(57)【要約】【課題】ピストンの強度低下を抑制する。【解決手段】円筒状のダイ内壁部２１と、ダイ内壁部２１の軸方向一側に設けられたダイ底部２２と、ダイ内壁部２１の軸方向他側に設けられたダイ開口部２３と、を有するダイ１１に、円筒状の前体側壁部６２と、前体側壁部６２の軸方向一側を閉塞する前体底部６３とを備えたピストン加工前体６１を挿入することによって、前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側を、ダイ１１により、ピストン加工前体６１における外方から内方に向けて加圧し塑性変形させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のダイ内壁部と、
前記ダイ内壁部の軸方向一側に設けられたダイ底部と、
前記ダイ内壁部の軸方向他側に設けられたダイ開口部と、を有するダイに、
円筒状の前体側壁部と、該前体側壁部の軸方向一側を閉塞する前体底部とを備えたピストン加工前体を挿入することによって、
前記前体側壁部と前記前体底部との境界部および前記前体側壁部の前記境界部側を、前記ダイにより、前記ピストン加工前体における外方から内方に向けて加圧し塑性変形させる、ピストンの製造方法。
【請求項２】
前記ダイは、前記ダイ内壁部に、前記ダイ底部側よりも前記ダイ開口部側の方が大径で前記ダイ底部に向かって縮径する縮径内周部を備え、
前記前体側壁部と前記前体底部との境界部および前記前体側壁部の前記境界部側を、前記縮径内周部によって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させる、請求項１記載のピストンの製造方法。
【請求項３】
前記前体側壁部の内側にパンチを挿入し、前記縮径内周部による加圧により前記パンチで前記前体側壁部の前記境界部側を径方向内周側から外周側に向けて加圧する、請求項２記載のピストンの製造方法。
【請求項４】
前記パンチは、前記前体底部側ほど小径の縮径外周部を有し、前記前体底部側の端部に径方向中央側ほど突出する凸状部を有している、請求項３記載のピストンの製造方法。
【請求項５】
前記ダイの前記ダイ内壁部と前記ダイ底部との境界領域の曲率半径が、前記ピストン加工前体の前記前体側壁部と前記前体底部との境界部の曲率半径よりも大きい、請求項１乃至４のいずれか一項記載のピストンの製造方法。
【請求項６】
円筒状のパンチ外壁部と軸方向一端側のパンチ端部とを備えたパンチを前記ピストン加工前体に挿入し、前記ダイ内壁部と前記ダイ底部との境界領域による加圧により前記パンチの前記パンチ外壁部と前記パンチ端部との境界領域で、前記前体側壁部と前記前体底部との境界部を、前記ピストン加工前体における内方から外方に向けて加圧する、請求項５記載のピストンの製造方法。
【請求項７】
前記パンチの前記パンチ外壁部と前記パンチ端部との境界領域の曲率半径が、前記ピストン加工前体の前記前体側壁部と前記前体底部との境界部の曲率半径よりも大きい、請求項６記載のピストンの製造方法。
【請求項８】
前記ダイは、前記ダイ底部に円環溝を有している、請求項１乃至７のいずれか一項記載のピストンの製造方法。
【請求項９】
円筒状のパンチ外壁部と軸方向一端側のパンチ端部とを備えて前記ピストン加工前体に挿入されるパンチが、前記パンチ端部の前記円環溝と対向する位置に円環突起を有している、請求項８記載のピストンの製造方法。
【請求項１０】
円筒状のピストン側壁部と、該ピストン側壁部の軸方向一側を閉塞するピストン底部とを備えた有底円筒状のピストンであって、
前記ピストン側壁部は、
外径が略一定の第一の側壁領域と、
該第一の側壁領域よりも前記ピストン底部側にあって該ピストン底部に近づくにつれて外径が小径となる第二の側壁領域と、を有し、
前記ピストン底部は、径方向中央側が軸方向外側に突出する凸形状となっている、ピストン。
【請求項１１】
前記第一の側壁領域の軸方向長さが前記第二の側壁領域の軸方向長さよりも長い、請求項１０記載のピストン。
【請求項１２】
円筒状のピストン側壁部と、該ピストン側壁部の軸方向一側を閉塞するピストン底部とを備えた有底円筒状のピストンであって、
前記ピストン底部は、軸方向外側に突出する円環凸部を有する、ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの製造方法およびピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
プレスによる絞り加工により底部に凸部を備えたピストンを製造する技術（例えば、特許文献１参照）や、金属製有底円筒部材の底部に凸部を設けて強度を向上する技術（例えば、特許文献２参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１２２２８０号公報
【特許文献２】特開２００１−２８０３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ディスクブレーキにおいては、軽量化が求められており、ピストンを薄肉化することが検討されている。しかしながら、ピストンを薄肉化すると強度が低下してしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は、強度低下を抑制することができるピストンの製造方法およびピストンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、円筒状のダイ内壁部と、前記ダイ内壁部の軸方向一側に設けられたダイ底部と、前記ダイ内壁部の軸方向他側に設けられたダイ開口部と、を有するダイに、円筒状の前体側壁部と、該前体側壁部の軸方向一側を閉塞する前体底部とを備えたピストン加工前体を挿入することによって、前記前体側壁部と前記前体底部との境界部および前記前体側壁部の前記境界部側を、前記ダイにより、前記ピストン加工前体における外方から内方に向けて加圧し塑性変形させる構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ピストンの強度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入時の片側断面図。
【図２】第１実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入後の片側断面図。
【図３】第１実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイからの退避時の片側断面図。
【図４】第１実施形態のピストンの製造方法で製造されたピストンが組み込まれたディスクブレーキの断面図。
【図５】第２実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入時の片側断面図。
【図６】第２実施形態のピストンの製造方法で製造されたピストンの片側断面図。
【図７】第３実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入時の片側断面図。
【図８】第４実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入時の片側断面図。
【図９】第４実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入時の片側断面図。
【図１０】第４実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入後の片側断面図。
【図１１】第４実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイからの退避時の片側断面図。
【図１２】第５実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入時の片側断面図。
