(57)【要約】【課題】加工工数を増大させることなく、ホイールディスクの強度を向上させる。【解決手段】ボルト穴１６の径や形状等に対応させて先端が略球面状に形成された一組の第１ポンチ３８ａおよび第２ポンチ３８ｂが空間４２に突出するように備えられた第２金型３６を用い、予備絞り成形によって断面が湾曲した形状に形成されるとともに、アルミ素材の厚さｔより若干薄肉化された１次成形品に圧縮成形と本絞り成形とを同時に行う。ボルト穴１６の外周縁１６ａは、圧縮成形による加工硬化作用によって強度が増加され、これと同時に、肩部１０ｂおよび縁部１０ｃは、本絞り成形によってさらに断面が湾曲した形状に形成されるとともに、アルミ素材の厚さｔと同じか若しくは若干厚肉の厚さｔ２に成形されることにより、その強度が増加される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のアルミ素材から種々の成形工法によって形成されるホイールディスクの製造方法であって、
前記板状のアルミ素材から前記ホイールディスクの肩部に対応する部位を第１金型により予備絞り成形して、断面が湾曲若しくは屈曲した形状に形成した１次成形品を得る工程と、
前記１次成形品における前記ホイールディスクの穴部に対応する部位を、第２金型を用いた圧縮成形によって薄肉化し、且つ該穴部の外周縁を前記アルミ素材と同じ厚さに規制して、しかも、前記肩部を本絞り成形して断面がさらに湾曲若しくは屈曲した形状に形成し、前記アルミ素材の厚さ以上の厚さに成形した２次成形品を得る工程と、
前記２次成形品における前記穴部に対応する部位に穴を形成する工程と、
からなることを特徴とするホイールディスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイールディスクの製造方法に関し、一層詳細には、絞り成形や圧縮成形等により形成されるホイールディスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車等のタイヤホイール（以下、単にホイールという。）は、板状の素材から円盤状に形成されたホイールディスク（ｗｈｅｅｌ　ｄｉｓｋ）と、円筒状に形成されたリム（ｒｉｍ）とを組み合わせ、溶接により接合した２ピースホイールが広く用いられている。最近に至り、軽量化の要求や意匠向上の観点から、アルミニウム製の２ピースホイールが注目されてきている。
【０００３】
一般に、アルミニウム製の２ピースホイールにおけるホイールディスクは、板状のアルミ素材、例えば、アルミ展伸材等を絞り成形等により加工した後、ハブ穴、ボルト穴および意匠向上を考慮しながら放熱性をも向上させる飾り穴が、打抜き加工あるいは切削加工によって形成される。この種のホイールディスクは、ホイールが使用される際に作用する負荷や、ホイールディスクの加工工程における負荷、特に打抜き加工あるいは切削加工による負荷を考慮しながら製造する必要がある。
【０００４】
例えば、図５および図６に示すように、ホイールディスク１のボルト穴２および飾り穴３の周縁部位の強度を向上させる製造方法が開発されている。
【０００５】
この製造方法では、先ず、厚さｔを有する板状のアルミ素材を、上下の絞り型（図示せず）によりホイールディスク１の基本形状（皿状の形状）に成形する。次いで、絞り成形されたホイールディスク１のボルト穴２および飾り穴３に対応する部位において、一組の上ポンチ４および下ポンチ５と、他の一組の上ポンチ６および下ポンチ７とによってそれぞれ圧縮成形を行う。この圧縮成形により、ボルト穴２および飾り穴３に対応する部位が薄肉化され、薄肉化された分の材料は塑性流動により各ポンチ４、６、７の外側に盛り上がり、厚肉部２ａ、３ａが形成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
これにより、各厚肉部２ａ、３ａは、アルミ素材の厚さｔよりも厚く形成されるとともに、加工硬化作用によってそれらの強度が向上して、その後の打抜き加工あるいは切削加工の負荷等によってボルト穴２および飾り穴３の周縁部位にクラック等が発生することを回避させるようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２９０１５６３号公報（段落［０００５］および［０００６］）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したホイールディスク１の製造方法では、絞り成形による加工と、打抜き加工あるいは切削加工との工程間に、各厚肉部２ａ、３ａを形成するための圧縮成形による加工工程が必要となり、ホイールディスク１の加工工数が増大している。
