車両用ホイールの製造方法及び車両用ホイール
【課題】板材からリム部とディスク部を一体成形しつつ、ディスク部に比べてリム部の厚みを薄くすることができ、ホイールの軽量化を図ることが可能な車両用ホイールの製造方法を提供する。
【解決手段】板材１０から有底円筒体１１を一体に成形する工程（Ｂ）、有底円筒体の筒部１１ｃをしごき加工し、該筒部の一部又は全部の厚みを薄くして薄肉有底円筒体１２を形成するしごき加工工程（Ｄ）、薄肉有底円筒体を用いてリム部を成形する工程、薄肉有底円筒体を用いてディスク部を成形する工程、を有する車両用ホイールの製造方法である。
【解決手段】板材１０から有底円筒体１１を一体に成形する工程（Ｂ）、有底円筒体の筒部１１ｃをしごき加工し、該筒部の一部又は全部の厚みを薄くして薄肉有底円筒体１２を形成するしごき加工工程（Ｄ）、薄肉有底円筒体を用いてリム部を成形する工程、薄肉有底円筒体を用いてディスク部を成形する工程、を有する車両用ホイールの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、農耕用車両、産業用車両等の車両用ホイールの製造方法及び車両用ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車用ホイールは、それぞれ別々に製造されたリム部とディスク部からなり、リム部の内周にディスク部の外周部を嵌合して両者を溶接接合することで一体化している。しかし、この方法の場合、生産性が低くなる傾向にあり、又、溶接部の強度上の信頼性が低くなったり、溶接部の熱歪みによりホイールの振れ精度が低下する場合がある。
このようなことから本出願人は、板材から有底円筒体を成形し、この有底円筒体を用いてリム部とディスク部を一体成形した自動車用ホイールの製造方法を提案している（特許文献１）。この方法では、有底円筒体の底部方向から逆絞り加工を行い、底部に底フランジ部を成形し、さらに底フランジ部を半径方向外方に口拡げ成形してリムフランジ部を形成する。又、成形型によって筒部をリム形状に加工すると共に、成形型によって底部をディスク部形状に加工する。これにより、溶接工程を無くし、リム部とディスク部を一体成形した自動車用ホイールが得られる。
【０００３】
一方、一定厚の板状素材から一定厚の円筒状素材を作製し、該円筒状素材をフローフォーミング（フローターニング、スピニング等）によって不等厚の円筒状部材とし、さらにこれをロール成形する車両用ホイールリムの製造方法が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003-88928号公報
【特許文献２】特表2004-512963号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１記載の技術の場合、板材からリム部とディスク部を一体成形するため、最も面剛性が必要なディスク部の板厚を確保するために、当初の板材の厚みを大きくする必要がある。そのため、リム部に相当する筒部の板厚が板材の厚みと同等となり、設計上では薄肉が可能であってもリム部の減肉が困難となり、ホイールの軽量化を図ることが難しい。
又、特許文献２記載の技術の場合、フローフォーミングを用いているが、フローフォーミングは設備が高価となると共に、生産性が低く、フローフォーミングの成形ロールの成形痕が素材に残り、外観品質が低下するという問題がある。
そこで、本発明は、板材からリム部とディスク部を一体成形しつつ、ディスク部に比べてリム部の厚みを薄くすることができ、ホイールの軽量化を図ることが可能な車両用ホイールの製造方法及び車両用ホイールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の車両用ホイールの製造方法は、板材から有底円筒体を一体に成形する工程、前記有底円筒体の筒部をしごき加工し、該筒部の一部又は全部の厚みを薄くして薄肉有底円筒体を形成するしごき加工工程、前記薄肉有底円筒体を用いてリム部を成形する工程、前記薄肉有底円筒体を用いてディスク部を成形する工程、を有する。
このようにすると、しごき加工工程を行った後に、最終的なリム部形状に成形することで、薄肉有底円筒体の底部から成形されるディスク部より薄く軽量なリム部を製造することができる。さらに、ディスク部は薄肉有底円筒体の底部から成形されるので、軽量なリム部とディスク部とが一体に成形され、溶接工程を無くした車両用ホイールが得られる。
【０００７】
前記しごき加工工程において、パンチと該パンチに対向する側の側面が凹凸面とされたダイとを備えたしごき装置を用い、前記筒部を不等厚にしごき加工するとよい。
このようにすると、厚さが必要な部分は厚く、厚さが必要ない部分は薄い軽量なリム部を製造することができ、リム部の軽量化と強度の確保を両立することができる。又、フローフォーミングを用いて筒部を不等厚にする場合に比べ、設備が小さく、作業時間も短い。
【０００８】
前記しごき加工工程では、前記有底円筒体を前記ダイにセットし、前記しごき装置を作動させて前記パンチを前記ダイに対して相対動させ、前記ダイの凹凸面と前記パンチとによる前記筒部の径と板厚の変化を伴いつつ、前記有底円筒体をしごき加工して前記不等厚の筒部を作製してもよい。
このようにすると、パンチをダイに対して軸方向に相対動させ、有底円筒体をしごき加工して不等厚の筒部を作製するので、パンチのダイに対する相対動は半径方向動は伴わず軸方向動のみであり、しごき装置をパンチのダイに対する一方向ストローク動に使用できる。その結果、成形時間の短縮化、成形設備のコストダウンをはかることができる。
【０００９】
前記凹凸面は、前記ダイの前記パンチに対向する側の側面の軸方向で、前記ダイと前記パンチの間隔を前記筒部の板厚より狭くする凸部が前記ダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されていてもよい。
このようにすると、凹凸面が、ダイのパンチに対向する側の側面の軸方向で、ダイとパンチの間隔を有底円筒体の板厚より狭くする凸部がダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されているので、軸方向に厚さが変化する筒部を作製できる。
【００１０】
前記凹凸面は、前記ダイの前記パンチに対向する側の側面の周方向で、前記ダイと前記パンチの間隔を前記筒部の板厚より狭くする凸部が前記ダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されていてもよい。
このようにすると、凹凸面が、ダイのパンチに対向する側の側面の周方向で、ダイとパンチの間隔を有底円筒体の板厚より狭くする凸部がダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されているので、周方向に厚さが変化する筒部を作製できる。
【００１１】
前記リム部を成形する工程をロール成形によって行うとよい。
このようにすると、複雑な形状や部分によって厚みの異なるリム部を容易に成形することができる。
【００１２】
本発明の車両用ホイールは、板材を絞り加工した有底円筒体から一体に成形されたリム部とディスク部とを備え、前記リム部はしごき加工で形成され、該リム部の少なくとも一部の厚みが前記ディスク部の平均厚みより薄い。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、板材からリム部とディスク部を一体成形しつつ、ディスク部に比べてリム部の厚みを薄くすることができ、ホイールの軽量化を図ることが可能な車両用ホイールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法のうち、しごき加工工程までの工程図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法のうち、リム部を成形する工程を示す図である。
【図３】ロール成形機を示す図である。
【図４】リム部を成形した後の薄肉有底円筒体を示す断面図である。
【図５】プレス成形によってディスク部を成形する工程を示す模式図である。
【図６】軸方向に沿う面で切断した自動車用ホイールの断面図である。
【図７】軸方向に沿う面で切断した他の自動車用ホイールの断面図である。
【図８】しごき加工工程を示す断面図である。
【図９】しごき装置及びプレス機の構造を示す部分断面図である。
【図１０】ダイを含むしごき装置の拡大図である。
【図１１】ダイの変形例を示す平面図である。
【図１２】第２の実施形態でのしごき加工を示す図である。
【図１３】ダイの別の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明によって製造される車両用ホイールが適用される車両としては自動車、バス、トラック等が例示される。又、車両用ホイールは、公式な耐久強度の規定を満たすものであることが好ましい。但し、公式な耐久強度の規定を有しない産業車両用（農耕用）ホイールや応急使用ホイール（自動車用テンパーホイールを含む）等であっても本発明を適用することができる。
ここで、公式な耐久強度は我国のＪＩＳ Ｄ ４１０３「自動車部品―ディスクホイール―性能及び表示」 であるが、将来、規格が変わった場合は、その時点で我国の日本工業規格ＪＩＳ（及び／又は国際標準化機構ＩＳＯ）が定めるホイールの公式な耐久強度をいう。
又、特に断らない限り、以下で「軸方向」とは、有底円筒体１１、薄肉有底円筒体１２の軸方向であり、「径方向」とは有底円筒体１１、薄肉有底円筒体１２の径方向を示す。又、車両用ホイールの軸方向及び径方向も同様である。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法のうち、しごき加工工程までの工程図を示す。まず、（Ａ）の工程で、平板の板材１０を準備する。板材１０は、次工程で有底円筒体を成形する場合に端末がきれいに仕上がるためには、円形であることが望ましいが、場合によっては四辺形でもよい。板材１０としては、鋼、チタン、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金からなる板材を挙げることができるが、鋼若しくはアルミニウム、又はアルミニウム合金が好ましい。次に、（Ｂ）の工程で、板材１０を雄型１２０、雌型１３０間で絞り加工し、有底円筒体１１を成形する。
次に、（Ｃ）の工程で、有底円筒体１１の軸方向端縁を折り曲げ、テーパー状に拡径した折り曲げ部１１ａを形成する。折り曲げ部１１ａは、以下の（Ｄ）のように有底円筒体１１をしごき加工する際、有底円筒体１１の端部をしごき装置に固定（係止）するためのものである。折り曲げ部１１ａの角度は有底円筒体１１の軸方向から内側または外側へ０度から１８０度の範囲内で加工することができ、角度が大きくなるほどしごき加工時の有底円筒体１１のダイ２２（しごき装置）に対する軸方向のずれを防ぐことができる。ただし、折り曲げ部１１ａを形成することなく、一定厚の有底円筒体１１を、直接、しごき加工工程に送ってもよい。
