中空エンジンバルブの溶接方法
【課題】溶接部の品質を向上させることができる中空エンジンバルブの溶接方法を提供する。
【解決手段】一端に傘形形状を有する中空軸状の弁傘部材１１と軸状の軸端封止部材１２とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、弁傘部材１１における中空軸部１１ｂの端面２１と軸端封止部材１２の端面３１とを突き合わせることにより形成される溶接部に、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の軸心に対して点対称となる２方向から同時に電子ビームＥを照射すると共に、突き合わされた弁傘部材１１及び前記軸端封止部材１２をその軸心周りに回転させることにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを溶接する。
【解決手段】一端に傘形形状を有する中空軸状の弁傘部材１１と軸状の軸端封止部材１２とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、弁傘部材１１における中空軸部１１ｂの端面２１と軸端封止部材１２の端面３１とを突き合わせることにより形成される溶接部に、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の軸心に対して点対称となる２方向から同時に電子ビームＥを照射すると共に、突き合わされた弁傘部材１１及び前記軸端封止部材１２をその軸心周りに回転させることにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを溶接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンバルブ製造工程において、中空軸状の弁傘部材と軸状の軸端封止部材とを一体的に接合することが可能な中空エンジンバルブの溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンバルブの中には、エンジンの高出力化及び高性能化に伴って、その内部を中空に形成すると共に、この中空部内に冷媒用の金属ナトリウムを封入したものが種々提供されている。これにより、中実のエンジンバルブと比べて、軽量化が図られると共に、封入された金属ナトリウムの働きにより、熱伝導性の向上が図られるようになっている。
【０００３】
そして、中空エンジンバルブを製造する場合には、中空軸状の弁傘部材と、軸状の軸端封止部材とを、それぞれ別々に加工した後、金属ナトリウムを注入した弁傘部材と軸端封止部材とを溶接するようにしている。このような、従来の中空エンジンバルブの溶接方法は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０２９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、弁傘部材と軸端封止部材との溶接部においては、中空エンジンバルブ自体が小径に形成されているため、倒れや位置ずれ、溶接熱による熱変形が発生し易くなっている。しかしながら、上記従来の溶接方法では、このような問題に対しては、何ら講じられておらず、溶接部の品質の低下を招くおそれがあった。
【０００６】
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、溶接部の品質を向上させることができる中空エンジンバルブの溶接方法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】
【０００７】
上記課題を解決する第１の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせることにより形成される溶接部に、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心に対して点対称となる２方向から同時に電子ビームまたはレーザ光を照射し、
前記端面同士が突き合わされた前記中空軸部材及び前記軸端封止部材と、電子ビームまたはレーザ光とを、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心周りに相対的に回転させ、
前記中空軸部材と前記軸端封止部材とを溶接する
ことを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第２の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせることにより形成される溶接部の周方向全域に、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心と同軸となるようにリング状に集光させたレーザ光を照射し、
前記中空軸部材と前記軸端封止部材とを溶接する
ことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
前記軸端封止部材の端面に、前記中空軸部材の中空孔と嵌合する嵌合部を形成する
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第４の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
前記中空軸部材の端面を、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように傾斜した傾斜面とする一方、
前記軸端封止部材の端面を、その内径が先端に向かうに従って漸次大きくなるように傾斜した傾斜面とする
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第５の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
溶接時に前記中空軸部材を冷却手段により冷却する
ことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第６の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材は、
その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成され、前記中空軸部材における中空孔の開口周縁部と線接触可能で、且つ、前記中空孔内に挿入可能な外周傾斜部と、
前記外周傾斜部の先端に設けられ、前記中空孔と嵌合可能な嵌合部とを備え、
前記外周傾斜部を前記開口周縁部に線接触させて当該中空孔内に挿入すると共に、前記嵌合部を前記中空孔に嵌合させることにより、前記外周傾斜部と前記嵌合部と前記中空孔との間に、環状の隙間を形成し、
前記外周傾斜部と前記中空孔とを圧接しながら、この圧接によって発生したばりを前記隙間に充填する
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第７の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材は、
前記中空軸部材の端面と接する端面と、
前記軸端封止部材の端面の中央部で、且つ、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成され、前記中空軸部材の中空孔内に挿入可能な突起部と、
前記突起部の先端に設けられ、前記中空孔と嵌合可能な嵌合部とを備え、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせ、前記突起部を前記中空孔内に挿入すると共に、前記嵌合部を前記中空孔に嵌合させることにより、前記突起部と前記嵌合部と前記中空孔との間に、環状の隙間を形成し、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを圧接しながら、この圧接によって発生したばりを前記隙間に充填する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
