JP6162540B2 - 車両用ホイールディスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ホイールディスクの製造方法に関する。

円筒環から作成される車両用ホイールディスクは、従来、板厚一定の矩形材を丸めた後、矩形材の両端を溶接することにより円筒環を作成し、この円筒環をプレス成形して穴を有する底部と底部から立ち上がる立ち上がり部とを備える皿状にし、立ち上がり部を、パンチと側面が凹凸面とされたしごきダイスとを用いてしごき加工することにより立ち上がり部の板厚を薄くするとともに最終ディスク形状にした後、ハブ穴抜き、ボルト穴抜き、飾り穴抜き加工して、製造されていた（特許文献１参照）。

しかし、従来の車両用ホイールディスクの製造方法には、つぎの問題点がある。
（Ａ）円筒環をプレス成形して皿状に成形すると、円筒部を縮径するため、板厚が増し、ハブ取付け部となる部分が不等厚になってしまう。縮径後にロールによる平坦化を行っても、充分に平坦化できず、そのため、切削などの後加工でハブ取付け部となる部分を平滑等厚にする必要がある。また、縮径量が多く、しわが発生したり、波打ちが発生したりしやすい。そのため、不良品が発生しやすい。

（Ｂ）しごき加工により立ち上がり部全体の板厚を薄くするため、しごき加工した円筒状部分を円錐状に広げる場合に、材料に割れが発生しやすい。

特開２０１０−０５８１２５号公報

本発明の目的は、円筒環を皿状に加工した後にハブ取付け部となる部分の後加工を不用にでき、材料の割れを無くすことができる車両用ホイールディスクの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 板材を切断して矩形材を作成し、前記矩形材を丸め両端部を突合せ溶接して円筒状素材を作成する円筒状素材作成工程と、
一対の上下型を相対接近させながら上型を下型軸芯に対して揺動させて、前記円筒状素材を一端口絞りして、ハブ取付け部となる部分をほぼ等厚に成形して得た中央部に孔の開いた円板状の底部を有する円筒状の第１成形品を作成する口絞り工程と、
パンチと、ダイを有するしごき装置にて、前記第１成形品の円筒部の少なくとも一部をしごき加工して不等厚有底環状の第２成形品を作成するしごき工程と、
前記第２成形品の円筒部分を拡径して該円筒部分を円錐形状として、ディスク形状とする拡径工程と、
を有する、車両用ホイールディスクの製造方法。
（２） 前記しごき工程は、前記第１成形品を、しごき装置にて、前記第１成形品の前記円筒部の開口端部側はしごき加工をしないかしごき率を１０％以下にしごき加工することにより成形して不等厚有底環状の前記第２成形品を作成する工程からなる、（１）記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
（３）前記円筒状素材を一端口絞りして前記第１成形品を作成する前記口絞り工程では、前記円筒状素材の他端の直径を変化させずに前記第１成形品を作成する、（１）または（２）のいずれか１つに記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
（４） 前記拡径工程では、前記第２成形品の前記円筒部分を拡径するとともに、前記しごき工程で内径側に付与されていた凹凸形状を外径側へと押し出す、（１）〜（３）のいずれか１つに記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
（５） 前記拡径工程の後に、
リム取付けフランジとなる部分を絞り加工またはしごき絞り加工して、リム取付けフランジを成形するフランジ成形工程を有する、（１）〜（４）のいずれか１つに記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
（６） 前記口絞り工程では、ハブ取付け部となる前記第１成形品の部分を平面化、板厚均一化するように揺動鍛造を行なう、（１）〜（５）のいずれか１つに記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
（７） 前記口絞り工程では、前記第１成形品の前記円筒部の板厚を薄くするように揺動鍛造を行なう、（１）〜（６）のいずれか１つに記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
（８） 前記口絞り工程は、プレスにて予成形を行いハブ取付け部となる部分を内径側に曲げた後に、揺動鍛造を行い前記第１成形品を作成する、（１）〜（７）のいずれか１つに記載の車両用ホイールディスクの製造方法。

上記（１）の車両用ホイールディスクの製造方法によれば、口絞り工程ではハブ取付け部となる部分をほぼ等厚に成形するため、ハブ取付け部となる部分の後加工は不用である。
また、口絞り工程では揺動鍛造が行なわれる。そのため、プレス成形ではできない精度でハブ取付け部となる部分を平滑等厚に成形できる。そのため、ハブ取付け部となる部分の後加工を不要とすることができる。

