JP5384056B2 - 自動車用ホイールディスクの製造方法 - Google Patents
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Description
(i)揺動成形のための設備が高価である。また、揺動成形機の金型の消耗が激しくランニング金型費がかかる。
(ii)揺動成形工程及びコールドスピニングによるしごきスピニング成形工程にかかる時間が長く、自動車用ホイールディスクの生産性が悪い。
(1) 円筒環をプレス成形することにより、穴を有する底部と該底部から立ち上がる立ち上がり部とを備える皿状の第1成形品を作成する工程と、
前記第1成形品の立ち上がり部をしごきパンチと側面が凹凸面とされたしごきダイスとを用いてしごき加工し、不等厚の直円筒状の立ち上がり部をもつカップ状の第2成形品を作成する工程と、
前記第2成形品の立ち上がり部を円錐状にして最終ディスク形状の立ち上がり部をもつ第3成形品を作成する工程と、
を有する自動車用ホイールディスクの製造方法。
(2) 前記第1成形品を作成する工程の後で、前記第2成形品を作成する工程の前、前記第2成形品を作成する工程の後、または前記第3成形品を作成する工程の後に、前記底部を基準軸芯に直交する平板状にするとともに該底部の平面度を出す工程を有する、(1)記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
(3) 前記しごきダイスの側面はほぼ円筒状であり、前記凹凸面は、前記しごきダイスの側面の軸方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている、(1)記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
(4) 前記しごきダイスの側面はほぼ円筒状であり、前記凹凸面は、前記しごきダイスの側面の周方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている、(1)記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
上記(2)の自動車用ホイールディスクの製造方法によれば、前記第1成形品を作成する工程の後で、前記第2成形品を作成する工程の前、前記第2成形品を作成する工程の後、または前記第3成形品を作成する工程の後に、前記底部を基準軸芯に直交する平板状にするとともに該底部の平面度を出す工程を有するため、第2成形品を作成する工程で底部を平板状にするとともに底部の平面度を出す場合と異なり、切削などの追加工程を不要にできる。
上記(3)の自動車用ホイールディスクの製造方法によれば、第2成形品の立ち上がり部を該立ち上がり部の軸方向に不等厚にすることができ、自動車用ホイールディスクを軽量化できる。
上記(4)の自動車用ホイールディスクの製造方法によれば、第2成形品の立ち上がり部を該立ち上がり部の周方向に不等厚にすることができ、さらに自動車用ホイールディスクを軽量化できる。
まず、本発明実施例1と本発明実施例2にわたって共通する部分を、たとえば図1、図3、図6、図7を参照して、説明する。
ホイールディスク10は、トラック、バスなどの自動車用のホイールディスクである。ただし、ホイールディスク10は、乗用車、商用車、産業車両用などのホイールディスクであってもよい。ホイールディスク10は、図1に示すように、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。ホイールディスク10は、製造後、環状の図示略のリム(タイヤを保持する部品)と溶接される。
底部20または底部20から立ち上がり部30にかけて、1つ以上の飾り穴23が設けられている。
ホイールディスク10の製造方法は、(a)製造されるホイールディスク10の種類に応じて、素材である板状の矩形材(長方形帯鋼材)40を用意し、矩形材40をコイラーロール等により丸めて両端を溶接して円筒環41を得る工程と、(b)円筒環41の溶接部をトリミングする工程と、(c)円筒環41をしごき加工とプレス加工し、底部20と最終ディスク形状の不等厚の立ち上がり部30とを形成する工程と、を有する。
上記(a)の工程では、矩形材40の両端部の溶接は、フラッシュバット溶接、バット溶接、アーク溶接等で行われる。
上記(b)の工程で円筒環41の溶接部をトリミングするため、上記(a)工程で発生する溶接部の盛り上がり、溶接部のバリを除去することができる。
しごき加工は、図3に示すように、しごき加工機51の構成品である、しごきパンチ51cと側面が凹凸面51eとされた(凹凸面51eとされた側面を持つ)しごきダイス51dとを用いて行われる。しごき加工は、しごきパンチ51cをしごきダイス51dに対して基準軸芯と平行な方向に直線状に移動させることで行われる。しごきパンチ51cは、しごき加工機51の構成品である上型51aと下型51bの一方に設けられており、しごきダイス51dは、しごき加工機51の上型51aと下型51bの他方に設けられている。
