JP2002059318A - 圧縮機用ピストンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧縮機用ピストンの中空円筒状部の厚肉部を容
易に形成する。 【解決手段】圧縮機用ピストンを製造するためのピスト
ン用素材１６０を鍛造により製造する。その際、有底中
空円筒状部１６４の内周面２００および底面２０２はサ
イドパンチにより成形する。ピストン用素材１６０の底
面２０２および突出部１７２にそれぞれセンタ穴２１
０，２１２を形成し、スピニング加工装置ののマンドレ
ル３１０がセンタ穴２１０に係合し、センタ３１８がセ
ンタ穴２１２に係合する。このようにピストン用素材１
６０を心出しして両側から支持した状態で、３個のスピ
ニングローラ２２４が同期して接近し、中空円筒状部１
６６の開口側端部を縮径させる。中空円筒状部１６６に
縮径部１３０と非縮径部１３２とを形成した後、外周面
３２８の切削加工により、非縮径部１３２の外径が縮径
部１３０の外径と同じになり、中空円筒状部１６６の開
口側端部に厚肉部１３０を形成する。厚肉部１３０の外
周面に円環状のピストンリング溝を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜板式圧縮機等の
圧縮機に用いられるピストンの製造方法に関するもので
あり、特に、シリンダボアに嵌合される頭部が中空であ
るものを製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機用のピストンは、一般に、シリン
ダハウジングのシリンダボアに摺動可能に嵌合され、シ
リンダハウジングと共同して圧縮室を形成する頭部と、
駆動装置と係合する係合部とを一体に備えたものとされ
る。そして、頭部は、軽量化の要求を満たすために中空
とされることが多い。また、係合部は、例えば、斜板式
圧縮機においては、互いに平行に延びる一対のアーム部
と、それらアーム部の基端同士を連結する連結部とを備
えたものとされ、一対のアーム部がそれぞれシューを介
して斜板の外周部の両摺動面に係合させられる。

【０００３】上記中空頭部は中空円筒状部を有するもの
とされることが多いが、この中空円筒状部の軸方向の一
部を他の部分より厚肉とすることが必要になる場合があ
る。例えば、中空頭部の外周面にピストンリング溝，油
溝等の円環状溝を形成するため、あるいは強度を向上さ
せるため等の目的で、厚肉とすることが必要になるので
ある。しかし、圧縮機用ピストンは前述のように軽量化
の要求が強いため、中空円筒状部全体の厚さを厚くする
ことは望ましくない。また、中空頭部は、内周面が円筒
面であるシリンダボアと嵌合する必要上、外周面が概し
て円筒面とされることが必要である。そのため、中空円
筒状部の軸方向の一部を厚肉とする必要がある場合に
は、内周面側に突出させざるを得ない。

【０００４】一方、圧縮機用ピストンの素材は、鍛造，
鋳造等によって製造されることが多く、ピストン用素材
の中空円筒状部の内周面は、鍛造の場合はパンチによ
り、鋳造の場合には中子により形成される。したがっ
て、成形後、パンチや中子を中空円筒状部から抜き出す
ことが必要であり、中空円筒状部の内周面は、パンチや
中子の先端側ほど直径が小さいことが不可欠である。軸
方向の一部を厚肉部とするために、内周面の軸方向の中
間部や開口側端部に内周側へ突出した円環状の突部を形
成すれば、パンチや中子を中空円筒状部内から抜き出す
ことができないのである。そのため、内周面の軸方向の
中間部や開口側端部に内周側へ突出した円環状の突部を
形成する必要がある場合には、従来、中空円筒状部の内
周面を切削加工することが行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】しかし、中空円筒状部の内周面を切削加工すること
は望ましいことではない。すなわち、中空頭部の外周面
は、シリンダボアに精度良く嵌合する必要があるため、
切削加工を始めとする機械加工を施すことが不可欠であ
るため、内周面と外周面との両方を機械加工することが
必要となり、製造コストが増大する。また、内周面の切
削加工は一般に外周面に比較して大変である。

【０００６】本発明は、以上の事情を背景とし、中空円
筒状部を備えた圧縮機用ピストンであって、中空円筒状
部の軸方向の一部に他の部分より厚肉の部分を有するも
のの製造を容易にすることを課題としてなされたもので
あり、本発明によって、下記各態様の圧縮機用ピストン
の製造方法が得られる。各態様は請求項と同様に、項に
区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号
を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明
の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術
的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のも
のに限定されると解釈されるべきではない。また、一つ
の項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の
事項を常に一緒に採用しなければならないわけではな
い。一部の事項のみを選択して採用することも可能なの
である。

