(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミホイール素材のディスク相当部を揺動鍛造してアルミホイールのディスク部を成形する工程を有するアルミホイールの成形方法において、
アルミホイール素材のディスク相当部の半径方向外方に横型を設け、横型をアルミホイール素材のディスク相当部のうちフランジ部、ビードシート部に半径方向外周側から密着させるとともに、アルミホイール素材のディスク相当部のうちサイドウォール部に軸方向に密着させて、アルミホイール素材のディスク相当部の外周部を、横型でホイール半径方向およびホイール軸方向に拘束し、
アルミホイール素材のリム相当部を横型と揺動型との間で揺動鍛造することなく、アルミホイール素材のディスク相当部を固定型と揺動型との間で揺動鍛造することを特徴とするアルミホイールの成形方法。
【請求項２】
固定型と、
アルミホイール素材のディスク相当部の半径方向外方に設けられ、アルミホイール素材のディスク相当部のうちフランジ部、ビードシート部に半径方向外周側から密着されるとともに、アルミホイール素材のディスク相当部のうちサイドウォール部に軸方向に密着され、アルミホイール素材のディスク相当部の外周部をホイール半径方向およびホイール軸方向に拘束する横型と、
固定型と横型に対して揺動し、横型との間でアルミホイール素材のリム相当部を揺動鍛造することなく、固定型との間でアルミホイール素材のディスク相当部を揺動鍛造する揺動型と、
を有するアルミホイールの成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用アルミホイールの、揺動鍛造工程を有する成形方法と、その方法の実施に直接使用する成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミホイールは、ディスク部を揺動鍛造で成形される場合がある。その成形では、アルミホイール素材を鋳造で成形し、アルミホイール素材のディスク相当部を揺動鍛造してアルミホイールのディスク部に成形し、その後アルミホイール素材のリム相当部をスピニング加工してアルミホイールのリム部に成形し、その後アルミホイールの切削すべき表面を切削加工する。
従来の、アルミホイール素材のディスク相当部の揺動鍛造では、図５に示すように、固定型１１と、固定型１１に対し揺動する揺動型１２とで、アルミホイール素材１のディスク相当部２を揺動鍛造する。
揺動鍛造では、揺動型１２の軸芯が固定型１１の軸芯に対して傾けられて固定型１１の軸芯まわりに回転し、揺動型１２は揺動型１２の軸芯まわりには回転はしない。揺動鍛造では、ワーク（アルミホイール素材１のディスク相当部２）は周方向の一部が鍛造され、その鍛造部が揺動型１２の揺動によって、周方向に順次移ることにより、全周にわたって鍛造が行われる。したがって、全周を同時に鍛造するプレス鍛造に比べて、成形力は小さくて済むという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の揺動鍛造によるアルミホイール素材の成形では、つぎの問題があった。
すなわち、軸対称の形状では大きな問題とはならないが、アルミホイール素材１のような３次元形状ワークでは、図６に示すように、肉のある部位３（たとえば、スポーク部）は半径方向に伸ばされるが、肉の無い部位４（たとえば、飾り穴部）は半径方向に伸ばされず、いびつな成形となる。スポークタイプ等ではスポーク数だけのｎ角形的な変形を生じ、リムになる部分もそれに応じて変形してしまう。したがって、製品とするには、矯正工程が必要となっていた。
本発明の目的は、揺動鍛造でのいびつな成形を抑制できるアルミホイールの成形方法とその装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  アルミホイール素材のディスク相当部を揺動鍛造してアルミホイールのディスク部を成形する工程を有するアルミホイールの成形方法において、
アルミホイール素材のディスク相当部の半径方向外方に横型を設け、横型をアルミホイール素材のディスク相当部のうちフランジ部、ビードシート部に半径方向外周側から密着させるとともに、アルミホイール素材のディスク相当部のうちサイドウォール部に軸方向に密着させて、アルミホイール素材のディスク相当部の外周部を、横型でホイール半径方向およびホイール軸方向に拘束し、
アルミホイール素材のリム相当部を横型と揺動型との間で揺動鍛造することなく、アルミホイール素材のディスク相当部を固定型と揺動型との間で揺動鍛造することを特徴とするアルミホイールの成形方法。
（２）  固定型と、
アルミホイール素材のディスク相当部の半径方向外方に設けられ、アルミホイール素材のディスク相当部のうちフランジ部、ビードシート部に半径方向外周側から密着されるとともに、アルミホイール素材のディスク相当部のうちサイドウォール部に軸方向に密着され、アルミホイール素材のディスク相当部の外周部をホイール半径方向およびホイール軸方向に拘束する横型と、
