JPH10278501A

JPH10278501A - ディスクホイール及びディスクホイールの製造方法

Info

Publication number: JPH10278501A
Application number: JP9094155A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Manabe; 博眞鍋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量で、且つ、成形が容易なディスクホイー
ル及びこのディスクホイールの製造方法。【解決手段】展伸性材料（アルミニウム等）で形成さ
れた円板をプレス加工し、略円板状のディスク部１２及
び円筒状のリム相当部４０を形成する。次に、リム相当
部４０の内面にマンドレル４４を差し入れ、マンドレル
４４と共に、ディスク部１２及びリム相当部４０を回転
させる。回転しているリム相当部４０の外側から成形ロ
ーラ５４を押し当て、成形ローラ５４を矢印Ａ方向に向
かって移動させながら、ディスク部１２の中心軸Ｊ１に
対して接離させる。このスピニング加工により、フラン
ジ２６、アウト側円筒部２８、段差部３０、縮径部３
２、テーパー部３４、イン側円筒部３６、フランジ３８
を形成し、リム相当部４０をリム部１４に成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクホイール
及びディスクホイールの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５には、複数部品を溶接等により結合
して製作する必要のない従来の自動車用のディスクホイ
ールの製造方法が示されている（特開平７−２９０１７
９号参照）。

【０００３】この製造方法では、上型１１０と下型１１
２との間に、展伸性を有する金属で構成された円柱状の
ワーク（ビレット）を介在させ、上型１１０と下型１１
２とを同期回転させながら接近させる。上型１１０と下
型１１２との間から、ワークを構成する金属が突出する
ので、この突出した金属を、加圧ローラ１１４によって
上下に延ばしてリム相当部１１８、１２０を成形すると
共に、上型１１０と下型１１２との間にディスク１１６
を仕上げる。さらに、このリム相当部１１８、１２０を
ロール成形してリムを形成する。このとき、上型１１０
又は下型１１２と加圧ローラ１１４との間隔を徐々に変
化させて、リム相当部を、先端に向かって肉厚の増大す
る略三角形断面に成形する。

【０００４】しかし、このディスクホイールの製造方法
では、ワークを上型１１０と下型１１２との間で挟み付
けて押しつぶすには、強い圧縮力が必要となり、また、
リム相当部１１８、１２０を成形するためには、上型１
１０と下型１１２との間からディスク１１６をはみ出さ
せ、さらに加圧ローラ１１４で押し延ばす必要があり、
製造設備が大型で高価になる。

【０００５】図６には、自動車用のディスクホイールの
製造方法として、上記したものとは異なる製造方法が示
されている（実開平４−１１７０１号参照）。

【０００６】この製造方法では、軽金属を素材とする環
状の圧延材１３０（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）参照）
に、図６（Ｃ）に示すように、円環状の突部１３２を形
成して、この突部１３２及びその近傍部位をディスク部
とする。さらに、図６（Ｄ）に示すように、このディス
ク部の適宜位置にボルト取付穴１３６を開口する。次
に、図６（Ｅ）に示すように、圧延材１３０の周縁部
に、この圧延材の外周面から圧延材１３０の肉厚部の中
心に向けて円周方向に沿って押し開いた裂開部１３８を
形成し、図６（Ｆ）に示すように、この裂開部１３８を
左右に開く。そして、裂開部１３８にスピニング加工等
を施して、所定の形状のリム部１４０を構成する。最後
に、図６（Ｇ）に示すように、リム部１４０の一端部
に、バルブ取付穴１４２を開口する。

