JP2004074187A - ホイールの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールの製造が容易且つ高効率で行え、低コスト化が可能であり、また成型誤差や成型不良等を起こさないで高品質のホイールを製造することができるホイールの製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】中央にハブ取付部６を有するディスク部７とこの外周を取り囲むリム部８とが一体形成されたホイール原形２に対し、ディスク部７の内向き側からディスク部７外周に当接する雄型３と、ディスク部７の外向き側からハブ取付部６に当接する雌型４とを相対近接方向に加圧させていき、ディスク部７外周に対して雄型３当接位置に略対向して雌型４を押し付け且つハブ取付部６に対して雌型４当接位置に略対向して雄型３を押し付ける。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両タイヤ用のホイールの製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のアルミ合金製ホイールを製造する場合、ある程度、形状を整えた原形を鍛造等により製作し、その後、最終的に必要とされる形状に成形するという方法が採られることがある（例えば、特公平３−６８７７４号（特許第１７０８３９２号）公報、特開昭６４−７８６５０号公報等参照）。
これらの方法において、予め、鍛造等により製作するもの（以下「ホイール原形」と言う）は、中央にハブ取付部を有するディスク部と、このディスク部の外周全周を取り囲むリム部とが一体形成されたものである。
【０００３】
このホイール原形において、ディスク部は、オフセット（ホイール全体の中でのディスク部の軸方向位置付け）を追加加工で切削によって調節するために分厚く形成されており、またリム部は、内向き方向への張り出し量を抑えてあり、その分、追加加工で圧延できるように肉厚を分厚くしてある。
すなわち、このようなホイール原形においては、オフセットに対する追加加工として、ディスク部のハブ取付部をその外向き面又は内向き面から必要量切削するということを行っている。
【０００４】
また、リム部の追加加工としては、リム部の内向き側を雄型（マンドレル等と呼ぶこともある）で保持させると共に外向き側を雌型で保持させ、且つこれら雄型と雌型とを相対的に接近させた状態にし、リム部の外周側面にヘラを押し付けてホイール原形を軸回転させ、このヘラをホイール原形の軸方向へ移動させることにより、雄型に設けられたスピニング台部へ沿わせつつリム部をスピニング加工（ヘラ絞り加工、要は軸方向への圧延である）するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のホイール製造方法では、上記したようにオフセット量を調節するためにハブ取付部を切削していたため、鍛造時等にはここに切削分の過剰な肉付けが必要であった。
従って当然に、肉付け部分を原因とした重量増と加工時間、更には材料コスト的なロスがある。のみならず、ハブ取付部の切削量にも限界があるため、限界を超える場合には必要なオフセット寸法に応じた雄型や雌型を複数製作する必要があった。
【０００６】
なお、特公平３−６８７７４号（特許第１７０８３９２号）公報に記載された方法では、ディスク部をプレス部材で内向き面から押して変形させ、これによってオフセットの調節をしているが、この場合、ディスク部を押圧するプレス部材は、ディスク部の内向き側からハブ取付部を取り囲む円周位置に当接しているだけである。またディスク部の外向き側は、リム部に沿った円周位置に当接する受け台で支持しているだけである。
そのため、このプレス中、ホイール原形は内外２カ所の円周位置（しかも互いに不一致である）だけで支持された状態となってその全体が不安定となり、成型誤差や成型不良が起こりやすいということもあった。
【０００７】
一方、リム部の追加加工については、スピニング成形を容易にするために、ホイール原形を加熱してから、スピニング成型機にセッテングする必要があり、従って効率が悪く、ランニングコスト的にコスト高になるということがあった。またこのリム部の追加加工についても、必要とされるリム巾の種類数に応じた同数の雄型が必要になっている。
