KR101125299B1 - 실린더라이너 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더라이너 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 이 실린더라이너는 내연기관의 실린더블록(10)에 접합되되, 이 실린더블록(10)을 제작하기 위해 인서트 주조를 이용하여 주조금속에 의해 에워싸여지는 외주면을 갖는 실린더라이너에 있어서, 상기 실린더라이너(20)의 외표면(20a) 전체에 걸쳐 인서트 주조시 주조금속이 투입되어 이 주조금속과 실린더라이너(20) 간의 결합력을 강화시키기 위한 복수의 음각홈(21)이 형성된 것을 특징으로 하고, 그 제조방법은 회전되는 금형(30)의 내주면에 이형제(40)를 코팅하고 일정시간 동안 건조시키는 단계; 상기 금형(30)의 내주면으로 코팅 건조된 이형제(40)의 표면에 음각을 위한 음각홈형성재(50)의 투입 및 접착시키는 단계; 상기 음각홈형성재(50)가 접착된 이형제(40)의 표면으로 용탕(60)을 주입하여 경화시킨 후 실린더라이너 모체를 형성하는 단계; 및 상기 실린더라이너 모체를 금형(30)으로부터 인출하고 이 모체의 외표면을 덮고 있는 이형제(40) 및 음각홈형성재(50)를 제거하여 외표면에 복수의 음각홈(21)을 갖는 실린더라이너(20)를 완성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

실린더라이너 및 그 제조방법, 음각홈, 이형제, 음각홈형성재, 용탕

Description

실린더라이너 및 그 제조방법{Cylinder liner and method for manufacturing thereof}

본 발명은 실린더라이너 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더라이너 외주면 전체에 대해 복수의 음각홈을 형성함으로써, 실린더블록 성형시 블록재의 유동성을 좋게 함은 물론 이 실린더블록과 실린더라이너 간의 접합강도를 향상시킬 수 있도록 하는 동시에 실린더라이너 자체의 두께를 최대한 줄일 수 있게 되고 이에 따라 보아캡도 최대한 줄일 수 있게 되면서 결과적으로 엔진의 전체 크기의 최소화 및 경량화를 도모할 수 있도록 하는 실린더라이너 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 실린더는 자동차용 내연기관에 사용되는 것으로서, 피스톤의 왕복운동을 안내하는 속이 빈 원통 형상의 부품을 말한다. 그리고, 이러한 왕복 피스톤식 내연기관의 실린더 이외에 왕복식 압축기의 실린더나 유압, 수압, 공기압 기계의 실린더가 대표적이다.

상기 왕복식 내연기관의 경우에는 실린더를 기통이라고도 하며, 1개의 실린더로 이루어진 것을 단실린더기관이나 단기통기관 또는 단통기관이라고 한다.

그리고, 다실린더기관은 실린더의 배열 형식에 따라 직렬형, 브이형, 대향형, 성형 등으로 구분한다.

여기서, 다실린더기관의 경우 몇 개의 실린더부분을 한 덩어리로 주조하여 일체형 구조로 된 것이 있는데 이것을 실린더블록이라고 한다.

또, 이와 같은 구조물을 직접 가공해서 피스톤의 안내왕복운동면을 구성한 것이 강성과 내구성이 부족할 경우, 비교적 얇은 원관체를 삽입하여 그 내면을 따라 피스톤이 왕복 운동하는 왕복운동면으로 삼는 부품을 실린더라이너라고 한다.

이러한 실린더라이너는 엔진의 배기량에 따라 금형내에 해당 개수를 배열한 후 인서트 주조 방식으로 알루니늄 재질 등의 블록재를 투입하여 실린더블록과 일체형으로 제작하게 된다.

여기서, 상기 실린더블록 내에 배열된 복수개의 실린더라이너 중 서로 인접하는 한 쌍의 실린더라이너 사이의 간격을 보아캡이라고 한다.

최근에는 실린더라이너와 실린더블록 간의 접합강도를 높이는 동시에 실린더라이너 간의 보아캡을 최대한 줄여서 엔진의 경량화 및 소형화를 도모하는 노력이 다양화되고 있다.

일례로 종래 기술의 실린더라이너에 대해 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1에서 나타낸 것과 같이, 종래 기술의 실린더라이너는 그 제조과정 중 특히 금형에 이형제를 도포하는 과정에서 이 이형제 표면에 오목홈이 형성되도록 한 후 이 이형제 표면으로 실린더라이너용 용탕을 주입하면 주입된 용탕은 이형제의 표면을 덮는 동시에 오목홈으로도 용탕이 스며들어가게 되며 이런 상태에서 일정 시간 후 용탕이 경화되면 실린더라이너 모체가 완성되는 것이다.

