KR101909566B1 - 스토퍼 상의 스토퍼 비드 위에 비드를 가진 멀티레이어 금속 개스킷 - Google Patents

스토퍼 상의 스토퍼 비드 위에 비드를 가진 멀티레이어 금속 개스킷 Download PDF

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페더럴-모걸 엘엘씨
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Abstract

멀티레이어 금속 개스킷(28)은 실린더 헤드(22)와 엔진 블록(24) 사이와 같이 짝을 이루는 2개의 부재들 사이에 밀봉을 형성하기 위한 것이다. 개스킷 조립체(28)는 돌출된 제 1 밀봉 비드(38)를 가지는 제 1 기능성 레이어(30)을 포함한다. 제 1 스토퍼 레이어(52)는 제 1 밀봉 비드의 볼록한 돌출부를 가로질러 걸치고, 용접(54)이나 클린칭에 의해 제 1 기능성 레이어(30)에 대하여 고정된다. 제 2 기능성 레이어(44)는 제 1 기능성 레이어(30)와 쌍을 이루고, 제 1 기능성 레이어에 대하여 반전되어서, 그 제 2 밀봉 비드(48)는 제 1 밀봉 비드(38)와 정렬되어서 그 각각의 오목한 요부들은 서로를 향하여 열려있으며, 제 1 스토퍼 레이어(52)는 제 2 밀봉 비드와 제 1 밀봉 비드 사이에 끼워져 있다. 압축 제한부(50)는 기능성 레이어(44) 또는 그 대신 간격 레이어(364, 464) 상에 지지될 수 있다. 조립체(28)는 제 3 기능성 레이어(58)를 포함할 수 있는데, 제 3 기능성 레이어는 제 1 밀봉 비드(38)에 대해 반전되어 있는 제 3 밀봉 비드(62)를 가지고 있고 제 1 밀봉 비드(38)와 일직선으로 정렬되어 있다.

Description

스토퍼 상의 스토퍼 비드 위에 비드를 가진 멀티레이어 금속 개스킷{MULTILAYER METAL GASKET WITH BEAD ON STOPPER BEAD ON STOPPER}
본 발명은 대체로 함께 고정되는 2개의 부재들 사이에 유체 기밀을 형성하는데 사용되는 유형의 고정식 개스킷에 관한 것이고, 더 상세하게는 내연기관의 실린더 헤드와 엔진 블록 사이에 고정되는 멀티레이어 고정식 개스킷에 관한 것이다.
실린더 헤드와 엔진 블록 사이에서와 같이 함께 고정되는 2개의 부재들 사이에 유체 기밀을 형성할 때, 다중 레이어들을 가지는 고정식 개스킷을 사용하는 것은 특정 고온 적용처에서 일반적이다. 대체로, 종종 기능성 레이어로 지칭되는 멀티레이어 개스킷의 레이어들 중 적어도 하나는 2개의 마주하는 부재들 사이에서 압축될 때 평평해지는 돌출된 밀봉 비드를 가진다. 이 압축가능한 밀봉 비드는 유체 기밀을 형성하는데 도움이 된다. 개스킷은 하나 이상의 기능성 레이어 및/또는 하나 이상의 소위 간격 레이어를 포함할 수 있다. 간격 레이어는 기능성 레이어의 밀봉 비드를 압축하여 연소 밀봉을 형성하기 위하여 기능성 레이어들 중 하나(또는 그 이상)에 인접하도록 구성되어 있다. 유감스럽게도, 실린더 헤드를 엔진 블록 또는 다른 적용처에 고정시킬 때, 과도하게 압축되는 경우에는 밀봉 비드에 손상이 생길 수 있다. 만약 밀봉 비드가 과도하게 압축되어서 실질적으로 평평해지고, 나아가 높은 압축량의 밀봉 압력을 가하는 능력이 상실된다면, 초기에 고정하는 동안과 그 후 사용 중에 밀봉 비드의 영역 내에 피로 균열이 형성될 수 있다. 피로 균열은 특히 바람직하지 않는데, 이는 피로 균열이 기밀을 형성하는 고정식 개스킷의 능력을 결국 감소시켜서 그 수명을 단축하고 성능 특성을 떨어트리기 때문이다. 과도한 압축의 문제점을 해결하기 위하여, 종래 기술에는 압축 제한부(compression limiter) 또는 스톱퍼(stopper), 부재(feature)의 사용이 교시되어 있다. 압축 제한부는 단단한, 실질적으로 압축할 수 없는 금속 링으로 빈번하게 구성되는데, 이 금속 링의 높이는 전체 개스킷 조립체의 최대 압축률을 형성한다.
2009년 10월 13일에 공개되고 본 발명의 양수인에게 양도된 오카노(Okano)의 미국 공개공보 제2009/0200752호에는 보충적인 비드 압축 제한 부재를 포함하는 멀티레이어 고정식 개스킷이 설명되어 있다. 미국 공개공보 제2009/0200752호의 전체 개시는 여기에서 참조용으로 통합되어 있고 신뢰할 수 있다. 효과적이지만, 이 전의 명세서에 설명되어 있는 개스킷 구성은 어떤 상황에서는 제조하기 어려운데, 이는 그 개스킷 구성이 스토퍼 높이의 미묘한 차이를 달성하기 위해서 정밀 제조 공정을 요구할 수 있기 때문이다.
