(57)【要約】【課題】軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール及びその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明はディスク部６と、外リム部７と、内リム部８と、を備えたホイール１００であって、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有し、アルミニウム部と前記マグネシウム部とが鍛造接合により一体化されているホイール１００である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク部と、外リム部と、内リム部と、を備えたホイールであって、
アルミニウム合金からなるアルミニウム部と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有し、
前記アルミニウム部と前記マグネシウム部とが鍛造接合により一体化されているホイール。
【請求項２】
前記アルミニウム部と前記マグネシウム部との界面に、アルミニウムとマグネシウムとからなる共晶物が形成されている請求項１記載のホイール。
【請求項３】
前記マグネシウム部の表面が前記アルミニウム部で包囲されている請求項１又は２に記載のホイール。
【請求項４】
前記マグネシウム部の一方の面が前記アルミニウム部で覆われている請求項１又は２に記載のホイール。
【請求項５】
前記ディスク部が、前記アルミニウム部と前記マグネシウム部との積層体であり、
外ビートシート部及び外フランジ部を有する外リム部、並びに、内ビートシート部及び内フランジ部を有する内リム部が、マグネシウム部であり、且つ前記外リム部、前記内ビートシート部及び前記内フランジ部がアルミニウム部で覆われている請求項１又は２に記載のホイール。
【請求項６】
前記ディスク部が、前記マグネシウム部からなり、
外ビートシート部及び外フランジ部を有する前記外リム部、並びに、内ビートシート部及び内フランジ部を有する前記内リム部が、前記アルミニウム部からなる請求項１又は２に記載のホイール。
【請求項７】
前記ディスク部が、前記アルミニウム部と前記マグネシウム部との積層体であり、
前記外リム部が、前記マグネシウム部からなり、
前記内リム部が、前記アルミニウム部からなる請求項１又は２に記載のホイール。
【請求項８】
前記ディスク部、前記外リム部及び前記内リム部から選ばれる少なくとも１つの部分の金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍである請求項１〜７のいずれか一項に記載のホイール。
【請求項９】
前記ディスク部、前記外リム部及び前記内リム部が、一体となっている請求項１〜８のいずれか一項に記載のホイール。
【請求項１０】
複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、
前記複合ビレットが、向かい合う一対のアルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットの内部にマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された構造となっているホイールの製造方法。
【請求項１１】
複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、
前記複合ビレットが、アルミニウム合金からなる円盤状のアルミニウムビレットと、マグネシウム合金からなる円盤状のマグネシウムビレットと、が積層された構造となっているホイールの製造方法。
【請求項１２】
複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、
前記複合ビレットが、アルミニウム合金からなる円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された構造となっているホイールの製造方法。  
【請求項１３】
複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、
前記複合ビレットが、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された構造となっているホイールの製造方法。  
【請求項１４】
複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、
前記複合ビレットが、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、側面が面一となった構造となっているホイールの製造方法。
【請求項１５】
複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、
前記複合ビレットが、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、更にリング状のアルミニウムビレットが嵌合され、側面が面一となった構造となっているホイールの製造方法。
【請求項１６】
ホイールの金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍである請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のホイールの製造方法。
【請求項１７】
前記アルミニウムビレットの前記マグネシウムビレットと接触させる側の面の表面粗さが１０μｍ以下であり、
前記マグネシウムビレットの前記アルミニウムビレットと接触させる側の面の表面粗さが１０μｍ以下である請求項１０〜１６のいずれか一項に記載のホイールの製造方法。
【請求項１８】
前記アルミニウムビレットと前記マグネシウムビレットとの間に、アルミニウム及びマグネシウム以外の金属からなる薄膜を介在させる請求項１０〜１７のいずれか一項に記載のホイールの製造方法。
【請求項１９】
前記成形鍛造が３００℃以上の温度、９．８×１０３ｋＮ〜８８．２×１０３ｋＮの圧力で施される請求項１０〜１８のいずれか一項に記載のホイールの製造方法。
【請求項２０】
前記アルミニウムビレット及び／又は前記マグネシウムビレットが鍛造されたビレットである請求項１０〜１９のいずれか一項に記載のホイールの製造方法。
【請求項２１】
請求項１０〜２０のいずれか一項の製造方法により製造されたホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイール及びその製造方法に関し、更に詳しくは、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用タイヤには、支持体としての金属性のホイールが備わっている。
近年、かかるホイールにおいては、極力、軽量でデザイン性の高いものが望まれている。【０００３】
このようなホイールに関しては、例えば、鋳造で製造したアルミニウム合金製の丸棒を切断して得たビレットに対して、金型で鍛造プレスすることによりホイールを製造する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
また、鋳造したマグネシウム合金を歪加工し、再結晶化したマグネシウム合金からなる車両用ホイールが知られている（例えば、特許文献２参照）。
これらのホイールは、いずれも鋳造されたビレット（以下「鋳造ビレット」という。）から成形鍛造することによって、得られるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１００１７公報
【特許文献２】特開２００７−３０８７８０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１記載のホイールは、アルミニウム合金からなるので、重量が大きく、取扱い性、経済性の面で必ずしも十分とはいえない。
また、上記特許文献２記載のホイールは、マグネシウム合金からなるので、軽量であるものの、機械的強度が不十分である。【０００６】
なお、アルミニウム合金とマグネシウム合金とを溶融し、融合させた場合、アルミニウムの結晶構造が面心立方格子構造であるのに対し、マグネシウムの結晶構造が六方最密充填構造であるので、融合性の点で問題がある。これにより、マグネシウム単独よりも更に機械的強度が不十分となる傾向にある。【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、アルミニウム部とマグネシウム部とを設けることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。【０００９】
すなわち、本発明は、（１）ディスク部と、外リム部と、内リム部と、を備えたホイールであって、アルミニウム合金からなるアルミニウム部と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有し、アルミニウム部とマグネシウム部とが鍛造接合により一体化されているホイールに存する。なお、鍛造接合においては、少なくとも一部が一体化されていればよい。【００１０】
本発明は、（２）アルミニウム部とマグネシウム部との界面に、アルミニウムとマグネシウムとからなる共晶物が形成されている上記（１）記載のホイールに存する。【００１１】
本発明は、（３）マグネシウム部の表面がアルミニウム部で包囲されている上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。【００１２】
本発明は、（４）マグネシウム部の一方の面がアルミニウム部で覆われている上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。【００１３】
本発明は、（５）ディスク部が、アルミニウム部とマグネシウム部との積層体であり、外ビートシート部及び外フランジ部を有する外リム部、並びに、内ビートシート部及び内フランジ部を有する内リム部が、マグネシウム部であり、且つ外リム部、内ビートシート部及び内フランジ部がアルミニウム部で覆われている上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。【００１４】
本発明は、（６）ディスク部が、マグネシウム部からなり、外ビートシート部及び外フランジ部を有する外リム部、並びに、内ビートシート部及び内フランジ部を有する内リム部が、アルミニウム部からなる上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。【００１５】
本発明は、（７）ディスク部が、アルミニウム部とマグネシウム部との積層体であり、外リム部が、マグネシウム部からなり、内リム部が、アルミニウム部からなる上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。【００１６】
本発明は、（８）ディスク部、外リム部及び内リム部から選ばれる少なくとも１つの部分の金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍである上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載のホイールに存する。【００１７】
本発明は、（９）ディスク部、外リム部及び内リム部が、一体となっている上記（１）〜（８）のいずれか一つに記載のホイールに存する。【００１８】
本発明は、（１０）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、向かい合う一対のアルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットの内部にマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された構造となっているホイールの製造方法に存する。【００１９】
本発明は、（１１）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる円盤状のアルミニウムビレットと、マグネシウム合金からなる円盤状のマグネシウムビレットと、が積層された構造となっているホイールの製造方法に存する。【００２０】
本発明は、（１２）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された構造となっているホイールの製造方法に存する。【００２１】
本発明は、（１３）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された構造となっているホイールの製造方法に存する。【００２２】
本発明は、（１４）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、側面が面一となった構造となっているホイールの製造方法に存する。【００２３】
本発明は、（１５）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、更にリング状のアルミニウムビレットが嵌合され、側面が面一となった構造となっているホイールの製造方法に存する。【００２４】
本発明は、（１６）ホイールの金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍである上記（１０）〜（１５）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。【００２５】
本発明は、（１７）アルミニウムビレットのマグネシウムビレットと接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下であり、マグネシウムビレットのアルミニウムビレットと接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下である上記（１０）〜（１６）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。【００２６】
本発明は、（１８）アルミニウムビレットとマグネシウムビレットとの間に、アルミニウム及びマグネシウム以外の金属からなる薄膜を介在させる上記（１０）〜（１７）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。【００２７】
本発明は、（１９）成形鍛造が３００℃以上の温度、９．８×１０３ｋＮ〜８８．２×１０３ｋＮの圧力で施される上記（１０）〜（１８）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。【００２８】
本発明は、（２０）アルミニウムビレット及び／又はマグネシウムビレットが鍛造されたビレットである上記（１０）〜（１９）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。【００２９】
