车轮的制作方法

专利名称：车轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及车轮，特别是涉及具有轮圈部和轮盘部的二件式的车轮。
背景技术：
构成车轮的轮圈部和轮盘部从其使用特性考虑，需要强刚性，为了确保刚性，必须分别具有厚重的厚度，重量增加。虽然也可以考虑将材料改变为比重较轻的铝合金、镁合金等的方法，但成本提高。针对这一情况，以往使用钢材，为了抑制轮圈部的壁厚，提出了所谓的旋压加工方法。在该旋压加工方法中，一边使圆筒状的工件旋转，一边从外周面朝内侧将辊顶在该工件上，从而对该工件进行缩管加工，形成轮圈部(参照专利文献1)。另外，以往已知这样的构成，S卩，尽管对轮圈部的壁厚进行抑制，但为了确保刚性， 在轮圈部的边缘部设置卷边结构。专利文献1 日本特开2003-2001号公报

发明内容
然而，即使按以往的旋压加工方法制造轮圈部，在刚性的确保重要的场合也不能使板厚太薄。另外，即使采用以往的设置卷边结构的构成，特别是对于钢铁制的可塑性低的材料，如使壁厚变薄，则容易发生折皱，所以，薄壁化存在制约，不能实现足够的轻质化。因此，本发明的目的在于消除上述以往的技术存在的问题，提供一种外观质量好、 重量轻而且确保了强度的车轮。为了达到上述目的，本发明的车轮(10)具有嵌装轮胎(TR)的大致圆筒状的轮圈部(11)和接合在上述轮圈部的内侧的大致圆盘状的轮盘部(1 ；其特征在于上述轮圈部具有轮圈主体部(1 和轮圈凸缘部(16)，上述轮圈主体部将接合上述轮盘部的部分的厚度形成得比接合上述轮盘部的部分以外的部分的厚度大，上述轮圈凸缘部通过将上述轮圈主体部的厚度小的两侧端部弯曲成空心状而形成。按照上述构成，能够将特别需要刚性的轮盘部接合的部分的厚度形成得比此外的部分的厚度大，并且轮圈凸缘部通过将轮圈主体部的厚度小的两侧端部弯曲成空心状而形成，所以，能够确保刚性，并且能够减轻车轮整体的重量。例如，在车轮的轮圈部形成第一锥部 第四锥部和轮盘部接合(焊接)的直线部 (凹下部)，为了确保刚性，使直线部的壁厚最厚，使直径比直线部大的第一锥部及第四锥部最薄，并且，连接直线部与第一锥部的第二锥部及连接直线部与第四锥部的第三锥部按朝第一锥部或第四锥部逐渐减小壁厚的方式形成，按从直线部到第一锥部或第四锥部的壁厚变化变得平滑的方式进行薄壁化，为了确保形成了薄壁的轮圈凸缘部的刚性，形成空心状的弯曲部(卷边部)。这样，能够获得这样的车轮，该车轮增大轮圈部的接合轮盘部的部分(直线部)的壁厚，确保刚性，并且使轮圈凸缘部比轮盘部薄，实现轻质化，而且在边缘部以空心状的弯曲部的形式设置卷边部，由该结构确保刚性，实现了轻质化。
另外，在上述构成中，也可使上述轮圈凸缘部按内卷的方式形成，内卷终端(16B) 抵接在上述轮圈主体部的外周面上。按照上述构成，在轮圈部通过轮胎从路面受力的场合，内卷终端抵接在轮圈主体部的外周面上而受力，所以，能够进一步提高刚性。另外，也可使得上述轮圈主体部具有与上述轮圈凸缘部相连的中间部G2、42X、 44、44X)，该中间部朝上述轮圈凸缘部逐渐减小厚度。按照上述构成，相对于由通过轮胎施加在轮圈主体部的来自路面的反力导致的轮圈主体部的挠曲，由于壁厚逐渐变化，所以，能够抑制应力集中。另外，也可在上述轮圈凸缘部的终端部形成有朝该车轮的轴向内侧的翘曲部 (16C)。按照上述构成，在轮圈凸缘部通过轮胎从路面受到了力的场合，不会被卷入到轮圈凸缘部的末端部弯曲的部分，能够提高刚性。另外，上述轮圈主体部也可由旋压加工方法成形，该旋压加工方法为，将旋压工具抵在旋转的圆筒状构件进行缩管，从而成形为规定的形状，上述轮圈主体部使材料从成为与上述轮圈凸缘相连的部分的上述圆筒状构件的部分往接合上述轮盘部的部分聚集而形成得较厚。按照上述构成，如以往的旋压加工的场合那样，当由旋压加工成形轮圈主体部时， 根据轮圈主体部的成形体的形状决定壁厚，但能够根据本手法控制所期望的位置即需要刚性的轮盘部接合的部分的壁厚。另外，上述轮圈部也可由旋压加工方法形成，该旋压加工方法将旋压工具抵在旋转的圆筒状构件(W)上，从而使该圆筒状构件进行缩管而成形为规定的形状，并且由第一工序、第二工序、及第三工序进行成形；该第一工序为，一边将上述旋压工具朝中心轴侧抵在上述圆筒状构件上，一边沿轴向使该旋压工具朝另一端侧移动；该第二工序为，当上述旋压工具来到了上述圆筒状构件的特定部位时，停止上述旋压工具的移动，并且使该旋压工具从上述圆筒状构件离开，在上述圆筒状构件的接合上述轮盘部的部分形成朝径向外侧隆起的隆起部G6)；该第三工序为，一边将上述旋压工具朝中心轴侧抵在上述圆筒状构件上，一边沿轴向移动该旋压工具，对上述隆起部进行压缩，从而使上述圆筒状构件的接合上述轮盘部的部分形成为厚壁。