KR101275747B1 - 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 움직임에 따라 가스켓 비드와 스토퍼가 좀 더 유연하게 동일 거동으로 대처할 수 있어 비드와 스토퍼간의 마찰을 최소화함으로써 결국 가스켓 비드의 기밀성이 향상되고, 상, 하판 비드가 받는 부하를 균일하게 부여할 수 있어 내구성이 향상되도록, 스토퍼를 갖는 가스켓에 있어서, 엔진 가동에 따라 상기 스토퍼가 상/하 가스켓에 형성된 보어부 측 비드와 연동되어 수평방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록, 엔진 가동에 따라 상기 스토퍼가 상/하 가스켓에 형성된 보어부 측 비드와 연동되어 수평방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록, 일 단이 보어부 내측 테두리를 따라 위치하며, 타 단이 보어부 측 비드를 따라 위치하여 동일 폭을 가지도록 형성되는 내측 스토퍼와; 상기 내측 스토퍼로부터 일정 간격을 두고 일 단이 보어부 측 비드를 따라 위치하며 타 단이 보어부 외측으로 위치하는 외측 스토퍼를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓을 제공한다.

Description

분할된 스토퍼를 갖는 가스켓{Gasket Having the Seperated Stopper}

본 발명은 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내연기관의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이를 밀봉하는데 사용되는 가스켓에 있어서 비드 사이에 개재되는 스토퍼를 분할하고 두께를 달리하여 가스켓 비드(bead)와 스토퍼(stopper)의 균열을 억제하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓에 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 접촉면 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 헤드 볼트의 체결력을 초과할 정도로 높기 때문에 실린더 헤드를 상향으로 밀어 올리는 힘(lift-up force : 이하 '리프트 포스'라 함)이 발생되어서, 가스켓과 실린더 헤드 내지 실린더 블록 사이에 미세한 간극이 존재하게 된다.

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

도 1에서 보는 바와 같이 종래 기술에 따른 금속 가스켓(1)은 내연기관의 실린더 헤드(2)와 실린더 블록(3) 사이에 배치되어 리벳에 의해 실린더 헤드 내지 실린더 헤드 커버의 하면에 접합되고, 볼트에 의해서 완전히 조립된다.

종래의 금속 가스켓은 1차적으로 스토퍼(4)에 의해서 가스 누설 방지 기능을 하며, 성형된 비드(5, 6)의 스프링 힘에 의하여 2차적으로 누설 방지 기능을 한다.

가스켓 비드는 엔진의 움직임에 따라서 추종하게 되는 비선형 탄성체로서, 비드는 보어(7), 공급구멍, 조립구멍 등과 같은 구멍들의 주변 평면상에 링 형상의 파형 단면을 형성하여 탄성력을 갖고 있으며, 리프트 포스에 따라 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 간극이 발생되고 변화될 때, 자체 탄성력에 의한 복원력으로 미세하게 상향과 하향으로 움직이면서 밀봉 상태를 유지시킨다.

도 2의 A-A 단면에 도시된 바와 같이, 스토퍼는 상/하 비드(5, 6)가 완전 평면으로 압착되지 않게 지지하는 역할을 하여서 비드의 접촉단부에 걸리는 내부 응력을 상대적으로 줄이는 역할을 한다.

이때 비드의 보어부 내측 테두리는 상대적으로 내부 엔진 연소압 발생 시 움직임이 제일 큰 곳으로 응력을 많이 받게 되고, 보어부 외측인 볼트부 근처는 축력 전달이 용이하여 엔진 거동이 제일 적은 곳으로 움직임이 작은 곳이다.

도 2의 부분 확대 단면도에서 보는 바와 같이, 엔진의 움직임에 따라 비드는 스토퍼가 상대거동을 하게 되어 있고 이로써 마찰이 발생하게 된다.

보다 구체적으로 엔진이 수직(+) 방향으로 움직이면 비드도 수직(+) 방향으로 움직이게 되는데, 이때 스토퍼와 비드가 맞닿는 지점 P에서는 비드의 수평(-) 움직임이 발생한다.

마찬가지로 엔진이 수직(-) 방향으로 움직이면 비드도 수직(-) 방향으로 움직이게 되는데, 이때 스토퍼와 비드가 맞닿는 지점 P에서는 비드의 수평(+) 움직임이 발생한다.

