KR100739500B1 - 실린더 헤드 개스킷 - Google Patents

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Abstract

(과제)
비교적 간단한 구성으로 실린더 헤드 개스킷의 실성능이 저하되기 쉬운 실린더 보어용 구멍 간이나 배기측의 체결볼트 구멍 사이의 중간부에 있어서 실 면압을 향상할 수 있는 헤드 개스킷을 제공한다.
(해결수단)
실린더 보어용 구멍(2)을 감싸서 실용의 비드(11)~(11C)를 설치한 단일판 금속제 실린더 헤드 개스킷(1)~(1C) 또는 그 비드를 설치한 금속기판을 갖는 적층형 금속제 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 비드(11)~(11C)의 둘레방향에 관해서, 적어도 하나의 체결볼트 구멍(5), (5) 사이의 중간 부분 형상(11b)~(11Cb)을 부분적으로 평면시에서 외측에 뾰족한 형상으로 형성하여 구성한다.
실린더 헤드 개스킷

Description

실린더 헤드 개스킷{CYLINDER HEAD GASKET}
도 1은 본 발명에 관련된 제 1의 실시형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명에 관련된 제 2의 실시형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 관련된 제 3의 실시형태의 실린더 헤드 개스킷을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 관련된 제 4의 실시형태의 실린터 헤드 개스킷을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 1의 일부 비드의 확대평면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1, 1A, 1B, 1C 실린더 헤드 개스킷
2 실린더 보어용 구멍
10, 10A, 10B, 10C 금속기판
11, 11A, 11B, 11C 비드
11a, 11Aa, 11Ba, 11Ca 원호형태부분
11b, 11Ab, 11Bb, 11Cb 뾰족한 형태부분
본 발명은, 내연기관의 실린더 헤드와 실린더 블록 등의 두개의 부재의 사이에 끼워서 실(seal)하는 실린더 헤드 개스킷에 관한 것이다.
자동차 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록(실린더 보디)의 접합 면을 실 하는 경우에, 금속제의 실린더 헤드 개스킷을 사이에 끼워 연소가스나 냉각수 또는 윤활오일 등을 실하고 있다.
이 실린더 헤드 개스킷은 엔진의 경량화 및 제조비용의 저감(低減)등의 요청으로, 다수의 금속기판을 적층한 적층타입에서 한 장이나 두 장의 금속기판으로 형성한 단순한 구조의 실린더 헤드 개스킷으로 변해오고 있어서 구성판이 한 장이나 두 장이 되기 때문에, 또는, 엔진의 경량화 면에서 사용가능한 재료도 제한되어 있기 때문에, 실 수단의 종류, 개수도 제한되어 비교적 단순화한 실 수단을 사용하지 않을 수 없게 되었다.
또한, 최근 엔진의 경량 소형화의 결과, 엔진의 저강성화(低剛性化)가 진행되어, 실린더 헤드 개스킷의 실링(sealing)에 있어서, 실린더 보어용 구멍 주위에서 균일한 실 면압(面壓)을 얻는 것이 힘들어졌다. 즉, 엔진부재에 있어서 실린더 보어용 구멍 주위의 구조상의 문제로 개스킷을 단단히 죌 때에 강성(剛性)이 약한 부분에 실 면압 부족이 발생하여, 그 부분에 가스 누설이 발생하는 경우가 많이 보이게 되었다.
이 누설된 가스가 소량이라도 물구멍이나 오일구멍에 침입하면, 물이나 오일 등의 액체 중으로 기체가 안으로 들어감에 의해 물이나 오일의 순환이 저해되어, 엔진의 냉각에 지장을 일으키게 되어, 엔진 트러블의 발생원인이 되기 때문에, 충분한 대책이 필요하게 된다.
한편으로, 보어 실 성능을 확보하기 위해 실린더 보어용 구멍의 바로 옆의 주위부분에 큰 실 면압을 가하면, 저강성의 실린더 보어의 변형이 촉진되어, 개스킷의 실 수단이 충분히 기능 하지 않게 되어, 적당한 실 성능을 얻는 것이 어렵다는 문제도 있다.
