KR100639159B1

KR100639159B1 - 실린더 헤드 개스킷

Info

Publication number: KR100639159B1
Application number: KR1020050008505A
Authority: KR
Inventors: 쓰네카즈 우다가와; 유이치 기노시타
Original assignee: 이시카와 가스킷 가부시키가이샤
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-10-31
Also published as: DE602005003975D1; EP1561977B1; JP4155357B2; DE602005003975T2; US6997463B2; EP1561977A1; KR20060042898A; US20050167929A1; JP2005220966A

Abstract

소형화(reduced size) 및 저강성화(reduced rigidity)한 엔진의 실린더 보어(cylinder bores) 사이의 가스누설(gas leak)에 대하여 충분히 대응할 수 있는 실린더 헤드 개스킷(cylinder head gasket)을 제공한다.

실린더 구멍(cylinder bores)(2)의 주위(around)에 실(seal)용 비드(beads)(11, 11A, 11B)를 구성한 단일판 금속제 실린더 헤드 개스킷(cylinder head gasket of single metal plate)(1, 1A, 1B) 또는 그 비드를 구성한 금속기판을 가진 적층형 금속제 실린더 헤드 개스킷에 있어서,

상기 비드(11, 11A, 11B)의 인접한 실린더 구멍(2, 2) 사이에서만 부분적으로 평면도에서 파형형상(wave shape)으로 형성한 부분(portion)을 가진다.

상기 비드(11)의 파형형상부분(11b)에서 인접한 비드(11, 11)의 파형을 서로 들어가도록(to enter with each other) 형성하거나, 또는 인접한 비드(11A, 11A)의 파형형상을 서로 대향하도록(to face each other) 형성하며,

또는 인접한 비드(11B, 11B)는 하나의 공통 파형형상부분(a common wave shape portion)으로 형성할 수 있다.

실린더 헤드 개스킷

Description

실린더 헤드 개스킷 {CYLINDER HEAD GASKET}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 실린데 헤드 개스킷(cylinder head gasket)의 평면도이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 실린더 헤드 개스킷의 구성을 나타내는 실린더 구멍(cylinder bores) 사이의 부분 확대도이다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 실린더 헤드 개스킷의 구성을 나타내는 실린더 구멍 사이의 부분 확대도이다.

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 실린더 헤드 개스킷의 구성을 나타내는 실린더 구멍 사이의 부분 확대도이다.

*도면의주요부분에대한부호의설명

1, 1A, 1B: 실린더 헤드 개스킷 2: 실린더 구멍

10, 10A, 10B: 금속기판 11, 11A, 11B: 비드

11a, 11Aa, 11Ba: 원호형상부 11b, 11Ab, 11Bb: 파형형상부

본 발명은 내연기관의 실린더 헤드(cylinder heading)와 실린더 블록(cylinder block) 등 두부재(two members) 사이에 끼워 실(sealing)을 한 실린더 헤드 개스킷(cylinder head gasket)에 관한 것이다.

자동차 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록(실린더 보디:cylinder body) 사이의 접합면(joint surfaces)을 실(seal)하는 경우, 금속제 실린더 헤드 개스킷을 그 실린더 헤드와 그 실린더 블록 사이에 끼워 연소가스(combustion gas)나, 냉각수(coolant water)나, 윤활오일(lubrication oil) 등을 실(seal)하였다.

이와 같은 실린더 헤드 개스킷은 엔진의 경량화(reduced a weight) 및 제조코스트의 저감(reduced production cost) 등의 요청에 따라, 다수의 금속기판을 적층한 적층타입(laminated type)에서 1장 또는 2장의 금속기판으로 형성된 단순구조타입(simple structure type)으로 변동되고 있어, 1장 또는 2장의 구성 판(structural plates)만을 사용하기 때문에 엔진의 경량화 면에서 사용할 수 있는 재료도 제한되었다.
또 실수단(sealing means)의 종류(type)와 수(number)도 제한되어 비교적 단순화한 실수단을 사용할 필요가 있다.

또, 최근에는 엔진의 경량 소형화 결과, 엔진이 저강성화(lower rigidity)하는 경향이 있어, 그 실린더 헤드 개스킷으로 실(sealing)을 할 때 실린더 보어의 주위(또는 주변)에 균일한 실면압(evenly sealing surface pressure)을 얻는 것이 어렵게 되었다.
즉, 엔진부재에서 실린더 구멍의 주위에 구조상의 문제로, 그 개스킷(gasket)이 단단히 조여질 때(체결될 때)(tightening) 강성이 약한부분(low rigid portion)에서 충분한 실면압(enough sealing surface pressure)의 발생이 어렵게 되어 그 부분에서 가스누설(gas leak)이 발생하는 케이스를 많이 볼 수 있었다.

