JP2571996B2

JP2571996B2 - ディスクホイールのリム・ディスク摩擦圧接法及びその装置

Info

Publication number: JP2571996B2
Application number: JP4143100A
Authority: JP
Inventors: 勉天尾
Original assignee: EE ANDO ESU KK
Current assignee: EE ANDO ESU KK
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH06134584A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のディスクホイー
ルのリムとディスクとを摩擦圧接法で接合するための摩
擦圧接法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】摩擦圧接法は、接合時間が短くて接合を
高能率で行うことができるため、車両のディスクホイー
ルのリムとディスクとの接合にも利用できるのではない
かと検討されている。例えば特開平１−１３８０８１号
公報には、突合せ継手方式による摩擦圧接法に基づいた
次のようなものが記載されている。すなわち、板状体と
したディスクの平面部に環状突起を設け、中空体とした
リムの端面をその環状突起に対向させ、ディスクを回転
させながら対向面を摩擦圧接させるものである。特開平
１−１０７９８７号公報にも、第２実施例として重ね継
手方式に準じた摩擦圧接法が記載されている。すなわ
ち、回止め手段としての複数の分割ブロックを外周に配
置した中空体のリムの中に、回転軸の先端に取り付けた
板状体のディスクを挿入し、リム内の段部にディスク外
周を押し当て、ディスクを回転させながら回転軸方向へ
加圧していって摩擦熱を発生させ、アプセット加圧時に
は分割ブロックを押し縮めて、両者を接合するものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】摩擦圧接法は優れた接
合法である。しかし、多くの実験結果から以上のような
従来の技術には次のような欠点があることが明らかにな
った。特開平１ー１３８０８１号公報のものには、次の
ような欠点があった。すなわち、ディスクを回転駆動源
側に連結し、回転駆動源によりディスクを回転させ、デ
ィスク平面部の環状突起をリムの端面に押し付けながら
接合させていく。摩擦圧接工程時には、ディスクに大き
な回転力・慣性力が一方向へ加えられ続け、接合面には
逆方向の大きなブレーキ力が加えられ続ける。さらに、
アプセット加圧工程時には接合面の方向へ加圧力が加え
られる。このため、接合部の真円がだ円形に変形してし
まいやすかった。回転及び加圧によりねじりモーメント
が発生することが、変形させる原因の一つになったと考
えられる。リムやディスクの肉厚が薄くなるほど、変形
量は大きくなった。変形を防ぐには加圧力を弱めれば済
むが、加圧力を弱めると今度は接合が不良になってしま
った。特開平１−１０７９８７号公報のものには、次の
ような欠点があった。すなわち、リムとディスクとがと
かく不規則でしかも部分的に接合するにすぎず、全周的
に連続して接合するとは限らなかった。アプセット加圧
時には真円度を得るためリムを内側へ絞っていくが、両
者がまだよく接合していない部分がスプリングバックに
よって元の形状に戻るような変形をしてしまった。その
ように変形してしまう例の一つに、リムがだ円形になっ
てしまうケースが挙げられる。リムがだ円形になってし
まった場合、相対向する短径部分はよく接合しても長径
部分は接合しにくかった。

