(57)【要約】【課題】品質の向上や製造コストの削減をすることが可能な車両用ホイールの製造方法を提供する。【解決手段】車両用ホイールの製造方法は、ディスク用素材部２１の外周に、真円の筒状のリム用素材部２２をディスク用素材部２１と一体に設けた中間素材２を鋳造によって成形する中間素材成形工程と、リム用素材部２２のうち、ディスク用素材部２１よりも裏側のインナー部分２２４をさらに裏側に向けて延伸するフローフォーミング工程とを有し、中間素材成形工程は、完成リム部１２を得るのに必要な容積をもちかつリム用素材部２２を真円の筒状にすることができる厚みの筒状キャビティを、リム用素材部２２を成形するリム用キャビティＣＲとして有する鋳型装置３を用い、リム用キャビティＣＲにリム用キャビティＣＲの外周側から溶湯を充填することで中間素材を形成する工程である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用ホイールの製造方法において、
表側となるデザイン面を有する完成ディスク部になるディスク用素材部の外周に、完成リム部になる真円の筒状のリム用素材部を該ディスク用素材部と一体に設けた中間素材を鋳造によって成形する中間素材成形工程と、
前記リム用素材部のうち、前記ディスク用素材部よりも裏側のインナー部分をさらに裏側に向けて延伸するフローフォーミング工程とを有し、
前記中間素材成形工程は、前記完成リム部を得るのに必要な容積をもちかつ前記リム用素材部を真円の筒状にすることができる厚みの筒状キャビティを、該リム用素材部を成形するリム用キャビティとして有する鋳型装置を用い、該リム用キャビティに該リム用キャビティの外周側から溶湯を充填することで前記中間素材を形成する工程であ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】
前記中間素材成形工程は、
前記リム用キャビティへ溶湯を充填する注湯工程と、
前記注湯工程完了後に、前記リム用キャビティに充填された溶湯のうち、該リム用キャビティに該リム用キャビティの外周側から堰が接続した堰前部分から該リム用キャビティの周方向に最も離れた部分に充填された溶湯をミスト冷却するミスト冷却工程と、
前記ミスト冷却工程実施後に、前記堰前部分に充填された溶湯を空冷する空冷工程とを有する工程であることを特徴とする請求項１記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項３】
車両用ホイールの製造方法において、
表側となるデザイン面を有する完成ディスク部になるディスク用素材部および外周側に表側ハンプ用部位が設けられ完成リム部になる筒状のリム用素材部を有し、該ディスク用素材部の外周部分の一部が、該リム用素材部における、表側ハンプ用部位の内周側になる部分に接続した中間素材を、鋳造によって一体成形する中間素材成形工程と、
前記リム用素材部のうち、前記表側ハンプ用部位よりも裏側のインナー部分をさらに裏側に向けて延伸するフローフォーミング工程とを有し、
前記中間素材成形工程は、前記表側ハンプ用部位を形成する表側ハンプ用形成空間および前記インナー部分を形成するインナー部分形成空間が設けられたリム用キャビティと、該表側ハンプ用形成空間から該インナー部分形成空間の少なくとも表側にかけて該リム用キャビティの外周側から接続した堰とを有する鋳型装置を用いて、前記中間素材を鋳造によって形成する工程であることを特徴とする車両用ホイールの製造方法。
【請求項４】
車両用ホールの製造方法において、
表側となるデザイン面を有する完成ディスク部になるディスク用素材部およびフランジ状の表側端部が設けられ完成リム部になる筒状のリム用素材部を有する中間素材を、鋳造によって一体成形する中間素材成形工程と、
前記リム用素材部のうち、前記ディスク用素材部よりも裏側のインナー部分をさらに裏側に向けて延伸し、フランジ状の裏側端部を形成するフローフォーミング工程と、
前記フローフォーミング工程が実施された前記リム用素材部のうち、前記表側端部および前記裏側端部それぞれに切削加工を施す切削工程とを有し、
前記フローフォーミング工程は、前記中間素材成形工程によって成形されたリム用素材部のうちの前記表側端部の肉厚よりも薄い肉厚の前記裏側端部を形成する工程であることを特徴とする車両用ホールの製造方法。
【請求項５】
車両用ホイールの製造方法において、
表側となるデザイン面を有する完成ディスク部になるディスク用素材部の外周に、完成リム部になる筒状のリム用素材部を該ディスク用素材部と一体に設けた中間素材を鋳造によって成形する中間素材成形工程と、
前記中間素材を外嵌めするマンドレルを加熱する予熱工程と、
前記中間素材を前記予熱工程で加熱されたマンドレルに外嵌めし、前記リム用素材部のうち、前記ディスク用素材部よりも裏側のインナー部分をさらに裏側に向けて延伸するフローフォーミング工程とを有し、
前記フローフォーミング工程は、
前記インナー部分を該リム用素材部の外周側から加熱手段で加熱するとともに、前記マンドレルのうち、該インナー部分よりも裏側で露出した露出部分も、該加熱手段で該リム用素材部の外周側から同時に加熱しながら、該インナー部分を該露出部分まで延伸する第一フローフォーミング工程と、
前記インナー部分のうち、前記第一フローフォーミング工程で前記露出部分まで延伸された部分を前記リム用素材部の外周側から前記加熱手段で加熱しながら、該インナー部分を、該露出部分よりもさらに裏側に向けて延伸する第二フローフォーミング工程とを有することを特徴とする車両用ホイールの製造方法。
【請求項６】
前記予熱工程は、前記マンドレルを加熱するのとは別に、該マンドレルに外嵌めする中間素材を電磁誘導によって加熱する工程であることを特徴とする請求項５記載の車両用ホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
デザイン面を有する完成ディスク部になるディスク用素材部および完成リム部になるリム用素材部を有する中間素材を、鋳造によって一体成形する中間素材成形工程と、リム用素材部を延伸するフローフォーミング工程とを有する車両用ホイールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ホイールの一例を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、車両用ホイールの平面を示す図である。図１（ｂ）は、同図（ａ）に示す車両用ホイールのＡ−Ａ’断面図である。
