KR101909561B1 - 실린더 헤드 개스킷 - Google Patents

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Abstract

멀티레이어 개스킷 조립체(10)는 환형 자유 에지(20, 22, 24)에 의해 구획되는 복수 개의 개구(26)들을 가지는 기능성 레이어(14, 16)를 포함한다. 기능성 레이어는 개구들을 구획하는 시일 비드(28, 30)를 가진다. 조립체는 기능성 레이어의 개구들과 정렬되도록 구성되는 개구들과 자유 외주를 가지는 스토퍼 레이어(12)를 더 포함한다. 스토퍼 레이어는 적어도 하나의 돌기(32)를 가지는데, 이 돌기는 자유 외주의 일부를 형성하도록 개구들 중 적어도 하나로부터 반경방향 바깥쪽으로 뻗어있고 비대칭적으로 불규칙하게 형성된다.

Description

실린더 헤드 개스킷{CYLINDER HEAD GASKET}
본 출원은 2011년 3월 3일 출원된 미국 가출원 제61/448,934호의 이익을 주장하고, 전체로 참조사항으로 여기에 통합되어 있다.
본 발명은 전체적으로 서로 클램프로 고정되는 2개의 부재들 사이에 가스/유체 기밀을 형성하는데 사용되는 유형의 고정 개스킷(static gasket)들에 관한 것이고, 더 상세하게는 실린더 헤드 개스킷과 같은 멀티레이어 고정 개스킷들에 관한 것이다.
실린더 헤드와 실린더 블록과 같이 서로 클램프로 고정되는 2개의 부재들 사이에 가스/유체 기밀을 형성할 때, 다중 레이어들을 가지는 실린더 헤드 고정 개스킷을 사용하는 것이 보통이다. 일반적으로, 멀티레이어 개스킷의 레이어들 중 적어도 하나는 종종 기능성 레이어로 지칭되는데, 이 기능성 레이어는 유체 기밀을 형성하는 것을 촉진하는 비드들 또는 시일 비드를 가진다. 레이어들 중 다른 하나는 종종 간격 레이어로 지칭되는데, 이 간격 레이어는 유체 기밀을 형성하는 것을 촉진하는 기능성 레이어에 인접하도록 구성된다. 더욱이, 스토퍼 레이어는 시일 비드 또는 비드들 전체에 걸쳐 유체 기밀을 형성하는 것을 촉진하도록 제공될 수 있다. 스토퍼 레이어가 설치될 때, 접촉 응력은 통상 비드들 전체에 걸쳐 형성되고, 여기에서 접촉 응력은, 예컨대 실린더 보어와 같이 밀봉되어 있는 개구까지 뻗어있다. 공교롭게도, 스토퍼 레이어의 공지된 구성들이 비록 비드들 전체에 걸쳐 신뢰할 만한 밀봉을 제공하는 것을 촉진할 수 있더라도, 실린더 헤드 및/또는 실린더 블록의 구부림을 야기할 수 있다. 이는 반대편 기능성 레이어들 사이에서와 같이 개스킷의 레이어들 사이에서 지지되지 않은 간격들의 영역에서 특히 문제가 된다.
실린더 헤드와 실린더 블록과 같은 2개의 부재들 사이에 가스/유체 기밀을 형성할 때 실린더 헤드 고정 개스킷을 사용하는 것이 보통인데, 이 개스킷은 멀티레이어 개스킷으로서 기능성 레이어, 스토퍼 레이어, 간격 레이어 등을 포함한다. 레이어가 설치될 때, 접촉 응력이 형성될 수 있고, 이때 레이어의 공지된 구성들이 신뢰할 만한 밀봉을 제공할 수는 있더라도, 실린더 헤드 및/또는 실린더 블록의 구부림이 문제될 수 있다.
