KR200430509Y1 - 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓 - Google Patents

Abstract

본 고안은 보어와 대응하는 기판구멍이 형성되고 그 기판구멍의 주위에 비드가 형성되며 상기 비드 외측에는 복수의 볼트삽입공이 형성된 기판이 실린더헤드와 실린더블록과의 접합면 사이에 게재하여 볼트결합으로 체결됨으로써 상기 접합면 사이를 시일 하도록 하는 메탈 가스켓에 있어서, 상기 기판구멍의 주변부로서 상기 비드 사이에는 상기 비드가 돌출된 방향과 동일한 방향으로 복수개의 엠보싱이 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의해 리프트 오프(lift off)에 의해 발생하는 간극과 볼트결합으로 발생하는 덱크면 간격의 변형량을 보정하며, 엠보싱의 산부분을 평평한 면으로 구성함으로서 면압폭을 넓게 함으로서 단위면적 당 하중을 분산시킬 수 있는 장점이 있다.

가스켓, 기판, 4각 엠보싱, 비드

Description

4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓{GASKET WITH SQURE EMBOSSING FOR STOPPER}

도 1은 종래 기술에 따른 메탈 가스켓의 구성을 설명하기 위한 평면도 및 단면도,

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

도 3은 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓의 구성을 설명하기 위한 분해사시도,

도 4는 본 고안의 구성요소로서 기판을 나타내는 평면도,

도 5a는 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓이 사용상태를 나타내는 측단면도,

도 5b는 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓이 사용상태를 나타내는 단면도,

도 5c는 본 고안의 상기 제 1엠보싱(14a) 및 제 2엠보싱(14b)의 맞물림에 의해 형성되는 접촉면에 의한 면압폭을 나타내는 평면도,

도 6은 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓의 사용상태를 나타내는 사시도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10a, 10b : 기판 11a, 11b : 기판구멍

12a, 12b : 비드 13a, 13b : 볼트구멍

14a, 14b : 엠보싱

본 고안은 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내연기관의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이를 밀봉하는데 사용되는 가스켓에 있어서 그 구성요소인 기판에 산부분이 평평한 면으로 구성된 4각 엠보싱을 구성함으로서 리프트 오프에 의해 발생하는 간극과 볼트결합으로 발생하는 덱크면 간격의 변형량을 보정하며, 엠보싱의 산부분을 평평한 면으로 구성함으로서 면압폭을 넓게 함으로서 단위면적 당 하중을 분산시킬 수 있는 메탈 가스켓에 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, 연소 실내 고압 연소가스의 누설을 방지한다. 연소실의 내부는 압축, 팽창, 폭발, 배기 등으로 이루어지는 4행정 사이클 과정 동안 실린더 내부 압력이 연속적으로 변화하는 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-off force : 이하 '리프트 오프'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 폭발 시 발생되는 미세 간극 생성을 억제하기 위해서는 탄성과 함께 내구성을 갖는 메탈 가스켓이 필요하다.

종래 기술에 따른 메탈 가스켓은 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 메탈 가스켓은 고온, 고압에 견디면서 탄성 및 내구성을 갖도록 금속재질의 박판을 다수로 적층한 금속판(1a, 1b)으로 이루어져 있으며, 연소실의 실린더에 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 메탈 가스켓은 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 링 형상의 파형 단면을 형성하여 탄성력을 갖고 있으며, 리프트 오프에 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 메탈 가스켓에 스토퍼가 장착되어 있더라도, 실린더블록과 실린더헤드 사이에 메탈 가스켓을 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 보어 간(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.

