KR100687831B1 - 금속 개스킷 - Google Patents
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Abstract
(과제) 실린더 보어에 대한 실 기능을 향상하는 동시에, 엔진 운전중의 실린더 헤드의 수직방향의 반복가능한 움직임에 의해서도 비드에 균열이 생기는 것을 회피할 수 있는 금속 개스킷을 제공한다.
(해결수단) 실린더 보어용 구멍의 주위에 마련한 제 1 금속판(10)의 접음부(11)와, 그 접음부(11) 내에 배치된 제 2 금속판(20)의 제 1 풀비드(21)와, 상기 제 1 풀비드(21)의 외주에서 상기 제 1 금속판(20)에 적층 배치된 제 3 금속판(30)에 형성된 제 2 풀비드(31)와를 구비하여, 상기 제 2 금속판(30)에 어닐 강재를 이용해 상기 제 1 금속판(20) 보다 얇게 형성하고, 상기 제 3 금속판(30)에 스프링 강제를 사용하는 동시에, 상기 제 2 풀비드의 2차 실부에서 발생하는 실 면압의 크기를, 상기 제 1 풀비드의 1차 실부에서 발생하는 실 면압 보다 작게 하여, 1차 실부를 면압강화하고, 2차 실부로 추종성 강화를 하여 구성한다.
개스킷
Description
도 1은 본 발명에 관계되는 제 1의 실시의 형태의 금속 개스킷을 보이는 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관계되는 제 2의 실시의 형태의 금속 개스킷을 보이는 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명에 관계되는 제 3의 실시의 형태의 금속 개스킷을 보이는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 관계되는 실시의 형태의 금속 개스킷의 대표적인 압력분포를 보이는 그림이다.
*도면의 주요부분 대한 부호의 설명*
1~1B : 금속 개스킷 10 : 제 1 금속판
11 : 접음부 20 : 제 2 금속판
21 : 제 1 풀비드 22 : 하프비드
30, 30A : 제3 금속판 31, 31A : 제 2 풀비드
40 : 제 4 금속판
본 발명은, 엔진의 실린더헤드와 실린더블록 등의 둘의 엔진부재의 사이에 끼워 실을 행하는 금속 개스킷에 관한 것이다,
자동차의 엔진(내연기관)의 실린더헤드와 실린더블록(실린더보디)의 접합면을 실하는 경우에, 금속제의 실린더헤드 개스킷을 사이에 끼워 연소가스나 냉각수나 윤활오일 등을 실하고 있다.
그리고, 실린더 보어(연소실 구멍) 둘레의 실에 관하여서는, 고온의 연소가스를 실할 필요가 있기 때문에, 구멍의 가장자리부를 반대편으로 접어 접음부(그로밋부)를 마련하는 동시에, 복수의 비드를 마련하여, 복수의 실라인으로 실하는 것이 행해지고 있다.
그의 하나로, 제 1 판에 마련한 접음부와, 그 접음부 내에서 제 1 판에 마련한 제 1 풀비드와, 그 접음부의 외측에 있어서 제 1 판에 마련한 하프비드와, 그 하프비드의 외측에 있어서 제 2 판에 마련한 제 2 풀비드로 이루어지는 실린더헤드 개스킷이 제안돼 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
엔진의 경량화에 수반하는 엔진재료의 알루미늄 합금화나 육박화(肉薄化)에 의해, 실린더블록이나 실린더헤드 등의 엔진부재의 강성이 저하하는 경향이 있고, 엔진의 운전에 있어서 이들의 부재에 변형이 생기기 쉽게 된다.
그러하기 때문에, 실 면압이 국부적으로 높은 비드나, 엔진 운전중에 있어서의 실린더헤드의 수직방향에의 움직임에 대하여 추종성이 나쁜 비드를 마련한 경우 에, 실린더헤드의 움직임에 대하여 개스킷의 비드 정부(頂部)가 실린더헤드(또는 실린더블록)에 접촉하여 있으면, 실린더헤드(또는 실린더블록)에 브리넬링(凹部)이 생기어, 실린더보어 둘레의 실 면압이 불균등하게 돼, 실 성능이 저하한다고 하는 문제가 발생하게 돼 왔다.
