KR101115006B1 - 글로우플러그 - Google Patents

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KR101115006B1
KR101115006B1 KR1020090081984A KR20090081984A KR101115006B1 KR 101115006 B1 KR101115006 B1 KR 101115006B1 KR 1020090081984 A KR1020090081984 A KR 1020090081984A KR 20090081984 A KR20090081984 A KR 20090081984A KR 101115006 B1 KR101115006 B1 KR 101115006B1
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이수호
박종철
심정섭
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주식회사 유라테크
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    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
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    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
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Abstract

본 발명은 글로우플러그에 관한 것으로서, 상세하게는 디젤기관의 연료 착화를 용이하게 하도록 연소실을 미리 가열하는 글로우플러그에 관한 것이다. 특히 본 발명은 중공을 갖는 하우징; 상기 하우징의 중공에 삽입되어 전원을 인가받으면 발열되는 발열체; 상기 하우징의 중공에 삽입되고 상기 발열체와 전기적으로 연결되는 중축; 상기 중축과 일체화되도록 상기 중축과 상기 하우징 사이에 개재되는 절연체; 상기 절연체보다 큰 강도를 갖는 재질로 형성되어 상기 중축 및 상기 하우징과 일체화되도록 상기 중축과 상기 절연체 사이에 개재되는 개재부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그를 제시한다.
내연기관, 글로우플러그, 예열플러그, 하우징, 중축, 발열체, 절연체

Description

글로우플러그{GLOW PLUG}
본 발명은 글로우플러그에 관한 것으로서, 상세하게는 디젤기관의 연료 착화를 용이하게 하도록 연소실을 미리 가열하는 글로우플러그에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관, 특히 디젤기관은, 연소실 내 온도가 적절치 못하면 연소실 내 연료가 착화하지 못하여 시동이 곤란해지는 현상이 발생한다. 이러한 내연기관의 시동 곤란성을 보완하고자 예열장치로서, 내연기관에는 기관 내의 공기를 미리 가열하여 이 공기에 분사되는 연료의 착화를 돕는 장치인 글러우플러그가 설치된다.
도 1은 종래기술에 따른 글로우플러그의 단면도이고, 도 2는 도 1의 'A'부분 확대도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 글로우플러그는, 내연기관(2)에 고정되며 중공(102)을 갖는 하우징(100)과, 하우징(100)에 삽입되어 전원을 인가받으면 발열되는 발열체(120)와, 하우징(100)에 삽입되고 발열체(120)와 전기적으로 연결되는 중축(130)으로 구성됨으로써, 중축(130)을 통해 발열체(120)에 전원을 인가하여 발열체(120)가 발열되고, 이 발열체(120)의 발열 작용에 의해 연 소실이 가열될 수 있게 한다.
한편, 상기 하우징(100)의 중공(102)의 밀폐를 위해 하우징(100)과 중축(130) 사이에는 오링(142)이 개재되며, 또한 하우징(100)의 절연을 위해 중축(130)과 하우징(100) 사이에는 절연체(140)가 개재된다.
그리고, 중축(130)에는 절연체(140)의 이탈 방지를 위한 클램핑 너트(150) 및, 중축(130)의 전원 공급을 위한 단자(162) 고정을 위한 코니컬 너트(160)가 나사 체결된다. 클램핑 너트(150)와 절연체(140) 사이에는 절연와셔(152)가 개재될 수 있다.
그런데, 하우징(100)과 중축(130) 사이에 오링(142) 및 절연체(140)가 개재되어 있지만, 오링(142) 및 절연체(140)는 그 기능특성 상 고무 등 재질적으로 기계적 강도가 낮기 때문에, 코니컬 너트(160)의 나사 체결시 중축(130)이 하우징(100)에 구속되지 못한다.
따라서, 코니컬 너트(160)의 나사 체결시 중축(130)이 그 회전토크의 영향을 받아서 하우징(100)에 대하여 상대적으로 회전되거나 축방향으로 이동됨으로써 다음과 같은 문제점이 발생되고 있다.
즉, 코니컬 너트(160)의 나사 체결시 회전 토크 손실로 인해 코니컬 너트(160)의 체결 토크가 충분히 확보되지 못하며, 코니컬 너트(160)의 체결작업이 용이하지 않다.
