JP6438153B2 - ホイールディスクの製造方法、及び、ホイールディスク - Google Patents

Description

本発明は、ホイールリムと接合されてホイールを形成するホイールディスクの製造方法、及び、そのホイールディスクに関する。

従来より、自動車用ホイールとして、ホイールリムの所定の接合部位の内周面に、ホイールディスクの外周部に形成された車両内側に向けて延びるフランジ部を嵌合・溶接して得られた、所謂２ピースタイプのホイールが広く知られている（例えば、特開２００８−２３８９９０号公報を参照）。

上記公報に記載のホイールディスクでは、フランジ部が、「ホイール周方向における異なる複数の範囲に存在しホイール軸方向の長さが基本長で一定の複数の基部」と、「ホイール周方向において隣り合う前記基部の間に位置しホイール軸方向の長さが前記基本長より短い複数の窓部」と、から構成されている。このようにフランジ部に複数の窓部を設けたのは、ホイールディスクの軽量化、及び、ホイールディスク用のディスク素材を無駄なく使用するためである。

複数の窓部を有するフランジ部を備えたホイールディスクは、通常、図３に示すように、円弧状の４隅を有する略正方形状の平板のディスク素材に対して、プレス加工及び絞り加工等を複数回施すことによって形成される。特に、フランジ部は絞り加工によって形成される。この場合、ディスク素材の外縁部における４隅の円弧部分がフランジ部の基部になり、ディスク素材の外縁部における４隅以外の直線部分がフランジ部の窓部になる。

通常、ホイールディスクのホイールリムに対する接合は、ホイールリムの内周面に対して、フランジ部の複数の基部の車両内側の端面を隅肉溶接することによってなされる。フランジ部の複数の窓部は、ホイールリムに対して溶接はされない一方で、ホイールリムの内周面と接触することによって、ホイール全体としての剛性の向上に貢献する。

フランジ部の複数の窓部によるホイール全体の剛性の向上度合いを高めるためには、フランジ部の各窓部とホイールリムの内周面とが接触する面積を広くすればよい。そのためには、各窓部のホイール軸方向の長さ（特に、最小長さ）を大きくすればよい。

このため、同じ形状で同じサイズのディスク素材から、フランジ部の基部の基本長に対するフランジ部の各窓部のホイール軸方向の最小長さの割合をできるだけ大きくしたい、という要求がある。本発明は、この要求に応えるためになされたものであり、その目的は、フランジ部の基部の基本長に対するフランジの各窓部のホイール軸方向の最小長さの割合が大きくなり易いホイールディスクの製造方法、及び、そのホイールディスクを提供することにある。

本発明に係るホイールディスクは、外周部にてホイール軸方向と略平行に車両内側に向けて延びる環状のフランジ部を有する。前記フランジ部は、ホイール周方向における異なる複数の範囲に存在しホイール軸方向の長さが基本長で一定の複数の基部と、ホイール周方向において隣り合う前記基部の間に位置しホイール軸方向の長さが前記基本長より短い複数の窓部と、から構成される。

このホイールディスクの製造方法は、前記フランジ部の形成前のディスク素材の外縁部を、ホイール軸方向と略平行になるように周方向の全域に亘って車両内側に向けて折り曲げて前記フランジ部を形成するフランジ部形成工程を含む。前記フランジ部形成工程では、第１外半径の円筒外側面を有する内型の上に前記ディスク素材を同軸的に載置した状態にて、前記内型と、前記第１外半径より大きい第１内半径の円筒内側面を有し前記内型に対して同軸的且つ上方に位置する外型と、を１回のストロークで軸方向に相対的に近づけることによって、前記ディスク素材の外縁部を下方に折り曲げて前記フランジ部が形成される。

本発明に係るホイールディスクの製造方法の特徴は、前記外型の前記円筒内側面における、ホイール周方向の前記各窓部に対応する範囲、且つ、ホイール軸方向の途中位置から下端までに亘る範囲に、ホイール径方向外側に向かって窪んだ凹部が形成された、ことにある。ここにおいて、前記各凹部の内側面が、前記第１内半径より大きい第２内半径の円筒内側面の一部を構成していることが好適である。前記凹部のホイール軸方向長さは、前記基本長以上であることが好適である。

以下、説明の便宜上、内型の上にディスク素材を載置した状態にて、内型と、内型の円筒外側面の外半径より大きい内半径の円筒内側面を有し内型に対して同軸的且つ上方に位置する外型と、をホイール軸方向に相対的に近づけることによって、ホイール径方向外側に延在するディスク素材の外縁部をホイール周方向の全域に亘って下方に折り曲げる加工を、「絞り加工」と呼ぶ。また、内型の外半径と外型の内半径との間の隙間がその時点でのディスク素材の外縁部の厚さ未満の場合（即ち、ディスク素材の外縁部の厚さを強制的に小さくする塑性変形を伴う加工）を、「しごき加工」と呼ぶ。

