説明

車両用ホイールディスクおよびその製造方法

【課題】 外観を損ねることなくホイールディスクの軽量化が可能な成形方法を提供する。
【解決手段】
第1の成形工程において、平板状のワークを成形することにより、中央円盤部4と、この円盤部4の外周に連なり下方に突出する円環状の主凸部5と、主凸部5の外周に連なり上方に突出する円環状のハット部12を得るとともに、主凸部5の底部において周方向に離間して複数対形成され上方に突出する副凸部5aを得る。第2の成形工程では、円盤部4および主凸部5の内周壁を潰すことにより、ハブ取付部を得るとともに、ハブ取付部とハット部の境およびその近傍に位置する円環状部位を増肉し、かつ副凸部5aを潰すことにより、この円環状部位において周方向に離れた複数対の局所増肉部を得る。穴明け工程では、ハブ取付部において、ハブ穴を形成するとともに、ハブ穴の中心を通り対をなす局所増肉部の間を通る基準線L上に、ボルト穴を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、2ピースタイプの車両用ホイールのホイールディスクおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
図1に示すように、平板状のワークからホイールディスク10とホイールリム20を成形し、これを溶接してなる2ピースタイプの車両用ホイールは、特にスチール製のホイールにおいて周知である。
【0003】
上記ホイールディスク10は、円盤形状のハブ取付部11と、このハブ取付部11の外周に連なり断面がほぼ山形をなす円環状のハット部12と、このハット部12の外周に連なる円環状の意匠部13と、この意匠部13の外周に連なる円筒形状のリム取付部14とを有している。
【0004】
上記ハット部12とハブ取付部11の境およびその近傍の円環状の領域は断面が湾曲した部位を含んでおり、以下の説明ではアール部15と称する。
【0005】
上記ハブ取付部11の中央にはハブ穴11aが形成され、ハブ穴11aを囲むようにして、複数のナット座11xが等間隔に形成され、このナット座11xにボルト穴11bが形成されている。ナット座11x間には凸形状のリブ部11cが形成されている。また、意匠部13には飾り穴13aが形成されている。
【0006】
上記ホイールディスク10のリム取付部14を、ホイールリム20のドロップ部21の内周に嵌めて溶接することにより、車両用ホイールが完成する。
【0007】
上記ハブ取付部11は車両のハブに固定される。上記アール部15は、このハブの外周縁に隣接しているため、大きな負荷が加わる。それ故、アール部15に亀裂が発生しやすい。そこで、ホイールディスク10の破壊の起点とならないように、十分な疲労強度を持たせるべく、アール部15の肉厚を設定している。
【0008】
上記ホイールディスク10は、特許文献1の図8と同様にして製造される。詳述すると、
平板形状のワークを絞り成形して、中央部に円形の凹部を得る。この凹部底壁は、凹部の中心軸線に対して直交した円盤形状をなしている。この円盤形状の凹部底壁がそのままハブ取付部11となる。
【0009】
上記凹部を絞り成形する際に、ハブ取付部11とアール部15がほぼ完成されるが、アール部15では、凹部周壁の下縁部に位置するため引張り歪みを受けることになり、ワーク肉厚に対して10%程度減肉される。これに対して、ハブ取付部11は殆ど減肉されない。
次の成形工程でハット部12,意匠部13,リム取付部14を得る。
【0010】
本発明者が板厚を均一としたホイールディスクを応力解析した結果によれば、応力が集中する箇所は、ハット部12とアール部15である。また、経験から亀裂の発生の多くは、アール部15にあるボルト穴の両側近傍箇所であることが知られており、アール部15は、他の部位に比べて大きな強度を要求される。
上記製造方法では、ハット部12は絞り成形されるため減肉することはないが、アール部15は、大きく減肉されるため、このアール部15の肉厚を基準にしてワーク肉厚を設定すると、ホイールディスクにおいて、要求される強度に対応する肉厚よりも大きい肉厚を有する部位が広く存在することになり、軽量化を推進する上で阻害要因となっていた。
【0011】
