(57)【要約】【課題】  外周側からアウターフランジより軸方向外側に突出したスポークを持つ車両用ホイールを製造する際にも、従来のシール治具でもリークテスト可能な車両用ホイールの製造方法および車両用ホイール素材の最適形状を提供する。【解決手段】  軸方向外側に連続した突起部を有するリム部とスポークを有するディスク部からなる車両用ホイール素材を鋳造する工程と、前記突起部を残してリム部を切削加工する工程と、前記突起部とインナーフランジをシール治具と当接させてリム部内を密封しリム部のリークテストを行なう工程と、前記突起部を切削加工してアウターフランジを形成する工程からなることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターフランジ素材に沿って軸方向外側に突出した円環状の突起部を有するリム部素材とスポークを有するディスク部素材からなる車両用ホイール素材を鋳造する工程と、前記突起部を残して前記リム部素材を切削加工する工程と、前記突起部とインナーフランジをシール治具と当接させてリム部内を密封しリム部のリークテストを行なう工程と、前記突起部を切削加工してアウターフランジを形成する工程からなることを特徴とする車両用ホイールの製造方法。
【請求項２】
前記突起部はアウターフランジよりも外周側に形成され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の製造方法。
【請求項３】
前記突起部は、突起部の軸方向外側端面が前記スポークの軸方向外側端面よりも突出してい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の製造方法。
【請求項４】
アウターフランジ素材に沿って軸方向外側に突出した円環状の突起部を有するリム部素材とスポークを有するディスク部素材からなる鋳造により形成された車両用ホイール素材であって、前記突起部はアウターフランジが形成される位置よりも外周側に形成されていることを特徴とする車両用ホイール素材。
【請求項５】
前記突起部は、突起部の軸方向外側端面が前記スポークの軸方向外側端面よりも突出していることを特徴とする請求項４に記載の車両用ホイール素材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ホイールの製造方法に関し、特にスポーク部がアウターリム近傍でアウター側に膨らんだ形状の車両用ホイールをリークテストするために好適な車両用ホイールの製造方法および車両用ホイール素材の形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用ホイールは軽量化を目的として軽合金化が進められており、装着される比率も増大している。また、軽量化以外にも意匠性の向上を目的として各種鋳造法により様々なデザインが施され、嗜好品として多くのユーザーに用いられている。車両用ホイール１の形状を図６に示す。おお、左側半分の外輪は加工を施す前の車両用ホイール素材である。厚肉部と薄肉部が混在してデザインとなるスポーク７を含むディスク部３と、タイヤが取着される薄肉のリム部２から構成されている。リム部２の形状は規格により厳しく規定されている。リム胴部４の端部にアウターフランジ５とインナーフランジ６が設けられ、このフランジ部でタイヤが接触してタイヤ内の空気が密封される。径方向断面で見た場合、スポークの軸方向外側端面８ｂはアウターフランジ５とほぼ同じ高さで形成されている。
【０００３】
上記ホイールを鋳造で製造・加工する場合、図３に示す以下の工程から製造される。まず鋳造により車両用のホイール素材が鋳造される。次にこのホイール素材の湯口で凝固した不用部分を削除する。その後、このホイール素材にＴ６処理などの熱処理を施す。熱処理されたホイール素材は図５に示す順で加工される。図５中、破線の矢印は切削場所および切削方向を示す。図５（ａ）に示すようにまずアウターフランジをクランプにより保持・固定され、このアウターフランジの端面全体を加工基準部として旋盤加工機のチャック装置に固定されインナーフランジ側の内周面と外周面を切削加工される。この際、ディスク面の裏側まで旋盤加工することが多い。次に図５（ｂ）に示すようにハブ穴やボルト穴をドリル加工する。その後、図５（ｃ）に示すように最終形状となったインナーフランジ側をクランプにより保持・固定し、アウターフランジ側を旋盤加工する。この際、必要によりスポーク部表面やディスク面も加工する。この最終製品形状に加工された車両用ホイールがリークテストにかけられ、リム部のエア漏れがないか検査される。
