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JP2780243B2 - Strength test method for ceramic valves - Google Patents
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JP2780243B2 - Strength test method for ceramic valves - Google Patents

Strength test method for ceramic valves

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JP2780243B2
JP2780243B2 JP1148743A JP14874389A JP2780243B2 JP 2780243 B2 JP2780243 B2 JP 2780243B2 JP 1148743 A JP1148743 A JP 1148743A JP 14874389 A JP14874389 A JP 14874389A JP 2780243 B2 JP2780243 B2 JP 2780243B2
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    • G01N33/388Ceramics

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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミックスからなるエンジン用バルブの
強度試験方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for testing the strength of an engine valve made of ceramics.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

自動車等のエンジンに用いられるバルブは、高温のガ
スにさらされるとともに、カムによる連続的な開閉操作
のために、エンジンのバルブシートにより繰り返し衝撃
を受ける。このため、バルブは耐熱製、高温強度及び高
温耐腐食性に優れているとともに、耐衝撃性にも優れた
ものでなければならない。
Valves used in engines of automobiles and the like are exposed to high-temperature gas, and are repeatedly impacted by valve seats of the engine due to continuous opening / closing operations by cams. For this reason, the valve must be made of heat-resistant material, have excellent high-temperature strength and high-temperature corrosion resistance, and also have excellent impact resistance.

このような理由により、従来からバルブには耐熱性合
金が用いられてきたが、最近は、金属よりも軽量で、耐
熱性、耐酸化性、耐腐食性に優れた窒化珪素、炭化珪
素、サイアロン等のセラミックスが開発され、これらの
セラミックスによりバルブを形成することが試みられて
いる。
For this reason, heat-resistant alloys have been used for valves in the past, but recently, silicon nitride, silicon carbide, and sialon, which are lighter than metals and have excellent heat resistance, oxidation resistance, and corrosion resistance, have been used. Ceramics such as these have been developed, and attempts have been made to form valves using these ceramics.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、セラミックスは、金属材料と異なって
靭性が低く、また表面の微小な欠陥でも破壊の原因とな
りやすい。従って、セラミックス製バルブでは、形状や
表面の加工状態(研削状態)により強度が大幅に変化す
る傾向を示す。そのために、セラミックス製バルブは、
使用前に各々について所定の強度を有するか否か試験す
る必要がある。その強度試験としては、それぞれバルブ
のステム部及びヘッド部の根本に対する曲げ試験(主と
して表面の傷や面細さ等の欠陥状態を知ることができ
る)、及びステム部に対する引張試験(ステム部内の状
態を知ることができる)がある。
However, ceramics, unlike metallic materials, have low toughness, and even minute defects on the surface are likely to cause destruction. Therefore, the strength of a ceramic valve tends to greatly change depending on the shape and the processing state (grinding state) of the surface. Therefore, ceramic valves are
Prior to use, each must be tested for its predetermined strength. The strength test includes a bending test for the root of the stem and the head of the valve (which can mainly be used to detect defects such as surface scratches and surface fineness), and a tensile test for the stem (conditions in the stem). You can know).

従って、本発明の目的は、セラミックス製バルブの表
面及び内部の状態に依存する曲げ強度及び引張り強度を
試験する方法を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for testing bending strength and tensile strength depending on the surface and internal state of a ceramic valve.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者は、上記目的を達成すべく種々検討を重ねた
結果、バルブのヘッド部及びバルブのステム部全体に対
して曲げ応力がかかるような曲げ試験をそれぞれ行え
ば、バルブの表面研削状態が十分な強度を与えるレベル
に達しているか否か知ることができ、またバルブの軸線
方向への引張り試験を行えばバルブ本来の強度を知るこ
とができることを発見し、本発明を完成させた。
The present inventor has conducted various studies to achieve the above object, and as a result, performing a bending test in which bending stress is applied to the entire head portion of the valve and the entire stem portion of the valve, the surface grinding state of the valve is reduced. It has been found that it is possible to know whether or not the strength has reached a level that provides sufficient strength, and it is also possible to know the original strength of the valve by performing a tensile test in the axial direction of the valve, thereby completing the present invention.

