JP2004224338A

JP2004224338A - 車両用ホイール表面にクロムめっきするための工具および方法

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Publication number: JP2004224338A
Application number: JP2004010492A
Authority: JP
Inventors: Geoffrey L Gatton; エル．ガットンジェフリー; Richard T Guernsey; ティ．ガーンジーリチャード
Original assignee: Hayes Lemmerz International Inc
Current assignee: Hayes Lemmerz International Inc
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2024-01-19
Also published as: EP1439018B1; EP1439018A1; JP4498754B2

Abstract

【課題】機外ホイール面の仕上げ部分を加工して平滑な表面を製作し、次いでこの平滑な表面にクロムめっきを施し、ホイール面の美的外観を向上する。
【解決手段】結晶性先端を有する切削工具を、車両用ホイールの機外表面に対して、均一な圧力で押圧しつつ、ホイールを回転させる。次いで、平滑にされたホイール表面にクロムめっきして、ホイール面に美的な仕上げを提供する。
【選択図】図７

Description

本発明は、一般的には車両のホイールに関し、特に車両用ホイールの機外表面の一部を加工して平滑面を形成し、次いでこの平滑面にクロムめっきする方法および切削工具に関する。

車両用ホイールは、通例、環状ホイールリムと、円形ホイールディスクとを含む。ホイールディスクは、ホイールリムの機外端面全域に形成されたり、あるいはホイールリム内部に凹設され得る。ホイールリムは、空気で膨張させたタイヤを支持するように構成されている。ホイールリムの端面上には、機内および機外タイヤ保持フランジが形成されており、それらのタイヤ保持フランジは機外半径方向に延出し、ホイール上でタイヤを保持する。機内および機外タイヤビードシートが、対応するタイヤ保持フランジに隣接して、ホイールリムの外面に形成され、タイヤウォールビード（ｔｉｒｅｗａｌｌｂｅａｄ）を支持し、タイヤウォールビードとともに気密シールを形成する。また、ホイールリムは、タイヤのホイール上への装着を容易にするために、タイヤビードシート間に、直径が縮小された深い凹部を備える。

ホイールディスクは、ホイールを車両に装着するための中央ホイールハブを備える。ホイールディスクハブの機内面は、通例、平坦面を形成するように加工されており、ホイールディスクおよび車両ホイールハブ間に良好な接触を確保する。パイロットホールおよび複数のホイールスタッドホール（ｗｈｅｅｌｓｔｕｄｈｏｌｅ）が、ホイールハブを貫通している。パイロットホールは、ハブを中心として配置され、スタッドホールは、パイロットホールと同心状のボルトホール円の周囲に等間隔で設けられている。パイロットホールは、軸の端部を受容し、一方、ホイールスタッドホールは、ホイールを車両に取り付けるためにホイールスタッドを受容し得る。また、ホイールディスクは、通例、複数のホイールスポークも備え、これらはホイールハブからホイールリムまで半径方向に延び、リム内でハブを支持している。

図面を参照すると、ホイール製造プロセスのフローチャートが図１に示されている。機能ブロック１０において、アルミニウム、マグネシウムまたはチタンのような軽量金属、あるいは軽量金属の合金から、ホイールを単一片に鋳造する。係るホイールは、従来の鉄製ホイールよりも軽量であり、魅力的な美的形状に形成された機外ホイールディスク面を備え得るため、増々普及しつつある。ワンピースホイール鋳造品は、大抵の場合、重力または低圧鋳造法によって形成される。ホイール鋳造品は加工によって、最終形状に仕上げられる。

通例では、ホイール鋳造品を仕上げるには、２カ所の別個の加工ステーションを用いる。機能ブロック１１では、粗製ホイール鋳造品の機外端面を、第１ホイール旋盤の面に固定し、第１セットの加工作業を行う。ホイール旋盤とは、ホイールを仕上げるために設計された専用機械である。通例、ホイール旋盤は、旋盤タレット上に装着され複数の切削工具を備える。タレットは、工具の各々をホイール鋳造品の表面に順次移動させるように、割出しを行なう。ホイール旋盤は、大抵の場合、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）下で動作し、多数の関連する加工作業を順次実行する。例えば、ホイール旋盤タレットには、旋削工具、面削りバイト、およびドリルビットを装備することができ、ホイール鋳造品を順次旋削し、面取りし、穿孔するようにプログラムすることができる。ホイール旋盤面は、通例、複数のジョー（顎部）を有するチャックを備え、これが機外ホイール保持フランジおよびタイヤビードシートを把持する。その結果、機外ホイールリム端面の仕上げは、第
１セットの加工作業の間には行われない。

機能ブロック１２において、ホイールリムの外側面および内側面を削ってその最終形状とし、ホイールハブの機内面の面削りを行う。加えて、ホイールリムの機内端面も仕上げる。機能ブロック１３において、部分的に仕上げられたホイール鋳造品を、第１ホイール旋盤から取り外し、ひっくり返して、第２ホイール旋盤上に固定し、第２セットの加工作業を行う。第２セットの加工作業の間、機内ホイールフランジおよびタイヤビードシートを、ホイール旋盤チャックのジョー内に把持し、ホイールディスクの機外面およびホイールリムの機外端面を露出させて加工する。

