JPS5876302A - デイスクホイ−ルの溶接継手部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は自動車用のディスクホイールに関し、特にリ
ムにディスクを嵌入してアーク溶接により両者を一体化
した軽合金勢からなるディスクホイールの溶接継手部に
関フるものである。

従来のこの檜の溶接タイプのディスクホイールとしては
、第１図に示すように展、伸材からなる環状のリム１の
内周面に鋳物ま九は展伸材（鍛造材を含む）からなるデ
ィスクｉを嵌合し、かつそのディスク２の周縁部２義を
リム１の内周面１ａに沿うように軸線方向と平行な方向
へ折曲げた形状とし、その重ね合わされたリムｌの内周
面１ｍとディスク２の周縁部２ａの先端との間をアーク
溶接によってすみ肉溶接したものが一般的である。

このような溶接タイプのディスクホイールにおいては、
第２図に示すように溶接部３のリム側止端部４に亀裂Ａ
が発生し易く、耐久強度上問題となっていた。このよう
な亀裂Ａは、リム側止端角α、すなわちリム側止端部４
附近においてリム内周面１ｍに対して治着金属がなす角
度αが大きい場合にその出端ｓ４に応力集中が生じて発
生し易くなるものであることが知られて彩シ、特に前記
リム肯止端角αが４０’を越えた場合に発生し易くなる
ことが知られている。したかつて上述のような亀裂の発
生を防止するためには、リム側止端角αが４０’以下と
なるように溶接条件を設定すれば良いと考えられる。し
かしながらリム側止端角αに影響を及ぼす諸条件の内、
溶接すべき箇所に対する電極ワイヤのねらい位置は、特
にその変動がリム側止端角α９変動に及ぼす影響が大き
いにもかかわらず、正確な設定、管理が困難である。す
々わち例えば第３図（ａ）に示すようにリム側止端角α
が４０’以下となる□ように・磁極ワイヤ゛６のねらい
位置を適正に設定しておいても、溶接作業中の溶接トー
チの振れ等によって電極ワイヤのねらい位置がずれてし
まう場合が多く、こめ場合例えば第３図（ｂ）に示すよ
うｇ’１１極ワイヤ６が適正位置からディスク側へ位置
ずれすれば、１１極ワイヤの溶融金属がディスクの端面
近傍の内面側を覆う状態となって溶融金属全体が凸面状
となシ、その結果リム側止端角αが４０°を越える状態
となってリム匈止端部４に応力集中を招くようになる。

上述のような不都合を避けるためには、若干の電極ワイ
ヤねらい位置の変動があってもリム側止端角αが４０’
を越さないように、諸溶接条件をリム側止端角αが４０
°よりも充分に小さい角度となるべく設定することが考
えられる。そのためには第４図（１）に示すように溶融
金属量を少なくし、かつディスク２の周縁部２ａの先端
の厚みを小さくする必要がある。しかしながらある程度
の洛Ｍ暢を確保しつつしかも溶融金属を薄くするために
は、アーク入熱を分散させるなどの特殊々手段が必炊と
なシ、技術的に相当な困難を伴う。またこのような技術
的困難を克服して形成しても、その溶接部はのど厚が小
さいため強度が低く、そのため第４図（ｂ）Ｋ示すよう
に溶接金属自体に亀裂Ｂが発生し易くなる。さらには、
電極ワイヤのねらい位置の変動によって第４図（、）に
示すようなリム側のアンダカットＣやディスク側の融合
不良りが生じ易くなる問題がある。これらの理由から、
リム餉止端角αはある程度以上小さくすることは好まし
くなく、通常は２０°以上を確保する上うに条件設定す
る必要があシ、したがクエリム側止端角αが充分小さく
なるように諸条件を設定して電極位置の変動による影響
が現われないようにするにも限界があった。

