KR20160096032A - 메탈 개스킷 - Google Patents

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히데타카 쥬몬지
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니혼 메타루 가스켓토 가부시키가이샤
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Abstract

메탈 개스킷에 대해 국소적인 응력 집중을 완화시킨다. 복수의 부재(3, 4)의 체결면(8A, 16E) 사이에 개재되는 메탈 개스킷(1)으로서, 체결면에 개구된 통로(11, 18)에 대응하여 형성된 통로 구멍(34)과, 통로 구멍을 무단 형상으로 둘러싸도록 형성된 비드(38)와, 부재끼리를 체결하는 체결 볼트(40)가 통과 가능하게, 비드의 외측에 형성된 적어도 3개의 볼트 구멍(35)과, 볼트 구멍의 주위에 배치되며, 체결 볼트의 헤드부(40A)와 대응하는 볼트 수압 영역(41)과, 인접하는 볼트 수압 영역끼리를 직선 형상으로 연결하도록 연장되며, 볼트 수압 영역의 직경과 동일한 폭을 갖는 제 1 영역(42) 내이며, 또한 비드의 외측에 형성된 관통 구멍(36)을 갖는다.

Description

메탈 개스킷{METAL GASKET}
본 발명은 고온부에서 사용되는 메탈 개스킷에 관한 것이다.
종래, 내연 기관의 실린더 블록과 실린더 헤드의 체결면 사이나, 실린더 헤드와 배기 매니폴드의 체결면 사이 등의 고온 환경에서의 시일 구조로서 메탈 개스킷이 사용되고 있다.
메탈 개스킷은 고온 환경하에서는 열팽창하기 때문에, 메탈 개스킷을 협지하는 부재와의 사이에 열팽창율에 차이가 있는 경우, 메탈 개스킷에 응력이 생겨 변형 등이 생기고, 시일 성능이 손상된다는 문제가 있다. 이 문제에 대하여, 실린더 헤드와 배기 매니폴드의 사이에 개재되는 메탈 개스킷에 있어서, 각 배기 포트에 대응한 시일판부끼리를 연결하는 접속판부에 관통 구멍을 형성하여, 메탈 개스킷에 인장 응력이 생겼을 때에, 접속판부를 파단시키는 경우가 있다(예컨대, 특허문헌 1). 이 메탈 개스킷은, 장착 시에는 하나의 연속된 부재이기 때문에 장착이 용이하며, 장착 후는 응력이 생긴 경우에 파단되어 각각 독립된 시일판부가 되고, 인접한 시일판부로부터 인장 하중을 받지 않게 된다.
일본 실용신안 공개 제 1987-167812 호 공보
그렇지만, 특허문헌 1에 따른 메탈 개스킷은, 파단되어 각각 독립된 후의 시일판부에서 생기는 응력을 완화시킬 수 없다. 파단되어 각 시일판부로 분리된 후에도, 각 시일판부는 볼트에 의해 일부가 실린더 헤드 및 배기 매니폴드에 고정되어 있기 때문에, 실린더 헤드 및 배기 매니폴드와의 열팽창율의 차이에 의해, 각 시일판부에 응력이 생긴다. 이에 의해, 경우에 따라서는, 시일판부의 비드에 변형이나 파단이 생겨, 시일을 유지할 수 없게 될 우려가 있다.
본 발명은 이상의 배경을 감안하여, 메탈 개스킷에 대해 국소적인 응력 집중을 완화시키는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 복수의 부재(3, 4)의 체결면(8A, 16E) 사이에 개재되는 메탈 개스킷(1)으로서, 상기 체결면에 개구된 통로(11, 18)에 대응하여 형성된 통로 구멍(34)과, 상기 통로 구멍을 무단 형상으로 둘러싸도록 형성된 비드(38)와, 상기 부재끼리를 체결하는 체결 볼트(40)가 통과 가능하게, 상기 비드의 외측에 형성된 적어도 3개의 볼트 구멍(35)과, 상기 볼트 구멍의 주위에 상기 체결 볼트의 헤드부(40A)에 대응하여 형성된 볼트 수압 영역(41)과, 인접한 상기 볼트 수압 영역끼리를 직선 형상으로 연결하도록 연장되며, 상기 볼트 수압 영역의 직경과 동일한 폭을 갖는 제 1 영역(42)에 있어서의 상기 비드의 외측의 영역인 제 2 영역(43)에 형성된 관통 구멍(36)을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 메탈 개스킷과 이것을 협지하는 부재와의 사이에 열팽창율의 차이가 있으며, 메탈 개스킷에 응력이 생기는 경우에, 국소적인 응력 집중이 완화된다. 응력은 볼트에 의해 구속되는 볼트 수압 영역의 사이의 부분인 제 1 영역의 저 강성부에 집중되기 쉽기 때문에, 제 2 영역에 관통 구멍을 마련하고, 강성을 저하시키는 것에 의해, 응력이 관통 구멍의 주위에 분산되어, 제 1 영역의 저 강성부로의 국소적인 응력 집중이 억제된다. 이에 의해, 메탈 개스킷의 변형이나 파단이 억제된다.
