JP2815521B2 - リング成形体の成形方法及びリング成形装置 - Google Patents

リング成形体の成形方法及びリング成形装置

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JP2815521B2
JP2815521B2 JP5006639A JP663993A JP2815521B2 JP 2815521 B2 JP2815521 B2 JP 2815521B2 JP 5006639 A JP5006639 A JP 5006639A JP 663993 A JP663993 A JP 663993A JP 2815521 B2 JP2815521 B2 JP 2815521B2
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秀樹 大高
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン用ピストン耐
摩環のごときリング成形体を精度よく成形することので
きるリング成形体の成形方法及び成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル・エンジン用ピストンは、特
にトップリング溝近傍を冷却剤によって効率よく冷却で
きるよう、耐摩性と耐熱性に富みピストン材料と膨張係
数が類似した専用の金属材料を成形し、円筒状首部の両
端に円形鍔部を有するリング成形体に加工した耐摩環を
用るものが多い。この種の耐摩環は、使用時に低温から
高温まで広範囲の温度変化にさらされるため、成形時に
要求される寸法精度はきわめて厳しく、成形方法の善し
悪しがピストン冷却効果に与える影響は大である。
【0003】ところで、こうした耐摩環のごときリング
成形体を成形するのに用いる従来の成形装置は、図3
(A)〜(D)の各成形段に示した形状の装置であっ
た。同図に示した成形装置1は、円柱状の成形型半体2
と端面に縮径部をもつ円柱状の成形型半体3とを端面ど
うし突き合わせ、一対の成形型半体2,3が締結分離自
在に組み合わされた組み合わせ成形型4と、この組み合
わせ成形型4の突き合わされた端面の部分に形成された
断面コ字形の溝部5内に進退自在とされるローラ6とか
ら構成される。成形にさいしては、まず一対の成形型半
体2,3をボルトなどの締結手段(図示せず)により同
軸締結し、図3(A)に示したた組み合わせ成形型4を
構成する。次に、図4(A)に示す金属製の筒状薄板材
料からなるフープ素材7を、組み合わせ成形型4の外周
に嵌合させる。そこで、フープ素材7の中央部分を溝部
5の中央に位置合わせしたのち、フープ素材7を組み合
わせ成形型4とともに回転させる。
【0004】一方、ローラ6は、コ字形溝部5の溝幅か
らフープ素材7の肉厚の2倍を差し引いた幅を有してお
り、このローラ6を組み合わせ成形型4とは逆方向に回
転させながらフープ素材7に近接させ、図3(B)に示
したように、そこからさらにローラ6を溝部5の内方に
向けて押圧する。これにより、図4(B)に示したよう
に、フープ素材7は、まずリング成形体8に成形される
前段階であるリング中間体に成形され、この間のネッキ
ング工程により首部8aが徐々に形成される。そこで、
さらに図3(C)に示したように、ローラ6を回転させ
ながら、フープ素材7を溝部5内に押圧していくと、図
4(C)に示したように、リング中間体の首部8aの両
端に鍔部8bをもった最終成形体に近い形状に成形され
る。そして、図3(D)に示したように、ネッキング及
びフレアリング工程をさらに進め、最終段階において図
4(D)に示すリング成形体8が完成する。このため、
そこで成形型半体2,3どうしの締結を解除することに
より、溝部5内から完成したリング成形体8を取り外す
ことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のリング成形
体8の成形方法によれば、コ字形断面の溝部5にローラ
6を回転させながら押圧していったときに、円筒状の首
部8aとその両端に円形鍔部8bを有するリング成形体
8が完成する直前に、完成に近いがまだ所要の寸法を獲
得するに至っていないリング成形体8が溝部5内に落ち
込んでしまい、首部8aの内周を規制する手段が存在し
ないまま、組み合わせ成形型4とローラ6が互いに反対
方向に回転するだけであるため、リング成形体8に体す