【０００７】この製造方法では、圧延材１３０を切り開
いてリム部１４０を形成するので、リム部１４０の右側
部分の肉厚をＴ（Ｒ１）、リム部１４０の左側部分の肉
厚をＴ（Ｒ２）、ディスク部の肉厚をＴ（Ｄ）とする
と、Ｔ（Ｒ１）＋Ｔ（Ｒ２）≦Ｔ（Ｄ）の関係が成り立つ。従って、ディスク部の肉厚Ｔ（Ｄ）
は、リム部１４０の肉厚（Ｔ（Ｒ１）＋Ｔ（Ｒ２））よ
り厚くなる。このため、リム部１４０に所定の強度を得
るための肉厚が、ディスク部に所定の強度を得るための
肉厚を超えると、ディスク部を必要以上に厚くしなけれ
ばならない。例えば、Ｔ（Ｄ）として８ｍｍの肉厚で十
分である場合でも、Ｔ（Ｒ１）及びＴ（Ｒ２）として５
ｍｍの肉厚が必要な場合には、Ｔ（Ｄ）として最低でも
１０ｍｍの肉厚が必要となる。すなわち、ディスク部に
は２ｍｍの余分な肉厚が付き、重量増を招く。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事実を
考慮し、軽量で、且つ、成形が容易なディスクホイール
及びこのディスクホイールの製造方法を得ることを課題
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、板状の展伸性材料をプレス加工により有底円筒状に
加工する工程と、前記工程により有底円筒状に加工され
た展伸性材料の円筒部をスピニング加工により軸方向に
沿って異径状にする工程と、を有することを特徴とす
る。

【００１０】従って、有底円筒状とされた板材のうち、
底部がディスクホイールのディスク部となり、円筒部が
ディスクホイールのリム部となる。

【００１１】プレス加工によって板状の展伸性材料を有
底円筒状に加工するので、例えば、ワーク（ベレット）
を金型で挟み付けて押しつぶす従来の場合にような大き
な圧縮力は不要で、小さな圧縮力で加工できる。

【００１２】また、プレス加工により板状の展伸性材料
から円筒部を形成するので、円筒部の肉厚は均一とな
る。さらに、円筒部をスピニング加工により容易に異径
状とできる。

【００１３】加えて、従来のように、円板を切り開いて
リム部を形成する場合と比較して、ディスク部を薄肉に
しても、リム部に所定の強度を得ることができ、ディス
クホイールの軽量化を図ることができる。さらに、円筒
部の肉厚を、スピニング加工前よりも、軸方向に全体的
にあるいは部分的に薄肉に形成することも可能となる。

【００１４】また、この製造方法では、展伸性材料によ
り一体的にディスクホイールを製造するので、複数の部
品からディスクホイールを成形する場合に必要とされる
溶接等の工程が不要となり、生産性が向上する。

【００１５】請求項２に記載の発明では、一体的な展伸
性材料により形成されたディスクホイールであって、円
板状のディスク部と、軸方向一端がこのディスク部の外
縁へ一体的に連続しており、軸方向両端を除いて外周か
ら受ける押圧力で縮径した円筒形状とされたリム部と、
を有することを特徴とする。

【００１６】すなわち、リム部とディスク部とが一体的
な展伸性材料により一体成形されているので、複数の部
品から成形されるディスクホイールと比較して、溶接等
の工程が不要で、生産性が向上する。また、リム部の肉
厚をディスク部の肉厚と略等しくすることができるの
で、円板を切り開いてリム部を形成した従来のディスク
ホイールと比較して、ディスク部を薄肉にしても、リム
部に所定の強度を得ることができる。このため、ディス
クホイールの軽量化を図ることができる。

【００１７】展伸性材料から、ディスク部の外縁に一体
的に連続した円筒形状のリム部を得る加工法としては、
例えば、プレス加工を用いることができる。このため、
ビレットを金型で挟み付けて押しつぶして成形された従
来のディスクホイールのように、大きな圧縮力は不要
で、小さな圧縮力で加工できる。

【００１８】リム部に押圧力を作用させて縮径させる加
工法としては、例えば、スピニング加工を用いることが
できる。これにより、容易にリム部を縮径させることが
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１には、本発明の一実施の形態
に係るディスクホイール１０が断面図にて示されてい
る。

【００２０】このディスクホイール１０は、展伸性材料
（一例として、アルミニウム）によって略円板状に形成
されたディスク部１２と、このディスク部１２の外縁へ
一体的に連続して形成された、略円筒形状のリム部１４
と、で構成されている。

