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KR101709615B1 - 두 가지 금속으로 된 고정 개스킷 및 이 고정 개스킷의 제작 방법 - Google Patents

두 가지 금속으로 된 고정 개스킷 및 이 고정 개스킷의 제작 방법 Download PDF

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KR101709615B1
KR101709615B1 KR1020127004606A KR20127004606A KR101709615B1 KR 101709615 B1 KR101709615 B1 KR 101709615B1 KR 1020127004606 A KR1020127004606 A KR 1020127004606A KR 20127004606 A KR20127004606 A KR 20127004606A KR 101709615 B1 KR101709615 B1 KR 101709615B1
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칼 쉔텐
마크 보우만
존 사스
카를로스 산티아고
롤프 프렌
팀 오케에페
마이클 쉬릴라
토마스 오 주르플루
카일 티 로버츠
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페더럴-모걸 코오포레이숀
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Abstract

고정 개스킷 및 고정 개스킷의 제작 방법을 제공한다. 상기 고정 개스킷은 내측 둘레부와 외측 둘레부에 의해서 형성된 개구를 가지고 있는 한 가지 타입의 금속으로 이루어진 기능 레이어를 포함하고 있다. 상기 고정 개스킷은 상기 기능 레이어와는 다른 금속으로 이루어진 캐리어 레이어를 더 포함하고 있다. 상기 캐리어 레이어는 상기 기능 레이어의 외측 둘레부를 라인 대 라인 또는 헐거운 끼워맞춤으로 수용하도록 구성된 내측 둘레부에 의해서 형성된 개구를 가지고 있다. 상기 기능 레이어는, 기능 레이어의 외측 둘레부의 제1 부분이 캐리어 레이어의 내측 둘레부의 반경방향으로 정렬된 제1 부분과 용접된 상태로 상기 캐리어 레이어와 대체로 동일 평면 관계로 구성되어 있다. 기능 레이어의 외측 둘레부의 제2 부분은 캐리어 레이어의 내측 둘레부의 반경방향으로 정렬된 제2 부분으로부터 분리된 상태로 있다.

Description

두 가지 금속으로 된 고정 개스킷 및 이 고정 개스킷의 제작 방법{BIMETALLIC STATIC GASKET AND METHOD OF CONSTRUCTION THEREOF}
본 발명은 대체로 함께 고정될 두 부재 사이에 가스/유체-밀봉 시일을 만들기 위해서 사용되는 타입의 고정 개스킷에 관한 것이고, 보다 상세하게는 배기 매니폴드 개스킷에 관한 것이다.
실린더 블록과 엔진 블록 또는 배기 매니폴드와 엔진 블록과 같은, 함께 고정될 두 부재 사이에 가스/유체-밀봉 시일을 만드는데 있어서, 한 개의 재료로 된 단일 레이어, 또는 멀티레이어 개스킷으로 형성된 서로 겹쳐져 있는 복수의 적층 레이어를 가진 고정 개스킷을 이용하는 것이 일반적이다. 대체로, 멀티레이어 개스킷의 레이어들 중에서 종종 기능 레이어(functional layer)라고 칭해지는 적어도 하나의 레이어는, 개구 주위에 가스/유체 밀봉 시일을 만드는 것을 용이하게 하는 시일 비드(seal bead)를 가지고 있다. 기능 레이어는 가스/유체 밀봉 시일을 형성하고 유지하는데 적합한 재료로 제조될 필요가 있고, 나아가서는, 대체로 고온 환경을 견뎌낼 수 있을 필요가 있다. 따라서, 기능 레이어 재료는 대체로 비교적 고가인 고품질 금속으로 이루어질 필요가 있다. 따라서, 고가의 기능 레이어 재료의 사용은 고정 개스킷의 전체적인 비용을 상승시키고, 그리고 부가적으로, 대체로 고가의 폐기물을 초래한다.