한편으로, 실린더 보어 둘레의 실 비드에 스프링 강재를 이용하면 엔진의 운전중에 있어서의 실린더헤드의 수직방향에의 움직임에 대하여 비드의 추종성이 좋아지는 것이 알려져 있으나, 높은 면압이 요구되고 있는 1차 실의 비드의 부분에 이용하면 엔진 운전중의 실린더헤드의 수직방향의 반복의 움직임에 의해 이 비드에 균열이 생긴다는 문제가 있다.
[특허문헌 1] 특개2001-173786호 공보
본 발명은 이 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 실린더 보어에 대한 실 기능을 향상하는 동시에 엔진 운전중의 실린더헤드의 수직방향의 반복의 움직임에 의해서도 비드에 균열이 생기는 것을 회피할 수 있는 금속 개스킷을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관계되는 금속 개스킷은, 엔진의 실린더헤드와 실린더블록의 사이를 실하는 금속 개스킷에 있어서, 실린더 보어용 구멍의 주위에 마련한 제 1 금속판의 접음부와, 그 접음부 내에 배치된 제 2 금속판의 제 1 풀비드와, 상기 제 1 풀비드의 외주에서 상기 제 1 금속판에 적층배치된 제 3 금속판에 형성된 제 2 풀비드를 구비하되, 상기 제 2 금속판에 어닐 강재를 사용해 상기 제 1 금속판 보다 얇게 형성하고, 상기 제 3 금속판에 스프링 강재를 사용하는 동시에, 상기 제 2 풀비드의 2차 실부에서 발생하는 실 면압의 크기를 상기 제1 풀비드의 1차 실부에서 발생하는 실 면압 보다 작게 하여 1차 실부를 면압강화하고, 2차 실부로 추종성 강화를 하도록 구성된다. 또한, 이 비교에 이용하는 실 면압으로서는 각각의 원주방향에 대한 각 단면의 최대면압을 원주방향에 대하여 평균한 평균치를 이용한다.
또한, 엔진의 실린더헤드와 실린더블록의 사이를 실하는 금속 개스킷에 있어서, 실린더 보어용 구멍의 주위에 마련한 제 1 금속판의 접음부와, 그 접음부 내에 배치된 제 2 금속판의 제 1 풀비드와, 상기 제 1 풀비드의 외주에서 상기 제 1 금속판에 적층배치된 제 3 금속판에 형성된 제 2 풀비드를 구비하되, 상기 제 1 풀비드의 비드 높이 보다 상기 제 2 풀비드의 비드 높이를 높게 하고, 상기 제 2 금속판 및 상기 제 3 금속판에 스프링 강재를 이용하는 동시에, 상기 제 3 금속판 보다 상기 제 2 금속판을 얇게, 또한 상기 제 3 금속판의 경도를 상기 제 2 금속판의 경도 보다 높게 형성하여, 상기 제 2 풀비드의 2차 실부에서 발생하는 실 면압크기를 상기 제 1 풀비드의 1차 실부에서 발생하는 실 면압 보다 작게 하여 1차 실부를 면압강화하고, 2차 실부로 추종성 강화를 하도록 구성된다.
결국, 금속 적층형 개스킷의 연소실부 접음 타이프(홀드 오버 타이프) 구조에 있어서, 접음부 내의 1차 실부에서는 어닐 강재를 이용하여 제 1 풀비드를 마련하고, 인접하는 2차 실부에는 스프링 강재의 제 2 풀비드를 마련하여 구성하며, 또는, 제 1 풀비드와 제 2 풀비드에 스프링 강판재를 이용하는 동시에, 제 2 풀비드 측의 스프링 강재의 경도를 제 1 풀비드 측의 스프링 강재의 경도 보다 높게 형성하여 구성한다.
