KR100411076B1 - 알루미늄 베드 플레이트 주조방법 - Google Patents

Abstract

알루미늄 재질의 베드 플레이트가 그 저널부에서 크랭크 저어널을 감싸도록 주조하여 결합력을 강화함으로써, 전체적인 강성을 증대시킬 수 있도록 하는 알루미늄 베드 플레이트 주조방법을 제공할 목적으로,

크랭크 샤프트를 지지하는 이종 재질의 크랭크 저어널을 알루미늄 베드 플레이트와 일체로 주조하는 알루미늄 베드 플레이트 주조방법에서,

일측에 수직탕구와 연결되어 용탕의 이동통로를 형성하는 런너부의 일측에 필터를 장착한 하형 베이스의 상부면에 하형 몰드를 조립하되, 상기 런너부에 대응하여 하형 몰드의 인게이트를 일치시켜 조립하는 제1공정과; 상기 제1공정에서 하형 베이스와 하형 몰드를 조립한 상태에서 베드 플레이트의 저널부에 해당하는 하형 몰드의 각 음각부에 상기 인게이트의 양측으로 조립홀을 구성하고, 이종 재질의 크랭크 저어널에는 상기 조립홀에 대응하여 조립돌기를 구성하여 이 조립홀에 끼움으로서 크랭크 저어널을 하형 몰드에 조립하는 제2공정과; 상기 제2공정에 이어, 하형 몰드의 가장자리를 따라 다수개 형성되는 다우웰 홈에 전,후,좌,우측 사이드 몰드가 하단의 다우웰 핀을 통하여 상기 크랭크 저어널을 감싸며 조립되는 제3공정과; 상기 제3공정에서 설치되는 전,후,좌,우측 사이드 몰드의 상부에 상형 몰드를 조립하고, 이 상형 몰드 상에는 상기 탕구에 대응하여 베드 플레이트 모체용 용탕 주입컵을 조립하여 이를 통하여 알루미늄 용탕을 주입하여 베드 플레이트를 주조하는 제4공정과; 상기 제4공정에 이어, 알루미늄 용탕이 굳은 후, 하형 몰드와 상형몰드 및 각 사이드 몰드를 탈사하여 베드 플레이트를 주조하는 제5공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 베드 플레이트 주조방법을 제공한다.

Description

알루미늄 베드 플레이트 주조방법{CASTING METHOD OF ALUMINUM BED PLATE}

본 발명은 알루미늄 베드 플레이트 주조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 재질의 베드 플레이트가 그 저널부에서 크랭크 저어널을 감싸도록 주조하여 결합력을 강화함으로써, 전체적인 강성을 증대시킬 수 있도록 하는 알루미늄 베드 플레이트 주조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 알루미늄(Al)은 비중이 작고 내식성(耐蝕性), 가공성이 좋으며전기 및 열의 전도도가 높고 빛깔도 아름다워서 그 용도가 매우 넓으며, 다종의 원소를 첨가하여 다양한 성질의 합금으로 제작될 수 있으며, 상기와 같이 제작되는 합금은 그 기계적 성질 및 내식성이 순수 알루미늄보다 높아서 보다 다양한 산업부분에서 사용되고 있다.

최근, 이러한 알루미늄은 낮은 비중의 이점을 때문에, 차량용 엔진을 이루는 실린더 블록과 실린더 헤드 또는 쇼트 스커트 타입(SHORT SKIRT TYPE)의 엔진에 구성되는 베드 플레이트의 소재로 사용되기도 한다.

여기서, 상기 베드 플레이트는 내부에 크랭크 샤프트가 장착되고, 하부에는 오일 팬이 장착되는데, 이러한 베드 플레이트를 알루미늄 소재를 이용하여 제작하는 경우, 상기 크랭크 샤프트가 설치되는 크랭크 저어널부는 그 내구성을 확보하기 위하여 주철재 소재의 크랭크 저어널을 개재하여 제작하게 된다.

