KR101392040B1 - 내연엔진용 스파크 플러그 및 그 제조방법 - Google Patents

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니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
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Abstract

중앙부에서 응력 부식 균열의 발생이 방지된다. 상기 스파크 플러그(1)는 축(CL1)방향을 따라 연장되는 절연체(2) 및 금속쉘(3)을 포함한다. 상기 금속쉘(3)은 칼라부(16) 및 도구결합부(19) 사이에 위치되는 중앙부(41)를 포함한다. 상기 중앙부(41)는 직경방향 내측 및 외측 양방향으로 불룩해지는 벌지부(42), 상기 벌지부(42)보다 축(CL1)방향으로 더욱 후단측에 위치되는 일 부분에서 가장 홀쭉한 제 1 슬랜더부(43), 및 상기 벌지부(42)보다 축(CL1)방향으로 더욱 선단측에 위치되는 일 부분에서 가장 홀쭉한 단면인 제 2 슬랜더부(44)를 가지며, 상기 벌지부(42)는 직경방향으로 가장 내측으로 불룩해지는 최대 벌지부(42M)를 갖는다. 상기 축(CL1)을 포함하는 일 단면에서, F(㎜)는 상기 축(CL1)을 따라 양 슬랜더부(43) 및(44) 사이의 거리이고, G(㎜)는 상기 양 슬랜더부(43) 및(44)의 직경방향으로 가장 내측으로 위치되는 일 부분을 연결하는 가상선에 대하여 상기 최대 벌지부(42M)의 직경방향 내측을 향한 벌지량이라고 가정할 때, 0.00 < G/F ≤ 0.18가 만족된다.

Description

내연엔진용 스파크 플러그 및 그 제조방법{SPARK PLUG FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 내연엔진에 사용되는 스파크 플러그 및 상기 스파크 플러그의 제조방법에 관한 것이다.
상기 스파크 플러그는, 예를 들면, 내연엔진에 장착되며 연소실 내의 혼합물을 점화하는 데에 사용된다. 일반적으로, 상기 스파크 플러그는 축홀을 갖는 절연몸체, 상기 축홀의 선단측을 관통하는 중심전극, 상기 절연몸체의 외주에 제공되는 금속쉘 및 상기 금속쉘의 선단부에 제공되며 상기 중심전극 및 접지전극 사이에 스파크 방전 거리를 형성하는 접지전극을 포함한다. 또한, 일반적으로, 상기 금속쉘은 상기 금속쉘을 내연엔진 등에 장착할 때 도구 등을 결합하는 도구결합부 및 내연엔진의 엔진헤드에 대하여 직접적으로 또는 개스킷 등을 통하여 간접적으로 장착되는 착좌부를 포함한다.
그러나, 상기 금속쉘 및 상기 절연몸체는 클램핑에 의하여 고정되고 그리고나서 조립된다. 보다 구체적으로, 상기 절연몸체를 상기 원통형 금속쉘 내에 삽입하는 경우, 원형 몰드에 의하여 축방향을 따라 상기 금속쉘의 후단측 개구부에 대하여 부하가 인가된다. 그러므로, 상기 금속쉘의 후단측 개구부는 직경방향 내측으로 만곡되며, 상기 절연몸체 내에서 직경방향 외측으로 불룩해지는 대경부에 맞물림되는 클램핑부로 되고, 그리고 상기 금속쉘 및 상기 절연몸체가 조립된다.
또한, 클램핑에 있어서의 고정 방법으로서는, 소위 가열에 의한 클램핑(예를 들면, 특허문헌 1 참조)이 주지되어 있다. 달리 말하자면, 몰드에 의하여 부하가 인가되는 동안, 상기 금속쉘은 상기 몰드를 통한 전기전도에 의하여 가열되고, 상기 금속쉘의 도구결합부와 상기 착좌부 사이에 위치된 비교적 홀쭉한 중앙부가 가열된다. 그러므로, 상기 중앙부의 변형 저항이 작을 때, 상기 중앙부가 상기 부하에 의하여 내측으로 휘어진다. 그 후, 열 팽창 상태에 있는 상기 중앙부가 냉각 및 수축되어 상기 금속쉘의 클램핑부가 상기 절연몸체의 대경부에 대하여 강하게 맞물림된 상태로 되고; 그리고 상기 절연몸체 및 상기 금속쉘가 강하게 조립된다.
특허문헌 1 : 일본국 특허공개 제2003-332021호 공보
그러나, 수축을 수반하는 응력이 상기 중앙부 내에 잔류하기 때문에, 상기 스파크 플러그의 사용에 따라 상기 중앙부에 응력 부식 균열이 발생되고, 기밀성 및 내구성이 손상될 우려가 있다. 응력 부식 균열은 결로로 인하여 상기 중앙부의 내주에서 부식에 의하여 발생될 수 있다. 본 발명의 발명자는 상기 중앙부의 내주부에서 응력 부식 균열의 발생 원인을 면밀히 관찰하였고, 상기 중앙부의 내주에 일부분(후퇴부)이 형성되어 클램핑 공정에 의하여 상기 일부분이 직경방향 외측을 향하여 후퇴됨을 확인하였다. 달리 말하자면, 응력이 상기 후퇴부에 집중되고 그 결과 응력 부식 균열이 발생된다. 본 발명 발명자가 더욱 살펴본 결과, 상기 중앙부가 클램핑 공정에 의하여 직경방향 외측으로만 불룩해지는 형상을 가질 때 상기 후퇴부가 형성된다는 것이 명백해졌다.
본 발명의 일부 양상에 의한 장점은 상기 중앙부가 직경방향 내측 및 외측 양방향으로 불룩해져서 상기 후퇴부의 형성을 방지할 수 있고 상기 중앙부에서 응력 부식 균열의 발생을 더욱 신뢰성 있게 방지할 수 있는 스파크 플러그 및 상기 스파크 플러그의 제조방법을 제공하는 것이다.
이하, 상술한 바의 문제점을 해결하기 위하여 적용되는 각각의 구성을 설명한다. 상기 구성에 상응하는 구체적인 작동효과는 그 효과의 설명이 필요할 때에 설명하도록 한다.
구성 1
축방향으로 연장되는 원통형 절연몸체; 및 상기 절연몸체의 외주에 고정되는 원통형 금속쉘로 이루어지며, 여기에서 상기 금속쉘은: 직경방향 외측을 향하여 불룩해지는 칼라부, 상기 금속쉘을 내연엔진에 장착하기 위하여 도구가 결합되는 도구결합부, 및 상기 칼라부와 상기 도구결합부 사이에 위치되는 중앙부를 포함하고, 상기 중앙부는 직경방향으로 내외측 양측으로 불룩해지는 벌지부(bulge)를 가지며, 상기 중앙부는 상기 벌지부보다 축방향으로 더욱 후단측에 위치되는 일 부분이며 상기 후단측에 위치되는 일 부분에서 가장 홀쭉한 단면인 제 1 슬랜더(slender)부, 및 상기 중앙부의 벌지부보다 축방향으로 더욱 선단측에 위치되는 일 부분이며 상기 선단측에 위치되는 일 부분에서 가장 홀쭉한 단면인 제 2 슬랜더부를 가지며, 상기 벌지부는 직경방향 내측으로 가장 불룩해지는 일 부분인 최대 벌지부를 가지며, 상기 축을 포함하는 일 단면에서, F(㎜)는 상기 축을 따라 상기 제 1 슬랜더부와 상기 제 2 슬랜더부 사이의 거리이고, G(㎜)는 상기 제 1 슬랜더부의 직경방향으로 가장 내측으로 위치되는 일 부분과 상기 제 2 슬랜더부의 직경방향으로 가장 내측으로 위치되는 일 부분을 연결하는 가상선에 대하여 상기 최대 벌지부의 직경방향 내측을 향한 벌지량이라고 가정할 때, 하기의 식 (1)을 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
0.00 < G/F ≤ 0.18…(1)
상술한 바의 구성 1에 의하면, 상기 중앙부는 직경방향 내측으로 불룩해지는 형상을 가지므로, 상기 내주부에서 상기 후퇴부의 형성을 억제할 수 있고 상기 중앙부의 내주부에서 응력 부식 균열의 발생을 더욱 신뢰성 있게 억제한다.
한편, G/F≤0.18이므로, 상기 축을 따라 상기 중앙부의 길이에 대하여 상기 중앙부의 벌지부가 직경방향 내측으로 과도하게 불룩해지는 것이 방지된다. 따라서, 상기 중앙부에 가해지는 수축 응력의 과도한 증가를 억제할 수 있고 응력 부식 균열의 발생을 더욱 신뢰성 있게 억제할 수 있다.
또한, 상기 내주부에서 응력 부식 균열의 시작점이 될 수 있는 후퇴부가 형성되지 않도록 되어야 한다. 따라서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 벌지부(71)가 직경방향으로 내외측 양방향으로 불룩해지더라도, 후퇴부(72)가 상기 내주부에 형성되는 것은 바람직하지 못하다.
구성 2
상기 구성 1에 있어서, 0.00 < G/F ≤ 0.15가 만족되는 내연엔진용 스파크 플러그.
상술한 바의 구성 2에 의하면, 상기 중앙부에 가해지는 수축 응력의 증가를 더욱 억제할 수 있고 상기 중앙부에서 응력 부식 균열의 발생을 더욱 억제할 수 있다.
구성 3
상기 구성 1 또는 2에 있어서, E1(Hv)는 상기 제 1 슬랜더부의 비커스 경도(vickers hardness)이고, E2(Hv)는 상기 제 2 슬랜더부의 비커스 경도이며, E3(Hv)는 상기 최대 벌지부의 비커스 경도라고 가정할 때, 하기의 식 (2) 및 (3) 중 어느 하나를 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그
20 ≤ |E1-E3|…(2)
20 ≤ |E2-E3|…(3).