る型規制が溝部5とローラ6の間のただ一か所に限られ
てしまい、リング成形体8の内周は自由放任されたまま
であるために、フレアリング工程における寸法精度が得
られないといった課題があった。
【0006】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
のであり、一対の成形型半体を組み合わせて締結した組
み合わせ成形型の溝部に、フローティングリングを遊嵌
させて組み合わせることにより、特に成形最終段階にお
いてリング成形体の首部の内周をフローティングリング
により規制し、リング成形体の寸法精度を高めることを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、円筒状の首部と該首部両端に円形鍔部を
有するリング成形体に成形するリング成形体の成形方法
において、外周部にコ字形断面の溝部を有する成形型の
該溝部内に、前記リング成形体の内径と同寸法の外径を
有するフローティングリングを遊嵌し、前記溝部を覆っ
て前記筒状金属材料を前記成形型に嵌合し、前記溝部の
溝幅よりも幅の小さなローラを前記成形型とは相対的に
逆方向回転させながら前記筒状金属材料に押圧し、該ロ
ーラを前記溝部内に押し込み、前記フローティングリン
グの外径と同寸法の内径をもつリング成形体を成形する
ことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明方法によれば、成形型の溝部内にリング
成形体の内径と同寸法の外径を有するフローティングリ
ングを遊嵌し、溝部を覆って前記成形型に嵌合させた筒
状金属材料を、溝部の溝幅よりも幅の小さなローラを成
形型とは相対的に逆方向回転させながら押圧し、フロー
ティングリングの外径と同寸法の内径をもつリング成形
体を成形し、円筒状の首部とその両端に円形鍔部を有す
るリング成形体の寸法精度を高める。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図1,2を
参照して説明する。図1は、本発明のリング成形体の成
形装置の一実施例の各成形段における状態を示す要部縦
断面図、図2は、本発明のリング成形体のリング成形方
法の成形経過を説明するための斜視図である。
【0010】図1(A)〜(D)に示すリング成形装置
11は、外周部にコ字形断面の溝部15を有する組み合
わせ成形型14と、リング成形体18の内径と同寸法の
外径を有し、組み合わせ成形型14の溝部15内に遊嵌
するフローティングリング19と、溝部の幅からフープ
素材の肉厚の2倍を差し引いた幅を有し、溝部を覆って
成形型14に嵌合させたフープ素材17に、成形型とは
相対的に逆方向回転させながら押圧され、フローティン
グリング19の外径と同寸法の内径をもつリング成形体
18を成形するローラ16とから構成される。
【0011】リング成形体19は、図2(A)に示すフ
ープ素材17と呼ばれる薄板筒状金属材料から成形さ
れ、最終的には円筒状の首部18aとその両端に円形鍔
部18bを有するリング成形体18に成形される。この
成形に用いる組み合わせ成形型14は、従来と同様、外
周部にコ字形断面の溝部15を有するものが用いられ、
ここでも溝部のコ字形の一辺と他の二辺をそれぞれ区画
形成する一対の成形型半体12,13を、回転軸の方向
に沿って締結分離自在に組み合わせたものが用いられ
る。一方の成形半体12は、端面がコ字形溝部15の一
方の側壁を区画形成し、他方の成形半体13は、円柱の
端面に縮径部13aが突設してあって、コ字形溝部15
の他方の側壁と底面壁を区画形成する。ただし、溝部1
5の深さは、溝部15内にフローティングリング19を
遊嵌させる関係で、従来の溝部5に比べフローティング
リング19の厚み分だけ深くなっている。なお、溝部1
5の幅は、ローラ16の幅にフープ素材17の肉厚の2
倍を加えた寸法であり、これは従来と変わらない。
【0012】フローティングリング19は、前述のごと
く、リング成形体18の内径と同寸法の外径を有してお
り、その幅は溝部15に密着して内接できるよう溝部1
5の幅よりもごく僅かだけ小としてある。このフローテ
ィングリング19は、一対の成形型半体12,13を突
き合わせて締結する前に縮径部13aの周りに遊嵌する
が、溝部15内に嵌入したフローティングリング19
は、軸方向に遊びはなく、ただ半径方向にのみ浮遊移動
