JPH0399741A - 弁の製造方法 - Google Patents

弁の製造方法

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JPH0399741A JP2236900A JP23690090A JPH0399741A JP H0399741 A JPH0399741 A JP H0399741A JP 2236900 A JP2236900 A JP 2236900A JP 23690090 A JP23690090 A JP 23690090A JP H0399741 A JPH0399741 A JP H0399741A
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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、弁開に配置され大径の軸部分を有する別個に
製造された管状弁軸と、耐熱性材料から成る弁体とから
構成され、この弁体が弁底を形成する部分、弁座を形成
する部分およびこれに続き弁軸との結合個所まで延びる
弁背部を有しており、弁軸および弁体が結合個所で互い
に結合されているような弁特に自動車の給気弁の製造方
法に関する。
［従来の技術］ 米国特許第２３１６４８８号公報において、別々に製造
された異なった月料の２つの部品から構成された内燃機
関用の弁が知られている。この弁は、冷却材が充填され
ている高張力の鋳造中空軸および耐熱性の弁体な有して
おり、この弁体は弁底と弁座より上に延び大径の軸部分
との結合個所まで達している弁背部とを形成している。
弁軸及び弁体はこの結合個所において互いに溶接されて
いる。鋳造弁軸を有するこの２分割の弁構造により、高
価で加工し難い耐熱性材料を専ら太き（負荷される弁体
だけに利用することによって、耐熱性材料の節約を図ろ
うとしている。かかる弁の場合には弁軸は簡単に鋳造で
きるが、その表面状態を良くするために追加的な切削加
工が必要とされる。この切削加工において軸表面から材
料が削り取られるので、軸の肉厚は所定の大きさをして
いなければならない。この最小の肉厚を考慮するために
、冷却材が充填される内部室は必然的に小さくなり、弁
軸の重量が増大する。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、冒頭に述べた形式の弁を、単純な製造
工程において強固で軽量で且つ大きな内部容積を備えた
弁が作られるように製造することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明によればこの目的は、冒頭に述べた形式の弁の製
造方法において、弁軸を形成するために管状母材が冷間
成形加工により軸直径まで縮径され、縮径済みの弁軸と
母材との間にある移行範囲が大径の軸部分として湾曲状
に成形され、最後に弁軸が大径の軸部分に置いて弁体と
弁軸との間の結合個所の直径に相応した個所で切断され
ることによって達成される。本発明の有利な実施態様は
特許請求の範囲の他の請求項に記載されている。
少な（とも２つの部分から製造され続いて結合された弁
軸は、管状母材から作られる。そのために管状母材は冷
間成形工程において即ち材料の再結晶温度以下の温度に
おいて、その一端が例えば弁軸の所望の内側断面積に相
応した心棒を挿入した丸棒圧延法によって、その最初の
直径から所望の直径まで縮径される。同じ工程において
未加工の管状母材と縮径済みの弁軸との間の移行範囲が
、適当な工具による丸棒圧延工程によって、湾曲状に広
がった軸部分として成形される。最後に管状母材の成形
済みの軸部分が、弁体と弁軸との間の結合個所の直径に
相応した個所で切断される。その後で弁軸は適当な加工
工程において、耐熱性材料から成る弁体に溶接され、場
合によっては冷却材を充填した後で今まで開いていた軸
上端が閉じられる。高価で加工し難い耐熱性材料は専ら
太き（負荷される弁体の製造に対してしか利用されず、
わずかしか負荷されない弁軸を製造するためには安価で
製造し易い母材が利用される。本発明において、挿入さ
れた心棒により内側断面積が正確に得られる。更に弁軸
の表面は小さな良好な表面荒さを有し、これは弁軸の追
加加工を容易にする。
［実施例］ 第１図には、外径ＤＯの管状母材１が適当な工具２によ
って弁軸３の所望の外径Ｄ１にどのように縮径されるか
が示されている。これは冷間加工によって行われ、例え
ば図示したように丸棒圧延法によって行われる。
第２図は第１図におけるＩＩ　−ＩＩ線に沿った断面図
