JP2003127030A - アルミニウム合金製ホイールの製造方法 - Google Patents

アルミニウム合金製ホイールの製造方法

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JP2003127030A JP2001323219A JP2001323219A JP2003127030A JP 2003127030 A JP2003127030 A JP 2003127030A JP 2001323219 A JP2001323219 A JP 2001323219A JP 2001323219 A JP2001323219 A JP 2001323219A JP 2003127030 A JP2003127030 A JP 2003127030A
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casting
rim
forming
rim portion
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徳行 鈴木
Yukiyasu Shiroi
幸保 城井
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守彦 太田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 幅広状のリム部を有するアルミニウム合金製
ホイールを塑性加工手段を主に一体的に形成させる。 【解決手段】 一体型（ワンピースタイプ）のアルミニ
ウム合金製ホイールの製造方法に関して、ディスク部２
及び後にリム部１を形成することとなる部分を所定のア
ルミニウム合金材を用いて鋳造手段にて一体的に形成さ
せる鋳造工程（Ａ）と、当該鋳造工程（Ａ）にて一体的
に形成されたアルミニウム合金製鋳物からなる半製品状
のものの上記リム部１を形成することとなる部分の上方
部側に形成された押し湯部１９を所定の切断手段にて切
離すとともに、残された部分を所定のスピニング成形手
段を形成するローラ５にて所定の形態からなるリム部１
を形成させるように成形加工をするスピニング加工工程
（Ｂ）と、からなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
製ホイールの製造方法に関するものであり、特に、重力
式鋳造法にて形成された半製品状の鋳造製品を基礎に、
これに所定のスピニング加工手段を施すことによって所
定のリム形状を有する一体型のホイールを形成させるよ
うにしたアルミニウム合金製ホイールの製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の軽合金製ホイール、例えば、車両
用アルミホイール等は、図３に示す如く、比較的厚肉状
のディスク部２０と、当該ディスク部２０に連続して形
成されるものであって薄肉状の形態からなるリム部１０
と、からなることを基本とするものである。そして、当
該リム部１０の両端部に形成されるビードシート部１１
０、１２０のところにタイヤが装着されて、車両用ホイ
ールアセンブリが形成されるようになっているものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成からなる一般の車両用ホイールにおいて、そこに装
着されるタイヤは、近年ワイド化及び偏平化が進められ
ている。従って、図３において、リム部１０の幅が広く
なるとともに、当該リム部１０の一方の端部に設けられ
るビードシート部１１０とディスク部２０との間の距離
が大きくなるという傾向がある。その結果、上記ディス
ク部２０から離れたところに形成されるビードシート部
１１０には、車両走行中において大きな荷重（負荷）が
かかることとなり、疲労による亀裂等の生ずるおそれが
ある。このような問題点に対処するため、上記リム部１
０及びビードシート部１１０の肉厚を厚くしたりすこと
が考えられている。しかしながら、肉厚を増やすこと
は、質量の増加、あるいは内側スペースの確保等の観点
から多くの問題点を有する。このような問題点を解決す
るために、ディスク部を主とした多くの部分は鋳造手段
にて半製品状に形成させておき、次に、この半製品状の
鋳物製品のリム部を形成することとなる部分をスピニン
グ加工手段にて塑性変形させることによって幅広状のリ
ム部を上記ディスク部と一体的に形成させるようにした
アルミニウム合金製ホイールの製造方法を提供しようと
