(57)【要約】【課題】中空エンジンバルブの製造において、傘部、筒部及び凹部を有する中間成形品を製造する際に、マンドレルの破損等の発生を抑制することが可能な中間成形品製造用金型、中間成形品の製造方法、エンジンバルブの製造方法、中間成形品及びエンジンバルブを提供することを目的とする。【解決手段】中空エンジンバルブの製造工程において、傘部、ステム部と対応する円筒部及び中空部と対応する凹部が形成された中間成形品を成形する中間成形品製造用金型であって、  前記傘部を成形する第１金型１０と、前記傘部の端面を成形する第２金型２０と、前記中空部の対応する凹部を成形するマンドレル３０とを備え、前記第２金型２０は、前記第１形状部１１と接続可能な領域に、前記中間成形品において前記傘部の端面から突出する凸部を形成する逃し凹部２５が形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に中空部が形成されたステム部と、前記ステム部の一端に形成され一端側に向かうにしたがって拡径する傘部とを備えた中空エンジンバルブを製造するエンジンバルブ製造工程において、所定温度に加熱された円筒形材料を鍛造して、前記傘部、前記ステム部と対応する円筒部及び前記中空部と対応する凹部が形成された中間成形品を成形する中間成形品製造用金型であって、
前記傘部及び前記円筒部を成形する第１形状部が形成された第１金型と、
前記傘部の端面を成形する第２金型と、
前記第１金型の第１形状部に挿入され、前記円筒部に形成された前記中空部の対応する凹部を成形するマンドレルと、を備え、
前記第２金型は、
前記第１形状部と接続可能な領域に、前記中間成形品において前記傘部の端面から突出する凸部を形成する逃し凹部が形成されていることを特徴とする中間成形品製造用金型。
【請求項２】
請求項１に記載の中間成形品製造用金型であって、
前記逃し凹部は、前記第２金型の前記中間成形品の傘部の外周縁の径方向外周に形成されていることを特徴とする中間成形品製造用金型。
【請求項３】
内部に中空部が形成されたステム部と、前記ステム部の一端に形成され一端側に向かうにしたがって拡径する傘部とを備えた中空エンジンバルブを製造する過程において、前記ステム部と対応する円筒部、前記傘部及び前記中空部と対応する凹部を有する中間成形品の製造方法であって、
前記傘部及び前記円筒部を成形する第１形状部が形成された第１金型と、
前記傘部の端面を成形する第２金型と、
前記第１金型の第１形状部に挿入され、前記円筒部に形成された前記中空部の対応する凹部を成形するマンドレルと、を備えた中間成形品製造用金型に、所定温度に加熱された円筒形材料を装填して、前記第２金型及び前記マンドレルを前記円筒形材料に向かって相対移動させて、前記第１金型及び前記第２金型により前記傘部及び前記ステム部と対応する円筒部を成形するとともに、前記円筒形材料に前記マンドレルを挿入して前記中空部と対応する凹部を成形する際に、
前記第２金型の前記第１形状部と接続された領域に形成された逃し凹部により、前記傘部の端面から前記一端側に突出する凸部を形成させながら成形することを特徴とする中間成形品の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の中間成形品の製造方法であって、
前記逃し凹部により形成する凸部を、前記中間成形品の傘部の外周縁の径方向外周に形成させることを特徴とする中間成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の中間成形品を用いたエンジンバルブの製造方法であって、
前記中間成形品を成形し、
前記中間成形品の円筒部を順次絞り加工して、前記円筒部を前記ステム部と対応する寸法に成形した後に、前記中空部と対応する凹部に金属ナトリウムＮａを投入し、
又は前記中間成形品の円筒部を順次絞り加工して、前記円筒部を前記ステム部と対応する寸法に成形するとともに、前記絞り加工を行う過程で前記中空部と対応する凹部に金属ナトリウムＮａを投入し、前記円筒部が前記ステム部と対応する寸法に成形し、
前記中空部と対応する凹部の開口部を閉塞することを特徴とするエンジンバルブの製造方法。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載の中間成形品の製造方法により製造されることを特徴とする中間成形品。
【請求項７】
