(57)【要約】【課題】ホイールリムに形成されるハンプ部およびカール部を精度よく加工し、該カール部と該ハンプ部との位置関係を高精度に設定して、かつ効率的にホイールリムを製造する。【解決手段】ホイールリム１０は、板状のワークＷを湾曲させて端面同士を当接させる工程Ａと、当接した端面同士を接合することにより円筒体１２を形成する工程Ｂと、円筒体１２の接合部４６の検査を行う工程Ｃと、円筒体１２の外周壁１４に内周壁１５側に指向して陥没する凹部１６を形成する工程Ｄと、円筒体１２の両端部を折曲することによってカール部１８を形成する工程Ｅと、円筒体１２を内周壁１５側から押圧して外周壁１４を隆起させることによってハンプ部２０を形成する工程Ｆと、凹部１６およびカール部１８にバルブ孔２２および水抜き孔２４を形成する工程Ｇとからなる製造工程によって製作される。【選択図】図１
2005052884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の素材から形成されるホイールリムの製造方法であって、
前記素材を湾曲させる工程と、
端面同士を当接させて接合することによって円筒体を形成する工程と、
前記円筒体の湾曲する外周壁から内周壁側に指向して陥没する凹部を形成する工程と、
前記凹部が形成された前記円筒体の円形をなす一方の端面を、円形をなす他方の端面側に指向して折曲することによって両端部にカール部を形成する工程と、
前記両端部に前記カール部が形成された前記円筒体の前記各カール部に近接する部位を前記内周壁側から押圧して前記外周壁を隆起させることによってハンプ部を形成する工程と、
からなることを特徴とするホイールリムの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、
前記カール部を形成する工程は、前記各端面を湾曲した形状に形成する第１カール成形工程と、湾曲した形状をさらに矩形形状に形成する第２カール成形工程とからなることを特徴とするホイールリムの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の製造方法において、
前記第１カール成形工程は、プレス工法により行われ、前記第２カール成形工程は、スピニング工法により行われることを特徴とするホイールリムの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の製造方法において、
前記第１カール成形工程では、前記凹部の一側壁面を支持して前記円筒体における前記一側壁面側の端面をカール成形した後、前記凹部の他側壁面を支持して前記円筒体における前記他側壁面側の端面をカール成形することを特徴とするホイールリムの製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の製造方法において、
前記円筒体を形成する工程は、摩擦撹拌接合により行われることを特徴とするホイールリムの製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の製造方法において、
前記ハンプ部を形成する工程の後に、前記カール部および前記凹部に貫通孔を形成することを特徴とするホイールリムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の素材から形成されるホイールリムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車が走行するために必要なタイヤを嵌着するホイールとして、円筒体形状のホイールリムの内部に円盤形状のホイールディスクを挿入し、両者をＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接等によって接合して製作されたツーピースホイールが広汎に用いられている。近年では、自動車に軽量化が希求されていることから、ホイールリムおよびホイールディスクの双方の素材をアルミニウムとすることが主流になりつつある。
【０００３】
この中、ホイールディスクは、アルミニウムの板材に対して絞り成形加工等を施した後、打抜き加工や切削加工によってハブ穴、ボルト穴、意匠および放熱性を向上させる飾り穴を設けることによって製作される。
【０００４】
一方、ホイールリムは、例えば、以下のようにして製作される。
【０００５】
まず、長方形状の板材の端面同士を当接させて円筒体とし、次に、この当接した端面同士を抵抗溶接する。次に、特許文献１に記載されているように、円筒体の溶接部のトリミングやエッジカット等の加工を施した後、多段ロール成形加工を施して前記円筒体の外壁部に凹部を形成し、これによりホイールリムとする。最後に、このホイールリムの内部に前記ホイールディスクを挿入し、両者をＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接によって接合することにより、ホイールを得るに至る。なお、ホイールリムの強度を向上させるべく、特許文献２に記載されているように、ホイールリムの端部を折曲してカール部を設けることもある。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−７０３４０号公報（第１頁右欄第３行〜第１９行、第１図）