機能ブロック１４では、第２ホイール旋盤が機外ホイール面を旋削し、更に面削りを行う。これらの作業の間、機外タイヤ保持フランジおよび機外タイヤビードシートも削って最終形状にする。機能ブロック１５では、ハブキャップ保持エリアの表面を加工して最終形状とし、ハブを貫通するスタッド装着孔を穿孔する。あるいは、ホイール鋳造品をホイール旋盤から取り外し、穿孔作業を別の作業室で完了してもよい。

面削りおよびその他の加工作業の間、ホイールの表面に非常に細密な溝が形成される。したがって、機能ブロック１６に示すように、ホイールの表面を仕上げ工程にかけるのが通例である。典型的な仕上げプロセスは、ホイール面を研磨して溝を滑らかにして、ホイールの表面に光沢のある外観を与えることを伴う。大抵の場合、研磨に続いて、透明コーティングを被着し、研磨したホイール面を保護する。

典型的な研磨およびクロムめっき作業を図２のフローチャートに示す。通例では、研磨は、機能ブロック２０に示すように、研磨材を用いた粗いバフ磨きを行う第１工程を含む。機能ブロック２１において、バフ磨きしたホイールを脱脂する。頻繁に用いられる脱脂方法の１つでは、溶剤蒸気で充満したチャンバにホイールを通過させることを伴う。溶剤蒸気は、ホイール上で凝縮し、ホイール面全体を覆う。一旦溶剤が表面のあらゆる油脂を溶解するのに十分な時間が経過したなら、溶剤をホイールから洗い落とし、脱脂を完了する。機能ブロック２２に示すように、次に艶出し研磨材用の液体潤滑剤を用いてホイール湿式研磨する。大抵の場合、ホイールを回転させ、回転する研磨ホイールを表面に押しつけつつ、艶出し研磨材および担体流体のスラリをホイール面に供給する。次に、機能ブロック２３において、ホイールを洗浄する。通例では、脱イオン化水を洗浄に用いる。

ホイールの研磨中に利用する物質は、一般に、性質上毒性がある。したがって、安全な手順を用いて要員を保護している研磨請負業者にホイールを出荷するのが一般的な慣習となっている。また、請負業者は、研磨作業で発生した毒性廃棄物を処分するための設備も装備している。

機能ブロック２４において、研磨したホイール面にバフ磨きをかける。通例では、バフ磨き工程では、布およびバフ磨き用コンパウンドを用いて、アルミニウムホイールにクロムめっきする際に要求される一般に許容される平滑性および清澄性を達成するのに十分に平滑で光沢のある表面を生成する。最後に、機能ブロック２５において、クロムめっき層をホイールに被着する。クロムめっきは、研磨施設において行うことができ、あるいはホイールをクロムめっき業者に送付してもよい。

本発明は、機外ホイール面の仕上げ部分を加工して平滑な表面を製作し、次いでこの平滑な表面にクロムめっきする方法、およびそのための切削工具の改良に関する。
前述のように、クロムめっきの前にアルミニウムホイールの表面に研磨およびバフ磨き
することは公知である。しかしながら、係るプロセスは、研磨材や溶剤を必要とする。研磨およびバフ磨きでは、用いる給電装置の高調波発振によって、およびホイール面の幾何学的構造に高さが異なる部分があるために表面に作用する作業圧力量が異なることによって、僅かな波打ち、即ち、微妙で均一な変化が生ずる可能性がある。手作業で研磨およびバフ磨きを行う場合、人の筋肉疲労のため、および運動を正確な寸法で繰り返すことができないことのために、変化は一層不規則的になる。このため、従来の研磨およびバフ磨き方法では、アンティークのガラス板を通して見た場合と同様の多少歪んだ反射が生じ、その分子構造にある種の流動が起こることが知られている。係る流動のために、ガラスを通過する光線にある量の屈折または回折が生ずる可能性がある。したがって、従来の研磨およびバフ磨きを必要とせずに、ホイール面を平滑にするプロセスを提供することができれば望ましい。

更に、典型的な溶剤は、トリクロロエチレン、トリクロロエタン、硫酸、およびパークロロエチレンを含むが、これらは有害である。加えて、研磨材の潤滑剤もグリスやラードのような動物性潤滑剤を含む可能性がある。研磨ホイールからは、研磨およびバフ磨き作業の間に、空中浮揚する屑が生じる可能性がある。したがって、これらの物質から作業員を保護し、残留物を収集して廃棄する必要がある。研磨作業の複雑さ、および利用する物質の環境上の影響を適切に制御する必要性のために、ホイールは外部の研磨請負業者に送られることが多い。このために、余分な時間および費用が係る。したがって、ホイールを研磨することなく、ホイール面を平滑にすることができれば望ましい。

本発明は、環状ホイールリムと、このホイールリム全域に形成されたホイールディスクとを備えた車両用ホイールを意図している。ホイールディスクの機外面は、平滑にされた部分を備え、満足できる見栄えの外観が得られる。更に、ホイールディスクの平滑にされた部分を、ホイールディスク機外面の前表面全域に拡張可能とすることも意図している。ホイールディスク面の平滑にされた部分には、任意の保護コーティングを形成することができる。

