(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材の表側に配置した抜きパンチと、裏側に配置したダイスにより、前記素材に下穴を抜き加工する第１工程と、
前記成形された下穴の表側に、先部が縮径するテーパー部を有する上型コイニングパンチを配置し、下穴の裏側に、先部が縮径するテーパー部を有する下型コイニングパンチを配して、これら両コイニングパンチによって前記下穴の表裏にテーパー面を成形する第２工程とからなり、
前記第１工程により抜かれる下穴の径を、前記第２工程時において穴径が小さく変動する分大きく設定し、
前記抜きパンチを上型コイニングパンチ側に配置し、前記上型コイニングパンチのテーパー部の径を、前記下型コイニングパンチのテーパー部の径よりも大きく設定したことを特徴とするスチールホイールにおけるボルト穴の成形方法。
【請求項２】
前記上型コイニングパンチのテーパー部と下型コイニングパンチのテーパー部が、夫々２段のテーパーで形成されている請求項１記載のスチールホイールにおけるボルト穴の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチールホイールにおけるボルト穴の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラック用のスチールホイールにおいて、トラックのフロント側に装着されるスチールホイールは、その表側からボルト締めされるが、トラックのリア側においては、２個のスチールホイールを夫々の表側を重ねて裏側からボルト締めして装着される。そのため、リア側のスチールホイールにおいては、そのボルト穴の両側（表裏面側）にテーパー部が形成される。
【０００３】
このような両側にテーパー面を有するボルト穴を成形する方法として、両面からテーパーパンチで１度に成形する方法を採用すると、通常、トラック用ディスク板厚がかなり厚い（通常８ｍｍ）ことから、成形時に肉が周辺部へ逃げて、ディスクの裏面の平面度や段差部に悪影響を与える。
【０００４】
そのため、従来、先ず、プレス加工にて下穴抜き加工を行い、次で、プレス加工にて一方の片面のテーパー加工を行い、次で、ボール盤加工にて他方の片面のテーパー加工を行ってテーパー付ボルト穴を成形する方法が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のように、プレス加工とボール盤加工による成形方法においては、ラインが異なる２工程となり、機械設備が嵩む上に作業能率も悪くなり、製品コストが高くなる問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、前記のような両側にテーパー面を有するボルト穴の全ての成形を、プレス加工の１ライン上で行えるようにして前記従来の加工方法に比べて大幅なコスト低減を図ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、素材の表側に配置した抜きパンチと、裏側に配置したダイスにより、前記素材に下穴を抜き加工する第１工程と、
前記成形された下穴の表側に、先部が縮径するテーパー部を有する上型コイニングパンチを配置し、下穴の裏側に、先部が縮径するテーパー部を有する下型コイニングパンチを配して、これら両コイニングパンチによって前記下穴の表裏にテーパー面を成形する第２工程とからなり、
前記第１工程により抜かれる下穴の径を、前記第２工程時において穴径が小さく変動する分大きく設定し、
前記抜きパンチを上型コイニングパンチ側に配置し、前記上型コイニングパンチのテーパー部の径を、前記下型コイニングパンチのテーパー部の径よりも大きく設定したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、下穴の抜き加工を抜きパンチとダイスで行い、該下穴の表裏（両面）のテーパー加工を上下のコイニングパンチで行うようにしたので、この両工程が共にプレス加工で行える。そのため、全ての加工が一連の加工工程で行える。
【００１０】
また、下穴の抜き加工時において、下穴の内径に、その表側の内径が裏側の内径より小さくなる差が生じる場合に、上型のコイニングパンチのテーパー部の径を、下型のコイニングパンチのテーパー部の径よりも大きく設定することにより、テーパー面の安定した加工が行える。
【００１１】
請求項２記載の第２の発明は、前記第１の発明において、前記上型コイニングパンチのテーパー部と下型コイニングパンチのテーパー部が、夫々２段のテーパーで形成されているものである。
【００１２】
