(57)【要約】【課題】回転軸に固定される内筒部材５１と、ロータを外嵌支持する外筒部材５２とをフランジ部５２ｂにより連結した形状を有する構造を低コストで得られ、かつ、遠心力に対する強度を十分に確保できるロータハブ及びその製造方法を提供する。【解決手段】フランジ部５２ｂの外周面に形成された複数の歯を、外筒部材５２の外側円筒部５２ａの内周面に軸方向に圧入する。そして、外側円筒部５２ａの外周面を加圧ローラ７２ａ、７２ｂにより加圧しつつ、外側円筒部５２ａを回転させる。これにより、外側円筒部５２ａ及び複数の歯が塑性変形して、圧入時に外側円筒部５２ａの内周面に形成された凹部に円周方向に食い込むか、外側円筒部５２ａの内周面の一部が突出して、この突部が複数の歯の側面と当接し、遠心力に対する強度を十分に確保できるロータハブが得られる。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外径側に回転電機のロータを支持するロータハブにおいて、
前記回転軸に外嵌固定される中心側円筒部と、該中心側円筒部の軸方向一部から径方向外方に突出するように形成され、外周面にそれぞれが径方向外方に向かう程幅が狭くなる複数の歯を形成したフランジ部と、を有する内筒部材と、
前記ロータを外嵌固定すると共に、内径側に前記フランジ部の前記複数の歯が軸方向に圧入され、少なくとも圧入される部分の硬度が該複数の歯の硬度よりも低い外側円筒部を有する外筒部材と、を備え、
前記外側円筒部の内周面に前記フランジ部の圧入により前記複数の歯がそれぞれ進入する凹部を形成すると共に、前記外側円筒部の外周面を径方向内方に向けて加圧することにより、前記外側円筒部及び前記複数の歯を塑性変形させて、この塑性変形させた部分の少なくとも一部を、前記凹部に対し食い込ませて、前記内筒部材と前記外筒部材とを結合してなる、
ことを特徴とするロータハブ。
【請求項２】
前記複数の歯の塑性変形させた部分の少なくとも一部を、前記外側円筒部の前記凹部に対し円周方向に食い込ませた、
ことを特徴とする請求項１に記載のロータハブ。
【請求項３】
前記外側円筒部の内周面のうち、前記複数の歯がそれぞれ進入する凹部の軸方向に隣接する部分を径方向内方に塑性変形させて突部を形成し、該突部を前記複数の歯の軸方向側面に当接させた、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータハブ。
【請求項４】
回転軸の外径側に回転電機のロータを支持するロータハブにおいて、
前記回転軸に外嵌固定される中心側円筒部と、該中心側円筒部の軸方向一部から径方向外方に突出するように形成され、外周面にそれぞれが径方向外方に向かう程幅が狭くなる複数の歯を形成したフランジ部と、を有する内筒部材と、
前記ロータを外嵌固定すると共に、内径側に前記フランジ部の前記複数の歯が軸方向に圧入され、少なくとも圧入される部分の硬度が該複数の歯の硬度よりも低い外側円筒部を有する外筒部材と、を備え、
前記外側円筒部の内周面に前記フランジ部の圧入により前記複数の歯がそれぞれ進入する凹部を形成すると共に、前記外側円筒部の外周面を径方向内方に向けて加圧することにより、前記外側円筒部の内周面のうち、前記凹部の軸方向に隣接する部分を径方向内方に塑性変形させて突部を形成し、該突部を前記複数の歯の軸方向側面に当接させて、前記内筒部材と前記外筒部材とを結合してなる、
ことを特徴とするロータハブ。
【請求項５】
回転軸の外径側に回転電機のロータを支持するロータハブの製造方法において、
第１の素材を、前記回転軸に外嵌固定される中心側円筒部と、該中心側円筒部の軸方向一部から径方向外方に突出し、外周面にそれぞれが径方向外方に向かう程幅が狭くなる複数の歯を形成したフランジ部と、を有する内筒部材とする中心部形成工程と、
前記第１の素材よりも硬度が低い第２の素材を、前記ロータを外嵌固定する外側円筒部を有する外筒部材とする外周部形成工程と、
前記外側円筒部の内径側に前記フランジ部の前記複数の歯を軸方向に所定位置まで圧入する圧入工程と、
前記外側円筒部の外周面の前記所定位置を全周に亙って径方向内方に向け加圧する加圧工程と、を有し、
前記内筒部材と前記外筒部材とを結合してロータハブとする、
ことを特徴とするロータハブの製造方法。
【請求項６】
前記加圧工程は、前記外側円筒部の外周面に、１又は複数のローラを該外側円筒部の中心軸に向く所定の力を付与しつつ当接させた状態で、該外側円筒部を中心軸を中心として回転させる工程である、
ことを特徴とする、請求項５に記載のロータハブの製造方法。
【請求項７】
前記加圧工程は、外側円筒部及び前記複数の歯が塑性変形し、この塑性変形した部分の少なくとも一部が、前記外側円筒部の内周面に前記フランジ部の圧入に伴い形成され前記複数の歯がそれぞれ進入する凹部に対し円周方向に食い込むまで行う、
ことを特徴とする、請求項５又は６に記載のロータハブの製造方法。
【請求項８】
前記加圧工程は、前記外側円筒部の内周面のうち、前記フランジ部の圧入に伴い形成され、前記複数の歯がそれぞれ進入する凹部の軸方向に隣接する部分が、径方向内方に塑性変形して突部を形成し、該突部が前記複数の歯の軸方向側面に当接するまで行う、
ことを特徴とする、請求項５ないし７のうちの何れか１項に記載のロータハブの製造方法。
【請求項９】
前記中心部形成工程は、前記第１の素材に冷間鍛造を施してから、少なくともフランジ部の外周面を焼き入れして、前記内筒部材とする、
ことを特徴とする、請求項５ないし８のうちの何れか１項に記載のロータハブの製造方法。
【請求項１０】
前記外周部形成工程は、板状の前記第２の素材に板金プレス加工を施して、前記外筒部材とする、
