KR100549913B1 - 금속개스킷 - Google Patents

Abstract

배기가스구멍(3)의 바깥둘레를 둘러싸도록 해당 제 1 시일라인(SL1)을 설정하고, 기판(2)의 바깥둘레를 따라 제 2 시일라인(SL2)을 설정하여, 양 시일라인에 따라, 기판(2)을 굴곡성형하여 볼록형상의 풀 비드(6, 7)를 형성한다. 볼록부와 거의 같은 높이의 탄성시일재(8∼11)를, 상기 볼록부 및 그 볼록면에 연속하는 평탄면에 고착한다. 평탄면의 탄성시일재는, 배기가스구멍(3) 등의 개구부위치 혹은 기판(2)바깥둘레 끝단위치까지 덮도록 설정한다. 또한, 볼록부의 안쪽에 위치하는 오목부내에도 탄성시일재(12, 13)를 충전한다. 이에 따라, 저비용화를 도모할 수 있는 동시에, 안정된 시일성능을 장기간에 걸쳐 확보할 수 있는 금속개스킷을 제공한다.

Description

금속개스킷{METALLIC GASKET}

본 발명은, 예를 들면, 오토바이, 자동차, 산업기계, 선외기에 사용되는 내연기관을 구성하는 실린더 블록과 실린더 헤드가 대향하는 접합면 사이에 끼워 삽입하여 해당 접합면 사이를 시일하기 위한 금속개스킷에 관한 것이다.

종래, 이 종류의 금속개스킷으로서는, 예를 들면 일본 특허공개공보 평6-101761호에 기재되어 있는 것이 있다.

이 금속개스킷은, 도 38에 나타낸 바와 같이, 기판(50)을 1장의 얇은 강판으로 구성하여, 연소실 구멍 등의 개구 끝단부 전체둘레에 그로밋(grommet) 등을 장착하여 제 1 두께증가부(52)를 형성하고, 기판(50)의 바깥둘레 가장자리 근방을 시일라인으로서 기판(50) 양면에서 돌출하도록 고무를 소성하여 고무 비드(53)를 형성하고 있다. 또한, 기판(50)의 바깥둘레 끝단부의 일부를 되접어 제 2 두께증가부(54)를 형성하고 있다. 또, 그로밋과 기판(50) 양면의 사이에는, 각각 복원탄성체(55)가 개재하고 있다.

즉, 기판(50)에 형성한 오일구멍이나 물구멍 등의 개구의 바깥둘레를, 기판 (50)의 양면에서 각각 돌출하는 1조의 고무 비드(53)로 둘러싸서 시일하는 동시에, 두께증가부(52, 54)에 의해서 고무 비드(53)의 압축변형량을 규제함으로써 해당 고 무 비드(53)의 파괴를 방지하고 있다. 또, 고무 비드(53)가 압축파괴되는 것을 방지하기 위해서, 통상, 고무 비드(53)의 압축변형량을, 예를 들면 최대 40% 정도 이하로 설정하고 있다.

또한, 종래의 금속개스킷으로서, 일본 특허공개공보 2001-206687호에 기재되어 있는 바와 같은 금속개스킷도 있다.

이 금속개스킷은, 도 39에 나타낸 바와 같이, 연소실구멍(51)측 끝단부를 되접어, 되접은 내부에 심(shim) 판(58)을 끼워 제 1 두께증가부(52)로 하고, 오일구멍이나 바깥가장자리 끝단부의 일부를 되접어 제 2 두께증가부(54)로 하고 있다. 그리고, 해당 제 1과 제 2 두께증가부(52, 54) 사이의 기판(50) 양면측에 각각 돌출하도록 굴곡·성형하여 요철형상{기판(50)양면에 볼록부가 각각 형성되는 형상}의 금속 비드(60)를 2조 형성하는 동시에, 상기 금속 비드(60)의 각 볼록부 안쪽의 오목부내에 탄성시일재(61)를 충전하고 있다. 한편, 염가인 개스킷을 제공하는 경우에는, 기판(50)의 재료로서 아연도금철판이 사용된다.

그러나, 전자의 종래 예에 있어서는, 고무 비드(53) 중 두께증가부(52, 54)보다도 돌출한 돌출두께분 만큼이 압축변형하여 시일을 위한 반발탄력이 발생하지만, 해당 고무 비드(53)는, 평탄부에 형성됨과 동시에 기판(50)의 양면에서 돌출하는 형상으로 할 필요가 있으므로, 고무 비드(53)의 고무량이 억제되어 압축변형량이 작아진다. 이 결과, 고무 비드(53)의 치수정밀도의 요구도가 높고, 또한 변형추종량도 작아, 해당 고무 비드(53)의 성형가공이 어려워지는 동시에 가공정밀도도 엄격해진다.

예를 들면, 제 1 두께증가부(52)의 판두께 0.7t를 T0으로 하고 기판의 판두께 0.4t를 T1로 한 경우, 고무 비드(53)의 기판에서 한쪽으로 돌출하는 높이 T2는,

T2 = (T0 - T1) ÷2 + 압축변형량

= 0.15 + 0.15 ×0.4(압축변형량 최대 40%을 의미한다)

= 0.21

이 된다.

따라서, 고무 비드(53)의 기판 한 쪽의 돌출량은, 0.21mm이 되고, 제 1 두께증가부의 판두께 0.7t와 기판의 판두께 0.4t의 차가 큰 것에 비해, 고무 비드(53)는 매우 적은 고무량이 되어 압축변형량이 작아져, 상술한 바와 같은 고무 비드 (53)의 성형가공이 어려워지는 동시에, 가공정밀도도 엄격해진다.

더욱이, 고무 비드(53)와 제 1 두께증가부(52)의 끝단면이나 제 1 두께증가부내에 있는 복원탄성체(55)에 냉각수가 직접 닿기 때문에, 녹이 발생하거나 물을 흡수하여 성능이 저하하거나 변질될 우려가 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 기판(50)의 평탄부에 고무 비드(53)가 성형되어 있으면, 예를 들면 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록 사이의 접합면에 끼워 삽입되는 금속개스킷을 상정한 경우에, 해당 실린더 헤드재료와 실린더 블록재료의 소재 등의 차이에 의한 열팽창차에 의한 어긋남으로, 기판(50)의 표면을 따라 전단력이 입력되는 결과, 상기 고무 비드(53)가, 기판(50)에서 박리될 우려도 있다.

또한, 물구멍으로부터 시일라인까지의 사이에는 기판과 접합면 사이에 간극이 있기 때문에, 규정 외의 냉각수가 사용되면 해당 물구멍으로부터 시일라인까지 의 기판이, 규정 외의 냉각수에 의해서 부식할 가능성이 있다.

또한, 기판(50)에 있어서의 바깥가장자리 끝단부의 되접힌 부분{제 2 두께증가부(54)} 이외는, 해당 바깥가장자리 끝단부로부터 시일라인{고무 비드(53)의 형성위치}까지, 기판(50)의 양측 표면과 접합면 사이에 간극이 있으므로, 선외기 등에서의 사용을 상정하면, 그 간극에, 외부에서 오염된 물이나 소금물 등이 진입하고, 더욱이, 주철이나 알루미늄 등으로 된 상기 접합면이나 개스킷기판(50)의 노출부 등이 부식하는 원인이 된다.

또한, 냉각수가 온도가 높은 연소실구멍(51)측의 되접힌 금속 끝단부나 그로밋의 되접힌 끝단부로 이루어지는 제 1 두께증가부(52)에 직접 닿기 때문에, 비등(沸騰)함으로써 기포가 발생하여 냉각효과를 저해하고, 과열로 이어질 우려도 있으며, 또한 고무시일라인에 냉각수가 직접 닿기 때문에, 냉각수에 함유된 알콜성분이나 에틸렌글리콜에 의해서 상기 고무 비드(53)전체가 침식·팽윤(膨潤)되는 등에 의해서 내구성이 저하한다고 하는 문제점도 있다.

또한, 후자의 종래예에 있어서는, 고압가스를 시일하기 위해서 연소실측 끝단부 전체둘레를 되접은 제 1 두께증가부(52), 및 엔진의 변형을 방지하기 위함과 비드(60){탄성시일재(61)를 포함한다}의 과(過)압축의 보호를 겸한 제 2 두께증가부(54)가 있지만, 해당 제 2 두께증가부(54)는 바깥가장자리 끝단부를 부분적으로 되접어 형성하는 것이기 때문에, 기판(50)의 바깥둘레 근처나 볼트의 안쪽에 배치된 비드(60)에 의한 시일라인으로부터 엔진 바깥가장자리 끝단부까지의 사이는, 기판양면에서, 엔진의 시일면(접합면)과 개스킷 표면의 사이에, 고무두께만큼의 간극 이 생긴다.

따라서, 예를 들어 선외기 등에의 사용을 상정한 경우에, 상기 간극에 외부로부터 오염된 물이나 소금물이 비산(飛散)하여 들어가는 경우가 있고, 더욱이, 주철이나 알루미늄제 엔진의 시일면이나 개스킷기판(50)의 노출부는 엔진의 열도 가해지기 때문에, 소금물 등의 부착은 소금물 부식의 원인이 된다.

또한, 상기 금속개스킷을 사용하는 엔진이 소형·경량화될수록, 해당 엔진의 시일면의 데크폭도 좁아져서, 연소실 주위의 되접는 폭에 더하여, 상하 양면으로 돌출하는 요철형상의 폭넓은 금속 비드(60)를 성형할 만큼의 스페이스를 기판(50)에 취할 수 없게 되는 경향이 있다. 이것은, 볼트구멍, 물구멍, 오일구멍 등의 개구부 주위에서도 같은 상황이다. 이렇게, 금속개스킷을 사용하는 엔진이 소형·경량화될수록, 상기 종래(후자)의 금속개스킷구조는 채용하기 어려워진다고 하는 문제도 있다.

또한, 탄성시일재(61)가 본원과 달리 오목부에만 배치되어 있기 때문에, 기판의 경도가 낮은 경우에는, 상기 탄성시일재(61)가 압축변형할 때에, 금속 비드 (60)가 판두께방향으로 뒤집어지게끔 변형될 우려가 있고, 이 변형이 생기면, 그만큼 시일압력의 저하로 이어진다.

또한, 종래의 금속개스킷에서는, 예를 들면 일본 특허공개공보 2001 -173791호에 기재되어 있는 것이 있다.

이 금속개스킷은, 도 40에 나타낸 바와 같이, 2장의 기판(50)으로 구성된 것이다. 즉, 2장의 기판(50) 중, 판두께가 두꺼운 기판(위쪽 기판)에 있어서의 연소 실구멍(51)측 끝단부에 두께증가부(52)를 형성하고, 또한, 2장의 기판(50)의 각각에 대하여, 그 두께증가부(52)를 둘러싸는 위치에 볼록형상의 기판 비드(53)를, 각각 두께증가부(52)의 두께보다 높게 성형하여, 그 2장의 기판(50)을 기판 비드(53)의 볼록부측을 대향시켜 적층함으로써 구성된다. 또한, 바깥측을 향한 각 비드 오목부에 탄성시일재(54)를 충전하여 구성된다.

그리고, 상기 금속개스킷을, 실린더 블록과 실린더헤드와의 대향하는 접합면 사이에 끼워 장착하여, 체결볼트로 체결함으로써, 연소실구멍 둘레가장자리의 두께증가부의 판두께까지 기판 비드(53)가 압축변형함과 동시에 오목부에 충전된 상기 탄성시일재(54)도 압축변형하여, 해당 기판 비드(53)의 탄력과 탄성시일재(54)의 탄력의 합성탄력에 의한 시일압력으로, 연소가스, 오일, 냉각수압 등을 시일한다. 물론, 오목부내에 탄성시일재(53)가 충전되어 있지 않은 금속개스킷도 있고, 1장의 기판으로 이루어진 금속 비드도 있다.

그러나, 이 종래 기술의 금속개스킷(도 40 참조)에 있어서는, 기판 비드(53)와 비드오목부에 충전된 탄성시일재(54)가 체결에 의한 변형으로 함께 작동하여 반발력이 발생하여 소요의 시일압력을 시일라인을 따라 발생시키고 있다.

그러나, 기판 비드(53)의 피로파괴방지와 비용 저감을 목적으로 하여, 경도가 낮은 금속판으로 기판(50)을 구성한 경우에는, 상기 종래의 금속개스킷으로서는, 볼트를 체결, 비드 오목부의 탄성시일재(54)가 압축변형함으로써, 기판(50) 및 기판 비드(53)가 판두께방향으로 뒤집어지도록 변형하고자 하는 외력이 작용하지만, 상술한 바와 같이 경도가 낮은 금속으로 기판(50)을 구성하면 비드의 형상유지 력이 저하하고 있기 때문에, 기판(50)의 변형방지력이 약하고 시일성이 그만큼 열화(劣化)한다.

또한, 엔진의 운전·정지의 반복에 의한 반복하중에 의해서, 장기적인 사용으로, 체결 볼트의 축력저하, 기판(50)에 성형한 기판 비드(53)의 시간경과에 따른 변화, 및 비드 오목부의 탄성시일재(54)의 열화변질 등으로, 시일면압력이 저하할 우려도 있다. 특히, 체결볼트보다도 바깥둘레측에 위치하는 돌출한 부분에서, 이 문제가 생기기 쉽다.

또한, 탄성시일재(54)를 기판오목부에 소성 성형할 때, 탄성시일재(54)를 고온시에 오목부에 충전하여 성형시켜도, 그 후의 냉각개방 공정시에 열팽창분만큼 체적변화하여, 상기 탄성시일재(54)로 가장 두께가 두꺼운 중앙부가, 열수축분만큼 오목하게 되는데, 이러한 것에 의해서도, 상술한 바와 같은 면압력이 저하하였을 때에 더욱 불리해진다. 특히, 체결축력이 약한 엔진에의 조립시에는, 이러한 현상이 일어나기 쉽다고 생각된다.

