KR100241288B1 - 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓 - Google Patents

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이시카와 신이치로우
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Abstract

엔진의 실린더구멍 사이의 중간부를 냉각해서 열에 의한 엔진과 가스켓의 파손을 방지하기 위한 금속가스켓을 제공한다.
실린더헤드가스켓은, 단일 또는 적층한 금속판(A10,A11,A12)에 의해 형성된다. 상기 금속판은, 두개의 서로 근접한 실린더구멍(H), 그 실린더구멍 사이의 중간부의 근방에 배설된 두개의 물구멍(Hw1), 두개의 물구멍 사이로 뻗어서 냉각유체로를 형성하는 슬릿(A10d,A11d,A12d)을 구비한다. 이 냉각유체로는, 엔진의 냉각유체의 순환로에 접속하고, 그 냉각유체가 냉각유체로에 들어가서 엔진의 실린더구멍 사이의 중간부 영역을 냉각한다.

Description

유체로를 구비한 실린더헤드가스켓
본 발명은, 내부에 유체로를 구비한 내연기관용 실린더헤드가스켓에 관한 것이다.
물 또는 유체로 냉각하는 내연기관에서는, 유체구멍(물구멍) 또는 유체로와 같은 냉각유체순환로를 실린더헤드와 실린더블록의 안쪽에 형성하고, 실린더헤드와 실린더블록을 냉각하기 위해 그 순환로에 유체를 순환시킨다. 이 유체로는, 일반적으로, 열이 발생하는 실린더구멍을 둘러싸도록 형성된다. 그렇지만, 엔진에는, 같은 압력으로 실린더헤드와 실린더블록을 확실히 접속하도록 다수의 볼트구멍도 설치된다. 그 위에, 흡기밸브, 배기밸브, 스파크 플러그 등도 실린더헤드에 부착된다.
엔진을 설계할 경우, 흡기밸브, 배기밸브, 스파크 플러그 등과 같은 실린더헤드 및 실린더블록에 배치되는 다른 구성을 참조해서, 물구멍의 크기나 위치가 결정된다. 그러나, 시간적으로, 엔진을 적당히 냉각하도록 물구멍을 이상적인 위치에 배치할 수 없는 경우도 있다.
한편, 엔진에는 배기관이나 배기밸브 근처와 같은 국부적으로 고온이 되는 부분이 있다. 특히, 복수의 실린더구멍 사이는 일반적으로 고온이 된다. 국부적으로 고온이 되면, 고온부 가까이에 배치되는 가스켓은 파손될 우려가 있고, 또한 밀봉도 의도하는 대로는 될 수 없게 된다. 엔진의 고온부는, 냉각하는 것이 바람직하지만, 엔진의 물구멍의 재배치는 곤란한 것이고, 또한 많은 비용이 든다. 따라서, 물구멍의 재배치를 하지 않고 엔진의 고온이 되는 부분을 국부적으로 냉각하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기본적인 목적은, 엔진의 일부를 냉각해서 열에 의한 엔진과 가스켓의 파손을 방지하기 위한 실린더헤드용 금속가스켓을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 목적은, 특히, 고온이 되기 쉬운 실린더구멍간의 중간부를 간단히 냉각해서 열에 의한 엔진과 가스켓의 파손을 방지하기 위한 실린더헤드용 금속가스켓을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진의 의도하는 부분을 엔진용 냉각수 또는 냉각유체에 의해서 냉각할 수 있는 금속가스켓을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 냉각계를 용이하게 설치할 수 있는 금속가스켓을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또다른 목적 및 이점은, 본 발명의 아래의 설명에 의해 명백할 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실린더헤드가스켓은, 냉각유체 또는 냉각수에 의해 냉각하는 내연기관에 적용되고, 즉, 엔진이 냉각유체순환로를 가지고, 이 냉각유체순환로를 흐르는 냉각유체가 엔진을 냉각하도록 순환하는 것에 적용된다. 상기 순환로는, 오픈 데크형 엔진에서는 실린더구멍의 바깥쪽에 위치하는 물재킷, 보통형 엔진에서는 물구멍 또는 수로이다.
