JP2001520584A - 金属コンポーネントの接合 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、鍛造、切削、組立、又は鋳造されたコンポーネントと、金属管との接合方法に係るものである。また本発明は、該方法に基づいて製造された金属品に関する。前記管を、焼き戻し及び機能的悪影響が生じないように加熱してその直径を膨張させる。前記管がまだ熱いうちに、該管を前記中央コンポーネント上に押圧し、該管の一部を、前記中央コンポーネントに形成された環状の溝上に配置する。前記管がまだ熱いうちに、前記溝上に配置された前記管の環状部分を前記溝内に曲げ込み、冷却により、前記管の曲げ込まれた部分を前記溝にクランプさせる。限定的ではないが、本発明は特に、鍛造、切削、組立、又は鋳造してできたハブ又はセンタと、金属リムと、を有する乗物用ホイールの製造に応用できるものである。

Description

【発明の詳細な説明】 金属コンポーネントの接合 ［技術分野］ 本発明は、鍛造、切削、組立、又は鋳造してできたコンポーネントを金属管 と接合する方法に関する。また本発明は、該方法に基づいて製造された金属品に 関する。限定的ではないが、本発明は特に、鍛造、切削、組立、又は鋳造してで きたハブ又はセンタと、金属リムと、を有する乗物用ホイールの製造に応用でき るものである。 ［背景技術］ 組立式カーホイールのようなものを製造するのに利用できる技術は数多くあ り、該製造には、環状のリム・コンポーネントをセンタ又はハブ・コンポーネン トに接合することが必要である。これらの部品を接合する最も一般的な方法は溶 接であるが、鋲止め、ボルト止め、接着剤による接着も採用されている方法であ る。電気溶接では、煙霧が発生し、部品に歪みが生じ、部品の冶金品質が低下し 、エネルギーの消費が大きい。これは接合される金属についても同様である。摩 擦溶接でも、金属には同様のことが生じると共に、接合過程において部品に大荷 重をかけるための高価な技術及び機械設備が必要である。鋲止め及びボルト止め の方法では、ホイール形状が制約され、ホイールに荷重を加える接合用フランジ を設ける必要がある。また、鋲及びボルトの穴はクラックが伝達し得るポイント でもある。特にボルト止めされたホイールでは、ボルトのゆるみにより、長期使 用においては性能発揮の信頼性が完全でないといった危険が常に付きまとう。ホ イール・コンポーネントを接合する原始的な方法としての接着は、今日まで市場 には受け入れられておらず、過去には失敗の歴史を辿っている。 ［発明の概要］ 本発明は、鍛造、切削、組立、又は鋳造された中央コンポーネントと、金属 管との接合方法を提供するものである。 該方法は、前記管を、焼き戻し及び機能的悪影響が生じないように加熱して その直径を膨張させるステップと、 前記管がまだ熱いうちに、該管を前記中央コンポーネントの一部に押圧して 重ねることにより、該管の一部を、前記中央コンポーネントに形成された環状の 溝上に配置するステップと、 前記管がまだ熱いうちに、前記溝上に配置された前記管の環状部分を前記溝 内に曲げ込み、冷却により、前記管の曲げ込まれた部分を前記溝にクランプさせ 、別の部分を前記中央コンポーネントの外周上に収縮させるステップと、を備え て構成した接合方法である。 このプロセスによると、安価であり、頑強であり、接合箇所の冶金品質を低 下させず信頼性が高い。これは市場確実性があり、スタイルの自由度もある。 前段階のステップとして、環状の溝をハブ又は中央コンポーネントに切削形 成してもよい。 この場合、前記金属管の端部が、前記中央コンポーネントにおける前記環状 の溝に曲げ込まれ、前記溝の一側に沿ってストップが設けられてもよい。前記加 熱された管を、該管の前記端部が前記ストップに当接するまで他端から押圧する ことにより、前記コンポーネントに重ねてもよい。 