(57)【要約】【課題】軽合金製鋳造部品に対し、衝突させる加工材のストローク（距離）を変えることにより、鋳造部品のほぼ全表面に対し、滑らかに鋳肌感を変化させ、しかも優れた機械的性質を付与し得る方法を提供すること。【解決手段】軽合金製鋳造部品（車両用アルミホイール１０）の表面と揺動容器１２の内面との上下方向の距離が徐々に変化するように、軽合金製鋳造部品を揺動容器１２内に固定するとともに、揺動容器１２内に、径がφ１．５ｍｍ以上φ８ｍｍ以下の球状体１６が含まれる加工材を収容し、揺動容器１２を揺動させ、加工材を軽合金製鋳造部品の表面に衝突をさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽合金製鋳造部品を揺動容器内に、前記軽合金製鋳造部品の表面と前記揺動容器の内面との上下方向の距離が徐々に変化するように固定するとともに、前記揺動容器内に、比重が２以上で径がφ１．５ｍｍ以上φ８ｍｍ以下の多面体又は球状体が少なくとも含まれる加工材を収容し、
前記揺動容器を揺動させることにより、前記加工材を前記軽合金製鋳造部品の表面に衝突をさせる軽合金製鋳造部品の表面加工方法。
【請求項２】
前記軽合金製鋳造部品が、車両用ホイールである請求項１に記載の軽合金製鋳造部品の表面加工方法。
【請求項３】
前記加工材が、少なくとも金属材料及び／又はセラミック材料からなるものを含む請求項１又は２に記載の軽合金製鋳造部品の表面加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用アルミホイール等の軽合金製鋳造部品を、上下方向（鉛直方向）に揺動させることにより、その表面を加工する軽合金製鋳造部品の表面加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳物の機械的性質を向上させる手段として、鋳物に対する後処理であるショットピーニング処理が知られている（例えば、特許文献１を参照）。ショットピーニング処理とは、微小粒を高速で投射することにより、鋳物の表面を塑性変形させ、圧縮残留応力を発生させ、機械的性質を向上させる技術である。
【０００３】
しかし、このショットピーニング処理では、鋳物の表面だけを処理するに止まることから、鋳物の表面近くの欠陥を潰すまでの効果は有さず、又、機械的性質の向上には限界がある。又、鋳物の表面の性状劣化等を、むしろ誘発してしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、これに対し、鋳物の硬化方法（特許文献２を参照）が提案されている。これは、鋳物の表面側に一定の厚さを有する緻密層を形成し得る手段であり、この手段によれば、鋳物に所望の機械的性質を付与することが可能である。この鋳物の硬化方法は、鋳物を硬化材とともに揺動させて、鋳物の表面に硬化材を衝突させることによって、緻密層を形成する手段であるので、揺動装置が必要になる。その揺動装置については、特許文献２に開示がある他、特許文献３に新たな提案がなされている。
【０００５】
【特許文献１】特公平８−１１３６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２２１１２号公報
【特許文献３】特開２００４−１７４６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献３に提案されている揺動装置は、水平方向に揺動させる装置であるため、鋳物を硬化材とともに揺動させたときに、硬化材の鋳物に対する衝突位置が、重力によって鋳物の下部に集中し易い。そのため、鋳物の所定部分に対し、均一に、優れた機械的性質を付与するためには、鋳物の置き方を変えて、繰り返し揺動することが必要にあり、煩雑であり長時間を要する、という解決すべき課題があった。更に、鋳物が車両用アルミホイール等の軽合金製鋳造部品の場合には、デザイン面に対して鋳肌感を滑らかに変化させたいという要請もあった。
【０００７】
