JP2000198004A

JP2000198004A - 面取り加工方法

Info

Publication number: JP2000198004A
Application number: JP11002993A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Amaike; 克裕天池; Koji Tomita; 幸治冨田; Masahiro Nakayama; 雅裕中山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2000-07-18
Anticipated expiration: 2019-01-08
Also published as: DE10000239B4; JP3695508B2; FR2788234B1; FR2788234A1; US6340275B1; DE10000239A1

Abstract

(57)【要約】【課題】部材に形成された傾斜穴の、開口部周囲の面
取り幅を制御する。【解決手段】ピン２と油穴３とを、Ｘ，Ｙ，Ｚ空間
（三次元座標）上にモデル化する。そして、油穴の中心
軸Ｃ_L を通り、かつ、油穴の中心軸Ｃ_L がピン２の表面
（円筒面）と交差する点における、ピン２の接線の法線
を含む平面で切断する。この作業により、ピン２および
油穴３の形状を二次元で認識する。続いて、面取りドリ
ル先端部を平面上のピン２と油穴３とに重ね合わせる。
面取りドリルの形状は既知であることから、面取り部７
を前記平面上で見たときの寸法を、幾何学的に求めるこ
とが可能となる。そして、前記平面上で所望の面取り寸
法が得られるときの面取りドリルの傾斜角度θで、面取
り加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部材に形成された
傾斜穴の開口部周囲に面取り加工を施す方法であって、
特に二重角を有する傾斜穴（部材の２つ以上の基準軸に
対して非平行な傾斜穴）の開口部周囲に、面取り加工を
施す方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、部材の曲面に穿孔された傾斜
穴に面取り加工を施す場合には、部材の表面形状、穴の
角度等により面取り形状が変化し、その形状を一義的に
決定することが困難であった。このことにより生ずる不
具合を、クランクシャフトの油穴を例に挙げて、以下に
説明する。

【０００３】図16、図17には、クランクシャフト１を示
している。一般的に、クランクシャフト１のピン２に
は、潤滑油を供給するための油穴３が形成されている。
この油穴３は、ピン２およびアーム６を貫通して、ジャ
ーナル４に形成された油穴５に向けて一直線に延び、油
穴５の中間部と連通している。図18（ａ）には、クラン
クシャフト１のピン２のみを拡大して示している。ま
た、図18（ｂ）には、ピン２をアーム６との連結部分に
おいて切断した断面図を示している。図示のごとく、ピ
ン２の軸芯をＸ軸方向とし、かつ、Ｘ軸に夫々直交する
ようにＹ軸、Ｚ軸を設定すると、油穴３はＸ軸に平行で
はなく、かつ、Ｙ軸、Ｚ軸の交点を通るものでもない
（すなわち、油穴３はピンの直径方向に対しても非平行
な穴である。）。このように、部材の２つ以上の基準軸
に対して平行でない傾斜穴を、本説明では「二重角を有
する傾斜穴」という。

【０００４】ところで、クランクシャフト１の製造工程
においては、機械的性質を向上させるために焼き入れを
行う必要がある。焼き入れ工程は、油穴３を穿孔した後
に行われることが一般的であるが、この際、油穴３の開
口部に応力集中が生じ、割れ等の不具合が発生し易い。
そこで、割れの発生を防止するために、油穴３の開口部
に面取りを施しておく必要がある。また、油穴３の開口
部周囲の面取りは、潤滑油の流通性等を向上させる上
で、クランクシャフト１がエンジンに組み込まれた後に
も必要なものである。よって、焼き入れ前に穿孔した油
穴３の面取り部分が、焼き入れ後の研削工程を済ませた
時点でも必要な寸法として残っていれば、再度の面取り
加工が不要となり好都合である。