上記（２）の車両用ホイールディスクの製造方法によれば、しごき工程では第１成形品の円筒部の開口端部側はしごき加工をしないかしごき率を１０％以下にしごき加工するため、第１成形品の円筒部の開口端部側の加工硬化を抑制できる。そのため、拡径工程で材料割れが発生することを抑制できる。

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上記（３）の車両用ホイールディスクの製造方法によれば、円筒状素材を一端口絞りして第１成形品を作成する口絞り工程では、円筒状素材の他端の直径を変化させずに第１成形品を作成するため、円筒状素材の他端の加工硬化を抑制できる。そのため、拡径工程で材料割れが発生することを抑制できる。

上記（４）の車両用ホイールディスクの製造方法によれば、拡径工程では、しごき工程で内径側に付与されていた凹凸形状を外径側へと押し出すため、ホイールを車両に搭載する際にホイールディスクがブレーキと干渉することを抑制できる。

上記（５）の車両用ホイールディスクの製造方法によれば、拡径工程の後にフランジ成形工程を有するため、精度の良いリム取付けフランジを得ることができる。

上記（６）の車両用ホイールディスクの製造方法によれば、口絞り工程では、ハブ取付け部となる第１成形品の部分を平面化、板厚均一化するように揺動鍛造を行なうため、揺動鍛造にてハブ取付け部となる部分を等厚に成形できる。

上記（７）の車両用ホイールディスクの製造方法によれば、口絞り工程では第１成形品の円筒部の板厚を薄くするように揺動鍛造を行なうため、しごき工程において第１成形品の円筒部をしごく量を減らすことができる。そのため、しごき工程でしごき加工を容易に行なうことができる。

上記（８）の車両用ホイールディスクの製造方法によれば、口絞り工程では、プレスにて予成形を行いハブ取付け部となる部分を内径側に曲げた後に、揺動鍛造を行い第１成形品を作成するため、予成形を行わない場合に比べて揺動鍛造を容易に行なうことができる。

本発明実施例の車両用ホイールディスクの製造方法における、円筒状素材作成工程の工程図である。なお、各装置のハッチングは図面の明瞭化のために省略している。図２以降も同様。（ａ）は、平板状の矩形材を示す。（ｂ）は、矩形材が筒状巻かれる状態を示す。（ｃ）は、巻きの両端部を溶接接合する状態を示す。（ｄ）は、溶接部の盛り上がりとバリをトリミングする状態を示す。（ｅ）は、円筒状素材を示す。 本発明実施例の車両用ホイールディスクの製造方法における、口絞り工程と、しごき工程と、拡径工程と、フランジ成形工程の工程図である。（ａ）は、円筒状素材を示す。（ｂ）、（ｃ）は、口絞り工程を示す。（ｄ）は、しごき工程を示す。（ｅ）は、拡径工程を示す。（ｆ）は、フランジ成形工程を示す。なお、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）において、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。 図２（ｂ）の拡大図である。 図２（ｃ）の拡大図である。 図２（ｄ）の拡大図である。なお、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。 図２（ｅ）の拡大図である。なお、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。 図２（ｆ）の拡大図である。なお、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。 本発明実施例の車両用ホイールディスクの製造方法における、拡径工程後であってフランジ成形工程前にしごき工程で内径側に付与されていた凹凸形状を外径側へ押し出す成形を行う場合の、成形装置の断面図である。なお、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。 本発明実施例の車両用ホイールディスクの製造方法における、口絞り工程にて第１成形品の円筒部の板厚を薄くするように揺動鍛造を行なう場合の、揺動鍛造装置の断面図である。 本発明実施例の車両用ホイールディスクの製造方法における、口絞り工程でプレスにて予成形を行う場合の、プレス装置の断面図である。なお、左半分は成形前、右半分は成形後を示す。 ホイールディスクの材料として５９０Ｍｐａ材、３７０Ｍｐａ材、４４０Ｍｐａ材を用いた場合の、しごき工程における円筒部の開口端部側のしごき率と拡径工程で発生する材料割れとの関係を示す表である。 本発明実施例のホイールディスクの製造方法によって製造されるホイールディスクの断面図である。

