KR101118373B1

KR101118373B1 - 금속판의 결합부

Info

Publication number: KR101118373B1
Application number: KR1020097002884A
Authority: KR
Inventors: 고사쿠 우에타
Original assignee: 니혼 메타루 가스켓토 가부시키가이샤
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2012-03-09
Also published as: CN102773354B; DE112006003987B4; US8240678B2; WO2008023448A1; JP4945568B2; KR20090034972A; JPWO2008023448A1; US20090311551A1; DE112006003987T5; CN102773354A; CN101501348A

Abstract

인장응력이 집중하여 발생하도록 하는 부분에 결합위치를 설정하여도 균열이 발생하기 어려운 금속판의 결합구조를 제공한다. 적층한 금속판을 모두 하면측을 향하여 설편 형상으로 타발한다. 타발 깊이는, 적층한 금속판의 총판두께 이상으로 한다. 설편부(8)는, 결합 중심부(3)측을 남긴 외팔보 형상으로 타발한다. 설편부(8)는, 결합 중심부(3)와의 연결부에서 면외방향 아래쪽으로 절곡되고, 그 설편부(8)의 늘어나는 방향 도중위치가, 상기 연결부의 절곡선(7)과 평행하게 되도록 절곡되어 있다. 설편부(8)의 폭은, 선단부측을 향함에 따라서 커지도록 설정되어 있다.

Description

금속판의 결합부{CONNECTING STRUCTURE FOR METAL PLATE}

본 발명은, 적층한 복수매의 박판 금속판끼리의 결합에 관한 것으로, 특히 복수매의 기판이나 부판(副板)등으로 이루어지는 금속판을 적층하여 형성되는 금속 개스킷에의 적용에 적합한 금속판의 결합구조에 관한 것이다.

복수매의 금속판을 적층하여 형성되는 금속 개스킷에 있어서, 그 적층된 복수매의 금속판의 전부 혹은 일부의 금속판끼리의 결합구조로서는, 종래 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 구조가 있다. 이 구조는, 결합부에 있어서, 적층된 금속판을 2개의 서로 독립한 주절단선에서 절단하여 2조의 잘라떼어냄을 형성하고, 그 2조의 주절단선 사이의 금속부분을 적층 판두께보다 큰 단차가 되도록 적층방향(판두께방향)으로 돌출하도록 판을 늘려 팽출시켜 돌기부를 형성하는 것에 의해, 적층된 금속판끼리를 결합하는 것이다. 한편, 절단시, 금형에 대해 클리어런스(clearance)를 통상보다 넓게 설정하여 타발함으로써, 파단면에 버어(burr)를 많이 발생시키고, 또한 경도가 높은 재료의 특성을 이용하여 전단 후의 버어가 파단면보다 넓어지는 특성을 살리고, 또한 타발된 쪽도 버어가 넓어지기 때문에 서로 부합함으로써, 빠짐구멍에는 되돌아가지 않아 어긋나지 않고 있다.

여기서, 종전에는, 금속 개스킷을 장착하는 엔진의 접합면보다 바깥쪽에 금 속 개스킷의 일부가 위치하도록, 금속 개스킷의 바깥둘레측으로 장출(張出) 부분을 설치하여, 그 장출 부분에 결합위치를 설정하여 결합하고 있었다. 그러나, 엔진의 소형 경량화나 고성능화가 진행되어 고열에 대한 냉각 방법으로부터 실린더 블록에 웨트라이너나 오픈데크 기술이 채용되는 것에 맞추어, 연소실 구멍 주위의 면압발생이 저하하는 것의 대책으로서 연소실 구멍 주위에 심판(seam plate)을 증설하여 면압을 높게 하는 개스킷이 증가하고 있다. 이러한 것으로부터, 상술의 결합 방법을, 연소실 구멍 주위의 물구멍을 설치하는 영역내에서, 개스킷을 구성하는 복수의 금속판끼리를 결합하는 경우에도 사용되도록 되어 있다.

특허문헌 1 : 일본특허공개 평10-235440호 공보

그러나, 상기 종래의 결합 방법은, 대향하는 엔진의 접합면보다 바깥쪽에 결합위치를 설정하여 사용되는 경우에는 문제는 없었지만, 엔진의 접합면내의 물구멍을 설치하는 영역내에 결합위치를 설정한 경우에는, 엔진의 가동에 의해서 상기 결합위치에 인장 압축 하중이 반복하여 입력되어, 대상으로 하는 엔진의 조건에 따라서는, 상기 결합위치로부터 금속판에 균열이 발생하는 경우가 있다.

그 이유를 다음에 상세히 설명한다.

예를 들면 엔진의 소형 경량화, 고성능화, 큰 배기량 엔진 등으로 압축비나 연소온도의 상승 등이 있고, 실린더 블록측의 냉각 효율 UP와 제작비 저감 등으로부터, 웨트라이너, 오픈데크 기술이 채용되는 결과, 엔진의 실린더 블록은, 엔진의 연소실 구멍측과 물구멍보다 바깥쪽의 볼트 구멍부분이, 금속 개스킷과 대향하는 접합면측에서는 물구멍 형성의 위치에서 분리된 상태가 되어 있고, 그 부분에서는, 연소실 구멍측과 물구멍 형성 위치보다 바깥쪽부가 물구멍의 바닥부로 연결되어 있다. 게다가, 이러한 엔진의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 장착된 금속 개스킷은, 개스킷에 걸리는 하중(면압)을 연소실 구멍 주위에서 가장 높아지도록 설정된다. 또한, 물구멍 형성의 위치보다 바깥둘레측이 조임 볼트로 체결됨으로써, 물구멍 형성의 위치를 사이에 둔 바깥쪽의 볼트구멍 근방의 하중이 연소실 구멍 주위와 거의 동등하게 되고, 볼트구멍 근방 이외는 엔진 강성에 의해 다르지만 볼트구멍으로부터 멀어짐에 따라서 면압이 저하되고 있다. 이상과 같은 조건이 겹침으로써, 엔진의 운전상황에 따라서는, 물구멍 형성 위치에서 분리된 상태에서, 물구멍 형성 위치보다 연소실 구멍측과, 물구멍 형성의 위치보다 바깥쪽이 다른 움직임이 관찰되게 되었다.

