KR100793907B1 - 실린더 헤드 개스킷 - Google Patents

Abstract

(과제) 실 면압에 직접 기여하지 않는 면압을 감면하여, 이 감면한 면압분의 죔 하중을 실 면압에 이용하여 연소실 구멍 주위의 실 면압을 높여, 우수한 실 성능을 발휘할 수 있는 금속 개스킷을 제공한다.

(해결수단) 단수 또는 복수의 금속 구성판(10, 20, 30)으로 이루어지는 다기통 엔진 용의 실린더 헤드 개스킷(1)의 금속 구성판(10, 20, 30)의 어느 것(20)에 있어서, 면압이 낮은 부분이며, 또한, 연소실 구멍(2)의 실 비드(3)의 강성에 영향을 주지 않는 부분에 면압 감면 용 절결부(6)를 마련한다.

실린더 헤드 개스킷

Description

실린더 헤드 개스킷 {CYINDER HEAD GASKET}

도 1은 본 발명에 관계되는 제 1 실시 형태의 금속 개스킷을 보이는 평면도이다.

도 2는, 도 1의 A-B 단면을 전형적으로 보이는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 관계되는 제 2 실시 형태의 다른 구성의 금속 개스킷을 보이는 부분평면도이다.

도 4는, 도 3의 C-D 단면을 전형적으로 보이는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 1A : 실린더 헤드 개스킷 2 : 연소실 구멍

3 : 풀 비드(실 비드) 4 : 볼트 구멍

5 : 하프 비드(실 비드) 6, 6A : 면압 감면용 잘린부분

10, 10A : 제 1 금속 구성판 20, 20A : 제 2 금속 구성판

30 : 제 3 금속 구성판

본 발명은 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록 등의 두 엔진 부재의 사이에 끼워 실(seal)을 행하는 실린더 헤드 개스킷에 관한 것이다.

실린더 헤드 개스킷은, 자동차의 엔진(내연기관)의 실린더 헤드와 실린더 블록(실린더 보디)의 사이에 끼인 상태로 헤드 볼트에 의해 체결되어, 연소가스, 오일, 냉각수 등의 유체를 실하는 역할을 한다.

최근에는, 엔진의 경량화의 수단으로서 엔진 재료의 알루미늄 합금화나 박판화(薄板化)가 진보되어, 엔진의 저강성화(低剛性化)가 급속히 진행되고 있다. 그 결과, 최근의 다기통 엔진의 헤드 개스킷의 실링 상황을 관찰하여 보면, 국소적인 연소가스 누설에 의한 부적합이 경향적으로 많아지고 있다. 그 주된 요인으로서는, 엔진의 국소적인 저강성화나 온도분포의 불균일화의 증대를 들 수 있다.

특히, 엔진의 저강성화에 수반하여, 개스킷을 죌 때의 죔 힘의 크기에 제한이 생겨 연소실 구멍(실린더 보어) 주위의 실 면압이 작아지는 경향이 있다. 이 실 면압 저하의 대책으로서, 면압을 보강하기 위해 연소실 주위의 실 부의 면압전체를 증가시키거나, 비드의 재질을 스프링성이 있는 것으로 바꾸거나 하여 대응하고 있다. 또, 심(seam) 등의 보강판을 이용하는 방법도 일반적으로 이용되고 있다.

이의 하나로, 연소실 구멍의 주위에 면압을 높이기 위한 실 비드를 마련한 메탈 개스킷에 있어서, 인접하는 연소실 사이를 제외한, 연소실 구멍의 주위에 있어서의 실 비드의 외측에, 이 실 비드의 강성을 저하시키기 위한 슬릿을 마련하여 인접하는 연소실 사이의 죔성을 높이는 메탈 개스킷이 제안돼 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

이 메탈 개스킷에서는, 연소실 구멍 사이 이외의 연소실 구멍 주위의 실 비드의 강성에 의해서 연소실 구멍 사이의 죔이 충분하지 않게 되는 것을, 슬릿에 의해 실 비드의 비드 강성을 부분적으로 조정하여 죔성을 향상시키고 있다.

