(57)【要約】  螺旋溝を有する一体段付き工具および該工具を使用して車両ホイールの側壁を貫通する段付き弁棒穴を切削する方法。
2006528561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋溝付きドリルとして形成された、第１径を有する端部と、
螺旋溝を有する端ぐり工具として形成された、前記端部の前記第１径より大きい第２径を有する第２部分とを備える、車両ホイールの側壁を貫通する弁棒穴を形成するための工具。
【請求項２】
前記端部と前記第２部分の間に形成された中間部分をさらに含み、該中間部分が前記端部より小さい径を有する請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記端部に、前記中間部分と隣り合う第１チャンファ切削部分をも含む請求項２に記載の工具。
【請求項４】
前記第２部分に、前記中間部分と隣り合う第２チャンファ切削部分をも含む請求項３に記載の工具。
【請求項５】
前記第３部分に、前記中間部分と隣り合う第２チャンファ切削部分をも含む請求項２に記載の工具。
【請求項６】
前記端部に、該端部と隣り合う第１チャンファ切削部分をも含む請求項５に記載の工具。
【請求項７】
前記端部に、少なくとも２つの溝を含む請求項４に記載の工具。
【請求項８】
前記第２部分に、少なくとも２つの溝を含む請求項７に記載の工具。
【請求項９】
（ａ）螺旋ドリルとして形成された端部と、螺旋溝を有する端ぐり工具として形成された第２部分とを有する工具であって、前記第２部分の径が前記第２部分より大きい工具を設けるステップと、
（ｂ）前記工具を使用してホイール側壁を貫通するパイロット・ホールを穿孔するステップであって、前記工具の前記第２部分によって前記パイロット・ホールの一端に端ぐり穴が形成されるステップと、
（ｃ）前記工具を半径方向に前記パイロット・ホール内で回転且つ移動させるステップと、
（ｄ）前記工具を円弧運動するように移動させて前記端ぐり穴のサイズを増し、同時に引き続き前記工具を回転させるステップとにより構成される、車両ホイールの側壁を貫通する弁棒穴を形成する方法。
【請求項１０】
前記工具の前記回転と円弧運動とを逆方向とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記工具の前記回転と円弧運動とを同方向とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ａ）で設けられた前記工具に前記端部と前記第２部分の間の中間ネック部分を含み、該中間ネック部分に前記工具の前記端部に隣り合う第１チャンファ切削部分と前記工具の前記第２部分に隣り合う第２チャンファ切削部分とを含み、且つさらに前記第１および第２チャンファ切削部分を前記ステップ（ｄ）中に作動させ、前記ステップ（ｂ）で形成された前記パイロット・ホールの面にチャンファを切削する請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）螺旋ドリルとして形成された端部と、螺旋溝を有する端ぐり工具として形成された第２部分とを有する工具であって、前記第２部分の径が前記第２部分より大きい工具を設けるステップと、
（ｂ）前記工具を使用してホイール側壁を貫通するパイロット・ホールを穿孔するステップであって、前記工具の前記第２部分によって前記パイロット・ホールの一端に端ぐり穴が形成されるステップと、
（ｃ）前記工具を半径方向に前記パイロット・ホール内で回転且つ移動させ、尚同時に前記工具を円弧運動するように移動させて前記端ぐり穴のサイズを増し、同時に引き続き前記工具を回転させるステップとにより構成される、車両ホイールの側壁を貫通する弁棒穴を形成する方法。
【請求項１４】
前記工具の前記回転と円弧運動とを逆方向とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記工具の前記回転と円弧運動とを同方向とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップ（ａ）で設けられた前記工具に前記端部と前記第２部分の間の中間ネック部分を含み、該中間ネック部分に前記工具の前記端部に隣り合う第１チャンファ切削部分と前記工具の前記第２部分に隣り合う第２チャンファ切削部分とを含み、且つさらに前記第１および第２チャンファ切削部分を前記ステップ（ｃ）中に作動させ、前記ステップ（ｂ）で形成された前記パイロット・ホールの面にチャンファを切削する請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年７月２４日提出の係属中の仮出願第６０／４８９８２６号の継続出願である。