すなわち、先端部にコッタ用溝を有するステム部と、
前記ステム部の根元部に連続する傘状のヘッド部とから
なるエンジン用セラミックス製バルブの強度を試験する
本発明の方法は、前記ヘッド部を前記ステム部と同軸的
に回転するチャックで保持するとともに、前記ステム部
の先端部に回転自在な治具を取り付け、前記ステム部の
軸線を中心として前記バルブを回転させながら前記治具
により前記ステム部の先端部にほぼ垂直に荷重を加える
ことにより、前記ヘッド部のつけ根付近が最大になる曲
げモーメントを前記バルブに与え、前記ヘッド部のつけ
根における強度を試験することを特徴とする。
That is, a stem having a cotter groove at the tip,
According to the method of the present invention for testing the strength of a ceramic valve for an engine comprising an umbrella-shaped head portion continuous to a root portion of the stem portion, the head portion is held by a chuck rotating coaxially with the stem portion. Along with attaching a rotatable jig to the tip of the stem, applying a load substantially perpendicular to the tip of the stem by the jig while rotating the valve about the axis of the stem. The bending moment that maximizes the vicinity of the base of the head is given to the valve, and the strength at the base of the head is tested.

また上記形状のセラミックス製バルブの強度を試験す
る本発明のもう1つの方法は、前記バルブのヘッド部及
びステム部の先端部をそれぞれ前記ステム部と同軸的に
回転可能な保持部を有する治具で保持し、前記両治具を
支点により支持し、前記バルブを前記ステム部の軸線を
中心として回転しつつ、前記両支点の内側において前記
両治具に同一の荷重をかけることにより前記バルブに均
一な曲げモーメントを与、前記バルブの4点曲げ試験を
行い、前記ステム部の強度を試験することを特徴とす
る。
Another method of the present invention for testing the strength of a ceramic valve having the above-mentioned shape is a jig having a holding portion capable of rotating a head portion and a tip portion of a stem portion of the valve coaxially with the stem portion. The jig is supported by a fulcrum, and the same load is applied to the jigs inside the fulcrums while rotating the valve around the axis of the stem portion. A four-point bending test of the valve is performed by applying a uniform bending moment, and the strength of the stem is tested.

さらに上記形状のセラミックス製バルブの強度を試験
する本発明のもう1つの方法は、前記ステム部の先端部
にコッタ及びリテーナを装着し、前記ヘッド部及び前記
リテーナをそれぞれ自在継手に連結したチャックで保持
し、常に引張り力の方向を前記バルブの中心軸方向に一
致させながら引張り強度試験を行うことを特徴とする。
Another method of the present invention for testing the strength of the ceramic valve having the above-mentioned shape is to attach a cotter and a retainer to the tip of the stem portion, and to attach the head portion and the retainer to a universal joint by a chuck. It is characterized in that a tensile strength test is performed while keeping the direction of the tensile force consistent with the central axis direction of the valve.

〔実施例及び作用〕(Examples and actions)

以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例によるセラミックス製バル
ブの曲げ試験を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a bending test of a ceramic valve according to one embodiment of the present invention.

まずバルブ1は傘状のヘッド部2とステム部3とから
なり、ステム部3の先端部にはコッタ取付け用の溝3aが
形成されている。ここでバルブ1はそのヘッド部2及び
ステム部3の先端部において、それぞれ治具4及び5に
より保持する。
First, the valve 1 includes an umbrella-shaped head portion 2 and a stem portion 3, and a groove 3 a for attaching a cotter is formed at the tip of the stem portion 3. Here, the bulb 1 is held by jigs 4 and 5 at the tip of the head 2 and the stem 3 respectively.

