KR20020012487A - 헤드 개스킷 - Google Patents

Abstract

(과제) 금속판 1장의 구성의 헤드 개스킷이어도 충분한 실 성능을 가지며, 더구나, 실린더 헤드나 실린더 블록을 상처내지 않는 헤드 개스킷을 제공한다.

(해결수단) 엔진 용의 헤드 개스킷(1)을 1장의 금속구성판으로 형성하고, 실린더 보어 용 구멍(2)의 주위에 비드(11)을 마련하여 실 함과 동시에, 합성수지 코팅(20)을 그 비드(11)의 전주에 걸쳐 그 비드(11)의 철면과 요면의 적어도 일방측에, 그 비드(11)의 적어도 일부분을 덮어 도포하여 형성한다.

Description

헤드 개스킷 {HEAD GASKET}

본 발명은, 엔진에 적용하는 1장의 금속구성판으로 형성되는 헤드 개스킷에 관한 것이다.

내연기관의 실린더 헤드와 실린더 블록의 사이를 실 하는 헤드 개스킷에는, 도 1에 보이는 바와 같이, 실린더 보어 용 구멍(연소구멍)(2), 윤활유 구멍(3), 냉각수 구멍(4), 볼트 구멍(5) 등이 형성돼 있고, 각각, 연소실 내에 발생하는 연소가스, 오일 갤러리를 순환하는 윤활유, 및, 워터쟈킷 내의 냉각수 등을 실 하기 위해, 각각의 실 대상구멍에 대하여 적정한 실 면압을 발생하기 위한 비드나 실 링 등의 실 수단이 마련돼 있다.

특히, 실린더 보어 용 구멍의 주연부에 있어서는, 엔진이 작동한 때에 고온고압의 연소가스가 발생하기 때문에, 이 부분의 실 이 특히 중요하여 기계적 강도나 내구성이 뛰어나는 금속 개스킷을 이용하여, 예를 들어, 몇장의 금속구성판을 적층함과 동시에, 제 1 적층판의 실린더 보어 용 구멍의 외측 전주에 비드를 배설하여, 이 비드에 의해 높은 실 면압을 발생하는 구성을 취하고 있다.

또, 비드를 피로로부터 보호하고, 또, 실린더 보어 용 구멍의 면압을 높이기 위하여 여러가지 연구가 이루어져, 비드의 내주 또는 외주에 스토퍼 비드를 형성한 제 2 적층판을 마련하거나, 혹은 금속 심을 스토퍼로서 배치하거나, 하프비드나 풀비드를 가지는 적층판을 몇개나 조합하고 있다.

한편, 근년에는, 헤드 개스킷에 있어서 저코스트화가 진보하여, 몇장인가의 금속구성판을 적층하는 형식에서는 이 저코스트화에 대응할 수 없으므로, 한장의 금속구성판만으로 구성되는 금속 개스킷의 채용이 고려돼 오고 있다.

그러나, 이 한장 판의 구성의 헤드 개스킷에 있어서는, 복수의 구성판을 사용하는 적층형식의 헤드 개스킷과 같이, 실 수단을 조합할 수가 없고, 실 수단도 한정되므로, 고도의 실 성능이나 내구성이 요구되는 엔진의 헤드 개스킷 같은 경우에는, 실 성능의 확보가 매우 어렵다고 하는 문제가 있다.

때문에, 실린더 보어 용 구멍의 둘레 단부에 금속제의 보강 심을 배설하거나, 반대편으로 접음 부를 마련하거나, 그로밋을 장착하거나, 용사(溶射)에 의해 두께를 증가하거나 하는 것이 고려되나, 이러한 단부처리를 행하면 가공공정이나 공수의 증가나 재료의 산출고 등의 문제가 생겨 코스트업되기 때문에, 이러한 단부처리도 줄일 필요에 몰리고 있다.