【００２１】ディスク部１２は、平らな円板状の内円部
１６と、この内円部１６の外縁から、リム部１４が形成
された方向と反対方向（図１右方向）に向かって斜めに
屈曲されたテーパー部１８及び、このテーパー部１８の
外縁から径方向外側に向かって延設された外環部２０を
有している。内円部１６、テーパー部１８及び外環部２
０は、略同一の肉厚を有している。また、ディスク部１
２はこのような形状とされることで、内円部１６が、リ
ム中心線Ｃ（リム部１４の軸方向の中心線）から距離Ｌ
だけオフセットされている。

【００２２】内円部１６の中央には、所定の直径のハブ
穴２２が形成されている。ハブ穴２２には、必要に応じ
て車体の車軸（図示省略）が図１左側から挿通され、デ
ィスクホイール１０が車軸に対して径方向に位置決めさ
れる。（以下、車体とディスクホイール１０の位置関係
を考慮し、車軸が挿通される側（図１左側）を「イン
側」、その反対側（図１右側）を「アウト側」とす
る。）ハブ穴２２の径方向外側には、周方向に所定間隔で、複
数のボルト穴２４が形成されている。ボルト穴２４に
は、車軸から突出するボルト（図示省略）がイン側から
挿通され、さらに、このボルトの貫通先端部からナット
（図示省略）がねじ込まれて、ディスクホイール１０が
車軸に取り付けられる。

【００２３】図２に詳細に示すように、ディスク部１２
の外環部２０の外縁は、径方向内側に向かって折り返さ
れて、リム部１４の一部を構成するフランジ２６が形成
されている。このフランジ２６によって、ディスクホイ
ール１０に取り付けられたタイヤ（図示省略）の、アウ
ト側への位置ズレが防止される。また、フランジ２６
は、ディスク部１２の外環部２０と二重になっており、
外環部２０を補強している。

【００２４】フランジ２６の内縁からは、アウト側から
イン側に向かって径が極めて緩やかに小さくなる、略円
筒状のアウト側円筒部２８が形成されている。さらに、
アウト側円筒部２８のイン側端部からは、ディスクホイ
ール１０の中心軸Ｊ１に向かって急激に径が小さくな
る、段差部３０が形成されている。さらに、段差部３０
のイン側端部からは、一定の径及び肉厚を有する縮径部
３２が形成されている。アウト側円筒部２８、段差部３
０及び縮径部３２は、ディスク部１２とほぼ同じ肉厚Ｔ
（Ａ）を有している。

【００２５】縮径部３２のイン側端部からは、アウト側
からイン側に向かって径が緩やかに大きくなると共に、
肉厚が次第に薄くなるテーパー部３４が形成されてい
る。テーパー部３４の軸方向中央の肉厚はＴ（Ｂ）、イ
ン側端部の肉厚はＴ（Ｃ）となっている。そして、テー
パー部３４のイン側端部からは、テーパー部３４よりも
緩やかに径が大きくなると共に一定の肉厚Ｔ（Ｃ）を有
する略円筒状のイン側円筒部３６が形成されている。

【００２６】図２に明らかなように、縮径部３２の肉厚
Ｔ（Ａ）、テーパー部３４の軸方向中央の肉厚Ｔ（Ｂ）
及びイン側円筒部３６の肉厚Ｔ（Ｃ）には、Ｔ（Ａ）＞
Ｔ（Ｂ）＞Ｔ（Ｃ）の関係がある。

【００２７】イン側円筒部３６のイン側端部からは、径
方向外側に向かって延設され、先端がイン側に曲げられ
たフランジ３８が形成されて、フランジ２６と対向して
いる。このフランジ３８によって、ディスクホイール１
０に取り付けられたタイヤ（図示省略）の、イン側への
位置ズレが防止されると共に、リム部１４が補強され
る。