또한, 코니컬 너트(160)는 발열체(120)가 하우징(100)에 고정됨과 아울러 중축(130)과 연결된 상태이므로, 중축(130)이 상술한 바와 같이 상대 운동됨에 따라 서, 도시된 바와 같이 중축(130)과 발열체(120)가 와이어(122)를 통해 연결되는 경우에는 와이어(122)가 소상 및 단절되기 쉬우며 아울러 중축(130)이 더욱 축방향 이동되기 쉬운 바 코니컬 너트(160)의 회전토크를 얻기 어렵고, 도시하지 않았지만 중축(130)과 발열체(120)가 직접 결합된 경우 중축(130) 또는 발열체(120)가 파손되기 쉽다.
한편, 중축(130)을 하우징(100)에 구속시키기 위한 방안으로서, 도시하지 않았지만 중축(130)과 하우징(100) 사이에 절연용 에폭시를 충진시키는 방안이 제안된 바 있으나, 이 경우 열처리공정이 추가되고, 제조비가 상승되는 문제점을 동반하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하우징과 중축을 일체화되어 중축이 하우징에 구속될 수 있도록 하는 글로우플러그를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 중공을 갖는 하우징; 상기 하우징의 중공에 삽입되어 전원을 인가받으면 발열되는 발열체; 상기 하우징의 중공에 삽입되고 상기 발열체와 전기적으로 연결되는 중축; 상기 중축과 일체화되도록 상기 중축과 상기 하우징 사이에 개재되는 절연체; 상기 절연체보다 큰 강도를 갖는 재질로 형성되어 상기 중축 및 상기 하우징과 일체화되도록 상기 중축과 상기 절연체 사이에 개재되는 개재부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그를 제시한다.
상기 절연체는 테프론 재질로 형성되고, 상기 개재부재는 금속 또는 열경화성 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 개재부재는 상기 하우징에 압입될 수 있다.
상기 절연체는 상기 중축과 상기 개재부재 사이에 압입될 수 있다.
상기 절연체는 상기 중축과 상기 개재부재가 상기 절연체의 금형에 인서트된 상태에서 성형될 수 있다.
상기 절연체 및 상기 개재부재는 각각, 링형상을 취하고, 그 양단부의 내,외 측면이 테이퍼 가공될 수 있다.
상기 중축은 상기 절연체와 면접되는 부분의 적어도 일부가 요철면으로 형성될 수 있다.
상기 개재부재는 상기 절연체와 면접되는 부분의 적어도 일부가 요철면으로 형성될 수 있다.
상기 하우징의 중공에는, 상기 중축에서 상기 발열체를 향하는 방향으로 상기 절연체와 상기 개재부재 중 적어도 어느 하나가 걸림될 수 있도록 단턱이 형성될 수 있다.
상기 하우징의 중공에는 상기 중축과 상기 하우징 사이를 밀폐하기 위해 상기 하우징의 단턱에 걸림되는 오링이 개재될 수 있다.
상기 중축에는 상기 하우징의 중공 밖으로 돌출된 부분에, 상기 절연체 및 상기 개재부재의 이탈 방지를 위한 클램핑 너트 및 상기 클램핑 너트를 중심으로 상기 절연체 및 상기 개재부재의 반대쪽에 결합되는 단자의 고정을 위한 코니컬 너트가 각각 결합될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 글로우플러그는 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
강도가 큰 개재부재에 의해 중축과 하우징이 일체화되어 중축이 하우징에 구속될 수 있기 때문에, 하우징과 중축이 보다 견고하게 결합될 수 있다.
특히, 조립공정에서 코니컬 너트는 물론 클램핑 너트의 나사 체결시, 회전토크 등 체결력이 충분히 확보될 수 있고 조립공정이 신속하게 용이하게 이루어질 수 있으며, 중축과 발열체의 단절이나 중축 또는 발열체의 파손 등으로 인한 불량이 방지될 수 있다.
또한, 강도가 큰 개재부재에 의해 중축과 하우징이 용이하고, 간단하고, 저렴한 비용으로 일체화될 수 있다.