또한, 기판과 별도의 스토퍼를 구성하더라도 상기에서 언급한 엔진의 운전시 발생하는 리프트 오프에 의해 발생하는 미세한 간극을 보정할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 앞서 언급한 취약점을 해결하고 볼트결합에 의해 실린더헤드와 실린더 블록의 접합에 의해 형성되는 데크면 간격의 차이를 보정하기 위해서 기판에 엠보싱이 구비된 새로운 메탈 가스켓 구조를 제시함으로써, 탄성력을 가진 엠보싱에 의해 실린더헤드와 실린더블록의 덱크면 간격의 차이를 보정함으로서 다수로 적층된 비드들의 압축량 변위를 동일하게 가져가면서도 제작시, 조립시 및 운전중의 미세한 변위 발생을 최소화시킬 수 있고, 이에 따라 상대적으로 비드의 균열을 억제시켜서 가스 누출을 방지할 수 있는 메탈 가스켓을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 상기 엠보싱의 산부분을 평평한 면으로 구성된 4각 형상으로 구성함으로서 면압폭을 증대시켜 단위면적에 작용하는 하중을 분산시킬 수 있는 메탈 가스켓을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 본 고안은 보어와 대응하는 기판구멍이 형성되고 그 기판구멍의 주위에 비드가 형성되며 상기 비드 외측에는 복수의 볼트삽입공이 형성된 기판이 실린더헤드와 실린더블록과의 접합면 사이에 게재하여 볼트결합으로 체결됨으로써 상기 접합면 사이를 시일 하도록 하는 메탈 가스켓에 있어서, 상기 기판구멍의 주변부로서 상기 비드 사이에는 상기 비드가 돌출된 방향과 동일한 방향으로 복수개의 엠보싱이 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 엠보싱은 산부분이 평평한 형상으로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 상기 기판에 있어서 적층형으로 구성됨이 바람직한 바, 상기 기판이 상기판과 하기판으로 구성되며, 상기판의 제 1비드는 하향으로 구성되고, 하기판의 제 2비드는 상향으로 구성되어 상호 대향하도록 하며, 상기판에 형성된 제 1엠보싱과 하기판에 형성된 제 2엠보싱은 상호 골부분과 산부분이 접하도록 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1엠보싱과 상기 제 2엠보싱은 각각의 기판구멍 주변부에서 테 두리를 권회하며 형성되는데, 하나 이상의 열로 형성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도면에서, 도 3은 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓의 구성을 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 4는 본 고안의 구성요소로서 기판을 나타내는 평면도이고, 도 5a는 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓이 사용상태를 나타내는 측단면도이고, 도 5b는 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓이 사용상태를 나타내는 단면도이고, 도 5c는 본 고안의 상기 제 1엠보싱(14a) 및 제 2엠보싱(14b)의 맞물림에 의해 형성되는 접촉면에 의한 면압폭을 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓의 사용상태를 나타내는 사시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 고안은 박판형상으로 보어에 대응하는 기판구멍(11a, 11b)이 각각 형성된 상기판(10a)과 하기판(10b)으로 구성된다.

각각의 기판구멍(11a, 11b)의 내측 주변으로부터 소정거리 떨어진 위치에는 링 형상의 파형 단면을 상 또는 하향으로 향하여 탄성력을 갖는 비드(12a,12b)가 일체형으로 형성되어 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기판(10a)에는 하향으로 돌출 굴곡된 제 1비드(12a)가 형성되어 있고, 하기판(10b)에는 상향으로 돌출 굴곡된 제 2비드(12b)가 형성되어 있어 도 3 및 도 5a에서 보는 바와 같이 각각의 산부분이 접하도록 형성되어 있어서 본 고안이 실린더헤드(31)와 실린더블록(30) 사이에서 각각의 볼트삽 입공(13a, 13b)을 관통하도록 볼트결합(도면번호 도시되지 않음.)에 의해 체결되는 경우 상기 각각의 산부분에 압력이 작용하여 시일 하도록 구성되는 것이다.

