KR0147527B1 - 자동차용캠축 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캠축에 캠과 저널을 조립에 의해 제조하는 자동차용 캠축 제조방법에 관한 것으로, 계란형의 외형을 갖고 중앙에는 중공부가 형성된 분말소결제 캠아웃터와 캠아웃터의 중공부의 내주면 직경과 거의 동일한 외경을 갖고 중앙은 캠축의 직경과 거의 동일한 결합공이 구비된 캠인너를 제작하고, 캠인너와 캠아웃터를 구리나 티타늄등의 중간재를 이용한 확산접합을 통해 결합하거나 주철제 캠아웃터에 표면에는 고경도의 실리콘 카바이드를 함침시키는 캠제조공정과; 통상의 저널형상으로 이루어진 중앙에 중공부가 형성된 분말소결제의 저널아웃터와, 상기 저널아웃터의 중공부의 내주면과 거의 동일한 외경을 갖고 중앙은 캠축의 직경과 거의 동일한 결합공이 구비된 저널인너를 제작하고, 저널인너와 저널아웃터를 구리나 티타늄등의 중간재를 이용한 확산접합을 통해 결합하거나 주철제 저널아웃터에 실리콘 카바이드를 함침시키는 저널제조과정과; 캠과 저널 표면에 실리콘 카바이드를 함침시킬때 그 표면에 박혀있는 실리콘 카바이드입자를 가공유와 실리콘 카바이드 분말을 함께 뿌리면서 통상의 가공기법을 통해 표면처리하는 표면처리과정과; 캠과 저널이 위치하는 중공의 캠축 표면에 표면요철성형을 통해 요철부를 형성하여 캠과 저널의 결합공을 압입접합하는 캠/저널 결합과정; 으로 이루어진다.

Description

자동차용 캠축 제조방법

제 1도는 일반적인 캠축을 보인 사시도.

제 2도의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 캠축 제조공정을 순차적으로 보인 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 캠 110 : 캠아웃터

120 : 캠인너 200 : 저널

210 : 저널아웃터 220 : 저널인너

300 : 회전축 310 : 요철부

본 발명은 캠축에 관한 것으로, 특히 캠축에 캠과 저널을 조립에 의해 제조하는 자동차용 캠축 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 밸브장치를 구동하는 캠축은 제 1도와 같이 회전축(10)에 캠(11)과 저널(12)을 나열하여, 축의 회전에 따라 캠이 흡배기 밸브를 순차 개폐하도록 만들어져 있다. 캠축은 일체의 주철로 만든 것과 캠을 주조하여 강 파이프의 축에 용접한 가벼운 중공 캠 축이 있다. 일체형의 캠 축의 재질은 합금주철이 많이 사용되고 있으며 캠의 표면에 내마모성을 높이기 위한 처리가 되어 있다.

대량 생산 엔진에 뿐만 아니라, 캠 축은 일체형이 많이 채용되고 있다. DOHC 엔진의 캠 축은 흡기와 배기의 전용 캠 축을 가지고 있으나, SOHC에서는 흡배기를 일체의 캠 축으로 하고 있기 때문에 캠 축에는 흡배기 밸브의 수와 같은 캠이 장치 되어 있다.

중공 캠 축은 최근에 소형. 경량화를 추구하는 엔진에 많이 채용되고 있다. S계에 채용된 중공 캠 축은 소결 캠을 철 파이프로 접합한 것이다. 이 캠 축은 캠과 축, 저널, 배전기 수동기어를 각각의 목적에 맞는 재질로 만들 수 있으며, 또 축이 중공이기 때문에 일체형의 캠 축에 비해 대폭적으로 경량화할 수 있다. 캠의 형상은 원호형, 이른바 계란형이 일반적이며 밸브의 리프트량은 계란의 직경과 단경의 차이이다. 또 이것은 캠이 직접 밸브를 누르는 경우이며, 로커 암이나 스윙 암을 사용하면 레버비에 따라 변화한다.