本発明は、（２１）上記（１０）〜（２０）のいずれか一つの製造方法により製造されたホイールに存する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のホイールは、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するので、マグネシウム部に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウム部に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。【００３１】
上記ホイールは、アルミニウム部とマグネシウム部との界面に、アルミニウムとマグネシウムとからなる共晶物が形成されていることで、アルミニウム部とマグネシウム部との接合強度を極めて向上させることができる。【００３２】
上記ホイールは、マグネシウム部の表面がアルミニウム部で包囲又は覆われている場合、マグネシウム部が錆びるのを抑制できる。したがって、耐久性に優れるものとなる。【００３３】
上記ホイールは、ディスク部、外リム部及び内リム部から選ばれる少なくとも１つの部分の金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍである場合、機械的強度がより向上する。また、これらのディスク部、外リム部及び内リム部は、一体となっていることが好ましい。【００３４】
本発明のホイールの製造方法においては、マグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが、向かい合うアルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットの内部に収納された複合ビレット、アルミニウム合金からなる円盤状のアルミニウムビレットと、マグネシウム合金からなる円盤状のマグネシウムビレットと、が積層された複合ビレット、アルミニウム合金からなる円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された複合ビレット、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された複合ビレット、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、側面が面一となった複合ビレット、又は、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、更にリング状のアルミニウムビレットが嵌合され、側面が面一となった複合ビレットを、成形鍛造するので、得られるホイールは、マグネシウムビレットに起因して軽量化することができ、アルミニウムビレットに起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイールとすることができる。【００３５】
上記ホイールの製造方法においては、アルミニウムビレットのマグネシウムビレットと接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下であり、マグネシウムビレットのアルミニウムビレットと接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下である場合、アルミニウム部とマグネシウム部との接合強度をより向上させることができる。【００３６】
上記ホイールの製造方法においては、アルミニウムビレットとマグネシウムビレットとの間に、金属からなる薄膜又は粉末を介在させる場合、比較的低温であっても、共晶物を形成させることができる。すなわち、加工条件を緩和させることができる。【００３７】
上記ホイールの製造方法においては、アルミニウムビレット及び／又はマグネシウムビレットが予め鍛造されたビレットである場合、機械的強度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明に係るホイールの第１実施形態を示す正面図である。
【図２】図２の（ａ）は、図１のＩ−Ｉ’断面図であり、図２の（ｂ）は、（ａ）の部分Ｐを拡大した断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るホイールの製造方法の製造過程を示す概略図である。
【図４】図４は、アルミニウムとマグネシウムとの温度と比率の関係を示す状態図である。
【図５】図５の（ａ）は、本発明に係るホイールの第２実施形態を示す断面図であり、図５の（ｂ）は、第２実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図６】図６の（ａ）は、本発明に係るホイールの第３実施形態を示す断面図であり、図６の（ｂ）は、第３実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図７】図７の（ａ）は、本発明に係るホイールの第４実施形態を示す断面図であり、図７の（ｂ）は、第４実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図８】図８の（ａ）は、本発明に係るホイールの第５実施形態を示す断面図であり、図８の（ｂ）は、第５実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図９】図９の（ａ）は、本発明に係るホイールの第６実施形態を示す断面図であり、図９の（ｂ）は、第６実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施例における鍛造接合の温度条件と鍛造接合した部分の引張り強度の平均値との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例９で得られた共晶物の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００４０】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係るホイールの第１実施形態を示す正面図である。
図１に示すように、第１実施形態に係るホイール１００は、ディスク部６と、該ディスク部６の周囲に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６の周囲に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
また、ディスク部６は、円盤状のハブ部６ａと、該ハブ部６ａから放射Ｙ字状に延びるスポーク部１０と、を備える。すなわち、上記ホイール１００においては、スポーク部１０の先端に外リム部７と内リム部８とが連結されている。なお、外リム部７は、図示しない外ビートシート部及び外フランジ部を有し、内リム部８は、図示しない内ビートシート部及び内フランジ部を有する。
【００４１】
ハブ部６ａは、表面が緩やかに湾曲した曲面を有する円盤状になっており、ホイール１００をボルトで車軸に固定する際のボルトを挿入するためのバルブ穴６ｂが設けられている。また、隣合うスポーク部１０同士の間は、穴９が設けられている。
【００４２】
図２の（ａ）は、図１のＩ−Ｉ’断面図である。
図２の（ａ）に示すように、第１実施形態に係るホイール１００は、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８がいずれも、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有し、アルミニウム部２２と、マグネシウム合金とが鍛造接合されている。
【００４３】
このように、第１実施形態に係るホイール１００は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００４４】
また、マグネシウム部２２は、表面がアルミニウム部２１で包囲されており、且つアルミニウム部２２とマグネシウム部２１とは互いに鍛造接合されている。
このため、上記ホイール１００としては、マグネシウム部２２の表面がアルミニウム部２１で包囲されていることにより、外気から遮断され、マグネシウム部２２の腐食が確実に抑制される。したがって、耐久性に優れるものとなる。
【００４５】
図２の（ｂ）は、図２の（ａ）の部分Ｐを拡大した断面図である。
図２の（ｂ）に示すように、アルミニウム部２１とマグネシウム部２２との界面には、鍛造時の加熱と加圧とにより、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されている。
【００４６】
ここで、共晶物２３とは、二つの成分を軟化又は融解させ、その界面で両者一体となって析出した微細な結晶状態の混合物を意味する。すなわち、上記ホイール１００においては、アルミニウム合金とマグネシウム合金とが融解し、その界面で両者一体となって析出した微細な結晶状態の混合物が形成されていることを意味する。
【００４７】
上記ホイール１００においては、圧接による鍛造接合（接する金属同士間の原子の相互拡散による接合）により、アルミニウム部２１とマグネシウム部２２とが接合される。
このとき、溶融接合（接する金属同士間の共晶による接合）が同時に進行する。これにより、共晶物が形成することになる。
【００４８】
アルミニウム部２１とマグネシウム部２２との界面に共晶物２３が形成されている。このとき、アルミニウム部２１及びマグネシウム部２２の界面の引張り強さは、３０ＭＰａ以上であることが好ましく、４０ＭＰａ以上であることがより好ましい。
【００４９】
上記ホイール１００においては、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８から選ばれる少なくとも１つの部分の金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍであることが好ましく、１０〜３０μｍであることがより好ましい。また、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８の金属結晶粒子の粒径がいずれも５〜４０μｍであることがより一層好ましく、１０〜３０μｍであることが更に好ましい。
【００５０】
ここで、上記ホイール１００の引張り強度は、いずれの部分においても３０ＭＰａ以上であることが好ましく、４０ＭＰａ以上であることがより好ましい。なお、引張り強度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した値である。
上記ホイール１００の耐力は、いずれの部分においても２００ＭＰａ以上であることが好ましい。なお、耐力は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した値である。
上記ホイール１００の伸度は、いずれの部分においても５〜１５％であることが好ましい。なお、伸度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した値である。
上記ホイール１００のブリネル硬度は、いずれの部分においても６０〜７０ＨＢであることが好ましい。なお、ブリネル硬度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４３に準じて測定した値である。
【００５１】
上記ホイール１００においては、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８が、一体となっていることが好ましい。この場合、ホイール１００の機械的強度がより向上する。また、組み付けが不要となるので、作業性に優れることは言うまでもない。
【００５２】
上記ホイール１００においては、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８が、いずれも鍛流線を有することが好ましい。この場合、ホイール１００の機械的強度がより一層向上する。
ここで、鍛流線とは、金属組織において鍛造製品に生じる金属結晶粒子の流れの線を意味する。なお、かかる鍛流線は、鍛造において、必ず生じるものではなく、所定の圧力で圧縮した場合に生じるものである。
【００５３】
次に、ホイール１００の製造方法について説明する。ホイール１００は、複合ビレット２０（出発材料）を金型で成形鍛造して得られる。
図３は、第１実施形態に係るホイールの製造方法の製造過程を示す概略図である。
図３に示すように、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法おいては、成形鍛造工程と、仕上工程とを備える。
また、成形鍛造工程は、第１成形鍛造５１、第２成形鍛造５２、第３成形鍛造５３を備える。すなわち、第１成形鍛造５１、第２成形鍛造５２、第３成形鍛造５３及び図示しない仕上工程を経ることにより、複合ビレット２０がホイール１００となる。
【００５４】
複合ビレット２０は、マグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレット３１が、向かい合う一対のアルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレット３２の内部に収納された形態となっている。すなわち、一対のアルミニウムビレット３２間に、マグネシウムビレット３１が収納されている。
かかる形態の複合ビレット２０を成形鍛造することにより、マグネシウム部の表面がアルミニウム部によって包囲されたホイール１００が形成される。
【００５５】
このとき、一対のアルミニウムビレット３２にはそれぞれ、底部の軸心部分から内側に向けて凸部３２ａが設けられており、マグネシウムビレット３１には、上面及び下面の軸心部分にそれぞれ、凹部３１ａが設けられている。
アルミニウムビレット３２の凸部３２ａと、マグネシウムビレット３１の凹部３１ａとを互いに嵌合させることにより、容易に位置決めが可能となる。この位置決めした状態で、上述した第１成型鍛造５１、第２成形鍛造５２、第３成形鍛造５３及び図示しない仕上工程を経ることにより、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とが一体化され、ホイール１００となる。なお、アルミニウムビレット３２の凸部３２ａと、マグネシウムビレット３１の凹部３１ａとを互いに嵌合させているので、第１成型鍛造５１、第２成形鍛造５２、第３成形鍛造５３及び図示しない仕上工程においてアルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とが常に一体となって加工が遂行される。
【００５６】
上記複合ビレット２０においては、アルミニウムビレット３２のマグネシウムビレット３１と接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下であり、マグネシウムビレット３１のアルミニウムビレット３２と接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下であることが好ましい。この場合、接合強度がより一層向上する。
ここで、表面粗さ（Ｒｙ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に準じて測定した値を意味する。
【００５７】
上記ホイールの製造方法において、第１成形鍛造５１、第２成形鍛造５２及び第３成形鍛造５３の具体的な方法としては、自由鍛造、型鍛造、揺動鍛造、押出鍛造、回転鍛造、密閉鍛造（閉塞鍛造を含む）が挙げられる。なお、型鍛造にはプレス鍛造、ハンマー鍛造が含まれる。また、複合ビレット２０を一定角度回転させ一部を加圧する操作を繰り返す部分鍛造も利用できる。
