JP5580989B2 - ホイール・ディスクの生産方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両のホイールに関し、より詳細には、そのような車両のホイールにおいて使用されるようになされたホイール・ディスクを生産するための、改善された方法に関する。

従来から製作されている車両ホイールの１つのタイプは、内側ディスクおよび外側リムを有する２部片構造を備える。ディスクは、内側ホイール取付け部分、および外側環状部分を備える。ホイール取付け部分は、インボード取付け表面（ｉｎｂｏａｒｄ ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を画成し、中心パイロット穴またはハブ穴と、ホイール取付け部分を貫通して形成される、ホイールを車両の車軸に取付けるための複数のラグ受容穴とを備える。リムは、鉄鋼、アルミニウム、またはその他の合金で製作され、インボード・タイヤ・ビード・シート保持フランジ（ｉｎｂｏａｒｄ ｔｉｒｅ ｂｅａｄ ｓｅａｔ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｆｌａｎｇｅ）、インボード・タイヤ・ビード・シート、軸方向に延びるウェル、アウトボード・タイヤ・ビード・シート、およびアウトボード・タイヤ・ビード・シート保持フランジを備える。ディスクの外側環状部分は、通常、溶接によってリムの内側径方向表面に固定される。

ディスク用のいくつかの好ましい材料は、平坦なブランクから所望の最終的なディスク形状に冷間加工することができる、鉄鋼およびその他の合金である。十分な寸法精度および強度を有するホイール・ディスクを、数段階のダイ・スタンピング（ｄｉｅ ｓｔａｍｐｉｎｇ）および打抜きを用いて、経済的に生産することができる。多段階高速トランスファ・プレス機器を用いてホイール・ディスクを製造するための、順送りダイ・スタンピング（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｄｉｅ ｓｔａｍｐｉｎｇ）の例が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、１９９６年１０月２９日にＤａｕｄｉに発行された米国特許第５，５６８，７４５号に示されている。

ホイール・ディスクおよびリムの両方の、強度および形状の厳密な要件に加えて、魅力的なホイール・ディスクのスタイリングが望まれる。隣接する窓の各対の間に単一のスポークを形成することによって、スポーク付きの外観をホイールに与えるように、典型的なホイール・ディスク内に窓が形成される。窓はまた、ホイールのインボード側に組み込まれたブレーキ・ユニットに、冷却空気流を提供するように機能する。

スタンピングされたホイール・ディスクのスタイリングをさらに改善するために、ホイール・ディスクがリムに組み付けられた後に、様々な形状および仕上がりのクラッドを、ホイール・ディスクのアウトボードに適用することができる。クラッド形状は、ホイール・ディスクの形状に一致させることができ、または、非常に異なる外観をもたらすことができる。実際のスタイリングとは無関係に、十分な空気流でホイールおよびブレーキを冷却することができるように、クラッドの設置後に十分な「内部が見える」領域が残ることが好ましい。

ホイールのスタイリングにおける最近の流行では、窓間の一体型スポークが可能な限り小さくなるように、大きい窓を設けることが望ましくなってきた。クラッドが使用される場合、ホイール・ディスク内の大きい窓サイズにより、クラッドのスタイリングにおけるより高い柔軟性がもたらされ、そのためクラッド窓を、より任意の位置に配置することができる。

平坦なブランクからスタンピングされたホイール・ディスクを製作するための従来の技術を用いると、より大きい窓サイズを得ることが不可能であった。製造中に、ブランクは通常、窓を打ち抜く前に、外側バンドを形成するように曲げられる。というのも、窓を最初に打ち抜こうとすれば、それらは曲げ加工の間に許容不可能な程度まで歪むことになるからである。より大きい窓サイズでは、それらが打ち抜かれるときにスラグを受けるための空間を設ける必要があるので、打抜き動作は、ますます困難になる。

より大きい窓サイズを得るために、アルミニウムの鋳造など、別の形成工程が用いられてきた。しかし、こうした別の工程および材料は、低コストの大量生産にあまり適していない。したがって、スタンピングされたホイール・ディスクを用いて、増大された窓サイズを得ることが望ましい。

本明細書と同時出願された「大きい窓を有するホイールのためのディスク形成工程（Ｄｉｓｃ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｗｈｅｅｌｓ ｗｉｔｈ Ｌａｒｇｅ Ｗｉｎｄｏｗｓ）」という名称の、同時係属中の米国特許出願第（整理番号１−２７０６７）号は、改善されたディスク形成工程を教示しており、この工程は、より大きい窓を打ち抜いた後に外側バンドが曲げられるとしても、ディスクの強度を維持し、歪みを回避しながら、増大された窓サイズを可能にする。ワイプ・ダイ（ｗｉｐｅ ｄｉｅ）を用いた最終的な形状付けの前に、中間カム動作が予備的な形状付けを行ない、それによって、ディスクを弱めるか窓の形状を歪ませるおそれがある応力を導入せずに、ディスクを形成することができる。

