JP2008188746A - 軽合金製品加工用治具及びそれを用いた軽合金製品の表面層加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽合金製品に対し、部分的に機械的性質を高め得る手段を提供すること。
【解決手段】袋状の容器２１と、その容器２１に収容された加工材２５と、取付手段と、を有する軽合金製品加工用治具１を使用し、その軽合金製品加工用治具１の開口が、車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面で閉じられるように、容器２１を車両用ホイール２２に固定し、その容器２１を固定した車両用ホイール２２の揺動をさせて、加工材２５を車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面に衝突をさせる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、軽合金製品の一部分の表面層を加工し、その一部分の機械的性質を向上させるために用いられる軽合金製品加工用治具と、それを用いた軽合金製品の表面層加工方法に関する。

近年、自動車に燃費向上が強く求められ、加えて自動車の高級化が進んでいることから、軽量でデザイン性に優れる軽合金製の車両用ホイールが、広く使用されるようになってきている。この軽合金製車両用ホイールとしては、高い強度を有する鍛造品と、その鍛造品に比べ量産性に優れ材料歩留まりが高く安価であるという長所を有する鋳造品とがある。

ところが、特に軽合金製車両用ホイールが鋳造品である場合には、溶湯の凝固が遅れる部分に鋳造欠陥が集中することを主たる原因として、鍛造品に比すると、機械的性質が部分的に劣るものとなる場合がある。通常、鋳造するにあたり製品とならない押湯部分を形成して、そこに鋳造欠陥を集め、品質上問題となるような強度低下は回避されるが、溶湯の凝固が遅い部分において金属組織が粗大となるので疲労強度等が低下し易い傾向にあることは変りはない。この部分がリムであるとタイヤを装着した後に圧力漏れを生じるおそれがある。そこで、鋳造品全体の機械的性質を均一化するために、部分的に機械的性質を高める必要性が生じる。一方、鍛造品においても、従来より疲労強度を高めたい、という要望がある。

又、軽合金製品の一部分のみの機械的性質を、他の部分より更に高めたいという要求もある。車両用ホイールの場合には、走行中に応力が集中してかかり易いことから、特にアウターリム及びインナーリムの疲労強度等を、部分的に向上させることが好ましいとされる。

尚、かかる観点より軽合金製品の改善要望に応えようとする先行文献は存在しないようである。
特開２００４−３２２１１２号公報 特開２００４−１７４６０４号公報

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、軽合金製品に対し、部分的に機械的性質を高め得る手段を提供することにある。

検討がなされた結果、本出願人が開発した鋳物の硬化方法（特許文献１を参照）を応用することによって、軽合金製品の一部分の機械的性質を高められるのではないかとの考えに至り、これを試みた。この鋳物の硬化方法は、鋳物の表面に硬化材を衝突をさせることによって、鋳物（鋳造品）の表面側に、ショットピーニング処理による塑性変形層より厚い緻密層を形成し得る手段であり、この手段によれば、鋳造品に所望の機械的性質を付与することが可能である。

ところが、車両用ホイールのインナーリムの一部分に対し、その部分の疲労強度を高めるべく、鋳物の硬化方法の適用を試みたところ、効率よく一部分の表面に硬化材を衝突をさせることは困難である、という現実に直面した。

即ち、本出願人の開発した鋳物の硬化方法では、鋳造品の表面に硬化材の衝突をさせるために、鋳造品を硬化材とともに水平方向に揺動をさせるが（揺動装置については特許文献１及び特許文献２を参照）、車両用ホイールのインナーリムの更に一部分のみの機械的性質を高めるためには、機械的性質を高める対象部分以外に硬化材が衝突しないような処置を施さなければならず、煩雑で長時間を要し、そのままでは量産工程に適用出来ない、という改善すべき課題に直面したのである。

一方、ショットピーニング処理は、軽合金製品の一部分に対して行い易い処理であるといえ、処理を行わない場合と比較すれば疲労強度の向上は実現される。しかし、ショットピーニング処理は、製品の概ね表面だけを処理するに止まるので、疲労強度の改善にかかる効果は限定的である。

