(57)【要約】【課題】高温での変形抵抗が高い材料であっても、経済的に量産で用いることができる面圧レベルまで下げて、金型を長寿命化できると共に、歩留まりを高めることが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。【解決手段】縮径部が設けられた第一のパンチと拡径部が設けられたダイス孔を備える第一のダイスとを用い、第一のダイスのダイス孔に配置された円柱体状のビレット材２０Ａに対し第一のパンチを圧入することにより、拡径状筒部２２と底板部２１とからなる第１の中間部材２０Ｂを作製し、円柱体状の第二のパンチと円柱体状のダイス孔を備える第二のダイスとを用い、第二のダイスのダイス孔に第１の中間部材を配置し、第１の中間部材に対し第二のパンチを圧入することにより、拡径状筒部を縮径して同径状筒部２３と底板部２１とからなる第２の中間部材２０Ｃを作製する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部から弁傘部の拡径部に亘って形成された穴部を有する中空エンジンバルブを製造する方法であって、
先端部に向かうに従い縮径する縮径部が設けられた第一のパンチと、前記第一のパンチと対向し、上方に向かうに従い拡径する拡径部が設けられたダイス孔を備える第一のダイスとを用い、前記第一のダイスの前記ダイス孔に配置された円柱体状のビレット材に対し前記第一のパンチを圧入することにより、基端から先端に向かうに従い拡径した拡径状筒部と、前記拡径状筒部の下部に接続する底板部とからなる第１の中間部材を作製する第１の工程と、
円柱体状の第二のパンチと、前記第二のパンチと対向し、円柱体状のダイス孔を備える第二のダイスとを用い、前記第二のダイスの前記ダイス孔に前記第１の中間部材を配置し、当該第１の中間部材に対し前記第二のパンチを圧入することにより、前記拡径状筒部を縮径して、基端から先端に亘って同径である同径状筒部と、前記同径状筒部の下部に接続する底板部とからなる第２の中間部材を作製する第２の工程とを有する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記第一のパンチは、その先端部が平面である
ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載された中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記第２の中間部材の前記底板部の下部を鍛造することにより、当該第２の中間部材よりも拡径した弁傘部形成部分を作製する第３の工程を有する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載された中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記第２の中間部材の前記同径状筒部に応じて形成されたダイス孔を備えた第三のダイスを用い、前記第三のダイスを前記第２の中間部材における前記弁傘部形成部分の上部および前記同径状筒部に対し押圧して、当該弁傘部形成部分の上部および当該同径状筒部を絞り上げることにより、軸部と前記軸部に接続する弁傘部を備え、前記軸部から前記弁傘部の上部に亘って穴部が形成された弁本体を得る第４の工程をさらに有する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸部（胴部）から弁傘部の拡径部に亘って穴部が形成された中空エンジンバルブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空エンジンバルブの製造方法が種々開発され、中空エンジンバルブを鍛造で成型する方法がある。例えば、特許文献１には、中空エンジンバルブの弁傘部の製造方法及び中空エンジンバルブが開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の方法では、熱間鍛造にて中実丸棒（円柱状のビレット材）の上面にパンチで円柱形の穴を明けてコップ状中間部材を作製し、この下部を鍛造により拡径して弁傘部形成部分を作製し、コップ状中間部材における弁傘部形成部分の上部および筒部をネッキング加工により絞り上げて軸部とこれに接続する弁傘部とを備え軸部から弁傘部の上部（拡径部）に亘って穴部が形成された弁本体を作製し、弁本体の軸部の上部に封止部材を溶接して中空エンジンバルブの完成品を得ている。このような製造方法では、ビレット材として、構造用鋼（例えば、ＳＣＭ材）、ボルト鋼および一部の耐熱鋼など高温での変形抵抗が低い材料が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３９０２９１号（例えば、段落［００４１］〜［００４３］，［００４７］〜［００５３］、［図２］，［図４］など参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した中空エンジンバルブの弁傘部の製造方法において、ビレット材としてニッケルベース（例えば、ＮＣＦ７５１）やオーステナイト系耐熱鋼（例えば、ＳＵＨ３５）など高温での変形抵抗が高い材料を用いると、金型の寿命が非常に短くなり、製造コスト増を招いてしまう。これは、上述したコップ状中間部材の作製では、加工度が６０％を超えるような条件であり発生面圧が２００ｋｇｆ／ｍｍ2（２０００ＭＰａ）を超え、ハイス鋼、マトリックスハイス鋼、超鋼等からなる一般的な金型を用いても経済的に量産可能な面圧レベル（例えば、１５０ｋｇｆ／ｍｍ2程度）を超えるためである。
