KR102056087B1

KR102056087B1 - 가스켓

Info

Publication number: KR102056087B1
Application number: KR1020180045395A
Authority: KR
Inventors: 이마이 토시히로
Original assignee: 이시카와 가스킷 가부시키가이샤
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2019-12-16
Also published as: KR20190121938A

Abstract

[과제] 그로밋 구조에 의한 면압 분포의 불균일을 해소하여 밀봉 성능을 향상시킬 수있는 가스켓을 제공한다.
[해결수단] 상층(21), 중간층(30) 및 하층(22)이 적층하여 이루어지고, 관통 구멍(23)과, 상층(21) 및 하층(22)에 그 관통 구멍(23)을 환상으로 둘러싸 중간층(30)에 대해 서로 상하 대칭 형상이 되는 밀봉 비드(26)가 형성되어 있는 가스켓(20)에 있어서, 중간층(30)은 폴딩부(33), 면압조정부(34) 및 비드접촉부(35)를 가지고 있고, 폴딩부(33)는 그 판 두께가 비드접촉부(35)보다 두껍고, 면압조정부(34)는 상측단차(D4)를 하측 단차(D5)와 다르게 한다.

Description

가스켓{GASKET}

본 발명은 가스켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밀봉 성능을 향상시킨 가스켓에 관한 것이다.

2장의 기판 사이에 중간층이 개재되어, 2장의 기판에 관통 구멍을 환상으로 둘러싸 중간 구성체에 대해 상하 대칭 형상이 되는 밀봉 비드와, 중간 구성체의 관통 구멍 측의 둘레 가장자리 끝단이 되접힌 보상부와, 보상부의 상하에 생긴 중간 구성체와의 단차를 거의 동일하게 하는 보상용 절곡부가 형성된 가스켓이 제안되어있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

이 가스켓은 금속판의 둘레 가장자리 끝단을 되접어 형성한 보상부를 갖는 그로밋 구조로 인해, 관통 구멍으로부터 밀봉비드로 전해지는 열 등의 데미지를 저감하고 있다. 또한 이 가스켓은 보상용 절곡부에 의해, 보상부를 형성함으로써 생기는 상하의 단차를 거의 동일하게 함으로써, 상하의 면압의 불균일을 해소하는 것을 도모하고 있다.

일본 공개특허공보 1996-33178 호

그러나 실제로 상기 가스켓을 실린더 블록 및 실린더 헤드에 끼웠을 때, 상하의 면압의 불균일이 해소되지 않거나, 상하 면에 있어서의 면압 분포가 불균일해지거나 했었다.

상하면압의 불균일은, 상하의 단차를 거의 동일하게 해도 보상용 절곡부에서 생기는 반력이 상하로 다른 것에 기인하여 발생한다. 상하면에 있어서의 면압 분포의 불균일은, 보상부가 상하면에 대해 비스듬히 기울어지려고 하는 힘에 의해 발생한다. 즉, 상하면 중에서 보상부의 되접힌 둘레 가장자리 끝단이 존재하는 한 쪽의 면에서는 그 둘레 가장자리 끝단의 근방에 압력이 집중되어 있으며, 둘레 가장자리 끝단이 존재하지 않는 다른 쪽 면에서는 그 관통 구멍측에 압력이 집중되어 있었다.

이와 같이, 보상용 절곡부에 의해 외견상 상하의 단차를 거의 동일하게 해도, 상하의 면압의 불균일이 해소되지 않거나, 상하 면에 있어서의 면압 분포가 불균일해지기 때문에, 밀봉 성능이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 과제는 그로밋 구조에 의한 면압의 불균일을 해소하여 밀봉 성능을 향상시킬 수 있는 가스켓을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 제 1 발명의 가스켓은, 상방으로부터 하방을 향해 순서대로 상층, 중간층 및 하층의 3층이 적층하여 이루어지고, 이 3층을 관통하는 관통 구멍과, 상기 상층 및 하층에 관통 구멍을 환상으로 둘러싸 상기 중간층에 대해 서로 상하 대칭 형상이 되는 밀봉 비드가 형성되어 있는 가스켓에 있어서, 상기 중간층은, 적어도 2장의 판재가 적층하여 이루어지고, 상기 관통 구멍의 둘레 가장자리 측으로부터 지름방향 외측을 향해 순서대로 폴딩부, 면압조정부 및 비드접촉부를 가지며, 상기 폴딩부는, 상기 판재 중 한쪽 판재의 둘레 가장자리 끝단이 다른 쪽 판재의 상기 관통 구멍 측의 단부를 감싸도록 되접혀 이루어지고, 상기 폴딩부의 두께가 상기 비드 접촉부의 두께보다 두껍고, 상기 면압조정부는, 그것을 구성하는 모든 판재가 굴곡되어, 상기 폴딩부의상측 면을 상기 비드 접촉부의 상측 면보다 상방으로 돌출시켜 상측단차를 형성하고, 상기 폴딩부의 하측 면을 상기 비드 접촉부의 하측 면보다 하방으로 돌출시켜 하측단차를 형성하고, 상기 상측단차와 하측단차 중 되접힌 둘레 가장자리 끝단이 존재하지 않는 한 쪽의 단차를, 가장자리 끝단이 존재하는 다른 쪽의 단차의 1.5배 이상 1.9배 이하로 하는 것을 특징으로 한다.