請求項５に記載のエンジンバルブの製造方法により製造することを特徴とするエンジンバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に中空部が形成されたステム部と、前記ステム部の一端に形成され一端側に向かうにしたがって拡径する傘部とを備えた中空エンジンバルブの中間成形品製造用金型、中間成形品の製造方法、エンジンバルブの製造方法、中間成形品及びエンジンバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、自動車等のエンジンバルブにおいて、軽量化及び高熱伝達化することにより、エンジンの高性能化や低燃費化等に対応するために、エンジンバルブの内部に中空部を設けて金属ナトリウムを封入することが行われている。
【０００３】
このような中空部を設けたエンジンバルブの製造工程の一例を説明すると、まず、中実円筒形状の素材を鍛造して、傘部、ステム部と対応する円筒部及び円筒部に中空部と対応して形成された凹部とを有する中間成形品（第１中間成形品）を成形する。
【０００４】
次に、この中間成形品の円筒部の外径よりも小さい内径の筒型のダイスの内部に円筒部を挿入して、円筒部及び凹部の寸法を縮小させるとともに長さを延伸する絞り加工を、順次複数回おこなって、外径、内径及び長さが所定寸法に形成されたステム部を有する第２中間成形品を成形する。
【０００５】
そして、乾燥不活性ガス雰囲気において、第２中間成形品の凹部に所定の寸法に切り出した金属ナトリウムＮａを投入する。このように凹部に所定の寸法の金属ナトリウムＮａを投入した後に、引き続いて、乾燥不活性ガス雰囲気中において、複数回の絞り加工を行う。
【０００６】
円筒部の凹部に金属ナトリウムＮａを投入した後に、さらに円筒部の外径及び内径の寸法を縮小させるとともに長さを延伸すると、凹部に投入された金属ナトリウムＮａは、絞り加工にともなって、凹部の内径に追従して成形される。
【０００７】
そして、外径、内径及び長さが所定寸法のステム部が成形されたら、金属ナトリウムＮａを封入するために、凹部の開口部を塑性加工して閉塞し、エンジンバルブ（素材）が得られる。（例えば、下記特許文献１等参照）。
なお、金属Ｎａは、絞り加工が終了してから投入する場合もある。
【０００８】
ところで、第１中間成形品の成形は、例えば、エンジンバルブのステム部を成形する形状部が形成された第１金型と、エンジンバルブの傘部端面を成形する第２金型と、第１金型の形状部のうちステム部と対応する円筒部が形成された孔に挿入され、第１中間成形品の円筒部に中空部と対応して形成される凹部を成形するマンドレルとを備えた中間成形品製造用金型を用いて行う。
【０００９】
中間成形品製造用金型により、円筒形材料から中間成形品を成形する場合、円筒形材料をマンドレルの端面に載置するとともに成形穴に円筒形材料を装填して、第２金型及びマンドレルを円筒形材料に相対移動（接近）させることにより、中間成形品を成形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１７９３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、第１中間成形品を成形する場合には、第１金型に装填された円筒形材料に、第２金型及びマンドレルを相対的に近づけるとともに、マンドレルを円筒形材料に押し込んで装入するので、マンドレルには大きな負荷がかかって、その結果、マンドレルの寿命が短いという問題があった。
【００１２】
そこで、発明者らは、中空エンジンバルブを製造する製造工程における、上記中間成形品製造用金型により円筒形材料を第１中間成形品に成形する際におけるマンドレルの挙動を鋭意研究した結果、凹部を成形中のマンドレルは、円筒形材料の端面から挿入されて、第１金型の形状部が充填されるにつれて負荷が増大し、第１金型及び第２金型により傘部の成形が完了する直前のタイミングで、瞬間的に急増した衝撃的な荷重がマンドレルに作用し、この衝撃荷重がマンドレルの破損に大きな影響を与えている可能性が大きいことを見出した。そして、この衝撃荷重を低減することにより、マンドレルの破損抑制に大きな効果を得られるとの知見を得た。
