KR100607641B1

KR100607641B1 - 금속 적층형 개스킷

Info

Publication number: KR100607641B1
Application number: KR1020040086144A
Authority: KR
Inventors: 우다가와쓰네카즈
Original assignee: 이시카와 가스킷 가부시키가이샤
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-08-03
Also published as: DE602004000508D1; EP1528299A1; KR20050041908A; US20050093249A1; JP3907618B2; EP1528299B1; JP2005133815A; US7108268B2; DE602004000508T2

Abstract

(과 제) 실 구멍을 에워싸는 접음 편에 수용된 제 1 비드에서 발생하는 1차 실과, 이 1차 실의 주위에, 내측으로부터 외측에 계단상으로 저하하는 면압분포를 가진 2차 실을 발생시킬 수 있는 금속 적층형 개스킷을 제공한다.

(해결수단) 2장의 표면판(10, 20)과 1장의 중간판(30)으로 이루어지는 금속 적층형 개스킷으로서, 제 1 표면판(10)의 실 구멍(2)을 에워싸는 제 1 비드(11)의 위에, 그 실 구멍(2)의 주위에서 접은 제 2 표면판(20)의 접음 편(21)을 겹침과 함께, 그 접음 편(21)의 외주연(21a)에 근접하여, 단면형상이 크랭크상 또는 Z상으로 되도록 절곡하여, 상기 접음 편(21)의 높이보다 높이 형성한 상기 제 1 표면판(10)의 굴곡부(12)를 배치하고, 다시, 그 굴곡부(12)에 인접하여 상기 중간파(30)에 마련한 제 2 비드(31)를 배치한다.

적층형 개스킷

Description

금속 적층형 개스킷 {STEEL LAMINATE GASKET}

도 1은 본 발명에 관계되는 제 1의 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷을 보이는 단면을 가지는 부분사시도이다.

도 2는 본 발명에 관계되는 제 2의 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷을 보이는 단면을 가지는 부분사시도이다.

도 3은 본 발명에 관계되는 제 1의 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷의 실 면압 분포를 전형적으로 보이는 그림이다.

도 4는 본 발명에 관계되는 제 1의 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷의 실 면압 분포를 전형적으로 보이는 그림이다.

도 5는 본 발명에 관계되는 타의 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷을 보이는 단면도로서, (a)는 제 1 비드가 하프비드인 예이고, (b)는 제 2 비드가 하프비드인 예이고, (c)는 제 1 비드와 제 2 비드가 함께 하프비드인 예이고, (d)는 굴곡부 12F가 Z상(狀)으로 형성된 예이다.

도 6은 개량전의 금속 적층형 개스킷의 실 면압분포를 전형적으로 보이는 그림이다.

도 7은 개량전의 타의 금속 적층형 개스킷의 실 면압분포를 전형적으로 보이는 그림이다.

도 8은 실린더 헤드의 변형량을 전형적으로 보이는 그림이다.

*도면의주요부분에대한부호의설명

1, 1A : 금속 적층형 개스킷 2 : 실 구멍

10, 10A : 제 1 표면판 11 : 제 1 비드

12 : 단부(段部) 13 : 제 3 비드

20 : 제 2 표면판 21 : 접음 편(片)

21a : 접음 편의 외주연(外周緣) 30 : 중간판

31 : 제 2 비드

본 발명은, 2장의 표면판과 1장의 중간판을 가지는 금속 적층형 개스킷에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 실 구멍의 주위에 있어서 2차 실을 강화한 금속 적층형 개스킷에 관한 것이다.

내연기관의 실린더 헤드와 실린더 블록의 접합부나, 내연기관의 기타의 각 접합부분이나, 관의 이음 부분 등에 사용하는 개스킷으로서, 실 수단을 형성한 금속 박판을 적층한 금속 적층형 개스킷이 사용되고 있다.

자동차 탑재의 내연기관 특히 소형 디젤엔진에 있어서는, 엔진의 소형화, 경량화가 진보하여, 비교적 강성이 약한 알루미합금 등으로 실리더 헤드나 실린더 블록이 형성되게 되어, 엔진의 고출력화에 수반하는 실린더 내 압력 Pmax의 상승과 함께 실린더 헤드의 변형이 문제로 되고 있다.

이 실린더 헤드의 변형은 체결볼트의 근방에서는 작고, 체결볼트로부터 멀어짐에 따라서 커지며, 또, 큰 연소압력이 작용하는 실린더 보어의 중심에 가까와 질 수록 크게 돼 있다.