【０００３】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、車両用ホイール１は、筒状の完成リム部１２とその完成リム部１２の内周面につながる完成ディスク部１１を有する。図１（ａ）には、デザイン面１１０を有し、筒状の完成リム部１２が外嵌めされた完成ディスク部１１が示されている。以下、デザイン面側（図１（ｂ）では上側）を表側（アウター側）と称し、反対側（図１（ｂ）では下側）を裏側（インナー側）と称する。完成ディスク部１１は、完成ディスク部１１の中心に設けられた円盤状のディスク本体１１１およびディスク本体１１１から放射状に延びて完成リム部１２の内周面につながる複数のスポーク１１２を有する。図１（ａ）に示すディスク本体１１１には、中心にハブ孔１１１ａが形成され、ハブ孔１１１ａの周囲に車両用ホイール１を車両側に取り付ける図示しないボルトを通すためのボルト挿通孔１１１ｂが４つ形成されている。
【０００４】
図１（ｂ）には、完成ディスク部１１の断面と筒状の完成リム部１２の断面が示されている。完成リム部１２の表側端部には、表側リムフランジ１２１が形成されている。表側リムフランジ１２１の裏側には、車両用ホイール１に装着するタイヤのビードが当たる表側ビードシート１２２が形成されている。また、表側ビードシート１２２の裏側には、装着したタイヤが外れるのを防止するための表側ハンプ１２３が形成されている。この表側ハンプ１２３からは、裏側に延びるドロップセンタ１２４が形成され、このドロップセンタ１２４のさらに裏側には、表側に対応した、裏側ハンプ１２５、裏側ビードシート１２６、および裏側リムフランジ１２７が順に形成されている。裏側リムフランジ１２７は、完成リム部１２の裏側端部になる。なお、ディスク本体１１１の裏面には、肉盗み部１１１ｃが形成されている。
【０００５】
このような車両用ホイール１の製造方法として、本出願人は、サイドゲート方式の鋳型装置を用いた鋳造工程とフローフォーミング工程を有する方法を提案している（例えば、特許文献１等参照）。上記特許文献１に記載された車両用ホイールの製造方法では、初めに、サイドゲート方式の鋳型装置を用いて、完成ディスク部になるディスク用素材部と完成リム部になる筒状のリム用素材部を有する中間素材を鋳造によって一体成形する。次いで、中間素材をマンドレルに取り付け、中間素材のリム用素材部をフローフォーミングによって延伸させている。
【０００６】
上記特許文献１では、リム用素材部を形成する筒状のリム用キャビティの外周側に堰が形成され、この堰からリム用キャビティに溶湯を充填するサイドゲート方式の鋳型装置を採用している。このため、ディスク用素材部を水冷パイプ等の冷却手段で冷却して凝固速度を速め、完成ディスク部の強度を向上させることができる。さらに、上記特許文献１では、リム用素材部の、堰が接続する部位となる堰前部分の肉厚をリム用素材部の周方向における他の部分の肉厚よりも厚く成形して、リム用素材部の外周形状を真円ではなく楕円に形成している。そして、リム用素材部の堰前部分におけるフローフォーミング工程の加工率を、リム用素材部の他の部分よりも高めている。これにより、リム用素材部における最終凝固位置となる堰前部分の強度が低くなってしまうというサイドゲート方式の鋳型装置の問題点を解決しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−８４５９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のようにリム用素材部の外周形状を楕円に形成した場合は、フローフォーミング工程後のリム用素材部の肉厚が周方向にバラツキやすいといった問題点がある。
【０００９】
一方、リム用素材部の外周形状を真円に形成した場合は、堰前部分の肉厚が最も厚くなる楕円の形状よりも、堰から遠いところから堰に向けて徐々に溶湯が凝固していく指向性凝固が行われ難い。このため、鋳型装置のリム用キャビティを、単にリム用素材部が真円の筒状になるように設定しただけでは、リム用素材部において指向性凝固が少しでも損なわれると車両用ホイールの品質が低下してしまうといった別の問題が生じてしまう。
【００１０】
また、リム用素材部からディスク用素材部への湯流れを良くして車両用ホイールの品質を向上させる面から、リム用キャビティの外周側に接続する堰の位置も改良の余地がある。
【００１１】
さらに、最終形状に加工する切削工程においては、いかに切削代を少なくして材料のロスを減らし、製造コストを削減するかといった普遍的な課題もある。
【００１２】
またさらに、フローフォーミング工程中の中間素材やマンドレルの加熱の仕方次第で、車両用ホイールの品質をさらに向上させることができる余地も残されている。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑み、品質の向上や製造コストの削減を目的とした車両用ホイール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】
【００１４】
上記目的を解決する本発明の車両用ホイールの製造方法は、表側となるデザイン面を有する完成ディスク部になるディスク用素材部の外周に、完成リム部になる真円の筒状のリム用素材部を該ディスク用素材部と一体に設けた中間素材を鋳造によって成形する中間素材成形工程と、
前記リム用素材部のうち、前記ディスク用素材部よりも裏側のインナー部分をさらに裏側に向けて延伸するフローフォーミング工程とを有し、
前記中間素材成形工程は、前記完成リム部を得るのに必要な容積をもちかつ前記リム用素材部を真円の筒状にすることができる厚みの筒状キャビティを、該リム用素材部を成形するリム用キャビティとして有する鋳型装置を用い、該リム用キャビティに該リム用キャビティの外周側から溶湯を充填することで前記中間素材を形成する工程であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の車両用ホイールの製造方法によれば、中間素材成形工程は、リム用素材部を真円の筒状にすることができる厚みのリム用キャビティを有する鋳型装置を用いているため、リム用素材部を真円の筒状に形成したことで指向性凝固が多少損なわれた場合であっても、リム用キャビティが厚いことで溶湯の補給を途絶え難くすることができる。このため、引け巣等の鋳造欠陥を抑制して、車両用ホイールの品質の低下を抑えることができる。