【００２８】そして、ディスクホイール１０は、全体と
して、アルミニウム等の展伸性材料によって一体に成形
されている。

【００２９】次に、本実施の形態に係るディスクホイー
ル１０の製造方法を説明する。まず、ディスク部１２の
肉厚と同じ肉厚を有し、展伸性材料（アルミニウム等）
で形成された円板を用意する。この円板は、ディスク部
１２の径及び、リム部１４の軸方向長さを考慮して、所
定の径とされている。

【００３０】この円板をプレス加工し、まず、ディスク
部１２（図１参照）を形成する。すなわち、金型によっ
て円板を軸方向両側（イン側及びアウト側）からプレス
し、内円部１６、テーパー部１８及び外環部２０を形成
する。このとき、ハブ穴２２及びボルト穴２４も形成す
る。なお、ディスク部１２の各部の肉厚は、プレス加工
の押圧力を部分的に変更する等により、不均一な肉厚に
成形してもよい。

【００３１】また、このプレス加工によって、円板を構
成する展伸性材料のうち、外環部２０のさらに外側に位
置する部分をイン側に折り曲げて、図３に示すように、
円筒状のリム相当部４０を形成し、全体として有底円筒
状とする。なお、ディスク部１２部分とリム部４０部分
とを、プレス加工によって平らな円板から同時に成形
し、図３に示す有底円筒状へと直接加工してもよい。

【００３２】リム相当部４０は一定の肉厚を有する円板
を折り曲げて形成されるので、リム相当部４０の肉厚が
一定で、且つ、ディスク部１２の肉厚と略等しくなって
いる。このリム相当部４０が、後の工程でリム部１４
（図１及び図２参照）に形成される。さらに、リム相当
部４０のイン側端部に、径方向外側に向かって延出され
たフランジ相当部４２を形成しておく。このフランジ相
当部４２が、後の工程でフランジ３８（図１及び図２参
照）に形成される。

【００３３】次に、図４に示すように、スピニング加工
によって、リム相当部４０を部分的に縮径し、且つ、薄
肉化して、リム部１４を形成する。

【００３４】すなわち、まず、イン側から、リム相当部
４０の内面にマンドレル４４を差し入れる。このマンド
レル４４の頂面４５は、ディスク部１２の内円部１６及
びテーパー部１８に対応した形状とされており、内円部
１６及びテーパー部１８に面接触する。また、マンドレ
ル４４の周面は、リム部１４の縮径部３２に対応した縮
径部対応面４６、テーパー部３４に対応したテーパー部
対応面４８、イン側円筒部３６に対応したイン側円筒部
対応面５０及びフランジ３８に対応したフランジ対応面
５２とされている。

【００３５】次に、マンドレル４４を、ディスク部１２
の中心軸Ｊ１を中心として回転させ、マンドレル４４と
共に、ディスク部１２及びリム相当部４０を回転させ
る。そして、回転しているリム相当部４０の外側から、
成形ローラ５４を押し当てながら、イン側（矢印Ａ方
向）へ移動させる。

【００３６】成形ローラ５４は、中心から外周に向かっ
て徐々に薄肉となる略円板状に形成されており、その中
心軸Ｊ２を回転中心として回転する。また、中心軸Ｊ２
は、ディスク部１２の中心軸Ｊ１と平行となっている。
成形ローラ５４の外縁部にはアールが付けられて、側面
視にて滑らかな曲線状とされている。さらに、成形ロー
ラ５４は、中心軸Ｊ２と同方向に一定の又は所定の速度
で移動可能で、且つ、ディスク部１２の中心軸Ｊ１に対
して接離可能とされている。

【００３７】成形ローラ５４を、図４に示すように、ま
ず、リム相当部４０のアウト側端部に押し当てる。そし
て、イン側に向かって（矢印Ａ方向に）移動させつつ、
中心軸Ｊ１に向かって急速に接近させ、リム相当部４０
を外側から中心軸Ｊ１に向かって押圧する。これによっ
て、リム相当部４０のアウト側端部が屈曲され、リム部
１４を構成するフランジ２６が形成される。次に、成形
ローラ５４をイン側に向かって移動させつつ、中心軸Ｊ
１に向かって極めて僅かずつ接近させ、リム相当部４０
を外側から中心軸Ｃに向かって押圧する。これによっ
て、アウト側円筒部２８が形成される。成形ローラ５４
が図４に符号５４Ａで示す位置に至ると、再び中心軸Ｊ
１に向かって急速に接近させて、リム相当部４０を外側
から中心軸Ｃに向かって押圧し、段差部３０を形成す
る。これにより、段差部３０の内面は、マンドレル４４
の縮径部対応面４６に接触する。

