述。在本实施例中，如图3 所示，冲压器4沿着圆周方向等分成四个部分以提供敛缝和非敛缝部 分。因而，在敛缝之后，通过看转子轴1的外观可以检査敛缝步骤是否 完成。冲压器14的划分的数量不限于四个，而是可以例如分成两个，或 者五个，只要冲压器14可以分成多个部分。
以上所述的实施例可以获得以下效果
(1) 将本实施例描述为以制造包括转子12和轴11的转子轴的方法 为示例，其中，轴11具有形成在周边上以径向向外开口的槽llb，转子 12通过设置在预定位置与轴11的包括槽llb的周边接触并沿着其轴向方 向与转子12相邻的敛缝板13固定到轴11。该方法包括以下步骤当敛 缝板13设置在预定的位置中时，通过沿着径向方向从外侧将负荷施加到 敛缝板13的与槽llb相对的端部，从而使敛缝板13的一部分压配进入 槽lib中来将敛缝板13进行敛缝以将转子12固定到轴11。此敛缝和固 定步骤包括沿着径向方向从外侧抵靠敛缝板13对冲压器14进行施加， 由此将转子12固定到轴11。因而，不是轴U变形，而是敛缝板13变 形。因而，即使在转子12的外径较小的情况下，也可以制造相应的冲压 器14，并将转子12固定在轴11中。此外，冲压器14的施压力沿着使敛 缝板13被压配进入轴11的槽lib中的方向作用，因而，可以使敛缝负 荷较小。这可以确保所要求的转子12的拔出负荷。此外，在通过敛缝固 定之后，可以通过测量敛缝板12的敛缝部分的外径Dc来检查转子12的 拔出负荷。因而，可以确保通过敛缝固定之后的转子轴的品质。
(2) 根据此实施例，在以上(1)中描述的转子轴制造方法中，敛缝和固定步骤包括在确保施压夹具15与转子12之间间隙的同时，用施
压夹具15沿着其轴向方向抵靠转子12对敛缝板12施压来将转子12固
定到轴11。因而，除了在以上(1)中所指出的效果之外，还获得转子
12更可靠地被固定的效果，因为在通过敛缝固定之后在敛缝板12和转子 12之间没有形成间隙。
(3) 根据此实施例，在以上(1)或者(2)中描述的转子轴制造方 法中，敛缝和固定步骤包括假定槽llb相对于轴11的周边的切入角是 &，并且用于对敛缝板13施压的冲压器14的末端的锥形形状与转子12 的轴线之间的角度是印，则在(0s—20) <印< (0s—10)的条件下通过 敛缝将转子12固定到轴11。因而，除了在以上(1)或者(2)中所指出 的效果之外，还获得如下效果没有任何机械强度问题地制造冲压器14 并通过对其施加预定的敛缝负荷可以确保所要求的施压量。这使得可以 可靠地确保转子12所要求的拔出负荷。
(4) 根据此实施例，在以上(1)至(3)中描述的转子轴制造方法 中，冲压器14由沿着周向方向布置的多个分割部分形成。因而，除了在 以上(1)至(3)中所指出的效果之外，还获得如下效果在通过敛缝 固定之后，可以以视觉的方式检查敛缝和固定步骤是否完成，因而，可 以确保通过敛缝固定之后转子轴的品质。
(5) 在本实施例中，转子轴包括转子12，转子12包括转子心21和 端板22，转子心21由中空圆柱形状的层叠钢板构成，端板22设置成沿 着转子心21的轴向方向与转子心21相邻，端板在转子心一侧的端面各 形成有切除部分22b，由此端板22通过两个分别位于内周和外周侧上的 接触表面(22c， 22d)与转子心21接触，并且转子轴还包括轴ll，其中 通过敛缝板13将转子21固定在轴11上。在这种转子轴中，如果每个端 板22的用于与转子心21接触的内周侧接触表面22c的径向宽度设为 W，并且端板22的直径设为De，贝U (2xW/De) <0.26的条件成立，使 得没有对在外周边部分中在端板22和转子心21之间形成间隙的顾虑， 因而使得可以防止在高速旋转过程中转子心在离心力的作用下断裂。