부가적으로, 기능 레이어의 시일 비드를 지나치게 압축할 가능성을 최소화하기 위해서, 멀티레이어 개스킷의 스토퍼 레이어는 비드 또는 복수의 비드를 기능이 유지되도록 보장하기 위해서 소정의 두께의 재료로 이루어질 필요가 있다. 유감스럽게도, 대체로 스토퍼 레이어 재료로서 사용된 금속 박판 재료는, 약 +/- 0.001 인치와 같은, 대체로 광범위한 두께 허용오차를 가지도록 만들어지고, 그 결과, 재료 두께에 의해서 정해지는 스토퍼 높이를 엄격하게 컨트롤하기가 곤란해질 수 있다. 따라서, 기능 레이어의 시일 비드의 과도한 압축을 피하기 위해서, 제조업자는 대체로 내재적인 제조 공차 변동을 처리하기 위해서 필요할 수 있는 것보다 더 두꺼운 스토퍼 레이어를 가지는 에러를 범한다. 유감스럽게도, 이것 또한 고정 개스킷 조립체에 비용을 추가시킨다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소할 수 있는 고정 개스킷 및 이 고정 개스킷을 제작하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
함께 고정될 부재들 사이에 가스/유체 밀봉 시일을 제공하는 고정 개스킷이 제공된다. 이 고정 개스킷은 한 가지 타입의 금속으로 구성되어 있는 적어도 하나의 금속 기능 레이어를 포함하고 있고, 각각의 기능 레이어는 밀봉될 개구와 원주방향으로 맞추어지도록 구성된 내측 둘레부에 의해 형성된 개구와 외측 둘레부를 가지고 있다. 상기 고정 개스킷은 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어와는 다른 금속으로 구성되어 있는 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어를 더 포함하고 있다. 각각의 캐리어 레이어는 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어의 상기 외측 둘레부를 라인 대 라인 또는 헐거운 끼워맞춤으로 수용하도록 구성된 내측 둘레부에 의해 형성된 개구를 가지고 있다. 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어의 상기 외측 둘레부의 제1 부분이 맞대기 용접 조인트를 통하여 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어의 상기 내측 둘레부의 반경방향으로 정렬된 제1 부분에 용접된 상태에서 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어는 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어와 대체로 동일 평면 관계로 구성되어 있다. 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어의 상기 외측 둘레부의 제2 부분은 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어의 상기 내측 둘레부의 반경방향으로 정렬된 제2 부분으로부터 분리된 상태로 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 캐리어 레이어는 대향하는 평평한 표면 사이에 형성된 두께를 가지고 있고, 상기 평평한 표면들 중의 적어도 하나는 캐리어 금속 재료로 형성된 돌출된 돌출부를 가지고 있고, 상기 돌출된 돌출부는 캐리어 금속 레이어의 두께보다 더 두꺼운 대향하는 평평한 표면을 가로지르는 두께를 제공한다.
본 발명의 한 실시형태에 따르면, 기능 레이어는 기능 레이어의 개구 둘레로 원주방향으로 형성되어 있는 돌출된 밀봉 비드(embossed sealing bead)를 가지고 있고 캐리어 레이어는 대체로 평평하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 캐리어 레이어는 조립하는 동안 스웨이징 공구를 수용하기 위해 캐리어 레이어의 개구로부터 반경방향 바깥쪽으로 뻗어 있으며 상기 개구에 인접한 적어도 하나의 관통 통로를 가지고 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 캐리어 레이어의 관통 통로의 반경방향 안쪽에 형성된 용접 조인트는 제1 레이어 및 제2 레이어를 서로 부착시킨다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 고정 개스킷이 서로 위에 놓인 한 쌍의 캐리어 레이어를 가지고 있고, 기능 레이어들 중의 적어도 하나가 각각의 캐리어 레이어에 부착되어서, 멀티레이어 개스킷 조립체를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 고정 개스킷을 제작하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 서로 상이한 타입의 금속으로 구성된 제1 레이어 및 제2 레이어를 제공하는 것과 상기 제1 레이어를, 밀봉될 개구와 원주방향으로 맞추어지도록 구성된 개구와 외측 둘레부를 가지고 있는 기능 레이어로 형성하는 것과 상기 제2 레이어를, 상기 기능 레이어의 외측 둘레부를 수용하도록 구성된 내측 둘레부에 의해 형성된 개구를 가지고 있는 캐리어 레이어로 형성하는 것을 포함하고 있다. 