(57)【要約】【課題】製造コストの低減、耐久性及び信頼性の向上、並びに、着座音の低減を図ること。【解決手段】エンジンバルブ１は、金属ガラスを素材として構成される傘部２及び軸部３と、軸部３の先端に設けられる耐摩耗性材料からなるチップ４とを備える。これら傘部２、軸部３及びチップ４は、精密鋳造により一体成形される。ここでは、耐熱性材料からなるチップ４を中子として軸部３の先端に対応する位置に配置し、金属ガラスを素材として加圧しながら鋳込むことにより、傘部２、軸部３及びチップ４が一体成形される。【選択図】        図１
2004190533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傘部及び軸部を備えたエンジンバルブであって、
金属ガラスを素材として鋳造により一体成形されたことを特徴とするエンジンバルブ。
【請求項２】
前記一体成形後に加熱処理により表面に酸化ジルコニウムを生成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンバルブ。
【請求項３】
耐熱鋼を素材として鍛造により一体成形された傘部及び軸部を備えたエンジンバルブであって、
前記傘部のバルブフェースに金属ガラスを素材とするフェース部材が一体成形されたことを特徴とするエンジンバルブ。
【請求項４】
金属ガラスを素材として構成される傘部及び軸部と、
前記軸部の先端に設けられる耐摩耗性材料からなるチップと
を備え、前記傘部、前記軸部及び前記チップが鋳造により一体成形されたことを特徴とするエンジンバルブ。
【請求項５】
前記鋳造後に加熱処理により表面に酸化ジルコニウムを生成したことを特徴とする請求項４に記載のエンジンバルブ。
【請求項６】
傘部及び軸部を備えたエンジンバルブの製造方法において、
耐熱性材料からなるチップを中子として前記軸部の先端に対応して配置し、金属ガラスを素材として鋳込むことにより、前記傘部、前記軸部及び前記チップを一体成形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７】
傘部及び軸部を備えたエンジンバルブの製造方法において、
型締めされた金型のキャビティの中であって前記軸部の先端に対応する位置に耐熱性材料からなるチップを中子として填め込むチップ填め込み工程と、
前記チップが填め込まれたキャビティの中に金属ガラスを素材として注湯する注湯工程と、
前記傘部及び前記軸部を前記チップと一体成形するために前記注湯された材料にプランジャで圧力を加える加圧工程と、
前記金型を型開きすることにより前記一体成形品をエンジンバルブとして取り出す取出工程と
を備えたことを特徴とするエンジンバルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブとして使用され、傘部及び軸部を備えたエンジンバルブ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のエンジンバルブ及びその製造方法が、例えば、下記の特許文献１乃至４に記載される。
【０００３】
特許文献１には、チタン合金よりなるきのこ状弁において、その軸端面、フェース面等の耐摩耗性を要する部分をアモルファス化（非結晶質化）により硬化させることにより、弁の耐久性を向上させることが記載される。又、この弁は、母材を加熱、冷却するのみであることから、安いコストで製造できることが記載される。
【０００４】
特許文献２には、同じくチタン合金（ＴｉＡｌ基合金）よりなるエンジンバルブとすることにより、軽量化、耐久性（耐摩耗性、耐凝着性）、精度及び生産性を向上させることが記載される。ここで、例えば、ラメラー組織を有するＴｉＡｌ基合金を素材として、バルブステム部の表面に少なくともＴｉ，Ａｌ，Ｃｒの窒化物からなるアモルファスもしくは結晶相の化合物層を有し、バルブステム部の表面粗さを特定したエンジンバルブ等が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、エンジンバルブの製造方法が記載される。即ち、ルツボ底部の貫通孔にバルブ軸の材料となる金属棒を挿入して棒の上端をルツボ内に突出させる。次に、ルツボ内に金属材料（Ｔｉ−Ａｌ合金）を供給し、誘導加熱により溶融して溶湯を形成する。次に、ルツボにポンチを挿入してキャビティを形成し、その中で溶湯を凝固させてバルブ傘部を鋳造する。次に、ポンチを引き抜いてルツボを開くことにより、軸部と傘部が一体に溶接されたバルブ形状の金属成型品を得る。その後、必要な仕上げ加工を施してエンジンバルブを得る。このような製造方法により、軸部の仕上げ加工を実質上不要とし、鋳造に際してガスの巻き込みや湯回り不良を回避し、鋳造歩留まりを１００％にしている。