これらのことから、雄型等に関する製作費が増大し、また追加加工の作業のなかで型交換の手間が増え、また加工時間も長くなるなど、製造効率が低下するといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ホイールの製造が容易且つ高効率で行え、低コスト化が可能であり、また成型誤差や成型不良等を起こさないで高品質のホイールを製造することのできるホイールの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係るホイールの製造方法は、中央にハブ取付部６を有するディスク部７とこの外周を取り囲むリム部８とが一体形成されたホイール原形２に対し、ディスク部７の内向き側からディスク部７外周に当接する雄型３と、ディスク部７の外向き側からハブ取付部６に当接する雌型４とを相対近接方向に加圧させていき、ディスク部７外周に対して雄型３当接位置に略対向して雌型４を押し付け且つハブ取付部６に対して雌型４当接位置に略対向して雄型３を押し付けるものである。
【００１０】
このようにすると、ホイール原形２においてわざわざハブ取付部６の肉厚を分厚く形成しておかなくても、オフセット量を所望に調節することができ、ホイールの製造が容易且つ高効率で行え、低コスト化が可能である。
また、このオフセットの付与時において、ホイール原形２は、雄型３によるディスク部７外周への当接位置が雌型４との間でしっかりと挟持され、且つ、雌型４によるハブ取付部６への当接位置が雄型３との間でしっかりと挟持される状態となっている。
【００１１】
そのため、このときホイール原形２は安定して保持されていることになり、成型誤差や成型不良が起こることもない。従って、高品質のホイールを製造することができる。
このような本発明に係るホイールの製造方法では、雄型３又は雌型４の少なくとも一方に、ホイール原形２のディスク部７に当接するダイ２０、２３を設けるか否かの選択、又は設けるダイ２０、２３を厚さの異なるものに交換するか否かの選択をすることによってオフセット量を変更させることができる。
【００１２】
従って、雄型３や雌型４を複数種製作準備しておくといった必要もない。
この場合、雄型３及び／又は雌型４には、ホイール原形２のディスク部７に対してハブ取付部６以外に変形を許容するための変形許容空間２７、２８が形成可能になっている。
この変形許容空間２７、２８があることによってディスク部７が変形可能となり、オフセット量の変更が可能となるものである。
ところで、雄型３と雌型４とを相互接近して加圧した後に、引き続きホイール原形２におけるリム部８の外周側面にスピニング加工具３０を押し付け、ホイール原形２を軸芯まわりに回転させつつ、このスピニング加工具３０をホイール原形２の軸芯方向へ移動させ、もって、リム部８を雄型３に設けられたスピニング台部１８との間でスピニング加工することも可能である。
【００１３】
すなわち、上記したようにホイール原形２は、ディスク部７外周に雄型３をディスク部７の内向き側から当接し且つ雌型４をディスク部７の外向き側から当接して挟持し、且つハブ取付部６を雄型３のハブ受け部３ａと雌型４とで挟持して、雌雄両型の間で安定状態に挟持されているので、これら雌雄両型間でオフセット加工時の保持状態のまま、雌雄両型を軸芯まわりに回転させることにより、スピニング加工が可能となるものである。
従って、このスピニング加工に際し、これら雌雄両型に対するホイール原形２の脱着が不要であるから、それだけ作業性が高く、高効率になる（ホイールとしての製造能率が高い）という利点が得られることになる。
【００１４】
ホイール原形２は、鋳造によるアルミ合金製であるものとし、鋳造後の残熱があるうちに雄型３及び雌型４による保持状態とされてオフセット付与がなされるものとするのが好適である。
このようにすることで、オフセット付与及びスピニング加工が容易且つ仕上がり良好にできることになる。また、鋳造時の残熱を利用できることで、時間面、コスト面、作業容易面などで有益である。
