JP2004074248A

JP2004074248A - Method for producing automobile wheel disk

Info

Publication number: JP2004074248A
Application number: JP2002240577A
Authority: JP
Inventors: Tokiyasu Yogo; 余郷　時康
Original assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Current assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: JP3950023B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an automobile wheel disk by which the weight saving of a wheel disk can be realized while properly maintaining its fatigue strength. <P>SOLUTION: In the method for producing an automobile wheel disk 5, a tray-shaped intermediate material C is formed by a preliminary drawing stage in such a manner that the conditions of (1) 65+0.1d<h<75+0.1d, and (2) (b+c)/2-30<a<(b+c)/2-10 are satisfied, so that the radiused part 15 in a hub face can be thickened by a shape drawing stage. Thus, the thickness of a planar base material B can be set previously in consideration of the ratio of the radiused part 15 in the hub face to be thickened, so that the wheel disk 5 can be weight-saved while properly maintaining the fatigue strength of the radiused part 15 in the hub face. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ホイールの製造方法に係り、詳しくは、そのホイールディスクの成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用ホイールは、リムの内周面に形成されたドロップ部に、ホイールディスクのフランジ部を溶接して構成される、いわゆる２ピースタイプのものが主流である。この２ピースタイプの自動車用ホイールの製造工程において、ホイールディスクの製造工程としては、プレス加工により略正方形の平板状の板状基材を、中央領域に凹部を形成してなる受け皿状中間材とする予備絞り加工工程を行った後、形状絞り加工工程によってホイールディスクの形状を形成する。その後、ディスクフランジ部等を形成することにより、所望のホイールディスクを成形していることが一般的に知られている。このようなホイールディスク成形工程では、プレス加工によって材料が延伸又は収縮することとなるから、形成されたホイールディスクには比較的薄肉な部位と、厚肉な部位とが混在することとなっていた。
【０００３】
このようなホイールディスクから成る自動車用ホイールにあっては、自動車の車軸のハブと連結されるハブ取り付け面に比較的大きな負荷がかかる。特に、ハブの外周縁と接触する部分に負荷が集中する傾向にある。そのため、このハブ外周縁と接触する、ホイールディスクのナット座からハット部に立ち上がる傾斜面の間に形成されるハブ面アール部は、ハブ外周縁から受ける比較的大きな負荷によって亀裂等が発生し易く、破壊の起点と成り得た。ところが、このハブ面アール部は、上記ホイールディスクの成形によって薄肉化される部位であったことから、従来は、このハブ面アール部が充分な疲労強度を発揮し得るように、該ハブ面アール部の肉厚を基準としてホイールディスクを製造するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、自動車の走行安定性や燃費等を向上させるため、自動車用ホイールの軽量化が求められている。そのため、ホイールディスク及びホイールリムの軽量化が検討されてきた。ところが、ホイールディスクにあっては、上述のように、自動車用ホイールに求められる疲労強度を充分に確保するため、ハブ面アール部の肉厚を基準として成形加工されることとなっていた。そのため、ホイールディスクの、強度的に充分な余裕を有する別の部位をさらに厚肉化することともなっていたから、軽量化を進める上で大きな問題となっていた。
【０００５】
本発明は、ディスクフランジ部のハブ面アール部の疲労強度を適正に保持しつつ、軽量化することが可能な自動車用ホイールディスクの製造方法を提案することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、板状基材をプレス加工して、自動車用ホイールディスクを成形するプレス加工工程にあって、該板状基材の中央領域に凹部を形成して、受け皿状中間材を成形する予備絞り加工工程と、該受け皿状中間材をホイールディスクの形状に成形する形状絞り加工工程とを備えた自動車用ホイールディスクの製造方法において、前記受け皿状中間材が、形状絞り加工工程にあって、凹部開口領域から凹部底面方向にかかる押圧力と、凹部底面部の屈曲変形によって生じる外方向への押圧力との相互作用により生じる収縮変形によって、ホイールディスクのハブ面アール部を増肉させることとなるように、予備絞り加工工程により形成されるものであることを特徴とする自動車用ホイールディスクの製造方法である（請求項１）。
【０００７】
かかる製造方法にあっては、形状絞り加工工程によってハブ面アール部が増肉されるように、受け皿状中間材を予備絞り加工工程で成形するものである。ここで、形状絞り加工工程では、受け皿状中間材を上下方向から押圧する上型ダイスと下型パンチとによって挟圧するプレス加工が行われる。この形状絞り加工過程にあっては、受け皿状中間材に、ホイールディスクのハット部内側傾斜面を形成する部分の材料を充分に確保することとなる、凹部底面部から開口方向に向かって屈曲する屈曲部の屈曲率を大きくする撓み変形を生じさせると共に、ホイールディスクのハブ取り付け面を形成する部分の材料を充分に確保することとなる、凹部底面部を開口方向に屈曲させる撓み変形を生じさせる。そして、これら両者の撓み変形の変成部位では、凹部開口領域から凹部底面方向にかかる押圧力と、凹部底面部の屈曲変形によって生じる外方向への押圧力（反力）との相互作用により収縮変形を生じることとなる。その結果、この変成部位から形成されるハブ面アール部が増肉される。ここで、ハブ面アール部を板状基材の肉厚よりも厚くする受け皿状中間材の形状としては、凹部の深さ、凹部底面径、凹部底面部から凹部開口部までの壁面長さ等を、所望のホイールディスクの形状を考慮して設定すれば良い。例えば、上述の従来方法によって設定された受け皿状中間材の形状に比して、同じ形状のホイールディスクを製造する場合にあっても、凹部の深さを所定量だけ深くしたり、凹部底面径を所定量だけ大きくしたり、壁面長さを所定量だけ長くする等して設計するようにする。かかる受け皿状中間材の形成により、ハブ面アール部が増肉する割合を予め考慮して板状基材の肉厚を設定することができるから、強度的に充分な余裕を持つ他の部位が必要以上に厚肉化することなく、疲労強度を適正に維持できる肉厚を有するハブ面アール部を形成することができる。而して、ホイールディスクの軽量化を一層進めることが可能となる。また、このように肉厚の薄い板状基材を使用することにより、材料費を低減できるという優れた効果もある。
