KR100747271B1 - 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록 - Google Patents

자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록에 관한 것으로서, 피스톤이 상하 왕복되는 복수의 실린더보어와, 상기 각 실린더보어를 구획하는 복수의 구획벽으로 이루어진 블록본체와; 상기 각 구획벽 측에 일체로 형성되며, 상기 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 크랭크 샤프트를 지지하는 복수의 저널부를 포함하며, 상기 저널부는 판면전체의 가공 여유분과 상기 가공 여유분의 에지영역으로부터 연장된 리브의 소재라인까지 고압 다이캐스팅 공법으로 충진된 후, 상기 리브 및 상기 가공 여유분이 가공됨으로써 에지영역의 결육 불량이 방지되는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 고압 다이캐스팅 공법으로 저널부의 가공 여유분과 가공 여유분의 에지영역으로부터 연장된 리브의 소재라인까지 알루미늄 충진한 후 기계 가공으로 리브 및 가공 여유분을 제거함으로써, 리브영역에 발생된 탕경 불량부를 완전 제거하여 품질이 향상될 수 있다.
자동차, 엔진, 실린더블록, 저널부, 에지, 결육방지

Description

자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록{CYLINDER BLOCK MADE OF AL FOR ENGINE OF VEHICLE}
도 1은 종래의 자동차 엔진의 알루미뉼 실린더블록을 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 저널부의 탕경 불량부를 나타내기 위한 개략도이고,
도 3은 본 발명에 따른 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록을 도시한 사시도이고,
도 4는 도 3의 저널부의 탕경 불량부를 나타내기 위한 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 블록본체 11 : 실린더보어
12 : 구획벽 20 : 저널부
D : 가공 여유분 T : 리브
본 발명은, 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 저널부의 에지영역에서 발생하는 결육을 방지할 수 있는 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 엔진의 실린더블록은 엔진 본체를 구성하는 기초가 되는 부분으로서, 위쪽으로는 실린더헤드가 조립되고 아래쪽에는 크랭크 샤프트 및 오일팬이 조립되는 구조로 되어 있다.
최근, 이러한 실린더블록은 무게가 무겁고 연비가 좋지 않은 주철재 대신에 경량화 및 열전도성이 우수한 알루미늄 소재로 제작되고 있는 실정이다.
이러한 알루미늄 실린더블록은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 실린더보어(111)와, 각 실린더보어(111)를 구획하기 위한 복수의 구획벽(112)으로 구성된 블록본체(110)와; 구획벽(112) 측에 구획벽(112)과 일체로 형성되어 크랭크 샤프트의 주축을 지지하는 저널부(120)를 포함하여 이루어진다.
저널부(120)는 크랭크 샤프트가 안착되도록 오목형상으로 이루어지며, 메인베어링캡(미도시)이 크랭크 샤프트를 감싸도록 구획벽(112)에 결합됨으로써 크랭크 샤프트가 저널부(120) 및 메인베어링캡에 의해 지지되어 회전될 수 있다.
이러한 구성의 알루미늄 실린더블록은 고압 다이캐스팅(High Pressure Die Casting, 이하 HPDC라고 함) 공법으로 제작된 후 밀링(milling) 등의 기계 가공과정을 통해 완성된다. 이에, 알루미늄 실린더블록의 저널부(120)는 가공 여유분(D)을 고려하여 HPDC 공법에서 알루미늄(L)을 소재라인(P')까지 채워 제작한 후, 가공라인(Q)까지 밀링하여 완성된다.
여기서, HPDC 공법상 용융된 알루미늄을 소재라인(P')까지 충진하는데 있어서 저속 및 고속 구간의 2단계가 필수적인데, 고속 단계일 때에는 알루미늄(L)이 저널부(120)의 에지영역까지 도달할 수 있으나, 저속 단계일 때에는 알루미늄(L)이 저널부(120)의 에지영역까지 도달하지 못하여 도 2와 같이 에지영역에서 탕경 불량부(A)가 발생하게 된다. 그 후, 밀링머신을 이용하여 가공라인(Q)까지 저널부(120)를 제거한다고 해도 탕경 불량부(A)의 일부는 제거되고 나머지 일부는 여전히 남는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 탕경 불량부(A)를 감안하여 저널부(120)의 에지영역을 라운딩(rounding, R) 처리하기도 하나, 이와 같이 라운딩(R) 처리를 하게 되면 저널부(120)의 폭 치수가 줄어들게 되므로 형상 규제에 의해 라운딩(R) 적용 불가시 뚜렷한 대책이 없는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 저속 충진에 의해 미충진되는 에지영역의 가공 여유분에 리브를 추가하여 탕경 불량부가 리브 측에 형성되도록 한 후 리브 및 가공 여유분을 가공하여 제거함으로써, 탕경 불량에 따른 결육을 방지할 수 있는 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록에 있어서, 피스톤이 상하 왕복되는 복수의 실린더보어와, 상기 각 실린더보어를 구획하는 복수의 구획벽으로 이루어진 블록본체와; 상기 각 구획벽 측에 일체로 형성되며, 상기 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 크랭크 샤프트를 지지하는 복수의 저널부를 포함하며, 상기 저널부는 판면전체의 가공 여유분과 상기 가공 여유분의 에지영역으로부터 연장된 리브의 소재라인까지 고압 다이캐스팅 공법으로 충진된 후, 상기 리브 및 상기 가공 여유분이 가공됨으로써 에지영역의 결육 불량이 방지되는 것에 의해 달성된다.