【図１３】第５実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入後の片側断面図。
【図１４】第６実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入時の片側断面図。
【図１５】第６実施形態のピストンの製造方法で使用される絞り加工装置のパンチのダイへの挿入後の片側断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
「第１実施形態」
第１実施形態を図１〜図４を参照して以下に説明する。
図１は、第１実施形態に係るピストンの製造方法で用いられる絞り加工装置１０を示している。絞り加工装置１０は、ダイ１１およびパンチ１２を有している。
【００１０】
ダイ１１は、円筒状のダイ内壁部２１と、ダイ内壁部２１の軸方向一側に設けられたダイ底部２２と、ダイ内壁部２１の軸方向他側に設けられたダイ開口部２３とを有している。ダイ内壁部２１は、その内周部が、ダイ底部２２側よりもダイ開口部２３側の方が大径でダイ底部２２に向かって縮径する縮径内周部２７となっている。この縮径内周部２７は、その内周面が、単位軸方向距離に対して一定の割合で内径が縮径するテーパ面（円錐面）となっている。よって、ダイ内壁部２１はダイ開口部２３側の直径がダイ底部２２側の直径よりも大きい。縮径内周部２７の内周面は円錐曲面であっても良い。
【００１１】
ダイ底部２２は、軸方向のダイ内壁部２１側に、径方向中央側ほど凹む円錐状の凹状部３１を有している。凹状部３１は、その表面が、単位軸方向距離に対して一定の割合で直径が縮径するテーパ面となっている。凹状部３１の径方向の外端縁部が縮径内周部２７の小径側の端縁部に繋がっている。凹状部３１の表面は円錐曲面であっても良い。
【００１２】
パンチ１２は、短円柱状であり、その外周側に、軸方向一側ほど小径となる縮径外周部４０を有している。また、パンチ１２は、軸方向一側の端部に、径方向中央側ほど軸方向外側に突出する円錐状の凸状部４１を有している。
【００１３】
縮径外周部４０は、その外周面が、単位軸方向距離に対して一定の割合で外径が縮径するテーパ面となっている。縮径外周部４０は縮径内周部２７と同等のテーパ状となっている。縮径外周部４０の外周面は円錐曲面であっても良い。
【００１４】
凸状部４１は、その表面が、単位軸方向距離に対して一定の割合で直径が縮径するテーパ面となっている。凸状部４１は凹状部３１と同等のテーパ状となっている。凸状部４１の外周縁部が縮径外周部４０の小径側の端縁部に繋がっている。凸状部４１の表面は円錐曲面であっても良い。
【００１５】
絞り加工装置１０は、パンチ１２とダイ１１とを相対移動させる図示略の駆動機構を有している。駆動機構は、パンチ１２をその凸状部４１がダイ１１のダイ底部２２の方向に向く姿勢とし、パンチ１２の中心軸線とダイ１１のダイ内壁部２１およびダイ底部２２の中心軸線とを一致させた状態を維持して、パンチ１２とダイ１１とを相対移動させる。つまり、駆動機構は、パンチ１２をダイ１１のダイ開口部２３からダイ内壁部２１の内側に挿入してダイ底部２２に近づけたり、パンチ１２をダイ底部２２から離してダイ内壁部２１の内側からダイ開口部２３を介して外に移動させたりする。パンチ１２は、ダイ１１内に入り込んだ状態では、ダイ開口部２３側からダイ底部２２に向かって直径が徐々に小さくなる。
【００１６】
絞り加工装置１０で加工される前のピストン加工前体６１は、ピストン素材から鍛造加工で成形されるもので、円筒状の前体側壁部６２と、前体側壁部６２の軸方向一側を閉塞する平板状の前体底部６３とを備えている。前体側壁部６２および前体底部６３の両方を構成する、これらの境界部６４は、その外径が前体側壁部６２の境界部６４を除く範囲と同等の外径となっている。
【００１７】
前体側壁部６２の外周部と前体底部６３の外周部とは繋がっており、前体側壁部６２の外径と、前体底部６３の外径とは同径である。これらの外径が、ピストン加工前体６１の外径となっている。
【００１８】
ピストン加工前体６１の前体側壁部６２、前体底部６３および境界部６４の外径Ｄ１は、ダイ底部２２の直径Ｄ２よりも大きく、ダイ開口部２３の直径Ｄ３よりも小さい。また、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２の内径は、パンチ１２の外径Ｄ４と同等となっている。
【００１９】
第１実施形態の製造方法では、図１に示すように、ダイ１１のダイ内壁部２１の内側にピストン加工前体６１を前体底部６３を先頭にしてダイ開口部２３側から挿入すると共に、図示略の駆動機構により、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２の内側にパンチ１２を凸状部４１を先頭にして開口側から挿入し、パンチ１２とダイ１１のダイ底部２２とを近づける。すると、上記したように、ピストン加工前体６１の前体底部６３は、その外径Ｄ１が、ダイ底部２２の直径Ｄ２よりも大きいため、ダイ底部２２の手前で、ダイ内壁部２１の縮径内周部２７に全周にわたって当接する。また、パンチ１２の外径Ｄ４がピストン加工前体６１の内径と同等であるため、パンチ１２が凸状部４１においてピストン加工前体６１の前体底部６３に当接する。
【００２０】
図示略の駆動機構により、上記に続けて、パンチ１２とダイ１１のダイ底部２２とをさらに近づけると、パンチ１２と共にピストン加工前体６１のダイ１１への挿入が進行する。すると、まず、ピストン加工前体６１の前体底部６３と前体側壁部６２との境界部６４がダイ１１の縮径内周部２７によって径方向外周側から内側に向けて加圧されて径方向内方に塑性変形する。駆動機構により、続けてパンチ１２とダイ１１のダイ底部２２とをさらに近づけると、ピストン加工前体６１の境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側がダイ１１の縮径内周部２７によって径方向外周側から内側に向けて加圧されて径方向内方に塑性変形する。その際に、前体側壁部６２の境界部６４側は、径方向内側がパンチ１２の縮径外周部４０に当接し、パンチ１２の前体底部６３側ほど小径の縮径外周部４０が反力で前体側壁部６２の前体底部６３側を径方向内周側から外周側に向けて加圧する。また、その際に、パンチ１２の前体底部６３側の端部にある凸状部４１と、ダイ底部２２の前体底部６３側にある凹状部３１とで、前体底部６３を、径方向中央側が軸方向外側に突出する凸形状に変形させる。
【００２１】
つまり、第１実施形態の製造方法は、ダイ１１に、ピストン加工前体６１を挿入することによって、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側を、ダイ１１の縮径内周部２７によって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させる径方向の絞り加工を行う。その際に、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２の内側にパンチ１２を挿入し、縮径内周部２７による加圧によりパンチ１２で前体側壁部６２の境界部６４側を径方向内周側から外周側に向けて加圧する。このようにして、図２に示すようにピストン６１Ａを得る。
【００２２】
図２に示す絞り加工後のピストン６１Ａは、前体側壁部６２の変形後の円筒状のピストン側壁部６２Ａと、前体底部６３の変形後のピストン底部６３Ａとを備えた有底円筒状となる。ピストン底部６３Ａは、ピストン側壁部６２Ａの軸方向一側を閉塞している。ピストン側壁部６２Ａおよびピストン底部６３Ａの両方を構成するこれらの境界部６４Ａは、境界部６４を主体として変形した部分となっている。
【００２３】
その後、図示略の駆動機構により、図３に示すようにダイ１１からパンチ１２を離間させることで、これらからピストン６１Ａを取り外す。
【００２４】