그리고, 이 실린더 헤드 개스킷의 가스 누설의 대부분이, 체결볼트에 의한 하중이 약해지는 부위에 해당하는 보어 사이나 배기측(排氣側)에서 발생하고 있다.
이 문제에 대응하기 위해서, 실린더 보어용 되접어 꺾음부(그로멧)에 삽입한 금속 링의 폭을 체결볼트 구멍 사이보다도 체결볼트 구멍 근방에서 되접어 꺾음부로부터 돌출하듯이 넓게 형성하여, 체결볼트를 단단히 죄는 것에 의해 체결하중을 분산시켜 밸런스가 좋은 면압분포를 발생하게 하는 금속 적층형 개스킷이 제안되었다(예를들어, 특허문헌 1 참조).
그러나, 이 구성은 되접어 꺾음부에서 면압분포의 조정효과가 있지만, 비드부분에 있어서 면압분포를 조정하는 것은 불가능하다라고 하는 문제가 있다.
또한, 실린더 보어용 구멍 주위의 비드의 원주방향에 있어서 체결볼트 구멍 사이에, 평면시에서 파형(波形) 등의 사행형태부분을 설치하는 것도 고려되어 지지만, 이 경우에는, 사행부분을 형성하기 위한 금형에 비교적 높은 제조정밀도가 필요하게 된다는 문제와, 파행부분이 장애가 되어 실린더 보어용 구멍 주위에 되접어 꺾음부를 설치하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.
[특허문헌 1] 특개평 10-252894
(발명의 개시)
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 비교적 간단한 구성으로 실린더 개스킷의 실 성능이 저하하기 쉬운 실린더 보어용 구멍 사이나 배기측의 체결볼트 구멍 사이의 중간부에서 실 면압을 향상시킬 수 있는 실린더 헤드 개스킷을 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관련된 실린더 헤드 개스킷은, 실린더 보어용 구멍을 에워싸서 실용의 비드를 마련한 단일판 금속제 실린더 해드 개스킷 또는 그 비드를 설치한 금속기판을 갖는 적층형 금속제 실린더 헤드 개스킷에서, 상기 비드의 원주방향에 있어서, 체결볼트 구멍 사이의 중간 부분 중 적어도 한 곳 이상의 형태를 부분적으로 평면시에서 외측으로 뾰족한 형태로 형성해서 구성한다.
또한, 이 뾰족한 형태라는 것은, 종래 기술의 비드가 실린더 보어용 주위에 동심원으로 형성되어있는 것에 대조되는 표현이고, 반드시 예각부(銳角部)를 갖는 것을 의미하는 것이 아니라, 원주형상에 대조되는, 각(角)이 있는 부분을 갖는 것을 의미한다.
이 구성에 의하면, 면압이 낮아지기 쉬운 체결 볼트 구멍 간의 비드를, 원주방향에 있어서 부분적으로, 평면시에서 외측으로 뾰족한 형태로 하는 것에 의해, 비교적 단순한 형태로 그 부분의 실 비드의 길이를 길게 하는 것이 가능하기 때문에, 비드의 수압(受壓)면적을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 통상의 평면시에서 원호상의 비드보다, 이 뾰족한 형상부분의 크리이프 완화(creep relaxation)가 적어지게 된다. 따라서, 열 등이 높아 실 조건이 나쁜 실린더 보어용 구멍 사이 또는 배기측 부분에 있어서도, 우수한 실 성능을 유지하는 것이 가능하여서, 본 구조를 사용함에 의해 실을 강화할 수 있다.
특히, 이 뾰족한 형상을 갖는 구성으로 하는 것에 의해, 부분적으로 평면시에서 파형 등의 사행부분으로 형성하는 경우에 비교해서, 구성이 간단화되어 정도(精度)가 높은 금형이 불필요하게 되고, 게다가 되접어 꺾는 폭이 충분히 확보 가능하다면, 실린더 보어용 구멍 주위에 되접어 꺾는 부분을 마련하는 것이나, 보어 비드 링을 조립해 넣는 것이 가능하다.
또한, 모든 체결볼트 구멍 사이에 뾰족한 형상부분을 설치한 경우에는, 비드의 원주방향에 있어서, 이 뾰족한 형상부분의 중간위치에 체결볼트 구멍이 배치된 구성이 되기 때문에, 비드의 모든 둘레에 걸쳐, 면압의 불균일이 적어지게 된다.
