JPS62179835A - 軽量エンジンバルブの製造方法 - Google Patents

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、内燃機関に使用する軽量エンジンバルブおよ
び中空エンジンバルブの製造方法に関する。

従来の技術 内燃エンジンのエンジンバルブは、エンジンの高速高出
力化の要求に伴って、高熱雰囲気に耐えることは勿論、
弁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つとして傘部に対してバルブステム部
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
バルブの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。例えば実公昭筒６０−３
４７２５号明細書は、鋼索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開示してい“る。

又特公昭第５１一２９１０６号明細書或いは特公昭筒５
１−２９５０６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ット鍛造
及び熱間プレス加工を行って製造されるエンジンバルブ
が開示されている。さらに中空バルブの傘部、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。バルブの軽量化のさらに別の試み
として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軽量
化するものにあっては、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って除去する加工を
必要としたり、或いは芯となるインサートやバルブの各
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った
。

又軽金属でエンジンバルブを製造する場合には、材料が
高価であり、加工が困難な上に窒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った。

本発明の目的は上述した問題点を除去し、煩雑な加工を
行うことなく製造することのできる軽量エンジンバルブ
の製造方法を提供することにある。

本発明は、エンジンバルブを製造するにあたり、後方押
出し加工により耐熱鋼から成る円筒形素材の中心部に孔
を形成し、熱間成形時に溶解凝固せず流動変形しやすい
黒鉛、炭素セラミックス等の物質から成る芯材を前記孔
に装填し、この芯材装填素材を加熱した後、前記素材の
前記孔の開口部と反対側に熱間押出し成形により芯材の
入ったバルブステム部分を形成し、次いで前記素材の残
部に熱間プレス据込成形を施して傘部を形成し、次いで
前記孔より芯材を一部或いは全部取出した後、栓により
前記孔の開口部を溶接密栓することを特徴とするもので
ある。

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。耐熱鋼或いはチタン合金
の棒材を用意しこれを所定の寸法に切断して素材４を得
る。これを第２図に示すようにダイ１の凹所６に挿入し
、ストックピン５を図に示す通常位置に設定してポンチ
２によって温間や熱間で後方押出し加工を施し、これに
より素材４に一端が閉じた孔３を中心部に形成する。孔
を成形した素材４はストックピン５の左方向へ移動によ
ってダイｌから抜出すことができる。

次いで第１図（ａｌに示すように、素材４の孔３に芯材
７を装填する。この芯材７は、後の熱間成形において溶
解せず流動変形しやすい物質であることが必要であり、
従って芯材としては黒鉛、炭素セラミックス等が好まし
く、本例では黒鉛が用いられる。

次に芯材７を孔３に装填した素材４を熱間押出成形に適
した所定温度まで加熱し、第３図の押出し成形用のダイ
８にこの加熱された素材４を挿入し、ポンチ９で素材４
にその孔３の開口側から圧縮を加えて反対側の端からバ
ルブステム１０として熱間前方押出しを行う。バルブス
テム１０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１１が残部として残る。第１図（
ｂ）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１０の中心に一様に入込む。

次にこれをエンジンバルブとするため、第４図に示すよ
うにダイ１２に挿入してポンチ１３で部分１１に熱間プ
レス据込成形を施して所定形状を有する傘部１４を形成
する。第１図（Ｃ１に傘部１４の据込形成後ダイ１２よ
り取出されたエンジンバルブを示す。

次いで第１図（ｄ）に示すように、傘部１４における孔
３の開口部分から芯材の一部を取出し、耐熱鋼より成る
栓１５によって孔３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、ＴＩＧ溶接、摩擦溶接等を適用
することができる。最後にエンジンバルブに軸端部１６
を形成する。

第５図は、本発明によるエンジンバルブの製造方法の他
の例によって作られた軽量エンジンバルブを示す一部断
面図である。この方法では、第１図の実施例とは密栓工
程だけが異なるため、第１図と同様の説明を省略する。

前と同様に、熱間押出し成形及び熱間プレス据込成形を
経てエンジンバルブを作り、傘部１４表面にある孔３の
開口部より芯材である黒鉛７を全部破砕して取出し、エ
ンジンバルブを中空化する。次いで溶接によって栓１５
′を傘部１４に固定し密栓する。

中空軽量エンジンバルブの場合には、中空内に金属ナト
リウムを封入して、冷却効果の向上を図ることができる
。

効果 以上の説明から明らかなように本発明による軽量エンジ
ンバルブの製造方法によれば、耐熱鋼素材の中心に黒鉛
、炭素、セラミックス等の芯材を装填した後熱間押出し
成形によりバルブステム部を形成し、他端には熱間プレ
ス据込成形により傘部を成形し、次いで芯材の一部或い
は全部を取外し栓により孔の開口部を密栓するようにし
たため、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。

製造方法を示す一例の概略断面図、 第２図は、本発明の軽量エンジンバルブの製造に使用す
る素材を後方押出し加工によって形成するダイとポンチ
を示す概略図、 第３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４図は、本発明による軽量エンジンバルブに熱間プレ
ス据込成形によって傘部を形成するダイ及びポンチを示
す概略図、 第５図は、本発明のエンジンバルブの製造方法の他の例
による軽量エンジンバルブを示す一部切欠き断面図であ
る。

４・・・素材　　　　　　１４・・・傘部分７・・・芯
材　　　　　　１５・・・栓１０・・・バルブステム部
分 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンバルブを製造するにあたり、後方押出し加
   工により耐熱鋼から成る素材の中心部に孔を形成し、熱
   間成形時に溶解せず流動変形しやすい黒鉛、炭素セラミ
   ックス等の物質から成る芯材を前記孔に装填し、前記芯
   材と孔に装填した素材を加熱した後、前記素材の前記孔
   の開口と反対側に熱間押出し成形によって芯材の入った
   バルブステム部分を形成し、次いで前記素材の残部に熱
   間プレス据込成形を施して傘部を形成し、次いで前記孔
   より芯材を一部或いは全部取出した後、栓により前記孔
   の開口部を溶接密栓することを特徴とする軽量エンジン
   バルブの製造方法。