JPS63109206A - 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６０−３４
７２５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したするか或いは
、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
分及び軸端部分に別々に用意した後これらを溶接するこ
とも行なわれてしする。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弁軽
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。又軽合金エンジン弁を製造することは、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、エンジンバル
ブを削孔することなく、かつ又パイプ材を用いることな
く簡単かつ低コストに中空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。

問題点を解決するための手段 本発明は、中空エンジンバルブを製造するにあたり、後
方抑圧出し加工により耐熱鋼素材の中心部に孔を形成し
、高張力合金から成る芯棒と熱間成形時に溶融せず、か
つ、強く凝固しない黒鉛、炭素、セラミック粉末等から
成る芯材とを、前記芯棒が素材の軸線上に位置するよう
に前記孔に装填し、装填後素材を加熱し、前記素材の前
記孔の開口と反対側に熱間前方押出し成形によって芯材
及び芯棒の入ったバルブステム部分を形成し、次いで素
材の残部に熱間プレス据込成形によって傘部を成形し、
全端部から前記芯棒を引抜くことによって素材から芯材
を除去して中空部を形成し、前記傘部の開口を密栓封鎖
することを特徴とする。

以下図面により本発明の詳細な説明する。

実施例 第１図は１０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。第２図
に示すように、この素材４をダイ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で温間で後方押出し加工を施し、これによって素材４
に一端が閉じた孔３を形成する。孔３を中心部に成形し
た素材４はストックピンの左方向への移動によってダイ
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に芯棒
７をその軸線が素材の軸線上に位置するように装填する
とともに、芯棒７を包囲して芯材８を孔３の内部全体に
装填する。芯棒７は高張力を有するステンレス合金又は
チタン合金製のものであり、後の工程で芯材８を除去し
やすいように、先端が拡大している。第３図に示すよう
に円筒形の芯棒７′であってもよい。芯棒は芯材を取り
出すためのものであり、従って素材４中に装填した後で
もその後端が孔３より突出している。

芯材８は、後の熱間成形時に溶解したり強く凝固したり
することがなく、変形流動しやすく破砕しやすい物質で
ある必要がある。このため芯材としては黒鉛、炭素、セ
ラミック粉末等が望ましく、本例では黒鉛が用いられる
。

次にこの芯棒及び芯材を装填した素材４を熱間押出し成
形に適した温度まで加熱し、しかる後、第４図の押出し
成形用のダイ９にこの加熱素材を挿入し、先端に芯棒７
の突出部分を収容する凹部１０′　を備えたポンチ１０
で素材にその孔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１１として熱間前方押出し成形を行う
。バルブステム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素材部分１２が残部として残る
。この押出し成形中、第１図ら）に示すように芯棒７は
その径を小さくしながら、又芯棒の先端拡大部は、スラ
ム部分内の孔の最も先端に位置して孔の内径とほぼ等し
い径に変形しながらバルブステム内で伸張し、黒鉛とと
もにバルブステム部分１１の中心部に入り込む。

この熱間押出し成形に引続きこれをエンジンバルブとす
るために第５図に示すようにグイ１３に挿入し、先端に
芯棒７の突出部分を収容する凹部１４’　を備えたポン
チ１４で部分１２に熱間プレス据込成形を施して、所定
形状を有する傘部１５を形成するり第１図（Ｃ）に傘部
１５の据込成形後グイ１３より取出されたエンジンバル
ブを示す。次に第１図（ｄ）に示すように傘部１５から
突出した芯棒７の後端を素材４の孔３の開口部より引き
出す。

このため黒鉛中に配置されていた芯棒が、その先端拡大
部でステム部分の孔３の内部を掻くように直線状に引き
出される過程で芯棒の周囲の黒鉛は破砕され孔３より容
易に取り出されエンジンバルブ内に中空１６を形成する
。

最後に第１図（ｅ）に示すにエンジン弁の中空部１６を
栓１７によって溶接密栓し、又バルブステム部分に軸端
部１８を設ける。軸端部１８は第１図（ｅ）のように直
接ステム部に成形されなくても良く、第６図に示すよう
にステム部とは別の軸端部品１８′を溶接しても良い。

中空部１６には必要に応じてバルブの冷却効果を高める
金属ナトリウムを封入することができる。

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、中心に芯棒を配した芯
材を素材の孔に装填し、これらを加熱し、しかる後熱間
前方押出し成形によりバルブステム部を形成するため、
バルブステム部には内部に芯材と芯棒とがそのまま入り
込み、熱間プレス据込成形により傘部を成形した後、コ
イルを引抜くだけの作業によって耐熱鋼素材のエンジン
バルブよりステム部全体に亘ってさらに傘部分から芯材
を除去することができ、従って複雑な加工を行うことな
く簡単かつ低コストに中空バルブを製造することができ
る。又、芯棒は比較的に太く高張力材料によるものであ
るから、芯材除去工程において、芯棒が切断するのそれ
がないという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）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、第２図は、本
発明による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、本発明による中空エンジンバルブの製造に使
用する芯棒の他の例を示す図、第４図は、本発明による
中空エンジンバルブのステム部分を熱間前方押出し成形
によって形成するグイ及びポンチを示す概略図、 第５図は、本発明による中空エンジンバルブの傘部を熱
間プレス据込成形によって形成するグイ及びポンチを示
す概略図、 第６図は、第１図（ｅ）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部分断面図である。 ３・・・・・・孔、　　　　４・・・・・・素材、７・
・・・・・芯棒、　　　８・・・・・・芯材、１１・・
・・・・バルブステム部、 １５・・・・・・傘部、　　１７・・・・・・栓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中空エンジンバルブを製造するにあたり、後方押圧出し
   加工により耐熱鋼素材の中心部に孔を形成し、高張力合
   金から成る芯棒と熱間成形時に溶融せず、かつ、強く凝
   固しない黒鉛、炭素、セラミック粉末等から成る芯材と
   を、前記芯棒が素材の軸線上に位置するように前記孔に
   装填し、装填後素材を加熱し、前記素材の前記孔の開口
   と反対側に熱間前方押出し成形によって芯材及び芯棒の
   入ったバルブステム部分を形成し、次いで素材の残部に
   熱間プレス据込成形によって傘部を成形し、傘端部から
   前記芯棒を引抜くことによって素材から芯材を除去して
   中空部を形成し、前記傘部の開口を密栓封鎖することを
   特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。