KR20030010666A - 금속 가스켓 - Google Patents

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KR20030010666A
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우에타고사쿠
오카노준
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니혼 메타루 가스켓토 가부시키가이샤
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
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    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
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Abstract

본 발명은, 연소실구멍의 전체 주위에 걸쳐 충분한 시일성능을 얻는 동시에 운전시의 주철제 슬리브의 열팽창에 의해서 해당 슬리브의 하단부를 지지하는 실린더블록의 단차부가 파괴되거나, 보어의 진원도를 손상시키거나, 주철제 슬리브가 침하하거나, 체결 볼트사이에서의 압력의 누설이 발생하거나 하는 것을 회피하기 위해서, 심플레이트(14)의 연소실구멍(12)쪽의 끝단부를 주철제 슬리브(2)의 상단면의 바깥둘레위치(OL1)의 지름방향 바깥쪽에 배치함과 동시에, 심플레이트(14)의 연소실구멍(12)에서 떨어진 쪽의 끝단부를 실린더블록(1)에 형성된 워터 재킷(4)의 바깥쪽라인(OL2)에서 연소실구멍(12)쪽으로 배치하고, 또한, 풀 비드(13)의 일부를주철제 슬리브(2)의 상단면에 배치한다.

Description

금속 가스켓{METAL GASKET}
종래 이러한 종류의 금속 가스켓으로는, 예를 들면 도 21에 나타낸 바와 같이, 기판(a)의 연소실구멍(b)의 둘레가장자리부[기판 비드(c)보다 연소실구멍쪽)에 이 기판(a)보다 얇은 심플레이트(d)를 적층한 것이나, 도 22에 나타낸 바와 같이, 2장의 기판(a) 사이에 심플레이트(d)을 개재한 것, 혹은 도 23에 나타낸 바와 같이, 2장의 기판(a) 사이에 심플레이트(d)와 보조판(e)을 개재하여 심플레이트(d)의 연소실구멍(b)쪽의 끝단부를 되접어 보조판(e)의 끝단부를 감싼 것 등이 알려져 있다.
이들 금속 가스켓은, 모두 연소실구멍(b)의 둘레가장자리부의 판두께를 가장 두껍게 하여 다른 부분과의 사이에 판두께차를 형성한 것으로, 이러한 판두께 차에 의해, 실린더헤드와 실린더블록과의 접합면사이에 끼워 장착하고 체결 볼트로 체결할 때에, 연소실구멍(b)의 둘레가장자리부에 가장 면압이 집중하게 되고, 이에 따라 실린더 보어 끝단부 둘레가장자리에 최대하중을 걸어 시일하도록 하고 있다.
그런데, 도 24는 엔진의 경량화의 요청으로부터 최근 많이 채용되고 있는 알루미늄제의 실린더블록을 나타낸 것으로, 이 실린더블록(1)은 보어부의 내구성이나 내마모성 등의 관점에서 실린더보어에 원통형상의 주철제 슬리브(2)를 끼워 넣고 그 하단부를 실린더블록(1)에 형성된 단차부(3)로 지지하도록 하고 있다. 또한, 이 주철제 슬리브(2)는, 실린더블록(1)에 형성된 워터 재킷(4)내의 냉각수에 의한 엔진의 냉각효율을 높이기 위해서, 근래의 가공기술 향상등의 도움으로 가능한 얇게(2∼5mm 정도) 가공되고 있다.
그러나, 이러한 실린더블록(1)과 실린더헤드(도시하지 않음)와의 접합면 사이에 상기 금속 가스켓을 개재하여 체결 볼트로 체결한 경우에는 다음과 같은 문제가 발생한다.
즉, 운전시에는 보어쪽인 주철제 슬리브(2)는 고온이 되어, 접촉하는 알루미늄제 실린더블록(1)에 열전도하여 냉각되지만, 실린더 보어 쪽의 열발생량이 극단적으로 많기 때문에, 주철제 슬리브(2)와 알루미늄제 실린더블록(1)과의 온도차에 의한 체적팽창차에 기인하여 냉각구조를 갖지 않은 주철제 슬리브(2)가 축방향으로 열팽창하여 실린더블록(1)의 상면으로부터 돌출하려고 한다.
