CN1910060A - 轻合金制车辆用轮子的制造方法及由该方法制得的轮子 - Google Patents

Abstract

本发明通过锻造或铸造法成形外轮辋成形坯料，且将从该外轮辋的隆起部至沿口座面的部分，与轮辋凸缘预留部(2a)的一部分分离并使其向轮宽的内侧方向倾倒以形成沿口座面预留部(12a)，再焊接接合到轮辋凹槽立起部预留部(5b)的顶端或其侧面上。接着，对外侧面进行切削加工以精加工成正规形状，且在该沿口座面部的下面形成环状的中空部(8)。

Description

轻合金制车辆用轮子的制造方法及由该方法制得的轮子

技术领域

本发明涉及一种在外轮辋部设置有环状的中空部的轻合金制车辆用轮子的制造方法及由该方法所制得的轮子。

背景技术

轻合金制车辆用轮子类，以铝、镁等作为坯料原料，因重量轻且加工性优良，所以可提供设计性优异的轮子，在车辆的制造线上安装的情况下，其安装率将会提高。然而，对于外轮辋的外观形状，轮胎安装面的沿口座面(ビ一ドシ一ト)、隆起部、隆起部与轮辋凹槽间的倾斜部及轮辋凸缘内面等的形状，都按据国际ETRTO规格(欧洲轮胎及轮辋技术组织)确定，成为设置规定厚度以确保这些部分的刚性的构造。虽然可以增厚壁厚以提高轮辋的刚性，但因重量增加、弹簧下方负载增大，有可能显著地损害操纵性能。作为解决该问题的方法，目前已有一种在轮辋部中设置中空部、在抑制重量增加的同时提高刚性的技术。作为现有技术，可列举特开平5-278401号公报以及特表2003-527269号公报。在这些技术中，连通轮辐部及轮辋部的中空部作为主体，前者由于铸造法的限制而分别铸造外轮辋及内轮辋，再通过摩擦压焊法将两者一体化以完成轮子。后者则是通过焊接另一部分来构成环状中空部的一部分，或通过同时成形环状凸缘并将其倾倒来构成中空部。将环状凸缘在轮辋成形时直立设置在轮子的直径方向进行一体成形虽为优良的方法，但将该环状凸缘弯曲倾倒成大致L字形需要有相当多的准备工序。工序数的增加会造成制造费用的提高，因此需要更为简易的方法。本发明就是鉴在该点而提出的。

专利文献1：特开平5-278401号公报

专利文献2：特表2003-527269号公报

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供削减用于在轮辋部形成中空部的准备工序且容易制造的方法。

本申请的第1发明的特征是：在具有外轮辋部、内轮辋部及中心轮盘部的轻合金制车辆用轮子中，使从外轮辋的隆起部到沿口座面的部分，与轮辋凸缘的一部分分离并通过旋压成形加工向轮宽度的内侧方向倾倒、形成沿口座面预留部，再与轮辋凹槽立起部的顶端或其侧面接合，以此在该沿口座面部的下面侧形成环状的中空部。轮辋凹槽立起部事先在轮子成形时作为环状凸缘而成形，并通过切削或旋压成形加工直立设置成规定形状，并与从前述轮辋凸缘的一部分分离且倾倒的部分叠合。因此，因轮辋凹槽立起部与沿口座面预留部最初并没有相结合，故不需要进行弯曲倾倒成L字形的加工，可提高加工精度且免除加工的烦杂。

技术方案2的发明的特征是：在轮辋凸缘的外径及外侧或任何一方上设置余料(余肉)，将相当于该余料的部分从该轮辋凸缘分离，以成形从隆起部到达沿口座面的部分。上述余料部分构成包含轮辋凸缘预留部和沿口座面预留部的剖面形状。分离的余料部分是沿口座面预留部，且通过旋压成形加工而倾倒，而剩余的部分则成为轮辋凸缘预留部。

技术方案3的发明的特征是：焊接接合隆起部至沿口座面的部分与轮辋凹槽立起部分。在将上述轮辋凹槽立起部预留部与倾倒的沿口座面预留部的叠合部位焊接后，切削加工成预定形状而完成，且轮辋凹槽立起部与沿口座面部形成环状中空部。

