CN112752895B - 发动机的提升阀的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够以低成本实现多种多样的制造的发动机的提升阀的制造方法。发动机的提升阀的制造方法包括：锻造工序，形成经由颈部使中间轴部和伞部一体化的金属制的中间构件；缩径工序，将中间轴部插入到多个缩径工具之间，从与在沿着中间轴部的中心轴线的方向上相对位移的同时旋转的中间轴部的一部分接触的各缩径工具的压缩面施加朝向半径方向内侧的压缩力而使中间轴部的一部分缩径，在中间构件形成第1轴部的主体部，并且压缩面形成与主体部连续的台阶部，通过中间轴部的剩余部分的未缩径而形成经由台阶部与主体部连续的、比主体部粗的第2轴部；以及接合工序，将与主体部相同外径的轴端构件与主体部的基端部接合。

Description

发动机的提升阀的制造方法
技术领域
涉及具有经由朝向前端增径的颈部而一体化的轴部和伞部的发动机的提升阀的制造方法的技术。
背景技术
通常，发动机的提升阀具有经由朝向前端增径的颈部使伞部和轴部一体化的形状，在提升阀中，存在使轴端部侧的轴部的外径比颈部侧的轴部的外径小而使轴部形成为台阶状的阶梯提升阀。
另外，在提升阀的制造方法中，存在如专利文献1的图1所示依次推入到使用于成形伞部、颈部、轴部的成形孔M1、M2’、Mm、Mn的形状一点一点改变的模具中来进行锻造的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2011/104916号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1的发动机气门的制造方法为了形成1种形态的发动机气门而需要专用的多个模具，因此，在制造变更了阶梯发动机气门的台阶的相对高度、轴向长度的新形状的阶梯发动机气门的情况下，也必须重新制造多个专用模具组。由于模具昂贵，因此每形成形状不同的新的阶梯发动机气门时就要制造新的模具组，在发动机气门的制造成本非常高这一点上存在问题。
鉴于上述课题，本发明提供一种能够以低成本实现多种多样的制造的发动机的提升阀的制造方法。
用于解决课题的手段
一种发动机的提升阀的制造方法，所述发动机的提升阀具有经由朝向前端增径的颈部而一体化的轴部和伞部，其中，所述发动机的提升阀的制造方法包括：锻造工序，在所述锻造工序中，形成经由颈部使中间轴部和伞部一体化的金属制的中间构件；缩径工序，在所述缩径工序中，将中间构件的中间轴部插入到多个缩径工具之间，所述多个缩径工具形成为具有轴材的压缩面以及以从轴材压缩面向前端侧逐渐远离的方式形成的轴材导入面，并且相对于中间轴部的外周在周向上等分地配置在多处，从与在沿着中心轴线的方向上相对位移的同时旋转的中间轴部的一部分接触的各缩径工具的压缩面施加朝向半径方向内侧的压缩力，从而使中间轴部的一部分缩径而在中间构件形成第1轴部的主体部，并且通过压缩面形成与主体部连续的台阶部，通过中间轴部的剩余部分的未缩径而形成经由台阶部与主体部连续的、比主体部粗的第2轴部；以及接合工序，在所述接合工序中，将与主体部相同外径的轴端构件与主体部的基端部接合。
(作用)在形成于发动机阀的中间构件的中间轴部的周围等分配置的多个缩径工具将相对于各缩径工具相对旋转的同时沿着轴向相对位移的中间轴部的一部分从任意的位置朝向半径方向内侧进行压缩而在轴向上将其拉长，从而在中间轴部形成具有任意的轴向长度的第2轴部和外径比第2轴部小的第1轴部的主体部。
另外，在发动机的提升阀的制造方法中，优选为，所述多个缩径工具是分别构成为能够在中间构件的中间轴部的半径方向上同步地往复摆动的多个锻模，在所述缩径工序中，使中间构件和各锻模绕所述中心轴线相互相对旋转，通过往复摆动的各锻模交替地反复向所述中间轴部施加及释放压缩力的同时使中间轴部的一部分缩径。
(作用)构成为能够在中间构件的中间轴部的半径方向上同步地往复摆动的同时能够绕中间轴部的中心轴线同步旋转、并在形成于发动机阀的中间构件的中间轴部的周围等分配置的多个锻模将相对于锻模相对旋转的同时沿着轴向相对位移的中间轴部的一部分从任意的位置朝向半径方向内侧进行压缩而在轴向上将其拉长，从而在中间轴部形成具有任意的轴向长度的第2轴部和外径比第2轴部小的第1轴部的主体部。
另外，在发动机的提升阀的制造方法中，优选为，所述多个缩径工具是以比中间轴部的外径小的外周间隔配置成具有相互平行的旋转轴、并具备由圆柱外周面构成的所述压缩面和从基端侧向前端侧逐渐缩窄的所述轴材导入面的多个同步旋转的滚轧辊，在所述缩径工序中，沿相同方向同步旋转的多个滚轧辊与中间构件的中间轴部滚动接触的同时施加压缩力而使中间轴部的一部分缩径。