固定型と横型に対して揺動し、横型との間でアルミホイール素材のリム相当部を揺動鍛造することなく、固定型との間でアルミホイール素材のディスク相当部を揺動鍛造する揺動型と、
を有するアルミホイールの成形装置。
【０００５】
上記（１）のアルミホイールの成形方法および上記（２）のアルミホイールの成形装置では、揺動鍛造中はアルミホイール素材のディスク相当部の外周部が横型で半径方向に拘束されるので、肉のある部位（たとえば、スポーク部）が半径方向に伸ばされることが抑制される。これによって、揺動鍛造でのいびつな成形が抑制され、従来必要であったいびつな変形の矯正工程が不要となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明実施例のアルミホイールの成形方法の実施に使用する本発明実施例のアルミホイールの成形装置を示しており、図２は、図１の方法と装置によって製造されたアルミホイールを示しており、図３は本発明実施例のアルミホイールの成形装置を用いて実施された方法で成形された揺動鍛造後のアルミホイール素材の各部の測定形状寸法を示しており、図４は本発明実施例のアルミホイールの成形方法を一部の工程に含むアルミホイールの成形方法の全工程の各段階でのワークの断面形状を示している。
【０００７】
まず、本発明実施例のアルミホイールの成形装置を、図１を参照して、説明する。
本発明実施例のアルミホイールの成形装置は、固定型１１と、固定型１１に対して揺動する揺動型１２と、アルミホイール素材１のディスク相当部２の外周部をホイール半径方向に拘束する横型１３と、を有する。図示例では、固定型１１が下型であり、揺動型１２が上型からなるが、配置はそれに限るものではなく、固定型と揺動型は上下逆転して配置してもよいし、あるいは横方向に配置してもよい。揺動型１２の軸芯は固定型１１の軸芯に対して傾けられており、揺動型１２の軸芯は固定型１１の軸芯まわりに回転する。ただし、揺動型１２は揺動型１２の軸芯まわりには回転しない。
横型１３は、ホイール周方向に複数に分割された型を、ホイール周方向に連続するように配置した型である。望ましくは、横型１３はディスク相当部２の外周部をホイール半径方向に拘束するとともに、ディスク相当部２の外周部をホイール軸方向にも拘束する。
図示例の場合、横型１３がディスク相当部２の外周部を拘束する時、横型１３は、ディスク相当部２のうち、フランジ部２ａ、ビードシート部２ｂを半径方向外周側から密着して拘束し、サイドウォール部２ｃを軸方向上側から密着して拘束する。
【０００８】
横型１３は固定型１１と揺動型１２との間に配置され、固定型１１に対して相対的に拘束される。この拘束は、図示例では、横型１３の外周側にバックアップリング１４を配置して横型１３を外周側から半径方向に拘束し、このバックアップリング１４をボルト等によりホイール半径方向および軸方向に固定型１１に固定することによって行ってある。ただし、固定側１１への固定は行わなくてもよい。
横型１３の固定型１１への拘束は、図示例のものに限るものではなく、油圧シリンダーで横型１３を拘束してもよく、あるいは横型１３に鍔（つば）をつけて鍔の部位で固定型１１に半径方向および上下方向に固定してもよい。
【０００９】
つぎに、本発明実施例のアルミホイールの成形方法を説明する。
本発明実施例のアルミホイールの成形方法は、図４に示すように、アルミホイール素材１（図４で太い実線で示した部分）を鋳造で成形する工程と、アルミホイール素材１のディスク相当部２を揺動鍛造してアルミホイール１’のディスク部２’に成形する（図４で二点鎖線と太い実線で示したディスク部２’に成形する）工程と、その後アルミホイール素材１のリム相当部５をスピニング加工してアルミホイール１’のリム部５’に成形する（図４で二点鎖線で示したリム部分に成形する）工程と、その後アルミホイールの切削すべき表面を切削加工する（図４で細い実線で示したディスク部分２”およびリム部分５”に切削加工する）工程と、を有する。
【００１０】
本発明実施例のアルミホイールの成形方法は、上記工程のうち、とくに、アルミホイール素材１のディスク相当部２を揺動鍛造してアルミホイール１’のディスク部２’に成形する工程に係わる方法である。本発明実施例のアルミホイールの成形方法では、図１に示すように、アルミホイール素材１のディスク相当部２の外周部を、横型１３でホイール半径方向に拘束して揺動鍛造を実行する。本発明実施例のアルミホイールの成形方法では、望ましくは、図１に示すように、アルミホイール素材１のディスク相当部２の外周部を、横型１３でホイール半径方向および軸方向に拘束して揺動鍛造を実行する。
【００１１】
つぎに、本発明実施例のアルミホイールの成形方法およびその装置の作用を、図２、図３を参照して、説明する。
