JP2011207352A - 車両のホイール - Google Patents

Abstract

【課題】外観品質に優れ、軽量で、しかも、強度が確保された車両のホイールを提供する。
【解決手段】タイヤＴＲが嵌着される略円筒状のリム部１１と、リム部１１の内側に接合される略円盤状のディスク部１２とを備えた車両のホイール１０において、リム部１１がリム本体部１５とリムフランジ部１６とを有し、リム本体部１５は、ディスク部１２が接合される部分の厚さを、それ以外の部分の厚さよりも厚く形成し、リムフランジ部１６は、リム本体部１５の厚さの薄い両側端部を、中空状に湾曲して形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のホイールに係り、特にリム部とディスク部とを備えた２ピース型の車両のホイールに関する。

ホイールを構成するリム部とディスク部はその使われ特性上、強剛性を要し、剛性確保のためには、それぞれ重厚にしなければならず重量が増加してしまう。材料を比重の軽いアルミニウム合金、マグネシウム合金等に変更する方法も考えられるが、コストが高くなる。これに対し、従来、鋼材を使用し、リム部の肉厚を押さえるため、いわゆるスピニング加工方法が提案されている。このスピニング加工方法では、円筒状のワークを回転させながら、このワークに外周面から内側へ向かってローラを押し当てることにより、このワークを縮管加工してリム部を形成する（特許文献１参照）。
また、従来、リム部の肉厚を押さえつつも、剛性確保のためにリム部の縁部にカール構造を設ける構成が知られている。

特開２００３−２００１号公報

しかし、従来のスピニング加工方法でリム部を製造しても、剛性の確保が重要な場合には板厚をあまり薄くできない。また、従来のカール構造を設ける構成を採用しても、特に鉄鋼製の可塑性の低い材料では、肉厚を薄くすると、しわが発生し易くなるため、簿肉化に制約があり十分な軽量化ができなかった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、外観品質に優れ、軽量で、しかも、強度が確保された車両のホイールを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、タイヤ（ＴＲ）が嵌着される略円筒状のリム部（１１）と、前記リム部の内側に接合される略円盤状のディスク部（１２）とを備えた車両のホイール（１０）において、前記リム部がリム本体部（１５）とリムフランジ部（１６）とを有し、前記リム本体部は、前記ディスク部が接合される部分の厚さを、それ以外の部分の厚さよりも厚く形成し、前記リムフランジ部は、前記リム本体部の厚さの薄い両側端部を、中空状に湾曲して形成されている、ことを特徴とする。
上記構成によれば、剛性が特に必要とされるディスク部が接合される部分の厚さをそれ以外の部分の厚さよりも厚く形成できるとともに、リムフランジ部は、リム本体部の厚さの薄い両側端部を中空状に湾曲して形成しているので、剛性を確保することができるとともに、ホイール全体の軽量化が図れる。
例えば、ホイールのリム部には、第１テーパ部〜第４テーパ部と、ディスク部が接合（溶接）される直線部（ドロップ部）と、が形成され、剛性確保のため直線部の肉厚を最も厚くし、直線部より大径の第１テーパ部および第４テーパ部を最も薄くするとともに、直線部と第１テーパ部とをつなぐ第２テーパ部及び直線部と第４テーパ部とをつなぐ第３テーパ部は、第１テーパ部あるいは第４テーパ部に向かい徐々に肉厚が薄くなるように形成され、直線部から第１テーパ部あるいは第４テーパ部までの肉厚変化が滑らかとなるように薄肉化し、薄肉としたリムフランジ部の剛性確保のため、中空状の湾曲部（カール部）を形成することとなる。
そして、これらの結果、リム部のディスク部が接合される部分（直線部）の肉厚を厚くし剛性を確保しつつ、リムフランジ部をディスク部より薄くして軽量化を達成し、かつ、縁部に中空状の湾曲部にカール部を設ける構造として剛性を確保しつつ軽量化したホイールを得ることが可能となる。

また、上記構成において、前記リムフランジ部が内巻きに形成され、内巻き終端（１６Ｂ）が前記リム本体部の外周面に当接するようにしてもよい。
上記構成によれば、リムフランジ部にタイヤを介して路面から力を受けた場合に、内巻き終端がリム本体部の外周面に当接して力を受けるので、より剛性を高くできる。

また、前記リム本体部が前記リムフランジ部に連なる中間部（４２，４２Ｘ，４４，４４Ｘを有し、この中間部が前記リムフランジ部に向けて徐々に厚さを薄くするようにしてもよい。
上記構成によれば、タイヤを介してリム本体部にかかる路面からの反力によるリム本体部のたわみに対し、肉厚が徐々に変化しているので、応力集中を抑制することが可能となる。

また、前記リムフランジ部の終端部に当該ホイールの軸方向内側に向かう反り部（１６Ｃ）が形成されているようにしてもよい。
上記構成によれば、リムフランジ部にタイヤを介して路面から力を受けた場合に、リムフランジ部の先端部が湾曲している部分に巻き込まれてしまうことが無く、剛性を高くできる。

また、前記リム本体部は、回転する円筒状部材にへらを押し当てて縮管して所定の形状に成形するスピニング加工方法により成形され、前記リム本体部が前記リムフランジに連なる部分となる前記円筒状部材の部分から、前記ディスク部が接合される部分に、肉を寄せて厚く形成するようにしてもよい。
上記構成によれば、従来のスピニング加工の場合のように、スピニング加工によりリム本体部を成形する際に、リム本体部の成形体の形状により肉厚が定まってしまうが、本手法により所望の位置、すなわち、剛性が必要とされるディスク部が接合される部分の肉厚をコントロールすることが可能となる。

