JPS63119944A - ピストンの鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関に用いられるピストンの鍛造方法に関
するものである。

（従来の技術） 内燃機関のピストンは第１１図及び第１２図に示す如く
で、ピストン（５０）は頭部（５１）、スカート部（５
２）、スカート部外周の対向する部位に設けられた内方
に突出するピストンピン取付用ボス部（５３）、該ボス
部に設けられたビン孔（５４）を備え、ボス部（５３）
のビン孔（５４）上方は軽量化のためにアンダーカット
されて径方向への凹部（５５）を形成する。

以上のピストンを製造する場合、鋳造で行う場合には既
述のアンダーカット凹部（５５）の成形は容易であり、
又ピン取付用ボス部の成形も容易であるが、鋳造の場合
には仕上加工等の後の機械加工が多くなり、又高い圧力
をピストンが受けることがら鋳巣その他の製造上の管理
が面倒となる。

そこで鍛造によりピストンを得ることが行われ、鍛造に
よる場合には、円板状のビレットを後方押し出し成形し
てピストン素材を得、該素材を機械加工して仕上げ、最
終製品を得る。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の鍛造によって得られるピストンは、組織が緻密化
され、鋳造による鋳巣等の問題がないことから製品少滴
りは向上するが、従来の後方押出し成形によると、ピス
トン頭頂のパルプ逃げ等の様な頂部形状の成形が困難で
あること、既述のピストン内壁のアンダーカット凹部の
成形が困難で、これが成形できないことにより余肉部が
多くなって機械加工部分が多くなり、生産性の点で不利
であること、又余肉部、４１！械加工部が多い結果材料
少滴りが低下する。

本発明は以上の問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的とする処は、ピストンを鍛造により成形するにさ
いし、アンダーカット凹部を鍛造により成形可能とし、
外形、寸法精度を向上させ、機械加工を最少限に抑えて
生産効率を向上させ、且つ材料少滴りを向上させてコス
ト上有利でもあるピストンの鍛造方法を提供するにある
。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するための手段は、逆カップ状に成
形したピストン素材をダイで囲撓保持して上下パンチ間
にセットし、上パンチで素材を上から拘束し、下パンチ
を素材の下方から嵌合して支持し、側方からサイドパン
チにより素材外周にピストンピンボス部用の凹部を成形
し、前記下パンチは頭部がピストン素材内にあって径方
向に突出した複数の部材からなる分割構造で、前記サイ
ドパンチによるピストンピンポス部用凹部の成形時に下
パンチ頭部で該ボス部上方の素材内壁に径方向へのアン
ダーカット凹部を同時に成形し、成形後上パンチ、サイ
ドパンチを解放し、次いで下パンチの分割部材の拘束を
解いて該パンチを縮閉して成形品を取り出すようにした
ことである。

（上記手段による作用） 上記手段によれば、ピストン素材外周へのピストンピン
ポス部成形時にピストン素材内壁にアンダーカット凹部
が同時成形でき、又上からピストン素材の頭部を拘束し
、これの圧力を設定することによりピストン頭頂部の成
形も同時に行える。

（実施例） 次に本発明の好適一実施例を添付図面を参照しつつ詳述
する。

第１図乃至第３図はピストン鍛造の工程を素材、成形素
材、成形品の順で示したもので、第２図、第３図は９０
′″角度を変えて断面としたものである。

第１図はビレットと称される厚肉円板状の素材（Ａ）で
、素材は例えばアルミニウム合金ＪＩＳ２０１８材を用
いる。これに代えて焼結金属等でも良い０以上の素材（
Ａ）を予備成型して第２図の如き成形素材（Ｂ）を得、
成形素材（Ｂ）は逆カップ状で頭部（Ｂ１）、軸方向に
長いスカート部（Ｂ２）、軸方向に短かい厚肉部（Ｂ３
）　、　（Ｂ３）をスカート部の対向位置に備える。か
かる成形素材（Ｂ）を鍛造により第３図の如く成形し、
成形品（Ｃ）を得、成形品（Ｃ）は頭部（Ｃ＋）、更に
成形されたスカート部（Ｃ２）、既述の厚肉部（Ｂ３）
に成形された内方に突出する径方向に凹部（Ｃ３）を備
えるピストンピンポス部ＣＣ４）、ボス部（Ｃ４）の突
出部上方で頭部（Ｃθの周辺下方部の径方向外方に門出
したアンダーカット凹部（Ｃ６）を備え、ボス部（Ｃ４
）の凹部（Ｃ３）の壁（Ｃｓ）は薄肉化され、この部分
を穿孔してピストンピン孔を成形する。

