JPH10225825A - アルミホイールの強度増強法 - Google Patents
アルミホイールの強度増強法Info
- Publication number
- JPH10225825A JPH10225825A JP2912597A JP2912597A JPH10225825A JP H10225825 A JPH10225825 A JP H10225825A JP 2912597 A JP2912597 A JP 2912597A JP 2912597 A JP2912597 A JP 2912597A JP H10225825 A JPH10225825 A JP H10225825A
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- JP
- Japan
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- roller
- lathe
- reverse
- support bar
- spoke
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- Pending
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミホイールの疲労強度を増強し，アルミ
ホイールの軽量化を画るとともに，加工工数を減らす。 【解決手段】 アルミホイールスポークの裏リブの応力
の高い部分を旋盤で切削加工後，アルミホイールを回転
させたままの状態で，ローラで加圧加工して残留圧縮応
力を付加する。
ホイールの軽量化を画るとともに，加工工数を減らす。 【解決手段】 アルミホイールスポークの裏リブの応力
の高い部分を旋盤で切削加工後，アルミホイールを回転
させたままの状態で，ローラで加圧加工して残留圧縮応
力を付加する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は，自動車用のアルミ
ホイールを鋳造または鍛造で製造する場合，アルミホイ
ールの軽量化をはかるために，材料強度の増強をはかる
ためのもので，一般的に応力の一番高いスポーク裏面の
ハブ取付面に近い部分をローラ加圧によって残留圧縮応
力を付加してアルミホイールの疲労強度を増強しようと
するものである。
ホイールを鋳造または鍛造で製造する場合，アルミホイ
ールの軽量化をはかるために，材料強度の増強をはかる
ためのもので，一般的に応力の一番高いスポーク裏面の
ハブ取付面に近い部分をローラ加圧によって残留圧縮応
力を付加してアルミホイールの疲労強度を増強しようと
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は残留圧縮応力を付加するためにシ
ョットブラストが用いられていた。この場合，アルミホ
イールのスポークの裏面を旋盤により機械加工した後，
ショットブラストをかけ，その後，アルミホイールの表
面を旋盤等により機械加工をしていた。
ョットブラストが用いられていた。この場合，アルミホ
イールのスポークの裏面を旋盤により機械加工した後，
ショットブラストをかけ，その後，アルミホイールの表
面を旋盤等により機械加工をしていた。
【０００３】したがって，ショットブラストは機械加工
と機械加工の間に別工程で行う必要があり，工程数が増
加するとともに，アルミホイール表面に付着あるいはボ
ルト穴などのくぼみに残ったショット粉が次工程の切削
液の中に入ることがあり，これが循環して機械の故障の
原因となり，消耗を早めていた。
と機械加工の間に別工程で行う必要があり，工程数が増
加するとともに，アルミホイール表面に付着あるいはボ
ルト穴などのくぼみに残ったショット粉が次工程の切削
液の中に入ることがあり，これが循環して機械の故障の
原因となり，消耗を早めていた。
【０００４】また，ローラ加圧による残留圧縮応力付加
は公知の技術であるが，アルミホイールの製造工程にお
いて切削を行った旋盤で引続いてローラ加圧を行うこと
は従来実施されていなかった。
は公知の技術であるが，アルミホイールの製造工程にお
いて切削を行った旋盤で引続いてローラ加圧を行うこと
は従来実施されていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】アルミホイールの軽量
化を行うためには，材料の強度アップは是非必要であ
り，作業を容易にし，コストを引下げるためには，加工
の工程数を少なくしなければならない。
化を行うためには，材料の強度アップは是非必要であ
り，作業を容易にし，コストを引下げるためには，加工
の工程数を少なくしなければならない。
【０００６】しかし，スポーク裏部強度増強は必要であ
り，工程数を増やすことなく，故障を防止するために，
ショットブラスト以外で強度増強をはかる必要がある。
り，工程数を増やすことなく，故障を防止するために，
ショットブラスト以外で強度増強をはかる必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では，この課題を
解決するために，アルミホイールの裏面の機械加工完了
後，同じ機械で，切削刃具の代りに小さいローラを取付
けてスポーク裏などの応力の高い部分をローラ加圧して
材料強度増強を行うようにした。したがって，ショット
ブラスト工程をなくすことにより，工程数は少なくな