따라서, 비드 압축 제한 부재를 포함하면서도 비교적 저비용의 재료와 종래 기술을 사용하여 용이하게 제조되는 개선된 멀티레이어 고정식 개스킷 구성에 관한 당해 기술분야에서의 요구가 있다.
대상 발명은 2개의 마주하는 부재들 사이에 밀봉을 형성하기 위한 멀티레이어 금속 개스킷을 구비한다. 개스킷은 제 1 기능성 레이어를 구비하는데, 이 레이어는 대체로 균일한 두께를 가지고 서로 반대편을 향하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진다. 제 1 기능성 레이어는 적어도 하나의 내부 개구부를 포함한다. 제 1 기능성 레이어는 내부 개구부를 둘러싸는 탄력성 제 1 밀봉 비드를 포함한다. 제 1 밀봉 비드는 제 1 측면에 볼록한 왜곡부(distortion)와 제 2 측면에 상보적인 오목한 요부(depression)를 형성하는 일체형 파형부(integral undulation)를 제 1 기능성 레이어 내에 구비한다. 제 2 기능성 레이어는 제 1 기능성 레이어와 나란하게 배치된다. 제 2 기능성 레이어는 제 1 기능성 레이어 내의 내부 개구부와 대체로 정렬되는 적어도 하나의 내부 개구부를 포함한다. 제 2 기능성 레이어는 개구부를 둘러싸는 탄력성 밀봉 비드를 포함한다. 제 2 밀봉 비드는 제 2 기능성 레이어에 볼록한 왜곡부 및 상보적인 오목한 요부를 형성하는 일체형 파형부를 구비한다. 제 2 밀봉 비드는 제 1 밀봉 비드와 대체로 정렬되고 제 1 밀봉 비드에 대하여 반전되어서, 제 2 밀봉 비드의 오목한 요부는 제 1 밀봉 비드의 오목한 요부를 향하여 열려있으며 이와 반대로 제 1 밀봉 비드의 오목한 요부는 제 2 밀봉 비드의 오목한 요부를 향하여 열려있다. 압축 제한부는 개스킷 조립체가 2개의 마주하는 부재들 사이에서 압축될 때 제 1 밀봉 비드와 제 2 밀봉 비드가 완전히 평평해지는 것을 방지한다. 제 1 스토퍼 레이어는 제 1 기능성 레이어와 작동가능하게 결합되고, 제 1 기능성 레이어의 제 2 측면을 따라 배치된다. 제 1 스토퍼 레이어는 제 1 밀봉 비드 바로 밑에 있고, 제 1 밀봉 비드의 오목한 요부를 가로질러 걸친다.
본 발명에 따르면, 제 1 스토퍼 레이어는 압축 제한 부재를 형성하고, 제 1 기능성 레이어와 함께 작동하여 기능 발휘한다. 대상 개스킷은 비교적 저비용의 종래 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. 멀티레이어 금속 개스킷이 본 발명에 따라 구성될 때, 제 1 스토퍼 레이어는 제 1 밀봉 비드 및 제 2 밀봉 비드의 과도한 압축 또는 완전한 압축을 제한하도록 기능 발휘하고, 이로써 너무 이른 피로 균열과 다른 바람직하지 않은 영향들을 방지한다. 제 1 스토퍼 레이어는 제 1 밀봉 비드 및 제 2 밀봉 비드 사이의 하중을 균형맞추고, 이로써 개스킷 조립체의 밀봉 특성을 강화한다.
본 발명의 여러 가지 특징들과 이점들은 다음에 오는 발명의 상세한 설명과 첨부된 도면들과 관련하여 고려될 때 더 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 엔진 블록과 실린더 헤드 사이에 배치되어 있는 멀티레이어 개스킷을 포함하는 종래 기술의 엔진 조립체에 관한 단순화된 분해도이다.
도 2는 종래 기술에 따르는 멀티레이어 실린더 헤드 개스킷의 단편의 확대도이다.
도 3은 대상 발명에 따르는 개스킷 조립체의 단편의 단면도이다.
도 4는 도 3에서 부재번호 5로 구획된 영역의 확대도로서, 개스킷 조립체의 구성요소의 상대 높이를 확인할 수 있다.
도 5는 도 3에 나타나 있는 개스킷의 단면도로서, 이 개스킷은, 예컨대 실린더 헤드와 엔진 블록을 구비하는 2개의 마주하는 부재들 사이에 고정되어 있다.
도 6은 도 5에서의 부재번호 7로 구획된 영역의 확대도이다.
도 7은 대상 발명의 제 1 대체 실시예에 따르는 개스킷 조립체의 단편의 단면도이다.
도 8은 도 7에서의 개스킷 조립체에 관한 도면으로서, 이 개스킷 조립체는 2개의 마주하는 부재들 사이에 고정된 상태로 나타나 있다.