【０００４】車両用ディスクホイールのリム・ディスク
摩擦圧接法に関しては、そのほかにもいろいろと提案さ
れている。しかし、それらの提案は、車両用ディスクホ
イールのリム・ディスクを摩擦圧接する際に問題となる
特異な変形をなくす面で十分でないため、これまでほと
んど実用化されていない。従来の突合せ継手方式の摩擦
圧接法においては、ディスクを回転させながら突き合わ
せる方向へ加圧するために変形してしまった。また、従
来の重ね継手方式の場合も、ディスクの板厚が薄くてし
かも摩擦圧接時にディスク周端部が過熱されやすいため
に、加圧の際に接合部に隣接する部分が板厚方向へ大き
く変形して加圧力が接合部へ集中しにくく、全周的に連
続した接合をさせることが大変難しかった。そして、完
全には接合しなかった部分においては、加圧時に変形さ
せた分のスプリングバックが生じて元に戻るような変形
をした。このため、ディスクホイールを真円に近付ける
ことができなかった。本発明の発明者は、以上のような
従来の技術をしっかり踏まえたうえで、基本的には、突
合せ継手方式ではなく重ね継手方式に着目した。そし
て、いろいろと研究・実験を重ねた結果、重ね継手方式
の発明を完成させ、既に特願平３−３４２５２６号とし
て出願を済ませている。本発明は、その出願に係るもの
を更に発展させ、ディスクを板状体にしたものに適用し
たものである。本発明が解決しようとする課題は、特願
平３−３４２５２６号のものと同様、リムとディスクと
をほとんど変形させずに強固に接合させることができる
リム・ディスク摩擦圧接法及びその装置を提供する点に
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るディスクホ
イールのリム・ディスク摩擦圧接法及びその装置はその
ような課題を解決したものであり、これから詳細を説明
していく。まず円筒状のリムＡと、外周がリムＡの内周
面に対向する状態でリムＡ内にはめることができる円板
状のディスクＢとをあらかじめ製作しておく。このと
き、リムＡ及びディスクＢの両方又は一方において両者
の対向部付近に、摩擦圧接をするときに接合部に加圧力
がより一層集中するような形状を付け加えておいてもよ
い。例えば、ディスクＢの外周が対向する位置におい
て、リムＡ側に突起ａやくぼみｂを設けたものとしても
よい。ディスクＢの外周縁付近に、両側へ膨らませて肉
厚を大きくした厚肉部を形成してもよい。ディスクＢの
外周端を折り曲げたものとしてもよい。リムＡは圧延材
で製作することが望ましく、ディスクＢは圧延材・鍛造
材・鋳造材のどれで製作してもよい。そして、本発明に
係るリム・ディスク摩擦圧接法は、次のようなものであ
る。すなわち、リムＡ内にディスクＢをはめてリムＡの
内周面にディスクＢの外周を対向させた状態にし、両者
の対向部隣接部においてディスクＢの板厚方向の変形を
防ぎながら両者を相対的に回転させ、全周的に均等でし
かも両者の対向部に集中する加圧力を内外方向へ加えて
いくことで対向部に摩擦熱を発生させ、リムＡとディス
クＢとを接合させる方法である。本発明に係る摩擦圧接
装置は、次のようなものである。すなわち、リムＡ内に
ディスクＢをはめてリムＡの内周面にディスクＢの外周
を対向させた状態にして両者を保持する手段と、両者の
対向部隣接部においてディスクＢの板厚方向の変形を防
ぐ手段と、両者を相対的に回転させる手段と、及び全周
的に均等でしかも両者の対向部に集中する加圧力を内外
方向へ加えていくことで対向部に摩擦熱を発生させ両者
を接合させる手段とを備えたものである。そして、両者
を保持する手段としては、後で紹介するようなものが採
用できる。