상기 중앙부는 전기전도에 의하여 가열된 후 냉각된다. 그러나, 상기 중앙부는 냉각 조건에 따라 풀림(quenching) 및 담금질(annealing)이 수행된 상태이므로, 그 결과, 각각의 상기 중앙부에 경도 차이가 발생될 우려가 있다. 상기 중앙부에 비교적 큰 경도 차이가 발생되는 경우에는, 경도 차이가 발생되는 위치에 응력이 집중되므로, 응력 부식 균열이 더욱 용이하게 발생될 수 있다.
이에 대하여, 상술한 바의 구성 3에 의하면, 상기 최대 벌지부와 상기 제 1 및 제 2 슬랜더부 사이에 20Hv 이상의 비교적 큰 경도 차이가 있는 경우, 응력 부식 균열이 더욱 발생될 우려가 있으나, 경도 차이로 인하여 응력 부식 균열이 쉽게 발생되는 상태에서도 상기 구성 1 등을 적용함으로써 응력 부식 균열의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 달리 말하자면, 상기 구성 1 등은 상기 중앙부에 비교적 큰 경도 차이가 발생될 수 있는 경우에 특히 중요하다.
구성 4
구성 1 내지 3 중 어느 한 가지에 있어서, 상기 축에 직교하는 일 단면에서, 상기 제 1 슬랜더부의 단면 면적 및 상기 제 2 슬랜더부의 단면 면적 중 작은 쪽의 단면 면적이 H(㎟)이라고 가정할 때, H ≤ 35임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
상기 금속쉘 및 상기 절연몸체 사이의 기밀성을 충분히 보장하기 위하여 소정 값 이상의 수축 응력은 잔류할 것이 요구된다. 그러나, 최근 수 년 동안, 스파크 플러그에 있어서 작은 직경에 대한 수요가 이어져, 상기 중앙부의 단면 면적이 상기 스파크 플러그의 작은 직경에 따라 비교적 작아질 것이 요구되었다. 상기 중앙부의 단면 면적이 작아질 때, 단위 단면 면적당 가해지는 응력이 커지게 되고 응력 부식 균열이 더욱 쉽게 발생될 수 있다.
이에 대하여, 상술한 바의 구성 4에 의하면, 상기 제 1 슬랜더부의 단면 면적 및 상기 제 2 슬랜더부의 단면 면적 중 작은 쪽의 단면 면적이(달리 말하자면, 상기 중앙부에서 가장 얇은-벽으로 되는 부분의 단면 면적)이 35㎟ 이상으로 비교적 작기 때문에, 응력 부식 균열이 더욱 발생될 우려가 있으나, 이러한 우려는 상기 구성 1 등을 적용함으로써 해소될 수 있다. 달리 말하자면, 상기 구성 1 등은 상기 중앙부가 비교적 홀쭉하게 형성되는 경우에 특히 중요하다. 또한, 상기 구성 1 등은 아래에 설명되는 구성 5 내지 7에 의하여 상기 중앙부가 홀쭉할수록 효과적으로 작동된다.
구성 5
상기 구성 4에 있어서, H ≤ 31.2임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
상술한 바의 구성 5에 의하면, 중앙부에서 가장 홀쭉한 부분의 단면 면적은 31.2㎟이 되고 응력 부식 균열이 더욱 발생될 우려가 있으나, 상기 구성 1 등을 적용함으로써 응력 부식 균열의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
구성 6
상기 구성 4에 있어서, H ≤ 26.4임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
상술한 바의 구성 6에 의하면, 응력 부식 균열이 더욱 발생될 우려가 있으나, 상기 구성 1 등을 적용함으로써 응력 부식 균열의 발생을 현저하게 효과적으로 억제할 수 있다.
구성 7
상기 구성 4에 있어서, H ≤ 19.4임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
상기 구성 7에서와 같이, 중앙부에서 가장 홀쭉한 부분의 단면 면적이 19.4㎟ 이하로 매우 홀쭉하고 응력 부식 균열이 더욱 발생될 우려가 있는 경우에도, 상기 구성 1 등으로 인하여 발휘되는 작동효과에 의하여 응력 부식 균열의 발생을 현저하게 효과적으로 억제할 수 있다.
구성 8
축방향으로 연장되는 원통형 절연몸체; 및 상기 절연몸체의 외주에 고정되는 원통형 금속쉘로 이루어지며 상기 금속쉘은 직경방향 외측으로 불룩해지는 곡면형상 외주를 갖는 중앙부를 포함하는 스파크 플러그의 제조방법으로서: 상기 절연몸체 및 상기 금속쉘을 서로 고정할 때, 상기 절연몸체가 상기 금속쉘을 관통하는 상태에서 축방향을 따라 상기 금속쉘의 후단측에 대하여 편중력(biasing force)을 인가하고; 전기전도에 의하여 적어도 상기 중앙부를 가열하고; 상기 중앙부를 수축, 분쇄 및 변형하고; 직경방향 내측으로 상기 금속쉘의 후단 개구부를 만곡시키고; 클램핑부를 형성하고; 그리고 상기 절연몸체 및 상기 금속쉘을 서로 고정하며; 상기 편중력에 있어서, Q(N)은 상기 중앙부의 직경방향 외측으로 가장 불룩해진 부분의 온도가 600℃에 이를 때의 편중력이고, P(N)은, 상기 부분의 온도가 600℃에 이르는 이전 단계에서, 상기 부분이 600℃에 이를 때 상기 중앙부에 인가된 전류값의 50%인 전류값일 때의 편중력이라고 가정할 때, P < Q 을 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
또한, 교류가 인가되고 상기 중앙부가 전기전도에 의하여 가열되는 경우,“상기 부분이 600℃에 이를 때 상기 중앙부에 인가된 전류값의 50%인 전류값일 때”는 “상기 부분이 600℃에 이를 때 상기 중앙부에 초기에 인가된 전류값의 최대 진폭의 50%인 전류값일 때”로 치환될 수 있다.
상기 금속쉘에 인가되는 편중력이 상기 중앙부의 변형이 개시되기 전에 비교적 클 경우, 상기 중앙부는 상기 중앙부의 변형이 개시된 후 직경방향 외측으로 쉽게 불룩해지는 형상(예를 들면, 직경방향 외측으로 약간이라도 만곡되는 형상)이 된다. 따라서, 상기 중앙부가 변형되는 온도로 상기 중앙부를 가열할 때, 상기 중앙부가 직경방향 외측으로만 불룩해질 우려가 있다.
이에 대하여, 상술한 바의 구성 8에 의하면, 상기 금속쉘에 인가되는 편중력은 P<Q가 만족되도록 제어되며, 여기에서, 상기 부분의 온도가 600℃에 이르는 이전 단계에서, Q는 상기 중앙부의 직경방향 외측으로 가장 불룩해지는 부분의 온도가 600℃에 이를 때{달리 말하자면, 상기 중앙부의 좌굴 변형(buckling deformation)이 실질적으로 완료될 때}의 편중력이고, P는 상기 부분이 600℃에 이를 때(달리 말하자면, 상기 전기전도가 개시될 때) 상기 중앙부에 인가되는 전류값의 50%인 전류값일 때의 편중력이다. 달리 말하자면, 상기 클램핑 공정은 전기전도가 개시될 때로부터 상기 중앙부의 좌굴 변형이 완료될 때까지의 동안에 편중력을 증가시키도록 수행된다. 따라서, 좌굴 변형 이전에 인가되는 편중력(P)은 비교적 작기 때문에, 상기 중앙부의 변형이 개시되기 이전에 상기 중앙부가 직경방향 외측으로 쉽게 불룩해지는 형상이 되는 것이 더욱 신뢰성 있게 방지된다. 따라서, 상기 중앙부는 직경방향 외측을 향하여 불룩해질 뿐만 아니라 직경방향 내측을 향해서도 불룩해질 수 있고, 상기 중앙부의 내주부에서 상기 후퇴부의 형성을 제어할 수 있다. 그 결과, 상기 중앙부에서 응력 부식 균열의 발생을 더욱 신뢰성 있게 방지할 수 있고, 스파크 플러그의 제조에 있어서 우수한 기밀성 및 내구성을 실현할 수 있다.
구성 9
상기 구성 9에 있어서, P ≤ 0.8Q을 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
상술한 바의 구성 9에 의하면, 상기 변형이 개시되기 이전에 상기 금속쉘에 인가되는 편중력은 더욱 감소되므로, 상기 중앙부는 직경방향으로 내외측 양방향으로 더욱 신뢰성 있게 불룩해질 수 있다. 그 결과, 우수한 기밀성 및 내구성을 더욱 실현할 수 있다.
구성 10
상기 구성 8 또는 9에 있어서, 상기 중앙부의 변형이 개시될 때 상기 중앙부의 온도는 350℃ 내지 1100℃임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
또한, “상기 중앙부의 변형이 개시될 때”는 “전기전도가 개시된 후 상기 중앙부가 직경방향으로 불룩해지기 시작할 때”를 의미한다.
상술한 바의 구성 10에 의하면, 상기 중앙부의 변형은 상기 중앙부가 350℃ 이상으로 충분히 가열되는 단계에서 개시된다. 따라서, 상기 중앙부는 직경방향 내측으로 더욱 불룩해질 수 있고 및 응력 부식 균열의 발생은 더욱 신뢰성 있게 방지될 수 있다.
상기 중앙부의 온도가 1100℃ 이상에 이르도록 상기 금속쉘에 비교적 큰 전류가 흘러야 한다. 그러나, 전류가 증가할 때에는, 금속쉘과 몰드 사이에 전기전도 및 가압을 위한 방전이 발생될 우려가 있고, 클램핑 공정 중에 분열이 발생될 우려가 있다. 따라서, 상기 중앙부의 온도는 바람직하게는 상기 중앙부의 변형이 개시될 때 1100℃ 이하로 된다.
