WO2006043304A1 - 自動車用フルフェイスホイールの製造方法 - Google Patents

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Ryuji Kimoto
Katsumi Uchiyama
Yoshiki Inagaki
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Central Motor Wheel Co., Ltd.
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Definitions

  • the inner peripheral end face of the joint peripheral end and the inner side of the annular joint groove are fixed with the joint peripheral end of the wheel rim seated on the bottom surface of the annular joint groove of the wheel disc.
  • a molten heat confining area is formed between the groove wall and the groove wall.
  • the heat confinement peripheral area can prevent heat from escaping to the wheel disk as well as the joint peripheral end heated by the welding heat during welding. The entire surface can be heated and melted sufficiently.
  • the heat of welding also accumulates in this molten heat confinement area, and the inner groove wall of the annular joint week groove forming the heat confinement peripheral area. And the bottom surface can be heated efficiently.
  • a full face wheel 1 for an automobile includes a wheel rim 3 having a flange portion 10 formed at the peripheral end of one opening and a joint peripheral end 11 formed at the peripheral end of the other opening.
  • the joint peripheral end 11 is integrally welded to the back surface of the wheel disk 2 having the flange portion 24 formed on the outer periphery (see FIG. 2).
  • a weld 12 is formed by this fillet welding.
  • arc welding is used for fillet welding.
  • a wheel having a rim diameter of 15 inches is shown as an example.
  • the plate thickness tl of the wheel rim 3 is about 3.5 mm
  • the plate thickness of the wheel disc 2 is about 6.5 mm
  • the plate thickness of the flange portion 24 of the wheel disc 2 is about 5.5 mm.
  • the joint peripheral end 11 formed on the wheel rim 3 has an inclination angle ⁇ of the inner inclined peripheral surface 13 of about 30 °, and the length from the bending portion to the inner inclined peripheral surface 13 (the length of the joint peripheral end 11). ) Is about 6. Omm.
  • the annular joint groove 25 formed in the wheel disc 2 has a groove depth h of about 2.
  • the thickness t2 of the portion of the wheel disk 2 where the bottom surface 27 of the annular joining groove 25 is formed is about 3.5 mm.
  • a contact with a radius R 6.5 mm is made to contact the back side surface of the flange portion 24 of the wheel disc 2 and the outer surface of the bead seat portion 5 of the wheel rim 3 that support and support the tire bead.
