JP2852601B2 - リム付きディスクの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【利用分野】本発明は、リム付きディスクの製造方法、
特に、リムがディスクの一側に張り出した形状のリム付
きディスクの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】上記リム付きディスクを
製造する従来の方法として鍛造成形によるものがある。
これによれば、図１ーａに示す塑性加工可能な円盤状の
被加工素材(10)を、先ず、同図ーｂに示すように、ディ
スク(2) の一側に環状部(19)が張り出した形状に成形
し、この後、同図ーｃに示すように、前記環状部(19)を
最終形状に近似する形状に成形した後、最終的に同図ー
ｄに示すリム(1) に仕上げ成形するものである。

【０００３】これによれば、被加工素材(10)が段階的に
少しづつ変形されるから、各成形工程に於ける素材流れ
や成形がスムーズとなる。従って、これらの工程におけ
る成形性がよい。ところが、このものでは、各成形工程
に応じた金型を用意しなければならないことから、加工
装置を合理化できないという問題があった。 ［請求項１の発明について］

【０００４】

【技術的課題】本発明は、このような点に鑑みてなされ
たものであり、『塑性加工可能な被加工素材(10)を、リ
ム(1) がディスク(2) の一側に張り出した形状に鍛造成
形する形式のリム付きディスクの製造方法』において、
一連の成形工程における成形性を確保しつつ加工装置の
合理化を図ることをその課題とする。

【０００５】

【技術的手段】上記課題を解決するために講じた本発明
の技術的手段は、『被加工素材(10)を一対の第１・第２
金型(3a)(3b)によって挟圧保持すると共に、これら金型
の側方に移動可能に支持された加圧ローラ(5) を配置
し、前記金型の内の一方の金型は、その加圧端面をディ
スク部の一方の平面形状に一致させると共に、他方の金
型は、加圧端面を傘状に形成し且この端面の一方の母線
が被加工素材(10)と対接するように回転軸線を加圧ロー
ラ(5) 側に傾斜させた構成とし、前記第１金型(3a)の外
周胴部には、その加圧端面に連続させてリム(1) の内周
面形状に一致させたリム成形面(32)を設け、前記加圧ロ
ーラ(5) を金型境界部から少し退避させた位置に維持さ
せた状態で前記第１・第２金型(3a)(3b)を同期回転させ
ながら対向近接させて被加工素材(10)を軸線方向に圧下
させることにより金型境界部から被加工素材(10)の一部
を少し突出させる工程と、被加工素材(10)の前記圧下を
継続して前記突出部を所定の大きさまで成長させつつ加
圧ローラ(5) を第２金型(3b)側から第１金型(3a)側に移
動させることによって前記突出部を第１金型(3a)側に屈
曲させて環状テーパ片に成形する工程と、前記圧下を停
止させて前記加圧ローラ(5) と第１金型(3a)のリム成形
面(32)とによってロール成形することにより前記環状テ
ーパ片をリム(1) に仕上げる工程とを設けた』ことであ
る。

【０００６】

【作用】本発明の上記技術的手段は次のように作用す
る。このものでは、先ず、被加工素材(10)を第１・第２
金型(3a)(3b)によって挟圧保持させ、この後、加圧ロー
ラ(5) を金型境界部から少し退避させた位置に維持させ
た状態で、これら金型を同期回転させながら対向近接方
向に加圧して被加工素材(10)を回転鍛造作用により軸線
方向に圧下すると、金型境界部から被加工素材(10)の一
部が少し突出した状態となる。この突出に際して、突出
部が平板環状体となることから、その半径方向の突出
は、すでに押し出された突出素材の円周方向の伸びを伴
うものとなる。これによって、金型境界部からの後続素
材の押し出しが抑えられる傾向で回転鍛造に伴う前記突
出が行われることとなる。