멀티레이어 개스킷 조립체는 환형 자유 에지에 의해 구획되는 복수 개의 개구들을 가지는 기능성 레이어를 포함한다. 기능성 레이어는 개구들을 구획하는 시일 비드를 가진다. 또한 조립체는 기능성 레이어의 개구들과 정렬되도록 구성되는 개구들과 자유 외주를 가지는 스토퍼 레이어를 더 포함한다. 스토퍼 레이어는 적어도 하나의 돌기(ear)를 가지는데, 이 돌기는 자유 외주의 일부를 형성하도록 적어도 하나의 개구들로부터 반경방향 바깥쪽으로 뻗어있고 비대칭적으로 불규칙하게 형성된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스토퍼 레이어 개구들은 반대편 끝 개구들에 반대편 끝 개구들 사이에 위치되는 적어도 하나의 중간 개구를 제공하도록 직선 축을 따라서 일렬로 정렬되어 있다. 적어도 하나의 중간 개구의 자유 외주는 돌기들이 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스토퍼 레이어는 돌기들이 없는 복수 개의 중간 개구들을 가진다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 자유 외주는 중간 개구들 둘레에서 안경 형상으로 되어 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스토퍼 레이어는 중간 개구들 둘레에 뻗어있고 실질적으로 일정한 폭을 가진다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스토퍼 레이어는 복수 개의 돌기들을 가지는데, 돌기들 중 적어도 일부는 서로 상이하게 형성된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스토퍼 레이어는 대칭 축을 가진다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 멀티레이어 개스킷 조립체는 환형 자유 에지에 의해 구획되는 복수 개의 개구들을 가지는 기능성 레이어를 포함한다. 또한 조립체는 기능성 레이어의 개구들과 정렬되도록 구성되는 개구들과 자유 외주를 가지는 스토퍼 레이어를 더 포함한다. 스토퍼 레이어 개구들은 반대편 끝 개구들에 반대편 끝 개구들 사이에 위치되는 적어도 하나의 중간 개구를 제공하도록 직선 축을 따라 일렬로 정렬되어 있다. 적어도 하나의 돌기는 자유 외주의 일부를 형성하도록 적어도 하나의 반대편 끝 개구들로부터 반경방향 바깥쪽으로 뻗어있는데, 중간 개구 중 적어도 하나의 자유 외주는 돌기가 없다.
본 발명은 멀티레이어 개스킷 조립체에 관한 것으로서, 본 발명에 의하여 가스 기밀/유체 기밀의 형성 및 실린더 헤드와 엔진 블록의 바람직하지 않은 구부림의 억제가 가능하고, 실린더 헤드와 엔진 블록이 그 의도된 구성으로 유지되거나 실질적으로 유지됨으로써, 헤드가 구부려지거나 캠 저널이 비틀리는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 여러 가지 양태들, 특징들 및 이점들은 다음에 오는 현재의 바람직한 실시예들과 최선의 실시예의 상세한 설명, 첨부된 특허청구범위들과 첨부의 도면들과 관련되어 고려될 때 보다 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따라 이루어진 멀티레이어 개스킷 조립체의 평면도이다.
도 2는 도 1에서의 멀티레이어 개스킷 조립체의 스토퍼 레이어(stopper layer)의 평면도이다.
도 3은 도 1에서의 멀티레이어 개스킷 조립체의 기능성 레이어(functional layer)의 평면도이다.
도 4는 도 1에서의 멀티레이어 개스킷 조립체의 간격 레이어(distance layer)의 평면도이다.
도 5는 대체로 도 1에서의 5-5 라인을 따라 자른 멀티레이어 개스킷 조립체의 단면도이다.
도 6은 대체로 도 1에서의 6-6 라인을 따라 자른 멀티레이어 개스킷 조립체의 단면도이다.
도면들에 대하여 더 상세하게 참조하면, 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따라 이루어지고 이하에서 조립체(10)로 지칭되는 멀티레이어 실린더 헤드 개스킷 조립체가 도시되어 있다. 도 2에는, 본 발명의 일 양태에 따라 이루어진 조립체(10)의 스토퍼 레이어(12)가 도시되어 있다. 스토퍼 레이어(12)에 부가하여, 조립체(10)는 적어도 하나의 기능성 레이어(14, 16)(도 3)를 포함하는데, 여기에서는 복수 개의 기능성 레이어들(14, 16)로서 예로서 나타나 있다(도 5와 도 6). 더욱이, 조립체(10)는 기능성 레이어들(14, 16) 중 적어도 하나와 스토퍼 레이어(12) 사이에 끼워져 있는 선택적 간격 레이어(18)를 포함할 수 있다(도 4, 도 5 및 도 6). 따라서, 기능성 레이어들(14, 16)은, 만약 포함되어 있다면, 간격 레이어(18)의 양쪽 측면 상에 배열되어 있고, 스토퍼 레이어(12)는 여기에 하부 기능성 레이어(16)로서 나타나 있는 기능성 레이어들 중 적어도 하나와 간격 레이어(18) 사이에 배열되어 있다.