【０００６】本発明の大きな特徴は、リム・ディスクを
摩擦圧接する際に対向部に加圧力が集中するようにした
点にある。加圧力を集中させることで、全周が連続接合
又は規則的な断続接合となる。しかも、接合部が強固に
なって、リムの変形も非常に小さくなる。ここで、加圧
力を集中させるやり方の例を、図２により幾つか紹介す
る。（図２はリムＡ内にディスクＢをはめリムＡ内周面
にディスクＢ外周を対向させた状態を示す要部縦断面図
である。リムＡの外周に密着した状態で示したものは、
リムＡの外周からディスクＢ方向へと加圧するための加
圧片又はリムＡを保持するための保持治具である。加圧
片・保持治具の詳細については、後に明らかにする。）
まず、（ａ）に示すように、リムＡの内周面に突起ａを
設け、突起ａの内周をディスクＢの外周面と対向させる
ようにしてもよい。（ｂ）のように、リムＡ成形時に対
向部の位置においてリムＡをへこませて内周に突起ａを
形成し、加圧片・保持治具の内周もリムＡの外周形状に
沿った形状にしてもよい。（ｃ）のように、対向部の位
置においてリムＡ内周にくぼみｂを設けてもよい。
（ｄ）のように、リムＡ成形時にリムＡを外側へ膨らま
せてくぼみｂを形成してもよい。（ｅ）のように、対向
部の位置において加圧片・保持治具の内周に突起を設け
てもよい。（ｆ）のように、加圧片・保持治具の内周に
逆にくぼみを設けてもよい。（なお、（ｅ）（ｆ）の場
合は、摩擦圧接時にリムＡに突起ａ又はくぼみｂが形成
されることになる。）または（ｇ）のように、ディスク
Ｂの外周端を折り曲げ、摩擦圧接時に接合部に隣接する
部分が板厚方向へ変形することを防ぐようにしてもよ
い。板厚方向への変形を防ぐことで、加圧力を接合部へ
より一層集中させることができる。または（ｈ）のよう
に、ディスクＢの外周縁付近において両側へ膨らませて
肉厚を大きくした厚肉部を形成し、板厚方向の変形を防
ぐようにしてもよい。リムＡの外周から加圧する場合
は、（ｉ）のように、ディスクＢの両面を保持治具で挟
んで板厚方向の変形を防ぐようにしてもよい。この場
合、保持治具を内部冷却するようにして、板厚方向の変
形を防ぐようにしてもよい。なお、突起ａやくぼみｂを
設ける場合は、それらを全周的に連続したものとしても
よいし、断続箇所があってもよい。断続箇所を設ける場
合は、全周的に規則的に設けてもよいし不規則に設けて
もよい。また、形状面においても、それらは全周的に規
則的なものとしてもよいし不規則なものとしてもよい。
リムＡとディスクＢとの対向部は全周的に接触するよう
にしたものとしてもよいし、接触しない部分を設けても
よい。対向部へ加圧力を集中させる点でいえば、（ａ）
（ｃ）の場合より（ｂ）（ｄ）の場合の方が効果が大き
い。また、突起ａを設けた場合とくぼみｂを設けた場合
とを比較すると、くぼみｂを設けた方が効果は大きい。
更に、（ｇ）（ｈ）（ｉ）のように、リムＡに突起ａを
設け、しかもディスクＢ側に変形防止手段を設けたもの
が、最も効果が大きい。

【０００７】そして、本発明に係る摩擦圧接法及びその
装置においては、リムＡ内にディスクＢをはめリムＡの
内周面にディスクＢの外周を対向させた状態にして両者
を相対的に回転させる。このとき、ディスクＢを固定し
てリムＡを回転させるようにしてもよいし、リムＡを固
定してディスクＢを回転させるようにしてもよい。両者
を共に回転させるようにしてもよい。両者を回転させる
ようにする場合は、両者を同方向に回転させてもよいし
逆方向に回転させてもよい。とにかく、両者に相対的な
速度差が生じるようにしていればよい。回転手段として
は、以下に紹介する各実施例のようにしてもよいし、そ
の他のものとしてもよい。また、両者間に全周的に均等
でしかも対向部に集中する加圧力を内外方向へ加えてい
くが、そのようにするにはリムＡ側を固定してディスク
Ｂの内側から外側へと加圧力を加えるようにしてもよ
い。ディスクＢ側を固定してリムＡの外側から内側へと
加圧力を加えるようにしてもよい。または、ディスクＢ
の内側及びリムＡの外側から内外へと共に加圧するよう
にしてもよい。内外から加圧するようにする場合は、両
者を内外から同時に加圧するようにしてもよいし、加圧
時間を一部又は全部ずらすようにしてもよい。内外方向
へ加圧するやり方としては、実施例１のように、リムＡ
の外周にリング状の加圧片を全周的に配置して加圧片を
押し縮めたり、または実施例２のように、ディスクＢを
両側から押すことでディスクＢの外周を押し広げたりす
ることが考えられる。しかし、そのほかのやり方によっ
てもよい。加圧片を使用する場合は、加圧片は１か所だ
け切断したリング状のものとしてもよいし、二つ割り・
三つ割り等にしたものを合わせて全体がリング状になる
ものとしてもよい。加圧片を押し縮めるには、実施例１
のようにテーパー面を利用してもよい。そのほか、液圧
・空気圧を利用したりカム機構・リンク機構等を利用し
たりしてもよい。ディスクＢを両側から押すことでディ
スクＢの外周を押し広げるようにするには、実施例２の
ようにディスクＢにうねりｃを設けてもよいし、ディス
クＢの外周付近をやや湾曲させたりしてもよい。とにか
くディスクＢの両側を押すと外周が膨らむようになって
いればよい。リムＡ・ディスクＢのどちらか一方を固定
する場合は、各実施例で使用したような保持治具等を使
用することが望ましいが、そのほかの手段を採用しても
よい。リムＡを予備加熱した後で摩擦圧接するようにし
てもよい。そのようにすると、接合後に冷却する際にリ
ムＡの半径方向の収縮量がディスクＢのそれより大きく
なる。このため、接合部が焼きばめされた状態となり、
いっそう強固に接合される。

