(57)【要約】【課題】所望の板厚分布の成形品を得ることが可能な成形品の製造方法、および、それに用いる液圧バルジ加工用金型を提供することを目的とする。【解決手段】上下一対の液圧バルジ加工用金型３０に挟持された１枚または２枚の素材金属板７０に液圧をかけ、金型３０のキャビティー部（４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂ）内に素材金属板７０を膨出成形する前工程と、膨出成形された素材金属板を所望の形状に成形する後工程とを含む成形品の製造方法であって、前工程で素材金属板７０を挟持する際に、金型３０が備える複数のパッド（３１ａ、３１ｂ、３２）を用い、素材金属板７０の一部を折り曲げた後でその折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化することを特徴とする成形品の製造方法である。【選択図】図５
2015150603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の製造方法であって、
上下一対の液圧バルジ加工用金型に挟持された１枚または２枚の素材金属板に液圧をかけ、前記液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形する前工程と、膨出成形された前記素材金属板を所望の形状に成形する後工程とを含み、
前記前工程では、前記素材金属板を挟持する際に、前記素材金属板の一部を折り曲げた後、当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記前工程では、前記素材金属板を挟持する際に、前記液圧バルジ加工用金型が備える複数のパッドを用い、前記素材金属板の一部を折り曲げた後、当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
【請求項３】
前記成形品が、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、Ｒ部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する自動車ホイール用ディスクであり、
前記前工程では、前記素材金属板の一部を折り曲げた後で当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することにより、前記Ｒ部および前記ハット部で板厚を増加させ、
前記キャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形することにより、前記ハブ取付け部で板厚を減少させることを特徴とする請求項１または２に記載の成形品の製造方法。
【請求項４】
前記キャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形することにより、さらに、前記外側湾曲部および前記フランジ部で板厚を減少させることを特徴とする請求項３に記載の成形品の製造方法。
【請求項５】
前記後工程は、プレス加工用金型を用いたプレス成形による工程であり、
前記プレス加工用金型が、膨出成形時に流体によって加圧された側の面で前記素材金属板と当接し、前記Ｒ部、前記内側湾曲部、前記ハット部、前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する形状を有する第１金型と、
前記第１金型に隣接してプレス方向にスライド可能であり、前記ハブ取付け部と対応する形状を有する第１金型側パッドと、
前記第１金型が当接する面と反対側の面で素材金属板と当接し、前記ハット部の外側部分、前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する形状を有する第２金型と、
前記第２金型に隣接してプレス方向にスライド可能であり、前記ハブ取付け部、前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分と対応する形状を有する第２金型側パッドとを備え、
前記後工程のプレス成形が、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向に相対移動させることにより、前記第２金型側パッドと前記第１金型とで前記素材金属板を反らせるステップと、
反らされた前記素材金属板に、前記第１金型側パッドをプレス方向にスライドさせることによって前記ハブ取付け部を成形するステップと、
前記ハブ取付け部が成形された前記素材金属板に、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向にさらに相対移動させることにより、前記第２金型側パッドと前記第１金型とで前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分を成形するステップと、
前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分が成形された前記素材金属板に、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向にさらに相対移動させることにより、前記ハット部の外側部分、前記外側湾曲部および前記フランジ部を成形するステップとを含むことを特徴とする請求項３または４に記載の成形品の製造方法。
【請求項６】
前記成形品が、ウェブ部、縦壁部およびフランジ部を有するハット型断面の成形品であり、
前記前工程では、前記素材金属板の一部を折り曲げた後で当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することにより、少なくとも、前記フランジ部と前記縦壁部とを繋ぐ稜線部で板厚を増加させることを特徴とする請求項１または２に記載の成形品の製造方法。
【請求項７】
１枚の素材金属板を成形してなり、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する自動車ホイール用ディスクであって、
前記ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、前記Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、前記ハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）とが、下記（１）式および下記（２）式の関係をいずれも満足することを特徴とする自動車ホイール用ディスク。
ｔ１／ｔ３≧１．２  ・・・（１）
ｔ２／ｔ３≧１．２  ・・・（２）
【請求項８】
上型と下型とで対をなし、挟持された状態の素材金属板を膨出成形する液圧バルジ加工用金型であって、
前記上型および前記下型のいずれか一方または両方に、前記素材金属板が膨出するキャビティー部が設けられ、
前記上型に、前記素材金属板を挟持した状態で当該素材金属板を介して前記下型と当接する平坦部が設けられ、
前記下型に、前記素材金属板を挟持した状態で当該素材金属板を介して前記上型と当接する平坦部が設けられ、
前記液圧バルジ加工用金型が、さらに、前記上型に少なくとも１つ設けられ、上下方向にスライド可能な上型側パッドと、
前記下型に少なくとも１つ設けられ、上下方向にスライド可能な下型側パッドとを備え、
前記上型側パッドは、少なくとも一部が前記上型の前記平坦部に配置され、かつ、前記素材金属板を挟持する操作の開始時に前記上型から突き出るように配置され、
前記下型側パッドは、少なくとも一部が前記下型の前記平坦部に配置され、かつ、前記素材金属板を挟持する操作の開始時に前記下型から突き出るように配置され、
前記上型と前記下型とを上下方向に相対的に移動させることによる前記素材金属板の挟持過程で、前記上型側パッドが前記下型の平坦部によって押し込まれるとともに、前記下型側パッドが前記上型の平坦部によって押し込まれることを特徴とする液圧バルジ加工用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素材金属板を成形してなる自動車ホイール用ディスク（以下、単に「ホイールディスク」ともいう）や断面形状がハット型の成形品（以下、単に「ハット型の成形品」ともいう）といった成形品の製造方法、および、それに用いる液圧バルジ加工用金型に関する。さらに詳しくは、所望の板厚分布の成形品を得ることが可能な成形品の製造方法、および、それに用いる液圧バルジ加工用金型に関する。また、Ｒ部およびハット部の板厚を確保しつつそれら以外の部分の板厚を減少させた自動車ホイール用ディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車ホイールは、タイヤを装着して保持する円筒状のホイールリムと、そのリムを支持して自動車のハブに取り付けられる円盤状のホイールディスクとから構成される。これらのホイールリムとホイールディスクは、一体で成形することもできるが、別個に成形したものを溶接で接合して一体化することが多い。
【０００３】
図１は、自動車ホイール用ディスクの一例を示す断面図である。同図に示すホイールディスク１０は、素材金属板を成形してなり、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部１１、Ｒ部１２、内側湾曲部１３、ハット部１４、外側湾曲部１５およびフランジ部１６を有する。
【０００４】
ハブ取付け部１１にはその中心にハブ穴１１ａが形成される。また、ハブ取付け部１１には、ハブ穴１１ａの周囲にナット座１１ｂが形成され、このナット座１１ｂには、ハブ穴１１ａを中心とする同一円周上に等間隔で複数のボルト穴１１ｃが形成される。
【０００５】
ハット部１４は、ハブ取付け部１１の外周から内側湾曲部１３を介してディスク表面側に突き出す。Ｒ部１２は、ハブ取付け部１１と内側湾曲部１３を繋ぐために設けられる。フランジ部１６は、ハット部１４の外周から外側湾曲部１５を介してディスク裏面側に延び出す。
【０００６】
ホイールディスク１０は、フランジ部１６がホイールリムの内側に嵌め込まれて溶接などで接合され、これにより、ホイールディスク１０とホイールリムが一体化され、自動車ホイールとなる。自動車ホイールは、ハブ取付け部１１のハブ穴１１ａに自動車ハブのセンターボスを挿通させるとともに、ハブ取付け部１１の各ボルト穴１１ｃに自動車ハブからのボルトを挿通させ、各ボルトにナットを螺合させて締め付けることにより、自動車ハブに固定される。
【０００７】
このようなホイールディスクの成形に関し、従来から種々の提案がなされており、例えば、特許文献１がある。特許文献１に提案されるホイールディスクの成形方法は、予備成形工程と、本成形工程とを含む。予備成形工程では、平板状の基材を絞り成形することにより、底壁が周縁部から中心に向かって傾斜した凹部を有する中間材を得る。また、本成形工程は、中間材の凹部底壁を円盤形状にプレス成形することにより、ハブ取付け部を成形する。これにより、疲労強度に大きな影響を与えるＲ部の板厚を増加させることができるので、素材金属板の板厚を薄くでき、部品の軽量化を達成できるとしている。
【０００８】
