KR20110005843A - 세라믹 스파크 플러그 절연체 및 그의 제조 방법 - Google Patents

세라믹 스파크 플러그 절연체 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110005843A
KR20110005843A KR1020107025142A KR20107025142A KR20110005843A KR 20110005843 A KR20110005843 A KR 20110005843A KR 1020107025142 A KR1020107025142 A KR 1020107025142A KR 20107025142 A KR20107025142 A KR 20107025142A KR 20110005843 A KR20110005843 A KR 20110005843A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tube
ceramic
insulator
preform
core
Prior art date
Application number
KR1020107025142A
Other languages
English (en)
Inventor
윌리암 제이. 워커
Original Assignee
페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니 filed Critical 페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니
Publication of KR20110005843A publication Critical patent/KR20110005843A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/38—Selection of materials for insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs

Abstract

단부, 점화단, 및 상기 단부로부터 상기 점화단까지 종축 방향의 구멍축을 따라서 뻗어있는 내부 구멍을 구비한 전기 절연 세라믹 코어 튜브; 및 제 2 외부 표면 및 제 2 구멍을 구비하는 전기 절연 세라믹 코어 노우즈 튜브;를 포함하고, 상기 세라믹 코어 노우즈 튜브의 제 2 외부 표면은 상기 점화단에 인접한 상기 세라믹 코어 튜브의 상기 구멍과 포개어져 맞물리고 직접 결합되는 스파크 점화 장치용 절연체가 개시된다. 절연체는 또한 상기 코어 튜브의 외부 표면 상에서 유사하게 포개어지고 직접 결합된 쇼울더 튜브, 또는 코어 튜브의 외부 표면 상에서 포개어지고 직접 결합된 마스트 튜브를 포함한다. 세라믹은 알루미나계 세라믹과 기타 적절한 세라믹 재료를 포함하고, 튜브는 동일한 세라믹 조성 또는 상이한 세라믹 조성으로 만들어진다. 본 발명은 또한 소결하는 동안 수축을 제어함으로써 포개어진 튜브의 직접 결합된 절연체를 제조하는 방법을 포함한다.

Description

세라믹 스파크 플러그 절연체 및 그의 제조 방법{CERAMIC SPARK PLUG INSULATOR AND METHOD OF MAKING}
본 발명은 일반적으로 세라믹 절연체에 관한 것으로, 특히, 세라믹 스파크 플러그 절연체 및 세라믹 스파크 플러그 절연체의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 스파크 플러그(10)는 일반적으로 부분적으로 금속쉘(16)내에 배치되고 단부(18)를 향해 상기 금속쉘 위로 축 방향으로 뻗어있는 세라믹 절연체(12)를 활용한다. 도전성 단자(20)는 단부(18)에서 중심 구멍(22) 내에 배치된다. 도전성 단자(20)는 중심 보어(22) 내에 배치된 도전성 중심 전극 어셈블리(24)의 일부이다. 점화단(26)에 대향하여, 또는 점화단(26)에서, 중심 전극(28)이 절연체(12)내에 배치되고, 쉘(16)에 배치된 접지 전극(32)과 함께 스파크 갭(34)을 형성하는 노출된 스파킹 표면(30)을 가진다. 다수의 상이한 절연체(12) 구성이 폭넓은 다양한 단자 구성, 전극 어셈블리 구성, 쉘 구성 등을 수용하도록 사용된다. 그러나, 도 1 및 도 2를 참조하면, 절연체(12)의 피처는 전체적으로 종래 일반적인 스파크 플러그 절연체의 대표적인 것이다.
절연체(12)는 일반적으로 분무-건조된 분말로 된 블랭크를 가압하고 결과적으로 그라인딩 휠을 이용하여 블랭크로부터 준정형(near net shape) 절연체의 프리폼(preform)(수축을 허용하는)을 그라인딩하여, 상기 프리폼을 밀도를 높게하고 마감된 절연체를 형성하기 위해 분말 입자를 소결하기에 충분히 높은 온도로 상기 절연체 예비적 형성품을 소성함으로써 일반적으로 이루어진 모놀리식 세라믹 물품이다. 절연체(12)는, 그것이 스파크 플러그의 핸들링과 설치에 연관된 스트레스를 경험하기 때문에, 스파크 플러그 부트(도시되지 않음)를 수용하도록 조정되고 절연체에 필요한 기계력을 제공하기에 충분한 두께를 가지는 쉘(16) 위로 뻗어있는 마스트 부분(36)을 구비한다. 마스트 부분(36)은 도시된 바와 같이 중심 보어(22)에 단자 스터드(37)를 하우징하고, 다른 구성(도시되지 않음)에서, 또한 중심 전극 어셈블리(24)의 다른 부분을 하우징한다. 절연체(12)는 또한 절연체(12)와 중심 전극 어셈블리(24)에 대해 외부로 내연 가스에 연관된 압력이 가압할 때 엔진의 동작 동안 금속 쉘(16) 내부에 절연체(12)를 유지시키기 위해 턴오버(40)와 함께 사용되는 큰 쇼울더(38)를 포함한다. 절연체(12)는 또한 쉘의 나사가공된 부분(43)에 인접한 금속쉘(16)에 배치된 하부 원통부(42)를 포함한다.
하부 원통부(42)는 도시된 바와 같이, 중심 보어(22)에 3개 부분(도전체/억제기/도전체)의 유리 발화 억제기 시일(FISS)(44)을 하우징하고, 또는 다른 구성에서 중심 전극 어셈블리(24)의 또다른 부분을 하우징한다. 하부 원통부(42)는 작은 쇼울더(45)를 통해 그의 하부에 배치된 태이퍼진 코어 노우즈(46)로 변한다. 작은 쇼울더(45)는 쉘(16)에서 쇼울더(47)와 맞물리도록 동작하고, 큰 쇼울더(38) 및 턴오버(40)(또는 다른 쉘 구성(도시되지 않음)의 미리 형성된 플랜지 또는 쇼울더)와 함께, 쉘(16)에서 절연체(12)를 유지한다. 태이퍼된 코어 노우즈(46)는 또한 스파킹 표면(30)으로서 스파킹 팁(도시되지 않음)을 포함하는 중심 전극(28)을 하우징한다. 절연체(12)는 고 절연 내력, 고 기계력, 고 열전도성, 및 내연 기관의 고온 동작 환경에 충분한 열 쇼크에 대한 저항을 구비한다.
내연 기관에서 사용되는 스파크 플러그 절연체는 약 1000℃의 범위의 고온 환경에 놓인다. 동작시, 약 40,000 볼트까지의 점화 전압 펄스가 스파크 플러그를 통해 중심 전극으로 인가되어, 스파크가 중심 전극과 접지 전극 사이의 갭을 점프하도록 한다. 절연체의 목적은 스파크 경로의 무결성을 보장하고 전압 펄스가 접지로의 다른 경로를 찾아서, 플러그의 스파크 성능을 감소시키는 것을 방지하는 것이다. 기술된 고압 및 고온 환경은 기존 절연체 재료의 성능 또는 이들 재료에 연관된 가장 중요한 성능 제한을 열화시킨다. 예를 들면, 가압 공정은, 가압된 블랭크의 단면적이 절연체의 형상을 수용하기 위해 자신의 길이방향을 따라 균일하지 않기 때문에, 세라믹의 절연 내력에 대해 해로운 효과를 가지는 것으로 알려진 분무-건조된 분말의 잔유물을 남긴다. 밀도 그래디언트는 절연체의 일부 영역이 저 밀도(고 다공성)가 되도록 나타난다.
