WO2005068221A1

WO2005068221A1 - 軽合金製車両用ホイールの製造方法とそのホイール

Info

Publication number: WO2005068221A1
Application number: PCT/JP2005/000593
Authority: WO
Inventors: Katsunori Yoshimura
Original assignee: Washi Kosan Co., Ltd.
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2005-07-28
Also published as: EP1714797B1; US20070084055A1; TW201206731A; JP2009214880A; JP4567604B2; EP1714797A4; TWI444304B; EP2377690A1; EP1714797A1; TWI355336B; TW200538313A; US7958636B2; US8800148B2; EP2377690B1; JPWO2005068221A1; US20110210601A1

Abstract

　鍛造又は鋳造法によりアウターリム成形素材を成形し、アウターリムのハンプからビードシートに至る部分を、リムフランジ前躯体２ａの一部から分離してホイール幅の内側方向に傾倒させてビードシート前躯体１２ａを形成し、リムウエル立上がり部前躯体５ｂの頂上又はその側面に溶接接合する。外側面を切削加工して正規の形状に仕上げ、ビードシート部の下面に環状の中空部８を形成する。

Description

軽合金製車両用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、アウターリム部に環状の中空部を設ける軽合金製車両用ホイールの製造方法と該製造方法により得られるホイールに関する。

背景技術

[0002] 軽合金製車両用ホイールは、アルミニウムやマグネシウムを素材原料とし、軽量であり加工性が良、ことから意匠性に優れたホイールが提供され、車輛の製造ラインで装着されるほどその装着率は高まっている。し力しながら、外リムの外観形状はタイヤが装着される面のビードシート、ハンプ、ハンプからリムゥエルに至るスロープおよびリムフランジ内面などの形状が国際 ETRTO規格（Europian Tire and Rim Technical Organization)により定められており、これらの部分に剛性を確保するために所定の厚みを設けた構造となっている。リムの剛性を高めるには肉厚を厚くすればよいが重量が増加しパネ下荷重が増大し操縦性能を著しく損なう結果を招く恐れがある。この問題を解決する方法としてリム部に中空部を設けて重量の増加を抑制すると共に剛性を高めることが提案されている。先行技術としては特開平 5— 278401号公報、特表 2 003— 527269号公報が挙げられる。これらの技術はスポーク部とリム部の中空部を連通させることを主体にしており、前者は铸造法の制約力アウターリム部とインナーリム部を分割して铸造し双方を摩擦圧接法により一体ィ匕してホイールを完成させている。後者は環状中空部の一部を別のセグメントを溶接することで構成する力環状フランジを同時に成形してこれを傾倒させることで中空部を構成している。環状フランジをリム成形時にホイールの直径方向に立設し一体に成形することは優れた方法である力これを略 L字型に曲倒させるには可成りの準備工程が必要である。工程数が増加することは製造コストを押し上げる原因となり、更なる簡易な方法が望まれる。本願発明はこの点に鑑み提案するものである。

特許文献 1：特開平 5— 278401号公報

特許文献 2：特表 2003 - 527269号公報発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 解決しょうとする問題点は、リム部に中空部を形成するための準備工程を削減し、製造しやす!、方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0004] 本願の第 1発明は、アウターリム部、インナーリム部及びセンターディスク部を有する軽合金製車両用ホイールに於いて、アウターリムのハンプ力ビードシートに至る部分を、リムフランジの一部から分離してホイール幅の内側方向にスピユング力卩ェにより傾倒させてビードシート前躯体と成し、リムゥエル立上がり部の頂上又はその側面に接合し、ビードシート部下面側に環状の中空部を形成することを特徴としており、リムゥエル立上がり部は予めホイール成形時に環状のフランジとして成形し、切削又はスピユング加工により所定の形状に立設形成し、前記リムフランジの一部力分離し傾倒された部分と交合させる。従ってリムゥエル立上がり部とビードシート前躯体は当初結合されていないので、 L字型に曲倒する加工が不要となり、加工精度が向上し加工の煩雑さが解消される。