更に、本発明は、車両用ホイール面上に装飾面を形成する方法を包含し、該方法は加工した車両用ホイールを用意することを含む。このホイールは、ホイールリムを備え、ホイールリム全域にわたって半径方向に延びるホイールディスクを有する。加工したホイールを旋盤に装着する。ホイールを回転させつつ、硬化先端を有する改良型切削工具を、均一な圧力で、ホイールディスクの機外表面に対して押圧し、ホイールディスク表面の少なくとも一部を平滑にする。好適な実施形態では、硬化先端は、切削工具の一端に装着した、多結晶または単結晶性材料のインサート上に形成される。また、本発明は、ホイールディスクの機外面全体を平滑にすることも意図している。ホイール面の平滑化に続いて、ホイール面の平滑にされた部分にクロムめっきする。

本発明の種々の目的および利点は、以下の好適な実施形態の詳細な説明を、添付図面を参照しながら読解することによって、当業者には明らかとなろう。

再度図面を参照すると、図３に、機外面３１を有するワンピースホイール３０の断面図と、本発明にしたがってホイール３０を仕上げるプロセスが示されている。仕上げには、独特な幾何学的形状を有する改良型切削工具を用いてホイール面３１を切削することが含まれる。これについては以下で説明する。この切削プロセスから、ホイール面の輝きおよび光沢が増加することが期待できる。このように、本発明は、ホイール面の可視部分を平滑にして、表面的にホイール面の美的外観を向上することに関する。

図３に示すように、ホイール３０は、環状ホイールリム３２を備える。機外面３１を備えるホイールディスク３３が、ホイールリム３２の機外端面全域にわたって半径方向に広がっている。本発明は、ホイールリム３２の機外端面を、旋盤のジョー３４またはホイール旋盤（図示せず）のスピンナチャック内に装着することを意図している。

ホイール３０は、図３における矢印で示すように、ホイール旋盤によって軸線３５を中心に回転させられる。改良型切削工具４０を、工具ホルダ４１上に装着し、ホルダ４１をホイール旋盤のタレット（図示せず）に固着する。ホイール旋盤は、切削工具４０を機外ホイール面３１に対して、均一または均等な切削圧力で押圧し、同時にホイール面３１から材料を除去し切削面を平滑にする。好適な実施形態では、プログラム可能な加工工具を利用して、仕上げ中のホイールの幾何学的形状のあらゆる隆起に対して切削圧力が確実に均等になるようにする。工具４０は、ホイールリム３２の機外端部からホイール面３１全域にわたって半径方向に横断する。工具４０は、図３における小さな矢印で示すように、ホイールディスク３３の中心に対して、交互に近づいたり、離れたりするように移動する。工具４０がホイール面３１全域にわたって移動する際、工具４０は軸線方向にも移動し、ホイール面３１の輪郭に従う。本発明は、更に、改良型切削工具４０を傾斜させることによって、図３に破線で示すように、水平、垂直または傾斜というような、ホイール面３１にあり得るあらゆる傾斜面に対して平滑化を可能とすることを意図している。加えて、工具４０は、軸線方向即ち半径方向に進み、ホイール面３１から除去する材料の量を増加させることができる。液体冷却剤は、従来の供給手段（図示せず）によって、加工面に付与される。以下で説明するが、工具４０がホイール面３１の表面の一部を通過する際に、この一部が溶融し次いで再固化することにより、ホイール面３１の平滑な部分が形成される。

図４および図５に示すように、改良型切削工具４０は、特殊改造された面切削工具である。工具４０は、菱形の本体４２を有し、菱形の本体４２は内部をを貫通する孔４３を備える。孔４３は、工具を工具ホルダ４１に固着するための締結具（図示せず）を受容する。工具４０は、焼結カーバイド鋼で形成され、一端に差し込んで取り付けられたインサート４４を備える。インサート４４は、多結晶性材料で形成されており、この材料は自然に生じたものでも、合成して生産したものでもよい。好適な実施形態では、インサート４４は、多結晶ダイアモンド（ＰＣＤ）材で形成されている。インサート４４は、一端に改良型切削先端４５を備え、これがホイール面３１に接触し、金属を加工する。図４の左上部分にある矢印は、加工される金属の切削工具４０に対する移動方向を示す。インサート４４の長さＬは、約６ｍｍである。

また、本発明は、多結晶コーティングを基板に被着して工具インサート（図示せず）を形成することも意図している。本発明者は、ダイアモンドまたはセラミックコーティングを利用し得ると考える。コーティングは切削先端の幾何学的形状を形成する前、またはその後に付与され得る。

本発明は、切削先端４５に特殊な幾何学的形状を意図している。比較のために、図４に、標準的な切削先端の輪郭を符号４６を付番した破線で示す。標準的な切削先端４６が工具の中心線に対して対称的であるのに対して、改良型工具４０の切削先端４５は、非対称的で、２つの異なる半径を有する。先端４５の前縁は大きな半径Ｒ_１を有し、一方先端４５の後縁は小さい半径Ｒ_２を有する。半径Ｒ_１およびＲ_２双方とも、工具４０の中心線に対して直交している。好適な実施形態では、前縁の半径Ｒ_１は、後縁の半径Ｒ_２の２倍である。加えて、前縁の半径Ｒ_１は、ホイール旋盤にプログラムされる１回転当たりの送り量よりも大きくなるように選択され、先端４５の接触点の前に、ホイール面に多数の切削が行われるようにしている。好適な実施形態では、前縁の半径Ｒ_１は３．０１ｍｍであり、後縁の半径Ｒ_２は１．５ｍｍである。これらの半径は、典型的な標準的切削先端では１
．０ｍｍに相当する。加工するホイールの移動方向を、図４の矢印で示す。