【０００４】
特開２０００−７４７７７号公報では、アルミホイールのリークテスト用シール治具が開示され、シール治具に所定の階段状とすることでアルミホイールの径が変わっても交換の必要がないこと、およびアルミホイールの中央部が外周部であるフランジより軸方向外側に突出していてもそれと干渉することが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−７４７７７号公報（（０００８）、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、図２に記したようにスポークの軸方向外側端面（以後、スポーク端面）８ａがアウターフランジ５ａ近傍から既にアウターフランジ５よりも軸方向外側に突出した形状の場合、特許文献１に記載されたようなシール治具を使用しても、スポーク端面８ａがシール治具にぶつかりアウターフランジ５がシール治具に当接しない。そのためにアウターフランジとシール治具の間に隙間ができ、リークテストを行なうことができないという問題があった。
【０００６】
したがって本発明の目的は、外周側からアウターフランジより軸方向外側に突出したスポークを持つ車両用ホイールを製造する際にも、従来のシール治具でもリークテスト可能な車両用ホイールの製造方法および車両用ホイール素材の最適形状を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は車両用ホイール素材形状と製造工程と従来にはない特有の手段を用いることで達成することができる。
【０００８】
即ち本発明は、アウターフランジ素材に沿って軸方向外側に突出した円環状の突起部を有するリム部素材とスポークを有するディスク部素材からなる車両用ホイール素材を鋳造する工程と、前記突起部を残して前記リム部素材を切削加工する工程と、前記突起部とインナーフランジをシール治具と当接させてリム部内を密封しリム部のリークテストを行なう工程と、前記突起部を切削加工してアウターフランジを形成する工程からなることを特徴とするものである。
従来ではリム部素材を最終形状に加工した後にリーク試験を行っていたが、本発明の製造方法ではアウターフランジの軸方向外側に突起部を設け、車両用ホイール素材を鋳造成形し、リム部素材全てを最終形状に加工せずアウターフランジ素材の突起部を無加工で残し、この突起部とシール治具とを当接してリークテストを行い、その後にリム部全てを最終形状に加工する。これによりどんな形状のスポークであってもリークテストは従来の試験機を使用可能であり、汎用性の高い生産ラインを設備することができる。
【０００９】
本発明において、「突起部を残してリム部を切削加工する」とは、リークテスト前に突起部へ全く加工を行なわないことを規定するものではなく、リーク試験機のシール治具に当接する端面を平滑にするなど閉塞性を高める程度の突起部の加工であれば本発明の均等の範囲に入るものとする。また、軸方向外側とは車両用ホイールの回転軸の方向において中心からアウターフランジに向かう方向を指す。突起部の径方向断面形状は突起部の軸方向外側端面（以後、突起部端面）が２〜８ｍｍ程平坦で、かつ突起部端面側が狭まる台形形状であることが好ましい。突起部端面が２ｍｍ未満ではシール治具の表面に設けられた弾性体を傷つけやすい。また、８ｍｍ超であるとシール治具との単位面積あたりの圧力が低下し、密封性が低下すると共に切削加工部が多くなりコストが増える。台形形状となるのは、金型と離型させるための抜け勾配を設ける必要があるためである。
【００１０】
本発明の製造方法に適した車両用ホイール素材は、アウターフランジ素材に沿って軸方向外側に突出した円環状の突起部を有するリム部素材とスポークを有するディスク部素材からなる鋳造により形成された車両用ホイール素材であって、前記突起部はアウターフランジが形成される位置よりも外周側に形成されていることを特徴とするものが好ましい。突起部をアウターフランジよりも外周側に形成することで、シール治具を当接しやすくなり、かつスポーク端面を切削加工する必要がない形状にできる。アウターフランジの最外径部から突起部端面までの距離Ｗは０．５ｍｍ以上あることが好ましく、さらには１．０ｍｍ以上、さらには１．５ｍｍ以上あることが好ましい。鋳造（特に低圧鋳造）では突起部の側面に抜け勾配が必要であり、余りにＷが小さいと突起部の土台部分がアウターフランジにかかってしまい、周方向に旋盤加工を施しても軸方向外側に出たスポーク間は加工できず、径方向への別加工が必要となるためである。
