JP3758771B2

JP3758771B2 - Wheel disk manufacturing method

Info

Publication number: JP3758771B2
Application number: JP34072696A
Authority: JP
Inventors: 寿悦八本; 尚木村
Original assignee: Topy Industries Ltd
Current assignee: Topy Industries Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JPH10180400A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイールディスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホイールは、図８に示すように、環状のリム２（タイヤを保持する部品）と皿状のディスク１（ホイールを車両に取り付ける部品）とを溶接接合したものからなる。
バス、トラックなど大型ホイールのディスクは、従来、図７に示すように、平板素材３から円形ブランク材４をプレス打ち抜きし、プレス機５で絞り成形してディスク形状を出し、ハブ穴６や飾り窓７をプレスにより穴抜きし、ナット座８をマルチドリルで皿加工して、作製していた。
平板からの絞り成形によるディスクは、図８に示すように、ほぼ半径方向に等厚断面に作製される。また、一部、コールドスピニング加工によりハブ取付け部から端部（半径方向外周端部）に向かって徐々に板厚を減少させたホイールディスクも提案されているが、スピニング加工上板厚変化はホイールディスク半径方向のみに限定され、周方向に板厚を変化させることはできなかった。
一方、ディスクの車両への取付け部とリムへの取付け部との間には飾り窓があけられており、また、取付部にはホイール取付用のボルト穴があけられている。飾り窓はホイールが車両に取付けられたときホイールの内側に位置するブレーキシステムの冷却機能をもっている。
車両に取付けられたホイールは、車両取付け部とタイヤから与えられる繰返し負荷荷重に耐え、かつより軽量であることが望まれるため、ボルト穴や飾り窓などの低疲労寿命部位によって製品寿命や素材板厚（したがって製品重量）が左右されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ホイールの耐久強度はホイール形状とディスク板厚分布にて決まる発生応力分布によって支配されるにもかかわらず、素材形状、加工方法に制約された絞り形状のディスクに、所定の冷却効果を得る飾り窓を加工したり、車輛仕様に一致したボルト穴を加工するため、最も発生応力が低い所に飾り窓などの低疲労寿命部位を位置させる設計とすることはできない。
したがって、ホイールの耐久強度を保証するのに、素材の板厚そのものを厚くしたり、強度が高い高級材料を使用し、ホイール全体を強化することによって対策している。それによりホイールの耐久強度上不必要な部分まで強化され、軽量化、コストダウンの阻害となっている。
本発明の目的は、高応力発生部位など必要部位のみを強化したホイールディスクの製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）ホイールディスク周方向に不均一な板厚分布を有し、周方向において応力集中部位の板厚が応力が集中しない部位の板厚に比べて大とされており、前記応力集中部位がホイールディスクの飾り穴、ボルト穴、ハブ穴の周囲を含んでいるホイールディスクを、板から揺動鍛造により成形する方法であって、揺動パンチにホイールディスクの板厚に変化をつけるための凹凸部を揺動パンチ周方向に複数箇所形成しておき該揺動パンチを、前記揺動パンチの軸芯まわりの回転を伴わずに、菊モーションの揺動をさせることにより揺動鍛造中の揺動パンチと周方向に板厚が変化するディスク素材との回転方向位置ずれを防止させて、ホイールディスクを成形するホイールディスクの製造方法。
【０００５】
上記（１）のホイールディスクの製造方法では、凹凸部を形成してある揺動パンチを用いてディスクを揺動鍛造するので、周方向に不均一となる板厚分布をもつディスクを成形することができる。
上記（１）のホイールディスクの製造方法では、揺動パンチに菊モーションを行わせることにより、揺動パンチと成形される材料の間で回転方向のずれが発生することを防止または抑制することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明実施例のホイールディスクを示しており、図２は本発明のもう一つの実施例のホイールディスクを示している。
