ホイールリムの製造方法及び自動車用ホイールリムの製造方法

本発明は、ホイールリムの製造方法と、自動車用ホイールリムの製造方法とに関する。本願は、2014年03月14日に、日本国に出願された特願2014−051431号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ホイールリムの一例として、図12に自動車用ホイールリムを示す。自動車用ホイール1は、略円筒状のリム1aと、このリム1a内に固定されたディスク1bとで構成される。リム1aには、ドロップ2、ウエル3a,3b、レッジ4、ビードシート5a,5b、フランジ6a,6bなどを含むリム形状が形成されている。

リム1aの製造方法は、一般に、アンコイルした鋼帯をローラで平たく矯正する工程と、矯正した鋼帯を切断して平板を得る工程と、得た平板を円筒状に曲げる工程と、曲げた平板の両端縁を互いに突き合わせて溶接することにより円筒状のリム素材を得る工程と、リム素材の両開口端縁を拡径するフレア工程と、リム素材に前記リム形状を形成する複数のロール工程と、リム径を整えるエキスパンダー工程と、を備える。

自動車用ホイール1のリム1aには、軽量であるとともに十分な強度を有することが求められる。リム1aに発生する応力の程度は、その部位により、また、その使用状況により様々である。例えば、自動車が定常走行している時は、ドロップ2での応力が高くなり、縁石衝突時は、フランジ6a又は6bでの応力が高くなる。しかしながら、リム1aの中でも、自動車の走行状態に関わらず応力が高くならないために高い強度を必要としない部位もある。そのような部位については、ある程度の強度を確保できれば、厚さを薄くすることができ、その結果、リム1aの軽量化が可能となる。一方、縁石衝突時には、リム1aの特に外側を向いた開口端縁(フランジ6a又は6b)に高い応力が負荷されるため、このような部位については、逆に増肉して強化するのが有効である。

しかし、リム1aの開口端縁は、ドロップ2などに比べて周長が長いため、ロール工程において薄肉化しやすい。このため、例えば特許文献1では、リムを製造するために、板幅方向で板厚の異なる板材を予め作製して、リムの開口端縁に相当する部位(特許文献1で「耳部」と称されている部位)の板厚をその他の部位に相当する部位(特許文献1で「底部」と称されている部位)に比べて厚く形成している。

特許文献2には、「外周にスピニング用成形型部を有するマンドレルの端面と、上記端面に対向させられるテールストックとの間に円板状の成形材料を挟持して行われる自動車用ホイールの成形方法であって、上記成形型部に沿って移動させられるスピニングローラによって、上記成形材料を上記成形型部に押圧するスピニング工程と、上記成形型部に対向させられる周壁部と、上記マンドレルの回転軸に対して略直角方向に伸びる側壁部とを有する増肉ローラを、上記マンドレルの半径方向内方へ移動させることによって、上記成形型部の内端部ないしこの内端部から半径方向外方へ立ち上がる内端面と、上記増肉ローラの周壁部ないし側壁部との間で、上記成形材料の周縁部を増肉変形させてホイールリムの外縁フランジ部を形成する増肉工程とを含むことを特徴とする、自動車用ホイールの成形方法」に関する発明が開示されている。

日本国特開昭59−109404号公報

日本国特開平6−182471号公報

特許文献1に記載の製造方法では、予め、板幅方向で板厚の異なる板材を作製する工程が必要となるため、製造コストが上昇する問題が有る。また、リムの断面形状に合わせて圧延ロールの溝型を変更する必要があり、その手間を考慮すると断面形状を容易には変更しづらい。さらに、板幅方向で板厚の異なる板材を用いる場合、そのような板材から円筒状リム素材を得るときの曲げ成形を精度良く行う制御が困難であるため、寸法精度の高い円筒状リム素材を得るためには製造工程が複雑になる。

一方、特許文献2に記載の製造方法のように、増肉ローラを円板状リム素材の半径方向に移動させることによって開口端縁を増肉させる方法では、マンドレルの外周面に配置されたリム素材を増肉ローラで局所的に繰り返し変形させる逐次加工を主に行っている。この方法による増肉では、スピニング加工機を用いる必要が有るため、生産効率が低く、製造コストの増大を招く。特に、アルミホイールの製造工程など、既にスピニング加工機を導入している場合であれば、この方法を採用することは比較的容易であるが、スチールホイールリムの製造工程のように、基本的にロール工程により製造されるリムの場合は、別途、スピニング加工機を導入するためのコスト増大を招くことになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、生産効率を低下させることなく、また、高い寸法精度をもって、ホイールリムの開口端縁の増肉を行うことができる、ホイールリムの製造方法及び自動車用ホイールリムの製造方法の提供を目的としている。