또한, 상기 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 비드의 뾰족한 형상부분을 인접하는 실린더 보어용 구멍과의 사이에, 혹은, 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 비드의 뾰족한 형상부분을 배기측에 각각 설치하면, 이들 부분은 체결볼트 구멍 사이를 비교해도 체결볼트의 체결에 의해 발생하는 면압이 비교적 작기 때문에 비드의 뾰족한 형상부분을 설치한 효과가 크다.
또한, 상기 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 비드의 뾰족한 형상부분의 선단의 각도를 90°~170°의 범위 내로 한다. 90°이상이면, 뾰족한 끝 부분의 돌출량도 적고, 실린더 보어용 구멍 사이에도 배치하기 쉽게 되고, 170°이하이면, 뾰족하게 한 것에 의한 실 효과가 커지게 되어, 이 구성을 채택하는 것에 의한 효과가 크다.
더욱이, 상기의 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 비드의 뾰족한 형상부분의 선단위치를 양측의 체결 볼트 구멍의 외측을 연결하는 직선과, 그 양측의 체결 볼트 구멍의 내측을 연결하는 직선과의 사이에 배치하면, 면압이 낮아지는 체결볼트 구멍의 중간부 중에서 가장 면압이 높아지는 부분에 뾰족한 형상부분이 배치되어, 실라인을 형성하는 비드의 수압면(受壓面)을 배치하는 것이 가능하기 때문에, 보다 효과가 커지게 된다.
또한 본 발명의 실린더 보어용 구멍의 주위에 마련한 실용 비드의 단면형상은, 보통은 원호상의 풀비드가 사용되지만, 사다리꼴 형상이나 그 외의 단면형상의 풀비드라도 좋고, 또한 하프비드 등의 풀비드 이외의 비드라도 좋다. 또한, 평면시에서 외측으로 뾰족한 형상은, 직선형태의 형상이라도 원호 등의 곡선이 조합되더라도 좋고, 그 산기슭부는 그 주변의 평면시에서 원호형상의 부분에 접속되지만, 매끄럽게 그 주변의 원호형상에 접속하게 형성하는 것이 바람직하다.
(발명을 실시하기 위한 최적의 형태)
다음으로, 도면을 참조해서 본 발명에 관련된 실린더 헤드 개스킷의 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 1~도 4에 나타낸 본 발명에 관련된 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷(1), (1A), (1B), (1C)은, 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록(실린더 보디)과의 사이에 끼우는 메탈 개스킷으로, 실린더 보어의 고온·고압의 연소가스 및 냉각수통로나 냉각오일통로 등의 냉각수나 오일 등의 액체를 실(seal)한다.
또한, 도 1~도 4는 모식적(模式的)인 설명도로, 금속적층형 개스킷(1), (1A), (1B)의 평면시에서 종횡비나 비드의 파형형상의 파형수, 폭 및 종횡비 등을 실제의 것과는 다르게 해서, 보다 이해하기 쉽도록 표시하고 있다.
도 1~도 4에 나타낸 본 발명의 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷(1)~(1C)은, 각각 1장의 금속기판(10)~(10C)으로 구성된다. 이 금속기판(10)~(10C)은, 스텐레스 소둔재(燒鈍材)(어닐재)나 연강판 등으로 형성되어져, 실린더 블록 등의 엔진부재의 형상에 맞춰 제조되어, 실린더 보어용 구멍(2), 냉각수용 구멍(3), 엔진오일의 순환을 위한 오일 구멍, 체결볼트용 체결볼트 구멍(5) 등이 형성되어진다. 또한, 각 실린더 보어용 구멍(2) 주위에, 풀비드로 형성된 비드(11)~(11C)를 실 수단으로서 각각 설치한다. 이 비드(11)는 각 실린더 보어용 구멍(2)을 각각 일주(一周)해서 설치된다.