外側バンドの、予備および最終的な形状付けの両方に伴う潜在的な問題は、意図されない波打ちである。大きい窓が存在することにより、外側バンドの径方向長さに、周期的な変動が生み出されることがある。意図されない長さの変動は、ホイール軸と平行および／またはホイール軸に直交する方向に延びる波打ちを、最終的な外側バンド内に生み出す可能性がある。形成されたホイール・ディスクが、溶接のためにリム内に配置されるとき、ホイール軸と平行な波打ちが、溶接用の継目を波形にし、溶接動作の実行をより困難にする。ホイール軸に対して垂直な波打ちは、継目に沿ってホイール・ディスクとリムとの間に非連続的な接触をもたらし、強力な溶接接合部の形成を妨げる。したがって、波打ちを低減することが望ましい。

ホイール・ディスクを形成するためのダイ・スタンピング動作は、通常、一連のプレス・ステーションを用いて実行され、部分的に仕上げられた部片が、ステーションの間を移送される。多数のステーションに加えて、部片の別の領域内に穴が穿孔される間に部片のいくつかの区画を曲げるなど、２つ以上の両立可能な金属形成動作を実行するように、各ステーションを設定することができる。最少の機器および工場の床面積を、最も経済的に使用する部品を生産するためには、最少数のステーションを必要とする製作工程を用いることが望ましい。製造コストもまた、ツーリング（ｔｏｏｌｉｎｇ）の取得原価（ｏｒｉｇｉｎａｌ ｃｏｓｔ）およびツーリングの耐用期間中の保守の両方の点に関して、各組のダイによって行なわれる形成動作の複雑さによって決まる。すなわち、必要なステーション数を増加させずにより複雑でないステップを用いる、所望のホイール・ディスクを形成するための一連の動作を見出すことが、さらに望ましい。

発明の要約

本発明は、増大された窓サイズを可能にする、改善されたホイール・ディスク形成工程を提供する。この工程は、複雑な穿孔動作を回避し、プレス・ステーションの数を減少させながら、波打ちを低減する。

本発明の一態様によれば、ホイール・ディスクを形成するための方法が提供される。平坦なディスク・ブランクが、椀形ホイール・ディスクの形に形成される。椀形ホイール・ディスクは、窓形成区域に隣接するスポーク形成区域を形成するように、形成される。各窓形成区域内に、窓がほぼ垂直方向に形成され、各窓は、ホイール・ディスクの周囲の周りの連続的な外側バンドに近接する、それぞれの外縁部を有する。窓は、隣接する窓間に、複数のスポークを画成する。外側バンドに沿った各窓の角度サイズは、好ましくは、各スポークの角度サイズよりも大きい。外側バンドは、カム型ダイを外側バンドの少なくとも一部に接触させて係合させることによって、円筒形に向かって部分的に閉じられ、カム型ダイは、係合表面を備え、係合表面は、外側バンドの波打ちを低減するように外側バンドの周縁部を受けるための、中間リッジを有する。外側バンドを軸方向にワイプすることによって、外側バンドは、円筒形の形に実質的に完全に閉じられる。

本発明の以下の詳細な説明を添付の図面に照らして読めば、本発明のその他の利点が、当業者に明らかになるであろう。

図１を参照すると、図示の形状を有するホイール・ディスク１０が、冷間スタンピングを用いて平坦な材料（ｓｔｏｃｋ）から製作される。これが製作された後に、ディスク１０を、図２に示すものなど適当なリム１１に、溶接し、リベットで留め、または別の方法で適当に固定し、ホイールまたはホイール・ディスク軸Ｘを有するホイールＷを生産することができる。ホイール・リム１１は、たとえば、鉄鋼、アルミニウムもしくはその合金、マグネシウム、またはチタンなど、適当な材料で製作することができる。