本発明においては、テーパー加工時において、両コイニングパンチの２段のテーパー部における夫々の後側のテーパー部によって、テーパー加工時における余肉が前側テーパー部へ移動することを防止し、テーパー径の安定が図られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図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。
【００１４】
図１は本発明によって成形加工されたトラック用スチールホイールのディスク部の断面を示し、図２はそのスチールホイールにおけるボルト穴部の拡大断面を示す。
【００１５】
この図において、１はスチールホイールのディスク部で、中央部にハブ穴２が形成され、その周辺部に表裏を平面３ａ，３ｂにした平面部３が形成され、該平面部３にボルト穴４が形成されている。該ボルト穴４と前記ハブ穴２間は段差部５になっており、平面部３の外周部には熱の放出と飾りを兼用する飾り穴６が形成されている。前記ボルト穴４の表側には表側テーパー面４ａが形成され、裏側は裏側テーパー面４ｂが形成され、更に、該両テーパー面４ａ，４ｂ間には略垂直のストレート部４ｃが形成されている。
【００１６】
次に、前記の両側にテーパー面を有するボルト穴４の成形方法について説明する。
【００１７】
先ず、スチールホイールの素材（被成形板）１ａにおけるボルト穴形成位置に、図３に示すように、プレス機械の抜きパンチ７と抜きダイス８とによって素材１ａに下穴９をプレス加工によって抜き加工する。図３において１ｂは素材１ａから抜かれた片を示す。
【００１８】
前記抜きパンチ７と抜きダイス８とのクリアランスＣは、素材１ａの板厚（元厚）に対して１５〜２０％に設定する。該クリアランスＣは、通常の抜きでは１０％前後であるが、前記のように１５〜２０％と大きくするのは、せん断面部９ａを減少させ、破断面部９ｂを大きくして、抜きパンチ７の食い込み量を少なくし、材料を引きちぎる力を増大させて、表側部に大きなダレ（変形）９ｃを発生させるためである。このようにダレ９ｃを大きくする理由は、後述するテーパー加工時において両側からテーパー加工する際に発生する加工抵抗の差を極力なくすためである。
【００１９】
また、下穴９の抜き径は、ボルト穴径のノミナル値＋０．５ｍｍに設定する。すなわち、図４（ｂ）に示すボルト穴の完成品の寸法Ｌ2 に対して図４（ａ）に示す抜き寸法Ｌ1 の関係を、Ｌ2 ＋０．５ｍｍ＝Ｌ1 に設定する。このように下穴９の抜き寸法Ｌ1 を完成品の寸法Ｌ2 よりも大きく設定する理由は、後述するテーパー加工時において、ボルト穴径が変動するため、この変動量分だけ下穴を大きくしておくためである。この変動量は、テーパー角度や材料板厚、材料拡張力など条件によって異なるため、実際には、これら諸条件に適合する所定の値に設定するものである。前記の０．５ｍｍの値は、板厚が８ｍｍでＳＡＰＨ４４０の材料の場合の例を示したものである。
【００２０】
次に、図５に示すようなプレス機械の上型コイニングパンチ１０と下型コイニングパンチ１１を用いて前記の下穴９の表側と裏側にテーパー面をプレス加工により成形する。
【００２１】
この上型コイニングパンチ１０は、下側に所定径で垂直面からなるストレート部１０ａを形成し、その上部に、上方が拡開する第１テーパー部１０ｂを形成し、その上部（後側）に上方が拡開する第２テーパー部１０ｃを形成した２段テーパー形状になっている。前記ストレート部１０ａの外径は、完成品のボルト穴径におけるストレート部４ｃの内径と同等に設定されている。更に、ストレート部１０ａの垂直方向の長さは、所望に設定するが、最低でも０．５ｍｍに設定すると良い。これは、その設定値が小さいと、テーパー成形時に入り込んだ余肉が上下のコイニングパンチ１０，１１間の隙間に入り込むおそれがあるため、これを防止するためにストレート部１０ａの長さを長くして余肉がストレート部１０ａに当って隙間に入り込まないようにするものである。
【００２２】
また、前記第１テーパー部１０ｂにおけるテーパー角、すなわち素材１ａの表裏面に対するテーパー角αは所望に設定するが、通常、トラック用のスチールホイールにおいては、そのボルト穴のテーパー角が略８０度に形成されるため、本実施例においても略８０度に設定されている。
【００２３】
更に、前記第２テーパー部１０ｃにおけるテーパー角βは３度程度に設定されている。
【００２４】
また、下型コイニングパンチ１１は、上側に上方が拡開する第１テーパー部１１ｂを形成し、その下部（後側）に下方が拡開する第２テーパー部１１ｃを形成した２段テーパー形状になっている。この下型コイニングパンチ１１には前記のようなストレート部は形成されていない。
【００２５】
また、この第１テーパー部１１ｂのテーパー角αは前記と同様に略８０°に設定され、第２テーパー部１１ｃのテーパー角βは前記と同様に３度程度に設定されている。
【００２６】
