(57)【要約】【課題】  従来、成形して得られるピストン間にバラツキがあった。【解決手段】  本発明のピストン形成方法は、ビレットを所定長に切断してビレット片を得、ビレット片を予備加圧してビレット片に芯出し位置決め部を形成し、その後に前記芯出し位置決め部を基準としてビレット片をパンチで加圧押出し成形して前記円筒状周壁と前記嵌合部を同心円状に同時に成形する方法である。この場合、円筒状周壁の外周面を切削しなくとも円筒状周壁の外径寸法が所定（設計）寸法になるように加圧押出し成形することができる。この場合、ビレットを拘束切断してビレット片を所定寸法長に切断することにより円筒状周壁の外周面を切削しなくとも円筒状周壁の外径寸法を設計寸法に加圧押出し成形できるようにしてある。本発明のピストンは前記方法でビレット片を加圧押出し成形して円筒状周壁と嵌合部を成形したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面に開口部のある円筒状周壁の頭部内側にピストンロッド先端部を嵌合できる嵌合部が形成されているピストンの形成方法において、ビレットを所定長に切断してビレット片を得、ビレット片を予備加圧してビレット片に芯出し位置決め部を形成し、その後に芯出し位置決め部を基準としてビレット片を加圧押出し成形して前記円筒状周壁、前記嵌合部、前記開口部、前記頭部を備えたピストンを成形することを特徴とするピストン形成方法。
【請求項２】
請求項１記載のピストン形成方法において、円筒状周壁の外周面及び開口部端面を切削加工又は／及び研削加工しなくとも、円筒状周壁の外径寸法及び開口部端面の寸法が所定寸法になるように加圧押出し成形することを特徴とするピストン形成方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のピストン形成方法において、ビレットを拘束切断又は自由切断することを特徴とするピストン形成方法。
【請求項４】
底面に開口部がある円筒状周壁の頭部内側にピストンロッド先端部を嵌合できる嵌合部が形成されたピストンにおいて、芯出し位置決め部が形成された所定長のビレット片が芯出し位置決め部を基準として加圧押出し成形されて前記円筒状周壁、前記嵌合部、前記開口部、前記頭部、開口部端面が成形され、円筒状周壁の外径寸法及び開口部端面の寸法が切削加工又は／及び研削加工しなくとも所定寸法に成形されたことを特徴とするピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は底面に開口部がある円筒状周壁の頭部内側にピストンロッド先端部を嵌合できる嵌合部を備えたピストンの形成方法と、ピストンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のピストンは、図１、図２に示すように円筒状周壁１の底面に開口部２があり、円筒状周壁１の頭部３の内側中心部に嵌合部４が内側に突出して形成され、嵌合部４はピストンロッド先端部を嵌合できる円弧形状に凹陥しており、円筒状周壁１の外周面５にＯリング嵌合用の凹溝６が二本形成されている。このピストンの従来の成形方法は、ビレット（金属製丸棒）を所定長に切断したビレット片を予備加圧して厚さを整え、その後にパンチで加圧押出し成形して円筒状周壁１、開口部２、頭部３、嵌合部４を形成し、その後に、円筒状周壁１の外周面５を切削加工又は研削加工して外周面５にＯリング嵌合用の凹溝６をリング状に二本形成し、前記外周面５を所定外径寸法になるまで切削又は研削して、開口部２の端面部（開口部端面：スカート部）７や頭部３をも切削している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のピストン形成方法は、ビレットを確実に拘束（固定）せずに所定長に切断（自由切断）しているため切断されたビレット片の長さ、形状、外径寸法等にばらつきが出る。このため次のような課題があった。
（１）ビレット片を予備加圧して厚さを整えてから加圧押出し成形しても、得られるピストンの円筒状周壁１の外径寸法や肉厚、頭部３から開口部２の端面部７までの寸法（長さ）等に設計寸法と誤差が出たり、寸法がピストンごとにばらついたりする。