【０００６】
特許文献４には、Ｔｉ−Ａｌ系耐熱合金よりなるエンジンバルブが記載される。即ち、このエンジンバルブでは、Ｔｉ−Ａｌの金属間化合物の精密鋳造により、ＨＩＰ処理を行うことにより、エンジンバルブ本体を形成する。又、焼き入れ可能なマルテンサイト系耐熱鋼でエンジンバルブの軸端部分を形成する。そして、これら両者の接合面を摩擦溶接した後、徐々に処理を行うことにより、接合構造を形成している。このように形成することにより、エンジンバルブの耐熱性と耐摩耗性及び耐衝撃性を向上させている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−２０８５９号公報（第１−２頁，図１〜図３）
【特許文献２】
特開平８−７４５３１号公報（第２−９頁，図１，図２）
【特許文献３】
特開平５−９６３６１号公報（第２−５頁，図１，図２）
【特許文献４】
特開平８−１４４７２２号公報（第２−５頁，図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の特許文献１及び２に記載されたエンジンバルブでは、アモルファス化したチタン合金のヤング率が相対的に高くなる。このため、例えば、バルブ傘部のフェース面をアモルファス化した場合、そのフェース面の硬度が相対的に低くなる。これにより、フェース面と弁座との間の完全シールが難しく、両者の着座音が大きくなる傾向があった。又、シール面の硬度が相対的に低いことで、耐摩耗性の点で問題があった。更に、チタン合金は、熱伝導率が低く、傘部で熱歪みが生じるおそれがあった。
【０００９】
又、前記の特許文献３に記載されたエンジンバルブの製造方法では、予め精密加工したバルブ軸部が必要になる。このため、そのバルブ軸部の分だけエンジンバルブの製造に工程数がかかることになった。
【００１０】
更に、前記の特許文献４に記載されたエンジンバルブでは、精密鋳造にＨＩＰ処理を用いることから、鋳造装置が大掛かりなものになった。加えて、エンジンバルブ本体と軸端部との接合面を摩擦溶接して、徐々に処理を行っている。このため、エンジンバルブの製造に手間と時間がかかることになった。
【００１１】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造コストの低減と、耐久性及び信頼性の向上と、着座音の低減とを図ることを可能としたエンジンバルブ及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、傘部及び軸部を備えたエンジンバルブであって、金属ガラスを素材として鋳造により一体成形されたことを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成において、エンジンバルブを構成する金属ガラスとは、金属でありながら、酸化物ガラスのように安定な非晶質（アモルファス）で、高温で容易に変形（粘性流動）するものである。変形特性については、金属ガラスは、原子配列がランダムであるため、結晶合金に存在する特定の滑り面が無く、機械的強度に優れる。材料特性については、金属ガラスは、引張強度が相対的に高く、ヤング率が相対的に低い。耐食性については、金属ガラスは、構造・組成が均質であるために表面に形成される不働態被膜も均質となり、粒界が無いため、耐食性に優れる。
具体的には、下記の一般式で示される組成を有する合金が好適に使用できる。
一般式：Ｍ１ａＭ２ｂＬｎｃＭ３ｄＭ４ｅＭ５ｆ
但し、「Ｍ１」はＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素である。「Ｍ２」はＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素である。「Ｌｎ」はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍ（希土類元素の集合体であるミッシュメタル）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素である。「Ｍ３」はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素である。