KR100826699B1 - 흡기 포트용 칸막이판, 흡기 포트 성형용 샌드 코어 및실린더 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칸막이판의 위치 어긋남이나 제품 내에서의 유격 등을 충분히 억제하여 제품의 품질 향상을 도모하고, 나아가서는, 코어의 깨짐에 기인하는 버어(burr)의 발생 개소를 한정적인 것으로 하여 후 가공에서의 버어 제거 작업의 용이화를 도모한다.

텀블판(100)은, 실린더 헤드의 흡기 포트(14)의 복수개에 걸쳐 배치되는 판형상을 이루는 본체부(101)를 갖는다. 텀블판은 또한, 본체부의 일부로 형성되어, 각각의 흡기 포트 내부를 복수의 포트로 칸막이하는 복수의 칸막이부(102)와, 본체부의 양측 가장자리로 형성되어, 실린더 헤드의 주조 성형 시에 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부(103)와, 본체부 중, 복수의 칸막이 사이의 부위로 형성되어, 실린더 헤드의 주조 성형 시에 용탕으로 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부(104)와, 내측 캐스트-인부(104)의 일부분에 형성되어, 용탕의 응고를 촉진하는 촉진부(110)를 갖고 있다.

Description

흡기 포트용 칸막이판, 흡기 포트 성형용 샌드 코어 및 실린더 헤드{DIVIDER PLATE FOR AN INLET PORT, SAND CORE FOR FORMING AN INLET PORT, AND CYLINDER HEAD}

도 1은 엔진의 실린더 헤드를 도시한 개략 단면도.

도 2는 흡기 포트의 축직각 단면도.

도 3은 엔진에서의 기류 상태를 도시한 개략도.

도 4는 도 1의 4-4선에 따른 개략 단면도.

도 5(A)(B)는, 제 1 실시형태에 따른 텀블판을 도시한 평면도 및 측면도, 도 5(C)는 도 5(A)의 5C-5C선에 따른 단면도, 도 5(D) 내지 도 5(G)는 도 5(A)의 5C-5C선을 취한 도 5(A)의 텀블판의 단면도.

도 6(A)(B)는 제 1 실시형태의 텀블판이 미리 설치된, 포트 코어를 도시한 평면도 및 측면도.

도 7은 포트 코어를 조형하는 주형을 도시한 개략 단면도.

도 8은 포트 코어를 조형하는 주형을 파단하여 텀블판을 노출한 상태에서 도시한 평면도.

도 9는 실린더 헤드를 주조 성형하는 주조 주형 내에 포트 코어를 설치한 상태를 도시한 단면도.

도 10(A)는, 제 2 실시형태에 따른 텀블판을 도시한 평면도, 도 10(B)는, 도 10(A)의 10B-10B선에 따른 단면도, 도 10(C)는, 주조 공정에서의 제 2 실시형태의 텀블판의 길이 변화의 설명을 뒷받침하는 도면.

도 11은 제 3 실시형태에 따른 텀블판이 미리 설치된, 포트 코어를 도시한 평면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 실린더 헤드 14: 흡기 포트

14a: 흡기측 개구 100, 100a, 100b: 텀블판(칸막이판)

101: 본체부 102: 칸막이부,

103: 측방 캐스트-인부 104: 내측 캐스트-인부

110: 촉진부 111: 펀칭 구멍

120: 측방의 촉진부 121: 오목부

130: 시일 형성부 131: 펀칭 구멍

140: 어긋남 방지 수단 141, 142: 단차부

200, 200a: 포트 코어(흡기 포트 성형용 샌드 코어)

210: 코어 샌드 220: 샌드 침입 공간부

300: 코어 주형 400: 주조 주형

Ta: 실린더측 단부(하류측 단부) Tb: 흡기측 단부(상류측 단부)

본 발명은, 흡기 포트용 칸막이판, 흡기 포트 성형용 샌드 코어 및 실린더 헤드에 관한 것이다.

최근의 내연기관에는, 소위 디바이디드 포트(Divided port)라고 불리는 기구를 탑재한 실린더 헤드를 구비한 것이 있다. 이러한 종류의 실린더 헤드는, 흡기 포트 내부를, 텀블판이라고도 불리는 칸막이판에 의하여 상하로 칸막이되어 있다. 흡기 포트의 흡기측 단부(端部)에 배치된 기류 제어 밸브를 제어함으로써, 흡기 포트로부터 실린더 보어(bore)에 도입되는 흡기를 칸막이판에 의해 편류시키고, 실린더 보어 내에서 발생하는 텀블류(수직 소용돌이)를 강화하여, 연비(燃費)의 향상 등을 도모할 수 있다(특허문헌 1을 참조).

또한, 본 명세서에서는, 칸막이판에 있어서, 공기나 연료 가스의 흡기가 유입되는 상류측을 「흡기측」, 그 반대측, 즉 실린더 보어측의 하류측을 「실린더측」이라 부르기로 한다.

실린더 헤드를 주조 성형하는 경우에는, 금속제의 칸막이판을 흡기 포트 성형용 샌드 코어 내에 설치하고, 칸막이판을 캐스트-인 성형하는 것이 일반적이다. 실린더 헤드의 주조 성형 시에는, 흡기 포트의 성형용 샌드 코어 및 칸막이판의 각각은, 용탕(溶湯)으로부터의 열에 의해 온도가 상승하여 열팽창하게 된다. 여기서, 칸막이판의 열팽창 계수와, 칸막이판을 유지하는 코어 샌드의 열팽창 계수의 차가 크며, 칸막이판은, 코어 샌드에 비하면 열팽창 계수가 크다. 이 때문에, 칸막이판의 열팽창에 의해 칸막이판이 코어 샌드를 가압하거나 밀어 올려, 실린더 헤 드의 주조 성형 시에 칸막이판의 위치가 어긋날 우려가 있다.

이러한 이유에서, 칸막이판의 위치 어긋남이 제품 내의 유격에 의해 제품 품질의 저하도 초래하게 된다. 따라서, 칸막이판에 대해서는 열적 영향을 충분히 고려해야만 한다.

특허문헌 1에 개시된 칸막이판은, 실린더 헤드의 주조 성형 시에 칸막이판을 주조의 열팽창에 의한 변형 대책으로서, 파형상(波形狀)으로 형성되어 있다. 그러나, 파형상의 칸막이판은, 흡기 포트의 반경 방향의 열팽창은 흡수할 수 있어도, 축선 방향의 열팽창을 흡수할 수 없다. 이 때문에, 칸막이판과 코어의 열팽창량 차에 의한 칸막이판의 위치 어긋남이나 제품 내의 유격 등을 충분히 억제할 수는 없다.

[특허문헌 1] 일본국 특개2001-193469호 공보(단락 0011, 0020, 0022 및 도 1, 3, 4 참조)

본 발명은, 상기 실정에 감안하여 이루어진 것으로서, 흡기 포트에 대한 칸막이판의 위치 어긋남을 충분히 억제하여 제품의 품질 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내연기관의 실린더 헤드 내에 설치되고, 복수의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 포트용 칸막이판으로서, 칸막이판은, 상기 실린더 헤드 내의 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이부와,

흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

상기 복수의 칸막이부 사이에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부를 구비하고,

상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 이루어진, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진부를 설치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판이다.

