KR20070053653A - 스파크 플러그 전극용 귀금속 팁과 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

스파크 플러그 중앙 전극(36) 및/또는 그라운드 전극에 부착하기 위한 귀금속 팁(20). 귀금속 팁(20)은 점화 끝단(40), 부착 끝단(42), 및 하나 이상의 보유 피쳐(44, 46, 60, 62)를 포함하는 전체적으로 원통형인 컴포넌트이다. 보유 피쳐는 귀금속 팁의 측면에 형성된 전체적으로 원뿔형인 홀 또는 오목부이고, 레이저 부착 공정 동안 용융된 물질을 수용하기 위해 설계된 것이다. 용융된 물질이 보유 피쳐에서 경화되면, 융해층이 형성되고, 귀금속 팁과 전극 사이에 기계적 결합 또는 연동 장치의 역할을 한다. 상기 귀금속 팁을 제조하고 부착하는 방법 역시 제공된다.

스파크 플러그 전극, 귀금속 팁, 스파킹 표면, 점화 끝단, 부착 끝단, 보유 피쳐

Description

스파크 플러그 전극용 귀금속 팁과 그의 제조 방법{NOBLE METAL TIP FOR SPARK PLUG ELECTRODE AND METHOD OF MAKING SAME}

본 발명은 일반적으로 내연 엔진에 사용되는 스파크 플러그에 관한 것이다. 보다 특정지어서는 본 발명은 중앙 및/또는 그라운드 전극에 부착되는 귀금속 팁의 구성과, 그의 제조 방법에 관한 것이다.

점화 끝단에 값비싼 또는 귀금속팁을 부착시킴으로써 스파크 플러그 전극의 수명을 연장시키는 것이 종래 기술에 공지되어 있다. 본 기술의 가장 초기 예들 중의 일부가, 1942년 9월 15일 발행된 미국 특허 제 2,296,033, Heller 및 1938년 공개된, 영국 특허 명세서 제 479,540, Powell et al.에 나타나 있다. 상기 Heller의 특허는 값비싼 금속 팁을 그 보다 훨씬 덜 비싼 물질로 만들어진 그라운드 및 중앙 전극에 부착하는 것을 교시하고 있다. 상기 값비싼 금속 팁은 백금-로듐, 백금-이리듐, 및 백금-루테늄과 같은 백금 합금을 포함하는 내식성 물질로 구성된다. 유사하게, 상기 Powell의 참고문헌은 스파크 플러그 전극을 위한 점화 팁으로서 사용하기 위한 백금, 이리듐, 루테늄, 오스뮴 및 이리듐-로듐을 포함하는 그의 합금을 사용하는 것을 개시한다. 이러한 그리고 다른 초기의 설계들 이후에, 귀금속과 다른 값비싼 금속의 내식성 및 부식 방지 특성을 이용하도록 시도하는 많 은 다른 발명들이 생겨왔다.

수년동안, 백금은 그의 사용을 기술한 다수의 특허에 의해 입증된 바와 같이, 스파크 플러그 전극 점화 팁을 위해 선택하는 값비싼 금속이었다. 그러나 최근의 몇년 동안, 수많은 다른 귀금속과 귀금속 합금이 보다 빈번하게 활용되어왔는데; 그 중에 하나가 이리듐이다. 이리듐은 다른 귀금속과 비교했을 때 상대적으로 값이 저렴하며, 약 2410℃의 상당히 높은 녹는점을 갖는다. 이리듐을 사용하는 것에 대한 많은 이점이 있지만, 그것은 기계적인 압력과 변형 하에서 깨지는 성향이 있기 때문에, 귀금속을 가지고 작업을 하는 것은 때때로 문제가 있었다. 이러한 그리고 다른 문제점을 극복하기 위해 일정한, 바람직한 특성을 그 금속에 가져다 줄까하는 희망으로 여러 다양한 이리듐-합금이 개발되어 왔다. 그러한 합금의 예가 2000년 7월 25일 발행된 미국 특허 제 6,094,000, Osamura et al.에 교시되어 있다. 상기 참고문헌에는, 여러 실시예 중 하나에 따라 이리듐과 로듐의 상대적인 비율을 다양하게 하는 Ir-Rh 합금이 개시되어 있다.

