JP2787399B2 - ホイールのリム部の成型方法及びこれを利用したホイールの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニューム合金や
マグネシウム合金等のように、塑性加工性に富む材質か
ら一体に形成されるホイールのリム断面形成方法及びこ
れを利用したホイールの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び課題】ホイールには、ディスク部とこの
外周に連設されるリム部が一体に成型されたものと、前
記リム部が別体に成型された後でディスク部に組み付け
られるものとがある（図１，図２参照）。前記いずれの
形式のホイールにおいても、前記リム部はディスク部と
の結合部の外周側にドロップセンター部、内リム及び外
リムが形成された構成となる。

【０００３】軽合金ホイールの場合、このリム部は鍛造
によって成型されるのが通常であり、軽合金製のブロッ
ク状素材又は円盤状素材（以下、初期素材という）から
複数の鍛造工程を経て一旦皿状体に成型され、この皿状
体からロール成型によって最終形状のリム部断面に成型
される。例えば、特公平3-2574号に開示される従来の方
法では、リム部以外の部分を最終形状に仕上げた皿状体
を鍛造によって製作し、この後、この鍛造後のリム相当
部をロール成形によって最終形状に仕上げている。リム
部内周側にディスク部との結合部となる取付けフランジ
を具備するリム部のみの成型においても同様な方法が採
用される。

【０００４】このような従来のリム部の成型方法では、
鍛造によって初期材から皿状体に成型するに際して要求
される鍛造圧力が極端に大きい。なぜなら、皿状体は底
部の周縁から環状部が突出した形態であるから、鍛造工
程においては、初期材が成型用の金型内で前記底部から
環状部にかけて屈曲するように展延されなければなら
ず、このように素材が展延されるときには素材の移動抵
抗が大きいからである。

【０００５】したがって、初期材を１回の鍛造工程で皿
状体に成型しようとすると、十分な鍛造圧力を生成する
ための装置が巨大化するとともに、鍛造用金型も巨大化
することは避けられず、実際的ではない。そこで、従来
は、鍛造圧力を低減するために、この鍛造工程を複数工
程に分離している。この場合には、各鍛造工程における
展延度合いが少ないことから、各工程での鍛造圧力が低
減され、鍛造装置が小型化できる。

【０００６】ところが、この場合は、複数の工程を経て
皿状体に成型されるものであるから、生産性が悪い。各
工程用の金型が必要となるとともに、初期材から皿状体
に成型するまでの所要時間が長いからであり、各工程相
互の間に時間的ロスや被加工材を移送する必要があるか
らである。この結果、リム部断面加工の全体としても、
生産性が不十分となる。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、『塑性加工可能な初期材から、リムとこの内周
側に続くディスク結合部とからなるリム部を一体に形成
するホイールのリム部の加工方法』において、初期材か
ら皿状体に成型されるまでの工程を簡素化できるように
してリム部の加工における所要時間を短縮するとともに
使用金型の数を少なくできるようにすることをその課題
とする。 ［請求項１の発明について］

【０００８】

【技術的手段】上記課題を解決するための本発明の技術
的手段は、『相互に対向し且回転自在の一対の金型３０
１，３０２によって初期材１０を回転鍛造状態で加圧
し、この回転鍛造状態での加圧に伴う前記初期材１０の
展延によってこれら金型の周縁境界部から突出する素材
突出部を前記金型と相対回転するロールにより一方の金
型の胴部側に屈曲するように成型して前記初期材１０を
皿状体９０に成型する工程と、前記金型３０１，３０２
によって前記皿状体を保持したままでこの皿状体９０の
底部９１に一致する部分から外側の部分を外リム側と内
リム側とに裂開する工程と、前記裂開工程によって形成
された各部をリム断面にロール成型する工程とを具備
し、前記皿状体９０の底部９１には、少なくともリム部
２０のディスク結合部２１を設けた』ことである。

【０００９】

【作用】上記技術的手段は次のように作用する。初期材
１０は、相互に対向し且回転自在の一対の金型３０１，
３０２間に介在されてこれら金型相互が金型３０１，３
０２によって回転鍛造状態で軸線方向に加圧されること
によって展延される。この加圧が進行するにしたがって
初期材を構成する素材が金型の境界部から外部に突出す
る。

