JP2003305524A - エンジンバルブの製造方法 - Google Patents
エンジンバルブの製造方法Info
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- B21K1/20—Making machine elements valve parts
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 軸部と傘部とを簡単な手段で結合し、エンジ
ンバルブの製造コストを大幅に低減する。 【解決手段】 軸部２と傘部３とを別体に形成し、傘部
３の上端中央に嵌合孔５を、かつ軸部２の下端部に、前
記嵌合孔５に嵌合しうるとともに、外周面に環状溝４を
備える嵌合軸部２ａを、それぞれ設け、前記嵌合軸部２
ａを嵌合孔５に嵌合したのち、該嵌合孔５の周壁８を外
方より軸心方向に押圧し、前記環状溝４に向かって塑性
変形させることにより、軸部２と傘部３とを一体的に結
合する。
ンバルブの製造コストを大幅に低減する。 【解決手段】 軸部２と傘部３とを別体に形成し、傘部
３の上端中央に嵌合孔５を、かつ軸部２の下端部に、前
記嵌合孔５に嵌合しうるとともに、外周面に環状溝４を
備える嵌合軸部２ａを、それぞれ設け、前記嵌合軸部２
ａを嵌合孔５に嵌合したのち、該嵌合孔５の周壁８を外
方より軸心方向に押圧し、前記環状溝４に向かって塑性
変形させることにより、軸部２と傘部３とを一体的に結
合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンバルブの
製造方法に関する。
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、軸部の下端に傘部を有するエンジ
ンバルブは、次の４方法により製造されているのが一般
的である。 (ａ) 長寸の丸棒状素材を、電気アプセッタにより鍛縮
し、軸部の一端に団子状の拡径部を有する中間品を形成
したのち、拡径部を熱間鍛造して、軸部の一端に傘部を
有するエンジンバルブを成形する。
ンバルブは、次の４方法により製造されているのが一般
的である。 (ａ) 長寸の丸棒状素材を、電気アプセッタにより鍛縮
し、軸部の一端に団子状の拡径部を有する中間品を形成
したのち、拡径部を熱間鍛造して、軸部の一端に傘部を
有するエンジンバルブを成形する。
【０００３】(ｂ) 加熱した大径かつ短寸の素材を熱間
搾出鍛造することにより、軸部の一端に拡径部を有する
中間品を形成したのち、上記と同様、拡径部を熱間鍛造
し、軸部の一端に傘部を有するエンジンバルブを成形す
る。
搾出鍛造することにより、軸部の一端に拡径部を有する
中間品を形成したのち、上記と同様、拡径部を熱間鍛造
し、軸部の一端に傘部を有するエンジンバルブを成形す
る。
【０００４】(ｃ) 加熱した短寸の素材を熱間鍛造する
ことにより、傘部のみを形成し、この傘部に軸部を溶接
してエンジンバルブとする。
ことにより、傘部のみを形成し、この傘部に軸部を溶接
してエンジンバルブとする。
【０００５】(ｄ) 丸棒状素材を、複数の冷間鍛造工程
（例えば４工程）により徐々にバルブの形状に加工し、
最終工程で軸部の一端に傘部を有するエンジンバルブを
成形する。
（例えば４工程）により徐々にバルブの形状に加工し、
最終工程で軸部の一端に傘部を有するエンジンバルブを
成形する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した(ａ)による方
法では、中間品を形成するまでの時間が比較的長いた
め、高価な電気アプセッタが、プレス機１台に対し４〜
５台必要となり、その設備費が嵩む。
法では、中間品を形成するまでの時間が比較的長いた
