JP4093908B2 - 小型ホイール用不等厚リムの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型スチールホイール用不等厚リムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型ホイール（５°ＤＣリムを使用したホイール）のうち現在最も多く使用されているホイール１は、溶接型のスチールホイール、すなわち、図１、図２に示すようにスチール材を使いリム２のドロップ部内周にディスク３を嵌合し溶接した構造となっている。溶接方法はＣＯ₂ ガス、ＭＡＧ溶接などのアーク溶接４（図１）、またはスポット溶接５（図２）を採用している。
従来の小型スチールホイール用リムは、その素材に、図３に示すように、平滑で等厚の圧延鋼板９を使用している。そのため、リム形状にロール成形した後でも、リムはほぼ均一な板厚を有する。したがって、従来品は、成形時の自然な肉やせ、肉太りを除けば、ほぼ等厚になっている。これは発生応力および剛性により決められるはずの理想的板厚分布からすると、全断面における駄肉量はかなり多いといえる。
これらの駄肉は資源の無駄使いであり、リム質量をいたずらに重くし、その分素材コストを押し上げている。さらに、重いリムを装着した車両は、燃費の悪い走行を余儀なくされる。
近時コールドスピニングやフローフォーミング（図４に示すように、円筒状にしたリム素材６をスピニングロール７などでマンドレル８に押し付けて部分的に薄肉とする方法）といった工法を用いて、円管形成後板厚を不等厚化してリムに成形するという技術が開発されるに至った。
また、特開平１０−１８０３８７号公報において、圧延後で定寸切断前に上下２本のロールで転圧不等厚化する方法も提案された。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１８０３８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術には、以下の問題がある。
図４に工法には、生産性が悪く、その上多大の設備費を必要とするという問題がある。
また、特開平１０−１８０３８７号公報の方法には、生産性が悪く、設備を新規開発しなければならない、多大の設備費を必要とするという問題がある他、巻き加工し端部を溶接した後の溶接バリ取りトリミングが（不等厚のためトリミング刃がバリを削り残したり、リム肉まで削ったりして）困難であるという問題がある。
本発明の目的は、高生産性を有し、ホイールメーカにおいて多大の設備費を必要としない、小型スチールホイール用不等厚リムの製造方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は、上記不等厚リムの製造方法において、円筒状リム素材の突き合わせ溶接部のバリ取りが比較的容易な小型スチールホイール用不等厚リムの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明はつぎの通りである。
（１） 圧延方向と直交する方向に部分的に板厚が薄い減肉部とされ該減肉部以外の部分が等厚部とされた長尺不等厚平板素材を圧延にて製造し、
前記長尺不等厚平板を定寸切断して不等厚平板リム素材とし、
前記不等厚平板リム素材を軸方向にストレートな外周をもつロールを用いて巻き加工し端部を突き合わせ溶接して円筒状リム素材とし、
前記円筒状リム素材の溶接部を、刃具をリム素材の凹凸に倣わせて上下動させながらリム素材軸方向に軸方向に進行させる軸方向倣いトリミングにてバリ除去し、
ついで、フレアリング、ロール加工、サイジングの各加工を経てリム形状を出し、リム軸方向に部分的に板厚が薄くなっている減肉部分と減肉部分以外の部分を有し、リム形状出し後の減肉部分が不等厚平板リム素材段階の減肉部に対応しリム形状出し後の減肉部分以外の部分が不等厚平板リム素材段階の減肉部以外の等厚部に対応している、小型ホイール用でかつスチール製の、小型ホイール用不等厚リムを製造する、
小型ホイール用不等厚リムの製造方法。
【０００６】
上記（１）の小型ホイール用不等厚リムの製造方法では、圧延段階で不等厚にするので、圧延後で定寸切断前または円筒リム素材後の不等厚化は不要となり、生産性が向上し、かつ、ホイールメーカでの設備費の増大も最小で済む。
