KR101452670B1 - 스파크 플러그 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스파크 플러그는 절연체의 축구멍 내에서 중심전극과 금속단자를 전기적으로 접속하는 접속부가 기공율이 5.0% 이하인 저항체를 포함하고, 또다른 발명의 스파크 플러그는 중심전극의 후단에서부터 접속부를 구성하는 접속부재의 후단까지의 길이를 충전 길이(D), 중심전극의 후단에서부터 금속단자의 선단까지의 길이를 접속부 길이(C)라 하면, 수축율 "((D-C)/D)×100"이 35% 이상이고, 본 발명의 스파크 플러그의 제조방법은 금속단자가 접속부를 형성하는 접속부 형성용 분말에 접촉하도록 축구멍 내에 배치되는 공정에 있어서, 절연체의 후단에서부터 축구멍에서 노출되는 금속단자의 제 1 구성부의 선단까지의 축선방향의 길이를 노출 길이(H)(㎜), 축구멍의 접속부 형성용 분말이 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 분말부 직경(B')(㎜)이라 하였을 때에, 노출 길이(H)와 분말부 직경(B')이 식(1) H≥-3.1B'＋18, 식(2) H≥-0.85B'＋11, 식(3) B≤5을 만족한다.

Description

스파크 플러그 및 그 제조방법{SPARK PLUG AND MANUFACTURING METHOD FOR SAME}

본 발명은 내연기관의 점화에 사용되는 스파크 플러그 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 내부에 저항체를 가지는 스파크 플러그 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차 엔진 등의 내연기관의 점화용으로 사용되고 있는 스파크 플러그는, 일반적으로 통형상의 금속쉘과, 이 금속쉘의 내측 구멍에 배치되는 통형상의 절연체와, 이 절연체의 선단측 축구멍에 배치되는 중심전극과, 타단측 축구멍에 배치되는 금속단자와, 금속쉘의 선단측에 일단이 접합되고 타단이 중심전극과 대향하여 불꽃방전간극을 형성하는 접지전극을 구비한다. 또한, 엔진의 동작에 수반하여 발생하는 전파 노이즈를 방지하는 것을 목적으로 하여, 축구멍 내에 있어서의 중심전극과 금속단자의 사이에 저항체가 설치되어 이루어지는 스파크 플러그도 알려져 있다.

그런데, 근년의 자동차 등의 내연기관은 고출력화 및 고효율화가 요구됨과 아울러, 자유로운 엔진 설계 및 엔진 자체의 소형화 등을 위해서 소형화한 스파크 플러그의 개발이 요구되고 있다. 스파크 플러그를 소형화하기 위해서는 절연체의 축구멍 직경의 소경화(小徑化)가 불가피하다. 그러나, 절연체를 소경화하면, 종래의 스파크 플러그의 설계에서는 부하수명(負荷壽命) 성능이 저하되거나 금속단자의 절연체에 대한 고착력(固着力)이 저하되는 일이 있었다.

이와 같은 과제에 대해서, 예를 들면 특허문헌 1의 청구항 1에는 「… 상기 도전성 유리 밀봉층의 직경(D)이 3.3㎜ 이하의 범위에 있고, 또한 상기 도전성 유리 밀봉층과 상기 저항체의 접합면은 곡면형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그」가 기재되어 있다. 이 발명에 의하면, 「저항체와 도전성 유리 밀봉층의 밀착성을 강화하여 내진동 성능 및 저항체 부하수명 특성이 우수하고, 또한 소경화된 스파크 플러그를 제공할 수 있다」(식별번호 0012 참조)라 기재되어 있다.

특허문헌1 : 일본국 특허공개 2009-245716호 공보

본 발명은 부하수명 성능이 우수한 스파크 플러그 및 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

(i) 축선방향으로 연장되는 축구멍을 가지는 절연체와,

상기 축구멍의 일단측에서 유지되는 중심전극과,

상기 축구멍의 타단측에서 유지되는 금속단자와,

상기 축구멍 내에서 상기 중심전극과 상기 금속단자를 전기적으로 접속하는 접속부를 구비한 스파크 플러그에 있어서,

상기 접속부는 기공율(氣孔率)이 5.0% 이하인 저항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그이고,

상기 (i)의 바람직한 형태는,

(ⅱ) 상기 저항체의 기공율이 4.0% 이하이고,

(ⅲ) 상기 축구멍의 상기 저항체가 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 접속부 직경(B)이라 하면, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하이고, 또한 상기 저항체의 기공율이 1.2% 이하이고,

(ⅳ) 상기 금속단자는 상기 축구멍에 수용되는 제 2 구성부를 가지며,

상기 축구멍에 있어서의 상기 금속단자가 유지되어 있는 측을 상기 축선방향의 후단측이라 하였을 때,

상기 중심전극의 후단에서부터 상기 접속부를 구성하는 접속부재의 후단까지의 길이를 충전 길이(D), 상기 중심전극의 후단에서부터 상기 제 2 구성부의 선단까지의 길이를 접속부 길이(C)라 하면, 충전 길이(D)와 접속부 길이(C)와의 차이의 상기 충전 길이(D)에 대한 비율을 나타내는 수축율 "((D-C)/D)×100"이 38% 이상 67% 이하이고,

(ⅴ) 상기 축구멍의 상기 저항체가 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 접속부 직경(B)이라 하면, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서,

(ⅵ) 축선방향으로 연장되는 축구멍을 가지는 절연체와,

상기 축구멍의 일단측에서 유지되는 중심전극과,

상기 축구멍에 수용되는 제 2 구성부를 가지며, 상기 축구멍의 타단측에서 유지되는 금속단자와,

상기 축구멍 내에서 상기 중심전극과 상기 금속단자를 전기적으로 접속하며, 적어도 저항체를 가지는 접속부를 구비한 스파크 플러그에 있어서,

상기 축구멍에 있어서의 상기 금속단자가 유지되어 있는 측을 상기 축선방향의 후단측이라 하였을 때,

상기 중심전극의 후단에서부터 상기 접속부를 구성하는 접속부재의 후단까지의 길이를 충전 길이(D), 상기 중심전극의 후단에서부터 상기 제 2 구성부의 선단까지의 길이를 접속부 길이(C)라 하면, 충전 길이(D)와 접속부 길이(C)와의 차이의 상기 충전 길이(D)에 대한 비율을 나타내는 수축율 "((D-C)/D)×100"이 35% 이상인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그이고,

상기 (ⅵ)의 바람직한 형태는,

(ⅶ) 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 69% 이하이고,

(ⅷ) 상기 축구멍의 상기 저항체가 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 접속부 직경(B)이라 하면, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하이고, 또한 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 38% 이상 67% 이하이고,

(ix) 상기 접속부는 기공율이 5.0% 이하인 저항체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (i) 및 (ⅵ)의 바람직한 형태로서,