このように有底円筒体１１は、折り曲げ部１１ａ、底部１１ｂ、及び円筒状の筒部１１ｃを有し、筒部１１ｃがしごき加工される。
【００１７】
次に、（Ｄ）の工程で、有底円筒体１１の筒部１１ｃをしごき加工し、筒部の一部又は全部の厚みを薄くして薄肉有底円筒体１２を形成する。しごき加工は、パンチ２６と、パンチ２６に対向する側の側面が凹凸面とされたダイ２２と、押さえ部材２３とを備えたしごき装置２０を用いて行われる。ここで、まず、有底円筒体１１を折り曲げ部１１ａにてダイ２２に軸方向に掛止し（引っ掛けて）、ついで、押さえ部材２３をダイ２２に対して相対動させて折り曲げ部１１ａを押さえ部材２３とダイ２２とで挟圧する。そして、パンチ２６をダイ２２に対して相対動させ、折り曲げ部１１ａ以外の有底円筒体１１の筒部１１ｃをしごき加工し、不等厚の筒部１２ｃを有する薄肉有底円筒体１２を形成する。
しごき装置２０の構成、及びしごき加工の詳細については後述する。
【００１８】
次に、図２を参照してリム部を成形する工程について説明する。第１の実施形態においては、ロール成形によってリム部の成形を行っている。（Ｄ）のしごき加工工程を行った後に、最終的なリム形状にロール成形することで、厚さが必要な部分は厚く、厚さが必要ない部分は薄い軽量でかつ車両のタイヤを保持するのに適切なリム２を製造することができる。ロール成形工程は、薄肉有底円筒体１２の端縁をフレア加工（図示略）して拡開した後に行うことができるが、上記した実施形態では、予め有底円筒体１１の端縁に折り曲げ部１１ａを形成しているので、フレア加工を不要としてもよい。
図３に示すように、ロール成形工程では、下ロール３１と上ロール３２との間に薄肉有底円筒体１２を挟んでロールを回転させ、成形してリム形状を出す。その後、エキスパンダーおよび／またはシュリンカーを用いてサイジング加工（真円に近づける加工および寸法精度を確保する加工）し、最終的なリム形状にする。
図４は、リム部２を成形した後の薄肉有底円筒体１２を示す。リム部２の最終形状を成形する際、ディスク部となる底部１２ｂから立ち上がる筒部１２ｃを折り返して２重にせず、筒部１２ｃを半径方向に縮径して（図４の矢印Ｚ）リム部２のフランジ部２ａを成形すると、筒部１２ｃが２重の厚みになって材料が無駄になることがなく、軽量化がさらに図られる。
【００１９】
次に、ディスク部を成形することで、車両用ホイール１６ｘ、１６ｙを得ることができる（図６および図７）。前述したディスク部の成形においては特に限定されず、既知の成形方法を利用することができる。例えば図５に示すように、リム部２を成形した後の薄肉有底円筒体１２の底部１２ｂをディスク型５０によってプレスし、ディスク部を成形してもよい。また、液圧成形によってディスク部または、ディスク部およびリム部を成形してもよい。このようにして、例えば図７に示す自動車用ホイール１６ｙが得られる。
一方、図６のようにディスク部１５ｘを平坦なままとして自動車用ホイール１６ｘを製造してもよいが、図７に示すようにディスク部１５ｙを皿状にしたり、周方向に凹凸を設ける（図示略）ことにより剛性を向上させることができる。また、ディスク部１５ｘ、１５ｙにはそれぞれハブ穴、ハブ取り付けボルト穴（ともに図示略）が設けられる。
図６（図７）は、薄肉有底円筒体１２にリム部２及びディスク部１５ｘ（１５ｙ）を成形して得られた自動車用ホイール１６ｘ（１６ｙ）を軸方向に沿う面で切断した断面図である。自動車用ホイール１６ｘ（１６ｙ）は、ディスク部１５ｘ（１５ｙ）とリム部２とを一体に形成してなる。又、リム部２は、ディスク部１５ｘ（１５ｙ）側から軸方向に向かって順に、外フランジ部２ａ、外ビードシート部２ｂ、外サイドウオール部２ｃ、ドロップ部２ｄ、内サイドウオール部２ｅ、内ビードシート部２ｆ、内フランジ部２ｇを有する。リム部２のこれら各部の間は屈曲部によって滑らかに接続されており、この屈曲部と外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇは、それ以外の部分（２ｂ〜２ｆ）に比べて、通常使用時に発生する応力が大きく、強度が要求される。
つまり、リム部２のうち、外ビードシート部２ｂから内ビードシート部２ｆに至る部分は比較的強度が要求されず、外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇより薄肉であってもよいことになる。また、ディスク部１５ｘ（１５ｙ）は、リム部２より剛性および強度が要求されるため、外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇよりも厚みが厚い。例えば、図７においてディスク部１５ｙの厚みをｔＤとすると、（Ｄ）のしごき加工工程で筒部１１ｃの少なくとも一部（図１の例では、外ビードシート部２ｂから内ビードシート部２ｆ近傍に相当する部分）をｔＤより薄くしているため、ディスク部１５ｙの厚みに比べてリム部の減肉が可能となり、ホイールの軽量化を図ることができる。具体的には、ドロップ部２ｄの厚みｔ２ｄを、ｔＤより薄くすることが可能である。また、外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇの厚みは、ｔＤより薄くすることが可能である。なお、ｔＤは、ディスク部１５ｙの平均厚みであり、実質的にもとの板材１０の厚みと殆ど同一である。
なお、図２、図４〜図７では、筒部１１ｃのうちしごき加工された部分の断面をハッチングで図示し、しごき加工されない部分の断面と区別している。
さらに、第１の実施形態では、筒部１１ｃを不等厚にしごき加工しており、筒部１１ｃのうち、強度が要求される部分（例えば、内フランジ部２ｇに相当する部分）の厚みを他の部分より厚くすることができ、リム部２の各部を最適の厚みに設定することができる。
【００２０】
次に、図８を参照し、（Ｄ）のしごき加工工程について詳細に説明する。（Ｄ）の工程に用いるしごき装置２０において、ダイ２２は筒状孔２２ａと内周側面２２ｂをもつアウターダイからなり、内周側面２２ｂが凹凸面２４とされている。また、パンチ２６は筒状孔２２ａに軸方向に出入りするインナーパンチからなり、その外周側面２６ｅに突出部２８が形成されている。そして、ダイ２２の内周側面２２ｂの上端部には、有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａを掛止するフランジ受け部２２ｃが形成されている（図１０参照）。
そして、有底円筒体１１を折り曲げ部１１ａにてダイ２２（フランジ受け部２２ｃ）に掛止し、ダイ２２に有底円筒体１１をセットする（図８（ａ））。折り曲げ部１１ａにより、有底円筒体１１はダイ２２の軸方向に掛止して位置決めされ、しごき加工時に有底円筒体１１がダイ２２に対して軸方向にずれないようになる。なお、ダイ２２のうち後述する凸部２４ａが設けられている部分の内径は、しごき加工前の有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ以外の部分の外径より大きい。そのため、有底円筒体１１を容易にダイ２２にセットすることができる。
【００２１】
その後、しごき装置２０を作動させ、ダイ２２に対し、押さえ部材２３とパンチ２６を有底円筒体１１の軸方向にのみ相対動させ（接近させ）る。押さえ部材２３とパンチ２６をダイ２２に対して相対動させると、押さえ部材２３がダイ２２にセットされた折り曲げ部１１ａに当たり、押さえ部材２３とダイ２２とで折り曲げ部１１ａを挟圧し（押さえ部材２３で折り曲げ部１１ａをダイ２２に押し付け）、押さえ部材２３の移動が止まる。パンチ２６は、さらにダイ２２に対して有底円筒体１１の軸方向にのみ相対動し（接近し）、有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ以外の部分を、ダイ２２の凹凸面２４とパンチ２６とによる有底円筒体１１の径と板厚の変化を伴いつつしごき加工する。
ここで、パンチ２６の突出部２８の外径は、しごき加工前の有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ以外の部分の内径より大きい。そのため、しごき加工によって有底円筒体１１をダイ２２に押し付け、有底円筒体１１の筒部１１ｃにダイ２２の凹凸面２４の凹凸形状を転写できる。
【００２２】
固定側となるダイ２２のうち、パンチ２６の突出部２８に対向する側の側面が凹凸面２４とされている。凹凸面２４は、パンチ２６（の突出部２８）との径方向の間隔が一様でなく、この間隔が異なる部分を有する面である。図８（ａ）の例では、パンチ２６との径方向の間隔がそれぞれ異なる部分（凸部２４ａ、凹部２４ｂ）がダイ２２側面の軸方向に沿って隣接し、これらの部分が凹凸面２４を構成している。具体的には、凸部２４ａはパンチ２６の突出部２８に向かって突出し、凹部２４ｂはパンチ２６の突出部２８から径方向外側に離間している。そして、ダイ２２の軸方向下側（有底円筒体１１の底部１１ｂ側）から上側へ向かって順に、凹部２４ｂ、凸部２４ａ、凹部２４ｂ、凸部２４ａが交互に形成されている。凸部２４ａが少なくとも１つ設けられていればよい。
ここで、パンチ２６の突出部２８に向かう凸部２４ａの突出量は、薄肉有底円筒体１２の筒部１２ｃの各位置の目標板厚によって決定される。又、１つの凸部２４ａの中で突出量は一定でもよく、突出量が凸部２４ａの中で異なっていてもよい。同様に、複数の凸部２４ａが設けられる場合、それぞれの凸部２４ａの突出量は、薄肉有底円筒体１２の各位置の目標板厚によって決定される。そして、それぞれの凸部２４ａの突出量は同一であってもよく異なっていてもよい。
【００２３】
パンチ２６の突出部２８の外半径と、ダイ２２の凸部２４ａが設けられている部分の内半径との差は、しごき加工前の有底円筒体１１の筒部１１ｃの板厚より小さい。そのため、しごき加工によって凸部２４ａ部分で筒部１１ｃの板厚を薄くできる。このようにして、パンチ２６の突出部２８が有底円筒体１１をしごき、有底円筒体１１を拡径させ、さらに凸部２４ａで筒部１１ｃの板厚を薄くさせる。
なお、ダイ２２の凸部２４ａが設けられていない部分の内半径と、パンチ２６の突出部２８の外半径との差を、しごき前の有底円筒体１１（の筒部１１ｃ）の板厚と等しいか、又は該板厚より大きくした場合、しごき加工によって筒部１１ｃの板厚が薄くならない。又、上記差を調整しながら、後述する素材保持排出板４０の支持圧を制御することにより、しごき加工中に凹部２４ｂに材料が流動し、この部分でしごき前の筒部１１ｃの板厚より厚くすることも可能である。
