KR20080089310A - 내연엔진용 스파크 플러그 - Google Patents

Abstract

내연 엔진용 스파크 플러그(1)는: 축(C1)의 방향으로 관통되는 축 홀(4)을 갖는 원통형 절연체(2); 상기 축 홀(4) 내에 부분적으로 삽입되는 중앙 전극(5); 상기 절연체(2)의 외측 둘레부를 감싸는 금속 쉘(3)로서 상기 금속 쉘(3)의 후단부에 마련되는 크림프부(20)에 의하여 상기 절연체(2)에 고정되는 금속 쉘(3); 및 접지 전극(27)으로서, 상기 접지 전극(7)의 일부가 스파크 방전 갭(33)을 통하여 상기 중앙 전극(5)의 인출 단부에 대향되도록 상기 금속 쉘(3)에 결합되는 접지 전극(27)을 포함하며, 상기 절연체(2)는 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리에 대향되는 환형 홈부(23)를 가진다.

Description

내연엔진용 스파크 플러그{SPARK PLUG FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 엔진의 스파크 플러그에 관한 것이다.

내연 엔진용 스파크 플러그는 자동차 등의 내연 엔지에 설치되어 공기-연료 혼합물을 점화하는 데에 이용된다. 상기 스파크 플러그는 일반적으로, 중앙 전극, 상기 중앙 전극의 외측에 마련되는 절연체, 및 상기 절연체의 외측에 마련되는 원통형 금속 쉘로 이루어진다: 또한, 상기 절연체는 그의 후단측에 형성되는 후단측 몸체부, 상기 후단측 몸체부의 인출 단부(leading end side)에 형성되는 대경부, 및 상기 대경부의 인출 단부에 형성되는 긴 다리부를 갖는다. 예를 들면, 상기 절연체가 상기 금속 쉘 내에 삽입되고, 상기 금속 쉘의 후단부가 크림프되며, 상기 크림프된 부분이 상기 대경부의 후단에 보유되는 상태로 상기 절연체 및 상기 금속 쉘이 결합된다 (예를 들면, 일본국 특허공개 제2003-257583호 공보(US 2003/0168955A1에 상응함) 참조).

상기 공기-연료 혼합물의 연소 동안 상기 스파크 플러그는 연소실에 고온에 노출되며 고온의 연소 압력은 즉시 이에 인가된다. 따라서, 상기 스파크 플러그를 형성하는 상기 금속 쉘 및 상기 절연체는 고온 고압의 조건 하에서 상기 공기-가스 혼합물이 상기 연소실 외부로 누출되지 않도록 충분한 기밀성을 가져야 할 뿐만 아니라, 상기 연소압을 견딜 수 있도록 조임 상태에 충분한 안정성을 가져야 한다. 상기 대경부에 대하여 상기 크림프부에 맞물림 공차(engagement allowance)가 충분한 경우, 상기 절연체와 상기 금속 쉘 사이에는 갭이 발생되기 쉽다. 결과적으로, 상기 절연체가 상기 크림프부에 의하여 지지되는 힘이 감소되어 기밀성의 감소를 일으킬 가능성이 있다. 더욱이, 상기 맞물림 공차가 감소되면, 상기 크림프부의 지지력이 감소되어 상기 금속 쉘에 대한 상기 절연체의 조임 상태의 안정성이 감소될 수 있는 결과를 초래한다. 따라서, 상기 크림프부에 충분한 맞물림 공차를 보장하는 것이 중요하다.

덧붙여 말하자면, 최근 수 년 동안, 소형 및 소경(small-diameter)의 스파크 플러그에 대한 수요가 있었다. 소경의 스파크 플러그를 실현하기 위하여, 상기 금속 쉘이 박형의 벽(thin-walled)으로 이루어질 수 있고 또는 상기 절연체의 직경을 전반적으로 감소시킬 수 있다. 그러나, 이들 방법 중 어느 것을 적용하더라도 상기 스파크 플러그의 강도가 감소되며, 상기 스파크 플러그가 상기 연소실 내에서 상술한 바의 거친 환경을 견뎌낼 수 없을 가능성이 있다. 따라서, 소경의 스파크 플러그는 상기 절연체에서 가장 두꺼운 벽(thick-walled)으로 되는 대경부 부분의 직경을 감소시킴으로써 필요한 강도를 보장하여 달성될 수 있다.

특허문헌 : 일본국 특허공개 제2003-257583호 공보

그러나, 이런 식으로 상기 대경부의 직경을 감소시키면, 상기 대경부와 상기 후단측 몸체부 사이의 직경 차이가 비교적 작아서 유익하지 못하다. 결과적으로, 상기 대경부의 후단 단차부의 영역이 작아지며, 따라서 상기 크림프부의 맞물림 공차를 충분히 보장하기가 곤란해진다. 따라서, 이러한 경우에는, 기밀성이 감소되며 상기 금속 쉘에 대한 상기 절연체의 조임 상태의 안정성이 감소된다.

본 발명은 상기한 바의 상황을 고려하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 금속 쉘 및 충분한 기밀성 및 조임 상태의 안정성을 유지할 수 있는 절연체를 가지며, 소경의 스파크 플러그에 대한 요구를 충족시키는 내연 엔진용 스파크 플러그를 제공하는 것이다.

상기의 목적은 축 방향으로 관통되는 축 홀을 갖는 원통형 절연체; 상기 축 홀 내에 부분적으로 삽입되는 중앙 전극; 상기 절연체의 외측 둘레를 둘러싸는 금속 쉘로서, 상기 금속 쉘의 후단부에 마련되는 크림프부에 의하여 상기 절연체에 고정되는 금속 쉘; 및 일부분이 상기 금속 쉘이 스파크 방전 갭을 통하여 상기 중앙 전극의 인출 단부에 대향되도록 되도록 상기 금속 쉘에 결합되는 접지 전극으로 이루어지며, 상기 절연체는 상기 크림프부의 내측 가장자리에 대향하는 환형 홈부 를 갖는, 내연 엔진용 스파크 플러그(구조(1))를 제공함으로써 달성된다.

상기의 구조(1)에 의하면, 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리에 대향되는 상기 절연체(2)의 적어도 일부분 상에는 환형 홈부(23)가 마련된다. 따라서, 상기 크림프부의 맞물림 공차(B)는 충분히 보장가능하다(도 1 및 도 4 참조). 결과적으로, 상기 금속 쉘(3)과 상기 절연체(2) 사이의 기밀성이 감소되는 것 또한 방지할 수 있고, 상기 금속 쉘 및 상기 절연체의 조임 상태의 안정성이 감소되는 것 또한 방지할 수 있다. 특히, 상기 절연체(2)의 대경부(11)가 직경이 감소되고, 상기 대경부와 상기 후단측 몸체부(10) 사이의 직경 차이가 비교적 작게 설정되는 경우에도, 상기 환형 홈부(23)를 마련함으로써 충분한 맞물림 공차(B)가 확보될 수 있다. 즉, 이러한 구조를 채택함으로써, 상기 금속 쉘(3) 및 상기 절연체(2)는 충분한 기밀성 및 조임 상태의 안정성을 달성할 수 있으며, 소경에 대한 수요에 대응할 수 있다. 더욱이, 상기 절연체(2)의 후단측 몸체부(10) 전체의 직경이 감소되는 것이 아니고, 상기 환형 홈부(23)만이 상기 크림프부(20)에 대향하는 부분에 형성되는 것이다. 그 결과, 종래의 일반적으로 사용되던 플러그 캡은 본 스파크 플러그에도 접속될 수 있다는 장점이 있다.