종래 이러한 이종 재질의 크랭크 저어널을 별도로 개재한 베드 플레이트의 형상을 보면, 도 7에서 도시한 바와 같이, 반원형의 크랭크 저어널(51)이 그 하부면을 통하여 베드 플레이트(53)의 각 저널부(55)에 결합되는 구조로 이루어진다.

이때, 상기 베드 플레이트(53)의 저널부(55)는 그 양측으로 베드 플레이트(53)의 강성을 증대시키기 위하여 돌출하여 형성되는 보강부(57)가 형성된다.

그러나 상기한 바와 같은 베드 플레이트에 이종 재질의 크랭크 저어널을 개재한 구성은 크랭크 저어널의 하부면 만이 베드 플레이트의 저널부에 결합되어 결합력이 떨어지며, 엔진 진동시에는 이탈 및 파손의 우려가 크고, 특히, 이탈시에는 베드 플레이트의 강성에 악영향을 미쳐 NVH(Noise,Vibration,Harness의 약자로, 보통 자동차 분야에서 소음진동으로 번역되며, 이 NVH특성은 소재의 주조상태에서의 특성이 아니라 소재 주조후, 조립 시험에서 몇개의 부품들과 조립되어 발생되는 차량의 소음, 진동특성의 인자로 사용된다.)에도 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

또한, 알루미늄으로 이루어진 베드 플레이트의 저널부에 이종 재질의 상기 크랭크 저어널이 노출되어 저널부 가공상의 어려운 점이 있으며, 베드 플레이트의 강성 증대를 위한 별도의 보강부가 구성되어 있어 엔진의 컴팩화에 불리하다는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 제거하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 알루미늄 재질의 베드 플레이트가 그 저널부에서 크랭크 저어널을 감싸도록 주조하여 결합력을 강화함으로써, 전체적인 강성을 증대시킬 수 있도록 하는 알루미늄 베드 플레이트 주조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 적용되는 하형 베이스의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제1공정도이다.

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제2공정도이다.

도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제3공정도이다.

도 5는 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제4공정도이다.

도 6은 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제5공정에 의하여 주조된 알루미늄 베드 플레이트의 사시도이다.

도 7은 종래 기술에 따른 베드 플레이트의 사시도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법은 크랭크 샤프트를 지지하는 이종 재질의 크랭크 저어널을 알루미늄 베드 플레이트와 일체로 주조하는 알루미늄 베드 플레이트 주조방법에서,

일측에 수직탕구와 연결되어 용탕의 이동통로를 형성하는 런너부의 일측에 필터를 장착한 하형 베이스의 상부면에 하형 몰드를 조립하되, 상기 런너부에 대응하여 하형 몰드의 인게이트를 일치시켜 조립하는 제1공정과; 상기 제1공정에서 하형 베이스와 하형 몰드를 조립한 상태에서 베드 플레이트의 저널부에 해당하는 하형 몰드의 각 음각부에 상기 인게이트의 양측으로 조립홀을 구성하고, 이종 재질의 크랭크 저어널에는 상기 조립홀에 대응하여 조립돌기를 구성하여 이 조립홀에 끼움으로서 크랭크 저어널을 하형 몰드에 조립하는 제2공정과; 상기 제2공정에 이어, 하형 몰드의 가장자리를 따라 다수개 형성되는 다우웰 홈에 전,후,좌,우측 사이드 몰드가 하단의 다우웰 핀을 통하여 상기 크랭크 저어널을 감싸며 조립되는 제3공정과; 상기 제3공정에서 설치되는 전,후,좌,우측 사이드 몰드의 상부에 상형 몰드를 조립하고, 이 상형 몰드 상에는 상기 탕구에 대응하여 베드 플레이트 모체용 용탕 주입컵을 조립하여 이를 통하여 알루미늄 용탕을 주입하여 베드 플레이트를 주조하는 제4공정과; 상기 제4공정에 이어, 알루미늄 용탕이 굳은 후, 하형 몰드와 상형 몰드 및 각 사이드 몰드를 탈사하여 베드 플레이트를 주조하는 제5공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하며,