구성 11
상기 구성 8 내지 10 중 어느 한 가지에 있어서, 클램핑부에 해당하는 곡면을 갖는 원통형 몰드는 상기 축을 따라 이동되어 상기 금속쉘의 후단부에 대하여 편중력이 인가되도록 하고, 그리고 상기 몰드에서 상기 금속쉘에 접촉되는 일 부분이 상기 축에 직교하는 평면에 돌출되며 돌출 면적(S)(㎟)이라고 가정할 때, P / S ≥ 5(N/㎟)을 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
상술한 바의 구성 11에 의하면, 상기 몰드에서 상기 금속쉘에 접촉되는 면적을 간접적으로 나타내는 돌출 면적(S) 및 상기 몰드로부터 상기 금속쉘에 인가되는 편중력(P)에 있어서, 양자의 관계는 P/S ≥ 5를 만족하도록 설정된다. 따라서, 상기 몰드 및 상기 금속쉘이 비교적 큰 압력으로 접촉되므로, 상기 몰드 및 상기 금속쉘 사이의 방전이 방지될 수 있고 상기 몰드로부터 상기 금속쉘까지의 전기전도가 더욱 신뢰성 있게 수행된다. 그 결과, 상기 중앙부는 직경방향으로 내외측 양방향으로 불룩해지는 예상된 형상으로 더욱 신뢰성 있게 변형가능하다.
구성 12
상기 구성 8 내지 11 중 어느 한 가지에 있어서,
전기전도에 의한 가열을 수행할 때 상기 중앙부의 최대 온도는 600℃ 내지 1300℃임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
상술한 바의 구성 12에 의하면, 상기 중앙부는 상기 중앙부가 쉽게 변형되는 온도로 가열되므로, 상기 중앙부는 더욱 신뢰성 있게 변형가능하다. 또한, 상기 중앙부는 600℃ 이상으로 가열되어 상기 중앙부에서 열수축에 의하여 잔류응력이 충분히 발생될 수 있고 스파크 플러그로서의 기밀성이 충분히 보장될 수 있다. 한편, 상기 중앙부의 가열 온도는 1300℃ 이하이므로 상기 중앙부의 연화가 방지될 수 있고 상기 중앙부의 손상(균열) 또는 형상의 불안정성이 더욱 신뢰성 있게 방지된다.
구성 13
상기 구성 8 내지 12 중 어느 한 가지에 있어서, 상기 축을 따라 상기 중앙부의 변형량은 0.2㎜ 내지 1.0㎜임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
상술한 바의 구성 13에 의하면, 상기 축을 따라 상기 중앙부의 변형량은 0.2㎜ 이상이므로, 상기 중앙부는 직경방향 내측으로 충분히 불룩해질 수 있고 상기 중앙부의 내주부에서 후퇴부의 형성을 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 상기 축을 따라 상기 중앙부의 변형량은 1.0㎜ 이하로 상기 중앙부가 과도하게 불룩해지므로, 상기 중앙부에 잔류하는 과도한 응력을 더욱 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 그 결과, 후퇴부의 형성을 억제할 수 있고 이에 응력 부식 균열의 발생을 더욱 신뢰성 있게 억제할 수 있는 것으로 추정할 수 있다.
구성 14
상기 구성 8 내지 13 중 어느 한 가지에 있어서, 상기 금속쉘의 후단부에 인가되는 편중력은 상기 축을 따라 상기 중앙부의 변형량에 기초하여 제어됨을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
상술한 바의 구성 14에 의하면, 상기 금속쉘의 후단부에 인가되는 편중력은 상기 중앙부의 변형량에 기초하여 제어되므로, 상기 중앙부는 원하는 형상으로 더욱 신뢰성 있게 변형될 수 있다. 그 결과, 스파크 플러그의 제조에 있어서 우수한 기밀성 및 내구성을 더욱 신뢰성 있게 실현할 수 있다.
구성 15
상기 구성 8 내지 13 중 어느 한 가지에 있어서, 상기 축을 따라 상기 금속쉘의 후단부를 편중되게 하는 지그의 이동량은 상기 축을 따라 상기 중앙부의 변형량에 기초하여 제어됨을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
상술한 바의 구성 15에 의하면, 상기 중앙부는 원하는 형상으로 더욱 신뢰성 있게 변형될 수 있고, 스파크 플러그의 제조에 있어서 우수한 기밀성 및 내구성을 더욱 신뢰성 있게 강화할 수 있다.
도 1은 스파크 플러그의 구성을 도시하는 부분적으로 절개된 정면도
도 2는 금속쉘의 중앙부 등을 도시하는 부분적으로 확대된 단면도
도 3은 도 3의(a) 및(b)에서 클램핑 공정을 도시하는 부분적으로 절개된 확대 정면도
도 4는 경도 차이와 효과비율 사이의 관계를 도시하는 그래프
도 5는 단면 면적과 효과비율 사이의 관계를 도시하는 그래프
도 6은 부적절한 벌지부의 금속쉘을 도시하는 부분적으로 확대된 단면도
이하, 도면을 참조하여 실시예를 설명한다. 도 1은 내연엔진용 스파크 플러그(1)(이하, “스파크 플러그”로 칭함)의 구성을 도시하는 부분적으로 절개된 정면도이다. 도 1에서, 상하방향은 상기 스파크 플러그(1)의 축(CL1) 방향으로서 그리고 하단측은 상기 스파크 플러그(1)의 선단측으로 상부측은 후단측으로서 설명한다.
상기 스파크 플러그(1)는 원통형 형상인 절연몸체로서의 절연체(2) 및 상기 절연체(2)를 지지하는 원통형 형상 금속쉘(3)로 이루어진다.
상기 절연체(2)는 당업계에 주지된 알루미나 등을 소성함으로써 형성되며, 외부에는, 후단측에 형성되는 후단측 원통부(10), 상기 후단측 원통부(10)보다 직경방향 외측으로 더욱 돌출되어 형성되는 대경부(11), 상기 대경부(11)보다 선단측에 보다 작은 직경으로 형성되는 중간몸체부(12) 및 상기 중간몸체부(12)보다 선단측에 보다 작은 직경으로 형성되는 다리부(13)를 포함한다. 더욱이, 상기 절연체(2)의 대경부(11), 중간몸체부(12) 및 다리부(13) 대부분은 상기 금속쉘(3) 내에 수용된다. 상기 다리부(13)와 상기 중간몸체부(12) 사이의 연결부에는 테이퍼 형상 단차부(14)가 형성되며, 상기 테이퍼 형상은 상기 축(CL1) 방향으로 선단측을 향하여 그의 직경이 감소되고 상기 절연체(2)는 상기 단차부(14)에서 상기 금속쉘(3)에 맞물린다.
더욱이, 상기 축(CL1)을 따라 상기 절연체(2) 내에는 축홀(4)이 관통 형성되며, 상기 축홀(4)의 선단측에 중심전극(5)이 삽입 고정된다. 상기 중심전극(5)은 동 또는 동 합금으로 형성되는 내층 및 니켈(Ni)이 주성분인 Ni 합금으로 형성되는 외층(5B)으로 이루어진다. 또한, 상기 중심전극(5)은 전반적으로 로드 형상(둥근 컬럼 형상)을 가지며 그의 선단부는 상기 절연체(2)의 선단으로부터 돌출된다. 더욱이, 귀금속 합금(예를 들면, 이리듐 합금)에 의하여 형성되는 둥근 컬럼 형상 귀금속팁(31)은 상기 중심전극(5)의 선단부에 용접된다.
또한, 단자전극(6)은 상기 단자전극(6)이 상기 절연체(2)의 후단으로부터 돌출되는 상태에서 상기 축홀(4)의 후단측에 삽입 및 고정된다.
더욱이, 둥근 컬럼 형상 저항(7)은 상기 축홀(4)의 중심전극(5)과 상기 단자전극(6) 사이에 배열된다. 상기 저항(7)의 양단부는 전도성 유리밀봉층(8 및 9) 각각을 통하여 상기 중심전극(5) 및 상기 단자전극(6)에 전기적으로 접속된다.
더욱이, 상기 금속쉘(3)은 저탄소강과 같은 금속으로 원통형 형상으로 형성되고 상기 스파크 플러그(1)를 엔진헤드에 장착하기 위하여 나사부(수나사부)(15)가 그의 외주면에 형성된다. 또한, 칼라부(16)는 상기 나사부(15) 후단측의 외주면에서 직경방향 외측으로 불룩해지고 링형상 개스킷(18)은 상기 나사부(15) 후단의 나사 헤드(17)에 삽입된다. 더욱이, 상기 스파크 플러그(1)를 엔진 헤드에 장착할 때 렌치와 같은 도구와 결합되도록 육각형 단면을 갖는 도구결합부(19)가 상기 금속쉘(3)의 후단측에 장착되고, 상기 절연체(2)를 지지하는 클램핑부(20)는 상기 후단부에 장착된다. 또한, 직경방향의 외측으로 불룩해지는 만곡 형상의 외주를 갖는 중앙부(41)는 상기 금속쉘(3)의 칼라부(16) 및 도구결합부(19) 사이에 형성된다(상기 중앙부(41)는 아래에 설명된다). 상기 실시예에서, 상기 스파크 플러그(1)는 비교적 작은 직경을 가지며(예를 들면, 상기 나사부(15)의 나사직경은 M12와 같거나 이보다 작다) 그러면 상기 금속쉘(3) 또한 작은 직경을 갖는다.
더욱이, 축(CL1)에서 선단측을 향하여 그의 직경이 감소되는 단차부(21)는 상기 금속쉘(3)의 내주면에 형성되어 상기 절연체(2)와 맞물린다. 그러므로, 상기 절연체(2)는 상기 금속쉘(3)의 후단측으로부터 선단측으로 삽입된다. 상기 절연체(2)가 상기 금속쉘(3)의 후단측으로부터 선단측으로 삽입되고 그의 단차부(14)가 상기 금속쉘(3)의 단차부(21)에 맞물린 상태에서, 상기 중앙부(41)는 휘어지도록 유도되고 상기 클램핑부(20)는 소위 열 클램핑에 의하여 형성되어 상기 절연체(2)가 상기 금속쉘(3)에 지지되게 된다. 또한, 상기 클램핑부(20)는 단차 형상으로 되고 상기 대경부(11)의 후단측에 위치된 숄더부(23)를 모방한 형상을 가지며 상기 클램핑부(20)는 상기 숄더부(23)와 맞물린다. 양 단차부(14 및 21) 사이에는 원형 형상 플레이트 패킹(22)이 개재된다. 따라서, 연소실의 기밀성이 유지되며 상기 연소실 내로 돌출되는 상기 절연체(2)의 다리부(13)와 상기 금속쉘(3)의 내주면 사이에 도입되는 연료-기체 혼합물 등이 그 외측으로 누출되지 않는다.
