JP2010095011A - Disk for wheel, vehicular wheel, and method of manufacturing the disk for wheel and the vehicular wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車、農耕用車両、産業用車両等の車両用のスチールホイールに用いられるディスク、車両用スチールホイール、並びにホイール用ディスク及び車両用スチールホイールの製造方法に関する。 The present invention relates to a disk used for a steel wheel for a vehicle such as an automobile, an agricultural vehicle, and an industrial vehicle, a steel wheel for a vehicle, a disk for a wheel, and a method for manufacturing the steel wheel for a vehicle.
近年、アルミニウムの原材料やガソリン価格の高騰、さらには地球温暖化防止のため、自動車用のアルミホイールの軽量化がより一層要求されている。
従来、アルミホイールは鋳造によって製造されるため製品歩留まりが低く、又、鋳造後の荒れた表面を研削することによる材料の無駄も生じる。
一方、アルミホイールのスポーク部分に金属発泡体を内蔵させて中空部を形成し、スポークの肉厚を薄くした鋳造ホイールが知られている(特許文献1参照)。
又、アルミニウム等の円板から円板状のディスクと、円筒状のリム相当部を形成した後、スピニング加工によってリム部に成形する技術が知られている(特許文献2参照)。
さらに、本発明者らは、アルミニウム板をクラッド接合する際、接合界面を膨管させたクラッド材を提案している(特許文献3参照)。
In recent years, there has been a further demand for weight reduction of aluminum wheels for automobiles in order to increase the price of aluminum raw materials and gasoline and to prevent global warming.
Conventionally, since aluminum wheels are manufactured by casting, the product yield is low, and material is wasted by grinding the rough surface after casting.
On the other hand, a casting wheel is known in which a metal foam is incorporated in a spoke portion of an aluminum wheel to form a hollow portion and the thickness of the spoke is reduced (see Patent Document 1).
Further, a technique is known in which a disk-shaped disk and a cylindrical rim-corresponding portion are formed from a disk such as aluminum and then formed into a rim portion by spinning (see Patent Document 2).
Furthermore, the present inventors have proposed a clad material in which a joining interface is expanded when clad joining an aluminum plate (see Patent Document 3).
しかしながら、特許文献1記載のホイールは、鋳造ホイールであるために依然として歩留まりが低い。又、特許文献2記載のホイールは、アルミニウムの円板からディスクを製造するため、強度を確保するには肉厚を厚くする必要があり、十分な軽量化が図り難い。
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、製造歩留まりが高く、軽量化が可能な車両用スチールホイール、並びにディスク及び車両用スチールホイールの製造方法の提供を目的とする。
However, since the wheel described in Patent Document 1 is a cast wheel, the yield is still low. Further, since the wheel described in
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a steel wheel for a vehicle that has a high manufacturing yield and can be reduced in weight, and a method for manufacturing a disk and a steel wheel for a vehicle.
上記の目的を達成するために、本発明のホイール用ディスクは、複数の金属板をクラッド接合してなり、ハブ取付け部と、該ハブ取付け部から前記ディスクの外周縁へ向かって放射状に延びる複数のスポーク部と、前記スポーク部の外端に接続される環状のディスク外周部とを有し、前記ハブ取付け部、前記スポーク部及び前記ディスク外周部は、前記金属板同士の接合界面で膨張した一体の中空部を備え、かつ前記中空部は前記ディスク外周部の外周縁と前記ハブ取付け部とで閉じているスチール。
このようにすると、ハブ取付け部、スポーク部及びディスク外周部は膨張して一体の中空部を備えているため、ハブ取付け部、スポーク部及びディスク外周部が補強リブと同様に張り出して強度が向上し、金属板の肉厚を薄くしてディスクの軽量化を図ることができる。又、ハブ取付け部、スポーク部及びディスク外周部は膨張して張り出しているので、凹凸が顕著になって意匠性を向上させることができる。
又、鋳造でなく、金属板からディスクが形成されているので、製造歩留まりも向上する。
さらに、中空部がディスク外周部の外周縁とハブ取付け部とで閉じているので、中空部が完全に閉じられ、荷重によって中空部が潰れることを防止でき、強度が向上する。
In order to achieve the above object, a wheel disk according to the present invention is formed by clad joining a plurality of metal plates, and a plurality of hub attachment parts and a plurality of radial extensions extending from the hub attachment part toward the outer peripheral edge of the disk. Spoke portion and an annular disc outer peripheral portion connected to the outer end of the spoke portion, and the hub mounting portion, the spoke portion and the disc outer peripheral portion are expanded at the joint interface between the metal plates. Steel having an integral hollow portion, and the hollow portion is closed by the outer peripheral edge of the outer peripheral portion of the disk and the hub mounting portion.
In this way, the hub mounting part, the spoke part and the disk outer peripheral part expand and have an integral hollow part, so the hub mounting part, the spoke part and the disk outer peripheral part protrude in the same manner as the reinforcing ribs, improving the strength. In addition, the thickness of the metal plate can be reduced to reduce the weight of the disk. In addition, since the hub attaching portion, the spoke portion, and the outer peripheral portion of the disk are expanded and projecting, the unevenness becomes remarkable and the design can be improved.
Further, since the disk is formed from a metal plate instead of casting, the manufacturing yield is also improved.
Further, since the hollow portion is closed by the outer peripheral edge of the outer peripheral portion of the disk and the hub mounting portion, the hollow portion is completely closed, the hollow portion can be prevented from being crushed by a load, and the strength is improved.