上記構成では、具体的には、前記内型の前記第１外半径と前記外型の前記第１内半径との間のホイール径方向の隙間（第１隙間）が（フランジ部形成工程の開始直前の）前記ディスク素材の外縁部の厚さ未満とされ、前記内型の前記第１外半径と前記外型の前記第２内半径との間のホイール径方向の隙間（第２隙間）も（フランジ部形成工程の開始直前の）前記ディスク素材の外縁部の厚さ未満とされ得る。この場合を「第１の場合」と呼ぶ。

上記「第１の場合」では、フランジ部の各基部では、１回のストロークの全域に亘って「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われ、フランジ部の各窓部では、１回のストロークの前半（第２内半径の円筒内側面が加工に寄与する段階）では「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われ、１回のストロークの後半（第１内半径の円筒内側面が加工に寄与する段階）では、ディスク素材の外縁部が内型の円筒外側面に密着した状態にて「しごき加工」のみが行われる。

また、「第１隙間」が（フランジ部形成工程の開始直前の）前記ディスク素材の外縁部の厚さ以上とされ、「第２隙間」も（フランジ部形成工程の開始直前の）前記ディスク素材の外縁部の厚さ以上とされ得る。この場合を「第２の場合」と呼ぶ。

上記「第２の場合」では、フランジ部の各基部では、１回のストロークの全域に亘って「絞り加工」のみが行われ、フランジ部の各窓部では、１回のストロークの前半では「絞り加工」のみが行われる。また、後述する図１１に示すように、ディスク素材の外縁部の周方向の全域に対して「絞り加工」が行われることによって、ディスク素材の外縁部における４隅の円弧部分から同外縁部における隣接する直線部分への材料の流動が不可避的に生じる。即ち、１回のストロークの前半が終了した時点では、ディスク素材におけるフランジ部の各窓部に対応する部分の厚さが大きくなって、「第１隙間」より大きくなり得る。この結果、フランジ部の各窓部では、１回のストロークの後半では、ディスク素材の外縁部が内型の円筒外側面に密着した状態にて「しごき加工」のみが行われる。

また、「第１隙間」が（フランジ部形成工程の開始直前の）前記ディスク素材の外縁部の厚さ未満とされ、「第２隙間」が（フランジ部形成工程の開始直前の）前記ディスク素材の外縁部の厚さ以上とされ得る。この場合を「第３の場合」と呼ぶ。

上記「第３の場合」では、フランジ部の各基部では、１回のストロークの全域に亘って「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われ、フランジ部の各窓部では、１回のストロークの前半では「絞り加工」のみが行われる。１回のストロークの前半が終了した時点では、上記「第２の場合」と同様のメカニズムによって、ディスク素材におけるフランジ部の各窓部に対応する部分の厚さが「第１隙間」より大きくなり得る。この結果、フランジ部の各窓部では、１回のストロークの後半では、ディスク素材の外縁部が内型の円筒外側面に密着した状態にて「しごき加工」のみが行われる。

ここで、「絞り加工」のみが行われる場合（即ち、ディスク素材の外縁部が折り曲げられるのみで「しごき加工」が行われない場合）、「内型に対する外型の下方への移動時においてディスク素材の外縁部と外型の円筒内側面との接触面にて発生する摩擦力に起因して、折り曲げられたディスク素材の外縁部における径方向外側部分の材料の下方への流動量が同外縁部における径方向内側部分の材料の下方への流量量と比べて大きくなる現象」（以下、「偏り流動現象」と呼ぶ）が発生しない（或いは、発生し難い）。

この結果、特に、フランジ部形成工程の開始直前の平板状のディスク素材の外縁部の端面がディスク素材の厚さ方向に平行である場合、折り曲げられたディスク素材の外縁部における径方向外側部分の軸方向の長さが径方向内側部分の軸方向の長さより長くなる事態が発生しない（或いは、発生し難い）。換言すれば、ホイール軸方向に沿うように折り曲げられたディスク素材の外縁部の端面が、径方向外側部分のホイール軸方向長さが径方向内側部分のホイール軸方向長さに対して長くなるようにホイール径方向に対して傾く事態が発生しない（或いは、発生し難い）。以下、ホイール軸方向に沿うように折り曲げられたディスク素材の外縁部の端面が径方向外側部分のホイール軸方向長さが径方向内側部分のホイール軸方向長さに対して長くなるように傾く方向に関する、前記端面のホイール径方向に対する傾き角を、単に「傾き角」と呼ぶ（後述する図７〜図１０のθ１、θ２を参照）。以上より、「絞り加工」のみが行われる場合、上記「偏り流動現象」が発生しない（或いは、発生し難い）ので、「傾き角」はゼロ（或いは、ゼロ近傍の微小値）になる。

「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われる場合（即ち、ディスク素材の外縁部が折り曲げられながら「しごき加工」が行われる場合）、ディスク素材の外縁部が内型の円筒外側面に未だ密着していない状態にて「しごき加工」が行われる。従って、上記摩擦力に起因して折り曲げられたディスク素材の外縁部における径方向外側部分の材料の下方への流動が発生し易い一方で、ディスク素材の外縁部における径方向内側部分の材料も比較的自由に下方へ流動し得る。この結果、上記「偏り流動現象」は顕著には発生しない。従って、「傾き角」は比較的小さくなる。