【０００８】
一方、上述の自動車用ホイールディスクの製造方法にあって、受け皿状中間材が、形状絞り加工工程で成形されるホイールディスク形状の、ハブ取付面からハット頂上部までのハット高さｄ（ｍｍ）、ハブ面径ｂ（ｍｍ）、ハット頂上径ｃ（ｍｍ）に対して、中央領域の凹部底面部から立ち上がる壁部高さｈ（ｍｍ）及び、該凹部底面径ａ（ｍｍ）を、
（１）６５＋０．１ｄ＜ｈ＜７５＋０．１ｄ
（２）（ｂ＋ｃ）／２−３０＜ａ＜（ｂ＋ｃ）／２−１０
の条件を充足するように、予備絞り加工工程により形成されるものであることを特徴とする製造方法（請求項２）とすることもできる。ここで図４に、受け皿状中間材Ｃ及びホイールディスク５の形状を例示する。ハブ面径ｂは、図４（ロ）にあって、車軸のハブとホイールディスクＡの接触するハブ取付面１０の最外径である。また、凹部底面径ａは、図４（イ）にあって、凹部底面部２２の対角位置に形成される、凹部底面部２２から開口方向に向かって屈曲する屈曲部２４の曲率半径Ｒの中心点同士間の距離を示す。
【０００９】
かかる製造方法によれば、予備絞り加工工程で成形された受け皿状中間材が、次工程の形状絞り加工工程でハブ面アール部が増肉化されることとなる。すなわち、形状絞り加工工程における、開口方向から押圧する上型ダイスと、逆方向から押圧する下型パンチとによって挟圧されるプレス加工過程にあって、受け皿状中間材は最初に、屈曲部が屈曲率を大きくする方向に撓み変形を生じ、ホイールディスクのハット部内側傾斜面を形成する領域に充分な材料が確保される。その後、屈曲部は上型ダイスによって撓み変形を拘束されると共に凹部底面方向に向かって押圧力を受ける。また、この押圧力によって、凹部の対向する屈曲部同士が中心方向に押し込まれることとなり、凹部底面部に撓み変形を生じ、ホイールディスクのハブ取り付け面を形成する部分に充分な材料が確保される。その後、凹部底面部は、上型ダイスによって撓み変形を拘束され、外方向への反力を発生させる。これら屈曲部に生じた押圧力と、凹部底面部に生じた反力との相互作用によって、両方の撓み変形の変成部位に収縮変形が生じる。その結果、この変成部位から形成されるハブ面アール部が増肉されることとなる。このように、形状絞り加工工程によってハブ面アール部を増肉させることができるから、ハブ面アール部が増肉する割合を予め考慮して板状基材の肉厚を設定することができるため、強度的に充分な余裕を持つ他の部位が必要以上に厚肉化することなく、疲労強度を適正に維持できる肉厚を有するハブ面アール部を形成することができる。而して、ホイールディスクの軽量化を一層進めることが可能となる。また、このように肉厚の薄い板状基材を使用することにより、材料費を低減できるという優れた効果もある。
【００１０】
かかる本発明の予備絞り加工工程により形成される受け皿状中間材は、上記のように形状絞り加工工程でハブ面アール部を増肉させるため、壁部高さｈ（ｍｍ）及び、該凹部底面径ａ（ｍｍ）を、
（１）６５＋０．１ｄ＜ｈ＜７５＋０．１ｄ
（２）（ｂ＋ｃ）／２−３０＜ａ＜（ｂ＋ｃ）／２−１０
の両者を充足するものとすることが必要となる。かかる形状条件は、ホイールディスクの成形方法を鋭意研鑽したことにより得られたものである。ここで、壁部高さｈが上記（１）の下限値以下であると、形状絞り加工工程で屈曲部に生じる撓み変形が小さすぎ、ハット部傾斜面を形成するために充分な材料が確保されず、上型ダイスから受ける押圧力も小さいものとなる。また、凹部底面径ａが上記（２）の下限値以下であると、凹部底面部に生じた撓み変形が小さくなり、これにより生じる外方向への反力を充分に発生できない。そのため、これら両者間の変成部位には充分な収縮変形を生じない。従って、この変成部位は、ハブ面アール部形状を形成するために当該プレス加工によって延伸変形されて薄肉化されることとなる。而して、上述した従来の成形方法と同様のホイールディスクを成形することとなる。
【００１１】
一方、壁部高さｈ及び凹部底面径ａが上記（１）、（２）の上限値以上となると、ハット部傾斜面を形成する領域に必要以上の材料が存在することとなるから、形状絞り加工工程によって形成されたハット部傾斜面にはシワや屈折等が生じやすくなり、安定して適正な製品を製造することが難しい。また、このような領域に材料が集中すれば、別の領域で充分な材料が不足することとなるから、形状絞り加工工程等で割れやひび等を生じやすくなるという問題も生じる。
【００１２】
このように、予備絞り加工工程により、壁部高さｈを上記の（１）を充足し、かつ、凹部底面径ａを上記の（２）を充足するように受け皿状中間材を形成することによって、上述したように、次工程の形状絞り加工工程でハブ面アール部を適切に増肉化することが可能となる。而して、ハブ面アール部の疲労強度を適正に保持しつつ、ホイールディスクを軽量化することができ得る。また、このようにして得られたホイールディスクは、ハット部の外側に比して内側の方が重くなる重量分布となることから、近年、自動車の乗り心地に大きく影響すると考えられている面外捻り共振値に有利に働くという優れた効果も生じる。
【００１３】
上述した受け皿状中間材が、中央領域の凹部底面部から立ち上がる壁部の軸方向に対する傾斜角θ（°）を外方向に、
（３）１５＜θ＜２０
となるように予備絞り加工工程により形成されるものである製造方法（請求項３）が提案される。このように予備絞り加工工程が壁部の傾斜角θを、かかる形状条件を充足するように受け皿状中間材を形成することにより、上述したように、形状絞り加工工程において、上述した屈曲部の撓み変形や、上型ダイスから凹部底面方向にかかる押圧力を充分に大きなものとすることができる。そのため、凹部底面部の撓み変形との変成部位に充分な収縮変形を生じさせ得るから、ハブ面アール部を増肉化させる効果が向上する。而して、上述したようにホイールディスクの軽量化への寄与が大きいという優れた効果も生じる。ここで、傾斜角θが下限値以下であった場合、又は上限値以上であった場合には、上型ダイスから受ける押圧力が小さくなる作用を生じ、変成部位に生じる収縮変形を減少させることになる。
【００１４】
上述した本発明の製造方法にあっては、形状絞り加工工程によって形成されるハブ面アール部を増肉化し得るように、受け皿状中間材を予備絞り加工工程で成形するものであることから、別途加工工程を設ける必要も無いし、材料等を従来のものから変更する必要も無いため、製造工程が繁雑化したり、生産コストが向上することもない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
図１は自動車用ホイールＡの縦断面図である。この自動車用ホイールＡは、リム１と、ハブ孔３をその中央に具備するホイールディスク５とからなる２ピースタイプのホイールである。ここで本実施例の自動車用ホイールＡにあっては、リム１及びホイールディスク５にスチール材を用いた、いわゆるスチールホイールとしている。かかる自動車用ホイールＡは、リム１のドロップ部２の内周面に、ディスク５のディスクフランジ部１１を内嵌させ、該嵌合されたリム１とホイールディスク５を、隅肉溶接又はスポット溶接により接合することにより一体化されてなる。なお、隅肉溶接には、アーク溶接、レーザー溶接等の公知技術を用いることができる。
【００１６】
図２は、自動車用ホイールＡのホイールディスク５の斜視図である。このホイールディスク５は、中心にハブ孔３を有し、その半径方向外側に位置し周方向に互いに均等間隔で六個のボルト孔６を形成されている。各ボルト孔６には、ナットを締め付けた際にナットが接触するナット座１４が夫々に形成されている。さらに、このボルト孔６の半径方向外側から、外方向に向かって隆起する形状となるハット部８が形成され、このハット部８の外側に周方向に複数個の飾り孔９が備えられている。このハット部８及び飾り孔９は、意匠性の向上、剛性の向上、軽量化、放熱性の向上等の役割を果たしており、この飾り孔９はホイールの種類により配設されないものも存在する。ここで、ボルト孔６の外側からハット部８に立ち上がるハット部傾斜面１６と、該ボルト孔６との間の部位が本発明にかかるハブ面アール部１５であり、該ハブ面アール部１５の裏面（意匠面の反対面）が、自動車のハブと連結するハブ取り付け面１０となる（図１参照）。また、この飾り孔９の外側には、ホイールディスク５の軸方向と略平行となるディスクフランジ部１１が形成されている。
