專利名稱：組裝型輕合金制汽車及摩托車用車輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用螺栓等緊固件連接整體型輪輞和中心圓盤而形成的雙體式組裝型輕合金制汽車及摩托車用車輪。
背景技術：
圖12及圖13表示以往的雙體式車輪，圖12是車輪的正視圖，左半部分表示用緊固螺栓103將中心圓盤101固定在整體型輪輞102的狀態，右半部分表示從整體型輪輞102卸下中心圓盤101的狀態。圖13是與旋轉軸心平行的縱截面圖，整體型輪輞102一般具有外輪輞凸緣104、外輪輞側輪輞底106、凹形部108、內輪輞側輪輞底107、內輪輞凸緣105。此外，通過在設在上述整體型輪輞102整個圓周厚壁部109上的螺紋孔110旋入多個緊固螺栓103，將中心圓盤101固定在整體型輪輞102上。圖13(b)表示點劃線圍住的厚壁部的放大截面圖。緊固螺栓103雖然也與使用螺栓的個數有關，但通常其螺釘部的直徑為6～8mm，具有與該螺釘直徑一致的螺紋孔的整體型輪輞102的厚壁部109的直徑方向的厚度T，在采用鋁合金鍛造制成的輪輞時約為14mm，在采用鋁合金鑄造制成的輪輞時大約需要16mm，這就是顯著增加車輪重量的原因所在。例如，在直徑18英寸(輪輞底直徑18英寸(以下用in表示))時，即使是輕合金鍛造制的輪輞，由于在輪輞整個圓周形成該厚壁部109，除去本來要求的輪輞厚度的余下厚度即相當于無用厚度的重量大約在700g。雖然也與中心圓盤的設計有關，但整體型輪輞和圓盤即使是采用鋁合金制時，直徑18in、寬8in的本發明方式的雙體式車輪，其重量也達到10kg多，這樣的組裝型在設計方面雖比中心圓盤和輪輞整體制作的單體車輪好，但存在重量加重的缺陷。近年來，由于直徑19in及20in的車輪進入實用階段，出現了這樣的組裝型車輪重量加重的問題。如圖13(b)所示，關于厚壁部109和凹形部108的接點部分111，凹形部108的厚度在用鋁合金鍛造時約為3.2mm，在用鋁合金鑄造時約為5.0mm，由于與厚壁部109的厚度差大，即使用圖中平緩的R、R’構成接點部分，也不能避免應力集中，在半徑方向負荷耐久性破壞試驗中在該接點部分(頸部)多發生斷裂。
本發明所要解決的問題是，提供一種高設計性的車輪在輕合金制車輪中，使作為四輪汽車用直徑比較大的17in、18in、19in、20in及作為摩托車用直徑更大的組裝型車輪輕量化。

發明內容
在由內輪輞和外輪輞整體構成的輪輞和中心圓盤組成的雙體式輕合金制車輪中，為形成連接上述輪輞和中心圓盤的螺栓的螺紋孔，整體從輪輞突出設有多個厚壁部，通過將除該厚壁部部分之外的從外輪輞的輪輞底部分到凹形部之間的輪輞精加工成大致相同的厚度，能減輕整體重量。雙體式車輪將輪輞構成一個整體，用螺栓與圓盤連接，但在輪輞側作為安裝手段形成螺紋孔，在這種形式的車輪中需要在半徑方向增厚螺紋孔的周邊部分。因此，在整個構成厚壁部時雖提高了輪輞的強度，但也除招致車輪自重的增加外，也是在與凹形部的接點部分因應力集中而產生斷裂的原因。為消除這一缺陷，本發明將過剩厚度部分控制在最小限度的壁厚范圍，以此達到整體型輪輞輕量化。此外，在厚壁部和輪輞的境界面形成平緣，除不使應力集中外，還使螺紋孔形成不貫通厚壁部的盲孔，在插入螺栓時不會殘存水分及污垢，不腐蝕螺栓。
此外，在本發明的第3技術方案中，其特征在于，在中心圓盤和厚壁部之間形成的凹形處粘合樹脂體，目的是防止凹形處易于附著的污垢或殘存的水分。由于發明的主要目的是輕量化，樹脂體可以是泡沫樹脂，從耐熱性方面考慮，最好采用芳香族聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂等。此外，泡沫樹脂粘合在凹形處后，在輪輞內側露出的一面涂布硅酮樹脂、氟化乙烯樹脂系的超級防水性涂料，平整泡沫面，確實去除污垢及水分。


圖1是本發明的組裝型輕合金制車輪的正視圖。
圖2是圖1所示A部分的放大圖。
圖3是圖2所示輪輞的B-B截面圖。
圖4是圖3所示厚壁部的C-C截面圖。