治具4は、回転部材41とこれを保持する筒状部材42と
を有する。回転部材41は円柱状部41aと、円柱状部41aと
一体的に接合し、外周におねじ部を有する円板状部41b
と、内周にめねじ部を有するリング部材41cとからな
り、リング部材41cは一端に内方フランジ部41dを有す
る。円板状部41bとリング部材41cは、螺合することによ
りチャック部を構成する。また円柱状部41aは複数のボ
ールベアリング43を介して筒状部材42に回転自在に保持
されている。チャック部の円板状部41bの端面にヘッド
部2の端面を当接してリング部材41cを締着することに
よりバルブ1を円柱状部41aと同軸的に固定する。
The jig 4 has a rotating member 41 and a tubular member 42 that holds the rotating member 41. The rotating member 41 has a cylindrical portion 41a and a disk-shaped portion 41b integrally joined to the cylindrical portion 41a and having a threaded portion on the outer periphery.
And a ring member 41c having a female thread portion on the inner periphery, and the ring member 41c has an inner flange portion 41d at one end. The disk-shaped portion 41b and the ring member 41c are screwed together to form a chuck portion. The cylindrical portion 41a is rotatably held by the tubular member 42 via a plurality of ball bearings 43. The valve 1 is coaxially fixed to the cylindrical portion 41a by abutting the end surface of the head portion 2 on the end surface of the disk-shaped portion 41b of the chuck portion and fastening the ring member 41c.

一方治具5は筒状部材51と複数のボールベアリング52
とからなり、ステム部3の先端部を回転自在に保持す
る。
On the other hand, the jig 5 includes a cylindrical member 51 and a plurality of ball bearings 52.
And the tip of the stem 3 is rotatably held.

このようにバルブ1を2つの治具4及び5でその軸線
を中心に回転自在に保持し、バルブ1を治具4の回転部
材41とともに回転させながら、治具5にバルブ1の軸線
に対してほぼ垂直に荷重をかける。このとき、バルブ1
にかかる曲げモーメントは、第1図に合わせて示すよう
に、ヘッド部2に近づくにつれて大きくなる。ヘッド部
2は径が拡大しているので、挙げ応力に対しては十分な
強度を有するので、結局第1図に示す方法によれば、主
としてヘッド部2のつけ根付近の強度を試験することに
なる。
As described above, the valve 1 is rotatably held around the axis thereof by the two jigs 4 and 5, and the jig 5 is rotated with the rotating member 41 of the jig 4 by the jig 5 with respect to the axis of the valve 1. And apply a load almost vertically. At this time, valve 1
As shown in FIG. 1, the bending moment increases as the distance from the head 2 increases. Since the diameter of the head portion 2 is increased, the head portion 2 has a sufficient strength against the lifting stress. Therefore, according to the method shown in FIG. 1, the strength near the base of the head portion 2 is mainly tested. Become.

なお、このような曲げ試験の結果は、一般的に試験体
の表面の状態が試験体に十分な強度を与えるレベルに達
しているかどうかを示す。というのは、試験体に曲げの
力を加えるときに最も大きな応力が発生するのはその表
面であり、かつ表面の加工(研削)状態により強度が著
しく変動するからである。従って上記した曲げ試験で
は、ヘッド部のつけ根付近の表面研削状態が十分な強度
を与えるレベルに達しているか否を知ることになる。
In addition, the result of such a bending test generally indicates whether or not the state of the surface of the specimen has reached a level at which the specimen has sufficient strength. The reason for this is that the greatest stress is generated when a bending force is applied to the specimen at its surface, and the strength varies significantly depending on the processing (grinding) state of the surface. Therefore, in the above-described bending test, it is known whether or not the surface grinding state near the base of the head portion has reached a level that gives sufficient strength.

なおこの方法において、筒状部材5に荷重を負荷しな
がらバルブ1を治具4の回転部41とともに少なくとも1
回転させれば、つけ根付近の表面状態を全周にわたって
試験することができる。
In this method, the valve 1 is moved together with the rotating part 41 of the jig 4 by at least one while applying a load to the cylindrical member 5.
If rotated, the surface condition near the base can be tested over the entire circumference.

次に4点曲げ試験を用いたステム部3の強度を試験す
る方法について説明する。
Next, a method for testing the strength of the stem portion 3 using a four-point bending test will be described.

第2図は本発明の一実施例によるセラミックス製バル
ブの4点曲げ試験を示す概略断面図であり、第3図は第
2図に示す試験法におけるバルブのステム部端部と治具
7との係合状態を拡大して示す部分概略断面図である。
ここで、バルブ1はそのヘッド部2及びステム部3の先
端部においてそれぞれ治具6及び7により保持されてい
る。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a four-point bending test of the ceramic valve according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view showing the stem end of the valve and the jig 7 in the test method shown in FIG. FIG. 3 is a partial schematic cross-sectional view showing the engagement state of FIG.
Here, the bulb 1 is held by jigs 6 and 7 at the tip of the head 2 and the stem 3 respectively.