り，ローラ加圧によりショットブラストよりバラツキの
ない安定した残留圧縮応力付加ができる。
解決するために，アルミホイールの裏面の機械加工完了
後，同じ機械で，切削刃具の代りに小さいローラを取付
けてスポーク裏などの応力の高い部分をローラ加圧して
材料強度増強を行うようにした。したがって，ショット
ブラスト工程をなくすことにより，工程数は少なくな
り，ローラ加圧によりショットブラストよりバラツキの
ない安定した残留圧縮応力付加ができる。
【０００８】
【作用】アルミホイール１の破壊は，一般的に，図５に
示すような曲げ荷重の繰返しによって，スポーク裏部１
ｃ，特に，内周側の部分１ｆに発生する。この場合，圧
縮応力よりも引張応力の影響が大きく，引張応力を小さ
くすることにより，疲労強度が増強されることは公知の
事実である。なお，図５は回転曲げ試験で，矢印で示す
ように，一方向に引張荷重をかけている状態を示す。
示すような曲げ荷重の繰返しによって，スポーク裏部１
ｃ，特に，内周側の部分１ｆに発生する。この場合，圧
縮応力よりも引張応力の影響が大きく，引張応力を小さ
くすることにより，疲労強度が増強されることは公知の
事実である。なお，図５は回転曲げ試験で，矢印で示す
ように，一方向に引張荷重をかけている状態を示す。
【０００９】ローラ加圧を行うことにより，図６に示す
ように，スポーク裏部１ｃの表面に残留圧縮応力が発生
する。一般的にその値は２〜３ｋｇ／ｍｍ2 である。こ
の部分に曲げによる引張応力Ｓ0 が発生するとき，その
合成引張応力Ｓ1 は，ローラ加圧を行わないときに比較
して２〜３ｋｇ／ｍｍ2 低下し，図７に示すように破壊
するまでの荷重繰返し回数は増加する。
ように，スポーク裏部１ｃの表面に残留圧縮応力が発生
する。一般的にその値は２〜３ｋｇ／ｍｍ2 である。こ
の部分に曲げによる引張応力Ｓ0 が発生するとき，その
合成引張応力Ｓ1 は，ローラ加圧を行わないときに比較
して２〜３ｋｇ／ｍｍ2 低下し，図７に示すように破壊
するまでの荷重繰返し回数は増加する。
【００１０】この加圧加工におけるローラの形状の影響
について，図２，図４および次式によって説明する。図
１，図２は取付面にローラが押付けられた状態を示す。
ローラ表面が球面の場合，半径をｒとし，最大接触圧力
をｐmax とすると，
について，図２，図４および次式によって説明する。図
１，図２は取付面にローラが押付けられた状態を示す。
ローラ表面が球面の場合，半径をｒとし，最大接触圧力
をｐmax とすると，
【００１１】
【数１】ｐmax ＝３Ｆ／２πａ2 ａ＝｛（３／４）ＫＦｒ｝1/3 δ＝｛（９／１６）Ｋ2 Ｆ2 ｒ｝1/3 Ｆ＝（９π3 ／５４）Ｋ2 ｒ2 ｐmax 3
【００１２】ここで，Ｋはアルミホイールとローラの材
質によって決まる値，ａは接触面円の半径，δは接触部
の深さ，Ｆは加圧力である。実際に使用するローラの当
り面は球面ではなく，計算は複雑になるが，ローラの半
径をｒ1 ，幅方向の曲率をｒ2 とすると，近似的には次
式のようになるので，これで計算すると，便利である。
質によって決まる値，ａは接触面円の半径，δは接触部
の深さ，Ｆは加圧力である。実際に使用するローラの当
り面は球面ではなく，計算は複雑になるが，ローラの半
径をｒ1 ，幅方向の曲率をｒ2 とすると，近似的には次
式のようになるので，これで計算すると，便利である。
【００１３】
【数２】 Ｆ＝（９π3 ／５４）Ｋ2 ｒ1 ｒ2 ｐmax 3
【００１４】このようなローラを用いることにより，小
さい力でローラ加圧加工ができるので，旋盤での切削加
工に引続いて同一工程で加工することができ，工程の短
縮ができる。
さい力でローラ加圧加工ができるので，旋盤での切削加
工に引続いて同一工程で加工することができ，工程の短
縮ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１，図２，図４は本発明を実施
するための装置の１実施例を示す図面である。２は被加
工物であるアルミホイールで，旋盤のチャック１に取付
けられ図１に矢印で示すように旋回する。３はそのアル
ミホイール２のスポークの裏リブ面である。４は裏リブ
面３を加圧転動加工するローラで，ベヤリング５を介し
て軸６に支持されており，その軸６は先端が二股になっ
ている支持棒７に取付けられている。
するための装置の１実施例を示す図面である。２は被加
工物であるアルミホイールで，旋盤のチャック１に取付
けられ図１に矢印で示すように旋回する。３はそのアル
ミホイール２のスポークの裏リブ面である。４は裏リブ
面３を加圧転動加工するローラで，ベヤリング５を介し
て軸６に支持されており，その軸６は先端が二股になっ
ている支持棒７に取付けられている。
【００１６】ローラ４を適当な力で裏リブ面３である加
工面に押付けるために，図２に示すように，支持棒７は
支持棒ホルダ８の間にスプリング９を設置し，方向を維
持するためのキー１０を介してナット１１で支持棒ホル
ダ８に取付けられている。さらに，支持棒ホルダ８は旋
盤の切削用バイトと同様に刃物取付金具１２を介して図
示されていない旋盤の刃物台に取付けられる。裏リブ面
３の旋盤による旋削が完了すると刃物台を旋回して切削
刃物の代りに加圧ローラ４を作用させる。図１中，矢印
Ｆは加圧方向を示す。
工面に押付けるために，図２に示すように，支持棒７は
支持棒ホルダ８の間にスプリング９を設置し，方向を維
