JP2020059336A - 自動車用ホイールディスク、及び、自動車用ホイールディスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハブ取付部、リム取付部及びハット部を備え、全体としての剛性を大きく低下することなく全体として軽量化できるホイールディスクを提供すること。【解決手段】自動車用ホイールディスク１は、平板状のハブ取付部１０と、円筒状のリム取付部２０と、ハット部３０とを備える。ハット部３０は、ハット頂部３１と、ハット内周部３２と、ハット外周部３３とを備える。ハブ取付部１０とハット内周部３２との境界部には、ディスク軸方向内側に窪む向きに屈曲する第１繋ぎ部４０が設けられ、ハット頂部３１とハット外周部３３との境界部には、ディスク軸方向内側に窪む向きに屈曲する第２繋ぎ部５０が設けられる。ハット外周部３３の板厚ｔ１は、ディスク径方向における第１繋ぎ部４０とハット内周部３２との境界ｐからハット頂部３１と第２繋ぎ部５０との境界ｑまでの部分である中間部分の板厚ｔ２より小さい。【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車用ホイールに使用されるホイールディスク、及び、その製造方法に関する。

従来より、ホイールディスクに環状のホイールリムを接合してなる自動車用ホイールが広く知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。

特許第３７５８７８０号公報 特許第５６１８２７８号公報

このような自動車用ホイールに使用される、金属板で構成されるホイールディスクとして、例えば、図１７に示すように、自動車のハブに取り付けられることになる平板状のハブ取付部１００と、ホイールのリムに接合されることになる円筒状のリム取付部２００と、ディスク径方向においてハブ取付部１００とリム取付部２００とを繋ぐと共にディスク周方向全域に亘ってディスク軸方向外側に突出するハット部３００と、を備えるものがある。

図１７に示すホイールディスク２は、例えば、平板状の金属製ディスク素材に対して第１の絞り加工を施して図１８に示す第１中間形状体２ａを形成し、次に、図１８に示す第１中間形状体２ａに対して第２の絞り加工を施して図１９に示す第２中間形状体２ｂを形成し、次に、図１９に示す第２中間形状体２ｂに対して１つ又は複数の所定の加工を含む仕上げ加工を施して、図２０に示す第３中間形状体２ｃを経て、製造され得る。

ところで、図１７に示すホイールディスクでは、ディスク径方向の全域に亘って板厚が略一定になっている。発明者の検討によれば、図１７に示すようなハブ取付部、リム取付部及びハット部を備えるホイールディスクに関し、ディスク径方向において、板厚を薄くするとホイールディスク全体としての剛性が低下し易い部分と、板厚を薄くしてもホイールディスク全体としての剛性が低下し難い部分とが存在することが判明した。

このことは、ディスク径方向における板厚の分布を調整することで、ホイールディスク全体としての剛性を大きく低下することなくホイールディスク全体として軽量化できる余地があることを意味する。

本発明の目的は、ハブ取付部、リム取付部及びハット部を備え、全体としての剛性を大きく低下することなく全体として軽量化できるホイールディスク、及び、そのホイールディスクの製造方法を提供することである。

本発明に係る、金属板で構成される自動車用ホイールディスクは、自動車のハブに取り付けられることになる、ディスク径方向に延びる平板状のハブ取付部と、ホイールのリムに接合されることになる、ディスク軸方向に延びる円筒状のリム取付部と、ディスク径方向において前記ハブ取付部と前記リム取付部とを繋ぐと共に、ディスク周方向全域に亘ってディスク軸方向外側に突出するハット部と、を備え、前記ハット部は、ディスク径方向断面視でディスク軸方向外側に突出する向きに屈曲する曲線形状のみで構成されるハット頂部と、ディスク径方向において前記ハブ取付部と前記ハット頂部とを繋ぐと共に、ディスク径方向断面視でディスク径方向外側に向けてディスク軸方向外側に傾斜して延びるハット内周部と、ディスク径方向において前記ハット頂部と前記リム取付部とを繋ぐと共に、ディスク径方向断面視でディスク径方向外側に向けてディスク軸方向内側に傾斜して延びるハット外周部と、を備え、前記ハブ取付部と前記ハット内周部との境界部には、ディスク径方向断面視でディスク軸方向内側に窪む向きに屈曲する曲線形状を有する第１繋ぎ部が設けられ、前記ハット頂部と前記ハット外周部との境界部には、ディスク径方向断面視でディスク軸方向内側に窪む向きに屈曲する曲線形状を有する第２繋ぎ部が設けられている。

本発明に係る自動車用ホイールディスクの特徴は、前記ハット外周部の板厚が、ディスク径方向における前記第１繋ぎ部と前記ハット内周部との境界から前記ハット頂部と前記第２繋ぎ部との境界までの部分である中間部分の板厚より小さいことにある。

ここにおいて、前記ハット外周部は、ディスク径方向断面視でディスク径方向の全域に亘って直線状に延びており、前記ハット外周部の板厚は、全域に亘って略一定であり、前記中間部分の板厚は、全域に亘って略一定であることが好ましい。更には、前記ハット外周部の板厚の最大値が、前記中間部分の板厚の最小値より小さいことが好ましい。

発明者の検討によれば、ハブ取付部、リム取付部及びハット部を備えるホイールディスクに関し、ディスク径方向において、ハット外周部は、他の部分と比べて、板厚を薄くしてもホイールディスク全体としての剛性が低下し難い部分であることが判明した。

