JP4152035B2 - 不均一板厚リムの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ディスクホイールのリムを軽量化のために不均一板厚とした不均一板厚リムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用リムにおいて、その素材として熱間圧延鋼板（平板）を用いることが一般的である。平板を巻きリム形状に成形したリムにディスクを組付け、ホイールとして使用する。
ディスク２のリム１への組付け構造として、代表的なものに、図３に示すドロップ部３組付けと、図４に示すビードシート部４組付けとがある。これらのリムの場合、加工時の肉厚増減は発生するものの、基本的には等厚と考えてよい。リムに発生する応力を見ると部位によっては大きなばらつきがあり、応力の大きい部位の肉厚に合わせて全肉厚を決定しているため、無駄な素材を使用し重量増となっている。
また、溶接組立てホイールでは、リム側溶接ビード止端部５に図５に示すように応力集中が発生し、亀裂６起点となることから、その対策のために板厚を厚くしている。このことは、溶接止端部という、全体からみると非常に小さい部分の強度を満足するためにリム全体を厚くし、材料の無駄となっていることにほかならない。
これらの不合理を解消するための考案として、特開昭５５−３３８４３号公報は、直円筒状リム素材作成後、リム形状出し成形前に、直円筒状リム素材を、溝付きの、ほぼ同径の２つの成形ロールで挟み込み押圧し、いわゆる転圧して、リム成形段階で湾曲される各コーナ部に肉寄せして、リム素材幅方向に部分的に増厚する転圧工程を設けることを開示している。部分的増厚は、増厚される部分以外の部分、たとえばフランジ部、リムビードシート部にとって減厚となる。
また、本出願人による特願平８−２９３６３１号は、熱間圧延鋼板（平板）を巻き端部を突合せ溶接して円筒化した後、ロールで転圧加工しリム幅方向に部分的に薄肉化する方式を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の転圧による薄肉化方法にはつぎの問題がある。
ロールによる素材の転圧量が多くなると、素材の幅方向および周方向への変形量が大きくなり、転圧位置制御（とくに、幅方向転圧位置制御）が困難になる。また、リムが幅方向（軸方向）に左右対称でない場合には、転圧位置制御がとくに困難または不可能になる。その結果、薄肉化したい部位を正しく薄肉化することができなくなり、ホイールの強度を低下させる。
従来方法における位置制御の不安定さは、図６に示す転圧断面においてその左右の転圧量のアンバランスと、転圧部７と非転圧部８が同一断面内にあるための座屈現象の２点が原因である。左右の転圧量アンバランスについては、リムそのものが左右非対称であり、転圧も左右対称とすることが難しい。たとえ可能であっても設備摩耗や素材板厚のばらつきなどにより、転圧バランスを均等に保つことは困難である。この場合、転圧断面で左側の転圧量が多い場合は材料は右に移動し、反対の場合は材料は左に移動する。また、同一平面内に転圧部と非転圧部が同居する図６の方式の場合、転圧部が非転圧部に引っ張られて転圧量が多くなると、転圧部に座屈が発生する。材料の移動を抑制するために、図７に示すように、サイドロール９によって材料を左右から押さえることも試行したが、安定した効果は得られなかった。
本発明の目的は、転圧位置をリム幅方向に制御しながら転圧によりリムを幅方向に部分的に薄肉化することができる不均一板厚リム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。
平板素材を巻く工程と、巻かれた素材の端部を突合せ溶接して円筒素材とする工程と、該円筒素材を複数段のロール成形機に通して、中央のドロップ部、その両側につらなるサイドウォール部、サイドウォール部のドロップ部と反対側につらなるリムビードシート部、リムビードシート部のサイドウォール部と反対側につらなるフランジ立ち上がり部、フランジ立ち上がり部のリムビードシート部と反対側につらなるフランジ折り返し部を有するリム形状を出す工程と、を有し、前記複数段のロール成形機の少なくとも１段のロール成形機の一対のロールの少なくとも一方のロールにロール軸方向の一部に素材側に突出する凸部を形成しておき、素材成形時に、フランジ立ち上がり部およびサイドウォール部を前記一対のロールの縦壁および斜め壁で挟んで材料のリム幅方向移動を規制しながら、前記凸部付きの一対のロールで素材を転圧しリム壁のうち前記ロールの凸部に対応する部分を薄肉化する不均一板厚リムの製造方法であって、
