KR101376744B1 - 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평면부의 절개부 지점에 비드를 형성함으로써, 플레이트 간의 조립 결합력이 비드의 마찰 및 결합에 의해 향상되도록 하여 동일한 높이를 갖는 코킹에 비해 매우 높은 결합력을 발휘하기 위한 것으로, 복수개의 플레이트로 구성되는 가스켓에 있어서, 각 플레이트의 평면부에서 평행하게 절개된 한 쌍의 절개선 사이에서, 상기 절개선의 양 단으로부터 돌출된 코킹부와; 한 쌍의 절개선 양 측에서, 각 절개선의 양 단으로부터 퇴몰한 하프비드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓을 제공한다.

Description

비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓{Gasket Having Caulking Integrated with Bead}

본 발명은 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스켓을 구성하는 복수의 플레이트를 각각의 코킹으로 결합시키는 적층형 가스켓에 있어서, 상기 코킹과 연결된 평면부에 비드를 형성하여 경계면에서의 결합력을 높이는 비드와 결합된 코킹을 가지는 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 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 올리는 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 폭발시 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 시일되도록 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 코킹방식에 의해 플레이트 상호간을 결합하여 사용하는데, 코킹방식은 각각의 플레이트에 대응하는 코킹을 구성함으로서 별도의 리벳팅이나 용접과정이 없이 간편하게 대응하는 코킹을 삽입하는 방식으로 플레이트 상호간을 결합하여 사용하는 것이다.

도 1 및 도 2와 도 3의 단면도는 일반적인 가스켓 코킹 구조를 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 가스켓 플레이트는 내연기관의 실린더 기통수에 따라서 소정 개수의 보어(예시는 4기통용 실린더에 적용된 것임)가 평면부의 중앙부분에 형성된다.

그리고 상기 보어들의 외측 변부에 즉 보어와 플레이트의 변부 사이에 실린더를 냉각시키고 윤활유를 공급하기 위한 냉각수 공급구멍과 오일공급구멍이 형성된다.

또한, 상기 비드 플레이트 및 이들 사이에 개재되는 스토퍼플레이트를 결합시키기 위한 복수의 코킹이 형성된다.

상기 코킹은 평면부(1)에서 융기하여 상부에서 평평한 면을 구성하는 사다리꼴 형상 또는 반원형상으로서, 상기 코킹(2)은 가압에 의해 전체적으로 융기하도록 구성될 수도 있으나, 상기 도면은 상기 코킹(2)을 형성함에 있어서 각각 플레이트에 평행한 한 쌍의 절개선을 구성하여 절개선 사이 부분을 융기시킴으로써 구성되는 일 예를 도시하고 있다.

하 층의 코킹 산(5)부분이 상 층의 코킹 골(6)부분에 삽입됨으로써 도 2와 도 3에서 보는 바와 같이 스토퍼플레이트(3)와 그 하부에 적층되는 비드플레이트(4)가 결합되는 것이다.

그러나 상기의 코킹 조립구조는 플레이트간 결합력이 코킹 성형 시작부인 4 포인트(P)의 마찰 및 결합에 의해 좌우되므로, 조립 후 가스켓 플레이트간의 체결력을 극대화하지 못하는 한계가 있다.

또한 도 2에서 보는 바와 같이 플레이트로부터 코킹까지의 전체 높이 a'를 높이기 위해 상향경사부인 a의 높이를 크게 하도록 융기시키면 금속의 플레이트 평면부에 크랙이 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 목적은, 가스켓 플레이트의 평면부에서 코킹 형성을 위해 절개된 절개부 지점을 따라 비드를 형성하도록 하는 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓을 제공하기 위함이다.

