KR101550089B1

KR101550089B1 - 스파크 플러그의 제조방법

Info

Publication number: KR101550089B1
Application number: KR1020117025720A
Authority: KR
Inventors: 가츠토시 나카야마; 노부아키 사카야나기
Original assignee: 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2015-09-03
Also published as: JP2013149631A; US8506341B2; JP5319692B2; EP2416461A4; CN102379072B; US20120015578A1; EP2416461A1; CN102379072A; JP5475906B2; EP2416461B1; WO2010113404A1; KR20120003923A; JPWO2010113404A1

Abstract

절연체와, 중심전극과, 금속 쉘과, 접지전극과, 접지전극에 형성되어 중심전극과의 사이에 불꽃방전간극을 형성하는 방전면을 가지는 귀금속 팁을 구비하는 스파크 플러그의 제조방법은, 접지전극과 귀금속 팁의 경계에 대해서 고에너지 빔을 상기 접지전극의 폭방향으로 상대적으로 왕복 이동시키면서 연속적으로 조사함에 의해서 용융부를 형성하는 용융부 형성공정을 구비한다. 용융부 형성공정에서는, 용융부를 방전면에 수직한 방향으로 투영한 경우에, 접지전극과 귀금속 팁이 서로 겹쳐져 있는 부분의 면적 중 80% 이상의 면적이 투영된 용융부와 서로 겹쳐지도록, 또한 방전면에 수직한 방향에서 본 경우에 있어서의 용융부의 형상이 접지전극의 폭방향에 수직하면서 귀금속 팁의 중심을 통과하는 중심선에 대해서 대칭이 되도록 용융부를 형성한다.

Description

스파크 플러그의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING SPARKPLUGS}

본 발명은 스파크 플러그의 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 스파크 플러그의 접지전극에 귀금속 팁을 접합하는 방법으로서, 예를 들면 이하의 특허문헌에 개시된 것이 알려져 있다.

특허문헌 1에 개시된 방법에서는 귀금속 팁을 모두 용융시켜서 접지전극에 접합시키고 있다. 그러나, 이 방법에서는 접지전극과 귀금속 팁의 용접강도를 높일 수는 있지만, 귀금속 팁의 방전면에도 접지전극 모재의 용융성분이 포함되기 때문에, 불꽃 내구성능이 저하된다는 문제가 있었다.

또, 특허문헌 2에 개시된 방법에서는 귀금속 팁의 외주부를 용융시켜서 접지전극에 접합시키고 있다. 그러나, 이 방법에서는 접지전극과 귀금속 팁의 중심부와의 용접강도가 약하고, 또 귀금속 팁이나 용융부에 크랙이 발생하여, 결국에는 귀금속 팁의 박리로 이어질 우려가 있다는 문제가 있었다.

또, 접지전극에 귀금속 팁을 접합하는 방법으로서는 저항용접을 사용하는 방법도 알려져 있다. 그러나, 이 방법에서는 접지전극과 귀금속 팁의 경계면에 있어서의 용융부의 층이 얇기 때문에, 또 최근의 엔진의 고출력화에 수반하여 스파크 플러그의 사용 환경도 더욱더 고온인 혹독한 환경으로 되고 있기 때문에, 용접강도를 확보할 수 없어 결국에는 귀금속 팁의 박리로 이어질 우려가 있다는 문제가 있었다.

특허문헌 1 : 일본국 특표 2004-517459호 공보 특허문헌 2 : 미국 특허출원공개 제2007/0103046호 명세서

본 발명은 상기한 종래의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 접지전극과 귀금속 팁의 용접강도를 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서, 이하의 형태 또는 적용예를 취하는 것이 가능하다.

[적용예 1]

축선방향으로 관통하는 축구멍을 가지는 절연체와; 상기 축구멍의 선단측에 설치된 중심전극과; 상기 절연체를 유지하는 통형상의 금속 쉘과; 일단부가 상기 금속 쉘의 선단부에 부착되고 타단부가 상기 중심전극의 선단부와 대향하는 접지전극과; 상기 접지전극의 상기 중심전극의 선단부와 대향하는 면에 형성되어 상기 중심전극과의 사이에서 불꽃방전간극을 형성하는 방전면을 가지는 귀금속 팁;을 구비하는 스파크 플러그의 제조방법으로서,

상기 접지전극과 상기 귀금속 팁의 경계에 대해서 고에너지 빔을 상기 접지전극의 폭방향으로 상대적으로 왕복 이동시키면서 연속적으로 조사함에 의해서 용융부를 형성하는 용융부 형성공정을 구비하고,

상기 용융부 형성공정에서는,

상기 용융부를 상기 방전면에 수직한 방향으로 투영한 경우에, 상기 접지전극과 상기 귀금속 팁이 서로 겹쳐져 있는 부분의 면적 중 80% 이상의 면적이 상기 투영된 용융부와 서로 겹쳐지도록,

또한 상기 방전면에 수직한 방향에서 본 경우에 있어서의 상기 용융부의 형상이 상기 접지전극의 폭방향에 수직이면서 상기 귀금속 팁의 중심을 통과하는 중심선에 대해서 대칭이 되도록 상기 용융부를 형성하는 스파크 플러그의 제조방법.

적용예 1의 스파크 플러그의 제조방법에 의하면, 접지전극과 귀금속 팁의 경계에 차지하는 용융부의 면적이 커지기 때문에, 접지전극과 귀금속 팁의 용접강도를 향상시킨 스파크 플러그를 제조할 수 있다. 게다가, 용융부의 형상이 중심선에 대해서 대칭이 되기 때문에, 중심선을 중심으로 한 좌우의 열응력의 차이를 거의 제로로 할 수 있다. 따라서, 열응력의 차이에 의한 용접강도의 저하를 억제할 수 있다.

[적용예 2]

적용예 1에 기재된 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔을 상기 경계에 대해서 상대적으로 왕복 이동시키면서 조사하되, 상기 경계의 일부에 대해서는 상기 고에너지 빔을 2번 이상 조사함에 의해서 상기 용융부의 형상을 상기 중심선에 대해서 대칭으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

적용예 2의 스파크 플러그의 제조방법에 의하면, 귀금속 팁의 중심선에 대해서 대칭인 형상을 가지는 용융부를 형성할 수 있다.

