KR101683443B1 - 배기 가스에 대한 내성이 없는 인서트를 갖춘 금속 시일 - Google Patents

배기 가스에 대한 내성이 없는 인서트를 갖춘 금속 시일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상부 스프링 탄성 금속 층과, 하부 스프링 탄성 금속 층, 및 상기 상부 및 하부 탄성 금속 층들 사이에 배열되는 인서트를 포함하는 연소기관 배기 라인의 두 개의 구성 요소들 사이의 밀봉용 가스켓을 제공하며, 상기 가스켓은 하나 이상의 관통 개구를 포함하며, 상기 상부 및 하부 금속 층은 각각, 하나 이상의 관통 개구를 둘러싸는 하나 이상의 비드를 밀봉 표면 상에 포함하며, 하나 이상의 관통 개구와 인접한 영역 내의 상기 상부 및 하부 금속 층은 포지티브하게 또는 재료적으로 상호 연결된다.

Description

배기 가스에 대한 내성이 없는 인서트를 갖춘 금속 시일 {METAL SEAL HAVING AN INSERT THAT IS NOT RESISTANT TO EXHAUST GAS}
본 발명은 배기 가스에 대한 내성이 없는 인서트(insert)를 갖춘 금속 가스켓, 특히 서로에 대해 밀봉되어야 하는 연소기관 배기 라인의 두 개의 구성 요소들을 위한 배기 가스켓에 관한 것이다.
일반적인 금속 가스켓들이 배기 라인의 영역에 사용된다. 금속 가스켓들은 두 개의 금속 층들을 포함하며, 이들 각각의 금속 층들은 밀봉될 구성요소들에 대한 밀봉면을 형성한다. 밀봉면들 사이의 열적 배리어(barrier)로서 섬유 또는 연질 재료 인서트가 사용된다. 인서트가 배기 가스 내성을 갖지 않기 때문에, 인서트가 배기 가스와 접촉하지 않는다는 점에 주목해야 한다.
이러한 형태의 공지의 가스켓의 경우에, 가스켓의 금속 층은 배기 가스 통로의 영역에서 가스켓을 통해 위쪽에 포개진다. 이 때문에, 두 금속 층들의 중첩이 발생하여 인서트를 배기 가스로부터 보호한다. 중첩 영역에서 가스켓 두께의 증가는 높은 국소 표면 압력을 초래하는 결과로써, 가스켓의 밀착성이 달성된다. 그러나, 높은 표면 압력의 결과로써 구성 요소의 플랜지에서 변형이 발생한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 프로세스에서 구성 요소의 플랜지에 변형을 유발함이 없이 밀착성이 보증되는 개선된 가스켓을 제공하고자 하는 것이다. 또한, 배기 가스로부터 인서트의 보호는 본 발명에 따라 제안된 가스켓을 통해서 확보된다.
본 발명의 제 1 양태에 따라서,
- 상부 스프링-탄성 금속 층과,
- 하부 스프링-탄성 금속 층, 및
- 상부 및 하부 금속 층 사이에 배열되는 인서트를 포함하는, 연소기관 배기 라인의 두 개의 구성요소들 사이를 밀봉하기 위한 가스켓이 제공되는데, 여기서
- 상기 가스켓은 하나 이상의 관통 개구를 포함하며,
- 상기 밀봉 면 상의 상부 및 하부 금속 층은 각각 하나 이상의 관통 개구를 둘러싸는 하나 이상의 비드를 포함하며,
- 상기 상부 및 하부 금속 층은 하나 이상의 관통 개구에 인접한 영역에서 포지티브하게(positively) 또는 재료적으로(materially) 상호 연결된다.
종래 가스켓의 높은 국소 표면 압력을 피하기 위해서, 비드들이 가스켓의 스틸 층들 내측으로 스탬프 가공된다. 이는 금속 층들의 절첩을 통한 두께의 국소 증가 대신에 밀봉 성능을 갖게 한다. 비드들의 필요한 스프링-탄성 특징로 인해, 적절한 스프링-탄성 특징들을 갖는 재료가 금속 층, 예를 들어 스프링 강을 위해 선택되어야 한다.
