KR20080061352A - 전극 상에 용접된 슬리브를 가진 스파크 플러그 - Google Patents

Abstract

스파크 플러그 어셈블리는(22) 그 스파킹 끝단에 부착된 고성능 금속 슬리브(50)를 갖춘 중앙 전극(34)을 포함한다. 이 슬리브(50)는 중앙 전극(34)의 끝단의 테논에 고정되고, 레이저 빔 펄스(56)에 의해 생성된 용접 라인(58)에 의해 제 위치에 고정된다. 용접 라인(58)은 하나의, 연속적인 둘레 라인 내에 복수의 공간적으로 떨어진 비드를 오버래핑함으로써 적용된다. 슬리브(50)는 고정 용접 라인(58)을 제외한 제한없이 열적 사이클의 영향에 따라 확장 또는 수축이 허용된다. 그러므로, 슬리브(50)는 니켈 또는 고성능 금속 슬리브(50)의 조성과 유사하지 않은 다른 조성으로부터 만들어지는 것이 바람직한, 중앙 전극(34)과 상대적인 열적 팽창의 상이한 비율로 인한 스트레스 축적을 경험하지 않는다. 다양한 그라운드 전극(30, 60) 구성이 가능하다.

스파크 플러그 어셈블리, 그라운드 전극, 그라운드 금속 쉘, 절연체, 중앙 전극, 슬리브, 고정 용접 라인.

Description

전극 상에 용접된 슬리브를 가진 스파크 플러그{SPARK PLUG WITH WELDED SLEEVE ON ELECTRODE}

본 출원은 2005년 9월 29일에 출원된 "LASER WELD OF AN IRIDIUM SLEEVE ONTO CENTER ELECTRODE"란 제목의 미국 가특허 출원번호 60/721,821의 우선권을 주장한다.

본 발명은 내연 기관 엔진, 로 등을 위한 스파크 플러그에 관한 것으로, 본 스파크 플러그는 강화된 내구력 및 수명을 위해 그것에 용접된 내마모성 슬리브를 가진 적어도 하나의 전극을 포함한다.

스파크 플러그 분야에서, 내부식성 및 내침식성을 향상시키고, 중앙 전극과 그라운드 전극 사이의 갭에서 스파크를 생성하기 위해 필요한 스파킹 전압을 줄이고자 하는 필요성이 계속 존재하고 있다. 이 때문에, 다양한 설계는 표준 금속 전극에 적용되는 귀금속(noble and/or precious metal) 점화 팁을 사용할 것을 제안하였다. 전형적으로, 점화 팁은 중앙 전극, 그라운드 전극 중 하나, 또는 모두의 끝단에 이후 용접되는, 패드, 리벳, 또는 와이어로 미리-형성된다.

백금 및 이리듐 합금은 이러한 점화 팁에 통상적으로 사용되는 두 귀금속이다. 또한, 백금-텅스텐 합금은 백금-로듐 합금 및 백금-이리듐-텅스텐 합금과 함 께 사용되어 왔다. 또한, 다른 금속 및/또는 합금도 가능하다.

이러한 귀금속 및 다양한 다른 귀금속 시스템은, 특히, 스파크 성능을 컨트롤하는 것 및 스파크 침식 및 화학적 부식 방지를 제공하는 것에 관한, 수용가능한 스파크 플러그 성능을 제공하는 것이 전형적이지만, 귀금속 팁을 사용하는 현재의 스파크 플러그는 다양한 형태의 용접을 포함한, 귀금속 컴포넌트를 부착하기 위해 사용되는 방법과 함께, 비교적 작은 스파크 표면과 연관된 주지된 성능 제한을 가진다. 특히, 전극 팁과 유사하지 않은 베이스 전극 사이의 열팽창 계수의 미스매칭으로 인한 것과 같은, 동작 환경에서의 주기적인 열적 스트레스는 서비스 수명을 감소시킬 수 있다. 전형적으로, 전극 팁은 상술된 귀금속 및 귀금속 합금으로 제조될 것이고, 베이스 전극은 니켈, 니켈 합금, 니켈 도금 구리, 또는 다른 일반적으로 사용되는 금속으로 만들어질 것이다. 이러한 미스매칭된 온도 계수의 결과는 크랙, 열피로, 및 용접 파괴를 야기할 수 있고, 최종적으로, 스파크 플러그의 실패를 야기할 수 있는 다양한 다른 인터액션 현상이다.

이 조건은 산업적 발전 분야에 특히 중요하고, 스파크 플러그는 특정의 설정에서 연장된 기간 동안 동작되어야 한다. 주로 예시의 방법으로 인용된, 이러한 타입의 어플리케이션에서, 가장 높은 가능한 효율 및 연료 경제성을 획득하기 위해, 엔진 및 그것의 연료 공급기를 점화 시스템과 함께 매우 정밀하게 튜닝하는 것이 바람직하다. 중앙 및 그라운드 전극의 침식 및 부식은 이러한 엔진의 효율 및 성능 특성에 제기된 영향을 줄 수 있다. 따라서, 스파킹 표면 및 관련 컴포넌트의 개선된 내부식성 및 내침식성을 가진 스파크 플러그를 제공하는 것이 당 분야에서 매우 필요하다.

종래 기술은 이러한 상황을 오랫동안 고려했었고, 스파크 갭 내에 귀금속 컴포넌트를 채용한 수많은 구성을 제안하였다. 예를 들어, 'Kagawa'의 미국특허번호 제4,904,216호는 저항 용접에 의해 부착되고, 그 다음 뒤로 당겨지고, 최종 형태로 압출된, 튜브형 귀금속 슬리브와 함께 피팅된 중앙 전극을 갖춘 스파크 플러그를 개시한다. 다른 예에서, 'Kanao'의 미국특허번호 제5,557,158호는 튜브형 귀금속 슬리브와 함께 피팅된 중앙전극을 포함한 스파크 플러그를 개시한다. 본 슬리브는 테논 끝단에 캡처된 후, 캡을 통해 그 위치가 유지된다. 또 다른 예에서, 'Knoll'의 미국특허번호 제6,064,114호는 튜브형 슬리브가 중앙 전극 상의 테논에 피팅되고, 압축 신츠(cinch)에 의해 그 위치가 유지되는 스파크 플러그를 개시한다. 이에 이어, 용접 또는 솔더링 오퍼레이션이 수행된다.

따라서, 중앙 전극의 스파킹 끝단에 적용되는 슬리브 형태 또는 다른 구조의 귀금속 점화 팁을 가진 스파크 플러그를 개발하는 것은 매우 바람직하다. 그러나, 종래기술의 시도들은 길이를 따라 서로 유사하지 않은 재료의 부착과 연관된 잠재적인 파괴 메카니즘, 및 재료들이 격한 열적 사이클에 노출됨을 고려하지 못했다. 따라서, 극히 해로운 동작 환경에서 컴포넌트 무결성을 유지하면서, 스파크 플러그 성능 및 신뢰성을 향상시키기 위한 개선된 구조를 가진 스파크 플러그의 제조 방법을 개발할 필요성이 존재한다.

본 발명은 스파크 점화 엔진, 로(furnace) 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리를 포함한다. 본 어셈블리는 그라운드 전극을 포함하는, 그라운드 금속 쉘을 포함한다. 절연체 보디는 적어도 부분적으로 이 쉘 내에 배치된다. 절연체 보디는 축 길이 및 그 길이를 따라 축방향으로 뻗은 중앙 통로를 가진다. 전기적으로 도전성인 중앙 전극은 절연체 보디의 상기 중앙 통로에 배치된다. 중앙 전극은 말단 팁에서 터미네이팅하는 노출된 길이를 가진다. 중앙 전극은 제1소정의 재료 조성으로 이루어진다. 슬리브는 중앙 전극의 노출된 길이 주변에 배치되고, 제1재료와 유사하지 않은, 제2재료로 제조된다. 고정 용접 라인은 중앙 전극과 슬리브를 야금적으로 결합하고, 하나의 가로 평면에 배치된다. 중앙 전극 및 슬리브가 열적으로 팽창하고 수축할 때, 그들은 고정 용접에서를 제외하고 그것의 전체 인터페이스 길이를 따라 서로에 상대적으로 서로 방해받지 않도록 한다. 그러므로, 중앙 전극과 슬리브 사이의 열팽창의 상이한 비율은 두 컴포넌트의 축으로의 이동을 제한하지 않을 것이다. 본 발명에 따라, 중앙 전극에 대하여 크랙 또는 열피로, 또는 다른 해로운 인터액션 현상을 진행하려는 경향이 훨씬 감소될 것이다.

또한, 본 발명은 스파크 점화 엔진, 로 등에 사용되는 바와 같은 스파크 플러그 어셈블리를 위한 전극 형성 방법을 포함한다. 본 방법은 말단 팁에서 터미네이팅하는 축 길이를 가진 중앙 전극을 제공하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 말단 팁과 인접한 중앙 전극 상에 테논을 형성하는 단계를 포함하고, 이 테논은 인셋 솔더, 및 축방향으로 뻗은 치크를 가진다. 베이스 끝부 및 프리 끝부를 가진 슬리브가 제공된다. 본 방법은 테논 상으로 슬리브를 미끄러짐 이동시키는 단계, 및 그것의 베이스 끝부를 테논의 숄더와 접시키는 단계를 포함한다. 레이저 빔이 제공된다. 본 방법은 고정 용접 라인을 생성하기 위해, 슬리브의 베이스 끝부와 테논의 숄더 사이의 인터페이스를 따른 상대적인 경로로 레이저 빔을 이동시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 중앙 전극 및 슬리브가 고정 용접 라인에서를 제외하고 그들의 전체 인터페이스 길이를 따른 서로 상대적인 열적 팽창 및 수축이 자유롭도록 고정 용접 라인만이 중앙 전극과 슬리브를 결합하는 단계와 함께, 중앙 전극을 서비스, 즉, 스파크 점화 엔진, 로 등에 설치하는 단계를 더 포함한다.

따라서, 본 발명은 종래기술의 설계에서 고유한 단점 및 결점을 극복하는 귀금속 어셈블리 및 방법을 정의한다. 더욱 상세하게, 본 방법은 스파크 플러그가 크랙, 열피로, 또는 중앙 전극과 그것의 고성능 슬리브 컴포넌트 사이의 다른 해로운 인터액션 현상을 피함으로써 치명적인 파괴없이 연장된 기간 동안 동작하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 이러한 피처, 다른 피처 및 장점은 실시예 및 첨부된 도면과 연관하여 고려할 때, 더욱 쉽게 이해될 것이다.

도 1은 산업용 엔진 어플리케이션에서 전형적으로 사용되는 바와 같은 일 예시적인 4-프롱 그라운드 전극을 포함한 본 발명에 따른 스파크 플러그의 단면도이고,

도 2는 중앙 전극 어셈블리의 부분적인 단면도에서 측 입면도(side elevation view)이고,

도 3은 중앙 전극의 말단 끝부에 고정된 귀금속 슬리브의 한 끝부의 도면이 고,

도 4는 도 3의 라인 4-4을 따라 일반적으로 취해진 단면도이고,

도 5는 그것에 용접된 슬리브를 포함한, 중앙 전극의 말단 끝부 부분의 확대된 도면이고,

도 6은 도 5에 도시된 바와 같은 중앙 전극 어셈블리의 한 끝부의 도면이고,

도 7은 용접 존 침투를 도시하고, 도 6의 라인 7-7을 따라 일반적으로 취한 단면도이고,

도 8은 연속적이고 오버래핑하며 동일한 간격으로 떨어진 비드가 슬리브/숄더 인터페이스의 약간 아래에 설정될 수 있는 중앙선을 따라 위치되어 있는 용접 포메이션을 설명하는 부분 절단된 단면도이고,

도 9는 바람직한 용접 포메이션을 달성하기 위해 중앙 전극의 말단 팁에 슬리브를 부착하기 위한 레이저 용접 설정을 도시하고,

도 10은 도 1에 도시된 4-프롱 타입을 대신하여 대안의 고리형 그라운드 전극 구성이 사용된, 본 발명의 제2실시예의 단면도이고,

도 11은 도 10의 라인 11-11을 따라 일반적으로 취해진 아래 끝부의 단면도이고,

도 12는 대안의 고리형 그라운드 전극의 확대된 도면이고, 그리고

도 13은 도 12의 라인 13-13을 따라 취해진 측 입면도이다.

도면을 참조하면, 유사한 참조 번호는 몇몇 도면에 걸쳐 유사한 또는 대응 부를 나타내고, 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 스파크 플러그가 도 11의 (22)에 일반적으로 도시되어 있다. 스파크 플러그(22)는 엔진, 로 등에 부착시 전형적으로 그라운드되는 도전성 금속 쉘(24)을 가진다. 비도전성 절연체 바디(26)는, 적어도 부분적으로, 쉘(24) 내에 배치된다. 절연체 바디(26)는 스파크 플러그 어셈블리(22)에 대하여 수직 중앙선을 형성하는, 세로축으로 뻗은 중앙 축 A에 의해 형성되는 바와 같은 축 길이를 가진다. 중앙 통로(28)는 절연체 바디(26)를 통해 축으로 뻗고, 중앙 축 A을 따라 중앙에 위치한다. 전기적으로 도전성인 그라운드 전극(30)은 쉘(24)에 연결되고, 스파크 갭에 존재하는 암 또는 레그 형상의 프리 끝부를(또는 경우에 따라 끝부들을) 가진다. 도 1의 실시예에서, 그라운드 전극(30)은 산업용 엔진 어플리케이션에 주로 사용되는, 소위 4-프롱 타입으로 도시되어 있다. 대안으로써, 전통적인 단일 그라운드 와이어 스타일이 사용될 수 있음은 물론, 임의의 다른 타입의 그라운드 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10-13은 아래에 보다 상세하게 서술된 바와 같은, 대안의 완전-고리 타입의 그라운드 전극을 도시한다.

스파크 플러그(22)는 스파크 플러그(22)의 상끝부에 중앙 통로(28) 내에 고정거나 또는 유지된 상부 터미널 캡(32)을 포함한다. 절연체 바디(26)의 마주한 하끝부는 중앙 전극 어셈블리에 피팅되고, 일반적으로 (34)로 표시된다. 상부 터미널 캡(32)과 중앙 전극 어셈블리(34)를 상호연결하는 것은 도전성 스프링 커넥터(35)이다. 물론, 이것은 절연체 바디(26) 내에 포함된 도전성 전기적 컴포넌트의 한 예시적인 실시예일 뿐이다. 당업자들은 절연체 바디(26) 내에 포함된 적합 한 고전압 도전성 피처를 달성하기 위한 다른 구조 및 컴포넌트의 배열을 알 것이다. 도 1로 돌아가서, 도시된 바와 같은 실시예에서, 글라스 실(36)이 연소 가스의 누수를 막기 위해 중앙 전극(34)과 절연체(26) 사이에 제공된다. 글라스 실(36)은 전기적 노이즈 억제 구조 또는 다른 특성을 포함하기 위해 수정될 수 있다.

도 2에서, 임의의 재료로 이루어질 수 있는 본체(38)를 갖춘 중앙 전극 어셈블리(34)가 더욱 상세하게 도시되어 있다, 그러나, 바람직한 실시예는 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어진다. 중앙 프랜지(40)는 감소된 직경의 상부 기둥(44)이 뻗어 있는 상부 레지(42)를 형성한다. 본 실시예에서, 상부 기둥(44)은 글라스 실(36)을 관통하고, 스프링(35)과 물리적 및 전기적 접촉을 이룬다. 본체(38)의 아래 말단 끝부는 숄더(46) 및 치크(48)를 가진 둥근 테논 형상으로 기계가공되거나 형성된다. 옵션의 언더컷이 숄더(46)와 치크(48)의 인터섹션에서 볼 수 있다. (도시되지 않은) 대안의 구성에서, 상부 기둥(44)은 생략되고, 글라스 실(36)은 FISS(fired-in suppressor seal)로 대체된다. 대안의 FISS 설계는 RFI 억제를 제공하고, 스프링(35)과 중앙 전극 어셈블리(34) 사이의 도전 경로를 형성한다.

튜브형, 실린더형 귀금속 슬리브(50)가 도 3 및 4에 도시되어 있다. 슬리브(50)는 순수한 이리듐, 로듐 및 텅스텐을 함유한 이리듐 합금, 또는 다른 합금 엘리먼트로 만들어질 수 있다. 대안으로써, 슬리브(50)는 연장된 서비스 수명에 걸쳐 높은 성능, 높은 내침식성 및 내부식성을 제공하기 위해, 귀금속 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있다. 슬리브(50)의 내경은 슬리브(50)의 내경이 그것의 치 수 공차의 최소값에 있고, 테넌의 직경이 그것의 치수 공차의 최대값에 있을 때, 테넌 치크(48)에 헐거운 끼움 맞춤(clearance fit) 또는 약간의 억지 끼움 맞춤(interference fit)이 가능한 크기이다.

도 2 및 3을 다시 참조하면, 슬리브(50)는 베이스 끝부(52)와 프리 끝부(54) 사이로 뻗은 일반적으로 일정한 벽 두께를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 베이스 끝부(52)는 중앙 전극 어셈블리(34)의 끝에 설치될 때, 테논의 숄더(46)와 접한다. 사용된다면, 숄더(46)와 치크(48) 사이의 언더컷은, 숄더(46)에 대한 베이스 끝부(52)의 우수하고 단단한 피팅을 용이하게 할 것이다. 슬리브(50)의 축 길이는 치크(48)의 축 길이와 일반적으로 동일하여, 슬리브(50)의 프리 끝부(54)는 중앙 전극 어셈블리(34)의 말단 팁과 함께 공통의 일반적인 가로 평면에 배치된다. 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 중앙 전극 어셈블리(34)의 본체(38)는 슬리브(50)의 주 직경과 일반적으로 동일한 주 직경을 가진다. 실제로, 그러나, 슬리브(50)의 벽 두께는 숄더(46)의 방사형 폭 보다 약간 더 작은 크기일 수 있어, 슬리브(50) 또는 형성된 테논에 약간의 편심이 있는 경우에도, 중앙 전극(34)의 바디(38)에 실질적으로 연속적인 외벽 표면이 존재할 수 있다. 그로 인해, 슬리브(50) 내의 약간 감소된 벽 두께는 절연체 바디(26)의 중앙 통로(28)를 통한 중앙 전극 어셈블리(34)의 삽입이 결코 불가능하지 않도록 하는 포텐셜 배열 결과가 예상된다. 임의의 경우에, 슬리브(50)의 두께가 스파크 플러그(22)의 수명에 걸쳐 예상되는 전기적 부식에 대하여 허용하기 충분한 두께를 가지지만, 내부 스트레스 및 비용을 최소화하기 위해 충분히 얇도록 최적화된다. 슬리브(50)는 시트 또는 로드를 기계가공함으로써, 또는 전기도금 프로세스 내에서 카본 로드를 성장시킴으로써, 또는 임의의 다른 적합한 기술에 의해 제조될 수 있다.

지금부터 도 5-9를 참조하면, 슬리브(50)를 중앙 전극 어셈블리(34)의 바디(38)에 부착하는 방법이 도시되어 있다. 슬리브(50)는 테논의 치크(48) 위에 위치되고 숄더(46)에 대하여 접하는 관계로 이동한 후 임의의 적합한 용접 오퍼레이션에 의해 부착될 수 있다. 적합한 용접 기술은 몇 가지 나열하자면, 레이저 용접, 전자 빔 용접, 및 TIG 용접을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

다음 설명은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예를 나타낸다. 본 설명의 대부분 또는 모두는 수정, 장비 내의 주어진 변경, 재료, 선택, 및 다른 요소에 따른다. 또한, 이러한 레이저 용접 파라미터는 용접 투과 및 강도를 증가시키고, 마무리된 부분의 외측의 스플래터(splatter)를 줄이도록 최적화되었다. 레이저 빔(56)의 입사각은 도 9에 도시된 바와 같이, 전극 표면에 대하여 명목적으로 수직이다. 레이저 빔(56)은 슬리브(50)와 숄더(46) 사이의 인터페이스 아래에 바디(38)상의 0.004인치에 다이렉팅된다. 즉, 다른 배치가 몇몇 상황에서 바람직함을 증명할 수 있지만, 레이저 빔(56)의 중심선은 숄더(46)의 0.004인치 아래에 조준된다. 다음 파라미터와 함께 레이저 용접 프로세스를 사용하여 만족스런 결과를 발견하였다:

용접 에너지: 1.6 Joules/pulse

달성된 바와 같이, 레이저 광원(56)의 다이렉팅된 빔(56)은 바디(38)에 슬리브(50)를 퓨징하도록 타겟팅된 단일 비드의 오버래핑 용접 스팟을 야기하고, 그로 인해 고정 용접 라인(58)을 형성한다. 이러한 구성에서, 고정 용접 라인(58)은 레 이저 빔(56)이 고정으로 유지되고, 전극 바디(38)가 콜릿 내에 수직으로 유지되고 1 내지 4 회전에 대하여 회전된다면 달성될 수 있다. 물론, 대안으로서, 레이저 빔(56)과 전극 바디(38) 사이의 상대적인 이동은 전극 바디(38)를 유지하고 레이저를 이동함으로써, 또는 아마도 동시에 두 부재를 이동함으로써 이루어질 수 있다. 상술된 파라미터를 따름으로써, 대략 0.02인치의 용접 비드 직경, 및 대략 0.008인치이하 간격의 용접을 가진 균일하게 간격의 비드의 다수의 오버래핑의 레이저 용접이 달성될 수 있다. 이것은 도 8에 도시되어 있다.

슬리브(50)의 바닥, 즉 그것의 베이스 끝부(52)에서만 용접된다. 슬리브(50)의 프리 끝부(54)는 전극 어셈블리(34)에 용접되거나 부착되지 않는다. 이것은 바디(38)와 슬리브(50) 사이의 상이한 열 팽창률에 대한 조절을 야기한다. 그러므로, 슬리브(50)는 고정 용접 라인(58)에 의한 것와 달리 그것의 축 방향으로 제한되지 않는다. 즉, 슬리브(50)의 한 끝부만 용접하는 것은 그것의 높은 성능 조성이 슬리브(50) 내에 스트레스를 만들지 않고 전극 어셈블리 바디(38)의 니켈 또는 다른 유사하지 않은 조성과 상이한 비율로 열적으로 팽창하고 수축하게 한다. 그 다음, 완성된 중앙 전극 어셈블리(34)는 스파크가 도 1에 도시된 4-프롱 구조, 및 도 10-13에 도시된 고리형 구조와 같은, 그것의 팁으로부터가 아니라 중앙 전극의 에지로부터 주로 전파하는 다양한 스파크 플러그 설계 중 하나에서 사용된다.

도 10-13에 도시된 실시예에서, 일반적으로 (60)으로 표시된 그라운드 전극은 쉘(24)의 바닥에 형성된 포켓으로 제1저항 용접에 의해 쉘(24)의 하부 끝부에 고정되고, 비동작 위치에서 그라운드 전극(60)을 기계적으로 잠금하기 위해 턴오버 오퍼레이션이 후속한다. 그라운드 전극(60)은 그 사이의 고리형 공간에 형성된 스파크 갭과 함께 중앙 전극(34) 상의 슬리브(50)를 둘러싸는 귀금속 링(62)을 가진다. 링(62)은 3개의 스포크(64)로 구성된 프래임에 의해 허브형 방식으로 슬리브(50) 주변의 중앙 위치에 유지된다. 물론, 더 많거나 적은 스포크(64)가 사용될 수 있고, 실제로, 몇몇 어플리케이션에서, 프레임이 식별가능한 갭 또는 스포크가 없는 완전한 고리형일 수 있음도 생각될 수 있다.

그라운드 전극(60)을 형성하는 다양한 방법이 고려되었다. 일 실시예에서, 스포크(64)는 포징, 기계가공, 캐스팅과 같은, 개별 오퍼레이션에서 형성된다. 니켈은 스포크(64)를 제조하기 위한 적합한 재료일 것이다. 이와 유사한 방법으로, 바람직하게는 이리듐인, 귀금속 링(62)은 또한 개별적으로 제조될 수 있고, 이 두 컴포넌트는 레이저 용접과 같은, 이후 오퍼레이션에서 결합된다. 그러나, 그라운드 전극(60)을 제조하기 위한 다른 가능한 기술이 사용가능하다. 이러한 대안의 기술에 따라, (도시되지 않은) 카본 로드가 이리듐 리치(또는 다른 귀금속 또는 합금) 배쓰 또는 이리듐 애노드를 수용한 전기-증착 탱크에 놓여 진다. 적합한 전위차가, 원소 이리듐(또는 다른 귀금속 또는 합금)이 이리듐 쉘을 형성하기 위해 카본 로드의 외부 주변에 증착되고 부착되도록 카본 로드와 배쓰(또는 애노드) 사이에 형성된다. 이리듐 쉘이 충분한 두께를 달성한 후, 로드는 배쓰로부터 제거되고, 니켈 리치 배쓰 또는 애노드가 수용된 새로운 전기-증착 탱크로 이동된다. 다시, 로드와 배쓰(또는 애노드) 사이에 전위가 형성되고, 원소의 니켈(또는 다른 선택된 금속)은 스스로 이리듐 쉘의 외부 주변에 증착하고, 니켈 쉘을 형성한다. 니 켈 쉘이 충분한 두께를 달성한 후, 그것은 제거되고, 크리닝되고, 기계가공된다. 마무리 오퍼레이션은 니켈 쉘의 길이를 따라 스캘럽을 형성하는 단계를 포함한다. 그 다음, 슬라이싱 오퍼레이션이 결국 그라운드 전극(60)으로 변환될 각각의 웨이퍼를 산출할 것이다. 본 프로세스에 따른 적절한 스테이지에서, 카본 로드는 제거될 수 있다.

중앙 및 그라운드 전극 어셈블리(34 및 64)에 슬리브(50 및 62)를 사용하는 목적은 이들 전극 어셈블리의 수명을 증가시키는 것이고, 그러므로, 스파크 플러그(22)의 전체 수명을 증가시키는 것이다. 개시된 전극 설계는 스파크 갭의 우수한 통풍을 허용하면서, 그라운드 전극 표면적을 최대화하고, 중앙 전극(34)의 실린더형 표면에 관하여 일정한 그라운드 전극 갭을 유지하고자 한다. 그러므로, 연속 링이 그라운드 전극을 위해 사용되지 않았다면, 그라운드 전극은 아치형 면을 가지도록, 그리고 그로 인해 전체 스파크 갭에 걸쳐 일정한 갭을 유지하도록 형성될 수 있다.

앞선 발명은 관련된 법적 표준에 따라 서술되었고, 그러므로, 본 설명은 특성을 제한하는 것이 아니라 설명하기 위한 것이다. 개시된 실시예에 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 당업자들에게 명백할 것이고, 이는 본 발명의 범위에 속한다. 따라서, 본 발명의 법적 보호 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 결정될 수 있다.

Claims (15)

1. 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리로서,

   그라운드 전극을 포함하는 그라운드 금속 쉘;

   축 길이 및 상기 축 길이를 따라 축으로 뻗은 중앙 통로를 가진, 상기 쉘 내에 적어도 부분적으로 배치된 절연체;

   말단 팁에서 터미네이팅하는 노출된 길이를 가지고, 제1소정의 재료 조성을 가진, 상기 절연체의 중앙 통로에 배치된 전기적으로 도전성인 중앙 전극;

   상기 중앙 전극의 상기 제1소정의 재료와 유사하지 않은 제2소정의 재료로 제조된, 상기 중앙 전극의 상기 노출된 길이 주변에 배치된 슬리브; 및

   상기 슬리브와 상기 중앙 전극을 야금적으로 결합하고, 단일 가로 평면에 배치된 고정 용접 라인을 포함하고, 상기 중앙 전극 및 상기 슬리브는 상기 고정 용접에서를 제외하고 그들의 인터페이스 길이를 따라 서로 상대적으로 방해받지 않고 열적 팽창 및 수축에 자유로운 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브 재료는 본질적으로 귀금속 및 그것의 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 전극은 그것의 상기 노출된 길이에 형성된 테논을 포함하고, 상기 테논은 일반적인 가로 숄더 및 일반적인 축 치크를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 치크는 일반적인 실린더형 형상이고, 상기 숄더는 일반적인 고리형 형상인 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 테논의 치크와 상기 테논의 상기 숄더 사이의 언더컷 포메이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 테논의 상기 치크 상을 그리고 상기 테논의 상기 숄더에 대하여 미끄러짐 이동되도록 조절된 일반적인 실린더형 구성을 가진 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 고정 용접은 상기 숄더와 상기 슬리브 사이의 인터페이스를 따라 배치된 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 태논의 상기 숄더는 방사형 폭을 포함하고, 상기 고정 용접 라인은 상기 숄더의 상기 방사형 폭보다 긴 거리를 상기 중앙 전극으로 방사형으로 침투하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 중앙 전극의 상기 노출된 길이는 주 직경을 가지고, 상기 슬리브는 상기 중앙 전극의 상기 노출된 길이의 상기 주 직경과 일반적으로 동일한 주 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 숄더와 인접한 베이스 끝부 및 상기 중앙 전극의 상기 말단 팁과 인접한 프리 끝부를 가지고, 상기 슬리브는 상기 슬리브의 상기 프리 끝부가 상기 중앙 전극의 상기 말단 팁과 일반적으로 공통의 가로 평면에 배치되도록 상기 치크의 축 길이와 일반적으로 동일한 축 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 또는 로 등을 위한 스파크 플러그 어셈블리.
11. 스파크 점화 엔진, 로 등에 사용되는 스파크 플러그 어셈블리를 위한 전극을 형성하는 방법으로서,

    말단 팁에서 터미네이팅하는 축 길이를 가진 중앙 전극을 제공하는 단계;

    상기 말단 팁에 인접한 상기 중앙 전극 상에, 인셋 숄더 및 축방향으로 뻗은 치크를 갖춘 테논을 형성하는 단계;

    베이스 끝부 및 프리 끝부를 갖춘 슬리브를 제공하는 단계;

    상기 테논 위로 상기 슬리브를 미끄러짐 이동시키고 상기 슬리브의 베이스 끝부와 상기 테논의 숄더를 접시키는 단계;

    레이저 빔을 제공하는 단계;

    고정 용접 라인을 생성하기 위해 상기 슬리브의 베이스 끝부와 상기 테논의 숄더 사이의 인터페이스를 따른 관련 경로로 상기 레이저 빔을 이동시키는 단계; 및

    상기 중앙 전극 및 슬리브가 상기 고정 용접 라인에서를 제외하고 그 전체 인터페이스 길이를 따라 서로 상대적인 열 팽창 및 수축에 자유롭도록 상기 고정 용접 라인만이 상기 중앙 전극을 야금적으로 결합하고 상기 중앙 전극을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 로 등에 사용되는 스파크 플러그 어셈블리를 위한 전극을 형성하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 레이저 빔을 이동시키는 단계는 상기 중앙 전극을 상기 빔에 대하여 360°이상 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 로 등에 사용되는 스파크 플러그 어셈블리를 위한 전극을 형성하는 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 레이저 빔을 제공하는 단계는 상기 레이저 빔을 상기 중앙 전극의 축에 일반적으로 수직으로 다이렉팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 로 등에 사용되는 스파크 플러그 어셈블리를 위한 전극을 형성하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 레이저 빔을 제공하는 단계는 상기 레이저 빔을 상기 슬리브의 베이스 끝부 아래의 상기 중앙 전극으로 다이렉팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 로 등에 사용되는 스파크 플러그 어셈블리를 위한 전극을 형성하는 방법.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 고정 용접 라인은 상기 슬리브의 방사형 폭보다 긴 거리에서 상기 중앙 전극으로 방사상으로 침투하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 엔진, 로 등에 사용되는 스파크 플러그 어셈블리를 위한 전극을 형성하는 방법.

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