  • the size of the weld bead 31 that rises outwards is limited by adjusting the welding heat quantity according to the welding voltage and the circulation speed so that the circle F can be contacted (see Fig. 2).
  • this welding heat quantity prevents the weld bead 32 from being formed on the inner side of the joint peripheral end 11 in a state where the weld bead 32 is raised from the annular joint groove 25.
  • the welded portion 67 is in a state where the weld metal 66 is not formed to the inside of the joint peripheral end 65.
  • the full face wheel 61 for automobile of this comparative example is the same as the above embodiment example except that the shape of the joining peripheral end 65 of the wheel rim 63 is changed and the annular joining groove is not formed in the wheel disc 62.
  • the same reference numerals are used for the same components, and the description thereof is omitted.
  • the configuration is the same as the full face wheel 1 for an automobile described above, and the reference numerals and description of the same configuration are omitted. To do.
  • the annular joint groove of the wheel disk 2 is formed so that the bottom surface and the outer groove wall are coupled in a smooth curved surface. Is preferred.
  • the outer groove wall and the rear surface of the wheel disk are formed so as to be coupled in a smooth curved surface.

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Abstract

　ホイールディスク（２）の裏面に環状接合溝（２５）を予め周成し、さらにホイールリム（３）の接合周端（１１）に内側傾斜端面（１３）を予め形成して、該接合周端（１１）を環状接合溝（２５）の底面（２７）に座定して、内側溝壁（２６）と内側傾斜端面（１３）との間に溶熱閉込周域（１８）を生じ、環状接合溝（２５）と接合周端（１１）とを溶接するようにした自動車用フルフェイスホイール（１）の製造方法である。この製造方法により、接合周端（１１）の内側まで充分に溶け込んだ溶接部（１２）を形成でき、この自動車用フルフェイスホイール（１）は、高い耐久性を発揮することができる。

Description

明 細 書
自動車用フルフェイスホイールの製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、タイヤのビードを支持するフランジ部を外周に設けたホイールディスクに
、ホイールリムを溶接することにより製造する自動車用フルフェイスホイールの製造方 法に関する。
背景技術
[0002] 自動車用フルフェイスホイールは、タイヤのビードを側方カゝら保持するフランジ部が 外周に形成されてなるホイールディスクの裏面に、一方の開口にフランジ部が形成さ れたホイールリムの、他方の開口に形成された接合周端を溶接することによって製造 される。ここで、溶接工程としては、ホイールディスクの裏面に、該ホイールディスクと ホイールリムとが同心状となるようにして、該ホイールリムの接合周端を突き当てた状 態で、ホイールリムの外側力ゝら全周に亘つて隅肉溶接するようにして ヽることが一般 的である。
[0003] このホイールディスクとホイールリムとが溶接された溶接部は、両者が溶け込んで混 合した溶接金属からなる。そして、この溶接金属が両者を充分に溶け込んだ状態に 形成されていることにより、当該自動車用フルフェイスホイールは、高い接合力を有し 、充分な耐久性を発揮できる。この溶接金属を充分に溶け込んだ状態に形成できる ように、例えば、ホイールリムの接合周端の外側角縁を面取りして、当該接合周端を 溶接するようにした構成 (特許文献 1)や、接合周端をホイールリムの内側にほぼ直角 に折り曲げて、この折り曲げた部位を溶接するようにした構成 (特許文献 2)等が提案 されている。
[0004] また、ホイールディスクのフランジ部裏側面と、ホイールリムの接合周端に隣接する ビードシート部の外面とは、タイヤのビードが当接されて、該タイヤを支持固定する部 位である。そして、タイヤを適切に支持固定できるように、このフランジ部裏側面とビ ードシート部外面とに、半径 R6. 5mmの接触円を接触可能とすることが、一般的なタ ィャ/ホイールの規格として設定されている。すなわち、この規格に従って、ホイール ディスクとホイールリムとの溶接部の表面形状を示す溶接ビードを、フランジ部裏側面 とビードシート部とに R6. 5mmの接触円が接触できる大きさに形成することが必要と なっている。