一方、「しごき加工」のみが行われる場合、上述のように、ディスク素材の外縁部が内型の円筒外側面に既に密着した状態にて「しごき加工」が開始・実行される。従って、この場合、上記摩擦力に起因して折り曲げられたディスク素材の外縁部における径方向外側部分の材料の下方への流動が発生し易い一方で、ディスク素材の外縁部における径方向内側部分の材料の下方への流動は発生し難い。この結果、上記「偏り流動現象」が顕著に発生し易い。従って、「傾き角」は比較的大きくなる。

以上、上記「第１の場合」〜「第３の場合」の何れであっても、フランジ部の各基部では、１回のストロークの全域に亘って、「絞り加工」のみが行われる、又は、「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われる。従って、フランジ部の各基部の端面の「傾き角」は、最終的に、ゼロ、又は、比較的小さくなる。一方、フランジ部の各窓部では、１回のストロークの前半では、「絞り加工」のみが行われる、又は、「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われるので、１回のストロークの前半の終了時点では、フランジ部の各窓部の端面の「傾き角」は、ゼロ、又は、比較的小さくなる。その後、１回のストロークの後半では、「しごき加工」のみが行われる。従って、フランジ部の各窓部の端面の「傾き角」は、最終的には比較的大きくなる。

ここで、フランジ部の各窓部については、上記「傾き角」が大きいほど、フランジ部の各窓部のホイール軸方向の最小長さ（従って、各窓部とホイールリムとが接触する面積）が大きくなる傾向（即ち、ホイール全体としての剛性が向上する傾向）がある。また、フランジ部の各基部については、上記「傾き角」が小さいほど（即ち、各基部の端面とホイールリムの内周面とのなす角度が直角に近づくほど）、フランジ部の各基部の端面がホイールリムの内周面に対して隅肉溶接される際の溶接強度が大きくなる傾向がある。

以上より、上記「第１の場合」〜上記「第３の場合」の何れであっても、フランジ部の各窓部について上記「傾き角」（＝第１傾き角）が大きくなり易く、フランジ部の各基部について上記「傾き角」（＝第２傾き角）が小さくなり易いので、ホイール全体としての剛性が向上され得、且つ、フランジ部の各基部の端面がホイールリムの内周面に対して隅肉溶接される際の溶接強度が大きくされ得る。

特に、上記「第２の場合」では、フランジ部の各基部において、「しごき加工」が行われない。従って、上記「偏り流動現象」が発生しない（或いは、発生し難い）ので、「傾き角」がゼロ（或いは、ゼロ近傍の微小値）になる。従って、フランジ部の各基部の端面がホイールリムの内周面に対して隅肉溶接される際の溶接強度が最も大きくされ得る。

本発明の実施形態に係るホイールディスクのフランジ部がホイールリムに嵌合・溶接されることによって得られた自動車用ホイールの一例の縦断面図である。 図１に示すホイールディスクの斜視図である。 ディスク素材の製造方法の一例を説明するための図である。 ディスク素材に対してプレス加工及び絞り加工等が複数回施されることによって図１に示すホイールディスクが得られる際の、ディスク素材の形態変化の過程を示した図である。 フランジ部形成工程（図４の（ｄ）→（ｅ））を説明するための図である。 フランジ部形成工程にて使用される外型の一例を示す図である。 フランジ部形成工程の第１実施例におけるフランジ部の窓部及び基部のそれぞれの形態変化の過程の一例を示した図である。 フランジ部形成工程完了後におけるフランジ部の各窓部の車両内側の端面の傾き角を説明するための図である。 フランジ部形成工程完了後におけるフランジ部の各基部の車両内側の端面の傾き角を説明するための図である。 フランジ部形成工程の第２実施例におけるフランジ部の窓部及び基部のそれぞれの形態変化の過程の他の例を示した図７に対応する図である。 フランジ部形成工程においてディスク素材にて発生する材料の流動の方向を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係るホイールディスク１００、及び、ホイールディスク１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下、「車両内側（外側）」とは、自動車用ホイールを車両に装着した状態にてホイール軸方向における車両の内側（外側）を意味する。

図１は、ホイールディスク１００を用いた自動車用ホイールの一例を示す。この自動車用ホイールは、ホイールディスク１００と、ホイールリム２００と、からなる所謂２ピースタイプのホイールである。

図１に示すホイールは、ホイールリム２００のウエル部（ドロップ部）２１０の内周面に、ホイールディスク１００のフランジ部３０を嵌挿し、フランジ部３０の車両内側の端面を隅肉溶接によってウエル部２１０に接合・一体化することによって得られる。隅肉溶接には、アーク溶接、レーザー溶接等の技術が採用され得る。なお、隅肉溶接に代えて、スポット溶接が採用されてもよい。

ホイールディスク１００、及び、ホイールリム２００は、典型的には、スチール材で構成されている。ホイールリム２００は、典型的には、円筒状のリム素材に対してロール成形等を施すことによって一体成形され得る。ホイールディスク１００の製造方法については後に詳述する。