(x) 상기 제 2 구성부의 선단부는 요철(凹凸)형상의 표면을 구비하고, 상기 선단부의 직경을 선단부 직경(A)이라 하면, 상기 선단부 직경(A)과 상기 접속부 직경(B)의 비(A/B)가 0.85 이상 0.97 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

(xi) 축선방향으로 연장되는 축구멍을 가지는 절연체와,

상기 축구멍의 일단측에서 유지되는 중심전극과,

상기 축구멍으로부터 노출되는 제 1 구성부를 가지며, 상기 축구멍의 타단측에서 유지되는 금속단자와,

상기 축구멍 내에서 상기 중심전극과 상기 금속단자를 전기적으로 접속하는 접속부를 구비한 스파크 플러그의 제조방법으로서,

상기 축구멍의 일단측에 중심전극이 배치되는 제 1 공정과,

상기 접속부를 형성하는 접속부 형성용 분말이 충전되는 제 2 공정과,

상기 금속단자의 선단부가 상기 접속부 형성용 분말에 접촉하도록 상기 축구멍 내에 배치되는 제 3 공정과,

상기 접속부 형성용 분말이 가열됨과 동시에 상기 금속단자에 의해 하중이 가해지는 제 4 공정을 가지며,

상기 제 3 공정에 있어서, 상기 축구멍에 있어서의 상기 중심전극이 배치되어 있는 측을 상기 축선방향의 선단측이라 하였을 때, 상기 절연체의 후단에서부터 상기 제 1 구성부의 선단까지의 상기 축선방향의 길이를 노출 길이(H)(㎜), 상기 축구멍의 상기 접속부 형성용 분말이 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 분말부 직경(B')(㎜)이라 하였을 때에, 노출 길이(H)와 분말부 직경(B')이 다음의 식(1)∼식(3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

(1) H≥-3.1B'＋18

(2) H≥-0.85B'＋11

(3) B'≤5

상기 (xi)의 바람직한 형태로서,

(xⅱ) 상기 노출 길이(H)(㎜)와 상기 분말부 직경(B')(㎜)이 H≤2.0B'＋22.4를 만족하고,

(xⅲ) 상기 분말부 직경(B')(㎜)이 B'≤2.9를 만족하고,

(xⅳ) 상기 노출 길이(H)(㎜)와 상기 분말부 직경(B')(㎜)이 H≥-3.1B'＋19를 만족하고,

(xv) 상기 금속단자의 선단부는 요철형상의 표면을 구비하고, 상기 선단부의 직경을 선단부 직경(A)이라 하면, 상기 선단부 직경(A)과 상기 분말부 직경(B')의 비(A/B')가 0.85 이상 0.97 이하인 것을 특징으로 한다.

제 1 발명의 스파크 플러그는, 기공율이 5.0% 이하, 특히 4.0% 이하인 저항체를 포함하기 때문에, 부하수명 성능이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

제 1 발명의 스파크 플러그는, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하일 때, 기공율이 1.2% 이하인 저항체를 포함하면, 한층 더 부하수명 성능이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

제 1 발명의 스파크 플러그는, 또한 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 38% 이상 67% 이하이기 때문에, 부하수명 성능이 양호함과 아울러 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다. 또, 금속단자를 절연체의 축구멍에 삽입하여 접속부를 형성하는 접속부 형성용 분말에 하중을 걸을 때에 절연체가 파괴되는 것에 의한 불량품 발생율이 저감된 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

제 1 발명의 스파크 플러그의 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하이면, 부하수명 성능의 향상에 대해서 한층 더 효과가 크다.

제 2 발명의 스파크 플러그는, 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 35% 이상이기 때문에, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

제 2 발명의 스파크 플러그는, 또한 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 69% 이하이기 때문에, 금속단자를 절연체의 축구멍에 삽입하여 접속부 형성용 분말에 하중을 걸을 때에 절연체가 파괴되는 것에 의한 불량품 발생율이 저감된 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

제 2 발명의 스파크 플러그는, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하일 때, 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 38% 이상 67% 이하, 특히 45% 이하이면, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 한층 더 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있고, 또 금속단자를 절연체의 축구멍에 삽입하여 접속부 형성용 분말에 하중을 걸을 때에 절연체가 파괴되는 것에 의한 불량품 발생율이 한층 더 저감된 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

제 2 발명의 스파크 플러그는, 또한 기공율이 5.0% 이하인 저항체를 포함하기 때문에, 부하수명 성능이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

제 1 발명의 스파크 플러그 및 제 2 발명의 스파크 플러그는, 상기 선단부 직경(A)과 상기 접속부 직경(B)의 비(A/B)가 0.85 이상 0.97 이하이기 때문에, 저항체의 기공율 및/또는 상기 수축율을 특정한 범위 내로 조정하기 쉬워지게 되며, 그 결과, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

본 발명의 스파크 플러그의 제조방법은, 상기 제 3 공정에 있어서, 상기 노출 길이(H)와 상기 분말부 직경(B')이 상기 식(1)∼식(3)을 만족하면, 기공율 및/또는 상기 수축율이 특정한 범위 내가 되기 때문에, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명의 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 노출 길이(H)와 상기 분말부 직경(B')이 H≤2.0B'＋22.4를 만족하면, 금속단자를 절연체의 축구멍에 삽입하여 접속부 형성용 분말에 하중을 걸을 때에 절연체가 파괴되는 것에 의한 불량품 발생율을 저감할 수 있다.

본 발명의 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 분말부 직경(B')이 2.9㎜ 이하이면, 부하수명 성능의 향상에 대해서 한층 더 효과가 크다.

본 발명의 스파크 플러그의 제조방법은, 상기 선단부 직경(A)과 상기 분말부 직경(B')의 비(A/B')가 0.85 이상 0.97 이하이면, 저항체의 기공율 및/또는 상기 수축율을 특정한 범위 내로 조정하기 쉬워지기 때문에, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그의 단면 전체 설명도이다.
도 2는 본 발명에 관한 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그의 요부 단면 설명도이다.
도 3은 본 발명에 관한 스파크 플러그의 제조방법에 있어서의 제조공정의 일례를 나타내는 절연체 등의 단면 설명도이다.
도 4는 분말부 직경과 노출 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명에 관한 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그를 도 1에 나타낸다. 도 1은 본 발명에 관한 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그(1)의 단면 전체 설명도이다. 또한, 절연체의 축선을 "O"이라 하고, 도 1에서의 지면 하측(즉, 중심전극이 유지되어 있는 측)을 축선(O)의 선단방향, 지면 상측(즉, 금속단자가 유지되어 있는 측)을 축선(O)의 후단방향으로 하여 설명한다.

