WO2005014201A1 - ホイールの製造方法とそのホイール - Google Patents

Abstract

　鍛造法により大径のディスクを有する軽合金製ホイールを小規模のプレス機を用いて製造する方法を提供することを目的とし、完成時にディスク及びリムとなるべき円盤部分３ｂと肉厚の円筒部３ｃを備えた鋳造あるいは鍛造製の中間製品３を塑性変形させ易い温度に加熱した後、所定の角度毎に停止するように回転させ、停止時に前記ディスクとなるべき部分の少なくとも一部を金型で押圧して下型の凹部２ａへ素材を押出して孔４を付加し、この操作を繰り返して順次行うことにより、前記ディスクとなるべき円盤部の全体に模様を付加したのち、ディスク及びリム部のプレス成形と仕上げ加工を行う。

Description

明 細 書

ホイールの製造方法とそのホイール 技術分野

[0001] 本発明は、軽金属製車両用ホイールの製造方法とそのホイールに関する _c

背景技術

[0002] 乗用車に好適に用いられる軽金属製ホイールは、パネ下荷重の軽減に大きな効果 を示して操縦性が向上し、燃費の改善をもたらしている。また製造方法としては、铸 造法あるいは鍛造法により製造され、意匠性に優れたホイールが提供されている。よ り軽量でデザイン性に優れたホイールを求めて今日では乗用車における軽合金製ホ ィールの装着率は 60%を越えるといわれている。乗用車の高速化に伴い、ブレーキ システムの大型化とホイールの大径化が求められ、ディスクの直径は年々大きくなり 既に 17inを越える勢いである。

[0003] 軽合金製ホイールの素材は、主としてアルミニウム、またはマグネシウムが用いられ るが、緻密な金属組織を得て剛性を高めるために、鍛造法が好ましく用いられる。

[0004] 本願発明に係る鍛造法に関する先行技術としては特許文献 1が挙げられる。この特 許文献に記載された発明は肉厚外周縁を具備したディスク形状に鍛造する工程と、 該成形材を所要形状のエッジ部並びに凹孔状に張出形成した所要窓孔部を具備し たディスク部、または該ディスク部と一体に続くリング部とを鍛造成形する工程と、該 成形材における凹孔状に張出した窓孔部の底を切削除去することによって窓孔を開 口する工程と、前記開口された窓孔の内周縁の面取りを行う工程からなるアルミホイ ールの製造方法である。

[0005] し力、しながら、ディスクの直径が 18in程度未満であれば、 8000トン級プレス機でデ イスク全面を押圧することが可能である力 18inより大きな直径のディスク面を充分に 押圧することは困難であり、 1万トン前後のプレス機が必要である。

[0006] 小規模のプレス機を用いて大きな面積を有する部材を鍛造成形する方法としては 部分鍛造法があり、簡単な形状の円盤を成形する方法としては、特許文献 2に記載 の方法が挙げられる。この特許文献に記載の発明は、糸を整経する際に用いるビー ムフランジを鍛造する方法であり、素材の一部を順次押圧することで大きなプレス機 を必要とせず、上金型を適宜変更して徐々に円盤を大きくする方法であって、フラン ジの直径を 30in以上に成形することができる力 素材を押圧延展する過程に於レ、て 、素材は円周方向とともに半径方向にも延びるのでパターンを形成することができな レ、。

[0007] 部分鍛造の別の方法としては回転鍛造法があり、多数の先行技術が提案されてい るが、基本的には円錐面を有する金型の回転軸を傾斜させて円錐面を被成形物に 当接させ、押圧させながら円周方向に順次成形する方法であり、代表的な方法が特 許文献 3、及び特許文献 4に記載されている。