스토퍼와 비드가 조합된 가스켓에서 비드의 움직임을 자유롭지만 스토퍼는 거의 고정 상태이므로 이에 엔진 거동시 비드와 스토퍼는 상대거동을 하게 되고, 이처럼 수직, 수평 움직임에 의해서 비드와 스토퍼의 마찰이 발생하게 되며 심하게는 가스켓 재질의 불량으로 이어지게 된다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 금속 가스켓의 사이에 개재되는 스토퍼에 있어서, 비드 내측의 보어부를 따라 형성되는 내측, 스토퍼와 비드 안쪽에서 비드 외측 냉각수 구멍 측까지 연장되도록 형성되는 외측 스토퍼로 분할되어 있도록 하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓을 제공하기 위함이다.

본 발명의 목적은 스토퍼를 갖는 가스켓에 있어서, 엔진 가동에 따라 상기 스토퍼가 상/하 가스켓에 형성된 보어부 측 비드와 연동되어 수평방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록, 엔진 가동에 따라 상기 스토퍼가 상/하 가스켓에 형성된 보어부 측 비드와 연동되어 수평방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록, 일 단이 보어부 내측 테두리를 따라 위치하며, 타 단이 보어부 측 비드를 따라 위치하여 동일 폭을 가지도록 형성되는 내측 스토퍼와; 상기 내측 스토퍼로부터 일정 간격을 두고 일 단이 보어부 측 비드를 따라 위치하며 타 단이 보어부 외측으로 위치하는 외측 스토퍼를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓에 의해 달성된다.

또한 본 발명에 따르면, 서로 이웃하는 보어부에 의해 형성되는 보어부 측 비드에는 서로 이웃하는 내측 스토퍼들의 타 단이 위치하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 내측 스토퍼와 외측 스토퍼는 서로 다른 두께를 가지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 가스켓은, 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 볼록한 풀비드를 보어부 측 비드로 형성하는 상부 가스켓과; 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 오목한 풀비드를 보어부 측 비드로 형성하는 하부 가스켓으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 가스켓은, 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 상향된 상향경사면, 상향경사부로부터 수평한 상향수평부, 상향수평부로부터 하향된 하향경사부로 구성되는 하프비드를 보어부 측 비드로 형성하는 상부 가스켓과; 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 하향된 하향경사면, 하향경사면으로부터 수평한 하향수평부, 하향수평부로부터 상향된 상향경사부로 구성되는 하프비드를 보어부 측 비드로 형성하는 하부 가스켓으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 가스켓의 외곽 테두리를 따라 하프 비드를 형성하는 것이 바람직하다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명의 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓은 엔진 움직임에 따라 가스켓 비드와 스토퍼가 좀 더 유연하게 동일 거동으로 대처할 수 있어 비드와 스토퍼간의 마찰을 최소화함으로써 결국 가스켓 비드의 기밀성이 향상되고, 상, 하판 비드가 받는 부하를 균일하게 부여할 수 있어 내구성이 향상된다.

도 1은 종래의 금속 가스켓의 평면도,
도 2는 도 1의 A-A 단면도 및 부분 확대 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓의 평면도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 도 3의 A-A 단면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 도 3의 B-B 단면도,
도 6은 도 3의 작동 상태 단면도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 도 3의 A-A 단면도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 도 3의 B-B 단면도.

이하 본 발명의 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓의 실시예들을 첨부되는 도면들을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 금속 가스켓의 평면도이며, 도 2는 도 1의 A-A 단면도 및 부분 확대 단면도이다.

또한 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓의 평면도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 도 3의 A-A 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 도 3의 B-B 단면도이고, 도 6은 도 3의 작동 상태 단면도이다.

또한 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 도 3의 A-A 단면도이며, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 도 3의 B-B 단면도이다.

도 3에서 보는 바와 같이 본 발명의 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓은 동일한 형상의 한 쌍의 금속 가스켓이 서로 적층되어 있으며, 그 사이에 스토퍼가 개재되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 가스켓은 외측 테두리와 보어부(7)인 내측 테두리를 따라 비드를 형성하게 된다.

본 발명에서 실시예로 설명되는 비드의 형상에 있어서 제1실시예는 보어부 테두리를 따라 풀비드의 형상을 가지고 있으며 제2실시예에는 하프비드의 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1실시예는 보어부 측의 비드가 풀비드인 것을 특징으로 한다.

따라서 도 3에서 보는 바와 같이 상기 스토퍼(20)는 상/하 가스켓과 동일한 형상을 하고 있는 얇은 박막으로, 상/하 가스켓 플레이트 중 어느 하나에 용접 방식에 의해서 접합되도록 한다.