上記本発明に係るホイールディスクによれば、ハット外周部の板厚が、ホイールディスクにおける大部分を占める中間部分の板厚より小さい。従って、ハット外周部の板厚が中間部分の板厚と同じである態様（ひいては、図１７に示すように、ディスク径方向の全域に亘って板厚が一定である態様）と比べて、ホイールディスク全体としての剛性を大きく低下することなくホイールディスク全体として軽量化できる。

上記本発明に係るホイールディスクでは、前記ハット外周部の板厚の前記中間部分の板厚に対する割合は、７５％以下であることが好適である。これによれば、ハット外周部の板厚の中間部分の板厚に対する割合が７５％より大きい態様と比べて、ホイールディスク全体としての剛性を大きく低下することなくホイールディスク全体としてより確実に軽量化できる。

上記本発明に係る自動車用ホイールディスクを製造するための本発明に係る自動車用ホイールディスクの第１の製造方法は、平板状の金属製ディスク素材に対して、後に前記ハット外周部となるハット外周部相当部分にスピニング加工又はフローフォーミング加工である減肉加工を施して、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が側面の略全域を構成すると共にディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分を含む第１中間形状体を形成する減肉工程と、前記第１中間形状体に対して、前記ハット外周部相当部分よりディスク径方向内側の部分をディスク軸方向外側へ更に引き出す第１絞り加工を施して、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が側面の基端側部分を構成すると共にディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分を含む第２中間形状体を形成する第１絞り工程と、前記第２中間形状体に対して、前記ハット外周部相当部分よりディスク径方向内側の部分をディスク軸方向内側へ押し込む第２絞り加工を施して、後に前記ハブ取付部となるハブ取付部相当部分と、後に前記ハット部となるハット部相当部分とを含む第３中間形状体であって、前記ハブ取付部相当部分がディスク軸方向に延びる円板状の形状を有し、前記ハット部相当部分がディスク周方向全域に亘ってディスク軸方向外側に突出する形状を有し、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が前記ハット部相当部分における前記ハット外周部に対応する部分に位置し、前記ハット部相当部分の前記ハブ取付部相当部分からのディスク軸方向外側への突出高さが、前記ホイールディスクにおける前記ハット部の前記ハブ取付部からのディスク軸方向外側への突出高さより大きい第３中間形状体を形成する第２絞り工程と、前記第３中間形状体に対して、１つ又は複数の所定の加工を含む仕上げ加工を施して、前記ホイールディスクを形成する仕上げ工程と、を含む。

上記第１の製造方法において、減肉工程は、他の部分より板厚が小さいハット外周部相当部分を作成することを主目的として実行される。第１絞り工程は、第３中間形状体を作成するための準備として、ハット外周部相当部分よりディスク径方向内側の部分のディスク径方向断面視での道程（みちのり）を伸ばすことを主目的として実行される。第２絞り工程は、第３中間形状体を作成することを主目的として実行される。

第３中間形状体におけるディスク径方向断面視でのディスク径方向の全体形状は、ホイールディスク（完成品）のそれと類似する。加えて、第３中間形状体におけるハット部相当部分の突出高さは、ホイールディスク（完成品）におけるハット部の突出高さより大きい。このため、第３中間形状体に対して、仕上げ加工のうちハット部相当部分の突出高さをハット部の突出高さに一致させる絞り加工（典型的には、第２絞り工程の次に実行される絞り加工）を行う際、ハット部相当部分を構成する金属材料がハット内周部側の斜面を下るように移動し易い。なお、ハット外周部側の斜面には、減肉工程により他の部分より既に硬化したハット外周部相当部分が存在するので、ハット部相当部分を構成する金属材料は、ハット外周部側の斜面を下るようには移動し難い。

このように金属材料がハット内周部側の斜面を下るように移動するため、当該絞り加工後において中間部分の板厚を適正に確保し易くなる。換言すれば、中間部分の板厚がハット外周部の板厚より大きい板厚分布（即ち、上記本発明に係る自動車用ホイールディスクの板厚分布）を実現し易くなる。

このように、上記第１の製造方法では、製造過程の途中段階で、第３中間形状体を作成することに特徴がある。更には、第３中間形状体を作成するために、減肉工程が第１、第２絞り工程の前に実行される。即ち、工程の段取りが互いに類似する第１、第２絞り工程の前に、工程の段取りが第１、第２絞り工程と大きく異なる減肉工程が実行される。このため、第１、第２絞り工程の間に減肉工程が実行される態様と比べて、製造過程の全体として段取りに要する作業者の負担を小さくすることができる。この結果、既存の製造ラインや既存の製造設備での製造が可能となり、製造コストを抑えることが可能となる。

