(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホィール・ディスクの外側面に装飾面を形成する方法において、
（ａ）斜方形の本体部分の一端部に支えられた非対称形の切削チップを持つ、インサートを持つ前記本体部分を包含する車輪表面平滑化用の切削工具であって、前記切削チップは弧状の前縁部及び後縁部を持ち、前記前縁部は前縁部半径を持ち、前記後縁部は、後縁部半径を持ち、前記前縁部半径を、前記後縁部半径より大きくしてなる切削工具を用意するステップと、
（ｂ）機械加工した車両車輪を旋盤に取付けるステップと、
（ｃ）前記車両車輪を回転するステップと、
（ｄ）前記ホィ−ル・ディスクの外側面に対して前記切削工具を付勢し、この切削工具を前記ホィ−ル・ディスクの外側面を横切って半径方向に横断させることにより、前記ホィ−ル・ディスク外側面が磨かれた外観を持つようにするステップと、
を包含する方法。
【請求項２】
前記ホィ−ル・ディスクの全外側面をステップ（ｄ）において平滑化する請求項１の方法。
【請求項３】
さらにステップ（ｄ）において、次いで、平滑化した表面に保護被覆を施す請求項２の方法。
【請求項４】
前記保護被覆が透明な被覆である請求項３の方法。
【請求項５】
前記前縁部半径が、前記後縁部半径の２倍である請求項１の方法。
【請求項６】
前記切削工具に前記非対称の切削チップのまわりに零度のランドを形成することにより、前記インサートのカッティングエッジを前記車輪表面に接する状態に保持する請求項１の方法。
【請求項７】
前記切削チップが、多結晶性ダイヤモンド材料で形成された請求項１の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ａ）において、前記前縁部半径を約３ｍｍとし前記後縁部半径を約１．５ｍｍとした請求項１の方法。
【請求項９】
前記ステップ（ａ）において前記切削工具の前記切削チップに隣接する前記本体部分の端部に５°ないし１５°の範囲の角度をなしてアンダカットを設けた請求項１の方法。
【請求項１０】
前記アンダカットを５°にした請求項９の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ａ）において前記切削工具の前記切削チップを硬い物質で形成した請求項１の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｄ）が、前記切削工具の前縁部半径より小さい前記旋盤の送りを包含する請求項１の方法。
【請求項１３】
前記ステップ（ｄ）が、前記切削工具の前縁部半径の１０分の１の前記旋盤の送りを包含する請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｄ）が、前記切削工具の前縁部半径の１０分の１より小さい前記旋盤の送りを包含する請求項１２の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に車両車輪、ことにホィ−ル面に装飾外観が得られるように仕上げ部分を備えた外側面を持つ車両車輪と、平滑な表面（ｓｍｏｏｔｈ  ｓｕｒｆａｃｅ）が生ずるようにホィ−ル面の仕上げ部分を機械加工する方法及び切削工具とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両車輪は典型的には環状ホィ−ル・リム及び円形ホィール・ディスクを備える。ホィール・ディスクはホィ−ル・リムの外側端部を横切って形成され又はホィ−ル・リム内に凹入させることができる。ホィ−ル・リムは空気で膨張させたタイヤを支えるようにしてある。ホィ−ル・リムはその各端部に形成した内側及び外側のタイヤ保持フランジを備える。これ等のフランジは、タイヤを車輪に保持するように半径方向外向きに延びる。内側及び外側のタイヤ・ビード・シートは対応するタイヤ保持フランジに隣接してホィ−ル・リムの外面に形成されタイヤ壁ビードを支えこれ等のビードに対し気密のシール部を形成する。ホィ−ル・リムは又、各タイヤ・ビード・シート間に縮小した直径を持つ深いウェル部分を備え車輪へのタイヤの取付けが容易になるようにしてある。
