WO2019001779A1 - Process for manufacturing an internally cooled valve having a cooling structure, and valve manufactured by said method - Google Patents

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WO2019001779A1
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WO
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valve
manufacturing
internally cooled
forming
cavity
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PCT/EP2018/054964
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Thorsten MATTHIAS
Antonius Wolking
Guido Bayard
Arief LUTHFI
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Federal-Mogul Valvetrain Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12—Cooling of valves
    • F01L3/14—Cooling of valves by means of a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in a valve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/20—Making machine elements valve parts
    • B21K1/22—Making machine elements valve parts poppet valves, e.g. for internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements

Definitions

  • a method of manufacturing an internally cooled valve having a cooling structure and a valve made by the method
  • the present invention relates to a manufacturing method for producing an internally cooled valve, wherein in a cavity of the valve, a cooling structure on
  • Valve bottom is attached.
  • the present method further relates to a valve which has been produced by the method according to the invention.
  • Valve bottom falls into the combustion chamber. Furthermore, welding represents a technically complex and costly processing step. It is therefore desirable to have a method by which a cooling structure can be attached to an inner side of a coolant cavity in the region of the valve bottom without separate welds in the region of the valve bottom or of the valve head are necessary. According to the present invention, there is provided a manufacturing method for an internally cooled valve, which comprises providing at least partially in the outside
  • the process is characterized inventive in that the end face of the punch is provided with at least one recess through which a structure is formed on a bottom of the cavity during forming.
  • the cooling structure is impressed from above through a region which is later formed into a valve stem in the inside of a valve bottom. In a later period, the part which later forms the valve stem is reduced in diameter, so that there is a cavity in the later valve, which is in the
  • Valve head has a larger diameter than in the valve stem. Because of this
  • Method can be dispensed with any type of welds in the area of the valve head or the valve bottom.
  • the method may be referred to as imprinting a structure into the cavity in the region of the valve bottom, followed by a step of reshaping a portion of the valve blank into a valve stem without substantially changing the structure in the valve bottom.
  • This initial step can be done directly while reshaping from a disc or
  • cylindrical semifinished product are used, wherein the disc or cylindrical semi-finished product is formed into a cup-shaped valve molding.
  • an already cup-shaped semifinished product in a further processing step to impress the cooling structure inside the valve base and also to deepen the recess at least partially.
  • forming comprises backward extrusion.
  • a single step of a substantially cylindrical or disk-shaped semi-finished product a valve blank can be pressed.
  • a valve or poppet valve is then formed by further processing steps, in the cavity then a coolant such as sodium is introduced.
  • the forming includes forging. It can be used both in forging and in the
  • the structure comprises cooling fins which run in a circle or in a star shape.
  • the cooling fins run in a circular or star-shaped manner from an axis of the valve molding.
  • Another embodiment of the manufacturing method uses a punch of a structure in the form of pins, or cones, or truncated cones in the cavity at Pressing valve bottom, which serve as cooling elements.
  • Straight rod, conical or frusto-conical cooling elements can allow a large heat transfer due to their large surface area. It is also provided on one edge of the piston crown rather use truncated cones and use in the middle rather conical cooling elements.
  • a conical cooling element lying on the symmetry axis of the valve or valve molding can achieve a redirection of the coolant flow from a movement in an axial direction in a radial direction towards the plate rim in order to improve the cooling of the valve head.
  • the structure comprises
  • Vanes which enable a refrigerant in the cavity to move in the cavity to rotate about an axis of symmetry of the valve.
  • Guide vanes be arranged similar to a radial compressor turbine.
  • the method may further include forming a valve head on the valve blank during forming or after forming. In this case, a lower part of the semifinished product or the valve molding is widened and formed into a valve disk or valve disk edge.
  • a diameter of the mold blank in the axial direction adjacent to the valve head is reduced, thereby forming a valve stem.
  • the cup-shaped valve molding must be further formed to be used as a poppet valve.
  • the invention is based on the fact that a recess with a large diameter, larger than the later valve stem diameter, is pressed into a semi-finished product, wherein a structure is injected at the bottom of the depression, which improves cooling of a later valve base. It is particularly advantageous if the later cavity in the valve has a particularly large diameter in order to absorb a lot of heat from the valve bottom can.
  • the proposed method makes it possible by the large diameter of the depression attach or impress of cooling structures on the inside of the valve bottom, since a small ratio of diameter to a height of the punch allows a large power transmission. This is not possible with conventional hollow valves because the necessary stamp have an unfavorable length to diameter ratio and could dodge laterally during a stamping process.
