JPH07224623A

JPH07224623A - 内燃機関用バルブシートの製造方法

Info

Publication number: JPH07224623A
Application number: JP1531194A
Authority: JP
Inventors: Masahito Hirose; 正仁廣瀬; Takaaki Tabata; 孝章田端
Original assignee: Fuji Oozx Inc; Fuji Valve Co Ltd
Current assignee: Fuji Oozx Inc
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的簡単な工程により、耐脱落性に優れる
バルブシートを得ることができるようにする。【構成】上第１及び上第２パンチ６、７により第１次
圧粉体11を成形したのち、第１次圧粉体11における上第
１パンチ６と対応する上部に新たな原料粉10を追加供給
し、原料粉10を上第１パンチ６により圧縮して第２次圧
粉体12を成形し、この第２次圧粉体12を焼結する。これ
により、外周面の複数個所に低密度部を有するバルブシ
ートが得られ、低密度部の熱応力による変形量が小さく
なって、耐脱落性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダヘッドよりの
脱落を防止するようにしたバルブシートの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダヘッドに圧入されて用いられる
バルブシートには、耐摩耗性や耐熱性はもとより、高い
耐脱落性が要求される。バルブシートがシリンダヘッド
より脱落すると、動弁運動に異常を来して、エンジンの
正常運転が不能となるため、耐脱落性は特に重要であ
る。

【０００３】バルブシートが脱落する原因として、シリ
ンダヘッドとバルブシートとの熱膨張率の差があり(通
常、バルブシートの方が大きい)、その差が大きいと、
バルブシートに熱応力(熱ひずみ)が発生して脱落し易く
なる。また熱応力によりバルブシート全体が楕円形等、
不均一に変形すると、シリンダヘッドとの接触面積が減
少してシリンダヘッドへの熱伝導性が阻害され、脱落性
に拍車がかかる。

【０００４】耐脱落性を向上するためには、バルブシー
ト全体の密度を高めて圧縮強度を大とし、ひずみにくく
することが考えられる。そのため、従来は、焼結法によ
り成形したバルブシートに鍛造や溶浸処理を施して密度
を高めている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近、有害排気ガスを
より一層低減するために、エンジンを希薄燃焼方式とし
たり、エンジンを高出力化するため過給器を搭載したり
する傾向にある。このようなエンジンは、一般に燃焼温
度が高いため、バルブシートとシリンダヘッド間の熱膨
張率の差が大きく、バルブシートに大きな熱応力が発生
する。

【０００６】また、例えばディーゼルエンジン等、シリ
ンダヘッドが鋳鉄により製作されている場合には、その
熱膨張係数が小さいため、バルブシートとの間に大きな
熱膨張差が生じる。この種のエンジンにおいては、バル
ブシートの変形(ひずみ)量も大きく、従って、上述のよ
うに単に高密度化処理を施したのみでは、高い耐脱落性
を得ることは難しい。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、比較的簡単な工程により、耐脱落性に優
れるバルブシートを得るための製造方法を提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、下型の環状溝に充填した原料粉を、円筒
状の上第１パンチとその外周面に上下動可能に嵌合した
複数の上第２パンチとにより圧縮して、第１次圧粉体を
成形したのち、第１次圧粉体における上第１パンチと対
応する上部に新たな原料粉を追加供給し、この原料粉と
前記第１次圧粉体とを上第１パンチにより圧縮して第２
次圧粉体を成形し、該第２次圧粉体を焼結することを特
徴とするものである(請求項１)。この場合、新たな原料
粉を、上第２パンチを第１次圧粉体の上面に当接するま
で下降させた状態で供給することが望ましい(請求項
２)。

【０００９】

【作用】第２次圧粉体は、その密度が上第１パンチによ
り圧縮された部分が高く、上第２パンチにより圧縮され
た部分は相対的に低密度となる。従って、第２次圧粉体
を焼結すると、外周面の複数個所に低密度部を有するバ
ルブシートが簡単に得られ、このバルブシートをシリン
ダヘッドに装着した際の熱応力による変形量が、低密度
部において小さくなるため、シリンダヘッドへの熱伝導
性が低下することはない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１及び図２は、本発明を適用して得られたバル
ブシート(１)を示すもので、全体が粉末冶金法により形
成されている。

