(57)【要約】【課題】  薄肉軽量化を図ることができるとともに、生産性の向上，安定した製造を行うことができる車両ホイールの製造方法を提供する。【解決手段】  最初にディスク部５１とリム原形部５２を有する車両ホイールのプリフォーム５０を鋳造する。次の予熱工程で、リム原形部５２の環状厚肉部となる第２部分５２ｙを誘導加熱する。予熱工程の直後にプリフォーム５０のリム原形部５２の第２部分５２ｙに減肉を伴うスピニング加工を施すことにより、最終形状または最終形状に近いリム部５２’を得る。【選択図】  図２
2005047450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）最終形状または最終形状に近いディスク部と、リム原形部とを有する車両ホイールのプリフォームを鋳造する鋳造工程と、
（ロ）上記プリフォームのリム原形部のみを誘導加熱することにより、予熱を行う予熱工程と、
（ハ）上記予熱工程の直後に、誘導加熱されたプリフォームのリム原形部に、塑性変形を伴う加工を施すことにより最終形状または最終形状に近いリム部を得る加工工程と、
を備えたことを特徴とする車両ホイールの製造方法。
【請求項２】
上記リム原形部は、ディスク部の周縁で連なる第１部分と第２部分とを有し、上記第１部分は最終形状または最終形状に近い形状をなしてディスク部側フランジを含み、上記第２部分は最終形状のリム部の対応箇所より厚肉の環状厚肉部を有しており、上記予熱工程では、上記第２部分のみを誘導加熱し、上記加工工程では、上記プリフォームの第２部分の環状厚肉部に減肉を伴うスピニング加工を施すことにより、ディスク部の反対側のフランジを含む最終形状または最終形状に近い形状を得ることを特徴とする請求項１に記載の車両ホイールの製造方法。
【請求項３】
上記プリフォームの環状厚肉部が上記第２部分のほぼ全領域を占めており、上記予熱工程においては、ディスク部とは反対側の第２部分の一部だけを誘導加熱することを特徴とする請求項２に記載の車両ホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両ホイールを鋳造により製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミ合金等の軽合金製の車両ホイールを鋳造により製造する方法は公知である。一般的な方法では、鋳造工程で最終形状または最終形状に近い車両ホイールを得る。
【０００３】
特開２０００−７９８０１号公報には、上記一般的方法より薄肉軽量化が可能な車両ホイールの製造方法が開示されている。この方法の鋳造工程では、最終形状の車両ホイールではなく、厚肉のリム原形部を有するプリフォームを鋳造する。このプリフォームを予熱した後、リム原形部に減肉を伴うスピニング加工（フローフォーミング加工，塑性変形を伴う加工）を施すことにより最終形状または最終形状に近いリム部を得る。この方法では、スピニング加工を施すことによりリム部の強度を向上でき、リム部の薄肉軽量化を図ることができる。
【０００４】
特開２０００−７９８０１号公報には、スピニング加工前のプリフォームの予熱について詳しく開示されていないが、一般的には、炉の入口にプリフォームを次から次へと等間隔をおいて搬入し、ゆっくりと炉内を搬送させる過程で加熱する。そして、加熱されたプリフォームを炉の出口から出した直後に上記スピニング加工を施すようにしている。
【特許文献１】特開２０００−７９８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のようにプリフォームを炉で加熱する場合、設備が大型となる欠点があった。また、何らかの原因で短時間（数分程度）プリフォームの搬送が停止したり、加工工程で短時間停止することがあり、プリフォームの予熱工程と加工工程の同期化が難しいため、生産性が低下するとともに、プリフォームの加熱温度が安定せず加工を安定して行えなかった。