【０００９】
また、前述した絞り成形の場合、すなわち、概ね最終形状に形成された本絞り成形後のホイールディスク１では、アルミ素材が既に加工硬化されているために、圧縮成形による塑性流動によって各厚肉部２ａ、３ａよりさらに広い部位を厚肉にすることが困難であり、強度の向上を図ることができない。
【００１０】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、ホイールディスクの加工工数を増大させることがなく、強度を向上させることを可能とするホイールディスクの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るホイールディスクの製造方法は、板状のアルミ素材から種々の成形工法によって形成されるホイールディスクの製造方法であって、前記板状のアルミ素材から前記ホイールディスクの肩部に対応する部位を第１金型により予備絞り成形して、断面が湾曲若しくは屈曲した形状に形成した１次成形品を得る工程と、前記１次成形品における前記ホイールディスクの穴部に対応する部位を、第２金型を用いた圧縮成形によって薄肉化し、且つ該穴部の外周縁を前記アルミ素材と同じ厚さに規制して、しかも、前記肩部を本絞り成形して断面がさらに湾曲若しくは屈曲した形状に形成し、前記アルミ素材の厚さ以上の厚さに成形した２次成形品を得る工程と、前記２次成形品における前記穴部に対応する部位に穴を形成する工程と、からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るホイールディスクの製造方法によれば、第１金型により板状のアルミ素材を予備絞り成形して断面が湾曲若しくは屈曲した形状に形成した後、第２金型を用いて、１次成形品に圧縮成形と本絞り成形とを同時に行うようにしている。従って、圧縮成形によって薄肉化された穴部に対応する部位と、アルミ素材と同じ厚さに規制された該穴部の外周縁とは、加工硬化作用によってそれらの強度を増加させることができる。しかも、本絞り成形によって、１次成形品をさらに断面が湾曲若しくは屈曲した形状に形成するとともに、アルミ素材の厚さ以上の厚さに成形した肩部は、圧縮成形によって薄肉化された分の材料による塑性流動作用によって強度を増加させることができ、且つ加工硬化作用によってその強度をさらに増加させることができる。その結果、ホイールディスクの加工工程、すなわち、加工工数を増大させることなく、ホイールディスクの強度を向上させることができる。
【００１３】
しかも、前記穴部の外周縁は、厚肉に形成されなくとも加工硬化作用によって強度が増加されるので、その後の打抜き加工あるいは切削加工の負荷等によって該外周縁にクラック等が発生することを回避させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るホイールディスクの製造方法について、この製造方法により製造されるホイールディスクとの関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係るホイールディスク１０が組み込まれるホイール１２の正面図であり、図２は、ホイール１２の横断面図である。
【００１６】
ホイールディスク１０は、円盤状に形成され、ハブを固定するためのハブ穴１４と、ハブ穴１４の外側に、ホイールディスク１０の円周方向に沿って等間隔に配置され、外周縁１６ａが形成された複数のボルト穴１６とを有する。このボルト穴１６には、ナットとの共働によりホイールディスク１０をハブに締結するためのハブボルトが挿通される。
【００１７】
また、ホイールディスク１０は、その周縁部１０ａの内側に、ホイールディスク１０の円周方向に沿って等間隔に配置され、外周縁１８ａが形成された複数の飾り穴１８を有する。この飾り穴１８は、ハブに隣接するブレーキドラムやブレーキディスクから発生する摩擦熱を放出するための機能も有する。なお、飾り穴１８は、意匠の観点から装飾性をも有し、本実施の形態では丸穴の形状としているが、これに限定されるものではなく、例えば、三角形や台形等の任意の形状とし、その大きさも任意の大きさとすることができる。
【００１８】
さらに、ホイールディスク１０は、ボルト穴１６が配置された部位と飾り穴１８が配置された部位との間に、断面が湾曲した形状に形成された肩部１０ｂを有する。この肩部１０ｂのボルト穴１６側の部位、すなわち、ボルト穴１６の外周縁１６ａの周りには、ボルト穴１６が配置された部位および飾り穴１８が配置された部位より厚肉の縁部１０ｃが形成される。