  • swaging preferably formed by hot or cold hammers on a mandrel.
  • the forging tool places radial impacts on the workpiece and thereby gives the machined workpiece a smaller cross-section.
  • the stretching of the material achieves a higher quality than cutting.
  • the manufacturing method comprises rolling or cross wedge rolling on a mandrel, wherein the valve stem is formed by rolling.
  • an internally cooled valve made by any of the above methods.
  • FIGS. 1A to 1F show sectional views of different manufacturing sections of an internally cooled valve according to the invention. Both in the description and in the figures are the same or similar
  • Figure 1 A shows a sectional view of a cylindrical semifinished product 2, as
  • FIG. 1B shows a sectional view of a semifinished product 45 which has been shaped in the shape of a cup.
  • the semifinished product 4 which has been shaped in the shape of a cup, was reshaped from above by a punch, not shown, in the shape of a cup.
  • the forming can be carried out as hot or cold forming.
  • a reverse flow extrusion was used, whereby the height of the formed semi-finished product 4 has increased significantly compared to the unconverted semi-finished product 2 of Figure 1.
  • stamp recesses were present, which have imprinted on the bottom of formed cavity as ribs or elevations. These ribs or elevations form a cooling structure 6, by which the surface of the recess is significantly increased, which is to increase a heat transfer from a later valve bottom to a coolant.
  • Figure IC shows the cup-shaped deformed semi-finished product 4, which was further formed into a first Venilformling 8. It can be used a similar punch to form a valve head 16 by transverse and backward extrusion, wherein in the recess still the cooling structures 6 are arranged.
  • the diameter of the first valve molding 8 in the region of the valve head 16 can be increased, wherein additionally in this step, the thickness of the valve bottom 18 is significantly reduced.
  • Sheep portion 20 can be increased, wherein a diameter of the shaft portion is not increased. It is also possible to transform the semi-finished product of FIG. 1A directly into the first valve blank 8. Thus, in a single step, the first valve blank 8 can also be reshaped by a substantially cylindrical semi-finished product, wherein in the corresponding method the step represented by FIG. 1B is skipped or omitted.
  • Figure 1D shows the first valve blank 8 as further processed by rolling, cross wedge rolling or hammering in the shank portion 22 to reduce the diameter of the shank and increase a length of the shank, thereby producing a second valve blank 10. Also in this processing step, the
  • Cooling structures 6 not or only slightly deformed.
  • FIG. 1C shows the second valve blank 10 of FIG.
  • Valve disc 16 In the last step, an outer diameter of the valve stem 26 on one or almost to a final size.
  • the shaft or the cavity 32 or the recess can now be filled with a coolant (not shown) and the cavity can be closed.
  • a length of the shank 26 ' is also increased to or over a final dimension.
  • the shaft and the valve head can still be machined or cut.
  • the cooling structures 6 were also slightly deformed in the area of the valve bottom 18 of the cavity 30. Overall, however, remains in the region of the valve head 16, a larger cavity which is additionally provided with cooling structures 6, which allow a higher heat transfer from the valve bottom to a coolant in the cavity 32.

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Abstract

The invention relates to a process for manufacturing an internally cooled valve, said process involving providing an externally at least partly cylindrical semifinished product (2), creating or increasing the depth of an at least partly cylindrical cavity in the semifinished product (2) in a hot-working procedure using a male die such that a valve blank is formed; during the hot-working procedure, a recess on an end face of the male die forms a structure on the bottom of the cavity.

Description

Verfahren zur Herstellung eines innengekühlten Ventils mit einer Kühlstruktur sowie ein mit dem Verfahren hergestelltes Ventil  A method of manufacturing an internally cooled valve having a cooling structure and a valve made by the method
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines innengekühlten Ventils, wobei in einen Hohlraum des Ventils eine Kühlstruktur am The present invention relates to a manufacturing method for producing an internally cooled valve, wherein in a cavity of the valve, a cooling structure on
Ventilboden angebracht ist. Das vorliegende Verfahren betrifft weiter ein Ventil, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Valve bottom is attached. The present method further relates to a valve which has been produced by the method according to the invention.
Es sind bereits seit längerem innengekühlte Ventile bekannt bei denen sich ein Hohlraum im Ventilschaft erstreckt und bei dem Natrium durch eine sogenannte„Shaker-Kühlung" Wärme von einem Ventilkopf in Richtung des durch den Motorkopf gekühlten Ventilschaft transportiert wird. Internally cooled valves have long been known in which a cavity extends in the valve stem and in which sodium is transported by a so-called "shaker cooling" heat from a valve head in the direction of the valve stem cooled by the engine head.
