JP6299365B2 - 自動車ホイール用ディスクおよびその製造方法 - Google Patents
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前記ハット部の裏面の表面粗さが算術平均粗さRaで0.7μm以上である自動車ホイール用ディスクである。
被加工材として2枚の熱延鋼板を準備し、いずれか一方の前記鋼板の縁部に貫通穴を形成する準備工程と、
前記鋼板を積み重ね、互いの周縁を全周にわたり溶接接合する溶接工程と、
前記鋼板を膨らませて前記ディスクに成形するバルジ加工工程と、を含む自動車ホイール用ディスクの製造方法である。
前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部および前記ハット部の表面形状が彫り込まれた彫刻部を有し、互いに対向配置された一対からなる内側成形用金型と、
この内側成形用金型の外周に隣接して互いに対向配置された一対からなり、前記外側湾曲部および前記フランジ部の表面形状が彫り込まれた彫刻部を有する外側成形用金型と、
この外側成形用金型の外周に隣接して互いに対向配置された一対からなり、前記鋼板の周縁部を摺動可能に挟持する被加工材保持用金型と、を用いる工程であって、
前記内側成形用金型および前記外側成形用金型を所定位置から退避させた状態で、前記被加工材保持用金型によって前記鋼板の周縁部を挟持する第1工程と、
この第1工程に続いて、前記鋼板の前記貫通穴から前記鋼板同士の間に液体を導入して液圧を付与し、前記鋼板を膨らませる第2工程と、
この第2工程に続いて、前記外側成形用金型を所定位置に進出させる第3工程と、
この第3工程に続いて、前記内側成形用金型を所定位置に進出させる第4工程と、
この第4工程に続いて、前記液圧を高め、前記鋼板を前記内側成形用金型の前記彫刻部および前記外側成形用金型の前記彫刻部に沿うまで膨らませる第5工程と、を含む。
前記バルジ加工工程の前記第2工程では、前記鋼板の膨らみ部分の径方向断面での総延長が、前記ディスクの前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部、前記ハット部、前記外側湾曲部および前記フランジ部の径方向断面での総延長の90〜110%になるように、前記鋼板を膨らませることが好ましい。
被加工材として1枚の熱延鋼板を準備する準備工程と、
前記鋼板における前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する領域を***させる絞り加工を施す予備加工工程と、
前記鋼板を膨らませて前記ディスクに成形するバルジ加工工程と、を含む自動車ホイール用ディスクの製造方法である。
互いに対向配置された一対からなり、前記鋼板における前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部および前記ハット部に対応する領域を摺動不可能に挟持する被加工材保持用第1金型と、
この被加工材保持用第1金型の外周から前記鋼板における前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する領域を空けて互いに対向配置された一対からなり、前記鋼板の周縁部を摺動可能に挟持する被加工材保持用第2金型と、
前記鋼板における前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する領域に配置された環状のパンチと、を用いる工程であって、
前記被加工材保持用第1金型および前記被加工材保持用第2金型によって前記鋼板を挟持する第1予備加工工程と、
この第1予備加工工程に続いて、前記パンチを前記鋼板に押し込み、前記鋼板における前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する領域を***させる第2予備加工工程と、を含む。
前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部および前記ハット部の表面形状が彫り込まれた彫刻部を有する内側成形用金型と、
この内側成形用金型の外周に隣接して配置され、前記外側湾曲部および前記フランジ部の表面形状が彫り込まれた彫刻部を有する外側成形用金型と、
この外側成形用金型の外周に隣接して配置された押さえ型、並びにこの押さえ型、前記内側成形用金型および前記外側成形用金型に対向して配置され、前記鋼板の***した面とは反対の面に宛がわれる台座型からなり、前記鋼板の周縁部を摺動不可能に挟持する被加工材保持用金型と、を用いる工程であって、
前記内側成形用金型および前記外側成形用金型を所定位置から退避させた状態で、前記被加工材保持用金型によって前記鋼板の周縁部を挟持する第1工程と、