【０００５】前述のごとく、油穴３は二重角を有する傾
斜穴であり、ピン２の円筒表面に楕円の開口形状として
現れる。この油穴開口部に対し、単に油穴３の軸芯Ｃ_L
に沿って面取りドリルの軸芯を一致させて面取り加工を
行っても、開口部周囲に均等な面取り加工を施すことが
できず、面取り幅は全周に渡って増減する不均等なもの
となる（なお、「均等な」の意味については、本発明に
おいては「任意の方向から見たときの面取り幅が均等
な」という意味である。）。また、特開平6-55319 号公
報には、油穴３の軸芯Ｃ_L に面取りドリルの軸芯の方向
を一致させ、かつ、ドリルの軸芯を所定量だけ油穴３の
軸芯Ｃ_L に対し平行移動させることで、均等な面取り加
工を実現しようとする技術が開示されている。ところ
が、当該技術においても、任意の方向から見たときの面
取り幅を均等にすることはできない。さて、焼き入れ工
程における割れの発生を防止するためには、最低限必要
な面取り幅を確保する必要がある。また、研削工程の後
に、面取り部分を必要な寸法として残すためにも、焼き
入れ前の面取り加工時に、面取り幅を十分に確保してお
く必要がある。したがって、従来は、全周に渡って不均
等な面取り幅のうち、最も幅が小さくなる部分が必要な
面取り寸法以上となるように、より深い位置まで面取り
ドリルを投入するという手法を採っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のごとく、従来の
加工方法は、全体としては必要以上の大きさに面取り加
工を行うものであり、このことが、エンジンの小型軽量
化を阻む原因となっている。何故ならば、クランクシャ
フト１のピン２には「ランド幅」を確保する必要がある
からである。ランド幅とは、ピン２の表面とクランクピ
ンメタル（図示省略）との間に形成される油膜の面積を
確保するための、Ｘ軸方向の長さであり、焼きつき等の
発生を防止するために、一定以上のランド幅が必要不可
欠である。ところが、油穴３およびその面取り部分は、
ランド幅に含めることができない。このために、ピン２
に必要なＸ軸方向の寸法は、必要なランド幅に、油穴３
の径と面取り寸法とを加えた値となる。

【０００７】すなわち、面取り加工に従来の方法を用い
ている限り、設計段階から面取り寸法として十分な値を
確保しておく必要があり、結果として、ピン２のＸ軸方
向の寸法を長くすることになった。すると、クランクシ
ャフト１の全長を増加させることになり、延ては、エン
ジン全長の増加、エンジン重量の増加に直結することに
なる。

【０００８】以上より、二重角を有する傾斜穴である油
穴３に対しても、面取り加工を全周にわたって均等に行
う等、面取り幅の制御が可能であれば、必要以上に面取
り加工を施す部分の寸法を確保することが不要となり、
エンジンの全長短縮が可能になる等、エンジン設計上大
変有利となる。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、部材に形成された傾斜
穴の開口部周囲に面取り加工を施す方法であって、特に
二重角を有する傾斜穴の、開口部周囲の面取り幅を制御
することが可能な加工方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の請求項１に係る手段は、部材に形成された傾
斜穴の開口部周囲に面取り加工を施す方法であって、前
記傾斜穴の軸芯を通りかつ面取り幅の管理が求められる
位置を通る平面上で、面取り工具の進入角度を算出し、
該算出結果を考慮して加工を行うことを特徴とする。

【００１１】本発明においては、前記傾斜穴の開口部周
囲に面取り加工を施す際に、面取り幅の管理が求められ
る位置を通る平面上で、前記傾斜穴の断面形状および前
記部材の表面形状と、前記面取り工具先端部との関係を
見る。面取り工具先端部の形状は既知であることから、
面取り幅の管理が求められる位置における面取り形状
を、前記平面上で幾何学的に求めることが可能となる。
したがって、前記平面上で面取り工具の進入角度を変化
させれば、面取り幅の管理が求められる位置において、
その管理を直接的に行うことが可能となる。

【００１２】また、本発明の請求項２に係る手段は、部
材に形成された二重角を有する傾斜穴の開口部周囲に面
取り加工を施す方法であって、前記部材とその傾斜穴と
を三次元座標上にモデル化し、前記傾斜穴の軸芯を通り
かつ面取り幅の管理が求められる位置を通る平面上で前
記モデルを切断することにより、前記部材と前記傾斜穴
とを二次元で認識し、該二次元化された傾斜穴の断面形
状と前記部材の表面形状とを用いて、所望の面取り形状
を得るための面取り工具の進入角度を決定し、該決定結
果に基づき面取り加工を行うものである。