め、高価な電気アプセッタが、プレス機１台に対し４〜
５台必要となり、その設備費が嵩む。
【０００７】上述した(ｂ)の方法では、素材の寸法の設
定が難しく、傘径の大きなバルブを製造するために、素
材の外径を大とすると、軸の押出し性が悪化して、寸法
精度が低くなるとともに、搾出抵抗が大となって金型の
寿命が低下する。また、押出し性を良くするために、素
材の外径を小さくすると、傘部の寸法精度が悪くなる。
定が難しく、傘径の大きなバルブを製造するために、素
材の外径を大とすると、軸の押出し性が悪化して、寸法
精度が低くなるとともに、搾出抵抗が大となって金型の
寿命が低下する。また、押出し性を良くするために、素
材の外径を小さくすると、傘部の寸法精度が悪くなる。
【０００８】上述した(ｃ)の方法では、傘部と軸部とを
異種材料により形成しうる利点がある反面、融点の違い
などにより溶接が困難な材料同士の組合わせができない
など、材料の選択性が制約される。
異種材料により形成しうる利点がある反面、融点の違い
などにより溶接が困難な材料同士の組合わせができない
など、材料の選択性が制約される。
【０００９】上述した(ｄ)の方法では、成形工程が多い
ため、生産性が低く、また通常の耐熱鋼は冷間成形性が
悪いため、不良品が形成されることがある。
ため、生産性が低く、また通常の耐熱鋼は冷間成形性が
悪いため、不良品が形成されることがある。
【００１０】上述した(ｃ)を除いた各方法は、いずれ
も、軸部と傘部とが一体的に成形されるため、それらの
材質を用途によって異ならせるということはできない。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、軸部と
傘部とを簡単な手段で結合し、製造コストを大幅に低減
しうるようにした、エンジンバルブの製造方法を提供す
ることを目的としている。
も、軸部と傘部とが一体的に成形されるため、それらの
材質を用途によって異ならせるということはできない。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、軸部と
傘部とを簡単な手段で結合し、製造コストを大幅に低減
しうるようにした、エンジンバルブの製造方法を提供す
ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。 (１) 軸部の下端に傘部を有するエンジンバルブの製造
方法であって、前記軸部と傘部とを別体に形成し、それ
らの対向端部の一方に嵌合孔を、かつ他方に、前記嵌合
孔に嵌合しうるとともに、外周面に環状溝を備える嵌合
軸部を、それぞれ設け、前記嵌合軸部を嵌合孔に嵌合し
たのち、該嵌合孔の周壁を外方より軸心方向に押圧し、
前記環状溝に向かって塑性変形させることにより、軸部
と傘部とを一体的に結合する。
題は、次のようにして解決される。 (１) 軸部の下端に傘部を有するエンジンバルブの製造
方法であって、前記軸部と傘部とを別体に形成し、それ
らの対向端部の一方に嵌合孔を、かつ他方に、前記嵌合
孔に嵌合しうるとともに、外周面に環状溝を備える嵌合
軸部を、それぞれ設け、前記嵌合軸部を嵌合孔に嵌合し
たのち、該嵌合孔の周壁を外方より軸心方向に押圧し、
前記環状溝に向かって塑性変形させることにより、軸部
と傘部とを一体的に結合する。
【００１２】(２) 上記(１)項において、軸部の下端部
に逆テーパ状に凹入する環状溝を形成し、この環状溝を
含む軸部の下端を、傘部の上端に形成した有底の嵌合孔
に嵌合したのち、軸孔の下端部に逆テーパ状の拡径部を
有する押圧治具を軸部の上端より挿入し、前記拡径部の
内面により、前記嵌合孔の周壁を軸心方向に強圧して前
記環状溝に向かって塑性変形させるようにする。
に逆テーパ状に凹入する環状溝を形成し、この環状溝を