第４図乃至第１０図はピストン鍛造の具体的一実施例を
装置の作動と併せ示したもので、装置（１）は上グイ（
２）、この下の中間グイ（３）、この下の下グイ（４）
からなり、下グイ（４）の下には基盤（１６）が配設さ
れ、上グイ（２）には既述のビレット（Ａ）から予備成
形されたピストンの成形素材（Ｂ）を密に嵌合する孔（
２ａ）を備える。中間グイ（３）には孔（２ａ）と同心
の摺動孔（３ａ）を備え、孔（３ａ）の中間部乃至下部
は末広がりの凹部（３ｂ）が形成され、下グイ（４）に
は大径の空間部（４ａ）が上下に貫通するように設けら
れている。

上ダイ（２）上方にはこれの孔（２ａ）と摺動自在に嵌
合する上パンチ（５）が配設され、上パンチ（５）は上
部の基部（５ａ）を昇降枠（６）にホルダ（６ａ）を介
して垂下保持され、昇降枠（６）の下面左右にはカム（
７）、（７）が垂下設置されている。上グイ（２）の下
部には孔（２ａ）の下部を挟むように１８０°離間して
横孔状のガイド孔（２ｂ）　、　（２ｂ）が形成され、
これにサイドパンチ（８）、（８）が水平方向に摺動自
在に嵌合され、サイドパンチ（８）、（８）の対向する
先端部には小径のピストンピンボ′ス部成形用の成形部
（８ａ）　、　（８ａ）が形成され、又ガイド孔（２ｂ
）　、（２ｂ）の各外方に延出されたサイドパンチ（８
）、（８）の基部には前記カム（７）、（７）と係合す
るカム部（ｓｂ）。

（８ｂ）が設けられている。

下パンチ（８）は上パンチ（５）と対向する如く設けら
れ、鍛造セット位置で上部の成形部（９ａ）が上グイ（
２）の孔（２ａ）中間部乃至下部に臨み、中間部（９ｂ
）が中間グイ（３）の孔（３ｂ）に摺動−自在に嵌合す
る如く臨む、パンチ（９）は左右の側部材（１０）。

（１１）、中間部材（１２）の分割された三部材からな
り、側部材（１０）、（１１）の上部には各外側方に対
称的に膨出する突部（１０ａ）、（ｌｌａ）　、この下
の首部（１０ｂ）、（ｌｌｂ）　、首部（１０ｂ）、（
ｌｌｂ）下の各外側方に対称的に傾斜した基部（１０ｃ
）、（ｌｉｅ）を備え、首部（１０ｂ）、（ｌｌｂ）は
サイドパンチ（８）　、（８）の成形部（８ａ）、（８
ａ）に対応し、側部材（１０）　、（１１）の対向する
内側面はフラットで、この間に中間部材（１２）の上部
（１２ａ）が挟み込まれ、これの頂部（１２ｂ）は側部
材（１０）、　（１１）の頂部（１０ａ）、（ｌｉｄ）
と連結面を構成する。

側部材（１０）　、（１１）の基部（１０ｃ）、（ｌｌ
ｃ）基端には各外方に延びて水平な成形素材下端受面（
１０ｅ）。

（ｌｉｅ）が形成され、これから孔（３ａ）内周に上部
が接する如くアーム部（ｌｏｆ）　、（ｌｌｆ）が垂下
され、アーム部（１０ｆ）、（ｌｌＦ）の内側は中間部
から下方にかけて凹部（１０ｇ）　、　（１１ｇ）を形
成し、アーム部の下部（１０ｈ）、（ｌｌｂ）は対称的
に各外方に拡開する如く屈曲せしめ、一方、中間部材（
１２）の中間部（１２ｃ）はアーム部（１０Ｆ）、（ｌ
ｔｒ）の中間部に両側が接する如くシ、更に下部（１２
ｄ）は拡大して下部（１０ｈ）。

