JP3777942B2 - 圧縮機用中空ピストンの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮機用中空ピストンの製造方法に関するものであり、特に、鍛造によるピストン素材の製造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往復動するものであるため、軽量化の要求が強く、従来から中空化による重量軽減（質量軽減）が図られていた。圧縮機用ピストンは、シリンダボアに嵌合される頭部と、その頭部を往復動させる往復駆動装置と係合させられる係合部とを一体に備えたものとされることが多い。この種のピストンにおいては、頭部が中空とされるのが普通である。底壁と中空円筒部とを備えた有底円筒状部の開口を、閉塞部材により閉塞することによって、中空頭部が形成されるのである。この場合、特開平１１−２９４３２０号公報に記載のように、係合部が有底円筒状部と一体に形成される場合と、特開平１１−３０３７４７号公報に記載のように、係合部が閉塞部材と一体に形成される場合とがある。
【０００３】
従来、上記中空ピストンを製造するための素材を、鋳造により製造する方法と鍛造による方法とが知られていた。そして、鋳造による場合には、係合部が有底円筒状部材と一体に形成されたピストン素材を製造することが可能であったが、鍛造による場合には不可能であった。また、係合部が閉塞部材と一体に形成される場合でも、閉塞部材の係合部側と反対側の面に凹部を備えたピストン素材を鍛造することは不可能であった。上記凹部を形成することは、閉塞部材を軽量化するために有効な手段なのであるが、それを鍛造で実現することは不可能であったのである。
【０００４】
一般に、鍛造によって製造されたピストン素材は、鋳造によって製造されたものより強度が大きい。材料自体の強度が大きい上、巣，引け等が発生することがないからである。また、冷間鍛造による場合は、鋳造による場合に比較してピストン素材の抜き勾配を小さくし得る。そのため、鍛造素材を使用する方が中空ピストンの軽量化が容易となる。さらに、アルミニウム合金によりピストン素材を鋳造する場合には、材料内に気体が閉じ込められ易く、有底円筒状部材と閉塞部材とを溶接により接合する場合に、閉じ込められた気体が膨張して溶接部周辺に突部や穴が生じ、接合強度を低下させたり外観を害したりするのであるが、鍛造すればこの問題を良好に回避し得る。このように、ピストン素材は鍛造によって製造することが望ましいにもかかわらず、鍛造により製造し得るピストン素材の形状に制限があったのである。
【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】
本発明は、以上の事情を背景とし、鍛造により製造し得るピストン素材の形状の自由度を増す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中空ピストンの製造方法，ピストン素材の製造方法，ピストン素材の製造装置等が得られる。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。
【０００６】
（１）シリンダボアに嵌合される頭部と、往復駆動装置と係合させられる係合部とを備え、少なくとも頭部が中空である圧縮機用中空ピストンの製造方法であって、
前記係合部となるべき部分と、前記頭部の少なくとも一部となるべき部分とを一体に備えたピストン素材を、互いに交差する２軸の方向にそれぞれ移動可能な複数の型部材を備えた鍛造型により鍛造する２軸鍛造工程を含むことを特徴とする圧縮機用中空ピストンの製造方法。
本項の方法によれば、１軸方向にのみ移動可能な型部材を備えた鍛造型によりピストン素材を鍛造していた従来の方法に比較して、製造可能なピストン素材の形状の自由度が向上し、軽い中空ピストンの製造が容易となる。
（２）前記鍛造型を、前記中空ピストンの直径方向に接近，離間する第１型および第２型と、中空ピストンの軸方向に移動するサイドパンチとを前記複数の型部材として備えたものを使用する (1)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
本項の方法は、互いに直交する２方向に凹凸を備えるピストン素材を成形するのに好適であり、製造し得るピストン素材の形状の自由度が大きくなる。また、軽量で丈夫なピストン素材を製造することが容易となる。ただし、鍛造すべきピストン素材の形状によっては、第１型と第２型とを、中空ピストンの軸方向に接近，離間させ、サイドパンチを中空ピストンの直径方向に移動させることも可能である。
（３）前記第１型および第２型による前記係合部となるべき部分の鍛造が終了した後、それによって形成された素材内に前記サイドパンチを突入させることにより、前記頭部の少なくとも一部となるべき部分を鍛造する (2)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
第１，第２型の接近，離間とサイドパンチの移動とが同時に行われるようにすることも可能である。しかし、本項の方法による方が、鍛造が容易であり、形状および寸法の優れたピストン素材を得ることができる場合が多い。
（４）前記サイドパンチとして、円柱状部と、その円柱状部の先端の偏心位置から突出した突部とを備えたものを使用する (2) 項または (3) 項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法（請求項１）。
凹部を形成すれば、それだけ中空ピストンを軽量化し得る。切削加工によって凹部を形成することも可能であるが、本項によれば切削加工を省略し得る。しかも、切削加工によって、偏心位置に凹部を形成することは面倒であるが、サイドパンチに突部を形成しておけば、容易に偏心位置に凹部を形成し得る。
（５）前記サイドパンチとして、円柱状部と、その円柱状部の先端から軸方向に突出し、かつ、横断面形状が非円形である突部とを備えたものを使用する (2) 項ないし (4) 項のいずれか１つに記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法（請求項２）。
凹部を形成すれば、それだけ中空ピストンを軽量化し得る。切削加工によって凹部を形成することも可能であるが、本項によれば切削加工を省略し得る。しかも、横断面形状が非円形である凹部を切削加工により形成することは面倒あるいは不可能であるが、サイドパンチに非円形断面の突部を形成しておけば、容易に非円形断面の凹部を形成し得る。
