JP2022537290A - バルブシート製造のためのコーティングを堆積させるデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、バルブシート（３）を製造するためにバルブを受け入れるようになっている開口部（１４）を画成するシリンダヘッド（２）の閉じた壁（２１）にコーティングを堆積させるデバイス（１）に関し、上記デバイスは、細長い出口ノズル（７）を有し、超高速の少なくとも１つの熱ガスを用いて、コーティングを構成する材料を拡散させることができる。本発明によれば、デバイスは、ノズル（７）を回転させて、上記ノズル（７）が、上記壁（１１）全体にコーティングを堆積させるために、３６０°の回転運動を少なくとも一回実施することを可能にする、手段を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、バルブシート製造のためのコーティングを堆積させるデバイスに関する。

車両エンジンのシリンダヘッドは、一般に、それぞれバルブを受け入れるようになっている、複数の陥凹部を備える。バルブシートを製造するためには、ノズルを有するデバイスを用いて、これらの陥凹部それぞれを仕切る壁にコーティングを堆積させるようになっている。これらの陥凹部は円形開口部を有し、これらの開口部それぞれを仕切る壁は円錐台形の形状である。コーティングは、したがって、閉じた円錐台形ストリップ上に、つまり３６０°にわたって堆積させなければならない。指摘すべき重要な点は、コーティングが、１つの開口部から別の開口部へ徐々に堆積され、シリンダヘッドの全ての開口部の周りで同時に堆積されるのではないことである。実際には、バルブシートは、最初に１つの開口部の周りに、次に段階的にシリンダヘッドの他の開口部の周りに作成される。

現在、かかるコーティングの堆積をもたらすために実現される特定の方法は、ノズルの位置が固定であり、開口部を仕切る壁全体を回るためにシリンダヘッドの支持部を３６０°回転させるものが優勢である。

他の方法は、シリンダヘッドの支持部が固定であって、コーティング堆積デバイスを扱うことができるロボットを作動させて、開口部を仕切る壁全体を網羅できるようにすることに基づいている。

しかしながら、これらの方法は、特に、異なるバルブおよび／またはシリンダヘッドの幾何学形状に簡単かつ迅速に適合することができるという点において、実現するのが複雑であり、精密ではなく、低速で柔軟性に乏しい。

本発明によるデバイスは、従来技術の方法で特定された欠点を克服しながら、バルブシートを製造するためにシリンダヘッドの開口部の周りにコーティングを堆積させることを可能にする。

本発明は、バルブシートを製造するためにバルブを受け入れるようになっている開口部を仕切るシリンダヘッドの閉じた壁にコーティングを堆積させるデバイスに関し、上記デバイスは、少なくとも１つの超高速の熱ガスを用いて、コーティングを構成する材料を拡散させることができる、細長い出口ノズルを有する。

本発明によれば、デバイスは、ノズルを回転させて、上記ノズルが、上記壁全体にコーティングを堆積させるために、３６０°の回転運動を少なくとも一回実施することを可能にする、手段を備える。ノズルは、それを通して、エンジンのシリンダヘッド上にバルブのシートを構成するようになっているコーティングを拡散させる、デバイスの要素である。本発明によるデバイスの原理は、ノズルが少なくとも３６０°を通して旋回することを可能にするための、ノズルを回転させる手段を含むというものである。このように、シリンダヘッドが固定位置に留まるものと仮定して、上記シリンダヘッドの開口部の周りにバルブシートを形成するために、ノズルは、開口部を仕切る壁全体にコーティングを堆積させることができる。シリンダヘッドは複数の開口部を有し、コーティングは、最初に１つの開口部の周りに堆積され、次に上記開口部の周りにバルブシートが作成されると、シリンダヘッドを移動して、別の開口部の周りで堆積動作を再開させて、その後も同様であるものと仮定する。有利には、ノズルの回転移動を適切に制御するため、回転手段は電動である。この回転手段は、ノズルと直接関連付けられ、上記ノズルのみを回転させるか、あるいはデバイスと関連付けられ、上記ノズルが固着されているデバイスを回転させることによって、ノズルを回転させることができる。好ましくは、デバイスは、金属粒子を備え、ノズルの特定の形状を利用して上記ノズルの出口で上記粒子を加速させるのを可能にする、加圧ガスを受け入れる。好ましくは、ノズルはデバイス内で固定される。ノズルは、複数回の通過後にバルブシートを作成するために、３６０°の回転を複数回連続して実施することができる。