【０００７】そして、次の工程で被加工素材(10)の上記
圧下を継続して前記突出部を所定の大きさまで成長させ
つつ加圧ローラ(5) を第２金型(3b)側から第１金型(3a)
側に移動させると、前記突出部が第１金型(3a)側に屈曲
されて環状テーパ片に成形される。このとき、素材の実
際の突出幅に比べて、半径方向の突出寸法は平板状（円
板状）に突出する場合に比べて大幅に小さくなる。従っ
て、回転鍛造の際の後続素材の押し出しに要する金型推
力が比較的小さくなる。

【０００８】更に、前記圧下を停止させて前記加圧ロー
ラ(5) と第１金型(3a)のリム成形面(32)とによってロー
ル成形することにより前記環状テーパ片がリム(1) に仕
上げられる。

【０００９】

【効果】本発明は上記構成であるから次の特有の効果を
有する。このものでは、リム成形工程における成形性が
確保され、しかも、金型や成形ローラが１種類のもので
成形できるから、各成形工程に応じた金型や成形ローラ
が必要な既述の方法に比べ、加工装置を合理化できる。
又、加工途中に被加工素材(10)をセットし直す必要がな
いから、生産性も向上する。

【００１０】更に、本発明の方法では、金型境界部から
の突出を継続させつつ、この突出素材を加圧ローラ(5)
によって環状テーパ片に成形している。これに対して、
金型を最終成形位置まで加圧させて突出素材の半径方向
の幅が最終設定幅にまで突出させた後に、加圧ローラ
(5) によって環状テーパ片とする方法も考えられる。と
ころが、この後者の方法によれば、一旦円周方向に伸ば
された突出素材が屈曲により半径縮小されるから、環状
テーパ片にしわが生じ易い。本発明の方法によれば成形
工程における突出素材の半径縮小は殆ど生じないから、
環状テーパ片には前記しわが生じない。従って、最終の
成形完了時点での仕上がりが向上する。又、しわを除去
するための作業が不要となるから、その分成形所要時間
が短くなる。 ［請求項２の発明について］この請求項２の発明は、上
記請求項１の発明に於いて、リム(1) の成形性をより一
層向上させるようにしたものであり、その為の技術的手
段は、『加圧ローラ(5) の外周胴部の形状を、リム(1)
の外周面形状に一致させ、ロール成形加工によりリム
(1) を仕上げる工程を、この加圧ローラ(5) の外周胴部
を完成形状におけるリム(1) の外周面に一致する位置に
まで移動させる工程とした』ことである。

【００１１】このものでは、加圧ローラ(5) をリム成形
面(32)側に押し込んでこの加圧ローラ(5) の外周胴部が
完成状態におけるリム(1) の外周面に一致する位置にま
で移動させると、これらの間にリム(1) が仕上げられ
る。このものでは、加圧ローラ(5) を上記位置まで加圧
駆動するだけでリム(1) が形成される。従って、前記加
圧ローラ(5) をリム(1) の外周面に沿って移動させる方
式のスピニングローラ等とした場合に比べて成形効率が
よく、リム(1) の成形性がより一層向上する。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。この実施例は、図７に示すような自動車用スリーピ
ースホイールの内リム(1a)及び外リム(1b)を製作するに
際して本発明の製造方法を実施したものであり、この実
施例で使用する成形装置は、図２から図６に示すよう
に、既述の第１・第２金型(3a)(3b)を上下に対向配置さ
せたものであり、下方の第１金型(3a)は、一定の位置で
回転駆動され、上方の第２金型(3b)は、上下方向に進退
駆動可能で且つ傾斜姿勢で回転自在に支持された構成と
なっている。 ［成形装置各部の構成について］一方の第１金型(3a)
は、図６に示すように、その上端面が水平な第１ディス
ク加圧面(31)となっており、これの周縁部は、一段下方
に凹んだ環状凹部(31a) となっている。又、これに連続
する外周胴部には、内リム(1a)におけるドロップセンタ
ー(14)から内フランジ(15)までの内面形状に一致するリ
ム成形面(32)が設けられている。尚、この第１金型(3a)
は、これの下方に配置した回転駆動装置（図示せず）の
回転軸(36)に連設されている。