（６）前記頭部の少なくとも一部となるべき部分が、中空円筒部とその中空円筒部の一方の開口を閉塞する底壁部とを備えた有底円筒状部を含み、前記サイドパンチとして、前記有底円筒状部の内周面を成形する外周面を有する円柱状部と、その円柱状部の基端から半径方向外向きに延び、前記中空円筒部の前記底壁部側とは反対側の端面を成形する肩面とを備えたものを使用する (2)項ないし (5)項のいずれか１つに記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法（請求項３）。
有底円筒状部の内周面のみならず、中空円筒部の底壁部側とは反対側の端面もサイドパンチにより成形されるようにすれば、端面にはばりが生じず、ばり除去を省略することが可能となる。有底円筒状部の開口が閉塞部材により閉塞される際、閉塞部材の当接面が有底円筒状部の端面に当接させられた状態で、溶接，接着，摩擦圧接等により接合されることが多いが、端面にばりが存在すれば、閉塞部材の当接面を端面に密着させることができない。端面を機械加工してばりを除去した上で閉塞部材を接合する場合もあるが、本態様によれば、このばり除去を行うことなく閉塞部材と当接させても、両者の間に隙間が生じることはない。したがって、端面の機械加工を省略し、あるいは、少なくとも端面のばり除去を省略することが可能となる。
（７）前記サイドパンチとして、前記肩面が、前記中空円筒部の前記底壁部側とは反対側の端面の外径より大きい外径を有するものを使用する (6)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
サイドパンチの肩面の外周縁の直径が、中空円筒部の端面の外周縁の直径と同じである場合には、端面の外周縁から有底円筒状部の軸線に平行な方向に突出し、あるいは少なくとも軸線に平行な方向の成分を有する方向に突出するばりが生じる。この場合でも、有底円筒状部の開口を閉塞する閉塞部材の当接面の外周縁の直径を、開口側端面の外周縁の直径よりやや小さくしておけば、上記端面の外周縁に沿って形成される上記ばりを除去することなく、閉塞部材を端面に密着させることができ、この態様も本発明の実施形態の一つである。それに対し、本項の態様によれば、端面の外周縁に沿って生じるばりは、端面に平行な方向に突出することとなるため、閉塞部材の当接面の外周縁の直径を、端面の外周縁の直径より小さくする必要がなくなる。例えば、両直径を等しくすることもできるのである。
（８）前記係合部が、前記往復駆動装置の斜板の外周部を一対のシューを介して両側から挟むべく、互いに平行に延びる一対のアーム部とそれらアーム部を基端側において連結する連結部とを備えたものであり、前記第１型と前記第２型とを、前記一対のアーム部の延びる方向と平行な方向に接近，離間させる (2)項ないし (7)項のいずれか１つに記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
（９）前記第１型を前記一対のアーム部を形成する型面を有し、固定型である前記第２型に対して接近，離間する可動型とする (8)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
（１０）前記頭部の少なくとも一部となるべき部分を、前記頭部の主要部分を構成する有底円筒状部となるべき部分として鍛造する (1)項ないし (9)項のいずれか１つに記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
（１１）前記頭部の少なくとも一部となるべき部分を、前記頭部の主要部分を構成する有底円筒状部の開口を閉塞する閉塞部材となるべき部分として鍛造する (1)項ないし (9)項のいずれか１つに記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
（１２）シリンダボアに嵌合される頭部と、往復駆動装置と係合させられる係合部とを備え、少なくとも頭部が中空である圧縮機用中空ピストンを製造するためのピストン素材を製造する方法であって、
前記係合部となるべき部分と、前記頭部の少なくとも一部となるべき部分とを一体に備えたピストン素材を、互いに交差する２軸の方向にそれぞれ移動可能な複数の型部材を備えた鍛造型により２軸鍛造することを特徴とするピストン素材の製造方法。
前記 (2)項ないし(11)項のいずれかに記載の特徴は、本項のピストン素材の製造方法にも適用可能である。
（１３）シリンダボアに嵌合される頭部と、往復駆動装置と係合させられる係合部とを備え、少なくとも頭部が中空である圧縮機用中空ピストンを製造するためのピストン素材を製造する装置であって、
互いに交差する２軸の方向にそれぞれ移動可能な複数の型部材を備えた鍛造型を含むことを特徴とするピストン素材の製造装置。
（１４）前記鍛造型が、前記中空ピストンの直径方向に接近，離間する第１型および第２型と、中空ピストンの軸方向に移動するサイドパンチとを前記複数の型部材として備える(13)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造装置。
前記 (3)項ないし(11)項のいずれか１つに記載の特徴は、本項のピストン素材の製造装置にも適用可能である。
（１５）前記鍛造型が、前記第１型と第２型との接近離間運動を、前記サイドパンチの軸方向の移動に変換する運動変換装置を含む(14)項に記載のピストン素材の製造装置。
（１６）前記運動変換装置が、駆動カムと被駆動カムとを備えたカム装置を含む(15)項に記載のピストン素材の製造装置。
（１７）前記鍛造型が、前記第１型を保持する第１型保持板と、前記第２型を保持する第２型保持板との少なくとも一方を備え、その少なくとも一方とそれに対応する型との間に、それら両者を、前記第１型と第２型との接近離間運動の方向と平行な方向に相対移動させる油圧シリンダを含む(15)項または(16)項に記載のピストン素材の製造装置。
（１８）前記鍛造型が、
前記第１型および前記第２型をそれぞれ保持する第１型保持板および第２型保持板と、
それら第１型保持板と第２型保持板との接近運動を、まず、前記サイドパンチを前記ピストン素材となるべき鍛造素材を変形させない大きさの力で作動させて、鍛造素材の軸方向の位置決めする運動に、次に、位置決めされた鍛造素材を前記第１型と前記第２型とにより鍛造する運動に、次に、第１型と第２型とにより鍛造された中間製品に前記サイドパンチを突入させて前記ピストン素材とする運動に順次変換する運動変換機構と
を含む(14)項ないし(17)項のいずれか１つに記載のピストン素材の製造装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態である車両用空調装置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本体が構成される。リヤハウジング１８とバルブプレート２０との間には、吸気室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。