【特許文献２】実開昭６３−５６９３５号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図１３に示すように、ホイールリム１には、ハンプ部２が設けられることが一般的である。ハンプ部２は、ホイールに嵌着されたタイヤ３から空気が漏洩することを防止する役割を果たす。この場合、カール部４に対するハンプ部２の寸法精度が悪いと、次のような問題が懸念される。例えば、ハンプ部２の隆起量としての半径Ｒのばらつきが大きくなったり、カール部４とハンプ部２の位置関係、換言すると、カール部４に対するハンプ部２の離間間隔Ｌのばらつきが大きくなったりすると、タイヤ３から空気が漏洩することが懸念される。
【０００８】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、ホイールリムに形成されるハンプ部およびカール部を精度よく加工することができるとともに、該カール部と該ハンプ部との位置関係を高精度に設定することが可能で、かつ効率的に製造することが可能なホイールリムの製造方法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】
【０００９】
本発明は、板状の素材から形成されるホイールリムの製造方法であって、
前記素材を湾曲させる工程と、
端面同士を当接させて接合することによって円筒体を形成する工程と、
前記円筒体の湾曲する外周壁から内周壁側に指向して陥没する凹部を形成する工程と、
前記凹部が形成された前記円筒体の円形をなす一方の端面を、円形をなす他方の端面側に指向して折曲することによって両端部にカール部を形成する工程と、
前記両端部に前記カール部が形成された前記円筒体の前記各カール部に近接する部位を前記内周壁側から押圧して前記外周壁を隆起させることによってハンプ部を形成する工程と、
からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、板状の素材を円筒体に形成してホイールリムを製作するので、ホイールリムの中心軸の芯出しを容易に行うことが可能となる。その結果、良好な真円度を有するホイールリムを製作することができる。
【００１１】
また、円筒体の両端部を折曲することによってカール部を形成した後、これらのカール部に近接する部位を円筒体の内周壁側から押圧して外周壁を隆起させることによってハンプ部を形成しているので、カール部およびハンプ部を精度よく加工することができるとともに、カール部とハンプ部との位置関係を高精度に設定することが可能となり、また、ホイールリムを効率的に製造することができる。
【００１２】
この場合、前記カール部を形成する工程は、前記各端面を湾曲した形状に形成する第１カール成形工程と、湾曲した形状をさらに矩形形状に形成する第２カール成形工程とからなるようにしている。このようにカール成形することにより、カール部の成形に必要な応力を段階的に分散してカール部を段階的に成形することができるので、カール部の矩形形状をより一層精度よく加工することができるとともに、ホイールリムの強度を向上させることができる。
【００１３】
また、前記第１カール成形工程は、プレス工法により行われ、前記第２カール成形工程は、スピニング工法により行われる。この場合、回転するホイールリムにダイスを押圧するので、プレス成形に比してカール部の矩形形状における直線部を容易に形成することができ、真円度を向上させることができる。
【００１４】
さらに、前記第１カール成形工程では、前記凹部の一側壁面を支持して前記円筒体における前記一側壁面側の端面をカール成形した後、前記凹部の他側壁面を支持して前記円筒体における前記他側壁面側の端面をカール成形するようにしている。これにより押圧力を両端面に付加することなくカール部を設けることができるので、形成されたカール部が押圧力で圧潰されることがない。このため、カール部が変形することを回避することができるので、寸法精度が良好なカール部を得ることができる。
【００１５】
また、前記円筒体を形成する工程は、摩擦撹拌接合により行われる。摩擦撹拌接合では、他の溶接工法よりも接合部における材料の硬度変化が少なくなり、このため、材料の伸び変化が少なくなる。従って、後工程において凹部を形成する際の成形性を向上させることが可能になり、硬度不均一によるホイールリムの形状品質の悪化を防止することができる。しかも、他の溶接工法に比して加工時の熱の発生が少ないので、この熱による円筒体の変形を可及的に抑えることが可能となる。その結果、ホイールリムの真円度をより一層向上させることができる。
【００１６】
また、前記ハンプ部を形成する工程の後に、前記カール部および前記凹部に貫通孔を形成するようにしている。これにより、ホイールリムの形状加工後に、確実に真円で孔あけ加工されたホイールリムを得ることができる。換言すれば、全成形加工が終了した後に孔を設けるようにしているので、成形加工に伴って孔の形状が変化することがない。従って、寸法精度の良好な孔を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、板状の素材を円筒体に形成してホイールリムを製作するので、ホイールリムの中心軸の芯出しを容易に行うことが可能となる。その結果、良好な真円度を有するホイールリムを製作することができる。
【００１８】
また、円筒体の両端部を折曲することによってカール部を形成した後、これらのカール部に近接する部位を円筒体の内周壁側から押圧して外周壁を隆起させることによってハンプ部を形成しているので、カール部およびハンプ部を精度よく加工することができるとともに、カール部とハンプ部との位置関係を高精度に設定することが可能となり、また、ホイールリムを効率的に製造することができる。
【００１９】
