KR20150127629A - 멀티-레이어 개스킷 - Google Patents

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KR20150127629A
KR20150127629A KR1020157026419A KR20157026419A KR20150127629A KR 20150127629 A KR20150127629 A KR 20150127629A KR 1020157026419 A KR1020157026419 A KR 1020157026419A KR 20157026419 A KR20157026419 A KR 20157026419A KR 20150127629 A KR20150127629 A KR 20150127629A
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beads
functional
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KR1020157026419A
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에드워드 레즈나우
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페더럴-모걸 코오포레이숀
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Abstract

제 1 부재(예컨대 실린더 헤드)와 제 2 부재(예컨대 엔진 블록) 사이에 밀착을 형성하기 위한 멀티-레이어 개스킷(20)이 제공된다. 멀티-레이어 개스킷(20)은 한 쌍의 외측 기능성 레이어(26a, 26b)와 적어도 하나의 내측 기능성 레이어(28)를 포함한다. 각각의 레이어(26a, 26b, 28)는 개구(37)를 에워싸는 완전 연소 비드(42a, 42b, 44)를 가지고, 모든 레이어들(26a, 26b, 28)의 완전 연소 비드들(42a, 42b, 44)은 서로 반경방향으로 정렬되어 있다. 각각의 레이어(26a, 26b, 28)는 또한 외주부(38a, 38b, 40)를 가지고, 내측 레이어(28)의 외주부(40)는 정렬된 완전 연소 비드들(42a, 42b)와, 외측 레이어들(26a, 26b)의 외주부들(38a, 38b) 사이에서 반경방향으로 배치된다. 외측 레이어들(26a, 26b)은 또한 그 외주부들(38a, 38b)에 인접한 반쪽 비드들(46a, 46b)을 포함한다.

Description

멀티-레이어 개스킷{MULTI-LAYER GASKET}
본 발명은 대체로 함께 클램핑되는 2개의 부재들 사이에 가스 기밀 및 유체 기밀을 형성하는데 사용되는 타입의 개스킷에 관한 것이다.
실린더 헤드와 엔진 블록과 같이 함께 클램핑되는 2개의 부재들 사이에 가스 기밀을 형성할 때, 하나 이상의 레이어를 가지는 실린더 헤드 개스킷을 사용하는 것은 일반적이다. 일반적으로, 종종 기능성 레이어로 지칭되는 레이어(들) 중 적어도 하나는 가스 기밀을 형성하기 위해서 실린더 헤드와 엔진 블록 사이에서 끼워지는 경우 탄성적으로 변형되는 연소 비드를 가진다. 이 가스 기밀은, 예컨대 엔진의 작동 동안 엔진 블록으로부터 실린더 헤드를 들어올리는 것과 같이 밀착되는 부재들의 상대 이동 동안에도 유지되어야 한다. 개스킷 제조자가 취하는 한가지 접근법은 특정 위치에 있는 개스킷의 두께를 증가시키는 것이고, 이로써 엔진 블록이나 실린더 헤드에 대한 연소 비드의 바이어스 힘을 증가시킬 수 있다. 일부 개스킷 제조자가 취하는 다른 접근법은 그 개스킷의 연소 비드에 인접하여 하나 이상의 압축 제한기를 포함하는 것이다. 작동시, 압축 제한기는 실린더 헤드와 엔진 블록 사이에서 연소 비드가 완전히 납작해지는 것을 방지한다.
본 발명의 일 양태는 제 1 부재와 제 2 부재 사이에 밀착을 형성하기 위한 멀티-레이어 금속 캐스킷을 제공한다. 멀티-레이어 개스킷은 한 쌍의 외측 기능성 레이어를 포함하고, 각각의 레이어는 외측 레이어 외주부, 및 개구를 둘러싸는 내주부를 가진다. 외측 기능성 레이어들 각각은, 개구로부터 반경방향으로 이격되어 있으면서 개구를 원주방향으로 둘러싸는 외측 레이어 완전 연소 비드를 가진다. 외측 기능성 레이어들 각각은 또한 외측 레이어 완전 연소 비드와 외측 레이어 외주부 사이에 이격되어 있는 제 2 비드를 가진다. 적어도 하나의 내측 기능성 레이어는 외측 기능성 레이어들 사이에 끼워지고, 제 1 부재와 제 2 부재 사이의 밀착을 향상시키기 위하여 외측 레이어 완전 연소 비드와 반경방향으로 정렬되어 있는 내측 레이어 완전 연소 비드를 포함한다. 내측 기능성 레이어는 정렬된 완전 연소 비드와 외측 기능성 레이어의 제 2 비드 사이에 이격되어 있는 내측 레이어 외주부를 가진다.
