[发明专利]超轻型发动机气阀和将圆盖焊于其上的方法

说明书

本发明总的涉及内燃机的提升阀，尤其涉及一种能保持极高强度／重量特性的中空提升阀。虽然本发明适于和许多不同型式的中空提升阀一起使用，然而当与一种超轻型提升阀一起使用时，是特别有利的，下面就这方面加以说明。

通常通过对一个具有高强度耐热材料的实心坯料进行机加工、锻压或挤压然后使该坯料径受抛光加工和／或硬座作业来制造内燃机提升阀。在某些应用场合中，各种性能要求迫使提供一种具有中空杆的气阀，在制造过程中，可将一种诸如钠钾混合物的冷却剂添加到该中空杆内。早在90年代之前，这种中空杆是通过诸如钻孔或挤压，或通过在一轴胎或可拆装的芯子上锻压该管，或通过将一管形坯料冷成形到所希望的杆径，然后形成圆弧部，再将单独的圆盖和端部连接在一起的方法来制成的。

在转让给本发明的受让人的美国专利US 5，413，073中首次图示和说明了一种实用的超轻型发动机提升阀，在本文中加以引用供参考。在该被引用的专利中，该提升阀包括一个包含一整体端头部和一圆弧部的杆件和一焊于该圆弧部的圆盖部。最好，包含该圆弧部的该杆件通过深度拉伸制成，其中呈薄板状圆盘形式的原始坯料经受若干冷拉伸工步。在完成深度拉伸后，该杆的壁厚基本上比圆弧部或端头部的壁厚薄。这些工可产生了一细长的喇叭形杯，其中喇叭形圆弧部的外缘基本上为原始坯料的厚度。

在上述超轻型提升阀结构件中，该喇叭形圆弧区在大致径向延伸边缘处结束，该边缘贴靠由圆盖内形成的凹口限定的肩部而装配。该凹口的深度大致等于该圆弧区的壁厚。然后将该圆盖焊于喇叭形圆弧部的外缘。取决于各个阀的结构，该提升阀的座面或可由圆弧部限定，或可由圆盖件限定，或由两者限定。

虽然上述提升阀构件本身已被证明就其制和在发动机内的性能一般是满意的，然而，显然，发动机的各种应用要求有一个整体强度，尤其是疲劳强度，这个强度是不能通过将圆盖件和圆弧部连接在一起的上述已知的和通常的方法轻意获得的。

因此，本发明的一个目的是提供一种改善的中空提升阀，在圆弧部和圆盖件的焊接区内，具有显著提高的疲劳强度和耐久性。

本发明的一个有关目的是提供一种实现上述目的的改进的超轻型提升阀，它在结构上制成能显著减少应力集中的产生，这是由于构形和圆盘件与圆弧部之间焊接部位配合的结果。

本发明的上述和其它的目的是通过提供用于内燃机中的一种中空提升阀来达到的，该提升阀包括一杆部，一端头部，一圆盖部和一限定杆部和圆盖部之间的过渡区的喇叭部圆弧部。该喇叭形圆弧部有一壁厚和一沿下游延伸的限定内圆弧半径的大致圆柱部。圆柱部和圆盖部之一限定一个适于与阀座密封接合的座面。圆柱部和圆盖部之一限定一大致圆柱内表面，而圆柱部和圆盖部中的另一个限定一大致圆柱形外表面，这些内、外表面基本同心，并紧密间隔。

改进的中空提升阀的特点在于该内圆弧半径大于该圆弧部壁厚约0．3倍。焊缝基本上沿着该内外表的面界面的整个轴向范围。该大致圆柱部和圆盖部配合而限定一圆环形水平界面，它紧挨在自该内、外表面的界面的径向向内处。

图1为部分断开的现有技术中孔提升阀的轴向剖面图；

图2为类似于图1的视图，图示一种按本发明制造的超轻型提升阀；

图3为详细图示本发明的极度放大的轴向破碎剖面图；

图为类似于图3的视图，图示本发明的另一实施方案。

现在参照各附图，这些附图无意要限制本发明。图1表示一种用于内燃机的总的以11标记的发动机提升阀。该提升阀11是上面引用的US-5，413，073中公开的这种阀。该提升阈11包括一个总的以13标记的杆件和一个焊于该杆件13的圆盖15。在一个优先实施例中，进气阀杆件13可采用诸如SAE 1008钢的可延展的金属板产品来制造，而排气阀杆件可采用诸如奥氐体级别的不锈钢来制造。一般说来，圆盖件15由不锈钢或其它可配伍的材料制成，而该提升阀被用作进气阀或排气阀。熟悉本技术领域的人们会明白具体的材料随各别发动机的用途而变，除非本文指出的，本发明不限于任何特定材料。

正如由于上面引用的专利在该技术中所公知的，杆件13借助于深拉伸工艺制成，该工艺产生了一种具有极薄杆壁16且自喇叭形圆弧部17一直到端头部19为中空的构件。然而，熟悉本技术的人们会理解，本发明并不限于此。仍参照图1，圆盖件15是一圆盘，它最好制有一凸的燃烧面21和一凹的内面23。在图1的现在技术提升阀11中，圆盖件15限定一座面25，它可由机加工或喷镀和机加工或通过任何其它已知的方法来制造。还应指出，在图1的现有技术提升阀11中，喇叭形圆弧部17结束于一径向延伸边缘，该边缘由焊缝27连接在圆盖件15的凹口处。