そこで、特許文献1の図3〜図7に示す成形方法が開発されている。この成形方法でも絞り成形により、円形の凹部とこの凹部から広がる鍔部が得られ、凹部の底壁は凹部の中心軸線と直交して円盤形状をなしている。ただし、凹部底壁の径は最終的に得られるハブ取付部の径より大きい。また、凹部周壁と鍔部との境に位置するハット部の高さ(凹部底壁からの高さ)は、最終的に得られるハット部の高さ(ハブ取付部からの高さ)より、高くなっている。
【0012】
次の成形工程では、上記中間材の凹部底壁の周縁部が下型の型面に当たった状態で、上記ハット部を上型で押すことにより、ハット部の内周側の山腹部を介して底壁周縁部近傍に圧縮荷重を付与する。この成形工程によりハブ取付部とこのハブ取付部の外周に隣接したアール部が得られるが、このアール部は圧縮荷重を受けるので増肉される。そのため、アール部の強度を低下させることなくホイールディスクの軽量化を図ることができる。
【特許文献1】特開2004−74248号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかし、特許文献1の図3〜図7に示す成形方法では、ハット部の内周側の山腹部を介してアール部に圧縮歪みを付与するので、ハット部の内周側の山腹部に座屈による皺が生じ易い。このハット部は外部から観察し易いので、皺があると外観を損なうことになる。
【0014】
上記成形方法ではさらにアール部15の強化、ホイールディスクの薄肉化に関して、さらなる改良の余地があった。すなわち、アール部15ではボルト穴の両側近傍箇所で亀裂が発生する傾向があるが、ホイールディスクを薄肉にするとボルト穴の両側近傍箇所の亀裂は、更に発生しやすくなる。上記特許文献1の成形方法では、このような現象に基づく改良がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、車両用ホイールディスクの製造方法において、平板状のワークを成形することにより、中央部と、この中央部の外周に連なり中央部から下方に突出する円環状の主凸部と、この主凸部の外周に連なり上方に突出する円環状のハット部を得るとともに、上記主凸部の底部において周方向に離間して複数対形成され上方に突出する副凸部を得る第1の成形工程と、上記中央部および主凸部の内周壁を潰すことにより、円盤形状のハブ取付部を得るとともに、上記ハブ取付部と上記ハット部の境およびその近傍に位置する円環状部位を増肉し、かつ上記副凸部を潰すことにより、この円環状部位において周方向に離れた複数対の局所増肉部を得る第2の成形工程と、上記ハブ取付部において、その中央にハブ穴を形成するとともに、その周囲に、ハブ穴の中心を通り上記対をなす局所増肉部の間を通る基準線上に、ボルト穴を形成する穴明け工程と、を備えたことを要旨とする。
【0016】
本発明方法によれば、ハブ取付部とハット部との境近傍の円環状部位(アール部)を増肉することにより強度を増大させることができる。しかも、ボルト穴の両側近傍箇所で局所的に増肉するので、ホイールディスクの強度を確保しながらより一層の軽量化を図ることができる。ここでアール部の増肉とは、ワーク肉厚に比べて増肉する場合のみならず、ワーク肉厚より薄くても従来の一般的な方法に比べて増肉する場合をも含む。
【0017】
さらに本発明方法によれば、中央部を潰すことによりアール部に圧縮荷重を付与するので、ハット部には圧縮荷重が付与されないか軽微であるため、ハット部に皺が発生するのを防止できる。
【0018】
さらに本発明は、ハブ取付部と、このハブ取付部の外周に連なりハブ取付部から突出する円環状のハット部とを備え、このハブ取付部には、その中央部にハブ穴が形成され、このハブ穴の周囲に複数のボルト穴が形成された車両用ホイールディスクにおいて、上記ハブ取付部と上記ハット部の境およびその近傍に位置する円環状部位において、上記ハブ穴の中心と各ボルト穴の中心とを結ぶ基準線の両側の近傍に、局所増肉部を形成してなることを要旨とする。
【発明の効果】
【0019】
