KR20140133948A - 금속 가스켓 - Google Patents

Abstract

엔진의 소형 경량화 및 대배기량화에 대응 가능한 금속 가스켓을 제공한다. 연소실 구멍(7)측으로부터 가스켓 외주측을 향하여, 연소실 구멍(7)의 단부로부터 연소실 구멍측 비드(2)의 폭 방향 도중 위치까지의 제1 영역(R1), 이 연소실 구멍측 비드(2)의 폭 방향 도중 위치로부터 냉각수 영역(W/J) 내와 중첩되는 위치의 도중 위치까지의 제2 영역(R2), 이 제2 영역(R2)보다도 외주측의 제3 영역(R3)의 3개의 영역으로 구분한다. 이 금속 가스켓(20)의 판 두께를, 제1 영역(R1)이 제일 두껍고, 제2 영역(R2)이 다음으로 두껍고, 제3 영역(R3)이 제일 얇아지도록 구성한다. 이 판 두께는, 부판(4)에 의해서 구성한다.

Description

금속 가스켓{METAL GASKET}

본 발명은, 엔진을 구성하는 실린더 블록과 실린더 헤드와의 대향하는 접합면 사이에 개재되어서 사용되는 금속 가스켓으로서, 상기 실린더 블록과 실린더 헤드가 금속 가스켓을 개재한 상태로 볼트 체결되는 엔진에서 사용되는 상기 금속 가스켓에 관한 것이다.

종래의 금속 가스켓으로서는, 예를 들면 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재되는 금속 가스켓이 있다.

특허 문헌 1에 기재되는 금속 가스켓은, 1매의 기판과, 이 기판보다도 얇은 부판(副板)을 적층하여 구성된다. 기판에는, 연소실 구멍이 개구하고 있음과 함께 이 연소실 구멍을 둘러싸도록 하여 풀 비드(full bead)로 이루어지는 연소실 구멍측 비드를 성형하고 있다. 또한 부판은, 기판 전체면과 대향 배치되어 있음과 함께, 연소실 구멍측 단부(端部)에서 기판을 사이에 끼워넣도록 되접혀져서 되접힘부를 형성하고 있다. 이 되접힘부의 단부는, 상기 연소실측 비드보다도 내주측(연소실 구멍측)의 기판 평탄부에 설정되어 있다.

상기 구성에 의해서, 연소실 구멍 주위의 총 판 두께(금속 가스켓의 판 두께)만이 두께가 증가된다. 즉, 금속 가스켓의 판 두께는, 연소실 구멍측 비드보다도 내주측과, 그 외주측(연소실 구멍측 비드를 포함한다.)의 영역의 2 종류로 구분된다. 그 결과, 금속 가스켓을 엔진에 장착하고 볼트로 체결했을 때에, 연소실 구멍측 비드보다 연소실 구멍측의 평탄부에 배치된 두께 증가 부분은, 연소실 구멍 주위의 면압(面壓)을 증대시키는 역할과, 두께 증가 부분이 스토퍼가 되어서 엔진 가동시에 연소 폭발로 발생하는 진동 진폭을 제한하여 연소실 구멍측 비드의 피로 파괴를 방지하는 역할을 가진다. 또한, 되접힘부가, 연소실 구멍측 비드의 볼록부측에 배치되는 경우(제4도)에는, 연소실 구멍측 비드가 전굴(全屈)되는 것을 방지하는 역할을 가진다.

또한, 특허 문헌 2에 기재되는 금속 가스켓도, 1매의 기판과, 이 기판보다 얇은 부판을 적층하여 구성된다. 기판에는, 연소실 구멍이 개구하고 있음과 함께 이 연소실 구멍을 둘러싸도록 하여 풀 비드로 이루어지는 연소실 구멍측 비드를 성형하고 있다.

또한 부판은, 연소실 구멍측 비드의 오목부측에서 기판과 대향 배치되어 있다. 이 부판의 외주측 단부는, 연소실 구멍측 비드의 외측에 위치하는 기판 평탄부와 중첩되도록 설정되어 있다. 이 부판은, 연소실 구멍측에 연이어지고, 연소실 구멍측 단부에서 기판을 사이에 끼워넣도록 되접혀져서 되접힘부를 형성하고 있다. 이 때 되접힘부의 단부는, 상기 연소실측 비드의 볼록부측보다 내주측(연소실 구멍측)의 기판 평탄부에 설정되어 있다.

이것에 의해서, 가스켓의 판 두께는, 연소실 구멍으로부터 외주측을 향하여 3 종류로 구분된다. 즉, 가스켓 외주로부터 연소실 구멍측 비드의 외주부 위치까지의 판 두께는, 기판만으로 제일 얇고, 연소실 구멍측 비드를 포함하여 상기 연소실 구멍측 비드를 사이에 둔 폭 방향의 전후 부분이, 기판과 부판 1매분의 두께가 되어서 두번째로 얇고, 연소실 구멍측 비드보다 연소실 구멍측이, 기판과 부판 2매로 제일 두꺼워지는 판 두께 구성이 되어 있다.

이것에 의해서, 엔진의 강성이나 연소실 지름의 크기, 연소압 등의 조건에 의해, 부판의 판 두께를 선택하여 연소 가스압을 완전히 시일함과 함께, 냉각수, 오일 구멍 등의 면압을 확보하는 기술이다.