그러나, 금속 층들의 이러한 특징들 때문에 가스 채널의 영역에서의 절첩은 단지 조건부로만 가능한데, 이는 이들이 이들의 형상을 단단히 유지할 수 없기 때문이다. 이런 이유로, 인서트를 보호하기 위해 다른 방법들이 필요하다. 그러므로 본 발명에 따라서, 상부 및 하부 금속 층 사이에서 가스켓의 배기 가스 측에 확실하거나 실질적인 연결(positive or material connection)을 실현할 것이 제안되었다.
이 때문에, 인서트는 배기 가스의 영향로부터 보호되는 동시에, 가스켓의 밀봉 표면에 있는 비드들은 프로세스 하에 있는 구성요소의 플랜지를 변형시킴이 없이 개선된 밀봉 효과를 달성한다. 비드들이 절첩을 통한 종래의 두꺼운 부분보다 더욱 탄성을 갖기 때문에, 가스켓의 더 높은 내구성이 또한 확보될 수 있다. 서로에 대한 구성요소의 플랜지의 최소 위치 변경이 더욱 양호하게 보상될 수 있다.
실시예에 따라서, 상부 및 하부 금속 층은 관통 개구를 향한 에지 영역 내에서 확실하거나 실질적으로 상호연결된다.
이 때문에, 인서트는 또한 가스켓의 외측에 대해 밀봉될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 상부 및 하부 금속 층은 관통 개구와 인접하는 영역에서 함께 용접된다. 용접은 스폿 용접 또는 연속 용접을 통해서 실시될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 상부 및 하부 금속 층은 관통 개구를 외면하는 에지 영역에서 포지티브하게 상호연결된다. 이와는 달리, 용접이 또한 이곳에 제공될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 인서트는 연질 재료 층 또는 섬유 인서트를 포함한다.
일 실시예에 따라서, 상부 및 하부 금속 층은 스프링 강 층들을 포함한다.
일 실시예에 따라서, 상부 및 하부 금속 층은 각각 두 개의 비드들을 포함한다.
일 실시예에 따라서, 상부 및 하부 금속 층 내의 비드들은 완전 비드 또는 반쪽 비드이다.
일 실시예에 따라서, 상부 금속 층 내의 하나 이상의 비드는 하부 금속 층들 내의 하나 이상의 비드와 동일한 방향으로 지향된다. 대체 실시예에서, 상부 금속 층 내의 하나 이상의 비드는 하부 금속 층 내의 하나 이상의 비드와 다른 방향으로 지향된다.
일 실시예에 따라서, 가스켓은 인서트와 상부 또는 하부 금속 층 사이에 금속 중간 층을 포함한다.
일 실시예에 따라서, 금속 중간 층은 인접 상부 또는 하부 금속 층과 동일한 수 및 동일한 형태의 비드를 가지며, 금속 중간 층의 비드의 배열은 인접 상부 또는 하부 금속 층에 대해 거울 상이다.
도 1은 본 발명에 따른 가스켓의 제 1 실시예의 프로파일 횡단면도이며,
도 2는 본 발명에 따른 가스켓의 제 2 실시예의 프로파일 횡단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 가스켓의 제 3 실시예의 프로파일 횡단면도이며,
도 4는 본 발명에 따른 가스켓의 제 4 실시예의 프로파일 횡단면도이다.
여기서 그리고 이후의 설명에서, 각각의 경우에 가스켓의 단지 하나의 프로파일 횡단면만이 도시되었으며, 가스켓의 배기 가스 측은 도면의 우측에 위치된다. 각각의 경우에 가스켓의 외측 에지는 도면의 좌측에 위치된다. 전체 가스켓의 프로파일 횡단면은 폐쇄 방식으로 하나 이상의 관통 개구를 에워싼다. 각각의 경우에 그리고 이후에 밀봉될(어느 쪽도 도시되지 않음) 구성 요소들의 플랜지와 접촉하기 위한 밀봉 표면들은 도면에서 상부 및 바닥에 위치된다.