바람직한 일 실시예에서 (구조(2)), 구조(1)의 스파크 플러그는 상기 금속 쉘이 그의 외측 둘레부에 상기 내연 엔진의 엔진 헤드의 장착 홀에 나사 결합식으로 맞물림 되는 나사부를 가짐을 특징으로 하며, 여기에서 상기 나사부는 M12(12㎜ 또는 그 이하의 외경을 가짐)보다 작거나 이와 동일한 외경을 갖고, 상기 절연체는 상기 금속 쉘 내에 전체적으로 수용되는 대경부 및 상기 환형 홈부의 후단측에 마 련되는 후단측 몸체부를 포함하며, 상기 후단측 몸체부는 상기 대경부 보다 작은 직경을 갖고, 상기 대경부와 상기 후단측 몸체부 사이의 반경의 차이는 0.6㎜보다 작다.

기밀성을 개선하기 위한 기술이 제안된 바 있는데, 여기에서는 상기 절연체 및 상기 금속 쉘을 조립할 때, 한 쌍의 링 부재 사이에 채워지는 활석을 갖는 구성(또한 “활석 링”으로 칭함)이 상기 금속 쉘의 내측 둘레면과 상기 후단측 몸체부의 외측 둘레면 사이에 마련되고, 상기 크림프부는 상기 후단측 링 부재에 보유된다 (예를 들면, 일본국 특허공개 제2004-363112호 공보). 그러나, 소경의 스파크 플러그를 실현할 때, 상기 대경부와 상기 후단측 몸체부 사이의 반경의 차이가 비교적 작게 이루어지면, 상기 금속 쉘의 내측 둘레면과 상기 후단측 몸체부의 외측 둘레면 사이의 갭 또한 작게 형성되어야 한다. 그러므로, 상기 링 부재를 박형 벽으로 만들어야 하며, 여기에는 제한이 없다. 소위 “열 크림핑 유형(heat crimping type)” 스파크 플러그는 종래에 제안된 것으로서, 상기 크림프부는 상기 대경부의 후단부에 상기 활석 없이 보유된다. 이 경우, 상기 직경이 너무 작지 않다면, 0.6㎜ 또는 그 이상의 맞물림 공차를 확보하는 것이 가능하며, 충분한 조임 상태를 보장하는 것이 가능했다. 그러나, 이러한 “열 크림핑 유형”으로도, 직경의 추가 감소가 요구되는 경우에는, 충분한 맞물림 공차를 항상 확보할 수가 없다.

상기 구조(2)의 스파크 플러그에서, 직경의 감소는 상기 나사부(15)의 외경이 M12(JIS B 8031:2006에 정의됨)보다 작거나 이와 동일하고, 상기 대경부와 상기 후단측 몸체부(10) 사이의 반경 차이가 0.6㎜보다 작게 이루어진다. 이러한 구조에 서는, 활석 링을 제공하는 것이 매우 어렵게 되고, 상술한 바의 “열 코킹 유형(heat calking type)"은 채택될 수 있다. 이러한 구조에서, 상기 환형 홈부(23)는 상기 크림프부(20)의 적어도 내측 가장자리에 대향되는 상기 절연체(20)의 일부분 상에 마련되므로, 상기 크림프부의 정확한 맞물림 공차(B)를 확보하는 것이 가능하다. 즉, 상기 스파크 플러그의 직경의 감소를 달성하는 데에 있어서, 상기 활석 링이 제공될 수 없는 경우에도, 기밀성 및 안정화된 조임 상태를 실현하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명을 더욱 효과적으로 이행하기 위한 구조로서, 상기 나사부의 외경이 M10(JIS B 8031:2006에 정의됨)보다 작거나 이와 동일한 스파크 플러그를 채택할 수 있다.

바람직한 일 실시예에서(구조(3)), 상기 구조(2)의 스파크 플러그는 상기 절연체의 대경부의 후단부에 상기 크림프부를 보유하며, 상기 절연체의 축을 포함하는 단면에서, 상기 축 방향에 수직인 방향으로 상기 크림프부의 내측 단부 지점과 상기 대경부의 방사상 외측 단부 사이의 거리로서 정의되는 맞물림 공차는 0.2㎜ 또는 그 이상으로 됨을 특징으로 한다.

상기 절연체의 축을 포함하는 단면에서, 상기 축 방향에 수직인 방향으로 상기 대경부(11)에 대한 상기 크림프부(20)의 보유부의 맞물림 공차(B)는 0.2㎜보다 크거나 이와 같게 설정되므로, 상술한 바의 작동 효과는 더욱 신뢰성 있게 나타날 수 있다.

바람직한 일 실시예에서(구조(4)), 상기 구조(1) 내지 상기 구조(3) 중 어느 하나의 스파크 플러그는 상기 절연체의 축을 포함하는 단면에서, 상기 축 방향에 수직인 방향으로 상기 크림프부의 내측 단부 지점과 상기 환형 홈부의 최소-직경부 사이의 거리는 0.2㎜ 또는 그 이상으로 됨을 특징으로 한다.

상기 크림프부의 내측 가장자리와 상기 절연체 사이의 간격이 비교적 작게 되는 경우, 외부로부터 충격이 가해지면, 상기 크림프부의 내측 가장자리 및 상기 절연체는 서로 충돌할 수 있다. 이 경우에, 상기 크림프부의 내측 가장자리가 대체로 비교적 박형 벽으로 된다는 사실과 결부시켜 생각하면, 상기 절연체는 손상될 수 있고, 상기 절연체 내에는 균열의 발생이 초래될 수 있다. 이러한 관점에서, 구조(4)에 의하면, 상기 절연체의 축(C1)을 포함하는 단면에서, 상기 축 방향에 수직인 방향으로 상기 크림프부(20)의 내측 단부 지점과 상기 환형 홈부 (방사상 최내측에 위치되는 환형 홈부의 부분)의 최소-직경부 사이의 거리(A)가 0.2㎜보다 크거나 또는 이와 동일하게 되도록 상기 환형 홈부(23)가 마련된다. 따라서, 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리와 상기 절연체(2) 사이에는 충분한 공차(A)가 확보될 수 있고, 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리와 상기 절연체(2) 사이의 충돌이 방지될 수 있으며, 따라서 상기 절연체의 균열이 방지될 수 있다.

바람직한 일 실시예에서(구조(5)), 상기 구조(1) 내지 상기 구조(4) 중 어느 하나의 스파크 플러그는 상기 절연체가 상기 환형 홈부의 후단측에 마련되는 후단측 몸체부로 이루어지며, 상기 크림프부의 내측 가장자리에 의하여 구획되는 개구부의 직경이 상기 후단측 몸체부와 상기 환형 홈부 사이의 경계에서 상기 절연체의 직경보다 작게 됨을 특징으로 한다.

