JPS5930437A - Al合金製大型車用ホイ−ルの製造方法 - Google Patents

Al合金製大型車用ホイ−ルの製造方法

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JPS5930437A
JPS5930437A JP14045582A JP14045582A JPS5930437A JP S5930437 A JPS5930437 A JP S5930437A JP 14045582 A JP14045582 A JP 14045582A JP 14045582 A JP14045582 A JP 14045582A JP S5930437 A JPS5930437 A JP S5930437A
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JP
Japan
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rim
disk
wheel
disc
alloy
Prior art date
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Pending
Application number
JP14045582A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Nakada
中田 功一
Junjiro Kawakami
川上 順次郎
Satoru Okamoto
岡本 了
Hiroshi Ito
寛 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Bridgestone Corp
Kobe Steel Ltd
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Publication date
Application filed by Bridgestone Corp, Kobe Steel Ltd filed Critical Bridgestone Corp
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Publication of JPS5930437A publication Critical patent/JPS5930437A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/26Making other particular articles wheels or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Forging (AREA)

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】 本発明は、チューブレスタイヤを使用するトラック、バ
ス等高荷重用A/合金製ホイールの製造方法に関するも
のである。
トラック、バス、乗用自動車等のタイヤホイールとして
は一般に鋼製ホイールが使用されているが所定の強度を
維持し且つ自動車のばね下重量を軽減すると共に取り扱
いを容易にし、しかも美観を向上させる点などからA1
合金製のホイール(以下単にl−A/ホイール」という
)が普及している。
又近年省エネルギー指向における燃費向上の面からチュ
ーブレスタイヤの需要が増大の傾向にあり、前記の如く
ホイール自身のA7!軽量化と共に、ホイールについて
はリム部が15°DC形状のものが普及して来ている。
特にトラックやバス等の大型車用チューブレスタイヤ装
着時においては15°DCリム形状ホイールが必要とな
る。ところでこの様な15°DCリム形状ホイール(以
下単に「ホイール」という)の製造にあっては、米国等
で実績があることから日本においても、強度保持の観点
から通常は一体の素材により形成されている。そしてこ
の形成に当っては通常まず素材を鍛造して口形状部材と
した後、更に16°DC形状を得る為の素材歩留を向上
させる為に、鍛造あるいはロール加工によって前記部材
における口形状を口形状としく即ちリム部を成形し)、
次いでリム、ディスクの全面切削を行いディスク部に穴
あけや窓あけ等の機械加工を施している。第1図乃至第
4図はこうした製造法の一例を示すもので、ビレット1
を熱間鍛造によって皿状鍛造物2とし、更に熱間鍛造を
加えてカップ状部材8とする。そして該カップ状部材8
にあっては、ホイールにおけるリム形成部としての円筒
部4が、またディスク形成部としての底辺5が夫々一体
的に形成される。そしてリム部の成形に当っては、底辺