本発明者らは、上記の目的を達成するべく、円筒状のリム素材を作製した後に、前記リム素材の開口端縁を座屈無しに増肉する方法について鋭意研究を行い、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の各態様の要旨は、以下の通りである。

(1)本発明の一態様におけるホイールリムの製造方法は、円筒状のリム素材をリム形状に成形加工する成形工程と;前記成形工程前後の少なくとも一方において前記リム素材の少なくとも一方の開口端縁の板厚を増す増肉工程と;を備え、前記増肉工程が、前記開口端縁を加熱する工程を含み、前記開口端縁の加熱領域の温度範囲は、前記リム素材の加熱時の降伏応力が前記リム素材の加熱前の降伏応力の半分となる温度以上でかつ、加熱して冷却した後の前記リム素材の降伏応力が前記リム素材の加熱前の降伏応力の90%となる温度以下であり、前記増肉工程で、前記開口端縁の板厚よりも幅広の環状溝を持つ金型の前記環状溝内に前記開口端縁を挿入した状態で、前記開口端縁に対して前記リム素材の軸線方向の圧縮荷重をかけて増肉部を形成する。

(2)上記(1)に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記開口端縁を前記加熱した後に、前記環状溝内に挿入して前記圧縮荷重を加えてもよい。

(3)上記(1)に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記開口端縁を前記環状溝内に挿入した状態で前記加熱しながら、前記圧縮荷重を加えてもよい。

(4)上記(1)〜(3)の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記軸線方向の、前記圧縮荷重を加える前における前記開口端縁の加熱領域の幅寸法をWhとし、前記圧縮荷重を加えた後における前記増肉部の幅寸法をWとした場合に、Wh>Wであってもよい。

(5)上記(1)〜(4)の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記軸線方向の、前記環状溝の深さ寸法をDとし、前記圧縮荷重を加える前における前記開口端縁の加熱領域の幅寸法をWhとした場合に、D>Whであってもよい。

(6)上記(1)〜(5)の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記開口端縁の加熱温度が、450℃〜850℃の範囲内であってもよい。

(7)上記(1)〜(6)の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法の場合、前記増肉工程で、増肉中の前記開口端縁の内周面を前記環状溝の内壁で支えると共に、前記開口端縁の外周面を前記内壁よりも幅広の、前記環状溝の外壁で支えながら、前記圧縮荷重を加えてもよい。

(8)本発明の自動車用ホイールリムの製造方法は、上記(1)〜(7)の何れか一項に記載のホイールリムの製造方法により得られた前記ホイールリム内にディスクを固定する工程を備える。

(9)上記(8)に記載の自動車用ホイールリムの製造方法では、前記増肉工程で、前記リム素材の両方の前記開口端縁のうち、少なくとも、自動車に装備された際に外向きとなる方に対し、前記増肉部を形成してもよい。

本発明の上記(1)に記載のホイールリムの製造方法によれば、生産効率を下げることなく、また、寸法精度良く、自動車用ホイールリム等のホイールリムの開口端縁の増肉を行うことができる。このため、ホイールリムの軽量化に伴ってリム素材が薄肉化されたとしても、その開口端縁を増肉させて十分な強度を得ることができる。

また、上記(1)〜(7)に記載のホイールリムの製造方法の場合、開口端縁を加熱により局所的に軟化させることができるので、増肉加工を、より座屈無く安定して行うことが可能となる。 また、上記(7)に記載のホイールリムの製造方法の場合、開口端縁の座屈発生をより確実に防ぎながら増肉加工を行うことが可能となる。 また、上記(8)及び(9)に記載の自動車用ホイールリムの製造方法によれば、上記(1)に記載のホイールリムの製造方法と同様の効果を得ることが可能である。