또, 엔진이 세로방향(longitudinal direction)으로 소형화(smaller size)하여 축소화할 때, 실린더 보어 사이(공간)가 좁아지게 되어, 그 실린더 보어 사이의 부분 온도가 상승하는 경향이 있다. 그 결과, 그 실린더 헤드와 실린더 블록은 변형하여 그 실린더 보어 사이의 부분에서 가스누설이 발생할 수 있는 우려가 높아진다.
소량의 가스가 누설되어 물구멍(water hole) 또는 오일구멍(oil hole)으로 침입될 때, 물 또는 오일 등 액체중에 가스가 들어가게 됨으로써, 물 또는 오일의 순환이 저해되고 엔진의 냉각에 지장을 초래하게 되어, 엔진 트러블의 발생원인이 되기 때문에, 이에 대한 충분한 대책이 필요하다.

또, 보어실 성능(bore sealing performance)을 확보하기 위하여 실린더 보어의 주위에서 가장 가까운 부분(a peripheral area just around a cylinder bore)에서 큰 실면압(large sealing surface pressure)을 가할 때, 저가성(low rigidity)을 가진 실린더 보어의 변형이 촉진되어, 개스킷의 실(sealing) 수단이 충분하게 기능적 작동을 발휘할 수가 없어, 적합한 보어실 성능을 얻는 것이 어려워지는 문제도 있다.

그 실린더 보어 사이의 실성능(sealing performance)을 향상시키기 위해, 개스킷의 실린더 구멍(연소실 구멍:combustion chamber holes)의 주위에 비드를 설정하여, 그 비드를 인접한 실린더 구멍 사이에서 교차(cross) 또는 접합(connection)시켜, 실린더 구멍 사이에서 직선형상부분(straight portion)을 가진다.
비드의 교차부분에서의 실린더 구멍 일측의 에지부(edge)가 실린더 구멍 사이의 직선형상부분과, 그 직선형상부분 이외에 실린더 구멍 주위의 원호형상부분( arc portion)에 대하여 원활하게 형성하거나 또는 곡선형상(curved shape)으로 형성된 금속 개스킷(metal gasket)을 제안하였다(특허문헌 1 참조).

이 구성에 의해, 실린더 구멍의 폭이 작은 엔진구조에 대응하여 비드 교차부(bead crossing section)에서 그 면압저하를 억지함과 동시에, 그 비드 교차부분 부근에서 그 비드의 강성이 크게 변화하는 부분을 없게(제거)함으로써, 그 비드 교차부에서 가스누설의 발생을 방지한다.

그러나, 실린더 구멍 사이의 비드를 직선형상부분을 가진 단일 비드(a single bead)로 형성하는 구성에서는 최근 엔진(recent engine)의 저강성화(lower rigidity)와 실린더 보어 사이의 운도상승에 대하여 충분한 해결(즉 충분한 대응)이 될 수 없다.

또, 그 실린더 구멍 사이의 부분(a portion)은 다른 부분(other portion)과 비교할 때 대단히 작고, 개스킷은 금속판의 장수도 1장 또는 2장으로 감소시켜 형성할 수 있으므로, 배치할 수 있는 실수단도 극히 한정되어 있다(즉, 극히 한정되어 있는 실수단만으로 배치시킬 수 있다).
따라서, 복잡한 실수단의 조합은 어렵고, 또 그 조합이 가능하여도 제조공정(production steps)의 증가를 초래하여 제조코스트를 증가시키는 문제가 있다.

한편, 본 발명의 발명자중 한사람은 충분한 실용면압(enough sealing surface pressure)을 얻을 수 없는 일부의 액체 주위에(즉 액체 구멍 주위에) 평면도(plan view)에서, 파형형상(wave shape)의 파형 비드를 구성시켜, 그 액체 구멍의 주위를 확실하게 실(sealing)하도록 구성한 내연기관용 금속 개스킷(metal gasket)을 제안하였다(특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2000-356266호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특허제3026084호 공보

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 소형화 및 저강성화한 엔진의 실린더 보어(cylinder bores) 사이에서 가스누설(gas leak)에 대하여 충분하게 대응할 수 있는 실린더 헤드 개스킷(cylinder head gasket)을 제공하는데 있다.

