(57)【要約】      （修正有）【課題】アウターリム部に環状の中空部を設ける軽合金製車両用ホイールの製造方法において、中空部を形成するための準備工程を削減し、製造しやすい方法を提供する。【解決手段】センターディスク部、アウターリム部２３、及びインナーリム部を備えた一体型の軽合金製車両用ホイールの製造方法において、リムウエル部２８から径外方向へ立上がるスロープ部２６を形成し、スロープ部２６とアウターリム部２３とに周方向に沿って外径が等しい接合部３３を形成し、スロープ部２６とアウターリム部２３とに形成した接合部３３において環状の当金２５’を接合させビードシート部２５を形成し、ビードシート部２５の内側に環状の中空部３２を形成せしめることを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターディスク部、アウターリム部、及びインナーリム部を備えた一体型の軽合金製車両用ホイールの製造方法において、リムウエル部から径外方向へ立上がるスロープ部を形成し、前記スロープ部と前記アウターリム部とに周方向に沿って外径が等しい接合部を形成し、前記スロープ部と前記アウターリム部とに形成した前記接合部において環状の当金を接合させビードシート部を形成し、前記ビードシート部の内側に環状の中空部を形成せしめることを特徴とする軽合金製車両用ホイールの製造方法。
【請求項２】
前記当金がホイール本体と同様の軽合金製でその円周方向の両端部又は一端がホイール本体に溶接接合されビードシート部を形成した請求項１に記載の軽合金製車両用ホイールの製造方法。
【請求項３】
前記当金が無機繊維又は高張力樹脂繊維を樹脂で成形するか金属との複合材として形成され、ホイール本体に接合された請求項１に記載の軽合金製車両用ホイールの製造方法。
【請求項４】
スポークを中空に形成し、該スポーク中空部と前記環状の中空部が連通して中空部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軽金属製車両用ホイールの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法により製造された一体型軽合金製車両用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アウターリム部に環状の中空部を設ける軽合金製車両用ホイールの製造方法と該製造方法により得られるホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽合金製車両用ホイールは、アルミニウムやマグネシウムを素材原料とし、軽量であり加工性が良いことから意匠性に優れたホイールが提供され、車輌の製造ラインで装着されるほどその装着率は高まっている。しかしながら、外リムの外観形状はタイヤが装着される面のビードシート、ハンプ、ハンプからリムウエルに至るスロープおよびリムフランジ内面などの形状が国際ＥＴＲＴＯ規格（Europian Tire and Rim Technical Organization)により定められており、これらの部分に剛性を確保するために所定の厚みを設けた構造となっている。リムの剛性を高めるには肉厚を厚くすればよいが重量が増加しバネ下荷重が増大し操縦性能を著しく損なう結果を招く恐れがある。この問題を解決する方法としてリム部に中空部を設けて重量の増加を抑制すると共に剛性を高めることが提案されている。先行技術としては特開平５−２７８４０１号公報、特表２００３−５２７２６９号公報が挙げられる。これらの技術はスポーク部とリム部の中空部を連通させることを主体にしており、前者は鋳造法の制約からアウターリム部とインナーリム部を分割して鋳造し双方を摩擦圧接法により一体化してホイールを完成させている。後者は環状中空部の一部を別のセグメントを溶接することで構成するか、環状フランジを同時に成形してこれを傾倒させることで中空部を構成している。環状フランジをリム成形時にホイールの直径方向に立設し一体に成形することは優れた方法であるが、これを略Ｌ字型に曲倒させるには可成りの準備工程が必要である。工程数が増加することは製造コストを押し上げる原因となり、更なる簡易な方法が望まれる。本願発明はこの点に鑑み提案するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７８４０１号公報
【特許文献２】特表２００３−５２７２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、リム部に中空部を形成するための準備工程を削減し、製造しやすい方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の発明は、センターディスク部、アウターリム部、及びインナーリム部を備えた一体型の軽合金製車両用ホイールの製造方法において、リムウエル部から径外方向へ立上がるスロープ部を形成し、前記スロープ部と前記アウターリム部とに周方向に沿って外径が等しい接合部を形成し、前記スロープ部と前記アウターリム部とに形成した前記接合部において環状の当金を接合させビードシート部を形成し、前記ビードシート部の内側に環状の中空部を形成せしめることを特徴としており、ビードシート部とハンプからリムウエルに至るスロープ部を一体に構成せず、ビードシート部は環状の当金を別途製作し一部に切り込みを入れて拡開可能に構成するか、少なくとも２分割して装着し、スロープ部はリム本体と一体に成形して当金の一端を支持するようにする。