「Ｍ４」はＴａ、Ｗ及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素である。「Ｍ５」はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素である。「ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ」はそれぞれ原子％で、「２５≦ａ≦８５」、「１５≦ｂ≦７５」、「０≦ｃ≦３０」、「０≦ｄ≦３０」、「０≦ｅ≦１５」及び「０≦ｆ≦１５」である。特に、Ｚｒ系金属ガラスでは、酸化処理することにより、表面にジルコニア膜が形成され、耐摩耗性が向上する。高密度性については、金属ガラスの鋳造では、金型の寸法に応じて、型の形状が鋳物に高精度に転写（再現）される。金属ガラスでは、過冷却液体領域があるため、凝固収縮を考慮する必要がなく、アモルファスのため、表面が滑らかになり、金型の表面状態が高精度に再現される。
従って、エンジンバルブが金属ガラスを素材として鋳造により一体成形されることから、その成形品は寸法精度が高くなり、後加工が不要となる。この成形品は、ヤング率が低いことから、部品同士の密着性が良くなる。この成形品は、機械的強度が大となり、表面が均質な不働態膜により耐食性が大となる。素材の金属ガラスは、一般的な結晶合金より比重が小さいことから、成形品が軽量化する。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、一体成形後に加熱処理により表面に酸化ジルコニウム又はジルコニアを生成したことを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、表面に酸化ジルコニウムによる被膜が形成されることから、エンジンバルブとして耐摩耗性が向上する。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、耐熱鋼を素材として鍛造により一体成形された傘部及び軸部を備えたエンジンバルブであって、傘部のバルブフェースに金属ガラスを素材とするフェース部材が一体成形されたことを趣旨とする。
【００１７】
上記発明の構成によれば、以下の点で請求項１に記載の発明と作用が異なる。即ち、傘部のバルブフェースに金属ガラスを素材とするフェース部材が一体成形されることから、バルブフェースの寸法精度が高くなり、後加工が不要となる。バルブフェースのヤング率が低くなることから、バルブフェースとバルブシートとの間の密着性が良くなる。バルブフェースは、機械的強度が大となり、表面が均質な不働態膜により耐食性が大となる。金属ガラスを素材とするフェース部材は、一般的な結晶合金よりも比重が小さいことから、その分だけエンジンバルブが軽量化する。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、金属ガラスを素材として構成される傘部及び軸部と、軸部の先端に設けられる耐摩耗性材料からなるチップとを備え、傘部、軸部及びチップが鋳造により一体成形されたことを趣旨とする。
【００１９】
上記発明の構成によれば、軸部の先端に耐摩耗性材料からなるチップが鋳造により一体成形されることから、軸部の先端の耐摩耗性が向上する。
ここで、エンジンバルブの傘部及び軸部を構成する金属ガラスとは、金属でありながら、酸化物ガラスのように安定な非晶質（アモルファス）で、高温で容易に変形（粘性流動）するものである。変形特性については、金属ガラスは、原子配列がランダムであるため、結晶合金に存在する特定の滑り面が無く、機械的強度に優れる。材料特性については、金属ガラスは、引張強度が相対的に高く、ヤング率が相対的に低い。耐食性については、金属ガラスは、構造・組成が均質であるため表面に形成される不働態被膜も均質となり、粒界が無いため、耐食性に優れる。Ｚｒ系金属ガラスでは、酸化処理することにより、表面にジルコニア膜が形成され、耐摩耗性が向上する。高密度性については、金属ガラスの鋳造では、金型の寸法に応じて、型の形状が鋳物に高精度に転写（再現）される。金属ガラスでは、過冷却液体領域があるため、凝固収縮を考慮する必要がなく、アモルファスのため、表面が滑らかになり、金型の表面状態が高精度に再現される。