5と円筒部4との接続曲面に相当する突部6aを形成し
た内ロール6に、前記カップ状部材8の円筒部4を当て
、成形円外ロール8を圧接して加工する。こうして成形
された一体形リム9のディスク部5には、前述の如き所
定の機械加工が施され、ホイールが完成する。ところで
この様な鍛造方式を基本としたホイールの製造方法に室
いては、■〜■に示す如き問題点がある。
■対象とするホイールのリム径寸法をわずかながら増加
させた場合であっても、鍛造プレス成形機としては数倍
の規模のものを用意しなければならないので、設備費が
高くなる。
■対象とするホイールのリム径やリム巾等が異なればそ
の都度新しい金型を用意しなければなら又鍛造素材はカ
ップ状であるため熱間加工における温度降下が不均一と
なり、材料組成の面から見て強度低下の原因となる。特
にカップ状部材8においては底辺5と円筒部4との境界
部分及び円筒部4の局面に詣ける性状が不均一になり易
い。
■上記した様に熱間鍛造物であるカップ状部材8の寸法
精度が一定でないため素材段階での切削加工を必要とし
、更には成形後においても切削しなければならないこと
が多い。それ故リム形成段階における素材歩留りは60
96程度となり、上記(D、■の問題点とも相まってホ
イールの製造コストが高騰する一方、生産性は低下する
。従って少量生産には特に不向きである。こうした傾向
は対象となるホイールが大きくなるほど著しくなり、速
やかな解決が望まれていた。また従来の同リム形状(1
5°DCリム形状)の鋼製ホイールの製造は次の様に行
なわれる。即ち第5図(I)(由に一例を示した様にリ
ムは矩形状平板14をロール加工部15でロール曲げし
た後、溶接部16でフラッシュバット溶接を行なって円
筒状と成し、更に切削部17で溶接部のトリミングを施
した後、再びロール加工部18で所定のロール成形が施
されて目的とするリム部を得る。一方ディスクはサーク
ル板19をロール加工部20で熱間ロール成形して得る
。こうして得られたリム部11とディスク部12を工程
21.22.28で夫々嵌合、溶接、及び機械加工を施
すことにより組立仕上げを行い、鋼製ホイール1Bを製
造している。ところでこの様な鋼製ホイールの製造方法
をAJ合金製ホイールへ適用することの有効性について
検討した場合、下記■〜■に示す問題点がある。即ち、
■A1合金は導電性が良いことからリム部のフラッシュ
バット溶接を行なうに当っては、容量の大きなフラッシ
ュバット溶接機が必要となり、現在の鋼製ホイールの製
造に用いられている程度の容量では不足し、新規且つ大
規模の設備が必要となる。
■A/合金製のトラック、バス用の大型ホイールの場合
、運転時には大きな負荷が作用するが、この様に大きな
負荷が作用するA1合金部材に対してフラッシュバット
溶接を適用した場合の実績がないので溶接部の強度的な
品質保証が得られない0 本発明者等はこうした事情に着目し、A1合金製トラッ
ク、バス用ポイールの要求強度を十分保持しつつ高生産
性且つ低コストの下にホイールを製造することの出来る
方法を求めて鋭意研究を進めてきたが、十分期待に応え
ることの出来る製造方法に達し、ここに提供するもので
ある。しかしてこの様なAf合金製ホイールの製造方法
とは、同材質の熱処理系AI!合金を用いリム部とディ
スク部を別々に一体成形し、それを組合せすることによ
り、いわゆる2ピースタイプホイールのトラック、バス
等高荷重用AI!合金製ホイールを製造する方法におい
て、外径が仕上り寸法より小さく、且つほぼ同程度の長
さを有する厚内中空鋳塊素材から成るリム部素材を所定
の温度に加熱した後、該素材を完成リム部の内面、外面
の輪郭形状に合せた少なくとも1対のロールを用いて1
工程で同時に所定の外径まで拡管すると共に、リム部の
内外面輪郭を所定の形状に成形して所要のリム断面肉厚
分布を有する継目なしリム部素材成形品と成す一方、中
心部に小径の穴をあけたサークル形状板素材から成るデ
ィスク部素材を冷間で1工程によりスピニング加工する
か、またはインゴットのディスク部素材を熱間鍛造する
ことによりディスク部素材成形品と成し、得られたリム
部素材成形品とディスク部素材成形品を常温の状態で、
リム部とディスク部の互いの嵌合面となる部分の機械切
削をディスク部の切削上り径をリムのそれより大きくし
て行ない、次いでリム部を常温の状態から加熱し、リム
径がディスク部の切削上り径より太き(なった時点で、
リム部とディスク部を所定の位置に嵌合して冷却せしめ
、次いでリム部とディスク部の嵌合部端面にMIG又は
TIG溶接法により全周溶接を行なった後、該溶接一体
物について焼入れ焼戻しの熱処理を行ない更に熱処理後
のホイールのリム部に対しては、タイヤ空気充填用及び
