JP2000516540A - ホイールリムを製造するための線形摩擦溶接プロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車両のホイールリムを成形する方法は、線形摩擦溶接の利用を含む。ほぼ平面の金属材料片が、両端を当接させて輪の形状にして置かれる。当接端をほぼ直線パターンで互いに対して振動させるかまたは動かし、両端における金属の温度を上昇させる。温度が該金属の融解温度に到達することなく充分上昇した後、直線運動を停止させる。次に両端を正確に位置合わせし、増大した軸方向荷重で共に押し付ける。冷却後、本質的に欠陥のない溶接接合で両端は共に永久的に接合される。

Description

【発明の詳細な説明】 ホイールリムを製造するための線形摩擦溶接プロセス 発明の背景 本発明は概して、線形摩擦溶接の使用を含む車両のホイールリムを作成するた めのプロセスに関する。 現在、車両のホイールリムはフランジ付け及びロール形成の前にフラッシュバ ット溶接を含むプロセスによって組み立てられている。従来のホイールリム溶接 法は多数の関連する欠点を有している。例えば、フラッシュバット溶接は再加工 を必要とし、フラットスポット欠陥をもたらす恐れがある。フラットスポット欠 陥は、ホイールリムを無効にする連続的な漏出路を作り出し得るので、ホイール リム形成にとって有害である。従って、組み立てプロセスの間、またはその後、 ホイールリムを浸漬漏れ検査に賦す必要がある。この手順は時間がかかり、それ に関与する労働力のためその費用は負担となる程高くなる恐れがある。 更に、フラッシュバット溶接は高度のエネルギー使用を必要とする。別の欠点 は、空気中に汚染物質をもたらすことに関連した危険性を最小限にとどめる方策 を取らなければならないことである。フラッシュバット溶接は過度のばりを作り 出すことがあり、それは初期の原材料のコストを増すことになる。それに加え、 現代のホイールリムは異なる材料から作られており、フラッシュバッ ト溶接プロセスにこのような異なる材料を適応させることは困難な可能性がある 。また、鋼やアルミニウム等の異なる材料を溶接するために、異なる溶接機が必 要である。更に、フラッシュバット溶接等の従来の溶接を実施することは、最終 的なミクロ構造を望ましくない状態に変え、成形性を低下させる。従って、製造 速度を向上させ、従来のプロセスに関するその他の欠点を克服したホイールリム 組立プロセスを提供することが望ましい。 本発明は従来のプロセスの欠点及び短所を克服する組立プロセスを提供する。 より信頼性のある溶接接合を提供するとともにフラッシュバット溶接に関連した 欠点を除去するために、組立プロセスにおいて線形摩擦溶接を利用する。線形摩 擦溶接は航空宇宙産業において使用され、知られているプロセスである。通常、 それは２つの金属物体を軸方向荷重の下で直接接触させることを伴うものである 。それから２つの物体をほぼ線形的に相対的に移動させ、金属の温度を上昇させ る。温度が材料の融点に達する前に、相対的線形運動を停止させ、２つの物体を 互いに対して押し付けて、軸方向荷重を増大させる。その結果、非常に信頼でき る均一な微晶質構造を有する高い力の結合が得られる。 発明の概要 一般的には、本発明に関連する方法はほぼ平面の金属片からホイールリムを製 造するためのものである。まず、 金属片をほぼ円筒形状または輪形状にする。金属片は２つの端を有し、金属片が 円筒形の形状にあるとき、２つの端が互いに直接対向するように配置される。次 に第１の端を第２の端に押し付ける。次に、両端を互いに対して維持しながら、 一端がほぼ線形パターンで他端に対して動かされる。この相対的線形運動が両端 における金属の温度を上昇させる。温度が材料の融解温度に達することなく、所 望の温度まで上昇した後、相対的線形運動を停止させる。次に、初期の段階で両 端を共に維持するために用いた力より強い力で、一端を他端に対して正確に押し 付ける。金属の温度が上昇しているため、また増大した力のために、両端は共に 固定接合される。 本発明の様々な特徴及び利点は、好適な実施態様の以下の詳細な説明を読めば 、当業者には自明となるであろう。詳細な説明に伴う図面は以下の通りである。 図面の簡単な説明 図１は本発明によるホイールリムを形成するために使用される材料片の斜視図 である。 図２は輪形状の図１の材料を示す。 図３ａは図２の実施の態様の一部を図示し、本発明による接合プロセスの初期 段階を概略的に示すものである。 図３ｂは本発明による接合プロセスの後期段階を示す。 図３ｃは本発明による接合プロセスの完了を概略的に示す。 図４は最終的なホイールを示す。 好適な態様の詳細な説明 図１はほぼ平面の金属材料片２０を示す。本発明による方法において使用され る適切な金属材料は、アルミニウム合金及び鋼合金またはその他の金属材料を含 む。金属シート２０は厚み２６、幅２７及び長さ２８を有する。