따라서, 상기한 바와 같이 연소실구멍(b)의 둘레가장자리부에 심플레이트(d)를 적층하여 두께부를 형성함으로써 실린더 보어 끝단부 둘레가장자리에 최대하중을 걸도록 한 금속 가스켓에 있어서는, 주철제 슬리브(2)의 상단면에 의해서 해당 두께부가 가압되어 이 주철제 슬리브(2)의 둘레방향의 특히 고면압영역인 체결볼트 근방에 과대한 면압이 발생하고, 그 결과, 얇은 주철제 슬리브(2)의 하단부를 지지하는 실린더블록(1)의 단차부(3)가 파괴되는 등의 불량이 생기고, 더구나, 주철제 슬리브(2)가 둘레방향(체결볼트 근방과 체결볼트 사이)에 있어서의 면압이 극도로 불균형하고 변형하여 실린더 보어의 진원도(眞圓度)를 손상시키는 불량이 생길 우려가 있다.
또한, 실린더블록(1)의 단차부(3)가 파괴되지 않는 경우에도, 해당 단차부 (3)의 면적이 작으면 주철제 슬리브(2)가 침하하거나, 더욱이 실린더헤드의 강성이 작은 경우에는 주철제 슬리브(2)가 실린더헤드를 밀어 올려 체결볼트사이에서의 압력 누설의 발생원인이 될 우려가 있다.
한편, 상기한 바와 같이 실린더보어에 주철제 슬리브를 끼워넣은 엔진 대신에, 알루미늄제의 실린더블록에 실린더 보어를 직접 형성하고, 해당 실린더 보어의 안둘레면(알루미늄면)에 금속류나 세라믹, 수지 등의 피막을 도금이나 폭사(爆射) 등으로 형성하여 내구성을 확보하도록 한 소위 올 알루미늄 엔진이 채용되기 시작하고 있다.
이러한 올 알루미늄 엔진은, 상술한 주철제 슬리브의 불량을 회피할 수 있고, 더욱이 가볍고 열전도성도 좋기 때문에 실린더블록에 형성된 워터 재킷내의 냉각수에 의한 엔진의 냉각효율을 높일 수 있다.
그러나, 올 알루미늄 엔진에서는 주철제 슬리브를 끼워넣은 실린더블록에 비해서 실린더 보어의 끝단부 둘레가장자리의 강성이 낮기 때문에, 상기한 바와 같이 연소실구멍(b)의 둘레가장자리부에 심플레이트(d)를 적층하여 두께부를 형성함으로써 보어 끝단부 둘레가장자리에 최대하중을 걸도록 한 금속 가스켓에 있어서는, 이최대하중에 의해 실린더 보어 끝단부 둘레가장자리가 변형하여 실린더 보어의 진원도의 확보가 어렵다고 하는 문제가 발생한다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위해서 이루어진 것으로서, 연소실구멍의 전체 주위에 걸쳐 충분한 시일성능을 얻을 수 있고, 더구나, 주철제 슬리브가 끼워 넣어진 엔진에 사용할 경우에는 운전시의 주철제 슬리브의 축방향의 열팽창에 의한 불량, 즉, 주철제 슬리브의 하단부를 지지하는 실린더블록의 단차부가 파괴되거나, 실린더 보어의 진원도를 손상시키거나, 주철제 슬리브가 침하하거나, 체결 볼트사이에서의 압누설이 발생하거나 하는 것을 회피할 수 있으며, 올 알루미늄 엔진에 사용하는 경우는 실린더 보어의 진원도를 양호하게 확보할 수 있는 금속가스켓을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 연소실구멍의 주위에 비드가 형성된 기판과, 이 기판보다 얇게 형성되어 상기 기판에 적층된 심플레이트(shim plate)를 구비한 금속가스켓에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 일례인 금속 가스켓을 설명하기 위한 주요부 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 평면도이다.
도 15는 도 14의 A-A선 단면도이다.
도 16은 올 알루미늄실린더블록을 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 21은 종래의 금속 가스켓을 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 22는 종래의 금속 가스켓을 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 23은 종래의 금속 가스켓을 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
도 24는 주철제 슬리브를 끼워 넣은 알루미늄제 실린더블록을 설명하기 위한 설명적 단면도이다.
