KR100924457B1 - 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조. - Google Patents

Abstract

본 발명은 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 플레이트를 각각의 코킹부에 의해 결합하는 적층형 가스켓에 있어서 외각에 적층되는 플레이트의 코킹부에 걸림테두리를 구성함으로써 플레이트 간 걸림에 의한 견고한 체결이 가능하며, 코킹부에 2단의 경사면을 구성하여 코킹부를 구성하기 위한 절취선의 단부에 응력집중을 완화할 수 있는 적층형 가스켓의 결합구조에 관한 것이다.

가스켓, 플레이트, 코킹부, 걸림테두리

Description

걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조.{A STRUCTURE USING HOOKING FOR GASKET}

도 1은 종래 기술에 따른 적층형 가스켓에 있어 결합구조를 나타내는 단면도이고,

도 2는 본 발명의 실시 예로 플레이트를 나타내는 평면도이고,

도 3a는 도 2에서 A부분에 해당하는 평면도이고,

도 3b는 도 2에서 A-A부분에 해당하는 절개 단면도이고,

도 3c는 도 2에서 B-B부분에 해당하는 절개 단면도이고,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조를 나타내는 절개 사시도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1a,b : 플레이트 110 : 절취선

111 : 돌출라인 120 : 코킹부

121 : 바닥부 122 : 경사면

123 : 걸림테두리

본 발명은 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 플레이트를 각각의 코킹부에 의해 결합하는 적층형 가스켓에 있어서 외각에 적층되는 플레이트의 코킹부에 걸림테두리를 구성함으로써 플레이트 간 걸림에 의한 견고한 체결이 가능하며, 코킹부에 2단의 경사면을 구성하여 코킹부를 구성하기 위한 절취선의 단부에 응력집중을 완화할 수 있는 적층형 가스켓의 결합구조에 관한 것이다.

일반적으로 가스켓(gasket)은 엔진(내연기관), 유/공압장치 등에서 유체, 기체 등이 왕래하는 부품과 부품간의 결합면, 혹은 접촉면 사이에 끼워져서 이들 사이의 기밀을 유지하여 누설을 방지하게 된다.

이러한 가스켓 중 차량 등의 엔진부분에 적용되는 것을 살펴보면, 차량의 엔진에서는 특히 실린더 블록과 실린더 헤드의 접합면 사이와, 실린더 헤드와 실린더헤드 커버의 접촉면 사이 등에 설치되어 밀봉수단(seal)의 기능을 담당하며, 연소실내 고압 연소가스의 누설을 방지한다. 연소실의 내부는 압축, 팽창, 폭발, 배기 등으로 이루어지는 4행정 사이클 과정 동안 실린더 내부 압력이 연속적으로 변화하는 기계적 환경에 놓여 있다.

특히, 폭발시의 내부 가스 압력은 실린더 헤드와 실린더블록을 체결하는 볼트결합의 체결력을 초과할 정도로 높기 때문에 실린더 헤드를 상향으로 밀어 올리 는 힘(lift-up force : 이하 '리프트 포스'라 함)이 발생되어서, 가스켓과 실린더 헤드 내지 실린더 블록 사이에 미세한 간극이 존재하게 된다.

예를 들어, 압축착화기관에서 실린더 헤드는 리프트 포스를 받을 때 실린더 블록의 상면으로부터 높이 10㎛(0.01㎜) ∼ 15㎛(0.015㎜) 정도 튀어 올라가기 때문에 실린더 헤드와 실린더 블록의 사이에 유동적 간극을 만들게 된다.

이때, 내부 가스 압력이 대략적으로 대기압의 200배 정도이기 때문에, 내부 가스는 간극을 통해 외부로 세어나가게 되어서 내연기관의 연소효율에 악 영향을 미치게 된다.

이렇게 미세한 간극은 사이클의 진행 동안 실린더 내부의 하중 변화에 따라 유동적으로 변화하므로, 내연기관에서 만족할만한 밀봉을 유지하고 폭발 시 발생되는 미세 간극 생성을 억제하기 위해서는 탄성과 함께 내구성을 갖는 적층형 가스켓이 필요하다.