캠의 형상에 의해 밸브의 리프트, 밸브의 개폐시간이 정해지고 이 형상은 가속도가 가능한 한 일정하게 되도록 컴퓨터로 계산하여 결정한다. 겉보기에 단순한 형상으로 보이는 캠의 형상은 실제로 복잡한 계산으로 만들어진 것이다.

캠 축은 흡.배기 밸브를 개폐하기 위한 캠을 가진 축으로서, 캠의 수는 밸브수와 같으며 크랭크축 회전수의 절반이고, 이 회전운동을 캠의 작동에 의해 밸브에 왕복운동을 부가하여 주기적으로 정확한 타이밍으로, 밸브의 개폐를 행하고 있다.

또한 캠의 형상은 간단한 형태를 하고 있지만 엔진의 성능면에서는 대단히 중요하다. 즉, 캠 리프트는 밸브의 최대열림량과 RAMP 및 RIANK의 형태로 중요하며 밸브의 개폐를 부드럽게 하기 위해 캠형상을 충분히 고려하여 설계해야 한다.

따라서 캠의 마모는 엔진 성능에 지대한 영향을 미쳐 합금주철, 또는 특수 주철에 고주파 소입등의 표면처리로 경화시켜 내마모성을 향상시키고 있다. 캠축의 제작을 주물로 소재를 제작하고 캠 및 저널등을 가공한 후 캠의 표면경화처리등의 과정을 거쳐야하며, 최근에는 엔진성능 향상의 방법으로 밸브의 수를 증가시키는 추세로 인해 캠축의 제작에 더 높은 가공 기술을 요구하고 있다.

일체형 캠축의 경우 최근 엔진 성능을 향상시키기 위해 밸브의 수를 증가시키고 있는바 그 제작이 더욱 어려워지고 있을 뿐만 아니라 내 마모성을 위해 표면경화처리를 해야한다.

따라서 본 발명은 일체형 캠축을 중공의 파이프에 소결제의 캠 및 저널을 압착시켜 중량 저감으로 성능향상을 꾀하고 그 제작방법을 용이하게 하며 생산성을 향상시키고자 하는 자동차용 캠축 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 캠, 저널표면에 실리콘 카바이드(탄화규소)를 함침시켜 내 마모성을 향상시키도록 하는 자동차용 캠축 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 캠 및 저널부와 접합되는 부위에 표면을 요철성형한 파이프에 분말소결(Cr 4-12% 함유) 제작하거나 주철제 캠표면에 고경도의 실리콘 카바이드를 함침시킨 캠 및 저널을 압입시켜 중공화로 경량화를 꾀하고 캠 및 저널을 별도 제작 조립하도록 하는 특징이 있다.

이와같이 제조된 캠축은 중량저감으로 성능향상 및 제작공정을 간소화시켜 다 밸브기관의 현 추세에 용이하게 대응할 수 있으며, 저급 재질에 실리콘 처리함으로써 내마모성 및 가격을 절감할 수 있게 되는 것이다.

계속해서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면틀 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 2도는 본 발명의 제조공정을 보인 것으로, (a)도는 캠 제조공정으로 본 발명의 캠(100)은 계란형의 외형을 갖고 중앙에는 중공부(111)가 형성된 분말소결제 캠아웃터(110)와 상기 캠아웃터(110)의 중공부(111)의 내주면 직경과 거의 동일한 외경을 갖고 중앙은 회전축(300)의 직경과 거의 동일한 결합공(121)이 구비된 캠인너(120)를 제작하여 상기 캠인너(120)를 캠아웃터(110)의 중공부(111)에 삽입한 후 구리나 티타늄등의 중간재를 이용한 확산접합을 통해 캠(100) 제작을 완료한다.

또하나에 방법은 주철제(주철제로 제작시에는 표면경화가 필요) 캠표면에 고경도의 실리콘 카바이드(탄화규소)를 함침시켜 내마모성을 향상시키도록 하고 있다.