一方、本発明に係るホイールの製造装置１は、中央にハブ取付部６を有するディスク部７とこの外周を取り囲むリム部８とが一体形成されたホイール原形２に対し、ディスク部７の内向き側からディスク部７外周に当接する雄型３と、この雄型３に接近していくことによりホイール原形２を加圧可能であり且つディスク部７の外向き側からハブ取付部６に当接する雌型４とを有しており、前記雄型３は雌型４に接近していったときにハブ取付部６を雌型４と共に挟持するハブ受け部３ａを有し、前記雌型４は雄型３に接近していったときにディスク部７外周を雄型３と共に挟持する外周押し部４ａを有している。
【００１５】
前記雄型３又は雌型４の少なくとも一方に、ホイール原形２のハブ取付部６に当接するダイ２０、２３を着脱可能に装着している。
更に、雄型３及び／又は雌型４は、ホイール原形２のディスク部７に対してハブ取付部６以外に変形を許容するための変形許容空間２７、２８が形成可能になっている。
雄型３外周には、ホイール原形２のリム部８外周側面にスピニング加工具３０を押圧するときにリム部８を内側からバックアップするスピニング台部１８を設けている。
【００１６】
なお、このスピニング加工具３０は、ヘラ及び圧延用ロールとされたものをも含むものとする。
ホイール原形２は鋳造後に残熱をもったアルミ合金製とすればよい。
すなわち、鋳造によりホイール原形２を成形し、鋳型から取り出した直後、直ちに（高温状態のまま）ディスク部７を雄型３と雌型４とでプレスすることによって塑性変形させ、所望するディスク部７の断面形状（オフセット）を得るようにすると、オフセット寸法の設定巾が広がる（外向き面側からプレスするとオフセット数値が減少し、内向き面側からプレスするとオフセット数値が増加する）という利点があり、加熱工程が省略できて効率が良く、また同時にリム部８をスピニング成形することにより単一種の型から複数の断面形状と複数のリム巾を持つホイールを製造することができ、更にこのスピニング成形による圧延によってリム部８の機械的性質が向上するなど、多くの利点が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図４は、本発明に係るホイール製造装置１の一実施形態を示している。
このホイール製造装置１は、ホイール原形２を中間においてその両側から挟持状に保持する雄型３と雌型４とを有している。
これら雄型３及び雌型４は、相対的に接近離反可能（実際に移動するのはいずれか一方だけでもよいし両方でもよい）にされている。また、これら雄型３及び雌型４は、ホイール原形２を保持した状態のまま軸芯まわりに回転可能になっている。
【００１８】
ここにおいてホイール原形２は、中央にハブ取付部６（車両への装着部分）を有するディスク部７と、このディスク部７の外周全周を取り囲むリム部８とが一体形成されたものとなっている。
リム部８は、ディスク部７の外向き面側（図１等の右側）へ所定量突出してビード係合部９が形成されているが、ディスク部７の内向き面（図１等の左側）への張り出し量は抑えられてあり、その分、肉厚が分厚くされてスピニング対象部１０として形成されている。
【００１９】
ディスク部７の外向き面には、ハブ取付部６を取り囲むようにして円環状の凹部１１が形成されており、この凹部１１が雌型４による円周当接位置に当てられるようになっている。
またディスク部７の内向き面には、リム部８の内周に繋がるディスク部７外周に沿って円環状の段部１２が形成されており、この段部１２が雄型３による円周当接位置に当てられるようになっている。
なお、上記ビード係合部９には、その周方向の少なくとも１カ所（図例では上下２カ所としている）に、図４に示すような突起１４が設けられている。この突起１４は、例えば二股状に形成されたものとしてあり、雌型４に設けられた回り止め用ストッパ１５と係合可能とされて雌型４が回転するときにホイール原形２がスリップすることなくこれと一体回転できるようにするためのものである。
【００２０】
このような突起１４は、ホイール原形２がホイールとして製品化される前に削り落とされることになる。
また、ディスク部７には、その外向き面側に各種の意匠的デザインが採り入れられている。
