JPH045102A - 車輌等用ホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車輌、航空機及び自転車に用いられるマグネ
シウム合金を主体としてなるホイールに関する。

［従来の技術］ マグネシウム合金は最密六方の結晶体で、きわめて軽量
であり且つ切削性が良好であることから、車輌、航空機
あるいは自転車等のホイールの材料として好適に用いら
れている。しかし、一方でマグネシウム合金は腐蝕しや
すい金属としても知られている。前記のような車輌等用
のホイールはその性質上きわめて厳しい環境に晒された
状態で使用されるものであり、走行中に、小石、ガラス
片などの衝突を受は損傷を負うことが多い。マグネシウ
ム合金のみでなる車輌等用ホイールでは、このような損
傷を受けた場合、これが原因で腐蝕が進行し比較的短時
間で使用不能になる虞がある。

このため、車輌等に用いられるマグネシウム合金製ホイ
ールには、防蝕のために保護膜が被着されている。

従来、この保護膜は、ＪＩＳＨ８６５１に示されるよう
に、例えば硝酸アンモニウム、重クロム酸ナトリウム、
アンモニウム水の混合液を５０〜６０℃に保温し、０．
　２〜ＩＡｄｍ、電解時間１０〜３０分の処理条件にて
化成処理することによって得ていた。このように、従来
の保護膜は陽極処理方法により形成されており、これは
長期に亘る防蝕性を与えることができるものである。そ
して、従来においてはこの陽極処理方法により得られる
保護膜の上に合成樹脂系塗料を焼付ける事により、かな
りの防蝕効果をあげている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の如き従来の保護膜は十分な硬度を
持つものであるとはいえず、小石等の衝突により保護膜
自体が損傷してしまう虞があった。

また、ホイールは前述したようにして小石等の衝突を受
けるだけでなく、路面よりの突きあげによる衝撃、コー
ナリングの際に受ける曲げ、歪に起因して、繰り返し発
生する微少な変形外力をも受けるのに対し、前述したよ
うな従来の保護膜はこうした外力により剥離することが
多いという問題かあった。

さらに、ホイールを車輌等に装着する際の鉄製ボルトや
ナツト類との接触部、あるいは２ピ一ス以上のホイール
において各ピースをボルト締めするネジ穴部、さらには
ホイールキャップの脱着部や車体への取付等による隠蔽
部においては、ホイール本体を形成するマグネシウム合
金等とボルト等を形成する鉄等の間で発生する異種金属
接触腐蝕の対策も考慮せねばならないか、従来の保護膜
では密着力が弱いため、こうした部分においてホイール
本体から剥離してしまい、前記のような異種金属接触腐
蝕を防止することもできなかった。

発明は、上記のような損傷や異種金属接触に起因する腐
蝕が防止されると共に、硬度が高く容易に損傷しない保
護層を有するマグネシウム合金を主体とした車輌等用ホ
イールを提供することを目的としている。

また、発明の他の目的は、密着強度が高く、靭性におい
ても実用に耐える保護層を有する車輌等用ホイールを提
供することにある。

発明のさらに他の目的は、ホイールを車輌等に装着する
際の鉄製ボルトやナツト類との接触部等にも効果的な保
護層を形成した車輌等用ホイールを提供することにある
。

尚、このように表面硬度を向上させ耐摩耗性を改善する
手段として、硬質クロムメツキ、あるいは窒化法等によ
るものが試みられているが、現在、有効な技術が確立さ
れるに至っていない。

［課題を解決するための手段］ 第１の発明による車輌等用ホイールは上記目的を達成す
るために、マグネシウム合金を主体としてなる車輌、航
空機及び自転車用ホイールであって、マグネシウム合金
製ホイール本体の表面の一部又は全部に、高硬度金属で
なるかもしくは高硬度金属を主体とする非晶質金属層が
形成されていることを特徴としている。

このような車輌等用ホイールにおいては、第２の発明の
ように、ネジ穴部、ホイールキャップ脱着部、車体への
取付部などとの接触部にも非晶質金属層を形成すること
がより好ましい。

第３の発明のように、非晶質金属層はスバ・ンタリング
により形成することができる。

［作　用］ 第１の発明によれば、マグネシウム合金製ホイール本体
の表面に非晶質金属層を形成したから、原子配列に規則
性がなく結晶欠陥が均一に分布している状態の結晶粒界
のない高硬度の金属保護膜により、マグネシウム合金製
ホイール本体が確実に損傷から守られる。

第２の発明によれば、鉄製ボルト類、車輌等への取付面
においても非晶質金属層を介して接触する。

第３の発明によれば、原子が高電位で加速され衝突して
付着することにより非晶質金属層が形成されているから
、非晶質金属層の密着強度が高く極めて強い靭性が得ら
れる。また、選定するターゲツト材と同等の硬度が得ら
れる。