【０００７】（１）中空円筒状部を備えたピストン用素
材を成形する成形工程と、そのピストン用素材の中空円
筒状部の軸方向の一部を塑性加工により縮径させる縮径
工程と、その縮径工程の後に、ピストン用素材の外周面
を切削加工することにより、縮径部の外径を非縮径部と
同じにする切削加工工程とを含むことを特徴とする圧縮
機用ピストンの製造方法（請求項１）。このように、中
空円筒状部を備えたピストン用素材を成形し、その成形
品の中空円筒状部の軸方向の一部を塑性加工により縮径
させれば、切削加工によることなく、中空円筒状部の内
周面に他の部分より内周側へ円環状に突出した部分を形
成することができる。その後、外周面を切削加工するこ
とにより、縮径部の外径を非縮径部と同じにすれば、中
空円筒状部の軸方向の一部に厚肉部を、内周面の切削加
工を行うことなく形成することができる。上記のよう
に、縮径部の外径を非縮径部と同じにするためには、非
縮径部の取り代を従来より多くすることが必要になる場
合が多いが、それでも、外周面の切削加工に要する時間
はそれほど変わらないことが多い。外周面の切削加工は
一般に、荒加工と仕上加工とにより行われ、荒加工の取
り代も比較的小さいことが多いため、外周面の取り代が
従来より大きくなっても、そのために、荒加工の実行回
数を増加させる必要が生じることは少ないからである。
また、万一、荒加工の実行回数が増加しても、外周面の
切削加工は内周面のそれに比較して容易であり、加工に
要する時間の総計を短縮することができる。 （２）前記縮径工程が、スピニング加工により前記中空
円筒状部の軸方向の一部を縮径させる工程である (1)項
に記載の圧縮機用ピストンの製造方法（請求項２）。縮
径工程をスピニング加工により実施すれば、中空円筒状
部の軸方向の一部を容易に縮径させることができる。ス
ピニング加工は、非回転型の加工具（へら）を回転中の
ピストン用素材の外周面に押し付けることによっても行
い得るが、ローラ等回転部材の外周面を中空円筒状部の
外周面に押し付ける方が容易であり、かつ、縮径部の寸
法精度も高くなることが多い。スピニングローラは複数
個用い、中空円筒状部の外周面の周方向に隔たった複数
個所に同時に押し付けることが望ましい。等角度間隔に
配設した３個以上のスピニングローラを、互いに同期さ
せて、中空円筒状部の中心線に接近する向き（中心向き
と称する）に移動させることが望ましい。しかし、等角
度間隔に配設することも、同期させることも不可欠では
ない。後者の場合、例えば、各スピニングローラを個別
に中心向きに移動可能とし、それぞればね部材，エアシ
リンダ等の付勢手段によって中心向きに付勢してもよい
のである。 （３）前記縮径工程が、金型を用いたプレス加工により
前記中空円筒状部の軸方向の一部を縮径させる工程であ
る (1)項に記載の圧縮機用ピストンの製造方法。上記金
型としては、例えば、大径穴部と小径穴部とを有する絞
り穴を備えた縮径ダイスを含むものを使用することがで
きる。その縮径ダイスの大径穴部に、ピストン用素材の
中空円筒状部を開口側端部側から挿入し、縮径ダイスの
軸方向に移動可能な押込部材により小径穴部側へ軸方向
に押し込むことにより、開口側端部を縮径させるのであ
る。押込部材はプレス機等に備えられた駆動装置により
駆動すればよい。ピストン用素材の中空円筒状部の周囲
を囲む複数の型部材を有する分割型と、それら型部材を
半径方向に移動させて分割型の内側に形成される型穴を
拡径，縮径させる拡縮装置とを備えた金型を使用して縮
径工程を実施することもできる。分割型の分割数は、縮
径工程における縮径量が小さい場合には２にすることも
可能であるが、３以上が望ましく、４以上がさらに望ま
しい。縮径は一挙に行っても、複数段階に分けて行って
もよい。 （４）前記中空円筒状部の少なくとも縮径させるべき部
分の内周側に、マンドレル等の心部材を配設し、それの
外周面により縮径部の縮径限度を規定する (2)項または
(3)項に記載の圧縮機用ピストンの製造方法。心部材は
不可欠ではないが、使用する方が寸法精度の高い縮径部
を形成し得る。 （５）前記ピストン用素材が、前記中空円筒状部の一端
が閉塞され、他端が開口した有底中空円筒状部を含み、
前記縮径工程が、その有底中空円筒状部の開口側端部を
縮径させる工程である (1)項ないし (4)項のいずれか一
つに記載の圧縮機用ピストンの製造方法（請求項３）。
このように、有底中空円筒状部の開口側端部を縮径さ
せ、厚肉部を形成すれば、有底中空円筒状部の開口を閉
塞する閉塞部材との結合強度を向上させ得ることが多
い。例えば、上記結合を溶接により行う場合には、溶接
面を広くすることができ、溶接強度を増すことができる
のである。 （６）前記縮径部の外周面に切削加工により円環状溝を
形成する (1)項ないし (5)項のいずれか一つに記載の圧
縮機用ピストンの製造方法（請求項４）。厚肉部に、ピ
ストンリング溝や油溝等の円環状溝を形成すれば、中空
頭部の強度低下および重量増加を回避しつつ円環状溝を
形成することができる。 （７）前記成形工程が、前記ピストン用素材を鍛造によ
り製造する工程を含む (1)項ないし (6)項のいずれか一
つに記載の圧縮機用ピストンの製造方法。 （８）前記成形工程が、前記ピストン用素材を鋳造によ
り製造する工程を含む (1)項ないし (6)項のいずれか一
つに記載の圧縮機用ピストンの製造方法。 （９）前記有底中空円筒状部の前記開口側端部の内周面
に、閉塞部材の一端面に形成された嵌合部をその嵌合部
の外周面において嵌合させた状態で、前記閉塞部材を前
記有底中空円筒状部に固定することにより、中空頭部を
形成する工程を含む (1)項ないし (8)項のいずれか一つ
に記載の圧縮機用ピストンの製造方法。 （１０）肉厚がほぼ一定でかつ直径が互いに異なる大径
部および小径部を有する中空円筒状部を備えたピストン
用素材を成形する成形工程と、そのピストン用素材の外
周面を切削加工することにより、前記大径部と前記小径
部との外径を同じにする切削加工工程とを含むことを特
徴とする圧縮機用ピストンの製造方法。前記 (1)項にお
けるように、一旦成形したピストン用素材の中空円筒状
部の軸方向の一部を縮径させることにより、肉厚がほぼ
一定でかつ直径が互いに異なる大径部および小径部を有
する中空円筒状部を備えたピストン用素材を得る方法の
他に、次項に記載のように、軸方向の一部を残して他の
部分を拡径することにより同様な形状の中空円筒状部を
備えたピストン用素材を得ることも、また、当初から大
径部と小径部とを有する中空円筒状部を成形することも
可能である。前記(3)項ないし (9)項に記載の特徴を本
項の製造方法にも適用することができる。ただし、その
場合には「縮径部」を「小径部」と読み替えるものとす
る。 （１１）前記成形工程が、有底の中空円筒状部を備えた
ピストン用素材を成形する第一成形工程と、その第一成
形工程で成形されたピストン用素材の中空円筒状部の少
なくとも一部を内周側から外周側に向かって拡径させる
拡径工程とを含む(10)項に記載の圧縮機用ピストンの製
造方法。 （１２）前記拡径工程が、開閉可能な複数の金型を備
え、閉状態で内部に大径穴部と小径穴部とを有するキャ
ビティを形成する拘束型に、前記第一成形工程で成形さ
れたピストン用素材の中空円筒状部を外側から拘束さ
せ、その状態で中空円筒状部の内周面に流体圧を作用さ
せることにより、その中空円筒状部の少なくとも一部を
膨らますバルジ工程を含む(11)項に記載の圧縮機用ピス
トンの製造方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
車両用エアコンディショナに用いられる斜板式圧縮機用
ピストンの製造を例に取り、図面に基づいて詳細に説明
する。図１に本実施形態における斜板式圧縮機を示す。
図１において、１０はシリンダブロックであり、シリン
ダブロック１０の中心軸線回りの一円周上には、軸方向
に延びる複数のシリンダボア１２が形成されている。シ
リンダボア１２の各々には、片頭ピストン１４（以下、
ピストン１４と略称する）が往復運動可能に配設されて
いる。シリンダブロック１０の軸方向の一端面（図１の
左側の端面であり、前端面と称する）には、フロントハ
ウジング１６が取り付けられ、他方の端面（図１の右側
の端面であり、後端面と称する）には、リヤハウジング
１８がバルブプレート２０を介して取り付けられてい
る。フロントハウジング１６，リヤハウジング１８，シ
リンダブロック１０等により斜板式圧縮機のハウジング
が構成されている。リヤハウジング１８とバルブプレー
ト２０との間には、吸入室２２，吐出室２４が形成さ
れ、それぞれ、吸入ポート２６，供給ポート２８を経
て、図示しない冷凍回路に接続される。バルブプレート
２０には、吸入孔３２，吸入バルブ３４，吐出孔３６，
吐出バルブ３８等が設けられている。

【０００９】上記ハウジング内には、回転軸５０が、シ
リンダブロック１０の中心軸線を回転軸線として回転可
能に設けられている。回転軸５０は、その両端部におい
てそれぞれフロントハウジング１６，シリンダブロック
１０にベアリングを介して回転可能に支持されている。
シリンダブロック１０の中心部には、支持穴５６が形成
されており、その支持穴５６において上記ベアリングを
介して支持されているのである。回転軸５０のフロント
ハウジング１６側の端部は、図示しない駆動源の一種で
ある外部駆動源としての車両エンジンに、電磁クラッチ
等のクラッチ機構を介して連結されている。したがっ
て、車両エンジンの作動時に、クラッチ機構によって回
転軸５０が車両エンジンに接続されれば、回転軸５０が
自身の軸線まわりに回転させられる。