상기 크랭크 저어널은 상기 제4공정에서 알루미늄 용탕이 인게이트를 통하여 흘러나올 수 있도록 중앙 일측에 상기 인게이트에 대응하여 용탕 인서트 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 알루미늄 베드 플레이트 주조방법을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 하형 베이스의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제1공정도이고, 도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제2공정도이고, 도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제3공정도이고, 도 5는 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제4공정도이고, 도 6은 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법의 제5공정에 의하여 주조된 알루미늄 베드 플레이트의 사시도로서,

본 발명은 크랭크 샤프트(미도시)를 지지하는 이종 재질(즉, 주철소재)의 크랭크 저어널(1)을 알루미늄 베드 플레이트(3)와 일체로 주조하기 위하여, 먼저, 제1공정에서는, 하형 몰드(7)의 일측에 수직탕구(5, 즉, 다운 스프루; DOWN SPRUE)와 연결되어 용탕의 이동통로를 형성하는 런너부(9)의 일측에 필터(11)를 장착한 하형 베이스(13)를 구비하고, 이 하형 베이스(13)의 상부면에는 하형 몰드(7)를 조립하는데, 이때, 상기 하형 베이스(13)의 런너부(9)에 대응하여 하형 몰드(7)의 인게이트(15)를 일치시켜 조립하게 된다.(도 1, 도 2 참조)

상기 제1공정에서 하형 베이스(13)와 하형 몰드(7)를 조립한 상태에서, 베드 플레이트(3)의 저널부(17) 사이의 공간부에 해당하는 하형 몰드(7)의 각 음각부(19; 즉, 상기 음각부는 상기 하형 몰드 상에 일체로 돌출되어 형성되는 부분으로, 제품인 알루미늄 베드 플레이트 생산 후, 이 베드 플레이트의 상기 4개의 저널부(17) 사이의 공간부를 형성하기 위한 하형 몰드의 일부분을 지칭함)의 사이사이에는 상기 인게이트(15)의 양측으로 조립홀(21)을 구성하고, 이종 재질의 크랭크 저어널(1)에는 상기 조립홀(21)에 대응하여 조립돌기(미도시)를 구성하여 이 조립홀(21)에 끼움으로서 크랭크 저어널(1)을 하형 몰드(7)에 조립하는 제2공정을 실시하게 된다.(도 2, 도 3,도 6 참조)

이때, 상기 크랭크 저어널(1)은 알루미늄 용탕이 인게이트(15)를 통하여 흘러나올 수 있도록 중앙 일측에 상기 인게이트(15)에 대응하여 용탕 인서트 홀(23)이 형성된다.(도 3 참조)

상기 제2공정에 이어, 제3공정에서는 상기 하형 몰드(7)의 가장자리를 따라 다수개 형성되는 다우웰 홈(25)에 전후, 좌우측으로 전,후,좌,우측 사이드 몰드(27,29,31,33)를 그 하단의 다우웰 핀(미도시; 통상, 상기한 다우웰 핀과 홈은 상형 및 하형 또는 여러개의 주형을 조립할 경우, 그 치수의 어긋남을 보정하기 위하여 각각의 주형에 요철부를 만들어 상기 주형이 정확하게 조립되도록 하는 부수형상을 말하며, 상기 요철부의 요부를 다우웰 홈이라하고, 철부를 다우웰 핀이라고 한다.)을 통하여 상기 각 크랭크 저어널(1)을 감싸도록 조립하게 된다.(도 3, 도 4 참조)

이와 같이, 상기 제3공정에서 전,후,좌,우측 사이드 몰드(27,29,31,33)가 하형 몰드(7)의 가장자리를 따라 설치되면, 제4공정에서는 그 상부에 상형 몰드(35)를 조립하고, 이어서 이 상형 몰드(35) 상에는 상기 수직탕구(5)에 대응하여 베드 플레이트 모체용 용탕 주입컵(37)을 조립하여 이를 통하여 알루미늄 용탕(39)을 주입함으로서, 알루미늄 베드 플레이트(3)를 주조하게 된다.(도 4, 도 5 참조)

상기 제4공정에 이어, 주형 내부로 주입된 알루미늄 용탕(39)이 굳은 후, 하형 몰드(7)와 상형 몰드(35) 및 각 사이드 몰드(27,29,31,33)를 탈사하는 제5공정을 거친 후, 알루미늄 베드 플레이트를 다시 가공함으로서, 도 6에서와 같은, 완제품의 알루미늄 베드 플레이트(3)를 얻게된다.