【０００８】
シリンダブロック１０の中心軸線上には、回転軸５０が回転可能に設けられている。回転軸５０は、両端部においてそれぞれベアリングを介してフロントハウジング１６，シリンダブロック１０に支持されている。シリンダブロック１０の中心部には、中心支持穴５６が形成されており、その中心支持穴５６におい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。
【０００９】
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、中心線を通る中心穴６１が形成され、この中心穴６１を回転軸５０が貫通している。中心穴６１は、両端開口側ほど径が漸増させられている。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の中心穴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、駆動部材としての斜板６０，回転軸５０，回転伝達装置を構成するヒンジ機構６６等がピストン１４を往復運動させる往復駆動装置を構成している。
【００１０】
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に嵌合される中空円筒状の中空頭部としての頭部７２とを備えている。係合部７０に形成された溝７４に球冠状の一対のシュー７６を介して斜板６０が係合させられている。シュー７６は、球面部において係合部７０に摺動可能に保持され、平面部において斜板６０の両側面に当接し、斜板６０の外周部を両側から摺動可能に挟持している。ピストン１４の形状についての詳細な説明は後に行う。
【００１１】
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、吸気室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１４，斜板６０，回転板６２およびスラストベアリング６４を介してフロントハウジング１６に受けられる。ピストン１４の係合部７０には、回転規制部（図示省略）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。
【００１２】
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、容量制御弁９０が設けられている。容量制御弁９０は、電磁弁であり、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容量制御弁９０の開度が調節される。
【００１３】
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、一端において前記中心支持穴５６に開口させられるとともに、他端において斜板室８６に開口させられている。中心支持穴５６は排出ポート１０４を経て吸気室２２に連通させられている。
【００１４】
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気室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１２内の圧縮室の圧力と斜板室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、容量制御弁９０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。ソレノイド９２の消磁状態では、容量制御弁９０が全開させられて給気通路８０が連通させられた状態となり、吐出室２４の高圧の冷媒ガスが斜板室８６に供給され、斜板室８６内の圧力が高くなり、斜板６０の傾斜角が最小となる。ピストン１４は、斜板６０の回転に伴って往復移動させられるが、斜板６０の傾斜角が最小となると、ピストン１４の容積変化率が小さくなり、圧縮機の吐出容量が最小となる。ソレノイド９２の励磁状態では、供給電流量を多くして容量制御弁９０の開度が小さくなる（開度０も含む）ほど、吐出室２４の高圧の冷媒ガスの斜板室８６への供給量が減り、斜板室８６内の冷媒ガスは、排出通路１００，排出ポート１０４を経て吸気室２２に放出されるため、斜板室８６内の圧力が低くなる。それに伴って斜板６０の傾斜角が大きくなり、ピストン１４の容積変化率が大きくなって圧縮機の吐出容量が大きくなる。ソレノイド９２の励磁により給気通路８０が遮断された状態では、吐出室２４の高圧の冷媒ガスが斜板室８６に供給されない状態となって斜板６０の傾斜角が最大となり、圧縮機の吐出容量が最大となる。斜板６０の最大傾斜角は、斜板６０に設けられたストッパ１０６の回転板６２への当接によって規定され、最小傾斜角は、斜板６０の回転軸５０上のストッパ１０７への当接によって規定される。給気通路８０，斜板室８６，容量制御弁９０，排出通路１００，排出ポート１０４，制御装置等により、斜板傾斜角制御装置ないし吐出容量制御装置が構成されている。
【００１５】
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。
【００１６】
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の頭部７２から遠い側の端部は、図２に示すように、前記溝７４の形成により概してＵ字形をなし、ピストン１４の軸線と直交する方向に延び出す一対のアーム部１１０，１１２と、アーム部１１０，１１２を基端側で連結する連結部１０８とを備えている。アーム部１１０，１１２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、斜板６０の外周部の表裏両面に接触し、斜板６０を挟持するとともに凹部１１４に保持されている。
【００１７】
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円筒状をなす有底円筒状部１２０と、有底円筒状部１２０に固定され、有底円筒状部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。有底円筒状部１２０は、底壁１２４において係合部７０のアーム部１１２側と一体に形成されている。有底円筒状部１２０は、底壁１２４の外周部から軸方向に延び出す中空円筒部１２６を備えている。有底円筒状部１２０の内周面１２８は、単純な円筒面とされている。有底円筒状部１２０の底面１３０は、有底円筒状部１２０の中心線に対して非軸対称の３次元形状を成している。具体的には、有底円筒状部１２０の底面１３０において有底円筒状部１２０の中心線より係合部７０の連結部１０８側へ偏心した位置に、有底円筒状部１２０の中心線に平行な方向に底面１３０のその他の部分よりアーム部１１２側へくぼまされた非円形断面の凹部１３２が形成されている。凹部１３２の、有底円筒状部１２０の中心線に直交する方向であり、かつ、アーム部１１０，１１２の延び出す方向に直交する方向の大きさである幅は、アーム部１１２の幅より小さくされており、底壁１２４に連なるアーム部１１２の重量が軽減されている。
