KR101723218B1 - 엔진용 캠샤프트 및 그 제조방법 - Google Patents

엔진용 캠샤프트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

엔진용 캠샤프트의 제조방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 엔진용 캠샤프트는: 파이프; 파이프에 압입되는 엔드피스; 파이프가 관통되도록 관통홀이 형성되고, 내측면에 브로우치홈부가 형성되는 복수의 캠피스; 및 캠피스의 폭방향 양측에 위치되는 파이프 부분을 가압함에 따라 브로우치홈부에 압입되어 캠피스가 파이프에 고정되게 하는 코킹부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진용 캠샤프트 및 그 제조방법{CAM SHAFT FOR ENGINE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 엔진용 캠샤프트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캠사프트의 제조비용을 감소시킬 수 있는 엔진용 캠샤프트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 엔진 실린더에는 공기를 흡입하는 흡입밸브와, 연소 가스가 배기되는 배기밸브가 설치된다. 엔진 실린더에는 복수의 흡입밸브와 복수의 배기밸브를 개폐시키도록 캠샤프트가 설치된다.
캠샤프트는 파이프와, 파이프의 일측에 압입되는 엔드피스와, 파이프의 외주면에 고정되는 복수의 캠피스를 포함한다. 캠피스의 외주면에는 노우즈가 돌출되게 형성된다. 복수의 캠피스는 파이프와 함께 회전되면서 해당 흡입밸브와 해당 배기밸브를 개폐시킨다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0072977호(2015. 06. 30 공개, 발명의 명칭: 캠 페이져와 캠샤프트-인-캠샤프트를 포함하는 밸브 트레인 레이아웃 구조)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 캠사프트의 제조비용을 감소시킬 수 있는 엔진용 캠샤프트 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 엔진용 캠샤프트는: 파이프; 상기 파이프에 압입되는 엔드피스; 상기 파이프가 관통되도록 관통홀이 형성되고, 내측면에 브로우치홈부가 형성되는 복수의 캠피스; 및 상기 캠피스의 폭방향 양측에 위치되는 상기 파이프 부분을 가압함에 따라 상기 브로우치홈부에 압입되어 상기 캠피스가 상기 파이프에 고정되게 하는 코킹부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 브로우치홈부는 상기 캠피스의 일측 모서리부에서 타측 모서리부까지 상기 캠피스의 폭방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 브로우치홈부는 상기 캠피스의 원주방향을 따라 복수개가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 엔진용 캠샤프트의 제조방법은: 캠피스의 내측면에 브로우치홈부를 형성하는 단계: 상기 캠피스의 관통홀에 파이프가 끼워지는 단계; 및 코킹롤러가 상기 캠피스의 폭방향 양측의 상기 파이프 부분을 가압하여 코킹부를 형성하고, 상기 코킹부가 상기 브로우치홈부에 압입됨에 따라 상기 캠피스를 상기 파이프에 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 브로우치홈부는 상기 캠피스의 일측 모서리부에서 타측 모서리부까지 상기 캠피스의 폭방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 브로우치홈부는 상기 캠피스의 원주방향을 따라 복수개가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 코킹부가 캠피스의 양측에서 브로우치홈부로 밀려들어가면서 브로우치홈부에 압입되므로, 캠피스가 파이프의 외주면에서 슬립되지 않게 고정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 브로우치홈부가 캠피스의 원주방향을 따라 복수개가 형성되므로, 캠피스가 파이프의 외주면에서 원주방향으로 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 간단한 제조공정을 통해 캠샤프트를 제조하므로, 캠사프트의 제조비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 캠피스를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트의 캠피스를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 코킹롤러가 제1 코킹부를 형성하는 상태를 도시한 작동도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 캠피스가 파이프에 끼워진 상태를 도시한 작동도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 코킹롤러부가 제2 코킹부의 형성하는 초기 상태를 도시한 작동도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 코킹롤러부가 제2 코킹부를 형성한 상태를 도시한 작동도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 제1 코킹부와 제2 코킹부에 의해 캠피스가 고정된 상태를 도시한 작동도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트의 제조방법을 도시한 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 엔진용 캠샤프트 및 그 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 엔진용 캠샤프트 및 그 제조방법을 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 캠피스를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트의 캠피스를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트는 파이프(110), 엔드피스(120), 복수의 캠피스(130) 및 코킹부(141,145)를 포함한다.