（ｌｌｂ）間に臨み、中間部材（１２）は固定で基盤（
１Ｂ）上に起設される。アーム部下部（ｌｏｈ）、（ｌ
ｌｂ）下端には凹部（１０ｉ）、（ｌｌｉ）を設け、こ
れに基盤（１Ｂ）内の左右に縦設埋装せるシリンダ（１
３）　、（１４）のロッド（１３ａ）、（１４ａ）の上
端を係合し、ロッド（１３ａ）。

（１４ａ）の上端はビン（１３ｂ）　、（１４ｂ）で凹
部（１０ｉ）　。

（ｌｌｉ）の縦壁に形成した長孔（１０ｊ）、（ｌｌｊ
）に係合連結する。

以上において、上グイ（２）の孔（２ａ）上から成形素
材（Ｂ）を投入し、素材（Ｂ）は上限にある下パンチ（
８）の左右の側部材（１０）、（１１）の受面（１０ｅ
）。

（ｌｉｅ）上にその下端が支持され、パンチ上部（９ａ
）は素材（Ｂ）の内径内に遊合されて頭部（Ｂりを下か
ら支持し、下パンチ（９）の成形部（９ａ）は一体化さ
れたかかるセット状態を第４図で示した。

次に上パンチ（５）を昇降枠（８）の下動で降下させ、
上パンチ（５）は上グイ（２）の孔（２ａ）内に嵌合し
、成形素材（Ｂ）の頭（Ｂｌ）を上から押え、加圧する
が、一方、昇降枠（８）の下動でカム（７）、（７）も
降下し、これの斜面（７ａ）がサイドパンチ（８）、（
８）のカム部（８ｂ）の斜面（８ｃ）に係合し、この結
果サイドパンチ（８）　、　（８）は対称的に内方に移
動することとなり、対向する先部の成形部（８ａ）　、
　（８ａ）が成形素材（Ｂ）の外周から径方向内方に侵
入し、厚肉部（Ｂ３）を塑性変形させて内方に変形させ
、厚肉部（Ｂ３）を下パンチ（８）の側部材（１０）、
（１１）の首部（ｔａｂ）、（ｔｔｂ）に押圧変形させ
、一方、厚肉部（Ｂ３）に侵入した成形部（８ａ）分の
肉は上方にも流動しようとし、前進限の成形部（８ｂ）
上方に内側の下パンチ（８）の側部材（１０）、（１１
）の突部（１０ａ）、（ｌｌａ）が臨むのでこれの下側
に入り込み、突部（１０ａ）。

（ｌｌｂ）を包み、他方、サイドパンチ（８）、（８）
の成形部（８ａ）の基端の端面（８ｄ）、（８ｄ）が成
形部（８ａ）の侵入成形限で素材（Ｂ）の厚肉部（Ｂ２
）の外周面に接してこれを加圧し、肉の径方向外方への
流動を規制する。これによりピストンピンポス部（Ｃ４
）、凹部（Ｃ３）が成形部により成形され、又突部（１
０ａ）。

（１ａ）でビンポス部（Ｃ４）上方にアンダーカット凹
部（Ｃ６）が形成される。これを第６図に示した。

成形後は上パンチ（５）を上昇させ、同時にサイドパン
チ（８）、（８）を後退勤させ、パンチ（５）、（８）
。

（８）の拘束から成形品（Ｇ）を解放する０次にシリン
ダ（１３）、（１４）を駆動してロッド（１３ａ）、（
１４ａ）を上昇させ、これに連なる下パンチ（９）の側
部材（１０）　、（１１）を上動させ、一方のアーム部
（１０ｆ）の下部（１０ｈ）が凹部（３ｂ）のこの側の
斜面（３Ｇ）に邑接し、一方、中間部材（１２）は固定
のためパンチの上動で側部材（１０）　、（１１）の上
部内側から摺動しながら部材（１０）、（１１）の凹部
（１０ｇ）、（ｌｔｇ）に臨み、この状態で外れ、斜面
（３Ｃ）の案内作用で側部材（１０）は反対側の側部材
（１１）方向に接近し、終には上部の内側面（１０ｋ）
、（ｌｌｋ）が当接する。側部材（１０）の図中右方向
への移動はロッド（１３）のビン（１３ｂ）に対する係
合が長孔（１０ｊ）のため支障なくなされ、部材（ｌＯ
）の部材（１１）への当接で成形品（Ｃ）のアンダーカ
ット凹部（Ｃ６）の一方から突部（１０ａ）が抜き出さ
れる。これを第８図で示した。

