特許 7606594 中空エンジンバルブ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-17

(45)【発行日】2024-12-25

(54)【発明の名称】中空エンジンバルブ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F01L 3/14 20060101AFI20241218BHJP

   F01L 3/24 20060101ALI20241218BHJP

   F01L 3/20 20060101ALI20241218BHJP

   B21K 1/22 20060101ALI20241218BHJP

   B21J 5/06 20060101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

F01L3/14 A

F01L3/24 D

F01L3/20 C

B21K1/22

B21J5/06 F

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023506452

(86)(22)【出願日】2021-03-16

(86)【国際出願番号】 JP2021010673

(87)【国際公開番号】W WO2022195730

(87)【国際公開日】2022-09-22

【審査請求日】2023-09-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000237123

【氏名又は名称】フジオーゼックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003292

【氏名又は名称】弁理士法人三栄国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 隆暁

(72)【発明者】

【氏名】久島 晃二

【審査官】鶴江 陽介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２４２０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１００１８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０１－１７３３０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０４－０７６９０７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｌ ３／１４ー３／２４

Ｂ２１Ｋ １／２２

Ｂ２１Ｊ ５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸部及び前記軸部の基端に傘状に拡径する傘部を有し、中空部を有する第１軸部及び中空部を有する第２軸部を備える前記軸部の内部に設けられた中空の中空部内に冷却材が封入される中空エンジンバルブにおいて、
前記軸部は、先端側の縮径した前記第１軸部と、前記第１軸部よりも外径が大きい基端側の縮径しなかった前記第２軸部と、前記第１軸部と前記第２軸部との外径の相違により形成される中空部を有する段差部とを有し、
前記第１軸部及び前記段差部の各々の肉厚は、前記第２軸部の肉厚よりも厚いことを特徴とする中空エンジンバルブ。

【請求項2】

第１軸部及び前記第１軸部に連続して設けられ前記第１軸部より外径が大きい第２軸部を有する軸部と、前記第２軸部の一端に傘状に拡径する傘部と、少なくとも前記軸部の内部に中空の中空部と備える中空エンジンバルブの製造方法であって、
特殊鋼からなる素材を、鍛造加工及び穴明加工により、前記第２軸部の外径と同径、かつ円筒状の筒状部、及び前記筒状部の一端に前記傘部と同形の傘状部を設ける半完成品を成形する第１工程と、前記半完成品における前記筒状部を絞り加工により縮径することで、前記軸部を成形する第２工程とを含み、
前記第２工程において、前記筒状部を、前記筒状部における軸線方向の予め定めた特定位置まで縮径することによって、縮径した部分を前記第１軸部とし、縮径しなかった部分を前記第２軸部とし、前記第１軸部とともに縮径され、前記第１軸部及び前記第２軸部の外径の相違により形成される部分を段差部とし、
縮径した前記第１軸部の肉厚及び前記段差部の肉厚は、前記第２軸部の肉厚よりも厚い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、中空エンジンバルブ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車や船舶などのエンジンの燃焼室に吸気ガスを流入させ、排気ガスを排出させるためのエンジンバルブには、温度上昇を抑制する金属ナトリウムなどの冷却材を封入するために、内部を中空にした中空部を設けた中空エンジンバルブ（以下、単にエンジンバルブともいう）がある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１９０７５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、Ｃｏ_２排出ガス規制が厳格化されるともに燃焼温度が上昇しており、このような中空エンジンバルブにおいても、首部温度が上昇し強度不足が懸念される。

【0005】

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、軸部の強度を高めた中空エンジンバルブ及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の第１の態様は、軸部及び前記軸部の基端に傘状に拡径する傘部を有し、少なくとも前記軸部の内部に設けられた中空の中空部内に冷却材が封入される中空エンジンバルブにおいて、前記軸部は、先端側の第１軸部と、前記第１軸部よりも外径が大きい基端側の第２軸部と、前記第１軸部と前記第２軸部との外径の相違により形成される段差部とを有し、前記段差部の肉厚は、前記第２軸部の肉厚よりも厚い。