그 한편으로, 엔진의 경량화가 진보하여 실린더 헤드나 실린더 블록이 비교적 연한 알루미합금제로 돼 오고 있으며, 그 때문에, 헤드 개스킷을 끼어 지지하여실린더 헤드와 실린더 블록을, 실 성능을 유지하기 위해 센 내리누름 힘으로 체결하면, 엔진의 진동이나 열팽창 등에 의한 힘이 가해진 때에 실린더 헤드나 실란더 블록측이 상처입어, 이 상처로 연소가스 등의 누설이 발생한다는 문제가 생긴다.

게다가, 비드와 실린더 헤드 등의 엔진부재와의 접촉은, 양방 공히 금속상호의 직접접촉이 되면, 금속표면의 툴 마크 등의 요철이나 엔진의 진동이나 열변동에 의해서 약간이나마 극간(隙間)이 발생하기 때문에, 이 극간으로 고온고압의 연소가스가 누출하고 만다는 문제가 생긴다.

이 고온고압의 연소가스가 누출하면, 헤드 개스킷과 엔진부재와의 사이를 전해 퍼져 윤활유 구멍이나 냉각수 구멍으로 침입할 가능성이 매우 커진다. 그리하여, 일단, 연소가스가 윤활유 구멍이나 냉각수 구멍으로 침입하면, 에어 혼입 형상에 의해 윤활유나 냉각수의 순환에 지장이 생겨, 커다란 엔진트러블로 이어지기 때문에, 이 연소가스의 누출을 방지하는 것이 중요한 과제가 된다.

본 발명은 이들의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 금속판 한장의 구성의 헤드 개스킷이어도 충분한 실 성능을 가지며, 더구나, 실린더 헤드나 실린더 블록을 상처내지 않는 헤드 개스킷을 제공하는 데 있다.

도 1은 본발명의 헤드 개스킷의 평면도이다.

도 2는 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 헤드 개스킷의 일부단면을 포함하는 전형적인 부분사시도이다.

도 3은 본 발명의 제 2의 실시의 형태의 헤드 개스킷의 일부단면을 포함하는 전형적인 부분사시도이다.

도 4는 본 발명의 제 3의 실시의 형태의 헤드 개스킷의 일부단면을 포함하는 전형적인 부분사시도이다.

도 5는 본 발명의 제 4의 실시의 형태의 헤드 개스킷의 일부단면을 포함하는 전형적인 부분사시도이다.

도 6은 본 발명의 제 5의 실시의 형태의 헤드 개스킷의 일부단면을 포함하는 전형적인 부분사시도이다.

도 7은 본 발명의 제 6의 실시의 형태의 헤드 개스킷의 일부단면을 포함하는 전형적인 부분사시도이다.

도 8은 본 발명의 제 7의 실시의 형태의 헤드 개스킷의 일부단면을 포함하는 전형적인 부분사시도이다.

도 9는 본 발명의 제 8의 실시의 형태의 헤드 개스킷의 일부단면을 포함하는전형적인 부분사시도이다.

*도면의주요부분에대한부호의설명

1 : 헤드 개스킷 2 : 실린더 보어 용 구멍

10 : 금속구성판 11 : 비드

20 : 합성수지 코팅

본 발명에 관계되는 헤드 개스킷은 다음과 같이 구성된다.

1) 엔진 용의 헤드 개스킷을 1장의 금속구성판으로 형성하고, 실린더 보어 용 구멍의 주위에 비드를 마련하여 실 하는 동시에, 합성수지 코팅을 이 비드의 전주위에 걸쳐 이 비드의 철면과 요면의 적어도 일방측에, 이 비드의 적어도 일부분을 덮어 도포하여 구성된다.

2) 또는, 엔진 용의 헤드 개스킷을 1장의 금속구성판으로 형성하고, 실린더 보어 용 구멍의 주위에 비드를 마련하여 실 하는 동시에, 합성수지 코팅을 이 비드의 전주위에 걸쳐 이 비드의 철면과 요면의 적어도 일방측에, 이 비드의 전(全)부분을 덮어 이 비드의 양단측까지 도포하여 구성된다.

