KR100320548B1 - 가스켓 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스켓 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 차량 엔진, 유.공압장치 등에서 일부품과 타부품간의 접촉면 사이에 끼워져서 유체의 누설을 방지하는 가스켓에 관한 것이다.

본 발명에 의한 가스켓은, 설치될 부품에 대응하여 적당한 윤곽을 갖춤과 아울러 유체 통과용 구멍들이 타공되어서 프레스 성형된 판상의 기판(120)과; 상기 기판(120)의 양측 표면에 소정 두께로 도포된 유동성 물질층(130)과; 상기 유동성 물질층(130)을 밀봉하면서 가스켓의 표면을 이루도록 성형된 비금속의 탄성 표면층(140); 으로 이루어진 구조를 갖추고 있다. 이와 아울러, 상기 기판(120)에 유동성물질을 일정 두께로 도포한 다음 냉각 및 동결시켜 형상유지하고, 이에 탄성 표면층을 형성하는 제조방법을 제공한다.

위와 같은 본 발명에 따른 가스켓은, 가스켓 설치시의 체결력이 유동성 물질에 의하여 표면층 내부 전체에 균일하게 전달됨으로써 실링면 전체에 걸쳐 균일하면서도 향상된 밀봉효과를 얻을 수 있다.

Description

가스켓 및 그 제조방법{Gasket and making method thereof}

본 발명은 가스켓 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스켓의 표면을 러버재로 형성함과 아울러, 이의 러버재 내부에 유동성 물질을 충전한 구조를 갖추어서, 유동성 물질에 의하여 가스켓 전체에 걸쳐 동일한 내압이 작용하도록 함으로써, 실링면 전체에 걸쳐 균일하면서도 향상된 밀봉효과를 달성할 수 있기에 적합한 가스켓 및 그 제조방법에 관한 것이다.

잘 아는 바와 같이 가스켓은 엔진(내연기관), 유.공압장치등에서 유체가 왕래하는 부품과 부품간의 결합면 혹은 접촉면 사이에 끼워져서 이들 사이의 기밀을 유지하여 누설을 방지하게 된다.

이러한 가스켓 중 차량등의 엔진부분에 적용되는 것을 살펴보면, 차량의 엔진에서는 특히 실린더블럭과 실린더헤드 접촉면 사이 및 실린더헤드와 실린더헤드 커버 접촉면 사이에 설치되는 가스켓을 예로 들수 있다.

첨부도면 도 1 및 도 2는 전술한 가스켓중 실린더블럭과 실린더헤드 접촉면 사이에 설치되는 실린더헤드 가스켓을 도시하고 있다. 도시된 실린더헤드 가스켓(10)은 일반적인 프레스공정을 거쳐 프레스 성형한 적층형 금속 가스켓으로서, 그 중 하나의 금속 기판(12)과 하나의 금속 부판(12a)로 이루어진 금속 가스켓을 나타내고 있다.

상기 실린더헤드 금속 가스켓(10)의 기판(12) 및 부판(12a)에는 기통별 실린더 보어에 대응하는 실린더보어구멍(14)이 천공되어 있고, 또한, 다수의 오일통공(16)과 냉각수통공(18)이 형성되어 있음과 아울러 볼트체결을 위한 다수의 체결용통공(20)이 형성되어 있으며, 상기 부판(12a)의 실린더보어구멍(14)과 오일통공(16) 및 체결용통공(20)에는 각각 비드(14a,16a,20a)가 형성되어 있는 구조로 되어 있다.

이와 같은 실린더헤드 금속 가스켓(10)을 실린더블럭과 실린더헤드 사이에 설치한 후, 실린더헤드의 체결을 위하여 실린더블럭과 실린더헤드에 형성된 체결구멍 및 가스켓(10)의 체결용통공(20)을 통하여 실린더헤드측으로부터 볼트를 체결하게 되면, 실린더보어구멍(14)과 오일통공(16) 및 체결용통공(20)에 형성된 비드(14a,16a,20a)의 체결면압에 대항하는 탄성반발력에 의해 기밀을 유지하게 된다. 그러나, 엔진이 구동하게 되면, 실린더의 폭발행정시마다 높은 가스압력이 발생하고, 이의 가스압력은 실린더헤드를 실린더블럭으로부터 이격시키려는 주기적인 압력으로 작용하게 되며, 이러한 주기적인 압력은 가스켓(10)의 비드(14a,16a,20a)에 작용하게 되는 것이다. 결국, 가스켓의 비드(14a,16a,20a)에는 실린더의 주기적인 압력변동에 따라 피로응력이 발생하게 되고, 엔진 사용시간의 경과에 따라 피로가 누적되어 비드(14a,16a,20a)의 탄성복원성이 저하됨으로써 밀봉성이 떨어지게 되는 것이다.

