KR100762946B1 - 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중심전극과 귀금속 부재가 상호 역방향 회전됨에 따라 발생되는 마찰열과 직선방향의 압입에 의해 용접되도록 하여 별도의 용접 공정을 생략할 수 있으며, 또한, 귀금속 부재의 절단시, 절단된 부위가 항시적으로 추후 공정을 위한 형상을 갖도록 하여 연속적인 공정이 가능한 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법에 있어서, 귀금속 부재와 상기 귀금속 부재에 형상적으로 대응되는 홈이 형성된 중심전극을 각각 별도의 척에 고정하고, 상기 귀금속 부재를 상기 중심전극 측으로 이동시켜 상기 홈에 압입시키되, 압입시 상기 귀금속 부재를 고정하는 척과 상기 중심전극을 고정하는 척을 상호 역방향으로 회전시켜 상기 귀금속 부재와 상기 중심전극 간에 발생되는 마찰열에 의해 상기 귀금속 부재가 상기 중심전극에 용융접합되도록 한 것을 특징으로 한다.

점화플러그, 전극, 귀금속 팁, 용접, 스파크

Description

점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법{Method for Joining Noble Tip to Central Electrode of Spark Plug}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 귀금속 부재를 나타낸 예시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중심전극을 나타낸 예시도,

도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 귀금속 부재와 중심전극이 접합되는 모습을 나타낸 예시도,

도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 귀금속 부재가 접합된 상태에서 절단된 모습과 표면이 레이저 용접됨을 나타낸 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 커터 5: 척

10: 중심전극 15: 홈

20: 귀금속 부재 21: 첨단부

25: 귀금속 팁 27: 절단된 귀금속 부재

본 발명은 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중심전극에 귀금속 팁을 접합시킴에 있어, 한정된 부위만을 레이저 용접하고도 상기 중심전극과 귀금속 팁이 견고하게 접합되도록 함으로써, 제품의 내구성과 생산효율을 높일 수 있음과 동시에, 중심전극과 귀금속 팁이 용접전 견고한 가결합 상태를 유지하도록 하여, 귀금속 팁의 유동 등에 기인한 제조과정에서의 불량 및 이를 의식하여 발생되는 작업시의 수고로움을 방지할 수 있음은 물론, 귀금속 팁을 구성하기 위한 절단과정시 절단되는 귀금속 부재가 항시적으로 추후 공정을 위한 형상을 갖도록 하고, 이와 더불어 동 과정에서 상기 귀금속 팁의 끝단이 자동 연마되도록 하여 제조효율 및 생산성을 높일 수 있는 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법에 관한 것이다.

일반적으로 점화플러그(Spark Plug)는 자동차 엔진의 연소실에서 스파크를 발생시켜 발생된 스파크에 의해 혼합기가 연소되도록 하기 위한 장치이다.

상기 점화플러그는 중심전극, 상기 중심전극으로 고압전류를 유도하는 중심축, 상기 중심축 및 중심전극의 일부분을 둘러싸 타부품과의 절연을 도모하는 절연애자, 상기 절연애자와 전극을 보호하며 실린더헤드와의 결합을 위해 외면이 나사 형상을 취하는 셸, 상기 중심전극과 스파크 발생을 위한 간격을 유지하도록 상기 셸로부터 연장되는 접지전극을 기본 구성으로 한다.

이와 같은 점화플러그의 성능을 결정짓는 주요인자로서는 신뢰성 있는 스파크 발생과 긴 수명을 들 수 있다.

이에 점화플러그의 높은 성능에 부합하고자, 근래에 양 전극(중심전극, 접지전극), 특히, 중심전극에 귀금속 팁을 접합하는 기술이 공지된 바 있다.

상기와 같이 중심전극에 귀금속 팁을 접합하게 되면 이리듐, 로듐, 백금 등이 예시될 수 있는 귀금속 합금 고유의 특성을 이용하면서도 제조시 이의 한정된 양의 사용이 가능한 이점이 있다.

종래에는 상기 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법으로서 주로 용접을 이용하였는데, 용접시 요구되는 보완책 및 이를 대체하기 위한 방법의 개발이 미흡하여 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 용접을 위한 공정에 소요되는 시간이 많았고 용접시 고가의 장비가 별도록 구비되어야만 했다.

둘째, 상기 귀금속 팁을 구성하기 위한 귀금속 부재의 절단 및 형상 가공이 별도의 공정에 의해 수행되어 생산효율이 낮았고, 제조시 상기 귀금속 부재의 버려지는 양이 많아 고가의 자원이 낭비되는 문제점이 있었다.