従って、本発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法によれば、中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材との溶接部における倒れ、位置ずれ、熱変形を抑制することができるので、当該溶接部の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る中空エンジンバルブの溶接方法を示した図であって、（ａ）はその溶接時における中空エンジンバルブの平面図、（ｂ）はその溶接時における中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る中空エンジンバルブの溶接方法を示した図であって、（ａ）はその溶接時における中空エンジンバルブの平面図、（ｂ）はその溶接時における中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図４】レーザ溶接装置の概略構成図である。
【図５】弁傘部材と軸端封止部材との間の開先形状を示した図であって、（ａ）は嵌め込み型開先を示した図、（ｂ）は傾斜型開先を示した図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る中空エンジンバルブの溶接方法を示した図であって、（ａ）はその突き合わせ時における中空エンジンバルブの縦断面図、（ｂ）はその溶接後における中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図７】弁傘部材と軸端封止部材との間の開先形状を示した図であって、（ａ）は線接触型開先を示した図、（ｂ）は嵌め込み型開先を示した図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る中空エンジンバルブの溶接方法を示した図であって、（ａ）はその突き合わせ時における中空エンジンバルブの縦断面図、（ｂ）はその溶接後における中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図９】弁傘部材と軸端封止部材との間の開先形状を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
先ず、図１に示すように、本発明に係る溶接方法を用いて製造される中空エンジンバルブ１は、車両等のエンジンにおいて、吸気バルブまたは排気バルブとして使用されるものであって、中空軸状の弁傘部材（中空軸部材）１１及び軸状（中実状）の軸端封止部材１２から構成されている。なお、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とは、互いの軸端間で溶接されている。
【００１８】
更に、弁傘部材１１は、傘形形状の弁傘部１１ａ及び中空軸状の中空軸部（中空軸部材）１１ｂを有しており、弁傘部材１１の内部には、中空孔１１ｃが、弁傘部１１ａと中空軸部１１ｂとに亘って、当該弁傘部１１ａ及び中空軸部１１ｂの形状に沿うように形成されている。そして、中空孔１１ｃ内には、冷媒用の金属ナトリウムＮが封入されている。
【００１９】
以下、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接方法について、詳細に説明する。
【００２０】
先ず、図２（ａ），（ｂ）は、本発明の第１実施例に係る溶接方法を示したものであって、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを、電子ビーム溶接法を用いて溶接する場合を説明したものである。
【００２１】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、先ず、弁傘部材１１における中空軸部１１ｂの端面２１と、軸端封止部材１２の端面３１とを突き合わせた後、この突き合わせた状態のものを、その軸心周りに回転させる。次いで、端面２１と端面３１とを突き合わせることにより形成される溶接部（溶接継手部）に対して、２つの電子ビームＥをその径方向外側から照射して、２箇所同時に溶接する。なお、突き合わせた弁傘部材１１及び軸端封止部材１２を回転させずに、２つの電子ビームＥをその軸心周りに回転させるようにしても構わない。
【００２２】
このとき、電子ビームＥの照射方向（溶接方向）は、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の軸心に対して点対照となるような向き合った２方向となっている。即ち、溶接部に対する照射位置（溶接位置）は、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の周方向において、位相が１８０°ずれた位置に設定されている。
【００２３】
従って、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部に対して、その径方向外側から軸心に向けて、向き合うように照射された２つの電子ビームＥによって、同時に溶接を行うことにより、溶接部の倒れを抑制することができる。また、電子ビームＥを照射して溶接を行うことにより、溶接部における照射（溶接）面積を小さくすることができるので、熱変形（溶接歪）も抑制することができる。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の品質を向上させることができ、この結果、高品質な中空エンジンバルブ１を製造することができる。
【００２４】
なお、上述した溶接方法では、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部に対して、２つの電子ビームＥを１組として照射するようにしているが、その溶接部に、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の軸心に対して点対称となる２方向から、電子ビームＥを照射さえすれば、複数組の電子ビームＥを照射しても構わない（図２（ａ）参照）。これにより、溶接時間の短縮を図ることができる。また、電子ビーム溶接法を採用したが、レーザ溶接法を採用しても、同様の効果を得ることができる。
【００２５】
次に、図３（ａ），（ｂ）及び図４は、本発明の第２実施例に係る溶接方法を示したものであって、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを、レーザ溶接法を用いて溶接する場合を説明したものである。
【００２６】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、先ず、弁傘部材１１における中空軸部１１ｂの端面２１と、軸端封止部材１２の端面３１とを突き合わせる。次いで、端面２１と端面３１とを突き合わせることにより形成される溶接部（溶接継手部）に対して、レーザ光Ｌをリング状の反射ミラー４５を介して照射し、その周方向全域を同時に溶接する。
【００２７】
このとき、図４に示すように、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部は、レーザ溶接装置４０により生成されたレーザ光Ｌによって溶接される。このレーザ溶接装置４０は、レーザ光Ｌを発振させるレーザ発振器４１と、このレーザ発振器４１に接続される光ファイバ４２と、この光ファイバ４２と対向するように設けられる反射ミラー４３と、この反射ミラー４３の下方に設けられる結像レンズ群４４と、この結像レンズ群４４の下方でこれと同軸上に設けられるリング状の反射ミラー４５とを備えている。
【００２８】
なお、端面２１，３１同士が突き合わされた弁傘部材１１及び軸端封止部材１２は、リング状の反射ミラー４５の内側において、当該反射ミラー４５と同軸となるように配置されることにより、その溶接部に対してレーザ光Ｌが照射されるようになっている。
【００２９】
これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを突き合わせた状態で、レーザ溶接装置４０の下方に、これと同軸となるように設置し、レーザ発振器４１を駆動させることにより、発振されたレーザ光Ｌは、光ファイバ４２から出力され、反射ミラー４３により下方に偏向された後、結像レンズ群４４に入力される。次いで、結像レンズ群４４に入力されたレーザ光Ｌは、当該結像レンズ群４４によって、設置済みの弁傘部材１１及び軸端封止部材１２と同軸となるように、リング状に集光される。そして、リング状に集光されたレーザ光Ｌは、反射ミラー４５により内側に偏向されて、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の周方向全域を照射する。
【００３０】
従って、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部に対して、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の軸心と同軸となるようにリング状に集光させたレーザ光を照射することにより、溶接部の倒れを抑制することができる。また、レーザ光Ｌを照射して溶接を行うことにより、溶接部における照射（溶接）面積を小さくすることができるので、熱変形（溶接歪）も抑制することができる。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の品質を向上させることができ、この結果、高品質な中空エンジンバルブ１を製造することができる。
【００３１】
なお、上述した第１実施例及び第２実施例では、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との間の開先形状（溶接部）を、一平面である端面２１，３１同士を突き合わせたＩ形としているが、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すような開先形状としても構わない。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、軸端封止部材１２の端面３２ａには、弁傘部材１１の中空孔１１ｃと嵌合する円柱状の嵌合部３２ｂが形成されている。そして、弁傘部材１１における中空軸部１１ｂの端面２１と軸端封止部材１２の端面３２ａとの突き合わせ時に、嵌合部３２ｂを中空孔１１ｃに嵌合させる。
【００３３】
また、図５（ｂ）に示すように、弁傘部材１１の中空軸１１ｂの端部には、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように傾斜した外周傾斜面２３が形成されている。一方、軸端封止部材１２の端部には、その内径が先端に向かうに従って漸次大きくなるように傾斜した内周傾斜面３３が形成されている。そして、弁傘部材１１の中空軸部１１ｂと軸端封止部材１２との突き合わせ時に、それらの傾斜面２３，３３同士を密着させる。
【００３４】
従って、図５（ａ），（ｂ）に示すような開先形状とすることにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の倒れや位置ずれを抑制することができると共に、溶接により発生した内ばりの中空孔１１ｃ内への落下を防止することができる。
【００３５】
また、上述した第１実施例及び第２実施例のように、中空軸状の弁傘部材１１と軸状の軸端封止部材１２とを溶接する場合には、弁傘部材１１が中空状となる分、それらの間において熱容量差が生じ易くなる。そこで、熱容量が小さい弁傘部材１１対して、液体や気体等を用いて冷却するようにしても構わない。このような冷却手段を用いて、溶接中に弁傘部材１１を冷却することにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との間の熱容量差を小さくすることができるので、溶接部の品質を安定させることができる。また、弁傘部材１１を冷却することにより、中空孔１１ｃ内の内圧を抑制することができるので、封入する金属ナトリウムＮの溶接部からの噴き出しを防止することができる。
【００３６】
更に、上述した第１実施例及び第２実施例では、真空状態または減圧状態の中で、溶接を行うようにしても構わない。これにより、中空孔１１ｃ内への空気の侵入を防止して、金属ナトリウムＮの発火を防止することができると共に、溶接時の溶け込みを安定化させることができる。
【００３７】
次に、図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第３実施例に係る溶接方法を示したものであって、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを、抵抗溶接法（圧接法）を用いて溶接する場合を説明したものである。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、軸端封止部材１２の端部には、外周傾斜部３４ａと嵌合部３４ｂとが、その先端に向けて順に連続して形成されている。外周傾斜部３４ａは、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成されると共に、中空孔１１ｃの開口周縁部２２と線接触可能で、且つ、中空孔１１ｃ内に挿入可能となっている。また、嵌合部３４ｂは、外周傾斜部３３ａの先端から連続的に形成されると共に、中空孔１１ｃと嵌合可能となっている。なお、開口周縁部２２は、中空孔１１ｃと端面２１とからなる角部（中空孔１１ｃの先端角部）のことである。
【００３９】
そして、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを突き合わせると、開口周縁部２２と外周傾斜部３４ａとが線接触すると共に、外周傾斜部３４の先端が中空孔１１ｃ内に挿入され、更に、嵌合部３４ｂが中空孔１１ｃと嵌合する。この結果、中空孔１１ｃと外周傾斜部３４ａと嵌合部３４ｂとの間には、環状の隙間が形成され、この隙間はばり受け部３４ｃとなる。
【００４０】
これにより、上述したように、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを突き合わせた状態で、これらに電流を流して加熱し、軸心方向に圧力を加えることにより、それらの溶接部に対して、抵抗溶接を行うことができる。また、このような抵抗溶接により発生した内ばりは、ばり受け部３４ｃ内に充填される（図６（ｂ）参照）。
【００４１】
従って、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との突き合わせ時に、外周傾斜部３４ａを開口周縁部２２に線接触させて中空孔１１ｃ内に挿入すると共に、嵌合部３４ｂを中空孔１１ｃに嵌合させて、ばり受け部３４ｃを形成し、このようにして得られた溶接部に対して、抵抗溶接を行うことにより、溶接部の倒れや位置ずれを抑制することができる。また、開口周縁部２２と外周傾斜部３４ａとが線接触するため、接触電気抵抗による発熱が起こり易くなり、溶接部の品質を均一にすることができる。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の品質を向上させることができ、この結果、高品質な中空エンジンバルブ１を製造することができる。更に、ばり受け部３４ｃを形成することにより、抵抗溶接により発生した内ばりの中空孔１１ｃ内への落下を防止することができる。
【００４２】
なお、上述した第３実施例では、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との間の開先形状（溶接部）を、突き合わせた部材間の線接触及び嵌合からなるものとしているが、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すような開先形状としても構わない。
【００４３】
図７（ａ）に示すように、軸端封止部材１２の端部には、外周傾斜部３４ａのみが形成されている。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との突き合わせ時においては、開口周縁部２２と外周傾斜部３４ａとが線接触するため、接触電気抵抗による発熱が起こり易くなり、溶接部の品質を均一にすることができる。
【００４４】
