KR20200005855A - 실린더 헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20200005855A KR1020180079363A KR20180079363A KR20200005855A KR 20200005855 A KR20200005855 A KR 20200005855A KR 1020180079363 A KR1020180079363 A KR 1020180079363A KR 20180079363 A KR20180079363 A KR 20180079363A KR 20200005855 A KR20200005855 A KR 20200005855A
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송오영
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 실린더 헤드 제조방법은, 금형 및 복수의 코어를 이용한 주조에 의해 흡기통로, 배기통로, 연소실를 가진 실린더 헤드 주조물을 준비하는 단계; 상기 실린더 헤드 주조물에서 흡기포트, 흡기밸브 시트, 흡기밸브 가이드보어, 배기포트, 배기밸브 시트, 배기밸브 가이드보어를 제1원통형 툴에 의해 가공하는 단계; 상기 흡기포트의 일측 가장자리에 제2원통형 툴에 의해 테이퍼면을 가공하는 단계;를 포함하고, 상기 제2원통형 툴이 상기 흡기포트의 일측 가장자리에서 일정한 이동궤적을 따라 이동함과 동시에 상기 제2원통형 툴이 그 축선 둘레로 자전함으로써 상기 테이퍼면을 가공할 수 있다.

Description

실린더 헤드 및 그 제조방법{CYLINDER HEAD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 실린더 헤드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더 헤드 주조물의 주조공차에 상관없이 가공되는 흡기포트의 형상을 흡기포트의 설계된 형상에 부합하도록 일정하게 유지할 수 있는 실린더 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
실린더 헤드는 흡기통로, 흡기포트, 배기통로, 배기포트, 연소실 등을 가진 복잡한 내부 형상으로 이루어지고, 이에 실린더 헤드는 주조에 의해 제조된다.
일반적으로, 실린더 헤드는 흡기통로, 흡기포트, 흡기밸브 시트, 배기통로, 배기포트, 배기밸브 시트, 연소실 등을 가진 복잡한 구조로 이루어짐에 따라 주조공정 및 절삭공정 등을 통해 제조된다.
이러한 실린더 헤드의 제조공정을 구체적으로 살펴보면, 금형 및 복수의 코어를 이용한 주조공정에 의해 흡기통로, 배기통로, 연소실 등이 형성된 주조 구조물을 형성한다. 그리고, 주조 구조물에서 흡기포트, 흡기밸브시트, 및 흡기밸브 가이드보어를 제1원통형 툴(cylinderical tool)에 의해 가공한다. 그리고, 주조 구조물에서 배기포트, 배기밸브시트, 및 배기밸브 가이드보어를 제1원통형 툴에 의해 가공한다.
한편, 흡기포트, 흡기밸브시트, 및 흡기밸브 가이드보어 등을 가공한 후에는 도 1에 예시된 바와 같이, 흡기포트(7)의 일측가장자리에 흡기의 스윌(swirl) 및 텀블비(tumble ratio)를 개선하기 위한 테이퍼면(7a)을 제2원통형 툴(second cylinedrical tool)에 의해 가공한다. 제2원통형 툴이 흡기포트(7)의 일측가장자리에서 그 축선을 둘레로 자전함으로써 초승달 형상의 테이퍼면(7a, crescent shaped taper surface)이 가공된다. 즉, 테이퍼면(7a)의 각 단부의 폭이 중앙부의 폭 보다 좁은 초승달 형상으로 가공될 수 있다.
도 1은 흡기포트(7)의 초승달 형상의 테이퍼면(7a)에 대한 표준 설계형상을 도시한 도면으로, 도 1의 테이퍼면(7a)은 설계된 폭(w1) 및 높이(h1)을 가진다. 한편, 도 2 및 도 3은 주조 구조물의 제조공차로 인해 흡기포트(7)의 테이퍼면(7b, 7c)이 도 1의 표준 설계형상과 부합하지 않게 가공된 형상을 예시한다.