ホイール・ディスク１０は、冷間加工に必要な延性を有する適当な材料、たとえば、鉄鋼、アルミニウムもしくはその合金、鉄鋼、マグネシウム、またはチタンなどから製作され、または別の方法で形成される。ホイール・ディスク１０は、一般に、中心に配置されたホイール取付け表面または輪郭１２、複数の外向きに延びる一体型スポーク１３、および外側環状リム連結バンドまたはフランジ１４を備える。図示の実施形態では、ディスク１０は、ホイール取付け表面１２および外側バンド１４と一体の、５つのそのような一体型スポーク１３を備える。図示の実施形態では、スポークは、中実のスポークとして形成されるが、１つまたは複数のスポーク１３は、必要に応じて、その中に形成された（１つまたは複数の）開口部（図示せず）を有することができる。また、図１に示す実施形態に示されるように、各スポーク１３は、ホイール・ディスク軸Ｘと交差する径方向の線Ｒを画成し、各スポーク１３は、好ましくは径方向の線Ｒに関して線対称である。あるいは、異なる数、向き、および／または形状のスポーク１３を、必要に応じて用いることができる。

ホイール取付け表面１２は、中央に配置されたパイロット開口１５、および、パイロット開口１５の周りに円周方向に離隔された複数のラグ・ボルト受容穴１６を備える。ラグ・ボルト受容穴１６は、完成したホイールを車両の車軸上に固定するために、ラグ・ボルト（図示せず）を受ける。

ホイール・ディスク１０はまた、隣接するスポーク１３間に形成された、複数の開口部または窓１７を備える。図１および図２に示す実施形態に示されるように、窓１７の角度範囲は、好ましくは、特に外側バンド１４付近のディスク１０の径方向外周部にて、一体型スポーク１３の角度範囲より大きい。あるいは、スポーク１３に対する窓１７の角度範囲は、必要に応じて、図示される範囲以外とすることができる。

外側バンド１４は、ほぼ軸方向に延び、スポーク１３のみによってディスク１０の残りの部分に接合される。したがって、各スポーク１３と外側バンド１４との間の移行部は、ディスク１０したがってホイールの構造的完全性を弱めるおそれがある、破断、亀裂、または別の不完全性を伴わずに形成されるべきである。外側バンド１４は、リム１１に溶接するための環状取付けフランジを画成するので、スタンピング工程中に、元のブランクの平面から約９０°下方に曲げられる。図１および図２に示す実施形態に示されるように、窓１７は大きいので、窓１７の側縁面２０は、その正面がホイール軸Ｘに対してほぼ垂直になる。言い換えると、外側バンド１４は、ほぼ平坦な円筒形であり、（少なくとも各窓１７の周方向中心領域では）実質的に湾曲をもたず、それにより、ほぼ軸方向に延び、隣接するスポーク１３の各対の間に延びる側縁面１４Ａを画成し、側縁面１４Ａは、ほぼ軸方向アウトボード方向に延びる。このほぼ平坦な円筒形は、ディスク１０がリム１１に接合された後に窓１７を通る視野内に貫入する、外側バンド１４の大きさを最も小さくし、これはスタイリングにとって望ましい。しかし、従来技術のスタンピング工程を用いる場合、一体型スポーク１３の曲げおよび細さの程度は、スポーク１３と外側バンド１４との間の移行部に過剰な材料応力をもたらす。

図３および図３Ａは、ホイール・ディスク２０を生産するためにホイール・ディスクのブランク（図示せず）上に第１の動作を実行するための、全体が２１で示されるツーリング・セットを示す。ツーリング・セット２１は、パンチ・プレス（図示せず）に取り付けられるようになされ、図３を検討することにより当業者には容易に理解される、金属スタンピング動作を実行する。ほぼ平坦な円形ブランク（図示せず）が、ツーリング・セット２１内に装填され、次いで、プレスが、図３に示されるその閉じられた構成へと動かされる。プレスを閉じた結果として、ホイール・ディスク２０の中心部分は、ホイール・ディスク２０の外周に対して垂直方向上向きに絞られ（ｄｒａｗｎ）、線対称の椀形状を作り出す。これは、後続の絞りステップおよび材料を硬化させる加工に必要とされる、材料の体積を追加する。

好ましくは、ホイール・ディスク２０の外縁部付近に、丸み２２が形成される。図３に示す第１の動作を完了した後、ツーリング・セット２１が開かれ、ホイール・ディスク２０は、次の動作のための後続のプレスへと移送される。

図４、図４Ａ、および図４Ｂは、全体が３０で示されるツーリング・セットがホイール・ディスク２０のさらなる予備的な形状付けを行なう、第２の動作を示す。ダイ細部３１および３２は、ディスク２０の内側ホイール取付け領域内の、予備的な形状付けを行なう。ダイ細部３３および３２は、スポーク形成区域３５をスタンピングするように協働する。ダイ細部３４および３２は、窓形成区域３６をスタンピングするように協働する。図１および図２に示される実施形態では、合計で５つのスポーク形成区域３５および５つの窓形成区域３６が、ホイール・ディスク２０の全周囲の周りに形成される。図示の実施形態では、スポーク形成区域３５よりも高くスタンピングされた窓形成区域３６が示されるが、ホイール・ディスクの所望の最終形状によっては、窓形成区域とスポーク形成区域との間の任意の別の相対的な高さが可能である。ツーリング・セット３０を断面図で示すが、ダイ細部は３次元形状を有することを、当業者は理解するであろう。