[적용예 3]

적용예 1 또는 적용예 2에 기재된 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔을 상기 경계에 대해서 상대적으로 이동시키면서 조사하되, 상기 고에너지 빔의 출력을 상기 상대 이동에 수반하여 변화시킴에 의해서 상기 용융부의 형상을 상기 중심선에 대해서 대칭으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

적용예 3의 스파크 플러그의 제조방법에 의하면, 귀금속 팁의 중심선에 대해서 대칭인 형상을 가지는 용융부를 형성할 수 있다.

[적용예 4]

적용예 3에 기재된 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔을 상기 경계에 대해서 상대적으로 이동시키면서 조사하되, 상기 고에너지 빔의 출력을 상기 상대 이동의 개시 후에는 일정하게 하고, 그 후 점차 상기 고에너지 빔의 출력을 작게 함에 의해서 상기 용융부의 형상을 상기 중심선에 대해서 대칭으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

적용예 4의 스파크 플러그의 제조방법에 의하면, 직육면체 형상과 같은 귀금속 팁의 중심선에 대해서 대칭인 형상을 가지는 용융부를 형성할 수 있다.

[적용예 5]

적용예 3에 기재된 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔을 상기 경계에 대해서 상대적으로 이동시키면서 조사하되, 상기 고에너지 빔의 출력을 상기 중심선의 직전까지는 크게 하여 가고, 그 후 상기 고에너지 빔의 출력을 서서히 작게 함에 의해서 상기 용융부의 형상을 상기 중심선에 대해서 대칭으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

적용예 5의 스파크 플러그의 제조방법에 의하면, 원기둥 형상과 같은 귀금속 팁의 중심선에 대해서 대칭인 형상을 가지는 용융부를 형성할 수 있다.

[적용예 6]

적용예 1 내지 적용예 5 중 어느 하나에 기재된 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔이 상기 경계에 대해서 조사되기 전부터 방출되고 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

적용예 6의 스파크 플러그의 제조방법에 의하면, 출력이 안정된 상태의 고에너지 빔을 경계에 대해서 조사할 수 있기 때문에, 용융부의 형상을 형성할 때의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

[적용예 7]

적용예 1 내지 적용예 6 중 어느 하나에 기재된 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 용융부 형성공정은, 상기 경계에 의해 규정되는 면에 대해서 평행한 방향에서 상기 고에너지 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

적용예 7의 스파크 플러그의 제조방법에 의하면, 접지전극과 귀금속 팁의 경계를 적절히 용융시킬 수 있다.

[적용예 8]

적용예 1 내지 적용예 7 중 어느 하나에 기재된 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 용융부 형성공정은, 상기 경계에 의해 규정되는 면에 대해서 경사진 방향에서 상기 고에너지 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

적용예 8의 스파크 플러그의 제조방법에 의하면, 접지전극과 귀금속 팁의 경계를 적절히 용융시킬 수 있다.

[적용예 9]

적용예 1 내지 적용예 8 중 어느 하나에 기재된 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 고에너지 빔은 파이버 레이저 또는 전자 빔인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.

적용예 9의 스파크 플러그의 제조방법에 의하면, 접지전극과 귀금속 팁의 경계를 더 깊은 곳까지 적절히 용융시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 여러 가지 형태로 실현하는 것이 가능하다. 예를 들면, 스파크 플러그의 제조방법 및 제조장치, 제조시스템 등의 형태로 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태로서의 스파크 플러그(100)의 부분 단면도이다.
도 2는 스파크 플러그(100)의 중심전극(20)의 선단부(22) 부근의 확대도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 4는 용융부(98)의 형성과정의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는 용융부(98)의 형성과정의 다른 일례를 나타내는 설명도와, 용융부(98)의 형성과정에 있어서의 고에너지 빔의 출력 변화의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6은 냉열(冷熱)시험에 사용한 샘플 1 및 샘플 2의 스파크 플러그의 선단 부근을 나타내는 도면과, 냉열시험의 결과를 나타내는 표이다.
도 7은 냉열시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100b)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 9는 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100c)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 10은 용융부(98c)의 형성과정의 일례를 나타내는 설명도와, 용융부(98c)의 형성과정에 있어서의 고에너지 빔의 출력 변화의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 11은 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100d)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 12는 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100e)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 13은 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100f)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 14는 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100g)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 15는 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100h)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 16은 용융부(98)가 중심선(CL)에 대해서 대칭인지 아닌지에 대한 판정기준을 나타내는 설명도이다.

이어서, 본 발명의 스파크 플러그의 실시형태를 이하의 순서로 설명한다.

A. 제 1 실시형태:

B. 산화 스케일의 발생에 관한 실험예:

C. 용융부 겹침율(率)에 관한 실험예:

D. 그 외의 다른 실시형태:

E. 용융부가 중심선에 대해서 대칭인지 아닌지에 대한 판정기준:

A. 제 1 실시형태

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태로서의 스파크 플러그(100)의 부분 단면도이다. 또한, 도 1에 있어서, 스파크 플러그(100)의 축선방향(OD)을 도면에 있어서의 상하방향으로 하되, 하측을 스파크 플러그(100)의 선단측, 상측을 스파크 플러그(100)의 후단측으로 하여 설명한다.

스파크 플러그(100)는 절연애자(10)와, 금속 쉘(50)과, 중심전극(20)과, 접지전극(30)과, 금속단자(40)를 구비하고 있다. 중심전극(20)은 절연애자(10) 내에 축선방향(OD)으로 연장된 상태로 유지되어 있다. 절연애자(10)는 절연체로서 기능하고 있으며, 금속 쉘(50)은 상기 절연애자(10)를 유지하고 있다. 금속단자(40)는 절연애자(10)의 후단부에 설치되어 있다. 또한, 중심전극(20)과 접지전극(30)의 구성에 대해서는 도 2에서 상세하게 설명한다.