【００２４】
有底円筒体１１をしごき加工しているとき、パンチ２６の移動方向に、有底円筒体１１の軸方向長さは徐々に長くなる（伸びる）。そこで、しごき加工時に、有底円筒体１１の底部１１ｂがダイ２２に対してしごき加工の想定伸び以上に軸方向にずれないよう、素材保持排出板４０は、しごき加工時のパンチ２６の移動方向（有底円筒体１１を押す方向）と反対方向から有底円筒体１１を押圧して支持する。このように、素材保持排出板４０の作用、及び折り曲げ部１１ａがしごき装置２０側に支持されていることにより、しごき加工による有底円筒体１１の軸方向のずれが抑制される。その結果、筒部１１ｃに形成される厚肉部と薄肉部の軸方向位置は、ダイ２２の凹凸面２４の軸方向位置に対して互いにずれることが抑制される。
なお、しごき加工に必要な力が小さい場合、押さえ部材２３は無くてもよい。
【００２５】
以上のようにして、パンチ２６を下降させて不等厚の筒部を有する薄肉有底円筒体１２を作製した後、パンチ２６をダイ２２から抜き（抜きながらでもよい）、素材保持排出板４０を軸方向に上昇させてダイ２２から薄肉有底円筒体１２を外す。このとき、薄肉有底円筒体１２の筒部が径方向に凹凸を有しているため、薄肉有底円筒体１２が半径方向に変形しつつダイ２２から外れることになる。
ここで、薄肉有底円筒体１２がホイールリム用の部材の場合、ダイ２２から薄肉有底円筒体１２を外すときに必要な薄肉有底円筒体１２の径の変化率は最大でも１．２パーセント程度であり、弾性変形域内で十分対応でき、素材保持排出板４０からの軸方向の力で薄肉有底円筒体１２を半径方向（薄肉有底円筒体１２の板厚方向）に弾性変形させてダイ２２から外すことができる。又、後述するように、薄肉有底円筒体１２をさらにロール成形等によって後加工する場合には、ダイ２２から薄肉有底円筒体１２を外す際、薄肉有底円筒体１２を半径方向に塑性変形させても差し支えない。
なお、薄肉有底円筒体１２を外すときに素材保持排出板４０が薄肉有底円筒体１２を押す軸方向の力は、薄肉有底円筒体１２を半径方向に変形させて薄肉有底円筒体１２を外すのに必要な力以上であり、この力は、パンチ２６が有底円筒体１１を軸方向に押す（しごく）力に比べてはるかに小さい。従って、薄肉有底円筒体１２を外す際にダイ２２を周方向に分割する必要がないので、ダイ２２は、非分割の一体ダイとされている。
【００２６】
このようにして、不等厚の筒部１２ｃを有する薄肉有底円筒体１２が得られる（図８（ｂ））。薄肉有底円筒体１２における厚肉部（板厚を薄くしない部分）は、最終製品の使用状態で、大きな力が働く部分（ホイールリムの場合、上記した屈曲部や外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇ）に対応しており、筒部１２ｃにおける薄肉部（板厚を薄くした部分）は、最終製品の使用状態で、小さな力が働く部分（ホイールリムの場合、上記した屈曲部や外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇ以外の部分）に対応している。これによって、最終製品状態で、必要な強度、剛性を維持しつつ、軽量化、材料の節約、コストダウンが図られている。
なお、図６および図７の自動車用ホイール１６ｘ、１６ｙの場合、リム部２における外フランジ部２ａ、外ビードシート部２ｂ、外サイドウオール部２ｃ、ドロップ部２ｄ、内サイドウオール部２ｅ、内ビードシート部２ｆ、内フランジ部２ｇの各部の間を接続している屈曲部と、外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇが上記した厚肉部に相当する。
【００２７】
しごき装置２０は、たとえば、図９に示すようなプレス機３０で構成される。プレス機３０は、架台３２、架台３２に取り付けられたラム駆動手段３４、ラム駆動手段３４により上下動されるラム３６、ボルスター３８、素材保持排出板４０、素材保持排出板４０に連結され素材保持排出板４０に素材排出荷重をかける素材保持排出板駆動手段４２を有する。ダイ２２はボルスター３８、またはボルスター３８に対して固定される固定部材に固定される。パンチ２６はラム３６、またはラム３６に固定される固定部材に固定される。ラム駆動手段３４を作動させて（プレス機３０を作動させて）ラム３６を下降させると、パンチ２６がダイ２２に対して有底円筒体１１の軸方向にのみ相対動（接近）する。
なお、有底円筒体１１をしごき加工しているときに有底円筒体１１の軸方向長さは徐々に長くなるが、素材保持排出板４０の位置は素材保持排出板駆動手段４２により制御されており、有底円筒体１１の軸方向長さの変化に伴って素材保持排出板４０が後退する。そして、素材保持排出板４０は一定荷重でまたは略一定荷重で、有底円筒体１１を軸方向にしごき加工中押し続けることができるようになっている。また、素材保持排出板４０に作用する荷重を制御してもよいし、軸方向に変位する量を制御してもよい。
ラム駆動手段３４は、液圧シリンダの液圧式プレスのほか、モータとクランク軸、コネクティングロッド等からなる機械式プレスであってもよいし、サーボモータ、ボールスクリュー等からなるサーボ駆動プレスであってもよい。また素材保持排出板駆動手段４２は、油圧シリンダであっても空圧シリンダであってもよく、また電動モータ等を用いた昇降機構であっても良い。
【００２８】
図１０は、ダイ２２を含むしごき装置２０の拡大図である。上記したように、第１の実施形態においては、凸部２４ａと凹部２４ｂがダイ２２側面の軸方向に沿って隣接し、これらの部分が凹凸面２４を構成している。
ここで、凸部２４ａから軸方向の下側（有底円筒体１１の底部１１ｂ）に向かって凹部２４ｂに接続する接続部分は、第１の傾斜面２４ｃ１を構成している。この第１の傾斜面２４ｃ１は、ダイ２２の側面の軸芯（つまり軸方向）に対して斜めになっているため、上記接続部分が軸方向に垂直な面から構成される場合に比べ、薄肉有底円筒体１２をダイ２２から外す際に凸部２４ａに引っ掛かり難く、薄肉有底円筒体１２を外し易い。
同様に、凸部２４ａから軸方向の上側（有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ）に向かって凹部２４ｂに接続する接続部分は、第２の傾斜面２４ｃ２を構成している。この第２の傾斜面２４ｃ２も、ダイ２２の側面の軸芯（つまり軸方向）に対して斜めになっていて、薄肉有底円筒体１２をダイ２２から外し易くしている。
第１の傾斜面２４ｃ１と第２の傾斜面２４ｃ２は、ダイ２２の側面の軸芯と６０度以下の角度（傾斜角度）で滑らかになっていることが望ましく、４５度以下の角度がさらに望ましい。第１の傾斜面２４ｃ１及び第２の傾斜面２４ｃ２の傾斜角度は、一定であってもよく、徐々に変化していてもよい。
【００２９】
図１１は、ダイ２２ｘの変形例である。ダイ２２ｘの側面には、周方向に沿って凸部２４ａと凹部２４ｂが交互に設けられている。これらの凸部２４ａ及び凹部２４ｂは、軸方向に連続して延びていてもよく、軸方向の一部の領域にのみ形成されていてもよい。ダイ２２ｘにおいて、凸部２４ａが少なくとも１つ設けられていればよい。
さらに、図８及び図１０に示したダイ２２、ダイ２２ｘを組み合わせ、ダイの側面の軸方向及び周方向にそれぞれ沿って凸部２４ａと凹部２４ｂが設けられてもよい。
【００３０】
以上述べたように、本発明の第１の実施形態によれば、板材から一体に成形された有底円筒体の筒部をしごき加工して薄肉化し、この薄肉有底円筒体を用いてリム部とディスク部を一体に成形する。このため、ディスク部の厚みを確保しつつ、リム部のうち比較的強度が要求されない部分の減肉が可能となり、ホイールの軽量化を図ることができる。
さらに、第１の実施形態では、リム部となる筒部を不等厚にしごき加工しているため、筒部のうち強度が要求される部分（例えば、フランジ）の厚みを他の部分より厚くすることができ、リム部２の各部を最適の厚みに設定することができる。これによって、最終製品状態で、必要な強度、剛性を維持しつつ、軽量化、材料の節約、コストダウンが図られる。
【００３１】
又、第１の実施形態では、リム部となる筒部をしごき加工によって不等厚に成形するため、フローフォーミングによって筒部を不等厚に成形する場合に比べ、以下のような利点がある。
（i）しごき装置２０（プレス機３０）は、フローフォーミング設備費用に比べて低価であるため、設備費用を低減できる。
（ii）筒部を不等厚化する時間をフローフォーミングに比べて約１／３に短縮でき、生産性を向上できる。つまり、フローフォーミングの場合、１つのリム製造ラインにつき３セットのフローフォーミング設備を設けなければならないが、しごき加工の場合は１セットのしごき装置２０（プレス機３０）を設けるだけで済み、コスト上および設備設置スペース上の問題点を解決できる。
(iii) フローフォーミングがパンチ２６とダイ２２によるしごきにとって代わられるため、不等厚の筒部に、フローフォーミングの成形ロールの成形痕が残らず、外観品質が維持される。
【００３２】
又、しごき加工ではパンチ２６をダイ２２に対して相対動させてしごき加工するので、パンチ２６のダイ２２に対する相対動は軸方向動のみであって半径方向動を伴わず、プレス機３０をパンチ２６のダイ２２に対する一方向ストローク動に使用できる。その結果、成形時間の短縮化、成形設備のコストダウンをはかることができる。
上記したように薄肉有底円筒体１２を半径方向に変形させてダイ２２から外すことができるので、周方向に分割されない一体のダイを用いることができる。その結果、周方向に分割されたダイを用いる場合のように分割ダイを半径方向に移動させる機構が必要でなく、設備費用を低く維持できる。さらに、しごき加工後の筒部に分割ダイの合わせ部にくい込んだバリが残ることがなく、ばり取り加工が不必要である。
しごき加工工程で折り曲げ部１１ａをダイ２２に掛止してしごき加工を行うため、有底円筒体１１全体がパンチ２６の押す軸方向にずれることが抑制され、高精度の成形が可能となる。
【００３３】
素材保持排出板４０で支持されながら有底円筒体１１がしごき加工されるため、しごき加工時に、有底円筒体１１全体がパンチ２６の押す軸方向にずれることがさらに抑制される。また、しごき加工による有底円筒体１１の伸び量の制御もしやすくなる。
凸部２４ａが少なくとも１つ設けられた凹凸面２４がダイ２２の側面に形成されているので、軸方向及び／又は周方向に厚さが変化する薄肉有底円筒体１２を作製できる。
しごき加工工程の後に、不等厚の筒部をホイールリム形状にロール成形するロール成形工程を有するので、不等厚の軽量なホイールリムを作製できる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法について説明する。なお、本発明の第２の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法は、第１の実施形態における（Ｃ）の工程を行わず、折り曲げ部１１ａを形成しないで有底円筒体１１を直接しごき加工すること以外は、第１の実施形態と同様であるので、同一部分の説明（工程（Ａ）、（Ｂ））を省略する。
