JPWO2015137463A1

JPWO2015137463A1 - ホイールリムの製造方法及び自動車用ホイールリムの製造方法

Info

Publication number: JPWO2015137463A1
Application number: JP2016507831A
Authority: JP
Inventors: 良之綛田; 豊三日月
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-03-12
Also published as: CN106102953A; WO2015137463A1; US20160332210A1; CN106102953B; JP2018051631A; MX2016011780A; KR20160119829A; JP6304370B2; US10661328B2; KR101927597B1

Abstract

このホイールリムの製造方法は、円筒状のリム素材をリム形状に成形加工する成形工程と；前記成形工程前後の少なくとも一方において前記リム素材の少なくとも一方の開口端縁の板厚を増す増肉工程と；を備える。そして、前記増肉工程で、前記開口端縁の板厚よりも幅広の環状溝を持つ金型の前記環状溝内に前記開口端縁を挿入した状態で、前記開口端縁に対して前記リム素材の軸線方向の圧縮荷重をかけて増肉部を形成する。

Description

本発明は、ホイールリムの製造方法と、自動車用ホイールリムの製造方法とに関する。本願は、２０１４年０３月１４日に、日本国に出願された特願２０１４−０５１４３１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ホイールリムの一例として、図１２に自動車用ホイールリムを示す。自動車用ホイール１は、略円筒状のリム１ａと、このリム１ａ内に固定されたディスク１ｂとで構成される。リム１ａには、ドロップ２、ウエル３ａ，３ｂ、レッジ４、ビードシート５ａ，５ｂ、フランジ６ａ，６ｂなどを含むリム形状が形成されている。

リム１ａの製造方法は、一般に、アンコイルした鋼帯をローラで平たく矯正する工程と、矯正した鋼帯を切断して平板を得る工程と、得た平板を円筒状に曲げる工程と、曲げた平板の両端縁を互いに突き合わせて溶接することにより円筒状のリム素材を得る工程と、リム素材の両開口端縁を拡径するフレア工程と、リム素材に前記リム形状を形成する複数のロール工程と、リム径を整えるエキスパンダー工程と、を備える。

自動車用ホイール１のリム１ａには、軽量であるとともに十分な強度を有することが求められる。リム１ａに発生する応力の程度は、その部位により、また、その使用状況により様々である。例えば、自動車が定常走行している時は、ドロップ２での応力が高くなり、縁石衝突時は、フランジ６ａ又は６ｂでの応力が高くなる。しかしながら、リム１ａの中でも、自動車の走行状態に関わらず応力が高くならないために高い強度を必要としない部位もある。そのような部位については、ある程度の強度を確保できれば、厚さを薄くすることができ、その結果、リム１ａの軽量化が可能となる。一方、縁石衝突時には、リム１ａの特に外側を向いた開口端縁（フランジ６ａ又は６ｂ）に高い応力が負荷されるため、このような部位については、逆に増肉して強化するのが有効である。

しかし、リム１ａの開口端縁は、ドロップ２などに比べて周長が長いため、ロール工程において薄肉化しやすい。このため、例えば特許文献１では、リムを製造するために、板幅方向で板厚の異なる板材を予め作製して、リムの開口端縁に相当する部位（特許文献１で「耳部」と称されている部位）の板厚をその他の部位に相当する部位（特許文献１で「底部」と称されている部位）に比べて厚く形成している。

特許文献２には、「外周にスピニング用成形型部を有するマンドレルの端面と、上記端面に対向させられるテールストックとの間に円板状の成形材料を挟持して行われる自動車用ホイールの成形方法であって、上記成形型部に沿って移動させられるスピニングローラによって、上記成形材料を上記成形型部に押圧するスピニング工程と、上記成形型部に対向させられる周壁部と、上記マンドレルの回転軸に対して略直角方向に伸びる側壁部とを有する増肉ローラを、上記マンドレルの半径方向内方へ移動させることによって、上記成形型部の内端部ないしこの内端部から半径方向外方へ立ち上がる内端面と、上記増肉ローラの周壁部ないし側壁部との間で、上記成形材料の周縁部を増肉変形させてホイールリムの外縁フランジ部を形成する増肉工程とを含むことを特徴とする、自動車用ホイールの成形方法」に関する発明が開示されている。

日本国特開昭５９−１０９４０４号公報日本国特開平６−１８２４７１号公報

特許文献１に記載の製造方法では、予め、板幅方向で板厚の異なる板材を作製する工程が必要となるため、製造コストが上昇する問題が有る。また、リムの断面形状に合わせて圧延ロールの溝型を変更する必要があり、その手間を考慮すると断面形状を容易には変更しづらい。さらに、板幅方向で板厚の異なる板材を用いる場合、そのような板材から円筒状リム素材を得るときの曲げ成形を精度良く行う制御が困難であるため、寸法精度の高い円筒状リム素材を得るためには製造工程が複雑になる。

