JPH0656090B2 - 中空エンジンバルブの製造方法 - 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６０−３
４７２５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５
１−２９１０６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を、その軸線が素材の軸線上に
位置するように前記孔に装填するとともに、熱間成形時
に溶融せず且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を、芯棒が装填された孔に充填し、
しかる後素材を加熱し、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。

以下図面により本発明を詳細に説明する。

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が装填された孔３の内部に、芯材８を充
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。

次にこの芯棒を装填した芯材を充填した素材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(b)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、
ステ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図に示すようにダイ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。第１図(c)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。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)に示すエンジン弁の中空部１６を栓１
７によって溶接密栓し、又バルブステム部分に軸端部１
８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
材を素材の孔に充填し、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ダイとポ
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ダイ及びポン
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ダイ及びポンチを示
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. 【請求項１】中空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素材の中心部に孔を形成
   し、高張力合金から成る芯棒を、その軸線が素材の軸線
   上に位置するように前記孔に装填するとともに、熱間成
   形時に溶融せず且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を、芯棒が装填された孔に充填
   し、しかる後素材を加熱し、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。