KR101011509B1 - 금속 개스킷 - Google Patents

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KR101011509B1
KR101011509B1 KR1020080094053A KR20080094053A KR101011509B1 KR 101011509 B1 KR101011509 B1 KR 101011509B1 KR 1020080094053 A KR1020080094053 A KR 1020080094053A KR 20080094053 A KR20080094053 A KR 20080094053A KR 101011509 B1 KR101011509 B1 KR 101011509B1
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Abstract

[과제] 실(seal) 대상용 구멍의 전체 주위에 걸쳐서, 거의 균등한 실 면압을 얻을수가 있고, 뛰어난 실 성능을 발휘함과 동시에, 접합면인 실린더 헤드와 흡 배기(吸排氣)매니홀드의 플랜지의 휨변형을 억제하는 것이 가능한 금속 개스킷을 제공한다.
[해결수단] 1매 또는 복수매의 금속구성판(10), (20), (30)을 갖고, 실 대상용 구멍(2)의 주위에 볼트구멍(3)을 배치함과 동시에, 상기 실 대상용 구멍(2)의 주위를 감싸서 내주측 비드(11), (21)와 외주측 비드(22)를 마련한 금속 개스킷에 있어서, 상기 내주측 비드(11), (21)를 상기 볼트구멍(3) 근방부분에서는 다른 부분보다도 비드의 압축저항을 작게 형성하고, 상기 외주측 비드(22)를 평면시(平面視)에서 상기 볼트구멍(3) 근방부분에서 상기 볼트구멍(3)을 안쪽에 포함하도록 배치함과 동시에, 상기 볼트구멍(3) 근방부분에서는, 다른 부분보다도 비드의 압축저항을 크게 형성한다.
Figure R1020080094053
금속 개스킷

Description

금속 개스킷 {Metal Gasket}
본 발명은 2개의 부재 사이에 협지하여 실(seal)하는 금속 개스킷에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실린더 보어의 변형 및 플랜지의 변형 등 금속 개스킷을 협지하는 부재의 변형을 억제하면서 실 대상용 구멍의 전체 주위에 걸쳐서 거의 균등한 실면압(面壓)을 얻는 것이 가능한 금속 개스킷에 관한 것이다.
자동차 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록(실린더 보디) 사이 및 흡 배기 매니폴드와 흡 배기관 사이에 끼워진 상태로 사용되는 실린더 헤드 개스킷 및 흡 배기 매니폴드용 개스킷은 체결볼트에 의해 체결되어 연소가스, 오일, 냉각수 등의 유체를 실(seal)하는 역할을 하고 있다.
최근 엔진의 경량소형화에 의해 엔진의 저강성화(底剛性化)가 진행되어 엔진부재가 저강성이 되고 있기 때문에, 실린더 보어나 플랜지 등의 실 대상용 구멍 및 그 주변의 변형이 발생한다고 하는 문제가 있다. 이 실린더 보어나 플랜지 등의 변형이 생기면, 비드 등의 실 수단이 충분히 기능하지 않게 되고 적정한 실 성능을 얻을 수 없게 된다.