技术方案4的发明的特征是：在中心轮盘部的轮辐中形成中空部，且形成该轮辐中空部与前述环状中空部连通的中空部。轮辐的中空部是在轮子成形时或在实心成形后再通过钻头等而形成，且轮辐中空部是向轮辋侧开口的构造，通过与环状中空部交叉并使其连通以提供更轻质的轮子。

依据前述制造方法制得的轻合金制车辆用轮子可提供如下的轻合金制车辆用轮子，即，与不构成中空部的轮子相比至少减轻20％的重量，且因是单壳构造而具有高刚性。

本申请的第2发明的特征是：在具有中心轮盘部与外轮辋及内轮辋的一体型的轻合金制车辆用轮子中，通过在外轮辋及内轮辋或任何一方的轮辋的沿口座面部上环状地设置盖板，以此在上述沿口座面部的内侧形成环状的中空部。沿口座面部与隆起部至轮辋凹槽的倾斜部并非一体构成，且沿口座面部是另外制作环状盖板且在一部分上形成切口而可扩张地构成，或分成至少两段进行安装，倾斜部与轮辋本体一体成形且可支持盖板的一端。

技术方案7的发明是前述盖板由与轮子本体相同的轻合金制成，且通过机械加工将安装轮辋侧的盖板的面制成台座、确定安装位置，接着预先将前述环状盖板的至少一部分切断、再将其一边扩张一边安装，并将安装面焊接接合。在接合后，切削加工成预定形状以完成沿口座面部。

技术方案8的发明的特征是：前述盖板使用无机纤维或高张力树脂纤维的预成型料(プリプレグ)而成形，或作为轻金属制带状板与上述纤维的复合材料而形成，并接合在该轮子本体上。无机纤维可使用玻璃纤维、碳纤维等，而高张力树脂纤维可使用克维拉(ケブラ一)纤维。可使用利用树脂将这些纤维捆扎而成的预成型料以形成沿口座面部的形状，再将其卷绕接合在轮辋本体上；或可贴合在轻金属制带状板上形成复合材料，再接合固定在轮辋本体上。另外，也可将薄的轻金属制带状板先接合固定在轮辋本体上，再在其上侧缠绕前述纤维并以树脂固定。

技术方案9的发明的特征是：中空地形成轮辐，该轮辐中空部与前述环状中空部连通形成中空部。铸造时，使用在轮子成形时利用型芯形成中空部的轮盘及轮辋部，而在通过锻造成形轮子时，利用钻头在轮辐部上形成中空部，然后在其上使用盖板、在沿口座面内侧形成中空部并连通这些中空部。

技术方案10的发明是一种一体型轻合金制车辆用轮子，通过上述制造方法进行制造。

依据前述制造方法制得的轻合金制车辆用轮子可提供如下的轮子，即，与不构成中空部的轮子相比至少减轻20％的重量，且具有高刚性。

发明效果

根据本申请的第1发明，在轮子的轮辐部及/或轮辋部上形成中空部时，铸造用型芯或钻头可容易地出入。由于沿口座面部的单侧端部与轮辋凸缘为一体的结构，且仅另一侧端部与轮辋凹槽的立起部接合，所以轮辋凸缘不会受到焊接对金属构造的影响，因此可构成坚固的结合部分。又，因为焊接处仅有一处，所以可减少热变形。此外，本发明还具有如下优点，即，由于分开成形轮辋凹槽立起部与沿口座面，所以可容易地进行切削加工，且由于不需要将截面形状弯曲倾倒成L字型，因此可提高加工精度。此外，可简化切削加工与旋压成形加工等，可减少制造费用。

根据本申请的第2发明，可使在轮子的轮辐部及/或轮辋部上形成中空部时使用的铸造用型芯或钻头轻易地出入，且由于沿口座面部在以后的工序中接合环状盖板，所以可省略多个切削工序和旋压成形工序等，因此可提高加工精确度并可进一步减少制造费用。

附图说明

图1(a)是表示通过铸造法制得的外轮辋成形坯料形状的截面图；图1(b)是完成后的外轮辋部的截面图；图1(c)是表示外轮辋凸缘部分的成形坯料的其它形状的截面图。(实施例1)