이때, 종래의 결합구조는, 상기 특허문헌 1의 기술과 같이, 결합하고자 하는 범위의 기판 바깥쪽을 남기고, 그 사이에 2개 이상의 잘라떼어냄을, 버어를 발생시키면서 가공하고, 잘라 떼어낸 측을, 중앙부에 일부 평탄을 갖게 한 사다리꼴 형상으로 팽출시키도록 판을 연신하는 가공을 하고 있다. 특히, 경도가 높은 재질로 이루어지는 개스킷의 경우, 물구멍 형성의 위치(실린더, 블록의 워터 쟈켓과 겹치는 위치)내에 결합위치를 설정하기 때문에, 결합위치의 크기에 제한이 있어, 결합 부위가 작을 때에 상기 팽출부를 개스킷의 판두께 이상으로 팽출시키면, 그 세워진 부분은 억지로 연장되어 인장응력이 잔류하고 있다.

또한, 상기 종래 기술의 방법은 잘라떼어냄 최후의 전단면과 개스킷면의 입상면(立上面)이 직각이 되어 있기 때문에 전단 최후의 컷면에 인장응력이 집중하여 발생하고 있다. 이러한 상태의 개스킷을 엔진에 장착하여 체결볼트로 단단히 조여 운전한 경우, 결합된 부분은, 물구멍 범위내에서는, 실린더 블록면 및 실린더 헤드면의 쌍방에서 개방되어 있거나, 실린더 블록면만에서 개방되어 있거나 하지만, 어쨌든 물구멍 범위내에서는 자유롭게 움직일 수 있는 상태에 있고, 상기한 바와 같이 엔진이 물구멍의 안둘레측과 바깥둘레측에서 다른 움직임을 한 경우에는, 물구멍 형성의 위치내에서, 결합된 개스킷은 응력이 잔류하고 있는 상기 전단 최후의 컷부를 기점으로 하여, 운전에 의해 반복 발생하는 압축이나 인장응력과 진동으로 개스킷 기판에 균열이 발생하는 경우가 있다. 그 균열이 시간과 함께 진행하면 개스킷 기능을 손상시키게 된다.

본 발명은, 상기와 같은 점에 주목하여 이루어진 것으로, 인장응력이나 압축응력이 집중하여 발생하는 부분에 결합위치를 설정해도 균열이 발생하기 어려운 금속판의 결합구조를 제공하는 것이다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명 중 청구항 1에 기재한 발명은, 적층한 2매 이상의 금속판의 결합부로서, 상기 적층한 2매 이상의 금속판의 적층방향의 상면으로부터 하면에 외팔보 형상으로 타발함으로써 형성되는 설편부를 설치하고, 상기 설편부는, 상기 설편부와 상기 적층한 2매 이상의 금속판과의 연결부이며, 상기 설편부를 상기 적층방향의 하면측으로 절곡하기 위한 제1 절곡선(7)과, 상기 제1 절곡선(7)과 대략 평행한 제2 절곡선(11)을 갖고, 상기 제2 절곡선(11)의 폭은, 상기 설편부의 폭의 최대치보다 작으며, 상기 설편부의 타발 깊이는, 상기 적층한 2매 이상의 금속판의 총 판두께 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

다음으로, 청구항 2에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 구성에 대해, 상기 설편부는, 상기 제1 절곡선(7)으로부터 상기 제2 절곡선(11)을 거쳐 상기 설편부의 선단부(13)를 향함에 따라 서서히 설편부의 폭이 커지는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음으로, 청구항 3에 기재한 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재한 구성에 대해, 상기 설편부의 외형 윤곽에는, 예각의 부분이 없는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음으로, 청구항 4에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 구성에 대해, 상기 설편부는, 설편부를 잘라 떼어내어 형성된 개구(開口)부분과 평행하게 되도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음으로, 청구항 5에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재된 설편부를 복수 형성하고, 이 복수의 설편부는, 결합하는 중심인 결합 중심부를 중심으로 하여, 방사상으로 바깥지름방향으로 뻗도록 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음으로, 청구항 6에 기재한 발명은, 청구항 5에 기재한 구성에 대해, 상기 복수의 설편부는 각각, 결합위치의 중앙부측으로 연결부를 향하게 하고, 및 상기 중앙부로부터 멀어지는 방향으로 상기 설편부의 길이방향이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음으로, 청구항 7에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 구성에 대해, 상기 설편부를 잘라내어 형성된 개구부분의 바깥가장자리를 포함하고 그 개구부분 바깥둘레의 기판부분을, 상기 설편부를 타발한 방향과는 반대측으로 돌출시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