내연기관의 실린더 헤드에 설치되는 복수의 흡기 포트를 성형하기 위한 흡기 포트 성형용 샌드 코어로서, 흡기 포트 성형용 샌드 코어는, 샌드 코어 내에 설치되고, 내연기관의 실린더 헤드 내의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이판을 구비하고,

상기 칸막이판은, 실린더 헤드의 주조 성형 시, 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이부와,

흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부로서, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

복수의 상기 칸막이부 사이의 부분으로서, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부를 갖고,

상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 이루어진, 용탕의 응고를 촉진시키기 위한 응고 촉진부를 설치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판이다.

복수의 흡기 포트와, 복수의 흡기 포트 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이판을 구비한 내연기관의 실린더 헤드에 있어서, 상기 칸막이판은, 흡기 흐름과 교차하는 방향의 칸막이판 단부 부분에 설치되어 실린더 헤드의 주조 성형 시에 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

상기 복수의 흡기 포트 사이의 부분에 있어서, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부와,

내측 캐스트-인부에 설치되고, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치한, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진부를 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 헤드이다.

내연기관의 실린더 헤드 내에 설치되고, 복수의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 포트용 칸막이판에 있어서, 포트용 칸막이판은, 상기 실린더 헤드 내의 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이 수단과, 상기 복수의 칸막이 수단 사이에, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 구성되고,

실린더 헤드의 주조 성형 시에 용탕에 캐스트-인되고, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 관하여 설명한다.

(제 1 실시형태)

우선, 본 발명의 전제가 되는, 흡기 포트(14)용 칸막이판(100)을 갖는 실린 더 헤드(10)에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 흡기 포트(14)용 칸막이판(100)을, 「텀블판(100)」이라고도 부른다.

도 1은 엔진의 실린더 헤드(10)를 도시한 개략 단면도, 도 2는 흡기 포트(14)의 축직각 단면도, 도 3은 엔진에서의 기류 상태를 도시한 개략도, 도 4는 도 1의 4-4선에 따른 개략 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 보면, 실린더 헤드(10)는, 실린더 블록(11)의 상부에 설치되고, 인테이크 매니폴드(intake manifold)(12)로부터의 공기나 연료가스로 이루어진 흡기류를 실린더 보어(13) 내에 도입하는 흡기 포트(14)와, 실린더 보어(13) 내에서 연소한 후의 배기 가스를 배출하는 배기 포트(15)를 갖고 있다. 흡기 포트는, 그 통로 형상 면에서, 사이어미즈 타입(siamese type)과, 분할 타입으로 크게 구별된다. 사이어미즈 타입은, 인테이크 매니폴드(12) 측이 하나이고, 연료실 앞에서 두 갈래 형상으로 분기(分岐)하는 통로 형상을 갖는다. 분할 타입은, 인테이크 매니폴드(12) 측에서 연소실측으로 도달하기까지 하나의 통로 형상을 갖는다. 도시예의 엔진은, 1기통 4밸브로서, 흡기 밸브(16) 및 배기 밸브(17)가 2개씩 설치되어 있다. 또, 흡기 포트(14)는, 분할 타입으로, 1기통에 2개의 흡기 포트(14)가 독립하여 설치되어 있다.

이 흡기 포트(14)는, 소위 하이 포트화되어 있다. 하이 포트화된 흡기 포트(14)는, 실린더 헤드(10)의 하면(下面)에 대한 경사 각도가 크고, 흡기측 개구(14a)가 실린더 헤드(10) 벽면의 상부 근방에 개구되어 있다. 흡기 포트(14)의 하이 포트화는, 흡기의 흐름 저항을 적게 하기 위하여, 혹은, 연소실 내에 연료를 직 접 분사하는 인젝터를 흡기 밸브(16)에 근접하게 장착하는 경우에 인젝터와 흡기 포트(14)의 간섭을 회피하기 위하여 채용된다. 직접 분사 타입의 엔진에 있어서는, 당연히, 공기로 이루어진 흡기류가 흡기 포트(14)를 흐른다.

흡기 포트(14) 내에는, 흡기측 개구(14a)로부터 실린더측을 향하여 흐르는 흡기의 흐름 방향(아웃라인 화살표)을 따라 텀블판(100)이 설치되어 있다. 텀블판(100)은, 독립한 2개의 흡기 포트(14)에 걸쳐 배치되어 있다(도 4를 참조). 텀블판(100)의 흡기측에는, 제어 밸브(18)가 설치된 인테이크 매니폴드(12)가 접속되어 있다. 흡기 포트(14)는, 텀블판(100)에 의하여, 상부 포트(14u)와 하부 포트(14d)로 칸막이되게 되고, 제어 밸브(18)에 의하여 하부 포트(14d)를 닫으면, 흡기는, 증속(增速)되어 상부 포트(14u) 내부를 흘러, 실린더 보어(13) 내에서 강력한 텀블류(수직 소용돌이)를 형성하게 된다. 이 텀블류에 점화하면, 적은 가스량으로 이상적인 연소 패턴을 얻을 수 있다.

경사 각도가 작은 로우 포트의 흡기 포트인 경우에는, 흡기의 흐름 방향에 따른 텀블판의 길이는 약 70mm이지만, 하이 포트화된 흡기 포트(14)의 경우에는, 텀블판(100)의 길이는 약 115mm로 비교적 길게 된다. 긴 텀블판(100)은, 실린더 헤드(10)를 주조 성형할 때의 열팽창에 의한 연신 마진의 절대량이, 짧은 텀블판에 비하면 크게 된다. 따라서, 긴 텀블판(100)에 있어서는, 열적 영향을 충분히 고려할 필요가 있다.

흡기 포트(14)는, 실린더측의 통로가 크게 굴곡되어 있으며, 텀블판(100)의 실린더측 단부(Ta)의 위치에 편차가 있으면, 기류의 특성이 변화하여, 텀블류의 발 생 상황에 크게 영향을 미치게 되기 때문에, 실린더측 단부(Ta)의 위치는, 매우 중요한 위치가 된다. 한편, 흡기측 단부(Tb)의 위치는, 흡기를 분기하는 측으로, 또한 제어 밸브(18)가 설치되는 부분이므로, 그 위치에 다소 편차가 있더라도, 기류의 특성에 변화를 가져오는 일은 없어, 일반적으로는, 실린더측 단부(Ta)의 위치만큼 정밀도 있게 설정할 필요는 없다.

그래서, 제 1 실시형태에서는, 실린더 헤드(10)를 주조 성형함에 있어서, 실린더측 단부(Ta)의 위치는 위치 고정적으로, 흡기측 단부(Tb)의 위치는 비교적 자유로운 구성으로 하여, 주탕 시에 텀블판(100)이 열적 영향을 받더라도, 흡기측 단부(Tb) 측에서 이를 흡수할 수 있도록 하고 있다.

또한, 주조 성형된 실린더 헤드(10)는, 필요로 하는 기계적 특성을 부여하기 위하여, 열처리(T6 처리(용체화 처리＋시효 처리))가 실시된다. 용체화 처리는, 조직을 균일화하기 위하여 행하는 처리로서, 주조품은 그 표층에 윤활제의 성분이 포함되어 있거나 하기 때문에 행해진다. 용체화 처리는, 예를 들면, 용체화 온도 약 500℃에서, 3 내지 4시간 실시된다.