첨부도면 도 3은 전술한 가스켓중 실린더헤드와 실린더헤드커버 접촉면 사이에 설치되는 실린더헤드커버 가스켓을 예로써 도시하고 있다.

도시된 실린더헤드커버 가스켓(30)은 일체형의 탄성 러버재로 이루어진 가스켓으로 도시하고 있는데, 이러한 일체형의 러버재 가스켓(30)은 통상 실린더헤드커버가 플라스틱 성형재로 이루어질 경우에 주로 사용하는 가스켓으로서, 실린더헤드커버측에 마련된 가스켓 삽입용 자리홈에 끼워진 후 실린더헤드커버와 함께 실린더헤드 상면에 장착되게 된다.

이러한 일체형 러버 가스켓(30)은 통상의 사출성형방식(러버몰딩)으로 형성되는데, 도시된 바와 같이 실린더헤드 및 실린더헤드커버에 대응되는 윤곽형상을 갖추면서 그 중간중간에 볼트 체결을 위한 체결공(32)을 갖춘 구조로 되어 있다.

이와 같이 이루어진 러버 가스켓(30)을 실린더헤드와 실린더헤드커버 사이에 개재시킨 후 볼트체결하여 장착하게 되면, 이의 볼트 체결력에 의한 면압에 따라 러버 가스켓(30)이 압축되게 되고, 이의 압축에 대항하여 복원되려고 하는 러버재질의 탄성력에 의하여 실린더헤드와 실린더헤드커버 사이의 접촉면에 기밀을 유지하게 된다. 이때 기밀을 보다 완벽하게 유지하려면 가스켓(30) 전체에 걸쳐 균일한 면압이 작용되어야 함은 당연한 것이다. 그런데, 상기 가스켓(30)은 탄력이 있는 러버재질로서 주변의 다른부분에는 거의 영향이 없이 국부적인 변형이 가능하기 때문에, 볼트가 체결된 부위에서 가스켓(30)이 받는 면압이 볼트가 체결된 지점으로부터 먼 곳으로 전달되지 않는 현상이 발생함으로써 결국, 볼트체결부위로부터 먼 곳의 실링성이 떨어지게 되는 것이다. 이러한 문제는 가스켓이 설치되는 접촉부품의 강성이 낮은 경우, 예를 들어 알루미늄합금, 플라스틱 성형품과 같이 연질인경우에 보다 심화되게 되는 것이다. 결국, 본 예를 통하여 살펴본 가스켓(30)은 통상 강성이 낮은 실린더헤드커버에 적용되므로 가스켓에 작용하는 면압의 불균일이 보다 심각하게 발생할 수 있는 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 가스켓 설치시 일측에 가해진 면압이 타측으로 동일하게 전달될 수 있는 구조의 가스켓을 제공함으로써 가스켓 전체에 걸쳐 균일한 내압이 작용하도록 하여 실링성을 향상시킨 가스켓 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스켓은, 차량 엔진, 유.공압장치 등에서 일부품과 타부품간의 접촉면 사이에 끼워져서 유체의 누설을 방지하는 가스켓에 있어서, 설치될 부품에 대응하여 적당한 윤곽을 갖춤과 아울러 유체 통과용 구멍들이 타공되어서 프레스 성형된 판상의 기판과; 상기 기판의 양측 표면에 소정 두께로 도포된 유동성 물질층과; 상기 유동성 물질층을 밀봉하면서 가스켓의 표면을 이루도록 성형된 비금속의 탄성 표면층; 으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 유동성 물질층은 유동성물질이 흡수된 흡수부재로 대체될 수 있음을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 가스켓 제조방법의 하나는, 프레스 성형된 판상의 가스켓 기판 표면에 유동성 물질을 소정의 두께로 도포하는 과정과; 상기 기판에 도포된 유동성 물질을 냉각하여 동결시키는 과정과; 동결된 유동성 물질의 표면에 소정두께의 탄성재 표면층을 성형하는 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 다른 방법으로는, 가스켓 기판 소재 표면에 유체를 흡수가능한 흡수부재를 부착하는 과정과; 흡수부재가 부착된 기판 소재를 가스켓 형상으로 프레스 성형하는 과정과; 프레스 성형된 흡수부재에 유동성 물질을 흡수시키는 과정과; 흡수된 유동성 물질을 냉각처리하여 동결시키는 과정과; 유동성 물질이 동결되어 있는 흡수부재의 표면에 소정 두께의 탄성재 표면층을 성형하는 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 가스켓의 한 예로서, 차량 엔진용 실린더헤드 금속가스켓을 예시한 사시도