【００１３】この構成によると、二重角を有する傾斜穴
であっても、前記傾斜穴の軸芯を通りかつ面取り幅の管
理が求められる位置を通る平面上で前記モデルを切断す
ることにより、前記部材の表面形状と前記傾斜穴とを二
次元で認識することが可能となる。そして、該二次元化
された傾斜穴の断面形状および前記部材の表面形状に対
し、面取り工具先端部の形状を重ね合わせる。面取り工
具先端部の形状は既知であることから、面取り幅の管理
が求められる位置における面取り形状を、幾何学的に求
めることが可能である。そして、前記平面上で面取り工
具の進入角度を変化させれば、管理が求められる位置に
おける面取り幅を、直接的に管理することが可能とな
る。なお、上記各工程の初期段階において、前記部材と
その傾斜穴とを三次元座標上にモデル化し、該モデルを
切断しているので、前記平面の位置は前記三次元座標上
で把握することができる。よって、前記平面上で検討さ
れる面取り工具の進入角度も、前記三次元座標上で把握
することが可能である。

【００１４】また、本発明の請求項３に係る面取り加工
方法では、前記面取り工具の進入角度を、前記平面上に
現れる面取り位置の面取り幅の比率から算出している。

【００１５】ところで、前記平面は傾斜穴の軸芯を通る
ものであることから、前記平面上には、傾斜穴の軸芯を
基準として互いに対称の位置にある２つの面取り位置が
表れる。そこで、この２つの面取り位置における面取り
幅を対比し、その比率に基づき面取り工具の進入角度を
算出する。具体的には、前記２つの面取り位置における
面取り幅の比率が、所望の値となるときの面取り工具の
進入角度を幾何学的に求め、該進入角度に基づき面取り
加工を行う。なお、前記面取り幅とは、前記平面上にお
ける任意の方向から見た幅であり、必要に応じて見る方
向を決定すれば良い。すなわち、本発明によれば、面取
り幅の管理が求められる任意の位置において、任意の方
向から見たときの面取り幅を制御することが可能とな
る。

【００１６】さらに、本発明の請求項４に係る面取り加
工方法は、前記平面上に現れる２つの面取り位置の一方
の面取り幅をａ、もう一方の面取り位置の面取り幅をｂ
としたとき、ａ＝ｂとなるように前記面取り工具の進入
角度を設定している。

【００１７】すなわち、前記平面上に表される、傾斜穴
の軸芯を基準として互いに対称の位置にある２つの面取
り位置の幅が同一となるように前記面取り工具の進入角
度を設定することにより、面取り幅の管理が求められる
位置における面取の幅を均等にする。

【００１８】加えて、本発明の請求項５に係る面取り加
工方法は、前記傾斜穴の径、面取り工具の進入深さも考
慮に含めている。前記平面上に現れる前記傾斜穴の断面
形状および前記部材の表面形状に、前記面取り工具先端
部を重ね合わせる際に、前記傾斜穴の径、面取り工具の
進入深さも変化させると、前記平面上に現れる面取り幅
を変化させることが可能である。そこで、これらのパラ
メータも考慮して面取り工具の進入角度を算出すれば、
様々な加工条件に適した進入角度を求めることができ
る。

【００１９】さらに、本発明の請求項６に係る面取り加
工方法は、前記部材が軸状部材であることを特徴とす
る。そして、軸上部材の円筒状表面に形成された傾斜穴
の、面取り幅の管理が求められる位置に所望の面取り幅
を加工する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、従来例と同一部分若
しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい
説明は省略する。

【００２１】図１には、本発明の実施の形態に係る面取
り加工方法において、面取りドリルの進入角度を算出す
る手順を示している。また、図２〜図６は、図１の各ス
テップに対応する説明図である。以下に、図１に示す各
ステップについてを、順を追って説明する。なお、本発
明の実施の形態においては、計算に要する時間を削減す
る目的で、いわゆるソリッドモデラー形式の３Ｄ−ＣＡ
Ｄを活用することとする。

【００２２】なお、以下の各ステップで求めるものは、
図２に示されたクランクシャフト１の、ピン２に形成さ
れた油穴３に対し、面取り加工を施すための面取りドリ
ルの傾斜角度である。この油穴３は、前述のごとく二重
角を有している。したがって、油穴の軸芯Ｃ_L は、クラ
ンクシャフト１の中心軸に対しても、クランクシャフト
の直径方向に対しても非平行である。

【００２３】なお、油穴３の面取り形状を決定するため
の、面取りドリルの進入角度を決定するに際しては、油
穴３の全体を考慮する必要はなく、油穴３が開口するピ
ン２の表面近傍のみを考慮すれば良い。そこで、以下の
手順では、複雑な形状を有するクランクシャフト１の中
で、ピン２および油穴３のみを三次元空間上にモデル化
し、面取りドリルの進入角度を決定する。