そこで、更に、軽合金製品の一部分の機械的性質を高めることが出来、量産工程に適する手段を求めて研究が重ねられ、以下に示す本発明を完成するに至った。

先ず、本発明によれば、軽合金製品の一部分の表面層を加工するために用いられる治具であって、１以上の開口を有する袋状の容器と、その容器に収容された、比重が２以上であり径がφ１．５ｍｍ以上の球状体又は多面体を少なくとも含む加工材と、１以上の開口が軽合金製品の一部分の表面で閉じられるように容器を軽合金製品に固定するための取付手段と、を有する軽合金製品加工用治具が提供される。

本明細書において、表面層とは表面及び表層を意味し、単に表層という場合には表面を除き、表面の近傍を示すものとする。表面層を加工する、表面層加工、又は表面層加工処理というとき、表面に加工材を衝突させ、表面層を含む軽合金製品の一部分の機械的性質を高めることを意味する。鋳造製品の場合には、表面層加工処理によって、表面層に存在し得る微小欠陥は修復又は封孔される。加工材について、正多面体ではない場合の多面体の径は、多面体の中心を通り多面体の外面と外面とを結ぶ距離の最大値と最小値の平均とする。

又、本明細書において、軽合金とは、鋳造用又は鍛造用の軽合金のことを指す。即ち、軽合金製品は、軽合金鋳造製品又は軽合金鍛造製品である。具体的な軽合金は、アルミニウム合金、マグネシウム合金等である。更に、アルミニウム合金としては、日本工業規格（ＪＩＳ）に基づくＡＣ４Ｃ、ＡＣ４ＣＨ、ＡＣ４Ｂ、ＡＣ４Ｄ、ＡＣ２Ａ、ＡＣ２Ｂ、ＡＣ３Ａ等を例示することが出来る。マグネシウム合金としては、ＡＺ９１、ＡＭ６０等を例示することが出来る。

容器を軽合金製品に固定するための取付手段としては、例えば、ボルト締め、クランプ締めが挙げられる。

本発明に係る軽合金製品加工用治具においては、加工材は、径がφ１．５ｍｍ以上φ２０ｍｍ以下の球状体又は多面体が、加工材全体の７０体積％以上を占めることが好ましい。より好ましくは、加工材に占める径がφ１．５ｍｍ以上φ２０ｍｍ以下の球状体又は多面体の割合は、加工材全体の８０体積％以上１００体積％以下であり、更に好ましくは、９０体積％以上１００体積％以下である。又、加工材の径はφ５ｍｍ以上φ８ｍｍ以下であることが好ましい。更に、加工材の比重は、好ましくは２〜１０であり、より好ましくは５〜１０である。

本発明に係る軽合金製品加工用治具においては、加工材が、少なくとも金属材料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。

本発明に係る軽合金製品加工用治具においては、加工材が、少なくとも鋼球又はジルコニア球を含むことが好ましい。

次に、本発明によれば、上記した何れかの軽合金製品加工用治具を使用し、その軽合金製品加工用治具の開口が、軽合金製品の一部分の表面で閉じられるように、容器を軽合金製品に固定し、その容器を固定した軽合金製品の揺動をさせて、加工材を軽合金製品の一部分の表面に衝突をさせる軽合金製品の表面層加工方法が提供される。

軽合金製品の揺動の方向としては、上下方向（鉛直方向）、水平方向が例示される。

本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法においては、揺動にかかる振動数が、３Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下であることが好ましい。

本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法においては、揺動にかかる揺動時間が、１０秒以上３分以下であることが好ましい。より好ましい揺動時間は、１０秒以上３分未満である。

本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法は、（加工対象である）軽合金製品が、鋳造製品（鋳造法によって製造された製品）である場合に好適に用いられる。

本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法は、（加工対象である）軽合金製品が、車両用ホイールである場合に好適に用いられる。

本発明に係る軽合金製品加工用治具は、１以上の開口を有する袋状の容器と、その容器に収容された加工材と、容器を軽合金製品に固定するための取付手段と、を有するものであるので、取付手段によって、１以上の開口が軽合金製品の一部分の表面で閉じられるように、容器を（軽合金製品加工用治具を）軽合金製品に固定することにより、軽合金製品の一部分の表面と、容器の内面と、で形成された閉空間を、容易に形成することが出来る。軽合金製品を選ばず、又、軽合金製品の一部分を選ぶこともなく、何れの製品又は何れの部分であっても、閉空間を形成し得る。

