KR100685864B1 - 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용솔트코어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 갤러리 형성용 솔트코어에 관한 것으로서, 미세분말상태의 염을 소결하여 링형상의 염소결체를 형성하도록 하되 주조를 위한 주형의 진공배기관에 끼워 맞춰 오일갤러리 주조시 진공배기용으로 사용하기 위한 중공동핀을 상기 염소결체에 일체로 구비되게 구성하며, 상기 염소결체는 링형상이되 웨이브구조로 구성되게 하거나 또는 웨이브구조를 갖는 한쌍의 트윈몸체로 구성되게 할 수도 있으며, 상기 중공동핀은 돌출형 또는 매입형으로 형성할 수 있는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 냉각기능을 위한 오일갤러리의 주조품질을 크게 향상시킬 수 있게 하며 염소결체에 구비한 중공동핀에 의해 오일갤러리 주조시 솔트코어의 위치고정 및 진공배기의 용이성을 제공함은 물론 공정단축의 효과를 발휘되게 한다.

Description

주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어{SALT CORE FOR FORMING OIL GALLERY OF ENGINE PISTON}

도 1은 종래기술에 따른 솔트코어를 나타낸 사시도.

도 2는 종래의 엔진피스톤 구성을 나타낸 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 오일갤러리 형성용 솔트코어의 제1실시예를 보인 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 오일갤러리 형성용 솔트코어의 제2실시예를 보인 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 오일갤러리 형성용 솔트코어의 제3실시예를 보인 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 솔트코어를 포함하는 주형을 보인 개략적인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110,120,130: 솔트코어 111,121,131: 염소결체

112,122,132: 중공동핀 200: 주형

231: 주입구 241: 진공배기관

241a: 연결핀

본 발명은 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면품질이 향상된 다양한 형상의 솔트코어를 제공할 수 있도록 하고 주조시 진공배기의 용이성을 제공할 수 있도록 하며 주조를 위한 용융액의 밀착 형성을 가능하게 하여 오일갤러리의 주조품질을 향상시킬 수 있도록 한 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 엔진피스톤은 실린더 내에서 발생한 연소 폭발력을 받아, 즉 고온/고압의 연소가스 압력을 받아 실린더 안을 왕복운동하면서 커넥팅로드에 전달하여 크랭크샤프트에 회전력을 발생시키는 일을 하는 장치로서, 이의 설계시 피스톤의 상부에 형성되는 연소실의 주변을 냉각시켜 피스톤의 과열을 막을 수 있도록 하기 위한 중공형상의 오일갤러리(oil gallery)를 설치하는 경우가 있다.

상기 오일갤러리는 엔진피스톤의 제작시 주형 내로 삽입한 솔트코어(salt core)를 이용한 주조(casting)방식으로 피스톤 내부에 형성되어지는데, 도 1에 나타낸 바와 같은 링형상의 솔트코어(10)를 만들고 이의 몸체에 드릴가공을 통해 주형 내 고정용 핀홀(11)을 형성되게 하며, 상기 핀홀에 고정핀을 삽입하고 주형 내에 솔트코어를 고정시킨 상태에서 주형 내로 알루미늄의 용융액을 주입하여 피스톤 성형체를 형성시킨 다음, 후처리 가공을 통해 솔트코어를 털어내어 제거함으로써 링형상의 빈 공간을 형성되게 함에 의해 피스톤 내 오일갤러리를 형성하게 된다.

또한, 상기 오일갤러리는 도 2에 나타낸 바와 같이 오일갤러리(22)측을 오일유입구(23) 및 오일배출구(24)와 연통되게 하며, 오일분사부재(25)에서 분사되는 오일을 오일유입구(23)를 통해 유입하여 오일을 순환시킴에 의해 피스톤(20) 상부에 형성된 연소실(21) 주변을 냉각시키게 된다. 이때, 오일갤러리(22) 내 순환오일은 오일배출구(24)를 통해 오일팬(미 도시됨)으로 귀환된다.