일본 공개 특허 공보 소62-155376호 일본 공개 특허 공보 평11-2325호

엔진 기술은 급속히 진화를 계속하고 있고, 엔진의 소형 경량화, 고성능화, 에너지 절약 기구의 도입 등을 위하여, 열부하의 증대나 하이 메카 기술의 도입 등이 이루어지고 있다. 이 때문에, 예를 들면 엔진 강성은 저하하는 경향이 있고, 고온 고압인 연소 가스와 발생하는 엔진열을 냉각하는 냉각수, 엔진 회전 슬라이딩부를 윤활하는 오일 등 조건이 다른 기체나 액체를 1매의 금속 가스켓으로 시일하는 기술에는, 다양한 과제가 발생하고 있다.

이러한 엔진 강성의 저하에 대한 대응과, 인터넷의 보급으로 부품을 세계 시장에서 조달하는 경향으로부터 비용 절감 경쟁력도 강요당하는 현재에 있어서는, 금속 가스켓에 대해서, 성능 및 비용 쌍방의 면으로부터의 요구가 점점 더 엄격해지고 있다.

그리고, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에서는, 연소실 구멍측 비드보다도 연소실 구멍측의 평탄부의 두께가 제일 두꺼워지도록 두께가 증가하는 구성을 채용하고 있다. 이것에 의해서, 상기 연소실 구멍측의 평탄부 위치에서 엔진을 두께 증가만큼 변형시키는 것으로 연소실 구멍 주위의 면압을 증대시키고, 엔진 가동으로 일어나는 폭발로, 연소실 구멍측 비드가 진동 진폭으로 피로 파괴하는 것을 방지한다.

그러나 상술한 바와 같이, 엔진은 급속히 진화되고, 소형 경량화에서 대배기량화를 추진하여 연소실 지름이 커지는 것에 수반하여 연소실 구멍 사이가 좁아지고, 또한 연소실 구멍측 비드보다도 연소실 구멍측의 평탄부(연소실 구멍 외연부(外緣部))의 폭은 점점 더 좁아지는 경향이 있다. 또한, 연소실 구멍 사이가 좁아짐과 동시에, 발열량의 증대에 따라서 냉각 효과를 상승시키기 위하여, 연소실 구멍 주위에 배치하는 냉각수 영역(워터 쟈켓)도 열원에 가깝게 하는 배치가 되는 경향이 있고, 이것은, 연소실 주위를 시일하는 가스켓의 시일면 폭(연소실로부터 냉각수 영역의 사이에 있는 접합면의 폭)도 좁게 설계할 필요성이 발생한다.

그리고, 종래와 같은, 연소실 구멍측 비드 위치의 한쪽 면 및, 그 내측의 기판 평탄부의 양면에 병설하는 부판의 구성으로는, 상기 요청에 대응하지 못할 우려가 있다.

즉, 상술한 바와 같이 연소실 지름의 확대와 냉각수 영역 위치가 연소실에 가까워짐에 따라서, 냉각수 영역 위치보다도 연소실측의 시일면 폭이 좁아진다. 이것은 연소실 구멍 주위에 마련하는 시일면 폭이 좁아지는 것으로 이어진다. 이 좁아진 시일면 폭 내에 연소실 구멍측 비드와, 연소실 구멍측 비드보다 내측의 평탄부 위치에 부판의 되접힘 폭을 마련하는 것이 된다.

그러나, 엔진의 진동에 변형 추종시키기 위해서는 비드 폭도 비드 높이도 일정 이상은 필요하지만, 비드 폭을 좁게 하지 않으면 되접힘 폭을 확보할 수 없다. 또한, 비드 폭을 좁게 하여 면압을 확보하기 위해서는 비드 높이를 높게 할 필요가 있지만, 비드 높이를 확보할 수록 기판에 균열이 발생되는 원인이 된다.

또한, 부판의 되접힘 폭을 좁게 할수록, 엔진에 장착하여 운전했을 때에, 부판의 되접힘부에 높은 면압이 걸리고, 엔진 경량화에 수반하여 엔진을 알루미늄제로 했을 경우에는 알루미늄의 내력(耐力)을 초과하게 된다. 또한, 면압의 제일 높은 부분이 연소실 구멍에 제일 가까운 고온이 되는 장소이며, 알루미늄의 내력을 저하시키는 온도까지 오르는 경우도 있고, 이러한 것으로부터도, 되접힘부를 형성 가능한 폭이 좁아질수록, 실린더 헤드나 실린더 블록의 접합면을 함몰시키는 것이 된다.

이상과 같이 비드의 균열이나 엔진의 함몰이 발생하면, 면압의 저하, 토크 다운의 원인이 되고, 연소 가스의 분출 누설로 이어질 우려도 있다.

본 발명은, 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로, 엔진의 소형 경량화 및 대배기량화에 대응 가능한 금속 가스켓을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 태양은, 연소실 및 그 외주측에 형성되어서 냉각수가 통과하는 냉각수 영역을 구비하는 실린더 블록의 접합면과, 실린더 헤드의 접합면의 사이에 개재되는 금속 가스켓으로서,

연소실에 대응한 위치에 개구되는 연소실 구멍과, 이 연소실 구멍을 둘러싸는 연소실 구멍측 비드가 형성되는 금속 가스켓에 있어서,

이 금속 가스켓은, 연소실 구멍측으로부터 가스켓 외주측을 향하여, 연소실 구멍 단부로부터 연소실 구멍측 비드의 폭 방향 도중 위치까지의 제1 영역, 이 연소실 구멍측 비드의 폭 방향 도중 위치로부터 상기 냉각수 영역 내와 중첩되는 위치의 도중 위치까지의 제2 영역, 이 제2 영역보다 외주측의 제3 영역의 3개의 영역으로 구분되고, 이 금속 가스켓의 판 두께를, 제1 영역이 제일 두껍고, 제2 영역이 다음으로 두껍고, 제3 영역이 제일 얇아지도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 다른 일 태양은, 연소실 및 그 외주측에 형성되어서 냉각수가 통과하는 냉각수 영역을 구비하는 실린더 블록의 접합면과, 실린더 헤드의 접합면의 사이에 개재되는 금속 가스켓으로서,