이에 대한 대책의 하나로서, 되접어 꺾음부 내측에 제 1 비드를 설치함과 더불어 이 제 1 비드의 외주측에 제 2 비드를 설치하되, 되접어 꺾음부의 되접어 꺾음폭을 잠금볼트의 근방 부분보다 잠금볼트로부터 먼(離間) 부분에서 폭이 좁도록 형성하고, 또한 제 1 비드 또는 제 2 비드의 어느 쪽이던지 한쪽 또는 양쪽의 비드폭을 잠금볼트의 근방부분보다 잠금볼트로부터 먼 부분에서 폭이 좁도록 형성한 금속 적층형 개스킷이 제안되었다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이 금속 적층형 개스킷에서는, 이러한 구성에 의해 잠금 하중의 균일화를 도모하고 보어변형을 방지하며 더 나아가서는 가스 실(gas seal) 성능이 뛰어난 개스킷을 얻고 있지만, 제 1 비드와 제 2 비드가 볼트구멍보다 실 대상용 구멍 측(側)으로 배치되어 있기 때문에, 또한 내측 되접어 꺾음부의 폭, 제 1 비드 또는 제 2 비드의 폭이 전부 잠금볼트로부터 먼 부분에서 모두 동일하게 폭이 넓게 형성되어 있기 때문에, 실 대상 부재의 형상이나 개스킷의 종류에 따라서는, 이 볼트구멍 근방부분의 폭이 넓어서 비교적 압축저항이 작은 제 2 비드가 볼트구멍 주변에 가해지는 체결력(締結力)을 받아서 평탄화하고, 이어서, 제 1 비드도 평탄화해버리는 경우가 발생할 가능성이 생겼다.
[특허문헌 1] 특개평 11-118037호 공보
본 발명의 목적은 압축저항을 그 주위방향에서 변화시킨 내주측 비드와 외주측 비드를 조합함에 의해서 실 대상용 구멍의 전 주위에 걸쳐서 거의 균등한 실 면압을 얻을 수가 있어서 뛰어난 실 성능을 발휘함과 동시에, 접합면에 있는 실린더 헤드와 흡 배기 매니폴드의 플랜지의 휨변형을 억제하는 것이 가능한 금속 개스킷을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속 개스킷은, 1매 또는 복수매의 금속구성판을 가지며 실 대상용 구멍의 주위에 볼트구멍을 배치함과 동시에 상기 실 대상용 구멍의 주위를 둘러싸서 내주측 비드와 외주측 비드를 마련한 금속 개스킷에 있어서, 상기 내주측 비드를 상기 볼트구멍 근방부분에서는 다른 부분보다도 비드의 압축저항을 작게 형성하고, 평면시에서 상기 외주측 비드를 상기 볼트구멍 근방부분에서 상기 볼트구멍을 내측에 포함하도록 배치함과 동시에 상기 볼트구멍 근방부분에서는 다른 부분보다도 비드의 압축저항을 크게 형성하여 구성한다.
이 구성에 의하면, 1차 실을 형성하는 내주측 비드의 경우, 볼트 체결력의 영향이 강하고 실 면압이 크게 되기 쉬운 볼트구멍 근방에서는 압축저항을 작게 하는 것이 되어 압축성과 낮은 면압을 얻는 것이 가능하고, 한편으로 볼트 체결력의 영향이 약해서 실 면압이 작게 되기 쉬운 볼트구멍 사이에서는 압축저항을 크게 하는 것이 되어 높은 면압을 얻는 것이 가능하다. 그래서, 실 대상용 구멍의 전 주위에 걸쳐 거의 균등한 실 면압을 얻는 것이 가능하며, 뛰어난 실 성능을 발휘함과 동시에 실 대상용 구멍과 그 근방의 변형, 예를 들면, 실린더 헤드 개스킷에서는 보어변형, 흡 배기 매니폴드에서는 플랜지의 변형 등을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 2차 실을 형성하는 외주측 비드의 경우, 볼트 체결력의 영향이 강하고 실 면압이 크게 되기 쉬운 볼트구멍 근방에서는 압축저항을 크게 함으로써, 한층 더 실 면압을 높여서 이 금속 개스킷의 접합면에 있는 실린더 헤드와 흡 배기 매니폴드의 플랜지의 휨변형을 억제할 수 있고, 한편으로 볼트 체결력의 영향이 약하고 실 면압이 작게되기 쉬운 볼트구멍 사이에서는 압축저항을 작게 함으로써, 낮은 면압을 얻고 압축성과 추종성(追從性)을 높여서 실 성능을 향상시키는 것이 가능하다.