그런데, 종래기술에 따른 솔트코어 및 이를 이용한 엔진피스톤의 주조기술에 의하면, 오일갤러리 형성을 위한 솔트코어(10)의 경우 가압 성형할 수 있는 코어의 형상에 한계가 있음에 의해 엔진 고출력에 따른 오일갤러리측 냉각효율 대응이 미비한 문제점이 있었고, 종래 솔트코어(10)는 염(鹽)에 화학성분이나 합성수지 및 바인더를 혼합한 본디드 코어(bonded core)를 주로 사용함에 따라 솔트코어 성형시 가스발생이 유도되고 이는 표면에 크랙 등을 발생시키는 요인이 되고 있으며, 고온의 알루미늄 용융액 주입시 용융액과 솔트코어간의 온도차에 의해 가스나 막질 등의 표면장력이 솔트코어의 표면에 형성되므로 솔트코어의 표면으로 용융액이 완전하게 밀착 형성되지 못해 오일갤러리의 주조 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

또한, 최근에 엔진의 고마력 출력을 위한 연소실 압력이 180bar ~ 200bar에까지 높아지고 있는 것에 비추어 볼 때, 고출력에 의한 엔진의 흠집이나 크랙 발생을 없앨 수 있도록 하기 위하여 냉각기능을 발휘하는 오일갤러리의 주조품질 향상이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 표면품질이 향상된 다양한 형상의 솔트코어를 제공할 수 있도록 하되 주조시 진공배기의 용이성을 부여할 수 있도록 함은 물론 주조를 위한 용융액의 밀착 형성을 가능하게 하여 오일갤러리의 주조품질을 향상시킬 수 있도록 하는 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 미세분말상태의 염을 소결하여 링형상의 염소결체를 형성하도록 하되 주조를 위한 주형의 진공배기관에 끼워 맞춰 오일갤러리 주조시 진공배기용으로 사용하기 위한 중공동핀을 상기 염소결체에 일체로 구비되게 구성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 염소결체는 링형상이되 웨이브구조로 구성되게 하거나 또는 웨이브구조를 갖는 한쌍의 트윈몸체로 구성되게 할 수도 있으며, 상기 중공동핀은 돌출형 또는 매입형으로 구성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 오일갤러리 형성용 솔트코어의 제1실시예를 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 오일갤러리 형성용 솔트코어의 제2실시예를 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 오일갤러리 형성용 솔트코어의 제3실시예를 보인 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 솔트코어를 포함하는 주형을 보인 개략적인 단면도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 오일갤러리 형성용 솔트코어(110)는 미세한 분말상태의 염(鹽)을 코어용 틀에 가압 성형하고 가열하여 염의 입자들이 서로 밀착 고결(固結)되도록 하는 소결(燒結;sintering)방식으로 형성되게 하며, 링형상이되 스트레이트타입(straight type)의 염소결체(sintered salt core)(111)를 형성하고 상기 염소결체(111)에 오일갤러리 주조시 진공배기에 사용하기 위한 진공배기용 중공동핀(112)을 일체로 구비하는 구성으로 이루어지게 한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 오일갤러리 형성용 솔트코어(120)는 미세분말상태의 염을 소결하여 형성되게 하며, 링형상이되 웨이브타입(wave type)의 염소결체(sintered salt core)(121)를 형성하고 상기 염소결체(121)에 오일갤러리 주조시 진공배기용으로 사용하기 위한 중공동핀(122)을 일체로 구비하는 구성으로 이루어지게 한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 의한 오일갤러리 형성용 솔트코어(130)는 미세분말상태의 염을 소결하여 링형상의 웨이브타입(wave type) 염소결체(sintered salt core)(131)를 형성되게 하되 한쌍의 트윈(twin)구성을 이루게 하고 상기 한쌍의 염소결체(131)에 각각 그 양측단부로 진공배기용 중공동핀(132)을 갖도록 한 구성으로 이루어지게 한다.

나아가, 상기 제1, 제2, 제3 실시예에 의한 솔트코어(110)(120)(130)의 중공동핀(112)(122)(132)은 상기 염소결체(111)(121)(131) 상에 돌출 형성되게 하거나 또는 염소결체(111)(121)(131) 내부로 매입되게 구성할 수 있다.

이하, 부호의 명기에 대한 용이성을 위하여 솔트코어는 각 실시예를 통합하는 부호로서 SSC(Sintered Salt Core)를 사용하고, 염소결체는 SB(Salt Body)를 사용하며, 중공동핀은 CP(Copper Pipe)를 사용토록 한다.

여기서, 상기 염소결체(SB)는 염의 소결처리에 따라 염 입자간의 상호 밀착성을 갖게 하는 우수한 특성을 지니게 되며 가스가 발생하지 않음과 더불어 염 입자간의 상호 밀착성에 의해 거침이 없는 표면을 형성하게 되어 기존에 비해 향상된 표면품질을 유지하게 된다.