治具6は回転部材61とこれを保持する筒状部材62とを
有する。回転部材61は円柱状部61aと、円筒状部61aと一
体的に接合し、外周におねじ部を有する円板状部61b
と、内周にめねじ部を有するリング部材61cとからな
り、リング部材61cは一端に内方フランジ部61dを有す
る。円板状部61bとリング部61cは、螺合することにより
チャック部を構成する。また円柱状部61aは複数のボー
ルベアリング63を介して筒状部材62に回転自在に保持さ
れている。チャック部の円板状部61bの端面にヘッド部
2の端面を当接してリング部61cを締着することにより
バルブ1を円柱状部61aと同軸的に固定する。
The jig 6 has a rotating member 61 and a tubular member 62 for holding the rotating member. The rotating member 61 is integrally formed with the cylindrical portion 61a and the cylindrical portion 61a and has a disk-shaped portion 61b having a threaded portion on the outer periphery.
And a ring member 61c having a female screw portion on the inner periphery, and the ring member 61c has an inner flange portion 61d at one end. The disk-shaped part 61b and the ring part 61c form a chuck part by being screwed together. The cylindrical portion 61a is rotatably held by the cylindrical member 62 via a plurality of ball bearings 63. The valve 1 is coaxially fixed to the cylindrical portion 61a by abutting the end surface of the head portion 2 on the end surface of the disk-shaped portion 61b of the chuck portion and fastening the ring portion 61c.

一方、治具7は、回転部材71とこれを保持する筒状部
材72とを有し、回転部材71は複数のボールベアリング73
を介して筒状部材72に回転自在に保持されている。
On the other hand, the jig 7 has a rotating member 71 and a tubular member 72 for holding the rotating member 71.
And is rotatably held by the tubular member 72 via the.

回転部材71の端部には、第3図に詳しく示すようにバ
ルブ1のステム部の先端部を挿入する穴が設けられてい
る。この穴はステム部のコッタ用溝部が十分に中に入る
深さを有している。また穴の径は、ステム部の先端部の
外径よりわずかに大きくなっている。
At the end of the rotating member 71, a hole for inserting the tip of the stem of the valve 1 is provided as shown in detail in FIG. This hole has such a depth that the cotter groove of the stem portion is sufficiently inserted therein. The diameter of the hole is slightly larger than the outer diameter of the tip of the stem.

このようにバルブ1をその両側から治具6及び治具7
とで保持し、4点曲げ試験を行う。このとき、支点8、
8及び2つの内部荷重点をともに治具6及び7に位置す
るように設定し、バルブ1を2つの内部荷重点間に位置
させる。第2図に示す鉛直下方を向く2つの矢印の点を
内部荷重点として、これに同一の荷重を矢印方向にかけ
ると、図に合わせて示すように、内部荷重点間にかかる
曲げモーメントはバルブの中心軸に沿って均一の大きさ
となる。従って、この方法によればステム部材全体の強
度試験を一度にすることができる。
Thus, the jigs 6 and 7 are attached to the valve 1 from both sides thereof.
And a four-point bending test is performed. At this time, the fulcrum 8,
8 and the two internal load points are set so that they are both located on the jigs 6 and 7, and the valve 1 is positioned between the two internal load points. When the same load is applied in the direction of the arrow to the point of the two arrows pointing vertically downward shown in FIG. 2 as the internal load point, as shown in the figure, the bending moment applied between the internal load points becomes a valve. Are uniform along the central axis of Therefore, according to this method, the strength test of the entire stem member can be performed at once.

なお、この方法でも、前述の曲げ試験と同様に荷重を
負荷しながら、バルブ1をその両側を保持している回転
部材61及び回転部材71とともに少なくとも1回転させ、
ステム部の全表面において、バルブ強度を低下させるよ
うな欠陥があるか否かを試験する。
In this method, while applying a load in the same manner as in the above-described bending test, the valve 1 is rotated at least one turn together with the rotating members 61 and 71 holding both sides thereof,
The entire surface of the stem is tested for defects that reduce valve strength.