이 실린더 헤드의 변형에 추종하면서 충분한 실 성능을 확보하기 위해서는, 실린더 보어 구멍 주위에 있어서, 1차 실뿐 아니라, 2차 실을 효과적으로 마련하는 것이 필요하게 된다. 특히, 실린더 보어의 주위의 부분적인 변형을 생각하면, 중심측의 변형의 편이 크고 외주측이 작게 되므로, 이 경사한 변형에 추종하게, 실 면압이 내측이 크고 외주측에 향해서 단계적으로 작아지는 면압분포를 얻는 것이 중요하게 된다.

한편, 금속 적층형 개스킷에 있어서도, 엔진의 소형화, 경량화, 저 코스트화에 따라서 적층 장수가 감소하며, 채용할 수 있는 실 수단도 단순화되고 있어, 비교적 단순한 구성의 금속 적층형 개스킷으로서, 2장의 표면판과 1장의 중간판으로 이루어지는 금속 적층형 개스킷이 있다.

이 3장의 금속판의 금속 적층형 개스킷으로, 소형 엔진의 실린더 헤드 및 실린더 블록의 부분변형에 대응하기 위한, 2차 실링을 단계적으로 강화한 몇개의 실린더 헤드 개스킷을 구성하여 보았다.

이 실린더 헤드 개스킷에서는 실린더 보어 등의 실 구멍에 대하여, 1차 실을 가짐과 함께, 이 1차 실의 외측에 2차 실을 가지며, 이 2차 실의 면압분포를 내측이 가장 높고, 외측이 순차 낮아지는 계단상(狀)의 면압분포로 하는 것을 목표로 하였다.

이의 예로서, 도 6에 보이는 것 같은 금속 적층형 개스킷이나 이를 변형한 도 7에 보이는 것 같은 금속 적층형 개스킷이 검토되었다.

이들의 금속 적층형 개스킷에서는, 제 1 표면판의 단부(段部)의 내주측에 제 1 비드를 마련하여 1차 실을 형성하고, 이 제 1 비드를 고온의 연소가스 등으로부터 보호하기 위하여, 제 2 표면판을 접어서, 이 접음 편(片)의 외주연을 제 1 표면판의 단부에 대향시키었다.

또, 2차 실을 형성하기 위해서, 도 6 및 도 7의 종래의 개스킷에서는 제 2 비드(71)(도 6)를 중간판에 형성하거나, 심(80)(도 7)을 중간판(70A) 상에 배치하며, 이 중간판(70, 70A)을 제 1 표면판(50)과 제 2 표면판(60)의 사이에 배치하기 위해, 제 1 표면판(50)에 있어서 제 1 비드(51)와 제 2 비드(71)의 사이에 단부(52)를 형성하고, 이 단부(52)의 외주측에 제 2 비드(71)나 심(80)을 배치하고 있다.

그러나, 이들의 도 6 및 도 7에 보이는 금속 적층형 개스킷(5, 5A)에 있어서는, 제 1 표면판(50)의 단부(52)를 경사가 가파르지 않게 굴곡시키어, 제 1 비드 부분(51)을 제 2 표면판(60)의 접음 편(61)의 아래에 숨게 하여 있기 때문에, 개스킷(5, 5A)를 심하게 조이어도, 이 단부(52)에 큰 면압을 발생시킬 수가 없다.

그렇기 때문에, 이 2차 실링 강화방법에서는, 도 6 및 도 7에 보이는 면압분포 P와 같이, 중앙이 큰 면압으로 되는 산형(山形) 타이프나 평탄한 면압으로 되는 구형(矩形) 타이프로 되어 버려, 도 8에 보는 바와 같은, 최근의 강성이 비교적 작아진 실린더 헤드처럼, 실린더 보어(2)의 중심측이 실린더 블록(9)과 떨어져, 이 변형이 실린더 보어(2)의 외측에 향해서 작아지는 변형, 말하자면, 경사가 생기는 변형이 발생하는 경우에는 충분한 실 효과를 얻을 수가 없다고 하는 문제가 있다.

한편, 본 발명자는, 제 2 표면판의 접음부에 근접하는, 제 1 표면판의 단부에 있어서, 제 1 표면판을 단면형상이 크랭크상(狀) 또는 Z상이 되도록 단상(段狀)으로 절곡하여 굴곡부를 형성함에 의해, 이 단부에 큰 면압을 발생시킨 금속 적층형 개스킷을 제안하고 있어, 이를 응용할 것을 생각하였다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).

