KR20080017932A - 배플 플레이트 일체형 마그네슘 실린더헤드 커버의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량화를 극대화하고 성능을 향상하기 위해 배플 플레이트를 일체화시킨 마그네슘 헤드 커버의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 기존의 마그네슘 헤드 커버는 스틸 배플 플레이트가 볼트 혹은 코킹 방법으로 장착되는 기존의 마그네슘 헤드 커버와 달리 국부적인 중공 주조법을 이용하여 배플 플레이트를 일체화시켜 제조하는 배플 플레이트 일체형 마그네슘 헤드 커버의 제조 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 배플 플레이트 일체형 실린더헤드 커버를 제조하기 위하여 런너, 게이트, 압탕이 형성된 목형의 제작 단계와; 상기 목형을 이용하여 사형틀을 제조하되, 일체형 배플 플레이트를 형성하기 위한 국부적인 중공 주조를 위해 중자가 하부 사형틀에 설치되는 단계와; 상기 하부 사형틀에 상부 사형틀을 닫고, 상부 사형틀의 용탕주입구를 통하여 하부 사형틀의 캐비티에 마그네슘 용탕을 주입하는 단계와; 상기 상부 사형틀의 용탕 주입구에 마그네슘 용탕을 부어서 압탕구에 용탕이 차게 되면 용탕 주입을 멈추고 식히는 단계와; 주조가 완료된 사형틀을 모두 제거하고, 제품에 붙어 있는 압탕, 게이트, 런너를 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배플 플레이트 일체형 마그네슘 헤드 커버의 제조 방법을 제공한다.

배플 플레이트, 마그네슘 실린더헤드 커버, 일체화

Description

배플 플레이트 일체형 마그네슘 실린더헤드 커버의 제조 방법{Method for manufacturing Mg cylinder head cover united baffle plate}

도 1은 기존의 스틸 배플 플레이트와 헤드 커버를 각각 보여주는 도면,

도 2는 기존의 스틸 배플 플레이트가 장착된 헤드 커버를 보여주는 도면,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 제조 방법으로 제작된 배플 플레이트 일체형 헤드 커버를 보여주는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 제조 방법으로 제작된 일체형 배플 플레이트의 고유진동수 향상을 보여주는 그래프,

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 배플 플레이트 일체형 헤드 커버를 제조하기 위해 만들어진 목형, 사형틀 및 중자의 모습을 보여주는 사진,

도 6a 및 도 6b는 완성된 사형틀과 마그네슘 용탕을 사형틀에 주조한 형상을 나타내는 사진,

도 7은 사형틀을 제거한 시주조 제품으로서, 런너, 게이트, 압탕 등을 제거하지 않은 형상을 나타내는 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10a,10b : 배플 플레이트 20a,20b : 실린더헤드 커버

30 : 목형 40 : 사형틀

40a : 상부 사형틀 40b : 하부 사형틀

50 : 중자

본 발명은 배플 플레이트 일체형 마그네슘 실린더헤드 커버의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 경량화를 극대화하고 성능을 향상하기 위해 배플 플레이트를 일체화시킨 마그네슘 헤드 커버의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 기존의 마그네슘 헤드 커버는 스틸 배플 플레이트가 볼트 혹은 코킹 방법으로 장착되는 기존의 마그네슘 헤드 커버와 달리 국부적인 중공 주조법을 이용하여 배플 플레이트를 일체화시켜 제조하는 배플 플레이트 일체형 마그네슘 실린더헤드 커버의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 자동차의 경량화 및 성능 향상의 요구로 파워트레인 시스템의 중량이 점차 감소하는 추세에 있다. 이를 위한 방법의 하나로 기존의 알루미늄 부품을 경량 소재인 마그네슘 부품으로 대체하여 점차 확대 적용하고 있는 추세이다.

특히, 실린더 헤드 커버의 경우 엔진 부품 중에서 온도에 대한 가혹 조건이 상대적으로 적어 경쟁사에서도 다수의 엔진에 양산 적용 중에 있다.

이러한 경쟁사의 마그네슘 헤드 커버들을 분석해 보면, 기존의 알루미늄 헤 드 커버와 동일한 개념으로 설계되어 제조하고 있으며, 그 제조 공정도 다이캐스팅 공법으로 동일하다.

다만, 마그네슘의 부족한 강성을 위해 부분적인 두께 보강, 리브 보강, 형상 변화로 성능을 유사하게 하고 있다.

