JP7311437B2

JP7311437B2 - 車両用ホイールの製造方法

Info

Publication number: JP7311437B2
Application number: JP2020006768A
Authority: JP
Inventors: 基彦榛葉
Original assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Current assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2023-07-19
Anticipated expiration: 2040-01-20
Also published as: JP2021112766A

Description

本発明は、車両用ホイールの製造方法に関する。

従来、ハブ部とリム部との間に広がるディスク部に窓部を備えた車両用ホイールを鋳造により成形する技術が知られている。特許文献１には、鋳造の際にディスク部の窓部に発生するバリの対策技術が提案されている。ここでは、窓部の角以外の部位において上型および下型の合わせ面に溶湯収容キャビティを形成し、ホイール成形用キャビティから合わせ面の隙間を通って流出した溶湯を溶湯収容キャビティに収容し、窓部の角を含むバリ除去困難部におけるバリの発生を抑制してバリ除去作業を容易にしている。

また、特許文献２には、ディスク部に形成された窓部の一部を覆うように、リム部からハブ部方向へ延在する薄肉状の延出部を備えた車両用ホイールが開示されている。この延出部は、ハブ部方向に延びるにつれ車両用ホイールの裏側方向に傾斜し延出するよう形成されている。

特許第４６９６８５２号公報特開２０１７－１５４９号公報

鋳造工程でホイール素材に発生したバリは、従来、鋳造工程後のバリ除去工程でホイール素材の表側から工具を使用して除去している。ところが、特許文献１および２は、窓部に工具を挿入してディスク部の中間部位に発生したバリを除去する必要があり、工具の移動軌跡の制約を受けることから作業性が悪かった。特に、特許文献２のように窓部を覆う延出部が設けられている場合は、工具の移動軌跡が更に限られており、一層作業性が悪化していた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バリ除去作業に関する制約を緩和し、車両用ホイールを能率よく製造する方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、車両に取り付けられるハブ部（１１）と、略円筒形のリム部（１２）と、リム部の表側および前記ハブ部に接続されたディスク部（１３）とを備え、ディスク部に複数の窓部（１４）が形成された車両用ホイール（１０）の製造方法を提供する。本発明の第１の製造方法は、上型（２１）および下型（２２）を含む複数の金型を合わせることにより形成されたキャビティ（２４）に溶湯を充填してホイール素材（１００）を鋳造する鋳造工程と、複数の金型の合わせ面に対応する部位に生じたホイール素材のバリ（３０）を除去するバリ除去工程とを含む。そして、上型および下型は、鋳造工程で窓部に相当する部分（１１４）をホイール素材に形成する窓部合わせ面（２１２，２２２）を備え、窓部合わせ面のうちキャビティに接する縁（１９）の少なくとも一部がキャビティの最も表側に配置されるように形成されている。バリ除去工程において、キャビティの最も表側に配置された縁の少なくとも一部に生じたバリを、旋盤によりホイール素材の表側の表面を当該表面に沿った方向に加工することで除去する。

本発明の第２の製造方法では、上型および下型は、窓部合わせ面のうちキャビティに接する縁の少なくとも一部がキャビティの表側寄りに配置されるように形成されている。バリ除去工程において、キャビティの表側寄りに配置された縁の少なくとも一部に生じたバリを、旋盤によりホイール素材の表側の表面を当該表面に沿った方向に加工することで除去する。

好適には、ディスク部が、厚肉部（１３１）と、厚肉部の表側から窓部に張り出す薄肉部（１３２）とを含み、上型および下型は、縁の少なくとも一部が薄肉部に相当する部分（１１３２）の先端に配置されるように形成され、バリ除去工程において、薄肉部に相当する部分の先端に発生したバリを旋盤により除去する。

本発明では、窓部合わせ面のうちキャビティに接する縁をキャビティの最も表側に配置してホイール素材を鋳造する。この製造方法によると、キャビティの最も表側に配置された縁に生じたバリをホイール素材の表側から工具を使用して除去する際、工具の移動軌跡の制約を受けることがないので、作業性を向上させ容易にバリ除去ができる。また、窓部合わせ面のうちキャビティに接する縁をキャビティの表側寄りに配置するとともに、旋盤によりホイール素材の表側の表面を加工することでバリを除去する。この製造方法によると、旋盤を用いたホイール素材の表面加工をバリ除去工程に兼用できるため、従来の工具を使用した作業性の悪いバリ除去作業を無くすことができる。