도 9는 본 발명의 제 2 대체 실시예에 따르는 개스킷 조립체의 단편의 단면도이다.
도 10은 도 9에서의 개스킷 조립체에 관한 도면으로서, 이 개스킷 조립체는 2개의 마주하는 부재들 사이에 고정된 상태로 나타나 있다.
도 11은 본 발명의 제 3 대체 실시예의 단편의 단면도이다.
도 12는 도 11에 나타나 있는 개스킷 조립체의 단면도로서, 이 개스킷 조립체는 2개의 마주하는 부재들 사이에 고정된 상태로 나타나 있다.
도 13은 본 발명의 제 4 대체 실시예에 따르는 개스킷 조립체의 단편의 단면도이다.
도 14는 도 13에 나타나 있는 바와 같은 개스킷 조립체에 관한 도면으로서, 이 개스킷 조립체는 2개의 마주하는 부재들 사이에 고정되어 있다.
도면들을 참조하면, 유사한 부재번호는 몇몇 도면에 걸쳐 유사하거나 대응하는 부품들을 지시하는데, 멀티레이어 스틸(multilayer steel; MLS) 개스킷이라고도 지칭되는 종래 기술의 전형적인 멀티레이어 금속 개스킷은 도 1에서 부재번호 20으로 지시된다. 개스킷(20)은 2개의 짝을 이루는 부재들(22, 24)에 의해 등분되는 윤활 및 냉각 통로 둘레뿐만 아니라 다중 연소실(즉, 실린더 보어) 둘레에 연소 밀봉을 완성하기 위해서 실린더 헤드(22)와 엔진 블록(24) 사이에 고정되는 것으로 여기에 나타나 있다. 그러나, 멀티레이어 금속 개스킷(20)은 또한 다른 적용처에서도 사용될 수 있는데, 그 적용처는 배기 매니폴드를 엔진 블록뿐만 아니라 다른 엔진 적용처 및 비 엔진 적용처에 밀봉하는 것들과 같은 것이다. 종래 기술의 멀티레이어 개스킷(20)의 확대도는 도 2에 나타나 있다. 종종, 도 1과 도 2에 나타나 있는 것과 유사한 실린더 헤드 개스킷(20)은 엔진의 연소실에 대응하는 다중 보어 개구(26)들을 포함한다.
대상 발명에 따르는 멀티레이어 금속 개스킷은 대체로 도 3 내지 도 6에서 부재번호 28로 나타나 있다. 개스킷 조립체(28)는 내연 기관의 실린더 헤드(22)와 엔진 블록(24) 사이에 밀봉을 형성하는데 특히 적합하지만, 다른 밀봉 적용처에도 효과적으로 적용될 수 있다. 개스킷(28)은 전체적으로 부재번호 30으로 지시되는 제 1 기능성 레이어를 포함한다. 제 1 기능성 레이어(30)는 대체로 균일한 두께를 가지고 스탬핑 공정으로 제조될 수 있다. 제 1 기능성 레이어(30)는 서로 반대편을 향하고 있는 제 1 측면(32) 및 제 2 측면(34)을 포함한다. 도 3과 도 5에 도시되어 있는 예시에서, 제 1 측면(32)은 개스킷(28)의 상부 표면이고, 제 2 측면(34)은 밑면 또는 바닥면을 구비한다. 그러나 본 발명의 다른 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 측면들(32, 34)은 적용처에 따라 반전될 수 있다. 제 1 기능성 레이어(30)는 적어도 하나의 내부 개구부(36)를 포함하는데, 이 개구부는 예시적인 실린더 헤드 개스킷에서 엔진 블록(24)의 실린더 보어에 대응할 수 있다. 탄력성 제 1 밀봉 비드(38)는 개구부(26)를 둘러싼다. 제 1 밀봉 비드(38)는 제 1 기능성 레이어(30) 내의 돌출부로서 형성된다. 제 1 밀봉 비드(38)는 제 1 측면(32)에 볼록한 왜곡부와 제 2 측면(34)에 상보적인 오목한 요부를 가지는 일체형 파형부의 형상으로 나타나 있다. 도 3에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 오목한 요부는 반경방향으로 이격되어 있는 내부 경계면(40)과 외부 경계면(42)에서 제 1 기능성 레이어(30)의 제 2 측면(34)을 차단한다.