また、前記リム部は、回転する円筒状部材（Ｗ）にへらを当てることで当該円筒状部材を縮管し所定の形状に成形するスピニング加工方法で成形され、前記へらを前記円筒状部材に中心軸側へ押し当てながら、当該へらを軸方向に沿って他端側へ移動する第１工程と、前記へらが前記円筒状部材の特定箇所にさしかかったときに、前記へらの移動を停止するとともに当該へらを前記円筒状部材から離間し、前記円筒状部材の前記ディスク部が接合される部分に径方向外側へ隆起する隆起部（４６）を形成する第２工程と、前記へらを前記円筒状部材に中心軸側へ押し当てながら、当該へらを軸方向に沿って移動し、前記隆起部を圧縮することにより、前記円筒状部材の前記ディスク部が接合される部分を肉厚にする第３工程と、により成形されるようにしてもよい。
上記構成によれば、従来のスピニング加工の場合のように、スピニング加工によりリム本体部を成形する際に、リム本体部の成形体の形状により肉厚が定まってしまうという不具合を無くし、所望の位置、すなわち、剛性が必要とされるディスク部が接合される部分の肉厚をコントロールすることが可能となる。

また、前記中空状に湾曲したリムフランジ部は、前記リム本体部の厚さの薄い両側端部を湾曲させる曲げ工程を行い（ステップＳ７）、さらに前記湾曲させた前記両側端部をしごく、しごき工程と、前記両側端部を絞ることにより、前記湾曲方向とは逆方向に反り返させる反らし工程と、を繰り返す（ステップＳ８）ことにより形成するようにしてもよい。
上記構成によれば、中空状に湾曲したリムフランジ部を形成する場合でも、座屈しわの発生を抑制して外観品質の向上したリムフランジ部を形成することができる。

また、前記中空状に湾曲したリムフランジ部は、前記リム本体部の厚さの薄い両側端部を湾曲させる曲げ工程を行い（ステップＳ７）、前記湾曲させた前記両側端部を金型によりしごく、しごき工程と、前記金型によるしごきを停止し、前記リムフランジ部をその弾性によって湾曲された方向とは逆方向に反らす反らし工程と、を繰り返して行う（ステップＳ８）ことにより形成するようにしてもよい。
上記構成によれば、中空状に湾曲したリムフランジ部を形成する場合でも、座屈しわの発生を抑制して外観品質の向上したリムフランジ部を形成することができる。

また、前記リムフランジ部のホイール内側の湾曲部分にプレス加工により設けた水抜き孔（１６Ｄ）を備えるようにしてもよい。
上記構成によれば、タイヤとの干渉を避け、かつ、外観を損なうことなく水抜き孔を形成することができるとともに、プレス加工による穴開け加工であるので、水抜き孔の開口端部は、内方に陥没することにより、角が落とされた状態となっており、タイヤを傷つけることがない。

また、当該ホイールは、スチール材で形成されているようにしてもよい。
上記構成によれば、アルミ材より比較的重量の重いスチール材でもホイールの剛性を確保しつつ、軽量化を図ることができ、コストも低減することが可能となる。

請求項１記載の発明によれば、剛性を確保することができるとともに、ホイール全体の軽量化が図れるという効果を奏する。
請求項２記載の発明によれば、内巻き終端がリム本体部の外周面に当接するようにすれば、内巻き終端がリム本体部の外周面に当接して力を受けるので、より剛性を高くできるという効果を奏する。
請求項３記載の発明によれば、中間部がリムフランジ部に向けて徐々に厚さを薄くするようにすれば、タイヤを介してリム本体部にかかる路面からの反力によるリム本体部のたわみに対し、応力集中を抑制できるという効果を奏する。

請求項４記載の発明によれば、反り部が形成されていれば、リムフランジ部にタイヤを介して路面から力を受けた場合に、リムフランジ部の先端部が湾曲している部分に巻き込まれてしまうことが無く、剛性を高くできるという効果を奏する。
請求項５記載の発明によれば、スピニング加工によりリム本体部がリムフランジに連なる部分となる円筒状部材の部分から、前記ディスク部が接合される部分に、肉を寄せて厚く形成するようにすれば、リム本体部の成形体の形状により肉厚が定まってしまうという不具合を無くし、剛性が必要とされるディスク部が接合される部分の肉厚をコントロールすることが可能となるという効果を奏する。

請求項６記載の発明によれば、リム部を、スピニング加工方法により、回転する円筒状部材にへらを当てることで当該円筒状部材を縮管し所定の形状に成形する際に、上述した第１工程〜第３工程により成形すれば、スピニング加工によりリム本体部を成形する際に、リム本体部の成形体の形状により肉厚が定まってしまうという不具合を無くし、所望の位置、すなわち、剛性が必要とされるディスク部が接合される部分の肉厚をコントロールすることが可能となるという効果を奏する。

請求項７記載の発明によれば、中空状に湾曲したリムフランジ部の形成時に、曲げ工程により湾曲させた両側端部をしごく、しごき工程と、両側端部を絞ることにより、湾曲方向とは逆方向に反り返させる反らし工程と、を繰り返すことにより形成すれば、中空状に湾曲したリムフランジ部を形成する場合でも、座屈しわの発生を抑制して外観品質の向上したリムフランジ部を形成できる。
請求項８記載の発明によれば、中空状に湾曲したリムフランジ部の形成時に、曲げ工程により湾曲させた両側端部を金型によりしごく、しごき工程と、金型によるしごきを停止し、リムフランジ部をその弾性によって湾曲された方向とは逆方向に反らす反らし工程と、を繰り返して行うことにより形成すれば、中空状に湾曲したリムフランジ部を形成する場合でも、座屈しわの発生を抑制して外観品質の向上したリムフランジ部を形成することができるという効果を奏する。

請求項９記載の発明によれば、前記リムフランジ部のホイール内側の湾曲部分にプレス加工により設けた水抜き孔を備えるようにすれば、タイヤとの干渉を避け、かつ、外観を損なうことなく水抜き孔を形成することができるとともに、水抜き孔の開口端部は、内方に陥没することにより、角が落とされた状態となっており、タイヤを傷つけることがない。
請求項１０記載の発明によれば、前記リムフランジ部は、前記湾曲部分の先端に、当該ホイールの回転軸に向かって延びて前記タイヤに接する壁部を有し、前記水抜き孔は、前記壁部に連設され、前記タイヤに接していない前記湾曲部分であって、前記回転軸の延在方向の内方に設けられているので、水抜き孔から確実に水抜きができるとともに、その形成位置は、湾曲部分における回転軸の延在方向の内方であるので、車両にホイールを装着した場合でも、車両の外側（ホイールの回転軸の延在方向外方）から水抜き孔を視認しづらくなっており、ホイールの外観性が向上する。
請求項１１記載の発明によれば、当該ホイールは、スチール材で形成されていれば、アルミ材より比較的重量の重いスチール材でもホイールの剛性を確保しつつ、軽量化を図れ、コストも低減できるという効果を奏する。