상기 스파크 플러그(1)는, 축선(O)방향으로 연장되는 축구멍(2)을 가지는 절연체(3)와, 상기 축구멍(2)의 선단측에서 유지되는 중심전극(4)과, 상기 축구멍(2)의 후단측에서 유지되는 금속단자(5)와, 상기 축구멍(2) 내에서 상기 중심전극(4)과 상기 금속단자(5)를 전기적으로 접속하는 접속부(6)와, 상기 절연체(3)를 수용하는 금속쉘(7)과, 일단이 상기 금속쉘(7)의 선단면에 접합됨과 아울러 타단(선단부)이 상기 중심전극(4)과 간극을 두고서 대향하도록 배치된 접지전극(8)을 구비한다.

상기 금속쉘(7)은 대략 원통형상을 이루고 있으며, 절연체(3)를 수용하여 유지하도록 형성되어 있다. 금속쉘(7)에 있어서의 선단방향의 외주면에는 나사부(9)가 형성되어 있으며, 이 나사부(9)를 이용하여 도시하지 않은 내연기관의 실린더 헤드에 스파크 플러그(1)가 장착된다. 금속쉘(7)은 도전성의 철강재료, 예를 들면 저탄소강에 의해 형성될 수 있다. 이 나사부(9)는 소경화를 도모하기 위해서 M12 이하로 되는 것이 바람직하다.

상기 절연체(3)는 금속쉘(7)의 내주부에 활석(탈크)(10) 또는 패킹(11) 등을 통해서 유지되어 있다. 절연체(3)의 축구멍(2)은, 축선(O)의 선단측에서 중심전극(4)을 유지하는 소경부(小徑部)(12)와, 접속부(6)를 수용하며 상기 소경부(12)의 내경보다도 내경이 큰 중경부(中徑部)(14)를 가지고 있으며, 소경부(12)와 중경부(14)의 사이에 후단측을 향해서 내경이 점차 확대되는 테이퍼형상의 제 1 단차부(13)를 가지고 있다. 절연체(3)는, 절연체(3)에 있어서의 선단방향의 단부가 금속쉘(7)의 선단면에서 돌출된 상태로 금속쉘(7)에 고정되어 있다. 절연체(3)는 기계적 강도, 열적 강도, 전기적 강도 등을 가지는 재료인 것이 바람직하며, 이와 같은 재료로서, 예를 들면 알루미나를 주체로 하는 세라믹 소결체를 들 수 있다.

상기 중심전극(4)은 상기 절연체(3)의 소경부(12)에 수용되되, 제 1 단차부(13)에 중심전극(4)의 후단에 형성된 큰 직경의 플랜지부(17)가 걸어 맞춰지고, 선단이 절연체(3)의 선단면에서 돌출된 상태로 금속쉘(7)에 대해서 절연 유지되어 있다. 중심전극(4)은 열전도성 및 기계적 강도 등을 가지는 재료로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들면 인코넬(상표명) 등의 Ni기 합금으로 형성된다. 중심전극(4)의 축심부는 Cu 또는 Ag 등의 열전도성이 우수한 금속재료에 의해 형성되어도 좋다.

상기 접지전극(8)은 예를 들면 대략 각주체(角柱體)로 형성되어 있으며, 일단이 금속쉘(7)의 선단면에 접합되고, 도중에서 대략 L자로 굽혀져서 그 선단부가 중심전극(4)의 선단부와 간극을 두고서 대향하도록 그 형상 및 구조가 설계되어 있다. 접지전극(8)은 중심전극(4)을 형성하는 재료와 같은 재료에 의해 형성된다.

상기 중심전극(4)과 상기 접지전극(8)이 대향하는 면에는 백금 합금 및 이리듐 합금 등에 의해 형성되는 귀금속 팁(29,30)이 설치되어 있어도 좋고, 상기 중심전극(4) 및 상기 접지전극(8) 중 어느 일측에만 귀금속 팁이 설치되어 있어도 좋다. 본 형태의 스파크 플러그(1)에서는 상기 중심전극(4) 및 상기 접지전극(8)의 양측에 귀금속 팁(29,30)이 설치되어 있으며, 각 귀금속 팁(29,30)의 사이에 불꽃방전간극(g)이 형성되어 있다.

상기 금속단자(5)는 중심전극(4)과 접지전극(8)의 사이에서 불꽃방전을 하기 위한 전압을 외부로부터 중심전극(4)에 인가하기 위한 단자이다. 금속단자(5)는 축구멍(2)의 내경보다도 외경이 크며, 축구멍(2)에서 노출되되 절연체(3)의 축선(O)방향의 후단측 단면에 그 일부가 맞닿는 제 1 구성부(18)와, 제 1 구성부(18)의 축선(O)방향의 선단측 단면에서 선단방향으로 연장되며, 축구멍(2)에 수용되는 대략 원기둥 형상의 제 2 구성부(19)를 가진다. 상기 제 2 구성부(19)는 축선(O)의 선단측에 위치하는 선단부(20)와, 선단부(20)와 제 1 구성부(18)의 사이에 위치하는 몸통부(21)를 가진다. 상기 제 2 구성부(19)에 있어서의 선단부(20)와 몸통부(21)는 중경부(14)에 수용된다. 선단부(20)는 요철(凹凸)형상의 표면을 구비하며, 본 형태에서는 선단부(20)의 외주면에 널링 가공이 실시되어 있다. 선단부(20)의 표면이, 예를 들면 널링 가공에 의해 형성된 요철구조를 가지면, 금속단자(5)와 접속부(6)의 밀착성이 양호하게 되며, 그 결과, 금속단자(5)와 절연체(3)가 강고하게 고정된다. 금속단자(5)는, 예를 들면 저탄소강 등으로 형성되며, 그 표면에 Ni 금속층이 도금 등에 의해 형성되어 있다.

상기 접속부(6)는 축구멍(2) 내에서 중심전극(4)과 금속단자(5)의 사이에 배치되어, 중심전극(4)과 금속단자(5)를 전기적으로 접속한다. 접속부(6)는 저항체(22)를 가지며, 이 저항체(22)에 의해서 전파 노이즈의 발생을 방지한다. 접속부(6)는 저항체(22)와 중심전극(4)의 사이에 제 1 밀봉층(23)을, 저항체(22)와 금속단자(5)의 사이에 제 2 밀봉층(24)을 가지며, 제 1 밀봉층(23)과 제 2 밀봉층(24)은 절연체(3)와 중심전극(4), 또 절연체(3)와 금속단자(5)를 밀봉되게 고정하고 있다.

저항체(22)는 붕규산 소다 유리 등의 유리 분말, ZrO₂ 등의 세라믹 분말, 카본블랙 등의 비금속 도전성 분말, 및/또는 Zn, Sb, Sn, Ag, Ni 등의 금속 분말 등을 함유하는 저항체 조성물을 소결하여 형성된 저항재에 의해 구성될 수 있다. 이 저항체(22)의 저항값은 통상 100Ω 이상이다.