[특허문헌 1] 특개평10-38086호 공보

본 발명은, 위에 기술한 문제를 해결하려 이루어진 것이며, 그의 목적은, 실 구멍을 에워싸는 접음 편에 수용된 제 1 비드에서 발생하는 1차 실과, 이 제 1 실의 주위에, 내측으로부터 외측에 계단상(狀)으로 저하하는 면압분포를 가지는 2차 실을 발생시킬 수가 있는 금속 적층형 개스킷을 제공하는 데 있다.

이상의 목적달성을 위한 본 발명의 금속 적층형 개스킷의 구성은, 다음과 같이 구성된다.

1) 2장의 표면판과 1장의 중간판으로 이루어지는 금속 적층형 개스킷으로서, 제 1 표면판의 실 구멍을 에워싸는 제 1 비드의 위에, 그 실 구멍의 주위에서 접은 제 2 표면판의 접음 편을 겹침과 함께, 그 접음 편의 외주연에 근접하여, 단면형상이 크랭크상 또는 Z상이 되도록 절곡하여, 상기 접음 편의 높이보다 높이 형성한 상기 제 1 표면판의 굴곡부(12)를 배치하고, 다시, 그 굴곡부에 인접하여 상기 중간판에 마련한 제 2 비드를 배치하여 구성된다.

이 제 1 비드와 제 2 비드는 통상은 풀비드로 형성하나, 이에 한정되지 않고, 하프비드이어도 좋고 풀비드와 하프비드의 조합이어도 좋다.

크랭크상이란, 굴곡부의 상하의 굽음 각도가 대략 직각인 것을 말하고, Z상이란 굴곡부의 상하의 굽음 각도가 90도를 넘는 것을 말하나, 굽음부에 둥근 부분(R)이 붙어 있어도 좋다.

그리고, 도 3에 보이는 바와 같이 굴곡부(12)의 굴곡높이 H2를 접음 편의 높이 H1보다 ΔH 만큼 높이 형성하면, 개스킷을 심하게 조인 때에, 굴곡부(12)가 접음 편(21)의 외주연(21a)과 제 2 비드(31)의 사이에서 압축되어, 이 굴곡부(12)의 압축에 대한 반력이 발생하여, 이 부분에 실 성능을 향상시키는 높은 면압이 발생한다. 이 굴곡높이 H2 또는 단차 ΔH는, 요구되는 면압이 얻어지도록 적의 선정 및 설정되게 된다.

이 구성에 의하면, 제 1 표면판의 제 1 비드에 의해, 1차 실을 형성할 수 있 고, 이 1차 실에서 발생시키는 면압의 크기 및 분포는 제 1 표면판의 재질과 제 1 비드의 형상에 의해서 결정되며, 또, 제 2 표면판의 접음 편으로 이 제 1 비드를 연소가스 등으로부터 보호할 수 있다.

그리하여, 제 1 표면판의 굴곡부에 보다 큰 면압을 발생하여, 이 면압을 중간판의 제 2 비드에서 발생하는 면압에 연속시킬 수가 있다. 이 굴곡부에서 발생하는 면압은, 제 1 금속판의 재질과 굴곡부의 형상에 의해 결정되며, 이에 연속하는 면압은 중간판의 재질과 제 2 비드의 형상에 의해 결정된다.

2) 그리고, 다시, 상기 제 1 표면판에 있어서, 상기 제 2 비드의 외주를 에워싸는 하프비드로 이루어지는 제 3 비드를 마련하여 구성한다.

이 구성에 의하면, 중간판의 제 2 비드를 제 1 표면판의 단부와 제 3 비드의 사이에 포지(抱持)하여, 이 부분의 면압을 보다 큰 면압으로 할 수가 있다. 이 면압은 중간판의 재질과 제 2 비드의 형상뿐 아니라, 제 1 표면판의 재질과 제 3 비드의 형상 및 그 제 3 비드와 제 2 비드의 위치관계에 의해 결정되게 된다. 특히, 제 3 비드의 존재에 의해, 2차 실의 외주측의 면압이 온화하게 변화하는 것을 방지하여 실 효과를 향상시킬 수가 있다.