전체적으로 부재번호 44로 지시되는 제 2 기능성 레이어는 제 1 기능성 레이어(30)와 나란하게 배치된다. 제 2 기능성 레이어(44)는 제 1 기능성 레이어(30) 내의 내부 개구부(36)와 대체로 정렬되는 적어도 하나의 내부 개구부(46)를 포함한다. 도 3과 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 제 2 개구부(46)의 내경은 제 1 개구부(36)의 내경보다 작지만, 모든 개구부는 엔진 블록(24) 내의 실린더 보어에 대하여 중앙에 있다. 또한 제 2 기능성 레이어(44)는 개구부(46)를 둘러싸는 제 2 밀봉 비드(48)를 포함한다. 제 2 밀봉 비드(48)는 제 1 기능성 레이어(30)의 파형부와 매우 유사한 제 2 기능성 레이어(44) 내의 일체형 파형부를 구비한다. 결과적으로, 제 2 밀봉 비드(48)는 제 2 기능성 레이어(44)의 한쪽 측면에 볼록한 왜곡부와 다른 측면에 상보적인 오목한 요부를 가지는 돌출부의 형상으로 나타나 있다. 제 2 밀봉 비드(48)는 제 1 밀봉 비드(38)와 대체로 정렬되고 제 1 밀봉 비드에 대하여 반전되어서, 한쪽은 다른쪽 위에 놓여있다. 이 부재들은, 제 2 밀봉 비드(48)의 오목한 요부가 제 1 밀봉 비드(38) 내의 오목한 요부를 향하여 또는 그 속으로 열려있도록 배열되며, 이와 반대로 제 1 밀봉 비드의 오목한 요부가 제 2 밀봉 비드 내의 오목한 요부를 향하여 또는 그 속으로 열려있도록 배열된다. 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 이들 2개의 비드들(38, 48)은 그 각각의 볼록부들이 반대 방향을 가리키는 바와 같이 어떤 환형 빈공간 또는 비어있는 공간을 형성한다.
압축 제한부(50)는 제 1 밀봉 비드(38)와 제 2 밀봉 비드(48)의 과도한 압축을 방지하기 위하여 제공된다. 환언하자면, 압축 제한부(50)는 개스킷 조립체(28)가 2개의 마주하는 부재 사이에서 압축될 때 제 1 밀봉 비드(38)와 제 2 밀봉 비드(48)가 완전히 평평해지는 것을 방지하는데 이용된다.
전체적으로 부재번호 52로 지시되는 제 1 스토퍼 레이어는 제 1 기능성 레이어와 작동가능하게 결합되고, 제 1 기능성 레이어의 제 2 측면(34)을 따라 배치된다. 제 1 스토퍼 레이어(52)는 도 3에 나타나 있는 바와 같이 제 1 밀봉 비드(38) 바로 밑에 있고 그 오목한 요부를 가로질러 걸친다. 이 바람직한 실시예에서, 제 1 스토퍼 레이어(52)는 용접부(54)에 의해 제 1 기능성 레이어(30)의 제 2 측면(34)에 직접 부착된다. 다른 고정 기법은 기계적 클린칭 또는 다른 적합한 방법들을 포함할 수 있다. 용접 라인(54)은 외부 경계면(42)에 인접하여 배치되어서, 내부 경계면(40)에 인접한 제 1 스토퍼 레이어의 일부는 제 1 기능성 레이어(30)에 대하여 미끄럼이동가능하게 배치된 상태를 유지한다. 이 방법으로, 제 1 밀봉 비드(38)는 제 1 스토퍼 레이어(52)에 의해 잠금고정되지 않고, 오히려 도 5에 나타나 있는 바와 같이 2개의 짝을 이루는 부재들 사이에 고정될 때 자유롭게 압축된다. 특히 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 기능성 레이어(30) 내의 개구부(36)는 돌출부(38)가 평평해짐에 따라 제 1 스토퍼 레이어(52)의 안쪽 에지(56)에 대하여 반경방향 안쪽으로 변위될 것이다. 이는 도 4와 도 5를 비교하여 용이하게 알 수 있다.
만약 제 1 스토퍼 레이어(52)가 돌출된 밀봉 비드(38)의 반경방향 안쪽 측면에 대신 고정된다면, 에지들(36, 56)이 압축 후에 비교적 같은 높이를 유지하는 것이 예상될 것이다. 도 3 내지 도 6에 도시되어 있는 실시예에서, 제 1 스토퍼 레이어(52)는 제 2 밀봉 비드(48)의 오목한 요부와 제 1 밀봉 비드(38)의 오목한 요부 사이에 직접 배치된다. 환언하자면, 부가적인 개입 레이어들은 없고, 제 1 스토퍼 레이어(52)는 기능성 레이어들(30, 44)의 제 2 측면들에 직접 접촉한다. 바람직하게도, 제 1 스토퍼 레이어(52)는 대체로 균일한 두께를 가지는 시트 유사 부재이다. 실린더 헤드 개스킷의 적용처에서, 제 1 스토퍼 레이어(52)는 연소 보어 개구부들(36, 46)에 둘러싸여 중앙에 있는 대체로 평평한 환형 형상을 가진다.
개스킷 조립체(28)는 제 1 기능성 레이어(30)와 나란하게 배치되는 제 3 기능성 레이어(58)를 포함할 수 있다. 제 3 기능성 레이어(58)는 제 1 기능성 레이어(30) 내의 개구부(36)와 대체로 정렬되는 적어도 하나의 내부 개구부(60)을 포함한다. 제 3 기능성 레이어(58)는 개구부(60)를 둘러싸는 일체형 파형부와 같이 다른 것과 유사한 돌출된 탄력성 제 3 밀봉 비드(62)를 가진다. 제 3 밀봉 비드(62) 또한 제 3 기능성 레이어(58)의 양쪽 측면에 볼록한 왜곡부 및 상보적인 오목한 요부를 포함한다. 이 실시예에서, 제 3 밀봉 비드(62)는 제 1 밀봉 비드(38)와 대체로 정렬되고(즉, 적층되고) 제 1 밀봉 비드에 대하여 반전되어서, 그 각각의 볼록한 왜곡부가 서로 직접 접촉하여 맞닿는다. 따라서, 알 수 있는 바와 같이, 교호하는 밀봉 비드들(38, 48, 62)은 스프링 적층을 형성하고, 이로써 도 5에 나타나 있는 바와 같이 개스킷 조립체(28)가 2개의 마주하는 표면들 사이에 고정될 때 압축상태를 유지하게 한다.