前記ロールの凸部に対向する、前記リム壁のうち薄肉化する部位が、リムビードシート部の中央部の内周側部、ドロップ部の中央部の内周側部または外周側部、サイドウォール部の内周部、フランジ折り返し部の内周部を含み、フランジ折り返し部においてもリム成形、転圧中にリム材料のリム幅方向移動が拘束される、不均一板厚リムの製造方法。
【０００５】
上記（１）の不均一板厚リムの製造方法では、フランジ立ち上がり部およびサイドウオール部を、一対のロールの縦壁および斜め壁で挟んで材料のリム幅方向移動を規制しながら、材料を転圧するので、転圧時の材料のリム幅方向移動が抑制され、転圧位置が位置制御され、薄肉化部位を狙った位置に形成することができる。
また、薄肉化部位がリムのフランジの折り返し部の内周部を含むので、その部分もリム材料の幅方向移動を規制する部位として働き、リム幅方向転圧位置制御がさらに容易になる。
また、薄肉化部位がリムのサイドウオール部の内周部を含むので、薄肉化のための凹凸がサイドウオール部におけるリム材料の幅方向移動を規制する手段としても働き、リム幅方向転圧位置制御がさらに容易になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明実施例の不均一板厚リムの製造方法を示している。
本発明実施例の不均一板厚リムの製造方法は、図１に示すように、平板素材１１を巻く工程と、巻かれた素材１２の端部を突合せ溶接して円筒素材１３とする工程と、円筒素材１３を複数段のロール成形機１４、１５、１６に通してリム形状を出す工程と、を有する不均一板厚リムの製造方法であって、複数段のロール成形機１４、１５、１６の少なくとも１段（たとえば、最終段）のロール成形機１６の一対のロール１７、１８の少なくとも一方のロールにロール軸方向の一部に素材側に突出する凸部１９、２０を形成しておき、素材のリム形状出し成形時に、フランジ立ち上がり部２４およびサイドウォール部２２を一対のロール１７、１８（上ロール１７、下ロール１８）の縦壁１７ａ、１８ａおよび斜め壁１７ｂ、１８ｂで挟んでリム材料のリム幅方向移動を規制しながら、凸部１９、２０付きの一対のロール１７、１８でリム素材を転圧しリム壁のうちロール１７、１８の凸部１９、２０に対応する部分を薄肉化する方法からなる。
【０００７】
リムは、中央のドロップ部２１、その両側につらなるサイドウォール部２２、サイドウォール部２２のドロップ部と反対側につらなるリムビードシート部２３、リムビードシート部２３のサイドウォール部と反対側につらなるフランジ立ち上がり部２４、フランジ立ち上がり部２４のリムビードシート部と反対側につらなるフランジ折り返し部２５を有する。フランジ立ち上がり部２４はリム軸方向と直交する方向に立ち上がり、ロール成形中は、一対のロール１７、１８（上ロール１７、下ロール１８）の縦壁１７ａ、１８ａで挟まれる。サイドウォール部２２はドロップ部からリムビードシート部に向かって斜めに立ち上がり、ロール成形中は、一対のロール１７、１８（上ロール１７、下ロール１８）の縦壁１７ｂ、１８ｂで挟まれる。
リム転圧中には、フランジ立ち上がり部２４およびサイドウォール部２２を一対のロール１７、１８（上ロール１７、下ロール１８）の縦壁１７ａ、１８ａまたは斜め壁１７ｂ、１８ｂで挟んでリム形状出し成形および転圧薄肉化を行うので、転圧中のリム材料のリム幅方向移動は規制され、各部はリム軸方向にその各部が在るべき位置で成形され、転圧、薄肉化される。
【０００８】
リムの薄肉化される部位は、ドロップ部２１の中央部の内周側部または外周側部、リムビードシート部２３の中央部の内周側部を含む。一対のロール１７、１８（上ロール１７、下ロール１８）の少なくとも一方のロールには、リムの薄肉化部に対応する部位に凸部１９、２０が形成されている。この薄肉化によって、リムの軽量化と材料節約がはかられる。ディスクがドロップ部２１でリムに嵌合され溶接される場合は、ディスクとの間に薄肉化の凹部によって隙ができないように、ドロップ部２１の薄肉化部はドロップ部２１の中央部の外周側部に設けられることが望ましい。