실린더 헤드의 주조 시에, 용탕의 온도에 의한 열부하, 금형의 변형, 용탕의 가압력 등으로 인해 흡기통로를 형성하는 흡기코어가 미세하게 상승하거나 미세하게 하강할 수 있다. 흡기코어가 미세하게 상승한 경우에는 흡기통로 및 연소실 사이의 틈새가 설계치 보다 커질 수 있고, 이로 인해 도 2와 같이 흡기포트(7)의 테이퍼면(7b)의 폭(w2) 및 높이(h2)가 도 1의 폭(w1) 및 높이(h1) 보다 상대적으로 크게 가공될 수 있다. 흡기코어가 미세하게 하강한 경우에는 흡기통로 및 연소실 사이의 틈새가 설계치 보다 커질 수 있고, 이로 인해 도 3과 같이 흡기포트(7)의 테이퍼면(7c)의 폭(w3) 및 높이(h3)가 도 1의 폭(w1) 및 높이(h1) 보다 상대적으로 작게 가공될 수 있다.
이와 같이, 실린더 헤드의 실린더 헤드 주조물이 그 제조공차로 인해 흡기포트의 형상이 흡기포트의 설계된 형상과 부합하지 않고, 이에 흡기포트의 테이퍼면에 대한 편차가 심하게 발생할 수 있다. 이러한 흡기포트의 테이퍼면의 형상 편차로 인해 흡기(intake air)의 유량계수(CF, Flow coefficent) 및 텀블비(tumble ratio)가 변동할 수 있고, 이에 간헐전 진동 및 차량의 울컹거림이 발생하고(RPM roughness의 변동), 연소특성 변화가 심하게 발생하는 단점이 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 실린더 헤드 주조물의 주조공차에 상관없이 실린더 헤드의 각 흡기포트의 형상을 일정하게 유지함으로써 제조된 실린더 헤드의 흡기포트에 품질신뢰성을 개선할 수 있고, 이를 통해 흡기의 유량계수 및 텀블비 등을 안정화시킬 수 있는 실린더 헤드 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실린더 헤드 제조방법은,
금형 및 복수의 코어를 이용한 주조에 의해 흡기통로, 배기통로, 연소실를 가진 실린더 헤드 주조물을 준비하는 단계;
상기 실린더 헤드 주조물에서 흡기포트, 흡기밸브 시트, 흡기밸브 가이드보어, 배기포트, 배기밸브 시트, 배기밸브 가이드보어를 제1원통형 툴에 의해 가공하는 단계; 및
상기 흡기포트의 일측 가장자리에 제2원통형 툴에 의해 테이퍼면을 가공하는 단계;를 포함하고,
상기 제2원통형 툴이 상기 흡기포트의 일측 가장자리에서 일정한 이동궤적을 따라 이동함과 동시에 상기 제2원통형 툴이 그 축선 둘레로 자전함으로써 상기 테이퍼면을 가공할 수 있다.
상기 제2원통형 툴은 상기 흡기포트의 내경 보다 작은 직경을 가질 수 있다.
상기 제1원통형 툴은 상기 흡기밸브 가이드보어를 절삭하는 제1절삭부와, 상기 흡기포트를 절삭하는 제2절삭부와, 상기 흡기밸브 시트를 절삭하는 제3절삭부를 가질 수 있다.
상기 제2원통형 툴은 상기 제1원통형 툴의 제2절삭부의 직경 보다 작은 직경을 가질 수 있다.
상기 제2원통형 툴에 의해 상기 테이퍼면이 가공될 때, 상기 제2원통형 툴의 축선은 흡기통로의 축선과 일정각도로 교차할 수 있다.