상기 스토퍼(20)는 내측 스토퍼(21)와 외측 스토퍼(22)로 분할되는 것을 특징으로 한다.

분할된 스토퍼는 스토퍼 면적이 연소실 둘레의 면적을 거의 커버하고 있기 때문에 종래의 스토퍼의 면압 형태를 취한다.

내측 스토퍼(21)는 그 일 측이 보어부인 가스켓 내측 테두리에 위치하며, 그 타 측이 보어부 측 비드에 위치하여 동일 폭을 가지며 형성되어 있다.

또한 외측 스토퍼(22)는 그 일 측이 보어브 측 비드에 위치하며 그 타 측이 비드 외측의 냉각수 구멍(W/J) 근처까지 형성되어 있다.

이때 내측 스토퍼(21)와 외측 스토퍼(22)는 비드의 중앙에서 서로 겹치지 않고 일정 간격을 두는 것이 바람직하다.

또한 내측 스토퍼(21)와 외측 스토퍼(22)의 두께를 서로 달리하여, 내측 스토퍼(21)의 두께를 t1이라고 하고, 외측 스토퍼(22)의 두께를 t2 라고 했을 때, t1 = t2, t1 > t2, t1 < t2의 세 가지 경우가 발생하게 된다.

따라서 스토퍼 두께를 달리하여, 연소실부의 스토퍼 면압을 다르게 설정할 수 있다.

비드 내측의 면압을 올리고 싶으면 ,t1을 t2보다 크게 하고, 보어 변형을 좋게 하고 싶으면, t1을 t2보다 작게 하면 된다.

도 4에서 보여지는 도 3의 가스켓의 A-A 부분은 서로 이웃하는 보어부 사이에 위치하는 내측 스토퍼(21)들을 도시하고 있다.

도 4에서 보는 바와 같이, 상부 가스켓(10)은 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 볼록한 풀비드(11)를 형성하며, 하부 가스켓(30) 역시 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 오목한 풀비드(31)를 형성하게 된다.

상기 풀비드(11, 31)는 보어부 측 비드가 된다.

상기 내측 스토퍼(21)는 서로 이웃하는 보어부 사이에 위치하되, 보어부와 보어부 사이의 중앙을 기준으로 대칭되는 위치와 형상을 가진다.

이때, 상기 내측 스토퍼(21)들의 외곽 테두리는 상기 풀비드(11, 31) 사이에 위치하게 된다.

또한 도 5에서 보여지는 도 3의 가스켓의 B-B 부분은 가스켓의 내측 스토퍼(21)와 외측 스토퍼(22)가 비드 사이에 위치하게 된다.

본 발명의 제1실시예에서 상부 가스켓(10)은 보어부의 내측 테두리를 따라 풀비드(11)를 형성하며, 외측 테두리를 따라 수평면으로부터 상향되는 상향경사부(12), 상기 상향경사부(12)로부터 수평한 상향수평부(13)를 형성하게 된다.

이와 마찬가지로, 하부 가스켓(30)은 보어부 내측 테두리를 따라 풀비드(31)를 형성하며, 외측 테두리를 따라 수평면으로부터 하향되는 하향경사부(32), 상기 하향경사부(32)로부터 수평한 하향수평부(33)를 형성하게 된다.

이때, 상기 내측 스토퍼(21)의 외곽 테두리와 외측 스토퍼(22)의 내곽 테두리는 상기 풀비드(11, 31) 사이에 위치하게 된다.

이와 같이 두개의 분할된 스토퍼는 두께를 자유자재로 조절할 수 있도록 하여, 엔진에 체결시, 비드와 연동되어 수평방향으로 자유롭게 움직일 수 있게 된다.

도 6은 스토퍼가 하판에 고정된 것을 전제한다.

도 6에서 보는 바와 같이, 엔진이 수직(+)으로 움직이면 상 비드, 하 비드, 스토퍼(고정체)도 수직(+)으로 따라 움직이며, 상 비드, 하 비드, 스토퍼(고정체)는 같은 방향의 수평(-)으로 움직인다.

반대로 엔진이 수직(-)으로 움직이면 상 비드, 하 비드, 스토퍼(고정체)도 수직(-)으로 따라 움직이며, 상 비드, 하 비드, 스토퍼(고정체)는 같은 방향의 수평(+)으로 움직인다.

도 7과 8은 본 발명의 제2실시예에 대한 단면도이다.