图2(a)及(b)是表示沿口座面成形情况的说明图；图2(c)是表示轮辋凹槽立起部与沿口座面的接合形状的截面图；图2(d)是表示接合形状的其它形状的截面图。(实施例1)

图3(a)是表示通过锻造法制得的外轮辋成形坯料形状的截面图；图3(b)是实施旋压成形加工后的局部截面图；图3(c)是表示形成轮辋凹槽立起部与沿口座面预留部的情况的说明图。(实施例2)

图4(a)是表示锻造或铸造后的外轮辋的其它成形坯料形状的截面图；图4(b)是表示裂开后的成形坯料形状的说明图；图4(c)是表示完成后的外轮辋部的截面图。(实施例3)

图5(a)是表示锻造或铸造后的外轮辋的又一成形坯料形状的截面图；图5(b)是表示裂开后的成形坯料形状的说明图。(实施例4)

图6(a)是表示本发明的一个实施例的轮辐部及轮辋部的纵截面图；图6(b)是表示倾斜部的形成要领的一部分截面图。(实施例6)

图7(a)是表示其它实施方式的纵截面图；图7(b)、图7(c)图是分别表示沿口座面部的接合要领的局部截面图。(实施例7)

具体实施方式

以下根据附图说明本发明的最佳实施方式。

实施例1

图1(b)是完成后的外轮辋部1的截面图、2是外轮辋凸缘、3是沿口座面、4是隆起部、5是轮辋凹槽立起部、6是轮辋凹槽、7是轮辋外壳部、8是环状中空部。9是轮辐、形成轮盘部。10是轮辐中空部，在铸造成形时使用型芯成形，或在实心成形后再通过钻头等加工而形成。

图1(a)是表示铸造成形后的外轮圈坯料1a的截面图，在进行钻头加工后形成轮辐中空部10。中空部的虚线是表示在使用型芯铸造成形时形成中空部的情况。与外轮辋凸缘2相比，用形成外轮辋凸缘2的凸缘预留部(前駆体)2a形成余料。另外，用于形成轮辋凹槽立起部的环状凸缘成形体5a具有梯形截面形状，且通过环绕全圆周切除阴影线部分6而形成环状中空部8的一部份，同时，形成轮辋凹槽立起部预留部5b。6a表示轮辋凹槽成形坯料，可通过旋压成形加工延展或通过切削加工而形成轮辋凹槽。11是旋压辊，对于其操作状况将在后面叙述。图(c)表示示出其它实施方式的凸缘预留部2b。在余料上设有台阶差，以将旋压辊11压抵在凹角2c上，使沿口座面预留部12易于分离。

图2(a)表示将前述凸缘预留部2a与轮辐部9固定在旋压成形机的金属模13上，再压抵旋压辊11使其裂开而分离沿口座面预留部12的情形。在图(b)中，则是将其它形状的旋压辊14压抵在已分离处，并朝箭头A所示的方向动作以使其更加倾倒、形成沿口座面预留部12a。接着，使该预留部12a与轮辋凹槽立起部5b的顶端相互重叠后进行焊接接合。此时，轮辋凹槽立起部5b的顶端必须要预先切削加工形成平滑面。图(c)表示在轮辋凹槽立起部5c的顶端设置台阶差，且在沿口座面12b的前端部加工斜面并改变焊接的间隙的例子。图(d)表示不设置前述间隙的例子。

实施例2

图3表示通过锻造法制造外轮辋1的要领。图(a)是表示在锻造轮辐部9时将外轮辋预留部15一体锻造成形后的纵截面图，并以虚线表示完成的外轮辋部。图(b)表示旋压成形加工外轮辋预留部15，成形凸缘预留部2b与轮辋凹槽预留部6b及轮辋凹槽立起部预留部5c。再通过钻头加工进行钻孔加工而形成轮辐中空部10，且环绕全圆周除去阴影线部分6a而形成轮辋凹槽立起部预留部5c的内侧面。图(c)表示通过切削加工在凸缘预留部2b上加工槽16，接着将旋压辊11压抵在槽16上并以前述要领形成沿口座面预留部12a。

