JPH05269720A - セラミックス製バルブの成形型、及びその成形型を使用したセラミックス製バルブの成形方法 - Google Patents
セラミックス製バルブの成形型、及びその成形型を使用したセラミックス製バルブの成形方法Info
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- JPH05269720A JPH05269720A JP10187892A JP10187892A JPH05269720A JP H05269720 A JPH05269720 A JP H05269720A JP 10187892 A JP10187892 A JP 10187892A JP 10187892 A JP10187892 A JP 10187892A JP H05269720 A JPH05269720 A JP H05269720A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 少量のセラミックスバルブを歩留り良く成形
する。 【構成】 弁体３の外周縁からステムに２連続する曲面
の曲率半径Ｒを、弁体＃の最大径Ｄ1 とステム径Ｄ2 と
の差の０．６２５〜０．７５倍の範囲を満足するように
設定されたバルブ形状のキャビティ４を有するＣＩＰ成
形用ゴム型１にセラミックス原料１０を充填し、ＣＩＰ
加圧により成形する。
する。 【構成】 弁体３の外周縁からステムに２連続する曲面
の曲率半径Ｒを、弁体＃の最大径Ｄ1 とステム径Ｄ2 と
の差の０．６２５〜０．７５倍の範囲を満足するように
設定されたバルブ形状のキャビティ４を有するＣＩＰ成
形用ゴム型１にセラミックス原料１０を充填し、ＣＩＰ
加圧により成形する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、動弁系を備えた内燃
機関（以下エンジンという）において、吸気及び排気用
の各シリンダポートを開閉操作するために不可欠なポペ
ット弁（以下バルブという）のセラミックス化を図るに
際し、少量生産に好適な成形型、及びその成形型を利用
してセラミックス製バルブを成形する方法に関する。
機関（以下エンジンという）において、吸気及び排気用
の各シリンダポートを開閉操作するために不可欠なポペ
ット弁（以下バルブという）のセラミックス化を図るに
際し、少量生産に好適な成形型、及びその成形型を利用
してセラミックス製バルブを成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】バルブをセラミックスで形成する手段と
しては、代表的なものとして射出成形法、鋳込み成形
法、それにＣＩＰ成形法を挙げることができる。射出成
形法は、高価な射出成形機及び金型を必要とするので、
１ロットが数千本以上の大量生産には向いているが、サ
ンプルとして少量生産するには不向きである。又鋳込み
成形法は、セラミック泥漿を石膏型又は樹脂型に流し込
み、着肉層を形成して成形体を得るものであるから、着
肉に時間がかかり、生産性が頗る悪い。それに加えて鋳
込み成形法では、配合される解膠剤や結合剤等のバイン
ダや水分の調整により成形品の特性が大きく左右され、
その管理がむずかしい。それらに比べてＣＩＰ成形法
は、ゴム製の型内に原料を充填してＣＩＰにて加圧する
ものであるから、比較的形状が単純なバルブの如き試作
品等を少量生産するのに適している。よってセラミック
スバルブを成形する場合はＣＩＰ成形法が利用されるこ
とが多い。そして従来このＣＩＰ成形法で使用される成
形型は、焼成後の成形体が所望のバルブ寸法になるよ
う、成形及び焼成での収縮を考慮した形状に忠実なキャ
ビティを有するＣＩＰ成形型が使用されていた。
しては、代表的なものとして射出成形法、鋳込み成形
法、それにＣＩＰ成形法を挙げることができる。射出成
形法は、高価な射出成形機及び金型を必要とするので、
１ロットが数千本以上の大量生産には向いているが、サ
ンプルとして少量生産するには不向きである。又鋳込み
成形法は、セラミック泥漿を石膏型又は樹脂型に流し込
み、着肉層を形成して成形体を得るものであるから、着
肉に時間がかかり、生産性が頗る悪い。それに加えて鋳
込み成形法では、配合される解膠剤や結合剤等のバイン
ダや水分の調整により成形品の特性が大きく左右され、
その管理がむずかしい。それらに比べてＣＩＰ成形法
は、ゴム製の型内に原料を充填してＣＩＰにて加圧する
ものであるから、比較的形状が単純なバルブの如き試作
品等を少量生産するのに適している。よってセラミック
スバルブを成形する場合はＣＩＰ成形法が利用されるこ
とが多い。そして従来このＣＩＰ成形法で使用される成
形型は、焼成後の成形体が所望のバルブ寸法になるよ
う、成形及び焼成での収縮を考慮した形状に忠実なキャ