(6) 根据此实施例，在以上(5)所述的转子轴中，轴ll在周上形 成有槽llb，转子12利用敛缝的方式通过设置在轴11的包括槽llb的预 定位置处的敛缝板13固定到轴11，并且与通过敛缝固定到轴11的敛缝板13在敛缝板13沿着转子12的轴向方向的端部与槽lib的边缘之间的 宽度相对应的伸出余量大于轴11的槽llb沿着径向方向的深度。因而， 除了以上(5)所述效果之外，还获得以下效果可以防止敛缝板13的 上端部的一部分伸出超过轴11的槽llb和形成毛刺。 第二实施例
图io禾n 11示出了了根据第二实施例的转子轴制造方法的概要；图 IO示出了将转子12固定到轴ll之前的状态，图ll示出了将转子12固 定到轴ll之后的状态。在实施此第二实施例的制造在2处所示的转子轴 的方法的构造中，与第一实施例不同点在于冲压器16。冲压器16具有中 空的圆柱形状，该形状具有形成中空部分的锥形内表面。冲压器16的锥 形部分的端面侧直径设定成大于敛缝板13的垂直部分的外径，而冲压器 16的锥形部分的内周侧直径设定成小于敛缝板13的垂直部分的外径。其 它非冲压器16的结构构件与第一实施例相同，因而省略其说明。
在第二实施例的结构下实施以下处理。
冲压器16从图IO所示的状态沿着转子12的轴向方向向下移动。然 后，如图11所示，冲压器16的锥形部分接触敛缝板13，由此抵靠轴ll 的槽llb对敛缝板13施压。结果，敛缝板13的一部分被压配合进入轴 11的槽1 lb中以将转子12固定到轴11 。
图12是冲压器16、轴ll和敛缝板13的示意图。在本发明中，如图 12所示，假定轴11的外周边和冲压器16之间的间隙量为Ac，敛缝板 13受到冲压器16施加的径向负荷的部分的厚度是固定构件厚度T，并且 接收敛缝板13的一部分的槽lib的厚度是槽咬入深度At。
在本发明中，建立以下条件公式(II):
△c=T—At…(II)
通过这样提供轴11的外周边和冲压器16之间的间隙量Ac，敛缝板 13插入轴11和冲压器16之间的间隙的量增加，造成其强度增大。因 而，在敛缝过程中和将冲压器16拉出时，敛缝板13不会脱落，因而使 得可以防止毛刺的形成。
本申请的申请人已经通过实验验证了 Ac和敛缝负荷之间的关系和 △t和解敛缝负荷之间关系。图13示出了已经检查这种关系的结果。如 图13所示，Ac的值和敛缝负荷是比例关系。可见，Ac的值越小，敛缝负荷就越大。At和解敛缝负荷之间的关系由曲线表示。可见，At的 值越小，解敛缝负荷就越小。还示出了这样的区域在该区域中当将冲 压器16拉出时进入轴11和冲压器16之间间隙的敛缝板13不会脱落，
因而毛刺不会形成。从图13可见，当Ac的值为0.3mm或者更大时毛刺 没有形成。因而，优选地，Ac的值为0.3mm或者更大。
如图10和ll所示，冲压器16形成有锥形末端。利用这样的锥形部 分，当冲压器16沿着转子12的轴向压縮敛缝板13时，负荷沿着径向方 向施加在敛缝板13上。利用此沿着径向方向从外侧施加的负荷，敛缝板 13被压配进入轴11的槽llb中。因而，利用小的敛缝负荷，可以将敛缝 板13推入轴11的槽llb中，从而将转子12固定到轴11。
因而，可以复可靠地确保所要求的转子12的拔出负荷。
图14是在冲压器16的最大行程中轴11的槽llb的放大视图。如图 14所示，冲压器16的锥形部分的端部设定成处于沿着转子12的轴线方 向比轴槽lib的切口边缘(附图中的上边缘)更低的位置。因而，通过 冲压器16的整个锥形部分将负荷沿着轴11的径向方向施加在敛缝板13 上。结果，敛缝板12被可靠地推入轴11的槽lib中，因而可以使端板 22的拔出负荷较大。