이제 도 4와 도 6을 참조하면, 상대적인 크기를 가지는 두께는 제 1 기능성 레이어(30), 제 1 스토퍼 레이어(52) 및 제 3 기능성 레이어(58)의 비압박(unstressed) 높이를 나타내는 그대로 결합된 적층 높이(S)를 포함하는 것으로 나타나 있다. 이 예시에서의 압축 제한부(50)는 높이 측정값(c)을 가지는 것으로 나타나 있다. 이 실시예에서, 압축 제한부(50)는 기능성 레이어(44) 상에 고정되게 배치된다. 여기에서, 그대로 결합된 적층 높이(S)는 압축 제한부(50)의 높이(c)보다 크다. 그러나, 개스킷 조립체(28)가 2개의 마주하는 부재들(22, 24) 사이에 고정될 때, 제 1 기능성 레이어(30)와 제 3 기능성 레이어(58)은 압축 제한부(50)의 높이 측정값(c)까지 압축된다. 제 1 스토퍼 레이어(52)와 제 1 기능성 레이어(30)의 결합된 두께(a)와, 제 3 기능성 레이어(58)의 두께(b)가 결합한 두께는 압축 제한부(50)의 높이(c)보다 작다는 것을 유의하여야 한다. 이는 도 6에서 볼 수 있는데, 여기에서 압축 제한부 높이(c) 정도로 완전히 압축된 개스킷 조립체(28)는 밀봉 비드들(38, 48, 62)의 완전한 압축을 야기하지 않는데, 이는 제 1 기능성 레이어(30)와 제 3 기능성 레이어(58) 사이의 공기 간극(air gap)에 의해 명시된 바와 같다. 따라서, a+b < c < S 라는 수학 공식으로 표현될 수 있다.
도 7과 도 8은 본 발명의 대체 실시예를 나타내는데, 여기에서 제 3 기능성 레이어는 생략된다. 이 실시예에서, 도 3 내지 도 6과 관련하여 상술된 것에 대해 유사하거나 대응하는 부품들은 숫자 100을 더한 유사한 참조 번호로 확인된다. 따라서, 제 1 기능성 레이어(130)는 용접부(154)에 의해 부착되는 통합된 제 1 스토퍼 레이어(152)를 포함한다. 마주하는 제 2 기능성 레이어(144)는 압축 제한부(150)를 지지한다. 조립체(128)는 바람직한 실시예와 관련하여 상술된 것에 대해 유사하게 효과적이고 이롭게 도 8에 나타나 있는 바와 같이 2개의 마주하는 부재들 사이에 압축될 수 있다.
도 9와 도 10에는 대상 발명의 제 2 대체 실시예가 나타나 있는데, 여기에서 유사하거나 대응하는 부품들은 숫자 200을 더한 유사한 참조 번호로 확인된다. 제 1 대체 실시예와 제 2 대체 실시예 사이의 차이점(도 7과 도 8)은, 제 1 기능성 레이어(230)가 그 개구부(236)까지 뻗어 있어서 대응하는 압축 제한부(250)의 높이가 감소한 만큼 압축 제한부(250) 위에 놓여있다는 것이다. 이 예시는 다른 대체 방식을 도시하는데, 이 방식은 대상 발명의 전체 원리가 멀티레이어 개스킷 조립체에 관한 발명의 사상의 범위 내에서 표현될 수 있는 것이다.
도 11과 도 12에는 대상 발명의 제 3 대체 실시예가 설명되어 있는데, 여기에서 유사하거나 대응하는 부품들은 숫자 300을 더한 유사한 참조 번호로 확인된다. 이 제 3 대체 실시예의 차이점은 간격 레이어(364)가 포함된다는 점이다. 간격 레이어(364)는 이 예시에서 제 2 기능성 레이어(344)의 반대편 상에 배치되는 대체로 평평한 시트 유사 금속 부재를 구비할 수 있다. 이 예시에서, 압축 제한부(350)는 간격 레이어(364)에 직접 부착된다. 제 2 밀봉 비드(348)의 볼록부는 도 12에 도시된 바와 같이 조립체(328)가 2개의 마주하는 부재들(22, 24) 사이에서 압축될 때 간격 레이어(364)에 직접 접촉한다.
