专利名称：提升阀及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种由塑料和金属形成的提升阀及其制造方法。
包括阀杆和阀头的提升阀通常由耐热钢制成。阀操作机构的惯性质量较重，这样阻碍了诸如增加发动机可允许的转度和节省燃料消耗的发动机性能的提高。
如在日本实用新型公开物第59-70011号中公开的，解决这些缺点的轻质提升阀，金属制成的阀头与塑料阀杆结合；如在日本实用新型公开物第59-70012号和第60-63012号中公开的，阀头和轴端由金属制成，而阀杆由塑料制成；以及如在日本实用新型公开物第60-133106中公开的，金属阀头通过覆盖有塑料的金属芯连接到金属轴端。
在传统阀中，具有较大重量比的阀头由金属制成并且阀的全部重量没有降低很多。由金属制成的端部或芯部不会降低全部重量。另外，由金属制成的阀头和轴端通过螺钉连接到塑料阀杆上。因此，结合强度不是很高，并且阀的耐用性和可靠性降低。
鉴于现有技术中的这些缺点，本发明的一个主要目的在于提供一种提升阀，其由局部覆盖有金属的塑料构成以减轻全部重量并且增加金属和塑料间的结合强度以增加可靠性和耐用性。
本发明另一个目的是提供一种制造上述提升阀的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种提升阀，其包括由阀杆和阀头构成的阀体，该阀体由高强度塑料树脂制成；金属头部覆盖件(head cover)，用其覆盖阀头；以及圆柱形金属帽，用其覆盖阀杆相对阀头的一端。
提升阀重量降低而且阀操作机构减轻。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造提升阀的方法，该方法包括如下步骤提供两个彼此分开的模具；将圆柱形金属帽和金属头部覆盖件放入两个模具的每个轴端上；将两个模具放在一起以形成两个模具之间的一个模制腔；
将高强度塑料材料填充进入模制腔中；固化塑料材料形成提升阀，其中阀头以及阀杆的一端分别由头部金属覆盖件和圆柱形金属帽覆盖；以及将提升阀从彼此分开的模具中取出。
本发明的特征和优点从下述关于附图所示的实施例的说明中更加显而易见，附图中
图1是本发明提升阀的第一实施例的中间垂直剖分前视图；图2是用于形成图1提升阀的模具的垂直前剖视图；图3是模具的模制腔的垂直前剖视图，其包括头部覆盖件和圆柱形帽以示出如何制造提升阀；图4是其中填充有塑料材料的模制腔的垂直前剖视图；图5是本发明提升阀的第二实施例的中间垂直剖分前视图；图6是其中插有头部覆盖件和圆柱形帽的模制腔的垂直前剖视图，示出了如何制造图5中的提升阀；图7是其中填充有塑料材料的模制腔的垂直前剖视图；图8是本发明提升阀的第三实施例的中间垂直剖分前视图。
图1说明了本发明提升阀的第一实施例，其中由阀杆1a和在其端部的阀头1b构成的阀体1由高强度塑料树脂制成，如聚酰胺、聚酰亚胺、聚缩醛、聚碳酸酯、不饱和聚酯、耐热苯酚、环氧和超高分子聚乙烯，以及纤维加强塑料，其中，一种或多种玻璃、碳、芳族聚酰胺和陶瓷须晶纤维混合进上述塑料树脂的任一种中。优选的是，阀体1可以由被碳、芳族聚酰胺或玻璃纤维加强的聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰胺树脂和耐热苯酚树脂制成。
在阀体1的阀头1b的外圆周表面上，在较低外圆周表面上具有渐细阀面的金属头部覆盖件2被接合，头部覆盖件2的较上端外径等于阀杆1a。
头部覆盖件2可以由耐热钢制成或者钛合金作为排气阀，具有低热载荷的铝合金作为进气阀。
在阀杆1a的上端，外径等于阀杆1a的圆柱形帽3被接合以与阀杆1a的外圆周表面的环形沟槽1c配装，因此帽3不会拆下。圆柱形帽3的环形沟槽还可以用来与栓(cotter)(未示出)接合。圆柱形帽3由碳钢、工具钢、钛合金或铝合金制成。