ことを特徴とする、請求項５ないし９のうちの何れか１項に記載のロータハブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車に用いる、モータ、ジェネレータなどの回転電機用のロータを回転軸に対して支持するロータハブ及びその製造方法に係り、詳しくは、回転軸に固定される内筒部材と、ロータを外嵌支持する外筒部材とをフランジ部により連結した形状を有するロータハブ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド車用駆動装置として、２個の回転電機を備えた、所謂２モータタイプのものが知られている。これは、エンジンからの出力を、プラネタリギヤにて一方の回転電機と走行出力側とに分配して、この一方の回転電機を主にジェネレータとして制御することにより、プラネタリギヤの出力回転を無段に制御し、更に必要に応じて他の回転電機のトルクを、プラネタリギヤ出力トルクと合成して出力軸に出力するものである。
【０００３】
このような構成に使用される回転電気は、ステータと、ステータの内径側に回転自在に配置したロータとから構成されるが、軽量化のために、ロータを支持するロータハブを、半部断面が略Ｈ型となる形状とする構成が知られている。即ち、回転軸に固定される内筒部材と、ロータを外嵌支持する外筒部材とをフランジ部により連結してロータハブを構成する。
【０００４】
このような形状を有するロータハブは、全体を熱間鍛造や鋳造により形成することが考えられるが、熱間鍛造により形成した場合、その後に切削加工を施して形状精度を高める必要があり、材料の歩留まりが良くなく、また、加工工程が多いため、製造コストが高くなる。一方、鋳造により形成した場合、鋳巣によるアンバランスや強度確保を考慮して厚肉形状とする必要があり、重量が増大してしまう。
【０００５】
一方、ロータハブを２分割した部材を結合することにより形成する構成が知られている。例えば、回転軸を固定するための円筒状の内筒部材と、ロータを固定するための外径側の円筒部と内径側の円筒部とをフランジ部により結合した外筒部材とをそれぞれ形成し、外筒部材の内径側の円筒部を内筒部材に焼嵌めし、更に、この円筒部の一部を外筒部材の外周面に形成した凹部内にかしめて、これら両部材を結合する構成が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、内筒部材を回転軸に固定される円筒部とこの円筒部の一部から径方向外方に突出形成したフランジ部とを有する形状とし、このフランジ部の外周面にセレーションを形成すると共に、外筒部材をロータを固定する円筒部とこの円筒部の端部を径方向外方に折り曲げた鍔部とを有する形状とし、フランジ部を外筒部材の円筒部に圧入することにより、これら両部材を結合する構成も知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１６６８６２号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／０１５７３４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に記載された構造の場合、外筒部材を外径側と内径側の２つの円筒部をフランジ部により結合した形状としている。このような形状は、例えば、板金プレス加工などの低コストの加工方法により形成することは難しく、特許文献１に記載された構造の場合、外筒部材は、鋳物に切削加工などを施して形成している。このため、この外筒部材の形成にコストがかかると共に十分な軽量化を図れない。また、重量物であるロータは、回転により大きな遠心力が作用するため、このロータを支持するロータハブにも大きな遠心力が作用することになる。このため、特許文献１に記載された構造のように、外筒部材を内筒部材に焼嵌めにより固定する構成では、このような遠心力に対して十分な強度を確保しにくい。
【０００９】
また、上述の特許文献２に記載された構造の場合、内筒部材のフランジ部を外筒部材に圧入しているだけであるため、やはり、上述の遠心力に対して十分な強度を確保しにくいと考えられる。遠心力に対して十分な強度を確保できなければ、ロータの回転時にロータとステータとの隙間が変化して、回転電機の性能が低下すると共に、がたつきなどにより騒音が発生する可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、回転軸に固定される内筒部材と、ロータを外嵌支持する外筒部材とをフランジ部により連結した形状を有する構造を低コストで得られ、かつ、遠心力に対する強度を十分に確保できるロータハブ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、回転軸（８）の外径側に回転電機（５）のロータ（１８）を支持するロータハブ（５０）において、
前記回転軸（８）に外嵌固定される中心側円筒部（５１ａ）と、該中心側円筒部（５１ａ）の軸方向一部から径方向外方に突出するように形成され、外周面にそれぞれが径方向外方に向かう程幅が狭くなる複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）を形成したフランジ部（５１ｂ）と、を有する内筒部材（５１）と、
前記ロータ（１８）を外嵌固定すると共に、内径側に前記フランジ部（５１ｂ）の前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）が軸方向に圧入され、少なくとも圧入される部分の硬度が該複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）の硬度よりも低い外側円筒部（５２ａ）を有する外筒部材（５２）と、を備え、