以上のような事情から、従来はリム側止＃Ａ部に８ける
亀裂の発生を防止するためＫは、電極ワイヤのねらい位
置の管理を一層厳しくすることによってリム側止端角α
を２０〜４０’の範囲内に保つ以外に連れないとされて
いた。しかしながら電極ねらい位置の管理は前述のよう
に相当な困難を伴ない、またその管理を厳しくすること
によって作業上の制約や設備上の制約が増す問題があり
、シかも如何に管理を厳しくしてもあるａｍの磁極ねら
い位置の変動社避けられず、結局ある程度の率で不良品
が発生すること社避は得なかったのか実情である。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、電極ワ
イヤのねらい位置が変動してもリム側止端角αの変動が
小さい範囲に抑えられるようになし、これによってリム
側止端部におりる亀裂発生を有効に防止して耐久性を高
めるとともに品質を安定化し、併せて電極ねらい位置の
管理に厳しさが要求されないようにすることによシ生産
現場での作業上の制約や設備上の制約を緩めることを目
的とするものである。

すなわちこの発明のディスクホイールの溶接継手部は、
従来のディスクホイールにおいては゛ディスク周縁部の
内側がリム内周面と平行であったのに対し、そのディス
ク周縁部先端附近にリム内周向に対し３０〜８０００角
度で傾斜する傾斜部を形成し、この傾斜部上に溶接部の
ディスク側止端部が位置する上りにアーク溶接してなる
ことを峙徴とするものであシ、このように傾斜部上にデ
ィスク肯止端部を位置させることにより溶接時において
電極ワイヤの位置が変動してもリム側止端角αが大きく
変動しないようにすることが可能となったのである。

以下この発明のディスクホイニル溶接継手部について図
面を参照して詳細に説明する。

第５図にはこの発明を適用したディスクホイールの全体
構成の一例を示し、また第６図にはそのディスクホイー
ルの溶接継手部を拡大して示す。

第５図においてリム１の内周面１星には、周縁部２ｍを
リム１の内周面１ｍに沿うように軸線力向と平行な方向
へ折曲げた形状のディスク２が嵌合されておシ、そのデ
ィスク２の周縁部２１の先端部分とリムｌの内周１１１
［ｉｌｍとの間がアーク溶接されてリム１とディスク２
とが一体化され、これによってディスクホイールが形成
されてい墨。そして特にディスク周縁部２ｓの先端附近
の内向餉には、第６図に詳細に示すようにリム内周ＩＴ
１ａに対し３０〜８００の角度ψをなす傾斜部１０が形
成されてオル、リム内周面１ａとディスク周縁部２１の
先端部分との間の溶接部（溶着金属）−３のディスク側
の止端部１１が前記傾斜部１０上に位置するように前記
アーク溶ｉ！がなされている。

次に第６図に示される例において、アーク溶接の丸めの
電極ワイヤが実線６で示す位置から鎖線６′で示す位置
へ変動した場合について説明する。

先ず電極ワイヤが実Ｉｌｊ！６で示す位置、ナなわら電
極ワイヤのねらい位−がディスク周縁部２畠の先端とリ
ム内周面１ａとの境界位置Ｐ附近となっている場合に、
第６図の実線で示すように溶接部３のリム側止端部４附
近に８ける溶着金属の表面がリム内周面１ｍｌ対してな
す角度すなわちリム側止端角がαとなりておシ、ま九溶
接部３のディスク側止端部１１が傾斜部１ｏの比較的リ
ム内周面１ａ寄シの部分に位置しているものとする。な
おこの状態で溶接部３のディスク側の脚長は！となって
いる。この状態から電極ワイヤが第６図の６′で示す位
置へ移動すれば、その電極ワイヤ６′によって形成され
る溶接部（溶着金属）は第６図の鎖線３′で示す位置へ
移動する。すなわちリム側止端部４は４′の位置に移動
し、ディスク側止端部１１が傾斜部１０に沿って１１′
の位置へ移動して、溶接部のディスク側脚長が！からぷ
′へ拡大する。したがＣって溶接部３′におｉる溶融金
属はその前の状態と比較して傾斜部１ｏの傾斜方向へ全
体的に移動し九ことＫｎ、り、そのため溶融金属が従来
の場合（＠３図（ｂ））のどと゛く表面凸状となること
が防止され、リム側止端角α′は、その前の状態の止端
角αと比較して大きく変化しないことになる。すなわち
、溶接部のディスク側止端部１１（１１’）が傾斜部１
０の土に位置している限シは、電極ワイヤ６（６’）の
位置が移動してもリム側止端角α（α’）Ｕ大きく変化
せず、したがってリム側止端角α（α′）を２０〜．４
００の適正な範囲内に保つことができ、そのためリム惰
止端部４（４’）に応力が集中して亀裂の発生に至るこ
とを有効かつ安定に防止することができる。