また、不等厚素材の円筒の溶接部バリをトリミングする場合に倣いトリミングとするので、板厚変化に対応できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の小型ホイール用不等厚リムの製造方法を図５〜図１０を参照して説明する。
本発明の不等厚リムの製造方法に係る不等厚リムは、小型ホイール（５°ＤＣリムを使用したホイール）用の不等厚リムである。
【０００８】
本発明の不等厚リムの製造方法に係る不等厚リム１０は、圧延方向と直交方向（リムにした段階でリム軸方向に対応する方向）に部分的に板厚が薄くされた不等厚平板リム素材１２を巻いて端部を溶接し溶接部１４を軸方向倣いトリミングによりバリ除去した円筒状リム素材１３をロール成形してリム形状が出され、リム軸方向に部分的に板厚が薄くなっている部分（減肉部）１０ａを有する、小型ホイール用でかつスチール製の、小型ホイール用不等厚リム１０からなる。
【０００９】
不等厚平板リム素材１２のうち板厚が薄くされた部分（減肉部）１２ａ以外の部分は、従来の等厚長尺平板リム素材と同じ板厚であり、板厚が薄くされた部分１２ａのみが従来の等厚長尺平板リム素材の板厚より薄い。また、不等厚平板リム素材１２は部分的に板厚が薄くされていること以外は平板である。したがって、従来のトラック、バス用の圧延形鋼のように幅方向全体にわたって屈曲する形状をもち厚さも部分的に厚くなっている部分を有するリム素材とは異なる。本発明の小型ホイール用不等厚リム１０のリム形状への成形では、従来の等厚小型リム用円筒状素材のリム形状への成形の場合とほぼ同じロールが用いられる。ただし、基本的にリムの板厚が薄い部分を成形するロール部分はリム板厚の厚い部分を成形するロール部分より板厚分突出したロールを用いる。不等厚平板リム素材１２の板厚が薄い部分（減肉部）１２ａとリム形状出し後の不等厚リム１０の減肉部１０ａとが対応する。
【００１０】
図５に示すように、不等厚平板リム素材１２はほぼ平らな形状とするが、リムの減肉部（駄肉部）１２ａに相当する部分１２ａは、薄肉化する。図５は片面平滑となっているが、図６に示すように、両面減肉でもよい。
また、図７に示すように、全体に湾曲させて板厚と直交方向に剛性を持たせてもよい。この場合、巻きの工程でほぼ平坦になるように軸方向に平坦（ストレート）な外周をもつロールを使用し湾曲を直しながら巻き加工する。
素材１２の幅方向両端部は角形状でもよいが、Ｒ形状とすると、リムに成形してもシャープエッジとならないので、塗料がリムに付着しやすくなり、耐食性に優れたホイールが得られる。
【００１１】
溶接部１４のバリ除去は、図８に示すように、刃具１９が円筒状リム素材の軸方向に進行して切削することにより、バリ除去するが、不等厚素材であるため、刃具１９は素材の凹凸に倣い上下動しながら前進する、倣いトリミング法を採用する。
図９に示すように、軸方向倣いトリミングが容易に行われるようにするためには、素材板厚の変化の傾斜角θ₁ が刃具逃げ角θ以下であることが必要で、素材板厚の変化の傾斜角θ₁ は１５°以下であることが望ましい。
【００１２】
本発明の小型ホイール用不等厚リム１０の製造方法は、図１０および図５〜図９に示すように、
圧延方向と直交する方向に部分的に板厚が薄くされた長尺不等厚平板素材１１を圧延にて製造し、
長尺不等厚平板１１を定寸切断して不等厚平板リム素材１２とし、
不等厚平板リム素材１２を巻き加工し端部を突き合わせ溶接して円筒状リム素材１３とし、
円筒状リム素材１３の溶接部１４を軸方向に倣いトリミング１５にてバリを除去してバリが除去された円筒状リム素材１３とし、
ついで、円筒状リム素材１３をフレアリング（両端拡開）１６、ロール加工（複数段ロール加工によりリム形状を出す加工）１７、サイジング（エキスパンダー等により真円に近づける加工）１８の各加工を経てリム形状を出し、リム軸方向に部分的に板厚が薄くなっている部分１０ａを有する、小型ホイール用でかつスチール製の、小型ホイール用不等厚リム１０を製造する、
各工程を上記の順で有する。
【００１３】
上記小型ホイール用不等厚リム１０の製造方法においては、平板素材の圧延段階での部分薄肉化は図５〜図７を参照して説明した通りであり、円筒状リム素材１３の溶接部１４のバリ除去トリミングは図８、図９を参照して説明したように軸方向倣いトリミングによる。
【００１４】
つぎに、本発明の小型ホイール用不等厚リム１０の製造方法の作用を説明する。