Es ist ebenfalls bekannt, durch einsetzbare Ventilböden Kühlstrukturen innen in dem It is also known by insertable valve floors cooling structures inside in the
Hohlraum anzuordnen um einen Wärmeübertrag von dem Ventilboden auf das Kühlmittel in dem Hohlraum zu verbessern. Da jedoch durch eine Schweißnaht mit der ein gesonderter Ventilboden mit dem Ventilkopf verbunden ist das Material des Ventils geschwächt wird kann es hier zu Ventilausfällen und erheblichen Motorschäden kommen, wenn die Arrange cavity to improve heat transfer from the valve bottom to the coolant in the cavity. However, since the material of the valve is weakened by a weld with a separate valve bottom connected to the valve head can lead to valve failures and significant engine damage when the
Schweißnaht versagt und Kühlmittel in den Brennraum austritt oder der Gesamte Weld fails and coolant escapes into the combustion chamber or the whole
Ventilboden in den Brennraum fällt. Weiterhin stellt ein Verschweißen einen technisch aufwändigen und kostspieligen Verarbeitungsschritt dar. Es ist also wünschenswert ein Verfahren zur Verfügung zu haben, mit dem eine Kühlstruktur an einer Innenseite eines Kühlmittelhohlraums im Bereich des Ventilbodens angebracht werden kann, ohne dass hierfür gesonderte Schweißnähte im Bereich des Ventilbodens oder des Ventilkopfes notwendig sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil bereitgestellt das, ein Bereitstellen eines im außen zumindest teilweise Valve bottom falls into the combustion chamber. Furthermore, welding represents a technically complex and costly processing step. It is therefore desirable to have a method by which a cooling structure can be attached to an inner side of a coolant cavity in the region of the valve bottom without separate welds in the region of the valve bottom or of the valve head are necessary. According to the present invention, there is provided a manufacturing method for an internally cooled valve, which comprises providing at least partially in the outside
zylinderförmigen Halbzeuges, ein Erzeugen oder Vertiefen eines zumindest teilweise zylinderförmigen Hohlraums in dem Halbzeug durch Warmumformen mit einem Stempel umfasst, wodurch ein Ventilformling erzeugt wird. Das Verfahren zeichnet sich dabei dadurch erfinderisch aus, dass die Stirnfläche des Stempels mit mindestens einer Ausnehmung versehen ist, durch die beim Umformen eine Struktur auf einem Boden des Hohlraums geformt wird. Damit wird die Kühlstruktur von oben durch einen Bereich der später zu einem Ventilschaft umgeformt wird in die Innenseite eines Ventilbodens eingeprägt. In einen späteren Zeitraum wird der Teil der später den Ventilschaft bildet im Durchmesser verringert, sodass ein Hohlraum im späteren Ventil vorliegt, der in dem cylindrical semifinished product, generating or deepening of an at least partially cylindrical cavity in the semifinished product by hot forming with a stamp, whereby a valve blank is produced. The process is characterized inventive in that the end face of the punch is provided with at least one recess through which a structure is formed on a bottom of the cavity during forming. Thus, the cooling structure is impressed from above through a region which is later formed into a valve stem in the inside of a valve bottom. In a later period, the part which later forms the valve stem is reduced in diameter, so that there is a cavity in the later valve, which is in the
Ventilkopf einen größeren Durchmesser aufweist als im Ventilschaft. Durch dieses Valve head has a larger diameter than in the valve stem. Because of this
Verfahren kann auf jede Art von Schweißnähten im Beriech des Ventilkopfes oder des Ventilbodens verzichtet werden. Kurz kann das Verfahren als Einprägen einer Struktur in den Hohlraum im Bereich des Ventilbodens bezeichnet werden, gefolgt von einem Schritt des Umformens eines Teils des Ventilrohlings zu einem Ventilschaft, ohne dabei die Struktur im Ventilboden im Wesentlichen zu verändern. Method can be dispensed with any type of welds in the area of the valve head or the valve bottom. Briefly, the method may be referred to as imprinting a structure into the cavity in the region of the valve bottom, followed by a step of reshaping a portion of the valve blank into a valve stem without substantially changing the structure in the valve bottom.