그리고, 이 합성수지 코팅은, 면압조정의 목적에 따라서 균일두께로 하여도 좋고, 또, 불균등한 두께로 하여도 좋다. 불균등한 두께로 하는 경우에는, 합성수지 코팅을, 일층으로 마련하여 두께에 차를 붙여도 좋고, 다층으로 형성하여 이 층의 적층수의 차에 의해 두께를 변화시켜도 좋다.

이들의 구성의 헤드 개스킷에 의하면, 비드의 적어도 일부분을 덮어 합성수지 코팅을 배치하였으므로, 비드 보강의 기능 외에, 이 금속 심보다 연하고 고무 피복층 보다 굳은 합성수지 코팅이 실 성능을 발휘하기 때문에, 헤드 개스킷과 실린더 헤드나 실린더 블록과의 사이의 실 성능이 향상한다.

또, 이 합성수지 코팅은 완충재로서 작용하기 때문에 비드의 손상 및 피로가 방지돼, 헤드 개스킷의 내구성이 향상한다.

그리고, 비드의 전부분을 덮어 비드의 양단측까지 도포한 경우에는, 이 비드의 양단측에 형성되는 합성수지 코팅의 단부에 의한 단차부(段差部)가, 비드의 내주측과 외주측에 제 2 및 제 3의 실 라인을 형성하기 때문에, 연소가스에 대한 실 성이 한층 향상한다.

더구나, 금속 심의 붙임에서는 철부를 가지는 주 비드를 덮는 가공이 어렵고, 용사 심에서는 가공정도가 나쁜데다 가공코스트가 높다. 또, 가령 정도양호한 가공이 되었다고 해도, 금속은 합성수지 보다 굳기 때문에 양호한 실 성능을 발휘할 수 없고, 또, 완충재로서의 기능도 현저하게 떨어진다.

또, 고무 피복층 등의, 합성수지보다 연한 재질을 사용한 경우는, 내리누름 힘에 의한 플로나 압괴(壓壞)가 발생하므로, 합성수지와 같은 실 성능 및 완충기능을 발휘할 수 없고, 또, 연함이 지나쳐 내리눌린 때에 단차부를 유지할 수 없으므로, 비드의 내외주에 제 2 및 제 3의 실 라인을 형성할 수도 없다.

3) 그리고, 상기 헤드 개스킷에 있어서, 상기 합성수지 코팅을 경도 F∼6H의 굳기로 형성한다.

경도 F보다 연하면 플로나 압괴가 발생하고, 경도 6H보다 크면 실 성이 나쁘며, 또, 완충기능도 떨어지기 때문에, 이 경도 F∼6H의 굳기로 형성하는 것이 바람직하다.

4) 또, 상기 헤드 개스킷에 있어서, 상기 합성수지 코팅을 에폭시 수지, 페놀 수지, 페녹시 수지, 불소수지, 폴리아미드이미드 수지의 어느 하나, 또는 둘이상의 조합을 사용하는 것이 바람직하다, 특히, 페녹시 수지는 200℃이상의 내열성이 있고, 작업성이나 도막 물성 등의 면을 생각하여도, 페녹시 수지의 사용이 가장 바람직하다.

5) 또, 상기 헤드 개스킷에 있어서, 상기 합성수지 코팅을 스크린인쇄에 의한 도포로 형성한다.

이 합성수지 코팅은 마스크를 이용한 뿜음 등으로 자유의 형상에 도포하여적층할 수 있으나, 스크린인쇄 등의 인쇄를 사용하면 복잡한 형상이라도 용이하게 형성할 수 있으며, 더구나, 다중인쇄에 의해, 간단히 층두께를 변경하여 형성할 수 있으므로, 각 부위에 따른 적절한 두께의 합성수지 코팅을 용이하게 형성할 수 있다.