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도

도 3은 종래 가스켓의 다른 예로서, 차량 엔진용 실린더헤드커버 가스켓을 예시한 사시도

도 4는 본 발명을 실린더헤드 가스켓에 적용한 경우를 예시한 가스켓 사시도

도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도

도 6은 도 4의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도

도 7은 본 발명을 실린더헤드커버 가스켓에 적용한 경우를 예시한 사시도

도 8은 도 7의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100,200 : 가스켓 120 : 기판

130,230 : 유동성 물질층 140 : 탄성 표면층

200 : 가스켓 몸체

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도면을 설명하기에 앞서 본 발명의 기본적인 개념은 가스켓의 표면을 비금속의 탄성체(elastomeric body)로 성형하되, 이의 탄성체 내부에 유동성 물질을 밀봉하여, 유동성 물질의 압력전달에 의하여 균일한 내압을 유지하도록 하는 것이다.

다음, 첨부도면을 참조하면서 위와 같은 기본적 개념을 갖는 본 발명의 가스켓이 실제의 가스켓에 구현된 바람직한 실시양태를 설명한다.

첨부도면 도 4 내지 도 6는 본 발명을 실린더헤드 가스켓에 적용한 경우를예시한 것으로서, 먼저 도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명의 가스켓은 도 1에서 설명한 실린더헤드 가스켓에 비하여 골격만이 남아 있는 형태로 제작될 수도 있음을 나타내고 있다. 도 1에서 설명한 종래의 금속 가스켓은 실린더보어구멍, 오일통공 및 체결용통공에 비드를 형성하여야 하는 관계와 비드가 면압을 충분히 받아야 하는 관계로 골격식으로 형성하기 어려운 반면, 본 발명에서는 가스켓 내부의 유체가 면압을 받는 형식이기 때문에 유체가 왕래하거나 유체의 침투을 방지하고자 하는 요부만을 골격식으로 형성한 구조가 가능하다. 즉, 도시된 바와 같이 실린더보어구멍(112), 오일통공(114) 및 체결용통공(116) 부분을 이루는 소폭의 골격과 이의 골격들을 연결하는 형태의 골격만으로 형성할 수 있다. 다만, 큰 가스압력이 발생하는 실린더헤드 가스켓용으로서는 높은 체결력을 유지하여야 하기 때문에 골격식 구조 평판상에 전술한 구멍(또는 통공)들 만이 형성된 구조가 바람직하다고 할 수 있으며, 밀봉 부품이 매우 단순한 구조로 되어 있는 경우에는 본 실시예와 같이 골격만을 갖추는 것이 제조 및 설치 등에 있어서 유리한 경우가 많다.

도 5 및 도 6은 상기한 가스켓(100)의 단면구조를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 가스켓(100)은 전술한 실린더보어구멍(112), 오일통공(114), 체결용통공(116)들이 타공되어 있는 판상의 기판(120)과, 이의 기판(120) 양측 표면에 소정 두께로 도포된 유동성 물질층(130)과, 이의 유동성 물질층(130)을 덮어 밀봉하면서 가스켓(100)의 표면을 이루는 비금속의 탄성 표면층(140)으로 이루어진 구조로 되어 있다.

상기 기판(120)은 가스켓의 기본형태를 유지하게 되며, 종래의 금속 기판과 같이 금속판재로 이루어질 수도 있고, 사용 온도, 압력 등의 조건에 따라 경한 합성수지재 혹은 화이바 등을 채용할 수도 있다.