[0008] 前者は、円盤状のディスク相当部の外周に環状に隆起したリム相当部を具備した 素材を被加工素材とし、ディスク外面を成形する下金型と内面を成形する上金型で 被カ卩ェ素材を圧縮しながら回転させ、成形ローラをディスク外周の隆起したリム相当 部に当接させて一体型ホイールを完成させる方法である。また後者は、上下金型に、 円周上に一定の振幅をもって交互に凹部と凸部を形成した対を成す上型と下型を使 用し、最初に 1箇所の凹部と凸部を合致させて押圧し、これを基点として金型を回転 させながら鍛造を行っている。このような回転鍛造法においては、被加工素材は外周 方向へ材料の移動が行われるため、放射状に延びるディスクパターンは成形可能で あるが複雑なパターンは成形が困難であると思われる。

特許文献 1 :日本特開昭 60 - 127040号公報

特許文献 2 :日本特公昭 58 - 12092号公報

特許文献 3 :日本特開平 6— 154932号公報

特許文献 4 :日本特開平 6 - 285575号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、鍛造法により大径のディスクを有 する軽合金製ホイールを、小規模のプレス機を用いて製造する方法を提供するもの である。

課題を解決するための手段 [0010] 本発明は、軽金属製車両用ホイールの製造過程に於いて、完成時にディスク及び リムとなるべき部分を備えた铸造あるいは鍛造製の中間製品を塑状温度に加熱後、 所定の角度毎に停止するように回転させ、停止時に上記ディスクとなるべき部分の少 なくとも一部を金型で押圧して模様を付加し、この操作を繰り返し行うことにより、前記 ディスクとなるべき部分の全体に模様を付加したのち、ディスク及びリム部のプレス成 形と仕上げ力卩ェを行うことを特徴とするものである。

[0011] ここでいぅ塑状温度は、素材が加圧により塑性変形し易い温度であり、アルミニウム やマグネシウムなどの軽金属素材では 420— 450°Cが好ましい範囲である。また、ホ ィールの呼び径が 18in以上になる場合、ディスクの直径は大略 17in以上になるが、 このような直径のディスク全体を加圧して鍛造し、同時にパターンを形成するには、 8 000トン級のプレス機が必要とされてレ、る。しかしこのような大型のプレス機は高価で あり、設置するにもそれなりの場所を用意することが必要であるため、より小規模のプ レス機を用いて大口径のディスクを製造できることが好ましレ、。

[0012] 本発明では、上記停止時の押圧面積が狭い場合と広い場合により異なるが、前出 のプレス機に対して比較的小規模な、例えば 1000トン乃至 4000トン級のプレス機を 用いて部分的に鍛造を行うことで、大型のディスクを製造する方法を提供するもので める。

[0013] 前記中間製品は、ビレットを押圧し、先ず中心部にハブとなるべき凸状部とこれの 外周に円盤を形成し、その周縁にはリムとなるべき厚肉の円筒部を備えている。この ような中間製品は、円盤部にパターンを形成しないので、金型を変更しながら順次延 展するだけで成形可能であり J、規模のプレス機で製造することができる。

[0014] 铸造品の場合は、前記中間製品を成形して用いる。プレス機は通常縦方向に推力 を作用させるようにしているので、推力を付与する側の金型を上金型とし、他方の金 型を下金型と記載する。

[0015] 直径 17inの円盤部は 1300 1600cm²になるから、パターンをプレス成形する場 合、 1cm²当たり約 4トンの加圧力が必要として、概算ではあるが 6000トン級のプレ ス機が必要である。 3000トン級のプレス機ではプレス圧力が不足するので、円盤全 体を加圧してパターンを形成することができないため部分鍛造を行う。 [0016] ホイールのディスク部に於けるデザインは、孔を形成して行うが、回転バランスを採 るために、同じ形状の孔が等間隔で配置され、その間隔が部分鍛造の 1ピッチとなる 。上金型には孔の形状を凸状に形成した凸部を 1箇所又は複数箇所に設けるように し、プレス圧力に余裕がある限り、複数箇所に凸部を形成する。しかし自由鍛造にな つて素材の流動が生じるので、下金型には前記凸部に対応する位置に凹部又は穴 を設ける。