또한, 상기 기능 레이어가 상기 캐리어 레이어와 대체로 동일 평면 관계에 있도록 상기 기능 레이어의 외측 둘레부를 상기 캐리어 레이어의 개구 내에 배치시키는 것을 포함하고 있다. 또한, 상기 캐리어 레이어의 내측 둘레부의 일부분을 상기 기능 레이어의 외측 둘레부의 반경방향으로 정렬된 부분과 맞닿도록 가압하는 것과, 상기 캐리어 레이어의 내측 둘레부의 상기 일부분을 상기 기능 레이어의 외측 둘레부의 상기 반경방향으로 정렬된 부분에 용접하는 것을 포함하고 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 캐리어 레이어의 개구 둘레에 복수의 돌출된 돌출부를 형성하는 것과, 기능 레이어의 외측 둘레부를 캐리어 레이어의 개구 내에 배치시키는 것을 더 포함하고 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 돌출된 돌출부를 압인가공하는 것을 더 포함하고 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 돌출된 돌출부를 압출가공하는 것을 더 포함하고 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 기능 레이어의 외측 둘레부와 캐리어 레이어의 내측 둘레부 사이에 용접 조인트를 형성하는 것에 의해서 기능 레이어의 외측 둘레부를 캐리어 레이어의 내측 둘레부에 고정시키는 것을 더 포함하고 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 관통 통로를 캐리어 레이어의 개구에 인접하게 형성하는 것과, 캐리어 레이어의 내측 둘레부와 기능 레이어의 외측 둘레부 사이에 용접 조인트를 형성하기 전에 캐리어 레이어의 내측 둘레부가 기능 레이어의 외측 둘레부와 맞닿도록 캐리어 레이어를 스웨이징가공하는 것을 더 포함하고 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 멀티레이어 개스킷 조립체를 제공하기 위하여 서로 위에 놓이는 한 쌍의 캐리어 레이어를 제공하는 것과 기능 레이어들 중의 적어도 하나를 각각의 캐리어 레이어에 부착하는 것을 더 포함하고 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 한 쌍의 캐리어 레이어를 이 한 쌍의 캐리어 레이어에 형성된 개구로부터 반경방향 바깥쪽에 서로 고정시키는 것을 더 포함하고 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 한 쌍의 기능 레이어를 캐리어 레이어들 중의 하나에 고정시키는 것을 더 포함하고 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 기능 레이어에 밀봉 비드를 형성하는 것을 더 포함하고 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 상대적으로 고가의 고급 금속으로 기능 레이어를 형성하고 상대적으로 저가의 금속으로 캐리어 레이어를 형성하는 것을 더 포함하고 있다.
바람직한 실시예와 최적 모드의 아래의 상세한 설명, 첨부된 청구항 및 도면과 함께 고려하면 본 발명에 따라 구성된 고정 개스킷의 상기 실시형태, 특징 및 장점과 다른 실시형태, 특징 및 장점을 용이하게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따라 구성된 배기 매니폴드 개스킷 조립체의 사시도이고;
도 2는 대체로 도 1의 라인 2-2를 따라서 도시된 단면도이고;
도 2a는 대체로 도 1의 라인 2A-2A를 따라서 도시된 단면도이고;
도 3은 도 1의 고정 개스킷의 밀봉 부분을 고정 개스킷의 비-밀봉 부분에 부착하기 전의 도 1의 고정 개스킷의 밀봉 부분의 평면도이고;
도 4는 대체로 도 3의 라인 4-4를 따라서 도시된 단면도이고;
도 5a는 본 발명의 한 실시형태에 따라 구성된 개스킷을 만드는데 있어서 스웨이징 공구가 사용되고 있는 상태의 부분도로서, 스웨이징 공구가 맞닿기 전의 상태로 도시되어 있고; 그리고
도 5b는 스웨이징 공구가 맞닿은 상태로 도시되어 있는 도 5a와 유사한 도면이다.