파이프(110)는 캠샤프트의 축 역할을 수행한다. 파이프(110)는 인발 합금강 등을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 탄소강, 침탄강이나 크롬강을 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 파이프(110)는 다양한 방식에 의해 형성될 수 있다.
엔드피스(120)는 파이프(110)의 일측에 압입된다. 엔드피스(120)에는 스프로켓(미도시)이 연결되고, 스프로켓은 벨트(미도시)에 연결된다. 엔드피스(120)는 스프로켓과 함께 회전된다. 엔드피스(120)는 엔드피스 바디(121)와, 엔드피스 바디(121)에 형성되는 접합부(123)와, 접합부(123)에 플랜지 형태로 형성되는 스러스트부(125)를 포함한다. 접합부(123)의 외주면에는 세레이션부(미도시)가 형성되고, 접합부(123)는 파이프(110)에 압입된다. 접합부(123)와 파이프(110)는 압입을 통해 결합될 수 있다.
복수의 캠피스(130)에는 파이프(110)가 관통되도록 관통홀(131)이 형성되고, 내측면에 브로우치홈부(135)가 형성된다. 캠피스(130)는 코킹 공정에 의해 파이프(110)의 일측부터 타측으로 하나씩 순차적으로 파이프(110)에 고정된다.
코킹부(141,145)는 파이프(110)에서 캠피스(130)의 폭방향 양측을 가압함에 따라 브로우치홈부(135)에 압입되어 캠피스(130)가 파이프(110)에 고정되게 한다. 코킹부(141,145)가 브로우치홈부(135)로 밀려들어가면서 브로우치홈부(135)에 압입되므로, 캠피스(130)가 파이프(110)의 외주면에서 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
브로우치홈부(135)는 캠피스(130)의 일측 모서리부에서 타측 모서리부까지 캠피스의 폭방향을 따라 형성된다. 브로우치홈부(135)가 캠피스(130)의 일측 모서리부에서 타측 모서리부까지 길게 형성되므로, 캠피스(130)의 양측 모서리부가 양측의 코킹부(141,145)에 걸려 파이프(110)의 길이방향으로 유격되거나 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
브로우치홈부(135)는 캠피스(130)의 원주방향을 따라 복수개가 형성된다. 이때, 브로우치홈부(135)는 캠피스(130)의 원주방향을 따라 등간격으로 형성된다. 브로우치홈부(135) 사이에는 톱니 형태의 브로우치산부(136)가 형성된다. 브로우치홈부(135)와 브로우치산부(136)가 캠피스(130)의 원주방향을 따라 복수개 형성되므로, 캠피스(130)가 파이프(110)의 외주면에서 원주방향으로 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
브로우치산부(136)의 원주방향 양측은 캠피스(130)의 내측을 향하여 경사지게 형성될 수 있다(미도시). 즉, 브로우치산부(136)의 원주방향 양측은 캠피스(130)의 내측을 향하여 테이퍼지게 형성된다. 이때, 브로우치산부(136)의 원주방향 양측이 경사지게 형성되므로, 브로우치산부(136)는 바깥쪽이 넓고, 안쪽으로 갈수록 좁아진다. 따라서, 브로우치홈부(135)에 코킹부(141,145)가 압입될 때에, 코킹부(141,145)가 안쪽으로 갈수록 압착되면서 밀려들어가게 되므로, 코킹부(141,145)가 브로우치홈부(135)의 모서리부에 완전히 채워질 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트의 제조방법에 관해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 코킹롤러가 제1 코킹부를 형성하는 상태를 도시한 작동도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 캠피스가 파이프에 끼워진 상태를 도시한 작동도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 코킹롤러부가 제2 코킹부의 형성하는 초기 상태를 도시한 작동도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 코킹롤러부가 제2 코킹부를 형성한 상태를 도시한 작동도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트에서 제1 코킹부와 제2 코킹부에 의해 캠피스가 고정된 상태를 도시한 작동도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진용 캠샤프트의 제조방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 캠피스(130)에 관통홀(131)을 형성한다(S11). 관통홀(131)은 파이프(110)의 외경보다 약간 크게 형성된다. 캠피스(130)에는 캠피스(130)의 회전중심에서 일측으로 돌출되는 노우즈(133)가 형성된다. 노우즈(133)의 크기에 따라 흡입밸브 또는 배기밸브를 밀었다가 열리기 시작하는 행정 간격이 결정된다.