圖5是表示圓盤嵌合在輪輞時的截面圖。
圖6是表示本發明的鍛造工序的局部截面圖。
圖7是圖6所示上模的E-E截面圖。
圖8中(a)是鍛造工序中工件的局部放大截面圖，(b)是厚壁部的F-F截面圖。
圖9表示在輪輞上安裝圓盤的雙體式組裝型車輪的一實施方式，(a)是主要部位的截面圖，(b)是輪輞的斜視圖，(c)是樹脂體的斜視圖。
圖10是表示另一實施方式的輪輞的局部截面圖。
圖11是表示另一其他實施方式的輪輞的局部截面圖。
圖12是以往的雙體式組裝型車輪的正視圖。
圖13中(a)是以往的雙體式組裝型車輪的半截面圖，(b)是其厚壁部的放大截面圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發明的實施方式。圖1的左半側部分是相對于本發明的整體型輪輞2從安裝中心圓盤1一側看的正視圖，右半部分是輪輞2的正視圖。4是外輪輞凸緣，5是緊固螺栓安裝部，在該安裝部設有中心圓盤安裝用的螺紋孔10，孔周邊為圓弧狀厚壁，在用作為緊固件的螺栓連接中心圓盤時，具有能發揮強固保持力的強度。因此，緊固螺栓安裝部是進一步加厚輪輞厚度的厚壁部分。中心圓盤1嵌合在輪輞2的中心孔(直徑D)，用緊固螺栓固定在輪輞上。圖2是圖1中的由點劃線圍住的A部分的放大圖。圖3作為圖2中的B-B截面圖示出了去掉緊固螺栓安裝部5之間的過剩壁厚即無用厚壁(用格子表示的部分)的狀態。以往前述的厚壁部分遍及全周，而在本實施方式中，如圖3所示，厚壁只殘存緊固螺栓安裝部5。輪輞2去掉了緊固螺栓安裝部5之間的厚壁部9的無用厚壁，從外輪輞凸緣4，經外輪輞側輪輞底6到凹形部8，由于形成的厚度大致相同，在與凹形部8的接點部分11不產生應力集中造成的頸部，提高了耐久性。12是無用厚壁去掉部分。圖4是圖3中的C-C截面圖，用鋁合金鍛造輪輞時，去掉無用厚壁的殘留壁厚t可減薄到大約4mm，用鋁合金鑄造輪輞時可減薄到大約5.5mm。
實施例1作為從圖3所示的厚壁部9省去過剩厚壁部即無用厚壁的方法，有兩種方法。第一種方法是，如以往一樣用NC車床精加工整體輪輞后，利用多工序自動數字控制機床等，用立銑刀切除無用厚壁的方法；第二種方法是，通過鍛造或鑄造預先形成省去無用厚壁的形狀的方法。發明者先用第一種方法，試制了18in輪輞，從厚壁部9去掉無用厚壁后，測定該部分的正圓度時發現，由于內部應力的平衡混亂，與中心圓盤的嵌合直徑D尺寸為0.2～0.3mm的部分橢圓狀。為解決該問題，如圖5所示，輪輞側的嵌合直徑D尺寸入口的C倒角尺寸從以往的1C變更為1.5C。這樣，即使形成0.3mm的橢圓形，通過緩慢擰緊緊固螺栓能夠在輪輞的嵌合孔插入中心圓盤1的階梯部14，通過完全旋入緊固螺栓，利用中心圓盤矯正輪輞的歪斜，形成正圓，組裝后不會發生平衡不良等問題。但是，利用這樣的立銑刀的去除方法，大大增加輪輞的機械加工時間，結果會降低生產效率。
實施例2為此，利用上述的第二種方法，實施了用鍛造法在材料階段省去過剩壁厚的方法。圖6表示成為整體型輪輞材料的工件15的最終鍛造工序，表示上模16及上模脫模17完成成形后，向箭頭G的方向提升時的情況。工件15殘留在下模18和下模脫模19上，隨后，下模脫模19向箭頭H方向上升，從下模18取出工件。圖7是表示圖6所示上模的E-E截面圖。由該圖可以看出，通過使成為緊固螺栓安裝部的部分突起部22從輪輞突出，整體形成上模16的凹部20。在外周部21，形成無用厚壁除去部12，同時減薄緊固件安裝部間的輪輞的厚度，在輪輞內側形成凹曲面23，凹曲面23通過由曲面連接緊固件安裝部的厚壁部和減薄形成的輪輞內面而形成。圖8中(a)是工件15的局部放大截面圖，(b)是F-F截面圖，雙點劃線表示的部分表示用旋壓加工和NC車床加工完成加工后的形狀。采用以往技術的旋壓工序，通過輥軋成形減薄工件外側部分S，工件延展到規定的厚度，形成外輪輞部和包括凹形部的內輪輞部。采用本方法存在的問題是，如要在材料階段去掉無用厚壁，能否使去掉無用厚壁后的輪廓保持正圓。作為其對策，在旋壓工序之前，對工件15進行固溶處理和淬火處理，旋壓加工是從外輪輞材料部4a的內側至突起部22及凹曲面23，正確對準頂桿(未圖示)，通過旋壓成形矯正淬火造成的變形，同時防止旋壓加工造成凹曲面23的變形，然后進行人工時效硬化熱處理，從而解決正圓問題。當然用NC車床加工工件，通過與能夠形成已去掉無用厚壁的形狀的凹曲面23緊密接觸，使用能形成中心環的卡盤，能夠完成無偏厚的整體型的輪輞。
