JPS63109207A - 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、高熱露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ブセッＩＪＩ
Ｉ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いる。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材除去部材と、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、前記芯材除去部材が素材の軸線
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材除去部材の入ったバルブステ
ム部分を形成し、次いで素材の残部の前記孔の開口側か
ら前記芯材除去部材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素材の残部のみを加熱し
た後、所定形状の全内部形状を有するポンチと所定形状
の全外部形状を有するダイとによって素材の残部と熱間
プレス据込成形を施して傘部内外の形状を同時に成形し
、次いで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、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８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、８棒７を包囲して芯材８を孔３の内部全体に
装填する。８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８棒７であってもよい。８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８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８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８棒７は
その径を小さくしながら、又８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。

次！ご第１図（Ｃ）に示すように、素材残部の孔の開口
側から８棒７を引き出す。このため芯材中に配置されて
いた８棒が、その先端拡大部でスラム部分の孔３の内部
を掻くように引き出される過程で８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。

次に部分１１のみを加熱し、加熱された素材を第５図に
示すダイ１３に挿入し、ポンチ１４で部分１２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した
傘部１５を形成する。第１図（ｄ）に傘部１５の据込成
形後ダイ１３より取出されたエンジンバルブを示す。ポ
ンチ１４の頭部には、傘部１５の内面に形成すべき所定
の輪郭をもった部分１４ａと、素材４の孔３が開口する
端面を押圧する環状の部分１４ｂとが設けられており、
一方ダイ１３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。

最後に第１図（ｅ）に示すようにエンジン弁の中空部１
６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ｉ１８は第１図（ｄ）のよう
にステム部に直接成形しなくても良く、第８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。

第６図は、本発明による軽量エンジンバルブの製造過程
の他の例を示す概略断面図である。本実施例は上記の例
と芯材除去部材が異なる例であり中空化した熱間押出成
形品を得た後の工程は第１図と同様である。素材４の孔
３にコイル１９が素材の軸線上に位置するように装填す
るとともに、コイル１９を包囲して芯材８を孔３の内部
全体に装填する。コイル１９は第７図に示すように引抜
き側の端部でピッチが大きく取っである螺旋形状のステ
ンレス線であり、後の工程で引き伸ばされる際にも螺旋
形状を保持できる巻数を有したものである。

次にこのコイル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図に押出
し成形用のダイ９にこの加熱素材を挿入し、ポンチ１４
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ＩＯとして熱間前方押出し成形を行う
。尚、芯材引出し部材としてコイルを使用する場合、ポ
ンチ頭部に凹部を設ける必要はないバルブステムが所定
長さ押出し成形されたとき、グイ内には弁頭部となるべ
き素材部分１１が残部として残る。この押出し成形中、
第６図（ｂ）に示すようるコイルＩ９はそのピッチを増
しなから又螺旋形状を保持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１０の中心部に入
り込む。

次に第７１ｆｆｌ（Ｃ）に示すように、部分１１にある
孔３の開口部よりコイル１９の一端を引き出す。黒鉛中
に螺旋形を保持したまま配置されていたコイルが直線状
となって引き出される過程でコイル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。

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、中心に芯環或いはコイ
ルから成る芯材部材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８棒又はコイルがそのまま入り込み、８棒又は
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
材を完全に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。

又上記芯材除去部材により素材を空洞化した後に傘部内
部に形成すべき所矩形状を有したポンチと傘部外面に形
成すべき所定形状を有し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、成形後に切
削等の加工を加える必要のない正確な傘部形状を確実に
得ることができる。

【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、エンジンバルブの製造に使用する８棒の他の
例を示す断面図、 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
間ブ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（ａ）〜（Ｃ）は本発明による中空エンジンバル
ブの製造工程の他の例を示す概略断面図、第７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コイル
を示す図、 第８図は第１図の中空エンジンバルブの軸端部の他の例
を示す一部切欠き部分断面図である。 ３・・・・・・孔、　　　　４・・・・・・素材、７・
・・・・・８棒、　　　８・・・・・・芯材、１１・・
・・・・バルブステム部、 １５・・・・・・傘部、　　１７・・・・・・栓。 銅１図

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
   金から成る芯材除去部材と、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、前記芯材除去部材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
   て芯材及び芯材除去部材の入ったバルブステム部分を形
   成し、次いで素材の残部の前記孔の開口側から前記芯材
   除去部材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素材の残部のみを加熱した後、所定
   形状の傘内部形状を有するポンチと所定形状の傘外部形
   状を有するダイとによって素材の残部と熱間プレス据込
   成形を施して傘部内外の形状を同時に成形し、次いで前
   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。