캠피스(130)가 일정한 강도를 갖도록 캠피스(130)를 열간 단조 성형한다(S12). 캠피스(130)가 열간 단조 성형되므로, 열간 단조 장치의 수명이 냉간 단조시에 비해 연장될 수 있다. 즉, 열간 단조는 캠피스(130)를 고온 상태에서 단조하므로, 캠피스(130)의 연성이 증가함에 따라 열간 단조 장치의 수명이 연장된다.
캠피스(130)에 브로우치홈부(135)를 형성한다(S13). 이때, 브로우치홈부(135)는 캠피스(130)의 일측 모서리부에서 타측 모서리부까지 캠피스(130)의 폭방향을 따라 형성된다.
코킹롤러(10)가 파이프(110)에서 캠피스(130)가 배치될 부분에 제1 코킹부(141)를 형성한다(S14). 이때, 코킹롤러(10)가 회전되는 파이프(110)를 가압하여 파이프(110)의 외측 부분이 한 쪽으로 밀려 환형의 제1 코킹부(141)가 형성된다.
표면처리된 캠피스(130)의 관통홀(131)에 파이프(110)가 삽입된다(S15). 캠피스(130)의 관통홀(131)은 파이프(110)의 외경보다 약간 크므로, 캠피스(130)의 관통홀(131)에 파이프(110)가 용이하게 삽입된다. 캠피스(130)의 브로우치산부(136)가 파이프(110)의 제1 코킹부(141)에 접촉되므로, 캠피스(130)의 브로우치홈부(135)는 제1 코킹부(141)가 시작되는 부분에 배치된다.
코킹롤러(10)가 파이프(110)에 제2 코킹부(145)를 형성하여 캠피스(130)를 파이프(110)에 고정한다(S16). 이때, 코킹롤러(10)가 파이프(110)에서 캠피스(130)의 타측 부분을 가압하여 파이프(110)의 외측 부분이 캠피스(130) 측으로 밀리도록 제2 코킹부(145)를 형성한다. 제2 코킹부(145)가 코킹롤러(10)에 의해 캠피스(130) 측으로 밀리면서 형성되고, 캠피스(130)가 제1 코킹부(141) 측으로 밀리므로, 캠피스(130)의 양측 브로우치홈부(135)에 제1 코킹부(141)와 제2 코킹부(145)가 동시에 밀려들어가면서 압착된다. 제1 코킹부(141)와 제2 코킹부(145)는 브로우치홈부(135)의 모서리부에 채워진다. 따라서, 캠피스(130)가 제1 코킹부(141)와 제2 코킹부(145)에 의해 파이프(110)에 고정된다. 또한, 캠피스(130)의 브로우치산부(136)가 제1 코킹부(141)와 제2 코킹부(145)에 걸려 파이프(110)의 원주방향을 따라 슬립되는 것을 방지한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110: 파이프 120: 엔드피스
130: 캠피스 131: 관통홀
133: 노우즈 135: 브로우치홈부
136: 브로우치산부 141: 제1 코킹부
145: 제2 코킹부

Claims (6)

  1. 파이프;
    상기 파이프에 압입되는 엔드피스;
    상기 파이프가 관통되도록 관통홀이 형성되고, 내측면에 브로우치홈부가 형성되는 복수의 캠피스; 및
    상기 캠피스의 폭방향 양측에 위치되는 상기 파이프 부분을 가압함에 따라 상기 브로우치홈부에 압입되어 상기 캠피스가 상기 파이프에 고정되게 하는 코킹부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 캠샤프트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 브로우치홈부는 상기 캠피스의 일측 모서리부에서 타측 모서리부까지 상기 캠피스의 폭방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진용 캠샤프트.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 브로우치홈부는 상기 캠피스의 원주방향을 따라 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진용 캠샤프트.
  4. 캠피스의 내측면에 브로우치홈부를 형성하는 단계:
    상기 캠피스의 관통홀에 파이프가 끼워지는 단계; 및
    코킹롤러가 상기 캠피스의 폭방향 양측의 상기 파이프 부분을 가압하여 코킹부를 형성하고, 상기 코킹부가 상기 브로우치홈부에 압입됨에 따라 상기 캠피스를 상기 파이프에 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 캠샤프트의 제조방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 브로우치홈부는 상기 캠피스의 일측 모서리부에서 타측 모서리부까지 상기 캠피스의 폭방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진용 캠샤프트의 제조방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 브로우치홈부는 상기 캠피스의 원주방향을 따라 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진용 캠샤프트의 제조방법.
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