また、図７（ｂ）に示すように、軸端封止部材１２の端部には、外周傾斜部３５ａと嵌合部３５ｂとが、その先端に向けて順に連続して形成されている。外周傾斜部３５ａは、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成されると共に、中空軸部１１ｂの端面２１と対向するようになっている。また、嵌合部３５ｂは、外周傾斜部３５ａの先端から連続的に形成されると共に、中空孔１１ｃと嵌合可能となっている。
【００４５】
そして、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との突き合わせ時に、嵌合部３５ｂを中空孔１１ｃに嵌合させる。従って、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の倒れや位置ずれを抑制することができ、当該溶接部の品質を向上させることができる。
【００４６】
次に、図８（ａ），（ｂ）は、本発明の第４実施例に係る溶接方法を示したものであって、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを、摩擦溶接法（圧接法）を用いて溶接する場合を説明したものとなっている。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、軸端封止部材１２の端面３６ａには、突起部３６ｂと嵌合部３６ｃとが、その先端に向けて順に連続して形成されている。突起部３６ｂは、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように、端面３６ａの中央部に形成されると共に、中空孔１１ｃ内に挿入可能となっている。また、嵌合部３６ｃは、突起部３６ｂの先端から連続的に形成されると共に、中空孔１１ｃと嵌合可能となっている。
【００４８】
そして、弁傘部材１１の端面２１と軸端封止部材１２の端面３６ａとを突き合わせると、突起部３６ａが中空孔１１ｃ内に挿入されると共に、嵌合部３６ｃが中空孔１１ｃに嵌合する。この結果、中空孔１１ｃと突起部３６ｂと嵌合部３６ｃとの間には、環状の隙間が形成され、この隙間はばり受け部３６ｄとなる。
【００４９】
これにより、上述したように、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを突き合わせた状態で、これらに軸方向の圧力を加えながら、少なくともいずれか一方を回転させ、接触した端面２１，３６ａ間に摩擦熱を発生させる。次いで、摩擦熱が圧接に十分な状態に達したときに、回転を停止させ、そのまま軸方向に圧力を加えることにより、それらの溶接部に対して、摩擦溶接を行うことができる。また、このような摩擦溶接により発生した内ばりは、ばり受け部３６ｄ内に充填される（図８（ｂ）参照）。
【００５０】
従って、弁傘部材１１の端面２１と軸端封止部材１２の端面３６ａとの突き合わせ時に、突起部３６ｂを中空孔１１ｃ内に挿入させると共に、嵌合部３６ｃを中空孔１１ｃに嵌合させて、ばり受け部３６ｄを形成し、このようにして得られた溶接部に対して、摩擦溶接を行うことにより、溶接部の倒れや位置ずれを抑制することができる。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の品質を向上させることができ、この結果、高品質な中空エンジンバルブ１を製造することができる。また、ばり受け部３６ｄを形成することにより、摩擦溶接により発生した内ばりの中空孔１１ｃ内への落下を防止することができる。
【００５１】
なお、上述した第４実施例では、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との間の開先形状（溶接部）を、突き合わせた部材間の面接触及び嵌合からなるものとしているが、例えば、図９に示すような開先形状としても構わない。
【００５２】
図９に示すように、軸端封止部材１２の端面３６ａには、突起部３６ｂのみが形成されている。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との突き合わせ時においては、溶接部の位置ずれを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、生産性の向上を図ることができる中空エンジンバルブの溶接方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 中空エンジンバルブ
１１ 弁傘部材
１１ａ 弁傘部
１１ｂ 中空軸部
１１ｃ 中空孔
１２ 軸端封止部材
２１ 端面
２２ 開口周縁部
２３ 外周傾斜面
３１ 端面
３２ａ 端面
３２ｂ 嵌合部
３３ 内周傾斜面
３４ａ 外周傾斜部
３４ｂ 嵌合部
３４ｃ ばり受け部
３５ａ 外周傾斜部
３５ｂ 嵌合部
３６ａ 端面
３６ｂ 突起部
３６ｃ 嵌合部
３６ｄ ばり受け部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンバルブ製造工程において、中空軸状の弁傘部材と軸状の軸端封止部材とを一体的に接合することが可能な中空エンジンバルブの溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンバルブの中には、エンジンの高出力化及び高性能化に伴って、その内部を中空に形成すると共に、この中空部内に冷媒用の金属ナトリウムを封入したものが種々提供されている。これにより、中実のエンジンバルブと比べて、軽量化が図られると共に、封入された金属ナトリウムの働きにより、熱伝導性の向上が図られるようになっている。
【０００３】
そして、中空エンジンバルブを製造する場合には、中空軸状の弁傘部材と、軸状の軸端封止部材とを、それぞれ別々に加工した後、金属ナトリウムを注入した弁傘部材と軸端封止部材とを溶接するようにしている。このような、従来の中空エンジンバルブの溶接方法は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０２９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、弁傘部材と軸端封止部材との溶接部においては、中空エンジンバルブ自体が小径に形成されているため、倒れや位置ずれ、溶接熱による熱変形が発生し易くなっている。しかしながら、上記従来の溶接方法では、このような問題に対しては、何ら講じられておらず、溶接部の品質の低下を招くおそれがあった。
【０００６】
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、溶接部の品質を向上させることができる中空エンジンバルブの溶接方法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】
【０００７】
上記課題を解決する第１の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせることにより形成される溶接部に、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心に対して点対称となる２方向から同時に電子ビームまたはレーザ光を照射し、
前記端面同士が突き合わされた前記中空軸部材及び前記軸端封止部材と、電子ビームまたはレーザ光とを、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心周りに相対的に回転させ、
前記中空軸部材と前記軸端封止部材とを溶接する
ことを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第２の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせることにより形成される溶接部の周方向全域に、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心と同軸となるようにリング状に集光させたレーザ光を照射し、
前記中空軸部材と前記軸端封止部材とを溶接する
ことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
前記軸端封止部材の端面に、前記中空軸部材の中空孔と嵌合する嵌合部を形成する
