車両ホイールの製造方法
【課題】 軽量の車両ホイールを安価に提供する。
【解決手段】
鋳造工程で用いられる鋳型は、上下に対向して配置された第１、第２型５１，５２と、複数に分割された横型５３とを備え、横型の各々はその内周の全長にわたって突出した円弧状の鍔部５３ｘを有している。鋳造工程では、型締め状態にある鋳型の成形用キャビティ５５に溶湯を充填することにより、少なくともディスク１０を有するプリフォーム１Ａを鋳造し、この際、上記第１型５１と横型５３の鍔部５３ｘとの間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第１スポーク部１２ａを成形し、上記第２型５２と鍔部５３ｘとの間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第２スポーク部１２ｂを成形し、上記横型５３の鍔部５３ｘが成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、上記プリフォーム１Ａに円環状の鋳抜き空間を形成し、この鋳抜き空間を介して上記第１、第２スポーク部１２ａ，１２ｂを軸方向に離す。上記後工程では、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口を塞ぐようにして、リムを形成する。
【解決手段】
鋳造工程で用いられる鋳型は、上下に対向して配置された第１、第２型５１，５２と、複数に分割された横型５３とを備え、横型の各々はその内周の全長にわたって突出した円弧状の鍔部５３ｘを有している。鋳造工程では、型締め状態にある鋳型の成形用キャビティ５５に溶湯を充填することにより、少なくともディスク１０を有するプリフォーム１Ａを鋳造し、この際、上記第１型５１と横型５３の鍔部５３ｘとの間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第１スポーク部１２ａを成形し、上記第２型５２と鍔部５３ｘとの間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第２スポーク部１２ｂを成形し、上記横型５３の鍔部５３ｘが成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、上記プリフォーム１Ａに円環状の鋳抜き空間を形成し、この鋳抜き空間を介して上記第１、第２スポーク部１２ａ，１２ｂを軸方向に離す。上記後工程では、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口を塞ぐようにして、リムを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量の車両ホイールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された軽金属製車両ホイールのディスクは、中央のハブ取付部と、ハブ取付部から放射状に配置された複数の中空スポークとを有している。
【０００３】
特許公報１の車両ホイールの中空スポークは、外見上は１本のスポークである。すなわち、各スポークは空洞を囲む周壁を有している。この周壁は、ホイール軸方向に対向する壁部分と、周方向に対向する側壁部分とを有している。スポークの空洞はこれら側壁部分により飾り穴から遮断されている。
【０００４】
特許公報１の図３および段落００２５には、上記車両ホイールの製造方法の一例が開示されている。詳述すると、最初に車両ホイールのプリフォームを鋳造する。このプリフォームはディスクとリム原形部とリムの第１フランジ部とを有する。リム原形部と第１フランジ部との間には環状のギャップが形成されている。このプリフォームのディスクは、最終製品に近い形状をなしており、上記ハブ取付部と複数の中空スポークとを有している。
【０００５】
上記プリフォームに環状のビードシート部材を装填する。すなわち、ビードシート部材をリム原形部を通過させて上記ギャップを塞ぐように位置させ、その一端周縁を上記第１フランジ部に溶接し、他端周縁をリム原形部に溶接する。これにより、上記第１フランジ部に隣接する第１ビードシート部を得る。この第１ビードシート部により上記スポークの空洞が塞がれることになる。この溶接の後で、上記リム原形部を成形してリム他端側の第２フランジ部と第２ビードシート部を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５０２５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の車両ホイールでは、スポークの空洞を囲う周壁のうち軸方向に対向する壁部分はスポークの断面二次モーメントに大きく寄与するものの、周方向に対向する側壁部分は大きく寄与しない。
そのため、特許文献１のスポーク構造は、高い強度を保持しつつ軽量化を図るための最善の構造ではない。
【０００８】
特許文献１には図３に示すプリフォームの鋳造方法について詳細な記述はないが、スポークの空洞の形状から、消失型鋳造法を採用しているものと推測できる。しかし、この方法では生産効率が悪い。
スポークの空洞形状を工夫すれば、次の鋳造法を採用することも考えられる。すなわち、鋳型は下型と上型と複数に分割された横型を有しており、横型にはスポークに対応して放射状に入子が装備される。鋳造時に入子を下型と上型との間に配置し、鋳造後に入子を後退させる。これによりスポークに空洞を形成することができる。しかし、この鋳型構造は複雑であるとともに、入子の出し入れ作業を必要とするので生産性も低い。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、鋳造工程と、後工程とを備えた車両ホイールの製造方法において、上記鋳造工程で用いられる鋳型は、上下に対向して配置された第１、第２型と、複数に分割された横型とを備え、上記横型の各々はその内周の全長にわたって突出した円弧状の鍔部を有し、上記鋳造工程では、型締め状態にある鋳型の成形用キャビティに溶湯を充填することにより、少なくともディスクを有するプリフォームを鋳造し、この際、上記第１型と横型の鍔部との間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第１スポーク部を成形し、上記第２型と鍔部との間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第２スポーク部を成形し、上記横型の鍔部が成形用キャビティの一部を埋めることにより、上記プリフォームに円環状の鋳抜き空間を形成し、この鋳抜き空間を介して上記第１、第２スポーク部を軸方向に離すようにし、上記後工程では、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口を塞ぐようにして、リムを形成することを特徴とする。
【００１０】
上記本発明方法によれば、横型に前進後退可能な入子を装備せずに横型の内周の全長にわたって鍔部を設け、この鍔部と第１、第２型が協働して、軸方向に離れた第１、第２スポーク部を成形するようにしたので、鋳型構造を簡単にすることができ、生産性を高めることができる。
また、第１、第２スポーク部が軸方向に離間し、両者の間には無駄な材料（スポーク部の強度に大きく寄与しない部分）が省かれており、そのため、高い強度を維持しつつ、スポークの材料を削減してさらなる軽量化を図ることができる。
【００１１】
好ましくは、上記第１型は周方向に間隔をおいて配置された複数の第１凸部を有し、上記第２型も周方向に間隔をおいて配置された複数の第２凸部を有しており、上記鋳型の型締め状態において、上記第１、第２の凸部を上記横型の鍔部の上面と下面にそれぞれ当接させ、隣り合う第１凸部間において上記第１スポーク部を成形し、隣接する第２凸部間において上記第２スポーク部を成形する。
この構成によれば、横型の鍔部を例えば全周にわたって同一断面形状にする等により、簡単な形状にすることができる。
【００１２】
好ましくは、上記第１型の第１凸部と上記第２型の第２凸部の周方向位置を一致させることにより、周方向位置が一致した上記第１スポーク部と第２スポーク部を成形し、上記第１、第２スポーク部間に上記鋳抜き空間の一部分としての小空間を形成し、各組の第１、第２スポーク部と隣り合う組の第１、第２スポーク部との間に、上記鋳抜き空間の他の部分を包含する飾り穴を形成する。
【００１３】