しごきパンチ51cとしごきダイス51dとの、最終ディスク形状の立ち上がり部30に対応する位置で板厚を薄くする部位における隙間dは、円筒環41の板厚(素材板厚)より狭く設定されている。板厚を薄くする必要のない部位における隙間dは、円筒環41の板厚(素材板厚)より広く設定されている。
しごきダイス51dの側面の凹凸面51eは、ホイールディスク10の機能上及び強度上厚い板厚が必要な立ち上がり部30部分の板厚を比較的厚くしホイールディスク10の機能上及び強度上厚い板厚が不要な立ち上がり部30部分の板厚を比較的薄くするために(最終ディスク形状の立ち上がり部30を不等厚にするために)、設けられている。
凹部の深さまたは凸部の突出量は、1つの凹部または凸部で、一定とされていてもよく異なっていてもよい。また、上記(iii)の場合、凹部または凸部の形状は、正面視で三角形以上の多角形形状(ほぼ多角形形状を含む)であってもよく、楕円形状であってもよく、円形状であってもよく、その他の形状であってもよい。
本発明実施例では、円筒環41をしごき加工とプレス加工し、底部20と最終ディスク形状の不等厚の立ち上がり部30とを形成するため、ホイールディスク10を製造するのに揺動成形工程及びコールドスピニングによるしごきスピニング成形工程が不要である。そのため、(i)揺動成形の設備、揺動成形機の金型が不要であり、ホイールディスク10の製造に要する設備費、ランニング金型費を低減できる。また、(ii)ホイールディスク10の製造時間を短縮でき、ホイールディスク10の生産性を向上させることができる。
〔実施例1〕(図1〜図8)
本発明実施例1では、上記(c)の工程が、(c−1a)円筒環41をプレス成形することにより、穴20aを有する底部20と底部20から立ち上がる立ち上がり部30とを備える皿状の第1成形品11を作成する工程と、(c−2a)第1成形品11の立ち上がり部30をしごきパンチ51cと側面が凹凸面51eとされたしごきダイス51dとを用いてしごき加工し、不等厚の直円筒状の立ち上がり部30をもつカップ状の第2成形品12を作成する工程と、(c−3a)第2成形品12の立ち上がり部30をプレス成形で円錐状にして最終ディスク形状の立ち上がり部30をもつ皿状の第3成形品13を作成する工程と、を有する。
上記(c−1a)の工程では、図2に示すように、上型50aと下型50bとを備えるプレス機50にて、円筒環41を同時に一端を口絞りし他端を口開きして、皿状の第1成形品11を作成する。
第2成形品12の立ち上がり部30は、図3に示すように、基準軸芯と平行な方向に延びる直円筒状である。
上記(c−3a)の工程では、図4に示すように、上型52aと下型52bとを備えるプレス機52にて、第2成形品12の立ち上がり部30を円錐状にし、立ち上がり部30が最終ディスク形状となった第3成形品13を形成する。なお、上記(c−3a)の工程において、プレス機52によるプレス加工に替えて、図8に示すように、コールドスピニングによる広げスピニング成形(しごきスピニング成形と異なり板厚をほとんど変化させずに、絞りとは逆に外形を広げて形状を変える)により第2成形品12の立ち上がり部30を拡径し、第3成形品13を形成してもよい。コールドスピニングによる広げスピニング成形は、広げスピニング成形用金型60と少なくとも1個のスピニングロール61を用いて行われる。
上記(c−2a´)の工程は、図5に示すように、ロール平坦化加工機53により転圧して行われる。ロール平坦化加工機53は、基準軸芯と同軸まわりに回転する回転上型53aと、加圧ロール軸芯まわりに回転する少なくとも1個の加圧ロール53bと、基準軸芯と同軸まわりに回転し加圧ロール53bを受けるロール受け53cと、を備える。
円筒環41をプレス成形することにより底部20と立ち上がり部30とを備える皿状の第1成形品11を作成する上記(c−1a)工程と、第1成形品11の立ち上がり部30をしごき加工し、不等厚の直円筒状の立ち上がり部30をもつカップ状の第2成形品12を作成する上記(c−2a)工程と、第2成形品12の立ち上がり部30をプレス成形で円錐状にして立ち上がり部30が最終ディスク形状の皿状の第3成形品13を作成する上記(c−3a)工程と、を有するため、ホイールディスク10を製造するのに揺動成形工程及びコールドスピニングによるしごきスピニング成形工程を無くすことができる。また、コールドスピニングによるしごきスピニング成形工程を使用しなくても軽量なホイールディスクが製造できる。
また、しごきダイス51dの凹凸面51eが、しごきダイス51dのほぼ円筒状の側面の周方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている場合、第2成形品12の立ち上がり部30を該立ち上がり部30の周方向に不等厚にすることができる。
本発明実施例2では、図9に示すように、上記(c)の工程が、(c−1b)円筒環41をしごきパンチ51cと側面が凹凸面51eとされたしごきダイス51dとを用いてしごき加工し不等厚にする工程と、(c−2b)円筒環41を不等厚にした後、プレス成形することにより、穴20aを有する底部20と底部20から立ち上がる立ち上がり部30とを備える皿状にする工程と、を有する。なお、図9、図10では、しごきパンチ51cが円筒環41の半径方向外側に位置ししごきダイス51dが円筒環41の半径方向内側に配置される場合を示しているが、しごきパンチ51cが円筒環41の半径方向内側に位置ししごきダイス51dが円筒環41の半径方向外側に配置されていてもよい。