본 발명에 따른 실린더 헤드는, 연소실; 상기 연소실과 소통하는 흡기통로; 상기 흡기통로 및 상기 연소실 사이에 위치한 흡기포트; 상기 흡기포트의 하부에 위치한 흡기밸브시트; 상기 흡기밸브 시트를 개폐하도록 흡기밸브 가이드보어를 따라 이동가능한 흡기밸브; 및 상기 흡기포트의 일측 가장자리에서 흡기포트의 원주방향을 따라 형성된 아크 형상의 테이퍼면;을 포함하고,
상기 테이퍼면의 일단에는 제1확장단부가 마련되고, 상기 테이퍼면의 타단에는 제2확장단부가 마련되며, 상기 제1 및 제2 확장단부는 상기 테이퍼면의 중앙부의 폭 보다 크거나 동일할 수 있다.
상기 테이퍼면은 상기 흡기밸브 가이드보어의 맞은편에 위치할 수 있다.
본 발명에 의하면, 실린더 헤드 주조물의 주조공차에 상관없이 실린더 헤드의 각 흡기포트의 형상을 일정하게 유지함으로써 제조된 실린더 헤드의 흡기포트에 대한 품질 및 신뢰성을 개선할 수 있고, 이를 통해 흡기의 유량계수 및 텀블비 등을 안정화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실린더 헤드의 흡기포트의 테이퍼면에 대한 표준 설계형상을 도시한 도면이다.
도 2는 실린더 헤드의 주조 구조물의 주조공차로 인해 흡기포트의 테이퍼면이 도 1에 비해 크게 가공된 형상을 도시한 도면이다.
도 3은 실린더 헤드의 주조 구조물의 주조공차로 인해 흡기포트의 테이퍼면이 도 1에 비해 작게 가공된 형상을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 5는 주조에 의해 형성된 실린더 헤드의 실린더 헤드 주조물을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 실린더 헤드 주조물의 주조 시에 흡기코어 및 연소실코어 사이의 틈새를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 제조방법에서 제1원통형 툴에 의해 흡기포트, 흡기밸브시트, 흡기밸브 가이드보어를 가공하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 제조방법에서 제2원통형 툴에 의해 흡기포트의 테이퍼면을 가공하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 제2원통형 툴이 이동 궤적을 따라 이동하는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 제조방법에서 제2원통형 툴에 의해 가공된 흡기포트의 테이퍼면을 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10의 화살표 A방향에서 바라본 도면이다.
도 12는 도 10의 화살표 B방향에서 바라본 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드 제조방법은 주조에 의해 실린더 헤드 주조물(10, cylinder head casting)을 준비하고(S1), 원통형 툴(31, 32)에 의해 실린더 헤드 주조물(10)을 가공한다(S2).
도 5에 도시된 바와 같이, 흡기통로(11)를 성형하는 흡기코어(12), 배기통로(13)를 성형하는 배기코어(14), 연소실(15)을 성형하는 연소실 코어(16), 그외 다양한 코어 등을 금형 내에 장착한 후에 금형 내로 용탕을 부어(pour)준 후에 일정시간 동안 경화하고, 그 이후에 금형 및 복수의 코어(12, 14, 16)를 분리함으로써 흡기통로(11), 배기통로(13), 연소실(15)을 가진 실린더 헤드 주조물(10)을 준비한다(S1).