그러나, 기존의 마그네슘 실린더헤드 커버에는 스틸 재질의 배플 플레이트가 별도로 제작되어 볼트 또는 코킹 등의 방법으로 장착됨에 따라, 제작비용의 상승 및 작업성 저하를 초래하는 단점이 있고, 또한 배플 플레이트 자체가 스틸 재질로 되어 있어 중량 상승의 원인이 되는 단점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 기존의 단점을 감안하여 안출한 것으로서, 마그네슘 실린더헤드 커버에 배플 플레이트를 일체화시켜 경량화를 극대화하고 성능을 향상시킬 수 있으며, 마그네슘 헤드 커버는 스틸 배플 플레이트가 볼트 혹은 코킹 방법으로 장착되는 기존의 마그네슘 헤드 커버와 달리 국부적인 중공 주조법을 이용하여 배플 플레이트를 일체화시켜 제조하는 배플 플레이트 일체형 마그네슘 헤드 커버의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배플 플레이트 일체형 실린더헤드 커버를 제조하기 위하여 런너, 게이트, 압탕이 형성된 목형의 제작 단계와; 상기 목형을 이용하여 사형틀을 제조하되, 일체형 배플 플레이트를 형성하기 위한 국부적인 중공 주조를 위해 중자가 하부 사형틀에 설치되는 단계와; 상기 하부 사형틀에 상부 사형틀을 닫고, 상부 사형틀의 용탕주입구를 통하여 하부 사형틀의 캐비티에 마그네슘 용탕을 주입하는 단계와; 상기 상부 사형틀의 용탕 주입구에 마그네슘 용탕을 부어서 압탕구에 용탕이 차게 되면 용탕 주입을 멈추고 식히는 단계와; 주조가 완료된 사형틀을 모두 제거하고, 제품에 붙어 있는 압탕, 게이트, 런너를 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배플 플레이트 일체형 마그네슘 헤드 커버의 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 경량화를 극대화하고 성능을 향상하기 위해 배플 플레이트를 일체화 시킨 마그네슘 헤드 커버의 구조 및 그 제조 방법으로서, 기존의 마그네슘 헤드 커버는 스틸 배플 플레이트를 볼트 혹은 코킹 방법으로 장착하고 있으나, 본 발명에서는 국부적인 중공 주조법을 이용하여 배플 플레이트를 일체화시켜 제조한 점에 특징이 있다.

상기 실린더헤드 커버의 주된 기능은 실린더헤드 위에 장착되어 캠축을 보호하고 소음을 차단하는데 있으며, 또한 엔진 오일의 누유를 방지하고, 엔진 작동 중에 발생하는 가스(Blow by gas)를 포집하여 재 투입함으로써 엔진 효율을 높여주는 역할을 한다.

상기 배플 플레이트(10b)는 엔진 작동 중에 오일과 가스를 분리해 주는 역할 을 하며, 기존에는 도 1의 (a)에 도시된 형상을 갖는 스틸 부품을 제작되어 왔으며, 기존의 실린더헤드 커버 구조는 스틸 배플 플레이트를 도1의 (b)에 도시된 바와 같이 실린더헤드 커버(20b) 내부의 통로 형상 위에 볼트 혹은 코킹 방법으로 장착하여 왔다.

이렇게 스틸 배플 플레이트(10b)가 장착된 실린더헤드 커버(20b)의 형상은 도 2에 잘 나타나 있는데, 스틸 배플 프레이트의 입구를 통해 가스가 들어와 통로 사이로 가스가 흐르게 되어 있다.

이러한 기존의 스틸 플레이트와 달리, 본 발명은 배플 플레이트를 실린더헤드 제작시 일체로 형성한 점에 특징이 있으며, 그 제조 방법을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 배플 플레이트(10a)가 일체로 된 마그네슘 실린더헤드 커버(20b)의 구조는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 기존 형상과는 달리 코킹 혹은 볼트 체결 부분이 없으며, 그에 따라 실린더헤드 커버 주조 이후의 후가공 공정, 즉 액상 가스켓, 코킹(혹은 볼팅) 공정을 생략할 수 있다.

본 발명의 배플 플레이트가 일체로 된 마그네슘 실린더헤드 커버에 있어서, 배플 플레이트(10a)도 실린더헤드 커버(20a)와 동일 재질인 마그네슘으로 되어 있으며, 일체화된 마그네슘 배플 플레이트(10a)에 있는 입구로 가스가 들어와서 통로로 통과하여 출구로 나가게 되어 있는 구조로 제작된다.