そして、前記上型コイニングパンチ１０と下型コイニングパンチ１１を用いて前記のように成形された下穴９に対して図７に示すようにプレス加工によりコイニング加工を行うと、図６及び図７に示すように、前記下穴の抜き加工時でのせん断面部分９ａが上型コイニングパンチ１０のストレート部１０ａに当ってボルト穴４のストレート部４ｃが成形され、前記下穴の抜き加工時でのダレ９ｃが第２テーパー部１０ｂに当って一方の片面（表側）のテーパー面４ａが成形される。また、下穴の抜き加工時でのダイス受け面が下型コイニングパンチ１１の第１テーパー部１１ｂに当って他方の片面（裏側）のテーパー面４ｂが成形される。更に、下穴の抜き加工時での破断面９ｂが、上下のコイニングパンチ１０，１１による加圧によって変形し、ストレート部４ｃとテーパー面４ｂ間に変形部４ｄが形成される。
【００２７】
なお、前記の第２テーパー面１０ｃ，１１ｃの角度は前記のように３度程度に小さいため、製品設計上や見た目では前記図６の形状であるが、厳密には前記上型コイニングパンチ１０と下型コイニングパンチ１１によるテーパー部の成形時においては、図７に示すように、第２テーパー面１０ｃ，１１ｃによって前記の表側テーパー面４ａの表側外周と裏側テーパー面４ｂの裏側外周に第２のテーパー面４ｅ，４ｆが成形される。このように、第２テーパー面１０ｃ，１１ｃを形成する理由は、テーパー成形時に発生する余肉がテーパー面４ａ，４ｂへ移動しないようにして、余肉の移動によるテーパー面への悪影響を防止してテーパー径の安定を図るとともに板厚のバラツキを防止するものである。
【００２８】
また、図５に示すように、上型コイニングパンチ１０における第１テーパー部１０ｃの最大径Ｌ3 は下型コイニングパンチ１１における第１テーパー部１１ｂの最大径Ｌ4 よりも大きく設定されて両者に差がもたせてあり、具体的には上型コイニングパンチ１０側が約０．３ｍｍ大きく設定されている。なお、この差の値は任意である。このように差をもたせる理由は、本来、板厚の厚いものを成形するため、プレス機械の能力が十分であれば前記の径Ｌ3 と径Ｌ4 は同じでよい。しかし、まず第１に、下穴抜き加工で表側と裏側では抜き穴径に差が生じる。例えば板厚８ｍｍで表側の径は裏側の径より３ｍｍ程小さくなる。そのため、必要成形加工力に差が発生する。これはテーパー加工時の穴径の拡がり率に差が生じることになる。第２に機械の能力に影響するが、プレス成形で１００％の成形をできない場合がある。これにより、隙間が生じた場合の加工は加工力の弱い方へ押し込まれ、この場合では裏面基準、すなわち下型コイニングパンチ１１のテーパー面側優先で加工される。このような理由から前記のような寸法の差をもたせて安定した加工を行えるようにしたものである。
【００２９】
以上のように、下穴９の成形と両テーパー面４ａ，４ｂ（厳密には４ｅ，４ｆも含む）の成形は共にプレス加工であるため、これらを１つのプレス加工ラインで一連の加工が行える。
【００３０】
【発明の効果】
以上のようであるから、請求項１記載の発明によれば、下穴成形と該下穴の表裏のテーパー成形を共にプレス加工で行えるようにして一連のプレス加工工程で行えるようにしたので、前記従来のようにテーパー成形をプレス加工と機械加工の異種の２工程で行うものに比べて、機械設備が安価になる上に作業能率も向上し、製品のコスト低減を図ることができる。
【００３１】
また、テーパー面の安定した加工が行える。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、更にテーパー径の安定を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によりボルト穴を成形したスチールホイールのディスク部を示す断面図。
【図２】図１におけるボルト穴部の拡大断面図。
【図３】本発明における下穴成形状態を示す断面図。
【図４】本発明における下穴径と成形されたボルト穴径の径寸法の関係を示す断面図。
【図５】本発明における上下のコイニングパンチを示す図。
【図６】本発明の方法により成形されたボルト穴の見た目での形状を示す断面図。
【図７】コイニングパンチでテーパー部を成形した状態を示し、図６のボルト穴の実際の成形形状を示す断面図。
【符号の説明】
１ａ    素材
７      抜きパンチ
８      ダイス
９      下穴
１０    上型コイニングパンチ
１０ｂ，１０ｃ    テーパー部
１１    下型コイニングパンチ
１１ｂ，１１ｃ    テーパー部
Ｌ3     上型コイニングパンチのテーパー径
Ｌ4     下型コイニングパンチのテーパー径
【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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