上記(c−1b)の工程では、円筒環41のうち、円筒環41が最終ディスク形状になったときの、底部20に対応する部分の厚さを変えず立ち上がり部30に対応する部分のみを、しごき加工し不等厚にする。円筒環41のしごき加工された部分は、図10に示すように、基準軸芯と平行な方向に延びる直円筒状である。
上記(c−2b)の工程では、まず、図11に示すように、上型54aと下型54bとを備える第1のプレス機54にて、不等厚にした円筒環41を同時に一端を口絞りし他端を口開きして、底部20が基準軸芯と直交する方向から傾く皿状にし、次いで、図12に示すように、上型55aと下型55bとを備える第2のプレス機55にて、底部20が基準軸芯と直交し立ち上がり部30が最終ディスク形状となった皿状にする。第1のプレス機52、第2のプレス機55は、複動プレス機を使用することなどにより、1工程で行うこともできる。
上記(c−1b´)の工程において、円筒環41の軸方向一端部41aは、次工程である上記(c−1b)工程において軸方向一端部41aをしごきダイス51d又はしごきダイス51dが固定される部材に引っ掛けることができる方向に折り曲げられる。
ロール平坦化工程は、上記(c−2b)工程にて口絞りした一端部の肉太り、うねり等を、切削工程を伴わずに解消するための工程である。
ロール平坦化工程は、図5に示すように、ロール平坦化加工機53により転圧して行われる。ロール平坦化加工機53は、基準軸芯と同軸まわりに回転する回転上型53aと、加圧ロール軸芯まわりに回転する少なくとも1個の加圧ロール53bと、基準軸芯と同軸まわりに回転し加圧ロール53bを受けるロール受け53cと、を備える。
円筒環41をしごき加工し不等厚にする上記(c−1b)工程と、円筒環41を不等厚にした後、プレス成形することにより、底部20と立ち上がり部30とを備える皿状にする上記(c−2b)工程と、を有するため、ホイールディスク10を製造するのに揺動成形工程及びコールドスピニングによるしごきスピニング成形工程を無くすことができる。
また、しごきダイス51dの凹凸面51eが、しごきダイス51dのほぼ円筒状の側面の周方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている場合、円筒環41を円筒環41の周方向に不等厚にすることができる。
11 第1成形品
12 第2成形品
13 第3成形品
20 底部
20a 底部の穴
21 ハブ穴
22 ボルト穴
23 飾り穴
30 立ち上がり部
40 矩形材
41 円筒環
41a 円筒環の軸方向一端部
50 プレス機
50a 上型
50b 下型
51 しごき加工機
51a 上型
51b 下型
51c しごきパンチ
51d しごきダイス
51e 凹凸面
52 プレス機
52a 上型
52b 下型
53 ロール平坦化加工機
53a 回転上型
53b 加圧ロール
53c ロール受け
54 第1のプレス機
54a 上型
54b 下型
55 第2のプレス機
55a 上型
55b 下型
Claims (4)
- 円筒環をプレス成形することにより、穴を有する底部と該底部から立ち上がる立ち上がり部とを備える皿状の第1成形品を作成する工程と、
前記第1成形品の立ち上がり部をしごきパンチと側面が凹凸面とされたしごきダイスとを用いてしごき加工し、不等厚の直円筒状の立ち上がり部をもつカップ状の第2成形品を作成する工程と、
前記第2成形品の立ち上がり部を円錐状にして最終ディスク形状の立ち上がり部をもつ第3成形品を作成する工程と、
を有する自動車用ホイールディスクの製造方法。 - 前記第1成形品を作成する工程の後で、前記第2成形品を作成する工程の前、前記第2成形品を作成する工程の後、または前記第3成形品を作成する工程の後に、前記底部を基準軸芯に直交する平板状にするとともに該底部の平面度を出す工程を有する、請求項1記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
- 前記しごきダイスの側面はほぼ円筒状であり、前記凹凸面は、前記しごきダイスの側面の軸方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている、請求項1記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
- 前記しごきダイスの側面はほぼ円筒状であり、前記凹凸面は、前記しごきダイスの側面の周方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている、請求項1記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
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