(b)도는 저널 제조공정을 보인 것으로 본 발명의 저널은 상기 캠 제조공정과 거의 동일하게 통상의 저널형상으로 이루어진 중앙에 중공부(211)가 형성된 분말소결제 저널아웃터(210)와, 상기 저널아웃터의 중공부(211)의 내주면과 거의 동일한 외경을 갖고 중앙은 회전축(300)의 직경과 거의 동일한 결합공(221)이 구비된 저널인너(220)를 제작하여 상기 저널인너(220)를 저널아웃터(210)의 중공부(211)에 삽입한 후 구리나 티타늄등의 중간재를 이용한 확산접합을 통해 저널(200) 제작을 완료한다.

(c)도는 (a)도와 (b)도 과정에서 캠(100)과 저널(200) 표면에 실리콘 카바이드를 함침시킬때 그 표면에 박혀있는 실리콘 카바이드입자를 처리하여 매끄럽게 하기 위하여 호닝(Honing), 슈퍼피니싱(Superfinising), 래핑(Lopping)등의 가공기법을 통해 표면처리하는 것으로, 이때 가공유를 뿌리면서 연삭기로 표면을 다듬을 때 실리콘 카바이드의 분말을 함께 뿌리면서 표면처리하게 된다.

(라)도는 상기한 (a)(b)(c)의 과정에 의해 완성된 캠(100)과 저널(200)을 중공의 파이프, 즉 회전축(300)에 압입 결합시키는 과정으로, 이는 회전축(300)에 캠(100)과 저널(200)이 압입 고정되는 위치에 표면요철성형을 통해 요철부(310)를 형성한다.

상기 요철부(310)의 외각 직경은 캠인너(120)와 저널인너(220)의 내경보다 그 직경을 크게함이 바람직하다.

따라서 이와같이 요철부(310)가 형성된 회전축(300)에 캠(100)과 저널(200)을 삽입키기게 되면 상기 회전축(300)의 요철부(310)의 표면이 캠인너(110)와 저널인너(210)의 내주면에 박히는 형태로 결합하게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 캠축을 조립에 의해 제작함으로써 종래 일체형 캠축에 비해 생산성 및 불량을 감소시키고 또한 캠 및 저널 표면에 실리콘 카바이드 입자가 함침되어 있기 때문에 내 마모성이 향상되는 것이다.

Claims (1)

1. 계란형의 외형을 갖고 중앙에는 중공부가 형성된 분말소결제 캠아웃터와 캠아웃터의 중공부의 내주면 직경과 거의 동일한 외경을 갖고 중앙은 캠축의 직경과 거의 동일한 결합공이 구비된 캠인너를 제작하고, 캠인너와 캠아웃터를 구리나 티타늄등의 중간재를 이용한 확산접합을 통해 결합하거나 주철제 캠아웃터 표면에 실리콘 카바이드를 소결분말 상태로 함침시키는 캠제조공정과 ; 통상의 저널형상으로 이루어진 중앙에 중공부가 형성된 분말소결제 저널아웃터와, 상기 저널아웃터의 중공부의 내주면과 거의 동일한 외경을 갖고 중앙은 캠축의 직경과 거의 동일한 결합공이 구비된 저널인너를 제작하고, 저널인너와 저널아웃터를 구리나 티타늄등의 중간재를 이용한 확산접합을 통해 결합하거나 주철제 저널아웃터 표면에 실리콘 카바이드를 함침시키는 저널제조과정과 ; 캠과 저널 표면에 실리콘 카바이드를 함침시킬때 그 표면에 박혀있는 실리콘 카바이드입자를 가공유와 실리콘 카바이드 분말을 함께 뿌리면서 통상의 가공기법을 통해 표면처리하는 표면처리과정과; 캠과 저널이 위치하는 중공의 캠축 표면에 표면요철성형을 통해 요철부를 형성 하여 캠과 저널의 결합공을 압입 접합하는 캠/저널 결합과정 ; 으로 이루어지는 자동차용 캠축 제조방법.