【００１８】
キャップ１２２は、円板状の底壁１３４と、底壁１３４の外周部から軸方向に延びる中空円筒部１３６と、中空円筒部１３６の端面１３８の内周部から軸方向に延びる中空円筒状の嵌合部１４０とを備えて有底の段付円筒状をなしている。嵌合部１４０，中空円筒部１３６の内周面と底壁１３４の内側の端面とによりキャップ１２２内部には嵌合部１４０の端面１４４に開口する凹部１４６が形成され、重量が軽減されている。凹部１４６の中空円筒部１３６の内周面と底壁１３４の内面とが交差する隅には、丸みが付けられて中空円筒部１３６と底壁１３４との境界部の剛性が高められている。なお、図２においては、理解を容易にするために、中空円筒部１２６の周壁の厚さ，中空円筒部１３６の周壁の厚さおよび底壁１３４の厚さ等が誇大に示されている。
【００１９】
キャップ１２２の嵌合部１４０の外周面１４８が有底円筒状部１２０の内周面１２８に、端面１３８が有底円筒状部１２０の開口側端面１５２と当接する深さまで嵌合させられ、開口側端面１５２と端面１３８とが溶接面として溶接されることにより、キャップ１２２と有底円筒状部１２０とが接合されている。ピストン１４の圧縮行程において頭部７２の頂面１５４に作用する冷媒ガスの圧縮反力は、端面１３８と開口側端面１５２との溶接部によって受けられる。
【００２０】
上記のように構成されたピストン１４は、本実施形態においては１個のピストン素材から２個製造される。そのため、図３に示すように、ピストン１４を製造するための片頭ピストン製造用素材１６０（以下、素材１６０と略称する）は、ピストン本体部材１６２（以下、本体部材１６２と略称する）と閉塞部材としてのキャップ１６４とを備えている。本体部材１６２は、係合部１６６と、係合部１６６とは反対向きに開口した有底円筒状部材としての有底円筒状部１７０とを備えている。２つの本体部材１６２は、有底円筒状部１７０が互いに同心となるように、係合部１６６側が互いに隣接して一体に形成されている。本実施形態におけるピストン素材は２連素材なのである。
【００２１】
有底円筒状部１７０は、底壁１７２と、底壁１７２の外周部から軸方向に延び出す中空円筒部１７４とを備え、底壁１７２において係合部１６６と一体に形成されている。中空円筒部１７４の内周面１７６は、単純な円筒面とされている。内周面１７６は、製品たるピストン１４になった場合に内周面１２８となる。有底円筒状部１７０の底面１７８も製品たるピストン１４になった場合に底面１３０となり、有底円筒状部１７０の中心線に対して非軸対称の３次元形状を成している。具体的には、有底円筒状部１７０の中心線に対して偏心した位置に底面１７８の他の部分よりも係合部１６６側にくぼまされた凹部１８０が形成されている。各係合部１６６に設けられたブリッジ部１８２は、図３に示すように連結部１０８およびアーム部１１０，１１２を構成することになる部分（それぞれ連結部１８４，アーム部１８６，１８８と称する）の内側面同士を連結して、加工時の挟持作用に対して係合部１６６を補強するものであり、本体部材１６２の剛性を高め、あるいは熱による歪みを抑制するための補強部として設けられている。本体部材１６２は、本実施形態においては、金属の一種であるアルミニウム合金製であって、鍛造により製造される。本体部材１６２の製造方法については、後に説明する。
【００２２】
２個のキャップ１６４は同様に構成されており、一方を代表的に説明する。図３に示すように、キャップ１６４は、円板状の底壁１９２と、底壁１９２の外周部から軸方向に延びる中空円筒部１９４と、中空円筒部１９４の端面１９６の内周部から軸方向に延びる中空円筒状の嵌合部１９８とを備えて有底の段付円筒状をなしている。嵌合部１９８，中空円筒部１９４の内周面と底壁１９２の内面とによりキャップ１６４内部には嵌合部１９８の端面２００に開口する凹部２０２が形成され、重量が軽減されている。凹部２０２は、製品たるピストン１４となった場合に凹部１４６となる。嵌合部１９８の外周面２０４の直径は中空円筒部１９４の外径より小さくされ、有底円筒状部１７０の内周面１７６に嵌合可能である。キャップ１６４の嵌合部１９８側の端面２００とは反対側の端面２１０の中心には、図示の例では円形断面の保持部２１２が突設されている。このように構成されるキャップ１６４は、本実施形態においては、金属の一種であるアルミニウム合金製であって、鍛造により製造される。
【００２３】
本実施形態における本体部材１６２の製造に使用される鍛造装置の主要部である鍛造型の一例を図４に示す。この鍛造型２２０は、互いに接近，離間させられることにより開閉される第１型２２２および第２型２２４と、一対のサイドパンチ２２６，２２８とを備えている。第１型２２２は、第１型保持板２３０に保持され、可動盤２３２に着脱可能に取り付けられている。第２型２２４は、第２型保持板２３４に保持され、固定盤２３６に着脱可能に取り付けられている。可動盤２３２は、駆動装置たる図示しない昇降装置により固定盤２３６に対して接近，離間させられる。つまり、第１型２２２が可動型であり、第２型２２４が固定型なのである。
【００２４】
第１型２２２および第２型２２４は、互いに対向する側の面であるパーティング面２４０，２４２において互いに当接可能である。各パーティング面２４０，２４２の互いに対応する位置に型面２４６，２４８がそれぞれ形成され、これら型面２４６，２４８により本体部材１６２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２４０，２４２は、本体部材１６２の有底円筒状部１７０を形成すべき部分においては、有底円筒状部１７０の中心線を含む水平面をなし、係合部１６６を形成すべき部分においては、一対のアーム部１８６，１８８の延び出す方向に直角でかつ連結部１８４の厚さ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。第１型２２２の型面２４６は、一対のアーム部１８６，１８８と連結部１８４のアーム部１８６，１８８側の部分とを形成する型面を有する。第２型２２４の型面２４８は、連結部１８４のアーム部１８６，１８８側とは反対側の部分を形成する型面を有する。第１型２２２は、第２型２２４に対して、本体部材１６２の一対のアーム部１８６，１８８の延び出す方向であり、有底円筒状部１７０の直径方向である方向に接近，離間させられる。
【００２５】