また、成形品の部位毎の板厚を変化させる方法に関しても、従来から種々の提案がなされており、例えば、特許文献２がある。特許文献２は、厚さの異なる金属板を溶接した後にプレス成形または深絞り成形して成形部材を製造する方法を対象とし、この方法は、一般的にテーラードブランク工法と呼ばれる。特許文献２では、テーラードブランク工法は、厚さの異なる多数の金属板を成形した成形片から成形品を作製する場合と比べ、製造コストを削減できるとしている。
【０００９】
一方で、素材金属板を成形することにより、断面形状がハット型の成形品を得る場合がある。このハット型の成形品は、例えば、自動車の構造部品に用いられる。
【００１０】
図２は、ハット型断面の成形品の一例を示す模式図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は幅方向の断面図である。ハット型の成形品２０は、同図（ｂ）に示すように、ウェブ部２１と、そのウェブ部の両側にそれぞれ延びる縦壁部２２と、それらの縦壁部２２からさらにそれぞれ延びるフランジ部２３とを有する。ウェブ部２１と縦壁部２２とは、稜線部２４を介して繋がり、その稜線部２４は幅方向に湾曲する。
【００１１】
ハット型断面の成形品は、同図に示す成形品のように幅方向の中央で対称な場合に限らず、非対称の場合もある。また、ハット型断面の成形品は、同図に示す成形品のように長手方向で断面形状が一定の場合に限らず、長手方向で断面形状が変化する場合がある。さらに、ハット型断面の成形品は、同図に示す成形品のように長手方向に直線状に延びる場合に限らず、長手方向に湾曲する場合がある。
【００１２】
上述のホイールディスクやハット型断面の成形品の成形方法として、ハイドロフォーミングとも称される液圧バルジ加工がある。この液圧バルジ加工では、１枚の素材金属板を成形する場合と、２枚の素材金属板を同時に成形する場合がある。
【００１３】
図３は、液圧バルジ加工を１枚の素材金属板に施す場合の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は素材金属板の挟持完了時の状態、同図（ｂ）は膨出成形時の状態、同図（ｃ）は成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、素材金属板７０とを示す。
【００１４】
液圧バルジ加工用金型３０は、一対の上型５０と下型４０とで構成される。上型５０には、凹状のキャビティー部５１が下型４０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。一方、下型４０は、上型５０と素材金属板を介して当接する先端面が平面状であり、流体を注入するための注入孔４２が設けられる。
【００１５】
このような金型を用いた液圧バルジ加工では、上型５０と下型４０とを離間させた状態で、上型５０と下型４０の間に素材金属板７０を配置する。この状態で、上型５０と下型４０とを上下方向に相対移動させ、上型５０と下型４０とを素材金属板を介して当接させることにより、同図（ａ）に示すように素材金属板７０の外周を挟持する。
【００１６】
素材金属板７０を挟持した状態で金型３０内へ注入孔４２から流体を注入すると、注入された流体の圧力（液圧）が素材金属板７０にかかり、同図（ｂ）に示すように、素材金属板７０がキャビティー部５１に膨出する。さらに、注入孔４２から流体を注入すると、同図（ｃ）に示すように、素材金属板７０が金型３０のキャビティー部５１に押し当てられて所定の形状に膨出成形される。
【００１７】
図４は、液圧バルジ加工を２枚の素材金属板に施す場合の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は素材金属板の挟持完了時の状態、同図（ｂ）は膨出成形時の状態、同図（ｃ）は成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、２枚の素材金属板７０とを示す。
【００１８】
液圧バルジ加工用金型３０は、一対の上型５０と下型４０とで構成される。上型５０には、凹状のキャビティー部５１が下型４０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。また、下型４０にも、凹状のキャビティー部４１が上型５０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。流体を注入するための注入孔４２は、下型４０のキャビティー部４１の外側に設けられる。その注入孔４２を囲繞するように環状の溝が設けられ、その溝にはシール材４３が配置される。
【００１９】
２枚の素材金属板７０は、重ねて配置され、その外周がシールされている。外周をシールする目的は、２枚の素材金属板７０の間から流体が漏れ出すのを防止し、液圧を保持するためである。このシールは、２枚の素材金属板７０の外周を溶接などで接合する方式やビード等によって２枚の素材金属板７０の外周を押圧する方式を採用できる。また、２枚の素材金属板７０のうちで下型４０と当接する素材金属板には、注入透過孔７０ａが注入孔４２の位置する部位に設けられる。
【００２０】
このような金型を用いた液圧バルジ加工では、上型５０と下型４０とを離間させた状態で、上型５０と下型４０の間に素材金属板７０を配置する。この状態で、上型５０と下型４０とを上下方向に相対移動させ、上型５０と下型４０とを素材金属板を介して当接させることにより、同図（ａ）に示すように素材金属板７０の外周を挟持する。
【００２１】
素材金属板７０を挟持した状態で注入孔４２から金型３０内へ流体を注入すると、外周がシールされた２枚の素材金属板の間に流体が流入する。この流入した流体の圧力（液圧）が素材金属板７０にかかり、同図（ｂ）に示すように、２枚の素材金属板７０がキャビティー部（４１、５１）にそれぞれ膨出する。さらに、注入孔４２から流体を注入すると、同図（ｃ）に示すように、２枚の素材金属板７０がキャビティー部（４１、５１）にそれぞれ押し当てられて所定の形状に膨出成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００７−８３２９７号公報
【特許文献２】特開昭６３−１６８２８６号公報
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】桜田栄作，他２名，「疲労特性に及ぼす表面摩擦の影響／Influence of surface friction on fatigue property」，CAMP-ISIJ，Vol.22，2009，p.546
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ホイールディスクは、ハブ取付け部が自動車ハブに固定されることから、それに隣接するＲ部に大きな負荷が加わる。このため、Ｒ部は、十分な疲労強度が必要となる。また、自動車の走行中にホイールディスクには、ディスク表面からディスク裏面へ向かう方向の曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントに対し、ホイールディスクは、ハット部の形状を設けて剛性を高めることにより、変形の抑制が図られている。このため、ハット部に曲げ応力が繰り返して作用するので、ハット部にも十分な疲労強度が必要である。
【００２５】
このようなホイールディスクの製造では、Ｒ部とハット部とで十分な疲労強度が確保できるように、素材金属板の板厚を設定する必要がある。一方で、軽量化の観点から、素材金属板の板厚を薄くすることが要求される。
【００２６】
前述の特許文献１に提案されるホイールディスクの成形方法によれば、Ｒ部の板厚を増加させることができるが、ハット部の板厚については検討されていない。また、Ｒ部の板厚の増加には限度があり、Ｒ部の板厚を確保すると、疲労強度に与える影響が小さい部分（ハブ取付け部や内側湾曲部、外側湾曲部、フランジ部）で板厚が過大となる。このため、疲労強度に与える影響が小さい部分の板厚をさらに減少させることにより、軽量化を実現することが望まれている。
【００２７】
また、前述の特許文献２に記載されるようなテーラードブランク工法は、下記の理由からホイールディスクの製造には不向きである。
（ａ）硬く、靱性に劣る溶接部とその周辺において、成形時に割れが発生し易い。
（ｂ）成形時に工具が硬い溶接部によって損傷し易い。
（ｃ）板厚が異なる素材金属板を繋ぎ合わせる場合、段差ができる。
（ｄ）円形状や環状の素材金属板を繋ぎ合わせる場合、繋ぎ合わせ部が曲線状となることから、溶接が困難である。
（ｅ）成形品の使用時に、溶接部が部品性能（例えば疲労強度、耐腐食性等）を劣化させるとともに外観を損なう。
【００２８】
一方、前述のハット型の成形品は、プレス成形によって作製することができる。この場合、稜線部で板厚が減少し易いことから、稜線部の板厚を増加させて強度を確保することが望まれている。また、ハット型の成形品を自動車の構造部品として使用する場合、使用箇所に応じて一部で板厚を増加させて強度を確保しつつ、一部で板厚を減少させて軽量化することが望まれている。
【００２９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、所望の板厚分布の成形品を得ることが可能な成形品の製造方法、および、それに用いる液圧バルジ加工用金型を提供することを目的とする。また、Ｒ部およびハット部の板厚を確保しつつそれら以外の部分の板厚を減少させた自動車ホイール用ディスク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】
【００３０】
本発明の要旨は、下記（１）〜（５）の成形品の製造方法、下記（６）の自動車ホイール用ディスク、および、下記（７）の液圧バルジ加工用金型にある。
【００３１】
（１）成形品の製造方法であって、上下一対の液圧バルジ加工用金型に挟持された１枚または２枚の素材金属板に液圧をかけ、前記液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形する前工程と、膨出成形された前記素材金属板を所望の形状に成形する後工程とを含み、前記前工程では、前記素材金属板を挟持する際に、前記素材金属板の一部を折り曲げた後、当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することを特徴とする成形品の製造方法。
【００３２】
（２）前記前工程では、前記素材金属板を挟持する際に、前記液圧バルジ加工用金型が備える複数のパッドを用い、前記素材金属板の一部を折り曲げた後、当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することを特徴とする上記（１）に記載の成形品の製造方法。
【００３３】
（３）前記成形品が、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、Ｒ部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する自動車ホイール用ディスクであり、前記前工程では、前記素材金属板の一部を折り曲げた後で当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することにより、前記Ｒ部および前記ハット部で板厚を増加させ、前記キャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形することにより、前記ハブ取付け部で板厚を減少させることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の成形品の製造方法。