【００３８】さらに、成形ローラ５４を、符号５４Ｂに
示すように、マンドレル４４の縮径部対応面４６との間
隔を一定に保ったままイン側に移動させ、所定の肉厚Ｔ
（Ａ）を有する縮径部３２を形成する。マンドレル４４
の外縁が縮径部３２のイン側端部に達すると、符号５４
Ｃに示すように、成形ローラ５４をイン側に向かって移
動させつつ中心軸Ｊ１から徐々に離間させて、テーパー
部３４を形成する。このとき、マンドレル４４のテーパ
ー部対応面４８と成形ローラ５４との間隔が次第に狭く
なるように成形ローラ５４の位置を調整し、成形ローラ
５４がテーパー部３４のイン側端部に達した状態で、テ
ーパー部対応面４８との間隔が肉厚Ｔ（Ｃ）と等しくな
るようにする。これによって、テーパー部３４がイン側
に向かうに従って次第に薄肉となり、特に、テーパー部
３４の軸方向中央では、肉厚Ｔ（Ｂ）となる。

【００３９】成形ローラ５４がテーパー部３４のイン側
端部に達すると、マンドレル４４のイン側円筒部対応面
５０との間隔を一定に維持しつつ、符号５４Ｄに示すよ
うに成形ローラ５４がイン側に移動する。これにより、
肉厚Ｔ（Ｃ）のイン側円筒部３６が形成される。

【００４０】成形ローラ５４がイン側円筒部３６のイン
側端部に達すると、成形ローラ５４をイン側に移動させ
つつ、中心軸Ｊ１から急速に離間させる。次いで、成形
ローラ５４とマンドレル４４のフランジ対応面５２との
間に所定の間隔を維持しつつ、成形ローラ５４をイン側
に移動させてフランジ３８を形成する。これらの工程に
より、リム相当部４０が、軸方向両端を除いて、外周か
ら受ける押圧力で縮径され、リム部１４が形成されるこ
とになる。

【００４１】このように、本実施の形態に係るディスク
ホイール１０の製造方法では、まず、ディスク部１２の
肉厚と同じ肉厚を有する円板をプレス加工し、ディスク
部１２及びリム相当部４０を形成するので、従来のよう
に、ワーク（ビレット）を、上型と下型との間に挟み付
けて、ディスク部及びリム相当部を形成する場合（５０
００トンクラス以上の鍛造設備が必要）と比較して、成
形圧を小さくすることができる（２０００トン程度のプ
レス加工機でよい）。

【００４２】リム相当部４０の肉厚は、プレス加工前の
展伸性材料の板厚、すなわち、ディスク部１２の肉厚と
略等しいので、従来のように円板を切り開いてリム部を
形成する場合と比較して、ディスク部１２を薄肉とする
ことができ、ディスクホイール１０の軽量化を図ること
ができる。