[발명의 개시]
본 발명의 금속 가스켓은, 이러한 목적을 달성하기 위해서, 연소실구멍의 주위에 비드가 형성된 기판과, 이 기판보다 얇게 형성되어 상기 기판에 적층된 심플레이트를 구비하고, 실린더헤드와 실린더블록의 접합면 사이에 개재하여 체결볼트로 체결함으로써, 상기 접합면 사이를 시일하도록 한 금속 가스켓에 있어서,
상기 심플레이트의 상기 연소실구멍쪽의 끝단부를 이 연소실구멍의 지름방향 바깥쪽 위치로 떨어지게 배치함과 동시에, 이 심플레이트의 상기 연소실구멍으로부터 떨어진 쪽의 끝단부를 상기 비드의 바깥쪽에 형성된 볼트삽입관통구멍보다 해당 연소실구멍쪽이고 또한 해당 볼트삽입관통구멍과 상기 비드와의 사이에 형성된 물구멍을 제외하여 배치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 심플레이트를 적층한 연소실구멍의 주위의 두꺼운 부분과 다른 얇은 부분과의 판두께차에 의해, 연소실구멍의 주위에 면압이 집중하여 시일조건이 제일 엄격한 실린더 보어 끝단부 주위에 최대하중이 작용하고, 또한, 압축변형한 비드의 탄성반발력에 의한 시일압에 의해서 고온고압의 연소가스에 대한 시일이 이루어지며, 이에 따라 연소실구멍의 전체 둘레에 걸쳐 충분한 시일성능을 얻을 수 있다.
또한, 심플레이트의 연소실구멍쪽의 끝단부를 해당 연소실구멍의 지름방향 바깥쪽 위치에 배치하고 있기 때문에, 강성이 낮은 실린더 보어의 끝단부 둘레가장자리에 최대하중이 작용하지 않도록 할 수 있고, 그 결과, 올 알루미늄 엔진에 사용한 경우에 실린더 보어 끝단부 둘레가장자리의 변형이 방지되어 실린더 보어의 진원도를 양호하게 확보할 수 있다.
이 경우, 심플레이트의 연소실구멍쪽의 끝단부를, 볼트삽입관통구멍 사이는 해당 연소실구멍쪽에 접근하여 배치하고, 볼트삽입관통구멍 근방은 연소실구멍으로부터 떨어지게 하여 배치함으로써, 실린더 보어의 끝단부 둘레가장자리에 작용하는 둘레방향의 면압의 평균화를 도모할 수 있다.
또한, 실린더블록에 주철제 슬리브가 끼워 넣어진 엔진에 사용하는 경우는, 상기 심플레이트의 상기 연소실구멍쪽의 끝단부를, 주철제 슬리브의 상단면의 바깥둘레위치의 지름방향 바깥쪽에 배치함과 동시에, 상기 비드의 적어도 일부를 상기 주철제 슬리브의 상단면에 배치함으로써, 운전시의 주철제 슬리브의 축방향의 열팽창에 의한 불량, 즉, 주철제 슬리브의 하단부를 지지하는 실린더블록의 단차부가 파괴되거나, 실린더 보어의 진원도를 손상시키거나, 주철제 슬리브가 침하하거나, 체결볼트 사이에서의 압력의 누설이 발생하거나 하는 것을 회피할 수가 있다.
또한, 상기 비드를 상기 연소실구멍의 지름방향으로 서로 떨어지게 복수개 설치하여, 복수개의 비드내의 해당 연소실구멍에 가장 가까운 비드의 일부 또는 전부를 상기 주철제 슬리브의 상단면에 배치함으로써, 서로 인접한 각 실린더 보어사이의 간격이 넓은 경우에 적합하게 사용할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 일례인 금속 가스켓을 설명하기 위한 주요부 평면도, 도 2는 도 1의 A-A선단면도, 도 3∼도 13 및 도 17∼도 20은 본 발명의 다른 실시형태를 설명하기 위한 설명적 단면도, 도 14는 본 발명의 다른 실시형태를설명하기 위한 설명적 평면도, 도 15는 도 14의 A-A선 단면도, 도 16은 올 알루미늄 실린더블록을 설명하기 위한 설명적 단면도이다. 또, 이 실시형태에서는 알루미늄제 실린더블록과 실린더헤드와의 사이에 개재되는 금속 가스켓을 예로 들고, 또한 주철제 슬리브가 끼워 넣어진 알루미늄제 실린더블록에 대해서는, 도 24와 같은 것을 채용하여, 동일부분에 동일부호를 붙여 설명한다.