按照上述构成，如以往的旋压加工的场合那样，当由旋压加工成形轮圈主体部时， 消除了由轮圈主体部的成形体的形状决定壁厚这样的问题，能够控制所期望的位置即需要刚性的轮盘部接合的部分的壁厚。另外，上述弯曲成了空心状的轮圈凸缘部通过进行使上述轮圈主体部的厚度较小的两侧端部弯曲的弯曲工序(步骤S7)，进而反复进行减薄工序和翘曲工序(步骤S8)而形成，该减薄工序对上述弯曲了的上述两侧端部减薄，该翘曲工序对上述两侧端部进行挤压， 从而使其朝与上述弯曲方向相反的方向翘曲。按照上述构成，即使在形成被弯曲成了空心状的轮圈凸缘部的场合，也能够抑制压曲折皱的发生，形成外观质量提高了的轮圈凸缘部。上述弯曲成空心状的轮圈凸缘部也可这样形成，S卩，进行使上述轮圈主体部的厚度小的两侧端部弯曲的弯曲工序(步骤S7)，反复进行减薄工序和翘曲工序(步骤S8)，该减薄工序由模具将上述弯曲了的上述两侧端部减薄，该翘曲工序停止由上述模具减薄，使上述轮圈凸缘部由其弹性朝与弯曲了的方向相反的方向翘曲。按照上述构成，即使在形成被弯曲成了空心状的轮圈凸缘部的场合，也能够抑制压曲折皱的发生，形成外观质量提高了的轮圈凸缘部。另外，也可在上述轮圈凸缘部的车轮内侧的弯曲部分具有通过冲压加工设置的排水孔(16D)。按照上述构成，能够避免与轮胎的干涉，而且不损害外观就能形成排水孔，并且由冲压加工进行开孔加工，所以，排水孔的开口端部朝内方凹陷，从而成为角被去掉了的状态，不会损伤轮胎。另外，该车轮也可用钢材形成。按照上述构成，即使用重量比铝材重的钢材，也能够在确保车轮的刚性的同时实现轻质化，成本也能够降低。按照第1技术方案的发明，能够确保刚性，并且获得能够实现车轮整体的轻质化的效果。按照第2技术方案的发明，使内卷终端抵接在轮圈主体部的外周面，则内卷终端抵接在轮圈主体部的外周面而受力，所以，获得能够进一步提高刚性的效果。按照第3技术方案的发明，如中间部朝轮圈凸缘部逐渐减小厚度，则获得这样的效果，即，相对于由通过轮胎施加在轮圈主体部的来自路面的反力产生的轮圈主体部的挠曲，能够抑制应力集中。按照第4技术方案的发明，形成翘曲部，则在轮圈凸缘部通过轮胎从路面受到了力的场合，不会被卷入到轮圈凸缘部的末端部弯曲的部分，获得能够提高刚性的效果。按照第5技术方案的发明，由旋压加工使轮圈主体部的材料从成为与轮圈凸缘相连的部分的圆筒状构件的部分往上述轮盘部接合的部分聚集而形成得较厚，则消除了由轮圈主体部的成形体的形状决定壁厚这样的问题，获得能够控制需要刚性的轮盘部接合的部分的壁厚的效果。按照第6技术方案的发明，轮圈部由旋压加工方法形成，该旋压加工方法将旋压工具抵在旋转的圆筒状构件上，从而使该圆筒状构件缩管，成形为规定的形状，此时，如由上述第一工序 第三工序成形，则当由旋压加工成形轮圈主体部时，消除了由轮圈主体部的成形体的形状决定壁厚这样的问题，获得能够控制所期望的位置即需要刚性的轮盘部接合的部分的壁厚的效果。按照第7技术方案的发明，在弯曲成了空心状的轮圈凸缘部的形成时，反复进行减薄工序和翘曲工序而形成，该减薄工序对由弯曲工序弯曲了的两侧端部减薄，该翘曲工序对两侧端部进行拉深，从而使其朝与弯曲方向相反的方向翘曲，则即使在形成被弯曲成了空心状的轮圈凸缘部的场合，也能够抑制压曲折皱的发生，形成外观质量提高了的轮圈凸缘部。按照第8技术方案的发明，在弯曲成空心状的轮圈凸缘部的形成时，反复进行减薄工序和翘曲工序，该减薄工序由模具将由弯曲工序弯曲了的两侧端部减薄，该翘曲工序停止由模具减薄，使轮圈凸缘部由其弹性朝与弯曲了的方向相反的方向翘曲，则即使在形成被弯曲成了空心状的轮圈凸缘部的场合，也能够抑制压曲折皱的发生，形成外观质量提高了的轮圈凸缘部。按照第9技术方案的发明，在上述轮圈凸缘部的车轮内侧的弯曲部分具有通过冲压加工设置的排水孔，则能够避免与轮胎的干涉，而且不损害外观就能形成排水孔，并且排水孔的开口端部朝内方凹陷，从而成为角被去掉了的状态，不会损伤轮胎。按照第10技术方案的发明，上述轮圈凸缘部在上述弯曲部分的末端具有朝该车轮的旋转轴延伸并与上述轮胎接触的壁部，上述排水孔在连设在上述壁部、未与上述轮胎接触的上述弯曲部分设在上述旋转轴的延伸方向的内方，所以，能够确实地从排水孔排水， 并且，由于其形成位置为弯曲部分上的旋转轴延伸方向的内方，所以，即使在将车轮安装在了车辆的场合，也能够从车辆的外侧(车轮的旋转轴的延伸方向外方)观看排水孔，提高车轮的外观性。按照第11技术方案的发明，该车轮用钢材形成，则即使用重量比铝材重的钢材， 也能够在确保车轮的刚性的同时实现轻质化，成本也能够降低。