第２の予備形成動作では、内側取付け領域および区域３５および３６は、好ましくは、ホイール・ディスク２０の外周に対して下向きに（すなわち反対の垂直方向に）絞られる。したがって、さらなる材料の再分配および加工硬化が達成される。

図５および図５Ａは、後続のプレス内で行なわれる次の動作のための、全体が４０で示されるツーリング・セットを示し、そこにホイール・ディスク２０が、実質的に垂直方向に窓を穿孔するために移送される。パンチ細部４１は、ホイール・ディスク軸Ｘに対してほぼ平行なパンチ軸Ｐに沿って、窓形成区域３６内へと駆動され、結果的に生じるスラグは、シュート４２を通して除去される。この実施形態に示すように、ホイール・ディスク２０の外縁部は、実質的に水平に延びており、穿孔動作中は、穿孔を垂直に行なうことができるようにツーリング・セット４０によって保持される。これは、ある角度にて空中で穿孔を行なうこととは対照的に、ツーリング・セットを単純化する。

図示の実施形態では、形成された窓の頂部側は、ダイ細部４１の先端または前方の切刃の後方で、ダイ細部４１上にカラー４３を設けることによって（カラー４３は、図５Ｂのダイ細部４１上にのみ示される）、図５Ｂに示すように好ましくは同時に圧印加工される。カラー４３は、ダイ細部４１の同じ下向きのストロークの一部として、穿孔された窓の縁部に沿って衝突する。あるいは、穿孔された窓の圧印加工は、必要に応じて、この動作の後に別の方法によって実行することができる。

図６および図６Ａに示す次の動作は、全体が５０で示されるツーリング・セットを用いて、さらなるディスクの形状付けを実行する。ツーリング・セット５０は、上方リング５１と、金床５３を備えるダイ細部５２とを備える。上方リング５１および金床５３の、相補的に傾斜する縁部は、外側バンド５５を、角度付けされた脚部の形状にする。好ましくは、外側バンド５５の角度付けされた脚部は、ホイール・ディスク軸Ｘ（すなわち垂直軸）から約２０°に向けられる。スポーク移行部に応力を与えること、または不要な波打ちを生じることを回避するために、外側バンド５５を約２０°を超えて下方に絞らないことが望ましい。さらに、図示の実施形態では、この動作中に生じる自己誘発される波打ちを低減しまたは相殺するのに有効な、逆の波打ちを外側バンド５５内に誘発しまたは生み出すように、上方リング５１および金床５３が形状付けされることが好ましい。

図示の実施形態では、中心穴および複数のラグ・ボルト穴を受けるための領域を設けるための、ホイール・ディスク２０の最終的な形状付けを同時に実行するために、さらなるダイ細部５６および５７が、好ましくは設けられる。必要に応じて、スポークおよび窓の領域内で、最終的な形状の調整を行なうこともできる。あるいは、中央穴およびラグ・ボルト穴を受けるための領域におけるホイール・ディスク２０の最終的な形状付けは、必要に応じて、この動作に続く別の方法によって実行することができる。

図７および図７Ａに示す後続の動作では、全体が６０で示されるツーリング・セットを使用して、中央穴が穿孔される。具体的には、ダイ細部６１が、ホイール・ディスク２０を貫通して駆動され、その結果生じるスラグが、シュート６２を通して除去される。

図８、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃに示す次の動作は、全体が６５で示されるツーリング・セットを使用して、外側バンドを部分的に閉じる。ツーリング・セット６５は、その開いた構成で図８Ａに示されており、ツーリング・セット６５を閉じた後に外側バンド５５をより円筒形に近い形状に曲げることを可能にするように、ホイール・ディスク２０を定位置に保持する。ツーリング・セット６５は、カム駆動装置６７によって径方向内向きに駆動することができる、カム型ダイ細部６６を備える。それぞれカム型ダイ細部６６およびカム駆動装置６７上にある、傾斜面６８および６９は、カム駆動装置６７が下向きに押されるときに、カム型ダイ細部６６が径方向内向きに駆動されるように向けられる。

