JP2009113799A - スポーク状ホイールディスクの製造方法及びスポーク状ホイール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ほぼ円形の板状ブランク100にスポーク部の補強部11の基となる***部110を、ボルト孔10eより外周側に同心円上に複数個形成する予成形工程と、***部に複数の飾り穴素孔200を開口し、隣接する飾り穴素孔同士の間にスポーク部素形部100bを形成する開口工程と、飾り穴素孔が開口された板状ブランクの外周部をホイール軸方向とほぼ平行となるよう垂直に折り曲げてディスクフランジ10cを形成し、得られた飾り穴の外縁でディスクフランジの上端縁を構成させるディスクフランジ成形工程と、スポーク部素形部に補強部を設けてスポーク部10bを形成するスポーク部成形工程とを有する。
【選択図】図1
Description
このうち、特許文献1には、スポークを一体形成し全周にリング部を有する打ち抜きディスクをリムに溶接し、上記リング部をリムのショルダ部に溶接する際、リムの空気軸(バルブ穴)と干渉しないようリング部に切り欠きを設けることが記載されている。
又、特許文献2には、ディスクの飾り穴の周縁をしごいて立壁を設けて強度を確保することで飾り穴の間のスポーク幅を細くし、かつ周方向に形成したディスクフランジをリムと溶接することが記載されている。
特許文献3には、一体の金属シートからディスク部を形成し、ディスク部が複数のスポーク装置と各スポーク装置の外端を連結するリング状のディスクエッジを備えたことが記載されている。そして、この文献には、スポーク装置は2本のスポークバー(補強リブ)から形成され、ディスクエッジをリムウェル(ドロップ部)の内周に接合することが記載されている。
一方、特許文献5には、予め飾り穴を開口したディスク用ブランク材を曲げてフランジ部を加工することが記載されているが、この技術は飾り穴(熱放射孔)が比較的小さくてディスク外縁付近まで達しておらず(特許文献5の図2)、アルミホイールのようにスポーク部の間が大きく開口する意匠が得られない。
そして、飾り穴がディスク外周縁付近まで達するよう、予め飾り穴を開口したブランク材を飾り穴部分で曲面加工すると、絞り加工により周方向の材料余りが生じ、さらに飾り穴部分の外周で材料の幅が他より狭く強度が低いため、この部分が曲げ加工時に変形してしまい、ディスクフランジ部端縁がうねるようになることがある。この場合、飾り穴の変形による見栄えの低下、嵌合強度不足、組立て精度低下などの不良の発生や、ディスクの歩留まりが低下したり、飾り穴部分でリング部を溶接すると溶接不良が生じるという不具合がある。
従って本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、スポーク部と大きな飾り穴を一体形成したホイールディスクを製造する際に、生産性や品質を向上させ、リム部との溶接不良を低減したスポーク状ホイールディスク及びスポーク状ホイールの製造方法の提供を目的とする。
前記飾り穴素孔が開口された前記板状ブランクの外周部をホイール軸方向とほぼ平行となるよう垂直に折り曲げてディスクフランジを形成し、得られた飾り穴の外縁で前記ディスクフランジの上端縁を構成させるディスクフランジ成形工程と、
前記スポーク部素形部に前記補強部を設けて前記スポーク部を形成するスポーク部成形工程とを有する。
まず、ほぼ円形に打ち抜いたスチール板状ブランク100に、ディスクの中心となるハブ穴10dと、ハブ穴10dより外周側でハブにホイールを取付けるための複数のボルト孔10eを同心円上に開口し、さらに、スポーク部の補強部11の基となる複数の***部110を、ボルト孔10eより外周側に同心円上に形成する(図1(a))。***部110は、スポークの数に対応した個数(図1はスポークが5個の場合を示しており、以下、スポークが5個の場合について説明する。)だけ近接して形成され、隣接する***部110、110の間には、***部110に相対して径方向に延びる谷部113が形成される。なお、***部110は、後述するスポーク部の中央部13に対して補強部11が立ち上がる方向に凸になるように形成される。
外周縁100eと飾り穴素孔200は、孔抜きパンチによって形成することができる。
