KR20040095419A - 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법 - Google Patents

자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법 Download PDF

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정태호
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Abstract

본 발명은 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄 실린더 블록에 주철재 라이너를 고속으로 회전시키면서 압입하고, 이때 발생되는 마찰열을 이용하여 알루미늄 실린더 블록에 국부적인 용융대를 형성시켜 주철재 라이너를 접합시킴으로써, 주철재 라이너와 알루미늄 실린더 블록 사이의 접합성을 향상시키는 동시에 실린더 라이너의 이상변형을 방지 또는 최소화하여 엔진효율을 향상시킬 수 있는 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법을 제공하고자 한다.

Description

자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법{Joining method of cylinder liner for engine of vehicle}
본 발명은 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄 실린더 블록에 주철재 라이너를 고속으로 회전시키면서 압입하고, 이때 발생되는 마찰열을 이용하여 알루미늄 실린더 블록에 국부적인 용융대를 형성시켜 주철재 라이너를 접합시킴으로써, 주철재 라이너와 알루미늄 실린더 블록 사이의 접합성을 향상시키는 동시에 실린더 라이너의 이상변형을 방지 또는 최소화하여 엔진효율을 향상시킬 수 있는 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법에 관한 것이다.
통상적으로 자동차용 엔진의 실린더 블록은 엔진 본체의 기본이 되는 구성으로서, 다수개의 실린더 보어가 형성되어 있으며, 주로 주철재를 이용하여 제조되어 왔다.
그러나, 최근 대두되고 있는 환경문제에 부응하여 자동차 업계에서는 자동차 경량화를 통한 연비개선으로 사용연료를 절감시키고, 엔진의 효율성을 향상시켜 배출되는 배기가스를 저감 시키려는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이렇게 개발된 방법들이 일부 양산품에 적용되고 있다.
이러한 자동차의 경량화의 일환으로 자동차 업계에서는 종래에 실린더 블록으로 사용되던 주철을 대체하여 엔진 경량화 및 열방출을 위한 열전도가 좋은 알루미늄 재질을 이용한 실린더 블록을 개발하여 양산하고 있다.
한편, 상기 실린더 보어의 내경면에는 피스톤 왕복운동의 가이드 역할과 연소실과 크랭크 케이스 사이의 연소가스, 윤활유 누설방지 역할 등을 하는 실린더 라이너가 압입 장착되고 있다.
그러나, 현재까지 피스톤과 직접 접촉하는 실린더 보어부는 내마모성 및 내열특성의 문제로 주철재 라이너를 사용하고 있다.
또한, 이러한 주철재 라이너를 알루미늄 실린더 블록에 삽입 장착하는 방법으로는 엔진블록의 주조전에 주철재 라이너를 주형에 삽입하고 용융알루미늄을 삽입하는 방법과, 먼저 주조된 알루미늄 실린더 블록의 보어부위를 기계가공한 후 주철재 라이너를 압입하는 방법이 주로 사용되고 있다.
한편, 첨부한 도 2는 종래 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 종래 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법에 의해 제조된 알루미늄 실린더 블록과 주철재 라이너 사이에 접합성 부족으로 형성된 공극을 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 가압장치(102)를 이용한 압입 방식으로 주철재 라이너(100)를 삽입 장착하는 방법의 경우에는 주철재 라이너(100)와 알루미늄 실린더 블록(101) 사이에 접합이 원활하게 이루어지지 않아 공극이 발생하게 되었다.
즉, 알루미늄과 주철의 접합성 및 방열특성 등이 상이하여 이와 같은 재질로 각각 이루어진 알루미늄 실린더 블록(101)과 주철재 라이너(100) 사이에 공극이 발생하게 되었고, 이러한 공극이 발생함에 따라 주철재 라이너(100)와 피스톤(도시하지 않음)의 마찰에 의해 발생되는 마찰열과 같은 엔진에서 발생된 열의 방출이 균일하게 이루어지지 못하게 되어 결국 실린더 보어의 변형을 가져오게 하였다.
또한, 상기와 같은 변형이 심할 경우에는 피스톤과 실린더 보어(도시하지 않음) 사이의 밀폐성이 떨어져 배기가스의 유출과 더불어 엔진오일의 과다 소모를 가져오게 되어 엔진을 효율을 저감시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 알루미늄 실린더 블록에 주철재 라이너를 고속으로 회전시키면서 압입하고, 이때 발생되는 마찰열을 이용하여 알루미늄 실린더 블록에 국부적인 용융대를 형성시켜 주철재 라이너를 접합시킴으로써, 주철재 라이너와 알루미늄 실린더 블록 사이의 접합성을 향상시키는 동시에 실린더 라이너의 이상변형을 방지 또는 최소화하여 엔진효율을 향상시킬 수 있는 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법을 개략적으로 도시한 도면
도 2는 종래 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법을 개략적으로 도시한 도면
도 3은 종래 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법에 의해 제조된 알루미늄 실린더 블록과 주철재 라이너 사이에 접합성 부족으로 형성된 공극을 나타낸 도면