本発明の一実施形態を示す車両用ホイールを表側から見た斜視図である。車両用ホイールを表側から見た正面図である。車両用ホイールを裏側から見た斜視図である。車両用ホイールを裏側から見た背面図である。図２のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。車両用ホイールの製造方法を説明する金型の断面図である。図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面図である。バリ除去工程を説明するディスク部相当部の断面図である。本発明の他の実施形態を示す車両用ホイールの正面図である。図９の車両用ホイールの製造方法を説明する図であって、図９のＸ－Ｘ線に沿う断面に対応するディスク部相当部の断面図である。

（一実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の製造方法は、図１～図５に示されるようなアルミニウム合金製の車両用ホイール１０の製造に適用される。車両用ホイール１０は、自動車の車軸（図示略）に取り付けられるハブ部１１と、タイヤが装着される円筒形のリム部１２と、リム部１２の表側およびハブ部１１に接続されたディスク部１３とを備えている。そして、ハブ部１１にハブ孔１１１とボルト孔１１２とが設けられ、ディスク部１３に複数（図示例では５つ）の窓部１４が形成されている。なお、本明細書において、車両用ホイール１０の「表側」とは、車両に取り付けられた状態で車体の外面に露出する側であり、「裏側」とは、車体の外面に露出しない側である。

ディスク部１３は、ハブ部１１とリム部１２との間を放射状に延びる５つのスポーク部１３１と、各スポーク部１３１の表側面からホイール周方向（図２に１０２で示す方向）の両側に張り出す薄肉部１３２とからなり、ホイール周方向に隣接する２つの薄肉部１３２の間に窓部１４がホイール半径方向に長く開口している。そして、車両用ホイール１０を表側から見たとき（図１参照）、窓部１４によってディスク部１３の表側面１３０が５つの略三角形のセグメント１３Ａ～１３Ｅ（図２参照）に分割され、各セグメントの集合により車両用ホイール１０の意匠面１６が構成されている。

図５に示すように、ディスク部１３のスポーク部１３１は、車両用ホイール１０の軸線１０１が延びる方向（以下、ホイール軸線方向）へ相対的に厚く形成された厚肉部であり、薄肉部１３２がホイール軸線方向へ相対的に薄く形成されている。また、ホイール軸線方向において、薄肉部１３２の表側面（図５の下側の面）は、スポーク部１３１の表側面およびリム部１２の表側面と同じ高さに形成され、ディスク部１３の表側面１３０がホイール周方向に段差のない平滑面となっている。

次に、上記構成の車両用ホイール１０を鋳造する金型の構成について説明する。図６、図７に示すように、本実施形態の金型２０は、車両用ホイール１０の裏側面を成形する上型２１と、車両用ホイール１０の表側面を成形する下型２２と、車両用ホイール１０の外周面を成形する横型２３とを備えている。各金型２１，２２，２３は、相互に組み合わされた状態でキャビティ２４を形成し、キャビティ２４にアルミニウム合金からなる溶湯が充填される。なお、横型２３は複数の分割型で構成されている。

下型２２には、ディスク部１３の表側面１３０と対応する部位にディスク部成形面２２１が設けられ、窓部１４と対応する部位に窓部合わせ面２２２が設けられている。上型２１には、ディスク部１３の裏側面１３５（図５参照）と対応する部位に裏側面成形部２１１が設けられ、窓部１４と対応する部位に窓部合わせ面２１２が設けられている。これらの窓部合わせ面２１２，２２２は、金型２０の合わせ面１８（図６，図７に全体的に示す）の一部を占めている。車両用ホイール１０の鋳造工程では、金型の熱変形や圧力に基づく弾性変形に起因して合わせ面１８に隙間が生じ、その隙間に溶湯が侵入して固化する。そのため鋳造で成形されるホイール素材１００（図８参照）には、合わせ面１８の縁１９（図７参照）つまりパーティングラインに沿ってバリ３０が生じる。

上型２１および下型２２は、窓部合わせ面２１２，２２２のうちキャビティ２４に接する縁１９の一部がキャビティ２４の最も表側に配置されるように形成されている。本実施形態では、上型２１および下型２２は、縁１９の一部が薄肉部相当部１１３２のホイール周方向の先端に配置され、その先端において縁１９がキャビティ２４の最も表側に配置されるように形成されている。

上型２１には、薄肉部１３２の周面と対応する部分に型抜き面２２３（図７参照）が設けられ、この型抜き面２２３によって薄肉部相当部１１３２の周面１３６（図８参照）が裏側面１３５に対して鈍角に成形される。