以下に、図１〜図１２を参照して、本発明実施例の車両用ホイールディスクの製造方法を説明する。

先ず、本発明実施例の製造方法によって製造されるホイールディスク１０について説明する。
ホイールディスク１０は、トラック、バスなどの大中型ホイールディスクであり、ダブル取り付けが可能なホイールディスクである。ただし、ホイールディスク１０は、乗用車、商用車、産業車両などのホイールディスクであってもよい。ホイールディスク１０は、図１に示すような平板状のディスク素材から製造されるディスクが対象である。ホイールディスク１０は、鋳造品ではない。ホイールディスク１０は、たとえばスチール製である。ただし、ホイールディスク１０は、スチール製でなくてもよく、アルミ合金製、チタン合金製、マグネシウム合金製等であってもよい。ホイールディスク１０は、図示略の環状のリム（図示略のタイヤを保持する部分）とは別に製造されており、リムと溶接されて、またはリベット、接着等で接合されてホイールになる。

ホイールディスク１０は、図１２に示すように、図示略のハブに取付けられるハブ取付け部（平板部といってもよい）２０と、ハブ取付け部２０の外周部からディスク軸方向（ホイール軸方向）に立ち上がる立ち上がり部（側壁部といってもよい）３０と、を有する。

ハブ取付け部２０は、ダブル取り付けおよびシングル取り付けともに可能なように通常、平板状（略平板状を含む）である。ハブ取付け部２０は、平板状である場合、ディスク軸方向（ホイール軸方向）と直交（略直交を含む）する平面内にある。ハブ取付け部２０には、ハブ穴２１と、ハブ取付けボルト穴２２と、が設けられている。

ハブ穴２１は、ホイールディスク１０のディスク半径方向（ホイール半径方向）の中央部に設けられる。
ハブ取付けボルト穴２２は、ハブ取付け部２０のハブ穴２１の外周側にホイールディスク１０のディスク周方向（ホイール周方向）に同心円上等間隔に複数設けられる。

車両のハブから延びてくるハブ取付けボルト（両方共に図示略）をハブ取付けボルト穴２２に挿通し、ハブ取付けボルトに図示略のハブナットを螺合することにより、ホイールディスク１０（ホイール）はハブに固定される。

立ち上がり部３０は、円錐状部３１と、リム取付けフランジ３２と、を備える。
円錐状部３１は、ハブ取付け部２０の外周部に連なる。円錐状部３１は、ハブ取付け部２０の外周部から、ディスク半径方向外側かつ立ち上がり部３０の立ち上がり量が大になる方向（ディスク軸方向に向かって）に、傾斜している。
円錐状部３１の少なくとも一部は、しごき加工による薄肉化が行なわれており、ディスク素材２の厚さより薄くなっている。円錐状部３１には、飾り穴３３が設けられている。飾り穴３３は、ホイールディスク１０のディスク周方向（ホイール周方向）に同心円上等間隔に複数設けられる。

リム取付けフランジ３２は、立ち上がり部３０の立ち上がり方向（ディスク軸方向）の先端部（ディスク半径方向の外周部）にある。リム取付けフランジ３２は、図示略のリムの内周面に対して嵌合するように、全周にわたって連続する円筒状である。リム取付けフランジ３２は、しごき加工等によって、ディスク素材２の厚さよりも薄肉化が行なわれていてもよく行なわれていなくてもよい。ホイールディスク１０は、リム取付けフランジ３２で図示略のリムと溶接される。

円錐状部３１、特にリム取付けフランジ３２近傍に位置する円錐状部３１部分は、ホイールの剛性、応力の条件がハブ取付け部２０近傍と比較して負荷が低い。そのため、軽量化、材料コスト低減のため、ホイールディスク１０の円錐状部３１はハブ取付け部２０より薄くなっている。

つぎに、ホイールディスク１０の製造方法について説明する。
ホイールディスク１０の製造方法は、
（ａ）図１に示すように、矩形材４を丸め両端部を突合せ溶接して円筒状素材６を作成する円筒状素材作成工程と、
（ｂ）図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、円筒状素材６の一端を口絞りして、ハブ取付け部２０となる中央部に孔１１ｂの開いた底部１１ａを有する円筒状の第１成形品１１を作成する口絞り工程と、
（ｃ）図２（ｄ）に示すように、パンチ５１と、側面５２ａが凹凸面となったダイ５２を有するしごき装置５０にて、第１成形品１１の円筒部１１ｃの少なくとも一部をしごき加工して、不等厚有底環状の第２成形品１２を作成するしごき工程と、
（ｄ）図２（ｅ）に示すように、第２成形品１２の開口側を拡径して円筒部分１２ｃを円錐形状の円錐部１３ｃとして、第２成形品１２をディスク形状の第３成形品１３とする拡径工程と、
（ｅ）図２（ｆ）に示すように、リム取付けフランジ３２となる部分を絞り加工またはしごき絞り加工して、リム取付けフランジ３２を成形するフランジ成形工程と、
を有し、この工程の順に加工を行う。