【0007】

上記（１）の構成によれば、段差部に対する曲げ応力に対して、強度の向上を図ることができる。

【0008】

（２）本発明の第２の態様は、軸部及び前記軸部の基端に傘状に拡径する傘部を有し、少なくとも前記軸部の内部に設けられた中空の中空部内に冷却材が封入される中空エンジンバルブにおいて、前記軸部は、先端側の主軸部と、前記傘部に連続して設けられ、前記主軸部よりも外径が大きい首部とを有し、前記首部の肉厚は、前記主軸部の肉厚よりも厚く、前記中空部を、少なくとも前記主軸部及び前記首部に亘って一定の内径で設ける。

【0009】

上記（２）の構成によれば、首部の強度の向上を図るとともに、中空部内の冷却材の移動の円滑化を図ることができる。

【0010】

（３）本発明の第３の態様は、第１軸部及び前記第１軸部に連続して設けられ前記第１軸部より外径が大きい第２軸部を有する軸部と、前記第２軸部の一端に傘状に拡径する傘部と、少なくとも前記軸部の内部に中空の中空部と備える中空エンジンバルブの製造方法であって、特殊鋼からなる素材を、鍛造加工及び穴明加工により、前記第２軸部の外径と同径、かつ円筒状の筒状部、及び前記筒状部の一端に前記傘部と同形の傘状部を設ける半完成品を成形する第１工程と、前記半完成品における前記筒状部を絞り加工により縮径することで、前記軸部を成形する第２工程とを含み、前記第２工程において、前記筒状部を、前記筒状部における軸線方向の予め定めた特定位置まで縮径することによって、縮径した部分を前記第１軸部とし、縮径しなかった部分を前記第２軸部とし、前記第１軸部とともに縮径され、前記第１軸部及び前記第２軸部の外径の相違により形成される部分を段差部とし、縮径した前記第１軸部の肉厚及び前記段差部の肉厚は、前記第２軸部の肉厚よりも厚い。

【0011】

上記（３）の構成によれば、強度を高めた軸部を有する中空エンジンバルブを製造することができる。

【0012】

（４）本発明の第４の態様は、軸部と、前記軸部の基端に傘状に拡径する傘部と、前記軸部の基端側に前記傘部に連続して設けられる前記軸部より外径が大きい首部と、少なくとも前記軸部の内部に設けられ予め定めた特定径を有する中空部とを備える中空エンジンバルブの製造方法であって、特殊鋼からなる素材を鍛造加工及び穴明加工により、先端に開口を有する円筒状の筒状部及び前記筒状部の基端に傘状に拡径する傘状部を備える半完成品を成形する第１工程と、前記筒状部を絞り加工により縮径することで、前記軸部及び前記首部を成形する第２工程とを含み、前記第１工程において、前記筒状部の基端側に、前記筒状部の肉厚よりも厚く、かつ先端方向に指数関数的に縮径する首テーパ部を成形し、前記第２工程は、前記首テーパ部を含む前記筒状部の外径を、前記首テーパ部の内径が前記特定径に至るまで縮径して半完成首部を成形する第１成形と、前記半完成首部より先端側の前記筒状部の外径を、前記筒状部の内径が前記特定径に至るまで縮径することによって、縮径した部分を前記軸部とし、縮径しなかった部分を前記首部とする第２成形とを含む。

【0013】

上記（４）の構成によれば、首部の強度を高めるとともに、冷却材の中空部内の移動が円滑に行われる中空エンジンバルブを製造することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、軸部の強度を高めた中空エンジンバルブを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施形態における中空エンジンバルブの縦断面図である。

【図2】同じく中空エンジンバルブの製造過程の形態を示す模式図である。

【図3】同じく中空エンジンバルブの製造過程の形態を示す模式図である。

【図4】第２の実施形態における中空エンジンバルブの縦断面図である。

【図5】同じく中空エンジンバルブの製造過程の形態を示す模式図である。

【図6】同じく中空エンジンバルブの製造過程の形態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図１～図６を参照し、発明の一実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は例示であり、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。

【0017】

（第１の実施形態）
図１～図３を参照し、第１の実施形態について説明する。なお、本実施形態の中空エンジンバルブ１００の方向については、図１のエンジンバルブ１００（弁傘部１１０）の方向（例えば、軸部１１１の先端側（軸端部材１２０側）が上、軸部１１１の基端側（傘部１１３側）が下）を基準として説明する。

