JP3807859B2 - 自動車ホイール用ディスクの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車ホイール用ディスク、特にトラック、バス等に使用される大、中型ホイール用ディスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特願平１０ー１５６３５２号に、関連の自動車ホイール用ディスクの製造方法が提案されている。そこでは、図５（図５は本発明方法を示すが従来方法にも準用できる）に示すように、まず、板厚一定の矩形材を用意し、つぎにこの矩形材を丸めた後、両端を溶接接合することにより円筒形の素環を作成する。次に第１成形工程で、この円筒素環を揺動成形し、同時に一端を口絞り、他端を口拡げすることにより、底部に穴を有する椀状の第１成形品を製作する。
次に第２成形工程で、椀状の第１成形品を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げするとともに、口絞りされた際不均一な板厚に形成された底部を揺動鍛造によるフラットニングにより均一板厚に成形して底部と側壁部を有する皿状の第２成形品を製作する。
次に、第３成形工程で、第２成形品の側壁部をスピニング加工することにより、ディスクの基本形状である第３成形品を製作する工程を経る。
そして、この第３成形品に ハブ穴、ボルト穴、飾り穴等を形成して、ディスクを完成させる。この方法は、ディスクの材料費を大幅に削減できるディスクの製造方法である。
素環から各成形工程に伴う成形品の断面形状変化は図４（図４は本発明方法を示すが従来方法にも準用できる、ただし、従来の場合は素環の板厚は一定とする）に示してある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法においては、次の問題があった。
まず、第２成形工程に関連して、
（１）不均一な板厚に形成された底部を揺動鍛造によるフラットニングにより均一板厚に成形するためには大きな荷重が必要であり、大加圧能力を有する揺動鍛造機が必要であり、高額の設備投資を必要とする。
（２）高荷重成形加工であるため金型に対する負荷が大きく、金型寿命の低下を招く。
（３）自動車用ホイールに対する軽量化の要請が強まるとともに使用材料として、高張力鋼化が望まれているが、そのためには、更に大型の揺動鍛造機が必要であり、新たな設備投資が必要なことから、高張力鋼化を阻害する原因となっていた。
また、第３成形工程であるスピニング加工に関連しては、
（４）ホイールの軽量化のために、側壁部を部分的に薄くしても強度上問題ない部分は更に薄くしたいというニーズがあるが、ディスクの側壁部を加工するようなしごきスピニング加工は、図６に示すように加工後の板厚は、いわゆるＳＩＮ則に従いｔａ＝ｔｏ×ＳＩＮθでほぼ必然的に決まることから、それに反して薄肉化しようとしても、形状不良や、機械の負荷増大の問題が生じてしまい実現できなかった。
本発明の目的は、従来よりも小さい荷重で成形可能な揺動成形およびスピニング成形による自動車ホイール用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） 円筒素環を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げすることにより、底部に穴を有する椀状の第１成形品を製作する第１成形工程と、
前記第１成形品を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げするとともに、口絞りされた際不均一な板厚に形成された底部を揺動鍛造によるフラットニングにより均一板厚に成形して底部と側壁部を有する皿状の第２成形品を製作する第２成形工程と、
前記第２成形品の側壁部をスピニング加工することにより、ハブ穴、ハブ取付け部、Ｒ部、側壁部からなるディスクの基本形状を製作する第３成形工程と、
からなる自動車ホイール用ディスクの製造方法であって、
前記円筒素環は、圧延幅方向に肉厚分布をもたせ圧延長手方向に切断した矩形材を巻き加工して巻き方向両端を溶接接合することによって製作されるか、または一定板厚の環状素材をスピニンク加工することによって製作され、前記円筒素環の段階で、前記ハブ取付け部に相当する部分においてＲ部からハブ穴方向に向けて次第に薄肉となる板厚分布を有している自動車ホイール用ディスクの製造方法。