特許文献 1 : U.S. Patent No.US5435633
特許文献 2 : U.S. Patent No.US6382735B2
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] ところで、上述した従来構成の、接合周端の外側角縁を面取りした構成 (特許文献 1)や、接合周端を内側に折り曲げた構成 (特許文献 2)にあっては、各接合周端をホ ィールディスクの裏面に突き当てた状態で、この両者間に外側から内方に向力つて 徐々に狭くなる空域が形成される。そして、この空域を埋めるように外側力 隅肉溶 接すること〖こよって、ホイールリムとホイールディスクとの溶接部を、両者を充分に溶 け込んだ状態に形成できると共に、この溶接ビードを、 R6. 5mmの接触円を接触可 能な大きさに形成することができる。ここで、溶接部を成す溶接金属は、この溶接で 制御されて用いられる溶接熱量の大きさに応じて、大きくなると共に、ホイールリムや ホイールディスクへ溶け込む領域も大きぐかつ深くなる。このため、溶接ビードカ ¾6 . 5mmの接触円を接触可能とする大きさとなるように、この溶接熱量を制限することを 要している。尚、溶接熱量は、例えばアーク溶接の場合、電流や電圧や溶接トーチ の速度等により制御される、溶接により加えられる熱量を言う。
[0006] ここで、一般的な自動車用フルフェイスホイールにあっては、ホイールリムの板厚に 比して、ホイールディスクの板厚が厚くなつていることから、溶接時にホイールディスク の方が熱し難ぐそして、溶接熱を多く奪ってしまう。このため、上記した従来構成に あって、 R6. 5mmの接触円を満足する大きさの溶接ビードを形成するように制限さ れた溶接熱量では、溶接金属がホイールリムの接合周端全域に溶け込んだ状態に 形成することはできて 、なかった。
[0007] 一方、自動車用ホイールは、近年、リム径が大径ィ匕する傾向にある。リム径の大径 ィ匕に従って、ホイール自身の強度及び耐久性を確保するために、ホイールディスクの 板厚が厚肉化されている。また、リム径が大径ィ匕しても、上述したホイールリムのビー ドシート部とホイールディスクのフランジ部とには、 R6. 5mmの接触円が接触可能で あることを要する。したがって、ホイールディスクが厚肉化することにより、溶接ビード の大きさを制限した溶接熱量では、ホイールリムの接合周端への溶け込む領域が減 縮してしまう。このため、この溶接部が充分な耐久性を発揮できるように、ホイールリム も厚肉化されることとなっていた。このように、大径ィ匕したホイールでは、板厚の厚肉 化によりホイール重量が増大することとなるため、軽量化も切望されている。しかし、 軽量ィ匕のために板厚を薄くすると、溶接部の耐久性が低下することとなってしまうた め、この耐久性の向上が求められている。
[0008] そこで、本発明は、ホイールの耐久性を高め得る自動車用フルフ イスホイールの 製造方法を提案することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明は、ホイールディスクの裏面に、環状接合溝を予め周成し、さらにホイールリ ムの接合周端に内側傾斜端面を予め形成して、該接合周端を環状接合溝の底面に 座定し、その状態で、内側傾斜端面の内側角縁が環状接合溝の内側溝壁に当接又 は近接するようにして、内側溝壁と内側傾斜端面との間に溶熱閉込周域を生ずるよう にし、さらに該ホイールリムの外側から、環状接合溝と接合周端とを溶接して、ホイ一 ルディスクとホイールリムとを接合するようにしたことを特徴とする自動車用フルフェイ スホイールの製造方法である。
[0010] カゝかる製造方法にあっては、ホイールディスクの環状接合溝の底面に、ホイールリ ムの接合周端を座定した状態で、該接合周端の内側傾斜端面と環状接合溝の内側 溝壁との間に溶熱閉込周域を生ずるようにしている。そして、この溶熱閉込周域によ り、溶接時の溶接熱によって熱せられた接合周端カゝらホイールディスクに熱が逃げて しまうことを防止できるから、該接合周端の内側傾斜周面全域を充分に熱して溶かす ことができ得る。さら〖こ、加熱された接合周端の内側傾斜周面により、この溶熱閉込 周域にも溶接熱が溜まることとなり、当該溶熱閉込周域を成す環状接合週溝の内側 溝壁及び底面を効率的に熱することができる。したがって、この溶接により、接合周 端の内側角縁までの領域と環状接合溝の内側溝壁及び底面とが混じり合って溶け 込んだ状態の溶接金属を形成できる。また、ホイールリムに比して板厚の厚いホイ一 ルディスクに環状接合溝を形成することにより、この環状接合溝の形成部位の板厚は 薄ぐホイールリムとの板厚差が小さくなつている。このため、溶接時の溶接熱により、 環状接合溝と接合周端とをバランス良く熱し、該接合周端をその内側角縁まで充分 に加熱することができ、接合周端の内側角縁まで溶け込んだ溶接金属を形成し易く なっている。
[0011] また、ホイールディスクの裏面に形成した環状接合溝は、接合周端と溶接された場 合に、該接合周端より外側の溝領域を埋めるように溶接金属が形成されることとなる。 したがって、溶接により形成される溶接金属の、外側に盛り上がる大きさを抑制するこ とができ、上記した溶熱閉込周域の周りの部分を充分に溶かし得る溶接熱量を加え ても、ビードシート部とフランジ部とに半径 R6. 5mmの接触円を接触可能とする規定 を満足することができ得る。尚ここで、例えば、大径ィ匕によりホイールリムが厚肉化さ れている場合にあって、溶熱閉込周域の周り部分を充分に溶かし得る溶接熱量をカロ えても、溶接金属の溶接ビードを、 R6. 5mmの接触円を満足する大きさのものとでき る。