図５および図６において最もよく分かるように、インサート４４は、工具本体４２の上面に対して角度αをなすように、傾斜している。好適な実施形態では、角度αは７度である。インサート４４の上縁周囲に平坦なランド４８が形成されている。ランド４８は、工具本体４２の上面に対して直交しており、すなわち、レーキ角は０度である。インサート４４は工具本体４２に対して傾斜しているので、インサート４４の切削縁も、工具本体の上面とαの角度をなす。したがって、インサート４４の切削縁は、車両用ホイールの面の表面に対して接するように保持されている。ランド４８の幅Ｗは、０．０７６ｍｍ〜０．２５４ｍｍの範囲であり、好適な実施形態では、０．０７６〜０．１２７ｍｍの範囲の幅を有する。インサート４４の下位部分４９および工具本体４２は、角度βでアンダーカットされており、切削した材料を除去できるようにしている。角度βは、５〜１５度の範囲であり、好適な実施形態では５度である。

工具ホルダ４１は、従来の設計によるが、例えば、加工可能なカーバイドのような防振材料で形成して、振動を最少に抑えて共振を回避する。また、工具ホルダ４１は、ホイール旋盤のタレットからの突き出しを極力抑えて、塑性（ｓｍｅａｒ）切削工具４０の剛性を高めるように設計されている。加えて、関連するホイール旋盤は、平衡チャック、芯出し、位置決めおよび固定機構を備えることも意図されている。

作業中、インサート先端４４のゼロ傾斜ランドが、ホイール面を摩擦して、ホイール金属の「加工硬化」を起こす。これは、一般に「塑性切削」（ｓｍｅａｒｃｕｔｔｉｎｇ）と呼ばれている、表面を滑らかにするためのみに加工物上に工具を「逆」方向に引きずるプロセスとは異なる。本発明は、工具４０を「順」方向に進ませることを意図している。改良型切削先端４５の独特な幾何学的形状によって、ホイール面から材料を除去することが、ホイール面を平滑にすることと同時に行われる。好適な実施形態では、工具４０によって除去される材料の深さは、０．０５ｍｍから０．１ｍｍの範囲以内である。工具先端４５とホイール表面との間の摩擦によって十分な熱が発生し、表面金属に微視的な溶融が生ずる。工具先端４５とホイール表面との間の摩擦が、先端４５の前方で少量の溶融した金属を押し進め、あらゆる表面の空隙内にその溶融した金属を押し込む。その後、溶融表面は再度固化する。金属の溶融および再固化によって、研磨したように見える、輝く表面を残すことができる。

本発明者は、鋳造後にホイールが固化する際に、ホイールの表面上に酸化金属層が形成されると考えている。酸化層は、改良型切削工具４０による切削プロセスの間に、溶融し、直ちに再固化する。その結果、酸化層が形成される機会がなくなる。同様のプロセスを利用して、金のインゴットに光沢面仕上げを施している。インゴットの表面を加熱し半液体状に再溶融するにはトーチを用いる。インゴットの表面に光沢が出たなら直ちにトーチを遠ざける。この金インゴットのプロセスは、通例、錫引き（ｔｉｎｎｉｎｇ）と呼ばれている。本発明者は、改良型工具４０の送り量を前縁半径Ｒ_１の１／１０以下とすれば、表面が研磨されたように見えることを発見した。また、仕上げプロセスでは、ホイールに装着した空気タイヤから空気を逃がす可能性がある孔があれば、そのいずれをも封止する。このため、本発明者は、「漏洩元」の数が減少することを期待している。

本発明は、更に、加工硬化プロセスに続いて、クロムめっき層５０をホイールディスク面に被着することも意図している。クロムめっき層５０は、ホイールの平滑にされた部分を被覆し、美的に満足できる外観を提供する。本発明者は、前述のホイール表面の平滑化によって、従来の研磨およびバフ磨きプロセスで生ずる高調波歪圧力（ｈａｒｍｏｎｉｃａｌｌｙｄｉｓｔｏｒｔｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅ）が消失することを発見した。加えて、ホイール表面の波打ち効果は最小限となり、ホイール面の縁の幾何学的形状は、従来の
研磨およびバフ磨き作業の研磨効果によって、丸くならない、即ち、鈍くならない。本発明者は、本発明を用いることによって、クロムめっきしたアルミニウムホイールの表面の明澄度が、外科用反射ミラー、あるいはコンパクトまたはパウダールームに用いられるような化粧鏡と比肩し得るレベルとなることを見いだした。