前記中空部は、前記金属板同士をクラッド接合する際、圧着防止剤が塗布された接合面に高圧流体を導入して形成されていてもよい。
このようにすると、金属板同士の接合界面を容易に膨張させて中空部を形成することができる。
The hollow portion may be formed by introducing a high-pressure fluid into a joint surface coated with a pressure-bonding inhibitor when the metal plates are clad-joined.
If it does in this way, the joining interface of metal plates can be easily expanded and a hollow part can be formed.
本発明の車両用スチールホイールは、前記ホイール用ディスクと、リムとを溶接してなる。
又、本発明の車両用スチールホイールは、前記ホイール用ディスクとリムとが一体に形成されている車両用スチールホイールであって、前記リムは、前記ディスク外周部の外周縁につながる前記金属板を軸方向に沿ってスピニング加工して形成されている。
The steel wheel for vehicles of this invention welds the said disk for wheels, and a rim | limb.
The vehicle steel wheel according to the present invention is a vehicle steel wheel in which the wheel disk and a rim are integrally formed, and the rim includes the metal plate connected to the outer peripheral edge of the outer periphery of the disk. It is formed by spinning along the axial direction.
本発明のホイール用ディスクの製造方法は、ディスクとなる複数の金属板の対向面のうち、前記ディスクのハブ取付け部に該当する領域と、前記ハブ取付け部から前記ディスクの外周縁へ向かって放射状に延びる複数のスポーク部に該当する領域と、前記スポーク部の外端に接続される環状のディスク外周部に該当する領域とに圧着防止剤を塗布する塗布工程と、前記圧着防止剤を塗布した前記金属板同士を積層してクラッド接合するクラッド接合工程と、前記クラッド接合された前記金属板の前記塗布領域に高圧流体を導入して膨張させ、前記ハブ取付け部、前記スポーク部及び前記ディスク外周部の中空部を一体に形成する中空部形成工程とを有する。 The wheel disk manufacturing method according to the present invention includes a region corresponding to a hub mounting portion of the disk and a radial direction from the hub mounting portion toward an outer peripheral edge of the disk among the opposing surfaces of the plurality of metal plates to be the disk. An application step of applying an anti-crimping agent to a region corresponding to a plurality of spoke portions extending to a region and a region corresponding to an outer peripheral portion of an annular disk connected to an outer end of the spoke portion; A clad joining step of laminating and joining the metal plates, and introducing and expanding a high-pressure fluid into the coating region of the clad-joined metal plate, the hub attachment part, the spoke part, and the outer circumference of the disk A hollow portion forming step of integrally forming the hollow portion of the portion.
本発明の車両用スチールホイールの製造方法は、前記ホイール用ディスクの製造方法によって製造されたディスクにリムを溶接するものである。 The method for manufacturing a steel wheel for a vehicle according to the present invention is to weld a rim to a disk manufactured by the method for manufacturing a wheel disk.
又、本発明の車両用スチールホイールの製造方法は、前記ホイール用ディスクの製造方法によって製造されたディスクとリムとを一体に形成する車両用スチールホイールの製造方法であって、前記塗布工程において、前記金属板の対向面のうち、前記環状のディスク外周部に該当する領域より外周側に前記圧着防止剤を塗布しない外周無塗布領域を設け、前記ホイール用ディスクを製造した後、前記外周無塗布領域に介在する前記金属板同士をスピニング加工し、前記ホイール用ディスクと一体のリムを形成するリム形成工程とを有する。 The vehicle steel wheel manufacturing method of the present invention is a vehicle steel wheel manufacturing method in which a disk and a rim manufactured by the wheel disk manufacturing method are integrally formed, and in the coating step, An outer periphery non-application area where the anti-bonding agent is not applied is provided on the outer peripheral side of an area corresponding to the outer periphery of the annular disk on the opposing surface of the metal plate, and the wheel disk is manufactured. A rim forming step of spinning the metal plates interposed in the region to form a rim integral with the wheel disk.
又、本発明の車両用スチールホイールの製造方法は、前記ホイール用ディスクの製造方法によって製造されたディスクとリムとを一体に形成する車両用スチールホイールの製造方法であって、前記塗布工程において、前記金属板の対向面のうち、前記環状のディスク外周部に該当する領域より外周側に前記圧着防止剤を塗布しない外周無塗布領域を設けると共に、前記外周無塗布領域より外周側に前記金属板の外周縁に繋がって前記圧着防止剤を塗布して最外周塗布領域を設け、前記ホイール用ディスクを製造した後、前記最外周塗布領域に介在する前記金属板同士の隙間を広げ、個々の前記金属板をスピニング加工し、前記ホイール用ディスクと一体のリムを形成するリム形成工程とを有する。 The vehicle steel wheel manufacturing method of the present invention is a vehicle steel wheel manufacturing method in which a disk and a rim manufactured by the wheel disk manufacturing method are integrally formed, and in the coating step, An outer peripheral non-application area where the anti-bonding agent is not applied is provided on the outer peripheral side of an area corresponding to the outer peripheral portion of the annular disk, and the metal plate is provided on the outer peripheral side of the outer peripheral non-application area. After applying the anti-bonding agent to provide the outermost peripheral application region, and manufacturing the wheel disc, the gap between the metal plates interposed in the outermost peripheral application region is widened, A rim forming step of spinning a metal plate to form a rim integral with the wheel disk.