好ましくは、上記鋳造工程において、上記第２型の外周と横型の内周との間で厚肉のリム原形部を成形し、上記横型の内周と上記第１型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記リム原形部から離れて上記第１スポーク部に連なるリムの第１フランジ部を成形し、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口として、上記リム原形部と上記第１フランジ部との間に環状のギャップを形成し、上記後工程は、ビードシート部材溶接工程と、スピニング加工工程を含み、上記ビードシート部材溶接工程では、環状のビードシート部材を、上記プリフォームのリム原形部を通過して上記ギャップを塞ぐ位置まで装填し、その一端周縁を上記第１フランジ部に溶接するとともに他端周縁を上記リム原形部に溶接し、これにより、上記ギャップを塞ぐとともに、上記第１フランジ部に隣接したリムの第１ビードシート部を提供し、次に、リム原形部にスピニング加工を施して、リムの他方の端部に第２フランジ部および第２ビードシート部を形成する。
この方法では、車両ホイールの意匠面には溶接が露出せず、良好な外観とすることができる。
【００１４】
好ましくは、上記鋳造工程において、上記横型の内周と上記第１型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記第１スポーク部に連なる上記リムの第１フランジ部を成形し、上記横型の内周と上記第２型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記第２スポーク部に連なる環状支持部を成形し、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口として、上記環状支持部と上記第１フランジ部との間に環状のギャップを形成し、上記後工程では、上記リムの一端側の第１ビードシート部とリムの他端側の第２フランジ部および第２ビードシート部を有する筒形状のリム本体を用い、上記リム本体の一端側の第１ビードシート部の周縁を上記プリフォームの第１フランジ部に溶接するとともに、上記リム本体の内周を上記環状支持部の周縁に溶接し、これにより、上記第１ビードシート部で上記ギャップを塞ぐ。
この方法では、車両ホイールの意匠面には溶接が露出せず、良好な外観とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、車両ホイールのスポークの強度を維持しつつより一層の軽量化を進めることができる。また、鋳型構造を簡単にして生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる車両ホイールを一部切り欠いて示す斜視図である。
【図２】同車両ホイールの正面図である。
【図３】同車両ホイールの側面図である。
【図４】同車両ホイールのプリフォームを鋳造する鋳型の左半分を示す縦断面図であり、（Ａ）はスポーク成形部で断面にしたものであり、（Ｂ）は飾り穴成形部で断面にしたものである。
【図５】同鋳型の横型の鍔部と、上下型の凸部を示す平面図である。
【図６】（Ａ）は上記プリフォームにビードシート部材を装填する直前の状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）はビードシート部材をプリフォームに装填して溶接する直前の状態を示す銃断面図であり、（Ｃ）はビードシート部材をプリフォームに溶接した後で、プリフォームをスピニング加工してリムを最終形状またはそれに近い形状にした状態を示す縦断面図である。
【図７】完成された車両ホイールの要部を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係わる車両ホイールの製造方法を示す図４相当図である。
【図９】同第２実施形態に係わる車両ホイールを示す図７相当図である。
【図１０】同第３実施形態に係わる車両ホイールを示す図４相当図であり、（Ａ）は第１スポーク部を成形する箇所の断面図であり、（Ｂ）は第２スポーク部を成形する箇所の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施形態に係わる車両ホイール（以下、単にホイールと称す）とその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
最初にホイール１の構造を図１〜図３を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、ホイール１はアルミ合金製（軽合金製）であり、ディスク１０とリム２０とを一体に備えている。ディスク１０は中央のハブ取付部１１と、このハブ取付部１１からリム２０に向かって放射状に延びるとともに周方向に間隔をおいて配された複数例えば１０本のスポーク１２とを有している。周方向に隣接したスポーク１２間には飾り穴１３が形成されている。
【００１８】
上記ハブ取付部１１はその中心に形成されたハブ穴１１aと、このハブ穴１１aの周りに形成された複数のボルト穴１１ｂと、各ボルト穴１１ｂに連なるナット座１１ｃを有しているが、周知構造であるので詳細な説明は省略する。
【００１９】
上記リム２０は略円筒形状をなし、図１、図３に示すように、一端側に第１フランジ部２１とこれに隣接した第１ビードシート部２２を有し、他端側に第２フランジ部２３とこれに隣接した第２ビードシート部２４を有しており、ビードシート部２２，２４間にはタイヤ装着作業のための小径のリムドロップ部２５を有している。周知のように、タイヤの一対のビード部が上記ビードシート部２２，２４に乗り、フランジ部２１，２３によって脱落を防止されるようになっている。
【００２０】
上記リム２０の一端部は上記ディスク１０の外周部、すなわちスポーク１２のホイール径方向の端部と一体をなして連なっている。
【００２１】
次に、本発明の特徴部を図面を参照しながら説明する。図１に示すように、各スポーク１２は、そのホイール径方向外側の部分が２股をなしており、互いにホイール軸方向に離間した第１、第２の２本のスポーク部１２a、１２ｂを有している。各スポーク１２の根元部１２ｃ（ホイール径方向内側の部分）は２股をなさず中実となっている。これらスポーク部１２a、１２ｂ間の小空間１２ｘは、ホイール周方向が開放されていて両側の飾り穴１３に連なっている。換言すれば、隣り合う飾り穴１３同士は小空間１２ｘを介して連なっている。
上記飾り穴１３は、隣り合う第１スポーク部１２ａ間の空隙部と、隣り合う第２スポーク部１２ｂ間の空隙部とが重なることにより形成されている。
【００２２】
上記飾り穴１３およびスポーク１２の小空間１２ｘのホイール径方向外側は、上記第１ビードシート部２２によって塞がれている。換言すれば、第１ビードシート部２２の内周が上記飾り穴１３および小空間１２ｘに臨んでいる。
上記スポーク１２の第１スポーク部１２ａは上記第１フランジ部２１に連なり、第２スポーク部１２ｂは上記第１ビードシート部２２とリムドロップ部２５との境の段差部に連なっている。
【００２３】
次に、上記ホイール１の製造方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。
まず、プリフォーム１Ａ（ホイール本体）の鋳造工程について説明する。この工程で用いられる鋳型５０は、図４に示すように、水平板形状のベース（図示しない）と、このベース上に固定された下型５１（第１型）と、この下型５１に対して昇降する上型５２（第２型）と、複数分割例えば半割りされた横型５３とを有している。横型５３は、図４において左右に対峙し、左右方向に移動して接合，離反するようになっている。
【００２４】
鋳型５０の型締め時には、一対の横型５３同士が所定の荷重をもって当たり、上型５２が下降してこれら横型５３の上面に当たることにより、下型５１と上型５２とで一対の横型５３を所定の荷重をもって挟むようになっている。この型締め状態において、下型５１と上型５２と一対の横型５３により、成形用キャビティ５５が形成される。
【００２５】
上記下型５１の中央には湯道５１ｃが形成されている。この湯道５１ｃには、前述したベースを貫通する垂直導管（図示しない）の上端部が連なっている。上記ベースの下方にはアルミ合金（軽合金）の溶湯を蓄えたタンク（図示しない）が配置され、上記導管の下端部はこの溶湯に入り込んでいる。
【００２６】
上記成形用キャビティ５５は、大別すると、下型５１と上型５２の対向する成形面５１ａ，５２ａ間に形成されたディスク成形空間５６と、上型５２の外周の成形面５２ｂと一対の横型５３の内周の成形面５３ａ間に形成された略筒状のリム原形部成形空間５７とを有している。ディスク成形空間５６は、最終形状のホイール１のディスク１０とほぼ同形状をなしている。リム原形部成形空間５７は、最終形状のホイール１のリム２０と異なる形状であるとともに、それより厚くなっている。
