(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傘部及びステム部を有するバルブ本体を主体として形成されており、
前記傘部の端面には傘表面が形成されており、
前記傘表面は、多重円環状の複数段の平面部と、該傘表面の中央部に形成された半球状の凹曲面部と、前記傘部の外周端面と、を有する、エンジンバルブにおいて、
前記複数段の平面部、前記凹曲面部、及び、前記外周端面から選ばれる少なくとも１つの部位の基材が露出されており、
前記傘表面の基材が露出された以外の部位、前記傘部の裏面、及び、前記ステム部の外周面が窒化層で覆われている、エンジンバルブ。
【請求項２】
傘部及びステム部を有するバルブ本体を主体として形成されており、
前記傘部の端面には傘表面が形成されており、
前記傘表面は、多重円環状の複数段の平面部と、該傘表面の中央部に形成された半球状の凹曲面部と、前記傘部の外周端面と、を有する、エンジンバルブにおいて、
前記傘部の傘表面の全ての部位の基材が露出されており、
前記傘部の裏面、及び、前記ステム部の外周面が窒化層で覆われている、エンジンバルブ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンバルブであって、
前記多重円環状の複数段の平面部は、外周側の平面部と、該平面部より一段低い凹状に形成された内周側の凹面部と、からなる、エンジンバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン（内燃機関）に用いられるエンジンバルブとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンバルブには、傘部及びステム部を有するバルブ本体に窒化処理を施すことにより、バルブ本体の軸端面を除いた残りの部分を覆う窒化層が形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。なお、窒化処理は、バルブ本体の各部の耐摩耗性を向上させるために施される表面処理である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４０１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンの燃焼室内は、燃料の燃焼時に発生する水分や凝縮水によって、高温で多湿な環境である。このため、エンジンバルブにおいて、傘部の燃焼室に露出する傘表面に錆が発生することがある。特に、燃料がＬＰＧのエンジンの場合、燃焼時に発生する水分量が多いために、傘表面に窒化層による錆が発生しやすいという問題があった。これは、バルブ本体に窒化処理を施すことによって、素材表面の不動態皮膜が破壊され、耐食性の低いクロム化合物が生成されるためと考えられる。本発明の課題は、バルブ本体の傘部の傘表面及び傘裏面とステム部の外周面とを覆う窒化層が形成されたエンジンバルブにおける傘部の傘表面の窒化層による錆の発生を抑制することのできるエンジンバルブとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題は、本発明のエンジンバルブとその製造方法により解決することができる。第１の発明は、傘部及びステム部を有するバルブ本体の前記傘部の傘表面及び傘裏面と前記ステム部の外周面とを覆う窒化層が形成されたエンジンバルブにおいて、前記傘部の傘表面を覆う前記窒化層の少なくとも一部を機械加工により除去する、エンジンバルブの製造方法である。この構成によると、バルブ本体の傘部の傘表面及び傘裏面とステム部の外周面とを覆う窒化層が形成されたエンジンバルブにおいて、傘部の傘表面を覆う窒化層の少なくとも一部が機械加工により除去される。したがって、錆の原因である窒化層が除去されることにより、傘部の傘表面の窒化層による錆の発生を抑制することができる。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記傘部の外周端面を覆う前記窒化層を機械加工により除去する、エンジンバルブの製造方法である。この構成によると、傘部の外周端面を覆う窒化層が機械加工により除去される。したがって、錆の原因である窒化層が除去されることにより、傘部の外周端面の窒化層による錆の発生を抑制することができる。
【０００７】
第３の発明は、第１又は２の発明のエンジンバルブの製造方法により製造されたエンジンバルブである。