또, 상기의 금속 개스킷에 있어서, 상기 제 3 금속판을 복수매 마련하여 상기 제 2 풀비드를 복수개 겹쳐 적층하여 구성한다. 이 구성에 의해, 제 2 풀비드의 추종성과 압축성을 현저하게 높일 수가 있다.
이들 구성에 의하면, 제 2 풀비드 또는 제 1 및 제 2 풀비드에 스프링 강재를 이용하고 있는 동시에 제 1 풀비드 보다 제 2 풀비드의 실 면압을 작게 하고 있으므로, 엔진의 운전중에 있어서의 실린더헤드의 수직방향에의 움직임에 대하여 비드의 추종성을 향상할 수가 있다. 이에 의해, 제 1 풀비드의 1차 실부로는 강(强)면압, 제 2 풀비드의 2차 실부로는 추종성 강화로 실 기능을 1차 실부와 2차 실부에 분담시킬 수가 있기 때문에, 비드의 균열을 회피하면서 1차 실부와 2차 실부로 효과적으로 실할 수가 있다.
결국, 연소실 구멍을 접은 타이프의 금속 개스킷에 있어서, 1차 실의 고면압부를 피해 비교적 면압이 낮은 2차 실부에 스프링 강재에 의한 실 비드를 배치한 것에 의해, 비드의 추종성을 확보하여 균열로부터 비드를 보호할 수가 있고, 그와 동시에, 실 기능을 강면압의 1차 실부와 추종성 강화의 2차 실부에 효과적으로 분담시킴에 의해 높은 실 성능을 유지할 수 있다.
다음은 도면을 참조하여 본 발명에 관계되는 금속 개스킷의 실시의 형태에 대하여 설명한다. 도 1∼도 3은, 표준이 되는 전형적인 설명도이며, 구성을 보다 이해하기 쉽도록 실린더 보어용 구멍의 크기나 풀비드의 크기와 금속판의 판 두께 등의 치수를 실제의 것과는 다르게 해, 과장하여 나타내고 있다.
본 발명에 관계되는 금속 개스킷은 엔진의 실린더헤드와 실린더블록(실린더 보디)의 엔진부재의 사이에 끼이는 실린더헤드 개스킷으로서, 실린더 보어의 고온·고압의 연소가스 및 냉각수 통로나 냉각오일 통로 등의 냉각수나 오일 등의 유체를 실 한다.
이 금속 개스킷은 실린더블록 등의 엔진부재의 형상에 맞추어 제조되며, 실린더 보어용 구멍(연소실 용 구멍), 냉각수나 엔진오일의 순환을 위한 액체구멍, 체결 헤드볼트 용의 헤드볼트 구멍 등이 형성된다.
그리고, 도 1에 보이는 바와 같이, 제 1의 실시의 형태의 금속 개스킷(1)은 제 1 금속판(10)과 제 2의 금속판(20)과 제 3의 금속판(30)으로 구성된다. 이 제 1 금속판(10)은 연(軟)강판을, 제 2의 금속판(20)은 스테인리스 어닐재 등의 어닐 강재를, 제 3 금속판(30)은 스테인리스 조질재(스프링 강판) 등의 스프링 강재를 각각 사용하여 구성된다.
그리고, 실 대상 구멍인 실린더 보어용 구멍의 주위에 제 1 금속판(10)의 접음부(그로밋)(11)가 마련된다. 또, 제 2 금속판(20)에 접음부(11) 측에 볼록 또는 오목(도 1에서는 볼록)으로 되는 제 1 풀비드(21)가 마련되어 접음부(11) 내에 배치된다. 이 제 1 풀비드(21)의 주위에 하프비드(22)가 마련되고, 이 하프비드(22)에 인접시키어 제 3 금속판(30)에 마련한 제 2 풀비드(31)가 배설된다.
이들 제 1, 제 2 및 제 3 금속판(10, 20, 30)이 적층되어 금속 개스킷(1)이 구성된다. 더구나, 도 1에서는 제 2 풀비드(31)는 접음부(11) 측에 볼록이 되도록 마련돼 있으나, 접음부(11) 측에 오목이 되도록 마련하여도 좋다.