【０００３】
ホィ−ル・ディスクは、車輪を車両に取付ける中心ホィ−ル・ハブを備える。ホィ−ル・ディスク・ハブの内側面は典型的には機械加工して平らな表面を形成しホィ−ル・ディスク及び自動車ホィ−ル・ハブの間に確実に良好な接触が得られるようにする。パイロット・ホールと複数のホィ−ル・スタッド・ホールとはホィ−ル・ハブを貫いて延びる。パイロット・ホールはハブを中心とし、又各スタッド・ホールはパイロット・ホールと同心のボルト円のまわりで互いに等しい間隔を隔てる。パイロット・ホールは車軸の端部を受入れるが、各ホィ−ル・スタッド・ホールは車輪を車体に取付けるホィ−ル・スタッドを受入れる。ホィ−ル・ディスクは又典型的には、ホィ−ル・ハブからホィ−ル・リムに半径方向に延びハブをリム内に支える複数のホィ−ル・スポークを備える。
【０００４】
後述の添付図面で図１には車輪製法のフローチャートを示してある。機能ブロック１０において車輪は、アルミニウム、マグネシウム又はチタニウムのような軽量金属或は軽量金属の合金から単一体に鋳造する。このような車輪は、これ等の車輪が普通鋼車輪より軽くて美的形状に形成した外側ホィ−ル。ディスク面を備えることができるからますます一般的に普及している。ワンピース車輪鋳造品は通常重力鋳造法又は低圧鋳造法により形成する。車輪鋳造品は機械加工により仕上がり形状に仕上げる。
【０００５】
車輪鋳造品を仕上げるには典型的には２個所の各別の機械加工場所を使う。機能ブロック１１では荒仕上げ車輪鋳造品の外側端部を第１の組の機械加工作業のために第１の車輪旋盤の面に締付ける。車輪旋盤は車輪を仕上げるようにした専用機械である。車輪旋盤は典型的には旋盤タレットに取付けた複数の切削工具を備える。タレットは割出しして車輪鋳造品の表面に各工具を逐次に移動させる。車輪旋盤は通常コンピュータ数値制御（CNC）のもとに作動し若干の関連機械加工作業を逐次に行う。たとえば車輪旋盤タレットはターニング・ツール、フェイシング・ツール及びドリル・ビットを設けることができ、又車輪旋盤は車輪鋳造品を逐次に旋削し正面削りしせん孔するようにプログラムすることができる。車輪旋盤正面は典型的には外側ホィ−ル保持フランジ及びタイヤ・ビード・シートをつかむ複数のあごを持つチャックを備える。従って外側ホィ−ル・リム端部は第１の組の機械加工作業中に仕上げられない。
【０００６】
機能ブロック１２においてホィ−ル・リムの外側及び内側の表面をそれぞれ最終形状に旋削し、ホィ−ル・ハブの内側面は正面削りする。さらにホィ−ル・リムの内側端部を仕上げる。部分的に仕上げた車輪鋳造品を第１の車輪旋盤から取りはずし機能ブロック１３で第２の組の機械加工作業のために逆向きにし第２車輪旋盤に締付ける。第２の組の機械加工作業中に内側ホィ−ル・フランジ及びビード・シートは車輪旋盤チャックのあごにつかみ、ホィ−ル・ディスクの外側面とホィ−ル・リムの外側端部とを機械加工のために露出する。
【０００７】
機能ブロック１４において第２車輪旋盤は外側ホィ−ル面を旋削し正面削りする。これ等の作業中に外側タイヤ保持フランジ及び外側タイヤ・ビード・シートも又最終形状に旋削する。機能ブロック１５において、バブ・キャップ保持区域の表面を最終形状に機械加工し、又スタッド取付ホールをバブを貫いてせん孔する。或は車輪鋳造品を車輪旋盤から取りはずし別の加工場所でせん孔作業を終える。
【０００８】
正面削り及びその他の機械加工作業中に車輪の表面に極めて精密なみぞを形成する。従って車輪の表面は典型的には機能ブロック１６に示すように仕上げステップの処理をする。典型的な仕上げ処理では車輪の表面を研磨しみぞを平滑にし車輪の表面に光沢のある外観を生ずる。研磨に次いで通常透明な被覆を施し研磨車輪面を保護する。
【０００９】