含む軸部の下端を、傘部の上端に形成した有底の嵌合孔
に嵌合したのち、軸孔の下端部に逆テーパ状の拡径部を
有する押圧治具を軸部の上端より挿入し、前記拡径部の
内面により、前記嵌合孔の周壁を軸心方向に強圧して前
記環状溝に向かって塑性変形させるようにする。
【００１３】(３) 上記(１)項において、軸部の下端部
に均一な深さ、もしくは円弧状に凹入する環状溝を形成
し、この環状溝を含む軸部の下端を、傘部の上端に形成
した有底の嵌合孔に嵌合したのち、該嵌合孔の周壁を、
垂直軸回りに回転する複数の押圧ローラにより軸心方向
に強圧して前記環状溝に向かって塑性変形させるように
する。
に均一な深さ、もしくは円弧状に凹入する環状溝を形成
し、この環状溝を含む軸部の下端を、傘部の上端に形成
した有底の嵌合孔に嵌合したのち、該嵌合孔の周壁を、
垂直軸回りに回転する複数の押圧ローラにより軸心方向
に強圧して前記環状溝に向かって塑性変形させるように
する。
【００１４】(４) 上記(１)項において、傘部の上端部
の嵌合軸部に、均一な深さ、もしくは円弧状に凹入する
環状溝を形成し、この環状溝を含む傘部の上端を、軸部
の下端に形成した嵌合孔に嵌合したのち、該嵌合孔の周
壁を、垂直軸回りに回転する複数の押圧ローラにより軸
心方向に強圧して前記環状溝に向かって塑性変形させる
ようにする。
の嵌合軸部に、均一な深さ、もしくは円弧状に凹入する
環状溝を形成し、この環状溝を含む傘部の上端を、軸部
の下端に形成した嵌合孔に嵌合したのち、該嵌合孔の周
壁を、垂直軸回りに回転する複数の押圧ローラにより軸
心方向に強圧して前記環状溝に向かって塑性変形させる
ようにする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
を適用して製造されたエンジンバルブの一部切欠正面図
である。
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
を適用して製造されたエンジンバルブの一部切欠正面図
である。
【００１６】エンジンバルブ(１)は、軸部(２)と傘部
(３)とからなり、それらは、次のようにして結合されて
いる。図２に示すように、丸棒状素材を所定寸法に切断
して形成された軸部(２)の下端部の外周面には、深さが
上方に向かって漸次深くなる逆テーパ状に凹入する環状
溝(４)が形成され、それを含む下端部が嵌合軸部(2a)と
されている。
(３)とからなり、それらは、次のようにして結合されて
いる。図２に示すように、丸棒状素材を所定寸法に切断
して形成された軸部(２)の下端部の外周面には、深さが
上方に向かって漸次深くなる逆テーパ状に凹入する環状
溝(４)が形成され、それを含む下端部が嵌合軸部(2a)と
されている。
【００１７】一方、冷間又は温、熱間鍛造等により成形
された傘部(３)の上端中央には、嵌合軸部(2a)が嵌合可
能な内径と深さの有底の嵌合孔(５)が形成されている。
された傘部(３)の上端中央には、嵌合軸部(2a)が嵌合可
能な内径と深さの有底の嵌合孔(５)が形成されている。
【００１８】まず図３に示すように、傘部(３)の嵌合孔
(５)に、軸部(２)の下端部の嵌合軸部(2a)を嵌合する。
ついで、図４に示すように、傘部(３)を、図示しないプ
レス装置の基台上に位置決めして載置したのち、軸部
(２)に嵌合可能な、下端部が逆テーパ状に拡径する軸孔
(６)を中心に有する押圧治具(７)を、軸部(２)の上方よ
り挿入し、強く押圧する。
(５)に、軸部(２)の下端部の嵌合軸部(2a)を嵌合する。
ついで、図４に示すように、傘部(３)を、図示しないプ
レス装置の基台上に位置決めして載置したのち、軸部
(２)に嵌合可能な、下端部が逆テーパ状に拡径する軸孔
(６)を中心に有する押圧治具(７)を、軸部(２)の上方よ