【００４３】また、成形ローラ５４を一定速度でイン側
に移動させながら、中心軸Ｊ１に対して接離させること
で、部分的に縮径された縮径部３２や、この縮径部３２
と連続する段差部３０及びテーパー部３４を有するリム
部１４を容易に形成して、異径状のリム部１４を形成す
ることができる。しかも、マンドレル４４の外周と成形
ローラ５４との間隔を調整することで、リム部１４を部
分的に薄肉とすることもできる。上記のように、縮径部
３２の肉厚Ｔ（Ａ）、テーパー部３４の軸方向中央の肉
厚Ｔ（Ｂ）及びイン側円筒部３６の肉厚Ｔ（Ｃ）が、Ｔ
（Ａ）＞Ｔ（Ｂ）＞Ｔ（Ｃ）となるようにリム部１４を
形成すると、イン側円筒部３６が薄肉となるので、ディ
スクホイール１０全体として軽量化を図ることができ
る。逆に、Ｔ（Ａ）＜Ｔ（Ｂ）＜Ｔ（Ｃ）となるように
リム部１４を形成することもでき、この場合には、図示
しないタイヤからの荷重が直接作用するイン側円筒部３
６が、縮径部３２よりも厚肉となるので、ディスクホイ
ール１０の強度を高めることができる。上記した肉厚Ｔ
（Ａ）、Ｔ（Ｂ）、Ｔ（Ｃ）の大小関係はあくまで例で
あり、これら以外にも、様々な肉厚のリム部１４を形成
することができる。例えば、Ｔ（Ａ）≧Ｔ（Ｂ）≧Ｔ
（Ｃ）あるいはＴ（Ａ）≦Ｔ（Ｂ）≦Ｔ（Ｃ）とし、Ｔ
（Ａ）とＴ（Ｂ）とを等しくしたり、Ｔ（Ｂ）とＴ
（Ｃ）とを等しくしてもよい。さらに、Ｔ（Ａ）とＴ
（Ｂ）とＴ（Ｃ）のすべてを等しくしてもよい。また、
ディスク部１２及びリム部１４の形状も、上記したもの
に限られず、所望の形状とすることができる。

【００４４】また、リム部１４を形成する前のリム相当
部４０は、肉厚が一定となっているので、成形ローラ５
４によるリム部１４の成形が容易になる。

【００４５】さらに、本実施の形態に係るディスクホイ
ール１０の製造方法では、アルミニウム等の展伸性材料
により、ディスク部１２とリム部１４とが一体とされた
ディスクホイール１０を形成することができるので、複
数の部品からディスクホイールを形成する場合のよう
に、溶接等の工程が不要となり、生産性が向上する。

【００４６】なお、スピニング加工の際には、上記した
成形ローラ５４の他に、例えば、へら等の他の押圧部材
を使用してもよい。成形ローラ５４を使用した場合に
は、成形ローラ５４はその中心軸Ｊ２を中心として回転
するので、ヘラを使用した場合と比較して、リム相当部
４０との接触による摩擦力が小さくなる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の発明では、板状の展伸性材料
をプレス加工により有底円筒状に加工し、この工程によ
り有底円筒状に加工された展伸性材料の円筒部をスピニ
ング加工により軸方向に沿って異径状にするので、軽量
なディスクホイールを容易に成形することができる。

【００４８】請求項２の発明では、一体的な展伸性材料
により形成されたディスクホイールであって、円板状の
ディスク部と、軸方向一端がこのディスク部の外縁へ一
体的に連続しており、軸方向両端を除いて外周から受け
る押圧力で縮径した円筒形状とされたリム部と、を有す
るので、軽量で高強度のディスクホイールが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るディスクホイール
の断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係るディスクホイール
の拡大断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るディスクホイール
の製造方法によってディスクホイールを製造している途
中の状態の断面図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係るディスクホイール
の製造方法によってディスクホイールを製造している途
中の状態の断面図である。

【図５】従来のディスクホイールの製造方法を示す説明
図である。

【図６】従来のディスクホイールの製造方法を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０ディスクホイール１２ディスク部１４リム部４０リム相当部（円筒部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状の展伸性材料をプレス加工により有
底円筒状に加工する工程と、前記工程により有底円筒状に加工された展伸性材料の円
筒部をスピニング加工により軸方向に沿って異径状にす
る工程と、を有することを特徴とするディスクホイールの製造方
法。
【請求項２】一体的な展伸性材料により形成されたデ
ィスクホイールであって、円板状のディスク部と、軸方向一端がこのディスク部の外縁へ一体的に連続して
おり、軸方向両端を除いて外周から受ける押圧力で縮径
した円筒形状とされたリム部と、を有することを特徴とするディスクホイール。