なお、スポーク部素形部100bの先端部とは、スポーク部素形部100bの幅方向端部の2つの延長線が、ブランクの外周縁と接する部分の間の領域として規定される。
なお、基準円C1、C2はいずれも板状ブランク100の中心と同心の円である。
このように、ディスクフランジの折り曲げ位置を飾り穴素孔の近傍(又は飾り穴素孔の一部を含む)位置とすることで、得られた飾り穴20の外縁がディスク素形10xの外縁まで達し、飾り穴が大きくなるので意匠性が高まる。なお、ディスクフランジ10c形成後の板状ブランクを便宜上、ディスク素形と称する。ディスク素形は最終的に得られるディスクとほぼ同一形状であるが、スポーク部の補強部やその他の最終加工が行われていない。又、飾り穴20xは最終的に得られる飾り穴20と若干大きさが異なるので、符号を変えている。
また、リム及びディスクの径方向については、「内周」又は「外周」と表記する。
従って、外周縁部分100eaの周方向の材料余りや変形伸びを打ち消すよう、予め外周縁部分100eaを板状ブランク100の内側(第1基準円C1より径方向内側)に位置させることで、ディスクフランジ10c形成後にディスクフランジ下端10c(in)(ディスクフランジが最も延びた先端)がどの部分でも軸方向にほぼ同じ高さとなる。
同様に、フランジ成形時に強度が低い飾り穴素孔の外縁200eの余分な変形を打ち消すように外縁200eの形状を規定すれば、飾り穴素孔の外縁200eが曲げ加工で変形してうねることがなくなる。
周方向の材料余りや変形伸びを打ち消すような外周縁部分100ea及び/又は飾り穴素孔の外縁200eの形状は、例えばFEM解析等のシミュレーションや予備的な実験によって決めることができる。
ここで、図2に示す第1補強部11aおよび第2補強部11bからそれぞれなる補強部11、11をスポーク部10bの幅方向端部に形成し、第2補強部11bがディスク10の外側(図1の紙面上側)に向かって立ち上がる(***する)ようにする。又、ディスクのハブ取付け部10a(ボルト孔10eを囲む領域)の外周縁に、スポーク部10bの第2補強部11bに連続する立ち上がり部14及び立ち上がり部14につながる接続部15を形成し、これらの一体化したリブが飾り穴20の2辺とその頂点を囲むようにする。なお、接続部15はハブ取付け部10aとほぼ平行に延び、隣接するスポーク部の第1補強部11aの間を接続する。
又、折曲げによって形成された曲面接続部Rは始端から外周側へ向かって幅が広がってディスクフランジ部10cに接続される。ディスクフランジ10cはホイールの軸方向に沿って延び、当該軸方向において、後述するリムとの嵌合溶接面を形成すると共に、各スポーク部10bを連結して強度を確保する機能を有する。
又、本発明において、板状ブランクの外周縁のうち飾り穴素孔に対向する部分100eaを、第1基準円より径方向内側に凹ませたブランクを用いてディスクフランジ成形工程を行った場合、ディスクフランジの下端10c(in)がうねることがなくなる。又、飾り穴素孔の外縁のうち中央部を含む部分を、第2基準円より径方向内側に凹ませたブランクを用いてディスクフランジ成形工程を行った場合、飾り穴素孔の外縁200eが曲げ加工で変形してうねることがなくなる。さらに、板状ブランクの外周縁と飾り穴素孔の外縁をいずれも上記した形状に規定すれば、ディスクフランジの下端10c(in)と上端10c(out)がそれぞれ軸方向にほぼ同じ高さとなり、ディスクフランジ10c自体の幅も均一となる。
リム2は、例えば所定形状の圧延形鋼を円筒形に丸めて製造することができ、又は、鋼板を丸めて円筒形にした後、ロール成形等によって所定の断面形状としてもよいが、これらの方法に限られない。
又、溶接方法は特に制限されず、例えば、レーザー溶接、プラズマ溶接、CO2−アーク溶接、MAG溶接、サブマージアーク溶接、及びTIG溶接等を用いることができる。但し、溶接部分がホイール外面になる場合は、溶接ビード表面がきれいなレーザー溶接、プラズマ溶接、又はTIG溶接を用いることが外観上好ましい。特に、コスト、溶接強度信頼性、外観の点からは、ホットワイヤーTIG溶接又はサブマージアーク溶接が好ましい。
さらに、ディスクフランジ10cは、リムのドロップ部2cと平行となるようホイールの軸方向に延びていればよいが、ディスクフランジ10cをリム2にきつく嵌合させるため、ディスクフランジ10cの先端がやや拡径となるようにしてもよい。