そして、この閉空間が形成された状態で、軽合金製品の揺動をさせると、加工材が往復運動し、容器の開口を閉じた部分に相当する軽合金製品の一部分の表面に衝突をする。本発明に係る軽合金製品加工用治具の使用による、このような作用によれば、軽合金製品の一部分のみを対象として、その一部分の機械的性質を高め得る、という優れた効果が導かれる。軽合金製品が鋳造製品の場合には、その一部分の表面に存在し得る微小欠陥を、容易に効率よく修復し、且つ、その一部分の表層に存在する微小欠陥を潰し封孔することが出来る。

例えば、量産品である鋳造製品の軽合金製車両用ホイールでは、押湯部分に近い製品の一部分においては溶湯の凝固の遅れに起因して鋳造欠陥が生じ易いが、その一部分の表面に加工材を衝突させ、表面層の加工を施せば、その一部分の機械的性質を高めることが出来、ひいては軽合金製車両用ホイール全体として、圧縮残留応力の作用によって疲労強度を向上させることが可能である。全体を処理する必要がないから、軽合金製車両用ホイールを所定の機械的性質を備えたものとするのに要する処理時間が短い。

本発明に係る軽合金製品加工用治具では、加工材は、常時、容器に収容されているから、別途に加工材を保管する必要がなく、容器で形成する閉空間への出し入れも不要であり、容器を（即ち軽合金製品加工用治具を）、軽合金製品に固定した後に、直ぐに加工が行える。従って、本発明に係る軽合金製品加工用治具を使用すれば、量産工程に表面層加工処理を適用することが可能になる。

本発明に係る軽合金製品加工用治具では、加工材として比重が２以上であり径がφ１．５ｍｍ以上の球状体又は多面体を少なくとも含むものを使用しているので、ショットピーニング処理を行った場合に比して、疲労強度の改善効果に優れる。

本発明に係る軽合金製品加工用治具では、その好ましい態様において、加工材は、径がφ１．５ｍｍ以上φ２０ｍｍ以下の球状体又は多面体が、加工材全体の７０体積％以上を占めるものである。加工材の（径の）大きさの好適な範囲は、本発明に係る軽合金製品加工用治具を用いて行う加工対象とその部分、及び目的によって異なる。例えば、加工対象が車両用ホイールである場合に、加工目的が機械的性質（疲労強度）の向上である場合には、加工材の径はφ５ｍｍ以上φ２０ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、加工部分としてはインナーリムやスポークを例示することが出来る。又、加工目的が鋳肌面の微小欠陥の修復（封孔等）である場合には、加工材の径はφ１．５ｍｍ以上φ８ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、加工部分としてはスポークのデザイン面を例示することが出来る。更に、加工目的がタイヤ装着時の空気漏れ（圧力低下）の防止である場合には、連通した気孔を潰し易くするため、加工材の径はφ５ｍｍ以上φ２０ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、加工部分としてはリムのビードシートの間の部分を例示することが出来る。

本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法は、本発明に係る軽合金製品加工用治具を用いた、軽合金製品の一部分の表面に表面層加工処理を施す方法の具体的な態様であり、軽合金製品加工用治具の開口が軽合金製品の一部分の表面で閉じられるように容器を軽合金製品に固定し、その容器を固定した軽合金製品の揺動をさせて、加工材を軽合金製品の一部分の表面に衝突をさせることによって、上記した軽合金製品の一部分の機械的性質を高めるという優れた効果を導く。

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。例えば、図面は、好適な本発明の実施形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。

図１及び図２は、本発明に係る軽合金製品加工用治具の一の実施形態を示す図である。図１は斜視図であり、図２は内部を表した断面図である。図１及び図２に示される軽合金製品加工用治具１は、開口３を有する袋状の容器２１と、その容器２１に収容された加工材２５と、取付手段と、を有する。容器２１には、加工材２５が常に収容されている。