본 발명은, 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로, 저비용화를 도모할 수 있는 동시에, 안정된 시일성능을 장기간에 걸쳐 확보할 수 있는 금속개스킷을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 해결하기 위해서, 청구범위 제 1 항에 기재된 발명은, 1 또는 2 이상의 구멍을 가지는 얇은 두께의 금속판을 기판으로 하고, 그 기판을 판두께방향으로 굴곡하여 볼록형상으로 성형하여 이루어지는 금속 비드를 시일라인을 따라 형 성하여 이루어지고, 대향하는 접합면 사이에 끼워 삽입됨으로써 상기 금속 비드가 판두께방향으로 변형하여 시일하는 금속개스킷에 있어서,

상기 금속 비드에 대하여, 해당 금속 비드의 변형과 함께 판두께방향으로 압축변형하는 탄성시일재를, 적어도 금속 비드의 볼록부에 고착하는 동시에 그 볼록부 안쪽의 오목부에 충전하고, 또한 상기 볼록부측 표면의 탄성시일재의 높이를 상기 볼록부와 동일 혹은 거의 동일한 높이로 하고,

상기 금속비드 볼록부측의 기판표면에서의, 해당 기판표면과 대향하는 측의 상기 접합면의 바깥둘레 끝단부 및 해당 접합면에 개설된 구멍의 개구 끝단부의 적어도 한쪽과 대향하는 부분에도, 상기 금속 비드의 변형과 함께 판두께방향으로 압축변형하는 탄성시일재를 고착한 것을 특징으로 하는 것이다.

한편, 볼록부측에 형성하는 탄성시일재의 비드폭의 최대폭은, 볼트체결부 등의 압력이 커지는 부분을 제외하고, 금속 비드의 비드폭의 1.5배 이내로 억제하는 것이 바람직하다. 고무 비드의 비드폭이 커질수록, 기판에의 하중을 가할 필요가 있으므로, 하중증가를 억제한다고 하는 관점에서는, 상술한 바와 같이 탄성시일재의 비드폭은, 금속 비드의 비드폭의 1.5배 이내로 억제하는 것이 바람직하다. 단, 국부적으로 부담하는 하중을 증가하고 싶은 경우는, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 탄성시일재의 두께(높이)는, 압축파괴가 일어나지 않는, 예를 들면, 접합면 사이에 장착하였을 때에, 압축변형량이 40% 이내가 되는 관점에서 설정하면 좋다.

본 발명에 의하면, 한쪽의 기판의 표면측에만 볼록형상이 되도록 금속 비드 가 형성된 결과, 기판양면에 고무 비드를 형성하는 경우와 비교하여, 탄성시일재의 양을 많게 할 수 있기 때문에, 탄성시일재의 압축변형량도 커지고, 가공정밀도도 관대해진다. 또한, 금속 비드의 볼록부, 즉 경사면에 탄성시일재가 고착함으로써 해당 탄성시일재의 기판으로부터의 박리도 일어나기 어렵다. 또한, 볼록부에 탄성시일재가 고착되어 있기 때문에, 비드폭도 필요이상으로 넓어지는 것이 방지된다. 볼록부측의 탄성시일재로, 오목부측의 탄성시일재에 의한 기판이 뒤집어지는 것과 같은 변형을 억제하고 있다.

또한, 금속 비드의 반발력과 금속비드 위치에 고착한 상기 탄성시일재의 탄성반발력이 상승(相乘)하여 필요한 시일압력이 발생하기 때문에, 기판재료의 경도를 낮게 할 수 있다.

또한, 비드폭을 필요이상으로 넓게 하지 않고, 탄성시일재로 시일면적을 넓게 취한 결과, 접합면의 흠이나 주조시에 발생하는 주형공동이나 가공면 거칠기를 흡수할 수 있고 낮은 면압력으로 양호하게 시일할 수 있다.

그리고, 접합면과 기판의 사이에 간극이 생기는 금속비드 볼록부측의 기판표면에 대하여, 예컨대 대향하는 접합면의 바깥둘레 끝단부와 대향하는 위치에 탄성시일재가 고착함으로써, 외부에서 상기 간극에의 물 등의 침입이 방지된다.

여기서, 금속 비드볼록부에 고착하는 탄성시일재와, 접합면의 바깥둘레 끝단부 등과 대향하는 탄성시일재는 연속하여 일체로 되어 있는 것이 가공용이성 등의 면에서 바람직하지만, 연속시키지 않고 독립하여 형성하더라도 상관없다.

또한, 접합면의 바깥둘레 끝단부 등과 대향하는 탄성시일재의 높이는, 반드 시 볼록부의 높이와 동일 혹은 거의 동일할 필요는 없고, 볼록부에 형성한 탄성시일재보다 낮거나 높아도 상관없다.

다음으로, 청구범위 제 2 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 1 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 금속 비드는, 풀 비드 또는 스텝형상의 하프 비드인 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 청구범위 제 3 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 1 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 금속 비드의 연재(延在)방향을 따라서, 상기 금속 비드의 돌출 높이 및 폭의 적어도 하나를 부분적으로 변경함으로써, 비드연재방향에 따른 시일면압력을 균등화하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 예를 들면, 접합면 중에 강성이 낮은 부분에서는, 상대적으로 비드 높이를 높게 하거나, 비드의 폭을 크게 하여 탄력을 크게 함으로써, 비드연재방향에 따른, 즉 시일라인에 따른 시일압력이 균등화한다. 이 결과, 볼트의 체결력의 효율화 등을 도모할 수 있다.

즉, 접합면에서의 시일하는 면의 강성에 맞추어 비드의 폭과 높이를 변화시킴으로써, 비드의 오목부에 충전한 탄성시일재나, 볼록부측의 탄성시일재에 의한 스프링응력에 변화를 갖게 함에 따라, 강성저하의 시일면에 대응할 수 있다.

다음에, 청구범위 제 4 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 1 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 금속 비드는, 기판에 개구한 구멍의 주위부 및 기판의 바깥둘레부의 적어도 한쪽을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 청구범위 제 5 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 1 항에 기재된 구 성에 대하여, 상기 기판의 바깥둘레부의 적어도 일부는, 대향하는 접합면보다도 바깥측으로 튀어 나와 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 기판의 바깥둘레윤곽을 접합면보다도 크게 함으로써, 기판바깥둘레 끝단에 여유를 가지고, 바깥둘레 끝단부에 고착하는 탄성시일재가, 대향하는 접합면 바깥둘레 끝단부에 대향할 수 있게 되어, 확실하게 외부로부터의 소금물 등의 침입을 방지할 수 있게 된다.

다음에, 청구범위 제 6 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 1 항에 기재된 구성에 대하여, 기판에 개구하고 있는 구멍의 개구 끝단부 및 기판바깥둘레 끝단부의 적어도 한쪽에 있어서의, 전체둘레 혹은 일부분에 대하여, 다른 기판부분보다도 두껍고 또한 상기 금속 비드의 볼록부보다도 낮은 두께증가부를 해당 기판에 형성하여, 상기 탄성시일재의 판두께방향의 변형량을 규제하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 탄성시일재의 압축변형량이, 확실히 두께증가부에 의해서 규제된 결과, 해당 탄성시일재가 장기간에 걸쳐 탄력성을 확보할 수 있게 된다.

다음에, 청구범위 제 7 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 1항 ∼ 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 기판의 적어도 한쪽 면에서의, 상기 탄성시일재를 고착하지 않는 부분에 대하여, 상기 탄성시일재보다도 얇은 내식성의 피막을 고착하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 기판과 접합면의 사이의 간극에, 소금물이나 오염된 물이 침입하더라도, 적어도 기판표면이 부식하는 것을 방지할 수 있게 된다.

다음에, 청구범위 제 8 항에 기재된 발명은, 적어도 연소실 구멍 및 액구멍이 개구된 얇은 금속판을 기판으로 하고, 상기 연소실 구멍 끝단부에 두께증가부를 형성하는 동시에, 판두께방향으로 변형하여 시일하는 비드를 시일라인을 따라 형성한 금속개스킷으로서,

상기 시일라인의 적어도 일부는, 상기 1 또는 2 이상의 액구멍을 둘러싸도록 설정하고,

적어도 상기 액구멍을 둘러싸는 시일라인을 따라 형성되는 비드를, 상기 기판을 판두께방향으로 굴곡하여 상기 두께증가부보다 높은 볼록형상으로 성형하여 이루어지는 금속 비드와, 상기 기판의 금속비드 볼록부측 표면에 고착함과 동시에 볼록부 안쪽의 오목부에 충전되어 금속 비드의 변형과 함께 판두께방향으로 압축변형하는 탄성시일재로 이루어지는 고무 비드로 구성하는 동시에, 상기 볼록부측 표면의 탄성시일재를, 적어도 금속비드 볼록부 표면에 고착하는 동시에 금속 비드의 비드 높이와 동일 혹은 거의 동일한 높이로 설정하고,

상기 액구멍을 둘러싸는 시일라인을 따라 형성되는 비드로 둘러싸인, 금속비드 볼록부측의 기판 표면에 대하여, 상기 고무 비드의 높이보다도 낮은 내식성의 피막을 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 액구멍으로서는, 물구멍이 적합하다.

본 발명에 의하면, 물구멍 등의 액구멍을 둘러싸는 비드에 의해서 액구멍으로부터의 액체가 비드를 넘어서 바깥측으로 침출(浸出)하는 것이 방지된다.

이 때, 비드를 상기와 같은 금속 비드와 고무 비드가 합체한 것과 같은 구성 으로 함으로써, 즉, 한쪽의 기판의 표면측에만 볼록형상이 되도록 금속 비드가 형성된 결과, 기판양면에 각각 볼록형상의 고무 비드만을 형성하는 경우와 비교하여, 탄성시일재의 양을 많게 할 수가 있다. 따라서, 탄성시일재의 압축변형량도 커져, 가공정밀도도 관대해진다. 또한, 금속 비드의 볼록부, 즉 경사면에 탄성시일재가 고착함으로써 해당 탄성시일재의 기판으로부터의 박리도 일어나기 어렵다.

또한, 금속 비드의 반발력과 금속 비드위치에 고착한 상기 탄성시일재의 탄성반발력이 상승하여 필요한 시일압력이 발생하기 때문에, 기판재료의 경도를 낮게 할 수 있다. 또한, 탄성시일재로 시일면적을 넓게 취한 결과, 즉 탄성재료에 의한 면시일이 되는 결과, 접합면의 흠이나 주조시에 발생하는 주형공동이나 가공면 거칠기를 흡수할 수 있고 낮은 면압력으로 양호하게 시일할 수가 있다.

또한, 액구멍으로부터 비드위치까지는, 금속 비드볼록부측의 기판표면과 접합면의 사이에 간극이 생기지만, 해당 표면에 내식성의 피막이 형성된 결과, 액구멍을 흐르는 액체가 부식성의 성질을 갖고 있더라도, 상기 기판표면이 부식되는 것이 방지된다.

다음에, 청구범위 제 9 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 8 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 액구멍을 둘러싼 시일라인을 따라 형성되는 비드로 둘러싸인, 금속비드 오목부측의 기판표면에 대하여, 내식성의 얇은 피막을 형성하고, 해당 피막은 상기 오목부에 충전된 탄성시일재에 연속하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 금속 비드는 한쪽 면측에만 돌출하는 구조이지만, 비드보다도 액구멍측에서의 금속비드 오목부측의 기판표면에서도, 대향하는 접합면에 있는 상처 나 진동에 의해서 액구멍을 통과하는 액체가 해당 금속비드 오목부측의 기판표면에 접촉할 우려가 있지만, 본 발명에 있어, 오목부측의 기판표면에도 내식성의 피막이 형성되어 있는 결과, 액체가 부식성의 성질을 갖고 있어도, 해당 기판표면이 부식하는 것이 방지된다.

다음에, 청구범위 제 10 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 9 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 액구멍을 둘러싸는 시일라인을 따라 형성되는 비드로 둘러싸이는 기판위치에 대하여, 복수의 관통구멍을 형성하여, 해당 복수의 관통구멍에 의해서 기판양면에 형성한 피막을 접속시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 관통구멍을 통해 상하 양면의 피막이 연결된 결과, 해당 피막이 벗겨지기 어려워진다. 또, 금속비드 볼록부측의 피막은 접합면과 비접촉상태이지만, 금속비드 오목부측의 피막은 접합면과 접촉한 상태로 되어 있다.

다음에, 청구범위 제 11 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 8 항 ∼ 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 피막은, 액구멍의 구멍 안둘레면에도 고착되고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 액체와 접촉하는 구멍 안둘레면도 피막으로 보호된다. 이 때, 상하 양면에도 피막이 형성되어 있는 경우에는, 비드보다도 액구멍측의 기판표면 및 끝단면의 모두가 피막으로 보호되게 된다.

다음에, 청구범위 제 12 항의 발명은, 청구범위 제 11 에 기재된 구성에 대하여, 상기 액구멍을 둘러싸는 시일라인을 따라 형성되는 비드의 적어도 일부는, 해당 액구멍의 둘레가장자리 전체둘레를 따라 배치됨과 동시에 개구 끝단부까지 상 기 볼록부측의 탄성시일재가 배치되고, 또한 해당 볼록부측의 탄성시일재에 연속하는 피막이 상기 액구멍의 구멍안둘레면에 고착되고, 또한 그 피막의 두께분을 포함한 상기 액구멍의 치수가, 끼워 삽입하는 접합면에 개구하고 있는 액구멍의 치수와 대략 같은 치수로 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 액구멍 근방에 고무 비드를 형성함으로써, 금속비드 볼록부측의 기판표면에 대해서는, 고무 비드로 보호된 결과, 해당 볼록부측 표면에 대해서는, 상기 피막이 불필요하다.

다음에, 청구범위 제 13 항에 기재된 발명은, 청구의 범위 제 8 항∼제 10 항, 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 구성에 대하여, 기판의 바깥둘레 끝단부의 일부에 대하여 제 2 두께증가부를 형성하는 동시에, 해당 제 2 두께증가부를 제외한, 기판의 바깥둘레 끝단부 혹은 그 근방에 해당 바깥둘레 끝단부를 따라 이어지는 시일라인을 설정하고,

그 시일라인을 따라 형성되는 비드를, 상기 기판을 판두께방향으로 굴곡하여 상기 두께증가부보다 높은 볼록형상으로 성형하여 이루어지는 금속 비드와, 상기 기판의 금속비드 볼록부측 표면에 고착하는 동시에 볼록부 안쪽의 오목부에 충전되어 금속 비드의 변형과 함께 판두께방향으로 압축변형하는 탄성시일재로 이루어지는 고무 비드로 구성하여, 상기 볼록부측 표면의 탄성시일재를, 적어도 금속비드 볼록부 표면에 고착하는 동시에 금속 비드의 비드높이와 동일 혹은 거의 동일한 높이로 설정한 것을 특징으로 하는 것이다.