【００１０】そして、この素材突出部を前記二つの金型
と相対回転するロールにより一方の金型 302の胴部側に
屈曲させて皿状体90が成型される。この皿状体の成型加
工の際、金型301,302 間に作用する加圧力は比較的小さ
くてよい。前記一対の金型の境界部から突出する環状の
素材突出部はロール成型用のロールと部分的に接触する
だけであるから、鍛造成型によって皿状体に成型する場
合のように、素材の全体が成型用金型と接触する場合に
比べて素材の展延抵抗が大幅に低減されるからである。

【００１１】このようにして成型された皿状体が、裂開
工程、及び、この裂開後の各部のロール成型工程を経て
リム部断面に仕上げられる。

【００１２】

【効果】初期材１０から皿状体９０に成型するまでの工
程が一対の金型３０１，３０２を用いた一つの工程とな
るから、従来の加工方法に比べて初期材１０からリム部
２０を成型するための加工所要時間が短縮できるととも
に、所要金型の数も少なくなる。従って、ホイールの製
造の際の生産性が従来の方法を採用するものに比べて格
段に向上し、ホイールが安価に製作できる。また、裂開
工程も、前記金型３０１，３０２を用いて実行されるか
ら、この裂開工程までが連続的に行える。

【００１３】［請求項２の発明について］この発明は、
上記請求項１の発明をディスク部とリム部とが一体とな
った形式のホイールの製造方法にそのまま利用するもの
であり、皿状体90に成型する際、金型301,302 相互の対
向面をホイールの表面形状に適合させて皿状体90の底部
をホイールのディスク部に成型することである。

【００１４】この場合には、皿状体90の成型完了時点で
ディスク部１が成型されることとなって、ディスク部と
リム部とが一体のホイールが後続の裂開工程、及び、ロ
ール成型工程を経ることでホイールが完成する。

【００１５】

【実施例】次に、上記した本発明の実施例を図面に従っ
て詳述する。この実施例では、図１のように初期材10か
らディスク部１とリム部20とが一体となった自動車用の
ホイールを製造するようにしており、このための装置と
して、図３に示すように、下方の固定の金型 301と上方
の可動の金型 302を上下に対向させて、前記金型 302は
上下に駆動される。これら金型の外周の４か所に、皿状
体成型用の第１成形ローラ 401、裂開用の裂開ローラ 4
02、及び、リム断面のドロップセンタ23の外リム側から
外リム22の全体までを成型するための第２成型ローラ 4
03、及び、ドロップセンタ23の内リム側から内リム24の
全体を成型するための第３成型ローラ 404が移動可能に
配設されている。

【００１６】前記金型 302は支持体５によって支持され
ており、この金型 302が金型 301の軸線と同軸上で対向
方向に加圧される。このため、この支持体５は装置のフ
レーム50の上端のデッキ51に設けた油圧装置52の出力軸
に連設され、油圧装置52によって昇降駆動される。金型
301の上面は第１加圧面31となっており、ディスク部１
の外面の表面形状と同様に成形されている。ディスク部
１の外面には凹凸模様部が形成されるから、この第１加
圧面31は前記凹凸模様部と一致した凹凸表面となってい
る。又、この第１加圧面31の外周に連続する胴部32は、
ドロップセンタ23の一部から外リム22の内周面及びこれ
に続く外側面までと適合させた断面形状となっている。

【００１７】一方、金型 302もその下面がディスク部１
の内面形状に一致した第２加圧面33となり、この金型 3
02の胴部34の断面形状は、ドロップセンタ23の一部から
内リム24の内周面及び外側面までの断面形状に一致する
ように設定されている。上記金型 301と金型 302との境
界部の側方には、図４に示すように、上記の４つのロー
ラ装置が円周を４等分した位置に配置されている。これ
らローラ装置は共に、金型 301を固定した固定ベッド61
と同心に設けられた環状の回転ベッド62の上面に配置さ
れ、同図において、第１成形ローラ 401を具備する第１
ローラ装置41、裂開ローラ 402を具備する第２ローラ装
置42、第２成型ローラ 403を具備する第３ローラ装置4
3、および、第３成型ローラ 404を具備するローラ装置4
4が、前記固定ベッド61において、同図の反時計方向に
前記順序で配列される。