그런 다음, 실린더라이너 모체를 금형으로부터 인출하고 그 외주면의 이형제를 제거하게 되면 외주면 전체에 대해 소정의 돌출부(5a)들이 형성된 실린더라이너(5)의 제작이 완료된다.

이러한 실린더라이너(5)는 다시 실린더블록 제조용 금형 내에 투입한 후 인서트 주조 방식을 통해 금형 내에 알루미늄 재질 등의 블록재를 투입하여 최종적으로 실린더라이너 일체형 실린더블록의 제조가 완성되는 것이다.

여기서, 상기 실린더블록과 일체형으로 주조된 실린더라이너(5)들은 각각 그 외주면의 돌출부(5a)들에 의해 실린더블록과의 접합력이 뛰어난 상태를 유지하게 된다.

그러나, 이러한 종래 기술의 실린더라이너는 이 실린더라이너의 외주면에서 형성되어 있는 돌출부들에 의해 실린더블록과의 접합상태가 양호하게 되기는 하나, 그 반면에 실린더라이너 자체의 두께가 두꺼워지면서 이에 따라 보아캡도 커지게 되어 결과적으로 엔진의 대형화 및 중량화를 가중시키게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

또한, 실린더라이너 외표면의 돌출부에 의해 금형 내로 블록재 투입시 이 블록재가 실린더라이너 외주면의 돌출부에 의해 그 흐름이 방해가 되면서 전반적으로 블록재의 유동성이 저하되어 실린더블록의 제조시간이 증가됨은 물론 장시간 경화에 기인된 품질 불량을 유발시킬 수 있게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 실린더라이너 외주면 전체에 대해 복수의 음각홈을 형성함으로써, 실린더블록 성형시 실린더블록과 실린더라이너 간의 접합강도를 향상시킬 수 있도록 함은 물론 실린더라이너 자체의 두께를 최대한 줄일 수 있게 되고 이에 따라 보아캡도 최대한 줄일 수 있게 되면서 결과적으로 엔진의 전체 크기의 최소화 및 경량화를 도모할 수 있도록 하는 실린더라이너 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 실린더라이너 사이로의 블록재의 흐름에 방해요인을 삭제하여 그 블록재의 유동성을 좋게 함으로써, 실린더블록의 제조시간이 크게 단축되는 동시에 신속한 블록재 경화에 의해 제품의 불량률을 최소화할 수 있게 되는 실린더라이너 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실린더라이너는 내연기관의 실린더블록에 접합되되, 이 실린더블록을 제작하기 위해 인서트 주조를 이용하여 주조금속에 의해 에워싸여지는 외주면을 갖는 실린더라이너에 있어서, 상기 실린더라이너의 외표면 전체에 걸쳐 인서트 주조시 주조금속이 투입되어 이 주조금속과 실린더라이너 간의 결합력을 강화시키기 위한 복수의 음각홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 실린더라이너에 있어서, 상기 음각홈은 실린더라이너의 매끈한 외표면을 기준으로 이 실린더라이너의 외표면 내측으로 오목하게 음각되되 각각 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협 구조로 된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 실린더라이너에 있어서, 상기 음각홈은 20mm×20mm 당 30 ~ 300개의 분포로 실린더라이너의 외표면에 음각 형성된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 실린더라이너에 있어서, 상기 음각홈은 각각 그 상단부 직경이 0.7±0.1mm 이고, 깊이가 0.4±0.1mm 인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 실린더라이너 제조방법은 회전되는 금형의 내주면에 이형제를 코팅하고 일정시간 동안 건조시키는 단계; 상기 금형의 내주면으로 코팅 건조된 이형제의 표면에 음각을 위한 음각홈형성재의 투입 및 접착시키는 단계; 상기 음각홈형성재가 접착된 이형제의 표면으로 용탕을 주입하여 경화시킨 후 실린더라이너 모체를 형성하는 단계; 및 상기 실린더라이너 모체를 금형으로부터 인출하고 이 모체의 외표면을 덮고 있는 이형제 및 음각홈형성재를 제거하여 외표면에 복수의 음각홈을 갖는 실린더라이너를 완성하는 단계를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 실린더라이너 제조방법에 있어서, 상기 음각홈은 실린더라이너의 매끈한 외표면을 기준으로 이 실린더라이너의 외표면 내측으로 오목하게 음각되되 각각 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협 구조가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 실린더라이너 제조방법에 있어서, 상기 음각홈형성재 투입시 실린더라이너의 외표면 상에 음각홈이 20mm×20mm 당 30 ~ 300개가 분포되도록 음각홈형성재의 투입량을 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 실린더라이너 제조방법에 있어서, 상기 음각홈은 각각 그 직경이 0.7±0.1mm 이고, 깊이가 0.4±0.1mm 가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실린더라이너 및 그 제조방법은 실린더라이너 외주면 전체에 대해 복수의 음각홈을 형성함으로써, 실린더블록 성형시 실린더블록과 실린더라이너 간의 접합강도를 향상시킬 수 있도록 함은 물론 실린더라이너 자체의 두께를 최대한 줄일 수 있게 되고 이에 따라 보아캡도 최대한 줄일 수 있게 되면서 결과적으로 엔진의 전체 크기의 최소화 및 경량화를 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