기판바깥둘레를 따라 상기 구성의 비드를 형성한 결과, 바깥둘레측에서 소금 물 등의 부식성의 액체가 침입할 가능성이 있더라도, 기판바깥둘레를 따라 형성된 고무 비드에 의해서 그 안쪽으로의 침입이 방지된다. 특히, 상기 구성의 비드로 함으로써, 접합면에 상처 등이 있더라도, 또 진동하더라도, 접합면에 탄성시일재가 접촉한 상태이기 때문에, 확실히 시일하는 것이 가능하다.

이에 따라, 액구멍을 둘러싸는 비드와 기판바깥둘레를 따른 비드 사이의 기판표면에 대해서는, 부식성이 있는 액체에 접촉하지 않기 때문에, 상기 피막을 형성할 필요가 없다. 또한 해당 기판표면부분과 대향하는 접합면도 상기 부식성이 있는 액체로부터 보호되게 된다.

다음에, 청구범위 제 14 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 13 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 제 2 두께증가부를 생략하는 동시에, 상기 고무 비드의 연재방향에 따른 일부의 고무 비드폭을 크게 설정하여 상기 제 2 두께증가부의 대체로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 제 2 두께증가부를 생략하는 것이 가능하다. 이에 따라, 스페이스 관계로 금속제의 제 2 두께증가부를 성형할 수 없는 경우라도 제 2 두께증가부를 대체할 수 있는 구조가 된다.

다음에, 청구범위 제 15 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 14 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 기판바깥둘레에 따른 시일라인보다도 바깥측의 기판 전체면에 대하여 내식성의 피막을 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 선외기 등의 기판바깥둘레가 소금물 등의 부식성이 있는 액체에 닿을 가능성이 있더라도 상기 피막에 의해서 보호된다.

다음에, 청구범위 제 16 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 1 항 ∼ 제 6 항, 제 8 항∼제 10 항, 제 12 항, 제 14 항, 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 볼록부측 표면에 고착한 탄성시일재 표면, 및 상기 오목부에 충전된 탄성시일재 표면의 적어도 한쪽에 대하여, 1조 혹은 2조 이상의 돌기를 시일라인에 따라 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 청구범위 제 17 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 1 항 ∼ 제 6 항, 제 8 항∼제 10 항, 제 12 항, 제 14 항, 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 볼록부측 표면에 고착한 탄성시일재 표면, 및 상기 오목부에 충전된 탄성시일재 표면의 적어도 한쪽에 있어서의, 시일면압력이 상대적으로 낮은 부분에 대하여, 1조 혹은 2조 이상의 돌기를 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 청구범위 제 18 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 16 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 각 조의 돌기는, 연재방향에 따른 돌기높이 및 폭의 적어도 하나가, 돌기형성위치에 있어서의 시일면압력에 따라서 변경되어, 시일면압력이 작을수록, 상기 돌기 높이 및 폭의 적어도 하나의 값을 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 청구범위 제 19 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 16 항에 기재된 구성에 대하여, 상기 볼록부측 표면에 고착한 탄성시일재 표면, 및 상기 오목부에 충전된 탄성시일재 표면의 적어도 한쪽에 복수 개의 돌기를 형성하고, 그 복수 개의 돌기에 있어서, 돌기 높이 및 단위 길이당 면적의 적어도 하나를, 돌기형성위치의 시일면압력에 따라서 다르게 한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 청구범위 제 20 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 16 항, 제 18 항, 제 19항 중 어느 한 항에 기재된 구성에 대하여, 여러 장의 기판이 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은, 본 발명에 기초한 제 1 실시형태에 관한 금속개스킷을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2는, 도 1의 A-A 단면도이다.

도 3은, 도 1의 B-B 단면도이다.

도 4는, 하프 비드에 의한 볼록형상의 비드를 구성한 경우를 설명하는 B-B 단면도이다.

도 5는, 본 발명에 기초한 제 1 실시형태에 관한 금속개스킷을 설명하기 위한 평면도이다.

도 6은, 도 5의 A-A 단면도이다.

도 7은, 도 5의 B-B 단면도이다.

도 8은, 본 발명에 기초한 제 2 실시형태에 관한 금속개스킷을 엔진에 조립해 넣은 상태를 나타내는 단면도이다.

도 9는, 본 발명에 기초한 제 2 실시형태에 관한 금속개스킷을 엔진에 조립해 넣은 상태를 나타내는 다른 단면도이다.

도 10은, 볼트구멍의 일부에 제 2 두께증가부를 형성한 경우를 설명하기 위한 평면도이다.

도 11은, 도 10에 있어서의 C-C 단면도이다.

도 12는, 볼트구멍에 형성하는 제 2 두께증가부를 폐지하는 경우의 예이다.

도 13은, 본 발명에 기초한 제 3 실시형태에 관한 금속개스킷을 설명하기 위한 평면도이다.

도 14는, 도 13의 A-A 단면도이다.

도 15는, 도 13의 B-B 단면도이다.

도 16은, 도 13의 C-C 단면도이다.

도 17은, 도 13의 D-D 단면도이다.

도 18은, 도 13의 E-E 단면도이다.

도 19는, 제 2 두께증가부를 고무 비드로 대체한 예를 나타내는 단면도이다.

도 20은, 기판바깥둘레부도 피복하는 예이다.

도 21은, 기판바깥둘레부도 피복하는 예이다.

도 22는, 금속 비드를 볼록형상의 하프 비드로 형성한 예이다.

도 23은, 금속제의 제 2 두께증가부를 형성한 경우의 예이다.

도 24는, 금속제의 제 2 두께증가부를 형성한 경우의 예이다.

도 25는, 본 발명에 기초한 제 4 실시형태에 관한 비드를 나타내는 단면도이다.

도 26은, 본 발명에 기초한 제 4 실시형태에 관한 비드를 나타내는 단면도이다.

도 27은, 본 발명에 기초한 제 4 실시형태에 관한 비드를 나타내는 단면도이 다.

도 28은, 돌기형성의 다른 예이다.

도 29는, 돌기형성의 다른 예이다.

도 30은, 돌기형성의 다른 예이다.

도 31은, 돌기형성의 다른 예이다.

도 32는, 돌기형성의 다른 예이다.

도 33은, 돌기형성의 다른 예이다.

도 34는, 돌기형성의 다른 예이다.

도 35는, 기판 비드가 하프 비드인 예이다.

도 36은, 기판 비드가 하프 비드인 예이다.

도 37은, 제 2 탄성시일재의 변형예이다.

도 38은, 종래의 금속개스킷을 설명하기 위한 도면이다.

도 39는, 종래의 다른 금속개스킷을 설명하기 위한 도면이다.

도 40은, 종래의 금속 비드를 설명하는 도면이다.

다음에, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 실시형태의 금속개스킷을 설명하기 위한 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A단면도, 도 3은 도 1의 B-B 단면도이다.

먼저, 본 실시형태의 금속개스킷의 구성에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 금속개스킷(1)은, 기판 바깥둘레부에 볼트구멍이 위치하는 경 우의 예이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그 금속개스킷(1)의 기판(2)은, 예를 들면 스텐레스강판 또는 연강판, 알루미늄판 등의 얇은 금속판으로 이루어진다.

그 기판(2)의 중앙부에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 고온의 배기가스가 지나는 배기가스구멍(3)이 크게 개구되고, 그 배기가스구멍(3)의 주위를 둘러싸도록 하여, 무단의 고리형상으로 제 1 시일라인(SL1)이 설정되어 있다. 이 제 1 시일라인(SL1)의 바깥둘레측 위치에는, 배기가스를 냉각하는 냉각수가 통과하기 위한 냉각수구멍(4)이, 해당 배기가스구멍(3)을 둘러싸도록 하여 4개소에서 개구하고 있다. 또한, 그 4개의 냉각수구멍(4)의 바깥둘레를 둘러싸도록, 기판(2)의 바깥둘레 끝단부를 따라 이어지며 무단 고리형상으로 되어 있는 제 2 시일라인(SL2)이 설정되어 있다. 또한, 상기 제 2 시일라인(SL2)보다도 바깥둘레측의 4개소에는, 체결볼트를 끼워 통과시키기 위한 볼트구멍(5)이 개구하고 있다.

상기 제 1 및 제 2 시일라인(SL1, SL2)을 따라, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 각각 볼록형상의 풀 비드(6, 7)가, 기판(2)을 굴곡성형하여 형성되어 있다.

그 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부측의 기판(2) 표면에, 예를 들면 불소고무, NBR, 실리콘고무 등의 고무재료나 수지재료 등으로 이루어지는 탄성시일재(8∼11)를 고착하는 동시에, 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부의 안쪽에 위치하는 오목부에도, 같은 탄성시일재(12, 13)를 충전하고 있다.

각 풀 비드(6, 7)의 볼록부측에 고착된 탄성시일재(8∼11)는, 풀 비드(6, 7)의 폭방향 양측을 덮는 동시에, 볼록부 양측(8a, 9a, 10a, 11a)으로부터 각각 가까이 위치하는 배기가스구멍(3), 냉각수구멍(4), 혹은 기판(2)의 바깥둘레 끝단부 (2a)의 위치까지, 해당 볼록부 표면에 연속하는 기판(2)의 평탄면에도 고착하고 있다. 부호 8b, 9b, 10b, 11b는 평탄면에 고착한 탄성시일재 부분이다. 이에 따라, 금속개스킷(1)이 끼워 삽입되는 접합면 중, 상기 볼록부측의 접합면(SA1)의 배기가스구멍(3)의 개구 끝단부, 냉각수구멍(4)의 개구 끝단부, 해당 접합면(SA1)의 바깥둘레 끝단부 전체둘레와 대향하는 기판(2)표면에도 탄성시일재(8b, 9b, 10b, 11b)가 배치된 상태가 된다.

또한, 상기 각 풀 비드(6, 7)의 볼록부측에 고착된 탄성시일재(8∼11)의 높이는, 상기 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부 높이와 거의 동일하게 되고, 또한 표면이 기판(2)의 평탄면과 평행하게 되어 있다.

한편, 각 풀 비드(6, 7)의 오목부내에 충전되는 탄성시일재(12, 13)의 충전량은 해당 오목부내의 용적과 대략 동일하게 되어 기판(2)의 평탄면과 대략 면일치로 되어 있다.

또, 이 실시형태에서는, 탄성시일재(8∼13)를, 몰드성형에 의해서 풀 비드 (6, 7)의 볼록부측의 기판(2)표면 및 오목부측에 고착·충전하도록 하여 성형하면 된다. 이 때문에, 예를 들면 각 풀 비드(6, 7)에 성형재료의 통과구멍(도시하지 않음)을 형성하여 볼록부측과 오목부측의 동시성형을 가능하게 하여도 좋다.

여기서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 냉각수구멍(4) 사이의 볼록부측 평탄면에는, 상기 탄성시일재보다도 얇은 내구성을 가진 탄성시일막(14)이 고착하고 있다. 또한, 오목부측의 평탄면 전체면에도, 얇은 탄성시일막(15)이 고착하고 있다. 또, 상하의 탄성시일막(14, 15)을 연이어 통과시키도록, 기판(2)에 관통구멍을 개구하 여도 좋다. 이와 같이 상하를 연이어 통과시키면, 그만큼, 탄성시일막(14, 15)이 박리하기 어려워진다.

또, 상기 금속개스킷(1)의 예에서는, 시일하는 배기가스압이, 연소실내의 압력보다도 낮기 때문에, 탄성시일재(8∼13)의 압축량을 규제하는 증폭부(增幅部)를 형성하지 않는다.

그리고, 상기 구조로 된 금속개스킷(1)을, 대상으로 하는 접합면 사이에 끼워 삽입하여 체결볼트로 체결하면, 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부측에 고착된 탄성시일재(8∼11) 및 각 오목부내에 충전된 탄성시일재(12, 13)가 각 풀 비드(6, 7)와 함께 작동하여 판두께방향으로 압축변형한다. 이에 따라, 해당 제 1 시일라인 (SL1) 및 제 2 시일라인(SL1, SL2)을 따라 형성된, 각 풀 비드(6, 7){볼록부 및 오목부측의 탄성시일재(8∼13)를 포함한다}의 탄성반발력에 의해, 2중 시일이 이루어진다.

상기 구성의 금속개스킷(1)에 있어서는, 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부측에 탄성시일재(8∼11)를 고착하는 동시에, 풀 비드(6, 7)의 각 오목부에 같은 탄성시일재(12, 13)를 충전하고 있기 때문에, 기판(2)으로부터 판두께방향으로 돌출하는 탄성시일재는 풀 비드(6, 7)의 볼록부측만, 즉 기판(2)의 한 면만이 된다.

따라서, 볼트의 체결 완료후에 있어서의 변형후의 비드높이를 tO로 하면, 예를 들어 풀 비드(6, 7)의 볼록부에 고착된 탄성시일재(8∼11)의 높이는, tO + 압축변형량{tO ×0.4(최대 40%)}이 되고, 가령 tO를 0.5mm로 한 경우에는 탄성시일재(8∼11)의 높이는 상기 식으로부터 0.7mm가 된다. 이 때문에, 풀 비드(6, 7)의 볼록 부측의 탄성시일재(8∼11)의 양이 많아져 압축변형량이 커지고, 이 결과, 탄성시일재(8∼11)의 성형가공을 하기 쉬워지는 동시에, 탄성시일재(8∼11)의 두께도 두꺼워질 수 있기 때문에, 변형추종량도 커져 가공 공차(公差)를 크게 취할 수 있어, 제작비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부의 폭방향의 양측에 고착된 탄성시일재(8 ∼11)는 냉각수구멍(4)측을 향한 부분만이 냉각수에 노출되고, 풀 비드(6, 7)의 각 오목부내에 충전된 탄성시일재(12, 13)에 대해서는 풀 비드(6, 7)로 덮여져 냉각수에 노출되는 일이 없기 때문에, 각 탄성시일재의 열화(劣化)가 방지되어 장기간에 걸쳐 안정된 시일성능을 확보할 수 있다.

또한, 풀 비드(6, 7)의 반발력과, 해당 풀 비드(6, 7)의 볼록부측 및 오목부측에 고착·충전된 탄성시일재(8∼13)의 탄성반발력이 상승하여 필요한 시일압력을 얻도록 하고 있기 때문에, 기판(2)의 소재의 경도를 낮게 하는 것이 가능하게 되어 기판(2)의 비드(6, 7)의 피로파괴의 우려를 없앨 수 있다. 또한, 엔진의 진동진폭을 흡수하는 동시에 시일면 거칠기를 흡수하여, 냉각수압이나 배기가스압을 적은 면압력으로 양호하게 시일할 수가 있다.