【００１３】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、内部に中空部が形成されたステム部と、前記ステム部の一端に形成され一端側に向かうにしたがって拡径する傘部とを備えた中空エンジンバルブの製造において、円筒形材料を鍛造して、傘部、ステム部と対応する筒部及び中空部と対応する凹部を有する中間成形品を、マンドレルの破損等の発生を抑制しつつ成形し、ひいてはエンジンバルブの生産効率を向上することが可能な中間成形品製造用金型、中間成形品の製造方法、エンジンバルブの製造方法、中間成形品及びエンジンバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、内部に中空部が形成されたステム部と、前記ステム部の一端に形成され一端側に向かうにしたがって拡径する傘部とを備えた中空エンジンバルブを製造するエンジンバルブ製造工程において、所定温度に加熱された円筒形材料を鍛造して、前記傘部、前記ステム部と対応する円筒部及び前記中空部と対応する凹部が形成された中間成形品を成形する中間成形品製造用金型であって、前記傘部及び前記円筒部を成形する第１形状部が形成された第１金型と、前記傘部の端面を成形する第２金型と、前記第１金型の第１形状部に挿入され、前記円筒部に形成された前記中空部の対応する凹部を成形するマンドレルと、を備え、前記第２金型は、前記第１形状部と接続可能な領域に、前記中間成形品において前記傘部の端面から突出する凸部を形成する逃し凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、内部に中空部が形成されたステム部と、前記ステム部の一端に形成され一端側に向かうにしたがって拡径する傘部とを備えた中空エンジンバルブを製造する過程において、前記ステム部と対応する円筒部、前記傘部及び前記中空部と対応する凹部を有する中間成形品の製造方法であって、前記傘部及び前記円筒部を成形する第１形状部が形成された第１金型と、前記傘部の端面を成形する第２金型と、前記第１金型の第１形状部に挿入され、前記円筒部に形成された前記中空部の対応する凹部を成形するマンドレルと、を備えた中間成形品製造用金型に、所定温度に加熱された円筒形材料を装填して、前記第２金型及び前記マンドレルを前記円筒形材料に向かって相対移動させて、前記第１金型及び前記第２金型により前記傘部及び前記ステム部と対応する円筒部を成形するとともに、前記円筒形材料に前記マンドレルを挿入して前記中空部と対応する凹部を成形する際に、前記第２金型の前記第１形状部と接続された領域に形成された逃し凹部により、前記傘部の端面から前記一端側に突出する凸部を形成させながら成形することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の中間成形品を用いたエンジンバルブの製造方法であって、前記中間成形品を成形し、前記中間成形品の円筒部を順次絞り加工して、前記円筒部を前記ステム部と対応する寸法に成形した後に、前記中空部と対応する凹部に金属ナトリウムＮａを投入し、又は前記中間成形品の円筒部を順次絞り加工して、前記円筒部を前記ステム部と対応する寸法に成形するとともに、前記絞り加工を行う過程で前記中空部と対応する凹部に金属ナトリウムＮａを投入し、前記円筒部が前記ステム部と対応する寸法に成形し、前記中空部と対応する凹部の開口部を閉塞することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、中間成形品であって、請求項３又は請求項４に記載の中間成形品の製造方法により製造されることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、エンジンバルブであって、請求項５に記載のエンジンバルブの製造方法により製造することを特徴とする。
【００１９】
この発明に係る中間成形品製造用金型、中間成形品の製造方法、エンジンバルブの製造方法、中間成形品及びエンジンバルブによれば、エンジンバルブの製造において、円筒形材料から前記傘部、前記ステム部と対応する円筒部及び前記中空部と対応する凹部が形成された中間成形品を製造する場合に、円筒部に形成される凹部を成形するマンドレルに負荷される荷重が軽減されて、マンドレルの破損が抑制されるとともにマンドレルの寿命が延長される。
その結果、中間成形品及びエンジンバルブを生産する際の生産効率を向上することができ、ひいては製造コストを削減することができる。
【００２０】
この明細書において、逃し凹部が形成される第１形状部と接続可能な領域とは、中間成形品に成形中の材料が、第１の形状部から直接又はバリを形成する凹部等（バリ道等）を介して流入可能とされる領域を指している。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の中間成形品製造用金型であって、前記逃し凹部は、前記第２金型の前記中間成形品の傘部の外周縁の径方向外周に形成されていることを特徴とする中間成形品製造用金型。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の中間成形品の製造方法であって、前記逃し凹部により形成する凸部を、前記中間成形品の傘部の外周縁の径方向外周に形成させることを特徴とする。