車両のホイールの外観図である。 図１の車両のホイールのＩＩ−ＩＩ断端面図である。 車両のホイールの製造工程説明図である。 水抜き孔の形成位置の説明図である。 リム本体部を形成するためのスピニング加工システムの構成を示す模式図である。 スピニング加工システム３０により製造されたリム部１１の軸線ＯＸに沿った概要断面図である。 スピニング加工手順を示す図である。 肉厚化加工の第１工程の説明図である。 肉厚化加工の第２工程の説明図である。 肉厚化加工の第３工程の説明図である。 図８のＸ−Ｘ断面図である。 肉厚加工後の厚さ状態の模式図である。 プレスカール処理の説明図（その１）である。 プレスカール処理の説明図（その２）である。 スピニング加工装置の説明図である。 しごき工程の説明図である。 反らし工程の説明図である。 形成したリムフランジ部の外観斜視図である。 負荷点反力値（塑性変形解析）の結果の説明図である。 他の形状を有するホイールの説明図である。 さらに他の形状を有するホイールの断端面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態の車両ホイールの外観図である。
また、図２は、図１の車両のホイールのＡ−Ａ断端面図である。
車両のホイール１０は、大別すると、略円筒形状のリム部１１と、リム部１１に接合された略円盤状のディスク部１２と、を備えている。
リム部１１は、図２に示すように、リム部１１の周面を縮管して形成されたリム本体部（ドロップ部）１５と、リム部１１の両端部のそれぞれにリム部１１の周面に沿って形成されたリムフランジ部１６と、タイヤＴＲの装着時に図示しないエアバルブが挿通されるバルブ孔１７と、タイヤＴＲの空気圧が低下した場合でも外れにくくするためのハンプ部１８と、を備えている。

ディスク部１２は、車両の車軸のハブが取り付けられるハブ孔２１と、ハブ孔２１の周囲に配設され、車軸のハブにホイール１０を固定するためのボルトが挿入される複数のボルト孔２２と、ハブ孔２１の周囲に配設され、装飾を行うとともに、車軸のハブに隣接して設けられるディスクブレーキにおいて発生する摩擦熱を放出したり、冷却用の外気を取り込むための略台形状の開口とされた第１装飾孔２３と、ディスク部１２の外周寄りに配設され、装飾を行うとともに、車軸のハブに隣接して設けられるディスクブレーキにおいて発生する摩擦熱を放出したり、冷却用の外気を取り込むための円形状の開口とされた第２装飾孔２４と、を備えている。

図３は、スチール製のホイールの製造工程説明図である。
２ピース型のスチール製のホイールを製造する場合、まず、スチール製の板状のブランク材を用意し（ステップＳ１）、用意したブランク材をコイラー等で円筒状に丸めるロール曲げを行う（ステップＳ２）。
続いて、丸めたブランク材の長手方向に沿う端部同士を突き合わせて、例えば、溶接（例えば、摩擦撹絆接合：ＦＳＷ）で接合して円筒部材を作製する。
そして、余分な部分をカットするタブカット処理（ステップＳ４）およびカットした部分を仕上げる仕上げ処理（ステップＳ５）を行う。

次に、円筒部材の胴部に対しスピニング加工によりリム本体部１５（図２参照）を形成する（ステップＳ６）。
リム本体部１５の形成後、円筒状部材Ｗの両端部をプレス加工により拡管し、リムフランジ部１６（図２参照）を形成するために、プレスカール処理（ステップＳ７）及びスピニング加工によるスピニングフルカール処理（ステップＳ８）を行う。本実施形態において、リムフランジ部１６を形成するに当たっては、プレスカール処理による曲げ工程と、スピニングフルカール処理によるしごき工程及び反らし工程と、が行われる。ここで、スピニングフルカール処理は複数回繰り返し行われる。
次にリム部１１にスピニング加工またはロールフォーミング加工によりハンプ部１８を形成し（ステップＳ９）、リムフランジ部１６にプレス加工を行うことにより、水抜き孔１６Ｄを開け（ステップＳ１０）、ホイール１０に装着されるタイヤＴＲへの空気封入用のバルブ孔１７を開ける（ステップＳ１１）。

この場合において、水抜き孔１６Ｄをプレス加工で開けることができるようになったのは、リムフランジ部１６を簿肉化できるようになったからである。そして、リムフランジ部１６のホイール１０内側の湾曲部分にプレス加工により設けられているので、タイヤＴＲとの干渉を避け、かつ、外観を損なうことなく形成できる。さらに、水抜き孔１６Ｄの開口端部は、プレス加工により内方に陥没することにより、角が落とされた状態となっており、タイヤＴＲを傷つけることがない。

図４は、水抜き孔の形成位置の説明図である。
ホイール１０を、図２に示したように、その回転軸が水平となるように設置し、中空状に湾曲して形成されたリムフランジ部１６の先端は、当該ホイールの回転軸に向かって延びてタイヤＴＲに接する壁部１６Ｅとなっている。
そして、リムフランジ部１６の先端側において、通常状態でタイヤＴＲに接するか否かに基づいてリムフランジ部１６の断面を、水平軸ＨＬにより上下に分割し、最も下に凸になった位置で垂直軸ＶＬで左右に分割して、それぞれの領域を領域ＡＲ１〜ＡＲ４とする。
この場合に、水抜き孔１６Ｄは、壁部１６Ｅに連設され、タイヤＴＲに接していない湾曲部分であって、前記回転軸の延在方向の内方、すなわち領域ＡＲ４に設けられているので、通常時には水抜き孔１６ＤがタイヤＴＲに接することはなく、水抜き孔１６Ｄから確実に水抜きができるとともに、その形成位置は、湾曲部分におけるホイールの回転軸の延在方向の内方であるから水抜き孔を視認しづらくなっており、ホイールの外観性が向上する。