できる状態となる。
【0013】リング成形体18の成形にさいしては、ま
ず、フローティングリング19を溝部15内に遊嵌さ
せ、溝部15を覆ってフープ素材7を組み合わせ成形型
14に嵌合する。次に、溝部15の溝幅よりもフープ素
材17の肉厚の2倍だけ幅の小さなローラ16を、図1
(A)に示したように、成形型とは逆方向に回転させな
がらフープ素材17に押圧する。ローラ16を溝部15
内に押し込むと、まず図1(B)に示したネッキング工
程によりリング成形体18の首部18aが徐々に形成さ
れ、最終形状の前段階としてフローティングリング19
と同径の内周をもったリング中間体が成形される。すな
わち、ネッキング工程では、フープ素材の首部の内周に
フローティングリングが密嵌合し、フープ素材は内側か
ら変形規制されたまま成形されることになる。そこで、
さらにローラ16を回転させながら、図1(C)に示し
たようにフープ素材17を溝部15内に押圧していく
と、首部18aの両端に円形鍔部18bをもった最終成
形体に近い形状に成形される。そして、このネッキング
及びフレアリング工程は、図1(D)に示した最終段階
に進む。
【0014】ネッキング及びフレアリング工程の最終段
階では、既にネッキング工程が開始して以来、リング成
形体18の首部の内周にフローティングリングが密嵌合
したまま成形が行われるため、成形体リング18は内周
側に自由変形できず、設計寸法に近い状態で成形され
る。従って、成形型半体12,13どうしの締結を解除
することにより、溝部15内から完成したリング成形体
18を取り外すことができる。
【0015】このように、上記成形装置11によれば、
筒状金属材料であるフープ素材17を、図2(A)〜
(D)に示したように、溝部15の内壁に沿って変形さ
せながらローラ16を押し付けていったときに、フープ
素材17が最終形状のリング成形体18にまで成形され
る過程で、中間体段階のリング成形体18の内周にフロ
ーティングリング19が密着嵌合し、リング成形体18
の首部18aをフローティングリング19の外形形状に
規制するため、ローラ16とフローティングリング19
の間に挟まれて成形されるフープ素材17を、鍔部18
bの端面は溝部15の内壁により、また首部18aの内
周面はフローティングリング19の外周面により規制し
ながら、所望の形状にきわめて精度よく成形することが
でき、ディーゼルエンジン用ピストンの耐摩環等のごと
く寸法精度が要求されるリング成形体18を溝部15の
幅とフローティングリング19の外径に合わせて精度よ
く成形することができる。
【0016】また、組み合わせ成形型14を、溝部15
のコ字形の一辺と他の二辺をそれぞれが区画形成し、回
転軸の方向に沿って締結分離自在とされた一対の成形型
半体12,13から構成したので、フローティングリン
グ19は一対の成形型半体12,13を締結する前に溝
部15に嵌入することができ、成形を終えたリング成形
体18は一対の成形型半体12,13を分離して溝部1
5から取り外すことができ、また組み合わせ成形型14
を構成する一対の成形型半体12,13は、溝部15の
コ字形の一辺と他の二辺を分担しているため、実質的に
はコ字形の二辺を区画形成する一方の成形型半体13と
フローティングリング19だけが成形形状に寄与し、従
って成形形状に合わせた成形型半体13とフローティン
グリング19を複数組用意しておくことで、形状の異な
るあらゆるリング成形体18を自在に成形することがで
きる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
筒状金属材料を、円筒状の首部と該首部両端に円形鍔部
を有するリング成形体に成形するリング成形体の成形方
法において、外周部にコ字形断面の溝部を有する成形型
の該溝部内に、前記リング成形体の内径と同寸法の外径
を有するフローティングリングを遊嵌し、前記溝部を覆
って前記筒状金属材料を前記成形型に嵌合し、前記溝部
の溝幅よりも幅の小さなローラを前記成形型とは相対的
に逆方向回転させながら前記筒状金属材料に押圧し、該
ローラを前記溝部内に押し込み、前記フローティングリ
ングの外径と同寸法の内径をもつリング成形体を成形す
るようにしたから、筒状金属材料を溝部の内壁に沿って
変形させながらローラを押し付けていったときに、金属
材料が最終形状のリング成形体にまで成形される過程
で、リング成形体の内周にフローティングリングが密着