【００３４】
（４）前記キャビティー部内に前記素材金属板を膨出成形することにより、さらに、前記外側湾曲部および前記フランジ部で板厚を減少させることを特徴とする上記（３）に記載の成形品の製造方法。
【００３５】
（５）前記後工程は、プレス加工用金型を用いたプレス成形による工程であり、前記プレス加工用金型が、膨出成形時に流体によって加圧された側の面で前記素材金属板と当接し、前記Ｒ部、前記内側湾曲部、前記ハット部、前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する形状を有する第１金型と、前記第１金型に隣接してプレス方向にスライド可能であり、前記ハブ取付け部と対応する形状を有する第１金型側パッドと、前記第１金型が当接する面と反対側の面で素材金属板と当接し、前記ハット部の外側部分、前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する形状を有する第２金型と、前記第２金型に隣接してプレス方向にスライド可能であり、前記ハブ取付け部、前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分と対応する形状を有する第２金型側パッドとを備え、前記後工程のプレス成形が、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向に相対移動させることにより、前記第２金型側パッドと前記第１金型とで前記素材金属板を反らせるステップと、反らされた前記素材金属板に、前記第１金型側パッドをプレス方向にスライドさせることによって前記ハブ取付け部を成形するステップと、前記ハブ取付け部が成形された前記素材金属板に、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向にさらに相対移動させることにより、前記第２金型側パッドと前記第１金型とで前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分を成形するステップと、前記Ｒ部、前記内側湾曲部および前記ハット部の内側部分が成形された前記素材金属板に、前記第１金型および前記第２金型をプレス方向にさらに相対移動させることにより、前記ハット部の外側部分、前記外側湾曲部および前記フランジ部を成形するステップとを含むことを特徴とする上記（３）または（４）に記載の成形品の製造方法。
【００３６】
（６）前記成形品が、ウェブ部、縦壁部およびフランジ部を有するハット型断面の成形品であり、前記前工程では、前記素材金属板の一部を折り曲げた後で当該折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ前記折り曲げ部を平坦化することにより、少なくとも、前記フランジ部と前記縦壁部とを繋ぐ稜線部で板厚を増加させることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の成形品の製造方法。
【００３７】
（７）１枚の素材金属板を成形してなり、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する自動車ホイール用ディスクであって、前記ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、前記Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、前記ハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）とが、下記（１）式および下記（２）式の関係をいずれも満足することを特徴とする自動車ホイール用ディスク。
ｔ１／ｔ３≧１．２  ・・・（１）
ｔ２／ｔ３≧１．２  ・・・（２）
【００３８】
（８）上型と下型とで対をなし、挟持された状態の素材金属板を膨出成形する液圧バルジ加工用金型であって、前記上型および前記下型のいずれか一方または両方に、前記素材金属板が膨出するキャビティー部が設けられ、前記上型に、前記素材金属板を挟持した状態で当該素材金属板を介して前記下型と当接する平坦部が設けられ、前記下型に、前記素材金属板を挟持した状態で当該素材金属板を介して前記上型と当接する平坦部が設けられ、前記液圧バルジ加工用金型が、さらに、前記上型に少なくとも１つ設けられ、上下方向にスライド可能な上型側パッドと、前記下型に少なくとも１つ設けられ、上下方向にスライド可能な下型側パッドとを備え、前記上型側パッドは、少なくとも一部が前記上型の前記平坦部に配置され、かつ、前記素材金属板を挟持する操作の開始時に前記上型から突き出るように配置され、前記下型側パッドは、少なくとも一部が前記下型の前記平坦部に配置され、かつ、前記素材金属板を挟持する操作の開始時に前記下型から突き出るように配置され、前記上型と前記下型とを上下方向に相対的に移動させることによる前記素材金属板の挟持過程で、前記上型側パッドが前記下型の平坦部によって押し込まれるとともに、前記下型側パッドが前記上型の平坦部によって押し込まれることを特徴とする液圧バルジ加工用金型。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の成形品の製造方法は、液圧バルジ加工用金型で挟持する際に素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ平坦化することにより、素材金属板の板厚を部分的に増加させる。また、液圧バルジ加工によって素材金属板の板厚を部分的に減少させる。このようにして所望の板厚分布に調整した素材金属板を後工程で成形するので、得られる成形品を所望の板厚分布にできる。また、液圧バルジ加工用金型のみで素材金属板の板厚分布を調整できるので、効率よく素材金属板を所望の板厚分布にできる。
【００４０】
本発明の液圧バルジ加工用金型は、素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ平坦化するために複数のパッドを備える。このため、素材金属板の板厚を部分的に増加させるとともに減少させることができ、効率よく素材金属板を所望の板厚分布にできる。
【００４１】
本発明の自動車ホイール用ディスクは、Ｒ部およびハット部の板厚を確保しつつそれら以外の部分の板厚を減少させた状態である。このため、疲労強度を確保しつつ軽量化した状態となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】自動車ホイール用ディスクの一例を示す断面図である。
【図２】ハット型断面の成形品の一例を示す模式図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は幅方向の断面図である。
【図３】液圧バルジ加工を１枚の素材金属板に施す場合の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は素材金属板の挟持完了時の状態、同図（ｂ）は膨出成形時の状態、同図（ｃ）は成形終了時の状態をそれぞれ示す。
【図４】液圧バルジ加工を２枚の素材金属板に施す場合の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は素材金属板の挟持完了時の状態、同図（ｂ）は膨出成形時の状態、同図（ｃ）は成形終了時の状態をそれぞれ示す。
【図５】成形品がホイールディスクである場合の前工程の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）はブランクホールドした状態、同図（ｂ）は素材金属板の一部を折り曲げた状態、同図（ｃ）は素材金属板を挟持した状態、同図（ｄ）は膨出成形終了時の状態をそれぞれ示す。
【図６】成形品がホイールディスクである場合の後工程のプレス成形の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は第２金型側パッドが接触した状態、同図（ｂ）は素材金属板を反らせた状態、同図（ｃ）はハブ取付け部を成形した状態、同図（ｄ）はＲ部と内側湾曲部とハット部の内側部分とを成形した状態、同図（ｅ）はハット部の外側部分と、外側湾曲部とフランジ部とを成形した状態をそれぞれ示す。
【図７】基礎試験の工程の概略を示す断面図である。
【図８】基礎試験で得られた成形品の表裏面それぞれの外観を示す写真である。
【図９】基礎試験で得られた成形品の裏面の一部を拡大したミクロ観察写真である。
【図１０】基礎試験の結果として素材金属板、プレス成形品およびバルジ成形品の裏面の断面プロファイルの一例を示す図であり、同図（ａ）は素材金属板の場合を、同図（ｂ）はプレス成形品の場合を、同図（ｃ）はバルジ成形品の場合をそれぞれ示す。
【図１１】基礎試験の結果として素材金属板、プレス成形品およびバルジ成形品の裏面の表面粗さをまとめた図である。
【図１２】ハット型の成形品において、稜線部の板厚を増加させるとともにウェブ部の板厚を減少させる場合の前工程の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）はパッドが接触した状態、同図（ｂ）は素材金属板の一部を折り曲げた状態、同図（ｃ）は素材金属板を挟持した状態、同図（ｄ）は膨出成形終了時の状態をそれぞれ示す。
【図１３】ハット型の成形品において、ウェブ部および稜線部の板厚を増加させるとともに縦壁部の板厚を減少させる場合の前工程の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）はパッドが接触した状態、同図（ｂ）は素材金属板の一部を折り曲げた状態、同図（ｃ）は素材金属板を挟持した状態、同図（ｄ）は膨出成形終了時の状態をそれぞれ示す。
【図１４】ハット型の成形品において、後工程のプレス成形の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は素材金属板を配置した状態、同図（ｂ）はウェブ部等を成形した状態をそれぞれ示す。
【図１５】試験により得られたホイールディスクの板厚分布を示す図であり、同図（ａ）は中心からの半径方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係、同図（ｂ）は中心からの半径方向の距離（ｍｍ）と板厚変化率（％）との関係をそれぞれ示す。
【図１６】本発明例２により得られたハット型の成形品の板厚分布を示す図であり、同図（ａ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係、同図（ｂ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と板厚変化率（％）との関係を示す。
【図１７】本発明例３により得られたハット型の成形品の板厚分布を示す図であり、同図（ａ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係、同図（ｂ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と板厚変化率（％）との関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に、本発明の成形品の製造方法、自動車ホイール用ディスクおよび液圧バルジ加工用金型を、前述のように規定した理由および好ましい範囲について説明する。