【００１７】
次に本発明の要部にかかるホイールディスク５の成形工程について、図３〜図７に従って説明する。
ホイールディスク５は、板状基材Ｂをプレス加工することにより製造される。図３は、一般的なプレス成形によって形成されるホイールディスク５の各成形過程毎の形態を縦断面図によって示している。本発明にあっても図３（イ）〜（ホ）の成形過程に従ってホイールディスク５が成形される。最初に、所定の略正方形状とした平板の合金鋼の四つの角部を、夫々同じ形状となるように外側方向に凸形状となる円弧状に打抜き加工した板状基材Ｂを用意する（図３（イ））。この板状基材Ｂを予備絞り加工工程によって、その中央領域に円穴の凹部２０を有する受け皿状中間材Ｃを形成する（図３（ロ））。その後、該受け皿状中間材Ｃを形状絞り加工工程によって、ナット座１４、ハット部８、ハブ取り付け面１０、ハブ面アール部１５等の形状が形作られたディスク状品Ｄを形成する（図３（ハ））。このディスク状品Ｄではホイールディスク５の形状がほぼ形成されている。次にこのディスク状品Ｄを再度絞り加工することでホイールディスク５の寸法精度を整えると共に、ハブ孔３及びボルト孔６の孔開け加工を行い、ディスク状品Ｅを形成する（図３（ニ））。その後、リストライク工程により、ホイールディスク５の軸方向とほぼ平行となるディスクフランジ部１１を形成し、所望のホイールディスク５を得る（図３（ホ））。
【００１８】
このような予備絞り加工工程によって形成される、本発明にかかる受け皿状中間材Ｃを図４（イ）に示す。また、この受け皿状中間材Ｃによって成形されるホイールディスク５を図４（ロ）に示す。この予備絞り加工工程にあっては、上記の板状基材Ｂを、上面が平面である環状の絞りダイス（図示せず）と、円筒状の絞りパンチ（図示せず）との絞り加工によって、中央領域に円穴状の凹部２０が形成され、その周囲に環状受け部２１が形成された受け皿状中間材Ｃを形成する。この受け皿状中間材Ｃには、凹部底面部２２から環状受け部２１に立ち上がる壁面２３と、該凹部底面部２２との間に、所定の曲率（曲率半径Ｒ）を有する屈曲部２４が形成される。また、この壁面２３と環状受け部２１との間には所定の曲率を有する開口屈曲部２５が形成されている。
【００１９】
ここで、本実施例の自動車用ホイールディスクの製造方法によって成形されるホイールディスク５（図４（ロ））にあって、ハブ面アール部１５からハット頂上部８までのハット高さｄは４０ｍｍ、ハブ面径ｂは１４０ｍｍ、ハット頂上径ｃは２２０ｍｍである。これらハット高さｄ、ハブ面径ｂ、ハット頂上径ｃによって、壁面高さｈ、凹部底面径ａ、該壁面２３の軸方向に対して外方向に傾斜する傾斜角θがそれぞれ、
（１）６９＜ｈ＜７９（６５＋０．１ｄ＜ｈ＜７５＋０．１ｄ）
（２）１５０＜ａ＜１７０（（ｂ＋ｃ）／２−３０＜ａ＜（ｂ＋ｃ）／２−１０）
（３）１５＜θ＜２０
を充足するように、受け皿状中間材Ｃが予備絞り加工工程で成形される。本実施例にあっては、好適な条件として、この受け皿状中間材Ｃを壁面高さｈが７０ｍｍ、凹部底面径ａが１６０ｍｍ、壁面の傾斜角θが１８°となるように設定している。
【００２０】
次に形状絞り加工工程について、図５〜図７に従って説明する。
この形状絞り加工工程では、予備絞り加工工程で形成した上記の受け皿状中間材Ｃをディスク状品Ｄに成形する。図５（イ）のように、受け皿状中間材Ｃを下型パンチ３０上の所定位置に置く。この時、受け皿状中間材Ｃは、その屈曲部２４が下型パンチ３０のハット壁加工面３３で係止される。そして、受け皿状中間材Ｃの環状受け部２１の外周縁部２６を上型ダイス３１と把持型３２とで把持する。その後、図５（ロ）のように、外周縁部２６を把持した状態で、上型ダイス３１を下降させていくと、受け皿状中間材Ｃの開口屈曲部２５が屈曲していく。これにより、壁面２３の傾斜角θが小さくなって（軸方向に向かう）、屈曲部２４が屈曲率を大きくする方向に撓み変形を生ずることとなる。この撓み変形によってなる壁面変形領域２７には、ホイールディスク５のハット部傾斜面１６を形成するための材料が充分に確保されていくこととなる。
【００２１】
さらに上型ダイス３１が下降していくと、図５（ハ）のように、開口屈曲部２５の屈曲変形が進行すると共に、この開口屈曲部２５が屈曲してなる屈曲変形部位２８が上型ダイス３１に接触し、上型ダイス３１から凹部底面部２２の方向に押圧力を受ける。この屈曲変形部位２８が上型ダイス３１から受ける押圧力によって、屈曲部２４の撓み変形は進行せず、壁面変形領域２７に沿って下方向に押し込まれることとなる。このような上型ダイス３１から受けた押圧力によって、図６（イ）のように、受け皿状中間材Ｃの凹部底面部２２が中心方向に押圧されて下方向に撓み変形を生じる。この撓み変形により、ホイールディスク５の中心方向に向かって十分な材料が確保されることとなる。その後、図６（ロ）から図６（ハ）のように加工が進行すると、凹部底面部２２が下型パンチ３０のナット座加工部３４と接触する。この接触した部分を支持点として、凹部底面部２２は上方向への撓み変形を生じることとなる。
【００２２】
さらに、上型ダイス３１が下降していくと、図７（イ）のように、上記の屈曲変形部位２８が上型ダイス３１から受ける押圧力により、ハット壁加工面３３に沿って壁面変形領域２７が下方向に押し込まれる。一方、凹部底面部２２の撓み変形は、中央領域で上型ダイス３１と接触することにより進行が妨げられ、中心方向に向かっていた押圧力が逆に外方向に向けて反力として作用することとなる。そして、凹部底面部２２の撓み変形と、壁面変形領域２７との変成部位２９が両者から受ける押圧力によって収縮変形することとなる。その後、図７（ロ）のように、絞り加工が進行していくと、この収縮変形する変成部位２９が上型ダイス３１のハブ面加工部位３６と下型パンチ３０のハブ面加工部位３５とによって挟圧される。そして、図７（ハ）のように、上型ダイス３１と下型パンチ３０とによって完全に挟圧状態となって、ディスク状品Ｄが形成される。而して、このディスク状品Ｄのハブ面アール部１５は、板状基材Ｂの板厚よりも増肉されて形成される。尚、この形状絞り加工工程にあって、ハット部８の頂上部より外側領域は延伸変形されることとなって、薄肉化される。
【００２３】
このような形状絞り加工工程後は、上述したように、ホイールディスク５の寸法精度を整えると共に、ハブ孔３及びボルト孔６の孔開け加工を行う絞り加工工程を行った後、リストライク工程（図示せず）により、ディスクフランジ部１１を成形すると共に、ハブ孔３のハブ孔フランジ（図示せず）と、飾り孔９とを形成して、ホイールディスク５の製造工程が終了する。
【００２４】
一方、上記の本実施例と比較するため、従来の製造方法によって予備絞り加工工程と形状絞り加工工程とからホイールディスク５を成形する場合を、図８及び図９に従って説明する。
従来の成形方法に基づき、予備絞り加工工程により形成された受け皿状中間材Ｃ’は、壁面高さｈ’は６０ｍｍ、凹部底面径ａ’は１４０ｍｍであり、また、該壁面２３の軸方向に対して外方向に傾斜する傾斜角θ’は１８°とした。この受け皿状中間材Ｃ’を、形状絞り加工工程によってディスク状品Ｄ’に成形する。尚、形状絞り加工工程に使用する下型パンチ３０及び上型ダイス３１は、上記実施例の場合と同じものである。図８（イ）のように、受け皿状中間材Ｃ’を下型パンチ３０上の所定位置に置く。この時、受け皿状中間材Ｃ’はその凹部底面部２２が下型パンチ３０のナット座加工部３４の上で係止される。そして、該受け皿状中間材Ｃ’の環状受け部２１の外周縁部２６を上型ダイス３１と把持型３２とで把持する。その後、図８（ロ）から図８（ハ）のように、外周縁部２６を把持した状態で、上型ダイス３１を下降させていくと、受け皿状中間材Ｃ’の開口屈曲部２５が屈曲していく。この時、壁面高さｈ’が不十分であること、及び、凹部底面径ａがホイールディスク５のハブ面径ｂとほぼ同等の大きさであるために、受け皿状中間材Ｃ’がナット座加工部３４で係止されていることから、上型ダイス３１と把持型３２とで把持された外周縁部２６の下降によって、開口屈曲部２５の屈曲した屈曲変形部位２８が外方向に引っぱられることとなる。そのため、屈曲部２４では充分な撓み変形が生じないと共に、ホイールディスク５のハット部傾斜面１６を形成する部分には材料が充分に確保されないこととなる。
