JPH0476007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関に使用する中空エンジンバ
ルブの製造方法に関する。

従来の技術 エンジンバルブは、エンジンの高速高出力化が
要求されている現在、高熱雰囲気に耐えることは
勿論、高速作動によるバルブの慣性から生じる弊
害を回避するためになるべく軽量であることが望
まれている。

軽量化の対策の１つとして弁傘部に対してバル
ブスラム部分を細くする試みがなされ、かつ、実
用化されているが、軸径の強度上の限界のため軽
量化には限度がある。又バルブ軽量化の他の試み
としては、バルブ自体を中空にすることが行なわ
れている。例えば実公昭60−34725号明細書は、
鋼素材或いは弁頭及び弁軸を形成した予備成形品
に孔あけ加工を施して中空にし、できた孔にアル
ミニウム合金或いはマグネシウム合金の芯を装填
固定したエンジンバルブを示している。又特公昭
51−29106号明細書或いは特公昭51−29506号明細
書には、パイプ素材を用い、パイプの内側に捨中
子となるインサートを挿入するか或いは、芯とな
るインサートを挿入接着した後アプセツト鍛造及
び熱間プレス加工を行つて製造されるエンジン弁
が開示されている。さらに中空の傘部、ステム部
分及び軸端部分を別々に用意した後これらを溶接
することも行なわれている。弁軽量化のさらに別
の試みとしてはバルブ自体を軽金属で作ることも
行なわれている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような試みでエンジンバル
ブを中空化する軽量化するものにあつては、中空
化するために正確、精密な孔あけ加工を必要とし
たり、捨中子となるインサートを削出し或いは腐
食酸による溶出によつて除去する加工を必要とし
たり、或いは芯となるイサートや弁の各部分を溶
接しなくてはならないため、加工が複雑かつ困難
で製造コストが高くなりやすいという問題点があ
つた。又軽合金エンジンバルブを製造すること
は、材料が高価であり、加工が困難な上に窓化処
理等により表面を硬化させる必要があるため、特
殊エンジンを除いては一般的でないという問題点
があつた。

本発明の目的は上述した問題点を除去し、最終
工程に近い段階でエンジン弁の内部に精密な孔あ
け加工をすることなく、かつ又パイプ素材を弁傘
部分において適切に肉厚化する必要なく、少ない
加工工数によつて簡単かつ低コストでエンジンバ
ルブを製造することのできる中空エンジンバルブ
の製造方法を提供することにある。

〔問題点を決するための手段〕

本発明による、中空エンジンバルブの製造法は
中空エンジン弁を製造するにあたり、中空円筒形
の耐熱鋼素材に、熱間鍛造により溶融せず、熱間
鍛造後の除去が容易な炭素、黒鉛等から成芯材を
前記素材の一端に片寄らせて装填し、前記素材の
芯材が片寄つている側と反対側の端部をかしめ、
前記素材及び芯材を加熱した後、素材のかしめた
側に熱間押出し成形を施してバルブスラム部分を
形成し、次いで素材から芯材を除去し、前記熱間
押出し成形の残部のみ加熱した後所定形状の傘内
部形状を有するポンチと所定形状の傘外部形状を
有するダイとによつて前記残部に熱間プレス据込
成形を施して傘部内外の形状を同時に成形し、前
記傘部分及びバルブステム部分の開口を密栓封鎖
することを特徴とする。

以下図面により本発明を説明する。

実施例 第１図は本発明による軽量エンジンバルブの製
造過程を示す一例の概略断面図である。中空円筒
形の耐熱鋼或いはチタン合金棒材を用意し、これ
を所定の寸法に切断して素材１を得る。次いで第
１図ａに示すように素材１の孔２に素材より短い
芯材３を素材の一端に片寄らせて装填し、芯材の
片寄り側と反対の芯材端面に、芯材脱落防止用の
円板状の蓋４を配置する。蓋４は中心に小孔４ａ
をもうけても良い。ここで芯材は熱間鍛造時に溶
融せず熱間鍛造後容易に除去可能な物質であるこ
とが必要であり、例えば炭素、黒鉛が好ましい。

本例では黒鉛を使用する。芯材が、黒鉛のよう
に気孔を含むものである場合、後の熱間鍛造時に
圧縮された気孔の空気は孔４ａを通つて膨張する
ことによつて芯材が素材より飛び出ることを防止
できる。