一般のホイールでは、飾り穴のコーナＲ部、リムとディスクとの溶接結合部、ホイールの車両への取付け部などに応力が集中することが、有限要素法による解析の結果から知られている。加えて、これらの応力集中部位は打ち抜き等の塑性加工成形により作製されるため製造上からも切欠きが生じやすい部位でもある。したがって、これらの部位は疲労強度上、安定した高品質を確保しにくい部位である。
【０００７】
本発明実施例のホイールディスク１０は、板から成形によって作られるホイールディスクが対象であり、鋳造ホイールは含まない。本発明実施例のホイールディスク１０は、図１、図２に示すように、ホイールディスク周方向に不均一な板厚分布を有し、ホイールディスク周方向において応力集中部位の板厚が応力が集中しない部位の板厚に比べて大とされている。
【０００８】
図１のホイールディスク１０では、板厚を増大された応力集中部位は飾り窓１１の周りの部分１２であり、Ａ−Ａ断面に示すように、ディスク周方向において、この部分１２の板厚は部分１２の外側の部分１３の板厚より大とされている。ディスク半径方向には、Ｂ−Ｂ断面に示すように、応力が集中するディスクのハブへの取付け部１４の板厚を大としてあり、半径方向外周にいくに従って薄くすることが望ましい。ただし、半径方向の板厚変化はなくてもよい。
【０００９】
図２のホイールディスク１０は、バス、トラック用の大型ホイール用のホイールディスクであり、ハブへの取付け部１４は、隣接するナット座１５の間の部分に溝１７を作ってその肉を寄せることにより、板厚増大部１６としてある。ナット座１５のまわりの部分１６は応力が集中する部位でもあり、ディスク周方向において、溝１７より板厚が増大された板厚増大部となっている。
【００１０】
上記構造のホイールディスク１０は、周方向に板厚を変化させて応力集中部位の板厚を厚くしたので、その部分に応力が集中しても板厚が厚くなっている分応力が小さくなり、疲労強度が向上する。また、周方向全体にわたって板厚を厚くするものではないから、従来のように疲労強度を得るために周方向全体にわたって板厚を厚くする場合に比べて、強度を保証したまま、大幅な軽量化とコストダウンをはかることができる。
また、図２の構造の場合は、部分１６の板厚増大により応力を緩和させるほか、溝１７による板厚減少により取付けナットの緩みが抑制される。
【００１１】
板の成形から作製されたホイールディスクにおいて、周方向の板厚変化を有するホイールディスクが従来存在しなかった理由は、スピニング加工においては、ロールがワークに対して相対回転しながら加工するので、ワークを周方向に均一に加工してしまい、周方向に局部的に形状、板厚を変化させることができないからであり、また従来のプレス加工では全面加工と１回のプレスによる成形のために全応力集中部位を増厚するに必要な大きなプレス力を従来のプレス機で得ることができないからである。
しかし、本発明実施例の方法は、特殊な形状の揺動パンチを用いた揺動鍛造により、周方向の板厚変化を有するホイールディスクの製造を可能にし、しかも比較的小さな加工力での製造を可能にした。
【００１２】
本発明実施例のホイールディスクの製造方法は、図３〜図６に示すように、ホイールディスク周方向に不均一な板厚分布を有するホイールディスク１０を揺動鍛造により成形する方法であって、揺動パンチ２１にホイールディスク１０の板厚に変化をつけるための凹凸部２２を揺動パンチ周方向に複数箇所形成しておき、揺動パンチ２１を揺動させながらホイールディスク１０を成形する方法からなる。揺動パンチ２１の揺動においては、揺動パンチ２１が揺動パンチ軸芯２３まわりに回転されないまま、揺動パンチ軸芯２３を揺動鍛造装置２０の軸芯２４に対して揺動させる。
【００１３】
揺動パンチ軸芯２３の揺動鍛造装置軸芯２４に対する揺動は、図３において揺動パンチ軸芯２３を揺動鍛造装置軸芯２４まわりに回転させたときに図５において揺動パンチ軸芯２３が揺動鍛造装置軸芯２４に対して左右に揺動する回転モーションによって生じる揺動や、図６において揺動パンチ軸芯２３を揺動鍛造装置軸芯２４を中心にして菊の花びら状に運動させたときに揺動パンチ軸芯２３が揺動鍛造装置軸芯２４に対して揺動する菊モーションによって生じる揺動、などを含む。菊モーションの揺動では、揺動パンチ２１の加圧中心の軌跡も、図４に示すように菊の花びら状となる。
【００１４】
