KR20150130518A - 하이브리드 링이 용접된 실린더 헤드 개스킷 - Google Patents
하이브리드 링이 용접된 실린더 헤드 개스킷 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 실린더 헤드 개스킷(20)은 한층의 캐리어 부재(22), 실린더 개구(30) 주위의 실링을 위한 밀봉 링(24) 및 적어도 하나의 보호 링(26)을 포함한다. 밀봉 링은 다수의 기능성 층들(50)을 갖는다. 보호 링은 밀봉 링의 적어도 한쪽 측면, 바람직하게는 양쪽 측면에 배치된다. 밀봉 링 및 보호 링들은 용접에 의해 캐리어 부재와 견고하게 고정된다.
Description
본 발명은 실린더 헤드 캐스킷, 특히 저렴하면서도 고성능을 가진 개스킷에 관한 것이다.
실린더 헤드 캐스킷은 오늘날 특히, 트럭과 같은 중장비 차량용 디젤 엔진에 일반적으로 사용되는 부품이다. 디젤 엔진은 실린더 내에 상당한 압력을 생성하는데, 누설 및 개스킷 파손을 방지하기 위해서는 강력한 실링 시스템(sealing system)을 필요로 한다. 개스킷이 파손되면 예컨대, 압력 손실과 함께 배출 가스가 냉각 시스템으로 침범함으로써, 결국에는 엔진 과열 및 엔진 마모를 초래한다.
몇몇 알려진 실린더 헤드 가스켓은 실링 및 작동면에서 만족스러우나, 일부 차량, 엔진 또는 프로그램에 대해서는 너무 고가인 것이 현실이다. 이러한 개스킷은 실린더 링에 대한 실링 부재 및 냉각수 통로, 푸시로드(push rod) 및 오일 통로용 개구 주위에 배치되는 탄성 실링 부재들로 구성된 3층 캐리어(three layer carrier)를 포함한다. 이러한 3개층의 캐리어 구조는 1개층의 냉연강 및 2개층의 스테인리스 강을 포함한다.
이에 따라 현존하는 개스킷 만큼의 성능을 가지면서도 제조 비용이 비싸지 않은 실린더 헤드 개스킷에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은 현존하는 개스킷 만큼의 성능을 가지면서도 제조 비용이 저렴한 실린더 헤드 개스킷을 제공하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 하나의 플레이트로 제조되는 한층의 캐리어(carrier), 및 실린더 개구의 실링을 위해 캐리어에 부착하는 다층의 밀봉 링(sealing ring)을 포함한다. 밀봉 링은, 캐리어 내의 실린더 개구 주위에 배치되는 두개 또는 세개 층의 기능성 층으로 구성된 환형 링(annular ring)을 포함한다. 밀봉 링에는 각 측면에 하나씩 두개의 보호 링이 배치됨으로써, 밀봉 링과 캐리어를 고정하도록 구성된다. 기능성 층들의 반경 방향 외측으로 돌출된, 기능성 층들의 탭(tab)들은 밀봉 링 층들 내의 개구들에서 함께 스팟 용접된다. 이에 의해 모든 부품들을 함께 고정시킴으로써 고유의 실린더 헤드 개스킷을 완성한다. 또한, 캐리어 상에 몰딩(molding)을 거쳐 탄성 실링 비드(elastomeric sealing bead)를 형성함으로써, 냉각수와 오일의 통로용 개구를 실링하고 밸브 푸시로드를 배치하도록 구성된다. 실링 비드는 캐리어의 양측에서 횡방향으로 및 개구쪽 반경 방향으로 연장됨으로써 형성된다.
본 발명의 다른 기능들 및 이점들은 다음에 기술되는 본 발명의 실시예에 대한 설명들과 첨부된 도면들 및 청구 범위를 참조하여 볼 때 보다 명백해질 것이다.
본 발명에 따라 현존의 개스킷 만큼의 성능을 가지면서도 저렴한 제조 비용의 실린더 헤드 개스킷이 제공될 수 있다.
본 발명의 이러한 및 다른 특징들과 이점들은 다음에 기술되는 상세한 설명과 첨부된 도면들을 결부하여 볼 때 보다 잘 이해될 것이다:
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더 헤드 개스킷의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더 헤드 개스킷의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 개스킷의 부품으로 사용되는 캐리어 부재의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 개스킷의 부품으로 사용되는 밀봉 링 부재의 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 개스킷의 부품으로 사용되는 보호 링 부재의 평면도이다.
도 6은 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 도 2의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 2의 C-C선을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 2의 D-D선을 따라 취한 단면도이다.
도 10은 도 2의 E-E선을 따라 취한 단면도이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더 헤드 개스킷의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더 헤드 개스킷의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 개스킷의 부품으로 사용되는 캐리어 부재의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 개스킷의 부품으로 사용되는 밀봉 링 부재의 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 개스킷의 부품으로 사용되는 보호 링 부재의 평면도이다.
도 6은 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 도 2의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 2의 C-C선을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 2의 D-D선을 따라 취한 단면도이다.