曲型的な研磨作業（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を図２にフローチャートにより例示してある。研磨は、典型的には機能ブロック２０に示すように研磨材で荒いバフ研磨（ｂｕｆｆｉｎｇ）を行う第１のステップを含む。バフ研磨した車輪は機能ブロック２１で脱脂する。使用されることの多い脱脂法の１例では車輪を溶媒蒸気を満たした室を通過させる。溶媒蒸気は車輪に凝縮し全車輪面を覆う。溶媒が表面油脂を溶解するのに十分な時間をかけると、溶媒は車輪から洗浄され脱脂を完了する。機能ブロック２２に示すようにこの車輪は次いで研磨材用の液体潤滑剤で湿式研磨する。車輪は通常回転し、回転研磨作用を車輪の表面に加えると共に研磨材及び担体流体から成るスラリを車輪表面に施す。次いで機能ブロック２３で車輪を洗浄する。典型的にはこの洗浄に消イオン水を使う。
【００１０】
車輪研磨中に利用する物質は一般に毒性を持つ。従って従業員を保護する安全手順を使う研磨業者に車輪を輸送するのが普通である。研磨業者は又研磨作業により生ずる毒性廃棄物を処分するようにしなければならない。
【００１１】
研磨車輪面（ｐｏｌｉｓｈｅｄ  ｗｈｅｅｌ  ｓｕｒｆａｃｅ）は機能ブロック２４で被覆の準備作業を行う。典型的には準備作業で車輪をクロム酸塩浴（ｃｈｒｏｍａｔｅ  ｂａｔｈ）内に浸す。最後に機能ブロック２５でこの車輪に透明な被覆を施す。通常透明被覆は、車輪を遅く回転する間にこの車輪に吹付ける。次いでこの被覆を硬化炉内で加熱する。
【００１２】
【発明の要約】
本発明は、ホィール面に装飾的に満足できる外観を生ずる仕上げ部分備えた外側面を持つ車両車輪と、平滑な表面を生成するようにホィール・フェースの仕上げ部分を機械加工する方法及び改良された切削工具とを提供する。
【００１３】
前記したように車輪表面をバフ研磨し又は磨くことはよく知られている。しかしこのような処理は研磨材及び溶媒を必要とする。典型的な溶媒にはトリクロルエチレン、トリクロルエタン、硫酸及びペルクロルエチレンがあり、これ等は毒性を持つ。さらに研磨材の潤滑剤はグリース及びラードのような動物性潤滑剤を含む。研磨車輪は、研磨及びバフ磨き作業中に空中浮遊リントを生ずる。従って作業者をこれ等の物質から保護し残留物を収集して処分する必要がある。研磨作業が複雑で利用物質の環境に対する影響を適当に制御する必要があるので、車輪は外部の研磨業者に輸送することが多い。この場合付加的な時間及び費用がかかる。すなわち車輪は研磨しないでホィール面を平滑にすることが望ましい。
【００１４】
本発明は、環状のホィール・リム部分とこのホィール・リムを横切って形成したホィール・ディスクとを備えた自動車車輪にある。ホィール・ディスクは、美的外観を生成するように平滑にした部分を備えた外側面を持つ。さらにホィール・ディスク面の平滑化部分はホィール・ディスク外側面の全表面にわたって延びるようにしてある。ホィール・ディスク面の平滑化部分にわたり適宜の保護被覆を形成することができる。
【００１５】
本発明はさらにホィール・リムを備えこのホィール・リムを横切って半径方向に延びるホィール・ディスクを持つ機械加工した自動車車輪を目意しその自動車ホィールに装飾面を形成する方方にある。この機械加工した車輪を施盤に取付ける。この車輪は、非対称形のチップを持つ改良された切削工具をホィール・ディスクの外側面に押当てながら回転しホィール・ディスク面の一部を平滑化する。本発明では又ホィール・ディスクの全外側面を平滑化する。ホィール面の平滑化に次いでこの平滑化面に適宜の保護被覆を随意に施してもよい。
【００１６】
本発明の種種の目的及び利点は添付図面による好適な実施例についての以下の説明から明らかである。
【００１７】
【実施例】
添付図面の図３には、外側面３１を持つワンピース車輪３０の軸断面図と本発明により車輪３０を仕上げる方法とを示してある。この仕上げ作業では、後述する独特の形状を持つ改良された切削工具でホィール面３１を切削する。この切削処理によってホィール面の増大した輝き又は光沢が期待される。すなわち本発明は、ホィール面の外観を美観上向上するようにホィール面の目に見える部分を平滑化することにある。