ピストン側壁部６２Ａは、図２に示すように絞り加工時にダイ１１およびパンチ１２で塑性変形させられない前体側壁部６２の一部と同形状の円筒状の第一の側壁領域７１と、第一の側壁領域７１よりも軸方向のピストン底部６３Ａ側にあってダイ１１の縮径内周部２７およびパンチ１２の縮径外周部４０によってピストン底部６３Ａ側ほど縮径する形状に塑性変形させられた第二の側壁領域７２と、を有する。第一の側壁領域７１は、軸方向の全長で外径が略一定径であり内径も略一定である。つまり、第一の側壁領域７１は、外周面および内周面が円筒面となる。これに対して、第二の側壁領域７２は、軸方向位置がピストン底部６３Ａに近づくにつれて、外径が小径となり、内径も小径となる。つまり、第二の側壁領域７２は、外周面および内周面がテーパ面となる。第二の側壁領域７２は、境界部６４Ａも含む。ピストン底部６３Ａは、径方向中央側がピストン６１Ａにおける軸方向外側に突出する凸形状に塑性変形し、言い換えれば、ピストン６１Ａにおける軸方向外側に張り出した形状に塑性変形する。
【００２５】
絞り加工後、ピストン６１Ａは、第一の側壁領域７１の第二の側壁領域７２とは反対側の外周部に径方向内方に凹む形状の図４に示す溝部７５が形成される。この溝部７５は、切削加工やスピニング加工で形成されることになり、上記の絞り加工の前に形成することも可能である。溝部７５をスピニング加工で形成すれば、全体に対して切削加工を行わない切削レスのピストンとすることも可能である。
【００２６】
ピストン６１Ａは、ブレーキ装置のシリンダに配置されるものである。具体的に、ピストン６１Ａは、図４に示すディスクブレーキ８０に組み込まれるディスクブレーキ用ピストンである。このディスクブレーキ８０は、自動車等の車両用のもの、具体的には四輪自動車用のものである。ディスクブレーキ８０は、図示略の車輪とともに回転するディスク８１の回転を止めることで車両を制動するものである。
【００２７】
ディスクブレーキ８０は、ディスク８１の外周側を跨いで配置されて車両の非回転部に固定される支持部材８２と、支持部材８２に支持されてディスク８１の両面に対向配置される一対のブレーキパッド８３，８４と、一対のブレーキパッド８３，８４を挟持してディスク８１の両面に押圧する押圧機構８５とを備えている。
【００２８】
押圧機構８５は、キャリパボディ９１と、上記したピストン６１Ａと、キャリパボディ９１およびピストン６１Ａの隙間をシールするピストンシール９２と、キャリパボディ９１およびピストン６１Ａに連結されてピストン６１Ａのキャリパボディ９１から露出する部分を覆うピストンブーツ９３と、押圧プレート９４とを有している。キャリパボディ９１は、シリンダ９６と、シリンダ９６からディスク８１の外周を跨ぐように延出するブリッジ部９７と、ブリッジ部９７のシリンダ９６とは反対側から延出してシリンダ９６に対向する爪部９８とを有している。シリンダ９６には、爪部９８側に開口するボア１００が形成されており、このボア１００にピストン６１Ａが移動可能に配置されている。
【００２９】
ボア１００が形成されることにより、シリンダ９６は、爪部９８とは反対側の底部１０１と、底部１０１の外周縁部から筒状をなして爪部９８側に延出する筒状部１０２とを有している。ボア１００の内周面には、円環状のピストンシール溝１０３が形成されており、ピストンシール溝１０３よりも爪部９８側に円環状のブーツ支持溝１０４が形成されている。ピストンシール溝１０３にはピストンシール９２が嵌合されている。シリンダ９６の底部１０１には貫通孔１０５が形成されている。
【００３０】
そして、ピストン６１Ａは、ピストン底部６３Ａがボア１００内の底部１０１側に位置する姿勢でボア１００およびピストンシール９２に嵌合されており、ピストン側壁部６２Ａの第一の側壁領域７１においてボア１００およびピストンシール９２に摺接する。ピストンシール９２は、シリンダ９６とピストン６１Ａとの隙間をシールする。ピストンブーツ９３は、一端側がシリンダ９６のブーツ支持溝１０４に嵌合されてシリンダ９６に連結されており、他端側がピストン６１Ａの上記した溝部７５に嵌合されてピストン６１Ａに連結されている。
【００３１】
押圧プレート９４は、ピストン６１Ａに取り付けられている。押圧プレート９４は、ピストン６１Ａのピストン側壁部６２Ａのピストン底部６３Ａとは反対側を覆っており、ピストン６１Ａは、ピストン側壁部６２Ａのピストン底部６３Ａとは反対側の開口端面が押圧プレート９４に当接する。
【００３２】
押圧機構８５は、シリンダ９６のボア１００内に貫通孔１０５からブレーキ液が導入されると、ピストン６１Ａの主にピストン底部６３Ａにブレーキ圧が作用する。すると、ピストン６１Ａがディスク８１側に前進し、押圧プレート９４を介してブレーキパッド８３をディスク８１に向かって押圧する。これにより、ブレーキパッド８３が移動してディスク８１に接触する。また、この押圧の反力で、キャリパボディ９１が移動し、爪部９８でブレーキパッド８４をディスク８１に向かって押圧する。これにより、ブレーキパッド８４が、ディスク８１に接触する。
【００３３】
以上のようにして、押圧機構８５は、ピストン６１Ａの作動により、ピストン６１Ａと爪部９８とで一対のブレーキパッド８３，８４を両側から挟持してディスク８１の両面に押圧する。その結果、押圧機構８５は、ディスク８１に摩擦抵抗を付与して、制動力を発生させる。
【００３４】
特許文献１に記載された技術は、内側部材および外側部材の２部品で有底円筒状のピストンを構成しており、部品点数が多くコストが高くなってしまう。特許文献２に記載された技術は、金属製有底円筒部材の底部に凸部を設けて強度を向上するようになっている。
【００３５】
ところで、ディスクブレーキにおいては、軽量化が求められており、有底円筒状のピストンを薄肉化することが検討されている。しかしながら、ピストンを薄肉化すると、作動液圧がピストンに加わったときに、底部が内側に変形して底部と側壁部との境界部と、側壁部における境界部の近傍部分とに生じる引っ張り応力が大きくなる。この引っ張り応力に対する強度が不足してしまう可能性がある。
【００３６】
これに対して、第１実施形態の製造方法では、ダイ１１に、ピストン加工前体６１を挿入することによって、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側を、全周にわたりダイ１１の縮径内周部２７によって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させるため、ピストン６１Ａの境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分の周方向長さが短くなり、ピストン６１Ａの境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａの境界部６４Ａの近傍部分に周方向の圧縮残留応力を発生させることができる。このピストン６１Ａの周方向の圧縮残留応力は、作動液圧負荷時に発生する引っ張り応力の値を相対的に低減し、特に周方向に対し直交する方向の亀裂に対して疲労寿命を向上させることができる。また、金属の塑性変形は非圧縮性挙動を示すため境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａの境界部６４Ａの近傍部分の厚さが増加する。この厚さの増加は、境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａの境界部６４Ａの近傍部分の周方向の断面積を増加させるので、境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａの境界部６４Ａの近傍部分の周方向の公称応力は低下し、ピストン６１Ａの周方向の亀裂に対しても疲労寿命を向上させることができる。したがって、ピストン６１Ａの境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分の作動液圧に対する強度の低下を抑制することができる。その結果、ピストン６１Ａの疲労寿命が向上する。言い換えれば、疲労寿命を従来と同等とした場合に、薄肉化が可能となり、軽量化できる。