（２）予備加圧したビレット片であっても厚さ、形状、外径寸法等に誤差やばらつきがあると、パンチで加圧押出し成形した場合にパンチがビレット片中心から位置ずれし易く、成形されるピストンの円筒状周壁１の形状、肉厚、外形寸法等にばらつきが出易い。
（３）ばらつきのある円筒状周壁１の外周面５を切削又は研削して所定寸法に仕上げるためには個々のピストンで切削量も異なるため前記切削加工又は研削加工が面倒である。
（４）ビレット片が所定切断寸法よりも長い場合は、押出し成形される円筒状周壁１の長さが長くなる（深さが深くなる）ため、ピストンを所定全長寸法に切削加工するための切削量が多くなり、ビレット片（材料）の無駄が多くなり、コスト高の一因となる。
（５）形状、外径寸法にばらつきのあるビレット片をそのままパンチで加圧押出し成形すると、パンチがビレット片中心から位置ずれし易くなり、位置ずれすると成形されるピストンの形状、寸法にもばらつきが出る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は円筒状周壁の外周面を切削加工又は／及び研削加工しなくとも、外周面の外径寸法を所定寸法（例えば設計寸法）どおりに加圧押出し成形することのできるピストン形成方法であり、前記課題を解消できる成形方法、ピストンを提供するものである。
【０００５】
本件出願のピストン形成方法は、底面に開口部がある円筒状周壁の頭部内側にピストンロッド先端部を嵌合できる嵌合部が形成されたピストンの形成方法において、ビレットを所定長に切断してビレット片を得、ビレット片を予備加圧してビレット片に芯出し位置決め部を形成し、その後に前記芯出し位置決め部を基準としてビレット片をパンチで加圧押出し成形して前記円筒状周壁、前記嵌合部、前記開口部、頭部を備えたピストンを成形する方法である。この場合、円筒状周壁の外周面を切削加工又は／及び研削加工しなくとも円筒状周壁の外径寸法が所定寸法になるように加圧押出し成形することができる。この場合、ビレットは拘束切断しても自由切断してもよいが、拘束切断することによりビレット片を所定寸法長に切断し易くなり、円筒状周壁の外周面を切削加工又は／及び研削加工しなくとも円筒状周壁の外径寸法を所定寸法に加圧押出し成形し易くしてある。
【０００６】
本件出願のピストンは、芯出し位置決め部が形成されたビレット片が加圧押出し成形されて前記円筒状周壁、前記嵌合部、前記開口部、頭部、開口部端面が成形され、円筒状周壁の外径寸法及び開口部端面の寸法が切削加工又は／及び研削加工せずに所定寸法（設計寸法）に成形されたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本件出願のピストン形成方法は、予備加圧により、所定長に切断されたビレット片に芯出し位置決め部を形成し、そのビレット片をその芯出し位置決め部を基準として加圧押出し成形して円筒状周壁と嵌合部を成形するので次のような効果がある。
（１）ピストンを芯ずれなく加圧押出し成形でき、円筒状周壁を均一肉厚に成形でき、切削加工又は／及び研削加工しなくとも外形寸法を設計寸法に成形することができ、高精度のピストンを成形できる。
（２）ビレットを拘束切断する場合は特に、所定長で、外形変形の少ないビレット片を得ることができ、それを成形するため、円筒状周壁の肉厚、外径寸法のばらつきがほとんどない。このため成形後に切削加工又は／及び研削加工を行う必要がほとんどなく、それら加工の手間、ばらつきといった問題が一切なく、均一品質のピストンを成形でき、ピストン成形時間も短縮されるため、生産性が向上し、大幅な作業改善、コスト低減が可能となる。
（３）切削による材料の無駄が削減され、コスト低減にも貢献できる。
【０００８】
本件出願のピストンは、切削加工又は／及び研削加工されずに所定寸法に加圧押出し成形されているため、均一品質で安価な製品となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施形態１）
本発明のピストン形成方法及びピストンの実施形態の一例を図１〜図６に基づいて説明する。図１、図２のピストン８は円筒状周壁１の底面に開口部２があり、円筒状周壁１の頭部３の内側中央部にロッドの円弧状の先端部（図示しない）を嵌合できる嵌合部４を備えている。このピストン８は次の手順で成形される。