以上説明したように本発明では、ホイールディスクの強度を確保しながらより一層の軽量化を図ることができる。また、ハット部の外観を損ねることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の一実施形態をなすホイールディスクの製造方法について図2を参照しながら説明する。本実施形態で最終的に得られるホイールディスク10は図2(G)に示されるが、既に図1を参照して説明した通りであるので、各部位の説明を省略する。
【0021】
図2(A)に示すように、平板形状のワーク1を用意する。このワーク1は、正方形のスチール板材の四隅を円形にカットすることにより得られる。
【0022】
最初に、図2(B)に示すように、ワーク1を絞り成形することにより、凹部2を形成する。この凹部2の平面形状は円形をなしており、底壁2aと周壁2bとを有している。凹部2の外側は平板形状の鍔部3として残される。底壁2a、周壁2bは円錐形状をなしており、中心軸線に向かって徐々に深くなっている。
【0023】
次に、図2(C)に示すように、さらに絞り成形することにより、凹部2の径を小さくする。
【0024】
次に、図2(D)に示すように、プレス成形することにより、中央部の平板状の円盤部4と、この円盤部4の外周に連なる円環状の主凸部5と、この主凸部5の外周に連なるとともに上記鍔部3の内周に連なる円環状のハット部12とを得る。
【0025】
上記主凸部5は円盤部4から下方に突出し、ハット部12は上方に突出している、主凸部5の底壁とハット部12の内周側の裾部の境およびその近傍は、上記アール部15として提供される。
【0026】
上記プレス成形により、図3に示すように、上記主凸部5の底部には、ワーク1の中心から放射状に延びるとともに周方向に等しい間隔離れた4つ(複数)の基準線L毎に、一対の副凸部5aも得られる。この副凸部5aは、主凸部5の他の底部の他の領域5bに対して、上方に突出している。
【0027】
上記基準線Lは、中央のハブ穴形成予定部の中心とボルト穴形成予定部の中心を通る。上記対をなす副凸部5aは、上記基準線Lの両側の近傍に位置するとともに、互いに主凸部5の周方向に離れている。換言すれば、対をなす副凸部5a間の真中を上記基準線Lが通っている。
【0028】
上記円盤部4、主凸部5、副凸部5a,ハット部12の内周部は、主に下型の当たりにより成形され,ハット部12の頂部およびその近傍は上型と下型の当たりにより成形される。
上述した図2(B)〜図2(D)の工程が、本発明の第1の成形工程となる。
【0029】
次に、図2(E)に示すように、上型を上記円盤部4に当てて、主にこの円盤部4と主凸部5の内周壁を潰すようにプレスすることにより、円盤形状のハブ取付部11を得る。この際、ハット部12は下型の型面で拘束されているので、主凸部5の底部とハット部12の内周側裾部との境およびその近傍部(上記アール部15)に大きな圧縮荷重が付与され、増肉される。この増肉領域を図2おいて符号Aで示す。
【0030】
上述した図2(E)のプレス成形工程において、上記副凸部5aも上型により潰される。この際、副凸部5aには、ワーク1における副凸部5aの周囲部の抵抗によりプレス方向と直交する方向の圧縮荷重が付与され、その結果、アール部15には、副凸部5aに対応した局所増肉部15a(図1にのみ示す)が得られる。
【0031】
上記図2(E)の工程では、上記ボルト穴形成予定部にナット座11xが成形されるとともに、リブ部11cが成形される。
上記図2(E)の工程が本発明の第2の成形工程となる。
【0032】
次に、図2(F)に示すように、残された鍔部3をプレス成形することにより内周部と外周部に分けると共に、内周部をプレス成形することにより意匠部13を得る。
次に、図2(G)に示すように、鍔部3の外周部を成形してリム取付部14を得る。
【0033】
最後に、穴明け工程を実行し、ハブ穴11aを形成するとともに,ボルト穴11b,飾り穴13a(図1にのみ示す)を形成する。
【0034】
図1に示すように、上記ボルト穴11bは、上記基準線L上に位置している。上記局所増肉部15aは、上記ボルト穴11bの近傍で基準線Lの両側に位置しており、ボルト穴11bより径方向外側に偏倚している。
【0035】