次にシリンダ（１４）のロッド（１４ａ）の上動のみを
行わせ、これにより右側の側部材（１１）はこの側の斜
面（３ｄ）が径方向外方に遠いことからアーム部下部（
ｌｌｂ）がこれに当接する迄上昇し、一方、左側の側部
材（ｌＯ）は斜面（３Ｃ）が上動限のため残され、部材
（１１）の上限で成形品ＣＧ）も上昇し、部材（１０）
の上部の突部（１０ａ）が内側に偏寄しているので成形
品内径部に接触することなく、成形品（Ｃ）は部材（１
１）とともに上昇し、成形品から部材（１０）の突部（
１０ａ）は抜き出される。これを第９図に示した。

部材（１１）の更なる上昇の継続で斜面（３ｄ）の作用
により部材（１１）は内側に寄り、一方、成形品をクラ
ンプ（１５）で把持しておき、これにより部材（１１）
の突部（ｌｌａ）は内側に移動し、この側のアンダーカ
ット凹部から突部（ｌｌａ）は外れ、一方、部材（１０
）は降下させて成形位置にもどし、これを第１０図で示
し、続いて部材（１１）を下動させて成形位置にもどし
、成形品の払い出しを完了する。

以上により第３図で示す如き成形品を得た。

このように部材（Ｂ）にビンボス部、アンダーカット凹
部を同時に鍛造成形し、成形品の払い出しを行う。

（発明の効果） 以上で詳述せる如く本発明に従えば、ピストンのビンボ
ス部、これの凹部を成形しつつアンダーカット部を同時
に鍛造成型することができ、アンダーカット部の機械加
工等を廃し、機械加工を最小限に押えて生産効率を向上
させるとともに、以上により材料少滴りも向上し、コス
ト上有利であり、又鍛造成形なので、寸法精度も向上し
、機械加工の減少に寄与する他、素材頭部の加圧により
ピストン頭頂部の成形も同時に行える等多大の利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図乃至第３
図は成形工程を示す図で、第１図は素材の図、第２図は
予備成形素材の断面図、第３図は成形品の断面図、第４
図は成形装置の縦断面図で予備成形素材セットの状態の
図、第５図は下パンチの平面図、第６図は成形状態の断
面図、第７図は同下パンチとサイドパンチの関係を示す
横断平面図、第８図乃至第１０図は成形品払い出し工程
を順を追って示した断面図、＠１１図はピストンの断面
図、第１２図は同底面図である。 尚図面中（Ｂ）はピストン素材、（Ｃ）は成形品、（Ｃ
３）はビンポ、ス部用凹部、（Ｃ４）はボス部、（２）
はグイ、（５）は上パンチ、（８）はサイドパンチ、（
８）は下パンチ、（１０）、（１１）、（１２）は下パ
ンチ分割部材である。 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代理人　
　弁理士　　　下　　１）　容−即問　　　　弁理士　
　　　大　　橋　　邦　　部同　　　弁理士　　　小　
　山　　　　右同　　　弁理士　　　野　　１）　　　
茂第５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 逆カップ状に成形したピストン素材をダイで囲撓保持し
   て上下パンチ間にセットする工程と、上パンチで素材を
   上から拘束し、下パンチを素材の下方から嵌合して支持
   し、側方からサイドパンチにより素材外周にピストンピ
   ンボス部用の凹部を成形する工程と、前記下パンチは頭
   部がピストン素材内にあって径方向に突出した複数の部
   材からなる分割構造で、前記サイドパンチによるピスト
   ンピンボス部用凹部の成形時に下パンチ頭部で該ボス部
   上方の素材内壁に径方向へのアンダーカット凹部を同時
   に成形する工程と、成形後上パンチ、サイドパンチを解
   放し、次いで下パンチの分割部材の拘束を解いて該パン
   チを縮閉して成形品を取り出す工程とからなることを特
   徴とするピストンの鍛造方法。