KR20140142934A - 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구 및 그 제조 방법 - Google Patents

디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20140142934A
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조영진
이병원
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우진공업주식회사
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Abstract

본 발명은 디젤 엔진의 엔진 헤드에 취부되는 글로우 플러그의 금구를 전장(全長)에 관계없이 가공이 용이한 둘 이상의 다단 분리형 구조로 개선하는 한편 상기 분리형 금구의 엔진 헤드에 체결되는 파트(part)와 나머지 파트의 재질 강도를 달리함으로써, 엔진 헤드에 체결시 체결강도를 높이면서 금구의 휨을 방지하는 한편 제품 생산성 향상 및 제조원가 절감을 도모할 수 있도록 하기 한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 디젤 엔진의 엔진 헤드에 체결하도록 상부 외주면에 나사산이 형성되며, 내부에는 발열핀을 삽입할 수 있도록 된 글로우 플러그의 금구에 있어서, 상기 글로우 플러그의 금구는 적어도 2단으로 분리된 파트들의 연결에 의해 일체를 이루도록 형성되며, 상기 나사산이 형성된 파트와 상기 나사산 하부측 파트의 재질 강도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 글로우 플러그의 금구 및 그의 제조 방법을 제공한다.

Description

디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구 및 그 제조 방법{METAL SHELL OF GLOW FLUG FOR DIESEL ENGINE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 디젤 엔진에 장착되는 글로우 플러그에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 엔진 헤드에 취부되는 글로우 플러그의 금구(metal shell)를 전장(全長)에 관계없이 가공이 용이한 둘 이상의 파트의 연결에 의해 이루어진 다단 분리형 구조로 개선함과 아울러 엔진 헤드에 체결되는 부위와 나머지 부위의 재질 강도를 달리하여 엔진 헤드에 체결시 체결강도를 높이면서 금구의 휨을 방지하는 한편 금구의 제품 생산성 향상 및 제조원가 절감을 도모할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 디젤 엔진은 저온에서 시동성이 나쁘기 때문에 엔진의 원활한 시동성확보를 위한 예열수단으로서 인젝터와 인접한 연소실 상부 위치에 글로우 플러그를 설치하도록 설계되고 있으며, 상기 글로우 플러그는 낮은 온도의 외기를 가열하여 시동을 보조하는 역할을 한다.
도 1은 기존의 글로우 플러그의 정면도이고, 도 3은 기존의 글로우 플러그가 엔진에 설치된 상태를 보여주는 참고 단면도이다.
이들 도면을 참조하여 기존 글로우 플러그(10a)의 구조를 살펴보면, 기존의 글로우 플러그(10a)는 조립 상대물인 디젤 엔진의 엔진 헤드(1)에 취부할 수 있도록 상부 외주면에 나사산이 형성되는 플러그 금구(100a)(이하, '금구'라고 한다)와, 상기 금구(100a)의 상하부를 관통하여 설치되는 발열핀(200)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 발열핀(200)은 금구(100a) 하부측을 통해 노출되는 발열부와 금구(100a) 상부측을 통해 노출되는 단자부를 구비한다.
그리고, 상기 금구(100a)의 관통구 내부 하단에는 상기 발열핀(200)을 억지끼움하여 결합될 수 있도록 하는 압입접합부가 형성된다.
이와 같이 구성된 글로우 플러그(10a)는 배터리로부터 전기에너지를 공급받아 발열하게 되고, 이 열로 공기를 가열시키거나 열점(熱點)으로 기능하게 되며, 분사된 연료의 일부는 열이 발생한 글로우 플러그(10a)의 표면에 직접 접촉 기화하여 자기 착화하게 된다.
그러나, 이러한 구조의 글로우 플러그(10a)는 최근의 연료분사 방식이 직접분사식인 디젤 엔진에 적용함에 있어서는 여러 가지 문제점을 안고 있다.
최근 디젤 엔진의 경우, 간접분사식에서 직접분사식으로 디젤 엔진의 연료분사 방식이 바뀌게 되면서 글로우 플러그(10a)의 길이가 길어지게 되고 이에 따라 금구(100a)의 전장(全長)도 길어지게 되었는데, 이 같이 금구(100a)의 전장이 길어짐에 따라 디젤 엔진의 엔진 헤드(1)에 글로우 플러그(10a)를 체결시 걸리는 압축하중으로 인해 금구(100a)의 휨이 발생하게 되는 문제점이 있다.