일반적으로 적층형 가스켓은 복수의 금속박판(플레이트)을 적층, 결합하여 사용되어 왔다.

일예로 적층형 가스켓은 2장의 플레이트로 구성할 수 있는데, 탄성력에 의해 실린더헤드와 실린더블록의 접합면이 시일 하도록 하는 비드가 형성된 비드플레이트와 상기 비드플레이트의 비드의 완전압착으로 인한 시일성능의 저하를 방지할 수 있도록 하는 스토퍼플레이트로 구성할 수 있다.

이와 같이 2장의 플레이트를 적층하여 결합시키기 위한 방법은 기본적으로 그로멧형, 헤밍형, 야그형 등이 있으며, 이들은 주로 리벳팅, 야그용접 등에 의해 상호 분리되지 않도록 사용되어 왔다.

그러나 상기와 같이 리벳팅에 의해 플레이트 상호간을 결합하는 경우 별도의 리벳팅 작업을 수행해야 하는 번거로움이 있고, 야그용접의 경우도 용접에 의해 발생되는 열에 의해 조립되는 플레이트에 열응력이 발생되고, 이 열응력에 의해 조립된 적층형 가스켓에 열변형이 발생되며, 이 또한 별도의 용접과정을 거쳐야 하는 번거로움이 있었다.

이러한 문제점으로 인해 도 1에서 보는 바와 같이 코킹부(방식)에 의해 플레이트 상호간을 결합하여 사용하는데, 코킹방식은 각각의 플레이트에 대응하는 코킹을 구성함으로서 별도의 리벳팅 이나 용접과정이 없이 간편하게 대응하는 코킹을 삽입하는 방식으로 플레이트 상호간을 결합하여 사용하는 것이다.

그러나 도 1에서 보는 바와 같이 코킹방식의 경우에도 각각의 플레이트 간에 단순히 코킹부의 삽입에 의해 체결하는 구조로 플레이트 간에 미끌림이 발생하여 가스켓의 기능을 저해하는 문제점이 있으며, 코킹부를 형성하기 위해 플레이트에 절취선을 형성하는데 이러한 절취선의 단부에는 응력집중이 야기되어 구조적인 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 앞서 언급한 취약점을 해결하고자, 복수의 플레이트를 각각의 코킹부에 의해 결합 시 미끌림 등을 방지하는 견고한 결합구조와 절취선의 단부에 형성되는 응력집중을 완화할 수 있는 적층형 가스켓의 결합구조를 제공하고자 한다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 적층형 가스켓을 구성하는 복수의 플레이트에서 각각의 플레이트에 동일 위치에 형성되는 마주 보는 절취선과, 상기 절취선 사이를 가압하여 바닥부와 바닥부 양단에서 경사면이 형성되는 코킹부로 구성되는 적층형 가스켓의 결합구조에 있어서,

복수의 플레이트 중 외각에 적층되는 플레이트의 절취선은 중앙부에 중심반대 방향으로 팽창되는 형상의 돌출라인이 형성되며, 상기 돌출라인에 의해 코킹부의 바닥부에는 걸림테두리가 구성됨을 특징으로 한다.

상기 경사면의 높이(H)는 적층형 가스켓을 구성하는 복수의 플레이트 높이(h)보다 같거나 크게 구성됨이 타당하다.

상기 코킹부의 바닥부는 평활면으로 구성되어 걸림테두리와 타 플레이트가 견고하게 걸릴 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

상기 마주보는 절취선은 각각 양단부 방향으로 좁아지는 형상으로 구성되어 각각의 플레이트의 코킹부간에 미끌림 없는 삽입 체결이 가능하도록 구성됨이 바람직하다.

한편, 각각의 절취선 양단부에는 응력집중에 야기되어 구조적인 문제가 발생할 수 있는 바, 코킹부에는 바닥부의 양단에 2단의 경사면을 형성하여 응력집중을 완화하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도면에서, 도 1은 종래 기술에 따른 적층형 가스켓에 있어 결합구조를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예로 플레이트를 나타내는 평면도이고, 도 3a는 도 2에서 A부분에 해당하는 평면도이고, 도 3b는 도 2에서 A-A부분에 해당하는 절개 단면도이고, 도 3c는 도 2에서 B-B부분에 해당하는 절개 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조를 나타내는 절개 사시도이다.