本発明の第1実施形態を示す図であって、自動車用ホールリムの製造方法を示すフローチャートである。

同実施形態を示す図であって、増肉工程前の断面図である。

同実施形態を示す図であって、増肉工程の途中を示す断面図である。

同実施形態を示す図であって、増肉工程前における図3のA部に相当する部分断面図である。

同実施形態における増肉工程の途中を示す図であって、図3のA部に相当する部分断面図である。

同実施形態における増肉工程の途中を示す図であって、図3のA部に相当する部分断面図である。

同実施形態における増肉工程の途中を示す図であって、図3のA部に相当する部分断面図である。

同実施形態を示す図であって、図3のA部に相当する部分断面図である。

鋼材の加熱温度と、高温時及び加熱冷却後のそれぞれにおける、部材強度である降伏応力と、の関係を示すグラフである。

本発明の変形例を示す図であって、図4Bに相当する部分断面図である。

2.36mm等厚のリム素材に対してリム形状を形成した場合の板厚分布を示す図であって、横軸がリム幅方向における位置、縦軸が板厚を示す。

厚さが2.36mmで、周縁部を2.60mmにまで増肉したリム素材を用いた場合の、リム形状形成後の板厚分布を示す図であって、横軸がリム幅方向における位置、縦軸が板厚を示す。

厚さが2.36mmで、周縁部を2.90mmにまで増肉したリム素材を用いた場合の、リム形状形成後の板厚分布を示す図であって、横軸がリム幅方向における位置、縦軸が板厚を示す。

厚さが2.00mmで、周縁部を2.60mmにまで増肉したリム素材を用いた場合の、リム形状形成後の板厚分布を示す図であって、横軸がリム幅方向における位置、縦軸が板厚を示す。

ホイール構造の一例を示す図であって、軸線を含む断面で見た場合の自動車用ホイールである。

本発明に係るホイールリムの製造方法の例示として、自動車用ホイールリムを製造する方法についての各実施形態を以下に説明するが、本発明の製造方法は、自動車用ホイールリム以外の各種ホイールリムの製造にも適用可能である。 自動車用ホイールリムの製造に際しては、まず、平板から円筒状のリム素材を得る必要があるが、その方法については一般的な方法を採用すればよい。例えば図1のフローチャートに示すように、コイル状に巻かれた鋼帯をアンコイルしてローラで矯正する工程S1と、矯正した鋼帯を所定の寸法に切断して平板を得る工程S2と、得た平板を円筒状に曲げる曲げ工程S3と、曲げた平板の両端縁を互いに突き合わせて溶接する突合溶接工程S4と、溶接部分のバリなどを除去する仕上げ工程S5とにより、円筒状のリム素材を得ることができる。 このようにして得たリム素材より自動車用ホイールリムを製造する方法の各実施形態を、以下に続けて説明する。

[第1実施形態] 本発明の第1実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法において、前記円筒状のリム素材には、その一対の開口端縁(以下、「周縁部」と言う場合もある。図2に符合21で示す一対の環状部分である)のうちの少なくとも一方を増肉する増肉工程S6と、リム素材の両開口端縁を拡径するフレア工程S7と、リム素材にリム形状を形成する複数のロール工程S8と、リム径を整えるエキスパンダー工程S9と、が施され、その結果、リムが完成する。 前記リム形状の一例としては、図12で説明した前記リム1aと同様に、ドロップ2、ウエル3a,3b、レッジ4、ビードシート5a,5b、フランジ6a,6bなどを含む形状を採用することが出来る。

前記フレア工程S7および前記ロール工程S8の具体的な内容については、特に制約はなく、一般的な方法を採用することができる。フレア工程S7は、円筒状のリム素材の周縁部に成形具を押し付けることにより、リム素材の周縁部を拡径する工程である。また、ロール工程S8では、フレアリングされた円筒状のリム素材を、所定の凹凸が形成されたロール対間に挟みつつ圧延して、前記リム形状に成形する。ロール工程S8には、例えば、ドロップ成形工程、フランジ成形工程、仕上成形工程、が含まれる。

前記増肉工程S6は、リム素材20の周縁部21内に、予め加熱して変形抵抗を下げた加熱領域22を形成しておく加熱工程と;この加熱工程後に、例えば、図2および図3に示す金型10(10a,10b)を用いてプレス加工を行うことにより加熱領域22を増肉するプレス工程と;を含む。 前記加熱工程は、前記プレス工程の前処理として行われるものであるが、まずは増肉工程S6の基本であるプレス工程の説明を先に行い、その後に、前記加熱工程の説明を続けて行うものとする。