図１２に示すように、第２の実施形態の（Ｄ）の工程（有底円筒体１１をしごき加工する工程）においては、上記しごき装置２０の代わりに、インナーダイからなるダイ２２ｙ及びアウターパンチからなるパンチ２６ｙを備えたしごき装置２０ｙを用いる。ダイ２２ｙは外周側面２２ｅｙを有し、外周側面２２ｅｙが凹凸面２４ｙとされている。また、パンチ２６ｙは、筒状孔２６ａｙと内周側面２６ｂｙを有し、内周側面２６ｂｙには径方向内側に突出する突出部２８ｙが形成されている。しごき装置２０ｙは第１の実施形態と同一のプレス機３０に取付けられる。
さらに、ダイ２２ｙには有底円筒体１１が自身の底部１１ｂを上にして被せられてセットされ、外周側面２２ｅｙの上端部が底部１１ｂを下側から支持（掛止）するようになっている。これにより、有底円筒体１１はダイ２２ｙの軸方向に掛止して位置決めされ、しごき加工時に有底円筒体１１がダイ２２ｙに対して軸方向にずれないようになる。なお、ダイ２２ｙのうち後述する凸部２４ａｙが設けられている部分の外径は、しごき加工前の有底円筒体１１の内径より小さい。そのため、有底円筒体１１を容易にダイ２２ｙにセットすることができる。
【００３５】
そして、しごき装置２０ｙ（プレス機３０）を作動させ、パンチ２６ｙをダイ２２ｙ側に相対動させ、パンチ２６ｙの筒状孔２６ａｙにダイ２２ｙを入り込ませる。これにより、パンチ２６ｙの突出部２８ｙが有底円筒体１１をしごき、有底円筒体１１を縮径させ、さらにダイ２２ｙの凸部２４ａｙで有底円筒体１１の（筒部１１ｃの）板厚を薄くさせる。
ここで、パンチ２６ｙの突出部２８ｙの内径は、しごき加工前の有底円筒体１１の外径より小さい。そのため、しごき加工によって有底円筒体１１をダイ２２ｙ外面に押し付け、有底円筒体１１の筒部１１ｃにダイ２２の凹凸面２４ｙの凹凸形状を転写できる。
【００３６】
固定側となるダイ２２ｙのうち、パンチ２６ｙの突出部２８ｙに対向する外側面が凹凸面２４ｙとされている。凹凸面２４ｙは、パンチ２６ｙ（の突出部２８ｙ）との径方向の間隔が一様でなく、この間隔が異なる部分を有する面である。図１２の例では、パンチ２６ｙとの径方向の間隔がそれぞれ異なる部分（凸部２４ａｙ、凹部２４ｂｙ）がダイ２２ｙ外側面の軸方向に沿って隣接し、これらの部分が凹凸面２４ｙを構成している。具体的には、凸部２４ａｙはパンチ２６ｙの突出部２８ｙに向かって径方向外側に突出し、凹部２４ｂｙはパンチ２６ｙの突出部２８ｙから径方向内側に離間している。そして、ダイ２２ｙの軸方向下側（有底円筒体１１の底部１１ｂ）側から上側へ向かって順に、凸部２４ａｙ、凹部２４ｂｙ、凸部２４ａｙ、凹部２４ｂｙ、凸部２４ａｙが交互に形成されている。凸部２４ａｙが少なくとも１つ設けられていればよい。
【００３７】
ここで、パンチ２６ｙの突出部２８ｙに向かう凸部２４ａｙの突出量は、薄肉有底円筒体１２の筒部１２ｃの各位置の目標板厚によって決定される。又、１つの凸部２４ａｙの中で突出量は一定でもよく、突出量が凸部２４ａｙの中で異なっていてもよい。同様に、複数の凸部２４ａｙが設けられる場合、それぞれの凸部２４ａｙの突出量は、薄肉有底円筒体１２の各位置の目標板厚によって決定される。そして、それぞれの凸部２４ａｙの突出量は同一であってもよく異なっていてもよい。
【００３８】
凸部２４ａｙから軸方向の下側（有底円筒体１１の底部１１ｂ）に向かって凹部２４ｂｙに接続する接続部分は、第１の傾斜面２４ｃ１ｙを構成している。同様に、凸部２４ａｙから軸方向の上側（有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ）に向かって凹部２４ｂｙに接続する接続部分は、第２の傾斜面２４ｃ２ｙを構成している。ここで、第１の実施形態と同様に、第１の傾斜面２４ｃ１ｙ及び第２の傾斜面２４ｃ２ｙを、ダイ２２ｙの側面の軸芯（つまり軸方向）に対して斜めにすると、薄肉有底円筒体１２をダイ２２ｙから外し易くなるので好ましい。
又、第１の実施形態と同様に、第１の傾斜面２４ｃ１と第２の傾斜面２４ｃ２は、ダイ２２の側面の軸芯と６０度以下の角度（傾斜角度）で滑らかになっていることが望ましく、４５度以下の角度がさらに望ましい。第１の傾斜面２４ｃ１及び第２の傾斜面２４ｃ２の傾斜角度は、一定であってもよく、徐々に変化していてもよい。
【００３９】
パンチ２６ｙの突出部２８ｙの内半径と、ダイ２２ｙの凸部２４ａｙが設けられている部分の外半径との差は、しごき加工前の有底円筒体１１の筒部１１ｃの板厚より小さい。そのため、しごき加工によって凸部２４ａｙ部分で筒部１１ｃの板厚を薄くできる。このようにして、パンチ２６ｙの突出部２８ｙが有底円筒体１１をしごき、有底円筒体１１を縮径させ、さらに凸部２４ａｙで筒部１１ｃの板厚を薄くさせる。
なお、ダイ２２ｙの凸部２４ａｙが設けられていない部分の外半径と、パンチ２６ｙの突出部２８ｙの内半径との差を、しごき前の有底円筒体１１（の筒部１１ｃ）の板厚と等しいか、又は該板厚より大きくした場合、しごき加工によって筒部１１ｃの板厚が薄くならない。又、上記差を調整しながら、素材保持排出板４０の支持圧を制御することにより、しごき加工中に凹部２４ｂｙに材料が流動し、この部分でしごき前の筒部１１ｃの板厚より厚くすることも可能である。
【００４０】
有底円筒体１１をしごき加工しているとき、パンチ２６ｙの移動方向に、有底円筒体１１の軸方向長さは徐々に長くなる（伸びる）。そこで、第１の実施形態と同様、しごき加工時に素材保持排出板４０が有底円筒体１１を押圧して支持する。又、第２の実施形態の場合、有底円筒体１１の底部１１ｂがダイ２２ｙの上端に掛止されているので、しごき加工による有底円筒体１１の軸方向のずれが抑制される。その結果、筒部１１ｃに形成される厚肉部と薄肉部の軸方向位置は、ダイ２２ｙの凹凸面２４ｙの軸方向位置に対して互いにずれることが抑制される。
以上のようにして、パンチ２６ｙを下降させて不等厚の筒部を有する薄肉有底円筒体１２を作製した後、パンチ２６ｙをダイ２２ｙから抜き（抜きながらでもよい）、素材保持排出板４０を軸方向に上昇させてダイ２２ｙから薄肉有底円筒体１２を外す。このとき、薄肉有底円筒体１２の筒部が径方向に凹凸を有しているため、薄肉有底円筒体１２が半径方向に変形しつつダイ２２から外れることになるが、薄肉有底円筒体１２が弾性変形又は塑性変形しつつ外れることは、第１の実施形態と同様である。従って、第２の実施形態においても、ダイ２２ｙとして、非分割の一体ダイを用いることができる。
なお、得られた薄肉有底円筒体１２の筒部１２ｃにロール成形などを施すことにより最終的なリム部形状に仕上げることができること、および底部１２ｂをプレス成形、液圧成形などにより、最終的なディスク部形状に仕上げることができることは、第１の実施形態と同様である。また、ハブ穴、ハブ取付けボルト穴についても、第１の実施形態と同様である。
【００４１】
図１３は、ダイ２２ｚの変形例である。ダイ２２ｚの外側面には、周方向に沿って凸部２４ａｙと凹部２４ｂｙが交互に設けられている。これらの凸部２４ａｙ及び凹部２４ｂｙは、軸方向に連続して延びていてもよく、軸方向の一部の領域にのみ形成されていてもよい。ダイ２２ｚにおいて、凸部２４ａｙが少なくとも１つ設けられていればよい。
さらに、図１２及び図１３に示したダイ２２ｙ、ダイ２２ｚを組み合わせ、ダイの側面の軸方向及び周方向にそれぞれ沿って凸部２４ａｙと凹部２４ｂｙが設けられてもよい。ダイ２２ｚの外側面に周方向に沿って凸部２４ａｙ及び凹部２４ｂｙを設けたことにより、最終的なリム部となる部分の内周面に、軸方向にリブ状の構造を設けることができ、リム部の軽量化、剛性向上ができる。また、ホイールのリム部内周面側に別体を取り付ける場合に、位置決めや固定が精度よく確実にできる。
【００４２】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
２ リム部
２ａ リムフランジ部
１０ 板材
１１ 有底円筒体
１１ｃ 有底円筒体の筒部
１２ 薄肉有底円筒体
１３ 底フランジ円筒体
１３ａ 底フランジ部
１５ｘ、１５ｙ ディスク部
１６ｘ、１６ｙ 車両用ホイール
１９ フランジ素形体
１９ａ ディスク部側フランジ部
２０、２０ｙ しごき装置
２２、２２ｙ ダイ
２４、２４ｙ ダイの凹凸面
２４ａ、２４ａｙ 凸部
２６、２６ｙ パンチ
（Ｂ） 有底円筒体を一体に成形する工程
（Ｄ） しごき加工工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、農耕用車両、産業用車両等の車両用ホイールの製造方法及び車両用ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車用ホイールは、それぞれ別々に製造されたリム部とディスク部からなり、リム部の内周にディスク部の外周部を嵌合して両者を溶接接合することで一体化している。しかし、この方法の場合、生産性が低くなる傾向にあり、又、溶接部の強度上の信頼性が低くなったり、溶接部の熱歪みによりホイールの振れ精度が低下する場合がある。
このようなことから本出願人は、板材から有底円筒体を成形し、この有底円筒体を用いてリム部とディスク部を一体成形した自動車用ホイールの製造方法を提案している（特許文献１）。この方法では、有底円筒体の底部方向から逆絞り加工を行い、底部に底フランジ部を成形し、さらに底フランジ部を半径方向外方に口拡げ成形してリムフランジ部を形成する。又、成形型によって筒部をリム形状に加工すると共に、成形型によって底部をディスク部形状に加工する。これにより、溶接工程を無くし、リム部とディスク部を一体成形した自動車用ホイールが得られる。
【０００３】
一方、一定厚の板状素材から一定厚の円筒状素材を作製し、該円筒状素材をフローフォーミング（フローターニング、スピニング等）によって不等厚の円筒状部材とし、さらにこれをロール成形する車両用ホイールリムの製造方法が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003-88928号公報
【特許文献２】特表2004-512963号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１記載の技術の場合、板材からリム部とディスク部を一体成形するため、最も面剛性が必要なディスク部の板厚を確保するために、当初の板材の厚みを大きくする必要がある。そのため、リム部に相当する筒部の板厚が板材の厚みと同等となり、設計上では薄肉が可能であってもリム部の減肉が困難となり、ホイールの軽量化を図ることが難しい。