【０００６】
また、上型に設けられたパンチと、下型に設けられたダイスの中心位置がずれると、このずれに応じてコップ状中間部材の筒部に偏肉が生じ、これをネッキング加工しても、中空軸部に偏肉が残ったままとなる。これにより、歩留まりが低下してしまう。
【０００７】
以上のことから、本発明は、前述した課題を解決するために為されたもので、高温での変形抵抗が高い材料であっても、経済的に量産で用いることができる面圧レベルまで下げて、金型を長寿命化できると共に、歩留まりを高めることができる中空エンジンバルブの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決する第１の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
軸部から弁傘部の拡径部に亘って形成された穴部を有する中空エンジンバルブを製造する方法であって、
先端部に向かうに従い縮径する縮径部が設けられた第一のパンチと、前記第一のパンチと対向し、上方に向かうに従い拡径する拡径部が設けられたダイス孔を備える第一のダイスとを用い、前記第一のダイスの前記ダイス孔に配置された円柱体状のビレット材に対し前記第一のパンチを圧入することにより、基端から先端に向かうに従い拡径した拡径状筒部と、前記拡径状筒部の下部に接続する底板部とからなる第１の中間部材を作製する第１の工程と、
円柱体状の第二のパンチと、前記第二のパンチと対向し、円柱体状のダイス孔を備える第二のダイスとを用い、前記第二のダイスの前記ダイス孔に前記第１の中間部材を配置し、当該第１の中間部材に対し前記第二のパンチを圧入することにより、前記拡径状筒部を縮径して、基端から先端に亘って同径である同径状筒部と、前記同径状筒部の下部に接続する底板部とからなる第２の中間部材を作製する第２の工程とを有する
ことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決する第２の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第１の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記第一のパンチは、その先端部が平面である
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第３の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第１の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記第２の中間部材の前記底板部の下部を鍛造することにより、当該第２の中間部材よりも拡径した弁傘部形成部分を作製する第３の工程を有する
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第４の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第３の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記第２の中間部材の前記同径状筒部に応じて形成されたダイス孔を備えた第三のダイスを用い、前記第三のダイスを前記第２の中間部材における前記弁傘部形成部分の上部および前記同径状筒部に対し押圧して、当該弁傘部形成部分の上部および当該同径状筒部を絞り上げることにより、軸部と前記軸部に接続する弁傘部を備え、前記軸部から前記弁傘部の上部に亘って穴部が形成された弁本体を得る第４の工程をさらに有する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、先端部に向かうに従い縮径する縮径部が設けられた第一のパンチと、上方に向かうに従い拡径する拡径部が設けられたダイス孔を備える第一のダイスとを用い、第一のダイスのダイス孔に配置された円柱体状のビレット材に対し第一のパンチを圧入することにより、基端から先端に向かうに従い拡径した拡径状筒部と、拡径状筒部の下部に接続する底板部とからなる第１の中間部材を作製することで、第一のパンチで円柱体状のビレット材を加工するときの圧力を第一のパンチの径方向へ分散させることができる。