本発明の１つの可能な特徴によれば、デバイスは、上記少なくとも１つのガスを加熱することができ、ノズルがそれに固着される加熱素子を備えた、中空の本体を備え、回転要素は上記本体を回転させることができる。このように、本体を回転させることによって、上記本体に固定されたノズルが同時に回転する。

本発明の１つの可能な特徴によれば、本体は円筒状であり、ノズルは上記本体の回動軸に対して傾けられ、回転要素は上記軸を中心にして本体を回転させる。この回転は上記本体の回動軸の周りで行われるので、この構成はデバイスの回転の良好な制御をもたらす。ノズルが本体の回動軸に対して傾けられるように指定するという事実は、ノズルの長手方向軸と上記回動軸とが平行ではないことを意味する。このように、ノズルは例えば、本体の回動軸に対して１０°、４５°、または９０°の角度を成すことができる。

本発明の１つの可能な特徴によれば、ノズルの長手方向軸は、本体の回動軸に対して４５°傾けられる。デバイスのかかる構成は、円形開口部を仕切るシリンダヘッドの円錐台形の壁に物質を堆積させるのに特に適している。

本発明の１つの可能な特徴によれば、ガスは高圧窒素である。これは、本発明によるデバイスに特に適している例示としての例であり、限定例ではない。

本発明の１つの可能な特徴によれば、ノズルはラバールノズルである。かかるノズルは、通過する加圧ガスを、したがって堆積させるコーティングを構成する粒子を加速させることを可能にする。

本発明の１つの可能な特徴によれば、コーティングを構成する材料は粉末形態であり、鋼粒子、ニッケル合金粒子、および銅粒子を含む。これは、本発明によるデバイスを用いて堆積させる材料を構成する粒子の例示の非限定例である。かかる粒子の混合物によって、バルブの特定の動作特性を満たしながら、堅牢で時間によって変化しないバルブシートを製造することが可能になる。

本発明はまた、バルブシートを製造するためにバルブを受け入れるようになっている開口部を仕切るシリンダヘッドの閉じた壁にコーティングを堆積させるのに適した装置に関する。

本発明によれば、装置は、本発明による堆積デバイスと、ノズルを回転させてコーティングを堆積させるときに位置が固定される、シリンダヘッドの支持要素とを備える。したがって、本発明によるデバイスがシリンダヘッドの特定の開口部に目標を定め、次に標的の開口部の周りにコーティングを堆積させるためにノズルを回転させることを可能にするために、上記シリンダヘッドを保持する支持要素の位置を固定すれば十分である。シートが構築されると、シリンダヘッドを保持する支持部材の位置を変更して、デバイスが別の開口部に目標を定めることを可能にし、その後も同様である。本発明による装置では、シリンダヘッド支持要素は固定のままであるが、選択された開口部の周り全体にコーティングを堆積させるため、堆積デバイスのノズルを回転させる。

本発明による装置の可能な特性によれば、堆積デバイスと支持要素との間の距離は、コーティングを構成する材料がそこを通して拡散されるノズルの一端と、上記コーティングを受け入れるようになっているシリンダヘッドの壁との間の距離を設定するように、調節可能である。したがって、本発明による装置は、バルブの開口部とノズルの出口端部との間の距離が調節可能であることにより、特定のシリンダヘッドおよび／またはバルブの幾何学形状に適合させることができるので、柔軟に使用することができる。

本発明はまた、本発明による装置からバルブシートを製造するためにバルブを受け入れるようになっている開口部を仕切るシリンダヘッドの壁にコーティングを堆積させる方法に関する。

本発明によれば、方法は、
ノズルと開口部を仕切るシリンダヘッドの壁との間の距離を設定するために、堆積デバイスとシリンダヘッドの支持要素との間の距離を設定するステップと、
回転要素を作動させることによって本体をその回転軸を中心にして回転させることにより、ノズルを回転させるステップと、
開口部を仕切るシリンダヘッドの壁全体にわたってコーティングを堆積させて、バルブのためのシートを作成するステップと、を含む。

コーティングは、ノズルを複数回３６０°回転させた後に完全に堆積されているものとみなすことができる。

本発明による堆積デバイスは、設計は単純なままで、制御されて精密に動作するという利点を有する。また、既存のデバイスと比較して、既存のものよりも効率的でありながらバルクが一定であるという利点を有する。