셋째, 용접 귀금속 팁과 중심전극의 용접부 사이에 공극 또는 부산물이 발생되어 귀금속 합금팁에 인가된 열에 의해 상기 귀금속 합금팁의 온도 상승시, 상기 귀금속 합금팁으로부터 중심전극으로의 온도 전도가 잘 이루어지지 않아 상기 귀금속 합금팁의 열화에 의한 마모가 쉽게 진행되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 중심전극과 귀금속 부재가 상호 역방향 회전됨에 따라 발생되는 마찰열과 압입에 의해 용접되도록 하여 별도의 용접 공정을 생략할 수 있는 점화플러그의 중 심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 귀금속 부재의 절단시, 절단된 부위가 항시적으로 추후 공정을 위한 형상을 갖도록 하여 연속적인 공정이 가능한 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법에 있어서, 귀금속 부재와 상기 귀금속 부재에 형상적으로 대응되는 홈이 형성된 중심전극을 각각 별도의 척에 고정하고, 상기 귀금속 부재를 상기 중심전극 측으로 이동시켜 상기 홈에 압입시키되, 압입시 상기 귀금속 부재를 고정하는 척과 상기 중심전극을 고정하는 척을 상호 역방향으로 회전시켜 상기 귀금속 부재와 상기 중심전극 간에 발생되는 마찰열에 의해 상기 귀금속 부재가 상기 중심전극에 용융접합되도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 더불어 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 본 발명은 접지전극, 중심전극을 포함하여 구성되는 공지의 자동차용 점화플러그에서 상기 중심전극에 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 백금(Pt) 등의 귀금속 합금 팁(Tip)을 접합시키는 것에 관한 것인 바, 본 발명의 요지가 희석됨을 기피하여 점화플러그를 이루는 타 구성품의 별도 도시와 설명을 회피함을 밝혀둔다. 또한, 이하의 설명에서 언급되는 귀금속 팁 또는 귀금속 부재는 그 재질에 있어서 상기 이리듐, 로듐 및 백금을 비롯한 공지된 귀금속 합금 재질을 모두 포함함을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 귀금속 부재를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중심전극을 나타낸 예시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 귀금속 부재와 중심전극이 접합되는 모습을 나타낸 예시도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 귀금속 부재가 접합된 상태에서 절단된 모습과 표면이 레이저 용접됨을 나타낸 예시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 점화플러그의 중심전극(10)에 귀금속 팁(25)을 접합하기 위해서 우선, 일측 끝단(중심전극으로 압입되는 측의 단부)에 첨단부(21)가 형성된 귀금속 부재(20)와 상기 귀금속 부재(20)에 형상적으로 대응되는 홈(15)이 형성된 중심전극(10)이 마련된다. 여기서, 상기 귀금속 부재(20)는 "바(Bar)" 형상을 취하며 일측 끝단의 첨단부(21)는 길이방향으로 그 직경이 협소되어 이루어진 것으로서 이는 후술될 귀금속 부재(20)의 절단과정에서 형성된다.

또한, 상기 중심전극(10)의 홈(15)은 공지의 홈가공, 예로서 상기 중심전극(10)을 회전시킨 상태에서 공구를 이동시키거나 드릴가공에 의해서 형성될 수 있으며, 이때, 상기 홈(15)의 저면은 상기 첨단부(21)와 대응되는 형상을 갖는다. 여기서, 상기 홈(15)의 저면이 상기 귀금속 부재(20)의 첨단부(21)와 대응되는 형상 을 가짐은 중심전극(10)과 귀금속 부재(20)의 결합시, 상기 중심전극(10)과 귀금속 부재(20)가 틈이나 공극형성을 방지하면서 상호 일직선 상에 놓이게 되어 정교한 결합을 이룰 수 있도록 한다.

상기와 같이, 귀금속 부재(20)와 중심전극(10)이 마련된 상태에서 이후, 상기 귀금속 부재(20)와 중심전극(10)을 척(5)에 고정한다. 이때, 상기 귀금속 부재(20)와 중심전극(10)은 각각 별도의 척(5)에 고정되며, 상기 귀금속 부재(20)를 상기 중심전극(10) 측으로 이동시켜, 상기 홈(15)에 압입시킨다.

여기서, 상기 귀금속 부재(20)의 압입시, 상기 귀금속 부재(20)를 고정하는 척(5)과 상기 중심전극(10)을 고정하는 척(5)은 상호 역방향으로 회전되도록 한다. 상기와 같이, 귀금속 부재(20)와 중심전극(10)을 고정하는 척(5)들이 상호 역방향 회전됨에 따라, 상기 귀금속 부재(20)와 중심전극(10) 간에는 마찰열이 발생되어 결국, 상기 귀금속 부재(20)는 상기 중심전극(10)에 용융접합된다.