【００１０】回転軸５０には、斜板６０が軸方向に相対
移動可能かつ傾動可能に取り付けられている。斜板６０
には、中心線を通る貫通穴６１が形成され、この貫通穴
６１に回転軸５０が貫通している。貫通穴６１は、両端
開口側ほど図１における上下方向に内のり寸法が漸増さ
せられ、それら両端部の横断面形状が長穴をなしてい
る。回転軸５０には、また、回転伝達部材としての回転
板６２が固定され、スラストベアリング６４を介してフ
ロントハウジング１６に係合させられている。斜板６０
は、ヒンジ機構６６により、回転軸５０と一体的に回転
させられるとともに、軸方向の移動を伴う傾動を許され
る。ヒンジ機構６６は、回転板６２に固定的に設けられ
た支持アーム６７と、斜板６０に固定的に設けられ、支
持アーム６７のガイド穴６８にスライド可能に嵌合され
たガイドピン６９と、斜板６０の貫通穴６１と、回転軸
５０の外周面とを含むものである。本実施形態において
は、斜板６０，回転軸５０，ヒンジ機構６６等がピスト
ン１４を往復運動させる駆動装置を構成している。

【００１１】前記ピストン１４は、中空ピストンの一種
であり、斜板６０と係合させられる係合部７０と、係合
部７０と一体に設けられ、シリンダボア１２に嵌合され
る中空頭部としての頭部７２とを備えている。頭部７
２，シリンダボア１２およびバルブプレート２０が共同
して圧縮室を形成している。係合部７０に一対の半球状
のシュー７６を介して斜板６０の外周部が係合させられ
ている。ピストン１４の形状についての詳細な説明は後
に行う。

【００１２】斜板６０の回転運動は、シュー７６を介し
てピストン１４の往復直線運動に変換される。ピストン
１４が上死点から下死点へ移動する吸入行程において、
吸入室２２内の冷媒ガスが吸入孔３２，吸入バルブ３４
を経てシリンダボア１２内の圧縮室に吸入される。ピス
トン１４が下死点から上死点へ移動する圧縮行程におい
て、シリンダボア１２内の圧縮室の冷媒ガスが圧縮さ
れ、吐出孔３６，吐出バルブ３８を経て吐出室２４に吐
出される。冷媒ガスの圧縮に伴ってピストン１４には、
軸方向の圧縮反力が作用する。圧縮反力は、ピストン１
４，斜板６０，回転板６２およびスラストベアリング６
４を介して、シリンダブロック１０，フロントハウジン
グ１６，リヤハウジング１８等から成るハウジングに受
けられる。ピストン１４の係合部７０には、回転規制部
が一体的に設けられている。回転規制部は、フロントハ
ウジング１６の内周面に接触する状態とされ、ピストン
１４の中心軸線回りの回転を規制し、ピストン１４と斜
板６０との衝突を回避する。

【００１３】シリンダブロック１０を貫通して給気通路
８０が設けられている。この給気通路８０により、吐出
室２４と、フロントハウジング１６とシリンダブロック
１０との間に形成された斜板室８６とが接続されてい
る。給気通路８０の途中には、電磁制御弁９０が設けら
れている。電磁制御弁９０のソレノイド９２はコンピュ
ータを主体とする制御装置（図示省略）により励磁，消
磁され、冷房負荷等の情報に応じて供給電流量が制御さ
れて電磁制御弁９０の開度が調節される。

【００１４】回転軸５０の内部には、排出通路１００が
設けられている。排出通路１００は、一端において前記
支持穴５６に開口させられるとともに、他端においてフ
ロントハウジング１６内空間に開口させられ、その開口
を経て斜板室８６に連通させられている。支持穴５６は
排出ポート１０４を経て吸入室２２に連通させられてい
る。

【００１５】本斜板式圧縮機は可変容量型であり、高圧
源としての吐出室２４と低圧源としての吸入室２２との
圧力差を利用して斜板室８６内の圧力が制御されること
により、ピストン１４の前後に作用するシリンダボア１
２内の圧力と斜板室８６の圧力との差が調節され、斜板
６０の傾斜角度が変更されてピストン１４のストローク
が変更され、圧縮機の吐出容量が調節される。具体的に
は、電磁制御弁９０の励磁，消磁の制御により、斜板室
８６が吐出室２４に連通させられたり、遮断されたりす
ることによって、斜板室８６の圧力が制御される。

【００１６】シリンダブロック１０およびピストン１４
は、金属の一種であるアルミニウム合金製のものとさ
れ、ピストン１４の外周面には、フッ素樹脂のコーティ
ングが施されている。フッ素樹脂でコーティングすれ
ば、同種金属との直接接触を回避して焼付きを防止しつ
つシリンダボア１２との嵌合隙間を可及的に狭くするこ
とができる。なお、シリンダブロック１０およびピスト
ン１４は、アルミニウム珪素系合金製のもの等とするこ
とが望ましい。ただし、シリンダブロック１０やピスト
ン１４の材料、コーティング層の材料等は、上述の材料
に限らず、他の材料であってもよい。

【００１７】ピストン１４をさらに詳細に説明する。ピ
ストン１４の係合部７０は、概してＵ字形をなし、頭部
７２の中心軸線に直交する方向に互いに平行に延び出す
一対のアーム部１０８，１１０と、これらアーム部１０
８，１１０の基端同士を連結する連結部１１２とを備え
ている。アーム部１０８，１１０の互いに対向する側面
には、それぞれ凹部１１４が形成されている。これら凹
部１１４の内面は凹球面状をなし、２つの凹球面が一球
面上に位置している。前記一対のシュー７６は、球面部
において凹部１１４に摺動可能に保持され、平面部にお
いて斜板６０の外周部の表裏両面（両摺動面）に接触
し、斜板６０の外周部を両側から挟持している。

【００１８】ピストン１４の頭部７２は、一端が開口
し、他端が閉塞された有底の中空円筒状をなす有底中空
円筒状部１２０と、有底中空円筒状部１２０に固定さ
れ、有底中空円筒状部１２０の開口を閉塞する閉塞部材
としてのキャップ１２２とを備えている。有底中空円筒
状部１２０は、底壁１２４と、底壁１２４の外周部から
頭部７２の中心軸線に平行な方向に延び出す中空円筒状
部１２６とを備え、底壁１２４において係合部７０のア
ーム部１１０側と一体に形成されている。これら有底中
空円筒状部１２０および係合部７０が一体の本体部材１
２８を構成している。中空円筒状部１２６の開口側端部
には、中空円筒状部１２６の他の部分より厚肉の厚肉部
が形成されている。以下、開口側端部を厚肉部１３０と
称する。中空円筒状部１２６の外周面は単純な円筒面と
されており、厚肉部１３０は、その内周面１３２が中空
円筒状部１２６の他の部分の内周面１３４より半径方向
内向きに突出することにより厚肉とされている。中空円
筒状部１２６の外周面の厚肉部１３０に対応する部分に
円環状溝であるピストンリング溝１４０が形成されてピ
ストンリング１４２が嵌合されている。