前記外側円筒部（５２ａ）の内周面に前記フランジ部（５１ｂ）の圧入により前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）がそれぞれ進入する凹部（５２ｃ）を形成すると共に、前記外側円筒部（５２ａ）の外周面を径方向内方に向けて加圧することにより、前記外側円筒部（５２ａ）及び前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）を塑性変形させて、この塑性変形させた部分の少なくとも一部を、前記凹部（５２ｃ）に対し食い込ませて、前記内筒部材（５１）と前記外筒部材（５２）とを結合してなる、
ことを特徴とするロータハブにある。
【００１２】
好ましくは、前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）の塑性変形させた部分の少なくとも一部を、前記外側円筒部（５２ａ）の前記凹部（５２ｃ）に対し円周方向に食い込ませる。
【００１３】
好ましくは、前記外側円筒部（５２ａ）の内周面のうち、前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）がそれぞれ進入する凹部（５２ｃ）の軸方向に隣接する部分を径方向内方に塑性変形させて突部（５２ｄ）を形成し、該突部（５２ｄ）を前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）の軸方向側面に当接させる。
【００１４】
また、本発明は、回転軸（８）の外径側に回転電機（５）のロータ（１８）を支持するロータハブ（５０）において、
前記回転軸（８）に外嵌固定される中心側円筒部（５１ａ）と、該中心側円筒部（５１ａ）の軸方向一部から径方向外方に突出するように形成され、外周面にそれぞれが径方向外方に向かう程幅が狭くなる複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）を形成したフランジ部（５１ｂ）と、を有する内筒部材（５１）と、
前記ロータ（１８）を外嵌固定すると共に、内径側に前記フランジ部（５１ｂ）の前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）が軸方向に圧入され、少なくとも圧入される部分の硬度が該複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）の硬度よりも低い外側円筒部（５２ａ）を有する外筒部材（５２）と、を備え、
前記外側円筒部（５２ａ）の内周面に前記フランジ部（５１ｂ）の圧入により前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）がそれぞれ進入する凹部（５２ｃ）を形成すると共に、前記外側円筒部（５２ａ）の外周面を径方向内方に向けて加圧することにより、前記外側円筒部（５２ａ）の内周面のうち、前記凹部（５２ｃ）の軸方向に隣接する部分を径方向内方に塑性変形させて突部（５２ｄ）を形成し、該突部（５２ｄ）を前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）の軸方向側面に当接させて、前記内筒部材（５１）と前記外筒部材（５２）とを結合してなる、
ことを特徴とするロータハブにある。
【００１５】
また、本発明は、回転軸（８）の外径側に回転電機（５）のロータ（１８）を支持するロータハブの製造方法において、
第１の素材を、前記回転軸（８）に外嵌固定される中心側円筒部（５１ａ）と、該中心側円筒部（５１ａ）の軸方向一部から径方向外方に突出し、外周面にそれぞれが径方向外方に向かう程幅が狭くなる複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）を形成したフランジ部（５１ｂ）と、を有する内筒部材（５１）とする中心部形成工程と、
前記第１の素材よりも硬度が低い第２の素材を、前記ロータ（１８）を外嵌固定する外側円筒部（５２ａ）を有する外筒部材（５２）とする外周部形成工程と、
前記外側円筒部（５２ａ）の内径側に前記フランジ部（５１ｂ）の前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）を軸方向に所定位置まで圧入する圧入工程と、
前記外側円筒部（５２ａ）の外周面の前記所定位置を全周に亙って径方向内方に向け加圧する加圧工程と、を有し、
前記内筒部材（５１）と前記外筒部材（５２）とを結合してロータハブ（５０）とする、
ことを特徴とするロータハブの製造方法にある。
【００１６】
好ましくは、前記加圧工程は、前記外側円筒部（５２ａ）の外周面に、１又は複数のローラ（７２ａ、７２ｂ）を該外側円筒部（５２ａ）の中心軸（Ｍ）に向く所定の力を付与しつつ当接させた状態で、該外側円筒部（５２ａ）を中心軸を中心として回転させる工程である。
【００１７】
好ましくは、前記加圧工程は、前記外側円筒部（５２ａ）及び前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）が塑性変形し、この塑性変形した部分の少なくとも一部が、前記外側円筒部（５２ａ）の内周面に前記フランジ部の圧入に伴い形成され前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）がそれぞれ進入する凹部（５２ｃ）に対し円周方向に食い込むまで行う。
【００１８】
好ましくは、前記加圧工程は、前記外側円筒部（５２ａ）の内周面のうち、前記フランジ部（５１ｂ）の圧入に伴い形成され、前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）がそれぞれ進入する凹部（５２ｃ）の軸方向に隣接する部分が、径方向内方に塑性変形して突部（５２ｄ）を形成し、該突部（５２ｄ）が前記複数の歯（５１ｃ，５１ｃ´）の軸方向側面に当接するまで行う。