これらの中でも、第１成形鍛造５１、第２成形鍛造５２及び第３成形鍛造５３は、いずれも密閉鍛造であることが好ましい。この場合、機械的強度がより均一なホイール１００を製造することが可能となる。
【００５８】
また、このときの加工条件は、熱間鍛造、温間鍛造、冷間鍛造、等温鍛造のいずれであってもよい。
これらの成形鍛造の温度条件は、成型鍛造が可能であり、且つ共晶物が生成される共晶温度であることが好ましい。具体的には、３００℃以上であることが好ましく、３００〜５００℃であることがより好ましく、４２０〜４４０℃であることがより一層好ましい。
温度条件が高すぎると、温度条件が上記範囲内にある場合と比較して、マグネシウム合金又はアルミニウム合金が溶けてしまい、形状を維持できなくなる恐れがある。一方、温度条件が低すぎると、温度条件が上記範囲内にある場合と比較して、共晶物が得られにくい。
【００５９】
ここで、参考までに、アルミニウムとマグネシウムとの温度と比率の関係を示す状態図（共晶温度４３７℃を示す図）を図４に示す。
かかる状態図は、「Ｊ．Ｌ．Ｍｕｒｒａｙ：Ｂｉｎａｒｙ  Ａｌｌｏｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｉａｇｒａｍｓ  ｖｏｌ．１，  ２ｎｄ  ｅｄ．，Ｔ．Ｂ．Ｍａｓｓａｌｓｋｉ，ｅｄ．，ＡＳＭ  ｉｎｔ．，１９９０，ｐｐ．１６９−７１．」に記載されているものである。
【００６０】
成形鍛造の加圧力条件は、９．８×１０３ｋＮ〜８８．２×１０３ｋＮであることが好ましい。
【００６１】
上述したような鍛造を施すことにより、複合ビレット２０が成形鍛造されると共に、マグネシウム部とアルミニウム部との境界に共晶物が形成される。
その後、冷却されることにより、ホイール１００が得られる。なお、上記冷却は、ファン等で急冷することが好ましい。
【００６２】
上記仕上工程としては、スピニング加工、穴開け加工、切削加工、ミールリング加工等の機械加工が挙げられる。
ここで、スピニング加工は、プレホイール１００ａの予備部材５を絞り込むことによって、リム部の成形する加工であり、穴開け加工は、マジニングセンターで、プレホイール１００ａに穴を開け、スポーク部や模様を形成する加工であり、切削加工は、旋盤で、プレホイール１００ａの周囲を削り、リム部を形成する加工であり、ミーリング加工は、ホイールの略全体を削り出して成型を行う加工である。
【００６３】
図３に戻り、上述した成形鍛造工程によりプレホイール１００ａ（ホイール）が得られる。かかるプレホイール１００ａは、周縁に立設された予備部材５を備える。
スピニング加工においては、予備部材５に対して、スピンさせながら、一部を絞り込むことにより、プレホイール１００ａの面方向に延設された外リム部（アウターリム）７と、プレホイール１００ａの周縁に垂直方向に立設された内リム部（インナーリム）８と、が形成される。このとき、仕上げしろを同時に形成してもよい。
【００６４】
そして、外リム部７と内リム部８とが形成されたプレホイール１００ａに対して、穴開け加工により模様を形成し、切削加工によりプレホイール１００ａの周囲を削ることにより、穴９が形成されたホイール１００が得られる。このとき、アルミニウム部を切削部分に回りこませる。これにより、ホイール１００の軽量化が可能となり、また、凹凸や穴等を形成することにより、デザイン性に優れるホイール１００となる。なお、必要に応じて、化学的表面処理、鍍金、ショット、塗装等を施してもよい。
こうして、第１実施形態に係るホイール１００が得られる。
【００６５】
ここで、第１実施形態に係るホイール１００において、複合ビレット２０に対するホイール１００の鍛錬比は３．５以上であることが好ましく、４以上であることがより好ましい。この場合、アルミニウム部又はマグネシウム部の金属結晶粒子の粒径がより微粒化されるので、機械的強度が向上する。
ここで、鍛錬比とは、上述した複合ビレット２０の高さ÷ホイール１００の高さで表される値である。
【００６６】
ホイール１００は、例えば、車両用、航空機用車輪等の用途に好適に用いられる。特に、車両用に用いると、自動車を軽量化できるので、ガソリン等による環境負荷を低減でき、低コスト化も可能である。
【００６７】
［第２実施形態］
図５の（ａ）は、本発明に係るホイールの第２実施形態を示す断面図である。
図５の（ａ）に示すように、第２実施形態に係るホイール１０１は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
【００６８】
第２実施形態に係るホイール１０１は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、アルミニウム部２１とマグネシウム部２２との積層体であり、外リム部７が、マグネシウム部２１からなり、内リム部８が、アルミニウム部２２からなっている。かかる点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００６９】
このように、第２実施形態に係るホイール１０１は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００７０】
上記ホイール１０１においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２１とマグネシウム部２２との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物が形成されている。
【００７１】
次に、ホイール１０１の製造方法について説明する。ホイール１０１の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図５の（ｂ）は、第２実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図５の（ｂ）に示すように、第２実施形態に係るホイール１０１の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる円盤状のアルミニウムビレット３２と、マグネシウム合金からなる円盤状のマグネシウムビレット３１と、が積層された複合ビレット６１が用いられる。そして、かかる形態の複合ビレット６１を成形鍛造することにより、ホイール１０１となる。
【００７２】
このとき、アルミニウムビレット３２には、軸心部分から内側に向けて凸部３２ａが設けられており、マグネシウムビレット３１には、一面の軸心部分に、凹部３１ａが設けられている。
アルミニウムビレット３２の凸部３２ａと、マグネシウムビレット３１の凹部３１ａとを互いに嵌合させることにより、容易に位置決めが可能となる。この位置決めした状態で、上述した加工を施すことにより、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とが一体化され、ホイール１０１となる。なお、アルミニウムビレット３２の凸部３２ａと、マグネシウムビレット３１の凹部３１ａとを互いに嵌合させているので、加工時にアルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とがずれる恐れがない。
【００７３】
第２実施形態に係るホイール１０１の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２と、マグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１と、が積層された複合ビレット６１を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができ、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０１とすることができる。
【００７４】
［第３実施形態］
図６の（ａ）は、本発明に係るホイールの第３実施形態を示す断面図である。
図６の（ａ）に示すように、第３実施形態に係るホイール１０２は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。但し、マジニングセンターで、プレホイールに穴を開け、スポーク部や模様を形成する穴開け加工は施していない。
【００７５】
第３実施形態に係るホイール１０２は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、マグネシウム部２２からなり、外ビートシート部７１ａ及び外フランジ部７１を有する外リム部７、並びに、内ビートシート部８１ａ及び内フランジ部８１を有する内リム部８が、アルミニウム部２１からなっている。かかる点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００７６】
このように、第３実施形態に係るホイール１０２は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００７７】
上記ホイール１０２においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２１とマグネシウム部２２との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されていることが好ましい。
【００７８】
次に、ホイール１０２の製造方法について説明する。ホイール１０２の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図６の（ｂ）は、第３実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図６の（ｂ）に示すように、第３実施形態に係るホイール１０２の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる円筒状のアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレット３１が収納された複合ビレット６２が用いられる。そして、かかる形態の複合ビレット６２を成形鍛造することにより、ホイール１０２となる。
【００７９】
複合ビレット６２においては、アルミニウムビレット３２及びマグネシウムビレット３１の接する面には、互いに係合するように、係合部３１ｂが設けられている。アルミニウムビレット３２と、マグネシウムビレット３１とを係合部３１ｂで係合させることにより、容易に位置決めが可能となる。この位置決めした状態で、上述した加工を施すことにより、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とが一体化され、ホイール１０２となる。なお、アルミニウムビレット３２と、マグネシウムビレット３１とを互いに係合部３１ｂで係合させているので、加工時にアルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とがずれる恐れがない。
【００８０】
第３実施形態に係るホイール１０２の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１が収納された複合ビレット６２を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０２とすることができる。
【００８１】
［第４実施形態］
図７の（ａ）は、本発明に係るホイールの第４実施形態を示す断面図である。
図７の（ａ）に示すように、第４実施形態に係るホイール１０３は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
【００８２】
第４実施形態に係るホイール１０３は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、一方の面がアルミニウム部２１で覆われたマグネシウム部２２からなり、外リム部７及び内リム８が、一方の面がアルミニウム部２１で覆われたマグネシウム部２２からなる。すなわち、マグネシウム部の全面がアルミニウム部で包囲されているわけではなく、マグネシウム部の一方の面がアルミニウム部で覆われている点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００８３】
このように、第４実施形態に係るホイール１０３は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００８４】
上記ホイール１０３においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２１とマグネシウム部２２との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されていることが好ましい。
【００８５】
次に、ホイール１０３の製造方法について説明する。ホイール１０３の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図７の（ｂ）は、第４実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図７の（ｂ）に示すように、第４実施形態に係るホイール１０３の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレット３２がマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレット３１に上方から嵌合された複合ビレット６３が用いられる。この状態では、有底円筒状のアルミニウムビレット３２がマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレット３１に完全に収納された状態になっている。そして、かかる形態の複合ビレット６３を成形鍛造することにより、ホイール１０３となる。なお、複合ビレット６３においては、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様に、有底円筒状のアルミニウムビレット３２と円柱状のマグネシウムビレット３１とに凹凸部を設け、嵌合させることが好ましい。
【００８６】
第４実施形態に係るホイール１０３の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１が収納された複合ビレット６３を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０３とすることができる。
【００８７】
［第５実施形態］
図８の（ａ）は、本発明に係るホイールの第５実施形態を示す断面図である。
図８の（ａ）に示すように、第５実施形態に係るホイール１０４は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
【００８８】