또한, 풀 비드(6, 7)의 볼록부측의 탄성시일재(8∼11) 및 오목부측의 탄성시일재(12, 13)는 모두 시일면적을 넓게 취할 수 있기 때문에, 접합면의 흠이나 주조시에 발생하는 주형공동이나 가공면 거칠기를 흡수할 수 있어 낮은 면압력으로 양호하게 시일할 수가 있다. 더구나, 탄성시일재(8∼13)는 탄성재(특히, 고무계)로 이루어진 시일재이기 때문에, 개스킷계수가 낮고, 이 결과, 한정된 축력하중을 조 건이 나쁜 부분에 효율적으로 사용할 수 있고, 전체의 하중을 감소시킬 수 있다. 또, 고무 비드를 구성하는 탄성시일재 자체는, 금속 비드의 볼록부에 주로 배치되어 있기 때문에, 비드폭을 필요이상으로 넓게 하는 일은 없다.

여기서, 바깥둘레측인 제 2 시일라인(SL2)에 형성한 풀 비드(7)에 있어서는, 볼트체결부 근방위치에서 면압력이 가장 높아지기 때문에, 볼트구멍(5) 근방의 비드부분에 대하여, 다른 부분보다도 상대적으로 비드폭을 좁게 하거나 비드높이를 낮게 함으로써, 볼트체결부 근방의 면압력을 내려, 제 2 시일라인(SL2)에 따른 풀 비드(7){탄성시일재(10, 11)를 포함한다}에 의한 시일면압력의 균등화를 도모하여도 좋다. 균등화시킴으로써, 체결볼트의 축력도 경감할 수 있다.

또한, 상기 금속개스킷(1)에서는, 비드(6, 7)가 한쪽의 기판표면측에만 돌출하고 있는 동시에 비드(6, 7)의 오목부에 탄성시일재(12, 13)를 충전하고 있으므로, 비드(6, 7)의 오목부측의 기판(2)표면은 전체면에 걸쳐 대향하는 접합면에 접촉한 상태가 된다. 이 때문에, 기판(2)표면과 상기 접합면의 사이에는 간극이 생기는 부분이 없다.

한편, 해당 1시일라인(SL1)의 비드(6)의 볼록부측 면에는, 대향하는 접합면에 형성된 배기가스구멍(3)의 개구 끝단부의 전체둘레와 대향하는 부분에도 비드높이 상당의 탄성시일재(8b)가 설치되기 때문에, 볼트체결시에 해당 탄성시일재(8b)가 압축변형함으로써, 해당 배기가스구멍(3)의 개구 끝단부 전체둘레가 해당 탄성시일재(8b)에서 시일된다.

또한, 비드(7)의 볼록부측 면에서의 기판(2) 바깥둘레부측에도, 대향하는 접 합면의 바깥둘레 끝단부에 대향하는 위치에, 비드높이 상당의 탄성시일재(11b)가 형성되어 있으므로, 볼트체결시에 해당 탄성시일재(11b)가 압축변형함으로써, 해당 대향하는 접합면의 끝단부 전체 둘레가 해당 탄성시일재(11b)에서 시일된다. 이에 따라, 외부에서 기판(2)표면과 접합면(SA1)과의 사이에 물 등이 침입하는 것이 방지된다.

또한, 비드(6, 7)의 볼록부측 면에서의 각 냉각수구멍(4)의 개구 끝단부에 대해서도 탄성시일재(9b, 10b)가 배치된 결과, 대향하는 접합면에서의 각 냉각수구멍(4)의 개구 끝단부에 해당 탄성시일재(9b, 10b)가 접촉하여 시일된 상태로 되어 있다. 또, 냉각수구멍(4)사이의 부분에는, 비드높이 상당의 탄성시일재가 없지만, 해당 기판(2)표면은, 탄성시일막이 고착되고 냉각수로부터 기판(2)의 표면이 보호되어 있다. 다만, 각 냉각수구멍(4)의 개구 끝단부 전체 둘레를 돌도록 비드 높이 상당의 탄성시일재를 별도로 고착시키더라도 좋다.

이상으로부터, 예를 들면, 상기 금속개스킷(1)이 선외기의 내연기관에 사용되는 것을 상정하면, 선외기에서는 냉각수에 바닷물을 사용하는 경우가 많고, 해당 냉각수로 스텐레스강판은 전위차 부식이 일어나고, 연강판에서는 소금물부식이 일어날 가능성이 있지만, 본 실시형태의 금속개스킷(1)을 사용하면, 상술한 바와 같은 비드구조 및 탄성시일재의 배치구조를 채용함으로써, 비용저감을 위해 염가의 연강판을 사용하더라도 소금물의 침입이 차단되어 소금물부식이 방지되어 녹방지 효과가 향상하는 동시에, 플랜지의 진동진폭이나 열에 의한 변형추종이나 체결 축력의 저하를 방지할 수가 있다. 또한, 기판(2)으로서 알루미늄판을 채용한 경우에 는, 소금물부식의 우려는 없어지고, 탄력성은 볼록형상의 풀 비드(6, 7)의 오목부에 충전한 탄성시일재(12, 13)와 볼록부측에 형성한 탄성시일재(8∼11)로 발생시켜, 시일성은 비드를 덮는 범위에 성형한 탄성시일재(8a, 9a, 10a, 11a)로 확보할 수 있다.

여기서, 상기 실시형태에서는, 볼록형상의 비드로서 풀 비드(6, 7)를 예시하고 있지만, 예를 들어, 시일면적이 좁은 부분에서는, 볼록형상의 비드로서, 도 4에 나타낸 것과 같은 스텝형상의 하프 비드(6, 7)를 채용하여도 좋다. 또, 이 도 4에서는, 경사부의 표면이 비드의 볼록부측의 면이 되어, 경사부의 아래면이 오목부의 면을 형성하고, 위쪽의 탄성시일(8, 11)의 높이가, 비드높이에 상당하게 되는 동시에, 아래쪽의 탄성시일재(12, 13)는, 기판(2) 아랫면까지 충전되어 있다. 작용·효과는 상술한 바와 같다.

다음에, 제 2 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 상기 실시형태와 같은 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명한다.

도 5는 본 실시형태에 관한 금속개스킷(1)을 설명하기 위한 평면도, 도 6은 도 5의 A-A단면도, 도 7은 도 5의 B-B 단면도이다. 또한, 도 8 및 도 9는, 엔진에 조립된 상태를 나타낸다.

본 실시형태의 금속개스킷(1)은 실린더 블록과 실린더 헤드의 사이에 끼워 삽입되는 개스킷의 예이다.

우선 구성에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 금속개스킷(1)의 기판(2)으로서는, 예를 들면 스텐레스강판 또는 연강판 등의 금속판을 예시할 수 있지만, 여기서는, 염가인 개스킷을 제공하기 위해서 연강판을 사용한 것으로 한다.

상기 기판(2)에는, 연소실구멍(20)이 크게 개구되고, 이 연소실구멍(20)의 개구 끝단부 전체 둘레가 위쪽으로 되접혀 가장 두꺼운 제 1 두께증가부(21)가 형성되어, 이에 따라, 다른 부분과의 사이에 판두께차가 형성된다. 또한, 기판(2)의 바깥둘레측의 끝단부의 일부도 마찬가지로 위쪽으로 되접혀 제 2 두께증가부(22)가 형성되어 있다. 해당 제 2 두께증가부(22)는, 예를 들면 단압(鍛壓) 성형 등에 의해서 제 1 두께증가부(21)보다 얇게 되어 있다. 그리고, 기판(2)의 제 1 두께증가부(21)의 되접힌 부분은, 후술하는 볼트구멍(5) 근방이 얇은 부분이 되는 동시에, 각 볼트구멍(5) 사이를 두꺼운 부분으로 형성하여, 연소실구멍(20)의 둘레방향을 따라 판두께에 변화(억양)가 따를 수 있다. 또한, 제 1 두께증가부(21)의 얇은 두께 부분의 총(總) 판두께는 상기 제 2 두께증가부(22)의 총 판두께보다 두껍게 되어 있다.

기판(2)의 제 1 두께증가부(21)의 주위전체 둘레를 돌도록 무단 고리형상의 해당 제 1 시일라인(SL1)이 설정되어 있다. 그 해당 제 1 시일라인(SL1)보다도 바깥둘레에는, 물구멍(23), 오일구멍(24), 체인챔버구멍(25) 등의 구멍이 개구되고, 또한, 기판(2)의 바깥가장자리 전체둘레 및 체인챔버구멍(25) 등의 개구부 주위를 따라 제 2 시일라인(SL2)이 설정되어 있다. 부호 26은, 제 2 시일라인(SL2)보다도 바깥둘레에 배치된 볼트구멍(5)이다.

그리고, 상기 제 1 및 제 2 시일라인(SL1, SL2)을 따라, 도 6이나 도 7에 나 타낸 바와 같이, 각각 볼록형상의 풀 비드(6,7)가, 기판(2)을 굴곡·성형함으로써 형성되어 있다.

그 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부측의 기판(2)표면에, 예를 들면 불소고무, NBR, 실리콘고무 등의 고무재료나 수지재료 등으로 이루어지는 탄성시일재(8∼11)를 고착하는 동시에, 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부의 안쪽에 위치하는 오목부내에도, 같은 탄성시일재(12, 13)를 충전하고 있다.

각 풀 비드(6, 7)의 볼록부측에 고착된 탄성시일재(8∼11)는, 적어도 풀 비드(6, 7)의 폭방향 양측을 덮도록 기판(2)의 표면에 고착하고 있다. 단, 상기 비드(6, 7)의 볼록부측에 설치한 탄성시일재(8∼11)중, 기판(2)의 바깥가장자리(2a)를 따라 형성된 풀 비드(7)의 바깥둘레측부분(11)은 기판(2)의 바깥둘레 끝단부 (2a)까지, 상기 볼록부 표면에 연속하는 기판(2)의 평탄부 표면에도 고착하고, 해당 평탄부 표면에 고착한 탄성시일재(11b)는, 대향하는 접합면의 바깥둘레 끝단부와 대향할 수 있게 되어 있다.

여기서, 본 실시형태에 있어서는, 기판(2)의 바깥둘레 끝단부(2a)는, 상기 접합면의 바깥둘레 끝단부보다도 바깥측으로 튀어나옴으로써, 몰드성형에 있어서의 탄성시일재(11)의 성형오차를 흡수하여, 확실하게 상기 탄성시일재(11b)가 대향하는 접합면의 바깥둘레 끝단부와 대향할 수 있게 되어 있다.

또한, 상기 비드(6, 7)의 볼록부측에 설치한 탄성시일재 중, 체인챔버구멍 (25) 등의 개구부의 바깥둘레를 둘러싸도록 시일라인(SL2a)이 형성된 부분에 대해서는, 풀 비드(7)의 안둘레측 부분은 체인챔버구멍(25)의 개구 끝단부까지, 상기 볼록부 표면에 연속하는 기판(2)의 평탄부 표면에도 고착하고, 해당 평탄부 표면에 고착한 탄성시일재는, 대향하는 접합면에 개구한 대응하는 개구부의 개구 끝단부와 대향가능해지고 있다.

또한, 상기 각 풀 비드(6, 7)의 볼록부측에 고착된 상기 탄성시일재(8∼11)의 높이는, 각각 상기 풀 비드(6, 7)의 볼록부 높이와 동일 혹은 거의 동일하게 되고, 또한 표면이 기판(2)의 평탄면과 거의 평행하게 되어 있다.

한편, 각 풀 비드(6, 7)의 오목부내에 충전되는 탄성시일재(12, 13)의 충전량은 해당 오목부내의 용적과 거의 동일하게 되어 기판(2)의 평탄면과 대략 면일치하게 되어 있다.

그리고, 이러한 구성의 금속개스킷(1)을, 실린더 블록(30)과 실린더헤드(31)와의 대향하는 접합면 사이에 개재하여 체결볼트로 체결하면, 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부측에 고착된 탄성시일재(8∼11) 및 각 오목부내에 충전된 탄성시일재(12, 13)가 각 풀 비드(6, 7)와 함께 작용하여 판두께방향으로 압축변형하고, 체결종료시에 있어서는, 가장 판두께가 두꺼운 기판(2)의 제 1 두께증가부(21)와 다른 부분과의 판두께차에 의해 해당 제 1 두께증가부(21)에 면압력이 가장 집중하여 최대하중이 작용한다.

이에 따라, 제 1 두께증가부(21)의 최대면압력, 2조의 풀 비드(6, 7)(볼록부 및 오목부측의 탄성시일재 포함한다)의 탄성반발력에 의한 3중 시일이 이루어지는 동시에, 제 1 두께증가부(21)의 스토퍼 효과에 의해 풀 비드(6)의 볼록부측 및 오목부측에 고착·충전된 탄성시일재(8, 9, 12)의 전체 굴절이 방지되고, 또한, 제 2 두께증가부(22)의 스토퍼효과에 의해 풀 비드(7)의 각 볼록부측 및 각 오목부측에 고착·충전된 탄성시일재(10, 11, 13)의 전체굴절이 방지된다.

상기 구성의 금속개스킷(1)에 있어서도, 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부에 탄성시일재(8∼11)를 고착하는 동시에, 풀 비드(6, 7)의 각 오목부(12, 13)에 같은 탄성시일재를 충전하고 있기 때문에, 기판(2)으로부터 판두께방향으로 돌출하는 탄성시일재는 풀 비드(6, 7)의 볼록부측만, 즉 기판(2)의 한 면만이 된다.

따라서, 예를 들면 풀 비드(6, 7)의 볼록부에 고착된 탄성시일재(8∼11)의 높이는, 제 1 두께증가부(21)의 기판(2)의 되접힌 부분의 판두께를 t0로 하면, t0 + 압축변형량{tO ×0.4(최대 40%)}이 되고, 만일 tO를 0.5mm로 한 경우에는 고무 비드의 높이는 상기 식에서 0.7mm로서 도 13에 나타내는 종래예와 비교하여 2배가 된다.

