KR20010094553A - 캠 샤프트용 엔드 피스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캠 샤프트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캠 샤프트의 종단에 압접으로 결합되어 있는 캠 샤프트용 엔드 피스에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엔드 피스를 가공할때에 도구의 마모를 적게하여 도구 수명을 연장시킬 수 있는 캠 샤프트용 엔드 피스를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 다수의 캠(51)이 일정 위치에 순차 배열된 캠축(50)의 양단에 결합된 캠 샤프트용 엔드 피스에 있어서,

상기한 캠축(50)의 양단에 압접되도록 캠축(50)과 동일 재질로 형성된 접합부(6)와, 상기한 접합부(6)가 삽입되어 고정되도록 일측에 소정 깊이의 삽입공(2)이 형성된 주물재인 엔드 피스 본체(3)로 구성함을 특징으로 한다.

Description

캠 샤프트용 엔드 피스{END PIECE FOR CAM SHAFT}

본 발명은 캠 샤프트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캠 샤프트의 종단에 압접으로 결합되어 있는 캠 샤프트용 엔드 피스에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 엔진은 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 다수의 피스톤을 설치하고, 상기한 피스톤의 왕복 운동에 의해 동력을 발생시키게 된다.

상기한 피스톤은 연소실에 분사되는 연료의 폭발에 의해 왕복 운동하게 되는 바,상기한 폭발 시 엔진 연소실의 흡입-압축-폭발-배기 행정에 적합하도록 연소실을 개폐하게 된다.

즉, 상기한 연소실을 개폐하도록 설치된 흡입, 배기 밸브가 캠 샤프트에 의해 개폐되면서 상기한 4행정이 원활하게 이루어지도록 하는 것이다.

상기한 캠 샤프트는 도3과 도4에 도시된 바와 같이 봉상의 캠축(50)에 다수의 캠(51)이 일정 간격으로 배열되어 흡기 또는 배기 밸브(미 도시)를 순차 개폐시키도록 결합되어 있고, 상기한 실린더 헤드(H)의 상면에서 회전 자재하도록 다수의 저널 베어링(52)으로 지지되는 저널부(53)가 가공되어 있다.

또한, 상기한 캠축(50)의 종단에는 스프로켓(S)이 결합되거나 또는 캠축(50)의 설치 시 센터링(Centering) 작업을 할 수 있도록, 센터링홀(54)이 형성된 엔드 피스(55)가 결합되어 있게 된다.

여기서, 상기한 캠축(50)과 엔드 피스(55)는 JIS S45C(SAE 1045에 상당, 록웰 경도 80-100인 기계 구조용 탄소강)를 소결 공정을 통해 제작하고, 캠(51)은 합금 재질 분말을 성형하여 제작되는 바, 이를 조립한 후 저널부(53)를 매끄럽게 가공함과 아울러 센터링홀(54)에 별도의 센터링을 위한 구조(선반의 심압대등과 같은)를 위치시키면서 캠축(50)을 센터링 및 벤딩 교정 작업하여 제작하게 된다.

즉, 상기한 엔드 피스(55)는 캠축(50)과 마찰 압접에 의해 결합되는 바, 엔드 피스(55)와 캠축(50)과의 중심선등을 정확하게 맞추게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 엔드 피스와 캠축을 마찰 압접으로 결합시킴과 아울러엔드 피스와 캠축의 저널부를 가공하게 되면, 상기한 캠축 및 엔드 피스의 재질이 소결 재질인 S45C로 매우 강한 재질이기 때문에, 실질적으로 큰 하중을 받지 않는 엔드 피스까지 가공하는 데 따른 도구(선반의 바이트등과 같은)의 마모가 불필요하게 큰 문제점이 있다.

즉, 캠 샤프트의 기능상 불필요하게 큰 재질 강성을 갖는 엔드 피스의 저널부까지 가공하기 때문에, 실질적으로 재질 강성이 큰 S45C의 가공에 따른 도구의 마모가 커져서 도구의 수명이 짧아지게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엔드 피스를 가공할때에 도구의 마모를 적게하여 도구 수명을 연장시킬 수 있는 캠 샤프트용 엔드 피스를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 다수의 캠이 일정 위치에 순차 배열된 캠축의 양단에 결합된 캠 샤프트용 엔드 피스에 있어서,

상기한 캠축의 양단에 압접되도록 캠축과 동일 재질로 형성된 접합부와, 상기한 접합부가 삽입되어 고정되도록 일측에 소정 깊이의 삽입공이 형성된 주물재인 엔드 피스 본체로 구성함을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 캠 샤프트용 엔드 피스를 도시한 단면도,

도2는 도1의 분해 사시도,

도3은 일반적인 자동차에서 캠 샤프트가 설치된 상태를 도시한 사시도,

도4는 도3에서 캠 샤프트의 종단에 압접되는 엔드 피스를 도시한 단면도.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 센터링 홀 2: 삽입공

3: 엔드 피스 본체 4: 삽입부

5: 돌출부 6: 접합부

도1과 도2는 본 발명에 따른 캠 샤프트용 엔드 피스를 도시한 단면도와 사시도로서, 일측에서 관통되고 축중심 방향으로 위치되도록 센터링 홀(1)이 형성됨과 아울러 타측에 각형의 삽입공(2)이 형성되는 주물재인 엔드 피스 본체(3)와, 상기한 삽입공(2)에 삽입 고정되도록 각형의 삽입부(4)가 형성됨과 아울러 일정 높이로 돌출되도록 돌출부(5)가 형성된 S45C 재질의 소결 합금인 접합부(6)로 이루어져 있다.