図2に示すように、金型10は、環状溝11を有するプレス用金型10aと、リム素材20の内周面を支持する支持金型10bとの一対で構成されている。 プレス用金型10aは、リム素材20よりも大きな外径を持つ円盤状の金型であり、前記環状溝11を境としてその内側に形成された内側凸円部10a1と、前記環状溝11の外側に形成された外側凸円部10a2とを備えている。言い換えると、内側凸円部10a1の外周面と、外側凸円部10a2の内周面と、これら互いに対向する外周面及び内周面の奥側に形成された底面とにより、前記環状溝11が区画形成されている。

環状溝11は、プレス用金型10aの中心と同軸をなすとともに、その周方向の何れの位置においても同じ溝幅及び溝深さを有している。 外側凸円部10a2は、前記環状溝11の底面からの高さ寸法が、内側凸円部10a1の高さ寸法よりも高くなっている。そして、外側凸円部10a2には、環状溝11の前記内周面に滑らかに連続するように、断面視円弧状の面取りが形成されている。この面取りが形成されていることにより、リム素材20をスムーズに環状溝11内に導いて挿入することが可能となっている。

支持金型10bは、円盤状の土台部10b1と、この土台部10b1と同軸をなすように土台部10b1上に一体に形成された円柱部10b2とを備えている。円柱部10b2の外径寸法は、前記リム素材20の内周面をその内側より支えるために、前記リム素材20の内周面の内径寸法に近く、なおかつ、リム素材20を外嵌めするのに必要なクリアランスを確保出来るように定められている。 また、円柱部10b2の高さ寸法は、リム素材20の軸方向の高さ寸法よりも低めになっている。これは、リム素材20の増肉加工を行うためであり、その詳細については後述する。

前記増肉工程S6中の、前記加熱工程を経た後の前記プレス工程においては、まず、図2及び図3に示すように、支持金型10bによってリム素材20を保持した状態で、その上にプレス用金型10aを被せていく。その際、リム素材20の一方の周縁部21を環状溝11内に収容するように被せていく。 より詳しく言うと、まず図2に示すように、支持金型10bの円柱部10b2にリム素材20を同軸に外嵌めしていく。その結果、図3に示すように、リム素材20の下端である他方の周縁部21が土台部10b1の上面に当接して、リム素材20の軸方向荷重を土台部10b1の上面で支持するとともに、周縁部21が円柱部10b2の上面よりも所定寸法、上方に向かって張り出た状態となるように、リム素材20が配置される。

続いて、リム素材20の周縁部21と環状溝11とが同軸をなすようにプレス用金型10aをリム素材20の上方から下げていき、周縁部21を環状溝11内に同軸に収容する。そして、リム素材20の周縁部21が環状溝11の底面に達すると図3に示す通りとなり、この状態で、円柱部10b2と、リム素材20と、前記環状溝11とが、互いに同軸をなし、なおかつ、プレス用金型10aの内側凸円部10a1の下面と、支持金型10bの円柱部10b2の上面との間に所定の隙間gが設けられる。この隙間gが、圧縮加工代となる。 このようにしてリム素材20の周縁部21が環状溝11内に収容された図3の状態より、プレス用金型10aをリム素材20に向けてさらに下げていくことで、リム素材20の周縁部21に対し、その軸方向(図3中の白抜き矢印の方向)に圧縮荷重が加えられ、周縁部21の内の特に加熱領域22が環状溝11内を満たすように増肉変形していき、前記隙間gがゼロになった時点で圧縮加工が終了する。 その後、プレス用金型10aをリム素材20から取り外し、さらにリム素材20を支持金型10bから取り外すと、リム素材20の周縁部21のみが他所に比べて板厚が厚くなっており、増肉工程S6が完了する。 増肉工程S6後のリム素材20には、前記フレア工程S7、ロール工程S8、エキスパンダー工程S9と、が施される。このようにして加工されたリム内に前記ディスクを溶接固定(図1の工程S10)することで、自動車用ホイールリムの完成となる。