【００１８】
図３に示すように車輪３０は環状のホィール・リム３２を備える。外側面３１を備えたホィール・ディスク３３は、ホィール・リム３２の外側端部を横切って半径方向に延びる。本発明では、旋盤のあご３４内又は車輪旋盤（図示してない）のスピナ・チャックにホィール・リム３２の内側端部を取付ける。
【００１９】
車輪３０は、車輪旋盤により図３の矢印により示すように軸線３５のまわりに回転する。改良された切削工具４０は、車輪旋盤タレット（図示してない）に固定した工具ホルダ４１に取付ける。車輪旋盤は、切削工具４０を外側ホィール面３１に押付け同時にホィール面３１から材料を除去し切削面を平滑にする（ｓｍｏｏｔｈ）。切削工具４０はホィール・リム３２の外側端部からホィール面３１を横切って半径方向に横切る。工具４０は図３の小さい矢印により示すようにホィール・ディスク３３の中心に対し交互に近づき又遠ざかる向きに移動する。工具４０がホィール面３１を横切って移動する際に、切削工具４０は又軸線方向に動かされホィール面３１の輪郭に追従する。本発明はさらに、改良された切削工具４０を傾けて図３に鎖線で示すように水平、上下方向又は傾斜方向のようなホィール面３１の可能な全部の傾斜部を平滑にすることができる。さらに切削工具４０は軸線方向又は半径方向に前進させホィール面３１から除去する材料の量を増すことができる。加工面には普通の供給手段（図示してない）により液体冷却材を施す。後述のようにホィール面３１の表面の一部分を、切削工具４０がこの面上を通る際に溶融し次いでふたたび凝固させホィール面３１の平滑化部分を形成する。
【００２０】
図４及び図５に示すように改良された切削工具４０は特別に修正した面を持つ切削工具である。切削工具４０は、焼結カーバイド鋼から形成した斜方形体４２を持ち一端部に取付けたポリクリスタリン（多結晶性）ダイヤモンド（ＰＣＤ）製インサート４４を備える。インサート４４は、ホィール面３１に接触し金属を加工する改良された切削チップ（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｔｉｐ）４５を一端部に備える。切削チップ４５は、図４及び図５の陰影区域として示され約６ｍｍの長さＬを持つ。切削工具４０を貫いて形成した取付穴４５’により工具４０を工具ホルダ４１に取付けることができる。
【００２１】
本発明は特殊な形状の切削チック４５を提供する。比較のために標準の切削チップ４６を図４に破線で示してある。標準切削チップ４６は工具の中心線のまわりに対称であるが、改良された切削工具４０の切削チップ４５は非対称形で２つの互いに異なる半径を持つ。切削チップ４５の前縁部は大きい方の半径Ｒ１を持つが、切削チップ４５の後縁部は小さい方の半径Ｒ２を持つ。両半径Ｒ１、Ｒ２は工具４０の中心線に接する。好適な実施例では前縁部半径Ｒ１は後縁部半径Ｒ２の２倍である。さらに前縁部半径Ｒ１は、車輪旋盤にプログラムした１回転当たりの送り割合より大きくなるように選定してチップ４５の接点の前方の車輪表面の多重切削ができるようにする。好適な実施例では前縁部半径Ｒ１は３．０１ｍｍであるが、後縁部半径Ｒ２は１．５ｍｍである。これ等の半径は１．０ｍｍの典型的な標準の切削チップ半径に匹敵する。加工される車輪の運動方向は図４に矢印により示してある。
【００２２】
図５及び図６に示すようにインサート４４は、工具本体４２の頂面に対し角度αをなして傾斜させる。好適な実施例では角度αは７°である。インサート４４の上縁部の付近に平らなランド４８を形成する。ランド４８は工具本体４２の頂面に対し直交し又は零のレーキ角を持つ。インサート４４は工具本体４２に対し傾斜しているから、インサート４４の切削縁は又工具本体頂面に対し角度αを挟む。すなわちインサート４４の切削縁は車両車輪のホィール面の表面に接した状態に保持される。ランド４８は、０．０７４ｍｍないし０．２５４ｍｍの範囲の幅Ｗを持ち好適な実施例では０．０７０ｍｍないし０．１２７ｍｍの幅を持つ。インサート４４の下部部分４９と工具本体４２とは切削される材料を除去できるように角度βを挟んでアンダカットを設けてある。角度βは５°ないし１５°の範囲であり好適な実施例では５°である。