このホイール原形２はアルミ合金製のものであって、鋳造されたものとするのが好適である。また、この鋳造後、加熱してもよいが、まだ残熱をもった状態のものを用いるのが好適とされる。
【００２１】
雄型３は、ホイール原形２におけるディスク部７の内向き側（図１等の左側）を保持するものである。そして、この保持時において、ディスク部７の内向き側からリム部８の内周に沿った円周位置（上記した円環状の段部１２）に当接して位置決めするショルダー部１７を有している。
このショルダー部１７は、この雄型３が雌型４と相対接近したときに、ディスク部７外周（リム部８内周）の円周当接位置（円環状段部１２）の対応部分を雌型４へ押し付けて、隙間のない状態で挟持させるようになっている。
【００２２】
そして、雄型３の外周には、このショルダー部１７に連続するようにしてドラム状のスピニング台部１８が設けられており、このスピニング台部１８によってホイール原形２のリム部８をその内側からバックアップ可能になっている。
前記スピニング台部１８の外周には、端部形成体３１が軸芯方向移動可能に嵌合されている。この端部形成体３１はその端面３１ａでリム部８の端面の形状を設定すると共に、リム部８の幅を設定することができ、軸芯方向に移動することにより、成形後のリム部８の幅を調整できる。
【００２３】
また、この雄型３の中央凹み部には、ホイール原形２のハブ取付部６を受け止める受けダイ１９が設けられている。前記受けダイ１９の前面によりハブ受け部３ａが形成されている。
この受けダイ１９に対しては、円盤形をした別付けのダイ２０を必要に応じて着脱可能になっている。この別付けのダイ２０は種々の肉厚のものが用意され、所要のオフセット量を設定するためのものがボルト２１で固定される。この別付けのダイ２０を装着した場合は、その前面がハブ受け部３ａとなる。
【００２４】
これに対し、雌型４は、ディスク部７の外向き側を保持（保持）するものであり、雄型３に接近していくことによりハブ取付部６に当接する中心側の押しダイ２３と、さらに接近したときにディスク部７外周と当接する外周押し部４ａとを有している。
押しダイ２３は、ディスク部７の外向き側からハブ取付部６を取り囲む円周位置（上記した凹部１１）に当接して位置決めをし、ハブ受け部３ａと共にハブ取付部６を挟持する。
【００２５】
この押しダイ２３は先端にフランジ部を有する円筒形に形成され、雌型４とは別部材として形成されており、必要に応じて着脱可能になっている。また、この押しダイ２３は、種々の厚さのものが用意されたリング状スペーサ２４や底上げ用スペーサ２５（いずれか一方でもよい）を、フランジ部と雌型４との間に介在させることにより、雌型４から雄型３へ向けた突出量を変更できるようになっている。
前記押しダイ２３は、雌型４が雄型３と相対接近したときに、ハブ取付部６まわりへの円周当接位置（円環状凹部１１）の対応部分を雄型３のハブ受け部３ａへ押し付けて、隙間のない状態で挟持させるようになっている。
【００２６】
前記押しダイ２３がハブ受け部３ａとハブ取付部６を挟持した状態で、外周押し部４ａはディスク部７外周を雄型３のショルダー部１７と共に挟持し、ディスク部７とリム部８との繋がり部の径方向及び軸芯方向の位置を確定する。
これらの説明から明らかなように、これら雄型３と雌型４によってホイール原形２を保持した状態では、ホイール原形２のリム部８に対する挟持位置（段部１２相当位置）とハブ取付部６の挟持位置（凹部１１相当位置）との出入り関係に応じて、ホイール原形２に所定寸法のオフセットを付与可能になっている。
【００２７】
そしてこの保持時において、雄型３とホイール原形２のディスク部７との間（ハブ取付部６を除いた部分）には内側の変形許容空間２７が形成され、ホイール原形２のディスク部７に対してハブ取付部６以外に軸方向内側への変形を許容させるようになっている。
また同様に、雌型４とホイール原形２のディスク部７との間（ハブ取付部６を除いた部分）には外側の変形許容空間２８が形成され、ホイール原形２のディスク部７に対してハブ取付部６以外に軸方向外側への変形を許容させるようになっている。
【００２８】