이리듐 및 기타 이러한 점화 팁의 부착은 일반적으로 용접에 의해 수행되며, 특히 중앙 전극에 대해 팁의 레이저 용접을 행한다. 일반적으로, 팁은 원통형 선의 세그먼트의 형태이다. 하지만, 다른 팁 구성도 다른 부착 기술에 사용하기 위해 존재한다. 예를 들면 미국 특허 제 6,614,145, Fleetwood et al.를 보면, 확대된 헤드를 가진 이리듐 팁이 상부 전극의 블라인드 홀내에 줄을 늘어뜨리고 땜질함으로써 부착된다.

본 발명은 일실시예에 따라, 스파크 플러그 전극을 가지고 사용하며, 스파킹 표면을 갖는 점화 끝단, 부착 끝단, 및 귀금속 팁으로 전체적으로 반지름방향으로 내부로 뻗어가는 보유 피쳐(retention feature)를 포함하는 귀금속 팁을 지향한다. 이러한 귀금속 팁은, 스파킹 표면이 구멍의 바깥에 위치하고, 보유 피쳐가 구멍의 내부에 위치하도록 스파크 플러그의 중앙 및/또는 그라운드 전극 중 어느 하나에 배치된 구멍으로 삽입될 수 있다.

다른 실시예에 따라, 중앙 전극, 귀금속 팁, 및 융해층을 포함하는 스파크 플러그에서 사용하는 중앙 전극 어셈블리가 제공된다. 중앙 전극은 블라인드 구멍을 가지는 정면 끝단을 포함하고, 귀금속 팁은 스파킹 표면, 상기 블라인드 구멍 내에 위치한 부착 끝단, 및 보유 피쳐를 구비한 점화 끝단을 포함한다. 상기 보유 피쳐는 귀금속 팁이 상기 블라인드 구멍내에 고정되도록 융해층의 적어도 일부를 수용한다.

다른 실시예에 따라, 스파크 플러그 전극 어셈블리를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: a) 귀금속 와이어를 제공하는 단계, b) 중앙 또는 그라운드 전극 중 하나를 제공하는 단계, c) 상기 귀금속 와이어에 보유 피쳐를 드릴링하는 단계, d) 상기 귀금속 와이어의 한 끝단을 전극의 오목부로 삽입하는 단계, e) 용융된 물질이 보유 피쳐로 흘러들어가도록 전극에 레이저를 적용하는 단계, 및 f) 미리정해진 길이로 상기 귀금속 와이어를 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이러한 그리고 기타의 목적, 특징, 및 이점은 바람직한 실시예 및 최상의 모드의 상세한 설명과 첨부된 청구범위 및 첨부한 도면에 의해 명확해질 것이다.

도 1은 중앙 전극의 점화 끝단에 부착된 귀금속 팁을 가진 스파크 플러그의 부분적 단편도,

도 2는 도 1의 귀금속 팁과 중앙 전극 점화 끝단의 확대도,

도 3은 3-3 선을 따라 얻어진 도 2의 귀금속 팁의 단면도,

도 4는 귀금속 팁을 제조하고, 그를 중앙 전극에 부착시키는 공정의 전체적인 개요를 도시한 플로우차트, 및

도 5는 도 3의 플로우 차트의 단계들 중에 하나를 보다 상세히 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 일반적으로 쉘(12), 절연체(14), 중앙 와이어 어셈블리(16), 그라운드 전극(18), 귀금속 팁(20) 및 귀금속 패드(22)를 포함하는 내연 엔진(도시되지 않음)에서 사용되는 스파크 플러그 어셈블리(10)가 도시되어 있다. 종래 기술에서 일반적으로 알려진 바와 같이, 쉘(12)은 일반적으로 원통형이고, 그의 축길이를 따라 뻗어있는 속이 비어 있는 구멍을 갖는 전기적으로 전도성인 컴포넌트이다. 절연체의 반지름 방향으로 감소된 부분을 지지하기 위해 크기조정된 연속한 원주형 숄더가 그 구멍 내에 있다. 쉘과 마찬가지로, 절연체(14) 역시 기다란 축 구멍을 가진 전체적으로 원통형인 컴포넌트이고, 일반적으로 비전도성 물질 로 만들어진다. 절연체의 하부측 축 끝단은 쉘의 최하부를 벗어나고 넘어서서 뻗어있는 노우즈부를 구비한다. 상기 절연체 축 구멍은 전기적으로 전도성인 중앙 와이어 어셈블리(16)를 수용하도록 설계되고, 이것은 스파크 플러그의 전체 축 길이를 연장시키고 일반적으로 단자 전극(30), 하나 이상의 전도성 및/또는 슈퍼레시브 실(32), 저항성 컴포넌트(34), 및 중앙 전극 어셈블리(36)를 포함한다. 본 문에서 나타낸 중앙 와이어 어셈블리(16)는 단지 다수의 가능한 실시예 중에 하나일 뿐이고, 추가적인 컴포넌트를 포함하거나, 생략되는 컴포넌트를 가질 수 있다. 그라운드 전극(18)은 쉘의 하부측 축 끝단에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결되고, 일반적으로 L형 구성으로 형성되어 있다. 중앙 전극 어셈블리(36)의 노출된 끝단과 그라운드 전극(18)의 측면은 서로 대향하고 있으며, 각각 귀금속 팁(20)과 귀금속 패드(22)를 운반하고, 그에 의해 스파크 갭을 형성한다. 귀금속 팁과 패드는 각각 일반적인 전극 물질에 나타나는 것보다 더 큰 저항성을 부식, 산화에 대해 나타내고, 그에 의해 플러그의 작동 수명을 증가시킨다.