次に上述したリム本体部１５の形成について詳細に説明する。
図５は、リム本体部を形成するためのスピニング加工システムの構成を示す模式図である。
スピニング加工システム３０は、円筒状部材Ｗを保持する第１分割型３１および第２分割型３２と、円筒状部材Ｗを回転駆動する回転装置３３と、円筒状部材Ｗを圧縮する圧縮装置３４と、ローラＲを移動するローラ移動装置３５と、スピニング加工システム３０全体を制御する図示しない制御盤と、を備えている。

このスピニング加工システム３０は、軸線ＯＸを中心軸として回転する円筒状部材Ｗに対し外周面からローラＲを当接することで、この円筒状部材Ｗのリム本体部１５の形成部位を縮管し、第１分割型３１及び第２分割型３２の外周面に沿った形状に成形するものである。
第１分割型３１および第２分割型３２は、同一の軸線ＯＸ上に沿って、その回転軸が配置されるように設けられている。
ここで、第１分割型３１の外周面は、ホイール１０のリム部１１の一端側の形状をかたどった形状に形成され、第２分割型３２の外周面は、ホイール１０のリム部１１の他端側の形状をかたどった形状に形成されている。したがって、これら第１分割型３１及び第２分割型３２を突き合わせることにより、ホイールリムの形状をかたどった一の金型が形成される。

第１分割型３１は、支柱３６を介して回転装置３３に連結され、第２分割型３２は、支柱３６を介して圧縮装置３４に連結されている。図５において、第１分割型３１の左端側には、円筒状部材Ｗの左端が突き当たる左端フランジ部３７が形成されており、第２分割型３２の右端側には、円筒状部材Ｗの右端が突き当たる右端フランジ部３８が形成されている。
これにより、円筒状部材Ｗは、その両端を両フランジ部３７，３８に突き当てた状態で固定される。なお、第１分割型３１および第２分割型３２に、それぞれ、円筒状部材Ｗの両端を固定するクランプを設けてもよい。

図６は、スピニング加工システム３０により製造されたリム部１１の軸線ＯＸに沿った概要断面図である。
図６に示すように、リム部１１は、互いに突き当てた状態の第１分割型３１及び第２分割型３２の外周面に沿って円筒状部材Ｗを成形することにより形成される。
このリム部１１の略中央には、凹状のリム本体部（ドロップ部）１５が形成されている。より具体的には、このリム本体部１５は、軸線ＯＸ方向に沿った断面視で、図６中、左側から右側へ向って順に、第１テーパ部４１と、第１テーパ部４１よりも大きなテーパ角で縮管する第２テーパ部４２と、軸方向と平行に延びる直線部４３と、第３テーパ部４４と、第３テーパ部４４よりも小さなテーパ角で拡径する第４テーパ部４５とにより構成される。これら第１テーパ部４１、第２テーパ部４２、第３テーパ部４４および第４テーパ部４５のうち、第２テーパ部４２のテーパ角が最も大きくなっている。
このため、第２テーパ部４２と、直線部４３との聞には、リム部１１のうち最も鋭い鋭角が形成される。

図５に戻って、回転装置３３は、軸線ＯＸを中心軸として第１分割型３１を回転駆動し、円筒状部材Ｗおよび第２分割型３２とともに回転駆動する。
ローラ移動装置３５は、軸線ＯＸと略平行な軸を中心軸として、円盤状のローラＲを回転可能に保持するとともに、このローラＲを３次元空間内で移動しつつ、円筒状部材Ｗの外周面に押し当てて、スピニング加工を行うこととなる。
圧縮装置３４は、軸線ＯＸ方向に沿って所定の推力で第２分割型３２を第１分割型３側へ押圧する．これにより、円筒状部材Ｗを第１分割型３１および第２分割型３２にセットした状態では、円筒状部材Ｗには軸線ＯＸ方向に沿った圧縮力が作用することとなる。

次に、上述したスピニング加工システム３０におけるスピニング加工の具体的な手順について説明する。
図７は、スピニング加工手順を示す図である。
まず、図７に示すように、円筒状部材Ｗを第１分割型３１および第２分割型３２の間にセットする。より具体的には、図７中、円筒状部材Ｗの左端側を第１分割型３１のフランジ部３７に突き当てて固定し、さらに円筒状部材Ｗの右端側を第２分割型３２のフランジ部３８に突き当てて固定する。
次に、圧縮装置３４を駆動し、所定の推力で第２分割型３２を第１分割型３１側へ軸線ＯＸに沿って駆動することにより、円筒状部材Ｗに対し両端側から所定の大きさの圧縮力を付与する。そして、軸線ＯＸを中心軸として第１分割型３１を回転装置３３により回転駆動することにより、円筒状部材Ｗに圧縮力を付与しながらこれを回転する。

続いて、回転している円筒状部材Ｗの外周面に対し、ローラＲを押し当てて、スピニング加工を行ってリム本体部１５を形成する。
本実施形態のスピニング加工方法では、リム部１１のリム本体部１５のうち薄肉部が生じる箇所を見込んでおき、成形が完了する前の円筒状部材Ｗのうち、成形の結果、薄肉部となる特定箇所を肉厚にする肉厚化加工を、成形初期の段階で行っている。
以下、肉厚化加工の具体的な手順について説明する。

図８は、肉厚化加工の第１工程の説明図である。
図９は、肉厚化加工の第２工程の説明図である。
図１０は、肉厚化加工の第３工程の説明図である。
肉厚化加工は、第１工程、第２工程、および第３工程の、主に３つの工程に分けられており、第１工程では、図８に矢印Ａ１の屈曲前に示すように、ローラＲを円筒状部材Ｗの軸線ＯＸ側へ外周面から押し当てながら、このローラＲを軸線ＯＸ方向に沿って第３テーパ部４４の形成部位側から第２テーパ部４２に向かって、すなわち、第２分割型３２側から第１分割型３１側へ向かって移動する。
次に、第２工程では、ローラＲが円筒状部材Ｗの特定箇所Ｐにさしかかったときに、ローラＲの移動を停止するとともに、矢印Ａ１の屈曲後に示すように、このローラＲを円筒状部材Ｗから離間する。ここで、特定箇所Ｐは、肉厚部を形成する部位に対応する位置である。
これにより、成形初期の円筒状部材Ｗのうち特定箇所Ｐに円筒状部材Ｗの径方向外側へ隆起する隆起部４６が形成される。