揺動鍛造においては、揺動パンチ２１の加圧領域２５（たとえば、図３の例ではハッチを施した領域）は揺動パンチ２１の揺動に従って順次移動し、ディスク素材のうち揺動パンチ２１の加圧領域にある部分のみが形状成形、板厚増減が行われる。この加圧成形領域はディスク周方向に一部に過ぎないので、従来のプレス成形のように周方向全域にわたって成形する場合に比べて、ディスク形状の成形およびディスク板厚の増減に要する荷重（成形力）は小さく、装置容量上から成形、板厚増減可能の範囲にある。
【００１５】
図３、図４は飾り窓があけられる部分とその周りの部分を含む部分を揺動鍛造において板厚を変化させたい部分２６とした場合を示している。揺動パンチ２１には部分２６と揺動鍛造時に加圧接触する部位に凹凸部２２が形成されている。凹凸部２２は部分２６が板厚を増大させたい部分（飾り窓の周りの部分）である場合には凹部からなり、部分２６が板厚を減少させたい部分（ナット座の間の部分）である場合には凸部からなる。揺動鍛造中に、板厚を変化させたい部分２６が加圧領域２５に入った時に、その部分２６は板厚を変化される。
【００１６】
揺動鍛造においては、揺動パンチ２１が揺動パンチ軸芯２３まわりに回転されないので、揺動パンチ２１の凹凸部２２とディスク素材の板厚を変化させたい部分２６との位置はずれないか、またはずれにくい。しかし、揺動パンチ２１の揺動パンチ軸芯２３まわりの回転は積極的に止められてはいないので、かつ揺動パンチ２１の凹凸部２２からの反力の周方向成分を受けてディスク素材が周方向にずれることもあるので、図３の回転モーションの揺動では、揺動パンチ２１の凹凸部２２とディスク素材の板厚を変化させたい部分２６との位置が揺動鍛造中にずれることがある。
【００１７】
しかし、図４の菊モーションの揺動鍛造では、とくに図６の球面軸受中心軌跡が描く菊の花びらが周方向に１周してきた時に軌跡の始端と終端とが一致する場合には、揺動パンチ２１の凹凸部２２とディスク素材の板厚を変化させたい部分２６との位置が揺動鍛造中にずれないことが、試験によって確かめられた。その理由は、揺動パンチ２１の凹凸部２２からの反力がディスク素材を周方向に押さないからであると考えられる。
したがって、揺動鍛造においては、ずれ防止の点から、揺動パンチ２１に菊モーションを行わせることが望ましい。
【００１８】
上記のホイールディスクの製造方法では、凹凸部２２を形成してある揺動パンチ２１を用いてディスクを揺動鍛造するので、周方向に不均一となる板厚分布をもつディスク１０を成形することができる。しかも、プレスに比べてはるかに小さな成形荷重で済む。
【００１９】
図５、図６は本発明実施例の、ホイールディスク周方向に不均一な板厚分布を有するホイールディスク１０を製造する、揺動鍛造装置２０からなる、ホイールディスク製造装置を示している。このホイールディスク製造放置は、一対の型と、揺動機構と、からなる。一対の型は、ホイールディスク１０の板厚に変化をつけるための凹凸部２２が揺動パンチ周方向に複数箇所形成された揺動パンチ２１および揺動パンチの対向型２７からなる。揺動機構は、球面軸受３２を介して揺動パンチ２１と連結され、２つのモータ２８、２９と２つの偏心ローター３０、３１を有し、揺動パンチ２１を揺動させる。
【００２０】
ホイールディスク製造装置は、さらに、揺動パンチ２１と対向型２７の一方を他方に向かって付勢する油圧シリンダ３３を有している。また、対向型２７はディスク素材が揺動鍛造中に半径方向に位置ずれを起こすことを防止するためのセンターガイド３４を有しており、ディスク素材のセンター穴はセンターガイド３４に係合される。揺動パンチ２１の凹凸部２２はホイールディスクの板厚を増減させたい部位に対応する部位に形成されており、図５では飾り窓の周り部分を板厚増大させるために揺動パンチ２１に凹部を形成した場合を示してある。
【００２１】
揺動パンチ２１は上方に延びるアーム２１ａを有している。また、球面軸受３２は、球面接触面で互いに摺動接触する内側部材と外側部材を有している。アーム２１ａはその上端部分で球面軸受３２の内側部材に保持されている。
偏心ローター３０は円形の外周面と円形の内周面とを有しており、偏心ローター３０の外周面と内周面とは互いに偏心している。同様に、偏心ローター３１は円形の外周面と円形の内周面とを有しており、偏心ローター３１の外周面と内周面とは互いに偏心している。
【００２２】
偏心ローター３０はその外周面で枠体３５によって回転自在に支持されており、偏心ローター３０と枠体３５との摺動接触面はベアリング３６となっている。偏心ローター３０の内周面に偏心ローター３１の外周面が摺動自在に接触しておりその摺動面はベアリング３７となっている。また、偏心ローター３１の内周面に球面軸受３２の外側部材の外周面が摺動自在に接触しておりその摺動面はベアリング３８となっている。偏心ロータ３１の内周面の中心と球面軸受３２の中心は一致している。ただし、球面軸受３２の外側部材と内側部材は互いに同心である。偏心ロータ３０はモーター２８によって回転され、偏心ローター３１はモーター２９によって回転される。