한편, 실린더 헤드 개스킷에서는 연소실 구멍, 물구멍, 액체 구멍, 볼트구멍 등의 주위의 실 비드 등의 실에 기여하는 부분과 그 이외의 부분이 있어, 볼트 죔에 의한 죔 힘은 주로 실에 기여하는 부분에 작용하지만, 그 이외의 부분에도 작용한다. 이 그 이외의 부분에서는 면압이 낮지만, 그 면적이 비교적 넓기 때문에 죔 하중의 일부가 직접 실에 기여하지 않아, 죔 하중을 실을 위해 충분히 이용할 수 없다는 문제가 있다.

또, 엔진의 저강성화에 수반하여, 실린더 헤드가 연소실 구멍의 그로밋(grommet)과 비드 때문에, 그 접합면이 긴 쪽 방향 중앙부가 아래로 오목하게 되도록 왜곡되어 접합면 간의 밀봉성이 저하한다는 문제도 있다.

이 문제에의 대응으로서, 개스킷의 긴 쪽 반향의 양단부 만에 내열성이고 비압축성이며 또한 비변형성의 돌출부를 마련하여, 죔 볼트를 죈 때에 엔진의 긴 쪽 방향 양단부에 있어서 실린더 헤드와 실린더 블록의 사이의 간격이 좁아지지 않아, 실린더 헤드의 접합면이 긴 쪽 방향 중앙부에 있어서 아래로 오목하게 되도록 왜곡되어 만곡하는 것을 제지하는 메탈 게스킷이 제안돼 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조.).

이 돌출부는, 스크린 인쇄로 에폭시 수지 등의 액상 코팅 재를 도포하거나, 금속판에 일체로 마련한 엠보스 비드의 내부 공간 부에 에폭시 수지 등의 경질 합성수지 층을 충전하여 형성한다. 그렇기 때문에, 적지만 중량이 증가하며, 또, 에폭시 수지 등의 도포공정이 증가한다는 문제가 있다.

(특허문헌 1) 특개2001-132843호 공보

(특허문헌 2) 특개평09-292027호 공보

본 발명은 이런 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 면압 감면용 잘린 부분을 마련하는 것에 의해 실 면압에 직접 기여하지 않는 부분의 면압을 감면하고, 이 감면한 면압분의 죔 하중을 실 면압에 이용하여 연소실 구멍 주위의 실 면압을 높이어 우수한 실 성능을 발휘할 수 있는 실린더 헤드 개스킷을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관계되는 실린더 헤드 개스킷은, 단수 또는 복수의 금속 구성판으로 이루어지는 다기통 엔진용의 실린더 헤드 개스킷의 금속 구성판의 어느 것에 있어서, 실 비드가 없는 평탄한 부분이며, 또한 연소실 구멍의 실 비드의 강성에 영향을 주지 않는 부분에 면압 감면용 잘린 부분을 마련하여 구성한다.

이 구성에 의해, 연소실 구멍 용의 실 비드가 배치되어 있지 않은 금속 구성판의 평탄부분의 일부, 즉, 면압이 낮은 부분을 오려내어, 면압 감면용 잘린 부분을 마련하는 것으로, 실에 공헌하고 있지 않은 불필요한 죔 하중을 비드 부에 배분하여 실성의 향상을 도모할 수가 있다.

상기의 실린더 헤드 개스킷으로, 연소실 구멍을 둘러싸도록 볼트구멍을 배치한 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 전기 면압 감면용 잘린 부분을, 전기 볼트구멍과 그 실린더 헤드 개스킷의 단부로 둘러싸는 부분으로서, 또한, 연소실 구멍이 배치되어 있지 않은 부분에 마련하여 구성한다.

혹은, 상기의 실린더 헤드 개스킷으로, 그 실린더 헤드 개스킷의 귀퉁이에 있어서, 전기 면압 감면용 잘린 부분을, 전기 귀퉁이에 배치된 전기 볼트구멍의 개스킷 귀퉁이 측에, 전기 볼트구멍을 부분적으로 둘러싸도록 마련하여 구성한다.