上記本発明に係る自動車用ホイールディスクを製造するための本発明に係る自動車用ホイールディスクの第２の製造方法は、平板状の金属製ディスク素材に対して、前記ディスク素材の中央部分をディスク軸方向外側へ引き出す第１絞り加工を施して、ディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分を含む第１中間形状体を形成する第１絞り工程と、前記第１中間形状体に対して、後に前記ハット外周部となるハット外周部相当部分にスピニング加工又はフローフォーミング加工である減肉加工を施して、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が側面の基端側部分を構成すると共にディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分を含む第２中間形状体を形成する減肉工程と、前記第２中間形状体に対して、前記ハット外周部相当部分よりディスク径方向内側の部分をディスク軸方向内側へ押し込む第２絞り加工を施して、後に前記ハブ取付部となるハブ取付部相当部分と、後に前記ハット部となるハット部相当部分とを含む第３中間形状体であって、前記ハブ取付部相当部分がディスク軸方向に延びる円板状の形状を有し、前記ハット部相当部分がディスク周方向全域に亘ってディスク軸方向外側に突出する形状を有し、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が前記ハット部相当部分における前記ハット外周部に対応する部分に位置し、前記ハット部相当部分の前記ハブ取付部相当部分からのディスク軸方向外側への突出高さが、前記ホイールディスクにおける前記ハット部の前記ハブ取付部からのディスク軸方向外側への突出高さより大きい第３中間形状体を形成する第２絞り工程と、前記第３中間形状体に対して、１つ又は複数の所定の加工を含む仕上げ加工を施して、前記ホイールディスクを形成する仕上げ工程と、を含む。

上記第２の製造方法は、第１、第２絞り工程の間に減肉工程が実行される点においてのみ、減肉工程が第１、第２絞り工程の前に実行される上記第１の製造方法と異なる。このため、上記第２の製造方法では、上述したように、製造過程の全体として段取りに要する作業者の負担は、上記第１の製造方法と比べて大きくなるものの、それ以外の観点では、上記第１の製造方法と同じ作用・効果が奏され得る。

図１は、本発明の実施形態に係る自動車用ホイールディスクにおけるディスク径方向断面図である。 図２は、図１に示すホイールディスクの第１の製造方法に係る製造過程の途中の第１の段階で製造される第１中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図３は、図１に示すホイールディスクの第１の製造方法に係る製造過程の途中の第２の段階で製造される第２中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図４は、図１に示すホイールディスクの第１の製造方法に係る製造過程の途中の第３の段階で製造される第３中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図５は、図１に示すホイールディスクの第１の製造方法に係る製造過程の途中の第４の段階で製造される第４中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図６は、図１に示すホイールディスクの第１の製造方法に係る製造過程の途中の第５の段階で製造される第５中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図７は、図２に示す第１中間形状体を製造するために第１の製造方法にて行われるスピニング加工を説明するための図である。 図８は、図３に示す第２中間形状体を製造するために第１の製造方法にて行われる第１絞り加工を説明するための図である。 図９は、図４に示す第３中間形状体を製造するために第１の製造方法にて行われる第２絞り加工を説明するための図である。 図１０は、図５に示す第４中間形状体を製造するために第１の製造方法にて行われる第３絞り加工を説明するための図である。 図１１は、図１に示すホイールディスクの第２の製造方法に係る製造過程の途中の第１の段階で製造される第１中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図１２は、図１に示すホイールディスクの第２の製造方法に係る製造過程の途中の第２の段階で製造される第２中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図１３は、図１に示すホイールディスクの第２の製造方法に係る製造過程の途中の第３の段階で製造される第３中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図１４は、図１１に示す第１中間形状体を製造するために第２の製造方法にて行われる第１絞り加工を説明するための図である。 図１５は、図１２に示す第２中間形状体を製造するために第２の製造方法にて行われるスピニング加工を説明するための図である。 図１６は、図１３に示す第３中間形状体を製造するために第２の製造方法にて行われる第２絞り加工を説明するための図である。 図１７は、従来の自動車用ホイールディスクにおけるディスク径方向断面図である。 図１８は、図１７に示すホイールディスクの従来の製造方法に係る製造過程の途中の第１の段階で製造される第１中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図１９は、図１７に示すホイールディスクの従来の製造方法に係る製造過程の途中の第２の段階で製造される第２中間形状体におけるディスク径方向断面図である。 図２０は、図１７に示すホイールディスクの従来の製造方法に係る製造過程の途中の第３の段階で製造される第３中間形状体におけるディスク径方向断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る自動車用ホイールディスクについて図面を参照しながら説明する。図１に示す本発明の実施形態に係るホイールディスク１は、平板状の金属製ディスク素材から製造される。ホイールディスク１は、典型的にはスチール製であるが、アルミ合金製、チタン合金製、マグネシウム合金製等であってもよい。ホイールディスク１は、環状のホイールリム（図示省略）に接合されて、自動車用ホイールとなる。ホイールディスク１とホイールリムとの接合は、典型的には溶接によってなされるが、リベット、接着等によってなされてもよい。

（ホイールディスクの構成）
図１に示すように、ホイールディスク１は、ハブ取付部１０と、リム取付部２０と、ハット部３０と、を一体に備える。以下、説明の便宜上、図１に示すように、ディスク径方向、並びに、ディスク軸方向（外側、及び、内側）を定義する。ディスク径方向及びディスク軸方向は互いに直交している。この定義は、その他の図面においても適用される。

ハブ取付部１０は、自動車の車輪に設けられたハブ（図示省略）に取り付けられることになる部分であり、本例では、ホイールディスク１のディスク径方向中央部にてディスク径方向に延びる円板状の部分である。ハブ取付部１０には、ハブ穴１１（貫通孔）が、ディスク径方向中央部に形成されている。ハブ取付部１０には、ディスク軸方向外側に僅かに隆起する複数のボルト取付部１２が、ハブ穴１１のディスク径方向外側にて、ディスク周方向にて同心円上に等間隔に設けられている。各ボルト取付部１２には、ハブに設けられたボルト（図示省略）を挿通するためのボルト穴（貫通孔）１３が形成されている。ハブに設けられた複数本のボルトに各ボルト穴１３をそれぞれ挿通してナット（図示省略）を螺号することで、ホイールディスク１は、ハブに固定される。