삭제

제 1 발명에 의하면, 제 1 판재 및 제 2 판재를 굴곡시켜, 폴딩부 및 비드 접촉부의 상측면끼리의 상측단차와, 하측 면끼리의 하측 단차 2개의 단차를 형성한다. 그리고 형성된 상측단차를 하측단차와 다르게 함으로써, 실제로 폴딩부의 상측면으로부터 상층에 걸리는 면압과 폴딩부의 하측 면으로부터 하층에 걸리는 면압을동일하게 할 수 있음과 아울러, 폴딩부가 상층 및 하층에 대해 비스듬히 기울어지려고하는 힘을 억제할 수있다.

이와 같이, 제 1 발명에 의하면, 상측단차와 하측단차를 외견상 동일하게 하는것이 아니라, 상하에 단차를 형성함으로써 생기는 반력을 상하로 동일하게 하여, 상하의 면압을 거의 균일하게 하기가 유리해진다. 또한, 제 1 발명에 의하면, 폴딩부의 경사지려고 하는 힘을 억제하여, 폴딩부와 상층이 접촉하는 부위, 및 폴딩부와 하층이 접촉하는 부위의 면압 분포를 거의 균일하게 하기에 유리해진다. 그 결과로 폴딩부가 그로밋 구조의 스토퍼(stopper)로서 기능하기 때문에, 관통 구멍의 둘레 가장자리에 있어서의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

삭제

도 1은 본 발명의 가스켓의 제1 실시형태를 예시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 화살표(II)로 나타낸 단면도이다.
도 3은 상측단차 및 하측 단차의 관계와 면압분포를 예시하는 분포도이고, 도 3(a)는 제1 실시형태를, 도 3(b), (c) 각각은 비교예를 나타내고 있다.
도 4는 폴딩부의 폭과면압 분포를 예시하는 분포도이고, 도 4(a)는 제1 실시형태를, 도 4(b), (c) 각각은 비교예를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명의 가스켓의 제2 실시형태를 예시하는 단면도이다.
도 6은 상측단차 및 하측 단차의 관계와 면압분포를 예시하는 분포도이고, 도 6(a), (c)는 제2 실시형태를, 도 6(b)는 비교예를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 가스켓의 제3 실시형태를 예시하는 단면도이다.
도 8은 도 7의 화살표(X)로 나타낸 단면도이다.

이하에, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조해서 설명한다. 도면 안에서는 x를 연직방향이며 가스켓(20)의 두께 방향(적층방향)으로 하고, y, z를 x방향에 직교하는 동시에 서로 직교하는 방향으로한다. 또한, 도 1~도 7은 구성을 이해하기 쉽게 치수를 변화시키고 있으며, 치수는 실제로 제조하는 것의 비율과 반드시일치시키고 있지는 않다.

도 1~4에 예시하는 바와 같이, 제1 실시형태의 가스켓(20)은 실린더 헤드 가스켓이며, 엔진(10)에 조립되어 있다. 구체적으로, 가스켓(20)은 체결구인 볼트(11)에 의해 체결되는 실린더 블록(12)과 실린더 헤드(13) 사이에 협지되어 있다.

도 1에 예시하는 바와 같이, 실린더 블록(12)은 밀봉대상 구멍으로서 4개의 실린더 보어(14)와, 실린더 보어(14)의 외주에 형성된 워터 재킷용 물 구멍이나 윤활유용 기름 구멍 등의 물기름구멍(15)이 형성되어 있다. 실린더 보어(14)의 내부에는, 도시하지 않은 피스톤이 상하 방향으로 왕복 가능하게 조립되어있다. 실린더 블록(12)은 1개의 실린더 보어(14)에 대해 4개의 볼트 구멍(16)이 실린더 보어(14)의 외주에 형성되어 있다.

실린더 헤드(13)는, 도시하지 않은 인젝터나 흡배기 밸브가 조립되어 있으며, 실린더 블록(12)의 볼트 구멍(16)에 대응시킨 볼트 구멍(17)이 관통하고 있다.

가스켓(20)은, x방향 하방을 향해 순서대로 상층(21), 중간층(30) 및 하층(22)의3층이 적층하여 평판 형상으로 형성되어 있다. 상층(21) 및 하층(22)을 구성하는 금속판으로서는, 스테인리스강 등으로 이루어진 탄성 금속판을 예시할 수있다.

가스켓(20)은 관통 구멍(23,24,25)과 밀봉 비드(26)가 형성되어 있다. 관통 구멍(23)은 실린더 보어(14)에, 관통 구멍(24)은 물기름 구멍(15)에, 관통 구멍(25)은 볼트 구멍(16,17)에 각각 대응하고, 관통 구멍(23,24,25)은 상층(21), 중간층(30) 및 하층(22)의 모든 층을 관통하고 있다. 밀봉비드(26)는 상층(21) 및 하층(22)에 형성되어 있고, 평면에서 보았을 때 실린더 보어(14)에 대응시킨 관통 구멍(23)을 환상으로 둘러싸고 있다.