도면을 보다 상세하게 참고하면, 도 1은 이하에서는 개스킷이라고 칭하는, 본 발명의 한 실시형태에 따라 구성된 두 가지 금속으로 된 고정 개스킷 조립체(10)를 도시하고 있다. 개스킷(10)은 서로 용접된 상이한 제1 재료와 제2 재료로 이루어진 단일 레이어 개스킷으로 구성되거나, 하나의 예로서 본 도면에 도시되어 있는 것과 같은, 멀티레이어 개스킷으로 구성될 수 있다. 개스킷(10)은 기능 레이어 또는 제1 레이어(12)라고도 칭하는 적어도 하나의 기능 레이어 인서트와, 제2 레이어(14, 15)라고도 칭하는 적어도 하나의 캐리어 레이어를 가지고 있는데, 본 도면에서는 3개의 기능 레이어 인서트와 한 쌍의 캐리어 레이어로 도시되어 있다. 캐리어 레이어(14, 15)는, 적용예에서 얼마나 많은 개구가 밀봉될 필요가 있는지에 따라 캐리어 레이어(14, 15)의 상이한 위치에서 서로 측방향으로 이격된 복수의 기능 레이어(12)를 지지하도록 구성될 수 있다. 기능 레이어(12)와 캐리어 레이어(14, 15)는 각각 서로 평면으로 또는 대체로 평면 관계로 서로 고정되어 있고, 기능 레이어(12)는, 예를 들면, 엔진 블록과 배기 매니폴드의 사이와 같은, 밀봉될 개구(18)의 주위에 가스/유체 밀봉 시일을 만들기 위해서, 하나의 예로서 하프 비드(half bead)(16)로서 도시되어 있는, 밀봉 비드를 가지고 있고, 캐리어 레이어(14, 15)는 조립하는 동안 기능 레이어(12)를 지지하고 위치시키는 기능을 한다. 밀봉될 개구(18) 또는 복수의 개구(18)의 주위에 시일을 형성하는 작용을 하는 기능 레이어(12)의 경우, 기능 레이어(12)를 구성하는데 사용되는 재료는, 예를 들면, 스프링 강, 스테인레스 강 또는 다른 고온 합금(high temperature alloy)과 같은 고품질의 개스킷 금속이다. 따라서, 기능 레이어(12)를 구성하는데 사용되는 재료는 보다 일반적인, 낮은 등급의 강 재료에 비해 상대적으로 비싸다. 이에 반해서, 기능 레이어(12)의 캐리어로서 작용을 하는 캐리어 레이어(14, 15)의 경우, 캐리어 레이어를 구성하는데 사용되는 재료는, 예를 들면, 낮은 등급의 강 또는 알루미늄과 같은 비교적 저가의 금속이다. 따라서, 캐리어 레이어(14, 15)를 구성하는데 사용되는 재료는 기능 레이어(12)를 구성하는데 사용되는 재료에 비해 상대적으로 값이 싸다. 따라서, 개스킷(10)은, 고가의 재료와 결합하여 작용하는 저가의 재료를 가지고서, 제작비용의 경제성을 도모함과 동시에 사용시의 경제성을 도모하면서, 개구(18)의 주위에 안정적인 시일을 형성하는 능력을 제공한다. 부가적으로, 고가의 재료에 대해 발생되는 폐기물과 관련된 비용이 최소화되고, 개스킷(10)의 제작과 관련된 비용을 절감할 수 있다.
예를 들면, 스프링 강과 같은 탄성 금속으로 이루어진 기능 레이어(12)는, 예를 들면, 약 0.1 내지 0.3mm의 두께를 가지도록 제공된다. 기능 레이어(12)들 중의 2개는, 하나의 예로서, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 서로 거울대칭형 외형을 가지는 것으로 구성되어 있다. 각각의 기능 레이어(12)는 개구(18)와 동심으로 정확히 맞추어지고 개구(18)와 축방향으로 정렬되도록 구성된 내측 둘레부(20)와 하프 비드(16)를 가진 외측 둘레부(22)를 가지고 있으며, 상기 하프 비드(16)는 내측 둘레부(20)와 외측 둘레부(22) 사이에 뻗어 있다. 하프 비드(16)는 내측 둘레부(20) 근처의 내측 고원 구역(24)을 따라서 서로 접하도록 서로를 향해서 수렴하고, 외측 둘레부(22) 근처의 소정의 거리만큼 서로로부터 축방향으로 이격된 외측 고원 구역(26)으로 서로로부터 발산한다. 도 2에서 최하부 기능 레이어(12)인 것으로 도시되어 있는 제3 기능 레이어(12)는 인접한 중간에 끼여있는 기능 레이어(12)에 대해 거울대칭형 외형을 가지는 것으로 구성되어 있다. 따라서, 최하부 기능 레이어(12)는 개구(18)와 동심으로 정확히 맞추어지고 개구(18)와 축방향으로 정렬되도록 구성된 내측 둘레부(20')와 하프 비드(16')를 가진 외측 둘레부(22')를 가지고 있고, 상기 하프 비드(16')는 내측 둘레부(20')와 외측 둘레부(22') 사이에 뻗어 있다. 중간의 기능 레이어(12)와 최하부 기능 레이어(12)의 하프 비드(16, 16')는 내측 둘레부(20, 20') 근처의 각각의 내측 고원 구역(24, 24')으로 서로로부터 발산하고 외측 둘레부(22, 22') 근처의 외측 고원 구역(26, 26')을 따라서 서로 접하도록 서로를 향해서 수렴한다. 결합된 기능 레이어(12)와, 결합에 의한 내측 고원 구역(24, 24')는 한 개의 캐리어 레이어(15)의 두께와 대체로 동일한 결합된 전체 두께를 가지고 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 최상부 캐리어 레이어(14)는 기능 레이어(12)의 외측 둘레부(22)를 긴밀한 라인 대 라인 관계 또는 약간 헐거운 관계로 수용하도록 구성된 내측 둘레부(30)와 외측 둘레부(32)(도 1 및 도 2a)에 의해서 형성된 개구(28)를 가지고 있다. 아래에서 보다 상세하게 설명되어 있는, 기능 레이어(12)를 캐리어 레이어(14)에 고정시키는 것을 용이하게 하기 위해서, 캐리어 레이어(14)는 적어도 하나의 관통 통로(34)를 가지고 있는데, 도 1 및 도 2a에서는, 예를 들면, 내측 둘레부(30) 근처에 한 쌍의 관통 통로(34)가 개구(28)를 가로질러서 정반대쪽에 있는 것으로 도시되어 있다. 관통 개구(34)는 내측 둘레부(30)에 대체로 평행하게 소정의 거리만큼 형성되어 있고, 기다랗고 형상이 대체로 직사각형인 것이 바람직하다.
