JP2012218013A - 車両用ホイール製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スピニング加工の際のホイール素材の確実な保持を約束する。
【解決手段】テールストックシリンダが伸長すると可動スリーブ部材26と一緒にカム部材32が左方動して、第１、第３カム面32b,32dが、ロッキングアーム18の外面の第１擦接面18b、内面の第３擦接面18d上を摺動してロッキングアーム１８を揺動させ、この揺動に伴ってロッキングアーム18の円周溝18aとロッキングシャフト14の円周溝14bとが噛み合う。テールストックシリンダが短縮すると、リターンバネ30の付勢力によって可動スリーブ部材26、カム部材32が右方動し、カム部材32の第２カム面32cが、ロッキングアーム18の第２擦接面18c上を摺動してロッキングアーム18を揺動させ、これに伴ってロッキングアーム18の円周溝18aがロッキングシャフト14の円周溝14bから離脱する。
【選択図】図４

Description

本発明は車両用ホイールの製造装置に関する。

アルミニウム合金、マグネシウム合金などの車両用ホイールは鍛造又は鋳造により製造される。特許文献１は、鋳造による車両用ホイール製造方法を開示している。

車両用ホイールの他の製造方法として、スピニング加工機によって車両用ホイールのリム部を形作ることが実用化されている。具体的には、鍛造品又は鋳造品からなるホイール素材をスピニング加工機のマンドレルに芯押し機を使って押圧し、そして、マンドレルを回転させながらホイール素材の外周部分にローラを押し当てて塑性変形させることで車両用ホイールのリム部（タイヤビード支持面、タイヤ保持壁を含む）が形作られる。

特開２００７−２７６７１４号公報

スピニング加工機による車両用ホイールの製造では、芯押し機のシリンダ（テールストックシリンダ）の押し付け力によってホイール素材を固定することから、大型の車両用ホイールではシリンダの押し付け力を高める改造が必要となる。また、ホイール素材に異物が付着していた場合、この異物によってホイール素材の固定が不完全となって成形不良の車両用ホイールが出来てしまう虞がある。

本発明の目的は、スピニング加工の際のホイール素材の確実な保持を約束することのできる車両用ホイール製造装置を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
主軸(4)によって回転駆動されるインナー側マンドレル(8)と、該インナー側マンドレル(8)と一緒に回転するアウター側マンドレル(10)との間に挟み込んだ鋳造又は鍛造品のホイール素材(W)の外周部分を成形用ローラ(40,42,44)で成形して車両用ホイールを形成する車両用ホイール製造装置(100)において、
前記インナー側マンドレル(8)に脱着可能に固定されて前記主軸と同一軸線上に延びるロッキングシャフト(14)であって、前記インナー側マンドレル(8)と一体回転し且つ前記アウター側マンドレル(10)を貫通して配置されたロッキングシャフト(14)と、
該ロッキングシャフト(14)の自由端部に形成された複数の第１の溝(14b)と、
前記アウター側マンドレル(10)に設けられたロック機構(12)とを有し、
該ロック機構(12)が、
前記ロッキングシャフト(14)の自由端部に対抗して配置され且つ支軸(20)を中心に揺動可能な複数のロッキングアーム(18)であって、内面に前記ロッキングシャフト(14)の前記複数の第１の溝(14b)と噛み合い可能な複数の第２の溝(18a)を備えたロッキングアーム(18)と、
該ロッキングアーム(18)の一端部の外面と、他端部の外面と、他端部の内面とに夫々形成された第１、第２、第３の擦接面(18b,18c,18d)と、
前記主軸(4)と同一軸線上に配置されたテールストックシリンダ(6)の伸長動作によって押圧されることにより前記アウター側マンドレル(10)に接近する方向に変位可能な可動部材(26)と、
前記テールストックシリンダ(6)が短縮動作したときに、前記可動部材(26)を前記アウター側マンドレル(10)から遠ざかる方向に変位させるリターンバネ(30)と、
前記可動部材(26)と一体構造のカム部材(32)であって、前記可動部材(26)と一緒に変位する前記カム部材(32)の変位によって、前記ロッキングアーム(18)の第１擦接面(18b)上を摺動可能な第１カム面(32b)と、前記第２擦接面(18c)上を摺動する第２カム面(32c)と、前記第３擦接面(18d)上を摺動する第３カム面(32d)とを有するカム部材(32)とを含み、
前記テールストックシリンダ(6)の伸長動作による前記可動部材(26)の変位によって、前記ロッキングアーム(18)の外面の前記第１擦接面(18b)と前記カム部材(32)の前記第１カム面(32b)とが係合すると共に、前記ロッキングアーム(18)の内面の前記第３擦接面(18d)と前記カム部材(32)の前記第３カム面(32d)とが係合することにより前記ロッキングアーム(18)が揺動して前記第１、第２の溝(14b,18a)が噛み合って前記ロッキングシャフト(14)を固定し、
前記テールストックシリンダ(6)の短縮動作に伴う前記リターンバネ(30)の付勢力による前記可動部材(26)の変位によって、前記ロッキングアーム(18)の外面の前記第２擦接面(18c)と前記カム部材(32)の前記第２カム面(32c)とが係合することにより前記ロッキングアーム(18)が揺動して前記第１、第２の溝(14b,18a)の噛み合いを解除することを特徴とする車両用ホイール製造装置を提供することにより達成される。