【００４４】
［本発明の成形品の製造方法］
本発明の成形品の製造方法は、前工程と後工程とを含み、その前工程では、前述のような液圧バルジ加工を行う。具体的には、前工程では、上下一対の液圧バルジ加工用金型に挟持された１枚または２枚の素材金属板に液圧をかけ、液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に素材金属板を膨出成形する。これにより、素材金属板のうちでキャビティー部内に膨出した部位の板厚を減少させる。
【００４５】
また、前工程で液圧バルジ加工用金型によって素材金属板を挟持する際に、素材金属板の一部を折り曲げた後でその折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化する。具体例としては、液圧バルジ加工用金型が備える複数のパッドを用い、素材金属板の一部を折り曲げた後でその折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化する。これにより、素材金属板のうちで折り曲げられた後で平坦化された部位の板厚を増加させる。
【００４６】
したがって、本発明の成形品の製造方法は、前工程で素材金属板の折り曲げられた後で平坦化された部位で板厚を増加させるとともに、キャビティー部内に膨出した部位で板厚を減少させる。このようにして所望の板厚分布に調整した素材金属板を後工程で成形し、所望の形状の成形品を得る。得られる成形品は、前工程で板厚分布を調整していることから、所望の板厚分布となる。
【００４７】
このような本発明の成形品の製造方法を、成形品がホイールディスクである場合を例にして、詳細に説明する。なお、以下の例では２枚の素材金属板を使用しているが、本発明の成形品の製造方法は１枚の素材金属板を用いてホイールディスクを製造することも可能である。
【００４８】
図５は、成形品がホイールディスクである場合の前工程の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）はブランクホールドした状態、同図（ｂ）は素材金属板の一部を折り曲げた状態、同図（ｃ）は素材金属板を挟持した状態、同図（ｄ）は膨出成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、２枚の素材金属板７０とを示す。
【００４９】
同図に示す液圧バルジ加工用金型３０は、一対の上型５０と下型４０とで構成される。上型５０には、凹状のキャビティー部（５１ａ、５１ｂ）が下型４０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。また、下型４０にも、凹状のキャビティー部（４１ａ、４１ｂ）が上型５０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。流体を注入するための注入孔（図示なし）は、下型４０に設けられる。その注入孔を囲繞するように環状の溝（図示なし）が設けられ、その溝にはシール材（図示なし）が配置される。
【００５０】
また、上型５０には、素材金属板を挟持した状態でその素材金属板を介して下型４０と当接する平坦部が設けられる。同図に示す上型５０では、中心のキャビティー部５１ａと外側のキャビティー部５１ｂの間の部分が平坦部となる。下型４０にも、素材金属板を挟持した状態でその素材金属板を介して上型５０と当接する平坦部が設けられる。同図に示す下型４０では、中心のキャビティー部４１ａと外側のキャビティー部４１ｂの間の部分が平坦部となる。
【００５１】
上型の平坦部には、上型側パッド３２が設けられ、その上型側パッド３２はパッド用加圧機構（例えばばねやゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等）３３を介して上型５０に装着される。このように装着された上型側パッド３２は上下方向にスライド可能である。一方、下型の平坦部には、２つの下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）が設けられ、その下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）はパッド用加圧機構３３を介して下型４０にそれぞれ装着される。このように装着された下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）は、いずれも上下方向にスライド可能である。
【００５２】
素材金属板の外周を保持するため、金型３０には一対の外周ホルダー３５が設けられ、その外周ホルダー３５は、ホルダー用加圧機構３６を介して上型５０および下型４０にそれぞれ装着される。これらの外周ホルダー３５は、上下方向にそれぞれスライド可能である。
【００５３】
挟持する際に素材金属板に径方向の圧縮力を付与するため、金型３０には圧縮用パッド３７が設けられる。圧縮用パッド３７は、素材金属板のエッジ部と当接し、パッド用加圧機構３３によって径方向にスライド可能である。この圧縮用パッドは、所定の角度間隔で複数配置され、例えば９０°間隔で４つ配置される。
【００５４】
２枚の素材金属板７０は、重ねて配置され、その最外周（外周ホルダー３５の外側）がシールされている。素材金属板７０の最外周のシールは、溶接などで接合する方式やビード等によって押圧する方式を採用できる。また、２枚の素材金属板のうちで下型４０と当接する素材金属板には、注入透過孔（図示なし）が下型の注入孔（図示なし）の位置する部位に設けられる。
【００５５】
このような金型を用いた液圧バルジ加工では、上型５０と下型４０とを離間させた状態で、上型５０と下型４０の間に素材金属板７０を配置する。ここで、上型側パッド３２は上型５０から突き出るように配置されるとともに、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）は下型４０から突き出るように配置される。このため、上型５０と下型４０とを上下方向に相対移動させると、同図（ａ）に示すように上型５０に装着された上型側パッド３２と、下型４０に装着された下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）とが素材金属板７０に当接する。このようにして素材金属板７０がホールドされる。
【００５６】
上型５０と下型４０とを上下方向にさらに相対移動させると、素材金属板のうちで上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位が、上型側パッド３２および下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）とに沿って変形して折り曲げられる。この折り曲げに伴って素材金属板の一部が外側から中心側に移動し、具体的には、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間にその外側に位置する部位が流入する。やがて、同図（ｂ）に示すように、上型側パッド３２は、素材金属板７０を介して下型の平坦部と当接し、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）は、素材金属板７０を介して上型の平坦部と当接する。その結果、素材金属板のうちで上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位は、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）とによって傾斜したような状態となる。
【００５７】
上型５０と下型４０とを上下方向にさらに相対移動させると、同図（ｃ）に示すように、上型と下型とが素材金属板を介して当接することにより素材金属板が金型に挟持される。
【００５８】
その際、上型側パッド３２が下型の平坦部によって押し込まれるとともに、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）が上型の平坦部によって押し込まれる。これに伴い、素材金属板のうちで上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位は、周辺部を上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）によって拘束された状態で、傾きが小さくなる。やがて、上型の平坦部と下型の平坦部とが素材金属板を介して当接し、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位は、上型の平坦部および下型の平坦部に沿う形状となって平坦化される。このように平坦化される過程で、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間に位置する部位は、折り曲げた際に外側の部位が流入していることから、その板厚が増加する。
【００５９】
素材金属板７０を挟持した状態で注入孔（図示なし）から金型３０内へ流体を注入すると、２枚の素材金属板の間に流体が流入する。この流入した流体の圧力（液圧）が素材金属板にかかり、素材金属板７０の一部がキャビティー部（４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂ）に膨出する。さらに、注入孔から流体を注入すると、同図（ｄ）に示すように、素材金属板７０の一部が、金型３０のキャビティー部（４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂ）に押し当てられて所定の形状に膨出成形される。このように素材金属板の一部が膨出する過程で、その膨出する部位は断面線長が増加することから、膨出する部位の板厚が減少する。
【００６０】
このような加工フロー例を採用できる本発明の成形品の製造方法は、上型側パッド３２および下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）を用いて素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ平坦化することにより、素材金属板の一部の板厚を増加させる。また、液圧バルジ加工によって素材金属板の一部の板厚を減少させる。このようにして所望の板厚分布に調整した素材金属板を後工程で成形し、所望の形状の成形品を得る。得られた成形品は、前工程で板厚分布を調整していることから、所望の板厚分布となる。
【００６１】
本発明の成形品の製造方法は、液圧バルジ加工用金型で素材金属板を挟持する際に部分的に板厚を増加させ、その後の液圧バルジ加工で部分的に板厚を減少させる。このように板厚を部分的に増加させる処理と板厚を部分的に減少させる処理とを同じ工程で、換言すると、同じ金型を用いて行うので、効率よく素材金属板を所望の板厚分布にできる。
【００６２】
本発明の成形品の製造方法は、液圧バルジ加工によって素材金属板の板厚を部分的に減少させることから、プレス成形で加工して板厚を減少させる場合と比べ、均一かつ安定的に素材金属板を変形させることができる。これは、液圧バルジ加工では、パンチに代えて流体を用いることから、素材金属板との摩擦が生じないためである。