好ましくは、カム型ダイ細部６６およびカム駆動装置６７はそれぞれ、カム型ダイ細部６６が、外側バンド５５のそれぞれの部分と同時にカム運動するように内側に動くときに、半径の変化を受け入れるための、周方向に離隔された個別のいくつかのセグメントを備える。図８Ａに示すように、個別のカム区画の間の比較的小さい間隙７０は、より小さい半径において約４分の１インチとすることができる。間隙７０は、大幅な曲げがそこで必要とされないので、好ましくは、スポークから離れた周囲上の点に対応して配置する（すなわち窓に並列させる）ことができる。

カム型ダイ細部６６は、そうでなければ外側バンド５５内に形成されることがある波打ちを低減するために、外側バンド５５の周縁部を受けるための中間水平リッジ７２を備える、傾斜係合表面７１を有する。ホイール・ディスク２０がツーリング・セット６５内に下降させられ、カム型ダイ細部６６が径方向内向きに動き始めた後に、外側バンド５５の周縁部は、係合表面７１と接触する。周縁部が、リッジ７２と接触するまで表面７１を下方へと摺動する間に、外側バンド５５は、下向きに曲がる。外側バンド５５の周縁部がリッジ７２に押し付けられるとき、外側バンド５５は、下向きに曲がり続け、リッジ７２の存在により生じる外側バンド５５の脚部長さ内の拘束により、存在することがある波打ちが平らにされ、または除去される。

図８Ｂおよび図８Ｃは、外側バンド５５を部分的に閉じるために径方向内側に駆動した後の、その閉じた径方向内向き位置にあるカム型ダイ細部６６を示す。外側バンド５５上をカム運動した後に、駆動装置６７は、カム型ダイ細部６５をその径方向外向き位置へと引っ張るように上向きに動かされ、それによってホイール・ディスク２０を、次の動作に移行させることができる。

図９および図９Ａは、外側バンドを完全に閉じてほぼ円筒形のフランジにするための、全体が７５で示されるツーリング・セットを示す。図示の実施形態に示されるように、より具体的には、ワイプ・ダイ細部７６が、外側バンド５５を軸方向にワイプするように下向きに動き、それにより、外側バンド５５が、その元の水平の向きからほぼ９０°下方に絞られる。ホイール軸と平行なほぼ円筒形の表面が、リムの内側と対合するように形成される。

図１０、図１０Ａ、および図１０Ｂは、外側バンド５５の下向き脚部の長さが、より精密に制御された仕上がり長さへと較正される、次の動作を示す。さらに、残っている波打ちを、さらに低減することができる。全体が８０で示されるツーリング・セット（閉じた状態で示される）は、較正ダイ細部８３がホイール・ディスク軸Ｘとほぼ平行の方向で外側バンド５５の周縁部に衝突する間にホイール・ディスク２０を定位置に保持するための、ダイ細部８１および８２を備える。ダイ細部８２は、ホイール・ディスク２０を較正のために精密に配置するために、窓１７を貫通し、または窓１７の内部に配置される。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、ダイ細部８３は、外側バンド４４の周縁部を受けるためのリッジ８４を備える。外側バンド５５のすべての部分が正確に較正されるように、セグメント間の間隙が十分小さいという条件で、ダイ細部８３を、ツーリング・セット８０の周囲の周りで分割することができる。

外側バンドの較正と同時に、１つまたは複数の「加工用の穴」を、パンチ・ダイ細部８５によって中心穴の周囲の周りに作り出すことができる。穴からのスラグは、シュート８６を通して除去される。（１つまたは複数の）加工用の穴は、後続の機械加工ステップ中の、ホイール・ディスクの配置および取扱いにおいて使用される。加工用の穴の数および位置は、後続の加工ステップの具体的な要件に応じて決まる。好ましくは、最終的なホイール・ディスク内に加工用の穴が残らないように、加工用の穴は、ラグ・ボルト穴の位置と一致する。

図示の好ましい実施形態では、ホイール・ディスクの形成は、図１０に示すような、外側バンド５５の較正後に完了する。続いて、ホイール・ディスクは、溶接、リベット付け、または別の適当な取付け（たとえば接着剤または別の機械的手段などによる）によって、ホイール・リムに取付けられ、次いでリムおよびホイール・ディスクは、調整される（たとえば、中心調整機（ｔｒｕｅ−ｃｅｎｔｒｉｃ ｍａｃｈｉｎｅ）内でビード・シートが締め付けられ、それによってホイールを非常に精密な円形形状にプレスする。）その後、ホイール・ディスクは、中心穴を精密に配置するために、（ミルなどを用いて）機械加工される。中心穴は、最終的なラグ・ボルト穴が打ち抜かれる間に、プレス内で拡張および／または圧印加工することができる。別の実施形態では、最終的な中心穴およびラグ・ボルト穴は、リムへの取付け前に、パンチ・プレスでホイール・ディスク内に形成することができる。