本発明によれば、製造歩留まりが高く、軽量化が可能なホイール用ディスク及び車両用スチールホイールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wheel disk and a vehicle steel wheel that have a high manufacturing yield and can be reduced in weight.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る車両用ホイールを示す斜視図である。車両用ホイール30は、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金製のリム20とディスク(ホイール用ディスク、以下、簡便のため「ディスク」という)10とを溶接して成る。リム20は、アルミニウム展伸板を丸めて溶接したのち円管成形によって略円筒状に形成され、リムの両端に形成された外側フランジ及び内側フランジの間にタイヤを収容するようになっている。リム20は、アルミニウム管を円管成形により略円筒状に形成してもよく、鋳造によって略円筒状に形成してもよく、又は鋳造後にフローフォーミング加工して略円筒状に形成してもよい。
なお、図1の上側(ディスク10の面が露出している側)を「表側(面)」とし、図1の下側(リム20側)を「裏側(面)」と称する。又、「軸方向」とは、ディスク10の面と垂直な方向をいう。「径方向」とは、ディスク10の面の直径方向(中心から外周に向かう方向)をいう。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a vehicle wheel according to a first embodiment of the present invention. The
1 is referred to as “front side (surface)”, and the lower side (
ディスク10は2枚のアルミニウム板をクラッド接合してなり、略円盤状のハブ取付け部6と、ハブ取付け部6からディスク10の外周縁へ向かって放射状に延びる10個の長片状スポーク部2と、スポーク部2の外端2eに一体に接続される環状のディスク外周部4とを有している。ハブ取付け部6の中心にはハブ穴6aが開口され、ハブ穴6aより外周側にハブを取付けるための複数(5個)のボルト孔6bが同心円上に形成されている。
又、隣接する2つのスポーク部2,2と、ハブ取付け部6の外周端と、ディスク外周部4の内周端との間に略三角形の飾り穴8が10個形成されている。飾り穴8は通常、軽量化及び放熱のために形成される。
なお、ボルト孔6b及び飾り穴8が形成される数は、要求される仕様により変更できる。
The
Further, ten substantially triangular
Note that the number of
ディスクの形成に用いられる金属板の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、ステンレススチール、チタン、チタン合金等が挙げられるが、後述する膨張がし易いことから、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい(以下、アルミニウム又はアルミニウム合金を、特に区別せず「アルミニウム」という)。アルミニウムとしては、展伸材ではJISH4000:6061、5454又は5052等が適当である。 Examples of the material of the metal plate used for forming the disk include aluminum, aluminum alloy, steel, stainless steel, titanium, titanium alloy, and the like. However, aluminum or aluminum alloy is preferable because it easily expands as described later (hereinafter referred to as “aluminum”). Aluminum or aluminum alloy is referred to as “aluminum” without any particular distinction). As the aluminum, JISH4000: 6061, 5454, 5052 or the like is suitable for the wrought material.
一方、スポーク部2、ディスク外周部4、及びハブ取付け部6(ボルト孔6b近傍を除く)は、ディスクの表裏に湾曲した形状をなしている。
なお、この実施形態では、ディスク外周部4の外周縁4fが、リム20の外側フランジを兼ねるように構成され、ディスクを一体に見せてデザイン性を高めているが、勿論、ディスク外周部にリムフランジが形成されず、ディスク外周部をリムの外側フランジの内面に嵌合するようにしてもよい。
On the other hand, the spoke
In this embodiment, the outer peripheral edge 4f of the disk outer
図2は、図1のII−II線に沿う(ディスクの軸方向に平行な面で切断した)ディスク10の断面図である。スポーク部2の表面は、ディスク外周部4からハブ取付け部6へ向かって立ち下がるように湾曲し、スポーク部2の中央部付近で平坦となり、さらにハブ取付け部6に向かって立ち下がるように湾曲している。
一方、ハブ取付け部6の表面は、外周側からハブ穴6aの側壁に向ってディスク10の裏面側へ立ち下がるように湾曲している。又、ハブ取付け部6の表面のうち、ボルト孔6b近傍にはハブ取付け部6の裏面へ向かって筒状部6hが形成され、筒状部6hはボルト孔6bを囲むようにしてディスク10の裏面に接している。そして、ディスク10を固定するボルトが筒状部6hを挿通可能になっている。なお、ハブ取付け部6の裏面は平面をなしている。
2 is a cross-sectional view of the
On the other hand, the surface of the
ディスク外周部4はディスク10のうち最も表面側に位置している。又、ディスク外周部4の裏面には外周縁から中心側へ向かって平坦な外側リムフランジ(外周縁)4fが形成され、外側リムフランジ4fの内側端から軸方向に平行に、かつディスク10の裏面側へ立ち下がる外側ビードシート4bが形成され、さらにビードシート4bから中心側へ向かう外側サイドウォール4sへ滑らかに接続されている。そして、外側サイドウォール4sの終端から軸方向に平行に突起4tが形成されている。