절연애자(10)는 알루미나 등을 소성하여 형성되며, 축중심에 축선방향(OD)으로 연장되는 축구멍(12)이 형성된 통형상으로 이루어진다. 축선방향(OD)의 대략 중앙에는 외경이 가장 큰 플랜지부(19)가 형성되어 있고, 이것보다 후단측(도 1에서의 상측)에는 후단측 몸통부(18)가 형성되어 있다. 플랜지부(19)보다 선단측(도 1에서의 하측)에는 후단측 몸통부(18)보다도 외경이 작은 선단측 몸통부(17)가 형성되어 있고, 이 선단측 몸통부(17)보다 선단측에는 선단측 몸통부(17)보다도 외경이 작은 다리부(13)가 형성되어 있다. 다리부(13)는 선단측으로 갈수록 그 외경이 점차 작아지게 되어 있으며, 스파크 플러그(100)가 내연기관의 엔진 헤드(200)에 부착되었을 때에는 그 연소실에 노출되게 된다. 다리부(13)와 선단측 몸통부(17)의 사이에는 단차부(15)가 형성되어 있다.

금속 쉘(50)은 저탄소강재로 형성된 원통 형상의 금속 부재이며, 스파크 플러그(100)를 내연기관의 엔진 헤드(200)에 고정한다. 그리고, 금속 쉘(50)은 절연애자(10)를 내부에 유지하고 있으며, 절연애자(10)는 그 후단측 몸통부(18)의 일부에서부터 다리부(13)에 걸친 부위가 금속 쉘(50)에 의해서 에워싸여져 있다.

또, 금속 쉘(50)은 공구 걸어맞춤부(51)와 부착 나사부(52)를 구비하고 있다. 공구 걸어맞춤부(51)는 스파크 플러그 렌치(도시생략)가 걸어맞춰지는 부위이다. 금속 쉘(50)의 부착 나사부(52)는 나사산이 형성된 부위이며, 내연기관의 상부에 형성된 엔진 헤드(200)의 부착 나사구멍(201)에 나사 결합된다.

금속 쉘(50)의 공구 걸어맞춤부(51)와 부착 나사부(52)의 사이에는 플랜지 형상의 밀봉부(54)가 형성되어 있다. 부착 나사부(52)와 밀봉부(54)의 사이의 나사 목부(59)에는 판체를 구부려서 형성한 환형상의 개스킷(5)이 끼워져 있다. 개스킷(5)은 스파크 플러그(100)를 엔진 헤드(200)에 부착할 때에, 밀봉부(54)의 시트면(55)과 부착 나사구멍(201)의 개구 주연부(205)의 사이에서 눌려져서 변형된다. 이 개스킷(5)의 변형에 의해서 스파크 플러그(100)와 엔진 헤드(200)의 사이가 밀봉되어 부착 나사구멍(201)을 통해서 엔진 내의 기밀(氣密) 누설이 방지된다.

금속 쉘(50)의 공구 걸어맞춤부(51)보다 후단측에는 두께가 얇은 코킹부(53)가 형성되어 있다. 또, 밀봉부(54)와 공구 걸어맞춤부(51)의 사이에는 코킹부(53)와 마찬가지로 두께가 얇은 버클링(buckling)부(58)가 형성되어 있다. 금속 쉘(50)의 공구 걸어맞춤부(51)에서부터 코킹부(53)에 걸친 내주면과 절연애자(10)의 후단측 몸통부(18)의 외주면과의 사이에는 원환형상의 링부재(6,7)가 개재되어 있다. 또한, 양 링부재(6,7)의 사이에는 탤크(활석)(9) 분말이 충전되어 있다. 코킹부(53)가 내측으로 구부려지도록 코킹하면, 절연애자(10)는 링부재(6,7) 및 탤크(9)를 통해서 금속 쉘(50) 내의 선단측으로 향해서 눌려 붙여진다. 이것에 의해서 절연애자(10)의 단차부(15)가 금속 쉘(50)의 내주에 형성된 단차부(56)에 지지됨과 아울러 금속 쉘(50)과 절연애자(10)가 일체가 된다. 이 때, 금속 쉘(50)과 절연애자(10)의 사이의 기밀성은 절연애자(10)의 단차부(15)와 금속 쉘(50)의 단차부(56)의 사이에 개재된 환형상의 시트 패킹(8)에 의해서 유지됨으로써 연소가스의 유출이 방지된다. 버클링부(58)는 코킹시에 가해지는 압축력에 의해서 외측으로 휘어져 변형되도록 구성되어 있으며, 탤크(9)의 압축 스트로크를 받아 금속 쉘(50) 내의 기밀성을 높이고 있다. 또한, 금속 쉘(50)의 단차부(56)보다도 선단측과 절연애자(10)의 사이에는 소정 치수의 간극(CLR)이 형성되어 있다.

도 2는 스파크 플러그(100)의 중심전극(20)의 선단부(22) 부근의 확대도이다. 중심전극(20)은 전극 모재(21)의 내부에 심재(25)를 매설한 구조를 가지는 봉형상의 전극이다. 전극 모재(21)는 인코넬(상표명) 600 또는 601 등의 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금으로 형성되어 있다. 심재(25)는 전극 모재(21)보다도 열전도성이 우수한 구리 또는 구리를 주성분으로 하는 합금으로 형성되어 있다. 통상적으로 중심전극(20)은 폐관 형상으로 형성된 전극 모재(21)의 내부에 심재(25)를 채우고, 바닥부 측부터 압출성형을 하여 연장시킴에 의해서 제작된다. 심재(25)는 몸통부분에서는 대략 일정한 외경을 이루지만 선단측에서는 테이퍼부가 형성된다. 또, 중심전극(20)은 축구멍(12) 내에 후단측으로 향해서 길게 설치되며, 밀봉체(4) 및 세라믹 저항(3)(도 1)을 경유하여 금속단자(40)(도 1)에 전기적으로 접속되어 있다. 금속단자(40)에는 고압 케이블(도시생략)이 플러그 캡(도시생략)을 통해서 접속되며, 고전압이 인가된다.