【０００６】
請求項２の発明は、前記当金はホイール本体と同様の軽合金製で作成され、リム側の当金が装着される面を機械加工により座を作成して装着位置を確定し、前記環状の当金の少なくとも一部を切断しておきこれを拡開しながら装着し、装着面を溶接接合する。接合後に所定の形状に切削加工してビードシート部を完成させる。
【０００７】
請求項３の発明は、前記当金を無機繊維又は高張力樹脂繊維のプリプレグを用いて成形するか、軽金属帯板と前記繊維を複合材として形成しホイール本体に接合されたことを特徴としており、無機繊維としてはガラス繊維やカーボン繊維が用いられ、高張力樹脂繊維としてはケブラー繊維が用いられる。これらの繊維を樹脂で結束したプリプレグを用いてビードシート部の形状に成形しこれを巻回してリム本体に接着するか、軽金属製帯板に貼着して複合材と成し、リム本体に接着固定する。また薄い軽金属製帯板を先にリム本体に接着固定し、その上側に前記の繊維を巻き付けて樹脂で固定しても良い。
【０００８】
請求項４の発明は、スポークを中空に形成し、該スポーク中空部と前記環状の中空部が連通して中空部を形成することを特徴としており、鋳造の場合はホイール成形時に中子を用いて中空部を成形したディスク及びリム部が使用され、鍛造でホイールを成形する場合はドリルを用いてスポーク部に中空部を形成し、これに当金を用いてビードシート部の内側に中空部を形成しこれらの中空部を連通させる。
【０００９】
請求項５の発明は、前記の製造方法により製造された一体型軽合金製車両用ホイールである。
【００１０】
上述した製造方法により得られる軽金属製車両用ホイールは中空部を構成しないホイールに比較して少なくとも２０％軽量であり剛性の高いホイールを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本願の発明によれば、ホイールのスポーク部及び／又はリム部に中空部を形成する際に用いる、鋳造用中子あるいはドリルの出し入れが容易に行えるようになり、ビードシート部は環状の当金を後工程で接合するので、多数の切削工程やスピニング工程を省略できるので加工精度が向上し、更には製造コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）図は鋳造法によるアウターリム成形素材形状を示す断面図であり、（ｂ）図は完成されたアウターリム部の断面図であり、（ｃ）図はアウターリムフランジ部分の成形素材の別の形状を示す断面図である。（実施例１）
【図２】（ａ）及び（ｂ）図はビードシートの成形の様子を示す説明図であり、（ｃ）図はリムウエル立ち上がり部とビードシートの接合形状を示す断面図であり、（ｄ）図は接合形状の別の形状を示す断面図である。（実施例１）
【図３】（ａ）図は鍛造法によるアウターリム部の成形素材形状を示す断面図であり、（ｂ）図はスピニング加工を施した一部断面図であり、（ｃ）図はリムウエル立ち上がり部とビードシート前躯体を形成する様子を示す説明図である。（実施例２）
【図４】（ａ）図は鍛造又は鋳造されたアウターリムの別の成形素材形状を示す断面図であり、（ｂ）図は裂開後の成形素材の形状を示す説明図であり、（ｃ）図は完成したアウターリム部を示す断面図である。（実施例３）
【図５】（ａ）図は鍛造又は鋳造されたアウターリムのまた別の成形素材形状を示す断面図であり、（ｂ）図は裂開後の成形素材の形状を示す説明図である。（実施例４）
【図６】（ａ）図は本発明の一実施例を示すスポーク部及びリム部の縦断面図であり、（ｂ）図はスロープ部の形成要領を示す一部断面図である。（実施例６）
【図７】（ａ）図は別の実施態様を示す縦断面図であり、（ｂ）（ｃ）図はビードシート部の接合要領の２例をそれぞれ示す一部断面図である。（実施例７）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、図面に基づいて、本願発明の最良の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１（ｂ）図は完成後のアウターリム部１の断面図であり、２はアウターリムフランジであり、３はビードシート、４はハンプ、５はリムウエル立ち上がり部、６はリムウエル、７はリム外殻部、８は環状の中空部である。９はスポークでありディスク部を形成する。１０はスポーク中空部であり、鋳造成形の際に中子を用いて成形するか、無垢に成形したのちドリル等の加工により形成する。