상기에 기재한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 실린더 헤드 개스킷은 실린더 구멍(cylinder bore)의 주위에 실용 비드(sealing bead)를 가진 단일판 금속제 실린더 헤드 개스킷 또는 그 비드(bead)를 마련한 금속기판(metal plate)을 가진 적층형(laminated type) 금속제 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 비드의 인접한 실린더 구멍 사이에 위치한 부분만을 부분적으로 평면도(plan view)에 파형형상(a wave shape)으로 형성하여 구성한다.

이 구성에 의해 인접한 실린더 구멍 사이에 위치한 비드(bead)가 하나의 파형형상을 가진 부분을 가짐으로써, 실 비드(sealing bead)의 길이를 길어지게 한다(즉, 증가시킨다).
그 비드의 개스킷을 단단히 조일 때(즉, 체결될 때)(tightening) 그 비드는 면적이 커진 면압(surface pressure at an increased area)을 받게 되므로 그 부분에서의 크리이프리랙세이션(creep relaxation)(피로)은 그 파형형상부분이 없는 통상의 비드(개스킷)와 비교할 때 감소하는 경향이 있다. 따라서, 열등이 높고(즉, 온도가 높고), 실 조건이 나쁜(즉, 실하기가 어려운) 실린더 구멍 사이에서도 실 성능을 유지할 수 있어, 이 구조를 사용함으로써 실 성능을 강화(즉, 향상)할 수 있다.

그리고, 상기 실린더 헤드 개스킷에서 그 비드의 파형형상부분은 인접한 비드(adjacent bead)의 파형형상부분을 서로 대향시켜 형성하여 구성한다.
즉, 인접한 비드(2개의 인접한 비드)의 파형형상부분이 중심선에 대하여 선대칭으로 되도록 한 상태로 형성하여 구성한다.

또, 상기 실린더 헤드 개스킷에서, 인접한 비드(즉 2개의 인접한 비드)의 파형형상부분은 서로 들어가도록(to enter with each other) 형성하여 구성한다.
즉, 인접한 비드의 파형형상부분의 각 파형이 서로 평행하게 되도록 한 상태로 형성하여 구성한다.

또, 상기 실린더 헤드 개스킷에서 그 비드의 파형형상부분에 있어서, 인접한 비드의 파형형상부분은 공통의 파형형상부분(a common wave shape portion)으로 형성하여 구성한다.
즉, 인접한 비드를 실린더 구멍 사이의 일부분(a portion)에서 교차(cross) 또는 접합(connect)하여 하나의 공통의 파형형상부분으로 형성하여 구성한다.

본 발명에서, 그 실린더 구멍의 주위에서 설정한 실용 비드(sealing bead)는 일반적으로 원호형상(arc shape)을 가진 풀 비드(full bead)로 형성되나, 사다리꼴형상(trapezoid shape) 등을 가진 풀 비드(full bead)로 형성할 수 있다.
또, 그 비드는 그 풀 비드(full bead) 이외에 하프(half bead)로 형성할 수 있다.
평면도에서 그 파형형상부분은 하나의 특정형상으로 한정한 것은 아니며, 원호(arc) 등의 연속적인 곡선형상(curved shape), 또는 일련의 3각형(triangles) 또는 사다리꼴 등 연속적으로 구부러진 직선형상(a continuously bent straight line shape)을 가질 수 있다.
[실시예]

다음으로, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 의한 실린더 헤드 개스킷(cylinder head gasket)의 실시예에 대하여 실린더 헤드 개스킷을 예로하여 구체적으로 설명한다.

도 1 ~ 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 의한 실린더 헤드 개스킷(cylinder head gasket)(1, 1A, 1B)은 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록(cylinder block)(실린더 보디:cylinder body) 사이에 끼운, 즉 설정한 메탈 개스킷(metal gaskets)으로, 실린더 보어의 고온과 고압의 연소가스와, 냉각수 통로와 냉각오일 통로에서 냉각수와 오일 등 액체를 실(sealing)한다.

또, 도 1 ~ 도 4는 개략적인 설명도이며, 평면도에서 금속적층형 개스킷(1, 1A, 1B)의 종횡비(aspect ratios)와, 비드의 파형형상의 파형수, 폭 및 종횡비는 실제(actual)의 것과 다르며, 더 이해하기 쉽도록 하기 위하여 나타낸 것이다.