【００１６】
また、本発明の車両用ホイールの製造方法において、前記中間素材成形工程は、
前記リム用キャビティへ溶湯を充填する注湯工程と、
前記注湯工程完了後に、前記リム用キャビティに充填された溶湯のうち、該リム用キャビティに該リム用キャビティの外周側から堰が接続した堰前部分から該リム用キャビティの周方向に最も離れた部分に充填された溶湯をミスト冷却するミスト冷却工程と、
前記ミスト冷却工程実施後に、前記堰前部分に充填された溶湯を空冷する空冷工程とを有する工程であってもよい。
【００１７】
リム用キャビティの、堰が接続した堰前部分からリム用キャビティの周方向に最も離れた部分に充填された溶湯をミスト冷却するミスト冷却工程実施後に、前記堰前部分に充填された溶湯を空冷する空冷工程を実施することで、指向性凝固が実現し易くなる。
【００１８】
上記目的を解決する本発明の第２の車両用ホイールの製造方法は、表側となるデザイン面を有する完成ディスク部になるディスク用素材部および外周側に表側ハンプ用部位が設けられ完成リム部になる筒状のリム用素材部を有し、該ディスク用素材部の外周部分の一部が、該リム用素材部における、表側ハンプ用部位の内周側になる部分に接続した中間素材を、鋳造によって一体成形する中間素材成形工程と、
前記リム用素材部のうち、前記表側ハンプ用部位よりも裏側のインナー部分をさらに裏側に向けて延伸するフローフォーミング工程とを有し、
前記中間素材成形工程は、前記表側ハンプ用部位を形成する表側ハンプ用形成空間および前記インナー部分を形成するインナー部分形成空間が設けられたリム用キャビティと、該表側ハンプ用形成空間から該インナー部分形成空間の少なくとも表側にかけて該リム用キャビティの外周側から接続した堰とを有する鋳型装置を用いて、前記中間素材を鋳造によって形成する工程であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の車両用ホイールの製造方法によれば、表側ハンプ用形成空間からインナー部分形成空間の少なくとも表側にかけてリム用キャビティの外周側に堰が接続し、前記堰から充填される溶湯が、表側ハンプ用部位に接続したディスク用素材部へ円滑に流れて湯流れが良くなるため、車両用ホイールの品質が向上する。
【００２０】
上記目的を解決する本発明の第３の車両用ホイールの製造方法は、表側となるデザイン面を有する完成ディスク部になるディスク用素材部およびフランジ状の表側端部が設けられ完成リム部になる筒状のリム用素材部を有する中間素材を、鋳造によって一体成形する中間素材成形工程と、
前記リム用素材部のうち、前記ディスク用素材部よりも裏側のインナー部分をさらに裏側に向けて延伸し、フランジ状の裏側端部を形成するフローフォーミング工程と、
前記フローフォーミング工程が実施された前記リム用素材部のうち、前記表側端部および前記裏側端部それぞれに切削加工を施す切削工程とを有し、
前記フローフォーミング工程は、前記中間素材成形工程によって成形されたリム用素材部のうちの前記表側端部の肉厚よりも薄い肉厚の前記裏側端部を形成する工程であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第３の車両用ホイールの製造方法によれば、フローフォーミング工程により、中間素材成形工程によって成形されたリム用素材部のうちの表側端部の肉厚よりも薄い肉厚の裏側端部を形成するため、前記裏側端部の切削代を少なくして材料のロスを抑えることで製造コストが削減される。
【００２２】
上記目的を解決する本発明の第４の車両用ホイールの製造方法は、
表側となるデザイン面を有する完成ディスク部になるディスク用素材部の外周に、完成リム部になる筒状のリム用素材部を該ディスク用素材部と一体に設けた中間素材を鋳造によって成形する中間素材成形工程と、
前記中間素材を外嵌めするマンドレルを加熱する予熱工程と、
前記中間素材を前記予熱工程で加熱されたマンドレルに外嵌めし、前記リム用素材部のうち、前記ディスク用素材部よりも裏側のインナー部分をさらに裏側に向けて延伸するフローフォーミング工程とを有し、
前記フローフォーミング工程は、
前記インナー部分を該リム用素材部の外周側から加熱手段で加熱するとともに、前記マンドレルのうち、該インナー部分よりも裏側で露出した露出部分も、該加熱手段で該リム用素材部の外周側から同時に加熱しながら、該インナー部分を該露出部分まで延伸する第一フローフォーミング工程と、
前記インナー部分のうち、前記第一フローフォーミング工程で前記露出部分まで延伸された部分を前記リム用素材部の外周側から前記加熱手段で加熱しながら、該インナー部分を、該露出部分よりもさらに裏側に向けて延伸する第二フローフォーミング工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第４の車両用ホイールの製造方法によれば、第一フローフォーミング工程で、リム用素材部とともにマンドレルを同時に加熱しながら延伸させるため、フローフォーミング工程中のマンドレルの温度低下を抑えてリム用素材部を円滑に延伸することができ、車両用ホイールの品質が向上する。
【００２４】
また、本発明の第４の車両用ホイールの製造方法において、前記予熱工程は、前記マンドレルを加熱するのとは別に、該マンドレルに外嵌めする中間素材を電磁誘導によって加熱する工程であってもよい。
【００２５】
中間素材を電磁誘導で加熱することで、中間素材が効率的に加熱される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、品質の向上や製造コストの削減をすることが可能な車両用ホイールの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は、車両用ホイールの平面を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示す車両用ホイールのＡ−Ａ’断面図である。