【００２３】
工具ホルダ４１は、普通の構造のものであるが共振を防ぐことにより振動が最少になるようにたとえば機械加工できるカーバイドのような振動防止材料から形成する。又工具ホルダ４１は、スミア（ｓｍｅａｒ）切削工具４０の剛性を高めるように車輪施盤タレットからの延長部分が最小になるようにしてある。従って協働する車輪施盤は平衡したチャックを持つ、心合せ、位置決め、つかみ機構を備えるようにしてある。
【００２４】
作動中にインサート・チップ４４の零傾斜のランドは車輪表面をこすり車輪金属材の「加工硬化」を生ずる。このことは、表面を単に平滑化するために加工品上に工具を「後向き」方向に引きずる一般に「スミア切削」（ｓｍｅａｒ  ｃｕｔｔｉｎｇ）と呼ばれる方法とは異なる。本発明では切削工具４０を「前方」方向に前進させるようにする。改良された切削チップ４５の独特の形状により同時にホイール面から材料を除去しホイール面を平滑化する。切削工具チップ４５及び車輪表面の間の摩擦によって表面金属の微少溶融を生ずるのに十分な熱を発生する。切削チップ４５及び車輪表面間の摩擦により少量の溶融金属を切削チップ４５の前方で各表面空隙内に押込む。溶融した表面金属は次いでふたたび凝固する。金属の溶融及び再凝固により、磨かれているように見える明るい表面を残すことができる。
【００２５】
本発明では、車輪が鋳造に次いで凝固するに伴い酸化金属の層がこの車輪の表面に形成されると考えられる。酸化層は、改良された切削工具４０による切削処理中に溶融し迅速に再凝固する。従って酸化層は生成する機会がない。金のインゴットに対し光沢のある表面仕上げを生ずるのに同様な方法を利用する。金のインゴットが凝固するに伴い外表面は金の表面のわずかな酸化と表面に浮上する不純物とによって曇りを帯びる。インゴットの表面を加熱し半液体状態に再溶融するのにトーチを使う。トーチは、インゴット表面が輝き始めるとすぐに迅速に取除く。金のインゴットに対するこの処理は、典型的にはすず引き（ティンニング・ｔｉｎｎｉｎｇ）と呼ばれる。本発明者等は、改良された工具４０の送り割合が前縁部半径Ｒ１の１／１０又はそれ以下であると、表面が磨かれたように見えることを発見した。この仕上げ法により又、車輪に取付けた空気入りタイヤから空気を逃がす孔隙を密封する。従って本発明者等は「漏出部」の数が減少することを期待するものである。
【００２６】
本発明ではさらに、スミア切削処理に次いで車輪ディスク面に保護被覆（図示してない）を施す。この保護被覆は、車輪の平滑化した部分を覆い表面酸化過程を遅らせる。従って本発明者等は車輪表面が輝いた外観を長期にわたり保持することを期待することができる。しかしこのような保護被覆が随意のものであるのは明らかである。好適な実施例では保護被覆は透明な被膜である。しかし平滑化表面部分４１には他の被覆を施してもよい。
【００２７】
本発明ではさらに図７に示したフローチャートにより例示したホイール面を平滑化する方法にある。図７に示したステップは、図１及び図２に示したステップと同様で同じ参照数字を使ってある。図７において自動車車輪は、たとえば機能ブロック１０における重力鋳造又は低圧鋳造のような普通の鋳造法により鋳造する。機能ブロック１１ないし１５において車輪鋳造品は前記したように仕上がり形状に機械加工する。
【００２８】
機能ブロック５１では外側ホイール面を車輪施盤又はその他の普通の車輪仕上げ盤で平滑化する。この車輪は車輪施盤で回転する共に前記した独特の形状を持つ切削工具を外側ホイール面に対し付勢してこのホイール面を横切って半径方向に移動させる。所望の表面寸法及び仕上げ状態が得られると、機能ブロック５２で車輪施盤から車輪を取りはずす。
【００２９】