【００１０】
（ビレットの切断）
図３、図４に示すように金属丸棒状のビレット１０を切断パンチ１１の降下で所定長のビレット片１２に切断する。このとき、ビレット１０をホルダ１３のビレット挿通孔１４に差し込んでビレット１０を所定長突出させ、この状態でビレット１０が位置ずれしないように保持（拘束）し、その突出部を切断パンチ１１の降下によって切断（拘束切断）して所定長（所定肉厚）の円盤状のビレット片１２を得る。
【００１１】
（予備加圧）
前記ビレット片１２を図５（ａ）のように、円盤状の予備加圧ダイス１５のセット空間１６内にセットする。ビレット片１２はセット空間１６の下に配置されている昇降可能なノックアウト１７の上にセットされる。このビレット片１２を予備加圧パンチ１８の降下によって上から加圧して図５（ａ）、図６（ａ）、（ｂ）のようにビレット片１２の表面（上面）中心部に半球状に窪んだ芯出し位置決め部１９を形成する。予備加圧パンチ１８は底面中心部に凸部２０が突設されており、その凸部２０で上から加圧して前記芯出し位置決め部１９を形成することができる。芯出し位置決め部１９の形成位置、形状等は前記以外であってもよく、例えば、図７（ａ）、（ｂ）のようにビレット片１２の表面外周寄り位置にリング溝状に形成することもでき、図８（ａ）、（ｂ）のようにビレット片１２の表面中心部に半球状に窪んだ芯出し位置決め部１９と、その外側のリング溝状の芯出し位置決め部１９との双方を形成することもでき、その他の位置、形状とすることもできる。
【００１２】
（加圧押出しによる本成形）
芯出し位置決め部１９の形成が終了したら、図５（ａ）のノックアウト１７を降下させてビレット片１２をノックアウト１７の上から取出して、図５（ｂ）に示すように円盤状の成形ダイス２１の中心部に開口されたセット空間２２内にセットする。成形ダイス２１の下には円盤状のダイパッド２３、ダイボルスター２４が積層されている。成形ダイス２１のセット空間２２内にセットされたビレット片１２は図５（ｂ）に示すように成形パンチ２５で加圧押出し成形されて図１、図２に示す形状のピストン８が成形される。
【００１３】
成形パンチ２５は図５（ｂ）、図９に示すように先端部にリング状の空間部形成突部２６が形成され、その内側中心部に嵌合部形成突部２８が同心円状に形成され、嵌合部形成突部２８の先端部２７が球形に形成され、嵌合部形成突部２８の先端部２７は空間部形成突部２６の先端面２９よりも下方まで突設されている。また、空間部形成突部２６の外周面に外側加圧部３０が形成され、空間部形成突部２６の内周面に内側加圧部３１が形成されている。この成形パンチ２５を降下させて図５（ｂ）に示すビレット片１２を加圧すると、嵌合部形成突部２８の先端面２７がビレット片１２の中心の芯出し位置決め部１９に嵌合して位置決めされ、その後に、空間部形成突部２６の先端部２９がビレット片１２の表面に押し当たり、その状態で成形パンチ２５が更に降下して加圧押出し成形され、ピストン８の円筒状周壁１、開口部２、頭部３、嵌合部４、円筒状周壁１の外周面５、開口端面７が同時に成形される。円筒状周壁１及び開口部２は空間部形成突部２６による加圧押出しで、嵌合部４は嵌合部形成突部２８による加圧押出しで、開口端面７は外側加圧部３０による加圧で、嵌合部周壁端面４ａは内側加圧部３１による加圧で夫々成形され、頭部３はビレット片１２が前記加圧押出し時にダイパッド２３に平らに押されて形成される。この成形方法によれば嵌合部形成突部２８の先端面２７と半球状に窪んだ芯出し位置決め部１９の嵌合により成形パンチ２５が位置決めされ、成形パンチ２５が位置ずれすることなくビレット片１２全体を均等に加圧することができるため偏肉、偏心の無いピストン８が成形される。また、嵌合部形成突部２８、その先端部２７、空間部形成突部２６、その先端面２９、外側加圧部３０、内側加圧部３１の形状やサイズを加圧押出し成形するピストンの円筒状周壁１、開口部２、頭部３、嵌合部４、円筒状周壁１の外周面５、開口端面７の形状、サイズ、深さ等の設計値に合わせて形成しておけば、ピストン８の円筒状周壁１の外径、長さ、開口部２の口径、深さ等が設計値どおりに成形される。