ここで、成形初期の段階で上述のような加工を行うことにより、特定箇所Ｐに隆起部４６が形成される理由について説明する。
図１１は、図８のＸ−Ｘ断面図である。
図１１に示すように、回転する円筒状部材ＷにローラＲを押し付けると、ローラＲは円筒状部材Ｗの外周面に沿って回転し、円筒状部材Ｗは順次縮管されてゆくこととなる。
このとき、円筒状部材Ｗの径方向への変形が浅い段階では、円筒状部材Ｗが軸方向に沿って延びることによる材料の減少よりも、円筒状部材Ｗの縮管による材料の増加の方が大きい。

また、上述のように、円筒状部材Ｗは第１分割型３１および第２分割型３２により軸線ＯＸ方向に沿って圧縮されているので、軸線ＯＸ方向に沿った延びが制限される。このため、円筒状部材ＷのローラＲにより縮管された部分Ｗ２の板厚は、ローラＲにより縮管されていない部分Ｗ１の板厚よりも大きくなる。
しかしながら、所定の深さよりも深く縮管すると、このような板厚の増加だけでは縮管による体積変化に追従できなくなるため、円筒状部材Ｗに周長差が生じてしまう。このとき、円筒状部材Ｗは軸方向に沿って圧縮されており、またローラＲの進行方向前方は加工後硬化が生じていないため、図８に示したように、特定箇所Ｐに隆起部４６が形成される。

次に、第３工程では、図９に示すように、ローラＲを円筒状部材Ｗに軸線ＯＸ側へ押し当てながら、このローラＲを軸線ＯＸ方向に沿って隆起部４６よりも第１分割型３１側から第２分割型３２側へ移動し、図１０に示すように、ローラＲで隆起部４６を軸線ＯＸ側へ圧縮する。
上述したように円筒状部材Ｗには軸線ＯＸ方向に沿った圧縮力が付与されており、材料の軸線ＯＸ方向に沿った延びが制限されているため、隆起部４６を圧縮すると周長が短くなった分だけ、特定箇所Ｐが肉厚になるのである。
以上のように、本実施形態の肉厚化加工では、特定箇所Ｐの周長が長くなるように隆起部４６を形成して拡径した後、再びこの特定箇所Ｐの周長が短くなるように圧縮して縮管することにより、周長を延ばした分に応じて特定箇所Ｐを肉厚にすることができる。

以上のような肉厚化加工を行い円筒状部材Ｗの特定箇所Ｐを肉厚にした後は、ローラＲを円筒状部材Ｗの軸線ＯＸ（中心軸）側へ所定の手順で押し当ててゆき、第１分割型３１及び第２分割型３２の外周面に沿った形状に成形する。ここで、肉厚にした特定箇所Ｐは、分割型３１，３２の形状に成形する過程である程度薄くなるものの、他の部分よりも肉厚にしておくことができる。

図１２は、肉厚加工後の厚さ状態の模式図である。
図１２に示すようにリム本体部１５を構成する第１テーパ部４１および第４テーパ部４５の厚さＴＨ２がブランク部材の元の厚さであるとした場合に、リム本体部としての直線部４３に連なる中間部としての第２テーパ部４２および第３テーパ部４４の厚さは、ＴＨ１〜ＴＨ３の範囲（ＴＨ１＞ＴＨ２＞ＴＨ３）でリムフランジ部１６に向けて徐々に厚さが薄くなっているのが分かる。
リム本体部１５の形成後、円筒状部材Ｗの両端部をプレス加工により拡管し、リムフランジ部１６（図２参照）を形成するために、上述したように、プレスカール処理（ステップＳ７）及びスピニング加工によるスピニングフルカール処理（ステップＳ８）を行う。
すなわち、本実施形態において、リムフランジ部１６を形成するに当たっては、プレスカール処理による曲げ工程と、スピニングフルカール処理によるしごき工程及び反らし工程と、が行われる。

図１３は、プレスカール処理の説明図（その１）である。
プレスカール処理（曲げ工程）は、図１３に示す金型プレス装置５０で行われる。
先ず、金型プレス装置５０について説明する。なお、リム部１１の周壁には、既に上述した処理によりリム本体部１５が形成されているものとする。

この金型プレス装置５０は、固定金型５１と、固定金型５１を構成する分割金型５１Ａ、５１Ｂの半円形状開口にリム部１１を問に挟んで挿入される円柱状凸部５２が設けられた可動金型５３とを備えている。この場合において、金型プレス装置５０は、可動金型５３を上下方向に駆動するものであるため、リム部１１は、図１３中、その軸線ＯＸ（中心軸）が上下方向に延在するように設置されている。
分割金型５１Ａ、５１Ｂの内周壁には、段部５４Ａ、５４Ｂを含む半円弧状の環状凸部５５Ａと、段部５４Ｃ、５４Ｄを含む半円弧状の環状凸部５５Ｂが設けられている。リム部１１のリム本体部１５は、これら環状凸部５５Ａ、５５Ｂに挟まれて保持される。

円柱状凸部５２が分割金型５１Ａ、５１Ｂの段部５４Ｂ、５４Ｄに対向する可動金型５３には、固定金型５１の上側端面に指向して窪み、且つその断面形状が半円弧状で周回する凹部５６が設けられている。後述するように、この凹部５６により、リム部１１の端部がある程度湾曲される。
プレスカール処理は、図１３に示したように、リム部１１のリム本体部１５を固定金型５１の環状凸部５５Ａ、５５Ｂに係合させるとともに、リム本体部１５におけるリム部１１の上端部側の側壁面を分割金型５１Ａ、５１Ｂの各段部５４Ｂ、５４Ｄによって支持する。これにより、リム部１１の図１３における上端部（カール部形成予定部）が固定金型５１の上方側に突出し、可動金型５３に臨むようにして延在することとなる。

図１４は、プレスカール処理の説明図（その２）である。
次いで、図１４に示すように、可動金型５３を固定金型５１に指向して下降動作させる。これにより、リム部１１の上端部が可動金型５３の凹部５６の形状に対応する形状に成形される。すなわち、リム部１１の端部がある程度湾曲される予備曲げ工程が実施され、その結果、リムフランジ部１６が形成される。なお、この成形の際にリム部１１の下端部が成形されることはない。