구조(5)에 의하면, 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리에 의하여 형성되는 상기 개구부의 직경은 상기 후단측 몸체부(10)와 상기 환형 홈부(23) 사이의 경계에서 상기 절연체(2)의 직경보다 작다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리는 상기 환형 홈부 내에서 밀쳐지는 상태(thrust)로 설정되며 (도 3에 도시된 바와 같이 라인(107) 및 라인(25)로 구획되는 코너에서 상기 크림프부의 내측 가장자리가 상기 절연체의 외측 둘레부의 내측으로 돌출되도록), 상기 절연체의 후단측 몸체부(10)의 외경에 아무런 제한을 가하지 않으면서도 상기 크림프부의 맞물림 공차(B)를 설정하는 것이 가능해진다. 따라서, 상기 크림프부(20)를 위하여 더 큰 맞물림 공차(B)를 확보하는 것이 가능해지며, 상술한 바의 작동 효과는 더욱 신뢰성 있게 나타날 수 있다.

바람직한 일 실시예에서(구조(6)), 상기 구조(1) 내지 상기 구조(5) 중 어느 하나의 스파크 플러그는 상기 환형 홈부를 커버하는 유리층(glazing layer)을 더욱 포함하는 것임을 특징으로 한다.

상기 환형 홈부(23)는 상기 절연체(2) 내에 마련되므로, 상기 크림프부(20)의 맞물림 공차(B)를 확보하는 것이 가능해지며, 이때 상기 절연체(2)의 벽 두께는 그 부분에서 작아진다. 따라서, 그 부분에서의 강도가 다소간 감소될 우려가 있다. 이 관점에서, 구조(6)에 의하면, 상기 환형 홈부는 유리층으로 커버된다. 상기 환형 홈부는 상기 유리층으로 커버됨으로써 강화되며, 매우 작은 균열, 홀 등을 갖는 절연체 표면은 평탄해질 수 있다. 이는 상기 절연체의 강도 개선을 가능하게 해준다. 여기에서, 상기 절연체의 소정 부분 상에 상기 유리층을 형성하는 것은 상기 스파크 플러그의 제조 과정에서 중요한 단계이다. 그러므로, 구조(6)에 의하면, 복 잡한 강화 방법을 따로 마련하지 않아도, 상기 환형 홈부의 구성으로 인하여 상기 절연체의 강도가 감소되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 유리층은 상기 절연체 내에서 곡면 형태, 단차 형태, 또는 테이퍼 형태와 같은 형상을 갖는 상기 대경부(11)의 후단부에 마련될 수 있다.

바람직한 일 실시예에서(구조(7)), 상기 구조(1) 내지 상기 구조(6) 중 어느 하나의 스파크 플러그는 상기 환형 홈부가 바닥벽부를 가지며, 상기 바닥벽부는 상기 최소-직경부 및 상기 바닥벽부의 후단측으로부터 연속하여 형성되는 테이퍼 후벽부로 이루어지고, 상기 절연체의 축을 포함하는 단면에서 상기 바닥벽부의 외곽선의 연장선 및 상기 테이퍼 후벽부의 외곽선에 의하여 형성되는 각도가 40° 또는 그보다 작게 됨을 특징으로 한다.

구조(7)에서, 상기 환형 홈부(23)는 상기 바닥벽부(24)를 가지며, 상기 바닥벽부(24)는 상기 최소-직경부 및 상기 바닥벽부(24)의 후단측으로부터 연속적으로 형성되는 테이퍼 후벽부(25)를 포함한다. 여기에서, 상기 바닥벽부 및 상기 후벽부에 의하여 형성되는 각도가 직각에 가깝게 되면, 상기 바닥벽부(25) 및 상기 후벽부(24) 사이의 경계에 응력이 집중되어, 상기 경계에서 또는 그 근처에서 균열이 발생될 가능성이 있다. 반대로, 이 구조에 의하면, 상기 절연체의 축(C1)을 포함하는 단면에서, 상기 바닥벽부(24)의 외곽선(24a)의 연장선 및 상기 테이퍼 후벽부(25)의 외곽선(25a)에 의하여 형성되는 각도가 40°보다 작거나 또는 이와 동일하게 설정된다. 이는 상기 바닥벽부 및 상기 후벽부 사이의 경계에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있고 상기 환형 홈부의 구성으로 인하여 상기 절연체에 균열이 생기는 현상을 방지할 수 있게 해준다. 상기 환형 홈부 상에 상기 유리층이 마련되는 경우, 상기 바닥벽부를 커버하는 상기 유리층 표면의 외곽선의 연장선 및 상기 후벽부를 커버하는 상기 유리층 표면의 외곽선에 의하여 형성되는 각도는 40°보다 작거나 또는 이와 동일하게 설정된다.

이하, 본 발명의 일 실시예는 도면을 참조하여 설명된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

도 1은 스파크 플러그를 도시하는 단편적인 정면도이다. 도 1에서, 상기 스파크 플러그(1)의 축(C1)의 방향은 도면에서 수직 방향이며, 상기 스파크 플러그(1)의 인출 단부측은 도면의 하측이고, 후단측은 상측이다.

상기 스파크 플러그(1)는 원통형 절연체(2), 및 이를 지지하기 위한 원통형 금속 쉘(3) 등으로 이루어진다.

축 홀(4)은 상기 축(C1)을 따라 상기 절연체(2) 내에 관통되게 형성된다. 중앙 전극(5)은 상기 축 홀(4)의 인출 단부측 내에 삽입 고정되고, 단자 전극(6)은 그의 후단부측 내에 삽입 고정된다. 저항(7)은 상기 중앙 전극(5)과 상기 축 홀(4) 내의 상기 단자 전극(6) 사이에 배열되며, 이 저항(7)의 대향 단부는 유리 밀봉층(7,9)을 통하여 각각 상기 중앙 전극(5) 및 상기 단자 전극(6)에 전기적으로 접속된다.

상기 중앙 전극(5)은 상기 절연체(2)의 인출 단부로부터 돌출되도록 고정되 며, 상기 단자 전극(6)은 상기 절연체(2)의 후단부로부터 돌출되도록 고정된다. 또한, 노블 금속 팁(31)은 상기 중앙 전극(5)의 인출 단부에 용접에 의하여 결합된다 (후술됨).

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(2)는 알루미나 등을 소부(baking)함으로써 형성되며, 그의 외곽부 내에 상기 후단측에 형성되는 후단측 몸체부(10), 상기 후단측 몸체부(10)보다 상기 인출 단부측에 더 가까운 위치에서 방사상 외측으로 돌출되도록 형성되는 대경부(11); 상기 대경부(11)보다 상기 인출 단부측에 더 가깝게 형성되며 이보다 작은 직경을 갖는 중간 몸체부(12); 및 상기 중간 몸체부(12)보다 상기 인출 단부측에 더 가깝게 형성되며, 이보다 작은 직경을 갖고, 상기 내연 엔진의 내부에 노출되는 긴 다리부(13)를 포함한다. 상기 절연체(2)의 상기 대경부(11), 상기 중간 몸체부(12), 및 상기 긴 다리부(13)의 주요 부분은 원통형으로 형성된다. 또한, 상기 긴 다리부(13)와 상기 중간 몸체부(12) 사이의 연결부에는 단차부(14)가 형성되며, 상기 절연체(2)는 이 단차부(14)에서 상기 금속 쉘(3)에 의하여 보유된다. 더욱이, 상기 후단측 몸체부(10)와 상기 대경부(11) 사이의 반경의 차이는 0.6㎜보다 작게 설정된다 (본 실시예에서는 0.3㎜). 더욱이, 상기 대경부(11)의 후단부는 곡면을 갖는 어깨부(28)로 형성된다.