[0012] したがって、本製造方法によれば、ホイールディスクとホイールリムとを接合する溶 接により、溶接部の溶接ビードを、ビードシート部とフランジ部とに R6. 5mmの接触 円を接触可能とする規定を満足する大きさとし、かつ、該溶接部をなす溶接金属を、 接合周端がその内側まで完全に溶け込んだ状態に形成できる。このように、接合周 端と環状接合溝とを完全に溶接できることにより、当該フルフェイスホイールは、上述 した従来構成に比して、高い耐久性を発揮することができる。そして、耐久性の向上 分を、ホイールリムの板厚の薄肉化に転ィ匕することにより、大径ィ匕したホイールにあつ ても、充分な耐久性を維持しつつ、軽量ィ匕することも可能となる。
[0013] また、本製造方法にあって、環状接合溝を、その内側溝壁に、接合周端の内側角 縁を接触するように形成している場合には、ホイールリムとホイールディスクとの、中 心軸に直交する面方向の位置決めを容易に行い得るという利点がある。一方、環状 接合溝の内側溝壁に、接合周端の内側角縁を近接するように形成している場合には 、両者を溶接した後、内側溝壁と内側角縁とを観察することにより、当該溶接により、 接合周端の内側まで完全に溶接されて ヽるか否かを容易に判定できると！ヽぅ優れた 利点がある。尚、内側溝壁に内側角縁を近接するようにした場合にあっても、接合周 端が座定している状態で、内側角縁が環状接合溝内に収まるように (すなわち、内側 傾斜周面全体が環状接合溝内に収まるように)、該環状接合溝が形成されていること が望ましい。
[0014] また、上述した自動車用フルフェイスホイールリムの製造方法にあって、ホイールリ ムの接合周端に形成した内側傾斜端面を、環状接合溝の底面に対して約 3° 以上 約 60° 以下の範囲となる傾斜角で形成するようにした方法も提案される。かかる構 成にあっては、溶接による溶接熱によって接合周端を充分に加熱し易ぐまた、溶熱 閉込周域に一層効率的に熱が溜まり易くなる。このため、上述した接合周端の内側 まで充分に溶け込み、かつ環状接合溝の内側溝壁や底面と混合した溶接金属を形 成し易くなる。ここで、前記作用効果を一層適正に発揮でき得るように、内側傾斜端 面の傾斜角を約 5° 以上約 45° 以下とすることが好適である。尚、内側傾斜端面の 傾斜角を約 60° より大きくすると、接合周端を環状接合溝の底面に座定した状態で 、該底面力も内側傾斜周面の内側角縁までの深さ方向の距離が長くなる。このため、 溶熱閉込周域に溜まった熱により、環状接合溝の内側溝壁を、該内側角縁と当接又 は近接する位置まで充分に加熱し難くなるため、接合周端の内側角縁と、環状接合 溝の内側溝壁とが完全に溶け込んだ状態の溶接金属を形成し難くなる。一方、内側 傾斜端面の傾斜角を約 3° より小さくすると、環状接合溝の内側溝壁の、接合周端の 内側角縁より裏方となる深さ方向の距離が長くなる。このため、内側溝壁の内側角縁 より裏方部分は、溶熱閉込周域に溜まった熱により熱することができず、内側溝壁と 溶け込んでいない裏側溶接ビードが大きく形成さることともなり得る。このような裏側 溶接ビードでは、溶け込んでいない部位から破壊が生じ易ぐ耐久性の向上量を減 縮することとちなり得る。
[0015] また、上述した自動車用フルフェイスホイールリムの製造方法にあって、ホイールリ ムの接合周端の内側傾斜端面を、該接合周端を形成した開口縁をリム内側へ屈折 することにより形成するようにした方法も提案される。カゝかる方法により、環状接合溝 の底面に接合周端が座定した状態で、該接合周端の外面と該環状接合溝の底面と の間に、外側から内側に向力つて狭くなる（先細る）空域が形成されることとなる。そし て、溶接による溶接熱が、この空域に滞留して、接合周端を加熱し易くなる。これによ り、上述した接合周端の内側まで充分に溶け込んだ溶接金属を形成し易くなる。さら に、環状接合溝内の、座定された接合周端の外側の溝領域を一層広く確保できるこ とから、溶接金属の、外側に盛り上がる大きさをさらに抑制できる。
[0016] また、上述した自動車用フルフェイスホイールリムの製造方法にあって、ホイールデ イスクの環状接合溝を、その外側溝壁が、環状溝壁の底面に対して約 40° 以上約 9 0° 以下の範囲となる傾斜角で外方に傾斜するように形成する方法も提案される。か カゝる構成により、環状接合溝の底面に接合周端が座定した状態にあって、溶接トー チを、該環状接合溝と接合周端とが当接する部位を狙うように設定し易ぐ溶接の熱 を溶熱閉込周域に伝え易くなる。したがって、接合周端の内側まで充分に溶け込ん だ溶接金属を形成できるという本発明の作用効果を一層発揮し易くなる。
発明の効果
[0017] 本発明の自動車用フルフェイスホイールの製造方法は、ホイールディスクの裏面に 環状接合溝を予め周成し、さらにホイールリムの接合周端に内側傾斜端面を予め形 成して、該接合周端を環状接合溝の底面に座定し、その状態で、内側傾斜端面の 内側角縁が環状接合溝の内側溝壁に当接又は近接するようにして、内側溝壁と内 側傾斜端面との間に溶熱閉込周域を生ずるようにし、さらに該ホイールリムの外側か ら、環状接合溝と接合周端とを溶接して、ホイールディスクとホイールリムとを接合す るようにした製造方法であるから、次の効果がある。
a 溶熱閉込周域により、接合周端の内側傾斜面全域を充分に熱して溶かすことが できると共に、該溶熱閉込周域に溜まる熱により、環状接合溝の内側溝壁と底面とを 効率的に熱することができる。
b 環状接合溝の形成部位の板厚が薄肉となることから、接合周端と環状接合溝周 りをバランス良く加熱でき、該接合周端を、その内側角縁まで充分に加熱することが できる。
c 溶接により形成される溶接金属が、環状接合溝を埋めるように形成されることとな るため、接合周端の内側まで充分に溶け込める溶接熱量を加えても、半径 R6. 5m mの接触円をビードシート部とフランジ部とに接触可能とする規定を満足でき得る。 d したがって、溶接部を、ビードシート部とフランジ部とに R6. 5mmの接触円を接 触可能とする規定に満足しつつ、接合周端の内側まで完全に溶け込んだ状態に形 成できる。