본 발명은 복수의 플레이트로 구성되는 적층형 가스켓에 있어서, 복수의 플레이트 간에 결합구조로 걸림테두리에 의해 견고한 체결력을 부여함과 동시에 코킹부에 2단의 경사면을 구성하여 응력집중을 완화하는 것이다.

한편 본 발명은 복수의 플레이트로 구성된 경우에 적용되는 구조로 이하에서는 도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 복수의 플레이트로 구성된 적층형 가스켓의 일 예로써 적층형 가스켓을 2장의 플레이트(1a, 1b)로 구성한 경우를 예로 들어 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 플레이트(1)는 내연기관의 실린더 기통수에 따라서 소정 개수의 보어(7)(예시는 4기통용 실린더에 적용된 것임.)가 평면부(2)의 중앙부분에 형성된다. 그리고 상기 보어들의 외측변부에 즉 보어와 플레이트의 변부 사이에 실린더를 냉각시키고 윤활유를 공급하기 위한 냉각수 공급구 멍(8)과 오일공급구멍(6)이 형성된다. 또한, 상기 플레이트(1)에는 실린더블록(도면에 도시되지 않음.)과 실린더헤드(도면에 도시되지 않음.)에 체결하기 위한 볼트삽입공(9)이 플레이트 변부에 형성된다.

또한, 상기 플레이트(1)에는 보어(7) 주변부에 탄성력에 의해 연소가스의 누출을 방지하는 보어비드(3)가 형성되고, 고압의 오일이 새는 것을 방지하도록 오일공급구멍(7) 둘레에는 오일비드(4)가 형성되고, 연소가스, 오일 냉각수 등이 실린더블록과 실린더헤드의 접합면에서 누출되는 것을 방지하기 위해 비드플레이트 변부를 따라서 끝단과 일정간격 이격되어 형성된 변부비드(5)가 형성되는 것이다. 이러한 비드는 스토퍼플레이트의 경우에는 구성되지 않을 수 있다.

또한, 상기 플레이트(1)간에 적층하여 결합시키기 위한 결합구조(100) 즉 본 발명은 A부분에 형성된다. 본 발명의 결합구조(100)는 적층형 가스켓을 구성하는 복수의 플레이트(1a, 1b)에서 각각의 플레이트(1a, 1b)에 동일 위치(A부분)에 형성되는 마주 보는 절취선(110)과, 상기 절취선 사이를 가압하여 형성되는 코킹부(120)로 구성된다. 상기 코킹부(120)는 각각 플레이트(1a, 1b)에 마주 보는 한 쌍의 절취선(110)을 구성하여 절취선(110) 사이부분을 가압시킴으로써 구성하는데, 도 4a 및 도 도 4b에서 보는 바와 같이 상부 플레이트(1a)에 형성되는 코킹부(120)의 산부분은 하부 플레이트(1b)에 형성된 코킹부(120)의 골부분에 삽입됨으로서 각각의 플레이트(1a, 1b)가 결합되는 것이다.

특히 본 발명은 복수의 플레이트 중 외각에 적층되는 플레이트에 절취선(110)을 형성함에 있어 중앙부에 중심반대 방향으로 팽창되는 형상의 돌출라 인(111)이 형성하는데, 도 3a 내지 도 3c에서 보는 바와 같이 상부에 적층되는 플레이트(1a)에 양 방향으로 볼록한 형상으로 돌출라인(111)을 따라 절취하는 것이다. 이렇게 돌출라인(111)을 형성함으로써 돌출라인(111)에 의한 사이부분이 가압이 되면 코킹부(120)의 바닥부(121)에는 볼록하게 돌출되는 걸림테두리(123)가 형성된다.

