(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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央に向かって傾斜した凹部を有する中間材を得る予備成形工程と、
上記中間材の凹部底壁を円盤形状に成形することにより、ハブ取付部を得る本成形工程と、
を備え、
上記中間材の凹部底壁が、当該凹部の周壁に連なるとともに中央に向かって深くなるような略円錐形状をなす領域を有することを特徴とする車両ホイールディスクの成形方法。
【請求項２】
上記中間材の凹部底壁が、中間材の中心軸線と直交する平面に対して５〜４５°の角度をなしていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイールディスクの成形方法。
【請求項３】
予備成形工程が第１工程と第２工程を備え、
上記第１工程での絞り成形により初期凹部が成形され、この初期凹部が略円錐形状をなす領域を有する底壁と、周壁とを備え、アール部予定領域が上記周壁において上記周壁と底壁の境から外れて位置しており、
上記第２工程での絞り成形により、上記初期凹部が拡径されて上記中間材の凹部が得られ、この凹部の周壁と底壁との境に、上記アール部予定領域が位置しており、
本成形工程では、上記底壁が円盤形状に成形される際に、上記アール部予定領域が曲げられて、上記周壁と底壁の境に位置するアール部となることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ホイールディスクの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２ピースタイプの車両用ホイールにおけるホイールディスクの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、平板状の基材からホイールディスク１０とホイールリム２０を成形し、これを溶接してなる２ピースタイプの車両用ホイールは、特にスチール製のホイールにおいて周知である。
【０００３】
上記ホイールディスク１０は、円盤形状のハブ取付部１１と、このハブ取付部１１の外周に連なり断面がほぼ山形をなす円環状のハット部１２と、このハット部１２の外周に連なる円環状の意匠部１３と、この意匠部１３の外周に連なる円筒形状のリム取付部１４とを有している。
【０００４】
上記ハット部１２において、ハブ取付部１１の外周に隣接した環状部位は断面が湾曲しており、以下の説明ではアール部１５と称する。図１（Ｂ）ではこのアール部１５を斜線で示す。
【０００５】
上記ハブ取付部１１の中央にはハブ穴１１ａが形成され、ハブ穴１１ａを囲むようにして、複数のボルト穴１１ｂが等間隔に形成され、ボルト穴１１ｂ間には凸部からなる変形部１１ｃが形成されている。また、意匠部１３には飾り穴１３ａが形成されている。
【０００６】
上記ホイールディスク１０のリム取付部１４を、ホイールリム２０のドロップ部２１の内周に嵌めて溶接することにより、ホイールが完成する。
【０００７】
上記ハブ取付部１１は車両のハブに固定される。上記アール部１５は、このハブの外周縁に隣接しているため、大きな負荷が加わる。それ故、アール部１５に亀裂が発生してホイールディスク１０の破壊の起点とならないように、十分な疲労強度を持たせるべく、アール部１５の肉厚を設定している。
【０００８】
上記ホイールディスク１０は、特許文献１の図８に示すように、予備成形工程と本成形工程からなるプレス成形工程によって成形される。予備成形工程では、平板形状の基材を絞り成形して、円形の凹部を有する中間材を得る。この中間材の凹部底壁は、凹部の中心軸線に対して直交した円盤形状をなしている。
【０００９】
本成形工程では、中間材を成形して、ハブ取付部１１，ハット部１２，意匠部１３，リム取付部１４を得る。この本成形工程において、中間材の円盤形状の凹部底壁がそのままハブ取付部１１となる。
【００１０】
上記予備成形工程において凹部を絞り成形する際に、ハブ取付部１１とアール部１５がほぼ完成されるが、アール部１５では、凹部周壁の下縁部に位置するため、大きな曲げ歪みを伴ないながら引張り荷重を受けることになり、基材肉厚に対して１０％程度減肉される。これに対して、ハブ取付部１１は曲げ歪みを伴なわないので、殆ど減肉されない。
【００１１】
上記成形方法では、十分な強度を持たせるために十分な肉厚を要求されるアール部１５が、大きく減肉されるため、このアール部１５の肉厚を基準にして基材肉厚を設定すると、ホイールディスクにおいて、要求される強度に対応する肉厚よりも大きい肉厚を有する部位が広く存在することになり、軽量化を推進する上で阻害要因となっていた。
【００１２】
そこで、特許文献１の図３〜図７に示す成形方法が開発されている。この成形方法でも上述した方法と同様に、予備成形工程と本成形工程を備えている。予備成形工程で得られる中間材は、上述方法と同様に、円形の凹部とこの凹部から広がる鍔部を有しており、凹部の底壁は凹部の中心軸線と直交して円盤形状をなしている。ただし、凹部底壁の径は最終的に得られるハブ取付部の径より大きい。また、凹部周壁と鍔部との境に位置する環状屈曲部の高さ（凹部底壁からの高さ）は、最終的に得られるハット部頂上のハブ取付部からの高さより高くなっている。