특히, 평면시에서 외주측 비드를, 볼트구멍 근방부분에서 볼트구멍을 내측에 포함하도록 볼트구멍의 외측까지 넓혀서 배치하는 것에 의해, 평면시에서 볼트구멍이 외측이 되는 비드에 비해서 볼트구멍의 주위에서 넓은 범위에 걸쳐 외주측 비드가 배치되기 때문에, 비교적 길이가 긴 비드에서 체결 볼트에 의한 압축력을 받는 것이 가능하다. 그래서, 이 길이가 긴 비드부분에서 압축성을 비교적 높게 형성한 외주측 비드에서 체결력에 의한 체부력을 분담할 수 있고, 외주측 비드의 평탄화를 방지할 수 있다.
그러므로, 이들 압축저항을 그 주위방향에서 변화시킨 내주측 비드와 외주측 비드를 조합시킴에 의해, 볼트구멍 근방과 기타 부위(볼트구멍 사이 등)에서는 한쪽의 비드가 압축저항이 작게 형성되었을 때는 다른 쪽의 비드가 압축저항이 크게 형성되기 때문에, 양쪽의 조합 결과인 전체적인 구성에서는 보다 균등한 실 면압을 갖는 것이 가능하고, 보다 뛰어난 실 성능을 발휘하는 것과 동시에 접합면인 실린더 헤드와 흡 배기 매니폴드의 플랜지 등의 휨변형을 억제하는 것이 가능하다.
상기한 금속 개스킷에 있어서, 상기 내주측 비드의 경우, 상기 볼트구멍 근방부분에서는 다른 부분보다도 비드 폭을 넓게 하여 비드의 압축저항을 작게 형성함과 동시에, 상기 외주측 비드의 경우, 상기 볼트구멍 근방부분에서는 다른 부분보다도 비드 폭을 좁게 하여 비드의 압축저항을 크게 형성한다. 이 구성에 의하면, 비교적 단순한 구조에 의해 상기 구성을 실시할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 금속 개스킷에 있어서, 그 금속 개스킷을 2매 이상의 금속 구성판을 적층시켜 구성하고, 상기 금속 구성판의 인접한 2매의 제 1 및 제 2 금속 구성판의 각각에 있어서, 상기 내주측 비드를 내주측에서는 서로 외측으로 외주측에서는 서로 내측으로 경사를 갖는 하프비드로 형성하고, 상기 금속 구성판 2매 중 한쪽의 금속 구성판에 있어서, 상기 외주측 비드를 내주측은 다른 쪽의 금속구성판측으로 외주측에서는 그 반대쪽으로 경사를 갖는 하프비드로 형성함과 동시에, 평면시에서 상기 내주측 비드가 각각 겹쳐지도록 구성한다.
또한, 상기 개스킷에 있어서, 상기 2매의 금속 구성판에 더해서, 제 3의 금속 구성판을 적층하고, 이 제 3의 금속 구성판에 있어서, 평면시에서 상기 내주측 비드에 겹쳐지는 내주측 비드를, 내주측은 상기 제 1 금속 구성판측으로 외주측은 그 반대쪽으로 경사를 갖는 하프비드로 형성한다. 혹은, 상기 금속 개스킷에 있어서, 상기 2매의 금속 구성판 2세트를 적층면에 대해 서로 대칭이 되도록 적층하여 구성한다.
또한 이 금속 개스킷은 엔진부재인 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 사용되는 실린더 헤드 개스킷과, 엔진부재인 흡기 매니폴드와 흡기관의 사이에 사용되는 흡기 매니폴드용 개스킷과, 엔진부재인 배기 매니폴드와 배기관 사이에 사용되는 배기 매니폴드용 개스킷 등에 사용하면 특히 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 흡 배기 매니폴드용 금속 개스킷에서는 볼트구멍에 더해지는 체결력으로 인해 플랜지가 변형하기 쉽기 때문에 보다 본 발명의 금속 개스킷의 적용이 바람직하다.