更に、このホイール製造装置１では、図２及び図３に示すように、雄型３と雌型４とによって保持状態とされたホイール原形２に対して、そのリム部８の外周側面を雄型３のスピニング台部１８へ押し付け可能にするヘラ（スピニング加工具）３０が、ホイール原形２に対して径方向及び軸方向へ移動させながら押し付けられる。
次に、このような構成のホイール製造装置１の動作状況に基づいて、本発明に係るホイール製造方法を説明する。
【００２９】
なお、雄型３には、その受けダイ１９に対して所定肉厚の別付けダイ２０を取り付け、また雌型４では、押しダイ２３を所定肉厚のリング状スペーサ２４や底上げ用スペーサ２５により保持しておくものとする。
まず、鋳造によりホイール原形２を成形する。この鋳造は、低圧鋳造（ロープレッシャー）によるセンターゲート方式とすればよい。
このようにして成形されたホイール原形２は、鋳型から取り出した後、直ちに（３００℃〜４００℃程度の高温状態のまま）、図１に示すように、雄型３と雌型４との間に挿入し、雄型３のスピニング台部１８に嵌合し、雌雄両型を相対近接させていく。
【００３０】
これにより、ホイール原形２のディスク部７は、その内向き側からリム部８の内周に沿った円周位置（円環状段部１２）が雄型３のショルダー部１７で押され、その外向き側からハブ取付部６を取り囲む円周位置（円環状凹部１１）が雌型４の押しダイ２３で押され、円環状段部１２に対するハブ取付部６の軸芯方向の位置がずらされていき、ハブ取付部６が設定オフセット量になったとき、ハブ取付部６がハブ受け部３ａに当接し、外周押し部４ａがディスク部７の外周に当接し、ホイール原形２が雄型３と雌型４との間でしっかりと挟持される。そして、図２に示す雄型３と雌型４とを相対近接方向に移動させたホイール原形２加圧完了状態にまでする。
【００３１】
このホイール原形２は、これらリム部８に対する挟持位置（段部１２相当位置）とハブ取付部６の挟持位置（凹部１１相当位置）との出入り関係に応じて塑性変形され、所定のオフセットを付与される。
そこで次に、これら雄型３と雌型４とでホイール原形２が保持された状態のまま、このホイール原形２におけるリム部８の外周側面に対し、内向き側へ張り出したスピニング対象部１０へヘラ３０が当接される。
そして、図３に示すように、雌雄両型をホイール原形２を保持したまま軸芯まわりに回転し、ヘラ３０をスピニング対象部１０を雄型３のスピニング台部１８へ押し付け（加圧した）ながら、ホイール原形２の軸芯方向に沿ってその内向き側（図３左側）へ移動する。これにより、ホイール原形２はリム部８のスピニング対象部１０が圧延され、所定の張り出し量を得ることになる。
【００３２】
このようにして得られたホイール原形２を雌雄両型から取り出すことで、所望するホイールが得られたことになる。
図５は、上記したホイール製造装置１において、雄型３の受けダイ１９に対して厚さの異なる（図１等の場合より分厚い）別付けダイ２０を取り付け、また雌型４では、押しダイ２３をリング状スペーサ２４や底上げ用スペーサ２５無しで保持させた状態にし、ホイール原形２の加圧成形する例である。
このようにすることで、図１等に示した場合に比してオフセット数値が増加したホイールを得ることができる。
【００３３】
この図５に示したホイール製造装置１において、その他の構成、動作状況、及び作用効果は、上記した図１等に示した場合と同様であるのでここでの詳説は省略する。
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、ホイールの製造が容易且つ高効率で行え、低コスト化が可能であり、また成型誤差や成型不良等を起こさないで高品質のホイールを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホイール製造装置の一実施形態を示した側断面図である。
【図２】図１に続く動作状況を示した側断面図である。
【図３】図２に続く動作状況を示した側断面図である。
【図４】ホイール原形と雌型との回り止め構造を示した斜視図である。
【図５】図１等に示した実施形態のホイール製造装置に対して雄型側で別付けダイを変更し雌型側でダイ用スペーサを外した状況を示した側断面図である。
【符号の説明】
１　　　　ホイール製造装置
２　　　　ホイール原形