【００２７】
図４、図５に示すように、各横型５３の内周の成形面５３ａからは、横型５３の全長にわたって形成された円弧状をなす鍔部５３ｘが径方向、内方向に突出している。鍔部５３ｘは全長にわたって同一の扁平な断面形状をなし、抜き勾配を得るために先細をなしている。一対の横型５３の鍔部５３ｘは、型締め状態で互いにその両端面が当接して連続した円環形状をなし（図５参照）、下型５１の成形面５１ａと上型５２の成形面５２ａとの間に配置されている。
【００２８】
図４（Ｂ），図５に示すように、下型５１の成形面５１ａと上型５２の成形面５２ａには、飾り穴成形用の凸部５１ｘ、５２ｘ（第１、第２の凸部）が周方向に間隔をおいて形成されている。これら凸部５１ｘ、５２ｘは、飾り穴１３に対応した平面形状を有し、上下方向から見た時に互いに重なっている。
【００２９】
上記型締め状態において、凸部５１ｘ、５２ｘのホイール径方向内側の部分が互いに接するようになっている。凸部５１ｘ、５２ｘの径方向外側の部分は成形面５１ａ、５２ａからの突出高さが減じられており、型締め状態において、凸部５１ｘ、５２ｘの間に、上記鍔部５３ｘの径方向内側の部分が入り込んでいる。換言すれば、上記凸部５１ｘ、５２ｘの径方向外側の部分は、上記鍔部５３ｘの径方向内側の部分の下面と上面にそれぞれ当接している。
【００３０】
上記型締め状態におけるディスク成形空間５６について詳述する。下型５１の成形面５１ａの中央部と上型５２の成形面５２ａの中央部とで、ハブ取付部成形空間５６ａが形成されている。対をなす凸部５１ｘ、５２ｘとこれと隣り合う他の対の凸部５１ｘ、５２ｘとの間と、成形面５１ａ，５２ａとで，スポーク成形空間５６ｂ（図４（Ａ）参照）が形成されている。
【００３１】
また、上記型締め状態において、下型５１の成形面５１ａの周縁部と横型５３の成形面５３ａの最下端部と横型５３の鍔部５３ｘの根元部下面とで、環状の第１フランジ部成形空間５８が形成されている。
【００３２】
上記鋳型５０を用いたプリフォーム１Ａの低圧鋳造工程について説明する。上記タンクの内部空間にガス圧を供給することにより、タンク内の溶湯面を押し下げる。これにより、タンク内の溶湯は、導管を経、さらに湯道５１ｃを経て成形用キャビティ５５に充填される。溶湯がディスク成形空間５６に充填されることによりディスク１０が成形され、リム原形部成形空間５７に充填されることにより短円筒形状のリム原形部２０Ａが成形され、第１フランジ部成形空間５８に充填されることにより環状の第１フランジ部２１が成形される。
【００３３】
上記プリフォーム１Ａのディスク１０の形状について、図４、図６（Ａ）を参照しながら詳しく説明する。上記ハブ取付部成形空間５６ａに溶湯が充填することにより、ハブ取付部１１が成形され、上記スポーク成形空間５６ｂに溶湯が充填することにより、スポーク１２が成形される。
【００３４】
上記スポーク１２についてさらに詳しく説明する。図４（Ａ）に示すように、隣り合う凸部５１ｘのホイール径方向外側部分の側面と、下型５１の成形面５１ａにおける凸部５１ｘ間の領域と、鍔部５３ｘの下面とで画成された空間（第１スポーク部成形空間）により、第１スポーク部１２ａが成形される。
同様に、隣り合う凸部５２ｘの径方向外側部分の側面と、上型５２の成形面５２ａにおける凸部５２ｘ間の領域と、鍔部５３ｘの上面とで画成された空間（第２スポーク部成形空間）により、第２スポーク部１２ｂが成形される。
また、対をなす凸部５１ｘ，５２ｘの径方向内側部分及びこれと隣り合う他の対の凸部５１ｘ，５２ｘの径方向内側部分の側面と、下型５１および上型５２の成形面５１ａ，５２ａとで画成された空間により、スポーク１２の中実の根元部１２ｃが成形される。
【００３５】
上記鋳造の際に、図４（Ｂ）に示すように、上記凸部５１ｘ，５２ｘと、上記鍔部５３ｘの一部（凸部５１ｘ，５２ｘが当接する部分）が、成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、上記飾り穴１３が形成される。
また、上記鍔部５３ｘの残りの部分（凸部５１ｘ，５２ｘが当接しない部分）が成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、上記第１スポーク部１２ａと第２スポーク部１２ｂとの間の小空間１２ｘが形成される。
【００３６】
別の観点から説明すると、横型５３の全周に形成された鍔部５３ｘが成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、図６に示すように、プリフォーム１Ａに円環状の鋳抜き空間６０が形成される。この鋳抜き空間６０は、上記第１スポーク部１２ａと第２スポーク部１２ｂとの間の小空間１２ｘと、この小空間１２ｘとホイール軸方向位置が一致する飾り穴１３の一部を含む。これにより、図１に示すように、小空間１２ｘが周方向に解放され、飾り穴１３に連なる。
【００３７】
上記鋳造の際に、上記鍔部５３ｘの根元部が成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、上記リム原形部２０Ａと第１フランジ部２１との間に、環状のギャップＧ（上記鋳抜き空間６０のホイール径方向外側の開口）が形成される。図６（Ａ）参照。上記飾り穴１３およびスポーク１２の小空間１２ｘの径方向外側はこのギャップＧに連なっている。
【００３８】
上記鋳造工程の後、上記プリフォーム１Ａのバリ取りをし、ハブ穴１１ａやボルト穴１１ｂ等の穴開け加工を行う。図６（Ａ）参照。
【００３９】
次に、図６（Ａ），（Ｂ）に示すようにして、環状のビードシート部材３０をプリフォーム１Ａに装填する。ここで、プリフォーム１Ａのリム原形部２０Ａとビードシート部材３０の形状、寸法について簡単に説明する。
リム原形部２０Ａは短円筒形状をなし、その外周面は全長にわたって径が等しい円筒面か、先に行くにしたがって径が小さくなるような緩やかなテーパをなしている。ビードシート部材３０の内周面は全長にわたって径が等しい円筒面か、一端側（第１フランジ部２１側）から他端側に向かって小径となるような緩やかなテーパをなしている。リム原形部２０Ａの根元側端部の外径と上記ビードシート部材３０の上記他端側の内径は等しい。
【００４０】
上記ビードシート部材３０を上記リム原形部２０Ａを通過するように軸方向に横移動させ、上記ギャップＧを塞ぐ位置まで装填する。図６（Ｂ）参照。この位置でビードシート部材３０の一端が上記第１フランジ部２１に当接し、他端がリム原形部２０Ａの外周に接している。
【００４１】
次に、図６（Ｃ）、図７に示すように、上記ビードシート部材３０を第１フランジ部２１とリム原形部２０Ａに溶接することにより、上記第１フランジ部２１に隣接する第１ビードシート部２２が得られる。図７において溶接部を符号４０で示す。
【００４２】
次に、プリフォーム１Ａをマンドレルに装着し、このマンドレルを回転駆動し、ローラをリム原形部２０Ａに押し当てながらマンドレルの外周形状に沿って移動させることにより、リム原形部２０Ａをスピニング（フローフォーミング）加工する。これにより、図６（Ｃ）、図７に示すように、第２フランジ部２３と、第２フランジ部２３に隣接する第２ビードシート部２４と、ビードシート部２２，２４間のリムドロップ部２５が得られる。第２フランジ部２３および第２ビードシート部２４の外径は、上記ビードシート部材３０の内径より大きい。
【００４３】
上記スピニング加工の後で、熱処理し、リム２０に減肉を伴う切削加工を施し、さらに塗装を施すことにより、車両ホイール１の完成品を得る。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態をなす車両ホイールの製造方法について図８、図９を参照しながら説明する。本実施形態で用いられる鋳型５０において、第１実施形態と共通する部分は同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態が上記第１実施形態と大きく異なるのは、鋳型５０が型締め状態にある時、上型５２の外周５２ｂと横型５３の内周５３ａとの間にリム原形部成形空間が形成されず、鋳造されるプリフォーム１Ｂ（ディスク本体）がリム原形部を有さない点である。その代わりに、鋳型５０が型締め状態にある時、上記鍔部５３ｘの根元部の上側において、上型５２の外周５２ｂの下端部と横型５３の内周５３ａとの間に、上記第２スポーク部成形空間１２ｂと連なる小さな断面積の環状支持部成形空間５９が形成されており、この成形空間５９で環状支持部１５が成形される。この環状支持部１５は第２スポーク部１２ｂの端部（ディスク１０の径方向外端部）に連なり、先端縁に向かって第１スポーク部１２ａから離れるように湾曲している。環状支持部１５と第１フランジ部２１との間にギャップＧ（鋳抜き空間６０のホイール径方向外側の開口）が形成されている。