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、軽合金製鋳造部品に対し、衝突させる加工材のストローク（距離）を変えることにより、鋳造部品のほぼ全表面に対し、滑らかに鋳肌感を変化させ、しかも優れた機械的性質を付与し得る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明によれば、軽合金製鋳造部品を揺動容器内に、軽合金製鋳造部品の表面と揺動容器の内面との上下方向の距離が徐々に変化するように固定するとともに、揺動容器内に、比重が２以上で径がφ１．５ｍｍ以上φ８ｍｍ以下の多面体又は球状体が少なくとも含まれる加工材を収容し、揺動容器を揺動させることにより、加工材を軽合金製鋳造部品の表面に衝突をさせる軽合金製鋳造部品の表面加工方法（単に本発明の表面加工方法ともいう）が提供される。
【０００９】
本発明の軽合金製鋳造部品の表面加工方法は、軽合金製鋳造部品が、車両用ホイールである場合に好適に用いられる。軽合金製鋳造部品としては、この車両用アルミホイールが代表的であるが、その他に、インテークマニホールド、タービンハウジング、コンプレッサカバー、シリンダヘッド、エアーダクトからなる車両用通気系部品や、バリ、はみ出し、スケール等が付いた種々の加工品等を挙げることが出来る。
【００１０】
本明細書において、揺動とは回転軌道上の揺れ動きをいうのではなく、概ね直線状の（直線軌道上の）、上下方向（鉛直方向、重力方向）の往復運動をいう。揺動は、振動と重なる概念であり、限定されるものではないが、比較的、振幅（本明細書において揺れ幅ともいう）が大きく振動数が小さい、速い周期運動を指す。
【００１１】
本発明において対象とする軽合金製鋳造部品としては、車両用アルミホイールが代表的であるが、その他に、インテークマニホールド、タービンハウジング、コンプレッサカバー、シリンダヘッド、エアーダクトからなる車両用通気系部品や、バリ、はみ出し、スケール等が付いた種々の加工品等を挙げることが出来る。尚、軽合金とは、アルミニウム合金やマグネシウム合金等をいう。
【００１２】
又、本発明の表面加工方法においては、加工材が、少なくとも金属材料及び／又はセラミック材料からなるものを含むことが好ましい。セラミック材料としては、ジルコニア、アルミナを例示することが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の表面加工方法は、軽合金製鋳造部品の表面と揺動容器の内面との上下方向の距離が徐々に変化するようにセットして、鋳造部品表面へ衝突させる加工材のストローク（距離）を変えているので、鋳造部品の表面に対し、衝突距離を変化させ、鋳造部品表面の鋳肌感を変化させ、且つ優れた機械的性質を付与出来るという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明の要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。
【００１５】
図１は、本発明の表面加工方法の一の実施形態を示す断面説明図である。車両用アルミホイール１０は、軽合金製鋳造部品であり、揺動容器１２の内部にボルト１４により固定されている。揺動容器１２は、後に図２で説明するように、揺動装置２に連結されている揺動板４２上に取付けられており、揺動容器１２の上面には蓋１２ａを被せて、揺動容器１２の内部に、車両用アルミホイール１０のディスクのデザイン面及び裏面の全表面を晒して、ほぼ密閉状態となるように固定されている。そして、揺動容器１２内には、加工材である球状体１６が収容されている。
【００１６】
ここで、図１では、車両用アルミホイール１０の表面と揺動容器１２の内面との上下方向の距離（Ｘ）が外周（リム側、図１において右側）に向かって徐々に短くなるように固定している。
【００１７】
図５は、本発明の表面加工方法の他の実施形態を示す断面説明図である。図５では、図１とは反対に、車両用アルミホイール１０の表面と揺動容器１２の内面との上下方向の距離が中心（ハブ側、図１において左側）に向かって徐々に短くなるように固定している。
【００１８】
上記した図１又は図５の状態において、揺動装置２により揺動容器１２を揺動させると、球状体１６は車両用アルミホイール１０のディスクのデザイン面及び裏面の全表面に衝突することになるが、車両用アルミホイール１０の表面へ衝突させる球状体１６のストローク（距離）が車両用アルミホイール１０のデザイン面の位置によって変わり、当該表面に対する衝突距離を変化させる。従って、その衝突距離を表面位置によって所定に変化させることにより、加工される車両用アルミホイール１０の表面（デザイン面）の鋳肌感を滑らかに所望に変化させることが出来る。そして、車両用アルミホイール１０の表面に優れた機械的性質を付与することが出来る。尚、車両用アルミホイール１０のディスクの裏面において、鋳肌感を滑らかに変化させる場合には、蓋１２ａに傾斜をつけるか、又は、揺動容器１２に対して、図１又は図５の状態とは上下反対に設置すればよい。