以下、本発明による堆積デバイスの好ましい実施形態を、次の図面を参照して詳細に記載する。

本発明による堆積デバイス、およびシリンダヘッドを支持する支持要素を示す概略側面図である。 本発明によるデバイスの出口ノズルの一端をグループ化した図１の領域、および支持要素上に位置するシリンダヘッドを示す概略拡大側面図である。

図１を参照すると、バルブシート３を製造する目的で、車両エンジンのシリンダヘッド２にコーティングを堆積させるデバイス１は、概略的に、供給アセンブリ４と、本体５と、ノズル７を備えるエンドピース６とを備える。

供給アセンブリ４は、粉末混合物用の入口ダクト８と、高圧窒素用の入口ダクト９と、冷却液用の少なくとも１つの入口ダクト１０と、回転シール１１とを備え、上記アセンブリ４は本体５の上流側に配置される。粉末混合物は、好ましくは、鋼粉末、硬質ニッケル合金の粉末、および銅粉末から成る。これら３つの粉末は、本発明によるデバイス１を用いてバルブシートを得るために、コーティングの形態でシリンダヘッド２上に堆積される材料を構成する。

デバイス１の本体５は中空であり、好ましくは円筒状である。したがって、回動軸１２を有し、供給アセンブリ４に含まれる電力供給４０によって供給される窒素加熱システム１３を収容する。この本体５は、上記本体５を回転させる、また特にその回転の大きさを制御する電動回転手段を用いて、その回動軸１２を中心にして回転できるように取り付けられる。

粉末混合物用の入口ダクト８は、ノズル７の上流側を出てそのオリフィスに入るまで、本体５およびエンドピース６の一部を通過する。したがって、入口ダクト８を出た粉末は、ノズル７のみを通過することができる。高圧窒素は、本体５に入る前に加熱されており、粉末をノズル７内で循環させるのを助け、その特定の幾何学形状によって、上記ノズル７を出る上記粉末を非常に高速で加速させる。

エンドピース６は、第１の直線状セグメント１５と、そこから延在し、上記第１のセグメント１５に対して傾けられた第２の直線状セグメント１６とを有する、中空部分である。第１のセグメント１５の断面は、第２のセグメント１６の断面の少なくとも二倍であり、本体５の断面に対応する。第２のセグメント１６は、上記第２のセグメント１６の長手方向軸に対して傾けられた、円筒状の拡大したフランジ１７で終わる。ノズル７は、細長い円筒状部分であり、このフランジ１７で始まって、上記フランジ１７の回動軸と上記ノズル７の回動軸とが完全に一致するようになっている。好ましくは、第１のセグメント１５および第２のセグメント１６は円筒状の形状である。

有利には、ノズル７はラバールノズルであって、上流部分１８が先細であり、上記上流部分１８を延長する下流部分１９が末広がりである、内部チャネルを有している。上流部分１８は、粉末入口ダクト８が中に入るノズル７のオリフィスを具体化している。上流部分１８および下流部分１９は同じ方向に延在し、下流部分１９は上流部分１８よりも細長い。

エンドピース６は、上記エンドピース６の第１のセグメント１５が本体５を延長するように、上記本体５に固定される。換言すれば、本体５は第１のセグメント１５によって延長され、それ自体は第２のセグメント１６によって延長され、上記第２のセグメント１６はノズル７で終わる。第２のセグメント１６は、本体５の回動軸１２に平行に延在し、上記軸１２に対してオフセットされ、第１のセグメント１５およびノズル７は上記第２のセグメント１６に対して傾けられる。概略的に、エンドピース６はＵ字形の部分である。ノズル７の長手方向軸は、好ましくは、本体５の回動軸１２に対して４５°の角度を形成する。

電動回転手段を用いて、本体５をその回動軸１２を中心にして回転させることによって、上記本体５に固着されたエンドピース６が同時に回転し、したがって、上記エンドピース６の一体部分であるノズル７が同時に回転する。

図１および図２を参照すると、シリンダヘッド２は、堆積デバイス１とは別個である支持部材２０によって支持される。このように、堆積デバイス１の回転の設定は支持要素２０の位置決めに影響せず、逆もまた真である。支持要素２０は、調節可能な位置を有して、シリンダヘッド２の位置を堆積デバイス１に対して調節するのを可能にしている。シリンダヘッド２は、概略的に、それぞれバルブを受け入れるようになっている、複数の円形開口部１４を有する。各開口部１４は、バルブガイド２５と関連付けられ、バルブシート３を製造するために、堆積デバイス１によって拡散されたコーティングを受け入れるようになっている、円錐台形の壁２１によって仕切られる。支持要素２０の位置が調節可能であることにより、コーティングがそこを通って出てくるノズル７の端部２３と、シリンダヘッド２の開口部１４を仕切っていてコーティングを受け入れるようになっている、円錐台形の壁２１との間の距離を調節することが可能である。