（２） 円筒素環を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げすることにより、底部に穴を有する椀状の第１成形品を製作する第１成形工程と、
前記第１成形品を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げするとともに、口絞りされた際不均一な板厚に形成された底部を揺動鍛造によるフラットニングにより均一板厚に成形して底部と側壁部を有する皿状の第２成形品を製作する第２成形工程と、
前記第２成形品の側壁部をスピニング加工することにより、ハブ穴、ハブ取付け部、Ｒ部、側壁部からなるディスクの基本形状を製作する第３成形工程と、
からなる自動車ホイール用ディスクの製造方法であって、
前記円筒素環は、圧延幅方向に肉厚分布をもたせ圧延長手方向に切断した矩形材を巻き加工して巻き方向両端を溶接接合することによって製作されるか、または一定板厚の環状素材をスピニンク加工することによって製作され、前記円筒素環の段階で、前記側壁部に相当する部分がＲ部よりも薄肉となる板厚分布を有している自動車ホイール用ディスクの製造方法。
（３） 円筒素環を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げすることにより、底部に穴を有する椀状の第１成形品を製作する第１成形工程と、
前記第１成形品を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げするとともに、口絞りされた際不均一な板厚に形成された底部を揺動鍛造によるフラットニングにより均一板厚に成形して底部と側壁部を有する皿状の第２成形品を製作する第２成形工程と、
前記第２成形品の側壁部をスピニング加工することにより、ハブ穴、ハブ取付け部、Ｒ部、側壁部からなるディスクの基本形状を製作する第３成形工程と、
からなる自動車ホイール用ディスクの製造方法であって、
前記円筒素環は、圧延幅方向に肉厚分布をもたせ圧延長手方向に切断した矩形材を巻き加工して巻き方向両端を溶接接合することによって製作されるか、または一定板厚の環状素材をスピニンク加工することによって製作され、前記円筒素環の段階で、前記ハブ取付け部に相当する部分においてＲ部からハブ穴方向に向けて次第に薄肉となり、前記側壁部に相当する部分がＲ部より薄肉となる板厚分布を有している自動車ホイール用ディスクの製造方法。
【０００５】
上記（１）の自動車ホイール用ディスクの製造方法では、揺動成形する前、円筒素環は、ハブ取付け部に相当する部分においてＲ部からハブ穴方向に向けて次第に薄肉となる板厚分布を有しているので、第２成形加工であるハブ取付け部のフラットニングの減肉鍛造加工時における荷重を著しく減少できる。
上記（２）の自動車ホイール用ディスクの製造方法では、揺動成形する前、円筒素環は、側壁部に相当する部分がＲ部よりも薄肉となる板厚分布を有しているので、スピニング加工時での負荷を軽減でき、加工精度も向上できる。
上記（３）の自動車ホイール用ディスクの製造方法では、上記（１）と（２）の作用を併せ持つことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明実施例の自動車ホイール用ディスクの製造方法を説明する。
図１は本発明により製造される自動車ホイール用ディスクの基本形状の断面図を示しており、１２はハブ取付け部、１２ａはハブ穴、１４はＲ部、１６は側壁部、１６ａは側壁端部である。
この基本形状をもつ自動車ホイール用ディスクを製造するには、図５に示す従来工程と同様に、まず、成形されるディスクの種類に応じて、矩形材を用意する。そして、この矩形材をコイラーロール等により丸め、ついで、両端を溶接接合することによって、円筒素環１０を作製する。
【０００７】
従来は、図２に示すように、円筒素環は一定板厚であったが、本発明においては、図３に示すように、円筒素環は板厚を変化させてある。円筒素環の板厚分布はつぎの通りである。ディスク成形後、図１に示すように、ハブ取付け部１２、ハブ穴１２ａ、側壁部１６、ハブ取付け部１２と側壁部１６とをつなぐＲ部１４、側壁端部１６ａ、とした場合、円筒素環１０が成形された状態で、Ｒ部１４に対応する部分１４´であるｔ２を基準板厚とすると、図３に示すように、ハブ取付け部１０に相当する部分１２´は、Ｒ部対応部１４´からハブ穴対応部１２ａ´方向に向けて次第に薄くなっている。さらに、側壁部１６に相当する部分１６´はＲ部対応部１４´よりも薄肉に形成されている。また、円筒素環１０の板厚分布はハブ穴１２ａに対応する部分１２ａ´である円筒素環１０の一側端の板厚をｔ１，Ｒ部１４に対応する部分１４´の板厚をｔ２、側壁端部１６ａに対応する部分１６ａ´の板厚をｔ３とすると、ｔ２＞ｔ１＞ｔ３であることが望ましい。