Dieser anfängliche Schritt kann direkt beim Umformen aus einem Scheiben- oder This initial step can be done directly while reshaping from a disc or
zylinderförmigen Halbzeug angewendet werden, wobei das Scheiben- oder zylinderförmige Halbzeug zu einem napfförmigen Ventilformling umgeformt wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich bei einem bereits napfförmigen Halbzeug in einem weiteren Bearbeitungsschritt die Kühlstruktur innen in den Ventilboden einzuprägen und dabei ebenfalls die Vertiefung zumindest teilweise zu vertiefen. cylindrical semifinished product are used, wherein the disc or cylindrical semi-finished product is formed into a cup-shaped valve molding. However, it is also possible for an already cup-shaped semifinished product in a further processing step to impress the cooling structure inside the valve base and also to deepen the recess at least partially.
Bei einer beispielhaften Ausführung des Herstellungsverfahrens für ein innengekühltes Ventil umfasst das wobei das Umformen ein Rückwärtsfließpressen. Bei einer derartigen Auslegung kann einem einzelnen Schritt aus einem im Wesentlichen zylinderförmigen bzw. scheibenförmigen Halbzeug ein Ventilformling gepresst werden. Aus dem Ventilformling wird dann durch weitere Bearbeitungsschritte ein Ventil bzw. Tellerventil geformt, in dessen Hohlraum dann ein Kühlmittel wie Natrium eingebracht wird. In an exemplary embodiment of the method of manufacturing an internally cooled valve, wherein forming comprises backward extrusion. With such a design, a single step of a substantially cylindrical or disk-shaped semi-finished product, a valve blank can be pressed. From the valve molding a valve or poppet valve is then formed by further processing steps, in the cavity then a coolant such as sodium is introduced.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführung des Herstellungsverfahrens umfasst das Umformen ein Schmieden. Dabei kann sowohl beim Schmieden als auch beim In another exemplary embodiment of the manufacturing process, the forming includes forging. It can be used both in forging and in the
Rückwärtsfließpressen ebenfalls ein Ventilteller angeformt werden. Rückwärtsfließpressen also be formed a valve plate.
Bei einer zusätzlichen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens umfasst die Struktur Kühlrippen, die kreisförmig oder sternförmig verlaufen. Die Kühlrippen verlaufen dabei Kreisförmig oder Sternförmig von einer Achse des Ventilformlings. In an additional embodiment of the manufacturing method, the structure comprises cooling fins which run in a circle or in a star shape. The cooling fins run in a circular or star-shaped manner from an axis of the valve molding.
Eine weitere Ausführungsform des Herstellungsverfahrens verwendet einen Stempel der eine Struktur in Form von Stiften, oder Kegel, oder Kegelstümpfen in den Hohlraum am Ventilboden einpresst, die als Kühlelemente Dienen. Gerade stab-, kegel- oder auch kegelstumpfförmige Kühlelemente können aufgrund ihrer großen Oberfläche einen großen Wärmeübertrag ermöglichen. Es ist ebenfalls vorgesehen an einem Rand des Kolbenbodens eher Kegelstümpfe einzusetzen und in der Mitte eher Kegelförmige Kühlelemente zu verwenden. Ein auf der Symmetrieachse des Ventil bzw. Ventilformlings liegendes kegelförmiges Kühlelement kann zudem ein Umleiten des Kühlmittelstroms von einer Bewegung in einer Axialrichtung in einer Radialrichtung zum Tellerrand hin erreichen, um die Kühlung des Ventilkopfes zu verbessern. Bei einer weiteren Ausführung des Herstellungsverfahrens umfasst die Struktur Another embodiment of the manufacturing method uses a punch of a structure in the form of pins, or cones, or truncated cones in the cavity at Pressing valve bottom, which serve as cooling elements. Straight rod, conical or frusto-conical cooling elements can allow a large heat transfer due to their large surface area. It is also provided on one edge of the piston crown rather use truncated cones and use in the middle rather conical cooling elements. In addition, a conical cooling element lying on the symmetry axis of the valve or valve molding can achieve a redirection of the coolant flow from a movement in an axial direction in a radial direction towards the plate rim in order to improve the cooling of the valve head. In a further embodiment of the manufacturing method, the structure comprises
Leitschaufeln, die ein sich in dem Hohlraum bewegendes Kühlmittel in dem Ventil in eine Drehung um eine Symmetrieachse des Ventils versetzen können. Dabei können die  Vanes which enable a refrigerant in the cavity to move in the cavity to rotate about an axis of symmetry of the valve. The can