この第1工程に続いて、前記鋼板と前記台座型との間に液体を導入して液圧を付与し、前記鋼板を膨らませる第2工程と、
この第2工程に続いて、前記外側成形用金型を所定位置に進出させる第3工程と、
この第3工程に続いて、前記内側成形用金型を所定位置に進出させる第4工程と、
この第4工程に続いて、前記液圧を高め、前記鋼板を前記内側成形用金型の前記彫刻部および前記外側成形用金型の前記彫刻部に沿うまで膨らませる第5工程と、を含む。
前記予備加工工程の前記第2予備加工工程では、前記鋼板における前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部および前記ハット部に対応する領域の部分、並びに***部分の径方向断面での総延長が、前記ディスクの前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部、前記ハット部、前記外側湾曲部および前記フランジ部の径方向断面での総延長の90〜110%になるように、前記鋼板を***させることが好ましい。
前記内側成形用金型が、中心側に配置される第1内側成形用金型と、前記第1内側成形用金型の外周に隣接して配置される第2内側成形用金型とを含み、
前記第1内側成形用金型の外側面、および前記第2内側成形用金型の内側面が、前記ディスクの前記ハブ取付け外周部に対応する部分に位置しており、
前記第4工程が、前記第1および第2内側成形用金型の前記ディスクの最終形状に対応する状態に対して、前記第1内側成形用金型を、前記第2内側成形用金型より、所定長さだけ下方に突出させた状態で、前記第2内側成形用金型を所定位置に進出させる工程を含み、
当該製造方法が、前記第5工程に続いて、前記第1内側成形用金型を前記第2内側成形用金型に対して、前記所定長さだけ後退させる第6工程をさらに含むことが好ましい。
前記バルジ加工工程により、前記ハット部における前記鋼板の板厚に対するバルジ加工前後の板厚変化量の比率を平均で3.5%以上にすることが好ましい。
本発明のホイールディスクは、前記図1に示すホイールディスク1と同様に、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部2、内側湾曲部3、ハット部4、外側湾曲部5およびフランジ部6を有する。特に、本発明のホイールディスク1は、熱延鋼板を素材とし、この熱延鋼板を塑性加工して成形されるものであり、ハット部4の裏面の表面粗さが算術平均粗さRaで0.7μm以上である。すなわち、ハット部4の裏面は、その表面粗さが素材鋼板(熱延鋼板)の表面粗さと同等に維持されており、平滑化されていない。このため、本発明のホイールディスク1は、ハット部4での疲労特性の向上が可能である。
<第1実施形態>
図8は、本発明の第1実施形態である自動車ホイール用ディスクの製造方法を説明するための製造工程を模式的に示す断面図である。本第1実施形態の製造方法は、図8(a)に示すように、被加工材(素材)として2枚の熱延鋼板7を準備する準備工程と、両鋼板7を互いに溶接接合する溶接工程とを含む。さらに、図8(b)〜(f)に示すように、両鋼板7を同時に膨らませて各々をホイールディスク1に成形するバルジ加工工程を含む。
T=(t1−t0)/t0×100 ・・・(1)
図9は、本発明の第2実施形態である自動車ホイール用ディスクの製造方法を説明するための製造工程を模式的に示す断面図である。本第2実施形態の製造方法は、図9(a)に示すように、被加工材(素材)として1枚の熱延鋼板7を準備する準備工程と、図9(b)、(c)に示すように、その鋼板7に絞り加工を施す予備加工工程とを含む。さらに、図9(d)〜(h)に示すように、予備加工後の鋼板7を膨らませてホイールディスク1に成形するバルジ加工工程を含む。
図10は、本発明の第3実施形態である自動車ホイール用ディスクの製造方法を説明するための製造工程を模式的に示す断面図である。第3実施形態は、図9に示す第2実施形態を変形したものであり、図10において、図9に示す構成要素に対応する部分には、図9と同じ参照符号を付して説明を省略する。本第3実施形態の製造方法は、第2実施形態と同様に、被加工材(素材)として1枚の熱延鋼板7を準備する準備工程(図9(a)参照)と、その鋼板7に絞り加工を施す予備加工工程(図9(b)および(c)参照)とを含み、さらに、第2実施形態とは一部異なるバルジ加工工程を含む。
本発明の効果を確認するため、前記図8に示す第1実施形態の製造方法を採用し、バルジ加工を活用してホイールディスクを成形することを想定した数値解析シミュレーションを行った。その際、バルジ加工工程の第2工程において、鋼板膨らみ部分の総延長がホイールディスクの総延長の100%になるように、鋼板を膨らませた。また、比較のために、同形状のホイールディスクを従来のプレス加工によって成形することを想定した数値解析シミュレーションを行った。素材鋼板としては、板厚が2.3mmの440MPa級汎用熱延鋼板(SPH440)を用いた。