본 발명의 금속 개스킷에 의하면, 압축저항을 그 주위방향에서 변화시킨 내주측 비드와 외주측 비드의 조합에 의하여 볼트 구멍 근방과 다른 부위(볼트구멍 사이 등)에서는 한쪽의 비드가 압축저항이 작게 형성된 때는 다른쪽 비드가 압축저항이 크게 형성되기 때문에, 전체적인 구성에서는 거의 균등한 실 면압을 얻는 것이 가능하여 뛰어난 실 성능을 발휘하는 것과 동시에 접합면의 휨변형을 억제할 수 있다.
다음으로, 도면을 참조해서 본 발명에 따른 금속 개스킷의 실시 형태에 대해 설명한다. 여기의 도 1~도 6은 모식적인 설명도로서 구성을 보다 이해하기 쉽도록 판두께, 실 대상용 구멍의 크기, 비드의 크기 등의 치수를 실제의 것과는 다르게 과장해서 나타내고 있다.
여기에서는, 금속 개스킷으로서 배기 매니폴드용 금속 개스킷을 예로 하여 설명하고 있지만, 본 발명은 여기에 한정된 것이 아니라 흡기 매니폴드용 금속 개스킷과 실린더 개스킷 등의 다른 금속 개스킷에도 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 개스킷은, 예를 들면, 엔진의 배기 매니폴드와 배기관의 플랜지 사이에 끼워진 금속 개스킷으로, 엔진으로부터 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 실(seal)한다.
도 1~도 6에서 나타내듯이, 이 금속 개스킷(1), (1A)은 연강판, 스텐레스 소둔재(어닐(anneal)재), 스텐레스 조질재(스프링 강판) 등으로 형성된 금속 구성판(금속기판)의 1매 또는 복수매로 구성된다. 또한, 이 금속 개스킷(1), (1A)은 배기 매니폴드의 접합 플랜지의 형상에 맞춰서 제조되고 실 대상용 구멍(2)과 체결헤드볼트용 볼트구멍(3)이 형성된다.
이들 금속 개스킷(1), (1A)은 2매의 금속구성판(10), (20)을 포함해서 형성된다. 이 두개의 금속구성판(10), (20), 즉, 제 1 금속구성판(10)과 제 2 금속구성판(20) 각각에 있어서, 실 대상용 구멍(2)에 관해서 내주측에서는 서로 외측으로 외주측에서는 서로 내측으로 경사를 갖는 하프비드로 내주측 비드(11), (21)를 형성한다. 이들 내주측 비드(11), (21)는, 평면시에서 서로 겹쳐지도록 구성한다.
이 내주측 비드(11), (21)의 경우, 볼트구멍(3) 근방부분에서는 다른 부분보다도 비드폭을 넓게 하여 비드(11), (21)의 압축저항을 작게 형성한다. 즉, 내주측 비드(11), (21)의 볼트구멍(3) 근방의 비드 폭(Wa1)(도 2, 도 5)을 볼트구멍(3) 사이나 그 외 부분의 비드 폭(Wb1)(도 3, 도 6)보다도 넓게 형성한다. 예를 들면, 가장 큰 비드 폭을 가장 작은 비드 폭의 1.5~2.5배 정도로 한다.
또한, 한쪽의 제 2 금속구성판(20)에 있어서, 내주측은 제 1 금속구성판(10)측으로 외주측은 그 반대측으로 경사를 갖는 하프비드로 외주측 비드(22)를 형성한다. 이 외주측 비드(22)는, 평면시에서 내주측 비드(11), (21)의 외주측에 배치되고, 볼트구멍(3) 근방부분에서 볼트구멍(3)을 안쪽에 포함하도록 볼트구멍(3)의 외측을 둘러싸게 배치한다. 이 부분의 외주측 비드(22)는 볼트구멍(3) 부분의 스톱퍼를 겸하고 있다.