本發明的輪輞也適用于摩托車用的車輪。無特別圖示，但外側輪輞與作為對象的內側輪輞形狀相稱，用鍛造或鑄造的方法只在固定圓盤的螺栓的螺紋孔加工部的厚壁上形成突起部，為保證正圓度，用上述方法對工件進行熱處理，然后旋壓加工，形成整體的輪輞。得到省去過剩厚壁部的輕量、耐久性高的車輪。
如上所述，圖3示出的輪輞2的形狀是表示用剖面線表示的形狀，當在其上面裝上圓盤1時，無厚壁部9的部分的輪輞部形成如圖9(a)所示的凹形處25。斜視圖(b)示出了在汽車上裝上車輪時的輪輞狀態，在按規定間隔形成的厚壁部9之間形成凹形處25。在凹形處25易殘留污垢及水分。作為其對策，可以涂布硅酮樹脂系及氟化乙烯樹脂系的超級防水性涂料，形成防污層，也可以粘合形狀與圖9(c)所示那樣的凹形處對應的樹脂體26。該樹脂體的配置可以單個配置在各凹形處，也可以用連接部件28連接，預先排列成圓環狀或將適宜數量樹脂體配置在整個圓周。連接部件28可用與凹形處搭接部以外的薄化部分的樹脂體相同的材質形成，也可以預先在樹脂體中埋設其他樹脂或金屬板的帶狀體來形成。為使車輪輕量化，樹脂體可以采用泡沫樹脂體，也可以采用芳香族聚酰胺樹脂及聚酰亞胺樹脂。此外，在粘貼該泡沫樹脂體后露出的表面上涂布上述超級防水性的涂料，形成防污層27。
圖10是在輪輞2a的裝輪胎的一側設置安裝緊固螺栓的厚壁部9a的截面圖。此種情況下，不能進行鍛造后的輪輞成形中的旋壓加工，但是可利用鑄造法制作。雖只從安裝緊固螺栓的部分的輪輞突出形成厚壁部，但這樣可提高輪輞的彎曲部分的強度，同時由于在輪輞的內面側無厚壁部，形成圓筒面，具有不會殘留污物及水分的優點。
圖11表示另一形狀的輪輞2b。在安裝輪胎時，需要規定量的輪輞深度d，在設置安裝有緊固無螺栓的厚壁部9b時，與圖3所示的輪輞2的形狀相比，厚壁部的內徑D’減小一些，圓盤的設計開口部減小，但由于未設厚壁部的部分只有輪輞2b，在裝上圓盤時不形成凹形處，具有防止殘留污物及水分的優點，可利用鍛造方法制作該形狀的輪輞。
如上所述，采用本發明，盡管是雙體式組裝型車輪，但由于通過省去輪輞內側的過剩厚壁，精加工成凹曲面，從外側輪輞到凹形部之間形成大致相同的厚度，所以在外側輪輞和凹形部的接點部分不產生應力集中，在提高耐久性的同時，還能夠得到單體式整體型車輪中的輕量的車輪。并且，能夠提供連接輪輞和圓盤的螺栓的頭部加強圓盤的、設計優良的車輪。
權利要求
1.一種雙體式組裝型輕合金制汽車及摩托車用車輪，由整體構成外輪輞和內輪輞的輪輞和中心圓盤組成，其特征在于用于形成連接上述輪輞和中心圓盤的緊固螺栓的螺紋孔的多個厚壁部從輪輞突出整體設置，精加工除該厚壁部外的外輪輞的輪輞底部到凹形部之間的輪輞，形成大致相同的厚度。
2.如權利要求1記載的組裝型輕合金制汽車及摩托車用車輪，其特征在于上述螺紋孔為盲孔。
3.如權利要求1或2記載的組裝型輕合金制汽車及摩托車用車輪，其特征在于在中心圓盤和厚壁部之間形成的凹形處粘合樹脂體。
全文摘要
本發明的目的是使作為四輪車用或二輪車用直徑比較大的組裝型輕合金制車輪輕量化，提供一種設計性高的車輪。在由整體構成外輪輞和內輪輞的輪輞2和中心圓盤1組成的雙體式組裝型輕合金制車輪中，其特征在于為形成連接上述輪輞和中心圓盤的緊固螺栓的螺紋孔，從輪輞2突出地整體設置多個厚壁部9，精加工除該厚壁部部分之外的從外輪輞的輪輞底6部分到凹形部8之間的輪輞2，形成大致相同的厚度。
文檔編號B60B23/10GK1482970SQ01821332
公開日2004年3月17日 申請日期2001年12月20日 優先權日2000年12月25日
發明者吉村勝則 申請人:鷲興產株式會社