【図２】図１に示す車両用ホイールの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、図１に示す車両用ホイールの中間素材の平面を示す図である。（ｂ）は、同図（ａ）に示す中間素材のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】図３に示す中間素材を鋳造する鋳型装置の内部構造を示す断面図である。
【図５】図４に示す鋳型装置のリム用キャビティへ堰形成空間が接続する箇所を拡大して示す拡大図である。
【図６】図４に示す鋳型装置の上型を上方から見て、その上型の内部構造を模式的に示す図である。
【図７】図３に示す中間素材を加熱炉で加熱する中間素材予熱工程を模式的に示す図である。
【図８】マンドレル予熱工程と図３に示す中間素材のフローフォーミング工程を段階的に示した図である。
【図９】図８に示すフローフォーミング工程後のリム用素材部と切削加工後の完成リム部の形状の違いを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
本発明の実施の形態は、図１に示す車両用ホイール１の製造方法を例にとって説明するものである。
【００３０】
図２は、車両用ホイールの製造方法を示すフローチャートである。この図２には、車両用ホイールの製造方法が詳しく記載されているが、まず、製造方法の概略を説明する。具体的には、初めに、図１に示す車両用ホイール１の完成ディスク部１１になるディスク用素材部および完成リム部１２になるリム用素材部を有する中間素材を、鋳造によって一体成形する中間素材成形工程（ステップＳ１０）を実施する。次いで、中間素材を加熱するとともに次工程のフローフォーミング工程で使用するマンドレルも加熱する予熱工程（ステップ２０）を実施した後、中間素材をマンドレルに取り付けて中間素材のリム用素材部を延伸するフローフォーミング工程（ステップＳ３０）を実施する。最後に、車両用ホイール１の最終形状に中間素材を切削する切削工程（ステップＳ４０）を実施する。
【００３１】
図３から図６を用いて、中間素材成形工程を説明する。
【００３２】
初めに、この中間素材成形工程で成形される中間素材について説明する。図３（ａ）は、図１に示す車両用ホイールの中間素材の平面を示す図である。図３（ｂ）は、同図（ａ）に示す中間素材のＡ−Ａ’断面図である。
【００３３】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、中間素材２は、完成リム部１２になる筒状のリム用素材部２２とデザイン面１１０を有する完成ディスク部１１になるディスク用素材部２１を有する。リム用素材部２２は、真円の筒状に形成されている。以下、デザイン面側（図３（ｂ）では上側）を表側と称し、反対側（図３（ｂ）では下側）を裏側と称する。また、筒状のリム用素材部２２の中心側となる径方向内側を内周側と称し、その反対側となる径方向外側を外周側と称する。ここにいう真円の筒状とは、外周面と内周面が同心円に形成されたものである。したがって、リム用素材部の周方向における肉厚は均一となる。
【００３４】
図３（ａ）には、リム用素材部２２が外嵌めされたディスク用素材部２１が示されている。ディスク用素材部２１は、図１（ａ）に示す完成ディスク部１１に対応したディスク本体用部位２１１および複数のスポーク用部位２１２を有する。図３（ａ）に示すディスク本体用部位２１１には、ハブ孔用部位２１１ａおよび４つのボルト挿通孔用部位２１１ｂが形成されている。なお、ボルト挿通孔用部位２１１ｂは、表側から裏側に貫通していないが、後述する切削工程が行われることで、図１に示す、表側から裏側に貫通したボルト挿通孔１１１ｂの形状に切削される。
【００３５】
図３（ｂ）には、ディスク用素材部２１の断面と真円の筒状のリム用素材部２２の断面が示されている。リム用素材部２２の表側端部には、フランジ状の表側リムフランジ用部位２２１が形成されている。また、表側リムフランジ用部位２２１の裏側には、完成リム部１２に対応して、表側から裏側に向かって、表側ビードシート用部位２２２と表側ハンプ用部位２２３が順に形成されている。さらに、表側ハンプ用部位２２３には、裏側に延びるインナー部分２２４が形成されている。このインナー部分２２４は、図１に示す完成リム部１２の、ドロップセンタ１２４、裏側ハンプ１２５、裏側ビードシート１２６、および裏側リムフランジ１２７になる部分である。図３（ｂ）の左側に示すように、ディスク用素材部２１は、スポーク用部位２１２の外周部分が、リム用素材部２２の、表側リムフランジ用部位２２１、表側ビードシート用部位２２２、および表側ハンプ用部位２２３の内周側になる部分に接続している。なお、ディスク本体用部位２１１の裏面には、肉盗み部２１１ｃが形成されている。この中間素材２は、後述するフローフォーミング工程と切削工程が行われることで、図１に示す車両用ホイール１の形状になるものである。
【００３６】
図４を用いて、中間素材成形工程で用いられる鋳型装置について説明する。
【００３７】
図４は、図３に示す中間素材を鋳造する鋳型装置の内部構造を示す断面図である。
【００３８】
図４に示す鋳型装置３は、サイドゲート方式を採用したものであって、下型３１と上型３２と一対の横型３３を備えている。これらの鋳型３１〜３３はいずれも金型である。
【００３９】
図４には、型閉めされた鋳型装置３が示されており、この図４では、断面を表す部分にハッチングを施すのではなく、下型３１、上型３２、および一対の横型３３それぞれを明確にするため、下型３１には左下がりのハッチングを施し、上型３２には右下がりのハッチングを施し、一対の横型３３にはクロスハッチングを施してある。
【００４０】
図４に示す下型３１は下型プラテン３４に固定配置されたものである。一方、上型３２は昇降自在なものである。この上型３２は、図示しない上型プラテンに固定され、上型プラテンが上下動することによって昇降する。
【００４１】
一対の横型３３は、互いに離れることで型が開き、当接するまで互いに接近することで型が閉まるものである。
【００４２】
