KR100915313B1 - 금속 개스킷 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 개장되는 금속 개스킷에 관한 것으로, 비드에 의한 실린더용 개구 둘레 에지부의 시일 면압을 높이는 것을 목적으로 한다.

복수의 실린더용 개구(1)의 둘레 에지부에 비드(2)를 형성한 2장의 탄성 금속 기판(A₁, A₂)과, 상기 비드의 볼록부 측에 배치되고, 복수의 실린더용 개구(1)에 대하여 연결하는 구조의 금속 박판(B)으로 이루어지는 금속 개스킷에 있어서, 상기 금속 박판의 연결 부분에 중첩되는 기판(A₁) 부위에 개구부(3)를 형성한다.

상기 개구부(3)를 설치함으로써, 금속 박판의 연결 부분에 의한 실린더용 개구 둘레 에지부의 시일 면압 저하를 억제하여, 결과적으로 비드 부분의 시일 면압을 높인다.

Description

금속 개스킷{Metal gasket}

본 발명은 내연 기관의 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 개장되는 금속 개스킷의 개량에 관한 것이다.

내연 기관에서는, 실린더 블록과 실린더 헤드의 접합면에 금속 개스킷을 개장하여 체결하므로써 시일 기능을 부여하고 있다.

특히 실린더용 개구에 둘러싸이는 영역에서의 시일은 중요하며, 이 부분의 시일이 불충분하면, 연소실 내부의 압력 저하 및 오버 히트가 되어 나타난다.

그래서 상기 금속 개스킷으로서, 탄성 금속 기판에 실린더용 개구와 동심원 형상의 비드(bead)를 설치하고, 금속 개스킷이 볼트로 조여졌을 때에 발생하는 비드의 반발력을 이용하여, 실린더용 개구를 둘러싸는 둘레 에지부의 시일 기능을 높이도록 구성한 개스킷이 많이 사용되고 있다.

또한, 본 발명자들은 상기 비드 부착 탄성 금속 기판과, 상기 비드의 볼록부 측에 배치되고, 상기 탄성 금속 기판보다 얇은 금속 박판을 조합시켜, 그로 인해 실린더용 개구를 둘러싸는 둘레 에지부를 상기 금속 박판의 판 두께만큼 두껍게 하여 시일 면압을 더욱 높이도록 한 금속 개스킷을 종래의 발명(특원 2001-85586)에서 제안하고 있다.

상기 금속 개스킷에 있어서, 실린더용 개구 둘레 에지부에 배치된 상기 금속 박판이 복수의 실린더용 개구에 대하여 연결되는 구조에서는, 상기 금속 박판의 연결 부분에 면압이 발생함으로써, 실린더용 개구 둘레 에지부의 시일 면압 저하가 되며, 또한 면압이 불균일해진다.

또한, 상기 금속 개스킷에서는, 볼트 조임 후의 실린더 블록, 실린더 헤드 변형에 의해, 볼트 근방의 면압은 높고, 실린더용 개구간 및 볼트간의 면압은 낮아 불균일한 상태가 된다.

상기 개스킷에 있어서는, 실린더용 개구 둘레 에지부에서 금속 박판과 금속 기판이 각종 결합 방법으로 결합되어 있다. 결합 방법으로서는 금속 박판의 일부를 금속 기판에 형성한 수용 구멍부에 넣어 절곡(折曲) 고정시키는 방법, 혹은 용접이나 용착으로 고정시키는 방법 등이 있다.

이러한 고정 방법을 취한 경우, 상기 절곡 고정시키는 방법의 경우에는 절곡된 금속의 두께만큼, 주위와 비교하여 개스킷의 두께가 두꺼워진다. 용접 혹은 용착의 경우에도 금속의 용융에 의해 생긴 접합부 때문에 역시 접합부의 두께가 두꺼워진다.