【００１９】
一方、ホイールディスク１０の周縁部１０ａに溶接等により接合された円筒状のリム２０は、その両周縁部が立設されたリムフランジ部２２と、前記リムフランジ部２２の内側にタイヤのビード部が嵌合されるビードシート部２４と、ビードシート部２４に形成された突起部２５と、ホイール１２の回転中心軸Ｐに向かって凹んだ形状を有するウエル部２６とを有する。このウエル部２６のホイールディスク１０側の側部には、エアバルブが装着されるエアバルブ穴２８が設けられる。
【００２０】
図２から容易に諒解されるように、ホイールディスク１０とリム２０とが組み合わされてホイール１２が構成される。
【００２１】
本実施の形態に係るホイールディスク１０が組み込まれるホイール１２は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、ホイールディスク１０の製造方法について、これを実施するための金型との関係において、その作用効果とともに図３および図４を参照しながら以下に説明する。なお、図１および図２に示すホイールディスク１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
先ず、第１の工程において、厚さｔを有する板状のアルミ素材、例えば、アルミ展伸材等に絞り成形を行い、１次成形品３０ａを得る。
【００２３】
この工程では、第１金型３２により、ホイールディスク１０の肩部１０ｂおよび縁部１０ｃに対応する部位が、僅かに断面が湾曲した形状に成形される（図３参照）。これを１次成形（予備絞り成形）という。この１次成形による加工では、１次成形品３０ａにおける縁部１０ｃが、アルミ素材の厚さｔと同じ厚さか、若しくは若干薄肉化した厚さｔ１になるようにしている。その際、縁部１０ｃが厚さｔ１に薄肉化される場合には、第１金型３２の後述する空間３４と、１次成形品３０ａとの間に若干の隙間３５が生じる。この場合、１次成形品３０ａは、成形による加工硬化作用が少ないので、前記アルミ素材とほぼ同じ強度を有している。
【００２４】
なお、第１金型３２は、所謂、固定側金型（下型）３２ａと可動側金型（上型）３２ｂとの組からなり、それらの略中央部に所望の形状が得られるように空間（キャビティ）３４が形成される。この空間３４に前記板状のアルミ素材を供給して１次成形品３０ａが成形される。
【００２５】
次に、第２の工程において、１次成形品３０ａに圧縮成形と絞り成形とを同時に行い、２次成形品３０ｂを得る。
【００２６】
この工程では、第２金型３６により、１次成形品３０ａにおけるホイールディスク１０のボルト穴１６に対応する部位が圧縮成形されることによって薄肉化される。これと同時に、ボルト穴１６の外周縁１６ａがアルミ素材の厚さｔになるように規制され、且つ縁部１０ｃがアルミ素材の厚さｔと同じか、若しくは厚さｔより若干厚肉の厚さｔ２になるように成形されるとともに、該肩部１０ｂがさらに断面が湾曲した形状に成形される（図４参照）。これを２次成形（圧縮成形および本絞り成形）という。
【００２７】
この成形加工により得られた２次成形品３０ｂにおいて、圧縮成形により薄肉化された前記ボルト穴１６に対応する部位とともに、アルミ素材と同じ厚さｔに規制されたボルト穴１６の外周縁１６ａは、アルミ素材のさらなる加工硬化作用によって強度が増加される。また、圧縮成形により薄肉化された分の材料は、塑性流動作用によって縁部１０ｃに流動される。この縁部１０ｃは、アルミ素材の厚さｔあるいは若干厚肉化した厚さｔ２に規制されながら成形されることによって強度が増加されるとともに、さらなる加工硬化作用によりその強度がより一層増加される。
【００２８】
なお、第２金型３６は、前記第１金型と同様に、固定側金型（下型）３６ａと可動側金型（上型）３６ｂとの組からなり、それらの略中央部に所望の形状が得られるように空間４２が形成されて構成される。さらに、第２金型３６には、ボルト穴１６の径や形状等に対応させて先端が略球面状に形成された一組の第１ポンチ３８ａおよび第２ポンチ３８ｂが、先端略球面状の部位が前記空間４２に突出するように備えられている。この空間４２に１次成形品３０ａを供給して２次成形品３０ｂが成形される。
【００２９】