又、特許文献２記載の技術の場合、フローフォーミングを用いているが、フローフォーミングは設備が高価となると共に、生産性が低く、フローフォーミングの成形ロールの成形痕が素材に残り、外観品質が低下するという問題がある。
そこで、本発明は、板材からリム部とディスク部を一体成形しつつ、ディスク部に比べてリム部の厚みを薄くすることができ、ホイールの軽量化を図ることが可能な車両用ホイールの製造方法及び車両用ホイールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の車両用ホイールの製造方法は、板材から有底円筒体を一体に成形する工程、前記有底円筒体の筒部をしごき加工し、該筒部の一部又は全部の厚みを薄くして薄肉有底円筒体を形成するしごき加工工程、前記薄肉有底円筒体を用いてリム部を成形する工程、前記薄肉有底円筒体を用いてディスク部を成形する工程、を有する。
このようにすると、しごき加工工程を行った後に、最終的なリム部形状に成形することで、薄肉有底円筒体の底部から成形されるディスク部より薄く軽量なリム部を製造することができる。さらに、ディスク部は薄肉有底円筒体の底部から成形されるので、軽量なリム部とディスク部とが一体に成形され、溶接工程を無くした車両用ホイールが得られる。
【０００７】
前記しごき加工工程において、パンチと該パンチに対向する側の側面が凹凸面とされたダイとを備えたしごき装置を用い、前記筒部を不等厚にしごき加工するとよい。
このようにすると、厚さが必要な部分は厚く、厚さが必要ない部分は薄い軽量なリム部を製造することができ、リム部の軽量化と強度の確保を両立することができる。又、フローフォーミングを用いて筒部を不等厚にする場合に比べ、設備が小さく、作業時間も短い。
【０００８】
前記しごき加工工程では、前記有底円筒体を前記ダイにセットし、前記しごき装置を作動させて前記パンチを前記ダイに対して相対動させ、前記ダイの凹凸面と前記パンチとによる前記筒部の径と板厚の変化を伴いつつ、前記有底円筒体をしごき加工して前記不等厚の筒部を作製してもよい。
このようにすると、パンチをダイに対して軸方向に相対動させ、有底円筒体をしごき加工して不等厚の筒部を作製するので、パンチのダイに対する相対動は半径方向動は伴わず軸方向動のみであり、しごき装置をパンチのダイに対する一方向ストローク動に使用できる。その結果、成形時間の短縮化、成形設備のコストダウンをはかることができる。
【０００９】
前記凹凸面は、前記ダイの前記パンチに対向する側の側面の軸方向で、前記ダイと前記パンチの間隔を前記筒部の板厚より狭くする凸部が前記ダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されていてもよい。
このようにすると、凹凸面が、ダイのパンチに対向する側の側面の軸方向で、ダイとパンチの間隔を有底円筒体の板厚より狭くする凸部がダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されているので、軸方向に厚さが変化する筒部を作製できる。
【００１０】
前記凹凸面は、前記ダイの前記パンチに対向する側の側面の周方向で、前記ダイと前記パンチの間隔を前記筒部の板厚より狭くする凸部が前記ダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されていてもよい。
このようにすると、凹凸面が、ダイのパンチに対向する側の側面の周方向で、ダイとパンチの間隔を有底円筒体の板厚より狭くする凸部がダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されているので、周方向に厚さが変化する筒部を作製できる。
【００１１】
前記リム部を成形する工程をロール成形によって行うとよい。
このようにすると、複雑な形状や部分によって厚みの異なるリム部を容易に成形することができる。
【００１２】
本発明の車両用ホイールは、板材を絞り加工した有底円筒体から一体に成形されたリム部とディスク部とを備え、前記リム部はしごき加工で形成され、該リム部の少なくとも一部の厚みが前記ディスク部の平均厚みより薄い。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、板材からリム部とディスク部を一体成形しつつ、ディスク部に比べてリム部の厚みを薄くすることができ、ホイールの軽量化を図ることが可能な車両用ホイールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法のうち、しごき加工工程までの工程図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法のうち、リム部を成形する工程を示す図である。
【図３】ロール成形機を示す図である。
【図４】リム部を成形した後の薄肉有底円筒体を示す断面図である。
【図５】プレス成形によってディスク部を成形する工程を示す模式図である。
【図６】軸方向に沿う面で切断した自動車用ホイールの断面図である。
【図７】軸方向に沿う面で切断した他の自動車用ホイールの断面図である。
【図８】しごき加工工程を示す断面図である。
【図９】しごき装置及びプレス機の構造を示す部分断面図である。
【図１０】ダイを含むしごき装置の拡大図である。
【図１１】ダイの変形例を示す平面図である。
【図１２】第２の実施形態でのしごき加工を示す図である。
【図１３】ダイの別の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明によって製造される車両用ホイールが適用される車両としては自動車、バス、トラック等が例示される。又、車両用ホイールは、公式な耐久強度の規定を満たすものであることが好ましい。但し、公式な耐久強度の規定を有しない産業車両用（農耕用）ホイールや応急使用ホイール（自動車用テンパーホイールを含む）等であっても本発明を適用することができる。
ここで、公式な耐久強度は我国のＪＩＳ Ｄ ４１０３「自動車部品―ディスクホイール―性能及び表示」 であるが、将来、規格が変わった場合は、その時点で我国の日本工業規格ＪＩＳ（及び／又は国際標準化機構ＩＳＯ）が定めるホイールの公式な耐久強度をいう。
又、特に断らない限り、以下で「軸方向」とは、有底円筒体１１、薄肉有底円筒体１２の軸方向であり、「径方向」とは有底円筒体１１、薄肉有底円筒体１２の径方向を示す。又、車両用ホイールの軸方向及び径方向も同様である。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法のうち、しごき加工工程までの工程図を示す。まず、（Ａ）の工程で、平板の板材１０を準備する。板材１０は、次工程で有底円筒体を成形する場合に端末がきれいに仕上がるためには、円形であることが望ましいが、場合によっては四辺形でもよい。板材１０としては、鋼、チタン、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金からなる板材を挙げることができるが、鋼若しくはアルミニウム、又はアルミニウム合金が好ましい。次に、（Ｂ）の工程で、板材１０を雄型１２０、雌型１３０間で絞り加工し、有底円筒体１１を成形する。
次に、（Ｃ）の工程で、有底円筒体１１の軸方向端縁を折り曲げ、テーパー状に拡径した折り曲げ部１１ａを形成する。折り曲げ部１１ａは、以下の（Ｄ）のように有底円筒体１１をしごき加工する際、有底円筒体１１の端部をしごき装置に固定（係止）するためのものである。折り曲げ部１１ａの角度は有底円筒体１１の軸方向から内側または外側へ０度から１８０度の範囲内で加工することができ、角度が大きくなるほどしごき加工時の有底円筒体１１のダイ２２（しごき装置）に対する軸方向のずれを防ぐことができる。ただし、折り曲げ部１１ａを形成することなく、一定厚の有底円筒体１１を、直接、しごき加工工程に送ってもよい。
このように有底円筒体１１は、折り曲げ部１１ａ、底部１１ｂ、及び円筒状の筒部１１ｃを有し、筒部１１ｃがしごき加工される。
【００１７】
次に、（Ｄ）の工程で、有底円筒体１１の筒部１１ｃをしごき加工し、筒部の一部又は全部の厚みを薄くして薄肉有底円筒体１２を形成する。しごき加工は、パンチ２６と、パンチ２６に対向する側の側面が凹凸面とされたダイ２２と、押さえ部材２３とを備えたしごき装置２０を用いて行われる。ここで、まず、有底円筒体１１を折り曲げ部１１ａにてダイ２２に軸方向に掛止し（引っ掛けて）、ついで、押さえ部材２３をダイ２２に対して相対動させて折り曲げ部１１ａを押さえ部材２３とダイ２２とで挟圧する。そして、パンチ２６をダイ２２に対して相対動させ、折り曲げ部１１ａ以外の有底円筒体１１の筒部１１ｃをしごき加工し、不等厚の筒部１２ｃを有する薄肉有底円筒体１２を形成する。
しごき装置２０の構成、及びしごき加工の詳細については後述する。
【００１８】
次に、図２を参照してリム部を成形する工程について説明する。第１の実施形態においては、ロール成形によってリム部の成形を行っている。（Ｄ）のしごき加工工程を行った後に、最終的なリム形状にロール成形することで、厚さが必要な部分は厚く、厚さが必要ない部分は薄い軽量でかつ車両のタイヤを保持するのに適切なリム２を製造することができる。ロール成形工程は、薄肉有底円筒体１２の端縁をフレア加工（図示略）して拡開した後に行うことができるが、上記した実施形態では、予め有底円筒体１１の端縁に折り曲げ部１１ａを形成しているので、フレア加工を不要としてもよい。
図３に示すように、ロール成形工程では、下ロール３１と上ロール３２との間に薄肉有底円筒体１２を挟んでロールを回転させ、成形してリム形状を出す。その後、エキスパンダーおよび／またはシュリンカーを用いてサイジング加工（真円に近づける加工および寸法精度を確保する加工）し、最終的なリム形状にする。
図４は、リム部２を成形した後の薄肉有底円筒体１２を示す。リム部２の最終形状を成形する際、ディスク部となる底部１２ｂから立ち上がる筒部１２ｃを折り返して２重にせず、筒部１２ｃを半径方向に縮径して（図４の矢印Ｚ）リム部２のフランジ部２ａを成形すると、筒部１２ｃが２重の厚みになって材料が無駄になることがなく、軽量化がさらに図られる。
【００１９】
次に、ディスク部を成形することで、車両用ホイール１６ｘ、１６ｙを得ることができる（図６および図７）。前述したディスク部の成形においては特に限定されず、既知の成形方法を利用することができる。例えば図５に示すように、リム部２を成形した後の薄肉有底円筒体１２の底部１２ｂをディスク型５０によってプレスし、ディスク部を成形してもよい。また、液圧成形によってディスク部または、ディスク部およびリム部を成形してもよい。このようにして、例えば図７に示す自動車用ホイール１６ｙが得られる。