다음에, 텀블판(100)의 구성에 대하여 설명한다.

도 5(A)(B)는, 제 1 실시형태에 따른 텀블판(100)을 도시한 평면도 및 측면도, 도 5(C)는, 도 5(A)의 5C-5C선에 따른 단면도이다.

텀블판(100)은, 실린더 헤드(10)의 흡기 포트(14)를 형성하는 후술할 흡기 포트 성형용 샌드 코어(200)(도 6을 참조)에 미리 설치되고, 실린더 헤드(10)의 주조 성형 시에 캐스트-인되어, 실린더 헤드(10)의 흡기 포트(14)를 복수의 포트(상 부 포트(14u)와 하부 포트(14d))로 칸막이하는 것이다. 또한, 이하의 설명에서는, 텀블판(100)이 미리 설치된 흡기 포트 성형용 샌드 코어(200)를, 「포트 코어(200)」라고 약칭한다.

도 5를 참조하여, 텀블판(100)은, 실린더 헤드(10)의 흡기 포트(14)의 복수개에 걸쳐 배치되는 대략 직사각형의 판형상을 이루는 본체부(101)를 갖고 있다. 이 본체부(101)는, 흡기 포트(14) 내에서의 흡기의 흐름 방향의 상류측에 위치하는 흡기측 단부(Tb)(상류측 단부에 해당한다)와, 하류측에 위치하는 실린더측 단부(Ta)(하류측 단부에 해당한다)를 구비하고 있다. 텀블판(100)은 또한, 본체부(101)의 일부로 형성되어, 각각의 흡기 포트(14) 내부를 복수의 포트(상부 포트(14u), 하부 포트(14d))로 칸막이하는 복수의 칸막이부(102)와, 본체부(101) 중, 흡기의 흐름 방향에 대하여 교차하는 방향에 위치하는 양측 가장자리로 형성되어, 실린더 헤드(10)의 주조 성형 시에 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부(103)와, 본체부(101) 중, 복수의 칸막이부(102)들 사이의 부위로 형성되어, 실린더 헤드(10)의 주조 성형 시에 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부(104)와, 내측 캐스트-인부(104)의 일부분에 형성되어, 용탕의 응고를 촉진하는 촉진부(110)를 갖고 있다.

한 장의 텀블판(100)은, 독립된 2개의 흡기 포트(14)에 걸쳐 배치되고 (도 4를 참조), 2개의 흡기 포트(14)의 각각을, 상부 포트(14u)와 하부 포트(14d)로 칸막이되어 있다. 이 때문에, 한 장의 텀블판(100)은, 2개의 칸막이부(102)와, 하나의 내측 캐스트-인부(104)를 갖고 있다.

흡기 포트(14)마다 텀블판을 설치하는 형태에 있어서는, 텀블판은, 흡기 포트(14)의 수만큼 필요하게 되어, 부품 점수가 비교적 많아진다. 부품 점수의 증가는, 제조 공수의 증가, 처리성의 악화, 품질 확인 항목의 증가 등, 생산성을 악화시키는 하나의 요인이 될 수 있다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 한 장의 텀블판(100)은 흡기 포트(14)의 복수개에 걸쳐 배치되어 있기 때문에, 하나의 실린더 헤드(10)당 필요하게 되는 텀블판(100)의 수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 부품 점수의 삭감을 통하여, 생산성이 향상되고, 품질도 안정화된다.

한 장의 텀블판을 3개 이상의 흡기 포트(14)에 걸치도록 배치하는 것도 가능하지만, 본 실시형태와 같이, 한 장의 텀블판(100)을 2개의 흡기 포트(14)에 걸치 도록 배치하는 것이 현실적이다. 3개 이상의 흡기 포트(14)에 걸치도록 배치하면, 길이 방향(흡기의 흐름 방향)뿐만 아니라, 가로 방향(흡기의 흐름 방향에 대하여 교차하는 방향)의 연신에 대한 대책을 마련할 필요가 발생하기 때문이다. 또한, 텀블판 전체가 지나치게 커지면, 텀블판의 강성이 부족하여, 처리 과정에서 변형되기 쉬운 등의 문제도 발생할 수 있기 때문이다.

텀블판(100)의 재질은, 재활용성을 고려하여 알루미늄 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

텀블판(100)의 판 두께는, 흡기 포트(14) 내부를 유통하는 흡기 저항이 되지 않도록 박육(薄肉)인 것이 바람직하지만, 텀블판(100)의 재질이 알루미늄 합금인 경우에는, 실린더 헤드(10) 주조품을 열처리할 때의 열변형을 방지할 필요를 고려하여, 약 1.5 mm 이상인 것이 바람직하다.

상기 본체부(101)의 흡기측 단부(Tb)는, 실린더 헤드(10) 벽면의 흡기측 개구(14a)에 면하여 배치된다.

상기 촉진부(110)는, 내측 캐스트-인부(104) 중, 일부분에 한정하여 설치되어 있다. 구체적으로는, 촉진부(110)는, 내측 캐스트-인부(104) 중, 실린더측 단부(Ta) 측에 설치되어 있다. 촉진부(110)는, 내측 캐스트-인부(104)에 관통하여 형성된 펀칭 구멍(111)을 갖고 있다(도 5(C) 참조). 도시예에서는, 촉진부(110)는, 복수 개의 펀칭 구멍(111)을 갖고, 각 펀칭 구멍(111)은 원형 형상을 지니고 있다. 펀칭 구멍(111)은, 용탕의 응고를 촉진하는 기능 외에, 실린더 헤드(10)에서 보면, 펀칭 구멍(111)을 통과하여 용탕이 응고하기 때문에, 흡기 포트(14) 상호간의 시일(seal)성을 향상시키는 기능과 더불어, 실린더 헤드(10)의 강도, 강성을 향상시키는 기능도 있다.

본체부(101) 중, 실린더측 단부(Ta)는, 단면 R 형상을 지니고 있는 것이 바람직하다. 텀블판(100)이 열팽창하였을 때, 실린더측 단부(Ta)로부터 포트 코어(200)에 대한 응력 집중을 완화할 수 있으며, 그 결과, 실린더측 단부(Ta) 측에서의 코어의 깨짐 발생을 억제할 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서, 촉진부(110)는 용탕의 접촉 면적을 고려하여 형성된다. 즉, 촉진부(110)가 상기한 바와 같은 복수 개의 관통 구멍을 가지는 경우에, 용탕의 진로 저항은 용탕이 상기 관통 구멍을 통과할 때, 관통 구멍이 작아짐으로써 증가한다. 그러므로, 구멍의 치수는 용탕의 원하는 응고를 촉진하도록 결정된다. 그러므로, 구멍(111)은 반 응고 조건하에서 용탕 내에서 텀블판(100)의 운동에 대한 저항이 복수의 구멍(111)이 존재함으로써 충분히 증가되도록 형성된다.

내측 캐스트-인부(104)의 폭은 두 개의 흡기 포트(14) 사이의 거리에 의해 결정된다. 내측 캐스트-인부(104) 내에 구비되어 있는 각 구멍(111)의 직경은, 예를 들면 약 5 내지 8mm이다. 구멍(111)은 동일 직경일 필요는 없다. 또한, 용탕에 의해 내측 캐스트-인부(104)를 확실하게 지지하기 위하여, 2 내지 3 mm의 허용오차를 각 구멍(111)에 둔다.