次に本発明者勢が実際にこの発明を適用した実施例につ
いて第７図および第８図を参照してｄ足間する。

第７図は本発明者船が実施したディスクボイール治接継
手部の具体的寸法および位＃Ｌｔｓ係を示すものであシ
、ディスク周縁部２１にｈｌａる傾斜部１０の傾斜角度
ψは６０°、傾斜部１０の立ち土がり部１分の犀み（デ
ィスク周縁部２ｍの先端部）ｔｓは６−１傾斜部１０の
後端部分の厚み（ディスク周縁部２ａの全体の厚み）１
１は１０ｍ、傾斜部１０の立ち上がり部分の幅（前記厚
み１１の部分の＠）　Ｗ　Ｕ　３１１１１とした。また
リム１εよびディスク２は、それらの軸＊（すなわちデ
ィスクホイール全体としての軸線）が鉛直方向に対し４
５°の角度で傾くように配置し、溶接位置においてリム
内周ｒｋＵ１ａが重力方向Ｇに対し４５’傾くように設
定して溶接した。このように傾きを４５’に設定し。

たの紘、溶接ビードの表向形状が溶融金属の表面張力と
重力とのバランスでほぼ決定されることを考慮し、この
発明や蝦良の効果をもたらすビード表向形状を得るため
であ°る。上述のような配置において、先ず１ｇ８図（
ａ）に示すように電極ワイヤ６がディスク周縁部２ａの
先端とリム内周面１ａとの境界位置Ｐの垂直上方に位置
している状態で、溶接部３のディスク側止端部１１が傾
斜部１ｏにおけるリム寄シの端一附近に位置するように
条件設定して溶接した。この場合のリム側止端角αは３
００であった。次いで第８図（ｂ）に示すように電極ワ
イヤ６をディスク側へ゛２■移動させて同じ条件で溶接
したところ、ディスク側止端部１１が傾斜部１０上を右
方へ移動し、こめ場合リム側止端角αは３１°となシ、
第８図（ａ）の場合と比較してリム。

賛止端角αのｆ動はわずか１０であった。一方第８図（
ｃ）は第８図（ａ）に示す状態か″ら電極ワイヤ６をデ
ィスク側へわずか０６■だけ移動させて同じ条件で溶接
した場合を示すものであるが、この場合にはディスク側
止端部１１が傾斜部ｌＯを離れ、リム側止端角αＦｉ２
０ｏまで減少してしまった。これらの結果から電極ワイ
ヤ６の位置変動によるリム側止端角αの変動を抑制する
ためには、溶接部のディスク側止端部１１が傾斜部１０
上に位置している必要があることが明らかである。