【００４６】
図９に示すように、第２実施形態の製造方法ではリム本体２０Ｂが用いられる。このリム本体２０Ｂはアルミ合金製の帯板をロール成形し、その両端を溶接することにより得られるものであり、一端側の第１ビードシート部２２と、他端側の第２フランジ部２３および第２ビードシード部２４と、リムドロップ部２５を有している。
【００４７】
上記リム本体２０Ｂを、鋳造されたプリフォーム１Ｂに溶接する。詳述すると、リム本体２０Ｂの第１ビードシート部２２の周縁をプリフォーム１Ｂの第１フランジ部２１に溶接し、リム本体２０Ｂの内周（本実施形態ではリムドロップ部２５の一端周縁部）をプリフォーム１Ｂの環状支持部１５の周縁に溶接する。これにより、上記ギャップＧを第１ビードシート部２２で塞ぐ。
以後の処理は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４８】
次に、本発明の第３の実施形態をなす車両ホイールの製造方法について図１０を参照しながら説明する。本実施形態で用いられる鋳型５０において、第１実施形態と共通する部分は同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４９】
第３実施形態が上記第１実施形態と大きく異なるのは、下型５１の凸部５１ｘと上型５２の凸部５２ｘが周方向にずれており、上下方向から見た時に完全に重ならない点である。
そのため、図１０（Ａ）に示す第１スポーク部成形空間５６ｂ’と図１０（Ｂ）に示す第２スポーク部成形空間５６ｂ”は、周方向にずれている。
【００５０】
上記鋳型５０により製造されたプリフォーム１Ｃでは、第１スポーク部１２ａと第２スポーク部１２ｂが周方向にずれており、第１スポーク部１２ａ間に形成された空隙部と第２スポーク部１２ｂ間に形成された空隙部も周方向にずれている。なお、上記凸部５１ｘ、５２ｘが上から見て互いに重なるように配置すれば、上記第１スポーク部１２ａ間の空隙部と第２スポーク部１２ｂ間の空隙部もホイール軸方向から見て互いに重なる。
【００５１】
上記第３実施形態でも、横型５３の鍔部５３ｘによって環状の鋳抜き空間が形成され、この鋳抜き空間を介して第１スポーク部１２ａと第２スポーク部１２ｂがホイール軸方向に離れている。
他は第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
なお、第３実施形態の特徴は、第２実施形態にも適用可能である。
【００５２】
本発明は、上記実施例に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、上記第１、第２実施形態において、スポークは中実の根元部を有さなくてもよい。
上記第１実施形態では、下型５１の中央に湯道１８を有する鋳型５０すなわちセンターゲート型の鋳型を用いたが、横型５３に湯道を有するサイドゲート型の鋳型を用いてもよい。
鋳型において、上型を第１型とし、下型を第２型としてもよい。この場合、プリフォーム１Ａは図４と上下逆の形で鋳造される。
【００５３】
車両ホイールに係わる発明において、軸方向に離間した第１、第２スポーク部を有するのであれば、その製造方法は実施形態に制約されない。
第１実施形態の車両ホイールにおいて、ホイール本体に、これと別体をなすビードシート部材を溶接する構成であれば、ホイール本体およびビードシート部材の製造方法は実施形態に制約されない。
第２実施形態の車両ホイールにおいて、ディスクに、これと別体をなすリム本体を溶接する構成であれば、ホイール本体およびリム本体の製造方法は実施形態に制約されない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は乗用車等の車両ホイールに適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 車両ホイール
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ プリフォーム
１０ ディスク
１１ ハブ取付部
１２ スポーク
１２ａ 第１スポーク部
１２ｂ 第２スポーク部
１２ｃ 根元部
１２ｘ 小空間
１３ 飾り穴
１５ 環状支持部
２０ リム
２０Ａ リム原形部
２０Ｂ リム本体
２１ 第１フランジ部
２２ 第１ビードシート部
２３ 第２フランジ部
２４ 第２ビードシート部
２５ リムドロップ部
３０ ビードシート部材
５０ 鋳型
５１ 下型（第１型）
５１ｘ 第１凸部
５２ 上型（第２型）
５２ｘ 第２凸部
５３ 横型
５３ｘ 鍔部
５５ 成形用キャビティ
５６ ディスク成形空間
５６ａ ハブ取付部成形空間
５６ｂ スポーク成形空間
５７ リム原形部成形空間
５８ 第１フランジ部成形空間
５９ 環状支持部成形空間
６０ 鋳抜き空間
Ｇ ギャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量の車両ホイールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された軽金属製車両ホイールのディスクは、中央のハブ取付部と、ハブ取付部から放射状に配置された複数の中空スポークとを有している。
【０００３】
特許公報１の車両ホイールの中空スポークは、外見上は１本のスポークである。すなわち、各スポークは空洞を囲む周壁を有している。この周壁は、ホイール軸方向に対向する壁部分と、周方向に対向する側壁部分とを有している。スポークの空洞はこれら側壁部分により飾り穴から遮断されている。
【０００４】
特許公報１の図３および段落００２５には、上記車両ホイールの製造方法の一例が開示されている。詳述すると、最初に車両ホイールのプリフォームを鋳造する。このプリフォームはディスクとリム原形部とリムの第１フランジ部とを有する。リム原形部と第１フランジ部との間には環状のギャップが形成されている。このプリフォームのディスクは、最終製品に近い形状をなしており、上記ハブ取付部と複数の中空スポークとを有している。
【０００５】
上記プリフォームに環状のビードシート部材を装填する。すなわち、ビードシート部材をリム原形部を通過させて上記ギャップを塞ぐように位置させ、その一端周縁を上記第１フランジ部に溶接し、他端周縁をリム原形部に溶接する。これにより、上記第１フランジ部に隣接する第１ビードシート部を得る。この第１ビードシート部により上記スポークの空洞が塞がれることになる。この溶接の後で、上記リム原形部を成形してリム他端側の第２フランジ部と第２ビードシート部を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５０２５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の車両ホイールでは、スポークの空洞を囲う周壁のうち軸方向に対向する壁部分はスポークの断面二次モーメントに大きく寄与するものの、周方向に対向する側壁部分は大きく寄与しない。
そのため、特許文献１のスポーク構造は、高い強度を保持しつつ軽量化を図るための最善の構造ではない。
【０００８】
特許文献１には図３に示すプリフォームの鋳造方法について詳細な記述はないが、スポークの空洞の形状から、消失型鋳造法を採用しているものと推測できる。しかし、この方法では生産効率が悪い。
スポークの空洞形状を工夫すれば、次の鋳造法を採用することも考えられる。すなわち、鋳型は下型と上型と複数に分割された横型を有しており、横型にはスポークに対応して放射状に入子が装備される。鋳造時に入子を下型と上型との間に配置し、鋳造後に入子を後退させる。これによりスポークに空洞を形成することができる。しかし、この鋳型構造は複雑であるとともに、入子の出し入れ作業を必要とするので生産性も低い。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、鋳造工程と、後工程とを備えた車両ホイールの製造方法において、上記鋳造工程で用いられる鋳型は、上下に対向して配置された第１、第２型と、複数に分割された横型とを備え、上記横型の各々はその内周の全長にわたって突出した円弧状の鍔部を有し、上記鋳造工程では、型締め状態にある鋳型の成形用キャビティに溶湯を充填することにより、少なくともディスクを有するプリフォームを鋳造し、この際、上記第１型と横型の鍔部との間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第１スポーク部を成形し、上記第２型と鍔部との間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第２スポーク部を成形し、上記横型の鍔部が成形用キャビティの一部を埋めることにより、上記プリフォームに円環状の鋳抜き空間を形成し、この鋳抜き空間を介して上記第１、第２スポーク部を軸方向に離すようにし、上記後工程では、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口を塞ぐようにして、リムを形成することを特徴とする。