図４に示すように、第１型保持板２３０と第１型２２２との間には、液圧シリンダ２５０が設けられている。図示の例では、液圧シリンダ２５０のシリンダハウジング２５２が、第１型保持板２３０の一部と、それに固定の中空円筒状部材２５４とにより構成されている。ピストン２５６がシリンダハウジング２５２に液密かつ摺動可能に嵌合されて液圧室２５８が形成されるとともに、ピストンロッド２６０がシリンダハウジング２５２から突出し、その先端（下端）に第１型２２２が固定されている。ピストン２５６の後退限度は、液圧室２５８を画定する第１型保持板２３０に形成された凹部の底面２６４によって規定され、前進限度は、中空円筒状部材２５４の肩面２６６により規定される。
【００２６】
液圧シリンダ２５０の液圧室２５８は、液通路２７０を経てタンク２７２に接続されている。液通路２７０は、途中で二股に分岐させられ、一方の液通路２７６が供給通路として機能し、他方の液通路２７８が排出通路として機能する。液通路２７０と液通路２７６，２７８との間には、制御弁装置としての電磁方向切換弁２８０が設けられ、電磁方向切換弁２８０のソレノイドの消磁，励磁により、液通路２７０が液通路２７６に連通させられる供給状態と、液通路２７０が液通路２７８に連通させられる排出状態とに選択的に切り換えられる。液通路２７６の途中には、ポンプ２８６およびポンプ２８６を駆動するモータ２８８が設けられている。電磁方向切換弁２８０の消磁状態において、モータ２８８が駆動されれば、ポンプ２８６によりタンク２７２から汲み上げられた液が液通路２７６，２７０を経て液圧室２５８に供給される。ポンプ２８６には図示は省略するがリリーフ弁が並列に設けられ、ポンプ２８６の吐出圧が規制されている。液通路２７８の途中にもリリーフ弁２９０が設けられている。電磁方向切換弁２８０の励磁状態において、液圧室２５８の液圧が設定値以上となれば、リリーフ弁２９０が開かれ、液圧室２７０の作動液が液通路２７０，２７８を経てタンク２７２に排出される。
【００２７】
サイドパンチ２２６，２２８は、第２型２２４の両側面２９６，２９８に近接して互いに接近，離間可能に設けられている。サイドパンチ２２６，２２８は、第２型保持板２３４に保持されている。第２型２２４は、中間板３００を介して間接的に第２型保持板２３４に保持されており、サイドパンチ２２６，２２８は、第２型保持板２３４上に設けられた一対ずつのガイドレール３０２にそれぞれ案内されて第１型２２２の移動方向と直交する方向であり、本体部材１６２の有底円筒状部１７０の軸方向に移動させられる。
【００２８】
サイドパンチ２２６，２２８は、運動変換装置の一種であるカム装置３０６により、可動盤２３２の固定盤２３６への接近，離間がサイドパンチ２２６，２２８の軸方向の運動に変換されることにより、互いに接近，離間させられる。カム装置３０６は、駆動カム３０８と被駆動カム３１０とを備えている。駆動カム３０８は、嵌合凹部３２０を有して概して筒状をなし、ロッド部材３２２に摺動可能かつ相対回転不能に嵌合されている。ロッド部材３２２は、第１型２２２の両側面３１６，３１８から一定間隔隔たった位置において、第１型保持板２３０から第２型保持板２３４に向かって延び出させられており、先端に他の部分より太い頭部３２４が設けられて、駆動カム３０８のロッド部材３２２に対する相対移動限度が規定されている。ロッド部材３２２と駆動カム３０８との間には、付勢装置の一種である弾性部材としての圧縮コイルスプリング３３０が配設されている。スプリング３３０の一端が、ロッド部材３２２の頭部３２４の先端面３３２に開口する軸方向穴３３４の底面に支持され、他端が駆動カム３０８の嵌合凹部３２０の底面３３６に支持されている。スプリング３３６の予荷重により、頭部３２４の先端面３３２とは反対側の肩面３４０と、駆動カム３０８の嵌合凹部３２０の開口部近傍に形成された肩面３４２とが当接させられており、上記予荷重より大きい力が駆動カム３０８に作用するまでは駆動カム３０８とロッド部材３２２とが一体の部材として機能する。駆動カム３０８の先端面は、第２型保持板２３４に接近するにつれて第２型保持板２３４の中央部から遠ざかる向きに傾斜させられた傾斜面３４６とされている。
【００２９】
駆動カム３０８の下方には前記被駆動カム３１０が設けられ、その被駆動カム３１０に前記サイドパンチ２２６，２２８が保持されている。被駆動カム３１０のサイドパンチ２２６，２２８が設けられた前端面３５０とは反対側の後端部には、傾斜面３４６に対応する向きに傾斜させられた傾斜面３５２が形成され、傾斜面３５２と傾斜面３４６とは近接または接触させられている。したがって、駆動カム３０８が第２型保持板２３４に接近する向きに移動（下降）させられるにつれて、被駆動カム３１０がガイドレール３０２に案内されて移動し、サイドパンチ２２６，２２８を軸方向に移動させる。被駆動カム３１０は、非作動状態においては、付勢装置の一種である弾性部材としてのスプリング（図示省略）の付勢により後退方向に付勢されており、後退端位置をストッパ３５６により規定されている。上記スプリングがサイドパンチ後退装置を構成しており、このスプリングの予荷重は、前記圧縮コイルスプリング３３０の予荷重より小さく設定されている。なお、液圧シリンダ等の流体圧シリンダを被駆動カム３１０と第２型保持板２３４との間に配設して、サイドパンチ後退装置としてもよい。
【００３０】
サイドパンチ２２６，２２８は、図５に拡大して示すように、円柱状部３６０と、円柱状部３６０の先端面３６２の軸方向に偏心した位置に設けられた非円形断面の突部３６４とを備え、有底円筒状部１７０の内部空間の形状に対応して、自身の軸線に対して非軸対称な形状を有している。円柱状部３６０の外周面３６６が有底円筒状部１７０の内周面１７６に対応する直径を有しており、突部３６４は、有底円筒状部１７０の中心線より連結部１８４側へ寄った位置に、有底円筒状部１７０の中心線に平行な方向に突出して設けられている。
【００３１】
以上のように構成された鍛造型２２０を使用して本体部材１６２の冷間鍛造が行われる。まず、図５に示すように、第２型２２４の型面２４８上にアルミニウム合金の鍛造素材３８０が載置される。また、液圧シリンダ２５０に液圧が供給され、ピストン２５６が中空円筒状部材２５４に当接する前進端位置にされる。この状態で、昇降装置の作動により可動盤２３２が固定盤２３６に接近させられることにより、第１型２２２が第２型２２４に接近させられる。この時、ロッド部材３２２と駆動カム３０８とが一体の部材として第２型保持部材２３４に接近させられ、サイドパンチ２２６，２２８が互いに接近させられて、鍛造素材３８０を両側から挟んで軸方向の位置決めを行う。
【００３２】