图1为车轮的外观图。图2为沿图1的车轮的II-II线的剖视端面图。图3为车轮的制造工序说明图。图4为排水孔的形成位置说明图。图5为表示用于形成轮圈主体部的旋压加工系统的构成的示意图。图6为由旋压加工系统30制造的轮圈部11的沿轴线OX的概略剖视图。图7为表示旋压加工顺序的图。图8为厚壁化加工的第一工序的说明图。图9为厚壁化加工的第二工序的说明图。图10为厚壁化加工的第三工序的说明图。图11为图8的X-X剖视图。图12为厚壁加工后的厚度状态的示意图。图13为冲压卷边处理的说明图(其1)。图14为冲压卷边处理的说明图(其2)。图15为旋压加工处理的说明图。图16为减薄工序的说明图。图17为翘曲工序的说明图。图18为形成了的轮圈凸缘部的外观立体图。图19为负荷点反力值(塑性变形解析)的结果的说明图。图20为具有另一形状的的车轮的说明图。图21为具有再另一形状的车轮的剖视端面图。
具体实施例方式
下面参照

本发明的实施方式。
图1为实施方式的车轮的外观图。
另外，图2为沿图1的车轮的II-II线的剖视端面图。车轮10大体上分具有大致圆筒状的轮圈部11和接合在轮圈部11上的大致圆盘状的轮盘部12。轮圈部11如图2所示那样具有对轮圈部11的周面进行缩管而形成的轮圈主体部 (凹下部)15、在轮圈部11的两端部分别沿轮圈部11的周面形成的轮圈凸缘部16、安装轮胎TR时插通图中未表示的气门的气门孔17、及用于使得在轮胎TR的空气压下降了的场合也不易脱开的峰部18。轮盘部12具有轮毂孔21、多个螺栓孔22、第一装饰孔23、及第二装饰孔M ；该轮毂孔21用于安装车辆的车轴的轮毂；该多个螺栓孔22配置在轮毂孔21的周围，插入用于将车轮10固定在车轴的轮毂上的螺栓；该第一装饰孔23配置在轮毂孔21的周围，形成为大致梯形的开口，用于进行装饰，并且放出在邻接于车轴的轮毂设置的盘式制动器中发生的摩擦热，将冷却用的外气取入；该第二装饰孔M配置在轮盘部12的靠外周的位置，形成为圆形的开口，用于进行装饰，并且放出在邻接于车轴的轮毂设置的盘式制动器中发生的摩擦热，将冷却用的外气取入。图3为钢制的车轮的制造工序说明图。在制造二件式的钢制车轮的场合，首先，准备钢制的板状坯料(步骤Si)，进行用卷取机等将准备好了的坯料变圆成圆筒状的辊压弯曲(步骤S2)。接着，使变圆了的坯料的沿纵向的端部彼此对接，例如用焊接(例如摩擦搅拌接合FSW)，制作圆筒构件。然后，进行将多余部分切去的引板切割(夕7··力7卜)处理(步骤S4)及对切割了的部分进行精加工的精加工处理(步骤S5)。然后，相对于圆筒构件的筒身用旋压加工形成轮圈主体部15 (参照图2)(步骤 S6)。在形成轮圈主体部15后，用冲压加工对圆筒状构件W的两端部进行扩管，为了形成轮圈凸缘部16 (参照图幻，进行冲压卷边(/ > 7力一> )处理(步骤S7)及由旋压加工实施的旋压全卷边(7 二 7 >力一处理(步骤S8)。在本实施方式中，当形成轮圈凸缘部16时，进行由冲压卷边处理实施的弯曲工序和由旋压全卷边处理实施的减薄工序及翘曲工序。在这里，反复多次进行旋压全卷边处理。然后，在轮圈部11由旋压加工或辊轧成形加工形成峰部18 (步骤S9)，在轮圈凸缘部16进行冲压加工，从而开设排水孔16D (步骤S10)，开设用于将空气封入到安装于车轮 10上的轮胎TR的气门孔17 (步骤Sll)。在该场合，能够用冲压加工开设排水孔16D，是因为能够将轮圈凸缘部16薄壁化。 另外，由于在轮圈凸缘部16的车轮10内侧的弯曲部分用冲压加工设置，所以，能够避免与轮胎TR干涉，而且能够不损害外观地形成。另外，排水孔16D的开口端部通过冲压加工使轮圈凸缘部16朝内方凹陷，成为角被去掉了的状态，不会损伤轮胎TR。图4为排水孔的形成位置说明图。车轮10如图2所示那样以其旋转轴变得水平的方式设置，弯曲成空心状地形成的轮圈凸缘部16的末端朝该车轮的旋转轴延伸，成为与轮胎TR接触的壁部16E。另外，在轮圈凸缘部16的末端侧，根据在通常状态下是否与轮胎TR接触而由水平轴HL按上下分割轮圈凸缘部16的截面，在最朝下凸的位置用垂直轴VL按左右分割，从而将各个区域设为区域ARl AR4。在该场合，排水孔16D在与壁部16E连设、不与轮胎TR接触的弯曲部分设置在上述旋转轴的延伸方向的内方即区域AR4，所以，通常时排水孔16D不接触轮胎TR，能够从排水孔16D确实地排水，并且其形成位置处在弯曲部分的车轮旋转轴的延伸方向的内方，所以不易看到排水孔，车轮的外观性提高。下面对上述轮圈主体部15的形成进行详细说明。图5为表示用于形成轮圈主体部的旋压加工系统的构成的示意图。旋压加工系统30具有保持圆筒状构件W的第一拼合模31及第二拼合模32，对圆筒状构件W进行旋转驱动的旋转装置33，对圆筒状构件W进行压缩的压缩装置34，使辊R 移动的辊移动装置35，及控制旋压加工系统30整体的图中未表示的控制板。