도 2에 예시하는 바와 같이, 상층(21) 및 하층(22)은 각각 판 두께(D1)를 갖는 적어도 1장의 금속판으로 구성되어 있다. 상층(21) 및 하층(22)은 각각의 판 두께가 동일하면 좋고, 복수의 금속판으로 구성해도 좋다. 상층(21)에 형성된 밀봉 비드(26)와, 하층(22)에 형성된 밀봉 비드(26)는, 중간층(30)을 향해 볼록한 풀(full) 비드이며, 중간층(30)에 대해 서로 상하 대칭 형상을 이루고 있다. 상층(21) 및 하층(22)에 형성된 밀봉 비드(26)는, 중간층(30)에 상하 대칭 형상을 이루고 있으면 좋고, 중간층(30)을 향해 오목한풀 비드나 하프 비드여도 좋고, 복수의 비드로 구성해도 좋다.

중간층(30)은, 제 1 판재(31)와 제 2 판재(32)가 x방향 하방을 향해 순서대로 적층하여 구성되어 있다. 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)를 구성하는 금속판으로서는, 스테인리스강이나 강철 등의 철합금으로 이루어진 금속판, 그들 금속판을 어닐링 처리한 것을 예시할 수 있고, 서로 다른 금속으로 구성되어도 좋다.

중간층(30)은, 관통 구멍(23) 주위의 수직 단면에 있어서, 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리 측으로부터 지름방향 외측을 향해 순서대로 폴딩부(33), 면압조정부(34) 및 비드접촉부(35)를 가지고 있다. 바꿔 말하면, 중간층(30)을 평면에서 보았을 때, 관통 구멍(23)의 중심으로부터 지름방향 외측을 향해 환상의 폴딩부(33), 면압조정부(34) 및 비드접촉부(35)가 동심원 형상으로 배치되어 있다.

제 1 판재(31)는 판 두께(D2)를 갖는1장의 금속판으로 구성되어 있다. 제 2 판재(32)는 판 두께(D3)를 갖는 1장의 금속판으로 구성되어 있다. 제 2 판재(32)의 판 두께(D3)는 제 1 판재(31)의 판 두께(D2)의 2배의 두께보다 두껍다.

폴딩부(33)는, 제 1 판재(31)의 관통 구멍(23) 측의 둘레 가장자리 끝단(36)이 절곡가공 등에 의해 제 2 판재(32)의 관통 구멍(23) 측의 단부를 감싸듯이 되접혀있다. 즉, 폴딩부(33)는 제 1 판재(31)가 그로밋 형상으로 형성되어, 되접힌 그 제 1 판재(31)가 제 2 판재(32)의 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리 끝단(37)을 내포하고 있다.

폴딩부(33)의 판 두께(D2×2+D3)는, 제 2 판재(32)의 x방향 상하 각각에 제 1 판재(31)가 적층하고 있기 때문에, 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)만이 적층되어 이루어지는 비드접촉부(35)의 판두께(D2+D3)보다 두껍다.

면압조정부(34)는, 폴딩부(33)를 구성하는 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)가 굴곡되어 있다. 면압조정부(34)에서 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)는, x방향으로 인접, 즉 서로 밀접하고 있다. 따라서, 이 실시형태에서 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)의yz 평면에 대한 굴곡각도는 동일해진다.

면압조정부(34)는, 그 굴곡에 의해 폴딩부(33)의 상측 면(33a)을 비드접촉부(35)의 상측 면(35a)보다 상방으로 돌출시킨 상측단차(D4)(33a-35a)와,폴딩부(33)의 하측 면(33b)을 비드접촉부(35)의 하측 면(35b)보다 하방으로 돌출시킨 하측단차(D5)(33b-33b)가 형성되어 있다.

구체적으로 면압조정부(34)는, 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)를 경사시킴으로써, 폴딩부(33)를 x방향 상방으로 평행 이동시켜폴딩부(33)를 비드접촉부(35)에 대해 x방향 상방으로 비켜놓고 있다. 면압조정부(34)에서 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)는, 폴딩부(33)의 단부로부터 비드접촉부(35)을 향해 이간된 제 1 굴곡점(38)을 기준으로, 제 2 굴곡점(39)을 향해 x방향 하측으로 기울어져 있다. 바꿔 말하면, 면압조정부(34)에서 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)는, 제 1 굴곡점(38)으로부터 제 2 굴곡점(39)에 이르는 면이 yz평면에 대해 기울어져 있다.

또한 면압조정부(34)는, 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)의 굴곡에 의해, 상측단차(D4)를 하측 단차(D5)와 다르게 하고있다. 구체적으로, 이 실시형태에서 면압조정부(34)는, 상측단차(D4)를 하측 단차(D5)보다 크게하고 있다. 즉, 면압조정부(34)는 폴딩부(33)에서 되접힌 둘레 가장자리 끝단(36)이 존재하지 않는 상측단차(D4)를, 둘레 가장자리 끝단(36)이 존재하는 하측 단차(D5)보다 크게 하고 있다.

비드접촉부(35)는, 그 판 두께가 폴딩부(33)의 판 두께보다 얇아지면 좋고, 폴딩부(33)를 구성하는 이외의 판재를 비드접촉부(35)의 상하로 적층해도 좋다.

도 3, 4는 가스켓(20)의 폴딩부(33)에 있어서의 면압분포를 예시하고 있다. 도면 안에서는 면압의 크기를 세로 줄무늬 모양으로 나타내고 있다. 또한 면압은, 시뮬레이션을 통해 측정한 것이다. 도 3에서는 가스켓(20)을 협지한 실린더 블록(12) 및 실린더 헤드(13)를 볼트(11)에 의하여 체결한 상태에서, 상측단차(D4) 및 하측 단차(D5)의 관계에 의한 면압의 변화를, 도 4에서는 폴딩부(33)의 폭에 의한 면압의 변화를 예시하고있다.