이 때문에, 풀 비드(6, 7)의 볼록부측의 탄성시일재(8∼11)의 양이 많아져 압축변형량이 커지지 않고, 이 결과, 탄성시일재(8∼11)의 성형가공이 하기 쉬워지는 동시에, 탄성시일재(8∼11, 및 12, 13)의 두께도 두껍게 할 수 있기 때문에, 가공 공차를 크게 취할 수 있고, 제작비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부의 폭방향의 양측에 고착된 탄성시일재(8 ∼11)는 물구멍(23)측을 향하는 부분만 냉각수에 노출되고, 풀 비드(6, 7)의 각 오목부내에 충전된 탄성시일재에 대해서는 풀 비드(6, 7)로 덮여져 냉각수에 노출되는 일이 없기 때문에, 탄성시일재의 열화가 방지되어 장기간에 걸쳐 안정된 시일성능을 확보할 수 있다.

또한, 풀 비드(6, 7)의 반발력과 해당 풀 비드(6, 7)의 볼록부측 및 오목부측에 고착·충전된 탄성시일재(8∼13)의 탄성반발력이 상승하여 필요한 시일압력을 얻도록 하고 있기 때문에, 기판(2)의 경도를 낮게 하는 것이 가능하게 되어 기판 (2)의 비드(6, 7)의 피로파괴의 우려를 없앨 수 있고, 더욱, 엔진의 진동진폭을 흡수하는 동시에 시일면 거칠기를 흡수하여 냉각수압이나 오일압을 적은 면압력으로 양호하게 시일할 수 있다.

또한, 풀 비드(6, 7)의 볼록부측의 탄성시일재(8∼11) 및 오목부측의 탄성시일재(12, 13)는, 모두 시일면적을 넓게 취할 수 있기 때문에, 접합면의 흠이나 주조시에 발생하는 주형공동이나 가공면 거칠기를 흡수할 수 있고 낮은 면압력으로 양호하게 시일할 수 있으며, 더구나, 탄성시일재(8∼13)는 탄성재(특히 고무계)로 이루어진 시일재이기 때문에, 개스킷계수가 낮고, 이 결과, 한정된 축력하중을 조건이 나쁜 개소에 효율적으로 사용할 수 있으며, 전체의 하중을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 기판(2)의 제 1 두께증가부(21)는, 볼트구멍(5) 근방이 얇은 부분이 되는 동시에, 각 볼트구멍(5) 사이가 두꺼운 부분이 되고 있기 때문에, 볼트체결시에 있어서의 상기 제 1 두께증가부(21)의 반발력은 체결력이 큰 체결볼트근방에서는 약하고, 체결력이 비교적 작은 각 체결볼트사이에서는 강하게 되어, 이 결과, 상기 제 1 두께증가부(21)에 작용하는 면압력을 연소실구멍(20)의 둘레방향에 균등하게 할 수 있는 동시에, 체결볼트의 축력도 경감할 수 있기 때문에 엔진의 변형, 특히 저강성 엔진의 변형을 양호하게 방지할 수 있다.

또한, 최근의 엔진은 소형경량화, 고성능화가 진행하고, 더욱 에너지 절약으 로부터 희박연료를 연소시키기 위해서, 연소실 온도는 올라가고, 고압가스를 시일하기 때문에, 상술한 바와 같이, 연소실구멍(20)측 끝단부를 되접어 제 1 두께증가부(21)를 형성하여 높은 면압력을 발생시키고 있다. 이 때, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 제 1 두께증가부(21)의 둘레방향에 따른 판두께에 변화가 따르므로, 실린더내경 주위의 체결 면압력을 평균화시키고, 더욱이, 연소가스의 시일효율을 향상시키고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 볼록형상의 비드(6, 7)를, 연소실구멍(20)의 끝단부의 제 1 두께증가부(21) 둘레나 오일구멍(24), 물구멍(23), 볼트구멍(5), 체인챔버구멍(25) 둘레에 필요에 따라 배치하고 있지만, 그 각 볼록형상의 비드(6, 7)에 대하여, 접촉하는 위치에 있어서의, 접합면의 강성 등에 따라서 비드높이나 비드폭을 변경하도록 하여, 시일라인에 따른 시일압의 균등화를 도모하여, 더욱 시일효율을 향상시키더라도 좋다. 상기 비드높이나 비드폭의 변경은, 강성이 없고 면압력이 약한 부분일수록, 비드의 폭을 넓히거나, 높게 함으로써, 시일면압력의 균등화가 도모된다.

또한, 도 8에 나타내는 조립시의 단면도와 같이, 바깥둘레 끝단부의 되접은 부분{제 2 두께증가부(22)}를 제외한 부분의 볼록부측의 기판(2) 표면에 탄성시일재(11b)를 고착함으로써, 해당 탄성시일재(11b)가, 대향하는 접합면(30a)의 바깥둘레단면에 압축상태로 접촉하여, 바깥둘레측으로부터의 오염된 물이나 소금물 등의 침입을 방지할 수 있다. 즉, 실린더 헤드(30)의 접합면(30a)보다도 기판(2)을 바깥측으로 돌출시켜, 간극이 발생하는 비드의 볼록한 측의 바깥측에 성형하는 탄성 시일재(11b)도 시일면보다 돌출시킴으로써 오염된 물이나 소금물 등의 침입을 방지하고 있다. 도 9는, 비드(6, 7)의 볼록부측을 아래쪽으로 향하여 배치한 경우의 예이다.

여기서, 도 8 및 도 9와 같이, 대향하는 접합면 중, 바깥둘레윤곽이 작은 측의 접합면과, 비드볼록부측의 기판(2) 표면이 대향하도록 설계하면 좋다.

또한, 도 10은, 탄성시일재의 압축변형량을 규제하는 제 2 두께증가부(22)를, 기판(2)의 바깥둘레 끝단부가 아니라, 볼트구멍(5)이나 오일구멍 등의 개구부의 일부를 되접어 형성한 경우의 예이다. 이 경우에, C-C 단면도인 도 11과 같이, 탄성시일재와 제 1 두께증가부(21) 및 제 2 두께증가부(22)의 되접은 부분을 제외한 부분에, 얇은 탄성시일막(14, 15)을 성형하여 기판(2)의 부식을 방지하도록 하면 좋다. 또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 제 2 시일라인(SL2)에 따른 비드(7)측에 대하여, 비드볼록부측의 탄성시일재를 기판(2) 평탄면에도 고착하여, 탄성시일재의 면적을 증대함으로써, 볼트구멍(5)이나 오일구멍 등에 형성하는 되접음에 의한 제 2 두께증가부(22)를 폐지하여도 좋다.

또, 본 발명의 금속개스킷(1)의 각 구성은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서 적절히 변경할 수 있다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 제 2 두께증가부(22)를 기판(2)의 바깥둘레측의 끝단부를 되접은 후에 단압 성형 등에 의해서 제 1 두께증가부(21)보다 얇게 하고 있지만, 이 대신에, 기판(2)의 바깥둘레부에 해당 기판(2)보다 얇은 심(shim) 판을 용접 등으로 부착하여 제 2 두께증가부(22)로 하여 해당 제 2 두께 증가부(22)의 단압성형을 생략하여도 좋고, 또한, 제 1 두께증가부(21)의 되접은 부분에 심 판을 내포하여 제 2 두께증가부(22)의 단압성형을 생략하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 제 1 두께증가부(21)를 기판(2)의 연소실구멍 (20)측의 끝단부를 되접어 형성하고 있지만, 이 대신에, 기판(2)의 연소실구멍(20)의 끝단부에 기판(2)과 대략 동일두께의 심 판을 용접 등으로 부착하여 제 1 두께증가부(21)로 하여도 좋고, 혹은 기판(2)의 연소실구멍(20)의 끝단부에 그로밋 (grommet)을 끼워 넣거나, 기판(2)의 연소실구멍(20)의 끝단부에 탄성판을 통해 그로밋을 끼우거나 하여 상기 제 1 두께증가부(21)로 하여도 좋다. 또는, 기판(2)의 연소실구멍(20)의 끝단부에 풀 비드(6, 7)를 형성한 심 판을 용접 등에 의해 부착하여 상기 제 1 두께증가부(21)로 하여도 좋다.

또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 기판(2)의 제 1 두께증가부(21)의 주위에 풀 비드(6, 7)를 형성하는 동시에, 기판(2)의 제 2 두께증가부(22)의 안쪽에 풀 비드(6, 7)를 형성하여 풀 비드(6, 7)의 각 볼록부 및 각 오목부에 탄성시일재를 고착, 충전한 경우를 예로 채용하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 기판(2)의 제 2 두께증가부(22)의 안쪽에, 풀 비드(6, 7)대신에, 스텝형상의 하프 비드를 기판 (2)을 굴곡성형함으로써 형성하여 해당 하프 비드의 볼록부 및 오목부에 탄성시일재를 고착·충전하도록 하여도 좋고, 더욱 기판(2)의 제 1 두께증가부(21)의 주위에, 풀 비드(6, 7) 대신에, 스텝형상의 하프 비드를 기판(2)을 굴곡성형함으로써 형성하여 해당 하프 비드의 볼록부 및 오목부에 탄성시일재를 고착·충전하도록 하여도 좋다.

여기서, 하프 비드의 오목부에 충전된 탄성시일재는 기판(2)의 평탄면과 대략 면일치가 되기 때문에 냉각수에 노출되는 경우는 없으나, 볼록부측에 고착된 탄성시일재는 기판(2)의 평탄면에서 판두께방향으로 돌출하기 때문에 냉각수에 직접 노출되게 된다. 이 경우, 볼록부측에 고착된 탄성시일재의 폭을 넓게 취함으로써, 탄성시일재 전체의 열화를 피하여 양호한 시일성능을 확보할 수가 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 풀 비드(6, 7)의 볼록부 높이를 제 1 두께증가부(21)보다 약간 높게 하여 해당 볼록부측에 고착된 탄성시일재의 높이와 거의 동일 높이로 하는 동시에, 풀 비드(6, 7)의 볼록부 높이를 제 2 두께증가부(22)보다 약간 높게 하고 있지만, 반드시 이렇게 할 필요는 없고, 예를 들면, 풀 비드(6, 7)의 볼록부 높이를 제 1 두께증가부(21)보다 약간 낮게 하여 풀 비드(6, 7)를 탄성시일재에 매설시키도록 하거나, 혹은 도시는 생략하지만, 풀 비드(6, 7)의 볼록부를 탄성시일재로부터 돌출시켜도 좋다. 이것은 하프 비드에 대해서도 마찬가지이다.

또한, 상기 실시형태에서는, 풀 비드(6, 7)나 하프 비드의 볼록부측에 고착된 탄성시일재의 표면을 기판(2)의 평탄면과 대략 평행하게 하고 있지만, 반드시 이렇게 할 필요는 없고, 비드와 함께 작동하여 판두께방향으로 압축변형할 수 있는 한, 여러 가지 형상을 채용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 풀 비드(6, 7)나 하프 비드의 오목부내에 충전된 탄성시일재를 기판(2)의 평탄면과 대략 면일치로 하고 있지만, 비드와 함께 작동하여 판두께방향으로 압축변형할 수 있는 한에 있어서, 탄성시일재가 기판(2)의 평탄면에 대하여 다소 요철형상으로 되어 있어도 좋다. 예를 들면, 풀 비드(6, 7)의 오목부측에 충전된 탄성시일재에 움푹한 부분을 형성하여 해당 탄성시일재의 변형을 쉽게 하는 형상으로 하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 풀 비드(6, 7)의 볼록부측에 고착되는 탄성시일재를 볼록부의 폭방향의 양측에 배치한 경우를 예로 채용하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 풀 비드(6, 7)의 볼록부측에 고착되는 탄성시일재를 볼록부의 폭방향의 연소실구멍(20)측에만 배치하도록 하여도 좋다. 이와 같이 하면, 볼록부측의 탄성시일재(고무 등)가 냉각수나 오일에 접촉하지 않기 때문에 내구성의 향상을 도모할 수 있고, 특히, 풀 비드(6, 7)로부터 볼트구멍(5)이나 물구멍(23)까지의 거리가 가까운 경우에 최적인 구조가 된다. 또한, 비드의 폭에 둘레방향에 변화를 주어 면압력의 조정을 할 수도 있다.

또한, 상기 각 실시형태에서는, 체결볼트에 의한 체결전에 있어서 풀 비드 (6, 7)의 오목부내에 탄성시일재를 기판(2)의 평탄면과 대략 면일치하도록 충전하고 있지만, 이 대신에, 풀 비드(6, 7)의 오목부내에 해당 오목부내의 용적과 대략 동등한 탄성시일재를 충전하여, 체결볼트에 의한 체결시에, 오목부내의 탄성시일재가 압축변형하여 기판(2)의 평탄면과 대략 면일치되도록 하여도 좋다.

또한, 기판(2)의 한 면 혹은 양면에, 엔진과 개스킷의 열팽창차나 진동진폭에 의한 어긋남이나 잡아당김에 의해 일어나는 프레팅(fretting)을 방지하기 위해, 시일성과 윤활성을 겸비한 이류화 몰리브덴 등의 감마제(減摩劑)를 도포하도록 하여도 좋다.

다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 13은, 본 실시형태의 금속개스킷을 설명하기 위한 평면도이다. 도 14는 도 13의 A-A단면도, 도 15는 도 1의 B-B단면도, 도 16은 도 1의 C-C단면도, 도 17은 도 13의 D-D단면도, 도 18은 도 13의 E-E 단면도이다.

우선, 본 실시형태의 금속개스킷의 구성에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 금속개스킷(1)은, 내연기관의 실린더 헤드와 실린더 블록과의 접합면 사이에 끼워 삽입되는 개스킷의 일례이다. 그 금속개스킷(1)의 기판(2)으로서는, 예를 들면 얇은 스텐레스강판, 연강판, 알루미늄판 등을 예시할 수 있지만, 본 실시형태에서는, 염가인 개스킷을 제공하기 위해서 연강판을 사용하기로 한다. 후술하는 바와 같이, 연강판 등의 강성이 낮은 얇은 두께의 금속판으로 이루어지는 기판(2)을 사용하더라도, 충분한 시일성능을 확보할 수 있다.