[0017] また下金型には中間製品が自由に回転しないように厚肉の円筒部を外方から抑制 する様な据え込み形態にする。下金型は回転角度を指示する制御部を備えており、 パターンの 1ピッチ毎に回転と停止を繰り返す様に成し、停止した時に上金型を降下 させる。従って上金型で加圧する時に押し出される素材部分は下方向に移動される

[0018] 上金型はパターンの 1ピッチより僅か広い面積を押圧するようにして素材を満遍なく 押圧する。上金型の交換は前出の特許文献 2に開示されているような水平方向に複 数の上金型がスライド可能に係止されていることが好ましい。本装置の構成の詳細は 後述する。

[0019] 部分鍛造で円盤部にパターンを構成する孔を成形する場合、押圧された部分の素 材がその周囲へ延展するのは好ましくない。従って、孔の開口部周縁に当接する金 型の凸部の稜線を形成する形状は、曲面状あるいは 90度を含む鋭角状に構成する

[0020] 一例として、スポークを成形する部分は、前記凸部の稜線を曲面状にして、僅かで はあるが素材の盛り上がりを行わせて鍛造肌を残すようにする。前記孔のリムに接す る側には、リムとスポークが接合する部分以外の部分に形成される有底の窪み部分 が設けられ、窪みの壁面の一部にェヤーバルブが取着される。

[0021] 従って貫通する孔を形成する場合、孔を成形した部分の素材力 Sリム側に流れない ようにするために、一部に鋭角状の稜線を構成した凸部を有する上金型を用いる。ま た、前記有底の窪み部分を成形する金型は、リム側に素材の流れが生じないように、 一部に鋭角に交わるが交点に曲面を構成した凸部を有する上金型を用いて貫通す る孔側に素材を押出すようにするが、最終段階で完成形状に合致する金型を用いて 成形する。

[0022] このようにパターンを構成する孔を成形する場合、 2乃至 3種類の金型を使用する 力 金型の交換は、プレス機の押圧側の端部にレールを設けてこれに金型を吊設し 、適宜交換することで金型交換の時間を短縮する。前記プレス機については実施例 により詳細を記載する。そして、上金型の鋭角状に構成された凸部稜線部が押圧す る箇所に対応する下金型の凹部、もしくは穴の開口部分の稜線は、同じく鋭角状に 構成し、素材を剪断するように作用させる。

[0023] 円盤部にパターンを形成した中間製品は、円盤部の周縁に設けられた厚肉の円筒 部にスピユング法によりリムを形成する。その手法は本特許出願人が既に取得してい る日本特許第 1769730号に示されているように、形成されたパターンの孔形状に合 致した凹凸面を有するマンドレルにより、孔を設けた円盤部を挟持しながら回転させ 、ローラーを圧接させてリムを所定の形状に成形する。

[0024] 力べして、ホイール鍛造用プレス機に対して、小規模なプレス機により、任意のパタ ーンが形成された直径が 17in以上のディスクを備えた軽合金製ホイールが完成され る。

[0025] 上述した手段では、中間製品のディスクとなるべき部分に模様を形成する孔を打抜 レ、ているが、該孔の開口面積よりやや小さい開口面積を有する捨て孔を設け、該捨 て孔に下型に設けた凸部を嵌入させ、リムになるべき部分とディスクになるべき部分 を密封プレス成形することも可能である。

[0026] 図 3に示す Y字型のスポークを形成したホイールを参照すると、通常呼び径が 18in である場合、その直径はビードシート部の直径を指し、外リムの最外径は 498mm程 度になるから、正面図を平面的にみた場合の面積は 1947cm²であり、貫通するディ スク部の孔の開口面積は 713cm²であることから、開口率は 713/1947 = 36. 6% となる。