【００２５】
さらに上型ダイス３１が下降すると、図９（イ）のように、屈曲変形部位２８がその頂上付近で上型ダイス３１と接触し、上型ダイス３１からこの屈曲変形部位２８が押圧力を受ける。この屈曲変形部位２８が上型ダイス３１から受ける押圧力により、該屈曲変形部位２８の内外両方向に材料を押し込むこととなる。ここで、内方向に作用する押圧力は上述の実施例の場合に比して小さくなる。そして、この押圧力によって、凹部底面部２２はナット座面加工部３４を支持点として上方向に向かって撓み変形を生ずる。さらに、図９（ロ）のように加工工程が進行すると、凹部底面部２２の撓み変形は大きくなるものの、該撓み変形が充分な大きさとなる前に上型ダイス３１に変形を妨げられることとなるため、これによって生じる外方向への反力も小さい。また、ハット部傾斜面１６を形成するハット部形成部位４０では、上方向に凸形状となるように変形していくことにより、ハブ面形成部位４１はハット部傾斜面方向に引っぱられた状態となる。そして、上型ダイス３１がさらに下降すると、ハブ面形成部位４１は、ハブ面加工部位３６の下方向への押圧によって、下方向に凸形状となるように延伸変形されていくこととなる。そして、図９（ハ）のように、上型ダイス３１と下型パンチ３０とによって完全に挟圧状態となって、ディスク状品Ｄ’が形成される。このディスク状品Ｄ’にあって、ハブ面アール部１５は、板状基材Ｂの板厚よりも薄肉化されることとなる。尚、このディスク状品Ｄ’では、ハット部傾斜面１６が薄肉化されると共に、ハット部８の頂上より外側領域では、内側領域に比して厚肉状態となる。
【００２６】
この形状絞り加工工程の後、上述したように、ホイールディスク５’の寸法精度を整えると共に、ハブ孔３及びボルト孔６の孔開け加工を行う絞り加工工程を行った後、リストライク工程（図示せず）により、ディスクフランジ部１１を成形すると共に、ハブ孔３のハブ孔フランジ（図示せず）と、飾り孔９とを形成して、ホイールディスク５’の製造工程が終了する。
【００２７】
ここで、上述した実施例で成形されたホイールディスク５と、従来の方法で成形されたホイールディスク５’とを比較する。ここで、板状基材Ｂは同じ形状、同じ材料のものを使用し、その肉厚は３．０ｍｍであった。この板状基材Ｂを本実施例に従って成形したホイールディスク５にあっては、ハブ面アール部１５の肉厚は３．２０ｍｍとなり、約７％増肉化した。一方、従来の方法で成形したホイールディスク５’にあっては、ハブ面アール部１５の肉厚は２．７６ｍｍであり、約８％薄肉化した。従って、本発明のホイールディスク５の製造方法によれば、同じ板状基材Ｂから疲労強度に優れたホイールディスク５を成形することができる。また、この従来方法によるホイールディスク５’のハブ面アール部１５の肉厚２．７６ｍｍがホイールディスク５に要求されている基準値であるとすると、本発明の成形方法によれば、板状基材Ｂは肉厚２．５８ｍｍのものを使用することで、ハブ面アール部１５の肉厚２．７６ｍｍを形成できるから、板状基材Ｂには従来の方法に比して約１４％薄肉化したものを使用可能である。すなわち、ホイールディスク５は本発明の成形方法によれば、約１４％程度の軽量化が期待できることとなる。これにより、自動車の走行性能や燃費等の向上に大きく貢献できる自動車用ホイールを製造することが可能である。
【００２８】
また、本発明の製造方法によって得られたホイールディスク５は、従来の方法によるホイールディスク５’に比して、重量分布が外側よりも内側の方が重くなるように成形されることから、近年、自動車の乗り心地に大きく影響すると考えられている面外捻り共振値に有利に働くという優れた効果も生じる。
【００２９】
上述したように本発明にあっては、予備絞り加工工程で成形する受け皿状中間材Ｃを特定の形状とすることによって、形状絞り加工工程で形成されるハブ面アール部１５を増肉化させるようにしたものであるから、予備絞り加工工程で用いる環状絞りダイス及び円筒状の絞りパンチを本発明に適合するものとすることにより、本発明の受け皿状中間材Ｃを形成可能である。そのため、ホイールディスク５の製造方法が、従来の成形方法に比して、何ら煩雑化することもないため、製造コストに影響しないという優れた利点もある。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の自動車用ホイールディスクの製造方法として、受け皿状中間材が、形状絞り加工工程にあって、凹部開口領域から凹部底面方向にかかる押圧力と、凹部底面部の屈曲変形によって生じる外方向への押圧力との相互作用により生じる収縮変形によって、ホイールディスクのハブ面アール部を増肉させることとなるように、予備絞り加工工程により形成されるようにした製造方法（請求項１）であるから、ハブ面アール部が増肉する割合を予め考慮して板状基材の肉厚を設定することができるため、ハブ面アール部の疲労強度を適正に維持しつつ、ホイールディスクを軽量化することが可能となる。また、このように肉厚の薄い板状基材を使用することにより、材料費を低減できるという優れた効果もある。
【００３１】
一方、本発明の自動車用ホイールディスクの製造方法として、受け皿状中間材が、形状絞り加工工程で成形されるホイールディスク形状の、ハブ取付面からハット頂上部までのハット高さｄ（ｍｍ）、ハブ面径ｂ（ｍｍ）、ハット頂上径ｃ（ｍｍ）に対して、壁部高さｈ（ｍｍ）及び該凹部底面径ａ（ｍｍ）を、
（１）６５＋０．１ｄ＜ｈ＜７５＋０．１ｄ
（２）（ｂ＋ｃ）／２−３０＜ａ＜（ｂ＋ｃ）／２−１０
の条件を充足するように、予備絞り加工工程により形成されるようにした製造方法（請求項２）であるから、形状絞り加工工程によってハブ面アール部を増肉化させることができる。而して、ハブ面アール部が増肉する割合を予め考慮して板状基材の肉厚を設定することができるため、ハブ面アール部の疲労強度を適正に維持しつつ、ホイールディスクを軽量化することが可能となる。また、このように肉厚の薄い板状基材を使用することにより、材料費を低減できるという優れた効果もある。さらに、この製造方法によるホイールディスクは、ハット部の外側に比して内側の方が重くなる重量分布となることから、近年、自動車の乗り心地に大きく影響すると考えられている面外捻り共振値に有利に働くという優れた効果も生じる。
【００３２】
ここで、受け皿状中間材が、中央領域の凹部底面部から立ち上がる壁部の軸方向に対する傾斜角θ（°）を外方向に、
（３）１５＜θ＜２０
となるように予備絞り加工工程により形成されるようにした製造方法（請求項３）としたものにあっては、形状絞り加工工程におけるハブ面アール部の増肉化効果を一層向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用ホイールＡの縦断面図である。
【図２】ホイールディスク５の斜視図である。
【図３】ホイールディスク５の各成形工程毎の形態を示す説明図である。
【図４】本発明の受け皿状中間材Ｃ及びホイールディスク５の縦断面図である。
【図５】本発明のホイールディスク製造方法の形状絞り加工工程を示す説明図である。
【図６】図５から続く、本発明のホイールディスク製造方法の形状絞り加工工程を示す説明図である。
【図７】図６から続く、本発明のホイールディスク製造方法の形状絞り加工工程を示す説明図である。
【図８】従来のホイールディスク製造方法の形状絞り加工工程を示す説明図である。
【図９】図８から続く、従来のホイールディスク製造方法の形状絞り加工工程を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ　自動車用ホイール
Ｂ　板状基材
Ｃ　受け皿状中間材
Ｄ　ディスク状品
５　ホイールディスク
８　ハット部
１５　ハブ面アール部
２０　凹部
２２　凹部底面部
２３　壁面
２４　屈曲部
２５　開口屈曲部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a vehicle wheel, and more particularly, to a method for forming a wheel disc.