Leitschaufeln ähnlich wie bei einer Radialverdichter- Turbine angeordnet sein. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren weiter bei dem Umformen oder nach dem Umformen ein Anformen eines Ventilkopfs an dem Ventilformling umfassen. Dabei wird ein Unterer Teil des Halbzeugs oder des Ventilformlings verbreitert und zu einem Ventilteller oder Ventiltellerrand ausgeformt. Bei einer weiteren Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein innengekühltes Ventil, wird nach dem Formen des Ventilkopfs ein Durchmesser des Venitlformlings in Axialrichtung neben dem Ventilkopf verringert, und so ein Ventilschaft gebildet. Der Napfförmige Ventilformling muss noch weiter Umgeformt werden, um als Tellerventil eingesetzt zu werden. Die Erfindung basiert darauf, dass eine Vertiefung mit einem großen Durchmesser, größer als der spätere Ventilschaftdurchmesser, in ein Halbzeug gepresst wird, wobei am Grund der Vertiefung eine Struktur eingepresst wird, die ein Kühlung eines späteren Ventilbodens verbessert. Es ist dabei besonders Vorteil, wenn der spätere Hohlraum im Ventil einen besonders großen Durchmesser aufweist, um besonders viel Wärme von dem Ventilboden aufnehmen zu können. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht dabei durch den großen Durchmesser der Vertiefung anbringen bzw. einprägen von Kühlstrukturen auf der Innenseite des Ventilbodens, da hier ein geringes Verhältnis von Durchmesser zu einer Höhe des Stempels eine große Kraftübertragung ermöglicht. Dies ist bei herkömmlichen Hohlventilen nicht möglich da die dazu notwendigen Stempel eine zu ungünstiges Längen zu Durchmesser Verhältnis aufweisen und bei einem Prägevorgang seitlich ausweichen könnten. Guide vanes be arranged similar to a radial compressor turbine. In another embodiment, the method may further include forming a valve head on the valve blank during forming or after forming. In this case, a lower part of the semifinished product or the valve molding is widened and formed into a valve disk or valve disk edge. In another embodiment of the internally cooled valve manufacturing method, after forming the valve head, a diameter of the mold blank in the axial direction adjacent to the valve head is reduced, thereby forming a valve stem. The cup-shaped valve molding must be further formed to be used as a poppet valve. The invention is based on the fact that a recess with a large diameter, larger than the later valve stem diameter, is pressed into a semi-finished product, wherein a structure is injected at the bottom of the depression, which improves cooling of a later valve base. It is particularly advantageous if the later cavity in the valve has a particularly large diameter in order to absorb a lot of heat from the valve bottom can. The proposed method makes it possible by the large diameter of the depression attach or impress of cooling structures on the inside of the valve bottom, since a small ratio of diameter to a height of the punch allows a large power transmission. This is not possible with conventional hollow valves because the necessary stamp have an unfavorable length to diameter ratio and could dodge laterally during a stamping process.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein innengekühltes wird der Ventilschaft durch Formwalzen, Rundkneten bevorzugt durch Warm- oder Kalthämmern auf einem Dorn geformt. Das Schmiedewerkzeug versetzt dem Werkstück radiale Schläge und gibt dem bearbeiteten Werkstück dadurch einen geringeren Querschnitt. Durch die Dehnung des Materials erreicht man dabei eine höhere Qualität als beim Zerspanen. Durch Dorne kann sichergestellt werden, dass ein Hohlraum im Inneren des Werkstücks einen gewünschten Innendurchmesser aufweist. In a further embodiment of the manufacturing method for an internally cooled the valve stem by forming rollers, swaging preferably formed by hot or cold hammers on a mandrel. The forging tool places radial impacts on the workpiece and thereby gives the machined workpiece a smaller cross-section. The stretching of the material achieves a higher quality than cutting. Through mandrels can be ensured that a cavity in the interior of the workpiece has a desired inner diameter.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren ein Walzen oder ein Querkeilwalzen auf einem Dorn, wobei durch das Walzen der Ventilschaft geformt wird. In a further embodiment, the manufacturing method comprises rolling or cross wedge rolling on a mandrel, wherein the valve stem is formed by rolling.
Gemäße eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Innengekühltes Ventil bereitgestellt, das mit einem der vorstehenden Verfahren hergestellt wurde. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided an internally cooled valve made by any of the above methods.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von nicht beschränkenden und schematischen Figuren veranschaulicht. In the following, the present invention is illustrated by means of non-limiting and schematic figures.