[0027] この孔の各辺から 5mm程度小さい孔を捨て孔とした場合の開口面積は、 490cm² であり、開口率は 490/1947 = 25. 2%である。軽合金素材を密封型鍛造する場合 の所要プレス圧（押圧力）は、従来における実績値を参照した場合に、 目安として 4ト ン/ cm²は必要であり、上記の正面図を平面的にみた場合の面積に 4トンを乗ずれ ば、 7788トンとなる。 8000トンプレス機が必要とされる所以である。従って上記捨て 孔を設けた場合の所要プレス圧は 25%軽減される力 それでも 6000トン級のプレス 機が必要である。換言すれば、 18inホイールを 6000トン級のプレス機でプレス成形 、すなわち鍛造することができることになる。

[0028] 本発明では、下金型に設けた凸部を捨て孔に嵌入させ、 3000トン級のプレス機を 用いて密封型鍛造を行うが、リム部とディスク部の全面を押圧する最終場面では、分 割された上金型を用レ、て部分鍛造を行ってレ、る。

[0029] 但し、ディスク模様の孔の大きさに左右される力 ホイール軽量化のためには孔は 有効な方法であり、上述の開口率 25%は寧ろ少ないかも知れない。捨て孔に相当 する重量は、最終製品の重量に含まれないから、軽金属素材の所要量が多くなるこ とは否めないが、打ち抜いた素材は再利用することができる。

発明の効果

[0030] 本発明の製造方法によれば、小規模のプレス機を用いて直径が 17in以上のデイス クに任意のパターンを施した剛性の高い軽合金製ホイールを提供できる。

発明を実施するための最良の形態

[0031] 中心部にハブとなるべき凸状部とこれの外周に円盤を形成し、その周縁にはリムと なるべき厚肉の円筒部を一体に備えている中間製品を出発部材とし、前記円盤に凸 部を設けた金型を部分的に順次押圧し、押圧された部分の素材を打ち出してパター ンを形成し、前記厚肉の円筒部をスピニング加工して直径が 17in以上のディスクを 備えたホイールを実現した。

実施例 1

[0032] 図 1 (a)は、本発明の回転鍛造に用いる金型と中間製品を示す模式縦断面図であ る。 1は上金型であり垂直方向に上下運動を行う。 2は下金型であって、図示しない 駆動装置によって回転するベッド 39上に設置されており、所定の角度を回転し停止 する運動を繰り返すように回動制御される。 3はァノレミニゥム、マグネシウムなどの軽 合金製の中間製品で、中心部にハブとなるべき凸状部 3aとその外周に円盤部 3b、 及びその周縁にリムとなるべき厚肉の円筒部 3cを備えている。図示していないが、中 間製品と金型の周囲をバーナーで加熱し塑性変形し易レ、 420— 450°Cに維持する 。上金型 1には凸部 laが設けられ下方向に所定の長さ降下し、前記円盤部 3bを押 圧して孔もしくは窪みによりディスクパターンを形成する。

[0033] 図 1 (b)は、上金型 1が降下し凸部 laが円盤部 3bを打ち出す様子を示す模式縦断 面図である。打ち出された素材は下金型 2に設けられた凹部 2aへ移動する。凹部 2a は破線で示す穴であってもよレ、。凸部 l aが円盤部 3bを 1回の押圧で押出す深さは 2 一 5mm程度であり、上金型が後退したのち下金型はディスクパターンの 1ピッチだけ 回動して停止し、再び上金型が降下し所定の深さに円盤部の一部を押し出す。この 操作を繰り返し行い、素材が押し出された部分は孔となってディスクパターンを形成 する。図 1 (c)は円盤部に孔 4を設けた中間製品 3 'の縦断面図である。

[0034] 図 2 (b)に例示したようなホイール 6のディスク 5のパターンを形成する箇所を押圧す る凸部 laと lbは、 1箇所だけにとどまらず使用するプレス機の許容圧力に余裕があ れば複数箇所を押圧してもよい。反対に押圧能力が不足して 1回で所定のパターン 形成できない場合は、複数種の金型を順次交換しながら押圧し徐々にパターンを明 確ィ匕することちでさる。

[0035] 図 2 (a)は、上金型 1を下方から見た斜視図を示しており、隣り合う異なる 2個のパタ ーンを中心回転対称位置に 1対設けたものであって、円盤部を加圧するときに、バラ ンスが取りやすレ、上に加工効率が倍増する。