サイドパンチ２２６，２２８が鍛造素材３８０を両側から挟んだ後は、圧縮コイルスプリング３３０が弾性変形を開始し、ロッド部材３２２の被駆動カム３１０に対する相対移動を許容する。この際、サイドパンチ２２６，２２８が鍛造素材３８０に向かって押される力は、駆動カム３０８の傾斜面３４６の傾斜角度が４５度であるとすれば、圧縮コイルスプリング３３０の付勢力から被駆動カム３１０を後退方向に付勢するスプリングの付勢力を引いた大きさとなるが、この大きさが鍛造素材３８０を塑性変形させない大きさに設定されている。なお、サイドパンチ２２６，２２８が鍛造素材３８０に当接する直前に、被駆動カム３１０が、予荷重を与えられた弾性部材を含むストッパ装置に当接して停止し、その状態で、鍛造素材３８０の移動を両側から規制して、軸方向の位置決めを行うようにしてもよい。上記ストッパ装置は、上記予荷重より大きい力が加えられれば、後退して被駆動カム３１０の前進を許容するものであることが必要である。
【００３３】
上記のようにサイドパンチ２２６，２２８が鍛造素材３８０を位置決めした後に、第１型２２２の型面２４６の最も突出した部分が素材３８０に当接させられ、鍛造素材３８０の塑性変形が開始される。第１型２２２と第２型２２４とにより係合部１６６が成形されるのに伴って鍛造素材３８０の軸方向寸法が増大するが、この増大は、被駆動カム３１０およびサイドパンチ２２６，２２８の後退により許容される。係合部１６６の成形が終了し、第１型２２２と第２型２２４とのパーティング面２４０，２４２が当接する。この状態においては、図６（ａ）に示すように、両型面２４６，２４８によるアーム部１８６，１８８，連結部１８４を含む係合部１６６が成形が終了している。
【００３４】
この係合部１６６の成形終了の後に、ロッド部材３２２の先端面３３２が駆動カム３０８の底面３３６に当接する。したがって、これ以後は駆動カム３０８が可動盤２３２と一体的に移動し、被駆動カム３１０を強制的に前進させるため、サイドパンチ２２６，２２８が、第１型２２２と第２型２２４とにより拘束されている係合部１６６が成形された中間製品３８２中に突入し、有底円筒状部１７０が成形される。この際、可動盤２３２が固定盤２３６に接近するのに対し、第１型２２２は第２型２２４に当接していて移動不能であるため、第１型２２２の固定盤２３６に対する相対移動が許容される必要がある。そのため、電磁方向切換弁２８０が励磁されて液圧室２５８からの作動液の排出が許容されることにより、ピストン２５６および第１型２２２の第１型保持板２３０に対する相対移動が許容される。ただし、液圧室２５８からの作動液の排出はリリーフ弁２９０を経て行われ、液圧室２５８の液圧は、第１型２２２と第２型２２４とに十分な力で中間製品３８２を拘束し続けさせるに足る大きさに保たれる。なお、上記電磁方向切換弁２８０の切換えは、第１型２２２と第２型２２４との当接後に行われても、当接前に行われてもよい。
【００３５】
上記作動に伴って、サイドパンチ２２６，２２８が図６（ｂ）に示すように中間製品３８２内に突入させられ、型面２４６，２４８とサイドパンチ２２６，２２８とにより有底円筒状部１７０が成形される。有底円筒状部１７０の内周面１７６および底面１７８が、サイドパンチ２２６，２２８の円柱状部３６０の外周面３６６および突部３６４により成形されるのである。この成形の終了位置は、ピストン２５６が液圧室２５８の底面２６４に当接することによって規定される。ただし、ピストン２５６のストロークを、サイドパンチ２２６，２２８が中間製品３８２内に突入して有底円筒状部１７０を成形することを許容するのに十分なストロークとし、可動盤２３２が下降端位置で停止させられることにより、サイドパンチ２２６，２２８による有底円筒状部１７０の成形の終了位置が規定されるようにしてもよい。
【００３６】
上記有底円筒状部１７０の成形終了によって本体部材１６２全体の成形が終了し、電磁方向切換弁２８０が消磁され、再び液圧室２５８に作動液が供給される状態とされる。続いて、可動盤２３２が固定盤２３６から離間させられるが、液圧室２５８に作動液が供給され続けているため、第１型２２２は第２型２２４と共同して本体部材１６２を拘束し続ける。一方、カム装置３０６においては、まずロッド部材３２２の先端面３３２が駆動カム３０８の底面３３６から離間させられ、続いて、駆動カム３０８がロッド部材３２２と共に移動（上昇）する状態となる。その結果、図示しないスプリングの付勢力により、被駆動カム３１０と共にサイドパンチ２２６，２２８が後退させられ、有底円筒状部１７０から離脱させられる。この際、本体部材１６２は第１型２２２と第２型２２４とにより拘束されているため、本体部材１６２がサイドパンチ２２６，２２８のいずれかと共に移動することはなく、両サイドパンチ２２６，２２８が確実に有底円筒状部１７０から離脱する。最後に第１型２２２が第２型２２４から離間させられ、本体部材１６２が取り出される。
【００３７】
次に、本体部材１６２に２個のキャップ１６４を固定する工程について説明する。本体部材１６２の内周面１７６および底面１７８は、上記冷間鍛造工程において寸法精度良く製造されているため、切削や研削等の機械加工を施すことなく嵌合することができる。キャップ１６４の嵌合部１９８側が先端部とされ、有底円筒状部１７０の開口へ、同軸に位置決めされた状態で挿入され、嵌合部１９８の外周面２０４が内周面１７６と嵌合される。内周面１７６と外周面２０４との嵌合によりキャップ１６４が有底円筒状部１７０内で半径方向に位置決めされた状態でさらに嵌合が進行し、キャップ１６４の端面１９６と中空円筒部１７４の開口側端面３８８との当接によりキャップ１６４の嵌合深さが規定される。その状態で端面３８８，１９６がそれぞれ溶接面として電子ビーム，レーザビーム等のビーム溶接により結合される。
【００３８】
このようにして本体部材１６２にキャップ１６４が固定された後、頭部７２を構成することになる部分、すなわち本体部材１６２の中空円筒状部１７４およびキャップ１６４の外周面を始めとする複数の部分の切削加工が行われる。まず、２個のキャップ１６４にそれぞれ設けられた保持部２１２の中央部にセンタ穴３９２（図３に二点鎖線で図示）が形成される。その後、図示は省略するが、センタ穴３９２にセンタが嵌合されて心出しがなされるとともに、２個の保持部２１２がそれぞれチャックにより把持された状態で、回転駆動装置の回転がキャップ１６４および本体部材１６２に伝達されて中空円筒状部１７４およびキャップ１６４の外周面等の加工が行われる。
【００３９】
上記加工の後、少なくとも本体部材１６２の有底円筒状部１７０およびキャップ１６４の外周面に塗装が行われ、例えば、ポリテトラフルオロエチレンを主材料とするコーティング層が形成される。そして、キャップ１６４の保持部２１２が除去されるとともに端面２１０が切削加工された後、コーティング層が形成された有底円筒状部１７０等の外周面にセンタレス研削が行われ、頭部７２が完成する。続いて、係合部１６６にそれぞれ機械加工が施され、ブリッジ部１８２が除去されるとともに、ピストン１４となった際にシュー７６を保持する凹部１１４（図３に二点鎖線で図示）が形成され、係合部７０が完成する。最後に、素材１６０が２つに切り離され、２個のピストン１４が得られる。