【００１８】各ローラ装置は、ローラを支持する支持部
が、半径方向と上下方向の両方に移動可能であり、特
に、ローラ装置44の支持部は、前記二方向の移動に加え
て第３成型ローラ 404の姿勢を変えるべく回転方向の移
動も可能になっている。前記各支持部は、油圧駆動によ
って制御される構成である。このため、回転ベッド62の
下部には、相対回動自在の油圧回路接続装置が装備され
る。この接続装置として、この実施例では、各ローラ装
置への油圧回路に連通する溝部を回転ベッド62の下部外
周に形成し、前記各溝部に対向する入り口側の溝部を具
備する環状の継ぎ手63を前記回転ベッドと同心状態に外
嵌固定している。ここで、前記継ぎ手63と回転ベッド62
の外周面との間には適宜シール手段が介装されており、
これらが相対回動しても、各油圧回路からの漏れが生じ
ない。

【００１９】そして、前記継ぎ手63には、油圧源65から
制御弁ユニット64を介して各油圧回路が接続されてい
る。この制御弁ユニットは、各油圧回路を各別に制御す
る多数の制御弁を具備し、これら制御弁がマイクロコン
ピュータなどの出力にによって各別に制御されて、上記
した各ローラ装置の支持部の位置を制御し、かつ、第３
成型ローラ 404の姿勢を制御する。

【００２０】前記回転ベッド62は、固定ベッド61によっ
て回転自在に支持されており、その上部に装備させた傘
歯車と、駆動モータ66と伝動する減速機67の出力軸に設
けた傘歯車とを、噛み合わせている。上記装置を用いて
初期材10から最終形状のホイールを製作する方法の実際
について図５〜図９に基いて説明する。

【００２１】この実施例の方法では、図１のように、金
型301,302 の間に円柱状の初期材10が挿入され、次い
で、金型 302が油圧装置52の出力によって降下駆動さ
れ、前記初期材10が金型301,302 によって加圧される。
加圧が進行するにしたがって、図５のように、初期材10
は第１加圧面31および第２加圧面33に倣った形状に成型
されると共に、この加圧に伴う展延によって余剰素材
が、金型301,302 の境界部からはみ出す。

【００２２】このとき、回転ベッド62が回転駆動状態に
あり、第１成形ローラ 401が余剰素材の突出部、つま
り、既述した素材突出部側に移動される。この第１成形
ローラ401の外周面は上方に湾曲する円弧状断面部45を
具備し、この円弧状断面部45と素材突出部とが対接す
る。第１成形ローラ 401が支持部によって回転自在に支
持されるとともに回転ベッド62の回転によって前記素材
突出部と相対回転することから、金型301,302 の境界部
から突出する素材突出部は、その突出度合いが拡大する
に従って上方に湾曲される。

【００２３】そして、金型３０２が最降下位置に降下し
た時点では、金型３０１，３０２間には第１加圧面３１
と第２加圧面３３との表面形状に倣った形状のディスク
部１が形成され、その外周に上方に突出する環状部が形
成される。つまり、図６のような皿状体９０が形成さ
れ、その底部９１は、ディスク部１に成型されたものと
なる。この後、回転ベッド６２が回転されたままで、第
１成形ローラ４０１が皿状体９０から離反すると共に、
図７〜図８のように裂開ローラ４０２が内側に移動され
て、皿状体９０の底部９１の外周側に押し込まれる。こ
れにより、皿状体９０の外周部は、図８のように、裂開
されて、裂開ローラ４０２が最終位置に押し込まれた状
態では、ドロップセンタ２３の外リム２２側の一部と外
リム２２に対応する外リム相当部２５と、ドロップセン
タ２３の内リム２４側の一部と内リム２４とに対応する
内リム相当部２６とに裂開される。

【００２４】この裂開工程が終了すると、裂開ローラ４
０２が後退し、次いで、図９のように第２成型ローラ４
０３が外リム相当部２５側に進出して、ドロップセンタ
２３の一部と外リム２２が成型される。この実施例で
は、前記第２成型ローラ４０３の外周面の形状をドロッ
プセンタ２３の一部〜外リム２２の外周面の形状に適合
させてあるから、また、金型３０１の胴部の形状は、リ
ム２の外リム２２側の内周面および外側面形状に一致さ
せてあるから、この第２成型ローラ４０３を所定の位置
に押し込むと、リム２のドロップセンタ２３の一部〜外
リム２２の断面が成型される。

【００２５】この外リム22側断面の成型工程と同時また
はこの工程の終了後に、同図に示すように、第３成型ロ
ーラ 404が内リム相当部26に対接される。この実施例で
は、この第３成型ローラ 404を具備するローラ装置44を
スピニングローラ装置としてあり、第３成型ローラ 404
の姿勢を制御しながら、内リム相当部26をスピニング加
工して 302の胴部34に倣った断面形状に仕上げる。これ
により、ドロップセンタ23の一部と内リム24とが成型さ
れる。この後、第３成型ローラ 404が復帰して成型され
たリム２の外側に移動される。

