KR200274556Y1

KR200274556Y1 - 메탈 가스켓

Info

Publication number: KR200274556Y1
Application number: KR2020010028182U
Authority: KR
Inventors: 최영신
Original assignee: 최영신
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2002-05-06

Abstract

본 고안은 자동차 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록간의 실링 또는 실린더 헤드와 배기 매니폴드 간의 실링을 위하여 사용되는 액상실란트를 이용한 메탈가스켓에 관한 것으로, 종래의 여러 층으로 이루어진 메탈가스켓 구조와는 다르게 단순히 한 장의 얇은 판(메탈 가스켓)의 상면 또는 양면(상면과 하면)에 시간이 지나도 경화되지 않는 넌-셋팅 타입(Non-Setting Type)의 액상 실란트를 도포하여 메탈의 특성과 액상 실란트의 특성을 살린 메탈가스켓을 제공한다.

본 고안에 따른 메탈가스켓은 엔진의 연소 상태에서 발생되는 높은 폭발력, 높은 온도 및 높은 가스압력에 견딜 수 있어 엔진 각부의 접합면(실링면)에 적용할 수 있고, 동시에 장기 내구 운전 조건에서도 충분한 실링을 유지할 수 있다.

Description

메탈 가스켓{METAL GASKET}

본 고안은 메탈가스켓에 관한 것으로, 더 상세하게는 실린더 블럭과 실린더 헤드의 조립시나, 실린더 헤드와 배기 매니폴드의 조립시 실링을 위하여 사용되는 메탈가스켓에 관한 것이다.

현재 엔진 개발 추세는 고성능, 고출력, 저연비, 낮은 배기가스(Emission) 등을 동시에 실현해야 하는 어려움에 봉착하고 있으며, 이로 인한 엔진의 열부하는 가혹해지고 있다. 또한 저연비(낮은 연료소비)를 위해 A/F(Air와 Fuel 혼합비)비는 높아지고 있어 연소 온도는 더욱더 높아지고 있으며, 경량화와 컴팩트화를 동시에 요구하고 있다.

따라서 본 고안을 적용하고자 하는 실린더 헤드와 실린더 블록 사이 또는 실린더 헤드와 배기 매니폴드 사이의 실링 구조는 더욱더 어려워지고 있으며, 실링을 위한 좌면부의 열변형이 많아지므로 이를 보강해야만 한다. 이에 따라 종래에 쓰고 있는 메탈 가스켓은 실링 기능을 보강하기 위해 복잡한 구조를 추구하고 있으며, 또한 메탈의 적층수를 늘리는 상황이다. 여러 장이 적층되어 사용되는 종래의 메탈가스켓에서도 메탈과 메탈(Metal to Metal)에 의한 실링으로 미세 리크를 차단하는데 한계가 있어 초기 미세 리크를 허용하여 사용되어 왔다. 그러나 갈수록 강화되는 환경 규제를 만족하기 위해서는 이런 미세 리크도 허용할 수 없게 된다.

이를 보완하는 방법으로 고무 코팅재를 메탈 가스켓의 상면과 하면에 코팅하여 실링하는 방법도 있으며, 고가의 고체 윤활 피막재를 메탈가스켓의 표면에 도포하여 사용하기도 한다. 고무 코팅재는 고온에서 사용하기에 어려움이 있어 고무 코팅재가 없이 메탈가스켓만 적층하여 사용하는 경우가 대부분이다. 마이크로 실링을 위하여 고온에서 견딜수 있는 고무 코팅재가 개발되어 사용되기도 하나, 이들은모두 고가이고 고온에서 쉽게 소착되거나 경화되는 단점이 있다. 이런 단점으로 인해 엔진의 열축적으로 발생되는 가혹한 조건 즉, 실린더 헤드와 배기 매니폴드의 재질 차이로 배기 매니폴드가 횡방향의 이동(Relaxation)을 일으키거나 플랜지부가 수직 방향의 변형(Movement)을 일으키는 경우, 고무 코팅재 표면이 크랙(Crack)되어 실링 기능을 상실하므로 실용화되지 못하고 있다.

또한, 실린더 헤드 가스켓은 적층수의 증가로 두께가 두꺼워져 엔진에서 추구해야하는 경량화, 컴팩트 방향에 역행하는 문제점이 있다.

상기 열변형에 따른 리크(Leak)를 최소화하기 위하여 실링 대상물(실린더 헤드와 실린더 블록 또는 실린더 헤드와 배기 매니폴드)의 대폭적인 구조 변경과 강성 보강을 하거나 볼트 체결력을 증대시켜 중량을 증가하는 구조를 안출하거나, 메탈 가스켓 적층 구조를 복잡화하여 실링 기능을 잃지 않게 하려는 시도가 계속적으로 이루어지고 있는 실정이다.

또한, 종래의 배기 매니폴드 실링에 사용되는 메탈가스켓은 고가의 스테인리스 강판에 복잡한 비드 형상을 만들고 또한 장기 내구 운전에 견딜 수 있는 복잡한 실링 기능을 갖춘 구조(예로 스토퍼 타입)로 제작 공정이 많고 여러 장을 겹치기 때문에 제작 공정뿐 아니라 제작 비용, 제작 공수, 설비의 측면에서 부담이 많았다.