또한, 상기의 발명에 있어서, 상기 관통 구멍은, 상기 제 2 영역에 있어서, 상기 통로 구멍을 중심으로 한 직경 방향에 대해 외측에 오프셋되어 배치되어 있으면 좋다.
이 구성에 의하면, 관통 구멍이 비드로부터 이격된 위치에 배치되기 때문에, 관통 구멍에 의해 그 주위의 강성이 저하되는 경우에도 비드 근방의 강성이 유지되어, 비드에 변형이나 파단이 생길 우려가 저감된다.
또한, 상기의 발명에 있어서, 상기 관통 구멍은, 상기 제 2 영역에 있어서, 상기 제 1 영역의 길이 방향에 대해 상기 볼트 수압 영역측에 오프셋되어 배치되어 있으면 좋다.
이 구성에 의하면, 메탈 개스킷과 이것을 협지하는 부재와의 열팽창율 차이에 기인하여 메탈 개스킷에 생기는 응력은 제 1 영역의 저 강성부에 집중되므로, 강성이 다른 부분에 비해 높은 볼트에 가까운 부분의 강성을 낮춤으로써 효과적으로 응력을 분산시킬 수 있어서, 비드의 변형이나 파단을 억제할 수 있다.
또한, 상기의 발명에 있어서, 해당 메탈 개스킷은 서로 적층된 복수의 금속판(30)을 포함하며, 상기 복수의 금속판은 상기 부재의 체결면 사이로부터 외측으로 돌출된 돌출부(32)를 갖고, 상기 돌출부에서 서로 결합되며, 상기 관통 구멍은 상기 제 2 영역에 있어서 상기 돌출부에 근접한 위치에 배치되어 있으면 좋다.
이 구성에 의하면, 돌출부에 의해 메탈 개스킷의 폭이 넓고, 강성이 높은 부분에 관통 구멍이 마련되기 때문에, 강성의 편향이 완화되며, 저 강성 부분으로의 응력 집중이 완화된다. 또한, 관통 구멍의 주위의 부분에 응력이 가해져도, 그 부분에 변형이 생기기 어려워진다.
또한, 상기의 발명에 있어서, 상기 관통 구멍은, 적어도 3개의 상기 볼트 구멍 중에서, 인접한 상기 볼트 구멍 사이의 거리가 가장 긴 2개의 상기 볼트 구멍에 대응한 상기 제 2 영역에 적어도 형성되어 있으면 좋다.
이 구성에 의하면, 부재에 대해 팽창 또는 수축에 의한 변화량의 차이가 큰 것에 기인해서 국소적인 응력 집중이 생기기 쉬운 부분에 대응하여 관통 구멍이 형성되기 때문에, 메탈 개스킷의 응력 집중이 완화된다.
또한, 상기의 발명에 있어서, 상기 관통 구멍은, 적어도 3개의 상기 볼트 구멍 중에서, 상기 통로 구멍과 해당 메탈 개스킷의 외연(39)과의 거리가 가장 짧은 부분의 양측에 배치된 2개의 상기 볼트 구멍에 대응한 상기 제 2 영역에 적어도 형성되어 있으면 좋다.
이러한 구성에 의하면, 메탈 개스킷의 폭이 작고 강성이 낮은 것에 기인해서 국소적인 응력 집중이 생기기 쉬운 부분에 대응하여 관통 구멍이 형성되기 때문에, 메탈 개스킷의 응력 집중이 완화된다.