一方、リム20は、最も小径のドロップ部20dが形成され、ドロップ部20dから径方向外側に内側サイドウォール20sが延びている。さらに、内側サイドウォール20sから軸方向に平行に内側ビードシート20bが接続され、内側ビードシート20bから径方向外側に内側リムフランジ20fが形成されている。
そして、ほぼ同径の突起4tとドロップ部20d先端とを突合せ、溶接することにより、車両用ホイール30が組立てられている。
The disk outer
On the other hand, the
The
ここで、図2の中心線より左側は、ボルト孔6bを有するスポーク部2をその幅方向中央で切断した場合を示し、スポーク部2の内端(ハブ取付け部6側の端)2aから外端(ディスク外周部4側の端)2eまで中空部9aが形成されている。又、中空部9aは、外端2eからディスク外周部4の内部に一体に連通しつつ、ディスク外周部4の外周縁4fで閉じている。一方、中空部9aは、ハブ取付け部6の外周を構成する筒状部6hの外縁で、スポーク部2の内端2aとして閉じている。
又、ハブ取付け部6のボルト孔6b近傍は中空部を有さず、上記した筒状部6hが形成されている。
Here, the left side of the center line of FIG. 2 shows the case where the spoke
Further, the vicinity of the
図2の中心線より右側は、ボルト孔6bを有さないスポーク部2をその幅方向中央で切断した場合を示し、ハブ取付け部6の内部に中空部9bが形成され、中空部9bの最内周側は、ハブ穴6aの側壁で閉じられている。さらに、中空部9bはスポーク部2及びディスク外周部4の内部に一体に連通しつつ、ディスク外周部4の外周縁4fで閉じている。このように、中空部9bは、ハブ取付け部6からディスク外周部4まで一体に形成されている。
なお、図示しないが、飾り穴8を通るようにディスク10を径方向に切断した場合、ハブ取付け部6の内部に中空部が形成され、この中空部は飾り穴8の内周側側壁で閉じられる。
The right side of the center line in FIG. 2 shows a case where the spoke
Although not shown, when the
ここで、ボルト孔6b近傍のハブ取付け部6の厚みは、クラッド接合された2枚のアルミニウム板(それぞれ厚みt)の厚み2tにほぼ等しい。一方、中空部9aが形成されたスポーク部2及びディスク外周部4の厚み、並びに中空部9bが形成された部分のハブ取付け部6の厚みはtにほぼ等しい。これは、以下に述べるように、各中空部9a、9bが2枚のアルミニウム板の接合界面で膨張して形成されるためである。
Here, the thickness of the
図3は、本発明の第1の実施形態に係る車両用ホイールにおける、ディスク10の製造に用いる金属板の一例を示す図である。
まず、ディスクとなる2枚の矩形アルミニウム板40(図では1枚のみ表示)を用意し、各アルミニウム板の対向面のうち、ハブ取付け部に該当する領域6x、スポーク部に該当する領域2x、ディスク外周部に該当する領域4xとに圧着防止剤(図の黒色部)を塗布する。又、ディスク外周部に該当する領域4xからアルミニウム板40の外縁に連通し、高圧流体(ガス)を導入するための線状の導入部42にも圧着防止剤を塗布する。
但し、ハブ取付け部に該当する領域6xのうち、ハブ穴周辺領域6ax及びボルト孔周辺領域6bxには圧着防止剤を塗布せず、飾り穴周辺領域8xにも圧着防止剤を塗布しない。これは、板を袋状に膨張させて中空部を形成させるため、中空部を閉じるために圧着防止剤を塗布せずに板同士が接合した部分が必要となるからである。なお、圧着防止剤の塗布は、圧着及び膨張条件に応じて、各アルミニウム板の対向面の片面のみに行ってもよく、両面に行ってもよい。
FIG. 3 is a view showing an example of a metal plate used for manufacturing the
First, two rectangular aluminum plates 40 (only one is shown in the figure) serving as a disk are prepared. Of the opposing surfaces of each aluminum plate, a
However, in the
圧着防止剤としては、アルミニウム板40同士の金属結合を防止するものであればよく、例えば、カーボンやモリブデン粉末のペーストや、各種固体潤滑剤を用いることができる。又、圧着防止剤は、例えばスクリーン印刷で塗布することができる。
次に、適宜、塗布部分を乾燥した後、2枚のアルミニウム板40の対応する塗布部分が重なるようにこれらを積層し、予備加熱を行った後、積層板をクラッド圧延(接合)する。なお、圧延時の圧下率等を均一にするため、アルミニウム板40を矩形(幅一定)のままクラッド圧延し、その後に不要な外側部分をトリミングするのが好ましい。
Any anti-bonding agent may be used as long as it prevents metal bonding between the
Next, after appropriately drying the coated portion, the two
図4は、クラッド圧延後のクラッド板のうち、圧着防止剤の塗布領域を膨張させて中空部を形成する工程を示し、図2と同様に、ディスクの軸方向に平行な面で切断した断面図である。
まず、クラッド圧延したアルミニウム板から、ハブ穴素孔6a1、ボルト孔素孔6b1、及び飾り穴素孔(図示せず)を打ち抜く(図4(a))。但し、この打ち抜きは、後述する中空部分を形成した後でもよい。
なお、図3に示した圧着防止剤の塗布領域は、図4(a)では、領域9ax、9bxとして表される。領域9ax、9bxは、それぞれ上記した領域2x、4x、6xが連通した領域であり、領域9ax、9bxが膨張して中空部9a、9bとなる。但し、図4(a)において、ディスクの表面側となる面が下面側になっている。従って、領域9axは図2の中空部9aに相当し、領域9bxは図2の中空部9bに相当する。
又、領域9ax、9bxの外周縁と内周縁はそれぞれ閉じられており、これらがそれぞれ、ディスク外周部の外周縁とハブ取付け部に相当する。領域9bxの内周縁はハブ穴素孔6a1の側壁近傍まで延び、領域9axの内周縁はボルト孔素孔6b1の側壁近傍まで延びている。
FIG. 4 shows a process of forming a hollow portion by expanding the coating region of the anti-crimping agent in the clad plate after clad rolling, and is a cross section cut along a plane parallel to the axial direction of the disk as in FIG. FIG.