특히 엔진의 가혹한 조건에서는 매니폴드의 변형을 고려해야하므로 가스켓의 구조가 복잡해지고 두 장 이상의 메탈가스켓을 기능에 맞게 결합하여 조립해야 하는 경우가 많았던 점을 고려할 때, 얇은 강판에 한 장에 액상실란트를 도포하여 실링하는 구조로 종래의 기술에서 대폭적인 원가 절감을 얻을 수 있다.

엔진의 컴팩트(Compact)한 구조에서 더욱더 높아지는 연소 온도와 고출력을 위한 최고 출력의 회전수 상승에 의한 진동 증가로 엔진 접합부의 실링은 매우 어려운 일이 아닐 수 없다.

상술한 종래 기술의 문제점을 고려하여 안출된 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 가혹한 조건에 있는 엔진 각부의 접합면에서 초기 마이크로 실링뿐 아니라 장기 운전 조건에서도 충분한 실링을 창출하며, 또한 종래 기술보다 원가측면에서 대폭적인 절감을 할 수 있는 실링용 메탈 가스켓을 제공하는데 있다.

도1a는 본 고안에 따라 메탈가스켓에 액상실란트를 도포하는 상태를 도시한 사시도이다.

도1b는 도1a에서 메탈가스켓에 액상실란트를 도포한 부분의 단면도이다.

도2는 본 고안에 따른 액상실란트를 도포한 메탈가스켓의 사용상태도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:메탈가스켓 11:액상실란트 12:액상실란트가 도포된 메탈가스켓

20:배기 매니폴드 30:실린더 헤드

본 고안에 따른 액상실란트가 도포된 메탈가스켓은 종래의 메탈가스켓의 양면 또는 일면에 액상실란트를 도포한 후 휘발시켜 형성한 젤(gel)상의 실링층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 고온에서 견딜 수 있는 넌-셋팅 타입( Non-Setting Type)으로 시간이 지나도 경화되지 않도록 특수하게 개발한 영국 하이로마(Hylomar Limited)사의 액상실란트인 상품명 Hylomar Advanced Formulation, Hylomar Universal Blue 또는 Hylomar EMS의 성질을 활용한 이용 고안이다. 즉, 폴리우레탄(Polyurethane)과 폴리에스테르(Polyester) 및 아크릴 에멀젼(Acrylic Emulsion)계로 이루어진 특수 액상 실란트를 메탈가스켓의 상면과 하면에 액상 상태로 도포하여 액상에 의한 실링을 추구하는 방안이다.

이하, 본 고안에 따른 액상실란트를 도포한 메탈가스켓을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1a는 메탈가스켓에 액상실란트를 도포하는 상태를 도시한 사시도를, 도1b는 도1a에서 메탈가스켓에 액상실란트를 도포한 부분의 단면도를, 도2는 액상실란트를 도포한 메탈가스켓을 이용하여 배기 매니폴드의 실링에 사용하는 경우의 사용상태도를 각각 나타낸다.

도1a, 도1b 및 도2에 도시된 바와 같이 본 고안은 메탈 가스켓을 형성하고 여기에 젤상의 실링층을 형성하는데 특징이 있다.

도1a 및 도1b를 참조하면, 종래의 메탈가스켓의 일면 또는 양면에 상기 액상실란트를 브러쉬나 스프레이등을 이용하여 도포한 후 일정한 시간동안 휘발시키면 얇은 젤(gel)상의 실링층이 형성된다. 이렇게 형성된 젤(gel)상의 실링층은 엔진 조립 후에도 점성을 유지하여 초기 미세 실링(micro sealing) 효과를 높인다.

도2에 도시된 바와 같이, 액상실란트가 도포된 메탈가스켓은 1장을 상대물 사이에 체결 조립하게 된다.이렇게 조립된 액상실란트가 도포된 메탈가스켓은 종래 적층 메탈가스켓을 사용하던 경우와 달리 1장만으로도 고압 및 고온의 환경에서 충분한 실링 효과를 발휘할 수 있다.

본 고안에 의하면, 첫째는 배기 매니폴드에서 메탈과 메탈 구조의 실링에서 허용하였던 초기 마이크로 실링이 가능할 수 있으며, 둘째로 열적으로 가혹한 조건에서 발생되는 엔진 부품의 접합면의 이탈과 변형을 억제하기 위한 대상물의 강성이나 체결력의 특별한 보강 없이 장기 내구 운전조건에서 충분한 실링이 가능하며, 셋째로 열변형에서 요구되는 복잡한 실링 구조를 간단한 액상실란트가 도포된 메탈가스켓으로 대체하여 부품수의 감소와 구조의 단순화를 하게 달성할 수 있고, 넷째로 이로 인한 대폭적인 원가 절감, 제작 공수 절감, 설비 투자비 저하등 경제적으로 완성될 수 있는 실링구조를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

종래의 메탈가스켓의 양면 또는 일면에 액상실란트를 도포한 후 일정시간 휘발시켜 형성한 젤(gel)상의 실링층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 메탈가스켓.
제1항에 있어서, 상기 액상실란트로는 폴리우레탄(Polyurethane)과 폴리에스테르(Polyester)로 이루진 액상 실란트와 함께 아크릴 에멀젼(Acrylic Emulsion)계로 된 액상 실란트를 동시에 사용하는 것을 특징으로 하는 메탈가스켓.
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