【００３７】
ピストン加工前体６１の境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側を、ダイ１１の縮径内周部２７によって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させる際に、ピストン加工前体６１の内側に、前体底部６３側ほど小径の縮径外周部４０を有するパンチ１２を挿入し、この状態で、ダイ１１の縮径内周部２７による加圧によりパンチ１２で前体側壁部６２の境界部６４側を径方向内周側から外周側に向けて加圧する。これにより、ピストン６１Ａの境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分に厚さ方向の圧縮残留応力を発生させることができる。この圧縮残留応力は、特に厚さ方向に対し直交する方向の亀裂に対して疲労寿命を向上させることができる。したがって、ピストン６１Ａの境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分の強度の低下をより抑制することができる。その結果、ピストン６１Ａの疲労寿命がより向上する。言い換えれば、疲労寿命を従来と同等とした場合に、より薄肉化が可能となり、より軽量化できる。
【００３８】
また、パンチ１２が前体底部６３側ほど小径の縮径外周部４０を有しているため、ダイ１１の縮径内周部２７とで前体側壁部６２の境界部６４を径方向両側から良好に加圧することができる。よって、ピストン６１Ａの境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分に圧縮残留応力を安定して発生させることができる。
【００３９】
また、円筒状のピストン側壁部６２Ａが、外径が略一定の第一の側壁領域７１と、第一の側壁領域７１よりもピストン底部６３Ａ側にあってピストン底部６３Ａに近づくにつれて外径が小径となる第二の側壁領域７２とを有しているため、ピストン６１Ａがボア１００を摺動する際の姿勢を、第一の側壁領域７１によって安定させることができる。
【００４０】
また、パンチ１２が前体底部６３側の端部に径方向中央側ほど突出する凸状部４１を有しているため、ピストン底部６３Ａを径方向中央側ほどピストン側壁部６２Ａから軸方向に離れる凸形状つまりピストン６１Ａにおける軸方向外側に突出する凸形状にすることができる。その結果、ピストン６１Ａは、そのピストン側壁部６２Ａの軸方向一側を閉塞するピストン底部６３Ａが、径方向中央側がピストン６１Ａの軸方向外側に突出する凸形状となる。これにより、ピストン６１Ａの液圧負荷方向の剛性が大きくなるので（ピストン６１Ａの断面係数が大きくなるので）、液圧負荷時の境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分の歪みが小さくなる。したがって、ピストン６１Ａの疲労寿命がより向上する。言い換えれば、疲労寿命を従来と同等とした場合に、より薄肉化が可能となり、より軽量化できる。
【００４１】
また、ピストン加工前体６１が塑性加工により成形されているため、プレス加工等に比べて、後工程での塑性変形の伸び代に余裕ができて、ピストン６１Ａの境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分に圧縮残留応力を良好に発生させることができる。
【００４２】
第１実施形態のピストン６１Ａと従来のピストンとについて、作動液圧２０ＭＰａを負荷する条件のシミュレーションを行った。その結果、従来のピストンは、作動液圧２０ＭＰａを負荷する前後で、ピストン側壁部とピストン底部との境界部およびピストン側壁部における境界部の近傍部分の応力振幅が２７６ＭＰａ、平均応力が１３８ＭＰａとなった。これに対し、圧縮残留応力を発生させた実施形態のピストン６１Ａは、作動液圧２０ＭＰａを負荷する前後で、ピストン６１Ａの境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分の応力振幅が１７２ＭＰａ、平均応力が１２１ＭＰａとなった。つまり、ピストン６１Ａは、従来と比較して、境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分の応力振幅を３８％低減でき、平均応力を１７％低減できる。よって、ピストン６１Ａの境界部６４Ａおよびピストン側壁部６２Ａにおける境界部６４Ａの近傍部分の疲労寿命を向上させることができる。言い換えれば、ピストン６１Ａは、疲労寿命を従来と同等とした場合に、従来よりも薄肉化が可能となり、従来よりも軽量化できる。
【００４３】
「第２実施形態」
次に、第２実施形態を主に図５，図６に基づいて第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
【００４４】
第２実施形態においては、絞り加工装置１０ａのダイ１１ａのダイ内壁部２１ａのダイ底部２２側が、縮径内周部２７と同様、ダイ底部２２側よりもダイ開口部２３ａ側の方が大径でダイ底部２２に向かって縮径する縮径内周部２７ａとなっており、縮径内周部２７ａのダイ底部２２とは反対側が円筒内周部２７ｂとなっている。縮径内周部２７ａは、その内周面が、単位軸方向距離に対して一定の割合で内径が縮径するテーパ面であり、円筒内周部２７ｂは、その内周面が、軸方向の全長にわたって一定の内径の円筒面（円筒ストレート面）となっている。この内径は、ピストン加工前体６１の外径と同等になっている。
【００４５】
第２実施形態の製造方法では、図５に示すように、ダイ１１ａのダイ内壁部２１ａの内側にピストン加工前体６１を前体底部６３を先頭にしてダイ開口部２３ａ側から挿入すると共に、図示略の駆動機構により、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２の内側にパンチ１２を凸状部４１を先頭にして挿入して、パンチ１２とダイ１１ａのダイ底部２２とを近づける。すると、上記したように、ピストン加工前体６１の前体底部６３は、その外径が、ダイ底部２２の直径よりも大きいため、ダイ内壁部２１ａの縮径内周部２７ａに当接する。また、パンチ１２の外径がピストン加工前体６１の直径と同等であるため、パンチ１２が凸状部４１においてピストン加工前体６１の前体底部６３に当接する。
【００４６】
ここで、ダイ１１ａのダイ内壁部２１ａの縮径内周部２７ａと円筒内周部２７ｂとの境界位置をＱ、ダイ１１ａのダイ内壁部２１ａとダイ底部２２との境界位置をＰ、ダイ内壁部２１ａのダイ開口部２３ａの位置をＲとし、ピストン加工前体６１の軸方向長さをＬ１、円筒内周部２７ｂの軸方向長さであるＱ−Ｒ間の軸方向長さをＬ２、縮径内周部２７ａの軸方向長さであるＰ−Ｑ間の軸方向長さをＬ３とすると、Ｌ３＜Ｌ１／２であり、Ｌ２＞Ｌ１に設定されている。
【００４７】
そして、図示略の駆動機構により、続けてパンチ１２とダイ１１ａのダイ底部２２とをさらに第１実施形態と同様に近づける。すると、第１実施形態と同様に、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側が、全周にわたりダイ１１ａの縮径内周部２７ａによって径方向外周側から内側に向けて加圧されて径方向内方に塑性変形する。その際に、第１実施形態と同様、前体側壁部６２の境界部６４側は、径方向内側がパンチ１２の縮径外周部４０に当接し、パンチ１２の前体底部６３側ほど小径の縮径外周部４０が反力で前体側壁部６２の前体底部６３側を径方向内周側から外周側に向けて全周にわたり加圧する。また、その際に、パンチ１２の前体底部６３側の端部にある凸状部４１と、ダイ底部２２の凹状部３１とで、前体底部６３を、径方向中央側が軸方向外側に突出する凸形状に変形させる。
【００４８】