【００２３】
この発明に係る中間成形品製造用金型、中間成形品の製造方法によれば、エンジンバルブの製造において中間成形品を製造する場合に、凸部が中間成形品の傘部の外周縁の径方向外周に形成されるので、マンドレルに加わる荷重が軽減されてマンドレルの破損が抑制されることでマンドレルの寿命が延長される。
【００２４】
また、凸部を発生させる位置を制御することにより、バリを除去する際に逃し凹部により生成された凸部を容易に除去することが可能となり、後工程における機械加工工程を短縮することができる。その結果、中間成形品を製造する際の生産効率を大幅に向上することができる。
【００２５】
ここで、中間成形品の傘部の外周縁の径方向外周とは、傘部の外周側に形成されるバリと重なって形成される位置、及び傘部の外周側に形成されるバリを介してさらに径方向外方に位置するｓ領域をいう。
【発明の効果】
【００２６】
この発明に係る中間成形品製造用金型、中間成形品の製造方法、エンジンバルブの製造方法、中間成形品及びエンジンバルブによれば、エンジンバルブの製造において、円筒形材料から前記傘部、前記ステム部と対応する円筒部及び前記中空部と対応する凹部が形成された中間成形品を製造する場合に、円筒部に形成される凹部を成形するマンドレルに加わる荷重が軽減されて、マンドレルの破損を抑制するとともにマンドレルの寿命を延長することができる。
その結果、中間成形品及びエンジンバルブを生産する際の生産効率を向上することができ、ひいては製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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工程の一例を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る中空エンジンバルブ製造工程における中間成形品の概略を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る中空エンジンバルブ製造工程において、中間成形品を成形するのに用いる中間成形品製造用金型の概略構成を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る中間成形品を、中間成形品製造用金型により成形する過程を説明する図であり、（Ａ）は中間成形品製造用金型に円筒形材料が装填された状態を示す図であり、（Ｂ）は中間成形品製造用金型において中間成形品が成形された状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る中間成形品製造用金型における逃し凹部の位置による効果を説明する図である。
【図６】図５に示した中間成形品製造用金型における逃し凹部の位置による効果を説明する図であり、マンドレルに負荷された荷重により評価するグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る中間成形品製造用金型における逃し凹部の効果を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る中間成形品製造用金型に係る変形例を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る中空エンジンバルブの製造工程の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る中空エンジンバルブＶの製造工程の一例について説明する。
中空エンジンバルブＶは、例えば、図１（Ｓ１９）に示すように、内部に中空部Ｈ２が形成されたステム部Ｓ２と、ステム部Ｓ２の一端に形成され一端側に向かうにしたがって拡径する傘部Ａとを備え、中空部Ｈ２には金属ナトリウムＮａが封入されている。
【００２９】
１）まず、中実の円筒形材料Ｍ（例えば、直径約１６〜２０ｍｍ、長さ約３５〜５０ｍｍ）を用意する（ステップＳ１１）。
２）次に、所定温度に加熱した円筒形材料Ｍを、中間成形品製造用金型に装填して、鍛造する。中間成形品製造用金型による鍛造では、円筒形材料Ｍから、傘部Ａ、ステム部Ｓ２と対応する円筒部Ｓ及び中空部Ｈ２と対応する凹部Ｈを成形して、中間成形品Ｗを製造する（ステップＳ１２）。