상기한 본 발명의 목적은, 복수개의 플레이트로 구성되는 가스켓에 있어서, 각 플레이트의 평면부에서 평행하게 절개된 한 쌍의 절개선 사이에서, 상기 절개선의 양 단으로부터 돌출된 코킹부와; 한 쌍의 절개선 양 측에서, 각 절개선의 양 단으로부터 퇴몰한 하프비드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓에 의해 달성된다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 코킹부는, 상기 절개선들의 양 단으로부터 각각 대칭되게 동일 형상으로 상향 경사를 형성하는 한 쌍의 상향경사면과; 상기 상향경사면들의 상단을 서로 연결하도록 평면부와 평행한 상향수평면으로 구성되는 상향코킹부인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 하프비드는, 양 측의 절개선의 각 양 단으로부터 하향 경사를 형성하는 하향경사면과; 상기 하향경사면의 하단을 서로 연결하도록 평면부와 평행한 하향수평면으로 구성되는 하향하프비드인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 하향경사면의 상단은 절개선의 양 단으로부터 반원형 혹은 라운드형을 형성하게 되며, 그 하단은 하향경사면이 동일 폭을 가지도록 상기 상단과 일정 간격을 유지하는 반원형 혹은 라운드형을 형성하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 플레이트는 상/하 비드플레이트 사이에 스토퍼플레이트가 개재되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명의 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓은 평면부의 절개부 지점에 비드를 형성함으로써, 플레이트 간의 조립 결합력이비드의 마찰 및 결합에 의해 향상됨으로 인해 동일한 높이를 갖는 코킹에 비해 매우 높은 결합력을 발휘할 수 있게 된다.

또한 무리한 높이로 코킹을 성형하지 않아도 비드와 코킹부 간의 충분한 간격으로 인해 코킹 높이를 높이는 효과를 발휘할 수 있어, 금속 플레이트 간의 크랙을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 코킹을 형성하는 가스켓의 평면도 및 그 확대도,
도 2는 도 1의 A-A 방향 단면도,
도 3은 도 1의 B-B 방향 단면도,
도 4는 본 발명의 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓의 평면도 및 그 확대도,
도 5는 도 4의 상부 비드 플레이트에 형성되어 있는 코킹 및 비드의 사시도,
도 6은 도 4의 B-B 및 C-C 방향 단면도,
도 7은 도 4의 D-D 방향 단면도,
도 8은 도 4의 A-A 방향 단면도,
도 9는 도 8의 압착에 따른 상태 변형 단면도.

이하, 본 발명의 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓의 실시예를 첨부되는 도면들을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓의 평면도 및 그 확대도이고, 도 5는 도 4의 상부 비드 플레이트에 형성되어 있는 코킹 및 비드의 사시도이다.

또한, 도 6은 도 4의 B-B 및 C-C 방향 단면도이며, 도 7은 도 4의 D-D 방향 단면도이다.

또한, 도 8은 도 4의 A-A 방향 단면도이며, 도 9는 도 8의 압착에 따른 상태 변형도이다.

한편 본 발명은 복수의 플레이트로 구성된 경우에 코킹부분이 서로 상/하 대칭되게 형성되도록 구성된 것으로써 이하에서는 도 4 내지 도 9에서 도시된 바와 같이 복수의 플레이트로 구성된 적층형 가스켓의 일 예로써 적층형 가스켓을 비드플레이트와 스토퍼플레이트로 구성한 경우를 예로 들어 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 일반적인 스토퍼플레이트는 내연기관의 실린더 기통수에 따라서 소정 개수의 보어(예시는 4기통용 실린더에 적용된 것임)가 평면부의 중앙부분에 형성된다. 그리고 상기 보어들의 외측 변부에 즉 보어와 플레이트의 변부 사이에 실린더를 냉각시키고 윤활유를 공급하기 위한 냉각수 공급구멍과 오일공급구멍이 형성된다. 또한, 상기 스토퍼플레이트를 하기에서 설명할 비드 플레이트와 결합시키기 위한 복수의 코킹이 형성된다.

상기 코킹은 각 플레이트의 평면부에서 융기하여 상부에서 평평한 면을 구성하는 사다리꼴 형상 또는 반원형상으로서, 상기 코킹은 가압에 의해 전체적으로 융기하도록 구성될 수도 있으나, 본 발명의 각각의 도면은 상기 코킹을 형성함에 있어서 각각 플레이트에 평행한 한 쌍의 절개선을 구성하여 절개선 사이 부분을 융기시킴으로써 구성되는 일 예를 도시하고 있다.