【0018】

（中空エンジンバルブ１００）
中空エンジンバルブ（以下、単にエンジンバルブという）１００は、自動車等のエンジン（図示略）のシリンダヘッドに設けられ、かつ燃焼室に連通した吸気ポート及び排気ポートの内部に配置される弁体であって、エンジン実動時に上下方向へ移動して吸気ポート及び排気ポートを開閉可能とする。エンジンバルブ１００は、吸気ポートを開放することによって吸気ガスを吸気ポートから燃焼室内に供給可能とし、排気ポートを開放することによって燃焼室内の排気ガスを排気ポートから燃焼室外に排出可能とする。

【0019】

図１に示すように、エンジンバルブ１００は、本体部分である弁傘部１１０と、蓋体部分である軸端部材１２０とを備える。

【0020】

弁傘部１１０は、丸棒状の軸部１１１と、軸部１１１の下端部に連続して設けられ、下方に向かって同心状かつ傘状に拡径した傘部１１３とを備える。

【0021】

軸部１１１は、上部の第１軸部１１１ａと、第１軸部１１１ａよりも外径が大きい下部の第２軸部１１１ｂとを備え、第１軸部１１１ａと第２軸部１１１ｂとの間には、外径が異なる両軸部１１１ａ、１１１ｂを連設するために上方に向かって漸次縮径するテーパ状の段差部１１１ｃが設けられている。

【0022】

弁傘部１１０の軸部１１１の内部には、上部が開口する有底の中空部１１５が設けられている。中空部１１５、すなわち弁傘部１１０の内形は、第１軸部１１１ａ及び第２軸部１１１ｂの外形とほぼ相似形をなしている。具体的に、第１軸部１１１ａの内径Φｄ‘は、第２軸部１１１ｂの内径Φｄよりも細く設定されており、段差部１１１ｃにおける中空部１１５（段差部１１１ｃの内形）は、上方に向かって漸次縮径するテーパ状をなしている。

【0023】

図１に示すように、第１軸部１１１ａの厚さｔ３（例えば１．６ｍｍ）及び段差部１１１ｃの厚さｔ２（例えば１．６ｍｍ）は、第２軸部１１１ｂの厚さｔ１（例えば１．０ｍｍ）よりも厚肉となっている（ｔ３＝ｔ２＞ｔ１）。

【0024】

これにより、軸部１１１において、エンジン作動の際に、エンジンバルブが着座することによって最大曲げ応力が生じる段差部１１１ｃの強度を向上させることができ、エンジンバルブ１００の劣化及び破損を抑制することができる。

【0025】

弁傘部１１０は、中空部１１５へ図示略のチタン等のゲッタ材や金属ナトリウム等の冷却材が投入された後、軸端部材１２０を軸部１１１の上端部に接合（例えば、摩擦圧接）して固着することにより、軸部１１１の開口が閉塞される。これにより、中空部１１５は密閉され、冷却材等は中空部１１５内に封入される。これにより、軸端部材１２０は、軸部１１１と一体的（分離不能）になって、軸部１１１を成形し、冷却材等が封入されたエンジンバルブ１００が完成する。

【0026】

なお、必要に応じて、エンジンバルブ１００の全部又は一部（傘部１１３の一部や全部、軸部１１１の全部や一部）に、例えばセラミックのような熱伝導率が低い金属によって断熱コーティングを施したり、窒化処理や研磨などの表面処理を施すようにしてもよい。

【0027】

（エンジンバルブ１００における弁傘部１１０の製造方法）
弁傘部１１０の成形工程は、大別すると、中実丸棒１０から半完成品３００を成形する第１工程（図２参照）と、半完成品３００から弁傘部１１０を成形する第２工程（図３参照）からなる。

【0028】

図２（４）に示すように、半完成品３００は、弁傘部１１０における軸部１１１の加工前の筒状部３０１と、弁傘部１１０における中空部１１５の加工前の円筒穴３０５と、弁傘部１１０における傘部１１３の加工前の傘状部３０３とを有する。

【0029】

筒状部３０１は、外径がΦＤ（例えばφ７ｍｍ）、内径（穴径）がΦｄ（例えばφ５ｍｍ）、厚さがｔ１（例えば１．０ｍｍ）であって、ストレートの円筒状をなしている。また、傘状部３０３は、傘部１１３と同じ形状をなしている。