[0036] 上金型 1の凸部 laに対応するディスク 5の孔は孔 4aであり、同様に lbに対応する 孔は孔 4bである。ディスク 5の全体、即ち円盤 3bの全体を押圧してパターンを形成 する鍛造法とは異なり、パターンの 1ピッチ毎に少しずつ押圧するので、スポーク 7 ( 図 2b参照）は僅かな盛り上がりしか期待できず、円盤の厚みがほぼスポークの厚み になるが、スポークの上部面には鍛造肌のフィレットを形成することができる。 図 1 (a )に示した中間製品 3は铸造又は鍛造により製造されるが、鍛造製の方が金属組織 の密度が高いため機械強度が高ぐ円盤の厚みをより薄くすることができる。円盤部 に孔を形成したのちその裏面側を切削加工しディスクが完成される。

[0037] 軽合金製ホイールのディスクは、一般的にスポークを形成するためにスポーク以外 の部分に孔を空けてレ、るので、部分鍛造法でディスクを成形する場合の金型で押圧 する範囲は、図 3に例示する 2種類に大別できる。ディスク 5は Y字型スポーク 7と孔 4 a、 4bから成り、スポークとリム 8の接合部に有底の窪み部 9a、 9bが形成されている。 図中 Bで示す範囲はハッチングで示す孔 4aと孔 4bの半分 2箇所が押圧する範囲で ある。この場合はスポークが両側力ら挟まれるようになり、僅かであるが素材が盛り上 力^鍛造肌を形成できる。ノ、ツチング部は打ち出され孔が成形されるため、細いスポ ークに対しては好ましい。

[0038] Cで示す範囲は、スポーク 7aは両側力、ら挟まれる力 7bは自由になってレ、る。この 場合は、押圧による素材の移動を少なくするために、 1回のプレスによる素材の押圧 深さを少なくしてスポークの変形を防止するカ ほぼ垂直に打ち抜くように金型凸部 の形状を設定する。

[0039] 例示した図とは別の、例えば 5本スポークのようなスポーク自体の幅が大きい場合 は、 1回の押圧深さを深くしてもスポークの変形の度合いは少なレ、。このように下型を 所定の角度回転させて順次押圧するため、 1回の押圧深さは 2 5mmが適切であり 、スポークの形状により適宜選択される。上金型の押圧する範囲は、上述した B又は Cで示す範囲より僅かに広くして、複数回の押圧による金型の境目における素材の 偏りを押しならすようにする。

[0040] 前出のスポーク 7とリム 8の接合部に設けられる有底の窪み部 9aと 9bの成形の要領 を図 4を用いて説明する。図 4の（a)は完成されるディスク 5の一部を示す正面図であ り、孔 4aと 4bは既に空けられている。プレスによる押圧範囲は、 Dで示す範囲であり、 完成状態の一部断面を (d)に示す。窪み部 9aと 9bを成形する時の素材の形状は、 孔 4aと 4bを打ち出した残りの部分 9であり、成形完了時の窪み部の底部 10は、テー パ面を形成し孔側へ傾斜してレ、る。

[0041] 従って、残りの部分 9の素材は、孔 4a、 4b側へ移動させる必要がある。そこで (b)に 示すような凸部 11aを備えた上金型 11で複数回押圧し、素材を孔 (4a、 4b)側へ押 し出して、 （c)に示す断面形状に変形させる。次いで凸部 12aを備えた上金型 12を 用いて押圧することで、（d)に示す窪み部 9a、 9bが形成され、同時にスポーク 7がリ ム 8aに接合する部分が完成する。

[0042] スポークとディスクが接合する箇所の断面形状は種々あって、上述した窪み部の斜 面は、ディスクの径を大きく見せる効果と接合部及びリムの強度を向上させる構造に なっており、ホイール完成時にはェヤーバルブを装着する面となる。また 2ピースホイ ールではリムとディスクを締結するファスナーボルトの装着面に利用される。スポーク とディスクの接合部の形状は、必ずしも本実施例のような形状に限定されず、ェヤー バルブを装着する面を外リムに設ける場合もあり、断面形状も異なるものになってい る。

