(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクの外周部に複数のスポーク部を形成するとともに、該スポーク部の先部にフランジ状の圧入部を形成して、該圧入部をリムのビードシート部内周面内に圧入嵌合し溶接組立するディスクホイールの製造方法において、
上記ディスク（２）に形成した圧入部（３）を、その先端（３ａ）が、ビードシート部（５）とハンプ部（６）の境界（７）からディスク（２）の圧入部（３）の先端（３ａ）における板厚（ｔ１）の１／２の距離だけビードシート部（５）側に位置するように圧入し、
次いで、前記ディスク（２）の圧入部（３）の先端（３ａ）とリム（４）とをガスアーク溶接するとともにそのガスアーク溶接のガス組成をＡｒガスを主体とした混合ガスとし、かつ、その溶接ビード（８）におけるリム（４）に対する溶接ビードの止端部（Ｄ）を、リムのビードシート部（５）の内周面とハンプ部（６）の内周面との境界（７）部に位置させ、
次いで、前記溶接で得られた溶接ビード（８）の前記止端部（Ｄ）を、ショットピーニング加工を施して凹状の曲面（Ｂ）に形成することを特徴とするディスクホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶接部耐久強度に優れたディスクホイールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用ホイールにおいて、ディスクをリムのビードシート部内周面に圧入嵌合し、溶接にて１体に接合したツーピースホイールにおいては、全周溶接型ディスクから、現在ではデザイン性に優れた複数本のスポークを形成したディスクが一部採用されている。このようなスポークを形成したディスクは、スポーク部においてリムに溶接することから、全体の溶接長さが短くなり強度、とりわけ溶接部耐久強度の向上が重要な要件となっている。
【０００３】
そのため、溶接部耐久強度の向上を狙い図８に示すような構造のものが実開平６−５５８０２号公報で提案されている。
この従来の構造は、図８に示すように、ディスク１００の外周部に放射状のスポーク部１０１を形成するとともにその周縁にフランジ部１０２を形成し、更にスポーク部１０１の先端にはフランジ状のディスク圧入部１０３を折曲形成し、該ディスク圧入部１０３をリム１０４のビードシート部１０５の内周面に圧入するとともにそのディスク圧入部１０３の先端をビードシート部１０５とハンプ部１０６との境界部に略一致させ、その溶接止端部１０７をハンプ部内周面１０８に設けることにより、溶接部耐久強度を向上させるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記、実開平６−５５８０２号公報に記載された従来の技術では、ある程度の溶接部耐久強度の向上効果は得られるものの、その強度向上はわずかであり、不十分のままである。その理由は、
▲１▼  リムビードシート部１０５はホイールの荷重を受ける部位であり、その部位に溶接による継手部を設けることは、その高い応力を直接受けることになり、耐久性に問題がある。
【０００５】
▲２▼  リムハンプ部１０６は通常小径のＲ形状であり、かつ、この部位は、リム製造においてはロール成形（塑性加工）によって行われるため、この部位の板厚減少は避けられず、この板厚の薄い部位で溶接継手が形成されることは耐久強度が低下する。
【０００６】
この問題を解決するために、本願発明者は先に特願平８−２６５６７８号においてツーピースホイールを提案した。
このものは、スポーク部の圧入部の先端をリムウエル側面もしくは底面に位置させて溶接する構造になるものであり、溶接位置がタイヤからの応力のかからない部位で且つ板厚減少のない部位であるので、実用上充分な耐久強度を備えたものとなった。
【０００７】
しかしながら、この構造のものにおいては、そのディスク製造において、スポーク部の先部にフランジ状の圧入部を形成する必要から、そのスポーク部の長さが長くなり、素材寸法を大きくする必要が生じ、コストアップするという問題が生じた。
【０００８】
そこで、本発明は、コストアップ要因を解消しつつ、溶接部の耐久強度を向上できる新しい接合構造を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を有利に解決するために、請求項１記載の発明は、ディスクの外周部に複数のスポーク部を形成するとともに、該スポーク部の先部にフランジ状の圧入部を形成して、該圧入部をリムのビードシート部内周面内に圧入嵌合し溶接組立するディスクホイールの製造方法において、
