KR200410421Y1 - 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓 - Google Patents

Abstract

본 고안은 보어와 대응하는 기판구멍(21)이 형성되고 그 구멍의 주위에 비드(22)가 형성되며 상기 비드 외측에는 복수의 볼트삽입공(23)이 형성된 기판(20)과, 상기 기판(20)에 적층되며 상기 보어와 대응하는 중간판구멍(11)이 형성된 중간판(10)을 구비하고, 실린더헤드(31)와 실린더블록(30)과의 접합면 사이에 개재하여 볼트결합으로 체결함으로써 상기 접합면 사이를 시일하도록 하는 적층형 가스켓에 있어서, 상기 중간판(10)의 일면에는 상기 중간판구멍(11)의 주변부에 형성된 기판(20)의 볼트삽입공(23)으로부터 상기 중간판구멍(11) 방향으로서 상기 중간판구멍(11)의 지름방향으로 형성된 단차홈(12)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의해 본 고안은 실린더헤드와 실린더블록 사이에 삽입되어 볼트결합에 의한 실린더헤드의 변형량의 차이로 발생하는 덱크면 간격의 차이를 보정하기 위해 중간판에 복수의 단차홈을 구성함으로서 시일기능을 발휘하는 비드의 압축량 변위값들을 동일하게 유지시킴으로써, 비드의 균열 발생과 가스의 외부 누출을 방지할 수 있는 장점이 있다.

가스켓, 기판, 중간판, 비드, 단차홈

Description

단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓{GASKET WITH INNER PLATE HAVING DIFFERENT THICKNESS}

도 1은 종래 기술에 따른 금속 실린더 헤드 가스켓들의 구성을 설명하기 위한 평면도 및 단면도,

도 2는 종래의 다른 금속 가스켓의 구성을 설명하기 위한 평면도 및 단면도,

도 3은 본 고안의 한 실시예로서 상기판과 하기판 사이에 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓의 구성을 설명하기 위한 분해도,

도 4는 본 고안의 한 실시예로서 상기판과 하기판의 비드가 산이 대향하도록 구성하는 경우를 나타내는 사용상태도,

도 5는 본 고안의 또 다른 실시예로서 상기판과 하기판의 비드가 골이 대향하도록 구성하는 경우를 나타내는 사용상태도,

도 6은 도 3에 도시한 본 고안의 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓의 사용상태도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10 중간판 11 중간판구멍

12 단차홈 20 기판

21 기판구멍 22 비드

23 볼트삽입공 30 실린더블록

31 실린더헤드

본 고안은 단차를 형성하는 중간판을 구비한 가스켓에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내연기관의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이를 밀봉하는데 사용되는 가스켓에서 볼트결합으로 발생하는 덱크면 간격의 변형량을 보정하여 가스켓의 시일성능을 향상시키는 금속가스켓에 관한 것이다.

일반적으로 가스켓(gasket)은 엔진(내연기관), 유/공압장치 등에서 유체, 기체 등이 왕래하는 부품과 부품간의 결합면, 혹은 접촉면 사이에 끼워져서 이들 사이의 기밀을 유지하여 누설을 방지하게 된다.

이러한 가스켓 중 차량 등의 엔진부분에 적용되는 것을 살펴보면, 차량의 엔진에서는 특히 실린더 블록과 실린더 헤드의 덱크면 사이와, 실린더 헤드와 실린더헤드 커버의 접촉면 사이 등에 설치되어 밀봉수단(seal)의 기능을 담당하며, 연소실내 고압 연소가스의 누설을 방지한다. 연소실의 내부는 압축, 팽창, 폭발, 배기 등으로 이루어지는 4행정 사이클 과정 동안 실린더 내부 압력이 연속적으로 변 화하는 기계적 환경에 놓여 있다.

특히, 폭발시의 내부 가스 압력은 실린더 헤드와 실린더블록을 체결하는 볼트결합의 체결력을 초과할 정도로 높기 때문에 실린더 헤드를 상향으로 밀어 올리는 힘(lift-up force : 이하 ‘리프트 포스‘라 함)이 발생되어서, 가스켓과 실린더 헤드 내지 실린더 블록 사이에 미세한 간극이 존재하게 된다.