도 1을 다시 참조하면, 큰 쇼울더 영역(38) 또는 작은 쇼울더(45)에 인접한 영역 중 어느 하나의 측과 같은, 절연체의 단면 두께가 변하는 위치에서 상술한 가압 방법을 이용하여, 밀도 그래디언트와 저 밀도 영역이 빈번하게 발생한다. 이러한 감소된 밀도의 영역은 더 낮은 절연 내력을 가져서, 더 잘 절연 파괴되는 경향이 있다. 또다른 예로서, 스파크 플러그 절연체를 형성하는 데에 사용되는 그라인딩 프로세스는 가압된 블랭크로부터 다량의 재료를 제거한다. 이러한 재료는 일반적으로 후속한 분무-건조된 분말의 배치로 재가공되지만, 또한 잠재적인 오염원이 된다. 이러한 오염은 또한 스파크 플러그 절연체에 사용되는 세라믹 재료 내에서 감소된 절연 내력의 랜덤하고 로컬라이즈된 영역을 도입한다. 또다른 예로서, 절연체를 형성하는 데에 사용되는 그라인딩 프로세스는 소결된 절연체 상에 상대적으로 거친 표면의 마무리를 남기고, 이는 일반적으로 단부 또는 절연체의 마스트의 글래이징을 필요로하여, 점화단 상에서의 연소 공정으로부터의 침전물의 부착을 증진시킨다.
다양한 자기류 및 금속 산화물을 포함하는 다수의 상이한 재료가 세라믹 스파크 플러그 절연체에 사용되거나 또는 사용하기 위해 제시된다. 현재, 가장 일반적으로 사용되는 재료는 알루미나계 세라믹 재료이고, 이는 또한 일반적으로 다양한 유리 및 기타 합금 구성요소에 통합된다. 세라믹 스파크 플러그 절연체로서 사용하는 알루미나계 세라믹 재료는 US 4,879,260(Manning) 및 US 7,169,723(Walker)에 기술된 것들을 포함한다. 절연체에 사용되는 세라믹 재료는 유전체 재료이다. 재료의 절연 내력은 일반적으로 파괴 또는 그의 전기 구멍을 일으키지 않고서 재료에 인가될 수 있는 최대 전기장으로서 정의된다. 스파크 플러그 절연체의 절연 내력은 일반적으로 밀당 볼트(V/mil)로 측정된다. 다수의 응용에 사용되는 표준 스파크 플러그 설계에 대한 스파크 플러그 RMS 절연 내력에 대한 일반적인 값은 실온에서 약 400V/mil이다. 스파크 플러그에 사용되는 절연체의 절연 내력은 또한 온도의 함수이다. 고온은 전류가 세라믹을 통해 보다 용이하게 누설하도록 하는 특정한 이온의 이동성을 증가시킨다. 전류의 임의의 누설은 유전체 구멍에 대한 재료의 저항성을 점차적으로 열화시키는 로컬라이징된 가열을 야기한다. 절연 파괴에 대한 절연체의 저항은 또한 인가 전기장 하의 스파크 플러그 사이클링에 대한 열 스트레스와 그의 부수적인 열-전기 피로에 의해 스파크 플러그의 수명을 감소시키는 경향을 가지는 것으로 관찰된다. 미세구조 및/또는 조성의 변화의 정확한 속성이 완전히 이해되지는 않지만, 세라믹 재료의 부분적인 용융을 일으키기에 충분한 온도로 로컬라이징된 가열에 연관되는 것으로 믿어진다.
제조업체가 복잡도를 증가시키고 내연기관의 크기를 감소시키기 때문에, 스파크 플러그 절연체는 더 작은 직경을 가질 필요가 있다. 현재, 크기 감소는 플러그의 서비스 수명에 대해 절연체의 필요한 절연 내력에 의해 한정되고, 이는 직접적으로 절연체 벽에 필요한 두께에 연관된다. 다른 크기 감소를 제한하는 팩터는 더 많은 제조업체가 100,000 마일, 150,000마일, 및 175,000마일 서비스 수명과 같은 더 긴 서비스 수명을 스파크 플러그로부터 요구하고 있다는 것이다. 원하는 서비스 수명이 길수록, 요구되는 절연 내력도 더 커진다. 또한, 요구되는 전압이 높을수록 요구되는 절연 내력도 더 높아진다. 미리 스파크 플러그의 서비스 수명 또는 절연 내력을 증가시키기 위해, 절연체의 벽이 두께가 증가된다. 그러나, 현대 엔진에 대한 보다 컴팩트한 스파크 플러그에 대한 현재의 요구는 더 두꺼운 벽의 절연체의 사용을 방지 또는 제한한다. 따라서, 엔진이 크기가 작아지고, 스파크 플러그에 있어서 더 긴 서비스 수명과 더 높은 전압이 요구될 때, 절연 내력이 증가되고 벽 두께와 감소된 절연체를 가진 스파크 플러그가 요구된다.
따라서, 주어진 크기 및 벽 두께의 스파크 플러그 절연체에 대해, 절연 내력을 증가시켜 강화된 스파크 플러그 및 그에 따른 엔진, 성능을 촉진시키기 위해 고압 및 고 동작 온도에서의 연장된 서비스 기간동안 절연 파괴가 되는 경향을 감소시키는 것이 바람직하다. 대안으로, 주어진 성능 요구조건에 대해, 절연체 재료의 절연 내력을 증가시켜, 절연체 재료의 크기 및 벽 두께를 감소시킴으로써, 스파크 플러그에 연관된 공간 덮개를 감소시키고 다른 목적으로 이러한 공간을 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
고순도 알루미나는 475 V/mil의 RMS 절연 내력의 예외적인 전기 특성을 가지는 것으로 알려져있다. 이는 종래 스파크 플러그 절연체에 대해 사용되는 알루미나에 비해 약 20% 개선된 것이다. 그러나, 고 순도 알루미나는 처리하기에 어렵고, 종래 스파크 플러그 절연체에 사용되는 제조 기술은 적합하지 못하다. 예를 들면, 종래 성형(forming) 기술은 분무-건조된 분말로된 블랭크를 가압하여 그라인딩 휠을 이용하여 절연체의 프로파일을 블랭크로 그라인드하고, 소결에 의해 밀도를 높이기 위해 절연체를 고온으로 소성(fire)한다. 가압 프로세스는 세라믹의 절연 내력에 대해 해로운 영향을 가지는 것으로 알려진 분무-건조된 분말의 잔유물을 남긴다. 가압된 블랭크의 단면적은 절연체의 형상을 수용하기 위해 균일하지 않기 때문에, 밀도 그래디언트가 절연체의 일부 영역이 더 낮은 밀도가 되고 보다 더 절연 파괴되는 경향이 되도록 제시된다. 그라인딩 프로세스는 다량의 재료를 제거한다. 이러한 재료는 일반적으로 분무-건조된 분말의 후속한 배치로 재처리되지만, 잠재적인 오염원이 된다. 그라인딩 프로세스는 또한 절연체 상의 매우 거친 표면을 남기고, 이는 단부의 글레이징을 필요로하고 점화단 상의 연소 프로세스로부터의 침전물의 부착을 촉진시킨다. 본 발명은 점화전에 2개 이상의 대략적으로 원통인 컴포넌트의 어셈블리에 의해 형성된 스파크 플러그 절연체이고, 이는 점화 프로세스 동안 영구적으로 결합된다.