これにより、従来の円柱体状のパンチとこれに対向し円柱体状の孔部が設けられたダイスとにより円柱体状のビレット材から第２の中間部材（コップ状中間部材）を直接作製する場合と比べて、面圧レベルを下げることができる。さらに、前記面圧レベルを、高温での変形抵抗が高い材料であっても、経済的に量産可能な程度まで下げることができる。その結果、金型を長寿命化できると共に、歩留まりを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法の説明図であって、図１Ａに加工前の状態を示し、図１Ｂに第１の加工処理後の状態を示し、図１Ｃに第２の加工処理後の状態を示し、図１Ｄに第３の加工処理後の状態を示し、図１Ｅに第４の加工処理後の状態を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法における第１の加工処理工程を説明するための図であって、図２Ａに第１の加工処理前の状態を示し、図２Ｂに第１の加工処理時の状態を示し、図２Ｃに第１の加工処理後の状態を示す。
【図３】本発明の一実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法における第２の加工処理工程を説明するための図であって、図３Ａに第２の加工処理前の状態を示し、図３Ｂに第２の加工処理時の状態を示し、図３Ｃに第２の加工処理後の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態では、円柱体状のビレット材から中空エンジンバルブを作製する際に、先端から基端に亘って同径の同径状筒部と、同径状筒部の一方の端部に接続する底板部とからなるコップ状中間部材（第２の中間部材）を製造する方法について説明する。
【００１６】
図１Ａに示すように、直径φ１０であり高さｈ２０の円柱体状のビレット材２０Ａを用意する。続いて、詳細については後述する第１の加工処理（熱間鍛造）により、図１Ｂに示すように、ビレット材２０Ａから高さｈ２１のラッパ状中間部材（第１の中間部材）２０Ｂを作製する。ラッパ状中間部材２０Ｂは円柱体状底板部２１と拡径状筒部２２とで構成される。拡径状筒部２２は、高さｈ２２であって、底板部２１の上面における縁部に接続し上方に向かうに従い拡径している。拡径状筒部２２の下端部の内径は直径φ１１（＜φ１０）で形成される。拡径状筒部２２の上端部において、内径が直径φ１５（＞φ１０）で形成され、外径が直径φ１６（＞φ１５）で形成される。
【００１７】
続いて、詳細については後述する第２の加工処理（冷間鍛造）により、図１Ｃに示すように、ラッパ状中間部材２０Ｂから高さｈ２３のコップ状中間部材（第２の中間部材）２０Ｃを作製する。コップ状中間部材２０Ｃは円柱体状底板部２１と高さｈ２４の同径状筒部２３とで構成される。言い換えると、コップ状中間部材２０Ｃは深さｈ２４の穴部Ｓ２１を有する。同径状筒部２３は、底板部２１の上面における縁部に接続し、基端から先端に亘って同径である。同径状筒部２３において、内径が直径φ１１に形成され、外径が直径φ１０に形成される。
【００１８】
続いて、第３の加工処理により、図１Ｄに示すように、コップ状中間部材２０Ｃから高さｈ１１の中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０を作製する。中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０は、高さｈ１３の軸部（胴部）１２と、これに接続する高さｈ１２の弁傘部形成部分１１とを有する。軸部１２から弁傘部形成部分１１の拡径部（上部）に亘って直径φ１１の穴部Ｓ１１が形成されている。穴部Ｓ１１の深さはｈ１４（＞ｈ１３）である。なお、第３の加工処理工程においては、従来の中空エンジンバルブの製造方法（例えば、特許文献１など参照）と同様に、コップ状中間部材２０Ｃの底板部２１の下部を鍛造することにより、コップ状中間部材２０Ｃよりも拡径した弁傘部形成部分１１を備えた中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０を作製する。
【００１９】
続いて、第４の加工処理により、図１Ｅに示すように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０から高さｈ１５の弁本体１を作製する。弁本体１は、高さｈ１７で直径φ１４（＜φ１１）の軸部（胴部）１ｂと、これに接続する高さｈ１６の弁傘部１ａとを有する。軸部１ｂから弁傘部１ａの拡径部（上部）に亘って穴部Ｓ１が形成されている。穴部Ｓ１の深さはｈ１８（＞ｈ１７）である。穴部Ｓ１は、軸部１ｂにおいては直径φ１３（＜φ１１）で形成され、弁傘部１ａの拡径部（上部）ではφ１１で形成されている。なお、第４の加工処理工程においては、従来の中空エンジンバルブの製造方法（例えば、特許文献１など参照）と同様に、コップ状中間部材２０Ｃの同径状筒部２３の外径の大きさに応じて形成されたダイス孔を備えた第三のダイスを用い、第三のダイスを中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０における弁傘部形成部分１１の上部および軸部１２に対し押圧して、中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０における弁傘部形成部分１１の上部および軸部１２を絞り上げることにより、軸部１ｂと軸部１ｂの下部に接続する弁傘部１ａとを備え、軸部１ｂから弁傘部１ａの上部に亘って穴部Ｓ１が形成された弁本体１を作製する。なお、弁本体１の軸部１ｂの先端に封止部材（図示せず）を溶接することで中空エンジンバルブ（図示せず）を得ることができる。