멀티-레이어 개스킷은, 예컨대 내연 기관의 실린더 헤드와 엔진 블록일 수 있는 제 1 부재와 제 2 부재 사이에 가스 기밀을 형성하기 때문에 유리하다. 가스 기밀은 외측 기능성 레이어 및 내측 기능성 레이어 상의 연소 비드들의 정렬 때문에 매우 강력하고 내구성이 있고, 예컨대 엔진 블록으로부터 실린더 헤드를 들어올리는 것과 같이 부재들이 서로에 대하여 이동하는 경우라도 유지된다. 이러한 향상된 가스 및 유체 기밀은 매우 저비용으로 달성할 수 있는데, 이는 다른 공지의 개스킷에서 일반적인 바와 같이 멀티-레이어 개스킷이 간격 레이어 또는 스토퍼 부재가 없기 때문이고 내측 기능성 레이어가 외측 기능성 레이어 보다 치수적으로 작기 때문이다.
본 발명의 여러 가지 특징과 이점은 첨부의 도면을 고려하여 다음에 오는 발명의 상세한 설명을 참조함으로써 보다 잘 알 수 있는 바와 같이 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 예시적인 멀티-레이어 금속 개스킷이 실린더 헤드와 엔진 블록 사이에 배치되어 있는 내연 기관의 부분적인 분해 조립도이다.
도 2는 미압축 상태에 있는 멀티-레이어 금속 개스킷의 예시적인 일 실시예에 관한 단편적인 단면도이다.
도 3은 실린더 헤드와 엔진 블록 사이에서 압축 상태에 있는 멀티-레이어 금속 개스킷의 예시적인 실시예에 관한 단편적인 단면도이다.
도 4는 멀티-레이어 금속 개스킷의 예시적인 실시예에 있어서의 내측 기능성 레이어의 저면도이다.
도 5는 내측 기능성 레이어의 대체 실시예에 관한 저면도이다.
도면을 참조하면, 여기서 유사한 부재번호는 몇몇 도면에 걸쳐 대응하는 부품을 지시하고, 제 1 부재와 제 2 부재 사이에 밀착을 형성하기 위한 멀티-레이어 금속 개스킷(20)의 예시적인 일 실시예는 전체적으로 도 1에 나타나 있다. 예시적인 제 1 실시예에서, 멀티-레이어 개스킷(20)은 내연 기관의 실린더 헤드(22)와 엔진 블록(24) 사이에 가스 기밀을 형성하도록 구성된 실린더 헤드 캐스킷(20)이고, 이로써 엔진의 작동 동안 복수의 연소실 내부의 연소 가스를 밀봉할 수 있다. 예시적인 멀티-레이어 개스킷(20)은, 하나 이상의 연소실 내부에서의 연료와 공기의 연소에 응답하여 실린더 헤드(22)가 엔진 블록(24)으로부터 들어 올려질 수 있는 엔진의 작동 동안, 이 밀봉을 유지하도록 구성된다. 그러나, 멀티-레이어 금속 개스킷(20)이 다른 차량 적용처 또는 비차량 적용처의 범위 내에서의 사용처를 찾을 수 있다는 것, 즉 개스킷(20)이 원하는 타입의 제 1 부재와 제 2 부재를 밀착시키는데 이용될 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 예를 들어, 개스킷(20)은 이와 달리 배기 매니폴드(미도시)를 엔진 블록(24)에 밀착시키도록 구성될 수 있다.
이어서 도 2의 단면도를 참조하면, 예시적인 개스킷(20)은 차곡차곡 쌓여 있는 3개의 기능성 레이어들(26a, 26b, 26c)을 포함한다. 특히, 예시적인 제 1 실시예의 멀티-레이어 개스킷(20)은 제 1 외측 기능성 레이어(26a), 제 2 외측 기능성 레이어(26b) 및 단일의 내측 기능성 레이어(28)를 포함한다. 예시적인 제 1 실시예에는 내측 기능성 레이어가 하나만 포함되어 있지만, 원한다면 멀티-레이어 개스킷(20)은 이와 달리 2개 또는 그 이상의 내측 기능성 레이어를 포함할 수도 있다. 다수의 종래의 개스킷과 달리, 예시적인 멀티레이어 금속 개스킷(20)은 외측 기능성 레이어들(26a, 26b) 사이에 간격 레이어 또는 스토퍼 부재를 포함하지 않는다.