First, a hub hole 6a1, a bolt hole 6b1, and a decorative hole (not shown) are punched out from the clad rolled aluminum plate (FIG. 4A). However, this punching may be performed after forming a hollow portion described later.
In addition, the application | coating area | region of the crimp prevention agent shown in FIG. 3 is represented as area | region 9ax and 9bx in Fig.4 (a). The regions 9ax, 9bx are regions in which the above-described
In addition, the outer peripheral edge and the inner peripheral edge of the regions 9ax and 9bx are respectively closed, and these correspond to the outer peripheral edge of the disk outer peripheral portion and the hub mounting portion, respectively. The inner peripheral edge of the region 9bx extends to the vicinity of the side wall of the hub hole element hole 6a1, and the inner peripheral edge of the region 9ax extends to the vicinity of the side wall of the bolt hole element hole 6b1.
次に、このクラッド板を適宜予熱し、プレス成形する(図4(b))。このプレス成形は、後述する膨張だけでは不充分な凹凸形状をディスク10に付与し、デザイン性や強度の向上を図るものである。
ここで、プレス成形により、スポーク部2表面側の立下り部及び平坦部、並びにハブ取付け部6の表面側の形状及び筒状部6hを形成する。
なお、図4(b)における破線Sは、最終的に得られたディスクの裏面の輪郭を示し、次工程では、型内で破線Sまで領域9ax、9bxを膨張させる。
Next, the clad plate is appropriately preheated and press-molded (FIG. 4B). In this press molding, the
Here, a falling part and a flat part on the surface side of the
The broken line S in FIG. 4B shows the contour of the back surface of the finally obtained disk. In the next step, the regions 9ax and 9bx are expanded to the broken line S in the mold.
即ちプレス成形後のクラッド板を500〜550℃に加熱して、導入部42(図示せず)から高圧流体(ガス)を導入し、領域9ax、9bxを膨張させて中空部9a、9bを形成する(図4(c))。なお、上記したようにクラッド板を500〜550℃に加熱する場合、高圧流体として圧縮空気のようなガスを用いることができる。又、クラッド板を加熱せずに常温とする場合、高圧流体として水や油等の液体を用いることができる。
ここで、クラッド板の表裏に上型101と下型102とをそれぞれ配置し、これらの型内部で領域9ax、9bxを所定形状になるまで膨張させる。又、導入部42を上下から所定荷重で加圧しつつ高圧流体(ガス、液体等)を導入することで、導入部42における各板がわずかに広がって流路となる。
さらに中空部を形成したクラッド板の不要部分をトリミングし、ディスク10を得る。
That is, the press-molded clad plate is heated to 500 to 550 ° C., a high-pressure fluid (gas) is introduced from the introduction portion 42 (not shown), and the regions 9ax and 9bx are expanded to form the
Here, the
Further, an unnecessary portion of the clad plate in which the hollow portion is formed is trimmed to obtain the
以上のようにして得られたディスク10と、リム20とを溶接して車両用ホイール30が構成される。
リム20の製造は、例えば以下のようにして行うことができる。まず、アルミニウム展伸板(JISH4000:ディスクに同じ)を丸めた後、溶接し略円筒を形成する。この略円筒の端縁をフレアリングして広げた後、ロール成形を行い、図2に示したようなドロップ部20d、サイドウォール20s、ビードシート20b、リムフランジ20f等を形成し、最後にエキスパンド整形して所定の寸法形状に整える。そして、空気漏れを検査してリム20を製造する。
なお、リムを板材から円管成形した後の板材両端面を突合せて溶接する場合、完全溶け込み溶接が必要であり、FSW(摩擦撹拌溶接)、レーザ溶接、GMAW(カ゛スメタルアーク溶接)又はフ゜ラス゛マGMAW等の溶接法により溶接することができる。上記した溶接法はホイール径とリム材厚を考慮した溶接継ぎ手形状により適宜選択できる。さらにレーザ溶接、GMAW(カ゛スメタルアーク溶接)、又はフ゜ラス゛マGMAWを用いる場合、片面溶接又は両面溶接で溶接施工を実施する。
リムの製造方法としては、上記の他に、公知公用の方法によりリムを製造することが可能である。即ち、円筒をアルミニウム合金継目無管(JISH4080)やアルミニウム合金溶接管(JISH4090)から切り出し、上記のように成形して製造することも可能であり、また、アルミニウム合金鋳物(JISH5202:AC4CまたはAC4CHなど)として鋳造により略円筒を作成し、スピニング加工によりリム形状に成形することも可能である。
The
The
In addition, when both ends of the plate material after the rim is formed into a circular pipe from the plate material are welded together, complete penetration welding is required, and FSW (friction stir welding), laser welding, GMAW (gas metal arc welding) or plasma GMAW It can be welded by a welding method such as. The above-described welding method can be appropriately selected depending on the shape of the weld joint considering the wheel diameter and the rim material thickness. In addition, when laser welding, GMAW (gas metal arc welding), or plasma GMAW is used, welding is performed by single-sided welding or double-sided welding.
In addition to the above, the rim can be manufactured by a publicly known method. That is, it is possible to cut a cylinder from an aluminum alloy seamless pipe (JISH4080) or an aluminum alloy welded pipe (JISH4090) and mold it as described above, and to cast an aluminum alloy (JISH5202: AC4C or AC4CH, etc.) It is also possible to create a substantially cylindrical shape by casting and shape it into a rim shape by spinning.