又、図１１は、本発明に係る軽合金製品加工用治具の他の実施形態を示す斜視図である。図１１に示される軽合金製品加工用治具１００は、袋状の容器１２１が２つの開口３を有するところが、軽合金製品加工用治具１と異なる。本発明に係る軽合金製品加工用治具においては、開口は袋状の容器に３つ以上備わっていてもよい。

図９及び図１０は、車両用ホイールを示す図であり、図９は車両用ホイールの斜視図であり、図１０は図９におけるＣＣ断面を示す断面図である。図９及び図１０に示される車両用ホイール２２は、インナーリム９２及びアウターリム９３を含むリム９１と、ディスク９４（スポーク）とを有するものであり、これは、本発明に係る軽合金製品加工用治具を使用して行う本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法が、加工対象としている一部分を有する、軽合金製品の一例である。図１０には、車両用ホイールの一部分であるアウターリム９３に、図１及び図２に示される軽合金製品加工用治具１を取り付けた様子が描かれている。又、図１２には、車両用ホイールの一部分であるディスク９４（スポーク）に、図１及び図２に示される軽合金製品加工用治具１を取り付けた様子が描かれている。

図８は、車両用ホイール２２を鋳造成形するための金型の一例を示す断面図である。図８に示される金型は、上型８１、横型８２、及び下型８３でキャビティ８４を形成してなるものである。この金型は、センターゲートタイプの金型であり、キャビティ８４の、ディスク９４の中心近傍に相当する部分に湯口が形成され、図８中の矢印方向に、溶湯が導入される。

図６は、鋳造後の車両用ホイールのディスク（スポーク）の表面及び表層を表した断面図であり、そこには微小欠陥が存在する様子が示されている。図７は、車両用ホイールのディスク（スポーク）に表面層加工処理を行っている様子を表した部分断面図であり、表面層加工処理の作用を説明するための図である。

図９及び図１０に示される車両用ホイール２２は、例えばＡＣ４ＣＨアルミニウム合金（日本工業規格）を用いて作製される鋳造品である。車両用ホイール２２を、図８に示される金型を使用して成形する場合、湯口が１つなので、湯口に近いディスク９４（スポーク）に、どうしても鋳造欠陥が残り易く、組織も粗くなり易い。

そこで、図１及び図２に示される軽合金製品加工用治具１を用い、取付手段によって、開口３が車両用ホイール２２の一部分であるディスク９４（スポーク）の表面９４ａで閉じられるように、容器２１を車両用ホイール２２に固定し（図１２を参照）、軽合金製品加工用治具１ともども車両用ホイール２２を揺動させれば、加工材２５が、車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａに衝突して、ディスク９４（スポーク）の表面層が加工される。即ち、車両用ホイール２２に軽合金製品加工用治具１を取り付け、図１２に示される態様のまま、全体を（図１２中における）上下方向に揺動させると、加工材２５が、容器２１と車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａとで形成された閉空間２６の中で往復運動して表面９４ａに衝突する。

加工材２５が車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａに衝突することによって、車両用ホイール２２の表面９４ａに存在し得る微小欠陥が修復され、且つ、車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表層に存在する微小欠陥が潰され封孔処理が行われ（即ち、表面層加工処理がなされ）、車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の機械的性質が向上する。

図８に示される金型を使用し鋳造法によって成形された鋳造品である車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａには、図６に示されるように、微小欠陥である孔部１２、突起部１３が生じてしまうことが多く、更に、表層部１４を含む表面９４ａの近傍には、表面９４ａに現れることにより孔部１２となり得る気孔１１が存在していることが多い。又、組織が粗く疲労強度が低くなりがちである。

このように微小欠陥が存在しあるいは組織が粗い車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａに対して加工材２５を衝突させると、ショットピーニング処理とは異なり、図７に示されるように、表面９４ａに存在していた孔部１２及び突起部１３は修復され、表面９４ａから３ｍｍ程度の深さまでの表層部１４（表面９４ａを除く）に存在していた気孔１１は潰される。この表層部１４に存在していた気孔１１が潰されることによって、新たな孔部１２の発生原因が取り除かれる。加えて、圧縮残留応力が付与され、疲労強度が改善する。