상기 금속 쉘(3)은 저 카본 강과 같은 금속으로 원통형으로 형성되며, 엔진 헤드 내에 상기 스파크 플러그(1)를 설치하기 위한 나사부(외측 나사부)가 그의 외측 둘레면에 형성된다. 여기에서, 상기 나사부(15)의 외경은 M12(본 실시예에서 M12)보다 작거나 이와 동일하게 설정된다. 달리 말하자면, 본 실시예의 스파크 플 러그(1)는 비교적 작은 직경으로 만들어진다. 또한, 상기 나사부(15)의 후단측의 외측 둘레면에는 장착부(16)가 형성되고, 상기 나사부(15)의 후단측에서 나사 목부(17) 상에는 링-형상 개스킷(18)이 끼워 맞춤된다. 더욱이, 상기 금속 쉘(3)의 후단측에는, 상기 금속 쉘(3)을 상기 엔진 헤드 내에 설치할 때, 렌치와 같은 도구가 맞물리기 위한 6각형 단면 형상으로 되는 도구 결합부(19) 뿐만 아니라 상기 후단부에 상기 절연체(2)를 지지하기 위한 크림프부(20)가 마련된다.

또한, 상기 절연체(2)를 보유하기 위한 단차부(21)는 상기 금속 쉘(3)의 내측 둘레면에 마련된다. 상기 절연체(2)는 상기 금속 쉘(3)의 후단측으로부터 그의 인출 단부측을 향하여 삽입된다. 상기 절연체(2)의 단차부(14)가 상기 금속 쉘(3)의 단차부(21)에 의하여 보유되는 상태에서, 상기 금속 쉘(3)의 후단측의 개구부는 방사상 내측으로 크림프된다, 즉, 상기 크림프부(20)가 형성되어 상기 절연체(2)가 이에 의하여 고정된다. 그 결과, 상기 크림프부(20)의 내측 둘레면은 상기 어깨부(28)와 일치하여 보유된다. 환형 판 패킹(22)은 상기 절연체(2) 및 상기 금속 쉘(3) 각각의 단차부(14,21) 사이에 위치된다. 이는 연소실의 내부에 기밀성을 유지시키며, 상기 절연체(2)의 긴 다리부(13)와 상기 금속 쉘(3)의 내측 둘레면 사이의 갭에 연료-공기 혼합물이 도입되는 것을 보장해주며, 상기 연료-공기 혼합물은 상기 연소실의 내부로 노출되고 외부로 누설되지 않는다.

또한, 실질적으로 L-형상인 접지 전극(27)은 상기 금속 쉘(3)의 인출 단면에 결합된다. 즉, 상기 접지 전극(27)은 그의 후단부가 상기 금속 쉘(3)의 인출 단면(26)에 용접되고, 그의 인출 단부측이 구부러져서 그의 표면이 상기 중앙 전 극(5)의 인출 단부(노블 금속 팁(31))에 대향되도록 배치된다. 노블 금속 팁(32)은 상기 접지 전극(27)에 마련되어 상기 노블 금속 팁(31)에 대향된다. 이들 노블 금속 팁(31,32) 사이의 갭은 스파크 방전 갭(33)의 역할을 한다.

상기 중앙 전극(5)은 구리 또는 구리 합금으로 형성되는 내부층(5A) 및 니켈(Ni) 합금으로 형성되는 외부층(5B)로 이루어진다. 또한 상기 접지 전극(27)은 Ni 합금 등으로 형성된다.

상기 중앙 전극(5)은 그의 인출 단부측에서 직경이 감소되며, 대체로 로드 형상으로 이루어지며, 그의 인출 단부면은 편평하게 형성된다. 상술한 바의 원통형 노블 금속 팁(31)은 그 상부에 포개지며, 상기 금속 쉘(31) 및 상기 중앙 전극(5)은 그의 결합면의 외측 가장자리부를 따라 레이저 용접, 전자 빔 용접, 저항 용접 등으로 결합된다. 한편, 이에 대향되는 상기 노블 금속 팁(32)은 상기 접지 전극(27)의 상부에서 소정의 위치에 위치되며, 그의 결합면의 외측 가장자리를 따라 용접됨으로써 결합된다. 상기 노블 금속 팁(31) 및 이에 대향되는 상기 노블 금속 팁(32) 중 어느 하나(또는 모두)는 생략될 수 있다. 이 경우, 상기 스파크 방전 갭(33)은, 각각 서로 대향하는, 상기 노블 금속 팁(32)과 상기 중앙 전극(5)의 몸체부 사이 또는 상기 노블 금속 팁(31)과 상기 접지 전극(27)의 몸체부 사이에 형성된다.

본 실시예에서, 상술한 바의 노블 금속 팁들(31, 32)은 주지의 노블 금속재로 형성된다(예를 들면, Pt-Ir 합금 등).

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 환형 홈부(23)는 상기 크림프 부(20)의 내측 가장자리에 대향되는 상기 절연체(2)의 전체 둘레부에 걸쳐 형성된다(상기 대경부(11) 및 상기 후단측 몸체부(10) 사이의 경계부). 상기 환형 홈부(23)는 바닥벽부(24), 즉, 방사상 최내측에 위치되는 최소-직경부 뿐만 아니라 상기 바닥벽부(24)의 후단측으로부터 연속하여 형성되는 테이퍼진 후벽부(25)를 포함한다. 더욱이, 도 3에 도시된 바와 같이, 축(C1)을 포함하는 단면에서, 상기 바닥벽부(24)의 외곽선(24a)의 연장선 및 상기 후벽부(25)의 외곽선(25a)에 의하여 형성되는 각도는 40°보다 작거나 또는 이와 같게 설정된다(본 실시예에서는 35°). 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 축(C1)을 포함하는 단면에서, 상기 축(C1) 방향에 수직인 방향으로 상기 크림프부(20)의 내측 단부 지점과 상기 바닥벽부(24) 사이의 거리(A)는 0.2㎜보다 크거나 또는 이와 동일하게 설정되고(본 실시예에서는 0.25㎜), 상기 축(C1) 방향에 수직인 방향으로 상기 크림프부(20)의 내측 단부 지점과 상기 대경부(11)의 방사상 외측 단부 사이의 거리(B)는 0.2㎜보다 크거나 또는 이와 동일하게 설정된다(본 실시예에서는 0.25㎜). 즉, 본 실시예에서, A 및 B는 상기 크림프부(20)의 내측 단부 지점이 상기 환형 홈부(23) 내에서 밀쳐지지 않도록 설정된다.

다음으로, 상술한 바의 구조로 되는 스파크 플러그(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 상기 금속 쉘(3)은 미리 준비된다. 즉, 원통형 금속재(즉, S17C 또는 S25C와 같은 철-기본 자재 또는 스테인레스 스틸재)는 관통구를 형성하고 개략적인 형태로 되기 위하여 냉간 단조 처리된다. 다음으로, 상기 개략적인 형태는 외형을 갖추기 위하여 절단 처리되어 상기 금속 쉘의 중간 몸체를 얻는다.