厚み２６と幅２ ７は両端２２、２４における表面のサイズを限定する。１例では、好ましい厚み ２６は約３ｍｍ、また好ましい幅２７は約１７０ｍｍである。材料の寸法はホイ ールリムに対する要件に応じて変化するであろう。 図２はほぼ円筒形状または輪形状に置かれた金属シート２０を示す。第１の端 ２２と第２の端２４の表面は互いに直接対向している。本発明の方法によれば、 第１表面２２を第２表面２４に直接接触させる。金属片２０を図１のほぼ平らな 形状から図２の輪形状に操作するための機械類の設計は当業者の能力の範囲内で あるので、本明細書において詳述する必要はない。保持構造体Hが概略的に示さ れており、それは両端を共に保持し、一端を他端に対して動かす機能を果たすこ とができる。 図３ａは本発明による接合プロセスの初期段階を概略的に示している。第１の 端２２が第２の端２４と直接接触するように置かれている。重要なことは、第１ の端２２の全表面が第２の端２４の全表面と完全に位置合わせされることである 。矢印３０で概略的に図示した力を用 いて両端が共に押し付けられる。両端を接触させたまま維持しながら、第１の端 ２２が第２の端２４に対してほぼ直線路で振動されるか、移動される。第１の端 ２２を好ましくは、矢印３２で概略的に示すように、前後に振動させる。好まし くは、第１の端２２を約７０〜１００Ｈｚの振動数で各々の方向に約３ｍｍの距 離だけ動かす。温度上昇が第１の端２２と第２の端２４において発生するまで、 このプロセスを続ける。 図３ｂは組立プロセスの次の部分を概略的に示している。第１と第２の端にお いて金属の温度が適当に上昇した後、相対的直線運動または振動運動を停止させ る。重要なことは、直線運動が金属の温度がその融点に達するまえに停止される ことである。相対的直線運動を停止させた後、第２の端２４の表面と完全に位置 合わせされるように第１の端２２を動かす。次に、矢印３４で概略的に示す、増 大した力で第１の端を第２の端に対して押し付ける。第１と第２の端の温度上昇 のために、金属のばり３６が第１の端２２と第２の端２４の間で押し出される。 望ましくないばりは金属片が冷える前または冷えた後に取り除くことができる。 冷却後、第１の端２２が第２の端２４に永久的に接合される。 図３ｃは第１の端２２と第２の端２４の間の完了した接合４０を概略的に図示 している。上述の手順が完了した後、ホイールリムを所望の形状にするために、 従来の方法に従ってホイールリムを口広げ加工及びロール成形 することができる。 本発明によるホイールリムの組立は顕著な利点を提供する。これらの利点はば りの減少による原材料費の比較的大きな節約、上述の線形摩擦溶接手順の精度及 び信頼性により、後の漏れ検査の必要性を除去すること、エネルギー消費の減少 、及び空気中への汚染物質のもちこみを除去すること等を含む。さらに本発明に よれば、組立プロセスは、細かな粒子の、完全に再結晶化された欠陥のないミク ロ構造を結果的に生じる。さらに、ホイールリムシリンダーは口広げ加工及びロ ール成形プロセスの間、優れた成形性を有する。加えて、異なる材料のために別 々の機械類が必要ではない。換言すれば、ホイールリムを本発明の方法に従って 成形するときに、鋼合金とアルミニウム合金を同じ機械で利用することができる 。 図４はリム５１を有する最終的なホイール５０を示しており、ロール成形され たエッジ５２とタイヤ５４がリム５１に装着されている。上述のように、本発明 の方法はホイール５０の品質を改良する。 上述の説明は、本質的に例示目的のためのものであり、制限するものではない 。開示した実施の態様の変形及び変更は当業者には自明であろうし、それは本発 明の精神から必ずしも逸脱するものではない。従って、本発明に対して与えられ る法的範囲は添付請求の範囲を考慮することによってのみ決定され得るものであ る。

【手続補正書】特許法第１８４条の４第４項 【提出日】平成１０年１月１９日（１９９８．１．１９） 【補正内容】 請求の範囲 １．車両のホイールリム（５１）を製造する方法であって、 （ａ）第１（２２）と第２（２４）の長手方向の端を有するほぼ平面の金属片 （２０）を、第１の端が第２の端に対向するほぼ円筒形状のものに操作するステ ップと； （ｂ）第１の大きさを有し、前記端が互いに押し付けられる部分の前記円筒形 状に対してほぼ接線方向の第１の力（３０）を用いて、第１の端を第２の端に対 して押し付けるステップと； （ｃ）第１の端を第２の端に接触して保持しながら、第１の端を第２の端に対 して動かし、それによって各端の温度を上昇させるステップと； （ｄ）前記方向を有し、第１の大きさより大きな第２の大きさを有する第２の 力（３４）を用いて、２つの端が共に固定接合されるように、第１の端を第２の 端に対して押し付けるステップとを備えることを特徴とする方法。 ２．ステップ（ｃ）は、第１の端（２２）をほぼ直線路に沿って動かすことに よって実行される、請求項１に記載の方法。 ３．