스토퍼 레이어(12), 기능성 레이어들(14, 16) 및 간격 레이어(18) 각각은 환형 자유 에지(20, 22, 24)를 개별적으로 가지는데, 이 환형 자유 에지는 내연 기관의 실린더 보어와 정렬되도록 구성되는 연소실 개구와 같은 공통 개구(26)를 구획한다. 자유 에지들(20, 22, 24)은 축방향으로 정렬되도록 구성되고(여기서 '축방향으로'는 개구(26)의 중심 축과 관련되어 있는 것으로 의도되어 있다), 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에서 압축될 때 실질적으로 서로 같은 높이에 있다. 여기서 모든 기능성 레이어들(14, 16)이 개구(26)들 중 개별적인 하나의 둘레에서 원주방향으로 뻗어있는 전체(full) 비드(28)들을 가지는 것으로 나타나 있지만, 적어도 하나의 기능성 레이어가 전체 비드를 가지는 것도 가능하다. 더욱이, 절반(half) 비드(30)들 역시 전체 비드(28)들로부터 반경방향 바깥쪽으로 제공되어 있다. 전체 비드(28)들과, 인접하고 있는 실린터 헤드 및 실린더 블록 사이의 개구(26) 둘레에서 가스 기밀/유체 기밀을 형성하는 것과, 이와 동시에 실린더 헤드와 엔진 블록의 바람직하지 않은 구부림을 억제하는 것을 촉진하기 위해서, 여기서 스토퍼 레이어(12)는, 돌기(32)들로도 지칭되고 비대칭적으로 불규칙하게 형성된 복수 개의 탭들을 가지는 것으로 나타나 있지만, 적어도 하나의 탭을 가질 수도 있다. 돌기(32)들은 스토퍼 레이어(12)의 자유 외주(34)의 일부를 형성하도록 개구(26)들 중 적어도 하나로부터 반경방향 바깥쪽으로 뻗어있다. 따라서, 돌기(32)들의 결과로서 패스너 개구들을 통과하여 뻗어있는 패스너들을 팽팽하게 할 때, 실린더 헤드와 엔진 블록은 그 의도된 구성을 유지하거나 실질적으로 유지하고, 이로써 헤드의 구부림 및/또는 캠 저널 비틀림의 개시를 방지한다.
스토퍼 레이어(12)는 돌기(32)들을 포함하는 구역을 제외하고 개구(26)들 둘레에서 균일하거나 실질적으로 균일한 폭(w)을 가지도록 제공되어 있다. 돌기(32)들의 구역들에서, 돌기(32)들은 균일한 폭(w)으로 된 구역들을 넘어서 반경방향 바깥쪽으로 뻗어있다. 도시되어 있는 실시예에서, 스토퍼 레이어(12)의 개구(26)들은 반대편 끝 개구(26)들에 반대편 끝 개구(26)들 사이에 위치되는, 예컨대 복수 개의 중간 개구(26)를 제공하도록 직선 축(40)을 따라 일렬로 배열되어 있지만, 반대편 끝 개구들에 적어도 하나의 중간 개구를 제공하도록 직선 축을 따라 일렬로 배열되는 것도 가능하다. 중간 개구(26)의 자유 외주(34)는 반경방향 바깥쪽으로 뻗어있는 돌기(32)들이 없는 것과 같이 나타나 있어서, 중간 개구(26)들을 구획하는 중간 부분은 자유 외주(34)가 중간 개구(26)들 둘레에서 완전히 안경 형상으로 되도록 균일하고 일정한 폭(w)을 가진다.
스토퍼 레이어(12)의 중간 부분과는 대조적으로, 각각의 반대편 단부(36, 38)는 그 단부로부터 뻗어있는 적어도 하나의 돌기(32)를 가지는 것으로 나타나 있지만, 적어도 하나의 반대편 단부가 그 단부로부터 뻗어있는 적어도 하나의 돌기를 가지는 것도 가능하다. 각각의 반대편 단부(36, 38)는 복수 개의 돌기(32)들을 가지는 것으로 나타나 있는데, 여기서 각각의 단부(36, 38)로부터 뻗어있는 복수 개의 돌기(32)들은 서로 상이하게 형성된다. 각각의 단부(36, 38)에서의 돌기(32)들은, 서로 상이하게 형성되지만, 스토퍼 레이어(12)가, 직선 축(40)에 대해 횡단방향으로 뻗어있고 중간 개구(26)들을 이등분하는, 대칭축(42)을 가지도록 모든 단부들(36, 38)에서 동일하게 형성된다.
기능성 레이어들(16, 18)은, 예컨대 스프링 스틸과 같은 탄성 금속으로 이루어져 있고, 의도된 적용처에 목표하는 바와 같은 두께를 가지도록 제공될 수 있다. 기능성 레이어들(12, 14) 각각은 평면을 따라 뻗어있는 대체로 평면인 메인 바디부들을 가지는데, 전체 비드(28)들은 평면 바디로부터 축방향 바깥쪽으로 뻗어있다. 예를 들면, 실시예에 나타나 있는 기능성 레이어들(14, 16)의 전체 비드(28)들은 간격 레이어(14)의 양쪽 측면 전체에 걸쳐 서로 거울상을 가지는 관계로 배열되어 있다.
간격 레이어(18)는, 예컨대 냉간 압연된 스틸 또는 스테인리스 스틸과 같은 비교적 강성인 금속 재료로 이루어질 수 있다. 간격 레이어(18)는 대체로 평평한 평면 바디를 가지도록 이루어질 수 있어서, 제조시 경제적이다.