상기 유동성 물질층(130)은 가스켓의 체결면압을 받는 것으로서, 이의 유동성물질로는 액체 또는 겔(gel) 형태로서 빙점이 낮고 내압축성이 있는 것을 사용함이 바람직하며, 예를들어, 오일, 실리콘, 그리스(grease) 등을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 비금속의 탄성 표면층(140)은 상기 유동성 물질층의 면압에 따라 탄력적으로 반응하여 실질적인 밀봉효과를 발휘하도록 러버재가 적당하다.

위와 같은 구조를 갖는 가스켓(100)을 제조함에 있어서는, 전술한 실린더보어구멍(112), 오일통공(114), 체결용통공(116) 들이 적절히 타공되어 프레스 성형된 기판(120)을 마련한 다음, 이의 기판(120) 표면에 유동성물질을 일정두께로 도포하여 유동성물질층(130)을 형성한다.

여기서 상기 유동성물질은 그야말로 유동적이기 때문에 기판(120)상에 일정한 두께로 도포시키거나 도포시킨 채로 유지하는 것이 곤란할 수 있다. 이 경우에는 유동성물질을 냉각하여 동결시켜 압축강도를 부여한다. 적당한 형틀을 마련하여 이에 기판(120)을 넣고 형틀에 유동성물질을 적당량 채운 다음, 냉각으로 동결시킴으로써 일정한 두께의 유동성물질층(130)이 얻어질 수 있으며, 다음 표면에 러버 몰딩을 행함으로써 완성된다.

유동성물질을 도포하는 다른 방법으로는, 기판(120)의 양측에 유동성물질을흡수할 수 있는 일정두께의 흡수부재를 부착하여, 이의 흡수부재에 유동성물질을 흡수시킨 후 위와 동일한 방법으로 냉각 및 동결시키는 것이다. 이에, 흡수부재에 의하여 유동성물질의 형상유지가 용이하므로 간편하면서도 균일한 두께로 형성할 수 있다. 이러한 흡수부재로 사용되는 재료로는 펄프류, 스폰지류 등이 적당하다고 할 수 있다. 여기서, 상기한 흡수부재를 사용하여 가스켓을 제조할 경우에는, 기판으로 프레스 성형되기 전의 평판 소재 양면에 먼저 흡수부재를 본딩등의 방법으로 부착시킨 후, 흡수부재가 부착된 상태로 소재판을 타공, 타발등을 거쳐 실질적인 기판 형상으로 프레스 성형하고, 이후 흡수부재에 유동성물질을 흡수시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명에 의하여 이루어진 실린더헤드 가스켓(100)은, 가스켓을 제조한 후에 상온중에 방치하면 동결되었던 유동성물질이 녹아 특유의 유동성을 갖게 된다. 이러한 상태에서 가스켓(100)을 실린더블럭과 실린더헤드 사이에 설치한 후 볼트로써 체결하면, 이의 체결력이 탄성 표피층(140)을 통하여 내부의 유동성 물질에 전달되고, 탄성 표피층(140)과 함께 유동성물질이 압축되게 됨으로써, 탄성표피층(140)의 탄성반발력과 유동성물질의 압축저항력에 의하여 밀봉을 유지하게 되는데, 이때, 각 볼트가 체결된 지점과 이로부터 먼 지점간에 체결면압의 차이가 발생하려고 하면, 내부에 있는 유동성물질에 의한 압력전달로 인해서 탄성 표피층(140) 전체적으로 균일한 내압이 작용하게 되고, 이로써 가스켓 전체에 걸쳐 균일한 밀봉성이 얻어지게 된다. 즉, 유동성물질을 밀봉하고 있는 탄성 표피층(140)의 한 지점을 누르게 되면 그에 따른 압력은 다른 모든 부분에 그대로 전달되어 동일한 압력을 유지하게 됨으로써 가스켓 전체에 걸쳐 균일한 반발력을 얻을 수 있는 것이다. 유동성물질층(130)이 흡수부재에 의한 것으로 대체된 경우라도 유동성물질이 흡수부재내에서 유동가능하기 때문에 유동성물질만을 갖는 것에 거의 대등한 효과를 얻을 수 있다.