[0043] 上述したように、ディスクパターンを形成する孔は、部分鍛造により少しずつ押し出 されて孔が開口されるが、パターンの形状によっては、パンチンダカ卩ェにより一気に 開口孔を形成することも可能である。しかし、パンチンダカ卩ェにより開口孔を形成する 場合は、スポークの上面にフィレットが形成されないからバリ取りや面取りなどの仕上 げカ卩ェを行う必要がある。

[0044] パンチングにより孔を形成する別の利用法として、図 5にハッチングで示す捨て孔 1 3aと 13bを予め設ける。部分鍛造の場合、金型の凸部が円盤部を押圧して押出す際 に、押圧する部分の素材が変形する際の抵抗により、素材を周囲へ僅かであるが押 し広げる傾向にあるから、これを防止するために、所定の孔の開口面積より小さい開 口面積を有する捨て孔を予めパンチング機で加工し、その後上金型の凸部を当接さ せて加圧すれば、素材は捨て孔の方へ流れ易くなり、ディスクパターンの精度が向上 するとともに金型の押圧する推力も少なくて済む。

[0045] 円盤部への孔カ卩ェが終了しディスクパターンを成形した中間製品を下金型から取り 出し、図 6に示すように、前記孔に少なくとも一部が嵌合する凹凸面を有するマンドレ ル 14と 15でディスクを挟持しながら回転軸 17を中心に回転させ、肉厚の円筒部 3c にスピニングロ一ラー 16を押し当ててスピニング加工を行レ、、リム 8aと 8bを成形して 一体型のホイールを完成させる。 実施例 2

[0046] 本実施例は、図 5による前記実施例の説明の際に、捨て穴 13aおよび 13bを設ける ことで、押圧される材料が流れやすくなることを述べたが、これらの捨て穴が上金型の 押圧力を軽減させることに着目したものである。

[0047] 本実施例においては、先ず図 8の（a)に示すホイール原部材 18を軽金属製ビレット 力 部分鍛造により作成する。この場合の部分鍛造法は、下金型を所定角度回転さ せ停止した後、上金型を降下させてビレットの一部を押圧する動作を繰り返し、ビレツ トを延展するものである。

[0048] ホイール原部材 18は円盤状である力 S、周縁部にリム部原部材 19、中央にはデイス ク部原部材 20を形成している。次いで (b)に示すように捨て穴 13a， 13bを打抜いて ホイール原部材 18aを形成する。

[0049] (c)は鍛造成形の概略を示す模式断面図であって、下金型 21は捨て穴 13a， 13b に嵌入する凸部 21a， 21b,およびリム部原部材 19が押圧されたときに変形する部 分を受けとめる凹部 21cを設けている。上金型 22の押圧面には、捨て穴周辺部を押 圧する突出部 22aと、リムを成形する突出部 22b、およびディスク中央のボルト穴を成 形する突出部 22cが形成されている。 (d)はプレス成形後の中間製品 23の断面図で あり、プレス成形の詳細を次ぎに述べる。

[0050] 上述した構成のもと、下金型 21を固定して上金型 22を降下させることで密封鍛造 の形態となるが、捨て孔の面積に相当する部分は加圧対象から除外されるので上金 型の押圧力はその分軽減される。

[0051] 図 7に示すような Y字型のスポークをデザインした場合、捨て穴の総面積は 18inホ ィール正面の全面積の 25%程度になる。上金型が降下して突出部（22a, 22b, 22 c)がホイール原部材 18aに接触し始めるときは、ホイール原部材の全面を押圧する のではなく突出部に対応する部分のみであるから、その押圧する面積は極僅かであ り、ホイール原部材の正面面積の 20%未満である。