図４に示す横型３３は、下型プラテン３４の水平面３４ａ上を、図４の紙面に対して垂直な方向にスライドする。すなわち、一対の横型３３は、分割面（パーティング面）３３ａに直交した下型プラテン３４の水平面３４ａがスライド面になり、その水平面３４ａに沿って型閉めおよび型開きが行われる。図４には、一対の横型３３のうちの一方の横型３３が示されており、その一方の横型３３は、紙面手前へ向かってスライドすることで型が閉まり、紙面奥側へ向かってスライドすることで型が開く。
【００４３】
図４に示す鋳型装置３では、固定配置された下型３１の上に上型３２が下降してくるとともに一対の横型３３が当接するまで互いに接近することで型閉めが行われ、キャビティＣが形成される。図３に示す中間素材２のうち、リム用素材部２２の外周面を横型３３が形成し、ディスク用素材部２１の表側（デザイン面）を下型３１が形成する。また、リム用素材部２２の内周面とディスク用素材部２１の裏側を上型３２が形成する。
【００４４】
一方、型閉めされた鋳型装置３は、一対の横型３３が互いに離れるとともに上型３２が上昇することで型開きが行われる。キャビティＣに溶湯を充填して得られた図３に示す中間素材２は、上昇する上型３２から離れず、図３に示すリム用素材部２２の裏側端部が不図示の押し出し板によって下方へ押されることで、上型３２から抜型する。
【００４５】
また、図４に示す鋳型装置３には、横型３３のスライド面になる下型プラテン３４の水平面３４ａに、湯口３６が形成されている。この湯口３６にはストーク３７が接続している。ストーク３７は、不図示の密閉された保持炉内に差し込まれたものであって、保持炉にはアルミニウムの溶湯が保持されており、この溶湯に２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力をかけることで、保持炉内の溶湯がストーク３７を通って湯口３６に達する。
【００４６】
一対の横型３３は、型閉めされた状態でキャビティＣの筒状のリム用キャビティＣＲの周方向に１８０°対向した位置からそのリム用キャビティＣＲにそれぞれつながる２つの堰形成空間３３１を有する。この２つの堰形成空間３３１が、鋳型装置３の堰となる。これら２つの堰形成空間３３１は、一対の横型３３の分割面３３ａに形成されている。図４は、鋳型装置３の右側半分を一対の横型３３の分割面３３ａに沿って断面した様子を示し、左側半分をその分割面３３ａとは異なる面に沿って断面した様子を示すものであるため、図４の右側にしか堰形成空間３３１が示されていない。なお、湯口３６も、１８０°対向した位置にそれぞれ設けられているが、図４では右側となる湯口３６しか示されていない。
【００４７】
また、一対の横型３３は、型閉めされた状態で湯口３６と堰形成空間３３１を結ぶ湯道形成空間３３２も有する。この湯道形成空間３３２も、一対の横型３３の分割面３３ａに形成されたものである。キャビティＣへの溶湯充填時には、不図示の保持炉から湯口３６に到達した溶湯が、湯道形成空間３３２を通って堰形成空間３３１からキャビティＣ内へ充填される。図４に示す湯道形成空間３３２は、湯口３６につながる部分が立ち上がった後、略９０°折れ曲がり堰形成空間３３１に向けて延びている。この湯道形成空間３３２の堰形成空間近傍部分３３２２の厚さは、湯道形成空間３３２の、湯口３６近傍部分の厚さに比べて厚い。なお、横型３３には、リム用キャビティＣＲの、堰前部分Ｇ以外の箇所に、溶湯の熱を奪って冷やすことで溶湯の凝固を促進させる冷やし金３３８が配置されている。
【００４８】
下型３１は、中央部分に、図３に示すディスク用素材部２１に設けられるハブ孔用部位２１１ａの表側の面を形成する入れ子３１０を有する。この入れ子３１０は、上型３２に向かって突出し、内部は空洞であって、その内部には図示省略した空冷パイプが配置されている。さらに、下型３１には、入れ子３１０を取り囲むようにして水冷パイプ３１１が埋め込まれている。
【００４９】
上型３２も入れ子３２０を有するものであり、上型３２の入れ子３２０は、上型３２の中央部分の開口３２ｂを塞ぐように配備されている。上型３２の入れ子３２０は、図３に示すディスク用素材部２１を形成するディスク用キャビティＣＤにつながる押湯形成空間Ｒを形成するものである。上型３２の入れ子３２０の中央部分には収容室３２１が設けられている。この収容室３２１には、画定部材３２２が隣り合う画定部材３２２との間に押湯形成空間Ｒにつながる隙間を設けて積み上げられている。
【００５０】
収容室３２１内には、空気流路パイプ３２３が接続されている。キャビティＣへ溶湯が充填されると、キャビティＣ内のエアは、隣り合う画定部材３２２の間に設けられた隙間を通って空気流路パイプ３２３から外部に排出される。一方、キャビティＣへの溶湯の充填が完了した直後には、空気流路パイプ３２３から加圧エアが供給される。押湯形成空間Ｒに充填された溶湯は、隣り合う画定部材３２２の間にそれぞれ設けられた高さ方向に異なる隙間から、空気流路パイプ３２３によって供給された加圧エアにより押され、十分な押湯効果が得られる。
【００５１】
また、上型３２には、空冷パイプ３２４とミスト冷却手段３２５の２種類の冷却手段が配備されている。空冷パイプ３２４は、その先端が上型３２の、ディスク用キャビティＣＤを形成する箇所の上面に形成された穴３２４ａに挿入され、その先端からエアを吹き出すことによって上型３２を冷却し、ディスク用キャビティＣＤに充填された溶湯を冷却するものである。ミスト冷却手段３２５は、水を噴霧することによって冷却するものである。図４に示すミスト冷却手段３２５は、上型３２の、リム用キャビティＣＲを形成する部分をめがけて水を噴霧し、リム用キャビティＣＲに充填された溶湯を強冷却する。
【００５２】
図５を用いて、リム用キャビティＣＲへの堰形成空間３３１の接続構造について説明する。
【００５３】