In den Figuren 1A bis 1F sind Schnittansichten von verschiedenen Herstellungsabschnitten eines erfindungsgemäßen innengekühlten Ventils dargestellt. Sowohl in der Beschreibung als auch in den Figuren werden gleiche oder ähnliche FIGS. 1A to 1F show sectional views of different manufacturing sections of an internally cooled valve according to the invention. Both in the description and in the figures are the same or similar
Bezugszeichen verwendet um auf gleiche oder ähnliche Komponenten oder Elemente Bezug zu nehmen.  Reference numeral used to refer to the same or similar components or elements.
Figur 1 A zeigt eine Schnittansicht eines zylindrischen Halbzeugs 2, das als Figure 1 A shows a sectional view of a cylindrical semifinished product 2, as
Ausgangsmaterial zur Herstellung eines Innengekühlten Tellerventils dient. Starting material for producing an internally cooled poppet valve is used.
Figur 1B zeigt eine Schnittansicht eines napfförmig umgeformten Halbzeugs 45. Das napfförmig umgeformte Halbzeug 4 wurde durch einen nicht dargestellten Stempel von oben napfförmig umgeformt. Die Umformung kann als Warm- oder Kaltumformung durchgeführt werden. Hier wurde ein Rückwärtsfließpressen eingesetzt, wodurch sich die Höhe des umgeformten Halbzeugs 4 gegenüber dem nicht umgeformten Halbzeugs 2 von Figur 1 deutlich erhöht hat. In dem Stempel waren Ausnehmungen vorhanden, die sich am Boden gebildeten Hohlraums als Rippen oder Erhöhungen eingeprägt haben. Diese Rippen oder Erhöhungen bilden eine Kühlstruktur 6, durch die die Oberfläche der Vertiefung deutlich erhöht wird, was einen Wärmeübertrag von einem späteren Ventilboden auf ein Kühlmittel erhöhen soll. Durch ein gutes Durchmesser-zu-Längen- Verhältnis ist es möglich ein FIG. 1B shows a sectional view of a semifinished product 45 which has been shaped in the shape of a cup. The semifinished product 4, which has been shaped in the shape of a cup, was reshaped from above by a punch, not shown, in the shape of a cup. The forming can be carried out as hot or cold forming. Here, a reverse flow extrusion was used, whereby the height of the formed semi-finished product 4 has increased significantly compared to the unconverted semi-finished product 2 of Figure 1. In the stamp recesses were present, which have imprinted on the bottom of formed cavity as ribs or elevations. These ribs or elevations form a cooling structure 6, by which the surface of the recess is significantly increased, which is to increase a heat transfer from a later valve bottom to a coolant. By a good diameter-to-length ratio, it is possible a
Rückwärtsfließpressen anzuwenden, ohne dass eine Gefahr besteht, dass der Stempel sich seitlich verformt. Figur IC zeigt das napfförmig umgeformte Halbzeug 4, das zu einem ersten Venilformling 8 weiterumgeformt wurde. Es kann dabei ein ähnlicher Stempel verwendet werden, um durch Quer- und Rückwärts fließpressen einen Ventilkopf 16 zu formen, wobei in der Vertiefung immer noch die Kühlstrukturen 6 angeordnet sind. Durch das Querfließpressen kann der Durchmesser des ersten Ventilformlings 8 im Bereich des Ventilkopfes 16 erhöht werden, wobei zusätzlich in diesem Schritt die Dicke des Ventilbodens 18 deutlich verringert wird. Durch einen Anteil eines Rückwärtsfließpressens kann gleichzeitig eine Länge eines Use backward extrusion without the risk of the punch deforming laterally. Figure IC shows the cup-shaped deformed semi-finished product 4, which was further formed into a first Venilformling 8. It can be used a similar punch to form a valve head 16 by transverse and backward extrusion, wherein in the recess still the cooling structures 6 are arranged. By the transverse extrusion molding, the diameter of the first valve molding 8 in the region of the valve head 16 can be increased, wherein additionally in this step, the thickness of the valve bottom 18 is significantly reduced. By a proportion of a Rückwärtsfließpressens can simultaneously a length of
Schafabschnitts 20 erhöht werden, wobei ein Durchmesser des Schaftabschnitts nicht vergrößert wird. Es ist ebenfalls möglich das Halbzeug von Figur 1A direkt in den ersten Ventilformling 8 umzuformen. Es kann also auch in einem einzelnen Schritt von einem im Wesentlichen zylindrischen Halbzeug der erste Ventilformling 8 umgeformt werden, wobei bei dem entsprechenden Verfahren der Schritt, der durch Figur 1B dargestellt ist, übersprungen wird bzw. entfällt. Sheep portion 20 can be increased, wherein a diameter of the shaft portion is not increased. It is also possible to transform the semi-finished product of FIG. 1A directly into the first valve blank 8. Thus, in a single step, the first valve blank 8 can also be reshaped by a substantially cylindrical semi-finished product, wherein in the corresponding method the step represented by FIG. 1B is skipped or omitted.