【００１９】キャップ１２２は、段付きの有底円筒状を
なし、底壁部１４６と、底壁部１４６の一方の端面１４
８の外周部から、キャップ１２２の中心線に平行に延び
る嵌合部１５０とを備えている。嵌合部１５０の先端面
１５２には、凹部１５４が形成され、キャップ１２２の
重量が軽減されている。キャップ１２２は、端面１４８
が有底中空円筒状部１２０の開口側端面１５８と当接さ
せられる深さまで、嵌合部１５０の外周面が中空円筒状
部１２６の厚肉部１３０の内周面１３２に嵌合され、適
宜の固定手段により両部材が固定されている。例えば、
互いに合わせられた開口側端面１５８と端面１４８とを
溶接面として溶接により接合されている。

【００２０】上記のように構成されたピストン１４の本
体部材１２８を製造するためのピストン用素材１６０
は、図４に示すように、係合部となるべき部分である係
合部形成部１６２と、係合部形成部１６２と一体に形成
された有底中空円筒状部１２０となるべき部分（有底中
空円筒状部１６４と称する）とを備えている。有底中空
円筒状部１６４も、肉厚がほぼ一定の中空円筒状部１６
６の一端が底壁１６８によって閉塞され、他端が開口す
る有底中空円筒状をなしている。係合部形成部１６２
は、図１１に示すように、横断面形状が概してＵ字形を
なし、Ｕの字の上部が外周側となり、かつ、有底中空円
筒状部１６４の中心軸線に対して偏心した状態で設けら
れている。横断面形状が概して台形状をなし、台形の底
部が外周側となるようにされてもよい。係合部形成部１
６２の有底中空円筒状部１２０側とは反対側の端面１７
０において、有底中空円筒状部１２０の中心線に対応す
る位置には、突出部１７２が突設されている。突出部１
７２は、図１１に示すように、横断面形状が概して円形
をなし、その外周面から互いに逆方向に延び出す２つの
耳部１７４が一体的に設けられている。

【００２１】ピストン用素材１６０は、金属の一種であ
るアルミニウム合金製であって、本実施形態においては
鍛造により製造される。その鍛造（成形）工程を図３に
基づいて説明する。図３には、ピストン用素材１６０の
製造に使用される鍛造装置の主要部を構成する鍛造型の
一例が示されている。この鍛造型１８０は、互いに接
近，離間させられることにより開閉される可動型１８２
および固定型１８４と、サイドパンチ１８６とを備えて
いる。可動型１８２は、図示しない保持板に保持され、
可動盤（図示省略）に着脱可能に取り付けられている。
固定型１８４も、図示しない保持板に保持され、固定盤
（図示省略）に着脱可能に取り付けられている。可動型
１８２が、駆動装置により固定型１８４に対して接近，
離間させられる。

【００２２】可動型１８２および固定型１８４は、互い
に対向する側の面であるパーティング面１９０，１９２
において互いに当接可能である。各パーティング面１９
０，１９２の互いに対応する位置に型面１９４，１９６
がそれぞれ形成され、これら型面１９４，１９６により
ピストン用素材１６０の外形に対応する形状のキャビテ
ィが画定される。パーティング面１９０，１９２は、ピ
ストン用素材１６０の有底中空円筒状部１６４を形成す
べき部分においては、有底中空円筒状部１６４の中心線
を含む水平面をなし、係合部形成部１６２を形成すべき
部分においては、有底中空円筒状部１６４の中心線に対
して直交する方向である幅方向の寸法が最も大きい部分
（製品としてのピストン１４において連結部１１２とな
るべき部分）の厚さ方向（上記中心線方向および幅方向
に直交する方向）の中間位置を通る水平面をなす段付き
の平面とされている。可動型１８２の型面１９４は、係
合部形成部１６２の一対のアーム部１０８，１１０とな
るべき部分と連結部１１２となるべき部分のアーム部１
０８，１１０側の部分とを形成する型面を有する。固定
型１８４の型面１９６は、連結部１１２となるべき部分
のアーム部１０８，１１０側とは反対側の部分を形成す
る型面を有する。可動型１８２は、固定型１８４に対し
て、上記厚さ方向であり、有底中空円筒状部１６４の直
径方向である方向（本実施形態の場合垂直方向）に接
近，離間させられる。

【００２３】サイドパンチ１８６は、固定型１８４の側
面に近接して、可動型１８２の接近，離間方向と直交す
る方向（本実施形態の場合水平方向）に接近，離間可能
に設けられている。サイドパンチ１８６は、可動型１８
２の移動と連動して軸方向に移動させられるようになっ
ており、固定型１８４と可動型１８２との接近離間運動
を、サイドパンチ１８６の軸方向の運動に変換する運動
変換装置が設けられている。あるいは、サイドパンチ１
８６専用の駆動装置を設け、可動型１８２の固定型１８
４への接近，離間に連動して両型１８２，１８４に接
近，離間させられるように制御されてもよい。

【００２４】固定型１８４と可動型１８２とが開かれた
状態で、固定型１８４の型面１９６上にアルミニウム合
金の鍛造素材が載置される。そして、駆動装置の作動に
より可動型１８２が固定型１８４に接近させられ、上記
鍛造素材に当接し、鍛造素材の塑性変形が開始される。
可動型１８２と固定型１８４とのパーティング面１９
０，１９２が当接した状態では、両型面１９４，１９６
により係合部形成部１６２の成形が終了する。その状態
でサイドパンチ１８６が、可動型１８２と固定型１８４
とにより拘束されている中間製品内に突入し、型面１９
４，１９６とサイドパンチ１８６とにより有底中空円筒
状部１６４が成形される。有底中空円筒状部１６４の単
純な円筒面をなす内周面２００と底面２０２とが、円柱
状をなすサイドパンチ１８６の外周面および先端面によ
り成形されるのである。ピストン用素材１６０の成形終
了後、可動型１８２および固定型１８４によりピストン
用素材１６０が拘束された状態でサイドパンチ１８６が
有底中空円筒状部１６４から離脱させられた後、可動型
１８２が固定型１８４から離間させられ、ピストン用素
材１６０が取り出される。

【００２５】このようにして成形されたピストン用素材
１６０の中空円筒状部１６６の開口側端部が、塑性加工
により縮径させられる。この縮径工程の一形態であるス
ピニング加工工程について説明する。なお、ピストン用
素材１６０の有底中空円筒状部１６４の底面２０２の中
心と、突出部１７２とにはそれぞれ、図４に示すように
センタ穴２１０，２１２が予め形成されているものとす
る。本スピニング加工工程において使用される塑性加工
装置の一種であるスピニング加工装置２２０の主要部を
図７〜図１０に示す。スピニング加工装置２２０は、図
７に示すように、三つ爪チャックに類似の構成を有し、
装置本体２２２の中心軸線を対称軸とし、互いに軸対称
に接近，離間可能な複数個（本実施形態の場合３個）の
スピニングローラ２２４を有する。スピニングローラ２
２４は、回転部材の一形態である。３個のスピニングロ
ーラ２２４は、等角度間隔で設けられている。装置本体
２２２には、上記中心軸線と直交する直線に沿って移動
可能に３個の移動部材２２８が保持され、これら移動部
材２２８に支持軸２３０を介してスピニングローラ２２
４が回転可能に支持されている。