［実施例］ 図を参照しながら発明の詳細な説明する。

第１図に示すマグネシウム合金製ホイールは、センター
ディスク部材１と、このセンターディスり部材１の両側
にボルト４・・・およびナツト５・・・により連結され
たリム部材２，３とからなる３ピースタイプの車輌用ホ
イールである。センターディスク部材１およびリム部材
２，３はホイール本体を構成するものでマグネシウム合
金によりなり、あらかじめＪＩＳＨ８６５１に規定され
る第２種の防錆処理が施されている。そして、前記セン
ターディスク部材１およびリム部材２，３には、ボルト
４・・・との接触部やこのホイールを車輌等に装着する
際の鉄製ボルトやナツト類との接触部１８等を含むその
全ての表面に、第２図にその一部を拡大して示すように
非晶質金属層６が形成されている。この非晶質金属層６
は例えばスパッタリングにより形成することができ、タ
ンタル（Ｔａ）の他、チタン（Ｔｉ）、タングステン（
Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン−タングステン合
金（ＴｉＷ）、窒化チタン（Ｔ　ｉ　Ｎ）等でなる。こ
のような非晶質金属層６はセンターディスク部材１およ
びリム部材２．３にそれぞれ個別に形成されており、セ
ンターディスク部材１およびリム部材２，３は非晶質金
属層６を形成された後でボルト４・・・により連結され
ている。

第３図に示す発明による他の車輌用のマグネシウム合金
製ホイールは、ホイール本体を構成するセンターディス
ク部１１およびその両側のリム部１２゜１３がマグネシ
ウム合金により一体成形された１ピースタイプである。

この第３図に示す１ピースタイプのホイールにも、その
表面に第１図のホイールの場合と同様の非晶質金属層が
形成されている。

この他、表面に非晶質金属層を形成するホイールは、マ
グネシウム合金製ホイール本体が、センターディスク部
と一方のリム部を一体成形した部材、および他方のリム
部を構成するリム部材からなる２ピースタイプのホイー
ルであってもよい。

また、ホイールはマグネシウム合金製のホイール本体を
持つものであれば、航空機あるいは自転車用のホイール
であってもよい。

非晶質金属層は第４図に示すような真空装置を用いてス
パッタリングを行うことで形成することができる。この
第４図では、第１図に示ず３ピースタイプの車輌用ホイ
ールのセンターディスク部材１に対しスパッタリングを
している。

真空装置は台へと容器Ｂから成り、少なくとも１０″８
ＴＯｒｒの気圧に耐えられる構造とされている。

容器Ｂは接合部Ｃにおいて上下に分割されている。

接合部Ｃにてネジを解除して容器Ｂの上部を取り外すこ
とにより、容器Ｂ内からマグネシウム合金製ホイール本
体たる前記センターディスク部材１を脱着することを可
能にしている。また、センターディスク部材１は電極を
兼用する左右の支持杆りにて回転可能にして支持されて
いる。支持杆りに支持されたセンターディスク部材１の
下方的４００ｍｍのところに陰極板Ｅが設置されており
、この陰極板Ｅ上にタンタル（Ｔａ）系のタープ・ント
材Ｆが配設されている。

陰極板Ｅの下部に配設した磁石Ｇはイオンｊの集束性を
向上させるものである。

今、容器Ｂ内の空気をガス導入管Ｈを通じて導入したア
ルゴンガスに置換すると共に、排気孔■から導空ポンプ
で気体を抜き１．０−’Ｔｏｒｒ以下の気圧に減する。

電極たる左右の支持杆りと陰極板Ｅの間に２０００Ｖの
直流電圧を印加すると、センターディスク部材１とター
ゲツト材Ｆの間にグロー放電が励起される。このとき、
アルゴンガスのイオンはターゲツト材Ｆに衝突し、ター
ゲツト材Ｆの材料原子がはじき出され、該原子は陽極側
のセンターディスク材１の表面にたたきつけられ付着し
非晶質金属層６を形成する。尚、ターゲツト材Ｆの材料
原子ａは広範囲に飛散するので、この真空装置において
は、第４図に示すようにセンターディスク材１の下面と
ターゲツト材Ｆの上面間の空間を囲繞するガラス製飛散
防止円筒Ｊにより前記飛散を防止するようにしている。