도 2는 중앙 전극 어셈블리(36)에 부착되기 전의 귀금속 팁(20)을 도시한다. 귀금속 팁은 바람직하게는 이리듐-기반 물질로 만들어지고; 즉, 순수한 이리듐 또는 주된 구성요소로 이리듐을 함유하고 있는 이리듐 합급으로 만들어진다. 적절한 이리듐-기반 합급의 예로는 종래 공지된 다른 이리듐-합금 뿐 아니라 이리듐-로듐, 이리듐-백금, 이리듐-루테늄 및 이리듐-팔라듐을 포함한다. 백금 및 기타 비이리듐 기반의 팁들이 또한 사용될 수 있다. 귀금속 팁(20)은 점화 끝단(40), 부착 끝단(42), 및 하나 이상의 보유 피쳐(44, 46, 60, 62)를 포함하는 전체적으로 원통형 인 컴포넌트이다. 점화 끝단(40)은 중앙 전극 어셈블리(36)에서 돌출하여 그라운드 전극(18)으로 스파크 갭을 형성하는 귀금속 팁(20)의 끝단이다. 점화 끝단(40)은 연소개시 스파크가 스파크 갭을 가로질러 그라운드 전극으로 호를 그리는 스파킹 표면(50)을 포함한다. 여기서 도시된 스파킹 표면(50)은 평평하지만, 오목하고, 볼록하고, 뾰족하고, 또는 스파킹 표면이 사용될 수 있는 기타 형태가 될 수 있다. 바람직하게는, 귀금속 팁의 스파킹 표면(50)이 0.1mm-1.0mm의 거리만큼 중앙 전극의 태이퍼된 끝단을 벗어나서 돌출하고, 스파킹 표면은 바람직하게는 0.25mm-1.0mm사이의 지름을 갖는다. 스파킹 표면은 대안으로서 원형이 아닌 단면 형태를 가질 수 있다.

부착 끝단(42)은 중앙 전극 어셈블리(36)의 태이퍼된, 블라인드 축 구멍(52)내에 수용되도록 설계된 전체적으로 태이퍼된 귀금속 팁의 끝단이다. 블라인드 축 구멍(52)은 바람직하게는 한 점에서 끝나는 태이퍼된 부를 포함하고; 제조하기 쉽고, 부착 끝단(42)에 상보성 홀을 제공하는 디자인이다. 다중 태이퍼된 부분을 구비하여, 계단식의 구멍을 만들거나, 또는, 전혀 태이퍼된 부분이 없는 축 구멍을 포함하는 또다른 축 구멍 디자인도 사용될 수 있다. 보다 상세히 기술될 것이지만, 부착 끝단(42)은 제조/부착 공정동안에 형성되고, 점(56)에서 끝나는 태이퍼된 섹션(54)을 포함한다. 물론 부착 끝단(42)은 점 대신에 평평한 끝단, 둥근 팁 등의 다른 형태로 끝머리를 이룰수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙 전극 어셈블리의 블라인드 축 구멍(52)은 태이퍼된 부착 끝단(42)을 수용하기 위해 설계된다. 정확한 형태, 크기 등은 사용되는 귀금속 팁(20)의 구성에 따라 다양하다. 중앙 전극 물질은 높은 정도의 부식, 용식, 열 등에 대한 저항을 나타내는 니켈 기반의 물질인 것이 바람직하다. 적절한 물질의 예로는 오하이오주의 털리도의 Champion Spark Plug Co.와 Inconel™600에 의해 제조되고 판매되는 #522를 포함하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.