しかも、炉加熱の場合にはプリフォーム全体を加熱するので、ディスク部も高温となり、そのため、上記加工の際にディスク部を強い力でクランプすると変形し易くなり、この変形を抑制しようとしてクランプ力を弱めると、安定した加工を行えないというジレンマも生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、（イ）最終形状または最終形状に近いディスク部と、リム原形部とを有する車両ホイールのプリフォームを鋳造する鋳造工程と、（ロ）上記プリフォームのリム原形部のみを誘導加熱することにより、予熱を行う予熱工程と、（ハ）上記予熱工程の直後に、誘導加熱されたプリフォームのリム原形部に、塑性変形を伴う加工を施すことにより最終形状または最終形状に近いリム部を得る加工工程と、を備えたことを特徴とする車両ホイールの製造方法を要旨とする。
【０００７】
上記方法によれば、予熱工程に大型設備を必要としない。また、誘導加熱は短時間で実行され、プリフォームの予熱工程と加工工程の同期化が容易になるため、生産性が向上するとともに、プリフォームの予熱および加工を安定して行える。予熱工程では、プリフォームのリム原形部のみを誘導加熱するので、ディスク部は比較的低温であり、上記加工の際にディスク部を強い力でクランプしても変形せず、安定した加工を行える。
【０００８】
好ましくは、上記リム原形部は、ディスク部の周縁で連なる第１部分と第２部分とを有し、上記第１部分は最終形状または最終形状に近い形状をなしてディスク部側フランジを含み、上記第２部分は最終形状のリム部の対応箇所より厚肉の環状厚肉部を有しており、上記予熱工程では、上記第２部分のみを誘導加熱し、上記加工工程では、上記プリフォームの第２部分の環状厚肉部に減肉を伴うスピニング加工を施すことにより、ディスク部の反対側のフランジを含む最終形状または最終形状に近い形状を得る。これによれば、リム原形部の第１部分は比較的低温となり、予熱直後の第２部分の加工の際に、クランプ荷重等が付与されても変形を回避することができる。
【０００９】
好ましくは、上記プリフォームの環状厚肉部が上記第２部分のほぼ全領域を占めており、上記予熱工程において、ディスク部とは反対側の第２部分の一部だけを誘導加熱する。これにより、上記第１部分，ディスク部の変形をより一層確実に回避することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本発明によれば、予熱工程に大型設備を必要とせず、生産性が向上するとともに、リム部の加工を安定して行え、この加工に際してディスク部のクランプによる変形を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第１実施形態をなす車両ホイールの製造方法について図面を参照しながら説明する。まず、鋳造工程で用いられる鋳型について説明する。図１に示すように、この鋳型１０は、ベース１１と、このベース１１上に固定された下型１２と、この下型１２に対して昇降する上型１３と、一対の半割りされた横型１４とを有している。一対の横型１４は、紙面と直交する方向に対峙し、同方向に移動して接合，離反するようになっている。
【００１２】
鋳型１０の型締め時には、一対の横型１４の互いの接合面が所定の荷重をもって当たり、上型１３が下降してこれら横型１４の上面に当たることにより、下型１２と上型１３とで一対の横型１４を所定の荷重をもって挟むようになっている。この型締め状態において、下型１２と上型１３と一対の横型１４により、プリフォーム成形用のキャビティ２０が形成される。
【００１３】
上記キャビティ２０は、下型１２と上型１３の対向面間に形成されたディスク部成形用空間２１と、下型１２と上型１３の外周面と一対の横型１４の内周面間に形成されたリム原形部成形用空間２２とを有している。このリム原形部成形用空間２２は、下側の第１部分２２ｘと上側の第２部分２２ｙとを有している。これら第１部分２２ｘと第２部分２２ｙは、ディスク部成形用空間２１の周縁に連なるとともに互いに連なっている。上記第１部分２２ｘは、最終形状の車両用ホイールのリム部の対応箇所に近い形状をなしている。第２部分２２ｙは短い円筒部と先端に向かって広がる円錐部とを有し、最終形状の車両用ホイールのリム部の対応箇所と異なる形状をなしそれより厚くなっている。
【００１４】
さらに鋳型１０は型締め状態で一対（複数）の湯道２５を有している。これら湯道２５は１８０°対向しており、各湯道２５は、一対の横型１４の接合面に形成された溝を合わせることによりほぼＬ字形に形成されている。湯道２５の先端は上記キャビティ２０のリム原形部成形用空間２２の第２部分２２ｙに接続されている。