예를 들어, 압축착화기관에서 실린더 헤드는 리프트 포스를 받을 때 실린더 블록의 상면으로부터 높이 10㎛(0.01㎜) ～ 15㎛(0.015㎜) 정도 튀어 올라가기 때문에 실린더 헤드와 실린더 블록의 사이에 유동적 간극을 만들게 된다.

이때, 내부 가스 압력이 대략적으로 대기압의 200배 정도이기 때문에, 내부 가스는 간극을 통해 외부로 세어나가게 되어서 내연기관의 연소효율에 악 영향을 미치게 된다.

이렇게 미세한 간극은 사이클의 진행 동안 실린더 내부의 하중 변화에 따라 유동적으로 변화하므로, 내연기관에서 만족할만한 밀봉을 유지하고 폭발시 발생되는 미세 간극 생성을 억제하기 위해서는 탄성과 함께 내구성을 갖는 금속가스켓이 필요하다.

종래 기술에 따른 금속가스켓은 도 1과 도 2에 각각 도시한 바와 같이, 내연기관의 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 배치되어 리벳에 의해 실린더 헤드 내지 실린더 헤드 커버의 하면에 접합되고, 볼트에 의해서 완전히 조립된다.

이런 금속가스켓은 고온, 고압에 견디면서 탄성 및 내구성을 갖도록 금속재질의 박판을 다수로 적층한 금속판(1a, 1b)으로 이루어져 있으며, 연소실의 실린더 에 대응하게 한 보어(2a, 2b : bore)와, 윤활유 오일 공급구멍과, 냉각수 공급구멍과, 리벳 조립구멍과, 실린더 블록 조립구멍 등을 형성하고 있다.

여기에서, 도 1은 접어 겹침 방식의 스토퍼 구조(3)를 갖는 것으로서 선 A-A를 따라 절단하여 확대한 바와 같이, 보조판(9)의 연소실 주변을 접어 겹치게 한 스토퍼(7)를 비드(5)의 안쪽 상면에 배치시키고 있다. 또한 도 2는 용착 방식의 스토퍼 구조(4)를 갖는 것으로서 선 B-B를 따라 절단하여 확대한 바와 같이, 링 형상으로 성형한 스토퍼(8)를 비드(6)의 안쪽 상면에 용착 시키고 있다.

이런 종래의 금속가스켓은 1차적으로 스토퍼(7, 8)에 의해서 가스 누설 방지 기능을 하며, 성형된 비드(5, 6)의 스프링 힘에 의하여 2차적으로 누설 방지 기능을 한다.

이때, 비드(5, 6)는 보어(2a, 2b), 공급구멍, 조립구멍 등과 같은 구멍들의 주변 평면상에 링형상의 파형 단면을 형성하여 탄성력을 갖고 있으며, 리프트 포스에 따라 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 간극이 발생되고 변화될 때, 자체 탄성력에 의한 복원력으로 미세하게 상향과 하향으로 움직이면서 밀봉 상태를 유지시킨다.

또한, 스토퍼(4)는 아크형 점선으로 표시한 바와 같이, 비드(5, 6)가 완전 평면으로 압착되지 않게 지지하는 역할을 하여서 비드의 접촉단부에 걸리는 내부 응력을 상대적으로 줄이는 역할을 한다.

그러나, 종래에서 금속가스켓에 스토퍼가 장착되어 있더라도, 실린더블록과 실린더헤드 사이에 금속가스켓을 삽입하여 볼트결합을 하는 경우 볼트결합에 의해 실린더헤드가 만곡하고, 보어 주변부에서 간격이 크게 되고, 비뚤어짐이 생기게 된다. 특히 상기와 같이 볼트체결한 부위에서 근거리의 실린더헤드와 실린더블록에 의해 형성되는 덱크면 간격과 볼트체결한 부위에서 상대적으로 원거리인 보어간(보어와 보어가 측면으로 접하고 있는 부분) 등에서 덱크면 간격이 다르기 때문에 덱크면 간격이 물결모양으로 차이가 나게 되어 있으며 이로 인해 덱크면 간격이 산을 형상하는 보어간부위에서는 연소가스가 누출되거나 함유한 물질이 퇴적에 의해 시일성이 저하하는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 앞서 언급한 취약점을 해결하고 볼트결합에 의해 실린더헤드와 실린더 블록의 접합에 의해 형성되는 데크면 간격의 차이를 보정하기 위한 단차가 형성되어 있는 중간판이 구비된 새로운 적층가스켓 구조를 제시함으로써, 단차가 형성된 중간판에 의해 실린더헤드와 실린더블록의 덱크면 간격의 차이를 보정함으로서 다수로 적층된 비드들의 압축량 변위를 동일하게 가져가면서도 제작시나 조립시의 미세한 변위 발생을 최소화시킬 수 있고, 이에 따라 상대적으로 비드의 균열을 억제시켜서 가스 누출을 방지할 수 있는 단차가 형성된 중간판이 구비된 가스켓을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 본 고안의 목적은 보어와 대응하는 기판구멍이 형성되고 그 구멍의 주위에 비드가 형성되며 상기 비드 외측에는 복수의 볼트삽입공이 형성된 기판과, 상기 기판에 적층되며 상기 보어와 대응하는 중간판구멍이 형성된 중간판을 구비하고, 실린더헤드와 실린더블록과의 접합면 사이에 개재하여 볼트결합으로 체결함으로써 상기 접합면 사이를 시일하도록 하는 적층형 가스켓에 있어서,