이상의 구성에 의하면, 메탈 개스킷에 대해 응력의 국소적인 집중을 완화시킬 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 내연 기관의 배기 장치의 분해 사시도,
도 2는 실시형태에 따른 메탈 개스킷의 평면도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면도.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 메탈 개스킷을 내연 기관의 배기 장치에 적용한 일 실시형태에 대해 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 메탈 개스킷(1)은 내연 기관의 배기 장치(2)에 사용된다. 배기 장치(2)는 내연 기관의 실린더 헤드에 결합되는 배기 매니폴드(3)와, 배기 매니폴드(3)의 하류단에 결합되는 터보 차저(4)를 갖는다.
배기 매니폴드(3)는 실린더 헤드에 형성된 복수의 배기 포트에 각각 연통하는 분기관부(6)와, 분기관부(6)의 하류측에 마련되며, 각 분기관부(6)가 집합된 집합관부(7)를 갖는다. 집합관부(7)의 하류단에는, 집합관부(7)의 외측으로 돌출된 매니폴드측 플랜지(8)가 형성되어 있다. 매니폴드측 플랜지(8)의 단면은 집합관부(7)의 축선 방향과 대략 직교하는 면을 이루며, 매니폴드측 체결면(8A)을 형성하고 있다. 매니폴드측 체결면(8A)에는, 횡단면이 원형을 이루는 집합 통로(11)와, 집합 통로(11)의 주위에 둘레 방향으로 대략 등간격으로 배치된 3개의 암나사 구멍(12)이 개구되어 있다. 매니폴드측 체결면(8A)은 대략 삼각형으로 형성되며, 그 중앙에 집합 통로(11)가 형성되고, 그 각 각부(코너부)에 암나사 구멍(12)이 형성되어 있다.
터보 차저(4)는 터빈(14)과 컴프레서(15)를 갖는다. 터빈(14)은 터빈 하우징(16)과, 터빈 하우징(16) 내에 회전 가능하게 배치된 터빈 블레이드(미도시)를 갖는다. 터빈 하우징(16)은, 원반 형상으로 형성되며 내부에 터빈 블레이드를 회전 가능하게 수용하는 본체부(16A)와, 본체부(16A)의 외주부에 마련되며 접선 방향으로 연장되는 터빈 입구부(16B)와, 본체부(16A)의 중앙부에 마련되며 본체부(16A)의 축선 방향으로 연장되는 터빈 출구부(16C)를 갖고, 일련의 배기 통로를 획정한다.
터빈 입구부(16B)의 단부에는, 터빈 입구부(16B)의 외측으로 돌출된 터빈측 플랜지(16D)가 형성되어 있다. 터빈측 플랜지(16D)의 단면은, 터빈 입구부(16B)의 축선 방향과 대략 직교하는 면을 이루며, 터빈측 체결면(16E)을 형성하고 있다. 터빈측 체결면(16E)은 매니폴드측 체결면(8A)과 대략 동일한 형상의 외형, 즉 대략 삼각형으로 형성되어 있다. 터빈측 체결면(16E)에는, 횡단면이 원형을 이루는 터빈 입구 통로(18)와, 터빈 입구 통로(18)의 주위에 둘레 방향으로 대략 등간격으로 배치된 3개의 터빈측 볼트 구멍(19)이 개구되어 있다. 각 터빈측 볼트 구멍(19)은 터빈측 플랜지(16D)를 관통하고 있다. 터빈 입구 통로(18)는 대략 삼각형으로 형성된 터빈측 체결면(16E)의 중앙부에 배치되며, 3개의 터빈측 볼트 구멍(19)은 대략 삼각형으로 형성된 터빈측 체결면(16E)의 각 각부(코너부)에 형성되어 있다. 터빈측 체결면(16E)은 메탈 개스킷(1)을 거쳐서 매니폴드측 체결면(8A)과 대향하ㄱ고, 이 상태에서 집합 통로(11)와 터빈 입구 통로(18)는 서로 연통하며, 각 암나사 구멍(12)과 각 터빈측 볼트 구멍(19)은 서로 연통한다.