一方、特許文献２に記載の製造方法のように、増肉ローラを円板状リム素材の半径方向に移動させることによって開口端縁を増肉させる方法では、マンドレルの外周面に配置されたリム素材を増肉ローラで局所的に繰り返し変形させる逐次加工を主に行っている。この方法による増肉では、スピニング加工機を用いる必要が有るため、生産効率が低く、製造コストの増大を招く。特に、アルミホイールの製造工程など、既にスピニング加工機を導入している場合であれば、この方法を採用することは比較的容易であるが、スチールホイールリムの製造工程のように、基本的にロール工程により製造されるリムの場合は、別途、スピニング加工機を導入するためのコスト増大を招くことになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、生産効率を低下させることなく、また、高い寸法精度をもって、ホイールリムの開口端縁の増肉を行うことができる、ホイールリムの製造方法及び自動車用ホイールリムの製造方法の提供を目的としている。

本発明者らは、上記の目的を達成するべく、円筒状のリム素材を作製した後に、前記リム素材の開口端縁を座屈無しに増肉する方法について鋭意研究を行い、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の各態様の要旨は、以下の通りである。
（１）本発明の一態様におけるホイールリムの製造方法は、円筒状のリム素材をリム形状に成形加工する成形工程と；前記成形工程前後の少なくとも一方において前記リム素材の少なくとも一方の開口端縁の板厚を増す増肉工程と；を備え、前記増肉工程で、前記開口端縁の板厚よりも幅広の環状溝を持つ金型の前記環状溝内に前記開口端縁を挿入した状態で、前記開口端縁に対して前記リム素材の軸線方向の圧縮荷重をかけて増肉部を形成する。

（２）上記（１）に記載のホイールリムの製造方法では、前記増肉工程が、前記開口端縁を加熱する工程を含んでもよい。

（３）上記（２）に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記開口端縁を前記加熱した後に、前記環状溝内に挿入して前記圧縮荷重を加えてもよい。

（４）上記（２）に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記開口端縁を前記環状溝内に挿入した状態で前記加熱しながら、前記圧縮荷重を加えてもよい。

（５）上記（２）〜（４）の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記軸線方向の、前記圧縮荷重を加える前における前記開口端縁の加熱領域の幅寸法をＷｈとし、前記圧縮荷重を加えた後における前記増肉部の幅寸法をＷとした場合に、Ｗｈ＞Ｗであってもよい。

（６）上記（２）〜（５）の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記軸線方向の、前記環状溝の深さ寸法をＤとし、前記圧縮荷重を加える前における前記開口端縁の加熱領域の幅寸法をＷｈとした場合に、Ｄ＞Ｗｈであってもよい。

（７）上記（２）〜（６）の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記開口端縁の加熱温度が、４５０℃〜８５０℃の範囲内であってもよい。

（８）上記（１）〜（７）の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記増肉工程で、増肉中の前記開口端縁の内周面を前記環状溝の内壁で支えると共に、前記開口端縁の外周面を前記内壁よりも幅広の、前記環状溝の外壁で支えながら、前記圧縮荷重を加えてもよい。

（９）本発明の自動車用ホイールの製造方法は、上記（１）〜（８）の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法により得られた前記ホイールリム内にディスクを固定する工程を備える。

（１０）上記（９）に記載の自動車用ホイールリムの製造方法では、前記増肉工程で、前記リム素材の両方の前記開口端縁のうち、少なくとも、自動車に装備された際に外向きとなる方に対し、前記増肉部を形成してもよい。

本発明の上記（１）に記載のホイールリムの製造方法によれば、生産効率を下げることなく、また、寸法精度良く、自動車用ホイールリム等のホイールリムの開口端縁の増肉を行うことができる。このため、ホイールリムの軽量化に伴ってリム素材が薄肉化されたとしても、その開口端縁を増肉させて十分な強度を得ることができる。

また、上記（２）〜（７）に記載のホイールリムの製造方法の場合、開口端縁を加熱により局所的に軟化させることができるので、増肉加工を、より座屈無く安定して行うことが可能となる。
また、上記（８）に記載のホイールリムの製造方法の場合、開口端縁の座屈発生をより確実に防ぎながら増肉加工を行うことが可能となる。
また、上記（９）及び（１０）に記載の自動車用ホイールリムの製造方法によれば、上記（１）に記載のホイールリムの製造方法と同様の効果を得ることが可能である。