Ni 합금으로 형성되고 그의 중앙부가 만곡된 접지전극(27)은 상기 금속쉘(3)의 선단 표면(26)에 용접된다. 귀금속 합금(예를 들면, 백금 합금)에 의하여 형성되는 둥근 컬럼 형상 귀금속팁(32)은 상기 접지전극(27)의 선단부에 용접되고, 상기 귀금속팁(32)의 선단 표면은 상기 귀금속팁(31)의 선단 표면에 대향된다. 그러므로, 상기 귀금속팁(31) 및(32) 사이에 스파크-방전 간극(33)이 형성되고, 실질적으로 상기 축(CL1)을 따르는 방향으로 스파크 방전이 수행된다.
다음으로, 상기 중앙부(41)를 설명한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 중앙부(41)는 벌지부(42), 제 1 슬랜더부(43) 및 제 2 슬랜더부(44)를 포함한다.
상기 벌지부(42)는 실질적으로 상기 축(CL1) 방향으로 상기 중앙부(41)의 중심부로 형성되며 직경방향의 내외측 양방향으로 불룩해지는 형상을 갖는다. 또한, 상기 제 1 슬랜더부(43)는 상기 축(CL1) 방향으로 상기 벌지부(42)의 후단측에 위치되며, 상기 중앙부(41)의 벌지부(42)보다 더욱 후단측에 위치되는 가장 홀쭉한 부분에 형성된다. 또한, 상기 제 2 슬랜더부(44)는 상기 축(CL1) 방향으로 상기 벌지부(42)의 선단측에 위치되며, 상기 중앙부(41)의 벌지부(42)보다 더욱 선단측에 위치되는 가장 홀쭉한 부분에 형성된다.
더욱이, 상기 중앙부(41)는, 상기 축을 포함하는 일 단면에서, F(㎜)는 상기 축(CL1) 방향을 따라 상기 제 1 슬랜더부(43) 및 상기 제 2 슬랜더부(44) 사이의 거리이고, G(㎜)는 상기 제 1 슬랜더부(43)의 직경방향으로 가장 내측으로 위치되는 일 부분(IP1)과 상기 제 2 슬랜더부(44)의 직경방향으로 가장 내측으로 위치되는 일 부분(IP2)을 연결하는 가상선(VL)에 대하여 상기 벌지부(42)의 직경방향 내측으로 가장 불룩해지는 최대 벌지부(42M)의 직경방향 내측으로의 벌지량이라고 가정할 때, 0.00 < G/F ≤ 0.18을 만족하도록 형성된다.
더욱이, 상기 축(CL1)에 직교되는 단면에서 상기 제 1 슬랜더부(43) 및 상기 제 2 슬랜더부(44) 중 면적의 크기가 작은 단면 면적이 H(㎟)일 때 상기 단면 면적은 H≤35이 된다. 달리 말하자면, 상기 금속쉘(3)의 소형화로 인하여, 상기 중앙부(41)가 비교적 홀쭉하게 형성된다.
상기 중앙부(41)는 후술되는 바와 같이 클램핑 공정(가열에 의하여 클램핑됨) 동안 전기전도에 의하여 가열되고, 전기전도에 의하여 가열된 이후 자연적으로 냉각된다. 그러므로, 상기 중앙부(41)는 상기 중앙부(41)의 냉각속도로 인하여 풀림과 담금질이 수행되도록 하는 상태로 될 수 있다. 상기 실시예에서, 상기 중앙부(41)가 냉각될 때, 온도 조절은 특별히 수행하지 않으며 그러므로 비교적 큰 경도 차이가 상기 중앙부(41)의 각 부에 발생될 수 있다. 달리 말하자면, 상기 실시예에서, E1(Hv)는 상기 제 1 슬랜더부(43)의 비커스 경도이고, E2(Hv)는 상기 제 2 슬랜더부(44)의 비커스 경도이고 그리고 E3(Hv)는 상기 최대 벌지부(42M)의 비커스 경도일 때, 상기 중앙부(41)는 식 20≤|E1-E3| 및 20≤|E2-E3| 중 어느 한 가지를 만족하도록 얻어질 수 있다.
다음으로, 위의 설명에서와 같이 구성되는 스파크 플러그(1)의 제조방법을 설명한다.
상기 절연체(2)는 몰딩 공정에 의하여 얻어진다. 예를 들면, 고착제 및 알루미나를 주성분으로서 포함하는 원료물질 분말을 사용하고, 몰딩을 위한 기본 응집물질을 제작하며, 상기 몰드를 사용하여 러버 프레스 몰딩을 수행하여 원통형 형상 몰딩 몸체를 얻는다. 그리하여, 얻어진 몰딩 몸체에 대하여 그의 외관에 연삭공정을 수행하고, 그리고나서 연소공정을 수행하여 상기 절연체(2)를 얻는다.
또한, 상기 중심전극(5)은 상기 절연체(2)와는 별도로 제작한다. 달리 말하자면, 열방출 특성을 강화하기 위하여 동 합금이 중심에 배열된 Ni 합금을 단조가공하여 상기 중심전극(5)을 제작한다. 다음으로, 상기 중심전극(5)의 선단 표면에 대하여 레이저 용접 등에 의하여 상기 귀금속팁(31)을 용접한다.
그리하여, 상술한 바와 같이 얻어진 상기 절연체(2) 및 상기 중심전극(5), 상기 저항(7) 및 상기 단자전극(6)을 상기 유리밀봉층(8 및 9)에 의하여 서로 밀봉 및 고정하고, 상기 중심전극(5)을 상기 절연체(2)에 부착한다. 상기 유리밀봉층(8 및 9)으로서는, 일반적으로 붕규산 유리 및 금속 분말을 혼합하여 제작한다. 상기 유리밀봉층(8 및 9)을 상기 절연체(2)의 축홀(4) 내에 삽입하여 상기 유리밀봉층(8 및 9)이 상기 저항(7)을 조이게 한 후, 상기 단자전극(6)이 후측으로부터 편중된 상태에서 소성로(burning furnace) 내에서 상기 유리밀봉층(8 및 9)이 구워져 고정된다. 이때에, 상기 절연체(2)의 후단측 원통부(10)의 표면에 유약층을 동시에 구워낼 수 있고, 또는 상기 유약층을 미리 형성할 수도 있다.
다음으로, 상기 금속쉘(3)은 미리 가공된다. 달리 말하자면, 둥근 컬럼 형상 금속 물질(예를 들면, 강철계 물질 또는 S17C 또는 S25C와 같은 스테인레스 물질)에 냉간단조 공정에 의하여 관통홀을 형성하고, 그리고나서 개략적인 형상을 형성한다. 그 후, 절단 공정을 수행하고, 외부 형상을 형성하며, 압연공정에 의하여 소정 부분에 상기 나사부(15)를 형성하여 상기 금속쉘의 중간몸체를 얻는다. 더욱이, 상기 금속쉘의 중간몸체에 아연 도금 또는 니켈 도금을 수행한다. 더욱이, 상기 표면 상에 중크롬산 처리를 수행하여 부식 저항을 강화한다.
그 후, 직선 로드 형상 접지전극(27)을 상기 금속쉘의 중간몸체 선단 표면에 저항용접한다. 상기 용접을 수행할 때, 소위 “새깅(sagging)”이 발생되므로, 상기 “새깅”을 제거한 후, 상기 금속쉘의 중간몸체의 소정 부분에 압연 공정에 의하여 상기 나사부(15)를 형성한다. 따라서, 상기 접지전극(27)에 용접된 금속쉘(3)을 얻는다. 또한, 상기 접지전극(27)에 용접된 금속쉘(3)에 아연 도금 또는 상기 니켈 도금을 수행한다. 더욱이, 상기 표면 상에 중크롬산 처리를 수행하여 부식 저항을 강화한다. 상기 도금을 수행한 후, 상기 접지전극(27)의 적어도 만곡부에 상응하는 일 부분을 커버하는 도금을 제거한다.
그 후, 상술한 바와 같이, 각각 형성된, 상기 중심전극(5) 및 상기 단자전극(6)을 포함하는 상기 절연체(2), 및 상기 접지전극(27)을 포함하는 상기 금속쉘(3)을 고정한다. 고정을 수행할 때, 소위 열조임(heat tightening)을 수행한다. 달리 말하자면, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 상기 금속쉘(3)의 선단측을 제 2 몰드(52) 내에 삽입하여 상기 금속쉘(3)이 상기 제 2 몰드(52)에 의하여 지지되도록 한다. 또한, 상기 클램핑 공정 이전에, 상기 중앙부(41)는 직경방향으로 내외측 양방향으로 불룩해짐이 없는 원통형 형상이다.
다음으로, 제 1 몰드(51)를 상기 금속쉘(3)의 상부측으로부터 장착한다. 상기 제 1 몰드(51)는 원통형 형상을 가지며 상기 클램핑부(20)의 형상에 상응하는 곡면을 갖는 클램핑-형태부(51f)를 포함한다. 또한, 상기 금속쉘(3)에 접촉되는 일 부분이 클램핑 가공시 상기 축(CL1) 방향을 따라 상기 축(CL1)에 직교하는 일 평면에 돌출될 때, 상기 제 1 몰드(51)는 상기 돌출부의 면적이 소정 면적(S)(예를 들면, 90㎟)을 갖도록 형성된다.