최하부 캐리어 레이어(15)는 최상부 캐리어 레이어(14)와 대체로 동일하게 형성되어있지만, 아래에 설명되어 있는 이유 때문에, 최상부 제2 레이어(14)에 비해서 약간 증가된 두께(t)를 가지고 있다. 따라서, 최하부 캐리어 레이어(15)는 중간의 기능 레이어(12)와 최하부 기능 레이어(12)의 외측 둘레부(22, 22')를 긴밀한 라인 대 라인 관계 또는 약간 헐거운 관계로 수용하도록 구성된 내측 둘레부(30')와 외측 둘레부(32')에 의해서 형성된 개구(28')를 가지고 있다. 기능 레이어(12)를 캐리어 레이어(15)에 고정시키는 것을 용이하게 하기 위해서, 캐리어 레이어(15)는 적어도 하나의 관통 통로(34')를 가지고 있는데, 도 1 및 도 2a에서는 내측 둘레부(30') 근처에 한 쌍의 관통 통로(34')가 개구(28')를 가로질러서 정반대쪽에 형성되어 있으며, 최상부 캐리어 레이어(14)의 관통 개구(34)와 정확히 맞추어지도록 구성되어 있는 것으로 도시되어 있다.
개스킷(10)의 구성을 완료하기 위해서, 개별 레이어(12, 14, 15)에 상기한 구조들을 형성할 때에, 기능 레이어(12)는 외측 둘레부(22, 22')가 캐리어 레이어(14, 15)의 내측 둘레부(30, 30') 내에 수용되도록 캐리어 레이어(14, 15)의 개구(28, 28')에 배치된다. 기능 레이어(12)가 캐리어 레이어(14, 15)의 개구(28, 28')에 배치될 때, 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 기능 레이어(12)의 외측 고원 구역(26, 26')은 각각의 캐리어 레이어(14, 15)와 동일 평면에 있는 관계 또는 대체로 동일 평면에 있는 관계로 구성되어 있다. 예를 들면, 약 0.000 내지 0.010 인치의 틈새(42)가 기능 레이어(12)의 외측 둘레부(22, 22')와 캐리어 레이어(14, 15)의 내측 둘레부(30, 30') 사이에 형성되도록, 기능 레이어(12)의 외측 둘레부(22, 22')는 캐리어 레이어(14, 15)의 내측 둘레부(30, 30')에 대해 긴밀한 라인 대 라인 끼워맞춤 또는 약간 헐거운 끼워맞춤 상태로 된다. 그 다음에, 기능 레이어(12)를 캐리어 레이어(14, 15)의 개구(28, 28') 내에 위치시킬 때, 도 5a(캐리어 레이어(15)만 거울대칭인 중간의 기능 레이어(12)와 최하부 기능 레이어(12)에 용접되는 것으로 도시되어 있음, 동일한 프로세스가 캐리어 레이어(14)를 최상부 기능 레이어(12)에 용접하기 위해서 사용됨)에 도시되어 있는 바와 같이, 캠작용 면(45)을 가지고 있는 스웨이징 공구(44)가 관통 통로(34) 속으로 삽입되어 관통 통로(34)의 반경방향 안쪽에 배치되어 있으며 관통 통로(34)와 반경방향으로 정렬되어 있는 내측 둘레부(30, 30')의 제1 부분을 기능 레이어(12)의 외측 둘레부(22, 22')의 인접한 제1 부분과 맞닿게 가압한다(도 5b에서는, 스웨이징 공구(44)가 맞닿아 있음). 따라서, 캐리어 레이어(14, 15)의 제1 부분은 반경방향 안쪽으로 소성적으로 변형되어 기능 레이어(12)의 반경방향으로 정렬된 제1 부분과 맞닿게 되고, 반면에 캐리어 레이어(14, 15)의 제2 부분(스웨이징 공구(44)에 의해 소성적으로 변형된 부분 외의 부분)은 변형되지 않은 채로 남아 있으며 기능 레이어(12) 반경방향으로 정렬된 제2 부분과 이격되어 있다. 그 다음에, 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이, 레이저 용접 조인트(36)와 같은 용접 조인트가 캐리어 레이어(14, 15)의 내측 둘레부(30, 30')의 제1 부분을 기능 레이어(12)의 외측 둘레부(22, 22')의 제1 부분에 각각 고정시키도록 형성되어 있고, 원주방향으로 떨어져 있는 기능 레이어(12)와 캐리어 레이어(14, 15)의 제2 부분들은 그들 사이에 틈새(42)가 유지되도록 서로 분리된 상태로 있다. 필요에 따라, 연속적 또는 펄스 레이저(pulse laser) 프로세스를 이용하여 레이저 맞대기 용접 조인트(36)가 형성될 수 있다. 