그리고, 다중인쇄에 의하면, 합성수지 코팅을 다양한 형상이나 두께에 형성하는 것이나 재질을 변화시킨 다중구조로 하는 것도 용이해진다.

게다가, 이 헤드 개스킷은, 구성판에 상기 합성수지 코팅의 위에 실린더 헤드 및 실린더 블록과의 밀착성을 향시키기 위해 고무 피막을 마련할 수도 있다.

그리고, 통상은, 비드의 철부가 실린더 블록 측이 비드의 요부가 실린도 헤드 측이 되도록 헤드 개스킷이 형성되지만, 거꾸로 비드의 요부가 실린더 블록측이 비드의 철부가 실린더 헤드 측이 되도록 형성하여도 좋다.

(발명의실시의형태)

다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태의 헤드 개스킷에 대하여 설명한다.

이 헤드 개스킷(1)은, 내연기관의 실린더 헤드와 실린더 블록의 사이를 실 하는 것이며, 도 1에 보이는 바와 같이 기계적 강도나 내구성이 뛰어나는 한장의 금속제의 구성판(10)으로 구성되어, 실린더 보어 용 구멍(연소 구멍)(2), 윤활유 구멍(3), 냉각수 구멍(4), 볼트 구멍(5) 등이 형성돼 있다.

이 헤드 개스킷(1)의 금속구성판(10)의 재료로서는 연강판, 스테인레스, 스프링 강 등의 경질금속, 또는 알루미늄 등의 소성금속 등을 적의 사용할 수 있다.

그리고, 실린더 보어 용 구멍(2)의 주연부에 실을 위하여, 금속구성판(10)의 실린더 보어 용 구멍(2)의 둘레 단부(2b)의 외주의 전주에 걸쳐, 비드(11)를 배설하여 높은 실 면압을 발생하고, 제 1 실 라인(A)이 되는 주 실 부를 형성한다.

그리하여 이 비드(11)를 보강함과 동시에 실 성능을 강화하기 위해, 합성수지 코팅(20)을 비드(11)의 철면과 요면의 적어도 일방측에, 비드(11)의 적어도 일부분을 덮어 도포하고, 또는, 비드(11)의 전부분을 덮어 비드(11)의 양단측까지 도포한다. 이 합성수지 코팅(20)은 비드(11)의 전주에 걸쳐 구멍트인 원반상으로 마련된다.

이 합성수지 코팅(20)의 비드(11)의 일부를 덮은 예를 도 2∼도 4에 보이는 데, 도 2는 합성수지 코팅(20)이 철면과 요면의 양방에, 도 3은 철면측만에, 도 4는 요면측만에, 각각 형성된 상태를 나타낸다.

또, 합성수지 코팅(20)으로 비드(11)의 양단측까지 덮은 예를 도 5∼도 7에 보이는 데, 도 5는 합성수지 코팅(20)이 철면과 요면의 양방에, 도 6은 철면측만에, 도 7은 요면측만에, 각각 형성된 상태를 나타낸다.

이 합성수지 코팅(20)은, 내리눌린 때에는, 파손하지 않고, 변형하는 정도의 굳기의 경도 F∼6H 정도의 굳기로 형성하고 에폭시 수지, 페놀 수지, 페녹시 수지, 불소수지, 폴리아미드이미드 수지 등의 어느 하나 또는 그의 조합으로 스크린인쇄에 의한 도포로 형성한다. 더구나, 작업성이나 도막 물성을 생각하면, 페녹시 수지를 사용하는 것이 가장 적당하다.

