JP2855368B2 - 軽合金製ホイール用一体型リムの製造方法 - Google Patents

軽合金製ホイール用一体型リムの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は軽合金製ホイール用一体型リムの製造方法に
関する。
(従来の技術とその問題点) 従来、ホイール用のアルミニウム合金製一体型リムの
製造方法としては、最初にアルミニウム合金の圧延板を
一定寸法に切断し、その板をリング状に捲き端末成形し
た後、フラッシュバット溶接をし、バリカット、プラニ
ッシャー及びサイドバリカットの仕上処理をし、その
後、ロール成形して所定の形状に仕上げるという方法が
ある。しかしながらこの方法によれば、溶接部分に欠陥
を生じやすく、このために全数エアーリークテストをし
なければならず、更に、溶接部分の強度は、他の部分よ
りも低いため、溶接部の品質保証の問題、そしてその溶
接部分は他のリム部と比べて比重が異なるために回転バ
ランスが採りにくいこと、成形が多工程にわたり生産効
率が低い等の問題があった。
一方、問題の多い溶接工程を無くした従来の一体型リ
ムの製造方法としては、第9図〜12図に示す鍛造−ロー
ル成形の方法がある。図示に基づき従来の方法を説明す
ると、まず鍛造により第9図に示す断面が略H型の鍛造
材51を得る。52は以後の工程で外側リムとなる部分で、
53は内側リムになる部分、54は機械加工後ディスクと組
み合わされる部分である。第10図は鍛造材51をスピニン
グ加工により外側リムと内側リムとになるように軸方向
に延伸する工程を示す。55はスピニング加工中のワー
ク、56は外側リム用のマンドレル、57は内側リム用マン
ドレル、58は外側リム部、59は内側リム部、60はマンド
レル56、57により挟圧されて回転力を与えられる中央部
分、61はスピニングローラである。第11図はロール成形
機により、リム部が最終形状にロール成形される工程を
示す。62はロール成形されたリム材、63はマンドレル、
64はリムの外側全巾に作用するローラ、65は外側リムの
内側に作用するローラ、66は外側リム、67は内側リムで
ある。第12図はリム材62の中央部分(第10図に示す中央
部分60)がプレス等で打ち抜かれた一体型リム68を示
す。上述のように溶接工程の無い従来の一体型リムの製
造方法はホイールの径が14″、巾が6″位までのもので
あれば有効な方法であるが、近年車の高性能化とユーザ
ーの要求により、ホイールの大径及び広巾化が急速に進
み、18″径で9″巾のものも製造されている。
この結果、従来の方法では、広巾リムの場合、第10図
のスピニング工程でリム巾に応じたリム素材寸法を得る
ために何回もローラ61をワークに押圧しなければなら
ず、18″径で9″巾の場合は、その時間が10分程にも及
ぶ。従ってワークの加工硬化も進み、第11図に示すロー
ル成形加工前にこの加工硬化を解消するために、炉に入
れ350℃に昇温し約1時間キープする、いわゆる軟化焼
鈍工程が必要となる。更に第11図に示すロール成形にお
いても径が大きいため、仕上径が不安定で、18″径の場
合その歪は直径で3mmにも達することがある。又、外側
リム部は成形ローラ64と65に挟圧されて徐々に所定の形
状に成形されるが、ローラ64の押圧力に耐える剛性をロ
ーラ65に与えることは片持ちの構造上不可能であるた
め、押圧力を小さくし時間をかけて成形する必要があ
る。18″径で9″巾の場合、その成形時間は8分位に及
び、しかも内側リムに比べて外側リムの歪は大きいもの
になる。そのために素材を厚肉にし、この後の工程の機
械加工時に黒皮の残らぬよう充分な切削代を付ける必要
がある。更に成形ローラ64、65はリム巾と第12図に示す
外側リムの深さDの変化に応じて用意されねばならな
い。
このように従来の鍛造素材から一体型リムを得る方法
は、素材重量を多く必要とし、かつ加工時間がかかり、
更に工具費も多くなる等の問題があった。
本発明に係る一体型リムの製造方法は、溶接工程の無
い鍛造材からのものに関するもので、前述のような問題
点を解決し、最少の材料で精度の良い一体型リムを短時
間に効率良く得んとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の
軽合金を用いて、熱間鍛造工程とスピニング工程を経て