[0052] 従ってホイール原部材全体を最初から密封鍛造して 18inホイール正面形状を完成 させる場合には、製造実績を参照すると 8000トン級のプレス機が必要である力 そ の 20%の 1600トンであればよいことになる。し力 ながら、押出される原材料を塑性 変形させるためのエネルギーが消費されるから 2000トンは必要になる。

[0053] 更に、上金型の上記突出部が所定の降下量をほぼ終える前には、移動された原材 料とこの移動により変形した当初の部材原料全体を押圧しなければならないから、こ の場面ではデザインされたディスクおよびリムの形状全体を押圧しなければならず、 8 000トンのプレス圧力が必要となる。し力、しながら、捨て孔の面積分は軽減されるため 、その 25%は押圧力が軽減され、 6000トンのプレス機があればよいことになる。 [0054] 図 9は本実施例の鍛造の様子を示す説明図であり、（a)は捨て孔を打ち抜いたホイ ール原部材 18aの一部正面図である。捨て孔には下金型の凸部 21a, 21bが嵌入さ れており、周縁部にリム部原部材 19、中央にはディスク部原部材 20を形成している。 上金型の突出部が押圧する部分をハッチングで示す。

[0055] (b)—（d)は、（a)の A— A '矢視断面図であり、捨て穴周辺部を押圧する上金型の 突出部 22aがディスク部原部材 20を押圧する様子を示してレ、る。突出部 22aが降下 するに伴レ、、ディスク部原部材 20は密封鍛造されて徐々に盛り上がり、 （d)では、突 出部は下金型に接触することなく余肉 20aを残して降下を停止させる。該余肉は鍛 造終了後に旋盤加工で切削除去される。

[0056] (c)から（d)に移行する段階では、リム部原部材 19およびディスク部原部材 20の上 面は完成されるホイールの正面形状に近づき全面を押圧するため、押圧力は 6000 トンプレスが必要となることは既に述べた力 3000トン級のプレス機を使用する場合 は、上金型を繰り返されるパターンの数に合わせて適宜分割し、下金型を所定の角 度回転させて静止固定したのち、分割された上金型を降下させて押圧する。例えば 、図 9の（a)に示す部分を押圧する 4分割された上金型を回転対称位置に 2個配置し 、下型を 45度回転させ、静止固定した後上金型を降下させ押圧する。この操作を繰 り返しながら同（d)図の状態に移行する。

[0057] このような部分鍛造では一度に（d)の状態に移行せず、徐々に移行させることが必 要で、変形する原部材の金属組成の均一性を確保する。 （b)から（c)の状態に移行 する時には、上金型は一体物を使用し、（c)から（d)へ移行する時には分割金型を 使用する。

[0058] 実施例 1および 2においては、上金型を交換することが必要である力 S、上金型を簡 単に交換する方法を図 10を用いて説明する。プレス装置 30の上下動する駆動部の 下方端部に案内レール 33を水平方向に設けると共に、この案内レール 33に沿って 走行するように、移動ローラ 34が設けられた取付台 35の下側に数種の上金型 31 (図 では 2種）を取付け、この取付台 35を案内レール 33に設けられた、油圧あるいはモ ータなどを用いた推力を発生する駆動装置 36により、移動させて上金型 31を交換さ せるようになつている。 [0059] そして、プレス装置 30に設けられた位置決めピン 37と取付台 35に設けられた第一 の係合凹所 38aとが嵌合して取付台 35が係止された位置では、ベッド 39上に固定さ れた下金型 32の上方に第一の上金型 31が位置し、また位置決めピン 37と取付台 3 5の第 2の係合凹所 38bとが嵌合して取付台 35が係止された位置では、下金型 32の 上方に第 2の上金型 31が位置するようになっている。

[0060] このようにして上金型 31を交換させ、第 1および第 2の上金型 31で軽合金製素材 2 9を熱間型鍛造させるようにした場合には、上金型 31の交換が短時間で行え、金型 を取り換えるたびに軽合金素材 29を再加熱させる必要はなぐ軽合金素材 29の型 鍛造を連続して行えるようになる。