이 합성수지 코팅(20)의 두께는, 엔진의 종류나 크기에도 따르나, 일례를들면, 실린더 보어 용 구멍(2)의 크기가 80 ㎜Ø로, 금속구성판(10)이 150㎛∼500㎛ 정도 스테인레스 스프링 강의 판두께인 때에, 합성수지 코팅(20)은 5㎛∼150㎛ 정도의 판두께에 형성되며, 특히 비드의 요부에서는 두께의 10㎛∼250㎛ 정도의 층두께에 형성된다.

또, 이 합성수지 코팅(20)은 반드시 균일두께로 형성성할 필요는 없으며, 필요에 따라서, 두께를 변화할 수도 있다. 예를 들어, 도 8에 보이는 바와 같이, 합성수지 코팅(20)을 다층(20a, 20b)으로 형성하고, 비드(11)의 외측 만 2층으로 하여 비드(11)의 외측의 단차부(21)를 크게 형성하여, 이 단차부(21)로 형성하는 실 라인(B)의 실 면압을 크게 할 수가 있다.

도, 합성수지 코팅(20)의 단부에 관하여는, 내주 단부는 실린더 보어 용 구멍(2)의 단부(2b)에 맞추어도 좋고, 외측에 마련하여도 좋다. 또, 다층으로 마련하는 경우는, 상측의 합성수지 코팅(20a, 20b)의 단부를 하측의 합성수지 코팅(20)의 단부에 일치시키어도 좋고, 계단상으로 단차를 마련하여 형성하여도 좋다.

그리고, 합성수지 코팅(20)을 비드(11)의 철면측과 요면측의 양방에 마련한 경우에는, 철면측과 요면측의 단부를 일치시키면 단차부의 두께가 증가하여, 실 면압을 높게 할 수가 있으나, 필요한 실 면압이나 실 라인 수에 따라서, 반드시, 일치하는 경우에 한정할 필요는 없다.

이들 합성수지 코팅(20)의 폭과 두께는 각각의 헤드 개스킷에 의해 필요로 하는 면압분포에 맞추어서 적의 결정되는 것이다.

또, 오일 갤러리를 순환하는 윤활유, 및, 워터재킷 내의 냉각수 등을 실하기위해, 각각의 실 대상구멍인 윤활유 구멍(3)이나 냉각수 구멍(4)의 주위에 적정한 실 면압을 발생하는 풀비드나 하프비드에 의한 실 수단을 마련한다.

또, 필요에 따라서, 도 9에 보이는 바와 같이, 합성수지 코팅(20)을 형성한 후, 헤드 개스킷(1)의 표면을 덮는 표면코트(30)를 마련할 수도 있는 데, 이 표면코트(30)의 재료로서는, 실 하는 연소가스나 액체(윤활 오일, 물) 등에 대한 내구성이나 내열성이 뛰어나고, 더구나, 유연성을 가지어 압축변형에 대한 복원성이 양호한 재료가 바람직하며 NBR 고무, 불소고무, 실리콘 고무, 수소첨가 니들 부타디엔 고무 등의 고무계 재료를 사용할 수 있다.

이 고무계의 재료를 사용한 경우에는, 탄력성이 있으므로, 구성판의 표면에 도포한 때에 맞닿는 실린더 블록이나 실린더 헤드의 툴 마크 등을 흡수할 수 있다.

이상의 구성의 헤드 개스킷(1)에 의하면, 헤드 개스킷(1)의 구성을 1장의 금속구성판(10)으로 하여, 비드(11)나 합성수지 코팅(20)으로 실 하고 있으므로 저코스트로 제조할 수가 있다.

또, 이 한장의 금속구성판(10)에 형성된 비드(11)의 적어도 일부분을 덮어 합성수지 코팅(20)을 배치하였기 때문에, 이 비드(11)를 보강할 수 있음과 동시에, 금속 심보다 연하고, 고무 피복층보다 굳은 합성수지 코팅(20)의 실 효과를 이용할 수 있으므로, 실 성능을 향상시킬 수가 있으며, 그와 동시에, 이 헤드 개스킷(1)이 맞닿는 실린더 헤드나 실린더 블록의 손상을 방지할 수 있다.