제 1 밀봉층(23) 및 제 2 밀봉층(24)은 붕규산 소다 유리 등의 유리 분말, Cu, Fe 등의 금속 분말을 함유하는 밀봉 분말을 소결하여 형성된 밀봉재에 의해 구성될 수 있다. 제 1 밀봉층(23) 및 제 2 밀봉층(24)의 저항값은 통상 수 100mΩ 이하이다.

또한, 접속부(6)는 제 1 밀봉층(23)과 제 2 밀봉층(24)이 없는, 즉 저항체(22)만에 의해 형성되어 있어도 좋고, 또 제 1 밀봉층(23) 또는 제 2 밀봉층(24)의 일측과 저항체(22)에 의해 형성되어 있어도 좋다. 이하에서는 접속부(6)를 구성하는 저항재 및/또는 밀봉재를 총칭하여 "접속부재", 접속부(6)를 형성하는 저항체 조성물 및/또는 밀봉 분말을 총칭하여 "접속부 형성용 분말"이라고도 한다.

제 1 발명의 스파크 플러그는, 상기 접속부(6)에 있어서의 저항체(22)의 기공율이 5.0% 이하이고, 바람직하게는 4.0% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.2% 이하이고, 통상 0.3% 이상이다. 상기 저항체(22)의 기공율이 상기 범위 내에 있으면, 부하수명 성능이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다. 저항체(22)의 기공율이 낮은, 즉 저항체의 기공이 작고 또한 그 수가 적은 저항체에 고에너지의 전류가 흘렀을 때에 저항체 중에 복수의 도통 경로가 분산되어 있음으로써, 저항체의 저항값이 상승하기 어렵게 된다고 추정된다. 저항체(22)의 기공율이 5.0%를 초과하면, 저항체(22)의 저항값이 비교적 짧은 시간에 상승하기 쉬워지게 되어 부하수명 성능이 떨어진다. 또, 기공율이 높으면, 저항이 일부분에 집중되기 쉬워지게 되어 그 부분이 열화된다.

또, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 중심전극(4)의 후단에서부터 상기 접속부(6)에 있어서의 제 2 밀봉층(24)을 구성하는 밀봉재의 후단까지의 길이를 충전 길이(D), 상기 중심전극(4)의 후단에서부터 상기 제 2 구성부(19)의 선단까지의 길이를 접속부 길이(C)라 하면, 충전 길이(D)와 접속부 길이(C)와의 차이의 상기 충전 길이(D)에 대한 비율을 나타내는 수축율 "((D-C)/D)×100"이 38% 이상 67% 이하인 것이 바람직하다. 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 상기 범위 내에 있으면, 밀도가 높은 저항체를 얻을 수 있어 부하수명 성능이 양호하게 되는 것을 발견하였다. 또, 제 2 구성부(19)의 선단부(20)의 외주에 접속부재가 적당하게 충전되어 있기 때문에, 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다. 또, 상기 수축율의 범위 내이라면, 금속단자(5)를 축구멍(2)에 삽입하여 접속부(6)를 형성하는 접속부 형성용 분말에 하중을 걸을 때에 절연체(3)가 파괴되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 불량품 발생율을 저감할 수 있다.

상기 제 2 구성부(19)의 선단부(20)는 요철형상의 표면을 구비하고, 선단부(20)의 직경을 선단부 직경(A)이라 하고, 축구멍(2)의 저항체(22)가 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 접속부 직경(B)이라 하면, 상기 선단부 직경(A)과 상기 접속부 직경(B)의 비(A/B)가 0.85 이상 0.97 이하인 것이 바람직하다. 상기 선단부(20)가 요철형상의 표면을 구비하고 있으면, 선단부(20)와 밀봉재의 접촉면적이 증대하여 선단부(20)와 제 2 밀봉층(24)의 밀착성이 양호하게 되기 때문에, 금속단자(5)와 절연체(3)가 강고하게 고정된다. 또, 상기 비(A/B)가 상기 범위 내에 있으면, 금속단자(5)를 축구멍(2)에 삽입하여 접속부 형성용 분말에 하중을 걸을 때에 금속단자(5)에서 접속부 형성용 분말로 효과적으로 압력을 전달할 수 있기 때문에, 상기 기공율 및/또는 상기 수축율을 매우 적합한 범위로 조정하기 쉽다. 그 결과, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

제 1 발명의 스파크 플러그는, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하이면, 기공율을 상기 범위 내로 하는 것에 의한 부하수명 성능의 향상에 대한 효과가 크다.

제 2 발명의 스파크 플러그는, 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 35% 이상이고 69% 이하인 것이 바람직하다. 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 상기 범위 내에 있으면, 밀도가 높은 저항체를 얻을 수 있기 때문에 부하수명 성능이 우수하고, 또 제 2 구성부(19)의 선단부(20)의 외주에 접속부재가 적당하게 충전되어 있기 때문에, 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다. 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 35%보다 작으면, 저항체(22)의 저항값이 비교적 짧은 시간에 상승하기 쉬워지게 되어 부하수명 성능이 떨어진다. 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 69%보다 작으면, 금속단자(5)를 축구멍(2)에 삽입하여 접속부(6)를 형성하는 접속부 형성용 분말에 하중을 걸을 때에 절연체(3)가 파괴되는 것을 억제할 수 있다.

제 2 발명의 스파크 플러그는, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하일 때, 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 38% 이상 67% 이하인 것이 바람직하다. 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하이고, 또한 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 상기 범위 내에 있으면, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 한층 더 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있고, 또 금속단자(5)를 축구멍(2)에 삽입하여 접속부(6)를 형성하는 접속부 형성용 분말에 하중을 걸을 때에 절연체(3)가 파괴되는 것을 한층 더 억제할 수 있다.

싱기 접속부(6)에 있어서의 저항체(22)는, 또한 그 기공율이 5.0% 이하, 바람직하게는 4.0% 이하, 보다 바람직하게는 1.2% 이하이다. 저항체의 기공율은 통상 0.3% 이상이다.

상기 제 2 구성부(19)의 선단부(20)는 요철형상의 표면을 구비하고, 상기 선단부 직경(A)과 상기 접속부 직경(B)의 비(A/B)가 0.85 이상 0.97 이하인 것이 바람직하다. 상기 선단부(20)가 요철형상의 표면을 구비하고 있으면, 선단부(20)와 밀봉재의 접촉면적이 증대하여 선단부(20)와 제 2 밀봉층(24)의 밀착성이 양호하게 되기 때문에, 금속단자(5)와 절연체(3)가 강고하게 고정된다. 또, 상기 비(A/B)가 상기 범위 내에 있으면, 금속단자(5)를 축구멍(2)에 삽입하여 접속부 형성용 분말에 하중을 걸을 때에 금속단자(5)에서 접속부 형성용 분말로 효과적으로 압력을 전달할 수 있기 때문에, 상기 기공율 및/또는 상기 수축율을 매우 적합한 범위로 조정하기 쉽다. 그 결과, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

상기 기공율은, 저항체(22)를 축선(O)방향으로 절단하고, 이 절단면에 경면 연마를 실시하고, 이 연마면을 SEM 관찰(예를 들면, 가속전압 20㎸, 스폿 사이즈 50, COMPO상(像), 조성상)하여 연마면 전체가 모사된 화상을 취득하고, 이 화상으로부터 기공부분의 면적 비율을 측정함에 의해서 구할 수 있다. 기공의 면적 비율은, 예를 들면 Soft Imaging System GmbH사 제품의 Analysis Five를 사용하여 측정할 수 있다. 이 화상 해석 소프트를 사용하는 경우에는, 연마면의 전체 화상에서 기공부분이 선택되도록 적절한 역치(threshold value)를 설정한다.