前記図10に示す第3実施形態の製造方法を採用し、バルジ加工を活用してホイールディスクを成形することを想定した数値解析シミュレーションを行った。その際、バルジ加工工程の第2工程において、鋼板膨らみ部分の総延長がホイールディスクの総延長の100%になるように、鋼板を膨らませた。また、比較のために、同形状のホイールディスクを従来のプレス加工によって成形することを想定した数値解析シミュレーションを行った。素材鋼板としては、板厚が2.3mmの440MPa級汎用熱延鋼板(SPH440)を用いた。
2b:ナット座、 2c:ボルト穴、 2h:ハブ取付け外周部、
3:内側湾曲部、 4:ハット部、 4a:ハット頂部、 5:外側湾曲部、
6:フランジ部、 7:鋼板、 7a:鋼板の周縁部、 7b:貫通穴、
8:溶接部、
11:内側成形用金型、 11a:彫刻部、 11A:第1内側成形用金型、
11B:第2内側成形用金型、 12:外側成形用金型、 12a:彫刻部、
13:被加工材保持用金型、 14:液体、 15:液体供給路、
16:押さえ型、 17:台座型、
21:被加工材保持用第1金型、 22:被加工材保持用第2金型、
23:環状パンチ
Claims (9)
- 鋼板を塑性加工してなり、ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する自動車ホイール用ディスクであって、
前記ハット部の裏面の表面粗さが算術平均粗さRaで0.7μm以上、3.0μm以下である
ことを特徴とする自動車ホイール用ディスク。 - 前記ハブ取付け部が、前記内側湾曲部に隣接し屈曲して前記内側湾曲部につながるハブ取付け外周部を有し、
前記ハブ取付け外周部の裏面の表面粗さが算術平均粗さRaで0.7μm以上、3.0μm以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の自動車ホイール用ディスク。 - ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する自動車ホイール用ディスクの製造方法であって、
被加工材として2枚の熱延鋼板を準備し、いずれか一方の前記鋼板の縁部に貫通穴を形成する準備工程と、
前記鋼板を積み重ね、互いの周縁を全周にわたり溶接接合する溶接工程と、
前記鋼板を膨らませて前記ディスクに成形するバルジ加工工程と、を含み、
前記バルジ加工工程は、
前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部および前記ハット部の表面形状が彫り込まれた彫刻部を有し、互いに対向配置された一対からなる内側成形用金型と、
この内側成形用金型の外周に隣接して互いに対向配置された一対からなり、前記外側湾曲部および前記フランジ部の表面形状が彫り込まれた彫刻部を有する外側成形用金型と、
この外側成形用金型の外周に隣接して互いに対向配置された一対からなり、前記鋼板の周縁部を摺動可能に挟持する被加工材保持用金型と、を用いる工程であって、
前記内側成形用金型および前記外側成形用金型を所定位置から退避させた状態で、前記被加工材保持用金型によって前記鋼板の周縁部を挟持する第1工程と、
この第1工程に続いて、前記鋼板の前記貫通穴から前記鋼板同士の間に液体を導入して液圧を付与し、前記鋼板を膨らませる第2工程と、
この第2工程に続いて、前記外側成形用金型を所定位置に進出させる第3工程と、
この第3工程に続いて、前記内側成形用金型を所定位置に進出させる第4工程と、
この第4工程に続いて、前記液圧を高め、前記鋼板を前記内側成形用金型の前記彫刻部および前記外側成形用金型の前記彫刻部に沿うまで膨らませる第5工程と、を含む
ことを特徴とする自動車ホイール用ディスクの製造方法。 - 前記バルジ加工工程の前記第2工程では、前記鋼板の膨らみ部分の径方向断面での総延長が、前記ディスクの前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部、前記ハット部、前記外側湾曲部および前記フランジ部の径方向断面での総延長の90〜110%になるように、前記鋼板を膨らませる
ことを特徴とする請求項3に記載の自動車ホイール用ディスクの製造方法。 - ディスク中心側から順に、同心状に、ハブ取付け部、内側湾曲部、ハット部、外側湾曲部およびフランジ部を有する自動車ホイール用ディスクの製造方法であって、
被加工材として1枚の熱延鋼板を準備する準備工程と、
前記鋼板における前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する領域を***させる絞り加工を施す予備加工工程と、
前記鋼板を膨らませて前記ディスクに成形するバルジ加工工程と、を含み、
前記予備加工工程は、