도 1 및 도 2에서와 같이, 이 금속 가스켓(10)은, 연소실구멍(12)의 주위에 풀 비드(13)가 형성된 기판(11)과, 기판(11)보다 얇게 형성되어 이 기판(11)의 풀 비드(13)의 오목부쪽에 적층된 심플레이트(14)를 구비하고 있다. 기판(11)의 풀 비드(13)의 주위에는 물구멍(15)이 알루미늄제 실린더블록(1)의 워터 재킷(4)에 대응하여 형성되고, 물구멍(15)의 주위에는 체결 볼트의 볼트삽입관통구멍(16) 및 기름구멍(17)이 형성되어 있다.
여기서, 이 실시형태에서는 심플레이트(14)의 연소실구멍(12)쪽의 끝단부를 실린더블록(1)의 실린더보어에 끼워 넣어진 주철제 슬리브(2)의 상단면의 바깥둘레위치(OL1)의 지름방향 바깥쪽에 배치함과 동시에, 이 심플레이트(14)의 연소실구멍 (12)에서 떨어진 쪽의 끝단부를 실린더블록(1)의 워터 재킷(4)의 바깥쪽라인(OL2)에서 연소실구멍(12)쪽으로 물구멍(15)을 제외하여 배치하고, 또한, 풀 비드(13)의 일부를 주철제 슬리브(2)의 상단면에 배치하고 있다. 이에 따라, 심플레이트(14)의 적층부분이 다른 부분보다 두껍게 형성되어 있다. 또, 심플레이트(14)의 연소실구멍(12)에서 떨어진 쪽의 끝단부가 실린더블록(1)의 워터 재킷(4)의 바깥쪽라인(OL2)보다 다소 바깥쪽에 있어도 좋지만, 심플레이트(14)의 재료비삭감의 관점에서 바깥쪽라인(OL2)에서 연소실구멍(12)쪽으로 배치하는 것이 바람직하다.
그리고, 이러한 구성의 금속 가스켓을 실린더블록(1)과 실린더헤드의 사이에 개재하여 체결 볼트로 체결하면, 풀 비드(13)가 판두께방향으로 압축변형하고, 체결종료시에는, 주철제 슬리브(2)의 상단면에서 압축변형한 풀 비드(13)의 탄성반발력에 의한 시일압에 의해서 고온고압의 연소가스에 대한 1차시일이 이루어짐과 동시에, 심플레이트(14)를 적층한 연소실구멍(12) 주위의 두꺼운 부분과 다른 얇은 부분의 판두께차에 의해, 연소실구멍(12)의 주철제 슬리브(2)의 주위에 면압이 집중하여 시일조건이 제일 엄격한 실린더보어 끝단부 주위에 최대하중이 작용하고, 압축변형한 풀 비드(13)의 탄성반발력에 의한 시일압에 의해서 고온고압의 연소가스에 대한 2차시일이 이루어지며, 이에 따라, 연소실구멍(12)의 전체 둘레에 걸쳐 충분한 시일성능을 얻을 수 있다.
여기서, 이 실시형태에서는, 심플레이트(14)를 주철제 슬리브(2)의 상단면의 바깥둘레위치(OL1)의 지름방향 바깥쪽에 배치함과 동시에, 풀 비드(13)의 일부를 주철제 슬리브(2)의 상단면에 배치하고 있기 때문에, 주철제 슬리브(2)의 상단면과 실린더헤드의 상면과의 사이에는 심플레이트(14)의 판두께만큼 빈틈이 형성된다. 따라서, 운전시에 발생하는 주철제 슬리브(2)와 알루미늄제 실린더블록(1)과의 온도차에 의한 체적팽창차에 기인하여 주철제 슬리브(2)가 축방향으로 열팽창하여 주철제 슬리브(2)의 상단면이 실린더블록(1)의 상면으로부터 돌출하여 기판(11)을 윗방향으로 가압해도 이 가압력은 상기 빈틈내에서의 부분적인 풀 비드(13)의 탄성을 이용한 기판(11)의 탄성변형에 의해 흡수되고, 이에 따라, 주철제 슬리브(2)의 둘레방향의 특히 고면압영역인 체결 볼트 근방에 과대한 면압이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과, 얇은 주철제 슬리브(2)의 하단부를 지지하는 실린더블록(1)의 단차부(3)가 파괴되는 것을 회피할 수 있다.