컴프레서(15)는 컴프레서 하우징(15A)과, 컴프레서 하우징(15A) 내에 회전 가능하게 배치된 컴프레서 블레이드(미도시)를 갖는다. 컴프레서 하우징(15A)은 일련의 통로를 획정하고, 흡기 포트에 연통하는 흡기 통로의 일부를 구성한다. 컴프레서 블레이드는 연결축(미도시)을 거쳐서 터빈 블레이드와 연결되며, 터빈 블레이드와 일체로 회전한다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 메탈 개스킷(1)은 적어도 1매의 금속판(30)으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 메탈 개스킷(1)은 6매의 금속판(30)을 적층하여 형성되어 있다. 금속판(30)은 두께 방향에 있어서의 일측으로부터 제 1 판(30A), 제 2 판(30B), 제 3 판(30C), 제 4 판(30D), 제 5 판(30E), 제 6 판(30F)으로 한다. 각 금속판(30)은 대략 동일한 외형을 갖는다. 각 금속판(30)은 매니폴드측 체결면(8A) 및 터빈측 체결면(16E)과 대략 동일한 형상인 대략 삼각형의 기부(31)와, 기부(31)의 외연(39)으로부터 외측으로 돌출된 돌출부(32)를 갖는다. 각 금속판(30)은 돌출부(32)에서 서로 결합되어 있다. 돌출부(32)에서의 결합에는, 예컨대 코킹 접합이나 용접 등의 공지된 결합 방법을 적용할 수 있다.
메탈 개스킷(1)은 각 금속판(30)을 두께 방향으로 관통하는 1개의 통로 구멍(34)과, 3개의 볼트 구멍(35)과, 1개의 관통 구멍(36)을 갖는다. 통로 구멍(34)은 집합 통로(11) 및 터빈 입구 통로(18)와 대응하는 형상으로 형성되며, 횡단면이 원형으로 형성되어 있다.
통로 구멍(34)의 주위에는, 통로 구멍(34)을 무단 형상으로 둘러싸도록, 원환 형상의 비드(38)가 형성되어 있다. 비드(38)는 복수의 금속판(30) 중 적어도 1개를 두께 방향으로 굴곡시키는 것에 의해 형성되며, 메탈 개스킷(1)과 매니폴드측 체결면(8A) 및 터빈측 체결면(16E)과의 접촉압을 높이는 기능을 갖는다. 본 실시형태에서는, 각 금속판(30)이 굴곡되는 것에 의해 비드(38)가 형성되어 있다. 제 1 판(30A)은, 통로 구멍(34)의 주연부가 그 주위의 부분에 비해 제 2 판(30B)으로부터 멀어지는 방향으로 환상으로 압출된 제 1 하프 비드(38A)를 갖는다. 제 2 판(30B)은, 통로 구멍(34)의 주연부가 그 주위의 부분에 비해 제 1 판(30A)으로부터 멀어지는 방향으로 환상으로 압출된 제 2 하프 비드(38B)를 갖는다. 제 3 판(30C)은, 통로 구멍(34)의 주연부가 그 주위의 부분에 비해 제 4 판(30D)으로부터 멀어지는 방향으로 환상으로 압출된 제 3 하프 비드(38C)를 갖는다. 제 4 판(30D)은, 통로 구멍(34)의 주연부가 그 주위의 부분에 비해 제 3 판(30C)으로부터 멀어지는 방향으로 환상으로 압출된 제 4 하프 비드(38D)를 갖는다. 제 5 판(30E)은, 통로 구멍(34)의 주연부가 그 주위의 부분에 비해 제 6 판(30F)으로부터 멀어지는 방향으로 환상으로 압출된 제 5 하프 비드(38E)를 갖는다. 제 6 판(30F)은, 통로 구멍(34)의 주연부가 그 주위의 부분에 비해 제 5 판(30E)으로부터 멀어지는 방향으로 환상으로 압출된 제 6 하프 비드(38F)를 갖는다. 제 1 내지 제 6 하프 비드(38A~38F)는 메탈 개스킷(1)의 두께 방향에서 서로 대응하도록 배치되며, 협동하여 비드(38)를 형성한다. 메탈 개스킷(1)은 환상의 비드(38)에서 매니폴드측 체결면(8A) 및 터빈측 체결면(16E)과 확실하게 접촉하여, 집합 통로(11) 및 터빈 입구 통로(18)를 기밀하게 접속한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 3개의 볼트 구멍(35)은 비드(38)의 외측(직경 방향 외측)에 둘레 방향으로 서로 대략 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 3개의 볼트 구멍(35)은 암나사 구멍(12) 및 터빈측 볼트 구멍(19)과 대응하는 위치에 배치되어 있다. 터빈측 볼트 구멍(19) 및 볼트 구멍(35)을 통과하여 암나사 구멍(12)에 나사 장착하는 체결 볼트(40)에 의해 메탈 개스킷(1)이 개재된 상태로 터빈(14)과 배기 매니폴드(3)가 체결된다. 메탈 개스킷(1)은 볼트 구멍(35)의 주위에 체결 볼트(40)의 헤드부(40A)에 대응한 원환 형상의 볼트 수압 영역(41)을 갖는다. 볼트 수압 영역(41)은 체결 볼트(40)의 헤드부(40A)에 의해 메탈 개스킷(1)의 두께 방향으로 압력을 받는 영역이다. 본 실시형태에서는, 체결 볼트(40)는 플랜지 볼트이며, 헤드부(40A)의 접촉면은 원형으로 형성되어 있다. 볼트 수압 영역(41)은 매니폴드측 체결면(8A) 및 터빈측 체결면(16E)에 구속되어, 매니폴드측 체결면(8A) 및 터빈측 체결면(16E)과 일체로 변위한다.