대상 개스킷 조립체의 제 4 대체 실시예는 도 13과 도 14에서 전체적으로 부재번호 428로 나타나 있는데, 이는 전에 형성된 참조 번호에 편의상 숫자 400을 더한 것이다. 이 제 4 대체 실시예는, 간격 레이어(464)가 포함되어 있고 압축 제한부(450)를 지지한다는 점에서 도 11과 도 12의 대체 실시예와 유사하다. 그러나, 이 제 4 대체 실시예에서의 차이점은 제 1 기능성 레이어(430)와 제 2 기능성 레이어(444) 사이에 간격 레이어(464)가 위치되어 있다는 것이다. 나타나 있는 바와 같이, 크랭크 또는 오프셋(466)을 간격 레이어(464)에 형성해서, 도 14에 나타나 있는 바와 같이, 2개의 짝을 이루는 부재들 사이에 배치될 때 여러 가지 레이어들의 원활한 압축을 촉진하는 것이 이로울 수 있다.
본 발명에 따르는 개스킷 조립체는 여러 가지 실시예들 전체에 걸쳐 예시된 바와 같이 밀봉 비드들, 특히 고 하중 적용처 상에 배치된 하중을 제한하는데 이롭다. 이는, 제 1 스토퍼 레이어와 결합하여 압축 제한부를 합체하고, 압축 제한부가 완전히 압축될 때 다른 구성요소들보다 높아지도록 이들 구성요소들을 구성함으로써 달성된다. 따라서, 본 발명에 따르는 개스킷 조립체는 적어도 2개의 상이한 밀봉 비드 요소들 사이의 하중을 균형맞추는데 이롭다. 밀봉 돌출부 상의 하중 제한은 정밀한 제조 공정에 의존하지 않고 달성될 수 있다.
상술한 발명은 관련 법적 기준에 따라 설명되어 있어서, 발명의 상세한 설명은 사실상 제한하는 것이 아니라 예시적인 것이다. 개시된 실시예에 대한 변경 및 수정은 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명하고 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (18)

  1. 2개의 마주하는 부재들 사이에 밀봉을 형성하기 위한 멀티레이어 금속 개스킷으로서, 상기 개스킷은:
    균일한 두께를 가지고, 서로 반대편을 향하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 1 기능성 레이어;
    상기 제 1 기능성 레이어와 나란하게 겹쳐 배치되고, 서로 반대편을 향하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 2 기능성 레이어;
    상기 개스킷 조립체가 상기 2개의 마주하는 부재들 사이에서 압축될 때, 제 1 밀봉 비드 및 제 2 밀봉 비드가 완전히 평평해지는 것을 방지하기 위한 압축 제한부; 및
    상기 제 1 기능성 레이어와 작동가능하게 결합되고, 상기 제 1 기능성 레이어의 제 2 측면을 따라 배치되는 제 1 스토퍼 레이어;를 구비하고,
    상기 제 1 기능성 레이어는 적어도 하나의 내부 개구부를 포함하고, 상기 제 1 기능성 레이어는 상기 개구부를 둘러싸는 탄력성 제 1 밀봉 비드를 포함하고, 상기 제 1 밀봉 비드는 상기 제 1 기능성 레이어의 제 1 측면에 볼록한 왜곡부와 상기 제 1 기능성 레이어의 제 2 측면에 상보적인 오목한 요부를 형성하는 일체형 파형부를 상기 제 1 기능성 레이어 내에 구비하고,
    상기 제 2 기능성 레이어는 상기 제 1 기능성 레이어 내의 적어도 하나의 상기 내부 개구부와 동축으로 정렬되는 적어도 하나의 내부 개구부를 포함하고, 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 적어도 하나의 내부 개구부는 상기 제 1 기능성 레이어의 상기 내부 개구부보다 작은 직경을 갖고, 상기 제 2 기능성 레이어는 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 적어도 하나의 내부 개구부를 둘러싸는 탄력성 제 2 밀봉 비드를 포함하고, 상기 제 2 밀봉 비드는 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 제 1 측면에 형성된 볼록한 왜곡부 및 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 제 2 측면에 형성된 상보적인 오목한 요부를 형성하는 일체형 파형부를 상기 제 2 기능성 레이어 내에 구비하고, 상기 제 2 밀봉 비드는 상기 제 1 밀봉 비드와 정렬되고 상기 제 1 밀봉 비드에 대하여 반전되어서, 상기 제 2 밀봉 비드의 상기 오목한 요부는 상기 제 1 밀봉 비드의 오목한 요부를 향하여 열려있으며 이와 반대로 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 오목한 요부는 상기 제 2 밀봉 비드의 오목한 요부를 향하여 열려있고,
    상기 제 1 스토퍼 레이어는 상기 제 1 밀봉 비드 바로 밑에 있고 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 오목한 요부를 가로질러 걸치며,
    상기 압축 제한부는 별도의 부재로서 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 내부 개구부가 노출된 상태에서 상기 제 2 밀봉 비드와 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 내부 개구부 사이의 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 제 2 측면 상에 고정되고, 상기 압축 제한부는 상기 제 1 스토퍼 레이어의 반경 방향 내측 및 상기 제 1 기능성 레이어의 적어도 하나의 내부 개구부에 이격배치되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목한 요부는 반경방향으로 이격된 내부 경계면 및 외부 경계면에서 상기 제 1 기능성 레이어의 상기 제 2 측면에 인접하고,