상기 중간판의 일면에는 상기 중간판구멍의 주변부에 형성된 기판의 볼트삽입공으로부터 상기 중간판구멍 방향으로서 상기 중간판구멍의 지름방향으로 형성된 단차홈을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓에 의해 달성된다.

또한, 본 고안에 따르면, 상기 기판은 상기판과 하기판으로 구성하여 상기판과 하기판의 사이에 중간판이 삽입되도록 구성하되 상기판의 비드는 하향으로 구성하고, 하기판의 비드는 상향으로 구성하여 각각의 산부분이 대향하도록 구성할 수 있다.

또한, 본 고안에 따르면, 상기 기판은 상기판과 하기판으로 구성하여 상기판과 하기판의 사이에 중간판이 삽입되도록 구성하되 상기판의 제 1비드는 상향으로 구성되고, 하기판의 제 2비드는 하향으로 구성하여 각각의 골부분이 대향하도록 구성할 수 있다.

또한, 본 고안에 따르면, 상기 중간판의 너비(X)는 기판의 기판구멍으로부터 비드 외측까지의 너비(Y)보다 크게 구성하되 상기 기판구멍으로부터 기판의 최외측까지 너비(Z) 보다는 작게 구성함이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도면에서, 도 3은 본 고안의 한 실시예로서 상기판과 하기판 사이에 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓의 구성을 설명하기 위한 분해도이고, 도 4는 본 고안의 한 실시예로서 상기판과 하기판의 비드가 산이 대향하도록 구성하는 경우를 나타내는 사용상태도이고, 도 5는 본 고안의 또 다른 실시예로서 상기판과 하기판의 비드가 골이 대향하도록 구성하는 경우를 나타내는 사용상태도이고, 도 6은 도 3에 도시한 본 고안의 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓의 사용상태도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 고안은 박판형상으로 보어에 대응하는 기판구멍(21a, 21b)이 각각 형성된 상기판(20a)과 하기판(20b) 사이에 상기 보어에 대응하는 중간판구멍(11)을 형성하는 중간판(10)이 적층되어 가스켓의 시일기능을 수행하도록 설계되어 있다.

각각의 기판구멍(21a, 21b)의 내측 주변으로부터 소정거리 떨어진 위치에는 링형상의 파형 단면을 상 또는 하향으로 향하여 탄성력을 갖는 비드(22)가 일체형으로 형성되어 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기판(20a)에는 하향으로 돌출 굴곡된 제 1비드(22a)가 형성되어 있고, 하기판(20b)에는 상향으로 돌출 굴곡된 제 2비드(22b)가 형성되어 있어 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 각각의 산부분이 중간판(10)을 사이에 두고 대향하도록 형성되어 있어서 본 고안이 실린더헤드(31)와 실린더블록(30) 사이에서 볼트결합(도면번호 도시되지 않음.)에 의해 체결되는 경우 상기 각 각의 산부분에 압력이 작용하여 시일하도록 구성되는 것이다.

또한, 본 고안의 또 다른 실시예로서 도 5에서 보는 바와 같이 상기판(20a)에는 상향으로 돌출 굴곡된 제 1비드(22a′)가 형성되어 있고, 하기판(20b)에는 하향으로 돌출 굴곡된 제 2비드(22b′)가 형성되어 있어 각각의 골부분이 중간판(10)을 사이에 두고 대향하도록 형성되어 있어서 본 고안이 실린더헤드(31)와 실린더블록(30) 사이에서 볼트결합(도면번호 도시되지 않음.)에 의해 체결되는 경우 상기 각각의 산부분에 압력이 작용하여 시일하도록 구성되는 것이다.