また、この距離Ｗは２０ｍｍ以内とすることが好ましく、さらには１５ｍｍ以内とすることが好ましい。シール治具と車両用ホイールを当接するために必要な圧力Ｐ０は、リーク試験中のリム部内圧をＰ、突起部とシール治具が当接する円の面積をＳとするとＰ０≧Ｐ×Ｓとする必要がある。アウターフランジと突起部の距離Ｗを大きくすると、円環状の突起部とシール治具が当接する円の面積も大きくなる。よってさらに大きな圧力Ｐ０が必要になり、アウターフランジが形成される素材形状自体を塑性変形させる可能性がある。また、切削加工部が多くなるのでコスト上好ましくない。
【００１１】
本発明の効果が最も得られる車両用ホイール素材とは、例えば図１に示すようにアウターフランジ５の最外径端部から３ｍｍ内側の位置でアウターフランジ５とスポーク端面８ａの高低差Ｔが０．３ｍｍ以上の形状をもつ車両用ホイールである。このＴは当然ながらアウターフランジ５とスポーク７の外周側の形状で決まるが、この高低差が０．３ｍｍ未満であれば弾性体をシール治具に貼り付け、アウターフランジとシール治具を圧接することで閉塞し、リーク試験をすることができるが、０．３ｍｍ以上であると本発明のようなシール治具との当接面を突起部にて別途形成する必要がある。さらに好適な範囲は０．５ｍｍ以上、さらには０．８ｍｍ以上である。
【００１２】
また、この突起部は、突起部の端面１１がスポーク端面８ａよりも突出しているものが好ましい。シール治具が平坦なものでも突起部１０でシール治具が密封され、スポーク端面８ａはシール治具との密封を阻害することがない。また、量産において取り回しや型開きの際に車両用ホイール素材１が落下・衝突を起こしてもこの突起部１０によってスポーク端面８ａの外観性が守られる。
もし突起部端面１１がこのスポーク端面８ａより突出していない形状であっても、湾曲した皿上のシール治具を用い、シール治具の凹部をスポークの凸形状に沿わせることでリークテストすることは可能である。ただし突起部端面１１がスポーク端面よりも低いので型開きした際の落下衝撃からスポークをカバーすることができず、また、ホイールサイズ毎にシール治具を交換する必要があるなどコストや取り回しの雑務が増える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、車両用ホイールの製造方法および車両用ホイール素材であって、特に意匠性を重視され、スポーク端面がリム部の端面より軸方向外側に突出している形状であっても既存のリーク試験機を用いて確実にリークテストを行なうことができ、スポークの表面を傷つけることを防ぎ、旋盤加工のみで対処可能であり、かつアウターフランジに必要以上に歪を与えずにリークテストを行ことでき、さらに汎用性の高い生産ラインを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１５】
本発明の工程の一例を図３に示す。鋳造により図２に示す形状の車両用ホイール素材１を得た。図２中、図６と同じ部位には同じ番号を付けている。図１にさらに詳細なアウターフランジ５周辺の断面図を示す。右上がりの斜線部は旋盤加工により切削される部分である。また、左上がりの斜線部が最終形状の車両用ホイールリム部の断面である。車両用ホイールのスポーク７の形状は一般的なものと異なり、アウターフランジに接する外周側が急な角度で軸方向外側に出ている。アウターフランジ５の外周面から３ｍｍ内側の位置で、アウターフランジ５とスポーク端面８ａの高低差Ｔは１．０ｍｍであった。突起部１０とアウターフランジ５の幅Ｗは１４ｍｍであり、突起部端面１１は４ｍｍの平坦な断面形状とした。また、突起部端面１１とスポーク８ａの高低差Ｓは２ｍｍとして形成されている。
低圧鋳造においてはＡＣ４Ｃ材（質量％でＳｉ７．０％、Ｍｇ０．３％、Ｃｕ０．１％、Ｆｅ０．７％、残部Ａｌと不可避不純物）をベースとした溶湯原料を用いた。金型はホイールのリム部の周囲に湯口を設けるサイドゲート方案のものを用いた。これによりリム部とディスク部が一体型であるホイール素材を得た（図３、Ｓｔｅｐ１）。