従って、傘部、軸部及びチップとの一体成形品として、寸法精度が高く、後加工が不要となる。この成形品は、ヤング率が低いことから、バルブフェースとバルブシートとの間の密着性が良くなる。この成形品は、機械的強度が大となり、表面が均質な不働態膜により耐食性が大となる。素材の金属ガラスは一般的な結晶合金より比重が小さいことから、成形品が軽量化する。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、鋳造後に加熱処理により表面に酸化ジルコニウムを生成したことを趣旨とする。
【００２１】
上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、表面に酸化ジルコニウムによる被膜が形成されることから、エンジンバルブとして耐摩耗性が向上する。
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、傘部及び軸部を備えたエンジンバルブの製造方法において、耐熱性材料からなるチップを中子として軸部の先端に対応して配置し、金属ガラスを素材として鋳込むことにより、傘部、軸部及びチップを一体成形することを趣旨とする。
【００２３】
上記発明の構成によれば、軸部とチップとが鋳造により高精密に一体成形されることから、仕上加工等の後工程が不要となる。又、傘部及び軸部が金属ガラスにより成形されることから、機械的強度に優れ、耐食性及び耐摩耗性に優れる。
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、傘部及び軸部を備えたエンジンバルブの製造方法において、型締めされた金型のキャビティの中であって軸部の先端に対応する位置に耐熱性材料からなるチップを中子として填め込むチップ填め込み工程と、チップが填め込まれたキャビティの中に金属ガラスを素材として注湯する注湯工程と、傘部及び軸部をチップと一体成形するために注湯された材料にプランジャで圧力を加える加圧工程と、金型を型開きすることにより一体成形品をエンジンバルブとして取り出す取出工程とを備えたことを趣旨とする。
【００２５】
上記発明の構成によれば、請求項６に記載の発明と同様の作用が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明のエンジンバルブ及びその製造方法を具体化した第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、この実施の形態におけるエンジンバルブ１の正面図を示す。このエンジンバルブ１は、金属ガラスを素材として構成される傘部２及び軸部３と、その軸部３の先端に設けられる耐摩耗性材料からなるチップ４とを備える。このエンジンバルブ１は、これら傘部２、軸部３及びチップ４が精密鋳造により一体成形される。傘部２の下端外周は、エンジンの吸気ポート又は排気ポートに設けられるバルブシートに対して当接及び離間が可能なバルブフェース５となっている。
【００２８】
この実施の形態では、傘部２及び軸部３の素材である金属ガラスとして、比較的容易に合金を作ることができる「Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ合金」が使用される。この実施の形態で、チップ４の素材である耐摩耗性材料として、「窒化珪素などのセラミック」が使用される。
【００２９】
この実施の形態のエンジンバルブ１は、エンジンの吸気ポート又は排気ポートに対応してエンジンに組み付けられる。この組付状態で、軸部３の先端がカム、ピポット、ロッカーアーム等により押圧されることにより、各ポートのバルブシートからバルブフェース５が離間してポートが開くようになっている。
【００３０】
次に、エンジンバルブ１の製造方法について説明する。図２（ａ）〜（ｅ）は、一連の製造手順の工程図を示す。エンジンバルブ１の製造には、第１金型２１、第２金型２２及び第３金型２３が使用される。第１及び第２の金型２１，２２は、互いに型締め及び型割り可能に設けられる。これら両金型２１，２２には、エンジンバルブ１の傘部２及び軸部３を一体成形するためのキャビティ２４が形成される。
【００３１】
第１及び第２の金型２１，２２に対しては、第３金型２３が型締め及び型割り可能に設けられる。第３金型２３に設けられた通孔２５には、プランジャ３６が往復動可能に設けられる。第３金型２３の通孔２５の先端は、第１及び第２の金型２１，２２に形成されるキャビティ２４に整合可能である。第１金型２１、第２金型２２及び第３金型２３が互いに型締めされた状態で、キャビティ２４及び通孔２５により一つのバルブキャビティが構成される。