图15示出了刚刚在其上施加压縮负荷之前敛缝板13的状态。如在 图15所示，敛缝板13形成有锥形部分13b。在此状态下，如果压缩负荷 沿着转子12的轴向方向施加到敛缝板13的上端部13a，则如图16所示 锥形部分13b自行延展以阻止受到压縮的端部13a，使得敛缝板13在内 周侧上的材料流动，并且锥形部分的终端附近膨胀。通过将此膨胀的部 分压配进入轴11的槽llb，即使敛缝板12的上端部13a远离槽llb也可 以将转子12固定到轴11。如图17所示，将锥形部分13b的形状确定成 锥形部分13b的延长线和轴11的外周边的延长线的交点Q的位置在槽 lib的区域内。通过这样设定锥形部分13b的形状，可以可靠地将转子 12固定到轴11，并且可以更可靠地确保所要求的转子12的拔出负荷。
如图18所示，突起16a可以设置在冲压器16的末端以当冲压器16 与敛缝板13接触时在敛缝板13的上表面上形成印记。可选地，如图19 所示，可以在冲压器16的末端的侧面上设置突起部分16b以当冲压器16 与敛缝板接触时在敛缝板13的侧面上形成印记。通过这样在敛缝板13上形成印记，通过看转子轴的外观可以确认敛缝和固定步骤结束，因而 可以确保在通过敛缝固定之后转子轴的品质。
对于以下各点，将省略其说明，因为它们与第一实施例相同；(1)
在通过敛缝固定的过程中在施压夹具15和端板22之间形成间隙，(2) 端板22具有特征形状，(3)敛缝板13从轴11的槽lib伸出的余量 (cO与轴11的槽llb深度d之间的关系建立，以及(4)冲压器16沿 着圆周方向等分成四个部分。
通过以上所述的第二实施例获得以下效果。 第二实施例以以上所述的实施例可以获得以下效果
(1) 将本实施例描述为以制造包括转子12和轴11的转子轴的方法 为示例，其中，轴11具有形成在周边上并径向向外开口的槽llb，转子 12通过设置在预定位置与轴11的包括槽llb的周边接触并沿着其轴向方 向与转子12相邻的敛缝板13固定到轴11。该方法包括以下步骤当敛 缝板13设置在预定的位置中时，通过沿着径向方向从外侧将负荷施加到 敛缝板13的与槽llb相对的端部，从而使敛缝板13的一部分压配进入 槽llb中，将敛缝板13进行敛缝以将转子12固定到轴11。此敛缝和固 定步骤包括假定冲压器16与轴11之间的间隙量是冲压器-轴间隙量 △c，冲压器16适于沿着转子12的轴向方向上下移动以沿着径向方向从 外部将负荷施加到敛缝板13的与槽相对的端部，敛缝板13的被敛缝夹 具25施加径向负荷的部分的厚度为固定构件厚度T，并且槽11的接收 敛缝板13的一部分的深度是槽咬入深度At，则在ArT — At的条件 下，通过敛缝将转子12固定到轴11。
因而，不是轴ll变形，而是敛缝板13变形。因而，即使在转子12 的外径较小的情况下，也可以制造相应的冲压器14，并将转子12固定在 轴11中。此外，敛缝板13进入轴11和冲压器16之间间隙的量增大而 增强了其强度，所以没有在敛缝过程中和当将冲压器16从轴11拉出时 敛缝板13的一部分脱落的这样的顾虑，因而可以防止毛刺的形成。
(2) 根据此第二实施例，在以上(1)中描述的转子轴制造方法 中，冲压器16在其内周边上形成有锥形表面，径向负荷通过锥形表面施 加到敛缝板13。因而，除了在以上(1)中所指出的效果之外，还获得 这样的效果利用小的敛缝负荷，可以将敛缝板13压配进入轴11的槽lib以将转子12固定到轴11，因而更可靠地确保所要求的转子12的拔 出负荷。
(3) 根据此第二实施例，在以上(1)或者(2)中描述的转子轴制 造方法中，敛缝板13在其与槽llb相对的外周上具有锥形部分，锥形部 分形成为锥形部分13b的延长线与轴11的外周的交点Q处在轴11的外 径上并沿着转子12的轴向方向处于槽llb的范围内。因而，除了在以上