り挿入し、強く押圧する。
【００１９】すると、軸孔(６)のテーパ状の拡径部(6a)
の内面により、傘部(３)における嵌合孔(５)の上端部の
周壁(８)が軸心方向に強圧されることにより、その部分
が嵌合軸部(2a)の環状溝(４)に向かって塑性変形させら
れ、軸部(２)と傘部(３)とが一体的に結合される。
の内面により、傘部(３)における嵌合孔(５)の上端部の
周壁(８)が軸心方向に強圧されることにより、その部分
が嵌合軸部(2a)の環状溝(４)に向かって塑性変形させら
れ、軸部(２)と傘部(３)とが一体的に結合される。
【００２０】図５及び図６は、本発明の第２の実施形態
を示すもので、軸部(２)の下端部の外周面に、均一な深
さに凹入する環状溝(９)を形成し、傘部(３)の上端部の
周壁(８)を、垂直軸回りに同方向に回転する左右１対の
押圧ローラ(10)をもって強圧し、軸心方向に塑性変形さ
せることにより、環状溝(９)内に食い込ませてかしめ
る。
を示すもので、軸部(２)の下端部の外周面に、均一な深
さに凹入する環状溝(９)を形成し、傘部(３)の上端部の
周壁(８)を、垂直軸回りに同方向に回転する左右１対の
押圧ローラ(10)をもって強圧し、軸心方向に塑性変形さ
せることにより、環状溝(９)内に食い込ませてかしめ
る。
【００２１】これにより、上記実施形態と同様、軸部
(２)と傘部(３)とが一体的に結合される。上記のような
形状の環状溝(９)を軸部(２)に形成すると、上記第１の
実施形態に比して、引っ張り荷重に対する抜け外れ強度
が大となる。なお、この実施形態において、環状溝(９)
は、円弧状に凹入する環状溝としてもよい。
(２)と傘部(３)とが一体的に結合される。上記のような
形状の環状溝(９)を軸部(２)に形成すると、上記第１の
実施形態に比して、引っ張り荷重に対する抜け外れ強度
が大となる。なお、この実施形態において、環状溝(９)
は、円弧状に凹入する環状溝としてもよい。
【００２２】図７及び図８は、本発明の第３の実施形態
を示す。この実施形態では、上記とは反対に、軸部(２)
側の下端部に上向き凹状の嵌合孔(11)を形成するととも
に、傘部(３)の上端部を、嵌合孔(11)に嵌合可能な嵌合
軸部(12)として、その外周面に円弧状に凹入する環状溝
(13)を形成し、嵌合孔(11)に嵌合軸部(12)を挿入して、
嵌合孔(11)の周壁(14)の外周面を、上記と同様、１対の
押圧ローラ(10)により軸心方向に強圧することにより、
軸部(２)と傘部(３)とを一体的に結合している。なお、
嵌合軸部(12)の溝形状は、上記第２の実施形態と同様の
形状とすることもできる。
を示す。この実施形態では、上記とは反対に、軸部(２)
側の下端部に上向き凹状の嵌合孔(11)を形成するととも
に、傘部(３)の上端部を、嵌合孔(11)に嵌合可能な嵌合
軸部(12)として、その外周面に円弧状に凹入する環状溝
(13)を形成し、嵌合孔(11)に嵌合軸部(12)を挿入して、
嵌合孔(11)の周壁(14)の外周面を、上記と同様、１対の
押圧ローラ(10)により軸心方向に強圧することにより、
軸部(２)と傘部(３)とを一体的に結合している。なお、
嵌合軸部(12)の溝形状は、上記第２の実施形態と同様の
形状とすることもできる。
【００２３】以上説明したように、上記実施形態におい
ては、いずれも、軸部(２)と傘部(３)とを予め別体に形
成し、それらの対向端部同士を嵌合して、傘部(３)また
は軸部(２)における嵌合孔(５)(11)の周壁(８)(14)を軸
心方向に塑性変形させるだけで、軸部(２)と傘部(３)と
が一体的に結合され、エンジンバルブ(１)を簡単に製造
することができる。従って、従来のいずれの製造方法に
比して、製造コストは大幅に低減される。