【００１３】
上記本成形工程では、上記中間材の凹部底壁の周縁部が下型の型面に当たった状態で、上記環状屈曲部を上型で押すことにより、ハット部の内側の山腹部を介して底壁周縁部近傍に圧縮荷重を付与する。この本成形工程によりハブ取付部とこのハブ取付部の外周に隣接したアール部が得られるが、このアール部は曲げ歪みを伴ないながら圧縮荷重を受けるので、増肉される。そのため、アール部の強度を低下させることなくホイールディスクの軽量化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００４−７４２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献１の図３〜図７に示す成形方法では、ハット部の内側の山腹部を介してアール部に圧縮荷重を付与するので、ハット部の内側の山腹部に皺が生じ易い。このハット部は外部から観察し易いので、皺があると外観を損なうことになる。
【００１５】
また、中間材の底壁周縁部は、成形後にアール部ないしはアール部近傍領域となるが、その意匠面が本成形工程において金型と強接触することにより傷つくこともある。
さらに、ハット部の形状によっては十分な圧縮荷重を付与できず、増肉が困難な場合もある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、車両用ホイールディスクの成形方法において、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央に向かって傾斜した凹部を有する中間材を得る予備成形工程と、上記中間材の凹部底壁を円盤形状に成形することにより、ハブ取付部を得る本成形工程と、を備えたことを要旨とする。
【００１７】
本発明方法によれば、アール部を増肉することにより強度を十分に確保できるので、基材を薄くすることができ、ひいてはホイールディスクの軽量化を図ることができる。ここでアール部の増肉とは、基材肉厚に比べて増肉する場合のみならず、基材肉厚より薄くても従来の一般的な方法に比べて増肉する場合をも含む。
【００１８】
さらに本発明方法によれば、圧縮荷重は凹部底壁を介してアール部に付与するので、ハット部には圧縮荷重が付与されないか軽微であるため、ハット部に皺が発生するのを防止できる。
本成形工程において、アール部およびアール部近傍領域の意匠面が金型と強接触することがないので、この意匠面が傷つくのを防止できる。
アール部を増肉するためにハット部形状が制約を受けることがないため、多様なハット部形状を採用可能である。
【００１９】
好ましくは、上記中間材の凹部底壁が中央に向かって深くなるように傾斜する。これによれば、アール部の湾曲が比較的緩やかとなり、この予備成形工程におけるアール部の減肉を抑制できる。
【００２０】
好ましくは、上記中間材の凹部底壁が略円錐形状をなす。これによれば、本成形工程において、アール部に凹部底壁を介して圧縮荷重を集中的に付与でき、増肉効果を高めることができる。
【００２１】
好ましくは、上記中間材の凹部底壁が、中間材の中心軸線と直交する平面に対して５〜４５°の角度をなしている。５°未満だと増肉効果が弱くなり、４５°を超えると成形が困難になるからである。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明では、外観を損ねることなくアール部の増肉が可能となり、ホイールディスクの軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態をなすホイールディスクのプレス成形方法について図２を参照しながら説明する。本実施形態で最終的に得られるホイールディスク１０は図２（Ｆ）に示されるが、既に図１を参照して説明した通りであるので、各部位の説明を省略する。
【００２４】
本実施形態の成形方法は、第１〜第５工程および穴明け等の補助工程を含む。ここで第１，第２工程を予備成形工程と称し、第３〜第５工程を本成形工程と称す。
【００２５】
図２（Ａ）に示すように、平板形状の基材１を用意する。この基材１は、正方形のスチール板材の四隅を円形にカットすることにより得られる。
【００２６】
図２（Ｂ）に示すように、第１工程では、基材１を絞り成形することにより、凹部２を形成する。この凹部２の平面形状は円形をなしており、底壁２ａと周壁２ｂとを有している。凹部２の外側は平板形状の鍔部３として残される。底壁２ａは円錐形状をなしており、中心軸線に向かって徐々に深くなっている。
【００２７】
図２（Ｃ）に示すように、第２工程では、さらに絞り成形することにより、凹部２を広げる。すなわち、凹部２の開口径をｄ１からｄ１’にし、円錐形状をなす底壁２ａの径をｄ２からｄ２’へと広げる。これにより、中間材４を得る。
【００２８】
上記中間材４において、凹部２の中心軸線１００と直交する平面に対する底壁２ａの傾斜角度Θは、好ましくは５〜４５°である。なお、本実施形態では、底壁２ａの傾斜角度Θは第１工程と第２工程で等しいが、第１工程では比較的小さくし、第２工程で増大させるように成形してもよい。
【００２９】
図２（Ｄ）に示すように、第３工程では、上記中間材４をプレス成形してハブ取付部１１と、ハット部１２を得る。ハブ取付部１１は、上記中間材４における円錐形状の底壁２ａを円盤形状に成形することにより得られる。ハット部１２は中間材４における周壁２ｂと鍔部３の内周部を成形することにより得られる。