本発明の第１実施形態を示す図であって、自動車用ホールリムの製造方法を示すフローチャートである。同実施形態を示す図であって、増肉工程前の断面図である。同実施形態を示す図であって、増肉工程の途中を示す断面図である。同実施形態を示す図であって、増肉工程前における図３のＡ部に相当する部分断面図である。同実施形態における増肉工程の途中を示す図であって、図３のＡ部に相当する部分断面図である。同実施形態における増肉工程の途中を示す図であって、図３のＡ部に相当する部分断面図である。同実施形態における増肉工程の途中を示す図であって、図３のＡ部に相当する部分断面図である。同実施形態を示す図であって、図３のＡ部に相当する部分断面図である。鋼材の加熱温度と、高温時及び加熱冷却後のそれぞれにおける、部材強度である降伏応力と、の関係を示すグラフである。本発明の変形例を示す図であって、図４Ｂに相当する部分断面図である。２．３６ｍｍ等厚のリム素材に対してリム形状を形成した場合の板厚分布を示す図であって、横軸がリム幅方向における位置、縦軸が板厚を示す。厚さが２．３６ｍｍで、周縁部を２．６０ｍｍにまで増肉したリム素材を用いた場合の、リム形状形成後の板厚分布を示す図であって、横軸がリム幅方向における位置、縦軸が板厚を示す。厚さが２．３６ｍｍで、周縁部を２．９０ｍｍにまで増肉したリム素材を用いた場合の、リム形状形成後の板厚分布を示す図であって、横軸がリム幅方向における位置、縦軸が板厚を示す。厚さが２．００ｍｍで、周縁部を２．６０ｍｍにまで増肉したリム素材を用いた場合の、リム形状形成後の板厚分布を示す図であって、横軸がリム幅方向における位置、縦軸が板厚を示す。ホイール構造の一例を示す図であって、軸線を含む断面で見た場合の自動車用ホイールである。

本発明に係るホイールリムの製造方法の例示として、自動車用ホイールリムを製造する方法についての各実施形態を以下に説明するが、本発明の製造方法は、自動車用ホイールリム以外の各種ホイールリムの製造にも適用可能である。
自動車用ホイールリムの製造に際しては、まず、平板から円筒状のリム素材を得る必要があるが、その方法については一般的な方法を採用すればよい。例えば図１のフローチャートに示すように、コイル状に巻かれた鋼帯をアンコイルしてローラで矯正する工程Ｓ１と、矯正した鋼帯を所定の寸法に切断して平板を得る工程Ｓ２と、得た平板を円筒状に曲げる曲げ工程Ｓ３と、曲げた平板の両端縁を互いに突き合わせて溶接する突合溶接工程Ｓ４と、溶接部分のバリなどを除去する仕上げ工程Ｓ５とにより、円筒状のリム素材を得ることができる。
このようにして得たリム素材より自動車用ホイールリムを製造する方法の各実施形態を、以下に続けて説明する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法において、前記円筒状のリム素材には、その一対の開口端縁（以下、「周縁部」と言う場合もある。図２に符合２１で示す一対の環状部分である）のうちの少なくとも一方を増肉する増肉工程Ｓ６と、リム素材の両開口端縁を拡径するフレア工程Ｓ７と、リム素材にリム形状を形成する複数のロール工程Ｓ８と、リム径を整えるエキスパンダー工程Ｓ９と、が施され、その結果、リムが完成する。
前記リム形状の一例としては、図１２で説明した前記リム１ａと同様に、ドロップ２、ウエル３ａ，３ｂ、レッジ４、ビードシート５ａ，５ｂ、フランジ６ａ，６ｂなどを含む形状を採用することが出来る。

前記フレア工程Ｓ７および前記ロール工程Ｓ８の具体的な内容については、特に制約はなく、一般的な方法を採用することができる。フレア工程Ｓ７は、円筒状のリム素材の周縁部に成形具を押し付けることにより、リム素材の周縁部を拡径する工程である。また、ロール工程Ｓ８では、フレアリングされた円筒状のリム素材を、所定の凹凸が形成されたロール対間に挟みつつ圧延して、前記リム形状に成形する。ロール工程Ｓ８には、例えば、ドロップ成形工程、フランジ成形工程、仕上成形工程、が含まれる。

前記増肉工程Ｓ６は、リム素材２０の周縁部２１内に、予め加熱して変形抵抗を下げた加熱領域２２を形成しておく加熱工程と；この加熱工程後に、例えば、図２および図３に示す金型１０（１０ａ，１０ｂ）を用いてプレス加工を行うことにより加熱領域２２を増肉するプレス工程と；を含む。
前記加熱工程は、前記プレス工程の前処理として行われるものであるが、まずは増肉工程Ｓ６の基本であるプレス工程の説明を先に行い、その後に、前記加熱工程の説明を続けて行うものとする。

図２に示すように、金型１０は、環状溝１１を有するプレス用金型１０ａと、リム素材２０の内周面を支持する支持金型１０ｂとの一対で構成されている。
プレス用金型１０ａは、リム素材２０よりも大きな外径を持つ円盤状の金型であり、前記環状溝１１を境としてその内側に形成された内側凸円部１０ａ１と、前記環状溝１１の外側に形成された外側凸円部１０ａ２とを備えている。言い換えると、内側凸円部１０ａ１の外周面と、外側凸円部１０ａ２の内周面と、これら互いに対向する外周面及び内周面の奥側に形成された底面とにより、前記環状溝１１が区画形成されている。