상기 과정에서, 귀금속 부재(20)와 중심전극(10)의 직경은 상호 일치 또는 상기 귀금속 부재(20)의 직경이 상기 중심전극(10) 보다 근소하게 작도록 하는 것이 바람직하며, 마찰열에 의한 용접시 틈새를 방지하기 위해서는 상기 중심전극(10)과 귀금속 부재(20)가 이루는 공극이 0.1mm 이내 인 것이 바람직하며, 상기 귀금속 부재를 상기 중심전극 측의 직선방향으로 전진시켜 압력을 가하여야 한다.

또한, 상기 척(5)들의 적절한 회전수는 15000rpm ~ 25000rpm 에서 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같이 귀금속 부재(20)가 중심전극(10)에 접합된 상태에서 상기 귀금속 부재(20)는 일정길이로 절단될 필요가 있다.

이때, 절단 방법에 있어서 상기 귀금속 부재(20)는 절단된 부위에 첨단부(21)가 형성되도록 상기 귀금속 부재(20)가 회전된 상태에서 "

" 의 형상을 갖는 커터(1 : 커터로는 고 경도의 다이아몬드 커터 등이 사용될 수 있음)가 상기 귀금속 부재(20)를 축방향과 수직한 방향으로 가압함에 의해 절단되도록 한다.

즉, 상기한 바에 의하면, 귀금속 부재(20)가 귀금속 팁(25)과 절단된 귀금속 부재(27)로 절단됨에 있어, 상기 절단된 귀금속 부재(27)의 일단에 첨단부(21)가 형성되어 추후 공정에서 별도로 첨단부(21)를 형성할 필요가 없게 된다.

상기 절단시 귀금속 부재(20)가 중심전극(10)에 접합됨에 기인하여 상기 귀금속 부재(20)를 고정하는 척(5)을 제거한 후, 절단 작업을 수행해도 무방하나, 연속되는 공정을 위하여 상기 귀금속 부재(20)를 고정하는 척(5)과 중심전극(10)을 고정하는 척(5)을 상호 동방향으로 회전되도록 한 상태에서 커터(1)를 개입시켜 절단 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 귀금속 부재(20)와 중심전극(10)의 보다 견고한 접합을 위해 상기 중심전극(10)의 일단면과 귀금속 부재(20)의 외면이 접촉되는 접촉부(30)에 레이저 용접을 한다. 이 과정에서 레이저 용접되는 접촉부(30)는 상기 중심전극(10)에 귀금속 부재(20)가 끼워진 부위, 더욱 한정하자면, 상기 홈(15)의 입구에 위치한 중심전극(10)의 선단 부위면 족하다. 상기와 같이 중심전극(10)의 선단 부위에 레이저 용접을 수행할 경우, 이종 재질 간의 열팽창에 의한 틈새 형성을 방지할 수 있다.

더 나아가, 상기 레이저 용접시 질소(N₂), 또는 아르곤(Ar)을 분사하면 산화를 방지할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 중심전극과 귀금속 부재가 상호 역방향 회전됨에 따라 발생되는 마찰열에 의해 용접되도록 하여 별도의 용접 공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 귀금속 부재의 절단시, 절단된 부위가 항시적으로 추후 공정을 위한 형상을 갖도록 하여 연속적인 공정이 가능한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 점화플러그의 중심전극(10)에 귀금속 팁(25)을 접합하기 위한 방법에 있어서,

   귀금속 부재(20)와 상기 귀금속 부재(20)에 형상적으로 대응되는 홈(15)이 형성된 중심전극(10)을 각각 별도의 척(5)에 고정하고, 상기 귀금속 부재(20)를 상기 중심전극(10) 측으로 이동시켜 상기 홈(15)에 압입시키되, 압입시 상기 귀금속 부재(20)를 고정하는 척(5)과 상기 중심전극(10)을 고정하는 척(5)을 상호 역방향으로 회전시켜 상기 귀금속 부재(20)와 상기 중심전극(10) 간에 발생되는 마찰열과 압입에 의해 상기 귀금속 부재(20)가 상기 중심전극(10)에 용융 접합되되,

   상기 귀금속 부재(20)의 중심전극(10)으로 압입되는 측의 단부에는 첨단부(21)가 형성되며, 상기 홈(15)의 저면은 상기 첨단부(21)와 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 귀금속 부재(20)는 상기 중심전극(10)에 접합된 후 일정길이로 절단되되, 절단시 절단된 부위에 첨단부(21)가 형성되도록 상기 귀금속 부재(20)가 회전된 상태에서 "

   

   "의 형상을 갖는 커터(1)가 상기 귀금속 부재(20)를 축방향과 수직한 방향으로 가압하여 절단되는 것을 특징으로 하는 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 중심전극(10)의 일단면과 귀금속 부재(20)의 외면이 접촉되는 접촉부(30)에 레이저 용접을 하는 것을 특징으로 하는 점화플러그의 중심전극에 귀금속 팁을 접합하기 위한 방법.
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