一方、図６のようにディスク部１５ｘを平坦なままとして自動車用ホイール１６ｘを製造してもよいが、図７に示すようにディスク部１５ｙを皿状にしたり、周方向に凹凸を設ける（図示略）ことにより剛性を向上させることができる。また、ディスク部１５ｘ、１５ｙにはそれぞれハブ穴、ハブ取り付けボルト穴（ともに図示略）が設けられる。
図６（図７）は、薄肉有底円筒体１２にリム部２及びディスク部１５ｘ（１５ｙ）を成形して得られた自動車用ホイール１６ｘ（１６ｙ）を軸方向に沿う面で切断した断面図である。自動車用ホイール１６ｘ（１６ｙ）は、ディスク部１５ｘ（１５ｙ）とリム部２とを一体に形成してなる。又、リム部２は、ディスク部１５ｘ（１５ｙ）側から軸方向に向かって順に、外フランジ部２ａ、外ビードシート部２ｂ、外サイドウオール部２ｃ、ドロップ部２ｄ、内サイドウオール部２ｅ、内ビードシート部２ｆ、内フランジ部２ｇを有する。リム部２のこれら各部の間は屈曲部によって滑らかに接続されており、この屈曲部と外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇは、それ以外の部分（２ｂ〜２ｆ）に比べて、通常使用時に発生する応力が大きく、強度が要求される。
つまり、リム部２のうち、外ビードシート部２ｂから内ビードシート部２ｆに至る部分は比較的強度が要求されず、外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇより薄肉であってもよいことになる。また、ディスク部１５ｘ（１５ｙ）は、リム部２より剛性および強度が要求されるため、外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇよりも厚みが厚い。例えば、図７においてディスク部１５ｙの厚みをｔＤとすると、（Ｄ）のしごき加工工程で筒部１１ｃの少なくとも一部（図１の例では、外ビードシート部２ｂから内ビードシート部２ｆ近傍に相当する部分）をｔＤより薄くしているため、ディスク部１５ｙの厚みに比べてリム部の減肉が可能となり、ホイールの軽量化を図ることができる。具体的には、ドロップ部２ｄの厚みｔ２ｄを、ｔＤより薄くすることが可能である。また、外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇの厚みは、ｔＤより薄くすることが可能である。なお、ｔＤは、ディスク部１５ｙの平均厚みであり、実質的にもとの板材１０の厚みと殆ど同一である。
なお、図２、図４〜図７では、筒部１１ｃのうちしごき加工された部分の断面をハッチングで図示し、しごき加工されない部分の断面と区別している。
さらに、第１の実施形態では、筒部１１ｃを不等厚にしごき加工しており、筒部１１ｃのうち、強度が要求される部分（例えば、内フランジ部２ｇに相当する部分）の厚みを他の部分より厚くすることができ、リム部２の各部を最適の厚みに設定することができる。
【００２０】
次に、図８を参照し、（Ｄ）のしごき加工工程について詳細に説明する。（Ｄ）の工程に用いるしごき装置２０において、ダイ２２は筒状孔２２ａと内周側面２２ｂをもつアウターダイからなり、内周側面２２ｂが凹凸面２４とされている。また、パンチ２６は筒状孔２２ａに軸方向に出入りするインナーパンチからなり、その外周側面２６ｅに突出部２８が形成されている。そして、ダイ２２の内周側面２２ｂの上端部には、有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａを掛止するフランジ受け部２２ｃが形成されている（図１０参照）。
そして、有底円筒体１１を折り曲げ部１１ａにてダイ２２（フランジ受け部２２ｃ）に掛止し、ダイ２２に有底円筒体１１をセットする（図８（ａ））。折り曲げ部１１ａにより、有底円筒体１１はダイ２２の軸方向に掛止して位置決めされ、しごき加工時に有底円筒体１１がダイ２２に対して軸方向にずれないようになる。なお、ダイ２２のうち後述する凸部２４ａが設けられている部分の内径は、しごき加工前の有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ以外の部分の外径より大きい。そのため、有底円筒体１１を容易にダイ２２にセットすることができる。
【００２１】
その後、しごき装置２０を作動させ、ダイ２２に対し、押さえ部材２３とパンチ２６を有底円筒体１１の軸方向にのみ相対動させ（接近させ）る。押さえ部材２３とパンチ２６をダイ２２に対して相対動させると、押さえ部材２３がダイ２２にセットされた折り曲げ部１１ａに当たり、押さえ部材２３とダイ２２とで折り曲げ部１１ａを挟圧し（押さえ部材２３で折り曲げ部１１ａをダイ２２に押し付け）、押さえ部材２３の移動が止まる。パンチ２６は、さらにダイ２２に対して有底円筒体１１の軸方向にのみ相対動し（接近し）、有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ以外の部分を、ダイ２２の凹凸面２４とパンチ２６とによる有底円筒体１１の径と板厚の変化を伴いつつしごき加工する。
ここで、パンチ２６の突出部２８の外径は、しごき加工前の有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ以外の部分の内径より大きい。そのため、しごき加工によって有底円筒体１１をダイ２２に押し付け、有底円筒体１１の筒部１１ｃにダイ２２の凹凸面２４の凹凸形状を転写できる。
【００２２】
固定側となるダイ２２のうち、パンチ２６の突出部２８に対向する側の側面が凹凸面２４とされている。凹凸面２４は、パンチ２６（の突出部２８）との径方向の間隔が一様でなく、この間隔が異なる部分を有する面である。図８（ａ）の例では、パンチ２６との径方向の間隔がそれぞれ異なる部分（凸部２４ａ、凹部２４ｂ）がダイ２２側面の軸方向に沿って隣接し、これらの部分が凹凸面２４を構成している。具体的には、凸部２４ａはパンチ２６の突出部２８に向かって突出し、凹部２４ｂはパンチ２６の突出部２８から径方向外側に離間している。そして、ダイ２２の軸方向下側（有底円筒体１１の底部１１ｂ側）から上側へ向かって順に、凹部２４ｂ、凸部２４ａ、凹部２４ｂ、凸部２４ａが交互に形成されている。凸部２４ａが少なくとも１つ設けられていればよい。
ここで、パンチ２６の突出部２８に向かう凸部２４ａの突出量は、薄肉有底円筒体１２の筒部１２ｃの各位置の目標板厚によって決定される。又、１つの凸部２４ａの中で突出量は一定でもよく、突出量が凸部２４ａの中で異なっていてもよい。同様に、複数の凸部２４ａが設けられる場合、それぞれの凸部２４ａの突出量は、薄肉有底円筒体１２の各位置の目標板厚によって決定される。そして、それぞれの凸部２４ａの突出量は同一であってもよく異なっていてもよい。
【００２３】
パンチ２６の突出部２８の外半径と、ダイ２２の凸部２４ａが設けられている部分の内半径との差は、しごき加工前の有底円筒体１１の筒部１１ｃの板厚より小さい。そのため、しごき加工によって凸部２４ａ部分で筒部１１ｃの板厚を薄くできる。このようにして、パンチ２６の突出部２８が有底円筒体１１をしごき、有底円筒体１１を拡径させ、さらに凸部２４ａで筒部１１ｃの板厚を薄くさせる。
なお、ダイ２２の凸部２４ａが設けられていない部分の内半径と、パンチ２６の突出部２８の外半径との差を、しごき前の有底円筒体１１（の筒部１１ｃ）の板厚と等しいか、又は該板厚より大きくした場合、しごき加工によって筒部１１ｃの板厚が薄くならない。又、上記差を調整しながら、後述する素材保持排出板４０の支持圧を制御することにより、しごき加工中に凹部２４ｂに材料が流動し、この部分でしごき前の筒部１１ｃの板厚より厚くすることも可能である。
【００２４】
有底円筒体１１をしごき加工しているとき、パンチ２６の移動方向に、有底円筒体１１の軸方向長さは徐々に長くなる（伸びる）。そこで、しごき加工時に、有底円筒体１１の底部１１ｂがダイ２２に対してしごき加工の想定伸び以上に軸方向にずれないよう、素材保持排出板４０は、しごき加工時のパンチ２６の移動方向（有底円筒体１１を押す方向）と反対方向から有底円筒体１１を押圧して支持する。このように、素材保持排出板４０の作用、及び折り曲げ部１１ａがしごき装置２０側に支持されていることにより、しごき加工による有底円筒体１１の軸方向のずれが抑制される。その結果、筒部１１ｃに形成される厚肉部と薄肉部の軸方向位置は、ダイ２２の凹凸面２４の軸方向位置に対して互いにずれることが抑制される。
なお、しごき加工に必要な力が小さい場合、押さえ部材２３は無くてもよい。
【００２５】
以上のようにして、パンチ２６を下降させて不等厚の筒部を有する薄肉有底円筒体１２を作製した後、パンチ２６をダイ２２から抜き（抜きながらでもよい）、素材保持排出板４０を軸方向に上昇させてダイ２２から薄肉有底円筒体１２を外す。このとき、薄肉有底円筒体１２の筒部が径方向に凹凸を有しているため、薄肉有底円筒体１２が半径方向に変形しつつダイ２２から外れることになる。
ここで、薄肉有底円筒体１２がホイールリム用の部材の場合、ダイ２２から薄肉有底円筒体１２を外すときに必要な薄肉有底円筒体１２の径の変化率は最大でも１．２パーセント程度であり、弾性変形域内で十分対応でき、素材保持排出板４０からの軸方向の力で薄肉有底円筒体１２を半径方向（薄肉有底円筒体１２の板厚方向）に弾性変形させてダイ２２から外すことができる。又、後述するように、薄肉有底円筒体１２をさらにロール成形等によって後加工する場合には、ダイ２２から薄肉有底円筒体１２を外す際、薄肉有底円筒体１２を半径方向に塑性変形させても差し支えない。
なお、薄肉有底円筒体１２を外すときに素材保持排出板４０が薄肉有底円筒体１２を押す軸方向の力は、薄肉有底円筒体１２を半径方向に変形させて薄肉有底円筒体１２を外すのに必要な力以上であり、この力は、パンチ２６が有底円筒体１１を軸方向に押す（しごく）力に比べてはるかに小さい。従って、薄肉有底円筒体１２を外す際にダイ２２を周方向に分割する必要がないので、ダイ２２は、非分割の一体ダイとされている。
【００２６】
このようにして、不等厚の筒部１２ｃを有する薄肉有底円筒体１２が得られる（図８（ｂ））。薄肉有底円筒体１２における厚肉部（板厚を薄くしない部分）は、最終製品の使用状態で、大きな力が働く部分（ホイールリムの場合、上記した屈曲部や外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇ）に対応しており、筒部１２ｃにおける薄肉部（板厚を薄くした部分）は、最終製品の使用状態で、小さな力が働く部分（ホイールリムの場合、上記した屈曲部や外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇ以外の部分）に対応している。これによって、最終製品状態で、必要な強度、剛性を維持しつつ、軽量化、材料の節約、コストダウンが図られている。