또한, 주철제 슬리브(2)의 둘레방향에 과대한 면압이 작용하지 않기 때문에, 종래와 같이, 주철제 슬리브(2)의 변형에 의해서 실린더 보어의 진원도를 손상시킨다고 하는 불량을 방지할 수 있음과 동시에, 실린더블록(1)의 단차부(3)의 면적이 작은 경우에도 주철제 슬리브(2)가 침하하는 것을 방지할 수 있고, 또, 실린더헤드의 강성이 작은 경우에도, 종래와 같이, 주철제 슬리브(2)가 실린더헤드를 밀어 올려 체결 볼트사이에서 압력의 누설이 발생한다고 하는 불량을 방지할 수가 있다.
한편, 엔진정지시에 주철제 슬리브(2)가 냉각되어 수축했을 때는, 해당 주철제 슬리브(2)의 상단면에 가압되어 있던 기판(11)은 주철제 슬리브(2)의 상단면에 부분적으로 배치된 풀 비드(13)의 탄성반발력에 의해 주철제 슬리브(2)의 수축동작에 따라 탄성복귀한다.
또, 상기 실시형태에서는, 기판(11)에 하나의 비드를 형성한 경우를 예로 들었지만, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(21)의 연소실구멍(22)쪽의 끝단부에 스텝 비드(23)를 형성함과 동시에, 이 스텝 비드(23)의 연소실구멍(22)에서 떨어진 쪽에 풀 비드(13)를 형성하고, 스텝 비드(23)를 주철제 슬리브(2)의 상단면에 배치하도록 하여도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 평판형상의 심플레이트(14)를 사용한 경우를 예로 들었지만, 그 대신에 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이, 심플레이트(14)의 일부를 풀 비드(13)의 오목부쪽의 곡면을 따르게 하도록 하여도 좋다.
다음에, 도 5∼도 20을 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태인 금속 가스켓을 설명한다.
도 5 및 도 6은 3층구조의 금속 가스켓이고, 도 5의 금속 가스켓은 도 2의 금속 가스켓에 대하여 심플레이트(14)의 아래쪽에 이 심플레이트(14)보다 얇은 박판(30)을 적층하여, 이 박판(30)의 연소실구멍(12)쪽의 끝단부를 위쪽으로 접어 기판(11)의 연소실구멍(12)쪽의 끝단부를 감싸도록 한 것이며, 도 6의 금속 가스켓은 도 3의 금속가스켓에 대하여 아래쪽의 기판(21)과 동일한 기판(21)을 심플레이트 (14)의 위쪽에 대칭배치하여, 2장의 기판(21)으로 심플레이트(14)를 끼워넣도록 한 것이다.
도 7∼도 12는 2장의 기판, 심플레이트 및 두께 조정용의 보조판으로 이루어지는 4층 구조의 금속 가스켓이고, 도 7의 금속 가스켓은 도 2의 금속 가스켓에 대하여 심플레이트(14)의 아래쪽에 보조판(40)을 배치하여 해당 보조판(40)의 아래쪽에 도 2의 기판(11)과 동일한 기판(11)을 서로 동일방향을 향하여 배치한 것이며, 도 8의 금속 가스켓은 도 7의 금속 가스켓에 대하여 위쪽의 기판(11)을 아래쪽의 기판(11)에 대하여 대칭배치한 것이다.
