JPH10137885A

JPH10137885A - ホイール用環状リム素材の転圧方法

Info

Publication number: JPH10137885A
Application number: JP29363196A
Authority: JP
Inventors: Kishiro Abe; 喜四郎阿部; Shin Suzuki; 伸鈴木; Naoya Matsuo; 直哉松尾
Original assignee: Topy Industries Ltd
Current assignee: Topy Industries Ltd
Priority date: 1996-11-06
Filing date: 1996-11-06
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】転圧にて環状リム素材を減厚する場合に狙っ
た位置を減厚する転圧方法の提供。【解決手段】リム素材１にふらんじ部１ａを成形した
後に、下ロール２１、４１と上ロール２２、４２とで、
リム素材１を転圧し、狙った部位を減厚する。溝部とフ
ランジ部がロールと軸方向に干渉するので、転圧中にリ
ム素材１が軸方向にズレを生じることがなく、減厚すべ
き部位を位置ずれなく減厚できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ホイール
用状リム素材の転圧による成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用２ピースディスクホイールは、
別々に製作したリムとディスクを組み合わせて溶接接合
して作製される。リムの製作においては、平板を丸めて
端部を突合わせ溶接して直円筒状リム素材とし、これ
を、両端をフレアリング後、多段ロールに通してリム形
状出しを行い、ホイール用環状リム素材に成形する。特
開昭５５−３３８４３号公報は、リム成形段階で湾曲部
が減肉して強度が低下することを防止することを目的と
して、直円筒状リム素材作製後、リム形状出し成形前
に、直円筒状リム素材を、溝付の、ほぼ同径の２つの成
形ロールで挟み込み押圧し、いわゆる転圧して、リム成
形段階で湾曲される各コーナ部に肉寄せして、リム素材
幅方向に部分的に増厚する転圧工程を設けることを開示
している。部分的増厚は、増厚される部分以外の部分、
たとえばフランジ部、リムビードシート部にとっては減
厚となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、有限要素法を
用いたリムの応力解析により、強度と剛性上大きな厚さ
を必要とする部分は、リム断面形状のうちドロップ部や
サイドウォール部等にある湾曲部であるよりはむしろフ
ランジ部およびリムビードシート部であることが判明し
てきた。したがって、特開昭５５−３３８４３号公報の
如く単純にコーナ部を厚肉にすると、その他の部分の効
果的な減厚、重量低減をはかることができず、ドロップ
部、サイドォール部などのコーナ部を増厚すると、不必
要に重量増加を招くことが判明してきた。また、特開昭
５５−３３８４３号公報の如く直円筒状リム素材を単純
に溝付きロールで転圧した場合、試験の結果では転圧時
に素材が横ズレが生じる。原因は素材寸法が必ずしも左
右対称ではなく、板厚にも当然バラツキがある上に、必
要溝加工量が左右同じでないことから、素材の伸びが左
右不均一となり、横ズレが発生する。さらに、転圧後に
多段ロール成形によれリム形状出しを行うので、増厚し
た部分が大きく位置ずれするとリム形状出し時に増厚し
た部分とリム形状の各コーナとが一致しなくなり、所望
の強度、剛性が得られずに不必要な重量増加を招くだけ
になる。本発明の目的は、強度上、剛性上、減厚してよ
い部分をそれぞれの部分の減厚してよい量だけ減厚し、
かつ減厚時の横ズレを防止して減厚すべき部分を場所的
に正確に減厚することを可能にするホイール用環状リム
素材の転圧方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。（１）直円筒状のリム素材を第１段ロール対でドロッ
プ部形状をもつ第１中間リム素材に成形する第１成形工
程と、第１中間リム素材を第２段ロール対でフランジ部
形状をもつ第２中間リム素材に成形する第２成形工程
と、第２中間リム素材を第３段ロール対で折り返された
フランジ部形状をもつリムに成形する第３成形工程と、
を有し、前記第２成形工程、前記第３成形工程の何れか
の工程を、リム成形を行うとともにリム素材を転圧して
厚さを局部的に変える成形・転圧工程とし、該成形・転
圧工程のロール対のうち少なくとも一方のロールを、成
形用形状上に転圧用凹凸を施した転圧ロールから構成
し、前記転圧ロールの凹凸を、製品リムのドロップ部、
サイドウォール部、ビードシート部を製品リムのフラン
ジ部およびコーナ部より薄厚とする形状にしておく、ホ
イール用環状リム素材の転圧方法。（２）直円筒状のリム素材を第１段ロール対でドロッ
プ部形状をもつ第１中間リム素材に成形する第１成形工
程と、第１中間リム素材を第２段ロール対でフランジ部
形状をもつ第２中間リム素材に成形する第２成形工程
と、第２中間リム素材を第３段ロール対で折り返された
フランジ部形状をもつリムに成形する第３成形工程と、
を有し、前記第２成形工程と前記第３成形工程との間ま
たは前記第３成形工程の後に、前記第１、第２、第３の
ロール対とは別のロール対でリム素材を転圧して厚さを
局部的に変える転圧専用工程を設け、該転圧専用工程の
ロール対のうち少なくとも一方のロールを、該転圧専用
工程のすぐ前段の成形工程のロール対の一方の成形用形
状と同じ成形用形状上に転圧用凹凸を施した転圧ロール
から構成し、前記転圧ロールの凹凸を、製品リムのドロ
ップ部、サイドウォール部、ビードシート部を製品リム
のフランジ部およびコーナ部より薄厚とする形状にして
おく、ホイール用環状リム素材の転圧方法。