1매 또는 2매 이상의 기판과, 부판을 적층하여 구성하고,

상기 기판에는 적어도, 연소실에 대응한 위치에 개구되는 연소실 구멍과, 이 연소실 구멍에 연속되는 연소실 구멍 외연부와, 상기 연소실 구멍 및 연소실 구멍 외연부를 둘러싸는 연소실 구멍측 비드와, 이 연소실 구멍측 비드의 외주측이며 상기 냉각수 영역과 대향 가능한 위치에 개구한 냉각수 구멍을 마련하고,

상기 부판은, 외주측 단부를 상기 냉각수 영역과 중첩되는 위치에 배치하여 연소실 구멍측에 연이어지고 또한 연소실 구멍측에서 되접혀져서 구성되고, 이 부판의 되접힘부의 단부를, 상기 연소실 구멍측 비드와 중첩되는 위치에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 다른 일 태양은, 상기 연소실 구멍측 비드는, 연소실 구멍 외연부를 기준으로 하여, 기판을 구성하는 금속판을 기판의 한 쪽의 면측으로 볼록해지도록 굴곡 가공하여 성형되고, 비드 폭의 양단에 각각 연소실 구멍을 따라서 연장되는 비드의 모퉁이부가 형성되고,

그 폭 방향으로 나열되는 2개의 비드의 모퉁이부의 사이에, 상기 부판의 되접힘부의 단부가 위치함과 함께, 이 되접힘부는, 기판의 다른 쪽의 면측에 배치되는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 태양은, 상기 연소실 구멍측 비드는, 연소실 구멍 외연부를 기준으로 하여, 기판을 구성하는 금속판을 기판의 한 쪽의 면측으로 볼록해지도록 굴곡 가공하여 성형되어서, 비드 폭의 양단에 각각 연소실 구멍의 외주를 따라서 연장되는 비드의 모퉁이부가 형성되고,

그 폭 방향으로 나열되는 2개의 비드의 모퉁이부의 사이에, 상기 부판의 되접힘부의 단부가 위치함과 함께, 이 되접힘부는 기판의 한 쪽의 면측에 배치되고, 또한, 기판의 한 쪽의 면측에 배치되는 부판의 부분은, 대향하는 기판의 표면의 형상을 따른 형상으로 되어 있어도 좋다.

본 발명의 태양은, 상기 연소실 구멍측 비드는, 연소실 구멍 외연부를 기준으로 하여, 기판을 구성하는 금속판을 기판의 한 쪽의 면측으로 볼록해지도록 굴곡 가공하여 성형되고,

상기 부판은, 상기 기판의 다른 쪽의 면측에서 상기 연소실 구멍측 비드의 오목부측과 대향하는 대향 부분을 가지고, 이 부판의 대향 부분에, 상기 기판측을 향하여 돌출하는 비드를 형성해도 좋다.

본 발명의 형태는, 상기 부판의 되접힘부는, 기판의 연소실 구멍 외연부를 사이에 끼워넣도록 하여 되접혀져 있어도 좋다.

본 발명의 태양에 의하면, 엔진의 소형 경량화 및 대배기량화에 대응 가능한 금속 가스켓을 제공하는 것이 가능해진다.

즉, 가스켓의 판 두께를, 연소실 구멍측으로부터 외주를 향하여, 3 종류의 판 두께로 구분하고, 제일 두꺼운 제1 영역의 일부를 연소실 구멍측 비드의 일부에 중첩하고 있다. 이것에 의해서, 엔진의 강성이 낮고, 또한 엔진의 연소실로부터 냉각수 영역까지의 사이의 시일면 폭이 좁아져도, 연소실 구멍측 비드의 비드 폭을 확보하면서 연소실 구멍 주위의 면압을 높게 설정하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 대한 금속 가스켓을 나타내는 일부 파단한 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 대한 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 대한 기판을 2매로 구성했을 때의 A-A 단면도이다.
도 5는 본 발명에 기초한 제2 실시 형태에 대한 금속 가스켓을 설명하는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 기초한 제2 실시 형태에 대한 금속 가스켓의 다른 예를 설명하는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 기초한 제2 실시 형태에 대한 금속 가스켓의 다른 예를 설명하는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 기초한 제2 실시 형태에 대한 금속 가스켓의 다른 예를 설명하는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 기초한 제3 실시 형태에 대한 금속 가스켓을 설명하는 단면도이다.
도 10은 본 발명에 기초한 제3 실시 형태에 대한 금속 가스켓의 다른 예를 설명하는 단면도이다.
도 11은 본 발명에 기초한 실시 형태에 대한 연소실 구멍측 비드의 볼록부측에 되접힘부를 마련한 경우를 설명하는 도이다.
도 12는 되접힘부를 부판과는 별도의 판으로 구성하는 경우의 예를 설명하는 단면도이다.

(제1 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 대한 금속 가스켓(20)을 일부 절결(切缺)한 상태로 나타내는 개요 평면도이다. 도 2는, 도 1의 A-A 단면도이다.

(구성)

우선 구성에 대해서 설명한다.