实施例3

以下说明在制造设有环状中空部的外轮辋部1时，在实施了轮辐等设计的轮盘部周边，形成外及内轮辋所需量的坯料的配置及其形状的其它实施方式。图4(a)表示通过锻造或铸造法成形的轮辋预留部15a的截面形状并以阴影线表示。在构成轮盘部的轮辐9a上，对锻造品实施钻孔加工并形成轮辐中空部10a。铸造时亦可使用型芯成形。将旋压辊11压抵在轮辋预留部15a上使其裂开，再使该轮辋预留部的一部份向以双点划线表示的位置倾倒。接着，如图4(b)所示，使用其它形状的旋压辊14，形成轮辋凹槽预留部6b及新凸缘17。

接着，将阴影线部分18及19所示的部分沿整个圆周通过切削加工除去，形成外轮辋凸缘2及用于形成沿口座面与轮辋凹槽立起部的凸缘17a。凸缘17a由旋压辊14一边整理(しごく)一边弯曲，并将凸缘17a的前端部压抵在在外轮辋凸缘2的切削加工时设置的台阶部20上而结束旋压成形加工。接下来，在将台阶部20与凸缘17a的前端部焊接后，可根据需要对该轮子的坯料施行热处理并进行切削加工。如图(c)所示，形成沿口座面3及轮辋凹槽立起部5，同时，形成环状的中空部8。在旋压成形加工时，轮辋凹槽预留部6b也通过旋压成形延展而形成轮辋凹槽6。

实施例4

只要用于形成外轮辋及内轮辋的轮辋预留部能容易地脱模，可采用各种形状。在图5(a)中表示其它实施方式。表示与轮盘部的轮辐一体成形的轮辋预留部15b，在锻造或铸造时形成与轮辐部9b连通的中空部10b，或通过钻头加工形成中空部10b的截面图。虚线表示完成的外轮辋部1。在图示的位置将旋压辊11插入轮辋预留部使其裂开，然后如图(b)所示使轮辋预留部的一部份向双点划线所示的位置倾斜。接着，以不同形状的旋压辊进行旋压成形，并形成新凸缘18与轮辋凹槽预留部。其后的工序与实施例3的要领相同、完成具备环状中空部的外轮辋。

实施例5

虽然没有特别图示，但在前述沿口座面下方侧设置中空部的方法也可用在内轮辋凸缘侧，可在铸造成形时在轮辋凹槽上直立设置成形环状凸缘、形成轮辋凹槽立起部，并从内轮辋凸缘预留部分离出沿口座面预留部，然后使其倾倒并与轮辋凹槽立起部焊接接合而形成环状中空部。

实施例6

图6(a)是本发明的轻合金制车辆用轮子21的局部纵截面图，22是轮辐、23是外轮辋部。阴影线区域表示完成品的形状。24是外轮辋凸缘、25是沿口座面部、26是倾斜部、27是隆起部、28是轮辋凹槽部。以双点划线表示的部分是铸造后的材料34的形状，以虚线表示的29则表示外轮辋的外廓形状。30’是环状凸缘的预留部、包含在铸造后的坯料中，通过旋压成形加工使该环状凸缘的预留部倾倒并进行切削加工形成环状凸缘30。31是在型芯脱模后所形成的中空部，在接合沿口座面部之前朝外侧开口。32是通过铸造时的金属模沿轮辋的整个圆周成形的环状槽，在焊接接合盖板25’时形成环状的中空部。盖板是将轻合金制的带状部件通过其它工序弯曲加工成环状而形成的，在一部分上具有切断面，所以可一边扩张(拡開)一边跨过外轮辋凸缘的外径进行安装。切断面并不限于一处，也可设置在多处，再焊接接合分割的片段。33a及33b是焊接部，并通过激光焊接接合盖板25’。进行切削加工以修正接合后的变形，此时也形成隆起部27。另外，可以使用树脂成形玻璃纤维、碳纤维等的无机纤维或克维拉(ケブラ一)纤维等的高张力树脂纤维并将截面形状形成沿口座面部的形状，以取代前述盖板。此时，可使用预先将前述纤维平行排列并使用环氧树脂等的粘结剂形成带状的预成型料(プリプレグ)，也可将轻金属制的薄的带状部件贴合在后述的台座33并在其上缠绕前述纤维再以粘结剂固定，以制成复合材料，形成沿口座面。