【００１０】
上記本発明方法によれば、横型に前進後退可能な入子を装備せずに横型の内周の全長にわたって鍔部を設け、この鍔部と第１、第２型が協働して、軸方向に離れた第１、第２スポーク部を成形するようにしたので、鋳型構造を簡単にすることができ、生産性を高めることができる。
また、第１、第２スポーク部が軸方向に離間し、両者の間には無駄な材料（スポーク部の強度に大きく寄与しない部分）が省かれており、そのため、高い強度を維持しつつ、スポークの材料を削減してさらなる軽量化を図ることができる。
【００１１】
好ましくは、上記第１型は周方向に間隔をおいて配置された複数の第１凸部を有し、上記第２型も周方向に間隔をおいて配置された複数の第２凸部を有しており、上記鋳型の型締め状態において、上記第１、第２の凸部を上記横型の鍔部の上面と下面にそれぞれ当接させ、隣り合う第１凸部間において上記第１スポーク部を成形し、隣接する第２凸部間において上記第２スポーク部を成形する。
この構成によれば、横型の鍔部を例えば全周にわたって同一断面形状にする等により、簡単な形状にすることができる。
【００１２】
好ましくは、上記第１型の第１凸部と上記第２型の第２凸部の周方向位置を一致させることにより、周方向位置が一致した上記第１スポーク部と第２スポーク部を成形し、上記第１、第２スポーク部間に上記鋳抜き空間の一部分としての小空間を形成し、各組の第１、第２スポーク部と隣り合う組の第１、第２スポーク部との間に、上記鋳抜き空間の他の部分を包含する飾り穴を形成する。
【００１３】
好ましくは、上記鋳造工程において、上記第２型の外周と横型の内周との間で厚肉のリム原形部を成形し、上記横型の内周と上記第１型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記リム原形部から離れて上記第１スポーク部に連なるリムの第１フランジ部を成形し、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口として、上記リム原形部と上記第１フランジ部との間に環状のギャップを形成し、上記後工程は、ビードシート部材溶接工程と、スピニング加工工程を含み、上記ビードシート部材溶接工程では、環状のビードシート部材を、上記プリフォームのリム原形部を通過して上記ギャップを塞ぐ位置まで装填し、その一端周縁を上記第１フランジ部に溶接するとともに他端周縁を上記リム原形部に溶接し、これにより、上記ギャップを塞ぐとともに、上記第１フランジ部に隣接したリムの第１ビードシート部を提供し、次に、リム原形部にスピニング加工を施して、リムの他方の端部に第２フランジ部および第２ビードシート部を形成する。
この方法では、車両ホイールの意匠面には溶接が露出せず、良好な外観とすることができる。
【００１４】
好ましくは、上記鋳造工程において、上記横型の内周と上記第１型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記第１スポーク部に連なる上記リムの第１フランジ部を成形し、上記横型の内周と上記第２型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記第２スポーク部に連なる環状支持部を成形し、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口として、上記環状支持部と上記第１フランジ部との間に環状のギャップを形成し、上記後工程では、上記リムの一端側の第１ビードシート部とリムの他端側の第２フランジ部および第２ビードシート部を有する筒形状のリム本体を用い、上記リム本体の一端側の第１ビードシート部の周縁を上記プリフォームの第１フランジ部に溶接するとともに、上記リム本体の内周を上記環状支持部の周縁に溶接し、これにより、上記第１ビードシート部で上記ギャップを塞ぐ。
この方法では、車両ホイールの意匠面には溶接が露出せず、良好な外観とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、車両ホイールのスポークの強度を維持しつつより一層の軽量化を進めることができる。また、鋳型構造を簡単にして生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる車両ホイールを一部切り欠いて示す斜視図である。
【図２】同車両ホイールの正面図である。
【図３】同車両ホイールの側面図である。
【図４】同車両ホイールのプリフォームを鋳造する鋳型の左半分を示す縦断面図であり、（Ａ）はスポーク成形部で断面にしたものであり、（Ｂ）は飾り穴成形部で断面にしたものである。
【図５】同鋳型の横型の鍔部と、上下型の凸部を示す平面図である。
【図６】（Ａ）は上記プリフォームにビードシート部材を装填する直前の状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）はビードシート部材をプリフォームに装填して溶接する直前の状態を示す銃断面図であり、（Ｃ）はビードシート部材をプリフォームに溶接した後で、プリフォームをスピニング加工してリムを最終形状またはそれに近い形状にした状態を示す縦断面図である。
【図７】完成された車両ホイールの要部を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係わる車両ホイールの製造方法を示す図４相当図である。
【図９】同第２実施形態に係わる車両ホイールを示す図７相当図である。
【図１０】同第３実施形態に係わる車両ホイールを示す図４相当図であり、（Ａ）は第１スポーク部を成形する箇所の断面図であり、（Ｂ）は第２スポーク部を成形する箇所の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施形態に係わる車両ホイール（以下、単にホイールと称す）とその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
最初にホイール１の構造を図１〜図３を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、ホイール１はアルミ合金製（軽合金製）であり、ディスク１０とリム２０とを一体に備えている。ディスク１０は中央のハブ取付部１１と、このハブ取付部１１からリム２０に向かって放射状に延びるとともに周方向に間隔をおいて配された複数例えば１０本のスポーク１２とを有している。周方向に隣接したスポーク１２間には飾り穴１３が形成されている。
【００１８】
上記ハブ取付部１１はその中心に形成されたハブ穴１１aと、このハブ穴１１aの周りに形成された複数のボルト穴１１ｂと、各ボルト穴１１ｂに連なるナット座１１ｃを有しているが、周知構造であるので詳細な説明は省略する。
【００１９】
上記リム２０は略円筒形状をなし、図１、図３に示すように、一端側に第１フランジ部２１とこれに隣接した第１ビードシート部２２を有し、他端側に第２フランジ部２３とこれに隣接した第２ビードシート部２４を有しており、ビードシート部２２，２４間にはタイヤ装着作業のための小径のリムドロップ部２５を有している。周知のように、タイヤの一対のビード部が上記ビードシート部２２，２４に乗り、フランジ部２１，２３によって脱落を防止されるようになっている。
【００２０】
上記リム２０の一端部は上記ディスク１０の外周部、すなわちスポーク１２のホイール径方向の端部と一体をなして連なっている。
【００２１】
次に、本発明の特徴部を図面を参照しながら説明する。図１に示すように、各スポーク１２は、そのホイール径方向外側の部分が２股をなしており、互いにホイール軸方向に離間した第１、第２の２本のスポーク部１２a、１２ｂを有している。各スポーク１２の根元部１２ｃ（ホイール径方向内側の部分）は２股をなさず中実となっている。これらスポーク部１２a、１２ｂ間の小空間１２ｘは、ホイール周方向が開放されていて両側の飾り穴１３に連なっている。換言すれば、隣り合う飾り穴１３同士は小空間１２ｘを介して連なっている。
