JP5249147B2 - カール部の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両用ホイールリムの端部等にカール部を設ける際のカール部の成形方法に関する。

従来から、自動車等の車両用タイヤが嵌着されるホイールとして、板状の素材から略円筒状に形成されたホイールリム（以下、単にリムともいう）と、略円盤状に形成されたホイールディスク（以下、単にディスクともいう）とを組み合わせ、溶接により接合した２ピースホイールが広く用いられている。

このうち、リムは、例えば、以下のようにして製作される。先ず、長方形状の板材の端面同士を当接させて円筒体（中空体）とし、次に、この当接した端面同士を抵抗溶接や摩擦撹拌接合等で接合する。次に、この円筒体を所定の凹部が形成された金型に保持した後、その周壁に対してスピニング加工を施す。これにより、該周壁にドロップ部と呼称される凹部が円周方向に沿って陥没形成されたリムが得られる。

さらに、特許文献１に記載されるように、該リムの両端部を湾曲させてカール部を設ける。これにより、リムの強度が向上する。

この種のカール部は、図７Ａ〜図７Ｅに示されるようにして成形される。すなわち、先ず、図７Ａに示すように、カール用ローラ（図示せず）を用い、リム１の一端部に対して予備曲げ加工を施す。これに伴って該一端部が残余の他端部に指向してある程度湾曲され、その結果、カール部２が形成される。この時点では、得られたカール部２の断面形状は略円形である。

次に、カール部２を略矩形状（図７Ｅ参照）に成形する。このため、平坦加工用ローラ（図示せず）によって該カール部２の図７Ａにおける上部を押圧することにより、図７Ｂに示すように、該上部を平坦化する。

次に、図７Ｃに示すように、カール部２の終端部３をリム１の周壁４に向かって圧潰する。この際には、前記カール用ローラが用いられる。

次に、図７Ｄに示すように、リム１の周壁４に対して略平行に延在する中間部５を前記カール用ローラの作用下に加圧し、これにより、該中間部５を略平坦化するとともに前記終端部３をリム１の周壁４に対してさらに近接させる。

最後に、終端部３の近傍を前記カール用ローラの作用下に加圧して該終端部３の近傍を略平坦化する。これにより、図７Ｅに示すように、周壁４に対して略平行な中間部５と、該中間部５に対して略直交する方向に延在する第１垂直部６、第２垂直部７とを有し、このために断面形状が略矩形状である中空のカール部２が形成される。

カール部２に第１垂直部６、第２垂直部７を含めるようにすることにより、該カール部２の強度が向上する。また、該カール部２が美観に優れるものとなる。

このようにしてカール部２が形成されたリム１には、さらに、その周壁４にハンプ部（図示せず）が隆起形成される。そして、このリム１に対し、ハブ穴、ボルト穴、意匠及び放熱性を向上させる飾り穴が設けられたディスクが挿入された後、これらリム１とディスクとがＭＩＧ溶接等を介して互いに接合され、ホイールが得られるに至る。

ところで、上記のようにして得られたリム１のカール部２には、図８に示すように、座屈しわ８が発生することがある。この理由は、カール部２を形成する際には、上記したように、端部をリム１の径方向外方に湾曲した後、該端部（カール部２）を断面略矩形状に成形するべく加圧することになるが、前者においては該端部の拡径を伴い、後者においてはカール部２の円周方向に沿う圧縮力の発生を伴うためであると推察される。すなわち、一旦拡径されたカール部２の材料が十分に圧縮されない場合には、座屈しわ８が生じると考えられる。

そこで、特許文献２に提案されているように、カール部に座屈しわが生じることを回避するべく、リム１の端部を湾曲成形する前に、該端部に予め切り込みを設けることが想起される。

特開２００５−５２８８４号公報 特開平９−２２５５６５号公報

特許文献２記載の従来技術では、カール部を設けるワークは缶蓋である。この従来技術をリムに適用した場合、切り込みが形成されることに伴ってカール部の剛性が低下してしまう。すなわち、この場合、カール部がリムの強度を向上させるという機能を発揮することが困難になるという不具合が惹起される。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、外観品質に優れ、しかも、強度が確保されたカール部を得ることが可能なカール部の成形方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、中空体の一端部から他端部側に指向して湾曲した中空のカール部を形成するカール部の成形方法であって、
前記中空体の一端部を、他端部側に指向して湾曲させてカール部とする曲げ工程と、
前記カール部を金型によってしごくしごき工程と、
前記金型によるしごきを停止し、前記カール部を、その弾性によって湾曲された方向とは逆方向に反らす反らし工程と、
を有し、
前記しごき工程及び前記反らし工程を繰り返すことを特徴とする。