(作用)形成为具备由圆柱外周面构成的所述压缩面和从基端侧向前端侧逐渐缩窄的所述轴材导入面、以比中间轴部的外径小的外周间隔以具有相互平行的旋转轴的方式在形成于发动机阀的中间构件的中间轴部的周围等分配置并同步旋转的多个滚轧辊在任意的位置与相对于滚轧辊相对旋转的同时沿着轴向相对位移的中间轴部的一部分滚动接触，并且朝向半径方向内侧进行压缩而在轴向上将其拉长，从而在中间轴部形成具有任意的轴向长度的第2轴部和外径比第2轴部小的第1轴部的主体部。
另外，在发动机的提升阀的制造方法中，优选为，在所述锻造工序后且缩径工序前进行钻孔工序，在所述钻孔工序中，从中间构件的中间轴部的基端部遍及中间轴部、颈部以及伞部的内侧形成中间空心部，在所述缩径工序中，通过轴材的所述压缩面使中间轴部的一部分缩径而在形成第1轴部的主体部的同时在主体部的内侧形成第1空心部，通过轴材导入面在形成所述台阶部的同时在台阶部的内侧形成与第1空心部连续的缩径部，通过中间轴部的剩余部分的未缩径而在粗轴的第2轴部的内侧形成经由缩径部与第1空心部连续的大内径的第2空心部，在所述接合工序中，在所述第1空心部和第2空心部中的至少一方装填了制冷剂之后将轴端构件与主体部的基端部接合。
(作用)在钻孔工序中，形成制冷剂的装填所需的空心部而需要的钻孔作业不从伞部的底面侧进行而是从轴部的基端部进行，并且钻孔次数从多次减少到1次。在缩径工序中，多个锻模或滚轧辊的圆柱外周面从基端侧开始沿中心轴线方向对预先将外径和内径形成得大的中间轴部的一部分进行缩径，从而不用在伞部的底面开孔而保留大外径的第2轴部和其内侧的大内径的第2空心部的同时，使与它们的基端部侧连续的小外径的第1轴部的主体部和内侧的小内径的第1空心部同时形成，并且，锻模或从基端侧向前端侧逐渐缩窄地形成的各滚轧辊的轴材导入面使连接第2轴部与第1轴部的外周的台阶部和其内侧的缩径部同时形成。另外，缩径部通过塑性变形而形成为凹型圆弧面，分别与第1空心部以及第2空心部连接。
另外，发动机的提升阀的制造方法优选为，在所述缩径工序中，使第1轴部的壁厚形成为比第2轴部的壁厚薄。
(作用)形成的发动机的提升阀的第2轴部本身的热传递的容许量增加，从而从燃烧室向制冷剂的热传递性进一步提高。
发动机的提升阀的制造方法优选为，在所述锻造工序中，在伞部形成在阀闭时与气缸盖的座部抵接的面部，在所述缩径工序中，将所述台阶部以及第1轴部形成为使从所述台阶部的基端部到面部的前端部的轴向长度比从气缸盖的阀导承开口部的最前端部到座部的前端部的轴向长度短。
(作用)在提升阀的开闭动作时台阶部以及第2轴部不与气缸盖的阀导承开口部干涉。
发动机的提升阀的制造方法优选为，在所述缩径工序后且接合工序前进行钻孔工序，在所述钻孔工序中，从中间构件的中间轴部的基端部遍及中间轴部、颈部以及伞部的内侧形成空心部，在所述接合工序中，在空心部中装填了制冷剂之后将轴端构件与主体部的基端部接合。
(作用)制造在内侧具有使用时流动的制冷剂的装有制冷剂的阶梯空心提升阀。
发明的效果
根据发动机的提升阀的制造方法，能够从由一组的多个专用模具形成的具有伞部、颈部以及轴部的发动机阀的中间构件的一种形态自由地制造第2轴部与第1轴部的主体部的相对高度、第2轴部的轴向长度不同的形状的阶梯发动机阀，不需要按照每个阶梯发动机阀的形状准备多组专用模具组，将颈部和第2轴部锻造成形而仅对第1轴部进行缩径，因此，与从棒材缩径形成包含颈部和第2轴部在内的整个中间构件相比能够低廉地形成中间构件，能够以低成本制造发动机的多种多样的提升阀。
根据发动机的提升阀的制造方法，不需要伞部底面的钻孔作业和通过阀盖的接合进行的密封作业，不需要高成本且精度高的阀盖的接合作业、提高阀底面的阀盖接合部的加工精度的切削作业，从而能够以低成本制造发动机的空心提升阀。另外，多个滚轧辊使小外径的细轴部和小内径的第1空心部同时形成，从而能够以较少的工序低成本地制造长轴的发动机的空心提升阀。另外，若如以往那样通过从伞部侧多次钻孔而将内径不同的第1空心部和第2空心部连续地形成，则连接部分产生台阶而发生应力集中，但根据本申请的制造方法，通过塑性变形形成的缩径部成为凹型弯曲面，将第1空心部以及第2空心部平滑地连接，因此，连接部分产生的应力集中得以缓和。