이어서, Ni-기본 합금(예를 들면, Inconel-기본 합금 등)으로 형성되는 상기 접지 전극(27)은 상기 금속 쉘의 중간 몸체의 인출 단면에 저항 용접된다. 용접에서 소위 새깅(sagging)이 발생되므로, 상기 새깅을 제거한 후, 상기 금속 쉘의 중간 몸체의 소정 부위에 압연에 의하여 상기 나사부(15)를 형성한다. 그 결과, 상기 접지 전극(27)이 용접되어 있는 금속 쉘(3)이 얻어진다. 상기 접지 전극(27)이 용접되어 있는 금속 쉘(3)에는 아연 도금 또는 니켈 도금이 수행된다. 부식 저항을 개선하기 위하여, 그의 표면은 크롬산염으로 더욱 처리된다.

또한, 상술한 바의 노블 금속 팁(32)은 상기 접지 전극(27)의 인출 단부에 저항 용접, 레이저 용접 등에 의하여 결합된다. 보다 신뢰성 있는 용접을 위하여, 상기 용접된 부분에서의 도금은 용접 이전에 제거되거나, 또는 용접될 부분은 도금 공정 동안 마스킹 처리된다. 더욱이, 상기 노블 금속 팁(32)은 후술되는 조립 이후에 용접될 수 있다.

한편, 상기 절연체(2)는 상술한 바의 금속 쉘(3)보다 미리 따로 제조된다. 예를 들면, 주로 알루미나로 이루어지며 결합제 등을 포함하는 원재료 분말로부터 몰딩용 녹색 입자를 준비하고, 상기 녹색 입자를 고무 프레스 몰딩함으로써 원통형 콤팩트(compact)를 얻는다. 이렇게 얻어지는 상기 콤팩트는 분쇄 처리되어 형상을 갖추게 된다. 상기 분쇄 시, 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리에 대향될 상기 절연체(2)의 부분은 나중에 상기 환형 홈부(23)의 역할을 하는 홈부를 형성하기 위하여 분쇄된다. 상기 형상편은 소부로(baking furnace) 내에 충전되어 소부된다. 소부 이후, 다양한 연마작업(polishing)을 수행하여 상기 절연체(2)를 얻는다. 상기 홈부는 상기 연마 시에 형성될 수도 있고, 또는 상기 홈부의 형상화는 소부 이전의 연마 작업 시 완료될 수도 있고, 소부 이후의 연마 작업은 불필요할 수도 있다.

또한, 상기 중앙 전극(5)은 상술한 바의 금속 쉘(3) 및 절연체(2)와는 별개로 미리 제조된다. 즉, Ni-기본 합금을 단조하고, 구리 합금으로 형성되는 상기 내부층(5A)을 그의 중심부 내에 마련하여 조사 성능을 개선한다. 더욱이, 상술한 바의 노블 금속 팁(31)은 저항 용접, 레이저 용접 등에 의하여 그의 인출 단부에 결합된다.

상기 저항(7) 및 상기 접지 전극(27) 뿐만 아니라 상술한 바와 같이 얻어지는 상기 절연체(2) 및 상기 중앙 전극(5)은 상기 유리 밀봉층(8,9)에 의하여 밀봉 및 고정된다. 상기 유리 밀봉층(8,9)은 일반적으로 봉규산염 유리 및 금속 분말을 혼합함으로써 준비된다. 상기 준비된 혼합물을 상기 절연체(2)의 축 홀(4) 내에 충전하여 상기 저항(7)을 샌드위치식으로 사이에 끼우고, 상기 단자 전극(6)을 상기 후단으로부터 가압되는 상태로 설정한 이 후에, 상기 준비된 혼합물을 소부로에서 소부 및 경화한다. 이 때에, 유리층은 상기 절연체(2)의 후단측 몸체부(10)의 표면 상에 동시에 소부될 수 있고, 또는 이에 앞서 상기 유리층을 그의 상부에 형성할 수도 있다.

이어서, 이상에서와 같이 각각 준비되는 상기 접지 전극(27)을 갖는 금속 쉘(3) 뿐만 아니라 상기 중앙 전극(5) 및 단자 전극(6)을 갖는 절연체(2)를 조립한다. 조립 시, 열 크림핑에 의하여 크림핑을 수행한다. 즉, 상기 금속 쉘(3)의 장착부(16)와 도구 결합부(19) 사이에 형성되는 박형 벽부(29)가 변형 저항을 감소시키 기 위하여 가열되는 상태에서, 상기 금속 쉘(3)의 후단측에 상기 개구부가 크림프된다. 이는 상기 크림프부(20)의 소성 변형에 기초한 크림핑 및 상기 절연체(2)와 상기 금속 쉘(3) 사이의 열 팽창의 차이를 이용한 크림핑을 동시에 달성한다. 열적으로 팽창된 상태의 상기 박형 벽부(29)가 냉각되면, 상기 박형 벽부(29)는 상기 축(C1) 방향으로 수축되고, 상기 대경부(11)의 어깨부(28)에 보유되는 상기 크림프부(20)는 상기 어깨부(28)를 상기 인출 단부측에 향하여 가압한다. 그 결과, 상기 절연체(2)의 외측 둘레면에 형성되는 단차부(14) 및 상기 금속 쉘(3)의 내측 둘레부에 형성되는 단차부(21)는 견고하게 보유되는 상태로 설정되며, 이는, 차례로, 상기 절연체(2) 및 상기 금속 쉘(3)을 견고하게 결합하게 된다.

마직막으로, 상기 접지 전극(27)을 구부림으로써, 상기 중앙 전극(5)의 인출 단부에 마련되는 노블 금속 팁(31)과 상기 접지 전극(27)에 마련되는 노블 금속 팁(32) 사이의 상기 스파크 방전 갭(33)을 조정하기 위한 작업을 수행한다.

이렇게 상기의 일련의 단계가 수행되면, 상기의 구조를 갖는 스파크 플러그(1)가 제조된다.

다음으로, 본 실시예에 의하여 발생되는 작동 효과를 확인하기 위하여, 다양한 조건을 변화시키면서 다양한 표본들을 제작하여 다양한 평가를 수행하였다. 그 실험 결과는 아래에 설명된다.

우선, 다음의 조건을 다양하게 변경하여 스파크 플러그들을 제작하였다: 상기 절연체의 축을 포함하는 단면에서 상기 바닥벽부의 외곽선(24a)의 연장선 및 상기 후벽부의 외곽선(25a) 사이에 형성되는 각도(θ, 이하, 홈부 각도(θ)로 칭함); 상기 축 방향에 수직인 방향으로 상기 크림프부의 내측 단부 지점과 상기 바닥벽부 사이의 거리(A, 이하, 유격 거리(A)로 칭함); 및 상기 축 방향에 수직인 방향으로 상기 크림프부의 내측 단부 지점과 상기 대경부의 방사상 외측 단부 사이의 거리(B, 이하, 맞물림 거리(B)로 칭함). 그리하여, 충격 저항 테스트, 기밀성 테스트 및 크림프부 강도 테스트를 수행하였다. 각각의 표본에서, 상기 나사부의 외경은 M12로 설정하였고, 대경부(11)의 직경은 11.6㎜로 설정하였다. 또한, 상기 인출 단부측을 향하는 그의 후단부로부터 상기 대경부에 이르는, 즉 환형 홈부를 포함하는 상기 절연체의 부분에는 유리층을 형성하였다.