【００２４】(1) まず、面取りドリルの進入角度を求め
る上での土俵となる、Ｘ，Ｙ，Ｚ空間および原点Ｏを定
義する。 (2) 続いて、ステップ(1) で定義したＸ，Ｙ，Ｚ空間上
で、直径φＢの油穴３をモデル化する。油穴３は二重角
を有する傾斜穴であるが、Ｘ，Ｙ，Ｚ空間上では、その
位置および形状を正確に認識することができる。このと
き、ピン２の軸芯方向がＸ軸方向となるようにする（図
３参照）。 (3) 続いて、ステップ(2) でモデル化した油穴３に重ね
るようにして、直径φＡのピン２をモデル化する（図３
参照）。なお、ステップ(2) ，(3) の順序は逆でも良
い。 (4) ステップ(2) ，(3) でモデル化したピン２および油
穴３を、図４に示すように、油穴３の軸芯Ｃ_L を通りか
つ面取り幅の管理が求められる位置を通る平面Ｓで切断
する。本実施の形態では、後述する理由から、平面Ｓと
して、油穴の中心軸を通り、かつ、油穴の中心軸がピン
２の表面（円筒面）と交差する点における、ピン２の接
線の法線を含む平面を用いる。

【００２５】(5) ステップ(4) の平面Ｓには、ピン２の
表面形状と油穴３の断面が現れる。そこで、この平面Ｓ
上に現れたピン２および油穴３に、直径φＥ（φＥ＞φ
Ｂ）の面取りドリル先端部を重ね合わせる（図５参
照）。すると、ドリル形状が干渉する部分が面取り部７
となる。ここで、ピン２の表面と油穴３の軸芯Ｃ_L との
交点からドリル先端までの距離を、ドリル先端深さＤと
する。また、ドリル中心軸をＣ_d 、ドリル先端を通るピ
ン２表面の法線をＮとする。なお、ここで表されるるド
リル形状は、ドリル諸元等から既知のものである。 (6) そして、面取りドリルの進入角度θを変更すること
により、平面Ｓ上に現れた左右２か所の面取り部断面の
幅ａ，ｂ（図６参照）を変化させる。なお、面取り部断
面の幅ａ，ｂを見る方向は、平面Ｓ上でピン２の表面に
平行な方向（法線Ｎに直交する方向）とする。 (7) 左右２か所の面取り部断面の幅ａ，ｂの比率が、
〔ａ／（ａ＋ｂ）〕× 100（％）＝50（％）となるま
で、面取りドリルの進入角度θの変更を繰り返す。 (8) ステップ(7) で、〔ａ／（ａ＋ｂ）〕× 100（％）
＝50（％）の関係が得られたとき、すなわち、ａ＝ｂと
なるときの進入角度θで加工を行う。すると、管理が求
められる位置において、均等な面取り幅を確保すること
が可能となる。

【００２６】さて、ステップ(4) において、平面Ｓとし
て、油穴の中心軸を通り、かつ、油穴の中心軸がピン２
の表面（円筒面）と交差する点における、ピン２の接線
の法線を含む平面を用いた理由は、以下の通りである。

【００２７】前述のごとく、ピン２のＸ軸方向の寸法の
増加を防ぐために、面取り部７の幅均等にすることが望
まれている。ここで、ピン２のＸ軸方向の寸法に影響す
る面取り部７の幅とは、「油穴の中心軸がピン２の表面
（円筒面）と交差する点における、ピン２の接線の法
線」方向から見たときの面取り部７の幅である。したが
って、ピン２のＸ軸方向の寸法を抑えるに当り最も直接
的かつ正確なのは、該法線方向から見たときの面取り部
７の幅を抑えることである。また、応力集中による割れ
を防止する上でも、研削工程の後に面取り形状を必要な
寸法として残す上でも、前記法線方向から見たときの面
取り幅を管理することが必要とされる。そこで、管理が
求められる位置の面取り幅である「前記法線方向から見
たときの面取り部７の幅」として、油穴の中心軸Ｃ_L を
通りかつ前記法線を通る平面Ｓでピン２および油穴３を
切断し、当該断面上に現れる左右２か所の面取り部の幅
ａ，ｂを検討している。