【０００８】
なお、円筒素環の板厚分布の付与の方法は、巻き加工前の板状の段階で、切削加工、圧延加工、プレス鍛造加工等で付与して、その後、巻き加工を行い、両端を溶接接合することによって、円筒素環を製作してもよいし、一定板厚の環状素環を、スピニングや、リングローリング等で加工することにより付与してもよい。
【０００９】
次に、図５に示した従来方法の工程と同じように、上記板厚分布に形成した円筒素環１０を、揺動鍛造装置（外型、内型の一方の軸芯を他方の軸芯に対して傾けて一方の軸芯を他方の軸芯まわりに回転・揺動させてワークを成形する装置）の外型、内型間に配置し、この外型、内型間で揺動成形することにより、同時に一端を口絞り、他端を口拡げすることにより、底部に穴を有する碗状の第１成形品１０Ａを製作する第１成形工程を行う。
次に、第１成形品１０Ａをもう一つの揺動鍛造装置の外型、内型間に配置し、この外型、内型間で揺動成形することにより、同時に一端を口絞り、他端を口拡げするとともに、口絞りされた際不均一な板厚に形成された底部を揺動鍛造によるフラットニングにより均一板厚に成形して、平坦な底部１０Ｂ−１と湾曲した側壁部１０Ｂ−２を有し、第１成形品１０Ａよりも半径方向に径大にした、絞り形状の浅い皿状の第２成形品１０Ｂを製作する第２成形工程を行う。
そして、第２成形品１０Ｂの側壁部１０Ｂ−２をスピニング加工することにより、図１に示す、ハブ穴１２ａ、ハブ取付け部１２、Ｒ部１４、側壁部１６からなるディスクの基本形状をもつ第３成形品１０Ｃを製作する第３成形工程を行う。
第３成形品１０Ｃはハブ穴、ボルト穴、飾り窓が加工されて、ディスクとなる。
本発明で重要なことは、揺動成形される前の円筒素環１０の段階で、先に述べた板厚分布にすることである。これによって、Ｒ部１４からハブ穴１２ａにかけて次第に薄くなるように形成されているので、揺動成形のうち、フラットニングを行う第２成形工程での減肉鍛造加工は、精度確保に必要な小さい成形荷重で成形可能となり、揺動成形金型の寿命を向上できる他、揺動鍛造機の設備能力をアップさせることなく、所定の成形が可能となった。
発明者等の試験結果では、従来に比べて約２５％減の成形荷重でも十分に必要なフラットニング加工が可能となった。
また、側壁部１６の板厚をＲ部１４よりも薄肉に形成したので、側壁部１６のスピニング加工に必要なスピニング機の設備能力を増大することなく必要な成形が可能となった。
【００１０】
なお、以上述べた実施例においては、円筒素環の板厚分布をハブ取付け部１２に相当する部分は、Ｒ部１４からハブ穴１２ａ方向に向けて次第に薄く形成し、さらに、側壁部１６に相当する部分はＲ部１４よりも薄肉に形成されているが、本発明は、円筒素環の板厚分布を、ハブ取付け部１２に相当する部分が、Ｒ部１４からハブ穴１２ａ方向に向けて次第に薄く形成した場合のみでも、従来の板厚が均等な場合に比べて、フラットニングを行う第２成形工程での減肉鍛造加工が低荷重でも加工が可能なため、有効である。
同様に、側壁部１６の板厚をＲ部１４よりも薄肉に形成したのみの円筒素環の場合でも、スピニング成形に必要な荷重を軽減でき、スピニング機の設備能力を軽減できるので有効である。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１の自動車ホイール用ディスクの製造方法によれば、円筒素環は、ハブ取付け部に相当する部分においてＲ部からハブ穴方向に向けて次第に薄肉となる板厚分布を有しているので、ハブ取付け部のフラットニングの減肉鍛造加工時における荷重を著しく減少でき、揺動鍛造機の設備能力をアップすることなく、高張力綱の加工が可能となり、軽量化に貢献できる。
請求項２の自動車ホイール用ディスクの製造方法によれば、円筒素環の板厚分布は側壁部に相当する部分はＲ部よりも薄肉に形成したので、スピニング成形機の設備能力をアップすることなく、高張力綱の加工が可能となり、軽量化に貢献できる。
請求項３の自動車ホイール用ディスクの製造方法によれば、円筒素環は、前記ハブ取付け部に相当する部分においてＲ部からハブ穴方向に向けて次第に薄肉となり、前記側壁部に相当する部分がＲ部より薄肉となる板厚分布を有しているので、成形加工が容易となり、揺動鍛造機とスピニング成形機の設備能力をアップすることなく、抗張力綱の加工が可能となり、軽量化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により、成形される自動車ホイール用ディスクの基本形状を示すディスクの半断面図である。