【００６３】
前記図５に示す液圧バルジ加工用金型３０は、上型側パッド３２の全部が上型５０の平坦部に配置されている。本発明の成形品の製造方法は、上型側パッド３２をキャビティー部（５１ａ、５１ｂ）と隣接させる場合、素材金属板の折り曲げや折り曲げ部の周辺部の拘束が実現できれば、上型側パッドの一部を上型の平坦部に配置する実施形態を採用できる。換言すると、上型側パッドの残部をキャビティー部（５１ａ、５１ｂ）に配置する実施形態を採用できる。
【００６４】
また、前記図５に示す液圧バルジ加工用金型３０は、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）の全部が下型４０の平坦部に配置されている。本発明の成形品の製造方法は、前記図５に示すように下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）をキャビティー部（４１ａ、４１ｂ）と隣接させる場合、素材金属板の折り曲げや折り曲げ部の周辺部の拘束が実現できれば、下型側パッドの一部を下型の平坦部に配置する実施形態を採用できる。換言すると、下型側パッドの残部をキャビティー部（４１ａ、４１ｂ）に配置する実施形態を採用できる。
【００６５】
本発明の成形品の製造方法は、素材金属板を液圧バルジ加工用金型で挟持する際に、圧縮用パッド３７を用いて素材金属板の外周側から圧縮力を付与するのが好ましい。この圧縮用パッド３７は、成形品がホイールディスクであれば、前記図５に示すように素材金属板に径方向の圧縮力を付与する。また、成形品がハット型であれば、素材金属板に幅方向の圧縮力を付与する。このような圧縮用パッド３７を用いれば、素材金属板を折り曲げる際に上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）との間にその外側に位置する部位が流入するのを促進でき、板厚をより増加させることができる。
【００６６】
本発明の成形品の製造方法は、上型側パッド３２および下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）で素材金属板の一部を折り曲げた際に、上型側パッド３２と下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）の間に位置しない部位が過剰に反って変形するのを防止するため、適宜、ホルダーによって素材金属板を押さえてもよい。このホルダーは、前述の外周ホルダー３５が該当する。
【００６７】
本発明の成形品の製造方法は、膨出成形された素材金属板における断面線長と、成形品における断面線長とを略同じとするのが好ましい。これにより、後工程で膨出成形された素材金属板を所望の形状に成形して成形品得る際に、板厚の減少やしわの発生を抑制することができる。具体的には、膨出成形された素材金属板における断面線長（ｍｍ）に対し、成形品における断面線長（ｍｍ）が占める割合を百分率で９０〜１１０％とするのが好ましい。
【００６８】
本発明において、断面線長とは、成形品がホイールディスクであれば、径方向の断面における板厚方向の中心に沿う線の長さを意味する。また、成形品がハット型であれば、幅方向の断面における板厚方向の中心に沿う線の長さを意味する。
【００６９】
上型側パッド３２と上型５０との間、および、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）と下型４０との間には、構造上隙間が生じる。これらの隙間が、素材金属板の板厚を超えると、液圧バルジ加工で素材金属板の一部を膨出成形する際に素材金属板が隙間に入り込み、せん断によって穴（切れ目）が生じるおそれがある。このため、本発明の成形品の製造方法は、上型側パッド３２と上型５０との隙間、および、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）と下型４０との隙間をいずれも素材金属板の板厚以下とするのが好ましい。
【００７０】
本発明の成形品の製造方法は、後工程で膨出成形された素材金属板を所望の形状に成形するが、その成形は、種々の成形法を用いて行うことができ、例えばプレス成形や液圧バルジ加工による膨出成形によって行うことができる。
【００７１】
［成形品をホイールディスクとする場合の実施態様］
本発明の成形品の製造方法は、前記図５の加工フロー例に示すように、成形品をホイールディスクとすることができる。このホイールディスクは、前記図１に示すように、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、Ｒ部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する。
【００７２】
成形品をホイールディスクとする場合、前工程で素材金属板を挟持する際に素材金属板の一部を折り曲げた後でその折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化することにより、後工程の成形でＲ部およびハット部となる部位で板厚を増加させる。また、前工程で液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に素材金属板を膨出成形することにより、後工程の成形でハブ取付け部となる部位で板厚を減少させる。
【００７３】
Ｒ部およびハット部となる部位における板厚増加は、例えば前記図５に示すようにパッドを配置することにより実現できる。具体的には、Ｒ部となる部位の内側に第１下型側パッド３１ａを配置するとともに、内側湾曲部となる部位に上型側パッド３２を配置する。これにより、Ｒ部となる部位の板厚増加を実現できる。加えて、ハット部となる部位の外側に第２下型側パッド３１ｂを配置する。この第２下型側パッド３１ｂと前述の上型側パッド３２とにより、ハット部となる部位の板厚増加を実現できる。
【００７４】
ハブ取付け部となる部位の板厚減少は、例えば前記図５に示すように、第１下型側パッド３１ａの内側に第１キャビティー部（４１ａおよび５１ａ）を設けることにより実現できる。
【００７５】
このようにＲ部およびハット部となる部位で板厚を増加させることにより、得られる成形品でも、疲労強度に与える影響が大きいＲ部およびハット部の板厚を増加させることができる。また、ハブ取付け部となる部位で板厚を減少させることにより、得られる成形品でも、疲労強度に与える影響が小さいハブ取付け部の板厚を減少させることができる。このため、得られるホイールディスクで疲労強度を確保しつつ軽量化できる。
【００７６】
成形品をホイールディスクとする場合、液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に素材金属板を膨出成形することにより、さらに、外側湾曲部およびフランジ部で板厚を減少させるのが好ましい。外側湾曲部およびフランジ部となる部位の板厚減少は、例えば前記図５に示すように、第２下型側パッド３１ｂの外側に第２キャビティー部（４１ｂおよび５１ｂ）を設けることにより実現できる。これにより、得られるホイールディスクで疲労強度を確保しつつさらに軽量化できる。
【００７７】
ホイールディスクは、その形状が軸対称であることから、液圧バルジ加工で素材金属板のハブ取付け部となる部位を膨出成形する際に等二軸変形し易い。素材金属板が等二軸変形しつつ成形されると、ネッキングや割れが抑制されるため、不等二軸変形の場合と比べて板厚減少率を大きくすることが可能となる。このため、素材金属板の板厚を部分的に減少させる際に液圧バルジ加工を用いることにより、ハブ取付け部の板厚減少率大きくすることができ、ホイールディスクの軽量化の効果が顕著となる。
【００７８】
成形品をホイールディスクとする場合、下記図６に示すようなプレス加工用金型を用いて所望の形状にプレス成形するのが好ましい。
【００７９】
図６は、成形品がホイールディスクである場合の後工程のプレス成形の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は第２金型側パッドが接触した状態、同図（ｂ）は素材金属板を反らせた状態、同図（ｃ）はハブ取付け部を成形した状態、同図（ｄ）はＲ部と内側湾曲部とハット部の内側部分とを成形した状態、同図（ｅ）はハット部の外側部分と外側湾曲部とフランジ部とを成形した状態をそれぞれ示す。同図には、プレス加工用金型６０と、前工程で膨出成形された素材金属板７０とを示す。同図に示す素材金属板７０は、前記図５に示す液圧バルジ加工用金型を用いて膨出成形された素材金属板である。
【００８０】
同図に示すプレス加工用金型６０は、下型である第１金型６１と、その第１金型６１に隣接する第１金型側パッド６２と、上型である第２金型６４と、その第２金型６４に隣接する第２金型側パッド６５とを備える。第１金型６１と第２金型６４とは、プレス機に装着され、プレス方向に相対移動可能に設けられる。
【００８１】
第１金型６１は、素材金属板と当接し、具体的には、素材金属板の表面のうちで膨出成形時に流体によって加圧された側の面と当接する。その第１金型６１は、ホイールディスクのＲ部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部に対応する形状を有する。
【００８２】
第１金型側パッド６２は、第１金型側パッド用加圧機構（例えばガスシリンダ、油圧シリンダ等）６３を介して第１金型６１に装着される。このような第１金型側パッド６２は、プレス方向にスライド可能であるとともに、プレス方向の位置を制御可能である。また、第１金型側パッド６２は、ホイールディスクのハブ取付け部と対応する形状を有する。
【００８３】
一方、第２金型６４は、素材金属板と当接し、具体的には、第１金型が当接する面と反対側の面と当接する。その第２金型６４は、ハット部の外側部分、外側湾曲部およびフランジ部に対応する形状を有する。同図に示す第２金型６４では、ハット部の外側部分が、ハット部のうちで頂点１４ａ（前記図１参照）より外側の部分となる。
【００８４】
第２金型側パッド６５は、第２金型側パッド用加圧機構（例えばばねやゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等）６６を介して第２金型６４に装着される。このような第２金型側パッド６５は、プレス方向にスライド可能である。また、第２金型側パッド６５は、ホイールディスクのハブ取付け部、Ｒ部、内側湾曲部およびハット部の内側部分と対応する形状を有する。同図に示す第２金型側パッド６５では、ハット部の内側部分が、ハット部のうちで頂点１４ａ（前記図１参照）より内側の部分となる。
【００８５】
このような金型を用いたプレス成形では、第１金型側パッド６２を、引き込ませた状態で配置し、例えば第１金型６１の素材金属板の当接する面と第１金型側パッドの素材金属板の当接する面とが連続するように配置する。また、第２金型側パッド６５を、第２金型６４の素材金属板の当接する面と第２金型側パッドの素材金属板の当接する面とが連続する位置よりも突き出るように配置する。このように第１金型側パッド６２および第２金型側パッド６５を配置するとともに第１金型６１と第２金型６４とを離間させた状態で、第１金型６１と第２金型６４の間に膨出成形済みの素材金属板７０を配置する。そして、第１金型６１と第２金型６４とをプレス方向に相対移動させると、同図（ａ）に示すように第２金型側パッド６５と第１金型６１とが素材金属板７０と接触する。