상기 기판(2)의 대략 중앙에는, 연소가스를 폭발시키는 연소실에 위치한 연소실구멍(3)이 크게 개구하고 있다. 이 연소실구멍(3)의 개구 끝단부의 둘레가장자리 전체 둘레가 위쪽으로 되접혀 가장 두꺼운 제 1 두께증가부(21)가 형성되고, 이에 따라, 다른 부분과의 사이에 판두께차가 형성된다. 이 제 1 두께증가부(21)는, 주요부가 금속으로 구성되어 접합면 사이에 부착된 상태로 면압이 제일 높게 나오도록 설계된 결과, 시일압력의 제일 높은 연소가스를 충분히 시일할 수 있도록 되어 있다. 또, 제 1 두께증가부(21)는, 상술한 바와 같은 되접음에 의한 형성에 한정시키지 않고, 종래예와 같은 그로밋 등으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 연재방향을 따라서, 상기 제 1 두께증가부(21)의 되접힌 부분의 두께는, 볼트구멍(5) 근방을 상대적으로 얇은 부분으로 형성하는 동시에, 각 볼트구멍(5)사이를 두꺼운 부분으로 형성하여, 연소실구멍(3)의 둘레방향을 따라 판두께에 변화(억양)를 주어 둘레방향에 따른 제 1 두께증가부(21)에서 부담하는 시일면압력이 균등화하도록 설정하고 있다.

여기서, 다기통용의 금속개스킷으로서는, 기판(2)의 바깥둘레측의 끝단부의 일부에 대해서도 되접어 제 2 두께증가부를 형성하는 경우가 많지만, 본 실시형태에서는, 단기통용의 금속개스킷이기 때문에, 즉 체결의 볼트축력도 작고 연소실구멍(3)으로부터 바깥둘레 끝단부까지의 거리가 짧기 때문에, 후술하는 바와 같이 금속제의 제 2 두께증가부의 대체로서, 폭이 넓은 고무 비드로 제 2 두께증가부로 하고 있다. 물론, 금속제의 제 2 두께증가부를 형성하여도 좋다.

또한, 기판(2)의 제 1 두께증가부(21)의 주위 전체둘레를 둘러싸도록 무단 고리형상의 해당 제 1 시일라인(SL1)이 설정되어 있다. 그 해당 제 1 시일라인 (SL1)보다도 바깥둘레에는, 물구멍(4), 오일구멍(24), 체인챔버구멍(25) 등의 구멍이 개구하고 있다. 또한, 기판(2)의 바깥가장자리 전체 둘레를 따라 제 2 시일라인이 설정됨과 동시에, 체인챔버구멍(25)이 오일구멍(24)을 둘러싸도록 제 3 시일라인(SL3)이 설정되어 있다. 더욱, 액구멍인 물구멍(4)을 둘러싸도록 제 4 시일라인(SL4)이 설정되어 있다. 물구멍(4)을 둘러싸는 제 4 시일라인(SL4)은, 스페이스의 관계 등으로부터 하나의 시일라인으로 복수개의 물구멍(4)을 둘러싸도록 배치되어 있는 것도 있다. 또한, 근방 또한 평행하게 배치되는 중복한 시일라인부분에 대해서는, 공통화, 즉 하나의 시일라인에 통합되어 있다.

그리고, 상기 전체 시일라인(SL1∼SL4)을 따라 비드(BD)가 형성되어 있다. 본 실시형태의 비드(BD)는, 예를 들면 도 14에 나타낸 바와 같이, 금속 비드(6, 8)와 고무 비드(7, 9)를 합성한 구성으로 되어 있다.

금속 비드(6, 8)는, 기판(2)의 한쪽 면측에만 돌출하도록 해당 기판(2)을 굴곡성형하여 이루어지는 풀 비드로서, 그 비드높이가, 상기 제 1 두께증가부(21)보다도 높게 되도록 설정되어, 판두께방향으로 변형함으로써 시일압을 발생할 수 있게 하고 있다.

상기 고무 비드(7, 9)는, 상기 금속 비드(6, 8)의 볼록부측의 기판(2)표면에 고착한 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b), 및 금속 비드(6, 8)의 각 볼록부의 안쪽에 위치하는 오목부내에 충전된 탄성시일재(7c, 9c)로 구성되어 있다. 이 탄성시일재는, 예를 들면 불소고무, NBR, 실리콘고무 등의 고무재료나 수지재료 등의, 내식성 또한 탄성을 가진 소재로 구성하면 좋다.

각 금속 비드(6, 8)의 볼록부측에 고착된 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)는, 적어도 금속 비드(6, 8)의 폭방향 양측을 덮도록 기판(2)의 표면에 고착하고 있다. 단, 기판(2) 바깥둘레를 따라 형성된 고무 비드(7, 9)의 일부에 있어서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 폭이 넓게 설정되어, 제 2 두께증가부를 겸하도록 하고 있다.

또한, 상기 각 금속 비드(6, 8)의 볼록부측에 고착된 상기 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)의 높이는, 각각 금속 비드(6, 8)의 볼록부 높이와 동일 혹은 거의 동일하게 되고, 또한 표면이 기판(2)의 평탄면과 대략 평행하게 되어 있다. 또, 상기 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)의 높이를 금속 비드(6, 8)의 볼록부 높이보다도 약 간 높게 설정하여도 좋다. 단, 제 1 두께증가부(21)의 높이로 규제되는 압축변형량이 35% 이내(미리 소재에 의해서 판명되어 있는, 좌굴하지 않은 압축변형량)로 억제되는 높이로 할 필요가 있다.

한편, 각 금속 비드(6, 8)의 오목부내에 충전되는 탄성시일재(7c, 9c)의 충전량은 해당 오목부내의 용적과 대략 동일하게 되어 기판(2)의 평탄면과 대략 면일치로 되어 있다.

또한, 적어도 물구멍(4)을 둘러싸는 시일라인내의 기판(2) 상하 양면에는, 예를 들면 도 14, 도 15에 나타낸 바와 같이, 상기 탄성시일재(7a∼7c, 9a∼9c)와 같은 소재로 이루어지는 얇은 피막(14, 15)이 고착하는 동시에, 물구멍(4)의 안지름면(구멍안둘레면)에도 상기 피막(16)이 형성함으로써, 물구멍(4)을 둘러싸는 시일라인보다도 내측의 기판(2)은, 해당 고무 비드(7, 9) 및 상기 피막(14, 15, 16)에 의해서 완전히 피복된 상태로 되어 있다. 이 때, 오목부에 충전한 탄성시일재 (7c, 9c)에 대하여 상기 피막(15)측의 부분을 해당 피막(15)과 동등한 높이로 설정하여 피막(15)과의 연속성을 좋게 하고 있다. 도 14로 나타내는 단면 A-A 부분에도 피막(14, 15)이 있지만, 물구멍의 근방 전부를 둘러싸는 비드가 있는 경우에는 불필요하다.

또한, 복수의 물구멍(4)을 한데 모아 둘러싸도록 설정된 시일라인내의 기판 (2)에 대하여, 도 16과 같이, 상하로 관통하는 작은 구멍(17)을 개설하여, 기판(2)의 상하표면에 고착된 피막(14, 15)을 접속, 즉 연결하여, 피막(14, 15)이 기판(2)으로부터 박리하기 어렵게 하고 있다.

여기서, 물구멍(4)을 둘러싸는 시일라인을 물구멍(4)의 끝단부 둘레가장자리에 근접하도록 설정하고, 도 15에 나타낸 바와 같이, 볼록부측의 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b) 중 물구멍(4)에 가까운 측의 탄성시일재(7b, 9b)를 물구멍(4)의 끝단부 둘레가장자리까지 덮도록 설정하도록 하여도 좋다.

또한, 물구멍(4)의 안지름면에 피막(16)을 형성하면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 그 막두께분만큼 물구멍(4)의 지름이 작아지기 때문에, 그 피막(14, 15)의 막두께분을 뺀 물구멍(4)의 지름Ø이 실린더 헤드 등의 물구멍의 지름과 같아지도록 설정하여, 물의 유로가 개스킷위치에서 국소적으로 좁아지는 것을 방지한다.

다음에, 상기 금속개스킷의 작용·효과 등에 대하여 설명한다.

상기 구성의 금속개스킷(1)을, 실린더 블록과 실린더 헤드가 대향하는 접합면 사이에 개재하여 체결 볼트로 체결하면, 고무 비드(7, 9)를 구성하는 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b) 및 탄성시일재(7c, 9c)가, 각 금속 비드(6, 8)와 함께 작동하여 판두께방향으로 압축변형하는 동시에, 체결 종료시에 있어서는, 가장 판두께가 두꺼운 기판(2)의 제 1 두께증가부(21)와 다른 부분과의 판두께차에 의해 해당 제 1 두께증가부(21)에 가장 면압력이 집중하여 최대하중이 작용한다.

이에 따라, 주로, 제 1 두께증가부(21)의 최대면압력, 각 비드(BD){금속 비드(6, 8)와 고무 비드(7, 9)}의 탄성반발력에 의한 3중 시일이 이루어지는 동시에, 제 1 두께증가부(21)의 스토퍼효과에 의해 금속 비드(6, 8)의 볼록부측 및 오목부측에 고착·충전된 탄성시일재(7a∼7c, 9a∼9c)의 전체 굴절이 방지되고, 또한, 제 2 두께증가부(22)의 스토퍼효과에 의해 금속 비드(6, 8)의 각 볼록부측 및 각 오목 부측에 고착·충전된 탄성시일재(7a∼7c, 9a∼9c)의 전체 굴절이 방지된다.

또한, 물구멍(4)의 주위가 상기 구성의 비드(BD)에서 둘러싸이도록, 그 비드(BD)의 바깥측으로 냉각수가 이동하는 것이 저지된다.

상기 구성의 금속개스킷(1)에 있어서도, 금속 비드(6, 8)의 각 볼록부에 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)를 고착하는 동시에, 금속 비드(6, 8)의 각 오목부에 같은 탄성시일재(7c, 9c)를 충전하고 있기 때문에, 기판(2)으로부터 판두께방향으로 돌출하는 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)는 금속 비드(6, 8)의 볼록부측만, 즉, 기판(2)의 한 면만이 된다.

따라서, 예컨대 금속 비드(6, 8)의 볼록부에 고착된 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)의 높이는, 기판(2)의 판두께를 T1로 하고 제 1 두께증가부(21)의 판두께를 T0로 하면, (T0-T1) + 압축변형량{(T0 - T1) ×0.4(최대 40%)}이 된다. 가령, T0을 0.5mm로 한 경우, 기판 판두께 T1은 0.25mm{본 실시형태에서는 제 1 두께증가부 (21)를 되접어 형성하고 있기 때문에 T0의 반으로 하였다}이고, 고무 비드(7, 9)의 높이는, 상기 식에서 0.35mm로, 도 25에 나타내는 종래예와 비교하여 1.7배가 된다.

이 때문에, 금속 비드(6, 8)의 볼록부측의 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)의 양이 많아져 압축변형량이 커지고, 이 결과, 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)의 성형가공을 하기 쉬워지는 동시에, 탄성시일재(7a∼7c, 9a∼9c)의 두께도 두껍게 할 수 있기 때문에, 가공 공차(公差)를 크게 취할 수 있어, 제작비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 금속 비드(6, 8)의 각 볼록부의 폭방향의 양측에 고착된 탄성시일재 (7a, 7b, 9a, 9b)중, 물구멍(4)측을 향하는 부분(7b, 9b)만 냉각수에 노출되고, 또한, 금속 비드(6, 8)의 각 오목부내에 충전된 탄성시일재(7c, 9c)에 있어서는 금속 비드(6, 8)로 덮여지고 냉각수에 노출되는 경우가 없는 탄성시일재(7a, 7c, 9a, 9c)의 열화가 방지되어 장기간에 걸쳐 안정된 시일성능을 확보할 수 있다.

더구나, 물구멍(4)을 둘러싸도록 형성한 시일라인(SL4)내의 기판(2)의 전체면(상하 양면 및 구멍의 안지름면)은 내식성의 피막(14, 15)으로 덮여져 있기 때문에, 냉각수로서 규정 외의 것이 사용되는 등, 기판(2)을 부식할 가능성이 있는 액체가 물구멍(4)내를 흐르는 것과 같은 경우가 있더라도, 기판(2)이 해당 액체에 의해 부식하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 금속 비드(6, 8)의 반발력과 해당 금속 비드(6, 8)의 볼록부측 및 오목부측에 고착·충전된 탄성시일재(7a∼7c, 9a∼9c)의 탄성반발력이 상승하여 필요한 시일압력을 얻도록 하고 있기 때문에, 기판(2)자체의 경도를 낮게 하는 것이 가능하게 되어 기판(2)의 금속 비드(6, 8)의 피로파괴의 우려를 없앨 수 있고, 더욱, 엔진의 진동진폭을 흡수하는 동시에 시일면 거칠기를 흡수하여, 냉각수압이나 오일압을, 적은 면압력으로 양호하게 시일할 수 있다.

또한, 금속 비드(6, 8)의 볼록부측의 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b) 및 오목부측의 탄성시일재(7c, 9c)는, 모두 시일면적을 넓게, 즉 면시일이 되는 동시에 접합면에 접촉하는 부분이 고무 혹은 고무형상인 것이기 때문에, 접합면의 흠이나 주조시에 발생하는 주형공동이나 가공면 거칠기를 흡수할 수 있고 낮은 면압력으로 양 호하게 시일할 수 있고, 더구나, 탄성시일재(7a∼7c, 9a∼9c)는 탄성재(특히 고무계)로 이루어진 시일재이기 때문에, 개스킷계수가 낮아, 이 결과, 한정된 축력하중을 조건이 나쁜 부분에 효율적으로 사용할 수 있어, 전체의 하중을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 기판(2)의 제 1 두께증가부(21)는, 볼트구멍(5) 근방이 얇은 부분이 되는 동시에, 각 볼트구멍(5)사이가 두꺼운 부분이 되어 있기 때문에, 볼트체결시에 있어서의 상기 제 1 두께증가부(21)의 반발력은 체결력이 큰 체결볼트근방에서는 약하고, 체결력이 비교적 작은 각 체결볼트사이에서는 강하게 되어, 이 결과, 상기 제 1 두께증가부(21)에 작용하는 면압력을 연소실구멍(3)의 둘레방향으로 균등하게 할 수 있는 동시에, 체결볼트의 축력도 경감할 수 있기 때문에 엔진의 변형, 특히 저강성 엔진의 변형을 양호하게 방지할 수 있다. 또한, 최근의 엔진은 소형경량화, 고성능화가 진행하여, 더욱이 에너지 절약으로부터 희박연료를 연소시키기 위해서, 연소실 온도는 올라가고, 고압가스를 시일하기 위해서, 상술한 바와 같이, 연소실구멍(3)측 끝단부를 되접어 제 1 두께증가부(21)를 형성하여 높은 면압력을 발생시키고 있다. 이 때, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 제 1 두께증가부(21)의 둘레방향에 따른 판두께에 변화를 줌으로써, 실린더내경 주위의 체결 면압력을 평균화시키고, 더욱, 오일소비, 파워 손실을 억제하는 동시에, 연소가스의 시일효율을 향상시키고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 볼록형상의 금속 비드(6, 8)를, 연소실구멍(3)의 끝단부의 제 1 두께증가부(21) 둘레나 오일구멍(24), 물구멍(4), 볼트구멍(5), 체 인챔버구멍(25) 둘레에 필요에 따라 배치하고 있지만, 그 각 볼록형상의 금속 비드(6, 8)에 대하여, 접촉하는 위치에 있어서의, 접합면의 강성 등에 따라서 비드높이나 비드폭을 변경하도록 하여, 시일라인에 따른 시일압의 균등화를 도모하여, 더욱 시일효율을 향상시키더라도 좋다. 상기 비드높이나 비드폭의 변경은, 강성이 없고 면압력이 약한 부분일수록, 금속 비드(6, 8)의 폭을 넓히거나, 높게 함으로써, 시일면압력의 균등화가 도모된다.