上記ディスク（２）に形成した圧入部（３）を、その先端（３ａ）が、ビードシート部（５）とハンプ部（６）の境界（７）からディスク（２）の圧入部（３）の先端（３ａ）における板厚（ｔ１）の１／２の距離だけビードシート部（５）側に位置するように圧入し、
次いで、前記ディスク（２）の圧入部（３）の先端（３ａ）とリム（４）とをガスアーク溶接するとともにそのガスアーク溶接のガス組成をＡｒガスを主体とした混合ガスとし、かつ、その溶接ビード（８）におけるリム（４）に対する溶接ビードの止端部（Ｄ）を、リムのビードシート部（５）の内周面とハンプ部（６）の内周面との境界（７）部に位置させ、
次いで、前記溶接で得られた溶接ビード（８）の前記止端部（Ｄ）を、ショットピーニング加工を施して凹状の曲面（Ｂ）に形成することを特徴とするディスクホイールの製造方法である。
【００１１】
本発明のディスクホイールは、スポークとなる部分の長さを、ビードシート部とハンプ部の境界からビードシート側にディスク先端における圧入部の板厚の１／２の分だけ偏位させた位置までとしたので、ディスク成形における素材寸法を小さくなし得る。これによって先に提案した特願平８−２６５６７８号で生じたコスト上の問題を解消した。
【００１２】
また、ビードシート部からハンプ部にかけて溶接ビードが形成されるが、スポークの長さを上記の位置までにしたことで溶接ビードの止端位置がハンプ部内周円弧部の入口部に限定され、かつ、ガスアーク溶接のガスを従来のＣＯ2 からＡｒ主体とした混合ガスとしたことにより、溶接ビード形状が止端部になるにつれて薄肉となる。
【００１３】
この結果、溶接ビード止端部における応力集中を大幅に緩和できる。
更に、本発明においては溶接ビード止端部にショットピーニング加工による曲面が形成してあるので溶接ビード止端部において一層の応力集中緩和の効果を発揮できるため、これらの相乗的効果によって溶接部耐久強度に優れたディスクホイールの提供が可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図１乃至図６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。
【００１５】
図１は本発明のディスクホイールにおける要部を示す縦断面図、図２はそのディスクを示す斜視図である。
図１及び図２において、１はディスク２とリム４とからなるディスクホイールで、上記ディスク２はその外周部に複数のスポーク部２ａが周方向に等間隔でかつ放射状に突出形成されている。そして、その各スポーク部２ａの先端にはフランジ状の圧入部３が、ホイールの軸方向に対して５°のテーパー角αにてディスクの裏面方向が縮径するように直線状に折曲形成されている。
【００１６】
更に、該圧入部３の外周面の径は、後述するリム４におけるビードシート部５の内周面に圧入嵌合できる径に設定され、かつその外周面の周方向形状は、ビードシート部５の内周面に沿った円弧面に形成されている。
【００１７】
リム４は円環状に形成されており、その軸方向の中間部には凹状のウエル４ａが折曲形成され、更に連続してハンプ部６が一体に折曲形成され、更にそのハンプ部６から連続してビードシート部５が形成されている。該ビードシート部５は、リム４の軸方向に対して５°テーパー角αにて外側が拡径する直線状に形成されている。
【００１８】
尚、図１において、３ａは圧入部３の先端を示し、６ａはハンプ部６の内周面を、８は溶接ビードを示す。
図３は図１におけるディスク２とリム４の圧入嵌合位置を示す説明図で、圧入部３の先端３ａの圧入位置は、ビードシート部５とハンプ部６の境界７から該先端３ａの板厚ｔ1 ×１／２に近似する距離ｔ2 だけビードシート５側に位置させてある。
【００１９】
この理由は、本発明における他の重要な要件であるＡｒガスを主体とした混合ガスを用いるアーク溶接と相まって、図４に示すように溶接ビード８の接線角θを１００度以上１３０度未満にするためである。
【００２０】
すなわち、図５において、スポーク２ａにおける圧入部３を長くしてその先端３ａ′を破線の位置にすると、その溶接止端部Ｅはハンプ部６の内周部からリムウエル部４ａの内側面とつながるＲ部の内部に深く入り込んだ位置にかかり、そのハンプ内周面６ａとの接線角θE は図５に示すように急に小さくなり、θE ＜１００度程になる。
【００２１】
これに対し、スポーク２ａにおける圧入部３の長さを短くして、その先端３ａを上記の位置（図５の実線位置）することで、その溶接止端部Ｄは図５の実線の如くハンプ部６の内周面、より詳しくはリムビードシード部５の内周部とハンプ部６の内周部との境界付近（ハンプ部内周面６ａの入口）に位置し、そのハンプ内周面６ａとの接線角θD は図５に示すように大きくなる。
【００２２】