[0002]
[Prior art]
As a vehicle wheel, what is called a two-piece type is mainly used, which is configured by welding a flange portion of a wheel disc to a drop portion formed on an inner peripheral surface of a rim. In the manufacturing process of the two-piece type automobile wheel, as a manufacturing process of the wheel disk, a substantially square flat plate-shaped base material is formed by pressing, and a saucer-shaped intermediate material having a recess formed in a central region. After performing the preliminary drawing process, the shape of the wheel disk is formed by the shape drawing process. Thereafter, it is generally known that a desired wheel disk is formed by forming a disk flange portion or the like. In such a wheel disc forming process, the material is stretched or shrunk by press working, so that a relatively thin portion and a thick portion are mixed in the formed wheel disc. .
[0003]
In a vehicle wheel including such a wheel disc, a relatively large load is applied to a hub mounting surface connected to a hub of a vehicle axle. In particular, the load tends to concentrate on a portion that contacts the outer peripheral edge of the hub. Therefore, the hub surface radius portion formed between the inclined surface rising from the nut seat of the wheel disc and the hat portion in contact with the hub outer peripheral edge is liable to cracks and the like due to a relatively large load received from the hub outer peripheral edge. Could be the starting point of destruction. However, since the hub surface round portion is a portion that is thinned by forming the wheel disc, conventionally, the hub surface round portion is conventionally formed so that the hub surface round portion can exhibit sufficient fatigue strength. The wheel disc was manufactured based on the thickness of the part.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, in order to improve the running stability and the fuel efficiency of an automobile, the weight of an automobile wheel has been required to be reduced. Therefore, reduction in weight of the wheel disc and the wheel rim has been studied. However, in the case of a wheel disk, as described above, in order to sufficiently secure the fatigue strength required for an automobile wheel, the wheel disk is formed on the basis of the thickness of the round portion of the hub surface. For this reason, another portion of the wheel disk, which has a sufficient margin in terms of strength, must be made thicker, which has been a major problem in reducing the weight.
[0005]
An object of the present invention is to propose a method of manufacturing a wheel disk for an automobile, which can reduce the weight while appropriately maintaining the fatigue strength of the hub surface round portion of the disk flange portion.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a press working step of pressing a plate-shaped base material to form a wheel disk for an automobile, forming a recess in a central region of the plate-shaped base material, and forming a saucer-shaped intermediate material. In a method for manufacturing a wheel disk for an automobile, comprising a preliminary drawing step and a shape drawing step of forming the tray-shaped intermediate material into a shape of a wheel disk, the tray-shaped intermediate material may be in a shape drawing step. Increasing the radius of the hub surface round portion of the wheel disc by contraction deformation caused by interaction between the pressing force applied from the recess opening region toward the recess bottom surface and the outward pressing force generated by the bending deformation of the recess bottom portion. The present invention provides a method for manufacturing an automobile wheel disk, which is formed by a preliminary drawing process.
[0007]
In this manufacturing method, the saucer-shaped intermediate material is formed in the preliminary drawing process so that the hub surface radius is increased in the shape drawing process. Here, in the shape drawing process, press work is performed in which the upper die and the lower die punch press the saucer-shaped intermediate material from above and below. In the shape drawing process, the material for the portion forming the inner slope of the hat portion of the wheel disc is sufficiently secured in the saucer-shaped intermediate material, and is bent from the bottom surface of the concave portion toward the opening direction. In addition to the bending deformation that increases the bending ratio of the bending portion, the bending deformation that bends the bottom surface of the concave portion in the opening direction, which ensures the material of the portion forming the hub mounting surface of the wheel disk, is generated. . At the metamorphic site of the bending deformation of both, the contraction deformation is caused by the interaction between the pressing force applied from the opening area of the recess to the bottom of the recess and the outward pressing force (reaction force) generated by the bending deformation of the bottom of the recess. Will occur. As a result, the radius of the hub surface round portion formed from this metamorphosis site is increased. Here, as the shape of the saucer-shaped intermediate material in which the hub surface radius is made thicker than the thickness of the plate-shaped base material, the depth of the recess, the bottom diameter of the recess, the length of the wall surface from the bottom of the recess to the opening of the recess, etc. May be set in consideration of the desired shape of the wheel disc. For example, compared to the shape of the saucer-shaped intermediate material set by the above-described conventional method, even when manufacturing a wheel disc having the same shape, the depth of the recess is increased by a predetermined amount, or the recess bottom diameter is reduced. Is designed to be increased by a predetermined amount, or the wall length is increased by a predetermined amount. By forming such a saucer-shaped intermediate material, the thickness of the plate-shaped base material can be set in consideration of the rate at which the hub surface rounded portion is increased in thickness, so that other portions having a sufficient margin in strength can be provided. It is possible to form a hub surface round portion having a thickness capable of appropriately maintaining the fatigue strength without increasing the thickness more than necessary. Thus, the weight of the wheel disc can be further reduced. The use of such a thin plate-shaped base material also has an excellent effect that the material cost can be reduced.
[0008]
On the other hand, in the above-described method for manufacturing a wheel disk for an automobile, the saucer-shaped intermediate material is formed into a wheel disk shape in a shape drawing process, and the hat height d (mm) from the hub mounting surface to the top of the hat. With respect to the hub surface diameter b (mm) and the hat top diameter c (mm), the wall height h (mm) rising from the concave bottom surface in the central region and the concave bottom diameter a (mm) are:
(1) 65 + 0.1d <h <75 + 0.1d
(2) (b + c) / 2-30 <a <(b + c) / 2-10
The manufacturing method (claim 2) may be formed by a preliminary drawing process so as to satisfy the above condition. Here, FIG. 4 illustrates the shapes of the tray-shaped intermediate member C and the wheel disk 5. The hub surface diameter b is the outermost diameter of the hub mounting surface 10 where the hub of the axle contacts the wheel disc A in FIG. Further, the concave bottom diameter a is the radius of curvature R of the bent portion 24 that is formed at a diagonal position of the concave bottom portion 22 and is bent from the concave bottom portion 22 toward the opening direction in FIG. Indicates the distance between the center points.
[0009]
According to this manufacturing method, the round surface portion of the hub surface of the saucer-shaped intermediate material formed in the preliminary drawing process is increased in the subsequent shape drawing process. That is, in the shape drawing process, in the pressing process in which the upper die is pressed from the opening direction and the lower die punch is pressed in the opposite direction, the saucer-shaped intermediate material has a bent portion first. A bending deformation occurs in a direction in which the bending ratio is increased, and a sufficient material is secured in a region where the hat disk inner inclined surface of the wheel disk is formed. Thereafter, the bent portion is restrained from being bent and deformed by the upper die and receives a pressing force toward the bottom surface of the concave portion. In addition, the pressing force pushes the opposing bent portions of the concave portion toward the center, thereby causing a bending deformation at the concave portion bottom portion, and sufficient material is secured in a portion forming the hub mounting surface of the wheel disk. . Thereafter, the bottom surface of the concave portion is restrained from being bent and deformed by the upper die, and generates an outward reaction force. Due to the interaction between the pressing force generated at these bent portions and the reaction force generated at the bottom surface of the concave portion, contraction deformation occurs at both metamorphic portions of the bending deformation. As a result, the radius of the hub surface round portion formed from this metamorphosis site is increased. As described above, since the thickness of the hub surface radius portion can be increased by the shape drawing process, the thickness of the plate-shaped base material can be set in advance by considering the rate at which the hub surface radius portion increases. In addition, a hub surface radius portion having a thickness capable of appropriately maintaining the fatigue strength can be formed without increasing the thickness of another portion having a sufficient margin in strength unnecessarily. Thus, the weight of the wheel disc can be further reduced. The use of such a thin plate-shaped base material also has an excellent effect that the material cost can be reduced.