또한, 금구(100a)의 전장이 길어짐에 따라 금구 제조에 있어서도 가공 상의 어려움이 수반되는 등의 문제점이 발생하고 있다.
참고로, 글로우 플러그는 연료의 분사형태에 따라 예연소실(간접분사 엔진의 경우) 또는 주연소실(직접분사 엔진의 경우)에 설치되는데, 엔진 구조상 주연소실과 분리된 작은 연소실인 예연소실에 설치되는 글로우 플러그는 주연소실에 설치되는 글로우 플러그에 비해 그 길이가 짧으며, 최근 직접분사 방식을 채택한 디젤 엔진의 수요가 증가하고 있는 추세이다.
한편, 전장이 긴 금구(100a)를 엔진에 체결시에 발생하는 휨 현상을 해소하기 위해서 전장이 긴 금구의 재질을 강도가 높은 재료를 채택하여 제작할 수 있지만, 이 경우 금구(100a)의 제조 원가가 현저히 상승하게 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 금구(100a)의 가공에 있어서 어려움을 겪게 되는 문제점이 있다.
기존의 금구(100a)는 통상 절삭 가공 혹은 단조 가공을 통해 제조하게 되는데, 직접분사식의 디젤 엔진에 적용하기 위한 글로우 플러그(10a)에 채용되는 전장이 긴 금구를 절삭 가공 방식으로 제조하게 될 경우에는 절삭량이 많아 생산성을 현저히 저하시킬 뿐만 아니라 가공비 상승을 초래하게 되는 문제점이 있다.
특히, 금구(100a)를 엔진에 체결할 때에 발생하는 휨 현상을 해소하기 위해 금구의 재질을 강도가 높은 재료를 채택하여 제작하는 경우에는 상기한 생산성 저하 및 가공비 상승 문제는 한층 더 심화 될 수밖에 없다.
한편, 절삭 가공이 아닌 단조 가공을 통해 전장이 긴 금구(100a)를 제조하게 될 경우에는 금형이 커지고 펀치가 얇아져 금형 파손이 발생하여 상기 금구(100a)의 성형이 곤란하게 되는 문제점이 있으며, 무엇보다 금구의 강도가 원하는 설계 강도를 나타내지 못하는 문제점이 있다.
이상에서와 같이, 간접분사식에서 직접분사식 디젤 엔진으로의 변천 추세에 맞추어 금구의 전장이 길어지게 됨에 따라, 기존의 금구(100a) 구조를 그대로 채용한 상태로는 전술한 기존의 가공 방식 적용시 여러 가지 다양한 측면의 문제들이 수반되어 시간 및 비용이 많이 소요되거나 가공성 및 생산성이 저하될 수밖에 없으며, 궁극적으로 산업상 제품 경쟁력이 저하되므로 이에 대한 개선이 절실히 요구되는 실정이다.
국제공개특허공보 WO2009/121331호, 공개일자 2009년 10월 8일. 대한민국 공개특허공보 10-2005-0076634호, 공개일자 2005년 07월 26일.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 디젤 엔진의 엔진 헤드에 취부되는 글로우 플러그의 금구를 전장(全長)에 관계없이 가공이 용이한 2단 이상의 분리형 구조로 개선하는 한편 상기 분리형 금구의 엔진 헤드에 체결되는 파트(part)와 그 나머지 파트의 재질 강도를 달리함으로써, 엔진 헤드에 체결시 체결강도를 높이면서 금구의 휨을 방지하는 한편 제품 생산성 향상 및 제조원가 절감을 도모할 수 있도록 한 디젤 엔진용 글로우 플러그를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 형태에 따르면, 디젤 엔진의 엔진 헤드에 체결하도록 상부 외주면에 나사산이 형성되며, 내부에는 발열핀을 삽입할 수 있도록 된 글로우 플러그의 금구에 있어서;
상기 글로우 플러그의 금구는 적어도 2단으로 분리된 파트들의 연결에 의해 일체를 이루도록 형성되며, 상기 분리된 파트는 재질 강도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구가 제공된다.
