(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールディスクとホイールリムがリムビードシート部で接合される自動車用ディスクホイールにおけるホイールディスクの加工において、該ホイールディスクの外径を規定し、かつホイールリムの内周と接合する外径接合部となる箇所に対し、まずプレス加工により肉厚方向に圧縮して、ホイールリムに嵌合する嵌合部を裏面側へ段状に形成するとともに、この段差を有する両面の間を凹状の曲面に形成し、次いで絞り加工により前記嵌合部を裏面側へ曲げ、次いで絞り加工された前記嵌合部を含む外径接合部を垂直方向に均す第１の据え込み加工を施し、次いで、前記外径接合部の寸法精度を上げるための第２の据え込み加工を施して最終形状寸法に成形することを特徴とする自動車用ホイールディスクの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ホイールディスクの加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用ディスクホイールにおいてホイールディスクは意匠面を形成する意味合いから、該意匠面を広く確保するため可及的にホイールリムフランジ側に近い箇所で接合するタイプ、即ち図６及び図７に示すように、ホイール１を構成するホイールリム（以下単にリムともいう）２のビードシート部２ａの内周にホイールディスク３（以下単にディスクともいう）の外径接合部３ａを嵌合させて接合するタイプ（ビード嵌合タイプ）がある。このように嵌合させるために、ホイールディスク３の外径接合部３ａは、一般に図８に示すように、テーパ面３ｅと、テーパ状の嵌合面３ｆで形成される。このような外径接合部３ａを加工する方法として、従来図９及び図１０に示すような加工方法が、特開平１１−５９１０１号公報（以下、従来技術と呼ぶ）に開示されている。この従来技術のホイールディスク３の外径接合部３ａの加工方法について図９及び図１０により説明する。
【０００３】
図９はその外径接合部３ａの加工順序を示す説明図、図１０は加工金型による加工状態を示す。なお、図９及び図１０は本発明の要部であるホイールディスク３の外径部の一部のみを断面で示している。
【０００４】
図９において（ａ）は外径接合部３ａのプレス加工形状を示し、この時絞り加工としごき加工を同時に行うことによって図６のホイールリム２との嵌合面３ｆを円滑なストレート形状に加工する。３ｂはディスクの意匠面（表側）、３ｃは裏面側を示す。
【０００５】
次に、前記の外径接合部３ａに据え込み加工を施して図９（ｂ）に示す最終形状に成形する。即ち、外径接合先端部３ｄのうちデザイン上の好ましさから形成するテーパ面３ｅと、リムビードシート部２ａへの嵌合のために必要なテーパ状の嵌合面３ｆと、図６のリムビードシート部２ａとのアーク溶接接合のため、ハブ取付面Ｘ（図６参照）からの距離Ｈまでにその長さを決めた最先端面３ｇの３ヶ所を据え込み加工により最終の形状・寸法にする。このような加工により図９（ｂ）に示す嵌合面３ｆ及び最先端面３ｇの切削加工工程の全廃を可能にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、切削加工工程を全廃するための手段として、プレス加工時に絞り加工としごき加工を同時に実施している。即ち図９（ａ）の形状を得るために、図１０（ａ）〜（ｃ）で示すようにフロートダイ１９と絞りパンチ２１によりディスクを形成するワークＷを矢印ｂ，ｃの方向に加圧し、絞りリング２０で矢印ａの方向に加圧して材料を絞りながらしごくため、特に図１０（ｃ）における絞りリング２０と絞りパンチ２１との位置関係からもわかるように、金型及び製品材料に大きな負荷がかかる。そのため、金型の摩耗も大きくなる。また、しごき加工を行う場合、例えば材質が５９０ＭＰａの高張力鋼板で板厚５ｍｍ、外径φ４５０のディスク材料に板厚比２０％のしごき加圧を実施すると、絞りリングに４９０ＭＰａ以上の引張応力が発生する。通常、内圧許容値は２００ＭＰａ以下で使用するので、しごき加工で安定して加工することは困難であった。