그리고 제 1의 실시 형태에 있어서는 비드(11)는 그 둘레방향에 있어서, 실린더 보어용 구멍(2), (2)사이, 또한, 체결볼트 구멍(5), (5)의 중간 부분(11b)에서만, 평면시에서 부분적으로 뾰족한 형상으로 형성하고, 이들의 중간 부분(11b)이외의 부분(11a)은, 평면시에서 실린더 보어용 구멍(2)을 따라 원호형상으로 형성된다.
이 구성에 의하면, 실린더 보어용 구멍(2),(2)사이에 설치된 비드(11)의 뾰족한 형상부분(11b)의 수압면적이 커지기 때문에, 비교적 간단한 구성으로 실린더 헤드 개스킷 (1)의 실린더 보어용 구멍(2), (2)사이의 실 성능이 저하하기 쉬운 부분에서의 실 면압을 향상시킬 수 있다.
제 2의 실시 형태에서는, 도 2에 나타내듯이, 금속판(10A)의 각 실린더 보어용 구멍(2)을 실하는 비드(11A)에서, 배기측(exhaust측: EXT측)의 체결볼트 구멍 (5),(5)의 중간 부분(11Ab)만을, 평면시에서 부분적으로 뾰족한 형태로 형성하고, 그 중간 부분(11Ab) 이외의 부분(11Aa)은, 평면시에서 실린더 보어용 구멍(2)를 따르는 원호형상으로 형성한다.
이 구성에 의하면, 흡기측(intake측: INT측)보다도 고온이 되기 때문에 실 성능이 나빠지기 쉬운 배기측(EXT측)에 있어서, 실린더 보어용 구멍(2), (2)사이에 설치한 비드 11A의 뾰족한 형태부분(11Ab)의 수압면적이 커지게 되기 때문에, 비교적 간단한 구성으로 배기측(EXT측)의 체결볼트 구멍(5), (5)사이의 실 성능이 저하하기 쉬운 부분에서 실면압을 향상할 수 있다.
제 3의 실시 형태에서는, 도 3에서 나타내듯이, 금속판(10B)의 각 실린더 보어용 구멍(2)을 실하는 비드(11B)에서, 실린더 보어용 구멍(2), (2)사이와 배기측(EXT측)의 양방향에 있어서 체결볼트 구멍(5), (5)의 중간부분(11Bb)은 평면시에서 부분적으로 뾰족한 형태로 형성하고, 이들의 중간부분(11Bb) 이외의 부분(11Ba)은, 평면시에서 실린더 보어용 구멍(2)를 따라 원호형상으로 형성한다.
이 구성에 의하면, 실린더 보어용 구멍(2), (2)사이 및 배기측(EXT측)에 설치한 비드(11B)의 뾰족한 형태부분(11Bb)의 수압면적이 커지게 되기 때문에, 비교적 간단한 구성으로 실린더 헤드 개스킷(1B)의 실린더 보어용 구멍(2), (2)사이 및 배기측(EXT측)의 체결볼트구멍(5), (5)사이의 실 성능이 저하되기 쉬운 부분에서 실 면압을 향상할 수 있다.
제 4의 실시 형태에서는, 도 4에서 나타내듯이, 금속판(10C)의 각 실린더 보어용 구멍(2)을 실하는 비드(11C)에 있어서, 4방향의 체결볼트 구멍(5), (5)의 중간부분(11Cb)은 평면시에서 부분적으로 뾰족한 형태로 형성하고, 이들의 중간부분(11Cb)이외의 부분(11Ca)은, 평면시에서 실린더 보어용 구멍(2)을 따라 원호형상으로 형성한다.
이 구성에 의하면, 체결볼트 구멍(5),(5)의 사이에 설치한 비드(11C)의 뾰족한 형상부분(11Cb)의 수압면적이 커지게 되기 때문에, 비교적 간단한 구성으로 실린더 헤드 개스킷(1C)의 체결볼트 구멍(5), (5) 사이의 실 성능이 저하하기 쉬운 부분에서 실 면압을 향상할 수 있다.