するのが、本発明の目的（課題）である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては次のような手段を講ずることとし
た。すなわち、請求項１記載の発明においては、一体型
アルミニウム合金製ホイールの製造方法に関して、ディ
スク部及び後にリム部を形成することとなる部分を所定
のアルミニウム合金材を用いて鋳造手段にて一体的に形
成させる鋳造工程と、当該鋳造工程にて一体的に形成さ
れたアルミニウム合金製鋳物からなる半製品状のものの
上記リム部を形成することとなる部分を、所定のスピニ
ング加工手段にて所定の形態からなるリム部を形成させ
るように成形加工をするスピニング加工工程と、からな
る工程を採ることとした。
【０００５】このような工程を採ることにより、本発明
のものにおいては、リム部先端部の肉厚が薄くなる部分
についても、スピニング加工法による塑性加工手段を用
いることによって、金属組織の流れがディスク部からリ
ム部先端部にわたって連続した状態で整えられるように
なり、強度的に優れたリム部を有する一体式（ワンピー
スタイプ）のアルミニウム合金製ホイールを効率良く形
成（製造）することができるようになる。
【０００６】次に、請求項２記載の発明について説明す
る。このものも、その基本的な点は、上記請求項１記載
のものと同じである。すなわち、本発明においては、請
求項１記載のアルミニウム合金製ホイールの製造方法に
関して、上記鋳造工程に用いられる鋳造方法を重力式鋳
造方式からなるようにするとともに、当該鋳造工程にお
いて、上記ディスク部を形成する部分を鋳型の下方部に
水平状に設定するようにし、このディスク部を形成する
部分に対してほぼ垂直状に、かつ、円環状にリム部を形
成することとなる部分を設定するようにし、更に、この
リム部を形成することとなる部分の上方部に、当該リム
部を形成することとなる部分に連続して円環状にあるい
は放射状に押し湯部を設けるようにした工法を採ること
とした。
【０００７】このような工法を採ることにより、本発明
のものにおいても、上記請求項１記載のものと同様、デ
ィスク部からリム部にかけて金属組織の流れが整った一
体式のアルミニウム合金製ホイールを効率良く形成（製
造）することができるようになる。特に、本発明のもの
においては、ディスク部を形成することとなる部分が最
初に注湯されるとともに、この部分が最初に冷やされる
こととなるので、この部分の金属組織がち密になり、強
度アップが図られるようになる。そして、これに続いて
形成されるものであって後にリム部を形成することとな
る部分は、最後に注湯されるとともに冷却されることと
なり、この鋳造状態においては金属組織が粗くなってい
るが、この部分にスピニング加工手段を施すことによっ
て、上記ディスク部に連続した金属組織の流れを有する
ように成形加工されることとなる。従って、このような
スピニング成形加工手段を経ることによって、全体的に
強度の高いアルミニウム合金製ホイールが効率良く形成
（製造）されるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１及び図２を基に説明する。本実施の形態に関するもの
は、一体型（ワンピースタイプ）のアルミニウム合金製
ホイールの製造方法に関するものである。具体的には、
図１に示す如く、ディスク部２及び後にリム部１を形成
することとなる部分を所定のアルミニウム合金材を用い
て鋳造手段にて一体的に形成させる鋳造工程（Ａ）と、
当該鋳造工程（Ａ）にて一体的に形成されたアルミニウ
ム合金製鋳物からなる半製品状のものの上記リム部１を
形成することとなる部分を、所定のスピニング加工手段
５にて所定の形態からなるリム部１を形成させるように
成形加工するスピニング加工工程（Ｂ）と、からなるこ
とを基本とするものである。すなわち、本実施の形態に
かかるものは、鋳造手段（図１の（Ａ））とスピニング
加工手段（図１の（Ｂ））とを併用させることによっ
て、図１の（Ｃ）に示すようなワンピースタイプのアル
ミニウム合金製ホイールを効率良く形成させるようにし
たアルミニウム合金製ホイールの製造方法に関するもの
である。
【０００９】このような工程からなるものにおいて、上
記鋳造工程（Ａ）は、図１に示す如く、鋳型９１、９
２、９３を基礎に、当該鋳型９１、９２、９３にて形成
されるキャビティ内に溶湯が上方から注入されて下方部
から順次冷却される重力鋳造法が採られるようになって
いる。そして、本実施の形態においては、下型９２と上
型９１とにて形成される最も低いところに形成されるキ
ャビティ空間部のところに、水平状に、後にディスク部