상기 (A)∼(D)의 각각의 치수는, 스파크 플러그를 축선(O)에 직교하는 방향에서 X선 투과장치로 촬영하여 해당 개소를 측정함으로써 얻을 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 선단부 직경(A)은, 예를 들면 제 2 구성부(19)의 선단에서부터 축선(O)의 후단방향으로 1㎜의 부위에 있어서의 축선(O)에 직교하는 방향의 거리를 측정한다. 접속부 직경(B)은 저항체(22)의 축선(O)방향에 있어서의 중심부분에 있어서의 중경부(14)의 축선(O)에 직교하는 방향의 거리를 측정한다. 접속부 길이(C)는 중심전극(4)의 후단에서부터 제 2 구성부(19)의 선단까지의 축선(O)방향의 길이를 측정한다. 충전 길이(D)는 중심전극(4)의 후단에서부터 제 2 밀봉층(24)을 구성하는 밀봉재의 후단까지의 축선(O)방향의 길이를 측정한다. 제 2 밀봉층(24)의 후단측에는 축구멍(2)의 내주면에 부착되어 있는 밀봉재가 인정된다. 이 축구멍(2)의 내주면에 부착되어 있는 밀봉재의 축선(O)방향의 후단이 밀봉재의 후단이 된다. 후술하는 제 4 공정 전에 축구멍(2) 내에 충전되어 있던 밀봉 분말은 하중 및 열이 가해지고 압축되어 제 2 밀봉층(24)을 구성하는 밀봉재가 된다. 한편, 밀봉 분말의 일부는 축구멍(2)의 내주면에 부착된 채로 밀봉재가 되어 잔류한다. 따라서, 축선(O)의 최후단에 있는 밀봉재의 위치는 하중 및 열이 가해지기 전에 축구멍(2) 내에 충전되어 있던 밀봉 분말의 후단의 위치와 같다고 추정된다. 따라서, 충전 길이(D)와 접속부 길이(C)와의 차이(D-C)는 제 4 공정 전후에 있어서의 접속부(6)의 축선(O)방향의 수축 길이를 나타낸다.

또한, 본 실시형태에서는, 접속부(6)는 제 1 밀봉층(23)과 저항체(22)와 제 2 밀봉층(24)을 가지되, 축선(O)의 선단방향에서부터 제 1 밀봉층(23), 저항체(22), 제 2 밀봉층(24)의 순서로 배치되어 있으나, 제 1 밀봉층(23)과 제 2 밀봉층(24)이 없고 저항체(22)만으로 접속부(6)가 형성되는 형태, 저항체(22)와 제 1 밀봉층(23)에 의해 접속부(6)가 형성되는 형태, 저항체(22)와 제 2 밀봉층(24)에 의해 접속부(6)가 형성되는 형태이어도 좋다. 따라서, 도 1 및 도 2에 나타내는 실시형태의 스파크 플러그(1)에 있어서, 축구멍(2)의 내주면에 부착되어 잔존하는 성분은 제 2 밀봉층(24)을 구성하는 밀봉재이지만, 예를 들면 제 2 밀봉층(24)이 없고 제 1 밀봉층(23)과 저항체(22)에 의해 접속부(6)가 형성되는 형태의 경우에는, 축구멍(2)의 내주면에 부착되어 잔존하는 성분으로서 저항체(22)를 구성하는 저항재가 인정된다. 이 경우에는 중심전극(4)의 후단에서부터 저항재의 가장 축선(O)방향의 후단측에 위치하는 개소까지의 축선(O)방향의 길이가 충전 길이(D)가 된다.

상기 스파크 플러그(1)는 예를 들면 다음과 같이 하여 제조된다. 스파크 플러그(1)의 제조공정 중, 절연체와 중심전극과 금속단자를 배치 및 고정하는 공정을 중심으로 하여 이하에 설명한다(도 3 참조).

우선, 공지의 방법에 따라서 중심전극(4), 접지전극(8), 금속쉘(7), 금속단자(5) 및 절연체(3)를 소정의 형상으로 제작하고(준비공정), 금속쉘(7)의 선단면에 레이저 용접 등에 의해 접지전극(8)의 일단부를 접합한다(접지전극 접합공정).

한편, 절연체(3)의 축구멍(2) 내에 중심전극(4)을 삽입하여 축구멍(2)의 제 1 단차부(13)에 중심전극(4)의 플랜지부(17)를 걸어 맞춤으로써, 소경부(12)에 중심전극(4)을 배치한다(제 1 공정).

그 다음, 제 1 밀봉층(23)을 형성하는 밀봉 분말(15), 저항체(22)를 형성하는 저항체 조성물(25) 및 제 2 밀봉층(24)을 형성하는 밀봉 분말(16)을 이 순서로 상기 축구멍(2) 내의 후단측에서 넣고, 프레스 핀(26)을 축구멍(2) 내에 삽입하여 60N/㎟ 이상의 압력으로 예비 압축함으로써, 중경부(14)에 밀봉 분말(15,16)과 저항체 조성물(25)을 충전한다(제 2 공정).

그 다음, 상기 축구멍(2) 내의 후단측에서 금속단자(5)의 선단부(20)를 삽입하되, 이 선단부(20)가 밀봉 분말(16)에 접촉하도록 금속단자(5)를 배치한다(제 3 공정).

그 다음, 접속부 형성용 분말(27)을 밀봉 분말(15,16)에 함유되는 유리 분말의 유리 연화점 이상의 온도(예를 들면, 800∼1000℃의 온도)로 3∼30분에 걸쳐서 가열하면서, 금속단자(5)의 제 1 구성부(18)의 선단면이 절연체(3)의 후단면에 맞닿을 때까지 압입하여 접속부 형성용 분말(27)에 하중을 가한다(제 4 공정).

이와 같이 하면, 접속부 형성용 분말(27)을 구성하는 밀봉 분말(15,16) 및 저항체 조성물(25)이 소결되어 제 1 밀봉층(23), 제 2 밀봉층(24) 및 저항체(22)가 형성된다. 또, 플랜지부(17)와 축구멍(2)과의 간극 및 선단부(20)와 축구멍(2)과의 간극에 제 1 밀봉층(23) 및 제 2 밀봉층(24)을 구성하는 밀봉재가 충전되어, 축구멍(2) 내에 중심전극(4)과 금속단자(5)가 밀봉되게 고정된다.