[0010]
The saucer-shaped intermediate material formed by the preliminary drawing process of the present invention has a wall height h (mm) and a bottom surface of the concave portion in order to increase the radius of the hub surface round portion in the shape drawing process as described above. The diameter a (mm)
(1) 65 + 0.1d <h <75 + 0.1d
(2) (b + c) / 2-30 <a <(b + c) / 2-10
It is necessary to satisfy both. Such a shape condition was obtained by diligently studying a method of forming a wheel disc. If the wall height h is less than or equal to the lower limit of (1), the bending deformation generated in the bent portion in the shape drawing process is too small, and a sufficient material for forming the hat portion inclined surface is secured. However, the pressing force received from the upper die is small. If the recess bottom diameter a is less than or equal to the lower limit of (2), the bending deformation generated on the bottom surface of the recess becomes small, and the outward reaction force caused by the deformation cannot be sufficiently generated. For this reason, sufficient shrinkage deformation does not occur at the metamorphic site between these two. Therefore, the metamorphic portion is elongated and deformed by the press working to form a hub surface rounded portion shape, thereby being thinned. Thus, a wheel disk similar to the above-described conventional forming method is formed.
[0011]
On the other hand, when the wall height h and the recess bottom diameter a are equal to or more than the upper limits of (1) and (2), more material than necessary is present in the region where the hat slope is formed. Wrinkles, refractions, and the like are likely to occur on the hat inclined surface formed by the drawing process, and it is difficult to stably produce an appropriate product. In addition, if the material is concentrated in such a region, a sufficient amount of material will be insufficient in another region. Therefore, there is a problem that a crack, a crack, or the like is easily generated in a shape drawing process or the like.
[0012]
As described above, by the preliminary drawing process, the tray-shaped intermediate member is formed so that the wall height h satisfies the above (1) and the concave bottom diameter a satisfies the above (2). Thereby, as described above, it is possible to appropriately increase the thickness of the hub surface round portion in the subsequent shape drawing process. Thus, it is possible to reduce the weight of the wheel disc while appropriately maintaining the fatigue strength of the rounded portion of the hub surface. In addition, since the wheel disc obtained in this way has a weight distribution in which the inside is heavier than the outside of the hat portion, it is considered that the wheel disc has a great influence on the riding comfort of a car in recent years. An excellent effect of favorably acting on the torsional resonance value also occurs.
[0013]
The above-mentioned saucer-shaped intermediate material is inclined outwardly at an inclination angle θ (°) with respect to the axial direction of the wall portion rising from the bottom surface of the concave portion in the central region,
(3) 15 <θ <20
A manufacturing method (claim 3), which is formed by a preliminary drawing process so that In this way, the preliminary drawing step sets the inclination angle θ of the wall portion to form the saucer-shaped intermediate material so as to satisfy such a shape condition, and as described above, in the shape drawing step, The bending deformation and the pressing force applied from the upper die to the bottom surface of the concave portion can be made sufficiently large. For this reason, a sufficient shrinkage deformation can be generated at the metamorphic portion of the concave bottom surface with the bending deformation, and the effect of increasing the thickness of the hub surface radius is improved. Thus, as described above, an excellent effect that the contribution to weight reduction of the wheel disk is large is also produced. Here, when the inclination angle θ is equal to or less than the lower limit value or is equal to or more than the upper limit value, the pressing force received from the upper die is reduced, and the contraction deformation generated in the metamorphic site is reduced. become.
[0014]
In the manufacturing method of the present invention described above, the tray-shaped intermediate material is formed in the preliminary drawing process so that the hub surface radius portion formed in the shape drawing process can be increased in thickness. There is no need to provide a separate processing step, and it is not necessary to change the material and the like from the conventional one, so that the manufacturing steps are not complicated and the production cost is not improved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a vehicle wheel A. The vehicle wheel A is a two-piece wheel including a rim 1 and a wheel disk 5 having a hub hole 3 at the center thereof. Here, the vehicle wheel A of the present embodiment is a so-called steel wheel in which a steel material is used for the rim 1 and the wheel disk 5. In such an automobile wheel A, the disc flange portion 11 of the disc 5 is fitted inside the inner peripheral surface of the drop portion 2 of the rim 1, and the fitted rim 1 and the wheel disc 5 are filled or spot-welded. And are integrated by joining. Known techniques such as arc welding and laser welding can be used for the fillet welding.
[0016]
FIG. 2 is a perspective view of the wheel disk 5 of the vehicle wheel A. The wheel disc 5 has a hub hole 3 at the center, and six bolt holes 6 located radially outward of the hub hole 3 at equal intervals in the circumferential direction. Each bolt hole 6 is formed with a nut seat 14 with which the nut comes into contact when the nut is tightened. Further, a hat portion 8 having a shape protruding outward from the radial outside of the bolt hole 6 is formed, and a plurality of decorative holes 9 are provided on the outside of the hat portion 8 in the circumferential direction. . The hat portion 8 and the decorative hole 9 play a role of improving design, improving rigidity, reducing weight, improving heat dissipation, and the like. Some decorative holes 9 are not provided depending on the type of wheel. Here, a portion between the hat inclined surface 16 rising from the outside of the bolt hole 6 to the hat portion 8 and the bolt hole 6 is the hub surface round portion 15 according to the present invention. The back surface (opposite the design surface) becomes a hub mounting surface 10 that is connected to the hub of the vehicle (see FIG. 1). Outside the decorative hole 9, a disk flange 11 is formed which is substantially parallel to the axial direction of the wheel disk 5.
[0017]
Next, a molding process of the wheel disk 5 according to the main part of the present invention will be described with reference to FIGS.
The wheel disk 5 is manufactured by pressing a plate-shaped base material B. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the form of the wheel disk 5 formed by general press forming in each forming process. According to the present invention, the wheel disk 5 is formed according to the forming process shown in FIGS. First, a plate-shaped base material B is prepared by punching out four corners of a predetermined substantially square-shaped flat plate of alloy steel into an arc shape having a convex shape in an outward direction so as to have the same shape. FIG. 3 (a)). The plate-shaped base material B is subjected to a pre-drawing process to form a saucer-shaped intermediate material C having a circular concave portion 20 in the center region (FIG. 3B). Thereafter, the tray-shaped intermediate material C is formed into a disk-shaped product D in which the shapes of the nut seat 14, the hat portion 8, the hub mounting surface 10, the hub surface round portion 15, and the like are formed by a shape drawing process (FIG. 3). (C)). In this disk-shaped article D, the shape of the wheel disk 5 is substantially formed. Next, by squeezing the disk-shaped article D again, the dimensional accuracy of the wheel disk 5 is adjusted, and the hub hole 3 and the bolt hole 6 are punched to form a disk-shaped article E (FIG. )). Thereafter, a disc flange portion 11 which is substantially parallel to the axial direction of the wheel disc 5 is formed by a restriking process to obtain a desired wheel disc 5 (FIG. 3E).
[0018]
FIG. 4A shows the saucer-shaped intermediate material C according to the present invention formed by such a preliminary drawing process. FIG. 4B shows a wheel disk 5 formed by the tray-shaped intermediate member C. In the preliminary drawing step, the plate-shaped base material B is drawn by an annular drawing die (not shown) having a flat upper surface and a cylindrical drawing punch (not shown). Then, a circular recess 20 is formed in the center region, and a saucer-shaped intermediate member C having an annular receiving portion 21 formed therearound is formed. In this tray-shaped intermediate member C, a bent portion 24 having a predetermined curvature (radius of curvature R) is formed between the wall surface 23 rising from the concave bottom portion 22 to the annular receiving portion 21 and the concave bottom portion 22. You. An opening bent portion 25 having a predetermined curvature is formed between the wall surface 23 and the annular receiving portion 21.