【０００７】
また、仮にしごき加工が可能としては、次の図９（ｂ）の据え込み加工工程において５ｍｍ以上の厚板の材料の場合、外径接合部３ａにおける張り出し部の精度の高い形状付けが困難となり、図１１に示す外径接合部３ａのようにリム２とディスク３の間に隙間ｄが生じ、意匠性が悪くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、切削工程が不要であることに加え、金型の摩耗の減少による型寿命の向上と加工精度の向上を図った自動車用ホイールディスクの加工方法を提供することを目的とすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、ホイールディスクとホイールリムがリムビードシート部で接合される自動車用ディスクホイールにおけるホイールディスクの加工において、該ホイールディスクの外径を規定し、かつホイールリムの内周と接合する外径接合部となる箇所に対し、まずプレス加工により肉厚方向に圧縮して、ホイールリムに嵌合する嵌合部を裏面側へ段状に形成するとともに、この段差を有する両面の間を凹状の曲面に形成し、次いで絞り加工により前記嵌合部を裏面側へ曲げ、次いで絞り加工された前記嵌合部を含む外径接合部を垂直方向に均す第１の据え込み加工を施し、次いで、前記外径接合部の寸法精度を上げるための第２の据え込み加工を施して最終形状寸法に成形することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、負荷の大きい据え込み加工工程の前に、ホイールディスクの外径接合部となる箇所に通常のプレス加工（圧縮加工）を施して概略形状を出しておくようにしたので、ホイールディスクの外径接合部におけるホイールリムとの接触面（嵌合面）を円滑なストレート形状に容易に加工することができる。
【００１１】
これによって、リムビードシート部への嵌合面を円滑に最終形状に近い形状に加工しうるので、その後の２度にわたる据え込み加工により目的の最終形状及び最終寸法に容易に成形加工することができる。そのため、従来採用していた材料及び金型への負荷の大きいしごき加工を実施しなくても、切削加工無しで無理なくホイールディスクの外径接合部の加工が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に図１乃至図７に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、図６に示すホイールディスク３の、各加工工程における外径接合部のみを示す部分断面図であり、図中の符号は図９で示したものと同じ意味で使用している。
【００１４】
先ず、板状の金属素材から図１（ａ）に示すように、プレス加工によって最終形状でホイールリムとの接触面となる嵌合面３ｆを予め円滑な面に加工するとともに、外径接合部３ａの最終形状を得る為に必要な概略の形状に形成する。すなわち、最終形状でのテーパ面３ｅとなる面３ｅ′の外周部分に嵌合部３ｈをディスク３の裏側３ｃへ段状に形成して面３ｅ′に対して段差を有する嵌合面３ｆを形成するとともに、これらの面３ｅ′と３ｆとの間に曲面部３ｉを形成する。
【００１５】
図２（ａ）（ｂ）は、前記図１（ａ）の形状をプレス加工する加工内容の要部を拡大して示すもので、図２（ａ）はディスクを形成するためのワークＷ１の外周端部を絞り加工する直前の状態を示す。この状態では外径接合部３ａを形成する部分は平板状になっている。なお、図２（ａ）中に示されるワークＷ１の形状は、通常のプレス加工で容易に成形可能なため、その加工についての説明は省略する。
【００１６】
図２（ａ）の状態から絞りダイス４が矢印Ｃ１の方向に下降することにより、ワークＷ１は絞りダイス４とクッションプレート５との間で、矢印Ｂ，Ｃの作用力を受けて挟持される。
【００１７】