ては、いずれも、軸部(２)と傘部(３)とを予め別体に形
成し、それらの対向端部同士を嵌合して、傘部(３)また
は軸部(２)における嵌合孔(５)(11)の周壁(８)(14)を軸
心方向に塑性変形させるだけで、軸部(２)と傘部(３)と
が一体的に結合され、エンジンバルブ(１)を簡単に製造
することができる。従って、従来のいずれの製造方法に
比して、製造コストは大幅に低減される。
【００２４】また、軸部(２)と傘部(３)の材質を、エン
ジンの用途やコスト、軽量化などを考慮して適宜に選択
しうる利点がある。すなわち、例えば軸部(２)に、炭素
鋼や機械構造用合金鋼等の低廉材を用い、傘部(３)を耐
熱鋼としてコスト低減を図ったり、軸部(２)に、アルミ
ニウム合金やチタン合金、マグネシウム合金等の低比重
材を用いて、エンジンバルブ(１)の軽量化を図ったりす
ることができる。
ジンの用途やコスト、軽量化などを考慮して適宜に選択
しうる利点がある。すなわち、例えば軸部(２)に、炭素
鋼や機械構造用合金鋼等の低廉材を用い、傘部(３)を耐
熱鋼としてコスト低減を図ったり、軸部(２)に、アルミ
ニウム合金やチタン合金、マグネシウム合金等の低比重
材を用いて、エンジンバルブ(１)の軽量化を図ったりす
ることができる。
【００２５】軸部(２)と傘部(３)とが別体であるため、
同一軸径で傘外径の異なるもの、あるいは、同一の傘外
径で軸径や長さの異なるエンジンバルブ(１)を容易に製
造することができる。さらには、融点の違いなどにより
溶接の困難な異種材（例えば耐熱鋼とアルミニウム合金
など）の組合わせでも簡単に結合することができる。
同一軸径で傘外径の異なるもの、あるいは、同一の傘外
径で軸径や長さの異なるエンジンバルブ(１)を容易に製
造することができる。さらには、融点の違いなどにより
溶接の困難な異種材（例えば耐熱鋼とアルミニウム合金
など）の組合わせでも簡単に結合することができる。
【００２６】傘部(３)は、寸法精度の高い冷間鍛造でも
成形しうるので、後加工が不要となるか、もしくは加工
代が少なくて済み、加工工数が少なくなってコストが削
減される。
成形しうるので、後加工が不要となるか、もしくは加工
代が少なくて済み、加工工数が少なくなってコストが削
減される。
【００２７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、軸部と傘
部とを機械的に結合し、エンジンバルブを簡単に製造す
ることができる。従って、従来の製造方法に比して、製
造コストは大幅に低減される。また、軸部と傘部とを別
体に形成するので、それらの材質をエンジンの用途等に
応じて適宜選択しうるとともに、同一軸径で傘径の異な
るものや、同一傘径で軸径や長さ等の異なるエンジンバ
ルブを容易に製造することができる。さらに、融点の異
なる、溶接の困難な異種材料の組合わせでも、簡単に結
合することができる。
部とを機械的に結合し、エンジンバルブを簡単に製造す
ることができる。従って、従来の製造方法に比して、製
造コストは大幅に低減される。また、軸部と傘部とを別
体に形成するので、それらの材質をエンジンの用途等に
応じて適宜選択しうるとともに、同一軸径で傘径の異な
るものや、同一傘径で軸径や長さ等の異なるエンジンバ
ルブを容易に製造することができる。さらに、融点の異
なる、溶接の困難な異種材料の組合わせでも、簡単に結
合することができる。
【００２８】請求項２記載の発明によれば、プレス装置
等に取付けた押圧治具を上下移動させるだけで、軸部と
傘部とを短時間で結合しうるので、生産性が向上する。
等に取付けた押圧治具を上下移動させるだけで、軸部と
傘部とを短時間で結合しうるので、生産性が向上する。
【００２９】請求項３及び４記載の発明によれば、嵌合