또한, 맞대기 용접 조인트(36)가 연속적인 용접 조인트 또는 단속적인 용접 조인트로서 형성될 수 있다. 기능 레이어(12)를 캐리어 레이어(14, 15)에 고정시키는 용접 조인트(36)에 부가하여, 예를 들면, 레이저 점 용접 조인트(46)와 같은, 부가적인 용접 조인트가, 기능 레이어(12)와 캐리어 레이어(14, 15)가 모두 서로 고정되어 있도록, 결합된 개스킷 조립체(10)를 형성하기 위해서 선택된 위치에서 별개의 가로 놓인 캐리어 레이어(14)와 캐리어 레이어(15)를 서로 고정시키도록 형성될 수 있다. 또한, 예를 들면, 레이저 점 용접 조인트(48)와 같은, 부가적인 용접 조인트가, 기능 레이어(12)의 맞닿는 부분들을 서로 고정시키도록 형성될 수 있다. 레이저 점 용접 조인트(48)가, 내측 고원 구역(24)들 사이에 그리고 외측 고원 구역(26, 26')들 사이에도 형성되어 있는 것으로 도 2에 도시되어 있다. 기능 레이어(12)들은 캐리어 레이어(14, 15)에 용접되기 전이나 용접된 후에 서로 용접될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 기능 레이어(12)의 비드(16)의 과도한 압축을 방지하기 위해서, 캐리어 레이어(14)가 개구(18) 둘레에 형성되어 있는 복수의 돌출된 돌출부(50)를 가지고 있고, 이 돌출부(50)는, 개스킷(10)을 밀봉될 표면들 사이에서 압축시킬 때 비드(16)가 완전히 납작해지는 것을 방지하기 위하여 소정의 엄격한 공차(tight tolerance) 높이(h1)를 가지도록 형성되어 있다. 또한, 돌출된 돌출부(50)는 개스킷(10) 전체에 걸쳐서 원하는 부하 분포를 만드는 것을 용이하게 하기 위해서 소정의 엄격한 공차 높이(h2)를 가지도록 파스너 개구(52) 둘레에 형성될 수 있다. 상기 돌출부(50) 개구(28, 28') 둘레로 또는 대체로 개구(28, 28') 둘레로 뻗어 있도록 형성되어 있고, 이 경우에 돌출부(50)는 높이(h1)가 일정한 상태로 형성되거나, 높이(h1)가 기능 레이어(12)의 하프 비드(16)에 가해진 소정의 압력 분포를 달성하기 위해서 개구(28, 28') 둘레에서 연속적으로 또는 소정의 구간에서 변할 수 있고, 상기 높이는 인접한 평면으로부터 측정되고, 이 인접한 평면으로부터 돌출부(50)가 돌출부(50)의 꼭대기부로 바깥쪽으로 뻗어 있다. 개스킷(10)의 사용처와 구성에 따라, 돌출부(20)는 상부 캐리어 레이어(14)에 대해서 도시된 것과 같이 한 측으로부터, 또는 하부 캐리어 레이어(15)에 대해서 도시된 것과 같이 양 측으로부터 뻗어 있도록 형성될 수 있다는 점을 인식하고 있어야 한다.
돌출부(50)는 예를 들면, 압인(coining) 또는 압출 프로세스와 같이 캐리어 레이어(14, 15)의 재료를 업셋가공(upsetting)하는 것에 의해서 형성되어 있다. 돌출부(50)는, 일정한 높이 또는 가변 높이(h1)로 형성될 수 있다는 것 이외에, 위에서 보았을 때 원형, 정사각형, 직사각형, 육각형, 피라미드형, 또는 임의의 다른 적절한 형상으로 될 수 있도록, 임의의 원하는 기하학적 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
개구(28. 28') 둘레에 형성된 돌출부(50)에 부가하여, 파스너 개구(52) 둘레에도 돌출부(50)가 형성되어 있다. h2가 h1과 동일하도록 파스너 개구(52) 둘레에 형성된 돌출부(50)가 개구(28, 28') 둘레에 형성된 돌출부(50)의 높이와 동일한 높이를 가지도록 형성되거나, h2가 h1과 상이하도록 파스너 개구(52) 둘레에 형성된 돌출부(50)가 개구(28, 28') 둘레에 형성된 돌출부(50)의 높이와 상이한 높이를 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 개스킷(10) 전체에 걸쳐서 고정 부하(clamping load)에 대한 정밀한 컨트롤이 이루어질 수 있으므로, 밀봉될 개구(18) 둘레에 가스/유체 밀봉 시일을 유지시키는 능력을 극대화할 수 있다.