第５実施形態に係るホイール１０４は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、一方の面がアルミニウム部２１で覆われたマグネシウム部２２からなり、外リム部７が、一方の面がアルミニウム部２１で覆われたマグネシウム部２２からなり、内リム部８が、一方の面の一部がアルミニウム部２１で覆われたマグネシウム部２２からなる。すなわち、マグネシウム部の全面がアルミニウム部で包囲されているわけではなく、マグネシウム部の一方の面の一部又は全部がアルミニウム部で覆われている点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００８９】
このように、第５実施形態に係るホイール１０４は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００９０】
上記ホイール１０４においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２１とマグネシウム部２２との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されていることが好ましい。
【００９１】
次に、ホイール１０４の製造方法について説明する。ホイール１０４の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図８の（ｂ）は、第５実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図８の（ｂ）に示すように、第５実施形態に係るホイール１０４の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレット３２がマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレット３１に上方から嵌合され、側面が面一となった複合ビレット６４が用いられる。そして、かかる形態の複合ビレット６４を成形鍛造することにより、ホイール１０４となる。なお、段差のある円柱状とは、径の異なる円柱が同軸上で連なった形状をいう。また、複合ビレット６４においては、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様に、有底円筒状のアルミニウムビレット３２と円柱状のマグネシウムビレット３１とに凹凸部を設け、嵌合させることが好ましい。
【００９２】
第５実施形態に係るホイール１０４の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１が嵌合された複合ビレット６４を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０４とすることができる。
また、第５実施形態に係るホイール１０４の製造方法においては、有底円筒状のアルミニウムビレット２１の側壁の長さＬを変えることにより、製品になった際の内リム８のマグネシウム部を、アルミニウム部が包囲する領域を調整することができる。
【００９３】
［第６実施形態］
図９の（ａ）は、本発明に係るホイールの第６実施形態を示す断面図である。
図９の（ａ）に示すように、第６実施形態に係るホイール１０５は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
【００９４】
第６実施形態に係るホイール１０５は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、一方の面がアルミニウム部２１で覆われたマグネシウム部２２からなり、外リム部７が、アルミニウム部２１で覆われたマグネシウム部２２からなり、内リム部８が、一方の面の一部と先端がアルミニウム部２１で覆われたマグネシウム部２２からなる。すなわち、外リム部７及び内リム部８が、マグネシウム部であり、且つ外リム部７の表面と、内ビートシート部８１ａ及び内フランジ部８１とがアルミニウム部２１で覆われている点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００９５】
このように、第６実施形態に係るホイール１０５は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００９６】
上記ホイール１０５においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２１とマグネシウム部２２との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されていることが好ましい。
【００９７】
次に、ホイール１０５の製造方法について説明する。ホイール１０５の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図９の（ｂ）は、第６実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図９の（ｂ）に示すように、第６実施形態に係るホイール１０５の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレット３２ｘがマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレット３１に上方から嵌合され、更にリング状のアルミニウムビレット３２ｙが下方から嵌合され、側面が面一となった複合ビレット６５が用いられる。すなわち、かかる複合ビレット６５は、有底円筒状のアルミニウムビレット３２ｘ、段差のある円柱状のマグネシウムビレット３１、リング状のアルミニウムビレット３２ｙがこの順序で嵌合されている。かかる形態の複合ビレット６５を成形鍛造することにより、ホイール１０５となる。なお、段差のある円柱状とは、径の異なる円柱が同軸上で連なった形状をいう。また、複合ビレット６５においては、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様に、有底円筒状のアルミニウムビレット３２ｘと円柱状のマグネシウムビレット３１とに凹凸部を設け、嵌合させることが好ましく、リング状のアルミニウムビレット３２ｙと円柱状のマグネシウムビレット３１とに凹凸部を設け、嵌合させることが好ましい。
【００９８】
ホイール１０５において、有底円筒状のアルミニウムビレット３２ｘは、ディスク部６及び外リム部７の表面をアルミニウム部で覆う部分に用いられ、リング状のアルミニウムビレット３２ｙは、内ビートシート部８１ａ及び内フランジ部８１の表面をアルミニウム部で覆う部分に用いられる。なお、内リム８における内ビートシート部８１ａ及び内フランジ部８１の拡大図を図９の（ａ）に示す。
【００９９】
第６実施形態に係るホイール１０５の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１が嵌合された複合ビレット６５を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０５とすることができる。なお、第６実施形態に係るホイール１０５の製造方法においても、有底円筒状のアルミニウムビレット２１の側壁の長さを変えることにより、製品になった際の内リム８のマグネシウム部を、アルミニウム部が包囲する領域を調整することができる。
【０１００】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【０１０１】
例えば、第１〜６実施形態に係るホイール１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５の製造方法における複合ビレットにおいて、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１との間に、金属からなる薄膜（又は粉末）を介在させてもよい。なお、介在させる金属の厚みは、１０μ〜１ｍｍであることが好ましい。
この場合、成形鍛造において、比較的低温の条件であっても、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１との界面にアルミニウム及びマグネシウムによる共晶物を形成することができる。すなわち、成型鍛造時における温度条件の幅が広くなるので、加工条件を緩和させることができる。
【０１０２】
上記金属としては、アルミニウム及びマグネシウム以外の金属であれば特に限定されないが、特に、銅、亜鉛、ジルコニウム等であることが好ましい。
【０１０３】
第１〜第６実施形態に係るホイール１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５におけるアルミニウムビレット３１及びマグネシウムビレット３２は、鋳造されて製造されたものであっても、鋳造後、鍛造されて製造されたものであってもよい。
アルミニウムビレット３１及びマグネシウムビレット３２が鋳造後、鍛造されて製造されたものである場合、鋳造ビレットの高さ÷鍛造ビレット高さで表される鍛造比は、３．５以上であることが好ましい。
この場合、アルミニウムビレット又はマグネシウムビレットの段階で金属結晶粒子の粒径がより微粒化されるので、ホイール成型時に鍛造され難い部分であっても、金属結晶粒子の粒径が微粒化されたものとなる。その結果、機械的強度がより一層向上する。
【０１０４】
第１〜第６実施形態に係るホイール１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５において、複合ビレットは、円柱状となっているが、例えば、多角柱状であってもよい。
また、第１実施形態に係るホイール１００において、スポークの形状がＹ字状となっているが、これに限定されるものではない。扇状やＸ字状であってもよい。
【０１０５】
第１実施形態に係るホイール１００において、マグネシウム部２２は、その表面全体がアルミニウム部２１で包囲されているが、必ずしも表面全体でなく、一部とすることも当然可能である。この場合、アルミニウム部で覆われたマグネシウム部は、腐食性が抑制される。
【０１０６】
第１実施形態に係るホイール１００において、該ホイールを製造する際の成形鍛造は、第１成形鍛造２１、第２成形鍛造２２及び第３成形鍛造２３の３回を備えているが、成形鍛造の回数は、１回であってもよく、複数回であってもよい。
また、切削加工を施さずに、第３成型鍛造２３において、ホイールの穴を設けてもよい。すなわち、プレホイール１００ａを経なくてもよい。この場合、第３成型鍛造２３時にアルミニウム部を側面に回りこませるようにする。
【０１０７】
上記ホイールにおいては、プレホイールの周縁に立設された予備部材５を設け、これを加工して外リム部７、内リム部８を形成している。すなわち、上記ホイールの製造方法においては、プレホイールと予備部材５とが一体化したものを用いているが、外リム部及び内リム部を別途に製造した後、ホイールに装着させてもよい。
外リム部及び内リム部を別途製造する場合、鍛造圧を軽減することができる。また、この場合、複合ビレットの高さが低くなるから鍛錬比を大きくできるという利点もある。
【０１０８】
具体的には、以下の製造方法が挙げられる。
（ａ）ディスク部を単体で作り、更に外リム部と内リム部を一体に形成したリム部を単体で作成してこれらのそれぞれに円環状の取着座を設けておき複数のボルトとナットで結合する。
（ｂ）ディスク部を単体で作り、外リム部と内リム部を別々に作り上記と同じ要領で一体化する。
（ｃ）ディスク部を作るとき外リム部を一体に成形し、別途作成された内リム部を複数のボルトとナットで結合する。
（ｄ）ディスク部を作るとき内リム部を一体に成形し、別途作成された外リム部を複数のボルトとナットで結合する。
（ｅ）ディスク部を作るとき外リム部と内リム部を予備部材として一体に成形する。
【０１０９】
なお、結合方法は、ボルトとナット以外にも、摩擦圧接、螺着、リベット締め又はカシメ部材を備えたハックボルト等が利用できる。
【実施例】
【０１１０】
（１）鍛造接合した部分の引張り強度測定
アルミニウム合金（規格番号Ａ６１５１）からなる円盤状のＡｌサンプルと、マグネシウム合金（規格番号：ＡＺ８０）からなる円盤状のＭｇサンプルとを準備した。次いで、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとを重ねて、表１に示す温度条件、７０００ＭＰａの加圧力条件下でプレス機にて押圧することにより、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとが鍛造接合により一体化された試験サンプルを得た。【０１１１】
得られたサンプルに対し、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとの接合部分の引張り強度をＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した。この操作を複数回繰り返して、平均値を算出した。得られた結果を表１に示す。また、鍛造接合の温度条件と鍛造接合した部分の引張り強度の平均値との関係のグラフを図１０に示す。【０１１２】
〔表１〕
2010067626.tif 000003
【０１１３】
表１の結果より、鍛造の温度条件が４２０℃以上４４０℃未満の場合、引張り強度が顕著に向上した。このことから、４２０℃以上４４０℃未満において、より最適な共晶物が形成されていると推測される。【０１１４】
（２）金属からなる薄膜を介在させた場合の鍛造接合した部分の引張り強度測定
（２−１）アルミニウム合金（規格番号Ａ６１５１）からなる円盤状のＡｌサンプルと、マグネシウム合金（規格番号：ＡＺ８０）からなる円盤状のＭｇサンプルと、膜厚１０μｍのＺｒからなる薄膜を準備した。次いで、Ａｌサンプル、Ｚｒ薄膜、Ｍｇサンプルの順序で重ねて、表２に示す温度条件、７０００ＭＰａの加圧力条件下でプレス機にて押圧することにより、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとにＺｒ薄膜が介在された状態で鍛造接合により一体化された試験サンプルを得た。【０１１５】
得られたサンプルに対し、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとの接合部分の引張り強度をＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した。この操作を複数回繰り返して、平均値を算出した。得られた結果を表２に示す。【０１１６】
〔表２〕
2010067626.tif 000004
【０１１７】
表２の結果より、鍛造の温度条件が３４３℃であっても、十分な引張り強度が得られた。このことから、Ｚｒからなる薄膜を介在させることにより、鍛造の温度条件を低くしても、共晶物が形成されると推測される。【０１１８】
（２−２）アルミニウム合金（規格番号Ａ６１５１）からなる円盤状のＡｌサンプルと、マグネシウム合金（規格番号：ＡＺ８０）からなる円盤状のＭｇサンプルと、表１に示す膜厚のＣｕからなる薄膜を準備した。次いで、Ａｌサンプル、Ｃｕ薄膜、Ｍｇサンプルの順序で重ねて、４２８℃、７０００ＭＰａの加圧力条件下でプレス機にて押圧することにより、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとにＣｕ薄膜が介在された状態で鍛造接合により一体化された試験サンプルを得た。【０１１９】