そして、可動金型５３を上昇動作させて固定金型５１から離間させた後、リム部１１の図１及び図３における下端部が、当該下端部側の形状に合わせた図示しない可動金型に臨むようにリム部１１を固定金型５１にセットし、上述した処理と同様の作業を行うことにより、リム部１１の両端部にリムフランジ部１６が形成される。
そして、可動金型５３を上昇動作させて固定金型５１から離間させた後、上記のようにして両端部にリムフランジ部１６が形成されたリム部１１を取り出す。
なお、固定金型５１に対して上下方向に二つの可動金型とを設け、これら二つの可動金型によって、リム部１１の下端部及び上端部に対してリムフランジ部１６、１６を同時に形成するようにしてもよい。

図１５は、スピニング加工装置の説明図である。
そして、金型プレス装置５０から取り出したリム部１１をスピニング加工装置６０にセットして、スピニングフルカール処理によるしごき工程及び反らし工程と、が行われることとなる。
しごき工程及び反らし工程を行うスピニング加工装置６０は、図１５に示すように、支持金型６１及び成形用ローラ６２を備える。支持金型６１の形状はリム部１１の内壁形状に対応し、リム部１１の内部に挿入されることでリム部１１を内壁側から支持する。

成形用ローラ６２は、その側壁に沿って周回する成形溝６３が形成されており、図示しない支持軸に回転自在に支持されている。なお、この支持軸を保持する図示しないブラケットは、図示しない油圧シリンダの作用下に、図１５における上下、左右、前後に移動可能となっている。
そして、リム部１１を、図１５に示すスピニング加工装置６０にセットする。すなわち、支持金型６１をリム部１１に嵌合する。

次いで、図１５に示すように、成形用ローラ６２の断面略Ｖ字形状の成形溝６３にリムフランジ部１６を挿入し、図示しない油圧シリンダの作用下に成形用ローラ６２を変位させて一方の側壁６３Ａでリムフランジ部１６の起端部１６Ａを押圧する。これにより、起端部１６Ａが略平坦化される。
このように、リムフランジ部１６を段階的に成形することにより、リムフランジ部１６の成形に必要な応力を段階的に分散することができる。これにより、リムフランジ部１６を一層精度よく加工することができる。

ここで、成形溝６３の幅方向寸法ＷＤ１はリムフランジ部１６の高さ方向寸法Ｈ１に比して若干大きく設定されており、このため、前記側壁６３Ａに対向する他方の側壁６３Ｂは、リムフランジ部１６の終端部１６Ｂから離間する。すなわち、起端部１６Ａを平坦化する際に終端部１６Ｂが成形されることはないようにされている。
ところで、この時点で、リムフランジ部１６における終端部１６Ｂの近傍には、微細な座屈しわが生じている。
そこで、次に、終端部１６Ｂの近傍に対してしごき工程（しごき加工）を施すとともに反らし工程を行う。

図１６は、しごき工程の説明図である。
具体的には、図１６に示すように、終端部１６Ｂの近傍に成形溝６３の側壁６３Ｂが当接した成形用ローラ６２を、図１６における上下方向及び左右方向に緩慢に移動させ、これにより終端部１６Ｂの近傍を徐々に延伸させる。

このしごき加工、換言すれば、終端部１６Ｂの近傍が延伸される加工が行われることにより、座屈しわが延伸されてさらに微細となる。座屈しわは元々微細であるので、これを延伸してさらに微細化するためのしごき加工に要する力を小さくすることができる。すなわち、この場合、座屈しわを消失させるための力を小さくすることができる。従って、成形用ローラ６２を移動させる油圧シリンダとして、駆動力が小さな小型のものを採用することが可能となるので、スピニング加工装置６０の小型化及び設備投資の低廉化を図ることができる。

本案施形態において、座屈しわを消失させるためのしごき加工は、加工率を可及的に小さくするべく、成形溝６３の側壁６３Ｂがリムフランジ部１６の終端部１６Ｂの近傍に対して点接触した状態で成形用ローラ６２を若干移動させた後、成形用ローラ６２を停止させることを繰り返すことによって営まれる。側壁６３Ｂがリムフランジ部１６の終端部１６Ｂの近傍に対して面接触した状態で成形用ローラ６２の移動を継統させるようにして、しごき加工を行うと、リムフランジ部１６の終端部１６Ｂの近傍の加工率が大きくなるので、終端部１６Ｂを延伸しても座屈しわを消失させることが容易でなくなる。

ここで、成形用ローラ６２は上記したように上下方尚及び左右方向に移動されるので、成形溝６３の側壁６３Ｂは、リムフランジ部１６の終端部１６Ｂの近傍に対し、接触（好ましくは点接触）と停止を繰り返すこととなる。
図１７は、反らし工程の説明図である。
そして、成形用ローラ６２が停止したときには、リムフランジ部１６が成形用ローラ６２から押圧されなくなるので、図１７に示すように、リムフランジ部１６の終端部１６Ｂの近傍が、その弾性によってリム部１１の周壁から離間する方向、換言すれば、湾曲される前の形状に戻る方向に反る。これにより、リムフランジ部１６の反らしが行われる。

この反らしは、リムフランジ部１６の終端部１６Ｂの近傍から成形溝６３の側壁６３Ｂを離間させることで行うようにしてもよい。例えば、成形用ローラ６２が終端部１６Ｂの近傍に対して接触（好ましくは点接触）及び離間を繰り返すように成形用ローラ６２を移動させるようにすればよい。

図１８は、形成したリムフランジ部の外観斜視図である。
以上のしごき加工及び反らしを複数回繰り返すことにより、微細な座屈しわが徐々に伸ばされて消失される。成形用ローラ６２をリムフランジ部１６の周回方向に沿って移動させ、この作業を繰り返すことにより、最終的に、図１８に示すように、座屈しわが殆ど認められない外観品質に優れたリムフランジ部１６を得ることができる。

しかも、この場合、従来技術のようにリムフランジ部１６に切り込みを形成する必要がないため、リムフランジ部１６の剛性を確保することができるので、リム部１１の強度が損なわれることがない。
すなわち、本実施の形態によれば、座屈しわが無く外観品質が良好であり、かつ、剛性に優れたリムフランジ部１６を有するリム部１１を容易に得ることができ、ひいては、軽量で強度に優れたホイール１０を得ることができる。