【００３２】
ここで、金属ガラスは全く収縮しない訳ではないので、第１及び第２の金型２１，２２のキャビティ２４の寸法は、わずかな収縮量（１％程度）を見込んだ精度で設定する必要がある。キャビティ２４の抜き勾配は、ネットシェイプ（正確な転写）の点からは、できるだけ小さく設定することが望ましい。
【００３３】
エンジンバルブ１を製造するには、先ず図２（ａ）に示すチップ填め込み工程で、第１及び第２の金型２１，２２が型締めされた状態で、そのキャビティ２４の底部にチップ４を中子として填め込む。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示す注湯工程では、第１及び第２の金型２１，２２と第３金型２３とを互いに型締めし、それら金型２１〜２３により構成されるバルブキャビティに対して（第３金型２３の通孔２５の中に）金属ガラスを素材３０として注湯する。この素材３０は、第３金型２３に設けられた所定のランナ（図示略）から通孔２５に投入される。ここで、金属ガラスの溶湯の温度は、例えば「１１００℃」に設定される。各金型２１〜２３の温度は、例えば「１００〜２００℃」が適切である。
【００３５】
次に、図２（ｃ）に示す加圧工程では、傘部２及び軸部３をチップ４と一体成形するために、プランジャ２６を往動させることにより、注湯された素材３０に圧力を加える。このときの鋳造圧力は、例えば「数十ＭＰａ」である。このとき、プランジャ２６の先端は、通孔２５の下端にて止められる。
【００３６】
次に、図２（ｄ）に示す取出工程では、プランジャ２６を復動させながら全ての金型２１〜２３を互いに型開きする。これにより、図２（ｅ）に示すように、一体成形品を取り出すことにより、エンジンバルブ１の完成品が得られる。
【００３７】
つまり、この実施の形態の製造方法では、耐熱性材料からなるチップ４を中子として軸部３の先端に対応して配置する。そして、金属ガラスを素材３０として加圧しながら鋳込むことにより、傘部２、軸部３及びチップ４を一体成形する。この製造方法により、傘部２及び軸部３が金属ガラスを素材として構成され、その軸部３とチップ４とが精密鋳造により一体成形されたエンジンバルブ１が得られる。
【００３８】
ここで、上記製造方法は、真空雰囲気中で行われる。その理由は、金属ガラスの溶湯の酸化を防止し、Ｚｒの活性を高め、鋳物に気泡が入るのを防止するためである。
【００３９】
以上説明したこの実施の形態のエンジンバルブ１によれば、傘部２及び軸部３が金属ガラスを素材として構成される。ここで、金属ガラスとは、金属でありながら、酸化物ガラスのように安定な非晶質（アモルファス）であり、高温で容易に変形（粘性流動）するものである。
【００４０】
変形特性としては、図３（ａ），（ｂ）に示す原子配列モデルから分かるように、金属ガラスは、結晶合金に比べ、原子配列がランダムであるため、結晶合金に存在する特定の滑り面が無く、機械的強度に優れる。このため、金属ガラスを使用して一体成形されたエンジンバルブ１としては、耐久性と信頼性を向上させることができる。この結果、エンジンの耐久性と信頼性を向上させることができる。
【００４１】
耐食性としては、図４（ａ），（ｂ）の断面モデル図からも分かるように、金属ガラスは、結晶合金に比べ、構造・組成が均質であるため表面に形成される不働態被膜も均質となる。又、金属ガラスは、結晶粒界が無いため、耐食性に優れる。更に、Ｚｒ系の金属ガラスは、酸化処理することにより、表面にジルコニア膜が形成されるので、耐摩耗性が向上する。この意味で、金属ガラスを使用して一体成形されたエンジンバルブ１としては、耐食性を向上させることができ、延いては耐久性を向上させることができる。
【００４２】
材料特性としては、図５の表からも分かるように、金属ガラス（Ｚｒ系：Ｚｒ５５Ａｌ１０Ｎｉ５Ｃｕ３０（ａｔ％））は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）に比べ、密度が低く、引張強度が高く、ヤング率が低く、硬質である。このため、金属ガラスを使用して一体成形されたエンジンバルブ１としては、そのバルブフェース５のバルブシートに対する密着性が良くなる。これにより、バルブフェース５とバルブシートとの間の気密保持性を高めることができる。この意味で、エンジンバルブ１としての信頼性を高めることができる。又、バルブシートとエンジンバルブ１（バルブフェース５）との間の着座音を低減させることができる。この結果、エンジンの動作音を低減させることができ、エンジンの静粛性を向上させることができる。