前記ストップに当接する前記管の前記端部は、傾斜形成されているか又はで こぼこ状等に形成されてもよい。前記管の前記端部が前記溝に曲げ込まれた後、 該管がまだ熱いうちに前記ストップを、前記管の前記端部の傾斜が曲げ込まれた 結果前記溝に残っている空間に回転鍛造してもよい。これにより見栄えが良くな り、滑らかな仕上げができる。曲げ鍛えられた センタ材料がでこぼこ状の管端部と係合することにより、接合部には信頼性の高 いトルク伝達能力が提供される。またこれにより、如何なる軸移動や、接合部及 びリムが荷重を受けて分離しようとする傾向をも防止する。またこれにより二次 的な作業を要さず、ストップを取り除き接合部の外観を向上させる実用的な方法 が提供される。 本接合システムが完全性をもつというのは、曲げ込み及び回転鍛造作業が熱 いうちになされること、そして全ての接合部が冷える際に、接合部に組込まれた 金属の収縮によって中央コンポーネントに対し、予め高い荷重により強固で一体 的なクランプ力を提供するという事実に基づいている。 金属管は、その柔軟性を増し、或いは変形容易性を増すのに十分なだけ加熱 されるのであって、材料の焼き戻し又はその機能に悪影響を与えるほどには加熱 されないということが重要である。マイルド・スチール(mild steel)のように、 そのままの状態で優れた変形容易性をもついくつかの材料においては、加熱は、 接合部に収縮をもたらす目的以外では必要ない。 組立を行う前に、接合面に接着剤を設けてもよく、これにより信頼できるト ルク伝達能力が提供され、しかも接合部をシールできる。 或いは、管の端部を傾斜形成又はでこぼこ状に形成するのに加えて、前記溝 の底部に、前記管が曲げ込まれる窪みが設けられてもよく、これにより係合機構 が提供される。これは、ストップが設けられておらず、合金管が中央コンポーネ ントに完全に重なって押圧され、側端から突出するような場合に、特に有効であ る。 該作業は乗物用ホイールの組立に適用することもできる。この場合には、前 記中央コンポーネントは、鍛造、切削、組立、又は鋳造されたハブでよく、前記 ホイールの前記金属リムは、前記ハブに押圧される管状に形成された構造体を有 するようにしてもよい。該リムをハブに対して所定の距離押圧し、又は丁度ハブ に重なり端から所定量突出するように押圧して 接合プロセスを完了させるようにしてもよい。 或いは、本発明は、中央の、鍛造、切削、組立、又は鋳造されたハブ又はセ ンタと、収縮付着することにより前記ハブに接続され、少なくとも一部が前記ハ ブ又はセンタの周囲の環状の溝内に曲げ込まれた金属リムと、を備えて構成した 乗物用ホイールを提供する。 更に、前記ハブの一部に形成されたストップが、前記リムの曲げ込まれた部 分の先端に回転鍛造されてもよい。リムが曲げられる前に予め傾斜形成又はでこ ぼこ状に形成されていると、ストップが回転鍛造される空間が残される。更に、 前記リムと前記ハブとの間にシール部材が設けられてもよく、これにより接合性 を向上できるし、接合部をシールできる。また、前記溝の底部に窪みを設け、こ れにより前記リムが前記溝に曲げ込まれる際に係合機構が提供されるようにして もよい。 本方法では、３６０°均一にクランプし係合効果を生むことにより、乗物用 ホイールの製造に特に適している。また本発明では、中央コンポーネントに対す るリムの収縮付着を提供することにより、接合部における重要な係合部分、即ち 溝への曲げ込みが分離しないようにしている。 ［図面の簡単な説明］ 本発明の実施例を以下の図面を参照して説明する。 図１は本発明の実施プロセスのうち第１のステップを説明する図、 図２は前記プロセスのうち第２のステップを説明する図、 図３は第３のステップを説明する図、 図４は第４のステップを説明する図、 図５は前記プロセスとは異なる方法で製造された乗物用ホイールを説明する 図である。 