【００１９】
好ましくは、前記中心部形成工程は、前記第１の素材に冷間鍛造を施してから、少なくともフランジ部（５１ｂ）の外周面を焼き入れして、前記内筒部材（５１）とする。
【００２０】
好ましくは、前記外周部形成工程は、板状の前記第２の素材に板金プレス加工を施して、前記外筒部材（５２）とする。
【００２１】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る本発明によると、内筒部材を中心側円筒部とフランジ部とを有する形状とし、外筒部材を外側円筒部を有する形状としているため、この外筒部材の形成を、例えば、板金プレス加工で行うことが可能となり、低コスト化を図れる。また、フランジ部の外周面に形成された複数の歯を塑性変形させて、外側円筒部の凹部に対し円周方向に食い込ませているため、遠心力に対する強度を十分に確保できる。
【００２３】
請求項２に係る本発明によると、複数の歯の塑性変形させた部分の少なくとも一部を凹部に対し円周方向に食い込ませているため、遠心力に対する強度をより十分に確保できる。
【００２４】
請求項３に係る本発明によると、複数の歯の軸方向側面に外側円筒部の内周面を塑性変形させた突部を当接させているため、複数の歯と外側円筒部との接触面積が増え、遠心力に対する強度をより高められる。また、内筒部材が外筒部材に対して軸方向に移動することをより確実に防止できる。
【００２５】
請求項４に係る本発明によると、内筒部材を中心側円筒部とフランジ部とを有する形状とし、外筒部材を外側円筒部を有する形状としているため、この外筒部材の形成を、例えば、板金プレス加工で行うことが可能となり、低コスト化を図れる。また、複数の歯の軸方向側面に外側円筒部の内周面を塑性変形させた突部を当接させているため、複数の歯と外側円筒部との接触面積が増え、遠心力に対する強度を高められる。また、内筒部材が外筒部材に対して軸方向に移動することをより確実に防止できる。
【００２６】
請求項５に係る本発明によると、加圧工程により、フランジ部の外周面に形成された複数の歯の先端部が塑性変形して、外側円筒部の内周面に形成された凹部に対し円周方向に食い込むか、外側円筒部の内周面が塑性変形して突部を形成し、この突部が複数の歯の軸方向側面と当接して、遠心力に対する強度を十分に確保できるロータハブを得られる。
【００２７】
請求項６に係る本発明によると、加圧工程を簡単な構成で行え、低コスト化を図れる。
【００２８】
請求項７に係る本発明によると、加圧工程を、複数の歯の先端部が塑性変形して外側円筒部の凹部に対し円周方向に食い込むまで行うため、より確実に遠心力に対する強度を十分に確保できるロータハブを得られる。
【００２９】
請求項８に係る本発明によると、加圧工程を、外側円筒部の内周面が塑性変形して突部を形成し、この突部が複数の歯の軸方向側面に当接するまで行うため、より確実に遠心力に対する強度を十分に確保できるロータハブを得られる。
【００３０】
請求項９に係る本発明によると、内筒部材を冷間鍛造により形成するため、より低コスト化を図れる。
【００３１】
請求項１０に係る本発明によると、外筒部材を板金プレス加工により形成するため、より低コスト化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のロータハブを組み込んだハイブリッド車用駆動装置の１例を示す縦断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るロータハブを構成する内筒部材と外筒部材とを分割した状態を示す縦断面図。
【図３】本実施形態で、内筒部材を外筒部材に圧入する状態を示す縦断面図。
【図４】本実施形態で、フランジ部の複数の歯が外筒部材に圧入された状態を示す部分拡大横断面図。
【図５】複数の歯の先端部が塑性変形して、一部が凹部に対し円周方向に食い込んだ状態を示す部分拡大横断面図。
【図６】外側円筒部の内周面に形成された突部が歯の軸方向側面に当接した状態を示す部分拡大横断面図。
【図７】本実施形態の別例に係るロータハブを構成する内筒部材と外筒部材とを分割した状態を示す縦断面図。
【図８】別例で、内筒部材を外筒部材に圧入する状態を示す縦断面図。
【図９】別例で、フランジ部の複数の歯が外筒部材に圧入された状態を示す部分拡大横断面図。
【図１０】本実施形態に係るロータハブの製造工程のうち、内筒部材を外筒部材に圧入する圧入工程の第１工程を示す縦断面図。
【図１１】同じく第２工程を示す縦断面図。
【図１２】同じく第３工程を示す縦断面図。
【図１３】同じく第４工程を示す縦断面図。
【図１４】同じく第５工程を示す縦断面図。
【図１５】同じく第６工程を示す縦断面図。
【図１６】外筒部材の外側円筒部の外周面を加圧する加圧工程を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
＜ハイブリッド車用駆動装置について＞
本発明の実施形態について説明する。まず、本発明のロータハブを組み込むハイブリッド車用駆動装置について、図１により説明する。ハイブリッド車用駆動装置である駆動装置１は、２モータスプリットハイブリッドタイプとして構成されており、ケース４内に、内燃エンジン側（図１の左側）からクランク軸２に整列した一軸状に順次配置されるダンパ装置３と、回転電機である第１のモータ（モータ・ジェネレータ(Ｍ／Ｇ１)）５と、動力分配プラネタリギヤ（Fr Planetary）６と、回転電機である第２のモータ（駆動モータ(Ｍ／Ｇ２)）７と、第２のモータ７の出力（回転）を変速して出力軸９に伝達し得るプラネタリギヤからなるギヤトレーンである変速装置（Rr Planetary）１０と、を有している。
【００３４】