得られたサンプルに対し、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとの接合部分の引張り強度をＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した。この操作を複数回繰り返して、平均値を算出した。得られた結果を表３に示す。【０１２０】
〔表３〕
2010067626.tif 000005
【０１２１】
表３の結果より、介在させる薄膜の厚みが０．１ｍｍ以上である場合、優れた引張り強度が得られた。また、１ｍｍとしても引張り強度が向上しないことから、Ｃｕ薄膜の厚みは０．１ｍｍ付近が最適であると考えられる。【０１２２】
（３）共晶物の電子顕微鏡写真
図１１に、実施例９で得られた共晶物の電子顕微鏡写真を示す。すなわち、図１１は、図２の（ｂ）に示す共晶物２３に相当するものである。図１１に示すように、写真は共晶物の結晶領域Ａとマグネシウム合金の結晶領域Ｂとを示している。図１１に示すように、アルミニウム合金とマグネシウム合金との境界において共晶物が形成されており、且つ隙間がなく完全に一体化している。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明のホイールによれば、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイールを提供することができる。
得られるホイールは、車両用、航空機用車輪等の用途に好適に用いられる。特に、車両用に用いると、自動車を軽量化できるので、ガソリン等による環境負荷を低減でき、低コスト化も可能となる。
【符号の説明】
【０１２４】
５・・・予備部材
６・・・ディスク部
６ａ・・・ハブ部
６ｂ・・・バルブ穴
７・・・外リム部
８・・・内リム部
９・・・穴
１０・・・スポーク部
２０，６１，６２，６３，６４，６５・・・複合ビレット
２１・・・マグネシウム部
２２・・・アルミニウム部
２３・・・共晶物
３１・・・マグネシウムビレット
３１ａ・・・凹部
３１ｂ・・・係止部
３２，３２ｘ，３２ｙ・・・アルミニウムビレット
３２ａ・・・凸部
５１・・・第１成形鍛造
５２・・・第２成形鍛造
５３・・・第３成形鍛造
７１・・・外フランジ部
７１ａ・・・外ビートシート部
８１・・・内フランジ部
８１ａ・・・内ビートシート部
１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５・・・ホイール
１００ａ・・・プレホイール
Ａ・・・共晶物の結晶領域
Ｂ・・・マグネシウム合金の結晶領域
Ｐ・・・部分
【図１】
2010067626.tif 000006
【図２】
2010067626.tif 000007
【図３】
2010067626.tif 000008
【図４】
2010067626.tif 000009
【図５】
2010067626.tif 000010
【図６】
2010067626.tif 000011
【図７】
2010067626.tif 000012
【図８】
2010067626.tif 000013
【図９】
2010067626.tif 000014
【図１０】
2010067626.tif 000015
【図１１】
2010067626.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月19日(2010.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイール及びその製造方法に関し、更に詳しくは、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用タイヤには、支持体としての金属性のホイールが備わっている。
近年、かかるホイールにおいては、極力、軽量でデザイン性の高いものが望まれている。
【０００３】
このようなホイールに関しては、例えば、鋳造で製造したアルミニウム合金製の丸棒を切断して得たビレットに対して、金型で鍛造プレスすることによりホイールを製造する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
また、鋳造したマグネシウム合金を歪加工し、再結晶化したマグネシウム合金からなる車両用ホイールが知られている（例えば、特許文献２参照）。
これらのホイールは、いずれも鋳造されたビレット（以下「鋳造ビレット」という。）から成形鍛造することによって、得られるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１００１７公報
【特許文献２】特開２００７−３０８７８０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１記載のホイールは、アルミニウム合金からなるので、重量が大きく、取扱い性、経済性の面で必ずしも十分とはいえない。
また、上記特許文献２記載のホイールは、マグネシウム合金からなるので、軽量であるものの、機械的強度が不十分である。
【０００６】
なお、アルミニウム合金とマグネシウム合金とを溶融し、融合させた場合、アルミニウムの結晶構造が面心立方格子構造であるのに対し、マグネシウムの結晶構造が六方最密充填構造であるので、融合性の点で問題がある。これにより、マグネシウム単独よりも更に機械的強度が不十分となる傾向にある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、アルミニウム部とマグネシウム部とを設けることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、（１）ディスク部と、外リム部と、内リム部と、を備えたホイールであって、アルミニウム合金からなるアルミニウム部と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有し、アルミニウム部とマグネシウム部とが鍛造接合により一体化されているホイールに存する。なお、鍛造接合においては、少なくとも一部が一体化されていればよい。
【００１０】
本発明は、（２）アルミニウム部とマグネシウム部との界面に、アルミニウムとマグネシウムとからなる共晶物が形成されている上記（１）記載のホイールに存する。
【００１１】
本発明は、（３）マグネシウム部の表面がアルミニウム部で包囲されている上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。
【００１２】
本発明は、（４）マグネシウム部の一方の面がアルミニウム部で覆われている上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。
【００１３】
本発明は、（５）ディスク部が、アルミニウム部とマグネシウム部との積層体であり、外ビートシート部及び外フランジ部を有する外リム部、並びに、内ビートシート部及び内フランジ部を有する内リム部が、マグネシウム部であり、且つ外リム部、内ビートシート部及び内フランジ部がアルミニウム部で覆われている上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。
【００１４】
本発明は、（６）ディスク部が、マグネシウム部からなり、外ビートシート部及び外フランジ部を有する外リム部、並びに、内ビートシート部及び内フランジ部を有する内リム部が、アルミニウム部からなる上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。
【００１５】
本発明は、（７）ディスク部が、アルミニウム部とマグネシウム部との積層体であり、外リム部が、マグネシウム部からなり、内リム部が、アルミニウム部からなる上記（１）又は（２）に記載のホイールに存する。
【００１６】
本発明は、（８）ディスク部、外リム部及び内リム部から選ばれる少なくとも１つの部分の金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍである上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載のホイールに存する。
【００１７】
本発明は、（９）ディスク部、外リム部及び内リム部が、一体となっている上記（１）〜（８）のいずれか一つに記載のホイールに存する。
【００１８】
本発明は、（１０）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、向かい合う一対のアルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットの内部にマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された構造となっているホイールの製造方法に存する。
【００１９】
本発明は、（１１）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる円盤状のアルミニウムビレットと、マグネシウム合金からなる円盤状のマグネシウムビレットと、が積層された構造となっているホイールの製造方法に存する。
【００２０】
本発明は、（１２）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された構造となっているホイールの製造方法に存する。
【００２１】
本発明は、（１３）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された構造となっているホイールの製造方法に存する。
【００２２】
本発明は、（１４）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、側面が面一となった構造となっているホイールの製造方法に存する。
【００２３】
本発明は、（１５）複合ビレットを成型鍛造して、アルミニウム合金からなるアルミニウム部とマグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するホイールとするホイールの製造方法であって、複合ビレットが、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、更にリング状のアルミニウムビレットが嵌合され、側面が面一となった構造となっているホイールの製造方法に存する。
【００２４】
本発明は、（１６）ホイールの金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍである上記（１０）〜（１５）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。
【００２５】
本発明は、（１７）アルミニウムビレットのマグネシウムビレットと接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下であり、マグネシウムビレットのアルミニウムビレットと接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下である上記（１０）〜（１６）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。
【００２６】
本発明は、（１８）アルミニウムビレットとマグネシウムビレットとの間に、アルミニウム及びマグネシウム以外の金属からなる薄膜を介在させる上記（１０）〜（１７）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。
【００２７】
本発明は、（１９）成形鍛造が３００℃以上の温度、９．８×１０３ｋＮ〜８８．２×１０３ｋＮの圧力で施される上記（１０）〜（１８）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。
【００２８】
本発明は、（２０）アルミニウムビレット及び／又はマグネシウムビレットが鍛造されたビレットである上記（１０）〜（１９）のいずれか一つに記載のホイールの製造方法に存する。
【００２９】
本発明は、（２１）上記（１０）〜（２０）のいずれか一つの製造方法により製造されたホイールに存する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のホイールは、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部とを有するので、マグネシウム部に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウム部に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００３１】
上記ホイールは、アルミニウム部とマグネシウム部との界面に、アルミニウムとマグネシウムとからなる共晶物が形成されていることで、アルミニウム部とマグネシウム部との接合強度を極めて向上させることができる。
【００３２】
上記ホイールは、マグネシウム部の表面がアルミニウム部で包囲又は覆われている場合、マグネシウム部が錆びるのを抑制できる。したがって、耐久性に優れるものとなる。
【００３３】
上記ホイールは、ディスク部、外リム部及び内リム部から選ばれる少なくとも１つの部分の金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍである場合、機械的強度がより向上する。また、これらのディスク部、外リム部及び内リム部は、一体となっていることが好ましい。
【００３４】
本発明のホイールの製造方法においては、マグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが、向かい合うアルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットの内部に収納された複合ビレット、アルミニウム合金からなる円盤状のアルミニウムビレットと、マグネシウム合金からなる円盤状のマグネシウムビレットと、が積層された複合ビレット、アルミニウム合金からなる円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された複合ビレット、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレットが収納された複合ビレット、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、側面が面一となった複合ビレット、又は、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレットにマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレットが嵌合され、更にリング状のアルミニウムビレットが嵌合され、側面が面一となった複合ビレットを、成形鍛造するので、得られるホイールは、マグネシウムビレットに起因して軽量化することができ、アルミニウムビレットに起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイールとすることができる。
【００３５】