【００１５】
上記湯道２５の基端（下端）には、垂直をなしてベース１１を貫通する導管２６の上端部が接続されている。上記ベース１１の下方にはタンク（図示しない）が配置されている。このタンクはアルミ合金等の軽合金の溶湯を蓄えており、上記導管２６の下端部はこの溶湯に入り込んでいる。
【００１６】
上記鋳型１０を用いた車両ホイールのプリフォームの低圧鋳造工程について説明する。上記タンクの内部空間にガス圧を供給することにより、タンク内の溶湯面を押し下げる。これにより、タンク内の溶湯は、一対の導管２６を経、さらに一対の湯道２５を経て、そのゲート２５ｘが位置するリム原形部成形用空間２２の第２部分２２ｙに達し、ここからリム原形部成形用空間２２全体に充填されるとともに、ディスク部成形用空間２１に充填される。
【００１７】
上記溶湯の凝固は、湯道２５のゲート２５ｘから最も遠い部位、すなわちディスク部成形用空間２１のほぼ中央部で始まり、リム原形部成形用空間２２に進み、さらにゲート部２５ｘに向かって進み、ゲート２５ｘに達する。この凝固が湯道２５の中途部まで進んだ時点でタンクのガスを抜くと、湯道２５の中途部より下方の溶湯は湯道２５および導管２６を流れ落ちてタンク３０に戻る。
【００１８】
上記鋳造により、図２，図３（Ａ）に示す車両ホイールのプリフォーム５０が得られる。このプリフォーム５０は、上記ディスク部成形用空間２１での溶湯の凝固により形成されたディスク部５１と、リム原形部成形用空間２２での溶湯の凝固により形成されたリム原形部５２とを有している。リム原形部５２は、リム原形部成形用空間２２の第１部分２２ｘに対応した第１部分５２ｘと、第２部分２２ｙに対応した第２部分５２ｙとを有している。第１部分５２ｘは、ディスク部側フランジ５２ａ，ディスク部側ビードシート５２ｂを有しており、車両ホイールの最終形状に近い形状を有している。リム原形部５２の第２部分５２ｙはほぼ全域にわたって環状厚肉部となっている。
【００１９】
上記鋳造工程の次に、前加工工程を実行する。この前加工工程でバリ取りを行う。また、湯道２５のゲート２５ｘ近傍の溶湯凝固により形成された一対の突起を切断して除去し、ディスク部５１の中央にハブ穴５１ａを形成する。
【００２０】
次に、予熱工程を実行する。この予熱工程では図２に示すように、上記プリフォーム５０のリム原形部５２の環状厚肉部をなす第２部分５２ｙを、誘導加熱コイル４０を用いて誘導加熱（例えば高周波誘導加熱）する。この誘導加熱コイル４０は、ほぼコ字形の中空断面で円環状に近いＣ字形（環状）をなし、互いに若干距離離れた両端部を有している。これら両端部に誘導加熱電源の電源端子が接続されている。また、冷却水が一方の端部から流入され、誘導加熱コイル４０の内部空間を通って他方の端部から流出するようになっている。誘導加熱コイル４０の溝４０ａ内に上記第２部分５２の先端側（ディスク部５１の反対側）の約半分（一部）を挿入し、誘導加熱コイル４０に誘導電流を流すことにより、約数秒、当該部位を加熱し、４００℃程度に温度上昇させる。この予熱工程では大型の炉を用いずに極めて短時間で予熱を行うことができる。
【００２１】
上記予熱工程の直後に、本加工工程（加工工程）を実行する。換言すれば、本加工工程の所要時間に合わせて個々のプリフォーム５０を短時間で予熱するので、両工程の同期化を図ることができ、その結果、生産性を向上させることができるとともに、リム原形部５２の第２部分５２ｙを一定した温度で加熱することができる。
【００２２】
本加工工程では、スピニング加工（フローフォーミング加工，塑性変形を伴う加工）を行う。スピニング加工では図３（Ａ）に示すように、車両ホイールの最終形状に近い外周形状を有するマンドレル４１にプリフォーム５０を取り付け、図示しないクランプ板でプリフォーム５０のディスク部５１およびリム原形部５２の第１部分５２ｘをマンドレル４１に向けて押し付けることによりプリフォーム５０をクランプしながら、このマンドレル４１を回転させ、それと同時に、ローラ４２をプリフォーム５０の第２部分５２ｙに押し付けながらマンドレル４１の周面形状に対応してマンドレル４１の径方向に変位させつつマンドレル４１の軸方向に移動させる。または、ローラ４２を径方向のみの移動とし、マンドレル４１を軸方向に移動させて成形する。
【００２３】