상기 실린더 헤드 주조물(10)의 주조 시에, 용탕의 온도에 의한 열부하, 금형의 변형, 용탕의 가압력 등으로 인해 흡기코어(12)가 도 6의 화살표 M1 방향을 따라 미세하게 상승하거나 도 6의 화살표 M2방향을 따라 미세하게 하강함으로써 흡기코어(12) 및 연소실코어(16) 사이의 간격(g1)이 변화될 수 있다. 이로 인해, 실린더 헤드 주조물(10)의 흡기통로(11) 및 연소실(15) 사이의 간격(g1)에서 주조공차가 발생할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 흡기포트(17a, intake port) 및 흡기밸브 시트(17b, intake valve seat)는 흡기통로(11, intake passage) 및 연소실(15, combustion chamber) 사이에서 제1원통형 툴(31)에 의해 가공될 수 있고, 흡기밸브 가이드보어(17c, intake valve guide bore)는 흡기통로(11)의 상측에서 제1원통형 툴(31)에 의해 가공될 수 있다. 흡기포트(17a)는 흡기통로(11) 및 연소실(15) 사이에 배치될 수 있고, 흡기포트(17a)의 하부에 흡기밸브 시트(17b)가 연속적으로 형성될 수 있다. 흡기밸브 가이드보어(17c)는 흡기밸브(21)의 이동을 가이드하도록 구성되고, 흡기밸브(21)의 이동에 의해 흡기밸브 시트(17b)가 개폐될 수 있다.
배기포트(18a) 및 배기밸브 시트(18b)는 배기통로(12) 및 연소실(15) 사이에서 제1원통형 툴(31)의 회전에 의해 가공될 수 있고, 배기밸브 가이드보어(18c)는 배기통로(12)의 상측에서 제1원통형 툴(31)의 회전에 의해 가공될 수 있다. 배기포트(18a)는 배기통로(12) 및 연소실(15) 사이에 배치될 수 있고, 배기포트(18a)의 하부에 배기밸브 시트(18b)가 연속적으로 형성될 수 있다. 배기밸브 가이드보어(18c)는 배기밸브(22)의 이동을 가이드하도록 구성되고, 배기밸브(22)의 이동에 의해 배기밸브 시트(18b)가 개폐될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 실린더 헤드 주조물(10)에서 흡기포트(17a), 흡기밸브시트(17b), 흡기밸브 가이드보어(17c), 배기포트(18a), 배기밸브시트(18b), 배기밸브 가이드 보어(18c)를 제1원통형 툴(31)에 의해 가공한다(S2).
도 7을 참조하면, 제1원통형 툴(31, first cylinderical tool)이 연소실(15) 및 흡기통로(11) 사이의 부분을 절삭함으로써 흡기밸브를 가이드하는 흡기밸브 가이드보어(17c), 흡기포트(17a), 및 흡기밸브시트(17b)를 가공할 수 있다.
제1원통형 툴(31)은 흡기밸브 가이드보어(17c) 및 배기밸브 가이드보어(18c)를 가공하는 제1절삭부(41, first cutting portion)와, 흡기포트(17a) 및 배기포트(18a)를 가공하는 제2절삭부(42, second cutting portion)와, 흡기밸브시트(17b) 및 배기밸브시트(18b)를 가공하는 제3절삭부(43, third cutting portion)를 가질 수 있다.
제1절삭부(41)는 흡기밸브 가이드보어(17c)의 직경에 대응한 외경을 가질 수 있고, 이에 제1절삭부(41)는 흡기밸브 가이드보어(17c)를 절삭하는 원통형 드릴구조로 이루어질 수 있다.
제2절삭부(42)는 제1절삭부(41)의 하부에 일정 반경(R1)을 가진 반구형 커터일 수 있고, 이에 제2절삭부(42)는 흡기포트(17a) 및 흡기밸브 가이드보어(17c)와 인접한 흡기통로(17a)의 상부영역(17d)을 일정한 반경(R1)으로 라운드지게 가공할 수 있다.
제3절삭부(43)는 제2절삭부(42)의 하부에 일체로 형성될 수 있고, 흡기밸브시트(17b)의 내경에 대응한 직경을 가진 원통형 커터구조로 이루어질 수 있다. 이에, 제3절삭부(43)는 흡기밸브시트(17b)를 절삭할 수 있다.