【０００５】上記（１）の方法および上記（２）の方法
では、リム素材にフランジ部が形成された後にリム素材
を転圧してリム素材の厚さを変えるので、リム素材の少
なくともドロップ部用溝部およびフランジ部がロールと
軸方向に干渉し、転圧中のリム素材の横ズレを防止する
ことができ、狙った位置を正確に減厚することが可能に
なり、必要な部位には必要な厚さを確保しつつ軽量化を
はかることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】リム成形工程は、本発明方法にお
いても、従来方法においても、図１に示すように、直円
筒状のリム素材１Ａを第１段ロール対１１、１２でドロ
ップ部形状をもつ第１中間リム素材１Ｂに成形する第１
成形工程と、第１中間リム素材１Ｂを第２段ロール対２
１、２２でフランジ部形状をもつ第２中間リム素材１Ｃ
に成形する第２成形工程と、第２中間リム素材１Ｃを第
３段ロール対３１、３２で折り返されたフランジ部形状
をもつリム１Ｄに成形する第３成形工程と、を有する。
上ロール１２、２２、３２はバックアップロールによっ
て、下ロール１１、２１、３１と反対側から押さえられ
てもよい。本発明実施例に係るホイール用環状リム素材
の転圧方法は、第２、第３リム成形工程の何れかの工程
を成形・転圧工程として成形と同工程で転圧も行う第１
実施例と、第２リム成形工程または第３リム成形工程の
後に第１〜第３リム成形工程とは別の転圧専用工程をお
いて転圧を行う第２実施例とを含む。

【０００７】本発明の第１実施例のホイール用環状リム
素材の転圧方法では、第２成形工程、第３成形工程の何
れかの工程を、リム成形を行うとともにリム素材を転圧
して厚さを局部的に変える成形・転圧工程とする。図２
は、第２成形工程を成形・転圧工程とした場合を示して
いるが、第３成形工程を成形・転圧工程としてもよい。
そして、この成形・転圧工程のロール対のうち下ロール
２１（リム素材の内周側に配置されるロール）を、成形
用形状上に転圧用凹凸を施した転圧ロールから構成し、
転圧ロールの凹凸を、製品リムのドロップ部、サイドウ
ォール部、ビードシート部を製品リムのフランジ部およ
びコーナ部より薄厚とする形状にしておく。

【０００８】図２の例では、ロール対２１、２２のうち
下ロール２１を転圧ロールとし、転圧ロール２１に凹凸
を施してある。２２は、上ロールを、２３はバックアッ
プロールを示す。転圧ロール２１の凹凸の形状は、転圧
ロール２１による転圧により、図３に示す如く、製品リ
ムのドロップ部１ｅ、サイドォール部１ｄ、およびビー
ドシート部１ｂ、ハンプ部１ｃが製品リムのフランジ部
１ａおよび各コーナ部１ｆ、１ｇ、１ｈより薄厚とされ
るように、設定されている。図４でハッチを施した部分
が、薄肉化された部分である。

【０００９】本発明の第２実施例のホイール用環状リム
素材の転圧方法では、第２成形工程と第３成形工程との
間または第３成形工程の後に、図２を兼用して示すよう
に、第１、第２、第３のロール対とは別のロール対４
１、４２でリム素材を転圧して厚さを局部的に変える転
圧専用工程を設ける。ロール対４１、４２のうち下ロー
ル（リム素材の内周側に配置されるロール）４１を、該
転圧専用工程のすぐ前段の成形工程のロール対の下ロー
ルの成形用形状と同じ成形用形状上に転圧用凹凸を施し
た転圧ロールから構成し、この転圧ロール４１の凹凸
を、図３に示す如く、製品リムのドロップ部１ｅ、サイ
ドウォール部１ｄ、ビードシート部１ｂ、ハンプ部１ｃ
を製品リムのフランジ部１ａおよびコーナ部１ｆ、１
ｇ、１ｈより薄厚とする形状に設定しておく。本発明の
第２実施例では、厚さの不均一化は転圧専用工程で行わ
れる。図３は、転圧後の厚さ分布を示し、ハッチを施し
た部分が転圧工程で薄肉化された部分である。