本発明の作用効果、更なる目的は以下の実施例の詳細な説明から明らかになろう。

実施例の車両用ホイール製造装置の正面図である。 実施例の車両用ホイール製造装置の平面図である。 車両用ホイール製造装置に含まれるロック機構を抽出した図であり、ロック解除状態を示す図である。 車両用ホイール製造装置に含まれるロック機構を抽出した図であり、ロック状態を示す図である。 実施例の一つの例示として単一の成形用ローラを使ってスピニング加工を行う例を説明するための図である。 ２ピース型のアルミホイールのリム部を形作るのに適用した例を示す図である。 一体構造の２２インチのアウターリム無し型のアルミホイールの製造に適用した例を示す図である。 オートバイのアルミホイールの製造に適用した例を示す図である。 一体構造のアウターリム付き型のアルミホイールの製造に適用した例を示す図である。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

図１は、実施例の車両用ホイール製造装置の概要を示す正面図であり、図２は、車両用ホイール製造装置を上から見た平面図である。車両用ホイール製造装置１００は、電動モータ２によって駆動される主軸４と、この主軸４と対抗して配置されたテールストックシリンダ６とを有し、テールストックシリンダ６と主軸４とは同一軸線上に配置されている。

ホイール素材Ｗは鍛造又は鋳造によって成形された成型品であり、このホイール素材Ｗは、インナー側マンドレル８とアウター側マンドレル１０とに挟持された状態で主軸４に機械的に固定される。参照符号１２は、ホイール素材Ｗを機械的に固定するロック機構を示す。

図３、図４はロック機構１２を抽出した図であり、図３はロック解除状態を示し、図４はロック状態を示す。これら図３、図４を参照して、ロック機構１２は、インナー側マンドレル８と一体回転するロッキングシャフト１４を有する。ロッキングシャフト１４は、その基端部にフランジ１４ａを有し、このフランジ１４ａをインナー側マンドレル８に係止した状態で裏当てプレート２４をインナー側マンドレル８の背面にボトル止めすることにより、ロッキングシャフト１４はインナー側マンドレル８と一体化される。したがって、インナー側マンドレル８の裏当てプレート２４を取り外すことでロッキングシャフト１４を解放することができる。

ロッキングシャフト１４は、ワークであるホイール素材Ｗを貫通し、また、アウター側マンドレル１０を貫通して、その自由端部つまり先端部には、軸線方向に離間して複数の第１の円周溝１４ｂが形成されている。この第１の円周溝１４ｂは、ノコギリの刃のような断面略三角形であるのがよく、この複数の断面略三角形の第１の円周溝１４ｂで後に説明する係合歯が構成される。

スピンドル加工機に付加したロック機構１２は、アウター側マンドレル１０にボルト止めされたスリーブ構造体１６を更に含む。ボルトを取り外すことで、アウター側マンドレル１０とスリーブ構造体１６とを分解することができる。スリーブ構造体１６には、ロッキングシャフト１４を挟んで互いに対抗して位置する一対又は複数のロッキングアーム１８が収容されている。ロッキングアーム１８は、その長手方向中間部分に位置する支軸２０を中心に揺動可能である。ロッキングアーム１８の主軸４側の部位には、ロッキングシャフト１４と対抗する内面に軸線方向に離間して形成された複数の第２の円周溝１８ａを有している。この第２の円周溝１８ａは、ノコギリの刃のような断面略三角形であるのがよく、この複数の断面略三角形の第２の円周溝１８ａは、上述した第１の円周溝１４ｂと噛み合う係合歯を構成する。

ロッキングアーム１８の外面において、ロッキングアーム１８の一端部には第１の擦接面１８ｂが形成され、他端部には第２の擦接面１８ｃが形成されている。更に、ロッキングアーム１８の他端部の内面には第３の擦接面１８ｄが形成されている。この第１〜第３の擦接面１８ｂ、１８ｃ、１８ｄについては後に説明する。