ところで、ステム部3の先端部に形成されたコッタ用
溝部は加工による欠陥が残りやすい部位であるととも
に、実際の使用時には大きな応力がかかる部分であるの
で、この部分における強度試験も行う必要がある。
By the way, the cotter groove formed at the tip of the stem portion 3 is a portion where defects due to machining are likely to remain, and is a portion where a large stress is applied during actual use. Therefore, it is necessary to also conduct a strength test in this portion. .

そこで本発明の方法では、ステム部の先端部と治具7
の回転部材71とを第3図に示すように、係合させてコッ
タ用溝部の強度試験を合わせて行う。前述したようにス
テム部3と回転部材71との間には、わずかなすきまが存
在するが、治具7に荷重がかかると両者は部分的に接触
する。例えば第3図で上方向から鉛直下方に荷重がかか
るとすると、穴の内壁面のうち図の71a及び71bの部分が
ステム3と接触する。このときバルブ1のステム部の先
端部の表面に発生する応力の大きさは第3図の下部に示
すグラフのようになる。従って第3図に示すようなステ
ム部の先端部の保持方法をとれば、コッタ用溝部にも十
分に大きな応力をかけることができるので、この部分の
強度試験もステム部全体の強度試験と同時に行うことが
できる。
Therefore, in the method of the present invention, the tip of the stem portion and the jig 7
As shown in FIG. 3, the rotary member 71 is engaged with the rotary member 71 to perform a strength test of the cotter groove. As described above, there is a slight clearance between the stem portion 3 and the rotating member 71, but when a load is applied to the jig 7, the two come into contact with each other. For example, assuming that a load is applied vertically downward from FIG. 3, portions 71 a and 71 b of the inner wall surface of the hole come into contact with the stem 3. At this time, the magnitude of the stress generated on the surface of the tip portion of the stem portion of the valve 1 is as shown in the graph shown in the lower part of FIG. Therefore, if the method of holding the tip portion of the stem portion as shown in FIG. 3 is employed, a sufficiently large stress can be applied to the cotter groove portion, and the strength test of this portion is performed simultaneously with the strength test of the entire stem portion. It can be carried out.

なおコッタ用溝部に発生する応力の大きさSは回転部
材71に形成される穴の深さLとステム端面からコッタ用
溝までの距離lとの比(l/L)を変えることにより任意
に調節することができる。
The magnitude S of the stress generated in the cotter groove is arbitrarily changed by changing the ratio (l / L) of the depth L of the hole formed in the rotating member 71 to the distance l from the stem end face to the cotter groove. Can be adjusted.

以上に説明した二つの曲げ試験を行えば、バルブの表
面全体においてその研削状態が十分な強度を与えるレベ
ルに達しているか否かを知ることができるが、これらの
曲げ試験ではバルブの内部中央付近に存在する欠陥の有
無については正確に知ることはできない。従ってバルブ
内部における欠陥の有無を調べるためにステム部軸方向
への引張り試験を行うのが良い。
By performing the two bending tests described above, it is possible to know whether or not the grinding state has reached a level that provides sufficient strength over the entire surface of the valve. It is not possible to know exactly whether there is a defect present in the data. Therefore, it is preferable to conduct a tensile test in the axial direction of the stem to check for the presence or absence of a defect inside the valve.

第4図は本発明の一実施例によるセラミックス製バル
ブの引張り試験を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a tensile test of a ceramic valve according to one embodiment of the present invention.

まずバルブ1はそのステム部3の先端部においてコッ
タ10及びリテーナ11を装着している。この装着は、実際
にバルブ1がエンジンに装備される時と同様に行われる
が、ステム部3に設けられたコッタ用溝に嵌合する凸部
を有するくさび状のコッタ10が、内壁面がテーパ状とな
っている円筒状のリテーナ11とステム部3との間に嵌入
するように装着されている。
First, the valve 1 is equipped with a cotter 10 and a retainer 11 at the tip of the stem 3. This mounting is performed in the same manner as when the valve 1 is actually mounted on the engine. However, a wedge-shaped cotter 10 having a convex portion that fits into a cotter groove provided in the stem portion 3 has an inner wall surface. It is mounted so as to be fitted between the tapered cylindrical retainer 11 and the stem portion 3.