なお、支持金型10bは、リム素材20の撓みを防止することを主目的とした金型である。このため、リム素材20の内周面と円柱部10b2の外周面との間における隙間はほとんど無くてもよいが、この隙間があまり狭いとリム素材20の抜き差しが困難になるため、ある程度の隙間があることが好ましい。例えば、リム素材20の内径と円柱部10b2の外径との寸法差は1.0〜3.0mmとするのがよい。この場合、隙間は上記寸法差の略半分となるので、0.5〜1.5mmとなる。

また、本実施形態では、リム素材20の内周面を円柱部10b2の外周面により支持する支持金型10bを示しているが、この形態のみに限らず、例えば、リム素材20の外周面を覆って外周面を支持する支持金型(不図示)や、リム素材20の内周面及び外周面の双方を支持する支持金型(不図示)を採用してもよい。 また、本実施形態における増肉加工S6は、円筒状のリム素材20における一対の周縁部21のうちの一方に対して行ったが、両方に対して行ってもよい。なお、一対の周縁部21のうちの一方のみに対して増肉工程S6を行う場合には、この自動車用ホイールリムを自動車に装着した際に外側となる方に行うのが好ましい。 また、本実施形態では、増肉工程S6をリム形状加工よりも前(ロール工程S8よりも前)に行うものとしたが、これのみに限らず、先にリム形状加工を行ってから増肉工程S6を行うことも可能である。さらには、増肉工程S6を2回に分け、リム形状加工の前後に1回ずつ行うようにしてもよい。

以上説明の本実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法の要旨を以下に纏める。 本実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法は、円筒状のリム素材20をリム形状に成形加工する成形工程(ロール工程S8)と;成形工程前後の少なくとも一方においてリム素材20の少なくとも一方の周縁部21の板厚を増す増肉工程S6と;を備える。そして、増肉工程S6で、周縁部21の板厚よりも幅広の環状溝11を持つプレス用金型10aの環状溝11内に、加熱領域22を予め設けた周縁部21を挿入した状態で、周縁部21に対してリム素材20の軸線方向の圧縮荷重をかけて増肉部を形成する。

以上説明の本実施形態によれば、金型10による圧縮加工で増肉加工を行うため、スピニング加工機による増肉加工と比べて短時間でリム素材20の周縁部21の増肉を行うことができる。このため、増肉工程S6の前後にある工程S1〜S5、S7〜S9のサイクルタイム内での加工を行うことができ、生産効率を低下させることがない。すなわち、複数のリム素材20を順々に送りながら、図1に示した各工程S1〜S9により加工していく場合、これら工程S1〜S9のうちで最も長い作業時間を要する工程(例えばロール工程S8)が、単位時間当たりの生産個数、すなわち生産効率を決定づけることとなる。このような観点より増肉工程S6を見た場合、増肉工程S6がロール工程S8よりも短時間で加工を終えることができれば、生産効率を低下させることがない。 また、スピニング加工機のような高価な装置を用いず、比較的簡便なプレス装置を用いるため、増肉加工に伴う製造コストの上昇が少ない。

以上が、増肉工程S6中の基本をなす前記プレス工程の説明であるが、リム素材20のプレス工程に際して、周縁部21のみを選択的に増肉するには、周縁部21の変形抵抗を予め下げておく必要が有る。そのための前処理が前記加熱工程であり、以下に、前記プレス工程の内容と絡めながらその詳細を説明する。 すなわち、本実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法においては、前記増肉工程S6を行うに際し、図4Aに示すように、リム素材20の周縁部21内に、予め加熱して変形抵抗を下げた加熱領域22を形成しておく。その後、図4Bに示すように、加熱領域22を含む周縁部21を環状溝11内に収容し、その状態でリム素材20の軸方向(白抜き矢印の方向)に圧縮荷重を加えることで、図4C及び図4Dに示すように、リム素材20の周縁部21のみを選択して増肉することがより容易となる。周縁部21における加熱領域22の加熱幅(Wh)は、リム素材20の周縁部21に形成される増肉部の、予定される増肉長さ(W)以上であることが好ましい。

なお、加熱幅(Wh)とは、周縁部21のうちの加熱領域22の長さを意味し、加熱領域22とは、例えば450℃以上の領域を意味する。また、周縁部21の加熱温度は、リム素材20の変形抵抗(強度)が十分に下がって容易に増肉でき、その一方で冷却後には十分な強度を回復できる温度範囲とするのがよい。また、加熱方法には特に制約がなく、誘導加熱、輻射加熱などの公知の方法を採用することができる。種々の加熱方法の中でも、加熱効率が良い点や装置の設置がしやすいなどの理由から、誘導加熱が特に好ましい。