根据通过该制造方法制造的发动机的提升阀，在暴露于高温的燃烧室中的阀的第2轴部形成为粗轴而保持了强度的状态下，设置于第2轴部、颈部以及伞部的内侧的第2空心部的容积扩大，暴露于高温的部位的制冷剂装填量增加而使热传递的容许量增加，从而顺利地进行从燃烧室向制冷剂的热传递，由于在阀的高速振动时在具有一定内径的第2空心部内沿阀的轴向摇晃而使制冷剂不易残留于第2空心部的内壁，促进经由缩径部与第1空心部之间的顺滑的移动。
根据发动机的提升阀的制造方法，通过使轴部长轴化的同时将暴露于高温的部位维持为厚壁，使第2轴部本身的热传递的容许量增加，从燃烧室向制冷剂的热传递性提高，从而制造的发动机的空心提升阀的冷却效果进一步提高。
根据发动机的提升阀的制造方法，在阀的开闭动作时不会使台阶部以及第2轴部与气缸盖的阀导承开口部干涉的情况下增大第2空心部的容积以及第2轴部的壁厚，因此，能够制造从燃烧室向制冷剂的热传递性进一步提高的发动机的空心提升阀。
根据发动机的提升阀的制造方法，通过制冷剂可期待阶梯提升阀的冷却效果。
附图说明
图1是包括滚轧工序的发动机的提升阀的制造方法的第1实施例相关的制造工序的说明图，(a)表示成为阀的坯料的实心圆棒，(b)表示形成用于形成阀的第1轴部、第2轴部、颈部以及伞部的中间构件的锻造工序，(c)表示在中间构件形成中间空心部的钻孔工序，(d)表示向中间空心部插入硬质金属棒的插入工序，(e)表示从中间轴部基端部侧开始缩径而形成第1及第2轴部的滚轧工序，(f)表示在抽出硬质金属棒后的中间构件中装填制冷剂并将轴端部接合的接合工序。
图2是通过第1实施例的制造方法制造的发动机的提升阀的轴向剖视图。
图2A是包括旋锻(日文：ロータリースウェージング)工序的发动机的提升阀的制造方法的第2实施例相关的制造工序的说明图，(a)表示成为阀的坯料的实心圆棒，(b)表示形成用于形成阀的第1轴部、第2轴部、颈部以及伞部的中间构件的锻造工序，(c)表示从中间轴部基端部侧开始缩径而形成第1及第2轴部的旋锻工序，(d)表示将(c)图沿I－I部分剖切的剖视图，(e)表示在中间构件形成中间空心部的钻孔工序，(f)表示在中间构件中装填制冷剂并将轴端部接合的接合工序。
图3是设置于气缸盖的通过第1实施例的制造方法制造的发动机的提升阀的纵向剖视图。
图4是表示第1实施例的排气用空心提升阀测温结果的图表，(a)是与阀底面中央相关的图表，(b)是与阀颈部相关的图表。
具体实施方式
根据图1说明在缩径工序中采用了滚轧(日文：転造)工序的发动机的装有制冷剂的空心提升阀的制造方法的第1实施例。在图1中，将发动机的空心提升阀的伞部24侧设为前端侧、将第1轴部25侧设为基端侧来进行说明。
图1(a)的金属圆棒1由具有高耐热性的SUH35(以铬及硅、碳为基体的马氏体系的高耐热钢)那样的耐热合金等构成的棒材形成。金属圆棒1通过锻造工序而形成为图1(b)所示的使中间轴部3、颈部23以及伞部24一体化的形状的中间构件2。中间构件2通过从形状逐渐变化的多个模具(未图示)中将金属圆棒1依次挤出的挤压锻造或镦粗锻造(日文：据込锻造)而形成。
图1(b)的中间构件2形成为具有：外径D4的圆柱形状的中间轴部3；与中间轴部3的前端3a平滑地连续并且具有外径朝向前端逐渐增径的凹型的弯曲形状的颈部23；以及与颈部23的前端部23a连续并且在外周具有从基端侧向前端侧逐渐扩展的锥形的面部28的伞部24。另外，中间轴部3根据需要通过切片加工来缩短，中间轴部3和颈部23的各外周面实施粗磨削处理。
中间构件2通过钻孔工序而形成图1(c)所示的内径d4的中间空心部6。中间空心部6通过将枪钻7那样的切削工具从中间轴部3的基端部3b打入而形成，中间轴部3形成为壁厚t4的圆筒部位。中间空心部6形成为与中间构件2同轴，且遍及中间轴部3、颈部23以及伞部24的内侧形成为具有有底圆孔形状。
在中间空心部6中，通过插入工序而如图1(d)所示将具有比中间空心部6的内径d4小的外径D0的硬质金属棒8插入至底部6a。硬质金属棒8由在后述的缩径工序(滚轧工序)中即使从多个滚轧辊受到朝向中间构件2的中心轴线O的方向的力也不会缩径的硬度比中间构件2高的金属形成。
此外，在本实施例中，可以通过省略图1(c)所示的钻孔工序和图1(d)所示的硬质金属棒8的插入工序并进行图1(e)的滚轧工序来制造实心提升阀，也可以通过仅省略图1(d)所示的硬质金属棒8的插入工序并进行图1(e)的滚轧工序来制造装有制冷剂的空心提升阀。