【００２０】
本実施形態では、第１の加工処理（熱間鍛造）により一方の端部側に拡径状筒部を形成したラッパ状中間部材を作製し、続いて、第２の加工処理（冷間鍛造）により拡径状筒部を縮径して基端から先端に亘って同径をなす同径状筒部にすることで、コップ状中間部材を得た。
【００２１】
第１の加工処理の工程においては、図２に示す熱間鍛造装置が用いられる。この鍛造装置は、上型３１と下型４１とを備える。下型４１には、第一のダイス４２が設けられる。下型４１および第一のダイス４２には穴部４３およびダイス孔４４がそれぞれ設けられる。ダイス孔４４は、小径部４４ａと拡径部４４ｂと大径部４４ｃとで構成される。小径部４４ａは、穴部４３の上端部に接続し、後述するビレット材２０Ａおよびロックアウト４５が挿通可能な大きさに形成されている。拡径部４４ｂは、小径部４４ａの上端部に接続し、上方に向かうに従い拡径して形成されている。大径部４４ｃは、拡径部４４ｂの上端部に接続し円柱体状に形成されている。穴部４３およびダイス孔４４には、ロックアウト４５が進退（上下動）可能に設けられている。
【００２２】
上型３１には、第一のダイス４２に形成されたダイス孔４４に対向して第一のパンチ３２が設けられる。第一のパンチ３２は、基部３２ａと大径部３２ｂと縮径部３２ｃと平面部３２ｄで構成される。大径部３２ｂは上型３１に接続して設けられた基部３２ａに接続している。縮径部３２ｃは、大径部３２ｂの下端部に接続し、下方に向かうに従い縮径して形成されている。縮径部３２ｃは、鉛直方向に対して所定の角度Ｐで傾斜して延在している。この傾斜角としては、５度から３０度の範囲であり、好適には５度から２０度の範囲である。これは、傾斜角が５度より小さくなるとまたは３０度より大きくなると、ビレット材として高温での変形抵抗が高い材料を用いると、ラッパ状中間部材を作製する際に、面圧レベルが１５０ｋｇｆ／ｍｍ2程度を超えるためである。平面部３２ｄは、弁本体１の弁傘部１ａの穴部Ｓ１の直径φ１１と同じ大きさに形成されている。これにより、第２の加工処理の後の第３または第４の加工処理にて、中空エンジンバルブの穴部を調整するための加工を行う必要が無く、製造作業の煩雑化を抑制できる。
【００２３】
第２の加工処理の工程においては、図３に示す冷間鍛造装置が用いられる。この鍛造装置は、上型５１と下型６１とを備える。下型６１には、第二のダイス６２が設けられる。下型６１および第二のダイス６２には穴部６３およびダイス孔６４がそれぞれ設けられる。ダイス孔６４は、小径部６４ａと拡径部６４ｂで構成される。小径部６４ａは、穴部６３の上端に接続し、円柱体状であって、後述するラッパ状中間部材２０Ｂおよびロックアウト６５が挿通可能な大きさに形成されている。拡径部６４ｂは、小径部６４ａの上端部に接続し、上方に向かうに従い拡径して形成されている。穴部６３およびダイス孔６４には、ロックアウト６５が進退（上下動）可能に設けられている。
【００２４】
上型５１には、第二のダイス６２に形成されたダイス孔６４に対向して、第二のパンチ５２が設けられる。第二のパンチ５２は円柱体状に形成されている。パンチ５２は、弁本体１の弁傘部１ａの穴部Ｓ１の直径φ１１と同じ大きさに形成されている。
【００２５】
続いて、上述した熱間鍛造装置および冷間鍛造装置を用いて、中空エンジンバルブの半完成品であるコップ状中間部材２０Ｃの製造手順について説明する。
【００２６】
まず、図２Ａに示すように、熱間鍛造装置の第一のダイス４２のダイス孔４４の小径部４４ａにビレット材２０Ａを挿入する。このとき、ロックアウト４５の位置を調整することにより、ビレット材２０Ａを所定の位置に配置する。続いて、上型３１および第一のパンチ３２を第一のダイス４２に向け矢印Ｘ１の方向に加圧する（圧入する）。これにより、図２Ｂに示すように、上部側に拡径状筒部が形成される。そして、拡径状筒部の肉厚が所望の大きさになると、上型３１および第一のパンチ３２を第一のダイス４２から離間する矢印Ｘ２の方向に移動する。これにより、図２Ｃおよび図１Ｂに示すように、円柱体状底板部２１と、底板部２１の上面の縁部に接続する拡径状筒部２２とで構成されるラッパ状中間部材２０Ｂが得られる。
【００２７】