该旋压加工系统30从外周面将辊R抵接在以轴线OX为中心轴旋转的圆筒状构件 W，从而对该圆筒状构件W的轮圈主体部15的形成部位进行缩管，使其成形为沿第一拼合模 31及第二拼合模32的外周面的形状。第一拼合模31及第二拼合模32沿同一轴线OX上配置其旋转轴地设置。在这里，第一拼合模31的外周面形成为对车轮10的轮圈部11的一端侧的形状进行仿照的形状，第二拼合模32的外周面形成为对车轮10的轮圈部11的另一端侧的形状进行仿照的形状。因此，通过使这些第一拼合模31及第二拼合模32对接，形成仿照车轮轮圈的形状的一个模具。第一拼合模31通过支柱35连接在旋转装置33，第二拼合模32通过支柱36连接在压缩装置34。在图5中，在第一拼合模31的左端侧形成圆筒状构件W的左端碰到的左端凸缘部37，在第二拼合模32的右端侧形成圆筒状构件W的右端碰到的右端凸缘部38。这样，圆筒状构件W按其两端碰到两凸缘部37、38的状态被固定。而且，也可在第一拼合模31及第二拼合模32上分别设置用于固定圆筒状构件W的两端的夹子。图6为由旋压加工系统30制造的轮圈部11的沿轴线OX的概要剖视图。如图6所示，轮圈部11通过沿相互碰到了的状态的第一拼合模31及第二拼合模 32的外周面成形圆筒状构件W而形成。在该轮圈部11的大致中央形成凹状的轮圈主体部(凹下部)15。更为具体地说， 该轮圈主体部15在作为沿轴线OX方向的剖视图的图6中，从左侧朝右侧依次由第一锥部 41、按比第一锥部41大的锥角缩管的第二锥部42、平行于轴向地延伸的直线部43、第三锥部44、按比第三锥部44小的锥角扩径的第四锥部45构成。这些第一锥部41、第二锥部42、 第三锥部44、及第四锥部45中的第二锥部42的锥角最大。为此，在第二锥部42与直线部43间形成轮圈部11中的最尖的锐角。返回到图5，旋转装置33以轴线OX为中心轴对第一拼合模31进行旋转驱动，与圆筒状构件W及第二拼合模32 —起旋转驱动。辊移动装置35以与轴线OX大致平行的轴为中心轴，以能够旋转的形式保持圆盘状的辊R，并且一边在3维空间内使该辊R移动，一边将其抵在圆筒状构件W的外周面上，进行旋压加工。压缩装置34沿轴线OX方向以规定的推力朝第一拼合模31侧推压第二拼合模32，这样，在将圆筒状构件W安放在了第一拼合模31及第二拼合模32上的状态下，在圆筒状构件W作用沿轴线OX方向的压缩力。下面，说明上述旋压加工系统30的旋压加工的具体的顺序。图7为表示旋压加工顺序的图。首先，如图7所示，将圆筒状构件W安放在第一拼合模31及第二拼合模32间。更为具体地说，使圆筒状构件W的左端侧碰到第一拼合模31的凸缘部37而固定，再使圆筒状构件W的右端侧碰到第二拼合模32的右端凸缘部38而固定。然后，驱动压缩装置34，按规定的推力朝第一拼合模31侧沿轴线OX驱动第二拼合模32，从而相对于圆筒状构件W从两端侧施加规定大小的压缩力。然后，以轴线OX为中心轴用旋转装置33对第一拼合模31进行旋转驱动，从而一边在圆筒状构件W施加压缩力一边使其旋转。接着，将辊R抵在正旋转的圆筒状构件W的外周面上，进行旋压加工，形成轮圈主体部15。按照本实施方式的旋压加工方法，预计轮圈部11的轮圈主体部15中的薄壁部产生的部位，在成形初期的阶段进行厚壁化加工，该厚壁化加工将成形完成前的圆筒状构件W 中的、成形后成为薄壁部的特定的部位形成为厚壁。下面说明厚壁化加工的具体的顺序。图8为厚壁化加工的第一工序的说明图。图9为厚壁化加工的第二工序的说明图。图10为厚壁化加工的第三工序的说明图。厚壁化加工主要分成第一工序、第二工序、及第三工序这样3个工序，在第一工序中，如在图8中箭头Al的折曲前所示那样，一边将辊R从外周面向圆筒状构件W的轴线OX 侧顶，一边沿轴线OX方向使该辊R从第三锥部44的形成部位侧朝第二锥部42，即从第二拼合模32侧朝第一拼合模31侧移动。然后，在第二工序中，当辊R来到了圆筒状构件W的特定部位P时，停止辊R的移动，并且如箭头Al的折曲后所示那样，使该辊R从圆筒状构件W离开。在这里，特定部位P 为与形成厚壁部的部位对应的位置。这样，在成形初期的圆筒状构件W中的特定部位P形成朝圆筒状构件W的径向外侧隆起的隆起部46。在这里，说明在成形初期阶段进行上述那样的加工而在特定部位P形成隆起部46
的理由。图11为图8的X-X剖视图。如图11所示，如将辊R推压在旋转的圆筒状构件W，则辊R沿圆筒状构件W的外周面旋转，圆筒状构件W依次被缩管。此时，在圆筒状构件W的朝径向的变形较浅的阶段，相比圆筒状构件W沿轴向延伸导致的材料的减少，圆筒状构件W由缩管导致的材料的增加更多。另外，如上述那样，圆筒状构件W由第一拼合模31及第二拼合模32沿轴线OX方向压缩，所以，沿轴线OX方向的延伸受到限制。为此，圆筒状构件W的由辊R缩管了的部分 W2的板厚比未由辊R缩管的部分Wl的板厚大。