如图1(d)所示被插入有硬质金属棒8的中间构件2在作为缩径工序的滚轧工序中，如图1(e)所示中间轴部3被缩径。滚轧加工机9具有多个相同形状的滚轧辊(9a、9a)和马达(9b、9b)，滚轧辊(9a、9a)分别通过马达(9b、9b)绕相互平行的旋转轴(O1、O1)转动。滚轧辊(9a、9a)分别具有作为轴材的压缩面的圆柱外周面(9c、9c)和轴材导入面(9d、9d)。轴材导入面(9d、9d)分别具有从基端部(9f、9f)向前端部(9e、9e)方向逐渐变细的逐渐缩窄的凹型弯曲面形状，基端部(9f、9f)与圆柱外周面(9c、9c)的前端连续。此外，在本实施例中，轴材导入面(9d、9d)也可以形成为具有逐渐缩窄的锥形形状来代替凹型弯曲面形状。另外，滚轧加工机9的多个滚轧辊9a和马达9b设置有2组，但从在与中心轴线O正交的方向上对中间构件2进行止脱来进行振动少的缩径的观点出发，滚轧辊9a和马达9b更优选设置至少3组。
图1(e)所示的多个滚轧辊(9a、9a)在将圆柱外周面(9c、9c)的外周间隔设为D3的情况下，在硬质金属棒8的外径D0与中间轴部3的壁厚t4的关系上，配置成D3≤D0+2×t4。在外周间隔D3为D3＝D0+2×t4的情况下，中间轴部3被推入多个滚轧辊(9a、9a)，从而保持壁厚t4的同时被缩径至与硬质金属棒8的整周接触，在外周间隔D3为D3＜D0+2×t4的情况下，中间轴部3被推入多个滚轧辊(9a、9a)而被推压到硬质金属棒8上，从而缩径为比壁厚t4薄的壁厚t3并且沿着中心轴线O向基端部方向拉长，形成为轴长更长的阀。在本实施例中，作为一例而将滚轧辊(9a、9a)配置成D3＜D0+2×t4。
在本实施例的滚轧工序中，图1(d)的中间构件2在沿图1(e)的附图标记de1方向旋转的同时，与硬质金属棒8一起将中间轴部3的基端部3b从轴材导入面(9d、9d)侧推入到沿附图标记de2方向(相对于中间构件2反向旋转的方向)旋转的滚轧辊(9a、9a)之间。如图1(d)及(e)所示，推入的中间轴部3的基端部3b侧在滚轧辊(9a、9a)的圆柱外周面(9c、9c)与硬质金属棒8之间受到与中心轴线O正交的方向的压缩力而使外径从D4缩径至D3，中间空心部6的内径从d4缩径至D0，壁厚从t4减薄至t3，且轴长向基端部侧拉长。
结果，如图1(e)所示，中间轴部3的基端部3b侧的部位形成为(后述的第1轴部25的)主体部25a，该主体部25a形成为外径D3、壁厚t3且在内侧具备内径D0的第1空心部30。在主体部25a的前端侧，通过滚轧辊(9a、9a)的轴材导入面(9d、9d)，连续地形成在内侧具有缩径部31的台阶部26。
在滚轧辊(9a、9a)的轴材导入面(9d、9d)形成为如图1(e)所示的凹型的弯曲面的情况下，台阶部26形成为从前端侧向基端侧缩径的凸型的弯曲部，缩径部31形成为从前端侧向基端侧缩径的凹型的弯曲部。未被滚轧辊(9a、9a)缩径的中间轴部3的剩余部分形成为在内侧形成有内径d4的第2空心部32的第2轴部27。这样，中间轴部3通过滚轧工序而形成为第1轴部25的主体部25a、台阶部26以及第2轴部27。
根据本实施例，主体部25a和第2轴部27经由凸型弯曲形状的台阶部26而平滑地连接成弯曲状，其内侧的第1空心部30和第2空心部32也同样经由凹侧弯曲形状的缩径部31而平滑地连接成弯曲状，从而连接部分产生的应力集中得以缓和，促进后述的制冷剂的顺畅的流动。
如图1(e)所示，形成为厚壁且具有大外径的第2轴部27经由具有从前端侧向基端侧逐渐变细的凸型弯曲形状的台阶部26而与薄壁且具有小外径的第1轴部25的主体部25a一体化。第2轴部27的前端部27a与颈部23平滑地连接。中间空心部6通过滚轧工序而形成为具有第1空心部30、缩径部31以及第2空心部32的空心部29。第2空心部32遍及第2轴部27、颈部23以及伞部24的内侧形成为具有底部的有底圆筒形状，大内径的第2空心部32经由从前端侧向基端侧逐渐变细的缩径部31而与小内径的第1空心部30平滑地连续。
如图1(f)所示，在接合工序中，从空心部29抽出硬质金属棒8，在空心部29的一部分区域装填有金属钠等的制冷剂34的状态下将轴端构件25b与主体部25a的基端部25c接合。轴端构件25b由SUH11(以铬及硅、碳为基体的马氏体系的耐热钢，且耐热性比SUH35低)等耐热合金等构成的外径D3的实心棒材形成，通过电阻焊接等将前端部25d与主体部25a轴接合。主体部25a与轴端构件25b一起形成第1轴部25，发动机的空心提升阀21的轴部22由第1轴部25、台阶部26以及第2轴部27构成。图2所示的空心提升阀21通过在接合工序中在与颈部23及伞部24一体形成的主体部25a接合轴端构件25b而形成。接合工序后的空心提升阀21在轴端构件25b设置了销槽(日文：コッタ溝)25e之后实施所需的退火处理、磨削处理、渗氮处理等。