그리고, 기본적으로, 본 발명의 실린더헤드가스켓은, 단일 또는 적층한 금속판과, 그것에 의해 형성되는 냉각유체로를 구비하고, 상기 금속판은, 실린더헤드가스켓을 구성하도록 시일해야 하는 엔진의 전 영역에 걸쳐서 실질적으로 뻗어 있어, 필요한 실린더구멍을 갖는 것과 함께, 엔진의 고온부를 냉각하기 위한 적어도 두개의 유체구멍이 서로 떨어진 위치에 배설되고, 상기 냉각유체로는, 금속판에 있어서의 적어도 두개의 유체구멍 사이로 뻗고, 엔진의 냉각유체순환로와 접속해서 상기 순환로를 흐르는 냉각유체를 엔진의 냉각을 위해서 유입시키는 것으로 한 것을 특징으로 하는 것이다. 상기 냉각유체로는, 금속판에 두개의 서로 근접한 실린더구멍이 있는 경우에 있어서, 그들의 실린더구멍 사이의 중간부에 형성하는 것이 특히 유효하다.
상기 가스켓에 있어서는, 실린더구멍 주위를 밀봉하기 위한 제1밀봉장치를 설치할 수 있고, 이 제1밀봉장치에는, 냉각유체가 그것에 접촉했을 때에 실린더구멍에 냉각유체가 들어가는 것을 방지하는 기능을 가지게 할 수 있다.
또한, 상기 가스켓에는, 냉각유체로를 밀봉하도록 상기 냉각유체로의 주위에 위치하는 제2밀봉장치를 설치할 수 있고, 이 제2밀봉장치는, 두개의 유체구멍과 그 사이에 있는 슬릿을 둘러싸는 비드에 의해 형성할 수 있다.
한편, 상기 가스켓은, 냉각유체로에 있어서, 금속판에 실린더헤드와 실린더블록의 적어도 어느 하나와 직접 접촉하는 부분을 설치할 수 있고, 이 경우에, 냉각유체로는, 한장의 금속판에 의해 형성한 측벽에 의해서 둘러싸이는 오목부로 할 수 있다. 이 냉각유체로도, 엔진의 순환로와 접속하고, 냉각유체의 유입에 의해 엔진을 냉각하는 것이다.
더욱이, 본 발명의 가스켓은, 제1금속판에 적어도 제2 및 제2금속판을 적층하는 것에 의해 구성하고, 제2 및 제3금속판의 한쪽에, 실린더구멍의 주위를 밀봉하기 위한 비드를 설치하고, 상기 금속판의 다른 쪽에, 두개의 유체구멍과 슬릿을 둘러싸는 비드를 설치할 수 있고, 혹은, 가스켓을 한장의 금속판으로 형성하고, 그 금속판에, 두개의 유체구멍 사이를 접속하는 슬릿과, 두개의 유체구멍과 슬릿을 둘러싸는 비드와, 실린더구멍 주위를 밀봉하기 위한 비드를 설치할 수 있다.
이러한 본 발명의 가스켓을 사용하면, 실린더헤드 및 실린더블록의 형성후에 새로이 물구멍을 형성 또는 재배치할 필요가 없고, 엔진의 온도조정을 용이하게 할 수 있다. 또한, 엔진에 있어서 특히 가열되는 부분이 물구멍을 설치하는 것이 곤란한 두개의 실린더구멍의 중간부 영역이지만, 상기 가스켓의 유체로를 흐르는 유체에 의해 엔진의 해당부분을 냉각하는 것이 용이하게 된다. 그 결과, 실린더헤드 아래의 가스켓은 고온으로부터 보호된다.