돌출부(50)가 비드(16, 16')에 가해지는 압축의 정도를 제한하면, 캐리어 레이어(14, 15)를 구성하는데 사용되는 박판 재료의 두께(tl)는 기능 레이어(12)를 구성하는데 사용되는 재료의 두께와 동일하거나 대체로 동일하게 될 수 있다. 따라서, 캐리어 레이어(14, 15)를 구성하는데 사용되는 재료의 비용이 최소화될 수 있다. 더우기, 돌출부(50)가 비드(16, 16')에 대해 압축의 정도를 제한하는 스토퍼를 제공하면, 스토퍼가 엄격하게 컨트롤된 공차를 가지므로, 비드(16, 16')의 압축이 엄격하게 컨트롤될 수 있고, 결과적으로, 가스/유체 밀봉 시일의 형성이 더욱 용이하게 될 수 있다. 돌출부(50)를 만드는데 사용되는 프로세스는 돌출부(50)의 높이에 대해 재료 두께(tl)의 공차보다 훨씬 더 엄격한 매우 엄격한 공차를 제공할 수 있다는 점을 인식하고 있어야 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 용접 조인트(36)를 형성하기 전에 캐리어 레이어(14, 15)에 대하여 기능 레이어(12)를 배향시키는 것을 용이하게 하기 위해서, 기능 레이어(12)는, 내측 둘레부(20, 20')의 정반대쪽에 있는 부분들 사이에 개구(18)를 가로질러서 뻗어 있는 내측 띠(38)를 가지도록 형성될 수 있다. 상기 내측 띠(38)는 단지 조립 목적을 위한 것이고, 조립시에, 예를 들면, 레이저 커팅 프로세스와 같은 것에 의해 나중에 제거된다. 상기 내측 띠는 한 쌍의 위치결정용 개구(40)를 가지고 있으며, 이 위치결정용 개구(40)는 위치결정용 고정부 또는 위치결정용 포스트를 수용하기 위해 형성되어 있다. 위치결정용 포스를 위치결정용 개구(40) 내에 배치시키면, 기능 레이어(12)가 캐리어 레이어(14, 15)의 개구(28, 28') 내에 자동적으로 적절하게 정렬된다. 따라서, 스웨이징 및 이에 후속하는 용접을 포함하는 용접 프로세스가 실행될 수 있다. 용접 조인트(36)를 형성하면, 상기 내측 띠(38)는, 상기한 바와 같이, 레이저 커팅 프로세스와 같은 것에 의해 제거될 수 있다.
명백히, 상기의 개시내용에 기초하여 본 발명의 다양한 변형 및 수정이 가능하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 기술영역 내에서, 본 발명은 상기한 것과 달리 실시될 수 있다.

Claims (23)

  1. 고정 개스킷으로서,
    한 가지 타입의 금속으로 구성되어 있으며, 밀봉될 개구와 원주방향으로 맞추어지도록 구성된 내측 둘레부에 의해 형성된 개구와 외측 둘레부를 각각 가지고 있는 적어도 하나의 금속 기능 레이어; 및
    상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어와는 다른 금속으로 구성되어 있으며, 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어의 상기 외측 둘레부를 라인 대 라인 또는 헐거운 끼워맞춤으로 수용하도록 구성된 내측 둘레부에 의해 형성된 개구를 각각 가지고 있는 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어;
    를 포함하고 있고,
    상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어의 상기 외측 둘레부의 제1 부분은 맞대기 용접 조인트에서 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어의 상기 내측 둘레부의 반경방향으로 정렬된 제1 부분에 용접되어 있고, 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어의 상기 외측 둘레부의 제2 부분은 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어의 상기 내측 둘레부의 반경방향으로 정렬된 제2 부분으로부터 분리된 상태에서 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어는 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어와 동일 평면 관계로 구성되어 있고,
    상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어의 상기 내측 둘레부의 제1 부분은 반경방향 안쪽으로 소성적으로 변형되어 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어의 상기 외측 둘레부의 제1 부분과 맞닿는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어의 상기 외측 둘레부의 상기 제2 부분과 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어의 상기 내측 둘레부의 상기 제2 부분 사이에 틈새가 있는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어는 한 개의 캐리어 레이어의 내측 둘레부에 수용된 외측 둘레부를 가지고 있는 한 쌍의 기능 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷.