도 7에서 보는 바와 같이 도 3의 가스켓의 A-A 부분은 서로 이웃하는 보어부 사이에 위치하는 내측 스토퍼(21)들을 보여주고 있으며, 도 8에서 보는 바와 같이 도 3의 가스켓의 B-B 부분은 가스켓의 보어부에 위치하는 내측 스토퍼(21)와 가스켓 외측에 위치하는 외측 스토퍼(22)를 보여주고 있다.

이하, 본 발명의 제2실시예에서의 스토퍼 형상 및 동작은 상기 제1실시예의 형상과 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 제2실시예는 보어부 측의 비드가 하프비드인 것을 특징으로 한다.

따라서 도 7의 상부 가스켓(40)은 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 상향되는 상향경사부(41)와, 상기 상향경사부로부터 수평한 상향수평부(42), 상기 상향수평부로부터 하향되는 하향경사부(43)를 형성하게 된다.

마찬가지로 하부 가스켓(60)은 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 하향되는 하향경사부(61)와, 상기 하향경사부로부터 수평한 하향수평부(62), 상기 하향수평부로부터 상향되는 상향경사부(63)를 형성하게 된다.

따라서 상기 내측 스토퍼(21)는 상기 상향수평부(42)와 하향수평부(62) 사이에 위치하게 된다.

이때, 상기 내측 스토퍼(21)들의 외곽 테두리는 상기 풀비드(41, 61) 사이에 위치하게 된다.

또한 도 8의 상부 가스켓(40)은 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 상향되는 상향경사부(41)와, 상기 상향경사부로부터 수평한 상향수평부(42), 상기 상향수평부로부터 하향되는 하향경사부(43)를 형성하며, 외측 테두리를 따라 상향수평부(45), 상기 상향수평부(45)로부터 하향되는 하향경사부(44)를 형성하여 상기 하향경사부(43)와 하향경사부(44)가 수평면에 의해 연결되어 있다.

마찬가지로 하부 가스켓(60)은 보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 하향되는 하향경사부(61)와, 상기 하향경사부로부터 수평한 하향수평부(62), 상기 하향수평부로부터 상향되는 상향경사부(63)를 형성하며, 외측 테두리를 따라 하향수평부(65), 상기 하향수평부(65)로부터 상향되는 상향경사부(64)를 형성하여 상기 상향경사부(63)와 상향경사부(64)가 수평면에 의해 연결되어 있다.

이때, 상기 내측 스토퍼(21)의 외곽 테두리와 외측 스토퍼(22)의 내곽 테두리는 상기 풀비드(41, 61) 사이에 위치하게 된다.

10, 40 : 상부 가스켓 30, 60 : 하부 가스켓
20 : 스토퍼 21 : 내측 스토퍼
22 : 외측 스토퍼

Claims (6)

1. 스토퍼를 갖는 가스켓에 있어서,
   엔진 가동에 따라 상기 스토퍼가 상/하 가스켓에 형성된 보어부 측 비드와 연동되어 수평방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록,
   일 단이 보어부 내측 테두리를 따라 위치하며, 타 단이 보어부 측 비드를 따라 위치하도록 동일 폭을 가지며 형성되는 내측 스토퍼와;
   상기 내측 스토퍼로부터 일정 간격을 두고 일 단이 보어부 측 비드를 따라 위치하며 타 단이 보어부 외측으로 위치하는 외측 스토퍼를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓.
   
2. 제 1항에 있어서,
   서로 이웃하는 보어부에 의해 형성되는 보어부 측 비드에는 서로 이웃하는 내측 스토퍼들의 타 단이 위치하는 것을 특징으로 하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 내측 스토퍼와 외측 스토퍼는 서로 다른 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 가스켓은,
   보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 볼록한 풀비드를 보어부 측 비드로 형성하는 상부 가스켓과;
   보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 오목한 풀비드를 보어부 측 비드로 형성하는 하부 가스켓으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 가스켓은,
   보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 상향된 상향경사면, 상향경사부로부터 수평한 상향수평부, 상향수평부로부터 하향된 하향경사부로 구성되는 하프비드를 보어부 측 비드로 형성하는 상부 가스켓과;
   보어부의 내측 테두리로부터의 수평면으로부터 하향된 하향경사면, 하향경사면으로부터 수평한 하향수평부, 하향수평부로부터 상향된 상향경사부로 구성되는 하프비드를 보어부 측 비드로 형성하는 하부 가스켓으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓.
   
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 가스켓의 외곽 테두리를 따라 하프 비드를 형성하는 것을 특징으로 하는 분할된 스토퍼를 갖는 가스켓.

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