【０００８】
第４の発明は、第３の発明において、前記傘部の傘表面の基材が全面的に露出されている、エンジンバルブである。この構成によると、傘部の傘表面の窒化層による錆の発生を全面的に抑制することができる。
【０００９】
第５の発明は、第３又は４の発明において、前記傘部の弁フェース面を覆う窒化層が形成されている、エンジンバルブである。この構成によると、傘部の弁フェース面を覆う窒化層により、弁フェース面の耐摩耗性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態にかかるエンジンバルブを示す半断面図である。
【図２】傘部を示す断面図である。
【図３】エンジンバルブの製造工程を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ここでは、インテークバルブとして用いられるエンジンバルブについて例示する。図１はエンジンバルブを示す半断面図である。図１に示すように、エンジンバルブ１０は、バルブ本体１１を主体として形成されている。
【００１２】
バルブ本体１１は、ステム部１２と傘部１３とを有している。ステム部１２は、丸棒状に形成されている。傘部１３は、ステム部１２の一端部（図１において下端部）に同心状にかつ傘状に広がるように形成されている。バルブ本体１１は、例えば、耐熱鋼（ＳＵＨ３、ＳＵＨ３５等）からなる。また、バルブ本体１１は、例えば、鍛造成形により形成されている。ステム部１２の軸端部に相当するバルブ本体１１の軸端部１５の外周面には、例えば、砥石加工によってコッタ溝１６が形成されている。図２は傘部を示す断面図である。
【００１３】
図２に示すように、傘部１３の端面には、傘表面２０が形成されている。傘表面２０は、円環状の平面部２０ａと、平面部２０ａより一段低い凹状に形成された円形状の凹面部２０ｂと、凹面部２０ｂの中央部に形成された半球状の凹曲面部２０ｃとを有している。なお、平面部２０ａと凹面部２０ｂとは、テーパ状の斜面部２０ｄによりなだらかに連続されている。また、凹面部２０ｂと凹曲面部２０ｃとは、断面円弧状の斜面部２０ｅによりなだらかに連続されている。
【００１４】
傘部１３において、傘裏側の外周部には、テーパ状の弁フェース面２２が形成されている。弁フェース面２２は、傘部１３の外周端から弁裏方向（図２において上方）に向かって小径化されたテーパ面からなる。なお、弁フェース面２２（詳しくは、後述する窒化層における弁フェース面２２を覆う部分３３）は、エンジンバルブ１０の開閉にともない、エンジンのバルブシート２４に離座及び着座する。
【００１５】
弁フェース面２２の下端部には、弁フェース面２２の大径側の外径と同一の外径を有する円筒状で軸長の短い外周端面２６が形成されている。外周端面２６は、傘部１３の外周端面２６に相当する。傘部１３の傘裏側には、弁フェース面２２の大径側の端部とステム部１２の下端部とをなだらかにつなぐ逆漏斗状の曲面部２７が形成されている。また、傘表面２０及び外周端面２６は、エンジンの燃焼室２９、すなわちバルブシート２４に弁フェース面２２が着座した状態（閉弁状態）において燃焼室２９に面する。なお、弁フェース面２２及び曲面部２７は本明細書でいう「傘裏面」に相当する。
【００１６】
バルブ本体１１は、窒化層３０により全面的に覆われている（図１参照）。その後、図２に示すように、傘部１３の傘表面２０を覆う窒化層３０の部分３１、及び、外周端面２６を覆う窒化層３０の部分３２が機械加工（例えば、切削加工）により除去されている。これにより、傘表面２０及び外周端面２６の基材としての地金（耐熱鋼）がそれぞれ全面的に露出されている。なお、上記した以外の部位の窒化層３０は除去されていない。
【００１７】
次に、エンジンバルブ１０の製造方法について説明する。図３はエンジンバルブの製造工程を示す工程図である。図３に示すように、本エンジンバルブの製造方法は、鍛造工程（図３（ａ）参照）と、窒化処理工程（図３（ｂ）参照）と、窒化層除去工程（図３（ｃ）参照）と、を備えている。
【００１８】
［鍛造工程］図３（ａ）に示すように、中実状のバルブ本体１１が準備される。バルブ本体１１は、例えば、軸状素材をアップセット鍛造等により鍛造成形することによって形成されている。そのバルブ本体１１の軸端部１５の外周面には、例えば、砥石加工によってコッタ溝１６が形成されている。
【００１９】