【００２８】以上説明した手順で求めた角度に面取りド
リルをセットして、面取り加工を行うことにより、ピン
２のＸ軸方向の寸法をも均等にした、面取り形状を得る
ことができる。図７および図８には、本実施の形態に係
る面取り加工方法により、油穴３に面取り加工を施した
ときの、面取りドリルの傾斜角度と、面取り部の幅との
関係を検証した一例を示している。加工条件は、図７
（ａ）に示すピン２の直径φＡ＝15mm、油穴３の直径φ
Ｂ＝１mm又は３mmとする。また、油穴３の傾斜角度は、
図７（ｂ）に示すように、Ｙ−Ｚ平面から見たときの傾
斜角度を10°、Ｘ−Ｚ平面から見たときの傾斜角度を25
°とする。図７（ｃ）には、平面Ｓでピン２および油穴
３を切断したときの断面図を示している。法線Ｎに対す
る油穴３の中心軸Ｃ_L の傾斜角度は26.5°である。ま
た、法線Ｎに対する面取りドリルの中心軸Ｃ_d の角度Ｃ
を、油穴３の中心軸Ｃ_L に対する比率（傾斜角度26.5°
が 100％）として表す。なお、面取りドリル先端部の角
度は 120°である。そして、面取りドリルの中心軸Ｃ_d
の角度Ｃを０〜 100％の間で変化させたときの、２つの
面取り幅ａ，ｂの比率Ｅ（％）：Ｅ＝〔ａ／（ａ＋
ｂ）〕× 100の変化の様子を、図８に表す。

【００２９】図８（ａ）は、油穴径φＢ＝１mmに固定
し、深さＤ＝１〜2.5 mmで変化させた場合の関係を示し
ている。図８（ｂ）は、深さＤを２mmに固定し、油穴径
φＢ＝１mmとφＢ＝３mmとで変化させたときの差を比較
したものである。以上の結果から理解されるように、角
度Ｃのみならず、油穴径φＢ、深さＤのいずれも、２つ
の面取り幅ａ，ｂの比率Ｅを変化させるパラメータとな
っている。したがって、油穴径φＢ、深さＤも考慮し
て、面取り工具の進入角度を算出することが望ましい。

【００３０】上記構成をなす本発明の実施の形態から得
られる作用効果は、以下の通りである。ます、ステップ
(1) 〜(3) において、ピン２とピン２に対し二重角を有
する油穴３とを、Ｘ，Ｙ，Ｚ空間（三次元座標）上にモ
デル化することにより、ピン２、油穴３の形状や位置関
係の把握を、容易に行うことが可能となる。この際に、
ピン２の軸芯方向がＸ軸方向となるようにモデル化する
ことにより、ピン２の長さに影響する面取り部７のＸ軸
方向の寸法を、容易に求めることができるようにしてい
る。続いて、ステップ(4) において、モデル化したピン
２と油穴３とを、平面Ｓ（油穴の中心軸を通りかつ油穴
の中心軸とピン２の円筒面との交点を通る法線に平行な
面）で切断している。したがって、立体であるピン２と
油穴３とを二次元で認識することが可能となる。しか
も、面取り幅の管理が求められている、面取り部を前記
法線方向から見たときの寸法を、平面Ｓ上で容易に把握
することが可能となる。

【００３１】続いて、ステップ(5) で平面Ｓに現れたピ
ン２の表面形状と油穴３の断面とに対し面取りドリル先
端部を重ね合わせることにより、面取り部を前記法線方
向から見たときの寸法を、幾何学的に求めることが可能
となる。そして、ステップ(6) において、面取りドリル
の進入角度を変更することにより、ａ，ｂの比率Ｅの値
が最適となる進入角度θを求めることができる。さら
に、ステップ(7) で比率Ｅ＝50（％）となるときの進入
角度θで面取り加工を行えば、面取り幅の管理が求めら
れる位置における均等な面取り幅を確保することができ
る。

【００３２】なお、面取りドリルの進入角度θは、あく
までも平面Ｓにおける角度である。しかしながら、ステ
ップ(1) 〜(3) において、ピン２と油穴３とをＸ，Ｙ，
Ｚ空間上にモデル化していることから、平面Ｓの位置も
前記Ｘ，Ｙ，Ｚ空間上で把握することができる。したが
って、平面Ｓ上の面取りドリルの進入角度θも、当然に
前記Ｘ，Ｙ，Ｚ空間上で把握することができる。このた
め、当該進入角度θを面取りドリルの角度設定に用いる
ことも容易である。