加工材２５は、揺動を終えると、重力で自然と容器２１に収容された状態に戻る。この加工材２５は、比重が２以上であり径がφ１．５ｍｍ以上の球状体又は多面体が少なくとも含まれるものである。径がφ１．５ｍｍ未満の場合には、表面９４ａに存在する微小欠陥を修復する作用が小さくなる。又、表面９４ａの近傍に存在する微小欠陥を封孔する作用が小さくなり、気孔１１が潰れる表層部１４の範囲が狭くなる。加工材２５に含まれる球状体又は多面体の径の範囲は、好ましくはφ１．５ｍｍ以上φ２０ｍｍ以下であり、更には、加工材２５は、径がφ１．５ｍｍ以上φ２０ｍｍ以下の球状体又は多面体が、加工材全体の７０体積％以上を占めるものであることが好ましい。

そして、加工材２５には、カットワイヤ、金属粒、研削剤乃至研磨剤、乾燥砂、等を混合し、加工材２５を２以上の混合物として用いることも出来る。又、加工材２５に含まれる球状体又は多面体を、径（大きさ）の異なるものとすることも好ましい。大きさの異なるものを加工材２５に混在させることにより、加工材２５が、より均一に漏れなく車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａに対し衝突及び擦り動きを繰り返すとともに、加圧されて車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａの微小欠陥を修復するものと考えられるからである。

加工材２５としては、例えば金属球又はセラミック球を含むものが好ましく採用される。金属球又はセラミック球を単独で用いてもよく混合して用いてもよい。金属球として鋼球、ステンレス球が例示され、セラミック球としてジルコニア球、アルミナ球が例示される。比重、硬度の観点より、より好ましい金属球は鋼球であり、より好ましいセラミック球はジルコニア球である。

加工材２５として混合可能なカットワイヤを例示すると、φ０．６〜１．２ｍｍ×長さ０．６〜１．２ｍｍのステンレス製カットワイヤを挙げることが出来る。又、加工材２５の全体に対し、径がφ１．５ｍｍ以上φ２０ｍｍ以下の例えば鋼球が７０体積％以上を占める場合に、それに混合可能な金属球又はセラミック球として、φ１ｍｍ以上φ１．５ｍｍ未満、及びφ２０ｍｍ超φ４０ｍｍ以下の、鋼球、ステンレス球、及びジルコニア球を挙げることが出来る。

加工材２５の投入量は、閉空間２６を形成する容器２１の容積に対し、体積比で概ね５％以上３０％以下であることが好ましい。加工材２５が容器２１と表面９４ａとで形成された閉空間２６の中で自由に動き、加工材２５と車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａ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２５は閉空間２６の中で自由に動くもの、加工材２５が少なすぎる結果、加工材２５と車両用ホイール２２の表面９４ａとの衝突回数及び加圧力が確保されずに、ディスク９４（スポーク）の表面９４ａに対して均一に封孔処理及び所望の機械的性質の付与がなされないおそれがあり、好ましくない。３０体積％より多いと、加工材２５が閉空間２６の中で自由に動く範囲が限定され、加工材２５と車両用ホイール２２の表面９４ａとの衝突回数及び加圧力が確保されずに、同じくディスク９４（スポーク）の表面９４ａに対して均一に封孔処理及び所望の機械的性質の付与がなされないおそれがあり、好ましくない。

尚、アウターリム９３の微小欠陥を修復し疲労強度を向上させたい場合には、同様に、軽合金製品加工用治具１を用いて、取付手段によって、開口３が車両用ホイール２２の一部分であるアウターリム９３の表面で閉じられるように、容器２１を車両用ホイール２２に固定し（図１０を参照）、軽合金製品加工用治具１ともども車両用ホイール２２を揺動させればよい。こうすることで、加工材２５が、車両用ホイール２２のアウターリム９３の表面に衝突して、アウターリム９３の表面層が加工される。

次に、加工材２５と車両用ホイール２２の表面とを衝突をさせる場合における揺動条件について説明する。本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法においては、好ましい揺動条件は、以下の通りである。