도 1은 본 발명에 따른 가스켓의 제 1 실시예를 도시한다. 상기 가스켓은 제 1 또는 상부 금속 층(2), 제 2 또는 하부 금속 층(4), 및 상부 및 하부 금속 층(2,4) 사이에 배열되는 인서트(6)를 포함한다. 상부 금속 층(2)은 본 실시예에서는 완전(full) 비드인 비드(8)를 밀봉 표면 상에 포함한다. 유사하게, 하부 금속 층(4)은 그의 밀봉 표면 상에 완전 비드(10)를 포함한다.
예를 들어, 연질 재료 층 또는 섬유 인서트일 수 있는 인서트(6)가 상부 및 하부 금속 층(2,4) 사이에 위치된다. 배기 가스의 영향으로부터 인서트(6)를 보호하기 위해서, 상부 및 하부 금속 층(2,4)은 용접된 연결부(12)를 통해 배기 가스 측에 상호연결된다.
도 2는 본 발명에 따른 가스켓의 제 2 실시예를 도시한다. 상기 가스켓은 도 1의 가스켓과 실질적으로 동일한 요소들을 포함하며, 여기에 도시된 실시예에서 상부 및 하부 금속 층(2,4)의 밀봉 표면 상의 별개의 완전 비드들 각각은 두 개의 반쪽 비드(8,8',10,10')로 각각 대체된다. 이 때문에, 확대된 밀봉 구역이 달성되며, 그 결과로써 밀봉 효과가 개선될 수 있다. 도시된 실시예에서, 밀봉 라인은 실질적으로 중앙에 배열된다.
도 3은 본 발명에 따른 가스켓의 제 3 실시예를 도시한다. 상기 가스켓은 도 1의 가스켓과 실질적으로 동일한 요소들을 포함하며, 여기에 도시된 실시예에서 상부 및 하부 금속 층(2,4)의 밀봉 표면 상의 별개의 완전 비드들 각각은 별개의 반쪽 비드(8,10)로 각각 대체된다. 도 2의 실시예와 유사하게, 이에 따라 확대된 밀봉 구역이 달성되며, 도 2와 비교하면 확대된 밀봉 구역은 중앙에 배열되지 않지만 가스켓의 외측 에지의 방향으로 변위된다. (도시 않은)대체 실시예에서, 각각의 반쪽 비드에 의해 형성된 확대된 밀봉 구역은 대신에, 가스켓의 배기 가스 측의 방향으로 또한 변위된다.
도 4는 본 발명에 따른 가스켓의 제 4 실시예를 도시한다. 상기 가스켓은 도 2의 가스켓과 실질적으로 동일한 요소들을 포함하며, 본 실시예에서 금속 층(2,4)의 배열은 도 1 내지 도 3의 실시예와 같은 거울 상(mirror image)은 아니나 동일하다. 환언하면, 본 실시예에서 금속 층(2,4) 내의 비드들은 도 1 내지 도 3과 같이 대향 방향으로 지향되지 않으나 동일하다. 이러한 배열은 통해서, 하나의 확대된 밀봉 구역 대신에 가스켓의 외측 또는 배기 가스 측 에지의 방향으로 각각 두 개의 확대된 밀봉 구역 각각이 형성된다.
또한, 본 실시예에서 금속 중간 층(14)이 상부 금속 층(2)과 인서트(6) 사이에 배열된다(도시되지 않은 대체 실시예에서는 금속 중간 층(14)은 또한 하부 금속 층(4)과 인서트(6) 사이에 배열될 수 있다). 금속 층(2)과 비교하면, 금속 중간 층(14)은 동일한 형태와 수의 비드[본 실시예의 경우에 두 개의 반쪽 비드(16,16')]들을 가진다. 비드(16,16')의 배열은 금속 층(2) 내의 비드(8,8')들에 대해 거울 상이다.
이러한 배열을 통해서, 인서트(6)는 그의 에지에서, 금속 중간 층(14)과 금속 층(4) 사이에 추가로 단단히 유지된다. 한편으로, 평평하지 않은 로딩 중에 금속 층(2)은 중간 접촉 표면을 경유하여 금속 층(2)과 금속 중간 층(14) 사이에서 떨어질 수 있다. 다른 한편으로, 상부 밀봉 표면 상의 압력 하중은 또한 탄력적인 금속 중간 층(14)을 통해 휠씬 쉽게 통과할 수 있다. 따라서 금속 중간 층(14)은 가스켓의 상부 밀봉 표면의 탄성 및 적응성을 증가시킨다.