제 1 실시예에 의해, 도 1과 도 2에 나타낸 실린더 헤드 개스킷(1)은 한장(a single sheet)의 금속기판(metal plate)(10)으로 구성되어 있다.
이 금속기판(10)은 스테인 리스 어닐재(annealed stainless steel(어닐재: annealed material), 또는 연강판(soft steel) 등으로 형성되고, 실린더 블록(cylinder block) 등 엔진부재(engine part)의 형상에 상응하는 형상으로 제조되며, 그 금속기판(10)에는 실린더 구멍(cylinder bores)(2), 냉각수용 물구멍(coolant water holes)(3), 엔진오일순환용 오일구멍(oil holes), 볼트 체결용 볼트구멍(bolt holes for tightening bolts) 등이 형성되어 있다.
또, 각 실린더 구멍(2)의 주위(around)에서 풀 비드(full beads)로 형성된 비드(11)가 실수단(sealing means)으로 설정(arrange)되어 있다.

그리고, 그 비드(11)는 각 실린더 구멍(2)을 각각 일주하여(encircling)(즉, 한바퀴 돌아)설정되어 있다.
도 1과 도 2에서 나타낸 바와 같이, 제 1 실시예에서 이 비드(11)에서는 금속판(10)의 실린더 구멍(2, 2) 사이 이외 부분(11a)이 평면도에서 실린더 구멍(2)에 따르는 원호형상(arc shape)으로 형성하며, 실린더 구멍(2, 2) 사이의 부분만이 부분적으로 파형형상(wave shape)으로 형성하고, 또, 그 파형형상부분(11b)에서 인접한 비드(an adjacent bead)(11)의 파형형상부분(a wave shape portion)을 서로 대향시켜 형성한다.
즉, 인접한 비드(11)의 파형형상부분이 하나의 중심선(center line) X-X에 대하여 선대칭으로 되도록 한 상태로 형성되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 실린더 구멍(2, 2) 사이에서 실면압(sealing surface pressure)을 폭넓게(in a wide area) 발생할 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이 제 2 실시예에서 금속판(10A)의 각 실린더 구멍(2)을 실(sealing)하는 비드(11A)에서는 실린더 구멍(2, 2) 사이 이외의 부분이 평면도(plan view)에서 실린더 구멍(2)에 따르는 원호형상으로 형성하고, 실린더 구멍(2, 2) 사이의 부분만이 부분적으로 파형형상으로 형성하며, 또, 그 파형형상부분(11Ab)에서 인접한 비드(11A)의 파형을 서로 들어가게 하여 형성한다.
즉, 그 인접한 비드(11A)의 파형이 서로 평행하게 되도록 한 상태로 형성한다.

제 2 실시예의 실린더 헤드 개스킷(11A)의 구성에 의해 실린더 구멍(2, 2) 사이의 부분(portion)이 좁은 경우에도, 인접한 각 실린더 구멍용 2개 비드(11A, 11A)의 파형형상부분(11Ab, 11Ab)을 형성할 수 있다.

또, 도 4에 나타낸 바와 같이 제 3 실시예에서, 금속판(10B)의 각 실린더 구멍(2)을 실(sealing)하는 비드(11B)에서 실린더 구멍(2, 2) 사이 이외 부분은 평면도에서 실린더 구멍(2)에 따르는 원호형상(arc shape)으로 성형하며, 실린더 구멍(2, 2) 사이의 부분만이 부분적으로 파형형상으로 형성하고, 또, 그 파형형상부분(11Bb)에서 인접한 비드(11B)의 파형형상부분을 공통의 파형형상부분(common wave shape portion)(11Bb)으로 형성한다.
즉, 인접한 비드(adjacent beads)(11B)를 실린더 구멍(2, 2) 사이의 부분에서 교차(cross)와 접합(connection)하여 하나의 공통의 파형형상부분(11Bb)을 형성한다.

상기 제 3 실시예에 의한 실린더 헤드 개스킷(1B)의 구성은 특히 실린더 구멍(2, 2) 사이의 부분(portion)이 대단히 좁은, 즉 대단히 작은 경우에 적합하다.

그 실린더 구멍(2)의 주위에 설정한 실용 비드(seal beads)(11, 11A, 11B)는 일반적으로 원호형상(arc shape)을 가진 풀 비드(full bead)를 형성하나, 그 원호형상의 풀 비드로 한정할 필요는 없으며,
그 비드는 사다리꼴형상 등을 가진 풀 비드(full bead)로 형성할 수 있고,
또, 그 풀 비드 이외에 하프 비드(half bead) 등의 비드로 형성할 수 있다.
또, 평면도에서 파형형상부분(11b, 11Ab, 11Bb)의 파형형상은 특별한 파형형상으로 한정되는 것이 아니며, 원호 등의 연속적인 곡선형상 또는 일련의 3각형 또는 사다리꼴 등 연속적인 구브러진 직선형상을 가질 수 있다.