중심전극(20)의 선단부(22)는 절연애자(10)의 선단부(11)보다도 돌출되어 있다. 중심전극(20)의 선단부(22)의 선단에는 중심전극 팁(90)이 접합되어 있다. 중심전극 팁(90)은 축선방향(OD)으로 연장된 대략 원기둥 형상을 이루고 있으며, 내불꽃 소모성을 향상시키기 위해서 고융점의 귀금속에 의해서 형성되어 있다. 중심전극 팁(90)은 예를 들면 이리듐(Ir)이나, Ir을 주성분으로 하고 백금(Pt), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 레늄(Re) 중 1종류 혹은 2종류 이상을 첨가한 Ir합금에 의해서 형성된다.

접지전극(30)은 내부식성이 높은 금속으로 형성되며, 예를 들면 인코넬(상표명) 600 또는 601 등의 니켈 합금으로 형성되어 있다. 상기 접지전극(30)의 기단부(32)는 용접에 의해서 금속 쉘(50)의 선단부(57)에 접합되어 있다. 또, 접지전극(30)은 굴곡되어 있으며, 접지전극(30)의 선단부(33)가 중심전극 팁(90)의 선단면(92)과 대향하고 있다.

또한, 접지전극(30)의 선단부(33)에는 용융부(98)를 통해서 접지전극 팁(95)이 접합되어 있다. 접지전극 팁(95)의 방전면(96)은 중심전극 팁(90)의 선단면(92)과 대향하고 있으며, 접지전극 팁(95)의 방전면(96)과 중심전극 팁(90)의 선단면(92)의 사이에는 불꽃방전간극(G)이 형성되어 있다. 또한, 접지전극 팁(95)은 중심전극 팁(90)과 같은 재료로 형성할 수 있다.

도 3(A)는 접지전극(30)의 선단부(33)를 축선방향(OD)을 따르는 방향에서 본 도면이다. 도 3(B)는 도 3(A)에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다. 도 3(B)에 나타낸 바와 같이 접지전극 팁(95)은 접지전극(30)에 형성된 홈부분에 매설되어 있다. 접지전극 팁(95)과 접지전극(30)의 사이의 적어도 일부에는 용융부(98)가 형성되어 있다. 용융부(98)는 접지전극 팁(95)의 일부와 접지전극(30)의 일부가 서로 용융되어 형성되어 있으며, 접지전극 팁(95)과 접지전극(30)의 양측 성분이 포함된다. 즉, 용융부(98)는 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 중간적인 조성을 가지고 있다. 또한, 실제로는 축선방향(OD)을 따르는 방향에서는 용융부(98)의 대부분이 보이지 않으나, 설명의 편의상 도 3(A)에서도 용융부(98)를 도시하고 있다. 이하에서 나타내는 도면에서도 같다. 또, 접지전극 팁(95)과 접지전극(30)의 사이에는 파선이 도시되어 있는데, 실제로는 용융부(98)가 형성되어 있는 부분에서는 접지전극 팁(95)과 접지전극(30)이 일체가 되게 용융되어 있어, 파선은 소멸되어 있다. 이하에서 나타내는 도면에서도 같다.

용융부(98)는 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 경계에 대해서 거의 평행한 방향(LD)에서 고에너지 빔을 조사함에 의해서 형성할 수 있다. 용융부(98)를 형성하기 위한 고에너지 빔으로서는, 예를 들면 파이버 레이저나 전자 빔을 사용하는 것이 바람직하다. 파이버 레이저나 전자 빔을 사용하면, 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 경계를 깊숙한 부분까지 용융시킬 수 있기 때문에, 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)을 강고하게 접합시킬 수 있다.

여기서, 도 3(A)에 나타낸 바와 같이 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)이 서로 겹쳐져 있는 부분{크로스 해칭이 되어 있는 영역(X)}의 면적을 'S'라 한다. 그리고, 용융부(98)를 접지전극 팁(95)의 방전면(96)에 수직한 방향{즉, 축선방향(OD)}으로 투영하였을 경우에, 면적(S) 중 80% 이상이 투영된 용융부(98)와 서로 겹쳐져 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 용융부(98) 근방에 있어서의 산화 스케일의 발생을 억제할 수 있다. 이 근거에 대해서는 후술한다. 또한, 도 3(A)에 있어서는 면적(S) 중 100%가 용융부(98)와 서로 겹쳐져 있다. 또, 이하에서는, 면적(S)에 있어서의 용융부(98)와 서로 겹쳐져 있는 부분의 비율을 "용융부 겹침율(LR)(%)"이라고도 한다.

또한, 도 3(A)에 나타낸 바와 같이 접지전극(30)의 폭방향(WD)에 수직이면서 접지전극 팁(95)의 중심을 통과하는 선을 "중심선(CL)"이라 한다. 이 경우에 있어서, 접지전극 팁(95)의 방전면(96)에 수직한 방향{축선방향(OD)}에서 본 경우에 있어서의 용융부(98)의 형상은 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 접지전극(30) 및 접지전극 팁(95)에 발생하는 열응력의 분포를 중심선(CL)에 대해서 대칭으로 할 수 있어, 중심선(CL)을 중심으로 한 좌우의 열응력의 차이를 거의 제로로 할 수 있다. 따라서, 좌우의 열응력의 차이에 의해서 용접강도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.

도 4는 용융부(98)의 형성과정의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 3(A)에서 나타낸 거의 대칭형상의 용융부(98)를 형성하기 위해서는, 우선 고에너지 빔을 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 경계에 대해서 상대적으로 이동시키면서 조사한다{도 4(A)}. 이와 같이 하면, 도 4(A)에 나타낸 바와 같이 용융부(98) 중 최초에 고에너지 빔이 조사된 부분(F)은 용융 깊이가 부족하게 되어, 용융부(98)는 도 3(A)에 나타낸 바와 같은 거의 대칭인 형상으로는 되지 않는다. 그 이유는, 용융부(98) 중 최초에 고에너지 빔이 조사된 부분은 고에너지 빔에 의해서 아직 충분하게 가열되어 있지 않아 충분한 용융 깊이가 얻어질 정도로 온도가 높게 되어 있지 않기 때문이라고 생각된다.