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然而，如比规定的深度更深地缩管，则仅由这样的板厚的增加不能跟随由缩管产生的体积变化，所以，在圆筒状构件W产生周长差。此时，圆筒状构件W沿轴线受到压缩，另外，辊R的行进方向前方未产生加工后硬化，所以，如图8所示，在特定部位P形成隆起部 46。然后，在第三工序中，如图9所示，一边将辊R朝轴线OX侧抵在圆筒状构件W上， 一边沿轴线OX方向使该辊R从比隆起部46更靠第一拼合模31侧的位置朝第二拼合模32 侧移动，如图10所示那样，用辊R朝轴线OX侧对隆起部46进行压缩。如上述那样在圆筒状构件W施加沿轴线OX方向的压缩力，材料的沿轴线OX方向的延伸受到限制，所以，如压缩隆起部46，则周长变短，特定部位P相应地成为厚壁。如以上那样，在本实施方式的厚壁化加工中，使特定部位P的周长变长地形成隆起部46而扩径后，再次使该部位P的周长变短地进行压缩而缩管，从而能够与延伸了周长的量相应地使特定部位P成为厚壁。进行以上那样的厚壁化加工，使圆筒状构件W的特定部位P成为厚壁后，按规定的顺序将辊R朝圆筒状构件W的轴线OX (中心轴)侧顶，成形为沿第一拼合模31及第二拼合模32的外周面的形状。在这里，成为了厚壁的特定部位P尽管在成形为拼合模31、32的形状的过程中按某种程度变薄，但能够比其它部位形成得更厚。图12为厚壁加工后的厚度状态的示意图。从图12可以看出，在构成轮圈主体部15的第一锥部41及第四锥部45的厚度TH2 为坯件原来的厚度的场合，与作为轮圈主体部的直线部43相连的作为中间部的第二锥部 42及第三锥部44的厚度在TH1TH3的范围(THl > TH2 > TH3)朝轮圈凸缘部16逐渐减小厚度。在形成轮圈主体部15后，为了由冲压加工对圆筒状构件W的两端部进行扩管而形成轮圈凸缘部16 (参照图2、，如上述那样，进行冲压卷边处理(步骤S7)及由旋压加工实施的旋压全卷边处理(步骤S8)。S卩，在本实施方式中，当形成轮圈凸缘部16时，进行由冲压卷边处理实施的弯曲工序和由旋压全卷边处理实施的减薄工序及翘曲工序。图13为冲压卷边处理的说明图(其1)。冲压卷边处理(弯曲工序)由图13所示模具冲压装置50进行。首先，说明模具冲压装置50。在轮圈部11的周壁，由在上面已说明了的处理形成轮圈主体部15。该模具冲压装置50具有固定模具51和可动模具53，该可动模具53设有圆柱状凸部52，该圆柱状凸部52将轮圈部11夹在其间地插入到构成固定模具51的拼合模51A、51B 的半圆形开口中。在该场合，模具冲压装置50为了在上下方向上驱动可动模具53，轮圈部 11按其轴线0X(中心轴)在上下方向上延伸的方式设置。在拼合模51A、51B的内周壁设有包含台阶部54A、54B的半圆弧状的环状凸部55A 和包含台阶部MC54D的半圆弧状的环状凸部55B。轮圈部11的轮圈主体部15由这些环状凸部55A、55B夹住而受到保持。在圆柱状凸部52与拼合模51A、51B的台阶部MB、54D相向的可动模具53上，设置有凹部56，该凹部56指向固定模具51的上侧端面地凹下而且其截面形状按半圆弧状环
11绕。如后述那样，由该凹部56使轮圈部11的端部弯曲某种程度。冲压卷边处理如图13所示那样，使轮圈部11的轮圈主体部15卡合在固定模具 51的环状凸部55A、55B，并且由拼合模51A、51B的各台阶部MB、54D支承轮圈主体部15处的轮圈部11的上端部侧的侧壁面。这样，轮圈部11的图13中的上端部(卷边部形成预定部)朝固定模具51的上方侧突出，面对着可动模具53进行延伸。图14为冲压卷边处理的说明图(其2)。然后，如图14所示那样，使可动模具53朝固定模具51进行下降动作。这样，轮圈部11的上端部成形为与可动模具53的凹部56的形状对应的形状。S卩，实施轮圈部11的端部被按某种程度弯曲的预备弯曲工序，结果，形成轮圈凸缘部16。而且，当进行该成形时不成形轮圈部11的下端部。然后，使可动模具53进行上升动作，使其从固定模具51离开，然后，按轮圈部11 的图1及图3中的下端部面对着与该下端部侧的形状对应的图中未表示的可动模具的方式将轮圈部11安放在固定模具51，进行与上述处理同样的作业，从而在轮圈部11的两端部形成轮圈凸缘部16。然后，使可动模具53进行上升动作而从固定模具51离开，之后，将如上述那样在两端部形成了轮圈凸缘部16的轮圈部11取出。