【００３０】
３）次に、円筒部Ｓの外径よりも小さい（例えば、約−０．５〜−１．５ｍｍ）内径の孔が形成されたダイスＤ１に中間成形品Ｗの円筒部Ｓを挿入して絞り加工を行う。その結果、円筒部Ｓの外径及び凹部Ｈの内径の寸法を縮小させるとともに、円筒部Ｓの長さが延伸された中間成形品Ｗ１が得られる（ステップＳ１３）。
ここで、便宜のため、中間成形品製造金型で成形された中間成形品を符号Ｗで示し、絞り加工の対象とされる中間成形品を符号Ｗ１で示す。また、中間成形品Ｗ１の円筒部を符号Ｓ１、凹部を符号Ｈ１で示す。
【００３１】
４）次いで、Ｓ１３で成形した中間成形品Ｗ１の円筒部Ｓ１を、ダイスＤ１よりも小さい内径の孔が形成されたダイスＤ２に挿入して絞り加工を行う。
その結果、円筒部Ｓ１の外径及び凹部Ｈ１の内径の寸法がさらに縮小されるとともに、円筒部Ｓ１の長さが延伸された中間成形品Ｗ１が得られる（ステップＳ１４）。
【００３２】
５）引き続き、前工程における絞り加工で用いたダイスよりも段階的に小さな内径の孔が形成されたダイスＤｘに、前工程で絞り加工した中間成形品Ｗ１の円筒部Ｓ１を挿入して、順次絞り加工することにより、円筒部Ｓ１の外径及び凹部Ｈ１の内径の寸法が縮小されるとともに、円筒部Ｓ１の長さを延伸された中間成形品Ｗ１が順次得られる（ステップＳ１５）。
【００３３】
６）次いで、ダイスＤｘよりも小さい孔が形成されたダイスＤｘ＋１に中間成形品Ｗ１の円筒部Ｓ１を挿入して絞り加工を行い、円筒部Ｓ１の外径及び凹部Ｈ１の内径の寸法を縮径させるとともに、円筒部Ｓ１の長さを延伸する（ステップＳ１６）。
【００３４】
７）以下、同様にして、内径を段階的に少しずつ小さくした孔が形成された複数のダイスＤｎを使用して絞り加工を順次行って、円筒部Ｓ１の外径及び凹部Ｈ１の内径寸法を段階的に縮径するとともに、円筒部Ｓ１の長さを段階的に延伸して、ステム部と対応する規定寸法の中間成形品Ｗ１が得られる（ステップＳ１７）。
【００３５】
８）  ステム部Ｓと対応する円筒部Ｓ１、中空部Ｈ２と対応する凹部Ｈ１が成形されたら、絞り加工を終了し、乾燥不活性ガス雰囲気（例えば、乾燥窒素ガス等）に中間成形品Ｗ１を配置して、原料ナトリウムから所定の寸法に形成されたブロック状の金属ナトリウムＮａ（例えば、各辺約８〜１３ｍｍ程度の六面体）を凹部Ｈ１の上部の開口から内部に投入する（ステップＳ１８）。
９）円筒部Ｓ１の外径、凹部Ｈ１の内径及び円筒部Ｓ１長さが規定寸法に成形されたら、金型Ｄｍを用いて円筒部Ｓ１端部の開口された端部を塑性加工して閉塞する（ステップＳ１９）。
その結果、ステム部Ｓ２の中空部Ｈ２に金属ナトリウムＮａが封入された中空エンジンバルブＶが得られる。
【００３６】
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態に係る中間成形品Ｗについて説明する。図２は、一実施形態に係る中間成形品Ｗを説明する図である。
中間成形品Ｗは、傘部Ａと、円筒部Ｓとを備え、円筒部Ｓには、凹部Ｈが形成されている。
【００３７】
傘部Ａは、円筒部Ｓの一端側に形成され、一端側に向かって拡径されるとともに、一端側の端面は外周縁が円形とされた略円錐形状に形成されている。
また、一端側の外周縁には、中間成形品Ｗを成形する際に生成されたバリＢが外周縁の径方向外方に形成されている。また、バリＢには、一端側に向かって突出する凸部Ｆが形成されている。
【００３８】
円筒部Ｓは、中空エンジンバルブＶのステム部Ｓ２と対応するものであり、傘部Ａの他端側に接続され、ステム部Ｓ２より大きな径に形成されている。
【００３９】
凹部Ｈは、中空エンジンバルブＶの中空部Ｈ２と対応するものであり、円筒部Ｓの長手方向に形成され、円筒部Ｓから傘部Ａまで延在して形成されている。
【００４０】
次に、図３を参照して、一実施形態に係る中間成形品を成形するための中間成形品製造用金型について説明する。図３は、一実施形態に係る中間成形品製造用金型の概略構成を説明する図である。
【００４１】
中間成形品製造用金型１は、下金型（第１金型）１０と、上金型（第２金型）と、マンドレル３０とを備えている。
【００４２】
下金型１０は、例えば、外形が略円筒形状とされていて、傘部Ａを成形する傘部成形部１１Ａと円筒部Ｓを成形する円筒部成形孔１１Ｂとを有する第１形状部１１が形成されている。また、傘部成形部１１Ａの一端側（上金型２０側）には、傘部成形部１１Ａの外周縁から径方向外方に延在し、軸線Ｏ方向から見て円形状のバリ形成用凹部１２が形成されている。