下面，根据图2A说明在缩径工序中采用了旋锻工序的装有制冷剂的空心提升阀的制造方法的第2实施例。在图2A中，将发动机的空心提升阀的伞部54侧设为前端侧、将轴部52侧设为基端侧来进行说明。
图2A(a)的金属圆棒41由具有高耐热性的SUH35(以铬及硅、碳为基体的马氏体系的高耐热钢)那样的耐热合金等构成的棒材形成。金属圆棒41通过锻造工序而形成为图2A(b)所示的使中间轴部43、颈部53以及伞部54一体化的形状的中间构件42。中间构件42通过从形状逐渐变化的多个模具(未图示)将金属圆棒41依次挤出的挤压锻造或镦粗锻造而形成。
图2A(b)的中间构件42形成为具有：外径D6的圆柱形状的中间轴部43；与中间轴部43的前端43a平滑地连续并且具有外径朝向前端逐渐增径的凹型的弯曲形状的颈部53；以及与颈部53的前端部53a连续并且在外周具有从基端侧向前端侧逐渐扩展的锥形的面部58的伞部54。另外，中间轴部43根据需要通过切片加工来缩短，中间轴部43和颈部53的各外周面实施粗磨削处理。
图2A(b)的中间构件42在作为缩径工序的旋锻工序中，如图2A(c)及(d)所示中间轴部43被缩径。旋锻加工机44具有在插入的中间轴部43的中心轴线O2的周围等分地配置在多处的相同形状的锻模44a。各锻模44a分别具有如图2A(d)所示在圆棒形状的中间轴部43的半径方向内侧成为凹型的凹曲外周面44b(轴材的压缩面)和由从基端部44e向前端部44d方向逐渐扩展的凹型弯曲面构成的轴材导入面44c。各轴材导入面44c的基端部44e与凹曲外周面44b的前端连续。此外，第2实施例的各轴材导入面44c也可以形成为朝向前端逐渐扩展的锥形。另外，在第2实施例中作为一例而设置有4个的锻模44a只要为多个即可，也可以为2个，但从施加在中间构件42的半径方向上无偏向的力的观点出发，优选设置3个以上。
如图2A(c)(d)所示，多个锻模44a构成为从插入的中间轴部43的中心轴线O2沿着半径方向内外同步地往复摆动，向所接触的中间轴部43施加朝向半径方向内侧的压缩力。
在第2实施例的旋锻工序中，图2A(b)的中间构件42在沿图2A(c)(d)的附图标记de3方向旋转的同时，将中间轴部43的基端部43b从轴材导入面44c侧推入到多个锻模44a之间。如图2A(c)及(d)所示，推入的中间轴部43的基端部43b侧在沿附图标记de4、de5方向往复摆动的4个锻模44a之间受到与中心轴线O2正交的方向的压缩力而使外径从D6缩径至D5，轴长向基端部侧拉长。此外，在旋锻工序中，也可以不使中间构件42旋转而使4个锻模44a绕中心轴线O2同步旋转，也可以使4个锻模44a以比沿de3方向旋转的中间构件快的速度沿与de3相同的方向(de3’方向)同步旋转。
结果，如图2A(c)所示，中间轴部43的基端部43b侧的部位形成为具有外径D5的第1轴部55的主体部55a。在主体部55a的前端侧，通过各锻模44a的轴材导入面44c，连续地形成由凸型弯曲部构成的台阶部56。主体部55a和第2轴部57经由凸型弯曲形状的台阶部56而平滑地连接成弯曲状，从而连接部分产生的应力集中得以缓和。
在各锻模44a的轴材导入面44c形成为如图2A(c)所示的凹型的弯曲面的情况下，台阶部56形成为从前端侧向基端侧缩径的凸型的弯曲部，经由弯曲面状的连接部而与主体部55a平滑地连接。未被各锻模44a缩径的中间轴部43的剩余部分形成为第2轴部57，第2轴部57经由弯曲面状的连接部而与台阶部56平滑地连接。这样，中间轴部43通过旋锻工序而形成为第1轴部55的主体部55a、台阶部56以及第2轴部57。
如图2A(c)所示形成有第1轴部55、台阶部56以及第2轴部57的中间构件42通过钻孔工序而形成图2A(e)所示的内径d5的空心部46。空心部46通过将枪钻47那样的切削工具从主体部55a的基端部55c打入而形成为与中间构件42同轴，且遍及主体部55a、颈部53以及伞部54的内侧形成为具有具备底部的有底圆孔形状。