또한, 이 실린더 보어용 구멍(2)의 주위에 설치한 실용 비드(11)~(11C)는, 보통은 원호상의 단면형태를 갖는 풀비드가 사용되지만, 이 원호상의 풀비드로 한정할 필요없이, 사다리꼴 형상이나 그 외의 형상의 단면형상을 갖는 풀비드라도 좋고, 또한, 하프비드 등의 풀비드 이외의 비드라도 좋다. 또한, 평면시에서 실린더 보어용 구멍(2)에 대해서 외측으로 뾰족한 형상은, 직선상의 형상도, 원호 등의 곡선이 조합되더라도 좋고, 그 산기슭부는 그 주변의, 평면시에서 원호형상의 부분에 접속되지만, 매끄럽게 그 주변의 원호형상에 접속하도록 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 평면시에 있어서 뾰족한 형상부분(11b), (11Ab), (11Bb), (11Cb)의 형상은, 도 5에서 예시하듯이, 선단의 각도(α)를 90°~170°의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 90°이상이면, 뾰족한 끝부분의 돌출량도 적고, 실린더 보어용 구멍(2),(2) 사이에도 배치하기 쉬우며, 170°이하이면, 뾰족하게 한 것에 의한 실효과가 커져서 이 구성을 채택함에 의한 효과가 크기 때문이다.
또한, 도 5에서 예시하듯이, 비드(11)의 뾰족한 끝 부분(11b)의 선단위치(11c)를, 양측의 체결볼트 구멍(5),(5)의 외측을 연결하는 직선(일점쇄선)과, 그 양측의 체결볼트 구멍(5),(5)의 내측을 연결하는 직선(이점쇄선)과의 사이에 배치하면, 면압이 낮아지는 체결볼트 구멍의 중간부 중에서 가장 면압이 높아지는 부분에 뾰족한 형상부분(11b)이 배치되어, 실라인을 형성하는 비드(11)의 수압면을 배치하는 것이 가능하기 때문에, 보다 효과가 크게 된다.
상기 구성의 제 1~제 4의 실시형태의 실린더 헤드 개스킷(1)~(1C)에 의하면, 체결볼트구멍(5), (5) 사이에 있어서, 비드(11)~(11C)의 뾰족한 형상부분(11b)~(11Cb)이 설치되어, 비드(11)~(11C)의 수압면적이 커지게 되기 때문에, 높은 죄는 압력을 견뎌내고, 동시에, 내크리이프 완화성(耐 creep relaxation)에 뛰어난 실 성능을 갖는 비드로 하는 것이 가능하다.
따라서, 비교적 간단한 구성으로 실린더 헤드 개스킷(1)~(1C)의 실성능이 저하되기 쉬운 실린더 보어용 구멍(2),(2) 사이나 배기측(EXT측)의 체결볼트 구멍(5),(5)사이의 중간부(11b)~(11Cb)에서 실 면압을 향상할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 단일의 금속기판으로 형성된 단일판 금속제 실린더 헤드 개스킷에 대해 설명했지만, 본 발명은 복수(複數)의 금속기판을 적층한 적층형 금속제 실린더 헤드 개스킷에도 적용 가능하다.
본 발명의 실린더 헤드 개스킷에 의하면, 실린더 보어용 구멍 사이에 설치된 비드의 뾰족한 형상부분은, 수압면적이 커지기 때문에, 비교적 간단한 구성으로 실린더 헤드 개스킷의 실 성능이 저하하기 쉬운 실린더 보어용 구멍 사이나 배기측의 체결볼트 구멍의 중간부분에서 실 면압을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 실린더 보어용 구멍을 감싸도록 실(seal)용의 비드를 설치한 단일판 금속제 실린더 헤드 개스킷 또는 그 비드를 설치한 금속기판을 가지는 적층형 금속제 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 상기 비드의 원주방향에 있어서, 체결 볼트공 사이의 중간 부분 형태를 부분적으로, 평면시에서 외측으로 뾰족한 형태로 형성한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비드의 뾰족한 형태 부분을 인접하는 실린더 보어용 구멍 사이에 설치한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 비드의 뾰족한 형태부분을 배기측(排氣側)에 설치한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 비드의 뾰족한 형태부분의 선단의 각도를 90°~170°의 범위 이내로 한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 비드의 뾰족한 형태부분의 선단의 위치를, 양측의 체결볼트공의 외측을 연결하는 직선과, 이 양측의 체결볼트 구멍의 내측을 연결하는 직선과의 사이에 배치한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
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