上記スピニング加工により、環状厚肉部の第２部分５２ｙがローラ４２によりしごかれながら減肉されるとともにマンドレル４１の周面形状に沿って幅方向に広がり、図３（Ｂ）に示すように最終形状に近いリム部５２’を有する車両ホイール５０’が得られる。このリム部５２’において、ディスク部５１側のフランジ５２ａとビードシート５２ｂは、上述した鋳造により既に最終形状に近い形状となっている。第２部分５２ｙのスピニング加工により主にリム部５２’のリムドロップ５２ｃ，ディスク部５１の反対側のビードシート５２ｄおよびフランジ５２ｅが形成される。
【００２４】
上記予熱工程で第２部分５２ｙを一定温度に昇温できるので、上記スピニング加工を安定して行うことができる。
また、予熱工程では、誘導加熱によりリム原形部５２の第２部分５２ｙのみが短時間で加熱され、その直後にスピニング加工を実行するので、スピニング加工に際してプリフォーム５０は均熱化されておらず、ディスク部５１は第２部分５２ｙより低温の状態にある。そのため、スピニング加工でディスク部５１を強い力でクランプしても変形したり跡がついたりせず、例えばディスク部５１の意匠面の鋳物肌をそのまま残す仕様も可能である。また、クランプ力が強いので、スピニング加工を安定して行うことができる。
【００２５】
また、誘導加熱コイル４０はリム原形部５２の第２部分５２ｙの先端側半分に対峙し、第１部分５２ｘから離れているので、この第１部分５２ｘもスピニング加工時に比較的低温の状態にすることができる。その結果、上記クランプ板を押し付けても第１部分５２ｘが変形せず、切削の際に切削残しが生じて鋳造の際に生じる黒皮がそのまま残る等の不都合を防止できる。
【００２６】
上記スピニング加工は、リム原形部５２の第２部分５２ｙの材料の大きな流動（広義には材料の塑性変形）を伴い、巣の圧着，組織の微細化（動的再結晶），組織の異方性（圧延組織），加工硬化を実現できる。
【００２７】
次に、溶体化，時効等の熱処理工程を実行した後、さらに切削，塗装を施すことにより、車両ホイールが完成する。切削加工により、ディスク部５１およびリム部５２’は若干減肉されて最終形状となる。なお、切削加工を行わない場合にはスピニング加工後の形状が車両ホイールの最終形状となる。
【００２８】
本発明は、さらに他の形態を採用可能であり、鋳造の仕方に特に限定はない。例えば、溶湯をリム原形部成形用空間２２においてディスク部成形用空間２１の反対側の縁部から注入してもよい。また、ディスク部成形用空間２１の中央から溶湯を注入してもよい。プリフォームを低圧鋳造により得たが、重力鋳造や傾斜鋳造、高圧鋳造で得てもよい。
塑性変形を伴う加工は、スピニング加工に限定されない。
上記実施形態では、予熱工程において、第２部分５２ｙの先端側の半分を誘導加熱したが、第２部分５２ｙのほぼ全域を誘導加熱コイル４０の溝４０ａに挿入して（対峙させて）誘導加熱を行なってもよい。
上記実施形態では、第２部分５２ｙのほぼ全域が環状厚肉部となっているが、第２部分５２ｙの一部（先端側の部分）だけが環状厚肉部であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明方法の第１実施形態において車両ホイールのプリフォームを鋳造するための鋳型を示す縦断面図である。
【図２】上記プリフォームを、誘導加熱コイルを用いて予熱する工程を示す縦断面図である。
【図３】上記の予熱されたプリフォームをスピニング加工する工程を示す縦断面図であり、（Ａ）は加工前のプリフォームとスピニング加工装置を示し、（Ｂ）は加工後の最終形状に近い車両ホイールを示す。
【符号の説明】
【００３０】
１０  鋳型
４０  誘導加熱コイル
４１  スピニング加工装置のマンドレル
４２  スピニング加工装置のローラ
５０  プリフォーム
５０’  車両ホイール
５１  ディスク部
５２  リム原形部
５２’  リム部
５２ｘ  第１部分
５２ｙ  第２部分
５２ａ  ディスク部側のフランジ
５２ｅ  ディスク部と反対側のフランジ
【図１】
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【図２】
2005047450.tif 000004
【図３】
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