如图2A(f)所示，在接合工序中，在空心部46的一部分区域装填有金属钠等的制冷剂48的状态下将轴端部55b与主体部55a的基端部55c接合。轴端部55b由SUH11(以铬及硅、碳为基体的马氏体系的耐热钢，且耐热性比SUH35低)等耐热合金等构成的外径D5的实心棒材形成，通过电阻焊接等将前端部55d与主体部55a轴接合。主体部55a与轴端部55b一起形成第1轴部55，发动机的提升阀51的轴部52由第1轴部55、台阶部56以及第2轴部57构成。发动机的提升阀51通过在接合工序中在与颈部53及伞部54一体形成的主体部55a接合轴端部55b而形成。接合工序后的发动机的提升阀51在轴端部55b设置了销槽55e之后实施所需的退火处理、磨削处理、渗氮处理等。
此外，在第1实施例的制造方法中，也可以采用图2A(c)的第2实施例的旋锻工序来代替图1(e)所示的滚轧工序，在第2实施例的制造方法中，也可以采用图1(d)所示的第1实施例的滚轧方法来代替图2A(c)所示的旋锻工序。另外，在第2实施例中，也可以通过省略图2A(e)所示的钻孔工序来形成实心的提升阀。
此外，图3示出了设置于气缸盖60、在基于排气的开闭时在燃烧室61与排气通路62之间进退的、通过第1实施例的制造方法制造的发动机的空心的提升阀21。当然，也可以在气缸盖60采用第2实施例的空心的提升阀51，提升阀(21、51)也可以作为进气阀使用。在气缸盖60设置有阀导承60a以及朝向燃烧室61开口的排气通路62。在阀导承60a设置有供空心提升阀21的轴部22滑动接触的阀插通孔60b，阀插通孔60b的前端向排气通路62开口。被阀簧63向闭阀方向(从阀的前端向基端方向)施力的空心提升阀21的轴部22保持在阀插通孔60b中并前后进退。空心提升阀21形成为，在开阀时沿着中心轴线O向前端方向滑动，在闭阀时伞部24的面部28在阀簧63的作用力下与形成于排气通路62的开口周缘部的气缸盖60的座部64的座面64a抵接。
根据第1实施例的发动机的提升阀的制造方法，在图1(c)的钻孔工序中，不从伞部的底面侧进行形成装填制冷剂34的空心部29所需要的钻孔作业，从而钻孔次数从多次减少到1次。另外，根据第1及第2实施例的制造方法，不需要伞部(24、54)的底部(24a、54a)的钻孔作业和通过阀盖的接合进行的密封作业，因此，不需要通过高成本且精度高的阀盖的接合作业、提高阀底面的阀盖接合部的加工精度的切削作业来维持底部24a的强度的作业，从而能够以低成本制造发动机的提升阀。
另外，根据第1实施例的制造方法，多个滚轧辊(29a、29a)使具有小外径D3的细轴的第1轴部25和具有小内径D0的第1空心部30同时形成，使因细轴化而变得多余的坯料伸长而使轴长变长，从而不产生坯料的浪费，细轴的第1轴部25的研磨次数减少，从而能够以较少的工序低成本地制造长轴的提升阀。
另一方面，根据第1及第2实施例的制造方法，通过锻造形成第2轴部(27、57)、颈部(23、53)，仅对第1轴部(25、55)的主体部(25a、55a)实施滚轧加工或旋锻加工，滚轧加工或旋锻加工不实施到第2轴部(27、57)、颈部(23、53)，因此，与从外径大的棒材缩径而形成包含颈部(23、53)和第2轴部(27、57)在内的整个中间构件(2、42)相比能够低廉地形成中间构件(2、42)，能够低成本地制造提升阀。
另外，根据第1实施例的制造方法，在图1(e)的滚轧工序中，使中间轴部3的一部分从基端部3b侧开始缩径，从而能够制造如下的空心提升阀21，不用在伞部24的底部24a开孔，能够将用于装填制冷剂34的内径大的第2空心部32遍及在燃烧室内暴露于高温的第2轴部27、颈部23以及伞部24的内侧地形成，并且，经由逐渐变细的缩径部31而与形成在细轴且轻量的第1轴部25的内侧的第1空心部30平滑地一体化。
并且，根据第1实施例的发动机的提升阀的制造方法，如图2所示，使暴露于发动机的燃烧室及排气通路的高温的排气中的第2轴部27、颈部23以及伞部24的内侧设置的第2空心部32的内径d4比第1空心部30的内径D0大，在扩大暴露于高温的第2轴部27的热传递的容许量的同时扩大第2空心部32的容积而增加制冷剂34的装填量，从而能够制造从图3的燃烧室61及排气通路62的排气向制冷剂34的热传递顺利地进行的发动机的空心提升阀21。另外，在第2空心部32的内侧受到热传递的制冷剂34在沿着阀的中心轴线O前后摇晃时由将第1及第2空心部(30、32)平滑地连接的形成为锥形形状或凹侧弯曲面形状的缩径部31促进了与第1空心部30之间的顺滑的移动，因此，能够制造从制冷剂34向轴部22的热传递性提高的空心提升阀21。根据空心提升阀21，伞部24与轴部22之间的制冷剂34的移动效率提高，从而在发动机的低中速旋转时也发挥与以往的伞形空心阀同等程度以上的冷却效果。