上記（ａ）の工程（円筒状素材作成工程）について
（ａ−１）矩形材４は、図１（ｃ）〜図１（ｅ）に示すように、筒状に巻かれ、巻いた両端部を互いに突き合わせてフラッシュバット溶接、バット溶接、アーク溶接等で溶接接合し、溶接部５の盛り上がりとバリをトリミングして、円筒状素材６に作成される。
（ａ−２）円筒状素材６は、等厚であり、全周にわたって連続している。
（ａ−３）円筒状素材作成工程では、図示はしないが、パイプ状素材を所定寸法長さに切断して円筒状素材６を作成してもよい。

上記（ｂ）の工程（口絞り工程）について
（ｂ−１）口絞り工程では、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、円筒状素材６の軸方向の一端６ａを口絞りして中央部に孔の開いた底部１１ａを有する円筒状の第１成形品１１を作成する。
（ｂ−２）口絞り工程では、円筒状素材６の軸方向の他端（一端６ａの軸方向反対側の端部）６ｂの直径を変化させずにまたはほとんど変化させずに第１成形品１１を作成する。
（ｂ−３）第１成形品１１は、ハブ取付け部２０となる底部１１ａと、底部１１ａの外周端部から第１成形品１１の軸方向に立ち上がる円筒部１１ｃと、を備える。

（ｂ−４）第１成形品１１の円筒部１１ｃは、第１成形品１１の軸方向に延びている部分である。円筒部１１ｃは、第１成形品１１の軸方向と平行に円筒状に延びていてもよく、第１成形品１１の軸方向に対して傾斜して円錐状に延びていてもよい。
（ｂ−５）口絞り工程では、ハブ取付け部２０となる第１成形品１１の底部１１ａの面を平坦化するとともに、板厚を均一化するように、揺動鍛造を行なう。
（ｂ−６）口絞り工程では、図９に示すように、第１成形品１１の円筒部１１ｃの底部１１ａと反対側の円筒部１１ｃの開口端部１１ｄを除いて、第１成形品１１の円筒部１１ｃの板厚を薄くするように揺動鍛造を行なってもよい。開口端部１１ｄを除く理由は、開口端部１１ｄの加工硬化を抑制するためである。

（ｂ−７）口絞り工程では、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、上型４０が下型４１に対して揺動可回転能な一対の上下型４０，４１の下型４１上に円筒状素材６を載せ、上下型４０，４１を相対接近させながら上型４０を下型４１の軸芯４１ａに対して揺動回転運動させて、円筒状素材６を一端口絞りして、底部１１ａを平滑に所定の厚みに等厚（ほぼ等厚を含む）に成形して有底環状の第１成形品１１を作成する。
（ｂ−８）上型４０の軸芯４０ａは、図３、図４に示すように、下型４１の軸芯４１ａに対して所定角度αだけ傾けられているとともに上型４０の軸芯４０ａが下型４１の軸芯４１ａまわりに揺動回転するようになっている。
（ｂ−９）口絞り工程では、円筒状素材６が下型４１上に固定しないで載せられた状態で、下型４１を上昇させて上型４０に接近させて（または上型４０を下降させて下型４１に接近させて）円筒状素材６に軸方向に圧縮力をかけつつ、上型４０の軸芯４０ａが下型４１の軸芯４１ａまわりに揺動回転するように上型４０を揺動させて円筒状素材６を第１成形品１１に成形する。

（ｂ−１０）揺動鍛造は、１回（１段）に限らず、型交換を含めて複数回行なってもよい。図２（ｂ）、図２（ｃ）では型交換を含めて２回行なわれる場合を示している。
（ｂ−１１）口絞り工程は、揺動鍛造を行なう前に、図１０に示すように、パンチ４２とダイ４３とを図示略のプレス機に組付けたプレス装置４４を用いて（プレスにて）予成形を行いハブ取付け部２０となる部分を内径側に曲げる工程を有していてもよい。