다음으로, 청구항 8에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 구성에 대해서, 상기 금속판은, 대향하는 실린더 블록과 실린더 헤드와의 사이에 끼워지는 개스킷으로서, 적어도 상기 설편부는, 상기 실린더 블록 혹은 실린더 헤드에 형성된 물구멍과 겹치는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
다음으로, 청구항 9에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 구성에 대해서, 상기 제1 절곡선(7)과 대략 평형하게 상기 제2 절곡선(11)을 절곡하여, 계단형상의 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.
다음으로, 청구항 10에 기재한 발명은, 청구항 1에 기재한 구성에 대해서, 상기 제2 절곡선(11)을 사이에 두고, 상기 제1 절곡선(7)의 반대측에 위치하는, 타발된 상기 설편부의 선단부(13)는, 타발되지 않은 상기 적층한 2매 이상의 금속판의 하면보다 하측에 위치하는 것이다.
다음으로, 청구항 11에 기재한 발명은, 결합 중심부를 사이에 두고, 대향하도록 배치되는 한쌍의 설편부를 구비하고, 상기 한쌍의 설편부는 각각, 청구항 1에 기재된 상기 설편부인 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 기초하는 실시형태에 관한 금속 개스킷을 도시하는 평면도이다.

도 2는 본 발명에 기초하는 실시형태에 관한 결합위치를 도시하는 평면도이다.

도 3은 도 2에 있어서의 A-A단면도이다.

도 4는 도 2에 있어서의 화살표 B에서 본 도면이다.

도 5는 설편부와 설편개구와의 관계를 도시한 도면이다.

도 6은 설편부의 절곡된 다른 예이다.

도 7은 설편부의 다른 형상을 도시하는 평면도이다.

도 8은 설편부의 다른 형상을 도시하는 평면도이다.

도 9는 설편부의 다른 형상을 도시하는 평면도이다.

도 10은 설편부의 다른 형상을 도시하는 평면도이다.

도 11은 하나의 결합위치에 3개의 설편부를 배치한 예를 도시하는 평면도이다.

도 12는 하나의 결합위치에 4개의 설편부를 배치한 예를 도시하는 평면도이다.

도 13은 제 2 실시형태에 있어서의 결합구조를 도시하는 부분 확대한 사시도이다.

도 14는 제 2 실시형태에 있어서의 결합구조를 도시하는 단면도이다.

<부호의 설명>

1 : 금속 개스킷

2 : 결합위치(기판과 심판과의 결합위치)

3 : 결합 중심부

4 : 경사부

5 : 평탄부

6,6-1,6-2 : 기판

7 : 절곡선

8 : 설편부

9 : 심판

10 : 설편개구

11 : 절곡부

12 : 결합위치(기판과 기판과의 결합위치)

14 : 팽출부

43 : 물구멍

50 : 수냉영역

다음에, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 금속 개스킷을 도시하는 평면도이다.

(구성)

금속 개스킷(1)은, 엔진(도시하지 않음)의 실린더 블록과 실린더 헤드와의 대향하는 접합면 사이에 끼워지는 것으로, 엔진의 실린더에 대응하여 금속 개스킷 (1)에는 후술과 같이 연소실 구멍(42)이 개구되어 있다. 또한, 상기 실린더 블록에는, 실린더의 바깥둘레에, 상기 실린더의 전체둘레를 덮도록 하여, 냉각용 물이 통과하는 워터 쟈켓이 설치되어 있다. 그리고 금속 개스킷(1)에는, 그 워터 쟈켓과 겹치는 영역을 수냉영역(50)으로 호칭하면, 그 수냉영역(50)의 일부에 복수의 물구멍(43)이 개구되어 있다. 이 복수의 물구멍(43)의 총면적은, 실린더 블록으로부터 실린더 헤드에 공급하는 수량을 줄여 조정하기 위해서, 워터 쟈켓의 평면적보다 좁은 면적으로 개구되어 있다. 한편, 실린더 헤드측에는 상기 물구멍(43)에 연이어 통하는 개구면적의 워터 쟈켓만이 설치되어 있지 않다. 이것을 고려하여, 금속 개스킷(1)에는, 그 하면에 실린더 블록의 워터 쟈켓이 위치하는 상기 수냉영역 (50)에 대해서, 후술과 같이, 결합위치(2)를 설정하고 있다. 한편, 실린더 블록은, 예를 들면 경량화를 위해서 알루미늄 합금으로 형성되고, 실린더의 둘레의 벽에 주철 슬리브가 배치되어 구성된다.

즉, 본 금속개스킷(1)은, 기판(6)과 심판(9)을 구비한다. 기판(6)은, 박판 금속판으로 구성되고, 그 중앙부에는, 길이방향을 따라서 복수의 연소실 구멍(42)이 개구되어 있다. 그 연소실 구멍(42)을 둘러싸도록 제 1 시일라인(44)이 설정되고, 그 제 1 시일라인(44)보다 바깥둘레측에 상기 연소실 구멍(42) 및 제 1 시일라인(44)을 둘러싸도록 제 2 시일라인(45)이 설정되고, 그 제 1 및 제 2 시일라인 (44,45)을 따라서 각각 비드가 형성되어 있다. 상기 제 1 시일라인(44) 및 제 2 시일라인(45)의 사이의 영역은, 상기 실린더 블록측의 워터 쟈켓과 대향하는 수냉영역(50)으로, 제 1 시일라인(44)의 비드에 의해서 연소실 구멍(42)측으로의 냉각수의 이동이 방지됨과 함께, 제 2 시일라인(45)에 의해서 바깥둘레측(볼트구멍(46)측)으로의 냉각수의 이동이 방지된다. 그리고, 상기 수냉영역(50)에는, 상기 연소실 구멍(42)을 따라서 복수의 물구멍(43)이 개구되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 기판(6)의 아래쪽에 대해서 심판(9)이 적층되어 있다. 심판(9)은, 적어도 상기 기판(6)의 연소실 구멍(42)의 바깥둘레 부분 및 수냉영역(50)과 겹치는 부분에 배치되어, 연소실 구멍(42) 바깥둘레의 면압이 높아지도록 설정되어 있다.