전술한 구성에 있어서, 상기 분리된 파트 중 나사산이 형성된 파트의 재질이, 상기 나사산이 형성되지 않은 나사산 하부측 파트에 비해 약한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 디젤 엔진의 헤드에 체결하도록 상부 외주면에 나사산이 형성되며, 내부에는 발열핀을 삽입할 수 있도록 된 글로우 금구 제조에 있어서;
상기 나사산을 갖는 파트와, 상기 나사산을 갖는 파트에 접합될 다른 파트로 분리 가공하는 단계와,
상기 나사산을 갖는 파트와 이에 접합될 다른 파트를 형합시킨 상태에서 레이저 용접을 통해 일체를 이루도록 접합하는 단계를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구 제조방법이 제공된다.
본 발명의 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구 및 그 제조 방법에 따른 효과는 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따르면, 디젤 엔진의 엔진 헤드에 취부되는 글로우 플러그의 금구를 전장(全長)에 관계없이 용이하게 가공할 수 있게 된다.
즉, 금구를 둘 이상의 다단 분리형 접합 구조로 개선함에 따라 직접분사식으로 디젤 엔진의 연료분사 방식이 바뀌게 되면서 길이가 글로우 플러그의 금구 제작에 있어서도 단조 가공을 통해 각 파트를 쉽게 가공한 다음, 레이저 용접 등에 의해 손쉽게 접합함으로써 생산성 및 가공성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 금구를 둘 이상의 다단 분리형으로 제작하여 접합하되, 상기 분리형 금구의 엔진 헤드에 체결되는 파트(part)와 나머지 파트의 재질 강도를 달리함으로써, 엔진 헤드에 체결시 금구의 휨 발생을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
즉, 엔진 헤드에 체결되는 파트는 상대적으로 약한 재질로 하되, 체결시 압축하중을 받게 되는 나머지 파트는 상대적으로 강한 재질로 함으로써, 기존에 글로우 플러그를 엔진 헤드에 체결시 발생하던 금구의 휨 현상을 깨끗이 해소할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 글로우 플러그의 금구 가공방법을 분리 접합 방식으로 변경함에 있어서 체결시 압축하중을 받게 되는 파트를 강한 재질로 함으로써, 엔진 헤드에 대한 글로우 플러그의 체결 강도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 둘 이상의 다단으로 분리하여 짧은 길이가 된 금구의 각 파트를 단조가공을 통해 쉽게 제작할 수 있으므로, 제품 생산성 향상 및 제조원가 절감을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 기존의 글로우 플러그의 정면도
도 2는 도 1의 글로우 플러그에 적용되는 일체형 금구의 정면도
도 3은 도 1의 글로우 플러그가 엔진에 설치된 상태를 보여주는 단면도
도 4는 본 발명에 따른 글로우 플러그를 보여주는 정면도
도 5는 도 4의 다단 분리형 금구의 정면도
도 6은 도 5의 금구의 다단 분리 상태를 보여주는 정면도
도 7은 도 4의 금구의 조립 상태를 보여주는 단면도
이하 본 발명의 바람직한 실시를 위한 구체적인 예에 대해 첨부도면 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명은 디젤 엔진의 엔진 헤드(1)(도 3 참조)에 체결하도록 상부 외주면에 나사산(101a)이 형성되며, 내부에는 발열핀(200)을 삽입할 수 있도록 된 글로우 플러그(10)의 금구(100)에 있어서, 상기 금구가 적어도 2단으로 분리된 파트(part)의 접합에 의해 일체를 이루도록 형성되며, 상기 나사산이 형성된 파트와 상기 나사산 하부측 파트의 재질 강도가 서로 다르게 형성된다.
이때, 상기 분리된 파트 중에서 나사산(101a)이 형성되지 않은 나사산 하부측 파트의 재질이 상기 나사산(101a)이 형성된 파트의 재질에 비해 강한 재질로 이루어지도록 구성됨이 바람직하다.
한편, 상기 다단으로 분리된 각 파트는 레이저 용접 등의 각종 접합 방식에 의해 일체를 이루게 된다.