さらに、リムフランジ部１６を反らし工程で反らすので、終端部１６Ｂがリムフランジ部１６の内方に巻き込まれることが回避され、タイヤＴＲを介してリムフランジ部１６が地面から力を受けた場合には、リム部１１の周面にリムフランジ部１６の終端部１６Ｂが当接して力を受けることができ、実効的な剛性を高くすることができる。
また、この反らし工程において、リムフランジ部１６の終端部１６Ｂをさらに反らせて反り部１６Ｃとして終端部１６Ｂがリムフランジ部１６の内方に巻き込まれることを回避するようにすることも可能である。

図１９は、負荷点反力値（塑性変形解析）の結果の説明図である。
図１９に示すように、ブランク材の厚さを２．０ｍｍとし、リムフランジ部１６が内巻きに中空状に湾曲して形成され、内巻き終端がリム部１１の外周面に当接するようにし、さらにリム部１１は、ディスク部１２が接合される部分の厚さ（本例の場合、２．５ｍｍ）を、それ以外の部分の厚さ（本例の場合、２．０ｍｍ）よりも厚く形成した本実施形態の工程により作成されたホイール１０の負荷点反力値（図１９中、符号ＩＴ２．０で示すグラフに相当）は、ブランク材の厚さを同じく２．０ｍｍとしてリムフランジ部が外巻きに形成された従来の成形法によるホイールの負荷点反力値（図１９中、符号ＯＴ２．０で示すグラフに相当）に比較しておよそ倍１．８倍程度の値を有しており、剛性が非常に高くなっていることが分かる。

これは、ブランク材の厚さを３．０ｍｍとしてリムフランジ部が外巻きに形成された従来の成形法によるホイールの負荷点反力値（図１９中、符号ＯＴ３．０で示すグラフに相当）する値となっており、ホイールの軽量化と剛性の確保という相反する要求を満たすことができている。さらに材料の低減による低コスト化も望める。
この場合に、得られたホイール１０の剛性は、量産ホイールにおける縦剛性（＝１００ｋｇｆ／ｍｍ）、横剛性＝（１００ｋｇｆ／ｍｍ）、ねじり剛性（１００ｋｇｆ／ｒａｄ）と同程度であった。

以上の説明のように、本実施形態によれば、リム部において、ディスク部の接合部（溶接部）の肉厚を厚くし剛性を確保しつつ、リムフランジ部１６をディスク部より薄くして軽量化を達成し、かつ、縁部に中空状の湾曲部（カール部）を設ける構造として剛性を確保しつつ軽量化したホイールを実現している。
より詳細には、ホイールのリム部には、第１テーパ部４１、第２テーパ部４２、第３テーパ部４４、第４テーパ部４５と、ディスク部１２が接合（溶接）される直線部４３（ドロップ部）と、が形成され、剛性確保のため直線部の肉厚を最も厚くし、直線部４３より大径の第１テーパ部４１および第４テーパ部４５を最も薄くするとともに、直線部４３と第１テーパ部４１とをつなぐ第２テーパ部４２及び直線部４３と第４テーパ部４５とをつなぐ第３テーパ部４４は、第１テーパ部４１あるいは第４テーパ部４５に向かい徐々に肉厚が薄くなるように形成され、直線部４３から第１テーパ部４１あるいは第４テーパ部４５までの肉厚変化が滑らかとなるように薄肉化し、薄肉としたリムフランジ部１６の剛性確保のため、中空状の湾曲部（カール部）を形成することで、剛性を確保しつつ軽量化したホイールを実現している。

この場合において、従来のスピニング加工方法でリム部を製造した場合には、加工形状により必然的に肉厚が決まってしまうので、肉厚が薄くなってしまう箇所の肉厚を考慮したリム材料の肉厚設定が必要だったが、本実施形態のスピニング加工法により、リム材料の肉厚をより任意に設定できるようになり、初めて上述したリム形状が可能になった。
特に薄くなりやすいリム部の凹状角部の肉厚を任意に確保できるようになった。
また、カール成形においても、可塑性の低い鉄鋼では、カール構造形成時にしわが発生しやすくなるが、本実施形態の構成により鉄鋼でも上述したリム形状を実現することができた。
そして、これらの結果、リム部のディスク部が接合される部分の肉厚を厚くし剛性を確保しつつ、リムフランジ部をディスク部より薄くして軽量化を達成し、かつ、縁部に中空状の湾曲部にカール部を設ける構造として剛性を確保しつつ軽量化したホイールを得ることが可能となった。

図２０は、他の形状を有するホイールの説明図である。
以上の説明は、図２に示した形状を有するホイール１０の場合のものであったが、図２０に示すように、リム本体部１５Ｘを構成する第１テーパ部４１Ｘと、第１テーパ部４１Ｘよりも大きなテーパ角で縮管する第２テーパ部４２Ｘと、軸方向と平行に延びる直線部４３Ｘと、図２のホイール１０の第３テーパ部４４よりもなだらかな形状を有する第３テーパ部４４Ｘと、第３テーパ部４４Ｘよりも小さなテーパ角で拡径する第４テーパ部４５Ｘとにより構成されるホイール１０Ｘをホイール１０と同一の工程で作製した。なお、図示しないディスク部は、図１の場合と同様に第２装飾孔は、丸孔形状としている。
これらの結果、得られたホイール１０Ｘの剛性は、縦剛性（＝９５〜１０５ｋｇｆ／ｍｍ）、横剛性＝（９５〜１０５ｋｇｆ／ｍｍ）、ねじり剛性（９５〜１０５ｋｇｆ／ｒａｄ）であり、量産ホイールにおける縦剛性（＝１００ｋｇｆ／ｍｍ）、横剛性＝（１００ｋｇｆ／ｍｍ）、ねじり剛性（１００ｋｇｆ／ｒａｄ）と同程度であった。
また、以上の説明においては、リム本体部を複数のテーパ部を備えるように構成していたが、複数の直線部を階段状に配置してリム本体部を構成することも可能である。