【００４３】
上金型２０は、他端側（下金型１０側）の面に形成され、傘部Ａの一端側の端面と対応する形状部からなる端面形状部２１と、逃し凹部２５とを備え、円筒形材料Ｍの一端側を押圧して傘部Ａを成形するものであり、例えば、略平板状に構成されている。
【００４４】
逃し凹部２５は、第１形状部１１と接続可能な領域に形成されていて、この実施形態では、例えば、バリ形成用凹部１２の上方において、軸線Ｏ周りに幅約１ｍｍ以上、深さ約０．５ｍｍの環状に形成され、逃し凹部２５の全体がバリ形成用凹部１２の内方と対応する領域に配置されている。すなわち、中間成形品Ｗを成形する際に生成されるバリＢが通過するバリ道と重なるように形成されている。
【００４５】
マンドレル３０は、例えば、円筒形状に形成されていて、下金型１０の円筒部成形孔１１Ｂに挿入されて、円筒部Ｓ内に形成される中空エンジンバルブＶの中空部Ｈ２と対応する凹部Ｈを成形するものである。
また、上金型２０と、マンドレル３０は、所定の速度差が設けられて同期して作動することにより、中間成形品Ｗを成形する際の、速度バランスが確保されるように構成されている。
【００４６】
次に、図４を参照して、一実施形態に係る中間成形品製造用金型１による中間成形品Ｗの成形について説明する。図４は、一実施形態に係る中間成形品製造用金型１により中間成形品Ｗを成形する過程を説明する図であり、（Ａ）は中間成形品製造用金型１に円筒形材料Ｍが装填された状態を示す図であり、（Ｂ）は中間成形品製造用金型１による中間成形品Ｗの成形を示す図である。
【００４７】
１）まず、図４（Ａ）に示すように、中間成形品製造用金型１内に、所定温度に加熱した円筒形材料Ｍを装填する。この実施形態において、円筒形材料Ｍは、例えば、下金型１０内の円筒部成形孔１１Ｂ内に、マンドレル３０の一端側端部３１に載置して装填されるようになっている。
２）次いで、図４（Ｂ）に示すように、上金型２０を円筒形材料Ｍに向かって下降させるとともに、マンドレル３０を上金型２０に向かって上昇させる。このとき、上金型２０及びマンドレル３０は、互いに近づくとともに、下金型１０に対して相対的に移動する。
このとき、マンドレル３０は、円筒形材料Ｍを上昇させる際に、円筒形材料Ｍの上端が上金型２０と当接した以後に、円筒形材料Ｍ内に軸線Ｏ方向に挿入されて、凹部Ｈを軸方向に延長しながら成形する。  
また、円筒形材料Ｍが上金型２０及びマンドレルで成形される過程で、矢印で示すように傘部Ａの外周縁に向かって材料が流れ、傘部Ａの外周縁からバリ形成用凹部１２に材料が進入するとともに逃し凹部２５内に流れ込む。
【００４８】
中間成形品製造用金型１によれば、円筒形材料Ｍから傘部Ａ、円筒部Ｓ及び凹部Ｈが形成された中間成形品Ｗを製造する場合に、円筒部Ｓに形成される凹部Ｈを成形するマンドレル３０に加わる荷重が軽減されて、マンドレル３０の破損が抑制されるとともにマンドレル３０の寿命が延長される。
その結果、中間成形品及びエンジンバルブを生産する際の生産効率を向上することができ、ひいては製造コストを削減することができる。
【００４９】
また、中間成形品Ｗの傘部Ａの外周縁に生成されたバリＢを除去する際に、逃し凹部２５で形成された凸部Ｆを容易に除去することが可能であるので、中間成形品Ｗを成形する際の生産効率を大幅に向上することができる。
【００５０】
次に、図５〜図７を参照して、この発明の効果について説明する。
図５、図６は、一実施形態に係る中間成形品製造用金型における逃し凹部の位置による効果を説明する図であり、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、逃し凹部が形成される位置を示す図であり、図６は、図５（Ａ）、（Ｃ）に示した逃し凹部を設けた中間成形品製造用金型の効果を、マンドレルに加わる軸方向荷重により説明するグラフである。
【００５１】
図６において、符号Ｓで示したのは、第２金型に逃し凹部が形成されていない場合に、マンドレルに加わる軸方向荷重であり、成形が終了する直前には、マンドレルに、成形終了時の荷重と比較して、約１．５倍の衝撃荷重が加わっている。
【００５２】
これに対して、図６において、符号Ａで示したのは、図５（Ａ）に示すように、第２金型の中心寄りに、マンドレルの軸線上に逃し凹部が形成されている場合におけるマンドレルに加わる荷重である。マンドレルに加わる軸方向荷重は、逃し凹部が形成されていない中間成形品製造金型による成形において衝撃荷重が発生するタイミングで徐々に増加しているが、衝撃荷重の発生が認められず、そのタイミングにおける軸方向荷重は、逃し凹部がない場合と比較して約５０％程度に軽減されていて、充分な効果が認められる。