持するためのキー１０を介してナット１１で支持棒ホル
ダ８に取付けられている。さらに，支持棒ホルダ８は旋
盤の切削用バイトと同様に刃物取付金具１２を介して図
示されていない旋盤の刃物台に取付けられる。裏リブ面
３の旋盤による旋削が完了すると刃物台を旋回して切削
刃物の代りに加圧ローラ４を作用させる。図１中，矢印
Ｆは加圧方向を示す。
【００１７】一般に，旋削にはＮＣ旋盤が用いられるの
で，加圧ローラ４の押付寸法も数値制御を行うが，その
設定位置はローラ４が裏リブ面３に接触する位置よりわ
ずかに押込み，スプリング９が作用する位置とすること
により，安定した荷重で加圧転動加工できる。このため
に，スプリング９は無負荷時に目標に近い荷重になるよ
うに取付けておく。
で，加圧ローラ４の押付寸法も数値制御を行うが，その
設定位置はローラ４が裏リブ面３に接触する位置よりわ
ずかに押込み，スプリング９が作用する位置とすること
により，安定した荷重で加圧転動加工できる。このため
に，スプリング９は無負荷時に目標に近い荷重になるよ
うに取付けておく。
【００１８】この状態を図２，図３で説明する。ローラ
４の半径をｒ1 ，ローラ４の幅方向の曲率をｒ2 とする
と，ローラ加圧力（スプリング力）Ｆ＝（９π3 ／５
４）Ｋ2 ｒ1 ｒ2 ｐmax 3 。スプリング９を締込んでい
ない図２（ａ）に示す状態および図３の（ａ）点の状態
から，目標とするスプリング力Ｆを得るためにナット１
１をＳだけ締込んだ図２（ｂ）に示す状態のＧ点を図３
（ｂ）に示す。この状態で旋盤に取付ける。ローラ加工
を行うときは，図２（ｃ）および図３の（ｃ），図４
（ａ），（ｂ）に示すように，更にΔＳだけ変形させて
加工するようにＮＣプログラムを設定すると，被加工物
２の寸法が少し異なってもΔＳの範囲内であれば安定し
たスプリング力を得ることができ，加圧転動加工を行
う。
４の半径をｒ1 ，ローラ４の幅方向の曲率をｒ2 とする
と，ローラ加圧力（スプリング力）Ｆ＝（９π3 ／５
４）Ｋ2 ｒ1 ｒ2 ｐmax 3 。スプリング９を締込んでい
ない図２（ａ）に示す状態および図３の（ａ）点の状態
から，目標とするスプリング力Ｆを得るためにナット１
１をＳだけ締込んだ図２（ｂ）に示す状態のＧ点を図３
（ｂ）に示す。この状態で旋盤に取付ける。ローラ加工
を行うときは，図２（ｃ）および図３の（ｃ），図４
（ａ），（ｂ）に示すように，更にΔＳだけ変形させて
加工するようにＮＣプログラムを設定すると，被加工物
２の寸法が少し異なってもΔＳの範囲内であれば安定し
たスプリング力を得ることができ，加圧転動加工を行
う。
【００１９】
【発明の効果】本発明の方法を用いることにより，アル
ミニウム合金の鋳造品製のアルミホイールの引張応力の
大きいスポークの裏リブ表面の応力を低くすることが可
能となり，自動車の軽量化に貢献するとともに，加工工
程の短縮によって大幅なコストダウンができる。
ミニウム合金の鋳造品製のアルミホイールの引張応力の
大きいスポークの裏リブ表面の応力を低くすることが可
能となり，自動車の軽量化に貢献するとともに，加工工
程の短縮によって大幅なコストダウンができる。
【図１】本発明の方法を実施するアルミホイールの加圧
転動ローラ加工の１実施例を示す縦断面図である。
転動ローラ加工の１実施例を示す縦断面図である。
【図２】ローラ取付治具の１実施例の詳細断面図であ
り，負荷変動におけるローラ位置変位を示す図である。
り，負荷変動におけるローラ位置変位を示す図である。
【図３】負荷変動によるスプリング変形量との関係を示
す線図である。
す線図である。
【図４】ローラをホイール取付面に押付けた状態を示す
図である。
図である。
【図５】アルミホイールの回転曲げ試験方法を示す縦断
面図である。
面図である。
【図６】スポーク部の引張応力変化図である。
【図７】疲労強度特性図である。
１ 旋盤チャック ２ アルミホイール（被加工物） ３ スポークの裏リブ面（加工面） ４ ローラ（加圧ローラ） ５ ベヤリング ６ 軸 ７ 支持棒 ８ 支持棒ホルダ ９ スプリング １２ 刃物取付金具
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミホイールを製造する工程において
切削面を旋盤で機械加工した後，その製品を同じ旋盤に
取付けたまま回転させた状態で，小さいローラを切削面
の応力の高い部分に一定の加圧力で押付けて表面に残留
圧縮応力を加えることにより疲労強度を増強するように
したアルミホイールの強度増強法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2912597A JPH10225825A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | アルミホイールの強度増強法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2912597A JPH10225825A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | アルミホイールの強度増強法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10225825A true