【０００８】

【作用】本発明に係るリム・ディスク摩擦圧接法及びそ
の装置においては、まずリムＡ内にディスクＢをはめて
リムＡの内周面にディスクＢの外周を対向させた状態に
し、両者の対向部隣接部においてディスクＢの板厚方向
の変形を防ぎながら両者を相対的に回転させ、全周的に
均等でしかも両者の対向部に集中する加圧力を内外方向
へ加えていくことで対向部に摩擦熱を発生させ、両者を
接合させる。

【０００９】

【実施例】実施例１図１は本発明の実施例１を示す縦断面図である。土台１
０上に基台１１を取り付け、基台１１上の外周付近に、
大きな円筒体１２を垂直上方へ向けて取り付けている。
円筒体１２の上端付近の内周面に、上端から下方へいく
ほど内径が次第に小さくなるテーパー部１３を設けてい
る。円筒体１２の下端付近内側に段部１４を設け、段部
１４の内側に穴１５をあけている。段部１４上に、中央
に円形の穴１６をあけた円板状の支持板１７を乗せて取
り付けている。支持板１７の穴１６から垂直上方へ向け
て回転軸１８を配置している。基台１１の中央に穴１９
をあけ、回転軸１８の下端部分を穴１９に挿入し、穴１
９内において回転軸１８と基台１１との間にベアリング
２０を設けている。支持板１７と基台１１との間に、回
転軸１８に取り付けた歯車２１を収容している。回転軸
１８の上部外周に、保持治具２２を配置している。保持
治具２２は円板状のディスクＢを外周からの加圧に対し
て保持するものであり、上面の内側にはリング状の突出
部２３を上方へ向けて形成し、また複数の突起２４を上
方へ向けて設ている。ディスクＢには数個のボルト取付
け穴や十数個以内の飾り穴をあけているが、突起２４は
ディスクＢのそれらの穴にちょうどはまる位置に設けて
いる。そして、ディスクＢの内周を突出部２３の外周に
当て、ディスクＢの複数の穴を突起２４にそれぞれはめ
た状態にして保持治具２２の上にディスクＢを乗せてい
る。ディスクＢの穴に突起２４をはめたことで、ディス
クＢと保持治具２２とを一体に回転させることができ
る。保持治具２２は回転軸１８と一体になって回転する
が、回転軸１８に対して上下動ができるようにしてい
る。回転軸１８の外周であって支持板１７上に、ベアリ
ング２５を介して回転リング２６を配置している。回転
軸１８の外周であって保持治具２２と回転リング２６と
の間に、コイルばね２７を配置している。支持板１７の
外周付近においても、円周上の何か所かにコイルばね２
８を垂直方向に設けている。コイルばね２８上に円筒状
とした支持筒２９を配置し、支持筒２９の外周を円筒体
１２の内周面に接しさせている。支持筒２９の下半部分
内周においては、２組のベアリング３０及びベアリング
３１を介して保持治具２２を支持している。支持筒２９
上に数個の加圧片３２をリング状に配置している。加圧
片３２の外周面には円筒体１２のテーパー部１３の傾斜
と一致する傾斜を付け、加圧片３２がテーパー部１３に
沿って上下動できるようにしている。