本発明は、概ね車両ホイール（ｖｅｈｉｃｌｅ  ｗｈｅｅｌ）の製造に関し、特に弁棒穴を形成するための工具および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両ホイールには、ニューマチック・タイヤを支持する環状のホイール・リムを含む。一般に、ホイール・ディスクがホイール・リムの外側端に至り延在し、見た目に良い美的形状に形成される。ホイール・ディスクは普通には、複数の半径方向に延在するスポークによってリム内に支持される中央ハブを含む。ホイール・ハブを貫通して形成された穴により、ホイールを車軸に取り付けることが可能とされる。さらに、弁棒を受ける穴がホイールの外側端の側壁を貫通して形成される。弁棒は、ホイールに取り付けられたタイヤを充気するのに使用される。
【０００３】
アルミニウム、マグネシウムおよびチタンの合金から鋳造された軽量の車両ホイールが益々人気を博している。そのようなホイールは一体鋳造され、次いで幾つもの機械加工作業により仕上げられるか、或いはまた仕上がり寸法に合わせて機械加工された幾つかの構成部品から組み立てられる。使用される方法に関わりなく、車両ホイールの製造は高度に自動化されている。
【０００４】
車両ホイールの製造に必要とされる段階の１つは、車両ホイールの側壁を貫通する弁棒穴を形成することとされる。弁棒は、弁棒穴内にその内側から挿入され、従来の弁棒取付け工具によって穴内を通して引かれる。弁棒は、弁棒穴の口に形成されたランドに着座し、タイヤに収容される空気の出入りを制御する作用をするバルブを含む。
【０００５】
図面に関し、一般的な弁棒穴１０を図１に示し、その断面が示すように、弁棒穴は車両ホイール１２の外側端の一部を貫通して延在する。穴１０内に取り付けられた弁棒１４の外形を破線により示す。弁棒穴１０は、ホイール１２の側壁１６を貫通し、タイヤ・ビード・シート１８の下部に延在する。前述の通り、弁棒１４は弁棒穴１０の内側端２０から挿入される。同じく図１に示すように、弁棒穴１０には、外側端の端ぐり穴２２を含む。弁棒穴１０の内側端は、内側チャンファ２４で終わる。同様に、外側チャンファ２６が端ぐり穴（ｃｏｕｎｔｅｒｂｏｒｅ）２２の基部に形成される。ランド２８が内側チャンファ（ｉｎｂｏａｒｄ  ｃｈａｍｆｅｒ）２４と外側チャンファ（ｏｕｔｂｏａｒｄ  ｃｈａｍｆｅｒ）２６の間に形成され、端ぐり穴２２の径より小さい径を有する。ランド２８は、弁棒１４の小径部分と協働して、弁棒１４を弁棒穴１０内に保持する。
【０００６】
弁棒穴１０は、図２の流れ図により示す高度に自動化された工程で形成される。同工程は機能ブロック３０で始まり、ホイールがその外側端をマルチプル・ツール・ドリリング・ヘッドに向けた状態でホイール・ボール盤ジグに挟持される。弁棒穴１０の形成に使用される複数の工具が、所要の具体的工具が指示されたマルチプル・ツール・ドリリング・ヘッドに取り付けられる。次いで、機能ブロック３１で、パイロット・ホールがツイスト・ドリルによりホイール側壁を貫通して穿孔される。次に、機能ブロック３２でパイロット・ホールの外側端が端ぐり工具により端ぐりされる。機能ブロック３４で面取り工具が使用されて、端ぐり穴２２の基部に外側チャンファ２６が形成される。ホイールは、次いで機能ブロック３５でホイール・ボール盤ジグで回転され、側壁の内側面を表に見せ、機能ブロック３６で内側チャンファが形成される。最後に、機能ブロック３８でばり取り工具が使用され、弁棒穴１０の内側端がばり取りされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、弁棒穴を形成する工程では多数の機械加工作業および幾つか別々の工具が必要とされる。したがって、機械加工工数と工具数を減らし、それによって、ホイールの仕上がりに要する時間と製造施設で在庫維持しなければならない各種工具数をともに減らすことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、車両ホイールの側壁に弁棒穴を形成する工具および方法に関する。
【０００９】
本発明は、螺旋溝付きドリル（ｓｐｉｒａｌ  ｆｌｕｔｅｄ  ｄｒｉｌｌ）として形成された、第１径を有する端部を含む、車両ホイールの側壁を貫通する弁棒穴を形成するための工具を企図するものである。該工具はまた、螺旋溝を有する端ぐり工具として形成された、前記端部の前記第１径より大きい第２径を有する第２部分をも含む。さらに工具には、前記端部と前記第２部分の間に形成された中間部分を含み、該中間部分は前記端部の前記第１径より小さい径を有する。前記工具端部には、さらに前記中間部分と隣り合う第１チャンファ切削部分を含み、同時に前記第２部分には、前記中間部分と隣り合う第２チャンファ切削部分を含む。