스파크 플러그 절연체를 형성하도록 어셈블리된 컴포넌트는 세라믹에 사용되는 공통으로 사용되는 프로세스 중 임의의 것에 의해 이루어질 수 있다. 압출 성형은 본 발명에 사용되는 유형의 원통형 컴포넌트를 형성하는 데에 매우 효율적인 방법이다. 압출 성형된 부분들은 용이하게 형성되고, 건조 가압된 절연체에서 발견된 컴팩트한 입상구조의 재료로부터 잔재물 구조를 가지지 않는다. 압출 성형은 또한 매우 균일한 밀도의 부분을 산출한다. 최고 절연 내력을 가진 것으로 측정된 일부 알루미나 세라믹 부분이 압출 성형에 의해 형성된다. 압출 성형된 부분은 거의 낭비 없이 내외부 직경에 대해 근접한 허용오차로 형성된다. 서로의 내부로 포개어진 2개 이상의 압출 성형된 튜브의 어셈블리에 의해 스파크 플러그 절연체를 어셈블리함으로써, 스파크 플러그 절연체의 형상이 얻어질 수 있다. 개별 압출 성형된 컴포넌트의 밀도 제어에 의해, 그것들은 조인트가 강하고 가스가 새지않도록 하는 방식으로 점화하는 동안 수축될 수 있다.
본 발명에 따르면, 엔진의 크기가 작아지고, 스파크 플러그에 있어서 더 긴 서비스 수명과 더 높은 전압이 요구될 때, 절연 내력이 증가되고 벽 두께가 감소된 절연체를 가진 스파크 플러그가 제공된다.
도 1은 종래 기술에 따른 스파크 플러그의 간략화된 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스파크 플러그의 절연체 부분의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스파크 플러그에 대한 조립된 절연체 부분의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 조립된 스파크 플러그 절연체의 대안의 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 대안의 실시예에 따른 스파크 플러그의 조립도이다.
도 6은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 절연체의 단면도이다.
도 7a-c는 순차적으로, 도 3에 도시된 것과 유사한 스파크 플러그 절연체의 조립 및 형성을 도시한다.
도 8a-c는 순차적으로, 도 4에 도시된 것과 유사한 스파크 플러그 절연체의 조립 및 형성을 도시한다.
도 9a-c는 순차적으로, 도 5에 도시된 것과 유사한 스파크 플러그 절연체의 조립 및 형성을 도시한다.
도 10a-c는 순차적으로, 도 6에 도시된 것과 유사한 스파크 플러그 절연체의 조립 및 형성을 도시한다.
도 11은 결합된 마스트 튜브를 포함하는 본 발명의 또다른 대안의 실시예의 단면도이다, 및
도 12는 외부 표면의 다양한 영역에 도포된 절연 코팅 및 도전성 코팅을 포함하는 도 3의 스파크 플러그 절연체의 단면도이다.
도 3-10을 참조하면, 본 발명은 세라믹 스파크 플러그 절연체(100)를 형성하기위해 그린 세라믹 프리폼 튜브(210)를 소결함으로써 포개어져서 맞물리고 서로 직접결합되는 복수의 세라믹 튜브(110)를 포함하는 세라믹 스파크 플러그 절연체(100)이다. 그린 세라믹 프리폼 튜브(210)와 그 결과물인 세라믹 튜브(110)는 포개어진 맞물림 상태를 얻고 그를 유지하기에 바람직한 직원통 형상을 포함하는 임의의 적절한 형상을 구비하고, 폭넓고 다양한 종래 스파크 플러그 절연체의 측정치를 포함하는, 임의의 적절한 외부 직경(112) 또는 외부 측정치를 활용한다. 그러나, 본 발명은 특히 M12, M10의 나사크기를 가지는 스파크 플러그와 같은 작은 직경의 스파크 플러그, 및 본 발명의 세라믹 절연체(100)가 모놀리식 세라믹 절연체에 대해 얻어지는 것 보다 상대적으로 더 높은 밀도, 또는 더 높은 절연 내력, 또는 그 모두를 획득하는 재료와 프로세스를 이용하여 제조된다는 사실에 연관하여 본문에 기술된 이유에 대해서는, 더 작은 직경의 스파크 플러그와 사용하는 절연체로서 특히 잘 조정된다. 추가로, 세라믹 튜브(110)는 그린 세라믹 프리폼 튜브(210)에서의 보어 프리폼(214)으로서 형성된 보어(114)를 통합한다. 보어(114)는 세라믹 튜브(110)의 종방향 중심축(111)과 동일 공간을 점유하는 종방향 보어축(115)을 따라서 뻗는다. 다수의 보어(114)가 채용된다면, 다수의 보어 축(115)이 튜브축(111)과 일치하거나 또는 일치하지 않는다. 보어(114)는 임의 유형의 중심 전극 어셈블리(도시되지 않음)를 하우징하기 위해 적절한 직경 또는 크기에 대해 기술된 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 포개어진 세라믹 튜브(110) 내에서의 보어(114)의 적절한 크기조정에 의해, 쇼울더(116) 또는 복수의 쇼울더(116)가 중심 전극, FISS, 스프링, 저항 캡슐, 인덕터, 터미널 스터드, 단자 등과 같은, 중심 전극 어셈블리(도시되지 않음)의 컴포넌트와 맞물리고, 유지하고, 또는 하우징하기 위해 통합된다. 추가로, 하나 이상의 카운터보어(도시되지 않음)가 소결시 보어(114) 내에서 추가적인 쇼울더, 테이퍼, 리드-인 또는 기타 피처들을 제공하는 그 안에 이들 피처들을 형성하기 위해 그라인딩 또는 유사한 성형 프로세스에 의해 보어 프리폼(214) 내에서 형성된다. 그린 세라믹 프리폼 튜브(210)는 또한 접지되거나 또는 그의 각각의 단부 또는 외부 표면에 형성되어 다양한 둥근면(218), 반경(220), 태이퍼(222), 홈(도시되지 않음), 또는 기타 피처를 소결시 제공하는 다양한 둥근면(218), 반경(220), 태이퍼(222), 홈(도시되지 않음), 또는 기타 피처의 형태로 릴리프를 제공한다.