도 10은 도 2의 E-E선을 따라 취한 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 실린더 헤드 개스킷의 바람직한 실시예에 대한 사시도를 도시한다. 도 2는 이러한 실시예에 대한 평면도를 도시한다.
도 3, 4 및 5는 실린더 헤드 개스킷의 주요 부품, 즉 캐리어 부재(22), 기능성 환형 밀봉 링(24), 및 환형 보호 링 부재(26) 중 하나에 대한 개별 평면도를 각각 도시한다. 도 6 내지 10은 도 2의 A-A, B-B, C-C, D-D 및 E-E 선을 따라 취한 단면도이다.
캐리어 부재(22)는 냉간 압연 강재로 제조된 단판층이다. 캐리어 부재는 다수의 개구를 갖는데, 피스톤 부재용 실린더 개구(30), 냉각수 통로용 개구(32, 34, 36, 38, 40), 엔진 푸시로드 이동용 개구(42, 44) 및 고압 오일 통로용 개구(46) 등이다.
도면에 도시된 개스킷 부재(20)의 형상, 구조 및 개구의 수와 기능은 예시적인 것으로 이해되어야 한다. 개스킷은 다양한 엔진에 맞춰 다양한 크기, 형상 및 개구를 가질 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 실린더 헤드 개스킷은 엔진 블럭과 엔진 내의 엔진 매니폴드의 사이에 장착되며, 이러한 두개의 구조 사이의 조인트부를 실링함으로써, 연소 가스 및 엔진 냉각수와 엔진 오일등의 물질이 이들 사이에서 누출되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다. 대부분의 실린더 헤드 개스킷은 예컨대, 엔진 냉각수, 푸시로드 및 엔진 오일용 개구를 포함하며, 이러한 개구들은 도면에 도시된 실시예의 개구들과는 상이한 기능, 위치 및 크기를 갖도록 구성될 수도 있다. 또한, 대안적인 실시예에서의 실린더 헤드 개스킷은 두개, 세개 또는 그 이상의 실린더 주위를 동시에 실링할 수 있도록 충분한 크기 및 확장된 구성을 가질 수도 있다. 이러한 실시 예에서, 캐리어 부재는, 도 2에 도시된 부재가 나란히 배치되고 스탬핑(stamping) 가공에 의해 하나로 일체 성형된 것과 같은 일련의 구조를 가질 수 있다.
밀봉 링(24)은 원형의 고리 형상을 가지며, 캐리어 부재와 결합할 때, 중앙의 실린더 개구(30)에 배치된다. 밀봉 링은 다수의 층을 갖는다. 도면에 도시된 실시예에서, 링(24)은 "기능성" 층(50)으로 불리우는 세개의 층들을 갖는다. 세개의 층들은 바람직하게는 스테인리스 스틸로 제조된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 환형 밀봉 링은 예컨대 하나, 두개, 세개, 네개, 다섯개 등과 같이 상이한 수의 층들을 가질 수 있다. 포함되는 층들의 수는 예컨대, 엔진의 수량 및 형태, 실린더 내의 연료 연소에 의해 발생하는 압력 및 열 등과 같은 다양한 요인에 따라 달라진다.
보호 링들(26)은 스테인리스 스틸로 제조되며, 밀봉 링의 양 측면에 배치된다.
밀봉 링 부재(24) 및 보호 링(26)에 대한 단면도가 도 6에 도시되어 있다. 도 6의 단면은 도 2의 A-A선을 취한 단면이다. 도시된 바와 같이, 환형 몸체의 층들로 구성된 밀봉 링(24)은 실린더 개구(30)의 안쪽에, 캐리어 부재의 평면과 평면 정렬하여 배치된다.
밀봉 링 층들은 또한 그 둘레에 배치된 다수의 탭 부재들(60, tab member)을 갖는다. 탭 부재들은 그 안에 개구들(62)을 가지며, 밀봉 링이 캐리어 부재(22)의 개구(30)에 배치될 때, 탭 멤버들은 캐리어 부재의 리세스(64)와 결합하도록 구성된다 (도 3 참조).
밀봉 링을 캐리어 부재(22)의 개구(30) 내에 적절히 배치한 후, 보호 링(26)을 밀봉 링 부재(24)의 각 측면에 배치함으로써 도 2에 도시된 가스킷 구조를 형성한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각 보호 링 부재(26)는 그 둘레에 다수의 탭 부재들(70)을 갖는다. 개스킷 조립시, 이러한 탭 부재들도 또한 캐리어 부재(27)의 리세스(64) 내에 배치된다.
도 7 및 8은 각각 도 2의 B-B선 및 C-C선을 따라 취한 단면도이다. 도 7은 리세스(64) 내 탭 부재들(60, 70)의 위치를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 리세스(64)의 평면은 캐리어 부재(22)의 잔여 평면으로부터 물리적으로 리세스되어 있다. 이에 의해 보호 링들(26)의 탭 부재들(70)로 하여금 밀봉 링의 탭 부재들(60)의 단부를 지나 중첩되고 반경 방향 외측으로 연장되도록 구성된다.