【００２３】
この構造によって、球面軸受３２の中心は、偏心ロータ３０、３１の回転角度の組み合わせることによって、とり得る最大円（図６の円）の内側で任意の位置をとり得る。したがって、揺動パンチ２１に任意の揺動（回転モーション、菊モーションなど）を行わせることができる。
【００２４】
偏心ローター３０が偏心量Ａ−Ｂ＝ｒ、偏心ローター３１が偏心量Ｃ−Ｄ＝ｒをもって、偏心ローター３０を正転、偏心ローター３１を逆転させた時、アーム２１ａの上端部の球面軸受３２の中心の軌跡（ｘ，ｙ）は、つぎの式で表される。
ｘ＝ｒ・ｃｏｓ（ω_o・ｔ）＋ｒ・ｃｏｓ（ω_i・ｔ−ω_o・ｔ）
ｙ＝−ｒ・ｓｉｎ（ω_o・ｔ）＋ｒ・ｓｉｎ（ω_i・ｔ−ω_o・ｔ）
ここで、ｔ：時間
ω_o：偏心ローター３０の角速度（時計まわり方向が正）
ω_i：偏心ローター３１の角速度（反時計まわり方向が正）
ｒ：偏心ローター３０の偏心量＝偏心ローター３１の偏心量
【００２５】
図６は菊モーションの場合の球面軸受３２の中心の軌跡（ｘ，ｙ）を示している。図６中、１、２、３、４、５の順に軌跡を描いていく。軌跡の始点と終点が一致して、綺麗な花びらとなるには、ｎを整数として、ω_iとω_oの間につぎの関係が成り立つように、ω_iとω_oを選定する。
ω_i＝ｎ・（ω_i−２ω_o）
綺麗な花びら軌跡を描かせることによって、揺動鍛造中に揺動パンチ２１とディスク素材１０が回転方向に位置ずれを起こすことが防止されることが試験によって確かめられた。
【００２６】
上記製造装置は、揺動パンチ２１に周方向に複数箇所に、凹凸部２２を有していて、この揺動パンチ２１を揺動機構によって揺動させ、対向型２７を揺動パッチ２１側に付勢しつつ、ディスク素材を成形するので、ディスク素材の板厚を周方向に変化させることができ、ディスク素材に周方向に複数箇所、板厚増大部、または板厚減少部を成形することができる。とくに、揺動パンチ２１に菊モーションを行わせる場合は、揺動鍛造中の揺動パンチ２１とディスク素材１０の回転方向位置ずれを防止でき、綺麗な成形ができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１のホイールディスクの製造方法では、凹凸部を形成してある揺動パンチを用いてディスクを揺動鍛造するので、周方向に不均一となる板厚分布をもつディスクを成形することができる。
請求項１のホイールディスクの製造方法では、揺動パンチに菊モーションを行わせることにより、揺動パンチと成形される材料の間で回転方向のずれが発生することを防止または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のホイールディスクのＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を伴なう部分正面図である。
【図２】本発明のもう一つの実施例のホイールディスクのＣ−Ｃ断面を伴なう部分正面図である。
【図３】本発明の一実施例のホイールディスクの製造方法における加圧軌跡の一例（回転モーション）を示すホイールディスクの正面図である。
【図４】本発明の一実施例のホイールディスクの製造方法における加圧軌跡のもう一例（菊モーション）を示すホイールディスクの正面図である。
【図５】本発明の一実施例のホイールディスクの製造装置の断面図である。
【図６】図５の装置で菊モーションを行った時の球面軸受の中心の軌跡図である。
【図７】従来のホイールディスクの製造工程図である。
【図８】従来の製造方法で作製されたホイールディスクの部分断面図である。
【符号の説明】
１０ホイールディスク
１１飾り窓
２０揺動鍛造装置
２１揺動パンチ
２２凹凸部
２６板厚を変化させたい部分
２７対向型
２８、２９モーター
３０、３１偏心ローター
３２球面軸受[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a wheel disc.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 8, the wheel is formed by welding and joining an annular rim 2 (part for holding a tire) and a dish-like disk 1 (part for attaching the wheel to a vehicle).