上記ホイールの製造方法においては、アルミニウムビレットのマグネシウムビレットと接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下であり、マグネシウムビレットのアルミニウムビレットと接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下である場合、アルミニウム部とマグネシウム部との接合強度をより向上させることができる。
【００３６】
上記ホイールの製造方法においては、アルミニウムビレットとマグネシウムビレットとの間に、金属からなる薄膜又は粉末を介在させる場合、比較的低温であっても、共晶物を形成させることができる。すなわち、加工条件を緩和させることができる。
【００３７】
上記ホイールの製造方法においては、アルミニウムビレット及び／又はマグネシウムビレットが予め鍛造されたビレットである場合、機械的強度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明に係るホイールの第１実施形態を示す正面図である。
【図２】図２の（ａ）は、図１のＩ−Ｉ’断面図であり、図２の（ｂ）は、（ａ）の部分Ｐを拡大した断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るホイールの製造方法の製造過程を示す概略図である。
【図４】図４は、アルミニウムとマグネシウムとの温度と比率の関係を示す状態図である。
【図５】図５の（ａ）は、本発明に係るホイールの第２実施形態を示す断面図であり、図５の（ｂ）は、第２実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図６】図６の（ａ）は、本発明に係るホイールの第３実施形態を示す断面図であり、図６の（ｂ）は、第３実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図７】図７の（ａ）は、本発明に係るホイールの第４実施形態を示す断面図であり、図７の（ｂ）は、第４実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図８】図８の（ａ）は、本発明に係るホイールの第５実施形態を示す断面図であり、図８の（ｂ）は、第５実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図９】図９の（ａ）は、本発明に係るホイールの第６実施形態を示す断面図であり、図９の（ｂ）は、第６実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施例における鍛造接合の温度条件と鍛造接合した部分の引張り強度の平均値との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例９で得られた共晶物の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００４０】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係るホイールの第１実施形態を示す正面図である。
図１に示すように、第１実施形態に係るホイール１００は、ディスク部６と、該ディスク部６の周囲に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６の周囲に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
また、ディスク部６は、円盤状のハブ部６ａと、該ハブ部６ａから放射Ｙ字状に延びるスポーク部１０と、を備える。すなわち、上記ホイール１００においては、スポーク部１０の先端に外リム部７と内リム部８とが連結されている。なお、外リム部７は、図示しない外ビートシート部及び外フランジ部を有し、内リム部８は、図示しない内ビートシート部及び内フランジ部を有する。
【００４１】
ハブ部６ａは、表面が緩やかに湾曲した曲面を有する円盤状になっており、ホイール１００をボルトで車軸に固定する際のボルトを挿入するためのバルブ穴６ｂが設けられている。また、隣合うスポーク部１０同士の間は、穴９が設けられている。
【００４２】
図２の（ａ）は、図１のＩ−Ｉ’断面図である。
図２の（ａ）に示すように、第１実施形態に係るホイール１００は、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８がいずれも、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有し、アルミニウム部２２と、マグネシウム合金とが鍛造接合されている。
【００４３】
このように、第１実施形態に係るホイール１００は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００４４】
また、マグネシウム部２１は、表面がアルミニウム部２２で包囲されており、且つアルミニウム部２２とマグネシウム部２１とは互いに鍛造接合されている。
このため、上記ホイール１００としては、マグネシウム部２１の表面がアルミニウム部２２で包囲されていることにより、外気から遮断され、マグネシウム部２１の腐食が確実に抑制される。したがって、耐久性に優れるものとなる。
【００４５】
図２の（ｂ）は、図２の（ａ）の部分Ｐを拡大した断面図である。
図２の（ｂ）に示すように、アルミニウム部２２とマグネシウム部２１との界面には、鍛造時の加熱と加圧とにより、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されている。
【００４６】
ここで、共晶物２３とは、二つの成分を軟化又は融解させ、その界面で両者一体となって析出した微細な結晶状態の混合物を意味する。すなわち、上記ホイール１００においては、アルミニウム合金とマグネシウム合金とが融解し、その界面で両者一体となって析出した微細な結晶状態の混合物が形成されていることを意味する。
【００４７】
上記ホイール１００においては、圧接による鍛造接合（接する金属同士間の原子の相互拡散による接合）により、アルミニウム部２２とマグネシウム部２１とが接合される。
このとき、溶融接合（接する金属同士間の共晶による接合）が同時に進行する。これにより、共晶物が形成することになる。
【００４８】
アルミニウム部２２とマグネシウム部２１との界面に共晶物２３が形成されている。このとき、アルミニウム部２２及びマグネシウム部２１の界面の引張り強さは、３０ＭＰａ以上であることが好ましく、４０ＭＰａ以上であることがより好ましい。
【００４９】
上記ホイール１００においては、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８から選ばれる少なくとも１つの部分の金属結晶粒子の粒径が５〜４０μｍであることが好ましく、１０〜３０μｍであることがより好ましい。また、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８の金属結晶粒子の粒径がいずれも５〜４０μｍであることがより一層好ましく、１０〜３０μｍであることが更に好ましい。
【００５０】
ここで、上記ホイール１００の引張り強度は、いずれの部分においても３０ＭＰａ以上であることが好ましく、４０ＭＰａ以上であることがより好ましい。なお、引張り強度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した値である。
上記ホイール１００の耐力は、いずれの部分においても２００ＭＰａ以上であることが好ましい。なお、耐力は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した値である。
上記ホイール１００の伸度は、いずれの部分においても５〜１５％であることが好ましい。なお、伸度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した値である。
上記ホイール１００のブリネル硬度は、いずれの部分においても６０〜７０ＨＢであることが好ましい。なお、ブリネル硬度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４３に準じて測定した値である。
【００５１】
上記ホイール１００においては、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８が、一体となっていることが好ましい。この場合、ホイール１００の機械的強度がより向上する。また、組み付けが不要となるので、作業性に優れることは言うまでもない。
【００５２】
上記ホイール１００においては、ディスク部６、外リム部７及び内リム部８が、いずれも鍛流線を有することが好ましい。この場合、ホイール１００の機械的強度がより一層向上する。
ここで、鍛流線とは、金属組織において鍛造製品に生じる金属結晶粒子の流れの線を意味する。なお、かかる鍛流線は、鍛造において、必ず生じるものではなく、所定の圧力で圧縮した場合に生じるものである。
【００５３】
次に、ホイール１００の製造方法について説明する。ホイール１００は、複合ビレット２０（出発材料）を金型で成形鍛造して得られる。
図３は、第１実施形態に係るホイールの製造方法の製造過程を示す概略図である。
図３に示すように、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法おいては、成形鍛造工程と、仕上工程とを備える。
また、成形鍛造工程は、第１成形鍛造５１、第２成形鍛造５２、第３成形鍛造５３を備える。すなわち、第１成形鍛造５１、第２成形鍛造５２、第３成形鍛造５３及び図示しない仕上工程を経ることにより、複合ビレット２０がホイール１００となる。
【００５４】
複合ビレット２０は、マグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレット３１が、向かい合う一対のアルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレット３２の内部に収納された形態となっている。すなわち、一対のアルミニウムビレット３２間に、マグネシウムビレット３１が収納されている。
かかる形態の複合ビレット２０を成形鍛造することにより、マグネシウム部の表面がアルミニウム部によって包囲されたホイール１００が形成される。
【００５５】
このとき、一対のアルミニウムビレット３２にはそれぞれ、底部の軸心部分から内側に向けて凸部３２ａが設けられており、マグネシウムビレット３１には、上面及び下面の軸心部分にそれぞれ、凹部３１ａが設けられている。
アルミニウムビレット３２の凸部３２ａと、マグネシウムビレット３１の凹部３１ａとを互いに嵌合させることにより、容易に位置決めが可能となる。この位置決めした状態で、上述した第１成型鍛造５１、第２成形鍛造５２、第３成形鍛造５３及び図示しない仕上工程を経ることにより、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とが一体化され、ホイール１００となる。なお、アルミニウムビレット３２の凸部３２ａと、マグネシウムビレット３１の凹部３１ａとを互いに嵌合させているので、第１成型鍛造５１、第２成形鍛造５２、第３成形鍛造５３及び図示しない仕上工程においてアルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とが常に一体となって加工が遂行される。
【００５６】
上記複合ビレット２０においては、アルミニウムビレット３２のマグネシウムビレット３１と接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下であり、マグネシウムビレット３１のアルミニウムビレット３２と接触させる側の面の表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍ以下であることが好ましい。この場合、接合強度がより一層向上する。
ここで、表面粗さ（Ｒｙ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に準じて測定した値を意味する。
【００５７】
上記ホイールの製造方法において、第１成形鍛造５１、第２成形鍛造５２及び第３成形鍛造５３の具体的な方法としては、自由鍛造、型鍛造、揺動鍛造、押出鍛造、回転鍛造、密閉鍛造（閉塞鍛造を含む）が挙げられる。なお、型鍛造にはプレス鍛造、ハンマー鍛造が含まれる。また、複合ビレット２０を一定角度回転させ一部を加圧する操作を繰り返す部分鍛造も利用できる。
これらの中でも、第１成形鍛造５１、第２成形鍛造５２及び第３成形鍛造５３は、いずれも密閉鍛造であることが好ましい。この場合、機械的強度がより均一なホイール１００を製造することが可能となる。
【００５８】
また、このときの加工条件は、熱間鍛造、温間鍛造、冷間鍛造、等温鍛造のいずれであってもよい。
これらの成形鍛造の温度条件は、成型鍛造が可能であり、且つ共晶物が生成される共晶温度であることが好ましい。具体的には、３００℃以上であることが好ましく、３００〜５００℃であることがより好ましく、４２０〜４４０℃であることがより一層好ましい。
温度条件が高すぎると、温度条件が上記範囲内にある場合と比較して、マグネシウム合金又はアルミニウム合金が溶けてしまい、形状を維持できなくなる恐れがある。一方、温度条件が低すぎると、温度条件が上記範囲内にある場合と比較して、共晶物が得られにくい。
【００５９】
ここで、参考までに、アルミニウムとマグネシウムとの温度と比率の関係を示す状態図（共晶温度４３７℃を示す図）を図４に示す。
かかる状態図は、「Ｊ．Ｌ．Ｍｕｒｒａｙ：Ｂｉｎａｒｙ  Ａｌｌｏｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｉａｇｒａｍｓ  ｖｏｌ．１，  ２ｎｄ  ｅｄ．，Ｔ．Ｂ．Ｍａｓｓａｌｓｋｉ，ｅｄ．，ＡＳＭ  ｉｎｔ．，１９９０，ｐｐ．１６９−７１．」に記載されているものである。
【００６０】
成形鍛造の加圧力条件は、９．８×１０３ｋＮ〜８８．２×１０３ｋＮであることが好ましい。
【００６１】
上述したような鍛造を施すことにより、複合ビレット２０が成形鍛造されると共に、マグネシウム部とアルミニウム部との境界に共晶物が形成される。
その後、冷却されることにより、ホイール１００が得られる。なお、上記冷却は、ファン等で急冷することが好ましい。
【００６２】
上記仕上工程としては、スピニング加工、穴開け加工、切削加工、ミールリング加工等の機械加工が挙げられる。
ここで、スピニング加工は、プレホイール１００ａの予備部材５を絞り込むことによって、リム部の成形する加工であり、穴開け加工は、マジニングセンターで、プレホイール１００ａに穴を開け、スポーク部や模様を形成する加工であり、切削加工は、旋盤で、プレホイール１００ａの周囲を削り、リム部を形成する加工であり、ミーリング加工は、ホイールの略全体を削り出して成型を行う加工である。
【００６３】
図３に戻り、上述した成形鍛造工程によりプレホイール１００ａ（ホイール）が得られる。かかるプレホイール１００ａは、周縁に立設された予備部材５を備える。
スピニング加工においては、予備部材５に対して、スピンさせながら、一部を絞り込むことにより、プレホイール１００ａの面方向に延設された外リム部（アウターリム）７と、プレホイール１００ａの周縁に垂直方向に立設された内リム部（インナーリム）８と、が形成される。このとき、仕上げしろを同時に形成してもよい。
