KR100958380B1 - 금속제 개스킷 - Google Patents

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Abstract

실(seal) 대상의 유체의 압력을 이용해서 엔진의 실린더 보어 등의 실 대상 구멍 주위의 실 성능을 높일 수 있는 금속제 개스킷을 제공한다.
2장 이상의 금속 구성판(10), (20)을 갖고, 2개의 부재 사이에 협지(挾持)하여 실을 행하는 금속제 개스킷(1)의 실 대상 구멍(2)에 면한 부분에, 외주측으로 돌출한 U자형상의 링(30)을 2장의 금속 구성판(10), (20)사이에 설치해서 구성하고, 또한 이 U자 형상의 링(30)의 내측에 실링을 설치하여 구성한다.
금속제 개스킷

Description

금속제 개스킷 {Metal Gasket}
본 발명은 엔진의 실린더 헤드나 실린더 블록 등 2개의 부재 사이에 협지하여 실을 행하는 금속제 개스킷에 관해서, 보다 상세하게는 실(seal) 대상의 유체의 압력을 실 면압에 이용가능하여 뛰어난 실 성능을 발휘할 수 있는 금속제 개스킷에 관한 것이다.
실린더 헤드 개스킷은, 자동차 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록(실린더 보디) 사이에 끼워져 있는 상태로, 헤드 볼트에 의해 단단히 고정되어 연소가스, 오일, 냉각수 등의 유체를 실하는 역할을 갖고 있다.
이 실린더 헤드 개스킷에는, 고온에서 부식성이 있는 연소가스가 개스킷의 금속 구성판 사이에 들어가는 것을 방지하기 위해, U자 형상의 링인 그로밋(grommet)이나, 금속 구성판을 접어 젖힌 접음부가 실린더 보어용 구멍 측으로 돌출되도록 배치하여 사용되어 왔다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
하지만, 이 그로밋의 경우에는, 그로밋이 금속 구성판을 협지한 상태에서 실린더 보어용 구멍의 주변부에 배치되기 때문에, 그로밋 부재가 실린더 헤드나 실린더 블록에 직접 닿아서 최내주측의 실라인을 형성하므로, 최근 강성(剛性)이 낮아서 손상되기 쉬운 알루미늄 합금제의 엔진부재에 있어서는, 이 실 라인 부분에 손상이 발생하여 이 손상에 의해 실 성능이 떨어져서 적정한 실 성능을 얻는 것이 불가능하게 된다는 문제가 있다. 또한, 접어 젖히는 구조에 있어서도 접음부분이 실린더 헤드나 실린더 블록에 직접 닿아서 최내주측의 실 라인을 형성하기 때문에 같은 문제가 있다.
(특허문헌 1) 특개 2006-132714호 공보
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로, 본 발명의 목적은 실 대상의 유체의 압력을 이용하여, 엔진의 실린더 보어 등의 실 대상 구멍주위의 실 성능을 높이는 것이 가능한 금속제 개스킷을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관계된 금속제 개스킷은, 2장 이상의 금속 구성판을 갖고, 2개의 부재 사이에 협지하여 실을 행하는 금속제 개스킷의 실 대상 구멍에 면한 부분에, 실 대상 구멍 외주측으로 돌출된 U자 형상의 링을 2장의 금속 구성판 사이에 이들 금속 구성판과는 별체(別體)로 형성하여 설치함으로써 구성된다. 이 구성에 의하면, 엔진의 연소가스 등의 실 대상의 유체의 압력이 높아지면, U자 형상의 링 안쪽으로 들어간 유체가 U자 형상의 링을 벌려서, U자 형상의 링을 협지하고 있는 양측의 금속 구성판을 부재 방향으로 압압(壓押)한다. 그 때문에, 금속 구성판 사이로 실 대상의 유체가 더욱더 들어가기 어렵게 되는 것과 동시에, 실 대상의 유체의 압력을 실(seal)용 면압에 이용할 수 있기 때문에 실 성능이 향상된다.