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 주철재 라이너 11 : 알루미늄 실린더 블록
12 : 구동축 13 : 유압테이블
자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법에 있어서, 고속회전 가능한 구동축(12)에 주철재 라이너(10)를 장착하여 회전시키는 동시에 알루미늄 실린더 블록(11) 하단이 고정된 유압테이블(13)을 상승시켜, 회전력과 가압력에 의한 접합용융방식으로 주철재 라이너(10)와 알루미늄 실린더 블록(11)이 접합되도록 한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법은 알루미늄 실린더 블록(11)에 주철재 라이너(10)를 고속으로 회전시키면서 압입하고, 이때 발생되는 마찰열을 이용하여 알루미늄 실린더 블록(11)에 국부적인 용융대를 형성시켜 주철재 라이너(10)를 접합시키는 방법이다.
이를 위해 본 발명은 주철재 실린더를 고속회전 가능한 구동축(12)에 주철재 실린더를 견고하게 장착하고, 상하 직선이동 가능한 유압테이블(13)에 알루미늄 실린더 블록(11)의 하부를 견고하게 고정시킨다.
따라서, 구동축(12)을 이용하여 상기 주철재 라이너(10)를 고속회전 시키며 알루미늄 실린더 블록(11)에 압입시키게 되는데, 이와 동시에 알루미늄 실린더 블록(11)의 하부에 고정되어 있는 유압테이블(13)이 상 방향으로 상승된다.
즉, 알루미늄 실린더 블록(11)에 압입되는 주철재 라이너(10)에는 구동축(12)에 의한 회전력 및 유압테이블(13)에 의한 가압력이 동시에 가해지게 된다.
상기 주철재 라이너(10)에 구동축(12)에 의한 회전력 및 유압테이블(13)에 의한 가압력이 가해지는 상태에서 알루미늄 실린더 블록(11)에 압입시키고, 알루미늄 실린더 블록(11)과 주철재 라이너(10) 사이에 접합 가능한 온도구역까지 마찰열을 발생시키면, 알루미늄 실린더 블록(11)에 국부적인 용융대가 형성되어 주철재 라이너(10)와 접합되어 진다.
이때, 상기 주철재 라이너(10)를 고속회전 시키는 구동축(12)은 일반선반 부속품의 일종인 척(chuck)을 사용하여, 예를 들어 3개 발톱척 또는 4개 발톱척 등을사용하여 장착 및 탈착을 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 주철재 라이너(10)가 회전되어 알루미늄 실린더 블록(11)과 마찰열을 발생시켜 접합 가능한 용융대를 형성하기 위해서는 회전속도가 100 ~ 5000rpm 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
한편, 상기 주철재 라이너(10)가 고속회전 하며 알루미늄 실린더 블록(11)에 압입되는 동시에 이 주철재 라이너(10)에는 유압테이블(13)이 위로 상승함에 따라 가압력이 가해지게 되는데, 마찰접합을 위한 가압력은 1 ~ 100MPa 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
따라서, 상기와 같은 방법으로 알루미늄 실린더 블록(11)에 마찰접합방법을 이용하여 주철재 라이너(10)를 접합하게 되면, 알루미늄 실린더 블록(11)과 주철재 라이너(10) 사이에 발생되는 공극을 제거 또는 최소화 시킬 수 있다.
따라서, 이는 주철재 라이너(10)와 피스톤의 마찰에 의해 발생되는 마찰열의 방출이 균일하게 이루어질 수 있게 하였고, 마찰열에 의해 실린더 보어가 변형되는 것을 방지할 수 있는 바, 이는 결국 엔지오일의 이상 과다소모 및 배기가스의 유출 등을 최소화할 수 있어 엔진의 수명 및 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법에 의하면, 알루미늄 실린더 블록에 주철재 라이너를 고속으로 회전시키면서 압입하고, 이때 발생되는 마찰열을 이용하여 알루미늄 실린더 블록에 국부적인 용융대를 형성시켜 주철재 라이너를 접합시킴으로써, 주철재 라이너와 알루미늄 실린더 블록 사이의 접합성을 향상시키는 동시에 실린더 라이너의 이상변형을 방지 또는 최소화하여 엔진효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법은 기존의 주철재 라이너 삽입 방법인 프레스 압입법을 대체하여 회전마찰열을 이용한 회전마찰접합법을 이용하여 알루미늄 실린더 블록과 주철재 라이너의 접합성을 향상시켜 주철재 라이너와 알루미늄 실린더 블록 사이에 발생되는 공극을 제거 또는 최소화 시킬 수 있다.
따라서, 주철재 라이너와 피스톤의 마찰에 의해 발생되는 마찰열을 균일하게 방열시켜 자동차의 장기 운행과정에서 발생하는 주철재 라이너의 이상변형을 방지하여 엔지오일의 이상 과다소모 및 배기가스의 유출 등을 최소화하여 엔진의 수명 및 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법에 있어서,
    고속회전 가능한 구동축(12)에 주철재 라이너(10)를 장착하여 회전시키는 동시에 알루미늄 실린더 블록(11) 하단이 고정된 유압테이블(13)을 상승시켜, 회전력과 가압력에 의한 접합용융방식으로 주철재 라이너(10)와 알루미늄 실린더 블록(11)이 접합되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차 엔진용 실린더 라이너의 장착방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100730026B1 (ko) * 2006-02-15 2007-06-20 캄텍주식회사 진공펌프의 로터부 결합구조
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