그 다음, 접지전극(8)이 접합된 금속쉘(7)에 중심전극(4) 및 금속단자(5) 등이 고정된 절연체(3)를 조립한다(조립공정).

마지막으로, 접지전극(8)의 선단부를 중심전극(4) 측으로 접어 구부려서 이 접지전극(8)의 선단부가 중심전극(4)의 선단부와 대향하도록 함으로써, 스파크 플러그(1)가 제조된다.

또한, 상기 제 2 공정에서 축구멍 내에 충전하는 저항체 조성물(25) 및 밀봉 분말(16)로서는, 상기한 조성을 가지는 저항체 조성물(25) 및 밀봉 분말(16)을 이용할 수 있다.

본 발명의 스파크 플러그의 제조방법은, 상기 제 3 공정에 있어서, 절연체(3)의 후단에서부터 제 1 구성부(18)의 선단까지의 축선(O)방향의 길이를 노출 길이(H)(㎜), 축구멍(2)의 접속부 형성용 분말(27)이 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 분말부 직경(B')(㎜)이라 하였을 때, 노출 길이(H)와 분말부 직경(B')이 다음의 식(1)∼식(3)을 만족한다.

(1) H≥-3.1B'＋18

(2) H≥-0.85B'＋11

(3) B'≤5

상기 식(1)∼식(3)을 나타내는 그래프를 도 4에 나타낸다. 노출 길이(H)와 분말부 직경(B')이 상기 식(1)∼식(3)을 만족하면, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 용이하게 제조할 수 있다.

제 3 공정에서 축구멍(2) 내에 배치된 금속단자(5)는 그 제 2 구성부(19)가 노출 길이(H)의 길이분 만큼 축구멍(2) 내에 삽입되지 않고 노출되어 있다. 제 4 공정에서 노출 길이(H)가 거의 '0'이 될 때까지 금속단자(5)가 축구멍(2) 내로 압입되어 접속부 형성용 분말(27)에 하중이 가해지기 때문에, 상기 식(1) 및 식(2)로 나타내는 바와 같이, 노출 길이(H)가 특정한 값보다도 크면, 접속부 형성용 분말(27)이 금속단자(5)에 의해서 적당하게 압축 가열된다. 그 결과, 형성된 저항체(22)의 기공율 및 상기 수축율이 매우 적합한 범위가 된다. 즉, 저항체(22)의 기공율이 5.0% 이하, 상기 수축율이 35% 이상인 스파크 플러그를 얻을 수 있다.

또, 분말부 직경(B')이 작을수록 금속단자(5)의 강도가 낮아지기 때문에, 금속단자(5)가 축구멍(2) 내로 압입될 때에 휘어지기 쉽다. 따라서, 분말부 직경(B')이 상기 식(3) B'≤5의 범위, 특히 식(5) B'≤2.9에서는, 분말부 직경(B')이 작을수록 노출 길이(H)를 크게 하면, 저항체의 기공율 및 상기 수축율이 매우 적합한 범위가 되어 부하수명 성능이 향상된다. 다만, 노출 길이(H)의 값이 너무 커서 식(4) H≤2.0B'＋22.4의 범위 밖이 되면, 금속단자(5)에 의해서 접속부 형성용 분말(27)에 하중이 가해질 때에 절연체(3)의 제 1 단차부(13) 부근이 파괴되거나 균열이 발생하여 불량품 발생율이 높아질 우려가 있다.

또한, 노출 길이(H)와 분말부 직경(B')은, B'≤2.9일 때에 식(6) H≥-3.1B'＋19를 만족하는 것이 바람직하고, B'≥2.9일 때에 식(7) H≥-0.85B'＋12를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 식(6), 식(7)을 만족하면 부하수명 성능이 한층 더 우수한 스파크 플러그를 제조할 수 있다.

금속단자(5)의 선단부(20)는 요철형상의 표면을 구비하는 것이 바람직하고, 또 선단부 직경(A)과 분말부 직경(B')의 비(A/B')가 0.85 이상 0.97 이하인 것이 바람직하다. 선단부(20)의 표면이 요철구조를 가지면, 선단부(20)와 밀봉재의 접촉면적이 증대하여 선단부(20)와 제 2 밀봉층(24)의 밀착성이 양호하게 되기 때문에, 금속단자(5)와 절연체(3)가 강고하게 고정된다. 또, 상기 비(A/B')가 상기 범위 내에 있으면, 금속단자(5)로 접속부 형성용 분말(27)에 하중을 가할 때에 효과적으로 압력을 전달할 수 있기 때문에, 매우 적합한 저항체의 기공율 및/또는 상기 수축율을 가지는 스파크 플러그를 제조할 수 있다. 따라서, 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수한 스파크 플러그를 용이하게 제조할 수 있다.

상기 분말부 직경(B')은, 축선(O)에 직교하는 방향에서 X선 투과장치로 촬영하여, 중심전극(4)의 후단에서부터 금속단자(5)의 선단부까지의 사이의 중심부분에 있어서의 축구멍(2)의 내경을 측정함으로써 얻을 수 있다.

본 발명에 관한 스파크 플러그는 자동차용 내연기관, 예를 들면 가솔린 엔진 등의 점화전으로서 사용되며, 내연기관의 연소실을 구획 형성하는 헤드(도시생략)에 형성된 나사구멍에 상기 나사부(9)가 나사결합됨으로써 소정의 위치에 고정된다. 본 발명에 관한 스파크 플러그는 어떠한 내연기관에도 사용할 수 있지만, 소경화된 스파크 플러그에서 특히 효과가 발휘되기 때문에, 스파크 플러그의 성스페이스화가 요구되는 내연기관에 매우 적합하게 사용될 수 있다.

본 발명에 관한 스파크 플러그는 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본원 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기 스파크 플러그(1)는 금속단자(5)의 선단부(20)에 널링 가공이 실시되어 있으나, 선단부(20)의 표면은 밀봉재와의 밀착성이 양호하게 되는 형상, 예를 들면 요철형상이라면 특히 한정되지 않으며, 나사 절삭가공 등에 의해서 형성된 형상이어도 좋다. 또, 선단부(20)의 외주면 전체가 요철형상이어도 좋고, 표면의 일부가 요철형상이어도 좋다.

《실시예》

＜스파크 플러그의 제작＞

도 1에 나타낸 스파크 플러그를 상기한 제조공정에 따라서 제작하였다. 제 2 공정에서 절연체의 축구멍 내에 넣어진 밀봉 분말은 유리 분말 50질량%와 도통(道通)성분(금속 분말) 50질량%를 혼합한 분말이었고, 저항체 조성물은 유리 분말 80질량%와 세라믹 분말 15질량%와 카본블랙 5질량%를 혼합한 분말이었다.

