KR100544003B1 - 캠샤프트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캠샤프트의 제조방법에 관한 것으로, 캠샤프트의 주조형틀속에 길이방향을 따라 오일홀 형성용 금속파이프를 삽입배치하되, 이 금속파이프의 양쪽 선단이 주형공간 속의 중앙에 위치하도록 받침대를 지지시키고, 금속용탕이 주입되는 쪽의 금속파이프 선단에 금속용탕이 주입되지 않게해 주는 플러그를 삽입설치한 후, 상기 금속파이프 둘레의 주형공간속에 용탕을 채워 응고 냉각시키는 과정으로 이루어져 있다. 이러한 과정을 통해 만들어지는 본 발명의 캠샤프트는 캠샤프트를 구성하는 몸체속에 금속파이프가 삽입되어 있으므로, 이 금속파이프가 오일홀의 역할을 하도록 되어 있다. 이러한 본 발명은 캠샤프트의 몸체를 주물성형시킨 후에 별도로 오일홀을 가공하지 않아도 되고, 또한 쉘코아를 사용하지 않아도 되므로 오일의 오염으로 인한 문제와 이물질로 인한 구동부품의 고장을 방지해 줄 수 있는 것이다.

Description

캠샤프트의 제조방법{Method of manufacturing a cam shaft}

본 발명은 엔진의 부품으로 사용되는 캠샤프트의 제조방법에 관한 것으로, 특히 캠샤프트에 오일홀을 별도로 가공성형시켜 주지 않고서 일체로 형성시킬 수 있게 함과 더불어, 오일홀을 통과하는 오일이 오염되지 않게 한 캠샤프트의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 캠샤프트는 차량의 구동원인 엔진에 설치되어, 크랭크샤프트의 회전운동을 전달받아 밸브의 개폐를 담당하는 중요한 부품으로서, 대개 이 캠샤프트는 단조 또는 주조방식으로 제조하고, 주조방식으로는 칠드 타입(chilled type)과 언칠드 타입(unchilled type)으로 나누어지는 바, 종래의 캠샤프트 주물소재의 제조방식은 캠샤프트 형상의 주형공간속에 금속용탕을 투입하여 냉각시킨 다음, 최종적으로 표면에 부착된 주물사 등을 제거하여 만든다.

이렇게 제조된 캠샤프트 주조소재는 후가공으로서 연삭과 드릴링 등의 가공공정을 거쳐서 최종완제품을 만드는데, 이러한 가공공정중에 캠샤프트의 주조소재의 중앙에 길이방향을 따라 오일홀을 뚫는다. 이 오일홀은 캠샤프트가 구동회전하면서 밸브와 마찰에 의해 발생되는 열을 식혀주는 기능을 함과 더불어 윤활작용을 하는 것으로서, 캠샤프트의 가공에 필수적인 공정이다.

이와 같은 중요한 역할을 하는 오일홀을 형성시키는 방법으로서, 쉘코어(shell core)를 제조하는 방법이 있는데, 이렇게 쉘코어를 사용하여 오일홀을 형성시키는 캠샤프트 주물소재의 제조방법은, 쉘코어를 형성시키는데 사용된 주물사의 처리문제로 인하여 문제가 발생한다. 예컨대, 쉘코어용 주물사로 인한 오일의 오염문제와, 이 쉘코어에 용탕이 접촉하므로 인한 코어의 변형문제 및, 코어가 금속용탕에 소착되는 문제 등으로 인하여 제조상 어려움이 있었다.

한편, 내부에 빈공간이 형성되어 있는 중공캠샤프트를 주물로 성형시킬 때는 상기 오일홀을 형성시키는 쉘코어를 만들기 위해 코어금형을 사용해야 하므로 이 코어금형을 제작하여야 하고, 만들어진 코어금형이 금속용탕의 압력에 의해 변형(휨)되는 것을 방지해 주기 위해 별도의 지그를 사용하여 변형을 교정해 주어야 하는 번거로운 문제가 있었다.

또한, 상기한 바와 같은 번거로운 문제 이외에, 주조를 완료한 후에 주조품에 부착된 내부의 코어주물사를 제거하기 위해 숏 블러스트(shot blast)처리를 장시간 행하여야 하는데, 이러한 과정을 거쳐도 코어주물사가 완전히 제거되지 않고 일부가 잔존하게 되고, 이렇게 잔존하는 코어주물사는 가공완료후에도 제거되지 않게 되므로 실제품에 사용될 때 오일을 오염시키는 것은 물론 다른 구동부품에 고장을 일으키는 원인이 되기도 한다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 캠샤프트의 주물성형시에 별도의 코어를 사용하지 않아도 되고, 또한 주물성형후에 드릴링 및 연삭공정이 필요치 않은 캠샤프트의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 코어의 성형을 위한 주물사를 사용하지 않으므로 주물사로 인하여 오일이 오염되거나 엔진의 다른 부품을 손상시키지 않게 하는 캠샤프트의 제조방법을 제공하는데 본 발명의 다른 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 캠샤프트의 주조형틀속에 길이방향을 따라 오일홀 형성용 금속파이프를 삽입배치하되, 이 금속파이프의 양쪽 선단이 주형공간 속의 중앙에 위치하도록 받침대를 지지시키고, 금속용탕이 주입되는 쪽의 금속파이프 선단에 금속용탕이 주입되지 않게해 주는 플러그를 삽입설치한 후, 상기 금속파이프 둘레의 주형공간속에 용탕을 채워 응고 냉각시키는 과정으로 이루어져 있다.