また、第１カール成形工程と第２カール成形工程とにより円筒体の各端部をカール成形しているので、カール部をより一層精度よく加工することができるとともに、ホイールリムの強度を向上させることができる。
【００２０】
さらに、円筒体を形成する工程では、摩擦撹拌接合により行われているので、他の溶接工法よりも接合部における材料の硬度変化が少ないため、後工程において凹部を形成する際の成形性を向上させることが可能になり、硬度不均一によるホイールリムの形状品質の悪化を防止することができる。しかも、他の溶接工法に比較して加工時の熱の発生が少ないので、この熱による円筒体の変形を可及的に抑えることが可能となる。その結果、ホイールリムの真円度をより一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るホイールリムの製造方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係るホイールリム１０の製造方法の概略工程説明図である。図示しないホイールを構成するホイールリム１０は、板状の素材であるワークＷの端面同士を当接させて円筒形状とする工程Ａと、当接した前記端面同士を接合することにより円筒体１２を形成する工程Ｂと、円筒体１２の接合部４６の検査を行う工程Ｃと、円筒体１２の外周壁１４に内周壁１５側に指向して陥没する凹部１６を形成する工程Ｄと、円筒体１２の両端部を折曲することによってカール部１８を形成する工程Ｅと、円筒体１２を内周壁１５側から押圧して外周壁１４を隆起させることによってハンプ部２０を形成する工程Ｆと、凹部１６およびカール部１８に貫通孔としてのバルブ孔２２および水抜き孔２４を形成する工程Ｇとを経て製作される。なお、このホイールリム１０と図示しないホイールディスクとが接合されて、前記ホイールが製作される。
【００２３】
まず、図１に示すように、工程Ａにおいて、円筒体１２を形成する円筒体加工が行われる。
【００２４】
工程Ａでは、長方形のワークＷを湾曲させて円筒状に形成する。この場合、ワークＷは、矢印Ｙ方向に沿って延在する第１端面３０および第２端面３２と、長手方向である矢印Ｘ方向に沿って延在する第３端面３４および第４端面３６とを有し、第１端面３０と第２端面３２が当接するように湾曲される。
【００２５】
具体的には、図２に（Ａ）として示すように、ワークＷは、回転動作する図示しない搬出ローラ上を搬送され、その先端部が２個の送出用ローラ３７ａ、３７ｂ上に到達する。その後、送出用ローラ３７ａ、３７ｂ上に所定距離で離間した可動湾曲ローラ３８が下降動作され、最終的に、この可動湾曲ローラ３８と送出用ローラ３７ａ、３７ｂとでワークＷを押圧挟持する（図２における（Ｂ））。
【００２６】
この状態で可動湾曲ローラ３８を回転動作させると、図２に（Ｃ）として示すように、ワークＷが、可動湾曲ローラ３８の外周壁面に沿って湾曲し始める。この際、送出用ローラ３７ａ、３７ｂは、ワークＷが順次送出されることに追従して回転動作する。
【００２７】
この動作が続行されることにより、図２に（Ｄ）として示すように、ワークＷの第１端面３０と第２端面３２とが互いに対向する位置にまで接近し、円筒体１２の形状に対応する予備成形体が形成される。その後、可動湾曲ローラ３８が上昇動作されることにより該可動湾曲ローラ３８と送出用ローラ３７ａ、３７ｂとの拘束から予備成形体が解放され、該予備成形体を、次工程Ｂを実施するステーションへと移動することが可能となる。
【００２８】
ここで、図１から諒解されるように、ワークＷの四方の隅角部には、後述する摩擦撹拌接合用工具４０（図４参照）の変位方向に沿って突出した第１凸部１８０ａ〜第４凸部１８０ｄが設けられている。換言すれば、第１凸部１８０ａ〜第４凸部１８０ｄは、接合方向に沿って突出形成されている。第１端面３０と第２端面３２とが当接すると、第１凸部１８０ａと第３凸部１８０ｃの端面同士が互いに当接することによって第１突出部１８２が形成されるとともに、第２凸部１８０ｂと第４凸部１８０ｄの端面同士が互いに当接することによって第２突出部１８４が形成される。
【００２９】
湾曲されたワークＷは、図３に示す治具１９０によって支持される。
【００３０】
この治具１９０は、支持体１９２上に位置決め固定された図示しない長尺中子と、第１把持部材１９４と、第２把持部材１９６とを有し、このうちの第１把持部材１９４は図示しない第１シリンダによって前進・後退動作し、一方、第２把持部材１９６は把持用シリンダ１９８の作用下に前進・後退動作する。なお、第１把持部材１９４、第２把持部材１９６の各々には凹部２００、２０２が設けられており、ワークＷの第１突出部１８２、第２突出部１８４は、これら凹部２００、２０２にそれぞれ嵌合する。
【００３１】
第１把持部材１９４は、平面略コの字状型の整列用押圧部材２０４によって囲繞されており、該整列用押圧部材２０４の先端部は、第１把持部材１９４の先端部よりも突出している。この整列用押圧部材２０４は、図示しない第２シリンダによってワークＷに指向して接近する方向、またはワークＷから離間する方向に指向して変位する。
【００３２】
支持体１９２の図３における右端部近傍には、４本のピン２０６ａ〜２０６ｄが立設されている。これらピン２０６ａ〜２０６ｄのうち内側のピン２０６ｂ、２０６ｃは、第２把持部材１９６の先端部に設けられた湾曲凹部２０８ａ、２０８ｂに進入する。
【００３３】