흡기밸브 가이드보어(18c), 흡기포트(18a), 및 흡기밸브 시트(18b)를 가공하는 방법과 동일하게, 제1원통형 툴(31)이 연소실(15) 및 배기통로(12) 사이의 부분을 절삭함으로써 배기밸브 가이드보어(18c), 배기포트(18a), 및 배기밸브시트(18b)를 가공할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2원통형 툴(32)에 의해 흡기포트(17a)의 일측가장자리(흡기밸브 가이드보어(17c)의 맞은편에 위치한 가장자리)를 흡기포트(17a)의 원주방향을 따라 절삭함으로써 흡기포트(17a)의 테이퍼면(19)을 정밀하게 가공될 수 있고, 이에 테이퍼면(19)은 흡기밸브 가이드보어(17c)의 맞은편에 위치할 수 있다. 테이퍼면(19)에 의해 흡기의 스윌(swirl) 및 텀블비(tumble ratio)가 개선될 수 있다.
제2원통형 툴(32)는 그 외면에 절삭면 또는 연삭면이 형성될 수 있고, 제2원통형 툴(32)의 직경(D1)은 흡기통로(11)의 내경 보다 작게 형성될 수 있으며, 도 9와 같이 제2원통형 툴(32)은 흡기포트(17a)의 일측가장자리에서 일정한 이동궤적(P)을 따라 이동함과 동시에 그 축선(X2) 둘레로 자전함으로써 흡기포트(17a)의 테이퍼면(19)은 아크 형상으로 가공될 수 있다. 이동궤적(P)은 흡기포트(17a)의 일측가장자리의 윤곽에 대응하도록 미리 결정될 수 있다.
그리고, 제2원통형 툴(32)이 일정한 이동궤적(P)을 따라 이동함과 동시에 그 축선(X2) 둘레로 자전하면서 테이퍼면(19)을 가공함에 따라 테이퍼면(19)의 일단에는 제1확장단부(19a, 도 11 참조)가 형성될 수 있고, 테이퍼면(19)의 타단에는 제2확장단부(19b, 도 12 참조)가 형성될 수 있다. 제1 및 제2 확장단부(19a, 19b)의 폭은 테이퍼면(19)의 중앙부의 폭 보다 크거나 동일할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 제2원통형 툴(32)이 일정한 이동궤적(P)을 따라 이동함과 동시에 그 축선(X2) 둘레로 자전함으로써 도 6과 같이 흡기코어(12) 및 연소실코어(16) 사이의 간격(g1)이 변화하더라도(즉, 실린더 헤드 주조물(10)의 주조공차가 발생하더라도) 테이퍼면(19)의 형상 및 치수 등을 설계형상 및 설계치수에 부합하도록 일정하게 가공할 수 있다.
제2원통형 툴(32)의 직경(D1)은 제1원통형 툴(31)의 제2절삭부(42)의 직경(D2) 보다 작게 형성될 수 있다. 특히, 제2원통형 툴(32)의 직경(D1)은 제2절삭부(42)의 직경(D2)의 절반(D2/2) 이하로 작게 형성될 수 있다(D1<D2/2).
도 8에 도시된 바와 같이, 제2원통형 툴(32)에 의해 테이퍼면(19)이 가공될 때, 제2원통형 툴(32)의 축선(X1)은 흡기통로(11)의 축선(X2)과 일정각도(a)로 교차하도록 배치될 수 있고, 이에 흡기포트(17a)의 테이퍼면(19)이 보다 정밀하게 가공될 수 있다.
도 10 내지 도 12는 제2원통형 툴(32)에 의해 흡기포트(17a)의 테이퍼면(19)이 가공된 형상을 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 아크 형상의 테이퍼면(19)은 설계된 폭(w4) 및 설계된 높이(h4)를 가질 수 있다. 테이퍼면(19)는 그 각 단부에 형성된 제1확장단부(19a, 도 11) 및 제2확장단부(19b, 도 12)를 가질 수 있고, 제1 및 제2 확장단부(19a, 19b)의 폭이 테이퍼면(19)의 중앙부의 폭 보다 크거나 동일함에 따라 흡기통로(11)로부터 테이퍼면(19)을 통해 연소실(15)로 보다 원활하게 유입될 수 있고, 이를 통해 흡기의 유량계수 및 텀블비가 개선될 수 있다.