본 실시 형태의 금속 가스켓(20)은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 스테인레스 강재 등 스프링력을 발생 가능한 탄성 금속판으로 이루어지는 기판(1)과, 부판(4)이 적층되어서 구성된다. 부판의 판 두께는, 예를 들면 기판(1)의 판 두께보다 얇은 것으로 한다. 또한, 부판은, 스프링력을 발생시키는 것이 불필요한 구성의 경우에는, 스테인레스 강재 등의 탄성 금속판일 필요는 없고, 연강(軟鋼), 알루미늄 그 외의 금속 재료로 구성해도 좋다.

기판(1)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 실린더 블록(11)의 연소실(10)에 대응하여 마련된 복수의 연소실 구멍(7)이 소정 방향으로 나열되어 개구되어 있다. 또한 기판(1)에는, 연소실 구멍(7) 및 이 연소실 구멍(7)의 바깥 가장자리에 위치하는 기판 평탄부(연소실 구멍 외연부(8)라고도 부른다.)의 양쪽을 모두 순환 형상(無端狀)으로 둘러싸도록, 연소실 구멍측 비드(2)가 성형되어 있다. 또한, 상기 기판 평탄부의 폭은, 연소실 구멍측 비드(2)의 폭 이하가 바람직하다. 연소실 구멍측 비드(2)는, 기판(1)을 구성하는 금속판을 상면측으로 볼록해지도록 굴곡 성형하여 형성된 풀 비드이다. 풀 비드로 이루어지는 연소실 구멍측 비드(2)는, 비드 폭 방향 양단부에 각각, 연소실 구멍(7)의 외주를 따라서 연장되는 모퉁이부(2a, 2b)가 형성되고, 이 2개의 모퉁이부(2a, 2b)의 사이의 부분(2c)이, 상방으로 돌출된 단면(斷面)이 원호인 형상인 볼록부가 된다.

이 연소실 구멍측 비드(2)보다 외주측의 기판(1) 부분에는, 실린더 블록(11)의 냉각수 영역(W/J)(냉각수가 통과하는 공간)과 판 두께 방향에서 대향하는 위치에, 복수의 냉각수 구멍(13)이 상기 연소실 구멍측 비드(2)의 외주를 따라서 복수 형성되어 있다.

또한, 도 1 중, 부호 15는 볼트 구멍이며, 부호 14는 기름 구멍이다.

또한, 기판(1)의 외주측에는, 냉각수 구멍(13)을 둘러싸도록 그 외주를 따라서 하프 비드로 이루어지는 외주측 비드(3)가 형성되어 있다. 또한, 볼트 구멍(15)이나 기름 구멍(14)을 둘러싸도록 하여 비드(17)가 형성되어 있다.

상기 부판(4)은, 기판(1)의 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부측의 면(하면)과 대향하고, 또한, 상기 냉각수 영역(W/J)과 중첩되는 위치와 연소실 구멍(7)측 단부의 사이에서만 기판(1)과 대향 배치되는 크기로 되어 있다. 즉, 부판(4)은, 외주측 단부(16)를 상기 냉각수 영역(W/J)과 중첩되는 위치에 배치한다. 또한, 부판(4)은, 냉각수 영역(W/J)과 중첩되는 위치로부터 연소실 구멍(7)측 단부까지 연이어지고, 또한, 연소실 구멍(7)측 단부에서 되접혀져서 되접힘부(5)가 형성되어 있다. 그리고, 이 부판(4)의 되접힘부(5)의 단부(6)를, 상기 연소실 구멍측 비드(2)와 중첩되는 위치에 설정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 되접힘부(5)의 단부(6)를, 2개의 모퉁이부(2a, 2b)의 사이에 있는, 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부와 대향하도록 배치한다. 이 되접힘부(5)도, 기판(1)의 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부측의 면(하면)측에 배치된다.

이상의 구성에 의해서, 가스켓의 판 두께에서 보면, 본 실시 형태의 금속 가스켓(20)은, 연소실 구멍(7)측으로부터 가스켓 외주측을 향하여, 연소실 구멍(7) 바깥 가장자리로부터 연소실 구멍측 비드(2)의 폭 방향 도중 위치까지의 제1 영역(R1), 이 연소실 구멍측 비드(2)의 폭 방향 도중 위치로부터 상기 냉각수 영역(W/J)내와 중첩되는 위치의 도중 위치까지의 제2 영역(R2), 이 제2 영역(R2)보다 외주측의 제3 영역(R3)의 3개의 영역으로 구분되고, 이 금속 가스켓(20)의 판 두께를, 제1 영역(R1)이 기판(1)과 부판(4)의 2매분으로 제일 두껍고, 제2 영역(R2)이 기판(1)과 부판(4)의 1매분으로 2번째로 두껍고, 제3 영역(R3)이 기판(1)만으로 제일 얇게 한다. 즉, 가스켓의 판 두께는, 연소실 구멍(7)측으로부터 가스켓 외주측을 향하여, 3 단계로, 단계적으로 판 두께가 얇아지도록 설정되어 있다.

그리고, 부판(4)의 판 두께는 엔진의 강성이나 시일면 폭(S) 등에 의해 선택되고, 부판(4)에서 두께 증가된 3 단계의 판 두께 차이로 발생 면압을 조정한다.

즉, 상기 금속 가스켓(20)은, 엔진을 구성하는 실린더 블록(11)의 접합면과 실린더 헤드(12)의 접합면의 사이에 개재되고, 볼트를 체결하는 것으로 장착된다.