また、支持体１９２の上端面右端部には、前記把持用シリンダ１９８が設置されている。この把持用シリンダ１９８は、ピストンロッド２１０と、該ピストンロッド２１０の両側部にそれぞれ配設された２本のガイド部材２１２ａ、２１２ｂとを有し、これらガイド部材２１２ａ、ピストンロッド２１０およびガイド部材２１２ｂには、押圧盤２１４が橋架されている。前記第２把持部材１９６は、この押圧盤２１４に連結されている。
【００３４】
さらに、支持体１９２の上端面には、ワークＷの第２突出部１８４に近接する部位に、第１整列盤２１６、第２整列盤２１８が位置決め固定されている。
【００３５】
上記のようにして湾曲されたワークＷは、第２突出部１８４側から前記長尺中子に通される。最終的に、ワークＷの第２突出部１８４側の一端面が第１整列盤２１６および第２整列盤２１８に当接する。
【００３６】
そして、前記第１シリンダを付勢し、整列用押圧部材２０４を図３における右方に変位させる。上記したように、第１把持部材１９４の先端部よりも整列用押圧部材２０４の先端部の方が突出しているため、ワークＷにおける第１突出部１８２側の第３端面３４には、整列用押圧部材２０４の先端部が先に当接する。
【００３７】
ワークＷの第３端面３４が整列用押圧部材２０４に押圧されることにより、該ワークＷの第４端面３６が第１整列盤２１６、第２整列盤２１８に指向して変位する。従って、例えば、第２凸部１８０ｂが第４凸部１８０ｄに先行して変位する場合、第２凸部１８０ｂ側の第４端面３６が第１整列盤２１６に当接することによって変位が停止する。この状態で、整列用押圧部材２０４の変位がさらに続行されると、最終的に、第４凸部１８０ｄ側の第４端面３６が第２整列盤２１８に当接する。これにより第４凸部１８０ｄが設けられている側の第４端面３６の変位が停止して、ワークＷにおける第３端面３４および第４端面３６が面一となる。勿論、この整列に伴って整列用押圧部材２０４の変位も停止する。
【００３８】
次に、第１把持部材１９４が前記第２シリンダによって変位され、その結果、該第１把持部材１９４の凹部２００に第１突出部１８２が嵌合する。上記したような端面位置合わせ作業が施されているので、第１突出部１８２は、第１凸部１８０ａと第３凸部１８０ｃの先端部同士が位置ずれすることなく凹部２００に嵌合される。
【００３９】
次に、把持用シリンダ１９８を付勢して、ピストンロッド２１０を前進動作させることによって押圧盤２１４および第２把持部材１９６を図３における左方に変位させる。最終的に、第２把持部材１９６の湾曲凹部２０８ａ、２０８ｂにピン２０６ｂ、２０６ｃが進入するとともに、凹部２０２に第２突出部１８４が嵌合する。勿論、第２突出部１８４においても、第２凸部１８０ｂと第４凸部１８０ｄの先端部同士が位置ずれしていることはない。
【００４０】
以上のようにして第１突出部１８２および第２突出部１８４が第１把持部材１９４および第２把持部材１９６の各凹部２００、２０２にそれぞれ嵌合されることに伴って、ワークＷが第１把持部材１９４および第２把持部材１９６に把持される。
【００４１】
この状態で、工程Ｂにおいて、第１端面３０と第２端面３２との当接部位を摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：Friction Stir Welding）で接合することにより、円筒体１２が得られる。
【００４２】
図４に示すように、第１端面３０と第２端面３２とを摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用の工具４０は、図示しない摩擦撹拌接合装置のスピンドルに固定された円柱状の回転体４２と、この回転体４２の先端部に設けられて、ワークＷの第１端面３０と第２端面３２との当接箇所に埋没されるプローブ４４とを有する。
【００４３】
プローブ４４は、第１端面３０と第２端面３２との当接箇所の直上に当接される。この状態で前記スピンドルを回転付勢することに伴って回転体４２とプローブ４４とを回転動作させると、第１端面３０と第２端面３２との当接箇所にプローブ４４が摺接することに伴って、該当接箇所とその近傍に摩擦熱が発生し、その領域の素材が軟化する。この軟化により、プローブ４４の先端部が当接箇所に埋没する。
【００４４】
この状態で、プローブ４４を当接箇所に沿って変位させると（矢印Ｚ方向）、軟化した素材がプローブ４４で撹拌されることに伴って塑性流動する。その後、プローブ４４が撹拌箇所から離間すると、この素材が硬化する。このような現象が逐次的に繰り返されることにより、第１端面３０と第２端面３２とが一体的に固相接合され、その結果、接合部４６が形成される。
【００４５】
その後、第１突出部１８２および第２突出部１８４が切削除去される。
【００４６】
次に、工程Ｃ（図１参照）では、超音波探傷検査装置５０を使用し、前記のようにして形成された接合部４６の接合部検査が行われる。
【００４７】
図５に示すように、水浸式であるこの超音波探傷検査装置５０は、制御部５２と超音波探触子５４とを有する。この中、制御部５２は、パルス信号の送信および受信、エコーの解析、超音波探触子５４の変位制御等の各機能を営む。
【００４８】
摩擦撹拌接合された円筒体１２は、検査に先立ち、図示しない水槽内で水中に浸漬される。この際、接合部４６が上方に向けられる。その後、制御部５２の制御作用下に、超音波探触子５４が接合部４６の一端部に対向して所定の距離で離間する位置に配置・下降される。
【００４９】
そして、制御部５２から超音波探触子５４に１５ＭＨｚのパルス信号が供給されることに伴って、該超音波探触子５４から超音波が発生する。この超音波は、超音波探触子５４から接合部４６に指向して進行する。この状態で、制御部５２の制御作用下に超音波探触子５４を摩擦撹拌接合の接合長さ方向（矢印Ｚ方向）に沿って変位させる。