図５は、図４に示す鋳型装置のリム用キャビティへ堰形成空間が接続する箇所を拡大して示す拡大図である。キャビティＣは、図３に示すディスク用素材部２１を形成するディスク用キャビティＣＤと、このディスク用キャビティＣＤの外周部分が接続した、リム用素材部２２を形成するリム用キャビティＣＲを有する。図５に示すリム用キャビティＣＲは、表側（図５では下側）に、アウター部分形成空間ＣＲＯが形成されている。アウター部分形成空間ＣＲＯは、図３に示す表側リムフランジ用部位２２１を形成する表側フランジ用形成空間ＣＲＯ１、表側ビードシート用部位２２２を形成する表側ビードシート用形成空間ＣＲＯ２、表側ハンプ用部位２２３を形成する表側ハンプ用形成空間ＣＲＯ３を有する。リム用キャビティＣＲの、表側ハンプ用形成空間ＣＲＯ３よりも裏側（図５では上側）には、図３に示す、インナー部分２２４を形成するインナー部分形成空間ＣＲＩが形成されている。ディスク用キャビティＣＤの外周部分は、リム用キャビティＣＲの、アウター部分形成空間ＣＲＯの内周側の部分からインナー部分形成空間ＣＲＩの内周側における表側の一部にかけて接続している。堰形成空間３３１は、リム用キャビティＣＲの、表側ハンプ用形成空間ＣＲＯ３からインナー部分形成空間ＣＲＩにおける裏側（図５では上側）の端部を除いた箇所にかけて、リム用キャビティＣＲの外周側から接続している。すなわち、堰形成空間３３１は、表側ハンプ用形成空間ＣＲＯ３からインナー部分形成空間ＣＲＩの少なくとも表側にかけてリム用キャビティＣＲの外周側から接続している。堰形成空間３３１が、表側ハンプ用形成空間ＣＲＯ３に接続することで、湯道形成空間３３２を通って堰形成空間３３１からキャビティＣ内に流れ込んだ溶湯は、表側ハンプ用形成空間ＣＲＯ３から、ディスク用キャビティＣＤに良好に流れる（図中の矢印参照）。これにより、ディスク用キャビティＣＤへの湯流れが良好となって、車両用ホイール１の品質を向上させることができる。また、インナー部分形成空間ＣＲＩの高さは、図１に示す完成リム部１２の表側ハンプ１２３よりも裏側部分を得るのに必要な容積に基づき決められるものである。
【００５４】
また、湯道形成空間３３２の堰形成空間近傍部分３３２２の厚さは、裏側部分３３２Ｉよりも表側部分３３２Ｏの方が厚くなっている。リム用キャビティＣＲの表側に位置するアウター部分形成空間ＣＲＯは、かなり厚みのある空間である。また、堰形成空間３３１は、湯道形成空間３３２よりも薄い空間である。湯道形成空間３３２の堰形成空間近傍部分３３２２の厚さを厚くするとともに、さらにその堰形成空間近傍部分３３２２のうちの表側部分３３２Ｏの厚さを厚くしておくことで、薄い堰形成空間３３１を間に挟んで堰形成空間近傍部分３３２２の表側部分３３２Ｏとアウター部分形成空間ＣＲＯとの間に温度勾配が確保され、アウター部分形成空間ＣＲＯの溶湯が凝固する前に、堰形成空間３３１の溶湯が凝固してしまうことが防止される。
【００５５】
図６は、図４に示す鋳型装置の上型を上方から見て、その上型の内部構造を模式的に示す図である。
【００５６】
この図６には、筒状のリム用キャビティＣＲの外周を型が閉まった状態で画定する外周画定面３３７を周方向に半分ずつ有する一対の横型３３と、内周確定面３２７を有する上型３２が示されており、図中の１点鎖線は、この一対の横型３３の分割面３３ａを示す線である。また、図６には、その分割面３３ａに設けられ、一対の横型３３が型閉めされた状態でリム用キャビティＣＲの周方向に１８０°対向した位置からそのリム用キャビティＣＲにそれぞれつながる２つの堰形成空間３３１も示されている。
【００５７】
図６に示すように、上型の内周確定面３２７は真円に形成されている。一方、一対の横型３３の外周画定面３３７は、筒状のリム用キャビティＣＲのうち、堰形成空間３３１にそれぞれつながった堰前部分Ｇからリム用キャビティＣＲの周方向に９０°ずれた部分Ａが若干厚くなるように、楕円に形成されている。この外周画定面３３７の楕円形状は、リム用キャビティＣＲの溶湯が凝固する際の引けを考慮し、凝固した後のリム用素材部２２の外周面が真円になるように設定される。これにより、図３に示すようにリム用素材部２２を真円の筒状に形成することができる。また、リム用キャビティＣＲは、部分Ａより堰前部分Ｇへ徐々に溶湯が凝固する指向性凝固が多少損なわれた場合であっても、部分Ａに向けての溶湯の補給を途絶えなくして、リム用素材部２２を真円の筒状にすることができる厚みに形成されている。すなわち、部分Ａ側の溶湯の凝固が完了する前に堰前部分Ｇ側の溶湯が多少凝固した場合でも、部分Ａ側には堰前部分Ｇ側から溶湯の補給が確保される。さらに、リム用キャビティＣＲは、図１に示す完成リム部１２を得るのに必要な容積となるように、厚みと高さが設定されている。これらにより、引け巣等の鋳造欠陥を抑制して、車両用ホイールの品質の低下を抑えることができる。
【００５８】
図６に示す空冷パイプ３２４は、リム用キャビティＣＲの堰前部分Ｇを空冷するものである。一方、ミスト冷却手段３２５は、リム用キャビティＣＲの部分Ａをミスト冷却するものである。この部分Ａは、筒状のリム用キャビティＣＲのうち、堰形成空間３３１にそれぞれつながった堰前部分Ｇからリム用キャビティＣＲの周方向に９０°ずれた部分であり、堰前部分Ｇからリム用キャビティＣＲの周方向に最も離れた部分となる。空冷パイプ３２４とミスト冷却手段３２５との間には、冷却能力に大きな差があり、ミスト冷却手段３２５は、空冷パイプ３２４に比べて冷却能力が高いばかりでなく、液体を循環させて冷却を行う冷却パイプ（例えば図４に示す下型３１に配備された水冷パイプ３１１）よりも冷却能力が高いものである。したがって、図４に示す鋳型装置３では、リム用キャビティＣＲの、堰前部分Ｇから９０°ずれた部分Ａが強冷却され、その部分Ａを最も早く凝固させることができる。一方、堰前部分Ｇは相対的に弱冷却にとどまり、その堰前部分Ｇを最後に凝固させることができる。さらに、リム用キャビティＣＲの外周には、周方向における堰前部分Ｇ以外の箇所に、複数の冷やし金３３８が設けられ、堰前部分Ｇ以外の凝固を促進させている。これらにより、リム用キャビティＣＲの、堰前部分Ｇから周方向に最も離れた部分Ａから堰前部分Ｇに向けて徐々に溶湯が凝固していく指向性凝固を促進させることができる。
【００５９】
続いて、図２を参照しながら、図４に示す鋳型装置を用いた中間素材成形工程について説明する。
【００６０】
まず、型開きしている状態の鋳型３１〜３３からゴミ等の異物を除去するとともに湯口３６部分にストレーナをセットし、鋳型装置３の型閉めを行う（ステップＳ１１）。
【００６１】