세개의 부품들(22, 24, 26)을 도 2 및 7에 도시된 방식으로 함께 조립한 후, 보호 링(26)과 밀봉 링(24)의 탭(60) 개구(62)를 함께 스폿 용접한다. 이에 대한 내용이 도 8에 도시되어 있으며, 도 8은 도 2의 C-C선을 따라 취한 단면도이다. 도 2를 다시 참조하면, 부품들을 함께 고정 유지시키기 위해, 실린더 헤드 개스킷(22)에 4개의 스폿 용접(100)이 사용되었다.
도면에 도시된 실시예에서는 다섯개의 탭 부재(60)와 네개의 탭 부재(60)가 구비되어 있다. 부품들에 대한 이러한 탭 부재들의 수량 및 배치는 예시적인 것으로, 상이한 수량 및 배치를 가진 탭 부재들이 제공될 수도 있다. 마찬가지로, 캐리어 부재의 대응되는 리세스의 수량 및 배치도 또한 상이하게 제공될 수 있다. 또한 스폿 용접의 수량 및 배치도 탭 부재 및 리세스의 수량 및 위치에 따라 달라진다.
엔진 블럭과 매니폴드 사이의 개구들을 실링함으로써 누수를 막을 수 있도록, 모든 개구들(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 및 46)에는 탄성 실링 재료(elastomeric sealing material)가 배치되도록 구성된다. 도 9 및 10은 각각 도 2의 D-D 및 E-E선을 따라 취한 단면도이다. 실링 부재(120)는 바람직하게는 캐리어 부재(22) 상의 각 개구들 주위에 성형된다.
도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 실링 부재(120)는 개구들의 내부 에지들 상에 배치되는 실링 재료의 비드(bead)를 형성하고, 개구들 내 반경 방향 안쪽으로 연장될 뿐만 아니라 캐리어 부재(22)의 양 측면에서 횡방향 바깥쪽으로 돌출되도록 구성된다. 도 9 및 10에 도시된 실링 부재들(120)은 모든 개구들(32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 및 46) 주위에 배치될 수 있는 대표적인 실링 부재를 도시하고 있다.
실링 부재(120)에 의해, 엔진 블럭과 매니폴드를 함께 조립시, 개구들 주위에 안전하고 타이트한 실링의 제공이 가능하다.
본 발명은 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 다음의 청구항에서 설명되는 바와 같이, 이들에만 제한되지 않고 본 발명의 전체 범위 내에서 많은 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.
Claims (9)
- 한층의 캐리어 부재 및 환형 밀봉 링을 포함하는 실린더 헤드 개스킷에 있어서,
상기 캐리어 부재는 하나의 실린더 개구 및 다수의 다른 개구들을 갖고, 상기 밀봉 링은 상기 실린더 개구에 배치되고, 다수의 환형 기능성 층들 및 한쌍의 환형 보호 링을 포함하며, 상기 보호 링들은 상기 밀봉 링의 양 측면에 배치되는
실린더 헤드 개스킷.
- 제 1항에 있어서,
상기 캐리어 부재는 상기 실린더 개구들 주위에 배치되는 다수의 리세스 부재들을 포함하고, 상기 기능성 층들은 다수의 제 1 탭 부재들을 포함하며, 상기 보호 링은 다수의 제 2 탭 부재들을 더 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 탭 부재들은 상기 리세스 내에 배치되는
실린더 헤드 개스킷.
- 제 2항에 있어서,
상기 1 및 제 2 탭 부재들은 상기 리세스 부재들에 고정 연결되는 것을 특징으로 하는
실린더 헤드 개스킷.
- 제 3항에 있어서,
상기 탭 부재들은 함께 스폿 용접됨으로써, 상기 밀봉 링과 보호 링들을 상기 캐리어 부재에 고정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
실린더 헤드 개스킷.
- 제 4항에 있어서,
상기 제 1 탭 부재들은 내부에 개구를 갖고, 상기 탭 부재들은 상기 개구들에서 함께 스폿 용접되는 것을 특징으로 하는
실린더 헤드 개스킷.
- 제 1항에 있어서,
세개의 기능성 층들이 제공되는 것을 특징으로 하는
실린더 헤드 개스킷.
- 제 1항에 있어서,
상기 캐리어 부재에 다수의 추가 개구들, 및 상기 각 추가 개구들 주위에 배치되는 탄성 실링 부재들을 더 포함하는
실린더 헤드 개스킷.
- 제 7항에 있어서,
상기 실링 부재들은 상기 개구들 내 반경 방향 안쪽으로 연장되고, 상기 캐리어 부재의 양 측면에서 횡방향 바깥쪽으로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
실린더 헤드 개스킷.
- 제 1항에 있어서,
상기 환형 보호 링들은 상기 환형 밀봉 링과 실질적으로 동일한 크기 및 형상을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는
실린더 헤드 개스킷.
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