JP3422050B2 - 鋳造鍛造車両用ホイールの鍛造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、鋳造及び鍛造によって
車両用ホイールを製造する際の鍛造方法の改良に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】自動車などの車両用ホイールでは、軽量
化、剛性向上及び装飾性の向上等の理由によりアルミニ
ウム等の軽合金を主体とした鍛造品が従来から採用され
ている。このような軽合金製車両用ホイールにおいて、
鍛造品は鋳造品に比して機械的強度が優れているため軽
量化が可能であり、さらに装飾性が高い製品を製造可能
である。しかしながら、鍛造による軽合金製の車両用ホ
イールを製造する場合、素材の押し出し成形後に、第１
鍛造、第２鍛造及び第３鍛造（仕上げ鍛造）を行う必要
があり、このため鍛造工程が複雑になって生産性を低下
させ、製造コストを上昇させていた。 【０００３】この生産性を改善するために、上記押し出
し成形から第１又は第２までの鍛造工程を鋳造に置き換
えて、ホイールの素材を鋳造により予め上記第３鍛造
（仕上げ鍛造）工程に適合する形状の鋳造プリフォーム
に形成し、この鋳造プリフォームに鍛造を加えて車両用
ホイールを製造する鋳造鍛造法が知られており、この鋳
造鍛造方法について特開平３−１４２０３１号公報又は
特開平３−１４２０３２号公報にも開示されている。 【０００４】このような鋳造鍛造車両用ホイールの鍛造
方法として、例えば図９に示すようなものが知られてお
り、床面に固設されたダイホルダ９２にホイールの下型
９４を設ける一方、この下型９４に向けた上下方向で変
位自由に配設されて図示しない駆動手段により駆動され
るラム９１で上型９３を支持した単動機械プレスによる
鍛造装置で、下型９４の所定の位置へワークとして予め
所定の形状に鋳造（例えば、低圧ダイカスト）した鋳造
プリフォーム９５を支持する。この後、ラム９１の駆動
により上型９３を下型９４へ付勢して鋳造プリフォーム
９５の鍛造を行って車両用ホイールに成形し、鋳造品で
ありながら従来の鍛造品と同等の機械的強度及び装飾性
を備えた車両用ホイールを製造するものである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の車両
用ホイール、特に乗用車用のホイールにおいては偏平率
６０〜７０のタイヤが主流をなし、さらに偏平率６０未
満の超偏平タイヤの普及に伴って操縦安定性の向上等の
面からより外径の大きいホイールの需要が拡大し、従来
の１３ないし１４インチの外径のホイールに代わって１
５ないし１７インチの外径を備えた大径ホイールを採用
する車両も増大しつつある。 【０００６】しかしながら、上記図９に示す従来の鍛造
方法にあっては、成形する車両用ホイールの外径を増大
させた場合、鋳造プリフォーム９５、上型９３及び下型
９４の外径も増大して鍛造を施す加工面積が増大し、一
体に形成した上型９３が鍛造に要するラム９１の荷重が
ワークの材質に応じた単位面積当たりの荷重にワークの
加工面積（鋳造プリフォーム９５の投影面積）を乗じた
ものであることから、ラム９１の能力の増大が要求さ
れ、ホイールの大径化に比例して鍛造装置が大型化する
ため設備投資も増大し、ホイールの製造コストを上昇さ
せる場合があった。 【０００７】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、製造コストの上昇を抑えて外径の大きい車
両用ホイールを鍛造可能な鋳造鍛造車両用ホイールの鍛
造方法を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、第二