【００８６】
第１金型６１と第２金型６４とをプレス方向にさらに相対移動させると、同図（ｂ）に示すように第２金型側パッド６５と第１金型６１とによって素材金属板７０が反るように変形する。これに伴い、素材金属板７０の中心の膨出部（液圧バルジ加工時に第１キャビティー部（４１ａ、５１ａ）に膨出した部分）が押し込まれる。
【００８７】
このように素材金属板７０が反らされた状態で第１金型側パッド６２を制御してプレス方向にスライドさせ、同図（ｃ）に示すように第１金型側パッド６２が素材金属板７０を介して第２金型側パッド６５と当接する状態とする。これにより、素材金属板にハブ取付け部が成形される。
【００８８】
第１金型側パッド６２が素材金属板７０を介して第２金型側パッド６５と当接した状態で、第１金型６１と第２金型６４とをプレス方向にさらに相対移動させる。これに伴い、第１金型側パッド６２を、第１金型６１の素材金属板の当接する面と第１金型側パッドの素材金属板の当接する面とが連続する位置に戻るように制御する。このようにして同図（ｄ）に示すように第２金型側パッド６５が素材金属板７０を介して第１金型６１と当接する状態とする。これにより、素材金属板７０にＲ部、内側湾曲部およびハット部の内側部分が成形される。
【００８９】
第１金型６１と第２金型６４とをプレス方向にさらに相対移動させると、同図（ｅ）に示すように第１金型６１が素材金属板７０を介して第２金型６４と当接する。これにより、素材金属板７０にハット部の外側部分、外側湾曲部およびフランジ部が成形される。
【００９０】
このような第１金型、第１金型側パッド、第２金型および第２金型側パッドを備えるプレス加工用金型を用いるプレス成形は、ホイールディスクの内側から順に成形する。これにより、素材金属板の変形は曲げ変形が主体となり、板厚が特に減少し易いハット部での板厚減少を抑制でき、前工程で素材金属板に付与した板厚分布をプレス成形後も維持することができる。また、前記図６（ｂ）に示すように素材金属板を反らした状態とすることにより、液圧バルジ加工で膨出成形した中心の膨出部の縦壁（前記図６（ａ）の二点鎖線で囲む部位）が座屈するのを防止できる。
【００９１】
ここで、ホイールディスクの素材金属板は主に熱延鋼板である。熱延鋼板は冷延鋼板に比べて表面が粗く表層の凹凸が大きい。このような熱延鋼板をプレス成形する場合、鋼板は、表裏面ともに金型が強く押し付けられて金型と擦れ合うので、表層の凹凸のうち、凸部は削られて平滑化され、これに伴って凹部は先鋭化した微小孔となる。平滑面に微小孔が存在すると、負荷を受けたときにその微小孔に応力が集中するため、プレス成形によって得られる成形品は、素材金属板（熱延鋼板）よりも疲労強度が低下し疲労特性が悪化する。このことは、非特許文献１に記述されている。
【００９２】
本発明の成形品の製造方法は、前工程で液圧バルジ加工によって素材金属板を膨出成形する。この液圧バルジ加工では、素材金属板は液圧によって膨出して金型に押し当てられて成形される。このため、後述する［成形品の表面性状を調査する基礎試験］欄で実証するように、素材金属板はほとんど平滑化されず、先鋭化した微小孔もほとんど発生しない。
【００９３】
また、第１金型、第１金型側パッド、第２金型および第２金型側パッドを備えるプレス加工用金型を用いるプレス成形では、前述の通り、素材金属板が主に曲げ変形によって成形される。このため、膨出成形された素材金属板における断面線長と、成形品における断面線長とが略同じとなり、プレス成形の過程で素材金属板が第１金型等と擦れ合うことがほとんどない。したがって、第１金型、第１金型側パッド、第２金型および第２金型側パッドを備えるプレス加工用金型を用いるプレス成形により、疲労強度を向上させることができる。
【００９４】
［成形品の表面性状を調査する基礎試験］
液圧バルジ加工で素材金属板がほとんど平滑化されず、先鋭化した微小孔もほとんど発生しないことを実証するために基礎試験を実施した。その基礎試験では、プレス成形による場合と、液圧バルジ加工による場合とで成形品の表面性状を調査した。
【００９５】
図７は、基礎試験の工程の概略を示す断面図である。図８は、基礎試験で得られた成形品の表裏面それぞれの外観を示す写真であり、図９は、その成形品の裏面の一部を拡大したミクロ観察写真である。これらの図７〜図９のいずれでも、（ａ）はプレス成形による場合を、（ｂ）は液圧バルジ加工による場合をそれぞれ示す。
【００９６】
基礎試験では、図７に示すように、その素材金属板７０に概ね半球状で高さが２５ｍｍの張り出し部を成形した。プレス成形の場合、素材として、２．３ｍｍの板厚で１５０ｍｍ角サイズの４４０ＭＰａ級汎用熱延鋼板（ＳＰＨ４４０）を採用し、液圧バルジ加工の場合、同じ板厚と鋼種で２５０ｍｍ角サイズの熱延鋼板を採用した。
【００９７】
また、プレス成形の場合、図７（ａ）に示すように、中央に直径が１００ｍｍの穴８１ａが形成された上型８１と、中央に先端の曲率半径が５０ｍｍのパンチ８３が収納された下型８２とを用いた。その上型８１と下型８２とで素材金属板７０の外周を挟持し、その状態で、パンチ８３を素材金属板７０の裏面に当てがい押し上げた。
【００９８】
一方、液圧バルジ加工の場合、図７（ｂ）に示すように、中央に直径が１００ｍｍの穴５０ａが形成された上型５０と、中央に液体が充満される凹部４０ａが形成された下型４０とを用いた。その上型５０と下型４０とで素材金属板７０の外周を挟持し、その状態で下型４０の凹部４０ａに流体９０を注入して素材金属板７０に裏面から液圧をかけ、素材金属板７０を膨らました。
【００９９】
図８（ａ）に示すように、プレス成形で得られた成形品は、パンチが接触する裏面において、特に、張り出し部の頂部から約２０ｍｍの同一円周上に白色の領域が点在しているのがわかる。この白色領域は、金型（パンチ）との擦れ合いによって表層の凸部が削られて平滑化していることを示す。その白色領域を拡大した図９（ａ）のミクロ観察写真にも白色の領域が広く認められる。このため、プレス成形によれば、金型と接触する金属板表層で平滑化が生じていることが確認できる。
【０１００】
これに対し、図８（ｂ）、図９（ｂ）に示すように、液圧バルジ加工で得られた成形品は、液圧が付与される裏面において、特異に白色がかった領域は認められない。このため、液圧バルジ加工によれば、液圧が付与される鋼板表層で平滑化が生じていないことが確認できる。
【０１０１】
また、上記の基礎試験に先立ち、素材金属板の断面プロファイルを接触式表面粗さ計によって測定した。そして、その素材金属板をプレス成形して得られたプレス成形品、および液圧バルジ加工して得られたバルジ成形品について、それぞれの裏面（プレス成形品の場合はパンチと接触する面、バルジ成形品の場合は液圧が付与される面）の断面プロファイルを接触式表面粗さ計により測定した。さらに、各々の測定結果から、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に準拠し、素材金属板、プレス成形品およびバルジ成形品それぞれの表面粗さとして算術平均粗さＲａを求めた。
【０１０２】
図１０は、基礎試験の結果として素材金属板、プレス成形品およびバルジ成形品の裏面の断面プロファイルの一例を示す図であり、同図（ａ）は素材金属板の場合を、同図（ｂ）はプレス成形品の場合を、同図（ｃ）はバルジ成形品の場合をそれぞれ示す。図１１は、その素材金属板、プレス成形品およびバルジ成形品の裏面の表面粗さをまとめた図である。なお、図１１に示す表面粗さＲａは、各対象材について、張り出し部の頂部から約２０ｍｍの位置において周方向に４箇所、半径方向に４箇所の合計８箇所でプロファイル測定を行い、その結果から求めた表面粗さＲａの平均値である。
【０１０３】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、プレス成形品の場合、素材金属板と比較し、表層の凹凸のうちの凸部が削られて平滑化されていることがわかる。これに対し、図１０（ａ）、（ｃ）に示すように、バルジ成形品の場合は、表層の凹凸が素材金属板と同等でほとんど変わらないことがわかる。
【０１０４】
また、図１１に示すように、表面粗さＲａは、素材金属板の場合に０．９μｍ程度である。ところが、プレス成形品の場合は素材金属板よりも著しく小さい０．５μｍ程度であり、０．７μｍをはるかに下回る。バルジ成形品の表面粗さＲａは、素材金属板よりも僅かに小さい０．８μｍ程度であり、０．７μｍを超える。
【０１０５】
これらの試験結果より、熱延鋼板からホイールディスクを成形するのに液圧バルジ加工を活用すれば、表裏面のうちの裏面は平滑化されずに素材金属板の表面粗さが維持される。具体的には、裏面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．７μｍ以上に確保されることから疲労特性の向上が期待できる。すなわち、本発明の成形品の製造方法は、前工程で液圧バルジ加工を活用することから、後工程で、膨出成形された素材金属板として、液圧バルジ加工で液圧を付与された面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．７μｍ以上である素材金属板を用いることができる。このため、本発明の成形品の製造方法は、プレス成形のみで素材金属板からホイールディスクを得る場合と比べ、疲労強度を向上させることができる。
【０１０６】
［成形品をハット型とする場合の実施態様］
本発明の成形品の製造方法は、成形品をハット型の成形品とすることができる。このハット型の成形品は、前記図２に示すように、ウェブ部、縦壁部およびフランジ部を有する。
【０１０７】
ハット型の成形品の場合、前工程で素材金属板を液圧バルジ加工用金型で挟持する際に素材金属板の一部を折り曲げた後でその折り曲げ部の周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化することにより、少なくとも、フランジ部と縦壁部とを繋ぐ稜線部で板厚を増加させる。このように稜線部で板厚を増加させるのは、プレス成形や絞り成形によって素材金属板からハット型の成形品を得る場合に稜線部で減肉し易いことによる。板厚を増加させる部位は、稜線部に限らず、後述するように他の部分を含んでもよい。
【０１０８】
ハット型の成形品の場合も、液圧バルジ加工用金型に挟持された素材金属板に液圧をかけ、液圧バルジ加工用金型のキャビティー部内に素材金属板を膨出成形することにより、当該部位の板厚を減少させる。この板厚を減少させる部位は、ハット型の成形品の用途に応じて適宜設定すればよい。
【０１０９】
図１２は、ハット型の成形品において、稜線部の板厚を増加させるとともにウェブ部の板厚を減少させる場合の前工程の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）はパッドが接触した状態、同図（ｂ）は素材金属板の一部を折り曲げた状態、同図（ｃ）は素材金属板を挟持した状態、同図（ｄ）は膨出成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図は、前記図２に示す対称なハット型の成形品を対象とすることから、幅方向の左半分を省略した。
【０１１０】