이와 같이, 배플 플레이트를 실린더헤드 커버에 일체화시킨 것은 기존의 스틸재가 마그네슘으로 대체되어 경량화가 되었을 뿐만 아니라, 일체화 구조로서 소 음 진동에 취약한 통로 부분의 구조적인 강성을 높여 줄 수 있다.

첨부한 도 4는 기존 알루미늄 헤드 커버와, 동일 구조이지만 강성이 보강된 마그네슘 헤드 커버와, 본 발명에 따른 배플 플레이트가 일체화된 마그네슘 헤드 커버의 고유 진동수 반응 곡선의 해석 결과를 보여 주고 있다.

기존의 강성 보강이 된 마그네슘 헤드 커버는 기존 알루미늄과 동등 수준까지될 수 있으나, 본 발명의 배플 플레이트 일체화 구조는 200 Hz 이상으로 고유 진동수 상승이 크게 되어 소음진동 성능이 향상됨을 알 수 있었다.

첨부한 도 5는 본 발명에서 제안된 배플 플레이트 일체형 헤드 커버를 제조하기 위해 만들어진 목형과 이를 이용하여 제조한 사형틀을 보여주고 있다.

즉, 완성된 3D 를 이용하여 목형(30)을 제작하는데, 이때 주조 방안(런너, 게이트, 압탕 등)을 반영한다.

이렇게 완성된 목형(30)을 이용하여 사형틀(40)을 제조하게 되는데, 다만 사형틀에는 일체형 배플플레이트(10a)를 형성하기 위한 국부적인 중공 주조가 가능하도록 중자(50)가 설치된다.

도 5의 (b)도면에서 화살표로 표시된 중자의 역할은 실린더헤드 커버를 주조하여 제조할 때, 배플플레이트 일체화 구조를 만들어 도 3의 도면에서 설명한 가스가 흘러 나갈 수 있는 통로를 만들어 주는 것이다.

도 6은 실린더헤드 커버를 주조하는 과정으로 완성된 사형틀에 마그네슘 용탕이 주입되는 것을 설명하는 도면으로서, 상기 사형틀(40)은 다이캐스팅 금형과 마찬가지로 두 부분으로 되어 있으며, 도 5의 (b)도면은 사형틀이 열려 있는 상태 즉, 하부 사형틀(40b)을 나타내고, 도 6의 (a)도면은 사형틀이 닫혀 있는 상태 즉, 상부 사형틀(40a)을 나타낸다.

이러한 사형틀(40)의 용탕 주입구에 마그네슘 용탕을 부어서 압탕구에 용탕이 차게 되면 용탕 주입을 멈추고 식힌다.

도 7은 주조가 완료된 사형틀을 모두 제거하였을 때 제품의 형상을 보여주는 바, 제품에 붙어 있는 압탕, 게이트, 런너 등을 제거하고 가공을 할 경우 실린더 헤드 커버로 완성된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 배플 플레이트 일체형 마그네슘 실린더헤드 커버의 제조 방법에 의하면, 목형과 사형틀을 이용하는 중력주조공법으로 배플 플레이트가 일체가 된 마그네슘 실린더헤드 커버를 제조할 수 있도록 함으로써, 기존의 마그네슘 실린더헤드 커버에는 스틸 재질의 배플 플레이트가 별도로 제작되어 볼트 또는 코킹 등의 방법으로 장착되는 것과 달리, 제작 비용의 절감 및 공수 절감을 달성할 수 있고, 또한 기존의 스틸 배플 플레이트에 비하여 그 중량을 크게 감소시켜 경량화를 실현시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 배플 플레이트 일체형 실린더헤드 커버를 제조하기 위하여 런너, 게이트, 압탕이 형성된 목형의 제작 단계와;

   상기 목형을 이용하여 사형틀을 제조하되, 일체형 배플 플레이트를 형성하기 위한 국부적인 중공 주조를 위해 중자가 하부 사형틀에 설치되는 단계와;

   상기 하부 사형틀에 상부 사형틀을 닫고, 상부 사형틀의 용탕주입구를 통하여 하부 사형틀의 캐비티에 마그네슘 용탕을 주입하는 단계와;

   상기 상부 사형틀의 용탕 주입구에 마그네슘 용탕을 부어서 압탕구에 용탕이 차게 되면 용탕 주입을 멈추고 식히는 단계와;

   주조가 완료된 사형틀을 모두 제거하고, 제품에 붙어 있는 압탕, 게이트, 런너를 제거하는 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배플 플레이트 일체형 마그네슘 실린더헤드 커버의 제조 방법.

Images