반면에, 종래기술의 테이퍼(7a, 도 1, 도 2, 도 3 참조)은 제2원통형 툴의 자전에 의해 가공됨으로써 테이퍼면(7a)의 각 단부의 폭이 테이퍼면(7a)의 중앙부의 폭 보다 좁은 초승달 형상이고, 이로 인해 종래기술의 테이퍼면(7a)은 본 발명의 테이퍼면(19)에 비해 흡기의 흐름이 저하될 수 있다.
상술한 제조방법에 의해 제조된 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드는, 도 5에 도시된 바와 같이, 연소실(15)과, 연소실(15)과 소통하는 흡기통로(11)와, 연소실(15) 및 흡기통로(11) 사이에 형성된 흡기포트(17a) 및 흡기밸브 시트(17b)와, 흡기밸브시트(17b)를 개폐하도록 흡기밸브 가이드보어(17c)를 따라 이동가능한 흡기밸브(21)와, 연소실(15) 및 배기통로(12) 사이에 형성된 배기포트(18a) 및 배기밸브 시트(18b)와, 배기밸브시트(18b)를 개폐하도록 배기밸브 가이드보어(18c)를 따라 이동가능한 배기밸브(22)를 포함할 수 있다. 흡기포트(17a)의 일측 가장자리에는 흡기의 스윌(swirl) 및 텀블비(tumble ratio)를 개선하기 위한 테이퍼면(19)이 흡기포트(17a)의 원주방향을 따라 아크형상으로 형성될 수 있다. 테이퍼면(19)은 흡기밸브 가이드보어(17c)의 맞은편에 위치할 수 있다. 테이퍼면(19)에 의해 흡기의 스윌(swirl) 및 텀블비(tumble ratio)가 개선될 수 있다. 테이퍼면(19)의 일단에는 제1확장단부(19a, 도 11 참조)가 형성될 수 있고, 테이퍼면(19)의 타단에는 제2확장단부(19b, 도 12 참조)가 형성될 수 있다. 제1 및 제2 확장단부(19a, 19b)의 폭은 테이퍼면(19)의 중앙부의 폭 보다 크거나 동일할 수 있다.
아래의 [표 1]는 종래기술 및 본 발명에 의해 제조된 실린더 헤드의 유량계수 및 텀블비를 실험한 결과값을 비교한 결과값을 나타낸다.
1번 실린더 2번 실린더 3번 실린더 평균값 실린더 간의 편차
종래기술 유량계수 0.402 0.403 0.405 0.403 1%
텀블비 0.69 0.73 0.68 0.70 0.05%
본 발명 유량계수 0.400 0.400 0.399 0.400 0%
텀블비 0.70 0.72 0.68 0.70 0.04%
상기의 표 1에 나타난 바와 같이, 종래기술에 의해 제조된 실린더 헤드는 그 유량계수에서 대략 1%정도의 실린더들 사이의 편차가 발생하고, 그 텀블비에서 대략 0.05% 정도의 실린더들 사이의 편차가 발생한다.
이에 반해, 본 발명에 의해 제조된 실린더 헤드는 그 유량계수에서 실린더 사이의 편차가 거의 발생하지 않고, 그 텀블비에서 대략 0.04%d정도의 실린더들 사이의 편차가 발생한다.
이로부터, 본 발명은 주조에 의해 형성된 실린더 헤드의 실린더 헤드 주조물(10)의 주조공차에 상관없이, 흡기포트(17a)의 테이퍼면(19)의 형상을 설계형상에 부합하도록 일정하게 유지할 수 있으므로 흡기의 유량계수 및 텀블비에서 실린더간의 편차가 거의 발생하지 않음을 알 수 있다.