そして、クランク軸２に一軸状に整列した第１のモータ５及び動力分配プラネタリギヤ６の内周部分には回転軸である入力軸８が配置され、また第２のモータ７及び変速装置１０の内周部分には、入力軸８に動力分配プラネタリギヤ６を介して接続されて後車輪側（図１の右側）に延びる中間軸（動力伝達軸）１５が配置されている。また、入力軸８には、その外径側に第１のモータ５のロータ１８を支持するロータハブ５０を外嵌固定している。また、中間軸１５は、その外径側に第２のモータ７のロータ２２を支持するロータハブ１９が回転自在に被嵌した状態で、図１右方にて出力軸９に連結されている。そして出力軸９は、ケース４から突出して、不図示のカップリングやプロペラシャフト等を介してディファレンシャル装置（図示せず）に連結されており、更に該ディファレンシャル装置から不図示の左右駆動軸を介して後車輪（駆動車輪）に駆動力が伝達される。
【００３５】
第１のモータ５及び第２のモータ７は、いずれもＡＣ同期モータからなり、それぞれケース４に固定されたステータ１４，２５と、ステータ１４，２５の内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ１８，２２と、を有している。これらステータ１４，２５はそれぞれ、ステータコアと、ステータコアに巻回されたコイルと、を有しており、また第２のモータ７は、第１のモータ５より大きな出力特性を有している。
【００３６】
第１のモータ５及び第２のモータ７を構成するロータ１８，２２は、上述のように、回転軸である入力軸８及び中間軸１５にロータハブ５０，１９を介して支持されている。このうちの第２のモータ７のロータ２２を支持するロータハブ１９は、円筒状に構成されているが、第１のモータ５のロータ１８を支持するロータハブ５０は、ロータ２２の内径が大きいため、軽量化を図るべく半部断面が略Ｈ型となる構成を有している。
【００３７】
＜ロータハブについて＞
このようなロータハブ５０について、図２ないし図６も参照しつつ説明する。ロータハブ５０は、内筒部材５１と外筒部材５２とから構成される。内筒部材５１は、入力軸８に外嵌固定される中心側円筒部５１ａと、中心側円筒部５１ａの軸方向一部（中間部）から径方向外方に突出するように形成されたフランジ部５１ｂとを有する。中心側円筒部５１ａの内周面には雌スプライン部Ｓを形成し、入力軸８の外周面に形成した雄スプライン部とスプライン係合させ、入力軸８から内筒部材５１への動力伝達を行うようにしている。また、中心側円筒部５１ａの軸方向両端部は、転がり軸受５３，５４により回転自在に支持される。したがって、入力軸８も転がり軸受５３，５４により中心側円筒部５１ａを介して回転自在に支持される。このために、中心側円筒部５１ａの軸方向両端部外周面には、図２及び図３に示すように、転がり軸受５３，５４の内輪を外嵌固定する円筒面５３ａ，５４ａと、この内輪の端面を当接させる段差５３ｂ，５４ｂとを、それぞれ形成している。
【００３８】
フランジ部５１ｂの外周面には、それぞれが径方向外方に向かう程幅が狭くなる複数の歯５１ｃが形成されている。これら複数の歯５１ｃは、それぞれ、内筒部材５１の軸方向と平行に形成され、先端部が尖った形状を有し、図４に詳示するように、フランジ部５１ｂの径方向とほぼ平行（径方向に対し±１０°、好ましくは±５°以内の範囲）の平行面５５ａと、径方向に対して傾斜した傾斜面５５ｂとから構成される。これら平行面５５ａと傾斜面５５ｂとが成す角度は、４５°以下とすることが好ましく、より好ましくは３０°以下とする。また、各歯５１ｃの円周方向の幅は、先端部の幅ｄが基端部の幅Ｄの１／５以下とすることが好ましく、より好ましくは１／１０以下とする。なお、先端部の幅ｄは、平行面５５ａと傾斜面５５ｂとを連続させる湾曲が開始する部分の幅で、基端部の幅Ｄは、円周方向の隣の歯と連続させるための湾曲が開始する部分の幅である。
【００３９】
また、複数の歯５１ｃは、円周方向に関する平行面５５ａと傾斜面５５ｂとの位置が逆となる（向きが異なる）歯が互いに同数存在するように形成されている。例えば、これら歯５１ｃは、９０°の範囲毎に交互に配置されており、図４に示すように、位置が逆となる境目に歯の厚さが径方向に変化しない中間歯５６が形成されている。即ち、中間歯５６は円周方向の位相が０°、９０°、１８０°、２７０°の４個所に形成され、０°〜９０°及び１８０°〜２７０°の範囲では、円周方向片側面が平行面５５ａで他側面が傾斜面５５ｂの歯５１ｃが形成され、９０°〜１８０°及び２７０°〜３６０°（０°）の範囲では、円周方向片側面が傾斜面５５ｂで他側面が平行面５５ａの歯５１ｃが形成されようにする。
【００４０】
このように向きが異なる歯を同数形成することにより、モータ・ジェネレータと機能する第１のモータ５が正逆両方向に回転した場合にも、後述するようにフランジ部５１ｂと外側円筒部５２ａとの結合部でのトルク伝達を確実に行えるようにしている。なお、向きが異なる歯の配置は上述の場合に限らず、適宜設定可能である。例えば、１８０°毎に変更するようにしても良いし、１個毎に変更しても良い。また、上述の中間歯５６は、すべて省略しても良いし、歯の向きが変わる一部の位相にのみ配置するようにしても良い。例えば、６０°毎の範囲で歯の向きを変える構造で、１８０°毎の位相では中間歯を設け、その他の位相では中間歯を設けないようすることもできる。また、フランジ部５１ｃの外周面には、図２、３に示すように、軸方向他端側（図２、３の下端側）に軸方向一端側（図２、３の上端側）に向かう程径が大きくなるよう形成された傾斜面を形成し、案内面５１ｅとしている。
【００４１】