続いて、図３Ａに示すように、冷間鍛造装置の第二のダイス６２のダイス孔６４にラッパ状中間部材２０Ｂを挿入する。ラッパ状中間部材２０Ｂの拡径状筒部２２がダイス孔６４の拡径部６４ｂに沿うように配置する。ラッパ状中間部材２０Ｂの下端部をロックアウト６５で支持する。続いて、上型５１および第二のパンチ５２を第二のダイス６２に向け矢印Ｘ３の方向に加圧する（圧入する）。そして、拡径状筒部２２が縮径し、基端から先端に亘って同径である同径状筒部２３が形成されると、上型５１および第二のパンチ５２が第二のダイス６２から離間する矢印Ｘ４の方向に移動する。これにより、図３Ｃおよび図１Ｃに示すように、円柱体状底板部２１と、底板部２１の上面の縁部に接続する同径状筒部２３とで構成されるコップ状中間部材２０Ｃが得られる。
【００２８】
したがって、本実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、先端部に向かうに従い縮径する縮径部３２ｃが設けられた第一のパンチ３２と、上方に向かうに従い拡径する拡径部４４ｂが設けられたダイス孔４４を備える第一のダイス４２とを用い、第一のダイス４２のダイス孔４４に配置された円柱体状のビレット材２０Ａに対し第一のパンチ３２を圧入することにより、基端から先端に向かうに従い拡径した拡径状筒部２２と、拡径状筒部２２の下部に接続する底板部２３とからなる第１の中間部材（ラッパ状中間部材）２０Ｂを作製することで、第一のパンチ２３で円柱体状のビレット材２０Ａを加工するときの圧力を第一のパンチ３２の径方向へ分散させることができる。これにより、従来の円柱体状のパンチとこれに対向し円柱体状の孔部が設けられたダイスとにより円柱体状のビレット材から第２の中間部材（コップ状中間部材）を直接作製する場合と比べて、面圧レベルを下げることができる。さらに、前記面圧レベルを、高温での変形抵抗が高い材料であっても、経済的に量産可能な程度まで下げることができる。その結果、金型を長寿命化できると共に、歩留まりを高めることができる。
【００２９】
また、上型３１と下型３２の中心軸がずれていた場合には、第１の加工処理工程で作製した第１の中間部材２０Ｂの拡径状筒部２２は、偏肉せずにその長さが周方向で不均一となる。このような形状であっても、端部を切断するだけで、筒部の長さを揃えることができ、歩留まりを高めることができる。
【００３０】
なお、上記では、第１の加工処理の工程にて、熱間鍛造装置を用いて第１の中間部材２０Ｂを作製する中空エンジンバルブの製造方法について説明したが、第１の加工処理の工程にて、冷間鍛造装置や温間鍛造装置を用いて第１の中間部材２０Ｂを作製する中空エンジンバルブの製造方法とすることも可能である。このような中空エンジンバルブの製造方法であっても、上述した中空エンジンバルブの製造方法と同様な作用効果を奏する。
【００３１】
上記では、第２の加工処理の工程にて、冷間鍛造装置を用いて第２の中間部材２０Ｃを作製する中空エンジンバルブの製造方法について説明したが、第２の加工処理の工程にて、温間鍛造装置や熱間鍛造装置を用いて第２の中間部材２０Ｃを作製する中空エンジンバルブの製造方法とすることも可能である。このような中空エンジンバルブの製造方法であっても、上述した中空エンジンバルブの製造方法と同様な作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、高温での変形抵抗が高い材料であっても、金型を長寿命化できると共に、歩留まりを高めることができるため、自動車産業などで有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１          弁本体
１ａ        弁傘部
１ｂ        軸部（胴部）
１０        中空エンジンバルブの弁本体半完成品
１１        弁傘部形成部分
１２        軸部（胴部）
２０Ａ      ビレット材
２０Ｂ      ラッパ状中間部材
２０Ｃ      コップ状中間部材
２１        円柱体状底板部
２２        拡径状筒部
２３        同径状筒部
３１        上型
３２        第一のパンチ
３２ａ      基部
３２ｂ      大径部
３２ｃ      縮径部
３２ｄ      平面部
４１        下型
４２        第一のダイス
４３        穴部
４４        ダイス孔
４４ａ      小径部
４４ｂ      拡径部
４４ｃ      大径部
４５        ロックアウト
５１        上型
５２        第二のパンチ
６１        下型
６２        第二のダイス
６３        穴部
６４        ダイス孔
６４ａ      小径部
６４ｂ      拡径部
６５        ロックアウト
【図１】
2014166644.tif 000003
【図２】
2014166644.tif 000004
【図３】
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