Figur 1D zeigt den ersten Ventilformling 8 wie er durch Walzen, Querkeilwalzen oder Hämmern im Schaftbereich 22 weiter bearbeitet worden ist um den Durchmesser des Schaftes zu verringern und eine Länge des Schaftes zu erhöhen, wodurch ein zweiter Ventilformling 10 erzeugt wurde. Auch bei diesem Bearbeitungsschritt werden die Figure 1D shows the first valve blank 8 as further processed by rolling, cross wedge rolling or hammering in the shank portion 22 to reduce the diameter of the shank and increase a length of the shank, thereby producing a second valve blank 10. Also in this processing step, the
Kühlstrukturen 6 nicht oder nur gering verformt. Cooling structures 6 not or only slightly deformed.
Figur IE zeigt den zweiten Ventilformling 10 von Figur 1D der durch Walzen, FIG. 1C shows the second valve blank 10 of FIG.
Querkeilwalzen oder Hämmern im Schaftbereich 24 weiter bearbeitet wurde, wodurch der Durchmesser des Schaftes 24 weiter verringert wurde und eine Länge des Schaftes 24 weiter erhöht wurde. Durch diese Arbeitsschritte wurde der zweite Ventilformling 10 zu einem dritten Ventilformling 12 umgeformt. Auch bei diesem Bearbeitungsschritt werden die Kühlstrukturen 6 im Bereich des Ventilbodens 18 des Hohlraums 30 nicht oder nur gering umgeformt. Figur IE zeigt den dritten Ventilformling 12 nach einer weiteren Bearbeitung durch Walzen, Querkeilwalzen oder Hämmern im Schaftbereich 24 sowie im am Übergang zu dem Cross wedge rolling or hammering in the shaft portion 24 has been further processed, whereby the diameter of the shaft 24 has been further reduced and a length of the shaft 24 has been further increased. Through these steps, the second valve blank 10 was formed into a third valve blank 12. Also in this processing step, the cooling structures 6 in the region of the valve bottom 18 of the cavity 30 are not or only slightly reshaped. Figure IE shows the third valve blank 12 after further processing by rolling, cross wedge rolling or hammering in the shaft region 24 and at the transition to the
Ventilteller 16. In dem Letzten Schritt kann ein Außendurchmesser des Ventilschafts 26 auf ein oder nahezu auf ein Endmaß gebracht werden. Der Schaft bzw. der Hohlraum 32 bzw. die Vertiefung kann nun mit einem Kühlmittel (nicht dargestellt) gefüllt und der Hohlraum verschlossen werden. Durch das Verringern des Durchmessers des Schaftes 26 wird auch eine Länge des Schaftes 26 'bis auf oder über ein Endmaß erhöht. Zusätzlich kann der Schaft und der Ventilkopf noch spanend oder Schleißend endbearbeitet werden. Bei den letzten Arbeitsschritten wunden auch die Kühlstrukturen 6 im Bereich des Ventilbodens 18 des Hohlraums 30 leicht umgeformt. Insgesamt verbleibt jedoch im Bereich des Ventilkopfes 16 ein größerer Hohlraum der zusätzlich mit Kühlstrukturen 6 versehen ist, die einen höheren Wärmeübertrag von dem Ventilboden auf ein Kühlmittel in dem Hohlraum 32 ermöglichen. Valve disc 16. In the last step, an outer diameter of the valve stem 26 on one or almost to a final size. The shaft or the cavity 32 or the recess can now be filled with a coolant (not shown) and the cavity can be closed. By reducing the diameter of the shank 26, a length of the shank 26 'is also increased to or over a final dimension. In addition, the shaft and the valve head can still be machined or cut. During the last work steps, the cooling structures 6 were also slightly deformed in the area of the valve bottom 18 of the cavity 30. Overall, however, remains in the region of the valve head 16, a larger cavity which is additionally provided with cooling structures 6, which allow a higher heat transfer from the valve bottom to a coolant in the cavity 32.