バルブ取付は用穴あけ加工を施すと共にディスク部に対
しボルト用、ハブ用及び窓用穴あけ加工を施す様にした
点に要旨を有するものである。
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明するが図は具体
的な方法の一例を示すもので、本発明はこれらの図示例
に限定されず、前・後記の趣旨に徴して他の態様で行な
ったり、あるいは一部設計を変更しても同様に実施する
ことができる。
第6図は本発明の製造工程の全容を示す説明図で、(■
)′の工程でリム引を製造すると共にΦ)の工程でディ
スク82を製造し、この両者を(ト)の工程で結合して
一体のホイール88を製造するものである。
(■)′の工程においてはA/合金製中空インゴット8
4を加熱部85内に入れ、約480℃で所定時間加熱す
る。十分加熱されたインゴット84をロール加工部36
に送り、リングロール加工を施す。
加工に当って・は、インゴット14の加工開始温度が約
400℃、加工終了温度が約830℃となる様に設定す
ると共にサイクルタイムを約5分として1パスで行なう
ことが望ましい。このようなリングロール加工によれば
継目のないリムを成形することができるので、リム部の
強度が安定し、又所望の形状に成形できることは勿論、
要求強度の高い部分の肉厚を自在に制御することができ
る。
従って少ない素材でリム部の強度を有効に高めることが
できる。またリングロール加工においては、リングロー
ル金型の設計はリム巾についてのみ考慮すれがよく、リ
ム径の異なるリムの成形に対しても同一の金型を用いる
ことができるので、金型費が安くなり、経済的である。
更に前述の如く、リングロール加工を1工程約6分で行
なうと、加熱及び加工タイムが少なくて直接経費が小さ
くなり、又量産効果を上げることができる。こうして成
形されたリムは切削部87に導入し、後述するディスク
との嵌合時に嵌合面となる内周81aを切削し、所定の
81を得る。
次に(1)の工程は前述した様にディスク82を製造す
る工程で、■■いずれの実施例工程においても本発明の
目的を達することができる。即ち(II)の■工程にお
いては、AI!合金製インゴット88を加熱部89及び
鍛造部40を経て所定形状のディスクに成形した後、切
削部41で、上記リム81との嵌合時に嵌合面となる最
大外周面82aを切削し、所定のディスク82を得る。
但し切削に当っては、その最大外周径が後述する様にリ
ム81の嵌合内周径よりも大きくなる様にしなければな
らない。次に■工程について説明すれば、同一素材のサ
ークル板42をスピニング加工部48で冷間スピニング
を施して所定形状のディスクに成形した後切削部41で
上記切削部41と同様の切削加工を施して所定のディス
ク82を得る。■の実施例工程においては鍛造規模が小
さいので、又e)の実施例工程に詔いてはスピニング加
工を冷間で行なえるので、作業性、生産性共に良好であ
る。
こうして得られたリム81とディスク82を共に(ト)
工程の嵌合部44へ送る。嵌合に当っては、予めリム8
1を常温から加熱し、リム径がディスク82の切削上り
径よりも適当に大きくなった時点で、リム81とディス
ク82を所定の位置に嵌合し、その状態で冷却せしめる
。即ち、リムとディスクとの嵌合を、最適な温度条件下
に最適な嵌合代を設定した焼き嵌め操作によって行なう
ので、汎用嵌合操作たる常温プレス圧入であれば嵌合特
番こリムやディスクに傷が発生する恐れがあり、又大規
模のプレス装置が必要となるが、本発明に係る嵌合操作
ではこのような問題を解決できる。又嵌合状態は非常に
良好(均一)となるので、後述の如き所定の溶接及び熱
処理の効果も相乗的に向上させることができ、要求され
るホイール強度を容易に得ることができる。尚リムを加
熱しつつプレス圧入を行なうことは勿論可能であり、組
立能率向上が要求される場合に適した方法と言える。
さて焼き嵌めされたホイールは溶接部45でMIG溶接
又はTIG溶接を行なう。溶接に当つては、適当な溶接
棒を使用し、全周−周溶接を行なうが、溶接材料や溶接
装置については特に制限はない1.この様に嵌合部の溶
接をMIG又はTIG溶接によって行なうのは、溶接時
の熱影響(溶接部近傍)による強度低下を後述する熱処
理により溶接部近傍以外の所と同程度とし、更にホイー
ルを実際に使用した時に、嵌合面に作用する応力を緩和
させるに必要な圧縮残留応力を残す為である。
本発明ではこのようにリムとディスクを嵌合、溶接し゛
C一体化するので、従来のように鍛造方式によって最初
からリムとディスクの一体物を製造する場合に比べ、嵌
合部におけるリムとディスクの素材風を低減することが
でき、経済的である。
溶接を終えたリムとディスクの一体物は熱処理部46へ