상기 충격 저항 테스트에서와 같이, 상기 홈부의 각도(θ)가 다양하게 변경된 표본들 및 상기 유격 거리(A)가 다양하게 변경된 표본들에 대하여 이제까지 주지되어 있는 샤르피(Charpy) 충격 테스트를 수행하였다. 상기 샤르피 충격 테스트의 개요는 다음과 같다: 즉, 상기 스파크 플러그의 축 방향이 상기 스파크 플러그의 수직 방향으로 설정되고, 상기 스파크 방전 갭이 상기 하측으로 되고, 상기 금속 쉘의 나사부가 테스트 벤치의 나사 홀과 나사 결합식으로 맞물림 되도록 상기 스파크 플러그를 고정하였다. 또한, 강철로 된 1.13 kg의 해머가 말단에 부착된 330㎜ 길이의 아암을 상기 스파크 플러그의 축 방향 상부의 선회 지점에 스윙가능하게 마련하였다. 이 때에, 상기 선회 지점의 위치는 상기 절연체의 후단부로 스윙될 때 상기 해머의 위치가 상기 절연체의 후단부로부터 대략 1㎜에 위치되는 부분에 대하여 충돌하도록 설정된다. 그러면, 상기 아암의 중심 축과 상기 스파크 플러그의 축 사이의 스윙 각도가 소정의 각도만큼 점진적으로 커지는 동안 상기 해머의 팁이 상기 절연체에 충돌된다. 이러한 작동을 반복적으로 수행하였고, 상기 절연체 내에 균열이 발생되었을 때의 스윙 각도 및 상기 스윙 각도에 기초한 파괴 에너지를 다양한 조건 하에서 결정하였다. 이 테스트를 동일한 형태의 5종의 표본들로 된 군 내에서 수행하여 상기 파괴 에너지의 평균값을 계산하였다. 도 6은, 한편으로는, 0°(홈이 없음), 10°, 20°, 30°, 40°, 50° 및 60°로 다양하게 변경된 경우의 상기 홈부의 각도(θ)와, 다른 한편으로는, 상기 각 홈부 각도(θ)에서의 파괴 에너지의 평균값에 대한 0°(홈이 없음)에서의 홈부 각도(θ)에서의 파괴 에너지의 비율 사이의 관계를 나타낸다. 도 6에서, 상기 홈부의 각도(θ)를 횡좌표로 취하고, 상기 파괴 에너지의 평균값을 종좌표로 취한다. 이 때에 상기 유격 거리(A)는 0.2㎜로 정하였다. 또한, 도 7은 한편으로는, 0.10㎜, 0.15㎜, 0.20㎜, 0.25㎜, 0.30㎜ 및 0.35㎜로 다양하게 변경된 경우의 상기 유격 거리(A)와, 다른 한편으로는, 상기 각 상기 유격 거리(A)에서의 파괴 에너지의 평균값에 대한 상기 유격 거리(A) 0.10㎜에서의 파괴 에너지의 비율 사이의 관계를 나타낸다. 도 7에서, 상기 유격 거리(A)를 횡좌표로 취하고, 상기 파괴 에너지의 평균값을 종좌표로 취한다. 이 때에 상기 홈부 각도(θ)는 40°로 정한다. 또한, 도 6에 도시된 평가 테스트의 결과는 본 발명의 구조 (7)에서의 기밀성 및 강도의 감소가 본 발명 구조 (1)의 효과인 기밀성 및 조임 상태의 안정성 실현을 아직 허용함을 입증한다. 또한, 테이퍼진 후벽부가 마련되는 경우에는 상기 홈부 각도(θ)를 40°보다 작게 또는 이와 동일하게 설정하는 것이 바람직하고, 도 6에 나타낸 평가 테스트의 결과는 상기 후벽부가 테이퍼 형태로 형성되는 것을 허용하도록 된다. 그러나, 도 6의 결 과는 상기 후벽부가 테이퍼 형태로 형성되는 경우 상기 절연체의 강도가 감소됨을 나타내며, 상기 홈부 각도(θ)의 하한선은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 상기 홈부 각도(θ)가 5°와 같이 작은 경우에도 아무런 문제가 존재하지 않는다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 홈부 각도(θ)가 증가하면, 상기 파괴 에너지의 평균값이 바람직하지 못하게 감소한다, 즉, 더 작은 부하에서도 상기 절연체에 균열이 발생한다. 특히, 상기 홈부 각도(θ)가 40°를 초과하는 경우 상기 절연체의 강도가 눈에 띄게 감소되는 것이 더욱 명백해진다. 따라서, 상기 환형 홈부의 구성으로 인하여 상기 절연체의 강도가 감소되는 것을 효과적으로 방지하기 위하여, 상기 홈부 각도(θ)를 40°보다 작게 또는 이와 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 유격 거리(A)가 감소되면, 상기 파괴 에너지의 평균값이 바람직하지 못하게 감소한다, 즉, 더 작은 부하에서도 상기 절연체에 균열이 발생한다. 특히, 상기 유격 거리(A)가 0.2㎜보다 작은 경우, 상기 절연체의 강도가 눈에 띄게 감소되는 것이 더욱 명백해진다. 따라서, 유격 거리(A)가 최소한 0.2㎜가 되도록 상기 환형 홈부의 깊이 등을 설정하는 것이 바람직하다. 상기 기밀성이 감소되지 않도록 상기 유격 거리(A)가 설정되면 충분하고, 상기 유격 거리(A)가 0.2㎜보다 크거나 또는 이와 동일하면 그의 효과가 발생된다. 이러한 증명 테스트는 양호한 절연체 강도는 적어도 0.35㎜의 유격 거리(A)에서 확보됨을 확인한다.

더욱이, 상기 기밀성 테스트 및 크림프부 강도 테스트는 맞물림 거리(B)가 다양하게 변경된 표본들에 대하여 각각 수행하였다. 상기 유격 거리(A)가 0.2㎜로 설정되었고, 상기 맞물림 거리(B)가 0.1㎜를 초과한 경우에는, 상기 환형 홈부의 깊이를 변경하기 위하여 상기 크림프부에 대향하는 부분에 상기 환형 홈부를 제공함으로써 상기 맞물림 거리(B)를 변경하였다. 상기 맞물림 거리(B)의 변경된 길이는 각각 0.10㎜, 0.15㎜, 0.20㎜, 0.25㎜, 0.30㎜ 및 0.35㎜이었다.

상기 기밀성 테스트의 개요는 다음과 같다:

즉, 상기 충격 저항 테스트와 마찬가지 방식으로, 상기 스파크 플러그의 축 방향이 상기 스파크 플러그의 수직 방향으로 설정되고, 상기 스파크 방전 갭이 상기 하측으로 되고, 상기 금속 쉘의 나사부가 테스트 벤치의 나사 홀에 나사 결합식으로 맞물림 되도록 상기 스파크 플러그를 고정하였다. 또한, 1.5Mpa의 공기압이 하측으로부터 가해지는 상태에서, 상기 스파크 플러그의 베어링 표면(상기 장착부(16)의 하단면)의 온도를 증가시키기 위하여 상기 스파크 플러그를 가열하였다. 그 결과, 1분에 10㏄의 공기가 누설될 때(“10㏄ 누설 온도”)의 상기 나사부의 온도를 측정하였다. 이 테스트 또한 동일한 형태의 5종의 표본들로 된 군 내에서 수행하였고 상기 10㏄ 누설 온도의 평균값을 계산하였다. 도 8은 상기 맞물림 거리(B)와, 각각의 맞물림 거리(B)에서의 10㏄ 누설 온도의 평균값에 대한 상기 맞물림 거리(B) 0.10㎜에서의 10㏄ 누설 온도의 평균값의 비율 사이의 관계를 나타낸다. 도 8에서, 상기 맞물림 거리(B)를 횡좌표로 취하고, 상기 10㏄ 누설 온도의 평균값을 종좌표로 취한다.