상기 금속제 개스킷에 있어서, 상기 2장의 금속 구성판의 적어도 한 방향에 실 대상 구멍 쪽이 벌어지는 하프비드를 설치, 그 하프비드의 내측에 상기 U자 형상의 링을 설치하여 구성한다. 이 하프비드를 설치하면 U자 형상의 링을 설치하기 쉽게 되는 것과 동시에 실 대상 구멍 쪽의 평단부에서 비교적 넓은 폭으로 실라인을 형성할 수 있기 때문에, 엔진부재의 손상이나 압흔의 발생을 억제할 수 있는 것과 동시에, 하프비드의 실 기능도 더해져서 실 성능이 보다 향상된다.
상기 금속제 개스킷에 있어서, 상기 하프비드의 실 대상 구멍 쪽 부분에 외측으로 돌출된 풀비드를 설치하여 구성한다. 이 구성에 의하면, 하프비드의 압압력에 더해져서 풀비드의 압압력을 더하는 것이 가능해지기 때문에, 강한 압압력의 실 라인을 형성할 수 있다.
또한, 상기 금속제 개스킷에 있어서, 상기 U자 형상의 링 안쪽에 실 링을 설치하여 구성한다. 이 구성에 의하면, U자 형상 링의 개방(開放)측이 압압된 경우에 있어서도, 와이어 링 등의 실링에 의해 U자 형상 링의 개방측이 찌부러지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, U자 형상의 링의 개방측이 찌부러져서, 실 대상 구멍 쪽에서 U자 형상 링과 이 링을 협지하는 금속 구성판의 사이에 틈이 생겨서 실 대상의 유체가 이 틈으로 들어가는 것을 막을 수 있다. 따라서, 실 성능을 더욱더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 금속제 개스킷에 의하면, U자 형상의 링을 실 대상 구멍 외주측으로 돌출하도록 설치한 것에 의해, 실 대상의 유체의 압력이 높아지면 U자 형상의 링 안쪽으로 들어간 유체가 U자 형상의 링을 벌려서, U자 형상의 링을 협지하고 있는 양쪽의 금속 구성판을 부재방향으로 압압한다. 그 때문에, 금속 구성판 사이에 실 대상의 유체가 더욱 들어가기 어렵게 되는 것과 동시에, 실 대상 유체의 압력을 실(seal) 용 면압에 이용가능하기 때문에, 실 면압이 높아져서 실 성능을 향상할 수 있다.
다음으로, 도면을 참조해서 본 발명에 관계된 금속제 개스킷의 실시형태에 대해서 실린더 헤드 개스킷을 예로 하여 설명한다. 또한, 도 1 및 도 2는 모식적인 설명도이고, 구성을 보다 이해하기 쉽도록 판두께, 실 대상 구멍의 크기, 접음부의 크기, 비드의 크기 등의 치수를 실제의 것과는 다르게 과장해서 나타내고 있다.
본 발명에 관계된 실시 형태의 금속 개스킷은 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록(실린더 보디)의 엔진부재 사이에 협지된 실린더 헤드 개스킷으로, 실린더 보어의 고온, 고압의 연소가스 및 냉각수 통로나 냉각 오일통로 등의 냉각수나 오일 등의 유체를 실한다.
이 실린더 헤드 개스킷은 연강판, 스텐레스 소둔재(anneal材), 스텐레스 조질재(調質材)(스프링 강판) 등으로 형성되는 복수의 금속 구성판(금속기판)으로 구성된다. 또한, 실린더 블록 등의 엔진부재의 형상에 맞춰 제조되어 실린더 보어용 구멍(연소실용 구멍), 냉각수나 엔진오일의 순환을 위한 액체구멍, 체결헤드볼트용 볼트 구멍 등이 형성된다.
도 1에 나타나듯이, 본 발명의 제 1 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷(1)은, 2장의 금속 구성판(10), (20)과, 실 대상인 보어용 구멍(2)의 외주측으로 돌출된 U자 형상의 링(30)으로 이루어진다. 도시된 바와 같이, U자 형상의 링(30)은 금속 구성판(10),(20)과 별체(別體)로 형성된다. 이 제 1 금속 구성판(10)과 제 2 금속 구성판(20)은, 스텐레스 소둔재로 형성되고, U자 형상의 링(30)은 스텐레스 스프링 강판으로 형성된다.