그리고, 이 구성에 있어서, 제 2 풀비드(31) 부분에서 발생하는 실 면압의 크기는 제 1 풀비드(21) 부분에서 발생하는 실 면압 보다 작아서 1차 실부를 면압강화하며, 2차 실부로 추종성 강화를 행하게 형성된다. 이 비교에 이용하는 실 면압으로서는, 각각의 원주방향에 대한 각 단면의 최대면압을 원주방향에 대해 평균한 평균치를 이용하며, 계산이나 실험 등에 기초하여 제 1 풀비드(21)와 제 2 풀비드(31)의 폭이나 높이나 형상을 선택한다. 게다가, 이들의 풀비드(21, 31)의 단면형상은 특히 한정되지 않아 원호상(圓弧狀), 파형(波形)형상, 삼각형상, 사다리꼴 형상, 사각형상 등의 주지의 비드의 형상을 이용할 수가 있다.
또, 이 제 1의 실시의 형태에서는, 제 2 풀비드(31)에 스프링성이 큰 스프링 강재를 사용하는 것으로 2차 실부에 의한 추종성의 강화를 꾀하나, 그와 동시에, 제 2 풀비드(31)를 인서트 비드로 형성하는 것에 의해, 상판(上板)이 되는 제 2 금속판(20)에 의해서 엔진부재 측의 접촉면에 제 2 풀비드(31)가 직접 접촉하지 않게 하고 있다. 이 구성에 의해, 알루미늄 제의 실린더헤드 등의 엔진부재의 접촉면을 제 2 풀비드(31)의 정점이 압착함에 의해 생기는 브리넬링을 회피하여 엔진부재 측에 오목함이 발생하여 실 성능을 열화하는 것을 방지할 수가 있다.
또, 도 2에 보이는 바와 같이, 제 2의 실시의 형태의 금속 개스킷(1A)은, 제 1 금속판(10)과 제 2 금속판(20A)과 제 3 금속판(30A)과 제 4 금속판(40)으로 구성된다. 이 제 1 금속판(10)과 제4 금속판(40)은 연강판을, 제 2 금속판(20A)은 어닐 강재를, 제 3 금속판(30A)은 스프링 강재를, 각각 사용하여 구성된다.
그리고, 실 대상 구멍인 실린더 보어용 구멍의 주위에 제 1 금속판(10)의 접음부(11)가 마련된다. 또, 원환상의 제 2 금속판(20A)에 접음부(11) 측에 볼록 또는 오목(도 2에서는 볼록)으로 되는 제 1 풀비드(21A)가 마련되어 접음부(11) 내에 배치된다. 이 제 1 풀비드(21A)의 주위에 제 4 금속판(40)이 배치된다. 또, 접음부(11)의 외측에 제 3 금속판(30A)에 접음부(11) 측에 오목이 되도록 마련한 제 2 풀비드(31A)가 배설된다. 이들의 제 1∼제 4 금속판(10, 20A, 30A, 40)이 적층되어 금속 개스킷(1A)이 구성된다.
이 구성에 있어서도, 제 1의 실시의 형태와 마찬가지로, 제 2 풀비드(31A) 부분에서 발생하는 실 면압의 크기는 제 1 풀비드(21A) 부분에서 발생하는 실 면압 보다 작게 하여 형성된다.
이 제 2의 실시의 형태에서는, 제 2 풀비드(31A)에 스프링성이 큰 스프링 강재를 이용하는 것으로 2차 실부에 의한 추종성의 강화를 꾀하나, 그와 동시에, 제 2 풀비드(31A)를 접음부(11) 측에 오목이 되도록 비드를 형성하여, 엔진 장착면에 제 2 풀비드(31A)의 정점이 접촉하지 않도록 구성한다. 이 구성에 의해, 알루미 늄제의 엔진 부재의 접촉면에 브리넬링(오목함)이 발생하는 것을 회피할 수가 있다.