상기 유체로는, 두개의 인접 실린더구멍 사이의 중간부뿐만 아니라, 엔진의 배기밸브나 배기관 아래와 같은 고온부에도 설치할 수 있다.
도 1은 본 발명의 금속적층형 실린더헤드가스켓의 제1실시예의 일부를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1의 2-2선에 따라 자른 확대단면을 나타내는 주요부의 사시도.
도 3은 본 발명의 금속적층형 실린더헤드가스켓의 제2실시예의, 도 2와 같은 위치에서의 확대단면을 나타내는 주요부의 사시도.
도 4는 본 발명의 금속가스켓의 제3실시예의 도 2와 같은 위치에서의 확대단면을 나타내는 사시도.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
CH : 실린더헤드 CB : 실린더블록
Hc : 실린더구멍 Hw1 : 물구멍
A,B,C : 가스켓 A10 : 상판(제1금속판)
A11 : 중판(제2금속판) A12 : 하판(제3금속판)
A10c,A11c,A12c : 물구멍 A10d,A11d,A12d : 슬릿
A11e, A12e : 비드 B10 : 상판(제1금속판)
B11 : 중판(제2금속판) B12 : 하판(제3금속판)
B10c,B11c,B12c : 물구멍 B11e,B12e : 비드
B12d : 오목부 B12f : 측벽
C10 : 금속판 C10c : 물구멍
C10d : 슬릿 C10a,C10b : 비드
도 1은, 본 발명에 관한 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓의 실시예를 나타내고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 금속적층형 실린더헤드가스켓의 제1실시예(A)가 나타나 있다. 이 가스켓(A)은, 종래의 가스켓과 같이, 복수의 실린더구멍(Hc), 물구멍(유체구멍)(Hw,Hw1), 오일구멍(Ho), 볼트구멍(Hb)을 구비하고 있다. 본 발명은, 물구멍(Hw1)에 관련된 냉각계(CS)에 관한 것이므로, 아래에서는 냉각계(CS)나 그 근처 또는 이것에 관련된 구성에 대해서만 설명한다. 기타 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 어떠한 구성으로서도 좋다.
가스켓(A)은, 제1 내지 제3금속판, 즉, 상판(A10), 상판(A10)의 아래에 배치되는 중판(A11) 및 중판(A11) 아래의 하판(A12)으로 형성된다. 금속판(A10,A11, A12)은, 실린더헤드(CH)와 실린더블록(CB) 사이에서 밀봉해야 할 전 영역에 걸쳐서 실질적으로 뻗은 것이다.
상기 상판(A10)은, 실린더구멍(Hc)에 면하는 만곡부(A10a)와, 각각의 만곡부(A10a)로부터 안쪽으로 뻗는 프랜지(A10b)를 갖는다. 또한, 상판(A10)은, 물구멍(Hw1)용 물구멍(A10c)과, 냉각계(CS)용 두개의 물구멍(A10c) 사이의 슬릿(A10d)을 구비하고 있다.
중판(A11)은, 실린더구멍(Hc)용 구멍과, 물구멍(Hw1)용 물구멍(A11c)과, 냉각계(CS)용 두개의 물구멍(A11c)간의 슬릿(A11d)을 구비하고 있다. 또한, 중판(A11)에는 제2밀봉장치를 구성하는 비드(A11e)를 설치하고, 이것에 의해 물구멍(A11c)과 슬릿(A11d)을 완전히 둘러싸도록 한다.
하판(A12)은, 실린더(Hc)용 구멍과, 물구멍(Hw1)용 물구멍(A12c)과, 냉각계(CS)용 두개의 물구멍(A12c) 사이의 슬릿(A12d)을 구비하고 있다. 또한, 하판(A12)에는, 실린더구멍(Hc)용 구멍을 완전히 둘러싸도록, 제1밀봉장치를 구성하는 비드(A12e)가 형성된다. 이 비드(A12e)는, 프랜지(A10b)위에 배치되어 가스켓(A)이 세게 조여질 때에 실린더구멍 주위에 면압을 부여하고, 냉각유체가 그것에 접촉했을 때 실린더구멍(Hc)에 냉각유체가 들어가는 것을 방지하는 것이다.