따라서, 상술된 바와 같이, 돌기(32)들은 돌기(32)들 없이 다른 방법으로 존재할 수 있는 간격 레이어(14)와 기능성 레이어들(14, 16) 사이의 공간을 차지함으로써 실린더 헤드와 엔진 블록이 스토퍼 레이어(12)의 전체 면적 이상으로 위쪽을 향하여 그리고/또는 아래쪽을 향하여 구부리는 것을 방지한다. 물론, 재료의 분리된 피스들, 즉 분리된 부재들이 간격 레이어(18) 내에 제공될 수 있지만, 이는 추가 제조 공정 및/또는 추가 재료가 소요되는 것과 같은 비용이 들 것이다. 따라서, 모노리스(monolithic) 피스로 된 재료와 같은 돌기(28)들에 스토퍼 레이어(12)를 제공함으로써, 제조 효율을 증가시켜서, 비용이 감소된다. 이는 결과적으로, 돌기(32)들이 개스킷 조립체(10)의 전체 구성에 따라 필요한 만큼 평평한 피스로 된 스토퍼 레이어(12) 재료의 연장부로서 형성되기 때문이다.
명백하게도, 본 발명의 여러 가지 수정들과 변형들은 위 교시들의 관점에서 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서, 본 발명이 구체적으로 설명된 바와는 다른 방법으로 실시될 수 있다는 점은 이해될 수 있다.

Claims (18)

  1. 환형 자유 에지에 의해 구획되는 복수 개의 개구들을 가지고, 상기 개구들을 구획하는 시일 비드를 가지는 기능성 레이어;
    상기 기능성 레이어의 상기 개구들과 정렬되도록 구성되는 개구들과 자유 외주를 가지는 스토퍼 레이어; 및
    상기 자유 외주의 일부를 형성하도록 상기 스토퍼 레이어 개구들 중 적어도 하나로부터 반경방향 바깥쪽으로 뻗어있고 비대칭적으로 불규칙하게 형성된 복수 개의 돌기;를 구비하고,
    상기 스토퍼 레이어 개구들은 반대편 끝 개구들에 상기 반대편 끝 개구들 사이에 위치되는 적어도 하나의 중간 개구를 제공하도록 직선 축을 따라 일렬로 정렬되어 있고, 상기 적어도 하나의 중간 개구의 상기 자유 외주는 상기 돌기가 없으며,
    상기 돌기들 중 적어도 일부는 서로 상이하게 형성되고,
    상기 스토퍼 레이어는 상기 직선 축에 대해 횡단방향으로 뻗어있고 대칭축을 가지는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼 레이어는 복수 개의 상기 중간 개구들을 가지고,
    상기 복수 개의 중간 개구들은 상기 돌기가 없는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자유 외주는 상기 중간 개구들 둘레에서 안경 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스토퍼 레이어는 상기 중간 개구들 둘레에 뻗어있고 일정한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능성 레이어의 상기 개구와 정렬되도록 구성되는 개구를 가지는 간격 레이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 간격 레이어는 상기 기능성 레이어와 상기 스토퍼 레이어 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  8. 환형 자유 에지에 의해 구획되는 복수 개의 개구들을 가지는 기능성 레이어;
    상기 기능성 레이어의 상기 개구들과 정렬되도록 구성되는 개구들과 자유 외주를 가지는 스토퍼 레이어로서, 상기 스토퍼 레이어 개구들은 반대편 끝 개구들에 상기 반대편 끝 개구들 사이에 위치되는 적어도 하나의 중간 개구를 제공하도록 직선 축을 따라 일렬로 정렬되어 있는, 스토퍼 레이어; 및
    상기 자유 외주의 일부를 형성하도록 상기 반대편 끝 개구들 중 적어도 하나로부터 반경방향 바깥쪽으로 뻗어있는 복수 개의 돌기;를 구비하고,
    상기 중간 개구 중 적어도 하나의 상기 자유 외주는 돌기가 없으며,
    상기 돌기들 중 적어도 일부는 서로 상이하게 형성되고,
    상기 스토퍼 레이어는 대칭축을 가지는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
    는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스토퍼 레이어는 복수 개의 상기 중간 개구들을 가지고,
    상기 복수 개의 중간 개구들은 상기 돌기가 없는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 자유 외주는 상기 중간 개구들 둘레에서 안경 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스토퍼 레이어는 상기 중간 개구들 둘레에 뻗어있고 일정한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 기능성 레이어의 상기 개구와 정렬되도록 구성되는 개구를 가지는 간격 레이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 간격 레이어는 상기 기능성 레이어와 상기 스토퍼 레이어 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 개스킷 조립체.
  14. 삭제
  15. 삭제
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