다음으로, 상기 제 1 몰드(51)를 통하여 소정의 전력공급장치(도시생략)에 의한 전기전도에 의하여 상기 금속쉘(3)(상기 중앙부(41))을 가열하고, 상기 제 1 및 제 2 몰드(51) 및(52) 모두에 의하여 상기 금속쉘(3)을 조이며, 상기 축(CL1) 방향을 따라 상기 금속쉘(3)에 대하여 소정 편중력을 추가한다. 따라서, 상기 금속쉘(3)의 후단측 개구부를 직경방향의 내측에 클램핑하여 상기 클램핑부(20)를 형성한다.
또한, 전기전도에 의하여 상기 중앙부(41)를 소정 온도(예를 들면, 350℃보다 높고 1100℃보다 낮은)로 가열하고 상기 중앙부(41)의 변형 저항이 비교적 작게 될 때, 상기 중앙부(41)의 좌굴 변형은 몰드(51) 및(52) 양자로부터 인가되는 편중력에 의하여 개시된다. 이때에, 양 몰드(51) 및(52)는 상기 중앙부(41)의 좌굴 변형이 완료될 때까지 상기 금속쉘(3)에 인가되는 편중력을 증가시키도록 제어된다.
달리 말하자면, 상기 금속쉘(3)에 인가되는 편중력은 P<Q(예를 들면, P≤0.8Q)를 만족하도록 제어되며, 여기에서 Q(N)는 상기 중앙부(41)의 직경방향 외측으로 가장 불룩해지는 부분의 온도가 600℃에 이를 때(달리 말하자면, 상기 중앙부(41)의 좌굴 변형이 거의 완료될 때)의 편중력이며, P(N)는 상기 중앙부(41)의 직경방향 외측으로 가장 불룩해지는 부분의 온도가 600℃에 이르는 이전 단계에서 상기 부분이 600℃에 이를 때의 전류의 50%인 전류일 때(달리 말하자면, 전기전도가 개시될 때)의 편중력이다. 그 결과, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 변형 후의 상기 중앙부(41)는 좌굴에 의하여 변형되므로, 상기 중앙부(41)는 직경방향 외측으로 뿐만 아니라 직경방향으로 내외측 양방향으로 불룩해진다.
상기 실시예에서, 양 몰드(51) 및(52)로부터 상기 금속쉘(3)에 인가되는 편중력은 상기 축(CL1)을 따라 상기 중앙부(41) 변형량에 기초하여 제어되며, 상기 변형량은 상기 중앙부(41)의 축(CL1)을 따라 0.2㎜ 이상 내지 1.0㎜ 이하로 된다. 더욱이, 상기 중앙부(41)는 전기전도에 의하여 가열되므로 그의 최고 온도는 600℃ 이상 내지 1300℃ 이하에 이르게 된다.
상기 중앙부(41)에 대한 전기전도에 의한 가열이 완료된 후, 열팽창 상태인 상기 중앙부(41)는 자연적으로 냉각되고, 상기 중앙부(41)는 상기 축(CL1) 방향으로 수축되며, 상기 숄더부(23)에 맞물림되는 상기 클램핑부(20)는 상기 숄더부(23)를 상기 선단측으로 편중시킨다. 그러므로, 상기 절연체(2)의 외주면에 형성되는 단차부(14) 및 상기 금속쉘(3)의 내주면에 형성되는 단차부(21)는 강하게 맞물린 상태에 도달하고, 상기 절연체(2) 및 상기 금속쉘(3)는 강하게 고정된다.
다음으로, 상기 접지전극(27)의 선단부의 도금을 제거한 후, 저항 용접 등에 의하여 상기 귀금속팁(32)을 상기 접지전극(27)의 선단부에 용접한다. 마지막으로, 상기 접지전극(27)을 상기 중심전극(5)을 향하여 만곡시키고 상기 귀금속팁(31) 및(32) 사이의 스파크-방전 간극(33)의 크기를 제어하여 상술한 바의 스파크 플러그(1)를 얻는다.
상술한 바와 같이, 상기 실시예에 의하면, 상기 금속쉘(3)에 인가되는 편중력을 제어하여 P<Q가 만족되도록 하고, 여기에서 Q는 상기 중앙부(41)의 직경방향 외측으로 가장 불룩해지는 부분의 온도가 600℃에 이를 때(달리 말하자면, 상기 중앙부(41)의 좌굴 변형이 거의 완료될 때)의 편중력이며, P는 상기 중앙부(41)의 직경방향 외측으로 가장 불룩해지는 부분의 온도가 600℃에 이르는 이전 단계에서 상기 부분이 600℃에 이를 때의 전류값의 50%인 전류일 때(달리 말하자면, 전기전도가 개시될 때)의 편중력이다. 달리 말하자면, 상기 전기전도가 개시될 때로부터 상기 중앙부(41)의 좌굴 변형이 완료될 때까지의 기간 동안 상기 편중력이 증가되도록 클램핑 공정이 수행된다. 따라서, 상기 중앙부(41)가 좌굴 변형되기 시작하기 이전에 인가되는 편중력은 비교적 작기 때문에, 상기 중앙부(41)는 상기 중앙부(41)가 변형되기 시작하기 이전에 직경방향 외측으로 쉽게 불룩해지는 형상이 되는 것이 신뢰성 있게 방지된다. 그러므로, 상기 중앙부(41)는 직경방향 외측으로 뿐만 아니라 직경방향 내측으로도 불룩해질 수 있고 상기 중앙부(41)의 내주부에서 후퇴부의 형성을 억제할 수 있다. 그 결과, 상기 중앙부(41)에서 응력으로 인한 부식 균열의 발생을 신뢰성 있게 방지할 수 있고 스파크 플러그(1) 제조에 있어서 우수한 기밀성 또는 내구성을 실현할 수 있다.
더욱이, 상기 중앙부(41)가 350℃ 이상으로 충분히 가열되는 단계에서, 상기 중앙부(41)의 변형이 개시된다. 따라서, 상기 중앙부(41)는 직경방향 내측으로 더욱 신뢰성 있게 불룩해질 수 있고 응력으로 인한 부식 균열의 발생을 더욱 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 한편, 상기 변형이 개시될 때 상기 중앙부의 온도는 1100℃보다 낮게 되므로, 상기 금속쉘(3)과 상기 제 1 몰딩(51) 사이에 방전이 발생되는 것을 방지할 수 있고 상기 클램핑 공정을 아무런 장애 없이 수행할 수 있다.
더욱이, 상기 제 1몰드(51)의 금속쉘(3)에 접촉되는 부분의 면적을 간접적으로 나타내는 상기 돌출 면적(S)(㎟) 및 상기 몰딩으로부터 상기 금속쉘에 인가되는 상기 편중력(P)(N)에 있어서, 양자간의 관계는 P/S ≥ 5(N/㎟)를 만족하도록 설정된다. 따라서, 상기 제 1 몰드(51) 및 상기 금속쉘(3)이 비교적 큰 압력을 접하게 되므로, 상기 제 1 몰드(51)와 상기 금속쉘(3) 사이의 방전을 방지할 수 있고, 상기 제 1 몰드(51)로부터 상기 금속쉘(3)으로의 전기전도를 보다 신뢰성 있게 수행할 수 있다. 그 결과, 상기 중앙부(41)는 상기 중앙부(41)가 직경방향 내외측 양방향으로 불룩해지는 소정 형상으로 되고 상기 클램핑 공정에 의하여 더욱 신뢰성 있게 변형될 수 있도록 변형된다.
더욱이, 전기전도에 의한 가열 시 상기 중앙부(41)의 최고 온도는 600℃ 이상 내지 1300℃ 이하에 도달하므로, 상기 중앙부(41)는 더욱 신뢰성 있게 그리고 용이하게 변형될 수 있다. 또한, 상기 축(CL1)을 따라 상기 중앙부(41)의 변형량은 0.2㎜ 이상이 되므로, 상기 중앙부(41)는 직경방향 내측으로 충분히 불룩해질 수 있고 상기 중앙부(41)의 내주부에서 후퇴부의 형성을 효과적으로 억제할 수 있다. 한편, 상기 축(CL1)을 따라 상기 중앙부(41)의 변형량이 1.0㎜ 이하로 되므로, 상기 중앙부(41)는 과도하게 불룩해지는 것이 방지되며, 상기 중앙부(41)에 잔류하는 과도한 응력을 방지할 수 있고, 그리하여 응력으로 인한 부식 균열의 발생을 더욱 신뢰성 있게 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 금속쉘(3)의 후단부에 인가되는 편중력이 상기 중앙부(41)의 변형량에 기초하여 제어되므로, 상기 중앙부(41)는 원하는 형상으로 더욱 신뢰성 있게 변형될 수 있다.