リム取付部２０は、環状のホイールリム（図示省略）に接合されることになる部分であり、本例では、ホイールディスク１のディスク径方向外側端部にて同心的にディスク軸方向内側に延びる円筒状の部分である。リム取付部２０の外周面が、ホイールリムの内周面の所定箇所に接続されることで、自動車用ホイールが得られる。リム取付部２０は、本例では、ディスク周方向に連続する円筒状の形状を有しているが、ディスク周方向にて部分的に不連続な円筒状の形状を有していてもよい。

ハット部３０は、ディスク径方向においてハブ取付部１０とリム取付部２０との間に設けられており、ディスク径方向においてハブ取付部１０とリム取付部２０とを繋ぐ部分である。ハット部３０は、ディスク周方向全域に亘ってディスク軸方向外側に突出する形状を有する。ハット部３０は、ハブ取付部１０及びリム取付部２０よりディスク軸方向外側に位置する部分を有する。ハット部３０の少なくともハット頂部３１（後述）は、ハブ取付部１０及びリム取付部２０よりディスク軸方向外側に位置する。ハット部３０のディスク径方向断面視（ディスク周方向と直交する断面視）での形状及び位置は、ディスク周方向において一定であっても若干異なっていてもよい。

ハット部３０は、ハット頂部３１と、ハット内周部３２と、ハット外周部３３とで構成される。ハット頂部３１は、ホイールディスク１において最もディスク軸方向外側に位置する部分であり、ディスク径方向断面視で、ディスク軸方向外側に突出する向きに屈曲する１つ又は複数の曲線形状のみで構成される。

ハット内周部３２は、ディスク径方向においてハブ取付部１０とハット頂部３１との間に設けられており、ディスク径方向においてハブ取付部１０とハット頂部３１とを繋ぐ部分である。ハット内周部３２は、ディスク径方向断面視でディスク径方向外側に向けてディスク軸方向外側に傾斜して延びることで、ハブ取付部１０とハット頂部３１とを滑らかに繋いでいる。本例では、ハット内周部３２は、ディスク径方向断面視で、複数の曲線形状と直線形状との組み合わせで構成されている。

ハット外周部３３は、ディスク径方向においてハット頂部３１とリム取付部２０との間に設けられており、ディスク径方向においてハット頂部３１とリム取付部２０とを繋ぐ部分である。ハット外周部３２は、ディスク径方向断面視でディスク径方向外側に向けてディスク軸方向内側に傾斜して延びることで、ハット頂部３１とリム取付部２０とを滑らかに繋いでいる。本例では、ハット外周部３３は、ディスク径方向断面視で、ディスク径方向の全域に亘って直線状に延びている。本例では、ハット外周部３３において、複数の飾り穴３４（貫通孔）が、ディスク周方向にて同心円上に等間隔に設けられている。

ハブ取付部１０とハット内周部３２との境界部には、ディスク径方向断面視でディスク軸方向内側に窪む向きに屈曲する曲線形状を有する第１繋ぎ部４０が設けられている。ハット頂部３１とハット外周部３３との境界部には、ディスク径方向断面視でディスク軸方向内側に窪む向きに屈曲する曲線形状を有する第２繋ぎ部５０が設けられている。ハット外周部３３とリム取付部２０との境界部には、ディスク径方向断面視でディスク径方向外側に突出する向きに屈曲する曲線形状を有する第３繋ぎ部６０が設けられている。

図１から理解できるように、ホイールディスク１では、ハット外周部３３の板厚ｔ１（の最大値）が、ハット外周部３３以外の部分の板厚ｔ２（の最小値）より小さい。本例では、ハット外周部３３（第２繋ぎ部５０及び第３繋ぎ部６０を除く部分）の板厚ｔ１が、全域に亘って略一定であり、ハット外周部３３以外の部分（第２繋ぎ部５０及び第３繋ぎ部６０を除く部分）の板厚ｔ２も、全域に亘って略一定である。

従って、ディスク径方向における第１繋ぎ部４０とハット内周部３２との境界ｐからハット頂部３１と第２繋ぎ部５０との境界ｑまでの部分を「中間部分」と定義したとき、中間部分の板厚ｔ２も全域に亘って略一定であり、ハット外周部３３の板厚ｔ１（の最大値）は、中間部分の板厚ｔ２（の最小値）より小さい。第２繋ぎ部５０及び第３繋ぎ部６０の板厚は、ハット外周部３３に近づくにつれてｔ２からｔ１に徐々に小さくなっている。

ホイールディスク１において、ハット外周部３３は、後述するように、スピニング加工により減肉加工が施されることで、他の部分より板厚が小さくなっている。このため、ハット外周部３３は、他の部分と比べて、硬化している（曲げ剛性が高い）。

（ホイールディスク１による作用・効果）
発明者の検討によれば、ハブ取付部１０、リム取付部２０及びハット部３０を備えるホイールディスク１に関し、ディスク径方向において、ハット外周部３３３は、他の部分と比べて、板厚を薄くしてもホイールディスク１全体としての剛性が低下し難い部分であることが判明した。