２を形成することとなる部分が設定されるようになって
いる。そして、このようなディスク部２を形成すること
となるキャビティ空間部の周縁部のところから、ほぼ垂
直状に、かつ、円環状に、横型９３と上型９１の側壁と
の間にて形成される隙間が設けられ、ここに注湯された
溶湯が後にリム部１を形成するように設定されている。
そして更に、このような、後にリム部１を形成すること
となる部分の溶湯注入部の上方部のところに、放射状に
複数本の押し湯部１９が設けられるようになっているも
のである。なお、この押し湯部１９については、この外
に、上記リム部１を形成することとなる部分に連続させ
て、その上方部に円環状に設けるようにしたものも考え
られる。
【００１０】このような鋳型構成を採ることによって、
本実施の形態のものにおいては、後にディスク部１を形
成することとなる部分に、まず溶湯が注湯されるととも
に、この部分が最初に冷却されることとなり、この部分
の金属組織はち密になる。従って、このディスク部１は
強度的に優れた強固な組織にて形成されることとなる。
このようにして所定の鋳造工程（Ａ）が行われた状態の
ものを、次に、型開きして、アルミニウム合金製鋳物を
取出し、上記押し湯部１９を所定の切断手段にて取り除
くことによって、アルミニウム合金製鋳物からなる半製
品状のものを形成させる。
【００１１】次に、このようにして形成された半製品状
鋳物の円環部に所定のスピニング加工手段を施すことに
よって、リム部１を形成させるようにする（図１の
（Ｂ））。なお、このスピニング加工工程（Ｂ）につい
ては、本実施の形態においては、特殊な工法を採ること
としている。このスピニング加工工程（Ｂ）について、
図２を基に説明する。まず、図２の（イ）に示す如く、
上記鋳造工程にて形成された半製品状の鋳物製品をマン
ドレル金型３上に搭載する。そして、このような半製品
状のものを上記マンドレル金型３ごと回転させながら、
後にリム部１を形成することとなる部分のリム面外側の
ところにスピニング手段を形成するローラ５を所定の圧
力にて押し付けながら当該ローラ５を移動させる。これ
によって、上記鋳物状半製品時においては厚肉状に形成
されていた後にリム部１を形成することとなる部分を引
き伸ばし、図２の（ロ）、（ハ）に示す如く、所定のリ
ム幅を有するリム部１を形成させるようにする。なお、
このようなスピニング加工を開始するに当たっては、上
記マンドレル金型３を予熱バーナ等にて予め１５０℃〜
３００℃程度の温度に加熱しておく。また、半製品状の
鋳物製品も所定の加熱炉等にて１５０℃〜４００℃の温
度に予熱しておくこととする。
【００１２】このように、ほぼリム部１の全幅までスピ
ニング加工の施された状態のもの（図２の（ハ）参照）
を、次に、図２の（ニ）に示す如く、インナビードシー
ト部１３からインナ側のフランジ部１１側にかけて所定
のローラ５を所定の圧力をかけた状態で移動させて、上
記インナビードシート１３周りの成形（スピニング加
工）を行う。そして、最後に、図２の（ホ）に示す如
く、インナ側のフランジ部１１のところに所定の断面形
状を有するローラ５５を押し付けて上記インナフランジ
部１１周りの成形加工を行う。なお、本実施の形態にお
いては、このフランジ部１１の成形工程においては、上
記フランジ部１１の断面形状に合わせた所定の形態から
なる相型決めローラを用いるようにしている。このよう
な一連のスピニング成形加工手段を施すことによって所
定のリム幅を有するリム部１が、すべて塑性加工手段に
て、上記ディスク部２と一体的に形成されることとな
る。従って、このようなリム部１の金属組織の流れは、
ディスク部２とリム部１との結合部、すなわち、アウタ
ビードシート部１２側からインナ側のフランジ部１１に
かけて連続した状態に形成されることとなる。また、金
属組織の流れ自体も整った状態に形成されることとな
る。従って、このようなリム部１は強度が高められるこ
ととなるので、幅広状の、かつ、薄肉状のものを形成さ
せることができるようになる。また、このようにして形
成されたホイールは、すべての部分が塑性加工手段にて
形成されることとなるので、材料採りにおいても無駄が
省かれることとなる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、一体型アルミニウム合
金製ホイールの製造方法に関して、ディスク部及び後に
リム部を形成することとなる部分を所定のアルミニウム
合金材を用いて鋳造手段にて一体的に形成させる鋳造工
程と、当該鋳造工程にて一体的に形成されたアルミニウ