【００３３】また、本発明の実施の形態では、油穴の中
心軸Ｃ_L を通りかつピン２の円筒面の法線を通る平面Ｓ
でピン２および油穴３を切断し、この断面上に現れる左
右２か所の面取り部の幅ａ，ｂを検討している。これは
すなわち、面取り幅の管理が求められている方向から、
面取り部７の幅を見ることを意味する。よって、管理が
求められている方向から見た面取り部７の幅を、直接的
に検討することが可能となる。よって、クランクシャフ
トを設計する際のピン２の寸法を抑え、クランクシャフ
トの全長の短縮を図ることが容易となり、エンジンの小
型軽量化に直接的に貢献することができる。また、当該
方向から見たときの面取り部７の幅を均等にすることに
より、焼き入れの際の応力集中による割れを防止する上
でも効果的である。さらに、ピン２の円筒面を研削して
も、面取り部７の幅はその全周にわたって均等に減少す
ることとなり、研削工程の後に必要な寸法として面取り
形状を残すことも容易となる。

【００３４】なお、平面Ｓにおいて面取り部の幅ａ，ｂ
を見る方向は、法線Ｎ方向（図５）に限定されるもので
はなく、必要に応じて任意に決定することが可能であ
る。よって、本実施の形態によれば、面取り幅の管理が
求められる位置を、任意の方向から見たときの面取り幅
を制御することも可能となる。

【００３５】本発明の実施の形態では、二重角を有する
傾斜穴を形成する部材としてクランクシャフト１のピン
２を、傾斜穴として油穴３を例に挙げて説明したが、本
発明はこれ以外の対象、例えば軸上部材以外のもの（球
形等）に形成された二重角を有する傾斜穴に、面取り加
工を施す場合にも利用することができる。また、一重角
を有する傾斜穴（部材の少なくとも１つの基準軸に対し
て平行な傾斜穴）に面取り加工を施す場合にも、当然に
利用することができるものである。

【００３６】

【実施例】さて、本発明の特徴部分として、傾斜穴の軸
芯を通りかつ面取り幅の管理が求められる位置を通る平
面上で、面取り工具の進入角度を算出する点を挙げるこ
とができるが、この特徴部分により得られる効果につい
て、発明者らは以下のような検証を行っている。以下
に、クランクシャフトのピン２の油穴３に面取り加工を
行う場合を例に挙げて、その検証結果を説明する。

【００３７】図９には、二種類の加工方法により面取り
を行った際の面取り部７、７’を、ピンの円筒面の法線
方向から見た様子を示している。図９（ａ）に示す面取
り部７は、本発明に係る方法により形成したものであ
る。面取り部７は、油穴３の全周にわたってほぼ均等に
形成されている。これに対し、図９（ｂ）に示す面取り
部７’は、油穴３の軸芯Ｃ_L （図５参照）と面取りドリ
ルの軸芯Ｃ_d （図５参照）との平行を保ちつつ、必要量
だけ平行移動させた位置で、面取り加工を行った場合
（すなわち、面取り工具の進入角度については考慮して
いない。）の面取り形状である。図９（ｂ）の面取り部
７’は、不均等であることがわかる。

【００３８】さて、図９に示した２つの面取り部７，
７’の形状を、図10に示す線Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４で
切断したときの断面図を、図11〜図14に示している。な
お、図10には、面取り部７に対してのみ線Ｔ１〜Ｔ４を
示しているが、面取り部７’に対しても同様の位置で切
断していると理解されたい。

【００３９】まず、図11は、２つの面取り部７，７’を
線Ｔ１で切断したときの断面を示している。線Ｔ１は、
ピンの円筒表面に楕円状開口として現れる油穴３を、長
円方向に切断したものである。いずれの面取り部７，
７’も、最大直径は6.5 mmであるが、面取り部７の面取
り幅は、左右共に0.37mmである。これに対し、面取り部
７’の面取り幅は、左が0.3 mm、右が0.8 mmとなってい
る。