続いて、図４で図示省略した保持炉内の溶湯に２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力をかけて溶湯を型閉めされた鋳型装置３のキャビティＣへ充填する注湯工程を実施する（ステップＳ１２）。溶湯は、堰形成空間３３１からリム用キャビティＣＲに流れ込み、インナー部分形成空間ＣＲＩの周方向に充填されるとともに、表側ハンプ用形成空間ＣＲＯ３からディスク用キャビティＣＤに流れ込んでディスク用キャビティＣＤにも充填される。この際、キャビティＣ内のエアは、押湯形成空間Ｒを画定する画定部材３２２の隙間を通って抜けるとともに横型３３の図示しないベントホールからも抜ける。キャビティＣへの溶湯の充填が完了した直後に、収容室３２１内に空気流路パイプ３２３から加圧エアを供給し、押湯形成空間Ｒに充填された溶湯を、画定部材３２２の隙間から押すことで十分な押湯効果を得る。
【００６２】
その後、ミスト冷却手段３２５によってミスト冷却するミスト冷却工程（ステップＳ１３）を実施し、図６に示すリム用キャビティＣＲの、堰前部分Ｇからリム用キャビティＣＲの周方向に９０°ずれた部分Ａが強冷却される。次いで、空冷パイプ３２４によって空冷する空冷工程（ステップＳ１４）を実施し、リム用キャビティＣＲの、堰前部分Ｇが弱冷却される。このように、空冷パイプ３２４による冷却開始タイミングより、ミスト冷却手段３２５による冷却開始タイミングを早めることで、一対の堰前部分Ｇから遠いところから堰前部分Ｇに向けて徐々に溶湯が凝固していく指向性凝固が実現される。
【００６３】
所定の冷却時間が経過すると、型開きが行われ、続いて、この鋳型装置３から鋳造品が抜型（ステップＳ１５）され、この鋳造品の押し湯部と堰が切断されることで中間素材２が形成される。
【００６４】
図２を参照しながら、図７と図８を用いて、予熱工程とフローフォーミング工程を説明する。
【００６５】
図７は、図３に示す中間素材を加熱炉で加熱する中間素材予熱工程（ステップＳ２１）を模式的に示す図である。
【００６６】
図７に示す加熱炉５は、下方が開放された箱状の筺体５１と、この筺体５１の内部に配置された高周波コイル５２を有する。筺体５１は、四方を囲む側壁５１１と上壁５１２を備える。高周波コイル５２は、筺体５１の側壁５１１に沿って螺旋状に配置された縦部５２１と、筺体５１の上壁５１２に沿って渦巻状に配置された水平部５２２を有する。また、加熱炉５には、加熱する部材を載せる基台５３が設けられている。この基台５３は図示しない昇降機構を有し、この昇降機構により筺体５１よりも下方となる下方位置と筺体５１内に収容される収容位置との間で昇降するものである。図７には、収容位置まで上昇した基台５３が示されている。さらに、基台５３は図示しない回転機構を有し、筺体５１内に収容される収容位置において、回転機構により回転するものである。高周波コイル５２には高周波電流が流され、これによって筺体５１内に収容される部材が電磁誘導によって加熱される。
【００６７】
中間素材予熱工程は、初めに、基台５３を下方位置に下降させた状態で、中間素材２を、表側が上向きとなるように基台５３に載せる。次いで、基台５３を収容位置に上昇させて、中間素材２を筺体５１内に収容させる。この状態では、図７に示すように、高周波コイル５２の縦部５２１が中間素材２のリム用素材部２２の外周側に対向し、高周波コイル５２の水平部５２２が中間素材２のディスク用素材部２１の表側に対向する。次いで、基台５３を回転機構により回転させることで中間素材２を回転させながら、高周波コイル５２に高周波電流を流す。中間素材２のリム用素材部２２は、高周波コイル５２の縦部５２１の電磁誘導によって加熱され、中間素材２のディスク用素材部２１は、高周波コイル５２の水平部５２２の電磁誘導によって加熱される。これによって、中間素材２全体が３８０℃程度にまで加熱される。このように、リム用素材部２２と併せてディスク用素材部２１も加熱することで、リム用素材部２２を均一に加熱することができる。ここで、高周波コイルに流される高周波電流の周波数が高いほど、高周波コイルから生じる誘導電流は加熱される部材の外周側に集中する。このため、高周波コイル５２に流される高周波電流の周波数を、高周波電流としては比較的低い１０ｋＨｚ程度として、中間素材２の加熱の均一化を図っている。
【００６８】
なお、加熱炉５を複数設け、この複数の加熱炉５で複数段階に分けて加熱し、徐々に中間素材２の温度を上げることで、更に加熱を均一化させるようにしてもよい。また、高周波コイル５２を縦部５２１と水平部５２２のうちの縦部５２１のみとし、中間素材２のリム用素材部２２を主に加熱する構成としてもよい。この場合は、基台５３の径を少し小さくして、リム用素材部２２の外周側の縦部５２１に加えて、リム用素材部２２の内周側にも螺旋状の高周波コイル５２を設けることが好ましい。こうして予熱された中間素材２は、次のフローフォーミング工程に運ばれる。
【００６９】
図８を用いて、マンドレル予熱工程（ステップ２２）と中間素材のフローフォーミング工程（ステップ３０）を説明する。
【００７０】
図８は、マンドレル予熱工程と図３に示す中間素材のフローフォーミング工程を段階的に示した図である。なお、マンドレル予熱工程と上述した中間素材予熱工程は同時に並行して行われることが好ましい。図８（ａ）に示すように、まず、マンドレル７１に側面からバーナー７２の火炎をあてて、マンドレル７１を３００℃程度に加熱するマンドレル予熱工程（ステップＳ２２）を実施する。このマンドレル７１は、図８における上下方向の軸を中心として回転するものである。次に、図８（ｂ）に示すように、バーナー７２を一旦停止し、図７に示す中間素材予熱工程で加熱された中間素材２をマンドレル７１に外嵌めする。中間素材２のリム用素材部２２は真円であるため容易にマンドレル７１に外嵌めすることができる。次いで、図８（ｃ）に示す第一フローフォーミング工程（ステップ３１）を実施する。この第一フローフォーミング工程では、バーナー７２を再び点火し、バーナー７２の火炎を、中間素材２のリム用素材部２２における、表側ハンプ用部位２２３よりも裏側のインナー部分２２４にあてて、このインナー部分２２４を加熱する。また、マンドレル７１の側面のうち、インナー部分２２４よりも裏側に露出した露出部分７１１にもバーナー７２の火炎をあてて、マンドレル７１も加熱する。