Conventionally, as shown in FIG. 7, large wheel disks such as buses and trucks are formed by pressing a blank blank 4 from a flat plate material 3 and drawing it with a press 5 to obtain a disk shape. 7 was punched with a press, and the nut seat 8 was dished with a multi-drill.
As shown in FIG. 8, a disk formed by drawing from a flat plate is produced with a substantially equal cross section in the radial direction. In addition, a wheel disc has been proposed in which the plate thickness is gradually reduced from the hub mounting part to the end (radially outer peripheral end) by cold spinning, but the change in the plate thickness due to spinning is the wheel. It was limited to the disk radial direction only, and the plate thickness could not be changed in the circumferential direction.
On the other hand, a decorative window is opened between the mounting portion of the disc to the vehicle and the mounting portion of the rim, and a bolt hole for wheel mounting is formed in the mounting portion. The decorative window has a cooling function of a brake system located inside the wheel when the wheel is attached to the vehicle.
Since the wheel mounted on the vehicle should be able to withstand repeated load loads from the vehicle mounting part and tire and be lighter, the product life and material thickness can be reduced by low fatigue life parts such as bolt holes and decorative windows. (Thus product weight) has been influenced.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Despite the fact that the endurance strength of the wheel is governed by the generated stress distribution determined by the wheel shape and the disk plate thickness distribution, a decorative window that obtains a predetermined cooling effect is applied to the drawn disk that is constrained by the material shape and processing method. In order to machine or to make bolt holes that match the vehicle specifications, it is not possible to design a low fatigue life part such as a decorative window in a place where the generated stress is lowest.
Therefore, in order to guarantee the durability of the wheel, measures are taken by increasing the thickness of the material itself or by using a high-grade material with high strength to strengthen the entire wheel. As a result, unnecessary portions of the wheel are strengthened to the point where it is not necessary for weight reduction, which is an obstacle to weight reduction and cost reduction.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a wheel disk in which only necessary parts such as a high stress generation part are reinforced.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) It has a non-uniform plate thickness distribution in the circumferential direction of the wheel disk, and the plate thickness of the stress concentration portion in the circumferential direction is made larger than the plate thickness of the portion where stress is not concentrated. A method of forming a wheel disc including the periphery of the decorative hole, bolt hole, and hub hole of the wheel disc by swing forging from a plate, and unevenness for changing the thickness of the wheel disc on the swing punch the swing punches leave plurality of positions formed on the swing punch circumferentially parts, without rotation about the axis of the swinging punch, in the swing forging by Rukoto allowed to swing chrysanthemum motion A method for manufacturing a wheel disk, in which a wheel disk is formed by preventing a positional deviation in a rotational direction between a rocking punch and a disk material whose thickness changes in the circumferential direction .
[0005]
In the wheel disk manufacturing method of ( 1 ) above, the disk is rocked and forged using a rocking punch having irregularities formed thereon, so that a disk having a non-uniform thickness distribution in the circumferential direction is formed. Can do.
In the wheel disk manufacturing method according to ( 1 ) above, by causing the swing punch to perform chrysanthemum motion, it is possible to prevent or suppress the occurrence of a rotational deviation between the swing punch and the material to be molded. it can.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a wheel disk according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a wheel disk according to another embodiment of the present invention.
In general wheels, it is known from the result of analysis by the finite element method that stress concentrates on the corner R portion of the decorative hole, the welded joint portion between the rim and the disk, the mounting portion of the wheel to the vehicle, and the like. In addition, since these stress concentration sites are produced by plastic working such as punching, they are also sites where cutouts are likely to occur. Therefore, these portions are portions where it is difficult to ensure stable high quality in terms of fatigue strength.
[0007]
The wheel disk 10 of the embodiment of the present invention is a wheel disk made by molding from a plate, and does not include a cast wheel. As shown in FIGS. 1 and 2, the wheel disk 10 according to the embodiment of the present invention has a non-uniform thickness distribution in the circumferential direction of the wheel disk, and the thickness of the stress concentration portion is concentrated in the circumferential direction of the wheel disk. It is considered to be larger than the thickness of the part that does not.
[0008]
In the wheel disk 10 of FIG. 1, the stress concentration portion where the plate thickness is increased is a portion 12 around the decorative window 11, and as shown in the AA cross section, the plate thickness of this portion 12 is a portion in the circumferential direction of the disc. 12 is greater than the plate thickness of the outer portion 13. In the disk radial direction, as shown in the B-B cross section, the plate thickness of the attachment portion 14 to the hub of the disk on which stress is concentrated is increased, and it is desirable to decrease the thickness as going to the outer periphery in the radial direction. However, there is no need to change the plate thickness in the radial direction.