도 3-6을 참조하면, 세라믹 스파크 플러그 절연체(100)는 코어 튜브(130)를 포함한다. 일반적으로, 코어 튜브(130)는 포개어진 맞물림 형태인 그리고 도 3-6에 도시된 바와 같이 다른 세라믹 튜브(110)의 대부분에 직접 결합된 전기 절연 세라믹 튜브(110)이다. 이는 일반적인 엘리먼트의 전체 배치이지만, 본 발명은 코어 튜브(130)를 통합하지 않고서, 포개어진 맞물림 상태로 직접 결합된 본문에 기술된 세라믹 튜브의 다른 배치로서 가능하며, 이는 한정되는 것은 아니다. 코어 튜브(130)는 스파크 플러그 단자를 하우징하도록 동작하는 단부(136) 및 실린더 헤드에 인접한 방향에 대해 동작하고 단부에 대향하는 점화단(137)을 구비한다. 코어 튜브(130)에 대한 자신의 방향을 기술하기 위해 다양한 세라믹 튜브와 튜브 프리폼에 대해 전체에서 텀 단부와 점화단이 이용된다. 코어 튜브(130)는, 통합될 스파크 플러그의 나사 크기 및 쉘 구성, 요구되는 절연 내력, 기계력, 열전달 및 사용되는 세라믹 재료(들)과 기타 팩터를 포함하는, 다수의 팩터에 의해 결정되는 길이, 외부 직경, 보어 직경, 및 그에 따른 벽 또는 튜브의 두께를 가진다. 한정을 하지 않고, 코어 튜브(130)의 길이는 약 0.50-3.00 인치의 범위에서 변하고, 직경은 0.25-0.50인치의 범위에서 변하고, 벽 두께는 다수의 애플리케이션에 대해 약 0.050-0.100인치의 범위라고 믿어진다. 그러나, 이들 범위에서 벗어난 애플리케이션이 또한 가능하고 본 발명의 범위 내에 있다.
도 3-6을 참조하면, 코어 튜브(130)는 포개어져 맞물려져 코어 노우즈 튜브(140)와 직접 결합된다. 포개어져 맞물림과 직접 결합(134)을 제공하는 오버랩(132)은 이들 튜브 사이에서 가스 기밀 실을 형성한다. 특정한 절연체(100) 설계에 대한 오버랩(132)의 길이는 코어 노우즈 튜브(140)의 직경과 같은 특정한 절연체 및 스파크 플러그 설계에 대한 이들 튜브 사이의 조인트에 연관된 실링, 조인트 강도, 열전달, 전극 어셈블리 재료 및 구성, 및 기타 고려사항과 요구조건에 따른다. 약 0.25 인치 이상의 오버랩은 다수의 절연체(12) 설계에 충분한 오버랩을 제공한다고 믿어진다. 직접 결합에 의해, 결합(134)은 유리 또는 글레이즈와 같은 중간 층의 도입이 없이 소결 프로세스만의 결과가 되어, 밀접한 접촉이 오버랩(132)에서 코어 노우즈 튜브(140)의 외부 표면과 코어 튜브(130)의 보어(114) 사이의 인터페이스에 존재하도록 한다는 것을 의미한다. 소결 프로세스는 이러한 인터페이스에서 일정한 화학 결합을 산출한다고 믿어지며, 결합의 정도는 소결 시간, 온도, 및 인터페이스에서의 오염물의 존재와 같은 기타 팩터, 오버랩(132)에서의 부분들의 표면 마무리, 각각의 프리폼의 벽 두께와 밀도, 등에 대해 종속적이다. 코어 노우즈 튜브(140)는, 통합될 스파크 플러그의 나사 크기 및 쉘 구성, 요구되는 절연 내력, 기계력, 열전달 및 사용되는 세라믹 재료(들)과 코어 튜브(130)의 유사한 특성, 및 기타 팩터를 포함하는, 다수의 팩터에 의해 결정되는 길이, 외부 직경, 보어 직경, 및 그에 따른 벽 또는 튜브의 두께를 가진다. 한정을 하지 않고, 코어 노우즈 튜브(140)의 길이는 약 0.25-1.25 인치의 범위에서 변하고, 직경은 0.20-0.26인치의 범위에서 변하고, 벽 두께는 다수의 애플리케이션에 대해 약 0.050-0.100인치의 범위라고 믿어진다. 그러나, 이들 범위에서 벗어난 애플리케이션이 또한 가능하고 본 발명의 범위 내에 있다.
도 3-5를 참조하면, 절연체(100)는 또한 코어 튜브(130)의 외부 표면을 따라 배치되고, 전체적으로 코어 튜브(130)의 중간부에 있는 쇼울더 튜브(150)를 포함한다. 코어 튜브(130)는 쇼울더 튜브(150)에 포개어져 맞물리고 직접 결합된다. 포개어져 맞물림과 직접 결합(154)을 제공하는 오버랩(152)은 이들 튜브 사이에서 가스 기밀 실을 형성한다. 코어 튜브(130)와 코어 노우즈 튜브(140) 사이의 조인트를 고려할 때, 유사하게, 특정한 절연체(100) 설계에 대한 오버랩(132)의 길이는 쇼울더 튜브(150)가 쉘에서 절연체(100)를 유지하는 수단으로서 턴오버와 맞물리는 종래 쉘에서 쇼울더 튜브(150)가 절연체의 커다란 쇼울더로서 기능하는 경우의 전단 강도와 같은, 특정한 절연체 및 스파크 플러그 설계에 대한 이들 튜브 사이의 조인트에 연관된 실링, 조인트 강도, 열전달, 쉘 재료 및 구성, 및 기타 고려사항과 요구조건에 따른다. 약 0.125 인치 이상의 오버랩(152)은 다수의 절연체(12) 설계에 충분한 오버랩(152)을 제공한다고 믿어진다. 각각의 조인트에 연관되어 상술된 팩터의 차이에 기인하여 결합(134)으로부터 결합도가 변하지만, 직접 결합은 상술한 결합(154)에 대해 동일한 의미를 가진다. 쇼울더 튜브(150)는, 통합될 스파크 플러그의 나사 크기 및 쉘 구성, 요구되는 절연 내력, 기계력, 열전달 및 사용되는 세라믹 재료(들)과 코어 튜브(130)의 유사한 특성, 및 기타 팩터를 포함하는, 다수의 팩터에 의해 결정되는 길이, 외부 직경, 보어 직경, 및 그에 따른 벽 또는 튜브의 두께를 가진다. 한정을 하지 않고, 쇼울더 튜브(150)의 길이는 약 0.125-0.750 인치의 범위에서 변하고, 직경은 0.350-0.550인치의 범위에서 변하고, 벽 두께는 다수의 애플리케이션에 대해 약 0.040-0.100인치의 범위라고 믿어진다. 그러나, 이들 범위에서 벗어난 애플리케이션이 또한 가능하고 본 발명의 범위 내에 있다.