【００２６】スピニング加工装置２２０は、ローラ移動
装置２３４を備えている。装置本体２２２は、図８に示
すように、概して有底中空円筒状をなす本体部２３６
と、本体部２３６の一端の開口を閉塞する閉塞板２３８
とを備えている。本体部２３６内には収容凹部２３９が
形成され、この収容凹部２３９の開口が閉塞板２３８に
より閉塞されることにより形成される内部空間にローラ
移動装置２３４が配設されている。収容凹部２３９は、
閉塞板２３８に閉塞された側が大径となる段付穴であ
り、大径穴２４０と小径穴２４２とを有する。ローラ移
動装置２３４は、回転盤２４４と回転盤２４４を回転駆
動する回転駆動装置２４６とを含むものである。回転盤
２４４は、概して円板状をなし、本体部２３６の大径穴
２４０に回転可能に嵌合されている。本体部２３６の小
径穴２４２には、中空軸２４８が同軸に、かつ、ベアリ
ング２４７を介して回転可能に保持され、その中空軸２
４８の一端部（閉塞板２３８側の端部）に回転盤２４４
が一体的に設けられている。回転盤２４４の一方（閉塞
板２３８側）の側面２５０には、回転盤２４４と一体の
ものとして機能し、回転盤２４４の外径より小径の円環
状をなす溝形成部２５２が設けられており、その溝形成
部２５２に渦巻状の溝２５４が形成されている。移動部
材２２８のスピニングローラ２２４が取り付けられた側
とは反対側の面には、上記溝２５４と噛み合う複数の歯
２５８（図８参照）が形成されている。移動部材２２８
は、図９に示すように、厚さ方向（装置本体２２２の中
心軸線に平行な方向）の中間部分が他の部分よりも幅
（上記厚さ方向および長手方向と直交する方向の寸法）
が狭くされて、案内部２６２とされている。閉塞板２３
８には、等角度間隔に隔たった３箇所にそれぞれ半径方
向に延びる案内溝２６４が形成されている。移動部材２
２８は、案内部２６２において案内溝２６４と軸方向に
抜け出し不能かつ周方向に実質的に移動不能に係合して
いる。したがって、回転盤２４４が回転操作されるのに
伴って、３個の移動部材２２８が案内溝２６４に案内さ
れて同期して装置本体２２２の直径方向に移動させら
れ、それにより３個のスピニングローラ２２４が互いに
軸対称の関係を保って接近，離間させられる。

【００２７】回転駆動装置２４６は、図１０に示すよう
に、ウォームギヤ２８０と、ウォームギヤ２８０を駆動
する駆動源としての油圧モータ２８２とを備えている。
回転盤２４４は外周面に複数の歯が形成されることによ
り、外周部がウォームホイール２８４とされている。ウ
ォームホイール２８４にはウォーム２８６が噛み合わさ
れている。ウォーム２８６の軸方向両端部に突出する小
径の支持軸２８８，２９０は、それぞれベアリング２９
２，２９４を介して本体部２３６に回転可能に支持され
ている。ウォーム２８６を収容する収容凹部２９６は、
大径穴２４０と部分的に干渉し合う状態で形成されてい
る。一方の支持軸２９０は、支持軸２８８よりも軸方向
に長く延び、その先端がスプライン軸３００とされ、油
圧モータ２８２の出力軸３０２に設けられたスプライン
穴３０４に相対回転不能に嵌合されている。油圧モータ
２８２には、モータの油圧力を検出する検出装置として
の油圧センサ３０６（図１２参照）が設けられており、
油圧力を精度良く制御することができる。なお、油圧モ
ータ２８２に代えて電動モータを採用することも可能で
ある。

【００２８】本体部２３６には、図８に示すように、心
部材としてのマンドレル３１０が本体部２３６の中心軸
線を回転軸線として回転可能に保持されている。マンド
レル３１０は、中空軸２４８内部に同軸にかつベアリン
グ３１２を介して回転可能に嵌合されており、軸方向に
延び出し、閉塞板２３８を貫通して突出する側の部分が
他の部分より大径の大径部３１４とされている。なお、
大径部３１４の外周面３１６は、ピストン用素材１６０
の内周面２００の内径よりもやや小さい外径を有する。

【００２９】また、装置本体２２２の外部に、マンドレ
ル３１０に同軸に対向する状態で、センタ３１８が設け
られている（図５（ａ）参照）。本実施形態において
は、センタ３１８は可動センタであり、センタ移動装置
３１９（図１２参照）によりマンドレル３１０に対して
軸方向に接近，離間させられる。また、センタ３１８の
外周側には、回転駆動装置（図示省略）が設けられ、マ
ンドレル３１０の大径部３１４およびセンタ３１８によ
りピストン用素材１６０の心出しがなされた状態では、
上記回転駆動装置の回転トルク伝達部材３２０（図１１
参照）が、ピストン用素材１６０の耳部１７４の一側面
に近接させられた状態となる。そして、上記回転駆動装
置が起動されれば、その回転（図１１に矢印で示す）
が、回転トルク伝達部材３２０と耳部１７４の側面との
係合によりピストン用素材１６０に伝達される。本実施
形態においては、回転駆動装置は駆動源としての駆動モ
ータの一種である油圧モータ３２２（図１２参照）を含
むものとされる。この油圧モータ３２２にも油圧力を検
出する検出装置としての油圧センサ３２４が設けられて
おり、油圧力を精度良く制御することができる。

【００３０】本スピニング加工装置２２０は、図１２に
示す制御装置３２６により制御される。制御装置３２６
は、コンピュータを主体とするものであり、前記油圧モ
ータ２８２，３２２の各油圧センサ３０６，３２４等が
コンピュータの入力部に接続されるとともに、コンピュ
ータの出力部に、駆動回路を介して油圧モータ２８２，
油圧モータ３２２およびセンタ移動装置３１９等（厳密
にはこれらの制御弁装置）が接続されている。

【００３１】スピニング加工工程において、図５（ａ）
に示すように、上記スピニング加工装置２２０のマンド
レル３１０の大径部３１４の先端が底面２０２のセンタ
穴２１０に係合させられた後、センタ３１８がマンドレ
ル３１０に接近させられ、センタ３１８の先端が突出部
１７２のセンタ穴２１２に係合させられることにより、
鍛造により成形されたピストン用素材１６０が心出しが
なされた状態で両側から支持される。そして、センタ３
１８側に設けられた上記回転駆動装置が起動され、ピス
トン用素材１６０が回転させられる。ピストン用素材１
６０が回転させられた状態で、回転駆動装置２４６の起
動により回転盤２４４が回転させられ、３個のスピニン
グローラ２２４が、ピストン用素材１６０の中空円筒状
部１６６の中心線に接近する向きに同期して移動させら
れ、中空円筒状部１６６の開口側端部の外周面３２８に
接触させられる。回転駆動装置２４６のさらなる駆動に
よりスピニングローラ２２４が外周面３２８に押し付け
られ、中空円筒状部１６６の開口側端部が塑性変形によ
り縮径させられる。この時、開口側端部の縮径限度がマ
ンドレル３１０の外周面３１６により規定される。マン
ドレル３１０の外周面３１６が縮径限度規定装置として
機能している。