同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、１枚の素材金属板７０とを示す。その液圧バルジ加工用金型３０は、一対の上型５０と下型４０とで構成される。下型４０には、凹状のキャビティー部４１が上型５０と素材金属板を介して当接する先端面に設けられる。このキャビティー部４１は、ウェブ部となる部位に設けられ、同図に示す下型では幅方向の中央に設けられる。一方、上型５０には、流体を注入するための注入孔（図示なし）が設けられる。
【０１１１】
また、上型５０の平面状の先端面は、素材金属板を介して下型４０と当接し、その一部が平坦部として機能する。一方、下型４０には、素材金属板を挟持した状態でその素材金属板を介して上型５０と当接する平坦部が設けられる。より具体的には、キャビティー部４１の外側から後述の上型側パッド３２に当接する部位までが平坦部として機能する。
【０１１２】
上型の平坦部には、上型側パッド３２が設けられ、その上型側パッド３２はパッド用加圧機構（例えばばねやゴム、ガスシリンダ、油圧シリンダ等）３３を介して上型５０に装着される。このように装着された上型側パッド３２は上下方向にスライド可能である。一方、下型の平坦部には、下型側パッド３１が設けられ、その下型側パッド３１はパッド用加圧機構３３を介して下型４０に装着される。このように装着された下型側パッド３１は、上下方向にスライド可能である。上型側パッド３２は稜線部となる部位の外側に設けられ、下型側パッド３１は稜線部となる部位の内側に設けられる。
【０１１３】
図１３は、ハット型の成形品において、ウェブ部および稜線部の板厚を増加させるとともに縦壁部の板厚を減少させる場合の前工程の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）はパッドが接触した状態、同図（ｂ）は素材金属板の一部を折り曲げた状態、同図（ｃ）は素材金属板を挟持した状態、同図（ｄ）は膨出成形終了時の状態をそれぞれ示す。同図は、前記図２に示す対称なハット型の成形品を対象とすることから、幅方向の左半分を省略した。
【０１１４】
同図には、液圧バルジ加工用金型３０と、１枚の素材金属板７０とを示す。同図に示す液圧バルジ加工用金型３０は、前記図１２に示す液圧バルジ加工用金型と基本構成を同じとし、キャビティー部４１、上型側パッド３２および下型側パッド（３１ａおよび３１ｂ）の配置を変更したものである。キャビティー部４１は、縦壁部となる部位に設けられ、同図に示す下型では後述の第２下型側パッド３１ｂの外側に設けられる。また、上型側パッド３２は稜線部となる部位の内側に設けられる。さらに、下型側パッド（３１ａ、３１ｂ）は、幅方向の中央に第１下型側パッド３１ａが設けられ、稜線部となる部位の外側に第２下型側パッド３１ｂが設けられる。
【０１１５】
ハット型の成形品の場合も、後工程で膨出成形された素材金属板を所望の形状に成形するが、その成形は、種々の成形法を用いて行うことができ、例えばプレス成形や液圧バルジ加工による膨出成形によって行うことができる。
【０１１６】
図１４は、ハット型の成形品において、後工程のプレス成形の加工フロー例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は素材金属板を配置した状態、同図（ｂ）はウェブ部等を成形した状態をそれぞれ示す。同図には、プレス加工用金型６０と、前工程で膨出成形された素材金属板７０とを示す。同図に示す素材金属板７０は、前記図１２に示す液圧バルジ加工用金型を用いて膨出成形された素材金属板である。同図は、前記図２に示す対称なハット型の成形品を対象とすることから、幅方向の左半分を省略した。
【０１１７】
同図に示すプレス加工用金型６０は、下型である第１金型６１と、上型である第２金型６４とを備える。第１金型６１と第２金型６４とは、プレス機に装着され、プレス方向に相対移動可能に設けられる。
【０１１８】
第１金型６１は、素材金属板と当接し、具体的には、素材金属板の表面のうちで膨出成形時にキャビティー部に押し当てられた側の面と当接する。その第１金型６１は、ダイとして機能し、ハット型の成形品のウェブ部、縦壁部およびフランジ部に対応する形状を有する。一方、第２金型６４は、素材金属板と当接し、具体的には、第１金型が当接する面と反対側の面と当接する。その第２金型６４は、パンチとして機能し、ハット型の成形品のウェブ部、縦壁部およびフランジ部に対応する形状を有する。
【０１１９】
以上にハット型の成形品を対象とする場合について、対称なハット型の成形品を例に説明したが、非対称の場合にも本発明の成形品の製造方法を適用できる。また、長手方向で断面形状が一定の場合に限らず、長手方向で断面形状が変化する場合にも本発明の成形品の製造方法を適用できる。さらに、長手方向に直線状に延びる場合に限らず、長手方向に湾曲する場合にも本発明の成形品の製造方法を適用できる。
【０１２０】
［本発明のホイールディスク］
本発明のホイールディスクは、前記図１に示すように、１枚の素材金属板を成形してなり、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する。本発明において「１枚の素材金属板を成形してなり」とは、成形品に溶接等による接合部がないことを意味する。このため、テーラードブランク工法により厚さの異なる金属板を溶接したものを素材として成形する場合は、「１枚の素材金属板を成形してなり」に該当しない。
【０１２１】
そして、本発明のホイールディスクは、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、ハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）とが、前記（１）式および前記（２）式の関係をいずれも満足する。これにより、Ｒ部およびハット部の板厚を確保しつつそれら以外の部分の板厚を減少させた状態となる。このため、本発明のホイールディスクは、疲労強度を確保しつつ軽量化した状態となる。
【０１２２】
前記（１）式でｔ１／ｔ３の下限を１．２とするのは、前述の特許文献２のようにプレス成形のみで板厚を増加させようとすると、しわや座屈が発生しやすく、ｔ１／ｔ３を１．２以上とするのが困難であることによる。軽量化の観点からｔ１／ｔ３の下限は１．４とするのが好ましい。一方、ｔ１／ｔ３が３．０を超えると、ハブ取付け部で割れが発生するおそれがあるので、ｔ１／ｔ３は３．０以下とするのが好ましい。
【０１２３】
前記（２）式でｔ２／ｔ３の下限を１．２とするのは、前述の特許文献２のようにプレス成形のみで板厚を増加させる場合にｔ２／ｔ３を１．２以上とするのが困難であることによる。軽量化の観点からｔ２／ｔ３の下限は１．４とするのが好ましい。一方、ｔ２／ｔ３が３．０を超えると、ハブ取付け部で割れが発生するおそれがあるので、ｔ２／ｔ３は３．０以下とするのが好ましい。
【０１２４】
本発明のホイールディスクは、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、外側湾曲部の板厚ｔ４（ｍｍ）とが、前記（３）式および前記（４）式の関係をいずれも満足するのが好ましい。
ｔ１／ｔ４≧１．１  ・・・（３）
ｔ２／ｔ４≧１．１  ・・・（４）
【０１２５】
本発明のホイールディスクは、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）と、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）と、フランジ部の板厚ｔ５（ｍｍ）とが、前記（５）式および前記（６）式の関係をいずれも満足するのが好ましい。
ｔ１／ｔ５≧１．１  ・・・（５）
ｔ２／ｔ５≧１．１  ・・・（６）
【０１２６】
ｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５の下限を１．１とするのは、前述の特許文献２のようにプレス成形のみで板厚を増加させようとすると、しわや座屈が発生しやすく、ｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５を１．１以上とするのが困難であることによる。軽量化の観点からｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５の下限は１．２とするのがより好ましい。一方、ｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５が２．５を超えると、ハブ取付け部で割れが発生するおそれがあるので、ｔ１／ｔ４およびｔ１／ｔ５は２．５以下とするのが好ましい。
【０１２７】
ｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５の下限を１．１とするのは、前述の特許文献２のようにプレス成形のみで板厚を増加させる場合にｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５を１．１以上とするのが困難であることによる。軽量化の観点からｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５の下限は１．２とするのが好ましい。一方、ｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５が２．５を超えると、ハブ取付け部で割れが発生するおそれがあるので、ｔ２／ｔ４およびｔ２／ｔ５は２．５以下とするのが好ましい。
【０１２８】
本発明のホイールディスクにおいて、ハット部の板厚ｔ１、Ｒ部の板厚ｔ２、ハブ取付け部の板厚ｔ３、外側湾曲部の板厚ｔ４およびフランジ部の板厚ｔ５は、以下の手順による測定するものとする。
（１）超音波厚さ計を用い、ホイールディスクの中心から外側エッジまで１ｍｍ間隔で板厚を測定する。
（２）得られた板厚分布から、ハブ取付け部、Ｒ部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部に該当する測定値をそれぞれ抽出する。
（３）抽出したハブ取付け部、Ｒ部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部の測定値群について、それぞれ平均値を算出し、ハブ取付け部、Ｒ部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部の板厚とする。
【０１２９】
本発明のホイールディスクは、素材金属板として、例えば、板厚１．４〜８．０ｍｍ程度の熱延鋼板または冷延鋼板を使用できる。軽量化の観点から、高抗張力鋼板等を使用することもできる。
【０１３０】
［本発明の液圧バルジ加工用金型］
本発明の液圧バルジ加工用金型は、上型と下型とで対をなし、挟持された状態の素材金属板を膨出成形する液圧バルジ加工用金型である。この液圧バルジ加工用金型は、キャビティー部と、平坦部とが設けられ、上型側パッドと、下型側パッドとを備える。その構成例は、前記図５、１２および１３に示す液圧バルジ加工用金型である。このような本発明の液圧バルジ加工用金型は、本発明の成形品の製造方法に関する説明で述べた好ましい態様を採用できる。その使用方法は、本発明の成形品の製造方法に関する説明で述べた通りである。
【実施例】
【０１３１】
［ホイールディスク］