이들의 볼트구멍 주변에 면압 감면용 잘린 부분을 마련하는 것으로, 특히, 볼트구멍 주위의 비드에의 하중을 올려 헤드 굽음, 보어 변형 저감을 도모할 수가 있어, 실린더 보어에 대한 우수한 실 성능을 발휘할 수 있게 된다.,

또한, 상기의 실린더 헤드 개스킷으로, 3장 이상의 금속 구성판으로 이루어지는 실린더 헤드 개스킷에 있어서, 중판(中板)이 되는 금속 구성판에 상기 면압감면용 잘린 부분을 마련하여 구성하면, 잘린 부분이 표면에 나오지 않아, 엔진 부재와의 접촉면에 영향을 주는 일이 없어 잘린 부분을 마련한 부분의 면압을 작게 할 수 있다.

다음은, 도면을 참조하여 본 발명에 관계되는 실린더 헤드 개스킷의 실시의 형태에 대하여 설명한다. 도 1 ~ 도 4는 전형적인 설명도이며, 구성을 보다 이해하기 쉽도록 연소실 구멍의 크기, 볼트구멍의 크기, 실 비드의 크기, 면압 감면용 잘린 부분, 금속기판의 판 두께 등의 치수를 실제의 것과는 다르게 과장하여 나타내고 있다.

본 발명에 관계되는 실린더 헤드 개스킷은 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록(실린더 보디)의 엔진 부재의 사이에 끼이는 금속 개스킷으로서, 연소실(실린더 보어)의 고온·고압의 연소가스, 및 냉각수 통로나 오일 통로 등의 냉각수나 오일 등의 유체를 실 한다.

이 실린더 헤드 개스킷은 연강판, 스테인리스 어닐 재, 스테인리스 조질재(스프링 강판) 등으로 형성되는 금속 구성판(금속 기판)의 하나 또는 여러개로 구성된다. 또, 실린더 블록 등의 엔진 부재의 형상에 맞추어 제조되며, 연소실 구멍, 냉각수나 엔진 오일의 순환을 위한 액체구멍, 체결 헤드 볼트 용의 헤드 볼트 구멍 등이 형성된다.

도 1 및 도 2에 보이는 제 1 실시 형태의 실린더 헤드 개스킷(1)은 3장의 금속 구성판(10, 20, 30)을 적층하여 구성된 다기통 엔진 용의 실린더 헤드 개스킷(1)이다. 이 금속 구성판의 제 1 금속 구성판(10)과 제 3 금속 구성판(30)에 있어서, 연소실 구멍(2)의 주위에 실 비드로서 풀 비드(3)가 마련된다. 또, 볼트구멍(4)이 연소실 구멍(2)을 둘러싸도록 마련돼 있고, 이 각 볼트구멍(4)에 실 용의 하프 비드(5)가 마련돼 있다.

그리고, 본 발명에서는, 금속 구성판(10, 20, 30)의 어느 것(도 2에서는, 금속 구성판 20)에 있어서, 실 비드(3, 5)가 없는 부분이며, 또한, 연소실 구멍(2)의 실 비드(3)의 강성에 영향을 주지 않는 부분에 면압 감면용 잘린 부분(면압 감면용 슬릿)(6)을 마련한다. 도 1 및 도 2의 구성에서는 면압 감면용 잘린 부분(6)을 볼트구멍(4)과 실린더 헤드 개스킷(1)의 단부(1a)(또는 1b)로 둘러싸는 부분으로서, 또한, 연소실 구멍(2)이 배치돼 있지 않은 부분, 즉, 도 1의 해칭 부분에 마련한다.

이 구성에 의해, 연소실 구멍(2) 용의 실 비드(3)나 볼트구멍(4)의 실 비드(5) 등의 실 수단이 배치돼 있지 않은 금속 기판(20)의 평탄부분의 일부를 오려 내어 면압 감면용 잘린 부분(6)을 마련하는 것으로, 실에 공헌하지 않는 불필요한 죔 하중을 비드 부에 배분하여 실성의 향상을 도모할 수가 있다.