여기서, 바깥둘레 끝단부에 대하여 도 20이나 도 21과 같이, 비드(BD)보다도 바깥측부분에 피막을 형성함으로써, 오염된 물이나 소금물 등과의 접촉에 의한 부식을 방지하고 있다.

한편, 본 발명의 금속개스킷(1)의 각 구성은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서 적절히 변경할 수 있다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 제 1 두께증가부(21)를 기판(2)의 연소실구멍(3)측의 끝단부를 되접어 형성하고 있으나, 이 대신에, 기판(2)의 연소실구멍 (3)의 끝단부에 기판(2)과 대략 동일두께의 심(shim) 판을 용접 등에 의해 부착하여 제 1 두께증가부(21)로 하여도 좋고, 혹은 기판(2)의 연소실구멍(3)의 끝단부를 그로밋으로 끼우거나, 기판(2)의 연소실구멍(3)의 끝단부에 탄성판을 통해 그로밋으로 끼우거나 하여 상기 제 1 두께증가부(21)로 하여도 좋고, 더욱, 기판(2)의 연소실구멍(3)의 끝단부에 금속 비드(6, 8)를 형성한 심(shim) 판을 용접 등에 의해 부착시키고 상기 제 1 두께증가부(21)로 하여도 좋다.

또한, 풀 비드로 이루어지는 금속 비드(6, 8) 대신에, 도 22에 나타낸 바와 같이, 스텝형상의 하프 비드로 이루어지는 금속 비드(29)를 기판(2)을 굴곡·성형함에 의해 형성하여, 해당 금속 비드(29)의 볼록부 및 오목부에 탄성시일재(30, 31)를 고착·충전하도록 하더라도 좋다.

여기서, 하프 비드로 이루어지는 금속 비드(29)의 오목부에 충전된 탄성시일재(30)는 기판(2)의 평탄면과 대략 면일치로 되기 때문에 냉각수에 노출되는 것은 적지만, 볼록부측에 고착된 탄성시일재(31)는 기판(2)의 평탄면에서 판두께방향으로 돌출하고 있기 때문에 냉각수에 직접 노출되게 된다. 이 경우, 볼록부측에 고착된 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)의 폭을 넓게 취함으로써, 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b) 전체의 열화를 피하고 양호한 시일성능을 확보할 수가 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 금속 비드(6, 8)의 볼록부측에 고착된 탄성시일재(7a, 7b, 9a, 9b)의 표면을 기판(2)의 평탄면과 대략 평행으로 하고 있지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없고, 금속 비드(6, 8)와 함께 작용하여 판두께방향으로 압축변형할 수 있는 한, 여러 가지의 형상을 채용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 금속 비드(6, 8)의 오목부내에 충전된 탄성시일재(7c, 9c)를 기판(2)의 평탄면과 대략 면일치로 하고 있지만, 금속 비드(6, 8)와 함께 작용하여 판두께방향으로 압축변형할 수 있는 한, 탄성시일재(7c, 9c)가 기판 (2)의 평탄면에 대하여 다소 요철형상으로 되어 있어도 좋다. 예를 들면, 금속 비드(6, 8)의 오목부측에 충전된 탄성시일재(7c, 9c)에 움푹한 부분을 형성하여 해당 탄성시일재(7c, 9c)의 변형을 쉽게 하는 형상으로 하여도 좋다.

한편, 도 23이나 도 24와 같이, 기판(2)의 바깥둘레 끝단부의 일부를 되접어 금속제의 제 2 두께증가부를 형성하여도 좋다.

또한, 상기 고무 비드를 구성하는, 탄성시일재(7a∼7c, 9a∼9c, 30, 31)는, 몰드성형에 의해서 금속 비드(6, 8)의 볼록부측의 기판(2) 표면 및 오목부측에 고착·충전하도록 하여 성형하면 좋다. 이 때문에, 예를 들면, 각 금속 비드(6, 8)에 성형재료의 통과구멍(도시하지 않음)을 형성하여 볼록부측과 오목부측의 동시성형을 가능하게 하여도 좋다.

또한, 상기 피막은, 크롬 도금 등으로 구성하여도 좋다.

또한, 여기서는, 수냉식 엔진을 중심으로 기술하고 있지만, 공냉식 엔진의 경우, 제 1 두께증가부(21)의 바깥둘레부의 비드라인을 폐지할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 4 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본원발명의 금속개스킷(1)은, 시일라인에 따른 비드 이외의 구성은, 상기 각 실시형태와 같다.

즉, 각 시일라인(SL1, SL2)에 따라 비드가 형성되어 있다. 본 실시형태의 비드(BD)는, 도 25 및 도 26에 나타낸 바와 같이, 풀 비드로 이루어지는 기판 비드(6)와 고무 비드(8, 10)의 합성에 의해 구성되어 있다.

상기 기판 비드(6)는, 기판(2)을 판두께방향으로 굴곡하여 성형되고, 상기 두께증가부(16)측에 해당 두께증가부(16)보다도 높은 볼록형상으로 되어 있다.

또한, 상기 고무 비드는, 상기 기판 비드(6)의 오목부내에 충전된 제 1의 탄성시일재(10)와, 상기 기판 비드(6)의 볼록부측에 고착한 제 2 탄성시일재(8)로 구성되어 있다.

상기 제 1 탄성시일재(10)는, 그 표면이, 기판(2) 아래면과 대략 면일치의 평면이 되도록 설정되어 있지만, 그 비드폭방향 대략 중앙부에는, 아래쪽에 볼록한 돌기(11)가 시일라인(SL1, SL2)을 따라 이어지도록 형성되어 있다.

또한, 제 2 탄성시일재(8)는, 비드볼록부 표면과 그에 연속하는 평탄면부분에, 요컨대 기판 비드(6)폭보다도 약간 넓은 폭으로 제 2 탄성시일재(8)가 형성되어 있다. 또한, 제 2 탄성시일재(8)의 높이는, 기판 비드(6)의 높이와 거의 같은 높이로서, 그 표면(윗면)은 거의 평탄하게 되도록 설계되어 있다.

여기서, 상기 제 2 탄성시일재(8)의 폭은, 기판 비드(6)의 폭의 1.5배 이내가 바람직하다. 너무 넓으면 하중이 필요이상으로 증가하여 버린다. 또한, 제 2 탄성시일재(8)의 높이는, 기판 비드(6)의 높이의 0.9∼1.1배의 범위의 높이가 바람직하다.

또한, 기판(2)에 설치한 볼트구멍(4) 등의 개구의 수나 그 종류, 시일라인 (SL1, SL2)의 위치 등은, 금속개스킷(1)을 개재하는 실린더헤드 및 실린더 블록의 종류에 따라서 당연히 다르다.

그리고, 상기 구성의 금속개스킷(1)은, 엔진의 실린더 블록과 실린더헤드와의 접합면 사이에 개재하여 체결볼트로 체결하여 조립되어, 상기 체결 볼트의 체결력에 의해서 비드가 변형하여, 시일라인(SL1, SL2)을 따라 소요의 시일압력을 발생함으로써, 오일 등의 시일을 한다.

또한, 상기 체결시에, 연소실구멍(3)의 끝단부에 설치한 두께증가부(16)에 의해서, 비드의 압축변형량이 제한되는 동시에, 해당 두께증가부(16)에 높은 면압 력이 발생하여, 해당 두께증가부(16)에 의해서, 고온·고압인 연소가스를 시일하고 있다.

여기서, 개스킷가격을 내리기 위해서 두께증가부(16)의 면위에 아무것도 도포하지 않은 경우에는, 엔진가공면(접합면)과 개스킷 두께증가부(16)의 접촉은 메탈접촉이 되어, 엔진 가공 공구흠집에 의한 3∼6 마이크론의 요철이 상기 가공면에 존재한다. 그리고, 엔진의 가동에 의한 폭발압은 상시 가압은 아니고, 맥동(脈動)가압인 것으로, 두께증가부(16)로부터 바깥둘레측을 향하여 약간의 압력누설은 있다. 그러나, 두께증가부(16)의 바깥둘레측을 둘러싸는 비드(BD)에 의해서 시일된다.

본 실시형태의 비드(BD)는, 압축변형한 기판 비드(6)와 고무 비드의 합성탄력에 의해서 소요의 시일압력이 발생하는 구조이기 때문에, 기판 비드(6)를 구성하는 기판(2)의 경도를 그만큼 내리는 것이 가능해지고 있다. 또한, 상하 양 접합면과 접촉하는 비드 부분은, 압축변형한 탄성시일재(8, 10)의 평탄면이 되어, 그 연질인 탄성시일재(8, 10)가 접촉한 접합면 부분에 있는 엔진의 가공 공구흠집을 묻는 것으로, 상기한 바와 같이 맥동가압이더라도, 두께증가부(16)로부터 누설된 연소가스를 완전히 시일할 수 있다.

여기서, 탄성시일재를 기판 비드(6)의 오목부내에만 충전한 구조인 경우에는, 그 탄성시일재(10)가 압축변형함으로써, 기판 비드(6) 및 기판 비드(6)에 계속되는 양측의 평탄부분이 위쪽으로 뒤집히도록 변형시키는 외력이 발생한다. 그리고, 기판 비드(6)의 피로파괴를 억제하고 또한 기판(2) 비용을 억제할 목적으로 기 판(2)의 경도를 내릴수록, 상기 위쪽으로 뒤집히는 것과 같은 변형이 현재화할 우려가 있지만, 본 실시형태에서는, 볼록부측에도 제 2 탄성시일재(8)를 배치함으로써, 해당 제 2 탄성시일재(8)의 압축변형에 의해서, 기판 비드(6) 및 기판(2)의 상기 변형을 방지하여, 오목부의 제 1 탄성시일재(10)에 의한 시일성능의 열화를 방지하고 있다.

또한, 제 1 탄성시일재(10)를 충전성형할 때에, 고온 →냉각개방과정에서 중앙부가 약간 움푹 패일 우려가 있지만, 본 실시형태에서는, 상기 중앙부에 돌기 (11, 9)를 형성함으로써, 체결 축력이 약한 엔진에 채용하더라도, 저비용으로 안정된 시일성능을 연소실구멍(3) 바깥둘레에 확보할 수 있다. 또, 볼트체결에 의해서 상기 돌기(11, 9)는 찌그러진 상태가 되어, 평탄하게 되어 있다.

또한, 볼트구멍(4)의 근방위치는, 체결 조건이 좋으면 문제가 되지 않는다. 그러나, 오일구멍(5)이나 체인 챔버구멍(17)은 체결 볼트로부터 멀기 때문에 체결 조건이 나쁘고, 또한, 엔진은 사용회수만큼 냉열 사이클을 반복하여 어느 정도의 축력저하가 발생하며, 또한, 엔진가동중의 열로 변형하여 운전중에는 시일조건을 더욱 나쁘게 하고 있다.

이들 악조건하에서도 완전시일을 이루기 위해서, 기존기술은 기판 비드(6)의 오목면(오목렌즈)의 탄성시일재(10)를 충전한 비드구조는, 기판(2)의 경도를 올리면 탄력은 발생하지만, 진동진폭으로 피로파괴하는 경우가 있어, 너무 경도를 높이는 것은 바람직하지 못하고, 한편, 경도를 떨어뜨리면 상술한 바와 같은 변형이 발생하여 탄력을 저하시키는 원인이 된다. 이 결점을 보충하기 위해서, 본 실시형태 에서는, 상술한 바와 같이, 기판 비드(6)의 오목면부에 제 1 탄성시일재(10)를 충전하는 것에 더불어, 반대측의 볼록부측에 비드폭 이상의 폭으로, 높이가 기판 비드(6)의 높이와 거의 같은 높이의 제 2 탄성시일재(8)를 성형하여, 기판(2) 및 기판 비드(6)의 변형을 방지하고 있다.

여기서, 기판(2)의 경도를 낮게 함으로써 탄력은 저하하지만 비드오목부에 충전한 제 2 탄성시일재(8)를, 비드의 볼록한 측에 기판 비드(6)높이와 같은 높이로 성형하였기 때문에 오목부에 충전한 탄성시일재(10)에 의한 변형을 규제하여, 경도가 높은 재질로 기판(2)을 구성하였을 때와 동등하거나 그 이상의 탄성력을 비드(BD)에 갖게 하는 것이 가능해지고 있다.

또한, 탄성시일재(10)를 몰드가공할 때, 기판 비드(6)의 오목부측은, 기판 (2)의 평면부와 면일치하도록 가공하지만, 가공 중에는 온도가 높게 열팽창하고 있어 냉각개방했을 때에 고무두께가 두꺼운 중앙부에서 열팽창차분만큼 수축하여 미소하게 오목해지고, 체결 조건이 나쁜, 체결 볼트로부터 돌출하고 있는 부분에서, 면압력이 저하하여 압력이 누설되는 경우가 있다.

이에 대하여, 본원발명에서는, 기판 비드(6)의 오목부에 충전하는 탄성 시일재(10) 표면의 중앙부에 작은 돌기(11)를 형성함으로써, 체결 하중을 그다지 증가시키지 않고 변형하여, 면압력이 저하했을 때에 제 2 탄성시일재(8) 표면에 형성한 돌기(11)가 융기하여 변형에 따른다. 이 돌기(11)의 면적은 좁지만, 높은 면압력이 발생하여 시일을 완전하게 할 수 있다. 즉, 체결볼트로부터 바깥둘레측에 떨어진 위치이므로, 면압력이 상대적으로 작아지는 경향이 있지만, 통상시에는 체결 하 중에 의한 비드의 압축변형에 의한 기판 비드(6)의 양면에 형성한 탄성시일재가 대향하는 접합면에 압착되어 시일한다. 이 때, 오목부측의 탄성시일재(10)에 형성한 돌기(11)는 오목부내에 눌려진 상태로 변형하여, 접합면의 평면에 따라, 거의 기판 (2)의 평탄면과 면일치하는 상태로 되어 있다.