본체부(101) 중, 흡기측 단부(Tb)는, 챔퍼링(chamfering)을 실시하는 것이 바람직하다. 실린더 헤드(10) 주조 성형 후의 후 가공에서, 인테이크 매니폴드(12)가 접속되는 실린더 헤드(10) 단면을 커터 등으로 기계 가공하는 경우가 있지만, 이러한 경우에 텀블판(100)의 흡기측 단부(Tb)의 절제(切除)를 보다 매끄럽게 행할 수 있어, 가공 시의 버어의 발생을 억제할 수 있기 때문이다.

제 1 실시형태의 텀블판(100)에 있어서는 또한, 측방 캐스트-인부(103)의 일부분에 형성되고, 용탕의 응고를 촉진하는 측방의 촉진부(120)를 갖고 있다

상기 측방의 촉진부(120)도, 측방 캐스트-인부(103) 중, 일부분에 한정하여 설치되어 있다. 구체적으로는, 측방의 촉진부(120)는, 측방 캐스트-인부(103) 중, 실린더측 단부(Ta) 측에 설치되어 있다. 측방의 촉진부(120)는, 측방 캐스트-인부(103)에 형성된 오목부(121)를 갖고 있다. 도시예의 오목부(121)는, 측방 캐스트-인부(103)의 측면으로부터 내측을 향하여 움푹 패인 삼각형 형상을 지니고 있다. 다른 실시예에 있어서, 측방 촉진부(120)는 하나 이상의 구멍, 볼록부 또는 오목-볼록부 결합부 또는 구멍과 적어도 하나의 볼록부, 도 5D 내지도 5G에 도시된 바와 같은 적어도 하나의 오목부 또는 적어도 하나의 오목-볼록부 결합부를 구비한다.

또한, 내측 캐스트-인부(104) 중, 촉진부(110)가 설치된 일부분을 「응고 촉진 부분(a)」이라고도 부르고, 촉진부(110)가 설치되어 있지 않은 다른 부분을 「평활 부분(b)」이라고도 부른다. 이와 마찬가지로, 측방 캐스트-인부(103) 중, 측방의 촉진부(120)가 설치된 일부분을「응고 촉진 부분(a)」이라고도 부르고, 측방의 촉진부(120)가 설치되어 있지 않은 다른 부분을「평활 부분(b)」이라고도 부른다.

텀블판의 캐스트-인 성형 공법에 있어서는, 흡기 포트 성형용 샌드 코어의 코어 샌드가 텀블판을 유지하는 힘은 비교적 약하고, 흡기 포트 성형용 샌드 코어에 대한 텀블판의 위치가 어긋나기 쉽다. 그 결과, 실린더 헤드(10)의 주조 성형 시에 흡기 포트(14)에 대한 텀블판의 위치 어긋남도 발생하기 쉽다.

그래서, 본 실시형태의 텀블판(100)에는, 포트 코어(200)에 대한 위치 어긋남을 방지하는 어긋남 방지 수단(140)이 설치되어 있다. 상기 어긋남 방지 수단(140)은, 실린더측 단부(Ta) 및 흡기측 단부(Tb)에 형성됨과 동시에 코어 샌드 내에 위치하게 되는 단차부(141, 142)로 구성되어 있다. 단차부(141, 142)는, 흡기의 흐름 방향에 대하여 경사지게 형성되어 있다. 또한, 단차부(141, 142)는, 텀블판(100)에 요구되는 포트 코어(200)에 대한 유지력, 텀블판(100)에 요구되는 위치 정밀도 등을 고려하여, 그 길이나, 흡기의 흐름 방향에 대한 경사 각도 등을 변화시킬 수 있음은 말할 필요도 없다. 또, 어긋남 방지 수단(140)은, 실린더측 단부(Ta) 및 흡기측 단부(Tb) 중, 어느 한쪽에만 설치하여도 된다.

텀블판(100)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 동품질의 것을 간편하면서도 저렴하게 제작한다는 관점에서, 프레스 성형으로써 텀블판(100)을 제작하는 것이 바람직하다.

도 6(A)(B)는, 제 1 실시형태의 텀블판(100)이 미리 설치된, 포트 코어(200)를 도시한 평면도 및 측면도이다. 또, 도 7은 포트 코어(200)를 조형하는 주형(300)을 도시한 개략 단면도, 도 8은 포트 코어(200)를 조형하는 주형(300)을 파단하여 텀블판(100)을 노출한 상태에서 도시한 평면도이다. 또한, 이하의 설명에서는, 포트 코어(200)를 조형하는 주형(300)을, 「코어 주형(300)」이라고 약칭한다.

실린더 헤드(10)를 주조 성형할 때, 우선, 도 7에 도시된 코어 주형(300)을 이용하여, 도 6에 도시된 포트 코어(200)가 조형된다.

포트 코어(200)는, 실린더 헤드(10)를 주조 성형하는 주조 주형(400) 내에 설치하여 (도 9를 참조), 실린더 헤드(10)의 흡기 포트(14)를 형성하는 것이다. 이 포트 코어(200)는, 상술한 텀블판(100)이, 칸막이부(102)를 코어 샌드(210) 내에 위치시키고, 측방 캐스트-인부(103) 및 내측 캐스트-인부(104)를 코어 샌드(210)로부터 외부로 노출시켜, 미리 설치되어 있다. 단차부(141, 142)도 코어 샌드(210) 내에 위치해 있다.

포트 코어(200)는, 흡기 포트(14)의 형상을 성형하는 영역(「제품 형상 내부」라고도 한다)보다 외측(「제품 형상 외부」라고도 한다)에 스커팅 보드(skirting board)(201)를 갖고 있다. 상기 제품 형상 내부는 용탕과의 접촉이 많아 열(熱) 열화의 영향을 받기 쉽지만, 스커팅 보드(201)는, 용탕과의 접촉이 적기 때문에, 코어 샌드(210) 바인더의 열 열화의 영향이 적고, 주조 시에 있어서는, 상기 제품 형상 내부에 비하면 코어 강도가 유지되는 부분이다. 이 때문에, 실린더 헤드(10)의 주조 성형 시에 있어서의 텀블판(100)의 열팽창에 의하여, 포트 코어(200)가 실린더측 단부(Ta)에 의하여 가압되어, 제품 형상 내부에 균열이나 파손 등이 발생할 우려가 있다. 제품 형상 내에서 코어 부러짐이 발생하면, 후 가공에서의 버어 제거 작업이 매우 번거로워진다.

그래서, 본 실시형태의 포트 코어(200)는, 흡기측 단부(Tb) 측의 코어 샌드(210)를 침입함으로써 성형되는 샌드 침입 공간부(220)를 갖고, 해당 포트 코어(200)에 있어서 가장 약한 강도를 갖는 개소를, 적극적이면서 안정되게, 제품 형상 외부에 설정할 수 있도록 되어 있다. 샌드 침입 공간부(220)는, 용탕의 열에 의한 텀블판(100)의 열팽창을 허용하여, 텀블판(100)의 연신 마진을 흡수하는 공간이 되는 부분이다. 샌드 침입 공간부(220)를 갖는 구성은, 텀블판(100)과 코어 샌드(210)와의 열팽창 차에 의한 내부 응력을, 제품 형상 외부로 안정적으로 해방하는 것을 의도한 것이다.