而且，也可相对于固定模具51在上下方向上设置二个可动模具，由该二个可动模具相对于轮圈部11的下端部及上端部同时地形成轮圈凸缘部16、16。图15为旋压加工装置的说明图。然后，将从模具冲压装置50取出了的轮圈部11安放在旋压加工装置60，进行由旋压全卷边处理实施的减薄工序及翘曲工序。进行减薄工序及翘曲工序的旋压加工装置60如图15所示那样具有支承模具61 及成形用辊62。支承模具61具有与轮圈部11的内壁形状对应的形状，插入到轮圈部11的内部而从内壁侧支承轮圈部11。成形用辊62形成沿其侧壁环绕的成形槽63，旋转自如地支承在图中未表示的支承轴上。而且，保持该支承轴的图中未表示的托架在图中未表示的油压缸的作用下能够在图15中的上下、左右、前后移动。另外，将轮圈部11安放在图15所示旋压加工装置60上。即，将支承模具61嵌合在轮圈部11。然后，如图15所示那样，将轮圈凸缘部16插入到成形用辊62的大致V形截面的成形槽63中，在图中未表示的油压缸的作用下使成形用辊62位移，由一方的侧壁63A推压轮圈凸缘部16的起端部16A。这样，起端部16A被大致平坦化。这样，分阶段地成形轮圈凸缘部16，从而能够分阶段地分散轮圈凸缘部16的成形所需要的应力。这样，能够以更高精度加工轮圈凸缘部16。在这里，成形槽63的宽度方向尺寸WDl相比轮圈凸缘部16的高度方向尺寸Hl设定得大一些，为此，与上述侧壁63A相向的另一方的侧壁6 从轮圈凸缘部16的终端部16B 离开。即，在使起端部16A平坦化时不会成形终端部16B。可是，在该时刻，在轮圈凸缘部16的终端部16B的近旁产生微细的压曲折皱。因此，接下来相对于终端部16B的近旁实施减薄工序(减薄加工)，并且进行翘曲工序。图16为减薄工序的说明图。具体地说，如图16所示，使成形槽63的侧壁6 抵接在了终端部16B的近旁的成形用辊62在图16的上下方向及左右方向缓慢地移动，从而使终端部16B的近旁逐渐延伸。进行该减薄加工，换言之，进行使终端部16B的近旁延伸的加工，从而使压曲折皱延伸而进一步变得微细。由于压曲折皱原本就微细，所以，能够减小用于使其延伸而进一步微细化的减薄加工所需要的力。即，在该场合，能够减小用于使压曲折皱消失的力。因此， 作为使成形用辊62移动的油压缸，能够采用驱动力小的小型的油压缸，所以，能够实现旋压加工装置60的小型化及设备投资的低廉化。在本实施方式中，用于使压曲折皱消失的减薄加工为了尽可能地减小加工率，在成形槽63的侧壁63B点接触在了轮圈凸缘部16的终端部16B的近旁的状态下，使成形用辊62移动一些，然后停止成形用辊62，反复进行这样的过程。如在侧壁6 相对于轮圈凸缘部16的终端部16B的近旁进行了面接触的状态下继续使成形用辊62移动，进行减薄加工，则轮圈凸缘部16的终端部16B的近旁的加工率变大，所以，即使终端部16B延伸，也不容易使压曲折皱消失。在这里，成形用辊62如上述那样在上下方向及左右方向移动，所以，成形槽63的侧壁6 相对于轮圈凸缘部16的终端部16B的近旁反复进行接触(最好为点接触)和停止。图17为翘曲工序的说明图。然后，当成形用辊62停止了时，轮圈凸缘部16不从成形用辊62受到推压，所以， 如图17所示，轮圈凸缘部16的终端部16B的近旁由其弹性朝从轮圈部11的周壁离开的方向，换言之朝返回到弯曲之前的形状的方向翘曲。这样，进行轮圈凸缘部16的翘曲。该翘曲也可通过使成形槽63的侧壁6 从轮圈凸缘部16的终端部16B的近旁离开而进行。例如，成形用辊62按相对于终端部16B的近旁反复进行接触(最好为点接触) 和离开的方式使成形用辊62移动即可。图18为形成了的轮圈凸缘部的外观立体图。反复多次进行以上的减薄加工及翘曲，使微细的压曲折皱逐渐延伸而消失。使成形用辊62沿轮圈凸缘部16的环绕方向移动，反复进行该作业，从而能够最终地如图18所示那样获得基本上不能看到压曲折皱的外观质量优良的轮圈凸缘部16。而且，在该场合，由于不需要如以往的技术那样在轮圈凸缘部16形成切口，所以， 能够确保轮圈凸缘部16的刚性，所以，不会损害轮圈部11的强度。S卩，按照本实施方式，能够容易地获得具有这样的轮圈凸缘部16的轮圈部11，该轮圈凸缘部16没有压曲折皱，外观质量好而且刚性优良，进而能够获得轻质、强度优良的车轮10。另外，由于在翘曲工序中使轮圈凸缘部16翘曲，所以，能够避免终端部16B被卷入到轮圈凸缘部16的内方，在轮圈凸缘部16通过轮胎TR从路面受到了力的场合，能够使轮圈凸缘部16的终端部16B抵接在轮圈部11的周面上而受到力，能够提高实际的刚性。另外，在该翘曲工序中，也能够使轮圈凸缘部16的终端部16B进一步翘曲，形成为翘曲部16C，避免终端部16B被卷入到轮圈凸缘部16的内方。