ここで、本実施の形態では、前記各ポンチ３８ａおよび３８ｂによって、１次成形品３０ａにおけるホイールディスク１０のボルト穴１６に対応する部位を圧縮成形する場合を例示して説明したが、例えば、ボルト穴１６および飾り穴１８の両方、または飾り穴１８のみを圧縮成形するようにしても構わない。また、第１ポンチ３８ａに代替して、例えば、先端平面状の凸部が僅かに突出して形成されたダイス（図示せず）等を用いるようにしてもよい。さらに、前記各ポンチ３８ａおよび３８ｂは、先端が略球面状に形成された場合を例示して説明したが、ボルト穴１６の径や形状等、あるいは圧縮成形による圧縮の程度等を考慮して種々の形状に改変できることは勿論である。
【００３０】
また、本実施の形態では、ホイールディスク１０の肩部１０ｂおよび縁部１０ｃを断面が湾曲した形状に形成する場合を例示して説明したが、例えば、肩部１０ｂおよび縁部１０ｃを断面が屈曲した形状に形成してもよいことは勿論である。
【００３１】
続いて、第３の工程において、２次成形品３０ｂに、ハブ穴１４、ボルト穴１６および飾り穴１８が、プレス装置（図示せず）等による打抜き加工あるいは切削工具（図示せず）等による切削加工によって形成され、ホイールディスク１０が得られる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態に係るホイールディスク１０の製造方法によれば、厚さｔを有する板状のアルミ素材を１次成形した後、圧縮成形用の各ポンチ３８ａおよび３８ｂを備えた第２金型３６を用いて、１次成形品３０ａに圧縮成形と絞り成形とを同時に行うようにしている。従って、圧縮成形によって薄肉化されたボルト穴１６に対応する部位と、アルミ素材と同じ厚さｔに規制されたボルト穴１６の外周縁１６ａとは、さらなる加工硬化作用によってそれらの強度を増加させることができ、これと同時に、肩部１０ｂおよび縁部１０ｃは、本絞り成形によって１次成形品３０ａをさらに断面が湾曲した形状に形成されるとともに、アルミ素材の厚さｔと同じか若しくは厚さｔより若干厚肉の厚さｔ２に成形することで強度を増加させ、且つ加工硬化作用によってその強度をさらに増加させることができる。その結果、ホイールディスク１０の加工工程、すなわち、加工工数を増大させることなく、ホイールディスク１０の肩部１０ｂおよび縁部１０ｃ、さらにボルト穴１６の外周縁１６ａの強度を向上させることができる。
【００３３】
しかも、ボルト穴１６の外周縁１６ａは、厚肉に形成されなくとも加工硬化作用によって強度が増加されるので、その後の打抜き加工あるいは切削加工の負荷等によって該外周縁１６ａにクラック等が発生することを回避させることが可能となる。
【００３４】
さらに、ボルト穴１６の外周縁１６ａは、従来技術で示した厚肉部２ａのように盛り上がった形状に形成されないので、座面付きナットを用いてホイールディスク１０をハブに締結することが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３６】
すなわち、ホイールディスクの加工工数を増大させることなく、該ホイールディスクの強度を向上させることができる。
【００３７】
さらに、ホイールディスクの穴部の外周縁は、厚肉に形成されなくとも加工硬化作用によって強度が増加されるので、打抜き加工あるいは切削加工の負荷等によって該外周縁にクラック等が発生することを回避させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造方法により製造されるホイールディスクが組み込まれるホイールの正面図である。
【図２】図１に示すホイールの横断面図である。
【図３】図１に示すホイールディスクの製造方法における第１の工程を示す部分断面説明図である。
【図４】図１に示すホイールディスクの製造方法における第２の工程を示す部分断面説明図である。
【図５】従来技術に係るホイールディスクの製造方法における１工程を示す部分断面説明図である。
【図６】従来技術に係るホイールディスクの製造方法における他の工程を示す部分断面説明図である。
【符号の説明】
１０…ホイールディスク　　　　　　　１０ａ…周縁部
１０ｂ…肩部　　　　　　　　　　　　１０ｃ…縁部
１２…ホイール　　　　　　　　　　　１４…ハブ穴
１６…ボルト穴　　　　　　　　　　　１６ａ…外周縁
１８…飾り穴　　　　　　　　　　　　２０…リム
３０ａ…１次成形品　　　　　　　　　３０ｂ…２次成形品
３２…第１金型　　　　　　　　　　　３４、４２…空間
３６…第２金型　　　　　　　　　　　３８ａ…第１ポンチ
３８ｂ…第２ポンチ　　　　　　　　　ｔ、ｔ１、ｔ２…厚さ
【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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