【００４０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、本体部材１６２が係合部７０となるべき部分（係合部１６６）と、頭部７２の少なくとも一部となる部分（有底円筒状部１７０）とを一体に備えたピストン素材を構成している。また、第１型２２２，第２型２２４およびサイドパンチ２２６，２２８が互いに交差する２軸の方向にそれぞれ移動可能な複数の型部材を構成している。
【００４１】
本実施形態によれば、サイドパンチ２２６，２２８によりピストン素材の有底円筒状部１７０の内周面１７６および底面１７８を成形することができ、内周面１７６および底面１７８の後の機械加工を省略し、あるいは工数を減少させることができるため、ピストン１４の製造が容易となり、製造コストが低減される。また、前述のように、鍛造によって製造されたピストン素材は、鋳造と比較して強度が大きいため、ピストン１４の要求強度を満たしつつ中空円筒状部１７４の周壁を薄肉化でき、ピストン１４を軽量化を図ることができる。さらに、サイドパンチ２２６，２２８の突部３６４により、ピストン素材の底面１７８の連結部１８４に寄った側に凹部１８０が形成され、加工工具による加工では困難であった部分に重量軽減のためのくぼみを設けることができ、ピストン１４の軽量化を容易に行うことができる。
【００４２】
サイドパンチの形状は種々の形状とすることができる。例えば、サイドパンチの円柱状部を先端側が小径の段付状にすれば、図７に示す形態の片頭ピストン４００のように、頭部４０２の主要部分を構成する有底円筒状部４１０の内周面を、開口側が大径で、内周面４２０と内周面４２２とを備えた段付円筒面とすることができる。また、有底円筒状部４１０の底面４２６に、凹部１８０と同様、有底円筒状部４１０の中心線に対して連結部１０８側に偏心した位置に凹部４２８を形成すれば、重量を軽減することができる。本実施形態においても、内周面４２０，４２２，底面４２６に機械加工を施すことなく、あるいは、加工工数を減少させて、内周面４２０に有底円筒状のキャップ４３０の外周面４３２に嵌合させることができる。キャップ４３０は、先端面４３４が内周面４２０，４２２の間に形成された肩面４３８に当接する深さまで嵌合させられる。内周面４２０と外周面４３２とを溶接面として溶接により接合してもよいし、接着により接合してもよい。
【００４３】
有底円筒状部１７０の内周面１７６および底面１７８のみならず、開口側端面３８８もサイドパンチにより成形されるようにしてもよい。その一実施形態を図８に示す。本実施形態におけるサイドパンチ６００は、円柱状部６０２と、円柱状部６０２の先端面６０４の軸方向に偏心した位置に設けられた非円形断面の突部６１０とを備えている。円柱状部６０２は、先端部６２０が基端部６２２より小径の段付円柱状をなし、先端部６２０と基端部６２２との間には、先端部６２０の外周面６２６より半径方向外向きに延びる肩面６２８が形成されている。肩面６２８の外周縁の直径は、有底円筒状部１７０の開口側端面３８８の外周縁の直径より大きくされている。肩面６２８と先端部６２０の外周面６２６との境界には、丸み部（図示省略）が形成されてこの境界部への応力集中の軽減が図られることが望ましい。第１型２２２，第２型２２４の側面２９６，３１６および側面２９８，３１８（図８には一方の側面２９８，３１８のみ図示）とサイドパンチ６００の肩面６２８との当接により、サイドパンチ６００の前進端位置（有底円筒状部１７０の成形終了位置）が規定される。
【００４４】
本実施形態においても、図１〜図６に示す実施形態と同様に、第１型２２２と第２型２２４とにより係合部１６６が成形された後、係合部１６６が成形された中間製品が第１型２２２と第２型２２４とにより拘束された状態で、サイドパンチ６００が突入し、有底円筒状部１７０を成形する。サイドパンチ６００の先端部６２０の外周面６２６と先端面６０４とにより有底円筒状部１７０の内周面１７６と底面１７８とが成形されるとともに、突部６１０により、有底円筒状部１７０の底面１７８に凹部１８０が成形される。また、肩面６２８の側面２９８，３１８との当接部より内周側の部分により開口側端面３８８が成形される。
【００４５】
本実施形態によれば、サイドパンチ６００により有底円筒状部１７０の内周面１７６および底面１７８を成形して後の機械加工を省略、あるいは工数を減少することができるとともに、開口側端面３８８もサイドパンチ６００の肩面６３６により成形することができ、開口側端面３８８の後の機械加工を省略するか、あるいは少なくとも開口側端面３８８に生じるばりを除去する工程を省略することができる。ばりが生じるとしても、開口側端面３８８の外周縁から開口側端面３８８に平行に延びることとなるため、機械加工を施すことなく端面３８８とキャップ１６４の端面１９６とを密着させることができ、製造コストが低減される。開口側端面３８８の外周縁から開口側端面３８８に平行に延びるばりは、キャップ１６４の固定後に、キャップ１６４および有底円筒状部１７０の外周面の機械加工時に除去できる。
【００４６】
なお、図８には、肩面６２８と側面２９８，３１８とが直接当接した状態が示されているが、実際には、両者の間に薄いばりが挟まれた状態となることが多い。また、第１型２２２，第２型２２４の側面２９６，２９８，３１６，３１８とサイドパンチ６００の肩面６２８との当接により、サイドパンチ６００の前進端位置を規定する代わりに、専用のストッパによりサイドパンチ６００の前進を阻止し、側面２９６，２９８，３１６，３１８とサイドパンチ６００の肩面６２８との間に小さい隙間が残るようにすることも可能であり、その場合には、両者の間に上記隙間に対応する厚さのばりが生じることになる。
さらに付言すれば、第１型２２２，第２型２２４による係合部１６６の成形と並行して、サイドパンチ６００を鍛造素材に突入させてもよい。また、上記各実施形態において、サイドパンチの突部の横断面形状を円形とすることも可能である。
【００４７】
上記各実施形態においては、頭部の主要部分を構成する有底円筒状部と係合部とが一体に形成される場合について説明したが、閉塞部材と係合部とを一体に備える場合にも本発明を適用できる。その一実施形態を図９に示す。図９に示す中空ピストンとしての片頭ピストン５００は、前記係合部７０と同様に構成される係合部５０２と、シリンダボア１２に嵌合させられる頭部５０４とを備えている。頭部５０４の主要部分は、有底円筒状部材５１０により構成され、有底円筒状部材５１０の開口が閉塞部材としての閉塞部５１２により閉塞される。この閉塞部材５１２が係合部５０２と一体のものとして前記各実施形態と同様にして鍛造により製造される。また、有底円筒状部材５１０も同じく鍛造によってではあるが、別個に製造される。閉塞部５１２は、底壁５１６と、底壁５１６の端面５１８の内周部から軸方向に延びる中空円筒部５２０とを備え、中空円筒部５２０の外周面５２２が有底円筒状部材５１０の内周面５２４に、端面５１８が有底円筒状部材５１０の開口側端面５２８に当接する深さまで嵌合され、端面５１８，５２８同士が溶接面として溶接される。閉塞部５１２の係合部５０２側とは反対側の端面５３０に非円形断面の凹部５３２が形成されることにより、機械加工を施すことなく、しかも機械加工による場合より効果的に重量を軽減することができる。