すなわち、第一フローフォーミング工程では、リム用素材部２２のインナー部分２２４とマンドレル７１を同時に加熱する。なお、インナー部分２２４とマンドレル７１は、３８０℃程度に加熱される。このようにインナー部分２２４とマンドレル７１を同時に加熱しながら、マンドレル７１を回転させることで中間素材２はマンドレル７１とともに回転する。ローラー７３は、図８における上下方向の軸を中心に回転自在であり、中間素材２のインナー部分２２４における、表側の部分から裏側に向けて移動するものである（図中の矢印参照）。このローラー７３を、回転している中間素材２のインナー部分２２４の外周側に押し当てながらローラー７３を裏側に向けて移動させる。これにより、インナー部分２２４が、マンドレル７１の露出部分７１１まで延伸される。この第一フローフォーミング工程では、インナー部分２２４の加熱と同時にマンドレル７１も加熱されるため、マンドレル７１の温度低下を抑え、インナー部分２２４が円滑に延伸される。
【００７１】
第一フローフォーミング工程に引き続き、図８（ｄ）に示す第二フローフォーミング工程（ステップＳ３２）を実施する。第一フローフォーミング工程と第二フローフォーミング工程は連続した工程であり、中間素材２は、第一フローフォーミング工程から継続して回転し続けている。この第二フローフォーミング工程では、第一フローフォーミング工程でマンドレル７１の露出部分７１１まで延伸されたインナー部分２２４の外周側からバーナー７２の火炎をあてる。この加熱とともに、インナー部分２２４の外周側にローラー７３を押し当てた状態で、そのローラー７３をインナー部分２２４の裏側端部まで移動させて、インナー部分２２４をさらに裏側に延伸させる。これにより、中間素材２のリム用素材部２２の表側端部から裏側端部までの長さ（リム幅）が、車両用ホイール１の完成リム部１２の表側端部から裏側端部までの長さ（リム幅）と略同じになる。
【００７２】
なお、このフローフォーミング工程実施後に、溶体化処理、焼入れ、時効等の適宜の熱処理が施される。
【００７３】
次に、切削工程（図２に示すステップＳ４０）を説明する。
【００７４】
切削工程では、中間素材２のディスク用素材部２１の裏側と、中間素材２のリム用素材部２２の外周側及び内周側に切削加工が施される。また、必要に応じてディスク用素材部２１の表側（デザイン面側）にも切削加工が施される。これにより、中間素材２は、図１に示す車両用ホイール１の形状に形成される。
【００７５】
図９を用いて、リム用素材部２２の切削加工について説明する。図９は、図８に示すフローフォーミング工程後のリム用素材部と切削加工後の完成リム部の形状の違いを示す断面図である。図９では、フローフォーミング工程後の中間素材２の形状を点線で示し、切削工程後の車両用ホイール１の形状を実線で示している。
【００７６】
フローフォーミング工程後のリム用素材部２２の表側端部は、中間素材成形工程で成形された形状のままの表側リムフランジ用部位２２１である。一方、インナー部分２２４の裏側端部は、フローフォーミングによって延伸された裏側リムフランジ用部位２２４ａである。
【００７７】
図９に示すように、リム用素材部２２の、切削工程で削られる切削代は、フローフォーミングを施していない、表側リムフランジ用部位２２１、表側ビードシート用部位２２２および表側ハンプ用部位２２３からなるアウター部分に比べて、フローフォーミングが施されたインナー部分２２４の方が薄くなっている。図９に示す切削工程においては、アウター部分の切削代を２〜３ｍｍとし、インナー部分２２４の切削代を１．５ｍｍ程度としている。このため、切削工程では、表側リムフランジ用部位２２１の切削代の厚みよりも薄い切削代で裏側リムフランジ用部位２２４ａを切削加工する。これは、フローフォーミング工程によって、表側リムフランジ用部位２２１よりも薄い裏側リムフランジ用部位２２４ａを形成したことによる。すなわち、上述のフローフォーミング工程は、表側リムフランジ用部位２２１よりも裏側リムフランジ用部位２２４ａの厚みが薄くなるようにインナー部分２２４を延伸する工程である。また、結果として、フローフォーミング工程は、裏側リムフランジ用部位２２４ａの、切削工程における切削代の厚みが、表側リムフランジ用部位２２１の、切削工程における切削代の厚みよりも薄くなるまでインナー部分２２４を延伸する工程であるともいえる。これにより、裏側リムフランジ用部位２２４ａの切削代を少なくして材料のロスを抑えることで製造コストが削減される。
【００７８】
なお、この切削工程後に、必要な塗装が施されて、車両用ホイール１の製造が完了する。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の車両用ホイールの製造方法によれば、車両用ホイールの品質を向上させ、製造コストを削減することができる。
【００８０】
本発明は上述の実施の形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことが出来る。例えば、中間素材２のリム用素材部２２を真円の筒状として説明したが、第２〜第４の発明では、リム用素材部２２の指向性凝固がより実現されやすい楕円の筒状に形成してもよい。また、中間素材予熱工程（ステップＳ２１）は、電磁誘導による加熱に限らず、バーナーの火炎をあてて加熱してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１  車両用ホイール
１１  完成ディスク部
１１０  デザイン面
１２  完成リム部
２  中間素材
２１  ディスク用素材部
２２  リム用素材部
２２１  表側リムフランジ用部位
２２３  表側ハンプ用部位
２２４  インナー部分
２２４ａ  裏側リムフランジ用部位
３  鋳型装置
３３１  堰形成空間
７１  マンドレル
７１１  露出部分
７２  バーナー
Ｃ  キャビティ
ＣＲ  リム用キャビティ
ＣＲＯ３  表側ハンプ用形成空間
ＣＲＩ  インナー部分形成空間
Ｇ  堰前部分
【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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