【００１９】
本発明で使用する加工材としては、比重が２以上で径がφ１．５ｍｍ以上φ８ｍｍ以下の多面体又は球状体が少なくとも含まれるものである。これは、鋳肌感を残し、その鋳肌感を滑らかに変化させるためである。径がφ１．５ｍｍ未満の場合には、表面への衝突の力が弱く、鋳肌感を表す滑らかな凹凸（ディンプル）が形成されないからである。又、加工処理部分が表面から浅く、鋳造部品表面に存在する微小欠陥を潰す作用、又は微小欠陥を封孔する作用が低くなる。一方、径がφ８ｍｍ超の場合には、鋳肌感を失ってしまうからである。加工材の比重は２〜１０であることが好ましく、５〜１０であることがより好ましい。
【００２０】
加工材は、例えば金属球及び／又はセラミック球、それに加えてカットワイヤを含むものが好ましい。金属球とセラミック球は、単独で用いてもよく混合して用いてもよい。更に、金属粒、研削剤乃至研磨剤、乾燥砂、等を混合し、２以上の混合物として、用いることも出来る。又、塊状体として大小の異なる金属球及び／又はセラミック球を用いることも好ましい。大きさの異なる加工材を混在させることにより、それら加工材が、より均一に漏れなく車両用アルミホイールの表面に対し衝突及び擦り動きを繰り返すとともに、加圧されて車両用アルミホイールの表面に優れた機械的性質及び鋳肌感を付与させ得るものと考えられるからである。
【００２１】
金属球及び／又はセラミック球の径、若しくはカットワイヤの長さ、あるいは、金属球及び／又はセラミック球若しくはカットワイヤを構成する材料等は、軽合金製鋳造部品を構成する材料、揺動容器内容積等を考慮して決定すればよく、限定されるものではない。より具体的に例示すると、軽合金製鋳造部品がアルミニウム合金からなる車両用アルミホイールの場合には、φ５〜２０ｍｍの鋼球、ステンレス球、ジルコニア球、アルミナ球、φ０．６〜１．２ｍｍ×長さ０．６〜１．２ｍｍのステンレス製カットワイヤを、好適に用いることが出来る。
【００２２】
加工材の投入量は、揺動容器の車両用アルミホイールを除く内容積に対し、体積比で概ね５〜３０％であることが好ましい。加工材が揺動容器の中で自由に動き、加工材と車両用アルミホイールの表面との衝突回数が確保されることを担保するためである。５体積％未満では、加工材は揺動容器の中で自由に動くものの、車両用アルミホイール表面の面積に対し加工材が少なすぎる結果、加工材と車両用アルミホイールの表面との衝突回数及び加圧力が確保されずに、車両用アルミホイールの表面に優れた機械的性質及び鋳肌感が付与され難く、好ましくない。３０体積％より多いと、加工材が揺動容器の中で自由に動く範囲が限定され、加工材と車両用アルミホイールの表面との衝突回数及び加圧力が確保されずに、同じく車両用アルミホイールの表面に優れた機械的性質及び鋳肌感が付与され難く、好ましくない。
【００２３】
次に、加工材と車両用アルミホイールの表面とを衝突させる場合における揺動条件について記載する。本発明に係る表面加工方法においては、揺動条件を限定するものではないが、より好ましい条件としては、以下の通りである。
【００２４】
振動数は、概ね３〜３０Ｈｚであることが好ましく、５〜２０Ｈｚであることがより好ましく、８〜１５Ｈｚであることが特に好ましい。加工材と車両用アルミホイールの表面との単位時間あたりの衝突回数を確保するためである。振動数が３Ｈｚ未満では、加工材と車両用アルミホイールの表面との衝突回数が確保されず、加工材が車両用アルミホイールの表面に優れた機械的性質及び鋳肌感を付与しきれず、好ましくない。又、加工材の数にもよるが、振動数が３０Ｈｚより多くても、優れた機械的性質及び鋳肌感の付与の効果は小さく、振動数を上げるために費やすエネルギー対効果は低下するため、好ましくない。尚、本明細書において、振動数とは時間あたり繰り返される揺動の回数を指し、単位はヘルツ（Ｈｚ）である。
【００２５】