この点、ホイールディスク１では、ハット外周部３３の板厚ｔ１が、ホイールディスク１における大部分を占める中間部分の板厚ｔ２より小さい。従って、ハット外周部３３の板厚が中間部分の板厚と同じである態様（ひいては、図１７に示すように、ディスク径方向の全域に亘って板厚が一定である態様）と比べて、ホイールディスク１全体としての剛性を大きく低下することなくホイールディスク１全体として軽量化できる。

ここで、ハット外周部３３の板厚ｔ１の中間部分の板厚ｔ２に対する割合は、７５％より大きくてもよいが、７５％以下であることが好適である。これによれば、ハット外周部３３の板厚ｔ１の中間部分の板厚ｔ２に対する割合が７５％より大きい態様と比べて、ホイールディスク１全体としての剛性を大きく低下することなくホイールディスク１全体としてより確実に軽量化できる。

（ホイールディスク１の製造方法）
次に、上記構成を有するホイールディスク１を製造するための本発明の実施形態に係る製造方法について、図２〜図１０を参照しながら説明する。

先ず、円板状の金属製ディスク素材を準備する。次いで、このディスク素材に対して、後にハット外周部３３となるハット外周部相当部分３３ｚにスピニング加工（減肉工程）を行うことで、図２に示す第１中間形状体１ａを形成する。

このスピニング加工は、図７に示すように、ディスク素材を載置した治具台Ｄ１を中心軸周りに回転させた状態で、ハット外周部相当部分３３ｚを、ディスク軸方向外側からローラーＲを用いて、治具台Ｄ１の上面の縁部に形成された円錐台状の傾斜面に押し付けることで行われる。これにより、図２に示すように、第１中間形状体１ａは、「他の部分より板厚が小さいハット外周部相当部分３３ｚが、側面の略全域を構成すると共にディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分」を含む形状を有する。なお、ハット外周部相当部分３３ｚを減肉させる減肉加工として、スピニング加工に代えて、所謂フローフォーミング加工が行われてもよい。

次に、第１中間形状体１ａに対して、ハット外周部相当部分３３ｚよりディスク径方向内側の部分をディスク軸方向外側へ更に引き出す第１絞り加工（第１絞り工程）を行うことで、図３に示す第２中間形状体１ｂを形成する。

この第１絞り加工は、図８に示すように、第１中間形状体１ａの外縁部を治具台Ｄ２及び治具台Ｄ３によりディスク軸方向に挟持した状態で、ハット外周部相当部分３３ｚよりディスク径方向内側の部分を、治具台Ｄ４を用いて、ディスク軸方向外側へ更に引き出すことで行われる。これにより、図３に示すように、第２中間形状体１ｂは、「他の部分より板厚が小さいハット外周部相当部分３３ｚが、側面の基端側部分（ディスク軸方向内側部分）を構成すると共にディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分」を含む形状を有する。

次に、第２中間形状体１ｂに対して、ハット外周部相当部分３３ｚよりディスク径方向内側の部分をディスク軸方向内側へ押し込む第２絞り加工（第２絞り工程）を行うことで、図４に示す第３中間形状体１ｃを形成する。

この第２絞り加工は、図９に示すように、第２中間形状体１ｂの外縁部を治具台Ｄ５及び治具台Ｄ６によりディスク軸方向に挟持した状態で、ハット外周部相当部分３３ｚよりディスク径方向内側の部分を、治具台Ｄ７及び治具台Ｄ８によりディスク軸方向に挟持しながら、ディスク軸方向内側へ押し込むことで行われる。

これにより、図４に示すように、第３中間形状体１ｃは、後にハブ取付部１０となるハブ取付部相当部分１０ｚと、後にハット部３０となるハット部相当部分３０ｚとを含む形状を有する。ハブ取付部相当部分１０ｚは、ディスク軸方向に延びる円板状の形状を有する。ハット部相当部分３０ｚは、ディスク周方向全域に亘ってディスク軸方向外側に突出する形状を有する。ハット部相当部分３０ｚのディスク径方向断面視での形状及び位置は、ディスク周方向に亘って一定である。

他の部分より板厚が小さいハット外周部相当部分３３ｚは、ハット部相当部分３０ｚにおけるハット外周部３３に対応する部分に位置している。ハット外周部相当部分３３ｚは、ディスク径方向断面視で、ディスク径方向の全域に亘って直線状に延びている。ハット外周部相当部分３３ｚの板厚は、全域に亘って略一定であり、ホイールディスク１（完成品）の板厚ｔ１とほぼ等しい。ハット外周部相当部分３３ｚ以外の部分の板厚も、全域に亘って略一定であり、ホイールディスク１（完成品）の板厚ｔ２とほぼ等しい。

ハット部相当部分３０ｚのハブ取付部相当部分１０ｚからのディスク軸方向外側への突出高さＢ（図４参照）は、ホイールディスク１（完成品）におけるハット部３０のハブ取付部１０からのディスク軸方向外側への突出高さＡ（図１参照）より大きい。

次に、第３中間形状体１ｃに対して、仕上げ加工のうちの１番目の加工に対応する第３絞り加工（仕上げ工程のうちの１番目の工程）を行うことで、図５に示す第４中間形状体１ｄを形成する。