【0030】

（第１工程）
本実施形態では、第１工程において、図２（１）に示す例えば円柱状の特殊鋼からなる中実丸棒１０に対する搾出加工によって、図２（２）に示すようにエンジンバルブ１００の軸部１１１に相当する部分を縮径させた半完成軸部２１、及び半完成軸部２１よりも外径が大きいヘッド部２３を設けるようにして搾出済み中実棒２０を成形する。また、この搾出済み中実棒２０に対する鍛造加工によって、図２（３）に示す搾出済み中実棒２０のヘッド部２３を拡径させた傘状の傘状部３３を設けるとともに、半完成軸部２１を軸線方向に短寸化し、かつ拡径させた中実軸３１を設けるようにして傘付き中実棒３０を成形する。なお、第１工程の搾出加工及び鍛造加工においては、下向き凹状の成形部Ｓを設けたダイスＫにワークを装填して、パンチＰが設けられたプレス装置（図示略）により上方から押圧することによりワークを成形する。さらに、図２（３）に示す傘付き中実棒３０を上下反転させた中実軸３１に対する穴明加工によって、図２（４）に示すように、例えばドリルＭにより軸線方向に有底の円筒穴３０５を穿設して筒状部３０１を設けて半完成品３００を成形する。なお、半完成品３００の傘状部３０３の形状は、傘付き中実棒３０の傘状部３３と同じであり、また、筒状部３０１の外径は、中実軸３１と同じである。

【0031】

なお、本実施形態の第１工程については、搾出加工を省略してもよく、また、傘状部３３を成形する前に、円筒穴３０５を設けるようにしてもよい。この円筒穴３０５の成形は、ドリル等による穴明加工ではなく、例えば、鍛造加工により中実丸棒１０の一端を盃状に成形してから、絞り加工により外壁を起立させるようにしごくようにして、段階的に行ってもよい。

【0032】

（第２工程）
図３に示すように、第２工程では、複数のダイス５１、ダイス５２、ダイス５３（以下、まとめてダイス５１～５３ともいう）を用いた冷間鍛造加工によって、筒状部３０１を段階的に縮径して弁傘部１１０を成形する。なお、ダイスの数（種類）は工程数などに応じて適宜増減するようにしてもよい。

【0033】

ダイス５１～５３は、上下が貫通する成形孔５０を有する。成形孔５０は、一定の内径を有する縮径部５０ａと、縮径部５０ａの下端部から下方へ拡径するテーパ部５０ｂとを有する。縮径部５０ａは、半完成品３００の筒状部３０１を縮径して弁傘部１１０の第１軸部１１１ａを成形可能とし、テーパ部５０ｂは、弁傘部１１０の段差部１１１ｃを成形可能となっている。
ダイス５１～５３は、第２工程において工程の進行に応じて配置され、各成形孔５０（縮径部５０ａ及びテーパ部５０ｂ）における径の関係は、ダイス５１＞ダイス５２＞ダイス５３となっている。

【0034】

第２工程において、図３（１）に示すダイス５１が、半完成品３００の上方から、半完成品３００の中間位置（特定位置）Ｃを折り返し点とする往復運動を行うことによって、図３（２）に示す半完成品３２０を成形し、さらに、ダイス５２の往復運動により、図３（３）に示す半完成品３３０を成形し、最終的には、ダイス５３の往復運動により、図３（４）に示す弁傘部１１０を成形する。なお、中間位置Ｃは、エンジンバルブの仕様に応じて適宜変更可能である。

【0035】

具体的には、図３（２）に示す半完成品３２０は、図３（１）に示す半完成品３００において弁傘部１１０の第１軸部１１１ａに相当する部分、及び弁傘部１１０の段差部１１１ｃに相当する部分の内径及び外径を縮径するとともに肉厚を増加（以下、厚肉化という）させ、かつ軸線方向へ延伸させて、半完成第１軸部３２１ａ、半完成段差部３２１ｃ及び段付きの半完成中空部３２５を成形したものである。
また、図３（３）に示す半完成品３３０は、前工程における半完成品３２０の半完成第１軸部３２１ａ、及び半完成段差部３２１ｃの内径及び外径を、さらに縮径するとともに厚肉化させ、かつ軸線方向へ延伸させて、半完成第１軸部３３１ａ、半完成段差部３３１ｃ及び段付きの半完成中空部３３５を成形したものである。
また、図３（４）に示す弁傘部１１０は、前工程における半完成品３３０の半完成第１軸部３３１ａ及び半完成段差部３３１ｃの内径及び外径を、さらに縮径するとともに厚肉化させ、かつ軸線方向へ延伸させて、第１軸部１１１ａ及び段差部１１１ｃ及び段付きの中空部１１５を成形したものである。