環状溝１１は、プレス用金型１０ａの中心と同軸をなすとともに、その周方向の何れの位置においても同じ溝幅及び溝深さを有している。
外側凸円部１０ａ２は、前記環状溝１１の底面からの高さ寸法が、内側凸円部１０ａ１の高さ寸法よりも高くなっている。そして、外側凸円部１０ａ２には、環状溝１１の前記内周面に滑らかに連続するように、断面視円弧状の面取りが形成されている。この面取りが形成されていることにより、リム素材２０をスムーズに環状溝１１内に導いて挿入することが可能となっている。

支持金型１０ｂは、円盤状の土台部１０ｂ１と、この土台部１０ｂ１と同軸をなすように土台部１０ｂ１上に一体に形成された円柱部１０ｂ２とを備えている。円柱部１０ｂ２の外径寸法は、前記リム素材２０の内周面をその内側より支えるために、前記リム素材２０の内周面の内径寸法に近く、なおかつ、リム素材２０を外嵌めするのに必要なクリアランスを確保出来るように定められている。
また、円柱部１０ｂ２の高さ寸法は、リム素材２０の軸方向の高さ寸法よりも低めになっている。これは、リム素材２０の増肉加工を行うためであり、その詳細については後述する。

前記増肉工程Ｓ６中の、前記加熱工程を経た後の前記プレス工程においては、まず、図２及び図３に示すように、支持金型１０ｂによってリム素材２０を保持した状態で、その上にプレス用金型１０ａを被せていく。その際、リム素材２０の一方の周縁部２１を環状溝１１内に収容するように被せていく。
より詳しく言うと、まず図２に示すように、支持金型１０ｂの円柱部１０ｂ２にリム素材２０を同軸に外嵌めしていく。その結果、図３に示すように、リム素材２０の下端である他方の周縁部２１が土台部１０ｂ１の上面に当接して、リム素材２０の軸方向荷重を土台部１０ｂ１の上面で支持するとともに、周縁部２１が円柱部１０ｂ２の上面よりも所定寸法、上方に向かって張り出た状態となるように、リム素材２０が配置される。

続いて、リム素材２０の周縁部２１と環状溝１１とが同軸をなすようにプレス用金型１０ａをリム素材２０の上方から下げていき、周縁部２１を環状溝１１内に同軸に収容する。そして、リム素材２０の周縁部２１が環状溝１１の底面に達すると図３に示す通りとなり、この状態で、円柱部１０ｂ２と、リム素材２０と、前記環状溝１１とが、互いに同軸をなし、なおかつ、プレス用金型１０ａの内側凸円部１０ａ１の下面と、支持金型１０ｂの円柱部１０ｂ２の上面との間に所定の隙間ｇが設けられる。この隙間ｇが、圧縮加工代となる。
このようにしてリム素材２０の周縁部２１が環状溝１１内に収容された図３の状態より、プレス用金型１０ａをリム素材２０に向けてさらに下げていくことで、リム素材２０の周縁部２１に対し、その軸方向（図３中の白抜き矢印の方向）に圧縮荷重が加えられ、周縁部２１の内の特に加熱領域２２が環状溝１１内を満たすように増肉変形していき、前記隙間ｇがゼロになった時点で圧縮加工が終了する。
その後、プレス用金型１０ａをリム素材２０から取り外し、さらにリム素材２０を支持金型１０ｂから取り外すと、リム素材２０の周縁部２１のみが他所に比べて板厚が厚くなっており、増肉工程Ｓ６が完了する。
増肉工程Ｓ６後のリム素材２０には、前記フレア工程Ｓ７、ロール工程Ｓ８、エキスパンダー工程Ｓ９と、が施される。このようにして加工されたリム内に前記ディスクを溶接固定（図１の工程Ｓ１０）することで、自動車用ホイールリムの完成となる。

なお、支持金型１０ｂは、リム素材２０の撓みを防止することを主目的とした金型である。このため、リム素材２０の内周面と円柱部１０ｂ２の外周面との間における隙間はほとんど無くてもよいが、この隙間があまり狭いとリム素材２０の抜き差しが困難になるため、ある程度の隙間があることが好ましい。例えば、リム素材２０の内径と円柱部１０ｂ２の外径との寸法差は１．０〜３．０ｍｍとするのがよい。この場合、隙間は上記寸法差の略半分となるので、０．５〜１．５ｍｍとなる。

また、本実施形態では、リム素材２０の内周面を円柱部１０ｂ２の外周面により支持する支持金型１０ｂを示しているが、この形態のみに限らず、例えば、リム素材２０の外周面を覆って外周面を支持する支持金型（不図示）や、リム素材２０の内周面及び外周面の双方を支持する支持金型（不図示）を採用してもよい。
また、本実施形態における増肉加工Ｓ６は、円筒状のリム素材２０における一対の周縁部２１のうちの一方に対して行ったが、両方に対して行ってもよい。なお、一対の周縁部２１のうちの一方のみに対して増肉工程Ｓ６を行う場合には、この自動車用ホイールリムを自動車に装着した際に外側となる方に行うのが好ましい。
また、本実施形態では、増肉工程Ｓ６をリム形状加工よりも前（ロール工程Ｓ８よりも前）に行うものとしたが、これのみに限らず、先にリム形状加工を行ってから増肉工程Ｓ６を行うことも可能である。さらには、増肉工程Ｓ６を２回に分け、リム形状加工の前後に１回ずつ行うようにしてもよい。