この第３絞り加工は、図１０に示すように、治具台Ｄ９及び治具台Ｄ１０により第３中間形状体１ｃをディスク軸方向に挟み込むことで行われる。これにより、図５に示すように、第４中間形状体１ｄでは、ディスク径方向断面視で、ホイールディスク１（完成品）のものと概ね同じ輪郭形状を有するハブ取付部１０（ボルト取付部１２を含む）、リム取付部２０、ハット部３０（ハット頂部３１＋ハット内周部３２＋ハット外周部３３）、第１繋ぎ部４０、及び、第２繋ぎ部５０が形成されている。

次に、第４中間形状体１ｄに対して、仕上げ加工のうちの２番目の加工に対応する第４絞り加工（仕上げ工程のうちの２番目の工程、所謂リストライク加工）を行うことで、図６に示す第５中間形状体１ｅを形成する。第５中間形状体１ｅでは、第４中間形状体１ｄに対して、更に、ディスク径方向断面視で、ホイールディスク１（完成品）のものと概ね同じ輪郭形状を有するハブ穴１１、ボルト穴１３、リム取付部２０、及び、第３繋ぎ部６０が形成されている。なお、第３絞り加工と第４絞り加工との間に、第４中間形状体１ｄに対して、ハブ穴１１用の下穴を抜き、且つ、外縁部をトリミングする加工が行われてもよい。

そして、第５中間形状体１ｅに対して、仕上げ加工のうちの最後の１又は複数の加工（仕上げ工程のうちの最終工程を含む工程）を行い、飾り穴３４を形成し、且つ、ボルト穴１３の内周縁にコイニングを行うことで、図１に示すホイールディスク１（完成品）が得られる。

（ホイールディスク１の製造方法による作用・効果）
ホイールディスク１の上記実施形態に係る製造方法において、スピニング加工（図７参照）は、他の部分より板厚が小さいハット外周部相当部分３３ｚを作成することを主目的として実行される。第１絞り加工（図８参照）は、第３中間形状体１ｃ（図４参照）を作成するための準備として、ハット外周部相当部分３３ｚよりディスク径方向内側の部分のディスク径方向断面視での道程（みちのり）を伸ばすことを主目的として実行される。第２絞り工程（図９参照）は、第３中間形状体１ｃを作成することを主目的として実行される。

第３中間形状体１ｃにおけるディスク径方向断面視でのディスク径方向の全体形状は、ホイールディスク１（完成品）のそれと類似する（図１と図４との比較）。加えて、第３中間形状体１ｃにおけるハット部相当部分３０ｚの突出高さＢ（図４参照）は、ホイールディスク１（完成品）におけるハット部３０の突出高さＡ（図１参照）より大きい。

このため、第３中間形状体１ｃに対して、第３絞り加工（図１０参照。仕上げ加工のうちハット部相当部分３０ｚの突出高さをハット部３０の突出高さに一致させる絞り加工）を行う際、ハット部相当部分３０ｚを構成する金属材料がハット内周部３２側の斜面を下るように移動し易い。なお、ハット外周部３３側の斜面には、減肉工程により他の部分より既に硬化したハット外周部相当部分３３ｚが存在するので、ハット部相当部分３０を構成する金属材料は、ハット外周部３３側の斜面を下るようには移動し難い。

このように、第３絞り加工の過程において、金属材料がハット内周部３２側の斜面を下るように移動するため、第３絞り加工後において中間部分の板厚ｔ２を適正に確保し易くなる。換言すれば、中間部分の板厚ｔ２がハット外周部３３の板厚ｔ１より大きい板厚分布（即ち、ホイールディスク１の板厚分布）を実現し易くなる。

このように、上記実施形態に係る製造方法では、製造過程の途中段階で、第３中間形状体１ｃ（図４参照）を作成することに特徴がある。更には、第３中間形状体１ｃを作成するために、スピニング加工が第１、第２絞り加工の前に実行される。即ち、工程の段取りが互いに類似する第１、第２絞り加工の前に、工程の段取りが第１、第２絞り加工と大きく異なるスピニング加工が実行される。このため、第１、第２絞り加工の間にスピニング加工が実行される態様と比べて、製造過程の全体として段取りに要する作業者の負担を小さくすることができる。

ただし、上記実施形態に係る製造方法では、スピニング加工の際、ディスク軸方向外側からローラーＲを押し付けることに起因して、ホイールディスク１（完成品）において、ハット外周部３３の外表面（ディスク軸方向外側の表面）に、ローラーＲの加工目が形成される。

なお、上記実施形態に係る製造方法において、第３絞り加工（図５参照）以降の各工程（即ち、仕上げ工程）は、発明の概要の欄で述べた従来の製造方法と同じである。上記実施形態に係る製造方法における第３絞り加工（図５参照）は、従来の製造方法における第２の絞り加工（図１９参照）に対応している。換言すれば、上記実施形態に係る製造方法は、仕上げ工程の前にスピニング加工（図２参照）、第１絞り加工（図３参照）及び第２絞り加工（図４参照）という３つの工程が行われる点で、仕上げ工程の前に第１の絞り加工（図１８参照）という１つの工程のみが行われる従来の製造方法と異なる。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記実施形態に係る製造方法では、スピニング加工が第１、第２絞り加工の前に実行されている。これに対し、第１、第２絞り加工の間にスピニング加工が実行されてもよい。以下、この変形例に係る製造方法における第１絞り加工、スピニング加工、及び第２絞り加工について、図１１〜図１６を参照しながら説明する。