リム素材20における周縁部21(加熱領域22)が環状溝11内で圧縮荷重を受けて増肉する過程の詳細を、図5により説明する。 図5において、周縁部21のうち、加熱されて後述の温度範囲に達している加熱領域22が加熱幅Whに示す部分である。そして、この加熱領域22は、圧縮荷重を受ける前の状態において、周縁部21の内周面側では環状溝11との間に隙間t1が設けられ、また周縁部21の外周面側では環状溝11との間に隙間t2が設けられている。そして、加熱領域22の厚み寸法をt3とした場合、t1+t2+t3の合計寸法が、増肉後において求められる周縁部21の厚み寸法に略等しくなる。実際には、冷却後の熱収縮により厚み寸法t3が若干薄くなることを見越して、隙間t1、t2を若干大きめに設定することが好ましい。

図5に示す加熱領域22は、環状溝11により紙面下方に向かって圧縮荷重を受けると、その長さ寸法が徐々に短くなっていく。この圧縮変形に伴い、加熱領域22の厚み寸法が上下方向の各位置で均等に厚くなっていき、ついには環状溝11内を満たしていく。その結果、加熱領域22は環状溝11の軸線方向の何れの位置においても均等な厚みに増肉される。 なお、増肉の仕方としては、周縁部21の内周面及び外周面の双方が均等に厚くなるように増肉しても良いし、または、内周面及び外周面の何れか一方のみが厚くなるように増肉してもよい。

また、加熱領域22の加熱温度の適切な範囲については、リム素材20の加熱時の降伏応力が加熱前の降伏応力の半分(50%)となる温度以上でかつ、加熱して冷却した後の降伏応力が加熱前の降伏応力の90%となる温度以下とすることが好ましい。例えばリムに用いる鋼材として想定される加熱領域22の加熱温度は、450〜850℃の範囲内とすることが好ましい。

図6に、降伏応力800N/mm²である高張力鋼板を加熱し、その加熱時および冷却後の降伏応力を測定した一例を示す。同図6に示すように、加熱温度が450℃では、降伏応力を400N/mm²以下(元の降伏応力の半分以下)に下げることができず、変形抵抗の低下が不十分となる。一方、加熱温度が450℃以上であれば、加熱によって降伏応力を400N/mm²以下に下げることができ、しかも、冷却後の降伏応力を元の降伏応力に近い値まで回復できる。一方、加熱温度を過剰に上げすぎると、冷却後の降伏応力の回復が不十分となり、自動車用ホイールリムとして十分な強度を確保できなくなる(例えば、800℃では、冷却後の降伏応力が450N/mm²にまで低下する)。よって、加熱による降伏応力の低減と冷却後の降伏応力の復帰とのバランスを考慮すると、加熱温度としては、リム素材20の材質によって異なるものの、高張力鋼の場合、450℃〜850℃とすることが好ましい。さらに言うと、この温度範囲の中でも500℃〜750℃がより好ましい。

なお、図4Dに示したように増肉工程S6がほぼ完了した時点では、増肉部が環状溝11の壁面に接触しているが、冷却が進むと、熱膨張していた増肉部の厚さが若干薄くなるため、環状溝11から容易に抜くことができる。

環状溝11の深さ(図4Aの符合D)は、周縁部21の加熱幅Wh(図4A及び図5参照)以上であることが好ましい。これを満たさない場合、周縁部21が座屈して、最終製品の寸法精度に悪影響を及ぼす場合があるからである。

なお、本実施形態は、円筒状のリム素材20の少なくとも一方の周縁部21を増肉するものであるが、特に、自動車用ホイールリムとして用いた場合には、少なくとも外側周縁部となる方の周縁部に対して増肉することが好ましい。その理由は、自動車用ホイールリムの外側周縁部が、縁石との衝突時において高い強度が求められるからである。この部分の衝突強度を高められれば、その他の部分について薄肉化できるため、自動車用ホイール全体としての軽量化にも寄与する。その結果、この自動車用ホイールを複数本備えた自動車の車重も軽減できるため、燃費向上、さらには環境汚染対策に効果を奏することが可能となる。 なお、本実施形態は、様々な材質の自動車用ホイールリムの製造に適用することが可能であるが、特に、鋼製ホイールリムの製造に適している。中でも、高張力鋼製ホイールリムの製造に最適である。