축구멍 내에 넣어진 밀봉 분말과 저항체 조성물은 프레스 핀으로 100N/㎟의 압력으로 예비 압축하였다. 제 4 공정에서는 저항체 조성물과 밀봉 분말을 구성하는 접속부 형성용 분말을 900℃로 10분에 걸쳐서 가열하면서 금속단자를 축구멍 내로 압입하였다.

스파크 플러그는 선단부 직경(A), 접속부 직경(B), 분말부 직경(B'), 접속부 길이(C), 충전 길이(D) 및 노출 길이(H)를 표 1∼표 3에 나타낸 바와 같이 변화시켜서 제작하였다. 또한, 상기 각종 치수는 상기한 바와 같이 X선 투과장치 및 노기스를 사용하여 해당 개소를 측정하였다. 분말부 직경(B')과 접속부 직경(B)은 같은 값이었다.

제작한 스파크 플러그에 있어서의 저항체의 기공율은 상기한 방법에 따라서 구하였다. 즉, 저항체의 반단면의 SEM 화상{일본전자주식회사 제품의 SEM(형식:JSM-6460LA), 가속전압 20㎸, 스폿 사이즈 50, COMPO상, 조성상}으로부터 기공부분의 면적비율을 Soft Imaging System GmbH사 제품 Analysis Five를 사용하여 측정함으로써 구하였다.

＜평가방법＞

(부하수명 성능시험)

제조한 스파크 플러그를 350℃의 환경 하에서 20㎸의 방전전압을 인가하여 1분간에 3600회 방전시키고, 이 시험 전후의 스파크 플러그의 저항체의 저항값(R0,R1)을 측정하였다. 상기 시험을 10회 실시하여 초기 저항값(R0)에 대한 시험 후의 저항값(R1)의 평균값(R1/R0)이 1.5배 이상으로 된 시간을 측정하였다. 이 시간이 길수록 부하수명 성능이 양호하다. 평가결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(엄격한 시험조건 하에서의 부하수명 성능시험)

방전전압을 25㎸로 한 것 이외에는 상기 부하수명 성능시험과 같게 하여 시험을 실시하였다. 평가결과를 표 3에 나타낸다.

(절연체 파괴에 의한 불량 발생율의 평가)

스파크 플러그를 50개 제작하였을 때에, 제조공정 중에 절연체가 파괴됨으로써 불량품으로 판정된 개수의 비율을 다음의 기준에 따라서 평가하였다. 평가결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

× : 30% 이상

○ : 5% 이상 30% 미만

◎ : 0% 초과 5% 미만

◎◎ : 0%

(단자 고착력 시험)

금속단자의 제 1 구성부를 지그로 잡고, 이 지그를 오토그래프로 잡아당겨서 금속단자가 절연체에서 뽑혔을 때의 강도를 측정하였다. 단자 고착력은 다음의 기준에 따라서 평가하였다. 평가결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

○ : 2500N 이상 3000N 미만

◎ : 3000N 이상 3500N 미만

◎◎ : 3500N 이상 또는 금속단자가 파괴

본 발명의 범위에 포함되는 스파크 플러그는 표 1∼표 3에 나타낸 바와 같이 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수하다. 한편, 본 발명의 범위 밖의 스파크 플러그는, 부하수명 성능시험에서 저항체의 저항값이 상승하여 상기 평균값(R1/R0)이 1.5배 이상으로 될 때까지의 시간이 짧아 부하수명 성능이 떨어져 있었고, 또 금속단자의 절연체에 대한 고착력도 떨어져 있었다.

노출 길이(H)와 분말부 직경(B')의 관계를 나타내는 그래프를 도 4에 나타낸다. 표 1 및 표 2에 나타내는 평가결과를 다음의 기준에 따라 분류하고, 각각에 해당하는 기호로 표시하였다.

○ : 평균값(R1/R0)이 1.5배 이상으로 된 시간이 250시간 초과, 불량 발생율의 평가결과가 "◎◎" 또는 "◎", 또한 단자 고착력 시험의 평가결과가 "◎◎"

◇ : 평균값(R1/R0)이 1.5배 이상으로 된 시간이 50시간 초과 250시간 이하, 불량 발생율의 평가결과가 "◎◎", 또한 단자 고착력 시험의 평가결과가 "◎◎"

△ : 평균값(R1/R0)이 1.5배 이상으로 된 시간이 250시간 초과, 불량 발생율의 평가결과가 "○", 또한 단자 고착력 시험의 평가결과가 "◎◎"

□ : 평균값(R1/R0)이 1.5배 이상으로 된 시간이 250시간 초과, 불량 발생율의 평가결과가 "×", 또한 단자 고착력 시험의 평가결과가 "◎◎"

▲ : 평균값(R1/R0)이 1.5배 이상으로 된 시간이 50시간 이하, 불량 발생율의 평가결과가 "◎◎", 또한 단자 고착력 시험의 평가결과가 "◎" 또는 "○"

기호 ▲와 기호 ◇, 기호 ◇와 기호 ○, 기호 ○, △과 □의 경계가 되는 직선을 그어 본 바, 다음의 5개의 식을 얻을 수 있었다.

H = -3.1B'＋18 ……… (i)

H = -3.1B'＋19 ……… (ⅱ)

H = -0.85B'＋11 ……… (ⅲ)

H = -0.85B'＋12 ……… (ⅳ)

H = 2.0B'＋22.4 ……… (v)

도 4에 나타낸 바와 같이, 노출 길이(H) 및 분말부 직경(B')이 상기한 2개의 식(i),(ⅲ)과 이하의 식(ⅵ)에 의해 둘러싸이는 영역에 있을 때, 얻어진 스파크 플러그는 부하수명 성능 및 금속단자의 절연체에 대한 고착력이 우수하였다.

B' = 5 ……… (ⅵ)

또, 분말부 직경(B')이 작아질수록 노출 길이(H)의 하한값을 크게 하지 않으면 양호한 평가결과가 얻어지지 않고, 이하의 식(ⅶ)을 경계로 하여 양호한 평가결과가 얻어지는 노출 길이(H)의 하한값을 나타내는 경계선의 기울기가 변화하였다. 환언하면, B'≤2.9의 경우는 노출 길이(H)의 값이 상기 식(i)보다 클 때, 특히 상기 식(ⅱ)보다 클 때에 양호한 평가결과가 얻어지고, B'≥2.9의 경우는 노출 길이(H)의 값이 상기 식(ⅲ)보다 클 때, 특히 상기 식(ⅳ)보다 클 때에 양호한 평가결과가 얻어졌다. 또, 노출 길이(H)의 값이 상기 식(v)보다 작을 때 불량 발생율이 낮았다.