并且，根据第1实施例的发动机的空心提升阀的制造方法，第2轴部27的壁厚t4形成为比第1轴部25的壁厚t3厚(也就是说t4＞t3)，因此，通过第2轴部27本身的热传递的容许量增加而使从燃烧室及排气通路的排气向制冷剂34的热传递性进一步提高，从而能够制造阀的冷却效果提高的空心提升阀21。
此外，在第1实施例的发动机的提升阀的制造方法中，也可以通过另外使第2轴部缩径的同时将其向基端部方向拉长等来使其薄壁化，从而使第2轴部27形成为比第1轴部25薄(t4＜t3)，也可以使第1轴部25与第2轴部27的壁厚一致(t4＝t3)。
此外，在第1实施例的滚轧工序中(在第2实施例的旋锻工序中也同样)，优选将中间构件2加工成如图3所示从台阶部26的基端部26a(在第2实施例中为图2A(e)所示的台阶部56的基端部56a)到面部28的前端部28a的沿着中心轴线O的方向上的长度L1比从气缸盖60的阀导承开口部60c的最前端部60d到座部64的前端部64b的轴向长度L2短。
在提升阀21(以及提升阀51)这样形成的情况下，如图3所示，台阶部26的基端部26a在阀闭时位于比气缸盖的阀导承开口部的最前端部60d靠下的位置，因此，在排气时的提升阀21的开闭动作时台阶部26以及第2轴部27不与气缸盖60的阀导承开口部60c干涉。结果，在提升阀21中，能够使第2空心部32的容积以及第2轴部27的壁厚t4更大，因此，从燃烧室向制冷剂的热传递性进一步提高。
根据图4(a)(b)，说明利用热电偶法测定的相对于使用了通过第1实施例的制造方法制造的装有制冷剂的空心提升阀21(参照图2)的发动机的转速的、阀的伞部24的底面24b的中央和颈部23的温度。图4(a)是与阀的底面24b的中央相关的图表，图4(b)是与阀的颈部23相关的图表。各图的横轴表示阀的转速(rpm)，纵轴表示温度(℃)，三角的线表示专利文献2那样的以往的装有制冷剂的伞形空心阀的温度，方形的线表示本实施例的装有制冷剂的空心阀的温度。
根据图4(a)，本实施例的装有制冷剂的空心阀的伞部的底面温度在发动机的转速为约3500rpm时成为与以往的装有制冷剂的伞形空心阀同等的温度。另外，本实施例的空心阀底面温度在发动机超过约3500rpm而高速旋转时，比以往的伞形空心阀稍高，但在发动机以3500rpm以下的转速进行低中速旋转时，被抑制得比以往的伞形空心阀低。
另外，根据图4(b)，本实施例的发动机气门的颈部温度在发动机的转速为3000rpm时成为与以往的伞形空心阀同等的温度。另外，本实施例的发动机阀的颈部温度在发动机的转速超过约3000rpm而进行高速旋转时，比以往的伞形空心阀稍高，但在发动机以3000rpm以下的转速进行低中速旋转时，本实施例的空心阀的颈部温度被抑制得比以往的伞形空心阀低。
这样，根据图4(a)(b)的测定结果，可以说以往的装有制冷剂的伞形空心阀在发动机的高速旋转时发挥优异的冷却效果，而通过本实施例的制造方法制造的发动机的提升阀在发动机的低中速旋转时发挥与伞形空心阀同等程度以上的优异的冷却效果，从而抗爆震性提高，带来油耗改善。
作为空心阀的制冷剂一般使用的金属钠的熔点为98℃。从发动机进行低中速旋转时的燃烧室受热的装有制冷剂的空心阀不像高速旋转时那样高温，因此，以往的空心阀的空心部内作为制冷剂装填的金属钠在从暴露于燃烧室中的高温的伞部、颈部的内侧区域移动到由于不暴露于燃烧室中而温度较低的轴端部的附近区域时会冷却到熔点以下而固着于轴端部的附近区域，从而阻碍移动，有可能会使从伞部以及颈部向轴部的阀的热散逸性变差。但是，根据在本实施例中制造的装有制冷剂的空心阀，靠近轴端构件25b的第1空心部30的内径比第2空心部32的内径小，即使固着于第1空心部30内的轴端构件25b的附近区域，固着的制冷剂34的量也变少而减少热散逸性的变差，因此，可认为即使发动机在低中速旋转区域工作，阀的温度也降低。
因此，通过第1实施例的制造方法制造的发动机的提升阀可以说通过使用于电动汽车的驱动用马达所使用的发电专用发动机那样的仅在低中速旋转区域工作的发动机而发挥最优异的冷却效果。
附图标记说明
2 中间构件
3 中间轴部
3b 基端部
6 中间空心部
9a 滚轧辊(缩径工具)
9c 圆柱外周面(轴材的压缩面)
9d 轴材导入面
21 提升阀
22 轴部
23 颈部
24 伞部
25 第1轴部
25a 主体部
25b 轴端构件
25c 主体部的基端部
26 台阶部
26a 基端部
27 第2轴部
28 面部
28a 前端部
30 第1空心部
31 缩径部