【００４８】
本発明を、中空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場合にも適用することができる。
【００４９】
有底円筒状部材と閉塞部材との固定方法は、前述のビーム溶接に限らず種々の方法を採用可能であり、例えば、接着剤による接着や、圧入、有底円筒状部材，閉塞部材より融点の低い低融点合金、例えば、半田，ろう材等により接合してもよく、かしめによる固着や、ねじによる固定でもよい。また、摩擦圧接または塑性流動によって接合してもよい。あるいは、これら固定方法の任意の組み合わせにより固定してもよい。
【００５０】
図１〜図６に示す実施形態における片頭ピストン製造用素材１６０は、係合部同士が連結された２連素材とされていたが、これ以外にも、頭部同士が連結された２連素材とすることも可能である。また、ピストン製造用素材を、ピストン本体部材と閉塞部材とをそれぞれ１つずつ備えるピストン１個分の素材としてもよい。
【００５１】
有底円筒状部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。有底円筒状部材と閉塞部材とを接着，かしめにより結合する場合には、閉塞部材はそれらの結合方法に好適な樹脂により形成してもよい。
【００５２】
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。また、閉塞部材を鋳造により製造することも可能である。
閉塞部材内部に凹部を形成することは、軽量化の点から望ましいが、不可欠ではない。
【００５３】
斜板式圧縮機の構造は、上記実施形態におけるそれに限らず、他の構造のものとすることもできる。例えば、容量制御弁９０は不可欠ではなく、吐出室２４の圧力と斜板室８６の圧力との差圧に基づいて機械的に開閉させられる開閉弁を設けることもできる。また、容量制御弁９０に代えて、あるいはそれとともに、排出通路１００の途中に、容量制御弁９０と同様な電磁制御弁を設けてもよいし、あるいは斜板室８６の圧力と吸気室２２の圧力との差圧に基づいて機械的に開閉させられる開閉弁を設けてもよい。
【００５４】
本発明を、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してもよいし、固定容量型斜板式圧縮機用のピストン等種々の圧縮機用ピストンに適用することも可能である。
【００５５】
以上、本発明のいくつか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中空ピストンの製造方法により製造された中空ピストンを備える斜板式圧縮機を示す正面断面図である。
【図２】上記ピストンを示す正面断面図である。
【図３】上記中空ピストンを製造するためのピストン製造用素材を示す正面図（一部断面）である。
【図４】上記中空ピストンの製造方法に使用される鍛造型を示す正面断面図である。
【図５】上記製造方法を説明するための図である。
【図６】上記製造方法を説明するための別の図である。
【図７】本発明の別の実施形態である圧縮機用中空ピストンの製造方法により製造された中空ピストンを示す正面断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態である圧縮機用中空ピストンの製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態である圧縮機用中空ピストンの製造方法により製造された中空ピストンを示す正面断面図である。
【符号の説明】
１２：シリンダボア １４：片頭ピストン ５０：回転軸 ６０：斜板
６６：ヒンジ機構 ７０：係合部 ７２：頭部 １０８：連結部 １１０，１１２：アーム部 １２０：有底円筒状部 １２４，１７２：底壁
１２６，１７４：中空円筒部 １２８，１７６：内周面 １５２，３８８：開口側端面 １６０：片頭ピストン製造用素材 １６２：ピストン本体部材 １６６：係合部 １７０：有底円筒状部 １８４：連結部 １８６，１８８：アーム部 ２２０：鍛造型 ２２２：第１型 ２２４：第２型
２２６，２２８：サイドパンチ ２３０：第１型保持板 ２３４：第２型保持板 ２５０：液圧シリンダ ３０６：カム装置 ３０８：駆動カム
３１０：被駆動カム ３８０：鍛造素材 ４００，５００：片頭ピストン ４０２，５０４：頭部 ４１０：有底円筒状部 ５０２: 係合部
５１０：有底円筒状部材 ６００：サイドパンチ ６０２：円柱状部 ６１０：突部 ６２６：外周面 ６２８：肩面

Claims (3)

1. シリンダボアに嵌合される頭部と、往復駆動装置と係合させられる係合部とを備え、少なくとも頭部が中空である圧縮機用中空ピストンの製造方法であって、
   前記中空ピストンの前記係合部となるべき部分と前記頭部の少なくとも一部となるべき部分とを一体に備えたピストン素材を、前記中空ピストンの直径方向に接近，離間する第１型および第２型により鍛造する第１工程と、
   その第１工程の鍛造の終了後、円柱状部とその円柱状部の先端の偏心位置から突出した突部とを備えたサイドパンチを、前記中空ピストンの軸方向に移動させて、前記第１工程により成形された素材内に突入させることにより、前記頭部の少なくとも一部となるべき部分を鍛造する第２工程と
   を含むことを特徴とする圧縮機用中空ピストンの製造方法。
2. 前記サイドパンチとして、前記円柱状部の先端から軸方向に突出した前記突部の横断面形状が非円形であるものを使用する請求項１に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
3. 前記頭部の少なくとも一部となるべき部分が、中空円筒部とその中空円筒部の一方の開口を閉塞する底壁部とを備えた有底円筒状部を含み、前記サイドパンチとして、前記有底円筒状部の内周面を成形する外周面を有する前記円柱状部と、その円柱状部の基端から半径方向外向きに延び、前記中空円筒部の前記底壁部側とは反対側の端面を成形する肩面とを備えたものを使用する請求項１または２に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。

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