여기서, 상기 기판(6) 및 심판(9)을 구성하는 박판 금속판의 소재로서는, 예를 들면 스테인리스 강판 또는 연강판, 알루미늄판 등의 금속 박판을 적절히, 채용 가능하다.

다음에, 상기 적층한 금속판인 기판(6)과 심판(9)의 결합구조에 대해 설명한다.

한편, 이하의 설명에서는, 1매의 기판(6)과 심판(9)에 의해서 금속 개스킷 (1)이 구성되는 경우로 예시하지만, 2매의 기판(6)의 사이에 심판(9)이 배치되거나, 판두께 조정을 위해서 별도 기판(6)보다 판두께가 두꺼운 부판이 적층되거나 하여, 구성되어도 좋다. 즉, 적층되는 금속판의 매수는 2매에 한정되지 않고, 3매 이상이더라도 좋다.

본 실시형태에서는, 실린더 블록의 워터 쟈켓과 대향하는 수냉영역(50)에 있어서의 물구멍(43)이 개구되어 있지 않은 위치의 복수 개소에 결합위치(2)가 설정되어 있다.

각 결합위치(2)의 구성에 대해서, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

결합하고자 하는 부위의 중심부(이하, 결합 중심부(3)라고 부른다)의 양측을, 프레스기를 사용하여, 적층한 금속판(기판(6)과 심판(9))을 모두 하면측(적층방향)을 향하여 설편 형상으로 타발한다. 타발 깊이는, 적층한 금속판(6,9)의 총판두께 이상으로 한다. 즉, 결합 중심부(3)의 양측을 각각, 결합 중심부(3)측을 남기고, 외팔보 형상이 되도록, 설편 형상의 외형윤곽을 따른 1조의 절단선으로 잘라 떼어내도록 타발한다.

여기서, 타발에 의해 형성된, 설편 형상의 부분을 설편부(8)라고 부르고, 타발에 의해서 형성된 개구를 설편개구(10)라고 부른다.

상기 설편부(8)는, 상기 타발할 때에 그 붙어 있는 부분인, 결합 중심부(3)와의 연결부에서 면외방향 아래쪽으로 절곡되고, 또한, 그 설편부(8)의 뻗는 방향 도중의 절곡부(11)가, 상기 연결부의 절곡선(7)과 평행하게 되도록 절곡되어, 스텝형상의 단차가 붙도록, 프레스의 모양이 설정된다. 그리고, 도중의 절곡부(11)보다 선단부(13)측이, 적층된 금속판(6,9)의 최하부의 심판(9)의 하면보다 아래쪽에 위치하는 것과 함께, 상기 설편개구(10)의 주변과 평행하게 되도록 설정되어 있다. 한편 이하의 설명에서는, 설편부(8)에 있어서의 절곡선(7)과 도중의 절곡부(11)와의 사이의 경사진 부분을 경사부(4)로, 그 경사부(4)보다 선단부(13)측을 평탄부(5)라고 부르는 경우도 있다.

상기 타발로 잘라 떼어내어진 설편부(8)의 폭은, 상기 연결부에서 가장 좁고, 설편부(8)의 선단부(13)를 향함에 따라 넓어지도록, 타발폭이 설정되어 있다.

(작용 효과)

다음에, 상기 결합구조의 작용 효과에 대해 설명한다.

상기 결합구조에서는, 결합 중심부(3)를 사이에 두고 좌우를 잘라 떼어내어 설편부(8)를 형성하고, 그 좌우의 설편부(8)를 각각 면외방향 아래쪽으로 절곡으로써, 결합 중심부(3)는, 설편부(8)의 절곡에 의해서, 적층방향과는 직교하는 수평방향으로, 적층한 금속판(6,9)끼리가 상대 변위하는 것이 방지된다. 즉, 적층한 금속판(6,9)이 수평방향으로 상대 변위하고자 하면, 설편부(8)의 근본(根本)측에 형성된 경사부(4)가, 그 금속판(6,9) 사이의 수평방향으로의 이동을 저지한다.

또한, 적층방향으로 금속판(6,9)이 변위하고자 한 경우에는, 타발에 의해서 잘라 떼어낸 설편부(8)를, 근본측의 연결부가 가장 좁고, 선단부(13)측을 향하여 넓게 함으로써, 빠짐이 방지된다. 즉, 아래쪽으로 절곡된 설편부(8)와, 잘라 떼어낸 후의 설편개구(10)와의 관계를 보면, 평면에서 볼 때에는, 모식도인 도 5와 같이, 설편부(8)가 아래쪽으로 절곡됨으로써, 설편부(8)는, 연결부측으로 끌어 들어간 상태가 되고, 게다가, 설편부(8)의 폭은 선단부(13)를 향하여 넓게, 즉 근본부측이 절곡선(7)에서 가장 폭이 좁기 때문에, 설편부(8)의 폭방향 양측이 설편개구(10)부 바깥둘레측과 적층방향에서 겹치는 형태가 된다. 이 결과, 금속판이 적층방향 변위하면 설편부(8)의 폭방향 양측이 설편개구(10)부 바깥둘레의 하면에 접촉하여 빠짐이 방지된다.