JPH10225825A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12267590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2912597A Pending JPH10225825A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | アルミホイールの強度増強法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10225825A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102962630A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-03-13 | 凯迈(洛阳)机电有限公司 | 一种弹性浮动滚压装置 |
| JP2013126794A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-27 | Reizu Eng:Kk | 車両用軽合金ホイールの製造方法及び車両用軽合金ホイール |
| CN103481013A (zh) * | 2012-06-12 | 2014-01-01 | 中国北车集团大同电力机车有限责任公司 | 车轴滚压装置 |
| CN105537854A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-04 | 浙江巨科实业股份有限公司 | 铝合金轮毂表面滚花的加工方法 |
| CN106271376A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-01-04 | 西安理工大学 | 一种滚压刀具及其进行金属板料表面渐进滚压成形的方法 |
| CN106425279A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-02-22 | 陕西科技大学 | 一种新型滚压头 |
| CN107413939A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-12-01 | 浙江金固股份有限公司 | 轮辐成型设备及成型方法 |
| CN107671491A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-02-09 | 贵州航天精工制造有限公司 | 螺栓杆部环形槽的滚压强化方法及车床用滚压强化装置 |
| CN108393637A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-08-14 | 上海航天设备制造总厂有限公司 | 用于薄板搅拌摩擦焊接的跟随式压紧装置及压紧方法 |
-
1997
- 1997-02-13 JP JP2912597A patent/JPH10225825A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013126794A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-27 | Reizu Eng:Kk | 車両用軽合金ホイールの製造方法及び車両用軽合金ホイール |
| CN103481013A (zh) * | 2012-06-12 | 2014-01-01 | 中国北车集团大同电力机车有限责任公司 | 车轴滚压装置 |
| CN102962630A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-03-13 | 凯迈(洛阳)机电有限公司 | 一种弹性浮动滚压装置 |
| CN105537854A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-04 | 浙江巨科实业股份有限公司 | 铝合金轮毂表面滚花的加工方法 |
| CN106271376A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-01-04 | 西安理工大学 | 一种滚压刀具及其进行金属板料表面渐进滚压成形的方法 |
| CN106425279A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-02-22 | 陕西科技大学 | 一种新型滚压头 |
| CN107413939A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-12-01 | 浙江金固股份有限公司 | 轮辐成型设备及成型方法 |
| CN107671491A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-02-09 | 贵州航天精工制造有限公司 | 螺栓杆部环形槽的滚压强化方法及车床用滚压强化装置 |
| CN108393637A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-08-14 | 上海航天设备制造总厂有限公司 | 用于薄板搅拌摩擦焊接的跟随式压紧装置及压紧方法 |
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