JPS63205410A - 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、がっ、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である。

又特公昭５１２９１０６号明細書或いは特公昭５１−２
９５０６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テ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ず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。

問題点を解決するための手段 本発明は、エンジンバルブを製造するにあたり、中空円
筒形の耐熱鋼素材に、前記素材に比べ比重及び熱膨張係
数が小さく、熱間鍛造温度で溶融しない炭素、黒鉛、鋳
物砂、セラミック粉末等から成る芯材を、前記素材の一
端に片寄らせて装填し前記素材の芯材が片寄っている側
と反対側の端部をかしめ、前記芯材と装填された素材と
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、次いで前記芯材を片寄らせた側より
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。

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。中空円筒形の耐熱鋼或い
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１を得る。次いで第１図（ａ）に示すように、
素材１の孔２に素材より短い芯材３を装填するとともに
、芯材３の両端に芯材脱落防止用の円板状の蓋４．５を
配置する。

芯材は、素材に比べ、軽量で熱膨張係数が小さく、熱間
鍛造温度で溶融しない物質であることが必要であり、例
えば炭素、黒鉛、鋳物砂又はセラミック粉末等が好まし
い。本例では黒鉛を使用する。

芯材が粉末状のもの、又はこれを固めたものである場合
、後の工程で芯材が素材から脱落するおそれがあり、こ
のため蓋４．５が取付けられている。

蓋４は、素材のエンジンバルブの傘部となるべき側に、
その外面を素材の端面と面一になるように孔２に挿入さ
れている。蓋５は、素材のエンジンバルブのステム部分
となるべき側に挿入されている。これらの蓋は、中心に
夫々小孔４ａ、５ａを有しても良い。この場合後の熱間
鍛造時に圧縮された芯材内の空気を孔４ａ、５ａを通す
ことにより、一部の芯材が素材より飛び出ることを防止
する事ができる。

次いで第１図（ハ）に示すように素材１の蓋５の側をか
しめ芯材を素材にしっかりと固定する。

次に芯材３を孔３に装填した素材１を熱間押出成形に適
した所定温度まで加熱し、第２図の押出成形用のダイ６
にこの加熱された素材１を挿入し、ポンチ７で素材１及
び蓋４にこれらの面一となった端面から圧縮を加えて反
対側の端からバルブステム８として熱間前方押出しを行
う。バルブステム８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部分９が残部として残る。

第１図（Ｃ）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８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３図に示すよ
うにグイ１０に挿入したポンチ１１で部分９に熱間プレ
ス据込成形を施して所定形状を有する傘部１２を形成す
る。第１図（ｄ）に傘部１２の据込形成後グイ１０より
取出されたエンジンバルブを示す。

次いで第１図（ｅ）に示すように、傘部１２における孔
２の開口部分から蓋４及び芯材の一部を取出し、耐熱鋼
より成る栓１３によって孔２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、電子ビー
ム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１４を形成する。軸端部１４は第１
図（ｅ）に示すように直接形成してもよく、第４図（ａ
）及び（ｂ）に示すようにステム部分を加工した後、素
材と別の部品１４ａ、’１４ｂを溶接して形成するよう
にしてもよい。

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中空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１２表面にある孔２の
開口部より芯材である黒鉛３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１３
′　を傘部１２に固定し密栓する。

中空軽量エンジンバルブの場合には、中空内に金属す）
ＩＪ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、中空円筒状の耐熱鋼素材
を使用して、この中心に黒鉛、炭素、セラミックス粉末
等の芯材を装填した後、熱間鋳造によりバルブステム部
と傘部とを成形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。

中空円筒状の素材は、種々の形状寸法のものを少ない加
工　　　チェ数で簡単に得ることができる利点がある。

又、内部に黒鉛芯材を封入した軽量バルブでは、黒鉛が
潤滑性に優れるため、エンジンの高速回転時において素
材との間に微動摩耗を起こすことがない。

さらに本発明の製造方法によれば、熱間鋳造前に芯材を
装填するため、鋳造後芯材を素材内部に隙間なく、特に
粉末芯材では極めて密に、封入することができる効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は、本発明による軽量エンジンバ
ルブの製造方法を示す一例の概略断面図、第２図は、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
り成形するグイ及びポンチを示す概略図、 第３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グイ及びポンチを示
す概略図、 ！４図（ａ）及び（ｂ）はエンジンバルブの軸端部の他
の例を示す部分断面図、 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。 １・・・・・・素材　　　　３・・・・・・芯材４．５
・・・・・・蓋　　　８・・・・・・バルブステム部分
１２・・・・・・傘部分　　１３・・・・・・栓手続補
正書 １．事件の表示　　　昭和６１年特許願第２５６２０８
号２、発明の名称　　　　軽量エンジンバルブの製造方
法３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　　富士バルブ株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　自　　発 ６、補正の対象　　　　明細書の発明の詳細な説明の欄
７、補正の内容

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、中空円筒形の耐熱
   鋼素材に、前記素材に比べ比重及び熱膨張係数が小さく
   、熱間鍛造温度で溶融しない炭素、黒鉛、鋳物砂、セラ
   ミック粉末等から成る芯材を、前記素材の一端に片寄ら
   せて装填し前記素材の芯材が片寄っている側と反対側の
   端部をかしめ、前記芯材と装填された素材とを加熱した
   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、次いで前記芯材を片寄らせた側より芯材を一部
   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。