여기서, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이 용융부(98) 중 용융 깊이가 부족한 부분에 대해서는 고에너지 빔을 왕복 이동시켜서 고에너지 빔을 2번 조사하게 한다. 이와 같이 하면, 용융부(98) 중 용융 깊이가 부족했던 부분의 용융 깊이가 보완되어 용융부(98)의 형상을 거의 대칭형상으로 할 수 있다. 또한, 고에너지 빔을 2번 조사하여도 용융부(98)가 거의 대칭인 형상으로 되지 않는 경우에는 3번 이상 고에너지 빔을 조사하는 것으로 하여도 좋다. 또, 도 4(A)에서는 고에너지 빔을 이동시키고 있으나, 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 경계를 고에너지 빔에 대해서 이동시키는 것으로 하여도 좋다. 이하에 나타내는 도 5(A)에 있어서도 같다.

또한, 고에너지 빔은 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 경계에 대해서 조사되기 전부터 방출되어 있는 것으로 하여도 좋다. 이와 같이 하면, 고에너지 빔의 출력이 안정한 상태로 되고 나서 용융부의 형성을 개시할 수 있기 때문에, 용융부의 형상을 형성할 때의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 5(A)는 용융부(98)의 형성과정의 다른 일례를 나타내는 설명도이다. 도 5(B)는 용융부(98)의 형성과정에 있어서의 고에너지 빔의 출력 변화의 일례를 나타내는 설명도이다. 상기한 바와 같이 용융부(98) 중 고에너지 빔이 최초에 조사되는 부분은 아직 충분하게 가열되어 있지 않기 때문에, 용융 깊이가 부족한 일이 있다. 따라서, 용융부(98)를 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭인 형상으로 하기 위해서는 고에너지 빔의 출력을 상대 이동에 수반하여 변화시킨다. 구체적으로는, 예를 들면 도 5(B)에 나타낸 바와 같이, 조사 개시 후에는 고에너지 빔을 "출력 대(大)"의 일정 값으로 하여 피조사부분을 충분히 가열하고, 그 후 서서히 고에너지 빔의 출력을 작게 하면 된다. 고에너지 빔의 출력을 서서히 작게 하여도 용융부(98)를 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭인 형상으로 할 수 있는 이유는, 고에너지 빔에 의해서 부여된 열이 용융부(98)에 서서히 전도되어 아직 고에너지 빔이 조사되지 않은 부분의 온도가 높아지게 되기 때문이다. 따라서, 고에너지 빔의 출력을 상대 이동에 수반하여 변화시키면, 용융부(98)를 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭인 형상으로 할 수 있다. 또한, 용융부(98)를 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭인 형상으로 하기 위한 고에너지 빔의 출력 파형으로서는, 도 5(B)에 나타낸 출력 파형에 한정하지 않고, 접지진극(30) 및 접지전극 팁(95)의 재질이나 형상에 따라서 고에너지 빔의 출력을 조정하는 것이 바람직하다.

B. 산화 스케일의 발생에 관한 실험예:

"용융부의 형상"과 "산화 스케일 비율"의 관계를 조사하기 위해서 3종류의 냉열(冷熱)시험 1, 2, 3을 실시하였다. 여기서, '산화 스케일 비율'이란, 용융부(98)의 단면형상{도 3(B)}에 있어서의 윤곽선의 길이에 대한 산화 스케일의 길이의 비율이다.

도 6(A)는 냉열시험에 사용된 샘플 1의 스파크 플러그의 선단 부근을 나타내는 도면이다. 도 6(B)는 냉열시험에 사용된 샘플 2의 스파크 플러그의 선단 부근을 나타내는 도면이다. 샘플 1의 스파크 플러그에서는 용융부(98x)가 중심선(CL)에 대해서 비대칭인 형상으로 되어 있다. 한편, 샘플 2의 스파크 플러그에서는 도 3에 나타낸 제 1 실시형태와 마찬가지로 용융부(98)가 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭인 형상으로 되어 있다. 용융부(98)가 중심선(CL)에 대해서 대칭인 형상으로 되어 있는지 아닌지에 대한 판정기준에 대해서는 후술한다.

냉열시험 1에서는, 우선 접지전극(30)을 버너로 2분간 가열하여 접지전극(30)의 온도를 1000℃까지 상승시켰다. 그 후 버너를 끄고서 접지전극(30)을 1분간 서냉하고, 다시 접지전극(30)을 버너로 2분간 가열하여 접지전극(30)의 온도를 1000℃까지 상승시켰다. 이 사이클을 1000회 반복하고, 용융부 부근에 발생한 산화 스케일의 길이를 판단면에서 계측하였다. 그리고, 계측된 산화 스케일의 길이로부터 산화 스케일 비율을 구하였다. 냉열시험 2의 시험조건은, 접지전극(30)의 온도를 1100℃까지 상승시키는 점 이외에는 냉열시험 1과 같다. 마찬가지로, 냉열시험 3의 시험조건은, 접지전극(30)의 온도를 1200℃까지 상승시키는 점 이외에는 냉열시험 1과 같다.

도 6(C)는 냉열시험의 결과를 나타내는 표이다. 도 6(C)에서는 산화 스케일 비율이 30% 미만인 경우를 "○"로 평가하고, 30% 이상 50% 미만인 경우를 "△"로 평가하고, 50% 이상인 경우를 "×"로 평가하였다. 도 6(C)에 의하면, 용융부(98x)가 중심선(CL)에 대해서 비대칭인 형상인 경우(샘플 1)에는 냉열시험 1에서의 평가는 "○"로 되었으나, 냉열시험 2에서의 평가는 "△"로 되고, 냉열시험 3에서의 평가는 "×"로 되었다. 그 이유에 대해서 설명한다. 용융부(98x)의 형상이 중심선(CL)에 대해서 비대칭이기 때문에, 용융부(98x) 부근에 발생하는 열응력의 분포는 중심선(CL)에 대해서 비대칭이 된다. 그 결과, 중심선(CL)을 사이에 둔 좌우의 열응력의 차이가 커지게 되어, 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 접합강도가 저하되고, 용융부(98x) 부근에 있어서 산화 스케일이 발생하기 쉽게 되어 있다고 생각된다.