なお、図６および図７の自動車用ホイール１６ｘ、１６ｙの場合、リム部２における外フランジ部２ａ、外ビードシート部２ｂ、外サイドウオール部２ｃ、ドロップ部２ｄ、内サイドウオール部２ｅ、内ビードシート部２ｆ、内フランジ部２ｇの各部の間を接続している屈曲部と、外フランジ部２ａおよび内フランジ部２ｇが上記した厚肉部に相当する。
【００２７】
しごき装置２０は、たとえば、図９に示すようなプレス機３０で構成される。プレス機３０は、架台３２、架台３２に取り付けられたラム駆動手段３４、ラム駆動手段３４により上下動されるラム３６、ボルスター３８、素材保持排出板４０、素材保持排出板４０に連結され素材保持排出板４０に素材排出荷重をかける素材保持排出板駆動手段４２を有する。ダイ２２はボルスター３８、またはボルスター３８に対して固定される固定部材に固定される。パンチ２６はラム３６、またはラム３６に固定される固定部材に固定される。ラム駆動手段３４を作動させて（プレス機３０を作動させて）ラム３６を下降させると、パンチ２６がダイ２２に対して有底円筒体１１の軸方向にのみ相対動（接近）する。
なお、有底円筒体１１をしごき加工しているときに有底円筒体１１の軸方向長さは徐々に長くなるが、素材保持排出板４０の位置は素材保持排出板駆動手段４２により制御されており、有底円筒体１１の軸方向長さの変化に伴って素材保持排出板４０が後退する。そして、素材保持排出板４０は一定荷重でまたは略一定荷重で、有底円筒体１１を軸方向にしごき加工中押し続けることができるようになっている。また、素材保持排出板４０に作用する荷重を制御してもよいし、軸方向に変位する量を制御してもよい。
ラム駆動手段３４は、液圧シリンダの液圧式プレスのほか、モータとクランク軸、コネクティングロッド等からなる機械式プレスであってもよいし、サーボモータ、ボールスクリュー等からなるサーボ駆動プレスであってもよい。また素材保持排出板駆動手段４２は、油圧シリンダであっても空圧シリンダであってもよく、また電動モータ等を用いた昇降機構であっても良い。
【００２８】
図１０は、ダイ２２を含むしごき装置２０の拡大図である。上記したように、第１の実施形態においては、凸部２４ａと凹部２４ｂがダイ２２側面の軸方向に沿って隣接し、これらの部分が凹凸面２４を構成している。
ここで、凸部２４ａから軸方向の下側（有底円筒体１１の底部１１ｂ）に向かって凹部２４ｂに接続する接続部分は、第１の傾斜面２４ｃ１を構成している。この第１の傾斜面２４ｃ１は、ダイ２２の側面の軸芯（つまり軸方向）に対して斜めになっているため、上記接続部分が軸方向に垂直な面から構成される場合に比べ、薄肉有底円筒体１２をダイ２２から外す際に凸部２４ａに引っ掛かり難く、薄肉有底円筒体１２を外し易い。
同様に、凸部２４ａから軸方向の上側（有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ）に向かって凹部２４ｂに接続する接続部分は、第２の傾斜面２４ｃ２を構成している。この第２の傾斜面２４ｃ２も、ダイ２２の側面の軸芯（つまり軸方向）に対して斜めになっていて、薄肉有底円筒体１２をダイ２２から外し易くしている。
第１の傾斜面２４ｃ１と第２の傾斜面２４ｃ２は、ダイ２２の側面の軸芯と６０度以下の角度（傾斜角度）で滑らかになっていることが望ましく、４５度以下の角度がさらに望ましい。第１の傾斜面２４ｃ１及び第２の傾斜面２４ｃ２の傾斜角度は、一定であってもよく、徐々に変化していてもよい。
【００２９】
図１１は、ダイ２２ｘの変形例である。ダイ２２ｘの側面には、周方向に沿って凸部２４ａと凹部２４ｂが交互に設けられている。これらの凸部２４ａ及び凹部２４ｂは、軸方向に連続して延びていてもよく、軸方向の一部の領域にのみ形成されていてもよい。ダイ２２ｘにおいて、凸部２４ａが少なくとも１つ設けられていればよい。
さらに、図８及び図１０に示したダイ２２、ダイ２２ｘを組み合わせ、ダイの側面の軸方向及び周方向にそれぞれ沿って凸部２４ａと凹部２４ｂが設けられてもよい。
【００３０】
以上述べたように、本発明の第１の実施形態によれば、板材から一体に成形された有底円筒体の筒部をしごき加工して薄肉化し、この薄肉有底円筒体を用いてリム部とディスク部を一体に成形する。このため、ディスク部の厚みを確保しつつ、リム部のうち比較的強度が要求されない部分の減肉が可能となり、ホイールの軽量化を図ることができる。
さらに、第１の実施形態では、リム部となる筒部を不等厚にしごき加工しているため、筒部のうち強度が要求される部分（例えば、フランジ）の厚みを他の部分より厚くすることができ、リム部２の各部を最適の厚みに設定することができる。これによって、最終製品状態で、必要な強度、剛性を維持しつつ、軽量化、材料の節約、コストダウンが図られる。
【００３１】
又、第１の実施形態では、リム部となる筒部をしごき加工によって不等厚に成形するため、フローフォーミングによって筒部を不等厚に成形する場合に比べ、以下のような利点がある。
（i）しごき装置２０（プレス機３０）は、フローフォーミング設備費用に比べて低価であるため、設備費用を低減できる。
（ii）筒部を不等厚化する時間をフローフォーミングに比べて約１／３に短縮でき、生産性を向上できる。つまり、フローフォーミングの場合、１つのリム製造ラインにつき３セットのフローフォーミング設備を設けなければならないが、しごき加工の場合は１セットのしごき装置２０（プレス機３０）を設けるだけで済み、コスト上および設備設置スペース上の問題点を解決できる。
(iii) フローフォーミングがパンチ２６とダイ２２によるしごきにとって代わられるため、不等厚の筒部に、フローフォーミングの成形ロールの成形痕が残らず、外観品質が維持される。
【００３２】
又、しごき加工ではパンチ２６をダイ２２に対して相対動させてしごき加工するので、パンチ２６のダイ２２に対する相対動は軸方向動のみであって半径方向動を伴わず、プレス機３０をパンチ２６のダイ２２に対する一方向ストローク動に使用できる。その結果、成形時間の短縮化、成形設備のコストダウンをはかることができる。
上記したように薄肉有底円筒体１２を半径方向に変形させてダイ２２から外すことができるので、周方向に分割されない一体のダイを用いることができる。その結果、周方向に分割されたダイを用いる場合のように分割ダイを半径方向に移動させる機構が必要でなく、設備費用を低く維持できる。さらに、しごき加工後の筒部に分割ダイの合わせ部にくい込んだバリが残ることがなく、ばり取り加工が不必要である。
しごき加工工程で折り曲げ部１１ａをダイ２２に掛止してしごき加工を行うため、有底円筒体１１全体がパンチ２６の押す軸方向にずれることが抑制され、高精度の成形が可能となる。
【００３３】
素材保持排出板４０で支持されながら有底円筒体１１がしごき加工されるため、しごき加工時に、有底円筒体１１全体がパンチ２６の押す軸方向にずれることがさらに抑制される。また、しごき加工による有底円筒体１１の伸び量の制御もしやすくなる。
凸部２４ａが少なくとも１つ設けられた凹凸面２４がダイ２２の側面に形成されているので、軸方向及び／又は周方向に厚さが変化する薄肉有底円筒体１２を作製できる。
しごき加工工程の後に、不等厚の筒部をホイールリム形状にロール成形するロール成形工程を有するので、不等厚の軽量なホイールリムを作製できる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法について説明する。なお、本発明の第２の実施形態に係る車両用ホイールの製造方法は、第１の実施形態における（Ｃ）の工程を行わず、折り曲げ部１１ａを形成しないで有底円筒体１１を直接しごき加工すること以外は、第１の実施形態と同様であるので、同一部分の説明（工程（Ａ）、（Ｂ））を省略する。
図１２に示すように、第２の実施形態の（Ｄ）の工程（有底円筒体１１をしごき加工する工程）においては、上記しごき装置２０の代わりに、インナーダイからなるダイ２２ｙ及びアウターパンチからなるパンチ２６ｙを備えたしごき装置２０ｙを用いる。ダイ２２ｙは外周側面２２ｅｙを有し、外周側面２２ｅｙが凹凸面２４ｙとされている。また、パンチ２６ｙは、筒状孔２６ａｙと内周側面２６ｂｙを有し、内周側面２６ｂｙには径方向内側に突出する突出部２８ｙが形成されている。しごき装置２０ｙは第１の実施形態と同一のプレス機３０に取付けられる。
さらに、ダイ２２ｙには有底円筒体１１が自身の底部１１ｂを上にして被せられてセットされ、外周側面２２ｅｙの上端部が底部１１ｂを下側から支持（掛止）するようになっている。これにより、有底円筒体１１はダイ２２ｙの軸方向に掛止して位置決めされ、しごき加工時に有底円筒体１１がダイ２２ｙに対して軸方向にずれないようになる。なお、ダイ２２ｙのうち後述する凸部２４ａｙが設けられている部分の外径は、しごき加工前の有底円筒体１１の内径より小さい。そのため、有底円筒体１１を容易にダイ２２ｙにセットすることができる。
【００３５】
そして、しごき装置２０ｙ（プレス機３０）を作動させ、パンチ２６ｙをダイ２２ｙ側に相対動させ、パンチ２６ｙの筒状孔２６ａｙにダイ２２ｙを入り込ませる。これにより、パンチ２６ｙの突出部２８ｙが有底円筒体１１をしごき、有底円筒体１１を縮径させ、さらにダイ２２ｙの凸部２４ａｙで有底円筒体１１の（筒部１１ｃの）板厚を薄くさせる。
ここで、パンチ２６ｙの突出部２８ｙの内径は、しごき加工前の有底円筒体１１の外径より小さい。そのため、しごき加工によって有底円筒体１１をダイ２２ｙ外面に押し付け、有底円筒体１１の筒部１１ｃにダイ２２の凹凸面２４ｙの凹凸形状を転写できる。
【００３６】
固定側となるダイ２２ｙのうち、パンチ２６ｙの突出部２８ｙに対向する外側面が凹凸面２４ｙとされている。凹凸面２４ｙは、パンチ２６ｙ（の突出部２８ｙ）との径方向の間隔が一様でなく、この間隔が異なる部分を有する面である。図１２の例では、パンチ２６ｙとの径方向の間隔がそれぞれ異なる部分（凸部２４ａｙ、凹部２４ｂｙ）がダイ２２ｙ外側面の軸方向に沿って隣接し、これらの部分が凹凸面２４ｙを構成している。具体的には、凸部２４ａｙはパンチ２６ｙの突出部２８ｙに向かって径方向外側に突出し、凹部２４ｂｙはパンチ２６ｙの突出部２８ｙから径方向内側に離間している。そして、ダイ２２ｙの軸方向下側（有底円筒体１１の底部１１ｂ）側から上側へ向かって順に、凸部２４ａｙ、凹部２４ｂｙ、凸部２４ａｙ、凹部２４ｂｙ、凸部２４ａｙが交互に形成されている。凸部２４ａｙが少なくとも１つ設けられていればよい。
【００３７】