本発明によるデバイス１からコーティングを堆積させる方法は、
ノズル７の端部２３と、シリンダヘッド２の開口部１４を仕切っていて上記コーティングを受け入れるようになっている円錐台形の壁２１との間の距離を設定するため、シリンダヘッド２が中に配置される支持要素２０の位置を設定するステップと、
デバイス１の本体５をその回動軸１２を中心にして回転させ、それにより、エンドピース６によって上記本体５に固着されたノズル７の同時回転をもたらすステップであって、回転要素の作動によって実施される、回転させるステップと、
開口部１４を仕切るシリンダヘッド２の円錐台形の壁２１にコーティングを堆積させて、バルブシート２２を作成するステップと、を含む。実際には、本体５の回動軸１２を中心にしてノズル７を回転させている間、上記ノズル７の端部２３は、３６０°を通して回転するので、開口部１４を仕切る円錐台形の壁２１全体にコーティングが堆積される。コーティングの堆積は、ノズル７の３６０°回転を複数回行った後に完了する。

Claims (10)

1. バルブシート（３）を製造するためにバルブを受け入れるようになっている開口部（１４）を仕切るシリンダヘッド（２）の閉じた壁（２１）にコーティングを堆積させるデバイス（１）であって、前記デバイスが、少なくとも１つの超高速の熱ガスを用いて、前記コーティングを構成する材料を拡散させることができる、細長い出口ノズル（７）を有し、前記ノズル（７）を回転させて、前記ノズル（７）が、前記壁（１１）全体に前記コーティングを堆積させるために、３６０°の回転運動を少なくとも一回実施することを可能にする、手段を備えることを特徴とするデバイス（１）。
2. 前記少なくとも１つのガスを加熱することができ、前記ノズル（７）が固着される加熱要素（１３）を備えた、中空の本体（５）を備え、回転要素が前記本体（５）を回転させることができることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記本体（５）が円筒状であり、前記ノズル（７）が前記本体（５）の回動軸（１２）に対して傾けられ、前記回転要素が前記軸（１２）を中心にして前記本体（５）を回転させることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記ノズル（７）の長手方向軸が、前記本体（５）の前記回動軸（１２）に対して４５°傾けられることを特徴とする、請求項３に記載のデバイス。
5. 前記ガスが高圧窒素であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記ノズル（７）がラバールノズルであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 前記コーティングを構成する前記材料が粉末形態であり、鋼粒子、ニッケル合金粒子、および銅粒子を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
8. バルブシート（３）を製造するためにバルブを受け入れるようになっている開口部（１４）を仕切るシリンダヘッド（２）の閉じた壁（２１）にコーティングを堆積させるのに適した装置であって、請求項１から７のいずれか一項に記載の堆積デバイス（１）と、ノズル（７）を回転させて前記コーティングを堆積させるときに位置が固定される、シリンダヘッド（２）の支持要素（２０）とを備えることを特徴とする装置。
9. 前記堆積デバイス（８）と前記支持要素（２０）との間の距離が、前記コーティングを構成する材料がそこを通して拡散される前記ノズル（７）の一端（２３）と、前記コーティングを受け入れるようになっている前記シリンダヘッド（２）の前記壁（２１）との間の距離を設定するように、調節可能であることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 請求項８または９に記載の装置からバルブシート（３）を製造するためにバルブを受け入れるようになっている開口部（１４）を仕切るシリンダヘッド（２）の壁（２１）にコーティングを堆積させる方法であって、
    ノズル（７）と前記開口部（１４）を仕切る前記シリンダヘッド（２）の前記壁（２１）との間の距離を設定するために、堆積デバイス（１）と前記シリンダヘッドの支持要素（２０）との間の距離を設定するステップと、
    回転要素を作動させることによって本体（５）を自身の回転軸を中心にして回転させることにより、前記ノズル（７）を回転させるステップと、
    前記開口部（１４）を仕切る前記シリンダヘッド（２）の前記壁（２１）全体にわたって前記コーティングを堆積させて、前記バルブのための前記シート（３）を作成するステップと、を含むことを特徴とする、方法。

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