상기 제 1 ~ 제 3 실시예에 의한 실린더 헤드 개스킷(1, 1A, 1B)에서, 비드(11, 11A, 11B)는 실린더 보어 사이에서 위치한 파형형상부분(11b, 11Ab, 11Bb)을 구비하여, 면적이 커진 상태에서(at an increased area) 면압(surface pressure)을 받게 되므로, 이들의 비드는 높은 체결압(high tightening pressure)에 견딜 수 있고, 내피로성(creep relaxation resistance)이 우수한 실 성능(sealing performance)을 가진다.

따라서, 그 실린더 헤드 개스킷은 높은 체결압(tightening pressure)에 견딜 수 있고, 높은 내피로성을 가진 우수한 실 성능을 가진다.
또, 그 실린더 헤드 개스킷은 면적이 넓은 상태에서(at a wide area) 실면압(sealing surface prssure)을 발생할 수 있어 그 실린더 보어를 확실하게 실(sealing)할 수 있다.

상기 실시예에서, 그 실린더 헤드 개스킷은 단일장(a single sheet)의 금속기판(metal plate)으로 형성된 단일판 금속제 실린더 헤드 개스킷에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 의해 복수장의 금속기판(a plurality of metal plates)으로 형성된 적층형 금속제 실린더 헤드 개스킷(laminated cylinder head gasket)에도 적용할 수 있다.

본 발명의 실린더 헤드 개스킷에 의하면, 실린더 보어(cylinder bores) 사이에 설정한 비드의 파형형상부분(wave shape portion)은 비드 면적(head area)이 커진 상태에서 면압(surface pressure)을 받게 되므로, 그 비드는 높은 체결압력(tightening pressure)에 견딜 수 있고, 또 내피로성(creep relaxation resistance)이 우수한 실 성능(sealing performnace)을 가진다.
소형화 및 저강성화(low rigidity)한 최근의 엔진(recent engine)의 실린더 보어 사이에서 가스누설(gas leak)를 충분하게 효과적으로 대응(방지)할 수 있다.

Claims

실린더 구멍(cylinder bore)의 주위에 실용 비드(sealing bead)를 설정한 단일판 금속(one metal plate)제 실린더 헤드 개스킷(cylinder head gasket), 또는 상기 실용 비드를 설정한 금속기판(metal plate)을 가진 적층형 금속제 실린더 헤드 개스킷에 있어서,

상기 비드를, 각 실린더 구멍을 각각 일주하여(encircling) 설정함과 동시에, 인접한 실린더 구멍(adjacent cylinder bores) 사이 이외 부분은 평면도에서 실린더 구멍에 따른 원호형상(arc shape)으로 형성하며,

인접한 실린더 구멍 사이 부분은 인접한 상기 2개 비드의 실린더 구멍 사이부분(intermediate portion)만을 부분적으로 평면도에서 파형형상(wave shape)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
제 1 항에 있어서,

상기 비드의 파형형상부분(wave shape portion)에서, 인접한 비드의 파형형상부분이 실린더 보어(cylinder bore) 사이의 중심선에 대하여 선대칭으로 되도록, 인접한 비드의 파형(wave)을 서로 대향시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
제 1 항에 있어서,

상기 비드의 파형형상부분(wave shape portion)에서, 인접한 비드의 파형형상부분의 각 파형이 서로 평행하게 되도록, 인접한 비드의 파형(wave)을 서로 들어가게 형성하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
제 1 항에 있어서,

실린더 구멍(cylinder bore)의 주위에 실용 비드(sealing bead)를 설정한 단일판 금속제 실린더 헤드 개스킷, 또는 상기 실용 비드를 설정한 금속기판을 가진 적층형 금속제 실린더 헤드 개스킷에 있어서,

상기 비드를 인접한 실린더 구멍의 사이 이외 부분은 평면도에서 실린더 구멍에 따른 원호형상(arc shape)으로 형성하며,

상기 비드의 실린더 구멍의 사이 부분만을 하나의 공통부분으로 형성하여, 그 공통부분을 평면도에서 파형형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.