【００４３】
高密度性としては、金属ガラスの鋳造では、金型の寸法に応じて、金型の形状が鋳物に高精度に転写（再現）される。金属ガラスでは、過冷却液体領域があるため、凝固収縮を考慮する必要がなく、アモルファスのため、表面が滑らかになり、金型の表面状態が高精度に再現される。このため、金属ガラスを使用して一体成形されたエンジンバルブ１としては、寸法精度が高く、仕上加工等の後工程が不要となり、製造工数と製造コストを減らすことができる。この結果、エンジンの製造コストを減らすことができる。
【００４４】
更に、この実施の形態のエンジンバルブ１では、素材３０として使用される金属ガラスが、一般的な結晶合金より比重が小さい。このことから、エンジンバルブ１それ自体が軽量化する。このため、エンジンバルブ１の動作上の応答性を向上させることができる。この結果、エンジンの吸気又は排気に係る応答性を向上させることができ、エンジンの高回転化に寄与する。又、エンジンの軽量化と燃費向上にも寄与する。
【００４５】
この実施の形態のエンジンバルブ１の製造方法によれば、軸部３とチップ４とが鋳造により高精密に一体成形される。このことから、エンジンバルブ１として、仕上加工等の後工程が不要となる。又、傘部２及び軸部３が金属ガラスにより一体成形されることから、機械的強度に優れ、耐食性及び耐摩耗性に優れる。このため、上記のように耐久性と信頼性に優れたエンジンバルブ１を、少ない工数で製造することができ、製造コストの高騰を抑えることができる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明のエンジンバルブを具体化した第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。尚、この実施の形態を含む以下の各実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。以下には、異なった点について説明する。
【００４７】
図６は、図１の破線円の部位の拡大断面図を示す。図６に示すように、この実施の形態で、傘部２及び軸部３の表面には、精密鋳造後の加熱処理により生成された酸化ジルコニウムよりなる被膜６が形成される。
【００４８】
従って、この実施の形態では、エンジンバルブ１の傘部２及び軸部３の表面に酸化ジルコニウムによる被膜６が形成される。このため、第１の実施の形態のエンジンバルブ１の作用に加え、エンジンバルブ１として耐摩耗性が向上する。このため、エンジンバルブ１としての耐久性を更に向上させることができる。
【００４９】
加えて、この実施の形態のエンジンバルブ１は、その表面の輻射率が、酸化ジルコニウムの被膜６により向上する。このため、エンジンバルブ１の放熱性を高めることができる。この結果、エンジン燃焼室の放熱性を高めることができ、エンジンの耐ノック性を向上させることができる。
【００５０】
［第３の実施の形態］
次に、本発明のエンジンバルブを具体化した第３の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
図７は、この実施の形態のエンジンバルブ３１の正面図を示す。このエンジンバルブ３１は、傘部２及び軸部３を備え、それらが金属ガラスを素材として精密鋳造により一体成形される。この実施の形態でも、金属ガラスとして、「Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ合金」が使用される。
【００５２】
従って、この実施の形態のエンジンバルブ３１では、傘部２及び軸部３が金属ガラスを素材として精密鋳造により一体成形される。このため、エンジンバルブ３１として、寸法精度が高くなり、仕上加工等の後工程が不要となり、製造工数と製造コストを減らすことができる。この結果、エンジンの製造コストを減らすことができる。
【００５３】
又、この実施の形態のエンジンバルブ３１では、金属ガラスにより成形されることでヤング率が低く、硬質となる。このことから、バルブフェース５のバルブシートに対する密着性が良くなり、バルブフェース５とバルブシートとの間の気密保持性を高めることができる。このため、エンジンバルブ３１としての信頼性を高めることができる。又、バルブシートとエンジンバルブ１（バルブフェース５）との間の着座音を低減させることができる。この結果、エンジンの動作音を低減させることができ、エンジンの静粛性を向上させることができる。