以上説明の本実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法の要旨を以下に纏める。
本実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法は、円筒状のリム素材２０をリム形状に成形加工する成形工程（ロール工程Ｓ８）と；成形工程前後の少なくとも一方においてリム素材２０の少なくとも一方の周縁部２１の板厚を増す増肉工程Ｓ６と；を備える。そして、増肉工程Ｓ６で、周縁部２１の板厚よりも幅広の環状溝１１を持つプレス用金型１０ａの環状溝１１内に、加熱領域２２を予め設けた周縁部２１を挿入した状態で、周縁部２１に対してリム素材２０の軸線方向の圧縮荷重をかけて増肉部を形成する。

以上説明の本実施形態によれば、金型１０による圧縮加工で増肉加工を行うため、スピニング加工機による増肉加工と比べて短時間でリム素材２０の周縁部２１の増肉を行うことができる。このため、増肉工程Ｓ６の前後にある工程Ｓ１〜Ｓ５、Ｓ７〜Ｓ９のサイクルタイム内での加工を行うことができ、生産効率を低下させることがない。すなわち、複数のリム素材２０を順々に送りながら、図１に示した各工程Ｓ１〜Ｓ９により加工していく場合、これら工程Ｓ１〜Ｓ９のうちで最も長い作業時間を要する工程（例えばロール工程Ｓ８）が、単位時間当たりの生産個数、すなわち生産効率を決定づけることとなる。このような観点より増肉工程Ｓ６を見た場合、増肉工程Ｓ６がロール工程Ｓ８よりも短時間で加工を終えることができれば、生産効率を低下させることがない。
また、スピニング加工機のような高価な装置を用いず、比較的簡便なプレス装置を用いるため、増肉加工に伴う製造コストの上昇が少ない。

以上が、増肉工程Ｓ６中の基本をなす前記プレス工程の説明であるが、リム素材２０のプレス工程に際して、周縁部２１のみを選択的に増肉するには、周縁部２１の変形抵抗を予め下げておく必要が有る。そのための前処理が前記加熱工程であり、以下に、前記プレス工程の内容と絡めながらその詳細を説明する。
すなわち、本実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法においては、前記増肉工程Ｓ６を行うに際し、図４Ａに示すように、リム素材２０の周縁部２１内に、予め加熱して変形抵抗を下げた加熱領域２２を形成しておく。その後、図４Ｂに示すように、加熱領域２２を含む周縁部２１を環状溝１１内に収容し、その状態でリム素材２０の軸方向（白抜き矢印の方向）に圧縮荷重を加えることで、図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、リム素材２０の周縁部２１のみを選択して増肉することがより容易となる。周縁部２１における加熱領域２２の加熱幅（Ｗｈ）は、リム素材２０の周縁部２１に形成される増肉部の、予定される増肉長さ（Ｗ）以上であることが好ましい。

なお、加熱幅（Ｗｈ）とは、周縁部２１のうちの加熱領域２２の長さを意味し、加熱領域２２とは、例えば４５０℃以上の領域を意味する。また、周縁部２１の加熱温度は、リム素材２０の変形抵抗（強度）が十分に下がって容易に増肉でき、その一方で冷却後には十分な強度を回復できる温度範囲とするのがよい。また、加熱方法には特に制約がなく、誘導加熱、輻射加熱などの公知の方法を採用することができる。種々の加熱方法の中でも、加熱効率が良い点や装置の設置がしやすいなどの理由から、誘導加熱が特に好ましい。

リム素材２０における周縁部２１（加熱領域２２）が環状溝１１内で圧縮荷重を受けて増肉する過程の詳細を、図５により説明する。
図５において、周縁部２１のうち、加熱されて後述の温度範囲に達している加熱領域２２が加熱幅Ｗｈに示す部分である。そして、この加熱領域２２は、圧縮荷重を受ける前の状態において、周縁部２１の内周面側では環状溝１１との間に隙間ｔ１が設けられ、また周縁部２１の外周面側では環状溝１１との間に隙間ｔ２が設けられている。そして、加熱領域２２の厚み寸法をｔ３とした場合、ｔ１＋ｔ２＋ｔ３の合計寸法が、増肉後において求められる周縁部２１の厚み寸法に略等しくなる。実際には、冷却後の熱収縮により厚み寸法ｔ３が若干薄くなることを見越して、隙間ｔ１、ｔ２を若干大きめに設定することが好ましい。