以上に詳細説明したように、本実施形態の自動車用ホイールリムの製造方法では、増肉工程S6が、周縁部21を加熱する前記加熱工程を含んでいる。すなわち、周縁部21を加熱した後に、環状溝11内に挿入して圧縮荷重を加えている。 そして、リム素材20の軸線方向における、前記圧縮荷重を加える前における周縁部21の加熱領域22の幅寸法をWhとし、前記圧縮荷重を加えた後における増肉部の幅寸法をWとした場合に、Wh>Wとなっている。 さらに、リム素材20の軸線方向における、環状溝11の深さ寸法をDとし、圧縮荷重を加える前における周縁部21の加熱領域22の幅寸法をWhとした場合に、D>Whとなっている。

さらに、周縁部21の加熱温度が、450℃〜850℃の範囲内である。 さらに、増肉工程S6で、リム素材20の両方の周縁部21のうち、少なくとも、自動車に装備された際に外向きとなる外側開口端縁に対し、前記増肉部を形成している。

[第2実施形態] 本発明の第2実施形態に係る自動車用ホイールリムの製造方法について以下に説明する。本実施形態は、上記第1実施形態の変形例に相当するものであり、上記第1実施形態との相違点を主に説明し、その他については上記第1実施形態と同様であるとして重複説明を省略する。

本実施形態では、前記加熱領域22内の加熱温度について、図5の紙面上下方向(リム素材20の軸線方向)において温度勾配をつけている。 すなわち、加熱領域22内において、環状溝11に当接して真っ先に圧縮荷重を受ける開口先端縁で最も温度が高く、この開口先端縁より奥に離れるに従って徐々に温度が低くなるような温度勾配をつけて加熱している。ただし、加熱領域22内の温度としては、何れの箇所においても、前述の温度範囲である450℃〜850℃(より好ましくは500℃〜750℃)を満たすことが好ましい。

上記のような温度勾配をつけることにより、加熱領域22内で、前記開口先端縁より最も奥に離れた位置から前記開口先端縁に向かって徐々に変形抵抗(強度)が低くなるような変形抵抗分布(強度分布)を周縁部21に付与することが可能となる。このような変形抵抗分布(強度分布)を付与することにより、前記増肉工程S6における周縁部21の増肉変形が、加熱領域22内で相対的に変形抵抗(強度)が低い前記開口先端縁において局所的に始まり、そしてこの局所的な変形が徐々に奥位置に向かって進んでいき、ついには加熱領域22の全てにおいて増肉が完了することになる。 このように、増肉加工中の加熱領域22内における増肉変形を、常に前記加工先端縁の位置に限定して行わせることにより、周縁部21における座屈変形を防止して、皺の発生を確実に防ぐことが可能となる。

上記各実施形態においては、製造対象を自動車用ホイールリムとしたが、本発明の製造対象は自動車用ホイールリムのみに限定されない。例えば、トラックや農機用のホイールリムの製造方法にも適用できる。 また、上記各実施形態においては、自動車用ホイールリムの素材が高張力鋼であったが、これのみに限らず、アルミニウム・マグネシウム合金からなる素材を用いて自動車用ホイールリムを製造してもよい。

また、上記各実施形態では、増肉工程S6において周縁部21を環状溝11内に挿入する前に加熱し、その後に周縁部21に対して圧縮加工による増肉を行っている。しかしながら、加熱と圧縮加工による増肉とを同時に行ってもよい。 すなわち、増肉工程S6で説明した図4A〜図4Dの各工程のうち、周縁部21を環状溝11内に挿入する前の図4Aの段階では周縁部21の加熱を行わず、周縁部21を環状溝11内に挿入した図4Bの状態で周縁部21の加熱を開始する。そして、そのまま周縁部21の加熱を継続しながら、図4C〜図4Dに示す圧縮加工を同時に行う。 なお、この場合の加熱方法としては、誘導加熱による加熱の他、プレス用金型10a自体を加熱して、プレス用金型10aと周縁部21との当接による熱伝達で周縁部21をその開口端縁より加熱する方法も採用可能である。