[0005] 請求項 2の発明は、リムフランジの外径及び外側又はいずれか一方に余肉を設けて、該余肉相当部分をリムフランジ力分離し、ハンプ力ビードシートに至る部分を成形することを特徴としており、前記の余肉部分はリムフランジ前躯体とビードシート前躯体を含む断面形状を構成する。分離された余肉部はビードシート前駆体であり、スピユング力卩ェで傾倒され、残余の部分はリムフランジ前躯体となる。

[0006] 請求項 3の発明は、ハンプ力ビードシートに至る部分とリムゥエル立上がり部分とが溶接接合されていることを特徴としており、前記のリムゥエル立上がり部前躯体と傾倒されたビードシート前躯体の交合する箇所を溶接した後、所定の形状に切削加工して完成させ、リムゥエル立上がり部とビードシート部は環状の中空部を形成する。

[0007] 請求項 4の発明は、センターディスク部のスポークに中空部を形成し、該スポーク中空部と前記の環状の中空部が連通した中空部を形成していることを特徴としており、スポークの中空部はホイール成形時もしくは無垢に成形した後ドリル等の加工により形成し、スポーク中空部はリム側に開口した構造であり、環状の中空部と交差しこれを連通しさせることでより軽量なホイールを提供する。

[0008] 上述した製造方法により得られる軽金属製車両用ホイールは中空部を構成しないホイールに比較して少なくとも 20%軽量であり、モノコック構造による剛性の高い軽合金製車両用ホイールを提供する。

[0009] 本願の第 2発明は、センターディスク部とアウター及びインナーリムを備えた一体型の軽合金製車両用ホイールであって、アウターリム及びインナーリム又は、ずれか一方のリムのビードシート部に環状に当金を設けることにより、前記ビードシート部の内側に環状の中空部を形成せしめたことを特徴としており、ビードシート部とハンプからリムゥエルに至るスロープ部を一体に構成せず、ビードシート部は環状の当金を別途製作し一部に切り込みを入れて拡開可能に構成するか、少なくとも 2分割して装着し、スロープ部はリム本体と一体に成形して当金の一端を支持するようにする。

[0010] 請求項 7の発明は、前記当金はホイール本体と同様の軽合金製で作成され、リム側の当金が装着される面を機械加工により座を作成して装着位置を確定し、前記環状の当金の少なくとも一部を切断しておきこれを拡開しながら装着し、装着面を溶接接合する。接合後に所定の形状に切削加工してビードシート部を完成させる。

[0011] 請求項 8の発明は、前記当金を無機繊維又は高張力榭脂繊維のプリプレダを用いて成形するか、軽金属帯板と前記繊維を複合材として形成しホイール本体に接合されたことを特徴としており、無機繊維としてはガラス繊維やカーボン繊維が用いられ、高張力榭脂繊維としてはケプラー繊維が用いられる。これらの繊維を榭脂で結束したプリプレダを用いてビードシート部の形状に成形しこれを卷回してリム本体に接着するか、軽金属製帯板に貼着して複合材と成し、リム本体に接着固定する。また薄い軽金属製帯板を先にリム本体に接着固定し、その上側に前記の繊維を巻き付けて榭脂で固定しても良い。

[0012] 請求項 9の発明は、スポークを中空に形成し、該スポーク中空部と前記環状の中空部が連通して中空部を形成することを特徴としており、铸造の場合はホイール成形時に中子を用いて中空部を成形したディスク及びリム部が使用され、鍛造でホイールを成形する場合はドリルを用いてスポーク部に中空部を形成し、これに当金を用いてビードシート部の内側に中空部を形成しこれらの中空部を連通させる。 [0013] 請求項 10の発明は、前記の製造方法により製造された一体型軽合金製車両用ホィールである。

[0014] 上述した製造方法により得られる軽金属製車両用ホイールは中空部を構成しないホイールに比較して少なくとも 20%軽量であり剛性の高いホイールを提供する。発明の効果