상기 중공동핀(CP)은 솔트코어(SSC)를 이용하여 오일갤러리를 포함하는 엔진피스톤의 주조를 행하는 후공정시 솔트코어(SSC)를 주형에 연결하는 역할을 하게 되며, 특히 주형 내로 알루미늄이나 주철 등의 용융액 주입시 염소결체(SB)에 진공배기의 용이성을 제공함에 의해 솔트코어의 표면으로 알루미늄 용융액의 완전 밀착을 가능하게 하는 역할을 하게 된다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어의 작용을 도 6을 더 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 5의 실시예를 통해 설명한 바와 같은 진공배기용 중공동핀(CP)을 갖는 염소결체(SB)의 솔트코어(SSC)를 피스톤 주조(casting)를 위한 주형(200) 내에 결합된 진공배기관(241)에 끼워 맞춰 주형(200) 내에 배치시킨 상태에서 측부 다이(230)의 일측에 형성된 주입구(231)를 통해 알루미늄이나 주철 등의 용융액을 주형 내로 주입시킨다.

상기 용융액의 주입으로 피스톤 성형체(P)를 형성되게 하되 진공펌프(242)의 가동을 통해 솔트코어(SSC)측 진공배기를 행함으로써 양질의 오일갤러리 형성을 가능하게 한다.

여기서, 미 설명부호 210은 주형의 상부다이이고 220은 하부다이이며, 상기 진공배기관(241)은 상단부에 중공동핀(CP) 내로 삽입되는 연결핀을 가지며 하부다이(220)에 배치된다.

상술한 바와 같은 이러한 본 발명에 따른 진공배기용 중공동핀을 갖는 염소결체의 솔트코어는 자체적으로 표면품질이 우수할 뿐만 아니라 이를 이용한 오일갤러리 주조시 미리 중공동핀을 형성시킴에 의해 주형 내 위치고정 및 진공배기의 용이성을 제공하는 이점을 부여하고 솔트코어의 표면으로 용융액의 완전한 밀착 형성을 가능하게 하므로 오일갤러리의 주조품질을 크게 향상시킬 수 있게 한다.

나아가, 웨이브타입의 솔트코어(120)(130)는 웨이브구조에 의해 표면적 증대효과를 발휘하므로 이를 통한 오일갤러리 형성시 연소실의 주변 냉각을 위한 오일의 체류시간을 늘릴 수 있어 오일갤러리의 냉각기능 향상을 도모할 수 있게 함은 물론 엔진의 고출력에 대응한 냉각효율의 유연한 대처를 가능하게 한다.

한편, 본 발명에 따른 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어는 상술한 바와 같은 구체적인 실시예 및 첨부한 도면을 참조하여 설명하였으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 및 특허청구 범위의 해석으로 이루어진다 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어에 의하면, 염 입자간 상호 밀착 고결을 유도하여 표면 품질을 개선하고 미세 기공을 통해 염소결체의 표면으로 용융액을 높은 압력으로 밀착되게 하며 솔트코어와 용융액간의 온도차에 의해 발생하던 표면장력을 제거할 수 있게 하므로 용융액의 완전한 밀착을 가능하게 함에 따라 냉각기능을 위한 오일갤러리의 주조품질을 크게 향상시킬 수 있게 한다.

또한, 진공배기용으로 사용하기 위한 중공동핀을 염소결체에 미리 형성시킴에 의해 오일갤러리 주조시 솔트코어의 위치고정 및 진공배기의 용이성을 제공함은 물론 공정단축의 효과를 발휘되게 한다.

Claims (3)

1. 미세분말상태의 염을 소결하여 링형상의 염소결체를 형성하도록 하되 주조를 위한 주형의 진공배기관에 끼워 맞춰 오일갤러리 주조시 진공배기용으로 사용하기 위한 중공동핀을 상기 염소결체에 일체로 구비되도록 구성한 것을 특징으로 하는 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 염소결체는 링형상이되 웨이브구조로 구성되게 하거나 또는 웨이브구조를 갖는 한쌍의 트윈몸체로 구성되게 하는 것을 특징으로 하는 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 염소결체에 일체 구비되는 중공동핀은 돌출형 또는 매입형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 주조품질 향상을 위한 엔진피스톤의 오일갤러리 형성용 솔트코어.

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