上記（ｃ）の工程（しごき工程）について
（ｃ−１）しごき工程は、ホイールディスク１０の円錐状部３１となる部分を薄肉化するための工程である。
（ｃ−２）しごき工程は、図２（ｄ）、図５に示すように、第１成形品１１の円筒部１１ｃの少なくとも一部をしごき加工して、第１成形品１１の円筒部１１ｃを不等厚に成形する工程である。
（ｃ−３）しごき工程では、第１成形品１１の底部１１ａの板厚を変化させずに第２成形品１２を作成する。
（ｃ−４）しごき工程は、プレスによって全周同時に行なわれる。しごき加工は、１回に限らず、型交換を含めて複数回行なってもよい。

（ｃ−５）しごき工程では、図５に示すように、パンチ５１とダイ５２とを図示略のプレス機に組付けたしごき装置５０を用いてしごき加工を行なう。しごき装置５０は、ワーク押え５３およびワーク支持具５４を有し、しごき加工をする前にワーク押え５３により第１成形品の底部１１ａ（第２成形品の底部１２ａ）を押え、しごき加工中にワークがずれないように固定する。ワーク押え５３で第１成形品の底部１１ａを押えたままの状態でパンチ５１を軸方向に動かしてしごき加工をする。また、ワーク支持具５４は開口端１１ｄ（１２ｄ）を支えることが好ましい。また、しごき加工した後にパンチ５１の方向にワーク支持具５４を動かして、しごき加工された第２成形品１２をダイ５２から押し出す機能を有する。
パンチ５１は、周方向に連続した環状（円筒状）をしており、パンチ５１の内周側面の径方向内側に突出する突出部５１ａを有し、突出部５１ａで第１成形品１１の円筒部１１ｃをしごく。
円柱状であるダイ５２の、パンチ５１の突出部５１ａに対向する側の側面が、凹凸面５２ａとされている。凹凸面５２ａは、パンチ５１の突出部５１ａとの径方向の間隔が一様でなく異なる部分がある面である。ただし、凹凸面５２ａは、一様な面であってもよい。また、凹凸面５２ａは、パンチ５１の突出部５１ａとの径方向の間隔が徐々に（なだらかに）狭くなる（または広くなる）面であってもよい。ダイ５２の凹凸面５２ａは、パンチ５１の突出部５１ａに対向する側の側面とパンチ５１の突出部５１ａとの間隔を一定厚の第１成形品１１の円筒部１１ｃの板厚より狭くするために、ダイ５２の側面の軸方向および／または周方向で、隣接する部分（凹部５２ｂ）に比べてパンチ５１の突出部５１ａ側に凸となる凸部５２ｃが少なくとも１つ設けられることにより形成されている。ダイ５２の凹凸面５２ａは、パンチ５１の突出部５１ａに対向する側の側面とパンチ５１の突出部５１ａとの間隔を一定厚の第１成形品１１の円筒部１１ｃの板厚より狭くするために、ダイ５２の側面の周方向で、隣接する部分（凹部５２ｂ）に比べてパンチ５１の突出部５１ａ側に凸となる凸部５２ｃが少なくとも１つ設けられることにより形成されていてもよい。凸部５２ｃの突出量は、１つの凸部５２ｃの中で一定とされていてもよく異なっていてもよい。また、複数の凸部５２ｃが設けられる場合、それぞれの凸部５２ｃの突出量は同一であってもよく異なっていてもよい。凸部５２ｃは、ダイ５２のパンチの突出部５１ａに対向する側の側面の少なくとも一部に形成されていてもよい。
ダイ５２の側面の軸方向で、１つの凸部５２ｃと、その１つの凸部５２ｃに隣接する凹部５２ｂとは、傾斜面５２ｄで接続されている。傾斜面５２ｄの、ダイ５２の側面の軸方向に対する角度は、６０度以下に緩やかにされていることが望ましく、さらには４５度以下に緩やかにされていることが望ましい。各傾斜面５２ｄの傾斜角度は、一定であってもよく、徐々に変化していてもよい。

（ｃ−６）パンチ５１がアウターパンチからなり、ダイ５２がパンチ５１の内周側部分に対して、軸方向に出入りするインナーダイからなる。ダイ５２の外周側面が凹凸面５２ａとされている。アウターパンチ５１とインナーダイ５２を用いてしごき加工を行なうことで、第２成形品１２の円筒部分１２ｃの内径側のみに凹凸面５２ａに対応する不等厚形状を得る。
（ｃ−７）しごき工程では、パンチ５１をダイ５２に対して第１成形品１１の円筒部１１ｃの軸方向（ホイールディスク１０の軸方向と同方向）にのみ相対動させてしごき加工する。なお、図２（ｄ）、図５において、Ａ１は、パンチ５１の加工方向である。なお、パンチ５１とダイ５２との上下関係は、図２（ｄ）、図５に示す上下関係と反対になっていてもよい。