図５に示す加熱領域２２は、環状溝１１により紙面下方に向かって圧縮荷重を受けると、その長さ寸法が徐々に短くなっていく。この圧縮変形に伴い、加熱領域２２の厚み寸法が上下方向の各位置で均等に厚くなっていき、ついには環状溝１１内を満たしていく。その結果、加熱領域２２は環状溝１１の軸線方向の何れの位置においても均等な厚みに増肉される。
なお、増肉の仕方としては、周縁部２１の内周面及び外周面の双方が均等に厚くなるように増肉しても良いし、または、内周面及び外周面の何れか一方のみが厚くなるように増肉してもよい。

また、加熱領域２２の加熱温度の適切な範囲については、リム素材２０の加熱時の降伏応力が加熱前の降伏応力の半分（５０％）となる温度以上でかつ、加熱して冷却した後の降伏応力が加熱前の降伏応力の９０％となる温度以下とすることが好ましい。例えばリムに用いる鋼材として想定される加熱領域２２の加熱温度は、４５０〜８５０℃の範囲内とすることが好ましい。

図６に、降伏応力８００Ｎ／ｍｍ^２である高張力鋼板を加熱し、その加熱時および冷却後の降伏応力を測定した一例を示す。同図６に示すように、加熱温度が４５０℃では、降伏応力を４００Ｎ／ｍｍ^２以下（元の降伏応力の半分以下）に下げることができず、変形抵抗の低下が不十分となる。一方、加熱温度が４５０℃以上であれば、加熱によって降伏応力を４００Ｎ／ｍｍ^２以下に下げることができ、しかも、冷却後の降伏応力を元の降伏応力に近い値まで回復できる。一方、加熱温度を過剰に上げすぎると、冷却後の降伏応力の回復が不十分となり、自動車用ホイールリムとして十分な強度を確保できなくなる（例えば、８００℃では、冷却後の降伏応力が４５０Ｎ／ｍｍ^２にまで低下する）。よって、加熱による降伏応力の低減と冷却後の降伏応力の復帰とのバランスを考慮すると、加熱温度としては、リム素材２０の材質によって異なるものの、高張力鋼の場合、４５０℃〜８５０℃とすることが好ましい。さらに言うと、この温度範囲の中でも５００℃〜７５０℃がより好ましい。

なお、図４Ｄに示したように増肉工程Ｓ６がほぼ完了した時点では、増肉部が環状溝１１の壁面に接触しているが、冷却が進むと、熱膨張していた増肉部の厚さが若干薄くなるため、環状溝１１から容易に抜くことができる。

環状溝１１の深さ（図４Ａの符合Ｄ）は、周縁部２１の加熱幅Ｗｈ（図４Ａ及び図５参照）以上であることが好ましい。これを満たさない場合、周縁部２１が座屈して、最終製品の寸法精度に悪影響を及ぼす場合があるからである。

なお、本実施形態は、円筒状のリム素材２０の少なくとも一方の周縁部２１を増肉するものであるが、特に、自動車用ホイールリムとして用いた場合には、少なくとも外側周縁部となる方の周縁部に対して増肉することが好ましい。その理由は、自動車用ホイールリムの外側周縁部が、縁石との衝突時において高い強度が求められるからである。この部分の衝突強度を高められれば、その他の部分について薄肉化できるため、自動車用ホイール全体としての軽量化にも寄与する。その結果、この自動車用ホイールを複数本備えた自動車の車重も軽減できるため、燃費向上、さらには環境汚染対策に効果を奏することが可能となる。
なお、本実施形態は、様々な材質の自動車用ホイールリムの製造に適用することが可能であるが、特に、鋼製ホイールリムの製造に適している。中でも、高張力鋼製ホイールリムの製造に最適である。

以上に詳細説明したように、本実施形態の自動車用ホイールリムの製造方法では、増肉工程Ｓ６が、周縁部２１を加熱する前記加熱工程を含んでいる。すなわち、周縁部２１を加熱した後に、環状溝１１内に挿入して圧縮荷重を加えている。
そして、リム素材２０の軸線方向における、前記圧縮荷重を加える前における周縁部２１の加熱領域２２の幅寸法をＷｈとし、前記圧縮荷重を加えた後における増肉部の幅寸法をＷとした場合に、Ｗｈ＞Ｗとなっている。
さらに、リム素材２０の軸線方向における、環状溝１１の深さ寸法をＤとし、圧縮荷重を加える前における周縁部２１の加熱領域２２の幅寸法をＷｈとした場合に、Ｄ＞Ｗｈとなっている。

さらに、周縁部２１の加熱温度が、４５０℃〜８５０℃の範囲内である。
さらに、増肉工程Ｓ６で、リム素材２０の両方の周縁部２１のうち、少なくとも、自動車に装備された際に外向きとなる外側開口端縁に対し、前記増肉部を形成している。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法について以下に説明する。本実施形態は、上記第１実施形態の変形例に相当するものであり、上記第１実施形態との相違点を主に説明し、その他については上記第１実施形態と同様であるとして重複説明を省略する。