更に、本発明は、ホイール面を平滑にするプロセスも意図している。これを図７に示すフローチャートに表す。図７に示すステップは、図１および図２のフローチャートに示すステップと同様であり、同じ参照番号を有する。図７において、例えば、重力鋳造または低圧鋳造のような従来の鋳造プロセスによって、機能ブロック１０において車両用ホイールを鋳造する。機能ブロック１１〜１５までにおいて、ホイール鋳造品を加工して前述のような最終形状を得る。しかしながら、前述の特殊工具４０による最終仕上げ切削のために、少量の材料を残しておく。

機能ブロック５１において、ホイール旋盤またはその他の従来のホイール仕上げ機械上において、最終仕上げ切削によって機外ホイール面を平滑にする。ホイール旋盤上でホイールを回転させつつ、前述の独特な幾何学的形状を有する切削工具を均一な切削圧力で機外ホイール面に対して押圧しながら、機外ホイール面全体にわたって半径方向に移動させる。好適な実施形態では、工具４０によって除去する材料の深さは、０．０５ｍｍから０．１ｍｍの範囲以内である。一旦、所望の表面寸法および仕上げが得られたなら、機能ブロック５２においてホイールをホイール旋盤から取り外す。

次に、機能ブロック２５において、従来のクロムめっきプロセスによって、１つ以上のクロムめっき層を被着する。本発明は、ホイール鋳造品を加工する従来技術のプロセスにおける工程の１つとして、平滑化を含むことを意図している。例えば、防振材料で形成した工具ホルダ上に装着した切削工具を、ホイール鋳造品を加工するために用いるホイール旋盤のタレットに追加し、ホイール鋳造品を仕上げるためにプログラムした加工工程の１つとして、平滑化作業を含ませることができる。あるいは、ホイール面を平滑にすることを専用とする平滑化ステーションをホイール製造設備に設けることもできる。

以上、機外ホイール面全体を平滑にする場合について、好適な実施形態を説明し図示したが、ホイール面の一部のみを平滑にすることも可能であることが認められよう。例えば、ホイール面の一部のみをクロムめっきし、残りの部分は加工または塗装したまま残しておくことが、ホイールの美的な設計において要求される場合もある。このために、前述の製造プロセスの代替実施形態を、図８に示すフローチャートによって例示する。これまでのように、図８に示すブロックは、以前の図に示したブロックと同様であり、同じ参照番号を有する。図８において、機能ブロック５１で、特殊工具４０を用いた最終仕上げ切削によって、クロムめっきを施したい部分だけを平滑にする。したがって、機能ブロック１４において、クロムめっきを施さないホイール表面の部分を加工してその最終寸法にする。以前と同様、機能ブロック５２において、ホイール旋盤からホイールを取り外す。機能ブロック５４において、ホイールの平滑にしていない部分に、非導電性コーティングを被着する。好適な実施形態では、機能ブロック５１において平滑にされたホイール表面の部分をマスクしてから、コーティングを被着する。例えば、ホイールスポーク間に形成されるウィンドウに隣接するホイール表面の部分はコーティングされ、一方、ホイール面の残り部分はクロムめっきされる。また、好適な実施形態では、コーティングは、コーティングした領域に着色するための染料を含む塗料である。これに代わって、ホイール表面を透明なコーティングで被覆してもよいし、あるいはコーティングが、塗装層、およびその塗装を覆う透明なコート層の双方を含んでもよい。更に、コーティングはホイールの外観を一層引き立てるために、不活性成分を含んでもよいことも考えられる。好適な実施形態では、コーティングをホイール表面上に噴霧し、次いで硬化させる。一旦コーティングが硬化したなら、マスキング材を取り除く。これに代わって、マスキング材の代わりに、噴霧
マスクを用いると、ホイール表面へのコーティングの被着を制御することができる。最後に、機能ブロック２５において、タンク内の電解質に浸漬するというような従来のプロセスによって、ホイールにクロムめっきする。浸漬の際、非導電性コーティングがクロムめっき化学薬品の付着を防止する。代わりに、クロムめっき化学薬品は、ホイール表面の金属が剥き出しになっている部分にのみ付着する。

図９に、別の代替製造プロセスを示す。ここでも、以前と同様、これまでの図に示したブロックと同様のブロックは同じ参照番号を有する。図９において、機能ブロック５４で、ホイールにコーティングを被着した後、機能ブロック５４において、特殊工具４０を用いて、ホイール面の前述の部分を平滑にする。好適な実施形態では、機能ブロック５４において、ホイール面全体にコーティングを施す。次いで、ブロック５１において特殊工具４０によってクロムめっきするホイール表面の部分を平滑にする場合、工具４０は、クロムめっきするホイールの面の部分を平滑にしつつ、この部分からコーティングを除去する。このようにすれば、ホイールの部分をマスクすることは不要となる。以前と同様、機能ブロック５４において、ホイール面上に非導電性物質を噴霧し、次いで硬化させる。前述のように、コーティング材は、染料を含むコーティング、透明なコート、またはコーティングおよび透明コートの多層とすることができる。加えて、コーティング材に不活性成分も加えて、ホイールの外観を一層引き立てることもできる。あるいは、前述のように、マスキング材または噴霧マスクを用いて、コーティング材を、クロムめっきしないホイール表面の部分のみに制限することができる。一旦、コーティングが硬化したなら、機能ブロック５１において、特殊工具４０を用いた最終仕上げ切削によって、クロムめっきするホイール面の部分を平滑にする。次いで、機能ブロック２５において、タンク内の電解質に浸漬するというような従来のプロセスによって、ホイールにクロムめっきする。浸漬の際、非導電性コーティングがクロムめっき化学薬品の付着を防止する。代わりに、クロムめっき化学薬品は、ホイール表面の金属が剥き出しになっている部分にのみ付着する。