を示している。そこで２は工具であり、この実施例の場
合にはそれ自体公知の丸棒圧延機の４個のハンマである
。丸棒圧延の際に材料容積を一定にして、管状母材１の
肉厚ＳＯを弁軸３の肉厚Ｓ１に厚肉化しなければならな
い。弁軸３の所望の内径Ｄ２は心棒４を母材１に挿入す
ることによって得られる。丸棒圧延法の利点は、安価で
軽量な材料（十分な延性（〉約６％）を有するほとんど
すべての金属材料が適用される）が、短い加工時間にお
いて良好な繊維経過で大きな強度で且つ良好な公差の値
で加工できることである。弁軸３の肉厚は高い強度に拘
らず薄（され、従って例えば冷却材を収容するために大
きな内部容積が形成される。更に弁軸３の重量が小さ（
なり、これにより弁軸駆動装置全体に対して有利となる
。弁軸３の製造の際に得られる公差は、代表的な表面荒
さが２〜３μｍである場合に±０．０２ｍｍに過ぎない
。かかる表面は切削加工で製造される表面に比べてミク
ロ組織において荒くなく、摩擦の際における摩耗の危険
は少ない。丸棒圧延法による代わりに、弁軸を粗削り加
工後において冷間圧延により製造することも考えられる
。どの方法を選択するかは特に幾何学的条件にも左右さ
れる。
第３図には、予め成形済みの弁軸３が丸棒圧延機の適当
なハンマ工具（図示せず）によって、弁軸３と後で設置
される弁体との間の移行部に対して望まれる湾曲形状即
ちいわゆる複合曲線を得る次の加工工程が示されている
。更にこの第３図から、母材の管状部片から２つの弁軸
３．３′が作られることが分かる。即ち上述した加工工
程で既に成形された弁軸３がその加工済み部分を工具の
中に締（＝Ｉけ固定され、管状母材の未加工端部が上述
した方法と同じようにして移行範囲５′を有する第２の
弁軸３′の形に成形されることが分かる。これら両弁軸
３．３′ないし１つの弁軸３および管状母材は次に矢印
６で示されているように、例えば切断によって互いに分
離される。このようにして１つの母材部片から簡単且つ
迅速に２つの弁軸３．３′が作られる。
弁軸３の移行範囲５をその最終直径Ｄ３が未加工の管状
母材の直径Ｄｏより太き（なるように特別な幾何学的形
状にする必要がある場合、弁軸３は第４図に示されてい
るように、別の工具例えばラム７．８によって相応して
更に変形される。
かかる弁の表面は一般に硬質クロムめっきが施される。
本発明に基づき採用される丸棒圧延の際に得られる高質
の表面荒さにより、弁を精密加工するためには、本来の
弁材料を切削することなしに、そのクロムめっき層を研
磨するだけで十分である。
第５ａ図から第５ｃ図はそれぞれ、弁背部の結合個所９
に弁体１０が例えばレーザー溶接で結合されている弁軸
３の下端を示している。耐熱性材料例えばコバルト基の
合金から成る弁体ｌＯは、第５図の各実施例で示されて
いるように、特に異なった冷却要件に基づいて種々の形
状をしている。弁体１０の形状に基づいて、弁軸３の結
合個所９は設計されねばならない。即ぢ第５ａ図におけ
る弁体１０の形状は、上述した方法で作られて弁軸３を
簡単に受けることができる。第５ｂ図および第５ｃ図に
おける実施例に対しては、弁軸３は内側に折り曲げられ
た縁取り部１１も備えねばならない。第５ｃ図には、弁
軸３と弁体１０との間に設けられた結合層１２が示され
ている。この結合層１２は例えば弁軸３と弁体１０を良
好に結合するためにろう付けの際に使用される。すべて
の実施例に対し共通し且つ重要なことは、結合個所９が
弁背部において弁座１３の上側に、従って太き（負荷さ
れない場所に配置されていることである。耐熱性材料か
ら成る弁体１０の製造は、その材料に相応した方法、例
えば焼結方法あるいは流動プレスで行われる。
第６図から第９図にはそれぞれ弁軸３の上端が示されて
いる。今日の高出力エンジンの弁軸３の内部容積は一般
に冷却媒体（例えばここではナトリウム）で充填されて
いる。この冷却媒体は上述した製造過程後に弁軸３の中
に充填される。その充填後に弁軸３は適当な方法で閉じ
られる。これは第６図に示されているように、弁軸上端
にプラグ１４がはめ込まれ、弁軸上端に接合個所１５で
溶接されることによって行われる。そのプラグ１４は弁
軸３の内部室に対する閉鎖機能を有するだけでなく、弁
駆動装置のクベット（図示せず）に弁軸を収容させる働
きをも兼ねている。この目的のためにプラグ１４は弁軸
３に比べて硬化可能な材料で作られる。
第７図には弁軸３のプラグ１４に対する別の実施例が示
されている。ここではプラグ１４は弁軸３にかみ合い接
続で設けられている。このプラグ１４と弁軸３とのかみ