图2至4说明了如何制造上述提升阀。
图2示出了注塑模具4，其由可以沿轴线分开的固定模具4a和移动模具4b构成，与提升阀相同形状的模制腔5形成相对于模具4a和4b的接触表面对称。在固定模具4的上部分和下部分中，形成有连接到注塑模制机的树脂注入喷嘴(未示出)上的入口6和出口7以与模制腔5相通。
在移动模具4b从固定模具4a移走同时，早期由深冲压模制而成的头部覆盖件2以及在外圆周表面上的形成有环形沟槽3a的圆柱形帽3插入模制腔5的上部分和下部分中，移动模具4b移回。然后，模制腔5被气密地封闭。
头部覆盖件3和圆柱形帽3插入模制腔5中，从而已经形成的孔眼8、8可以与入口6和出口7相通。
然后，如图4所示，由注塑模制机溶化并液化的塑料材料9通过入口6填充进模制腔6中。当其被填充时，模制腔5中的空气通过出口7排放到外部。
因此，如果材料9是热塑性树脂，则通过冷却模具4将其固化，如果材料9是热固性树脂，则通过将模具加热到适当温度将其固化。
最后，移动移动模具4b并且模具4打开。取出固化材料9而形成图1中所示的提升阀。
在由该方法形成的且在图1中示出的提升阀中，塑料材料9b流入已经插入模制腔5中的头部覆盖件2和圆柱形帽3之间的空间中，并且固化而结合塑料阀体1、头部覆盖件2和圆柱形帽3。无需特殊结合装置，这些物件容易牢牢结合而显著增加头部覆盖件2和圆柱形帽3对阀体1的抗拉离强度。
为了将头部覆盖件2和圆柱形帽3在阀模塑材料1形成之后固定到阀头1b和阀杆1a上，需要提供冲压或压制装置。因此步骤数和制造成本增加并易发生错误。
图5说明了根据本发明的提升阀的第二实施例。与第一实施例不同，玻璃纤维、碳纤维和芳族聚酰胺纤维(kevlar)的长纤维束嵌在阀体1中心的整个长度上。
长纤维束10的单根纤维鉴于拉伸强度和重量不同具有0.1至0.3mm的直径，并且阀杆1a直径对纤维束10直径的比率大约为1.5至2.0。长纤维束10增加了阀体的强度，尤其是显著增加了拉伸强度和弯曲强度。
图6和7说明了如何制造第二实施例的提升阀。如图6所示，根据与上相同的方法，头部覆盖件2和圆柱形帽3与长纤维束10插入模制腔5中。长纤维束10的上端可以支持在由圆柱形帽3的环形沟槽3a所形成的收缩处(constriction)中。长纤维束10可以浸渍在与阀体1的材料相同的塑料材料中，以固化成一根柔性杆，由此便于插入头部覆盖件2和圆柱形帽3中，并且避免了长纤维束10在模制腔5中的中心分离的可能性。
然后，如图7所示，塑料材料9通过入口6填充进模制腔5中。填充的材料9侵入长纤维束10的纤维之间。当长纤维束10用热塑性材料浸渍而固化时，在材料9填充之后其立即溶化。因此，长纤维束10在材料9的填充过程中不偏移或每一根纤维不松散。
于是，材料9固化之后，将其从模具中取出以获得图5中的提升阀。由此，长纤维束10嵌入阀体1中心中的高强度提升阀可容易制造。
图8说明了本发明的第三实施例，其中直径小于长纤维束10外径的孔11从提升阀阀头1b的下端到轴端的中央处形成。提升阀由前述方法形成之后，枪钻(gun drill)从头部覆盖件2的下端进入以形成钻孔11，且头部覆盖件2的开口被封闭板2紧紧封闭。通过形成钻孔11，提升阀可以变轻。长纤维束10部分留在钻孔的内圆周表面上。因此，即使形成钻孔11，提升阀的强度也不会降低。
如上所述，在前述的提升阀中，阀体1由塑料制成，金属头部覆盖件2和圆柱形帽3固定到阀头1b和具有栓配装部分的轴端上，由于这些地方特别需要耐热性、强度和耐磨性。因此，与其中阀头和轴端由金属制成的传统提升阀相比，其显著变轻。
头部覆盖件2和圆柱形帽3可以由阀体1的形成而成为一体。从而，可以达到阀体1的高结合强度以增加耐用性和可靠性。
提升阀通过注塑模制造，但也可以通过浇铸模塑。
如果塑料材料包括热固性树脂，模制腔充满粉末或碎屑，其在压力以及热液化作用下模制形成。