構造上前記原子ａのセンタ−ディスク材１上面へのまわ
り込みは期待できない。したがって、この真空装置では
、支持杆りを回転させるこによりセンターディスク材１
を反転させて残りの面にスパッタ原子すなわちターゲツ
ト材Ｆの材料原子ａを付着させ、前記と同様の非晶質金
属層６を形成するようにしている。なお、このように支
持杆りを反転させるようにしているのに応して、この支
持杆りと容器Ｂとの間にシーリングを兼ねた軸受Ｋが設
けられている。また、支持杆りは、センターディスク材
１を反転させた時その保持部がスパッタリングの邪魔に
ならないように、反転後このセンターディスク材１の対
する保持部を変え得る構造としておくことが好ましい。

以上のようにして所定時間スパッタリングを行うことに
より、センターディスク部材１の全ての表面に約２０μ
ｍの厚さの非晶質金属層６が形成された後、ガス導入管
Ｈがら空気を入れ、常圧になったところで容器Ｂの接合
部Ｃのネジを解除し、容器Ｂ上部を取り外してセンター
ディスク材１を取り出す。

以上のようにして形成された非晶質金属層６は、液体金
属から急冷されて凝固した不動態被膜であるので、偏析
等のない科学的に均一な組成を有する。また、センター
ディスク材１の表面全体にわたって均一にかつ緻密に形
成され、ピンホールが無い。この実施例におけるような
タンタル系のターゲツト材Ｆのもつ硬度は硬質クロムの
１．３倍に達し、したかつてこのターゲツト材Ｆとほぼ
同等の硬度を持つ前記非晶質金属層６はきわめて高い硬
度を有することができる。また、単なる化学メツキ、塗
装と異なり、原子が高電位で加速され衝突して付着する
スパッタリングにより形成された非晶質金属層６である
ので、この実施例によるものでは非晶質金属層６の密着
強度は９　ｋｇ　／　ｍｍ　２にも達し、極めて強い靭
性を示した。

この実施例のように３ピースタイプのホイールにおいて
は、他のリム部材２．３にも同様の方法で非晶質金属層
を形成し、その後各部材１，２゜３をボルト４締めして
組み立てる。

尚、ターゲツト材として上記のようなタンタル系の他、
チタン（Ｔｉ）系、タングステン（Ｗ）系、ジルコニウ
ム（Ｚ　ｒ）系、チタン−タングステン合金（ＴｉＷ）
、窒化チタン（ＴｉＮ）系等の他の高硬度金属を採用す
ることができるのはもちろんである。特に、ターゲツト
材に窒化チタンを用い・ると、ゴールド色の非晶質金属
層が得られ美観的に優れた製品を得ることができる。

上記のようなスパッタリングを行う場合の容器Ｂ内の真
空度は１０−４〜１０−８Ｔｏｒｒが好ましい。

さらに、容器Ｂ中の空気と置換するガスとして、実施例
に挙げたアルゴンガスに代えて他の不活性ガスを採用で
きるのは勿論である。

［発明の効果］ 請求項１によれば、きわめて硬度の高い非晶質金属層で
マグネシウム合金製のホイール本体を覆うようにしてい
るから、小石等の衝突を受けても表面が損傷することが
な（、こうした損傷部からのホイール本体の腐蝕を確実
に防止することができるという効果を奏する。

請求項２によれば、鉄製ボルト類、車輌等への取付面に
おいても非晶質金属層を介して接触するから、マグネシ
ウム合金製であるホイール本体と異種金属間に生じる腐
蝕を回避する事ができるという効果を奏する。

請求項３によれば、非晶質金属層の密着強度をきわめて
大きくして強い靭性を得ることができるから、繰り返し
発生する微少な変形外力によっても容易に剥離しない保
護層を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は車輌用ホイールの縦断面図、第２図は第１図の
■部拡大図、第３図は他の車輌用ホイールの縦断面図、
第４図はスパッタリングを行う状態を示す説明図である
。 特許出願人　　　ワシ興産株式会社 代　理　人　　　弁理士　鈴江孝− 第 鵬 手 続 補 正 ＝率敦 （方式） ％式％ 発明の名称 車輌等用ホイ ル 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ワシ興産株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウム合金を主体としてなる車輌、航空機
   及び自転車用ホイールであって、マグネシウム合金製ホ
   イール本体の表面の一部又は全部に、高硬度金属でなる
   かもしくは高硬度金属を主体とする非晶質金属層が形成
   されていることを特徴とする車輌等用ホイール。
2. （２）非晶質金属層が形成される部分が、ネジ穴部、ホ
   イールキャップ脱着部、車体への取付部などとの接触部
   を含むことを特徴とする請求項１の車輌等用ホイール。
3. （３）非晶質金属層がスパッタリングにより形成されて
   いることを特徴とする請求項１または２の車輌用ホイー
   ル。