次いで第１図ｂに示すように、素材１の蓋４の
側をかしめ、芯材を素材にしつかりと固定する。

次に芯材３を孔２に装填した素材１を熱間押出
成形に適した所定温度まで加熱し、第２図の押出
し成形用のダイ５にこの加熱された素材１を挿入
し、ポンチ６で素材１及び芯材３にこれらの面と
なつた端面から圧縮を加えて反対側の端からバル
ムステム７として熱間前方押出しを行う。バルブ
ステム７が所定長さ押出し成形されたとき、ダイ
内には弁頭部となるべき部分８が残部として残
る。第１図ｃに示すように、素材中の芯材黒鉛は
素材とともに押出される結果、ステム７の中心に
一様に入込む。

次に芯材を除去する。芯材は部分８の開口部よ
り除去するが、第１図ｄに示すようにバルブステ
ム部分７の軸端を切断した上で芯材を除去するの
がやりやすい。部分８のみを加熱する。次いで加
熱された素材を第３図に示すダイ９に挿入し、ポ
ンチ１０で部分８に熱間プレス据込成形を施して
傘部の内外面に所定形状を有する傘部１１を形成
する。第１図ｄに傘部１１の据込形成後ダイ９よ
り取出されたエンジンバルブを示す。

ポンチ１０の頭部には、傘部１１の内面に形成
すべき所定の輪郭をもつた部分１０ａと、素材１
の孔２が開口する端面を押圧する環状の部分１０
ｂとが設けられており、一方ダイ９の内面には傘
部の外面に形成すべき所定の形状が形成されてい
る。

次いで第１図ｅに示すように、耐熱鋼より成る
栓１２によつて傘部の孔２の開口部分を溶接で密
栓する。この溶接としては抵抗溶接、TIC溶接、
電子ビーム溶接、摩擦溶接等を適用することがで
きる。同時に、バルブステム部分７の端に軸端部
１３を溶接する。又芯材除去にあたりステム部分
７の軸端を切断しない場合には、第４図に示すよ
うにステム部分の先端部を加工し、ステムとは別
の端部材１４を用いて先端部のみ溶接してもよ
い。

中空エンジンバルブの中空内部には、必要に応
じて金属ナトリウムを封入し、冷却効果の向上を
図ることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明による中
空エンジンバルブの製造方法によれば、耐熱鋼素
材の中心孔に黒鉛、炭素等の芯材を装填して熱間
押出し成形によりバルブステム部を形成し、次い
で全部の芯材を取出し、素材を空洞化した後、傘
部内面に形成すべき所定形状をもつたポンチと、
傘部外面に形成すべき所定形状をもつたダイとに
よつて強制的に傘部の内外面を同時に成形しその
後開口部を密栓するようにしたため、芯材の密
度、気孔率又はプレスの片打寸法等のばらつきに
影響されないで所望の傘部形状を確実に作ること
ができ、又極めて軽いエンジンバルブを簡単かつ
低コストで製造することができる。

さらに傘部成形用のポンチとダイの形状を選択
することによつて、素材に設ける孔の形状に拘ら
ず種々の傘内面形状を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｅは、本発明による軽量エンジンバ
ルブの製造方法を示す一例の概略断面図、第２図
は、軽量エンジンバルブのバルブステムを熱間前
方押出しにより成形するダイ及びポンチを示す概
略図、第３図は、本発明による軽量エンジンバル
ブに熱間プレス据込成形によつて傘部を形成する
ダイ及び、ポンチを示す概略図、第４図は、エン
ジンバルブの軸端部の他の例を示す部分断面図で
ある。 １……素材、３……芯材、４……蓋、７……バ
ルブステム部分、１１……傘部分、１２……栓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中空エンジン弁を製造するにあたり、中空円
   筒形の耐熱鋼素材に、熱間鍛造により溶融せず、
   熱間鍛造後の除去が容易な炭素、黒鉛等から成る
   芯材を前記素材の一端に片寄らせて装填し、前記
   素材の芯材が片寄つている側と反対側の端部をか
   しめ、前記素材及び芯材を加熱した後、素材のか
   しめた側に熱間押出し成形を施してバルブスラム
   部分を形成し、次いで素材から芯材を除去し、前
   記熱間押出し成形の残部のみ加熱した後所定形状
   の傘内部形状を有するポンチと所定形状の傘外部
   形状を有するダイとによつて前記残部に熱間プレ
   ス据込成形を施して傘部内外の形状を同時に成形
   し、前記傘部分及びバルブステム部分の開口を密
   栓封鎖することを特徴とする中空エンジン弁の製
   造方法。