[0019]
Here, in the wheel disk 5 (FIG. 4 (b)) formed by the method of manufacturing a vehicle wheel disk according to the present embodiment, the hat height d from the hub surface round portion 15 to the hat top 8 is 40 mm. The hub surface diameter b is 140 mm, and the hat top diameter c is 220 mm. By the hat height d, the hub surface diameter b, and the hat top diameter c, the wall height h, the concave bottom diameter a, and the inclination angle θ that is inclined outward with respect to the axial direction of the wall 23 are respectively
(1) 69 <h <79 (65 + 0.1d <h <75 + 0.1d)
(2) 150 <a <170 ((b + c) / 2-30 <a <(b + c) / 2-10)
(3) 15 <θ <20
Is satisfied in the preliminary drawing process. In the present embodiment, as a suitable condition, the saucer-shaped intermediate member C is set so that the wall height h is 70 mm, the recess bottom diameter a is 160 mm, and the wall inclination angle θ is 18 °. .
[0020]
Next, the shape drawing process will be described with reference to FIGS.
In this shape drawing process, the above-mentioned saucer-shaped intermediate material C formed in the preliminary drawing process is formed into a disk-shaped product D. As shown in FIG. 5A, the tray-shaped intermediate material C is placed at a predetermined position on the lower die punch 30. At this time, the bent portion 24 of the tray-shaped intermediate material C is locked by the hat wall processing surface 33 of the lower die punch 30. Then, the outer peripheral edge 26 of the annular receiving portion 21 of the tray-shaped intermediate material C is gripped by the upper die 31 and the gripping die 32. Thereafter, as shown in FIG. 5B, when the upper die 31 is lowered while the outer peripheral edge 26 is being gripped, the opening bent portion 25 of the tray-shaped intermediate material C is bent. As a result, the inclination angle θ of the wall surface 23 is reduced (toward the axial direction), and the bent portion 24 is bent and deformed in the direction of increasing the bending ratio. A material for forming the hat-sloped surface 16 of the wheel disk 5 is sufficiently secured in the wall deformation region 27 formed by the bending deformation.
[0021]
When the upper die 31 further descends, as shown in FIG. 5C, the bending of the opening bending portion 25 progresses, and the bending deformation portion 28 formed by bending the opening bending portion 25 becomes the upper die. It comes into contact with the die 31 and receives a pressing force from the upper die 31 in the direction of the concave bottom surface 22. Due to the pressing force received from the upper die 31 at the bending deformation portion 28, the bending deformation of the bending portion 24 does not progress, and the bending portion 24 is pushed downward along the wall deformation region 27. Due to the pressing force received from the upper die 31, as shown in FIG. 6A, the concave bottom surface portion 22 of the saucer-shaped intermediate member C is pressed in the center direction, and is bent downward. By this bending deformation, a sufficient material is secured toward the center of the wheel disk 5. Thereafter, as the processing proceeds as shown in FIGS. 6 (b) to 6 (c), the concave bottom surface portion 22 comes into contact with the nut seat processing portion 34 of the lower die punch 30. Using the contacted portion as a support point, the concave bottom portion 22 is bent upward.
[0022]
Further, as the upper die 31 descends, as shown in FIG. 7A, the bending deformation portion 28 receives the pressing force received from the upper die 31 so that the wall deformation area is formed along the hat wall processing surface 33. 27 is pushed downward. On the other hand, the bending deformation of the concave bottom surface portion 22 is prevented from proceeding by contacting the upper die 31 in the central region, and the pressing force that is directed toward the center acts as a reaction force outwardly. It becomes. Then, the flexural deformation of the concave bottom surface portion 22 and the metamorphic portion 29 with the wall surface deformation region 27 contract and deform due to the pressing force received from both. Thereafter, as shown in FIG. 7 (b), as the drawing process progresses, the deformed portion 29 that contracts and deforms becomes the hub surface processed portion 36 of the upper die 31 and the hub surface processed portion 35 of the lower die 30. Is pinched by Then, as shown in FIG. 7 (c), the upper die 31 and the lower punch 30 completely pressurize and the disk-shaped article D is formed. Thus, the hub surface round portion 15 of the disk-shaped article D is formed so as to be thicker than the thickness of the plate-shaped base material B. In the shape drawing process, the region outside the top of the hat portion 8 is extended and deformed to be thin.
[0023]
After the shape drawing process, as described above, the dimensional accuracy of the wheel disk 5 is adjusted, and the drawing process for forming the hub holes 3 and the bolt holes 6 is performed. (Not shown), the hub flange 3 of the hub hole 3 (not shown) and the decorative hole 9 are formed, and the manufacturing process of the wheel disk 5 is completed.
[0024]
On the other hand, for comparison with the above-described embodiment, a case where the wheel disk 5 is formed from a preliminary drawing step and a shape drawing step by a conventional manufacturing method will be described with reference to FIGS.
The tray-shaped intermediate material C ′ formed by the preliminary drawing process based on the conventional forming method has a wall height h ′ of 60 mm, a concave bottom diameter a ′ of 140 mm, and an axial direction of the wall surface 23. On the other hand, the inclination angle θ ′ inclined outward was set to 18 °. The tray-shaped intermediate material C ′ is formed into a disk-shaped product D ′ by a shape drawing process. The lower die punch 30 and the upper die 31 used in the shape drawing process are the same as those in the above embodiment. As shown in FIG. 8A, the tray-shaped intermediate member C ′ is placed at a predetermined position on the lower die punch 30. At this time, the bottom surface 22 of the concave portion of the tray-shaped intermediate material C ′ is locked on the nut seat processing portion 34 of the lower die punch 30. Then, the outer peripheral edge 26 of the annular receiving portion 21 of the tray-shaped intermediate member C ′ is gripped by the upper die 31 and the gripping die 32. Thereafter, as shown in FIGS. 8 (b) to 8 (c), when the upper die 31 is lowered in a state where the outer peripheral edge portion 26 is gripped, the opening bent portion 25 of the tray-shaped intermediate member C ′ is formed. Flexing. At this time, since the wall surface height h 'is insufficient and the recess bottom diameter a is almost equal to the hub surface diameter b of the wheel disk 5, the tray-shaped intermediate member C' is Since the outer peripheral edge 26 gripped by the upper die 31 and the gripper 32 descends, the bent deformed portion 28 of the opening bent portion 25 is pulled outward because it is locked by the processing portion 34. It will be. Therefore, sufficient bending deformation does not occur at the bent portion 24, and a sufficient material is not secured at a portion of the wheel disk 5 where the hat-shaped inclined surface 16 is formed.
[0025]
When the upper die 31 further descends, as shown in FIG. 9A, the bent portion 28 comes into contact with the upper die 31 near its top, and the bent portion 28 receives a pressing force from the upper die 31. . Due to the pressing force received by the bent portion 28 from the upper die 31, the material is pushed in both directions inside and outside the bent portion 28. Here, the pressing force acting in the inward direction is smaller than in the case of the above-described embodiment. The pressing force causes the concave bottom surface portion 22 to bend and deform upward with the nut seat surface processed portion 34 as a support point. Further, as the processing step proceeds as shown in FIG. 9 (b), although the bending deformation of the concave bottom surface portion 22 increases, the deformation is prevented by the upper die 31 before the bending deformation becomes a sufficient size. Therefore, the outward reaction force generated by this is small. Further, in the hat portion forming portion 40 forming the hat portion inclined surface 16, the hub surface forming portion 41 is deformed so as to have a convex shape upward, so that the hub surface forming portion 41 is pulled in the hat portion inclined surface direction. Become. Then, when the upper die 31 is further lowered, the hub surface forming portion 41 is extended and deformed so as to have a downwardly convex shape by the downward pressing of the hub surface processing portion 36. Then, as shown in FIG. 9 (c), the upper die 31 and the lower punch 30 are completely pressed, and the disk-shaped article D 'is formed. In this disk-shaped article D ′, the hub surface rounded portion 15 is made thinner than the plate thickness of the plate-shaped base material B. In the disk-shaped article D ′, the hat portion inclined surface 16 is made thinner, and the region outside the top of the hat portion 8 becomes thicker than the inside region.