図示しないが、第３工程と第４工程の間に、穴明け工程を実行し、ハブ穴，ボルト穴，飾り穴を形成する。
【００３０】
図２（Ｅ）に示すように、第４工程では、残された鍔部３の内周部をプレス成形することにより意匠部１３を得る。
図２（Ｆ）に示すように、第５工程では、鍔部３の外周部を成形してリム取付部１４を得る。
最後に、ハブ穴１１ａの周縁部に短い円筒形状のフランジ部を形成するとともに，ボルト穴の周縁部にナット座を成形する。
【００３１】
次に、第１〜第５工程における肉厚の変化について、特にアール部１５を中心にして説明する。なお、図２においては肉厚を誇張して記載しているが、肉厚の変化は示していない。
【００３２】
図２（Ｂ）に示す第１工程での絞り成形により、凹部２では全ての領域で減肉する。すなわち、凹部２は周壁２ｂおよびその近傍領域のみならず、底壁２ａでも円錐形状成形による引張荷重を受けるため、減肉が生じる。
【００３３】
上記第１工程において、アール部予定領域１５’（中間材４においてアール部１５が形成されるべき領域）の曲げ歪みは、最小限に抑制される。その理由として、底壁２ａが円錐形状に成形され、成形に伴なう減肉を負担すること、底壁２ａの円錐形状が中心軸線に向かって深くなるため、底壁２ａの外周での曲げ角度が緩やかになり曲げ歪みが抑制されること、アール部予定領域１５’が、曲げ歪みが比較的大きい底壁２ａと周壁２ｂの境部から外れていること、等がある。
【００３４】
図２（Ｃ）に示す第２工程でも、凹部２の広がりに伴い、アール部予定領域１５’に曲げ歪みが生じるが、底壁２ａが成形に伴なう減肉を負担すること、およびこのアール部予定領域１５’が第１工程でも曲げられていて第２工程での曲げ歪みが小さいことにより、アール予定領域１５’の減肉を最小限にすることができる。この第２工程により、アール部予定領域１５’が円錐形状の底壁２ａ（すなわち、ハブ取付部予定領域）に隣接することになる。結果として中間材４のアール部予定領域１５’は基材１の肉厚に対して数％の減肉に留まる。この減肉は底壁２ａの減肉よりも小さい。
【００３５】
図２（Ｄ）に示す第３工程では、底壁２ａが下型に当たり円錐形状から円盤形状に成形される際に、底壁２ａの広がりが周壁２ｂにより規制される。これにより、底壁２ａを介してアール予定領域１５’に圧縮荷重が付与されることになる。アール予定領域１５’では他の領域に比べて大きな曲げ歪みが生じた状態で圧縮荷重を受けるため、増肉が集中する。その結果、成形されたアール部１５は、基材１に比べて１０％程度増肉される。これに対して、第３工程で底壁２ａからハブ取付部１１を成形する過程では、ハブ取付部１１の増肉は殆どないか、僅かしかない。ハブ取付部１１はアール部１５に比べて要求される疲労強度のレベルが低いので、薄肉になっても支障はない。
【００３６】
上記第３工程では、ハット部１２も同時成形される。本実施形態では、このハット部１２の成形は、アール部１５の曲げ歪みを増大させるように働くため、この点からも増肉効果が得られる。なお、ハット部１２の成形の際、ハット部１２の頂上付近では円周方向に圧縮ひずみを受けるので、基本的には増肉する挙動を示すが、ハット形状により、減肉するケースも稀にある。
【００３７】
上記のように、他の領域よりも高い疲労強度を要求されているアール部１５を増肉し、他の領域に比べて厚くすることができる。そのため、基材１を薄くでき、ホイールディスク１０の軽量化を図ることができる。
【００３８】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。例えば、中間材の凹部底壁は、円錐形状に限らず、下方に向かって凸になるように（凹部が中心軸線に向かって深くなるように）湾曲していてもよい。この場合、周縁部から中央に向かって傾斜角度が緩やかになるのが好ましい。
また、中間材において、凹部底壁が中心軸線に向かって浅くなるように一回以上の変曲点を持って傾斜していてもよい。
さらに、図３に示すとおり、図２（Ｄ）に成形する際に成形しやすいように、凹部２の底壁２ａの中心部２ｃは傾斜角を０度とし平坦な形状としてもよい。
本実施形態では予備成形工程を第１，第２の工程で構成していたが、１回の工程で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】２ピース車両用ホイールを示すもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は正面図である。
【図２】本発明の車両用ホイールディスクの成形方法の一実施形態において、（Ａ）は基材を示し，（Ｂ）〜（Ｆ）は順に実行される第１〜第５成形工程を示す縦断面図である。
【図３】本発明の成形方法の第２実施形態における中間材の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  基材
２  凹部
２ａ  底壁
２ｂ  周壁
４  中間材
１０  ホイールディスク
１１  ハブ取付部
１２  ハット部
１３  意匠部
１４  リム取付部
１５  アール部
【図１】
0004738956.tif 000002
【図２】
0004738956.tif 000003
【図３】
0004738956.tif 000004