なお、対応する構成要素に対しては、全図を通して同じ参照番号が使用され ている。 ［本発明の最も好ましい実施形態］ ホイールの中央コンポーネント、即ち、鋳造、鍛造、切削、又は組立により 形成されたハブ又はセンタ１は、環状に切削形成された溝２を有している。溝２ の外部ショルダ３の直径は、内部ショルダ又はストップ４よりも小さくなってい る。 ホイールのリムとなるべき、予め製作された合金管５は、内部エッジ６を有 しており、該内部エッジ６は傾斜形成されているか、或いはでこぼこ状等に形成 されている。接着剤又はシーラント７が、中央コンポーネント１及びリム５の接 合面に設けられてもよい。 リム５を加熱し膨張させることにより、該リム５は柔軟性を増し、加工が容 易になる。この加熱は、金属を焼き戻さず、該リム５の機能に悪影響を及ぼさな い程度に行われる。加熱を行い、前記リムを中央コンポーネント１に押圧して、 図２に示すように、前記傾斜形成された端部６をストップ４に当接させる。 まだ熱いうちに、図３に示すように、前記リムの端部６を溝２内に曲げ込む 。その結果、前記リムの傾斜形成された端部は、溝２内に形成された谷１０とな る。 図４に示すように、熱い時に前記ストップ４を谷７内に回転鍛造し、ホイー ルのリムの外径周囲に滑らかな仕上げ１１を形成する。 この全ての過程は、比較的簡単で安価な機械により実行することができる。 エネルギー消費も少なく、騒音の発生も少なく、煙霧の発生も殆ど無い。機械で 接合を完了するまでの時間は２０秒以下であり、５秒程度までにすることができ る。 次に図５に示すように、この場合の中央コンポーネント１は、中央の溝２を 有しており、該溝２は外部ショルダ３及び内部ショルダ１２を有している。溝２ の底部には凹状の窪み１３が外周面上に設けられている。 リム５は、外リム部１４と、内リム部１５とを備えている。また、該リム５ は、加熱された際に、平らなリムが溝２内に曲げられてできた環状の溝１６を有 している。該リムの材料は、中央コンポーネント１に対して窪み１３内の底部に 押圧され、該リムの外側に窪み１７を形成する。窪み１３、１７を係合すること により、回転防止ロックの機構となる。これは軽量２ピースの車用ホイールを示 しており、リムにおける全ての部分は中央コンポーネントと別体になっている。 本発明を乗物用ホイールを製造する例を参照して説明したが、本発明は、旅 客用乗物の製造において使用されるような合金製フレームの製造を含むその他多 くのものの製造に適用可能であると解釈すべきである。また本発明は、簡単なリ ムの溝への曲げ込み及び収縮が様々な応用において十分に信頼できるものとなる が、ストップの回転鍛造、接着剤の使用、又はインターロッキング機構が該接合 を更に向上させると解釈すべきである。 本発明は、異質の材料間で信頼性の高い接合を構築する。リム又は管、コン ポーネントは常に金属であり、スチール、アルミニウム、或いはチタニウム、マ グネシウム、又はその他の構造金属が可能である。しかし、ハブ、又は雄側コン ポーネントは、金属又はプラスチック又は、カーボンファイバ又は金属マトリク スのような合成材料が可能である。 広く説明された本発明の思想又は範囲から逸脱しない限り、多くのバリエー ション及び／又は変更が、実施例で示された本発明になされ得ることが当業者に より解釈される。従って本実施例は、全ての観点で例示的なものであり、限定的 ではないと見なされるべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年２月１０日（１９９９．２．１０） 【補正内容】 補正書 前記管がまだ熱いうちに、該管を前記中央コンポーネント上に押圧し、該管 の一部を、前記中央コンポーネントに形成された環状の溝上に配置するステップ と、 前記管がまだ熱いうちに、前記溝上に配置された前記管の環状部分を前記溝 内に曲げ込み、冷却により、前記管の曲げ込まれた部分を前記溝にクランプさせ 、別の部分を前記中央コンポーネントの外周上に収縮させるステップと、を備え て構成した接合方法である。 