【００３２】回転駆動装置２４６の油圧モータ２８２の
油圧力が、設定された上限値に達したことが油圧センサ
３０６により検出されれば、スピニングローラ２２４の
押付力がそのままの状態で保持され、かつ、ピストン用
素材１６０が一定量回転させられる。本実施形態におい
てはピストン用素材１６０が一周させられる。このこと
により、中空円筒状部１６６の開口側端部が周方向にわ
たって縮径させられる。このようにスピニングローラ２
２４による押付力が一定値に保持された状態でピストン
用素材１６０が一定量回転させられることは、不可欠で
はないが、中空円筒状部１６６の開口側端部を全周にわ
たって確実に縮径させるためには、望ましい。ピストン
用素材１６０が一周させられたことが検出されれば、上
記回転駆動装置の油圧モータ３２２が停止させられて、
ピストン用素材１６０の回転が止められる。続いて、回
転盤２４４が逆方向に回転させられて３個のスピニング
ローラ２２４が互いに離間させられ、中空円筒状部１６
６への押付けが解除される。そして、センタ３１８がマ
ンドレル３１０から離間させられ、ピストン用素材１６
０が取り出される。このようにして、中空円筒状部１６
６の軸方向の一部（本実施形態の場合開口側端部）にそ
の他の部分より直径の小さい縮径部３３０が形成され、
その他の部分が非縮径部３３２とされる。

【００３３】次に、中空円筒状部１６６の外周面３２８
に切削加工が行われる。この切削加工工程について図５
（ｂ）に基づいて説明する。両センタ穴２１０，２１２
に一対のセンタ３３８，３４０が係合させられて心出し
がなされた状態でピストン用素材１６０が両側から支持
され、切削工具としてのバイト３４２によって中空円筒
状部１６６の外周面３２８を含む部分の切削加工が行わ
れる。一対のセンタ３３８，３４０は、図示しない移動
装置により共に軸方向に移動可能とされてもよいが、本
実施形態では、一方のセンタが移動させられ、他方のセ
ンタは固定とされている。上記切削加工によって、非縮
径部３３２の外径が縮径部３３０の外径と同じになり、
縮径部３３０に対応する部分に、半径方向内向きに突出
する厚肉部１３０が形成される。なお、縮径部３３０の
内周面に心部材を嵌合させ、センタ穴２１２に係合した
センタと共同してピストン用素材１６０が両側から支持
された状態で、切削加工を行ってもよい。

【００３４】また、有底中空円筒状部１６４へのキャッ
プ１２２の嵌合に先立って、厚肉部１３０の内周面およ
び開口側端面に機械加工が施される。切削加工が行われ
た中空円筒状部１６６の外周面３２８が図示しない治具
により保持された状態で、内周面１３２および開口型端
面１５８が加工工具により加工され、製品としてのピス
トン１４になった場合の有底中空円筒状部１２０が形成
される（図６参照）。本実施形態においては、キャップ
１２２も鍛造により製造される。なお、図６に示すよう
に、キャップ１２２の底壁部１４６の嵌合部１５０が形
成された側とは反対側の端面の中心には、突出部３４６
が一体的に設けられている。突出部３４６には、予めセ
ンタ穴３４８が形成されている。

【００３５】キャップ１２２の嵌合部１５０側が先端部
とされ、有底中空円筒状部１２０の開口へ、同軸に位置
決めされた状態で挿入され、嵌合部１５０の外周面が厚
肉部１３０の内周面１３２に嵌合される。有底中空円筒
状部１２０の開口側端面１５８と、キャップ１２２の端
面１４８とが当接させられて嵌合深さが規定された状態
で、有底中空円筒状部１２０とキャップ１２２とが、開
口側端面１５８と端面１４８とを溶接面として溶接によ
り固定される。そして、両センタ穴２１２，３４８にそ
れぞれセンタ（図５（ｂ）のセンタ３３８，３４０参
照）が係合されて心出しがなされた状態で両側から支持
され、厚肉部１３０（縮径部３３０）の外周面に円環状
のピストンリング溝１４０が形成され、ピストンリング
１４２（図２参照）が嵌合される。この後、必要に応じ
て、中空円筒状部１２６の外周面の仕上加工が行われて
もよい。なお、ピストンリング溝１４０の加工は、有底
中空円筒状部１２０とキャップ１２２とが固定される前
に行ってもよい。このようにして中空の頭部７２が形成
される。

【００３６】そして、少なくとも頭部７２の外周面に塗
装が行われ、コーティング層が形成される。また、突出
部１７２，３４６が除去されるとともに各端面が切削加
工される。ピストン用素材１６０の係合部形成部１６２
にも機械加工が施される。図６に二点鎖線で示すよう
に、係合部形成部１６２の軸方向のほぼ中央部に底壁を
残して切削加工が行われて溝３５０が形成されることに
より、一対のアーム部１０８，１１０および連結部１１
２が形成される。また、ピストン１４となった際にシュ
ー７６を保持する凹部１１４が形成され、係合部７０が
完成する。このようにして図２に示すピストン１４が得
られる。

【００３７】本実施形態によれば、ピストン用素材１６
０の中空円筒状部１６６の開口側端部を塑性変形により
縮径し、その後外周面３２８を切削加工して縮径部３３
０と非縮径部３３２との外径を同じにすることによって
厚肉部１３０を形成することができ、従来のように中空
円筒状部の内周面の切削加工により厚肉部を形成するの
に比較して、厚肉部の形成が容易となる。ピストン１４
の頭部７２の外周面は、シリンダボア内周面に精度良く
嵌合させられる必要があることから、切削加工が不可欠
である。この切削加工の際に縮径部３３０と非縮径部３
３２との外径を同じとなるように切削加工すれば、切削
加工に要する時間を短縮でき、作業能率が向上する。ま
た、サイドパンチ１８６により有底中空円筒状部１６４
の内周面２００および底面２０２を形成すれば、キャッ
プ１２２の嵌合される厚肉部１３０の内周面以外の内周
面の機械加工が不要となるか、あるいは取り代が少なく
て済み、この点からも作業能率が向上し、また、材料の
無駄が少なくて済むため製造コストを低減できる。さら
に、本実施形態のように有底中空円筒状部１２０とキャ
ップ１２２とを溶接により固定する場合には、厚肉部１
３０の形成により開口側端面１５８と端面１４８とから
なる溶接面の面積を大きくすることができ、溶接強度が
向上する。このようにピストンリング溝１４０を形成す
る部分のみ厚肉とし、他の部分は薄肉とすることによ
り、ピストン１４の軽量化を図ることができる。

【００３８】本実施形態においては、縮径部の外周面に
形成される円環状溝の一例として、ピストンリング溝１
４０について説明したが、縮径部の外周面に潤滑油保持
用の円環状溝を形成してもよい。また、縮径工程におい
て縮径させるのは、中空円筒状部の開口側端部に限ら
ず、中空円筒状部の軸方向の中間部等、軸方向の一部で
あればよく、縮径部に円環状溝を形成することは不可欠
ではない。円環状溝を形成しない場合でも、開口側端部
に厚肉部を形成することにより、有底中空円筒状部と閉
塞部材とを溶接により結合する場合には、上述のように
溶接面の面積を大きくすることができ、接着により結合
する場合には、接着面積を大きくすることができるた
め、いずれにしても結合強度が増す利点が得られる。

【００３９】ピストン用素材は、鋳造により製造しても
よい。この場合、図３に示した鍛造装置とほぼ同じ構成
を有する鋳造装置を使用できる。鋳造装置は、一対の金
型と中子とを備えるものとし、一対の金型によりピスト
ン用素材の外形を成形し、スライドコアの外周面により
ピストン用素材の内周面および底面を成形するのであ
る。また、閉塞部材も鋳造により製造してもよい。