【００５０】
接合部４６に、例えば、空洞部等の接合欠陥が存在する場合、接合部４６に入射した超音波は、接合部４６における超音波入射側の外表面５６、前記空洞部、および裏面側の外表面５８の各境界で反射する。その結果、これらの各部位で反射した３つの反射超音波が発生し、各反射超音波は、超音波探触子５４を構成する検知用超音波振動子の図示しない圧電素子に入射する。この圧電素子は、入射した各反射超音波をパルス信号に変換した後、該パルス信号を制御部５２に送信する。パルス信号は、該制御部５２において、エコーとして解析される。
【００５１】
この解析の結果、超音波探傷検査装置５０を構成する図示しないモニタには、外表面５６にて反射した反射超音波に帰属するピーク（Ｓエコー）と、前記空洞部からの反射超音波に帰属するピーク（Ｆエコー）と、外表面５８にて反射した反射超音波に帰属するピーク（Ｂエコー）とが出現したプロファイルが映し出される。
【００５２】
一方、接合部４６に接合欠陥が存在しない場合、プロファイルに前記Ｆエコーが出現することはない。このことから諒解されるように、Ｆエコーが出現するか否かを観察することによって、接合部４６に接合欠陥が存在するか否かを判定することができる。
【００５３】
工程Ｃで接合欠陥が存在すると判定された円筒体１２は取り除かれ、一方、接合欠陥が存在しないと判定された円筒体１２は、リム加工（図１参照）が行われるステーションへと搬送される。
【００５４】
次に、工程Ｄ（図１参照）では、図６に示すように、回転動作させることが可能な金型６０と、成形ディスク６３とを用いるスピニング加工を施すことによって、円筒体１２の外周壁１４に凹部１６を形成する。なお、図６は、右側を加工前の状態とし、左側を加工後の状態として表している。
【００５５】
金型６０は、互いにスライド自在な分割金型６０ａ、６０ｂからなる。分割金型６０ａは、載置部６４ａと、この載置部６４ａに連設されるテーパ部６８ａと、分割金型６０ｂに嵌合する凸部６５とを有する。また、分割金型６０ｂは、載置部６４ｂと、載置部６４ｂに連設されるテーパ部６８ｂと、載置部６４ｂから陥没形成された段部６６と、分割金型６０ａの凸部６５が嵌合する凹部６７とを有する。一方、成形ディスク６３は、前記段部６６およびテーパ部６８ａ、６８ｂの形状に対応する突出部６３ａを有する。
【００５６】
円筒体１２は、第３端面３４側が分割金型６０ａの載置部６４ａに嵌合し、第４端面３６側が分割金型６０ｂの載置部６４ｂに嵌合する。この状態で金型６０と成形ディスク６３とが、円筒体１２を間に挟んで互いに逆方向に回転動作される。
【００５７】
そして、分割金型６０ａを分割金型６０ｂ側に接近させるとともに、成形ディスク６３を円筒体１２に接近させ、突出部６２ａで円筒体１２の外周壁１４を押圧する。突出部６２ａは、最終的に、円筒体１２を介して金型６０の段部６６およびテーパ部６８ａ、６８ｂに嵌合する。これにより、円筒体１２の外周壁１４が内周壁１５側に指向して陥没し、段部６６およびテーパ部６８ａ、６８ｂの形状に対応する凹部１６が形成される。
【００５８】
なお、この工程Ｄでは、ロールフォーミング加工を施すことにより円筒体１２に凹部１６を形成するようにしてもよい。すなわち、図７に示すように、前記成形ディスク６３に代替して、軸方向に移動自在であるとともに、成形ディスク６３よりも軸方向の幅が広い成形ロール６２を用いる。この成形ロール６２は、その先端部に、段部６６およびテーパ部６８ａ、６８ｂの形状に対応する形状からなる突出部６２ａを有する。
【００５９】
そして、金型６０と成形ロール６２とを、円筒体１２を間に挟んで互いに逆方向に回転させる。次いで、成形ロール６２を円筒体１２に接近させ、突出部６３ａで円筒体１２の外周壁１４を押圧しながら、成形ロール６２を軸方向に移動させて、最終的に円筒体１２に凹部１６を形成する。
【００６０】
次に、工程Ｅ１（図１参照）において、円筒体１２の両端部を折曲することによってカール部１８を形成する。すなわち、円筒体１２の第３端面３４を含む端部と、第４端面３６を含む端部とにカール部１８を形成する。
【００６１】
図８に示すように、円筒体１２の端部にカール部１８を形成するための金型装置７０は、相互に近接離間可能な固定金型７２と、固定金型７２の半円形状開口に円筒体１２を間に挟んで挿入される円柱状凸部７４が設けられた可動金型７６とを有する。このうち、固定金型７２は２つの分割金型７２ａ、７２ｂを有し、これら分割金型７２ａ、７２ｂの内周壁には、段部７８ａ、７８ｂまたは段部７８ｃ、７８ｄを含む半円弧状の環状凸部８０ａ、８０ｂが設けられている。円筒体１２の凹部１６は、これら環状凸部８０ａ、８０ｂに載置される。一方、可動金型７６には、固定金型７２の上側端面に指向して窪んだ断面形状が半円弧状で周回する凹部８２が設けられている。なお、図８は、右側を加工前の状態とし、左側を加工後の状態として表している。
【００６２】
そして、円筒体１２の凹部１６を固定金型７２の環状凸部８０ａ、８０ｂに係合させ、例えば、円筒体１２の一方の第３端面３４を固定金型７２の上方側に突出させる。次いで、可動金型７６が固定金型７２に指向して前進動作することにより、すなわち、金型装置７０によるプレス工法により第３端面３４が半円弧状の凹部８２に対応して湾曲した形状に形成される（これを第１カール成形工程とする）。
【００６３】