本発明においては、曲げ工程で発生した微細な座屈しわが、しごき工程でカール部を延伸させることによってさらに微細化される。さらに、反らし工程を行って前記カール部を反らすようにしているので、しごき工程が断続的となる。このため、しごき工程によって新たな座屈しわが発生することが回避される。

そして、しごき工程及び反らし工程を反復することにより、座屈しわが目視で殆ど認められない状態、換言すれば、消失した状態となる。すなわち、外観品質に優れたカール部が得られるに至る。

しかも、この場合、カール部に切り込みを設ける必要がないので、該カール部の剛性や強度が低下することが回避される。従って、カール部が設けられた中空体の強度を向上させることが可能となる。

また、本発明では、座屈しわが微細なうちに該座屈しわをさらに微細化させるので、しごき工程でしごき成形を行う成形型を移動させるための移動手段として駆動力が小さいもの、換言すれば、小型のものを採用することができる。このため、しごき成形装置の小型化を図ることができるとともに、設備投資の低廉化を図ることができる。

さらに、カール部を反らすので、該カール部の終端部が内方に巻き込まれることが回避される。このため、カール部を所望の形状に成形することができる。

なお、曲げ工程で、中空体の端部を押圧することでカール部を形成した後、しごき工程を行う金型と同一の金型によって該カール部をさらに加圧成形することが好ましい。このように湾曲を段階的に行うことにより、カール部の成形に必要な応力を段階的に分散することができる。その結果、カール部の形状精度を一層向上させることができる。

本発明によれば、カール部を形成する際、該カール部に対するしごき加工と反らしを反復するようにしているので、座屈しわが認められない外観品質に優れたカール部を得ることができる。

しかも、本発明においては、カール部に切り込みを設ける必要がないので、剛性及び強度に優れたカール部が得られる。このため、該カール部が形成された中空体の強度も確保し得る。

本実施の形態に係るカール部の成形方法に含まれる曲げ工程を実施するための金型装置の要部概略縦断面図である。 前記成形方法に含まれるしごき工程及び反らし工程を実施するための成形加工装置で前記カール部の一部を平坦化している状態を示す要部拡大一部縦断面図である。 図１の金型装置で前記曲げ工程を実施してカール部を形成した状態を示す要部縦断面図である。 図２の成形加工装置で前記カール部に対してしごき工程（しごき成形）を行っている状態を示す要部拡大一部縦断面図である。 図２の成形加工装置で前記カール部に対して反らし工程を行っている状態を示す要部拡大一部縦断面図である。 本実施の形態に係るカール部の成形方法によって得られたカール部を有するリムの要部概略正面図である。 図７Ａ〜図７Ｅは、従来技術に係るカール部の成形方法によってカール部を成形する工程を説明する概略フローである。 前記従来技術に係るカール部の成形方法によって得られたカール部を有するリムの要部概略正面図である。

以下、本発明に係るカール部の成形方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態では、リム（中空体）の端部にカール部を形成する場合を例示する。

本実施の形態に係るカール部の成形方法は、曲げ工程と、しごき工程と、反らし工程とを有し、この中の曲げ工程は図１に示す金型装置１０で行われ、残余のしごき工程及び反らし工程は図２に示す成形加工装置１２で行われる。

先ず、金型装置１０につき、その要部概略縦断面図である図１を参照して説明する。なお、ワークであるリム１４の周壁１５における高さ方向略中腹部には、凹部１６が既に陥没形成されている。

この金型装置１０は、相互に近接離間可能な固定金型１８と、該固定金型１８の半円形状開口にリム１４を間に挟んで挿入される円柱状凸部２０が設けられた可動金型２２とを有する。このうち、固定金型１８は２つの分割金型２４ａ、２４ｂを有し、これら分割金型２４ａ、２４ｂの内周壁には、段部２６ａ、２６ｂを含む半円弧状の環状凸部２８ａと、段部２６ｃ、２６ｄを含む半円弧状の環状凸部２８ｂが設けられている。リム１４の凹部１６は、これら環状凸部２８ａ、２８ｂに載置される。

円柱状凸部２０が分割金型２４ａ、２４ｂの段部２６ｂ、２６ｄに対向する可動金型２２には、固定金型１８の上側端面に指向して窪み、且つその断面形状が半円弧状で周回する凹部３０が設けられている。後述するように、この凹部３０により、リム１４の端部がある程度湾曲される。