기능성 레이어들(26a, 26b, 28) 각각은, 대체로 균일한 두께를 가지면서 개구(37)를 둘러싸는 내주부(34a, 34b, 36)를 가지는 대체로 평평한 바디부(30a, 30b, 32)를 가진다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 예시적인 제 1 실시예의 멀티-레이어 개스킷(20)은 내연 기관의 실린더 헤드(22)와 엔진 블록(24) 내에 있는 연소 개구들과 대응하는 복수의 개구(37)들을 포함한다. 그러나, 개구들이 원하는 부재들과 대응할 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 도 2를 다시 참조하면, 기능성 레이어들(26a, 26b, 28) 각각은 그 각각의 내주부(34a, 34b, 36)로부터 외주부(38a, 38b, 40)까지 반경방향으로 바깥쪽을 향하여 뻗어있다. 특히, 외측 기능성 레이어들(26a, 26b)은 제 1 외주부들(38a, 38b)까지 뻗어있고, 내측 기능성 레이어(28)는 상이한 제 2 외주부(40)까지 뻗어있다. 나타나 있는 바와 같이, 내측 기능성 레이어(28)는 서로 유사한 크기를 가지는 양쪽의 외측 기능성 레이어들(26a, 26b) 보다 비교적 작다.
기능성 레이어들(26a, 26b, 28) 각각은 또한 각각의 레이어들(26a, 26b, 28)의 개구들을 에워싸는(또는 원주방향으로 둘러싸는) 완전 연소 비드(42a, 42b, 44)를 포함한다. 특히, 외측 기능성 레이어(26a, 26b)는 외측 레이어 완전 연소 비드(42a, 42b)를 포함하고, 내측 기능성 레이어(28)는 내측 레이어 완전 연소 비드(44)를 포함한다. 완전 연소 비드들(42a, 42b, 44)은 각각의 기능성 레이어들(26a, 26b, 28)의 대체로 평평한 바디부(30a, 30b, 32)와 일체로 형성되고, 내주부(34a, 34b, 36)로부터 반경방향으로 이격되어 있다. 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 그 단면을 보자면, 각각의 완전 연소 비드(42a, 42b, 44)는 대체로 그 형상이 반원이고, 연관된 기능성 레이어들(26a, 26b, 28)의 평평한 바디부(30a, 30b, 32)로부터 축방향으로 오프셋되어 있는 마루부(crest)를 가진다. 도 3에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 완전 연소 비드들(42a, 42b, 44)은, 실린더 헤드(22)가 가스 기밀을 유지하도록 그 사이에 끼워지는 멀티-레이어 개스킷(20)과 함께 엔진 블록(24) 상에 클램핑되는 경우, 나아가 실린더 헤드(22)가 엔진의 작동 동안 엔진 블록(24)으로부터 들어 올려지는 경우, 탄성적으로 굴절하도록 구성된다.
예시적인 실시예에서, 3개의 완전 연소 비드(42a, 42b, 44) 모두는 서로 반경방향으로 정렬된다. 따라서, 실린더 헤드(22)가 엔진 블록(24) 상에 클램핑되는 경우, 증가된 부하는 완전 연소 비드(42a, 42b, 44)의 위치에서 멀티-레이어 개스킷(20)에 의해 실린더 헤드(22) 및 엔진 블록(24) 상에 가해진다. 이는 엔진의 연소실 내부에 연소 가스가 유지되도록 엔진의 작동 동안의 보다 내구성 있고 보다 신뢰성 있는 향상된 가스 기밀을 멀티-레이어 개스킷(20)에 제공한다.
예시적인 제 1 실시예에서, 외측 기능성 레이어들(26a, 26b)의 외측 레이어 완전 연소 비드들(42a, 42b)은 동일한 축 방향으로(위쪽을 향하여) 뻗어있고, 내측 기능성 레이어(28)의 내측 레이어 완전 연소 비드(44)는 반대편 축 방향으로(아래쪽을 향하여) 뻗어있다. 내측 레이어 완전 연소 비드(44)는 제 2 외측 기능성 레이어(26b)의 외측 레이어 완전 연소 비드(42b)를 향하여 축방향으로 뻗어있어서, 이들 연소 비드들(42b, 44)의 마루부들은 서로 밀착하면서 접촉한다. 이어서 도 3을 참조하면, 예시적인 실시예의 멀티-레이어 개스킷(20)은 엔진 블록(24)과 실린더 헤드(22) 사이에 끼워지고, 내측 기능성 레이어(28)의 완전 연소 비드(44)와 외측 레이어 완전 연소 비드(42b)는 서로에 대하여 바이어스되면서 압축되고, 제 1 외측 기능성 레이어(26a)의 외측 레이어 완전 연소 비드(42a)는 실린더 헤드(22)의 하부 표면에 대하여 바이어스되면서 압축된다. 완전 연소 비드들(42a, 42b, 44)의 탄성 변형은, 실린더 헤드(22)가 연소실에서의 연소에 응답하여 엔진 블록(24)으로부터 약간 들어 올려지는 내연 기관의 작동 동안 가스 기밀이 유지되게 한다.