このプロセスによると、安価であり、頑強であり、接合箇所の冶金品質を低 下させず信頼性が高い。これは市場確実性があり、スタイルの自由度もある。 前段階のステップとして、環状の溝をハブ又は中央コンポーネントに切削形 成してもよい。 この場合、前記金属管の端部が、前記中央コンポーネントにおける前記環状 の溝に曲げ込まれ、前記溝の一側に沿ってストップが設けられてもよい。前記加 熱された管を、該管の前記端部が前記ストップに当接するまで他端から押圧する ことにより、前記コンポーネントに重ねてもよい。 前記ストップに当接する前記管の前記端部は、傾斜形成されているか又はで こぼこ状等に形成されてもよい。前記管の前記端部が前記溝に曲げ込まれた後、 該管がまだ熱いうちに前記ストップを、前記管の前記端部の傾斜が曲げ込まれた 結果前記溝に残っている空間に回転鍛造してもよい。これにより見栄えが良くな り、滑らかな仕上げができる。回転鍛造されたセンタ材料がでこぼこ状の管端部 と係合することにより、接合部には信頼性の高いトルク伝達能力が提供される。 またこれにより、如何なる軸移動や、接合部及びリムが荷重を受けて分離しよう とする傾向をも防止する。またこれにより二次的な作業を要さず、ストップを取 り除き接合部の外観を向上させる実用的な方法が提供される。 本接合システムが完全性をもつというのは、曲げ込み及び回転鍛造作業が熱 いうちになされること、そして全ての接合部が冷える際に、接合部に組込まれた 金属の収縮によって中央コンポーネントに対し、予め高い荷重により強固で一体 的なクランプ力を提供するという事実に基づいている。 金属管は、その柔軟性を増し、或いは変形容易性を増すのに十分なだけ加熱 されるのであって、材料が焼き戻され又はその機能に悪影響を与えるほどには加 熱されないということが重要である。マイルド・スチール（mild steel）のよう に、そのままの状態で優れた変形容易性をもついくつかの材料においては、加熱 は、接合部に収縮をもたらす目的以外では必要ない。 請求の範囲 ［請求項１］ 鍛造、切削、組立、又は鋳造された中央コンポーネントと、金属管との接合 方法において、 前記管を、焼き戻し及び機能的悪影響が生じないように加熱してその直径を 膨張させるステップと、 前記管がまだ熱いうちに、該管を前記中央コンポーネントに対して押圧し、 該管の一部を、前記中央コンポーネントに形成された環状の溝上に配置するステ ップと、 前記管がまだ熱いうちに、前記溝上に配置された前記管の環状部分を前記溝 内に曲げ込み、冷却により、前記管の曲げ込まれた部分を前記溝にクランプさせ 、別の部分を前記中央コンポーネントの外周上に収縮させるステップと、を備え て構成した接合方法。 ［請求項２］ 前記中央コンポーネントに環状の溝を予め切削形成しておくステップを有し て構成した請求項１記載の接合方法。 ［請求項３］ 前記金属管の端部が、前記中央コンポーネントにおける前記環状の溝に曲げ 込まれ、前記溝の一側に沿ってストップが設けられている請求項１又は２記載の 接合方法。 ［請求項４］ 前記加熱された管を、該管の前記端部が前記ストップに当接するまで他端か ら押圧することにより、前記コンポーネントに重ねる請求項３記載の接合方法。 ［請求項５］ 前記ストップに当接する前記管の前記端部は、傾斜形成されているか 又はでこぼこ状等に形成されている請求項４記載の接合方法。 ［請求項６］ 前記管の前記端部が前記溝に曲げ込まれた後、該管がまだ熱いうちに前記ス トップを、前記管の前記端部の傾斜が曲げ込まれた結果、前記溝に残っている空 間に回転鍛造する請求項５記載の接合方法。 ［請求項７］ 組立を行う前に、接手の接合面に接着剤を設ける請求項１乃至６記載の接合 方法。 ［請求項８］ 前記管が曲げ込まれる前記溝の底部に、窪みが設けられた請求項１乃至７記 載の接合方法。 ［請求項９］ 乗物用ホイールの組立に適用する請求項１乃至８記載の接合方法において、 前記中央コンポーネントは、鍛造、切削、組立、又は鋳造されたハブであり 、前記ホイールの金属リムは、前記ハブに押圧される管状に形成された構造体を 有する接合方法。 ［請求項１０］ 中央の、鍛造、切削、組立、又は鋳造されたハブ又はセンタと、収縮付着す ることにより前記ハブに接続され、少なくとも一部が前記ハブ又はセンタの周囲 の環状の溝内に曲げ込まれた金属リムと、を備えて構成した乗物用ホイール。 ［請求項１１］ 更に、前記ハブの一部に形成されたストップが、前記リムの曲げ込まれた部 分の先端に重ねられる形で回転鍛造された請求項１０記載の乗物用ホイール。 ［請求項１２］ 前記リムは、曲げ込み前に傾斜形成又はでこぼこに形成されており、前記ス トップが回転鍛造される箇所に空間が残される請求項１１記載の乗物用ホイール 。 ［請求項１３］ 前記リムと前記ハブとの間にシール部材が設けられた請求項１２記載の乗物 用ホイール。 ［請求項１４］ 前記溝の底部に窪みを設け、これにより前記リムが前記溝に曲げ込まれる際 に係合機構が提供される請求項１０乃至１３記載の乗物用ホイール。 ［請求項１５］(新しい請求項) 鍛造、切削、組立、又は鋳造された中央コンポーネントと、金属管との接合 方法において、 管を、前記中央コンポーネント上に対して押圧し、該管の一部を、前記中央 コンポーネントの環状の溝上に配置させるステップと、 前記管を、焼き戻し又は機能的悪影響が生じないように加熱し、まだ熱いう ちに、前記溝上に配置された前記管の環状の部分を該溝に曲げ込み、冷却により 、前記管の曲げられた部分を前記溝にクランプさせ、別の部分を前記中央コンポ ーネントの外側に収縮させるステップと、を備えて構成した接合方法。 ［請求項１６］(新しい請求項) 前記中央コンポーネントに環状の溝を予め切削形成しておくステップを有し て構成した請求項１５記載の接合方法。 ［請求項１７］(新しい請求項) 前記金属管の端部が、前記中央コンポーネントにおける前記環状の溝に曲げ 込まれ、前記溝の一側に沿ってストップが設けられている請求項１ ５又は１６記載の接合方法。 ［請求項１８］(新しい請求項) 前記加熱された管を、該管の前記端部が前記ストップに当接するまで他端か ら押圧することにより、前記コンポーネントに重ねる請求項１７記載の接合方法 。 ［請求項１９］(新しい請求項) 前記ストップに当接する前記管の前記端部は、傾斜形成されているか又はで こぼこ状等に形成されている請求項１８記載の接合方法。 ［請求項２０］(新しい請求項) 前記管の前記端部が前記溝に曲げ込まれた後、該管がまだ熱いうちに前記ス トップを、前記管の前記端部の傾斜が曲げ込まれた結果、前記溝に残っている空 間に回転鍛造する請求項１９記載の接合方法。 ［請求項２１］(新しい請求項) 組立を行う前に、接手の接合面に接着剤を設ける請求項１５乃至２０記載の 接合方法。 ［請求項２２］(新しい請求項) 前記管が曲げ込まれる前記溝の底部に、窪みが設けられた請求項１５乃至２ １記載の接合方法。 ［請求項２３］(新しい請求項) 乗物用ホイールの組立に適用する請求項１５乃至２２記載の接合方法におい て、 前記中央コンポーネントは、鍛造、切削、組立、又は鋳造されたハブであり 、前記ホイールの金属リムは、前記ハブに押圧される管状に形成された構造体を 有する接合方法。 ［請求項２４］(新しい請求項) 中央の、鍛造、切削、組立、又は鋳造されたハブ又はセンタと、押圧 されることにより前記ハブに接続され、少なくとも一部が前記ハブ又はセンタの 周囲の環状の溝内に曲げ込まれた金属リムと、を備えて構成した乗物用ホイール 。 ［請求項２５］(新しい請求項) 更に、前記ハブの一部に形成されたストップが、前記リムの曲げ込まれた部 分の先端に重ねられる形で回転鍛造された請求項２４記載の乗物用ホイール。 ［請求項２６］(新しい請求項) 前記リムは、曲げ込み前に傾斜形成又はでこぼこに形成されており、 前記ストップが回転鍛造される箇所に空間が残される請求項２５記載の乗物用ホ イール。 ［請求項２７］(新しい請求項) 前記リムと前記ハブとの間にシール部材が設けられた請求項２６記載の乗物 用ホイール。 ［請求項２８］(新しい請求項) 前記溝の底部に窪みを設け、これにより前記リムが前記溝に曲げ込まれる際 に係合機構が提供される請求項２４乃至２７記載の乗物用ホイール。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［請求項１］ 鍛造、切削、組立、又は鋳造された中央コンポーネントと、金属管との接合 方法において、 前記管を、焼き戻し及び機能的悪影響が生じないように加熱してその直径を 膨張させるステップと、 前記管がまだ熱いうちに、該管を前記中央コンポーネント上に押圧し、該管 の一部を、前記中央コンポーネントに形成された環状の溝上に配置するステップ と、 前記管がまだ熱いうちに、前記溝上に配置された前記管の環状部分を前記溝 内に曲げ込み、冷却により、前記管の曲げ込まれた部分を前記溝にクランプさせ 、別の部分を前記中央コンポーネントの外周上に収縮させるステップと、を備え て構成した接合方法。 ［請求項２］ 前記中央コンポーネントに環状の溝を予め切削形成しておくステップを有し て構成した請求項１記載の接合方法。 ［請求項３］ 前記金属管の端部が、前記中央コンポーネントにおける前記環状の溝に曲げ 込まれ、前記溝の一側に沿ってストップが設けられている請求項１又は２記載の 接合方法。 ［請求項４］ 前記加熱された管を、該管の前記端部が前記ストップに当接するまで他端か ら押圧することにより、前記コンポーネントに重ねる請求項３記載の接合方法。 ［請求項５］ 前記ストップに当接する前記管の前記端部は、傾斜形成されているか 又はでこぼこ状等に形成されている請求項４記載の接合方法。 ［請求項６］ 前記管の前記端部が前記溝に曲げ込まれた後、該管がまだ熱いうちに前記ス トップを、前記管の前記端部の傾斜が曲げ込まれた結果、前記溝に残っている空 間に回転鍛造する請求項５記載の接合方法。 ［請求項７］ 組立を行う前に、接手の接合面に接着剤を設ける請求項１乃至６記載の接合 方法。 ［請求項８］ 前記管が曲げ込まれる前記溝の底部に、窪みが設けられた請求項１乃至７記 載の接合方法。 ［請求項９］ 乗物用ホイールの組立に適用する請求項１乃至８記載の接合方法において、 前記中央コンポーネントは、鍛造、切削、組立、又は鋳造されたハブであり 、前記ホイールの前記金属リムは、前記ハブに押圧される管状に形成された構造 体を有する接合方法。 ［請求項１０］ 中央の、鍛造、切削、組立、又は鋳造されたハブ又はセンタと、収縮付着す ることにより前記ハブに接続され、少なくとも一部が前記ハブ又はセンタの周囲 の環状の溝内に曲げ込まれた金属リムと、を備えて構成した乗物用ホイール。 ［請求項１１］ 更に、前記ハブの一部に形成されたストップが、前記リムの曲げ込まれた部 分の先端に重ねられる形で回転鍛造された請求項１０記載の乗物用ホイール。 ［請求項１２］ 前記リムは、曲げ込み前に傾斜形成又はでこぼこに形成されており、前記ス トップが回転鍛造される箇所に空間が残される請求項１１記載の乗物用ホイール 。 ［請求項１３］ 前記リムと前記ハブとの間にシール部材が設けられた請求項１２記載の乗物 用ホイール。 ［請求項１４］ 前記溝の底部に窪みを設け、これにより前記リムが前記溝に曲げ込まれる際 に係合機構が提供される請求項１０乃至１３記載の乗物用ホイール。