또한, 상기 크림프부의 강도 테스트는 다음과 같이 수행하였다. 즉, 상기 접 지 전극이 제거되거나 또는 상기 접지 전극이 원래 제공되지 않는 상기 스파크 플러그의 축 방향이 상기 스파크 플러그의 수직 방향으로 설정되고, 상기 스파크 방전 갭에 상응하는 부분이 상기 하측으로 되고, 상기 금속 쉘의 나사부가 테스트 벤치의 나사 홀에 나사결합식으로 맞물림 되도록 상기 스파크 플러그를 고정하였다. 부하가 하측으로부터 상기 절연체에 가해지고, 상기 부하가 계속하여 증가되며, 상기 절연체가 상기 금속 쉘로부터 후향될 때의 후향 부하를 측정한다. 이 테스트 또한 동일한 형태의 5종의 표본들로 된 군 내에서 수행하였고 상기 후향 부하의 평균값을 계산하였다. 이 테스트에서 상기 맞물림 거리(B)는 각각 0.15㎜, 0.20㎜, 0.25㎜, 0.30㎜, 및 0.35㎜이었다. 도 9는 상기 맞물림 거리(B)와, 각각의 맞물림 거리(B)에서의 후향 부하의 평균값에 대한 상기 맞물림 거리(B) 0.15㎜에서의 후향 부하의 평균값의 비율 사이의 관계를 나타낸다. 도 9에서, 상술한 바의 테스트에서와 같이, 상기 맞물림 거리(B)를 횡좌표로 취하고, 상기 후향 부하의 평균값을 종좌표로 취한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 맞물림 거리(B)가 감소되면, 상기 10㏄ 누설 온도의 평균값이 감소된다, 즉, 기밀성이 감소된다. 특히, 상기 맞물림 거리(B)가 0.2㎜보다 작은 경우, 기밀성이 눈에 띄게 감소되는 것이 더욱 명백해진다. 따라서, 상기 맞물림 거리(B)가 최소한 0.2㎜ 또는 그 이상이 되도록 상기 환형 홈부의 깊이를 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 맞물림 거리(B)가 감소되면, 상기 후향 부하의 평균값이 감소된다, 즉, 작은 부하에도 상기 절연체가 상기 금속 쉘로부 터 후향된다. 그러므로, 상술한 바의 기밀성 테스트 및 크림프부 강도 테스트의 결과에 따라 전반적인 결정이 한다면, 맞물림 거리(B)를 0.2㎜ 또는 그 이상으로 확보하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

더욱이, 상기 유격 거리(A) 및 상기 맞물림 거리(B)가 변경된 표본들에 대한 상기 테스트 결과로부터, 상기 환형 홈부의 바닥벽부로부터 축 방향에 수직인 방향을 따라 상기 대경부의 방사상 외측 단부까지의 거리, 즉, 상기 유격 거리(A) 및 상기 맞물림 거리(B)의 총 합이 0.4㎜보다 크거나 또는 이와 동일하게 되도록 상기 환형 홈부의 깊이를 설정하는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다. 달리 말하면, 이러한 환형 홈부를 제공함으로써, 충분한 기밀성 및 조임 상태의 안정성을 확보하면서, 상기 대경부와 상기 후단측 몸체부 사이의 반경 차이가 0.4㎜보다 작게 되도록 소형화를 실현하는 것이 가능하다.

본 발명의 상기의 실시예의 세부 사항들에 제한되지 않으며, 예를 들면 후술되는 바와 같이 실행될 수 있다. 아래에 도시되지 않은 기타의 응용 및 수정을 가하는 것 역시 가능하다.

(a) 상기의 실시예에서는 아무런 특별한 참조가 이루어지지 않았으나, 상기 환형 홈부(23)를 형성한 이후에 상기 환형 홈부(23)를 커버하기 위하여 유리층을 형성할 수 있다. 상기 유리층을 제공함으로써, 환형 홈부(23)로 인하여 상기 절연체(2)의 강도가 감소되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 유리층의 두께에는 특별한 제한이 없으나, 상기 유리층의 두께는 바람직하기로는 5㎛보다 작지 않고 30㎛보다 크지 않다.

(b) 상기의 실시예에서 상기 크림프부(20)의 내측 둘레면은 상기 어깨부(28)에 바로 보유되나, 한 쌍의 링 부재 사이에 활석이 채워지는 활석 링을 상기 크림프부(20)와 상기 어깨부(28)의 사이에(상기 절연체(2)의 외측 둘레면과 상기 금속 쉘(3)의 내측 둘레면 사이의 갭 내에) 마련할 수도 있다. 더욱이, 환형 금속 판 패킹이 제공될 수도 있다.

(c) 상기 실시예에서, 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리는 상기 환황 홈부(23)에서 밀쳐지지 않도록 설정되나, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리는 상기 환형 홈부(23)에서 밀쳐지는 상태로 설정될 수도 있다. 이 경우, 상기 후단측 몸체부(10)의 외경 상에 아무런 제한을 가하지 않으면서도 상기 크림프부(20)를 위한 맞물림 공차를 설정할 수 있고, 상기 크림프부(20)를 위하여 더 큰 맞물림 공차를 확보하는 것을 가능하게 할 수 있다.

(d) 상기 실시예에서 상기 환형 홈부(23)의 형태는 도시적인 것으로서 상기 환형 홈부(23)의 형태는 이러한 형상에 제한되지 않는다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 환형 홈부(23)는 상기 후단측 몸체부(10)의 인출 단부로부터 상기 대경부(11) 측을 향하여 비교적 완만한 테이퍼 형태를 형성하도록 상기 환형 홈부(23)를 형성함으로써 제공될 수 있다. 즉, 상기 환형 홈부(23)는 상기 크림프부(20)를 위한 맞물림 공차를 충분히 확보할 수 있는 형태를 가지며, 이는 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리에 대향되는 상기 절연체(2) 부분의 외경(D1)이 상기 후단측 몸체부(10)의 인출 단부의 외경(D2)보다 작게 설정된다면 충분하다.

(e) 상기 실시예에서, 상기 접지 전극(27)은 상기 금속 쉘(3)의 인출 단부 에 결합되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명은 또한 상기 접지 전극이 상기 금속 쉘의 일부(또는 미리 상기 금속 쉘에 용접되는 팁 맞춤부의 일부분)를 깍아내는 방식으로 형성하는 경우에도 적용가능하다(예를 들면, 일본국 특허공개 제2006-236906호 공보 참조).