【0036】

その結果、弁傘部１１０の第２軸部１１１ｂの厚さｔ１よりも、第１軸部１１１ａの厚さｔ３、及び段差部１１１ｃの厚さｔ２を厚肉とすることができる。

【0037】

これにより、最大曲げ応力が発生する段差部１１１ｃの強度を向上させることができ、エンジンバルブ１００の劣化及び破損を抑制することができる。

【0038】

一方、第２工程において、図３（２）、（３）に示す半完成品３２０、３３０における半完成第２軸部３２１ｂ、３３１ｂ、及び傘状部３２３、３３３は、いずれも成形の対象ではないため、各部位の形状は維持される。したがって、筒状部３０１、半完成第２軸部３２１ｂ、３３１ｂ及び第２軸部１１１ｂの外径ΦＤ及び内径Φｄと、傘状部３０３、３２３、３３３、及び傘部１１３の形状は同じである。

【0039】

（第２の実施形態）
図４～図６を参照して第２の実施形態のエンジンバルブ２００について説明する。
なお、本実施形態のエンジンバルブ２００は、弁傘部２１０の形状及び加工方法が第１の実施形態のエンジンバルブ１００と異なり、他の構成（軸端部材１２０、冷却材等、断熱コーティング）は共通するため、共通する構成についての説明は省略する。また、本実施形態の中空エンジンバルブ２００の方向については、図４のエンジンバルブ２００（弁傘部２１０）の方向（例えば、軸部２１１の先端側（軸端部材１２０側）が上、軸部２１１の基端側（傘部２１３側）が下）を基準として説明する。

【0040】

図４に示すように、弁傘部２１０は、丸棒状の軸部（主軸部）２１１と、軸部２１１の下端部に連続して設けられ、下方に向かって同心状かつ傘状に拡径した傘部２１３とを備える。

【0041】

傘部２１３の下端面には、平坦状の傘表面２１３ａが設けられ、上面には、傘状の傘裏面２１３ｂが設けられている。エンジンバルブ２００がエンジンのシリンダヘッドのポート内に設けられる際、エンジンバルブ２００は、傘表面２１３ａがエンジンの燃焼室側を向き、傘裏面２１３ｂがポート側を向くように配置される。

【0042】

図４に示すように、軸部２１１の下部には、傘裏面２１３ｂの上部に連続して設けられ、軸部２１１よりも外径が大きい首部２１４が成形されている。首部２１４と首部２１４を設けていない軸部２１１との間には、外径が異なる両構成２１１、２１４を連設するため上方に向かって縮径するテーパ状の段差部２１４ａが設けられている。

【0043】

首部２１４の厚さｔ５（例えば１．８ｍｍ）は、軸部２１１の厚さｔ４（例えば１．６ｍｍ）よりも、厚肉となっている（ｔ４＜ｔ５）。

【0044】

このようにエンジンバルブ２００において、厚肉の首部２１４を設けることにより、温度が最も上昇する首部の強度を向上させることができ、エンジンバルブ２００の劣化及び破損を抑制することができる。

【0045】

弁傘部２１０の内部には、上部が開口し軸部２１１から傘部２１３に亘って中空部２１５が設けられている。中空部２１５は有底であって、軸部２１１（首部２１４を含む）の中空部２１５は一定の内径Φｄ２（特定径、例えばφ３ｍｍ）を有しており、傘部２１３の中空部２１５は下方（底部）に向かって拡径し、底部２１５ａの内径Φｄ（例えばφ１０ｍｍ）が中空部２１５内で最も大径となっている。

【0046】

これにより、傘部２１３の中空部２１５の容積を確保することができるため、中空部２１５内に一定量のゲッタ材（例えばチタン粉末等）や冷却材（例えば、金属ナトリウム）を封入することができる。また、軸部２１１の中空部２１５においては、段差等が存在しないため、中空部２１５内の冷却材の移動の円滑化を図ることができ、エンジンバルブ２００のシェイキング効果による冷却効率を高めることができる。