이 때문에 접합부 둘레 에지에서 시일 면압이 저하하여, 면압이 불균일해진다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 실린더용 개구 둘레 에지부의 시일 면압을 한층 더 높일 수 있는 금속 개스킷을 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 제 1 발명은 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 개재되어 양 면 사이를 시일하는 금속 개스킷으로서, 이 금속 개스킷은 복수의 실린더용 개구 둘레 에지부에 비드를 형성한 탄성 금속 기판과, 상기 비드의 볼록부 측에 배치되고, 복수의 실린더용 개구에 대하여 연결되는 구조의 금속 박판으로 이루어지며, 상기 금속 박판의 연결 부분에 중첩되는 상기 탄성 금속 기판의 부위에 개구부가 설치되어 있는 것을 요지로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 비드의 반발력에 의한 시일 면압을 금속 박판의 판 두께만큼 높게 할 수 있을 뿐 아니라, 탄성 금속 기판 측에 설치한 상기 개구부에 의해, 상기 금속 박판의 연결 부분의 면압에 의한 실린더용 개구 둘레 에지부의 면압 저하를 억제하여, 결과적으로 비드 부분의 시일 면압을 높일 수 있다.

또한, 제 2 발명은 실린더 헤드와 실런더 블록 사이에 개재되어 양 면 사이를 시일하는 금속 개스킷으로서, 이 금속 개스킷은 복수의 실린더용 개구 둘레 에지부에 비드를 형성한 복수의 탄성 금속 기판과, 상기 비드의 볼록부 측에 배치되고, 복수의 실린더용 개구에 대하여 연결되는 구조의 금속 박판으로 이루어지며, 상기 금속 박판과 한쪽 탄성 금속 기판의 고정 부분에 중첩되는 다른쪽 탄성 금속 기판의 부위에 개구부가 설치되어 있는 것을 요지로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 비드의 반발력에 의한 시일 면압을 금속 박판의 판 두께만큼 높게 할 수 있을 뿐만 아니라, 탄성 금속 기판 측에 설치한 상기 개구부에 의해, 상기 금속 박판과 탄성 금속판과의 고정 부분의 면압에 의한 실린더용 개구 둘레 에지부의 면압 저하를 억제하여, 결과적으로 비드 부분의 시일 면압을 높일 수 있다.

실시예

도 1 및 도 2에 본 발명의 일 실시예를 도시한다.

도 1 및 도 2에 있어서, 금속 개스킷은 다기통 엔진의 각 실린더용 개구(1)의 둘레 에지부를 따라 형성된 볼록형 비드(2)를 구비한 두께 0.2 내지 0.3 ㎜ 인 2장의 탄성 금속 기판(A₁, A₂)과, 양 탄성 금속 기판보다 얇은 두께 0.08 내지 0.12 ㎜의 금속 박판으로서, 각 실린더용 개구의 둘레 에지부를 소정의 폭으로 둘러싸며, 또한 상기 기판의 비드 볼록부 측에 대향하여 기판 사이에 배치된 환형부로 이루어지는 금속 박판(B)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 환형부로 이루어지는 금속 박판(B)은 서로 인접하는 부분에서 일체로 연결되는 구성으로 되어 있다.

상기 기판(A₁, A₂) 중 한쪽 기판(A₁)에는 상기 환형부로 이루어지는 금속 박판(B)의 연결 부분에 중첩되는 부위에 개구부(3)가 형성되어 있다. 이 개구부(3)를 포함하는 구조에 대해서는, 도 1의 X-X 선의 절단 확대 단면도인 도 2에 상세하게 도시하고 있다.

상기 환형부로 이루어지는 금속 박판(B)이 복수의 실린더용 개구에 대하여 연결되는 구조인 경우, 이 연결 부분에 면압이 발생함으로써, 실린더용 개구 둘레 에지부의 면압이 저하되고, 또한 면압이 불균일해지는 문제가 있다.