【００５３】
また、図６において、符号Ｂで示したのは、図５（Ｃ）に示すように、第２金型の第１金型の第１形状部から外周に接続され、中間成形品のバリ道と接続されている場合におけるマンドレルに加わる軸方向荷重であり、図６に示した符号Ａより大きい。
しかしながら、逃し凹部が形成されていない中間成形品製造金型による成形において衝撃荷重が発生するタイミングで、マンドレルに加わる軸方向荷重は徐々に増加して衝撃荷重の発生が認められず、そのタイミングにおける軸方向荷重は、約６０％程度に軽減されていて、充分な効果が認められる。
【００５４】
次に、図７を参照して、中間成形金型における逃し凹部を形成した位置による軸方向応力、荷重、生産性に関して説明する。
図７は、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示した位置に逃し凹部を形成した場合における、軸方向応力、荷重、生産性に関する評価を示す図である。
【００５５】
図７に示した中心寄り（Ａ）は、図５（Ａ）に示すように、第２金型の中心寄りにマンドレルの軸線上に逃し凹部が形成されている場合の評価を示しており、マンドレルに加わる軸方向応力及び荷重は非常に低減されて良好である。
しかしながら、中間成形品の傘部の端面側に凸部が突出することから、後工程において、凸部除去するための後処理が必要となることから、生産性が低減する。
【００５６】
また、図７に示したバリ道上（Ｂ）は、図５（Ｂ）に示すように、第２金型のバリ道上の傘部の外周縁の径方向外周のバリ道上に逃し凹部が形成されている場合の評価を示しており、マンドレルに加わる軸方向応力及び荷重は低減されて良好である。
さらに、中間成形品の傘部の外周縁に生成するバリに凸部が突出することから、バリを除去する際に凸部を容易に除去可能であり、ハツリ等の後処理を新たに設ける必要がないことから生産性が向上する。
【００５７】
また、図７に示した外側寄り（Ｃ）は、図５（Ｃ）に示すように、第２金型のバリ道の外周縁を含む外側寄りの領域に逃し凹部が形成されている場合の評価を示しており、バリ道上に逃し凹部が形成されている場合より効果は小さくなるが、マンドレルに加わる軸方向応力及び荷重は低減されて良好である。
この場合も、中間成形品の傘部の外周縁のバリに接続されるように凸部が突出することから、バリを除去する際に凸部を容易に除去可能であり、ハツリ等の後処理を新たに設ける必要がないことから生産性が向上する。
【００５８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
【００５９】
例えば、上記実施の形態においては、逃し凹部２５が、バリ形成用凹部１２の上方に形成される場合について説明したが、図５（Ａ）のように中心寄りに形成してもよいし、図５（Ｃ）に示すようにバリ形成用凹部１２の外側寄りに形成してもよい。また、第２金型において、中間成形品Ｗに成形中の材料が第１の形状部１１から直接又はバリ形成用凹部１２を介して流入可能とされる領域のいずれに設けるかは、任意に設定することが可能である。
【００６０】
また、上記実施の形態においては、逃し凹部２５が、第１形状部１１と接続可能な領域に形成されていて、例えば、バリ形成用凹部１２の上方において、軸線Ｏ周りに幅約１ｍｍ以上、深さ約０．５ｍｍの環状に形成されている場合について説明したが、逃し凹部２５の具体的形状、幅、深さ等の寸法については、本発明の趣旨に沿って、任意に設定可能であることはいうまでもない。
【００６１】
また、上記実施の形態においては、バリ形成用凹部１２が第１金型（下金型）に形成される場合について説明したが、例えば、図８に変形例として示すように、第１金型（下金型）に代えて、第２金型（上金型）にバリ形成用凹部２２を形成するとともに、バリ形成用凹部２２に形成した逃し凹部２６により凸部Ｆ１を生成する構成としてもよい。なお、図８に示す符号は、中間成形品製造用金型１と同様である。
【００６２】
例えば、上記実施の形態においては、第１金型が下金型１０とされて、第２金型が上金型２０とされて、軸線Ｏが鉛直方向に配置される場合について説明したが、第１金型及び第２金型の軸線Ｏを水平方向に配置してもよく、第１金型及び第２金型の配置を任意に設定することができる。
【００６３】