또한, 중축과 하우징이 일체화되고, 그 사이가 개재부재 및 절연체가 개재됨으로써, 중축과 하우징의 동심도가 유지될 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 글로우 플러그는, 중공(12)을 갖는 하우징(10)과, 하우징(10)에 삽입되어 전원을 인가받으면 발열되는 발열체(20)와, 하우징(10)에 삽입되고 발열체(20)와 전기적으로 연결되는 중축(30)과, 중축(30)과 일체화되도록 중축(30)과 하우징(10) 사이에 개재되는 절연체(40)와, 절연체(40)보다 큰 강도를 갖는 재질로 형성되어 중축(30) 및 하우징(10)과 일체화되도록 중축(30)과 절연체(40) 사이에 개재되는 개재부재(50)를 포함하여 구성된다.
이하, 설명의 편의를 위해 발열체(20)와 중축(30)의 배치방향을 따라서, 발열체(20) 측 하우징(10)의 끝단부를 하단부라 하고, 중축(30) 측 하우징(10)의 끝단부를 상단부라 한다.
즉, 하우징(10)과 중축(30)이, 절연체(40) 및 개재부재(50)에 의해 서로 구 속되어 일체화될 수 있다.
따라서, 제조 및 설치사용시 회전토크 등 외력에 대항하여 하우징(10)에 대해서 중축(30) 및 절연체(40), 개재부재(50)의 이탈 및 회전이 방지될 수 있고, 또한 중축(30)과 발열체(20)의 결합이 견고하게 유지될 수 있다.
특히, 절연체(40)가 후술하는 바와 같이 연질로 형성되더라도 개재부재(50)가 하우징(10)과 중축(30), 그리고 절연체(40)를 서로 구속하기에 충분한 기계적 강도를 가짐으로써, 하우징(10)과 중축(30)이, 절연체(40) 및 개재부재(50)가 서로 견고하게 일체화될 수 있다.
또한, 절연체(40), 개재부재(50)에 의해 하우징(10)과 중축(30)이 서로 구속됨으로써, 하우징(10)과 중축(30)의 동심도가 매우 좋을 뿐만 아니라, 동심도가 유지될 수 있다.
여기서, 중축(30)은 기계적 강도가 좋은 단조강 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 절연체(40)는 절연특성을 위해 분말파우더 또는 액체의 테프론 등에 의해 성형되는 것이 바람직하다. 개재부재(50)는 절연체(40)보다는 강성체이도록 단조강 등의 금속 또는 열경화성 수지에 의해 형성될 수 있다.
이와 같이 중축(30) 및 개재부재(50)는 강성체이고, 절연체(40)는 상대적으로 연질인 경우, 중축(30)은 절연체(40), 개재부재(50)는 다음과 같이 일체화되는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.
즉, 절연체(40)의 사출 성형 또는 압출 성형시, 중축(30) 및 개재부재(50)가 절연체(40)의 금형에 인서트(incert)됨으로써 중축(30) 및 절연체(40), 개재부 재(50)가 일체화될 수 있다.
또는 중축(30) 및 절연체(40), 개재부재(50)의 각각 성형 후, 냉간 또는 열간 등의 압입방식에 의해 일체화될 수 있다. 이때, 중축(30) 및 절연체(40), 개재부재(50) 간 압입시 발생되는 압입력은 충분한 압입력이 형성될 수 있도록 대략 300kgf 이상으로 형성되는 것이 바람직하다할 수 있다.
이 경우, 강성체인 중축(30) 및 개재부재(50)와 연질인 절연체(40)의 접합성이 매우 우수하여, 서로 매우 견고하게 일체화될 수 있다. 또한, 볼트, 용접재 등의 추가적인 부품없이 용이하게 제조될 수 있으며, 전체적인 중량이 증대되지 않도록 할 수 있다. 또한 상술한 하우징(10)과 중축(30)의 고정방법은, 고가의 비용이 드는 절연성 에폭시의 응고에 의한 하우징(10)과 중축(30)의 고정방법보다, 저렴하게 실시될 수 있다.
그리고, 개재부재(50) 및 하우징(10)은 둘 다 강성체이기 때문에, 압입 방식에 의해 일체화되는 것이 제조적으로 용이하고, 구조적으로 강건하다는 등의 측면에서 보다 바람직하다 할 수 있다.