図２１は、さらに他の形状を有するホイールの断端面図である。
図２１において、図２と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
車両のホイール１０Ｙは、大別すると、略円筒形状のリム部１１と、リム部１１に接合された略円盤状のディスク部１２と、を備え、リム部１１は、図２１に示すように、リム部１１の周面を縮管して形成されたリム本体部（ドロップ部）１５と、リム部１１の一方の端部にリム部１１の周面に沿って内巻きに形成されたリムフランジ部１６と、リム部１１の他方の端部にリム部１１の周面に沿って外巻きに形成されたリムフランジ部１６Ｘと、タイヤＴＲの装着時に図示しないエアバルブが挿通されるバルブ孔１７と、タイヤＴＲの空気圧が低下した場合でも外れにくくするためのハンプ部１８と、を備えている。
本変形例によれば、リムフランジ部１６Ｘには、クリップ状のホイールバランスウェイトＢＷを装着可能となり、容易にホイールバランスをとることが可能となる。

１０、１０Ｘ ホイール
１１ リム部
１２ ディスク部
１５、１５Ｘ リム本体部
１６ リムフランジ部
１６Ａ 起端部
１６Ｂ 終端部
１６Ｃ 反り部
１６Ｄ 水抜き孔
１７ バルブ孔
１８ ハンプ部
２１ ハブ孔
２２ ボルト孔
２３ 第１装飾孔
２４ 第２装飾孔
４１、４１Ｘ 第１テーパ部（リム本体部）
４２、４２Ｘ 第２テーパ部（リム本体部、中間部）
４３、４３Ｘ 直線部（リム本体部）
４４、４４Ｘ 第３テーパ部（リム本体部、中間部）
４５、４５Ｘ 第４テーパ部（リム本体部）
４６ 隆起部
ＯＸ 軸線
Ｐ 特定箇所
Ｒ ローラ（へら）
ＴＲ タイヤ
Ｗ 円筒状部材

Claims (11)

1. タイヤ（ＴＲ）が嵌着される略円筒状のリム部（１１）と、前記リム部の内側に接合される略円盤状のディスク部（１２）とを備えた車両のホイール（１０）において、
   前記リム部がリム本体部（１５）とリムフランジ部（１６）とを有し、
   前記リム本体部は、前記ディスク部が接合される部分の厚さを、それ以外の部分の厚さよりも厚く形成し、
   前記リムフランジ部は、前記リム本体部の厚さの薄い両側端部を、中空状に湾曲して形成されている、
   ことを特徴とする車両のホイール。
2. 請求項１記載の車両のホイールにおいて、
   前記リムフランジ部が内巻きに形成され、内巻き終端（１６Ｂ）が前記リム本体部の外周面に当接することを特徴とする車両のホイール。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両のホイールにおいて、
   前記リム本体部が前記リムフランジ部に連なる中間部（４２，４２Ｘ，４４，４４Ｘ）を有し、この中間部が前記リムフランジ部に向けて徐々に厚さを薄くすることを特徴とする車両のホイール。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両のホイールにおいて、
   前記リムフランジ部の終端部に当該ホイールの軸方向内側に向かう反り部（１６Ｃ）が形成されていることを特徴とする車両のホイール。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両のホイールにおいて、
   前記リム本体部は、回転する円筒状部材（Ｗ）にへら（Ｒ）を押し当てて縮管して所定の形状に成形するスピニング加工方法により成形され、
   前記リム本体部が前記リムフランジに連なる部分となる前記円筒状部材の部分から、前記ディスク部が接合される部分に、肉を寄せて厚く形成したことを特徴とする車両のホイール。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両のホイールにおいて、
   前記リム部は、回転する円筒状部材（Ｗ）にへら（Ｒ）を当てることで当該円筒状部材を縮管し所定の形状に成形するスピニング加工方法で成形され、
   前記へらを前記円筒状部材に中心軸側へ押し当てながら、当該へらを軸方向に沿って他端側へ移動する第１工程と、
   前記へらが前記円筒状部材の特定箇所（Ｐ）にさしかかったときに、前記へらの移動を停止するとともに当該へらを前記円筒状部材から離間し、前記円筒状部材の前記ディスク部が接合される部分に径方向外側へ隆起する隆起部（４６）を形成する第２工程と、
   前記へらを前記円筒状部材に中心軸側へ押し当てながら、当該へらを軸方向に沿って移動し、前記隆起部を圧縮することにより、前記円筒状部材の前記ディスク部が接合される部分を肉厚にする第３工程と、
   により成形されたことを特徴とする車両のホイール。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両のホイールにおいて、
   前記中空状に湾曲したリムフランジ部は、前記リム本体部の厚さの薄い両側端部を湾曲させる曲げ工程（ステップＳ７）を行い、
   さらに前記湾曲させた前記両側端部をしごく、しごき工程と、前記両側端部を絞ることにより、前記湾曲方向とは逆方向に反り返させる反らし工程と、を繰り返す（ステップＳ８）ことにより形成した、ことを特徴とする車両のホイール。
8. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の車両のホイールにおいて、
   前記中空状に湾曲したリムフランジ部は、前記リム本体部の厚さの薄い両側端部を湾曲させる曲げ工程を行い（ステップＳ７）、
   前記湾曲させた前記両側端部を金型によりしごく、しごき工程と、前記金型によるしごきを停止し、前記リムフランジ部をその弾性によって湾曲された方向とは逆方向に反らす反らし工程と、を繰り返して行う（ステップＳ８）ことにより形成した、
   ことを特徴とする車両のホイール。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の車両のホイールにおいて、
   前記リムフランジ部の湾曲部分にプレス加工により設けた水抜き孔（１６Ｄ）を備えたことを特徴とする車両のホイール。
10. 請求項９記載の車両のホイールにおいて、
    前記リムフランジ部は、前記湾曲部分の先端に、当該ホイールの回転軸に向かって延びて前記タイヤに接する壁部（１６Ｅ）を有し、
    前記水抜き孔は、前記壁部に連設され、前記タイヤに接していない前記湾曲部分であって、前記回転軸の延在方向の内方に設けられていることを特徴とする車両のホイール。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の車両のホイールにおいて、
    当該ホイールは、スチール材で形成されていることを特徴とする車両のホイール。

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