또한, 본 실시형태의 결합구조에서는, 종래와 같이 판을 길게 늘리도록 팽출시켜 잔류 응력을 갖게 하지 않고, 적층한 금속판(6,9)의 결합 중심부(3)를 남기고 각각 다른 쪽으로 잘라내서 외팔보 형상의 설편부(8)를 형성하여 절곡되는 것뿐이기 때문에, 어디에도 내부 응력이 발생하지 않거나 작다. 즉, 가공은 전단만으로 응력 잔류부가 없는 결합이 되어 있다. 한편, 종래에서와 같이 설편부(8)의 전단시에 금형의 클리어런스를 크게 하여 빼낸 버어를 발생시키는 것은 필요로 하지 않지만, 더욱 강력한 결합을 필요로 할 때는 그렇게 할 수도 있다.

여기서, 응력이 집중한다고 하면, 설편부(8)의 근본측과 결합 중심부(3)와의 연결부(절곡선(7)의 위치)이다. 그러나, 설편부(8)의 형상(설편개구(10)의 형상)이, 연결부의 폭이 가장 좁고, 바깥쪽이 넓게 형성되어 있기 때문에 연결부(설편부 (8)와 설편개구(10)와의 접속부)로 인장되어, 압축응력이 반복되도록 또한 진동이 걸려도, 좌우의 설편개구(10)의 바깥둘레부보다 안쪽에 위치하고 있으므로 받는 영향력은 큰 폭으로 저감된다.

또한, 설편부(8)를 잘라 떼어낸 후의 설편개구(10)의 윤곽선은, 어디도 예각인 부분이 없고, 설편부(8)와 연결되는 부분에서도 둔각이 되어 있으므로, 응력이 집중되기 어려운 형상이 되어 있다. 예를 들면, 잘라 떼어낸 형상으로 0.3R 이하의 에지를 갖지 않는 윤곽형상으로 한다.

또한, 상기 가공에 대해서도, 타발하여 휨가공을 실시하는 것뿐이므로, 금형적으로도 구조가 간단하고 종래의 경우보다 염가로 되고, 게다가 고장도 적어 안정된 생산이 가능하게 된다.

한편, 상기 종래 기술에서는, 상술한 바와 같이, 잘라 때어내진 중앙부를 팽출시키는 만큼, 양 끝단 사이에서 길게 늘려지기 때문에, 잘라 때어내기 개시점이나 종점에 큰 인장응력이 축적되고 있으며, 엔진내에 장착한 상태에서의 압축, 인장응력의 반복, 나아가서는 진동도 더해져 균열의 기점이 될 우려가 있어, 물구멍 (43)을 설치하는 수냉영역(50)과 같이 좁은 장소에서, 게다가 개스킷 판두께가 두꺼운 경우는 이 영향은 더 증대한다.

또한, 상기 설편부(8)의 아래쪽으로의 절곡양은, 적층한 금속판(6,9)의 총판두께로 설정하고, 가장 아래에 위치하는 설편부(8)의 선단부(13)측 상면과 적층한 금속판 (6,9)의 최하부의 금속판(9)의 하면과의 상하 오프세트량(틈새)을 가능한 한 작게 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 수냉영역(50)에 결합위치(2)를 설정하고 있기 때문에, 상기 상하 오프세트량이 너무 크면, 설편부(8)와 설편개구(10)와의 틈새로부터의 물의 이동량이 커져 버린다. 상술한 바와 같이, 물구멍(43)에 의해서 실린더 헤드에 공급하는 수량을 줄여 조정하고 있지만, 상기 틈새가 너무 많을수록, 그 조정의 정밀도가 나빠져 버린다. 이 때문에, 상술한 바와 같이, 설편부(8)의 최하부 상면과 설편개구(10) 위치에서의 적층 금속판의 최하면의 상하 오프세트가 작아지도록 설정한다.

이 때, 설편부(8)의 도중에 굴곡을 넣지 않는 경우에는, 도 6과 같이, 설편부(8)의 경사가 작다. 한편, 도 6의 구조도, 본원발명의 구성의 범위에 포함된다. 또한, 도 6에서는, 2매의 기판(6-1,6-2)의 사이에 심판(9)(이 예에서는, 심판(9)은 연소실 회전이며 물구멍영역에 존재한다.)을 끼워 지지시키고, 연소실 구멍측에서는 3매를 함께 결합하는 경우를 도 6(b)으로서 도시하고, 바깥둘레측의 심판(9)이 없는 부분에서는, 기판(6-1,6-2)끼리의 2매의 금속판을 결합한 경우를 도 6(a)으로서 예시하고 있다.

도 6과 같이, 설편부(8)의 도중에 굴곡을 넣지 않는 경우에 비해, 도중에 굴곡을 넣어 선단부(13)를 설편개구(10)와 평행하게 설정함으로써, 설편부(8)의 근본측의 경사부(4)의 경사각도가 커짐으로써, 평면에서 보아 설편부(8)가 연결부 측에 더 인장되어, 금속판 적층방향으로의 금속판의 빠짐이 더 확실히 방지된다. 즉, 기판 (6)으로부터 잘라 떼어내지는 설편부(8)의 절곡 깊이는 적층한 금속판(6,9)의 총판두께보다 큰 것이 조건이 되고 있지만, 설편부(8)의 도중부를 기판(6)으로 평행하게 되도록 절곡되어 스텝형상으로 하여, 스텝형상의 부분에서의 깊이가 적층 금속 판두께의 합계보다 크게 함으로써, 기판(6)으로부터 스텝형상의 부분까지의 거리가 짧아진 만큼, 경사부(4)의 절곡각도가 커져서 안쪽으로 끌어당겨지는 만큼, 강하게 결합되게 된다.