[0015] 本願の第 1発明によれば、ホイールのスポーク部及び Z又はリム部に中空部を形成する際に、铸造用中子あるいはドリルの出し入れが容易に行えるようになり、ビードシート部は片側端部がリムフランジと一体構造であり、他方側端部のみリムゥエル立ち上がり部と接合されるので、リムフランジに溶接による金属組成への影響を与えないので強固な結合部が構成され、溶接箇所が 1箇所であるため熱歪みも少なくなる。またリムゥエル立ち上がり部とビードシート部が個別に成形されるから切削加工が容易であり、断面形状を L字型に曲倒する必要がないので加工精度が向上する利点を有して!/、る。切削加工ゃスピユング加工を簡略ィ匕し製造コストを削減できる。

[0016] 本願の第 2発明によれば、ホイールのスポーク部及び Z又はリム部に中空部を形成する際に用いる、铸造用中子あるいはドリルの出し入れが容易に行えるようになり、ビ一ドシート部は環状の当金を後工程で接合するので、多数の切削工程ゃスピユング工程を省略できるので加工精度が向上し、更には製造コストを削減できる。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下において、図面に基づいて、本願発明の最良の実施形態を説明する。

実施例 1

[0018] 図 1 (b)図は完成後のアウターリム部 1の断面図であり、 2はアウターリムフランジであり、 3はビードシート、 4はハンプ、 5はリムゥエル立ち上がり部、 6はリムゥエル、 7はリム外殻部、 8は環状の中空部である。 9はスポークでありディスク部を形成する。 10 はスポーク中空部であり、铸造成形の際に中子を用いて成形する力、無垢に成形したのちドリル等の加工により形成する。

[0019] 図 1 (a)図は铸造成形後のアウターリム素材 laを示す断面図であり、ドリル加工を行ってスポーク中空部 10を形成している。中空部の破線は中子を用いて铸造成形時に中空部を形成した場合を示す。アウターリムフランジ 2を形成するためのフランジ前躯体 2aは、アウターリムフランジ 2に比較して余肉を形成している。またリムゥエル立上がり部 5を形成するための環状フランジ成形体 5aは台形の断面形状を有しており、ハッチング部 6を全周に亘り切除することで環状の中空部 8の一部を形成すると共に、リムゥエル立上がり部前躯体 5bを形成する。 6aはリムゥエル成形素材を示し、スピユングカ卩ェにより延展される力、切削加工によりリムゥエルを形成する。 11はスピ- ングローラーであり操作状況については後述する。同（c)図は別の実施態様を示すフランジ前躯体 2bを示す。余肉に段差を設けて入隅 2cにスピユングローラー 11を押し当て、ビードシート前躯体 12を分離しやすくしている。

[0020] 図 2 (a)図は前記フランジ前躯体 2aとスポーク部 9をスピユング機の金型 13に固定し、スピユングローラ 11を押し当てて裂開しビードシート前躯体 12を分離しているところを示している。同 (b)図では別形状のスピユングローラ 14を分離した箇所に押し当てて、符号 Aで矢示する方向に作動させて更に傾倒させビードシート前躯体 12aを形成する。リムゥエル立上がり部 5bの頂上と重ね合わせたのち溶接接合する。この場合リムゥエル立上がり部 5bの頂上は切削加工して平滑面を形成しておく必要がある。同（c)図はリムゥエル立上がり部 5cの頂上部に段差を設け、ビードシート 12bの先端部にテーパ面を加工し溶接する間隙を変更した例を示す。同 (d)図は前記間隙を設けない例を示す。