e 本製造方法で製造された自動車用フルフェイスホイールは、高い耐久性を発揮 することができる。そして、ホイールリムの板厚を薄肉化することも可能であり、充分な 耐久性を維持しつつ、軽量ィ匕することも可能となる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]図 1は、ホイールディスク 2の環状接合溝 25に、ホイールリム 3の接合周端 11を 座定した状態を表す拡大断面図である。
[図 2]図 2は、環状接合溝 25と接合周端 11を溶接した状態を表す拡大断面図である
[図 3]図 3は、自動車用フルフェイスホイール 1を表す断面図である。
[図 4]図 4は、他の形態の接合周端と環状接合溝とを溶接した状態を表す拡大断面 図である。
[図 5]図 5は、従来構成の、ホイールリムとホイールディスクとの溶接部を表す拡大断 面図である。
符号の説明
[0019] 1 自動車用フノレフェイスホイ一ノレ
2 ホイールディスク
3 ホイールリム
4 ビードシート部
5 ビードシート部
7 ド、口ップ咅
10 フランジ部
11 接合周端
12 溶接部
13 内側傾斜周面
14 内側角縁 18 溶接閉込周域
24 フランジ部
25 環状接合溝
26 内側溝壁
27 底面
30 溶接金属
31 溶接ビード
発明を実施するための最良の形態
[0020] 本発明にかかる自動車用フルフェイスホイール 1の製造方法を、図に従って説明す る。
自動車用フルフェイスホイール 1は、図 3のように、一方の開口の周端に形成された フランジ部 10と、他方の開口の周端に形成された接合周端 11とを備えたホイールリ ム 3を、外周にフランジ部 24が周成されたホイールディスク 2の裏面に、該接合周端 1 1が隅肉溶接されることにより一体ィ匕してなるものである（図 2参照)。この隅肉溶接に より溶接部 12が形成される。ここで、隅肉溶接には、アーク溶接を用いている。
[0021] この自動車用フルフェイスホイール 1にあっては、ホイールディスク 2とホイールリム 3 とを別々の工程で成形した後、この両者を、アーク溶接を行う溶接工程で接合して成 形される。本実施形態例では、ホイールディスク 2及びホイールリム 3をスチール材か ら成形している。
[0022] ホイールリム 3は、略長方形状のスチール製の板材を、その短辺同士を突合せ接合 することにより円筒形状とした後、これを回転しつつ、所定の金型を当該円筒の内外 両側から挟圧させるロールカ卩ェにより成形される（図示せず)。このロールカ卩ェにより 成形されたホイールリム 3には、一方の開口の周縁にタイヤのビードを側方力も保持 するフランジ部 10が形成され、該フランジ部 10に、タイヤのビードを着座させるビード シート部 4が連成されている。また、他方の開口の周縁には接合周端 11が形成され、 該接合周端 11に、ビードシート部 5が連成されている。さらに、両開口側に形成され たビードシート部 4, 5の間には、タイヤ装着時にタイヤのビードを落とすためのドロッ プ部 7が形成されている。尚、接合周端 11は、本発明の要部にかかり、詳しくは後述 する。
[0023] 一方、ホイールディスク 2は、略正方形状のスチール製板材を、プレス加工すること により成形される（図示せず)。このプレス加工により成形されたホイールディスク 2に は、ハブ孔 20を中央に備えた略円板状のハブ取付部 21が形成され、該ハブ取付部 21の外側に、ホイールディスク 2の表面側に立ち上がる起立部 22を内周部位に備え た環状の意匠部 23が該ハブ取付部 21と同心状に形成されている。さらに、この意匠 部 23の外周縁の外側に、フランジ部 24が周成されている。
[0024] 尚、このホイールディスク 2とホイールリム 3とが接合された自動車用フルフェイスホ ィール 1には、タイヤが装着された場合に、該タイヤのビードカ ホイールリム 3のビー ドシート部 4, 5に着座して、フランジ部 10, 24とにより側方力 保持されるようになつ ている。
[0025] 次に本発明の要部について説明する。
本実施形態例にあって、ホイールリム 3は、フランジ部 10が形成されていない他方 の開口に、リム内側に屈曲した形状の接合周端 11を形成してなるものとしている（図 3参照)。ホイールリム 3は、上述したように、略長方形状のスチール製の板材を円筒 形状とした後、ロールカ卩ェにより成形している。ここで、ロールカ卩ェ前の開口端面は、 リム軸方向に対して略直交する平面形状となっている。そして、ロールカ卩ェにより、フ ランジ部 10を形成しない開口周縁を、図示しない金型により、リム外側から内側に屈 折加工することにより、この開口端面がリム内側に向き、本発明にかかる内側傾斜周 面 13を形成する。このようにして、内側傾斜周面 13を備えた接合周端 11が成形され る（図 1参照)。
[0026] 一方、ホイールディスク 2の裏面には、上述した意匠部 23からフランジ部 10に連成 する領域に、環状接合溝 25を周成する（図 1、図 3参照)。この環状接合溝 25は、旋 盤等の切削加工機械により切削加工して形成する。この環状接合溝 25は、図 1のよ うに、該ホイールディスク 2の中心軸を中心として、上記したホイールリム 3に形成した 接合周端 11の内側傾斜周面 13の内側角縁 14と略同径となるようにした内側溝壁 2 6と、該中心軸にほぼ直交する水平面とした底面 27と、該内側溝壁 26と同心状とな るようにした外側溝壁 28とから構成されて 、る。 [0027] ここで、内側溝壁 26は、中心軸とほぼ平行な壁面となるように形成しており、当該環 状接合溝 25の底面 27に上述した接合周端 11を座定した状態で、該接合周端 11の 内側角縁 14が、当該内側溝壁 26に当接又は近接するようにしている。また、外側溝 壁 28は、環状接合溝 25が外方に開くように、外側に傾斜する形状に形成している（ 図 1参照)。ここで、外側溝壁 28は、環状接合溝 25の底面 27に対して、約 40° 以上 約 90° 以下の傾斜角 φとなるように形成している。さらにまた、環状接合溝 25の溝 深さ hは、上記した接合周端 11の内側傾斜周面 13のリム軸方向高さより大きぐかつ 、底面 27の部位の板厚 t2力 ホイールリム 3の板厚 tlより厚くなるように形成している 。尚ここで、この板厚 t2力 ホイールリム 3の板厚 tlより薄くすると、ホイールディスク 2 の表面側まで溶接の熱が伝わり易くなるため、ホイールディスク 2の表面に溶接割れ 等の不具合を生じることが懸念される。