[0061] 軽合金素材は円柱状のビレット、実施例 1に記載の中間製品 3、実施例 2に記載の ホイール原部材 18aなどが該当する。ベッド 39には所定の角度を水平に回転させ静 止固定する装置が設けられている。

産業上の利用可能性

[0062] 本発明の部分鍛造法は、小規模のプレス機で大口径のディスクを成形できるから 設備費用が少なく金型も簡素化できる。またディスクパターンの表面が鍛造肌を形成 するから、大型のプレス機による完全鍛造品と比較しても遜色のないホイールが提供 される。

図面の簡単な説明

[0063] [図 1]本発明の 1実施形態を示す金型とホイールの中間製品を示す縦断面図であり、

(a)は上金型が中間製品の上方にある状態を示し、 (b)は上金型が降下し円盤部に 孔を押し出す様子を示し、（c)は孔加工後の中間製品を示す。

[図 2]図 1における上金型とホイールとの位置関係を示す斜視図であり、（a)は上金型 を下方から見た状態であり、 （b)はホイールを示す。

[図 3]図 1のホイールの部分鍛造の範囲を示す説明図である。

[図 4]図 3における窪み部の成形要領を示し、 (a)は窪み部を成形する範囲を示す説 明図であり、（b)及び (c)は成形の工程を示す断面図であり、（d)は完成された窪み 部の断面図である。

[図 5]捨て孔を設けた本発明の他の実施態様を示す説明図である。 園 6]スピニング加工によるリムの成形状態を示す断面図である。

園 7]実施例 2における捨て孔を設けたホイール原部材の一部正面図である。

園 8]実施例 2のホイール成形工程を示す断面図であり、 (a)はホイール原部材を示 し、（b)は捨て孔加工を施した状態を示し、 （c)はプレス工程の模式断面説明図であ り、 （d)図はプレス成形後の中間部材を示す。

園 9]実施例 2の鍛造の状態を示す説明図であり、 (a)は捨て孔を設けたホイール原 部材の一部正面図を示し、（b)— (d)は（a)の A— A'矢視断面図であってプレス成形 の過程を示す。

園 10]本発明の各実施例の上金型の交換方法を説明するプレス機の側面図である 符号の説明

1 上金型

la 凸部

2 下金型

2a 凹部

3 中間製品

3a 凸状部

3b 円盤部

3c 円筒部

4 孔

5 ディスク

6 ホイール

7 スポーク

8 リム

9 窪み部

13 捨て孔

18 ホイール原部材

19 リム部原部材 ディスク部原部材 下金型 上金型 中間製品 軽合金素材 プレス装置 案内レール 取付台

Claims

請求の範囲

[1] 軽金属製車両用ホイールの製造過程に於いて、完成時にディスク及びリムとなるベ き部分を備えた錡造あるいは鍛造製の中間製品を塑状温度に加熱後、所定の角度 毎に停止するように回転させ、停止時に上記ディスクとなるべき部分の少なくとも一部 を金型で押圧して模様を付加し、この操作を繰り返し行うことにより、前記ディスクとな るべき部分の全体に模様を付加したのち、ディスク及びリム部のプレス成形と仕上げ 加工を行うホイールの製造方法。

[2] プレスする箇所に対応して下金型に凹部又は穴を形成し、プレスによる加圧時に、 被加圧部分を下方向に移動させることを特徴とする請求項 1に記載のホイールの製 造方法。

[3] 前記ディスクとなるべき部分に打ち抜き模様を形成するため、上下金型の少なくとも 一部が鋭角状に構成されたことを特徴とする請求項 1又は 2に記載のホイールの製 造方法。

[4] 前記中間製品の模様に対応する位置に捨て孔を設け、該捨て孔に下型の凸部を 嵌入させ、リムとなるべき部分とディスクとなるべき部分を密封プレス成形することを特 徴とする請求項 1一 3のいずれか 1項に記載のホイールの製造方法。

[5] 請求項 1一 4のいずれ力 4項に記載の製造方法により製造されたホイール。