つまり、第２実施形態の製造方法は、ダイ１１ａに、ピストン加工前体６１を挿入することによって、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側を、ダイ１１ａの縮径内周部２７ａによって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させる径方向の絞り加工を行う。その際に、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２の内側にパンチ１２を挿入し、縮径内周部２７ａの加圧によりパンチ１２の縮径外周部４０で前体側壁部６２の境界部６４側を径方向内周側から外周側に向けて加圧する。このようにして、ピストン６１Ａａを得る。その後、ダイ１１ａおよびパンチ１２からピストン６１Ａａを取り外す。
【００４９】
絞り加工後のピストン６１Ａａは、図６に示すように、前体側壁部６２の変形後の円筒状のピストン側壁部６２Ａａと、前体底部６３の変形後のピストン底部６３Ａとを備えた有底円筒状となる。ピストン底部６３Ａは、ピストン側壁部６２Ａａの軸方向一側を閉塞している。
【００５０】
ピストン側壁部６２Ａａは、絞り加工時にダイ１１ａおよびパンチ１２で塑性変形させられない前体側壁部６２の一部と同形状の円筒状の第一の側壁領域７１ａと、第一の側壁領域７１ａよりも軸方向のピストン底部６３Ａ側にあってダイ１１ａの縮径内周部２７ａおよびパンチ１２の縮径外周部４０で塑性変形させられた第１実施形態と同様の第二の側壁領域７２と、を有する。第一の側壁領域７１ａは外周面および内周面が、軸方向の全長にわたって一定の外径の円筒面であり、第二の側壁領域７２は外周面および内周面がテーパ面である。
【００５１】
図６に示すように、第一の側壁領域７１ａの第二の側壁領域７２とは反対側の端部位置をＵ、第一の側壁領域７１ａと第二の側壁領域７２との境界位置をＴ、第二の側壁領域７２の第一の側壁領域７１ａとは反対側の端部位置をＳ、第一の側壁領域７１ａの軸方向長さつまりＴ−Ｕ間の軸方向長さをＬ４、ピストン側壁部６２Ａａの軸方向長さつまりＳ−Ｕ間の軸方向長さをＬ５とすると、Ｌ４＞Ｌ５／２となっている。つまり、第一の側壁領域７１の軸方向長さＬ４は第二の側壁領域７２の軸方向長さＬ５−Ｌ４よりも長い。
【００５２】
このように、全長にわたって一定径の第一の側壁領域７１ａの軸方向長さを第二の側壁領域７２の軸方向長さよりも長くすることで、ピストン６１Ａａのシリンダ９６のボア１００に対する傾きを抑制することができる。これにより、ピストン６１Ａａのシリンダ９６のボア１００に対する往復移動時に生じるこじりを抑制することができる。
【００５３】
また、ダイ内壁部２１ａは、縮径内周部２７ａのダイ底部２２とは反対側に円筒内周部２７ｂが設けられているため、円筒内周部２７ｂで第一の側壁領域７１ａを良好に円筒状に保つことができる。
【００５４】
「第３実施形態」
次に、第３実施形態を主に図７に基づいて第２実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第２実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
【００５５】
第３実施形態においては、絞り加工装置１０ｃのパンチ１２ｃがピストン加工前体６１の前体側壁部６２の開口側の端部に嵌合し、前体側壁部６２の開口側の端面に当接する段付き板状となっている。
【００５６】
第３実施形態の製造方法では、ダイ１１ａのダイ内壁部２１ａの内側にピストン加工前体６１を前体底部６３を先頭にして挿入すると共に、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２の開口側の端部にパンチ１２ｃを嵌合させて、図示略の駆動機構により、パンチ１２ｃとダイ１１のダイ底部２２とを近づけると、ピストン加工前体６１のダイ１１ａへの挿入が進行する。すると、まず、ピストン加工前体６１の前体底部６３がダイ１１ａの縮径内周部２７ａによって径方向外周側から内側に向けて加圧されて径方向内方に塑性変形する。駆動機構により、続けてパンチ１２とダイ１１ａのダイ底部２２とをさらに近づけると、ピストン加工前体６１の境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側の部分がダイ１１ａの縮径内周部２７ａによって径方向外周側から内側に向けて加圧されて径方向内方に塑性変形する。このように、ピストン加工前体６１の境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側の部分が、ダイ１１ａの縮径内周部２７ａによって径方向外周側から内側に向けて加圧される際に、この部分を、パンチ１２ｃが加圧することはない。
【００５７】
第３実施形態の製造方法は、ダイ１１ａに、ピストン加工前体６１を挿入することによって、ピストン加工前体６１の境界部６４および前体側壁部６２の境界部６４側の部分を、ダイ１１ａの縮径内周部２７ａによって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させる径方向の絞り加工を行う。
【００５８】
「第４実施形態」
次に、第４実施形態を主に図８〜図１１に基づいて第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
【００５９】
図８は、第４実施形態に係るピストンの製造方法で用いられる絞り加工装置１０ｄを示している。絞り加工装置１０ｄは、ダイ１１ｄおよびパンチ１２ｄを有している。
【００６０】
ダイ１１ｄは、円筒状のダイ内壁部２１ｄと、ダイ内壁部２１ｄの軸方向一側に設けられたダイ底部２２ｄと、ダイ内壁部２１ｄの軸方向他側に設けられたダイ開口部２３ｄとを有している。
【００６１】
ダイ内壁部２１ｄは、そのダイ開口部２３ｄ側の端部の内周部が、ダイ底部２２ｄに向かって縮径する縮径内周部１１１となっている。この縮径内周部１１１は、その内周面が、単位軸方向距離に対して一定の割合で内径が縮径するテーパ面（円錐面）となっている。
【００６２】
ダイ内壁部２１ｄは、縮径内周部１１１よりもダイ底部２２ｄ側の内周部が、一定径の定径内周部１１２となっている。すなわち、定径内周部１１２は、その内周面が軸方向位置によらず一定径の円筒面となっている。定径内周部１１２は、縮径内周部１１１のダイ底部２２ｄ側の端部からダイ底部２２ｄ側に延出している。
【００６３】
ダイ内壁部２１ｄとダイ底部２２ｄとの境界領域１１３は、径方向内側に、ダイ開口部２３ｄから軸方向に離れるほど小径となり、ダイ開口部２３ｄから軸方向に離れる方向に向かって縮径する縮径内周部１１４を有している。この縮径内周部１１４は、その内周面が、単位軸方向距離に対して一定の割合で内径が縮径するテーパ面（円錐面）となっている。言い換えれば、縮径内周部１１４はＣ面取りされており、具体的には４５度の面取り角度でＣ面取りされている。縮径内周部１１４は、定径内周部１１２のダイ開口部２３ｄとは反対側の端部からダイ開口部２３ｄとは反対側に延出している。
【００６４】
ダイ底部２２ｄは、境界領域１１３よりも径方向内側が、ダイ１１ｄの中心軸線に対して直交する平坦部１１５となっている。すなわち、平坦部１１５は、ダイ開口部２３ｄ側の内面がダイ１１ｄの中心軸線に対して直交する平坦面となっている。
【００６５】
パンチ１２ｄは、短円柱状であり、その外周側に円筒状のパンチ外壁部１１７を、軸方向一端側に平坦なパンチ端部１１８を、軸方向他端側に平坦なパンチ他端部１１９を、それぞれ備えている。パンチ外壁部１１７は、その外周面が軸方向位置によらず一定径の円筒面となっている。パンチ端部１１８は、その端面が、パンチ１２ｄの中心軸線に対して直交する平坦面となっている。パンチ外壁部１１７とパンチ端部１１８との境界領域１２１は、その径方向外側に、パンチ他端部１１９から軸方向に離れるほど小径で、パンチ他端部１１９とは反対方向に向かって縮径する縮径外周部１２２を有している。この縮径外周部１２２は、その外周面が、単位軸方向距離に対して一定の割合で外径が縮径するテーパ面（円錐面）となっている。言い換えれば、縮径外周部１２２はＣ面取りされており、具体的には４５度の面取り角度でＣ面取りされている。