도 11을 참조하면, 마스트 튜브(160)는 또한 도 3-6에 도시된 임의의 예시적인 절연체(100)에 적용되지만; 도 11은 도 3에 도시된 설계에 마스트 튜브(160)를 추가한 것을 도시한다. 마스트 튜브(160)는 더 큰 기계력을 제공하기 위해, 또는 기타 고려사항에 대해 절연체(100)의 마스트 부분(161)의 벽 두께를 증가시키기 위해 사용된다. 마스트 튜브(160)는 전체적으로 코어 튜브(130)의 외부 표면의 상부에, 코어 튜브(130)의 외부 표면을 따라서 배치된다. 그것은 도시된 바와 같이 코어 튜브(130)의 단부(136)와 겹치거나, 또는 단부(136)를 벗어나서 뻗어있거나 또는 그 밑에서 종단한다(도시되지 않음). 코어 튜브(130)는 마스트 튜브(160)에 포개어져서 맞물리고 그에 직접 결합된다. 포개어져 맞물림과 직접 결합(164)을 제공하는 오버랩(162)은 이들 튜브 사이에서 가스 기밀 실을 형성한다. 유사하게 코어 튜브(130)와 코어 노우즈 튜브(140) 사이의 조인트를 고려를 하면, 특정한 절연체(100) 설계에 대한 오버랩(162)의 길이는 이들 절연체(100) 부분의 구부림 강도 요구조건과 같은 특정한 절연체 및 스파크 플러그 설계에 대한 이들 튜브 사이의 조인트에 연관된 기계력, 열전달, 단자 형상 및 구성, 및 기타 고려사항과 요구조건에 따른다. 오버랩(162)은 절연체(100)의 마스트 부분의 길이에 따라 변한다고 믿어진다. 직접 결합은, 각각의 조인트에 연관된 상술한 팩터에서의 차이에 의해 결합의 정도가 결합(134)의 정도로부터 변할지라도, 상술한 바와 같이 결합(164)에 대해 동일한 의미를 가진다. 마스트 튜브(160)는, 통합될 스파크 플러그의 나사 크기 및 쉘 구성, 요구되는 절연 내력, 기계력, 열전달 및 사용되는 세라믹 재료(들)과 코어 튜브(130)의 유사한 특성, 및 기타 팩터를 포함하는, 다수의 팩터에 의해 결정되는 길이, 외부 직경, 보어 직경, 및 그에 따른 벽 또는 튜브의 두께를 가진다. 한정을 하지 않고, 마스트 튜브(160)의 길이는 약 0.5-2.0 인치의 범위에서 변하고, 직경은 0.350-0.500인치의 범위에서 변하고, 벽 두께는 다수의 애플리케이션에 대해 약 0.050-0.150인치의 범위라고 믿어진다. 그러나, 이들 범위에서 벗어난 애플리케이션이 또한 가능하고 본 발명의 범위 내에 있다.
세라믹 튜브(110)는 예를 들면, 그의 전체가 본문에 참조에 의해 통합된, US 4,879,260(Manning) 및 US 7,169,723(Walker)에 기술된 알루미나계 세라믹 재료와 같은 스파크 플러그 절연체로서 임의의 종래 세라믹 재료를 사용하는 것을 포함하는, 임의의 적절한 전기 절연성 세라믹 재료로 만들어진다. 그러나, 추가로, 그린 세라믹 프리폼(210)을 형성하는 데에 사용되는 방법은 98.5% 이상의 중량 %의 알루미나를 함유한 알루미나계 세라믹 조성과 같은, 종래 스파크 플러그 절연체에서 활용되지 않는 세라믹 재료의 활용을 가능하게 한다. 이들 고순도 알루미나 조성은 475V/mil 까지의 RMS 절연 내력을 가지고, 이는 종래 알루미나계 세라믹 조성에 비해 약 20%의 개선이 있다. 본 발명은 또한 고순도 다결정 알루미나 뿐만 아니라 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산질화물(oxynitride), 알루미나 및 알루미늄 질화물의 다양한 고체 수용액과 같은 다양한 금속 질화물 및 금속 산질화물을 포함하는, 절연체(100)용 새로운 세라믹 재료를 사용하는 것을 가능하게 한다. 이러한 재료 중 일부는 고온 기계력, 절연 내력, 충격강도, 연저도성 및 열충격 저항을 포함하는 요구되는 하나 이상의 절연체 특성을 가지는 것으로 알려져있고, 이는 종래 알루미나계 세라믹 조성에 비해 우수하지만, 본문에 기술된 것과 같은 스파크 플러그 절연체를 형성하는데에 사용되는 종래 제조 장비 및 방법을 이용하여 처리하는 데에는 적절하지 못해서 본 목적에 대해 사용되지 않거나, 또는 재료 사용, 낭비 및 종래 절연체 설계에 연관된 기타 제조 고려사항에 기인하여 지나치게 비용이 드는 것으로 간주된다. 유사하게, 이들 세라믹 조성 중 일부는 또한 본 발명의 새로운 절연체 설계의 구현을 가능하게 하거나, 또는 그에 대해 이점을 가지기에 충분한 요구되는 특성을 제공하는 것으로 믿어진다. 도 6에 도시된 것과 같이, 자신의 길이를 따라서 거의 균일한 벽 두께를 가지는 코어 튜브가 사용되며, 종래 설계에 대비하여, 마스트 부분(상술한 부분을 참조하고, 도 11의 마스트 부분(161)을 참조)의 벽두께는 하부보다 전체적으로 두껍다.
본 발명은 또한 세라믹 절연체(100)용 하나 이상의 세라믹 조성의 사용을 가능하게 한다. 예를 들면, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산질화물, 알루미나 및 알루미늄의 다양한 고체 수용액 및 고순도 다결정 알루미나와 같은 알루미나 보다 고 열전도성을 가진 세라믹이 알루미나 또는 상술한 그룹의 멤버의 조합과 함께 채용될 수 있다.
도 12를 참조하면, 절연 코팅(138)이 또한 도 3-6, 및 11에 도시된 임의의 예시적인 절연체(100)에 도포될 수 있지만; 도 12는 도 3에 도시된 설계에 절연 코팅을 추가하는 것을 도시한다. 절연 코팅(138)은 외부 표면, 보어 또는 각각의 단부의 모두 또는 임의의 부분을 포함하는, 절연체(100)의 표면의 모두 또는 임의의 부분에 도포된다. 예시로서, 절연 코팅(138)이 마스트 부분(161)에 도포되어 동작중에 플래쉬오버에 대해 절연체(100)가 통합된 스파크 플러그의 저항을 증가시킨다. 다양한 글레이즈, 유리, 실리콘 등을 포함하는 적절한 절연 코팅이 사용된다.
도 12를 다시 참조하면, 전기 및/또는 열 전도성 코팅(139)이 또한 도 3-6 및 11에 도시된 임의의 예시적인 절연체(100)에 도포되지만; 도 12는 도 3에 도시된 설계에 도전성 코팅(139)을 추가하는 것을 도시한다. 도전성 코팅(139)은 외부 표면, 보어 또는 각각의 단부의 모두 또는 임의의 부분을 포함하는, 절연체(100)의 표면의 모두 또는 임의의 부분에 도포된다. 예시로서, 도전성 코팅(139)이 커다란 쇼울더 영역(163) 및 하부(165)에 도포되어 외부 표면의 열전도성을 증가시키고 열을 절연체로부터 그것이 스파크 플러그의 동작중에 실린더 헤드로 제거될 수 있는 스파크 플러그 쉘로 제거하는 기능을 개선시킨다. 다양한 순수 금속 및 금속 합금 및 도전성 세라믹 재료의 코팅을 포함하는 임의의 적절한 도전성 코팅이 사용된다.