[0009]
The wheel disc 10 in FIG. 2 is a wheel disc for a large wheel for buses and trucks, and the attachment portion 14 to the hub forms a groove 17 in a portion between adjacent nut seats 15 to bring the meat close to it. Thus, the plate thickness increasing portion 16 is provided. The portion 16 around the nut seat 15 is also a part where stress is concentrated, and is a plate thickness increasing portion in which the plate thickness is increased from the groove 17 in the disk circumferential direction.
[0010]
Since the wheel disk 10 having the above structure has a thick plate thickness at the stress concentration portion by changing the plate thickness in the circumferential direction, the stress is reduced as the plate thickness is increased even if the stress is concentrated on that portion. Fatigue strength is improved. In addition, since the plate thickness is not increased over the entire circumferential direction, the weight is significantly reduced while the strength is guaranteed compared to the case where the plate thickness is increased over the entire circumferential direction to obtain fatigue strength as in the past. And cost reduction.
In the case of the structure of FIG. 2, the stress is relieved by increasing the plate thickness of the portion 16, and loosening of the mounting nut is suppressed by reducing the plate thickness by the groove 17.
[0011]
In the wheel disk produced from the molding of the plate, the reason why the wheel disk having the circumferential thickness change has not existed in the past is that in the spinning process, the roll is processed while rotating relative to the work. This is because the shape and plate thickness cannot be locally changed in the circumferential direction, and in the conventional press working, the entire surface is processed and formed by one press. This is because a large pressing force necessary to increase the thickness of the stress concentration portion cannot be obtained with a conventional press machine.
However, according to the method of the embodiment of the present invention, it is possible to manufacture a wheel disk having a thickness change in the circumferential direction by swing forging using a swing punch of a special shape, and manufacture with a relatively small processing force. Made possible.
[0012]
The wheel disk manufacturing method of the embodiment of the present invention is a method of forming a wheel disk 10 having a non-uniform plate thickness distribution in the circumferential direction of the wheel disk by swing forging, as shown in FIGS. A method of forming the wheel disk 10 while swinging the swing punch 21 by forming a plurality of concave and convex portions 22 in the peripheral direction of the swing punch in order to change the thickness of the wheel disk 10 on the swing punch 21. Consists of. In the swing of the swing punch 21, the swing punch shaft core 23 is swung with respect to the shaft core 24 of the swing forging device 20 without rotating the swing punch 21 around the swing punch shaft core 23.
[0013]
The swinging punch shaft 23 is swung with respect to the swing forging device shaft 24 when the swing punch shaft 23 is rotated around the swing forging device shaft 24 in FIG. Oscillation caused by a rotational motion in which the core 23 swings left and right with respect to the swing forging device shaft core 24, and the chrysanthemum petals with the swing punch shaft core 23 as the center of the swing forging device shaft core 24 in FIG. Swinging caused by chrysanthemum motion in which the swing punch shaft 23 swings with respect to the swing forging device shaft core 24 when moved in a shape. In the swing of the chrysanthemum motion, the locus of the pressure center of the swing punch 21 also has a chrysanthemum petal shape as shown in FIG.
[0014]
In the swing forging, the pressurizing area 25 of the swing punch 21 (for example, the hatched area in the example of FIG. 3) moves sequentially according to the swing of the swing punch 21, and the swing punch 21 of the disk material. Only the portion in the pressurizing region is shaped and the thickness is increased or decreased. Since this pressure forming area is only a part in the disk circumferential direction, the load (molding) required for forming the disk shape and increasing / decreasing the disk plate thickness compared to the case where the entire circumferential direction is molded as in conventional press molding. (Force) is small, and it is in the range where the molding and thickness can be increased or decreased from the capacity of the device.
[0015]
FIG. 3 and FIG. 4 show a case where the portion where the decorative window is opened and the portion including the surrounding portion are the portion 26 where the plate thickness is to be changed in the swing forging. The oscillating punch 21 is formed with a concavo-convex portion 22 at a portion that is in pressure contact with the portion 26 during oscillating forging. The concave-convex portion 22 is a concave portion when the portion 26 is a portion where the plate thickness is to be increased (a portion around the decorative window), and the portion 26 is a portion (a portion between the nut seats) where the thickness is to be reduced. In some cases, it consists of a convex part. During the swing forging, when the portion 26 whose thickness is to be changed enters the pressure region 25, the thickness of the portion 26 is changed.