이 정상상태로부터, 진동 등으로, 상기 비드위치에 있어서의 대향하는 접합면사이의 간극이 커져 일시적으로 면압력이 저하하면, 비드의 압축변형량이 작아지고, 시일압력이 저하하지만, 오목부측의 탄성시일재(10)에 있어서는, 상기 간극의 확대에 따라 돌기(11)가 자동적으로 융기하여 대향하는 접합면과의 사이의 접촉을 확보하는 동시에 접촉면적이 작아지는 것으로 돌기(11)에 의한 면압력이 높아져 시일상태를 유지할 수가 있다. 또한, 간극이 작아짐에 따라서 상기 정상상태로 복귀한다.

한편, 상기 설명에서는, 대향하는 접합사이의 간극의 변화에 의한 면압력 저하를 예로 설명하고 있지만, 대향하는 접합사이의 간극이 변화하지 않는 경우이더라도, 시간경과에 따른 열화로 탄성력이 약해져 면압력이 작아지는 경우라도, 상기한 바와 같이, 면압력의 저하에 따라 상기 돌기(11)위치에 하중이 집중함으로써{이 경우에는 돌기(11, 9)는 반드시 융기하지 않는다}, 돌기(11)위치에서의 면압력이 높아져 소정의 시일압력을 확보할 수 있다.

여기서, 상기 비드위치에 있어서의 접합면 사이의 변동폭이 큰 경우에는, 도 27에 나타낸 바와 같이, 기판 비드(6) 볼록부측의 탄성시일재에도 돌기(9)를 형성해 두면 좋다.

또한, 비드폭방향에 나란한 돌기(11, 9)의 수는, 1조에 한정되지 않고, 도 28∼도 30에 나타낸 바와 같이, 2조 이상이더라도 좋다. 또한, 2조 이상 설치하는 경우에는, 그 돌기(11, 9) 높이를 다르게 하여도 좋고, 그 크기에 대해서도 다르게 하여도 좋다. 복수개의 돌기(11, 9)를 형성하면, 면압력의 부하를 억제하고, 또한 면압력 저하시에는, 복수의 돌기(11, 9)로 간극효과를 갖게 하거나, 시일라인 S의 사실상의 증가에 의해서 안정된 시일성을 장기간에 걸쳐 확보할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 복수개의 돌기(11, 9)에 대하여, 도 31∼도 34에 나타낸 바와 같이, 각 돌기(11, 9)의 크기나 형상(종단면형상이나 평면에서 보았을 때에 단위길이당의 면적)을 달리 하여 돌기(11, 9)의 최적화를 도모함으로써 상기 효과의 증대를 도모할 수 있다. 즉, 비드폭방향에 나란한 2조 이상 설치하는 경우는, 상대적으로, 면압력이 높은 측의 돌기(11, 9)를 낮게 하거나, 단위길이당의 면적을 작게 설정하는 것이 바람직하다.

시일라인에 따라 이어지는 1조의 돌기(11, 9)에 있어서도, 돌기(11, 9)형성위치에 있어서의 면압력에 따라, 돌기(11, 9) 높이나 형상을 변경하도록 하여도 좋다. 즉, 상대적으로 면압이 작아지는 부분일수록, 돌기(11, 9) 높이를 높게 하거나, 돌기(11, 9)의 폭을 넓힌다.

여기서, 상기 돌기(11, 9)는, 시일라인(SL1, SL2)을 따라, 시일라인(SL1, SL2)의 전부에 연속하여 설치하여도 좋고, 소정 간격마다 단속적으로 형성하여도 좋다.

상기 돌기(11, 9)를, 시일라인(SL1, SL2)에 대하여 부분적으로 형성하는 경우에는, 볼트구멍(4)으로부터 떨어진 상대적으로 면압력이 낮은 위치나 대향하는 접합면사이의 간극의 변동이 상대적으로 큰 부분(면압력 변동의 진폭이 상대적으로 큰 부분)에 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 기판 비드(6)는, 풀 비드인 경우로 설명하고 있지만, 기판 비드(6)가 스텝형상의 하프 비드이더라도 적용할 수 있다. 즉, 도 35 및 도 36에 나타낸 바와 같이, 스텝형상의 기판 비드(6)의 볼록측(기판평탄보다 볼록해지는 부분)에 제 2 탄성시일재(12)를 고착하여, 그 볼록한 안쪽의 오목부분에 제 1의 탄성시일재(14)를 형성하는 동시에 두께가 두꺼운 부분에 돌기(13, 15)를 형성한다. 작용·효과에 있어서는, 상기 실시형태와 같다.

여기서, 두께증가부(16) 근방의 비드(BD)에 있어서는, 도 37에 나타낸 바와 같이, 볼록한 측의 제 2 탄성시일재에 대하여, 볼록부의 사면의 양측에 반드시 형성할 필요는 없다.

즉, 두께증가부(16)측은, 면압이 상대적으로 높고 또한 기판을 구속하는 힘이 강하기 때문에, 기판의 변형이 억제되기 때문이다. 체결볼트 근방에 대해서도 같다.

또, 상기 돌기(11, 9)의 높이는, 돌기형상에 상관없이, 두께증가부(16)의 판두께까지 변형하였을 때의 변형율이 25% 이하가 되도록 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 예는, 기판이 한 장으로 이루어지는 금속개스킷인 경우이지만, 개재하는 접합면 사이를 따라서, 상기의 구성의 기판을 여러 장 적층하여 금속개스 킷으로 하여도 좋다. 이 경우, 반드시, 종래 예와 같이 기판 비드의 볼록부측이 대향하도록 적층할 필요는 없다.

그 밖의 구성이나 작용·효과 등은, 상기 다른 실시형태와 같다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명을 채용하면, 외부로부터의 소금물 등의 수분의 침입이 억제되어 녹방지 효과를 가진 동시에, 진동진폭이 심한 엔진의 시일면 등의 면 거칠기가 거친 시일면, 고온·저온의 반복, 체결 면압력이 낮은 조건하에서도 양호한 시일성을 장기간에 걸쳐 확보할 수 있는 금속개스킷을 제공할 수가 있다.

Claims (20)

1 또는 2 이상의 구멍을 가진 얇은 두께의 금속판을 기판으로 하여, 그 기판을 판두께방향으로 굴곡하여 볼록형상으로 성형하여 이루어지는 금속 비드를 시일라인을 따라 형성하여 이루어지고, 대향하는 접합면 사이에 끼워 삽입됨으로써 상기 금속 비드가 판두께방향으로 변형하여 시일하는 금속개스킷에 있어서,

상기 금속 비드에 대하여, 해당 금속 비드의 변형과 함께 판두께방향으로 압축변형하는 탄성시일재를, 적어도 금속 비드의 볼록부에 고착하는 동시에 그 볼록부 안쪽의 오목부에 충전하고, 또한 상기 볼록부측 표면의 탄성시일재의 높이를 상기 볼록부와 동일 혹은 거의 동일한 높이로 하며,

상기 금속비드 볼록부측의 기판표면에서의, 해당 기판표면과 대향하는 측의 상기 접합면의 바깥둘레 끝단부 및 해당 접합면에 개설된 구멍의 개구 끝단부의 적어도 한쪽과 대향하는 부분에도, 상기 금속 비드의 변형과 함께 판두께방향으로 압축변형하는 탄성시일재를 고착한 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 1 항에 있어서, 상기 금속 비드는, 풀 비드 또는 스텝형상의 하프 비드인 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 1 항에 있어서, 상기 금속 비드의 연재방향을 따라서, 상기 금속 비드의 돌출 높이 및 폭의 적어도 하나를 부분적으로 변경함으로써, 비드 연재방향에 따른 시일면압력을 균등화하는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 1 항에 있어서, 상기 금속 비드는, 기판에 개구한 구멍의 주위부 및 기판의 바깥둘레부의 적어도 한쪽을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 1 항에 있어서, 상기 기판의 바깥둘레부의 적어도 일부는, 대향하는 접합면보다도 바깥측으로 튀어나와 있는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 1 항에 있어서, 기판에 개구하고 있는 구멍의 개구 끝단부 및 기판바깥둘레 끝단부의 적어도 한쪽에 있어서의, 전체둘레 혹은 일부분에 대하여, 다른 기판부분보다도 두껍게 또한 상기 금속 비드의 볼록부보다도 낮은 두께증가부를 해당 기판에 형성하여, 상기 탄성시일재의 판두께방향의 변형량을 규제하는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 적어도 한쪽의 면에서의, 상기 탄성시일재를 고착하지 않은 부분에 대하여, 상기 탄성시일재보다도 얇은 내식성의 피막을 고착하는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

적어도 연소실구멍 및 액구멍이 개구한 얇은 두께의 금속판을 기판으로 하여, 상기 연소실구멍 끝단부에 두께증가부를 형성하는 동시에, 판두께방향으로 변형하여 시일하는 비드를 시일라인에 따라 형성한 금속개스킷으로서,

상기 시일라인의 적어도 일부는, 상기 1 또는 2 이상의 액구멍을 둘러싸도록 설정하고,

적어도 상기 액구멍을 둘러싸는 시일라인을 따라 형성되는 비드를, 상기 기판을 판두께방향으로 굴곡하여 상기 두께증가부보다 높은 볼록형상으로 성형하여 이루어지는 금속 비드와, 상기 기판의 금속비드 볼록부측 표면에 고착하는 동시에 볼록부 안쪽의 오목부에 충전되어 금속 비드의 변형과 함께 판두께방향으로 압축변형하는 탄성시일재로 이루어지는 고무 비드로 구성하는 동시에, 상기 볼록부측 표면의 탄성시일재를, 적어도 금속비드 볼록부 표면에 고착하는 동시에 금속 비드의 비드 높이와 동일 혹은 거의 동일한 높이로 설정하여,

상기 액구멍을 둘러싸는 시일라인을 따라 형성되는 비드로 둘러싸인, 금속비드 볼록부측의 기판표면에 대하여, 압축변형을 제한하는 상기 두께증가부보다 더욱 낮은 내식성의 피막을 형성한 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 8 항에 있어서, 상기 액구멍을 둘러싸는 시일라인에 따라 형성되는 비드로 둘러싸인, 금속비드 오목부측의 기판표면에 대하여, 내식성의 얇은 피막을 형성하여, 해당 피막은 상기 오목부에 충전된 탄성시일재에 연속하는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 9 항에 있어서, 상기 액구멍을 둘러싸는 시일라인을 따라 형성되는 비드 로 둘러싸이는 기판위치에 대하여, 복수의 관통구멍을 형성하여, 해당 복수의 관통구멍에 의해서 기판양면에 형성한 피막을 접속시키는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피막은, 액구멍의 구멍안둘레면에도 고착되고 있는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 11 항에 있어서, 상기 액구멍을 둘러싸는 시일라인을 따라 형성되는 비드의 적어도 일부는, 해당 액구멍의 둘레가장자리 전체 둘레를 따라 배치됨과 동시에 개구 끝단부까지 상기 볼록부측의 탄성시일재가 배치되고, 또한 해당 볼록부측의 탄성시일재에 연속하는 피막이 상기 액구멍의 구멍안둘레면에 고착되고, 또한 그 피막의 두께분을 포함한 상기 액구멍의 치수가, 끼워 삽입하는 접합면에 개구하고 있는 액구멍의 치수와 대략 동일치수가 되고 있는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

기판의 바깥둘레 끝단부의 일부에 대하여 제 2 두께증가부를 형성하는 동시에, 해당 제 2 두께증가부를 제외한, 기판의 바깥둘레 끝단부 혹은 그 근방에 해당 바깥둘레 끝단부를 따라 이어지는 시일라인을 설정하고,

그 시일라인을 따라 형성되는 비드를, 상기 기판을 판두께방향으로 굴곡하여 상기 두께증가부보다 높은 볼록형상으로 성형하여 이루어지는 금속 비드와, 상기 기판의 금속비드 볼록부측 표면에 고착하는 동시에 볼록부 안쪽의 오목부에 충전되 어 금속 비드의 변형과 함께 판두께방향으로 압축변형하는 탄성시일재로 이루어지는 고무 비드로 구성하고, 상기 볼록부측 표면의 탄성시일재를, 적어도 금속비드 볼록부 표면에 고착하는 동시에 금속 비드의 비드높이와 동일 혹은 거의 동일한 높이로 설정한 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 13 항에 있어서, 상기 제 2 두께증가부를 생략하는 동시에, 상기 고무 비드의 연재방향에 따른 일부의 고무 비드폭을 크게 설정하여 상기 제 2 두께증가부의 대체로 하는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 14 항에 있어서, 상기 기판바깥둘레에 따른 시일라인보다도 바깥측의 기판 전체면에 대하여 내식성의 피막을 형성한 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 10 항, 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부측 표면에 고착된 탄성시일재 표면, 및 상기 오목부에 충전된 탄성시일재 표면의 적어도 한쪽에 대하여, 1조 혹은 2조 이상의 돌기를 시일라인을 따라 설치한 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 10 항, 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼록부측 표면에 고착된 탄성시일재 표면, 및 상기 오목부에 충전된 탄성시일재 표면의 적어도 한쪽에 있어서의, 시일면압력이 상대적으로 낮은 부분에 대하여, 1조 혹은 2조 이상의 돌기를 형성한 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 16 항에 있어서, 상기 각 조의 돌기는, 연재방향에 따른 돌기높이 및 폭의 적어도 하나가, 돌기형성위치에 있어서의 시일면압력에 따라서 변경되고, 시일면압력이 작을수록, 상기 돌기높이 및 폭의 적어도 하나의 값을 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 16 항에 있어서, 상기 볼록부측 표면에 고착된 탄성시일재 표면, 및 상기 오목부에 충전된 탄성시일재 표면의 적어도 한쪽에 복수개의 돌기를 형성하고, 그 복수개의 돌기에 있어서, 돌기높이 및 단위 길이당의 면적의 적어도 하나를, 돌기형성위치의 시일면압력에 따라서 다르게 한 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 10 항, 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 여러 장의 기판이 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 금속개스킷.

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