3) 그리고, 상기의 금속 적층형 개스킷에 있어서, 상기 중간판을 스프링 강재로 형성한다. 이 구성에 의해 2차 실의 피로를 방지할 수 있어, 제 2 비드에 스프링 작용을 보다 효과적으로 발휘시킬 수가 있다.

다음은, 도면을 참조하여 본 발명의 금속 적층형 개스킷의 실시의 형태에 관하여 설명한다. 도 1∼도 7은 전형적인 설명도이며, 메탈 개스킷의 판두께나 비 드나 실 홈의 치수 및 종횡비를 실제의 것과는 다르게 하여, 실 부분을 과장하여 보임에 의해, 보다 이해하기 쉽게 하고 있다.

도 1 및 도 2에 보이는, 본 발명에 관계되는 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷(1, 1A)은, 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록(실린더 보디)의 사이에 끼우는 메탈 개스킷으로서, 실린더 보어의 고온ㆍ고압의 연소가스, 및, 냉각수 통로나 냉각 오일 통로 등의 냉각수나 오일 등의 액체를 실 하는 것이다.

이 본 발명의 제 1 및 제 2의 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷[1(1A)]은 3장의 구성판, 즉, 제 1 표면판[10(10A)]과 제 2 표면판(20)과 중간판(30)으로 구성된다. 이 제 1 표면판[10(10A)]과 제 2 표면판(20)은 연(軟)강판이나 스테인리스 어닐링 재 등으로 구성되며, 중간판(30)은 스프링 강판으로 형성된다.

도 1의 제 1의 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷(1)에 있어서는, 제 1 표면판(10)은 실 구멍(2)을 에워싸는 제 1 비드(풀비드)(11)와, 이 제 1 비드(11)의 외주측에 마련되는, 단면형상이 크랭크상 또는 Z상으로 되게 단상으로 절곡한 절곡부(12)를 가지고 형성된다.

또, 중간판(30)은 제 1 표면판(10)의 굴곡부(12)의 외주를 에워싸는 제 1 비드(풀비드)(31)를 가지고 형성된다.

그리고, 중간판(30)과 제 1 표면판이 적층되는 제 2 표면판(20)을 실 구멍(2)의 주위에서 접어, 접음 편(21)이 제 1 비드(11)를 덮음과 함께, 접음 편(21)의 외주연(21a)과 굴곡부(12)가 근접하도록 형성한다.

이 때에, 도 3에 보이는 바와 같이, 굴곡부(12)의 굴곡높이 H2는, 접음 편 (21)의 표면높이 H1보다 약간 큰 값 ΔH, 예를 들어, 0.2∼0.5 mm 정도 높게 되도록 형성한다. 이 구성에 의해, 개스킷(1)을 심하게 조인 때 굴곡부(12)가 압축되어서 이 부분에, 도 3의 화살표 P2a로 보이는 높은 면압을 발생시킬 수가 있다.

이상의 구성의 금속 적층형 개스킷에 의하면, 제 1 표면판(10)의 제 1 비드(11)에 의해 1차 실을 형성할 수 있고, 제 1 표면판(10)의 굴곡부(12)에 의해 큰 면압을 발생하여, 이 면압을 중간판(30)의 제 2 비드에서 발생하는 면압에 연속시킬 수가 있어, 매우 적합한 2차 실을 형성할 수가 있다.

그리고, 이 1차 실로 발생시키는 면압의 크기 및 분포 P1은, 제 1 표면판(10)의 재질과 제 1 비드(11)의 형상(판두께, 비드의 종류, 폭, 높이 등)에 의해서 설정될 수가 있다.

또, 2차 실에 있어서는, 굴곡부(12)로 발생하는 면압 P2a는 제 1 표면판(10)의 재질과 굴곡부(12)의 형상(판두께, 굴곡높이, 단부의 경사 등)에 의해서, 또, 이에 연속하는 면압 P2b는 중간판(30)의 재질과 제 2 비드(31)의 형상(판두께, 비드의 종류, 폭, 높이 등)에 의해서, 각각 결정될 수가 있다.

따라서, 최근의 강성이 비교적 작아진 실린더 헤드와 같이, 실린더 보어의 중심측이 실린더 블록과 떨어져 이 변형이 실린더 보어의 외측에 향해서 작아지는 변형, 말하자면, 경사가 생기는 변형이 발생하는 경우에 대하여도, 충분히 대응할 수 있는 2차 실, 즉, 도 3에 보이는 바와 같은 실 구멍 측에서 면압이 높고 외측에서 면압이 단계적으로 낮아지는 매우 적합한 면압분포를 가지는 2차 실을 형성할 수가 있다.