の型を第一の型に向けて変位可能に支持するとともに、
前記第一の型と第二の型との間で画成される成形品成形
空間内へ収容可能に予め鋳造したホイール中間体を前記
第一の型で支持してから、前記第二の型を駆動手段によ
り前記第一の型へ付勢して前記ホイール中間体の第１の
鍛造を行った後、前記第二の型を第一の型に当接させる
とともに、この当接状態で前記第一及び第二の型を型ロ
ック手段により結合して成形品成形空間内部を閉塞した
後、ラムに支持されるとともに前記第二の型を貫通して
相対変位可能な第三の型を前記ホイール中間体へ向けて
付勢するとともに前記成形品成形空間内部へ押し込む第
２の鍛造工程とを含み、前記第３の型は、ホイールの風
穴を成形する 【０００９】 【００１０】 【作用】請求項１の発明は、第一の型と第二の型との間
で画成される成形品成形空間内に収容可能に予め鋳造し
たホイール中間体を第一の型で支持し、駆動手段により
第二の型を第一の型へ付勢して第一の型に支持されたホ
イール中間体を成形品成形空間内周の所定の形状に成形
する第１の鍛造工程を行う。次に、第一及び第二の型を
当接させるとともに型ロック手段により結合して成形品
成形空間内部を閉塞してホイール中間体を収容する。そ
して、ラムを駆動して第二の型を貫通した第三の型でホ
イール中間体を成形品成形空間内部へ充填させる第２の
鍛造工程を行うことでホイールを仕上げることができ、
第二の型に備えた駆動手段と、第二の型を貫通した第三
の型をラムでそれぞれ駆動するようにしたため、各鍛造
工程に必要な荷重を駆動手段及びラムでそれぞれ分担す
ることにより装置の大型化を抑制しながら円滑に鍛造を
行うことができる。 【００１１】そして、前記第２の鍛造工程で第三の型を
ホイール中間体の所定の貫通位置へ付勢するとともに成
形品成形空間内部へ押し込むようにしたため、ホイール
の貫通孔を成形するとともに、貫通孔から排除される肉
を成形品成形空間内部へ押し込むことで機械的強度に優
れたホイールを成形することができ、第三の型を駆動す
るラムの荷重はホイールに形成する貫通孔の総面積に応
じた少ない能力で円滑に鍛造を行うことができる。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。 【００１３】図１は単動機械プレスによる鍛造装置の要
部を示したもので、機械プレス本体を形成するダイホル
ダ２が床面に配設される一方、ダイホルダ２の鉛直方向
（図中上下方向）でラム１が変位自在に支持されて、図
示しない動力によりダイホルダ２へ向けて付勢される。 【００１４】ダイホルダ２には第一の型としての下型６
を支持するダイセット４が固設される一方、下型６に対
向するラム１にはパンチホルダ９を介して第三の型とし
てのパンチ８が固設される。 【００１５】そして、機械プレス本体を形成するラム１
とダイホルダ２との間には、ダイセット４に駆動手段と
して配設された油圧シリンダ１１のピストンロッド１０
の端部にはダイセット３がラム１と同様の鉛直方向で変
位可能に支持される。このダイセット３は下型６に対し
て変位可能かつ、パンチ８に対して相対変位可能に支持
されており、下型６に対向する所定の下面には第二の型
としての上型５を支持する。 【００１６】上型５及びダイセット３の所定の位置には
貫通孔５０が上下方向、すなわち、下型６の鉛直方向に
形成されており、この貫通孔５０にはラム１に支持され
たパンチ８が摺動自由に収装されるとともに、上型５は
下型６又はパンチ８に対して相対変位可能に支持され
る。 【００１７】ダイセット３を駆動する油圧シリンダ１１
は油圧制御装置１２によって圧油の供給、排出を行い、
油圧シリンダ１１に摺動自由に収装されたピストンロッ