【0047】

（エンジンバルブ２００における弁傘部２１０の製造方法）
本実施形態の弁傘部２１０の成形工程は、中実丸棒１０から半完成品４００を成形する第１工程（図５参照）と、半完成品４００から弁傘部２１０を成形する第２工程（図６参照）からなる。

【0048】

図５に示す第１工程は、第１の実施形態の第１工程と同様の手順で行われるものであるため、詳細な説明は省略する。また、図５（１）に示す中実丸棒１０、及び図５（２）に示す搾出済み中実棒２０についても、第１の実施形態のものと形態が同じであるため、説明は省略する。

【0049】

図５（３）に示す傘付き中実棒４０は、図５（２）に示す搾出済み中実棒２０を鍛造加工することによってヘッド部２３を拡径させた傘状の傘状部４３を設けるとともに、半完成軸部２１を軸線方向に短寸化し、かつ拡径させた中実軸４１を設ける。また、中実軸４１の傘状部４３（基端）側には、傘状部４３から中実軸４１（先端）に向かって徐々に縮径する首テーパ部４４を設けている。このとき、傘付き中実棒４０の全長Ｒ（例えば４８ｍｍ）に対して、首テーパ部４４は、傘状部４３の傘表面４３ａから距離Ｌ（例えば、１７ｍｍ、全長Ｒの約１／３）延伸し、テーパ角α°（例えば、３°）を有する指数関数的な傾斜面をなしている。これにより、首テーパ部４４は、基端に向けて肉厚が漸次大となっている。

【0050】

さらに、図５（４）に示す半完成品４００は、図５（３）に示す傘付き中実棒４０を上下反転させた中実軸４１に対する穴明加工により、内径Φｄを有する円筒穴４０５を設けて筒状の筒状部４０１成形する。また、半完成品４００は、傘付き中実棒４０と外形が同じであるため、首テーパ部４４と同形の首テーパ部４０４を設けている。

【0051】

（第２工程）
図６に示すように、第２工程では、複数のダイス６１、ダイス６２、ダイス６３（以下、まとめてダイス６１～６３ともいう）を用いた冷間鍛造加工によって、筒状部４０１を段階的に縮径して弁傘部２１０を成形する。なお、ダイスの数（種類）は工程数などに応じて適宜増減するようにしてもよい。

【0052】

ダイス６１～６３は、上下が貫通する成形孔６０を有する。成形孔６０は、一定の内径を有する縮径部６０ａと、縮径部６０ａの下端部から下方へ拡径するテーパ部６０ｂとを有する。縮径部６０ａは、ダイスの種類に応じて、半完成品４００の筒状部４０１や首テーパ部４０４を縮径して弁傘部２１０の軸部２１１及び首部２１４を成形可能とし、テーパ部６０ｂは、後述する図６（２）に示す半完成品４１０の半完成首部４１４の一部、及び図６（３）に示す弁傘部２１０の段差部２１４ａを成形可能となっている。
ダイス６１～６３は、第２工程において工程の進行に応じて配置され、各成形孔６０（縮径部６０ａ及びテーパ部６０ｂ）における径の関係は、ダイス６１＞ダイス６２＞ダイス６３となっている。

【0053】

第２工程において、図６（１）に示すダイス６１（ダイス６１の鍛造後はダイス６２）が、半完成品４００の上方から、半完成品４００（半完成品４１０）の第１位置Ｃ１を折り返し点とする往復運動を行うことによって、図６（２）に示す半完成品４１０を成形し（以下、第１成形という）、さらに、ダイス６３が、半完成品４１０の第１位置Ｃ１よりも上方の第２位置Ｃ２を折り返し点とする往復運動を行うことによって、図６（３）に示す弁傘部２１０を成形する（以下、第２成形という）。なお、第２位置Ｃ２は、エンジンバルブの仕様に応じて適宜変更可能である。

【0054】

具体的に第１成形は、ダイス６１及びダイス６２によって、図６（１）に示す半完成品４００における弁傘部２１０の軸部２１１に相当する部分、及び弁傘部２１０の首部２１４に相当する部分（内径、外径）を段階的に縮径するとともに厚肉化させ、かつ軸線方向へ延伸させて、内径がΦｄ１の半完成軸部４１１及び内径がΦｄ２の半完成首部４１４を成形して半完成品４１０を成形する。