また、外筒部材５２は、ロータ１８を外嵌固定する外側円筒部５２ａと、外側円筒部５２ａの軸方向一端部（図１の左端部）を径方向外方に折り曲げて形成される鍔部５２ｂとを有する。また、外側円筒部５２ａの外周面の円周方向一部（例えば、１個所又は２個所）には、軸方向に亙って凹部を形成し、ロータ１８の内周面に形成した凸部とキー係合させて、円周方向の位置決めを図るようにしている。外筒部材５２にロータ１８を外嵌固定する場合には、外側円筒部５２ａの凹部とロータ１８の凸部との位相を一致させた状態で、ロータ１８を外側円筒部５２ａに、ロータ１９の軸方向一端面が鍔部５２ｂに当接するまで外嵌する。そして、外側円筒部５２ａの軸方向他端部（図１の右端部）を径方向外方にかしめて、外側円筒部５２ａとロータ１９とを結合する。外側円筒部５２ａの凹部とロータ１８の突部との凹凸の関係は逆であっても良い。
【００４２】
また、外筒部材５２の内周面には、軸方向一端側（図２、３の上端側）から順に、面取り部５７ａ、大径部５７ｂ、傾斜部５７ｃ、圧入部５７ｄ、段差５７ｅ、小径部５７ｆが形成されている。面取り部５７ａは、大径部５７ｂの軸方向一端部からシャフト外周面５２の軸方向一端面に向けて径が大きくなるように部分円錐状に形成されている。また、大径部５７ｂは、フランジ部５１ｂの外周面に形成された複数の歯５１の外接円の直径よりも大きい内径を有する円筒面である。傾斜部５７ｃは、部分円錐状に形成され、大径部５７ｂと圧入部５７ｄとを連続させる。圧入部５７ｄは、複数の歯５１の外接円の直径よりも小さく、内接円の直径よりも大きい直径を有する円筒面である。また、圧入部５７ｄの軸方向（図２、３の上下方向）の長さは、フランジ部５１ｂの軸方向の幅とほぼ同じか僅かに大きくしている。なお、内接円とは、隣り合う歯５１ｃ同士の間部分に存在する凹部の底部に接する円である。段差５７ｅは、圧入部５７ｄと小径部５７ｆとの連続部で、軸方向に対して直交する平面である。小径部５７ｆは、複数の歯５１ｃの内接円の直径よりも小さい直径を有する円筒面である。
【００４３】
このような外筒部材５２は、内筒部材５１よりも硬度が低い材料により形成されている。例えば、外筒部材５２は、ＳＰＨ、ＳＡＰＨなどの熱間圧延鋼板製とし、内筒部材５１は、ＳＣｒ、ＳＣＭなどの肌焼鋼、焼入れ用鋼材、ＳＣ材製とする。また、内筒部材５１は、このような材料の素材（第１の素材）を、冷間鍛造により上述のような形状に形成する。また、フランジ部５１ｂの外周面に形成される複数の歯５１ｃも冷間鍛造により形成する。これら複数の歯５１ｃの加工は、例えば、内周面に複数の歯５１ｃに対応した凹部を有する型内に素材を押し込むプレス加工により行う。そして、例えば浸炭焼入れや高周波焼入れなどにより、少なくともフランジ部５１ｂの外周面を焼入れし、複数の歯５１ｃの硬度を高くする。なお、フランジ部５１ｂの外周面の他、少なくとも雌スプライン部Ｓ、円筒面５３ａ，５４ａも硬度を高くする。一方、外筒部材５２は、上述の材料製の板状の素材（第２の素材）を板金プレス加工により形成する。この板金プレス加工は、例えば、板状の素材に複数回のプレスによる曲げ加工と穴明け加工などを施すことにより行う。
【００４４】
このように内筒部材５１及び外筒部材５２を形成したら、図３に示すように、フランジ部５１ｂの複数の歯５１ｃを外側円筒部５２ａの内径側に軸方向に所定位置まで圧入する。この圧入は、複数の歯５１ｃが大径部５７ｂを通過し、案内面５１ｅと傾斜部５７ｃとの当接に基づき、複数の歯５１ｃの径方向位置が定まった状態で、この傾斜部５７ｃから開始される。そして、複数の歯５１ｃが圧入部５７ｄに圧入され、この圧入に伴い、図４に示すように、外側円筒部５２ａの内周面（圧入部５７ｄ）には、複数の歯５１ｃがそれぞれ進入する凹部５２ｃが形成される。この圧入は、フランジ部５１ｃの軸方向他端面が段差５７ｅに当接するまで行われる。
【００４５】
複数の歯５１ｃを外側円筒部５２ａに圧入したら、外側円筒部５２ａの外周面のうち、圧入部５７ｄに対応する軸方向の所定位置を径方向内方に加圧する。これにより、図５に示すように、外側円筒部及び複数の歯５１ｃを塑性変形させて、この塑性変形させた部分の少なくとも一部である変形部分５１ｄを、外側円筒部５２ａの内周面に形成された凹部５２ｃに対し円周方向に食い込ませる。或は、外側円筒部５２ａの内周面のうち、複数の歯５１ｃが進入する凹部５２ｃの軸方向に隣接する部分を径方向内方に塑性変形させて突部５２ｄを形成し、この突部５２ｄを複数の歯５１ｃの軸方向側面に当接させる。
【００４６】
即ち、本実施形態の場合、複数の歯５１ｃの先端は、前述のように尖っているため、外側円筒部５２ａを介して径方向内方に加圧することにより、この先端部がつぶれるように塑性変形し易い。複数の歯５１ｃの径方向基端部ないし中間部は、先端部に対して肉厚が大きいため、この部分は変形しにくく、結果として、先端部が円周方向に広がるように塑性変形する。そして、複数の歯５１ｃよりも軟らかい外側円筒部５２ａの凹部５２ｃに対して、変形部分５１ｄが円周方向に食い込むようになる。
【００４７】
なお、このように複数の歯５１ｃの先端部が変形し易いと考えられるが、材質や加圧方法によっては、複数の歯５１ｃの中間部も変形する場合も考えられる。何れにしても、複数の歯５１ｃの何れかの部分が凹部５２ｃに食い込めば良い。また、後述するように、外側円筒部５２ａの外周面にローラを当接させつつ、この外側円筒部５２ａを回転させれば、複数の歯５１ｃに作用する応力が円周方向に変化して、これら複数の歯５１ｃが円周方向に変形し易く、変形部分５１ｄが凹部５２ｃに対して円周方向に食い込み易くなる。
【００４８】