도 3(a)에 예시하는 바와 같이, 가스켓(20)은 상측단차(D4)가 하측 단차(D5)보다 크고, 또한 하측 단차(D5)의 4.0배 이하로 설정되는 것이 바람직하고, 하측 단차(D5)의 1.5배 이상 1.9배 이하로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 이 실시형태에서 상측단차(D4)는 하측 단차(D5)의 1.7배의 높이로 설정되어 있다.

이 실시 형태의 가스켓(20)에서는, 외견상 상측단차(D4)와 하측 단차(D5)가 다르다. 그러나 실제로 폴딩부(33)의 상측 면(33a)으로부터 상층(21)에 걸리는 면압과, 폴딩부(33)의 하측 면(33b)으로부터 하층(22)에 걸리는 면압이 거의 동일해진다. 또한 상측 면(33a) 및 상층(21)이 접촉하는 부위의 대부분에서, 폴딩부(33)의 상측 면(33a)으로부터 상층(21)에 걸리는 면압은 거의 균일해진다. 덧붙여, 하측 면(33b) 및 하층(22)이 접촉하는 부위의 대부분에서도, 폴딩부(33)의 하측 면(33b)으로부터 하층(22)에 걸리는 면압은 거의 균일해진다.

도 3(b)에 예시하는 비교예와 같이, 상측단차(D4)가 하측 단차(D5)의 4.0배를 초과하는 높이가되면, 폴딩부(33)의 상측 면(33a)으로부터 상층(21)에 걸리는 면압이, 폴딩부(33)의 하측 면(33b)으로부터 하층(22)에 걸리는 면압보다 평균적으로 커지고, 폴딩부(33)에 있어서의 상하의 면압이 크게 달라진다. 또한, 상층(21)과 폴딩부(33)가 접촉하는 부위에서, 폴딩부(33)의 상단으로부터 상층(21)에 걸리는 면압이 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리 측으로부터 지름방향 외측을 향해 커지고, 면압 분포가 불균일해진다.

도 3(c)에 예시하는 비교예와 같이, 상측단차(D4)가 하측 단차(D5)와 같아지면, 상층(21)과 폴딩부(33)가 접촉하는 부위에서, 폴딩부(33)의 상단으로부터 상층(21)에 걸리는 면압이 관통 구멍(23)의 지름방향 외측으로부터 둘레 가장자리 측을 향해 커지고, 면압 분포가 불균일해진다. 또한 하층(22)과 폴딩부(33)가 접촉하는 부위에서, 폴딩부(33)의 하단으로부터 하층(22)에 걸리는 면압이 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리 측으로부터 지름방향 외측을 향해 커지고, 면압 분포가 불균일해진다.

이상과 같이, 가스켓(20)은 면압조정부(34)에 의해 상측단차(D4)와 하측 단차(D5) 2개의 단차를 형성함과 아울러, 그 중에서 되접힌 둘레 가장자리 끝단(36)이 존재하지 않는 한 쪽의 상측단차(D4)를, 존재하는 다른 쪽의 하측 단차(D5)와 다르게 하고 있다. 구체적으로, 이 실시형태에서 가스켓(20)은, 면압조정부(34)에 의해 상측단차(D4)를 하측 단차(D5)보다 크게 하고 있다. 그러므로 실제로 상측단차(D4)로부터 상층(21)에 걸리는 면압과 하측 단차(D5)로부터 하층(22)에 걸리는 면압을 동일하게 할 수 있으면서, 폴딩부(33)가 상층(21) 및 하층(22)에 대해 비스듬히 기울어지려고 하는 힘을 억제할 수 있다.

이로 인해, 상측단차(D4) 및 하측 단차(D5)를 형성함으로써 생기는 반력을 상하로 동일하게 하여, 상하의 면압을 거의 균일하게 하기에 유리해진다. 또한 폴딩부(33)와 상층(21)이 접촉하는 부위, 및 폴딩부(33)와 하층(22)이 접촉하는 부위의 면압 분포를 거의 균일하게 하기에 유리해진다. 그 결과로, 폴딩부(33)가 그로밋 구조의 스토퍼로서 기능하기 때문에, 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리에 있어서의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

되접힌 둘레 가장자리 끝단(36)이 존재하지 않는 측의 상측단차(D4)를, 존재하는 측의 하측 단차(D5)에 비해 크게 할 경우에는, 제 1 판재(31)의 판 두께(D2), 제 2 판재(32)의 판 두께(D3), 폴딩부(33)의 폭 및 관통 구멍(23)의 반경(R2) 등의 파라미터에 의해 변화시키면 된다. 이 경우에 상측단차(D4)를 하측 단차(D5)의 4.0배 이하로 하는 것이 바람직하고, 상측단차(D4)를 하측 단차(D5)의 1.5배 이상 1.9배 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 상측단차(D4)를 하측 단차(D5)보다 크고, 또한 하측 단차(D5)의 4.0배 이하로 하면, 폴딩부(33)가 상층(21) 및 하층(22)에 대해 비스듬히 기울어지려고 하는 힘을 억제하기에 유리해진다. 또한, 상측단차(D4)를 하측 단차(D5)의 1.5배 이상 1.9배 이하로 하면, 상측단차(D4) 및 하측 단차(D5)를 형성함으로써 생기는 반력을 상하로 동일하게 하여, 상하의 면압을거의 균일하게 하기에도 유리해진다.