【0055】

この成形段階で、半完成首部４１４は、半完成品４００の首テーパ部４０４の厚みによって半完成軸部４１１よりも厚肉となる。また、半完成軸部４１１及び半完成首部４１４の外径は、ダイス６２によって、第１位置Ｃ１の近傍（ダイス６２における縮径部６０ａの移動範囲）まで同一に成形されるが、半完成首部４１４の内径Φｄ２は、内側へくびれたくびれ部４１５ａによって、半完成軸部４１１の内径Φｄ１よりも小さくなるように成形される。

【0056】

すなわち第１成形では、半完成首部４１４の内径がΦｄ２に至るまで筒状部４０１に対して冷間鍛造を行う。

【0057】

次に、第２成形は、ダイス６３によって、図６（２）に示す半完成品４１０の半完成首部４１４より上方の半完成軸部４１１（内径、外径）を、さらに縮径するとともに厚肉化させ、かつ軸線方向へ延伸させて、内径がΦｄ２の軸部２１１及び首部２１４と、段差部２１４ａを成形したものである。

【0058】

すなわち第２成形では、軸部２１１全体の内径がΦｄ２に至るまで半完成軸部４１１に対して冷間鍛造を行う。なお、第２工程においては、半完成品４００の傘状部４０３の外形、及び円筒穴４０５の内径Φｄは、弁傘部２１０の傘部２１３の外形、及び中空部２１５の底部２１５ａの内径において、それぞれ維持される。

【0059】

その結果、本実施形態の弁傘部２１０は、軸部２１１の肉厚よりも首部２１４の肉厚を厚くすることによって、温度が最も上昇する首部の強度を向上させることができ、エンジンバルブ２００の劣化及び破損を抑制することができる。

【0060】

また、首部２１４から傘部２１３亘って成形された中空部２１５を内径Φｄが維持された底部２１５ａに向かって漸次拡径することによって、中空部２１５の容量を確保することにより、一定量のゲッタ材（例えば、チタン粉末等）や冷却材（例えば、金属ナトリウム）を封入可能とすることができる。

【0061】

また、軸部２１１から首部２１４に亘って成形された中空部２１５を一定の内径Φｄ２とすることによって、エンジン実動時において中空部２１５内の冷却材の移動が円滑に行われるため、エンジンバルブ２００のシェイキング効果による冷却効率を高めることができる。

【符号の説明】

【0062】

Ｋ ダイス Ｐ パンチ
Ｓ 成形部
１０ 中実丸棒 ２０ 搾出済み中実棒
２１ 半完成軸部 ２３ ヘッド部
３０ 傘付き中実棒 ３１ 中実軸
３３ 半完成傘部
４０ 傘付き中実棒 ４１ 中実軸
４３ 傘状部 ４４ 首テーパ部
５０ 成形孔 ５０ａ 縮径部
５０ｂ テーパ部 ５１、５２、５３ ダイス
６０ 成形孔 ６０ａ 縮径部
６０ｂ テーパ部 ６１、６２、６３ ダイス
１００ 中空エンジンバルブ １１０ 弁傘部
１１１ 軸部 １１１ａ 第１軸部
１１１ｂ 第２軸部 １１１ｃ 段差部
１１３ 傘部 １１５ 中空部
１２０ 軸端部材
２１０ 弁傘部 ２１１ 軸部
２１３ 傘部 ２１４ 首部
２１５ 中空部
３００ 半完成品 ３０１ 筒状部
３０３ 傘状部 ３０５ 円筒穴
３２０ 半完成品 ３２１ａ 半完成第１軸部
３２１ｂ 半完成第２軸部 ３２１ｃ 半完成段差部
３２３ 半完成傘部 ３２５ 半完成中空部
３３０ 半完成品 ３３１ａ 半完成第１軸部
３３１ｂ 半完成第２軸部 ３３１ｃ 半完成段差部
３３３ 半完成傘部 ３３５ 半完成中空部
４００ 半完成品 ４０１ 筒状部
４０３ 傘状部 ４０４ 首テーパ部
４０５ 円筒穴 ４１０ 半完成品
４１１ 半完成軸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】