【００４０】図12には、２つの面取り部７，７’を線Ｔ
２で切断したときの断面を示している。なお、図中符号
８で示す線は、ピン２の油穴３を線Ｔ２を通る平面で切
断したとき、切断面に実際に現れる油穴３の切断線であ
る。図12では、面取り部７の最大直径が6.33mmへと減少
しているが、左右の面取り幅は、左が0.49mm、右が0.52
mmと、ほぼ均等を保っている。これに対し、面取り部
７’の最大直径は6.5 mmで変化がないが、面取り幅は、
左が0.43mm、右が１mmとなっている。

【００４１】図13には、２つの面取り部７，７’を線Ｔ
３で切断したときの断面を示している。このとき、面取
り部７の最大直径は5.96mmまで減少しているが、面取り
幅は左右共に0.49mmである。これに対し、面取り部７’
の最大直径は6.37mmに減少し、面取り幅は、左が0.64m
m、右が0.81mmとなっている。

【００４２】図14には、２つの面取り部７，７’を線Ｔ
４で切断したときの断面を示している。面取り部７の最
大直径は6.1 mmであり、面取り幅は、左が0.38mm、右が
0.39mmと、ほぼ均等を保っている。これに対し、面取り
部７’の最大直径は6.38mmであり、面取り幅は、左が0.
71mm、右が0.4 mmとなっている。

【００４３】さて、図15には、２つの面取り部７，７’
を、油穴３の軸芯Ｃ_L 方向から見たときの形状を示して
いる。この方向から見ると、図15（ｂ）に示す面取り部
７’が、油穴３の全周にわたってほぼ均等に形成されて
いるのに対し、図15（ａ）に示す本発明に係る面取り部
７は、不均等となっている。

【００４４】このように、Ｃ_L とＣ_d との平行を保ちつ
つ、必要量だけ平行移動させた位置で面取り加工を行っ
た場合には、面取り部７’は、油穴３の軸芯Ｃ_L 方向か
ら見たときの面取り幅がほぼ均等となるが、ピンの円筒
面の法線方向から見た場合の面取り幅は不均等である。
よって、焼き入れ後の研削加工によりピン径が縮小する
場合を考えると、面取り部７’の一部分が消滅してしま
うおそれがある。面取り部の一部消滅を防ぐためには、
最も幅が小さくなる部分が必要な面取り寸法以上となる
ように、より深い位置まで面取りドリルを投入する必要
がある。その結果、全体としては必要以上の大きさに面
取り加工を行うこととなり、本発明の従来技術の問題点
を解決することができない。

【００４５】以上のことから、傾斜穴の軸芯を通りかつ
面取り幅の管理が求められる位置を通る平面上で、面取
り工具の進入角度を算出することが、本発明の課題を解
決する上で非常に有効であることが理解されるであろ
う。

【００４６】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。まず、本発明の請求項１に係る
面取り加工方法によると、部材に形成された傾斜穴の開
口部周囲に面取り加工を行う際の、面取り幅の管理が求
められる位置に対して、その管理を直接的に行うことが
可能となり、必要な面取り形状を確実に得ることができ
る。

【００４７】また、本発明の請求項２に係る面取り加工
方法によると、二重角を有する傾斜穴の、開口部周囲の
面取り幅を制御することが可能となり、必要な面取り形
状を確実に得ることができる。また、本発明の請求項３
に係る面取り加工方法によると、面取り幅の管理が求め
られる任意の位置において、任意の方向から見たときの
面取り幅を制御することが可能となる。

【００４８】さらに、本発明の請求項４に係る面取り加
工方法によると、傾斜穴の軸芯を基準として互いに対称
の位置にある２つの面取り位置の幅が同一となるよう
に、面取り幅の管理を行うことが可能となる。また、本
発明の請求項５に係る面取り加工方法によると、様々な
加工条件に適した面取り工具の進入角度を求めることが
できる。加えて、本発明の請求項６に係る面取り加工方
法によると、軸状部材に形成された傾斜穴又は二重角を
有する傾斜穴に対し、必要な面取り形状を確実に形成す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る面取り加工方法にお
いて、面取りドリルの進入角度を算出する手順を示すフ
ローチャートである。

【図２】加工対象であるクランクシャフトを示す斜視図
である。

【図３】図１のステップ(1) 〜(3) までの工程を示す説
明図である。

【図４】図１のステップ(4) の工程を示す説明図であ
る。

【図５】図１のステップ(5) の工程を示す説明図であ
る。

【図６】図１のステップ(5) において求められる面取り
部の形状を概略的に示すものであり、（ａ）は面取り形
状を図５の法線Ｎ方向から見た上面図、（ｂ）は面取り
形状の断面図である。