실린더 보어용 구멍(2)의 주연부(周緣部)에 있어서, 제 1 금속 구성판(10)에는 실린더 보어용 구멍(2) 쪽이 열린 하프비드(11)가 설치되고, 제 2 금속 구성판(20)에는, 실린더 보어용 구멍(2) 쪽이 열린 하프비드(21)가 설치된다. 이 두 개의 하프비드(11), (21)의 사이에 보어용 구멍(2) 외주측으로 둥그스름한 부분(접음부)(31)을 갖는 U자 형상의 링(30)을 설치한다. 또한, 물구멍(3)쪽에도 제 1 금속 구성판(10)에서는 물구멍(3)쪽이 열린 하프비드(12)가 설치되고, 제 2 금속 구성판(20)에서는 물구멍(3)쪽이 열린 하프비드(22)가 설치된다.
이 구성에 의해, 엔진의 연소가스의 압력이 높아지면, U자 형상의 링(30) 안쪽으로 들어간 연소가스의 압력에 의해 U자 형상의 링(30)이 벌어지는 방향으로 압력이 작용해서, U자 형상의 링(30)을 협지하고 있는 양쪽의 금속 구성판(10), (20)을 부재방향으로 압압한다. 그로 인해 금속 구성판(10), (20) 사이에 연소가스가 들어가기 어렵게 됨과 동시에, 연소가스의 압력을 실 용 면압에 이용할 수 있기 때문에, 실 성능이 향상된다.
또한, 하프비드(11), (21)에 의해, U자 형상의 링(30)이 설치하기 쉽게 됨과 동시에, 실 대상 구멍 쪽의 비교적 넓은 폭의 평단부에서 실 라인을 형성하는 것이 가능하기 때문에 엔진부재의 손상이나 압흔의 발생을 억제할 수 있다. 또한 하프비드 (11), (21)의 실 기능도 더해지기 때문에, 실 성능이 더욱 향상된다.
도 2에서 나타나듯이, 본 발명의 제 2 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1A)은, 3장의 금속 구성판(10A), (20A), (40)과, 보어용 구멍(2)의 외주측으로 돌출된 U자 형상 링(30)으로 이루어진다. 이 제 2의 실시형태에서는, 제 1의 실시 형태에 있어서 제 1 금속 구성판(10)과 제 2 금속 구성판(20) 사이에, 제 3의 금속 구성판(40)이 협지된다. 이 구성 이외에는 제 1의 실시형태와 동일하다.
이 제3의 금속 구성판(40)을 설치하면, 개스킷(1A)의 두께조정이 용이하게 되기 때문에, U자 형상의 링(30)이 설치하기 쉽게 된다. 또한, 하프비드(11), (21)를 급경사지게 설치하지 않아도 되어서, 하프비드(11), (21)에 의한 실 면압 조정이 용이해진다.
도 3에서 나타나듯이, 본 발명의 제 3의 실시형태의 실린더 헤드 개스킷(1B)은, 3장의 금속 구성판(10B), (20B), (40B)과 , 보어용 구멍(2)의 외주측으로 돌출된 U자 형상의 링(30)으로 이루어진다. 이 제 3의 실시형태에서는, 제 2의 실시 형태에서 처럼 제 2 금속 구성판(20A)에 설치한 하프비드(21)를 설치하지 않는다. 제 3의 실시형태의 경우, 제 2의 금속 구성판(20B)은 실린더 보어용 구멍(2)의 주연부에 있어서는 평탄하게 형성된다. 그리고, 제 1의 금속 구성판(10B)의 하프비드(11)와 제 2 금속 구성판(20B)의 평탄부 사이에 U자 형상의 링(30)이 설치된다. 이 구성 이외에는 제 2의 실시 형태와 동일하다. 이 제 3의 실시 형태에서는, 하프비드(11)가 1개가 되기 때문에, 제 2의 실시 형태보다도 실 라인의 면압을 낮게 할 수 있다.
이들 제 1~제 3의 실시 형태의 구조에서는, 가스압을 이용해서 보어면압을 발생하는 것이 가능하지만, 고면압(高面壓)은 바람직하지 않다고 여겨진다. 따라서, 알루미늄 합금제의 엔진부재의 보어부분의 압흔을 감소할 수 있다. 또한 연소가스의 압력을 이용할 수 있기 때문에, 가스 실 성능뿐만 아니라, 추종성(追從性)도 향상된다. 그 때문에, 특히 알루미늄 합금제의 오픈덱(opendeck) 타입의 가솔린 엔진의 경우에 적합하다.