実施例 2

[0021] 図 3は鍛造法によるアウターリム 1を製作する要領を示している。同（a)図はスポーク部 9を鍛造する際にアウターリム前躯体 15を一体に鍛造成形したところを示す縦断面図であり、完成されるアウターリム部を鎖線で示す。（b)図はアウターリム前躯体 15 をスピユング加工し、フランジ前躯体 2bとリムゥエル前躯体 6b及びリムゥエル立上がり部前躯体 5cを成形する。更にドリルカ卩ェによる孔カ卩ェを行いスポーク中空部 10を形成し、ノ、ツチング部 6aを全周に亘り除去してリムゥエル立上がり部前躯体 5cの内側面を形成する。同（c)図はフランジ前躯体 2bに切削加工により溝 16を加工し、次 Vヽでスピユングローラ 11を押し当て前述した要領でビードシート前躯体 12aを形成する。

実施例 3 [0022] 環状の中空部を設けたアウターリム部 1を作成するにあたり、スポークなどデザインを施したディスク部周縁に、アウター及びインナーリムを形成するための所要量の素材の配置とその形状について別の実施態様を説明する。図 4 (a)図は、鍛造又は铸造法により成形されたリム前躯体 15aの断面形状を示しハッチングを施している。ディスク部を構成するスポーク 9aには鍛造品についてはドリル力卩ェが施されスポーク中空部 10aが形成される。铸造の場合は中子を用いて成形してもよい。スピユングローラ 11をリム前躯体 15aに押し当てて裂開し、該リム前躯体の一部を 2点鎖線で示した位置に傾倒させる。更に同（b)図に示すように別の形状のスピユングローラ 14を用いて、リムゥエル前躯体 6bと新規なフランジ 17を形成する。

[0023] 次いでハッチング部 18及び 19で示す部分を全周に亘り切削加工により除去し、ァウタ一リムフランジ 2及びビードシートとリムゥエル立上がり部を形成するためのフランジ 17aを形成する。フランジ 17aはスピユングローラ 14でしごきながら屈曲させ、ァゥターリムフランジ 2の切削加工時に設けた段差 20にフランジ 17aの先端部を押し当ててスピユング力卩ェを終了する。次ぎに段差 20とフランジ 17aの先端を溶接したのち必要に応じて本ホイール素材に熱処理を施し切削加工を行う。同（c)図に示すようにビードシート 3及びリムゥエル立上がり部 5を形成すると共に環状の中空部 8が形成される。スピユングカ卩ェ時にリムゥエル前躯体 6bもスピユングにより延展しリムゥエル 6を形成する。

実施例 4

[0024] アウターリム及びインナーリムを形成するためのリム前躯体は型の離型が容易であれば種々の形状が採用される。図 5 (a)図に別の実施態様を示す。ディスク部のスポークと一体に成形されたリム前躯体 15bは鍛造又は铸造時にスポーク 9bへ連通する中空部 10bを形成する力、又はドリル加工により形成された断面図を示している。破線は完成されるアウターリム部 1を示す。リム前躯体にスピユングローラ 11を図示する位置に挿入して裂開し、同（b)図に示すようにリム前躯体の一部を 2点鎖線で示す位置へ傾斜させる。次いで異なる形状のスピユングローラでスピユングを行い、新規なフランジ 18とリムゥエル前躯体を形成する。その後の工程は実施例 3と同じ要領で環状の中空部を備えたアウターリムが完成される。実施例 5

[0025] 特に図示していないが、上述したビードシートの下面側に環状の中空部を設ける方法はインナーリムフランジ側にも用いることが可能であり、铸造成形時にリムゥエルに環状フランジを立設成形してリムゥエル立上がり部を形成し、インナーリムフランジ前躯体からビードシート前躯体を分離し、これを傾倒させて溶接接合し環状の中空部を形成する。