【００１３】他方の第２金型(3b)は、その下端面が傘状
の第２ディスク加圧面(33)となっており、又、その外周
胴部が上方に向って僅かに直径縮小するテーパ面(34)と
なっている。そして、この第２金型(3b)は、その回転軸
線が第１金型(3a)のそれに対して僅かに傾斜した姿勢で
支持された構成となっており、前記第２ディスク加圧面
(33)の頂部(C) が第１金型(3a)の回転軸線に一致してい
る。又、これら各部の傾斜角度は、第２ディスク加圧面
(33)の一方の母線（図の左側の線）が常に上記第１ディ
スク加圧面(31)の回転面に対して平行で且つテーパ面(3
4)の母線（図の左側の線）が常に第１ディスク加圧面(3
1)の回転面に対して直角となるように設定されている。
更に、第２ディスク加圧面(33)における頂部(C) から端
縁までの母線の長さは、上記第１ディスク加圧面(31)の
半径とドロップセンター(14)の肉厚との和に一致させて
いる。

【００１４】尚、この第２金型(3b)は、これの上端から
突出した支持軸(35)が支持体(6) により軸支され、又、
この支持体(6) は、支持フレームに固定された油圧ジャ
ッキ（図示せず）から垂下した出力軸(61)の下端に連結
されている。これによって、第２金型(3b)が第１金型(3
a)の軸線方向に進退駆動可能で且つ回転自在となってい
る。

【００１５】そして、上記金型の側方には、鉛直方向の
支持軸によって回転自在とした成形ローラ(5) が配置さ
れ、この成形ローラ(5) は、その外周胴部の母線を、内
リム(1a)におけるドロップセンター(14)から内フランジ
(15)までの外周面のそれに一致させた形状となってい
る。そして、この成形ローラ(5) は、これの支持装置
（図示せず）により水平方向及び鉛直方向に任意の経路
で移動駆動可能となっている。尚、この成形ローラ(5)
は、図２に示すように、金型境界部よりも第２金型(3b)
側であって且つ第２金型(3b)と少し間隔をあけた初期位
置にセットされている。 ［成形加工の実際について］次に、上記装置を用いて被
加工素材(10)から内リム(1a)を製作する実際について以
下に説明する。尚、前記被加工素材(10)は、アルミニウ
ム合金製の厚肉円盤であり、その大きさは、最終形状よ
り僅かに大きい体積となるように設定されている。

【００１６】先ず、上記被加工素材(10)を、この鍛造成
形装置にセットする。すなわち、第１金型(3a)上に被加
工素材(10)を載置し、ついで、第２金型(3b)を第１金型
(3a)の軸線方向に降下させてこれらの間に被加工素材(1
0)が挟持された状態とする（図３の状態）。そして、成
形ローラ(5) を上記した初期位置に維持した状態で、第
２金型(3b)を前記挟持状態から更に所定の加圧力にて押
し下げつつ第１金型(3a)を回転駆動する。このとき、第
２金型(3b)は、回転駆動されていないが、被加工素材(1
0)を介して第１金型(3a)の回転駆動力が作用することか
ら、これら金型は前記挟圧状態にて同方向に同期回転す
る。

【００１７】そして、この状態を継続すると、第２金型
(3b)と第１金型(3a)とによる回転鍛造作用によって被加
工素材(10)が軸線方向に圧下され、この被加工素材(10)
の外周部が金型境界部から少し突出した状態となる（図
３の実線の状態）。この突出の際、すでに押し出された
突出素材には、円周方向の伸びが生じるものとなる。こ
れによって、金型境界部からの後続素材の押し出しが抑
えられる傾向で回転鍛造に伴う前記突出が行われること
となる。