ド１０の最伸長位置では上型５と下型６との間に所定の
間隙を形成する一方、ピストンロッド１０の最収縮位置
では上型５を下型６に当接させて、上型５の内周面５Ａ
と下型６の内周面６Ａとの間に成形品成形空間としての
キャビティ１３を画成する。 【００１８】下型６の外周の所定の位置には型ロック手
段としてのグリッパ７がダイセット４に固設される。こ
のグリッパ７は図中上下の端部にそれぞれ爪７Ａを備
え、図示しない駆動手段によって下型６の内周に向けて
伸縮駆動され、グリッパ７の最伸長位置では下方の爪７
Ａが下型６の外周に形成された凹部６１に係合する。こ
のとき、上型５が下型６に当接していれば端部の上方に
設けた爪７Ａが上型５の外周に形成された凹部５１に係
合して上型５と下型６を結合する一方、グリッパ７の最
収縮位置では爪７Ａは凹部５１、６１から離れて上型５
の変位を許容する。 【００１９】ここで、上型５、下型６及びパンチ８によ
り成形されるホイールは、図５、図６に示すように、軽
合金等で予めディスク状に鋳造されたホイール中間体と
しての鋳造プリフォーム２０を鍛造することで成形され
る。この鋳造プリフォーム２０は上型５及び下型６の外
周から突出しない所定の外径に形成されてキャビティ１
３の内部に収容可能な形状を備える。 【００２０】一方、鋳造プリフォーム２０を成形した後
のホイール３０は図７、図８に示すようにディスク状に
形成されて、図示しない車体の外側に配設される側面３
０Ａが形成される一方、同じく車体の内側に配設される
側には図示しないハブに取り付けられる取付座面３３
と、別途製造されるリムと嵌合する接合部３２が形成さ
れ、ホイール３０の所定の位置には風穴としての貫通孔
３１〜３４がそれぞれ配設される。 【００２１】下型６に対向する上型５にはホイール３０
の側面３０Ａを形成するための内周面５Ａが形成される
一方、上型５に対向する下型６にはホイール３０の接合
部３２、取付座面３３を成形するための所定の内周面６
Ａが形成され、パンチ８の端部にはホイール３０の貫通
孔３１を成形する端部８Ａ、同じく貫通孔３２〜３４に
それぞれ対応する８Ｂ〜８Ｄが形成される。なお、鋳造
プリフォーム２０には貫通孔３１を成形するために薄肉
に鋳造された凹部２１、同じく貫通孔３３、３４を成形
するために薄肉に鋳造された凹部２３、２４が所定の位
置に設けられる。 【００２２】鋳造鍛造ホイールの製造は、図４に示すよ
うに、ホイール３０の素材となるアルミ合金、マグネシ
ウム合金等の軽合金を溶解してから（Ｓ１）、上型５及
び下型６で画成されるキャビティ１３の内部へ収容可能
な所定の形状の鋳造プリフォーム２０が鋳造される（Ｓ
２）。この鋳造プリフォーム２０を所定の温度に加熱し
てから（Ｓ３）、図１に示すように、鋳造プリフォーム
２０を下型６で支持した後に鍛造が行われる（Ｓ４）。 【００２３】鍛造を開始するには、ラム１を上昇させて
パンチ８を下型６から所定の上昇位置まで変位させてか
ら、油圧制御装置１２の操作により油圧シリンダ１１の
ロッド１０を最伸長位置まで伸長させて上型５を下型６
から所定の高さへ上昇させた状態で予め加熱された鋳造
プリフォーム２０を下型６で支持する。 【００２４】第１の鍛造工程は、図２に示すように、グ
リッパ７を最収縮位置で保持する一方、油圧制御装置１
２の操作によりロッド１０を収縮させてダイセット３を
下方へ変位させて上型５を下型６へ付勢、押圧する。こ
のとき、ラム１は所定の上昇位置を保持しており、ダイ
セット３及び上型５は貫通孔５０に収装したパンチ８に
対して下方へ相対的に変位する。 【００２５】上型５はダイセット３、上型５の自重及び
油圧シリンダ１１の圧力により内周面５Ａで鋳造プリフ
ォーム２０を押圧し、鋳造プリフォーム２０は上型５及