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第４の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
前記中空軸部材の端面を、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように傾斜した傾斜面とする一方、
前記軸端封止部材の端面を、その内径が先端に向かうに従って漸次大きくなるように傾斜した傾斜面とする
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第５の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
溶接時に前記中空軸部材を冷却手段により冷却する
ことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第６の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材は、
その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成され、前記中空軸部材における中空孔の開口周縁部と線接触可能で、且つ、前記中空孔内に挿入可能な外周傾斜部と、
前記外周傾斜部の先端に設けられ、前記中空孔と嵌合可能な嵌合部とを備え、
前記外周傾斜部を前記開口周縁部に線接触させて当該中空孔内に挿入すると共に、前記嵌合部を前記中空孔に嵌合させることにより、前記外周傾斜部と前記嵌合部と前記中空孔との間に、環状の隙間を形成し、
前記外周傾斜部と前記中空孔とを圧接しながら、この圧接によって発生したばりを前記隙間に充填する
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第７の発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法は、
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材は、
前記中空軸部材の端面と接する端面と、
前記軸端封止部材の端面の中央部で、且つ、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成され、前記中空軸部材の中空孔内に挿入可能な突起部と、
前記突起部の先端に設けられ、前記中空孔と嵌合可能な嵌合部とを備え、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせ、前記突起部を前記中空孔内に挿入すると共に、前記嵌合部を前記中空孔に嵌合させることにより、前記突起部と前記嵌合部と前記中空孔との間に、環状の隙間を形成し、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを圧接しながら、この圧接によって発生したばりを前記隙間に充填する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
従って、本発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法によれば、中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材との溶接部における倒れ、位置ずれ、熱変形を抑制することができるので、当該溶接部の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る中空エンジンバルブの溶接方法を示した図であって、（ａ）はその溶接時における中空エンジンバルブの平面図、（ｂ）はその溶接時における中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る中空エンジンバルブの溶接方法を示した図であって、（ａ）はその溶接時における中空エンジンバルブの平面図、（ｂ）はその溶接時における中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図４】レーザ溶接装置の概略構成図である。
【図５】弁傘部材と軸端封止部材との間の開先形状を示した図であって、（ａ）は嵌め込み型開先を示した図、（ｂ）は傾斜型開先を示した図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る中空エンジンバルブの溶接方法を示した図であって、（ａ）はその突き合わせ時における中空エンジンバルブの縦断面図、（ｂ）はその溶接後における中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図７】弁傘部材と軸端封止部材との間の開先形状を示した図であって、（ａ）は線接触型開先を示した図、（ｂ）は嵌め込み型開先を示した図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る中空エンジンバルブの溶接方法を示した図であって、（ａ）はその突き合わせ時における中空エンジンバルブの縦断面図、（ｂ）はその溶接後における中空エンジンバルブの縦断面図である。
【図９】弁傘部材と軸端封止部材との間の開先形状を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る中空エンジンバルブの溶接方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
先ず、図１に示すように、本発明に係る溶接方法を用いて製造される中空エンジンバルブ１は、車両等のエンジンにおいて、吸気バルブまたは排気バルブとして使用されるものであって、中空軸状の弁傘部材（中空軸部材）１１及び軸状（中実状）の軸端封止部材１２から構成されている。なお、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とは、互いの軸端間で溶接されている。
【００１８】
更に、弁傘部材１１は、傘形形状の弁傘部１１ａ及び中空軸状の中空軸部（中空軸部材）１１ｂを有しており、弁傘部材１１の内部には、中空孔１１ｃが、弁傘部１１ａと中空軸部１１ｂとに亘って、当該弁傘部１１ａ及び中空軸部１１ｂの形状に沿うように形成されている。そして、中空孔１１ｃ内には、冷媒用の金属ナトリウムＮが封入されている。
【００１９】
以下、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接方法について、詳細に説明する。
【００２０】
先ず、図２（ａ），（ｂ）は、本発明の第１実施例に係る溶接方法を示したものであって、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを、電子ビーム溶接法を用いて溶接する場合を説明したものである。
【００２１】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、先ず、弁傘部材１１における中空軸部１１ｂの端面２１と、軸端封止部材１２の端面３１とを突き合わせた後、この突き合わせた状態のものを、その軸心周りに回転させる。次いで、端面２１と端面３１とを突き合わせることにより形成される溶接部（溶接継手部）に対して、２つの電子ビームＥをその径方向外側から照射して、２箇所同時に溶接する。なお、突き合わせた弁傘部材１１及び軸端封止部材１２を回転させずに、２つの電子ビームＥをその軸心周りに回転させるようにしても構わない。
【００２２】
このとき、電子ビームＥの照射方向（溶接方向）は、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の軸心に対して点対照となるような向き合った２方向となっている。即ち、溶接部に対する照射位置（溶接位置）は、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の周方向において、位相が１８０°ずれた位置に設定されている。
【００２３】