[0028] また、上述したホイールリム 3の接合周端 11は、図 3のように、その内側傾斜周面 1 3が、環状接合溝 25に該接合周端 11を座定した状態で、該環状接合溝 25の底面に 対して、 3° 以上 60° 以下の傾斜角 Θとなるように、屈折カ卩ェするようにしている。さ らに、この接合周端 11の長さ（屈折部位力も内側傾斜周面 13までの長さ）は、ホイ一 ルリム 3の板厚 tlより長くしている。
[0029] このような本実施形態例にあっては、リム径が 15インチのホイールについて例示す る。ホイールリム 3の板厚 tlを約 3. 5mm、ホイールディスク 2の板厚を約 6. 5mm、 該ホイールディスク 2のフランジ部 24の板厚を約 5. 5mmとしている。そして、ホイ一 ルリム 3に形成した接合周端 11を、その内側傾斜周面 13の傾斜角 Θを約 30° 、屈 折部位から内側傾斜周面 13までの長さ (接合周端 11の長さ）を約 6. Ommとなるよう に形成している。さらに、ホイールディスク 2に形成した環状接合溝 25を、その溝深さ hを約 2. Omm、底面 27の径方向幅 Lを約 8. Omm、外側溝壁 28の傾斜角 φを約 4 5° となるように形成している。ここで、ホイールディスク 2の、環状接合溝 25の底面 2 7が形成されている部位の板厚 t2は、約 3. 5mmとなっている。
[0030] 尚ここで、このような寸法形状に形成した環状接合溝 25は、接合周端 11を座定し た状態で、該接合周端 11より外側に、充分な大きさの溝容積を有するように形成され ている。このため、当該環状接合溝 25を埋めるように形成される溶接金属 30は、後 述するように、接合周端 11を完全に溶け込んだ状態とできる溶接熱量を加えても、 半径 R6. 5mmの接触円を接触可能とする規定を満足し得るものとなり得る。
[0031] 次に、上述のように形成したホイールリム 3とホイールディスク 2とを接合するアーク 溶接 (MAG溶接、もしくは炭酸ガスアーク溶接)を行う。
図 1のように、両者の中心軸が重なるようにして、該ホイールリム 3の接合周端 11を 、該ホイールディスク 2の環状接合溝 25の底面 27に座定する。この状態では、環状 接合溝 25の底面 27に、接合周端 11の内側傾斜周面 13の外側角縁 15が当接して おり、内側溝壁 26に内側角縁 14が近接している。さらに、この座定状態では、環状 接合溝 25の底面 27及び内側溝壁 26と、接合周端 11の内側傾斜周面 13とにより囲 まれた溶熱閉込周域 18が生ずる。
[0032] このように、環状接合溝 25に該接合周端 11を座定した後、ホイールリム 3の外側か らアーク溶接を行う。アーク溶接は、接合周端の外面と環状接合溝の底面との間に 形成された、外側から内側に向力つて狭くなる（先細る）空域に向けて、溶接トーチを 狙い定めて実行する（図示せず)。ここで、ホイールリム 3とホイールディスク 2とを、前 記座定状態で一体的に、その中心軸を中心として周回することにより、その全周に亘 つてアーク溶接を行う。
[0033] また、このアーク溶接では、タイヤのビードを当接支持する、ホイールディスク 2のフ ランジ部 24の裏側面とホイールリム 3のビードシート部 5の外面とに、半径 R6. 5mm の接触円 Fが接触可能であるように（図 2参照）、溶接の電圧や周回速度等により溶 接熱量を調整し、外側に盛り上がる溶接ビード 31の大きさを制限している。さらには 、この溶接熱量は、接合周端 11の内側にも、溶接ビード 32が環状接合溝 25より盛り 上がった状態で形成されないようにもしている。これは、接合周端 11の内側に盛り上 力 て形成された溶接ビードは、該接合周端 11の内周面から、内側へ大きく隆起す る形状となり易ぐ該内周面との境界から破壊を生じ易くなり、耐久性の向上量が減 縮してしまうからである。
[0034] そして、このようなアーク溶接を開始すると、溶接トーチの溶接ワイヤと、ホイールリ ム 3の接合周端 11及びホイールディスク 2の環状接合溝 25との間にアークが飛び、 この溶接熱により、該接合周端 11と環状接合溝 25周りとが溶け始めると共に、溶接 ワイヤも溶け始める。ここで、ホイールリム 3の板厚 tlと、ホイールディスク 2の環状接 合溝 25が形成されている部位の板厚 t2との板厚差が小さいことから、両者をバラン ス良く加熱でき、この溶接熱が接合周端 11と環状接合溝 25周りに適正かつ充分に 伝わる。また、溶熱閉込周域 18が生成されていることにより、接合周端 11から環状接 合溝 25へ熱が逃げてしまうことを防止している。すなわち、この溶熱閉込周域 18は、 接合周端 11に熱を閉じ込めて、該接合周端 11を充分に加熱できるようにした、断熱 作用を発揮するものとなっている。これにより、接合周端 11は、内側傾斜周面 13の 内側角縁 14まで充分に加熱されて溶け始める。さらに、この加熱された内側傾斜周 面 13から熱が溶熱閉込周域 18に放射されて、当該溶熱閉込周域 18に熱が溜まるこ ととなる。この熱により、溶熱閉込周域 18を成す、環状接合溝 25の内側溝壁 26と底 面 27とが熱せられる。そして、溶接ワイヤが溶解して液体状となった所定の液状金属 力 溶接トーチの狙い位置力 流入し、この液状金属が、溶け始めた接合周端 11と 環状接合溝 25と混合する。さらに、流入した液状金属が接合周端 11と混合しながら 、該溶熱閉込周域 18を埋めるように進出し、溶熱閉込周域 18の熱で熱せられている 内側溝壁 26と底面 27とも混合することとなり得る。このように、溶接ワイヤの溶けた液 状金属が、溶接熱により溶けた接合周端 11と、溶熱閉込周域 18により熱せられた環 状接合溝 25の内側溝壁 26及び底面 27と混合することにより、図 2のように、接合周 端 11の内側まで完全に溶け込んだ状態の溶接金属 30が形成されることとなる。そし て、このアーク溶接が全周に亘つて行われることにより、ホイールリム 3とホイールディ スク 2とが接合されて、本発明にかかる自動車用フルフェイスホイール 1を得る。