上記のように、他の領域よりも高い疲労強度を要求されているアール部15を増肉し、他の領域に比べて厚くすることができる。また、ボルト穴11bの両側近傍で径方向外側に位置する箇所は、亀裂が集中し、最も高い疲労強度を要求される箇所であるが、この箇所が局所増肉部15bとなっているので、ワーク1を薄くしてもホイールディスク10の強度を確保でき、軽量化を図ることができる。
なお、図2においては肉厚を誇張して記載しているが、肉厚の変化は示していない。
【0036】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。例えば、成形過程で、最終形状の各部位に対応する名称および番号を付して説明したが、これら部位は、最終形状と必ずしも同形状ではない。
上記実施例では、ボルト穴は4穴であるが、5穴、6穴などにも適用できる。
上記実施例では、平板形状のワーク1は正方形のスチール板材の四隅を円形にカットした形状であるが、正方形の各辺を円弧で切り欠いた形状、四隅をカットしない形状などのホイールディスクにも適用できる。
また、上記実施例は、ホイールディスクをリムのドロップ部の内周に嵌合しているが、リムのビードシート部の内周に嵌合するホイールディスクにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】従来および本発明に係わる2ピース車両用ホイールを示すもので、(A)は縦断面図、(B)は背面図である。
【図2】本発明の車両用ホイールディスクの製造方法の一実施形態において、(A)はワークを示し,(B)〜(G)は順に実行される成形工程で得られるワークの断面形状を示す。
【図3】(A)は図2(D)の工程で得られるワークの要部平面図であり、(B)は図3(A)におけるB−B線に沿う断面図、(C)は図3(A)におけるC−C線に沿う断面図、(D)は図3(A)におけるD−D線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【0038】
1 ワーク
4 円盤部(中央部)
5 主凸部
5a 副凸部
10 ホイールディスク
11 ハブ取付部
11a ハブ穴
11b ボルト穴
12 ハット部
13 意匠部
14 リム取付部
15 アール部(円環状部位)
15a 局所増肉部
L 基準線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
平板状のワークを成形することにより、中央部と、この中央部の外周に連なり中央部から下方に突出する円環状の主凸部と、この主凸部の外周に連なり上方に突出する円環状のハット部を得るとともに、上記主凸部の底部において周方向に離間して複数対形成され上方に突出する副凸部を得る第1の成形工程と、
上記中央部および主凸部の内周壁を潰すことにより、円盤形状のハブ取付部を得るとともに、上記ハブ取付部と上記ハット部の境およびその近傍に位置する円環状部位を増肉し、かつ上記副凸部を潰すことにより、この円環状部位において周方向に離れた複数対の局所増肉部を得る第2の成形工程と、
上記ハブ取付部において、その中央にハブ穴を形成するとともに、その周囲に、ハブ穴の中心を通り上記対をなす局所増肉部の間を通る基準線上に、ボルト穴を形成する穴明け工程と、
を備えたことを特徴とする車両用ホイールディスクの製造方法。
【請求項2】
ハブ取付部と、このハブ取付部の外周に連なりハブ取付部から突出する円環状のハット部とを備え、このハブ取付部には、その中央部にハブ穴が形成され、このハブ穴の周囲に複数のボルト穴が形成された車両用ホイールディスクにおいて、
上記ハブ取付部と上記ハット部の境およびその近傍に位置する円環状部位において、上記ハブ穴の中心と各ボルト穴の中心とを結ぶ基準線の両側の近傍に、局所増肉部を形成してなることを特徴とする車両用ホイールディスク。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−229679(P2008−229679A)
【公開日】平成20年10月2日(2008.10.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−74032(P2007−74032)
【出願日】平成19年3月22日(2007.3.22)
【出願人】(000110251)トピー工業株式会社 (255)