【００１８】この後、上記圧下を継続させつつ加圧ロー
ラ(5) を前記初期位置から軸線と略平行な経路で下方
（第１金型(3a)側）の設定位置に移動させ、この位置で
回転鍛造を継続すると、前記突出部(11)は、図３の二点
鎖線の状態及び図４の実線の状態を経過した後、第１金
型(3a)側に屈曲され且つ大きく張り出した環状テーパ片
(12)に成形される（同図の二点鎖線の状態）。この環状
テーパ片(12)の外径は、素材が水平方向に突出する場合
に比べて小さくなるから、突出素材の円周方向の伸びが
少ない。従って、金型境界部からの後続素材の押し出し
に要する第１金型(3a)の推力が小さくなる。尚、この実
施例では、初期の被加工素材(10)は、その直径が１５０
ｍｍ、厚さが１００ｍｍに設定し、突出素材の半径方向
の幅が３０ｍｍ、被加工素材(10)の厚さが２０ｍｍとな
った時点で、加圧ローラ(5) による上記屈曲動作を開始
するものとし、これによって、環状テーパ片(12)の最大
径が３５０ｍｍ、軸線方向の張り出し幅が１００ｍｍと
なるまで上記圧下と屈曲による成形を行うものとしてい
る。

【００１９】又、この時点で、第１金型(3a)と第２金型
(3b)との間には、上記圧下によって、中央域の薄肉円盤
部(21)の外周に環状凹部(31a) に一致する環状厚肉部(2
2)が連設されたディスク(2) が成形される。この後、第
１金型(3a)の加圧駆動力を低下させて前記ディスク(2)
を圧下しない程度に挟圧保持した状態とし、更に、成形
ローラ(5) を、図５の矢印に示すように、略水平方向に
第１金型(3a)側に押し込むと、前記環状テーパ片(12)
は、成形ローラ(5) とリム成形面(32)とによるロール成
形によって図６に示すようなドロップセンター(14)から
内フランジ(15)までのリム形状に仕上成形される。

【００２０】この後、成形ローラ(5) 及び第２金型(3b)
を第１金型(3a)から離反させた状態で、成形品の取り出
しを行い、前記薄肉円盤部(21)を切削加工等により切除
すると、内リム(1a)が完成する。尚、前記環状厚肉部(2
2)がこの内リム(1a)をホイールとして組み立てる際のネ
ジ止め部等となる。更に、他方の外リム(1b)も、この内
リム(1a)を製作した工程と同様の工程により成形され
る。

【００２１】このものでは、金型境界部からの初期の突
出素材を環状テーパ片(12)に成形する工程がスムーズで
あり、この後、前記環状テーパ片(12)がロール成形によ
りリム(1) に仕上げられるから、各工程に於ける成形が
スムーズである。又、被加工素材(10)の突出部を環状テ
ーパ片に成形する際の加圧ローラ(5) の加圧力は、通常
の鍛造成形に比べ大幅に小さくてよいことから、成形効
率がよい。又、このものでは、第１・第２金型(3a)(3b)
間に最初にセットした被加工素材(10)がそのままで最終
形状に成形される。

【００２２】又、このものでは、最終的に加圧ローラ
(5) をリム成形面(32)側に押し込んでこれらを対向近接
状態とすることによりリム(1) が仕上げられるから、こ
の加圧ローラ(5) を通常のスピニングローラ等とした場
合に比べて成形効率がよく、この点でもリム(1) の成形
性が向上している。更に、このものでは、リム(1) の成
形完了状態でこれの内周面とリム成形面(32)とが全周に
わたって一致したものとなることから、リム(1) の成形
精度が安定する。 ［変形例について］ 上記実施例では、加圧ローラ(5) の移動経路を略Ｌ
字状としているが、これを第２金型(3b)側から第１金型
(3a)側に移動させて突出部(11)を屈曲させることができ
るかぎり他の経路としてもよい。