【００６６】
絞り加工装置１０ｄで加工される前のピストン加工前体６１の前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４は、径方向外側に、ピストン加工前体６１の開口部６５から軸方向に離れるほど小径となり、開口部６５から軸方向に離れる方向に向かって縮径する縮径外周部１２５を有している。この縮径外周部１２５は、その外周面が、ピストン加工前体６１を、その中心軸線を含む面で断面とした場合に境界部６４の内部に中心を有する円弧状となるＲ面取り面となっている。言い換えれば、縮径外周部１２５はＲ面取りされている。
【００６７】
絞り加工装置１０ｄで加工される前のピストン加工前体６１の前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４は、その径方向内側に、開口部６５から軸方向に離れるほど小径となり、開口部６５から軸方向に離れる方向に向かって縮径する縮径内周部１２６を有している。この縮径内周部１２６は、その内周面が、ピストン加工前体６１を、その中心軸線を含む面で断面とした場合に境界部６４の外部に中心を有する円弧状となるＲ面取り面となっている。言い換えれば、縮径内周部１２６はＲ面取りされている。
【００６８】
ピストン加工前体６１の前体側壁部６２の外径は、縮径内周部１１１の最大内径よりも大径であって、縮径内周部１１１の最小内径すなわち定径内周部１１２の内径よりも小径となっている。また、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２の内径は、パンチ１２ｄのパンチ外壁部１１７の外径と略同径となっている。
【００６９】
ダイ１１ｄの境界領域１１３の縮径内周部１１４は、ダイ１１ｄの径方向における面取り幅が、ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径外周部１２５の、ピストン加工前体６１の径方向における面取り幅よりも大きい。また、ダイ１１ｄの縮径内周部１１４は、ダイ１１ｄの軸方向における面取り幅も、ピストン加工前体６１の縮径外周部１２５の、ピストン加工前体６１の軸方向における面取り幅よりも大きい。その結果、ダイ１１ｄの縮径内周部１１４の面取り量は、ピストン加工前体６１の縮径外周部１２５の面取り量よりも大きくなっている。
【００７０】
また、パンチ１２ｄの境界領域１２１の縮径外周部１２２は、パンチ１２ｄの径方向における面取り幅が、ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径内周部１２６の、ピストン加工前体６１の径方向における面取り幅よりも大きい。また、パンチ１２ｄの縮径外周部１２２は、パンチ１２ｄの軸方向における面取り幅も、ピストン加工前体６１の縮径内周部１２６の、ピストン加工前体６１の軸方向における面取り幅よりも大きい。その結果、パンチ１２ｄの縮径外周部１２２の面取り量は、ピストン加工前体６１の縮径内周部１２６の面取り量よりも大きくなっている。
【００７１】
ダイ１１ｄにおける境界領域１１３の縮径内周部１１４の内周面はテーパ面となっており、その曲率半径は無限大に近いことから、外周面がＲ面取り面となっている、ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径外周部１２５の曲率半径よりも大きくなっている。
【００７２】
また、パンチ１２ｄにおける境界領域１２１の縮径外周部１２２の外周面はテーパ面となっており、その曲率半径は無限大に近いことから、内周面がＲ面取り面となっている、ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径内周部１２６の曲率半径よりも大きくなっている。
【００７３】
第４実施形態の製造方法では、絞り加工装置１０ｄの同軸配置されて互いに離間した待機状態にあるダイ１１ｄとパンチ１２ｄとの間に、ピストン加工前体６１をセットする。そして、図示略の駆動機構により、パンチ１２ｄとダイ１１ｄのダイ底部２２ｄとを軸方向に近づける。すると、パンチ１２ｄは、まず、パンチ端部１１８を先頭にしてピストン加工前体６１の前体側壁部６２の内側に開口部６５側から入り込んで、図８に示すようにパンチ端部１１８を前体底部６３に当接させる。続いて、パンチ１２ｄは、ダイ１１ｄのダイ内壁部２１ｄの内側にピストン加工前体６１を前体底部６３を先頭にしてダイ開口部２３ｄ側から挿入する。すると、ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径外周部１２５が、縮径内周部１１１の最大内径よりも小径であって、縮径内周部１１１の最小内径すなわち定径内周部１１２の内径よりも大径となっているため、まず、縮径内周部１１１の軸方向の途中位置に、全周にわたって当接する。
【００７４】
図示略の駆動機構により、上記に続けて、パンチ１２ｄとダイ１１ｄのダイ底部２２ｄとをさらに近づけると、パンチ１２ｄと共にピストン加工前体６１のダイ１１ｄへの挿入が進行する。すると、ピストン加工前体６１の境界部６４がダイ１１ｄの縮径内周部１１１によって径方向外周側から内側に向けて加圧されて径方向内方に塑性変形する。すなわち、ピストン加工前体６１の境界部６４が圧縮加工される。
【００７５】
駆動機構により、続けてパンチ１２ｄとダイ１１ｄのダイ底部２２ｄとをさらに近づけると、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２がダイ１１ｄの定径内周部１１２によって径方向外周側から内側に向けて加圧されて径方向内方に塑性変形する。すなわち、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２が、ダイ１１ｄのダイ内壁部２１ｄで絞り加工される。その際に、前体側壁部６２は、径方向内側がパンチ１２ｄのパンチ外壁部１１７に当接し、このパンチ外壁部１１７は、反力で前体側壁部６２を径方向内周側から外周側に向けて加圧する。
【００７６】
駆動機構により、続けてパンチ１２ｄとダイ１１ｄのダイ底部２２ｄとをさらに近づけると、図９に示すように、ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径外周部１２５が、ダイ１１ｄの境界領域１１３の縮径内周部１１４に当接し、その後、前体底部６３がダイ１１ｄのダイ底部２２ｄに当接してパンチ１２ｄとダイ１１ｄのダイ底部２２ｄとが前体底部６３を加圧することになる。ここで、ダイ１１ｄの境界領域１１３の縮径内周部１１４の面取り量は、ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径外周部１２５の面取り量よりも大きくなっていることから、ダイ１１ｄの境界領域１１３が、ピストン加工前体６１の境界部６４を、図９から図１０に示すように、ピストン加工前体６１における外方から内方に向けて加圧し塑性変形させる。その際に、パンチ１２ｄの境界領域１２１の縮径外周部１２２の面取り量が、ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径内周部１２６の面取り量よりも大きくなっていることから、ダイ１１ｄの境界領域１１３の縮径内周部１１４によるピストン加工前体６１の境界部６４の塑性変形を円滑に行わせることができる。
【００７７】
