JP2008509005A

JP2008509005A - 冷間成形によるリムベッドの製造方法および装置

Info

Publication number: JP2008509005A
Application number: JP2007524759A
Authority: JP
Inventors: クハリトタヒ，
Original assignee: フォンテイネフロトネスベー．フェー．
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2008-03-27
Also published as: CN101966547A; RU2392081C2; DE202005021881U1; CN101043958A; NL1026796C2; US20090126443A1; EP1778424A1; RU2007108556A; WO2006014110A1

Abstract

長手軸に沿って壁厚が変化する、実質的に回転対称なリムベッドを冷間成形によって製造する方法であって、実質的に均一な壁厚を有する実質的に円筒状の金属ベッドの側壁を、プレス加工により径方向外側にフレア状に広げ、フレア状の側壁の壁厚を、軸方向への延伸、および側面の輪郭形成を行うフロースピニング加工により、長手軸に沿って変更する。本発明は、さらに、冷間成形によりリムベッドを製造する装置に関する。

Description

本発明は、長手軸に沿って肉厚が変化する、実質的に回転対称なリムベッドを冷間成形によって製造する方法に関する。

そのような方法は、ＷＯ２００４／０３５２４３に開示されており、タイヤのリム用の、いわゆる重量最適化されたリムベッドを製造するために利用される。

例えば、乗用車、トラック、またはトレーラ用のリムに利用されるような重量最適化されたリムベッドは、その肉厚が長手軸に沿って変化する。リムベッドの肉厚は、長手軸の異なる位置において局所的な荷重を吸収するのに十分な厚さを選択できるようになっている。したがって、例えば、リムベッドの軸方向の長さの中心付近は、リムベッドをリムディスクと溶接するために、比較的厚くなるように選択される。中心付近に隣接する部分は、例えばリムベッドの肉厚がかなり小さくなるように選択することができ、リムの端面付近の肉厚は、一般的に、大きくなるように選択される。

公知の方法では、円筒状の鉄鋼ベッドを、まず、フロースピニング加工（flow-spinning）によって外側から中心へと内側に押し付ける。この場合、ベッドの外側部分の肉厚は小さくなっていき、余剰分の材料は長手軸方向の中心へと移動され、ベッドのプレ輪郭形成が行われる。そして、第２のフロースピニング加工において、ベッドを中心から軸方向外側、すなわち、リムベッドの肉厚を小さくする必要のある両方の端面へと、２回の動作に分けて延伸させる。

外形をロール成形した後にフロースピニング加工を行うような製造方法と比較した場合、ＤＥ２６４７４６４に記載されているように、ベッド材料の過剰な変形を防止でき、リムベッドの端面の仕上げ加工を行わなくてすむ。
ＷＯ０２／０５３３０７に記載されたような、フロースピニング加工中にベッドを円筒状の成形型に倣うよう加工する方法に対し、ＷＯ２００４／０３５２４３に記載の方法は、プレ輪郭形成がすでに行われているという利点がある。

しかしながら、ＷＯ２００４／０３５２４３による方法には、依然として比較的高価であるとともに、時間がかかるという難点がある。

したがって、本発明の目的は、冒頭で述べたような方法において、利点を維持しながら欠点を防ぐことにある。

このため、本発明は、長手軸に沿って壁厚が変化する、実質的に回転対称なリムベッドを冷間成形によって製造する方法を提供する。実質的に均一な壁厚を有する実質的に円筒状の金属ベッドの側壁は、プレス加工により径方向外側にフレア状に広げられる。フレア状の側壁の壁厚は、軸方向への延伸、および側面の輪郭形成を行うフロースピニング加工により、長手軸に沿って変化する。

端面が径方向外側に広がった円筒状の金属ベッドを利用することにより、プレ輪郭形成、もしくは最終的な輪郭形成さえも、一度のフロースピニング加工により行うことができ、端面の仕上げ加工も必要がない。

ここで、ベッドの材料は供給方向に自由に移動できることが好ましい。より具体的には、フロースピニング加工中に、ベッドのフレア状の側壁は自由位置から成形型にプレス可能とされる。このような改良されたフロースピニング加工では、変形されるべき材料が成形型と離れ、供給方向におけるストッパで係止されることがない。これにより、好ましい力の相互作用を得ることができる。より具体的には、円筒状のベッドをリムベッドに形成する際に、取り外し作業を省略することができる。

有効な方法として、フロースピニング加工の際の第１フロースピニングステップにおいて、ベッドは長手軸方向の長さの中心領域付近において成形型に押し付けられる。その結果、ベッドをよく位置決めすることができ、さらなるフロースピニング加工において、高精度な寸法および形状を実現することができるように。

有効な方法として、フロースピニング加工の際の第２の加工ステップにおいて、ベッドは軸方向に延伸され、径方向に薄くされる。さらに、長手軸方向の中心領域から外側両方向への動作により、成形型に径方向に押し付けられながら輪郭が形成される。