ディスクをリムに溶接する方法として、図2のようにディスク10がリム20端面に乗った状態で溶接される場合、溶接継ぎ手の状態はT継ぎ手もしくは突合せ継ぎ手となり、開先形状はレ型およびI開先となり、完全溶け込み溶接継ぎ手が必要である。従って、この場合の溶接としては、溶接部の力学的要求度又は溶接性等に応じて、FSW(摩擦撹拌溶接)、レーザ溶接、GMAW(カ゛スメタルアーク溶接)又はフ゜ラス゛マGMAW等の溶接を行い、継ぎ手強度および溶接品質を確保する。
なお、図2のようにディスク10がリム20端面に乗った状態で溶接すると、ディスク30の前面全体が外側に露出したホイール(いわゆる、フルフェース型ホイール)が得られ意匠性が高まる。
As a method of welding the disc to the rim, when the
If welding is performed in a state where the
又、ディスクがリムに嵌合された状態で溶接される場合、嵌合後のディスクとリム間の重なり部の端部を重ね継ぎ手とする隅肉溶接が必要である。従って、この場合の溶接としては、レーザ溶接、GMAW(カ゛スメタルアーク溶接)又はフ゜ラス゛マGMAW等の溶接法を溶接部の力学的要求度又は溶接性等に応じて適宜選択して採用する。 Further, when welding is performed in a state where the disc is fitted to the rim, fillet welding is required in which the end portion of the overlapped portion between the disc and the rim after fitting is used as a lap joint. Accordingly, as welding in this case, laser welding, GMAW (gas metal arc welding), plasma GMAW, or other welding method is appropriately selected and employed in accordance with the mechanical requirement of the weld or weldability.
以上のように、本発明の第1の実施形態に係るホイール用ディスク(車両用ホイール)は、複数の金属板をクラッド接合してなり、ハブ取付け部、スポーク部及びディスク外周部は膨張して一体の中空部を備えている。このため、ハブ取付け部、スポーク部及びディスク外周部が補強リブと同様に張り出して強度が向上するので、金属板の肉厚を薄くしてディスクの軽量化を図ることができる。又、ハブ取付け部、スポーク部及びディスク外周部は膨張して張り出しているので、凹凸が顕著になって意匠性を向上させることができる。
又、鋳造でなく、金属板からディスクが形成されているので、製造歩留まりも向上する。
さらに、中空部がディスク外周部の外周縁とハブ取付け部とで閉じているので、中空部が完全に閉じられ、荷重によって中空部が潰れることを防止でき、強度が向上する。
As described above, the wheel disc (vehicle wheel) according to the first embodiment of the present invention is formed by clad joining a plurality of metal plates, and the hub mounting portion, the spoke portion, and the disc outer peripheral portion are expanded. It has an integral hollow part. For this reason, since the hub mounting portion, the spoke portion, and the outer peripheral portion of the disk protrude like the reinforcing rib and the strength is improved, the thickness of the metal plate can be reduced and the weight of the disk can be reduced. In addition, since the hub attaching portion, the spoke portion, and the outer peripheral portion of the disk are expanded and projecting, the unevenness becomes remarkable and the design can be improved.
In addition, since the disk is formed from a metal plate instead of casting, the manufacturing yield is also improved.
Further, since the hollow portion is closed by the outer peripheral edge of the outer peripheral portion of the disk and the hub mounting portion, the hollow portion is completely closed, the hollow portion can be prevented from being crushed by a load, and the strength is improved.
なお、本発明者らは汎用のFEMによって、市販のアルミニウム鋳造ホイール(16インチ)と同等の強度を有するよう、本発明の第1の実施形態に係る車両用ホイールに用いるディスク用アルミニウム板の厚みを種々変え、軽量化の度合を見積もった。その結果、ディスク部は市販鋳造品に比べ、中空部を設けることで27.8%軽量化され、さらに、鋳造でないアルミニウム圧延板(展伸材)を用いることによる強度向上及び材料欠陥の減少に伴い、市販鋳造品に比べ42.9%軽量化された。以上を総合し、従来の鋳造ホイールに比べ、41%程度の大幅な軽量化が期待される。
又、鋳造品に比べ、本発明の第1の実施形態に係る車両用ホイールは、比較的薄肉であるのでアルミニウム使用量が約41%減少すると共に、展伸材で表面性状が良いため鋳造後の肌荒れの研削に起因した29%程度の材料ロスがなくなる。
さらに、鋳造に比べてヒケや空隙等の欠陥が無いため、不良率を低下できる。したがって、大径ホイールの製造が容易になると共に、製造工程を自動化することができ、生産性が向上し、人員削減も可能となる。
In addition, the present inventors use a general-purpose FEM so that the thickness of the aluminum plate for a disk used in the vehicle wheel according to the first embodiment of the present invention is as high as that of a commercially available aluminum cast wheel (16 inches). Various changes were made to estimate the degree of weight reduction. As a result, the disk part is 27.8% lighter by providing a hollow part than a commercially available cast product, and further, by using a non-cast aluminum rolled plate (stretched material), the strength is improved and material defects are reduced. As a result, the weight was reduced by 42.9% compared to the commercial casting. Overall, a significant weight reduction of about 41% is expected compared to conventional cast wheels.