従って、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部に対して、その径方向外側から軸心に向けて、向き合うように照射された２つの電子ビームＥによって、同時に溶接を行うことにより、溶接部の倒れを抑制することができる。また、電子ビームＥを照射して溶接を行うことにより、溶接部における照射（溶接）面積を小さくすることができるので、熱変形（溶接歪）も抑制することができる。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の品質を向上させることができ、この結果、高品質な中空エンジンバルブ１を製造することができる。
【００２４】
なお、上述した溶接方法では、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部に対して、２つの電子ビームＥを１組として照射するようにしているが、その溶接部に、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の軸心に対して点対称となる２方向から、電子ビームＥを照射さえすれば、複数組の電子ビームＥを照射しても構わない（図２（ａ）参照）。これにより、溶接時間の短縮を図ることができる。また、電子ビーム溶接法を採用したが、レーザ溶接法を採用しても、同様の効果を得ることができる。
【００２５】
次に、図３（ａ），（ｂ）及び図４は、本発明の第２実施例に係る溶接方法を示したものであって、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを、レーザ溶接法を用いて溶接する場合を説明したものである。
【００２６】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、先ず、弁傘部材１１における中空軸部１１ｂの端面２１と、軸端封止部材１２の端面３１とを突き合わせる。次いで、端面２１と端面３１とを突き合わせることにより形成される溶接部（溶接継手部）に対して、レーザ光Ｌをリング状の反射ミラー４５を介して照射し、その周方向全域を同時に溶接する。
【００２７】
このとき、図４に示すように、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部は、レーザ溶接装置４０により生成されたレーザ光Ｌによって溶接される。このレーザ溶接装置４０は、レーザ光Ｌを発振させるレーザ発振器４１と、このレーザ発振器４１に接続される光ファイバ４２と、この光ファイバ４２と対向するように設けられる反射ミラー４３と、この反射ミラー４３の下方に設けられる結像レンズ群４４と、この結像レンズ群４４の下方でこれと同軸上に設けられるリング状の反射ミラー４５とを備えている。
【００２８】
なお、端面２１，３１同士が突き合わされた弁傘部材１１及び軸端封止部材１２は、リング状の反射ミラー４５の内側において、当該反射ミラー４５と同軸となるように配置されることにより、その溶接部に対してレーザ光Ｌが照射されるようになっている。
【００２９】
これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを突き合わせた状態で、レーザ溶接装置４０の下方に、これと同軸となるように設置し、レーザ発振器４１を駆動させることにより、発振されたレーザ光Ｌは、光ファイバ４２から出力され、反射ミラー４３により下方に偏向された後、結像レンズ群４４に入力される。次いで、結像レンズ群４４に入力されたレーザ光Ｌは、当該結像レンズ群４４によって、設置済みの弁傘部材１１及び軸端封止部材１２と同軸となるように、リング状に集光される。そして、リング状に集光されたレーザ光Ｌは、反射ミラー４５により内側に偏向されて、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の周方向全域を照射する。
【００３０】
従って、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部に対して、弁傘部材１１及び軸端封止部材１２の軸心と同軸となるようにリング状に集光させたレーザ光を照射することにより、溶接部の倒れを抑制することができる。また、レーザ光Ｌを照射して溶接を行うことにより、溶接部における照射（溶接）面積を小さくすることができるので、熱変形（溶接歪）も抑制することができる。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の品質を向上させることができ、この結果、高品質な中空エンジンバルブ１を製造することができる。
【００３１】
なお、上述した第１実施例及び第２実施例では、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との間の開先形状（溶接部）を、一平面である端面２１，３１同士を突き合わせたＩ形としているが、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すような開先形状としても構わない。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、軸端封止部材１２の端面３２ａには、弁傘部材１１の中空孔１１ｃと嵌合する円柱状の嵌合部３２ｂが形成されている。そして、弁傘部材１１における中空軸部１１ｂの端面２１と軸端封止部材１２の端面３２ａとの突き合わせ時に、嵌合部３２ｂを中空孔１１ｃに嵌合させる。
【００３３】
また、図５（ｂ）に示すように、弁傘部材１１の中空軸１１ｂの端部には、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように傾斜した外周傾斜面２３が形成されている。一方、軸端封止部材１２の端部には、その内径が先端に向かうに従って漸次大きくなるように傾斜した内周傾斜面３３が形成されている。そして、弁傘部材１１の中空軸部１１ｂと軸端封止部材１２との突き合わせ時に、それらの傾斜面２３，３３同士を密着させる。
【００３４】
従って、図５（ａ），（ｂ）に示すような開先形状とすることにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の倒れや位置ずれを抑制することができると共に、溶接により発生した内ばりの中空孔１１ｃ内への落下を防止することができる。
【００３５】
また、上述した第１実施例及び第２実施例のように、中空軸状の弁傘部材１１と軸状の軸端封止部材１２とを溶接する場合には、弁傘部材１１が中空状となる分、それらの間において熱容量差が生じ易くなる。そこで、熱容量が小さい弁傘部材１１対して、液体や気体等を用いて冷却するようにしても構わない。このような冷却手段を用いて、溶接中に弁傘部材１１を冷却することにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との間の熱容量差を小さくすることができるので、溶接部の品質を安定させることができる。また、弁傘部材１１を冷却することにより、中空孔１１ｃ内の内圧を抑制することができるので、封入する金属ナトリウムＮの溶接部からの噴き出しを防止することができる。
【００３６】
更に、上述した第１実施例及び第２実施例では、真空状態または減圧状態の中で、溶接を行うようにしても構わない。これにより、中空孔１１ｃ内への空気の侵入を防止して、金属ナトリウムＮの発火を防止することができると共に、溶接時の溶け込みを安定化させることができる。
【００３７】
次に、図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第３実施例に係る溶接方法を示したものであって、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを、抵抗溶接法（圧接法）を用いて溶接する場合を説明したものである。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、軸端封止部材１２の端部には、外周傾斜部３４ａと嵌合部３４ｂとが、その先端に向けて順に連続して形成されている。外周傾斜部３４ａは、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成されると共に、中空孔１１ｃの開口周縁部２２と線接触可能で、且つ、中空孔１１ｃ内に挿入可能となっている。また、嵌合部３４ｂは、外周傾斜部３３ａの先端から連続的に形成されると共に、中空孔１１ｃと嵌合可能となっている。なお、開口周縁部２２は、中空孔１１ｃと端面２１とからなる角部（中空孔１１ｃの先端角部）のことである。