また、上記各実施形態では、前記環状溝11が、プレス用金型10aに設けられてかつ互いに同軸をなす環状の内壁面及び環状の外壁面と、これら内壁面及び外壁面間を繋げる底壁面とにより形成され;リム素材20の軸線方向における、前記底壁面からの前記外壁面の高さ寸法をH1とし、前記底壁面からの前記内壁面の高さ寸法をH2とした場合に、H1=H2としていたが、この形態のみに限らず、例えば図7に示すように、H1>H2となるプレス用金型10aを用いて増肉加工を行ってもよい。 すなわち、増肉工程S6で、増肉中の周縁部21の内周面を環状溝11の内壁面で支えると共に、周縁部21の外周面を前記内壁よりも幅広の、環状溝11の外壁面で支えながら、圧縮加工を行ってもよい。 また、上記各実施形態では、前記加熱工程を行うことにより局所的に変形抵抗を下げたが、変形抵抗を下げることが出来るのであれば、加熱以外の手段を採用してもよい。しかしながら、各種手段の中でも、適用容易性等の観点により、加熱が最も優れていると言える。 さらには、鋼帯の状態又は鋼帯から切り離した平板の状態で、周縁部21となる部分に焼き鈍し等の加工を加えておくことで、予め、局所的に変形抵抗を下げてもよい。

上記第1実施形態の、自動車用ホイールリムの製造方法による効果を確認するべく、実施例による以下の確認を行った。 すなわち、まず、高張力鋼の平板(厚さ2.36mm及び2.00mmの2種、降伏応力は共に800N/mm²)を複数枚用意し、これら平板それぞれを、円筒状に曲げて両端縁を突き合わせ溶接して、2種の円筒状リム素材(それぞれ、外周面の半径が170mmで、円筒の軸線方向に平行な幅寸法が202mm)を得た。 続いて、それぞれの円筒状リム素材の周縁部を増肉し、フレアリングした後、ロール工程によってリム形状に成形した。

周縁部を増肉する前記増肉工程S6では、周縁部を700℃に予め加熱した後、図4A〜図4Dに示したプレス用金型10a及び支持金型10bを用いて行った。加熱幅Whは、20mmの場合のものと28mmの場合のものとの2種を用意した。プレス用金型10aの環状溝11の深さは30mmとした。 また、比較のため、一部、周縁部を増肉しない円筒状リム素材を用意し、これに対しても同様に、フレアリングした後、ロール工程によってリム形状に成形した。

以上説明の各種ケースの結果を以下に説明する。 まず、2.36mm等厚のリム素材を用いたが増肉加工を行わなかった比較例では、図8に示すように、作製されたリムの周縁部が2.22mmまで薄くなった。

一方、図9に示すように、厚さ2.36mmで、周縁部を2.60mmまで増肉したリム素材を用いた実施例では、リム形状を成形した後の状態で、リム周縁部以外の部位については図7に示した比較例と同等であったが、リム周縁部の厚さを2.43mmにまで増肉することができた。

また、図10に示すように、厚さ2.36mmで、周縁部を2.90mmにまで増肉したリム素材を用いた実施例においても、リム形状を成形した後の状態で、リム周縁部以外の部位については図7に示した比較例と同等であったが、リム周縁部の厚さを2.71mmにまで増肉することができた。

さらに、図11に示すように、厚さ2.00mmで、周縁部を2.60mmにまで増肉したリム素材を用いた実施例では、リムの周縁部以外の部位は1.91mm〜2.06mmの範囲であるのに対して、リム周縁部の厚さを2.46mmにまで増肉することができた。

本発明によれば、生産効率を下げることなく、また、寸法精度の良く、自動車用ホイールリム等のホイールリムの開口端縁(周縁部)に対応する部分の増肉を行うことができる。このため、ホイールリムの軽量化に伴ってリム素材の開口端縁(周縁部)が薄肉化されたとしても、その開口端縁を増肉させて十分な強度を得ることができる。本発明は、特に、高張力鋼を用いた自動車用ホイールリムの製造に有用である。

1 自動車用ホイールリム(ホイールリム) 1a リム 1b ディスク 2 ドロップ 3a,3b ウエル 4 レッジ 5a,5b ビードシート 6a,6b フランジ 10 金型 10a プレス用金型 10b 支持金型 11 環状溝 20 リム素材 21 リム素材の周縁部、開口端縁 22 加熱領域