여기서, 상기 리브는 상기 가공 여유분으로부터 대략 높이 0.7 ~ 2 mm, 폭 2.5 ~ 4 mm 정도로 이루어진 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 저널부의 탕경 불량부를 나타내기 위한 개략도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록은 복수개의 실린더보어(11)와, 각 실린더보어(11)를 구획하기 위한 복수의 구획벽(12)으로 구성된 블록본체(10)와; 구획벽(12) 측에 구획벽(12)과 일체로 형성되어 크랭크 샤프트(미도시)의 주축을 지지하는 저널부(20)와, 크랭크 샤프트를 감싸도록 구획벽(12)에 결합됨으로써 크랭크 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 메인베어링캡(미도시) 등을 포함하여 이루어진다. 이러한 구성의 알루미늄 실린더블록은 HPDC 공법으로 제작된 후 밀링(milling) 등의 기계 가공과정을 통해 완성된다.
실린더보어(11)는 구획벽(12)에 의해 구획되어 지고, 그 내부에는 커넥팅로드 및 크랭크 샤프트와 연결되어 상하 왕복운동하는 피스톤(미도시)이 설치된다.
저널부(20)는 구획벽(12) 측에 구획벽(12)과 일체로 형성되며, 크랭크 샤프트가 안착되도록 오목 형상으로 이루어진다. 이 때, 저널부(20)는 HPDC 공법에 의해 가공 여유분(D)과 가공 여유분(D)의 에지영역으로부터 연장된 리브(T)의 소재라인(P)까지 알루미늄(L)으로 채워 제작된다. 이 과정에서 알루미늄(L) 저속 충진시 발생하는 탕경 불량부(B)는 종래에는 가공 여유분(D)에 발생하였으나, 본 발명에서는 리브(T) 부근이 에지영역이 되므로 리브(T) 부근에서 발생하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 특징은 종래의 가공 여유분(D)에 리브(T)를 더 포함하여 구성함으로써, 종래의 저속 충진에 의한 탕경 불량부(A)의 위치가 리브(T)에 생기도록 알루미늄(L)의 소재라인(P)을 리브(T)까지 연장한 후, 리브(T) 및 가공 여유분(D)를 포함한 가공라인(Q)까지 제거하여 탕경 불량부(B)가 남지 않도록 하는 점에 있다. 특히, 리브(T)는 저널부(20)의 에지영역에만 형성됨으로써, 판면 전체에 형성할 때와 달리 기포가 생성(용융된 알루미늄(L)의 응고과정에서 기포 생성)되는 확률이 적으므로 품질이 보다 향상될 수 있다.
여기서, 가공 여유분(D)은 대략 1mm 높이 정도 되고, 리브(T)는 대략 가공 여유분(D)으로부터 높이 0.7 ~ 2 mm, 폭 2.5 ~ 4 mm 정도로 이루어진다. 이 때, 리브(T)는 가공 여유분(D)으로부터 높이 1mm, 폭 3mm 정도로 이루어진 것이 재료절감 또는 기계가공의 효율 등을 고려했을 때 보다 바람직할 것이다. 따라서, 가공시 저널부(20)의 제거되는 부분은 가공 여유분(D) 1mm와 리브(T) 1mm를 합한 총 2mm 정도가 되는 것이다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록에서 저널부(20) 에지영역의 결육이 방지되는 원리를 도 4를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 저널부(20)는 HPDC 공법에 의해 판면 전체의 가공 여유분(D)과 가공 여유분(D)의 에지영역으로부터 연장된 리브(T)의 소재라인(P)까지 용융된 알루미늄 (L)으로 충진된다. 이 과정에서 저속 충진시 용융된 알루미늄(L)은 에지영역까지 도달하지 못하여 리브(T) 부근에 탕경 불량부(B)가 발생하게 된다.
그 후, 밀링머신을 이용하여 리브(T) 및 가공 여유분(D)을 포함하는 가공라인(Q)까지 저널부(20)를 제거하면 리브(T)에 발생되었던 탕경 불량부(B)가 완전히 제거되므로 완성된 실린더 블록의 저널부(20)에는 결육 불량이 발생하지 않아 품질이 향상될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고압 다이캐스팅 공법으로 저널부의 가공 여유분과 가공 여유분의 에지영역으로부터 연장된 리브의 소재라인까지 알루미늄 충진한 후 기계 가공으로 리브 및 가공 여유분을 제거함으로써, 리브영역에 발생된 탕경 불량부를 완전 제거하여 품질이 향상되는 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록을 제공한다.

Claims (2)

  1. 피스톤이 상하 왕복되는 복수의 실린더보어와, 상기 각 실린더보어를 구획하는 복수의 구획벽으로 이루어진 블록본체와;
    상기 각 구획벽 측에 일체로 형성되며, 상기 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 크랭크 샤프트를 지지하는 복수의 저널부를 포함하며,
    상기 저널부는 판면전체의 가공 여유분과 상기 가공 여유분의 에지영역으로부터 연장된 리브의 소재라인까지 고압 다이캐스팅 공법으로 충진된 후, 상기 리브 및 상기 가공 여유분이 가공됨으로써 에지영역의 결육 불량이 방지되는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리브는 상기 가공 여유분으로부터 높이 0.7 ~ 2 mm, 폭 2.5 ~ 4 mm 정도로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 알루미늄 실린더블록.
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