また、外側円筒部５２ａの外周面を径方向内方に加圧する場合に、加圧する部材の軸方向の幅がフランジ部５１ｂよりも大きく、複数の歯５１ｃの軸方向一端側部分まで押圧する構造であれば、押された部分が塑性流動し、外側円筒部５２ａの内周面のうち、複数の歯５１ｃの軸方向一端側部分が径方向内方に突出する。本実施形態の場合、大径部５７ｂの軸方向他端部ないし傾斜部５７ｃが径方向内方に突出する。そして、この部分に突部５２ｄが形成され、この突部５２ｄが複数の歯５１ｃの軸方向一端側の側面に当接する。なお、複数の歯５１ｃ又はフランジ部５１ｂの軸方向他端側は段差５７ｅと当接しているため、複数の歯５１ｃは、突部５２ｄと段差５７ｅとにより挟持されることになる。なお、加圧する部材の軸方向の幅が複数の歯５１ｃの軸方向他端側部分まで押圧できる程度に大きければ、加圧力によっては、外側円筒部５２ａの内周面のうち、複数の歯５１ｃの軸方向他端側も径方向に突出し、複数の歯５１ｃ若しくはフランジ部５１ｂの側面に当接することになる。
【００４９】
なお、複数の歯５１ｃが変形して凹部５２ｃの円周方向に食い込むか、外側円筒部５２ａの内周面に突部５２ｄが形成されるかは、加えられる加圧力の大きさや各部材の材質、硬度などの関係による。即ち、これらの関係によっては、何れか一方のみが生じる場合も有れば、両方が生じる場合もある。本実施形態の場合、少なくともどちらか一方が生じるまで、外側円筒部５２ａの外周面を加圧している。そして、内筒部材５１と外筒部材５２とを互いに結合し、ロータハブ５０を形成する。
【００５０】
＜実施形態の別例＞
次に、本実施形態の別例について、図７ないし図９を用いて説明する。上述の図２ないし図４で説明した構造の場合、フランジ部５１ｂの外周面の複数の歯５１ｃを、例えば、型内に材料を軸方向に押し込むプレス加工により形成するが、本別例では、複数の歯５１ｃ´をローレット加工により形成している。即ち、外周面に複数の歯５１ｃ´に対応する凹凸が形成されたローラを、フランジ部５１ｂの外周面に押し付けつつ回転させて、転造により、図９に詳示するように、フランジ部５１ｂの外周面に、略二等辺三角形の複数の歯５１ｃ´を形成する。複数の歯５１ｃ´の高さ（径方向の大きさ）は、図２ないし図４で説明した歯５１ｃの高さよりも小さくなる。
【００５１】
このような別例の場合も、内筒部材５１を外筒部材５２に、図８に示すように圧入し、外筒部材５２の外側円筒部５２ａの所定位置を径方向内方に加圧して、図５又は図６に示すように、内筒部材５１と外筒部材５２とを結合する。複数の歯５１ｃ´をローレット加工により形成した以外は、上述の図２ないし図６で説明した場合と同様である。
【００５２】
＜ロータハブの製造方法の１例＞
次に、このようなロータハブ５０の製造方法の１例について、図１０ないし図１６も参照しつつ説明する。まず、内筒部材５１を形成する中心部形成工程とシャフト５２を外周部形成工程とについて説明する。中心部形成工程では、前述したような肌焼鋼などの材料を例えば円柱状に形成した第１の素材を、冷間鍛造を施すことにより、前述の図２ないし図４又は図７ないし図９に示すような形状に加工する。次いで、例えば、浸炭焼入れして、複数の歯５１ｃ，５１ｃ´を含む全体の表面硬度を高くして、内筒部材５１を得る。
【００５３】
また、外周部形成工程では、前述したような熱間圧延鋼板などの板状の第二の素材を、板金プレス加工により、前述の図２ないし図４又は図７ないし図９に示すような形状に加工して、外筒部材５２を得る。外筒部材５２は焼入れ処理をしていない。また、この時点で、外側円筒部５２ａの外周面にロータ１８とキー係合する凹部を形成していない。
【００５４】
上述のように内筒部材５１及び外筒部材５２を形成したら、図１０ないし図１５に示す圧入装置６０により、これらを圧入結合する。この圧入装置６０は、上型６１と下型６２とを備え、これら上型６１と下型６２とを遠近動自在としている。このために、上型６１はシリンダ６３により図１０ないし図１５の上下方向（軸方向）に移動自在としている。また、上型６１にはパンチ６１ａが固定され、このパンチ６１ａをシリンダ６３に導入される背圧により下型６２に向けて加圧可能としている。また、下型６２のパンチ６１ａと対向する位置には、設置孔６２ａが形成され、この設置孔６２ａ内を軸方向に不図示のシリンダにより移動可能な棒状の支持部材６２ｂを配置している。この支持部材６２ｂはシリンダ内への背圧の導入により、上型６１に向けて加圧可能としている。
【００５５】
また、パンチ６１ａの先端部（図１０ないし図１５の下端部）には、ガイド孔６１ｂが軸方向に形成されている。このガイド孔６１ｂは、内筒部材５１の中心側円筒部５１の外周面のうち、円筒面５３ａとフランジ部５１ｂとの間の円筒面５３ｃよりも僅かに大きい内径を有する円筒面である。このガイド孔６１ｂの直径は円筒面５３ａよりも大きく、深さは、中心側円筒部５１ａのフランジ部５１ｂの一端面から円筒面５３ａの軸方向一端面までの長さよりも十分に大きくしている。また、ガイド孔６１ｂ内には、このガイド孔６１ｂと同心で、かつ、直径が中心側円筒部５１ａの一端部内周面５３ｄの内径よりも僅かに小さい、挿入筒部６１ｃを配置している。また、パンチ６１ａの先端部の外径は外筒部材５２の外側円筒部５２ａの大径部５７ｂの内径よりも僅かに小さくしている。また、パンチ６１ａの周囲には、このパンチ６１ａの先端面よりも凹んだ（図１０ないし図１５の上側に存在する）段差面６１ｄを設けている。
【００５６】
また、設置孔６２ａの内径は、外側円筒部５２ａの外径よりも僅かに大きい。また、支持部材６２ｂの外径は、小径部５７ｆの内径よりも僅かに小さい。また、支持部材６２ｂの先端部には、中心側円筒部５１ａのフランジ部５１ｂの他端側に隣接する円筒面５４ｃの外径よりも僅かに大きい内径を有する凹入部６２ｃが形成されている。また、支持部材６３ｂの外径は、外側円筒部５２ａの内径よりも僅かに小さい。したがって、設置孔６２ａと支持部材６２ｂとの間には、外側円筒部５２ａが進入可能である。また、設置孔６２ａと支持部材６２ｂとの間には、円筒状のノックアウトピン６２ｄが支持部材６２ｂと独立して軸方向に移動可能に配置されている。
【００５７】