이 때, 상기 제 1 영역(R1)이 제일 두께가 증가되고, 제2 영역(R2)이 다음으로 두께가 증가되고, 또한 기판(1) 외주측에 위치하는 볼트 구멍(15) 위치는 제일 얇은 것으로부터, 볼트 체결에 의해서, 엔진의 실린더 헤드(12)를, 연소실 구멍(7)을 사이에 둔 볼트 구멍(15) 사이에서, 판 두께를 차분(差分) 변형시키고 있는 것이 된다. 강성이 있는 엔진을 변형시키고 있으므로, 두께 증가 부분은 가스켓 상에서 큰 면압이 발생하고 있다.

(작용 효과)

(1) 냉각수 구멍(13)이 형성되는 냉각수 영역(W/J)보다도 연소실 구멍(7) 측에만 부판(4)을 배치하여 두께가 증가된다. 이 결과, 엔진의 강성이 낮아도, 볼트 체결시에, 상기 냉각수 영역(W/J)보다도 연소실 구멍(7) 측에 높은 면압을 발생시키는 것이 가능해진다.

(2) 또한, 연소실 구멍 외연부(8)에서 부판(4)을 되접어서, 가스켓의 판 두께를 더 두께 증가시키는 것으로, 연소실 구멍(7) 주위의 하중이 높아진다. 즉, 연소실 구멍(7) 주위의 두께 증가 부분(연소실 구멍 외연부(8))이 고면압(高面壓)이 되어서 연소실(10)로부터의 가스의 누설을 방지한다.

여기서, 엔진의 소형 경량화나 고성능화 등에 의해서, 엔진은, 강성이 낮아짐과 함께 조임 하중이 증가되고, 또한 연소실(10)과 냉각수 영역(W/J)의 사이의 거리도 짧아진다. 즉, 이 연소실(10)과 냉각수 영역(W/J)의 사이의 접합면 부분인 시일면 폭(S)이 좁아진다. 이에 수반하여, 금속 가스켓(20)에 있어서도, 냉각수 구멍(13)보다 연소실 구멍(7)의 부분에서, 상기 시일면 폭(S)과 중첩되는, 연소실 구멍 외연부(8)(기판 평탄부) 및 연소실 구멍측 비드(2)를 형성하는 시일 폭이 좁아진다. 이 때, 연소실 구멍측 비드(2)의 폭을 너무 좁게 하는 것이 곤란하기 때문에, 연소실 구멍 외연부(8)의 폭이 좁아지는 경향이 있다.

상기 연소실 구멍 외연부(8)가 좁아진 경우, 종래와 같이 연소실 구멍 외연부(8)에만 부판(4)의 되접힘부(5)의 단부(6)를 위치시키면, 되접힘 폭이 좁기 때문에, 엔진의 강성 저하에 수반하여, 면압이 높은 연소실 구멍 외연부(8)에서 엔진 접합면에 과대한 하중을 걸어서 함몰 변형되어 버린다. 그 결과로서, 연소실 구멍(7) 주위의 면압이 낮아질 우려가 있다.

이에 비하여, 되접힘부(5)의 단부(6)를 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부 내에 위치할 때까지 연장하는 것으로, 연소실 구멍 외연부(8)의 폭이 좁아져도, 연소실 구멍 외연부(8)에서의 접합면의 함몰 변형을 억제하여, 확실하게 연소실 구멍 외연부(8)에서 높은 면압을 발생시키는 것이 가능해진다.

또한, 되접힘부(5)의 단부(6)를 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부 내에 위치할 때까지 연장하는 것으로, 시일면 폭(S)이 좁아져도, 소정의 되접힘 폭이 확보된다. 그 결과, 되접기 어려워지는 것도 회피할 수도 있다. 이것은, 또한, 좁은 시일면 폭(S)하에서도 비드 폭을 자유롭게 설계하는 것을 가능하게 한다.

(3) 본 실시 형태에서는, 제일 두께가 증가된 제1 영역(R1)을, 연소실 구멍(7) 단부로부터 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부 내에 위치시키고 있다. 이 때문에, 연소실 구멍측 비드(2)는, 볼트 조임에 의해서, 연소실 구멍(7)측의 모퉁이부(2a)(제1 영역(R1) 내의 모퉁이부(2a))에서는, 거의 전굴(全屈)된 상태로 스프링력을 발생시킨다. 한편, 냉각수 구멍(13)측의 모퉁이부(2b)(제2 영역(R2) 내에 모퉁이부(2b))에서는, 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)과의 판 두께 차분(부판(4)의 두께분)만큼 떠 있는 상태에서 스프링력을 발생시킨다.

이 때문에, 연소실 구멍측 비드(2)는, 냉각수 구멍(13)측의 모퉁이부(2b)(제2 영역(R2)내에 모퉁이부(2b)) 측에 반발 잠재 스프링력을 가지게 된다. 이 반발 잠재 스프링력에 의해서, 연소실(10)내 폭발로 맥동(脈動) 발생하는 고온 고압 가스에 대해서, 접합면 사이의 확장 수축에 대한 변형 추종성이 향상하여 시일성이 더 향상된다.

더 상세하게 설명한다. 엔진 가동시에 연소실(10)내 폭발에 의해서 실린더 블록(11)과 실린더 헤드(12) 사이에서 진동 진폭이 발생한다. 이 때, 가스켓의 반발력도 협동하여 미소하기는 하지만 확장 수축을 반복하고, 확대시에는 순간이기는 하지만 면압은 저하한다. 이 저하의 원인인 확대 변형에 상기 반발 잠재 스프링력이 추종하여, 면압 저하를 최소로 억제한다.