この変形例では、円板状の金属製ディスク素材に対して、ディスク素材の中央部分をディスク軸方向外側へ引き出す第１絞り加工（第１絞り工程）を行うことで、図１１に示す第１中間形状体１ａ’を形成する。

この第１絞り加工は、図１４に示すように、ディスク素材の外縁部を治具台Ｄ１１及び治具台Ｄ１２によりディスク軸方向に挟持した状態で、ディスク素材の中央部分を、治具台Ｄ１３を用いて、ディスク軸方向外側へ引き出すことで行われる。これにより、図１１に示すように、第１中間形状体１ａ’は、「ディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分」を含む形状を有する。

次に、第１中間形状体１ａ’に対して、後にハット外周部３３となるハット外周部相当部分３３ｚにスピニング加工（減肉工程）を行うことで、図１２に示す第２中間形状体１ｂ’を形成する。

このスピニング加工は、図１５に示すように、第１中間形状体１ａ’の外縁部を治具台Ｄ１４及び治具台Ｄ１５によりディスク軸方向に挟持し、且つ、治具台Ｄ１４及び治具台Ｄ１５を中心軸周りに回転させた状態で、ハット外周部相当部分３３ｚを、ディスク軸方向内側からローラーＲを用いて、治具台Ｄ１４の下面の縁部に形成された円錐台状の傾斜面に押し付けることで行われる。これにより、図１２に示すように、第２中間形状体１ｂ’は、「他の部分より板厚が小さいハット外周部相当部分３３ｚが、側面の基端側部分（ディスク軸方向内側部分）を構成すると共にディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分」を含む形状を有する。なお、ハット外周部相当部分３３ｚを減肉させる減肉加工として、スピニング加工に代えて、所謂フローフォーミング加工が行われてもよい。

次に、第２中間形状体１ｂ’に対して、ハット外周部相当部分３３ｚよりディスク径方向内側の部分をディスク軸方向内側へ押し込む第２絞り加工（第２絞り工程）を行うことで、図１３に示す第３中間形状体１ｃ’を形成する。

この第２絞り加工は、図１６に示すように、第２中間形状体１ｂ’の外縁部を治具台Ｄ１６及び治具台Ｄ１７によりディスク軸方向に挟持した状態で、ハット外周部相当部分３３ｚよりディスク径方向内側の部分を、治具台Ｄ１８及び治具台Ｄ１９によりディスク軸方向に挟持しながら、ディスク軸方向内側へ押し込むことで行われる。

これにより、図１３に示すように、第３中間形状体１ｃ’は、図４に示した第３中間形状体１ｃと同様の形状を有する。第３中間形状体１ｃ’は、図４に示した第３中間形状体１ｃと同様の形状を有するので、その詳細な説明を省略する。

また、この変形例において、第２絞り加工以降に行われる仕上げ加工の手順については、上記実施形態に係る製造方法における仕上げ加工の手順と同じであるので、それらの詳細な説明を省略する。

変形例に係る製造方法は、第１、第２絞り加工の間にスピニング加工が実行される点においてのみ、スピニング加工が第１、第２絞り工程の前に実行される上記実施形態に係る製造方法と異なる。このため、変形例に係る製造方法では、上述したように、製造過程の全体として段取りに要する作業者の負担は、上記実施形態に係る製造方法と比べて大きくなるものの、それ以外の観点では、上記実施形態に係る製造方法と同じ作用・効果が奏され得る。

更に、変形例に係る製造方法では、スピニング加工の際、ディスク軸方向内側からローラーＲを押し付けることに起因して、ホイールディスク１（完成品）において、ハット外周部３３の外表面（ディスク軸方向外側の表面）に、ローラーＲの加工目が形成されない。このため、変形例に係る製造方法を採用することで、上記実施形態に係る製造方法を採用する場合と比べて、ホイールディスク１（完成品）における見栄えが良くなる。

また、上記実施形態に係るホイールディスク１では、ハット外周部３３以外の部分（第２繋ぎ部５０及び第３繋ぎ部６０を除き、且つ、中間部分を含む部分）の板厚ｔ２が全域に亘って略一定である。これに対し、ハット外周部３３の板厚ｔ１（の最大値）が中間部分の板厚ｔ２（の最小値）より小さい限りにおいて、ハット外周部３３以外の部分（第２繋ぎ部５０及び第３繋ぎ部６０を除く部分）の板厚ｔ２がディスク径方向位置に応じて異なっていてもよい。

また、上記実施形態に係るホイールディスク１では、ハット外周部３３は、ディスク径方向断面視で、ディスク径方向の全域に亘って直線状に延びている。これに対し、ハット外周部３３は、ディスク径方向断面視でディスク径方向外側に向けてディスク軸方向内側に傾斜して延びる限りにおいて、ディスク径方向の一部又は全域に亘って湾曲していてもよい。

１…ホイールディスク、１０…ハブ取付部、２０…リム取付部、３０…ハット部、３１…ハット頂部、３２…ハット内周部、３３…ハット外周部、４０…第１繋ぎ部、５０…第２繋ぎ部

Claims (5)