（ｃ−８）しごき工程では、第１成形品１１の円筒部１１ｃの開口端部１１ｄ側はしごき加工をしないかしごき率を１０％以下にしごき加工することにより成形して不等厚有底環状の第２成形品１２を作成する。円筒部１１ｃの開後端部１１ｄ側をしごき加工しないかしごき率を１０％以下にしごき加工する理由は、円筒部１１ｃの開口端部１１ｄの加工硬化を抑制して拡径工程（上記（ｄ）の工程）で拡径した部分に材料割れが発生することを抑制するためである。
図１１は、引張強さが５９０Ｍｐａ材、３７０Ｍｐａ材、４４０Ｍｐａ材を用いて２２．５インチホイール用のホイールディスク（大中型ホイールディスク）１０を試作した場合の、しごき工程における円筒部１１ｃの開口端部１１ｄ側のしごき率と拡径工程で発生する拡径部分の割れとの関係を示す表である。図１１から、つぎの（ｉ）〜（ｉｉｉ）がわかる。（ｉ）しごき率が１０％以下では割れが発生しない。（ｉｉ）しごき率が１０％より大になると割れが発生する。（ｉｉｉ）よって、（ｉ）、（ｉｉ）より、しごき率が１０％以下が望ましい。

上記（ｄ）の工程（拡径工程）について
（ｄ−１）拡径工程では、図２（ｅ）、図６に示すように、第２成形品１２の全周にわたって連続する円筒部分１２ｃの開口側を拡径する。
（ｄ−２）拡径工程では、円錐状（略円錐状を含む）の部位を有する拡径用パンチ６１を第２成形品１２に押し込むことで円筒部分１２ｃの開口端１２ｄを円筒部分１２ｃの底部１２ａ側より大きく拡径加工を行なう。
（ｄ−３）拡径工程では、拡径用パンチ６１と拡径用ダイ６２とを図示略のプレス機に組付けた拡径装置６０を用いて拡径加工を行なう。

（ｄ−４）拡径工程では、拡径用パンチ６１を拡径用ダイ６２に対して第２成形品１２の円筒部分１２ｃの軸方向（ホイールディスク１０の軸方向と同方向）に相対動させて拡径加工する。なお、図２（ｅ）、図６において、Ａ２は、拡径用パンチ６１の加工方向である。なお、拡径用パンチ６１と拡径用ダイ６２との上下関係は、図２（ｅ）、図６に示す上下関係と反対になっていてもよい。
（ｄ−５）拡径用ダイ６２が円錐状穴６２ａをもつアウターダイからなる。また、拡径用パンチ６１が拡径用ダイ６２の円錐状穴６２ａに円錐状穴６２ａの軸方向（ホイールディスク１０の軸方向と同方向）に出入りするインナーパンチからなる。拡径用ダイ６２は、円錐状穴６２ａがなく、平板部６２ｂのみでもよい。

（ｄ−６）拡径工程では、拡径用パンチ６１にて鍛造成形して、しごき工程（上記（ｃ）の工程）で内径側に付与されていた凹凸形状を外径側へと押し出してもよい。これにより、狙いとする形状と板厚分布を得ることができる。ただし、拡径用パンチ６１にて鍛造成形する代わりに、図２（ｆ）、図７に示すように、フランジ成形工程（上記（ｅ）の工程）にてパンチ７１にて鍛造成形してもよい。また、図８に示すように、拡径工程（上記（ｄ）の工程）後であってフランジ成形工程（上記（ｅ）の工程）前にパンチ８１のストロークエンドにて鍛造成形してもよい。なお、図８において、Ａ３は、パンチ８１の加工方向である。

（ｄ−７）拡径工程は、プレスによって全周同時に行なわれることが望ましい。
（ｄ−８）拡径工程の加工方法は、上記に限らず、図示略のエキスパンダー等を用いた加工方法であってもよい。