여기서, 절연체(40) 및 개재부재(50)는 각각 링형상을 취하며, 특히 압입 등 조립이 용이하도록, 그 양단부의 내,외측면이 테이퍼 가공될 수 있다.
한편, 하우징(10)의 중공(12)에는 그 상단부 일측에, 중축(30)에서 발열체(20)를 향하는 방향으로 절연체(40)와 개재부재(50) 중 적어도 어느 하나가 걸림될 수 있도록, 단턱(14)이 형성될 수 있다. 이 경우, 하우징(10)의 단턱(14)에 의해 절연체(40) 및 개재부재(50)가 하우징(10)에 조립되는 위치가 용이하게 결정될 수 있으며, 중축(30)의 축방향을 따라서 절연체(40) 및 개재부재(50)의 이탈이 보다 확실하게 방지될 수 있다. 하우징(10)의 단턱(14)은 하우징(10)의 내경 치수 차이에 의해 형성될 수 있다.
아울러, 하우징(10)과 중축(30) 사이 공간을 밀폐하기 위해 하우징(10)의 중공에는 하우징(10)의 단턱(14)에 걸림되는 오링(11)이 개재될 수 있다.
발열체(20)는 하우징(10)의 하단부에 고정되는 것이 바람직하며, 도시된 바와 같이 중축(30)과 와이어(22)를 통해 연결되거나, 도시하지 않았지만 중축(30)과 직접 결합될 수 있다.
중축(30)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 절연체(40)와 면접되는 부분(30A)과 후술할 클램핑 너트(60)와 대응되는 부분(30B)의 외경이 동일하도록 형성될 수 있다.
또는 중축(30)은 도 8에 도시된 바와 같이, 절연체(40)와 면접되는 부분(30A)의 외경(D1)이 클램핑 너트(60)와 대응되는 부분(30B)의 외경(D2)보다 크게 형성될 수 있다. 이 경우, 클램핑 너트(60)가 하우징(10)의 상단부에서 하단부를 향하는 방향으로, 중축(30)에 걸림될 수 있기 때문에, 중축(30)에 대해서 클램핑 너트(60)의 축방향 이동을 방지할 수 있다.
중축(30)은 절연체(40) 및 개재부재(50)와 대응되는 부분(30A)의 외측면이 매끄럽게 형성될 수도 있으나, 도시된 바와 같이 연질의 절연체(40)와의 접합성이 보다 우수하도록 적어도 일부가 요철면(32)으로 형성될 수 있다.
중축(30)의 요철면(32)은 중축(30)의 제조방법, 재질 등에 따라서 다양한 방 법으로 형성될 수 있으며, 특히 널링 가공에 의해 용이하게 형성될 수 있다.
개재부재(50) 또한 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 내주면이 평활하게 형성될 수도 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이 연질의 절연체(50)와의 접합성 향상을 위해, 절연체(50)와 면접되는 부분의 적어도 일부가 요철면(52)으로 형성될 수 있다.
이때, 개재부재(50)의 외주면은, 강성체인 하우징(10)과의 조립성 및 접합성을 위해, 요철면보다는 매끄럽게 형성되는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.
아울러, 중축(30)은, 하우징(10)의 중공(12) 밖으로 돌출된 부분에, 절연체(40) 및 개재부재(50)의 이탈 방지를 위해 클램핑 너트(60)가 결합될 수 있다. 이때, 중축(30)은 클램핑 너트(60)와 나사 결합을 위해, 클램핑 너트(60)와 대응되는 부분(30B)의 외측면에 나사산(34)이 형성될 수 있다.
그리고, 중축(30)에는 절연을 위한 절연 와셔(65)가, 클램핑 너트(60)와 하우징(10) 사이에 개재되도록 결합될 수 있다.
또한, 중축(30)은, 하우징(10)의 중공(12) 밖으로 돌출된 부분에, 클램핑 너트(60)를 중심으로 절연체(40) 및 개재부재(50)의 반대쪽에 결합되는 글로우 플러그의 회로 연결 등을 위한 단자(75)의 고정을 위한 코니컬 너트(70)가 결합될 수 있다. 이때, 중축(30)은 코니컬 너트(70)와 나사 결합될 수 있도록, 상술한 나사산(34)이 코니컬 너트(70)와 대응되는 부분까지 연장 형성될 수 있다.