1. 金属板で構成される自動車用ホイールディスクであって、
   自動車のハブに取り付けられることになる、ディスク径方向に延びる平板状のハブ取付部と、
   ホイールのリムに接合されることになる、ディスク軸方向に延びる円筒状のリム取付部と、
   ディスク径方向において前記ハブ取付部と前記リム取付部とを繋ぐと共に、ディスク周方向全域に亘ってディスク軸方向外側に突出するハット部と、を備え、
   前記ハット部は、
   ディスク径方向断面視でディスク軸方向外側に突出する向きに屈曲する曲線形状のみで構成されるハット頂部と、
   ディスク径方向において前記ハブ取付部と前記ハット頂部とを繋ぐと共に、ディスク径方向断面視でディスク径方向外側に向けてディスク軸方向外側に傾斜して延びるハット内周部と、
   ディスク径方向において前記ハット頂部と前記リム取付部とを繋ぐと共に、ディスク径方向断面視でディスク径方向外側に向けてディスク軸方向内側に傾斜して延びるハット外周部と、を備え、
   前記ハブ取付部と前記ハット内周部との境界部には、ディスク径方向断面視でディスク軸方向内側に窪む向きに屈曲する曲線形状を有する第１繋ぎ部が設けられ、
   前記ハット頂部と前記ハット外周部との境界部には、ディスク径方向断面視でディスク軸方向内側に窪む向きに屈曲する曲線形状を有する第２繋ぎ部が設けられ、
   前記ハット外周部の板厚は、ディスク径方向における前記第１繋ぎ部と前記ハット内周部との境界から前記ハット頂部と前記第２繋ぎ部との境界までの部分である中間部分の板厚より小さい、自動車用ホイールディスク。
2. 請求項１に記載の自動車用ホイールディスクにおいて、
   前記ハット外周部は、ディスク径方向断面視でディスク径方向の全域に亘って直線状に延びており、
   前記ハット外周部の板厚は、全域に亘って略一定であり、
   前記中間部分の板厚は、全域に亘って略一定である、自動車用ホイールディスク。
3. 請求項２に記載の自動車用ホイールディスクにおいて、
   前記ハット外周部の板厚の前記中間部分の板厚に対する割合は、７５％以下である、自動車用ホイールディスク。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の自動車用ホイールディスクの製造方法であって、
   平板状の金属製ディスク素材に対して、後に前記ハット外周部となるハット外周部相当部分にスピニング加工又はフローフォーミング加工である減肉加工を施して、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が側面の略全域を構成すると共にディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分を含む第１中間形状体を形成する減肉工程と、
   前記第１中間形状体に対して、前記ハット外周部相当部分よりディスク径方向内側の部分をディスク軸方向外側へ更に引き出す第１絞り加工を施して、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が側面の基端側部分を構成すると共にディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分を含む第２中間形状体を形成する第１絞り工程と、
   前記第２中間形状体に対して、前記ハット外周部相当部分よりディスク径方向内側の部分をディスク軸方向内側へ押し込む第２絞り加工を施して、後に前記ハブ取付部となるハブ取付部相当部分と、後に前記ハット部となるハット部相当部分とを含む第３中間形状体であって、前記ハブ取付部相当部分がディスク軸方向に延びる円板状の形状を有し、前記ハット部相当部分がディスク周方向全域に亘ってディスク軸方向外側に突出する形状を有し、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が前記ハット部相当部分における前記ハット外周部に対応する部分に位置し、前記ハット部相当部分の前記ハブ取付部相当部分からのディスク軸方向外側への突出高さが、前記ホイールディスクにおける前記ハット部の前記ハブ取付部からのディスク軸方向外側への突出高さより大きい第３中間形状体を形成する第２絞り工程と、
   前記第３中間形状体に対して、１つ又は複数の所定の加工を含む仕上げ加工を施して、前記ホイールディスクを形成する仕上げ工程と、
   を含む、自動車用ホイールディスクの製造方法。
5. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の自動車用ホイールディスクの製造方法であって、
   平板状の金属製ディスク素材に対して、前記ディスク素材の中央部分をディスク軸方向外側へ引き出す第１絞り加工を施して、ディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分を含む第１中間形状体を形成する第１絞り工程と、
   前記第１中間形状体に対して、後に前記ハット外周部となるハット外周部相当部分にスピニング加工又はフローフォーミング加工である減肉加工を施して、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が側面の基端側部分を構成すると共にディスク軸方向外側に突出する円錐台状の部分を含む第２中間形状体を形成する減肉工程と、
   前記第２中間形状体に対して、前記ハット外周部相当部分よりディスク径方向内側の部分をディスク軸方向内側へ押し込む第２絞り加工を施して、後に前記ハブ取付部となるハブ取付部相当部分と、後に前記ハット部となるハット部相当部分とを含む第３中間形状体であって、前記ハブ取付部相当部分がディスク軸方向に延びる円板状の形状を有し、前記ハット部相当部分がディスク周方向全域に亘ってディスク軸方向外側に突出する形状を有し、他の部分より板厚が小さい前記ハット外周部相当部分が前記ハット部相当部分における前記ハット外周部に対応する部分に位置し、前記ハット部相当部分の前記ハブ取付部相当部分からのディスク軸方向外側への突出高さが、前記ホイールディスクにおける前記ハット部の前記ハブ取付部からのディスク軸方向外側への突出高さより大きい第３中間形状体を形成する第２絞り工程と、
   前記第３中間形状体に対して、１つ又は複数の所定の加工を含む仕上げ加工を施して、前記ホイールディスクを形成する仕上げ工程と、
   を含む、自動車用ホイールディスクの製造方法。

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