ステップ（ｃ）は予め選択された距離だけ第１の方向にそして予め選択さ れた距離だけ反対方向に、第１ の端（２２）をほぼ直線路に沿って繰り返し動かすことによって実行される、請 求項２に記載の方法。 ４．前記ほぼ直線路は、円筒形状の軸に対してほぼ平行である、請求項３に記 載の方法。 ５．ステップ（ｄ）は、ステップ（ｃ）の動きを停止させ；第１と第２の端を 予め選択されている配列に位置合わせし；第１の端を第２の端に対して押し付け ；その後、第１と第２の端を冷ますサブステップを含む、請求項１に記載の方法 。 ９．車両のホイールリム（５１）を製造する方法であって、 （ａ）長さ（２７）を有する第１（２２）と第２（２４）の長手方向の端を有 する金属片（２０）を、第１の端が第２の端に対向するほぼ円筒形状のものに操 作するステップと； （ｂ）第１の大きさを有し、前記第１の端が前記第２の端に対向する部分の前 記円筒形状に対してほぼ接線方向の第１の力（３０）を用いて、第１の端を第２ の端に対して押し付けるステップと； （ｃ）第１の端を第２の端に接触して保持しながら、第１の端を第２の端に対 して動かし、それによって各端の温度を上昇させるステップと； （ｄ）ステップ（ｃ）の動きを停止させるステップと ； （ｅ）第１の端の全長が第２の端の全長（２７）と接触し、位置合わせされる ように、第１の端を第２の端に対して保持するステップと； （ｆ）前記方向を有し、第１の大きさより大きな第２の大きさを有する第２の 力（３４）を用いて、第１の端を第２の端に対して押し付けるステップと； （ｇ）両端が共に固定接合されるように、第１と第２の端の温度を低下させる ステップとを備えることを特徴とする方法。 １０．ステップ（ｃ）による温度がその金属の所定の融解温度に達する前に、 ステップ（ｄ）が実行される、請求項９に記載の方法。 １１．ステップ（ｇ）を実行した後、リムにエッジを形成するために、リムを ロール成形させるステップ（ｈ）をさらに備える、請求項９に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．車両のホイールリムを製造する方法であって、 （Ａ）第１と第２の長手方向の端を有するほぼ平面の金属片を、第１の端が第 ２の端に対向するほぼ円筒形状のものに操作するステップと； （Ｂ）第１の大きさを有する第１の力を用いて、第１の端を第２の端に対して 押し付けるステップと； （Ｃ）第１の端を第２の端に接触して保持しながら、第１の端を第２の端に対 して動かし、それによって各端の温度を上昇させるステップと； （Ｄ）第１の大きさより大きな第２の大きさを有する第２の力を用いて、２つ の端が共に固定接合されるように、第１の端を第２の端に対して押し付けるステ ップとを備えることを特徴とする方法。 ２．ステップ（Ｃ）は、第１の端をほぼ直線路に沿って動かすことによって実 行される、請求項１に記載の方法。 ３．ステップ（Ｃ）は、予め選択された距離だけ第１の方向にそして予め選択 された距離だけ反対方向に、第１の端をほぼ直線路に沿って繰り返し動かすこと によって実行される、請求項２に記載の方法。 ４．前記ほぼ直線路は、円筒形状の軸に対してほぼ平行である、請求項３に記 載の方法。 ５．ステップ（Ｄ）は、ステップ（Ｃ）の動きを停止 させ；第１と第２の端を予め選択されている配列に位置合わせし；第１の端を第 ２の端に対して押し付け；その後、第１と第２の端を冷ますサブステップを含む 、請求項１に記載の方法。 ６．金属片がアルミニウム合金から成る、請求項１に記載の方法。 ７．金属片が鋼合金から成る、請求項１に記載の方法。 ８．ステップ（Ｄ）を実行した後、リムを機械加工してエッジを形成するステ ップをさらに備える、請求項１に記載の方法。 ９．車両のホイールリムを作成する方法であって、 （Ａ）長さを有する第１と第２の長手方向の端を有する金属片を、第１の端が 第２の端に対向するほぼ円筒形状のものに操作するステップと； （Ｂ）第１の大きさを有する第１の力を用いて、第１の端を第２の端に対して 押し付けるステップと； （Ｃ）第１の端を第２の端に接触して保持しながら、第１の端を第２の端に対 して動かし、それによって各端の温度を上昇させるステップと； （Ｄ）ステップ（Ｃ）の動きを停止させるステップと； （Ｅ）第１の端の全長が第２の端の全長と接触し、位置合わせされるように、 第１の端を第２の端に対して保持するステップと； （Ｆ）前記第１の大きさより大きな第２の大きさを有 する第２の力を用いて、第１の端を第２の端に対して押し付けるステップと； （Ｇ）両端が共に固定接合されるように、第１と第２の端の温度を低下させる ステップとを備えることを特徴とする方法。 １０．ステップ（Ｃ）による温度がその金属の所定の融解温度に達する前に、 ステップ（Ｄ）が実施される、請求項９に記載の方法。 １１．ステップ（Ｇ）を実施した後、リムにエッジを形成するために、リムを ロール成形させるステップ（Ｈ）をさらに備える、請求項９に記載の方法。