【００１０】保持治具２２上に取り付けたディスクＢの
外周にはめた状態にして加圧片３２によりリムＡを取り
付けるのであるが、リムＡや加圧片３２は図２（ｂ）に
示したように、リムＡに突起ａを形成して加圧片３２の
内周面はリムＡの突起ａを設けた付近の外周面と一致す
る形状に形成している。そして、加圧片３２の内周に外
周を密着させた状態にしてリムＡを配置している。この
とき、リムＡの突起ａとディスクＢの外周面とを対向さ
せて接触させた状態にしている。そして、加圧片３２上
にリング３３を配置し、リング３３上にリング状の加圧
台３４を乗せて配置している。加圧台３４の中央に穴３
５をあけ、穴３５内に押圧片３６を配置している。押圧
片３６は保持リング３７で保持している。加圧台３４上
に加圧板３８を取り付け、加圧板３８と押圧片３６との
間にベアリング３９を設けている。図１に示したものの
作動は次のとおりである。歯車伝動機構によって歯車２
１を介して回転軸１８を回転させると、コイルばね２７
や回転リング２６と共に保持治具２２が回転し、保持治
具２２はディスクＢを回転させる。十分な回転速度に達
したところで加圧板３８を下降させていく。加圧板３８
は加圧台３４や押圧片３６を介し、リング３３・加圧片
３２・リムＡ・支持筒２９やディスクＢ．保持治具２２
等を下降させていく。加圧片３２は下降するにつれ円筒
体１２のテーパー部１３によって押し縮められていき、
リムＡの外側からディスクＢの外周へと加圧していく。
このとき、ディスクＢの外周部の上下を保持治具２２と
押圧片３６とがしっかり挟み付けて保持し、板厚方向の
変形を防いでいる。このため、外周からの加圧力は接合
部に集中し、一層の摩擦熱を発生させる。所定の圧接温
度に達したところで回転軸１８の回転を停止させた後、
加圧板３８を更に下降させアプセット圧力を加える。以
上のようにすると、リムＡとディスクＢとの摩擦圧接が
完了する。全周的に連続接合又は規則的な断続接合とな
っていて、リムＡの変形は著しく小さいものとなってい
る。

【００１１】実験例１図１に示した装置を使用して試験片を作り、接合後の変
形状態と接合箇所の欠陥発生状況を調べ、従来法と比較
した。ディスクホイールとしては、ＪＩＳＤ４２１８制
定のリムの呼び１４×５^１／_２ＪＪ乗用車用を選んだ。
材質としては、アルミニウム合金５４５４を選んだ。リ
ムＡの板厚は５ｍｍ、ディスクＢの板厚は６ｍｍとし
た。リムＡの成形はローラで行い、ディスクＢは機械加
工で仕上げた。リムＡ・ディスクＢの対向面の断面形状
は図２（ｉ）のようにした。リムＡの突起ａはリムＡの
成形加工時に設け、突起ａの高さは約２．５ｍｍとし
た。接合条件は次のとおりとした。接合箇所はいずれも
リムＡのドロップ部とディスクＢの外周端部とした。円
筒体１２のテーパー部１３は勾配１／５０とした。摩擦
発熱工程時は、接合面の相対回転速度４００ｍ／分、支
持筒２９、保持治具２２、加圧片３２及びリング３３の
相対的有効移動長５０ｍｍ、摩擦発熱時間約５秒とし
た。加圧片３２の内周方向への有効寄り代は１ｍｍとし
た。軸方向の最大加圧力は４０トンとした。そして、デ
ィスクＢの外周端の接合部に隣接する部分を保持治具２
２と押圧片３６で挟んで接合部が板厚方向へ変形するこ
とを防ぎ、加圧力が接合部へ一層集中するようにした。
比較例のものは、リムＡに突起ａがなく、加圧片３２の
内周面がリムＡのドロップ部の外周面に密着する形状と
し、しかも押圧片３６を使用しなかった以外は、前述と
同じ条件とした。接合させたもののそれぞれについて、
ばり生成部分を切削して接合幅６ｍｍに仕上げ加工し、
接合部の両側につきＪＩＳＺ２３４３による浸透探傷試
験を全周にわたって行い、両側の融合不良の長さを測定
した。その結果、実験例のものでは無欠陥であったのに
対し、比較例のものでは２か所において１０３．２ｍｍ
及び１３６．３ｍｍの長さの融合不良が生じていた。ま
た、接合後、ドロップ部の外径を測定した。実験例のも
のでは、最大値３１５．１ｍｍ、最小値３１５．０ｍｍ
で、その差は僅か０．１ｍｍであった。比較例のもので
は、最大値３１６．９ｍｍ、最小値３１５．０ｍｍで、
差は１．９ｍｍと大きかった。