또, 이 도 2의 구성에서는, 중판이 되는 금속 구성판(20)에 면압 감면 용 잘린부분(6)을 마련하여 구성하고 있으므로, 면압 감면용 잘린 부분(6)이 개스킷(1A)의 표면에 나오지 않아, 엔진 부재와의 접촉면에 잘린 부분의 가장자리가 닿아 상처를 내게 되는 영향을 주는 일이 없다. 즉, 엔진 부재와 접촉하는 표면판(10, 30)에 있어서는 종래와 변화가 없어, 면압 감면용 잘린 부분을 마련한 부분의 면압을 작게 할 수 있다.

다음은, 도 3 및 도 4에 보이는 제 2의 실시의 형태의 실린더 헤드 개스킷(1A)에 대하여 설명한다. 이 실린더 헤드 개스킷(1A)은 2장의 금속 구성판(10A, 20A)을 적층하여 구성된 다기통 엔진 용의 실린더 헤드 개스킷(1A)이다. 이 제 1 금속 구성판(10A)에 있어서, 연소실 구멍(2)의 주위에 실 비드로서 풀 비드(3)가 마련된다. 또, 볼트구멍(4)이 연소실 구멍(2)을 둘러싸게 마련돼 있고, 이 볼트구멍(4)에 실 용의 하프 비드(5)가 마련되어 있다.

이 제 2 금속 구성판(20A)의 실린더 헤드 개스킷(1A)의 귀퉁이에 있어서, 이 귀퉁이에 배치된 볼트구멍(4)의 개스킷 귀퉁이 측에, 이 볼트구멍(4)을 부분적으로 둘러싸도록 면압 감면용 잘린 부분(6A)을 마련한다. 이 볼트구멍(4)의 주변에 면압 감면용 잘린 부분(6A)을 마련하는 것으로, 특히, 볼트구멍(4)의 주위의 하프 비드(5)에 대한 실 면압을 올려 헤드 굽음, 보어 변형 저감을 도모할 수가 있어 연소실 구멍(2)에 대한 우수한 실 성능을 발휘할 수 있게 된다.

본 발명의 금속 개스킷에 의하면, 연소실 구멍 용의 실 비드가 배치되어 있지 않는 금속 기판의 평탄부의 일부에 면압 감면용 잘린 부분을 마련하는 것에 의해, 실에 공헌하지 않는 불필요한 죔 하중을 비드 부에 배분하여 실 성능의 향상을 도모할 수가 있다.

또한, 볼트구멍 주변에 면압 감면용 잘린 부분을 마련하는 것에 의해, 특히, 볼트구멍 주위의 비드에의 하중을 올려 헤드 굽음, 보어 변형 저감을 도모할 수가 있다.

Claims (5)

1. 단수 또는 복수의 금속 구성판으로 이루어지며 연소실 구멍을 둘러싸도록 볼트구멍을 배치한 다기통 엔진용의 실린더 헤드 개스킷의 금속 구성판의 어느 것에 있어서, 실 비드가 없는 평탄한 부분이며, 또한, 연소실 구멍의 실 비드의 강성에 영향을 주지 않는 부분에 면압 감면용 잘린 부분을 마련한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
2. 제 1 항에 있어서,

   전기 면압 감면용 잘린 부분을, 전기 볼트구멍과 그 실린더 헤드 개스킷의 단부로 둘러싸는 부분이며, 또한, 연소실 구멍이 배치되어 있지 않은 부분에 마련한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,

   실린더 헤드 개스킷의 귀퉁이에 있어서, 전기 면압 감면용 잘린 부분을, 헤드 개스킷의 귀퉁이에 배치된 볼트구멍의 개스킷 귀퉁이 측에, 전기 볼트구멍을 부분적으로 둘러 싸도록 마련한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   실린더 헤드 개스킷이 3장 이상의 금속 구성판으로 이루어지며, 중판이 되는 금속 구성판에 전기 면압 감면용 잘린 부분을 마련한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.
5. 제 3 항에 있어서,

   실린더 헤드 개스킷이 3장 이상의 금속 구성판으로 이루어지며, 중판이 되는 금속 구성판에 전기 면압 감면용 잘린 부분을 마련한 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 개스킷.

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