つまり、第４実施形態の製造方法は、ダイ１１ｄに、前体側壁部６２と前体底部６３とを備えたピストン加工前体６１を挿入することによって、前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４および前体側壁部６２を、ダイ１１ｄにより、ピストン加工前体６１における外方から内方に向けて加圧し塑性変形させる。その際に、ダイ１１ｄのダイ内壁部２１ｄとダイ底部２２ｄとの境界領域１１３によってピストン加工前体６１の境界部６４が加圧され、境界部６４がパンチ１２ｄのパンチ外壁部１１７とパンチ端部１１８との境界領域１２１に加圧される。この加圧の反力で、パンチ１２ｄの境界領域１２１が、ピストン加工前体６１の境界部６４を、ピストン加工前体６１における内方から外方に向けて加圧する。このようにして、図１０に示すようにピストン６１Ａｄを得る。
【００７８】
図１０に示すピストン６１Ａｄは、前体側壁部６２の絞り加工後の円筒状のピストン側壁部６２Ａｄと、前体底部６３の圧縮加工後のピストン底部６３Ａｄとを備えた有底円筒状となる。ピストン底部６３Ａｄは、ピストン側壁部６２Ａｄの軸方向一側を閉塞している。ピストン側壁部６２Ａｄおよびピストン底部６３Ａｄの両方を構成するこれらの境界部６４Ａｄは、境界部６４を主体として変形した部分となっている。境界部６４Ａｄの外径側は、開口部６５から軸方向に離れるほど小径で、開口部６５とは反対方向に向かって縮径する縮径外周部１２５Ａｄとなっている。この縮径外周部１２５Ａｄは、その外周面が、単位軸方向距離に対して一定の割合で外径が縮径するテーパ面（円錐面）となっている。言い換えれば、縮径外周部１２５Ａｄは、Ｃ面取りされており、具体的には４５度の面取り角度でＣ面取りされている。
【００７９】
その後、図示略の駆動機構により、図１１に示すようにダイ１１ｄとパンチ１２ｄとを軸方向に離間させることで、これらからピストン６１Ａｄを取り外す。
【００８０】
第４実施形態の製造方法では、ダイ１１ｄにピストン加工前体６１を挿入することによって、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２を、全周にわたりダイ１１ｄのダイ内壁部２１ｄによって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させると共に、ピストン加工前体６１の境界部６４を、全周にわたりダイ１１ｄの境界領域１１３によってピストン加工前体６１の外方から内方に向けて加圧し塑性変形させるため、ピストン６１Ａｄの境界部６４Ａｄおよびピストン側壁部６２Ａｄの周方向長さが短くなり（言い換えれば径が小さくなる）、ピストン６１Ａｄの境界部６４Ａｄおよびピストン側壁部６２Ａｄに周方向の圧縮残留応力を発生させることができる。したがって、ピストン６１Ａｄの境界部６４Ａｄおよびピストン側壁部６２Ａｄの作動液圧に対する強度の低下を抑制することができる。その結果、ピストン６１Ａｄの疲労寿命が向上する。言い換えれば、疲労寿命を従来と同等とした場合に、薄肉化が可能となり、軽量化できる。その結果、材料費を低減でき、ブレーキ応答性を向上できて、車両運動性能を向上できる。
【００８１】
また、ダイ１１ｄのダイ内壁部２１ｄとダイ底部２２ｄとの境界領域１１３の縮径内周部１１４の曲率半径が、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４の縮径外周部１２５の曲率半径よりも大きいため、ピストン加工前体６１の境界部６４を、ダイ１１ｄの境界領域１１３によってピストン加工前体６１における外方から内方に円滑に塑性変形させることができる。
【００８２】
ピストン加工前体６１の境界部６４および前体側壁部６２を、ダイ１１ｄの境界領域１１３を含むダイ内壁部２１ｄによって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させる際に、ピストン加工前体６１の内側に、円筒状のパンチ外壁部１１７と軸方向一端側のパンチ端部１１８とを備えたパンチ１２ｄを挿入し、その際のダイ１１の境界領域１１３を含むダイ内壁部２１ｄによる加圧による反力で、パンチ１２が境界部６４を含む前体側壁部６２を径方向内周側から外周側に向けて加圧する。これにより、ピストン６１Ａｄの境界部６４Ａｄおよびピストン側壁部６２Ａｄに厚さ方向の圧縮残留応力を発生させることができる。したがって、ピストン６１Ａｄの境界部６４Ａｄおよびピストン側壁部６２Ａｄの強度の低下をより抑制することができる。
【００８３】
また、パンチ１２ｄのパンチ外壁部１１７とパンチ端部１１８との境界領域１２１の縮径外周部１２２の曲率半径が、ピストン加工前体６１の前体側壁部６２と前体底部６３との境界部６４の縮径内周部１２６の曲率半径よりも大きいため、ピストン加工前体６１の境界部６４を、ダイ１１ｄの境界領域１１３によってピストン加工前体６１における外方から内方に円滑に塑性変形させることができる。
【００８４】
ここで、第４の実施形態において、ダイ１１ｄの境界領域１１３の縮径内周部１１４をＣ面取りではなくＲ面取りとしても良い。また、パンチ１２ｄの境界領域１２１の縮径外周部１２２もＣ面取りではなくＲ面取りとしても良い。ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径外周部１２５をＲ面取りではなくＣ面取りとしても良い。ピストン加工前体６１の境界部６４の縮径内周部１２６もＲ面取りでなくＣ面取りとしても良い。
【００８５】
「第５実施形態」
次に、第５実施形態を主に図１２，図１３に基づいて第４実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第４実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
【００８６】
図１２に示すように、絞り加工装置１０ｅのダイ１１ｅが、ダイ底部２２ｅの軸方向のダイ内壁部２１ｄ側に、平坦部１１５よりも軸方向に凹む円環状の円環溝１３１を有している。円環溝１３１は、ダイ底部２２ｅと同軸状に形成されている。
【００８７】
駆動機構により、パンチ１２ｄとダイ１１ｅのダイ底部２２ｅとを近づけて、図１２から図１３に示すように、パンチ１２ｄとダイ１１ｅのダイ底部２２ｅとでピストン加工前体６１の前体底部６３を加圧すると、前体底部６３の一部が円環溝１３１に入り込んで、ピストン６１Ａｅのピストン底部６３Ａｅに、軸方向外側に突出する円環凸部１３２を形成する。円環凸部１３２はピストン底部６３Ａｅと同軸状に形成されている。
【００８８】
これにより、円環凸部１３２が補強用のリブとなってピストン６１Ａｅのピストン底部６３Ａｅの剛性が上がる。よって、ピストン底部６３Ａｅが液圧を受けることにより内側に凸状に湾曲してしまうことを抑制できる。その結果、液圧負荷時にピストン底部６３Ａｅに生じる、径方向の中央で最大となる引っ張り応力を低減できる。言い換えれば、ピストン底部６３Ａｅに発生する引っ張り応力を従来と同等とした場合に、ピストン底部６３Ａｅの薄肉化が可能となり、軽量化できる。
【００８９】
「第６実施形態」
次に、第６実施形態を主に図１４，図１５に基づいて第５実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第５実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
【００９０】
図１４に示すように、絞り加工装置１０ｆのパンチ１２ｆが、パンチ端部１１８から軸方向のパンチ他端部１１９とは反対側に突出する円環突起１４１を有している。円環突起１４１は、パンチ端部１１８と同軸状に形成されており、ダイ１１ｅの円環溝１３１と対向する位置に設けられている。すなわち、円環突起１４１は、円環溝１３１と同径で同軸に配置されている。
【００９１】