【００１２】実施例２図３に基づいて実施例２を説明する。図３は実施例２を
示す縦断面図である。実施例１のものではディスクＢを
回転させリムＡの外周からディスクＢ方向へ加圧する
が、実施例２のものではリムＡを回転させディスクＢ側
からリムＡ方向へと加圧する。そして、実施例２のもの
は横型としている。基台１１ａは土台１０ａに対して垂
直に取り付けている。そして、基台１１ａに対して円柱
状の保持治具２２ａを左方向へ水平に取り付けている。
保持治具２２ａの左端には、中央に円柱状の突出部２３
ａを形成し、突出部２３ａ以外の部分に多数の突起２４
ａも形成している。そして、保持治具２２ａの左端はデ
ィスクＢの最終形の内面と一致する形状に形成してい
る。ディスクＢの内周を突出部２３ａに当て、ディスク
Ｂの穴に突起２４ａにはめた状態にして、保持治具２２
ａの左端にディスクＢを取り付けている。リムＡ・ディ
スクＢを拡大して示す図４から明らかなように、ディス
クＢの外周付近には波形のうねりｃを二つ円周方向に設
けている。そして、右側中央にくぼみを設けてそのくぼ
みに保持治具２２ａの突出部２３ａをはめた状態にして
ディスクＢの左側を押圧片３６ａで押さえている。ま
た、押圧片３６ａの外周に円筒状の加圧筒４０をはめ、
両者は互いに滑り合うことができるようにしている。そ
して、加圧筒４０の右端でディスクＢのうねりｃの部分
を押さえている。加圧筒４０は押圧片３６ａよりやや長
く形成し、左端には加圧板３８ａを取り付けている。押
圧片３６ａに左方から幾つかのくぼみを設け、それらの
くぼみに圧縮状態のコイルばね４１をはめてコイルばね
４１の左端で加圧板３８ａを押させている。基板１１ａ
の左側であって保持治具２２ａの外周に回転板４２を配
置し、回転板４２と基板１１ａとの間及び保持治具２２
ａとの間にベアリング４３及びベアリング４４をそれぞ
れ取り付けている。回転板４２の外周には歯を切って歯
車４５とし、歯車伝動により歯車４５を介して回転板４
２を回転するようにしている。回転板４２の左側であっ
て保持治具２２ａの外周に、円筒状とした回転筒４６を
配置し、回転筒４６は回転板４２と一体に連結してい
る。回転筒４６の左端付近の内周位置において、保持治
具２２ａとの間にベアリング４７を取り付けている。

【００１３】回転筒４６の左側であって保持治具２２ａ
の外周に、保持治具２２ｂを配置している。保持治具２
２ｂは四つ割りにしたものであつて、図示していない油
圧シリンダにそれぞれ連結し、油圧シリンダにより回転
筒４６に沿って広げたり縮めたりすることができるよう
にしている。保持治具２２ｂの内周面はリムＡの外周と
一致する形状に形成している。保持治具２２ｂを広げて
中にリムＡをはめてから縮め、更にリムＡにも加圧を与
えて縮み変形をさせ、リムＡの真円度を向上させるよう
にしている。それから、保持治具２２ｂをボルト等で連
結してリムＡを保持した後に、保持治具２２ｂと油圧シ
リンダとの連結を解除する。図３に示したものの作動
は、次のとおりである。歯車伝動機構により歯車４５を
介して回転板４２を回転させる。回転筒４６及び保持治
具２２ｂも回転し、保持治具２２ｂはリムＡを回転させ
る。（図示していないが歯車４５の回転駆動源側にはず
み車を取り付け、十分な回転エネルギーを蓄えられるよ
うにしている。）十分な回転速度になったところで電動
機との回転伝達を断ち、加圧板３８ａを右側へ移動させ
ていく。加圧筒４０によってディスクＢのうねりｃが平
らになっていき、ディスクＢの外周が広がってリムＡの
内周へ加圧するようになる。摩擦面ではずみ車の慣性エ
ネルギーが熱エネルギーに変換し、急速に回転は減速し
て自然に停止し、摩擦圧接は完了する。