그리고, 상기 분리된 파트의 접합 부위에는 접합에 앞서 서로 분리된 파트의 형합을 돕는 단턱부(101b)(102b)(103b)가 구비된다. 이때, 상기 단턱부(101b)(102b)(103b)는 요(凹) 또는 철(凸)을 갖는 구조로서, 이는 각 파트 간의 용접에 앞서 다른 파트의 접합부와 형합되도록 하기 위한 구성이다.
보다 구체적으로, 본 실시예의 글로우 플러그(10)의 금구(100)는 3단으로 분리된 파트의 접합에 의해 이루어진 것으로서, 나사산(101a)이 위치하는 파트를 제1파트(101), 상기 제1파트(101) 하측에 연결되는 파트를 제2파트(102), 상기 제2파트(102) 하부측에 연결되는 파트를 제3파트(103)라고 할 때, 제1파트(101)의 재질은 냉간압조용강선재(예; SWRCH10A)로 이루어지고, 제2파트(102)와 제3파트(103)의 재질은 냉간압조용탄소강선재(예; SWCH45K)로 이루어짐이 바람직하다.
한편, 상기 금구(100)를 구성하는 제1파트(101)와 제2파트(102)와 제3파트(103)는 각 파트의 재질 강성을 고려할 때 그 길이 비가 0.4~0.6:1:1 을 이루도록 형성됨이 바람직하다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 글로우 플러그(10)의 금구(100)의 제조 과정은 다음과 같다.
본 발명의 디젤 엔진용 글로우 플러그(10)의 금구(100)는 디젤 엔진의 엔진 헤드에 체결하도록 상부 외주면에 나사산(101a)이 형성되며, 내부에는 발열핀(200)을 삽입할 수 있도록 된 것으로서, 우선 엔진 헤드(1)에 체결되도록 상기 나사산(101a)을 갖는 제1파트(101)와, 상기 제1파트(101)에 접합될 제2파트(102)와, 상기 제2파트(102)에 접합될 제3파트(103)로 나누어 가공한다.
이때, 상기 제1파트(101)와 제2파트(102) 및 제3파트(103)는 각각 단조 가공에 의해 제조됨이 바람직하다.
다음으로, 각각 가공되어진 상기 제1파트(101)와 제2파트(102) 및 제3파트(103)를 서로 형합시킨다. 이때, 상기 각 파트에 형성된 단턱부(101b)(102b)(103b)의 단턱을 이용하여 손쉽게 형합시킬 수 있다.
그리고, 상기 제1파트(101)와 제2파트(102) 및 제3파트(103)를 형합시킨 상태에서 레이저 용접을 통해 각 파트가 일체를 이루도록 접합하여 금구(100)를 완성한다.
이와 같이 구성 및 제조되는 본 발명의 글로우 플러그(10)의 금구(100)의 작용은 다음과 같다.
본 발명의 글로우 플러그(10)의 금구(100)는, 다단으로 분리되어 길이가 짧은 각각의 파트를 단조 가공을 통해 손쉽게 제작한 다음에, 접합에 의해 일체화함으로써 제품 생산성 향상 및 제조원가 절감을 도모할 수 있다.
즉, 본 발명은 금구(100)를 둘 이상의 다단 분리형 접합 구조로 개선함에 따라 직접분사식으로 디젤 엔진의 연료분사 방식이 바뀌게 되면서 길이가 길어진 글로우 플러그(10)의 금구(100) 제작에 있어서도 단조 가공을 통해 각 파트를 가공한 다음, 레이저 용접에 의해 손쉽게 접합함으로써 생산성 및 가공성을 향상시킬 수 있는 것이다.
결국, 본 발명은 엔진 헤드(1)에 취부되는 글로우 플러그(10)의 금구를 전장(全長)에 관계없이 용이하게 가공할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 금구(100)를 둘 이상의 다단 분리형으로 제작하여 접합하되, 상 분리형 금구(100)의 엔진 헤드에 체결되는 파트(part)와 나머지 파트의 재질 강도를 달리함으로써, 엔진 헤드에 체결시 금구의 휨을 방지할 수 있다.