도 4~도 6에서 나타나듯이, 본 발명의 제 4~제 6의 실시형태의 실린더 헤드 개스킷(1C), (1D), (1E)은, 각각 제 1~제 3의 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷(1), (1A), (1B)에 있어서, 제 1 금속 구성판(10), (10A), (10B)의 하프비드(11)의 실린더 보어용 구멍(2) 쪽과 제 2 금속 구성판(20), (20A)의 하프비드(21)의 실린더 보어용 구멍(2) 쪽에 풀비드(13),(23)를 설치해서 구성한다. 이 풀비드(13),(23)에서, 실 면압이 높은 실 라인을 형성하는 것에 의해 디젤 엔진 등 연소가스의 압력이 높은 엔진에 적용가능하게 된다.
또한, 도 4 및 도 5의 실시형태에서는, 제 1 금속 구성판(10C),(10E)과 제 2 금속 구성판(20C),(20E)의 양방향에 풀비드(13),(23)를 설치했지만, 어느 방향이든지 한 방향에만 설치해서 실 면압을 저하시키는 것도 가능하다. 이들 하프비드(11),(21)나 풀비드(13),(23)의 구성은, 필요한 실 면압에 맞게 적절하게 선택된다. 또한, 상기에서는 풀비드(13),(23)를 단면형상이 원호형상인 비드로 설명했지만, 이 비드형상은 본 발명에서는 특별히 한정하지 않고, 단면형상이 원호형상, 정현(正弦)형상(cosine), 사다리꼴형상, 삼각형(산형)형상 등이라도 괜찮다.
또한, 도 7에서 나타나듯이, 제 7의 실시형태의 금속제 개스킷(1F)에서는, 제 1의 실시형태의 금속제 개스킷(1)에 있어서, U자 형상의 링(30)의 내측에 와이어링 등의 실링(50)을 설치해서 구성한다. 이 구성에 의하면, U자형상의 링의 개방측이 압압되는 경우에 있어서도, 실링(50)에 의해 U자형상의 링(30)의 개방측이 찌부러지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, U자형상의 링(30)의 개방측이 찌부러져서 실 대상 구멍(2) 쪽에서 U자형상의 링(30)과 이 링(30)을 협지하는 금속 구성판(10), (20)과의 사이에 틈이 생겨 연소가스가 이 틈으로 들어오는 것을 막을 수 있다. 그로 인해, 실 성능을 보다 더 향상시킬 수 있다.
또한, 이 U자형상의 링(30) 안쪽에 와이어링 등의 실링(50)을 설치하는 구성은, 제 2~제6의 실시 형태에 있어서도 실시가 가능해서, 제 7의 실시형태와 같은 효과를 얻는 것이 가능하다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타낸 부분 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 제 2 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타낸 부분 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제 3 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타낸 부분 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제 4 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타낸 부분 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제 5 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제 6 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타낸 부분 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 제 7 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타낸 부분 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 1A~1F 실린더 헤드 개스킷
2 실린더 보어용 구멍
3 물구멍
10, 10A~10F 제 1 금속 구성판
11, 12 하프비드
13 풀비드
20, 20A~20F 제 2 금속 구성판
21, 22 하프비드
23 풀비드
30 U자형상의 링
40 제 3 금속 구성판(부판)
50 실링(와이어링)

Claims (4)

  1. 2장 이상의 금속 구성판을 갖고, 2개 부재 사이에 협지하여 실을 행하는 금속제 개스킷의 실 대상 구멍에 면한 부분에, 상기 2장의 금속 구성판의 적어도 한 방향에 실 대상 구멍 쪽이 열린 하프비드를 설치하고, 이 하프비드의 내측에 실 대상 구멍의 외주측으로 돌출된 U자형상의 링을 상기 금속 구성판과는 별체로 형성하고, 상기 U자형상의 링의 개방측이 찌부러지는 것을 방지하기 위해 상기 U자 형상의 링의 개방측의 내측에 실링을 설치한 것을 특징으로 하는 금속제 개스킷.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하프비드의 실 대상 구멍 쪽 부분에 외측으로 돌출된 풀비드를 설치한 것을 특징으로 하는 금속제 개스킷.
  3. 삭제
  4. 삭제
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