上述の例においては傾斜部ｌＯの傾斜角度ψが６０°で
ある場合について示したが、この傾斜角度ψがＯ〜９０
°の範囲において変化させた場合における電極ワイヤの
位置変動に伴なうリム側止端角αの変化を第９図に示す
、第９図において、角度ψの値を附した実線は、それぞ
れの傾斜角度ψにおいて溶融金属の表面張力と重力との
バランスに基づいてシミユレートした計算結果を示し、
また？＝４５°の実耐近傍の・印およびψ＝６０°の実
耐近傍のΔ印、Ｏ印はそれぞれの傾斜角度における実験
によって得られた実測値を示す。ま丸薬９図においてリ
ム側止端角αが４０°を越える領域Ｑｒは耐久試験によ
シリム側止端部で亀裂（第２図参照）が発生するおそれ
がある領域、リム側止端角αが２００未満の領域Ｑ！は
溶接部が薄肉化して耐久試験により溶接部に亀裂（第４
図（ｂ）参照）が発生するおそれがある領域、リム側へ
の″電極ワイヤの位置ずれ距離が２■を越える領域Ｑ１
は溶接部のリム側にアンダカットが生じたシディスク餉
に融合不良が発生するおそれ（第４図（Ｃ）参照）があ
る領域をそれぞれ示す。なお第９図においてＯ印を附し
た点Ｒａ　、　Ｒｈ　、　Ｒｃ社それぞれψ＝６００に
おける第８図の−）　、　（ｂ）　、　（ｃ）の実験結
果に対応する。

第９図に示すように、？＝４５°、６ｏ０の場合の実測
値と計算結果とは良く一致していることが明らかである
。そして特に？＝６００の場合に電極ワイヤの位置変動
によるリム側止端角αの変動が最も少ないことが明らか
であるが、？＝３００〜８０’の範囲内であれば充分に
この発明の効果が得られる。すなわち、傾斜部が存在し
ない従来例に相当するψ＝０°の場合にはリムとディス
クの境界位置Ｐからディスク側への電極ワイヤの位置変
動ｄが０．６１１１１　ｊ、か許容されず、それ以上変
動すればリム側止端角αが４０°を越えてリム側止端部
に亀裂が発生するおそれが生じるのに対し、ψ＝３００
ではディスク側への電極ワイヤ位置変動ｄが１４−まで
許容され、ψ＝８００では同じ（ｄ＝２．ＱＷまで許容
され、したかつて電極ワイヤの位１変動許容範囲社いず
れも従来の場合の２倍以上となること、が明らかである
。なお特に９−６０°の前述の実施例の場合、電極ワイ
ヤの設定基準位置をリムとディスクの境界位置Ｐからデ
ィスク側へｄ　＝　１．５−の位置Ｐ′に定めておけば
、その位置から±１，５ｍの範囲（すなわちｄ＝０〜３
Ｍの範囲）で゛電極ワイヤが移動してもリム側止端角α
はばらつきを考慮しても５°程度しか変動せず、耐久試
験においても極めて安定した疲労寿命か得られることに
なる。

第１０図（ｉ〜（ｄ）にはこの発明の＃１１継手部の庇
状の他の例を示す、第１゛０図（ａ）　Ｕ傾斜部１０を
階段状に形成したものであり、また第１０図（ｂ）は傾
斜部１０をリム１との境界位１ｄＰまで延長させたもの
であり、さらに第１０図（ｃ）は傾斜部１０をディスク
周縁部の端面から直接立ち上がらせたものである。さら
にまた第１０図（ｄ）は傾斜部１ｏを角廉ψ１〜ψ宜の
範囲で湾曲する面としたものである。いずれの例におい
ても前述の実施例と同様な効果を得ることができる。な
お第１θ図（１）〜（ｄ）において範囲Ｓはそれぞれデ
ィスク側溶融止端部１１の位ｉｓｔすべき範囲を示す。