絞りダイス４が矢印Ｃ１の方向に更に下降すると、図２（ｂ）に示すように、ワークＷ１の外周端部には絞りダイス４に形成した凹状加工面４ａと絞りパンチ６に形成した凸状加工面６ａによって前記面３ｅ′が絞り成形され、また、絞りダイス４に形成した凸状加工面４ｂと絞りパンチ６に形成した凹状加工面６ｂによって前記の嵌合部３ｈが絞り成形され、絞りダイス４に形成した凸状曲面４ｃと絞りパンチ６に形成した凹状曲面６ｃとによって前記の曲面部３ｉが形成されて、ワークＷ１の外周端部に図２（ｂ）のワークＷ２で示すような形状が絞り加工される。
【００１８】
次に、図１（ａ）に示すような形状から図１（ｂ）に示す形状に絞り加工を行う。この絞り加工工程においては、図１（ａ）の３ｄで示される部分のうちの前記嵌合部３ｈをディスク３の裏側３ｃへ仮曲げして最終形状に近づける。図３（ａ）（ｂ）は、この加工内容の要部を拡大して示すもので、図３（ａ）は前記のワークＷ２の嵌合部３ｈを仮曲げ加工する直前の状態を示し、上フロートダイ７が矢印Ｃ１の方向に下降することにより、ワークＷ２は上フロートダイ７とクッションプレート９との間で、矢印Ｂ，Ｃの作用力を受けて挟持される。
【００１９】
次に、上フロートダイ７の外周にセットされた絞りリング８が、矢印Ａの方向に下降し、それと連動して上フロートダイ７が矢印Ｃ１の方向に更に下降すると、図３（ｂ）に示すように、前記のワークＷ２の外周部は、絞りパンチ１０に接触して上フロートダイ７と絞りパンチ１０との間で加工挟持され、更に絞りリング８の下降により、ワークＷ３の前記絞り加工された嵌合部３ｈが図３（ｂ）に示すように仮曲げ加工される。この工程は最終形状の曲げ加工ではなく、仮曲げ加工であるため、図３（ｂ）に示すように絞りリング８と絞りパンチ１０との間に充分なクリアランスＫを設定することができる。そのため、図１０（ａ）〜（ｃ）で示される従来の加工のような、材料及び金型に無理な負担のかかるしごき加工を必要としない。
【００２０】
ここで図３（ｂ）における絞りリング８と絞りパンチ１０とのクリアランスＫは材料の元板厚をｔ0 とすると、Ｋ＝１．３×ｔ0 程度が望ましい。
【００２１】
次いで、前記の仮曲げされた嵌合部３ｈを１番目の据え込み加工により、図１（ｃ）のように垂直方向に均す。この１番目の据え込み加工においては、外径接合部３ａの嵌合面３ｆが図６に示すリムビードシート部２ａの角度（通常５°）に近くなるように、図１（ｂ）の状態からさらにディスク３の内側方向に曲げて、最終形状に近い状態に加工する。
【００２２】
図４（ａ）（ｂ）は、この加工内容の要部を拡大して示すもので、図４（ａ）は前記のワークＷ３の外周端部の据え込み加工する直前の状態を示し、据え込みダイス１１が矢印Ｃ１の方向に下降することにより、ワークＷ３は据え込みダイス１１とクッションプレート１２との間で、矢印Ｂ，Ｃの作用力を受けて挟持される。
【００２３】
据え込みダイス１１が矢印Ｃ１の方向に更に降下すると、図４（ｂ）に示すように、ワークＷ３の仮曲げされた嵌合部３ｈは、据え込みパンチ１３と据え込みリング１４によって略垂直状態に形成された凹状の成形部１９の中に入って、据え込みダイス１１により加圧されて所定姿勢に塑性加工され、ワークＷ４で示すようにディスク３の中心軸方向である略垂直の形状に据え込み加工される。この場合、ワークＷ４の外径φＤは後述の図５で示すように、外径接合部３ａの最終外径寸法をφＤF とすると、φＤ＝φＤF ×１．００５程度が望ましい。
【００２４】
また、図１（ｄ）に示されるハブ取付面Ｘからの距離Ｈを所定寸法に確保するために、最終工程でのＬF の寸法を得やすくする目的で、図１（ｂ）の外径接合部長さＬ1 を図１（ｃ）に示すようにＬ2 にする。即ち、図１（ｂ）の仮曲げ状態では嵌合部３ｈが外側へ傾斜しているため、これを垂直に延ばしてＬ2 にする。この寸法Ｌ2 は、Ｌ2 ＝（Ｌ1 ＋ＬF ）／２程度が望ましい。
【００２５】
これらの加工によって、次の２番目の据え込み工程で最終形状・寸法に加工することが容易になる。
【００２６】
次いで、前記の嵌合部３ｈを含む外径接合先端部３ｄを２番目の据え込み加工によって図１（ｄ）のような形状（最終形状）にする。