이와 같이, 흡기통로(11) 및 제1원통형 툴(31)의 제2절삭부(42)의 직경(D2) 보다 작은 직경(D1)을 가진 제2원통형 툴(32)이 흡기포트(17a)의 일측가장자리에서 일정 이동궤적(P)을 따라 이동하면서 절삭함으로써 흡기포트(17a)의 테이퍼면(19)의 형상을 실린더 사이의 편차없이 일정하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 실린더 헤드의 실린더 헤드 주조물(10)의 주조공차에 상관없이 흡기포트(17a)의 형상을 일정하게 유지함으로써 제조된 실린더 헤드의 흡기포트에 품질신뢰성을 개선할 수 있고, 이를 통해 흡기의 유량계수 및 텀블비 등을 안정화시킴으로써 연소특성을 개선할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 실린더 헤드 주조물 11: 흡기통로
12: 배기통로 13: 흡기코어
14: 배기코어 15: 연소실
16: 연소실 코어 17a: 흡기포트
17b: 흡기밸브 시트 17c: 흡기밸브 가이드보어
18a: 배기포트 18b: 배기밸브 시트
18c: 배기밸브 가이드보어 19: 테이퍼면
21: 흡기밸브 22: 배기밸브
31: 제1원통형 툴 32: 제2원통형 툴
41: 제1절삭부 42: 제2절삭부
43: 제3절삭부

Claims (7)

  1. 금형 및 복수의 코어를 이용한 주조에 의해 흡기통로, 배기통로, 연소실를 가진 실린더 헤드 주조물을 준비하는 단계;
    상기 실린더 헤드 주조물에서 흡기포트, 흡기밸브 시트, 흡기밸브 가이드보어, 배기포트, 배기밸브 시트, 배기밸브 가이드보어를 제1원통형 툴에 의해 가공하는 단계; 및
    상기 흡기포트의 일측 가장자리에 제2원통형 툴에 의해 테이퍼면을 가공하는 단계;를 포함하고,
    상기 제2원통형 툴이 상기 흡기포트의 일측 가장자리에서 일정한 이동궤적을 따라 이동함과 동시에 상기 제2원통형 툴이 그 축선 둘레로 자전함으로써 상기 테이퍼면을 가공하는 실린더 헤드 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2원통형 툴은 상기 흡기포트의 내경 보다 작은 직경을 가지는 실린더 헤드 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1원통형 툴은 상기 흡기밸브 가이드보어를 절삭하는 제1절삭부와, 상기 흡기포트를 절삭하는 제2절삭부와, 상기 흡기밸브 시트를 절삭하는 제3절삭부를 가지는 실린더 헤드 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2원통형 툴은 상기 제1원통형 툴의 제2절삭부의 직경 보다 작은 직경을 가지는 실린더 헤드 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2원통형 툴에 의해 상기 테이퍼면이 가공될 때, 상기 제2원통형 툴의 축선은 흡기통로의 축선과 일정각도로 교차하는 실린더 헤드 제조방법.
  6. 연소실;
    상기 연소실과 소통하는 흡기통로;
    상기 흡기통로 및 상기 연소실 사이에 위치한 흡기포트;
    상기 흡기포트의 하부에 위치한 흡기밸브시트;
    상기 흡기밸브 시트를 개폐하도록 흡기밸브 가이드보어를 따라 이동가능한 흡기밸브; 및
    상기 흡기포트의 일측 가장자리에서 흡기포트의 원주방향을 따라 형성된 아크 형상의 테이퍼면;을 포함하고,
    상기 테이퍼면의 일단에는 제1확장단부가 마련되고, 상기 테이퍼면의 타단에는 제2확장단부가 마련되며, 상기 제1 및 제2 확장단부는 상기 테이퍼면의 중앙부의 폭 보다 크거나 동일한 실린더 헤드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 테이퍼면은 상기 흡기밸브 가이드보어의 맞은편에 위치한 실린더 헤드.

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