（ホイールディスク１００の構成）
図１、及び、図２に示すように、ホイールディスク１００は、ハブ取付部１０と、隆起部２０と、フランジ部３０と、からなる。

ハブ取付部１０は、ホイール軸の周りに同軸的に広がる略円盤状を呈する部分である。ハブ取付部１０には、ホイール軸と同軸的にハブ孔１１が設けられている。ハブ取付部１０の車両内側には、自動車のハブと圧着されるハブ取付面１２が設けられている。

隆起部２０は、ハブ取付部１０からホイール周方向の全域に亘ってホイール径方向外側に向けて連続する環状部分であり、ホイール周方向の全域に亘って車両外側に向けて隆起している。隆起部２０のホイール径方向における外側の傾斜面には、複数の飾り孔２１がホイール周方向にて均等の間隔をもって形成されている。

フランジ部３０は、隆起部２０のホイール径方向外側の外縁部からホイール周方向の全域に亘って車両内側に向けて延びる環状のフランジ部分であり、ホイールディスク１００の外周を構成している。

図２に示すように、フランジ部３０は、複数の（本例では、４つの）基部３１と、複数の（本例では、４つの）窓部３２と、から構成されている。複数の基部３１は、ホイール周方向にて均等の間隔をもって位置し、各窓部３２が、隣り合う基部３１の間に位置している。

各基部３１の車両内側端面のホイール軸方向位置は一定である。即ち、各基部３１のホイール軸方向の長さは、基本長Ｌ１（図２を参照）で一定である。各窓部３２の車両内側端面は、車両外側に向けて円弧状に窪んでいる。即ち、各窓部３２のホイール軸方向長さは基本長Ｌ１より短い。各窓部３２のホイール軸方向の最小長さをＬ２（図２を参照）とする。

（ホイールディスク１００の製造方法）
ホイールディスク１００は、図３に示す板状のディスク素材Ｗに対して、プレス加工及び絞り加工等を複数回施すことによって形成される。このディスク素材Ｗは、円弧状の４隅を有する略正方形状の平板である。例えば、図３に示すように、長板状のスチール平板に対して打ち抜き加工を施すことによって、ディスク素材Ｗが得られ得る。

このディスク素材Ｗの場合、ディスク素材Ｗの外縁部における４隅の円弧部分（後述する図１１のＷ１を参照）が、後にフランジ部３０の基部３１になり、ディスク素材Ｗの外縁部における４隅以外の直線部分（図１１のＷ２を参照）が、後にフランジ部３０の窓部３２になる。

ホイールディスク１００のホイールリム２００に対する接合は、ホイールリム２００（より正確には、ウエル部２１０）の内周面に対して、フランジ部３０の複数の基部３１の車両内側の端面を隅肉溶接することによってなされる。フランジ部３０の複数の窓部３２は、ホイールリム２００に対して溶接はされない一方で、ホイールリム２００（より正確には、ウエル部２１０）の内周面と接触することによって、ホイール全体としての剛性の向上に貢献する。

図４は、ディスク素材Ｗに対してプレス加工及び絞り加工等が複数回施されることによって、ホイールディスク１００が得られる際の、ディスク素材Ｗの形態変化の過程の一例を示す。先ず、図４（ａ）→図４（ｂ）では、周知のプレス加工及び絞り加工によって、ハブ取付部１０、及び、ハブ孔１１の基になる略四角状のハブ基孔１１ａが形成される。

図４（ｂ）→図４（ｃ）では、周知の絞り加工によって、隆起部２０が形成される。図４（ｃ）→図４（ｄ）では、周知のプレス加工によって、ハブ孔１１の基になる円形のハブ基孔１１ｂが形成される。

図４（ｄ）→図４（ｅ）では、周知の絞り加工によって、ハブ基孔１１ｂの周囲が上方に（車両外側に）向けて環状に折り曲げられてハブ孔１１が形成される。また、フランジ部形成工程によって、ディスク素材の外縁部が下方に（車両内側に）向けて環状に折り曲げられて、フランジ部３０が形成される。

以下、フランジ部形成工程の開始直前のディスク素材Ｗを、ディスク素材ＷＡと呼び、フランジ部形成工程の終了直後のディスク素材Ｗを、ディスク素材ＷＢと呼ぶ（図４（ｄ）、図４（ｅ）を参照）。フランジ部形成工程については、後に詳述する。

図４（ｅ）→図４（ｆ）では、周知のプレス加工によって、複数の飾り孔２１が形成される。これにより、ホイールディスク１００が完成する。

（フランジ部形成工程）
先ず、図５を参照しながら、フランジ部形成工程の概要について説明する。フランジ部形成工程では、先ず、第１外半径ｒ１の円筒外側面ＤＳを有する内型Ｄと、内型Ｄの上に同軸的に上下動可能に配置されたフロートダイＦと、によって、ディスク素材ＷＡが挟持される。この状態では、ディスク素材ＷＡの外縁部が、ホイール周方向の全周に亘ってホイール径方向外側に向けてはみ出している。