【００１４】
前記成形パンチ２５の形状、構造は図９に示すもの以外のものであってもよく、ビレット片１２の芯出し位置決め部５の位置、形状等に合わせて、ビレット片１２を芯ずれせずに加圧押出し成形できる形状、構造であり、ピストン８をその設計値どおりに成形できるものであればよい。
【００１５】
（溝の形成、仕上げ加工）
円筒状周壁１と嵌合部２が形成されたピストンの円筒状周壁１の外周面５に切削加工や研削加工でＯリング嵌合用の凹溝６を二本形成して図１、図２に示す形状のピストン８とする。ピストン８はこの他にも外周面５の全面を研削したり、開口部端面７や頭部３を切削或いは研磨したりして仕上げられる。必要に応じてメッキしたり塗装したりすることもできる。
【００１６】
（実施形態２）
本発明のピストン形成方法では、ビレット１０を所定長に切断できれば、ビレット１０をホルダ１３で拘束せずに切断（自由切断）することも可能であるが、その場合はホルダ１３による拘束とは別の方法でビレット１０を保持するのが好ましい。
【００１７】
（実施形態３）
本発明のピストン形成方法では、ビレットの切断−予備加圧−加圧押出し成形−溝の形成、仕上げ加工の各作業の一部又は全部をバッチ式で行うことも、全自動の連続作業で行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明のピストン形成方法及びピストンでは、その形成方法とピストンに限られず、他の金属製品の加圧押出し成形と、金属製品に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のピストンの実施形態の一例を示す斜視説明図。
【図２】図１に示すピストンを示す断面説明図。
【図３】ビレットを切断してビレット片を形成する様子を示す斜視説明図。
【図４】ビレットを拘束切断してビレット片を形成する様子を示す説明図。
【図５】（ａ）はビレット片を加圧してビレット片に芯出し位置決め部を形成する予備成形を行う様子を示す説明図、（ｂ）は芯出し位置決め部を基準としてビレット片を加圧して円筒状周壁と嵌合部を本成形する様子を示す説明図、（ｃ）は加圧押出し成形時の説明図。
【図６】（ａ）はビレット片表面中心部に芯出し位置決め部を形成した様子の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図。
【図７】（ａ）はビレット片外周寄り位置に芯出し位置決め部を形成した様子の他例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図。
【図８】（ａ）はビレット片表面中心部と外周寄り位置に芯出し位置決め部を形成した様子の他例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図。
【図９】ビレット片を加圧して円筒状周壁と嵌合部を本成形する成形パンチを示す斜視説明図。
【符号の説明】
【００２０】
１  円筒状周壁
２  開口部
３  頭部
４  嵌合部
５  外周面
６  凹溝
７  スカート部
８  ピストン
１０  ビレット
１１  切断パンチ
１２  ビレット片
１３  ホルダ
１４  ビレット挿通孔
１５  予備加圧ダイス
１６  セット空間
１７  ノックアウト
１８  予備加圧パンチ
１９  芯出し位置決め部
２０  凸部
２１  成形ダイス
２２  セット空間
２３  ダイパッド
２４  ダイボルスター
２５  成形パンチ
２６  空間部形成突部
２７  嵌合部形成突部の先端部
２８  嵌合部形成突部
２９  空間部形成突部の先端面
３０  外側加圧部
３１  内側加圧部
【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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【図８】
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【図９】
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