［窒化処理工程］図３（ｂ）に示すように、バルブ本体１１に窒化処理を施すことにより、バルブ本体１１を全面的に覆う窒化層３０が形成される。窒化処理としては、例えば、塩浴軟窒化処理が好ましい。塩浴軟窒化処理は、どぶ漬け等によって、一度に大量の製品を簡単に効率よく処理することができる。
【００２０】
［窒化層除去工程］図３（ｃ）に示すように、バルブ本体１１の傘部１３の傘表面２０及び外周端面２６を覆う窒化層３０の部分３１及び３２（図２参照）が機械加工により全面的に除去される。傘表面２０のうち、例えば、凹曲面部２０ｃにはリーマ加工が用いられ、残りの部分には切削加工が用いられている。また、外周端面２６には、切削加工が用いられている。これにより、傘表面２０及び外周端面２６の基材がそれぞれ全面的に露出されている。なお、上記した以外の部位の窒化層３０は除去されない。
【００２１】
前記したエンジンバルブ１０の製造方法によると、バルブ本体１１を全面的に覆う窒化層３０が形成されたエンジンバルブ１０において、傘部１３の傘表面２０を覆う窒化層３０の部分３１（図２参照）が機械加工により全面的に除去される。したがって、錆の原因である窒化層３０の部分３１が除去されることにより、その窒化層３０の部分３１による錆の発生を抑制することができる。
【００２２】
また、傘部１３の外周端面２６を覆う窒化層３０の部分３２（図２参照）が機械加工により全面的に除去される。したがって、錆の原因である窒化層３０の部分３２が除去されることにより、その窒化層３０の部分３２による錆の発生を抑制することができる。
【００２３】
また、燃焼室２９側に露出する全ての面（傘表面２０、及び、外周端面２６）を覆う窒化層３０の部分３１及び３２が除去されているため、その窒化層３０の部分３１及び３２による錆の発生を抑制することができる。
【００２４】
前記したエンジンバルブ１０の製造方法により製造されたエンジンバルブ１０によると、傘部１３の傘表面２０の基材が全面的に露出されている。したがって、傘部１３の傘表面２０の窒化層３０の部分３１による錆の発生を抑制することができる。
【００２５】
また、傘部１３の弁フェース面２２を覆う窒化層３０の部分３３により、弁フェース面２２の耐摩耗性を向上することができる。
【００２６】
［他の実施形態］本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、インテークバルブに限らず、エキゾーストバルブに適用してもよい。また、エンジンバルブ１０をエキゾーストバルブとして用いる場合、バルブ本体１１は、例えば、オーステナイト系耐熱鋼、チタン合金等から形成するとよい。また、窒化処理としては、塩浴軟窒化処理に限らず、プラズマ窒化処理、ガス窒化処理等を用いてもよい。また、傘部１３の弁フェース面２２を覆う窒化層３０の部分３３は除去してもよい。この場合、弁フェースに、盛金材、例えば、ステライト系盛金材を肉盛溶接するとよい。また、バルブ本体１１の軸端部１５の軸端面（図１において上端面）は、窒化層３０で覆わなくてもよい。
【００２７】
また、傘部１３において、傘表面２０を覆う窒化層３０の部分３１の各部、すなわち、平面部２０ａを覆う部分、凹面部２０ｂを覆う部分、凹曲面部２０ｃを覆う部分と、外周端面２６を覆う窒化層３０の部分３２については、選択的に１つ又は複数の部位を除去してもよい。なお、斜面部２０ｄは、平面部２０ａ又は凹面部２０ｂに含むものとする。また、斜面部２０ｅは、凹面部２０ｂ又は凹曲面部２０ｃに含むものとする。この場合、窒化層３０の除去による耐食性の向上効果として、除去面積が広いほど大きい。このため、平面部２０ａを覆う部分、凹面部２０ｂを覆う部分、外周端面２６を覆う部分３２、凹曲面部２０ｃを覆う部分の順で、窒化層３０の除去による耐食性の向上効果が段階的に小さくなる。また、例えば、凹面部２０ｂの窒化層３０のみ除去しない場合、凹面部２０ｂは鍛造肌のまま窒化層３０により覆われている。なお、傘表面２０は、一平面で形成してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１０…エンジンバルブ
１１…バルブ本体
１２…ステム部
１３…傘部
２０…傘表面
２２…弁フェース面（傘裏面の一部）
２６…外周端面
２７…曲面部（傘裏面の一部）
３０…窒化層
【図１】
0006702795.tif 000002
【図２】
0006702795.tif 000003
【図３】
0006702795.tif 000004