(1)或者(2)中所述的效果之外，还获得如下效果将敛缝板13确定 地压配进入轴11的槽lib以将转子12固定到轴11，因而更可靠地确保 所要求的转子12的拔出负荷。
(4) 根据此第二实施例，在以上(1)至(3)中描述的转子轴制造 方法中，在冲压器16的转子12侧端面上形成突起或者突起部分(16a， 16b)，所述突起用于当将转子12固定到轴11时在敛缝板13上形成印 记。因而，除了在以上(1)至(3)中所述的效果之外，还获得如下效 果在通过敛缝固定之后，可以通过察看转子轴的外观来检查敛缝的状 态，因而，可以确保通过敛缝固定之后转子轴的品质。
(5) 在本第二实施例中，转子轴包括转子12，转子12包括转子心 21和具有切除部分22b的端板22，转子心21由中空圆柱形状的层叠钢 板构成，端板22设置成沿着转子心21的轴向方向与转子心21相邻，切 除部分22b形成在转子心一侧的端面中，使得端板22通过两个分别位于 内周和外周侧上的接触表面(22c， 22d)各与转子心21接触。在这种转 子轴中，如果每个端板22的内周侧接触表面的径向宽度设为W，并且端 板22的直径设为De，则(2xW/De) <0.26的条件成立。结果没有在外 周边部分中在端板22和转子心21之间形成间隙这样的顾虑，因而使得 可以防止在高速旋转过程中转子心在离心力的作用下断裂。
(6) 根据此第二实施例，在以上(5)所述的转子轴中，轴11在周 边上形成有槽llb，转子12利用敛缝的方式通过设置在轴11的包括槽 llb的预定位置处的敛缝板13固定到轴11，并且与通过敛缝固定到轴11 的敛缝板13在敛缝板13沿着转子12的轴向方向的端部与槽lib的边缘 之间的宽度相对应的伸出余量(a)大于轴11的槽llb沿着径向方向的 深度(d)。因而，除了以上(5)所述效果之外，还获得以下效果可 以防止敛缝板13的上端部的一部分伸出超过轴11的槽lib和形成毛刺。
本发明不限于以上实施例，而是在不脱离本发明宗旨的范围内可以 进行各种变化。
权利要求
1.一种制造包括转子和轴的转子轴的方法，所述轴具有形成在周边上以径向向外开口的槽，所述转子通过设置在预定位置与所述轴的包括所述槽的周边接触并沿着所述轴的轴向方向与所述转子相邻的固定构件固定到所述轴，所述方法的特征在于包括以下步骤当所述固定构件设置在所述预定位置处时，通过沿着径向方向从外部将负荷施加到所述固定构件的与所述槽相对的端部，使得所述固定构件的一部分被压配进入所述槽中，来对所述固定构件进行敛缝，以将所述转子固定到所述轴，所述敛缝和固定步骤包括沿着所述轴的径向方向从外部将敛缝夹具朝着所述固定构件按压，由此将所述转子固定到所述轴。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述敛缝和固定步骤包括在 确保施压夹具与所述转子之间间隙的同时，用所述施压夹具将所述转子 固定到所述轴，所述施压夹具沿着所述轴的轴向方向将所述固定构件朝 着所述转子按压。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述敛缝和固定步骤包 括，假定所述槽相对于所述轴的所述周边的切入角是0s，并且用于对所 述固定构件施压的所述敛缝夹具的末端的锥形形状与所述转子的轴线之 间的角度是印，则在(0s—20) <印< (6>s_10)的条件下通过敛缝将所 述转子固定到所述轴。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述敛缝夹具 由沿着周向方向布置的多个分割部分形成。