揺動における振動数は、概ね３Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下であることが好ましい。より好ましい振動数は５Ｈｚ以上２０Ｈｚ以下であり、特に好ましい振動数は８Ｈｚ以上１５Ｈｚ以下である。加工材２５と車両用ホイール２２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２５と車両用ホイール２２の表面との衝突回数が確保されず、車両用ホイール２２の表面の微小欠陥を修復出来ず、又、表面の近傍（表層）の微小欠陥を潰せず、好ましくない。又、加工材２５の数にもよるが、振動数が３０Ｈｚより多くても、微小欠陥を修復し又は潰す効果は小さく、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。

又、揺動の揺れ幅は、概ね１０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましい揺れ幅は２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、特に好ましい揺れ幅は３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。閉空間２６の中での加工材２５の移動範囲を適切に設定することを通して、加工材２５と車両用ホイール２２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２５と車両用ホイール２２の表面との衝突回数が確保されず、車両用ホイール２２の微小欠陥を修復出来ず又は潰せず、好ましくない。又、揺れ幅が１２０ｍｍより大きくても、加工材２５が車両用ホイール２２の表面に接している時間が長くなるだけで、加工材２５と車両用ホイール２２の表面との衝突回数は増加せず、微小欠陥を修復し又は潰す効果は大きくはない。尚、閉空間２６は、その鉛直方向の長さ（閉空間高さ）が３０〜２００ｍｍとなるように形成することが望ましい。

更には、延べ揺動時間は、概ね１０秒以上３分以下であることが好ましい。より好ましい揺動時間は２０秒以上２分以下である。加工材２５と車両用ホイール２２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２５と車両用ホイール２２の表面との延べ衝突回数が確保されず、車両用ホイール２２の微小欠陥を修復出来ず又は潰せず、好ましくない。又、延べ揺動時間が３分より多くても、微小欠陥を修復し又は潰す効果は小さく、時間対効果は向上しないため、好ましくない。

次に、車両用ホイール２２の例えばディスク９４（スポーク）の表面９４ａに、加工材２５を衝突させるために用いられる揺動装置について説明する。図３は、揺動装置の一例を示す上面図であり、図４は、図３におけるＡ矢視図（正面図）であり、図５は、図３のＢ矢視図（右側面図）であって、錘２４を除いて、揺動機構（後述する）を視た図である。このような揺動装置２を用いて、軽合金製品加工用治具１を取り付けた車両用ホイール２２（被揺動体と呼ぶ）を、図１０に示される態様・方向のまま、揺動板４２の上に固定し、図４及び図１０における上下方向に、揺動させることが可能である。

図３〜図５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で生じた回転運動が、伝導部材であるベルト３５により回転軸４０に伝わり、これを回転させ、その回転軸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が、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行い、この揺動板４２の往復運動によって、揺動板４２の上に固定された被揺動体は、上下方向に揺動をする。回転軸４０に備わるもう１つのクランク３９には、カウンターウエイト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の揺動にともなって発生する悪振動を打ち消し抑制する。

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）、及びカウンターウエイト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、防振のために４つの空気ばね３１が備わり、基台５３の上には、空気ばね３１の真上に２つの錘２４が備わっている。揺動装置２では、１つの錘２４は、２つの空気ばね３１と対応して設けられている。

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、ベルト３５を介して原動機３６（の回転軸）と接続される。具体的には、原動機３６（の回転軸）に設けられたプーリー３７と、回転軸４０に設けられたプーリー３４と、をベルト３５で接続して、原動機３６で生じた回転運動を、回転軸４０へ伝達する。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３４，３７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）にかかる揺動数（振動数）を制御することが可能である。

被揺動体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ており、４つのリニア軸受４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄに、移動自在に取り付けられている。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。

回転軸４０には、２つのクランク３８，３９が１８０°反対方向を向いて備わっている。そして、クランク３８はコンロッド４１を介して揺動板４２と接続され、一方、クランク３９にはカウンターウエイト３２が取り付けられている。このようなクランク３８，３９の態様により、原動機３６の与えた回転運動は、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が、悪振動を抑えつつ、上下方向に揺動をする。そうすると、その揺動によって、加工材２５が、車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａに衝突をし、その車両用ホイール２２のディスク９４（スポーク）の表面９４ａに対し封孔処理が施される。