【０００９】
図２に拡大して示すように、リムの薄肉化される部位は、さらに、リムのフランジ折り返し部２５の内周部を含む。この場合は凸部２０は下ロール１８に形成される。凸部２０により材料が転圧されるため、リム成形、転圧中にリム材料のリム幅方向移動が拘束される。
リムの薄肉化される部位は、さらに、リムの斜めに延びるサイドウオール部２２の内周部を含む。この場合は凸部２０は下ロール１８に形成される。凸部２０により材料が転圧されるため、リム成形、転圧中にリム材料のリム幅方向移動が拘束され、サイドウオール部２２における上下一対のロール１７、１８の挟み込みによるリム材料のリム幅方向移動抑制がさらに確実となる。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１の不均一板厚リムの製造方法によれば、フランジ立ち上がり部およびサイドウオール部を、一対のロールの縦壁および斜め壁で挟んで材料のリム幅方向移動を規制しながら、材料を転圧するので、転圧時の材料のリム幅方向移動が抑制され、転圧位置が位置制御され、薄肉化部位を狙った位置に形成することができる。
また、薄肉化部位がリムのフランジの折り返し部の内周部を含むので、その部分もリム材料の幅方向移動を規制する部位として働き、リム幅方向転圧位置制御がさらに確実になる。
また、薄肉化部位がリムのサイドウオール部の内周部を含むので、薄肉化のための凹凸がサイドウオール部におけるリム材料の幅方向移動を規制する手段としても働き、リム幅方向転圧位置制御がさらに確実になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明実施例の不均一板厚リムの製造方法の工程図である。
【図２】 図１の方法の転圧工程でのフランジ折り返し部の断面図である。
【図３】 一般のドロップ部組付け型のホイールの半断面図である。
【図４】 一般のリムビードシート部組付け型のホイールの半断面図である。
【図５】 溶接止端部からの亀裂発生を示すホイールの一部断面図である。
【図６】 従来法での転圧断面の一例を示す断面図である。
【図７】 従来法でのサイドガイドによるリム幅方向変形を抑制する装置の断面図である。
【符号の説明】
１１ 平板素材
１２ 巻かれた素材
１３ 円筒素材
１４、１５、１６ ロール成形機
１７、１８ 一対のロール
１７ａ、１８ａ 縦壁
１７ｂ、１８ｂ 斜め壁
１９、２０ 凸部
２１ ドロップ部
２２ サイドウオール部
２４ フランジ立ち上がり部
２５ フランジ折り返し部

Claims (1)

1. 平板素材を巻く工程と、巻かれた素材の端部を突合せ溶接して円筒素材とする工程と、該円筒素材を複数段のロール成形機に通して、中央のドロップ部、その両側につらなるサイドウォール部、サイドウォール部のドロップ部と反対側につらなるリムビードシート部、リムビードシート部のサイドウォール部と反対側につらなるフランジ立ち上がり部、フランジ立ち上がり部のリムビードシート部と反対側につらなるフランジ折り返し部を有するリム形状を出す工程と、を有し、前記複数段のロール成形機の少なくとも１段のロール成形機の一対のロールの少なくとも一方のロールにロール軸方向の一部に素材側に突出する凸部を形成しておき、素材成形時に、フランジ立ち上がり部およびサイドウォール部を前記一対のロールの縦壁および斜め壁で挟んで材料のリム幅方向移動を規制しながら、前記凸部付きの一対のロールで素材を転圧しリム壁のうち前記ロールの凸部に対応する部分を薄肉化する不均一板厚リムの製造方法であって、
   前記ロールの凸部に対向する、前記リム壁のうち薄肉化する部位が、リムビードシート部の中央部の内周側部、ドロップ部の中央部の内周側部または外周側部、サイドウォール部の内周部、フランジ折り返し部の内周部を含み、フランジ折り返し部においてもリム成形、転圧中にリム材料のリム幅方向移動が拘束される、不均一板厚リムの製造方法。

Images