その後このホイール素材を５４５℃×４．０ｈで熱処理後に水冷し、その後１４０℃×２．０ｈ熱処理するＴ６処理を行なった（ＳＴＥＰ２）。
この熱処理後のホイール素材のディスク部中心位置に旋盤加工によりφ５３ｍｍのハブ穴を形成した。また、ディスク部のボルト穴も同様にして形成した。ハブ穴の加工においてはオークマ社製加工機ＬＡＷ−Ｖ２４型を用い、軸方向の送り速度を５ｍｍ／ｓとした。
内径基準治具であるコレットチャックを用いてアウターフランジ側から旋盤加工機のチャック装置に装着した。その後インナーリムの端部３ヶ所を軸方向に挟みチャック装置に固定した。このハブ穴を加工基準とした状態で回転させ、切削用のバイトをリム部のアウターフランジからインナーフランジに向かって移動させ、リムの中程からインナーフランジ外周面を旋盤加工した。その後、バイトをリムの内周側にも移動させ、インナーフランジからアウターフランジ方向へバイトを移動させてハブの裏側まで加工した。これによりチャック装置から外すことなくリムの外周面から内周面に渡って連続的に加工を行った。
その後コレットチャックからホイール素材を外し、今度はインナーフランジ側からコレットチャックをハブ穴に挿入して固定した。その後、図１の範囲(ｃ１)の部分まで旋盤加工を行い、チャック装置から外した。この状態では範囲（ｃ２）の切削加工部はそのままの形状であり、突起部１０は除去されていない。
その後、この旋盤加工途中の車両用ホイール素材をリーク試験機に入れ、突起部端面１１とゴム板を貼り付けたシール板を当接し、リム部の内周側にヘリウムガスを入れてリークテストを行った。（Ｓｔｅｐ４）
【００１６】
リークテスト終了後、再度この車両用ホイールのインナーフランジを旋盤加工機のチャック装置に固定し、図１の範囲(ｃ２)の部分を旋盤加工し、最終形状となるアウターフランジ５を形成した。（Ｓｔｅｐ５）
これにより、スポーク部の表面を傷つけることなく外観が良好で、かつリークテストによる安全性の高い車両用ホイールが得られた。
【００１７】
（比較例１）
実施例１と同様に図２に示す車両用ホイール素材を鋳造した。旋盤加工によりリム部の全て（図１（ｃ１，ｃ２））を加工し、アウターフランジも最終形状になるよう加工した。平板状のシール治具ではスポーク部端面８ａがぶつかり、スポーク間のアウターフランジがシール治具と当接されずリークテストが行なえない。また、図５に示すように外周側が傾いたシール板１２を用いてアウターフランジ５とシール板１２を当接させてみたが、熱処理に伴う歪により車両用ホイールのディスク部は真円ではなく、当接部が円錐状のシール板１２と完全に嵌合しない。そのため必要以上の厚さのゴム板１３をシール板に取り付ける必要がある。アウターフランジ５が押し付けられる方向に対してゴム板１３は斜めに接着剤で貼り付けられており、ゴム板１３が裂ける、剥離するなどの問題が多発して量産では適用することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、車両用ホイールの製造方法および車両用ホイール素材に好適であり、特に意匠性を重視され、スポーク端面がリム部の端面より軸方向外側に突出している形状のものに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の車両用ホイール素材の要部断面図である
【図２】本発明の車両用ホイール素材の断面図である。
【図３】本発明の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】比較検討した際のリーク治具形状である。
【図５】従来の旋盤加工の順序を示す図である。
【図６】一般的な車両用ホイールと車両用ホイール素材を示す断面図である。
【図７】従来の製造工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２０】
１  車両用ホイール素材、２  リム部、３  ディスク部、４  リム胴部、５  アウターフランジ部、６  インナーフランジ部、７  スポーク部、８  スポーク端面、１０  突起部、１１  突起部端面、１２  シール治具、１３  弾性体
【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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