本実施形態では、前記加熱領域２２内の加熱温度について、図５の紙面上下方向（リム素材２０の軸線方向）において温度勾配をつけている。
すなわち、加熱領域２２内において、環状溝１１に当接して真っ先に圧縮荷重を受ける開口先端縁で最も温度が高く、この開口先端縁より奥に離れるに従って徐々に温度が低くなるような温度勾配をつけて加熱している。ただし、加熱領域２２内の温度としては、何れの箇所においても、前述の温度範囲である４５０℃〜８５０℃（より好ましくは５００℃〜７５０℃）を満たすことが好ましい。

上記のような温度勾配をつけることにより、加熱領域２２内で、前記開口先端縁より最も奥に離れた位置から前記開口先端縁に向かって徐々に変形抵抗（強度）が低くなるような変形抵抗分布（強度分布）を周縁部２１に付与することが可能となる。このような変形抵抗分布（強度分布）を付与することにより、前記増肉工程Ｓ６における周縁部２１の増肉変形が、加熱領域２２内で相対的に変形抵抗（強度）が低い前記開口先端縁において局所的に始まり、そしてこの局所的な変形が徐々に奥位置に向かって進んでいき、ついには加熱領域２２の全てにおいて増肉が完了することになる。
このように、増肉加工中の加熱領域２２内における増肉変形を、常に前記加工先端縁の位置に限定して行わせることにより、周縁部２１における座屈変形を防止して、皺の発生を確実に防ぐことが可能となる。

上記各実施形態においては、製造対象を自動車用ホイールリムとしたが、本発明の製造対象は自動車用ホイールリムのみに限定されない。例えば、トラックや農機用のホイールリムの製造方法にも適用できる。
また、上記各実施形態においては、自動車用ホイールリムの素材が高張力鋼であったが、これのみに限らず、アルミニウム・マグネシウム合金からなる素材を用いて自動車用ホイールリムを製造してもよい。

また、上記各実施形態では、増肉工程Ｓ６において周縁部２１を環状溝１１内に挿入する前に加熱し、その後に周縁部２１に対して圧縮加工による増肉を行っている。しかしながら、加熱と圧縮加工による増肉とを同時に行ってもよい。
すなわち、増肉工程Ｓ６で説明した図４Ａ〜図４Ｄの各工程のうち、周縁部２１を環状溝１１内に挿入する前の図４Ａの段階では周縁部２１の加熱を行わず、周縁部２１を環状溝１１内に挿入した図４Ｂの状態で周縁部２１の加熱を開始する。そして、そのまま周縁部２１の加熱を継続しながら、図４Ｃ〜図４Ｄに示す圧縮加工を同時に行う。
なお、この場合の加熱方法としては、誘導加熱による加熱の他、プレス用金型１０ａ自体を加熱して、プレス用金型１０ａと周縁部２１との当接による熱伝達で周縁部２１をその開口端縁より加熱する方法も採用可能である。

また、上記各実施形態では、前記環状溝１１が、プレス用金型１０ａに設けられてかつ互いに同軸をなす環状の内壁面及び環状の外壁面と、これら内壁面及び外壁面間を繋げる底壁面とにより形成され；リム素材２０の軸線方向における、前記底壁面からの前記外壁面の高さ寸法をＨ１とし、前記底壁面からの前記内壁面の高さ寸法をＨ２とした場合に、Ｈ１＝Ｈ２としていたが、この形態のみに限らず、例えば図７に示すように、Ｈ１＞Ｈ２となるプレス用金型１０ａを用いて増肉加工を行ってもよい。
すなわち、増肉工程Ｓ６で、増肉中の周縁部２１の内周面を環状溝１１の内壁面で支えると共に、周縁部２１の外周面を前記内壁よりも幅広の、環状溝１１の外壁面で支えながら、圧縮加工を行ってもよい。
また、上記各実施形態では、前記加熱工程を行うことにより局所的に変形抵抗を下げたが、変形抵抗を下げることが出来るのであれば、加熱以外の手段を採用してもよい。しかしながら、各種手段の中でも、適用容易性等の観点により、加熱が最も優れていると言える。
さらには、鋼帯の状態又は鋼帯から切り離した平板の状態で、周縁部２１となる部分に焼き鈍し等の加工を加えておくことで、予め、局所的に変形抵抗を下げてもよい。

上記第１実施形態の、自動車用ホイールリムの製造方法による効果を確認するべく、実施例による以下の確認を行った。
すなわち、まず、高張力鋼の平板（厚さ２．３６ｍｍ及び２．００ｍｍの２種、降伏応力は共に８００Ｎ／ｍｍ^２）を複数枚用意し、これら平板それぞれを、円筒状に曲げて両端縁を突き合わせ溶接して、２種の円筒状リム素材（それぞれ、外周面の半径が１７０ｍｍで、円筒の軸線方向に平行な幅寸法が２０２ｍｍ）を得た。
続いて、それぞれの円筒状リム素材の周縁部を増肉し、フレアリングした後、ロール工程によってリム形状に成形した。