【００１１】バルブシート(１)の外周面の複数個所に
は、径方向の厚さをバルブシート(１)の肉厚のほぼ１／
３とした一定面積の低密度部(２)が、円周方向に等間隔
(本実施例では60゜間隔)おきに６個形成されている。

【００１２】低密度部(２)の密度は、使用する焼結金属
の理論密度よりも例えば10〜20％低く、それを除いた他
の部分の密度は、理論密度に出来るだけ近づけるのがよ
い。

【００１３】図３(Ａ)〜(Ｄ)は、上記バルブシート(１)
の製造要領(請求項１及び２記載の発明の実施例)を示し
ている。

【００１４】まず、装置について説明すると、(３)は、
円筒状の下型(ダイ)、(４)は、下型(３)内に昇降可能に
嵌挿されたコアロッドである。コアロッド(４)の上端部
に形成された小径部(4a)の外周面と下型(３)の内周面と
の間には、焼結前の圧粉体を成形するための環状溝(５)
が形成されている。

【００１５】下型(３)及びコアロッド(４)の軸線上に
は、下端部を環状溝(５)内に嵌挿可能な円筒状とした上
第１パンチ(６)と、その外周面に等間隔おきに形成した
複数個の縦溝(6a)に、上下に摺動可能として嵌合された
複数個の上第２パンチ(７)とが設けられている(図４参
照)。

【００１６】上第２パンチ(７)は、上端部においてリン
グ状のフランジ(８)により互いに連結され、一体的に昇
降するようになっている。上第１パンチ(６)の下端に
は、バルブシートのフェース部を形成するための上方に
向かって拡径するテーパ状の押圧部(９)が形成されてい
る。

【００１７】上記装置を用いてバルブシートを成形する
には、まず図３(Ａ)の工程において、下型(３)とコアロ
ッド(４)により形成された環状溝(５)内に、図示しない
混粉工程により予め型潤滑剤(ステアリン酸亜鉛等)を添
加して得られたＦｅ系の原料粉(10)を、所要量計量して
挿入する。

【００１８】ついで、(Ｂ)の第１次圧縮工程において、
下端面を予め整合させた上第１及び上第２パンチ(６)
(７)を同時に下降させて、上記原料粉(10)を、通常の圧
粉体成形時の圧縮荷重よりも若干小さい荷重(例えば３
〜４tf/cm²)により仮圧縮し、製造しようとするバルブ
シートよりも圧縮方向の寸法が10〜15％程度大きい第１
次圧粉体(11)を成形する。

【００１９】ついで、(Ｃ)の工程において、上第２パン
チ(７)を下降させた状態のまま、上第１パンチ(６)のみ
を下型(３)より上昇させ、環状溝(５)内における上第１
パンチ(６)と対応する第１次圧粉体(11)の上面に、新た
な原料粉(10)を、所要量追加挿入する。

【００２０】この際、新たな原料粉(10)は、例えば図３
(Ｃ)の工程の想像線で示すように(他の工程では図示省
略)、コアロッド(４)の上端に比較的大きな面取部(4b)
を形成するとともに、上第１パンチ(６)に、その下部空
間内に通じる供給路(6b)を形成し、その開口端を上第１
パンチ(６)の空間内に設けた円錐状の粉末分流具(13)の
頂端に臨ませ、供給路(6b)より、圧縮時毎に定量の原料
粉(10)を供給するようにすれば、比較的容易に供給可能
である。

【００２１】ついで、(Ｄ)に示す第２次圧縮工程におい
て、上第１パンチ(６)を上第２パンチ(７)の下端と整合
する位置まで下降させて、前工程で追加挿入した原料粉
(10)と第１次圧粉体(11)とを例えば５〜７tf/cm²で強圧
し、第２次圧粉体(12)を成形する。