【００６４】
そして、外リム部７と内リム部８とが形成されたプレホイール１００ａに対して、穴開け加工により模様を形成し、切削加工によりプレホイール１００ａの周囲を削ることにより、穴９が形成されたホイール１００が得られる。このとき、アルミニウム部を切削部分に回りこませる。これにより、ホイール１００の軽量化が可能となり、また、凹凸や穴等を形成することにより、デザイン性に優れるホイール１００となる。なお、必要に応じて、化学的表面処理、鍍金、ショット、塗装等を施してもよい。
こうして、第１実施形態に係るホイール１００が得られる。
【００６５】
ここで、第１実施形態に係るホイール１００において、複合ビレット２０に対するホイール１００の鍛錬比は３．５以上であることが好ましく、４以上であることがより好ましい。この場合、アルミニウム部又はマグネシウム部の金属結晶粒子の粒径がより微粒化されるので、機械的強度が向上する。
ここで、鍛錬比とは、上述した複合ビレット２０の高さ÷ホイール１００の高さで表される値である。
【００６６】
ホイール１００は、例えば、車両用、航空機用車輪等の用途に好適に用いられる。特に、車両用に用いると、自動車を軽量化できるので、ガソリン等による環境負荷を低減でき、低コスト化も可能である。
【００６７】
［第２実施形態］
図５の（ａ）は、本発明に係るホイールの第２実施形態を示す断面図である。
図５の（ａ）に示すように、第２実施形態に係るホイール１０１は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
【００６８】
第２実施形態に係るホイール１０１は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、アルミニウム部２２とマグネシウム部２１との積層体であり、外リム部７が、マグネシウム部２１からなり、内リム部８が、アルミニウム部２２からなっている。かかる点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００６９】
このように、第２実施形態に係るホイール１０１は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００７０】
上記ホイール１０１においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２２とマグネシウム部２１との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物が形成されている。
【００７１】
次に、ホイール１０１の製造方法について説明する。ホイール１０１の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図５の（ｂ）は、第２実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図５の（ｂ）に示すように、第２実施形態に係るホイール１０１の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる円盤状のアルミニウムビレット３２と、マグネシウム合金からなる円盤状のマグネシウムビレット３１と、が積層された複合ビレット６１が用いられる。そして、かかる形態の複合ビレット６１を成形鍛造することにより、ホイール１０１となる。
【００７２】
このとき、アルミニウムビレット３２には、軸心部分から内側に向けて凸部３２ａが設けられており、マグネシウムビレット３１には、一面の軸心部分に、凹部３１ａが設けられている。
アルミニウムビレット３２の凸部３２ａと、マグネシウムビレット３１の凹部３１ａとを互いに嵌合させることにより、容易に位置決めが可能となる。この位置決めした状態で、上述した加工を施すことにより、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とが一体化され、ホイール１０１となる。なお、アルミニウムビレット３２の凸部３２ａと、マグネシウムビレット３１の凹部３１ａとを互いに嵌合させているので、加工時にアルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とがずれる恐れがない。
【００７３】
第２実施形態に係るホイール１０１の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２と、マグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１と、が積層された複合ビレット６１を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができ、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０１とすることができる。
【００７４】
［第３実施形態］
図６の（ａ）は、本発明に係るホイールの第３実施形態を示す断面図である。
図６の（ａ）に示すように、第３実施形態に係るホイール１０２は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。但し、マジニングセンターで、プレホイールに穴を開け、スポーク部や模様を形成する穴開け加工は施していない。
【００７５】
第３実施形態に係るホイール１０２は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、マグネシウム部２１からなり、外ビートシート部７１ａ及び外フランジ部７１を有する外リム部７、並びに、内ビートシート部８１ａ及び内フランジ部８１を有する内リム部８が、アルミニウム部２２からなっている。かかる点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００７６】
このように、第３実施形態に係るホイール１０２は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００７７】
上記ホイール１０２においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２２とマグネシウム部２１との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されていることが好ましい。
【００７８】
次に、ホイール１０２の製造方法について説明する。ホイール１０２の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図６の（ｂ）は、第３実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図６の（ｂ）に示すように、第３実施形態に係るホイール１０２の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる円筒状のアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレット３１が収納された複合ビレット６２が用いられる。そして、かかる形態の複合ビレット６２を成形鍛造することにより、ホイール１０２となる。
【００７９】
複合ビレット６２においては、アルミニウムビレット３２及びマグネシウムビレット３１の接する面には、互いに係合するように、係合部３１ｂが設けられている。アルミニウムビレット３２と、マグネシウムビレット３１とを係合部３１ｂで係合させることにより、容易に位置決めが可能となる。この位置決めした状態で、上述した加工を施すことにより、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とが一体化され、ホイール１０２となる。なお、アルミニウムビレット３２と、マグネシウムビレット３１とを互いに係合部３１ｂで係合させているので、加工時にアルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１とがずれる恐れがない。
【００８０】
第３実施形態に係るホイール１０２の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１が収納された複合ビレット６２を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０２とすることができる。
【００８１】
［第４実施形態］
図７の（ａ）は、本発明に係るホイールの第４実施形態を示す断面図である。
図７の（ａ）に示すように、第４実施形態に係るホイール１０３は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
【００８２】
第４実施形態に係るホイール１０３は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、一方の面がアルミニウム部２２で覆われたマグネシウム部２１からなり、外リム部７及び内リム８が、一方の面がアルミニウム部２２で覆われたマグネシウム部２１からなる。すなわち、マグネシウム部の全面がアルミニウム部で包囲されているわけではなく、マグネシウム部の一方の面がアルミニウム部で覆われている点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００８３】
このように、第４実施形態に係るホイール１０３は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００８４】
上記ホイール１０３においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２２とマグネシウム部２１との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されていることが好ましい。
【００８５】
次に、ホイール１０３の製造方法について説明する。ホイール１０３の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図７の（ｂ）は、第４実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図７の（ｂ）に示すように、第４実施形態に係るホイール１０３の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレット３２がマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレット３１に上方から嵌合された複合ビレット６３が用いられる。この状態では、有底円筒状のアルミニウムビレット３２がマグネシウム合金からなる円柱状のマグネシウムビレット３１に完全に収納された状態になっている。そして、かかる形態の複合ビレット６３を成形鍛造することにより、ホイール１０３となる。なお、複合ビレット６３においては、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様に、有底円筒状のアルミニウムビレット３２と円柱状のマグネシウムビレット３１とに凹凸部を設け、嵌合させることが好ましい。
【００８６】
第４実施形態に係るホイール１０３の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１が収納された複合ビレット６３を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０３とすることができる。
【００８７】
［第５実施形態］
図８の（ａ）は、本発明に係るホイールの第５実施形態を示す断面図である。
図８の（ａ）に示すように、第５実施形態に係るホイール１０４は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
【００８８】
第５実施形態に係るホイール１０４は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、一方の面がアルミニウム部２２で覆われたマグネシウム部２１からなり、外リム部７が、一方の面がアルミニウム部２２で覆われたマグネシウム部２１からなり、内リム部８が、一方の面の一部がアルミニウム部２２で覆われたマグネシウム部２１からなる。すなわち、マグネシウム部の全面がアルミニウム部で包囲されているわけではなく、マグネシウム部の一方の面の一部又は全部がアルミニウム部で覆われている点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００８９】
このように、第５実施形態に係るホイール１０４は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００９０】
上記ホイール１０４においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２２とマグネシウム部２１との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されていることが好ましい。
【００９１】
次に、ホイール１０４の製造方法について説明する。ホイール１０４の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図８の（ｂ）は、第５実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図８の（ｂ）に示すように、第５実施形態に係るホイール１０４の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレット３２がマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレット３１に上方から嵌合され、側面が面一となった複合ビレット６４が用いられる。そして、かかる形態の複合ビレット６４を成形鍛造することにより、ホイール１０４となる。なお、段差のある円柱状とは、径の異なる円柱が同軸上で連なった形状をいう。また、複合ビレット６４においては、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様に、有底円筒状のアルミニウムビレット３２と円柱状のマグネシウムビレット３１とに凹凸部を設け、嵌合させることが好ましい。
【００９２】
第５実施形態に係るホイール１０４の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１が嵌合された複合ビレット６４を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０４とすることができる。
また、第５実施形態に係るホイール１０４の製造方法においては、有底円筒状のアルミニウムビレット２１の側壁の長さＬを変えることにより、製品になった際の内リム８のマグネシウム部を、アルミニウム部が包囲する領域を調整することができる。
【００９３】
［第６実施形態］
図９の（ａ）は、本発明に係るホイールの第６実施形態を示す断面図である。