즉, 엔진 헤드에 체결되는 파트는 상대적으로 약한 재질로 하되, 체결시 압축하중을 받게 되는 나머지 파트는 상대적으로 강한 재질로 함으로써, 기존에 글로우 플러그(10)를 엔진 헤드에 체결시 발생하던 금구의 휨 현상을 깨끗이 해소할 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명은 글로우 플러그(10)의 금구 가공방법을 분리 접합 방식으로 변경함에 있어서 체결시 압축하중을 받게 되는 파트를 강한 재질로 함으로써, 엔진 헤드에 대한 글로우 플러그(10)의 체결 강도를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 실시 예로 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 사상의 범주를 벗어나지 않는 한 다양한 형태로의 변형 및 수정이 가능할 수 있음은 물론이다.
예컨대, 상기 실시예에서는 금구(100)가 3단으로 분리된 것을 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 금구(100)를 구성하는 제1파트(101), 제2파트(102), 제3파트(103)는 단조 가공하는 것이 생산성 측면에서 바람직하므로 이를 예로 들었으나, 각 파트의 가공시 절삭 가공도 적용 가능함은 물론이다.
한편, 상기 실시 예에서 상기 금구(100)는 제1파트(101), 제2파트(102), 제3파트(103)의 두께가 동일하게 제시되었으나, 상기 각 파트(101)(102)(103)의 두께는 다르게 형성될 수도 있다. 특히, 재질이 동일 재질일 경우, 각 파트의 요구 강도 및 발열핀(200)의 형태를 고려하여 각 파트의 두께는 서로 다른 두께로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 디젤 엔진의 헤드에 취부되는 글로우 플러그의 금구를 전장(全長)에 관계없이 가공이 용이한 둘 이상의 다단 분리형 구조로 개선하는 한편 상기 분리형 금구의 엔진 헤드에 체결되는 파트(part)와 나머지 파트의 재질 강도를 달리함으로써, 엔진 헤드에 체결시 체결강도를 높이면서 금구의 휨을 방지함과 아울러 제품 생산성 향상 및 제조원가 절감을 도모할 수 있으므로 자동차 분야에 있어서 산업상 이용 가능성이 매우 높은 발명이다.
1: 디젤 엔진의 헤드 10: 글로우 플러그
100: 금구 101: 제1파트
102: 제2파트 103: 제3파트
101a: 나사산 101b: 단턱부
102b: 단턱부 103b: 단턱부
200: 발열핀

Claims (7)

  1. 디젤 엔진의 엔진 헤드에 체결하도록 상부 외주면에 나사산이 형성되며, 내부에는 발열핀을 삽입할 수 있도록 된 글로우 플러그의 금구에 있어서,
    상기 글로우 플러그의 금구는 적어도 2단으로 분리된 파트들의 연결에 의해 일체를 이루도록 형성되며,
    상기 나사산이 형성된 파트와 상기 나사산 하부측 파트의 재질 강도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리된 파트들은 접합에 의해 일체를 이루게 되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리된 파트 중에서 나사산이 형성되지 않은 나사산 하부측의 파트의 재질이, 상기 나사산이 형성된 파트의 재질에 비해 강한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리된 파트의 접합 부위에는 접합에 앞서 서로 분리된 파트의 형합을 돕는 단턱부가 구비된 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금구는 3단으로 분리된 파트의 접합에 의해 이루어지며,
    상기 디젤 엔진의 엔진 헤드에 체결하기 위한 나사산이 위치하는 파트를 제1파트, 상기 제1파트 하측에 연결되는 파트를 제2파트, 상기 제2파트 하부측에 연결되는 파트를 제3파트라고 할 때, 상기 제1파트의 재질은 냉간압조용강선재로 이루어지고, 제2파트와 제3파트의 재질은 냉간압조용탄소강선재로 이루어짐을 특징으로 하는 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구.
  6. 디젤 엔진의 헤드에 체결하도록 상부 외주면에 나사산이 형성되며, 내부에는 발열핀을 삽입할 수 있도록 된 글로우 플러그의 금구 제조에 있어서,
    상기 나사산을 갖는 파트와, 상기 나사산을 갖는 파트에 접합될 다른 파트로 분리 가공하는 단계와;
    상기 나사산을 갖는 파트와 이에 접합될 다른 파트를 형합시킨 상태에서 레이저 용접을 통해 일체를 이루도록 접합하는 단계;를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 나사산을 갖는 파트와 이에 접합될 다른 파트는 각각 단조 가공에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 글로우 플러그의 금구 금구 제조방법.
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