周縁部を増肉する前記増肉工程Ｓ６では、周縁部を７００℃に予め加熱した後、図４Ａ〜図４Ｄに示したプレス用金型１０ａ及び支持金型１０ｂを用いて行った。加熱幅Ｗｈは、２０ｍｍの場合のものと２８ｍｍの場合のものとの２種を用意した。プレス用金型１０ａの環状溝１１の深さは３０ｍｍとした。
また、比較のため、一部、周縁部を増肉しない円筒状リム素材を用意し、これに対しても同様に、フレアリングした後、ロール工程によってリム形状に成形した。

以上説明の各種ケースの結果を以下に説明する。
まず、２．３６ｍｍ等厚のリム素材を用いたが増肉加工を行わなかった比較例では、図８に示すように、作製されたリムの周縁部が２．２２ｍｍまで薄くなった。

一方、図９に示すように、厚さ２．３６ｍｍで、周縁部を２．６０ｍｍまで増肉したリム素材を用いた実施例では、リム形状を成形した後の状態で、リム周縁部以外の部位については図７に示した比較例と同等であったが、リム周縁部の厚さを２．４３ｍｍにまで増肉することができた。

また、図１０に示すように、厚さ２．３６ｍｍで、周縁部を２．９０ｍｍにまで増肉したリム素材を用いた実施例においても、リム形状を成形した後の状態で、リム周縁部以外の部位については図７に示した比較例と同等であったが、リム周縁部の厚さを２．７１ｍｍにまで増肉することができた。

さらに、図１１に示すように、厚さ２．００ｍｍで、周縁部を２．６０ｍｍにまで増肉したリム素材を用いた実施例では、リムの周縁部以外の部位は１．９１ｍｍ〜２．０６ｍｍの範囲であるのに対して、リム周縁部の厚さを２．４６ｍｍにまで増肉することができた。

本発明によれば、生産効率を下げることなく、また、寸法精度の良く、自動車用ホイールリム等のホイールリムの開口端縁（周縁部）に対応する部分の増肉を行うことができる。このため、ホイールリムの軽量化に伴ってリム素材の開口端縁（周縁部）が薄肉化されたとしても、その開口端縁を増肉させて十分な強度を得ることができる。本発明は、特に、高張力鋼を用いた自動車用ホイールリムの製造に有用である。

１自動車用ホイールリム（ホイールリム）
１ａリム
１ｂディスク
２ドロップ
３ａ，３ｂウエル
４レッジ
５ａ，５ｂビードシート
６ａ，６ｂフランジ
１０金型
１０ａプレス用金型
１０ｂ支持金型
１１環状溝
２０リム素材
２１リム素材の周縁部、開口端縁
２２加熱領域

Claims

円筒状のリム素材をリム形状に成形加工する成形工程と；
前記成形工程前後の少なくとも一方において前記リム素材の少なくとも一方の開口端縁の板厚を増す増肉工程と；
を備え、
前記増肉工程で、前記開口端縁の板厚よりも幅広の環状溝を持つ金型の前記環状溝内に前記開口端縁を挿入した状態で、前記開口端縁に対して前記リム素材の軸線方向の圧縮荷重をかけて増肉部を形成する
ことを特徴とするホイールリムの製造方法。
前記増肉工程が、前記開口端縁を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のホイールリムの製造方法。
前記開口端縁を前記加熱した後に、前記環状溝内に挿入して前記圧縮荷重を加えることを特徴とする請求項２に記載のホイールリムの製造方法。
前記開口端縁を前記環状溝内に挿入した状態で前記加熱しながら、前記圧縮荷重を加えることを特徴とする請求項２に記載のホイールリムの製造方法。
前記軸線方向の、前記圧縮荷重を加える前における前記開口端縁の加熱領域の幅寸法をＷｈとし、前記圧縮荷重を加えた後における前記増肉部の幅寸法をＷとした場合に、Ｗｈ＞Ｗである
ことを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法。
前記軸線方向の、前記環状溝の深さ寸法をＤとし、前記圧縮荷重を加える前における前記開口端縁の加熱領域の幅寸法をＷｈとした場合に、Ｄ＞Ｗｈである
ことを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法。
前記開口端縁の加熱温度が、４５０℃〜８５０℃の範囲内であることを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法。
前記増肉工程で、増肉中の前記開口端縁の内周面を前記環状溝の内壁で支えると共に、前記開口端縁の外周面を前記内壁よりも幅広の、前記環状溝の外壁で支えながら、前記圧縮荷重を加えることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のホイールリムの製造方法。
請求項１〜８の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法により得られた前記ホイールリム内にディスクを固定する工程を備えることを特徴とする自動車用ホイールの製造方法。
前記増肉工程で、前記リム素材の両方の前記開口端縁のうち、少なくとも、自動車に装備された際に外向きとなる方に対し、前記増肉部を形成することを特徴とする請求項９に記載の自動車用ホイールの製造方法。