본 발명에 따른 가스켓에 있어서 각각의 경우에 비드는 도 1 내지 도 3의 실시예에서와 같이 상하로 배열되는 것이 바람직하다. 이와는 달리, 상부 및 하부 금속 층 내의 비드의 배열은 가스켓의 프로파일의 기울임을 방지하기 위해서, (도 4의 실시예에서와 같이)적어도 가스켓의 중간 부분에 대해 대칭인 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 상부 및 하부 금속 층 내의 비드의 도시된 형태, 양 및 배열의 조합들이 가능하다. 여기서, 각각의 금속 층들 내의 비드의 형태, 양 및 배열은 또한, 서로 무관한 것도 가능하다. 예를 들어, 상부 금속 층 내에 반쪽 비드가 제공될 수 있고 상부 금속 층 내에 완전 비드가 제공될 수 있으며, 또한 이의 반대도 가능하다.
본 발명에 따른 가스켓에 있어서 밀착성이 보장되며, 플랜지 구성 요소의 변형이 발생하지 않거나 적어도 확실하게 감소된다. 인서트는 배기 가스 영향로부터 안전하게 보호된다.

Claims (15)

  1. 연소 기관의 배기 라인의 두 개의 구성 요소들 사이의 밀봉용 가스켓(gasket)으로서,
    상부 스프링-탄성 스프링 강 층(2)과,
    하부 스프링-탄성 스프링 강 층(4), 및
    상기 상부 및 하부 스프링 강 층(2,4)들 사이에 배열되는 인서트(insert,6)를 포함하며,
    상기 가스켓은 하나 이상의 관통 개구(through-opening)를 포함하며,
    밀봉 표면 상의 상기 상부 및 하부 스프링 강 층(2,4)은 각각, 하나 이상의 관통 개구를 둘러싸는 하나 이상의 스탬프 가공된(stamped) 비드(bead)(8,10)를 가지며,
    상기 상부 및 하부 스프링 강 층(2,4)은 하나 이상의 관통 개구와 인접한 영역 내에서 함께 용접되며, 상기 용접(12)은 연속(continuous) 또는 스폿(spot) 용접을 포함하며, 상기 상부 및 하부 스프링 강 층(2,4)은 관통 개구를 외면하는 에지(edge) 영역 내에서 포지티브하게(positively) 상호연결되는(interconnected),
    밀봉용 가스켓.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트(6)는 섬유 인서트의 연질(soft) 재료 층을 포함하는,
    밀봉용 가스켓.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 스프링 강 층(2,4)은 각각 두 개의 비드(8,8',10,10')들을 포함하는,
    밀봉용 가스켓.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 스프링 강 층(2,4) 내의 비드(8,10)들은 완전한(full) 비드들인,
    밀봉용 가스켓.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 스프링 강 층(2,4) 내의 비드(8,10)들은 반쪽(half) 비드들인,
    밀봉용 가스켓.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 스프링 강 층(2) 내의 하나 이상의 비드(8)는 상기 하부 스프링 강 층(4) 내의 하나 이상의 비드(10)와 동일한 방향으로 지향되는,
    밀봉용 가스켓.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 스프링 강 층(2) 내의 하나 이상의 비드(8)는 상기 하부 스프링 강 층(4) 내의 하나 이상의 비드(10)의 방향과 상이한 방향으로 지향되는,
    밀봉용 가스켓.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인서트(6)와 상기 상부 또는 하부 스프링 강 층(2,4) 사이의 가스켓은 금속 중간 층(14)을 포함하는,
    밀봉용 가스켓.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속 중간 층(14)은 인접하는 상기 상부 또는 하부 스프링 강 층(2,4)과 동일한 수와 동일한 형태의 비드들을 가지며, 상기 금속 중간 층(14)의 비드(들)의 배열은 인접하는 상기 상부 및 하부 스프링 강 층(2,4)에 대해 거울 상인,
    밀봉용 가스켓.
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