또한, 금속 개스킷의 볼트 체결 후의 실린더 헤드 및 실린더 블록의 변형에 의해, 실린더용 개구 둘레 에지부의 면압은, 볼트 근방의 면압은 높고, 실린더간 및 볼트간의 면압은 낮아 불균일한 상태가 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 환형부로 이루어지는 금속 박판의 연결 부분과 중첩되는 기판(A₁)의 부위에 개구부(3)를 설치한 구조에 의하면, 실린더용 개구 둘레 에지부의 시일 면압 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

이 밖에도 탄성 금속 기판(A₁)에 개구를 설치하여 실린더용 개구 둘레 에지부의 시일 면압 저하를 억제할 수 있다. 그 예를 이하에 예시한다.

도 3은 한 장의 탄성 금속 기판(A₁)에 금속 박판(B)을 조합한 구조예를 도시하고 있다. 이 구조예의 경우에도 상기와 동일한 효과가 얻어진다.

상기 금속 개스킷에 있어서, 각 실린더용 개구 둘레 에지부에 대하여 배치된 환형부로 이루어지는 금속 박판(B)은 실린더용 개구 둘레 에지부의 금속 부위의 4개소에서 한쪽 탄성 금속 기판(A₂)에 고정되는 구조로 되어 있다.

상기 금속 박판(B)의 고정 구조부에 대해서는, 도 1의 원(가)로 도시한 고정 구조부의 확대 평면도를 도 4에 도시하며, 도 5에 도 4의 Y-Y 선의 절단 단면도를 도시하고 있다.

도 4 및 도 5에 있어서, A₁, A₂는 탄성 금속 기판으로, 금속 박판(B)의 환형부로부터 반경 방향으로 일체로 돌출되어 있는 아암 판부(4)의 선단을 기판(A₂)에 설치되어 있는 수용 구멍부(5)에 삽입하고, 절곡하여 걸림판부(4a)로 함으로써 고정 구조부가 형성되어 있다. 다른쪽 기판(A₁)에는 상기 고정 구조부에 해당하는 부위에 개구부(6)가 형성되어 있다.

상기 환형부로 이루어지는 금속 박판(B)의 고정 구조부는 아암 판부(4)의 절곡에 의한 걸림판부(4a)만큼 판의 적층 두께가 늘어나, 그것이 시일 면압 저하를 초래하게 되지만, 상기 기판(A₁)에 개구부(6)를 설치하여 적층 두께를 줄임으로써, 시일 면압 저하에 대한 영향을 억제할 수 있다.

도 6 및 도 7은 상기 고정 구조부의 변형예를 도시하는 것으로, 도 7은 도 6의 Z-Z 선의 절단 단면도이다.

이 고정 구조부에서는, 상기 아암 판부(4)를 넣어 절곡시키기 위한 수용 구멍부(5)에 단차부(7)가 형성되며, 그곳에 아암 판부(4)의 걸림판부(4a)가 겹쳐진다. 이 구성에 의하면, 기판(A₂)의 하면에서 걸림판부(4a)가 돌출되어 있으므로, 개스킷 체결 시에 단차부(7)가 없는 경우, 기판(A₂)의 판을 볼트 체결력을 사용하여 왜곡시킬(휘게 할) 필요가 있어, 실린더용 개구 주변의 면압이 저하한다.

상기 문제를 해결하기 위해, 처음부터 단차부를 설치하여 판부(4a)가 기판(A₂)의 하면보다 돌출하지 않도록 한다. 또는 판부(4a)가 개스킷 패키징시에 다른 개스킷을 상처입힐 염려가 있어, 그 때문에 단차부(7)를 설치하는 경우가 있으며, 개구부(6)가 없는 경우에 있어서도 적용되는 일이 있다.

도 8 내지 도 10에 폭이 넓은 환형부로 이루어지는 금속 박판(B)을 사용하여, 비드에 가까운 외측 영역에서 2장의 탄성 금속 기판(A₁, A₂) 및 상기 금속 박판(B)을 일체화하는 다른 고정 구조예를 도시한다. 도 8은 금속 개스킷 일부의 평면도, 도 9는 도 8의 고정 구조부(C)의 M-M 선의 단면 확대도, 도 10은 N-N 선의 단면 확대도이다.