In addition, the vehicle wheel according to the first embodiment of the present invention is relatively thin compared to a cast product, so that the amount of aluminum used is reduced by about 41%, and the surface property is good with a wrought material. The material loss of about 29% due to the rough surface grinding is eliminated.
Furthermore, since there are no defects such as sink marks and voids compared to casting, the defect rate can be reduced. Therefore, the manufacturing of the large-diameter wheel is facilitated, the manufacturing process can be automated, the productivity is improved, and the number of personnel can be reduced.
図5は、本発明の第2実施形態に係る車両用ホイールにおける、ディスク10bの製造に用いる金属板の一例を示し、図3に対応する図である。
まず、ディスクとなる2枚の矩形アルミニウム板40b(図では1枚のみ表示)を用意し、図3と同様に、各アルミニウム板の対向面のうち、ハブ取付け部に該当する領域6x、スポーク部に該当する領域2x、ディスク外周部に該当する領域4xとに圧着防止剤(図の黒色部)を塗布する。又、ディスク外周部に該当する領域4xからアルミニウム板40bの外縁に連通し、高圧流体(ガス)を導入するための線状の導入部42bにも圧着防止剤を塗布する。
さらに、第2実施形態においては、領域4xの外周と所定幅の間隔(外周無塗布領域)Gを介して形成される環状領域(最外周塗布領域)12xにも圧着防止剤を塗布する。この間隔Gには圧着防止剤が塗布されないため、クラッド圧延した際に2枚のアルミニウム板40bが接合され、中空部を閉じるためのディスク外周部の外周縁を形成する。
次に、適宜、塗布部分を乾燥した後、2枚のアルミニウム板40bの塗布部分が重なるようにこれらを積層し、積層板をクラッド圧延(接合)する。その後、図4(b)、(c)と同様にして、プレス成形、予備加熱を行った後、導入部42bに高圧流体を導入して中空部を形成する。なお、この際、環状領域12xの上下を型で押さえることで、環状領域12xが膨らまないようにする。
FIG. 5 shows an example of a metal plate used for manufacturing the
First, two
Furthermore, in the second embodiment, the anti-crimping agent is also applied to the annular region (outermost peripheral application region) 12x formed via the outer periphery of the
Next, after suitably drying the coated portion, these are laminated so that the coated portions of the two
次に、環状領域12xをスピニング加工してディスク10bとリム12とを一体に形成する工程の一例について、図6を参照して説明する。
環状領域12xは、ディスク外周部4bの外周縁につながり、圧着防止剤が塗布されているため、各アルミニウム板40bがクラッド接合されていない部分である(図6(a))。
ここで、環状領域12xは上側環状領域12x1と下側環状領域12x2からなり、これらの界面にへら等の工具100を当て、これらの内面側にマンドレル150、151を差し入れ、上側環状領域12x1と下側環状領域12x2との隙間が広がるようにスピニング加工する(図6(b))。そして、上側環状領域12x1と下側環状領域12x2をそれぞれ軸方向に沿うように、かつリムの形状となるように加工する。これにより、ディスク10bと一体のリム12が上側環状領域12x1と下側環状領域12x2とにより形成される(図6(c))。
Next, an example of a process of spinning the
The
Here, the
この実施形態では、環状領域12xに圧着防止剤を塗布したため、上側環状領域12x1と下側環状領域12x2の板厚は、もとの1枚の金属板(アルミニウム板)と同一となるので、リムの薄肉化が可能となる。
但し、環状領域12xに圧着防止剤を塗布せずに(つまり、間隔(外周無塗布領域)Gを、ディスク外周部4bの外周縁につながるように形成し)、ディスク10bの表側又は裏側の一方向に折り曲げてスピニング加工してもよく、ディスク10bの表側に折り曲げてフランジ4fを大きく形成する場合などに使用できる。この場合は、環状領域(間隔Gに相当する)12xの厚みがもとの1枚の金属板(アルミニウム板)の2倍となるので、スピニング加工によってリムの減肉化を図ることが好ましい。
スピニング加工は、材料を回転させながら工具(例えば成形ローラやへら)を押し当てて塑性変形を行う回転塑性加工であれば、特に限定されず公知の加工を採用することができる。
In this embodiment, since the anti-bonding agent is applied to the
However, without applying the anti-crimping agent to the
The spinning process is not particularly limited as long as it is a rotational plastic process that performs plastic deformation by pressing a tool (for example, a forming roller or a spatula) while rotating the material, and a known process can be adopted.
図7は、環状領域12xをスピニング加工してディスク10b2とリム12とを一体に形成する工程の別の一例を示す。図6の工程では、リム12のドロップ部にディスク10bが接続された一般的なホイールを形成するが、マンドレルの上型と下型の長さの比率を変えることにより、リムとディスクの接続位置を変更することができる。
図7に示すように、マンドレル150xの長さを長くし、マンドレル151xの長さを短くして、環状領域12xをスピニング加工する(図7(a)、(b))。そして、リム12bの外フランジ側をビードシート部とフランジ部とに成形し、フランジ部より先を削除すると、ディスク10b2がリム12bのビードシート部に接続したホイールが得られ(いわゆる、セミフルフェース型ホイール)、意匠性を高めることができる。
FIG. 7 shows another example of the process of spinning the
As shown in FIG. 7, the
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、スポーク部や飾り穴の形状は限定されない。又、中空部の形成領域も特に限定されず、ハブ取付け部、スポーク部及びディスク外周部のそれぞれ内部空間の一部と連通していればよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the shape of the spoke part and the decoration hole is not limited. Moreover, the formation area of the hollow portion is not particularly limited as long as it is in communication with a part of the internal space of each of the hub attachment portion, the spoke portion, and the disc outer peripheral portion.