び下型６の内周面５Ａ、６Ａに応じた所定の形状に成形
され、内周面５Ａは図７、図８に示すホイール３０の側
面３０Ａを、内周面６Ａは同じく接合部３５及び取付座
面３６をそれぞれ成形し、上型５が下型６に当接したロ
ッド１０の最収縮位置で第１の鍛造工程が終了する。 【００２６】次に、第２の鍛造工程を開始するため、ロ
ッド１０を最収縮位置へ変位させて上型５と下型６を当
接させるとともに、図３に示すように、グリッパ７を伸
長駆動して爪７Ａを上型５及び下型６の凹部５１、６１
にそれぞれ係合させて上型５と下型６の当接状態を保持
することで上型５及び下型６の内周面５Ａ、６Ａの間で
画成されるキャビティ１３を閉塞するとともに、鋳造プ
リフォーム２０をこのキャビティ１３内に収容する。 【００２７】そして、ラム１を駆動してパンチ８を鋳造
プリフォーム２０に向けて付勢する。パンチ８はダイセ
ット３及び上型５の貫通孔５０の内部を摺動して鋳造プ
リフォーム２０にパンチ８の端部８Ａ〜８Ｄを押圧す
る。 【００２８】パンチ８の押圧によって端部８Ａ〜８Ｄは
図５、図６に示した凹部２１〜２４をそれぞれ貫通して
図７、８に示したホイール３０の貫通孔３１〜３４をそ
れぞれ成形し、パンチ８の端部８Ａ〜８Ｄが凹部２１〜
２４を貫通する際には、キャビティ１３が閉塞されてい
るため、鋳造プリフォーム２０の凹部２１〜２４の肉は
パンチ８によりキャビティ１３の内部へ押し込まれ、第
１の鍛造工程に加えて第２の鍛造工程でもキャビティ１
３へ肉が充填されて強度及び品質の高いホイール３０が
成形される。 【００２９】パンチ８の端部８Ａ〜８Ｄが下型６に当接
した位置で第２の鍛造工程が終了し、鋳造プリフォーム
２０は図７、図８に示したホイール３０に成形され、グ
リッパ７を収縮させて上型５と下型６の結合を解除して
から、ラム１を駆動してパンチ８を上昇させるととも
に、油圧制御装置１２を操作してロッド１０を最伸長位
置まで上昇させて上型５を下型６から離した後にホイー
ル３０を取り出す。ホイール３０はこの鍛造工程の後に
図示しない切削加工を施される。 【００３０】このように、鋳造プリフォーム２０に付勢
される上型をダイセット３に駆動される上型５と、ラム
１に駆動されるパンチ８とに分割し、上型５と下型６で
画成されるキャビティ１３を閉塞するグリッパ７を備え
たため、第２の鍛造工程に必要な単動機械プレスのラム
１の鍛造能力、すなわち、荷重は、上記従前の例にも示
したように、パンチ８が成形するホイール３０の貫通孔
３１〜３４の総面積に応じた荷重を備えていればよく、
また、第１の鍛造工程に必要なダイセット３の能力も、
成形するホイール３０の全表面積から貫通孔３１〜３４
の総面積を除いた側面３０Ａの総面積に応じた荷重を備
えていればよい。 【００３１】したがって、ラム１は成形するホイール３
０の全表面積に対応する鍛造能力を備える必要がなくな
って、既設の鍛造装置に駆動手段としての油圧シリンダ
１１で駆動されるダイセット３を介装すれば従来品に比
して外径の大きい車両用ホイールを容易に鍛造すること
が可能となり、設備更新の時間を短縮するとともに、設
備投資の増大を抑制して製造コストの上昇を防ぎなが
ら、従来品と同等の品質を備えた安価な車両用ホイール
を製造することが可能となり、さらに、荷重の小さな鍛
造装置の採用が可能となって鍛造装置の小型化を推進す
ることができるのである。 【００３２】なお、上記実施例において、パンチ８でホ
イール３０の貫通孔３１〜３４を成形したが、貫通孔に
代えて装飾用の図示しない凹部等をホイールに成形する
場合には、上型５の貫通孔５０にパンチ８の変位量を規
制する図示しないストッパ等を設けることによりパンチ
８が鋳造プリフォーム２０を貫通しないよう規制すれば