상기 슬릿(A10d,A11d,A12d)은, 두개의 물구멍(Hw1) 사이로 뻗고, 엔진의 냉각유체순환로와 접속해서 냉각유체를 유입시키는 냉각유체로를 구성하는 것이다.
상기 가스켓(A)에 있어서는, 물구멍(Hw1)이 두개의 실린더구멍(Hc) 사이의 중간부를 개재해서 서로 떨어져 있지만, 상기 중간부 근처에, 즉, 도 1의 실린더구멍(Hc) 사이의 중간부 영역 상하부에 배치된다. 그리고, 냉각유체로(냉각계(CS))용 슬릿(A10d,A11d,A12d)이 이 두개의 물구멍(Hw1)사이로 뻗어 있다.
이렇게 형성된 가스켓(A)이 실린더헤드(CH)와 실린더블록(CB)사이에 설치되고 세게 조여졌을 때, 비드(A11e,A12e)는 압축되고, 면압을 부여한다. 비드(A11e)는 물구멍(Hw1)과 냉각계(CS) 주위를 밀봉하고, 한편, 비드(A12e)는 실린더구멍(HC) 주위를 밀봉한다.
엔진이 동작하면, 고온고압이 실린더헤드, 특히 두개의 실린더구멍(Hc) 사이의 중간부 영역에 작용한다. 또한, 가스켓에 있어서의 두개의 실린더구멍(Hc) 사이의 중간부 영역은 극도로 가열된다.
그러나, 가스켓(A)에 있어서는, 냉각계(CS)를 설치하고, 즉 슬릿(A10d,A11d, A12d)이 물구멍(Hw1) 사이로 형성되고, 냉각수가 흐르도록 하고 있으므로, 엔진이 작동하면, 물구멍(Hw1)을 흐르는 물이 냉각계(CS)에 들어가서 흐른다. 따라서, 실린더헤드에 있어서의 중간부 영역뿐 아니라, 실린더구멍(Hc)간의 가스켓이 물에 의해서 냉각되고, 극도로 가열되는 엔진 및 가스켓의 부분이 적당히 냉각되고, 가스켓 및 엔진에 더해지는 열부하가 저감된다.
엔진에 있어서는, 물구멍을 실린더구멍간의 중간부 영역에 형성하는 경우, 실린더구멍 사이의 두께를 두텁게 해야 한다. 본 발명에서는, 물구멍을 실린더구멍(Hc) 사이의 중간부 영역에서 폭이 넓은 부분에 배치할 수 있고, 이 중간영역은 그 냉각계(CS)에 의해 전체적으로 냉각된다. 따라서, 본 발명에서는, 실린더구멍 사이의 두께를 증가시킬 필요가 없고, 그밖에도 이 중간영역이 적당히 냉각된다.
냉각계(CS) 또는 슬릿(A10d,A11d,A12d)은, 엔진의 순환로로부터 분기하고, 냉각계(CS)에 강제적으로 물을 흐르게 하지 않아도 된다. 다른쪽, 냉각계(CS) 또는 슬릿(A10d,A11d,A12d)을 엔진순환로의 일부로 하고, 냉각계(CS)에 물을 강제적으로 흐르게 해도 된다.
도 3은, 금속적층형 실린더헤드가스켓의 제2실시예(B)를 나타내고 있다. 이 가스켓(B)은, 가스켓(A)과 같이, 제1 내지 제3금속판, 즉, 만곡부(B10a), 프랜지(B10b), 물구멍(B10c)을 갖는 상판(B10)과, 물구멍(B11c)과, 비드(B11e)를 갖는 중판(B11)과, 물구멍(B12c)과 비드(B12E)를 갖는 하판(B12)으로 구성된다.