【００２６】以上の各工程が終了すると、ディスク部１
とリム２とが一体となったホイールが成型される。この
実施例では、固定ベッド61に装備されたノックアウト装
置68の出力軸が金型 301を貫通して、その先端にディス
ク部１の外面中央部の表面形状に一致したプレート69を
具備させているから、ノックアウト装置68を作動させ
て、その出力軸を突出させると、成型完了後のホイール
が金型 301の上方に取り出される。

【００２７】この後、ホイールを上記実施例の装置から
取り出した後、仕上げ抜きやバリ取り、さらには仕上げ
切削又は研磨をするとホイールが完了する。又、ノック
アウト装置68を復帰作動させてプレート69を金型 301内
に戻して上記一連の工程を繰り返すと、ホイールが連続
的に製造できる。なお、上記実施例の方法において、初
期材10の体積は、製品ホイールの体積に合せることは言
うまでもない。

【００２８】また、第１成形ローラ401 を用いて皿状体
90に成型する工程では、皿状体90の胴部の形状を金型30
2 の胴部34に対接するように成型する必要はない。むし
ろ、第１成形ローラ 401の押し込み位置を調節すること
により、皿状体90の胴部内周径を 302の胴部34の下部の
直径よりも僅かに大きく設定しておけば、裂開後の外リ
ム相当部25の比率が十分となるから、外リム相当部25と
内リム相当部26との適正化が図れる。

【００２９】また、裂開ローラ 402による裂開工程で
は、裂開ローラ 402が水平移動と上下移動とが可能であ
るから、図６の裂開線92に沿って、斜めにまたは曲線的
に移動するように駆動することが出来、このように、所
定の移動軌跡に設定することによっても、外リム相当部
25と内リム相当部26との比率が適正に設定できる。上記
実施例では、皿状体90の底部91は、ディスク部１に成型
されたものとしたが、この底部91を、ディスク結合部21
のみを具備する形式に成型することも可能である。この
場合には、第１加圧面31はディスク結合部21の外面に一
致させ、第２加圧面33はディスク結合部21の内面に一致
させたものとなる。そして、金型302 が最降下位置に降
下した状態では、図１０のように底部91は薄肉の被切除
部93の外周にディスク結合部21に相当する部分が連続し
たものとなる。

【００３０】この場合には、図２に示すようなリム部20
が上記装置によって成型される。なお、、前記被切除部
93は、上記方法によるリム部20の成型完了後において打
ち抜いて除去される。また、この打ち抜きのときにこの
ディスク結合部21に所定のピッチで多数のボルト孔が形
成される。このリム部20は、別途製作されたディスク部
１の外周部とネジ止めされて同図のホイールとなる。

【００３１】また、上記実施例のものでは、回転ベッド
62に各ローラ装置を配備させて、初期材10からホイール
またはリム部20に仕上げるまでの工程を、一つの装置内
で実施するが、皿状体90の成型完了後の裂開工程および
リム２の断面の成型工程を別工程としてもよい。この場
合は、各金型の胴部32,34 リム内周面の形状に合わせな
くてもよい。

【００３２】なお、リム２の断面の全体をスピニング加
工によって成型する構成としても良い。この場合、上記
実施例の第２ローラ装置43は不要である。その他、次の
ような構成の変更が可能である。 ．被加工材と各ローラ装置とを相対回転させるため
に、各ローラ装置を固定として金型301,302 を同期回転
する構成、 ．上記実施例では自動車用ホイールを例に説明した
が、他の軽車輌ホイールやプーリ等として用いられるホ
イールの製造方法に実施できる。

【００３３】．上記実施例のものでは、裂開ローラ 4
02を具備させた第１ローラ装置41と、第２成型ローラ 4
03を具備させた第３ローラ装置43とを別個に設けたが、
リム２に対するディスク部１の偏心度合いが大きい場
合、つまり、外リム22の幅が少ない場合には、前記二つ
のローラ装置を一つのローラ装置とすることも出来る。
この場合には、例えば、図１１のような、成型ローラ部
49と裂開ローラ部48とを同軸上で並設一体化させたロー
ラ405 を用いてこれを押し込みながらロール成型する
と、同図のように、前記ローラの裂開ローラ部によって
裂開された素材が成型ローラ部49によって最終的にはリ
ム２の外リム22とこれに続くドロップセンター部23の一
部までの範囲に成型される。