尚、揺動装置２は、鋼板を加工し市販の各部材と組み合わせて作製することが出来るが、作製にあたっては、揺動条件及び処理対象である軽合金製品の仕様に合わせて、各構成要素のサイズや材料や機械的性質（例えば回転軸の径や材料等）が適正になるように決定することが好ましい。

本発明の軽合金製品加工用治具及びそれを用いた軽合金製品の表面層加工方法は、あらゆる軽合金製品について、その一部分の表面層に生じた微小欠陥を修復し、その一部分の機械的性質を高め得る手段として利用することが出来る。特に、量産される鋳造品の車両用ホイールについて、その一部分の機械的性質を高め得る手段として、好適に利用することが出来る。

本発明に係る軽合金製品加工用治具の一の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る軽合金製品加工用治具の一の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法で使用される揺動装置の一例を示す上面図である。 図３に示される揺動装置のＡ矢視図である。 図３に示される揺動装置の（錘を除いて視た）Ｂ矢視図である。 本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法の一実施形態を示す図であり、鋳造後の車両用ホイールのアウターリムの表面及び表層の一部を表した断面図である。 本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法の一実施形態を示す図であり、車両用ホイールのアウターリムに本発明に係る軽合金製品の表面層加工方法を行っている様子を表した断面図である。 図９に示される車両用ホイールを鋳造成形するための金型の一例を示す断面図である。 軽合金製品の一例である車両用ホイールを示す斜視図である。 図９におけるＣＣ断面を示す断面図であり、図１に示される軽合金製品加工用治具を取り付けた一の態様を表した図である。 本発明に係る軽合金製品加工用治具の他の実施形態を示す斜視図である。 図９におけるＣＣ断面を示す断面図であり、図１に示される軽合金製品加工用治具を取り付けた他の態様を表した図である。

符号の説明

１ 軽合金製品加工用治具
２ 揺動装置
３ 開口
１１ 気孔
１２ 孔部
１３ 突起部
１４ 表層部
２１ 容器
２２ 車両用ホイール
２４ 錘
２５ 加工材
２６ 閉空間
３１ 空気ばね
３２ カウンターウエイト
３３ 台板
３４，３７ プーリー
３５ ベルト
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
８１ 上型
８２ 横型
８３ 下型
８４ キャビティ
９１ リム
９２ インナーリム
９３ アウターリム
９４ａ （車両用ホイールのアウターリムの）表面
９４ ディスク

Claims (9)

1. 軽合金製品の一部分の表面層を加工するために用いられる治具であって、
   １以上の開口を有する袋状の容器と、
   その容器に収容された、比重が２以上であり径がφ１．５ｍｍ以上の球状体又は多面体を少なくとも含む加工材と、
   前記１以上の開口が前記軽合金製品の一部分の表面で閉じられるように前記容器を前記軽合金製品に固定するための取付手段と、を有する軽合金製品加工用治具。
2. 前記加工材は、径がφ１．５ｍｍ以上φ２０ｍｍ以下の球状体又は多面体が、加工材全体の７０体積％以上を占める請求項１に記載の軽合金製品加工用治具。
3. 前記加工材が、少なくとも金属材料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に記載の軽合金製品加工用治具。
4. 前記加工材が、少なくとも鋼球又はジルコニア球を含む請求項１〜３の何れか一項に記載の軽合金製品加工用治具。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の軽合金製品加工用治具を使用し、その軽合金製品加工用治具の前記開口が、前記軽合金製品の一部分の表面で閉じられるように、前記容器を前記軽合金製品に固定し、その容器を固定した軽合金製品の揺動をさせて、前記加工材を前記軽合金製品の一部分の表面に衝突をさせる軽合金製品の表面層加工方法。
6. 前記揺動にかかる振動数が、３Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下である請求項５に記載の軽合金製品の表面層加工方法。
7. 前記揺動にかかる揺動時間が、１０秒以上３分以下である請求項５又は６に記載の軽合金製品の表面層加工方法。
8. 軽合金製品が、鋳造製品である請求項５〜７の何れか一項に記載の軽合金製品の表面層加工方法。
9. 軽合金製品が、車両用ホイールである請求項５〜８の何れか一項に記載の軽合金製品の表面層加工方法。

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