도 9의 금속 가스켓은 도 6의 금속 가스켓에 대하여 위쪽의 기판(21)과 심플레이트(14)와의 사이에 보조판(40)을 배치한 것이고, 도 10의 금속 가스켓은 도 9의 금속 가스켓에 대하여 보조판(40)의 심플레이트(14) 적층면(윗면)에 해당 심플레이트(14)의 판두께의 약 1/2의 단차오목부(41)를 형성하여 이 단차오목부(41)에 심플레이트(14)를 적층하고, 또한, 보조판(40)의 아랫면에 심플레이트(14)의 판두께의 약 1/2의 단차볼록부(42)를 형성한 것이고, 도 11의 금속 가스켓은 도 10의 금속 가스켓에 대하여 위쪽의 기판(21)을 아래쪽의 기판(21)과 동일방향을 향하여 배치한 것이다. 도 10 및 도 11의 금속 가스켓에 의하면, 보조판(40)의 윗면으로 심플레이트(14) 1/2의 판두께가 돌출하고, 아랫면에 심플레이트(14) 1/2정도의 두께의 단차볼록부(42)가 돌출하기 때문에, 심플레이트(14)에 의한 면압집중효과를 상하 균등하게 할 수 있다. 도 12의 금속 가스켓은 도 9의 금속 가스켓에 대하여 기판(21)에 형성한 2개의 비드(13,23) 내에서 가장 연소실구멍(22)쪽에 있는 스텝 비드(23)의 전부를 주철제 슬리브(2)의 상단면에 배치한 예이다.
도 13은 5층구조의 금속 가스켓이고, 이 금속 가스켓은 도 11의 금속 가스켓에 대하여 보조판(40)의 심플레이트(14) 적층면(윗면)에 이 심플레이트(14)의 판두께와 같은 단차오목부(51)를 형성하여 이 단차오목부(51)에 심플레이트(14)를 적층하고, 또한, 보조판(40)의 아랫면에 심플레이트(14)의 판두께와 같은 단차볼록부 (52)를 형성함과 동시에, 보조판(40)과 위쪽의 기판(21)의 사이에 다른 보조판(50)을 배치한 것이다. 한편, 도 6, 도 9∼도 13의 금속 가스켓은, 서로 인접한 각 실린더 보어사이의 간격이 넓은 경우에 바람직한 예이다.
도 14 및 도 15는 올 알루미늄 엔진에 바람직한 금속 가스켓을 나타내고 있다. 올 알루미늄 엔진은, 도 16에 나타낸 바와 같이, 알루미늄제의 실린더블록(61)에 실린더보어를 직접 형성하고, 이 실린더보어의 안둘레면(알루미늄면)에 금속류나 세라믹, 수지 등의 피막(63)을 도금이나 폭사(爆射)등으로 형성하여 내구성을 확보하도록 한 것이다. 한편, 도면에 있어서 부호 62는 워터 재킷, 64는 볼트구멍이다.
이 금속 가스켓(100)은, 연소실구멍(102)의 주위에 풀 비드(103)가 형성된 기판(101)과, 기판(101)보다 얇게 형성되어 이 기판(101)의 풀 비드(103)의 오목부쪽에 적층된 심플레이트(104)를 구비하고 있다. 기판(101)의 풀 비드(103)의 주위에는 물구멍(105)이 알루미늄제 실린더블록(61)의 워터 재킷(62)에 대응하여 형성되고, 물구멍(105)의 주위에는 체결 볼트의 볼트삽입관통구멍(106)이 알루미늄제 실린더블록(61)의 볼트구멍(64)에 대응하여 형성되며, 볼트삽입관통구멍(106)의 주위에는 기름구멍(107)이 형성되어 있다.