上記飾り穴１３は、隣り合う第１スポーク部１２ａ間の空隙部と、隣り合う第２スポーク部１２ｂ間の空隙部とが重なることにより形成されている。
【００２２】
上記飾り穴１３およびスポーク１２の小空間１２ｘのホイール径方向外側は、上記第１ビードシート部２２によって塞がれている。換言すれば、第１ビードシート部２２の内周が上記飾り穴１３および小空間１２ｘに臨んでいる。
上記スポーク１２の第１スポーク部１２ａは上記第１フランジ部２１に連なり、第２スポーク部１２ｂは上記第１ビードシート部２２とリムドロップ部２５との境の段差部に連なっている。
【００２３】
次に、上記ホイール１の製造方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。
まず、プリフォーム１Ａ（ホイール本体）の鋳造工程について説明する。この工程で用いられる鋳型５０は、図４に示すように、水平板形状のベース（図示しない）と、このベース上に固定された下型５１（第１型）と、この下型５１に対して昇降する上型５２（第２型）と、複数分割例えば半割りされた横型５３とを有している。横型５３は、図４において左右に対峙し、左右方向に移動して接合，離反するようになっている。
【００２４】
鋳型５０の型締め時には、一対の横型５３同士が所定の荷重をもって当たり、上型５２が下降してこれら横型５３の上面に当たることにより、下型５１と上型５２とで一対の横型５３を所定の荷重をもって挟むようになっている。この型締め状態において、下型５１と上型５２と一対の横型５３により、成形用キャビティ５５が形成される。
【００２５】
上記下型５１の中央には湯道５１ｃが形成されている。この湯道５１ｃには、前述したベースを貫通する垂直導管（図示しない）の上端部が連なっている。上記ベースの下方にはアルミ合金（軽合金）の溶湯を蓄えたタンク（図示しない）が配置され、上記導管の下端部はこの溶湯に入り込んでいる。
【００２６】
上記成形用キャビティ５５は、大別すると、下型５１と上型５２の対向する成形面５１ａ，５２ａ間に形成されたディスク成形空間５６と、上型５２の外周の成形面５２ｂと一対の横型５３の内周の成形面５３ａ間に形成された略筒状のリム原形部成形空間５７とを有している。ディスク成形空間５６は、最終形状のホイール１のディスク１０とほぼ同形状をなしている。リム原形部成形空間５７は、最終形状のホイール１のリム２０と異なる形状であるとともに、それより厚くなっている。
【００２７】
図４、図５に示すように、各横型５３の内周の成形面５３ａからは、横型５３の全長にわたって形成された円弧状をなす鍔部５３ｘが径方向、内方向に突出している。鍔部５３ｘは全長にわたって同一の扁平な断面形状をなし、抜き勾配を得るために先細をなしている。一対の横型５３の鍔部５３ｘは、型締め状態で互いにその両端面が当接して連続した円環形状をなし（図５参照）、下型５１の成形面５１ａと上型５２の成形面５２ａとの間に配置されている。
【００２８】
図４（Ｂ），図５に示すように、下型５１の成形面５１ａと上型５２の成形面５２ａには、飾り穴成形用の凸部５１ｘ、５２ｘ（第１、第２の凸部）が周方向に間隔をおいて形成されている。これら凸部５１ｘ、５２ｘは、飾り穴１３に対応した平面形状を有し、上下方向から見た時に互いに重なっている。
【００２９】
上記型締め状態において、凸部５１ｘ、５２ｘのホイール径方向内側の部分が互いに接するようになっている。凸部５１ｘ、５２ｘの径方向外側の部分は成形面５１ａ、５２ａからの突出高さが減じられており、型締め状態において、凸部５１ｘ、５２ｘの間に、上記鍔部５３ｘの径方向内側の部分が入り込んでいる。換言すれば、上記凸部５１ｘ、５２ｘの径方向外側の部分は、上記鍔部５３ｘの径方向内側の部分の下面と上面にそれぞれ当接している。
【００３０】
上記型締め状態におけるディスク成形空間５６について詳述する。下型５１の成形面５１ａの中央部と上型５２の成形面５２ａの中央部とで、ハブ取付部成形空間５６ａが形成されている。対をなす凸部５１ｘ、５２ｘとこれと隣り合う他の対の凸部５１ｘ、５２ｘとの間と、成形面５１ａ，５２ａとで，スポーク成形空間５６ｂ（図４（Ａ）参照）が形成されている。
【００３１】
また、上記型締め状態において、下型５１の成形面５１ａの周縁部と横型５３の成形面５３ａの最下端部と横型５３の鍔部５３ｘの根元部下面とで、環状の第１フランジ部成形空間５８が形成されている。
【００３２】
上記鋳型５０を用いたプリフォーム１Ａの低圧鋳造工程について説明する。上記タンクの内部空間にガス圧を供給することにより、タンク内の溶湯面を押し下げる。これにより、タンク内の溶湯は、導管を経、さらに湯道５１ｃを経て成形用キャビティ５５に充填される。溶湯がディスク成形空間５６に充填されることによりディスク１０が成形され、リム原形部成形空間５７に充填されることにより短円筒形状のリム原形部２０Ａが成形され、第１フランジ部成形空間５８に充填されることにより環状の第１フランジ部２１が成形される。
【００３３】
上記プリフォーム１Ａのディスク１０の形状について、図４、図６（Ａ）を参照しながら詳しく説明する。上記ハブ取付部成形空間５６ａに溶湯が充填することにより、ハブ取付部１１が成形され、上記スポーク成形空間５６ｂに溶湯が充填することにより、スポーク１２が成形される。
【００３４】
上記スポーク１２についてさらに詳しく説明する。図４（Ａ）に示すように、隣り合う凸部５１ｘのホイール径方向外側部分の側面と、下型５１の成形面５１ａにおける凸部５１ｘ間の領域と、鍔部５３ｘの下面とで画成された空間（第１スポーク部成形空間）により、第１スポーク部１２ａが成形される。
同様に、隣り合う凸部５２ｘの径方向外側部分の側面と、上型５２の成形面５２ａにおける凸部５２ｘ間の領域と、鍔部５３ｘの上面とで画成された空間（第２スポーク部成形空間）により、第２スポーク部１２ｂが成形される。
また、対をなす凸部５１ｘ，５２ｘの径方向内側部分及びこれと隣り合う他の対の凸部５１ｘ，５２ｘの径方向内側部分の側面と、下型５１および上型５２の成形面５１ａ，５２ａとで画成された空間により、スポーク１２の中実の根元部１２ｃが成形される。
【００３５】
上記鋳造の際に、図４（Ｂ）に示すように、上記凸部５１ｘ，５２ｘと、上記鍔部５３ｘの一部（凸部５１ｘ，５２ｘが当接する部分）が、成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、上記飾り穴１３が形成される。
また、上記鍔部５３ｘの残りの部分（凸部５１ｘ，５２ｘが当接しない部分）が成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、上記第１スポーク部１２ａと第２スポーク部１２ｂとの間の小空間１２ｘが形成される。
【００３６】
別の観点から説明すると、横型５３の全周に形成された鍔部５３ｘが成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、図６に示すように、プリフォーム１Ａに円環状の鋳抜き空間６０が形成される。この鋳抜き空間６０は、上記第１スポーク部１２ａと第２スポーク部１２ｂとの間の小空間１２ｘと、この小空間１２ｘとホイール軸方向位置が一致する飾り穴１３の一部を含む。これにより、図１に示すように、小空間１２ｘが周方向に解放され、飾り穴１３に連なる。
【００３７】
上記鋳造の際に、上記鍔部５３ｘの根元部が成形用キャビティ５５の一部を埋めることにより、上記リム原形部２０Ａと第１フランジ部２１との間に、環状のギャップＧ（上記鋳抜き空間６０のホイール径方向外側の開口）が形成される。図６（Ａ）参照。上記飾り穴１３およびスポーク１２の小空間１２ｘの径方向外側はこのギャップＧに連なっている。
【００３８】
上記鋳造工程の後、上記プリフォーム１Ａのバリ取りをし、ハブ穴１１ａやボルト穴１１ｂ等の穴開け加工を行う。図６（Ａ）参照。
【００３９】
次に、図６（Ａ），（Ｂ）に示すようにして、環状のビードシート部材３０をプリフォーム１Ａに装填する。ここで、プリフォーム１Ａのリム原形部２０Ａとビードシート部材３０の形状、寸法について簡単に説明する。
リム原形部２０Ａは短円筒形状をなし、その外周面は全長にわたって径が等しい円筒面か、先に行くにしたがって径が小さくなるような緩やかなテーパをなしている。ビードシート部材３０の内周面は全長にわたって径が等しい円筒面か、一端側（第１フランジ部２１側）から他端側に向かって小径となるような緩やかなテーパをなしている。リム原形部２０Ａの根元側端部の外径と上記ビードシート部材３０の上記他端側の内径は等しい。