【００１４】実験例２図３の装置で試験片を作り、接合後の変形状態と接合箇
所の欠陥発生状況を調べた。ディスクホイールとしては
ＪＩＳＤ４２１８制定のリムの呼び１４×５^１／_２ＪＪ
乗用車用を選んだ。材質としてはアルミニウム合金７Ｎ
Ｏ１Ａ４を選んだ。リムＡの板厚は３．６ｍｍとし、デ
ィスクＢの板厚は４．３ｍｍとした。リムＡの成形はロ
ーラで行い、ディスクＢの成形はプレスで行った。リム
Ａ・ディスクＢの対向部近傍の断面形状は図４のとおり
とした。加圧力を接合部に集中させるためのリムＡのく
ぼみｂと、ディスクＢ側における加圧のための二つのう
ねりｃとは、それぞれの成形加工時に設けた。接合条件
は次のようにした。接合箇所はリムＡのビードシート部
とディスクＢの外周端部とした。はずみ車の保有慣性エ
ネルギーは約５００ｋＪ、接合面の相対回転速度は２０
０ｍ／分、最大加圧力は約３００トン、ディスクＢの有
効寄り代は３ｍｍ（うねりｃが平らになった時の増加分
８ｍｍ−５ｍｍ）、摩擦発熱時間は約３秒とした。接合
後のディスクホイールについて、ばり生成部分を切削加
工した。そして、接合部両端のトウ部の全周につきＪＩ
ＳＺ２３４３による浸透探傷試験をした。その結果は無
欠陥であった。また、接合箇所のリムＡのビードシート
部外径を測定したが、最大値３６０．８ｍｍ、最小値３
６０．７ｍｍであった。その差は僅か０．１ｍｍにすぎ
ず、寸法精度が著しく高いことが分かった。

【００１５】

【発明の効果】本発明に係るリム・ディスク摩擦圧接法
及びその装置によるときは、リムＡ内にディスクＢをは
めた状態にし、両者の対向部隣接部においてディスクＢ
の板厚方向の変形を防ぎながら両者を相対的に回転さ
せ、全周的に均等でしかも両者の対向部に集中する加圧
力を内外方向へ加えていくことで、対向部を接合させ
る。このとき、加圧力は対向部へ集中し、ほかの部分へ
及ぶことが少ない。したがって、接合部に生じる、回転
駆動力・慣性力とブレーキ力との相反する方向の力は、
接合部の箇所でほとんど吸収されてしまう。このため、
ひずみ力は他部へ及びにくく、他部は変形しにくい。ま
た、対向部へ加圧力を集中させて接合するために、全周
的に連続接合又は規則的な断続接合となり、接合帯の真
円度は著しく良好になる。したがって、ディスクホイー
ルの寸法精度が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す縦断面図である。