一方、嵌合部の外側を溶接した場合、嵌合部を広げる応力は嵌合部の外側の溶接部に直接負荷されるだけであり、溶接部に掛かる応力は内側を溶接した場合に比べて低くなる。
この変形例の場合も、予成形工程における***部110は、後述するスポーク部の中央部に対して補強部が立ち上がる方向に凸になるように形成される。但し、この変形例におけるスポーク部10b2は、図4に示すスポーク部10bと表裏を引っくり返したような位置関係にあるので、***部110はホイール内側に凸となる。
又、図6に示すように、ディスクフランジ10cが、対応するリム2の嵌合部分と平行な嵌合ディスクフランジ部10cpと、スポークの補強部11および飾り穴20と接続する接続ディスクフランジ部10ctとからなっていてもよい。この場合、接続ディスクフランジ部10ctの先端がスポークの補強部11および飾り穴20に向けて拡径しており、接続ディスクフランジ部10ctの先端にスポークの補強部11および飾り穴20が接続されている。
図7に示すように、ディスクフランジ10cが、対応するリム2の嵌合部分と平行な嵌合ディスクフランジ部10cpと、スポークの補強部11および飾り穴20と接続する接続ディスクフランジ部10ct2とからなっていてもよい。この場合、接続ディスクフランジ部10ct2の先端がスポークの補強部11および飾り穴20に向けて縮径しており、接続ディスクフランジ部10ctの先端にスポークの補強部11および飾り穴20が接続されている。
図6、図7のディスクフランジ10cの製造は、いずれも図1(c)の工程または図1(d)の工程の中で行っても良いし、図1(c)の工程の直後または図1(d)の工程の直後に行っても良い。
又、スポーク部や飾り穴の形状は限定されず、これらの個数も複数であれば制限はない。又、スポーク部の補強部の形状や個数も限定されない。さらに、スポーク部に軽量化のための穴が開口していてもよい。
10a ハブ取付け部
10b、10b2 スポーク部
10c ディスクフランジ
11、11y 補強部
11a、11a2 第1補強部
11b、11b2 第2補強部
13、13y スポーク部の幅方向中央部
14 立上がり部
15 接合部
20 飾り穴
100 板状ブランク
100b スポーク部素形部
100e 板状ブランクの外周縁
100ea 飾り穴素孔に対向する外周縁部分
110 ***部
200 飾り穴素孔
200e 飾り穴素孔の外縁のうち中央部を含む部分
C1 第1基準円
C2 第2基準円
Claims (4)
- ほぼ円形の板状ブランクにスポーク部の補強部の基となる***部を、ボルト孔より外周側に同心円上に複数個形成する予成形工程と、前記***部に複数の飾り穴素孔を開口し、隣接する前記飾り穴素孔同士との間にスポーク部素形部を形成する開口工程と、
前記飾り穴素孔が開口された前記板状ブランクの外周部をホイール軸方向とほぼ平行となるよう垂直に折り曲げてディスクフランジを形成し、得られた飾り穴の外縁で前記ディスクフランジの上端縁を構成させるディスクフランジ成形工程と、
前記スポーク部素形部に前記補強部を設けて前記スポーク部を形成するスポーク部成形工程と
を有するスポーク状ホイールディスクの製造方法。 - 前記板状ブランクの外周縁のうち前記飾り穴素孔に対向する部分を、前記板状ブランクの外周縁のうち前記スポーク部素形部の先端部に対向する部分を通る第1基準円より径方向内側に実質的に凹ませて前記ディスクフランジ成形工程を行う請求項1に記載のスポーク状ホイールディスクの製造方法。
- 前記飾り穴素孔の外縁のうち中央部を含む部分を、前記飾り穴素孔の外縁のうち最も外側に位置する部分を通る第2基準円より径方向内側に実質的に凹ませて前記ディスクフランジ成形工程を行う請求項1または2に記載のスポーク状ホイールディスクの製造方法。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載のスポーク状ホイールディスクの製造方法によって製造されたスポーク状ホイールディスクのディスクフランジの外周面を、リムの内周面に嵌合溶接してなるスポーク状ホイール。
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