ビティを有するＣＩＰ成形型が使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】所望のバルブ成形体
は、図３に示すように、バルブステム２の先端に傘状に
広がった扁平な円錐形の弁体３を有していて、弁体の外
縁からステムにかけて連続した傾斜面は角度変化が大き
く、ステムとの連結部分の加圧力が不均一となって、図
４に示す如く連結部Ｐにくびれを生じたり、図５に示す
如くステムの弁体連結部Ｐ際から折れたりする。その対
策としてはステムの径を太くして強化するとか、弁本体
を頂部が鋭角な円錐形にすることによって傾斜変化を少
なくし、加圧力を均一化することも考えられるが、それ
であると所望の弁体形状に切削加工するための削り代が
多すぎるので、いくら試作といえども不合理である。従
ってＣＩＰ成形法の利用価値を生かすには、前記弁体の
外縁からステムにかけて連続した傾斜面を特定し、如何
に効率良く成形するかにかかっている。
は、図３に示すように、バルブステム２の先端に傘状に
広がった扁平な円錐形の弁体３を有していて、弁体の外
縁からステムにかけて連続した傾斜面は角度変化が大き
く、ステムとの連結部分の加圧力が不均一となって、図
４に示す如く連結部Ｐにくびれを生じたり、図５に示す
如くステムの弁体連結部Ｐ際から折れたりする。その対
策としてはステムの径を太くして強化するとか、弁本体
を頂部が鋭角な円錐形にすることによって傾斜変化を少
なくし、加圧力を均一化することも考えられるが、それ
であると所望の弁体形状に切削加工するための削り代が
多すぎるので、いくら試作といえども不合理である。従
ってＣＩＰ成形法の利用価値を生かすには、前記弁体の
外縁からステムにかけて連続した傾斜面を特定し、如何
に効率良く成形するかにかかっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、弁体の外縁か
らステムにかけて連続した傾斜面を、その傾斜面におけ
る最小の曲率半径により特定して数々の実験をした結
果、くびれができてもそのくびれの深さはステムの外周
を切削すれば実質上の問題とならない限界を見出し、そ
の限界値を基にして加工性との兼ね合いを図ることによ
り前記傾斜面の曲率半径を決定したもので、その構成
は、弁体の外周縁からステムに連続する曲面の曲率半径
が、弁体の最大径とステム径との差の０．６２５〜０．
７５倍の範囲を満足するように設定されたバルブ形状の
キャビティを有するＣＩＰ成形型と、そのＣＩＰ成形型
にセラミック原料を充填し、ＣＩＰ加圧により成形され
たバルブ成形品を所望形状に切削加工することを特徴と
したセラミックス製バルブの成形方法である。
らステムにかけて連続した傾斜面を、その傾斜面におけ
る最小の曲率半径により特定して数々の実験をした結
果、くびれができてもそのくびれの深さはステムの外周
を切削すれば実質上の問題とならない限界を見出し、そ
の限界値を基にして加工性との兼ね合いを図ることによ
り前記傾斜面の曲率半径を決定したもので、その構成
は、弁体の外周縁からステムに連続する曲面の曲率半径
が、弁体の最大径とステム径との差の０．６２５〜０．
７５倍の範囲を満足するように設定されたバルブ形状の
キャビティを有するＣＩＰ成形型と、そのＣＩＰ成形型
にセラミック原料を充填し、ＣＩＰ加圧により成形され
たバルブ成形品を所望形状に切削加工することを特徴と
したセラミックス製バルブの成形方法である。
【０００５】
【作用】ＣＩＰの曲面が特定されることにより、くびれ
ができてもそのくびれの深さは極めて少ないので、ステ
ムの外周を切削すれば消滅し、ＣＩＰ加圧により成形さ
れたバルブ成形品が所望形状に近似したいるので、削り
代も最小限で済む。
ができてもそのくびれの深さは極めて少ないので、ステ
ムの外周を切削すれば消滅し、ＣＩＰ加圧により成形さ
れたバルブ成形品が所望形状に近似したいるので、削り
代も最小限で済む。
【０００６】
【実施例】本発明に係るセラミックス製バルブの成形方
法、及びその成形方法で使用する成形型を図面に基いて
説明する。１はＣＩＰ用ゴム型であり、図３に点線で示
す如きバルブステム２とそのバルブステム２の先端に傘
状に広がった扁平な円錐形の弁体３に相当するバルブ形
状のキャビティ４を有する。キャビティの両開口側には
トップパンチ５を嵌入するトップパンチ嵌入部６と、ボ
トムパンチ７を嵌入するボトムパンチ嵌入部８が形成さ
れている。そして前記弁体の最大直径Ｄ1 は５２mm、ス
テムの直径Ｄ2 は１５mmで、弁体の外周からステムに連
続する面の曲率半径Ｒは２５mmに設定されている。これ
らの寸法及び形状には、バルブ成形品９に対する成形及
び焼成での収縮について充分考慮されており、以下製品
との収縮による寸法差についてを省略して説明する。