【図２】リムＡ・ディスクＢの接合部のいろいろな形状
を示す断面図である。

【図３】実施例２を示す縦断面図である。

【図４】実施例２のもののリムＡ・ディスクＢの接合部
を示す断面図である。

【符号の説明】

１３テーパー部１８回転軸２２・２２ａ・２２ｂ保持治具３２加圧片４０加圧筒４２回転板４６回転筒

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のリムＡと、外周がリムＡの内周
面に対向する状態でリムＡ内にはめることができる円板
状のディスクＢとをあらかじめ用意するが、リムＡ内に
ディスクＢをはめたときにディスクＢの外周が対向する
位置において内方へ突出する突起ａをリムＡ側に設けた
ものとしており、そしてリムＡ内にディスクＢをはめて
リムＡの内周面にディスクＢの外周を対向させた状態に
し、両者の対向部隣接部においてディスクＢの板厚方向
の変形を防ぎながら両者を相対的に回転させ、全周的に
均等でしかも両者の対向部に集中する加圧力を内外方向
へ加えていくことで対向部に摩擦熱を発生させ、両者を
接合させるディスクホイールのリム・ディスク摩擦圧接
法。
【請求項２】円筒状のリムＡと、外周がリムＡの内周
面に対向する状態でリムＡ内にはめることができる円板
状のディスクＢとをあらかじめ用意するが、リムＡ内に
ディスクＢをはめたときにディスクＢの外周が対向する
位置において外方へくぼむくぼみｂをリムＡ側に設けた
ものとしており、そしてリムＡ内にディスクＢをはめて
リムＡの内周面にディスクＢの外周を対向させた状態に
し、両者の対向部隣接部においてディスクＢの板厚方向
の変形を防ぎながら両者を相対的に回転させ、全周的に
均等でしかも両者の対向部に集中する加圧力を内外方向
へ加えていくことで対向部に摩擦熱を発生させ、両者を
接合させるディスクホイールのリム・ディスク摩擦圧接
法。
【請求項３】両側へ膨らませて肉厚を大きくした厚肉
部をディスクＢの外周縁付近に形成していることを特徴
とする、請求項１又は２記載のディスクホイールのリム
・ディスク摩擦圧接法。
【請求項４】ディスクＢの外周端を折り曲げているこ
とを特徴とする、請求項１，２又は３記載のディスクホ
イールのリム・ディスク摩擦圧接法。
【請求項５】円筒状のリムＡと、外周がリムＡの内周
面に対向する状態でリムＡ内にはめることができ、しか
も両側へ膨らませて肉厚を大きくした厚肉部を外周縁付
近に形成した円板状のディスクＢとをあらかじめ用意
し、そしてリムＡ内にディスクＢをはめてリムＡの内周
面にディスクＢの外周を対向させた状態にし、両者の対
向部隣接部においてディスクＢの板厚方向の変形を防ぎ
ながら両者を相対的に回転させ、全周的に均等でしかも
両者の対向部に集中する加圧力を内外方向へ加えていく
ことで対向部に摩擦熱を発生させ、両者を接合させるデ
ィスクホイールのリム・ディスク摩擦圧接法。
【請求項６】円筒状のリムＡと、外周がリムＡの内周
面に対向する状態でリムＡ内にはめることができ、しか
も外周端を折り曲げた円板状のディスクＢとをあらかじ
め用意し、そしてリムＡ内にディスクＢをはめてリムＡ
の内周面にディスクＢの外周を対向させた状態にし、両
者の対向部隣接部においてディスクＢの板厚方向の変形
を防ぎながら両者を相対的に回転させ、全周的に均等で
しかも両者の対向部に集中する加圧力を内外方向へ加え
ていくことで対向部に摩擦熱を発生させ、両者を接合さ
せるディスクホイールのリム・ディスク摩擦圧接法。
【請求項７】円筒状のリムＡと、外周がリムＡの内周
面に対向する状態でリムＡ内にはめることができる円板
状のディスクＢとをあらかじめ用意し、そしてリムＡ内
にディスクＢをはめてリムＡの内周面にディスクＢの外
周を対向させた状態にして両者を保持する手段と、両者
を相対的に回転させる手段と、及び全周的に均等でしか
も両者の対向部に集中する加圧力を内外方向へ加えてい
くことで対向部に摩擦熱を発生させ両者を接合させる手
段とを備えたものであって、両者を保持する手段のうち
リムＡを保持する手段が、リムＡとディスクＢとの対向
部において、リムＡの外側でリムＡの外周に接触させて
配置した加圧片又は保持治具であって、その加圧片又は
保持治具の内周に内方へ突出する突起を設けたものであ
るディスクホイールのリム・ディスク摩擦圧接装置。
【請求項８】円筒状のリムＡと、外周がリムＡの内周
面に対向する状態でリムＡ内にはめることができる円板
状のディスクＢとをあらかじめ用意し、そしてリムＡ内
にディスクＢをはめてリムＡの内周面にディスクＢの外
周を対向させた状態にして両者を保持する手段と、両者
を相対的に回転させる手段と、及び全周的に均等でしか
も両者の対向部に集中する加圧力を内外方向へ加えてい
くことで対向部に摩擦熱を発生させ両者を接合させる手
段とを備えたものであって、両者を保持する手段のうち
リムＡを保持する手段が、リムＡとディスクＢとの対向
部において、リムＡの外側でリムＡの外周に接触させて
配置した加圧片又は保持治具であって、その加圧片又は
保持治具の内周に外方へくぼむくぼみを設けたものであ
るディスクホイールのリム・ディスク摩擦圧接装置。
【請求項９】ディスクＢの外周端近傍の両面に保持治
具又は加圧片を配置したことを特徴とする、請求項７又
は８記載のディスクホイールのリム・ディスク摩擦圧接
法。
【請求項１０】円筒状のリムＡと、外周がリムＡの内
周面に対向する状態でリムＡ内にはめることができる円
板状のディスクＢとをあらかじめ用意し、そしてリムＡ
内にディスクＢをはめてリムＡの内周面にディスクＢの
外周を対向させた状態にして両者を保持する手段と、両
者を相対的に回転させる手段と、及び全周的に均等でし
かも両者の対向部に集中する加圧力を内外方向へ加えて
いくことで対向部に摩擦熱を発生させ両者を接合させる
手段とを備えたものであって、ディスクＢの外周端近傍
の両面に保持治具又は加圧片を配置したものであるディ
スクホイールのリム・ディスク摩擦圧接装置。