３　　　　雄型
３ａ　　　ハブ受け部
４　　　　雌型
４ａ　　　外周押し部
６　　　　ハブ取付部
７　　　　ディスク部
８　　　　リム部
１８　　　スピニング台部
２０　　　ダイ
２３　　　ダイ
２７　　　変形許容空間（内向き側）
２８　　　変形許容空間（外向き側）
３０　　　スピニング加工具（ヘラ）

Claims (10)

1. 中央にハブ取付部（６）を有するディスク部（７）とこの外周を取り囲むリム部（８）とが一体形成されたホイール原形（２）に対し、ディスク部（７）の内向き側からディスク部（７）外周に当接する雄型（３）と、ディスク部（７）の外向き側からハブ取付部（６）に当接する雌型（４）とを相対近接方向に加圧させていき、ディスク部（７）外周に対して雄型（３）当接位置に略対向して雌型（４）を押し付け且つハブ取付部（６）に対して雌型（４）当接位置に略対向して雄型（３）を押し付けることを特徴とするホイールの製造方法。
2. 前記雄型（３）又は雌型（４）の少なくとも一方に、ホイール原形（２）のディスク部（７）に当接するダイ（２０、２３）を設けるか否かの選択又は設けるダイ（２０、２３）を厚さの異なるものに交換するか否かの選択をすることによってオフセット量を変更させることを特徴とする請求項１記載のホイールの製造方法。
3. 前記雄型（３）及び／又は雌型（４）には、ホイール原形（２）のディスク部（７）に対してハブ取付部（６）以外に変形を許容するための変形許容空間（２７、２８）が形成可能になっていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のホイールの製造方法。
4. 前記雄型（３）と雌型（４）とでホイール原形（２）を加圧挟持した状態で軸芯まわりに回転させながら、リム部（８）外周側面にスピニング加工具（３０）を押し付けてリム部（８）を雄型（３）外周のスピニング台部（１８）との間でスピニング加工することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のホイールの製造方法。
5. 前記ホイール原形（２）は鋳造によるアルミ合金製であり、鋳造後の残熱があるうちに雄型（３）及び雌型（４）による加圧を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のホイールの製造方法。
6. 中央にハブ取付部（６）を有するディスク部（７）とこの外周を取り囲むリム部（８）とが一体形成されたホイール原形（２）に対し、ディスク部（７）の内向き側からディスク部（７）外周に当接する雄型（３）と、この雄型（３）に接近していくことによりホイール原形（２）を加圧可能であり且つディスク部（７）の外向き側からハブ取付部（６）に当接する雌型（４）とを有しており、前記雄型（３）は雌型（４）に接近していったときにハブ取付部（６）を雌型（４）と共に挟持するハブ受け部（３ａ）を有し、前記雌型（４）は雄型（３）に接近していったときにディスク部（７）外周を雄型（３）と共に挟持する外周押し部（４ａ）を有していることを特徴とするホイールの製造装置。
7. 前記雄型（３）又は雌型（４）の少なくとも一方に、ホイール原形（２）のハブ取付部（６）に当接するダイ（２０、２３）を着脱可能に装着していることを特徴とする請求項６記載のホイールの製造装置。
8. 前記雄型（３）及び／又は雌型（４）は、ホイール原形（２）のディスク部（７）に対してハブ取付部（６）以外に変形を許容するための変形許容空間（２７、２８）が形成可能になっていることを特徴とする請求項６又は請求項７記載のホイールの製造装置。
9. 前記雄型（３）外周には、ホイール原形（２）のリム部（８）外周側面にスピニング加工具（３０）を押圧するときにリム部（８）を内側からバックアップするスピニング台部（１８）を設けていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のホイールの製造装置。
10. 前記ホイール原形（２）は鋳造アルミ合金であることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のホイールの製造装置。

Images