외부에 노출한 측방 캐스트-인부(103) 및 내측 캐스트-인부(104)는, 용탕에 캐스트-인되었을 때의 유지를 더욱 확실하게 하는 부분이다. 측방 캐스트-인부(103)의 캐스트-인 마진(cast-in margin)은, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예를 들면, 약 2mm로 설정되어 있다. 내측 캐스트-인부(104)의 크기는, 2개의 흡기 포트(14) 사이의 간격에 의하여 정해진다.

주조 후의 실린더 헤드(10)에 있어서는, 측방 캐스트-인부(103) 및 내측 캐 스트-인부(104)는, 실린더 헤드(10)에 대하여 용착되어 있지 않다. 용착시킨 경우에는, 엔진으로서 사용하였을 때에 받는 반복된 열 충격과 진동에 의하여, 텀블판(100)의 피로 파괴를 초래할 우려가 있기 때문이다. 텀블판(100)이 실린더 헤드(10)에 대하여 용착되어 있지 않기 때문에, 실린더 헤드(10)에서 보면, 측방 캐스트-인부(103)의 캐스트-인 부분은, 노치(notch) 형상으로 되어 있다. 이 때문에, 측방 캐스트-인부(103)의 캐스트-인 마진이 지나치게 크면, 노치 깊이가 깊어져 해당 노치 형상 부분에 응력 집중이 발생하여, 실린더 헤드(10)의 구조적 강도를 저하시키는 하나의 요인이 된다. 또한, 실린더 헤드(10)의 워터 자켓 냉각 성능을 향상시키기 위하여, 혹은 경량화를 위하여, 부분적 혹은 전체적으로 실린더 헤드(10)의 두께를 얇게 해야만 하는 경우도 있다. 따라서, 측방 캐스트-인부(103)의 캐스트-인 마진은 가능한 한 작은 쪽이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 내측 캐스트-인부(104)에 설치한 촉진부(110)에 의하여 용탕의 응고를 촉진함으로써, 내측 캐스트-인부(104)에 있어서의 응고 촉진 부분(a)이 단단하게 고정된다. 또한, 측방 캐스트-인부(103)에 설치한 측방의 촉진부(120)에 의해 용탕의 응고를 촉진함으로써, 측방 캐스트-인부(103)에 있어서의 응고 촉진 부분(a)이 단단하게 고정되기 때문에, 측방 캐스트-인부(103)의 캐스트-인 마진을 가급적 작게 할 수 있게 된다. 따라서, 노치 깊이가 얕게 되어, 해당 노치 형상 부분에 응력 집중이 발생하는 것이 억제되고, 실린더 헤드(10)의 구조적 강도를 높일 수 있다. 나아가서는, 실린더 헤드(10)의 두께를 얇게 함에 따른 엔진의 냉각 성능 향상이나 경량화에도 기여할 수 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 상기 코어 주형(300)은, 코어용 상부 주형(301), 코어용 하부 주형(302), 샌드 침입 공간부(220)를 성형하기 위한 도시하지 않은 루즈 피스 등으로 이루어진 복수의 부분 주형으로 구성되어 있다. 이들 부분 주형을 맞대면, 그 내부에는, 포트 코어(200)를 형성하기 위한 공동(空洞)(303)이 형성된다. 이 공동(303) 내에, 코어 샌드(210)를 취입하여, 밀착시켜 포트 코어(200)를 성형한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 코어 주형(300)에 미리 텀블판(100)을 재치한 상태에서, 코어 샌드(210)를 취입하여, 포트 코어(200)를 성형한다. 텀블판(100)은, 코어 주형(300) 내에서 이동되지 않도록 위치 결정되고, 코어 주형(300)의 주형 접합면에 형성된 자리에 세트 되어 있다. 즉, 코어용 하부 주형(302)에 있는 공동의 둘레 가장자리에 재치된 상태로 유지되어 있다.

코어 주형(300) 내에서 성형된 포트 코어(200)는, 코어용 상부 주형(301)이나 코어용 하부 주형(302) 등의 부분 주형을 도 7 중, 화살표로 나타낸 분할 방향으로 분할함으로써, 코어 주형(300)으로부터 취출된다.

상기한 바와 같이 조형된 포트 코어(200)에 있어서는, 샌드 침입 공간부(220)가 성형되어 있다. 또, 단차부(141, 142)는, 코어 샌드(210) 내에 위치하여 배치되어 있다. 단차부(141, 142)를 이와 같이 배치함으로써, 실린더측 단부(Ta)의 코어 샌드(210)로의 진입 길이 및 흡기측 단부(Tb)의 코어 샌드(210)로의 진입 길이가 길어진다. 코어 샌드(210)로의 진입 길이가 길어지기 때문에, 포트 코어(200)에 대한 텀블판(100)의 유지력이 증가한다. 이에 따라, 포트 코어(200)에 대 한 텀블판(100)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 그 결과, 포트 코어(200)로부터 외측으로 돌출하는 측방 캐스트-인부(103)의 캐스트-인 마진을 확실하게 확보할 수 있다.

도 9는, 실린더 헤드(10)를 주조 성형하는 주조 주형(400) 내에 포트 코어(200)를 설치한 상태를 도시한 단면도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 포트 코어(200)는, 실린더 헤드(10)를 성형하기 위한 주조 주형(400)에 조립된다. 주조 주형(400)은, 상부 주형(401), 하부 주형(402) 및 측면 주형(403)으로 이루어지고, 포트 코어(200)를 하부 주형(402)과 측면 주형(403) 사이에 지지하고, 상부 주형(401)으로 덮으면, 내부에 실린더 헤드(10)를 성형하기 위한 공동(404)이 형성된다. 또한, 도면 중의 부호 「405」는, 워터 자켓 성형용 코어이다. 주조법은, 예를 들면, 저압 주조법(LPDC)이 채용된다.

이 상태에서, 탕구(sprue)(도시하지 않음)로부터 동공(404) 내에, 알루미늄 합금, 그 밖의 금속으로 이루어진 용탕을 주탕하면, 도 1에 도시한 바와 같은 실린더 헤드(10)가 형성되지만, 이 주탕 시에, 용탕의 열에 의하여 포트 코어(200)에 설치된 텀블판(100)이 열팽창하게 된다.

본 실시형태에서는, 내측 캐스트-인부(104) 중, 실린더측 단부(Ta) 측에, 펀칭 구멍(111)을 갖는 촉진부(110)가 설치되어 있다. 이 촉진부(110)는, 해당 촉진부(110)가 설치된 일부분(응고 촉진 부분(a))의 근방에서의 용탕의 응고를, 다른 부분(평활 부분(b))의 근방에서의 용탕의 응고보다 촉진시킴으로써, 흡기 포트(14) 에 대한 텀블판(100)의 위치를 규제하기 위한 것이다.

이러한 촉진부(110)가 설치된 텀블판(100)을 미리 설치한 포트 코어(200)를, 주조 주형(400)에 조립하여, 동공(404)에 주탕하면, 텀블판(100)은, 내측 캐스트-인부(104) 및 측방 캐스트-인부(103)가 캐스트-인되어 가고, 용탕이 응고하면, 내측 캐스트-인부(104) 및 측방 캐스트-인부(103)의 전체가 고정된다.