특히, 이 실시형태와 같이, 제 2 판재(32)의 판 두께(D3)가 제 1 판재(31)의 판 두께(D2)에 비해 두꺼우면, 면압조정부(34)에 있어서의 제 2 판재(32)의 굴곡에 의한 폴딩부(33)의 경동(傾動)이 현저해진다. 따라서, 중간층(30)이제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)의2장의 판재로 구성되어 있고, 제 2 판재(32)의 판 두께(D3)가 제 1 판재(31)의 판 두께(D2)의2배의 두께보다 두꺼운 것에 가장 적합하다.

또한 면압조정부(34)에 있어서, 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)의 굴곡점을 서로 달리해도 좋다. 예를 들어, 제 1 굴곡점(38)을 공통의 굴곡점으로 하고, 제 1 판재(31)의 제 2 굴곡점을 제 2 판재(32)의 제 2 굴곡점(39)보다 외측이며, 또한 밀봉 비드(26)보다 내측에 배치해도 좋다.

도 4(a)에 예시하는 바와 같이, 가스켓(20)은 폴딩부(33)의 y, z방향의 폭, 즉 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리로부터, 되접힌제 1 판재(31)의 둘레 가장자리 끝단(36)까지의 폭은, 소정의 폭(L1)으로 설정되어 있다. 이 폭(L1)은 관통 구멍(23)의 중심에서부터 둘레 가장자리 끝단(36)까지의 반경(R1)과, 관통 구멍(23)의 반경(R2)의 차이(R2-R1)에 의해 구해지며, 반경(R1)은 반경(R2)의 1.02배이상, 1.07배 이하이다. 예를 들어, 이 실시형태에서 반경(R1)은 반경(R2)의 1.05배로 설정되어 있다.

도 4(b)에 예시하는 비교예와 같이, 반경(R1)이 반경(R2)의 1.02배 미만이 되면, 폴딩부(33)와 상층(21) 및 하층(22)의 접촉 면적이 너무 좁아져서, 폴딩부(33)로부터 상층(21) 및 하층 (22)에 걸리는 면압이 너무 커지게 된다. 또한, 접촉 면적이 좁아짐에 따라, 폴딩부(33)의 상단으로부터 상층(21)에 걸리는 면압이, 관통 구멍(23)의 지름방향 외측으로부터 둘레 가장자리 측을 향해 커지고, 상층(21)과 폴딩부(33)가 접촉하는 부위의 면압 분포가 불균일해진다. 또한, 폴딩부(33)의 하단으로부터 하층(22)에 걸리는 면압이, 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리 측으로부터 지름방향 외측을 향해 커지고, 하층(22)과 폴딩부(33)가 접촉하는 부위의 면압 분포가 불균일해진다. 특히, 폴딩부(33)의 하단으로부터 하층(22)에 걸리는 면압이 너무 커지게 된다.

도 4(c)에 예시하는 비교예와 같이, 반경(R1)이 반경(R2)의 1.07배 이상이 되면, 폴딩부(33)와 상층(21) 및 하층(22)의 접촉 면적이 너무 넓어져서, 폴딩부(33)로부터 상층(21) 및 하층(22)에 걸리는 면압이 너무 작아지게 된다.

이처럼 폭(L1)(L1=R2-R1)을, 반경(R1)이 반경(R2)의 1.02배 이상 1.07배 이하가 되는 폭으로 설정함으로써, 폴딩부(33)와 상층(21) 및 하층(22)의 접촉 면적을 과부족 없이 확보할 수 있다. 이로 인해, 면압 분포의 균일에는 유리해진다.

도 5에 예시하는 바와 같이, 제2 실시 형태의 가스켓(20)은 제1 실시형태와 마찬가지로, 실린더 헤드 가스켓이다. 이 가스켓(20)은 제1 실시형태에 대해 중간층(30)의 구성이 다르다.

이 실시형태의 중간층(30)은, 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)에 더하여, 중간 판재(40)를 가지고 있고, 제 1 판재(31), 중간 판재(40) 및 제 2 판재(32)가 x방향 하방을 향해 순서대로 적층하여 구성되어 있다. 중간 판재(40)를 구성하는 금속판으로서는, 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)와 마찬가지로 스테인리스강이나 철강 등의 철 합금으로 이루어진 금속판, 그들 금속판을 어닐링 처리한 것을 예시할 수 있고, 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)는 다른 금속으로 구성되어도 좋다.

중간층(30)은, 관통 구멍(23) 주위의 수직 단면에 있어서, 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리 측으로부터 지름방향 외측을 향해 순서대로 폴딩부(33), 면압조정부(34) 및 비드접촉부(35)를 가지고있다.

제 1 판재(31)는 판 두께(D2)를 갖는1장의 금속판으로 구성되어 있다. 제 2 판재(32)는 제 1 판재(31)와 동등한판 두께(D3)를 갖는 1장의 금속판으로 구성되어 있다. 또한, 이 실시 형태의 제 2 판재(32)의 판 두께(D3)는 제1 실시형태의 판 두께보다 얇다.