また、上記実施の形態においては、第１金型（下金型）内の円筒形材料Ｍを、第２金型（上金型）が下降するとともにマンドレル３０が上昇して成形する場合について説明したが、例えば、第１金型（下金型）、及び第１金型（下金型）内の円筒形材料Ｍ及びマンドレル３０が（速度差を設けて）同期して、第２金型（上金型）に向かって上昇しながら成形する構成としてもよいし、固定されたマンドレル３０に載置された円筒形材料Ｍに対して、第１金型、及び第２金型が（速度差を設けて）同期して下降しながら成形する構成してもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態において、中間成形品Ｗ１の円筒部Ｓ１を順次絞り加工して、円筒部Ｓ１をステム部Ｓ２と対応する所定の中間寸法に成形した後に、中空部Ｈ２と対応する凹部Ｈ１に金属ナトリウムＮａを投入し、その後、中空部Ｈ２と対応する凹部Ｈ１の開口部を閉塞する場合について説明したが、例えば、図９に示すように、円筒部Ｓ１をステム部Ｓ２と対応する寸法に成形するとともに、絞り加工を行う過程で中空部Ｓ２と対応する凹部に金属ナトリウムＮａを投入し、円筒部Ｓ１をステム部Ｓ２と対応する寸法に成形し、中空部Ｈ２と対応する凹部Ｈ１の開口部を閉塞する手順としてもよい。かかる場合、以下に示す、図９のような製造工程となる。
【００６５】
図９は、中空エンジンバルブの製造工程の変形例を説明する図である。図９において、一実施形態に係る図１と相違するのは、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８に代えて、Ｓ１６Ａ、Ｓ１７Ａ、Ｓ１８Ａとされている点である。上記一実施形態で説明した図１におけるＳ１０〜Ｓ１５、Ｓ１９と対応する１）〜５）、９）は、同様であるので、同一の符号を付して説明を省略する。以下、図９、Ｓ１６Ａ、Ｓ１７Ａ、Ｓ１８Ａ（一実施形態における６）〜８）に相当）について説明する。
【００６６】
まず、ダイスＤｘにより絞り加工を行って、円筒部Ｓ１を規定寸法にまで縮小したところで、乾燥不活性ガス雰囲気（例えば、乾燥窒素ガス等）に中間成形品Ｗ１を配置し、原料ナトリウムから所定の寸法に形成されたブロック状の金属ナトリウムＮａ（例えば、各辺約８〜１３ｍｍ程度の六面体）を凹部Ｈ１の上部の開口から内部に投入する（ステップＳ１６Ａ）（一実施形態の６）に相当）。
【００６７】
次に、凹部Ｈ１に金属ナトリウムＮａを投入したら、引き続いて、乾燥不活性ガス雰囲気（例えば、乾燥窒素ガス等）中で、ダイスＤｘよりも小さい孔が形成されたダイスＤｘ＋１に中間成形品Ｗ１の円筒部Ｓ１を挿入して絞り加工を行い、円筒部Ｓ１の外径及び凹部Ｈ１の内径の寸法を縮径させるとともに、円筒部Ｓ１の長さを延伸する（ステップＳ１７Ａ）（一実施形態の７）に相当）。
このとき、凹部Ｈ１に投入された金属ナトリウムＮａは、絞り加工にともない凹部Ｈ１の変形に追従して変形される。
【００６８】
次いで、同様にして、内径を段階的に少しずつ小さくした孔が形成された複数のダイスＤｎを使用して絞り加工を順次行って、円筒部Ｓ１の外径及び凹部Ｈ２の内径寸法を段階的に縮径するとともに、円筒部Ｓ１の長さを段階的に延伸して規定寸法の中間成形品Ｗ１が得られる（ステップＳ１８）（一実施形態の８）に相当）。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る中間成形品製造用金型、中間成形品の製造方法、エンジンバルブの製造方法、中間成形品及びエンジンバルブによれば、中間成形品製造用金型を構成するマンドレルの破損が抑制されるので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｖ  中空エンジンバルブ
Ａ  傘部
Ｗ  中間成形品
Ｓ  円筒部
Ｓ２  ステム部
Ｈ  凹部
Ｈ２ 中空部
Ｆ  凸部（傘部の端面から突出する凸部）
Ｎａ 金属ナトリウム
Ｍ  円筒形材料
１  中間成形品製造用金型
１０  下金型（第１金型）
１１  第１形状部
１１Ａ  傘部成形形状部（第１形状部）
１１Ｂ  円筒部成形孔（第１形状部）
２０  上金型（第２金型）
２１  端面成形部（傘部の端面を成形する部分）
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２６  逃し凹部
３０  マンドレル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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