互いに対向配置された一対からなり、前記鋼板における前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部および前記ハット部に対応する領域を摺動不可能に挟持する被加工材保持用第1金型と、
この被加工材保持用第1金型の外周から前記鋼板における前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する領域を空けて互いに対向配置された一対からなり、前記鋼板の周縁部を摺動可能に挟持する被加工材保持用第2金型と、
前記鋼板における前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する領域に配置された環状のパンチと、を用いる工程であって、
前記被加工材保持用第1金型および前記被加工材保持用第2金型によって前記鋼板を挟持する第1予備加工工程と、
この第1予備加工工程に続いて、前記パンチを前記鋼板に押し込み、前記鋼板における前記外側湾曲部および前記フランジ部に対応する領域を***させる第2予備加工工程と、を含み、
前記バルジ加工工程は、
前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部および前記ハット部の表面形状が彫り込まれた彫刻部を有する内側成形用金型と、
この内側成形用金型の外周に隣接して配置され、前記外側湾曲部および前記フランジ部の表面形状が彫り込まれた彫刻部を有する外側成形用金型と、
この外側成形用金型の外周に隣接して配置された押さえ型、並びにこの押さえ型、前記内側成形用金型および前記外側成形用金型に対向して配置され、前記鋼板の***した面とは反対の面に宛がわれる台座型からなり、前記鋼板の周縁部を摺動不可能に挟持する被加工材保持用金型と、を用いる工程であって、
前記内側成形用金型および前記外側成形用金型を所定位置から退避させた状態で、前記被加工材保持用金型によって前記鋼板の周縁部を挟持する第1工程と、
この第1工程に続いて、前記鋼板と前記台座型との間に液体を導入して液圧を付与し、前記鋼板を膨らませる第2工程と、
この第2工程に続いて、前記外側成形用金型を所定位置に進出させる第3工程と、
この第3工程に続いて、前記内側成形用金型を所定位置に進出させる第4工程と、
この第4工程に続いて、前記液圧を高め、前記鋼板を前記内側成形用金型の前記彫刻部および前記外側成形用金型の前記彫刻部に沿うまで膨らませる第5工程と、を含む
ことを特徴とする自動車ホイール用ディスクの製造方法。 - 前記予備加工工程の前記第2予備加工工程では、前記鋼板における前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部および前記ハット部に対応する領域の部分、並びに***部分の径方向断面での総延長が、前記ディスクの前記ハブ取付け部、前記内側湾曲部、前記ハット部、前記外側湾曲部および前記フランジ部の径方向断面での総延長の90〜110%になるように、前記鋼板を***させる
ことを特徴とする請求項5に記載の自動車ホイール用ディスクの製造方法。 - 前記ハブ取付け部が、前記内側湾曲部に隣接し屈曲して前記内側湾曲部につながるハブ取付け外周部を有し、
前記内側成形用金型が、中心側に配置される第1内側成形用金型と、前記第1内側成形用金型の外周に隣接して配置される第2内側成形用金型とを含み、
前記第1内側成形用金型の外側面、および前記第2内側成形用金型の内側面が、前記ディスクの前記ハブ取付け外周部に対応する部分に位置しており、
前記第4工程が、前記第1および第2内側成形用金型の前記ディスクの最終形状に対応する状態に対して、前記第1内側成形用金型を、前記第2内側成形用金型より、所定長さだけ下方に突出させた状態で、前記第2内側成形用金型を所定位置に進出させる工程を含み、
当該製造方法が、前記第5工程に続いて、前記鋼板に前記液圧を付与したまま、前記第1内側成形用金型を前記第2内側成形用金型に対して、前記所定長さだけ後退させる第6工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項3から6のいずれかに記載の自動車ホイール用ディスクの製造方法。 - 前記バルジ加工工程により、前記ハブ取付け外周部における前記鋼板の板厚に対するバルジ加工前後の板厚変化量の比率を平均で3.5%以上にする
ことを特徴とする請求項7に記載の自動車ホイール用ディスクの製造方法。 - 前記バルジ加工工程により、前記ハット部における前記鋼板の板厚に対するバルジ加工前後の板厚変化量の比率を平均で3.5%以上にする
ことを特徴とする請求項3から8のいずれかに記載の自動車ホイール用ディスクの製造方法。
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