軽合金製ホイール用の一体型リムを製造する方法におい
て、外側リムのフランジ部を鍛造により成形するととも
に、内側リムを、軸方向外方に向って徐々に肉薄にかつ
その先端部内側に、局部的に拡開された切欠部を設けて
成形し、しかる後にスピニング機によりロール成形加工
して仕上げるようにするものである。
(作用) 本発明の一体型リムの製造方法は、上述のように鍛造
で成形されたリム材の内側リム部のみをスピニング加工
により所定の寸法形状に仕上げ、外側リムは鍛造で成形
されたままの状態でスピニング加工は不要で、又、スピ
ニングローラはリム径、リム巾に関係なくどのようなサ
イズのリムにも使うことができる。そして、ウエル部と
ビートシート部に間の傾斜部の傾斜角が急な仕様のもの
ではスピニング加工時に内側リム部がマンドレルに充分
追従出来るように内側リムの先端部内側に、局部的に拡
開された切欠部を設けているので、スムーズに短時間の
スピニング加工が出来る。
(実施例) 本発明の実施例を第1図〜8図に基づいて説明する。
第1図の1は、鍛造成形が完了し不要なバリを取り除
いた一体型のリム素材を示す。2は次のスピニング工程
で内側リム部となる部分、3は外側リム、4は外側リム
3のフランジ部を示す。5は機械加工後にディスクと組
み合わされる厚肉部分、6は中央の薄肉部分でスピニン
グ工程のあとプレス等で打ち抜かれるいわゆるスクラッ
プとされる部分である。第2図は、鍛造材1のA部を拡
大した図であり、即ち鍛造材1を軸方向に断面した図で
ある。外側リム3と同フランジ4は完全に鍛造により成
形され、内側リム部2は、軸方向外方に向って徐々に薄
くなるようその外側でα゜、内側でβ゜の角度を与えら
れている。これらの角度はリム巾によって若干の差はあ
るが大体α゜は2゜、β゜は5゜位が鍛造とスピニング
上都合が良かった。
第3図にスピニング成形された一体型リム8を示す。
鍛造材1は、スピニング機のマンドレル13と14により中
央の厚肉部5と薄肉部6が挟圧され、回転させられる。
成形ローラ15が2点鎖線で示す鍛造材1の内側リム部と
なる部分に矢印で示すような動きをしてスピニング成形
を行う。ローラ15の動きは油圧電気式サーボ機構(図示
せず)等によりコントロールされ所定のワーク形状に仕
上げる。9はウエル部、10はウエル部9からビートシー
ト部11に移行する傾斜部、12はスピニング成形された内
側リムのフランジ部、t2はその厚さを示す。第4図は切
欠部を備えない場合の鍛造材により製造した一体型リム
を使用した組立式ホイールの一例を示し、この一体型リ
ム8はスピニング加工後、中央の薄肉部分6がプレス等
で除去された後、熱処理、機械加工、塗装等の工程を経
て完成されたもので、19は同リムの外側リム部、20は同
じく内側リム部、21はディスク、22は一体型リム8とデ
ィスク21を締結するボルト等の固定子である。本実施例
におけるサイズ18″で9″巾の場合の一体型リムの製造
における従来法と切欠部を備えない鍛造材による発明法
法との差を表にすると次のようである。
次に、本発明の切欠部を備えた鍛造材によるものを説
明する。
第5図に示すものは、ウエル部とビートシート部との
間の傾斜部が急傾斜角の仕様のホイールの場合の鍛造材
であり、この鍛造材1の場合は、内側リム部2の先端部
2aの内側に、角度θ゜で局部的に拡開した切欠部7を形
成する。θ゜は先端部の厚みt1と、第3図におけるウエ
ル部よりビートシート部11への傾斜部10の傾斜度σ゜
と、内側リムフランジ12の必要肉厚t2によって決定され
るが傾斜角度σ゜が75゜の場合は、θ゜は30゜から45
゜、t1は9mm位が最も良い成形コンディションであっ
た。
第6図に、内側リム部2の先端部2aが、マンドレル13
の傾斜部10aを乗り越える直前の状態を示す。従来のリ
ム全巾に作用する成形ローラを使用するロール成形法と
は異なり、本発明では1個あるいは複数の成形ローラで
内側リム部のみスピニングを行い所定の内側リム形状を
得る方法であるので、ウエル部9がビートシート部11を
形成する部位11a前の傾斜部10aを乗り越えるための工夫
が必要になる。これは内側リム部2の先端内側に局部的
な切欠部を形成することで解決出来たものである。これ
は切欠部7が、傾斜部10aに当接し、ローラ15が矢印で
示す軌跡で移行されることにより、内側リム材の先端部