【００３９】
そして、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを突き合わせると、開口周縁部２２と外周傾斜部３４ａとが線接触すると共に、外周傾斜部３４の先端が中空孔１１ｃ内に挿入され、更に、嵌合部３４ｂが中空孔１１ｃと嵌合する。この結果、中空孔１１ｃと外周傾斜部３４ａと嵌合部３４ｂとの間には、環状の隙間が形成され、この隙間はばり受け部３４ｃとなる。
【００４０】
これにより、上述したように、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを突き合わせた状態で、これらに電流を流して加熱し、軸心方向に圧力を加えることにより、それらの溶接部に対して、抵抗溶接を行うことができる。また、このような抵抗溶接により発生した内ばりは、ばり受け部３４ｃ内に充填される（図６（ｂ）参照）。
【００４１】
従って、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との突き合わせ時に、外周傾斜部３４ａを開口周縁部２２に線接触させて中空孔１１ｃ内に挿入すると共に、嵌合部３４ｂを中空孔１１ｃに嵌合させて、ばり受け部３４ｃを形成し、このようにして得られた溶接部に対して、抵抗溶接を行うことにより、溶接部の倒れや位置ずれを抑制することができる。また、開口周縁部２２と外周傾斜部３４ａとが線接触するため、接触電気抵抗による発熱が起こり易くなり、溶接部の品質を均一にすることができる。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の品質を向上させることができ、この結果、高品質な中空エンジンバルブ１を製造することができる。更に、ばり受け部３４ｃを形成することにより、抵抗溶接により発生した内ばりの中空孔１１ｃ内への落下を防止することができる。
【００４２】
なお、上述した第３実施例では、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との間の開先形状（溶接部）を、突き合わせた部材間の線接触及び嵌合からなるものとしているが、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すような開先形状としても構わない。
【００４３】
図７（ａ）に示すように、軸端封止部材１２の端部には、外周傾斜部３４ａのみが形成されている。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との突き合わせ時においては、開口周縁部２２と外周傾斜部３４ａとが線接触するため、接触電気抵抗による発熱が起こり易くなり、溶接部の品質を均一にすることができる。
【００４４】
また、図７（ｂ）に示すように、軸端封止部材１２の端部には、外周傾斜部３５ａと嵌合部３５ｂとが、その先端に向けて順に連続して形成されている。外周傾斜部３５ａは、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成されると共に、中空軸部１１ｂの端面２１と対向するようになっている。また、嵌合部３５ｂは、外周傾斜部３５ａの先端から連続的に形成されると共に、中空孔１１ｃと嵌合可能となっている。
【００４５】
そして、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との突き合わせ時に、嵌合部３５ｂを中空孔１１ｃに嵌合させる。従って、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の倒れや位置ずれを抑制することができ、当該溶接部の品質を向上させることができる。
【００４６】
次に、図８（ａ），（ｂ）は、本発明の第４実施例に係る溶接方法を示したものであって、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを、摩擦溶接法（圧接法）を用いて溶接する場合を説明したものとなっている。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、軸端封止部材１２の端面３６ａには、突起部３６ｂと嵌合部３６ｃとが、その先端に向けて順に連続して形成されている。突起部３６ｂは、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように、端面３６ａの中央部に形成されると共に、中空孔１１ｃ内に挿入可能となっている。また、嵌合部３６ｃは、突起部３６ｂの先端から連続的に形成されると共に、中空孔１１ｃと嵌合可能となっている。
【００４８】
そして、弁傘部材１１の端面２１と軸端封止部材１２の端面３６ａとを突き合わせると、突起部３６ａが中空孔１１ｃ内に挿入されると共に、嵌合部３６ｃが中空孔１１ｃに嵌合する。この結果、中空孔１１ｃと突起部３６ｂと嵌合部３６ｃとの間には、環状の隙間が形成され、この隙間はばり受け部３６ｄとなる。
【００４９】
これにより、上述したように、弁傘部材１１と軸端封止部材１２とを突き合わせた状態で、これらに軸方向の圧力を加えながら、少なくともいずれか一方を回転させ、接触した端面２１，３６ａ間に摩擦熱を発生させる。次いで、摩擦熱が圧接に十分な状態に達したときに、回転を停止させ、そのまま軸方向に圧力を加えることにより、それらの溶接部に対して、摩擦溶接を行うことができる。また、このような摩擦溶接により発生した内ばりは、ばり受け部３６ｄ内に充填される（図８（ｂ）参照）。
【００５０】
従って、弁傘部材１１の端面２１と軸端封止部材１２の端面３６ａとの突き合わせ時に、突起部３６ｂを中空孔１１ｃ内に挿入させると共に、嵌合部３６ｃを中空孔１１ｃに嵌合させて、ばり受け部３６ｄを形成し、このようにして得られた溶接部に対して、摩擦溶接を行うことにより、溶接部の倒れや位置ずれを抑制することができる。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との溶接部の品質を向上させることができ、この結果、高品質な中空エンジンバルブ１を製造することができる。また、ばり受け部３６ｄを形成することにより、摩擦溶接により発生した内ばりの中空孔１１ｃ内への落下を防止することができる。
【００５１】
なお、上述した第４実施例では、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との間の開先形状（溶接部）を、突き合わせた部材間の面接触及び嵌合からなるものとしているが、例えば、図９に示すような開先形状としても構わない。
【００５２】
図９に示すように、軸端封止部材１２の端面３６ａには、突起部３６ｂのみが形成されている。これにより、弁傘部材１１と軸端封止部材１２との突き合わせ時においては、溶接部の位置ずれを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、生産性の向上を図ることができる中空エンジンバルブの溶接方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 中空エンジンバルブ
１１ 弁傘部材
１１ａ 弁傘部
１１ｂ 中空軸部
１１ｃ 中空孔
１２ 軸端封止部材
２１ 端面
２２ 開口周縁部
２３ 外周傾斜面
３１ 端面
３２ａ 端面
３２ｂ 嵌合部
３３ 内周傾斜面
３４ａ 外周傾斜部
３４ｂ 嵌合部
３４ｃ ばり受け部
３５ａ 外周傾斜部
３５ｂ 嵌合部
３６ａ 端面
３６ｂ 突起部
３６ｃ 嵌合部
３６ｄ ばり受け部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせることにより形成される溶接部に、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心に対して点対称となる２方向から同時に電子ビームまたはレーザ光を照射し、
