(57)【要約】【課題】  大重量を負担するスポーク車輪のハブをアルミニウム合金で製造するとき、その荷重に耐える強度を持たせ得る加工方法を求める。【解決手段】  円胴形に切断されたアルミ素材を軸方向に型打ちして、端面の一方を比較的大径に他方を小径に鍛造して外周方向へ鍔状に突出するフランジを設けるとともに、両端から軸孔を成形してパイプ部を設けた半部を形成し、そのようにして得られた半部の２個を前記パイプ部を向かい合わせて摩擦溶接することによって連結し、外面を切削除去して成形したものである。【選択図】図１
2006088783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円胴形に切断されたアルミ素材を軸方向に型打ちして、端面の一方を比較的大径に他方を小径に鍛造して外周方向へ鍔状に突出する略円板形のフランジを設けるとともに、両端から軸孔を成形してパイプ部を設けた半部を形成し、そのようにして得られた半部の２個を前記小径側を向かい合わせて摩擦溶接することによって連結し、外面を切削除去して成形してなるアルミ製鍛造ハブの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記各半部はパイプ部側の軸孔の底部を外方へ向けて傾斜した面に鍛造してあるアルミ製鍛造ハブの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、前記各半部に形成されるフランジの外面はパイプ部側へ傾斜する円形鍔状に鍛造されているアルミ製鍛造ハブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポーツカーや大型の自動二輪車など、車体重量の大きい車両に好適なワイヤスポーク車輪に使用されるアルミ製ハブの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤスポーク車輪用のアルミ製ハブは、自動二輪車において多用されており、車軸によって支持されるパイプ部とその両端近傍から外方へ鍔状に伸びる２枚のフランジとによって構成されている。一般に、両者は鋳造によって作られ、冶金的一体に結合されている。前記フランジにはスポークの内端を係止するためのスポーク孔が鋳造に際して同時に形成されている
【特許文献１】、
【特許文献２】。
【０００３】
しかし、このように鋳造して得られたハブでは、近年生産されるようになったエンジンの排気量が１０００ｃｃを超える大型の自動二輪車や四輪スポーツカーのように車重の大きい車両では、フランジの機械的な強度が不足しやすい。そこで、従来から四輪スポーツカーの一部ではワイヤスポーク用として鉄製のハブも採用されているが、ハブ自体の重量が大きく車体重量が重くなるため、走行しないときは人力によって移動させる頻度の高い自動二輪車用としては妥当でなかった。
【０００４】
一方、アルミニウム製の部品の重量を増やすことなく強度を増す手法として、鋳造による成形に代えて鍛造法を用い、素材の密度を向上させる技術が従来から慣用されている。そこで、その技術を転用しアルミニウム製のハブを鍛造しようとすると、ハブを構成する前記パイプ部の外径とフランジの外径との径が違い過ぎるため、２枚のフランジの間に設けられるくぼみをパイプ部の径まで一工程で縮径させることが難しく、数工程を必要とする不具合を生じた。そこで、鍛造工程を増す代わりに、鍛造後にその部分を切削して除去することも検討されたが、切削工程に多くの工程と工数を要するので、製造コストがかさむ上、材料の無駄が多くなるという不具合があった。
【０００５】
また、内燃エンジンの分野ではクランクシャフトのように、断面積の変化が大きい鉄製部品の素材を製造するため、断面積の大きいウエブの部分と小さいシャフトの部分とを、摩擦溶接によって結合して、機械加工のための素材を製造することが知られていた
【特許文献３】。また、摩擦溶接に先立って、シャフトの部分に軸孔を設けておくことも同様である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２２５６８８号公報
【特許文献２】特開平９−２００１号公報
【特許文献３】特開平９−１２６２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明が解決しようとする問題点は、鍛造による成形を必要としながらも、断面積の変化率が大きく鍛造による成形が容易でないばかりか、パイプ側へ傾斜しているフランジの内面に形成される皿状の凹部に無駄の肉が残ってしまう点にある。また、そのような不具合を解決するべく２種の部品を摩擦溶接して結合する方法を採用するときは、摩擦面を環状に形成するが、この場合、内面に溶接の屑が残る不具合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、円胴形に切断されたアルミ素材を軸方向に型打ちして、端面の一方を比較的大径に他方を小径に鍛造して外周方向へ鍔状に突出する略円板形のフランジを設けるとともに、両端から軸孔を成形してパイプ部を設けた半部を形成し、そのようにして得られた半部の２個を前記小径側を向かい合わせて摩擦溶接することによって連結し、外面を切削除去して成形することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軸方向の断面積変化の大きい部品を製品の形状に近づけることができ、素材となる材料の損失を最少の状態で成形できる。その結果、引き続く外面切削の工程における削り代が小さくなり、切削工程が簡略化できる。また、パイプ部の外径を大きくすることができるので、軽量で機械的強度が増した製品を得ることができる。
さらに、内部に残される摩擦溶接屑の排除が容易になるなどの利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