또, 도 3에 보이는 바와 같이, 제 3의 실시의 형태의 금속 개스킷(1B)은 제 1 금속판(10)과 제 2 금속판(20A)과 2매의 제 3 금속판(30, 30A)으로 구성된다. 이 제 1 금속판(10)은 연강판을, 제 2 금속판(20A)은 어닐 강재를, 제 3 금속판(30, 30A)은 스프링 강재를, 각각 사용하여 구성된다.
그리고, 실 대상 구멍인 실린더 보어용 구멍의 주위에 제 1 금속판(10)의 접음부(11)가 마련된다. 또, 제 2 금속판(20A)에 접음부(11) 측에 볼록 또는 오목(도 2에서는 볼록)으로 되는 제 1 풀비드(21A)가 마련되어 접음부(11) 내에 배치된다. 이 제 1 풀비드(21A)의 주위에, 접음부(11)의 외측으로, 2매의 제 3 금속판(30, 30A)에 상호 오목부가 마주 향한 제 2 풀비드(31, 31A)가 배설된다. 이들의 제 1∼제 3 금속판(10, 20A, 30, 30A)을 적층하여 금속 개스킷(1B)이 구성된다.
이 구성에 있어서도, 제 1 및 제 2의 실시의 형태와 마찬가지로, 제 2 풀비드(30, 31A) 부분에서 발생하는 실 면압의 크기는 제 1 풀비드(21A) 부분에서 발생하는 실 면압 보다 작게 하여 형성된다.
이 제 3의 실시의 형태에서는, 제 2 풀비드(31, 31A)에 스프링성이 큰 스프링 강재를 사용하는 것으로 2차 실을 강화한다. 이 경우에는, 제 2 풀비드(31)의 정점이 엔진 부재의 접촉면에 직접 접촉하게 되나, 2차 실 비드(31, 31A)를 상하 겹으로 배치해 추종성과 압축성을 더 크게 하여 단일 비드의 경우 보다 비드 부분의 압축성을 크게 하고 있으므로, 엔진 부재의 접촉면에의 어택을 완화할 수 있다.
상기의 제 1∼제 3의 실시의 형태에 있어서, 제 2 풀비드(31) 부분의 실 면압의 분담비율을 종래의 금속 개스킷에 비해 크게 할 수 있는 것은, 제 2 풀비드(31, 31A) 부분에 스프링 강재를 이용하는 것으로 추종성과 압축성을 높여 큰 실 면압으로 하여도 엔진 부재의 접촉면에 있어서의 브리넬링의 발생을 회피할 수 있도록 구성하고 있기 때문이다.
그리고, 제 4∼제 6의 실시의 형태에서는, 각각, 상기의 제 1∼제 3의 실시의 형태에 있어서는, 제 2 금속판(20)에 어닐 강재를, 제 3 금속판(30, 30A)에 스프링 강재를 각각 사용하고 있으나, 이들의 대신에, 제 2 금속판(20) 및 제 3 금속판(30, 30A)에 스프링 강재를 사용하는 동시에, 제 3 금속판(30, 30A) 보다 제 2 금속판(20)을 얇게, 또, 제 3 금속판(30, 30A)의 경도를 제 2 금속판(20)의 경도 보다 높게 하여 구성한다.
또, 제 4와 제 5의 실시의 형태에서는, 제 1 풀비드(21, 21A)의 비드 높이 보다 제 2 풀비드(31, 31A)의 비드 높이를 높게 하고, 제 6의 실시의 형태에서는, 제 1 풀비드(21, 21A)의 비드 높이 보다, 제 2 풀비드(31)의 비드 높이와 제 2 풀비드(31A)의 높이의 합을 높게 하여 형성한다.
이들의 구성에 의해, 제 1 풀비드(21) 부분에 있어서의 추종성과 압축성을 높이는 동시에 제 2 실 비드(31, 31A) 부분에 있어서의 면압의 상승을 도모하기가 용이하게 되므로, 이들의 구성에 있어서도, 제 2 풀비드(31, 31A) 부분에서 발생하는 실 면압의 크기를 제 1 풀비드(21) 부분에서 발생하는 실 면압 보다 작게 하여, 1차 실부를 면압강화하고 2차 실부로 추종성을 강화하는 것이 용이하게 실현된다. 또 제 1∼제 3의 실시의 형태와 마찬가지의 효과를 성취할 수가 있다.