前記端面同士が突き合わされた前記中空軸部材及び前記軸端封止部材と、電子ビームまたはレーザ光とを、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心周りに相対的に回転させ、
前記中空軸部材と前記軸端封止部材とを溶接する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項２】
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせることにより形成される溶接部の周方向全域に、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心と同軸となるようにリング状に集光させたレーザ光を照射し、
前記中空軸部材と前記軸端封止部材とを溶接する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材の端面に、前記中空軸部材の中空孔と嵌合する嵌合部を形成する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面を、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように傾斜した傾斜面とする一方、
前記軸端封止部材の端面を、その内径が先端に向かうに従って漸次大きくなるように傾斜した傾斜面とする
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の中空エンジンバルブの溶接方法において、
溶接時に前記中空軸部材を冷却手段により冷却する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項６】
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材は、
その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成され、前記中空軸部材における中空孔の開口周縁部と線接触可能で、且つ、前記中空孔内に挿入可能な外周傾斜部と、
前記外周傾斜部の先端に設けられ、前記中空孔と嵌合可能な嵌合部とを備え、
前記外周傾斜部を前記開口周縁部に線接触させて当該中空孔内に挿入すると共に、前記嵌合部を前記中空孔に嵌合させることにより、前記外周傾斜部と前記嵌合部と前記中空孔との間に、環状の隙間を形成し、
前記外周傾斜部と前記中空孔とを圧接しながら、この圧接によって発生したばりを前記隙間に充填する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項７】
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材は、
前記中空軸部材の端面と接する端面と、
前記軸端封止部材の端面の中央部で、且つ、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成され、前記中空軸部材の中空孔内に挿入可能な突起部と、
前記突起部の先端に設けられ、前記中空孔と嵌合可能な嵌合部とを備え、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせ、前記突起部を前記中空孔内に挿入すると共に、前記嵌合部を前記中空孔に嵌合させることにより、前記突起部と前記嵌合部と前記中空孔との間に、環状の隙間を形成し、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを圧接しながら、この圧接によって発生したばりを前記隙間に充填する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項１】
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせることにより形成される溶接部に、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心に対して点対称となる２方向から同時に電子ビームまたはレーザ光を照射し、
前記端面同士が突き合わされた前記中空軸部材及び前記軸端封止部材と、電子ビームまたはレーザ光とを、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心周りに相対的に回転させ、
前記中空軸部材と前記軸端封止部材とを溶接する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項２】
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせることにより形成される溶接部の周方向全域に、前記中空軸部材及び前記軸端封止部材の軸心と同軸となるようにリング状に集光させたレーザ光を照射し、
前記中空軸部材と前記軸端封止部材とを溶接する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材の端面に、前記中空軸部材の中空孔と嵌合する嵌合部を形成する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記中空軸部材の端面を、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように傾斜した傾斜面とする一方、
前記軸端封止部材の端面を、その内径が先端に向かうに従って漸次大きくなるように傾斜した傾斜面とする
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の中空エンジンバルブの溶接方法において、
溶接時に前記中空軸部材を冷却手段により冷却する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項６】
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材は、
その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成され、前記中空軸部材における中空孔の開口周縁部と線接触可能で、且つ、前記中空孔内に挿入可能な外周傾斜部と、
前記外周傾斜部の先端に設けられ、前記中空孔と嵌合可能な嵌合部とを備え、
前記外周傾斜部を前記開口周縁部に線接触させて当該中空孔内に挿入すると共に、前記嵌合部を前記中空孔に嵌合させることにより、前記外周傾斜部と前記嵌合部と前記中空孔との間に、環状の隙間を形成し、
前記外周傾斜部と前記中空孔とを圧接しながら、この圧接によって発生したばりを前記隙間に充填する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【請求項７】
中空軸状の中空軸部材と軸状の軸端封止部材とを互いに溶接することにより得られる中空エンジンバルブの溶接方法において、
前記軸端封止部材は、
前記中空軸部材の端面と接する端面と、
前記軸端封止部材の端面の中央部で、且つ、その外径が先端に向かうに従って漸次小さくなるように形成され、前記中空軸部材の中空孔内に挿入可能な突起部と、
前記突起部の先端に設けられ、前記中空孔と嵌合可能な嵌合部とを備え、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを突き合わせ、前記突起部を前記中空孔内に挿入すると共に、前記嵌合部を前記中空孔に嵌合させることにより、前記突起部と前記嵌合部と前記中空孔との間に、環状の隙間を形成し、
前記中空軸部材の端面と前記軸端封止部材の端面とを圧接しながら、この圧接によって発生したばりを前記隙間に充填する
ことを特徴とする中空エンジンバルブの溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２２３８８（Ｐ２０１２−１２２３８８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３２１７（Ｐ２０１０−２７３２１７）
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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