本発明の不等厚リムの製造方法に係る不等厚リム１０では、従来主流となっていた平板成形リムの強度を維持しつつ、強度に余裕がある部分の板厚を減肉できることから、従来の等厚成形リムと比較して軽量化がはかられている。従来の等厚平板からのリムに比較してかなりの軽量化（最大３０％の軽量化）と、かなりの材料費節減（最大３０％の素材コスト削減）が可能である。
【００１５】
また、薄肉化は圧延で行われているから、ホイール製造メーカで等厚素材をスピニングやフローフォーミングや転圧ロールで薄肉化する工程が不要であり、ホイール生産性が向上する。また、ロール成形機やサイジングエキスパンダ機は従来の等厚成形リム用のものをそのまま使用することができるので、軸方向倣いトリミング機のみ導入すればよく、設備費アップは最小ですむ。
【００１６】
また、刃具１９を上下動倣い機構をもった設備に保持させることにより、円筒状リム素材の段階での溶接部の軸方向トリミングが可能になる。その結果、不等厚素材を用いたリムの溶接部の外観品質が格段に向上し、カブリ除去、仕上げのための工数が減少し、グラインダー、バフの消耗も減少し、コスト低減が可能になる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の小型ホイール用不等厚リムの製造方法によれば、圧延段階で不等厚にするので、圧延後で定寸切断前または円筒リム素材に加工後の不等厚化、減肉化は不要となり、生産性が向上し、かつ、ホイールメーカでの設備費の増大も最小で済む。
また、不等厚素材の円筒の溶接部バリをトリミングする場合に倣いトリミング法によるので、板厚変化に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のスチール製アーク溶接等厚小型ホイールの断面図である。
【図２】 従来のスチール製スポット溶接等厚小型ホイールの断面図である。
【図３】 従来のスチール製等厚小型ホイールの等厚平板素材の斜視図である。
【図４】 従来の不等厚スチール小型ホイール用リムのコールドスピニングによる不等厚化工程の断面図である。
【図５】 本発明の不等厚リムの製造方法に係るスチール製小型ホイール用不等厚リムとその圧延不等厚平板素材（片面減肉）の断面図である。
【図６】 本発明の不等厚リムの製造方法に係るスチール製小型ホイール用不等厚リムの圧延不等厚平板素材（両面減肉）の断面図である。
【図７】 本発明の不等厚リムの製造方法に係るスチール製小型ホイール用不等厚リムの圧延不等厚平板素材（湾曲断面）の断面図である。
【図８】 本発明の不等厚リムの製造方法に係るスチール製小型ホイール用不等厚リムの円筒状素材段階での軸方向倣いトリミングの、（イ）正面図、および（ロ）断面図である。
【図９】 図８のトリミング刃具とその近傍の断面図である。
【図１０】 本発明の小型ホイール用不等厚リムの製造方法の工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１０ 不等厚リム
１０ａ 減肉部
１１ 長尺不等厚平板
１２ 不等厚平板リム素材
１２ａ 減肉部
１３ 円筒状リム素材
１４ 溶接部
１５ 倣いトリミング
１６ フレアリング（両端拡開）工程
１７ ロール加工工程
１８ サイジング工程
１９ 刃具

Claims (1)

1. 圧延方向と直交する方向に部分的に板厚が薄い減肉部とされ該減肉部以外の部分が等厚部とされた長尺不等厚平板素材を圧延にて製造し、
   前記長尺不等厚平板を定寸切断して不等厚平板リム素材とし、
   前記不等厚平板リム素材を軸方向にストレートな外周をもつロールを用いて巻き加工し端部を突き合わせ溶接して円筒状リム素材とし、
   前記円筒状リム素材の溶接部を、刃具をリム素材の凹凸に倣わせて上下動させながらリム素材軸方向に軸方向に進行させる軸方向倣いトリミングにてバリ除去し、
   ついで、フレアリング、ロール加工、サイジングの各加工を経てリム形状を出し、リム軸方向に部分的に板厚が薄くなっている減肉部分と減肉部分以外の部分を有し、リム形状出し後の減肉部分が不等厚平板リム素材段階の減肉部に対応しリム形状出し後の減肉部分以外の部分が不等厚平板リム素材段階の減肉部以外の等厚部に対応している、小型ホイール用でかつスチール製の、小型ホイール用不等厚リムを製造する、
   小型ホイール用不等厚リムの製造方法。

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