도 7-10을 참조하면, 단부(236), 대향하는 단부 또는 점화단(237) 및 내부 보어 프리폼(214)을 구비한 그린 세라믹 코어 튜브 프리폼(230)을 형성하는 단계; 그린 세라믹 코어 노우즈 튜브 프리폼(240)을 형성하는 단계; 코어 노우즈 튜브(240) 프리폼와 코어 튜브 프리폼(230) 사이에서 오버랩을 형성하기 위해 코어 노우즈 튜브(240) 프리폼을 코어 튜브 프리폼(230)의 점화단(237) 내부로 포개는 단계; 및 소결된 스파크 플러그 절연체 바디를 형성하기 위해 코어 튜브 프리폼(230)과 코어 노우즈 튜브 프리폼(240)을 소결하고 오버랩에서 그들 사이의 직접 결합을 형성하기에 충분한 온도와 시간에서 상기 코어 튜브 프리폼(230) 및 코어 노우즈 튜브 프리폼(240)을 소성하는 단계;를 포함하는 복수의 단계로서, 스파크 플러그 절연체를 제조하는 방법이 도시된다. 상기 형성 단계는 세라믹 분말의 드라이 가압 또는 압출 성형을 포함하는, 그린 세라믹 프리폼을 형성하는 임의의 적절한 방법을 이용하여 튜브 프리폼 중 어느 하나에 대해 수행된다. 포개는 단계는 하나의 튜브가 다른 하나로 삽입되는 것을 포함한다. 메이팅 부는 일반적으로 도시된 바와 같이 그를 허용하기 위해 크기조정되어 오버랩되고, 이는 접촉 컨택트를 구축하거나 또는 매우 작은 간섭의 생성을 포함한다.
압출 성형에 사용되는 세라믹 조성은 일반적으로 세라믹 입자, 물기, 및 메틸셀룰로오스와 같은 소량의 임시 유기 바인더 재료를 함유하는 페이스트이다. 압출 성형은 스파크 플러그 절연체를 만들기 위해 적절한 길이의 섹션으로 커팅되어야하는 연속한 튜브를 형성한다. 압출 성형된 튜브는 연성이고 변형가능하기 때문에, 원하는 길이로 커팅하고 그들을 함께 포개기 전에 건조 프로세스에 의해 물기를 제거하는 것이 바람직하다. 튜브 프리폼은 또한 포개기 전에 최종 소결 온도보다 더 낮은 온도로 소성될 수 있다. 물론, 모든 튜브가 동일한 완성도로 파이어링될 필요는 없다. 예를 들면, 최종 소결 온도로, 또는 최종 소결 온도에 매우 근접하게 하나 이상의 튜브를 소성하는 것이 바람직하다. 이는 코어 노우즈 튜브가 예를 들면, 알루미나, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화물, 또는 실리콘 질화물과 같은 원하는 최종 밀도를 달성하기 위해 더 높은 소결 온도를 필요로하는 상이한 재료 조성일 때 특정한 값이 될 수 있다.
본문에 기술된 모든 프리폼 튜브에 대한 그린 세라믹 프리폼은 일반적으로 특정한 관심의 세라믹 재료에 대해 이론적인 풀 밀도의 약 50-65%의 범위에 있고, 보다 바람직하게는 이론적인 밀도의 약 55-65%의 범위에 있는 상대 밀도로 형성된다. 포개어진 그린 세라믹 튜브의 직접 결합은 포개어진 또는 오버랩한 부분에서의 맞물린 표면이 소결 프로세스 동안 밀접한 접촉으로 유지될 때 발생한다. 제한에서, 이러한 밀접한 접촉은 인터페이스에서 상대적으로 작은 가압 접촉력 또는 접촉 압력으로 터칭 접촉을 구성한다. 그러나, 포개어진 그린 세라믹이 인터페이스에서 접촉 압력을 증가시키는 경향이 있는 포개어진 튜브가 수축될 때 후프 스트레스를 발달시키기 위해 선택되고 소성되어, 인터페이스에서 밀접한 접촉을 보장하고 어느 정도의 세라믹의 화학 결합을 촉진시키는 것이 바람직하다.
소결 동안, 튜브는, 그의 다공성이 감소되어 튜브의 재료의 밀도가 증가할 때, 수축한다. 수축을 판단하는 팩터는 기하학적 구조(즉, 직경 및 벽 두께), 그린 세라믹 튜브의 재료의 조성 및 밀도를 포함한다. 어느 하나를 제어하는 동안, 튜브 단독 또는 그 양자의 기하학적 구조 또는 그의 재료 선택이 원하는 압력을 제공하기 위해 사용된다. 원하는 압력이, 그린 세라믹 튜브 프리폼의 상대 밀도의 선택 또는 제어에 의해 단독으로 또는 다른 팩터들과 함께 구축된다. 주어진 크기의 프리폼에 대해, 그리고 동일한 소결 조건을 이용하여, 더 낮은 상대 밀도가 소결된 튜브에서 더 큰 수축을 산출한다. 따라서, 주어진 포개어진 커플링에 대해, 원하는 압력을 발달시키기 위해, 더 낮은 밀도의 그린 세라믹 튜브가 최외각의 튜브가 되고 더 밀도가 높은 튜브가 최내각의 튜브가 되는 것이 바람직하다. 추가로, 동일한 그린 세라믹 재료의 주어진 커플링에 대해, 상대 밀도 차이는 약 1-5%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 상이한 수축 속성을 가진 상이한 재료가 커플링을 위해 사용되거나, 또는 수축 조건에 영향을 주는 기하학적 차이를 가진다면, 이러한 범위는 다른 팩터의 영향을 설명하기 위해 조정될 수 있다.
상기 방법은 또한, 절연체의 외부 표면에 절연 코팅을 결합하기에 충분한 온도와 시간에 대해 절연 코팅을 가열하는 것에 후속하여 상술한 재료를 사용하여 그것이 소결된 후에, 스파크 플러그 절연체 바디의 외부 표면에 절연 코팅을 도포하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 또한 그린 세라믹 쇼울더 튜브 프리폼을 형성하는 단계를 포함하고, 여기서 포개는 단계는 또한 제 2 오버랩에서 세라믹 코어 튜브의 외부 표면 상에서 세라믹 쇼울더 튜브 프리폼을 포개는 단계를 포함하고, 소성 단계는 또한 세라믹 튜브 프리폼을 소결하고 그를 제 2 오버랩에서 세라믹 코어 튜브 프리폼에 대해 직접 결합한다. 유사하게, 상기 방법은 또한 그린 세라믹 마스트 튜브 프리폼을 형성하는 단계를 포함하고, 여기서 포개는 단계는 또한 제 3 오버랩에서 세라믹 코어 튜브의 외부 표면 상에서 세라믹 마스트 튜브 프리폼을 포개는 단계를 포함하고, 소성 단계는 또한 세라믹 마스트 튜브 프리폼을 소결하고 상기 제 3 오버랩에서 그를 상기 세라믹 코어 튜브 프리폼으로 직접 결합한다.