중간 판재(40)는, 판 두께(D6)를 갖는 1장의 금속판으로 구성되어 있다. 그 판 두께(D6)는, 제 1 판재(31)의 판 두께(D2)보다 얇게 설정되어 있다. 판 두께(D6)가제 1 판재(31)의 판 두께(D2)보다 얇아짐으로써, 폴딩부(33)의 판 두께가 비드접촉부(35)의 판 두께보다 두꺼워지고, 폴딩부(33)가 그로밋 구조가 되어 스토퍼로서 기능한다.

폴딩부(33)는, 제 1 판재(31)의 관통 구멍(23) 측의 둘레 가장자리 끝단(36)이 절곡가공 등에 의해 제 2 판재(32)의 관통 구멍(23) 측의 단부를 감싸도록 되접혀 있다. 즉, 폴딩부(33)는 제 1 판재(31)가 그로밋 형상으로 형성되어, 되접힌 그 제 1 판재(31)가 제 2 판재(32)의 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리 끝단(37)을 내포하고있다.

면압조정부(34)는,폴딩부(33)를 구성하는 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)가 서로 다른 굴곡각도(α, β)로 굴곡되어있다. 제 2 판재(32)의 yz평면에 대한 굴곡각도(β)는 제 1 판재(31)의 yz평면에 대한 굴곡각도(α)보다 크다.

면압조정부(34)는, 제 1 판재(31)의 굴곡에 의해제 1 판재(31)에 그 판 두께(D2)의 절반 이하의 단차가 형성된다. 또한,면압조정부(34)는 제 2 판재(32)의 굴곡에 의해 제 2 판재(32)에 제 1 판재(31)의 판 두께(D2)의 절반 이상의 단차가 형성된다. 제 1 판재(31)에 있어서의 x방향의 단차는, 제 1 판재 (31)의 상측을 향한면 또는 하측을 향한 면 중 어느 한쪽의 단차이며, 이하에서는 상측단차(D4)로 한다. 제 2 판재(32)에 있어서의 x방향의 단차는, 제 2 판재(32)의 상측을 향한 면 또는 하측을 향한 면 중 어느 한쪽의 단차이며, 이하에서는 제 2 판재(32)의 폴딩부(33)에서 하측을 향한 면과, 비드접촉부(35)에서 하측을 향한 면 사이의 중간 단차(D7)로 한다.

또한 면압조정부(34)는, 그들 단차(D4, D7)에 의해, 폴딩부(33)의 상측 면(33a)을 비드접촉부(35)의 상측 면(35a)보다 상방으로 돌출시킨 상측단차(D4)와,폴딩부(33)의 하측 면(33b)을 비드접촉부(35)의 하측 면(35b)보다 하방으로 돌출시킨 하측 단차(D5)가 형성되어 있다.

구체적으로, 면압조정부(34)는 제 1 판재(31)가 굴곡각도(α)로, 제 2 판재(32)가 굴곡각도(α)보다 큰 각도인 굴곡각도(β)로 각각 yz평면에 대해 기울어지도록 굴곡되어 있다. 즉, 굴곡각도(α)는 제 1 판재(31)의 상측단차(D4)를 그 제 1 판재(31)의 판 두께(D2)의 절반 이하로 하는 각도이며, 굴곡각도(β)는 제 2 판재(32)의 중간 단차(D7)를 그 제 1 판재(31)의 판 두께(D2)의 절반 이상으로 하는 각도이다.

또한, 이 실시형태에서 중간층(30)은, 비드접촉부(35)에만 존재하는 중간 판재(40)를 가지고 있다. 그러므로 상측단차(D4)가 제 1 판재(31)의 판 두께(D2)의 절반보다 커지면, 폴딩부(33)의 하측 면(33b)이 비드접촉부(35)로부터 x방향 하방으로 돌출하지 않게 된다. 또한, 중간 단차(D7)가 제 1 판재(31)의 판 두께(D2)의 절반보다 작아지면, 폴딩부(33)의 상측 면(33a)이 비드접촉부(35)로부터 x방향 상방으로 돌출하지 않게 된다.

면압조정부(34)는, 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)를 서로 다른 각도로 경사 시킴으로써, 폴딩부(33)를 x방향 상방으로 평행 이동시켜 폴딩부(33)를 비드접촉부(35)에 대해 x방향 상방으로 비켜놓고 있다. 면압조정부(34)에서 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)는, 제 1 굴곡점(38)을 기준으로 제 2 굴곡점(39)을 향해 x방향 하방측으로 기울어져 있다. 바꿔 말하면, 면압조정부(34)에서 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)는, 제 1 굴곡점(38)으로부터 제 2 굴곡점(39)에 이르는 면이 yz평면에 대해 기울어져 있다.

면압조정부(34)는, 제 1 판재(31), 중간 판재(40) 및 제 2 판재(32)에 둘러싸인 간극(41)을 가지고 있다. 간극(41)은 수직 단면 형상이 제 2 판재(32)를 장변으로 함과 아울러, 제 1 판재(31) 및 중간 판재(40)가 이루는 각(δ)이 둔각이 되는 둔각삼각형 형상을 이루고 있다. 구체적으로, 간극(41)은 면압조정부(34)에 있어서 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32) 사이에서 환상을 이루고 있고, 그 수직 단면 형상이 둔각삼각형 형상을 이루고있다.