一方、成形加工装置１２は、図２に示すように、支持金型３２及び成形用ローラ３４を備える。支持金型３２の形状はリム１４の内壁形状に対応し、リム１４の内部に挿入されることで該リム１４を内壁側から支持する。

その側壁に沿って周回する成形溝３６が形成された成形用ローラ３４は、図示しない支持軸に回転自在に支持されている。なお、該支持軸を保持する図示しないブラケットは、図示しない油圧シリンダの作用下に、図２における上下、左右、前後に移動可能である。

本実施の形態に係るカール部の成形方法は、基本的には以上のように構成された金型装置１０及び成形加工装置１２を用い、以下のようにして実施される。

はじめに、図１に示すように、リム１４の凹部１６を固定金型１８の環状凸部２８ａ、２８ｂに係合させるとともに、凹部１６におけるリム１４の上端部側の側壁面を分割金型２４ａ、２４ｂの各段部２６ｂ、２６ｄによって支持する。これにより、リム１４の図１における上端部が固定金型１８の上方側に突出し、可動金型２２に臨むようにして延在する。

次いで、図３に示すように、可動金型２２を固定金型１８に指向して下降動作させる。これにより、リム１４の上端部が可動金型２２の凹部３０の形状に対応する形状に成形される。すなわち、該上端部がある程度湾曲される予備曲げ工程が実施され、その結果、カール部３８が形成される。なお、この成形の際にリム１４の下端部が成形されることはない。

次いで、可動金型２２を上昇動作させて固定金型１８から離間させた後、上記に準拠して、リム１４の図１及び図３における下端部が可動金型２２に臨むようにリム１４を固定金型１８にセットする。以降は上記と同様の作業を行うことにより、リム１４の両端部にカール部３８が形成される。

なお、固定金型１８に対して２個の可動金型２２、２２を設け、これら可動金型２２、２２によって、リム１４の下端部及び上端部に対してカール部３８、３８を同時に形成するようにしてもよい。

可動金型２２を上昇動作させて固定金型１８から離間させた後、上記のようにして両端部にカール部３８が形成されたリム１４を取り出す。必要に応じ、この後、図７Ｂに示す工程を実施する場合と同様に、平坦加工用ローラ（図示せず）によってカール部３８の上部（図２における左方）を平坦化するようにしてもよい。図２に示す成形用ローラ３４では、成形溝３６の側壁４０ａ、４０ｂがテーパー状に拡開する形状であるので、平坦化を行うことがやや困難であるからである。

そして、リム１４を図２に示す成形加工装置１２にセットする。すなわち、支持金型３２をリム１４に嵌合する。

次いで、図２に示すように、成形用ローラ３４の断面略Ｖ字形状の成形溝３６にカール部３８を挿入し、前記油圧シリンダの作用下に成形用ローラ３４を変位させて一方の側壁４０ａでカール部３８の起端部４２を押圧する。これにより、該起端部４２が略平坦化される。勿論、上記したように、平坦加工用ローラによってカール部３８の上部（図２における左方）を予め平坦化しておいてもよい。

このように、カール部３８を段階的に成形することにより、該カール部３８の成形に必要な応力を段階的に分散することができる。これにより、カール部３８を一層精度よく加工することができる。

ここで、成形溝３６の幅方向寸法Ｗ１はカール部３８の高さ方向寸法Ｈ１に比して若干大きく設定されており、このため、前記側壁４０ａに対向する他方の側壁４０ｂはカール部３８の終端部４４から離間する。すなわち、起端部４２を平坦化する際に終端部４４が成形されることはない。

この時点で、カール部３８における終端部４４の近傍には、微細な座屈しわが生じている。そこで、次に、終端部４４の近傍に対してしごき加工を施すとともに反らし工程を行う。具体的には、図４に示すように、終端部４４の近傍に成形溝３６の側壁４０ｂが当接した成形用ローラ３４を図４における上下方向及び左右方向に緩慢に移動させ、これにより終端部４４の近傍を徐々に延伸させる。

このしごき加工、換言すれば、終端部４４の近傍が延伸される加工が行われることにより、座屈しわが延伸されてさらに微細となる。座屈しわは元々微細であるので、これを延伸してさらに微細化するためのしごき加工に要する力を小さくすることができる。すなわち、この場合、座屈しわを消失させるための力を小さくすることができる。従って、成形用ローラ３４を移動させる前記油圧シリンダとして、駆動力が小さな小型のものを採用することが可能となるので、成形加工装置１２の小型化及び設備投資の低廉化を図ることができる。