본 고안은 상기 기판구멍(11)의 주변부로서 상기 비드(12) 사이에는 상기 비드(12)가 돌출된 방향과 동일한 방향으로 복수개의 엠보싱(14)이 구성됨을 특징으로 한다. 즉, 각각의 기판(11a, 11b)의 기판구멍(11a, 11b) 주변부로서 각각의 비드(12a, 12b)가 돌출된 방향과 동일한 방향으로 도 4에서 보는 바와 같이 원주를 그리며 상기판(10a)에는 제 1엠보싱(14a)이 하기판(10b)에는 제 2엠보싱(14b)이 형성되는 것이다.

특히 상기 각각의 엠보싱(14a, 14b)은 산부분이 평평한 형상으로 구성된 4각 엠보싱으로 구성되는데, 더욱 상세히 설명하면 도 3에서 보는 바와 같이 엠보싱에 의해 융기된 부분이 육면체 형상으로 구성되는 것이다.

또한, 상기판에 형성된 제 1엠보싱(14a)과 하기판에 형성된 제 2엠보싱(14b)은 도 5b에서 보는 바와 같이 상호 골부분과 산부분이 접하도록 형성됨이 바람직하다. 따라서, 상기 각각의 엠보싱(14a, 14b)이 각각의 기판(10a,10b)에 원주를 그리며 형성될 때 인접하는 엠보싱 간에 간격은 제 1엠보싱(14a)과 제 2엠보싱(14b)이 완전히 맞물릴 수 있도록 등 간격으로 형성됨이 바람직하다.

이렇게 구성함으로서 본 고안의 가스켓이 실린더헤드(31)와 실린더블록(30) 사이에 게재되어 체결되는 경우에 상기 제 1엠보싱(14a) 및 제 2엠보싱(14b)의 맞물림에 의해 스토퍼로서의 기능 즉 가스누설을 방지할 수 있고, 비드의 완전압착을 방지할 수 있게 되는 것이며, 특히 엠보싱(14a, 14b)의 산부분이 평평한 형상으로 구성됨으로서 상기 제 1엠보싱(14a) 및 제 2엠보싱(14b)의 맞물림에 의해 형성되는 접촉면의 너비가 커짐으로써 시일성능을 향상시킬 수 있음은 물론 단위면적에 작용하는 하중을 분산시킬 수 있어 응력집중에 의해 발생할 수 있는 실린더헤드의 수직변형을 방지할 수 있게 되는 것이다. 따라서 상기 제 1엠보싱(14a) 및 제 2엠보싱(14b)의 산부분에 형성된 평평한 면의 너비는 성형의 용이성 등을 고려하여야 하겠으나 그 너비가 클수록 응력분산 등의 효과면에서 유리할 것이다.

또한, 상기 제 1엠보싱(14a) 및 제 2엠보싱(14b)의 탄성력에 의해 볼트 결합시 작용압력의 고, 저에 따라 작용압력이 강하게 작용하는 부분으로서 볼트결합 주변부와 작용압력이 약하게 작용하는 부분으로서 보어 간 및 볼트결합과 볼트결합 간에 발생하는 실린더 헤드(31)의 변형량의 차이로 발생하는 덱크면 간격(s)의 차이를 보정함으로서 시일을 효과적으로 하게 되는 것이다.

더욱 바람직하게는 시일을 견고하게 하도록 상기 제 1엠보싱(14a)과 상기 제 2엠보싱(14b)은 도 4에서 보는 바와 같이 하나 이상의 열 즉 상기 각각의 엠보싱(14a,14b)으로 형성되는 원주가 하나 이상으로 구성됨으로서 그만큼 시일성능, 상기에서 언급한 실린더헤드 변형량 차이의 보정 및 면압폭 증대로 인한 응력분산 등에 있어서 타당할 것이다.

한편, 이하에서는 본 고안의 작동상태를 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 도 3에 도시된 본 고안을 실린더헤드와 실린더블록 사이에 조립하여 확대 도시한 것으로서, 본 고안의 가스켓은 상기판(10a), 하기판(10b)이 차례로 적층되어 있을 때, 상기판(10a)의 제 1비드(12a)의 산부위와 하기판(10b)의 제 2비 드(12b)의 산부위가 접하도록 하는 적층가스켓 구조를 갖게 된다.