B' = 2.9 ……… (ⅶ)

1 - 스파크 플러그 2 - 축구멍
3 - 절연체 4 - 중심전극
5 - 금속단자 6 - 접속부
7 - 금속쉘 8 - 접지전극
9 - 나사부 10 - 탈크
11 - 패킹 12 - 소경부(小徑部)
13 - 제 1 단차부 14 - 중경부(中徑部)
15 - 밀봉 분말 16 - 밀봉 분말
17 - 플랜지부 18 - 제 1 구성부
19 - 제 2 구성부 20 - 선단부
21 - 몸통부 22 - 저항체
23 - 제 1 밀봉층 24 - 제 2 밀봉층
25 - 저항체 조성물 26 - 프레스 핀
27 - 접속부 형성용 분말 29, 30 - 귀금속 팁

Claims (18)

1. 축선방향으로 연장되는 축구멍을 가지는 절연체와,
   상기 축구멍의 일단측에서 유지되는 중심전극과,
   상기 축구멍에 수용되는 제 2 구성부를 가지며, 상기 축구멍의 타단측에서 유지되는 금속단자와,
   상기 축구멍 내에서 상기 중심전극과 상기 금속단자를 전기적으로 접속하는 접속부를 구비한 스파크 플러그에 있어서,
   상기 접속부는 기공율(氣孔率)이 5.0% 이하인 저항체를 포함하고,
   상기 축구멍에 있어서의 상기 금속단자가 유지되어 있는 측을 상기 축선방향의 후단측이라 하였을 때,
   상기 중심전극의 후단에서부터 상기 접속부를 구성하는 접속부재의 후단까지의 길이를 충전 길이(D), 상기 중심전극의 후단에서부터 상기 제 2 구성부의 선단까지의 길이를 접속부 길이(C)라 하면, 충전 길이(D)와 접속부 길이(C)와의 차이의 상기 충전 길이(D)에 대한 비율을 나타내는 수축율 "((D-C)/D)×100"이 38% 이상 67% 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 저항체의 기공율이 4.0% 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 축구멍의 상기 저항체가 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 접속부 직경(B)이라 하면, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하이고, 또한 상기 저항체의 기공율이 1.2% 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 축구멍의 상기 저항체가 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 접속부 직경(B)이라 하면, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제 2 구성부의 선단부는 요철(凹凸)형상의 표면을 구비하고, 상기 선단부의 직경을 선단부 직경(A)이라 하면, 상기 선단부 직경(A)과 상기 접속부 직경(B)의 비(A/B)가 0.85 이상 0.97 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
7. 축선방향으로 연장되는 축구멍을 가지는 절연체와,
   상기 축구멍의 일단측에서 유지되는 중심전극과,
   상기 축구멍에 수용되는 제 2 구성부를 가지며, 상기 축구멍의 타단측에서 유지되는 금속단자와,
   상기 축구멍 내에서 상기 중심전극과 상기 금속단자를 전기적으로 접속하며, 적어도 저항체를 가지는 접속부를 구비한 스파크 플러그에 있어서,
   상기 축구멍에 있어서의 상기 금속단자가 유지되어 있는 측을 상기 축선방향의 후단측이라 하였을 때,
   상기 중심전극의 후단에서부터 상기 접속부를 구성하는 접속부재의 후단까지의 길이를 충전 길이(D), 상기 중심전극의 후단에서부터 상기 제 2 구성부의 선단까지의 길이를 접속부 길이(C)라 하면, 충전 길이(D)와 접속부 길이(C)와의 차이의 상기 충전 길이(D)에 대한 비율을 나타내는 수축율 "((D-C)/D)×100"이 35% 이상인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 69% 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
   상기 축구멍의 상기 저항체가 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 접속부 직경(B)이라 하면, 상기 접속부 직경(B)이 2.9㎜ 이하이고, 또한 상기 수축율 "((D-C)/D)×100"이 38% 이상 67% 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   
10. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 접속부는 기공율이 5.0% 이하인 저항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 2 구성부의 선단부는 요철(凹凸)형상의 표면을 구비하고, 상기 선단부의 직경을 선단부 직경(A)이라 하면, 상기 선단부 직경(A)과 상기 접속부 직경(B)의 비(A/B)가 0.85 이상 0.97 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
    
12. 축선방향으로 연장되는 축구멍을 가지는 절연체와,
    상기 축구멍의 일단측에서 유지되는 중심전극과,
    상기 축구멍으로부터 노출되는 제 1 구성부를 가지며, 상기 축구멍의 타단측에서 유지되는 금속단자와,
    상기 축구멍 내에서 상기 중심전극과 상기 금속단자를 전기적으로 접속하는 접속부를 구비한 스파크 플러그의 제조방법으로서,
    상기 축구멍의 일단측에 중심전극이 배치되는 제 1 공정과,
    상기 접속부를 형성하는 접속부 형성용 분말이 충전되는 제 2 공정과,
    상기 금속단자의 선단부가 상기 접속부 형성용 분말에 접촉하도록 상기 축구멍 내에 배치되는 제 3 공정과,
    상기 접속부 형성용 분말이 가열됨과 동시에 상기 금속단자에 의해 하중이 가해지는 제 4 공정을 가지며,
    상기 제 3 공정에 있어서, 상기 축구멍에 있어서의 상기 중심전극이 배치되어 있는 측을 상기 축선방향의 선단측이라 하였을 때, 상기 절연체의 후단에서부터 상기 제 1 구성부의 선단까지의 상기 축선방향의 길이를 노출 길이(H)(㎜), 상기 축구멍의 상기 접속부 형성용 분말이 배치되어 있는 부위에 있어서의 내경을 분말부 직경(B')(㎜)이라 하였을 때에, 노출 길이(H)와 분말부 직경(B')이 다음의 식(1)∼식(3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
    (1) H≥-3.1B'＋18
    (2) H≥-0.85B'＋11
    (3) B'≤5
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 노출 길이(H)(㎜)와 상기 분말부 직경(B')(㎜)이 H≤2.0B'＋22.4를 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
    
14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 분말부 직경(B')(㎜)이 B'≤2.9를 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 노출 길이(H)(㎜)와 상기 분말부 직경(B')(㎜)이 H≥-3.1B'＋19를 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
    
16. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 금속단자의 선단부는 요철형상의 표면을 구비하고, 상기 선단부의 직경을 선단부 직경(A)이라 하면, 상기 선단부 직경(A)과 상기 분말부 직경(B')의 비(A/B')가 0.85 이상 0.97 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
    
17. 청구항 14에 있어서,
    상기 금속단자의 선단부는 요철형상의 표면을 구비하고, 상기 선단부의 직경을 선단부 직경(A)이라 하면, 상기 선단부 직경(A)과 상기 분말부 직경(B')의 비(A/B')가 0.85 이상 0.97 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
    
18. 청구항 15에 있어서,
    상기 금속단자의 선단부는 요철형상의 표면을 구비하고, 상기 선단부의 직경을 선단부 직경(A)이라 하면, 상기 선단부 직경(A)과 상기 분말부 직경(B')의 비(A/B')가 0.85 이상 0.97 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

Images