【００４０】縮径工程を、金型を用いたプレス加工によ
り実施してもよい。その一実施形態を図１３に基づいて
説明する。プレス機の本体４００には金型４０２が固定
されている。金型４０２内部には、開口側が大径穴部４
０６、本体４００側が小径穴部４０８とされた絞り穴４
１０が形成されている。本体４００内部には、心部材と
してのマンドレル４１２が同軸に設けられ、その先端が
絞り穴４１０の大径穴部４０６まで延びている。大径穴
部４０６は、ピストン用素材１６０の中空円筒状部１６
６の外径より僅かに大きい内径を有している。マンドレ
ル４１２の外周面は、小径穴部４０８の内径より僅かに
小さくされ、小径穴部４０８の内周面とマンドレル４１
２の外周面とで規定される空間は、中空円筒状部１６６
の周壁より僅かに大きい厚さを有する。本体４００内に
は、突出し部材４１６がマンドレル４１２と同軸にかつ
軸方向に移動可能に保持され、小径穴部４０８の内周面
とマンドレル４１２の外周面とで規定される空間内を摺
動可能である。突出し部材４１６は、油圧シリンダ等の
駆動装置により前進，後退させられる。金型４０２と同
軸に対向する状態で、押込部材としてのポンチ４１８が
軸方向に移動可能に設けられている。ポンチ４０８は、
プレス機の図示しないラムに取り付けられ、ラムの前
進，後退によって金型４０２に対して接近，離間させら
れる。前述のようにして鍛造または鋳造されたピストン
用素材１６０が、開口側端部側から金型４０２の大径穴
部４０６に挿入される。その状態で、ポンチ４１８が前
進させられ、ポンチ４１８の端面に形成された凹部４２
０と係合部形成部１６２とが嵌合された状態で、ピスト
ン用素材１６０が絞り穴４１０内部にさらに深く押し込
まれる。それにより、開口側端部が小径穴部４０８内に
押し込まれ、塑性変形により縮径させられる。ピストン
用素材１６０の開口側端面と突出し部材４１６の端面と
が当接するより前にラムおよびポンチ４１８の前進が停
止させられる。このようにしてピストン用素材１６０の
開口側端部が縮径させられた後、ポンチ４０８が後退さ
せられ、突出し部材４１６が前進させられることによ
り、ピストン用素材１６０が金型４０２から離脱させら
れ、取り出される。以上の説明から明らかなように、金
型４０２は縮径ダイスとなっている。

【００４１】金型を用いたプレス加工による中空円筒状
部の縮径工程の別の実施形態を図１４および図１５に基
づいて説明する。本実施形態においても、金型５０２が
使用されるが、その構成が異なっている。金型５０２
は、周方向に複数に分割（図示の例においては等角度間
隔で６個の型部材５０３に分割）され、縮径，拡径が可
能な分割型５０４と、分割型５０４の外周側に嵌合され
たアウタリング５０６とを備えているのである。分割型
５０４の内周面が共同して、大径穴部５１０と小径穴部
５１４とから成る型穴５１６を形成している。拡径状態
にある分割型５０４の小径穴部５１４に、ピストン用素
材１６０の中空円筒状部１６６が嵌合可能である。小径
穴部５１５の開口側端部の内周面からフランジ部が半径
方向内向きに延び出させられ、肩面５２０が形成されて
いる。分割型５０４の外周面はテーパ外周面５２２とさ
れ、アウタリング５０６の内周面はそのテーパ外周面５
２２に対応するテーパ内周面５２４とされている。スト
ッパリング５２６等のストッパ装置により、分割型５０
４のアウタリング５０６からの抜け出しが防止されてい
る。分割型５０４の軸方向の両側に、互いに対向する状
態で第一ポンチ５３０と第二ポンチ５３２とが設けられ
ている。第一ポンチ５３０はプレス機の図示しないラム
により、また、第二ポンチ５３２は、プレス機の本体５
３４内に配設された図示しない油圧シリンダ等の駆動装
置により、それぞれ金型５０２の軸方向に前進，後退さ
せられる。第一ポンチ５３０および第二ポンチ５３２
は、金型５０２に接近させられる方向が共に前進方向で
あり、離間させられる方向が後退方向である。第一ポン
チ５３０の第二ポンチ５３２に対向する側の面には、ピ
ストン用素材１６０の係合部形成部１６２を収容可能な
凹部５３６が形成されている。第二ポンチ５３２は、概
して円筒状をなし、その内周側に心部材としてのマンド
レル５４０が同軸に設けられ、分割型５０４の型穴５１
６の大径穴部５１０内に達する長さを有している。複数
の型部材５０３の互いに対向する側面には、図１５に示
すように、それぞれ凹部５４２が形成されている。凹部
５４２は分割型５０４の軸方向に隔たった複数箇所に形
成されており、互いに対向する２つずつの凹部５４２に
跨がって、それぞれ１個ずつの拡径部材５４６が配設さ
れている。拡径部材は、ゴム部材，スプリング等の弾性
部材とすることができ、本実施形態においては、ゴム部
材とされている。型部材５０３および拡径部材５４６が
分割型５０４を構成している。

【００４２】ピストン用素材１６０の中空円筒状部１６
６を縮径させる縮径工程において、鍛造または鋳造によ
り製造されたピストン用素材１６０が、中空円筒状部１
６６を先端側にして分割型５０４の型穴５１６内に挿入
される。中空円筒状部１６６の開口側端部が型穴５１６
の小径穴部５１４に嵌合され、開口側端面と肩面５２０
とが当接することにより、ピストン用素材１６０の嵌入
限度が規定される。その後、第一ポンチ５３０が前進さ
せられ、凹部５３６に係合部形成部１６２が収容される
とともに、第一ポンチ５３０の先端面が分割型５０４の
開口側端面に当接させられる。その結果、分割型５０４
が第二ポンチ５３２側に押されることにより、アウタリ
ング５０６内で縮径させられ、それに伴って中空円筒状
部１６６の開口側端部が縮径させられる。その縮径に伴
って、分割型５０４の型部材５０３間に配設された拡径
部材５４６が弾性変形させられる。開口側端部の縮径限
度は、マンドレル５４０の外周面により規定される。開
口側端部の縮径が完了すれば、第一ポンチ５３０が後退
させられるとともに、第二ポンチ５３２が前進させら
れ、分割型５０４とピストン用素材１６０とが押されて
第一ポンチ５３０側に移動させられる。それに伴って、
拡径部材５４６の弾性力により分割型５０４が拡径させ
られ、ピストン用素材１６０が解放され、取り出され
る。第一ポンチ５３０が押込部材として、第二ポンチ５
３２が突出し部材としてそれぞれ機能し、上記アウタリ
ング５０６，第一ポンチ５３０および第二ポンチ５３２
が拡縮装置を構成している。