32 第2空心部
34 制冷剂
42 中间构件
43 中间轴部
43b 基端部
44a 锻模(缩径工具)
44b 凹曲外周面(轴材的压缩面)
44c 轴材导入面
46 空心部
48 制冷剂
51 空心提升阀
52 轴部
53 颈部
54 伞部
55 第1轴部
55a 主体部
55b 轴端部
55c 主体部的基端部
56 台阶部
56a 基端部
57 第2轴部
60 气缸盖
60c 阀导承开口部
60d 最前端部
64 座部
64b 前端部
D0 硬质金属棒的外径及第1轴部的内径
D3 圆柱外周面的外周间隔及第1轴部的外径
d4 中间空心部的内径
L1 从台阶部的基端部到面部的前端部的轴向长度
L2 从阀导承开口部的最前端部到面部的前端部的轴向长度
O、O2 中间构件及提升阀的中心轴线。

Claims (6)

1.一种发动机的提升阀的制造方法，所述发动机的提升阀具有经由朝向前端增径的颈部而一体化的轴部和伞部，其特征在于，
所述发动机的提升阀的制造方法包括：
锻造工序，在所述锻造工序中，形成经由颈部使中间轴部和伞部一体化的金属制的中间构件；
缩径工序，在所述缩径工序中，将中间构件的中间轴部插入到多个缩径工具之间，所述多个缩径工具形成为具有轴材的压缩面以及以从轴材压缩面向前端侧逐渐远离的方式形成的轴材导入面，并且相对于中间轴部的外周在周向上等分地配置在多处，从与在沿着所述中间轴部的中心轴线的方向上相对位移的同时旋转的中间轴部的一部分接触的各缩径工具的压缩面将朝向半径方向内侧的压缩力从基端部开始施加于中间轴部，从而使中间轴部的一部分从基端部开始缩径而在中间构件形成第1轴部的主体部，并且通过压缩面形成与主体部连续的台阶部，通过中间轴部的剩余部分的未缩径而形成经由台阶部与主体部连续并且也与颈部连续的、比主体部粗的第2轴部；以及
接合工序，在所述接合工序中，将与主体部相同外径的轴端构件与主体部的基端部接合，
在所述锻造工序后且缩径工序前进行钻孔工序，在所述钻孔工序中，从中间构件的中间轴部的基端部遍及中间轴部、颈部以及伞部的内侧形成中间空心部，
在所述缩径工序中，通过轴材的所述压缩面使中间轴部的一部分缩径而在形成第1轴部的主体部的同时在主体部的内侧形成第1空心部，通过轴材导入面在形成所述台阶部的同时在台阶部的内侧形成与第1空心部连续的缩径部，通过中间轴部的剩余部分的未缩径而在粗轴的第2轴部的内侧形成经由缩径部与第1空心部连续的大内径的第2空心部，
在所述接合工序中，在所述第1空心部以及第2空心部中装填了制冷剂之后将轴端构件与主体部的基端部接合。
2.根据权利要求1所述的发动机的提升阀的制造方法，其特征在于，
所述多个缩径工具是分别能够在中间构件的中间轴部的半径方向上同步地往复摆动的多个锻模，
在所述缩径工序中，使中间构件和各锻模绕所述中心轴线相互相对旋转，通过往复摆动的各锻模交替地反复向所述中间轴部施加及释放压缩力的同时使中间轴部的一部分缩径。
3.根据权利要求1所述的发动机的提升阀的制造方法，其特征在于，
所述多个缩径工具是以比中间轴部的外径小的外周间隔配置成具有相互平行的旋转轴、并具备由圆柱外周面构成的所述压缩面和从基端侧向前端侧逐渐缩窄的所述轴材导入面的多个同步旋转的滚轧辊，
在所述缩径工序中，沿相同方向同步旋转的多个滚轧辊与中间构件的中间轴部滚动接触的同时施加压缩力而使中间轴部的一部分缩径。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发动机的提升阀的制造方法，其特征在于，
在所述缩径工序中，使第1轴部的壁厚形成为比第2轴部的壁厚薄。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的发动机的提升阀的制造方法，其特征在于，
在所述锻造工序中，在伞部形成在阀闭时与气缸盖的座部抵接的面部，
在所述缩径工序中，将所述台阶部以及第1轴部形成为使从所述台阶部的基端部到面部的前端部的轴向长度比从气缸盖的阀导承开口部的最前端部到座部的前端部的轴向长度短。
6.根据权利要求4所述的发动机的提升阀的制造方法，其特征在于，
在所述锻造工序中，在伞部形成在阀闭时与气缸盖的座部抵接的面部，
在所述缩径工序中，将所述台阶部以及第1轴部形成为使从所述台阶部的基端部到面部的前端部的轴向长度比从气缸盖的阀导承开口部的最前端部到座部的前端部的轴向长度短。
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