이때, 코니컬 너트(70)의 나사 체결시 절연체(40) 및 개재부재(50)에 의해 중축(30)이 하우징(10)에 구속됨으로써 중축(30)이 하우징(10)에 대하여 상대적으 로 회전되거나 축방향 이동이 방지된 상태이다.
따라서, 코니컬 너트(70)의 나사 체결시 중축(30)의 상대 회전 또는 축방향 이동으로 인한 회전토크손실이 방지될 수 있기 때문에, 코니컬 너트(70)가 용이하고 견고하게 체결될 수 있다.
또한, 코니컬 너트(70)의 나사 체결시 중축(30)의 상대 회전 또는 축방향 이동으로 인한 중축(30)과 발열체(20) 간 결합 해제 또는 발열체(20)의 파손이 방지될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 글로우플러그의 단면도이다.
도 2는 도 1의 'A'부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글로우플러그의 단면도이다.
도 4는 도 3의 'B'부분 확대도이다.
도 5는 도 3의 'C-C'선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 5와 대응되는 도면으로서, 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절연체와 개재부재를 도시한 도면이다.
도 8은 도 4와 대응되는 도면으로서, 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
2; 내연기관 10; 하우징
12; 중공 14; 단턱
20; 발열체 30; 중축
32; 요철면 34; 나사산
40; 절연체 50; 개재부재
60; 클램핑너트 65; 절연와셔
70; 코니컬너트 75; 단자

Claims (9)

  1. 중공을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 중공에 삽입되어 전원을 인가받으면 발열되는 발열체;
    상기 하우징의 중공에 삽입되고 상기 발열체와 전기적으로 연결되는 중축;
    상기 중축과 일체화되도록 상기 중축과 상기 하우징 사이에 개재되는 절연체;
    상기 절연체보다 큰 강도를 갖는 재질로 형성되어 상기 중축 및 상기 하우징과 일체화되도록 상기 중축과 상기 절연체 사이에 개재되는 개재부재;
    를 포함하며,
    상기 중축과 상기 개재부재는 적어도 어느 한쪽의 면접되는 부분의 적어도 일부가 요철면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체는 테프론 또는 폴리페닐렌 술파이드(PPS)재질로 형성되고, 상기 개재부재는 금속 또는 열경화성 수지 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 개재부재는 상기 하우징에 압입되는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 절연체는 상기 중축과 상기 개재부재 사이에 압입된 것을 특징으로 하는 글로우 플러그.
  5. 중공을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 중공에 삽입되어 전원을 인가받으면 발열되는 발열체;
    상기 하우징의 중공에 삽입되고 상기 발열체와 전기적으로 연결되는 중축;
    상기 중축과 일체화되도록 상기 중축과 상기 하우징 사이에 개재되는 절연체;
    상기 절연체보다 큰 강도를 갖는 재질로 형성되어 상기 중축 및 상기 하우징과 일체화되도록 상기 중축과 상기 절연체 사이에 개재되는 개재부재;
    를 포함하며,
    상기 절연체는 폴리페닐렌 술파이드(PPS)재질인 경우 상기 중축과 상기 개재부재가 상기 절연체의 금형에 인서트된 상태에서 사출성형되는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그.
  6. 삭제
  7. 청구항 1,2,3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 중공에는, 상기 중축에서 상기 발열체를 향하는 방향으로 상기 절연체와 상기 개재부재 중 적어도 어느 하나가 걸림될 수 있도록 단턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하우징의 중공에는 상기 중축과 상기 하우징 사이를 밀폐하기 위해 상 기 하우징의 단턱에 걸림되는 오링이 개재되는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 중축에는 상기 하우징의 중공 밖으로 돌출된 부분에, 상기 절연체 및 상기 개재부재의 이탈 방지를 위한 클램핑 너트 및 상기 클램핑 너트를 중심으로 상기 절연체 및 상기 개재부재의 반대쪽에 결합되는 단자의 고정을 위한 코니컬 너트가 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 글로우 플러그.
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