그리고, 이 합성수지 코팅(20)은, 완충재로서 작용하여 비드(11)의 손상 및 피로를 방지할 수 있기 때문에 헤드 개스킷(1)의 내구성을 향상할 수가 있다.

다시, 합성수지 코팅(20)을 비드(11)의 전부분을 덮어 비드(11)의 양단측까지 도포한 경우에는, 이 비드(11)를 덮어 형성되는 합성수지 코팅(20)의 단부에 의한 단차부에서, 비드(11)의 외주측에 제 2 실 라인(B) 등을 형성하여, 한층 연소가스에 대한 실 성을 향상시킬 수가 있다.

더구나, 이 합성수지 코팅(20)은 스크린인쇄나 마스크를 이용한 뿜음 등으로 한층 간단히 도포할 수 있으므로, 부품의 관리나 가공이 용히하여, 공수의 증가도 적고, 제조코스트의 상승도 적어도 된다고 하는 잇점이 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 헤드 개스킷에 의하면, 다음과 같은 효과를 올리 수가 있다.

우선, 헤드 개스킷의 구성을 1장의 금속구성판으로 하여 그로밋이나 반대로 접음 등의 단부처리를 생략하고 있으므로, 저코스트로 제조할 수 있다.

또, 이 한장의 금속구성판에 구성된 비드의 적어도 일부분을 덮어 합성수지 코팅을 배치하였기 때문에, 이 비드를 보강할 수 있는 동시에, 금속 심보다 연하고, 고무 피복층보다 굳은 합성수지 코팅의 실 효과를 이용할 수 있으므로, 실 성능을 향상시킬 수가 있다.

그리고, 이 합성수지 코팅은, 완충재로서 작용하여, 비드의 손상 및 피로를 방지할 수 있으므로, 헤드 개스킷의 내구성을 향상할 수가 있고, 그와 동시에, 헤드 개스킷이 맞닿는 실린더 헤드나 실린더 블록의 손상도 방지할 수가 있다.

다시, 비드의 전부분을 덮어 비드의 양단측까지 도포한 경우에는, 이 비드를덮어 형성되는 합성수지 코팅의 단부에 의한 단차부로, 비드의 외주측에 제 2의 실 라인을 형성하여, 한층 연소가스에 대한 실 성을 향상시킬 수가 있다.

Claims (5)

1. 엔진 용의 헤드 개스킷을 1장의 금속구성판으로 형성하고, 실린더 보어 용 구멍의 주위에 비드를 마련하여 실 함과 동시에, 합성수지 코팅을 이 비드의 전주위에 걸쳐 이 비드의 철면과 요면의 적어도 일방측에, 이 비드의 적어도 일부분을 덮어 도포한 것을 특징으로 하는 헤드 개스킷.
2. 엔진 용의 헤드 개스킷을 1장의 금속구성판으로 형성하고, 실린더 보어 용 구멍의 주위에 비드를 마련하여 실 함과 동시에, 합성수지 코팅을 이 비드의 전주위에 걸쳐 이 비드의 철면과 요면의 적어도 일방측에, 이 비드의 전부분을 덮어 이 비드의 양단측까지 도포한 것을 특징으로 하는 헤드 개스킷.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 합성수지 코팅을 경도 F∼6H의 굳기로 형성한 것을 특징으로 하는 헤드 개스킷.
4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 1항에 있어서,

   상시 합성수지 코팅을 에폭시 수지, 페놀 수지, 페녹시 수지, 불소수지, 폴리아미드이미드 수지의 어느 것이나 또는 그의 조합으로 형성한 것을 특징으로 하는 헤드 개스킷.
5. 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 1항에 있어서,

   상시 합성수지 코팅을 스크린인쇄에 의한 도포로 형성한 것을 특징으로 하는 헤드 개스킷.