상기 코킹의 산부분이 이하에서 설명할 비드 플레이트에 형성된 코킹의 골부분에 삽입됨으로서 도 6 내지 도 9에서 보는 바와 같이 스토퍼플레이트(20)와 그 상/하부에 적층되는 비드플레이트(10, 30)가 결합되는 것이다.

또한, 상기 스토퍼플레이트(20)에는 실린더블록(도면에 도시되지 않음)과 실린더헤드(도면에 도시되지 않음)에 체결하기 위한 볼트삽입공이 플레이트 변부에 형성된다.

한편 상기 스토퍼플레이트(20) 상/ 하부에 적층되는 비드플레이트(10, 30)는 도 4에서 보는 바와 같이 스토퍼플레이트의 각각의 구성부분에 대응하여 평면부, 보어, 냉각수 공급구멍, 오일공급구멍 및 볼트삽입공이 동일한 위치에서 동일한 형상으로 구성된다.

다만, 상기 비드플레이트가 상기 스토퍼플레이트와 다른 점은 보어 주변부에 탄성력에 의해 연소가스의 누출을 방지하는 보어비드가 형성되고, 고압의 오일이 새는 것을 방지하도록 오일공급구멍 둘레에는 오일비드가 형성되고, 연소가스, 오일 냉각수 등이 실린더블록과 실린더헤드의 접합면에서 누출되는 것을 방지하기 위해 비드플레이트 변부를 따라서 끝단과 일정간격 이격되어 형성된 변부비드가 형성되는 것이다.

상기 비드플레이트(10, 30)에도 상기 스토퍼플레이트(20)의 코킹과 대향하는 위치에 동일한 형상으로 코킹이 형성된다.

도 5에서의 비드플레이트와 마찬가지로 스토퍼플레이트에 각각 코킹이 형성됨으로써, 도 6 내지 도 9에서 보는 바와 같이 상기 코킹의 골부분에 코킹의 산부분이 삽입되어 결국 스토퍼플레이트의 상/하부에 비드플레이트가 적층, 결합되는 것이다.

보다 구체적으로 상부 비드플레이트의 코킹 사시도를 예시적으로 도시한 도 5에서 보는 바와 같이, 상부 비드플레이트(10)의 평면부 상에서 평행하게 절개된 한 쌍의 절개선 양 단 사이에서 융기한 코킹부를 형성하며, 상기 코킹부와 반대 방향으로 절개선 양 단으로부터 융기한 하프비드를 형성하게 된다.

본 발명의 실시예에서는 절개선 양 단 사이에서 상향되게 돌출한 상향코킹부를 형성하고, 이와 반대 방향으로 함몰한 하향하프비드를 예시적으로 설명하고 있으나, 이와 반대로 하향코킹부 및 상향하프비드를 형성할 수도 있다.

상기 상향코킹부는 상기 절개선들의 양 단으로부터 각각 대칭되게 동일 형상으로 상향 경사를 형성하는 한 쌍의 상향경사면(14, 16)과, 상기 상향경사면(14, 16)들의 상단을 서로 연결하도록 평면부와 평행한 상향수평면(15)으로 구성된다.

또한 평면부 상에서 상기 한 쌍의 절개선 양 단을 따라 각각 반원형의 하향하프비드를 형성하게 된다.

상기 하향하프비드는 일 측의 절개선의 양 단으로부터 하향 경사를 형성하는 하향경사면(11)과, 상기 하향경사면(11)의 하단을 서로 연결하도록 평면부와 평행한 하향수평면(12)으로 구성된다.

상기 하향하프비드는 한 쌍의 절개선 각각에 형성되는 바, 일 측의 하향경사면(11) 및 하향수평면(12)과 마찬가지로 타 측의 절개선의 양 단으로부터 하향 경사를 형성하는 하향경사면(18)과, 상기 하향경사면(18)의 하단을 서로 연결하도록 평면부와 평행한 하향수평면(17)으로 구성된다.