次に、図１１、ならびに、図１２および図１２Ａに移り、対応する部品を示すために同様の参照番号を用いて、本発明のホイール・ディスクを生産するために使用することができる、部分的な代替動作順序を説明する。具体的には、図１１は、上記の図６、図６Ａ、および図６Ｂに関連付けて示される動作の代わりに使用することができ、図１２および図１２Ａは、上記の図７および図７Ａに関連付けて示される動作の代わりに使用することができる。

図１１に図示される実施形態に示すように、全体が１５０で示される、ツーリング・セットが設けられる。ツーリング・セット１５０は、中心穴および複数のラグ・ボルト穴を受けるための領域を設けるために、ホイール・ディスク２０の最終的な形状付けを好ましくは同時に実行するための、ダイ細部１５１および１５２を備える。また、ツーリング・セット１５０は、窓の裏側の圧印加工を実行する、ダイ細部１５３および１５４を備える。すなわち、図に見られるように、図６、図６Ａ、および図６Ｂに関連付けて示される実施形態における動作に関連して行なわれ説明されるように、外側バンド５５を最初に下方に絞ることは、図１１に関連付けて示される実施形態における動作では行なわれない。

図１２に図示される実施形態に示すように、全体が１６０で示される、ツーリング・セットが設けられる。ツーリング・セット１６０は、上方リング１６１と、金床１６３を備えるダイ細部１６２とを備える。上方リング１６１および金床１６３の、相補的に傾斜する縁部は、外側バンド５５を、角度付けされた脚部の形状にする。好ましくは、外側バンド５５の角度付けされた脚部は、ホイール・ディスク軸Ｘ（すなわち中心垂直軸）から約２０°に向けられる。スポーク移行部分に応力を与えること、または不要な波打ちを生じることを回避するために、外側バンド５５を約２０°を超えて下方に絞らないことが望ましい。図１２に示すこの実施形態では、ダイ細部１６１がその完全に下降させられ拡張された加工位置にあるときに、ホイール・ディスクの各窓部分に隣接するダイ細部１６１の領域内において、ダイ細部１６１の隣接表面とディスクの外側バンド５５との間にわずかな間隙Ｇが存在するように、ダイ細部１６１（図１２Ａにも概略的に示される）が設計される。（図示の間隙Ｇは、わかりやすくするために、図１２の左側に誇張して示す。）また、この実施形態では、ホイール・ディスクの各スポーク部分に隣接する、内側に湾曲しまたは弓形になったプロファイル１６１Ａを有するダイ細部１６１が設計され、それによって、ダイ細部１６１が（図１２および図１２Ａに示すように）完全に下降させられた位置にあるとき、各スポーク部分に隣接する外側バンド５５の部分は、各窓部分に隣接する外側バンド５５の部分よりも、内側に向かって押され、または変形させられる。（ダイ細部１６１の内側に湾曲させられたプロファイル部分１６１Ａは、わかりやすくするために図１２Ｂ上に誇張して示す。）この実施形態において、ダイ細部１６１がこの構造を有する理由は、図８および図８Ａと関連付けて議論された脚部の脚部カム動作中の、材料の自然な「はね返り」の性質により、外側バンド５５が座屈すること、または、上記で議論され図８および図８Ａに関連付けて最もよく示される、ダイ細部６６内に存在する間隙７０内で、外側バンド５５が外向きに動くことを防止するためである。ダイ細部１６１の、内側に湾曲したプロファイル部分１６１Ａの大きさまたは角度は、材料のタイプ、材料の厚さ、ホイール・ディスクのサイズなど、ホイール・ディスクの特定の特性を含むがそれらに限定されない多くの要因に応じて決定され、ほぼホイール・ディスクの材料の厚さであると一般に考えられるが、ダイ細部１６１の内側に湾曲したプロファイル部分１６１Ａの形状および／または大きさは、必要に応じて、図示および説明されたもの以外とすることができる。さらに、いくつかのホイール・ディスク構造では、連続的または均一な外側プロファイルを有する、すなわち内側に湾曲したプロファイル部分１６１Ａを備えない、ダイ細部１６１を形成することができる。また、図１２に示すように、ラグ・ボルト開口の領域内でホイール・ディスクをエンボス加工するために、ダイ細部１６４を設けることができる。

上記説明に照らして、比較的大きい窓をホイール・ディスク内に形成することができる、スタンピングまたは金属形成工程を示してきた。中間リッジを有するカム型ダイを使用する中間カム動作により、ホイール・ディスクをリムに取付けるための円筒形フランジが、外側バンドの著しい波打ちを伴わずに得られる。