ついで、この状態にて、第１外半径ｒ１より大きい第１内半径Ｒ１の円筒内側面ＰＳを有する外型Ｐを、フロートダイＦの外周面に沿って、内型Ｄに対して同軸的に、上方から下方に向けて１回のストロークで進行させる。これにより、ディスク素材ＷＡの外縁部が、ホイール周方向の全域に亘って、円筒内側面ＰＳに倣って下方に（車両内側に）折り曲げられて、フランジ部３０が形成される（即ち、ディスク素材ＷＢが得られる）。

ここで、フランジ部形成工程の特徴は、外型Ｐの円筒内側面ＰＳの形状にある。具体的には、図６に示すように、外型Ｐの円筒内側面ＰＳ（第１内半径Ｒ１を有する）には、ホイール周方向の各窓部３２（図１１に示すディスク素材Ｗの直線部分Ｗ２）に対応する範囲、且つ、ホイール軸方向の途中位置から下端までに亘る範囲において、ホイール径方向外側に向かって窪んだ凹部Ｋがそれぞれ形成されている。

各凹部Ｋの内側面は、第１内半径Ｒ１より大きい第２内半径Ｒ２の円筒内側面の一部を構成している。各凹部Ｋのホイール軸方向長さＬ３（図６を参照）は、基本長Ｌ１（図２を参照）以上である。

以下、説明の便宜上、内型Ｄの上にディスク素材を載置した状態にて、内型Ｄと外型Ｐとをホイール軸方向に相対的に近づけることによって、ホイール径方向外側に延在するディスク素材の外縁部をホイール周方向の全域に亘って下方に（車両内側に）折り曲げる加工を、「絞り加工」と呼ぶ。また、内型Ｄの外半径と外型Ｐの内半径との間の隙間がその時点でのディスク素材の外縁部の厚さ未満の場合（即ち、ディスク素材の外縁部の厚さを強制的に小さくする塑性変形を伴う加工）を、「しごき加工」と呼ぶ。

内型Ｄの第１外半径ｒ１と外型Ｐの第１内半径Ｒ１との間のホイール径方向の隙間（以下、「第１隙間」と呼ぶ）（Ｒ１−ｒ１）は、フランジ部形成工程の開始直前のディスク素材ＷＡの外縁部の厚さＴ未満に設定され、且つ、内型Ｄの第１外半径ｒ１と外型Ｐの第２内半径Ｒ２との間のホイール径方向の隙間（以下、「第２隙間」と呼ぶ）（Ｒ２−ｒ１）も、ディスク素材ＷＡの外縁部の厚さＴ未満に設定されている（Ｒ１−ｒ１＜Ｔ、Ｒ２−ｒ１＜Ｔ）。

図７の（ａ２）→（ｂ２）→（ｃ２）に示すように、フランジ部３０の各基部３１では、１回のストロークの全域に亘って、第１内半径Ｒ１の円筒内側面ＰＳと、第１外半径ｒ１の円筒外側面ＤＳと、が加工に寄与する。従って、フランジ部の各基部３１では、１回のストロークの全域に亘って、「絞り加工」と「しごき加工」が同時に進行していく。

図７の（ａ１）→（ｂ１）→（ｃ１）に示すように、フランジ部３０の各窓部３２では、１回のストロークの前半にて、第２内半径Ｒ２の円筒内側面と、第１外半径ｒ１の円筒外側面ＤＳと、が加工に寄与し、１回のストロークの後半にて、第１内半径Ｒ１の円筒内側面ＰＳと、第１外半径ｒ１の円筒外側面ＤＳと、が加工に寄与する。従って、フランジ部３０の各窓部３２では、１回のストロークの前半では、「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われ、１回のストロークの後半では、ディスク素材の外縁部が内型Ｄの円筒外側面ＤＳに密着した状態にて「しごき加工」のみが行われる。

ここで、「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われる場合（即ち、ディスク素材の外縁部が折り曲げられながら「しごき加工」が行われる場合）、ディスク素材の外縁部が内型Ｄの円筒外側面ＤＳに未だ密着していない状態にて「しごき加工」が行われる（図７の（ａ２）→（ｂ２）→（ｃ２）、並びに、図７の（ａ１）→（ｂ１））。従って、内型Ｄに対する外型Ｐの下方への移動の際においてディスク素材の外縁部と外型Ｐの円筒内側面との接触面にて発生する摩擦力に起因して、折り曲げられたディスク素材の外縁部における径方向外側部分の材料の下方への流動が発生し易い一方で、ディスク素材の外縁部における径方向内側部分の材料も比較的自由に下方へ流動し得る。この結果、「上記摩擦力に起因して、折り曲げられたディスク素材の外縁部におけるホイール径方向外側部分の材料の下方への流動量が同外縁部における径方向内側部分の材料の下方への流量量と比べて大きくなる現象」が顕著には発生しない。以下、説明の便宜上、この現象を「偏り流動現象」と呼ぶ。