上述のように構成される圧入装置６０により、内筒部材５１を外筒部材５２内に圧入する場合、まず、図１０に示すように、外筒部材５２を圧入装置６０の下型６２に配置する。この際、外筒部材５２の外側円筒部５２ａの先端部を設置孔６２ａに内嵌しておく。次いで、図１１に示すように、上型６１を下降させ、パンチ６１ａの周囲の段差面６１ｄにより鍔部５２ｂを押して、外側円筒部５２ａを設置孔６２ａ内に内嵌する。
【００５８】
次に、図１２に示すように、上型６１を上昇させると共に、支持部材６２ｂを先端部が設置孔６２ａから突出する位置まで上昇させ、この支持部材６２ｂの先端部に内筒部材５１を設置する。この際、中心側円筒部５１ａの円筒面５４ｃを凹入部６２ｃ内に内嵌すると共に、フランジ部５１ｂを支持部材６２ｂの先端面に載置する。次いで、図１３に示すように、上型６１を下降させ、パンチ６１ａのガイド孔６１ｂを中心側円筒部５１ａの円筒面５３ｃに一端側から外嵌すると共に、挿入筒部６１ｃを中心側円筒部５１ａの一端部内周面５３ｄ内に内嵌する。
【００５９】
この状態から、上型６１を更に下降させ、図１４に示すように、内筒部材５１を外筒部材５２の所定位置まで軸方向に圧入する。この際、支持部材６２ｂには背圧をかけつつ下方に移動させる。これにより、内筒部材５１と外筒部材５２との結合部に圧入時の荷重が過剰にかからなくしている。その後、図１５に示すように、上型６１を上昇させると共に、ノックアウトピン６２ｄを上昇させ、このノックアウトピン６２ｄの先端部を外側円筒部５２ａの軸方向他端面に当接させることにより、内筒部材５１と外筒部材５２とを圧入結合した部材を、設置孔６２ａから取り出す。このように外側円筒部５２ａをノックアウトピン６２ｄにより押圧して取り出すようにすれば、内筒部材５１が外筒部材５２から抜ける方向の荷重をかけずに済む。
【００６０】
上述のように圧入結合された内筒部材５１と外筒部材５２とは、図１６に示す加圧装置７０に設置する。この加圧装置７０は、互いに同心に配置され同期して回転する回転軸７１ａ、７１ｂと、回転軸７１ａ、７１ｂの回転中心軸Ｍを挟んで対向して配置される複数（図示の例では２個）の加圧ローラ７２ａ、７２ｂとを有する。回転軸７１ａ、７１ｂは図示しないモータなどの駆動源により、図１６の矢印α方向に回転する。また、加圧ローラ７２ａ、７２ｂはそれぞれ回転自在に支持されていると共に、図１６の矢印β方向（回転中心軸Ｍに向かう方向）に互いに近づくように付勢される。また、複数の加圧ローラ７２ａ、７２ｂは等間隔に配置される。図示の例の場合、加圧ローラは２個であるため、互いに回転中心軸Ｍを中心として１８０°ずれた位置に配置される。なお、加圧ローラは１個とすることもできる。また、回転軸は１本でも良く、この場合に回転軸の外周面に押すスプライン部を形成し、内筒部材５１の雌スプライン部Ｓにスプライン係合するようにしても良い。
【００６１】
加圧装置による工程は、まず、回転軸７１ａ、７１ｂを中心側円筒部５１ａの両端部内周面に内嵌し、加圧ローラ７２ａ、７２ｂを外側円筒部５２ａの外周面で、フランジ部５１ｃと結合した部分に対応する軸方向位置に当接させる。この状態で、回転軸７１ａ、７１ｂを回転させ、内筒部材５１及び外筒部材５２を回転させる。また、加圧ローラ７２ａ、７２ｂを矢印β方向に所定の荷重で付勢する。この結果、外側円筒部５２ａが押圧され、前述の図５、６に示したような、変形部分５１ｄ又は突部５２ｄ或は両方が形成され、内筒部材５１と外筒部材５２とが結合される。外筒部材５１と外筒部材５２とが結合されたら、外側円筒部５２ａの所定位置に、ローラ１８とキー係合するための凹部を形成して、ロータハブ５０が得られる。
【００６２】
上述のような本実施形態によると、内筒部材５１を中心側円筒部５１ａとフランジ部５１ｂとを有する形状とし、外筒部材５２を外側円筒部５２ａを有する形状としているため、この外筒部材５２の形成を、板金プレス加工で行うことが可能となり、低コスト化を図れる。また、内筒部材５１は、冷間鍛造により形成しているため、やはり低コスト化を図れる。また、図５に示すように、フランジ部５１ｂの外周面に形成された複数の歯５１ｃを塑性変形させて、変形部分５１ｄを外側円筒部５２ａの凹部５２ｃに対し円周方向に食い込ませれば、遠心力に対する強度を十分に確保できる。
【００６３】
また、図６に示すように、複数の歯５１ｃの軸方向側面に外側円筒部５２の内周面を塑性変形させた突部５２ｄを当接させれば、複数の歯５１ｃと外側円筒部５２ａとの接触面積が増え、遠心力に対する強度をより高められる。また、内筒部材５１が外筒部材５２に対して軸方向に移動することをより確実に防止できる。
【００６４】
なお、本実施形態の場合、外筒部材５２は、板金プレス加工により形成したが、これ以外の方法で形成することも可能である。例えば、パイプを適切な大きさに切断し、これに曲げ加工を施して外筒部材を得るようにしても良い。或は、板状の部材を短冊状に切断し、この短冊状の部材を円筒に曲げ形成して端部同士を溶接により結合して円筒部材とし、この円筒部材に曲げ加工を施して外筒部材を得るようにしても良い。また、内筒部材５１は、冷間鍛造に限らず、熱間鍛造により形成し、所定の部分を削るようにしても良いし、鋳造により形成しても良い。
【符号の説明】
【００６５】
５０      ロータハブ
５１      外筒部材
５１ａ    中心側円筒部
５１ｂ    フランジ部
５１ｃ，５１ｃ´    歯
５１ｄ    変形部分
５２      外筒部材
５２ａ    外側円筒部
５２ｂ    鍔部
５２ｃ    凹部
５２ｄ    突部
【図１】
2011205807.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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