駆動機構により、パンチ１２ｆとダイ１１ｅのダイ底部２２ｅとを近づけて、図１４から図１５に示すように、パンチ１２ｆとダイ１１ｅのダイ底部２２ｅとでピストン加工前体６１の前体底部６３を加圧すると、パンチ１２ｆの円環突起１４１が、前体底部６３の一部を凹ませて、ピストン６１Ａｆのピストン底部６３Ａｆに円環凹部１４２を形成すると共に、前体底部６３の一部が、円環溝１３１に入り込んで、ピストン６１Ａｆのピストン底部６３Ａｆに、軸方向外側に突出する円環凸部１３２ｆを形成する。円環凹部１４２および円環凸部１３２ｆはピストン底部６３Ａｆと同軸状に形成されている。このようにして、パンチ１２ｆの円環突起１４１が、前体底部６３の一部を円環溝１３１に入り込ませることになって、円環凸部１３２ｆを確実に形成することができる。
【００９２】
以上により、円環凸部１３２ｆが補強用のリブとなってピストン６１Ａｆのピストン底部６３Ａｆの剛性がさらに上がる。よって、ピストン底部６３Ａｆが液圧を受けることにより内側に凸状に湾曲してしまうことを抑制できる。その結果、液圧負荷時にピストン底部６３Ａｆに生じる、径方向中央で最大となる引っ張り応力を低減できる。言い換えれば、ピストン底部６３Ａｆに発生する引っ張り応力を従来と同等とした場合に、ピストン底部６３Ａｆの薄肉化が可能となり、軽量化できる。特に、塑性変形の伸び代に余裕のある鍛造ピストンに適用すると寿命向上および軽量化の効果が大きい。
【００９３】
以上に述べた実施形態は、円筒状のダイ内壁部と、前記ダイ内壁部の軸方向一側に設けられたダイ底部と、前記ダイ内壁部の軸方向他側に設けられたダイ開口部と、を有し、前記ダイ内壁部に、前記ダイ底部側よりも前記ダイ開口部側の方が大径で前記ダイ底部に向かって縮径する縮径内周部を備えたダイに、円筒状の前体側壁部と、該前体側壁部の軸方向一側を閉塞する前体底部とを備えたピストン加工前体を挿入することによって、前記前体側壁部と前記前体底部との境界部および前記前体側壁部の前記境界部側を前記縮径内周部によって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させる。これにより、圧縮残留応力を発生させることができる。したがって、ピストンの強度低下を抑制することができる。
【００９４】
また、前記前体側壁部の内側にパンチを挿入し、前記縮径内周部による加圧により前記パンチで前記前体側壁部の前記境界部側を径方向内周側から外周側に向けて加圧する。これにより、さらに圧縮残留応力を発生させることができる。したがって、ピストンの強度低下をさらに抑制することができる。
【００９５】
また、前記パンチは、前記前体底部側ほど小径の縮径外周部を有し、前記前体底部側の端部に径方向中央側ほど突出する凸状部を有しているため、底部をピストンの軸方向外側に突出する凸形状にすることができる。これにより、ピストンの液圧負荷方向の剛性が大きくなる。
【００９６】
また、円筒状のピストン側壁部と、該ピストン側壁部の軸方向一側を閉塞するピストン底部とを備えた有底円筒状のピストンであって、前記ピストン側壁部は、外径が略一定の第一の側壁領域と、該第一の側壁領域よりも前記ピストン底部側にあって該ピストン底部に近づくにつれて外径が小径となる第二の側壁領域と、を有し、前記ピストン底部は、径方向中央側が軸方向外側に突出する凸形状となっている。これにより、ピストンの液圧負荷方向の剛性が大きくなる。第一の側壁領域によって、ピストンをシリンダのボアに対して軸方向に良好に摺動させることができる。
【００９７】
また、前記第一の側壁領域の軸方向長さが前記第二の側壁領域の軸方向長さよりも長いため、ピストンをシリンダのボアに対して軸方向に、より良好に摺動させることができる。
【００９８】
以上に述べた実施形態の第１の態様は、円筒状のダイ内壁部と、前記ダイ内壁部の軸方向一側に設けられたダイ底部と、前記ダイ内壁部の軸方向他側に設けられたダイ開口部と、を有するダイに、円筒状の前体側壁部と、該前体側壁部の軸方向一側を閉塞する前体底部とを備えたピストン加工前体を挿入することによって、前記前体側壁部と前記前体底部との境界部および前記前体側壁部の前記境界部側を、前記ダイにより、前記ピストン加工前体における外方から内方に向けて加圧し塑性変形させる。
【００９９】
第２の態様は、第１の態様において、前記ダイは、前記ダイ内壁部に、前記ダイ底部側よりも前記ダイ開口部側の方が大径で前記ダイ底部に向かって縮径する縮径内周部を備え、前記前体側壁部と前記前体底部との境界部および前記前体側壁部の前記境界部側を、前記縮径内周部によって径方向外周側から内側に向けて加圧し塑性変形させる。
【０１００】
第３の態様は、第２の態様において、前記前体側壁部の内側にパンチを挿入し、前記縮径内周部による加圧により前記パンチで前記前体側壁部の前記境界部側を径方向内周側から外周側に向けて加圧する。
【０１０１】
第４の態様は、第３の態様において、前記パンチは、前記前体底部側ほど小径の縮径外周部を有し、前記前体底部側の端部に径方向中央側ほど突出する凸状部を有している。
【０１０２】
第５の態様は、第１乃至第４のいずれか一態様において、前記ダイの前記ダイ内壁部と前記ダイ底部との境界領域の曲率半径が、前記ピストン加工前体の前記前体側壁部と前記前体底部との境界部の曲率半径よりも大きい。
【０１０３】
第６の態様は、第５の態様において、円筒状のパンチ外壁部と軸方向一端側のパンチ端部とを備えたパンチを前記ピストン加工前体に挿入し、前記ダイ内壁部と前記ダイ底部との境界領域による加圧により前記パンチの前記パンチ外壁部と前記パンチ端部との境界領域で、前記前体側壁部と前記前体底部との境界部を、前記ピストン加工前体における内方から外方に向けて加圧する。
【０１０４】
第７の態様は、第６の態様において、前記パンチの前記パンチ外壁部と前記パンチ端部との境界領域の曲率半径が、前記ピストン加工前体の前記前体側壁部と前記前体底部との境界部の曲率半径よりも大きい。
【０１０５】
第８の態様は、第１乃至第７のいずれか一態様において、前記ダイは、前記ダイ底部に円環溝を有している。
【０１０６】
第９の態様は、第８の態様において、円筒状のパンチ外壁部と軸方向一端側のパンチ端部とを備えて前記ピストン加工前体に挿入されるパンチが、前記パンチ端部の前記円環溝と対向する位置に円環突起を有している。
【０１０７】
第１０の態様は、円筒状のピストン側壁部と、該ピストン側壁部の軸方向一側を閉塞するピストン底部とを備えた有底円筒状のピストンであって、前記ピストン側壁部は、外径が略一定の第一の側壁領域と、該第一の側壁領域よりも前記ピストン底部側にあって該ピストン底部に近づくにつれて外径が小径となる第二の側壁領域と、を有し、前記ピストン底部は、径方向中央側が軸方向外側に突出する凸形状となっている。
【０１０８】
第１１の態様は、第１０の態様において、前記第一の側壁領域の軸方向長さが前記第二の側壁領域の軸方向長さよりも長い。
【０１０９】
第１２の態様は、円筒状のピストン側壁部と、該ピストン側壁部の軸方向一側を閉塞するピストン底部とを備えた有底円筒状のピストンであって、前記ピストン底部は、軸方向外側に突出する円環凸部を有する。
【符号の説明】
【０１１０】
１１，１１ａ，１１ｄ，１１ｅ  ダイ
１２，１２ｃ，１２ｄ，１２ｆ  パンチ
２１，２１ａ，２１ｄ  ダイ内壁部
２２，２２ｄ，２２ｅ  ダイ底部
２３，２３ａ，２３ｄ  ダイ開口部
２７  縮径内周部
４０  縮径外周部
４１  凸状部
６１  ピストン加工前体
６１Ａ，６１Ａａ，６１Ａｄ，６１Ａｅ，６１Ａｆ  ピストン
６２  前体側壁部
６２Ａ，６２Ａａ，６２Ａｄ  ピストン側壁部
６３  前体底部
６３Ａ，６３Ａｄ，６３Ａｅ，６３Ａｆ  ピストン底部
６４  境界部
７１  第一の側壁領域
７２  第二の側壁領域
１１３  境界領域
１１７  パンチ外壁部
１１８  パンチ端部
１２１  境界領域
１３１  円環溝
１３２，１３２ｆ  円環凸部
１４１  円環突起
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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