コッタ及びリテーナを装着したバルブ1は第4図に示
すようにヘッド部2及びリテーナ11においてそれぞれ2
つのチャック12及び13により保持される。なおこのとき
のチャック12、13によるバルブ1の保持の方法は、前述
した第1図及び第2図に示す方法と同様の方法で行うこ
とができる。またチャック12及び13にはそれぞれ自在継
手14、14が連続しており、引張り時の力の方向が必ずバ
ルブ1の中心軸の方向に一致するように工夫されてい
る。
As shown in FIG. 4, the valve 1 with the cotter and the retainer is mounted on the head 2 and the retainer 11 respectively.
It is held by two chucks 12 and 13. The method of holding the valve 1 by the chucks 12 and 13 at this time can be performed in the same manner as the method shown in FIGS. 1 and 2. Universal joints 14 and 14 are connected to the chucks 12 and 13, respectively, so that the direction of the pulling force always coincides with the direction of the central axis of the valve 1.

このようにバルブ1をチャック12及び13で保持し、図
の矢印の方向に引張りの力をバルブ1に加えると、バル
ブ1の中心軸に垂直な断面においてはどの部分をとって
も等しい応力がかかることになる。従ってこの方法によ
ると、表面部のみならず、バルブ内部において強度を低
下させる欠陥が存在するか否かを知ることができる。
Thus, when the valve 1 is held by the chucks 12 and 13 and a pulling force is applied to the valve 1 in the direction of the arrow in the figure, the same stress is applied to any part in the cross section perpendicular to the central axis of the valve 1. become. Therefore, according to this method, it is possible to know whether or not there is a defect that reduces the strength not only in the surface portion but also inside the bulb.

またこの方法ではコッタ及びリテーナを実際にステム
部に装着した上でヘッド部及びリテーナを保持して引張
り試験を行っているので、バルブが実際に使用される状
態に近い条件で試験をすることができ、より信頼性のあ
る強度試験となる。
In this method, the cotter and the retainer are actually attached to the stem, and the tensile test is performed while holding the head and the retainer.Therefore, the test can be performed under conditions close to those in which the valve is actually used. And a more reliable strength test.

なお上記した三つの試験はすべて常温で実行すること
ができる。このときは、あらかじめバルブの材質となる
セラミックスの高温及び常温における強度を実験的に求
めておき、その結果から較正をしてやればよい。一般的
には高温での強度は常温における強度より小さいので、
常温で行う強度試験においてかける荷重を多少大きめに
設定するとよい。
All three tests described above can be performed at room temperature. In this case, the strength of the ceramic material used as the valve material at high and normal temperatures may be experimentally obtained in advance, and calibration may be performed based on the results. Generally, strength at high temperature is smaller than strength at room temperature,
The load applied in the strength test performed at room temperature may be set slightly larger.

以上本発明を添付図面を参照して説明したが、本発明
はこれに限定されることなく、本発明の思想を逸脱しな
い限り種々の変更を施すことができる。例えばバルブ1
のヘッド部2を治具により保持する方法は図示したチャ
ックによる方法の外に種々変更することができるし、コ
ッタ及びリテーナをステム部に装着する方法も接着、焼
きばめ、機械的装着等適宜変更できる。
Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, valve 1
The method of holding the head portion 2 by the jig can be variously changed in addition to the method using the chuck shown in the drawings, and the method of mounting the cotter and the retainer to the stem portion can be appropriately changed by bonding, shrink fitting, mechanical mounting, or the like. Can be changed.

さらに本発明の方法はセラミックス製バルブに限ら
ず、セラミックス棒状部品に対しても応用することがで
きる。
Further, the method of the present invention can be applied not only to ceramic valves but also to ceramic rod-shaped parts.