도 2를 다시 참조하면, 외측 기능성 레이어들(26a, 26b) 각각은 각각의 외측 레이어 완전 연소 비드(42a, 42b)로부터 이격되어 있는 반쪽 비드(46a, 46b)를 개구(37) 반대편에 추가로 포함하고, 즉 외측 레이어 완전 연소 비드들(42a, 42b)은 개구(37)와 반쪽 비드들(46a, 46b) 사이에 배치된다. 작동시, 반쪽 비드들(46a, 46b)은 실린더 헤드(22)(도 1에 도시됨) 및 엔진 블록(24)(역시 도 1에 도시됨)에서의 유체 채널을 위한 유체 기밀을 제공한다. 내측 기능성 레이어(28)의 외주부(40)는 정렬된 완전 연소 비드들(42a, 42b, 44)과 외측 기능성 레이어들(26a, 26b)의 제 1 외주부들(38a, 38b) 사이에서 이격되어 있다. 각각의 반쪽 비드(46a, 46b)는 각각의 외측 기능성 레이어들(26a, 26b)의 대체로 평평한 바디부(30a, 30b)와 일체로 형성되고, 축 방향으로, 즉 위쪽을 향하거나 아래쪽을 향하여 그 각각의 대체로 평평한 바디부(30a, 30b)에 대하여 단차가 형성되어 있다. 나타나 있는 바와 같이, 외측 기능성 레이어들(26a, 26b)의 반쪽 비드들(46a, 46b)은 서로로부터 축 방향으로 마주하여 뻗어있다. 도 3에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 금속 개스킷(20)이 실린더 헤드(22)와 엔진 블록(24) 사이에 끼워지는 경우, 반쪽 비드들(46a, 46b)은 실린더 헤드(22)와 엔진 블록(24) 사이에 유체 기밀을 형성하도록 탄성적으로 굴절된다. 나타나 있는 바와 같이, 반쪽 비드들(46a, 46b)은 외측 기능성 레이어들(26a, 26b)의 외주부들(38a, 38b)에 인접하여 배치되고, 내측 기능성 레이어(28)의 외주부(40)는 정렬된 완전 연소 비드들(42a, 42b)과 반쪽 비드들(46a, 46b) 사이에 이격되어 있다.
외측 기능성 레이어들(26a, 26b)과 내측 기능성 레이어(28)는 바람직하게는 스틸로 형성되지만, 이와 달리 원하는 금속 또는 금속들의 조합으로 형성될 수 있다. 3개(또는 그 이상)의 기능성 레이어들(26a, 26b, 28)은 모두 동일한 금속으로 형성될 수 있고, 또는 상이한 금속들로 형성될 수 있다. 완전 연소 비드들(42a, 42b, 44)과 반쪽 비드들(46a, 46b)은 바람직하게는 스탬핑 공정 또는 압축 공정을 통해 그 각각의 기능성 레이어들(26a, 26b)에 형성되지만, 이와 달리 임의의 적합한 과정을 통해 형성될 수 있다.
도 4에 나타나 있는 바와 같이, 내측 기능성 레이어(28)의 예시적인 제 1 실시예는 그 형상이 대체로 환형이다. 따라서, 내측 기능성 레이어는 외측 기능성 레이어들(26a, 26b)보다 매우 작지만(도 2에 나타나 있음), 단지 그 의도된 기능, 즉 개구(37) 둘레에서의 가스 기밀을 향상시키는 것을 실행하는데는 충분히 크다. 따라서, 내측 기능성 레이어(28)는 매우 신속하면서도 저렴하게 최소한의 재료 비용으로 형성될 수 있다. 원한다면, 멀티-레이어 개스킷(20)은 비드가 형성된 후에 열 처리될 수 있다.