如果阀杆的强度不需如此之高，则图8中的孔11可以形成在不含有长纤维束10的图1中的提升阀中。
为了将其用作排气阀，头部覆盖件2的端部延伸到圆柱形头部的阀引导器(valve guide)(未示出)的下端，从而塑料阀杆1a不直接暴露于高温的废气中。
在前述实施例中，大量纤维结合形成嵌入的长纤维束10，但是纤维不需结合就可以嵌入。
塑料材料可以嵌入到模制腔的中部或下端部，而不到达上端部。在该情形下，排气孔可以形成在较上点和较下点，或者只形成在较上端。
模具4可以水平设置用于模塑。
前述内容只涉及本发明的实施例。本领域技术人员可以在不脱离权利要求书所述范围的情况下进行各种变化和改型。
权利要求
1.一种提升阀，其包括包括阀杆和阀头的阀体，所述阀体由高强度塑料树脂制成；金属头部覆盖件，用其覆盖所述阀头；和圆柱形金属帽，用其覆盖所述阀杆相对所述阀头的一端。
2.如权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述高强度塑料树脂从包括下述物质的集合中选择聚酰胺、聚酰亚胺、聚缩醛、聚碳酸酯、不饱和聚酯、耐热苯酚、环氧和超高分子聚乙烯。
3.如权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述高强度塑料树脂包括纤维加强塑料。
4.如权利要求3所述的提升阀，其特征在于，所述纤维从包括下述物质的集合中选择玻璃、碳、芳族聚酰胺和陶瓷须晶纤维。
5.如权利要求3所述的提升阀，其特征在于，所述阀体由被碳纤维、芳族聚酰胺纤维或玻璃纤维加强的聚酰胺-聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂和耐热苯酚树脂其中之一制成。
6.如权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述圆柱形帽和头部覆盖件的开口端外径和阀杆的外径相等，从而金属帽和头部覆盖件光滑地连接到阀杆的外圆周表面上。
7.如权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述圆柱形金属帽由工具钢、钛合金或铝合金制成。
8.如权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述金属头部覆盖件由耐热钢、钛合金或铝合金制成。
9.如权利要求3所述的提升阀，其特征在于，包括大量长加强纤维的长纤维束沿着提升阀的轴嵌入。
10.如权利要求9所述的提升阀，其特征在于，围绕阀体的轴形成孔，所述长纤维束在所述孔内圆周表面上延伸。
11.如权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述圆柱形金属帽在外圆周表面上具有环形沟槽，所述环形沟槽啮合在阀杆的环形沟槽中以与栓接合，从而所述帽不会从所述阀杆上移走。
12.一种制造提升阀的方法，所述方法包括如下步骤提供两个彼此分开的模具；将圆柱形金属帽和金属头部覆盖件放入两个模具的每个轴端上；将两个模具放在一起以形成两个模具之间的模制腔；将高强度塑料材料填充进入模制腔中；固化塑料材料以形成提升阀，其中阀头以及阀杆的一端分别由头部金属覆盖件和圆柱形金属帽覆盖；以及将提升阀从彼此分开的模具中取出。
全文摘要
本发明公开了一种用在车辆内燃机中的提升阀。包括阀杆和阀头的阀体由高强度塑料树脂制成。阀头用金属头部覆盖件覆盖,并且阀杆端部用圆柱形金属帽覆盖,由此降低了提升阀的重量。
文档编号F01L3/24GK1344872SQ0112121
公开日2002年4月17日 申请日期2001年6月6日 优先权日2000年9月19日
发明者毛利彰良, 小林治树, 神崎辰雄 申请人:富士乌兹克斯株式会社