이 고정 구조는 2장의 탄성 금속 기판(A₁, A₂)과 금속 박판(B)을 프레스 펀칭 가공 및 코킹(calking) 가공에 의해 일체로 결합하는 것이다.

즉, 2장의 탄성 금속 기판(A₁, A₂)과 양 금속 기판 사이에 배치한 금속 박판(B)을 비드(2) 근처의 바깥 측 영역에서 3장의 금속판의 두께 방향으로의 프레스 펀칭 가공에 의해, M-M선 방향으로는 도 9에 도시하는 바와 같이, 탄성 금속 기판(A₁, A₂), 금속 박판(B)에 연속하는 경사판부(8, 9, 10)로 이루어지는 오목부로 변형 가공되며, 이어서 N-N선 방향으로는 도 10에 도시하는 바와 같이, 상기 경사판부(8, 9, 10)가 기판(A₁)-금속 박판(B)-기판(A₂)으로부터 절개된 오목부 변형 가압된다. 그 오목부 바닥판부를 프레스 가공으로 가압함으로써, 바닥판부의 N-N선 방향의 폭은 절개된 개구부의 폭보다 넓게 압연되어 일체로 코킹되며, 탄성 금속 기판(A₁, A₂)에 금속 박판(B)이 고정된다.

또한, 상기 금속 박판(B)을 비드의 외측 영역에서 기판(A₁, A₂)에 고정시키기 위한 고정 구조로서는, 실린더용 개구 주위에 1 내지 6개소 스폿 용접 또는 레이저 용접 또는 용착에 의한 고정 구조를 적용하여도 된다.

더욱이, 상기 금속 박판(B)의 고정 구조로서는, 실린더용 개구의 주위에서 기판(A₁, A₂)에 접착제에 의해 전면 영역에 걸쳐 접착하여도 되며, 또한 부분 접착이어도 된다.

또한, 상기 금속 박판(B)을 2장의 비드의 외측 영역에서 기판(A₁, A₂)에 고정시키기 위한 고정 구조로서는, 접착제에 의해 고정시켜도 된다.

도 11은 비드의 외측 영역에서 금속 박판(B)과 1장의 기판(A₂)을 프레스 가공에 의해 일체로 결합한 고정 구조(D)를 도시하고 있다.

이 고정 구조에서는, 탄성 금속 기판(A₁)과 금속 박판(B)이 비드의 외측 영역에서 금속 박판의 두께 방향으로 프레스에 의해 변형되며, 금속 박판(B)의 프레스 바닥내 면(11)의 주위에서 부분(12)이 탄성 금속 기판(A₁)에 물려들어가며, 더욱이 횡방향 외측으로 변형하여, 탄성 금속 기판(A₁)의 프레스 바닥부(13) 주위의 부분(14)에 물려들어간 상태로 형성되어 있다.

도 12는 상기 금속 박판(B)을 비드의 외측 영역에서 기판(A₁)에 형성되어 있는 수공(水孔)(15)을 사용하여 설치한 고정 구조를 도시한 것이다.

즉, 상기 금속 박판(B)의 환형부로부터 돌출하는 아암 판부(4)의 선단을 수공(15)에 넣어 안쪽으로 절곡시켜 고정시킨 구조이다.

상기 구성에 의하면, 기판(A₁)의 수공(15)을 이용하고 있기 때문에, 기판(A₁)에 상기 금속 박판의 아암 판부를 넣기 위한 수용 구멍을 설치할 필요는 없다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 복수의 실린더용 개구 둘레 에지부에 비드를 각각 형성한 탄성 금속 기판과, 상기 비드의 볼록부 측에 배치되어, 복수의 실린더용 개구에 대하여 연결하는 구조의 금속 박판으로 이루어지는 금속 개스킷에 있어서, 상기 금속 박판의 연결 부분에 중첩되는 탄성 금속 기판의 부위에 개구부가 형성되어 있기 때문에, 실린더용 개구의 연결부에 의한 실린더용 개구 둘레 에지부의 시일 면압 저하를 억제하여, 결과적으로 비드 부분의 시일 면압을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 금속 개스킷의 평면도.