この結果、特に、フランジ部形成工程の開始直前のディスク素材ＷＡの外縁部の端面がディスク素材ＷＡの厚さ方向に平行である場合、折り曲げられたディスク素材の外縁部における径方向外側部分の軸方向の長さが径方向内側部分の軸方向の長さより長くなる事態が顕著には発生しない。換言すれば、ホイール軸方向に沿うように折り曲げられたディスク素材の外縁部の端面が、径方向外側部分のホイール軸方向長さが径方向内側部分のホイール軸方向長さに対して長くなるようにホイール径方向に対して傾く事態が顕著には発生しない。以下、ホイール軸方向に沿うように折り曲げられたディスク素材の外縁部の端面が径方向外側部分のホイール軸方向長さが径方向内側部分のホイール軸方向長さに対して長くなるように傾く方向に関する、前記端面のホイール径方向に対する傾き角（図７のθ１、θ２を参照）を、単に「傾き角」と呼ぶ。上述のように、「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われる場合、上記「偏り流動現象」が顕著には発生しないので、「傾き角」は比較的小さくなる。

以上より、フランジ部３０の各基部３１では、１回のストロークの全域に亘って、「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われるので、上記「偏り流動現象」が顕著には発生しない。従って、各基部３１の端面の「傾き角」は比較的小さくなる（図７のθ２を参照）。

一方、「しごき加工」のみが行われる場合、上述のように、ディスク素材の外縁部が内型Ｄの円筒外側面ＤＳに既に密着した状態にて「しごき加工」が開始・実行される（図７の（ｂ１）→（ｃ１））。従って、この場合、上記摩擦力に起因して折り曲げられたディスク素材の外縁部における径方向外側部分の材料の下方への流動が発生し易い一方で、ディスク素材の外縁部における径方向内側部分の材料の下方への流動は発生し難い。この結果、上記「偏り流動現象」が顕著に発生し易い。従って、「傾き角」は比較的大きくなる。

以上より、フランジ部３０の各窓部３２では、１回のストロークの前半では、各基部３１と同様に「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われるので、１回のストロークの前半の終了時点では、各窓部３２の端面の「傾き角」は比較的小さくなる。その後、１回のストロークの後半では、「しごき加工」のみが行われるので、各窓部３２の端面の「傾き角」は、最終的には比較的大きくなる（図７のθ１を参照）。ここで、θ１は前記「第１傾き角」に対応し、θ２は前記「第２傾き角」に対応している。

（作用・効果）
図８は、ホイールディスク１００のフランジ部３０（窓部３２）がホイールリム２００（ウエル部２１０）に接合された状態における、各窓部３２とホイールリム２００（ウエル部２１０）との接触状態を示す。図８において、各窓部３２の端面の「傾き角」がゼロの場合が２点鎖線で示され、この「傾き角」がゼロの場合と材料の総量（総体積）が同じ場合において「傾き角」がゼロより大きい場合が実線で示されている。

図８から理解できるように、フランジ部３０の各窓部３２について、窓部３２の端面の「傾き角」θ１がゼロの場合と比べて、「傾き角」θ１がゼロより大きい場合、その窓部３２のホイール軸方向の最小長さ（図２のＬ２を参照）が値Ｈだけ大きくなる。加えて、「傾き角」θ１が大きいほど、値Ｈがより大きくなるので、その窓部３２のホイール軸方向の最小長さ（図２のＬ２を参照）（従って、窓部３２とホイールリム２００とが接触する面積）がより大きくなる。従って、ホイール全体としての剛性が向上する傾向がある。

図９は、ホイールディスク１００のフランジ部３０（基部３１）がホイールリム２００（ウエル部２１０）に接合された状態における、各基部３１の端面がホイールリム２００（ウエル部２１０）の内周面に対して隅肉溶接された状態を示す。

フランジ部３０の各基部３１については、基部３１の端面の「傾き角」θ２が小さいほど（即ち、基部３１の端面とホイールリム２００の内周面とのなす角度が直角に近づくほど）、基部３１の端面がホイールリム２００の内周面に対して隅肉溶接される際の溶接強度が大きくなる傾向がある。

これらの点に関し、上記実施形態では、フランジ部３０の各窓部３２の端面について「傾き角」θ１が大きくなり易く、フランジ部３０の各基部３１の端面について「傾き角」θ２が小さくなり易い。従って、上記実施形態によれば、ホイール全体としての剛性が向上され得、且つ、フランジ部３０の各基部３１の端面がホイールリム２００の内周面に対して隅肉溶接される際の溶接強度が大きくされ得る。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

即ち、上記実施形態では、「第１隙間」（Ｒ１−ｒ１）がディスク素材ＷＡの外縁部の厚さＴ未満に設定され、且つ、「第２隙間」（Ｒ２−ｒ１）も、ディスク素材ＷＡの外縁部の厚さＴ未満に設定されているが（Ｒ１−ｒ１＜Ｔ、Ｒ２−ｒ１＜Ｔ）、「第１隙間」（Ｒ１−ｒ１）がディスク素材ＷＡの外縁部の厚さＴ以上とされ、「第２隙間」（Ｒ２−ｒ１）もディスク素材ＷＡの外縁部の厚さＴ以上に設定され得る（Ｒ１−ｒ１≧Ｔ、Ｒ２−ｒ１≧Ｔ、第１変形例）。