图(b)是将环状凸缘预留部30’部分取出的图。在材料成形时，通过形成轮辋凹槽的材料34成形出大致直立的形状，以便容易地进行型芯或金属模的脱模。将箭头P所示的部分进行圆化加工，使其在旋压成形加工时容易倾倒，并在倾倒后切削加工安装前述盖板的台座33，同样也在外轮辋凸缘侧加工台座33。

实施例7

图7(a)表示轮子的轮盘朝外弯曲伸张的形状的轮辐22a。因此，在相对于轴方向倾斜的方向形成中空部31a。另外，环状凸缘预留部35’将截面形状成形为梯形，并沿整个圆周将阴影线部分36所示的部分切除而形成环状凸缘35，再将环状盖板25’焊接接合而形成环状中空部32a。在焊接后，切削铸造材料34a、形成倾斜部26，同时，获得阴影线区域所示的完成品。虚线37表示通过钻头进行的钻孔加工线，并表示在铸造时取代使用型芯来进行的方法。

图7(b)及图7(c)表示在沿口座面部25a及25b与倾斜部26a及26b的焊接接合部33b中的不同形状的例子，任一方法皆可形成环状的中空部32b。

产业上的利用可能性

根据本申请的第1发明，由于在轮辋部及/或轮辐部中形成中空部时，分开制造沿口座面部及轮辋凹槽立起部，所以可不受在轮辐部中具有中空部的轮子的轮盘形状影响地容易地进行应用。

根据本申请的第2发明，由于在轮辋部及/或轮辐部中形成中空部时，分开制造沿口座面部及倾斜部，因此可不受具有中空部的轻量且高刚性的轮子的形状影响地容易地进行应用。

Claims (10)

1.一种轻合金制车辆用轮子的制造方法，其特征在于，在具有外轮辋部、内轮辋部及中心轮盘部的轻合金制车辆用轮子中，使从外轮辋的隆起部到沿口座面的部分，与轮辋凸缘的一部分分离并向轮宽的内侧方向倾倒，再与轮辋凹槽立起部的顶端或其侧面接合，以此在该沿口座面部的下面形成环状的中空部。

2.如权利要求1所述的轻合金制车辆用轮子的制造方法，其特征在于，在前述轮辋凸缘的外径及外侧或任何一方上设置余料，将相当于该余料的部分从该轮辋凸缘分离，以形成从隆起部到达沿口座面的部分。

3.如权利要求1或2所述的轻合金制车辆用轮子的制造方法，其特征在于，焊接接合隆起部至沿口座面的部分和轮辋凹槽立起部分。

4.如权利要求1～3中任一项所述的轻合金制车辆用轮子的制造方法，其特征在于，在中心轮盘部的轮辐中形成中空部，且形成该轮辐中空部与前述环状中空部连通的中空部。

5.一种一体型轻合金制车辆用轮子，其特征在于，是由权利要求1～4中任一项所述的制造方法进行制造。

6.一种轻合金制车辆用轮子的制造方法，其特征在于，该轻合金制车辆用轮子是具有中心轮盘部与外轮辋及内轮辋的一体型轻合金制车辆用轮子，通过在外轮辋及内轮辋或任何一方的轮辋的沿口座面部上环状地设置盖板，以此在上述沿口座面部的内侧形成环状的中空部。

7.如权利要求6所述的轻合金制车辆用轮子的制造方法，其特征在于，前述盖板由与轮子本体相同的轻合金制成，其圆周方向的两端部或一端焊接接合在轮子本体上而形成沿口座面部。

8.如权利要求6所述的轻合金制车辆用轮子的制造方法，其特征在于，前述盖板是将无机纤维或高张力树脂纤维用树脂成形或作为与金属的复合材料而形成的，并接合在该轮子本体上。

9.如权利要求6至8中任一项所述的轻合金制车辆用轮子的制造方法，其特征在于，中空地形成轮辐，该轮辐中空部与前述环状中空部连通形成中空部。

10.一种一体型轻合金制车辆用轮子，其特征在于，由权利要求6～9中任一项所述的制造方法进行制造。

Images