또한, 실린더라이너 사이로의 블록재의 흐름에 방해요인을 삭제하여 그 블록재의 유동성을 좋게 함으로써, 실린더블록의 제조시간을 크게 단축할 수 있는 동시 에 신속한 블록재 경화에 의해 제품의 불량률을 최소화할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 10에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너는 내연기관의 실린더블록(10)에 접합되되, 이 실린더블록(10)을 제작하기 위해 인서트 주조를 이용하여 주조금속에 의해 에워싸여지는 외주면을 갖는 실린더라이너(20)의 외표면(20a) 전체에 걸쳐 인서트 주조시 주조금속(블록재)이 투입되어 이 주조금속과 실린더라이너(20) 간의 결합력을 강화시키기 위한 복수의 음각홈(21)이 형성된 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 음각홈(21)은 실린더라이너(20)의 매끈한 외표면(20a)을 기준으로 이 실린더라이너(20)의 외표면(20a) 내측으로 오목하게 음각되되 각각 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협 구조로 되어 있다.

한편, 본 발명의 상광하협 구조의 음각홈(21) 이외에도 이 구조와 상반되는 구조인 상부가 좁고 하부가 넓게 된 상협하광 구조의 음각홈 등 실린더블록(10)과 실린더라이너(20) 간의 접합강도를 향상시킬 수 있도록 하는 음각홈 구조를 다양하게 강구할 수 있을 것이다.

그리고, 상기 음각홈(21)은 20mm×20mm 당 30 ~ 300개의 분포로 실린더라이너(20)의 외표면(20a)에 음각 형성되고, 이 음각홈(21)은 각각 그 상단부 직경이 0.7±0.1mm 이고, 깊이가 0.4±0.1mm 인 것이 바람직하다.

한편, 이러한 본 발명의 일 실시예의 실린더라이너의 제조방법을 살펴보면, 우선, 도 5에서 나타낸 것과 같이, 소정의 이형제(40)를 조성한 후 회전되는 금형(30)의 내주면에 상기 이형제(40)를 코팅하고 일정시간 동안 건조시킨다.

여기서, 상기 이형제(40) 코팅 작업은 금형(30)이 제자리 회전되는 동안 별도의 이형제코팅기(80)가 금형(30)의 선단부에서 내부 공간부로 서서히 진입하거나 또는 금형(30)의 후단부에서 서서히 후퇴하면서 상기 회전되는 금형(30)의 내주면 전체에 걸쳐 이형제(40)를 도포하여 되는 것이다.

그리고, 상기 금형(30)의 내주면으로 코팅 건조된 이형제(40)의 표면에 음각을 위한 음각홈형성재(50)를 뿌려 이형제(40)의 표면에 접착시킨다.

계속해서, 도 6에서 나타낸 것과 같이, 상기 음각홈형성재(50)를 덮어씌울 수 있게 상기 재차 코팅된 보조이형제(70)의 표면으로 실린더라이너용 용탕(60)을 주입하여 일정시간 동안 경화시킨 후 실린더라이너 모체(15)를 형성한다.

그런 다음, 도 7에서 나타낸 것과 같이, 상기 실린더라이너 모체(15)를 금형(30)으로부터 인출하고 나서, 도 8에서 나타낸 것과 같이, 상기 모체(15)의 외표면을 덮고 있는 이형제층(40,70) 및 음각홈형성재(50)를 제거하여 최종적으로 외표면에 복수의 음각홈(21)들을 갖는 실린더라이너(20)를 완성하게 되는 것이다.

미 설명 부호 90은 실린더라이너 모체(15)를 금형(30)으로부터 인출하기 위한 인출기를 나타낸 것이고, 100은 모체(15)를 덮고 있는 이형제층(40,70) 및 음각홈형성재(50)를 제거하기 위한 제거기를 나타낸 것이다.

이렇게 완성된 실린더라이너(20)는 이 실린더라이너(20)의 매끈한 외표 면(20a)을 기준으로 그 내측을 향해 오목하게 음각되되 각각 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협 구조를 가지며, 또한, 상기 실린더라이너(20)의 외표면(20a) 상에 20mm×20mm 당 30 ~ 300개가 분포되되, 각각의 직경은 0.7±0.1mm 이고, 그 깊이가 0.4±0.1mm 가 되는 음각홈(21)을 얻게 되는 것이다.