[0026]
After the shape drawing step, as described above, the dimensional accuracy of the wheel disk 5 'is adjusted, and the drawing step of punching the hub hole 3 and the bolt hole 6 is performed. (Not shown), the hub flange 3 (not shown) of the hub hole 3 and the decorative hole 9 are formed, and the manufacturing process of the wheel disk 5 'is completed.
[0027]
Here, a comparison is made between the wheel disk 5 formed in the above-described embodiment and the wheel disk 5 ′ formed by the conventional method. Here, the plate-shaped substrate B had the same shape and the same material, and had a thickness of 3.0 mm. In the wheel disk 5 in which the plate-shaped base material B was formed according to the present embodiment, the thickness of the hub surface round portion 15 was 3.20 mm, which was increased by about 7%. On the other hand, in the wheel disk 5 'formed by the conventional method, the thickness of the hub surface round portion 15 is 2.76 mm, and the thickness is reduced by about 8%. Therefore, according to the method of manufacturing the wheel disk 5 of the present invention, the wheel disk 5 having excellent fatigue strength can be formed from the same plate-shaped base material B. Further, assuming that the thickness 2.76 mm of the hub surface round portion 15 of the wheel disk 5 'according to the conventional method is a reference value required for the wheel disk 5, according to the molding method of the present invention, By using the material B having a thickness of 2.58 mm, the thickness of the hub surface round portion 15 can be formed 2.76 mm, so that the plate-shaped base material B is about 14% thinner than the conventional method. Can be used. That is, according to the molding method of the present invention, the weight of the wheel disk 5 can be reduced by about 14%. As a result, it is possible to manufacture a vehicle wheel that can greatly contribute to improving the running performance and fuel efficiency of the vehicle.
[0028]
In addition, since the wheel disk 5 obtained by the manufacturing method of the present invention is formed so that the weight distribution is heavier on the inner side than on the outer side as compared with the wheel disk 5 'according to the conventional method, In addition, an excellent effect of favorably acting on the out-of-plane torsional resonance value, which is considered to greatly affect the riding comfort of the automobile, also occurs.
[0029]
As described above, in the present invention, the hub surface round portion 15 formed in the shape drawing process is increased in thickness by forming the saucer-shaped intermediate material C formed in the preliminary drawing process into a specific shape. Thus, the saucer-shaped intermediate material C of the present invention can be formed by adapting the annular drawing die and the cylindrical drawing punch used in the preliminary drawing process to the present invention. Therefore, the manufacturing method of the wheel disk 5 is not complicated at all as compared with the conventional forming method, and there is an excellent advantage that the manufacturing cost is not affected.
[0030]
【The invention's effect】
As a method of manufacturing a wheel disk for an automobile of the present invention, a tray-shaped intermediate material is subjected to a shape drawing process, and a pressing force applied from a recess opening region toward a recess bottom surface, and an outward direction caused by bending deformation of the recess bottom surface portion. The present invention is a manufacturing method (claim 1) formed by a pre-drawing process so as to increase the thickness of the rounded portion of the hub surface of the wheel disk due to shrinkage deformation caused by the interaction with the pressing force. Because the thickness of the plate-shaped base material can be set in advance by considering the rate at which the radius of the hub surface is increased, the weight of the wheel disc is reduced while appropriately maintaining the fatigue strength of the radius of the hub surface. It is possible to do. The use of such a thin plate-shaped base material also has an excellent effect that the material cost can be reduced.
[0031]
On the other hand, as a method of manufacturing a wheel disk for an automobile of the present invention, a hat-shaped intermediate member is formed in a shape drawing process in a wheel disk shape, a hat height d (mm) from a hub mounting surface to a top of the hat, For the hub surface diameter b (mm) and the hat top diameter c (mm), the wall height h (mm) and the concave bottom diameter a (mm)
(1) 65 + 0.1d <h <75 + 0.1d
(2) (b + c) / 2-30 <a <(b + c) / 2-10
Since the manufacturing method (claim 2) is formed by the pre-drawing process so as to satisfy the condition (1), the rounded portion of the hub surface can be increased in the shape drawing process. Thus, since the thickness of the plate-shaped base material can be set in consideration of the rate at which the hub surface radius increases, the wheel disc can be maintained while properly maintaining the fatigue strength of the hub surface radius. It is possible to reduce the weight. The use of such a thin plate-shaped base material also has an excellent effect that the material cost can be reduced. Furthermore, since the wheel disk obtained by this manufacturing method has a weight distribution in which the inner side is heavier than the outer side of the hat portion, the out-of-plane torsional resonance value which is considered to have a great effect on the riding comfort of an automobile in recent years is considered. There is also an excellent effect that works advantageously.
[0032]
Here, the saucer-shaped intermediate member sets the inclination angle θ (°) with respect to the axial direction of the wall portion rising from the bottom surface of the concave portion in the central region in the outward direction,
(3) 15 <θ <20
According to the manufacturing method (claim 3) formed by the preliminary drawing process so that the thickness of the hub surface rounded portion in the shape drawing process is further improved. It is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a vehicle wheel A.
FIG. 2 is a perspective view of a wheel disc 5;
FIG. 3 is an explanatory view showing an embodiment of each forming step of the wheel disk 5;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the tray-shaped intermediate member C and the wheel disk 5 of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a shape drawing process in the method of manufacturing a wheel disk according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing the shape drawing step of the method of manufacturing a wheel disk according to the present invention, which is continued from FIG. 5;
FIG. 7 is an explanatory view, following FIG. 6, showing a shape drawing step of the method for manufacturing a wheel disc of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view showing a shape drawing process in a conventional wheel disc manufacturing method.
FIG. 9 is an explanatory view following FIG. 8 showing a shape drawing process of the conventional wheel disc manufacturing method.
[Explanation of symbols]
Ａ Automotive Wheel
B plate base material
C Dish-shaped intermediate material
D disk-shaped product
5 Wheel disc
8 Hat part
15 Hub surface radius
20 recess
22 Bottom of recess
23 wall
24 Bend
25 Open bend

Claims

In a pressing step of pressing a plate-shaped base material to form a wheel disk for an automobile, forming a concave portion in a central region of the plate-shaped base material, and forming a recessed intermediate material in a preliminary drawing step And a shape drawing process for forming the tray-shaped intermediate material into the shape of a wheel disk. The method according to claim 1, wherein the tray-shaped intermediate material is in a shape drawing process, As a result of the contraction deformation caused by the interaction between the pressing force applied in the direction of the bottom surface of the concave portion and the outward pressing force generated by the bending deformation of the bottom portion of the concave portion, the hub surface round portion of the wheel disk is increased in thickness. And a method for manufacturing a wheel disk for an automobile, which is formed by a preliminary drawing process.

In a press working step of pressing a plate-shaped base material to form a wheel disc for an automobile, forming a recess in a central region of the plate-shaped base material, and forming a recessed intermediate material in a preliminary drawing step And a shape drawing step of forming the saucer-shaped intermediate material into a shape of a wheel disk, wherein the tray-shaped intermediate material is shaped in a shape drawing process. With respect to the hat height d (mm) from the hub mounting surface to the top of the hat, the hub surface diameter b (mm), and the hat top diameter c (mm), the height of the wall rising from the bottom of the recess in the central region. h (mm) and the concave bottom diameter a (mm)
(1) 65 + 0.1d <h <75 + 0.1d
(2) (b + c) / 2-30 <a <(b + c) / 2-10
Characterized by being formed by a pre-drawing process so as to satisfy the above condition.

The saucer-shaped intermediate member is inclined outwardly at an inclination angle θ (°) with respect to the axial direction of the wall portion rising from the bottom surface of the concave portion in the central region,
(3) 15 <θ <20
3. The method for manufacturing a wheel disk for an automobile according to claim 2, wherein the method is formed by a preliminary drawing process such that