続いて、車両用ホイール１０の製造方法を主に図６、図７、図８に従って説明する。本実施形態の製造方法は、ホイール素材１００を鋳造する鋳造工程と、鋳造工程でホイール素材１００に生じたバリ３０を除去するバリ除去工程とからなる。鋳造工程では、金型２１，２２，２３を組み合わせてキャビティ２４を形成し、キャビティ２４に溶湯を充填し、所定の冷却時間が経過した後に、金型２１，２２，２３を離型し、ホイール素材１００を鋳造する。

この鋳造工程では、下型２２に設けられたディスク部成形面２２１によってホイール素材１００にディスク部相当部１１３の表側面１１３０が平滑に成形される。ディスク部相当部１１３には、スポーク部相当部１１３１（図８参照）の表側からホイール周方向に張り出す薄肉部相当部１１３２が含まれている。また、ディスク部１３の窓部１４に相当する部分には、上型２１および下型２２の窓部合わせ面２１２，２２２のうちキャビティ２４に接する縁１９の一部がキャビティ２４の最も表側に配置された状態で、窓部合わせ面２１２，２２２によってホイール素材１００に窓部相当部１１４が形成される。また、鋳造時に窓部合わせ面２１２，２２２に生じた隙間に侵入した溶湯が固化し、図８に示すようにバリ３０が薄肉部相当部１１３２の最も表側の周縁１１３３に沿って発生する。

ホイール素材１００が鋳造されると、続いてバリ除去工程が実施される。バリ除去工程では、旋盤（図示略）を使用し、ホイール素材１００を旋盤のチャックに把持し、ホイール軸線１０１の周りで回転させる。そして、ホイール素材１００の回転中に、旋盤に保持した工具３１をディスク部相当部１１３の表側面１１３０に対して移動させ、窓部合わせ面２１２，２２２の縁１９に対応する部位、つまり薄肉部相当部１１３２の先端であって薄肉部相当部１１３２の最も表側の周縁１１３３に発生したホイール素材１００のバリ３０をディスク部相当部１１３の表層部１１３４と共に除去する。図８の二点鎖線は、ホイール素材１００に対する工具３１の移動軌跡を示す。

したがって、本実施形態の製造方法によれば、上型２１および下型２２は、窓部合わせ面２１２，２２２のうちキャビティ２４に接する縁１９の一部をキャビティ２４の最も表側に配置されるように形成されている。この製造方法によると、キャビティ２４の最も表側に配置された縁１９に生じたバリ３０をホイール素材１００の表側から旋盤に保持した工具３１を使用して除去する際、工具３１の移動軌跡の制約を受けることがない。そのため、作業性を向上させ容易にバリ除去ができる。

特に、薄肉部相当部１１３２が窓部相当部１１４に張り出すように設けられているホイール素材１００において、本実施形態では、薄肉部相当部１１３２の先端に発生したバリ３０を旋盤により除去しているので、従来とは異なり、薄肉部相当部１１３２との接触を避けるために工具の移動軌跡を制限する必要がなく、バリ除去作業を容易に行うことができる。また、旋盤を用いてバリ除去と同時に表層部１１３４を切削してディスク部相当部１１３の表面加工を実施するため、従来と比較して製造工数を減らすことも可能である。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状や構成を適宜に変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、ディスク部１３がスポーク部１３１と薄肉部１３２とで構成された車両用ホイール１０を例示した（図２参照）。これに対して、他の実施形態では、図９に示すように、ディスク部４３から薄肉部を省き、隣接する２本のスポーク部４３１の間に窓部４３２が形成された車両用ホイール１０を製造してもよい。この場合も、上型および下型が、窓部合わせ面のうちキャビティに接する縁の一部をキャビティの最も表側に配置されるように形成されることで、図１０に示すホイール素材１００において、ディスク部相当部１４３の表側面１４３０の周縁１４３２に発生したバリ３０を、ホイール素材１００の表側から工具３１を使用して除去する際、工具３１の移動軌跡の制約を受けることがない。

（２）他の実施形態では、バリ除去工程において、必ずしもバリをディスク部相当部の表層部と共に除去する必要はない。表層部を除去することなくバリだけを除去してもよい。

（３）上記実施形態では、リム部１２の表側面が窓部１４を除くディスク部１３の表側面１３０と同じ高さで形成されている（図１参照）。これに対して、他の実施形態では、リム部の表側面をディスク部の表側面よりも高く、または低く成形してもよい。この場合も、ホイール素材の回転中に、旋盤に保持した工具でリム部相当部の表側面とディスク部相当部の表側面とを連続的に切削することができる。