이러한 본 발명의 방법은 상기 금속파이프가 오일홀의 역할을 하게 하므로써 캠샤프트 주물소재를 성형시킨 후에 별도로 오일홀의 성형과정을 거치지 않아도되고, 또한 오일홀속에 주물사가 전혀 들어가지 않으므로 주물사로 인한 오일의 오염문제와 다른 부품의 손상등과 같은 문제가 발생되지 않게 할 수가 있는 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도면 1은 본 발명에 따른 방법에 따라 캠샤프트를 주물사 형틀속에서 제조하는 과정을 도시한 단면도로서, 본 발명에 따른 캠샤프트의 제조방법을 상기 도면 1을 참조하여 설명하자면, 먼저 주물사로 이루어진 캠샤프트의 주조형틀(1)속에 길이방향을 따라 오일홀 형성용 금속파이프(2)를 삽입배치하되, 이 금속파이프(2)의 양쪽 선단(3,4)과 하부 주조형틀(1a)사이에 상기 금속파이프(2)가 주형공간(5)속의 중앙에 위치하도록 받침대(6)를 지지시키고, 금속용탕이 주입되는 쪽의 금속파이프 선단(3)에 금속용탕이 금속파이프(2)속으로 주입되지 않게 하기 위해 플러그(7)를 삽입설치한 후, 상기 금속파이프(2) 둘레의 주형공간(5)속에 용탕을 채워 응고 냉각시키는 과정으로 이루어져 있다.

즉, 도면 1 에 도시된 바와 같이, 상부주조형틀(1a)과 하부주조형틀(1b)에 미리 캠샤프트를 형성시키기 위한 주형공간(5)을 형성시켜 두고, 이들 상하부 주조형틀(1a,1b)을 서로 맞추기 전에 금속파이프(2)를 길이방향으로 배치시키되, 상기 금속파이프(2)의 양쪽 선단(3,4)을 하부주조금형(1b)에 대해 소정높이의 받침대(6)로 지지되게 하므로써, 이 금속파이프(2)가 주형공간(5)의 상하방향으로 중간에 위치하게 한다.

한편, 도면 1에서 주형공간(5)의 중간중간에 폭이 넓게 형성된 부위(5a)는 캠샤프트의 캠을 형성시켜 주기 위한 공간으로서, 이 캠은 엔진에서 밸브등과 접촉하면서 운동을 유도하는 수단인 것이다.

이렇게 세팅된 상태에서 상기 금속파이프(2)의 한쪽 선단(3)에 도면 3 에 도시된 바와 같이 용탕차단용 플러그(7)를 설치하는데, 이 플러그(7)의 설치방법은 도면 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 파이프(2)의 선단속으로 삽입시키는 방법(a)과, 나사형의 플러그(7)를 파이프(2)의 선단속으로 삽입시키는 방법(b) 및, 캡너트형상의 플러그(7)를 파이프(2)의 선단바깥에 씌우는 방법을 선택적으로 사용할 수가 있다.

이와 같이 플러그(7)가 세팅되면, 상기 금속파이프(2)와 주조형틀(1)사이에 형성되는 주조공간(5)속으로 용탕을 주입시켜 주면, 금속파이프(2)가 용탕과 함게 일체로 융착되면서 금속파이프(2)의 내부공간이 오일홀 역할을 하게 되는 캠샤프트를 완성시키게 되는 것이다.

한편, 상기 금속파이프(2)는 주형공간(5)속으로 주입되는 금속용탕과 접촉하여 표면적을 증가시켜 융착성을 향상시키기 위해 도면 4 에 도시한 바와 같이, 이 금속파이프(2)의 표면에 다수개의 작은 주름부(8)를 형성시키는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 방법에 따라 만들어진 캠샤프트는 상기 금속파이프(2)가 길이방향을 따라 용탕과 융착되어 고정되어 있으면서, 이 금속파이프(2)의 내부공간이 오일홀의 역할을 수행하게 되어 있으므로, 별도의 오일홀을 가공하여 형성시키지 않아도 되는 것이다.

따라서, 종래와 같이 금속홀의 형성과정과 형성후에 발생할 수 있는 여러 가지 문제가 발생하지 않게 되는 잇점이 있는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따라 캠샤프트를 제조하는 과정을 나타내기 위한 주조형틀의 단면도,

도 2 는 도면 1 의 A - A 선을 따른 단면도,

도 3 (a),(b),(c)는 본 발명에 따라 금속파이프의 선단을 막아주는 방법을 나타낸 부분단면도,

도 4 는 본 발명에서 사용하는 금속파이프의 바람직한 실시예를 나타낸 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 주조형틀 2 - 금속파이프

3 - 파이프선단 4 - 파이프선단

5 - 주형공간 6 - 받침대

7 - 플러그 8 - 주름부

Claims (1)

1. 표면에 주름부(8)를 구비한 오일홀 형성용 금속파이프(2)를 캠샤프트의 주조형틀(1)의 주형공간(5)에 길이방향을 따라 삽입설치하는 단계;

   상기 금속파이프(2)가 주형공간(5)의 중앙에 위치하도록 상기 금속파이프(2)의 양쪽 선단(3,4)을 하부 주조형틀(1)의 양쪽에 각각 받침대(6)로써 지지하는 단계;

   금속용탕이 금속파이프(2)안으로 주입되는 것을 차단하도록 금속용탕이 주입되는 쪽의 금속파이프 선단(3)에 플러그(7)를 삽입설치하는 단계; 및

   상기 금속파이프(2)의 둘레의 주형공간(5)안으로 용탕을 채워 냉각시키는 단계로 이루어진 캠샤프트의 제조방법.