よく、装飾としての凹部を形成することができる。 【００３３】 【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明は、
第一の型に支持されたホイール中間体に付勢される型を
第二及び第三の２つの型により構成してそれぞれラム及
び駆動手段により変位されるとともに第三の型が第二の
型を貫通して相対変位可能にラムで支持され、第一の型
と第二の型を結合する型ロック手段で成形品成形空間内
部を閉塞するようにしたため、第２の鍛造工程に必要な
ラムの鍛造能力は、第三の型で成形されるホイール中間
体の面積の合計値に応じた荷重を備えていればよく、第
１の鍛造工程に必要な第二の型の鍛造能力は、ホイール
中間体の全表面積から第三の型で成形される面積を除い
たものとなり、ラムは成形するホイール中間体の全表面
積に対応する鍛造能力を備える必要がなくなって、既設
の鍛造装置に駆動手段により駆動される第二の型を介装
すれば従来品に比して外径の大きい車両用ホイールを容
易に鍛造することが可能となり、設備更新の時間を短縮
するとともに、設備投資の増大を抑制して製造コストの
上昇を防ぎながら、従来品と同等の品質を備えた安価な
車両用ホイールを製造することが可能となり、さらに、
荷重の小さな鍛造装置の採用が可能となって装置の小型
化を推進することができる。 【００３４】そして、第三の型をホイール中間体に成形
する貫通孔へ押し込むようにしたため、成形品成形空間
内部に閉塞されたホイール中間体に貫通孔が成形される
とともに成形品成形空間内部へ肉が押し込まれた良好な
鍛造品を成形するようにしたため、第三の型を駆動する
ラムの鍛造能力は成形する貫通孔の総面積に応じた小さ
い荷重で鍛造を行うことが可能となり、既設の鍛造装置
を流用することで設備投資の増大を抑制し、機械的強度
に優れるとともに貫通孔を備えた装飾性の高いホイール
を低いコストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例を示す鍛造装置の概略図であ
る。 【図２】第１の鍛造工程を示す概略図である。 【図３】第２の鍛造工程を示す概略図である。 【図４】ホイールの製造工程を示すフローチャートであ
る。 【図５】ホイールの鋳造プリフォームを示す正面図であ
る。 【図６】同じく鋳造プリフォームの断面図である。 【図７】鍛造後のホイールの正面図である。 【図８】同じく鍛造後のホイールの断面図である。 【図９】従来の例を示す鍛造装置の概略図である。 【符号の説明】 １ ラム ５ 上型 ６ 下型 ７ グリッパ ８ パンチ １０ ロッド １１ シリンダ １３ キャビティ ２０ 鋳造プリフォーム ３１〜３４ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】第二の型を第一の型に向けて変位可能に支
   持するとともに、前記第一の型と第二の型との間で画成
   される成形品成形空間内へ収容可能に予め鋳造したホイ
   ール中間体を前記第一の型で支持してから、前記第二の
   型を駆動手段により前記第一の型へ付勢して前記ホイー
   ル中間体の第１の鍛造を行った後、前記第二の型を第一
   の型に当接させるとともに、この当接状態で前記第一及
   び第二の型を型ロック手段により結合して成形品成形空
   間内部を閉塞した後、ラムに支持されるとともに前記第
   二の型を貫通して相対変位可能な第三の型を前記ホイー
   ル中間体へ向けて付勢するとともに前記成形品成形空間
   内部へ押し込む第２の鍛造工程とを含み、 前記第３の型は、ホイールの風穴を成形する ことを特徴
   とする鋳造鍛造車両用ホイールの鍛造方法。