この第１変形例では、図１０の（ａ２）→（ｂ２）→（ｃ２）に示すように、フランジ部３０の各基部３１では、１回のストロークの全域に亘って、「絞り加工」のみが行われる。ここで、「絞り加工」のみが行われる場合（即ち、ディスク素材の外縁部が折り曲げられるのみで「しごき加工」が行われない場合）、上記「偏り流動現象」が発生しない（或いは、発生し難い）。この結果、各基部３１の端面の「傾き角」は、ゼロ（或いは、ゼロ近傍の微小値）になる（図１０のθ２を参照）。

一方、図１０の（ａ１）→（ｂ１）→（ｃ１）に示すように、フランジ部３０の各窓部３２では、１回のストロークの前半では「絞り加工」のみが行われる。ただし、図１１に示すように、ディスク素材Ｗ（ＷＡ）の外縁部の周方向の全域に対して「絞り加工」が行われることによって、ディスク素材Ｗ（ＷＡ）の外縁部における４隅の円弧部分Ｗ１から同外縁部における隣接する直線部分Ｗ２への材料の流動が不可避的に生じる。即ち、１回のストロークの前半が終了した時点では、ディスク素材におけるフランジ部３０の各窓部３２に対応する部分の厚さが大きくなって、「第１隙間」より大きくなり得る。この結果、フランジ部３０の各窓部３２では、１回のストロークの後半では、ディスク素材の外縁部が内型Ｄの円筒外側面ＤＳに密着した状態にて「しごき加工」のみが行われる。

以上より、第１変形例では、フランジ部３０の各窓部３２では、１回のストロークの前半では、各基部３１と同様に「絞り加工」のみが行われるので、１回のストロークの前半の終了時点では、各窓部３２の端面の「傾き角」はゼロ（或いは、ゼロ近傍の微小値）になる。その後、１回のストロークの後半では、「しごき加工」のみが行われるので、各窓部３２の端面の「傾き角」は、最終的には比較的大きくなる（図１０のθ１を参照）。

このように、この第１変形例においても、上記実施形態と同様、フランジ部３０の各窓部３２の端面について「傾き角」θ１が大きくなり易く、フランジ部３０の各基部３１の端面について「傾き角」θ２が小さくなり易い。従って、ホイール全体としての剛性が向上され得、且つ、フランジ部３０の各基部３１の端面がホイールリム２００の内周面に対して隅肉溶接される際の溶接強度が大きくされ得る。

加えて、この第１変形例では、フランジ部３０の各基部３１において、「しごき加工」が行われない。従って、上記「偏り流動現象」が発生しない（或いは、発生し難い）ので、各基部３１の端面の「傾き角」θ２がゼロ（或いは、ゼロ近傍の微小値）になる。従って、フランジ部３０の各基部３１の端面がホイールリム２００の内周面に対して隅肉溶接される際の溶接強度が最も大きくされ得る。

また、「第１隙間」（Ｒ１−ｒ１）がディスク素材ＷＡの外縁部の厚さＴ未満とされ、「第２隙間」（Ｒ２−ｒ１）がディスク素材ＷＡの外縁部の厚さＴ以上に設定され得る（Ｒ１−ｒ１＜Ｔ、Ｒ２−ｒ１≧Ｔ、第２変形例）。

この第２変形例では、フランジ部３０の各基部３１では、１回のストロークの全域に亘って「絞り加工」と「しごき加工」が同時に行われる。従って、上記実施形態と同様、上記「偏り流動現象」が顕著には発生しないので、各基部３１の端面の「傾き角」は比較的小さくなる。

一方、フランジ部３０の各窓部３２では、１回のストロークの前半では「絞り加工」のみが行われる。しかしながら、１回のストロークの前半が終了した時点では、第１変形例の場合と同様のメカニズムによって、ディスク素材におけるフランジ部３０の各窓部３２に対応する部分の厚さが「第１隙間」（Ｒ１−ｒ１）より大きくなり得る。この結果、フランジ部３０の各窓部３２では、１回のストロークの後半では、ディスク素材の外縁部が内型Ｄの円筒外側面ＤＳに密着した状態にて「しごき加工」のみが行われる。従って、各窓部３２の端面の「傾き角」は、最終的には比較的大きくなる。

このように、この第２変形例においても、上記実施形態と同様、フランジ部３０の各窓部３２の端面について「傾き角」θ１が大きくなり易く、フランジ部３０の各基部３１の端面について「傾き角」θ２が小さくなり易い。従って、ホイール全体としての剛性が向上され得、且つ、フランジ部３０の各基部３１の端面がホイールリム２００の内周面に対して隅肉溶接される際の溶接強度が大きくされ得る。

また、上記実施形態では、内型Ｄに対して外型Ｐを軸方向に相対的に近づけるために、内型Ｄを固定して外型Ｐを下降させているが、外型Ｐを固定して内型Ｄを上昇させてもよいし、外型Ｐを下降させつつ内型Ｄを上昇させてもよい。