本発明の効果を検証するため、本発明の成形品の製造方法によってホイールディスクを得て、そのホイールディスクの板厚分布を調査する試験を行った。
【０１３２】
本発明例１では、ＦＥＭ解析を行った。その解析の前工程では、前記図５を用いて説明した加工フローに沿い、液圧バルジ加工用金型３０を用いて素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化し、その後、膨出成形した。その際、素材金属板は、板厚が２．３ｍｍの４４０ＭＰａ級汎用熱延鋼板（ＳＰＨ４４０）とした。上型および下型の中心の第１キャビティー部の深さは最も深い部分で約１７．５ｍｍとし、外側の第２キャビティー部の深さは最も深い部分で約１１ｍｍとした。また、上型側パッドおよび下型側パッドの突き出し量は、いずれも１０ｍｍとした。
【０１３３】
後工程では、前記図６を用いて説明した加工フローに沿い、プレス加工用金型６０を用いて膨出成形済みの素材金属板をプレス成形した。その際、同図（ａ）の第２金型側パッドが接触した状態から同図（ｂ）は素材金属板を反らせた状態までにおける第１金型６１と第２金型６４との相対移動量は、約３０ｍｍとした。すなわち、第２金型側パッド６５によって素材金属板７０の中心の膨出部を約３０ｍｍ押し込むことにより、素材金属板７０を反らせた。
【０１３４】
比較例１として、プレス成形のみで素材金属板からホイールディスクを得る試験を行った。その際、素材金属板およびホイールディスクの形状は、本発明例１と同じ条件とした。また、プレス成形では、複数のステップに分けて各部位を順に成形することにより、Ｒ部およびハット部の板厚減少の抑制を図った。
【０１３５】
本発明例１では、膨出成形済みの素材金属板における中心からの半径方向の距離と板厚との関係を調査した。その結果、前工程によって第１キャビティー部および第２キャビティー部に膨出した部位で板厚が減少していることが確認できた。また、パッドにより折り曲げて平坦化した部位で板厚が増加していることが確認できた。より具体的には、前記図５に示す、第１下型側パッド３１ａと上型側パッド３２との間の部位、および、上型側パッド３２と第２下型側パッド３１ｂとの間の部位で板厚が増加していることが確認できた。
【０１３６】
図１５は、試験により得られたホイールディスクの板厚分布を示す図であり、同図（ａ）は中心からの半径方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係、同図（ｂ）は中心からの半径方向の距離（ｍｍ）と板厚変化率（％）との関係をそれぞれ示す。ここで、中心から半径方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係は、成形品の形状を示す。また、板厚変化率ｒ（％）は、素材金属板の板厚ｔｂ（ｍｍ）を基準として下記（７）式により算出した。下記（３）式において、ｔは成形品（ホイールディスク）の板厚（ｍｍ）である。
ｒ＝（ｔ−ｔｂ）／ｔｂ×１００  ・・・（７）
【０１３７】
同図より、比較例１では、Ｒ部およびハット部の板厚減少の抑制を図り、Ｒ部およびハット部の板厚変化率は約０〜−３％となった。一方、ハブ取付け部、内側湾曲部、外側湾曲部およびフランジ部の板厚変化率は−５％より大きくなった。
【０１３８】
比較例１の試験結果から、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）とハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）との比ｔ１／ｔ３を算出したところ、ｔ１／ｔ３＝１．０５となった。また、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）とハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）との比ｔ２／ｔ３を算出したところ、ｔ２／ｔ３＝１．０２となった。さらに、ｔ１／ｔ４＝１．０、ｔ２／ｔ４＝０．９７、ｔ１／ｔ５＝０．９６、ｔ２／ｔ５＝０．９３となった。ここで、ｔ４は、外側湾曲部の板厚（ｍｍ）であり、ｔ５は、フランジ部の板厚（ｍｍ）である。
【０１３９】
同図より、本発明例１では、Ｒ部およびハット部で板厚変化率が正の値となり、板厚が増加していることが確認できた。一方、ハブ取付け部、内側湾曲部、外側湾曲部およびフランジ部の大部分で板厚変化率が−５％以下となり、板厚が減少していることが確認できた。
【０１４０】
本発明例１の試験結果から、ハット部の板厚ｔ１（ｍｍ）とハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）との比ｔ１／ｔ３を算出したところ、ｔ１／ｔ３＝１．７となった。また、Ｒ部の板厚ｔ２（ｍｍ）とハブ取付け部の板厚ｔ３（ｍｍ）との比ｔ２／ｔ３を算出したところ、ｔ２／ｔ３＝１．５となった。したがって、本発明の成形品の製造方法によって前記（１）式および（２）式を満たすホイールディスクが得られることが確認できた。なお、本発明例１では、ｔ１／ｔ４＝１．３、ｔ２／ｔ４＝１．２、ｔ１／ｔ５＝１．３、ｔ２／ｔ５＝１．２となった。
【０１４１】
［ハット型の成形品］
本発明の効果を検証するため、本発明の成形品の製造方法によってハット型の成形品を得て、その成形品の板厚分布を調査する試験を行った。
【０１４２】
本発明例２では、ＦＥＭ解析を行った。その解析の前工程では、前記図１２を用いて説明した加工フローに沿い、液圧バルジ加工用金型３０を用いて素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化し、その後、膨出成形した。すなわち、ウェブ部の板厚を減少させるとともに稜線部の板厚を増加させた。その際、素材金属板は、板厚が１．６ｍｍの５９０ＭＰａ級汎用冷延鋼板（ＳＰＣ５９０）とした。下型の中央のキャビティー部の深さは最も深い部分で約４０ｍｍとした。また、上型側パッドおよび下型側パッドの突き出し量は、いずれも１０ｍｍとした。
【０１４３】
後工程では、前記図１４に示す加工フローに沿い、プレス加工用金型６０を用いて膨出成形済みの素材金属板をプレス成形した。
【０１４４】
本発明例３では、前工程で前記図１３を用いて説明した加工フローに沿い、液圧バルジ加工用金型３０を用いて素材金属板の一部を折り曲げた後で周辺部を拘束しつつ折り曲げ部を平坦化し、その後、膨出成形した。すなわち、縦壁部の板厚を減少させるとともにウェブ部および稜線部の板厚を増加させた。その際、下型のキャビティー部の深さは最も深い部分で約４０ｍｍとした。また、上型側パッドおよび下型側パッドの突き出し量は、いずれも１０ｍｍとした。後工程では、前記図１４に示す加工フローと同様に、プレス加工用金型６０を用いて膨出成形済みの素材金属板をプレス成形した。これら以外の試験条件は、本発明例２と同じ条件とした。
【０１４５】
比較例２では、前記図１４に示すプレス加工用金型を用い、プレス成形のみで素材金属板からハット型の成形品を得た。
【０１４６】
図１６は、本発明例２により得られたハット型の成形品の板厚分布を示す図であり、同図（ａ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係、同図（ｂ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と板厚変化率（％）との関係を示す。ここで、中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係は、成形品の形状を示す。また、板厚変化率ｒ（％）は、素材金属板の板厚ｔｂ（ｍｍ）を基準として前記（３）式により算出した。また、同図（ｂ）には、比較例２の板厚変化率を併せて示す。
【０１４７】
同図より、比較例２では、素材金属板の稜線部で板厚変化率が負の値となり、板厚が減少していることが確認できた。一方、本発明例２では、稜線部の板厚変化率が正の値となり、板厚が増加していることが確認できた。また、本発明例２では、ウェブ部の板厚変化率が負の値となり、板厚が減少していることが確認できた。
【０１４８】
図１７は、本発明例３により得られたハット型の成形品の板厚分布を示す図であり、同図（ａ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係、同図（ｂ）は中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と板厚変化率（％）との関係を示す。ここで、中央からの幅方向の距離（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との関係は、成形品の形状を示す。また、板厚変化率ｒ（％）は、素材金属板の板厚ｔｂ（ｍｍ）を基準として前記（３）式により算出した。また、同図（ｂ）には、比較例２の板厚変化率を併せて示す。
【０１４９】
同図より、本発明例３では、ウェブ部および稜線部の板厚変化率が正の値となり、板厚が増加していることが確認できた。また、本発明例３では、縦壁部の板厚変化率が負の値となり、板厚が減少していることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明の成形品の製造方法および液圧バルジ加工用金型は、得られる成形品を効率よく所望の板厚分布にできる。本発明の本発明の自動車ホイール用ディスクは、上述の本発明の成形品の製造方法および液圧バルジ加工用金型により得ることができ、疲労強度を確保しつつ軽量化した状態となる。したがって、本発明は、自動車ホイール用ディスクの製造分野において、有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１０：ホイールディスク（成形品）、  １１：ハブ取付け部、  １１ａ：ハブ穴、
１１ｂ：ナット座、  １１ｃ：ボルト穴、  １２：Ｒ部、  １３：内側湾曲部、
１４：ハット部、  １４ａ：ハット部の頂点  １５：外側湾曲部、
１６：フランジ部、  ２０：ハット型の成形品、  ２１：ウェブ部、  ２２：縦壁部、
２３：フランジ部、  ２４：稜線部、  ３０：液圧バルジ加工用金型、
３１：下型側パッド、  ３１ａ：第１下型側パッド、  ３１ｂ：第２下型側パッド、
３２：上型側パッド、  ３３：パッド用加圧機構、
３５：外周ホルダー、  ３６：ホルダー用加圧機構、  ３７：圧縮用パッド、
４０：下型、  ４１：下型のキャビティー部、  ４１ａ：下型の第１キャビティー部、
４１ｂ：下型の第２キャビティー部、  ４２：注入孔、  ４３：シール材、
５０：上型、  ５１：上型のキャビティー部、  ５１ａ：上型の第１キャビティー部、
５１ｂ：上型の第２キャビティー部、  ６０：プレス加工用金型、  ６１：第１金型、
６２：第１金型側パッド、  ６３：第１金型側パッド用加圧機構、  ６４：第２金型、
６５：第２金型側パッド、  ６６：第２金型側パッド用加圧機構、
７０：素材金属板、  ７０ａ：注入透過孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図８】
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【図９】
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