첨부도면 도 7 및 도 8은 본 발명을 종래의 실린더헤드커버 가스켓 즉, 도 3에서 예시한 일체형의 러버 가스켓에 적용한 실시상태를 나타내는 것으로서, 먼저 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가스켓(200)의 외곽 형상은 도 3에 도시된 가스켓과 동일한 형태를 취함과 아울러 다수의 체결용 통공(210)에 동일한 형태로 형성되어 있는 구조를 갖고 있다.

다음, 첨부도면 도 8에 도시된 바와 같이 상기 가스켓(200)의 내부는 비금속의 탄성 재질로 이루어진 가스켓 몸체(220) 내측 중간에 유동성 물질층(230)이 존재하고 있다. 여기서, 상기 가스켓 몸체(220)는 러버재가 적당하며, 유동성 물질층(230)은 앞서 설명한 실린더헤드 가스켓(100)과 동일한 것으로 이루어진다. 이 경우, 유동성물질을 내장시키는 방법은 앞서 설명한 실린더헤드 가스켓(100)의 경우 이외에, 가스켓 몸체(220)를 내부가 빈 상태로 성형한 다음, 예컨대 축구공에 공기를 넣는 것과 유사하게 유동성물질을 직접 주입할 수도 있다. 마찬가지로 상기 유동성물질층(230)은 유동성물질이 흡수된 흡수부재로 대체될 수도 있다.

상기와 같이 이루어진 가스켓(200)을 실린더헤드와 실린더헤드커버의 접촉면사이에 개재시킨 후 볼트를 체결하게 되면, 내부의 유동성물질에 의하여 균일한 내압을 얻을 수 있어 가스켓 전체에 걸쳐 균일하면서도 향상된 밀봉효과를 얻을 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가스켓은 가스켓의 표면을 비금속의 탄성체로 성형하고, 이의 탄성체 내부에 유동성 물질을 밀봉한 구조로서, 가스켓 설치시의 체결력이 유동성 물질에 의하여 전체적으로 전달됨으로써 가스켓 전체에 걸쳐 균일한 면압이 작용되고, 이에따라 실링면 전체에 걸쳐 균일하면서도 향상된 밀봉효과를 얻을 수 있으며, 체결면압의 불균일에서 오는 유체의 누설을 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 차량 엔진, 유.공압장치 등에서 일부품과 타부품간의 접촉면 사이에 끼워져서 유체의 누설을 방지하는 가스켓에 있어서,

   설치될 부품에 대응하여 적당한 윤곽을 갖춤과 아울러 유체 통과용 구멍들이 타공되어서 프레스 성형된 판상의 기판(120)과;

   상기 기판(120)의 양측 표면에 소정 두께로 도포된 유동성 물질층(130)과;

   상기 유동성 물질층(130)을 밀봉하면서 가스켓의 표면을 이루도록 성형된 비금속의 탄성 표면층(140); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스켓.
2. 차량 엔진, 유.공압장치 등에서 일부품과 타부품간의 접촉면 사이에 끼워져서 유체의 누설을 방지하는 가스켓에 있어서,

   전체가 비금속의 탄성 재질로 이루어진 가스켓 몸체(200)와;

   상기 가스켓 몸체(200) 내부에 충전된 유동성 물질층(230); 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스켓.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 유동성 물질층(130)(230)은 유동성물질이 흡수된 흡수부재로 대체됨을특징으로 하는 가스켓.
4. 내부에 유동성 물질층을 갖는 가스켓을 제조하는 방법에 있어서,

   프레스 성형된 판상의 가스켓 기판 표면에 유동성 물질을 소정의 두께로 도포하는 과정과;

   상기 기판에 도포된 유동성 물질을 냉각하여 동결시키는 과정과;

   동결된 유동성 물질의 표면에 소정두께의 탄성재 표면층을 성형하는 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스켓 제조방법.
5. 내부에 유동성 물질층을 갖는 가스켓을 제조하는 방법에 있어서,

   가스켓 기판의 평판 소재 표면에 유체를 흡수가능한 흡수부재를 부착하는 과정과;

   흡수부재가 부착된 기판 소재를 가스켓 형상으로 프레스 성형하는 과정과;

   프레스 성형된 흡수부재에 유동성 물질을 흡수시키는 과정과;

   흡수된 유동성 물질을 냉각처리하여 동결시키는 과정과;

   유동성 물질이 동결되어 있는 흡수부재의 표면에 소정 두께의 탄성재 표면층을 성형하는 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스켓 제조방법.