图19为负荷点反力值(塑性变形解析)的结果的说明图。如图19所示，在本实施方式中，设坯料的厚度为2. 0mm，轮圈凸缘部16内卷地弯曲成空心状而形成，内卷终端抵接在轮圈部11的外周面上，轮圈部11的接合轮盘部12的部分的厚度(在本例的场合为2. 5mm)形成得比此外的部分的厚度(在本例的场合为2. Omm) 大，在以往的成形方法中，坯料的厚度同样设为2. 0mm，轮圈凸缘部按外卷的方式形成，由本实施方式的工序制作的车轮10的负荷点反力值(在图19中与用符号IT2. 0表示的曲线图相当)相比由以往的成形法获得的车轮的负荷点反力值(在图19中与用符号0T2.0表示的曲线图相当)，具有大约1. 8倍左右的值，刚性变得非常高。这成为由以往的成形法获得的，坯料的厚度为3. 0mm，轮圈凸缘部按外卷的方式形成的车轮的负荷点反力值(与图19中用符号0T3. 0表示的曲线图相当)的值，能够满足车轮的轻质化和刚性的确保这样相反的要求。另外，还能够由材料的减少实现低成本化。在该场合，获得车轮10的刚性为与批量生产的车轮的纵向刚性(=100kgf/mm)、 横向刚性(IOOkgf/mm)、扭转刚性(lOOkgf/rad)相同的程度。如以上说明的那样，按照本实施方式，在轮圈部，增大轮盘部的接合部(焊接部) 的壁厚，确保刚性，同时使轮圈凸缘部16比轮盘部更薄，实现轻质化，而且，在边缘部设置空心状的弯曲部(卷边部)，由这样的结构获得在确保刚性的同时实现了轻质化的车轮。更为详细地说，在车轮的轮圈部形成第一锥部41、第二锥部42、第三锥部44、第四锥部45、及轮盘部12接合(焊接)的直线部43 (凹下部)，为了确保刚性，使直线部的壁厚最厚，使直径比直线部43大的第一锥部41及第四锥部45最薄，并且使连接直线部43与第一锥部41的第二锥部42及连接直线部43与第四锥部45的第三锥部44朝第一锥部41或第四锥部45逐渐减小壁厚地形成，按从直线部43到第一锥部41或第四锥部45的壁厚变化变得平滑的方式薄壁化，为了确保薄壁的轮圈凸缘部16的刚性，形成空心状的弯曲部(卷边部)，从而获得在确保刚性的同时实现了轻质化的车轮。在该场合，当按以往的旋压加工方法制造了轮圈部时，由加工形状必然地决定壁厚，所以，需要考虑壁厚变薄了的部位的壁厚对轮圈材料的壁厚进行设定，但由本实施方式的旋压加工方法能够更任意地设定轮圈材料的壁厚，能够获得最初在上面说明的轮圈形状。特别是能够任意地确保容易变薄的轮圈部的凹状角部的壁厚。另外，在卷边成形中，虽然用塑性低的钢铁容易在卷边结构形成时产生折皱，但按照本实施方式的构成，由钢铁也能够实现上述轮圈形状。结果，能够获得这样的车轮，该车轮通过增大轮圈部的接合轮盘部的部分的壁厚， 确保刚性，同时使轮圈凸缘部比轮盘部薄，实现轻质化，而且在边缘部在空心状的弯曲部设置卷边部，由该结构在确保刚性的同时实现轻质化。图20为具有另一形状的的车轮的说明图。以上的说明为具有图2所示形状的车轮10的场合，如图20所示，车轮IOX由构成轮圈主体部15X的第一锥部41X、按比第一锥部41X大的锥角缩管的第二锥部42X、平行于轴向地延伸的直线部43X、具有比图2的车轮10的第三锥部44更平缓的形状的第三锥部 44X、及按比第三锥部44更小的锥角扩径的第四锥部45X构成，用与车轮10相同的工序制作了该车轮10X。图中未表示的轮盘部与图1的场合同样地将第二装饰孔形成为圆孔形状。
结果，获得的车轮IOX的刚性为纵向刚性(=95 105kgf/mm)、横向刚性(95 l(^kgf/mm)、扭转刚性(95 105kgf/mm)，为与批量生产的车轮的纵向刚性(=IOOkgf/ mm)、横向刚性(IOOkgf/mm)、扭转刚性(100kgf/mm)相同的程度。另外，在以上的说明中，设置了多个锥部地构成轮圈主体部，但也可将多个直线部配置成台阶状而构成轮圈主体部。图21为具有再另一形状的车轮的剖视图。在图21中，对与图2相同的部分标注同一符号。车轮IOY大体上分具有大致圆筒状的轮圈部11和接合在轮圈部11上的大致圆盘状的轮盘部12，轮圈部11如图21所示，具有对轮圈部11的周面进行缩管而形成的轮圈主体部(凹下部)15、在轮圈部11的一方的端部沿轮圈部11的周面内卷地形成的轮圈凸缘部 16、在轮圈部11的另一方端部沿轮圈部11的周面外卷地形成的轮圈凸缘部16X、安装轮胎 TR时插通图中未表示的气门的气门孔17、及用于在轮胎TR的空气压下降的场合也使得不易脱开的峰部18。按照本变形例，在轮圈凸缘部16X能够安装夹子状的车轮平衡配重BW，能够容易地获得车轮平衡。附图标记说明10、IOX 车轮11 轮圈部12 轮盘部15、15X轮圈主体部
16轮圈凸缘部
16A起端部
16B终端部
16C翘曲部
16D排水孔