이 외주측 비드(22)의 경우, 볼트구멍(3)의 근방부분에서는 다른 부분보다도 비드 폭을 좁게 하여 비드의 압축저항을 크게 형성한다. 즉, 외주측 비드(22)의 볼트구멍(3) 근방의 비드 폭(Wa2)(도2, 도 5)을 볼트구멍(3) 사이 등의 기타 부분의 비드 폭(Wb2)(도 3, 도 6)보다도 좁게 형성한다. 예를 들면, 가장 큰 비드 폭을 가장 작은 비드 폭의 1.5~2.5배 정도로 한다.
도 1~도 3에서 나타내는 제 1 실시형태의 금속 개스킷(1)의 경우, 상기 2매의 제 1 및 제 2 금속구성판(10), (20) 외에 제 3의 금속구성판(30)을 적층하되, 이 제 3의 금속구성판(30)에 있어서, 내주측은 제 1 금속구성판(10)측으로 외주측은 그 반대측으로 경사를 갖는 하프비드로 형성한 내주측 비드(31)를, 평면시에서 제 1 및 제 2의 금속구성판(10), (20)의 내주측 비드(11), (21)와 겹쳐지도록 배치하여 구성한다.
또한, 도 5~도 6에서 나타내는 제 2의 실시형태의 금속 개스킷(1A)의 경우, 상기 2매의 제 1 및 제 2의 금속구성판(10), (20) 외에 같은 형상의 제 4 및 제 5의 금속구성판(10A), (20A)을 적층면에 대해서 대칭이 되도록 적층하여 구성한다. 이 구성에 의하면, 평면시에서 내주측 비드(11), (21), (21A), (11A)가 겹쳐져 만나고 외주측 비드(22), (22A)가 겹쳐져 만나게 된다.
상기 금속 개스킷(1)(또는 (1A))에 의하면, 1차 실을 형성하는 내주측 비드(11), (21), (31)(또는 (11), (21), (21A), (11A))에 있어서는 볼트 체결력의 영향이 강하고 실 면압이 크게 되기 쉬운 볼트구멍(3) 근방에서는 압축저항을 작게 하는 것으로, 압축성과 낮은 면압을 얻는다. 또한 볼트 체결력의 영향이 약해서 실 면압이 작게 되기 쉬운 볼트구멍(3) 사이에서는 압축저항을 크게 하는 것으로, 높은 면압을 얻는다. 이러한 것에 의해 실 대상용 구멍(2)의 전주위에 걸쳐 거의 균등한 실 면압을 얻어서 뛰어난 실 성능을 발휘함과 동시에, 배기가스통로인 실 대상용 구멍의 변형을 방지한다.
또한, 2차 실을 형성하는 외주측 비드(22)(또는 (22), (22A))에 있어서는, 볼트 체결력의 영향이 강하고 실 면압이 크게 되기 쉬운 볼트구멍(3) 근방에서는 압축저항을 크게 하는 것으로, 한층 더 실 면압을 높여서 이 금속 개스킷(1)(또는 (1A))의 접합면인 배기 매니폴드의 플랜지의 휨변형을 억제한다. 또한 한편으로, 볼트 체결력의 영향이 약해서 실 면압이 작아지기 쉬운 볼트 구멍(3) 사이에서는 압축저항을 작게 하는 것으로, 낮은 면압을 얻어서 압축성과 추종성을 높이고 실 성능을 향상시킨다.
그래서, 이들 내주측 비드(11), (21), (31)(또는 (11), (21), (21A), (11A))와 외주측 비드(22)(또는 (22), (22A))를 조합시키는 것에 의해 볼트구멍(3) 근방과 기타의 부위(볼트구멍(3) 사이 등)에서는 한쪽의 비드가 압축저항이 작게 형성되었을 때는 다른 쪽의 비드가 압축저항이 크게 형성되기 때문에, 양쪽의 조합의 결과인 전체적 구성에서는 거의 균등한 실 면압을 얻을 수 가 있고 뛰어난 실 성능을 발휘하는 것과 동시에, 접합면인 배기 매니폴드와 배기관의 플랜지의 휨변형을 억제할 수 있다.