なおこの三つの試験法を用いてセラミックス製バルブ
の強度試験を行えば、信頼性のある強度保証をすること
ができる。またバルブのヘッド部の形状によっては上述
した4点曲げ試験と引張り試験の組合せのみで強度保証
をすることも可能であり、より信頼性のある強度保証が
必要なときには、さらにアコースティックエミッション
信号計測法を加えるのがよい。
If a strength test of a ceramic valve is performed using these three test methods, a reliable strength can be guaranteed. Depending on the shape of the valve head, the strength can be guaranteed only by the combination of the four-point bending test and the tensile test described above. When more reliable strength is required, the acoustic emission signal measurement method can be further improved. Should be added.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の曲げ試験法を用いれば、バルブのヘッド部の
つけ根及びバルブのステム部の表面全体における研削状
態の良、不良を知ることができる。またステム部の中心
軸方向の引張り試験によりバルブ内部における欠陥の有
無を知ることができる。
By using the bending test method of the present invention, it is possible to know whether the grinding state is good or bad at the base of the valve head and the entire surface of the stem of the valve. Further, the presence or absence of a defect inside the valve can be known by a tensile test in the direction of the central axis of the stem portion.

従って、本発明の二つの曲げ試験法と引張り試験とを
組み合わせれば、セラミックス製バルブに対する信頼性
のある強度保証を行うことができる。
Therefore, by combining the two bending test methods and the tensile test of the present invention, it is possible to guarantee a reliable strength for a ceramic valve.