【００１０】
本発明はまた、車両ホイールの側壁を貫通する弁棒穴を形成する方法を企図するものであり、該方法には、上述の工具を設けるステップと、次いで、工具を使用してホイール側壁を貫通するパイロット・ホール（ｐｉｌｏｔ  ｈｏｌｅ）を工具のドリル端により穿孔するステップとを含む。パイロット・ホールが穿孔されると、工具の第２部分によってパイロット・ホールの一端に端ぐり穴が形成される。工具は、次に半径方向にパイロット・ホール内で回転且つ移動される。工具は引き続き回転すると同時に、円弧運動するように移動され、それによって端ぐり穴のサイズが増し、同時に引き続き工具が回転される。好ましい実施形態においては、工具の回転と円弧運動とが逆方向とされ、それによって仕上がり端ぐり穴径がクライム切削され、同時に端ぐり穴壁が研磨される。さらに、工具のチャンファ切削部分（ｃｈａｍｆｅｒ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｐｏｒｔｉｏｎ）により、残りのパイロット・ホールの端部にチャンファが切削される。或いは、工具を円弧運動させ、同時に半径方向移動させることも可能とされる。
【００１１】
本発明の様々な目的と利点は、添付図面を参照して好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、当業者に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面に関し、図３の総括符号４０にて、車両ホイール側壁を貫通する弁棒穴を形成するための、本発明による１つの工具を示す。好ましい実施形態においては、工具４０はカーバイドから形成され、２溝スパイラル・ファセット形ドリル（ｔｗｏ  ｆｌｕｔｅ  ｓｐｉｒａｌ  ｆａｃｅｔ  ｓｔｙｌｅ  ｄｒｉｌｌ）４２として形成される端部を含むが、本発明は２つを超える溝（図示せず）を有する工具に実施することも可能なことが理解されよう。好ましい実施形態においては、ドリル先端角は１３５度とされ、弁棒穴１０内に形成のランド２８の径に見合う径を有する。しかし、本発明は別の角度のドリル先端を有する工具にも実施可能とすることを企図している。
【００１３】
段付きの円筒状第２部分４４がドリル端部４２より径が大きく、弁棒穴１０の端ぐり穴（ｃｏｕｎｔｅｒｂｏｒｅ）２２を形成するために使用される。第２部分２２もまた、２溝スパイラル・ファセット形に形成されるが、本発明は第２部分２２（図示せず）に形成の２つを超える溝を有する工具にも実施可能なことが理解されよう。一対の第１切れ刃４５Ａ（一方のみ示す）が、図３の第２部分４４右端のショルダから形成され、そこから半径方向内向きに延在する。以下に説明するように、第１切れ刃４５Ａの対は、工具４０が軸方向ホイール側壁１６内に進入する際にホイール側壁内を切削して端ぐり穴２２を形成する。さらに、一対の第２切れ刃４５Ｂが、第２部分溝の縁辺沿いに形成される。同じく以下に説明するように、第２切れ刃４５Ｂは、弁棒穴の端ぐり部分の側部をフライス削りタイプの機械加工動作により切削して、端ぐり穴２２を広げる。
【００１４】
図４に示す工具４０の切削端の拡大図できわめてよく分かるように、本工具には、図４の第２部分２２右端に形成の内側チャンファ・カッティング・エッジ４８と、図４のドリル４２左端に形成の外側チャンファ・カッティング・エッジ５０とを含む、小径ネック４６を含む。以下に説明するように、内側および外側チャンファ・カッティング・エッジ４８および５０は、弁棒穴１０内に内側および外側チャンファ２４および２８をそれぞれ形成するために使用される。一対の平坦部５０（一方のみ示す）が工具４０のシャンク５２に形成され、それによって、工具４０の、一般的にコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械とされるホイール・ボール盤への取付けがし易くなる。
【００１５】
本発明はまた、工具４０を使用して完全な弁棒穴１０を形成する方法をも企図する。該方法は、図５に示す流れ図および図６から９に示す車両ホイール側壁の部分断面図によって図解する。分かり易くするため、図６から９では工具４０の概略を示す。加工工程は機能ブロック６０で開始され、ホイールがホイール・ボール盤に、ホイール外面をボール盤工具ヘッドに取り付けられた工具４０側に向けて取り付けられる。次いで機能ブロック６２において、螺旋ドリル先端４２を使用して、ホイール側壁１６を貫通するパイロット・ホールが穿孔される。穿孔動作の始まりを図６に示す。工具４０が側壁１６に進入すると、段付き第２部分４４端に形成された第１切れ刃４５Ａもホイール側壁内で端ぐり切削を開始する。しかし、機能ブロック６２で工具４０により切削される端ぐり穴の径は、弁穴端ぐり穴２２の仕上がり径より小さい。穿孔作業および端ぐり切削の完了を図７に示す。図６および７に示すように、この初期作業中は、弁棒穴の中心線６４と工具４０の中心線６６が一致する。