여기서, 내측 캐스트-인부(104)의 응고 촉진 부분(a)은, 평활 부분(b)에 비하면, 펀칭 구멍(111)의 존재에 의하여, 단위 길이 당의 용탕과의 접촉 면적이 커지게 된다. 이 때문에, 내측 캐스트-인부(104)가 캐스트-인 될 때, 응고 촉진 부분(a)의 근방에서의 용탕은, 평활 부분(b)의 근방에서의 용탕에 비해 상대적으로 급냉(急冷)되어, 용탕의 응고가 촉진된다. 또한, 펀칭 구멍(111)의 존재에 의하여, 용탕이 통과할 때의 통로 저항도 증가하기 때문에, 응고 촉진 부분(a)의 근방에서의 용탕은, 평활 부분(b)의 근방에서의 용탕에 비해 상대적으로 체류하기 쉬워, 용탕의 응고가 촉진된다.

촉진부(110)에 의한 용탕을 급냉하는 작용과 용탕을 체류시키는 작용이 서로 어울려, 응고 촉진 부분(a) 근방에서의 용탕의 응고가, 평활 부분(b)의 근방에 서의 용탕의 응고보다 촉진된다. 이에 따라, 내측 캐스트-인부(104)는, 그 실린더측 단부(Ta) 측의 부분이, 흡기측 단부(Tb) 측의 부분보다 먼저 고정되기 때문에, 흡기 포트(14)에 대한 실린더측 단부(Ta)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 이렇게 하여, 흡기 포트(14)에 대한 텀블판(100)의 위치, 특히 실린더측 단부(Ta)의 위치가 규제된다. 또, 펀칭 구멍(111)의 존재에 의하여, 텀블판(100)이 반응하는 상태 하의 용탕 중에서 이동하고자 할 때의 저항도 증가한다. 이 관점에서도, 텀블판(100)은 이동하기 어려워, 텀블판(100)의 위치 어긋남이 방지된다.

또, 응고 촉진 부분(a) 근방에서의 용탕의 응고가 촉진되기 때문에, 내측 캐스트-인부(104)에 모래나 레진막 등이 다소 잔류해 있는 경우라도, 기밀성이 확실하게 유지되어, 텀블판(100)의 고정이 확실하게 된다. 이에 따라, 주조 완료 후의 제품으로서의 실린더 헤드(10)에 있어서, 텀블판(100)에 제품 내에서의 유격을 대폭 저감할 수 있다.

또한, 내측 캐스트-인부(104)는, 그 실린더측 단부(Ta) 측 부분이, 흡기측 단부(Tb) 집합의 부분보다 먼저 고정되기 때문에, 용탕의 열에 의하여 텀블판(100)이 열팽창하는 방향을, 실린더측 단부(Ta)로부터 흡기측 단부(Tb)를 향하는 일방향으로 한정 내지 제어하는 것이 가능하게 된다. 텀블판(100)의 열팽창이, 팽창하기 쉬운 흡기측 단부(Tb)에 집약되기 때문에, 포트 코어(200)가 실린더측 단부(Ta)에 의하여 가압되는 일이 없다. 이 때문에, 포트 코어(200)에, 흡기 포트(14)의 형상을 성형하기 위해 중요한 영역에서, 균열이나 파손 등이 발생하는 일은 없다.

가령, 텀블판(100)의 열팽창이 큰 경우라도, 포트 코어(200)는 흡기측 단부(Tb)에 의하여 가압되기 때문에, 포트 코어(200)에 발생하는 깨짐을 스커팅 보드(201) 측에 유도 내지 유발시킬 수 있다. 이 포트 코어(200)의 깨짐에 기인하는 버어는, 주조 완료 후의 제품으로서의 실린더 헤드(10)의 내부가 아니라, 제품 형상 외측에 발생하게 된다. 따라서, 후의 버어 제거 작업을 용이하게 하거나, 또는 실시할 필요가 없게 된다.

또한, 포트 코어(200)는, 샌드 침입 공간부(220)에 의하여, 흡기측 단부(Tb)의 강도를 실린더측 단부(Ta) 측에 비해 저하시킨다. 이 때문에, 흡기측 단부(Tb) 측에, 포트 코어(200)의 깨짐을 한층 더 확실하게 유도 내지 유발할 수 있어, 코어의 깨짐에 기인하는 버어의 발생 개소를 한층 더 한정할 수 있다.

본 실시형태에서는, 측방 캐스트-인부(103) 중, 실린더측 단부(Ta) 측에도, 오목부(121)가 갖는 측방의 촉진부(120)가 설치되어 있다. 측방의 촉진부(120)도, 상술한 촉진부(110)와 마찬가지로, 응고 촉진 부분(a) 근방에서의 용탕의 응고를, 평활 부분(b)의 근방에서의 용탕의 응고보다 촉진한다. 이에 따라, 측방 캐스트-인부(103)는, 그 실린더측 단부(Ta) 측의 부분이, 흡기측 단부(Tb) 집합의 부분보다 먼저 고정되기 때문에, 흡기 포트(14)에 대한 실린더측 단부(Ta)의 위치 어긋남을 방지할 수 있으며, 나아가서는, 텀블판(100)이 열팽창하는 방향을, 실린더측 단부(Ta)로부터 흡기측 단부(Tb)를 향하는 일방향으로 한정 내지 제어하는 것이 가능하게 된다.

또, 텀블판(100)은, 어긋남 방지 수단(140)에 의하여, 포트 코어(200)에 대한 위치 어긋남이 방지되기 때문에, 포트 코어(200)를 주조 주형(400)에 조립할 때, 텀블판(100)을 주조 주형(400) 내에서 설계상의 정규 위치에 배치할 수 있다. 이를 통하여, 내측 캐스트-인부(104) 및 측방 캐스트-인부(103)가 캐스트-인되었을 때, 흡기 포트(14)에 대한 텀블판(100)의 위치를 규제하여, 텀블판(100)을 실린더 헤드(10) 내에서 설계상의 정규 위치에 배치하는 것이 가능해진다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 텀블판(100)은, 열팽창 하더라도, 중요한 위치인 실린더측 단부(Ta)의 위치가 유지된 상태에서 정밀도 있게 캐스트-인되게 된다. 따라서, 텀블판(100)의 위치 어긋남이나 제품 내에서의 유격 등을 충분히 억제하여 제품 품질의 향상을 도모하고, 나아가서는, 포트 코어(200)의 깨짐에 기인하는 버어의 발생 개소를 한정적인 것으로 하여 후가공에서의 버어 제거 작업의 용이화를 도모할 수 있다.

또한, 한 장의 텀블판(100)은 흡기 포트(14) 복수개에 걸쳐 배치되어 있기 때문에, 각각의 흡기 포트(14)에 텀블판을 배치하는 형태에 비하여, 하나의 실린더 헤드(10)당 필요하게 되는 텀블판(100)의 수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 부품 점수의 삭감을 통하여, 생산성을 향상시키고, 품질의 안정화를 도모할 수 있다.

(제 2의 실시형태)

도 10(A)는 제 2 실시형태에 따른 텀블판(100a)을 도시한 평면도, 도 10(B)는 도 10(A)의 10B-10B 선에 따른 단면도, 도 10(C)는 주조 공정에서의 제 2 실시형태의 텀블판(100a)의 길이 변화의 설명을 뒷받침하는 도면이다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 부재에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제 2 실시형태에 따른 텀블판(100a)은, 제 1 실시형태의 텀블판(100)의 구성에 추가하여, 흡기 포트(14) 상호간의 시일부를 형성하기 위한 시일 형성부(130)를 갖고 있다. 시일 형성부(130)는, 내측 캐스트-인부(104) 중, 촉진부(110)가 설치된 위치보다 흡기측 단부(Tb) 측에 설치되어 있다. 시일 형성부(130)는, 필요 치수의 캐스트-인 마진을 남겨, 내측 캐스트-인부(104)를 관통하여 형성된 펀칭 구멍(131)을 구비하고 있다. 이 펀칭 구멍(131)은, 촉진부(110)의 펀칭 구멍(111)보다 큰 개구 면적을 갖고 있다.

이 텀블판(100a)이 캐스트-인되면, 흡기 포트(14) 상호간에는, 시일 형성부(130)의 펀칭 구멍(131)을 통하여 용탕이 응고하여, 시일부가 형성된다. 따라서, 흡기 포트(14) 상호간의 시일성이 향상됨과 동시에, 실린더 헤드(10)의 강도, 강성이 향상된다.

또한, 텀블판(100a)의 상류측에 비교적 큰 펀칭 구멍(131)을 설치하였기 때문에, 주조 공정에서 용탕으로부터 수열(受熱)하는 면적이 저감하여, 텀블판(100a)의 연신 마진의 절대량을 작게 할 수 있다. 시일 형성부(130)에, 작은 펀칭 구멍을 복수 설치하지 않은 이유는 다음과 같다. 결국, 수열 면적을 저감할 뿐만 아니라, 텀블판(100a)이 신장할 때의 흡기측 단부(Tb) 측에서의 마찰면을 작게 하고, 텀블판(100a)이 열팽창하는 방향을, 실린더측 단부(Ta)로부터 흡기측 단부(Tb)를 향하는 일방향으로 한정하기 위해서이다.

도 10(C)에는, 시일 형성부(130)의 펀칭 구멍(131)의 유무에 따른, 텀블판(100a)의 주조 공정에서의 신장량의 저감 상황을 측정한 결과가 도시된다. 도시한 바와 같이, 시일 형성부(130)의 펀칭 구멍(131)에 의하여, 텀블판(100a)의 신장량이 저감한다. 따라서, 포트 코어(200)의 깨짐을 억제할 수 있다.

(제 3 실시형태)

도 11은, 제 3 실시형태에 따른 텀블판(100b)이 미리 설치된, 포트 코어(200 a)를 도시한 평면도이다. 또한, 제 1과 제 2 실시형태와 동일한 부재에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제 3 실시형태는, 텀블판(100b) 및 포트 코어(200a)가, 사이어미즈 타입의 흡기 포트를 구비한 실린더 헤드에 적합하다는 점에서, 분할 타입의 흡기 포트(14)를 구비한 실린더 헤드(10)에 적합한 제 1과 제 2 실시형태와 상위하다.

본 발명에 따른 텀블판은, 흡기 포트 복수개에 걸쳐 배치되는 판형상을 이루는 본체부(101)를 갖고 있지만, 흡기 포트의 종류는 분할 타입에 한정되는 것이 아니다. 본 발명은, 사이어미즈 타입의 흡기 포트에도 적용할 수 있다. 사이어미즈 타입의 흡기 포트는, 상술한 바와 같이, 연소실 앞에서 두 갈래 형상으로 분기하는 통로 형상을 갖고 있지만, 1기통당 흡기 포트는 하나이다. 따라서, 제 1과 제 2 실시형태의 텀블판(100, 100a)은, 동일 기통에 연통(連通)하는 복수개의 흡기 포트(14)에 걸쳐 배치되어 있지만, 제 3 실시형태의 텀블판(100b)은, 다른 기통에 연통하는 복수개의 흡기 포트에 걸쳐 배치되게 된다.

(그 밖의 변형예)

펀칭 구멍(111)을 갖는 촉진부(110)를 도시하였지만, 본 발명은 이 경우에 한정되는 것은 아니다. 촉진부(110)는, 용탕의 응고를 촉진할 수 있는 한 적절한 구조를 채용할 수 있다. 촉진부(110)는, 예를 들면, 펀칭 구멍(111), 오목부, 볼록부 및 요철부 중, 적어도 하나를 갖고 있으면 되고, 이들을 적절히 조합하여 혼재시켜도 된다. 펀칭 구멍(111) 등의 형성 개수도 한정되지 않으며, 복수개 형성하는 경우에는, 일렬, 복수열, 산점(散点) 형상, 랜덤 형상 등의 임의의 형태로 배열할 수 있다. 또, 펀칭 구멍(111) 등의 형상은, 원형 형상에 한정되지 않으며, 삼각형 형상, 반원호 형상, 타원 형상, 직사각형 형상 등의 적합한 형상을 채용할 수 있다. 다른 형상을 조합하여 혼재시켜도 된다. 크기를, 균일하게 하거나 다르게 하여도 된다.

오목부(121)를 갖는 측방의 촉진부(120)를 도시하였지만, 측방의 촉진부(120)는, 상술한 촉진부(110)와 마찬가지로, 용탕의 응고를 촉진할 수 있는 한 적절한 구조를 채용할 수 있다. 측방의 촉진부(120)는, 예를 들면, 펀칭 구멍, 오목부(121), 볼록부 및 요철부 중, 적어도 하나를 갖고 있으면 되고, 이들을 적절하게 조합하여 혼재시켜도 된다.

본 발명에 따르면, 내측 캐스트-인부 중, 촉진부가 설치된 일부분의 근방에서의 용탕의 응고가, 다른 부분의 근방에서의 용탕의 응고보다 촉진되기 때문에, 흡기 포트에 대한 칸막이판의 위치를 규제할 수 있고, 칸막이판의 위치 어긋남이나 제품 내에서의 유격 등을 충분히 억제하여 제품 품질의 향상을 도모할 수 있다. 나아가서는, 용탕의 열에 의하여 칸막이판이 열팽창하는 방향을 일방향으로 한정하거나 제어하는 것이 가능하게 되어, 코어의 깨짐에 기인하는 버어의 발생 개소를 한정적인 것으로 하여 후 가공에서의 버어 제거 작업의 용이화를 도모할 수 있다.

또한, 한 장의 텀블판은 흡기 포트의 복수개에 걸쳐 배치되어 있기 때문에, 각각의 흡기 포트에 텀블판을 배치하는 형태에 비하여, 하나의 실린더 헤드당 필요하게 되는 텀블판의 수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 부품 점수의 삭감을 통하여, 생산성을 향상시키고, 품질의 안정화를 도모할 수 있다.

Claims (21)

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3. 내연기관의 실린더 헤드 내에 설치되고, 복수의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 포트용 칸막이판으로서,

   칸막이판은, 상기 실린더 헤드 내의 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 복수의 칸막이부와,

   흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성 형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

   상기 복수의 칸막이부 사이에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부를 구비하고,

   상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 이루어진, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진부를 설치하고,

   상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 상기 응고 촉진부가 설치된 개소 이외의 부분에 시일 형성부를 설치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판.
4. 내연기관의 실린더 헤드 내에 설치되고, 복수의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 포트용 칸막이판으로서,

   칸막이판은, 상기 실린더 헤드 내의 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 복수의 칸막이부와,

   흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성 형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

   상기 복수의 칸막이부 사이에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부를 구비하고,

   상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 이루어진, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진부를 설치하고,

   상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 상기 응고 촉진부가, 흡기 포트의 흡기 흐름 방향 하류측 단부에 설치됨과 동시에, 응고 촉진부에 비하여 흡기 흐름 방향 상류측에 시일 형성부를 설치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판.
5. 내연기관의 실린더 헤드 내에 설치되고, 복수의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 포트용 칸막이판으로서,

   칸막이판은, 상기 실린더 헤드 내의 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 복수의 칸막이부와,

   흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성 형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

   상기 복수의 칸막이부 사이에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부를 구비하고,

   상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 이루어진, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진부를 설치하고,

   상기 칸막이부의 상류측 단부는, 실린더 헤드 벽면의 흡기측 개구에 면하여 배치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판.
6. 내연기관의 실린더 헤드 내에 설치되고, 복수의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 포트용 칸막이판으로서,

   칸막이판은, 상기 실린더 헤드 내의 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 복수의 칸막이부와,

   흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성 형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

   상기 복수의 칸막이부 사이에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부를 구비하고,

   상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 이루어진, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진부를 설치하고,

   상기 측방 캐스트-인부에 있어서, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 측방 응고 촉진부를 설치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 칸막이부의 상류측 단부는, 상기 실린더 헤드 벽면의 흡기측 개구에 면하여 배치되고,

   상기 측방의 촉진부는, 상기 측방 캐스트-인부 중, 하류측 단부 측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판.
8. 내연기관의 실린더 헤드 내에 설치되고, 복수의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 포트용 칸막이판으로서,

   칸막이판은, 상기 실린더 헤드 내의 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 복수의 칸막이부와,

   흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성 형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

   상기 복수의 칸막이부 사이에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부를 구비하고,

   상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 이루어진, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진부를 설치하고,

   상기 칸막이부 중, 하류측 단부는, 단면 R 형상을 지니고 있는 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판.
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11. 내연기관의 실린더 헤드에 설치되는 복수의 흡기 포트를 성형하기 위한 흡기 포트 성형용 샌드 코어에 있어서,

    흡기 포트 성형용 샌드 코어는, 샌드 코어 내에 설치되고, 내연기관의 실린더 헤드 내의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이판을 구비하고,

    상기 칸막이판은, 실린더 헤드의 주조 성형 시, 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이부와,

    흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 있어서, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

    복수의 상기 칸막이부 사이 부분에 있어서, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부를 갖고,

    상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부중, 적어도 하나를 복수 설치하여 이루어진, 용탕의 응고를 촉진시키기 위한 응고 촉진부를 설치하고,

    상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 상기 응고 촉진부가 설치된 개소 이외의 부분에 시일 형성부를 설치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트 성형용 샌드 코어.
12. 내연기관의 실린더 헤드에 설치되는 복수의 흡기 포트를 성형하기 위한 흡기 포트 성형용 샌드 코어에 있어서,

    흡기 포트 성형용 샌드 코어는, 샌드 코어 내에 설치되고, 내연기관의 실린더 헤드 내의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이판을 구비하고,

    상기 칸막이판은, 실린더 헤드의 주조 성형 시, 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이부와,

    흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 있어서, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

    복수의 상기 칸막이부 사이 부분에 있어서, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부를 갖고,

    상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부중, 적어도 하나를 복수 설치하여 이루어진, 용탕의 응고를 촉진시키기 위한 응고 촉진부를 설치하고,

    상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 상기 응고 촉진부가, 흡기 포트의 흡기 흐름 방향 하류측 단부에 설치됨과 동시에, 응고 촉진부에 비하여 흡기 흐름 방향 상류측에 시일 형성부를 설치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트 성형용 샌드 코어.
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15. 복수의 흡기 포트와, 복수의 흡기 포트 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이판을 구비한 내연기관의 실린더 헤드에 있어서,

    상기 칸막이판은, 흡기 흐름과 교차하는 방향의 칸막이판 단부 부분에 설치되어 실린더 헤드의 주조 성형 시에 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

    상기 복수의 흡기 포트 사이 부분에 있어서, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부와,

    내측 캐스트-인부에 설치되고, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치한, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진부를 구비하고,

    상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 상기 응고 촉진부가 설치된 개소 이외의 부분에 시일 형성부를 설치한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 헤드.
16. 복수의 흡기 포트와, 복수의 흡기 포트 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 칸막이판을 구비한 내연기관의 실린더 헤드에 있어서,

    상기 칸막이판은, 흡기 흐름과 교차하는 방향의 칸막이판 단부 부분에 설치되어 실린더 헤드의 주조 성형 시에 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인부와,

    상기 복수의 흡기 포트 사이 부분에 있어서, 용탕에 캐스트-인되는 내측 캐스트-인부와,

    내측 캐스트-인부에 설치되고, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치한, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진부를 구비하고,

    상기 내측 캐스트-인부에 있어서, 상기 응고 촉진부가, 흡기 포트의 흡기 흐름 방향 하류측 단부에 설치됨과 동시에, 응고 촉진부에 비하여 흡기 흐름 방향 상류측에 시일 형성부를 설치한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 헤드.
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20. 내연기관의 실린더 헤드 내에 설치되고, 복수의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 포트용 칸막이판에 있어서,

    포트용 칸막이판은, 상기 실린더 헤드 내의 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 복수의 칸막이 수단과,

    상기 복수의 칸막이 수단 사이에, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 구성되고, 실린더 헤드의 주조 성형 시에 용탕에 캐스트-인되고, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진 수단을 설치하고,

    흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인 수단을 구비하고,

    상기 복수의 칸막이 수단 사이에 있어서, 상기 응고 촉진 수단이 설치된 개소 이외의 부분에 시일 형성 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판.
21. 내연기관의 실린더 헤드 내에 설치되고, 복수의 흡기 포트의 단면을 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 포트용 칸막이판에 있어서,

    포트용 칸막이판은, 상기 실린더 헤드 내의 흡기 포트 내부를 흡기 흐름 방향을 따라 칸막이하는 복수의 칸막이 수단과,

    상기 복수의 칸막이 수단 사이에, 펀칭 구멍, 오목부, 볼록부, 또는 요철부 중, 적어도 하나를 복수 설치하여 구성되고, 실린더 헤드의 주조 성형 시에 용탕에 캐스트-인되고, 용탕의 응고를 촉진하기 위한 응고 촉진 수단을 설치하고,

    흡기 흐름과 교차하는 방향의 단부에 설치되고, 상기 실린더 헤드의 주조 성형 시, 용탕에 캐스트-인되는 측방 캐스트-인 수단을 구비하고,

    상기 복수의 칸막이 수단 사이에 있어서, 응고 촉진 수단이, 흡기 포트의 흡기 흐름 방향 하류측 단부에 설치됨과 동시에, 시일 형성 수단이, 응고 촉진 수단에 비하여, 흡기 흐름 방향 상류측에 설치된 것을 특징으로 하는 흡기 포트용 칸막이판.

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