가스켓(A)에 있어서는, 슬릿(A10d,A11d,A12d)을 실린더구멍(Hc) 사이의 중간부 영역에 형성했지만, 도 3의 가스켓(B)에 있어서는, 판(B10,B11,B12)에 슬릿을 형성하고 있지 않다. 그 대신에, 판(B12)은 냉각유체로(냉각계(CS))를 형성하는 오목부(B12d)를 구비하고, 이 오목부는 측벽(B12f)과 정수리부(B12g)에 의해서 둘러싸여져 있다. 그 때문에, 냉각유체로에 있어서, 금속판에 실린더헤드(또는 실린더블록)와 직접 접촉하는 부분이 설치된다. 오목부(B12d)는 선상으로 뻗어서 두개의 물구멍(B12c) 사이를 연결하는 것이다.
중판(B11)에 형성된 비드(B11e)는, 측벽(B12f)의 바깥쪽에 배치되고, 오목부(B12d)와 두개의 물구멍(B12c)을 둘러싸고 있다. 그 때문에, 가스켓(B)을 세게 조이면, 비드(B11e)가 오목부(B12d)와 물구멍(B12c) 주위를 완전히 밀봉한다.
가스켓(B)에 있어서는, 측벽(B12f)만이 오목부(B12d)를 결정한다. 그렇지만, 측벽(B12f)은 양 물구멍(B12c)과 오목부(B12d)를 완전히 밀봉하도록 뻗어 있어도 된다. 그 결과, 측벽(B12f)이 냉각계(CS)를 완전히 밀봉한다. 가스켓(B)에 있어서, 오목부(B12d)는 작지만, 냉각계(CS)는 가스켓(A)과 마찬가지로 작용한다.
도 4는, 본 발명의 실린더헤드가스켓의 제3실시예(C)를 나타내고 있다. 이 가스켓(C)은, 한장의 금속판(C10)으로 형성되고, 실린더구멍(Hc)용 구멍과, 물구멍(C10)(Hw1)과 슬릿(C10d)(CS)을 구비하고 있다. 슬릿(C10d)은, 두개의 물구멍(Hw1)을 접속하는 것이다. 비드(C10a)는 실린더구멍(Hc) 주위에 형성되고, 비드(C10b)는 물구멍(C10)과 슬릿(C10d)을 완전히 둘러싸고 있다.
이 가스켓(C)을 실린더헤드와 실린더블록 사이에 배치해서 세게 조이면, 비드(C10a,C10b)가 압축되어 실린더구멍(Hc), 물구멍(Hw1), 슬릿(C10d) 주위를 완전히 밀봉한다. 또한, 물이 물구멍(Hw1) 사이의 슬릿(C10d)을 흐르고 실린더구멍 사이의 가스켓 중간부 영역을 냉각한다. 가스켓(C)은 가스켓(A)과 마찬가지로 작용한다.
상기 실시예에 있어서, 슬릿 또는 냉각계(CS)를 실린더구멍 사이의 중간부 영역에 배치하고 있다. 그렇지만, 냉각계(CS)를 배기밸브 및 배기관과 같은 국부적 고온부에 있는 두개 또는 그 이상의 물구멍(Hw) 사이에도 형성할 수 있다. 본 발명에서는, 냉각계(CS)를 가스켓에 용이하게 형성할 수 있고, 이 냉각계에 의해서 실린더구멍 사이의 중간부 영역을 포함하는 가스켓 및 엔진의 국부적 고온부를 효율적으로 냉각할 수 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 본 가스켓이 설치되는 엔진은 보통형이지만, 오픈 데크형 엔진에도 본 가스켓을 사용해도 된다. 이 경우, 가스켓에 형성되는 냉각계(CS)는 엔진의 실린더구멍 주위의 물재킷과 접속해도 된다.