【００１６】
機能ブロック６８においては、図８の符号７０の矢印により示すように工具４０が回転され且つ半径方向に移動される。工具４０が半径方向に移動すると、段付き第２部分の側部に形成された第２切れ刃４５Ｂが端ぐり穴の壁内を切削する。さらに、工具ネック４６の端に形成された内側および外側チャンファ・カッティング・エッジ４８および５０がパイロット・ホールの内側端および外側端を切削する。同じく図８に示すように、工具４０の中心線６６がパイロット・ホールの中心線６４から半径方向にオフセットされる。
【００１７】
最後に、機能ブロック７０において、工具４０は引き続き回転され、同時に図９に示すように、工具４０の回転方向と反対方向に円弧を描いて移動される。図９では、工具の回転を符号７２の矢印で識別し、円弧の方向を符号７４の矢印で識別する。この逆向き移動によって、フライス削りと同様のクライム切削動作が生成され、それによって側壁内部の第１切削による当初の径が仕上がりサイズの径まで延び、次いで端ぐり壁面の研磨によって端ぐり穴２２が仕上げられる。また、この運動によって内側および外側チャンファ・カッティング・エッジ４８および５０の動作も生起され、内側チャンファ２４および外側チャンファ２６がそれぞれ形成される。さらに、弁棒穴１０の内側端のバリも取り除かれる。或いは、円弧運動を工具の回転と同方向として、従来の切削動作（図示せず）と同様に行うことも可能とされる。
【００１８】
機能ブロック６８のオフセット半径は、ホイール・ボール盤のプログラミングによって制御される。オフセット半径を選択することによって、端ぐり穴の仕上がり径およびチャンファのサイズが求められる。したがって、当発明者らは、１つの工具４０を使用して様々な径および内部形状を有する複数の弁棒穴の生成を可能とすることを企図している。さらには、チャンファ間の間隔が工具の形状およびオフセット半径の大きさによって制御されるため、弁棒を着座させるランドの厚みが制御される。
【００１９】
以上に、工具４０が仕上がり端ぐり径に合わせてオフセットされ、次いで回転する工具が円弧状に移動されるとする好ましい実施形態について記載したが、本発明は工具を半径方向に複数増分刻みに移動させることにより実施可能であることも企図される。したがって、端ぐりを横に進むつど少量の材料が取り除かれよう。半径方向増分移動は、端ぐり周囲の同じ点に到達するたびに、もしくは工具４０の円弧角移動につれ連続的に生起可能とされよう。或いは、工具４０をその円弧角移動の際に連続的に半径方向に移動させることも可能とされよう。
【００２０】
以上に記載の通り、本発明の好ましい実施形態を２溝の場合について図解し且つ説明したが、本発明は３つ以上の溝を有する工具にも実施可能とされよう。さらに、端ぐり穴は、工具４０を部分的に後退させ、次いで外側端ぐり穴２２を形成する上述のクライム削りもしくは従来の切削動作の１つを行うことによって、工具４０のドリル端４２により弁棒穴の内側端に形成することが可能とされる（図示せず）。
【００２１】
以上に本発明の原理および作動態様を好ましい実施形態について説明し且つ図解した。ただし、ここに具体的に説明し且つ図解した以外の形で実施することも可能としても、それらは本発明の精神および範囲を超え得ないことと理解しなければならない。例えば、工具のドリル・ビット端の側部を弁棒穴のランド部分を中ぐりするように位置決めして、ランドのためのより大きい径を形成することも可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】車両ホイールの外側端部の弁棒穴を含む部分の断面図である。
【図２】図１に示す弁棒穴の知られている形成方法を示す流れ図である。
【図３】本発明による、弁棒穴を形成するための１つの工具の図である。
【図４】図３に示す工具の部分拡大図である。
【図５】図３に示す工具を使用して弁棒穴を形成するための本発明による方法を示す流れ図である。
【図６】図５に示す流れ図の第１段階の始めを示す、車両ホイールの部分断面図である。
【図７】図５に示す流れ図の第１段階の終結を示す、車両ホイールの部分断面図である。
【図８】図５に示す流れ図の第２段階を示す、車両ホイールの部分断面図である。
【図９】図５に示す流れ図の第３段階を示す、車両ホイールの部分断面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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