実施例 6

[0026] 図 6 (a)は本発明の軽合金製車両用ホイール 21の一部縦断面図であり、 22はスポーク、 23はアウターリム部である。ノ、ツチング域は完成品の形状を示している。 24はアウターリムフランジ、 25はビードシート部、 26はスロープ部、 27はハンプ部、 28はリムゥエル部である。 2点鎖線で示される部分は铸造後の素材 34の形状を示し、破線で示す 29はアウターリムの外郭形状を示す。 30'は環状フランジの前駆体であり铸造後の素材に含まれており、スピユングカ卩ェにより傾倒させ切削加工して環状フランジ 30を形成する。 31は中子を引き抜いた後に形成された中空部でありビードシート部を接合する前は外方に開口している。 32は铸造時の金型でリム全周に亘り成形される環状の溝であり、当金 25 'を溶接接合したときに環状の中空部を形成する。当金は軽合金製の帯材を別工程で環状に曲げカ卩ェし、一部に切断面を有しているので拡開しながらアウターリムフランジ 24の外径を越えて装着することができる。切断面は 1箇所に限らず複数箇所に設けて分割されたものを溶接接合してもよい。 33a及び 3 3bは溶接部でありレーザー溶接により当金 25 'を接合する。接合後歪みを修正するために切削加工が行われる力その際にハンプ部 27が形成される。また、当金に代わるものとして、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維あるいはケプラー繊維などの高張力榭脂繊維を榭脂を用いて成形して断面形状をビードシート部の形状にすることもできる。この場合予め上記繊維を平行に配列してエポキシ榭脂等の接着剤を用 V、て帯状に形成したプリプレダを用いる力、軽合金製の薄!、帯材を後述する座 33に貼着しその上に上記繊維を卷回して接着剤で固めて複合材と成しビードシート部を形成してちょい。

[0027] (b)図は環状フランジ前駆体 30'部分を取り出して図示している。素材成形時はリムゥエル部を形成する素材 34からほぼ直立した形状に成形され、中子あるヽは金型の引き抜きを容易にして、る。符号 Pで矢視した部分を R加工してスピユング力卩ェの際に傾倒させやすくし、傾倒させた後当金を装着する座 33を切削加工するが、同様にアウターリムフランジ側にも座 33を加工する。

実施例 7

[0028] 図 7 (a)はホイールのディスクが外方へ湾曲して張り出した形状のスポーク 22aを示している。従って中空部 31aは軸方向に対して傾斜した方向に形成される。また環状フランジ前駆体 35 'は断面形状を台形に成形しており、ノ、ツチング部 36で示される部分を全周に亘り切除して環状フランジ 35を形成し、環状の当金 25，を溶接接合して環状に中空部 32aを形成する。溶接後に铸造素材 34aを切削してスロープ部 26を形成すると共にハッチング域で示す完成品を得る。破線 37はドリルによるボーリング加工線を示し、铸造時に中子を使用する代わりに行う方法を示してヽる。

[0029] 図 7 (b)及び（c)はビードシート部 25a及び 25bとスロープ部 26a及び 26bの溶接接合部 33bにおける形状の異なった例を示しており、いずれの方法も環状の中空部 32 bを形成する。

産業上の利用可能性

[0030] 本願の第 1発明によれば、リム部及び Z又はスポーク部に中空部を形成するときに、ビードシート部及びリムゥエル立上がり部を個別に製作するので、スポーク部に中空部を備えたホイールのディスク形状に左右されることなく容易にに適用させることができる。

[0031] 本願の第 2本発明によれば、リム部及び Z又はスポーク部に中空部を形成するときに、ビードシート部及びスロープ部を個別に製作するので、中空部を備えた軽量で剛性の高いホイールの形状に左右されることなく簡便に適用させることができる。図面の簡単な説明

[0032] [図 1] (a)図は铸造法によるアウターリム成形素材形状を示す断面図であり、（b)図は完成されたアウターリム部の断面図であり、（c)図はアウターリムフランジ部分の成形素材の別の形状を示す断面図である。（実施例 1)

[図 2] (a)及び (b)図はビードシートの成形の様子を示す説明図であり、 (c)図はリムゥエル立ち上がり部とビードシートの接合形状を示す断面図であり、 (d)図は接合形状の別の形状を示す断面図である。（実施例 1)

[図 3] (a)図は鍛造法によるアウターリム部の成形素材形状を示す断面図であり、 (b) 図はスピニング加ェを施した一部断面図であり、（c)図はリムゥエル立ち上がり部とビードシート前躯体を形成する様子を示す説明図である。（実施例 2)