더욱이, 전기전도에 의한 가열 이후의 냉각으로 인하여 상기 최대 벌지부(42M)와 상기 제 1 및 제 2 슬랜더부(43) 및(44) 사이에 20Hv 이상의 비교적 큰 경도 차이가 발생되는 경우에는 부식 균열이 더욱 발생될 우려가 있으나, 상기 중앙부(41)가 상술한 바와 같이 직경방향 내외측 양방향으로 불룩해지는 형상(달리 말하자면 0.00<G/F≤0.18)을 가질 때에는, 상기 경도 차이를 갖는 표면에 응력으로 인한 부식 균열이 쉽게 발생되는 경우에도 응력으로 인한 부식 균열의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 실시예에서와 같이, 상기 스파크 플러그(1)의 작은 직경에 따라, 상기 제 1 슬랜더부(43)의 단면 면적 및 상기 제 2 슬랜더부(44)의 단면 면적 중 비교적 작은 쪽의 단면 면적(H)이 비교적 작은 35㎟ 이하로 되는 경우에는 부식 균열이 더욱 발생될 우려가 있으나, 상기 중앙부(41)가 상술한 바와 같은 형상을 가지므로 상기 중앙부(41)가 비교적 홀쭉한 경우에도 응력으로 인한 부식 균열의 발생을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
다음으로, 상기 실시예에 의하여 발휘되는 작동효과를 증명하기 위하여 부식-저항 균열의 평가 테스트를 수행하였다. 부식-저항 균열의 평가 테스트의 개요를 아래에 설명한다. 달리 말하자면, 각각 20개로 된 군으로 스파크 플러그 표본을 제작하였고, 여기에서 변형 이전에 상기 축을 따라 상기 중앙부의 길이를 변경시키고 부하의 인가 조건, 전기전도 등을 변경시키고, 상기 축을 따라 양 슬랜더부 사이의 거리(F)가 일정하게 하면서 양 슬랜더부의 가장 안쪽 둘레부를 연결하는 가상선에 대하여 최대 벌지부의 벌지량(G)을 다양해지도록(달리 말하자면, G/F 값을 다양하게 함) 클램핑 공정을 수행하였다. 그리하여, 60 질량% 밀도의 질산칼슘 및 3 질량% 밀도의 질산암모늄으로 부식액을 구성하고, 각각의 상기 표본을 상기 부식액 내에 투입한다. 다음으로, 상기 투입으로부터 24시간이 경과된 후, 상기 중앙부에서 균열의 존재 여부를 확인한다. 20개 표본 모두에서 균열이 발생되지 않은 경우에는, 응력 부식 균열의 발생을 효과적으로 방지할 수 있으므로 평가 “○”를 판정하고, 20개 표본 중 어느 하나에서 균열이 발생되는 경우에는, 응력 균열의 발생에 대한 우려가 있으므로 평가 “×”를 판정한다. 상기 부식-저항 균열의 평가 테스트 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1의 G/F 컬럼에서, “내측으로 불룩해지지 않음”이라는 설명은 상기 중앙부가 직경방향 내측으로는 불룩해지지 않으나 직경방향 외측으로는 불룩해짐을 의미한다. 더욱이, 상기 테스트에서, 양 슬랜더부의 두께는 0.8㎜이고; 상기 축에 직교하는 단면에서 양 슬랜더부의 단면 면적은 35㎟이며 상기 축을 따라 양 슬랜더부 사이의 거리(F)는 1.8㎜이다.
G/F 내측으로 불룩해지지 않음 0.00 0.01 0.02 0.05 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20 0.22
판정 × × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ×
표 1에 나타낸 바와 같이, G/F가 0.00보다 클 때, 달리 말하자면, 상기 중앙부가 직경방향 내측으로 불룩해지도록 구성될 때에는, 상기 중앙부에서 균열의 발생이 효과적으로 억제됨이 분명하다. 이는 상기 중앙부가 직경방향 내측으로 불룩해져서 응력 부식 균열의 발생의 원인이 되는 후퇴부가 상기 중앙부의 내주부에 형성되지 않기 때문인 것으로 추정된다.
한편, G/F가 0.18을 초과하는 표본에 대해서는, 상기 중앙부에서 균열의 발생이 확인된다. 이는 가열에 의한 클램핑 동안 상기 중앙부의 직경방향 내측을 향한 벌지량이 과도하게 크기 때문인 것으로 사료된다.
다음으로, 상기 표본의 형상, 상기 부식액 등이 상술한 바와 동일한 상태인 조건 하에서, 상기 표본을 상기 부식액에 투입하고 시간을 24 시간에서 48 시간으로 변경하여 부식 균열의 평가 테스트를 수행한다. 상기 테스트의 결과를 표 2에 나타낸다.
G/F 내측으로 불룩해지지 않음 0.00 0.01 0.02 0.05 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20 0.22
판정 × × ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × ×
표 2에 나타낸 바와 같이, G/F가 0.00보다 클 때에는, 상기 부식액에의 투입 시간이 48 시간으로 되어 상기 중앙부에서 균열이 용이하게 발생되는 환경에서도 응력 부식 균열의 발생이 효과적으로 억제된다. 한편, G/F가 0.18인 표본에 대해서, 달리 말하자면, 상기 중앙부의 직경방향 내측을 향한 벌지량이 비교적 큰 표본에 대해서 균열의 발생이 확인된다.
상술한 바와 같이, 상기 테스트의 전반적인 결과를 고려하면, 상기 중앙부는 직경방향 외측으로 뿐만 아니라 직경방향 내측으로도 불룩해지는 것, 달리 말하자면, 응력 부식 균열의 발생을 방지하기 위하여 G/F>0.00이 만족되도록 상기 중앙부가 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 중앙부가 직경방향 외측으로 과도하게 불룩해질 때, 상기 중앙부에는 응력이 과도하게 잔류되며 응력 부식 균열이 발생될 우려가 있다. 따라서, 상기 중앙부는 0.00<G/F≤0.18가 만족되도록 형성되는 것이 바람직하며, 응력 부식 균열의 발생을 신뢰성 있게 방지하기 위하여 0.00<G/F≤0.15가 만족되도록 상기 중앙부가 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
다음으로, G/F=0.00 또는 G/F=0.10 이후에, 상기 중앙부가 냉각될 때 상기 조건을 변경하여, n개의 스파크 플러그 표본을 20개의 군으로 제작하고, 여기에서 상기 최대 벌지부의 경도(E3)(Hv)에 대한 상기 제 1 및 제 2 슬랜더부의 경도(E1 및 E2)(Hv)의 경도 차이가 다양한 변화를 겪도록 하여 각각의 상기 표본에 대하여 상술한 바의 부식-저항 균열 평가 테스트를 수행한다. 또한, 상기 부식액에 대한 상기 표본의 투입 시간은 24 시간이다. 표 3에서, G/F가 0.00인 표본 및 G/F가 0.10인 표본에 대하여 상기 20개 중 균열의 발생이 확인되는 수(양호한 물품의 수)를 나타내며, G/F가 0.00인 표본의 양호한 물품의 수로부터 G/F가 0.10인 표본의 양호한 물품의 수를 감하여 얻은 값(효과비율)을 나타낸다. 또한, 도 4는 경도 차이와 효과비율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한,“경도 차이”는 절대값 “E3-E1” 및 “E3-E2” 중에서 보다 큰 값을 의미한다. 또한, “효과비율”은 G/F가 0.00일 때 내지 G/F가 0.10일 때(달리 말하자면, 직경방향 내측으로 불룩해짐이 발생될 때) 상기 값이 증가됨에 따라 효과가 보다 커짐을 의미한다.
경도 차이 -30 -20 -10 0 10 20 40 60 100

양호한 물품의 수		 G/F=0.00 2 2 12 14 13 3 2 2 2
G/F=0.10 20 20 20 20 20 20 20 20 20
효과비율 10.0 10.0 1.7 1.4 1.5 6.7 10.0 10.0 10.0
표 3에 나타낸 바와 같이, G/F가 0.10인 표본에서는 경도 차이의 크기에 관계없이 모든 표본에서 균열의 발생이 확인된다. 한편, G/F가 0.00인 표본에서는, 균열의 발생이 확인된다. 구체적으로, 경도 차이가 20 이상일 때 양호한 물품의 수가 극히 감소됨이 명백하다. 경도 차이가 발생되어 응력 부식 균열이 용이하게 발생되는 위치에 응력이 집중되는 것으로 보인다. 따라서, 도 4에 나타낸 경도 차이와 효과비율 사이의 관계로부터 알 수 있는 바와 같이, 경도 차이의 절대값이 20 이상으로 비교적 큰 경우에 보다 두드러지게 작동효과가 나타나도록 G/F는 0.00보다 크다. 달리 말하자면, G/F가 0.00보다 크다는 것, 달리 말하자면, 상기 중앙부에서의 경도 차이가 20 이상인 경우 상기 중앙부가 직경방향 내측으로 불룩해진다는 것이 중요하다.
다음으로, G/F=0.00 또는 G/F=0.10 이후, 상기 금속쉘의 두께를 변경하여 상기 축에 직교하는 방향을 따라 상기 제 1 및 제 2 슬랜더부의 단면 면적(H)(㎟)을 변경한 스파크 플러그 표본을 준비하고, 각각의 상기 표본에 대하여 상술한 바의 부식-저항 균열 평가 테스트를 수행한다. 그리하여, G/F가 0.00이고 및 G/F가 0.10인 표본에 대하여 양호한 물품의 수를 각각 측정하고, 상술한 바의 효과비율을 계산한다. 또한, 상기 부식액에 대한 상기 표본의 투입 시간은 48 시간이다. 표 4 및 표 5는 상기 테스트의 결과를 나타내며 도 5는 단면 면적(H)과 효과비율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, “단면 면적(H)”은 상기 제 1 슬랜더부의 단면 면적 및 상기 제 2 슬랜더부의 단면 면적 중 보다 작은 쪽의 값이다.
단면 면적(H)(㎟) 16 19.4 19.6 22.9 23.7 26.4 27.9 30

양호한 물품의 수		 G/F=0.00 1 1 2 2 2 2 3 3
G/F=0.10 20 20 20 20 20 20 20 20
효과비율 20.0 20.0 10.0 10.0 10.0 10.0 6.7 6.7
단면 면적(H)(㎟) 31.2 32.2 34.2 35 36.5 37.3 40.8 41.1 44

양호한 물품의 수		 G/F=0.00 3 6 6 6 13 13 14 14 14
G/F=0.10 20 20 20 20 20 20 20 20 20
효과비율 6.7 3.3 3.3 3.3 1.5 1.5 1.4 1.4 1.4
표 4 및 표 5에 나타낸 바와 같이, G/F가 0.10인 표본은 단면 면적(H)의 크기에 관계없이 모든 표본에서 균열의 발생이 확인되지 않는다. 한편, 균열의 발생은 G/F가 0.00인 모든 표본에서 증명되며, 구체적으로, 단면 면적(H)이 35㎟ 이하일 때, 양호한 물품의 수가 극히 감소됨이 명백하다. 이는 단면 면적(H)이 35㎟ 이하로 비교적 작기 때문에 상기 중앙부에 대하여 인가되는 단면 면적당 응력이 증가되기 때문인 것으로 추정된다. 따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이 단면 면적(H)과 효과비율 사이의 관계로부터 알 수 있는 바와 같이, 단면 면적(H)이 35㎟ 이하로 비교적 작은 경우, G/F가 0.00보다 클 때, 효과가 더욱 현저하게 발휘된다. 달리 말하자면, G/F가 0.00보다 큰 것, 달리 말하자면, 구체적으로 스파크 플러그의 소경 경향에 따라 단면 면적(H)이 35㎟ 이하인 경우, 상기 중앙부가 직경방향 내측으로 불룩해지는 것이 중요하다.