特許法の規定に従って、本発明の動作の原理およびモードを、その好ましい実施形態において説明および図示してきた。しかし、本発明は、その精神および範囲から逸脱することなく、具体的に説明され図示された以外の方法で実行することができることが、理解されなければならない。

本発明の実施形態に従って製作されたホイール・ディスクを示す斜視図である。 ホイール・リムと接合された、図１のホイール・ディスクを示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態の第１の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第１の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第２の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第２の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第２の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第３の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第３の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第３の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第４の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第４の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第４の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第５の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第５の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第６の動作に従ってホイール・ディスクを加工する前の、開かれたプレスを示す断面図である。 第６の動作のダイの組の一部を示す頂面図である。 第６の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 第６の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第７の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第７の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第８の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第８の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の第８の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に関連付けられる図６、図６Ａ、および図６Ｂに示す第４の動作を置き換えることができる、本発明の第２の実施形態の第４の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に関連付けられる図７および図７Ａに示す第５の動作を置き換えることができる、本発明の第２の実施形態の第５の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に関連付けられる図７および図７Ａに示す第５の動作を置き換えることができる、本発明の第２の実施形態の第５の動作に従ってホイール・ディスクを加工した後の、閉じられたプレスを示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の第５の動作のダイの組の一部を示す頂面図である。

Claims (26)