상기 중간판(10)은 중간판구멍(11)의 내주연에 단차를 형성도록 하는데 상기 중간판구멍(11)의 주변부로서 볼트결합시 작용압력의 고, 저에 따라 작용압력이 강하게 작용하는 부분은 중간판(10)의 두께를 작게 하고, 작용압력이 약하게 작용하는 부분은 중간판(10)의 두께를 크게 하여 중간판(10)에 의해 작용압력으로 인한 실린더 헤드(31)의 변형량의 차이로 발생하는 덱크면 간격(s)의 차이를 보정함으로서 시일을 효과적으로 하기 위한 것으로, 그 예로서 도 3에서 보는 바와 같이 중간판(10)의 일면으로서 상기판(22a)과 접하는 면에 복수의 단차홈(12)을 구비하는데, 상기 단차홈(12)은 상기 중간판구멍(11)의 지름방향으로 형성되는데 그 방향은 상기 중간판구멍(11)의 주변부에 형성된 기판(20)의 볼트삽입공(23)으로부터 상기 중간판구멍(11) 방향으로 형성되도록 하며, 상기 단차홈(12)의 형상은 상기 중간판구멍(11)의 지름과 직각방향으로 각각 좌, 우로 일정거리만큼 경사면을 형성하도록 하여 볼트결합시 가장 압력이 크게 작용하는 부위에서 골부위를 형성하고, 점차 압력의 작용이 줄어드는 방향으로 완만한 경사를 이루도록 구성할 수 있으며, 상기 단차홈(12)의 경사면의 형상은 금형의 용이성 등을 고려하여 구성할 수 있다.

또한, 상기 중간판(10)의 너비(X)는 도 3에서 보는 바와 같이 기판(20)의 기판구멍(21)으로부터 비드(22) 외측까지의 너비(Y)보다 크게 구성하되 상기 기판구멍(21)으로부터 기판의 최외측까지 너비(Z) 보다는 작게 구성됨이 바람직하다. 이와 같이 상기 중간판(10)의 너비(X)를 기판구멍(21)으로부터 비드(22) 외측까지의 너비(Y)보다 크게 하고, 기판구멍(21)으로부터 기판의 최외측까지 너비(Z)보다는 작게 구성함으로서 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이 본 고안에서 기판, 중간판의 두께의 합이 보어 주변부에서 크게 하고, 비드 외측부에서 작게 하여 이 또한 볼트결합시 볼트삽입공(23) 주변부에서는 압력이 가장 크게 작용하고 보어 주변부에서 상대적으로 압력이 작게 작용하여 실린더헤드에 변형량이 발생하는 것을 보정하여 시일성능을 향상시키기 위한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이 도 3에 도시된 본 고안을 실린더헤드와 실린더블록 사이에 조립하여 확대 도시한 바와 같이, 본 고안의 가스켓은 상기판(20a), 중간판(10), 하기판(20b)들이 차례로 적층되어 있을 때, 상기판(20a)의 제 1비드(22a)의 산부위와 하기판(20b)의 제 2비드(22b)의 산부위가 중간판(10)을 사이에 두고 대향하는 적층가스켓 구조를 갖게 된다.

이런 본 고안은 고정위치인 실린더헤드(31)와 실린더블록(30)의 사이에 개재된 후 볼트결합과 같은 고정 수단으로 압착되어서, 실린더헤드(31)와 실린더블록(30)의 사이를 밀봉시킨다.

이때, 볼트결합으로 인한 실린더헤드(31)에 변형이 발생하는데 보어를 기준 으로 볼트결합부위에서의 변형이 크게 발생함에 따라 볼트결합과 볼트결합 사이 및 보어 간 등에서는 캠버(솟음)가 발생하게 되는데, 이로 인해 도 6에서 보는 바와 같이 덱크면 간격이 물결모양으로 변형이 발생하게 되는 바, 이러한 변형을 보정하기 위해서 상기에서 언급한 바와 같이 중간판(10)에는 지름방향으로 형성된 복수의 단차홈(12)에 볼트결합에 의한 실린더헤드(31)의 변형된 부분이 삽입되도록 하고, 캠버부분에 상기 단차홈(12)과 단차홈(12) 사이에 중간판부분이 삽입되도록 구성되는 것이다.