따라서, 상기한 바와 같은 알루미늄 베드 플레이트 주조방법에 의하여, 알루미늄 재질의 베드 플레이트(3)가 그 저널부(17)에서 주철소재의 크랭크 저어널(1)을 감싸도록 하여 일체로 주조함으로 크랭크 저어널(1)과 베드 플레이트 저널부(17)의 상호 결합력이 보강되며, 이에 따라 베드 플레이트(3)의 전체적인 강성이 증대되는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 알루미늄 베드 플레이트 주조방법에 의하면, 알루미늄 재질의 베드 플레이트가 그 저널부에서 크랭크 저어널을 감싸도록 하여 일체로 주조함으로서, 크랭크 저어널과 베드 플레이트의 저널부가 상호 결합력이 강화되며, 이에 따라 베드 플레이트의 전체적인 강성을 증대시킬 수 있은 효과가 있다.

또한, 베드 플레이트의 강성 증대를 위한 별도의 보강부를 구성하지 않아도 됨으로, 엔진의 컴팩화에 유리하며, 베드 플레이트의 저널부에 이종 재질의 크랭크 저어널이 노출되지 않도록 하여 저널부의 가공성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 크랭크 샤프트를 지지하는 이종 재질의 크랭크 저어널(1)을 알루미늄 베드 플레이트(3)와 일체로 주조하는 알루미늄 베드 플레이트 주조방법에 있어서,

   일측에 수직탕구(5)와 연결되어 용탕의 이동통로를 형성하는 런너부(9)의 일측에 필터(11)를 장착한 하형 베이스(13)의 상부면에 하형 몰드(7)를 조립하되, 상기 런너부(9)에 대응하여 하형 몰드(7)의 인게이트(15)를 일치시켜 조립하는 제1공정과;

   상기 제1공정에서 하형 베이스(13)와 하형 몰드(7)를 조립한 상태에서 베드 플레이트(3)의 저널부(17)에 해당하는 하형 몰드(7)의 각 음각부(19)에 상기 인게이트(15)의 양측으로 조립홀(21)을 구성하고, 이종 재질의 크랭크 저어널(1)에는 상기 조립홀(21)에 대응하여 조립돌기를 구성하여 이 조립홀(21)에 끼움으로서 크랭크 저어널(1)을 하형 몰드(7)에 조립하는 제2공정과;

   상기 제2공정에 이어, 하형 몰드(7)의 가장자리를 따라 다수개 형성되는 다우웰 홈(25)에 전,후,좌,우측 사이드 몰드(27,29,31,33)가 하단의 다우웰 핀을 통하여 상기 크랭크 저어널(1)을 감싸며 조립되는 제3공정과;

   상기 제3공정에서 설치되는 전,후,좌,우측 사이드 몰드(27,29,31,33)의 상부에 상형 몰드(35)를 조립하고, 이 상형 몰드(35) 상에는 상기 탕구(5)에 대응하여 베드 플레이트 모체용 용탕 주입컵(37)을 조립하여 이를 통하여 알루미늄 용탕(39)을 주입하여 베드 플레이트(3)를 주조하는 제4공정과;

   상기 제4공정에 이어, 알루미늄 용탕(39)이 굳은 후, 하형 몰드(7)와 상형 몰드(35) 및 각 사이드 몰드(27,29,31,33)를 탈사하여 베드 플레이트를 주조하는 제5공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 베드 플레이트 주조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 크랭크 저어널(1)은

   상기 제4공정에서 알루미늄 용탕(39)이 인게이트(15)를 통하여 흘러나올 수 있도록 중앙 일측에 상기 인게이트(15)에 대응하여 용탕 인서트 홀(23)이 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 베드 플레이트 주조방법.