또한, 상기 구성의 되접힘부(5)는, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록한 측에 마련하지 않기 때문에, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부의 압축 변형을 규제하는 스토퍼 기능은 없거나 작다. 반대로, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록한 측으로 되접는 경우, 볼록부의 압축 변형을 규제하는 것으로부터 부판(4)의 판 두께분의 비드 면압이 감쇠되기 때문에 그 만큼 비드 높이를 높일 필요가 있지만, 본 실시 형태에서는, 그 규제분 만큼 비드 높이를 높일 필요는 없다.

(4) 또한, 상기 부판(4)의 외주 단부(16)를 냉각수 영역(W/J) 내에 배치하고 있으므로, 대향하는 접합면 사이에 가스켓을 배치해도, 상기 부판(4)의 외주 단부에 큰 하중이 걸리는 것이 방지된다. 또한, 부판(4)의 되접힘부(5)의 단부(6)를, 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부 내에 배치하는 것으로, 부판(4)의 되접힘부(5)의 단부(6)에 큰 하중이 걸리는 것을 저감하고 있다. 이것에 의해서, 부판(4)의 단부(16, 6)의 모퉁이에서 접합면이 가능한 한 흠이 나지 않도록 하고 있다.

(변형예)

(1) 여기서, 도 2에서는, 연소실 구멍(7)을 둘러싸는 연소실 구멍측 비드(2)가 하나인 경우를 예시하고 있지만, 도 3과 같이, 연소실 구멍측 비드(2)가 2중으로 되어 있는 경우라도 좋다. 도 3에서는, 외주측의 연소실 구멍측 비드(2)가 하프 비드(half bead)로 형성되는 경우를 예시하고 있다. 그리고, 되접힘부(5)의 단부(6)를 내주측의 풀 비드로 이루어지는 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부 내에 배치하는 경우를 예시하고 있다.

(2) 도 4에, 기판(1)을 2매 적층하는 경우를 예시한다. 이 예에서는, 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부측을 대향시켜서 2매의 기판(1)을 배치하고, 이 2매의 기판(1)의 사이에, 상기 구성의 부판(4)을 배치한 예이다.

여기서, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부측을 대향시켜서 2매의 기판(1)을 배치해도 좋다. 이 경우에는, 2매의 기판(1) 중 한 쪽의 기판(1)의 오목부측에 상기 구성의 부판(4)을 배치하면 좋다.

(제2 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 상기 제1 실시 형태와 같은 부품에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

(구성)

본 제2 실시 형태의 기본 구성은, 상기 제1 실시 형태와 동일하지만, 도 5에 나타낸 바와 같이, 부판(4)을, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록한 측에 배치하는 경우의 예이다.

즉, 부판(4)은, 기판(1)의 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부측의 면(상면)과 대향한다. 그리고, 부판(4)을, 외주측 단부를 상기 냉각수 영역(W/J)과 겹치는 위치에 배치하여, 이 냉각수 영역(W/J)과 겹치는 위치로부터 연소실 구멍(7)측 단부까지 연이어지고, 또한, 연소실 구멍(7)측 단부에서, 기판(1)의 연소실 구멍 외연부(8)를 사이에 끼워넣도록 하측으로 되접혀져서 되접힘부(5)가 형성되어 있다. 그리고, 이 부판(4)의 되접힘부(5)의 단부(6)를, 상기 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부 내에 위치하도록 배치하고 있다.

다만, 도 5의 구성에서는, 부판(4)의 형상을, 되접힘부(5)도 포함하여, 기판(1)의 형상을 따른 형상으로 하여 부판(4)을 가능한 한 기판(1) 표면에 접촉하도록 설정하고 있다. 즉, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부와 대향하는 부분은, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부와 동일하게 상방으로 볼록 형상으로 되어 있다. 또한, 되접힘부(5)에 있어서의 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부와 대향하는 부분도, 이 오목면을 따르도록 상방으로 변형되고 있다.

그 외의 구성은 상기 제1 실시 형태와 동일하다.

(작용 효과)

(1) 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 발생시킬 수 있다.

(2) 부판(4)에 대해서, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부 및 오목부를 따른 형상 부분을 갖게 한다. 이것에 의해서, 기판(1)에 대한 부판(4)의 어긋남이 저감된다.

또한, 부판(4)은, 특별히 탄성 금속체일 필요는 없다. 부판(4)이 탄성 금속체인 경우에는, 부판(4)의 스프링에 의해서 연소실 구멍측 비드(2)의 스프링력을 그 만큼 크게 할 수 있다.

(변형예)

(1) 연소실 구멍측 비드(2)를 하프 비드로 형성하는 경우를 도 6에 나타낸다. 이 스텝 형상의 하프 비드로 이루어지는 연소실 구멍측 비드(2)는, 연소실 구멍 외연부(8)를 기준으로 하여, 상방으로 돌출하도록 굴곡 성형되어서, 상측이 볼록이 되고, 하측에 오목부를 형성한다.

부판(4)은, 상기와 같이, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부측인, 기판(1)의 상면을 따라서 연장됨과 함께, 연소실 구멍(7)측 단부에서, 기판(1)의 연소실 구멍 외연부(8)를 사이에 끼워넣도록 하측으로 되접혀져서 되접힘부(5)가 형성되어 있다. 그리고, 이 부판(4)의 되접힘부(5)의 단부(6)를, 상기 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부 내에 위치하도록 배치하고 있다.

효과는 상기와 동일하다.

(2) 도 7, 도 8에 기판(1)을 2매 마련하는 경우를 예시한다. 이 예에서는, 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부를 대향시켜서 2매의 기판(1)을 배치하고, 이 2매의 기판(1) 중 한 쪽의 기판(1)에 대하여, 상기 구성의 부판(4)을 개재시킨 예이다. 효과는 상기와 동일하다.