前述の説明で明らかなようにこの発明の溶接継手部によ
れば、ディスク側止端部をリム内周面に対し３０〜８０
°の角度で傾斜する傾斜部上に位置させることによって
、’ａｍワイヤのねらい位置が変動してもリム側止端角
αの変動を小さい範囲に抑えることができ、したがって
リム側止端角αを適正な角Ｆｋ（望ましくは２０〜４０
’）に安定して保持して、リム側止端部における応力集
中による亀裂発生を有効がり安定に防止して耐久性およ
び品質の安定度を高めることができ、また電極ワイヤの
位置変動の許容範囲が大きくなるため電極ワイヤの位置
制御および管理を簡単イヒすることができ、そのため浴
接装置の設計や生産現場におりる作業や品質管理勢が容
易となる効果も得られ、さらには耐久強度が安定するこ
とから、リムの薄肉軽量化が可能となる等、各種の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

＃ｃ１図は従来の溶接タイプのディスクホイールの全体
構成の一例を示す断面図、第２図社第１図に示す従来の
ディスクホイールの溶接継手部における亀裂発生状況を
示す断面図、第３図（ａ）　、　（ｂｌＦｉそれぞれ従
来のディスクホイールにおける電極τツイヤの位置と溶
接継手部附近の状況との関係を示すためのＩＩＴ面図、
第４図（ａ）　ｅ　（ｂ）　、　（Ｃ）　＃′ｉそれぞ
れ従来のディスクホイールにおいてリム側止端角αを小
さくした場合の溶接継手部附近の状況を示す断面図、第
５図はこの発明のディ、スフホイールの全体構成の一例
を示す断面図、第２図社第１図に示されるこの発明のデ
ィスクホイールの溶接継手部を拡大して示す断面図、第
７図はこの発明のディスクホイール溶接継手部の具体的
実施例Ｋ　ｂ　ｌ−ｊる各部の寸法および溶接時の配置
を示すためのＩｉ而面、第８図（ａ）　＃　（ｂ）　ｅ
　（Ｃ）　ａ第７図に示すディスクホイール溶接継手部
において溶接時の電極ワイヤの位置を変化させた場合の
溶接部形状を示す°ための断面図、第９図はこの発明の
ディスクホイール溶接継手部においてその溶接時の電極
ワイヤの位置゛とリム側止端角りの相関関係を傾斜部の
各傾斜角度ψに対応して示す線図、第１０図（ａ）〜（
ｄ）はそれぞれこの発明のディスクホイール溶接継手部
の他の例を示す断面図である。 １・・・リム、１ｍ・・・リムの内周面、２・・・ディ
スク、２ａ・・・ディスクの周縁部、３・・・溶接部、
１０・・・傾斜部、１１・・・ディスク側止端部。 出願人　トヨタ自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　豊　１）武　久 （ばか１名） 第４図 （ａ）　　　　（ｂ）　　　（ｃ） 第５図 第６図 第１Ｏ図 （ｃ）　　　　　　　（ｄ） 手続補正誓（自発） 昭和５６拳１２月１１日 特許庁長官　島　１）春　樹　殿 １、事件の表示 昭和５６年％ＩＶ！Ｆ顧第１７５４６８号２、発明の名
称 ディスクホイールの溶接継手部 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 住所　東京都港区三田３丁目４番１８号５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄、および図面６、補正の
内容 （１）　　明細書第１１画第２行目から第３行目にかけ
て１載された「ディスク饋へ」を「リム側へ」と訂正す
る。 （２）　　回向中の第９図を別紙の通り訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 全体として環状をなすリムの内周面に、そのリムの内周
   面に沿うように周縁部を軸線方向とほぼ平行な方向へ折
   曲げた形状のディスクを嵌合し、前記リムの内局面とデ
   ィスクの周縁部とをアーク溶接により溶融溶接してディ
   スクとリムとを一体化したディスクホイールにおいて、 前記リムの内周面に沿うディスクの周縁部の先端附近に
   、リムの内周面に対し３０〜８０’をなす傾斜部を形成
   し、その傾斜部上に溶接部のディスク肯止端部が位置す
   るよう・にリムの内周向とディスク周縁部の先端とをア
   ーク浴接したことを特稙とするディスクホイールの溶接
   継手部。