JPH0465734B2 - - Google Patents

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つて、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。例えば実公昭第60−34725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
に孔を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
公昭第51−29106号明細書或いは特公昭第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
セツト鍛造及び熱間プレス加工を行つて製造され
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
ブを弁軽量化するものにあつては、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
る溶出によつ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つ
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
があつた。

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。

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円筒形
素材の中心部に孔を形成し、熱間成形時に溶解凝
固せず流動変形しやすい黒鉛、炭素セラミツクス
等の物質から成る芯材を前記孔に装填し、この芯
材装填素材を加熱した後、前記素材の前記孔の開
口部と反対側に熱間押出し成形により芯材の入つ
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、次いで前記孔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
ことを特徴とするものである。

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。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、ストツクピン５を
図に示す通常位置に設定してポンチ２によつて温
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
３を成形した素材４はストツクピン５の左方向へ
の移動によつてダイ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、後の熱間成形
において溶解せず流動変形しやすい物質であるこ
とが必要であり、従つて芯材としては黒鉛、炭素
セラミツク等が好ましく、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ブステム１０とし
て熱間前方押出しを行う。バルブステム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。

次にこれをエンジンバルブとするため、第４図
に示すようにダイ１２に挿入してポンチ１３で部
分１１に熱間プレス据込成形を施して所定形状を
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。

次いで第１図ｄに示すように、傘部１４におけ
る孔３の開口部分から芯材の一部を取出し、耐熱
鋼より成る栓１５によつて孔３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、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１６を形成する。

第５図は、本発明によるエンジンバルブの製造
方法の他の例によつて作られた軽量エンジンバル
ブを一部断面図である。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１４表面にある孔３の開口部より
芯材である黒鉛７を全部破砕して取出し、エンジ
ンバルブを中空化する。次いで溶接によつて栓１
５′を傘部１４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
金属ナトリウムを封入して、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、耐熱鋼素
材の中心に黒鉛、炭素、セラミツク等の芯材を装
填した後熱間押出し成形によりバルブステム部を
形成し、他端には熱間プレス据込成形により傘部
を成形し、次いで芯材の一部或いは全部を取外し
栓により孔の開口部を密栓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。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｄ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、本発明の軽量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つて形成するダイと
ポンチを示す概略図、第３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
するダイ及びポンチを示す概略図、第４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
成形によつて傘部を形成するダイ及びポンチを示
す概略図、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。 ４……素材、１４……傘部分、７……芯材、１
５……栓、１０……バルブステム部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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流動変形しやす
   い黒鉛、炭素セラミツクス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つて芯材の入つたバルブス
   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
   記孔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。