더욱이, 단면 면적(H)이 작고 G/F가 0.00이므로 작동이 효과적으로 수행된다. 달리 말하자면, 도 4에 나타낸 바와 같이, G/F가 0.00보다 크면 단면 면적(H)이 31.2㎟ 이하일 때 균열의 억제 효과가 더욱 현저하게 발휘되고, 상기 단면 면적(H)이 26.4㎟ 이하일 때 더욱 현저하게 발휘되며, 단면 면적(H)이 19.4㎟ 이하일 때 극도로 발휘된다.
상술한 바와 같이, 상기 테스트의 결과를 고려하면, 상기 중앙부에서 경도 차이가 20Hv 이상으로 비교적 크게 발생되고 단면 면적(H)이 35㎟ 이하로 비교적 작은 경우, 상기 중앙부는 직경방향 내측으로 불룩해져서 작동효과가 현저하게 발휘된다. 다음으로, 상기 중앙부의 직경방향 외측으로 가장 불룩해지는 부분의 온도가 600℃에 이를 때(상기 중앙부의 좌굴 변형이 실질적으로 완료될 때) 편중력 Q(N)이 일정한 이후, 상기 중앙부에서 직경방향 외측으로 가장 불룩해지는 부분의 온도가 600℃에 이르는 이전 단계에서, 상기 부분이 600℃에 이를 때의 전류의 최대 크기의 50%인 전류일 때(전기전도가 개시될 때), 편중력(P)(N)을 변경하여, 상기 클램핑 공정을 수행하고, 그리하여 다수개의 스파크 플러그 표본을 20개의 군으로 제작한다. 다음으로, 각각의 상기 제작 표본에 대하여 중앙부를 각각 검사하고 상기 중앙부의 단면 형상을 명시한다. 그러므로, 20개 표본 모두에서 직경방향 내외측 양방향으로 상기 중앙부가 불룩해지는 경우, 응력 부식 균열 방지의 관점에서 극히 높은 비율로 바람직한 형상을 형성할 수 있고, 평가 “◎“를 판정하며, 20개 표본의 반 이상에서 직경방향 내외측 양방향으로 상기 중앙부가 불룩해지는 경우, 응력 부식 균열 방지의 관점에서 높은 비율로 바람직한 형상을 형성할 수 있고, 평가 “○“를 판정한다. 한편, 20개 표본의 반 이상에서 직경방향 내측으로 상기 중앙부가 불룩해지지 않는 경우에는, 직경방향 내외측 양방향으로 상기 중앙부가 불룩해지는 것이 곤란하며, 평가 “ד를 판정한다. 표 6에는 편중력(P, Q) 및 평가를 나타낸다.
P(N) Q(N) 평가
1.0×103 2.0×103 ◎
1.3×103 2.0×103 ◎
1.6×103 2.0×103 ◎
1.8×103 2.0×103 ○
1.9×103 2.0×103 ○
2.0×103 2.0×103 ×
2.3×103 2.0×103 ×
표 6에 나타낸 바와 같이, 상기 편중력(P)이 상기 편중력(Q) 이하로 될 때 스파크 플러그를 형성하는 경우에는, 직경방향 내외측 양방향으로 상기 중앙부가 높은 비율로 불룩해지는 것이 명백하다. 변형이 개시되기 이전에 인가되는 편중력(P)은 비교적 작기 때문에, 상기 중앙부가 직경방향 외측으로 쉽게 불룩해지는 형상으로 되는 것이 신뢰성 있게 방지된다. 구체적으로, 상기 편중력(P)이 0.8Q 이하인 경우, 상기 중앙부는 직경방향으로 내외측 양방향으로 극히 높은 비율로 불룩해질 수 있고 상기 중앙부는 제작되는 스파크 플러그의 응력 부식 균열을 방지하는 관점에서 더욱 바람직하다.
상술한 바와 같이, 상기 편중력은 바람직하게는 P<Q를 만족하도록 조정되어 상기 중앙부가 직경방향으로 내외측 양방향으로 불룩해지게 되고 상기 편중력은 바람직하게는 P≤0.8Q를 만족하도록 조정된다.
다음으로, 상기 제 1 몰딩에서 상기 금속쉘에 접촉되는 부분이 상기 축방향을 따라 상기 축에 직교하는 평면에 돌출될 때 상기 돌출 면적(S)과 상기 편중력(P) 사이의 관계를 증명하기 위하여 상기 돌출 면적(S)을 일정하게 한 후, 상기 편중력(P)을 변경하고, 클램핑 공정을 수행하여 스파크 플러그 표본을 각각 20개의 군으로 준비한다. 그리하여, 상기 제 1 몰드 및 상기 금속쉘 사이에 이상방전이 발생되지 않고 각각의 상기 표본에 대한 아무런 문제없이 클램핑 공정을 수행할 수 있는 경우, 평가 “○”를 판정하고, 상기 제 1 몰드 및 상기 금속쉘 사이에 이상방전이 발생되고 전기전도의 실패로 클램핑 공정이 저해되는 경우, 평가 “△”를 판정한다. 표 7에는 상기 편중력(P) 및 상기 평가를 나타낸다. 또한, 상기 돌출 면적(S)은 90㎟ 이고 상기 편중력(Q)은 2.0×103N이다.
P(N) 300 400 450 600 800
평가 △ △ ○ ○ ○
표 7에 나타낸 바와 같이, 상기 편중력(P)이 450 N보다 작을 때, 달리 말하자면, P/S<5(N/㎟)일 때, 전기전도의 실패가 발생하므로 클램핑 공정에 장애가 발생됨이 명백하다. 한편, 상기 편중력(P)이 450 N 이상일 때, 달리 말하자면, P/S≥5(N/㎟)일 때, 전기전도의 실패가 발생하지 않으므로 클램핑 공정이 아무런 문제 없이 수행된다. 이는 상기 제 1 몰딩에서 상기 금속쉘에 접촉되는 부분의 단위 면적당 편중력이 크게 되기 때문에 상기 제 1 몰딩이 상기 금속쉘에 비교적 큰 압력으로 접촉되어 전기전도가 상기 제 1 몰딩으로부터 상기 금속쉘까지 보다 신뢰성 있게 수행되기 때문인 것으로 추정된다.
다음으로, 상기 중앙부의 좌굴 변형이 개시될 때 상기 중앙부의 온도를 변경한 후, 클램핑 공정을 수행하고 각각 20개의 군으로 스파크 플러그 표본을 준비한다. 그러므로, 준비된 각각의 상기 표본에 대하여, 각각의 중앙부를 관찰하고 상기 중앙부의 단면 형상을 명시한다. 여기에서, 20개의 표본 모두에서 직경방향으로 내외측 양방향으로 상기 중앙부가 불룩해지는 경우, 평가 “◎“를 판정하고, 20개의 표본 중 반 이상에서 직경방향으로 내외측 양방향으로 상기 중앙부가 불룩해지는 경우, 평가 “○”를 판정한다. 한편, 상기 제 1 몰딩 및 상기 금속쉘 사이에서 방전이 발생되는 경우, 클램핑 공정이 곤란하므로 평가 “△”를 판정한다. 또한, 상기 테스트에서, 상기 편중력은 P<Q가 만족되도록 서보 프레스에 의하여 제어하고 상기 중앙부의 변형이 개시되는 온도를 변경한다. 표 8에는 상기 중앙부의 온도 및 평가, 그리고 상기 중앙부의 온도에 상응하게 설정되는 P 및 Q를 나타낸다.
중앙부 온도(℃) 평가 P(N) Q(N)
30 ○ 1.80×103 2.20×103
100 ○ 1.70×103 2.20×103
250 ○ 1.40×103 2.20×103
350 ◎ 1.10×103 2.20×103
550 ◎ 0.60×103 2.20×103
750 ◎ 0.30×103 2.20×103
1000 ◎ 0.25×103 2.20×103
1050 ◎ 0.22×103 2.20×103
1100 ◎ 0.20×103 2.20×103
1150 △ 0.19×103 2.20×103
도 8에 나타낸 바와 같이, 좌굴 변형이 개시될 때 상기 중앙부의 온도는 350℃ 이상이므로, 상기 중앙부는 직경방향으로 내외측 양방향으로 더욱 신뢰성 있게 불룩해질 수 있다. 한편, 좌굴 변형이 개시될 때 상기 중앙부의 온도가 1100℃보다 높으면, 전기전도가 발생됨이 명백하다. 이는 좌굴 변형이 개시될 때 상기 중앙부의 온도가 1100℃보다 높기 때문에 좌굴 변형이 개시될 때 압력이 작아질 필요가 있으므로 몰딩 및 금속쉘 사이의 긴밀한 접촉이 열화되어 상기 금속쉘에 대하여 큰 전류가 반드시 인가되게 되기 때문인 것으로 추정된다. 그 결과, 상기 제 1 몰딩 및 상기 금속쉘 사이에 방전이 쉽게 발생되는 것으로 추정된다.
상술한 바와 같이, 상기 테스트의 결과를 고려하면, 변형이 개시될 때 상기 편중력(P)의 크기 및 상기 제 1 몰딩은 P/S≥5(N/㎟)로 설정되고 상기 중앙부의 온도는 350℃ 이상 내지 1100℃ 이하로 설정되어 상기 중앙부가 바람직한 형상으로 신뢰성 있게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상술한 바의 실시예에 한정되지 않는다; 예를 들면, 아래와 같은 예들이 포함될 수 있다. 물론, 상기 예들 이외의 응용 및 수정예들 또한 본 발명에 적용가능하다.