アルミ製ハブの機械的強度を向上させるという目的を、鍛造法を用いるとともに摩擦溶接工程を加えることによって、製造コストを高騰させることなく実現した。
【実施例１】
【００１１】
以下、図示の実施例によって、本発明を説明する。図１中、１０は自動二輪車用のスポーク車輪であり、具体的には前後車輪共用に構成されている。スポーク車輪１０は車軸１２に軸支されたハブ１４とリム１６とを、ニップル１７を介してワイヤスポーク１８によって連結する構成となっている。  
【００１２】
ハブ１４は略円筒形をしたパイプ部２０と、その両端近傍から外周方向へ略円板形に伸びる２枚のフランジ２２、２２からなっている。前記パイプ部２０は前記車軸１２を挿通するための軸孔２４を有する。その軸孔２４の両端部には図３に示す軸受孔２６ａが設けられ、そこに嵌装された軸受け２６、２６を介して車軸１２によって支持されている。２８は両軸受け２６、２６の間に介装したスペーサである。なお、以上の構成は、従来周知のハブと大差がない。  
【００１３】
前記パイプ部２０の両端部はフランジ２２の軸方向外方が、中央部に比して外径が大径に作られたボス部２０ａ、２０ａとなっており、それらボス部２０ａ、２０ａの外端面にはブレーキディスク（図示してない）を取り付けるためのねじ孔２０ｂ、２０ｂが設けられている。なお、前記パイプ部２０の端面には前記ねじ孔２０ｂ、２０ｂの他、駆動スプロケットの駆動爪（図示してない）と係合することができるよう受け孔２０ｃが設けられていて、前輪用にも後輪用にも共用できるようになっている。
【００１４】
前記フランジ２２、２２は前記ボス部２０ａ、２０ａの内端から周方向外方へ伸びる円形の鍔状をなし、基端から周縁方向へ行くに従いパイプ部側へ傾斜した円錐状をなしている。２３、２３は両外フランジ２２、２２に設けられたスポーク孔であり、前記ワイヤスポーク１８の基端部を係止するため表裏貫通させて設けてある。なお、このスポーク孔２３の形状は従来の形状と大差はない。
【００１５】
ハブ１４の外周面は全て機械加工された後、バフ研磨して光沢仕上げしてあり、それ以外の部分では、端面２１とねじ孔２０ｂ、および軸受け２６のための軸受け孔２６ａが、切削仕上げ状態で、また、小径に作られた中央部の軸孔２４ａが、鍛造時の黒皮のままで、それぞれ残されている。
【００１６】
以上のように、ハブ１４をなすパイプ部２０はフランジ２２を挟んで軸方向内側と外側とに配された部分の外径が大きく相違している。
【００１７】
次に、前記ハブ１４の製造方法を図２によって説明する。ハブ１４の製造は、丸棒を所定長さに切断して得られる円胴形をしたアルミニウムのビレットを、図示してない金型の内部でハブ１４の軸方向に挟圧して密封鍛造し、図２（ａ）で示すような外郭形状の２個の半部３０、３０を作ることから始まる。
【００１８】
個々の半部３０、３０は同図で示すように、前記ハブ１４を軸方向中央部で２分した形に対応している。すなわち、半部３０、３０はパイプ部２０をなす比較的小径に作られた連結管部２４ｄと、その他端に作られた比較的大径のボス部２０ａとをなす部分を有する。２２はそれら２４ｄとボス部２０ａとの境界部に形成された前記フランジをなす部分である。
【００１９】
２４ｂ、２４ｃは端面の軸線上に設けられた下孔であり、前記軸孔２４を穿設するため、および、材料のロスを防ぐために設けられている。ここで２４ｃは前記黒皮で残される中央部の軸孔２４ａをなすもので、円筒形の孔と後工程で切除される平坦な底面２４ｅとの間に円錐形に傾斜した案内面２４ｆが形成されている。なお、ボス部２０ａの端面には前記受け孔２０ｃが成形されている。また、４１は次工程における加工面を示す。
【００２０】
図２（ａ）で示す半部３０、３０の２個は、次いで加工面４１を旋削し、これを同図（ｂ）で示すように、互いに向かい合わせて、図示しない摩擦溶接機によって摩擦接合し、同図（ｃ）で示す素材３１ができ上がる。
【００２１】
このようにして得られた素材３１は、図３中に鎖線Ａで示す形状をなし、実線で示す形に機械加工される。すなわち、外周面と端面とがまず旋削され、その後、両端面から軸孔２４、軸受け孔２６ａなどが穿設される。この時、円錐状をした案内面２４ｆは切削屑や、摩擦溶接の際に発生するスラグを円滑に排除するのに有効に作用する。最後に、外周面に鏡面研磨その他の仕上げ用の追加工が施され、製品が完成する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
上記実施例は自動二輪車用のスポーク車輪について説明したが、これに限らず、種々の車両の車輪にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】自動二輪車用車輪の要部であるハブを示す断面図である。
【図２】ハブの製造工程を示す工程図である。
【図３】ハブの要部を拡大して示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０    スポーク車輪
１２    車軸
１４    ハブ
１６    リム
１７    ニップル
１８    ワイヤスポーク
２０    パイプ部
２０ａ  ボス部
２０ｂ  ねじ孔
２０ｃ  受け孔
２１    端面
２２    フランジ
２３    スポーク孔
２４    軸孔
２４ａ  中央部の軸孔
２４ｂ、２４ｃ  下孔
２４ｄ  連結管部
２４ｅ  底面
２４ｆ  案内面
２６    軸受け
２６ａ  軸受け孔
２８    スペーサ
３０    半部
３１    素材
４１    加工面
【図１】
2006088783.tif 000003
【図２】
2006088783.tif 000004
【図３】
2006088783.tif 000005