また、本発明は、ホイールの表面全体を平滑にして、ホイールの外観を一層見栄え良くすることも可能であることも意図している。また、好適な実施形態では、鋳造ホイールに適用する場合について説明したが、本発明を適用することによって、他の従来のプロセスによって形成したホイールでも、その外観を一層見栄え良くすることができることが認められよう。例えば、本発明は、鍛造または打抜によるホイールディスクの機外表面を平滑にすることも意図している。加えて、好適な実施形態では、アルミニウムまたはアルミニウム合金のホイールについて図示し説明しているが、本発明は、他の金属または他の金属の合金で形成したホイールにも実施可能であることは認められよう。最後に、透明コート層は、任意で、クロムめっきした表面（図示せず）に被着してもよい。

改良型切削工具を用いてホイール面を切削し平滑にして、その外観の見栄えを良くすることによって、ホイール面のバフ磨きまたは研磨よりもコストが削減されることが期待される。また、既存のホイール旋盤上でホイールを平滑にすることができるので、研磨機械のための投資コストが不要である。平滑化プロセスによって、人員を研磨中に利用する有害物質に晒さなくて済み、これによって発生する有害廃棄物の処理費用も不要となる。また、ホイールを研磨請負業者に送る必要性がなくなるので、生産時間およびコストの削減も図れる。改良型切削工具は、ホイールリム内に進入し、研磨ホイールでは到達するのが困難であり得る凹んだホイールディスクの表面に到達することができる。切削および平滑化によって、美的には望ましいくっきりとした縁面が失われることはない。係る縁は、研磨処理の磨耗性によって丸くなったり、なくなってしまうことが多い。研磨では、表面の欠陥が強調されがちであるのに対して、切削および平滑化は係る表面の欠陥を隠す結果につながる。最後に、前述のように、本発明により、表面の外観が際だって引き立ち、平滑にされた表面に被着したクロムめっきはいずれも、非常に見栄えのする外観となる。

また、本発明は、特殊平滑化工具４０の代替実施形態も意図している。これを概略的に図１０および図１１に示す、図１０および図１１に示す構成部品の内、これまでの図に示した構成部品と同じものは、同じ参照番号を有する。工具６０は、菱形の本体４２を有し、これを貫通する孔４３が形成されている。この孔４３は、工具を工具ホルダ４１に固着するための締結具（図示せず）を受容する。工具４０は、焼鈍炭化鋼で形成され、一端に取り付けられたインサート６４を備える。インサート６４は、単結晶性材料で形成されており、この材料は自然に生じたものでも、合成して生産したものでもよい。好適な実施形態では、インサート６４は、単結晶ダイアモンド（ＳＣＤ）材で形成されている。インサート６４は、一端に改良型切削先端６５を備え、この先端６５がホイール面３１に接触し、金属を加工する。図１０の左上部分にある矢印は、加工された金属の平滑化工具４０に対する移動方向を示す。インサート６４の長さＬは、約６ｍｍである。

前述の多結晶インサート４４の代わりに単結晶インサート６４を用いることによって、コストまたはインサートが大幅に減少する。加えて、単結晶性材料の使用によって、切削先端６５を工具の中心線に対して対称にすることが可能になる。好適な実施形態では、切削先端の半径Ｒは、工具６０の長さに対して約１対１６の比率で形成されている。

図１１において最も良く分かるように、インサート６４は、工具本体４２の上面６６に対して角度αをなすように、傾斜している。好適な実施形態では、角度αは７度である。インサート６４の上縁周囲に平坦なランド６８が形成されている。ランド６８は、工具本体６６の上面に直交し、即ち、レーキ角は０度である。インサート６４は工具本体４２に対して傾斜しているので、インサート６４の切削縁も、工具本体の上面とαの角度をなす。したがって、インサート６４の切削縁６５は、車両用ホイールの面の表面に対して接するように保持されている。ランド６８の幅Ｗは、０．０７６ｍｍ〜０．２５４ｍｍの範囲であり、好適な実施形態では、０．０７６ｍｍ〜０．１２７ｍｍの範囲の幅を有する。インサート６４の下位部分６９および工具本体４２は、角度βでアンダーカットされており、切削した物質を除去できるようになっている。角度βは、５〜１５度の範囲であり、好適な実施形態では５度である。

前述の多結晶インサート４０と同様、本発明は、好適な実施形態において、単結晶インサート６４を有する工具６０を利用するホイール旋盤の１回転当たりの送り量を、切削先端半径Ｒ未満とすることを意図している。

また、本発明は、多結晶または単結晶コーティングを基板に被着して、工具のインサート（図示せず）を形成することも意図している。ダイアモンドまたはセラミックコーティングを用いることができると考えられる。コーティングの被着は、切削先端の幾何学的形状を形成する前に行なってもよいし、あるいはその後に行なってもよい。