【００２７】
この２番目の据え込み加工においては、外径接合先端部３ｄのうちデザイン上の好ましさから形成するテーパ面３ｅと、図６に示すリムビードシート部２ａへの嵌合のために必要なテーパ状の嵌合面３ｆ、及びリムビードシート部２ａとのアーク溶接接合のためハブ取付面Ｘからの距離Ｈまでにその長さを決めた最先端面３ｇの３ヶ所を据え込み加工し、最終の形状・寸法にする。
【００２８】
図５（ａ）（ｂ）は、この加工内容の要部を拡大して示すもので、図５（ａ）はワークＷ４の据え込み部の最終加工する直前の状態を示し、前記図４で成形されたワークＷ４をセットした後、据え込みダイス１５が矢印Ｃ１の方向に降下することにより、ワークＷ４は据え込みダイス１５とクッションプレート１６との間で、矢印Ｂ，Ｃの作用力を受けて挟持される。
【００２９】
据え込みダイス１５が矢印Ｃ１の方向に更に下降すると、図５（ｂ）に示すように、ワークＷ４の嵌合部３ｈは、据え込みパンチ１７と据え込みリング１８によって形成された凹状の成形部２０の中に入って、据え込みダイス１５により加圧されて塑性加工され、ワークＷ５で示すようにディスク３の中心軸方向である最終の略垂直の形状に据え込み加工される。このとき、据え込みダイス１５にはテーパ形成面１５ａが形成され、また据え込みリング１８には曲面部１８ａとテーパ面１８ｂが形成されており、該曲面部１８ａによって図１（ｄ）に示す最終形状の曲面部３ｉが成形され、テーパ面１８ｂによって図１（ｄ）に示す最終形状の嵌合部３ｆが成形される。また、φＤF は嵌合面３ｆの最終製品寸法であり、この寸法は据え込みリング１８により設定される。尚、嵌合部３ｈにおける最先端部の肉厚ｔは溶接性や溶接強度には関係ないことが分かっているため、特に配慮する必要はない。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に述べたように、本発明によれば、前記従来の工程に比べて金型及び材料へ無理な負荷が掛からないため、金型の寿命を向上することができ、また厚板の材料の加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すホイールディスクの外径接合先端部の部分断面図で、（ａ）は概略形状成形のプレス加工後の形状を示し、（ｂ）は外周端部絞り加工後の形状を示し、（ｃ）は１番目の据え込み加工後の形状を示し、（ｄ）は２番目の据え込み加工後の最終形状を示す。
【図２】図１（ａ）の加工を施す成形型を示す要部断面図で、（ａ）は加工前を示し、（ｂ）は加工後を示す。
【図３】図１（ｂ）の加工を施す成形型を示す要部断面図で、（ａ）は加工前を示し、（ｂ）は加工後を示す。
【図４】図１（ｃ）の加工を施す成形型を示す要部断面図で、（ａ）は加工前を示し、（ｂ）は加工後を示す。
【図５】図１（ｄ）の加工を施す成形型を示す要部断面図で、（ａ）は加工前を示し、（ｂ）は加工後を示す。
【図６】本発明を適用するホイールディスクとホイールリムを接合したディスクホイールの縦断面図。
【図７】図６のディスクホイールの上面図。
【図８】本発明及び従来技術におけるホイールディスクの外径接合部最終形状の断面図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は従来技術における加工工程を示す各断面図。
【図１０】（ａ）乃至（ｃ）は従来技術における加工時のワークと金型の位置関係を示す各断面図。
【図１１】従来技術におけるディスクホイール接合部の嵌合状態を説明する断面図。
【符号の説明】
２      ホイールリム
３      ホイールディスク
３ａ    外径接合部
３ｄ    外径接合先端部
３ｅ    テーパ面
３ｆ    嵌合面
３ｇ    最先端面
３ｈ    嵌合部
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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