[図 4] (a)図は鍛造又は鎢造されたアウターリムの別の成形素材形状を示す断面図であり、（b)図は裂開後の成形素材の形状を示す説明図であり、（c)図は完成したァゥターリム部を示す断面図である。（実施例 3)

[図 5] (a)図は鍛造又は铸造されたアウターリムのまた別の成形素材形状を示す断面図であり、（b)図は裂開後の成形素材の形状を示す説明図である。（実施例 4)

[図 6] (a)図は本発明の一実施例を示すスポーク部及びリム部の縦断面図であり、 (b

)図はスロープ部の形成要領を示す一部断面図である。（実施例 6)

[図 7] (a)図は別の実施態様を示す縦断面図であり、 (b) (c)図はビードシート部の接合要領の 2例をそれぞれ示す一部断面図である。（実施例 7)

符号の説明

1 アウターリム部

2 アウターリムフランジ

2a リムフランジ前躯体

3 ビードシート

4 ノ、ンプ

5 アウターリム立上がり部

5a 環状フランジ

5b リムゥエル立上がり部前躯体

6 リムゥエル

7 アウターリム外殻部

8 環状の中空部

9 スポーク

10 スポーク中空部

訂正された用紙（規則 91) ビードシート前躯体, 18 フランジ

軽合金製車両用ホイールスポーク部

アウターリム部アウターリムフランジビードシート部

，当金

スロープ部

ハンプ部

ジムウエノレ咅

環状フランジ

中空部

環状の中空部環状フランジ

Claims

請求の範囲

[1] アウターリム部、インナーリム部及びセンターディスク部を有する軽合金製車両用ホィールに於いて、アウターリムのハンプからビードシートに至る部分を、リムフランジの一部から分離してホイール幅の内側方向に傾倒し、リムゥエル立上がり部の頂上又はその側面に接合し、ビードシート部下面に環状の中空部を形成することを特徴とする軽合金車両用ホイールの製造方法。

[2] リムフランジの外径及び外側又はいずれか一方に余肉を設けて、該余肉相当部分をリムフランジ力分離して、ハンプ力ビードシートに至る部分を成形することを特徴とする請求項 1に記載の軽合金製車両用ホイールの製造方法。

[3] ハンプカもビードシートに至る部分とリムゥエル立上がり部分とが溶接接合されていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の軽合金製車両用ホイールの製造方法。

[4] センターディスク部のスポークに中空部を形成し、該スポーク中空部と前記の環状の中空部が連通した中空部を形成していることを特徴とする請求項 1一 3に記載の軽合金製車両用ホイールの製造方法。

[5] 請求項 1一 4のいずれか 1項に記載の製造方法により製造された一体型軽合金製車両用ホイ一ノレ。

[6] センターディスク部とアウター及びインナーリムを備えた一体型の軽合金製車両用ホイールであって、アウターリム及びインナーリム又は、ずれか一方のリムのビードシート部に環状に当金を設けることにより、前記ビードシート部の内側に環状の中空部を形成せしめることを特徴とする軽合金製車両用ホイールの製造方法。

[7] 前記当金がホイール本体と同様の軽合金製でその円周方向の両端部又は一端がホイール本体に溶接接合されビードシート部を形成した請求項 6に記載の軽合金製車両用ホイールの製造方法。

[8] 前記当金が無機繊維又は高張力榭脂繊維を榭脂で成形するか金属との複合材として形成され、ホイール本体に接合された請求項 6に記載の軽合金製車両用ホイ一ルの製造方法。

[9] スポークを中空に形成し、該スポーク中空部と前記環状の中空部が連通して中空部を形成したことを特徴とする請求項 6— 8のいずれか 1項に記載の軽金属製車両用ホイールの製造方法。

請求項 6— 9のいずれか 1項に記載の製造方法により製造された一体型軽合金製車両用ホイ一ノレ。