도 2와 3을 참조하면, 보유 피쳐(44, 46, 60, 62)는 여러가지 관점에서 도시된다. 보유 피쳐는 레이저 부착 공정 동안 용융된 중앙 전극 및/또는 귀금속 물질을 수용하도록 설계되고, 그에 의해 융해층(102)(도 5)을 형성하고, 귀금속 팁(20)과 중앙 전극 어셈블리(36) 사이의 결합력을 개선시킨다. 용융된 물질이 보유 피쳐에서 응고되면, 융해층은 기계적 결합 또는 맞물림으로서 역할을 한다. 도 2 및 도 3에 도시된 특정 실시예에 따라, 보유 피쳐(44, 46, 60, 62)는 귀금속 팁의 면에 형성된 전체적으로 원뿔형의 홀 또는 오목부이다. 바람직하게는, 이들 홀 각각은 0.05mm-0.3mm 사이, 보다 바람직하게는 0.1mm-0.2mm 사이의 지름, 가장 바람직하게는 0.1mm-0.15mm 사이의 지금(이들 크기는 약 0.7mm의 지름을 갖는 귀금속 팁에 특히 적용가능하다)을 갖는 개구를 구비한다. 본문에 도시된 보유 피쳐는 반지름 방향으로 뻗지만, 서로 연결되거나 또는 팁을 완전히 통과하지는 않는다. 달리 설명하면, 보유 피쳐(44, 46, 60, 62)는 귀금속 팁의 지름보다 작은 거리만큼 팁으로 들어가 뻗어나간다. 바람직한 실시예에서, 보유 피쳐 각각은 0.05mm-0.3mm 사이의 반지름 깊이 만큼 귀금속 팁으로 반지름 방향으로 뻗고, 보다 바람직한 실시예에서, 0.075mm-0.2mm 사이 만큼 뻗고, 가장 바람직한 실시예에서, 0.1mm-0.15mm 사이 만큼 뻗는다. 다른 실시예 또한 가능한데, 보유 피쳐들은 팁을 완전히 통과 하도록 귀금속 팁의 전체 지름으로 뻗어가거나, 또는 2 개의 보유 피쳐가 서로를 향해 반지름 방향으로 뻗어서, 귀금속 팁 내에서 결합한다. 귀금속 팁(20)은 바람직하게는 4 개의 보유 피쳐(피쳐(62)는 도 2에 도시되지 않음)를 포함한다. 보유 피쳐(44, 46)는 제 1 축 위치에서 귀금속 팁 상에 위치하고, 약 180°로 떨어져 있도록 팁의 둘레방향으로 벌어져 배치된다. 유사하게, 구속형태(60, 62)는 제 2 축 위치에서 귀금속 팁 상에 위치하고, 그것들도 약 180°로 떨어져 있도록 팁의 둘레방향으로 벌어져 배치된다. 보유 피쳐의 제 1 및 제 2 축 위치는, 귀금속 팁이 중앙 전극 콤포넌트에 부착될 때 4 개의 홀 모두가 블라인드 구멍 내에 위치하도록, 그리고 2 개의 축 위치가 축 거리 x 만큼, 즉 바람직하게는 0-1.0mm 만큼 떨어져있도록 한다. 보유 피쳐는 다양한 구성 중에 하나에 따라 배치되고; 도 2 및 도 3의 구성이 그것들 중에 하나이다. 예를 들면, 2 개의 구속형태가 특정한 축 위치에서 180°만큼 떨어져 있는 대신에, 3개의 보유 피쳐가 120°씩 떨어져 있거나, 4 개의 보유 피쳐가 90°만큼씩 떨어져 있을 수 있다. 원통형 홀, 그루브, 톱니꼴, 갈라진 틈, 거친 표면, 등과 같은 원뿔형 홀이 아닌 보유 피쳐가 부착 공정동안 용융된 중앙 전극 및/또는 귀금속 물질을 수용하는 것으로 이용될 수 있다. 일 실시예에 따라, 보유 피쳐는 팁의 전체 주변부를 둘러싸서 뻗어있는 팁의 외부 원통형 표면 상에 하나 이상의 그루브를 포함한다.