【００５４】
更に、この実施の形態のエンジンバルブ３１では、金属ガラスにより一体成形されることで機械的強度が大きく、表面の耐食性が大きい。このため、エンジンバルブ３１としての耐久性と信頼性を向上させることができる。この結果、エンジンの耐久性と信頼性を向上させることができる。
【００５５】
加えて、この実施の形態のエンジンバルブ３１では、その全体が、一般的な結晶合金より比重の小さい金属ガラスにより一体成形される。このことから、エンジンバルブ３１それ自体が軽量化する。このため、エンジンバルブ３１の動作上の応答性を向上させることができる。この結果、エンジンの吸気又は排気に係る応答性を向上させることができ、エンジンの高回転化に寄与する。又、エンジンの軽量化と燃費向上にも寄与する。
【００５６】
［第４の実施の形態］
次に、本発明のエンジンバルブを具体化した第４の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００５７】
この実施の形態では、第２の実施の形態と同様、傘部２及び軸部３の表面に、精密鋳造後の加熱処理により生成された酸化ジルコニウムよりなる被膜６が形成される。図７の破線円の部位を示す拡大断面図は、図６に示す図と同じである。
【００５８】
従って、この実施の形態では、第３の実施の形態のエンジンバルブ３１の作用に加え、同バルブ３１の表面に酸化ジルコニウムによる被膜６が形成される。このことから、エンジンバルブ３１として耐摩耗性が向上する。この結果、エンジンバルブ３１として耐久性を更に向上させることができる。
【００５９】
加えて、この実施の形態のエンジンバルブ３１は、その表面の輻射率が、酸化ジルコニウムの被膜６により向上する。このため、エンジンバルブ１の放熱性を高めることができる。この結果、エンジン燃焼室の放熱性を高めることができ、エンジンの耐ノック性を向上させることができる。
【００６０】
［第５の実施の形態］
次に、本発明のエンジンバルブを具体化した第５の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００６１】
図８は、この実施の形態のエンジンバルブ３２の正面図を示す。このエンジンバルブ３２は、傘部２及び軸部３を備え、それらが耐熱鋼を素材として鍛造により一体成形される。又、傘部２のバルブフェース５には、金属ガラスを素材とするフェース部材６がインサート成形により一体成形される。この実施の形態でも、金属ガラスとして、「Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ合金」が使用される。
【００６２】
従って、この実施の形態のエンジンバルブ３２によれば、以下の点で前記各実施の形態のエンジンバルブ１，３１と異なる。即ち、傘部２のバルブフェース５に金属ガラスを素材とするフェース部材６が一体成形される。このことから、バルブフェース５の寸法精度が高くなり、後加工が不要となる。又、バルブフェース５のヤング率は相対的に低い。このことから、バルブフェース５とバルブシートとの間の密着性が良くなる。これにより、バルブフェース５とバルブシートとの間の気密保持性を高めることができる。この意味で、エンジンバルブ３２としての信頼性を高めることができる。又、バルブシートとエンジンバルブ３２（バルブフェース５）との間の着座音を低減させることができる。この結果、エンジンの動作音を低減させることができ、エンジンの静粛性を向上させることができる。
【００６３】
又、この実施の形態のエンジンバルブ３２では、バルブフェース５の機械的強度が大となり、その表面が均質な不働態膜により耐食性が大となる。このため、エンジンバルブ３２としての耐久性と信頼性を向上させることができる。この結果、エンジンの耐久性と信頼性を向上させることができる。
【００６４】
この実施の形態のエンジンバルブ３２では、金属ガラスを素材とするフェース部材６は、一般的な結晶合金よりも比重が小さい。このことから、軽量化された分だけエンジンバルブ３２が軽量化する。このため、エンジンバルブ３２の動作上の応答性を向上させることができる。この結果、エンジンの吸気又は排気に係る応答性を向上させることができ、エンジンの高回転化に寄与する。又、エンジンの軽量化と燃費向上にも寄与する。
【００６５】