각 볼트 수압 영역(41)은 비드(38)와 중첩되지 않도록 비드(38)의 외측에 형성되어 있다. 또한, 기부(31)의 외연(39)은 각 볼트 수압 영역(41)과 중첩되지 않도록 형성되어 있다. 3개의 볼트 수압 영역(41) 및 볼트 구멍(35)은 대략 삼각형으로 형성된 기부(31)의 각 각부(코너부)에 배치되어 있다.
기부(31)는, 외형이 대략 삼각형으로 형성되며, 중앙부에 통로 구멍(34)이 형성되어 있기 때문에, 외연(39)을 이루는 3개의 각 변의 중앙부에서 통로 구멍(34)과 외연(39)과의 거리가 짧아져 있다. 즉, 메탈 개스킷(1)의 통로 구멍(34)을 중심으로 한 직경 방향에 있어서의 폭은 외연(39)을 이루는 3개의 각 변의 중앙부에서 가장 좁아져 있다.
인접한 볼트 수압 영역(41) 사이에 연장되는 영역을 제 1 영역(42)으로 한다. 제 1 영역(42)은 인접한 볼트 수압 영역(41)을 직선 형상으로 연결하며, 볼트 수압 영역(41)의 직경과 동일한 크기의 폭을 갖는다. 또한, 제 1 영역(42)은 볼트 수압 영역(41)과 중첩되지 않는 영역을 말하며, 길이 방향에 있어서의 양단부에서 볼트 수압 영역(41)과 접하고 있어야 한다. 또한, 제 1 영역(42)은 통로 구멍(34), 비드(38), 및 기부(31)의 외연(39) 중 어느 하나와 중첩되어 있어도 좋다. 도 2에는, 예로서 임의의 2개의 볼트 구멍(35)에 대응하여 설정되는 제 1 영역(42)이 도시되어 있다. 3개의 볼트 구멍(35)으로부터 임의로 선택한 인접하는 2개의 볼트 구멍(35) 사이의 거리는, 도 2 중에서 상방에 배치된 2개의 볼트 구멍(35) 사이의 거리가 가장 길게 설정되어 있다. 또한, 통로 구멍(34)과 기부(31)(메탈 개스킷(1))의 외연(39)과의 거리(즉, 메탈 개스킷(1)의 폭)는, 도 2 중에서 상방에 배치된 2개의 볼트 구멍(35) 사이에서 가장 짧아져 있다.
돌출부(32)는 2개의 볼트 수압 영역(41)의 사이로서, 일방의 볼트 수압 영역(41)측으로 오프셋된 위치에 배치되어 있다. 환언하면, 제 1 영역(42)의 외측방으로서, 제 1 영역(42)의 일방의 단부측에 오프셋된 위치에 배치되어 있다.