도 4를 참조하면, 플로우차트는 귀금속 팁을 제조하고 부착하는 공정의 전체적인 개요를 도시한다. 단계(70)로 시작하면, 귀금속 와이어의 스톡 및 기계가공된 중앙 전극 컴포넌트가 먼저 제공되고; 귀금속 와이어를 제조하는 방법은 주조, 단조, 드로우잉, 롤링 등의 단계를 포함하며, 이미 종래 기술에 공지되어 있다. 상술한 바와 같이, 귀금속 와이어가 Ir-Rh 합금과 같은 이리듐 기반의 물질로 구성되는 것이 바람직하지만, 다른 귀금속 또는 귀금속 합금으로 구성될 수 있다. 귀금속 와이어는 바람직하게는 1.0m와 같은 소정의 길이, 0.7mm와 같은 소정의 지름을 갖는 직선의 막대의 형태로 제공된다. 중앙 전극 컴포넌트들이 축방향으로 중앙에 있는 블라인드 구멍을 포함하도록 중앙 전극 컴포넌트이 단계(70)에 제공될 때, 이미 기계가공되어있다. 다음으로, 귀금속 팁의 부착 끝단(42)이 블라인드 구멍(52)을 마주하도록, 단계(72)는 동축의 정렬로 2 개의 컴포넌트를 배치하는 기계로 귀금속 와이어와 중앙 전극 컴포넌트를 공급하는 것을 포함한다. 그런 다음, 팁을 블라인드 구멍에 삽입하기 전에, 귀금속 와이어가 "레이저 드릴링" 위치; 즉, 하나 이상의 레이저 헤드가 귀금속 와이어에 보유 피쳐를 반지름방향으로 구멍을 뚫을 수 있는 위치로 이동된다. 그런 다음, 단계(74)에서, 각 레이저 헤드가 전체적으로 와이어 축에 직각인 방향으로 레이저 빔을 방사할 수 있도록, 2 개의 레이저 헤드가 와이어를 마주하도록(서로 약 90°씩 공간을 두고 떨어져서) 배치된다. 보유 피쳐는 전체적으로 반지름 방향으로 구멍이 뚫어지지만, 귀금속 와이어의 전체 지름까지 뻗어나가지는 못한다. 당업자에 주지된 바와 같이, 이러한 레이저 드릴링 공정은 고강도의 레이저 광을 이용하여 귀금속 와이어 물질의 선택적이고 국부적인 증발을 일으키는 것이다. 에너지/펄스, 각 펄스의 듀레이션, 사용되는 레이저의 타입, 등과 같은 레이저의 특정한 동작 파라미터는 당업자에 공지된 다른 팩터뿐 아니라, 원하는 보유 피쳐의 크기 및 형상, 귀금속 와이어의 구성물에 따라 변할 수 있다. 2 개의 레이저 헤드가 2 개의 보유 피쳐를 뚫으면, 이 두 개의 레이저 헤드가 다른 쌍의 보유 피쳐를 뚫을 수 있도록 귀금속 와이어는 각을 지며 인덱싱될 수 있다. 레이저 드릴링 공정의 가능한 결과는 레이저로 드릴링된 보유 피쳐 또는 홀 각각의 주변을 둘러싼 조금 돌출하고, 원주형의 입구(lip)를 형성한다. 이것은 도 2 및 도 3에서 볼 수 있으며, 여기서 보유 피쳐(44, 46, 60, 62) 각각은 원주형 입구에 의해 외접해있다. 예시와 같이, 입구(64)는 홀(60)을 둘러싸는 것으로 도시되고, 입구(66)는 홀(46)을 둘러싸는 것으로 도시된다. 종래의 드릴의 날, 연마용 휠 등을 이용하는 것과 같은 다른 드릴링 또는 처리 기술도 물론, 상술한 레이저 드릴링 공정 대신에 보유 피쳐를 만들기 위해 사용될 수 있다. 보유 피쳐가 만들어지면, 귀금속 와이어는 그것이 중앙 전극 컴포넌트의 블라인드 구멍으로 삽입되도록 축방향으로 이동된다.