게다가, 제 1 비드(11)를 제 2 금속판(20)의 접음 편(21)으로 보호할 수 있고, 또, 제 2 비드(31)를 굴곡부(12)를 가지는 제 1 표면판(10)으로 보호할 수 있으므로, 내구성이 뛰어나며 또한, 매우 적합한 실 면압분포를 오래 유지할 수 있는 개스킷이 된다. 그리고, 도 2에 보이는 제 2의 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷(1A)에 있어서는, 다시, 제 1 표면판(10)에 있어서, 제 2 비드(31)의 외주를 포위하는 하피비드로 이루어지는 제 3 비드를 마련한다. 즉, 이 제 3 비드(13)와 굴곡부(12)의 사이에 제 2 비드(31)가 포함되는 구성으로 한다.

이 제 3 비드(13)와 굴곡부(12)의 관계는, 보기에 따라서는 폭넓음 비드이며, 이 폭넓음 비드의 내측에 제 2 비드를 포함한 구조로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 도 4에 보이는 바와 같이, 2차 실에 있어서, 굴곡부(12)에서 발생하는 면압 P2a와, 제 2 비드(31)에서 발생하는 P2b에 더하여 제 3 비드(13)에서 면압 P2c를 발생할 수 있으므로, 보다 폭넓은 영역에 있어서 면압분포를 얻을 수가 있어, 실 효과를 향상할 수가 있다.

도 5에 그 밖의 실시의 형태의 금속 적층형 개스킷을 보인다.

도 5(a)는 제 1 비드(11B)를 하프비드로 형성하고 제 2 비드(21)를 풀비드로 형성한 예이고, 도 5(b)는 제 1 비드(11)를 풀비드로 형성하고 제 2 비드(21C)를 하프비드로 형성한 예이며, 도 5(c)는 제 1 비드(11D)와 제 2 비드(21D)를 함께 하프비드로 형성한 예이다. 또, 도 5(d)는 굴곡부(12F)가 Z상으로 형성된 예이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 금속 적층형 개스킷에 의하면, 실 구멍을 에워싸는 접음 편에 수용된 제 1 비드에서 발생하는 1차 실과, 이 1차 실의 주위에, 내측으로부터 외측에 계단상으로 저하하는 면압분포를 가진 2차 실을 발생시킬 수가 있다.

그리하여, 1차 실로 발생시키는 면압의 크기 및 분포는 제 1 표면판의 재질과 제 1 비드의 형상에 의해서 결정될 수 있으며, 2차 실로 제 1 표면판의 굴곡부와 중간판의 제 2 비드에 의해 발생시키는 면압의 크기 및 분포는 제 1금속판의 재질과 굴곡부, 및, 중간판의 재질과 제 2 비드의 형상에 의해서 결정될 수가 있다.

때문에, 강성이 비교적 작고 실린더 보어의 중심측이 실린더 블록과 떨어져 실린더 보어의 외측에 향해서 작아지는, 경사변형이 발생하는 실린더 헤드 등에 대하여도 충분히 대응할 수 있는 2차 실, 즉, 실 구멍 측에서 면압이 높고 외측에서 면압이 단계적으로 낮아지는 매우 적절한 면압분포를 가지는 2차 실을 형성할 수가 있다.

Claims

2장의 표면판과 1장의 중간판으로 이루어지는 금속 적층형 개스킷으로서, 제 1 표면판의 실 구멍을 에워싸는 제 1 비드의 위에, 그 실 구멍의 주위에서 접은 제 2 표면판의 접음 편을 겹침과 함께, 그 접음 편의 외주연에 근접하여, 단면형상이 크랭크상 또는 Z상으로 되도록 절곡하여, 상기 접음 편의 높이보다 높이 형성한 상기 제 1 표면판의 굴곡부를 배치하고, 다시, 그 굴곡부에 인접하여 상기 중간파에 마련한 제 2 비드를 배치하는 것을 특징으로 하는 금속 적층형 개스킷.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 표면판에 관해서, 상기 제 2 비드의 외주를 에워싸는 하프비드를 마련한 것을 특징으로 하는 금속 적층형 개스킷.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 중간판을 스프링 강재로 형성한 것을 특징으로 하는 금속 적층형 개스킷.