スリーブ構造体１６には、テールストックシリンダ６側に可動部材２６が軸線方向に変位可能に設けられている。この可動部材２６は、スリーブの外端にフランジ２６ａを有する形状を有し、このフランジ２６ａに対してテールストックシリンダ６から押圧力が付与される。すなわち、テールストックシリンダ６のピストンロッドの先端にテール回転センタ２８（図１、図２）が軸回転自在に取り付けられており、このテール回転センタ２８が可動スリーブ部材２６のフランジ２６ａに脱着可能に凹凸嵌合される。

ロック機構１２は、可動スリーブ部材２６を図中右方向に付勢するリターンバネ３０を有し、テールストックシリンダ６が短縮動作して待機位置に戻ると、これに応動して可動スリーブ部材２６はリターンバネ３０の付勢力によって図中右方向に変位する。

可動スリーブ部材２６は、各ロッキングアーム１８に関連したカム部材３２を有し、このカム部材３２は可動スリーブ部材２６と一体構造である。

カム部材３２は、ロッキングアーム１８の外面の一端部に対応して位置する第１のカム面３２ｂと、ロッキングアーム１８の外面の他端部に対応して位置する第２のカム面３２ｃと、ロッキングアーム１８の内面の他端部に対応して位置する第３のカム面３２ｄとを有している。

テールストックシリンダ６が伸長動すると可動スリーブ部材２６がスリーブ構造体１６の中に押し込まれ（図４）、これに伴ってカム部材３２が図４中左方動して、その第１カム面３２ｂ、第３カム面３２ｄが、ロッキングアーム１８の外面の第１擦接面１８ｂ、内面の第３擦接面１８ｄ上を夫々摺動してロッキングアーム１８を揺動させ、これに伴ってロッキングアーム１８の円周溝１８ａとロッキングシャフト１４の円周溝１４ｂとが係合する。すなわち、カム部材３２が図４中左方動することにより、ロッキングアーム１８の一端部の外面と他端部の内面の２カ所にカム部材３２（第１カム面３２ｂ、第３カム面３２ｄ）が摺接することで、複数のロッキングアーム１８が閉じる方向(ロック方向)にモーメントを作用させてロッキングアーム１８とロッキングシャフト１４とを係合させることによりロッキングシャフト１４がロッキングアーム１８によってロックされる。これによりホイール素材Ｗ及びアウター側マンドレル１０がインナー側マンドレル８に対して位置固定される。

他方、テールストックシリンダ６が短縮動すると、リターンバネ３０の付勢力によって可動スリーブ部材２６がスリーブ構造体１６の中から抜け出る方向に移動し（図３）、これに伴ってカム部材３２が図４中右方動する。このカム部材３２の変位により、カム部材３２の第２カム面３２ｃが、ロッキングアーム１８の第２擦接面１８ｃ上を摺動してロッキングアーム１８を揺動させ、これに伴ってロッキングアーム１８の円周溝１８ａがロッキングシャフト１４の円周溝１４ｂから離脱する。これによりアウター側マンドレル１０及びホイール素材Ｗがインナー側マンドレル８から解放される。

図２を参照して、車両用ホイール製造装置１００は、主軸４を挟んでその一側にインナー側成形ローラ４０が配設され、他側にアウター側成形ローラ４２が配設されている。インナー側成形ローラ４０はインナー側マンドレル８と協同してホール素材Ｗのインナー側のリム部、タイヤビード支持面、タイヤ保持壁を成形することができる。アウター側成形ローラ４２はアウター側マンドレル１０と協同してホール素材Ｗのアウター側のリム部、タイヤビード支持面、タイヤ保持壁を成形することができる。

上述したように、ロック機構１２を備えた車両用ホイール製造装置１００によれば、テールストックシリンダ６を伸長動作させることで、一対のロッキングアーム１８がロッキングシャフト１４に機械的に係合する。このロッキングアーム１８とロッキングシャフト１４との機械的な係合により、主軸４に対してインナー側マンドレル８、ホイール素材Ｗ、アウター側マンドレル１０を同軸上に固定することができる（図４）。

このように、インナー側マンドレル８、ホイール素材Ｗ、アウター側マンドレル１０を主軸４に固定するのにテールストックシリンダ６の押圧力に依存していないため、ホイール素材Ｗの種類によって、例えば大型のアルミホイールを作るために能力の高いテールストックシリンダ６を用意する必要はない。また、テールストックシリンダ６の押圧力に依存しないでインナー側マンドレル８、ホイール素材Ｗ、アウター側マンドレル１０を主軸４に固定することができるため、ホイール素材Ｗに異物が付着していても、これが不良品発生原因となる可能性を低減することができる。

また、ホイール素材Ｗの肉厚の違いに対応したロッキングシャフト１４を用意するだけで、インナー側マンドレル８、ホイール素材Ｗ、アウター側マンドレル１０を適切に主軸４に固定することができる。したがって、ホイール素材Ｗのスピニング加工に関して、ホイール素材Ｗの肉厚の違いに対してフレキシブルに対応することができる。