【図面の簡単な説明】

【図１】リム部とディスク部が一体のホイールの断面図

【図２】リム部とディスク部とが別体のホイールの断面
図

【図３】本発明の方法を実施するために用いる装置の断
面図

【図４】第１ローラ装置41〜第４ローラ装置４４の配置
説明図

【図５】皿状体90の成形工程の説明図

【図６】成形完了状態の皿状体90の断面図

【図７】裂開工程初期の説明図

【図８】裂開工程終期の説明図

【図９】リム２の断面成型工程の説明図

【図１０】リム部20のみを成型する場合の皿状体90の断
面図

【図１１】裂開工程と外リム成型工程とを１工程とする
場合の説明図

【符号の説明】

301,302 ・・・金型 10・・・・・・初期材 90・・・・・・皿状体 91・・・・・・底部

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塑性加工可能な素材からなる初期材に加
   工を施すことにより、ホイールのリムとこの内周側に続
   くディスク結合部とからなるリム部を一体に形成するリ
   ム部の成型方法において、相互に対向し且回転自在の一
   対の金型３０１，３０２によって初期材１０を回転鍛造
   状態で加圧し、この回転鍛造状態での加圧に伴う前記初
   期材１０の展延によってこれら金型の周縁境界部から突
   出する素材突出部を前記金型と相対回転するロールによ
   り一方の金型の胴部側に屈曲するように成型して前記初
   期材１０を皿状体９０に成型する工程と、前記金型３０
   １，３０２によって前記皿状体を保持したままでこの皿
   状体９０の底部９１に一致する部分から外側の部分を外
   リム側と内リム側とに裂開する工程と、前記裂開工程に
   よって形成された各部をリム断面にロール成型する工程
   とを具備し、前記皿状体９０の底部９１には、少なくと
   もリム部２０のディスク結合部２１を設けたホイールの
   リム部の成型方法。
2. 【請求項２】 塑性加工可能な素材からなる初期材に加
   工を施すことにより、リムとこの内周側に続くディスク
   結合部とからなるリム部をディスク部と一体に形成する
   ホイールの製造方法において、初期材１０を相互に対向
   し且回転自在の一対の金型３０１，３０２によって回転
   鍛造状態で加圧し、この回転鍛造状態での加圧に伴う前
   記初期材１０の展延によってこれら金型の周縁境界部か
   ら突出する素材突出部を前記２つの金型と相対回転する
   ロールにより一方の金型の胴部側に屈曲するように成形
   して前記初期材１０を皿状体９０に成型する工程と、前
   記金型３０１，３０２によって前記皿状体を保持したま
   までこの皿状体９０の底部９１に一致する部分から外側
   の部分を外リム側と内リム側とに裂開する裂開工程と、
   前記裂開工程によって形成された各部をリム断面にロー
   ル成型する工程とを具備し、前記皿状体９０の底部９１
   には、ディスク部１とディスク結合部２１を設けたホイ
   ールの製造方法。
3. 【請求項３】 一対の金型301,302 の胴部の表面形状を
   最終のリム断面に倣った形状とし、裂開工程は皿状体90
   の成型後前記金型により皿状体90を保持したままで２つ
   の金型と相対回転する裂開ローラ 402により裂開する構
   成とし、リム断面にロール成型する工程は、裂開された
   リム相当部を上記金型301,302 に添わせてロール成型す
   る構成とした請求項１に記載のホイールのリム部の成型
   方法。
4. 【請求項４】 裂開工程は、皿状体９０の成型後前記金
   型により皿状体９０を保持したままで２つの金型と相対
   回転する裂開ローラ４０２により裂開する構成とし、リ
   ム断面にロール成型する工程は、裂開されたリム相当部
   を上記金型３０１，３０２に添わせてロール成型する構
   成とした請求項２に記載のホイールの製造方法。
5. 【請求項５】 裂開ローラ部48と外リム22成型用の成型
   ローラ部49とを具備するローラ 405を用いて裂開工程と
   外リム22の成型工程とを同時に行う様にした請求項１ま
   たは請求項３に記載のホイールのリム部の成型方法。
6. 【請求項６】 裂開ローラ部４８と外リム２２成型用の
   成型ローラ部４９とを具備するローラ４０５を用いて裂
   開工程と外リム２２の成型工程とを同時に行う様にした
   請求項２または請求項４に記載のホイールの製造方法。