5. —种制造包括转子和轴的转子轴的方法，所述轴具有形成在周边 上以径向向外开口的槽，所述转子通过设置在预定位置与所述轴的包括 所述槽的周边接触并沿着所述轴的轴向方向与所述转子相邻的固定构件 固定到所述轴，所述方法的特征在于包括以下步骤当所述固定构件设置在所述预定位置处时，通过沿着径向方向从外部将负荷施加到所述固定构件的与所述槽相对的端部，使得所述固定构 件的一部分被压配进入所述槽中，来对所述固定构件进行敛缝，以将所 述转子固定到所述轴，所述敛缝和固定步骤包括，假定敛缝夹具与所述轴之间的间隙量是 冲压器-轴间隙量Ac，所述敛缝夹具适于沿着所述转子的所述轴向方向 上下移动以沿着所述径向方向从外部将负荷施加到所述固定构件的与所 述槽相对的端部，所述固定构件的被所述敛缝夹具施加所述径向负荷的 部分的厚度为固定构件厚度T，并且所述槽的接收所述固定构件的一部分的深度是槽咬入深度At，则在Ac^T—At的条件下，通过敛缝将所述 转子固定到所述轴。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述敛缝构件在其内周上形 成有锥形表面，所述径向负荷通过所述锥形表面施加到所述固定构件。
7. 根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述固定构件在其与所 述槽相对的外周上具有锥形部分，所述锥形部分形成为所述锥形部分的 延长线与所述轴的所述外周的交点处在所述轴的外径上并处于所述槽的 范围内。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述敛缝夹具 在转子侧端面上形成有突起，所述突起用于当通过敛缝将所述转子固定 到所述轴时在所述固定构件上形成印记。
9. 一种转子轴，其包括转子和轴，所述转子包括转子心和具有切除 部分的端板，所述转子心由中空圆柱形状的层叠钢板构成，所述端板设 置成沿着所述转子心的轴向方向与所述转子心相邻，所述切除部分形成 在所述端板在所述转子心一侧的端面中，使得所述端板通过两个内周和 外周接触表面与所述转子心接触，所述转子通过固定构件固定在所述轴 上，所述转子轴的特征在于，假定所述端板的用于与所述转子心接触的 内周侧接触表面的径向宽度是W，并且所述端板的直径是De，则所述转 子心和所述端板设计成满足(2xW/De) <0.26的条件。
10. 根据权利要求9所述的转子轴，其中，所述轴在周边形成有槽， 所述转子利用敛缝的方式通过设置在所述轴的包括所述槽的预定位置处 的所述固定构件固定到所述轴，并且与通过敛缝固定到所述轴的所述固定构件沿着所述转子的所述轴向方向的端部与所述槽的边缘之间的宽度 相对应的伸出余量大于所述轴的所述槽沿着所述径向方向的深度。
全文摘要
本发明公开一种用于制造包括转子(12)和轴(11)的转子轴的方法，其中轴(11)具有形成在周边上以径向朝外开口的槽(11b)，转子(12)通过设置在轴(11)的周边上并沿着其轴向方向与转子(12)相邻的敛缝板(13)来固定到轴(11)。此方法包括以下步骤当敛缝板(13)设置在预定位置处时，通过沿着径向方向从外部将负荷施加到敛缝板(13)的与槽(11b)相对的端部，使得敛缝板(13)的一部分被压配进入槽(11b)中，来对敛缝板(13)进行敛缝，以将转子(12)固定到轴(11)。此敛缝和固定步骤包括沿着轴(11)的径向方向从外部抵靠敛缝板(13)对冲压器(14)施压，由此将转子(12)固定到轴(11)。
文档编号H02K1/30GK101296776SQ20068004024
公开日2008年10月29日 申请日期2006年9月27日 优先权日2005年10月26日
发明者加藤刚, 福丸健一郎 申请人:丰田自动车株式会社