【００２２】これにより成形された第２次圧粉体(12)の
密度は、上第１パンチ(６)により圧縮された部分が高密
度となり、上第２パンチ(７)により圧縮された部分は相
対的に低密度となる。

【００２３】最後に、上記第２次圧粉体(12)を、焼結炉
(図示略)の保護雰囲気ガス中において所定温度(例えば1
100℃前後)で焼結すると、図１及び図２に示すようなバ
ルブシート(１)、すなわち外周面に複数個の低密度部
(２)が等間隔おきに形成されたバルブシートが得られ
る。

【００２４】以上説明したように、本発明によれば、外
周面の複数個所に低密度部(２)を有するバルブシート
(１)を、通常の粉末冶金法とほぼ同じ工程で簡単に得ら
れ、このバルブシート(１)を実機のシリンダヘッドに装
着した際の熱応力による変形(ひずみ)量が、各低密度部
(２)において小さくなる。従って、バルブシート(１)全
体が大きく変形することはなく、少なくとも低密度部
(２)を形成した部分は、常にシリンダヘッドと密接する
こととなる。

【００２５】その結果、シリンダヘッドに対しバルブシ
ート(１)の接触面積が大きく減少するのが防止され、単
なる接触面積の減少に起因するバルブシートの耐脱落
性、および接触面積の減少に伴なって生じる熱伝導性の
低下を原因とする耐脱落性が著しく高まる。

【００２６】なお、上記実施例では、一定面積の低密度
部(２)を６個形成するようにしてあるが、その数や面積
は、バルブシート(１)のサイズ等に応じて適宜変更して
もよいのは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
る。

【００２８】(ａ) 請求項１記載の発明によれば、通常
の粉末冶金法とほぼ同様の工程により、外周面に低密度
部を有するバルブシートが簡単に得られ、このバルブシ
ートを用いると、低密度部を形成した部分の変形量が小
さくなって、シリンダヘッドに対する接触面接の減少を
最小限に抑えうるので、接触面積の減少、及び熱伝導性
低下を原因とする耐脱落性を著しく高めることができ
る。

【００２９】(ｂ) また、請求項１記載の発明によれ
ば、低密度部以外が二度打ちされるので、フェース部が
形成されている内周面の密度が緻密化し、フェース部の
耐摩耗性が向上する。

【００３０】(ｃ) 請求項２記載の発明によれば、新た
に供給される原料粉が、上第２パンチと対応する部分に
移動するのが防止されるので、密度分布にばらつきが生
じることがなく、所要の密度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して得られたバルブシートの平面
図である。

【図２】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う縦断正面図であ
る。

【図３】本発明の方法の一実施例を工程順に示すもの
で、(Ａ)は原料粉の充填工程、(Ｂ)は第１次圧粉体の成
形工程、(Ｃ)は新たな原料粉の供給工程、(Ｄ)は第２次
圧粉体の成形工程である。

【図４】図３(Ａ)のＢ−Ｂ線に沿う横断平面図である。

【符号の説明】

(１)バルブシート (２)低密度部 (３)下型 (４)コアロッド (4a)小径部 (4b)面取部 (５)環状溝 (６)上第１パンチ (6a)縦溝 (6b)供給路 (７)上第２パンチ (８)フランジ (９)押圧部 (10)原料粉 (11)第１次圧粉体 (12)第２次圧粉体 (13)粉末分流具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下型の環状溝に充填した原料粉を、円筒
状の上第１パンチとその外周面に上下動可能に嵌合した
複数の上第２パンチとにより圧縮して、第１次圧粉体を
成形したのち、第１次圧粉体における上第１パンチと対
応する上部に新たな原料粉を追加供給し、この原料粉と
前記第１次圧粉体とを上第１パンチにより圧縮して第２
次圧粉体を成形し、該第２次圧粉体を焼結することを特
徴とする内燃機関用バルブシートの製造方法。
【請求項２】新たな原料粉を、上第２パンチを第１次
圧粉体の上面に当接するまで下降させた状態で供給する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用バルブシー
トの製造方法。