여기서, 이 실시형태에서는, 심플레이트(104)의 연소실구멍(102)쪽의 끝단부를 해당 연소실구멍(102)의 지름방향 바깥쪽 위치에 배치함과 동시에 이 심플레이트(104)의 연소실구멍(102)으로부터 떨어진 쪽의 끝단부를 실린더블록(61)의 워터 재킷(62)의 바깥쪽라인(OL3)에서 연소실구멍(102)쪽으로 물구멍(105)을 제외하여 배치하고 있다. 이에 따라, 심플레이트(104)의 적층부분이 다른 부분보다 두껍게 형성되어 있다. 또, 심플레이트(104)의 연소실구멍(102)에서 떨어진 쪽의 끝단부가 실린더블록(61)의 워터 재킷(62)의 바깥쪽라인(OL3)에서 다소 바깥쪽에 있어도 좋지만, 심플레이트(104)의 재료비 삭감의 관점에서 바깥쪽라인(OL3)에서 연소실구멍(102)쪽으로 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 심플레이트(104)의 연소실구멍(102)쪽의 끝단부는, 볼트삽입관통구멍 (106) 사이는 해당 연소실구멍(102)쪽으로 접근하여 배치되고, 해당 볼트삽입관통구멍(106) 근방은 연소실구멍(102)으로부터 떨어져 배치되어 있으며, 또한, 심플레이트(104)의 연소실구멍(102)쪽의 끝단부의 연소실구멍(102)에 대한 접근위치(110) 및 떨어진 위치(111)는 모두 풀 비드(103)내에 배치되어 있다.
그리고, 이러한 구성의 금속 가스켓을 실린더블록(61)과 실린더헤드의 사이에 개재하여 체결 볼트로 체결하면, 풀 비드(103)가 판두께방향으로 압축변형하고, 체결종료시에는 압축변형한 풀 비드(103)의 탄성반발력에 의한 시일압에 의해서 고온고압의 연소가스에 대한 1차시일이 이루어짐과 동시에, 심플레이트(104)를 적층한 연소실구멍(102) 주위의 두꺼운 부분과 다른 얇은 부분과의 판두께차에 의해, 연소실구멍(102) 주위에 면압이 집중하여 시일조건이 제일 엄격한 실린더 보어 끝단부 주위에 최대하중이 작용하며, 압축변형한 풀 비드(103)의 탄성반발력에 의한 시일압에 의해서 고온고압의 연소가스에 대한 2차시일이 이루어지고, 이에 따라, 연소실구멍(102)의 전체 둘레에 걸쳐 충분한 시일성능을 얻을 수 있다.
여기서, 이 실시형태에서는, 심플레이트(104)의 연소실구멍(102)쪽의 끝단부를 이 연소실구멍(102)의 지름방향 바깥쪽 위치에 배치하고 있기 때문에, 강성이 낮은 실린더 보어의 끝단부 둘레가장자리에 최대하중이 작용하지 않도록 할 수 있고, 그 결과, 실린더 보어 끝단부 둘레가장자리의 변형이 방지되어 실린더 보어의 진원도를 양호하게 확보할 수 있다.
또한, 심플레이트(104)의 연소실구멍(102)쪽의 끝단부를, 비교적 면압이 낮은 볼트삽입관통구멍(106) 사이는 이 연소실구멍(102)쪽에 접근시켜 배치하고, 면압이 높은 볼트삽입관통구멍(106) 근방은 연소실구멍(102)으로부터 떨어져 배치하고 있기 때문에, 실린더 보어의 끝단부 둘레가장자리에 작용하는 둘레방향의 면압의 평균화를 도모할 수 있다.
도 17의 금속 가스켓은 도 15의 금속 가스켓에 대하여 심플레이트(104)의 아랫면쪽에 기판(101)을 대칭 배치하여 2장의 기판(101)사이에 심플레이트(104)를 배치한 예이고, 도 18의 금속 가스켓은 도 17의 금속 가스켓에 대하여 심플레이트 (104)의 위쪽에 보조판(120)을 배치한 예이며, 도 19의 금속 가스켓은 도 18의 금속 가스켓에 대하여 심플레이트(104)의 아래쪽에도 보조판(120)을 배치하여 2장의 보조판(120) 사이에 심플레이트(104)를 배치한 예이고, 도 20의 금속 가스켓은 서로 인접한 각 실린더 보어사이의 간격이 넓은 경우에 바람직한 것으로, 2장의 기판(101)사이에 심플레이트(104) 및 보조판(120)을 개재하여 기판(101)의 연소실구멍(102)쪽의 끝단부에 스텝 비드(113)를 형성함과 동시에, 이 스텝 비드(113)의 연소실구멍(102)에서 떨어진 쪽에 풀 비드(103)를 형성한 예이다.