그리고, 도 9에서 나타낸 것과 같이, 상기 실린더라이너(20)가 완성되고 나면 제작후의 금형(30)은 다시 세척 및 냉각을 수행한 후 새로운 이형제(40) 도포 작업을 준비하게 된다.

여기서, 미 설명 부호 110은 금형(30)의 내주면을 세척하기 위한 세척기이고, 120은 금형(30)의 외주면을 냉각시키기 위한 냉각기를 나타낸 것이다.

한편, 도 10에서 나타낸 것과 같이, 위와 같이 완성된 실린더라이너(20)는 다시 실린더블록(10) 제조용 금형(미도시) 내에 제작하고자 하는 엔진의 배기량에 맞게 복수개를 배치한 후 인서트 주조 방식을 통해 알루미늄 재질 등의 블록재를 투입하면 이 블록재는 금형 내에 고르게 퍼지면서 실린더라이너(20) 외표면(20a)의 음각홈(21)으로 스며들어가는 동시에 실린더라이너(20) 외주부 전체를 감싸게 되며 이러한 상태에서 일정시간 경화시켜 소정의 실린더블록(10) 제조를 완성할 수 있게 되는 것이다.

이렇게 완성된 실린더라이너(20) 일체형 실린더블록(10)은 서로 음각홈(21)에 의해 일체형 접합강도가 뛰어나게 됨은 물론 실린더라이너(20) 간의 보아캡도 최대한 줄일 수 있는 실린더블록(10)을 얻게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 실린더라이더의 외표면에 돌출부가 형성된 것을 나타낸 요부 개략단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너의 외표면에 음각홈이 형성된 것을 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너가 금형 내에서 모체인 상태로 있는 것을 나타낸 개략 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너의 제조 공정 중 금형내에 이형제를 도포하는 공정을 나타낸 개략도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너의 제조 공정 중 금형내에 용탕을 주입시키는 공정을 나타낸 개략도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너의 제조 공정 중 금형내에서 실린더라이너 모체를 인출하는 공정을 나타낸 개략도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너의 제조 공정 중 금형내에서 인출된 실린더라이너 모체의 이형제들과 음각홈형성재를 제거하는 공정을 나타낸 개략도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너의 제조 공정 중 금형을 세척하고 냉각하는 공정을 나타낸 개략도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더라이너를 이용하여 실린더블록을 인서트 주조 제작한 상태를 나타낸 개략 사시도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

5 : 실린더라이너 5a : 돌출부

10 : 실린더블록 20 : 실린더라이너

20a : 외표면 21 : 음각홈

30 : 금형 40 : 이형제

50 : 음각홈형성재 60 : 용탕

80 : 이형제코팅기 90 : 인출기

100 : 제거기 110 : 세척기

120 : 냉각기

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 회전되는 금형(30)의 내주면에 이형제(40)를 코팅하고 일정시간 동안 건조시키는 단계;

   상기 금형(30)의 내주면으로 코팅 건조된 이형제(40)의 표면에 음각을 형성하기 위한 음각홈형성재(50)의 투입 및 접착시키는 단계;

   상기 음각홈형성재(50)를 덮어씌울 수 있게 보조이형제(70)를 재차 코팅하는 단계;

   상기 음각홈형성재(50)에 코팅된 보조이형제(70)의 표면으로 실린더 라이너 용 용탕(60)을 주입하여 경화시킨 후 실린더라이너 모체를 형성하는 단계; 및

   상기 실린더라이너 모체를 금형(30)으로부터 인출하고 이 모체의 외표면을 덮고 있는 상기 이형제(40)와 상기 보조이형제(70)와 상기 음각홈형성재(50)를 제거하여 외표면에 복수의 음각홈(21)을 갖는 실린더라이너(20)를 완성하는 단계;

   를 포함하여 되는 실린더라이너 제조방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 이형제 코팅작업은 상기 금형(30)이 회전하는 동안 이형제 코팅기가 상기 금형의 선단부에서 내부 공간부로 진입하거나 후퇴하면서 이형제를 코팅하는 것을 특징으로 하는 실린더라이너 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 음각홈형성재(50) 투입시 실린더라이너(20)의 외표면(20a) 상에 음각홈(21)이 20mm×20mm 당 30 ~ 300개가 분포되도록 음각홈형성재(50)의 투입량을 조절하는 것을 특징으로 하는 실린더라이너 제조방법.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 음각홈형성재(50)는 실린더라이너 음각홈(21)의 직경이 0.7±0.1mm 이고, 깊이가 0.4±0.1mm 로 형성될 수 있도록 투입되는 것을 특징으로 하는 실린더라이너 제조방법.
9. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 음각홈(21)은 실린더라이너(20)의 외표면(20a)을 기준으로 상기 실린더라이너(20)의 외표면(20a) 내측으로 오목하게 음각되되 각각 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협 구조가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 실린더라이너 제조방법.

Images