又、揺動の揺れ幅は、概ね１０〜１２０ｍｍであることが好ましい。揺れ幅は、２０〜１００ｍｍであることがより好ましく、３０〜８０ｍｍであることが特に好ましい。揺動容器内での加工材の移動範囲を適切に設定することを通して、加工材と車両用アルミホイールの表面との単位時間あたりの衝突回数を確保するためである。揺れ幅が１０ｍｍ未満では、加工材と車両用アルミホイールの表面との衝突回数が確保されず、加工材が車両用アルミホイールの表面に優れた機械的性質及び鋳肌感を付与しきれずに、好ましくない。又、揺れ幅が１２０ｍｍより大きくても、加工材が車両用アルミホイールの表面に接している時間が長くなるだけで、加工材と車両用アルミホイールの表面との衝突回数は増加せず、優れた機械的性質及び鋳肌感の付与効果は大きくはない。尚、揺動容器は、その中の鉛直方向の長さ（揺動容器で形成される加工材が移動し得る閉空間高さ）が、３０〜２００ｍｍとなるものであることが望ましい。
【００２６】
更には、揺動の延べ揺動時間は、概ね１０秒〜３分であることが好ましい。加工材と車両用アルミホイールの表面との延べ衝突回数を確保するためである。延べ揺動時間が１０秒未満では、加工材と車両用アルミホイールの表面との延べ衝突回数が確保されず、加工材が車両用アルミホイールの表面に優れた機械的性質及び鋳肌感を付与しきれずに、好ましくない。又、延べ揺動時間が３分より多くても、優れた機械的性質及び鋳肌感の付与効果は小さく、時間対効果は向上しないため、好ましくない。
【００２７】
図２は、本発明の加工方法に用いる揺動装置の一の実施形態を示す上面図である。図３は、図２におけるＡ矢視図（正面図）であり、この図３にのみ、被揺動体として揺動板の上に車両用ホイールが示されている。図４は、図２のＢ矢視図（側面図）であって、振動制御用おもりを透視した（振動制御用おもりを除いて視た）図である。
【００２８】
図２〜図４に示される揺動装置２では、揺動にかかる動力は、原動機３６により与えられる。原動機３６で生じた回転運動は、伝導部材３５により回転軸４０に伝わり、これを回転させる。回転軸４０の回転運動は、それに備わるクランク３８によって往復運動に変換される。そして、クランク３８とコンロッド４１を介し接続される揺動板４２は、直線運動案内器として設けられた４つのリニア軸受４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄに沿って、上下方向（鉛直方向）に、直線状の往復運動をする。
【００２９】
この揺動板４２の往復運動により、揺動板４２の上に固定された被揺動体４４も、上下方向に揺動する。回転軸４０に備わるクランク３９には、錘３２が取り付けられており、揺動板４２の往復運動及び被揺動体４４の揺動にともなって発生する振動を打ち消し、これを抑制する。
【００３０】
揺動装置２では、原動機３６、回転軸４０（クランク３８，３９）、コンロッド４１、揺動板４２、リニア軸受け４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ（直線運動案内器）、及び錘３２を有する揺動機構は、台板３３を介して基台５３の上に載置されている。即ち、揺動機構は、台板３３の上にまとめて載置され、更に、その台板３３が、基台５３の上に載置されている。そして、基台５３の下には、防振器として４つの空気ばね３１が備わり、基台５３の上には、空気ばね３１に対応する位置に、２つの振動制御用おもり５４が備わっている。１つの振動制御用おもり５４は、２つの空気ばね３１に対応して設けられている。尚、図２〜図４に示される原動機３６は電動機であるが、原動機は電動機に限定されず、内燃機関等であってもよい。
【００３１】
台板３３には２つの軸受４５が取り付けられ、回転軸４０は、この２つの軸受４５により、台板３３と平行に回転自在に取り付けられる。そして、回転軸４０は、伝導部材３５を介して原動機３６（の回転軸）と接続される。伝導部材３５は、例えばＶベルトであり、原動機３６（の回転軸）及び回転軸４０にそれぞれ設けられたプーリー３７を介して回転運動を伝達する。インバータによる原動機３６の回転制御と併せて、これらプーリー３７の径等を変更することによって、回転軸４０の回転数を制御することが出来る。そして、この回転数の制御によって、揺動板４２の往復運動（即ち被揺動体の揺動）にかかる振動数を制御することが可能である。