도 2는 도 1의 X-X 선의 단면 확대 단면도.

도 3은 도 2의 변형예에 의한 절단 확대 단면도.

도 4는 도 1에 (가)로 도시한 부분의 확대 평면도.

도 5는 도 4의 Y-Y 선의 절단 단면도.

도 6은 도 6의 변형예에 의한 절단 단면도.

도 7은 도 6의 Z-Z 선의 절단 단면도.

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 금속 개스킷의 부분 평면도.

도 9는 도 8의 M-M 선의 절단 확대 단면도.

도 10은 도 8의 N-N 선의 절단 확대 단면도.

도 11은 기판과 금속 박판의 프레스 가공으로 일체로 결합한 구조부의 단면도.

도 12는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 금속 개스킷의 부분 평면도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

A₁, A₂: 탄성 금속 기판 B: 금속 박판

1: 실린더용 개구 2: 비드

3: 개구부 4: 아암(arm) 판부

4a: 걸림판부 5: 수용 구멍부

6: 개구부 7: 단차부

C: 고정 구조부 8, 9, 10: 경사판부

D: 고정 구조부 11: 프레스 바닥내 면

12: 주위 부분 13: 프레스 바닥부

14: 주위 부분 15: 수공

Claims (9)

1. 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 개재되어 양 면 사이를 시일하는 금속 개스킷으로서,

   복수의 실린더용 개구 둘레 에지부에 비드를 형성한 탄성 금속 기판과, 상기 비드의 볼록부 측에 배치되고 복수의 실린더용 개구에 대하여 연결되는 구조의 금속 박판으로 이루어지며, 상기 금속 박판의 연결 부분에 중첩되는 상기 탄성 금속 기판의 부위에 개구부가 설치되어 있고,

   상기 금속 박판에 아암 판부가 일체로 설치되며, 상기 아암 판부가 상기 탄성 금속 기판에 설치된 수용 구멍부에 들어가 절곡되어 있는 기판 부위에 금속 박판의 두께 이상의 절곡부 형상을 둘러싸는 단차가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
2. 제 1 항에 있어서, 탄성 금속 기판을 2장으로 하여, 그 사이에 상기 금속 박판을 배치하고, 한쪽 탄성 금속 기판에 상기 개구부를 설치한 금속 개스킷.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속 박판은 상기 탄성 금속 기판에 스폿 용접, 레이저 용접 또는 접착제에 의해 고정되어 있는 금속 개스킷.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속 박판은 두께 방향으로 프레스에 의해 변형시킨 변형 바닥부의 주위부가 인접하는 금속판 상호의 물려들어간 부분에서, 탄성 금속판과 금속 박판을 일체로 결합시키고 있는 금속 개스킷.
5. 삭제
6. 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 개재되어 양 면 사이를 시일하는 금속 개스킷으로서,

   복수의 실린더용 개구 둘레 에지부에 비드를 형성한 복수의 탄성 금속 기판과, 상기 비드의 볼록부 측에 배치되고 복수의 실린더용 개구에 대하여 연결되는 구조의 금속 박판으로 이루어지며, 상기 금속 박판과 한쪽 탄성 금속 기판의 고정 부분에 중첩되는 다른쪽 탄성 금속 기판의 부위에 개구부가 설치되어 있고,

   상기 금속 박판에 아암 판부가 일체로 설치되며, 상기 아암 판부가 상기 탄성 금속 기판에 설치된 수용 구멍부에 들어가 절곡되어 있는 기판 부위에 금속 박판의 두께 이상의 절곡부 형상을 둘러싸는 단차가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 금속 박판은 상기 탄성 금속 기판에 스폿 용접, 레이저 용접 또는 접착제에 의해 고정되어 있는 금속 개스킷.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 금속 박판은 두께 방향으로 프레스에 의해 변형시킨 변형 바닥부의 주위부가 인접하는 금속판 상호의 물려들어간 부분에서, 탄성 금속판과 금속 박판을 일체로 결합시키고 있는 금속 개스킷.
9. 삭제