【００１０】以下の説明は、本発明の第１実施例と第２
実施例の両方に適用できる。転圧による不均厚化工程で
は、剛性を必要とするフランジ部１ａおよびフランジ部
１ａからリムビードシート部１ｂに移行するコーナ部１
ｆを含む各コーナ部は、転圧成形において薄肉化を施さ
れない。ドロップ部１ｅ、サイドォール部１ｄ、および
ビードシート部１ｂは強度上、剛性上、余裕がある部分
であるので、ドロップ部１ｅ、サイドォール部１ｄ、お
よびビードシート部１ｂは転圧中に薄肉化される。薄肉
化された部分の肉は各コーナ部１ｆ、１ｇ、１ｈに寄せ
られその部分の厚さを薄肉化された部分に比べて厚くす
る。

【００１１】転圧工程では、厚さ方向にリム素材の壁を
塑性変形させて薄肉化するために、リム形状出し成形工
程に比べて大きなプレス力が必要となる。比較的小さな
プレス力で大きな転圧量を得るために、リム素材の内側
に配される下ロールの径を大にし、リム素材の外側に配
される上ロールの径を小さくし、リム素材の外側に配さ
れる上ロールをリム素材１の内側に配される下ロールと
反対側からバックアップロール２３、４３で押さえてあ
る。

【００１２】さらに詳しくは、たとえば図２に示すよう
に、下ロール（転圧ロール）２１は環状リム素材１の内
径Ｄをフルに利用してＤに近い外径ｄ₁（ただし、ｄ₁
＜Ｄ）のロールとされる。ホイール用リム径は１０イン
チが最小であり素材最小内径は約２５０ｍｍとなる。転
圧力Ｐは、後述するように上ロール２２の径が小さい程
小さくなるので、上ロール２２の径ｄ₂は下ロール２１
の径ｄ₁に比べてはるかに小さくされる。しかし、小さ
くし過ぎるとロール２２と素材１間の摩擦係数とのバラ
ンスで滑りが発生し、加工が不可能になるため、上ロー
ル２２の径ｄ₂の最小値を望ましくは約９０ｍｍ（９０
±１０ｍｍ、ただし、これより小さくすることも可能で
あるが１回転当りの転圧量の制限が大きくなる）とする
とともに、ロール２１、２２の双方を駆動するようにす
る。バックアップロール２３は上ロール２２に接触す
る。バックアップロール２３は上ロール２２より大径と
され、下ロール１とほぼ同径とされる。

【００１３】上ロール２２を小径としたことによる転圧
力Ｐの低減について説明する。図４は従来のほぼ同径の
２つのロール２１´、２２´を用いて直円筒状の素材１
´を転圧成形しているところを示している。この場合、
円筒素材に転圧により溝を加工するときの加圧力Ｐはつ
ぎの式で求められる。Ｐ＝ｋ・Ｂ・Ｌ・Ｋ（１）ただし、ｋ＝圧延抵抗Ｂ＝転圧幅（軸方向）Ｌ＝素材とロール接触幅（周方向）Ｋ＝｛ｅ^m・Ｌ／（ｈ−１）｝／｛ｍ・Ｌ／ｈ｝Ｐを小さくするためには、式（１）においてｋ、Ｂ、
Ｌ、Ｋを小さくすればよいが、ｋはリムの強度確保上変
えられず、Ｂはリム軽量化の本来の目的から小さくでき
ないので、結局Ｌを小さくする以外に方法がない。

【００１４】Ｌを小さくするには、転圧量を少なくし、
素材とロールの接触幅を小さくするか、またはロール径
を小さくするかの何れかによらなければならない。この
うち、前者（転圧量を少なくする）は加圧量を小さくす
ることを意味し、ホイール用リムの如き量産品について
は生産性の面で問題となる。また、後者（素材とロール
の接触幅を小さくする）は、ロールを受ける軸受部がも
たず転圧用設備として成立しなくなる。

【００１５】しかし、本発明方法では、上ロール２２を
小径として、（１）式のＬを小さくして転圧力Ｐを従来
法に比べて小さくし（ただし、成形性は変わらない）、
これによって全てのロールの軸受荷重を小にして軸受か
らの問題を解決している。上ロール２２とバックアップ
ロール２３については、転圧力Ｐはそれぞれのロールに
わかれて、軸受は益々楽になる。また、小径とした上ロ
ール２２の撓みについては、上ロール２２を剛性大のバ
ックアップロール２３でバックアップするので問題は生
じず、上ロール２２が素材１から逃げて薄肉成形に支障
を生じるようなことなない。本発明実施例の方法によ
り、リム素材１の任意の部位を自在に薄肉化でき、従来
方法ではとうてい達成できない３０％ものリムの軽量化
をはかることができるようになる。