관통 구멍(36)은 제 1 영역(42)에 있어서의 상기 비드(38)의 외측(직경 방향 외측)의 영역인 제 2 영역(43) 내에 형성되어 있다. 또한, 관통 구멍(36)은, 제 2 영역(43)에 있어서, 통로 구멍(34)을 중심으로 한 직경 방향에 대해 내측보다 외측에 오프셋되어 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 관통 구멍(36)은, 제 2 영역(43)에 있어서, 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙부측보다 볼트 수압 영역(41)측에 오프셋되어 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 관통 구멍(36)은 제 2 영역(43)에 있어서 돌출부(32)에 근접한 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
관통 구멍(36)의 횡단면은 임의의 형상이어도 좋고, 원형이나, 타원형, 장원형, 삼각형이나 사각형 등의 각형 등이어도 좋다. 본 실시형태에서는, 관통 구멍(36)의 횡단면은 원형으로 형성되어 있다.
이하, 본 실시형태에 따른 메탈 개스킷(1)의 작용 및 효과에 대해 설명한다. 메탈 개스킷(1)은, 체결 볼트(40)가 암나사 구멍(12)에 나사 장착되는 것에 의해, 기부(31)에서 매니폴드측 체결면(8A)과 터빈측 체결면(16E)에 협지된다. 한편, 돌출부(32)는 매니폴드측 체결면(8A) 및 터빈측 체결면(16E)의 외측에 배치된다. 메탈 개스킷(1)은 비드(38)에서 매니폴드측 체결면(8A) 및 터빈측 체결면(16E)에 선접촉하며, 통로 구멍(34)을 거쳐서 집합 통로(11) 및 터빈 입구 통로(18)를 기밀하게 접속한다.
내연 기관의 구동 시에는, 배기 매니폴드(3) 및 터빈(14)에 고온의 배기가 흘러, 배기 매니폴드(3), 메탈 개스킷(1) 및 터빈(14)이 승온된다. 메탈 개스킷(1), 배기 매니폴드(3) 및 터빈(14)의 선 열팽창 계수 간에 차이가 있는 경우, 볼트 수압 영역(41)이 매니폴드측 체결면(8A) 및 터빈측 체결면(16E)에 구속되어 있기 때문에, 메탈 개스킷(1)에는 인장 또는 압축의 응력이 생긴다. 이 응력은, 구속된 인접하는 볼트 수압 영역(41)의 사이, 즉 제 1 영역(42)에 주로 생긴다. 특히, 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙부에서는, 메탈 개스킷(1)의 폭(통로 구멍(34)의 테두리로부터 외연(39)까지의 거리)이 다른 부분에 비해 작아져, 강성이 저하되기 때문에, 이 부분에 응력이 집중되기 쉬워진다.
본 실시형태에 따른 메탈 개스킷(1)은, 제 1 영역(42)에 있어서의 비드(38)의 외측의 영역인 제 2 영역(43)에 관통 구멍(36)을 갖기 때문에, 관통 구멍(36)의 주위의 강성이 저하되고, 관통 구멍(36)의 주위에 응력이 분산된다. 그 때문에, 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙부로의 국소적인 응력 집중이 완화되어, 이 부분의 변형이나 압궤, 파단이 억제된다. 또한, 관통 구멍(36)은 비드(38)의 외측에 배치되기 때문에, 비드(38)의 시일 성능을 저하시키는 일도 없다.
관통 구멍(36)이, 제 2 영역(43)에 있어서, 통로 구멍(34)을 중심으로 한 직경 방향에 대해 내측보다 외측에 오프셋되어 배치되어 있기 때문에, 관통 구멍(36)과 비드(38)와의 사이에 거리가 확보된다. 이에 의해, 관통 구멍(36)에 기인하는 응력이 비드(38)에 발생하기 어려워져, 비드(38)에 변형이 억제되고, 시일 성능의 저하가 억제된다.
관통 구멍(36)이, 제 2 영역(43)에 있어서, 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙측보다 볼트 수압 영역(41)측에 오프셋되어 배치되어 있기 때문에, 제 1 영역(42)에 있어서의 강성 차이가 완화되며, 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙부로의 응력 집중이 완화된다. 볼트 수압 영역(41)이 마련된 부분은 메탈 개스킷(1)의 폭이 넓고, 강성이 높아지는 한편, 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙부는 메탈 개스킷(1)의 폭이 좁고, 강성이 낮아진다. 그 때문에, 응력은 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 집중되기 쉬워지지만, 관통 구멍(36)이 형성됨으로써 강성 차이가 완화되어, 응력 집중이 완화된다. 또한, 관통 구멍(36)이 형성되는 부분은, 비교적 강성이 높기 때문에, 관통 구멍(36)의 주위의 부분에 응력이 생겨도, 이 부분이 변형되는 것이 억제된다.