【図７】図１に示す手順によって得られた面取りドリル
の傾斜角度と、面取り部の幅との関係を、パラメータを
変更して検証した際の条件を示すものであり、（ａ）は
ピンおよび油穴の斜視図、（ｂ）は、ピンおよび油穴を
Ｙ軸方向およびＸ軸方向から見たときの図、（ｃ）は、
所定の平面でピンおよび油穴を切断したときの断面図で
ある。

【図８】（ａ）、（ｂ）は、いずれも図１に示す手順に
よって得られた面取りドリルの傾斜角度と、面取り部の
幅との関係を、パラメータを変更して検証した結果を示
すものである。

【図９】本発明に係る加工方法により面取りを行った際
の面取り部と、異なる加工方法により面取りを行った際
の面取り部とを、ピンの円筒面の法線方向から見た図で
あり、（ａ）本発明に係るものであり、（ｂ）異なる加
工方法によるものである。

【図１０】図９に示す２つの面取り部の断面を見る際
の、切断線を示す図である。

【図１１】図９に示す２つの面取り部を図１０の線Ｔ１
で切断した断面図である。

【図１２】図９に示す２つの面取り部を図１０の線Ｔ２
で切断した断面図である。

【図１３】図９に示す２つの面取り部を図１０の線Ｔ３
で切断した断面図である。

【図１４】図９に示す２つの面取り部を図１０の線Ｔ４
で切断した断面図である。

【図１５】図９に示す２つの面取り部を、油穴の軸芯方
向から見たときの形状を示す図であり、（ａ）本発明に
係るものであり、（ｂ）異なる加工方法によるものであ
る。

【図１６】クランクシャフトを示す斜視図である。

【図１７】図１６に示すクランクシャフトの側面図であ
る。

【図１８】図１７に示すクランクシャフトのピンを拡大
して示しており、（ａ）はピンの側面図、（ｂ）はピン
をアームとの連結部分において切断した断面図である。

【符号の説明】

(1) Ｘ，Ｙ，Ｚ空間および原点Ｏの定義付け (2) 油穴のモデル化 (3) ピンのモデル化 (4) モデル化したピンおよび油穴の切断 (5) ピンおよび油穴に面取りドリル先端部を重ね合わせ
る (6) 進入角度θの変更 (7) ２か所の面取り幅ａ，ｂの比率の検証 (8) 均等な面取り幅の確保

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山雅裕愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3C036 AA22 KK01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部材に形成された傾斜穴の開口部周囲に
面取り加工を施す方法であって、前記傾斜穴の軸芯を通
りかつ面取り幅の管理が求められる位置を通る平面上
で、面取り工具の進入角度を算出し、該算出結果を考慮
して加工を行うことを特徴とする面取り加工方法。
【請求項２】部材に形成された二重角を有する傾斜穴
の開口部周囲に面取り加工を施す方法であって、前記部
材とその傾斜穴とを三次元座標上にモデル化し、前記傾
斜穴の軸芯を通りかつ面取り幅の管理が求められる位置
を通る平面上で前記モデルを切断することにより、前記
部材と前記傾斜穴とを二次元で認識し、該二次元化され
た傾斜穴の断面形状と前記部材の表面形状とを用いて、
所望の面取り形状を得るための面取り工具の進入角度を
決定し、該決定結果に基づき面取り加工を行うことを特
徴とする面取り加工方法。
【請求項３】前記面取り工具の進入角度を、前記平面
上に現れる面取り位置の面取り幅の比率から算出するこ
とを特徴とする請求項１または２記載の面取り加工方
法。
【請求項４】前記平面上に現れる２つの面取り位置の
一方の面取り幅をａ、もう一方の面取り位置の面取り幅
をｂとしたとき、ａ＝ｂとなるように前記面取り工具の
進入角度を設定することを特徴とする請求項１ないし３
のいずれか１項記載の面取り加工方法。
【請求項５】前記傾斜穴の径、面取り工具の進入深さ
も考慮に含めることを特徴とする請求項１ないし４のい
ずれか１項記載の面取り加工方法。
【請求項６】前記部材が軸状部材であることを特徴と
する請求項１ないし５のいずれか１項記載の面取り加工
方法。