【００１５】
図１（ａ）図は鋳造成形後のアウターリム素材１ａを示す断面図であり、ドリル加工を行ってスポーク中空部１０を形成している。中空部の破線は中子を用いて鋳造成形時に中空部を形成した場合を示す。アウターリムフランジ２を形成するためのフランジ前躯体２ａは、アウターリムフランジ２に比較して余肉を形成している。またリムウエル立上がり部５を形成するための環状フランジ成形体５ａは台形の断面形状を有しており、ハッチング部６を全周に亘り切除することで環状の中空部８の一部を形成すると共に、リムウエル立上がり部前躯体５ｂを形成する。６ａはリムウエル成形素材を示し、スピニング加工により延展されるか、切削加工によりリムウエルを形成する。１１はスピニングローラーであり操作状況については後述する。同（ｃ）図は別の実施態様を示すフランジ前躯体２ｂを示す。余肉に段差を設けて入隅２ｃにスピニングローラー１１を押し当て、ビードシート前躯体１２を分離しやすくしている。
【００１６】
図２（ａ）図は前記フランジ前躯体２ａとスポーク部９をスピニング機の金型１３に固定し、スピニングローラ１１を押し当てて裂開しビードシート前躯体１２を分離しているところを示している。同（ｂ）図では別形状のスピニングローラ１４を分離した箇所に押し当てて、符号Ａで矢示する方向に作動させて更に傾倒させビードシート前躯体１２ａを形成する。リムウエル立上がり部５ｂの頂上と重ね合わせたのち溶接接合する。この場合リムウエル立上がり部５ｂの頂上は切削加工して平滑面を形成しておく必要がある。同（ｃ）図はリムウエル立上がり部５ｃの頂上部に段差を設け、ビードシート１２ｂの先端部にテーパ面を加工し溶接する間隙を変更した例を示す。同（ｄ）図は前記間隙を設けない例を示す。
【実施例２】
【００１７】
図３は鍛造法によるアウターリム１を製作する要領を示している。同（ａ）図はスポーク部９を鍛造する際にアウターリム前躯体１５を一体に鍛造成形したところを示す縦断面図であり、完成されるアウターリム部を鎖線で示す。（ｂ）図はアウターリム前躯体１５をスピニング加工し、フランジ前躯体２ｂとリムウエル前躯体６ｂ及びリムウエル立上がり部前躯体５ｃを成形する。更にドリル加工による孔加工を行いスポーク中空部１０を形成し、ハッチング部６ａを全周に亘り除去してリムウエル立上がり部前躯体５ｃの内側面を形成する。同（ｃ）図はフランジ前躯体２ｂに切削加工により溝１６を加工し、次いでスピニングローラ１１を押し当て前述した要領でビードシート前躯体１２ａを形成する。
【実施例３】
【００１８】
環状の中空部を設けたアウターリム部１を作成するにあたり、スポークなどデザインを施したディスク部周縁に、アウター及びインナーリムを形成するための所要量の素材の配置とその形状について別の実施態様を説明する。図４（ａ）図は、鍛造又は鋳造法により成形されたリム前躯体１５ａの断面形状を示しハッチングを施している。ディスク部を構成するスポーク９ａには鍛造品についてはドリル加工が施されスポーク中空部１０ａが形成される。鋳造の場合は中子を用いて成形してもよい。スピニングローラ１１をリム前躯体１５ａに押し当てて裂開し、該リム前躯体の一部を２点鎖線で示した位置に傾倒させる。更に同（ｂ）図に示すように別の形状のスピニングローラ１４を用いて、リムウエル前躯体６ｂと新規なフランジ１７を形成する。
【００１９】
次いでハッチング部１８及び１９で示す部分を全周に亘り切削加工により除去し、アウターリムフランジ２及びビードシートとリムウエル立上がり部を形成するためのフランジ１７ａを形成する。フランジ１７ａはスピニングローラ１４でしごきながら屈曲させ、アウターリムフランジ２の切削加工時に設けた段差２０にフランジ１７ａの先端部を押し当ててスピニング加工を終了する。次ぎに段差２０とフランジ１７ａの先端を溶接したのち必要に応じて本ホイール素材に熱処理を施し切削加工を行う。同（ｃ）図に示すようにビードシート３及びリムウエル立上がり部５を形成すると共に環状の中空部８が形成される。スピニング加工時にリムウエル前躯体６ｂもスピニングにより延展しリムウエル６を形成する。
【実施例４】
【００２０】
アウターリム及びインナーリムを形成するためのリム前躯体は型の離型が容易であれば種々の形状が採用される。図５（ａ）図に別の実施態様を示す。ディスク部のスポークと一体に成形されたリム前躯体１５ｂは鍛造又は鋳造時にスポーク９ｂへ連通する中空部１０ｂを形成するか、又はドリル加工により形成された断面図を示している。破線は完成されるアウターリム部１を示す。リム前躯体にスピニングローラ１１を図示する位置に挿入して裂開し、同（ｂ）図に示すようにリム前躯体の一部を２点鎖線で示す位置へ傾斜させる。次いで異なる形状のスピニングローラでスピニングを行い、新規なフランジ１８とリムウエル前躯体を形成する。その後の工程は実施例３と同じ要領で環状の中空部を備えたアウターリムが完成される。
【実施例５】
【００２１】
特に図示していないが、上述したビードシートの下面側に環状の中空部を設ける方法はインナーリムフランジ側にも用いることが可能であり、鋳造成形時にリムウエルに環状フランジを立設成形してリムウエル立上がり部を形成し、インナーリムフランジ前躯体からビードシート前躯体を分離し、これを傾倒させて溶接接合し環状の中空部を形成する。
【実施例６】
【００２２】
図６（ａ）は本発明の軽合金製車両用ホイール２１の一部縦断面図であり、２２はスポーク、２３はアウターリム部である。ハッチング域は完成品の形状を示している。２４はアウターリムフランジ、２５はビードシート部、２６はスロープ部、２７はハンプ部、２８はリムウエル部である。２点鎖線で示される部分は鋳造後の素材３４の形状を示し、破線で示す２９はアウターリムの外郭形状を示す。３０’は環状フランジの前駆体であり鋳造後の素材に含まれており、スピニング加工により傾倒させ切削加工して環状フランジ３０を形成する。３１は中子を引き抜いた後に形成された中空部でありビードシート部を接合する前は外方に開口している。３２は鋳造時の金型でリム全周に亘り成形される環状の溝であり、当金２５’を溶接接合したときに環状の中空部を形成する。当金は軽合金製の帯材を別工程で環状に曲げ加工し、一部に切断面を有しているので拡開しながらアウターリムフランジ２４の外径を越えて装着することができる。切断面は１箇所に限らず複数箇所に設けて分割されたものを溶接接合してもよい。３３ａ及び３３ｂは溶接部でありレーザー溶接により当金２５’を接合する。接合後歪みを修正するために切削加工が行われるが、その際にハンプ部２７が形成される。また、当金に代わるものとして、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維あるいはケブラー繊維などの高張力樹脂繊維を樹脂を用いて成形して断面形状をビードシート部の形状にすることもできる。この場合予め上記繊維を平行に配列してエポキシ樹脂等の接着剤を用いて帯状に形成したプリプレグを用いるか、軽合金製の薄い帯材を後述する座３３に貼着しその上に上記繊維を巻回して接着剤で固めて複合材と成しビードシート部を形成してもよい。
【００２３】
（ｂ）図は環状フランジ前駆体３０’部分を取り出して図示している。素材成形時はリムウエル部を形成する素材３４からほぼ直立した形状に成形され、中子あるいは金型の引き抜きを容易にしている。符号Ｐで矢視した部分をＲ加工してスピニング加工の際に傾倒させやすくし、傾倒させた後当金を装着する座３３を切削加工するが、同様にアウターリムフランジ側にも座３３を加工する。
【実施例７】
【００２４】
図７（ａ）はホイールのディスクが外方へ湾曲して張り出した形状のスポーク２２ａを示している。従って中空部３１ａは軸方向に対して傾斜した方向に形成される。また環状フランジ前駆体３５’は断面形状を台形に成形しており、ハッチング部３６で示される部分を全周に亘り切除して環状フランジ３５を形成し、環状の当金２５’を溶接接合して環状に中空部３２ａを形成する。溶接後に鋳造素材３４ａを切削してスロープ部２６を形成すると共にハッチング域で示す完成品を得る。破線３７はドリルによるボーリング加工線を示し、鋳造時に中子を使用する代わりに行う方法を示している。
【００２５】
図７（ｂ）及び（ｃ）はビードシート部２５ａ及び２５ｂとスロープ部２６ａ及び２６ｂの溶接接合部３３ｂにおける形状の異なった例を示しており、いずれの方法も環状の中空部３２ｂを形成する。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本願の本発明によれば、リム部及び／又はスポーク部に中空部を形成するときに、ビードシート部及びスロープ部を個別に製作するので、中空部を備えた軽量で剛性の高いホイールの形状に左右されることなく簡便に適用させることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１    アウターリム部
２    アウターリムフランジ
2a    リムフランジ前躯体
３    ビードシート
４    ハンプ
５    アウターリム立上がり部
5a    環状フランジ
5b    リムウエル立上がり部前躯体
６    リムウエル
７    アウターリム外殻部
８    環状の中空部
９    スポーク
10    スポーク中空部
12    ビードシート前躯体
17,18    フランジ
21    軽合金製車両用ホイール
22    スポーク部
23    アウターリム部
24    アウターリムフランジ
25    ビードシート部
25’  当金
26    スロープ部
27    ハンプ部
28    リムウエル部
30    環状フランジ
31    中空部
32    環状の中空部
35    環状フランジ
【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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