ここで、パンチ２６ｙの突出部２８ｙに向かう凸部２４ａｙの突出量は、薄肉有底円筒体１２の筒部１２ｃの各位置の目標板厚によって決定される。又、１つの凸部２４ａｙの中で突出量は一定でもよく、突出量が凸部２４ａｙの中で異なっていてもよい。同様に、複数の凸部２４ａｙが設けられる場合、それぞれの凸部２４ａｙの突出量は、薄肉有底円筒体１２の各位置の目標板厚によって決定される。そして、それぞれの凸部２４ａｙの突出量は同一であってもよく異なっていてもよい。
【００３８】
凸部２４ａｙから軸方向の下側（有底円筒体１１の底部１１ｂ）に向かって凹部２４ｂｙに接続する接続部分は、第１の傾斜面２４ｃ１ｙを構成している。同様に、凸部２４ａｙから軸方向の上側（有底円筒体１１の折り曲げ部１１ａ）に向かって凹部２４ｂｙに接続する接続部分は、第２の傾斜面２４ｃ２ｙを構成している。ここで、第１の実施形態と同様に、第１の傾斜面２４ｃ１ｙ及び第２の傾斜面２４ｃ２ｙを、ダイ２２ｙの側面の軸芯（つまり軸方向）に対して斜めにすると、薄肉有底円筒体１２をダイ２２ｙから外し易くなるので好ましい。
又、第１の実施形態と同様に、第１の傾斜面２４ｃ１と第２の傾斜面２４ｃ２は、ダイ２２の側面の軸芯と６０度以下の角度（傾斜角度）で滑らかになっていることが望ましく、４５度以下の角度がさらに望ましい。第１の傾斜面２４ｃ１及び第２の傾斜面２４ｃ２の傾斜角度は、一定であってもよく、徐々に変化していてもよい。
【００３９】
パンチ２６ｙの突出部２８ｙの内半径と、ダイ２２ｙの凸部２４ａｙが設けられている部分の外半径との差は、しごき加工前の有底円筒体１１の筒部１１ｃの板厚より小さい。そのため、しごき加工によって凸部２４ａｙ部分で筒部１１ｃの板厚を薄くできる。このようにして、パンチ２６ｙの突出部２８ｙが有底円筒体１１をしごき、有底円筒体１１を縮径させ、さらに凸部２４ａｙで筒部１１ｃの板厚を薄くさせる。
なお、ダイ２２ｙの凸部２４ａｙが設けられていない部分の外半径と、パンチ２６ｙの突出部２８ｙの内半径との差を、しごき前の有底円筒体１１（の筒部１１ｃ）の板厚と等しいか、又は該板厚より大きくした場合、しごき加工によって筒部１１ｃの板厚が薄くならない。又、上記差を調整しながら、素材保持排出板４０の支持圧を制御することにより、しごき加工中に凹部２４ｂｙに材料が流動し、この部分でしごき前の筒部１１ｃの板厚より厚くすることも可能である。
【００４０】
有底円筒体１１をしごき加工しているとき、パンチ２６ｙの移動方向に、有底円筒体１１の軸方向長さは徐々に長くなる（伸びる）。そこで、第１の実施形態と同様、しごき加工時に素材保持排出板４０が有底円筒体１１を押圧して支持する。又、第２の実施形態の場合、有底円筒体１１の底部１１ｂがダイ２２ｙの上端に掛止されているので、しごき加工による有底円筒体１１の軸方向のずれが抑制される。その結果、筒部１１ｃに形成される厚肉部と薄肉部の軸方向位置は、ダイ２２ｙの凹凸面２４ｙの軸方向位置に対して互いにずれることが抑制される。
以上のようにして、パンチ２６ｙを下降させて不等厚の筒部を有する薄肉有底円筒体１２を作製した後、パンチ２６ｙをダイ２２ｙから抜き（抜きながらでもよい）、素材保持排出板４０を軸方向に上昇させてダイ２２ｙから薄肉有底円筒体１２を外す。このとき、薄肉有底円筒体１２の筒部が径方向に凹凸を有しているため、薄肉有底円筒体１２が半径方向に変形しつつダイ２２から外れることになるが、薄肉有底円筒体１２が弾性変形又は塑性変形しつつ外れることは、第１の実施形態と同様である。従って、第２の実施形態においても、ダイ２２ｙとして、非分割の一体ダイを用いることができる。
なお、得られた薄肉有底円筒体１２の筒部１２ｃにロール成形などを施すことにより最終的なリム部形状に仕上げることができること、および底部１２ｂをプレス成形、液圧成形などにより、最終的なディスク部形状に仕上げることができることは、第１の実施形態と同様である。また、ハブ穴、ハブ取付けボルト穴についても、第１の実施形態と同様である。
【００４１】
図１３は、ダイ２２ｚの変形例である。ダイ２２ｚの外側面には、周方向に沿って凸部２４ａｙと凹部２４ｂｙが交互に設けられている。これらの凸部２４ａｙ及び凹部２４ｂｙは、軸方向に連続して延びていてもよく、軸方向の一部の領域にのみ形成されていてもよい。ダイ２２ｚにおいて、凸部２４ａｙが少なくとも１つ設けられていればよい。
さらに、図１２及び図１３に示したダイ２２ｙ、ダイ２２ｚを組み合わせ、ダイの側面の軸方向及び周方向にそれぞれ沿って凸部２４ａｙと凹部２４ｂｙが設けられてもよい。ダイ２２ｚの外側面に周方向に沿って凸部２４ａｙ及び凹部２４ｂｙを設けたことにより、最終的なリム部となる部分の内周面に、軸方向にリブ状の構造を設けることができ、リム部の軽量化、剛性向上ができる。また、ホイールのリム部内周面側に別体を取り付ける場合に、位置決めや固定が精度よく確実にできる。
【００４２】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
２ リム部
２ａ リムフランジ部
１０ 板材
１１ 有底円筒体
１１ｃ 有底円筒体の筒部
１２ 薄肉有底円筒体
１３ 底フランジ円筒体
１３ａ 底フランジ部
１５ｘ、１５ｙ ディスク部
１６ｘ、１６ｙ 車両用ホイール
１９ フランジ素形体
１９ａ ディスク部側フランジ部
２０、２０ｙ しごき装置
２２、２２ｙ ダイ
２４、２４ｙ ダイの凹凸面
２４ａ、２４ａｙ 凸部
２６、２６ｙ パンチ
（Ｂ） 有底円筒体を一体に成形する工程
（Ｄ） しごき加工工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材から有底円筒体を一体に成形する工程、
前記有底円筒体の筒部をしごき加工し、該筒部の一部又は全部の厚みを薄くして薄肉有底円筒体を形成するしごき加工工程、
前記薄肉有底円筒体を用いてリム部を成形する工程、
前記薄肉有底円筒体を用いてディスク部を成形する工程、
を有する車両用ホイールの製造方法。
【請求項２】
前記しごき加工工程において、パンチと該パンチに対向する側の側面が凹凸面とされたダイとを備えたしごき装置を用い、前記筒部を不等厚にしごき加工する請求項１記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項３】
前記しごき加工工程では、前記有底円筒体を前記ダイにセットし、前記しごき装置を作動させて前記パンチを前記ダイに対して相対動させ、前記ダイの凹凸面と前記パンチとによる前記筒部の径と板厚の変化を伴いつつ、前記有底円筒体をしごき加工して前記不等厚の筒部を作製する、請求項２記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項４】
前記凹凸面は、前記ダイの前記パンチに対向する側の側面の軸方向で、前記ダイと前記パンチの間隔を前記筒部の板厚より狭くする凸部が前記ダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されている、請求項２又は３記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項５】
前記凹凸面は、前記ダイの前記パンチに対向する側の側面の周方向で、前記ダイと前記パンチの間隔を前記筒部の板厚より狭くする凸部が前記ダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されている、請求項２又は３記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項６】
前記リム部を成形する工程をロール成形によって行う請求項１〜５のいずれか記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項７】
板材を絞り加工した有底円筒体から一体に成形されたリム部とディスク部とを備え、
前記リム部はしごき加工で形成され、該リム部の少なくとも一部の厚みが前記ディスク部の平均厚みより薄い車両用ホイール。
【請求項１】
板材から有底円筒体を一体に成形する工程、
前記有底円筒体の筒部をしごき加工し、該筒部の一部又は全部の厚みを薄くして薄肉有底円筒体を形成するしごき加工工程、
前記薄肉有底円筒体を用いてリム部を成形する工程、
前記薄肉有底円筒体を用いてディスク部を成形する工程、
を有する車両用ホイールの製造方法。
【請求項２】
前記しごき加工工程において、パンチと該パンチに対向する側の側面が凹凸面とされたダイとを備えたしごき装置を用い、前記筒部を不等厚にしごき加工する請求項１記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項３】
前記しごき加工工程では、前記有底円筒体を前記ダイにセットし、前記しごき装置を作動させて前記パンチを前記ダイに対して相対動させ、前記ダイの凹凸面と前記パンチとによる前記筒部の径と板厚の変化を伴いつつ、前記有底円筒体をしごき加工して前記不等厚の筒部を作製する、請求項２記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項４】
前記凹凸面は、前記ダイの前記パンチに対向する側の側面の軸方向で、前記ダイと前記パンチの間隔を前記筒部の板厚より狭くする凸部が前記ダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されている、請求項２又は３記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項５】
前記凹凸面は、前記ダイの前記パンチに対向する側の側面の周方向で、前記ダイと前記パンチの間隔を前記筒部の板厚より狭くする凸部が前記ダイに少なくとも１つ設けられることにより形成されている、請求項２又は３記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項６】
前記リム部を成形する工程をロール成形によって行う請求項１〜５のいずれか記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項７】
板材を絞り加工した有底円筒体から一体に成形されたリム部とディスク部とを備え、
前記リム部はしごき加工で形成され、該リム部の少なくとも一部の厚みが前記ディスク部の平均厚みより薄い車両用ホイール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２４０３６０（Ｐ２０１１−２４０３６０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３８２７（Ｐ２０１０−１１３８２７）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
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