(f) 상기 실시예의 중앙 전극(5)은 인출 단부측에서 직경이 감소되나, 상기 중앙 전극(5)의 인출 단부측은 직경이 반드시 감소되어야 하는 것은 아니며, 상기 중앙 전극(5)이 전반적으로 로드 형태(원통형 형상)로 형성되는 경우에도 아무 문제가 없다. 더욱이, 상기 중앙 전극(5)은 상기 내부층(5A) 및 상기 외부층(5B)을 포함하는 이중 층 구조로 되지만, 상기 중앙 전극(5)은 단일 층으로 구성될 수도 있다.

(g) 상기 스파크 플러그는 상기 실시예에 설명된 바에 특히 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 또한 2 내지 4개의 접지 전극들을 갖는 스파크 플러그에 대해서도 실행가능하다.

(h) 상기 도구 결합부(19)는 육각형 단면 형태로 마련되지만, 상기 도구 결합부(19)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 도구 결합부(19)는 이중-육각형(bi-hex, 수정된 12-포인트) 형태[ISO22977:2005(E)] 등으로 될 수 있다.

당업자는 이상에서 도시되고 설명된 본 발명의 형태 및 세부 사항들에는 다양한 수정을 가할 수 있고, 그러한 수정은 첨부된 특허 청구의 요지 및 범위 내에 속한다.

본 출원은 2007년 3월 30일자의 일본국 특허출원 제2007-091985호, 및 2008년 1월 16일자의 일본국 특허출원에 기초한 것으로서, 그의 전반적인 내용은 이에 참조로 결합되어 있으며 이는 상세하게 설명된 바와 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스파크 플러그의 구조를 단편적으로 도시하는 정면도

도 2는 상기 스파크 플러그의 구조를 도시하는 정면도

도 3은 환형 홈부의 바닥벽부 및 후벽부에 의하여 형성되는 각도를 도시하는 확대 단면도

도 4는 크림프부의 내측 단부 지점과 상기 바닥벽부 사이의 거리 및 상기 크림프부의 내측 단부 지점과 대경부의 방사상 외측 단부 사이의 거리를 도시하는 확대 단면도

도 5는 또 다른 실시예에 의한 상기 환형 홈부에 대하여 상기 크림프부의 내측 가장자리의 위치 관계를 도시하는 확대 단면도

도 6은 파라미터가 변화되는 충격 저항 테스트에서 홈부 각도와 파괴 에너지의 평균값 사이의 관계를 나타내는 그래프

도 7은 파라미터가 변화되는 충격 저항 테스트에서 유격 길이와 파괴 에너지의 평균값 사이의 관계를 나타내는 그래프

도 8은 파라미터가 변화되는 기밀성 테스트에서 맞물림 길이와 10㏄ 누설 온도의 평균값 사이의 관계를 나타내는 그래프

도 9는 파라미터가 변화되는 크림프부 강도 테스트에서 상기 맞물림 길이와 후향(withdrawal) 부하의 평균값 사이의 관계를 나타내는 그래프

도 10은 또 다른 일 실시예에 의한 상기 환형 홈부 등을 도시하는 부분적인 확대 단면도

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 스파크 플러그 2 - 절연체

3 - 금속 쉘 4 - 축 홀

5 - 중앙 전극 10 - 후단측 몸체부

11 - 대경부 15 - 나사부

20 - 크림프부 23 - 환형 홈부

24 - 바닥벽부 24a - 바닥벽부의 외곽선

25 - 후벽부 25a - 후벽부의 외곽선

27 - 접지 전극 33 - 스파크 방전 갭

C1 - 축

Claims (7)

1. 축(C1) 방향으로 관통되는 축 홀(4)을 갖는 원통형 절연체(2);

   상기 축 홀(4) 내에 부분적으로 삽입되는 중앙 전극(5);

   상기 절연체(2)의 외측 둘레를 둘러싸는 금속 쉘(3)로서, 상기 금속 쉘(3)의 후단부에 마련되는 크림프부(20)에 의하여 상기 절연체(2)에 고정되는 금속 쉘(3); 및

   접지 전극(27)으로서, 상기 접지 전극(27)의 일부분이 스파크 방전 갭(33)을 통하여 상기 중앙 전극(5)의 인출 단부에 대향되도록 되도록 상기 금속 쉘(3)에 결합되는 접지 전극(27)으로 이루어지며,

   상기 절연체(2)는 상기 크림프부(20)의 내측 가장자리에 대향되는 환형 홈부(23)를 가짐을 특징으로 하는, 내연 엔진용 스파크 플러그(1)
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속 쉘(3)은, 그의 외측 둘레부에, 상기 내연 엔진의 엔진 헤드의 장착 홀에 나사 결합식으로 맞물림 되기 위한 나사부(15)를 가지며, 상기 나사부(15)는 12㎜ 또는 그 보다 작은 외경을 갖고,

   상기 절연체(2)는 상기 금속 쉘(3) 내에 전체적으로 수용되는 대경부(11)와, 상기 환형 홈부(23)의 후단측 상에 마련되는 후단측 몸체부(10)로 이루어지며, 상 기 후단측 몸체부(10)의 직경이 상기 대경부(11)보다 작고, 상기 대경부(11)와 상기 후단측 몸체부(10) 사이의 반경의 차이가 0.6㎜보다 작게 됨을 특징으로 하는, 내연 엔진용 스파크 플러그.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 크림프부(20)는 상기 절연체(2)의 대경부(11)의 후단부에 보유되며, 상기 절연체(2)의 축(C1)을 포함하는 단면에서, 상기 축(C1) 방향에 수직인 방향으로 상기 크림프부(20)의 내측 단부 지점과 상기 대경부(11)의 방사상 외측 단부 사이의 거리(B)로서 정의되는 맞물림 공차는 0.2㎜ 또는 그 이상으로 됨을 특징으로 하는, 내연 엔진용 스파크 플러그.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절연체(2)의 축(C1)을 포함하는 단면에서, 상기 축(C1) 방향에 수직인 방향으로 상기 크림프부(20)의 내측 단부 지점과 상기 환형 홈부(23)의 최소-직경부 사이의 거리(A)는 0.2㎜ 또는 그 이상으로 됨을 특징으로 하는, 내연 엔진용 스파크 플러그.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절연체(2)는 상기 환형 홈부(23)의 후단측 상에 마련되는 후단측 몸체부(10)로 이루어지며,

   상기 크림프부(20)의 상기 내측 가장자리에 의하여 구획되는 개구부의 직경은 상기 후단측 몸체부(10)와 상기 환형 홈부(23) 사이의 경계에서 상기 절연체(2)의 직경(2) 보다 작게 됨을 특징으로 하는, 내연 엔진용 스파크 플러그.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 환형 홈부(23)를 커버하는 유리층으로 더욱 이루어지는, 내연 엔진용 스파크 플러그.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 환형 홈부(23)는 상기 최소-직경부로 이루어지는 바닥벽부(24) 및 상기 바닥벽부(24)의 후단측으로부터 연속하여 형성되는 테이퍼 후벽부(25)를 가지며, 상기 바닥벽부(24)의 외곽선(24a)의 연장선과 상기 테이퍼 후벽부(25)의 외곽선(25a)에 의하여 형성되는 각도는 40° 또는 그 이하로 됨을 특징으로 하는, 내연 엔진용 스파크 플러그.

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