한편, 용융부(98)가 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭인 형상인 경우(샘플 2)에는 냉열시험 1 내지 냉열시험 3 모두에서의 평가는 "○"로 되었다. 그 이유에 대해서 설명한다. 용융부(98)의 형상이 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭이기 때문에, 용융부(98) 부근에 발생하는 열응력의 분포는 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭이 된다. 그 결과, 중심선(CL)을 사이에 둔 좌우의 열응력의 차이가 거의 제로로 되기 때문에, 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 접합강도를 충분히 확보할 수 있다. 그러므로, 용융부(98) 부근에 있어서 산화 스케일이 발생하기 어렵게 되어 있다고 생각된다. 따라서, 용융부의 형상은 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭으로 되어 있는 것이 바람직하다는 것을 이해할 수 있다.

C. 용융부 겹침율에 관한 실험예

상기한 "용융부 겹침율(LR)"과 "산화 스케일 비율"의 관계를 조사하기 위해서, 용융부 겹침율이 다른 복수의 샘플을 사용하여 상기한 냉열시험 2를 실시하였다.

도 7은 냉열시험의 결과를 나타내는 도면이다. 도 7에 의하면, 용융부 겹침율(LR)이 커질수록 산화 스케일 비율이 작아지는 것을 이해할 수 있다. 게다가, 용융부 겹침율(LR)이 80% 이상인 경우에는 산화 스케일 비율이 50% 미만으로 되는 것을 이해할 수 있다. 그 이유는, 용융부 겹침율(LR)이 커질수록 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 접합강도를 높일 수 있어, 용융부(98) 부근에 산화 스케일이 발생하기 어렵게 되기 때문이라고 생각된다. 따라서, 상기 실시형태와 같이 용융부 겹침율(LR)은 80% 이상인 것이 바람직하다.

D. 그 외의 다른 실시형태:

도 8은 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100b)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 8(A)는 접지전극(30)을 축선방향(OD)을 따르는 방향에서 본 도면이다. 도 8(B)는 도 8(A)에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다. 본 실시형태가 제 1 실시형태(도 3)와 다른 점은, 접지전극 팁(95b)의 형상이 대략 원기둥 형상으로 되어 있는 점과, 접지전극 팁(95b)이 접지전극(30)의 선단면(31)에서 돌출되어 있는 점이며, 그 외의 구성은 제 1 실시형태와 같다. 이와 같이 접지전극 팁을 임의의 형상으로 할 수 있다.

도 9는 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100c)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 9(A)는 접지전극(30)을 축선방향(OD)을 따르는 방향에서 본 도면이다. 도 9(B)는 도 9(A)에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다. 본 실시형태가 제 1 실시형태(도 3)와 다른 점은 접지전극 팁(95c)의 형상이 대략 원기둥 형상으로 되어 있는 점이며, 그 외의 구성은 제 1 실시형태와 같다. 이와 같이 접지전극 팁을 임의의 형상으로 할 수 있다.

도 10(A)는 도 9에 나타낸 스파크 플러그(100c)에 있어서의 용융부(98c)의 형성과정의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 10(B)는 용융부(98c)의 형성과정에 있어서의 고에너지 빔의 출력 변화의 일례를 나타내는 설명도이다. 이 스파크 플러그(100c)에서는 접지전극 팁(95c)이 대략 원기둥 형상으로 되어 있다. 따라서, 용융부(98c)의 형상을 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭이고 또한 접지전극 팁(95c)의 외주의 원호를 따르는 형상으로 하기 위해서는, 고에너지 빔의 출력을 상대 이동에 수반하여 변화시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면 도 10(A)의 화살표 및 도 10(B)에 나타낸 바와 같이, 고에너지 빔의 출력을 중심선(CL)의 직전까지는 크게 하여 가고, 그 후 서서히 작게 하면 좋다. 즉, 고에너지 빔의 출력을 상대 이동에 수반하여 높여 가되 중심선(CL)의 직전에서 피크값으로 하고, 그 후 출력을 높여 갈 때보다도 완만하게 출력을 낮춰 가면 좋다. 고에너지 빔의 출력을 중심선(CL)의 직전에서 피크값으로 하여도 용융부(98c)를 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭형상으로 할 수 있는 이유는, 고에너지 빔에 의해서 부여된 열이 용융부(98c)에 서서히 전도되어 아직 고에너지 빔이 조사되지 않은 부분의 온도가 높아지게 되기 때문이다. 따라서, 고에너지 빔의 출력을 도 10(B)에 나타내는 파형으로 상대 이동에 수반하여 변화시키면, 용융부(98c)를 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭인 형상이고 또한 접지전극 팁(95c)의 원호를 따르는 형상으로 할 수 있다.

도 11은 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100d)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 11(A)은 접지전극(30)을 축선방향(OD)을 따르는 방향에서 본 도면이다. 도 11(B)은 도 11(A)에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다. 본 실시형태가 제 1 실시형태(도 3)와 다른 점은, 접지전극 팁(95d)이 접지전극(30)의 선단면(31)에서부터의 돌출량이 많게 되어 있는 점과, 용융부(98d)를 형성할 경우에 접지전극(30)과 접지전극 팁(95d)의 경계에 대해서 경사진 방향(LD2)에서 고에너지 빔을 조사하고 있는 점이다. 그 외의 구성은 제 1 실시형태와 같다. 이와 같이 접지전극 팁을 임의의 형상으로 할 수 있다. 또, 고에너지 빔은 접지전극(30)과 접지전극 팁(95d)의 경계에 대해서 경사진 방향에서 조사하는 것으로 하여도 좋다.