この際には、凹部１６における第３端面３４側の側壁面８４ａが分割金型７２ａ、７２ｂの各段部７８ｂ、７８ｄによって押圧支持され、第４端面３６が押圧されることはない。従って、第４端面３６が圧潰されることはない。換言すれば、第４端面３６が変形することを回避することができ、結局、第４端面３６の寸法精度を維持することができる。
【００６４】
その後、円筒体１２の他方の第４端面３６を固定金型７２の上方側に突出させるように載置して、前記の第３端面３４と同様に湾曲した形状に形成する。これにより、円筒体１２の両端部にカール部１８が形成される。この際においても、凹部１６における第４端面３６の側壁面８４ｂが上記と同様に分割金型７２ａ、７２ｂの各段部７８ｂ、７８ｄによって押圧支持されるので、第３端面３４側のカール部１８が圧潰されることはない。このため、寸法精度が良好なカール部１８が得られる。
【００６５】
なお、金型装置７０において、固定金型７２に対して可動金型７６を両側に備えることにより、第３端面３４側および第４端面３６側の両端部に対して、同時にカール加工を施すようにしてもよい。
【００６６】
次に、工程Ｅ２（図１参照）において、ホルダユニット９０および載置金型９２（図９、図１０参照）を使用したスピニング工法によって、カール部１８の形状・精度出し加工が施される。換言すると、カール部１８の両端部が、概ね矩形形状に形成される（これを第２カール成形工程とする）。
【００６７】
図９および図１０に示すように、ホルダユニット９０は、ホルダ９４ａ、９４ｂにそれぞれ取り付けられたダイス９６、９８と、ホルダ９４ａ、９４ｂを互いに連結する支持軸１００と、これらのダイス９６、９８の間に配置されて前記支持軸１００に回転自在に支持される成形用ローラ１０２とを有する。なお、ホルダユニット９０は、図示しない油圧シリンダの作用下に、上下、左右、前後に移動可能である。
【００６８】
そして、載置金型９２の端部に載置された円筒体１２のカール部１８の起部近傍を、ダイス９６で押圧することにより、カール部１８の一側面を平坦化する。次いで、このカール部１８の残余の一側面をダイス９８で平坦化する。このようにして両側面が平坦化されたカール部１８の上部に残留した湾曲部を、成形用ローラ１０２の側周壁に設けられた環状溝１０２ａに嵌合して圧潰する。これにより、カール部１８に残留した湾曲部の曲率半径が小さくなるとともに、カール部１８の先端面、すなわち、第３端面３４および第４端面３６が円筒体１２の外周壁１４に着座する。
【００６９】
次に、工程Ｆ（図１参照）において、円筒体１２にハンプ部２０を形成する。この際、図１１に示すハンプ部成形装置１１０が使用される。
【００７０】
このハンプ部成形装置１１０は、円筒体１２およびカール部１８を外周壁面側から挟持するための開閉自在な挟持型１１２ａ、１１２ｂを有し、該挟持型１１２ａ、１１２ｂのそれぞれには、ハンプ部２０を形成するための第１凹部１１４と、カール部１８を外周壁面側から支持するための第２凹部１１６とが設けられている。
【００７１】
ハンプ部成形装置１１０は、さらに、ハンプ部２０を設けるためのローラ金型１１８と、該ローラ金型１１８を円筒体１２の内周壁面側に変位させるための変位手段１２０と、該ローラ金型１１８を円筒体１２の円周方向に沿って旋回動作させるための旋回手段１２２とを有する。
【００７２】
変位手段１２０は、図示しない基台に支持されたローラ金型変位用シリンダ１２４と、該ローラ金型変位用シリンダ１２４のロッド１２６に連結ブラケット１２８を介して連結されて回転軸として機能する長尺ロッド１３０と、該長尺ロッド１３０の先端部に固定されて傾斜面が設けられた係合カム１３２と、該係合カム１３２が前進動作することに伴って円筒体１２の内周壁面に指向して変位する移動カム１３４とを有する。なお、長尺ロッド１３０と連結ブラケット１２８との間には、図示しないベアリングが介装されている。
【００７３】
移動カム１３４は、図示しないコイルスプリングの作用下に、係合カム１３２側に指向して常時弾発付勢されている。また、この移動カム１３４は、係合カム１３２の傾斜面に対応する傾斜面を有し、従って、長尺ロッド１３０が前進動作して係合カム１３２の傾斜面が移動カム１３４の傾斜面を押圧すると、該移動カム１３４に連結された軸部材１３６に軸支されたローラ金型１１８が図１１における下方、換言すれば、円筒体１２の内周壁面側に指向して変位する。
【００７４】
一方、旋回手段１２２は、その孔部１３８内に長尺ロッド１３０を収容した回転体１４０と、該回転体１４０を回転動作させるモータ１４２とを有する。
【００７５】
具体的には、長尺ロッド１３０は、回転体１４０に設けられた孔部１３８内に挿入されている。また、この回転体１４０の大部分は、固定枠体１４４に囲繞されている。ここで、回転体１４０と固定枠体１４４の間には、ベアリング１４６が介装されている。
【００７６】
モータ１４２の回転軸先端に固定されたプーリ１４８には、ベルト１５０が巻回されている。一方、回転体１４０において、固定枠体１４４から突出した側周壁部には歯車１５２が嵌合されており、該歯車１５２は、ベルト１５０の内周面に設けられた凹部１５４に噛合する。さらに、回転体１４０と長尺ロッド１３０の間には軸受１５６が介装されており、従って、プーリ１４８が回転付勢されることに伴って、回転体１４０を介して長尺ロッド１３０も回転動作する。
【００７７】
ここで、固定枠体１４４には、カール部１８を端面側から支持する環状支持部材１５８が配設されている。すなわち、固定枠体１４４には、６個の支持部材用シリンダ１６０が互いに等間隔で離間して円周形状に設置されており、環状支持部材１５８は、支持部材用シリンダ１６０を構成する各ロッド１６２の先端部に設置されている。全ロッド１６２は同期して前進・後退動作され、従って、環状支持部材１５８の当接面は同時にカール部１８の端面に当接する。