【００４３】本発明のピストン用素材を成形する成形工
程のさらに別の実施形態について、図１６に基づいて説
明する。本実施形態における成形工程は、鍛造または鋳
造によりピストン用素材を成形する第一成形工程と、そ
のピストン用素材の中空円筒状部の一部を残して他の部
分を拡径させる拡径工程とを含むものである。ピストン
用素材を鍛造または鋳造により成形する工程について
は、前に説明したため、ここでは説明を省略する。拡径
工程に使用される成形装置は、開閉可能な一対の金型６
０２，６０４を備える。一対の金型６０２，６０４が合
わされた状態では、内部にピストン用素材１６０の外形
に対応するキャビティ６０６が形成される。ただし、キ
ャビティ６０６の中空円筒状部１６６の外形に対応する
部分であって、開口側端部以外の部分は、中空円筒状部
１６６の外径よりもやや大きい内径を有する大径穴部６
１０とされている。キャビティ６０６の、中空円筒状部
１６６の開口側端部に対応する部分を小径穴部６１２と
称する。鍛造または鋳造により製造されたピストン用素
材１６０が金型６０２，６０４に収容された状態で金型
６０２，６０４が型締めされ、ピストン用素材１６０の
開口側内周面には、円筒状の加圧管６１６が嵌合され
る。加圧管６１６の開口側端部近傍の外周面には、Ｏリ
ング等のシール部材６１８が配設されて、加圧管６１６
内部および中空円筒状部１６６内部により形成される空
間内の液密が保持されている。加圧管６１６を経て中空
円筒状部１６６内部の空間に流体圧（液体圧または気体
圧）が供給される（高速で供給されることが望ましい）
ことにより、中空円筒状部１６６の開口側端部以外の周
壁が外周側に膨らまされる。つまり、本実施形態におい
ては、バルジ法により拡径工程が行われるのである。上
記膨張の限度は、大径穴部６１０の内周面により規定さ
れる。金型６０２，６０４が中空円筒状部１６６を外側
から拘束する拘束型を構成している。このように開口側
端部以外の部分を外周側に膨張させて大径にすることに
より、結局、中空円筒状部１６６の開口側端部が他の部
分より小径となる。そして、前記図５（ｂ）で説明した
のと同様にして、切削加工工程において、中空円筒状部
１６６の外周面が切削加工されることにより、中空円筒
状部１６６の小径部である開口側端部と、それ以外の部
分である大径部との外径が同じにされる。なお、バルジ
工程は、中空円筒状部内に液体を充満させ、その中空円
筒状部の開口内にプランジャを押し込むことにより液圧
を上昇させて行ってもよい。

【００４４】ピストン用素材は、係合部となるべき部分
同士が連結された二連素材や、頭部となるべき部分と係
合部となるべき部分とが連結された二連素材としてもよ
いし、３個以上のピストン用素材が直列に連結された多
連素材とすることも可能である。

【００４５】ピストン用素材と閉塞部材とは、溶接以外
の固定方法、例えば、接着，しまり嵌合，螺合等または
それらの組み合わせを含むその他の固定方法によって固
定してもよい。ピストン用素材と閉塞部材との少なくと
も一方を、アルミニウム合金以外の金属材料、例えばマ
グネシウム合金により形成してもよい。ピストン用素材
と閉塞部材とを接着，かしめにより固定する場合には、
閉塞部材はそれらの固定方法に好適な樹脂により形成し
てもよい。閉塞部材は円板等単純な形状であれば、市販
の棒材等汎用素材の機械加工により製造してもよい。

【００４６】ピストンは、閉塞部材と係合部とが一体に
形成され、頭部の主要部分を構成する有底中空円筒状部
材の開口が閉塞部材により閉塞される形態としてもよ
く、あるいは、ピストンが頭部の軸方向の中央部で分割
されて係合部を備えた側と備えない側とを有する形態と
してもよい。本発明を、固定容量型斜板式圧縮機用の片
頭ピストンや、斜板との係合部の両側に頭部を有する両
頭ピストンに適用することも可能である。

【００４７】以上、本発明の実施形態を詳細に説明した
が、これは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決
しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記
載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種
々の変更、改良を施した形態で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である圧縮機用ピストンの
製造方法により製造されたピストンを備える圧縮機を示
す正面断面図である。

【図２】上記ピストンの正面断面図である。

【図３】上記製造方法の成形工程を説明するための正面
断面図である。

【図４】上記成形工程において成形されたピストン用素
材を示す正面断面図である。

【図５】上記製造方法の縮径工程および切削加工工程を
説明するための正面断面図である。

【図６】上記ピストン用素材に閉塞部材が嵌合された状
態を示す正面断面図である。

【図７】上記縮径工程において使用されるスピニング加
工装置の主要部を示す正面図である。

【図８】上記スピニング加工装置の側面断面図である。

【図９】上記スピニング加工装置の一部を示す側面断面
図である。

【図１０】上記スピニング加工装置の一部を示す正面断
面図である。

【図１１】上記ピストン用素材を示す側面図である。

【図１２】上記スピニング加工装置を制御する制御装置
のうち、本発明に関連の深い部分を示すブロック図であ
る。

【図１３】本発明の別の実施形態である圧縮機用ピスト
ンの製造方法の縮径工程を説明するための正面断面図で
ある。

【図１４】本発明のさらに別の実施形態である圧縮機用
ピストンの製造方法の縮径工程を説明するための正面断
面図である。

【図１５】図１４のＰ−Ｐ断面図である。

【図１６】本発明のさらに別の実施形態である圧縮機用
ピストンの製造方法の成形工程を説明するための正面断
面図である。

【符号の説明】

１４：片頭ピストン ７２：頭部 １２０：有底中
空円筒状部 １２２：キャップ １２６：中空円筒
状部 １３０：開口側端部（厚肉部） １３２：内
周面 １４０：ピストンリング溝 １４２：ピスト
ンリング １５０：嵌合部 １６０：ピストン用素
材 １６４：有底中空円筒状部 １６６：中空円筒
状部 ２２０：スピニング加工装置 ２２４：スピ
ニングローラ ３１０：マンドレル ３２８：外周
面 ３３０：縮径部 ３３２：非縮径部 ４０
２：金型 ４１０：絞り穴 ４１２：マンドレル
５０２：金型 ５０３：型部材 ５０４：分割型
５０６：アウタリング ５１６：型穴 ５４０：マンドレル ６０２，６０
４：金型 ６０６：キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｂ 39/00 １０７ Ｆ０４Ｂ 27/08 Ｋ (72)発明者 平松 修 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB07 AC03 CB00 3H076 AA06 BB38 BB41 BB50 CC31

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空円筒状部を備えたピストン用素材を
   成形する成形工程と、そのピストン用素材の中空円筒状
   部の軸方向の一部を塑性加工により縮径させる縮径工程
   と、 その縮径工程の後に、ピストン用素材の外周面を切削加
   工することにより、縮径部の外径を非縮径部と同じにす
   る切削加工工程とを含むことを特徴とする圧縮機用ピス
   トンの製造方法。
2. 【請求項２】 前記縮径工程が、スピニング加工により
   前記中空円筒状部の軸方向の一部を縮径させる工程であ
   る請求項１に記載の圧縮機用ピストンの製造方法。
3. 【請求項３】 前記ピストン用素材が、前記中空円筒状
   部の一端が閉塞され、他端が開口した有底中空円筒状部
   を含み、前記縮径工程が、その有底中空円筒状部の開口
   側端部を縮径させる工程である請求項１または２に記載
   の圧縮機用ピストンの製造方法。
4. 【請求項４】 前記縮径部の外周面に切削加工により円
   環状溝を形成する請求項１ないし３のいずれか一つに記
   載の圧縮機用ピストンの製造方法。