【００２３】 第２金型(3b)の外周胴部の形状は上記
テーパ状でなくても、加圧ローラ(5) の移動に支障なく
且つ被加工素材(10)を加圧可能であるかぎり、他の形状
としてもよい。 上記実施例では、鍛造成形後のディスク(2) の薄肉
円盤部(21)を切除する方式としているが、このディスク
(2) をそのまま使用する方式としてもよい。この場合、
上記第１ディスク加圧面(31)を、ディスク(2) の凹凸意
匠に一致させた構成が採用できる。

【００２４】 上記実施例の回転鍛造装置における軸
線が傾斜した上型を、第１金型(3a)としてもよい。この
場合、第１金型(3a)に設けられるリム成形面(32)は、そ
の母線形状をリム内周面のそれに一致させた構成とす
る。これによっても、上記と同様の加工手順によってリ
ムが成形できる。 加圧ローラ(5) は、上記実施例の形状のものに限定
されるものではなく、通常のスピニングローラでも本発
明の手順によって成形可能である。

【００２５】 上記実施例は、スリーピースホイール
の内リム(1a)及び外リム(1b)の製作に本発明を実施した
ものであるが、これに限定されるものではなく、リム
(1) の一端にディスク(2) が連設された形状であるかぎ
り本発明の製造方法が採用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例における被加工素材(10)の変形過程を示
す説明図

【図２】本発明実施例における被加工素材(10)の圧下前
の状態の説明図

【図３】これの金型境界部から被加工素材(10)が少し突
出した状態の説明図

【図４】これの突出部(11)を環状テーパ片(12)に形成し
た状態での説明図

【図５】最終的に加圧ローラ(5) をリム成形面(32)に押
し込む状態の説明図

【図６】リム成形完了状態での説明図

【図７】これにより製作した内リム(1a)及び外リム(1b)
からなるホイールの要部断面図

【符号の説明】

(10)・・・被加工素材 (1) ・・・リム (2) ・・・ディスク (3a)・・・第１金型 (3b)・・・第２金型 (5) ・・・加圧ローラ (32)・・・リム成形面

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塑性加工可能な被加工素材(10)を、リム
   (1) がディスク(2) の一側に張り出した形状に鍛造成形
   する形式のリム付きディスクの製造方法において、 被加工素材(10)を一対の第１・第２金型(3a)(3b)によっ
   て挟圧保持すると共に、これら金型の側方に移動可能に
   支持された加圧ローラ(5) を配置し、前記金型の内の一
   方の金型は、その加圧端面をディスク部の一方の平面形
   状に一致させると共に、他方の金型は、加圧端面を傘状
   に形成し且この端面の一方の母線が被加工素材(10)と対
   接するように回転軸線を加圧ローラ(5) 側に傾斜させた
   構成とし、前記第１金型(3a)の外周胴部には、その加圧
   端面に連続させてリム(1) の内周面形状に一致させたリ
   ム成形面(32)を設け、 前記加圧ローラ(5) を金型境界部から少し退避させた位
   置に維持させた状態で前記第１・第２金型(3a)(3b)を同
   期回転させながら対向近接させて被加工素材(10)を軸線
   方向に圧下させることにより金型境界部から被加工素材
   (10)の一部を少し突出させる工程と、 被加工素材(10)の前記圧下を継続して前記突出部を所定
   の大きさまで成長させつつ加圧ローラ(5) を第２金型(3
   b)側から第１金型(3a)側に移動させることによって前記
   突出部を第１金型(3a)側に屈曲させて環状テーパ片に成
   形する工程と、 前記圧下を停止させて前記加圧ローラ(5) と第１金型(3
   a)のリム成形面(32)とによってロール成形することによ
   り前記環状テーパ片をリム(1) に仕上げる工程と、 を設けたリム付きディスクの製造方法。
2. 【請求項２】 加圧ローラ(5) の外周胴部の形状を、リ
   ム(1) の外周面形状に一致させ、ロール成形加工により
   リム(1) を仕上げる工程を、この加圧ローラ(5) の外周
   胴部を完成形状におけるリム(1) の外周面に一致する位
   置にまで移動させる工程とした請求項１に記載のリム付
   きディスクの製造方法。