ム合金製鋳物からなる半製品状のものの上記リム部を形
成することとなる部分を、所定のスピニング加工手段に
て所定の形態からなるリム部を形成させるように成形加
工をするスピニング加工工程と、からなるようにしたの
で、リム部先端部の肉厚が薄くなる部分についても、ス
ピニング加工法による塑性加工手段を用いることによっ
て金属組織の流れがディスク部からリム部先端部にわた
って連続した状態で整えられるようになり、強度的に優
れたリム部を有する一体型（ワンピースタイプ）のアル
ミニウム合金製ホイールを効率良く製造することができ
るようになった。
【００１４】また、本発明においては、上記鋳造工程に
用いられる鋳造方法を重力式鋳造方式からなるようにす
るとともに、当該鋳造工程において、上記ディスク部を
形成する部分を鋳型の下方部に水平状に設定するように
し、このディスク部を形成する部分に対してほぼ垂直状
に、かつ、円環状にリム部を形成することとなる部分を
設定するようにし、更に、このリム部を形成することと
なる部分の上方部に、当該リム部を形成することとなる
部分に連続して円環状にあるいは放射状に押し湯部を設
けるようにした工法を採ることとしたので、ディスク部
からリム部にかけて金属組織の流れが整った一体型のア
ルミニウム合金製ホイールを効率良く製造することがで
きるようになった。また、本発明のものにおいては、特
に、上記ディスク部を形成することとなる部分に最初に
溶湯が注がれるとともに、この部分が最初に冷やされる
こととなるので、この部分の金属組織がち密になり、強
度アップが図られるようになった。そして、これに続い
て形成されるものであって後にリム部を形成することと
なる部分は最後に注湯されるとともに冷却されることと
なり、この鋳物状態においては金属組織が粗くなってい
るが、この部分にはスピニング加工手段が施されること
によって、上記ディスク部に連続した金属組織の流れを
有するように成形加工されることとなるので、上記スピ
ニング成形加工手段を経ることによって、全体的に強度
の高いアルミニウム合金製ホイールを効率良く製造する
ことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体内容を示す工程説明図である。
【図２】本発明の主要部を成すスピニング加工工程の内
容を示す工程説明図である。
【図３】一般の幅広リム部を有するホイールの全体構成
を示す断面図である。
【符号の説明】
１ リム部 １１ フランジ部（インナ側） １２ アウタビードシート １３ インナビードシート １９ 押し湯部 ２ ディスク部 ３ マンドレル金型 ５ ローラ（スピニング手段） ５５ 相型決めローラ ９１ 鋳型（上型） ９２ 鋳型（下型） ９３ 鋳型（横型）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 守彦 静岡県浜松市葵町318番地 エンケイ株式 会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスク部及び後にリム部を形成するこ
    ととなる部分を所定のアルミニウム合金材を用いて鋳造
    手段にて一体的に形成させる鋳造工程と、当該鋳造工程
    にて一体的に形成されたアルミニウム合金製鋳物からな
    る半製品状のものの上記リム部を形成することとなる部
    分を、所定のスピニング加工手段にて所定の形態からな
    るリム部を形成させるように成形加工をするスピニング
    加工工程と、からなるようにしたことを特徴とするアル
    ミニウム合金製ホイールの製造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のアルミニウム合金製ホイ
    ールの製造方法において、上記鋳造工程にて用いられる
    鋳造方法を重力式鋳造法からなるようにするとともに、
    当該鋳造工程において、上記ディスク部を形成する部分
    を鋳型の下方部に水平状に設定するようにし、このディ
    スク部を形成する部分に対してほぼ垂直状に、かつ、円
    環状にリム部を形成する部分を設定するようにし、更
    に、このリム部を形成することとなる部分の上方部に、
    当該リム部を形成することとなる部分に連続して円環状
    にあるいは放射状に押し湯部を設けるようにしたことを
    特徴とするアルミニウム合金製ホイールの製造方法。
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