（４）上記実施形態では、窓部合わせ面２１２，２２２のうちキャビティ２４に接する縁１９の一部がキャビティ２４の最も表側に配置されている（図７参照）。これに対して、他の実施形態では、縁の一部が必ずしもキャビティ２４の最も表側に配置されなくてもよい。すなわち、上型および下型は、縁の少なくとも一部がキャビティの表側寄りに配置されるように形成され、バリ除去工程において上記表側寄りに配置された縁の少なくとも一部に生じたバリを旋盤によりホイール素材の表側の表面を加工することで除去してもよい。それでも第１実施形態と同様の効果を奏する。

（５）他の実施形態において、ディスク部の窓部および薄肉部の個数ならびに形状を任意に変更することも可能である。

１０・・・車両用ホイール、１００・・・ホイール素材、
１１３・・・ディスク部相当部、１１３０・・・ディスク部相当部の表側面、
１１４・・・窓部相当部（窓部に相当する部分）、１１３４・・・表層部、
１１・・・ハブ部、１２・・・リム部、１３・・・ディスク部、
１３０・・・ディスク部の表側面、１４・・・窓部、
１８・・・金型の合わせ面、１９・・・窓部合わせ面の縁、
２０・・・金型、２１・・・上型、
２１１・・・ディスク部成形面、２１２・・・上型の窓部合わせ面、
２２・・・下型、２２２・・・下型の窓部合わせ面、
２４・・・キャビティ、３０・・・バリ、３１・・・工具。

Claims

車両に取り付けられるハブ部（１１）と、略円筒形のリム部（１２）と、前記リム部の表側および前記ハブ部に接続されたディスク部（１３）とを備え、前記ディスク部に複数の窓部（１４）が形成された車両用ホイール（１０）の製造方法であって、
上型（２１）および下型（２２）を含む複数の金型を合わせることにより形成されたキャビティ（２４）に溶湯を充填してホイール素材（１００）を鋳造する鋳造工程と、
前記複数の金型の合わせ面に対応する部位に生じた前記ホイール素材のバリ（３０）を除去するバリ除去工程と、を含み、
前記上型および前記下型は、前記鋳造工程で前記窓部に相当する部分（１１４）を前記ホイール素材に形成する窓部合わせ面（２１２，２２２）を備え、
前記上型および前記下型は、前記窓部合わせ面のうち前記キャビティに接する縁（１９）の少なくとも一部が前記キャビティの最も表側に配置されるように形成されており、
前記バリ除去工程において、前記キャビティの最も表側に配置された前記縁の少なくとも一部に生じたバリを、旋盤により前記ホイール素材の表側の表面を当該表面に沿った方向に加工することで除去することを特徴とする車両用ホイールの製造方法。
車両に取り付けられるハブ部（１１）と、略円筒形のリム部（１２）と、前記リム部の表側および前記ハブ部に接続されたディスク部（１３）とを備え、前記ディスク部に複数の窓部（１４）が形成された車両用ホイール（１０）の製造方法であって、
上型（２１）および下型（２２）を含む複数の金型を合わせることにより形成されたキャビティ（２４）に溶湯を充填してホイール素材（１００）を鋳造する鋳造工程と、
前記複数の金型の合わせ面に対応する部位に生じた前記ホイール素材のバリ（３０）を除去するバリ除去工程と、を含み、
前記上型および前記下型は、前記鋳造工程で前記窓部に相当する部分（１１４）を前記ホイール素材に形成する窓部合わせ面（２１２，２２２）を備え、
前記上型および前記下型は、前記窓部合わせ面のうち前記キャビティに接する縁（１９）の少なくとも一部が前記キャビティの表側寄りに配置されるように形成されており、
前記バリ除去工程において、前記キャビティの表側寄りに配置された前記縁の少なくとも一部に生じたバリを、旋盤により前記ホイール素材の表側の表面を当該表面に沿った方向に加工することで除去することを特徴とする車両用ホイールの製造方法。
前記車両用ホイールの前記ディスク部は、厚肉部（１３１）と、前記厚肉部から前記窓部に張り出す薄肉部（１３２）とを含み、
前記上型および前記下型は、前記縁の少なくとも一部が前記薄肉部に相当する部分（１１３２）の先端に配置されるように形成され、
前記バリ除去工程において、前記薄肉部に相当する部分の先端に発生したバリを旋盤により除去する請求項１または２に記載の車両用ホイールの製造方法。