合い接続部１５は、ぴったり接合するために弁軸３が上
述した丸棒圧延法によってプラグ下側部分］６の形に適
合された表面にされることによって作られる。その場合
プラグ１４はマルテンサイト鋼で作られ、この表面は、
弁軸端部に作用する荷重を受けるために、誘導硬化処理
される。
第８図および第９図には、弁軸３の上端部の異なった形
状が示されている。弁軸３は公知のように心棒が挿入さ
れる丸棒圧延法により縮径される。後で弁軸３の蓋を形
成する弁軸３の一端１７は、縮径されず、弁軸に対して
第８図に示された形状にされる。続いてまだ縮径されて
いない端部】７が心棒を除去した状態において所望の軸
直径に縮径され、これによってその部分は厚肉化され、
軸端が第９図から分かるようにプラグ１４の形で閉じら
れる。激しい摩耗に曝されるこの軸端には、硬化処理可
能な材料から成る板１８がいわゆるタブレット溶剤とし
て設けられる。
ここで図示した実施例は勿論単なる例示に過ぎず、本発
明に限定を与えるものではない。
［発明の効果］ 本発明に基づ（方法によって、大きな内部容積を有し軽
量であり且つ高い強度を有する弁が簡単且つ迅速に製造
できる。高張力ｔ、ｔ　ＩＥＩの採用はそれが必要とさ
れる範囲だけに限られる。
【図面の簡単な説明】 第１図は管状母材を弁軸直径に縮径する本発明に基づ（
方法の第１の加工工程を示した断面図、第２図は第１図
におけるＩＩ　−ＩＩ線に沿った断面図、第３図は本発
明に基づく方法の第２および第３の工程を示した断面図
、第４図は別の追加的工程を示した断面図、第５ａ図か
ら第５ｃ図はそれぞれ弁軸と弁体との結合個所の異なっ
た実施例の断面図、第６図および第７図は弁軸上端を閉
鎖する方法の異なった実施例の断面図、第８図および第
９図は弁軸の上端をプラグの形に成形する実施例の異な
った工程の断面図である。 １・・・母材、２・・・丸棒圧延機の工具、３・・・弁
軸、５・・・移行範囲、１０・・・弁体、１４・・・プ
ラグ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）弁側に配置され大径の軸部分を有する別個に製造
    された管状弁軸と、耐熱性材料から成る弁体とから構成
    され、この弁体が弁底を形成する部分、弁座を形成する
    部分およびこれに続き弁軸との結合個所まで延びる弁背
    部を有しており、弁軸および弁体が結合個所で互いに結
    合されているような弁特に自動車の給気弁の製造方法に
    おいて、 弁軸（３）を形成するために管状母材（１）が冷間成形
    加工により軸直径（Ｄ１）まで縮径され、縮径済みの弁
    軸（３）と母材（１）との間にある移行範囲（５）が大
    径の軸部分として湾曲状に成形され、最後に弁軸（３）
    が大径の軸部分において弁体（１０）と弁軸（３）との
    間の結合個所（９）の直径に相応した個所で切断される
    ことを特徴とする弁の製造方法。
  2. （２）管状母材（１）が第２の工程においてその第１の
    工程で加工された縮径済み端部を縮径工具（２）に締付
    け固定され、この第２の工程に置いて第１の工程で加工
    されていない母材部分（１）が縮径され、続いて切断さ
    れることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. （３）弁軸（３）がその弁体（１０）から離れた端部を
    管状母材（１）を厚肉化することにより閉じられること
    を特徴とする請求項１又は２記載の方法。
  4. （４）弁軸（３）がその弁体（１０）から離れた端部を
    プラグ（１４）で閉じられることを特徴とする請求項１
    又は２記載の方法。
  5. （５）プラグ（１４）が弁軸（３）にレーザー溶接され
    ることを特徴とする請求項４記載の方法。
  6. （６）プラグ（１４）が弁軸（３）にかみ合い接続で結
    合されることを特徴とする請求項４記載の方法。
JP2236900A 1989-09-06 1990-09-06 弁の製造方法 Granted JPH0399741A (ja)

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JPH0399741A true JPH0399741A (ja) 1991-04-24
JPH0520182B2 JPH0520182B2 (ja) 1993-03-18

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