変形例として、図５は、共通の成形用ローラ４４を使って、アルミホイールのリム部５０、インナー側及びアウター側のタイヤビード支持面５２及びタイヤ保持壁５４を形作る例を示す。

図６は、車両用ホイール製造装置１００を使って２ピース型のアルミホイールのリム部を成形する例を示す。図７は、車両用ホイール製造装置１００を使って一体構造のアウターリム無しのアルミホイール（２２インチ）を成形する例を示す。

図８は、車両用ホイール製造装置１００を使って、オートバイ用のアルミホイールを成形する例を示す。図９は、車両用ホイール製造装置１００を使って、一体構造のアウターリムを備えたアルミホイールのリム部を成形する例を示す。

上記の図６〜図９から、種々の型式の車両用ホイール及び肉厚の異なるホイール素材に対して車両用ホイール製造装置１００がフレキシブルに対応できることが分かるであろう。

本発明は、スピニング加工によって製造される車両用ホイール、典型的にはアルミホイールやマグネシウムホイールの製造に適用することができる。

１００ 車両用ホイール製造装置
Ｗ ホイール素材
２ 電動モータ
４ 主軸
６ テールストックシリンダ
８ インナー側マンドレル
１０ アウター側マンドレル
１２ ロック機構
１４ ロッキングシャフト
１４ｂ 第１の溝（円周溝）
１８ ロッキングアーム
１８ａ 第２の溝（円周溝）
１８ｂ ロッキングアームの第１擦接面
１８ｃ ロッキングアームの第２擦接面
１８ｄ ロッキングアームの第３擦接面
２０ 支軸
２６ 可動スリーブ部材（可動部材）
２８ テール回転センタ
３０ リターンバネ
３２ カム部材
３２ｂ カム部材の第１カム面
３２ｃ カム部材の第２カム面
３２ｄ カム部材の第３カム面
４０ インナー側成形ローラ
４２ アウター側成形ローラ
４４ 共通の成形用ローラ

Claims (2)

1. 主軸によって回転駆動されるインナー側マンドレルと、該インナー側マンドレルと一緒に回転するアウター側マンドレルとの間に挟み込んだ鋳造又は鍛造品のホイール素材の外周部分を成形用ローラで成形して車両用ホイールを形成する車両用ホイール製造装置において、
   前記インナー側マンドレルに脱着可能に固定されて前記主軸と同一軸線上に延びるロッキングシャフトであって、前記インナー側マンドレルと一体回転し且つ前記アウター側マンドレルを貫通して配置されたロッキングシャフトと、
   該ロッキングシャフトの自由端部に形成された複数の第１の溝と、
   前記アウター側マンドレルに設けられたロック機構とを有し、
   該ロック機構が、
   前記ロッキングシャフトの自由端部に対抗して配置され且つ支軸を中心に揺動可能な複数のロッキングアームであって、内面に前記ロッキングシャフトの前記複数の第１の溝と噛み合い可能な複数の第２の溝を備えたロッキングアームと、
   該ロッキングアームの一端部の外面と、他端部の外面と、他端部の内面とに夫々形成された第１、第２、第３の擦接面と、
   前記主軸と同一軸線上に配置されたテールストックシリンダの伸長動作によって押圧されることにより前記アウター側マンドレルに接近する方向に変位可能な可動部材と、
   前記テールストックシリンダが短縮動作したときに、前記可動部材を前記アウター側マンドレルから遠ざかる方向に変位させる付勢手段と、
   前記可動部材と一体構造のカム部材であって、前記可動部材と一緒に変位する前記カム部材の変位によって、前記ロッキングアームの第１擦接面上を摺動可能な第１カム面と、前記第２の擦接面上を摺動する第２カム面と、前記第３の擦接面上を摺動する第３カム面とを有するカム部材とを含み、
   前記テールストックシリンダの伸長動作による前記可動部材の変位によって、前記ロッキングアームの外面の前記第１擦接面と前記カム部材の前記第１カム面とが係合すると共に、前記ロッキングアームの内面の前記第３擦接面と前記カム部材の前記第３カム面とが係合することにより前記ロッキングアームが揺動して前記第１、第２の溝が噛み合って前記ロッキングシャフトを固定し、
   前記テールストックシリンダの短縮動作に伴う前記付勢手段の付勢力による前記可動部材の変位によって、前記ロッキングアームの外面の前記第２擦接面と前記カム部材の前記第２カム面とが係合することにより前記ロッキングアームが揺動して前記第１、第２の溝の噛み合いを解放することを特徴とする車両用ホイール製造装置。
2. 前記ロッキングシャフトの前記第１の溝と前記ロッキングアームの第２の溝が互いに噛み合うことのできるノコギリ刃状の略三角形の形状を有する、請求項１に記載の車両用ホイール製造装置。

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