尚、この発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００６６】
（１）前記各実施の形態では、金属ガラスとして、「Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ」からなるＺｒ系の金属ガラスを使用したが、金属ガラスの組成としてはこれに限られるものではない。例えば、「Ｔｉ系材料」からなる金属ガラスを使用することもできる。
【００６７】
（２）前記第１〜第４の実施の形態では、エンジンバルブ１等を鋳造により成形したが、エンジンバルブを鋳造以外に、鍛造でも成形することができる。即ち、金属ガラスの過冷却域体温度域において、金属ガラスは完全ニュートン粘性流動（流動性が高くなる。）を呈し、成形性が著しく向上するため鍛造ができる。Ｚｒ系金属ガラスでは、「４００〜４８０℃」の温度範囲において、完全ニュートン粘性流動を示す。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の構成によれば、エンジンバルブの製造コストを低減させることができ、エンジンバルブの耐久性及び信頼性を向上させることができ、エンジンバルブの着座音を低減させることができる。
【００６９】
請求項２に記載の発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の効果に対して、エンジンバルブとしての耐久性を更に向上させることができる。又、エンジンバルブとしての放熱性を高めることができ、延いては、エンジン燃焼室の放熱性を高めることができ、エンジンの耐ノック性を向上させることができる。
【００７０】
請求項３に記載の発明の構成によれば、エンジンバルブの製造コストを低減させることができ、エンジンバルブの耐久性及び信頼性を向上させることができ、エンジンバルブの着座音を低減させることができる。
【００７１】
請求項４に記載の発明の構成によれば、エンジンバルブの製造コストを低減させることができ、エンジンバルブの耐久性及び信頼性を向上させることができ、エンジンバルブの着座音を低減させることができる。
【００７２】
請求項５に記載の発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の効果に対して、エンジンバルブとしての耐久性を更に向上させることができる。又、エンジンバルブとしての放熱性を高めることができ、延いては、エンジン燃焼室の放熱性を高めることができ、エンジンの耐ノック性を向上させることができる。
【００７３】
請求項６に記載の発明の構成によれば、耐久性と信頼性に優れたエンジンバルブを、少ない工数で製造することができ、製造コストの高騰を抑えることができる。
【００７４】
請求項７に記載の発明の構成によれば、請求項６に記載の製造方法を、チップ填め込み工程、注湯工程、加圧工程及び取出工程により特定することにより、請求項６に記載の発明と同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係り、エンジンバルブを示す正面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、一連の製造手順を示す工程図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、原子配列モデルを示す模式図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、  断面モデルを示す模式図である。
【図５】材料特性を示す表である。
【図６】第２の実施の形態に係り、図１の破線円の部位の拡大断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係り、エンジンバルブを示す正面図である。
【図８】第５の実施の形態に係り、エンジンバルブを示す部分断面正面図である。
【符号の説明】
１    エンジンバルブ
２    傘部
３    軸部
４    チップ
５    バルブフェース
６    フェース部材
２１  第１金型
２２  第２金型
２３  第３金型
２４  キャビティ
３０  素材
３１  エンジンバルブ
３２  エンジンバルブ
【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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