2 スポーク部
4 ディスク外周部
4f ディスク外周部の外周縁(外側フランジ)
6 ハブ取付け部
9a、9b 中空部
10、10b、10b2 ディスク
12、12b、20 リム
12x 環状領域(最外周塗布領域)
30 車両用ホイール
40,40b 金属板
G 間隔(外周無塗布領域)
2
6
30
Claims (8)
前記ハブ取付け部、前記スポーク部及び前記ディスク外周部は、前記金属板同士の接合界面で膨張した一体の中空部を備え、かつ前記中空部は前記ディスク外周部の外周縁と前記ハブ取付け部とで閉じているスチールホイール用ディスク。 A wheel disc formed by clad joining a plurality of metal plates, a hub attachment portion, a plurality of spoke portions extending radially from the hub attachment portion toward an outer peripheral edge of the disc, and an outer end of the spoke portion An annular disk outer periphery connected to the
The hub attachment portion, the spoke portion, and the disc outer peripheral portion include an integral hollow portion that expands at a joining interface between the metal plates, and the hollow portion includes an outer peripheral edge of the disc outer peripheral portion, the hub attachment portion, and Steel wheel disc closed with.
前記リムは、前記ディスク外周部の外周縁につながる前記金属板を軸方向に沿ってスピニング加工して形成されている車両用スチールホイール。 A vehicle steel wheel in which the wheel disk and the rim according to claim 1 or 2 are integrally formed,
The rim is a steel wheel for vehicles formed by spinning the metal plate connected to the outer peripheral edge of the outer peripheral portion of the disk along the axial direction.
前記圧着防止剤を塗布した前記金属板同士を積層してクラッド接合するクラッド接合工程と、
前記クラッド接合された前記金属板の前記塗布領域に高圧流体を導入して膨張させ、前記ハブ取付け部、前記スポーク部及び前記ディスク外周部の中空部を一体に形成する中空部形成工程と
を有するホイール用ディスクの製造方法。 Of the opposing surfaces of a plurality of metal plates to be a disk, an area corresponding to the hub mounting part of the disk, and an area corresponding to a plurality of spoke parts extending radially from the hub mounting part toward the outer peripheral edge of the disk; , An application step of applying an anti-bonding agent to a region corresponding to the outer peripheral portion of the annular disk connected to the outer end of the spoke portion;
A clad bonding step of laminating and laminating the metal plates coated with the anti-bonding agent;
A hollow portion forming step of introducing a high-pressure fluid into the coating region of the clad-bonded metal plate and expanding the coating region to integrally form the hub attachment portion, the spoke portion, and the hollow portion of the outer peripheral portion of the disk. A method of manufacturing a disk for a wheel.
前記塗布工程において、前記金属板の対向面のうち、前記環状のディスク外周部に該当する領域より外周側に前記圧着防止剤を塗布しない外周無塗布領域を設け、
前記ホイール用ディスクを製造した後、前記外周無塗布領域に介在する前記金属板同士をスピニング加工し、前記ホイール用ディスクと一体のリムを形成するリム形成工程と
を有する車両用スチールホイールの製造方法。 A method of manufacturing a steel wheel for a vehicle, in which a disk and a rim manufactured by the method for manufacturing a disk for a wheel according to claim 5 are integrally formed,
In the coating step, an outer peripheral non-coating region that does not apply the anti-bonding agent to the outer peripheral side of the surface corresponding to the annular disk outer peripheral portion of the opposing surface of the metal plate,
After manufacturing the wheel disk, the metal plate interposed in the non-peripheral uncoated region is spun to form a rim forming step for forming a rim integrated with the wheel disk. .
前記塗布工程において、前記金属板の対向面のうち、前記環状のディスク外周部に該当する領域より外周側に前記圧着防止剤を塗布しない外周無塗布領域を設けると共に、前記外周無塗布領域より外周側に前記金属板の外周縁に繋がって前記圧着防止剤を塗布して最外周塗布領域を設け、
前記ホイール用ディスクを製造した後、前記最外周塗布領域に介在する前記金属板同士の隙間を広げ、個々の前記金属板をスピニング加工し、前記ホイール用ディスクと一体のリムを形成するリム形成工程と
を有する車両用スチールホイールの製造方法。 A method of manufacturing a steel wheel for a vehicle, in which a disk and a rim manufactured by the method for manufacturing a disk for a wheel according to claim 5 are integrally formed,
In the coating step, an outer peripheral non-coating region where the anti-crimping agent is not applied is provided on the outer peripheral side of the opposite surface of the metal plate from the region corresponding to the outer peripheral portion of the annular disk, and the outer periphery of the outer peripheral non-coating region is provided. Connected to the outer periphery of the metal plate on the side to apply the anti-bonding agent to provide the outermost peripheral application region,
After manufacturing the wheel disk, a rim forming step of widening a gap between the metal plates interposed in the outermost peripheral coating region, spinning each of the metal plates, and forming a rim integral with the wheel disk A method for manufacturing a steel wheel for a vehicle, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR20180070307A (en) * | 2016-12-16 | 2018-06-26 | 주식회사 포스코 | Magnesium rim for 2-piece road wheel, and method for manufacturing the same |
CN110435354A (en) * | 2019-08-29 | 2019-11-12 | 段海兵 | Wheel with heat sinking function |
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