도 4에, 상기 제 1∼제 6의 실시의 형태에 있어서의 금속 개스킷의 대표적인 압력분포로 하여 제 1의 실시의 형태에 있어서의 금속 개스킷의 압력분포도를 보인다.
본 발명의 금속 개스킷에 의하면, 연소실 구멍을 접은 타이프의 금속 개스킷에 있어서, 제 2 풀비드 부분에서 발생하는 실 면압의 크기를 제 1 풀비드에서 발생하는 실 면압 보다 작게 하여 실 기능을 강면압의 1차 실부와 추종성 강화의 2차 실부에 분담시키고 있으므로, 종래의 1차 실부 보다 1차 실부의 면압을 낮게 하여 제 1 풀비드를 균열로부터 보호할 수가 있다.
또, 종래의 1차 실부 보다 면압이 낮지만, 종래의 2차 실부 보다 면압이 높은 2차 실부를, 스프링 강재를 이용한 제 2 풀비드로 형성하고 있기 때문에, 이 제 2 풀비드를 균열로부터 비드를 보호하면서 추종성을 확보할 수가 있어, 이 제 2 풀비드로도 높은 실 성능을 확보할 수가 있다.
또한, 비드 정부(頂部)가 엔진부재에 직접 접촉하지 않아 브리넬링이 생기기 어렵게 된다는 잇점이 있다.
따라서, 실린더 보어에 대한 높은 실 기능을 발휘하는 동시에, 엔진 운전중의 실린더헤드의 수직방향의 반복 움직임에도 층분한 추종성을 발휘할 수 있어, 비드에 균열이 생기는 것을 회피할 수가 있다.
Claims (3)
- 엔진의 실린더헤드와 실린더블록의 사이를 실하는 금속 개스킷에 있어서,실린더 보어용의 구멍의 주위에 마련한 제 1 금속판의 접음부와, 그 접음부 내에 배치된 제 2 금속판의 제 1 풀비드와, 상기 제 1 풀비드의 외주에서 상기 제 1 금속판에 적층배치된 제 3 금속판에 형성된 제 2 풀비드를 구비하되,상기 제 2 금속판에 어닐 강재를 사용해 상기 제 1 금속판 보다 얇게 형성하고 상기 제 3 금속판에 스프링 강재를 사용하는 동시에,상기 제 2 풀비드의 2차 실부에서 발생하는 실 면압의 크기를 상기 제 1 풀비드의 1차 실부에서 발생하는 실 면압 보다 작게 하여, 1차 실부를 면압강화하고 2차 실부로 추종성 강화를 하는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
- 엔진의 실린더헤드와 실린더블록의 사이를 실하는 금속 개스킷에 있어서,실린더 보어용의 구멍의 주위에 마련한 제 1 금속판의 접음부와, 그 접음부 내에 배치된 제 2 금속판의 제 1 풀비드와, 상기 제 1 풀비드의 외주에서 상기 제 1 금속판에 적층배치된 제 3 금속판에 형성된 제 2 풀비드를 구비하되,상기 제 1 풀비드의 비드 높이 보다 상기 제 2 풀비드의 비드 높이를 높게 하고,상기 제 2 금속판 및 상기 제 3 금속판에 스프링 강재를 사용하는 동시에, 상기 제 3 금속판 보다 상기 제 2 금속판을 얇게, 또, 상기 제 3 금속판의 경도를 상기 제 2 금속판의 경도 보다 높게 형성하여서,상기 제 2 풀비드의 2차 실부에서 발생하는 실 면압의 크기를 상기 제 1 풀비드의 1차 실부에서 발생하는 실 면압 보다 작게 하여, 1차 실부를 면압강화하고 2차 실부로 추종성 강화를 하는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제 3 금속판을 복수매 마련하여 상기 제 2 풀비드를 복수개 겹쳐 적층한 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
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