送り、所定の焼入れ焼戻しを行なう。この結果、機械的
性質、特に耐力を大きく向上させることができる。
次いでこの熱処理後の一体物を機械加工部47へ送り、
ホイールの用途に応じてリム及びディスク部の全面切削
やハブ穴、ボルト穴及び飾り窓等の穴加工を施し製品ホ
イール83を完成する。
この製品ホイール8Bについて運輸省技術基準(JWL
−T)に基づき強度試験を行なった所、下記第1表に示
す結果が得られ、本発明製造方法によるホイールの強度
は上記基準を十分満足する本発明の製造方法は以上の様
に構成したので、ホイールとしての要求強度を十分に保
持したA/合金製の自動車タイヤホイールを、経済的に
且つ効率良く生産することができる様になった。特にパ
スやトラック等の大型自動車用タイ−Yホイールの製造
に当っては益する所が極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は従来のA1合金製ホイールの製造工
程を説明する説明図、第6図は本発明の製造工程の全容
を示す説明図である。 81・・・リム     82・・・ディスク8B・・
・ホイール   85.89 加熱部86・・・ロール
加工部 87.41.41 ・・・切削部 40・・・鍛造部    4B・・・スピニング加工部
44・・嵌合部    45・・・溶接部46・・・熱
処理部   47・・・機械加工部代理人 弁理士植木
機− 第1図 第2図 第4図 手続補正書(自発)(2; 昭和57年lθ月 14日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 特許庁審判長           殿特許庁審査官 
           殿1、事件の表示 昭和67 年 特 許 願第140455  号昭和 
  年        第      号2、発明又は
考案の名称 AI合金製大型車用ホイーμの製造方法3、補正をする
者 事件との関係       特許出願人住 所  神戸
市中央区脇浜町−丁目3番18号名称 (119)株式
会社神戸製鋼所 代表者 高橋 孝吉(ほか1名) 4、代  理  人  郵1一番号530住 所  大
阪市北区堂島二丁目3番7号 シンコービル昭和  年
  月  日(発送日) (1)明細書第15頁第1表中のrJWL−T規格ホイ
ールサイズ(8,25X22.51Jの欄と「回転曲げ
疲労強度」の欄の交差部におけるr2.012に9Jを
rgot2KgJに訂正します。 (2〕同第16頁下から第2行目の「グリシストンタイ
ヤ」ヲ「グリデストンタイヤ」に訂正します。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同材質の熱処理系AJ金合金用いリム部とディス
    ク部を別々に一体成形し、それを組合せすることにより
    、いわゆる2ピースタイプホイールのトラック、バス等
    高荷重用A7?合金製ホイールを製造する方法において
    、外径が仕上り寸法より小さく、且つほぼ同程度の長さ
    を有する厚肉中空鋳塊素材から成るリム部素材を所定の
    温度に加熱した後、該素材を完成リム部の内面・外面の
    輪郭形状に合せた少なくとも1対のロニルを用いて1工
    程で同時に所定の外径までの拡管すると共に、リム部の
    内外面輪郭を所定の形状に成形して所要のリム断面肉厚
    分布を有する継目なしリム部素材成形品と成す一方、中
    心部に小径の穴をあけたサークル形状板素材から成′る
    ディスク部素材を冷間で1工程によりスピニング加工す
    るか、またはインゴットのディスク寺部素材を熱間鍛造
    することによりディスク部素材成品と成し、得られたリ
    ム部素材成形品とディスク部素材成形品を常温の状態で
    、リム部とディスク部の互いの嵌合面となる部分の機械
    切削を、ディスク部の切削上り径をリムのそれより大き
    くして行ない、次いでリム部を常温の状態から加熱し、
    リム径がディスク部の切削上り径より大きくなった時点
    で、リム部とディスク部を所定の位置に嵌合して冷却せ
    しめ、次いでリム部とディスク部の嵌合部端面番こ、M
    IG又はT I G溶接法により全周溶接を行なった後
    、該溶接一体物について焼入れ焼戻しの熱処理を行ない
    、更に熱処理後のホイールのリム部に対してはタイヤ空
    気充填用及びバルブ取付は用穴あけ加工を施すと共に、
    ディスク部に対しボルト用、ハブ用及び飾り窓用穴あけ
    加工を施すことを特徴とするAt合金製大型車用ホイー
    ルの製造方法。
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