[发明专利]具有优化的内部杆几何形状的中空阀及其制造方法

说明书

本发明提供了一种具有优化的内部杆几何形状的中空阀，该阀的阀杆在内表面上具有表面扩大结构。还提供了一种用于制造这种中空阀的阀体的方法，其中，该方法包括：提供碗状半成品，碗状半成品具有环形壁和基部，环形壁围绕腔；接着是通过插入的带有结构的心轴延长壁；最后，减小不带有心轴的环形壁的外径，以获得待制造阀的预定阀杆外径。

技术领域

本发明涉及一种用于制造内燃机的中空阀的方法，以及使用该方法制造的中空阀。特别地，本发明涉及具有优化的内部阀杆几何形状的中空阀，从而改善了内部冷却。

背景技术

进气阀和排气阀是内燃机中承受高热应力和机械应力的组件。因此，必须进行充分的冷却以确保阀门的长期功能。实心杆阀和空心杆阀相比，因为在中空阀的阀杆和阀头中都存在腔，可以使用诸如钠的冷却剂，可实现内部冷却的改善，因此中空阀更优。其进一步的优势是重量更轻，避免了热点并减少了CO₂。通过优化内部杆的几何形状以增加腔内的热传递(即通过存在于腔内的冷却剂)，以及阀壁与冷却剂之间的热传递，可以进一步改善冷却。例如已知的是，使用插入件，该插入件通过钻孔的磁盘表面插入到杆中；参见DE10057192 B4。

中空阀通常通过各种工艺(例如锻造、车削和焊接)的组合来制造。特别地，腔的车削或铣削很贵。此外，应避免磁盘表面或其他操作关键位置上的焊点。已知方法的另一个缺点是经常需要大量的处理步骤。例如，US 6,006,713 A涉及一种中空阀，该中空阀是通过焊接封闭中空坯料而制成的。

专利文件JP 2014084725 A、JP 2011179390 A、JP 2009138594 A、JP H03 52309U、JP S63 171605 U、CN 202900355 U、CN 205154285 U、JP 2014166644 A和EP 2690262A1中已知内部冷却阀的其他示例。这些文献公开了通过成型来制造内部冷却阀的各种方法。这些文件中的一些还公开了阀腔内部的结构，其旨在改善冷却剂与阀体之间的热传递。

因此，本发明的目的是提供一种具有优化的内部杆几何形状的中空阀及其制造方法，该方法没有上述缺点，同时具有高生产率和良好的材料利用率。

发明内容

根据本发明，该目的通过制造中空阀的方法实现，该中空阀具有按照本发明的一个技术方案的特征。

根据本发明的制造方法，该中空阀具有优化的内部杆几何形状，包括带有阀头和阀杆的阀体，所述阀杆设有沿所述阀杆的纵轴延伸的阀杆腔，所述阀杆的内表面设有表面扩大结构。

根据本发明的一方面，所述结构可包括位于所述内表面上的肋。

根据另一方面，所述肋可相对于所述纵轴以呈角度延伸。

根据另一方面，所述肋的高度可在轴向方向变化。

根据另一方面，所述结构可包括在所述内表面中彼此分离的凹陷。

根据另一方面，所述结构可包括相邻布置的蜂窝。

根据另一方面，所述内表面可包括具有不同结构的多个区域。

该目的还通过一种用于制造具有优化的内部杆几何形状的中空阀的阀体的方法来实现，该方法包括以下步骤：提供碗状半成品，所述碗状半成品具有环形壁和基部，所述环形壁围绕所述碗状半成品的圆柱腔；从所述基部形成阀头；通过成型，在轴向上延长所述环形壁，其中在成型期间将心轴插入所述腔中，其中所述心轴的外表面具有结构；通过不带有心轴的旋锻减小所述环形壁的外径，以获得具有预定外径的成品阀体的阀杆。

根据本发明的另一方面，提供碗状半成品可包括：提供至少部分圆柱形的坯料；和由所述坯料形成所述碗状半成品。

根据该方法的另一方面，可通过热成型工艺形成所述碗状半成品，特别是通过向后挤压或锻造形成所述碗状半成品。