Die Ansprüche definieren den Schutzumfang. The claims define the scope of protection.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
2 Halbzeug 2 semi-finished products
4 Halbzeug, napfförmig umgeformt 4 semi-finished, cup-shaped
6 Kühl struktur 6 cooling structure
8 erster Ventilformling  8 first valve molding
10 zweiter Ventilformling  10 second valve molding
12 dritter Ventilformling  12 third valve molding
14 Ventilrohling  14 valve blank
16 Ventilteller  16 valve plates
18 Ventilrohling  18 valve blank
20 Ventilschaft des ersten Ventilformlmgs 20 Valve stem of the first Ventilformlmgs
22 Ventilschaft des zweiten Ventilformlmgs22 valve stem of the second Ventilformlmgs
24 Ventilschaft des dritten Ventilformlmgs24 valve stem of the third valve form
26 Ventilschaft des ersten Ventilrohlings26 Valve stem of the first valve blank
30 Hohlraum / Vertiefung für ein Kühlmittel 30 cavity / recess for a coolant

Claims

Ansprüche claims
1. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, umfassend A method of manufacturing an internally cooled valve, comprising
Bereitstellen eines im außen zumindest teilweise zylinderförmigen Halbzeuges (2), Erzeugen oder Vertiefen eines zumindest teilweise zylinderförmigen Hohlraums in dem Halbzeug (2) durch Warmumformen mit einem Stempel, wodurch ein  Provision of an externally at least partially cylindrical semi-finished product (2), generating or deepening of an at least partially cylindrical cavity in the semifinished product (2) by hot forming with a stamp, whereby a
Ventilformling erzeugt wird  Ventilformling is generated
dadurch gekennzeichnet dass  characterized in that
beim dem Umformen durch eine Ausnehmung an einer Stirnfläche des Stempels eine Struktur auf einem Boden des Hohlraums geformt wird.  when forming by a recess on an end face of the punch, a structure is formed on a bottom of the cavity.
2. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, nach Anspruch 1, wobei das Umformen ein Rückwärtsfließpressen umfasst. 2. An internally cooled valve manufacturing method according to claim 1, wherein said forming comprises a reverse extrusion.
3. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, nach Anspruch 1, wobei das Umformen ein Schmieden umfasst. 3. The manufacturing method of an internally cooled valve according to claim 1, wherein the forming comprises forging.
4. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Struktur Kühlrippen umfasst die kreisförmig oder sternförmig verlaufen. A manufacturing method for an internally cooled valve according to claim 1, 2 or 3, wherein the structure comprises cooling fins which extend in a circular or star shape.
5. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Struktur Stifte oder Kegel oder Kegelstümpfe umfasst, die als A manufacturing method of an internally cooled valve according to claim 1, 2 or 3, wherein the structure comprises pins or cones or truncated cones, referred to as
Kühlelemente Dienen.  Serve cooling elements.
6. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Struktur Schaufeln umfasst die ein Kühlmittel in einem Ventil in einer Drehung versetzen können. A manufacturing method of an internally cooled valve according to claim 1, 2 or 3, wherein the structure comprises vanes which can rotate a coolant in a valve.
7. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei dem Umformen oder nach dem Umformen ein Ventilkopf an dem Ventilformling geformt wird. A manufacturing method of an internally cooled valve according to any one of the preceding claims, wherein in the forming or after forming, a valve head is molded on the valve blank.
8. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, wobei nach dem Formen des Ventilkopfs ein Durchmesser des Ventilformlings in Axialrichtung neben dem Ventilkopf verringert wird, um einen Ventilschaft zu bilden. 8. A method of manufacturing an internally cooled valve, wherein after molding of the valve head, a diameter of the valve blank in the axial direction adjacent the valve head is reduced to form a valve stem.
9. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, wobei der Ventilschaft durch 2 9. Manufacturing method for an internally cooled valve, wherein the valve stem by 2
Walzen durch Rundkneten bevorzugt durch Warm- oder Kalthämmern auf einem Dorn geformt wird. Rolling by swaging preferably by hot or cold hammering is formed on a mandrel.
10. Herstellungsverfahren für ein innengekühltes Ventil, wobei der Ventilschaft durch Walzen bevorzugt durch Walzen auf einem Dorn oder Querkeilwalzen geformt wird. A manufacturing method for an internally cooled valve, wherein the valve stem is formed by rolling, preferably by rolling on a mandrel or cross wedge rolling.
11. Innengekühltes Ventil hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 11. An internally cooled valve produced by a method according to one of claims 1
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