(a) 상술한 바의 실시예에서, 변형이 개시될 때 상기 중앙부(41)의 온도는 350℃ 이상 내지 1100℃ 이하이지만, 변형이 개시될 때 상기 중앙부(41)의 온도는 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시예에서, 전기전도에 의한 가열이 수행되어 축(CL1)을 따라 상기 중앙부(41)의 변형량이 0.2㎜ 이상 내지 1.0㎜ 이하로 되고 상기 중앙부(41)의 최고 온도가 600℃ 이상 내지 1300℃ 이하에 도달하지만, 상기 축(CL1)을 따라 상기 중앙부(41)의 변형량 및 상기 중앙부(41)의 최고 온도는 상술한 바의 범위에 한정되지 않는다.
(b) 상술한 바의 실시예에서, 양 몰드(51) 및(52)로부터 상기 금속쉘(3)까지 인가되는 편중력은 상기 축(CL1)을 따라 상기 중앙부(41)의 변형량에 기초하여 제어되지만, 상기 편중력의 제어 유니트는 상술한 바에 한정되지 않는다.
(c) 상술한 바의 실시예에서, 상기 제 1 슬랜더부(43)의 단면 면적 및 상기 제 2 슬랜더부(44)의 단면 면적 중 보다 작은 쪽의 단면 면적(H)은 상기 스파크 플러그(1)의 소경 경향에 따라 35㎟ 이하로 되지만, 상기 슬랜더부(43) 및(44)의 단면 면적은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 의하면, 상기 슬랜더부(43) 및(44)의 단면 면적이 비교적 큰 경우에도, 응력 부식 균열의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
(d) 상술한 바의 실시예에서, 본 발명은 상기 접지전극(27)이 상기 금속쉘(3)의 선단부(26)에 용접되는 경우로 구체화되지만, 본 발명은 상기 금속쉘의 일부분(또는 상기 금속쉘에 미리 용접되는 선단 금속 맞춤구의 일부분)이 절삭되어 상기 접지전극이 형성되는 경우에도 적용가능하다(예를 들면, 일본국 공개특허 제06-236906호 공보 등).
(e) 상술한 바의 실시예에서, 상기 도구결합부(19)는 육각형 형상의 단면을 가지지만, 본 발명은 상술한 바의 도구결합부(19) 형상에 한정되지 않는다. 예를 들면, Bi-HEX(변형된 12 각형) 형상 [ISO22977:2005(E)]도 적용가능하다.
1 - 스파크 플러그(내연엔진용 스파크 플러그) 2 - 절연몸체(절연체)
3 - 금속쉘 16 - 칼라부
19 - 도구결합부 20 - 클램핑부
41 - 중앙부 42 - 벌지부
42M - 최대 벌지부 43 - 제 1 슬랜더부
44 - 제 2 슬랜더부 51 - 제 1 몰드(몰딩)
CL1 - 축

Claims (15)

  1. 축방향으로 연장되는 원통형 절연몸체; 및
    상기 절연몸체의 외주에 고정되는 원통형 금속쉘로 이루어지며:
    여기에서
    상기 금속쉘은:
    직경방향 외측을 향하여 불룩해지는 칼라(collar)부,
    상기 금속쉘을 내연엔진에 장착하기 위하여 도구가 결합되는 도구결합부, 및
    상기 칼라부와 상기 도구결합부 사이에 위치되는 중앙부를 포함하고,
    상기 중앙부는 직경방향으로 내외측 양측으로 불룩해지는 벌지(bulge)부를 가지며,
    상기 중앙부는 상기 벌지부보다 축방향으로 더욱 후단측에 위치되는 일 부분이며 상기 후단측에 위치되는 일 부분에서 가장 홀쭉한 단면인 제 1 슬랜더(slender)부, 및 상기 중앙부의 벌지부보다 축방향으로 더욱 선단측에 위치되는 일 부분이며 상기 선단측에 위치되는 일 부분에서 가장 홀쭉한 단면인 제 2 슬랜더부를 가지며,
    상기 벌지부는 직경방향 내측으로 가장 불룩해지는 일 부분인 최대 벌지부를 가지며,
    상기 축을 포함하는 일 단면에서, F(㎜)는 상기 축을 따라 상기 제 1 슬랜더부와 상기 제 2 슬랜더부 사이의 거리이고, G(㎜)는 상기 제 1 슬랜더부의 직경방향으로 가장 내측으로 위치되는 일 부분과 상기 제 2 슬랜더부의 직경방향으로 가장 내측으로 위치되는 일 부분을 연결하는 가상선에 대하여 상기 최대 벌지부의 직경방향 내측을 향한 벌지량(bulged amount)이라고 가정할 때,
    하기의 식 (1)
    0.00 < G/F ≤ 0.18…(1)
    을 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    0.00 < G/F ≤ 0.15을 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    E1(Hv)는 상기 제 1 슬랜더부의 비커스 경도(vickers hardness)이고, E2(Hv)는 상기 제 2 슬랜더부의 비커스 경도이며, E3(Hv)는 상기 최대 벌지부의 비커스 경도라고 가정할 때, 하기의 식 (2) 및 (3) 중 어느 하나를 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
    20 ≤ |E1-E3|…(2)
    20 ≤ |E2-E3|…(3)
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 축에 직교하는 일 단면에서, 상기 제 1 슬랜더부의 단면 면적 및 상기 제 2 슬랜더부의 단면 면적 중 작은 쪽의 단면 면적이 H(㎟)이라고 가정할 때, H ≤ 35임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
  5. 청구항 4에 있어서,
    H ≤ 31.2임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
  6. 청구항 4에 있어서,
    H ≤ 26.4임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
  7. 청구항 4에 있어서,
    H ≤ 19.4임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그.
  8. 축방향으로 연장되는 원통형 절연몸체; 및
    상기 절연몸체의 외주에 고정되는 원통형 금속쉘로 이루어지며,
    상기 금속쉘은 직경방향 외측으로 불룩해지는 곡면형상 외주를 갖는 중앙부를 포함하는 스파크 플러그의 제조방법으로서:
    상기 절연몸체 및 상기 금속쉘을 서로 고정할 때, 상기 절연몸체가 상기 금속쉘을 관통하는 상태에서 축방향을 따라 상기 금속쉘의 후단측에 대하여 편중력(biasing force)을 인가하고; 전기전도에 의하여 적어도 상기 중앙부를 가열하고; 상기 중앙부를 수축, 분쇄 및 변형하고; 직경방향 내측으로 상기 금속쉘의 후단 개구부를 만곡시키고; 클램핑부를 형성하고; 그리고 상기 절연몸체 및 상기 금속쉘을 서로 고정하며;
    상기 편중력에 있어서,
    Q(N)은 상기 중앙부의 직경방향 외측으로 가장 불룩해진 부분의 온도가 600℃에 이를 때의 편중력이고, P(N)은, 상기 부분의 온도가 600℃에 이르는 이전 단계에서, 상기 부분이 600℃에 이를 때 상기 중앙부에 인가된 전류값의 50%인 전류값일 때의 편중력이라고 가정할 때,
    P < Q 을 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    P ≤ 0.8Q 을 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 중앙부의 변형이 시작될 때 상기 중앙부의 온도는 350℃ 내지 1100℃임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
  11. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    클램핑부에 해당하는 곡면을 갖는 원통형 몰드는 상기 축을 따라 이동되어 상기 금속쉘의 후단부에 대하여 상기 편중력이 인가되도록 하고, 그리고
    상기 몰드에서 상기 금속쉘에 접촉되는 일 부분이 상기 축에 직교하는 평면에 돌출되며 돌출 면적(S)(㎟)이라고 가정할 때,
    P / S ≥ 5(N/㎟)을 만족함을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
  12. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    전기전도에 의한 가열을 수행할 때 상기 중앙부의 최대 온도는 600℃ 내지 1300℃임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
  13. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 축을 따라 상기 중앙부의 변형량은 0.2㎜ 내지 1.0㎜임을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
  14. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 금속쉘의 후단부에 인가되는 편중력은 상기 축을 따라 상기 중앙부의 변형량에 기초하여 제어됨을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
  15. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 축을 따라 상기 금속쉘의 후단부를 편중되게 하는 지그의 이동량은 상기 축을 따라 상기 중앙부의 변형량에 기초하여 제어됨을 특징으로 하는 내연엔진용 스파크 플러그의 제조방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5816643B2 (ja) * 2013-02-26 2015-11-18 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003257583A (ja) 2001-12-28 2003-09-12 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ
JP2003332021A (ja) 2003-06-18 2003-11-21 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ及びその製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2230478Y (zh) * 1994-12-28 1996-07-03 吴飞 一种火花塞
JP4434473B2 (ja) * 2000-11-28 2010-03-17 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
EP1324446B1 (en) * 2001-12-28 2007-10-31 NGK Spark Plug Company Limited Spark plug and method for manufacturing the spark plug
US7164225B2 (en) * 2003-09-11 2007-01-16 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Small size spark plug having side spark prevention
JP2006236906A (ja) 2005-02-28 2006-09-07 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグの製造方法
FR2894082B1 (fr) * 2005-08-19 2015-07-03 Ngk Spark Plug Co Bougie d'allumage
JP4741316B2 (ja) * 2005-08-22 2011-08-03 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
EP1837964B1 (en) * 2006-03-20 2014-02-12 NGK Spark Plug Co., Ltd. Spark plug for use in an internal-combustion engine
US7994694B2 (en) * 2007-03-30 2011-08-09 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug for internal combustion engine
JP4510846B2 (ja) 2007-05-07 2010-07-28 株式会社フューチャービジョン 薄膜トランジスタとこの薄膜トランジスタを用いた液晶表示パネル

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003257583A (ja) 2001-12-28 2003-09-12 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ
JP2003332021A (ja) 2003-06-18 2003-11-21 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ及びその製造方法

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