또한, 상기한 바에서는, 내주측 비드와 외주측 비드 양쪽 모두 하프비드로 형성했지만 풀비드로 형성해도 좋고, 이 비드형상은 본 발명에서는 특별히 한정하지 않으며, 풀비드로 형성하는 경우에는 단면형상이 원호형상, 정현형상(코사인), 사다리꼴(臺形) 형상, 삼각형(산형태)형상 등이어도 좋다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태의 금속 개스킷을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면을 나타내는 부분확대단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B 단면을 나타내는 부분확대단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 형태의 금속 개스킷을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A단면을 나타내는 부분확대단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B단면을 나타내는 부분확대단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 1A 금속 개스킷 2 실 대상용 구멍
3 볼트구멍 10 제 1 금속구성판
11 내주측 비드 10A 제 4의 금속구성판
11A 내주측 비드 20 제 2의 금속구성판
21 내주측 비드 22 외주측 비드
20A 제 5의 금속구성판 21A 내주측 비드
22A 외주측 비드 22A 외주측 비드
30 제 3의 금속구성판 31 내주측 비드

Claims (5)

1매 또는 복수매(枚)의 금속구성판을 갖고, 실 대상용 구멍 주위에 볼트구멍을 배치함과 동시에, 상기 실 대상용 구멍의 주위를 둘러싸서 내주측 비드와 외주측 비드를 설치한 금속 개스킷에 있어서,
상기 내주측 비드를, 상기 볼트구멍 근방부분에서는 다른 부분보다도 비드의 압축저항을 작게 형성하고,
상기 외주측 비드를, 평면시에서 상기 볼트구멍 근방부분에서 상기 볼트 구멍을 내측에 포함하도록 배치함과 동시에, 상기 볼트구멍 근방부분에서는 타 부분보다도 비드의 압축저항을 크게 형성한 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 1항에 있어서,
상기 내주측 비드를, 상기 볼트구멍 근방부분에서는 타 부분보다도 비드 폭을 넓게 하여 비드의 압축저항을 작게 형성함과 동시에, 상기 외주측 비드를 상기 볼트구멍 근방부분에서는 타 부분보다도 비드 폭을 좁게 하여 비드의 압축저항을 크게 형성한 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 금속 개스킷을 2매 이상의 금속구성판을 적층하여 구성하고,
상기 금속구성판의 인접한 2매의 제 1 및 제 2의 금속구성판 각각에 상기 내주측 비드를 형성하되, 이 내주측 비드를 내주측에서는 서로 외측으로 외주측에서는 서로 내측으로 경사를 갖는 하프비드로 형성하고, 상기 금속구성판 2매 중 제 2 금속구성판에 상기 외주측 비드를 형성하되, 이 외주측 비드를 내주측에서는 제 1 금속구성판측으로 외주측에서는 그 반대측으로 경사를 갖는 하프비드로 형성함과 동시에,
평면시에서 상기 내주측비드가 각각 겹쳐지도록 구성한 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 3항에 있어서,
상기 2매의 금속구성판에 더해서 제 3의 금속구성판을 적층하되, 이 제 3의 금속구성판에, 평면시에서 상기 내주측 비드에 겹쳐지는 내주측 비드를, 내주측에서는 상기 제 1 금속구성판측으로 외주측에서는 그 반대방향으로 경사를 갖는 하프비드로 형성한 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
제 3항에 있어서,
상기 2매의 금속구성판 2세트를 적층면에 대해 서로 대칭이 되도록 적층하여 구성한 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
KR1020080094053A 2007-10-12 2008-09-25 금속 개스킷 KR101011509B1 (ko)

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