또한, 각각의 플레이트에 형성되는 상기 코킹부(120)의 바닥부(121)는 평활면으로 구성됨이 바람직한데, 이는 각각의 코킹부(120) 간에 삽입 체결이 견고하게 하는 것은 물론 본 발명의 특징으로써 상기 상부에 적층되는 플레이트(1a)의 코킹부(120)에 형성된 걸림테두리(123)와 하부에 적층되는 플레이트(1b)의 하면이 견고하게 걸릴 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 본 발명은 플레이트 간에 코킹부(120)에 의한 삽입 체결에 있어 미끌림을 방지하기 위해 상기 마주보는 한 쌍의 절취선(110)은 각각 양단부 방향으로 좁아지는 형상으로 구성한다. 즉 도 3a에서 보는 바와 같이 중앙부 즉 가압에 의해 코킹부(120)의 바닥부(121)가 형성되도록 하는 절취선(110)부분은 평행하게 구성하되(단, 상단에 적층되는 플레이트(1a)에서는 돌출라인(111)이 형성되므로 평행하게 구성되는 것이 아니라 양방향으로 볼록하게 형성되어진다.) 가압에 의해 이하에서 설명할 경사면(122)을 형성하도록 하는 절취선(110)부분은 절취선(110)의 양단방향으로 좁아지게 되어 결국 경사면(122)은 상부방향으로 좁아지는 형상으로 구성되는 것이다.

상기 코킹부(120)에는 평활면으로 구성되는 바닥부(121) 양단으로 상향 경사 구배를 형성하는 경사면(122)이 형성되어 플레이트의 평면부(2)와 연하도록 구성된다. 특히 본 발명에 있어 상기 경사면(122)의 높이(H)는 도 3b에서 보는 바와 같이 적층된 플레이트의 높이(h)보다 같거나 크게 구성하여야 한다. 즉 도 3b에서 보는 바와 같이 각각의 코킹부(120)의 경사면(122) 높이(H)를 상부 플레이트(1a) 및 하부 플레이트(1b)의 높이의 합(h)보다 같거나 크게 구성하여야 하는 것이다. 이렇게 구성하여야 하는 것은 상부 플레이트(1a)에 형성되는 걸림테두리(123)가 하부에 적층되는 플레이트(1b)의 하면에 걸릴 수 있도록 하기 위함이다. 여기서 코킹부(120)의 경사면(122) 높이(H)를 상부 플레이트(1a) 및 하부 플레이트(1b)의 높이의 합(h)보다 크게 구성하여야 한다는 것은 도 3c에서 보는 바와 같이 하부 플레이트(1b)에서 절취선(110) 부분에 형성되는 하향경사구배의 걸림부(g)와 걸림테두리(123) 부분에 형성되는 상향 경사구배의 걸림부(g)의 높이만큼 경사면(122) 높이(H)를 상부 플레이트(1a) 및 하부 플레이트(1b)의 높이의 합(h)보다 크게 구성하여야 한다는 것이다.

한편, 도 3a 내지 도 3c에서 보는 바와 같이 절취선(110)의 양단 즉 4곳의 단부에 응력집중에 야기되어 구조적인 문제가 발생할 수 있는 바, 본 발명의 다른 실시 예로써 4a 및 도 4b에는 2단의 경사면(122)을 형성하는 실시 예를 도시하고 있다. 즉 바닥부(121)의 양단에서 상향 경사구배를 형성하는 제1경사면(122a)이 구성되고, 상향 경사구배를 형성하되 상기 제1경사면(122a)보다 작은 경사구배를 형성하는 제2경사면(122b)을 형성하는 것이다. 이렇게 제2경사면(122b)를 형성함으로써 절취선(110)의 단부에 응력집중을 완화할 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 작동상태를 설명한다. 본 발명의 플레이트 간 결합구조(100)는 각각의 플레이트(1a, 1b)에 절취선(110)이 구성하는데, 도 2에서 보는 바와 같이 A부분에 한 쌍의 절취선(110)을 각각 구성한다. 단, 상부에 적층되는 플레이트(1a)에는 돌출라인(111)을 구성하는데, 도 3a에서 보는 바와 같이 절취선(110)의 중앙부분으로 하부 플레이트(1b)의 절취선(110) 보다 양방향으로 볼록한 형상의 돌출라인(111)을 구성한다.

양 플레이트(1a, 1b)가 적층된 상태에서 상기 절취선(110) 사이부분을 가압하여 코킹부(120)를 형성하는데, 상기 코킹부(120)는 평활면의 바닥부(121)와 바닥부(121) 양단에서 경사면(122)이 형성되어 측단면에서는 사다리꼴 형상이 되도록 가압에 의해 형성한다.