ここで、フロースピニング加工は、ベッドの長手軸方向の中心領域から両側面に向かって軸方向外側へと移動する基本的な動作により実行される。このとき、輪郭形成される余剰材料が、成形型に対して押し付けられる。

必要であれば、プレ輪郭形成、およびフロースピニング加工を行ったベッドを、ロール成形によりリムベッドに加工することもできる。

ベッドの径方向の拡大加工は、フロースピニング加工、もしくはフロースピニング加工後の輪郭形成ステップ後に行われることが望ましい。

本発明は、さらに、長手軸に沿って壁厚が変化する、実質的に回転対称なリムベッドを冷間成形によって製造する装置に関する。実質的に均一な壁厚を有する実質的に円筒状の金属ベッドには、プレス加工により径方向外側にフレア状に広げられた側面が設けられよう、また、フレア状の側面の壁厚は、軸方向への延伸、および側面の輪郭形成を行うフロースピニング加工により、長手軸に沿って変化するよう構成される。この装置は、好ましくは、フレア状のベッドに対して径方向の押し付けを行い、輪郭形成および軸方向の延伸を行うフロースピニング加工部と、円筒状のベッドの端面を径方向外側に広げるプレス加工部とを備え、フロースピニング加工部は、プレス加工部の下流側に接続される。

これより図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明によるリムベッドの製造ラインの流れを示す図である。図２Ａは、長手軸に沿って実質的に均一な肉厚を有するフレア状の円筒状ベッドの長手軸方向の概略断面図を示し、図２Ｂは、図２Ａを基にしてフロースピニング加工によりプレ輪郭形成されたベッドの長手軸方向の概略断面図であり、ベッドの肉厚が長手軸ｌに沿って変化していることが明示されている。図３は、円筒状のベッドの側壁を径方向外側に広げるプレス加工部の長手軸方向の概略断面図である。図４Ａ，４Ｂは、フレア状の端面を持つベッドを固定し、延伸し、さらに輪郭形成を行うフロースピニング加工部の長手軸方向の概略断面図をそれぞれ示す。図５Ａは、連続する３つのロール成形機の概略側面図であり、図５Ｂは、プレ輪郭形成されたベッドの輪郭形成を行うロール成形機の長手軸方向の概略断面図である。図６は、径方向拡大部の概略側面図を示す。

なお、図面は本発明の好ましい実施の形態を概略的に表すのみであり、なんら実施の形態に限定されるものではない。各図面において、同一もしくは同等の部材には同一の参照符号を付している。

図１は、本発明によるリムベッドの製造ラインＰの流れを示す図である。製造ラインの準備部１では、第１ステップ１．１で金属の帯板を所定の長さにカットし、第２のステップ群１．２で円筒状のベッドに形成する。ここで、帯板は、連続的に、丸く巻かれ（１．２．１）、端面同士が溶接され（１．２．２）、その後、溶接部の仕上げが行われる（１．２．３）。

製造ラインの第２部では、準備部１において形成された均一な肉厚を有する円筒状のリムベッドを、輪郭形成ライン（２．１）において所定の外形を有するリムベッドに形成し、その後、リークチェックを行い、バルブ穴を設ける（２．２）。輪郭形成は、材料の冷間成形によって行われ、材料を溶かしたり除去したりすることがない。第１の加工部２．１．１では、成形型を利用した軸方向内側へのプレス動作により、ベッドの側壁を径方向外側に広げ、図３に示すような基本形状とする。その後、後述するように、第２の加工部２．１．２において、フロースピニング加工と同時のプレ輪郭形成により、フレア状ベッドの壁厚を長手軸に沿って変化させる。

その後、第３の加工部２．１．３において、プレ輪郭形成されたベッドは、ロール成形によりリムベッドに成形される。輪郭形成されたベッドは、第４の加工部２．１．４において、所望の寸法まで径方向に拡大される。

リークチェックとバルブ穴の設置後、リムベッドはディスクとの組み立て準備が完了し、製造ラインの組み立て部３においてリムに組み立てられる。リムの種類によって予め決められた長手軸方向の位置で、ディスクはリムベッドに接続される。

図２Ａに、長手軸に沿って直径が一定のフレア状の円筒ベッド１０の縦断面図を示す。

図２Ｂに、プレ輪郭形成されたベッド２０を示す。長手軸の長さ方向においてベッドの肉厚ｔが変化しているのが明らかである。

図４Ａに、フロースピニング加工部２．１．２を概略的に示す。

フロースピニング加工部には、２つの成形型１１Ａ，１１Ｂが回転可能に配置されており、これらは、フレア状ベッド１０の長手軸ｌに沿って軸方向に移動可能である。図示のように、成形型１１は、それぞれフレア状ベッド１０の端面１２Ａ，１２Ｂから、ベッドの長手軸ｌの長さ方向中心領域Ｍに向かって配置されている。成形型１１Ａ、１１Ｂをベッド内に入れ込む際に、ベッドの端面１２Ａ，１２Ｂは、摺動係止部１４で係止される。