【００３２】
回転軸４０の仕様は限定されず、所定の強度を有するものであれば、径、材料等は限定されない。又、伝導部材３５の仕様も限定されず、タイミングベルトやギア等でもよい。軸受４５は、回転運動する回転軸を支えるものであれば限定されない。
【００３３】
回転軸４０には、それぞれクランク３８，３９が備わり、それらクランク３８とクランク３９とは、１８０°反対方向を向いている。そして、揺動板４２が、回転軸４０のクランク３８とコンロッド４１を介して接続され、クランク３９には、錘３２が取り付けられる。このようなクランク３８，３９の態様により、既述のように、原動機３６の与えた回転運動が、クランク３８に接続された揺動板４２の、上下方向の往復運動に変換され、揺動板４２に固定された被揺動体である車両用アルミホイール１０が、上下方向に揺動する。
【００３４】
車両用アルミホイール１０が載せられ固定される揺動板４２は、使い勝手がよく応用性に優れた平板として構成され、４つのリニア軸受４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄに、移動自在に取り付けられる。リニア軸受は直線運動案内器の１つであり、往復運動を行う揺動板の案内に、例えば玉やころを用いた軸受である。
【００３５】
直線運動案内器としては、リニア軸受の他に、無限摺動用ボールスプライン軸受や無給油軸受等を採用することが出来る。その詳細仕様、及び、揺動板を直線運動案内器に取付する態様については、高速の往復運動が実現出来、且つ、往復運動の際に外れ難いものであれば、限定されるものではない。又、揺動板は、被揺動体を固定出来れば形状等は限定されず、被揺動体が特殊な形状を呈する場合には、取付治具を介して固定するようにしてもよい。
【００３６】
本発明の表面加工方法においては、例えば、バリ、はみ出し、スケール等が付いた軽合金製鋳造部品と研磨剤や研磨助剤との混合物を被揺動体とし、例えばこれらを一緒に揺動容器に入れて揺動させることにより、軽合金製鋳造部品の表面を平滑且つ清浄にすることが出来る。揺動によって研磨剤や研磨助剤が軽合金製鋳造部品に衝突を繰り返し、軽合金製鋳造部品の表面が研磨される。
【００３７】
本発明の加工方法に用いる揺動装置は、揺動条件を限定するものではないが、例えば、被加工物である軽合金製鋳造部品を研磨するために、その軽合金製鋳造部品と研磨剤等の加工材との混合物を揺動する場合に、好ましい条件としては、振動数が概ね３〜３０Ｈｚであり、揺動の揺れ幅（振幅）は概ね１０〜１２０ｍｍである。又、好ましい延べ揺動時間は、概ね１０秒〜３分である。従って、これらに合わせて適正な仕様になるように、各構成要素の材料選定、機械的強度の決定等を行うことが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の軽合金製鋳造部品の表面加工方法は、車両用アルミホイール等の軽合金製鋳造部品の表面加工処理に好適に利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の軽合金製鋳造部品の表面加工方法の一の実施形態を示す断面説明図である。
【図２】本発明の軽合金製鋳造部品の表面加工方法に用いる揺動装置の一の実施形態を示す上面図である。
【図３】図２に示される揺動装置のＡ矢視図である。
【図４】図２に示される揺動装置の（振動制御用おもりを除いた）Ｂ矢視図である。
【図５】本発明の軽合金製鋳造部品の表面加工方法の他の実施形態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
２：揺動装置、１０：車両用アルミホイール、１２：揺動容器、１２ａ：蓋、１４：ボルト、１６：球状体、３１：空気ばね、３３：台板、３５：伝導部材、３７：プーリー、３６：原動機、３８，３９：クランク、４０：回転軸、４１：コンロッド、４２：揺動板、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ：リニア軸受、４５：軸受、５３：基台、５４：振動制御用おもり。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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