特に本発明の方法においては、コッタ用溝部やヘッド
部のつけ根等の大きな応力のかかる部位をも含めた試験
となっているので、本発明の方法による強度保証の信頼
性はより高いものとなる。
In particular, in the method of the present invention, since the test includes a portion subjected to a large stress, such as a cotter groove or a base of a head portion, the reliability of strength assurance by the method of the present invention is higher. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例によるバルブの曲げ試験法を
示す概略断面図であり、この試験により発生する曲げモ
ーメントの大きさを示すグラフを併載しており、 第2図は本発明のもう一つの実施例による4点曲げ試験
を示す概略断面図であり、この試験により発生する曲げ
モーメントの大きさを示すグラフを併載しており、 第3図は、第2図に示す試験法においてステム部端部を
治具により保持する状態を示す部分概略断面図であり、
ステム部の先端部の表面に発生する応力の大きさを示す
グラフを併載しており、 第4図は本発明のさらにもう一つの実施例によるバルブ
の引張り試験法を示す概略断面図である。 1……セラミックス製バルブ 2……ヘッド部 3……ステム部 3a……コッタ用溝 4,5,6,7……治具 8……支持用コマ 10……コッタ 11……リテーナ 12,13……チャック 14……自在継手 41,61,71……回転部材 42,62,72……筒状部材 43,63,73……ボールベアリング
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a bending test method of a valve according to an embodiment of the present invention, and a graph showing the magnitude of a bending moment generated by this test is also shown. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a four-point bending test according to another embodiment, and also includes a graph showing the magnitude of a bending moment generated by this test. FIG. 3 shows a test method shown in FIG. It is a partial schematic cross-sectional view showing a state of holding the stem end by a jig,
A graph showing the magnitude of the stress generated on the surface of the tip portion of the stem portion is also shown. FIG. 4 is a schematic sectional view showing a valve tensile test method according to still another embodiment of the present invention. 1 Ceramic valve 2 Head 3 Stem 3a Cotter groove 4,5,6,7 Jig 8 Supporting top 10 Cotta 11 Retainer 12,13 …… Chuck 14 …… Universal joint 41,61,71 …… Rotating member 42,62,72 …… Cylinder member 43,63,73 …… Ball bearing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−20352(JP,U) 実開 昭62−79142(JP,U) 実開 平2−35055(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 3/00 - 3/62 G01M 13/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References Japanese Utility Model Sho 62-20352 (JP, U) Japanese Utility Model Sho 62-79142 (JP, U) Japanese Utility Model Hei 2-35055 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 6 , DB name) G01N 3/00-3/62 G01M 13/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】先端部にコッタ用溝を有するステム部と、
前記ステム部の根元部に連続する傘状のヘッド部とから
なるエンジン用セラミックス製バルブの強度試験法にお
いて、前記ヘッド部を前記ステム部と同軸的に回転する
チャックで保持するとともに、前記ステム部の先端部に
回転自在な治具を取り付け、前記ステム部の軸線を中心
として前記バルブを回転させながら前記治具により前記
ステム部の先端部にほぼ垂直に荷重を加えることによ
り、前記ヘッド部のつけ根付近が最大になる曲げモーメ
ントを前記バルブに与え、前記ヘッド部のつけ根におけ
る強度を試験することを特徴とする方法。
A stem having a cotter groove at a tip thereof;
In a strength test method for a ceramic valve for an engine comprising an umbrella-shaped head portion continuous to a root portion of the stem portion, the head portion is held by a chuck coaxially rotating with the stem portion, and the stem portion is held. A rotatable jig is attached to the tip of the stem, and a load is applied almost perpendicularly to the tip of the stem by the jig while rotating the valve around the axis of the stem. Providing a bending moment that maximizes the vicinity of the root to the valve and testing the strength of the head at the root.
【請求項2】先端部にコッタ用溝を有するステム部と、
前記ステム部の根元部に連続する傘状のヘッド部とから
なるエンジン用セラミックス製バルブの強度試験法にお
いて、前記バルブのヘッド部及びステム部の先端部をそ
れぞれ前記ステム部と同軸的に回転可能な保持部を有す
る治具で保持し、前記両治具を支点により支持し、前記
バルブを前記ステム部の軸線を中心として回転しつつ、
前記両支点の内側において前記両治具に同一の荷重をか
けることにより前記バルブに均一な曲げモーメントを
与、前記バルブの4点曲げ試験を行い、前記ステム部の
強度を試験することを特徴とする方法。
2. A stem having a cotter groove at a tip thereof,
In a strength test method for a ceramic valve for an engine comprising an umbrella-shaped head portion continuous to a root portion of the stem portion, a head portion of the valve and a tip portion of the stem portion can be coaxially rotated with the stem portion, respectively. While holding with a jig having a suitable holding portion, supporting both jigs by a fulcrum, while rotating the valve about the axis of the stem portion,
The same load is applied to the two jigs inside the two fulcrums to give a uniform bending moment to the valve, and a four-point bending test of the valve is performed to test the strength of the stem portion. how to.
【請求項3】請求項2に記載の方法において、前記ヘッ
ド部を保持する第一治具は、円柱状部と前記バルブのヘ
ッド部を保持するチャック部とからなる第一回転部材
と、前記円柱状部を回転自在に保持する第一筒状部材と
からなり、一方前記ステム部の先端部を保持する第二治
具は、先端に前記ステム部の先端部を挿入する穴を有す
る第二回転部材と前記第二回転部材を回転自在に保持す
る第二筒状部材とからなり、もって前記バルブを軸線を
中心に回転自在に保持し、4点曲げ試験を行うことを特
徴とする方法。
3. The method according to claim 2, wherein the first jig holding the head portion includes a first rotating member including a columnar portion and a chuck portion holding a head portion of the valve; A second jig for holding the tip of the stem portion, the second jig holding the tip portion of the stem portion rotatably, and a second jig having a hole for inserting the tip portion of the stem portion at the tip. A method comprising: a rotating member; and a second cylindrical member rotatably holding the second rotating member, wherein the valve is held rotatably about an axis, and a four-point bending test is performed.
【請求項4】請求項3に記載の方法において、前記第二
回転部材に形成された穴は、前記ステム部のコッタ用溝
が十分に中に入る深さを有しており、また前記穴の径は
前記ステム部の先端部の外径より僅かに大きいことを特
徴とする方法。
4. The method according to claim 3, wherein the hole formed in the second rotating member has a depth such that the cotter groove of the stem portion is sufficiently inserted therein. The diameter of the stem is slightly larger than the outer diameter of the tip of the stem.
【請求項5】先端部にコッタ用溝を有するステム部と、
前記ステム部の根元部に連続する傘状のヘッド部とから
なるエンジン用セラミックス製バルブの強度試験法にお
いて、前記ステム部の先端部にコッタ及びリテーナを装
着し、前記ヘッド部及び前記リテーナをそれぞれ自在継
手に連結したチャックで保持し、常に引張り力の方向を
前記バルブの中心軸方向に一致させながら引張り強度試
験を行うことを特徴とする方法。
5. A stem having a cotter groove at a tip thereof,
In a strength test method of a ceramic valve for an engine comprising an umbrella-shaped head portion continuous to a root portion of the stem portion, a cotter and a retainer are attached to a tip portion of the stem portion, and the head portion and the retainer are respectively mounted. A method of holding by a chuck connected to a universal joint, and performing a tensile strength test while always making a direction of a tensile force coincide with a central axis direction of the valve.
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