이어서 도 5를 참조하면, 내측 기능성 레이어(128)의 예시적인 제 2 실시예가 나타나 있다. 이 실시예는, 예컨대 내연 기관 내의 복수의 연소 개구에 대응할 수 있는 복수의 개구(137)들을 에워싸는 복수의 완전 엠보싱 비드(144)를 가진 대체로 평평한 하나의 바디부(132)를 포함한다. 이와 달리, 내측 기능성 레이어는 모든 개구들을 에워싸는 단일의 기다란 완전 엠보싱 비드를 가질 수 있다.
명백하게도, 본 발명의 다수의 변경과 수정은 위 교시사항의 관점에서 가능성이 있고, 첨부된 청구범위의 범위 내에 있으면서도 특별히 기술된 바와 달리 실시될 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 부재와 제 2 부재 사이에 밀착을 형성하기 위한 멀티-레이어 금속 캐스킷으로서,
    외측 레이어 외주부, 및 개구를 둘러싸는 내주부를 각각 가지고, 상기 개구로부터 반경방향으로 이격되어 있으면서 상기 개구를 원주방향으로 둘러싸는 외측 레이어 완전 연소 비드를 각각 가지고, 상기 외측 레이어 완전 연소 비드와 상기 외측 레이어 외주부 사이에 이격되어 있는 제 2 비드를 각각 가지는, 한 쌍의 외측 기능성 레이어; 및
    상기 외측 기능성 레이어들 사이에 끼워지는 내측 기능성 레이어로서, 제 1 부재와 제 2 부재 사이의 밀착을 향상시키기 위하여 상기 외측 레이어 완전 연소 비드들과 반경방향으로 정렬되어 있는 내측 레이어 완전 연소 비드를 포함하고, 상기 정렬된 완전 연소 비드들과 상기 외측 기능성 레이어들의 상기 제 2 비드들 사이에 이격되어 있는 내측 레이어 외주부를 가지는, 적어도 하나의 내측 기능성 레이어;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 기능성 레이어들 각각의 상기 제 2 비드는 유체 기밀을 제공하기 위한 반쪽 비드인 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외측 기능성 레이어들 상의 상기 제 2 비드들은 상기 외측 레이어 외주부들에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 외측 기능성 레이어들의 상기 반쪽 비드들은 바깥쪽을 향하여 서로로부터 축 방향으로 마주하여 뻗어있는 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 레이어 완전 연소 비드들은 동일한 축 방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 레이어 완전 연소 비드는 상기 외측 레이어 완전 연소 비드들 중 하나와 압축하면서 접촉하는 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 기능성 레이어는 그 형상이 대체로 환형인 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  8. 제 1 부재와 제 2 부재 사이에 밀착을 형성하기 위한 멀티-레이어 금속 개스킷으로서,
    개구를 둘러싸는 제 1 내주부, 상기 제 1 내주부로부터 반경방향으로 이격되어 있는 제 1 외측 레이어 완전 연소 비드, 상기 제 1 외측 레이어 완전 연소 비드로부터 이격되어 있는 제 1 외주부, 및 상기 제 1 외주부에 인접한 제 1 반쪽 비드를 가지는 제 1 외측 기능성 레이어;
    상기 개구를 둘러싸는 제 2 내주부, 상기 제 2 내주부로부터 반경방향으로 이격되어 있는 제 2 외측 레이어 완전 연소 비드, 상기 제 2 외측 레이어 완전 연소 비드로부터 이격되어 있는 제 2 외주부, 및 상기 제 2 외주부에 인접한 제 2 반쪽 비드; 및
    상기 제 1 외측 기능성 레이어와 제 2 외측 기능성 레이어 사이에 끼워져 있는 내측 기능성 레이어로서, 상기 외측 레이어 완전 연소 비드들과 반경방향으로 정렬되어 있는 내측 레이어 완전 연소 비드를 가지고, 상기 정렬된 완전 연소 비드들과, 상기 제 1 외측 기능성 레이어 및 제 2 외측 기능성 레이어의 상기 제 1 외주부 및 제 2 외주부 사이에 위치되어 있는 제 3 외주부를 가지는, 적어도 하나의 내측 기능성 레이어;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 외측 레이어 완전 연소 비드와 제 2 외측 레이어 완전 연소 비드는 동일한 축 방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내측 레이어 완전 연소 비드는 상기 제 1 외측 레이어 완전 연소 비드와 제 2 외측 레이어 완전 연소 비드의 축 방향으로 마주하여 뻗어있고, 상기 외측 레이어 완전 연소 비드들 중 하나와 압축하면서 접촉하는 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 외측 기능성 레이어와 제 2 외측 기능성 레이어의 상기 반쪽 비드들은 축 방향으로 마주하여 뻗어있는 것을 특징으로 하는 멀티-레이어 금속 개스킷.
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