【００７８】
ローラ金型１１８の側周壁部には、挟持型１１２ａ、１１２ｂの各第１凹部１１４に対応する位置に、凸部１６４が突出形成されている。
【００７９】
ハンプ部２０は、このハンプ部成形装置１１０の作用下に、以下のようにして形成される。
【００８０】
まず、挟持型１１２ａ、１１２ｂを閉じて円筒体１２を挟持することにより、円筒体１２を位置決め固定する。この際、カール部１８は、挟持型１１２ａ、１１２ｂの各第２凹部１１６に収容される。
【００８１】
そして、６個の支持部材用シリンダ１６０を同期して付勢し、各ロッド１６８を前進動作させて環状支持部材１５８をカール部１８の端面側に同時に当接させる。このように、環状支持部材１５８をカール部１８の端面側に同時に当接させることにより、円筒体１２の長手方向と長尺ロッド１３０の長手方向とが一致する。すなわち、円筒体１２が長尺ロッド１３０、ひいてはローラ金型１１８に対して傾斜した状態となることを回避することができる。
【００８２】
次に、ローラ金型変位用シリンダ１２４のロッド１２６を前進動作させることにより、連結ブラケット１２８を介して長尺ロッド１３０を前進動作させる。これに伴って係合カム１３２の傾斜部が移動カム１３４の傾斜部に摺接することによって、移動カム１３４が円筒体１２の内周壁面に指向して変位し、その結果、図１２に示すように、ローラ金型１１８の凸部１６４が円筒体１２の内周壁面に当接する。さらにローラ金型１１８の変位を続行させると、塑性変形によって内周壁面が陥没するとともに外周壁面が隆起して隆起部が形成される。なお、この隆起部は、各挟持型１１２ａ、１１２ｂの第１凹部１１４に収容される。
【００８３】
次に、モータ１４２の回転軸先端に取り付けられたプーリ１４８を回転付勢する。この回転付勢によってベルト１５０および歯車１５２が回転動作を開始することに追従して回転体１４０が回転動作し、さらに、軸受１５６を介して長尺ロッド１３０が回転動作する。なお、回転体１４０と固定枠体１４４との間にはベアリング１４６が介装されているので、この際に固定枠体１４４が回転動作することはない。長尺ロッド１３０と連結ブラケット１２８に関しても同様である。
【００８４】
長尺ロッド１３０が回転動作すると、係合カム１３２および移動カム１３４も回転動作する。従って、移動カム１３４に連結されたローラ金型１１８が円筒体１２の内周壁面に沿って旋回動作し、これに伴い、該円筒体１２の内周壁面が連続的に陥没するとともに、外周壁面が連続的に隆起する。このようにして外周壁面が連続的に隆起されることにより、該外周壁面に突出したハンプ部２０が成形される。
【００８５】
このように、本実施の形態においては、円筒体１２を所定の位置に位置決め固定した後、内周壁面をローラ金型１１８で押圧することによってハンプ部２０を成形するようにしている。このため、カール部１８から所定の距離で離間した箇所にハンプ部２０を設けることができる。
【００８６】
しかも、この場合、円筒体１２の内周壁面をローラ金型１１８の凸部１６４で押圧するとともに、凸部１６４で押圧された円筒体１２の肉を挟持型１１２ａ、１１２ｂの各第１凹部１１４に進入させることによって塑性変形させるようにしている。このため、設けられたハンプ部２０における内周壁面側および外周壁面側の各曲率半径を、所定の数値範囲内とすることができる。換言すれば、寸法精度が良好なハンプ部２０を成形することができる。
【００８７】
また、環状支持部材１５８が当接することによって円筒体１２が傾斜することが阻止されているので、軌跡が円筒体１２の円周方向に沿ったハンプ部２０を設けることができる。
【００８８】
上記のようにして一端部にハンプ部２０を形成した後、挟持型１１２ａ、１１２ｂを開いて円筒体１２を解放し、円筒体１２を反転させる。その後、ハンプ部成形装置１１０に上記と同一の動作を行わせれば、円筒体１２の残余の他端部にも寸法精度が良好なハンプ部２０が設けられる。
【００８９】
次に、工程Ｇにおいて、円筒体１２の凹部１６およびカール部１８にそれぞれバルブ孔２２および水抜き孔２４を形成する（図１参照）。この場合、図示しない穿孔装置、例えば、一般的なボール盤あるいはドリル等が使用され、円筒体１２に所望の孔あけ加工が施される。これにより、確実に孔あけ加工されたホイールリム１０を得ることができる。
【００９０】
このように、円筒体１２から前記の各工程Ａ〜Ｇを経ることによってホイールリム１０が製作される。
【００９１】
以上述べたように、本発明の実施形態に係るホイールリム１０の製造方法によれば、板状の素材であるワークＷを円筒体１２に形成してホイールリム１０を製作するので、ホイールリム１０の中心軸の芯出しを容易に行うことが可能となる。その結果、良好な真円度を有するホイールリム１０を製作することができる。
【００９２】
また、円筒体１２を形成する際には、摩擦撹拌接合によって行っている。このため、他の溶接工法よりも接合部４６における材料の硬度変化が少ないため、後工程において凹部１６を形成する際の成形性を向上させることが可能になり、硬度不均一によるホイールリム１０の形状品質の悪化を防止することができる。しかも、他の溶接工法に比較して加工時の熱の発生が少ないので、この熱による円筒体１２の変形を可及的に抑えることが可能となる。その結果、ホイールリム１０の真円度をより一層向上させることができる。
【００９３】
