JPS63109205A - 中空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　６０−３
４７２５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開示している。

又特公昭　５１−２９１０６号明細書或いは特公昭　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。

〔問題点を解決するための手段〕

従って本発明は、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素材の中心部に孔
を形成し、熱間成形時に溶解せず熱間鍛造後、前記素材
より取り出しやすい黒鉛、炭素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き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
いで芯材を完全に除去し、前記素材の残部のみを加熱し
た後前記素材残部の内外面に所定形状の傘部内面形状を
有するポンチと所定形状の傘部外面形状を有するダイと
に熱間プレス据込成形を同時に施して傘部を形成し次い
で、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。

以下図面により本発明を説明する。

実施例 第１図は本発明による中空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１から抜出すことができる。

次いで第１図（ａ）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、後の熱開成形において溶
解せず流動変形しやすい物質である上に熱間鍛造後、素
材４より取り出しやすい凝固しな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
ルムステム１０として熱間前方押出しを行う。バルムス
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。

次に部分１１の開口から芯材を完全に除去した後、部分
１１のみを加熱する。次いで加熱された素材を第４図に
示すダイ１２に挿入し、ポンチ１３で部分１１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１４を形成する。第１図（Ｃ）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。ポ
ンチ１３の頭部には、傘部Ｉ４の内面に形成すべき所定
の輪郭をもった部分１３ａと、素材４の孔３が開口する
端面を押圧する環状の部分１３ｂとが設けられており、
一方ダイ１２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（ｄ）に示すように、傘部１４における孔
３の開口部分に耐熱鋼より成る栓１５を溶接して密栓す
る。この溶接としては抵抗溶接、Ｔ■Ｇ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１０の端に、軸端部１Ｂを形成する。軸
端部１６は、第１図（ｄ）のようにステム部分に直接形
成してもよく、又第５図に示すようにステム部分とは別
の軸端部品１６ａを溶接してもよい。

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った
ポンチと、傘部外面に形成すべき所定形状をもったグイ
とによって強制的に傘部の内外面を同時に成形するよう
にしたため、芯材の密度、気孔率又はプレスの型打寸法
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グイの形状を選択すること
によって、素材に設ける孔の形状に拘らず種々の全内面
形状を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明による中空エンジンバ
ルブの製造方法を示す一例の概略断面図、第２図は、本
発明の中空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グイとポンチを示す概略図
、 第３図は、中空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グイ及びポンチを示す概略図、 第４図は、本発明による中空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グイ及びポンチを示
す概略図、 第５図は第１図の中空エンジンバルブの軸端部の他の例
を示す一部切欠き断面図である。 ４・・・・・・素材、７・・・・・・芯材、１２・・・
・・・グイ、１３・・・・・・ポンチ、１４・・・・・
・傘部分。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   形時に溶解せず熱間鍛造後、前記素材より取り出しやす
   い黒鉛、炭素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、次いで芯材を完全に
   除去し、前記素材の残部のみを加熱した後前記素材残部
   の内外面に所定形状の傘部内面形状を有するポンチと所
   定形状の傘部外面形状を有するダイとに熱間プレス据込
   成形を同時に施して傘部を形成し次いで、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中空エンジ
   ンバルブの製造方法。