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

이때, 볼트결합으로 인한 실린더헤드(31)에 변형이 발생하는데 보어를 기준으로 볼트결합 주변부에서의 변형이 크게 발생함에 따라 볼트결합과 볼트결합 간 및 보어 간 등에서는 캠버(솟음)가 발생하게 되는데, 이로 인해 도 6에서 보는 바와 같이 덱크면 간격(s)이 물결모양으로 변형이 발생하게 되는 바, 이러한 변형을 보정하기 위해서 상기에서 언급한 바와 같이 각각의 기판(10a, 10b)에 형성되어 상호 맞물린 엠보싱(14a, 14b)의 탄성에 의해 보어 주변부에서의 변형량이 보정되는 것이다.

또한, 각각의 엠보싱(14a, 14b)의 산부분이 평평한 면으로 구성됨으로서 도 5c에서 보는 바와 같이 상호 맞물린 엠보싱(14a, 14b)에 의해 발생되는 접촉면의 면압폭(D)의 너비가 커지게 되는 것이다.

본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓은 실린더헤드와 실린더블록 사이에 삽입되어 볼트결합에 의한 실린더헤드의 변형량의 차이로 발생하는 덱크면 간격의 차이를 보정하기 위해 각각의 기판에 4각 형상의 엠보싱을 구성함으로서 시일기능을 발휘하는 장점이 있다.

또한, 상기 엠보싱의 탄성력에 의해 엔진의 운전 중 리프트 오프에 의해 발생하는 미세한 간극을 보정함으로서 가스의 외부 누출을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓은 기판만으로 구성되고, 실린더헤드의 변형량을 보정하기 위해 별도의 스토퍼가 필요하지 않으며, 이렇게 스토퍼를 고정하지 않는 기판만을 적층하여 사용되기 때문에 제작 공정을 간소화시킬 수 있으며, 그만큼 용착 공정을 줄일 수 있기 때문에 상대적으로 미세한 변위 발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓은 엠보싱이 4각 형상으로 산부분이 평평한 면으로 구성됨에 의해 면압폭(D)의 너비를 크게 하여 단위 면적 당 하중을 분산시킴으로서 실린더헤드의 수직변형을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 살펴본 본 고안의 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 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(11)이 형성되고 그 기판구멍의 주위에 비드(12)가 형성되며 상기 비드 외측에는 복수의 볼트삽입공(13)이 형성된 기판(10)이 실린더헤드(31)와 실린더블록(30)과의 접합면 사이에 게재하여 볼트결합으로 체결함으로써 상기 접합면 사이를 시일하도록 하는 메탈가스켓에 있어서,

   상기 기판구멍(11)의 주변부로서 상기 비드(12) 사이에는 상기 비드(12)가 돌출된 방향과 동일한 방향으로 복수개의 엠보싱(14)이 구성됨을 특징으로 하는 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 엠보싱(14)은 산부분이 평평한 형상으로 구성됨을 특징으로 하는 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 기판(10)은 상기판(10a)과 하기판(10b)으로 구성되며, 상기판(10a)의 제 1비드(12a)는 하향으로 구성되고, 하기판(10b)의 제 2비드(12b)는 상향으로 구성되며, 상기판(10a)에 형성된 제 1엠보싱(14a)과 하기판에 형성된 제 2엠보 싱(14b)은 상호 골부분과 산부분이 접하도록 형성됨을 특징으로 하는 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1엠보싱(14a)과 상기 제 2엠보싱(14b)은 각각의 기판구멍(11a,11b) 주변부에서 테두리를 권회하며 형성되는데 하나 이상의 열로 형성됨을 특징으로 하는 4각 엠보싱 스토퍼 메탈 가스켓.

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