17气门孔
18峰部
21轮毂孔
22螺栓孔
23第一装饰孔
24第二装饰孔
4U41X第一锥部(轮圈主体部)
42、42X第二锥部(轮圈主体部、中间部)
43.43X直线部(轮圈主体部)
44、44X第三锥部(轮圈主体部、中间部)
45、45X第四锥部(轮圈主体部)
46隆起部
OX轴线
P特定部位
R辊(旋压工具)TR轮胎W圆筒状构件
权利要求
1.一种车轮(10)，具有嵌装轮胎(TR)的大致圆筒状的轮圈部(11)和接合在所述轮圈部的内侧的大致圆盘状的轮盘部(12)，其特征在于所述轮圈部具有轮圈主体部(1 和轮圈凸缘部(16)，所述轮圈主体部将接合所述轮盘部的部分的厚度形成得比接合所述轮盘部的部分以外的部分的厚度大，所述轮圈凸缘部通过将所述轮圈主体部的厚度小的两侧端部弯曲成空心状而形成。
2.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于所述轮圈凸缘部按内卷的方式形成，内卷终端(16B)与所述轮圈主体部的外周面抵接。
3.根据权利要求1或2所述的车轮，其特征在于所述轮圈主体部具有与所述轮圈凸缘部相连的中间部(42、42X、44、44X)，该中间部朝所述轮圈凸缘部逐渐减小厚度。
4.根据权利要求1 3中任何一项所述的车轮，其特征在于在所述轮圈凸缘部的终端部形成有朝该车轮的轴向内侧的翘曲部(16C)。
5.根据权利要求1 4中任何一项所述的车轮，其特征在于所述轮圈主体部由旋压加工方法成形，该旋压加工方法为，将旋压工具(R)抵在旋转的圆筒状构件(W)上进行缩管从而成形为规定的形状，所述轮圈主体部使材料从成为与所述轮圈凸缘相连的部分的所述圆筒状构件的部分往接合所述轮盘部的部分聚集而形成得较厚。
6.根据权利要求1 4中任何一项所述的车轮，其特征在于所述轮圈部由旋压加工方法形成，该旋压加工方法为，将旋压工具(R)抵在旋转的圆筒状构件(W)上，从而使该圆筒状构件进行缩管而成形为规定的形状，由第一工序、第二工序、及第三工序进行成形；该第一工序为，一边将所述旋压工具朝中心轴侧抵在所述圆筒状构件上，一边沿轴向使该旋压工具朝另一端侧移动；该第二工序为，当所述旋压工具来到了所述圆筒状构件的特定部位(P)时，停止所述旋压工具的移动，并且使该旋压工具从所述圆筒状构件离开，在所述圆筒状构件的接合所述轮盘部的部分形成朝径向外侧隆起的隆起部G6)；该第三工序为，一边将所述旋压工具朝中心轴侧抵在所述圆筒状构件上，一边沿轴向移动该旋压工具，对所述隆起部进行压缩，从而使所述圆筒状构件的接合所述轮盘部的部分形成为厚壁。
7.根据权利要求1 5中任何一项所述的车轮，其特征在于所述弯曲成了空心状的轮圈凸缘部通过进行使所述轮圈主体部的厚度较小的两侧端部弯曲的弯曲工序(步骤S7)，进而反复进行减薄工序和翘曲工序(步骤S8)而形成，该减薄工序对所述弯曲了的所述两侧端部减薄；该翘曲工序对所述两侧端部进行挤压，从而使所述两侧端部朝与所述弯曲方向相反的方向翘曲。
8.根据权利要求1 5中任何一项所述的车轮，其特征在于所述弯曲成空心状的轮圈凸缘部这样形成，即，进行使所述轮圈主体部的厚度小的两侧端部弯曲的弯曲工序(步骤S7)，反复进行减薄工序和翘曲工序(步骤S8)，该减薄工序由模具将所述弯曲了的所述两侧端部减薄，该翘曲工序停止由所述模具减薄，使所述轮圈凸缘部由其弹性朝与弯曲了的方向相反的方向翘曲。
9.根据权利要求1 8中任何一项所述的车轮，其特征在于 在所述轮圈凸缘部的弯曲部分具有通过冲压加工设置的排水孔(16D)。
10.根据权利要求9所述的车轮，其特征在于所述轮圈凸缘部在所述弯曲部分的末端具有朝该车轮的旋转轴延伸并与所述轮胎接触的壁部(16E)，所述排水孔在连设在所述壁部、未与所述轮胎接触的所述弯曲部分设在所述旋转轴的延伸方向的内方。
11.根据权利要求1 10中任何一项所述的车轮，其特征在于 该车轮用钢材形成。
全文摘要
提供一种外观质量好、重量轻而且确保了强度的车轮。车轮(10)具有嵌装轮胎(TR)的大致圆筒状的轮圈部(11)和接合在轮圈部(11)的内侧的大致圆盘状的轮盘部(12)；其中轮圈部(11)具有轮圈主体部(15)和轮圈凸缘部(16)，轮圈主体部(15)将接合轮盘部(12)的部分的厚度形成得比此外的部分的厚度大，轮圈凸缘部(16)通过将轮圈主体部(15)的厚度小的两侧端部弯曲成空心状而形成。
文档编号B21D22/00GK102205777SQ20111007509
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月28日 优先权日2010年3月30日
发明者内田裕之, 半田秋男, 松林干政 申请人:本田技研工业株式会社