孔の周壁が、軸線と直交する方向に押圧され、環状溝内
に食い込むように塑性変形させられるので、引っ張り荷
重に対する抜け外れ強度が大となる。
孔の周壁が、軸線と直交する方向に押圧され、環状溝内
に食い込むように塑性変形させられるので、引っ張り荷
重に対する抜け外れ強度が大となる。
【図１】本発明の第１の実施形態を適用して製造された
エンジンバルブの一部切欠正面図である。
エンジンバルブの一部切欠正面図である。
【図２】同じく、結合前の軸部と傘部の正面図である。
【図３】同じく、軸部の下端部の嵌合軸部を傘部の嵌合
孔に嵌合した状態の要部の一部切欠正面図である。
孔に嵌合した状態の要部の一部切欠正面図である。
【図４】同じく、押圧治具を用いて軸部と傘部とを結合
した状態の一部切欠正面図である。
した状態の一部切欠正面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における軸部の下端部
の正面図である。
の正面図である。
【図６】同じく、軸部と傘部とを押圧ローラを用いて結
合した状態の一部切欠正面図である。
合した状態の一部切欠正面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における結合前の軸部
と傘部の正面図である。
と傘部の正面図である。
【図８】同じく、押圧ローラを用いて軸部と傘部とを結
合した状態の一部切欠正面図である。
合した状態の一部切欠正面図である。
(１)エンジンバルブ
(２)軸部
(2a)嵌合軸部
(３)傘部
(４)環状溝
(５)嵌合孔
(６)軸孔
(6a)拡径部
(７)押圧治具
(８)周壁
(９)環状溝
(10)押圧ローラ
(11)嵌合孔
(12)嵌合軸部
(13)環状溝
(14)周壁
Claims (4)
- 【請求項１】 軸部の下端に傘部を有するエンジンバル
ブの製造方法であって、前記軸部と傘部とを別体に形成
し、それらの対向端部の一方に嵌合孔を、かつ他方に、
前記嵌合孔に嵌合しうるとともに、外周面に環状溝を備
える嵌合軸部を、それぞれ設け、前記嵌合軸部を嵌合孔
に嵌合したのち、該嵌合孔の周壁を外方より軸心方向に
押圧し、前記環状溝に向かって塑性変形させることによ
り、軸部と傘部とを一体的に結合することを特徴とする
エンジンバルブの製造方法。 - 【請求項２】 軸部の下端部に逆テーパ状に凹入する環
状溝を形成し、この環状溝を含む軸部の下端を、傘部の
上端に形成した有底の嵌合孔に嵌合したのち、軸孔の下
端部に逆テーパ状の拡径部を有する押圧治具を軸部の上
端より挿入し、前記拡径部の内面により、前記嵌合孔の
周壁を軸心方向に強圧して前記環状溝に向かって塑性変
形させるようにしてなる請求項１記載のエンジンバルブ
の製造方法。 - 【請求項３】 軸部の下端部に均一な深さ、もしくは円
弧状に凹入する環状溝を形成し、この環状溝を含む軸部
の下端を、傘部の上端に形成した有底の嵌合孔に嵌合し
たのち、該嵌合孔の周壁を、垂直軸回りに回転する複数
の押圧ローラにより軸心方向に強圧して前記環状溝に向
かって塑性変形させるようにしてなる請求項１記載のエ
ンジンバルブの製造方法。 - 【請求項４】 傘部の上端部の嵌合軸部に、均一な深
さ、もしくは円弧状に凹入する環状溝を形成し、この環
状溝を含む傘部の上端を、軸部の下端に形成した嵌合孔
に嵌合したのち、該嵌合孔の周壁を、垂直軸回りに回転
する複数の押圧ローラにより軸心方向に強圧して前記環
状溝に向かって塑性変形させるようにしてなる請求項１
記載のエンジンバルブの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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