관통 구멍(36)이 제 2 영역(43)에 있어서 돌출부(32)에 근접한 위치에 배치되어 있기 때문에, 제 1 영역(42)에서의 강성 차이가 완화되며, 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙부로의 응력 집중이 완화된다. 돌출부(32)가 마련된 부분은 메탈 개스킷(1)의 폭이 넓고, 강성이 높아지는 한편, 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙부는 메탈 개스킷(1)의 폭이 좁고, 강성이 낮아진다. 그 때문에, 응력은 제 1 영역(42)의 길이 방향에 있어서의 중앙부에 집중되기 쉬워지지만, 관통 구멍(36)이 형성됨으로써 강성 차이가 완화되어, 응력 집중이 완화된다.
관통 구멍(36)은, 볼트 구멍(35) 중에서, 인접한 볼트 구멍(35) 사이의 거리가 가장 긴 2개의 볼트 구멍(35)(도 2 중의 상방의 2개의 볼트 구멍(35))에 대응한 제 2 영역(43)에 형성되어 있다. 메탈 개스킷(1)에 있어서, 인접한 볼트 구멍(35) 사이의 거리가 가장 긴 부분은 승온되었을 때에 매니폴드측 체결면(8A) 및 터빈측 체결면(16E)에 대해 팽창 또는 수축에 의한 변화량의 차이가 가장 커져, 국소적인 응력 집중이 생기기 쉽다. 그 때문에, 이 부분에 관통 구멍(36)이 형성됨으로써, 국소적인 응력 집중이 완화된다.
관통 구멍(36)은, 볼트 구멍(35) 중에서, 통로 구멍(34)과 외연(39)과의 거리(메탈 개스킷(1)의 폭)가 가장 짧은 부분의 양측에 배치된 2개의 볼트 구멍(35)(도 2 중의 상방의 2개의 볼트 구멍(35))에 대응한 제 2 영역(43)에 형성되어 있다. 메탈 개스킷(1)에 있어서, 폭이 작은 부분은 강성이 낮기 때문에, 국소적인 응력 집중이 생기기 쉽다. 그 때문에, 이 부분에 관통 구멍(36)이 형성됨으로써, 국소적인 응력 집중이 완화된다.
또한, 관통 구멍(36)이 원형 구멍이기 때문에, 관통 구멍(36)의 주위의 응력 분포가 균일화되어, 국소적인 변형이 억제된다.
이상으로 구체적 실시형태의 설명을 끝내지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일 없이 폭넓게 변형 실시할 수 있다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 3개의 볼트 구멍(35)을 갖는 메탈 개스킷(1)에 있어서, 임의의 2개의 볼트 구멍(35) 사이에 1개의 관통 구멍(36)을 마련한 예를 나타냈지만 관통 구멍(36)의 수는 1개 이상이면 좋고, 복수 마련해도 좋다. 또한, 다른 볼트 구멍(35)과의 사이에 설정되는 제 2 영역(43)에 관통 구멍(36)을 적어도 1개의 관통 구멍(36)을 형성해도 좋다.
또한, 다른 실시형태에서는, 볼트 구멍(35)을 4개 이상 마련하고, 그 중의 임의의 인접한 2개의 볼트 구멍(35) 사이의 제 2 영역(43)에 1개 이상의 관통 구멍(36)을 마련해도 좋다.
또한, 상기의 실시형태에서는, 체결 볼트(40)에 플랜지 볼트를 사용했지만, 체결 볼트(40)에는 육각 볼트 등의 공지의 볼트를 사용해도 좋다. 이 경우, 헤드부(40A)와 터빈측 플랜지(16D)와의 사이에 원형의 와셔를 개재해도 좋다.
또한, 상기의 실시형태에서는, 배기 매니폴드(3)와 터보 차저(4)의 터빈(14)과의 체결부에 개재되는 메탈 개스킷(1)의 예를 나타냈지만, 본 발명에 따른 메탈 개스킷(1)은 고온 환경하에서 사용되는 여러 가지 개스킷에 적용할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 메탈 개스킷은 실린더 블록과 실린더 헤드의 체결부나, 실린더 헤드와 배기 매니폴드의 체결부, 배기 매니폴드와 촉매 컨버터의 체결부 등에 적용할 수 있다.