[0016]
In the oscillating forging, the oscillating punch 21 is not rotated around the oscillating punch axis 23, so that the position of the uneven portion 22 of the oscillating punch 21 and the portion 26 where the thickness of the disk material is to be changed is not shifted. Or hard to slip. However, the rotation of the swing punch 21 around the swing punch axis 23 is not actively stopped, and the disk material is subjected to the circumferential component of the reaction force from the concavo-convex portion 22 of the swing punch 21. 3 may be displaced in the circumferential direction, and therefore the position of the uneven portion 22 of the swing punch 21 and the portion 26 where the thickness of the disk material is to be changed is shifted during swing forging in the swing of the rotational motion of FIG. There is.
[0017]
However, in the swing forging of the chrysanthemum motion in FIG. 4, particularly when the chrysanthemum petals drawn by the spherical bearing center locus in FIG. It was confirmed by a test that the positions of the concave-convex portion 22 of the punch 21 and the portion 26 where the thickness of the disk material is to be changed do not shift during the swing forging. The reason is considered that the reaction force from the concavo-convex portion 22 of the swing punch 21 does not push the disk material in the circumferential direction.
Therefore, in swing forging, it is desirable to cause the swing punch 21 to perform chrysanthemum motion from the viewpoint of preventing slippage.
[0018]
In the wheel disk manufacturing method described above, the disk is rocked and forged using the rocking punch 21 having the concavo-convex portion 22, so the disk 10 having a non-uniform thickness distribution in the circumferential direction is formed. Can do. In addition, a much smaller molding load is required compared to a press.
[0019]
FIG. 5 and FIG. 6 show a wheel disc manufacturing apparatus comprising a rocking forging device 20 for manufacturing a wheel disc 10 having a non-uniform plate thickness distribution in the circumferential direction of the wheel disc according to the embodiment of the present invention. This wheel disk manufacturing neglect consists of a pair of molds and a swing mechanism. The pair of dies includes an oscillating punch 21 and a oscillating punch opposed die 27 in which a plurality of concave and convex portions 22 for changing the thickness of the wheel disk 10 are formed in the circumferential direction of the oscillating punch. The swing mechanism is connected to the swing punch 21 via a spherical bearing 32, has two motors 28 and 29, and two eccentric rotors 30 and 31, and swings the swing punch 21.
[0020]
The wheel disc manufacturing apparatus further includes a hydraulic cylinder 33 that urges one of the swing punch 21 and the opposed die 27 toward the other. The opposed die 27 has a center guide 34 for preventing the disc material from being displaced in the radial direction during the swing forging. The center hole of the disc material is engaged with the center guide 34. . The concavo-convex portion 22 of the swing punch 21 is formed at a portion corresponding to a portion where the thickness of the wheel disk is to be increased or decreased. In FIG. 5, a recess is formed in the swing punch 21 in order to increase the thickness around the decorative window. The case where it formed is shown.
[0021]
The swing punch 21 has an arm 21a extending upward. The spherical bearing 32 includes an inner member and an outer member that are in sliding contact with each other on the spherical contact surface. The arm 21a is held by the inner member of the spherical bearing 32 at its upper end.
The eccentric rotor 30 has a circular outer peripheral surface and a circular inner peripheral surface, and the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the eccentric rotor 30 are eccentric from each other. Similarly, the eccentric rotor 31 has a circular outer peripheral surface and a circular inner peripheral surface, and the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the eccentric rotor 31 are eccentric from each other.
[0022]
The eccentric rotor 30 is rotatably supported by a frame body 35 on its outer peripheral surface, and a sliding contact surface between the eccentric rotor 30 and the frame body 35 is a bearing 36. The outer peripheral surface of the eccentric rotor 31 is slidably in contact with the inner peripheral surface of the eccentric rotor 30, and the sliding surface is a bearing 37. The outer peripheral surface of the outer member of the spherical bearing 32 is slidably in contact with the inner peripheral surface of the eccentric rotor 31, and the sliding surface is a bearing 38. The center of the inner peripheral surface of the eccentric rotor 31 coincides with the center of the spherical bearing 32. However, the outer member and the inner member of the spherical bearing 32 are concentric with each other. The eccentric rotor 30 is rotated by the motor 28, and the eccentric rotor 31 is rotated by the motor 29.