단계(76)는 귀금속 와이어와 중앙 전극 콤퍼넌트를 결합시켜 중앙 전극 어셈블리를 형성하는 것을 포함한다. 귀금속 팁을 스파크 플러그 전극에 결합시키는 다수의 용접 및 결합 기술이 존재하고, 임의의 적절한 방법이 귀금속 와이어를 블라인드 구멍 내에 고정시키는 데에 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 일 기술에 따라, 레이저가 중앙 전극의 축 구멍 내에 귀금속 팁을 레이저 용접하는 데에 사용된다. 이러한 기술의 사용은 중앙 전극과 귀금속 물질 모두를 용융하여, 그것들이 축 구멍 내에 흘러들어가 함께 응고되도록 하는 것을 포함한다. 이러한 기술은 종래 기술에서 폭넓게 문서로 인용되고, 공지되어 있기 때문에, 본문에서 자세한 기술은 생략된다. 다른 기술에 따라, 한쌍의 레이저 헤드가 바람직하게는 서로 약 180°씩 공간을 두고 떨어져있으며, 블라인드 구멍을 둘러싸고 있는 중앙 전극물질 부분을 용용하도는 레이저 빔을 방출한다. 이것은 중앙 전극 물질로만 구성된 용융 물질이 블라인드 구멍 내에 위치한 새롭게 구멍이 뚫린 보유 피쳐로 흘러들어가도록 한다. 응고될 때, 이 중앙 전극 물질은 점화 팁과의 기계적인 상호 맞물림을 형성하고, 귀금속 팁 자체의 어떠한 용융 또는 용접 없이 팁의 고정된 부착을 제공한다. 이 단계가 실시된 후, 중앙 전극 어셈블리는 한쌍의 레이저 헤드가 중앙 전극의 추가부를 용융할 수 있도록 각을 이뤄서 인덱싱될 수 있다. 양 기술 모두에서, 용융된 물질(그것이 중앙 전극과 귀금속 물질의 합성물인지, 중앙 전극 물질만이건 간에)은 보유 피쳐로 흘러들어가, 응고되어 예로든 융해층(102)과 같은 경화된 용융층을 형성한다.

용융층(102)은 결합 공정동안 용융된 물질(중앙 전극 물질, 귀금속 물질, 또는 그의 합성물)로 구성되고, 2 개의 컴포넌트를 함께 고정시켜 부착시킨다. 단계(76)의 결합 공정 동안에 사용되는 레이저 헤드는 단계(74)의 레이저 드릴링 공정 동안 사용된 것과 동일하거나, 또는 그 모두가 별개인 레이저 헤드 세트일 수 있다. 사용될 수 있는 레이저 결합 기술의 예가 유럽 특허 제 1 286 442에 기술되어 있다.

귀금속 와이어 및 중앙 전극이 적절하게 함께 결합된다면, 와이어는 소정의 길이로 절단된다(단계(78)). 도 5를 참조하면, 단계(78)을 수행하는 데에 사용될 수 있는 배치가 도시되었다. 베어링-장착된 클램핑 컴포넌트(도시되지 않음)는 전체 어셈블리가 회전할 수 있는 중앙 전극 어셈블리(90)를 운반한다. 중앙 전극 어 셈블리(90)는 단계(78)가 결합 단계(76)에 이어서 발생한 것처럼 귀금속 와이어(94)에 부착되는 중앙 전극 컴포넌트(92)를 포함한다. 회전형의 태이퍼된 절단 휠(96)처럼 중앙 전극 어셈블리(90)는 고속으로 회전한다. 중앙 전극 어셈블리와 절단 휠 각각은 서로 평행인 축들을 갖는다. 회전하는 동안, 절단 휠은 반지름방향으로 이동되어, 소정 길이로 귀금속 와이어를 절단한다. 이 반지름 방향의 이동은 실선으로된 화살표 A로 표시되어 있고, 방사형의 커팅은 점선으로 도시되어 있다. 중앙 전극에 부착된 나머지 귀금속 와이어 섹션(98)과, 다른 중앙 전극 컴포넌트와 사용되는 추가적인 스톡인 섹션(100) 사이에 양질의 틈을 보장하기 위해, 약간의 축방향 힘 B가 귀금속 와이어 상에 영향을 미친다. 절단 휠(96)이 와이어의 반지름의 상당한 부분을 통과하면서 마모하면서 절단하면, 와이어의 잔여한 절단되지 않은 부분의 장력은 약간의 축방향의 힘 B에 대해 압도되어 와이어가 분리된다. 이 분리는 중앙 전극에 부착된 평평한 끝단의 귀금속팁, 섹션(98), 및 다른 중앙 전극 컴포넌트에 대한 연속한 부착을 위한 태이퍼된 부착 끝단을 가진 기다란 귀금속 와이어, 섹션(100)을 남긴다. 섹션(98)이 분리후에 평평한 스파킹 표면을 가지는 것을 보장하기 위해, 절단 휠(96)은 A 방향으로 표면을 가로질러 계속 움직이고, 그에 의해 남아있을 수 있는 돌기들 또는 잔조각들을 제거한다. 다시, 귀금속 와이어를 소정의 길이로 절단하는 다른 방법들이 존재하고, 도 5에 도시된 공정이 바로 그것들 중에 하나이다.

도 4로 다시 돌아가면, 단계(80)에서, 새로이 제조된 중앙 전극 어셈블리가 제거되어, 그것이 자동으로 검사될 수 있는 영역으로 이송된다. 이러한 검사는 라 인상에 있거나, 라인밖에 있을 수 있고, 예를 들면, 불량품을 찾고 검지하기 위한 광학 기술을 사용할 수 있다. 이 지점에서 이러한 공정을 자체 반복할 수 있다.

귀금속 팁에 대한 이전의 설명이 중앙 전극 컴포넌트에 부착되는 실시예에 대해 대부분 한정되지만, 귀금속 팁은 그라운드 전극 컴포넌트에 쉽게 부착될 수 있다. 이러한 실시예에서, 블라인드 구멍이 스파크 갭에 인접한 영역의 그라운드 전극의 측면 상에 형성된다. 그런 다음, 점화 끝단이 그라운드 전극 측면으로부터 돌출하도록, 부착 끝단, 점화 끝단 및 하나 이상의 보유 피쳐를 가진 귀금속 팁이 그라운드 전극의 블라인드 구멍에 삽입된다. 다른 특징 및 제조 단계는 이미 개시한 것과 유사하며, 따라서, 반복된 설명은 생략되었다. 또는, 귀금속 팁은 그라운드 전극의 자유단 표면에 부착될 수 있다. 그라운드 전극은 중앙 전극을 가진 반지름 방향으로 배치된 스파크-갭 구성을 형성하도록 배치된다.

본 발명에 따라, 본문에 규정된 목적 및 이점을 달성하는 스파크 플러그 전극을 위한 귀금속 팁 및 그의 제조방법이 제공되었음이 명확하다. 또한, 상기 설명은 본 발명의 바람직한 실시예이지만, 본 발명은 도시된 특정한 실시예에 한정되지 않음이 이해될 것이다. 예를 들면, 도 4에 표시된 개관으로부터 특정한 제조 단계를 추가, 삭제 또는 변경하면서, 본 발명에 따른 귀금속 팁 및/또는 중앙 전극 어셈블리를 생산하는 것이 여전히 가능하다. 다양한 변형, 변조가 당업자에게는 명확할 것이며, 이러한 모든 변형 및 변조가 첨부된 청구범위의 범위 내에 있다는 것이 명확할 것이다.

Claims (24)

1. 스파크 플러그 전극으로 사용되는 귀금속 팁에 있어서,

   스파킹 표면을 가진 점화 끝단,

   부착 끝단, 및

   상기 부착 끝단에 인접한 위치에서 상기 귀금속 팁의 내부로 전체적으로 반지름 방향으로 뻗어있고 0.05mm 내지 0.3mm 범위의 적어도 하나의 치수를 갖는 보유 피쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀금속 팁.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보유 피쳐는 상기 귀금속 팁 내부로 뻗어있는 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 귀금속 팁.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 보유 피쳐는 부분적으로만 상기 귀금속 팁의 지름을 통해서 반지름 방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 귀금속 팁.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 홀은 상기 귀금속 팁의 원형 개구로부터 내부로 뻗어있고, 여기서 상기 0.05mm-0.3mm 치수의 보유 피쳐가 상기 개구의 지름을 포함하는 것을 특징으로 하 는 귀금속 팁.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 0.05mm-0.3mm 치수의 보유 피쳐는 상기 홀이 상기 귀금속 팁으로 뻗는 거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀금속 팁.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 팁은 복수의 보유 피쳐를 가지고, 상기 보유 피쳐 중 하나 이상은 상기 팁을 따라 제 1 축 위치에 배치되고, 상기 보유 피쳐 중 하나 이상은 상기 팁을 따라 제 2 축 위치에 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 축 위치는 서로 공간을 두고 떨어져있는 것을 특징으로 하는 귀금속 팁.
7. 제 6 항에 있어서,

   제 1 및 제 2 보유 피쳐는 상기 제 1 축 위치에 배치되고 서로 약 180°만큼 둘레방향으로 공간을 두고 벌어져 있고, 제 3 및 제 4 보유 피쳐는 상기 제 2 축 위치에 배치되고 서로 약 180°만큼 둘레방향으로 공간을 두고 벌어져 있는 것을 특징으로 하는 귀금속 팁.
8. 제 7 항에 있어서,

   제 1 및 제 3 보유 피쳐는 서로 약 90°만큼 둘레방향으로 공간을 두고 벌어 져 있고, 제 3 및 제 2 보유 피쳐는 서로 약 90°만큼 둘레방향으로 공간을 두고 벌어져 있고, 제 2 및 제 4 보유 피쳐는 서로 약 90°만큼 둘레방향으로 공간을 두고 벌어져 있고, 제 4 및 제 1 보유 피쳐는 서로 약 90°만큼 둘레방향으로 공간을 두고 벌어져 있는 것을 특징으로 하는 귀금속 팁.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 귀금속 팁은 이리듐 기반의 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 귀금속 팁.
10. 제 1 항의 귀금속 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리.
11. 제 12 항의 전극 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
12. 스파크 플러그에 사용하는 중앙 전극 어셈블리에 있어서,

    정면 끝단에 형성된 블라인드 구멍을 갖는 정면 끝단을 포함하는 중앙 전극 컴포넌트,

    상기 블라인드 구멍 내에 고정된 전체적으로 원통형인 귀금속 팁으로서,

    스파킹 표면을 가진 점화 끝단;

    상기 블라인드 구멍 내에 위치한 부착 끝단; 및

    0.05mm 내지 0.3mm의 거리만큼 상기 팁으로 뻗어있는 보유 피쳐;를

    포함하는 귀금속 팁, 및

    상기 보유 피쳐내로 뻗어나가서, 상기 팁이 융해층에 의해 상기 중앙 전극에 고정되는 융해물을 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 전극 어셈블리.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 팁은 복수의 보유 피쳐를 가지고, 상기 보유 피쳐 중 하나 이상은 상기 팁을 따라 제 1 축 위치에 배치되고, 상기 보유 피쳐 중 하나 이상은 상기 팁을 따라 제 2 축 위치에 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 축 위치는 서로 공간을 두고 떨어져있는 것을 특징으로 하는 중앙 전극 어셈블리.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 스파킹 표면은 0.1mm 내지 1.0mm 만큼 상기 중앙 전극 정면 끝단의 끝을 넘어 돌출한 것을 특징으로 하는 중앙 전극 어셈블리.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 스파킹 표면은 0.25mm 내지 1.0mm 사이의 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 중앙 전극 어셈블리.
16. 제 12 항에 있어서,

    상기 귀금속 팁은 이리듐 기반의 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 중앙 전 극 어셈블리.
17. 제 12 항에 있어서,

    상기 중앙 전극 컴포넌트는 정상적인 스파크 플러그의 동작 온도에서 30W/mK 보다 더 큰 열 전도성을 가지는 니켈 기반 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 중앙 전극 어셈블리.
18. 제 12 항의 중앙 전극 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
19. 스파크 플러그 전극 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서,

    (a) 귀금속 와이어를 제공하는 단계;

    (b) 중앙 전극 또는 그라운드 전극을 제공하는 단계;

    (c) 상기 귀금속 와이어 내로 보유 피쳐를 드릴링하는 단계;

    (d) 상기 귀금속 와이어의 끝단을 상기 전극의 오목부에 삽입하는 단계;

    (e) 용융된 물질이 상기 보유 피쳐로 흘러가도록 상기 전극에 레이저를 적용하는 단계; 및

    (f) 상기 귀금속 와이어를 미리 정해진 길이로 절단하는 단계를

    포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 전극 어셈블리를 제조하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 (c) 단계는 하나 이상의 레이저 헤드를 이용하여 상기 보유 피쳐에 레이저 구멍을 뚫는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 19 항에 있어서,

    상기 (e) 단계는 상기 레이저 헤드와, 상기 전극 또는 상기 귀금속 와이어 사이에 상대적인 움직임이 없는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 19 항에 있어서,

    상기 (c)단계는 부분적으로만 상기 귀금속 와이어의 지름을 통과해서 보유 피쳐를 레이저 드릴링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 19 항에 있어서,

    상기 (f)단계는 단면의 한 끝단은 평평하고, 단면의 다른 끝단이 태이퍼되도록 상기 귀금속 와이어를 미리정해진 길이로 반지름 방향으로 절단하는 태이퍼된 절단 휠을 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제 19 항에 있어서,

    상기 귀금속 와이어는 이리듐 기반의 와이어인 것을 특징으로 하는 방법.

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