アルミホイール素材１のディスク相当部２の外周部を、横型１３でホイール半径方向に拘束して揺動鍛造を実行するので、揺動鍛造中に、アルミホイール素材１の肉のある部位３（たとえば、スポーク部）が半径方向に伸ばされようとしても、外側から横型１３により外周側への変形が拘束されているので、肉のある部位３はホイール半径方向に伸びることが抑制される。また、肉のある部位３がもしも半径方向に伸びると、肉の無い部位４（たとえば、飾り穴部）は周方向に引っ張られて直線状になろうとしホイール半径方向に縮もうとするが、肉のある部位３が半径方向に伸びないので肉の無い部位４のホイール半径方向への縮みも抑制される。これによって、アルミホイール素材１のディスク相当部２の外周部は、揺動鍛造中、比較的良好に円形を保持することができ、従来の図６に示したようなスポークの本数だけのｎ角形に変形することがない。その結果、揺動鍛造後に従来必要であったｎ角形から円形への矯正工程が不要となり、工程数が削減される。
【００１２】
また、横型１３により、アルミホイール素材１のディスク相当部２の外周部をホイール軸方向にも拘束すると、ディスク相当部２の外周部の、揺動鍛造中におけるホイール軸方向の変形も抑制でき、切削工程でのホイール軸方向の切削量も減らすことができる。
【００１３】
図３は本発明実施例の装置を用いて実施した本発明実施例の方法において、揺動鍛造後でスピニング加工前の、アルミホイール’１のディスク部２’とアルミホイール素材１のリム部相当５との一体物の形状寸法データを示す。Ａがディスク部２’およびリム相当部５の両方を含む外周部の軸方向寸法、Ｂがリム相当部５の内周面の半径、Ｃがサイドウォール部２ｃ外周部の半径を示し、それぞれの寸法Ａ、Ｂ、Ｃの分布（３６０°にわたる分布）を図示して示してある。分布図中、破線は真円設計値であり、実線が測定値である。寸法Ａに対しては８０〜９５ｍｍの範囲で拡大して分布を示してあり、寸法Ｂ、Ｃに対しては寸法１５０〜１６５ｍｍの範囲で拡大して分布を示してある。これらの分布の変化は従来（横型による拘束がない場合）の分布の変化の約１／１０であり、横型１３により、変形が抑制されることを示している。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１のアルミホイールの成形方法によれば、揺動鍛造中はアルミホイール素材のディスク相当部の外周部が横型で半径方向に拘束されるので、肉のある部位（たとえば、スポーク部）が半径方向に伸ばされることが抑制される。これによって、揺動鍛造でのいびつな成形が抑制でき、従来必要であったいびつな変形の矯正工程を不要とすることができる。
請求項２のアルミホイールの成形装置によれば、揺動鍛造中はアルミホイール素材のディスク相当部の外周部が横型で半径方向に拘束されるので、肉のある部位（たとえば、スポーク部）が半径方向に伸ばされることが抑制される。これによって、揺動鍛造でのいびつな成形が抑制でき、従来必要であったいびつな変形の矯正工程を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明実施例のアルミホイールの成形装置（本発明実施例のアルミホイールの成形方法を実施中の装置）の断面図である。
【図２】  本発明実施例のアルミホイールの成形装置を用いて成形した（本発明実施例のアルミホイールの成形方法で成形した）、揺動鍛造後のアルミホイールの正面図である。
【図３】  本発明実施例のアルミホイールの成形装置を用いて成形した（本発明実施例のアルミホイールの成形方法で成形した）、揺動鍛造後のアルミホイールの各部の変形分布図である。
【図４】  本発明実施例のアルミホイールの成形方法の各工程の段階でのアルミホイール素材またはアルミホイールの断面図である。
【図５】  従来アルミホイールの揺動鍛造装置（従来の揺動鍛造を実施中の装置）の断面図である。
【図６】  従来のアルミホイールの揺動鍛造装置を用いて成形した（従来のアルミホイールの揺動鍛造方法で成形した）、揺動鍛造後のアルミホイールの正面図である。
【符合の説明】
１  アルミホイール素材
１’  アルミホイール
２  アルミホイール素材のディスク相当部
２  アルミホイールのディスク部
２ａ  ディスク相当部またはディスク部のフランジ部
２ｂ  ディスク相当部またはディスク部のビードシート部
２ｃ  ディスク相当部またはディスク部のサイドウォール部
３  肉のある部分
４  肉の無い部分
５  アルミホイール素材のリム相当部
５’  アルミホイールのリム部
１１  固定型
１２  揺動型
１３  横型
１４  バックアップリング
【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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