【００４０】
上記ビードシート部材３０を上記リム原形部２０Ａを通過するように軸方向に横移動させ、上記ギャップＧを塞ぐ位置まで装填する。図６（Ｂ）参照。この位置でビードシート部材３０の一端が上記第１フランジ部２１に当接し、他端がリム原形部２０Ａの外周に接している。
【００４１】
次に、図６（Ｃ）、図７に示すように、上記ビードシート部材３０を第１フランジ部２１とリム原形部２０Ａに溶接することにより、上記第１フランジ部２１に隣接する第１ビードシート部２２が得られる。図７において溶接部を符号４０で示す。
【００４２】
次に、プリフォーム１Ａをマンドレルに装着し、このマンドレルを回転駆動し、ローラをリム原形部２０Ａに押し当てながらマンドレルの外周形状に沿って移動させることにより、リム原形部２０Ａをスピニング（フローフォーミング）加工する。これにより、図６（Ｃ）、図７に示すように、第２フランジ部２３と、第２フランジ部２３に隣接する第２ビードシート部２４と、ビードシート部２２，２４間のリムドロップ部２５が得られる。第２フランジ部２３および第２ビードシート部２４の外径は、上記ビードシート部材３０の内径より大きい。
【００４３】
上記スピニング加工の後で、熱処理し、リム２０に減肉を伴う切削加工を施し、さらに塗装を施すことにより、車両ホイール１の完成品を得る。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態をなす車両ホイールの製造方法について図８、図９を参照しながら説明する。本実施形態で用いられる鋳型５０において、第１実施形態と共通する部分は同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態が上記第１実施形態と大きく異なるのは、鋳型５０が型締め状態にある時、上型５２の外周５２ｂと横型５３の内周５３ａとの間にリム原形部成形空間が形成されず、鋳造されるプリフォーム１Ｂ（ディスク本体）がリム原形部を有さない点である。その代わりに、鋳型５０が型締め状態にある時、上記鍔部５３ｘの根元部の上側において、上型５２の外周５２ｂの下端部と横型５３の内周５３ａとの間に、上記第２スポーク部成形空間１２ｂと連なる小さな断面積の環状支持部成形空間５９が形成されており、この成形空間５９で環状支持部１５が成形される。この環状支持部１５は第２スポーク部１２ｂの端部（ディスク１０の径方向外端部）に連なり、先端縁に向かって第１スポーク部１２ａから離れるように湾曲している。環状支持部１５と第１フランジ部２１との間にギャップＧ（鋳抜き空間６０のホイール径方向外側の開口）が形成されている。
【００４６】
図９に示すように、第２実施形態の製造方法ではリム本体２０Ｂが用いられる。このリム本体２０Ｂはアルミ合金製の帯板をロール成形し、その両端を溶接することにより得られるものであり、一端側の第１ビードシート部２２と、他端側の第２フランジ部２３および第２ビードシード部２４と、リムドロップ部２５を有している。
【００４７】
上記リム本体２０Ｂを、鋳造されたプリフォーム１Ｂに溶接する。詳述すると、リム本体２０Ｂの第１ビードシート部２２の周縁をプリフォーム１Ｂの第１フランジ部２１に溶接し、リム本体２０Ｂの内周（本実施形態ではリムドロップ部２５の一端周縁部）をプリフォーム１Ｂの環状支持部１５の周縁に溶接する。これにより、上記ギャップＧを第１ビードシート部２２で塞ぐ。
以後の処理は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４８】
次に、本発明の第３の実施形態をなす車両ホイールの製造方法について図１０を参照しながら説明する。本実施形態で用いられる鋳型５０において、第１実施形態と共通する部分は同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４９】
第３実施形態が上記第１実施形態と大きく異なるのは、下型５１の凸部５１ｘと上型５２の凸部５２ｘが周方向にずれており、上下方向から見た時に完全に重ならない点である。
そのため、図１０（Ａ）に示す第１スポーク部成形空間５６ｂ’と図１０（Ｂ）に示す第２スポーク部成形空間５６ｂ”は、周方向にずれている。
【００５０】
上記鋳型５０により製造されたプリフォーム１Ｃでは、第１スポーク部１２ａと第２スポーク部１２ｂが周方向にずれており、第１スポーク部１２ａ間に形成された空隙部と第２スポーク部１２ｂ間に形成された空隙部も周方向にずれている。なお、上記凸部５１ｘ、５２ｘが上から見て互いに重なるように配置すれば、上記第１スポーク部１２ａ間の空隙部と第２スポーク部１２ｂ間の空隙部もホイール軸方向から見て互いに重なる。
【００５１】
上記第３実施形態でも、横型５３の鍔部５３ｘによって環状の鋳抜き空間が形成され、この鋳抜き空間を介して第１スポーク部１２ａと第２スポーク部１２ｂがホイール軸方向に離れている。
他は第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
なお、第３実施形態の特徴は、第２実施形態にも適用可能である。
【００５２】
本発明は、上記実施例に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、上記第１、第２実施形態において、スポークは中実の根元部を有さなくてもよい。
上記第１実施形態では、下型５１の中央に湯道１８を有する鋳型５０すなわちセンターゲート型の鋳型を用いたが、横型５３に湯道を有するサイドゲート型の鋳型を用いてもよい。
鋳型において、上型を第１型とし、下型を第２型としてもよい。この場合、プリフォーム１Ａは図４と上下逆の形で鋳造される。
【００５３】
車両ホイールに係わる発明において、軸方向に離間した第１、第２スポーク部を有するのであれば、その製造方法は実施形態に制約されない。
第１実施形態の車両ホイールにおいて、ホイール本体に、これと別体をなすビードシート部材を溶接する構成であれば、ホイール本体およびビードシート部材の製造方法は実施形態に制約されない。
第２実施形態の車両ホイールにおいて、ディスクに、これと別体をなすリム本体を溶接する構成であれば、ホイール本体およびリム本体の製造方法は実施形態に制約されない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は乗用車等の車両ホイールに適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 車両ホイール
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ プリフォーム
１０ ディスク
１１ ハブ取付部
１２ スポーク
１２ａ 第１スポーク部
１２ｂ 第２スポーク部
１２ｃ 根元部
１２ｘ 小空間
１３ 飾り穴
１５ 環状支持部
２０ リム
２０Ａ リム原形部
２０Ｂ リム本体
２１ 第１フランジ部
２２ 第１ビードシート部
２３ 第２フランジ部
２４ 第２ビードシート部
２５ リムドロップ部
３０ ビードシート部材
５０ 鋳型
５１ 下型（第１型）
５１ｘ 第１凸部
５２ 上型（第２型）
５２ｘ 第２凸部
５３ 横型
５３ｘ 鍔部
５５ 成形用キャビティ
５６ ディスク成形空間
５６ａ ハブ取付部成形空間
５６ｂ スポーク成形空間
５７ リム原形部成形空間
５８ 第１フランジ部成形空間
５９ 環状支持部成形空間
６０ 鋳抜き空間
Ｇ ギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造工程と、後工程とを備えた車両ホイールの製造方法において、
上記鋳造工程で用いられる鋳型は、上下に対向して配置された第１、第２型と、複数に分割された横型とを備え、上記横型の各々はその内周の全長にわたって突出した円弧状の鍔部を有し、
上記鋳造工程では、型締め状態にある鋳型の成形用キャビティに溶湯を充填することにより、少なくともディスクを有するプリフォームを鋳造し、この際、上記第１型と横型の鍔部との間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第１スポーク部を成形し、上記第２型と鍔部との間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第２スポーク部を成形し、上記横型の鍔部が成形用キャビティの一部を埋めることにより、上記プリフォームに円環状の鋳抜き空間を形成し、この鋳抜き空間を介して上記第１、第２スポーク部を軸方向に離すようにし、