1: 메탈 개스킷 3: 배기 매니폴드
4: 터보 차저 8A: 매니폴드측 체결면
11: 집합 통로 12: 암나사 구멍
14: 터빈 16B: 터빈 입구부
16E: 터빈측 체결면 18: 터빈 입구 통로
19: 터빈측 볼트 구멍 30A~30F: 제 1 내지 제 6 판
31: 기부 32: 돌출부
34: 통로 구멍 35: 볼트 구멍
36: 관통 구멍 38: 비드
38A~38F: 제 1 내지 제 6 하프 비드
39: 외연부 40: 체결 볼트
40A: 헤드부 41: 볼트 수압 영역
42: 제 1 영역 43:제 2 영역

Claims (9)

  1. 복수의 부재(3, 4)의 체결면(8A, 16E) 사이에 개재되는 메탈 개스킷(1)에 있어서,
    상기 체결면에 개구된 통로(11, 18)에 대응하여 형성된 통로 구멍(34)과,
    상기 통로 구멍을 무단 형상으로 둘러싸도록 형성된 비드(38)와,
    상기 부재끼리를 체결하는 체결 볼트(40)가 통과 가능하게, 상기 비드의 외측에 형성된 적어도 3개의 볼트 구멍(35)과,
    상기 볼트 구멍의 주위에 상기 체결 볼트의 헤드부(40A)에 대응하여 형성된 볼트 수압 영역(41)과,
    인접한 상기 볼트 수압 영역끼리를 직선 형상으로 연결하도록 연장되며, 상기 볼트 수압 영역의 직경과 동일한 폭을 갖는 제 1 영역(42)에 있어서의 상기 비드의 외측의 영역인 제 2 영역(43)에 형성된 관통 구멍(36)을 갖는 것을 특징으로 하는
    메탈 개스킷.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 상기 제 2 영역에 있어서, 상기 통로 구멍을 중심으로 한 직경 방향에 대해 외측에 오프셋되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    메탈 개스킷.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 상기 제 2 영역에 있어서, 상기 제 1 영역의 길이 방향에 대해 상기 양 볼트 수압 영역의 일방측에 오프셋되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    메탈 개스킷.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메탈 개스킷은 서로 적층된 복수의 동일한 형상의 금속판을 포함하며,
    상기 복수의 금속판은 상기 부재의 체결면 사이로부터 외측으로 돌출된 돌출부를 갖고, 상기 돌출부에서 서로 결합되며,
    상기 관통 구멍은 상기 제 2 영역에 있어서 상기 돌출부에 근접한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    메탈 개스킷.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 적어도 3개의 상기 볼트 구멍 중에서 인접한 상기 볼트 구멍 사이의 거리가 가장 긴 2개의 상기 볼트 구멍에 대응한 상기 제 2 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    메탈 개스킷.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 적어도 3개의 상기 볼트 구멍 중에서 상기 통로 구멍과 상기 메탈 개스킷의 외연과의 거리가 가장 짧은 부분의 양측에 배치된 2개의 상기 볼트 구멍에 대응한 상기 제 2 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    메탈 개스킷.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 메탈 개스킷이 대략 삼각형 형상을 이루는 외형을 갖고, 상기 볼트 구멍이 상기 삼각형 형상의 코너부에 배치된 3개의 볼트 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는
    메탈 개스킷.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 메탈 개스킷은 서로 적층된 복수의 동일한 형상의 금속판(30)을 포함하며,
    상기 복수의 금속판은 상기 부재의 체결면 사이로부터 외측으로 돌출된 돌출부(32)를 갖고, 상기 돌출부에서 서로 결합되며,
    상기 돌출부는 상기 제 1 영역의 길이 방향에 대해 상기 양 볼트 수압 영역의 일방측에 오프셋되어 배치되며, 상기 관통 구멍은 상기 제 2 영역에 있어서 상기 돌출부에 근접한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    메탈 개스킷.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 상기 제 2 영역에 있어서, 상기 통로 구멍을 중심으로 한 직경 방향에 대해 외측에 오프셋되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    메탈 개스킷.
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