도 3-6 및 11은 본 발명에 따라 가능한 소수의 스파크 플러그 절연체(100) 구성만을 도시한다. 폭 넓은 다양한 새로운 크기, 형상 및 절연체(100) 구성 뿐 만 아니라, 다수의 종래 모놀리식 스파크 플러그 절연체에 대해 크기, 형상, 벽두께 및 다른 특징에서 유사한 구성을 포함하는, 다수의 다른 구성이 가능하다는 것이 용이하게 이해될 것이다.
상술한 발명은 관련 법규에 따라 기술되었으며, 따라서 상기 설명은 그 자체로 한정이 아니라 예시이다. 개시된 실시예에 대한 변형과 변경이 당업자에 자명하며 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 본 발명에서 가능한 법적 보호의 범위는 하기의 청구범위를 연구하여서만 결정될 수 있다.

Claims (21)

  1. 스파크 점화 장치용 절연체로서,
    단부, 점화단, 및 상기 단부로부터 상기 점화단까지 종 방향의 보어 축을 따라서 뻗어있는 내부 보어를 구비한 전기 절연 세라믹 코어 튜브; 및
    제 2 외부 표면 및 제 2 보어를 구비하는 전기 절연 세라믹 코어 노우즈 튜브;를 포함하고,
    상기 세라믹 코어 노우즈 튜브의 제 2 외부 표면은 상기 점화단에 근접한 상기 세라믹 코어 튜브의 상기 보어와 포개어져 맞물리고 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 코어 튜브는 상기 단부로부터 상기 점화단까지의 상기 종 방향 보어축을 따라서 실질적으로 일정한 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 절연체는 상기 단부로부터 상기 점화단까지 실질적으로 동일한 표면 거칠기를 가지는 외부 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 절연체는 상기 단부에서 상기 점화단까지 가변인 표면 거칠기를 가지는 외부 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 표면의 상부 상에 배치된 절연 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 표면의 하부 상에 배치된 절연 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 튜브는 임의의 조합으로 상기 단부 또는 상기 점화단 상에 경감부(releved portion)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 경감부는 임의의 조합으로 상기 외부 표면 상에 또는 상기 보어 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 보어는 복수의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 복수의 직경은 상기 단부에서 상기 점화단까지 점차적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 코어 튜브 및 상기 코어 노우즈 튜브는 상이한 조성의 세라믹 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 코어 노우즈 튜브는 상기 세라믹 코어 튜브의 최종 밀도와 상이한 최종 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  13. 제 1 항에 있어서, 내부 보어를 구비하는 전기 절연 세라믹 쇼울더 튜브를 더 포함하고, 상기 내부 보어는 상기 세라믹 코어 튜브의 상기 외부 표면과 포개어져 맞물리고 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  14. 제 1 항에 있어서, 제 3 외부 표면과 제 3 보어를 구비하는 세라믹 마스트 튜브를 더 포함하고, 상기 세라믹 마스트 튜브의 제 3 보어는 상기 단부에 근접한 상기 코어 튜브의 상기 외부 표면과 포개어져 맞물리고 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 스파크 점화 장치용 절연체.
  15. 스파크 플러그 절연체를 제조하는 방법으로서,
    단부, 점화단 및 내부 보어 프리폼(preform)을 구비한 그린 세라믹 코어 튜브 프리폼을 형성하는 단계;
    그린 세라믹 코어 노우즈 튜브 프리폼을 형성하는 단계;
    코어 노우즈 튜브 프리폼과 코어 튜브 프리폼 사이에 오버랩을 형성하기 위해 코어 튜브 프리폼의 점화단 내에 코어 노우즈 튜브 프리폼을 포개는 단계; 및
    상기 코어 튜브 프리폼과 상기 코어 노우즈 튜브 프리폼을 소결하기에 충분한 온도와 시간동안 상기 코어 튜브 프리폼과 상기 코어 노우즈 튜브 프리폼을 소성(fire)하여 오버랩한 코어 노우즈 튜브 프리폼과 코어 튜브 프리폼 사이에 직접적인 결합을 형성하여 소결된 스파크 플러그 절연체 바디를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 절연체를 제조하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 그린 세라믹 코어 튜브 프리폼은 상대 밀도를 가지고 상기 그린 세라믹 코어 노우즈 튜브 프리폼은 상기 그린 세라믹 코어 튜브 프리폼의 상대 밀도보다 더 큰 상대 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 절연체를 제조하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 그린 세라믹 코어 튜브 프리폼과 상기 그린 세라믹 코어 노우즈 튜브 프리폼의 상대 밀도는 50-65%의 범위인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 절연체를 제조하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 그린 세라믹 코어 노우즈 튜브 프리폼과 상기 그린 세라믹 코어 튜브 프리폼 사이의 상대 밀도 차이는 약 1-5%인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 절연체를 제조하는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 스파크 플러그 절연체 바디의 외부 표면에 절연 코팅을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 절연체를 제조하는 방법.
  20. 제 15 항에 있어서, 그린 세라믹 쇼울더 튜브 프리폼을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 코어 튜브 프리폼의 점화단 내에 코어 노우즈 튜브 프리폼을 포개는 단계는 또한 제 2 오버랩으로 상기 세라믹 쇼울더 튜브 프리폼을 상기 세라믹 코어 튜브의 외부 표면 상에 포개는 단계를 포함하고, 상기 소성 단계는 또한 세라믹 쇼울더 튜브 프리폼을 소결하여 이를 제 2 오버랩에서 상기 세라믹 코어 튜브 프리폼에 직접 결합하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 절연체를 제조하는 방법.
  21. 제 15 항에 있어서, 그린 세라믹 마스트 튜브 프리폼을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 포개는 단계는 또한 제 3 오버랩으로 상기 세라믹 마스트 튜브 프리폼을 상기 세라믹 코어 튜브의 외부 표면 상에 포개는 단계를 포함하고, 상기 소성 단계는 또한 상기 세라믹 마스트 튜브 프리폼을 소결하여 이를 제 3 오버랩에서 상기 세라믹 코어 튜브 프리폼에 직접 결합하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그 절연체를 제조하는 방법.