本実施の形態において、しごき加工は、加工率を可及的に小さくするべく、成形溝３６の側壁４０ｂがカール部３８の終端部４４の近傍に対して点接触した状態で成形用ローラ３４を若干移動させた後、該成形用ローラ３４を停止させることを繰り返すことによって営まれる。側壁４０ｂが終端部４４の近傍に対して面接触した状態で成形用ローラ３４の移動を継続させるようにしてしごき加工を行うと、該終端部４４の近傍の加工率が大きくなるので、該終端部４４を延伸しても座屈しわを消失させることが容易でなくなる。

ここで、成形用ローラ３４は上記したように上下方向及び左右方向に移動されるので、成形溝３６の側壁４０ｂは、カール部３８の終端部４４の近傍に対し、接触（好ましくは点接触）と停止を繰り返す。成形用ローラ３４が停止したときには、カール部３８が成形用ローラ３４から押圧されなくなるので、図５に示すように、カール部３８の終端部４４の近傍が、その弾性によってリム１４の周壁１５から離間する方向、換言すれば、湾曲される前の形状に戻る方向に反る。これにより、カール部３８の反らしが行われる。

なお、この反らしは、カール部３８の終端部４４の近傍から成形溝３６の側壁４０ｂを離間させることで行うようにしてもよい。例えば、成形用ローラ３４が終端部４４の近傍に対して接触（好ましくは点接触）及び離間を繰り返すように成形用ローラ３４を移動させるようにすればよい。

以上のしごき加工及び反らしを複数回繰り返すことにより、微細な座屈しわが徐々に伸ばされて消失される。成形用ローラ３４をカール部３８の周回方向に沿って移動させ、この作業を繰り返すことにより、最終的に、図６に示すように、座屈しわが殆ど認められない外観品質に優れたカール部３８を得ることができる。

しかも、この場合、特許文献２記載の従来技術のようにカール部３８に切り込みを形成する必要がない。このため、カール部３８の剛性を確保することができるので、リム１４の強度が損なわれることがない。

すなわち、本実施の形態によれば、外観品質が良好であり、且つ剛性に優れたカール部３８を有するリム１４を容易に得ることができる。

その上、カール部３８を反らし工程で反らすので、終端部４４がカール部３８の内方に巻き込まれることが回避される。このため、カール部３８を、その断面が所定の矩形状であるものとして得ることができる。すなわち、本実施の形態によれば、カール部３８を所望の形状に成形することが容易である。

必要に応じ、この後、図７Ｅに示す工程を実施する場合と同様に、前記平坦加工用ローラによってカール部３８の下部（図４における右方）をさらに平坦化するようにしてもよい。このようにして上部（図４における左方）及び下部（図４における右方）が一層平坦化されたカール部３８は、上記したように、強度及び美観に優れる。

なお、上記した実施の形態では、１個の成形用ローラ３４をカール部３８の周回方向に沿って移動させ、しごき加工及び反らし工程を繰り返すようにしているが、複数個の成形用ローラ３４を用い、カール部３８の複数箇所に対して同時にしごき加工及び反らし工程を行うようにしてもよい。

また、カール用ローラを用いて予備曲げ加工を行うようにしてもよいことは勿論である。

さらに、この実施の形態では、リム１４にカール部３８を形成する場合を例示して説明したが、ワークがリム１４以外の如何なる中空体であってもよいことは勿論である。すなわち、本発明は、リム１４に対してカール部３８を形成する場合に特に限定されるものではない。

１０…金型装置 １２…成形加工装置
１４…リム １５…リムの周壁
１８…固定金型 ２２…可動金型
２４ａ、２４ｂ…分割金型 ３０…凹部
３２…支持金型 ３４…成形用ローラ
３６…成形溝 ３８…カール部
４０ａ、４０ｂ…成形溝の側壁

Claims (2)

1. 中空体の一端部から他端部側に指向して湾曲した中空のカール部を形成するカール部の成形方法であって、
   前記中空体の一端部を、他端部側に指向して湾曲させてカール部とする曲げ工程と、
   前記カール部を金型によってしごくしごき工程と、
   前記金型によるしごきを停止し、前記カール部を、その弾性によって湾曲された方向とは逆方向に反らす反らし工程と、
   を有し、
   前記しごき工程及び前記反らし工程を繰り返すことを特徴とするカール部の成形方法。
2. 請求項１記載の成形方法において、前記曲げ工程で、前記端部を押圧することで前記カール部を形成した後、前記しごき工程を行う前記金型と同一の金型によって該カール部をさらに加圧成形することを特徴とするカール部の成形方法。

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