【図２】従来の円筒素環の板厚分布を示す断面図である。
【図３】本発明の円筒素環の板厚分布を示す断面図である。
【図４】本発明（従来にも準用可能）の自動車ホイール用ディスクの製造方法の基本工程図である。
【図５】本発明（従来にも準用可能）の自動車ホイール用ディスクの製造工程ごとの断面形状の変化を示す斜視図である。
【図６】スピニング成形時のＳＩＮ則を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ 円筒素環
１２ ハブ取付け部
１２ａ ハブ穴
１４ Ｒ部
１６ 側壁部
１６ａ 側壁端部

Claims (3)

1. 円筒素環を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げすることにより、底部に穴を有する椀状の第１成形品を製作する第１成形工程と、
   前記第１成形品を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げするとともに、口絞りされた際不均一な板厚に形成された底部を揺動鍛造によるフラットニングにより均一板厚に成形して底部と側壁部を有する皿状の第２成形品を製作する第２成形工程と、
   前記第２成形品の側壁部をスピニング加工することにより、ハブ穴、ハブ取付け部、Ｒ部、側壁部からなるディスクの基本形状を製作する第３成形工程と、
   からなる自動車ホイール用ディスクの製造方法であって、
   前記円筒素環は、圧延幅方向に肉厚分布をもたせ圧延長手方向に切断した矩形材を巻き加工して巻き方向両端を溶接接合することによって製作されるか、または一定板厚の環状素材をスピニンク加工することによって製作され、前記円筒素環の段階で、前記ハブ取付け部に相当する部分においてＲ部からハブ穴方向に向けて次第に薄肉となる板厚分布を有している自動車ホイール用ディスクの製造方法。
2. 円筒素環を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げすることにより、底部に穴を有する椀状の第１成形品を製作する第１成形工程と、
   前記第１成形品を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げするとともに、口絞りされた際不均一な板厚に形成された底部を揺動鍛造によるフラットニングにより均一板厚に成形して底部と側壁部を有する皿状の第２成形品を製作する第２成形工程と、
   前記第２成形品の側壁部をスピニング加工することにより、ハブ穴、ハブ取付け部、Ｒ部、側壁部からなるディスクの基本形状を製作する第３成形工程と、
   からなる自動車ホイール用ディスクの製造方法であって、
   前記円筒素環は、圧延幅方向に肉厚分布をもたせ圧延長手方向に切断した矩形材を巻き加工して巻き方向両端を溶接接合することによって製作されるか、または一定板厚の環状素材をスピニンク加工することによって製作され、前記円筒素環の段階で、前記側壁部に相当する部分がＲ部よりも薄肉となる板厚分布を有している自動車ホイール用ディスクの製造方法。
3. 円筒素環を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げすることにより、底部に穴を有する椀状の第１成形品を製作する第１成形工程と、
   前記第１成形品を揺動成形により、同時に一端を口絞り、他端を口拡げするとともに、口絞りされた際不均一な板厚に形成された底部を揺動鍛造によるフラットニングにより均一板厚に成形して底部と側壁部を有する皿状の第２成形品を製作する第２成形工程と、
   前記第２成形品の側壁部をスピニング加工することにより、ハブ穴、ハブ取付け部、Ｒ部、側壁部からなるディスクの基本形状を製作する第３成形工程と、
   からなる自動車ホイール用ディスクの製造方法であって、
   前記円筒素環は、圧延幅方向に肉厚分布をもたせ圧延長手方向に切断した矩形材を巻き加工して巻き方向両端を溶接接合することによって製作されるか、または一定板厚の環状素材をスピニンク加工することによって製作され、前記円筒素環の段階で、前記ハブ取付け部に相当する部分においてＲ部からハブ穴方向に向けて次第に薄肉となり、前記側壁部に相当する部分がＲ部より薄肉となる板厚分布を有している自動車ホイール用ディスクの製造方法。

Images