또한, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부를 대향시켜서 2매의 기판(1)을 배치해도 상관없다.

(제3 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 상기 각 실시 형태와 동일한 부품에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

(구성)

본 제3 실시 형태의 기본 구성은, 상기 제1 실시 형태와 동일하고, 도 9에 나타낸 바와 같이, 기판(1)의 오목부측의 면에 대향하도록 하여 부판(4)을 배치한다.

다만, 부판(4)에 있어서의, 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부와 대향하는 부분에, 상기 오목부측으로 돌출하는 풀 비드로 이루어지는 비드를 형성하고 있는 점이, 제1 실시 형태와 다르다. 또한, 부판(4)을 탄성 금속판으로 구성한다.

그 외의 구성은, 상기 제1 실시 형태와 동일하다.

(작용 효과)

(1) 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 발생시킬 수 있다.

(2) 기판(1)에 성형한 풀 비드로 이루어지는 연소실 구멍측 비드(2)를 압축 변형시켰을 때, 오목면측의 융기가 시작되는 부분(모퉁이부(2a, 2b))은 하측의 접합면에 접촉하는 면적이 좁아 높은 면압이 발생한다. 한편, 연소실 구멍측 비드(2)에 있어서의 단면이 원호인 형상인 볼록면측은, R부로 상측의 접합면에 해당되기 때문에 접촉 면적도 넓고, 단위 당의 면압은 상기 모퉁이부(2a, 2b)측보다 약하다.

이 볼록면측의 하측에, 부판(4)의 비드가 배치되어 있는 것으로, 상기 부판(4)의 비드의 스프링력으로 연소실 구멍측 비드(2)에 있어서의 단면이 원호인 형상인 볼록면측의 면압을 보충하여 상측의 접합면에 대한 시일성을 크게 한다.

즉, 가스켓을 엔진에 장착하여 조임 볼트로 체결했을 때, 제1 영역(R1)에 위치하는 연소실 구멍측 비드(2), 및 부판(4)의 비드는 대략 전굴(全屈)에 가깝게 변형되는데, 이 연소실 구멍측 비드(2)도, 부판(4)에 성형된 비드도 반발 에너지를 유지하고 있다. 이 반발 에너지로, 엔진 가동에서 확장 수축이 반복되어 발생하는 순간적으로 열리는 미소한 간극에 추종한다. 또한, 시일 면에 접지 면적이 넓은 기판(1) 비드의 볼록한 측은, 오목면측의 접지에 비하여 접합 면압이 낮지만, 부판(4) 비드로 보충된다.

(변형예)

(1) 도 10에 기판(1)이 2매인 경우를 예시한다. 이 예에서는, 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부측을 대향시켜서 2매의 기판(1)을 배치하고, 이 2매의 기판(1)의 사이에, 상기 구성의 부판(4)을 배치한 예이다.

여기서, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부측을 대향시켜서 2매의 기판(1)을 배치해도 좋다. 이 경우에는, 2매의 기판(1) 중 한 쪽의 기판(1)의 오목부측에 상기 구성의 부판(4)을 배치하면 좋다.

(2) 여기서, 전체 실시 형태에 있어서, 부판(4)의 되접힘부(5)의 단부(6)가 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부 내에 위치하도록 설정하는 경우를 예시하고 있다.

그러나, 부판(4)의 되접힘부(5)의 단부(6)를, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부측에 대향하도록 배치해도 좋다.

이 예를 도 11에 나타낸다. 이 예에서는, 부판(4)을 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부측에 배치하고, 연소실 구멍(7)측 단부에서 기판(1)을 사이에 끼워넣도록 상측으로 되접고, 되접힘부(5)의 단부(6)를, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부의 볼록면의 도중 위치에 배치한다.

또한, 이 예에서는, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부측, 즉 기판(1)의 한 쪽의 면측에 위치하는 부판(4)의 부분을, 대향하는 기판의 표면의 형상을 따른 형상으로 하고 있다. 이것에 의해서, 엔진과 가스켓 재질의 열팽창 차이로 어긋남이 발생해도, 기판(1)과 부판(4) 사이의 어긋남을 저감시키는 것이 가능해진다.

또한, 이 예에서는, 연소실 구멍측 비드(2)의 오목부측, 즉 기판(1)의 다른 쪽의 면측에 위치하는 부판(4)의 부분도, 대향하는 기판의 표면의 형상을 따른 형상으로 하고 있다. 이것에 의해서, 엔진과 가스켓 재질의 열팽창 차이로 어긋남이 발생해도, 기판(1)과 부판(4) 사이의 어긋남을 더 저감시키는 것이 가능해진다.

또한 이 경우에는, 되접힘부(5)의 단부(6)의 가장자리를 둥그스름하게 하거나, 선단을 향하여 두께를 서서히 얇게 하는 것이 바람직하다.

또한, 되접힘부(5)의 단부(6)의 위치는, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부 꼭대기부(2d)를 비켜난 위치로 설정하는 것이 바람직하다. 특히, 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부 꼭대기부(2d)보다 연소실 구멍(7)측이 바람직하다. 특히, 되접힘부(5)의 단부(6)의 높이는 연소실 구멍측 비드(2)의 볼록부 꼭대기부(2d) 이하로 높은 것이 바람직하다.