図９の（ａ）に示すように、第６実施形態に係るホイール１０５は、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、ディスク部６と、該ディスク部６に連結しディスク部６の面方向に延設された外リム部７と、ディスク部６に連結しディスク部６の面とは垂直方向に立設された内リム部８と、を備える。
【００９４】
第６実施形態に係るホイール１０５は、アルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有する。
具体的には、ディスク部６が、一方の面がアルミニウム部２２で覆われたマグネシウム部２１からなり、外リム部７が、アルミニウム部２２で覆われたマグネシウム部２１からなり、内リム部８が、一方の面の一部と先端がアルミニウム部２２で覆われたマグネシウム部２１からなる。すなわち、外リム部７及び内リム部８が、マグネシウム部であり、且つ外リム部７の表面と、内ビートシート部８１ａ及び内フランジ部８１とがアルミニウム部２２で覆われている点において、第１実施形態に係るホイール１００と相違する。
【００９５】
このように、第６実施形態に係るホイール１０５は、鍛造接合されたアルミニウム合金からなるアルミニウム部２２と、マグネシウム合金からなるマグネシウム部２１とを有するので、マグネシウム部２１に起因して軽量化することができ、アルミニウム部２２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるものとすることができる。
【００９６】
上記ホイール１０５においても、第１実施形態に係るホイール１００と同様に、アルミニウム部２２とマグネシウム部２１との界面には、アルミニウムとマグネシウムとの共晶物２３が形成されていることが好ましい。
【００９７】
次に、ホイール１０５の製造方法について説明する。ホイール１０５の製造方法は、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様である。
図９の（ｂ）は、第６実施形態に係るホイールの製造方法における複合ビレットを示す断面図である。
図９の（ｂ）に示すように、第６実施形態に係るホイール１０５の製造方法においては、第１実施形態に係るホイール１００の製造方法における複合ビレット２０の代わりに、アルミニウム合金からなる有底円筒状のアルミニウムビレット３２ｘがマグネシウム合金からなる段差のある円柱状のマグネシウムビレット３１に上方から嵌合され、更にリング状のアルミニウムビレット３２ｙが下方から嵌合され、側面が面一となった複合ビレット６５が用いられる。すなわち、かかる複合ビレット６５は、有底円筒状のアルミニウムビレット３２ｘ、段差のある円柱状のマグネシウムビレット３１、リング状のアルミニウムビレット３２ｙがこの順序で嵌合されている。かかる形態の複合ビレット６５を成形鍛造することにより、ホイール１０５となる。なお、段差のある円柱状とは、径の異なる円柱が同軸上で連なった形状をいう。また、複合ビレット６５においては、上述した第１実施形態に係るホイール１００の製造方法と同様に、有底円筒状のアルミニウムビレット３２ｘと円柱状のマグネシウムビレット３１とに凹凸部を設け、嵌合させることが好ましく、リング状のアルミニウムビレット３２ｙと円柱状のマグネシウムビレット３１とに凹凸部を設け、嵌合させることが好ましい。
【００９８】
ホイール１０５において、有底円筒状のアルミニウムビレット３２ｘは、ディスク部６及び外リム部７の表面をアルミニウム部で覆う部分に用いられ、リング状のアルミニウムビレット３２ｙは、内ビートシート部８１ａ及び内フランジ部８１の表面をアルミニウム部で覆う部分に用いられる。なお、内リム８における内ビートシート部８１ａ及び内フランジ部８１の拡大図を図９の（ａ）に示す。
【００９９】
第６実施形態に係るホイール１０５の製造方法によれば、アルミニウム合金からなるアルミニウムビレット３２にマグネシウム合金からなるマグネシウムビレット３１が嵌合された複合ビレット６５を、成形鍛造して得られるので、マグネシウムビレット３１に起因して軽量化することができることに加え、アルミニウムビレット３２に起因して機械的強度を向上させることができる。
したがって、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイール１０５とすることができる。なお、第６実施形態に係るホイール１０５の製造方法においても、有底円筒状のアルミニウムビレット２１の側壁の長さを変えることにより、製品になった際の内リム８のマグネシウム部を、アルミニウム部が包囲する領域を調整することができる。
【０１００】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【０１０１】
例えば、第１〜６実施形態に係るホイール１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５の製造方法における複合ビレットにおいて、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１との間に、金属からなる薄膜（又は粉末）を介在させてもよい。なお、介在させる金属の厚みは、１０μ〜１ｍｍであることが好ましい。
この場合、成形鍛造において、比較的低温の条件であっても、アルミニウムビレット３２とマグネシウムビレット３１との界面にアルミニウム及びマグネシウムによる共晶物を形成することができる。すなわち、成型鍛造時における温度条件の幅が広くなるので、加工条件を緩和させることができる。
【０１０２】
上記金属としては、アルミニウム及びマグネシウム以外の金属であれば特に限定されないが、特に、銅、亜鉛、ジルコニウム等であることが好ましい。
【０１０３】
第１〜第６実施形態に係るホイール１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５におけるアルミニウムビレット３１及びマグネシウムビレット３２は、鋳造されて製造されたものであっても、鋳造後、鍛造されて製造されたものであってもよい。
アルミニウムビレット３１及びマグネシウムビレット３２が鋳造後、鍛造されて製造されたものである場合、鋳造ビレットの高さ÷鍛造ビレット高さで表される鍛造比は、３．５以上であることが好ましい。
この場合、アルミニウムビレット又はマグネシウムビレットの段階で金属結晶粒子の粒径がより微粒化されるので、ホイール成型時に鍛造され難い部分であっても、金属結晶粒子の粒径が微粒化されたものとなる。その結果、機械的強度がより一層向上する。
【０１０４】
第１〜第６実施形態に係るホイール１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５において、複合ビレットは、円柱状となっているが、例えば、多角柱状であってもよい。
また、第１実施形態に係るホイール１００において、スポークの形状がＹ字状となっているが、これに限定されるものではない。扇状やＸ字状であってもよい。
【０１０５】
第１実施形態に係るホイール１００において、マグネシウム部２１は、その表面全体がアルミニウム部２２で包囲されているが、必ずしも表面全体でなく、一部とすることも当然可能である。この場合、アルミニウム部で覆われたマグネシウム部は、腐食性が抑制される。
【０１０６】
第１実施形態に係るホイール１００において、該ホイールを製造する際の成形鍛造は、第１成形鍛造２１、第２成形鍛造２２及び第３成形鍛造２３の３回を備えているが、成形鍛造の回数は、１回であってもよく、複数回であってもよい。
また、切削加工を施さずに、第３成型鍛造２３において、ホイールの穴を設けてもよい。すなわち、プレホイール１００ａを経なくてもよい。この場合、第３成型鍛造２３時にアルミニウム部を側面に回りこませるようにする。
【０１０７】
上記ホイールにおいては、プレホイールの周縁に立設された予備部材５を設け、これを加工して外リム部７、内リム部８を形成している。すなわち、上記ホイールの製造方法においては、プレホイールと予備部材５とが一体化したものを用いているが、外リム部及び内リム部を別途に製造した後、ホイールに装着させてもよい。
外リム部及び内リム部を別途製造する場合、鍛造圧を軽減することができる。また、この場合、複合ビレットの高さが低くなるから鍛錬比を大きくできるという利点もある。
【０１０８】
具体的には、以下の製造方法が挙げられる。
（ａ）ディスク部を単体で作り、更に外リム部と内リム部を一体に形成したリム部を単体で作成してこれらのそれぞれに円環状の取着座を設けておき複数のボルトとナットで結合する。
（ｂ）ディスク部を単体で作り、外リム部と内リム部を別々に作り上記と同じ要領で一体化する。
（ｃ）ディスク部を作るとき外リム部を一体に成形し、別途作成された内リム部を複数のボルトとナットで結合する。
（ｄ）ディスク部を作るとき内リム部を一体に成形し、別途作成された外リム部を複数のボルトとナットで結合する。
（ｅ）ディスク部を作るとき外リム部と内リム部を予備部材として一体に成形する。
【０１０９】
なお、結合方法は、ボルトとナット以外にも、摩擦圧接、螺着、リベット締め又はカシメ部材を備えたハックボルト等が利用できる。
【実施例】
【０１１０】
（１）鍛造接合した部分の引張り強度測定
アルミニウム合金（規格番号Ａ６１５１）からなる円盤状のＡｌサンプルと、マグネシウム合金（規格番号：ＡＺ８０）からなる円盤状のＭｇサンプルとを準備した。次いで、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとを重ねて、表１に示す温度条件、７０００ＭＰａの加圧力条件下でプレス機にて押圧することにより、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとが鍛造接合により一体化された試験サンプルを得た。
【０１１１】
得られたサンプルに対し、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとの接合部分の引張り強度をＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した。この操作を複数回繰り返して、平均値を算出した。得られた結果を表１に示す。また、鍛造接合の温度条件と鍛造接合した部分の引張り強度の平均値との関係のグラフを図１０に示す。
【０１１２】
〔表１〕
2010067626.tif 000017
【０１１３】
表１の結果より、鍛造の温度条件が４２０℃以上４４０℃未満の場合、引張り強度が顕著に向上した。このことから、４２０℃以上４４０℃未満において、より最適な共晶物が形成されていると推測される。
【０１１４】
（２）金属からなる薄膜を介在させた場合の鍛造接合した部分の引張り強度測定
（２−１）アルミニウム合金（規格番号Ａ６１５１）からなる円盤状のＡｌサンプルと、マグネシウム合金（規格番号：ＡＺ８０）からなる円盤状のＭｇサンプルと、膜厚１０μｍのＺｒからなる薄膜を準備した。次いで、Ａｌサンプル、Ｚｒ薄膜、Ｍｇサンプルの順序で重ねて、表２に示す温度条件、７０００ＭＰａの加圧力条件下でプレス機にて押圧することにより、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとにＺｒ薄膜が介在された状態で鍛造接合により一体化された試験サンプルを得た。
【０１１５】
得られたサンプルに対し、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとの接合部分の引張り強度をＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した。この操作を複数回繰り返して、平均値を算出した。得られた結果を表２に示す。
【０１１６】
〔表２〕
2010067626.tif 000018
【０１１７】
表２の結果より、鍛造の温度条件が３４３℃であっても、十分な引張り強度が得られた。このことから、Ｚｒからなる薄膜を介在させることにより、鍛造の温度条件を低くしても、共晶物が形成されると推測される。
【０１１８】
（２−２）アルミニウム合金（規格番号Ａ６１５１）からなる円盤状のＡｌサンプルと、マグネシウム合金（規格番号：ＡＺ８０）からなる円盤状のＭｇサンプルと、表１に示す膜厚のＣｕからなる薄膜を準備した。次いで、Ａｌサンプル、Ｃｕ薄膜、Ｍｇサンプルの順序で重ねて、４２８℃、７０００ＭＰａの加圧力条件下でプレス機にて押圧することにより、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとにＣｕ薄膜が介在された状態で鍛造接合により一体化された試験サンプルを得た。
【０１１９】
得られたサンプルに対し、ＡｌサンプルとＭｇサンプルとの接合部分の引張り強度をＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した。この操作を複数回繰り返して、平均値を算出した。得られた結果を表３に示す。
【０１２０】
〔表３〕
2010067626.tif 000019
【０１２１】
表３の結果より、介在させる薄膜の厚みが０．１ｍｍ以上である場合、優れた引張り強度が得られた。また、１ｍｍとしても引張り強度が向上しないことから、Ｃｕ薄膜の厚みは０．１ｍｍ付近が最適であると考えられる。
【０１２２】
（３）共晶物の電子顕微鏡写真
図１１に、実施例９で得られた共晶物の電子顕微鏡写真を示す。すなわち、図１１は、図２の（ｂ）に示す共晶物２３に相当するものである。図１１に示すように、写真は共晶物の結晶領域Ａとマグネシウム合金の結晶領域Ｂとを示している。図１１に示すように、アルミニウム合金とマグネシウム合金との境界において共晶物が形成されており、且つ隙間がなく完全に一体化している。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明のホイールによれば、軽量でありながら、機械的強度にも優れるホイールを提供することができる。
得られるホイールは、車両用、航空機用車輪等の用途に好適に用いられる。特に、車両用に用いると、自動車を軽量化できるので、ガソリン等による環境負荷を低減でき、低コスト化も可能となる。
【符号の説明】
【０１２４】
５・・・予備部材
６・・・ディスク部
６ａ・・・ハブ部
６ｂ・・・バルブ穴
７・・・外リム部
８・・・内リム部
９・・・穴
１０・・・スポーク部
２０，６１，６２，６３，６４，６５・・・複合ビレット
２１・・・マグネシウム部
２２・・・アルミニウム部
２３・・・共晶物
３１・・・マグネシウムビレット
３１ａ・・・凹部
３１ｂ・・・係止部
３２，３２ｘ，３２ｙ・・・アルミニウムビレット
３２ａ・・・凸部
５１・・・第１成形鍛造
５２・・・第２成形鍛造
５３・・・第３成形鍛造
７１・・・外フランジ部
７１ａ・・・外ビートシート部
８１・・・内フランジ部
８１ａ・・・内ビートシート部
１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５・・・ホイール
１００ａ・・・プレホイール
Ａ・・・共晶物の結晶領域
Ｂ・・・マグネシウム合金の結晶領域
Ｐ・・・部分
【国際調査報告】
2010067626.tif 000020
2010067626.tif 000021
2010067626.tif 000022
2010067626.tif 000023