도 12는 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100e)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 12(A)는 접지전극(30)을 축선방향(OD)에 수직한 방향에서 본 도면이다. 도 12(B)는 도 12(A)에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다. 본 실시형태가 제 1 실시형태(도 3)와 다른 점은, 접지전극 팁(95e)이 접지전극(30)의 선단면(31)에 접합되어 있는 점과, 접지전극 팁(95e)의 방전면(96e)이 중심전극 팁(90)의 측면(91)과 대향하고 있는 점이다. 즉, 이 스파크 플러그(100e)는 이른바 가로 방전형의 스파크 플러그이다.

본 실시형태에서는 접지전극 팁(95e)과 접지전극(30)의 경계에 평행한 방향(LD3)에서 고에너지 빔을 조사함에 의해서 용융부(98e)를 형성하고 있다. 용융부(98e)는 접지전극(30)의 폭방향(WD)에 수직이면서 접지전극 팁(95e)의 중심을 통과하는 중심선(CL)에 대해서 거의 대칭인 형상으로 되어 있다. 이와 같이 하면, 가로 방전형의 스파크 플러그에서도 중심선(CL)을 사이에 둔 좌우의 열응력의 차이를 거의 제로로 할 수 있기 때문에, 접지전극(30)과 접지전극 팁(95e)의 접합강도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.

도 13은 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100f)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 13(A)는 접지전극(30)을 축선방향(OD)에 수직한 방향에서 본 도면이다. 도 13(B)는 도 13(A)에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다. 본 실시형태가 도 12에 나타낸 실시형태와 다른 점은 접지전극 팁(95f)의 형상이 대략 원기둥 형상으로 되어 있는 점이다. 그 외의 구성은 도 12에 나타낸 실시형태와 같다. 이와 같이 접지전극 팁의 형상을 임의의 형상으로 할 수 있다.

도 14는 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100g)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 14(A)는 접지전극(30)을 축선방향(OD)을 따르는 방향에서 본 도면이다. 도 14(B)는 도 14(A)에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다. 본 실시형태가 도 9에 나타낸 실시형태와 다른 점은, 축선방향(OD)을 따르는 방향(LD4)에서도 고에너지 빔을 조사함에 의해서 용융부(99g)를 형성하고 있는 점이다. 그 외의 구성은 도 9에 나타낸 실시형태와 같다. 이와 같이 용융부(98g)에 부가하여 용융부(99g)를 더 형성하면, 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 접합강도를 한층 더 높일 수 있다.

도 15는 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그(100h)의 선단 부근을 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 15(A)는 접지전극(30)을 축선방향(OD)을 따르는 방향에서 본 도면이다. 도 15(B)는 도 15(A)에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면이다. 본 실시형태가 도 11에 나타낸 실시형태와 다른 점은, 축선방향(OD)을 따르는 방향(LD4)에서도 고에너지 빔을 조사함에 의해서 용융부(99h)를 형성하고 있는 점이다. 그 외의 구성은 도 11에 나타낸 실시형태와 같다. 이와 같이 용융부(98h)에 부가하여 용융부(99h)를 더 형성하면, 접지전극(30)과 접지전극 팁(95)의 접합강도를 한층 더 높일 수 있다.

도 16은 용융부가 중심선(CL)에 대해서 대칭인지 아닌지에 대한 판정기준을 나타내는 설명도이다. 도 16은 축선방향(OD)에 수직한 평면으로 용융부를 절단한 상태를 나타내고 있다. 본 명세서에서는, 용융부가 중심선(CL)에 대해서 대칭인지 아닌지에 대해서는 용융부의 절단면에 있어서의 외연을 나타내는 외연선(外緣線)에 주목하여 판정한다.

구체적으로는, 도 16(A)에 있어서, 용융부(98x)의 외연선 중 중심선(CL)보다도 하측에 있는 외연선을 '외연선(ML1)'이라 하고, 중심선(CL)보다도 상측에 있는 외연선을 '외연선(ML2)'이라 한다. 외연선(ML1)보다도 허용 폭(SL)만큼 외측을 따르는 선을 '외측선(AL1)'이라 하고, 외연선(ML1)보다도 허용 폭(SL)만큼 내측을 따르는 선을 '내측선(BL1)'이라 한다. 그리고, 외측선(AL1)을 중심선(CL)의 상측으로 대칭되게 투영한 선을 '외측선(AL2)'이라 하고, 내측선(BL1)을 중심선(CL)의 상측으로 대칭되게 투영한 선을 '내측선(BL2)'이라 한다. 또한, 도 16에 나타낸 예에서는 허용 폭(SL)을 0.2㎜로 하였다.

이 때, 용융부(98x)의 외연선(ML2)의 일부가 외측선(AL2) 및 내측선(BL2)에 의해서 둘러싸인 영역으로부터 비어져 나와 있는 경우에는, 용융부(98x)가 중심선(CL)에 대해서 대칭이 아니라고 판정한다. 한편, 용융부(98x)의 외연선(ML2) 모두가 외측선(AL2) 및 내측선(BL2)에 의해서 둘러싸인 영역에 포함되어 있는 경우에는, 용융부(98x)가 중심선(CL)에 대해서 대칭이라고 판정한다.

이상의 판정기준을 사용하면, 도 16(A)에 예시된 용융부(98x)의 외연선(ML2)은 내측선(BL2)보다도 내측을 통과하는 부분이 있기 때문에, 용융부(98x)가 중심선(CL)에 대해서 대칭이 아니라고 판정한다. 한편, 도 16(B)에 예시된 용융부(98)의 외연선(ML2)은 외측선(AL2) 및 내측선(BL2)에 의해서 둘러싸인 영역에 모두 포함되어 있기 때문에, 용융부(98)가 중심선(CL)에 대해서 대칭이라고 판정한다.

또한, 도 16에 나타낸 예에서는 허용 폭(SL)을 0.2㎜로 하여 용융부가 중심선(CL)에 대해서 대칭인지 아닌지를 판정하였으나, 허용 폭(SL)의 길이는 전극 팁의 크기나 형상에 따라서 절절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 허용 폭(SL)의 길이를 전극 팁의 장변(長邊)의 20%의 길이로 설정하여도 좋다.