  4. 제3항에 있어서, 상기 한 쌍의 기능 레이어는 결합 두께를 가지고 있고 상기 한 개의 캐리어 레이어는 상기 결합 두께와 동일한 두께를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷.
  5. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어는 이격된 상태로 서로 위에 놓이는 관계로 있는 한 쌍의 캐리어 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속 기능 레이어는 상기 한 쌍의 기능 레이어 중의 인접한 하나의 기능 레이어와 거울대칭 관계로 구성된 제3 기능 레이어를 포함하고 있고, 상기 제3 기능 레이어는 상기 캐리어 레이어 중의 하나에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어는 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어의 상기 개구 둘레에 형성되어 있는 복수의 돌출된 돌출부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어는 복수의 파스너 개구를 가지고 있고, 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어는 상기 복수의 파스너 개구 둘레에 형성되어 있는 복수의 돌출된 돌출부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 금속 캐리어 레이어의 상기 개구 둘레에 형성되어 있는 상기 돌출부는 상기 복수의 파스너 개구 둘레에 형성되어 있는 상기 돌출부와는 상이한 높이를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷.
  10. 삭제
  11. 고정 개스킷을 제작하는 방법으로서,
    서로 상이한 타입의 금속으로 구성된 제1 레이어 및 제2 레이어를 제공하는 단계;
    상기 제1 레이어를, 밀봉될 개구와 원주방향으로 맞추어지도록 구성된 개구와 외측 둘레부를 가지고 있는 기능 레이어로 형성하는 단계;
    상기 제2 레이어를, 상기 기능 레이어의 외측 둘레부를 수용하도록 구성된 내측 둘레부에 의해 형성된 개구를 가지고 있는 캐리어 레이어로 형성하는 단계;
    상기 기능 레이어가 상기 캐리어 레이어와 동일 평면 관계에 있도록 상기 기능 레이어의 외측 둘레부를 상기 캐리어 레이어의 개구 내에 배치시키는 단계;
    상기 캐리어 레이어의 내측 둘레부의 일부분을 상기 기능 레이어의 외측 둘레부의 반경방향으로 정렬된 부분과 맞닿도록 가압하는 단계; 그리고
    상기 캐리어 레이어의 내측 둘레부의 상기 일부분을 상기 기능 레이어의 외측 둘레부의 상기 반경방향으로 정렬된 부분에 용접하는 단계;
    를 포함하고,
    가압하는 단계 동안 상기 캐리어 레이어를 반경방향 안쪽으로 소성적으로 변형시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기능 레이어의 외측 둘레부와 상기 캐리어 레이어의 내측 둘레부의 반경방향으로 정렬된 부분들을 서로 분리된 상태로 두는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 캐리어 레이어의 관통 통로를 상기 캐리어 레이어의 개구에 인접하게 형성시키고 가압력을 부여하기 위해 스웨이징 공구를 상기 관통 통로 속으로 밀어넣는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서, 상기 캐리어 레이어의 개구 둘레에서 상기 캐리어 레이어에 돌출된 돌출부를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 돌출된 돌출부는 상기 캐리어 레이어의 재료의 두께보다 더 두꺼운 상기 캐리어 레이어의 대향하는 평평한 표면을 가로지르는 두께를 제공하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 캐리어 레이어에 복수의 파스너 개구를 형성하고 상기 복수의 파스너 개구 둘레에 돌출된 돌출부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 캐리어 레이어의 개구 둘레에 돌출된 돌출부를 형성하고 상기 파스너 개구 둘레에 상이한 높이를 가지는 돌출된 돌출부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  18. 제11항에 있어서, 한 개의 캐리어 레이어의 내측 둘레부에 수용된 외측 둘레부를 가지고 있는 한 쌍의 기능 레이어를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 한 쌍의 기능 레이어는 결합 두께를 가지고 상기 한 개의 캐리어 레이어는 상기 결합 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 한 쌍의 기능 레이어를 서로 용접하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  21. 제18항에 있어서, 한 쌍의 캐리어 레이어를 형성하고 상기 한 쌍의 캐리어 레이어를 이격된 상태로 서로 위에 놓이는 관계로 배치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 한 쌍의 기능 레이어 중의 인접한 하나의 기능 레이어와 거울대칭 관계로 구성된 제3 기능 레이어를 형성하고, 상기 제3 기능 레이어를 한 개의 캐리어 레이어와 이격된 상태로 위에 놓이는 관계로 있는 캐리어 레이어에 용접하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제3 기능 레이어를 상기 한 쌍의 기능 레이어 중의 인접한 하나의 기능 레이어에 용접하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 개스킷의 제작 방법.
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