[0035] この自動車用フルフェイスホイール 1にあって、ホイールリム 3とホイールディスク 2と の溶接部 12は、図 2のように、環状接合溝 25周りと接合周端 11とを溶け込んだ溶接 金属 30が、該環状接合溝 25を埋めるようにして形成されている。そして、この溶接金 属 30の外側の溶接ビード 31は、半径 R6. 5mmの接触円 Fがフランジ部 24とビード シート部 5とに接触できるように形成されている。さらに、内側の溶接ビード 32が、環 状接合溝 25から大きく盛り上がらな ヽように形成されて!ヽる。
[0036] ここで、アーク溶接を、接合周端 11の内側まで完全に溶け込ませることが可能な溶 接熱量により行っても、環状接合溝 25を埋めるように形成される溶接金属 30は、前 記した R6. 5mmの接触円 Fが接触可能とすることを満足するものとなる。すなわち、 上記した、 R6. 5mmの接触円 Fを接触可能とするように制御した溶接熱量は、接合 周端 11をその内側まで完全に溶け込み可能な溶接熱量である。
[0037] 次に、このように製造した自動車用フルフェイスホイール 1を、半径方向負荷耐久試 験に供した。この半径方向負荷耐久試験は、ホイールの耐久性を評価する最も重要 な方法の一つであり、ホイールリム 3とホイールディスク 2との溶接部 12に比較的大き く影響する。この半径方向負荷耐久試験は、タイヤを装着したホイールを一定回転数 で回転し、半径方向負荷を加える試験であり、ホイールに亀裂や変形等が生じた時 点までの回転数を耐久性能の指標とする。この試験は、 JIS D 4103に従って行つ た。ここで、半径方向負荷の大きさは、約 1400kNとしている。
[0038] この半径方向負荷耐久試験には、比較例として、図 5に示す従来構成の自動車用 フルフェイスホイール 51 , 61につ!/、ても耐久性を調べた。
ここで、比較例の自動車用フルフェイスホイール 51は、図 5 (A)〖こ示すように、ホイ ールリム 53の、フランジ部が形成されていない開口端を、その外側角縁を面取り加工 することにより接合周端 55としている。また、ホイールディスク 52には、その裏面に、 上述した実施形態例のように環状接合溝は設けておらず、ホイールリム 53の接合周 端 55を接合する領域は、略平面状としている。そして、このホイールリム 53の接合周 端 55を、ホイールディスク 52の裏面に、両者の中心軸がほぼ等しくなるようにして当 接させた後、ホイールリム 53の外側力もアーク溶接を行い、ホイールリム 53とホイ一 ルディスク 52とを接合する。ここで、アーク溶接は、外側に形成される溶接ビード 58 力 該ホイールリム 53のビードシート部 5とホイールディスク 52のフランジ部 24とに、 R6. 5mmの接触円 Fが接触可能となるように、溶接熱量を制御している。この溶接 熱量は、上述した実施形態例に比して小さくなつている。このように製造した自動車 用フルフェイスホイール 51にあって、その溶接部 57は、溶接金属 56が接合周端 55 の内側まで形成されて ヽな ヽ状態となって ヽる。この比較例の自動車用フルフェイス ホイール 51は、ホイールリム 53の接合周端 55の形状を変えたこと、及びホイールデ イスク 52に環状接合溝を形成しな ヽこと以外は、上記した実施形態例と同じ構成とし 、同じ構成には同じ符号を記し、その説明は省略する。 [0039] また、他の比較例として、図 5 (B)の自動車用フルフェイスホイール 61を製造する。 これは、ホイールリム 63の、フランジ部を形成していない開口縁を、中心軸と略直交 するように、内側へ折り曲げ加工して、接合周端 65を形成する。一方、ホイールディ スク 62は、上記した比較例と同様に、ホイールリム 63の接合周端 65を接合する領域 を、略平面状としている。そして、このホイールリム 63の接合周端 65を、ホイールディ スク 62の裏面に、両者の中心軸がほぼ等しくなるようにして当接させた後、ホイールリ ム 63の外側からアーク溶接を行 、、ホイールリム 63とホイールディスク 62とを接合す る。ここで、アーク溶接は、外側に形成される溶接ビード 68が、該ホイールリム 63のビ ードシート部 5とホイールディスク 62のフランジ部 24とに、 R6. 5mmの接触円 Fが接 触可能となるように、溶接熱量を制御している。尚、この溶接熱量は、上述した実施 形態例に比して小さくなつて 、る。このように製造した自動車用フルフェイスホイール 61にあって、その溶接部 67は、溶接金属 66が接合周端 65の内側まで形成されて いない状態となっていた。この比較例の自動車用フルフェイスホイール 61は、ホイ一 ルリム 63の接合周端 65の形状を変えたこと、及びホイールディスク 62に環状接合溝 を形成しないこと以外は、上記した実施形態例と同じ構成とし、同じ構成には同じ符 号を記し、その説明は省略する。