특히 본 발명에서는 가압에 의해 코킹부(120)가 형성되면서 상부 플레이트(1a)의 코킹부(120)에 상기 돌출라인(111)에 의해 걸림테두리(123)가 형성되며 동시에 도 3b 등에서 보는 바와 같이 상기 걸림테두리(123)가 하부 플레이트(1b)의 하면에 걸리도록 구성된다. 이와 같이 걸림테두리(123)가 하부 플레이트(1b)에 걸림에 있어서 도 3c에서 보는 바와 같이 하부 플레이트(1b)에서 내민 부분 즉 절취선(110) 부분으로 상부 플레이트(1a)에 돌출라인(111)보다 내민 부분의 상부가 상기 걸림테두리(123)의 하부에 가압에 의해 밀리면서 하향경사구배의 걸림부(g)가 형성되고 동시에 걸림테두리(123) 부분에는 상향 경사구배의 걸림부(g)가 자연스럽게 가압에 의해 형성됨으로써 각각의 걸림부(g)에 의해 각각의 코킹부(120)는 더욱 견고하게 체결될 수 있는 것이다. 이러한 체결을 위해 코킹부(120)의 경사면(122) 높이(H)를 상부 플레이트(1a) 및 하부 플레이트(1b)의 높이의 합(h)보다 같거나 크게 구성하여야 한다.

또한, 경사면(122)을 형성함에 있어서 도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이 2단의 경사면(122a, b)을 형성할 수 있는데, 이렇게 제1경사면(122a)과 제2경사면(122b)을 형성함으로써 절취선(110)의 단부에 응력집중을 완화할 수 있어 본 발명은 구조적으로도 안정적인 결합구조를 제시하게 되는 것이다.

상기에서 언급한 내용은 적층형 가스켓을 2장의 플레이트만 구성한 경우를 예시한 것으로 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 2장의 플레이트 뿐만 아니라 중간판(inner plate)을 삽입하는 구성 등 플레이트를 결합하면서 코킹에 의한 결합방식을 적용하는 적층형 가스켓에 있어 외각에 적층되는 플레이트에 가압테두리를 구성하여 플레이트 간에 걸림에 의한 견고한 체결을 할 수 있게 할 뿐 아니라 각각의 코킹부에 2단의 경사면을 구성하여 구조적으로도 안정적인 결합구조를 제시하는 것이다.

본 발명의 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조는 복수의 플레이트 중 외각에 적층되는 플레이트에 가압테두리가 형성된 코킹부를 구성함으로서 플레이트 간에 걸림에 의해 견고한 결합이 가능하도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조는 각각의 코킹부에 2단의 경사면을 구성하여 절취선의 단부에 응력집중을 완화함으로써 구조적으로 안정적인 장점이 있다.

이상에서 살펴본 본 발명의 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (5)

1. 적층형 가스켓을 구성하는 복수의 플레이트에서 각각의 플레이트에 동일 위치에 형성되는 마주 보는 절취선과, 상기 절취선 사이를 가압하여 바닥부와 바닥부 양단에서 경사면이 형성되는 코킹부로 구성되는 적층형 가스켓의 결합구조에 있어서,

   복수의 플레이트 중 외각에 적층되는 플레이트의 절취선은 중앙부에 중심반대 방향으로 팽창되는 형상의 돌출라인이 형성되며, 상기 돌출라인에 의해 코킹부의 바닥부에는 걸림테두리가 구성됨을 특징으로 하는 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 경사면의 높이(H)는 적층형 가스켓을 구성하는 복수의 플레이트 높이(h)보다 같거나 크게 구성됨을 특징으로 하는 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 바닥부는 평활면으로 구성됨을 특징으로 하는 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 마주보는 절취선은 각각 양단부 방향으로 좁아지는 형상으로 구성됨을 특징으로 하는 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조.
5. 제 1항에 있어서,

   각각의 코킹부에는 바닥부의 양단에 2단의 경사면이 형성됨을 특징으로 하는 걸림에 의한 적층형 가스켓의 결합구조.

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