上記（ｅ）の工程（フランジ成形工程）について
（ｅ−１）フランジ成形工程は、ホイール１０のリムと接続する取付けフランジ３２を成形する工程である。フランジ成形工程は、図２（ｆ）、図７に示すように、絞り加工を行なう工程である。ただし、絞り加工としごき加工を同時に行なってもよい。しごき加工のみでもよい。
（ｅ−２）フランジ成形工程では、第３成形品１３の円錐部１３ｃの開口端部１３ｄ（リム取付けフランジ３２となる部分）を絞り加工またはしごき絞り加工して、リム取付けフランジ３２を成形する。フランジ成形工程では、第３成形品１３の円錐部１３ｃの開口端部１３ｄをしごき加工して立ち上げ、狙いとする外径と板厚を得る。
（ｅ−３）フランジ成形工程では、パンチ７１とダイ７２とを図示略のプレス機に組付けたフランジ成形装置７０を用いて加工を行なう。

（ｅ−４）ダイ７２が、開口部付近が筒状とされた穴７２ａをもつアウターダイからなる。また、パンチ７１が、アウターダイ７２の穴７２ａに該穴７２ａの軸方向（ホイールディスク１０の軸方向と同方向）に出入りするインナーパンチ７１からなる。
（ｅ−５）ダイ７２は、穴７２ａの開口端部７２ｂで、第３成形品１３の円錐部１３ｃの開口端部１３ｄをしごく。
（ｅ−６）フランジ成形工程は、プレスによって全周同時に行なわれる。

（ｅ−７）フランジ成形工程では、パンチ７１をダイ７２に対して第３成形品１３の円錐部１３ｃの軸方向（ホイールディスク１０の軸方向と同方向）にのみ相対動させて加工する。なお、図２（ｆ）、図７において、Ａ４は、パンチ７１の加工方向である。なお、パンチ７１とダイ７２との上下関係は、図２（ｆ）、図７に示す上下関係と反対になっていてもよい。
（ｅ−８）フランジ成形工程の加工方法は、プレスによる絞り加工に限定されず、たとえばフローフォーミング（スピニング）等であってもよい。
（ｅ−９）フランジ成形工程では、プレスによる絞り加工（またはフローフォーミング等）の後に、寸法出しのため機械加工を施してもよい。
（ｅ−１０）フランジ成形工程の加工（リム取付けフランジ３２を成形する加工）は、拡径工程（上記（ｄ）の工程）で行なわれていてもよい。
（ｅ−１１）フランジ成形工程の加工方法は、機械加工のみであってもよい。

ホイールディスク１０は、図１２に示すように、ハブ取付けボルト穴２２、飾り穴３３を打ち抜き、製造される。

つぎに、本発明実施例の効果を説明する。
第１成形品１１の円筒部１１ｃの少なくとも一部をしごき加工して不等厚有底環状の第２成形品１２を作成するしごき工程を有するため、スピニング加工を無くすことができる。

しごき工程では円筒部１１ｃの開口端部１１ｄ側はしごき加工をしないかしごき率を１０％以下にしごき加工するため、円筒部１１ｃの開口端部１１ｄ側の加工硬化を抑制できる。そのため、しごき工程の後の拡径工程で拡径した部分の材料が割れることを抑制できる。

口絞り工程では揺動鍛造が行なわれるため、プレス成形ではできない精度でハブ取付け部２０となる底部１１ ａを平滑等厚に成形できる。そのため、ハブ取付け部２０となる底部１１ａ（１２ａ、１３ａ）の機械加工を不要とすることができる。

円筒状素材６の一端６ａを口絞りして有底環状の第１成形品１１を作成する口絞り工程では、円筒状素材６の他端６ｂの直径を変化させずに第１成形品１１を作成するため、円筒状素材６の他端６ｂの加工硬化を抑制できる。そのため、拡径工程で材料が割れることを抑制できる。

拡径工程では、拡径用パンチ６１のストロークエンドにて鍛造成形してしごき工程で内径側にのみ付与されていた凹凸形状を外径側へと押し出すため、ホイールを車両に搭載する際にホイールディスク１０がブレーキと干渉することを抑制できる。

拡径工程の後にフランジ成形工程を有するため、精度の良いリム取付けフランジ３２を得ることができる。

口絞り工程では第１成形品１１の円筒部１１ｃの板厚を薄くするように揺動鍛造を行なう場合、しごき工程において第１成形品１１の円筒部１１ｃをしごく量を減らすことができる。そのため、しごき工程でしごき加工を容易に行なうことができる。