1. ホイール・ディスクを形成する方法であって、
   平坦なディスク・ブランクを、ホイール・ディスク軸を画成するほぼ椀形のホイール・ディスクの形に形成するステップと、
   窓形成区域に隣接するスポーク形成区域を形成するように、前記椀形のホイール・ディスクを形成するステップと、
   前記窓形成区域それぞれの内部に、窓をほぼ垂直方向に形成するステップであって、各窓が、前記ホイール・ディスクの周囲の周りの連続的な外側バンドに近接するそれぞれの外縁部を有し、前記窓が、隣接する窓間に複数のスポークを画成し、前記各窓形成区域に前記窓を形成している間に前記外側バンドに沿った前記窓それぞれの角度サイズが形成され、好ましくは前記スポークそれぞれの角度サイズよりも大きい角度サイズが形成されるステップと、
   カム型ダイを前記外側バンドの少なくとも一部に径方向に接触させて係合させることによって、前記外側バンドを円筒形に近づくように部分的に閉じるステップであって、前記カム型ダイが、傾斜係合表面を備え、前記傾斜係合表面が、前記外側バンドの波打ちを低減するように前記外側バンドの周縁部を受けるための中間水平リッジを有するようにするステップと、
   前記外側バンドを軸方向にワイプすることによって、前記外側バンドを実質的に円筒形の形に完全に閉じるステップとを含む方法。
2. 前記部分的に閉じるステップの前に、前記外側バンドを、前記ホイール軸から約４５°に向けられた位置に形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記外側バンドを前記４５°の位置に形成するステップと同時に、前記ホイール・ディスクの軸方向中心区域が、最終形状の形に形成される、請求項２に記載の方法。
4. 前記外側バンドを前記４５°の位置に形成するステップの前に、前記ホイール・ディスクの軸方向中心区域が、最終形状の形に形成される、請求項２に記載の方法。
5. 前記完全に閉じるステップの後に、較正ダイ細部が、前記外側バンドの周縁部に前記ホイール軸と平行に衝突することによって、前記周縁部を較正するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記部分的に閉じるステップの前に、中心穴を形成し、かつ前記窓の底部側を圧印加工するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記中心穴を、較正されたサイズおよび位置に形成するステップと、
   前記中心穴の周囲の周りに、複数のラグ・ボルト穴を形成するステップとをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記外側バンドを円筒形に向かって部分的に閉じるための前記カム型ダイが、複数の内向きに湾曲したプロファイル部分を備える、請求項１に記載の方法。
9. 請求項１に記載の方法に従って形成される、ホイール・ディスク。
10. ホイール・ディスクを形成する方法であって、
    平坦なディスク・ブランクを、第１の垂直方向で、ホイール・ディスク軸を画成するほぼ椀形のホイール・ディスクの形に形成するステップと、
    窓形成区域に隣接するスポーク形成区域を形成するように、第２の反対の垂直方向の前記椀形のホイール・ディスクを形成するステップと、
    前記窓形成区域それぞれの内部に、窓をほぼ垂直方向に形成するステップであって、各窓が、前記ホイール・ディスクの周囲の周りの連続的な外側バンドに近接するそれぞれの外縁部を有し、前記窓が、隣接する窓間に複数のスポークを画成し、前記各窓形成区域の窓の形成の間に前記外側バンドに沿った前記窓それぞれの角度サイズが、好ましくは前記スポークそれぞれの角度サイズよりも大きいステップと、
    前記外側バンドを、前記ホイール・ディスク軸から約４５°に向けられた位置に形成するステップと、
    カム型ダイを前記外側バンドの少なくとも一部に径方向に接触させて係合させることによって、前記外側バンドを円筒形に向かって部分的に閉じるステップであって、前記カム型ダイが、係合表面を備え、前記係合表面が、前記外側バンドの波打ちを低減するように前記外側バンドの周縁部を受けるための中間水平リッジを有する、部分的に閉じるステップと、
    前記外側バンドを軸方向にワイプすることによって、前記外側バンドを実質的に円筒形のフランジに完全に閉じるステップと、
    前記ホイール・ディスク軸とほぼ平行に、前記周縁部に衝突することによって、前記外側バンドの周縁部を較正するステップとを含む方法。
11. 前記外側バンドを前記４５°の位置に形成するステップと同時に、前記ホイール・ディスクの軸方向中心区域が最終形状の形に形成される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記外側バンドを前記４５°の位置に形成するステップの前に、前記ホイール・ディスクの軸方向中心区域が最終形状の形に形成される、請求項１０に記載の方法。
13. 前記部分的に閉じるステップの前に、中心穴を形成し、前記窓の底部側を圧印加工するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記中心穴を、較正されたサイズおよび位置に形成するステップと、
    前記中心穴の周囲の周りに、複数のラグ・ボルト穴を形成するステップとをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記窓を形成するための形成ツールが、前記窓を圧印加工するためのカラーを有する、請求項１０に記載の方法。
16. 前記外側バンドを円筒形に向かって部分的に閉じるための前記カム型ダイが、複数の内向きに湾曲したプロファイル部分を備える、請求項１０に記載の方法。
17. 請求項１０に記載の方法に従って形成される、ホイール・ディスク。
18. 平坦なディスク・ブランクを、ホイール・ディスク軸を画成するほぼ椀形のホイール・ディスクの形に形成するステップと、
    窓形成区域に隣接するスポーク形成区域を形成するように、前記椀形のホイール・ディスクを形成するステップと、
    前記窓形成区域それぞれの内部に、窓をほぼ垂直方向に形成するステップであって、各窓が、前記ホイール・ディスクの周囲の周りの連続的な外側バンドに近接するそれぞれの外縁部を有し、前記窓が、隣接する窓間に複数のスポークを画成し、前記各窓形成区域に窓を形成している間に前記外側バンドに沿った前記窓それぞれの角度サイズが、好ましくは前記スポークそれぞれの角度サイズよりも大きいステップと、
    カム型ダイを前記外側バンドの少なくとも一部に径方向に接触させて係合させることによって、前記外側バンドを円筒形に向かって部分的に閉じるステップであって、前記カム型ダイが、係合表面を備え、前記係合表面が、前記外側バンドの波打ちを低減するように前記外側バンドの周縁部を受けるための中間水平リッジを有するステップと、
    前記ホイール・ディスクを生産するために、前記外側バンドを軸方向にワイプすることによって、前記外側バンドを実質的に円筒形のフランジに完全に閉じるステップと、
    前記ホイール・アセンブリを生産するために、前記ホイール・ディスクをホイール・リムに固定するステップとを含む、ホイール・アセンブリの形成方法。
19. 前記部分的に閉じるステップの前に、前記外側バンドを、前記ホイール軸から約４５°に向けられた位置に形成するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記外側バンドを前記４５°の位置に形成するステップと同時に、前記ホイール・ディスクの軸方向中心区域が、最終形状の形に形成される、請求項１９に記載の方法。
21. 前記外側バンドを前記４５°の位置に形成するステップの前に、前記ホイール・ディスクの軸方向中心区域が、最終形状の形に形成される、請求項１９に記載の方法。
22. 前記完全に閉じるステップの後に、前記外側バンドの周縁部に前記ホイール軸と平行に衝突することによって、前記外側バンドの周縁部を較正するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
23. 前記部分的に閉じるステップの前に、中心穴を形成し、かつ前記窓の底部側を圧印加工するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
24. 前記中心穴を、較正されたサイズおよび位置に形成するステップと、
    前記中心穴の周囲の周りに、複数のラグ・ボルト穴を形成するステップとをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記外側バンドを円筒形に向かって部分的に閉じるための前記カム型ダイが、複数の内向きに湾曲したプロファイル部分を備える、請求項１８に記載の方法。
26. 請求項１４に記載の方法に従って形成される、ホイール・アセンブリ。

Images