また、本願発明者等はＡｒ−ＣＯ2 の混合ガスを用いることにより、上記接線角を大きくできるということを知見した。
したがって、上記実施例のように圧入部３の先端を３ａ部に位置させるとともに上記の混合ガスを使用する組み合わせにより、上記接線角θD を、１００度＜θD ＜１３０度にすることができた。
【００２３】
上記のように接線角を１００度〜１３０度にしたのは、１００度未満では応力集中の緩和効果が小さく、溶接部耐久強度が低くなって不利になり、また１３０度以上にする場合には溶接だけでは不可能で、他の手段を併用する必要が生じるため経済的ではないからである。
【００２４】
更に、本発明は上記のような溶接ビード形成と共に、該溶接ビード止端部Ｄに対し図６（ａ）の矢印Ａのショット方向から粒径φ０．４ｍｍ〜φ１．０ｍｍのショット球によるショットピーニング処理加工を加え、該止端部Ｄにおいて図６（ｂ）に示すように、０．２Ｒ〜０．５Ｒの曲面Ｂを形成している。これによって更に応力集中を軽減するものである。
【００２５】
前記ショットピーニングのショット粒の大きさがφ０．４ｍｍ未満の場合には、溶接ビード止端部に０．２Ｒ〜０．５Ｒの曲面形成が困難である。また、φ１．０ｍｍ超では設備コストが高く好ましくない。前記曲面が０．２Ｒ未満の場合は応力集中の軽減効果が不十分であり、一方０．５Ｒを超えてもその効果の上昇が少ないことの他にショットピーニング装置の設備コストが高くなり不経済である。
【００２６】
なお、本発明における上記Ａｒ主体の混合ガスとは、Ａｒ８０％以上で残りがＣＯ2 等の混合ガスをいい、混合ガスの使用量は従来のＣＯ2 単味の場合と同じで良い。
【００２７】
図７は従来のＣＯ2 ガスアーク溶接による溶接ビード９の形状を示し、溶接ビード接線角θ1 はθ1 ＜１００°で小さくなり、溶接止端部Ｃでの応力集中が避けられないため、耐久強度の低いディスクホイールとなってしまう。
【００２８】
次に本発明の実施例品と溶接時の使用ガスを変えた従来品との溶接部耐久強度を比較測定した結果を示す。
〔本発明の実施例品〕
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ディスク圧入部の先端位置は図３に示すｔ1 ／２＝ｔ2 の位置とし、溶接ビード止端部の位置は図５のＤ位置にした。尚、溶接はＡｒ８０％、ＣＯ2 ２０％の混合ガスによるアーク溶接とし、溶接ビード接線角（図４のθ）は１１０度である。ビード止端部に対するショットピーニング処理はエアー圧５ｋｇ／ｃｍ2 、ノズル口径φ７ｍｍ、ショット粒径φ０．８ｍｍにより０．４Ｒの曲面を形成した。
【００２９】
〔比較例品〕
ホイールサイズ、ディスク、リムの諸元及びディスク圧入部の先端位置は上記実施例品と同じ、溶接はＣＯ2 単味のアーク溶接で、得られた溶接ビード接線角は９４度、溶接ビード止端部へのショットピーニング処理はなしで製造した。
【００３０】
〔測定結果〕
上記両品について、ＪＩＳＤ４１０３自動車用ディスクホイール半径方向負荷耐久試験の方法に拠って溶接部耐久強度（Ｎ＝５の平均値）の測定を行った結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【発明の効果】
以上、詳細に述べたように、本発明によれば溶接部耐久強度に優れたディスクホイールの安価な提供が可能となったものであり、産業上極めて有用な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディスクホイールの要部を示す縦断面図。
【図２】本発明のディスクの一例を示す斜視図。
【図３】図１におけるリム、ディスクの圧入嵌合位置を示す縦断面図。
【図４】溶接ビード接線角を示す縦断面図。
【図５】溶接ビード止端部の位置と溶接ビード接線角の変化を示す要部縦断面図。
【図６】（ａ）は溶接ビード止端部に対するショットピーニング加工のショット方向を示す拡大縦断面図、（ｂ）はショットピーニング加工による曲面を示す拡大縦断面図。
【図７】従来の溶接ビード形状と溶接ビード接線角を示す要部縦断面図。
【図８】従来構造を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…ディスクホイール
２…ディスク
２ａ…スポーク部
３…フランジ状圧入部
３ａ…圧入部の先端
５…ビードシート
６…ハンプ部
６ａ…ハンプ内周面
７…ビードシートとハンプの境界
８…溶接ビード
θ…溶接ビード接線角
Ｄ…溶接ビード止端部
θD …溶接ビード接線角
【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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