KR1020107025142A 2008-04-10 2009-04-10 세라믹 스파크 플러그 절연체 및 그의 제조 방법 KR20110005843A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4374608P 2008-04-10 2008-04-10
US61/043,746 2008-04-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110005843A true KR20110005843A (ko) 2011-01-19

Family

ID=41162634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107025142A KR20110005843A (ko) 2008-04-10 2009-04-10 세라믹 스파크 플러그 절연체 및 그의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8053966B2 (ko)
EP (1) EP2279546B1 (ko)
JP (1) JP2011517045A (ko)
KR (1) KR20110005843A (ko)
CN (1) CN102057547B (ko)
WO (1) WO2009126864A2 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009059649B4 (de) * 2009-12-19 2011-11-24 Borgwarner Beru Systems Gmbh HF-Zündeinrichtung
DE112011104036T5 (de) * 2010-12-06 2013-10-24 Fram Group Ip Llc Zündkerze mit Verrußungschutz und Verfahren zu deren Herstellung
JP5887358B2 (ja) 2010-12-29 2016-03-16 フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニーＦｅｄｅｒａｌ−Ｍｏｇｕｌ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ 改善された隙間制御を有するコロナ点火装置
US9337627B2 (en) 2011-05-26 2016-05-10 Fram Group Ip Llc Method of applying a coating to a spark plug insulator
DE112012002243T5 (de) * 2011-05-26 2014-02-20 Fram Group Ip Llc Zündkerze mit Verrußungsschutz und Verfahren zu deren Herstellung
JP2012256489A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Ngk Insulators Ltd 点火部品
US8673795B2 (en) 2011-12-16 2014-03-18 Ceradyne, Inc. Si3N4 insulator material for corona discharge igniter systems
DE102012200045A1 (de) * 2012-01-03 2013-07-04 Robert Bosch Gmbh Spritzgusswerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Keramikbauteils
EP2847835B1 (en) 2012-05-07 2018-10-24 Federal-Mogul Ignition Company Shrink-fit ceramic center electrode
CN102856792B (zh) * 2012-09-10 2014-03-26 株洲湘火炬火花塞有限责任公司 复合氧化铝绝缘体火花塞及其制造方法
JP5715212B2 (ja) * 2012-10-01 2015-05-07 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ
US9399309B2 (en) * 2012-11-02 2016-07-26 Amedica Corporation Methods for threading sinterable materials and related apparatus and systems
US9698573B2 (en) * 2012-11-21 2017-07-04 Federal-Mogul Ignition Company Extruded insulator for spark plug and method of making the same
JP6229930B2 (ja) * 2013-09-10 2017-11-15 日立金属株式会社 セラミック中子およびその製造方法、そのセラミック中子を用いた鋳物の製造方法および鋳物
US8970098B1 (en) * 2014-09-19 2015-03-03 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ignition plug
EP3232520B1 (en) * 2014-12-09 2020-09-09 NGK Spark Plug Co., Ltd. Spark plug insulator production method, insulator, molding die
US10177539B2 (en) * 2015-01-28 2019-01-08 Federal-Mogul Ignition Company Method and tooling for making an insulator for a condition sensing spark plug
CN108046763B (zh) * 2017-12-07 2021-01-26 中国西电电气股份有限公司 一种杜绝干法空心瓷套高温变形的烧成方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2272618A (en) 1942-02-10 Ceramic body
US1723026A (en) 1927-10-05 1929-08-06 Ford Henry Method of making spark plugs
GB397381A (en) 1933-01-30 1933-08-24 Carl Niepenberg Sparking plug for internal combustion engines and method for producing same
US2301686A (en) 1940-02-08 1942-11-10 James A Doran Spark plug
US2694245A (en) 1950-11-28 1954-11-16 Bendix Aviat Corp Molding of ceramics
US2867888A (en) 1955-01-03 1959-01-13 Gen Motors Corp Method of firing alumina ceramics
US2863080A (en) 1955-04-15 1958-12-02 Gen Motors Corp Spark plug and method for making same
US3013174A (en) 1958-01-02 1961-12-12 Bendix Corp Electrical discharge device
US2955222A (en) 1958-06-25 1960-10-04 Bosch Gmbh Robert Center electrode structure for spark plugs and process for making the same
US3295005A (en) 1963-10-28 1966-12-27 Champion Spark Plug Co Ceramic sealing structure
DE1584313A1 (de) 1964-02-13 1970-01-02 Beru Werk Ruprecht Gmbh Co A Verfahren zur Herstellung von Zuendkerzenisolatoren durch Trockenpressen
DE3600511A1 (de) 1985-05-31 1986-12-04 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Zuendkerze fuer brennkraftmaschinen
DE3616668A1 (de) * 1986-05-16 1987-11-19 Bosch Gmbh Robert Zuendkerze mit gleitfunkenstrecke
US4879260A (en) 1986-08-06 1989-11-07 Champion Spark Plug Alumina-zirconia ceramic
CA1326617C (en) * 1988-06-21 1994-02-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug structure
CA1318491C (en) 1988-08-25 1993-06-01 Takafumi Oshima Method of moulding ceramic insulator in use for spark plug structure
JPH02170387A (ja) * 1988-12-23 1990-07-02 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関用スパークプラグ
JPH03110781A (ja) * 1989-09-26 1991-05-10 Ngk Spark Plug Co Ltd 光センサ内蔵型スパークプラグ
JP2625307B2 (ja) * 1992-01-28 1997-07-02 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP2925425B2 (ja) 1993-04-26 1999-07-28 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ用絶縁碍子
JP3140254B2 (ja) * 1993-05-20 2001-03-05 日本特殊陶業株式会社 内燃機関用スパークプラグ
US6592808B1 (en) * 1999-12-30 2003-07-15 General Electric Company Cermet sintering of ceramic discharge chambers
DE60132504T8 (de) * 2000-02-29 2009-04-16 NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya-shi Zündkerze
JP4547098B2 (ja) * 2001-02-16 2010-09-22 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
US6731066B2 (en) * 2001-02-23 2004-05-04 Osram Sylvania Inc. Ceramic arc tube assembly
US7169723B2 (en) 2003-11-12 2007-01-30 Federal-Mogul World Wide, Inc. Ceramic with improved high temperature electrical properties for use as a spark plug insulator
US20050122023A1 (en) 2003-12-08 2005-06-09 Pool Dan B. Shock Resistant Spark Plug

Also Published As

Publication number Publication date
US20120068390A1 (en) 2012-03-22
CN102057547A (zh) 2011-05-11
JP2011517045A (ja) 2011-05-26
EP2279546A4 (en) 2012-01-11
WO2009126864A2 (en) 2009-10-15
US20090256461A1 (en) 2009-10-15
WO2009126864A3 (en) 2010-01-07
EP2279546A2 (en) 2011-02-02
US8053966B2 (en) 2011-11-08
EP2279546B1 (en) 2013-02-27
CN102057547B (zh) 2013-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110005843A (ko) 세라믹 스파크 플러그 절연체 및 그의 제조 방법
KR20190010666A (ko) 특히 전기적으로 가열 가능한 벌집형 본체를 위한 전기 연결부
US4406968A (en) Sparkplug for internal combustion engine
KR101932796B1 (ko) 수축 끼워맞춤 세라믹 중앙 전극
JP2009541944A (ja) 向上した絶縁体設計を備えた小径／ロングリーチスパークプラグ
US8384279B2 (en) Composite ceramic electrode and ignition device therewith
US7944135B2 (en) Spark plug and methods of construction thereof
WO2016038776A1 (ja) 絶縁体、および、スパークプラグ
JP2009545856A (ja) 一体型のシェルの高位置にねじ部を有するスパークプラグ
WO2009056878A2 (en) Spark ignition device with integral combustion sensor
WO2017098674A1 (ja) スパークプラグ
US8680758B2 (en) Spark plug having a plastic upper insulator and method of construction
JPH077696B2 (ja) 内燃機関用スパークプラグ
EP3178140B1 (en) Ceramic for ignition device insulator with low relative permittivity
WO2016092723A1 (ja) スパークプラグ用の絶縁体の製造方法、絶縁体、成形型
CN109983640B (zh) 火花塞
JPS62503134A (ja) 内燃機関用の点火プラグ
WO2010048105A2 (en) Spark plug having a plastic upper insulator and method of construction

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid