自動車用ホイールディスクの製造方法

【課題】プレスによる絞り加工により立ち上がり部を形成する場合に比べて軽量化を図ることができ、コールドスピニングによるしごきスピニング加工により立ち上がり部を形成する場合に比べて生産性を向上させることができる自動車用ホイールディスクの製造方法の提供。
【解決手段】（１）しごきパンチ５１ｃと側面が凹凸面５１ｅとされたしごきダイス５１ｄとを用いてブランク４１をしごき絞り加工し、不等厚の直円筒状の立ち上がり部３０をもつカップ状の第１成形品１１を形成する工程と、第１成形品１１の立ち上がり部３０を円錐状とした第２成形品１２を形成する工程と、を有する自動車用ホイールディスクの製造方法。（２）ブランク４１をしごき絞り加工してカップ状の第１成形品１１を形成する工程の前に、ブランク４１を皿状にプレス絞り成形する工程を有していてもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ホイールディスクの製造方法に関し、特に、平板材からの自動車用ホイールディスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック、バスなどの自動車用のホイールディスクは、従来、（ａ）図１０に示すように、正方形状の平板素材から円形のブランク４ａをプレス打ち抜きし、プレスによる絞り加工により立ち上がり部３を形成した後、ハブ穴抜き、ボルト穴抜き、飾り穴抜き加工して、製造されていた。または、（ｂ）図１１に示すように、正方形状の平板素材から円形のブランク４ａをプレス打ち抜きし、コールドスピニングによるしごきスピニング加工により不等厚の立ち上がり部３を形成した後、ハブ穴抜き、ボルト穴抜き、飾り穴抜き加工して、製造されていた（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、従来の自動車用ホイールディスクの製造方法にはつぎの問題点がある。
従来技術（ａ）プレスによる絞り加工により立ち上がり部３を形成した場合（図１０）
立ち上がり部３の板厚が、ハブ取付け部２の板厚と同程度か、もしくはプレスによる絞り加工によって生じる増減肉のためハブ取付け部２の板厚より厚くなってしまう（太ってしまう）。その結果、自動車用ホイールディスクの機能上及び強度上不要な部分の板厚も厚くなってしまい、自動車用ホイールディスクの軽量化を図ることが困難である。
従来技術（ｂ）コールドスピニングによるしごきスピニング加工により立ち上がり部３を形成した場合（図１１）
不等厚の立ち上がり部３を形成するため自動車用ホイールディスクの軽量化を図ることはできるが、スピニングロール５によりブランク４ａを局部的に順次加工するため、自動車用ホイールディスクの製造に時間がかかり自動車用ホイールディスクの生産性が悪い。
【特許文献１】特開２００２−８６２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、プレスによる絞り加工により立ち上がり部を形成する場合に比べて軽量化を図ることができ、コールドスピニングによるしごきスピニング加工により立ち上がり部を形成する場合に比べて生産性を向上させることができる自動車用ホイールディスクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）しごきパンチと側面が凹凸面とされたしごきダイスとを用いて平板状のブランクをしごき絞り加工し、不等厚の直円筒状の立ち上がり部をもつカップ状の第１成形品を形成する工程と、
前記第１成形品の立ち上がり部を円錐状とした第２成形品を形成する工程と、
を有する自動車用ホイールディスクの製造方法。
（２）前記ブランクをしごき絞り加工して前記カップ状の第１成形品を形成する工程の前に、前記ブランクを皿状にプレス絞り成形する工程を有する、（１）記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
（３）前記しごきダイスの側面はほぼ円筒状であり、前記凹凸面は、前記しごきダイスの側面の軸方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている、（１）記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
（４）前記しごきダイスの側面はほぼ円筒状であり、前記凹凸面は、前記しごきダイスの側面の周方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている、（１）記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）の自動車用ホイールディスクの製造方法によれば、しごきパンチと側面が凹凸面とされたしごきダイスとを用いてブランクをしごき絞り加工し、不等厚の直円筒状の立ち上がり部をもつカップ状の第１成形品を形成する工程を有するため、以下の効果をえることができる。
従来のプレスによる絞り加工により立ち上がり部を形成する場合（従来技術（ａ）の場合）に比べて、立ち上がり部の板厚を部分的に薄くすることができ、自動車用ホイールディスクの軽量化を図ることができる。
また、ブランクを周方向に同時に加工できる。そのため、従来のコールドスピニングによるしごきスピニング加工により立ち上がり部を形成する場合（従来技術（ｂ）の場合）に比べて、自動車用ホイールディスクの製造時間を短縮でき、自動車用ホイールディスクの生産性を向上させることができる。
上記（２）の自動車用ホイールディスクの製造方法によれば、ブランクをしごき絞り加工してカップ状の第１成形品を形成する工程の前に、ブランクを皿状にプレス絞り成形する工程を有するため、ブランクを直接しごき絞り加工して第１成形品を形成する場合に比べて、第１成形品を安定して形成することができる。また、しごき絞り機にかかる負荷を低減させることができる。
上記（３）の自動車用ホイールディスクの製造方法によれば、第１成形品の立ち上がり部を該立ち上がり部の軸方向に不等厚にすることができる。
上記（４）の自動車用ホイールディスクの製造方法によれば、第１成形品の立ち上がり部を該立ち上がり部の周方向に不等厚にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、図１〜図９を参照して、本発明実施例の自動車用ホイールディスクの製造方法を説明する。
まず、本発明実施例の製造方法によって製造される自動車用ホイールディスク（以下、単にホイールディスクともいう）１０について説明する。
ホイールディスク１０は、トラック、バスなどの自動車用のホイールディスクである。ただし、ホイールディスク１０は、乗用車、商用車、産業車両用などのホイールディスクであってもよい。ホイールディスク１０は、図１に示すように、板から成形によって作られるホイールディスクが対象であり、鋳造ホイールは含まない。ホイールディスク１０は、製造後、環状の図示略のリム（タイヤを保持する部品）と溶接される。
【０００８】
ホイールディスク１０は、図示略のハブに取付けられるハブ取付け部２０（平板部といってもよい）と、ハブ取付け部２０の外周部からホイール軸方向に立ち上がる立ち上がり部（側壁部、フランジ部またはディスク外周部といってもよい）３０と、を有する。ホイールディスク１０は、立ち上がり部３０で図示略のリムと溶接される。
【０００９】
ハブ取付け部２０は、通常、平板状又は略平板状である。ハブ取付け部２０は、平板状又は略平板状である場合、ホイール軸方向（ホイールディスク１０の軸芯）と直交またはほぼ直交する平面内にある。ハブ取付け部２０には、ハブ穴２１と、ハブから延びてくるハブボルト（両方とも図示略）が挿入される複数のボルト穴２２と、が設けられている。
ハブ取付け部２０またはハブ取付け部２０から立ち上がり部３０にかけて、１つ以上の飾り穴２３が設けられている。
【００１０】
つぎに、ホイールディスク１０の製造方法について説明する。
ホイールディスク１０の製造方法は、（ｉ）平板状のディスク素材４０をプレス打ち抜きして平板状のブランク４１を得る工程と、（ｉｉ）図２に示すように、しごきパンチ５１ｃと側面が凹凸面５１ｅとされた（凹凸面５１ｅとされた側面を持つ）しごきダイス５１ｄとを用いてブランク４１をしごき絞り加工し、ハブ取付け部２０と不等厚の直円筒状の立ち上がり部３０とをもつカップ状の第１成形品１１を形成する工程と、（ｉｉｉ）図３に示すように、第１成形品１１の立ち上がり部３０をプレス成形で円錐状とした第２成形品１２を形成する工程と、を有する。なお、この第２成形品１２を形成する工程で第１成形品１１のハブ取付け部２０の外周部を絞り成形してもよい。
【００１１】
上記（ｉ）の工程について
上記（ｉ）の工程では、図１に示すように、矩形のディスク素材４０から、円形又はほぼ円形にプレス打ち抜きして、または４隅を弧状にプレス打ち抜きして落として、ブランク４１を得る。
【００１２】
上記（ｉｉ）の工程について
図２（図１のＡの工程の拡大図）に示すように、しごきパンチ５１ｃと側面が凹凸面５１ｅとされたしごきダイス５１ｄとは、しごき絞り機５１の構成品である。しごきパンチ５１ｃは、しごき絞り機５１の構成品である上型５１ａと下型５１ｂの一方に設けられており、しごきダイス５１ｄは、しごき絞り機５１の上型５１ａと下型５１ｂの他方に設けられている。
しごきパンチ５１ｃとしごきダイス５１ｄとの、立ち上がり部３０に対応する位置で板厚を薄くする部位における隙間ｄは、ディスク素材４０の板厚（素材板厚）より狭く設定されている。板厚を薄くする必要のない部位における隙間ｄは、ディスク素材４０の板厚（素材板厚）より広く設定されている。
しごきダイス５１ｄの側面の凹凸面５１ｅは、ホイールディスク１０の機能上及び強度上板厚が必要な立ち上がり部３０部分の板厚を比較的厚くしホイールディスク１０の機能上及び強度上板厚が不要な立ち上がり部３０部分の板厚を比較的薄くするために（立ち上がり部３０を不等厚にするために）、設けられている。
【００１３】
しごきダイス５１ｄの側面はほぼ円筒状である。凹凸面５１ｅは、（ａ）しごきダイス５１ｄの側面の軸方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されていてもよく、（ｂ）しごきダイス５１ｄの側面の周方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されていてもよく、（ｃ）図７、図８に示すように、上記（ａ）と上記（ｂ）の複合にて形成されていてもよい。
凹部の深さまたは凸部の突出量は、１つの凹部または凸部で、一定とされていてもよく異なっていてもよい。また、上記（ｃ）の場合、凹部または凸部の形状は、正面視で三角形以上の多角形形状（ほぼ多角形形状を含む）であってもよく、楕円形状であってもよく、円形状であってもよく、その他の形状であってもよい。
【００１４】
第１成形品１１の立ち上がり部３０は、図２に示すように、第１成形品１１の軸芯と平行な方向に延びる直円筒状である。
【００１５】
上記（ｉｉｉ）の工程について
上記（ｉｉｉ）の工程では、図３（図１のＢの工程の拡大図）に示すように、上型５２ａと下型５２ｂとを備えるプレス機５２にて、第１成形品１１の立ち上がり部３０を円錐状にし、立ち上がり部３０が最終ディスク形状となった第２成形品１２を形成する。なお、上記（ｉｉｉ）の工程において、プレス機５２によるプレス加工に替えて、図９に示すように、コールドスピニングによる広げスピニング成形（しごきスピニング成形と異なり板厚をほとんど変化させずに、絞りとは逆に外形を広げて形状を変える）により第１成形品１１の立ち上がり部３０を拡径し、第２成形品１２を形成してもよい。コールドスピニングによる広げスピニング成形は、広げスピニング成形用金型６０と少なくとも１個のスピニングロール６１を用いて行われる。
【００１６】
ホイールディスク１０の製造方法は、図４に示すように、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の工程に加えて、さらに上記（ｉ）の工程後であって上記（ｉｉ）の工程前に、（ｉｉ´）ブランク４１を皿状にプレス絞り成形する工程（図４のＣの工程）を有していてもよい。
上記（ｉｉ´）の工程は、上記（ｉ）の工程で得た平板状のブランク４１を、直接上記（ｉｉ）の工程で不等厚の直円筒状の立ち上がり部３０をもつカップ状の第１成形品１１を形成するのではなく、図５（図４のＣの工程の拡大図）に示すように、上記（ｉ）の工程で得た平板状のブランク４１を上記（ｉｉ）の工程の前に皿状に予めしておくための工程である。
上記（ｉｉ´）の工程では、上型５０ａと下型５０ｂとを備える第２のプレス機５０にて、ブランク４１を皿状にプレス絞り成形する。
【００１７】
ホイールディスク１０は、上記（ｉｉｉ）の工程の後、図１、図４に示すように、ハブ穴２１、ボルト穴２２、飾り穴２３を打ち抜き、製造される。
【００１８】
つぎに、本発明実施例の作用を説明する。
本発明実施例では、しごきパンチ５１ｃと側面が凹凸面５１ｅとされたしごきダイス５１ｄとを用いてブランク４１をしごき絞り加工し、不等厚の直円筒状の立ち上がり部３０をもつカップ状の第１成形品１１を形成する工程を有するため、以下の効果をえることができる。
１．従来のプレスによる絞り加工により立ち上がり部を形成する場合（従来技術（ａ）の場合）に比べて、ホイールディスク１０の機能上及び強度上問題を生じることなく立ち上がり部３０の板厚を部分的に薄くすることができ、ホイールディスク１０の軽量化を図ることができる。
２．ブランク４１を周方向に同時に加工できる。そのため、従来のコールドスピニングによるしごきスピニング加工により立ち上がり部を形成する場合（従来技術（ｂ）の場合）に比べて、ホイールディスク１０の製造時間を短縮でき、ホイールディスク１０の生産性を向上させることができる。
３．しごき絞り加工により立ち上がり部３０の適正板厚配置を得ることができる。
【００１９】
ブランク４１をしごき絞り加工してカップ状の第１成形品１１を形成する工程（上記（ｉｉ）の工程）の前に、ブランク４１を皿状にプレス絞り成形する工程（上記（ｉｉ）´）を有するため、平板状のブランク４１を直接しごき絞り加工する場合に比べて、第１成形品１１を安定して形成することができる。また、しごき絞り機５１にかかる負荷を低減させることができる。
【００２０】
しごきダイス５１ｄの凹凸面５１ｅが、しごきダイス５１ｄのほぼ円筒状の側面の軸方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている場合、第１成形品１１の立ち上がり部３０を該立ち上がり部３０の軸方向に不等厚にすることができる。
また、しごきダイス５１ｄの凹凸面５１ｅが、しごきダイス５１ｄのほぼ円筒状の側面の周方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている場合、第１成形品１１の立ち上がり部３０を該立ち上がり部３０の周方向に不等厚にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明実施例の自動車用ホイールディスクの製造方法の、平板状のブランクを得た後、直接不等厚の直円筒状の立ち上がり部をもつカップ状の第１成形品を形成する場合の、工程図である。なお、図中Ａ、Ｂにおいて、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。
【図２】図１のしごき絞り工程のみの、工程前後の状態を示す工程図である。なお、図中、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。
【図３】図１のプレス成形工程のみの、工程前後の状態を示す工程図である。なお、図中、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。
【図４】本発明実施例の自動車用ホイールディスクの製造方法の、平板状のブランクを皿状にプレス絞り成形した後、不等厚の直円筒状の立ち上がり部をもつカップ状の第１成形品を形成する場合の、工程図である。なお、図中Ｃ、Ｄ，Ｅにおいて、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。
【図５】図４の、平板状のブランクを皿状にプレス絞り成形する工程のみの、工程前後の状態を示す工程図である。なお、図中、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。
【図６】図４のしごき絞り工程のみの、工程前後の状態を示す工程図である。なお、図中、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。
【図７】本発明実施例の自動車用ホイールディスクの製造方法の、しごき絞り工程で用いるしごきダイスの側面の、該側面の軸方向および周方向で凹部又は凸部が少なくとも一箇所設けられることにより凹凸面が形成されている場合の、凹部又は凸部とその近傍のみを示す部分正面図である。
【図８】図７のＦ−Ｆ断面図である。
【図９】図１のプレス成形工程の代わりに、第１成形品の立ち上がり部をコールドスピニングによる広げスピニング成形により拡径して第２成形品を形成する場合の、工程前後の状態を示す工程図である。なお、図中、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。
【図１０】従来の自動車用ホイールディスクの製造方法の、プレスによる絞り加工により立ち上がり部を形成する場合の工程図である。
【図１１】従来の自動車用ホイールの製造方法の、コールドスピニングによるしごきスピニング加工により不等厚の立ち上がり部を形成する場合の工程図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０自動車用ホイールディスク
１１第１成形品
１２第２成形品
２０ハブ取付け部
２１ハブ穴
２２ボルト穴
２３飾り穴
３０立ち上がり部
４０ディスク素材
４１ブランク
５０第２のプレス機
５０ａ上型
５０ｂ下型
５１しごき絞り機
５１ａ上型
５１ｂ下型
５１ｃしごきパンチ
５１ｄしごきダイス
５１ｅ凹凸面
５２プレス機
５２ａ上型
５２ｂ下型

【特許請求の範囲】
【請求項１】
しごきパンチと側面が凹凸面とされたしごきダイスとを用いて平板状のブランクをしごき絞り加工し、不等厚の直円筒状の立ち上がり部をもつカップ状の第１成形品を形成する工程と、
前記第１成形品の立ち上がり部を円錐状とした第２成形品を形成する工程と、
を有する自動車用ホイールディスクの製造方法。
【請求項２】
前記ブランクをしごき絞り加工して前記カップ状の第１成形品を形成する工程の前に、前記ブランクを皿状にプレス絞り成形する工程を有する、請求項１記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
【請求項３】
前記しごきダイスの側面はほぼ円筒状であり、前記凹凸面は、前記しごきダイスの側面の軸方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている、請求項１記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。
【請求項４】
前記しごきダイスの側面はほぼ円筒状であり、前記凹凸面は、前記しごきダイスの側面の周方向で、その他の部分に比べて凹となる凹部又はその他の部分に比べて凸となる凸部が少なくとも一箇所設けられることにより形成されている、請求項１記載の自動車用ホイールディスクの製造方法。

【図１】