更に、本発明は、ホイールの機外表面全体に透明なコーティング層を被着し、クロムめっき部分（図示せず）を含ませることも意図しているが、この工程は任意である。
特許法令の規定にしたがって、本発明の原理および動作態様についてその好適な実施形態において説明し図示した。しかしながら、本発明は、その主旨や範囲から逸脱することなく、具体的に説明し図示した以外でも実施可能であることは理解されてしかるべきである。例えば、好適な実施形態は、車両用ワンピースホイールについて説明したが、本発明は、鋳造したフルフェースモジュラーホイールディスクを有する車両用ツーピースホイールにも実施可能であることは認められよう。また、本発明は、ホイールリム内部に設けられるホイールスパイダにも実施可能である。

車両用ワンピースホイールの公知の製造プロセスのフローチャート。車両用ワンピースホイールの公知の研磨およびクロムめっきプロセスのフローチャート。車両用ホイールの断面図であり、本発明による車両用ホイール面の仕上げプロセスを示す図。図３に示した仕上げプロセスに用いる、本発明によるホイール面仕上げ工具の平面図。図４に示した表面仕上げ工具の側面図。図５に示した工具の拡大部分側面図。図３に示した表面仕上げプロセスを利用する、車両用ワンピースホイールの製造を示すフローチャート。図７に示す製造プロセスの代替実施形態のフローチャート。図７に示す製造プロセスの別の代替実施形態のフローチャート。図４に示すホイール表面仕上げ工具の代替実施形態。図１０に示す表面仕上げ工具の側面図。