法、及びその成形方法で使用する成形型を図面に基いて
説明する。１はＣＩＰ用ゴム型であり、図３に点線で示
す如きバルブステム２とそのバルブステム２の先端に傘
状に広がった扁平な円錐形の弁体３に相当するバルブ形
状のキャビティ４を有する。キャビティの両開口側には
トップパンチ５を嵌入するトップパンチ嵌入部６と、ボ
トムパンチ７を嵌入するボトムパンチ嵌入部８が形成さ
れている。そして前記弁体の最大直径Ｄ1 は５２mm、ス
テムの直径Ｄ2 は１５mmで、弁体の外周からステムに連
続する面の曲率半径Ｒは２５mmに設定されている。これ
らの寸法及び形状には、バルブ成形品９に対する成形及
び焼成での収縮について充分考慮されており、以下製品
との収縮による寸法差についてを省略して説明する。
【０００７】ここで前記弁体の外周からステムに連続す
る面の曲率半径Ｒを２５mmとした根拠を説明する。発明
者は、前記弁体の外周からステムに連続する面の曲率半
径を決定するに際し、曲率半径Ｒの異なる５種類のＣＩ
Ｐ用ゴム型を用意して、表１に示す如く夫々ＣＩＰ圧力
を５００Kg／cm2 、１０００Kg／cm2 、２５００Kg／cm
2 の３条件下にてＣＩＰ成形を行なった。それらＣＩＰ
成形は、ＣＩＰ成形に適するようにスプレードライヤで
乾燥造粒化したセラミックス粉体１０を前記ＣＩＰ用ゴ
ム型１に充填し、トップパンチ５及びボトムパンチ７を
各パンチ嵌入部６．８へ嵌入することによって両端部を
拘束し、ＣＩＰ（冷間等軸加圧）を行なった。同表に
は、曲率半径Ｒ、及びその曲率半径Ｒが、弁体３の最大
径Ｄ1 とステム２の径Ｄ2 との差の１／２に対する割合
を明記すると共に、評価として成形体に異常が認められ
ないものを○、くびれを生じたものを△、破断したもの
を×として区別した結果を載せた。尚、異常なし○と
は、くびれが出来てもその深さがステム外周を切削すれ
ば問題とならない範囲で、△は、切削時に残る程のくび
れを言う。又破断及びくびれは、いずれも弁体の外周か
らステムに連続する面とステムのストレート部との境目
部分に発生した。
る面の曲率半径Ｒを２５mmとした根拠を説明する。発明
者は、前記弁体の外周からステムに連続する面の曲率半
径を決定するに際し、曲率半径Ｒの異なる５種類のＣＩ
Ｐ用ゴム型を用意して、表１に示す如く夫々ＣＩＰ圧力
を５００Kg／cm2 、１０００Kg／cm2 、２５００Kg／cm
2 の３条件下にてＣＩＰ成形を行なった。それらＣＩＰ
成形は、ＣＩＰ成形に適するようにスプレードライヤで
乾燥造粒化したセラミックス粉体１０を前記ＣＩＰ用ゴ
ム型１に充填し、トップパンチ５及びボトムパンチ７を
各パンチ嵌入部６．８へ嵌入することによって両端部を
拘束し、ＣＩＰ（冷間等軸加圧）を行なった。同表に
は、曲率半径Ｒ、及びその曲率半径Ｒが、弁体３の最大
径Ｄ1 とステム２の径Ｄ2 との差の１／２に対する割合
を明記すると共に、評価として成形体に異常が認められ
ないものを○、くびれを生じたものを△、破断したもの
を×として区別した結果を載せた。尚、異常なし○と
は、くびれが出来てもその深さがステム外周を切削すれ
ば問題とならない範囲で、△は、切削時に残る程のくび
れを言う。又破断及びくびれは、いずれも弁体の外周か
らステムに連続する面とステムのストレート部との境目
部分に発生した。
【０００８】
【表１】
【０００９】これらの結果から、５００Kg／cm2 の加圧
力では充填された粉体が充分に圧接されず、曲率半径Ｒ
が１５mm、１８．５mm、２３mmの型では破損したが、２
８mmと３７mmとの型ではくびれの深さが２．５mm以下で
あった。同様に加圧力が１０００Kg／cm2 、２５００Kg
／cm2 の場合においても、曲率半径Ｒが１５mm、１８．
５mmの型では破損又はくびれが生じた。この破損は、前
記５００Kg／cm2 が圧接不足の理由であるのに対し、過
大圧力によるラミネーションが原因であると推定され
る。いずれにしろ加圧力が１０００Kg／cm2 以上では、
曲率半径Ｒを２３mm以上確保すれば良好な成形体を得ら
れることを確認できた。しかしながら前述した如く、曲
率半径Ｒを余り大きくすれば削り代が大きくなるので、
検討の末、曲率半径の最大値を２８mmに決定した。それ
によって最も好ましいのは、曲率半径Ｒが、弁体３の最
大径Ｄ1 とステム２の径Ｄ2 との差の１／２の１．２５
〜１．５０倍、即ち、弁体３の最大径Ｄ1 とステム２の
径Ｄ2 との差の０．６２５〜０．７５倍の範囲との結論
に達した。
力では充填された粉体が充分に圧接されず、曲率半径Ｒ
が１５mm、１８．５mm、２３mmの型では破損したが、２
８mmと３７mmとの型ではくびれの深さが２．５mm以下で
あった。同様に加圧力が１０００Kg／cm2 、２５００Kg
／cm2 の場合においても、曲率半径Ｒが１５mm、１８．