嵌合し、リング成形体の首部をフローティングリングの
外形形状に規制するため、ローラとフローティングリン
グの間に挟まれて成形される金属材料を、鍔部の端面は
溝部の内壁により、また首部の内周面はフローティング
リングの外周面により規制しながら、所望の形状にきわ
めて精度よく成形することができ、ディーゼルエンジン
用ピストンの耐摩環等のごとく寸法精度が要求されるリ
ング成形体を溝部の幅とフローティングリングの外径に
合わせて精度よく成形することができる等の優れた効果
を奏する。
【0018】また、本発明は、前記成形型を、前記溝部
のコ字形の一辺と他の二辺をそれぞれ区画形成し、回転
軸の方向に沿って締結分離自在とされた一対の成形型半
体から構成したので、フローティングリングは一対の成
形型半体を締結する前に溝部に嵌入することができ、一
方また成形を終えたリング成形体は一対の成形型半体を
分離して溝部から取り外すことができ、さらに組み合わ
せ成形型を構成する一対の成形型半体は、溝部のコ字形
の一辺と他の二辺を分担しているため、実質的にはコ字
形の二辺を区画形成する一方の成形型半体とフローティ
ングリングだけが成形形状に寄与し、従って成形形状に
合わせた成形型半体とフローティングリングを複数組用
意しておくことで、形状の異なるあらゆるリング成形体
を自在に成形することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリング成形体の成形装置の一実施例の
各成形段における状態を示す要部縦断面図である。
【図2】本発明のリング成形体の成形方法によるリング
成形体の成形経過を説明するための斜視図である。
【図3】従来のリング成形体の成形装置の一例の各成形
段における状態を示す要部縦断面図である。
【図4】従来のリング成形体の成形方法によるリング成
形体の成形経過を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
11 成形装置 12,13 成形型半体 14 組み合わせ成形型 15 溝部 16 ローラ 17 フープ素材 18 リング成形体 19 フローティングリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21D 53/16 B21D 5/08 B21D 22/16 B21H 1/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状金属材料を、円筒状の首部と該首部
    両端に円形鍔部を有するリング成形体に成形するリング
    成形体の成形方法において、外周部にコ字形断面の溝部
    を有する成形型の該溝部内に、前記リング成形体の内径
    と同寸法の外径を有するフローティングリングを遊嵌
    し、前記溝部を覆って前記筒状金属材料を前記成形型に
    嵌合し、前記溝部の溝幅よりも幅の小さなローラを前記
    成形型とは相対的に逆方向回転させながら前記筒状金属
    材料に押圧し、該ローラを前記溝部内に押し込み、前記
    フローティングリングの外径と同寸法の内径をもつリン
    グ成形体を成形することを特徴とするリング成形体の成
    形方法。
  2. 【請求項2】 筒状金属材料を、円筒状の首部と該首部
    両端に円形鍔部を有するリング成形体に成形するリング
    成形体装置において、外周部にコ字形断面の溝部を有す
    る成形型と、前記リング成形体の内径と同寸法の外径を
    有し、前記成形型の前記溝部内に遊嵌するフローティン
    グリングと、前記溝部の幅から前記筒状金属材料の肉厚
    の2倍を差し引いた幅を有し、前記溝部を覆って前記成
    形型に嵌合させた前記筒状金属材料に、前記成形型とは
    相対的に逆方向回転させながら押圧され、前記フローテ
    ィングリングの外径と同寸法の内径をもつリング成形体
    を成形するローラとからなることを特徴とするリング成
    形体の成形装置。
  3. 【請求項3】 前記成形体は、前記溝部のコ字形の一辺
    と他の二辺をそれぞれ区画形成し、回転軸方向に沿って
    締結分離自在とされた一対の成形型半体からなることを
    特徴とする請求項2記載のリング成形体の成形装置。
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