    상기 제 1 스토퍼 레이어는 상기 외부 경계면에 인접한 상기 제 1 기능성 레이어의 상기 제 2 측면에 직접 부착되면서 상기 내부 경계면에 대하여 미끄럼이동가능하게 배치된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스토퍼 레이어는 상기 제 2 밀봉 비드의 상기 오목한 요부와 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 오목한 요부 사이에 직접 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스토퍼 레이어는 균일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 스토퍼 레이어는 평평한 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 스토퍼 레이어는 환형인 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티레이어 금속 개스킷은 상기 제 1 기능성 레이어와 나란하게 배치되는 제 3 기능성 레이어를 더 포함하고,
    상기 제 3 기능성 레이어는 상기 제 1 기능성 레이어 내의 상기 내부 개구부와 정렬되는 적어도 하나의 내부 개구부를 포함하고,
    상기 제 3 기능성 레이어는 상기 개구부를 둘러싸는 탄력성 제 3 밀봉 비드를 포함하고, 상기 제 3 밀봉 비드는 볼록한 왜곡부 및 상보적인 오목한 요부를 형성하는 일체형 파형부를 상기 제 3 기능성 레이어 내에 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 밀봉 비드는 상기 제 1 밀봉 비드와 정렬되고 상기 제 1 밀봉 비드에 대하여 반전되어서, 상기 제 3 밀봉 비드의 상기 볼록한 왜곡부는 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 볼록한 왜곡부를 향하여 뻗어있으며 이와 반대로 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 볼록한 왜곡부는 상기 제 3 밀봉 비드의 상기 볼록한 왜곡부를 향하여 뻗어있는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 밀봉 비드의 상기 볼록한 왜곡부는 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 볼록한 왜곡부와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기능성 레이어와 상기 제 2 기능성 레이어는 마주하는 부재들 사이에 고정되기 전의 비압박 높이를 나타내는 그대로 결합된 적층 높이(S)를 가지고,
    상기 압축 제한부는 높이 측정값(c)을 가지고,
    상기 그대로 결합된 적층 높이(S)는 상기 압축 제한부의 높이(c)보다 큰 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 제한부는 상기 제 2 기능성 레이어 상에 고정되게 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  13. 2개의 마주하는 부재들 사이에 밀봉을 형성하기 위한 멀티레이어 금속 개스킷으로서, 상기 개스킷은:
    균일한 두께를 가지고, 서로 반대편을 향하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 1 기능성 레이어;
    상기 제 1 기능성 레이어와 나란하게 겹쳐 배치되는 제 2 기능성 레이어;
    상기 개스킷 조립체가 상기 2개의 마주하는 부재들 사이에서 압축될 때, 제 1 밀봉 비드 및 제 2 밀봉 비드가 완전히 평평해지는 것을 방지하기 위한 압축 제한부;
    상기 제 1 기능성 레이어와 작동가능하게 결합되고, 상기 제 1 기능성 레이어의 제 2 측면을 따라 배치되는 제 1 스토퍼 레이어; 및
    간격 레이어를 구비하고,
    상기 제 1 기능성 레이어는 적어도 하나의 내부 개구부를 포함하고, 상기 제 1 기능성 레이어는 상기 개구부를 둘러싸는 탄력성 제 1 밀봉 비드를 포함하고, 상기 제 1 밀봉 비드는 상기 제 1 측면에 볼록한 왜곡부와 상기 제 2 측면에 상보적인 오목한 요부를 형성하는 일체형 파형부를 상기 제 1 기능성 레이어 내에 구비하고,
    상기 제 2 기능성 레이어는 상기 제 1 기능성 레이어 내의 적어도 하나의 상기 내부 개구부와 동축으로 정렬되는 적어도 하나의 내부 개구부를 포함하고, 상기 제 2 기능성 레이어는 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 적어도 하나의 내부 개구부를 둘러싸는 탄력성 제 2 밀봉 비드를 포함하고, 상기 제 2 밀봉 비드는 볼록한 왜곡부 및 상보적인 오목한 요부를 형성하는 일체형 파형부를 상기 제 2 기능성 레이어 내에 구비하고, 상기 제 2 밀봉 비드는 상기 제 1 밀봉 비드와 정렬되고 상기 제 1 밀봉 비드에 대하여 반전되어서, 상기 제 2 밀봉 비드의 상기 오목한 요부는 상기 제 1 밀봉 비드의 오목한 요부를 향하여 열려있으며 이와 반대로 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 오목한 요부는 상기 제 2 밀봉 비드의 오목한 요부를 향하여 열려있고,
    상기 제 1 스토퍼 레이어는 상기 제 1 밀봉 비드 바로 밑에 있고 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 오목한 요부를 가로질러 걸치며,
    상기 간격 레이어는, 상기 간격 레이어의 두께를 규정하는 대향 측면 및 상기 간격 레이어의 상기 대향 측면을 통해 연장되는 적어도 하나의 내부 개구부를 포함하고, 상기 간격 레이어의 적어도 하나의 내부 개구부는 상기 제 1 기능성 레이어 및 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 내부 개구부보다 작은 직경을 갖고,