また、円筒体１２の両端部を折曲することによってカール部１８を形成した後、これらのカール部１８に近接する部位を円筒体１２の内周壁１５側から押圧して外周壁１４を隆起させることによってハンプ部２０を形成しているので、カール部１８およびハンプ部２０を精度よく加工することができるとともに、カール部１８とハンプ部２０との位置関係、すなわち、カール部１８に対するハンプ部２０の離間間隔Ｌ（図１３におけるカール部４に対するハンプ部２の離間間隔Ｌに相当）を高精度に設定することが可能となり、また、ホイールリム１０を効率的に製造することができる。
【００９４】
また、円筒体１２にカール部１８を形成する際には、円筒体１２の各端部を湾曲した形状に形成した後、さらに概ね矩形形状に形成しているので、カール部１８をより一層精度よく形成することができるとともに、ホイールリム１０の強度をより一層向上させることができる。
【００９５】
さらに、円筒体１２の各端部を湾曲した形状に形成する際には、プレス工法により行う一方、概ね矩形形状に形状する際には、スピニング工法によって行っているので、カール部１８を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態に係るホイールリムの製造方法の概略工程説明図である。
【図２】ワークを湾曲させて円筒体に相当する予備成形体を設ける工程を段階的に示す説明図である。
【図３】治具によってワークが支持された状態を示す平面説明図である。
【図４】図１の工程Ｂにおける摩擦撹拌接合の説明図である。
【図５】図１に示す工程Ｃにおける接合部検査の説明図である。
【図６】図１に示す工程Ｄにおける凹部加工の説明図である。
【図７】図１に示す工程Ｄにおける他の凹部加工の説明図である。
【図８】図１に示す工程Ｅ１におけるカール加工の説明図である。
【図９】図１に示す工程Ｅ２におけるカール形状・精度出し加工の説明図である。
【図１０】図９に示すカール形状・精度出し加工の他の説明図である。
【図１１】図１に示す工程Ｆにおけるハンプ加工に使用されるハンプ部成形装置の要部の構成を示す要部断面説明図である。
【図１２】図１１に示すハンプ部成形装置のローラ金型を円筒体の内周壁面に変位させて該内周壁面を押圧し、隆起部を形成した状態を示す要部断面説明図である。
【図１３】従来技術に係るホイールリムの要部拡大断面説明図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…ホイールリム                  １２…円筒体
１４…外周壁                        １５…内周壁
１６…凹部                          １８…カール部
２０…ハンプ部                      ２２…バルブ孔
２４…水抜き孔                      ３０…第１端面
３２…第２端面                      ３４…第３端面
３６…第４端面                      ４６…接合部
５０…超音波探傷検査装置            ５６、５８…外表面
６０…金型                          ６０ａ、６０ｂ…分割金型
６２…成形ロール                    ６３…成形ディスク
６４ａ、６４ｂ…載置部              ６６、７８ａ〜７８ｄ…段部
６８…テーパ部                      ７０…金型装置
７２…固定金型                      ７２ａ、７２ｂ…分割金型
７４…円柱状凸部                    ７６…可動金型
８０ａ、８０ｂ…環状凸部            ８２…凹部
８４ａ、８４ｂ…側壁面              ９０…ホルダユニット
９４ａ、９４ｂ…ホルダ              ９６、９８…ダイス
１０２…成形用ローラ                １０２ａ…環状溝
１１０…ハンプ部成形装置            １１２ａ、１１２ｂ…挟持型
１１４、１１６…凹部                １１８…ローラ金型
１２４…ローラ金型変位用シリンダ    １４０…回転体
１４２…モータ                      １５８…環状支持部材
１６４…凸部                        １８０ａ〜１８０ｄ…凸部
１８２、１８４…突出部              １９０…治具
１９４、１９６…把持部材            １９８…把持用シリンダ
２００、２０２…凹部                ２０４…整列用押圧部材
２１４…押圧盤                      ２１６、２１８…整列盤
Ｗ…ワーク
【図１】
2005052884.tif 000003
【図２】
2005052884.tif 000004
【図３】
2005052884.tif 000005
【図４】
2005052884.tif 000006
【図５】
2005052884.tif 000007
【図６】
2005052884.tif 000008
【図７】
2005052884.tif 000009
【図８】
2005052884.tif 000010
【図９】
2005052884.tif 000011
【図１０】
2005052884.tif 000012
【図１１】
2005052884.tif 000013
【図１２】
2005052884.tif 000014
【図１３】
2005052884.tif 000015