2aがマンドレル13のビートシート部形成部位11aに持ち
上げられ、その後更にローラ15の作用により内側リム部
のフランジが形成される。第7図は、以上に述べた一体
型リムを使用した組立式ホイールである。もし、内側リ
ム部先端の切欠部7が存在しなかった場合は第8図で示
すように、第1図の姿勢から180゜反転して天地を逆に
して、即ち外側リム部3を下にして金型16上にセット
し、しかる後に金型17を内側リム2の内径側に挿入して
矢印方向に作用させ、内側リム2の先端部を拡開する、
いわゆるフレアリングと呼ばれる工程が必要となりこれ
には100トン以上の油圧プレスが必要で、更にフレアリ
ングの加工時間も要する。ローラ15の動きは第6図では
矢印の軌跡で1回で終了するように描かれているが、実
際には内側リム部2の肉厚が素材の段階ではスピニング
加工終了時の厚みの2.5倍近くもあるために、第7図で
示す形状に内側リム20が形成されるまでに3〜4回繰り
返してローラ15を内側リム部に作用させる。但しこの時
先端部2aにはローラ15は作用せず、第6図の状態から1
回のみ作用させて一気に傾斜部10aを乗り越すことが重
要である。勿論このスピニング工程は複数のローラを同
時に作用させることが可能で、実施例では3個のローラ
を同時に作用させたので、18″径で9″巾の一体リムで
あってもわずか3分間でこのスピニング工程が終了出来
た。
以上のような本発明の製造方法においては、スピニン
グ加工終了後の一体型リムの精度が良く、同じく18″径
9″巾で歪は直径で内側リム部が0.7mm、外側リム部が
0.5mmであった。従って従来法に比較して大幅な材料の
節約が図られた。
(発明の効果) 本発明の一体型リムの製造方法によれば、鍛造時間は
従来方法より25%位アップするが、素材重量、機械加工
等の減少効果が大きく、総合的にはコストを25%位従来
法に比較して低くすることができる有益な製造方法であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、鍛造工程を終えた一体型リム素材の四半分を
切り欠いてその切り口を示す斜視図であり、 第2図は、第1図のA部分の断面の拡大図であり、 第3図は、鍛造成形された一体型リムをスピニングした
状態を、一部断面で示す側面図であり、 第4図は、完成した組立式ホイールの一例を一部断面的
に示す側面図であり、 第5図は、第1図のA部分の断面に相当する部分の別実
施例仕様ホイールの拡大図であり、 第6図は、内側リムの先端部のスピニング状態を示す断
面図であり、 第7図は、完成した組立式ホイールの別例を一部断面的
に示す側面図であり、 第8図は、一体型リム素材のフレアリング工程を示す縦
断面図であり、 第9図は、従来の方法における一体型リム素材を切り欠
いて示す斜視図であり、 第10図は、同じくスピニング工程を示す一部断面で示す
側面図であり、 第11図は、同じくロール成形工程を示す一部断面で示す
側面図であり、 第12図は、完成した一体型リムを示す断面図である。 符号の説明 1……一体型リム素材 2……内側リムとなる部分 3……外側リムとなる部分、4……フランジ部 7……切欠部、8……一体型リム 9……ウエル部、10……傾斜部 11……ビートシート部、18……一体型リム 19……外側リム、20……内側リム 21……ディスク、22……ボルト

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウム合金、マグネシウム合金等の
    軽合金を用いて、熱間鍛造工程とスピニング工程を経て
    軽合金製ホイール用の一体型リムを製造する方法におい
    て、外側リムのフランジ部を鍛造により成形するととも
    に、内側リムを、軸方向外方に向って徐々に肉薄にかつ
    その先端部内側に、局部的に拡開された切欠部を設けて
    成形し、しかる後にスピニング機によりロール成形加工
    して仕上げることを特徴とする軽合金製ホイール用一体
    型リムの製造方法。
JP29669790A 1990-11-01 1990-11-01 軽合金製ホイール用一体型リムの製造方法 Expired - Lifetime JP2855368B2 (ja)

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