[0023]
With this structure, the center of the spherical bearing 32 can take an arbitrary position inside the maximum circle (circle in FIG. 6) that can be taken by combining the rotation angles of the eccentric rotors 30 and 31. Therefore, arbitrary swinging (rotation motion, chrysanthemum motion, etc.) can be performed on the swing punch 21.
[0024]
When the eccentric rotor 30 has the eccentric amount AB = r and the eccentric rotor 31 has the eccentric amount CD = r, and the eccentric rotor 30 is rotated forward and the eccentric rotor 31 is rotated reversely, the spherical bearing 32 at the upper end of the arm 21a. The locus (x, y) of the center of is represented by the following equation.
x = r · cos (ω _o · t) + r · cos (ω _i · t−ω _o · t)
y = −r · sin (ω _o · t) + r · sin (ω _i · t−ω _o · t)
Where t: time
ω _o : Angular speed of the eccentric rotor 30 (clockwise direction is positive)
ω _i : Angular velocity of the eccentric rotor 31 (the counterclockwise direction is positive)
r: Eccentric amount of the eccentric rotor 30 = Eccentric amount of the eccentric rotor 31
FIG. 6 shows the locus (x, y) of the center of the spherical bearing 32 in the case of chrysanthemum motion. In FIG. 6, traces are drawn in the order of 1, 2, 3, 4, and 5. Consistent start point and the end point of the trajectory, to become a beautiful flower petals, where n is an integer, between omega _i and omega _o as the following relationship holds, selects the omega _i and omega _o.
ω _i = n · (ω _i -2ω _o )
It has been confirmed by tests that a beautiful petal locus can be drawn to prevent the swing punch 21 and the disk blank 10 from being displaced in the rotational direction during swing forging.
[0026]
The manufacturing apparatus has the concavo-convex portions 22 at a plurality of locations in the circumferential direction on the swing punch 21, and the swing punch 21 is swung by a swing mechanism so that the opposed mold 27 is moved to the swing patch 21 side. Since the disc material is molded while being energized, the thickness of the disc material can be changed in the circumferential direction, and the disc material can be molded in multiple locations in the circumferential direction, a plate thickness increasing portion, or a plate thickness decreasing portion. Can do. In particular, when the swing punch 21 is subjected to chrysanthemum motion, it is possible to prevent the positional deviation in the rotational direction between the swing punch 21 and the disk material 10 during swing forging and to achieve beautiful molding.
[0027]
【The invention's effect】
In the wheel disk manufacturing method according to claim 1 , since the disk is rock-forged using the rocking punch in which the concavo-convex part is formed, a disk having a thickness distribution that is non-uniform in the circumferential direction can be formed. it can.
In the wheel disk manufacturing method according to claim 1 , by causing the swing punch to perform chrysanthemum motion, it is possible to prevent or suppress the occurrence of a shift in the rotational direction between the swing punch and the material to be molded. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial front view of a wheel disc according to an embodiment of the present invention, taken along a line AA and a line BB.
FIG. 2 is a partial front view with a CC cross section of a wheel disc according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view of a wheel disc showing an example (rotational motion) of a pressurizing locus in the wheel disc manufacturing method of one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a front view of a wheel disk showing another example (chrysanthemum motion) of a pressurizing locus in the method for manufacturing a wheel disk of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a wheel disk manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a trajectory diagram of the center of a spherical bearing when a chrysanthemum motion is performed with the apparatus of FIG.
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of a conventional wheel disc.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a wheel disc manufactured by a conventional manufacturing method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wheel disk 11 Decorative window 20 Oscillating forging device 21 Oscillating punch 22 Uneven part 26 Part to change plate thickness 27 Opposite type 28, 29 Motor 30, 31 Eccentric rotor 32 Spherical bearing

Claims

The wheel disk has a non-uniform thickness distribution in the circumferential direction, and the thickness of the stress concentration part in the circumferential direction is larger than the thickness of the part where the stress is not concentrated. This is a method of forming a wheel disk including the perimeter of a decorative hole, bolt hole, and hub hole from a plate by swing forging, and swinging the uneven portion for changing the thickness of the wheel disk on the swing punch. the swing punches leave plurality of positions formed on the dynamic punch circumferential direction, without rotation about the axis of the pivot punch, swinging punches in swing forging by Rukoto allowed to swing chrysanthemum motion A wheel disk manufacturing method in which a wheel disk is formed by preventing displacement in the rotational direction of the disk material whose thickness changes in the circumferential direction .