여기서, 설편부(8)의 형상은, 상기 형상에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 7이나 도 8 등의 구성이 되어 있어도 좋다. 또한, 적층 매수가 많고, 합계의 총판두께가 두꺼운 경우에는, 두께에 맞추어, 도 9나 도 10과 같은 설편부의 직선부를 길게 하거나 짧게하거나 하여 조정하면 좋다. 즉, 결합 중심부(3)과의 연결부(절곡선(7))의 길이보다 설편부(8)의 폭의 최대폭이 넓으면, 상관없다.

즉, 도 9나 도 10에서는, 설편부(8)를 아래쪽으로 절곡되었을 때에, 도중의 절곡부(절곡선(7))보다 근본측의 경사부(4)는, 설편개구(10)의 폭이 같기 때문에, 빠짐에 대한 구속은 약해지지만(전술의 버어를 설치하여 대처하면 좋다), 도중의 절곡부보다 선단부(13)측의 평탄부(5)에서는, 설편부(8)의 폭방향 양측이 설편개구(10)의 바깥둘레와 상하에서 대향함으로써 빠짐이 방지된다. 이러한 관점으로부터 보면, 상기 설편부(8)에 있어서의 경사부(4)가 선단부(13)측을 향함에 따라 폭이 좁아지도록 설정되어 있어도 좋다. 이러한 기술은 적층 매수가 많은, 또는 판두께의 두꺼운 결합에 사용된다. 평탄부(5)의 폭의 최대폭이 절곡선보다 커져 있으면 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 결합 중심부(3)를 사이에 둔(둘러싼) 양측의 설편부(8)를 좌우 선대칭에 배치한 경우를 예시하고 있지만, 좌우의 설편부(8)이, 서로 폭방향으로 오프세트하여 배치되어 있어도 좋다.

또한, 결합 중심부(3)를 둘러싸도록 하여, 상기 결합 중심부(3)를 중심으로 하여 방사상으로 2개의 설편부(8)를 설치하는 경우를 예시하고 있지만, 도 11이나 도 12와 같이 3개나 4개 혹은 그 이상 설치하는 만큼, 결합의 효과가 더 증대한다. 즉, 결합하는 중심인 결합 중심부(3)를 중심으로 하고, 방사상으로 바깥지름 방향으로 늘어나도록 복수의 설편 형상의 잘라떼어냄을 형성하여 면외방향으로 절곡으로써 결합해도 좋다. 한편 복수의 설편부(8)는, 서로 이웃하는 설편부(8)의 간격을 동일하게 할 필요는 없고, 또한, 방사상의 중심이 점에서 교차할 필요도 없다.

각 설편부(8)에 있어서의 결합 중심부(3)와 연결하는 연결부의 폭을 좁게 하고, 상술한 바와 같이 복수의 설편부(8)로 결합 중심부(3)를 둘러싸도록 배치함으로써, 설편개구(10)와 설편부(8)와의 접속부인 가장 응력 집중하기 쉬운 부분이 둘러싸임으로써, 운전중에 일어나는 인장, 압축응력이나 진동에 의한, 상기 설편개구 (10)와 설편부(8)와의 접속부에의 응력 집중을 완화하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시형태에서는, 1개의 결합위치(2)에 대해서, 상기 설편 형상의 잘라떼어냄을 2개 이상 조합하여 확실히 결합하도록 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 각 결합위치(2)에 대해서 개별적으로 1개의 상기 설편부만으로 결합하도록 하더라도 좋다. 각 설편부(8)에 의해서, 적어도 빠짐 방향의 방지 효과를 가짐과 함께, 수평방향에 대해서도 전방위는 아니지만 수평방향의 상대 변위에 대해서 구속하는 효과를 갖는다. 복수의 결합위치(2)의 위치 및 각 결합위치에서의 설편부(8)의 방향을 조정함으로써, 적층한 금속판의 결합을 실현한다.

또한, 상기 설명에서는, 수냉영역(50)에 결합위치(2)를 설치하는 경우를 예시하고 있지만, 기판(6)을 복수매 적층하는 등과 같은 경우에는, 금속 개스킷(1)의 바깥둘레부측에도 결합위치(12)(도 1참조)를 설정하여, 상기 결합구조로 결합해도 좋다.

또한, 상기 설명에서는, 복수매 적층하여 이루어지는 개스킷의 결합을 예에 설명했지만, 적층한 금속판의 결합이면, 본 발명의 적용은, 금속 개스킷(1)에 한정되지 않는다.

한편, 상기 실시형태에서는, 아래쪽에 공간이 있기 때문에 설편부(8)를 면외방향 아래쪽으로 절곡하고 있지만, 결합위치에서 위쪽에 공간이 형성되는 경우에는, 면외방향 위쪽으로 절곡되어도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 수냉영역(50)에 있어서의 물구멍(43)과는 다른 위치에 결합위치를 설정하고 있지만, 물구멍(43)을 타발할 때에 상기 설편부(8)를 형성하여 결합시켜도 좋다. 이 경우에는, 설편부(8)의 길이를 설편개구(10)(물구멍)보다 큰 폭으로 짧아지도록, 설편부(8)의 선단부(13)측을 절단하는 것이 바람직하다.