또, 심플레이트(104)의 연소실구멍(102)쪽의 끝단부를, 볼트삽입관통구멍 (106) 사이는 이 연소실구멍(102)쪽에 접근하여 배치하고, 볼트삽입관통구멍(106) 근방은 연소실구멍(102)에서 떨어지게 배치한 구성을 도 14, 도 15, 도 17∼도 20의 금속 가스켓에 적용하고 있는데, 상술한 도 1∼도 13에 나타낸 금속 가스켓에도 같은 구성을 적용하여도 좋다.
상기의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명에 의하면, 연소실구멍의 전체 둘레에 걸쳐 충분한 시일성능을 얻을 수 있고, 더구나 올 알루미늄 엔진에 있어서 강성이 낮은 실린더보어의 끝단부 둘레가장자리에 최대하중이 작용하지 않도록 할 수 있기 때문에, 실린더 보어 끝단부 둘레가장자리의 변형이 방지되어 실린더 보어의 진원도를 양호하게 확보할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 심플레이트의 연소실구멍쪽의 끝단부를, 볼트삽입관통구멍 사이는 해당 연소실구멍쪽에 접근하여 배치하고, 볼트삽입관통구멍 근방은 연소실구멍으로부터 떨어지게 배치한 경우는, 실린더 보어의 끝단부 둘레가장자리에 작용하는 둘레방향의 면압의 평균화를 도모할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또, 심플레이트의 상기 연소실구멍쪽의 끝단부를, 주철제 슬리브의 상단면의 바깥둘레위치의 지름방향 바깥쪽에 배치함과 동시에, 비드의 일부 또는 전부를 주철제 슬리브의 상단면에 배치한 경우는, 실린더블록에 주철제 슬리브가 끼워 넣어진 엔진에 사용할 때에, 운전시의 주철제 슬리브의 축방향의 열팽창에 의한 불량, 즉, 주철제 슬리브의 하단부를 지지하는 실린더블록의 단차부를 파괴하거나, 실린더 보어의 진원도를 손상시키거나, 주철제 슬리브가 침하하거나, 체결 볼트사이에서의 압력의 누설이 발생하거나 하는 것을 회피할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또, 비드를 연소실구멍의 지름방향으로 서로 떨어지게 복수개 설치하고, 복수개의 비드내의 해당 연소실구멍에 가장 가까운 비드의 일부 또는 전부를 주철제슬리브의 상단면에 배치한 경우는, 서로 인접한 각 실린더 보어 사이의 간격이 넓은 경우에 바람직하게 사용할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 연소실구멍의 주위에 비드가 형성된 기판과, 이 기판보다 얇게 형성되어 상기 기판에 적층된 심플레이트를 구비하고, 실린더헤드와 실린더블록과의 접합면 사이에 개재하여 체결 볼트로 체결함으로써, 상기 접합면 사이를 시일하도록 한 금속 가스켓에 있어서,
    상기 심플레이트의 상기 연소실구멍쪽의 끝단부를, 해당 연소실구멍의 지름방향 바깥쪽 위치에 떨어지게 배치함과 동시에, 이 심플레이트의 상기 연소실구멍에서 떨어진 쪽의 끝단부를, 상기 비드의 바깥쪽에 형성된 볼트삽입관통구멍으로부터 해당 연소실구멍쪽이고 또한 해당 볼트삽입관통구멍과 상기 비드의 사이에 형성된 물구멍을 제외하여 배치한 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 심플레이트의 상기 연소실구멍쪽의 끝단부를, 상기 볼트삽입관통구멍 사이는 해당 연소실구멍쪽에 접근시키고, 해당 볼트삽입관통구멍 근방은 상기 연소실구멍으로부터 떨어지게 한 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 심플레이트의 상기 연소실구멍쪽의 끝단부를, 상기 실린더블록의 실린더 보어에 끼워 넣어진 주철제 슬리브의 상단면의 바깥둘레위치의 지름방향 바깥쪽에 배치함과 동시에, 상기 비드의 적어도 일부를 상기 주철제 슬리브의 상단면에 배치한 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 비드는 상기 연소실구멍의 지름방향으로 서로 떨어지게 하여 복수개 설치되고, 복수개의 비드내의 해당 연소실구멍에 가장 가까운 비드의 일부 또는 전부를 상기 주철제 슬리브의 상단면에 배치한 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.
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