５mmの型では破損又はくびれが生じた。この破損は、前
記５００Kg／cm2 が圧接不足の理由であるのに対し、過
大圧力によるラミネーションが原因であると推定され
る。いずれにしろ加圧力が１０００Kg／cm2 以上では、
曲率半径Ｒを２３mm以上確保すれば良好な成形体を得ら
れることを確認できた。しかしながら前述した如く、曲
率半径Ｒを余り大きくすれば削り代が大きくなるので、
検討の末、曲率半径の最大値を２８mmに決定した。それ
によって最も好ましいのは、曲率半径Ｒが、弁体３の最
大径Ｄ1 とステム２の径Ｄ2 との差の１／２の１．２５
〜１．５０倍、即ち、弁体３の最大径Ｄ1 とステム２の
径Ｄ2 との差の０．６２５〜０．７５倍の範囲との結論
に達した。
【００１０】実施例のバルブ寸法は、弁体３の最大直径
が５２mm、ステム２の直径１５mmであるから、弁体３の
外周からステムに連続する面の曲率半径Ｒの２５mmは、
弁体３の最大径Ｄ1 とステム２の径Ｄ2 との差の０．６
２５〜０．７５倍の範囲内にあるから、削り代の切削過
程で修正すれば、図３に実線で示す所望形状のバルブ成
形品１０を得ることができる。
が５２mm、ステム２の直径１５mmであるから、弁体３の
外周からステムに連続する面の曲率半径Ｒの２５mmは、
弁体３の最大径Ｄ1 とステム２の径Ｄ2 との差の０．６
２５〜０．７５倍の範囲内にあるから、削り代の切削過
程で修正すれば、図３に実線で示す所望形状のバルブ成
形品１０を得ることができる。
【００１１】尚上記説明は弁の最大径を５２mm、ステム
径を１２．５mmとしたバルブについて説明したが、異な
る径のバルブにあっても、弁の最大径Ｄ1 とステム径Ｄ
2 と曲率半径Ｒの相互間において、前記条件を満足する
範囲内で共通した結果を示すことを確認した。尚実施例
ではセラミックス粉体として窒化珪素を用いたが、使用
するセラミックス粉体の種類は特に限定しない。
径を１２．５mmとしたバルブについて説明したが、異な
る径のバルブにあっても、弁の最大径Ｄ1 とステム径Ｄ
2 と曲率半径Ｒの相互間において、前記条件を満足する
範囲内で共通した結果を示すことを確認した。尚実施例
ではセラミックス粉体として窒化珪素を用いたが、使用
するセラミックス粉体の種類は特に限定しない。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、セラミックスバルブを
少量生産するのに好適といわれているＣＩＰ成形法によ
り、削り代が少なく効率良く加工できるセラミックスバ
ルブを歩留り良く成形できる。
少量生産するのに好適といわれているＣＩＰ成形法によ
り、削り代が少なく効率良く加工できるセラミックスバ
ルブを歩留り良く成形できる。
【図１】本発明に係る成形型の説明図である。
【図２】本発明に係る成形型のバルブ寸法を示した説明
図である。
図である。
【図３】所望形状のバルブ成形品を示す説明図である。
【図４】連結部にくびれを生じた例の説明図である。
【図５】連結部に破損を生じた例の説明図である。
１・・ゴム成形型、２・・ステム、３・・弁体、４・・
キャビティ、５・・トップパンチ、６・・トップパンチ
嵌入部、７・・ボトムパンチ、８・・ボトムパンチ嵌入
部、９・・バルブ成形品、１０・・セラミックス粉体、
Ｐ・・連結部、Ｄ1 ・・弁体の最大径Ｄ1 、Ｄ2 ・・ス
テムの直径、Ｒ・・曲率半径。
キャビティ、５・・トップパンチ、６・・トップパンチ
嵌入部、７・・ボトムパンチ、８・・ボトムパンチ嵌入
部、９・・バルブ成形品、１０・・セラミックス粉体、
Ｐ・・連結部、Ｄ1 ・・弁体の最大径Ｄ1 、Ｄ2 ・・ス
テムの直径、Ｒ・・曲率半径。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｌ 3/24 Ｄ 7114−3Ｇ
Claims (2)
- 【請求項１】 弁体の外周縁からステムに連続する曲面
の曲率半径を、弁体の最大径とステム径との差の０．６
２５〜０．７５倍の範囲を満足するように設定されたバ
ルブ形状のキャビティを有するＣＩＰ成形型。 - 【請求項２】 弁体の外周縁からステムに連続する曲面
の曲率半径を、弁体の最大径とステム径との差の０．６
２５〜０．７５倍の範囲を満足するように設定されたバ
ルブ形状のキャビティを有するＣＩＰ成形型にセラミッ
クス原料を充填し、ＣＩＰ加圧により成形されたバルブ
成形品を所望形状に切削加工することを特徴としたセラ