(3) 전체 실시 형태에 있어서, 부판(4)에 되접힘부(5)를 마련하는 것으로, 연소실 구멍(7)으로부터 외주를 향하여, 가스켓의 판 두께를 3 단계로 변화하도록 설정하고 있지만, 이것으로 한정되지 않는다. 제1 영역(R1)에 대응하는 부분에, 부판(4)의 되접힘부(5)를 형성하는 대신에, 심판(shim plate)을 적층 고정하는 등으로 하여 상기 구성을 달성하는 등으로 해도 좋다. 도 12에, 다른 판으로 되접힘부(5)를 형성하여 용접이나, 그 외의 방법으로 고착한 예를 나타낸다.

또는, 기판(1)이나 부판(4) 자체의 두께를 조정하여 상기 구성을 달성하도록 해도 좋다.

1: 기판
2: 연소실 구멍측 비드
2a, 2b: 모퉁이부
2c: 볼록부
4: 부판
5: 되접힘부
6: 되접힘부의 단부
7: 연소실 구멍
8: 연소실 구멍 외연부
9: 부판의 비드
10: 연소실
11: 실린더 블록
12: 실린더 헤드
13: 냉각수 구멍
15: 볼트 구멍
16: 부판의 외주 단부
20: 금속 가스켓
R1: 제1 영역
R2: 제2 영역
R3: 제3 영역
S: 시일면 폭
W/J: 냉각수 영역

Claims (6)

1. 연소실 및 그 외주측에 형성되어서 냉각수가 통과하는 냉각수 영역을 구비하는 실린더 블록의 접합면과, 실린더 헤드의 접합면의 사이에 개재되는 금속 가스켓으로서,
   연소실에 대응한 위치에 개구되는 연소실 구멍과, 상기 연소실 구멍을 둘러싸는 연소실 구멍측 비드를 구비하는 금속 가스켓에 있어서,
   상기 금속 가스켓은, 연소실 구멍측으로부터 가스켓 외주측을 향하여, 연소실 구멍 단부(端部)로부터 연소실 구멍측 비드의 폭 방향 도중 위치까지의 제1 영역, 상기 연소실 구멍측 비드의 폭 방향 도중 위치로부터 상기 냉각수 영역 내와 중첩되는 위치의 도중 위치까지의 제2 영역, 상기 제2 영역보다도 외주측의 제3 영역의 3개의 영역으로 구분되고, 상기 금속 가스켓의 판 두께를, 제1 영역이 제일 두껍고, 제2 영역이 다음으로 두껍고, 제3 영역이 제일 얇아지도록 구성한 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.
2. 연소실 및 그 외주측에 형성되어서 냉각수가 통과하는 냉각수 영역을 구비하는 실린더 블록의 접합면과, 실린더 헤드의 접합면의 사이에 개재되는 금속 가스켓으로서,
   1매 또는 2매 이상의 기판과, 부판(副板)을 적층하여 구성하고,
   상기 기판에는 적어도, 연소실에 대응한 위치에 개구되는 연소실 구멍과, 상기 연소실 구멍에 연속되는 연소실 구멍 외연부와, 상기 연소실 구멍 및 연소실 구멍 외연부를 둘러싸는 연소실 구멍측 비드와, 상기 연소실 구멍측 비드의 외주측이며 상기 냉각수 영역과 대향 가능한 위치에 개구한 냉각수 구멍을 마련하고,
   상기 부판은, 외주측 단부를 상기 냉각수 영역과 중첩되는 위치에 배치하여 연소실 구멍측에 연이어지고 또한 연소실 구멍측에서 되접혀져서 구성되고, 상기 부판의 되접힘부의 단부를, 상기 연소실 구멍측 비드와 중첩되는 위치에 배치한 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 연소실 구멍측 비드는, 연소실 구멍 외연부를 기준으로 하여, 기판을 구성하는 금속판을 기판의 한 쪽의 면측으로 볼록해지도록 굴곡 가공하여 성형되어서, 비드 폭의 양단에 각각 연소실 구멍의 외주를 따라서 연장되는 비드의 모퉁이부가 형성되고,
   상기 폭 방향으로 나열되는 2개의 비드의 모퉁이부의 사이에, 상기 부판의 되접힘부의 단부가 위치함과 함께, 상기 되접힘부는, 기판의 다른 쪽의 면측에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 연소실 구멍측 비드는, 연소실 구멍 외연부를 기준으로 하여, 기판을 구성하는 금속판을 기판의 한 쪽의 면측으로 볼록해지도록 굴곡 가공하여 성형되어서, 비드 폭의 양단에 각각 연소실 구멍의 외주를 따라서 연장되는 비드의 모퉁이부가 형성되고,
   상기 폭 방향으로 나열되는 2개의 비드의 모퉁이부의 사이에, 상기 부판의 되접힘부의 단부가 위치함과 함께, 상기 되접힘부는 기판의 한 쪽의 면측에 배치되고, 또한, 기판의 한 쪽의 면측에 배치되는 부판의 부분은, 대향하는 기판의 표면의 형상을 따른 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연소실 구멍측 비드는, 연소실 구멍 외연부를 기준으로 하여, 기판을 구성하는 금속판을 기판의 한 쪽의 면측으로 볼록해지도록 굴곡 가공하여 성형되고,
   상기 부판은, 상기 기판의 다른 쪽의 면측에서 상기 연소실 구멍측 비드의 오목부측과 대향하는 대향 부분을 가지고, 상기 부판의 대향 부분에, 상기 기판측을 향하여 돌출하는 비드를 형성한 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부판의 되접힘부는, 기판의 연소실 구멍 외연부를 사이에 끼워넣도록 하여 되접혀져 있는 것을 특징으로 하는 금속 가스켓.

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