이상에 있어서는, 구체예를 참조해서 본 발명을 설명했지만, 이 설명은 예시적이 것이고, 본 발명은 특허청구의 범위에 의해서만 한정된다.
이상에서 상술한 본 발명의 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓에 의하면, 엔진의 일부, 특히 실린더구멍 사이의 중간부를 냉각해서 열에 의한 엔진과 가스켓의 파손을 방지하기 위한 실린더헤드용 금속가스켓을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 내부에 냉각유체의 순환로를 구비한 내연기관용 실린더헤드가스켓에 있어서, 단일 또는 적층한 금속판과, 그것에 의해 형성되는 냉각유체로를 갖추고, 상기 금속판은, 실린더헤드가스켓을 구성하도록 시일하고자 하는 엔진의 전 영역에 걸쳐서 연장되어 있어, 필요한 실린더구멍을 포함하는 것과 동시에 엔진의 고온부를 냉각하기 위한 적어도 두개의 유체구멍이 서로 떨어진 위치에 배설되고, 상기 냉각유체로는, 금속판에 있어서의 상기 적어도 두개의 유체구멍 사이로 연장되고, 엔진의 냉각유체순환로와 접속해서 상기 순환로를 흐르는 냉각유체를 엔진의 냉각을 위해서 유입시키도록 한 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스켓이 실린더구멍 주위를 밀봉하기 위한 제1밀봉장치를 갖고, 이 제1밀봉장치는, 냉각유체가 제1밀봉장치에 접촉했을 때 실린더구멍에 냉각유체가 들어가는 것을 방지하는 것으로 한 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속판이, 적어도 두개의 서로 근접한 실린더구멍을 갖고, 적어도 두개의 유체구멍이 그 실린더구멍 사이의 중간부 근처에 배설되고, 상기 냉각유체로가 금속판에 있어서의 상기 중간부에 형성되고, 또한 적어도 두개의 유체구멍 사이에 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가스켓이 실린더구멍 주위를 밀봉하기 위한 제1밀봉장치를 갖고, 이 제1밀봉장치는, 냉각유체가 제1밀봉장치에 접촉했을 때 실린더구멍에 냉각유체가 들어가는 것을 방지하는 것으로 한 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 냉각유체로에 있어서, 금속판에 실린더헤드와 실린더블록의 적어도 어느 하나와 직접 접촉하는 부분을 설치한 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
  6. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 냉각유체로가, 한장의 금속판에 의해 형성되고, 그것이 측벽에 의해서 둘러싸이는 오목부인 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
  7. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 가스켓이, 냉각유체로를 밀봉하도록 상기 냉각유체로 주위에 위치하는 제2밀봉장치를 갖는 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
  8. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 냉각유체로가 두개의 유체구멍 사이에 있는 슬릿에 의해 형성되고, 냉각유체로를 밀봉하도록 상기 냉각유체로의 주위에 위치하는 제2밀봉장치를 갖고, 상기 제2밀봉장치가 적어도 두개의 유체구멍과 슬릿을 둘러싸는 비드인 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
  9. 제1항에 있어서, 제1금속판에 적어도 제2 및 제3금속판을 적층하는 것에 의해 구성하고, 제2 및 제3금속판의 한쪽에, 실린더구멍 주위를 밀봉하기 위한 비드를 설치하고, 상기 금속판의 다른 쪽에, 두개의 유체구멍과 슬릿을 둘러싸는 비드를 설치한 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
  10. 제1항에 있어서, 한장의 금속판으로 형성되고, 두개의 유체구멍 사이를 접속하는 슬릿과, 두개의 유체구멍과 슬릿을 둘러싸는 비드와, 실린더구멍 주위를 밀봉하기 위한 비드를 갖는 것을 특징으로 하는 유체로를 구비한 실린더헤드가스켓.
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