이때 상기 하향경사면(11, 18)의 상단은 절개선의 양 단으로부터 반원형 혹은 라운드형을 형성하게 되며, 그 하단은 하향경사면이 동일 폭을 가지도록 상기 상단과 일정 간격을 유지하는 반원형 혹은 라운드형을 형성하게 된다.

따라서 도 6의 B-B 단면도에서 보는 바와 같이, 동일 형상의 코킹을 가지는 비드플레이트(10, 30)와 스토퍼플레이트(20)는, 절개선 사이에서, 그 양 단을 연결하도록 상향경사면(14, 24, 34, 16, 26, 36)을 형성하고 상기 상향경사면을 연결하도록 평면부와 평행한 상향수평면(15, 25, 35)로 형성되는 상향코킹부를 형성하게 된다.

또한, 도 7의 C-C 단면도에서 보는 바와 같이, 절개선 양 측에서 상기 상향코킹부를 사이에 두고 서로 대칭되게 이웃하도록 하향하프비드가 형성되며, 절개선의 일 측은 하향경사면(11, 21, 31)과 하향수평면(12, 22, 32)으로 형성되는 일 측 하향하프비드를 형성하며, 타 측은 하향경사면(18, 28, 38)과 하향수평면(17, 27, 37)으로 형성되는 타 측 하향하프비드를 형성하게 된다.

또한 도 8의 A-A 단면도에서 보는 바와 양 측 절개선의 중앙에 위치하는 상향코킹부는 양 측의 하향하프비드와 서로 이웃하도록 위치하게 된다.

따라서 하향하프비드로부터 상향코킹부까지의 높이인 b가 종래의 높이인 a보다 높아지게 되므로 전체 하부 비드플레이트의 하향하프비드로부터 상부 비드플레이트의 상향코킹부까지의 높이인 b'가 종래의 전체 높이인 a'보다 높아지게 되어 무리한 높이로 코킹을 형성하지 않아도 결합력을 높이면서 금속 크랙을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한 도 9에서 보는 바와 같이 하향하프비드를 코킹 방향으로 압착하는 과정을 추가할 경우 비드가 코킹과의 경계면 측으로 펴지면서 코킹을 더욱 압착하게 되어 결합력이 상승하게 된다.

10 : 상부 비드플레이트 11, 13, 21, 23, 31, 33 : 상향경사부
12, 22, 32 : 상향수평부 15, 17, 25, 27, 35, 37 : 하향경사부
20 : 스토퍼플레이트 30 : 하부 비드플레이트

Claims (5)

1. 상/하 비드플레이트 사이에 스토퍼플레이트가 개재되도록 복수개의 플레이트로 구성되는 가스켓에 있어서,
   상기 상/하 비드플레이트 및 스토퍼플레이트가 동일 형상의 코킹을 갖도록, 각 플레이트의 평면부에서 평행하게 절개된 한 쌍의 절개선 사이에서, 상기 절개선의 양 단으로부터 돌출된 코킹부와;
   한 쌍의 절개선 양 측에서, 각 절개선의 양 단으로부터 퇴몰한 하프비드를 포함하여 구성되고,
   상기 하프비드는, 양 측의 절개선의 각 양 단으로부터 하향 경사를 형성하는 하향경사면과; 상기 하향경사면의 하단을 서로 연결하도록 평면부와 평행한 하향수평면으로 구성되는 하향하프비드이며,
   상기 하향경사면의 상단은 절개선의 양 단으로부터 반원형 혹은 라운드형을 형성하게 되며, 그 하단은 하향경사면이 동일 폭을 가지도록 상기 상단과 일정 간격을 유지하는 반원형 혹은 라운드형을 형성하는 것을 특징으로 하는 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 코킹부는,
   상기 절개선들의 양 단으로부터 각각 대칭되게 동일 형상으로 상향 경사를 형성하는 한 쌍의 상향경사면과;
   상기 상향경사면들의 상단을 서로 연결하도록 평면부와 평행한 상향수평면으로 구성되는 상향코킹부인 것을 특징으로 하는 비드와 결합된 코킹을 가지는 가스켓.
   
   
   
   
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