フロースピニング加工部は、ベッド１０の長手軸に対して径方向に移動可能で、さらにベッド１０の長手軸に沿って移動可能な１つ以上のローラ１３をさらに備えている。ローラ１３は、さらにフレア状ベッド１０に対して回転可能に配置されている。ここで、ローラ１３、および／又はフレア状ベッド１０は、製造中、固定体に対して回転可能となっている。

図４Ａは、第１の加工ステップの第１フロースピニングステップにおいて、フレア状ベッド１０が長手軸方向の長さｌの中心領域Ｍ付近において成形型１１Ａ，１１Ｂに押し付けられる様子を示している。中心領域Ｍの厚さｔは実質的に等しいままである。

次に、図４Ｂに示すように、ローラ１３Ａ、１３Ｂにより、ベッド１０の材料は、径方向へ押し付けられながら長手軸ｌに沿って外側両方向へ連続的に移動する。これにより、ベッド１０は軸方向に延伸し、ベッドの肉厚が部分的に減少する。

同時に、フレア状のベッド１０の側面の材料は、自由位置からローラ１３Ａ，１３Ｂによって成形型に押し付けられる。これにより、ベッド１０の側壁は、図２Ｂに示すようなベッド２０にプレ輪郭形成される。なお、概略図においては、肉厚ｔは長手軸ｌに沿ってわずかに変化している。実際には、肉厚の変化が図示よりも大きいあるいは小さい場合もあることは明らかである。また、図示よりも多く、もしくは少ない箇所において異なる厚さとすることも可能である。

加工処理の間、ベッド材料は長手軸の中心から端面方向に移動していく。第２の加工ステップ中、要求に応じて、ベッドの端面１２Ａ，１２Ｂを摺動係止部１４で支持することもできる。ただし、図４Ｂでは、端面１２Ａ，１２Ｂは摺動係止部によって支持されていない。

加工後、係止部１４は再び端面１２Ａ，１２Ｂと接触し、その後、成形型１１Ａ，１１Ｂが軸方向に退避させられる。係止部１４を軸方向に退避した後、プレ輪郭形成したベッド２０を取り外すことができる。

図４Ｂに示す第２の加工ステップでは、中心から両端方向へフロースピニング加工が連続して行われる。フロースピニング加工を中心から両端方向へ同時に行うことももちろん可能である。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、これらの変形例も特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内に属すると理解される。

Claims

長手軸に沿って壁厚が変化する、実質的に回転対称なリムベッドを冷間成形によって製造する方法であって、
実質的に均一な壁厚を有する実質的に円筒状の金属ベッドの側壁を、プレス加工により径方向外側にフレア状に広げ、
前記フレア状の側壁の前記壁厚を、軸方向への延伸、および側面の輪郭形成を行うフロースピニング加工により、前記長手軸に沿って変更することを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、
前記フロースピニング加工中に、前記ベッドの前記フレア状の側壁は自由位置から成形型に押し付けられることを特徴とする方法。
請求項１または請求項２に記載の方法において、
前記フロースピニング加工における第１フロースピニングステップにおいて、前記ベッドは前記長手軸方向の中心領域付近で成形型に押し付けられることを特徴とする方法。
請求項３に記載の方法において、
前記フロースピニング加工における第２の加工ステップにおいて、前記ベッドは軸方向に延伸されて径方向に薄くされ、前記長手軸方向の前記中心領域から外側両方向への動作により、成形型に径方向に押し付けられながら輪郭が形成されることを特徴とする方法。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法において、
前記プレ輪郭形成、およびフロースピニング加工を行ったベッドを、ロール成形によりリムベッドに加工することを特徴とする方法。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法において、
前記ベッドは、フロースピニング加工、および任意のロール成形後に、径方向に拡大加工されることを特徴とする方法。
長手軸に沿って壁厚が変化する、実質的に回転対称なリムベッドを冷間成形によって製造する装置であって、
実質的に均一な壁厚を有する実質的に円筒状の金属ベッドには、プレス加工により径方向外側にフレア状に広げられた側面が設けられるよう、
前記フレア状の側面の前記壁厚は、軸方向への延伸、および側面の輪郭形成を行うフロースピニング加工により、前記長手軸に沿って変更するよう構成したことを特徴とする装置。
請求項７に記載の装置において、
前記フロースピニング加工中に、前記ベッドの前記フレア状の側壁は自由位置から成形型に押し付けられることを特徴とする装置。
請求項８に記載の装置において、
前記円筒状のベッドの前記側面を径方向外側に広げるプレス加工部を備えることを特徴とする装置。
請求項８または請求項９に記載の装置において、
前記フレア状のベッドに対して輪郭形成および軸方向の延伸を行うフロースピニング加工部を備えることを特徴とする装置。
請求項１０に記載の装置において、
前記フロースピニング加工部は、前記プレス加工部の下流側に接続されることを特徴とする装置。
請求項１０または請求項１１に記載の装置において、
前記フロースピニング加工部は、前記プレ輪郭形成、およびフロースピニング加工を行ったベッドを、ロール成形によりリムベッドに加工するロール成形部の上流側に配置されることを特徴とする装置。