즉, 실질적으로 큰 강도가 필요하지 않은 엔드 피스 본체(3) 부분에는 주물제를 사용하고, 캠축(50)과 접합되는 접합부(6) 부분에는 접합 강도등을 위해 캠축과 같은 재질을 사용하게 되는 것이다.

상기한 삽입공(2)과 삽입부(4)는 예를 들면, 사각형상으로 형성되어 서로 끼워 맞춤되도록 형성되어 있기 때문에, 상기한 캠축(50)이 회전할 때, 엔드 피스 본체(3)가 같이 회전하게 되는 것이다.

물론, 상기한 삽입공(2) 및 삽입부(4)를 각형이 아니고 원형으로 형성하여도 되지만, 각형으로 제작하게 되면, 캠축(50)과 엔드 피스 본체(3) 및 접합부(6) 사이에서 슬립등이 발생될 위험이 없다.

특히, 상기한 엔드 피스 본체(3)를 주물로 제작할 때, 상기한 접합부(6)를 주형에 삽입시킨 후 용융액을 주입하여 같이 주물 성형하면 주물재와 접합부(6)가 견고하게 고정되고, 상기한 삽입공(2)이 자동적으로 형성되는 바, 이를 별도의 요소로 지칭하여 삽입공(2)이라고 한 것이다.

또한, 상기한 바와 같이 엔드 피스 본체(3)와 접합부(6)를 같이 주물 공정에 투입하여 제작하지 않고, 별도로 엔드 피스 본체(3)를 주물 성형할 때 삽입공(2)을 형성한 후 접합부(6)를 끼움 고정시켜도 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 엔드 피스 본체(3)에 접합부(6)가 끼워져 고정되어 있는 상태에서, 상기한 캠축(50)에 엔드 피스 본체(3)의 접합부(6)를 마찰 압접으로 결합시킴과 아울러 캠을 결합시키기 되면 캠 샤프트가 조립 완료된다.

이 상태에서, 캠축(50)의 센터링 공정을 수행함과 동시에 상기한 캠축의 저널부(53)와 엔드 피스 본체(3)의 저널 부분을 평탄 가공하게 되는 바, 상기한 평탄 가공 시 S45C 재질인 캠축의 저널부(53)를 도구로 가공하는 것에 비해 주물재질(S45C에 비해 강성이 낮은 재질)을 가공하는데 있어서 도구에 가해지는 피로도가 작아지게 된다.

즉, 기계 구조용 탄성강인 S45C는 표면 처리등이 이루어져 있는 재질(소결 공정 후 록웰 경도 80-100)이기 때문에 도구(드릴, 탭, 바이트등)으로 이를 가공할 때 도구의 마모가 많이 발생되지만, 주물재는 비교적 무른 재질에 속하기 때문에 도구의 마모가 작아지게 되는 것이다.

예를 들면, 종래 캠축(S45C)에서 2부분의 저널부(53)를 가공하였고, 엔드 피스(S45C)에서 한 부분의 저널부(53)를 가공하였다면, 본 발명에서는 캠축(S45C)에서 2부분을 가공하고 엔드 피스(주물재)에서 한 부분을 가공하기 때문에, 저널 가공에서만 볼 때 도구의 마모도가 대략 2/3 상태가 되는 것이다.

도구의 마모도가 상기한 바와 같이 약 1/3정도 감소하게 되면, 도구의 수명이 그만큼 또는 그 이상으로 연장되고, 이에 따라 도구의 잦은 교체에 따른 비용 절감 및 교체에 소요되는 작업 인력 및 시간 절감등을 이룰 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 캠 샤프트의 엔드 피스를 주물재로 제작함과 아울러 캠축과 접합되고 같은 재질인 별도의 접합부를 삽입 고정시켜 구성함으로써, 엔드 피스의 저널부 가공에 따른 도구의 마모 감소 및 수명 향상을 이룰 수 있는 잇점이 있는것이다.

Claims (2)

1. 다수의 캠이 일정 위치에 순차 배열된 캠축의 양단에 결합된 캠 샤프트용 엔드 피스에 있어서,

   상기한 캠축의 양단에 압접되도록 캠축과 동일 재질로 형성된 접합부와, 상기한 접합부가 삽입되어 고정되도록 주물 공정을 통해 제작된 엔드 피스 본체로 구성함을 특징으로 하는 캠샤프트용 엔드 피스.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 접합부와 엔드 피스 본체를 삽입 결합시킬 때 접합부의 삽입부와 엔드 피스의 삽입공이 각형으로 형성되어 맞물리도록 구성함을 특징으로 하는 캠샤프트용 엔드 피스.