결론적으로, 본 고안의 단차를 형성하는 중간판을 구비한 가스켓은 볼트결합에 의해 실린더헤드(31)에 발생하는 변형량 차이 즉, 덱크면 간격(s)의 차이를 중간판(10)에 단차가 형성되도록 단차홈(12)을 구성함으로서 보정하여 시일효과를 증대할 수 있도록 하는 것이다.

본 고안의 단차를 형성하는 중간판을 구비한 가스켓은 실린더헤드와 실린더블록 사이에 삽입되어 볼트결합에 의한 실린더헤드의 변형량의 차이로 발생하는 덱크면 간격의 차이를 보정하기 위해 중간판에 복수의 단차홈을 구성함으로서 시일기능을 발휘하는 비드의 압축량 변위값들을 동일하게 유지시킴으로써, 비드의 균열 발생과 가스의 외부 누출을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 단차를 형성하는 중간판을 구비한 가스켓은 중간판의 너비(X)를 기판구멍으로부터 비드 외측까지의 너비(Y)보다 크게 하되 기판구멍으로부터 기판의 최외측까지 너비(Z)보다는 작게 구성함으로서 결국 기판, 중간판의 두께의 합이 보어 주변부에서 크게 하고, 비드 외측부에서 작게 하여 볼트결합시 볼트삽입공 주변부와 보어 주변부에서 압력의 차이로 발생하는 실린더헤드에 변형량을 보정하여 시일성능을 향상시키기 효과가 있다.

또한, 본 고안의 단차를 형성하는 중간판을 구비한 가스켓은 기판과 중간판만으로 구성되고, 실린더헤드의 변형량을 보정하기 위해 별도의 스토퍼가 필요하지 않으며, 이렇게 스토퍼를 고정하지 않는 중간판이 기판 사이에 개재되어서 사용되기 때문에 제작 공정을 간소화시킬 수 있으며, 그만큼 용착 공정을 줄일 수 있기 때문에 상대적으로 미세한 변위 발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 살펴본 본 고안의 단차를 형성하는 중간판을 구비한 가스켓에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 고안의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (4)

1. 보어와 대응하는 기판구멍(21)이 형성되고 그 구멍의 주위에 비드(22)가 형성되며 상기 비드 외측에는 복수의 볼트삽입공(23)이 형성된 기판(20)과, 상기 기판(20)에 적층되며 상기 보어와 대응하는 중간판구멍(11)이 형성된 중간판(10)을 구비하고, 실린더헤드(31)와 실린더블록(30)과의 접합면 사이에 개재하여 볼트결합으로 체결함으로써 상기 접합면 사이를 시일하도록 하는 적층형 가스켓에 있어서,

   상기 중간판(10)의 일면에는 상기 중간판구멍(11)의 주변부에 형성된 기판(20)의 볼트삽입공(23)으로부터 상기 중간판구멍(11) 방향으로서 상기 중간판구멍(11)의 지름방향으로 형성된 단차홈(12)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기판(20)은 상기판(20a)과 하기판(20b)으로 구성되며, 상기판(20a)과 하기판(20b)의 사이에 중간판(10)이 삽입되도록 구성하되 상기판(20a)의 제 1비드(22a)는 하향으로 구성되고, 하기판(20b)의 제 2비드(22b)는 상향으로 구성되어 각각의 산부분이 대향하도록 구성됨을 특징으로 하는 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 기판(20)은 상기판(20a)과 하기판(20b)으로 구성되며, 상기판(20a)과 하기판(20b)의 사이에 중간판(10)이 삽입되도록 구성하되 상기판(20a)의 제 1비드(22a′)는 상향으로 구성되고, 하기판(20b)의 제 2비드(22b′)는 하향으로 구성하여 각각의 골부분이 대향하도록 구성됨을 특징으로 하는 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 중간판(10)의 너비(X)는 기판(20)의 기판구멍(21)으로부터 비드(22) 외측까지의 너비(Y)보다 크게 구성하되, 상기 기판구멍(21)으로부터 기판의 최외측까지 너비(Z)보다는 작게 구성됨을 특징으로 하는 단차가 형성된 중간판을 구비한 가스켓.

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