また、上記実施形態では、外型Ｐの円筒内側面ＰＳに形成された各凹部Ｋの内側面が、第１内半径Ｒ１より大きい第２内半径Ｒ２の円筒内側面の一部を構成しているが、各凹部Ｋの内側面が、円筒内側面ＰＳに対してホイール径方向外側に向かって窪んでいる限りにおいて、各凹部Ｋの内側面がどのような形状を呈していてもよい。

１００…ホイールディスク、２００…ホイールリム、１０…ハブ取付部、２０…隆起部、３０…フランジ部、３１…基部、３２…窓部、Ｐ…外型、Ｄ…内型、Ｋ…凹部

Claims (7)

1. 外周部にてホイール軸方向と略平行に車両内側に向けて延びる環状のフランジ部を有するホイールディスクであって、前記フランジ部が、ホイール周方向における異なる複数の範囲に存在しホイール軸方向の長さが基本長で一定の複数の基部と、ホイール周方向において隣り合う前記基部の間に位置しホイール軸方向の長さが前記基本長より短い複数の窓部と、からなるホイールディスクの製造方法であって、前記フランジ部の形成前のディスク素材の外縁部を、ホイール軸方向と略平行になるように周方向の全域に亘って車両内側に向けて折り曲げて前記フランジ部を形成するフランジ部形成工程を含むホイールディスクの製造方法であり、
   前記フランジ部形成工程では、
   第１外半径の円筒外側面を有する内型の上に前記ディスク素材を同軸的に載置した状態にて、前記内型と、前記第１外半径より大きい第１内半径の円筒内側面を有し前記内型に対して同軸的且つ上方に位置する外型と、を１回のストロークで軸方向に相対的に近づけることによって、前記ディスク素材の外縁部を下方に折り曲げて前記フランジ部が形成され、
   前記外型の前記円筒内側面における、ホイール周方向の前記各窓部に対応する範囲、且つ、ホイール軸方向の途中位置から下端までに亘る範囲には、ホイール径方向外側に向かって窪んだ凹部が形成された、ホイールディスクの製造方法。
2. 請求項１に記載のホイールディスクの製造方法において、
   前記各凹部の内側面は、前記第１内半径より大きい第２内半径の円筒内側面の一部を構成している、ホイールディスクの製造方法。
3. 請求項２に記載のホイールディスクの製造方法において、
   前記内型の前記第１外半径と前記外型の前記第１内半径との間のホイール径方向の隙間は前記ディスク素材の外縁部の厚さ未満であり、前記内型の前記第１外半径と前記外型の前記第２内半径との間のホイール径方向の隙間も前記ディスク素材の外縁部の厚さ未満である、ホイールディスクの製造方法。
4. 請求項２に記載のホイールディスクの製造方法において、
   前記内型の前記第１外半径と前記外型の前記第１内半径との間のホイール径方向の隙間は前記ディスク素材の外縁部の厚さ以上であり、前記内型の前記第１外半径と前記外型の前記第２内半径との間のホイール径方向の隙間も前記ディスク素材の外縁部の厚さ以上である、ホイールディスクの製造方法。
5. 請求項２に記載のホイールディスクの製造方法において、
   前記内型の前記第１外半径と前記外型の前記第１内半径との間のホイール径方向の隙間は前記ディスク素材の外縁部の厚さ未満であり、前記内型の前記第１外半径と前記外型の前記第２内半径との間のホイール径方向の隙間は前記ディスク素材の外縁部の厚さ以上である、ホイールディスクの製造方法。
6. 外周部にてホイール軸方向と略平行に車両内側に向けて延びる環状のフランジ部を有するホイールディスクであって、前記フランジ部が、ホイール周方向における異なる複数の範囲に存在しホイール軸方向の長さが基本長で一定の複数の基部と、ホイール周方向において隣り合う前記基部の間に位置しホイール軸方向の長さが前記基本長より短い複数の窓部と、からなるホイールディスクであり、
   前記フランジ部の各窓部の車両内側の端面が、ホイール径方向外側部分がホイール径方向内側部分に対してより車両内側に位置するようにホイール径方向に対して第１傾き角だけ傾き、前記フランジ部の各基部の車両内側の端面が、ホイール径方向外側部分がホイール径方向内側部分に対してより車両内側に位置するようにホイール径方向に対して第２傾き角だけ傾き、前記第１傾き角が前記第２傾き角より大きい、ホイールディスク。
7. 外周部にてホイール軸方向と略平行に車両内側に向けて延びる環状のフランジ部を有するホイールディスクであって、前記フランジ部が、ホイール周方向における異なる複数の範囲に存在しホイール軸方向の長さが基本長で一定の複数の基部と、ホイール周方向において隣り合う前記基部の間に位置しホイール軸方向の長さが前記基本長より短い複数の窓部と、からなるホイールディスクであり、
   前記フランジ部の各窓部の車両内側の端面が、ホイール径方向外側部分がホイール径方向内側部分に対してより車両内側に位置するようにホイール径方向に対して傾き、前記フランジ部の各基部の車両内側の端面が、ホイール径方向に平行である、ホイールディスク。

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