(제 2 실시형태)

다음에, 제 2 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 한편, 상기 제 1 실시형태와 같은 부재 등에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명한다.

(구성)

본 실시형태는, 도 6과 같이, 연소실 주위에서는, 3매의 금속판(6-1,9,6-2)을 적층하여 금속 개스킷이 형성되어, 그 3매의 금속판(6-1,9,6-2)끼리를 함께 결합하는 경우를 예시하여 설명한다. 이것은 예를 들면, 2매의 기판(6-1,6-2)의 사이에 심판(9)이 개재되어 구성된다. 물론 2매의 금속판이나 4매 이상의 적층한 금 속판을 결합하는 경우이더라도 적용할 수 있다.

상기 결합구조의 기본 구성은, 상기 제 1 실시형태와 같은 구성이 되고 있다.

그 결합구조의 구성에 대해서, 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한다.

상기 제 1 실시형태와 같이, 결합하고자 하는 부위의 중심부(이하, 결합 중심부(3)이라고 부른다)의 양측을 각각, 프레스기를 사용하여, 적층한 금속판(기판 (6-1,6-2)과 심판(9))을 모두 하면측(적층방향)을 향하여 설편 형상으로 타발한다. 타발 깊이는, 적층한 금속판(6-1,9,6-2)의 총판두께 이상으로 한다. 즉, 결합 중심부(3)의 양측을 각각, 결합 중심부(3)를 남기고, 외팔보 형상이 되도록, 설편 형상의 외형 윤곽을 따른 1조의 절단선으로 잘라 떼어내도록 타발한다.

여기서, 타발에 의해 형성된, 설편 형상의 부분을 설편부(8)이라고 부르고, 타발에 의해서 형성된 개구를 설편개구(10)라고 부른다. 그리고, 상기예에서는, 좌우 양측에 결합을 위한 설편부(8)가 형성되어 있다.

상기 설편부(8)는, 상기 타발시에, 그 붙어 있는 부분인, 결합 중심부(3)와의 연결부에서 면외방향 아래쪽으로 절곡되고, 또한, 그 설편부(8)의 뻗는 방향 도중의 절곡부(11)가, 상기 연결부가 절곡선(7)과 평행하게 되도록 절곡되고, 스텝형상의 단차가 붙도록, 프레스의 모양이 설정된다. 그리고, 도중의 절곡부보다 선단부(13)측이, 적층된 3매의 금속판(6-1,9,6-2)의 최하부의 금속판(6-2)의 하면보다 아래쪽에 위치하는 것과 함께, 상기 설편개구(10)의 주변과 평행하게 되도록 설정되어 있다. 한편 이하의 설명에서는, 설편부(8)에 있어서의 절곡선(7)과 도중의 절곡부와의 사이의 경사진 부분을 경사부(4)로, 그 경사부(4)보다 선단부(13)측을 평탄부(5)라고 부르는 경우도 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기 프레스 가공과 동시에, 또는 상기 프레스 가공전 혹은 후에, 결합 중심부(3)의 양측의 설편개구(10)의 각 바깥가장자리를 포함한, 그 바깥둘레전체를, 적층방향 위쪽(설편부(8)의 절곡 방향과는 반대측의 면외방향)으로 돌출하도록 팽출시켜 팽출부(14)를 형성한다. 즉, 결합 중심부(3)를 둘러싸도록 하여 형성되는 설편개구(10)의 전부를 둘러싸는 바깥둘레부를 위쪽으로 팽출하도록 돌출 성형한다.

상기 팽출부(14)의 돌출량은, 적층된 3매의 금속판(6-1,9,6-2)의 최하부의 금속판(6-2)에 있어서의 상기 팽출부(14)보다 바깥둘레의 하면보다, 상기 설편부 (8)의 하면이 위쪽에 위치하도록, 상기 설편부(8)의 최대 돌출량과 같거나, 오차분만큼 크게 한 값으로 설정해 둔다.

또한, 돌출 방향으로부터 보아, 상기 팽출부(14)의 외형 윤곽은, 원형상 등으로 하여 예각인 부분이 없도록 설정해 둔다.

(작용 효과)

상기 팽출부를 형성하지 않는 경우를 상정하면, 결합한 3매의 금속판(6-1,9,6-2)을, 제 3 금속판(도시하지 않음)의 위에 겹쳐 창고에서 보관하거나 반송하거나 하는 것을 상정하면, 아래쪽으로 절곡된 설편부(8)가 상기 제 3 금속판에 대 해 소정의 용수철을 가진 상태에서, 즉 소정의 압력을 가진 상태에서 미끄럼접촉한 상태가 된다. 그리고, 반송중 등에 의한 진동에 의해서 제 3 금속판에 대해 설편부(8)가 소정의 압력을 갖고 미끄럼운동하면, 그 미끄럼운동에 의해서 제 3 금속판을 손상시킬 우려가 있다. 특히, 설편부(8)의 바깥둘레의 단면의 모퉁이와 접촉하여 스치는 경우에, 보다 손상되기 쉬워진다.

한편, 상기 예에서는, 설편부(8)는, 도중의 절곡부보다 선단부(13)측이, 상기 설편개구(10)부 주변과 평행하게 되도록 설정되어 있음으로써, 설편부(8)의 바깥둘레의 단면에 있어서의 제 3 금속판에 대한 하중이 완화되는 형상이므로, 그 만큼 손상될 우려가 작아져 있다.