또, 도 16에 나타낸 예에서는 중심선(CL)의 하측 외연선(ML1)을 기준선으로 하고 있으나, 이것 대신에 중심선(CL)의 상측 외연선(ML2)을 기준선으로 하여 용융부가 중심선(CL)에 대해서 대칭인지 아닌지를 판정하여도 좋다. 또, 기준선은 용융부의 이상적인 형상에 의거하여 결정하는 것으로 하여도 좋다. 이상적인 형상은 용융부가 충분히 고온으로 되어 용융된 경우에 얻어지는 형상이며, 도 16(A)에 나타낸 예에서는 중심선(CL)보다 하측에 있는 외연선(ML1) 쪽이 상측의 외연선(ML2)보다 상기한 조건에 합치하고 있다. 기준선은 당연히 시뮬레이션 등에 의해서 이상적으로 구하여도 좋다.

3 - 세라믹 저항 4 - 밀봉체
5 - 개스킷 6 - 링부재
8 - 시트 패킹 9 - 탤크
10 - 절연애자 11 - 선단부
12 - 축구멍 13 - 다리부
15 - 단차부 17 - 선단측 몸통부
18 - 후단측 몸통부 19 - 플랜지부
20 - 중심전극 21 - 전극 모재
22 - 선단부 25 - 심재
30 - 접지전극 31 - 선단면
32 - 기단부 33 - 선단부
40 - 금속단자 50 - 금속 쉘
51 - 공구 걸어맞춤부 52 - 부착 나사부
53 - 코킹부 54 - 밀봉부
55 - 시트면 56 - 단차부
57 - 선단부 58 - 버클링부
59 - 나사 목부 90 - 중심전극 팁
91 - 측면 92 - 선단면
95 - 접지전극 팁 95b - 접지전극 팁
95c - 접지전극 팁 95d - 접지전극 팁
95e - 접지전극 팁 95f - 접지전극 팁
95g - 접지전극 팁 95h - 접지전극 팁
96 - 방전면 96b - 방전면
96c - 방전면 96d - 방전면
96e - 방전면 96f - 방전면
96g - 방전면 96h - 방전면
98 - 용융부 98b - 용융부
98c - 용융부 98d - 용융부
98e - 용융부 98f - 용융부
98g - 용융부 98h - 용융부
98x - 용융부 99g - 용융부
99h - 용융부 100 - 스파크 플러그
100b - 스파크 플러그 100c - 스파크 플러그
100d - 스파크 플러그 100e - 스파크 플러그
100f - 스파크 플러그 100g - 스파크 플러그
100h - 스파크 플러그 200 - 엔진 헤드
201 - 부착 나사구멍 205 - 개구 주연부

Claims

축선방향으로 관통하는 축구멍을 가지는 절연체와; 상기 축구멍의 선단측에 설치된 중심전극과; 상기 절연체를 유지하는 통형상의 금속 쉘과; 일단부가 상기 금속 쉘의 선단부에 부착되고 타단부가 상기 중심전극의 선단부와 대향하는 접지전극과; 상기 접지전극의 상기 중심전극의 선단부와 대향하는 면에 형성되어 상기 중심전극과의 사이에서 불꽃방전간극을 형성하는 방전면을 가지는 귀금속 팁;을 구비하는 스파크 플러그의 제조방법으로서,
상기 접지전극과 상기 귀금속 팁의 경계에 대해서 고에너지 빔을 상기 접지전극의 폭방향으로 상대적으로 왕복 이동시키면서 연속적으로 조사함에 의해서 용융부를 형성하는 용융부 형성공정을 구비하고,
상기 용융부 형성공정에서는,
상기 용융부를 상기 방전면에 수직한 방향으로 투영한 경우에, 상기 접지전극과 상기 귀금속 팁이 서로 겹쳐져 있는 부분의 면적 중 80% 이상의 면적이 상기 투영된 용융부와 서로 겹쳐지도록,
또한 상기 방전면에 수직한 방향에서 본 경우에 있어서의 상기 용융부의 형상이 상기 접지전극의 폭방향에 수직이면서 상기 귀금속 팁의 중심을 통과하는 중심선에 대해서 대칭이 되도록 상기 용융부를 형성하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔을 상기 경계에 대해서 상대적으로 왕복 이동시키면서 조사하되, 상기 경계의 일부에 대해서는 상기 고에너지 빔을 2번 이상 조사함에 의해서 상기 용융부의 형상을 상기 중심선에 대해서 대칭으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔을 상기 경계에 대해서 상대적으로 이동시키면서 조사하되, 상기 고에너지 빔의 출력을 상기 상대 이동에 수반하여 변화시킴에 의해서 상기 용융부의 형상을 상기 중심선에 대해서 대칭으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔을 상기 경계에 대해서 상대적으로 이동시키면서 조사하되, 상기 고에너지 빔의 출력을 상기 상대 이동의 개시 후에는 일정하게 하고, 그 후 점차 상기 고에너지 빔의 출력을 작게 함에 의해서 상기 용융부의 형상을 상기 중심선에 대해서 대칭으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔을 상기 경계에 대해서 상대적으로 이동시키면서 조사하되, 상기 고에너지 빔의 출력을 상기 중심선의 직전까지는 크게 하여 가고, 그 후 상기 고에너지 빔의 출력을 서서히 작게 함에 의해서 상기 용융부의 형상을 상기 중심선에 대해서 대칭으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 용융부 형성공정은, 상기 고에너지 빔이 상기 경계에 대해서 조사되기 전부터 방출되고 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 용융부 형성공정은, 상기 경계에 의해 규정되는 면에 대해서 평행한 방향에서 상기 고에너지 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 용융부 형성공정은, 상기 경계에 의해 규정되는 면에 대해서 경사진 방향에서 상기 고에너지 빔을 조사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고에너지 빔은 파이버 레이저 또는 전자 빔인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.