도 6(a)에 예시하는 바와 같이, 가스켓(20)은 상측단차(D4)가 하측 단차(D5)이상이며, 또한 하측 단차(D5)의 4.0배 이하로 설정되는 것이 바람직하고, 상측단차(D4)가 하측 단차(D5)의 1.5배 이상 1.9배 이하로 설정되어 있는 것이 보다 바람직하다. 즉, 제2 실시형태의 가스켓(20)은 제1 실시형태와는 달리, 도 6(c)에 예시하는 바와 같이, 상측단차(D4)가 하측 단차(D5)와 동일해져도 좋다. 예를 들어 이실시형태에서, 상측단차(D4)는 하측 단차(D5)의 1.5배의 높이로 설정되어 있다.

이 실시형태의 가스켓(20)에서는, 폴딩부(33)의 상측 면(33a)으로부터 상층(21)에 걸리는 면압과, 폴딩부(33)의 하측 면(33b)으로부터 하층(22)에 걸리는 면압이 거의 동일해진다. 또한, 상측 면(33a) 및 상층(21)이 접촉하는 부위의 대부분에서, 폴딩부(33)의 상측 면(33a)으로부터 상층(21)에 걸리는 면압은 거의 균일해진다. 덧붙여, 하측 면(33b) 및 하층(22)이 접촉하는 부위의 대부분에서도, 폴딩부(33)의 하측 면(33b)으로부터 하층(22)에 걸리는 면압은 거의 균일해진다.

도 6(b)에 예시하는 비교예와 같이, 상측단차(D4)가 하측 단차(D5)의 4.0배를 초과하는 높이가되면, 폴딩부(33)의 상측 면(33a)으로부터 상층(21)에 걸리는 면압이, 폴딩부(33)의 하측 면(33b)으로부터 하층(22)에 걸리는 면압보다 평균적으로 커지고, 폴딩부(33)의 상하의 면압이 크게 달라진다. 또한, 상층(21)과폴딩부(33)가 접촉하는 부위에서, 폴딩부(33)의 상단으로부터 상층(21)에 걸리는 면압이 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리 측으로부터 지름방향 외측을 향해 커지고, 면압 분포가 불균일해진다.

도 6(c)에 예시하는 바와 같이, 가스켓(20)은 상측단차(D4)가 하측 단차(D5)와 같아지면, 도 6(a)에 나타낸 실시형태에 비하여 면압 분포가 불균일해진다. 한편, 도 3(c)에 나타낸 비교예에 비하여 면압 분포가 균일해진다.

이상과 같이, 가스켓(20)은 중간층(30)을 3장의 판재(31,40,32)로 구성하고,제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)를 서로 다른 굴곡각도(α, β)로 굴곡해서, 상측단차(D4)와 하측 단차(D5)의 2개의 단차를 형성한다. 그러므로 폴딩부(33)를 상층(21) 및 하층(22)에 대해 비스듬히 기울이려고 하는 힘이 제 1 판재(31) 및 제 2 판재(32)로 없어지기 때문에, 면압조정부(34)에 의해 폴딩부(33)가 상층(21) 및 하층(22)에 대해 비스듬히 기울어지려고 하는 힘을 억제할 수있다.

이로 인해폴딩부(33)와상층(21)이 접촉하는 부위, 및 폴딩부(33)와 하층(22)이 접촉하는 부위에 있어서의 면압 분포를 거의 균일하게 하기에 유리해지고, 폴딩부(33)가 그로밋 구조에 의한 스토퍼로서 기능할 수있다. 이에 따라, 관통 구멍(23)의 둘레 가장자리에 있어서의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 가스켓(20)은, 면압조정부(34)가 간극(41)를 가지고 있고, 그 간극(41)의 수직 단면 형상이 둔각삼각형 형상을 이루고 있다. 그러므로 그 둔각삼각형 형상의 파라미터(중간 판재(40)의 판 두께(D6), 이루는 각(δ) 등)를 조절함으로써 폴딩부(33)로부터 상층(21) 및 하층(22)에 걸리는 면압 분포를 쉽게 컨트롤 할 수 있다.

또한, 비드접촉부(35)에만 존재하는 중간 판재(40)를 형성함으로써, 비드접촉부(35)의 두께를 컨트롤할 수 있기 때문에, 폴딩부(33)의 면압 조정에 유리해짐과 아울러, 비드접촉부(35)에 있어서의 면압 조정에도 유리해진다.

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제 1 실시형태나 제 3 실시형태에 예시하는 바와 같이, 상측단차(D4)를 하측 단차(D5)에 비해 크게하는 비율이나 작게하는 비율은, 제 1 판재(31)의 판 두께(D2), 제 2 판재(32)의 판 두께(D3), 폴딩부(33)의 폭 및 관통 구멍(23)의 반경(R2) 등의 파라미터에 의해 변화시키면 된다.

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도 7, 8에 예시하는 바와 같이, 제 3 실시형태의 가스켓(20)은, 제 2 실시형태와 마찬가지로 실린더 헤드 가스켓이다. 이 가스켓(20)은 제 2 실시형태에 대해 상층(21) 및 하층(22)에 형성된 밀봉 비드(26)가 다르다.