    상기 압축 제한부는 별도의 부재로서 상기 간격 레이어의 상기 내부 개구부가 노출된 상태에서 상기 간격 레이어의 일측면에 고정되고, 상기 압축 제한부는 상기 제 1, 2 밀봉 비드로부터 반경 방향의 내측과 상기 제 1, 2 기능성 레이어의 상기 내부 개구부의 반경 방향의 내측에 고정되어있는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 간격 레이어는 상기 제 1 기능성 레이어와 제 2 기능성 레이어 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 제한부는 상기 개구부의 최내측 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 제한부는 상기 제 1 기능성 레이어 내의 상기 개구부의 반경방향 안쪽으로 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
  18. 실린더 헤드와 엔진 블록 사이에 밀봉을 형성하기 위한 멀티레이어 금속 개스킷으로서, 상기 개스킷은:
    균일한 두께를 가지고, 서로 반대편을 향하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 1 기능성 레이어;
    상기 제 1 기능성 레이어와 나란하게 겹쳐 배치되고, 서로 반대편을 향하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 2 기능성 레이어;
    상기 개스킷 조립체가 상기 실린더 헤드와 엔진 블록 사이에서 압축될 때. 제 1 밀봉 비드 와 제2 밀봉 비드가 완전히 평평해지는 것을 방지하기 위한 압축 제한부; 및
    상기 제 1 기능성 레이어와 작동가능하게 결합되고, 상기 제 1 기능성 레이어의 상기 제 2 측면을 따라 배치되는 제 1 스토퍼 레이어;를 구비하고,
    상기 제 1 기능성 레이어는 적어도 하나의 원형 실린더 보어 개구부를 포함하고, 상기 제 1 기능성 레이어는 상기 실린더 보어 개구부를 둘러싸는 탄력성 제 1 밀봉 비드를 포함하고, 상기 제 1 밀봉 비드는, 환형이고, 상기 제 1 기능성 레이어의 제 1 측면에 볼록한 왜곡부와 상기 제 1 기능성 레이어의 제 2 측면에 상보적인 오목한 요부를 형성하는 일체형 파형부를 상기 제 1 기능성 레이어 내에 구비하고, 상기 오목한 요부는 반경방향으로 이격되어 있는 내부 경계면 및 외부 경계면에서 상기 제 1 기능성 레이어의 상기 제 2 측면에 인접하고,
    상기 제 2 기능성 레이어는 상기 제 1 기능성 레이어 내의 적어도 하나의 상기 실린더 보어 개구부와 동축으로 정렬되는 적어도 하나의 원형 실린더 보어 개구부를 포함하고, 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 적어도 하나의 원형 실린더 보어 개구부는 상기 제 1 기능성 레이어의 상기 원형 실린더 보어 개구부보다 작은 직경을 갖고, 상기 제 2 기능성 레이어는 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 적어도 하나의 원형 실린더 보어 개구부를 둘러싸는 탄력성 제 2 밀봉 비드를 포함하고, 상기 제 2 밀봉 비드는, 환형이고, 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 제 1 측면에 형성된 볼록한 왜곡부 및 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 제 2 측면에 형성된 상보적인 오목한 요부를 형성하는 일체형 파형부를 상기 제 2 기능성 레이어 내에 구비하고, 상기 제 2 밀봉 비드는 상기 제 1 밀봉 비드와 정렬되고 상기 제 1 밀봉 비드에 대하여 반전되어서, 상기 제 2 밀봉 비드의 상기 오목한 요부는 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 오목한 요부를 향하여 열려있으며 이와 반대로 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 오목한 요부는 상기 제 2 밀봉 비드의 상기 오목한 요부를 향하여 열려있고,
    상기 압축 제한부는 상기 실린더 보어 개구부의 최내측 경계를 형성하고,
    상기 제 1 스토퍼 레이어는 균일한 두께를 가지고 평평하고, 상기 제 1 스토퍼 레이어는 상기 제 1 밀봉 비드 바로 밑에 있고 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 오목한 요부를 가로질러 걸치고, 상기 제 1 스토퍼 레이어는 상기 외부 경계면에 인접한 상기 제 1 기능성 레이어의 상기 제 2 측면에 직접 부착되면서 상기 내부 경계면에 대하여 미끄럼이동가능하게 배치된 상태를 유지하고, 상기 제 1 스토퍼 레이어는 상기 제 2 밀봉 비드의 상기 오목한 요부와 상기 제 1 밀봉 비드의 상기 오목한 요부 사이에 배치되고,
    상기 압축 제한부는 별도의 부재로서 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 원형 실린더 보어 개구부가 노출된 상태에서 상기 제 2 밀봉 비드와 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 원형 실린더 보어 개구부 사이의 상기 제 2 기능성 레이어의 상기 제 2 측면 상에 고정되고, 상기 압축 제한부는 상기 제 1 스토퍼 레이어의 반경 방향 내측 및 상기 제 1 기능성 레이어의 적어도 하나의 원형 실린더 보어 개구부에 이격배치되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 금속 개스킷.
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