【００１６】つぎに、本発明実施例の方法の作用（第１
実施例と第２実施例に共通の作用）を説明する。リム素
材１の不均厚化が、リム素材のドロップ部１ｅに対応す
る溝部の成形とフランジ部１ａの成形より後に行われる
ので、不均厚化時にリム素材４が横ズレ（リム軸方向に
変位すること）を起こそうとしても、リム素材１とロー
ル２１、２２または３１、３２がドロップ部およびフラ
ンジ部で干渉するので、リム素材１が横ズレを生じるこ
とはなく、厚さを減少させたい部分を位置ずれなしに正
確に、減厚することができ、強度、剛性上問題を生じる
ことなく重量低減をはかることが可能になる。

【００１７】また、上ロール２２、３２に下ロール２
１、３１より小径のロールを用いたので、同径ロールで
成形していた従来に比べて、環状リム素材減厚成形にお
ける転圧力が小となる。その結果、ロール軸受にかかる
荷重が小となり、軸受寿命上、問題が生じなくなる。ま
た、小径の上ロール２２、３２をバックアップロールで
バックアップしたので、転圧中に上ロール２２、３２が
素材から逃げる方向に撓むことを防止でき、リム素材の
任意の部分を任意の軸方向距離にわたって減厚できる。
この減厚において、リム素材の、リム形状成形後にドロ
ップ部、サイドウォール部、ハンプ部になる部分の余分
な肉厚を減厚することにより、リム重量を従来に比べて
約３０％低減でき、車両の軽量化、燃費の向上に寄与で
きる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１の方法および請求項２の方法の
何れによっても、リム素材にドロップ部用溝部とフラン
ジ部を形成するより後にリム素材を転圧するので、リム
素材のドロップ部用溝部とフランジ部がロールと軸方向
に干渉することによって、転圧中のリム素材の横ズレを
防止することができ、狙った位置を正確に減厚すること
が可能になり、必要な部位には必要な厚さを確保しつつ
軽量化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にも適用可能なリム形状出しの成形工程
図である。

【図２】本発明の第１実施例、第２実施例に係るホイー
ル用環状リム素材の転圧方法を実施している装置の断面
図である。

【図３】本発明の第１実施例、第２実施例の方法で転圧
された後のリム素材の断面図である。

【図４】従来の同径のロールで環状リム素材を転圧成形
する場合の正面図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄリム素材２１、３１下ロール２２、３２上ロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直円筒状のリム素材を第１段ロール対で
ドロップ部形状をもつ第１中間リム素材に成形する第１
成形工程と、第１中間リム素材を第２段ロール対でフランジ部形状を
もつ第２中間リム素材に成形する第２成形工程と、第２中間リム素材を第３段ロール対で折り返されたフラ
ンジ部形状をもつリムに成形する第３成形工程と、を有
し、前記第２成形工程、前記第３成形工程の何れかの工程
を、リム成形を行うとともにリム素材を転圧して厚さを
局部的に変える成形・転圧工程とし、該成形・転圧工程
のロール対のうち少なくとも一方のロールを、成形用形
状上に転圧用凹凸を施した転圧ロールから構成し、前記
転圧ロールの凹凸を、製品リムのドロップ部、サイドウ
ォール部、ビードシート部を製品リムのフランジ部およ
びコーナ部より薄厚とする形状にしておく、ホイール用
環状リム素材の転圧方法。
【請求項２】直円筒状のリム素材を第１段ロール対で
ドロップ部形状をもつ第１中間リム素材に成形する第１
成形工程と、第１中間リム素材を第２段ロール対でフランジ部形状を
もつ第２中間リム素材に成形する第２成形工程と、第２中間リム素材を第３段ロール対で折り返されたフラ
ンジ部形状をもつリムに成形する第３成形工程と、を有
し、前記第２成形工程と前記第３成形工程との間または前記
第３成形工程の後に、前記第１、第２、第３のロール対
とは別のロール対でリム素材を転圧して厚さを局部的に
変える転圧専用工程を設け、該転圧専用工程のロール対のうち少なくとも一方のロー
ルを、該転圧専用工程のすぐ前段の成形工程のロール対
の一方の成形用形状と同じ成形用形状上に転圧用凹凸を
施した転圧ロールから構成し、前記転圧ロールの凹凸
を、製品リムのドロップ部、サイドウォール部、ビード
シート部を製品リムのフランジ部およびコーナ部より薄
厚とする形状にしておく、ホイール用環状リム素材の転
圧方法。