가스켓(20)은 상층(21) 및 하층(22)에 있어서, 서로 이웃하는 관통 구멍(23) 각각을 환상으로 둘러싸는 2개의 밀봉 비드(26)가, 서로 이웃하는 관통 구멍(23) 사이에서 하나로 회합하고 있다. 즉, 서로 이웃하는 관통 구멍(23) 사이의 영역에서는, 서로 이웃하는 관통 구멍(23) 각각은 공통의 밀봉 비드(26)에 의해 밀봉되어있다.

이와 같이, 서로 이웃하는 관통 구멍(23) 사이에서, 밀봉 비드(26)가 하나로 회합함으로써, 서로 이웃하는 관통 구멍(23) 사이를 좁히는 것이 가능해진다. 이로 인해 가스켓(20)의 소형화에 유리해진다.

상술한 실시형태에서, 물기름 구멍에 대응한 관통 구멍(24)의 둘레 가장자리에도 마찬가지로 그로밋 구조를 적용해도 좋다.

상술한 가스켓(20)은, 실린더 헤드 가스켓에 한정되지 않고, 예를 들면, 플랜지용 가스켓이나 배기 매니폴드용 가스켓 등, 관통 구멍(23)을 가지고 있는 가스켓이라면 적용 가능하다.

상술한 실시형태에서, 중간층(30)에 있어서 제 1 판재(31)를 상측으로, 제 2 판재(32)를 하측으로 적층한 예를 설명했지만, 중간층(30)은 상하를 거꾸로 해도 좋다. 또한 제 1 판재(31),제 2 판재(32) 및 중간 판재(40)는 1장의 판재에 한정되지 않고 여러 장을 적층한 것을 사용해도 좋다.

20:가스켓
21:상층
22: 하층
23:관통 구멍
26:밀봉 비드
30: 중간층
31:제 1 판재
32:제 2 판재
33:폴딩부
34:면압조정부
35:비드접촉부
36:둘레 가장자리끝단
40: 중간 판재
D2:제 1 판재의 두께
D4:상측단차
D5:하측단차

Claims

상방으로부터 하방을 향해 순서대로 상층, 중간층 및 하층의 3층이 적층하여 이루어지고, 이 3층을 관통하는 관통 구멍과, 상기 상층 및 하층에 관통 구멍을 환상으로 둘러싸 상기 중간층에 대해 서로 상하 대칭 형상이 되는 밀봉 비드가 형성되어 있는 가스켓에 있어서,
상기 중간층은, 적어도 2장의 판재가 적층하여 이루어지고, 상기 관통 구멍의 둘레 가장자리 측으로부터 지름방향 외측을 향해 순서대로 폴딩부, 면압조정부 및 비드접촉부를 가지며,
상기 폴딩부는, 상기 판재 중 한쪽 판재의 둘레 가장자리 끝단이 다른 쪽 판재의 상기 관통 구멍 측의 단부를 감싸도록 되접혀 이루어지고, 상기 폴딩부의 두께가 상기 비드 접촉부의 두께보다 두껍고,
상기 면압조정부는, 그것을 구성하는 모든 판재가 굴곡되어, 상기 폴딩부의상측 면을 상기 비드 접촉부의 상측 면보다 상방으로 돌출시켜 상측단차를 형성하고, 상기 폴딩부의 하측 면을 상기 비드 접촉부의 하측 면보다 하방으로 돌출시켜 하측단차를 형성하고,
상기 상측단차와 하측단차 중 되접힌 둘레 가장자리 끝단이 존재하지 않는 한 쪽의 단차를, 가장자리 끝단이 존재하는 다른 쪽의 단차의 1.5배 이상 1.9배 이하로 하는 것을 특징으로 하는 가스켓.
제 1 항에 있어서,
상기 되접혀 이루어진 폴딩부는, 상기 관통구멍의 중심으로부터 둘레 가장자리 끝단까지의 반경을 상기 관통구멍의 반경의 1.02배 이상 1.07배 이하로 하는 가스켓.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중간층은, 상기 다른 쪽 판재의 판 두께가 상기 한쪽 판재의 판 두께보다 2배 이상 두꺼운 가스켓.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 중간층은 상기 비드접촉부에 상기 2장의 판재 사이에 협지되는 적어도 1장의 중간 판재를 더 갖되, 이 중간 판재의 두께는 상기 한쪽 판재의 두께보다 얇으며,
상기 면압조정부는 면압조정부를 구성하는 2장의 판재의 굴곡각도가 서로 다르되, 그들 2장의 판재 사이에 간극이 형성되어 있고 상기 상측단차와 하측단차의 각각을 상기 한쪽 판재의 두께의 절반 이하로 하는 가스켓.
제 4 항에 있어서,
상기 면압조정부는, 상기 한쪽 판재, 상기 중간 판재 및 상기 다른 쪽 판재로 둘러싸인 간극을 가지며, 상기 간극의 수직 단면 형상이 상기 다른 쪽 판재를 장변으로 함과 아울러 상기 한 쪽 판재 및 상기 중간 판재가 이루는 각이 둔각이 되는 둔각 삼각형 형상을 이루고 있는 가스켓.
제 1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 상층 및 상기 하층에 있어서, 서로 이웃하는 상기 관통 구멍 각각을 환상으로 둘러싸는 2개의 상기 밀봉 비드가 서로 이웃하는 상기 관통 구멍 사이에서 하나로 회합하는 가스켓.
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