ミックス製バルブの成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10187892A JP2955795B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | セラミックス製バルブの成形型、及びその成形型を使用したセラミックス製バルブの成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10187892A JP2955795B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | セラミックス製バルブの成形型、及びその成形型を使用したセラミックス製バルブの成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05269720A true JPH05269720A (ja) | 1993-10-19 |
| JP2955795B2 JP2955795B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=14312214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10187892A Expired - Fee Related JP2955795B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | セラミックス製バルブの成形型、及びその成形型を使用したセラミックス製バルブの成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955795B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11315305A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Injex:Kk | 焼結体の製造方法 |
| JPH11315306A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Injex:Kk | 焼結体の製造方法 |
| JPH11315304A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Injex:Kk | 焼結体の製造方法 |
| JP2006523156A (ja) * | 2003-03-07 | 2006-10-12 | ルイス， エイ．， ジュニア セラフィン， | セラミック製造 |
| US9162008B2 (en) | 2003-03-07 | 2015-10-20 | Louis A. Serafin, Jr. | Ceramic manufactures |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP10187892A patent/JP2955795B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11315305A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Injex:Kk | 焼結体の製造方法 |
| JPH11315306A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Injex:Kk | 焼結体の製造方法 |
| JPH11315304A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Injex:Kk | 焼結体の製造方法 |
| JP2006523156A (ja) * | 2003-03-07 | 2006-10-12 | ルイス， エイ．， ジュニア セラフィン， | セラミック製造 |
| US9162008B2 (en) | 2003-03-07 | 2015-10-20 | Louis A. Serafin, Jr. | Ceramic manufactures |
| US9259508B2 (en) | 2003-03-07 | 2016-02-16 | Louis A. Serafin, Jr. Trust | Ceramic manufactures |
| US9694102B2 (en) | 2003-03-07 | 2017-07-04 | Louis A. Serafin, Jr. Trust | Ceramic manufactures |
| US9833542B2 (en) | 2003-03-07 | 2017-12-05 | Louis A. Serefin, Jr. Trust | Ceramic manufactures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2955795B2 (ja) | 1999-10-04 |
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