Claims

ホイールディスクの機外表面に装飾面を形成する方法において、
（ａ）ホイール表面を平滑にする切削工具を用意するステップであって、前記切削工具が、取付孔が貫通形成されている菱形の本体部分と、前記本体部分の一端に支持された切削先端を有するインサートとを備え、該インサートが鋭角の前縁および後縁を有し、前記インサートには、更に、その周囲に形成された０度のランドを有することによって、前記インサートの切削縁を前記ホイール表面に接触させて維持する、ステップと、
（ｂ）ホイールリムを備え、かつ該ホイールリム全域に半径方向に広がるホイールディスクを有する、加工した車両ホイールを旋盤に装着するステップと、
（ｃ）前記ホイールを回転させるステップと、
（ｄ）ステップ（ａ）において用意した前記切削工具を、均一な圧力で、前記ホイールディスクの機外表面に対して押圧し、前記ホイールディスクの機外表面全域にわたって半径方向に前記切削工具を横断させて、前記機外ホイールディスク表面の少なくとも一部を平滑にし、前記ホイールディスクの機外表面の平滑にされた部分が、研磨された外観を有するようにするステップと、
（ｅ）前記機外ホイール表面の平滑にされた部分にクロムめっきするステップとを含む方法。
請求項１記載の方法において、ステップ（ｄ）において、前記ホイールディスクの機外面全体を平滑にする、方法。
請求項１記載の方法において、更に、ステップ（ｄ）に続いて、前記クロムめっきした表面に保護コーティングを被着することを含む、方法。
請求項３記載の方法において、前記コーティングが透明コーティングである、方法。
請求項１記載の方法において、ステップ（ｄ）は、前記ホイール旋盤の送り量を、前記切削工具の前縁半径未満とする、方法。
請求項５記載の方法において、ステップ（ｄ）は、前記ホイール旋盤の送り量を、前記切削工具の前縁半径の１／１０とする、方法。
請求項５記載の方法において、ステップ（ｄ）は、前記ホイール旋盤の送り量を、前記切削工具の前縁半径の１／１０未満とする、方法。
請求項１記載の方法において、前記切削工具のインサートは結晶性材料から形成されている、方法。
請求項８記載の方法において、前記切削工具のインサートは多結晶性材料から形成されている、方法。
請求項８記載の方法において、前記切削工具のインサートは単結晶性材料から形成されている、方法。
請求項１記載の方法において、前記切削工具のインサートに、硬質物質から形成された層でコーティングされている、方法。
請求項１１記載の方法において、前記硬質物質が多結晶性材料である、方法。
請求項１１記載の方法において、前記硬質物質が単結晶性材料である、方法。
請求項１１記載の方法において、前記硬質物質がセラミック材料である、方法。
請求項１１記載の方法において、前記硬質物質がダイアモンド材料である、方法。
請求項８記載の方法において、前記切削工具のインサートの前縁は、前縁半径を有し、後縁は後縁半径を有し、前記前縁半径が前記後縁半径よりも大きい、方法。
請求項１６記載の方法において、前記切削工具の前縁半径が前記後縁半径の２倍である、方法。
請求項１７記載の方法において、前記切削工具の前縁半径が約３ｍｍであり、前記後縁半径が約１．５ｍｍである、方法。
請求項１７記載の方法において、前記切削工具本体の前記先端に隣接する端部は、５度から１５度の範囲の角度でアンダーカットされている、方法。
請求項８記載の方法において、前記切削工具のインサートは、前縁半径を有する前縁と、後縁半径を有する後縁とを有し、前記前縁半径が前記後縁半径と等しい、方法。
請求項１９記載の方法において、前記切削工具のアンダーカットが５度である、方法。
請求項１９記載の方法において、更に、防振材料から形成された工具ホルダを含む、方法。
請求項２１記載の方法において、前記切削工具のインサートが、前記切削工具本体の表面に対して傾斜している、方法。
請求項１記載の方法において、前記切削工具の前縁半径が、前記後縁半径の２倍である、方法。
請求項２４記載の方法において、前記切削工具本体の前記先端に隣接する端部が、５度から１５度の範囲の角度でアンダーカットされている、方法。
請求項２５記載の方法において、前記切削工具のインサートが、前記切削工具本体の表面に対して傾斜している、方法。
請求項２６記載の方法において、前記切削工具のインサートは硬質物質から形成される、方法。
請求項２７記載の方法において、前記切削工具の前縁半径が約３ｍｍであり、前記後縁半径が約１．５ｍｍである、方法。
請求項２７記載の方法において、前記切削工具の前縁半径が前記後縁半径に等しい、方法。
ホイールディスクの機外表面に装飾面を形成する方法において、
（ａ）ホイール表面を平滑にする切削工具を用意するステップであって、前記切削工具が、取付孔が貫通形成されている菱形の本体部分と、前記本体部分の一端に支持された結
晶性インサートとを備え、該インサートが弓形の前縁および後縁を有し、前記インサートは、その周囲に形成された０度のランドを有することによって、前記インサートの切削縁を前記ホイール表面に接触して維持する、ステップと、
（ｂ）前記ホイールの表面に非導電性物質を被着するステップと、
（ｃ）ホイールリムを備え、該ホイールリム全域にわたって半径方向に広がるホイールディスクを有する、加工した車両ホイールを旋盤に装着するステップと、
（ｄ）前記ホイールを回転させるステップと、
（ｅ）ステップ（ａ）において用意した前記切削工具を、均一な圧力で、前記ホイールディスクの機外表面に対して押圧し、前記ホイールディスクの機外表面全域にわたって半径方向に前記切削工具を横断させて、前記コーティングの一部を除去し、該コーティングが除去された前記ホイールディスクの機外表面の部分を平滑にし、研磨された外観を有するようにするステップと、
（ｅ）前記ホイールをクロムめっきすることによって、残留するコーティングがクロムめっき化学薬品の付着を防止し、ステップ（ｅ）において平滑にされた部分だけにクロムめっきするステップとを含む方法。
請求項３０記載の方法において、ステップ（ｂ）において被着するコーティングがコーティングである、方法。
請求項３１記載の方法において、ステップ（ｂ）において被着する前記コーティングが、不活性成分を含む、方法。
請求項３０記載の方法において、ステップ（ｂ）において被着するコーティングが透明なコーティングである、方法。
請求項３３記載の方法において、ステップ（ｂ）において被着する前記透明なコーティングが、不活性成分を含む、方法。
請求項３０記載の方法において、ステップ（ｂ）において被着する前記コーティングが、塗料の第１層と、透明コートの第２層とを備え、前記第２層が前記第１層を被覆する、方法。
ホイールディスクの機外表面に装飾面を形成する方法において、
（ａ）ホイール表面を平滑にする切削工具を用意するステップであって、前記切削工具が、取付孔が貫通形成されている菱形の本体部分と、前記本体部分の一端に支持された結晶インサートとを備え、該インサートが弓形の前縁および後縁を有し、前記インサートは、更に、その周囲に形成された０度のランドを有することによって、前記インサートの切削縁を前記ホイール表面に接触して維持する、ステップと、
（ｂ）ホイールリムを備え、該ホイールリム全域にわたって半径方向に広がるホイールディスクを有する、加工した車両ホイールを旋盤に装着するステップと、
（ｆ）前記ホイールを回転させるステップと、
（ｇ）ステップ（ａ）において用意した前記切削工具を、均一な圧力で、前記ホイールディスクの機外表面に対して押圧し、前記ホイールディスクの機外表面全域にわたって半径方向に前記切削工具を横断させて、前記コーティングの一部を除去し、該コーティングを除去した前記ホイールディスクの機外表面の部分を平滑にし、研磨された外観を有するようにするステップと、
（ｈ）前記旋盤から前記ホイールを取り外すステップと、
（ｉ）ステップ（ｇ）において平滑にしなかった前記ホイール面表面の部分に、非導電性物質を被着するステップと、
（ｊ）前記ホイールにクロムめっきすることによって、前記非導電性コーティングがク
ロムめっき化学薬品の付着を防止し、ステップ（ｇ）において加工した部分だけにクロムめっきするステップとを含む方法。
請求項３６記載の方法において、ステップ（ｉ）において被着するコーティングが塗料である、方法。
請求項３７記載の方法において、ステップ（ｉ）において被着する前記塗料が、不活性成分を含む、方法。
請求項３６記載の方法において、ステップ（ｉ）において被着するコーティングが透明なコーティングである、方法。
請求項３９記載の方法において、ステップ（ｉ）において被着する前記透明なコーティングが、不活性成分を含む、方法。
請求項３６記載の方法において、ステップ（ｂ）において被着する前記コーティングが、塗料の第１層と、透明コートの第２層とを備え、前記第２層が前記第１層を被覆する、方法。