[0040] これら比較例の自動車用フルフェイスホイール 51, 61と、実施形態例の自動車用 フルフェイスホイール 1とを、上記した半径方向回転耐久試験に供し、それぞれの耐 久性能を調べた。その結果、比較例の自動車用フルフェイスホイール 51は、約 200 万回の回転数量で溶接部 57に割れが生じた。もう一方の比較例の自動車用フルフ ェイスホイール 61は、約 250万回の回転数量で溶接部 67に割れが生じた。これに対 して、実施形態例の自動車用フルフェイスホイール 1は、回転数量力 00万回を越え ても異常が見られな力つた。この試験により、本発明にかかる製造方法で製造した自 動車用フルフェイスホイール 1は、従来構成に比して、高い耐久性を発揮するもので あることが確認できた。
[0041] このように、本実施形態例の自動車用フルフェイスホイール 1は、高い耐久性能を 発揮できることから、この耐久性の向上分をホイールリムの薄肉化に転ィ匕することも可 能である。すなわち、 自動車用フルフェイスホイールの軽量ィ匕を行うことができる。し たがって、近年、大径化するフルフェイスホイールを軽量化でき、その市場価値を一 層高めることができ得る。
[0042] 上述した実施形態例の他の、本発明に力かる製造方法を例示する。図 4 (A)のよう に、ホイールリム 73の、フランジ部が形成されていない開口周縁を、内側へ円弧状に 湾曲するように加工してなる接合周端 75とする。この接合周端 75にも、上述した実施 形態例同様に、内側に開いた内側傾斜周面 78が形成されている。このホイールリム 73の接合周端 75を、ホイールディスク 2の環状接合溝 25に座定した後、上述と同様 にアーク溶接を行って両者を接合する。ここで、この溶接部 79は、溶接金属 76が接 合周端 75の内側まで完全に溶け込んだ状態となって形成される。このようにして、自 動車用フルフェイスホイール 71を得る。
[0043] 又は、図 4 (B)のように、ホイールリム 83の、フランジ部が形成されていない開口の 内側周端を切削加工して、内側に開いた内側傾斜周面 88を形成することにより、接 合周端 85とする。また、ホイールディスク 82の裏面に、ホイールリム 83の接合周端 8 5の内周面と略同径となる内側溝壁 96をなす環状接合溝 95を形成する。この環状接 合溝 95の外側溝壁 99は、接合周端 85を座定した状態で、当該環状接合溝 95が該 接合周端 85の外側に充分な大きさの溝容積を有するように形成されている。そして、 ホイールリム 83の接合周端 85を、ホイールディスク 82の環状接合溝 95の底面 97〖こ 座定した後、アーク溶接により両者を接合する。ここで、この溶接部 89は、溶接金属 86が接合周端 85の内側まで完全に溶け込んだ状態となって形成される。このように して、自動車用フルフェイスホイール 81を得る。
[0044] このように製造された自動車用フルフェイスホイール 71 , 81にあっても、上述した実 施形態例同様に、座定状態で溶熱閉込周域を形成し、半径 R6. 5mmの接触円 Fを 接触可能としつつ、接合周端 75, 85の内側まで完全に溶け込んだ溶接金属 76, 86 からなる溶接部 79, 89を形成できる。したがって、上述した半径方向負荷耐久試験 で高い耐久性を発揮し、また、ホイールを軽量ィ匕することも可能である。尚ここで、各 ホイールリム 73、 83の接合周端 75, 85の形状を異なるように形成した以外は、上述 した自動車用フルフェイスホイール 1と同じ構成であり、同じ構成の符号及び説明は 省略する。 また、上述した実施形態例の自動車用フルフェイスホイール 1の製造方法にあって 、ホイールディスク 2の環状接合溝を、底面と外側溝壁とが滑らかな曲面状に連成す るように形成することが好適である。同様に、外側溝壁とホイールディスクの裏面とが 、滑らかな曲面状に連成するように形成することも好適である。これは、角形状とした 部位に作用する応力集中を緩和することができると共に、溶接ワイヤの溶けた液状金 属が溝内に充填し易くなり、ホイールディスクと一層容易かつ充分に溶け合うことがで きる。一方、内側溝壁にあっても、環状接合溝の底面やホイールディスクの裏面と滑 らかな曲面状に連成するように形成することが好適である。これにより、前記と同様の 作用効果を発揮できる。さらに、外側溝壁や内側溝壁とホイールディスクの裏面とを 滑らかに連成して形成することにより、溶接後に外観上の違和感を生じない。

Claims

請求の範囲
[1] タイヤのビードを側方カゝら保持するフランジ部が外周に形成されてなるホイールディ スクの裏面に、一方の開口にフランジ部が周成されてなるホイールリムの、他方の開 口に設けられた接合周端を溶接する自動車用フルフェイスホイールの製造方法にお いて、
ホイールディスクの裏面に、環状接合溝を予め周成し、さらにホイールリムの接合周 端に内側傾斜端面を予め形成して、該接合周端を環状接合溝の底面に座定し、そ の状態で、内側傾斜端面の内側角縁が環状接合溝の内側溝壁に当接又は近接す るようにして、内側溝壁と内側傾斜端面との間に溶熱閉込周域を生ずるようにし、さら に該ホイールリムの外側から、環状接合溝と接合周端とを溶接して、ホイールディスク とホイールリムとを接合するようにしたことを特徴とする自動車用フルフェイスホイール の製造方法。
[2] ホイールリムの接合周端に形成した内側傾斜端面を、環状接合溝の底面に対して 約 3° 以上約 60° 以下の範囲となる傾斜角で形成するようにしたことを特徴とする請 求項 1に記載の自動車用フルフェイスホイールの製造方法。
[3] ホイールリムの接合周端の内側傾斜端面を、該接合周端を形成した開口縁をリム 内側へ屈折することにより形成するようにしたことを特徴とする請求項 1又は請求項 2 に記載の自動車用フルフェイスホイールの製造方法。
[4] ホイールディスクの環状接合溝を、その外側溝壁が、環状接合溝の底面に対して 約 40° 以上約 90° 以下の範囲となる傾斜角で外方に傾斜するように形成したことを 特徴とする請求項 1乃至請求項 3のいずれかに記載の自動車用フルフェイスホイ一 ルの製造方法。
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