口絞り工程では、プレスにて予成形を行いハブ取付け部２０となる部分を内径側に曲げた後に、揺動鍛造を行い第１成形品１１を作成することにより、予成形を行わない場合に比べて揺動鍛造を容易に行なうことができる。

しごき工程ではしごき加工によって第２成形品１２が成形されるため、スピニングによって第２成形品１２が成形される場合に比べて、つぎの利点を有する。
１．加工時間が短い。そのため、ホイールディスク１０の生産性が高い。
２．第２成形品１２、第３成形品１３、さらにはホイールディスク１０の表面にスピニング加工の加工ロールの成形痕が残ることを抑制できる。
３．ワーク端部寸法のバラツキを小さくでき、加工後に端部を切断する必要がない。そのため、材料が低減できる。また、加工硬化したワーク端部を切断するのに用いられる刃工具の破損のおそれも抑制できる。

２ ディスク素材
４ 矩形材
５ 溶接部
６ 円筒状素材
６ａ 円筒状素材の一端
６ｂ 円筒状素材の他端
１０ ホイールディスク
１１ 第１成形品
１１ａ 第１成形品の底部
１１ｂ 第１成形品の孔
１１ｃ 第１成形品の円筒部
１１ｄ 第１成形品の開口端部
１２ 第２成形品
１２ａ 第２成形品の底部
１２ｃ 第２成形品の円筒部分
１３ 第３成形品
１３ｃ 第３成形品の円錐部
１３ｄ 第３成形品の開口端部
２０ ハブ取付け部
２１ ハブ穴
２２ ハブ取付けボルト穴
３０ 立ち上がり部
３１ 円錐状部
３２ リム取付けフランジ
３３ 飾り穴
４０ 上型
４０ａ 上型の軸芯
４１ 下型
４１ａ 下型の軸芯
４２ パンチ
４３ ダイ
４４ プレス装置
５０ しごき装置
５１ しごき装置のパンチ
５１ａ 突出部
５２ しごき装置のダイ
５２ａ 凹凸面
５２ｂ 凹部
５２ｃ 凸部
５２ｄ 傾斜面
６０ 拡径装置
６１ 拡径用パンチ
６２ 拡径用ダイ
７０ フランジ成形装置
７１ フランジ成形装置のパンチ
７２ フランジ成形装置のダイ

Claims (8)

1. 板材を切断して矩形材を作成し、前記矩形材を丸め両端部を突合せ溶接して円筒状素材を作成する円筒状素材作成工程と、
   一対の上下型を相対接近させながら上型を下型軸芯に対して揺動させて、前記円筒状素材を一端口絞りして、ハブ取付け部となる部分をほぼ等厚に成形して得た中央部に孔の開いた円板状の底部を有する円筒状の第１成形品を作成する口絞り工程と、
   パンチと、ダイを有するしごき装置にて、前記第１成形品の円筒部の少なくとも一部をしごき加工して不等厚有底環状の第２成形品を作成するしごき工程と、
   前記第２成形品の円筒部分を拡径して該円筒部分を円錐形状として、ディスク形状とする拡径工程と、
   を有する、車両用ホイールディスクの製造方法。
2. 前記しごき工程は、前記第１成形品を、しごき装置にて、前記第１成形品の前記円筒部の開口端部側はしごき加工をしないかしごき率を１０％以下にしごき加工することにより成形して不等厚有底環状の前記第２成形品を作成する工程からなる、請求項１記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
3. 前記円筒状素材を一端口絞りして前記第１成形品を作成する前記口絞り工程では、前記円筒状素材の他端の直径を変化させずに前記第１成形品を作成する、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
4. 前記拡径工程では、前記第２成形品の前記円筒部分を拡径するとともに、前記しごき工程で内径側に付与されていた凹凸形状を外径側へと押し出す、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
5. 前記拡径工程の後に、
   リム取付けフランジとなる部分を絞り加工またはしごき絞り加工して、リム取付けフランジを成形するフランジ成形工程を有する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
6. 前記口絞り工程では、ハブ取付け部となる前記第１成形品の部分を平面化、板厚均一化するように揺動鍛造を行なう、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
7. 前記口絞り工程では、前記第１成形品の前記円筒部の板厚を薄くするように揺動鍛造を行なう、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
8. 前記口絞り工程は、プレスにて予成形を行いハブ取付け部となる部分を内径側に曲げた後に、揺動鍛造を行い前記第１成形品を作成する、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の車両用ホイールディスクの製造方法。
   

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