上記後工程では、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口を塞ぐようにして、リムを形成することを特徴とする車両ホイールの製造方法。
【請求項２】
上記第１型は周方向に間隔をおいて配置された複数の第１凸部を有し、上記第２型も周方向に間隔をおいて配置された複数の第２凸部を有しており、
上記鋳型の型締め状態において、上記第１、第２の凸部を上記横型の鍔部の上面と下面にそれぞれ当接させ、隣り合う第１凸部間において上記第１スポーク部を成形し、隣接する第２凸部間において上記第２スポーク部を成形することを特徴とする請求項１に記載の車両ホイールの製造方法。
【請求項３】
上記第１型の第１凸部と上記第２型の第２凸部の周方向位置を一致させることにより、周方向位置が一致した上記第１スポーク部と第２スポーク部を成形し、上記第１、第２スポーク部間に上記鋳抜き空間の一部分としての小空間を形成し、各組の第１、第２スポーク部と隣り合う組の第１、第２スポーク部との間に、上記鋳抜き空間の他の部分を包含する飾り穴を形成することを特徴とする請求項２に記載の車両ホイールの製造方法。
【請求項４】
上記鋳造工程において、上記第２型の外周と横型の内周との間で厚肉のリム原形部を成形し、上記横型の内周と上記第１型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記リム原形部から離れて上記第１スポーク部に連なるリムの第１フランジ部を成形し、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口として、上記リム原形部と上記第１フランジ部との間に環状のギャップを形成し、
上記後工程は、ビードシート部材溶接工程と、スピニング加工工程を含み、
上記ビードシート部材溶接工程では、環状のビードシート部材を、上記プリフォームのリム原形部を通過して上記ギャップを塞ぐ位置まで装填し、その一端周縁を上記第１フランジ部に溶接するとともに他端周縁を上記リム原形部に溶接し、これにより、上記ギャップを塞ぐとともに、上記第１フランジ部に隣接したリムの第１ビードシート部を提供し、
次に、リム原形部にスピニング加工を施して、リムの他方の端部に第２フランジ部および第２ビードシート部を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両ホイールの製造方法。
【請求項５】
上記鋳造工程において、上記横型の内周と上記第１型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記第１スポーク部に連なる上記リムの第１フランジ部を成形し、上記横型の内周と上記第２型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記第２スポーク部に連なる環状支持部を成形し、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口として、上記環状支持部と上記第１フランジ部との間に環状のギャップを形成し、
上記後工程では、上記リムの一端側の第１ビードシート部とリムの他端側の第２フランジ部および第２ビードシート部を有する筒形状のリム本体を用い、上記リム本体の一端側の第１ビードシート部の周縁を上記プリフォームの第１フランジ部に溶接するとともに、上記リム本体の内周を上記環状支持部の周縁に溶接し、これにより、上記第１ビードシート部で上記ギャップを塞ぐことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両ホイールの製造方法。
【請求項１】
鋳造工程と、後工程とを備えた車両ホイールの製造方法において、
上記鋳造工程で用いられる鋳型は、上下に対向して配置された第１、第２型と、複数に分割された横型とを備え、上記横型の各々はその内周の全長にわたって突出した円弧状の鍔部を有し、
上記鋳造工程では、型締め状態にある鋳型の成形用キャビティに溶湯を充填することにより、少なくともディスクを有するプリフォームを鋳造し、この際、上記第１型と横型の鍔部との間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第１スポーク部を成形し、上記第２型と鍔部との間で、互いに周方向に離れて放射状に配置された第２スポーク部を成形し、上記横型の鍔部が成形用キャビティの一部を埋めることにより、上記プリフォームに円環状の鋳抜き空間を形成し、この鋳抜き空間を介して上記第１、第２スポーク部を軸方向に離すようにし、
上記後工程では、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口を塞ぐようにして、リムを形成することを特徴とする車両ホイールの製造方法。
【請求項２】
上記第１型は周方向に間隔をおいて配置された複数の第１凸部を有し、上記第２型も周方向に間隔をおいて配置された複数の第２凸部を有しており、
上記鋳型の型締め状態において、上記第１、第２の凸部を上記横型の鍔部の上面と下面にそれぞれ当接させ、隣り合う第１凸部間において上記第１スポーク部を成形し、隣接する第２凸部間において上記第２スポーク部を成形することを特徴とする請求項１に記載の車両ホイールの製造方法。
【請求項３】
上記第１型の第１凸部と上記第２型の第２凸部の周方向位置を一致させることにより、周方向位置が一致した上記第１スポーク部と第２スポーク部を成形し、上記第１、第２スポーク部間に上記鋳抜き空間の一部分としての小空間を形成し、各組の第１、第２スポーク部と隣り合う組の第１、第２スポーク部との間に、上記鋳抜き空間の他の部分を包含する飾り穴を形成することを特徴とする請求項２に記載の車両ホイールの製造方法。
【請求項４】
上記鋳造工程において、上記第２型の外周と横型の内周との間で厚肉のリム原形部を成形し、上記横型の内周と上記第１型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記リム原形部から離れて上記第１スポーク部に連なるリムの第１フランジ部を成形し、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口として、上記リム原形部と上記第１フランジ部との間に環状のギャップを形成し、
上記後工程は、ビードシート部材溶接工程と、スピニング加工工程を含み、
上記ビードシート部材溶接工程では、環状のビードシート部材を、上記プリフォームのリム原形部を通過して上記ギャップを塞ぐ位置まで装填し、その一端周縁を上記第１フランジ部に溶接するとともに他端周縁を上記リム原形部に溶接し、これにより、上記ギャップを塞ぐとともに、上記第１フランジ部に隣接したリムの第１ビードシート部を提供し、
次に、リム原形部にスピニング加工を施して、リムの他方の端部に第２フランジ部および第２ビードシート部を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両ホイールの製造方法。
【請求項５】
上記鋳造工程において、上記横型の内周と上記第１型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記第１スポーク部に連なる上記リムの第１フランジ部を成形し、上記横型の内周と上記第２型の成形面の周縁部の交差部に位置する空間で、上記第２スポーク部に連なる環状支持部を成形し、上記鋳抜き空間の径方向外側の開口として、上記環状支持部と上記第１フランジ部との間に環状のギャップを形成し、
上記後工程では、上記リムの一端側の第１ビードシート部とリムの他端側の第２フランジ部および第２ビードシート部を有する筒形状のリム本体を用い、上記リム本体の一端側の第１ビードシート部の周縁を上記プリフォームの第１フランジ部に溶接するとともに、上記リム本体の内周を上記環状支持部の周縁に溶接し、これにより、上記第１ビードシート部で上記ギャップを塞ぐことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両ホイールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２２５１３２（Ｐ２０１１−２２５１３２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７５７８（Ｐ２０１０−９７５７８）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
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