이에 대해, 본 제 2 실시형태에서는, 팽출부(14)를 설치함으로써 설편부(8)가, 3매째의 금속판(6-2)의 하면보다 위쪽에 위치하게 되어, 그 설편부(8)로 제 3 금속판을 손상시키는 것이 방지된다.

또한, 금속판(6-1,9,6-2)을 위쪽으로 팽출하고 있지만, 잘라 떼어낸 부분을 팽출시키는 것은 없고, 결합 중심부(3)를 중심으로 한 복수의 설편개구(10)의 전체를 둘러싸는 바깥둘레보다 안쪽의 평탄부 부분을 팽출시키고 있으므로, 균열의 기점이 되는 것은 없다.

여기서, 상기 실시형태에서는, 팽출부(14)의 돌출량을, 설편부(8)의 최대 돌출량과 같거나, 오차분만큼 큰 돌출량으로 설정하고 있지만, 팽출부(14)의 돌출량을 설편부(8)의 최대 돌출량보다 약간 작은 값으로 설정해도 좋다. 이 경우에는, 설편부(8)가 3매째의 금속판(6-2)의 하면보다 약간 돌출한 상태가 되지만, 팽출부 (14)를 설치하는 경우에 비해 돌출량이 작아지므로, 그 분만큼 제 3금속판에의 손상될 발생의 우려를 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 설편부(8)의 구성은, 상기 구성에 한정되지 않고, 적절히 제 1 실시형태의 구성의 구성을 적용하는 것이 가능해진다. 결합 중심부(3)를 중심으로 하여, 모든 설편개구(10)의 바깥둘레를 둘러싸도록 경계선 위치를 경계로 하여 위쪽으로 팽출시키면 좋다.

본 발명에 의하면, 종래와 같이 판을 팽출시키도록 연신시켜 잔류 응력이 있는 상태를 회피하면서 적층한 금속판을 결합할 수 있고, 게다가 절단과 휨의 가공만으로 형성할 수 있으므로 가공이 용이한 구조이다.

특히, 청구항 5나 청구항 6과 같이, 하나의 결합위치에 대해서 복수의 설편부를 설치함으로써, 보다 확실히 결합하는 것이 가능해진다. 특히, 청구항 6과 같은 구성으로 하면, 결합위치의 중앙부측을 둘러싸도록 설편부가 배치되고, 설편부의 각 연결부에의 응력을 완화하는 것이 가능해진다.

또한, 청구항 7에 기재한 구성을 채용하면, 상기 면외방향으로 절곡된 설편부가, 기판의 평탄부로부터의 절곡 방향으로의 돌출이 없어지거나, 그 돌출량을 작게 억제할 수가 있다.

Claims

적층한 2매 이상의 금속판의 결합부로서, 상기 적층한 2매 이상의 금속판의 적층방향의 상면으로부터 하면에 외팔보 형상으로 타발함으로써 형성되는 설편부를 설치하고,

상기 설편부는,

상기 설편부와 상기 적층한 2매 이상의 금속판과의 연결부이며, 상기 설편부를 상기 적층방향의 하면측으로 절곡하기 위한 제1 절곡선(7)과,

상기 제1 절곡선(7)과 평행한 제2 절곡선(11)을 갖고,

상기 제2 절곡선(11)의 폭은, 상기 설편부의 폭의 최대치보다 작으며,

상기 설편부의 타발 깊이는, 상기 적층한 2매 이상의 금속판의 총 판두께 이상인 것을 특징으로 하는 금속판의 결합부.
제 1 항에 있어서, 상기 설편부는, 상기 제1 절곡선(7)으로부터 상기 제2 절곡선(11)을 거쳐 상기 설편부의 선단부(13)를 향함에 따라 서서히 설편부의 폭이 커지는 것을 특징으로 하는 금속판의 결합부.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 설편부의 외형 윤곽에는, 예각의 부분이 없는 것을 특징으로 하는 금속판의 결합부.
제 1 항에 있어서, 상기 설편부는, 선단부(13)를, 설편부를 잘라 떼어내어 형성된 개구(開口)부분과 평행하게 되도록 한 것을 특징으로 하는 금속판의 결합부.
제 1 항에 기재된 설편부를 복수 형성하고, 이 복수의 설편부는, 결합하는 중심인 결합 중심부를 중심으로 하여, 방사상으로 바깥지름방향으로 뻗도록 형성되는 것을 특징으로 하는 금속판의 결합부.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 설편부를 잘라내어 형성된 개구부분의 바깥가장자리를 포함하고 그 개구부분 바깥둘레의 기판부분을, 상기 설편부를 타발한 방향과는 반대측으로 돌출시킨 것을 특징으로 하는 금속판의 결합부.
제 1 항에 있어서, 상기 금속판은, 대향하는 실린더 블록과 실린더 헤드와의 사이에 끼워지는 개스킷이며, 적어도 상기 설편부는, 상기 실린더 블록 혹은 실린더 헤드에 형성된 물구멍과 겹치는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속판의 결합부.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 제2 절곡선(11)을 사이에 두고, 상기 제1 절곡선(7)의 반대측에 위치하는, 타발된 상기 설편부의 선단부(13)는, 타발되지 않은 상기 적층한 2매 이상의 금속판의 하면보다 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 금속판의 결합부.
삭제