車輪は次いで、機能ブロック２５において引続いて被覆を行う表面前処理と機能ブロック２５における被覆の硬化とによって仕上げを行う。前記したように平滑化車輪表面に保護被覆を施すことは随意である。すなわち本発明は、車輪鋳造品を機械加工する従来の方法における各ステップの１つとして平滑化ステップを含めるようにしてある。たとえば防振材料で形成した工具ホルダに取付けた切削工具は、車輪鋳造品を機械加工するのに使われる車輪施盤のタレットに加えることができ、そして平滑化作業は車輪鋳造品を仕上げるプログラム機械加工ステップの１つとして含めることができる。或はホイール面の平滑化に専用の平滑化場所を車輪製造設備に設けることができる。
【００３０】
以上全外側ホイール面を平滑化する好適な実施例について述べ例示したが、ホイール面の一部分だけを平滑化してもよいのは明らかである。たとえば車輪の美観的構造は、ホイール・フェースの一部だけが光沢を持つようにすればよく残りの部分は機械加工したままに残し又は塗装してもよい。従って光沢を持つことが望ましい部分だけしか平滑化しない。同様に本発明は又車輪の全表面を平滑化し車輪の美的外観を向上するようにしてもよい。又好適な実施例を車輪を鋳造するのに応用する場合として述べたが他の従来の方法により形成した車輪の美的外観が又スミア切削により向上することができるのは明らかである。たとえば本発明は又鋳造の又はスタンプ加工のホイール・ディスクの外側面を平滑化することにある。
【００３１】
本発明によれば、ホイール面をその美的外観を高めるように切削し平滑化するのに改良された切削工具を使うとホイール面をバフ掛けし又は研磨する場合より費用が安くなる。また車輪は既存の車輪施盤で平滑化できるから、研磨機の設備費を必要としない。平滑化処理では研磨中に使用される毒性物質に対する人員の露出とこの場合生ずる毒性廃棄物の廃棄の費用とが共になくなる。車輪を研磨業者に輸送する必要がなくなるから、製造の時間及び費用が減少する。改良されたこの切削工具は、研磨車輪に到達しにくい凹入ホイール・ディスクの表面に到達するようにホイール・リムまで延びることができる。切削及び平滑化では、美観的であることが望ましいはっきりした縁部面を保持する。このような縁部は研磨処理の研削性により鋭くなくなり又は除かれるようになる。研磨により表面のきずを目立たせる傾向があるが切削及び平滑化によりこのような表面きずが隠れるようになる。
【００３２】
以上本発明の作用の原理及び方式を好適な実施例について述べた。しかし本発明を例示しただけで限定するものでなくその精神を逸脱しないでなお種種の変化変型を行うことができる。好適な実施例としてワンピース自動車車輪を述べたが、本発明は鋳造フル・フェース・モジューラ・ホイール・ディスクを持つツーピース自動車車輪でも実施できるのは明らかである。又本発明はホイール・リム内に配置したホイール・スパイダに対しても実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワンピース自動車車輪を製造する公知の方法のフローチャートである。
【図２】ワンピース自動車車輪を研磨する公知の方法のフローチャートである。
【図３】本発明により自動車車輪のホイール面を仕上げる方法で仕上げる自動車車輪を示す軸断面図である。
【図４】図３に例示した仕上げ法に使う本発明による車輪表面仕上げ工具の平面図である。
【図５】図４に示した表面仕上げ工具の側面図である。
【図６】図５に示した工具の要部の拡大側面図である。
【図７】図３に示した表面仕上げ法を利用するワンピース自動車車輪を製造するフローチャートである。
【符号の説明】
３０    車両車輪
３１    外側面
３２    ホイール・リム
３３    ホイール・ディスク
４０    切削工具
４５    非対称形作用チップ
【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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