JPH02183985A

JPH02183985A - スパークプラグ

Info

Publication number: JPH02183985A
Application number: JP185789A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kozuka; 小塚　和彦
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1989-01-06
Filing date: 1989-01-06
Publication date: 1990-07-18
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPH0644504B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［ｌＪ業士、の利用分野］本発明は、内燃機関のスパークプラグに係わり、先端側
絶縁体（絶縁体脚長部）に熱伝導性に優れた窒化アルミ
ニウムを用いた接合型絶縁体を備えてなる高性能エンジ
ン用のスパークプラグに関する。

［従来の技術］従来、内燃機関に使用されるスパークプラグを構成する
絶縁体はアルミナを主体とするものが−般的である。

しかしながら、上記従来のものにおいて、絶縁体にアル
ミナを主体とするものを、近年、高性能化している内燃
機関に用いると、アルミナ自体の１する低い熱伝導率の
ため、燃焼室内において発生する燃焼熱の外部への放熱
を十分円滑に行うことができず、この熱を帯びた絶縁体
に起因するプレイグニツシヨン等の弊害が発生する。そ
こで、より熱伝導率の高い窒化アルミニウムによって絶
縁体を構成し、この高い熱伝導率によって効率よく絶縁
体の熱を外部に放散することが特公昭５５−４６６３４
号公報に開示されている。

しかし、絶縁体全部を窒化アルミニウムとするとコスト
がかかるため、内燃機関用のスパークプラグの絶縁体材
料として、先端側絶縁体（絶縁体脚長部）に熱伝導率の
良い窒化アルミニウム（ＡＮＮ）を用い、後端側絶縁体
にコストが低いアルミナ（Ａｕ　ｚ　ｏｓ　）を用い、
両者をガラスシール材を挟んで接合した接合型絶縁体を
採用すると、耐プレイグニツシヨン性に優れ高性能エン
ジンに好適であるとともに量産に適するスパークプラグ
ができる。

上記先端側絶縁体（ＡＪＩＮ）の後端部に形成した環状
凸部と、上記後端側絶縁体（Ａｌｌ　２０３　）の先端
部に形成した環状凹部をガラスシール材を挟んで接合し
てなる接合型絶縁体を生産するに際して、接合部分の強
度不足により様々な不具合が発生していた。例えば、ガ
ラスシール時に、ガラス接合部にクラックが入り、絶縁
体が抜けて分解する。取付金具をかしめる時に、後端側
絶縁体のかしめ部（環状凹部の後端部近傍）に割れが発
生する。

［発明が解決しようとする課８１本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。

その目的は、先端側絶縁体（ＡＪ　Ｎ＞の後端部に形成
した環状凸部と、後端側絶縁体（Ａｌｌ　、　０３）の
先端部に形成した環状凹部をガラスシール材を挟んで接
合した接合型絶縁体を生産するにあたって、接合部の寸
法を強度面から規定することによって、接合部分の強度
不足により発生していた様々な不具合を解決することに
ある。例えば、（イ）ガラスシール時に、ガラス接合部
にクラックが入り、絶縁体が抜けて分解することを防止
する。（ロ）取付金具をかしめる時に、後端側絶縁体の
かしめ部に割れが発生することを防止する。

以上により、急速な加熱冷却を繰り返す厳しい熱衝撃お
よび圧力変化に晒される高性能エンジンに用いても、耐
プレイグニツシヨン性に優れ、十分な耐熱衝撃性を有し
、且つコストを抑え、量産適用に優れ、さらに製造：［
程における歩留まりが良い接合型絶縁体（絶縁碍子）を
備えたスパークプラグを提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明のスパークプラグは、上記目的を達成するために
、筒状主体金具と、該筒状主体金具の先端側に嵌め込ま
れるとともに、窒化アルミニウム製で軸孔付の筒状先端
側絶縁体と、該筒状先端側絶縁体の後部に、ガラスシー
ル材を挟んで接合するアルミナ製で軸孔付の筒状後端側
絶縁体とからなる接合型絶縁体と、先端を前記筒状先端
側絶縁体から突出させて前記筒状先端側絶縁体の軸孔内
に嵌め込まれる中心電極と、前記筒状先端側絶縁体の軸
孔内の中心電極の後側に、後端を前記筒状後端側絶縁体
から突出させて嵌め込まれた端子と、前記筒状先端側絶
縁体の軸孔内の中心電極および端子と絶縁体の隙間に充
填される導電性封着ガラス等からなるスパークプラグに
おいて、前記筒状先端側絶縁体の後端部に長さ２，０ｍ
以上の環状凸部を形成し、前記筒状後端側絶縁体の先端
部に環状凸部に対応する長さ２．０ｍｍ以上の環状凹部
を形成し、両者を長さ２．０Ｍ以上、肉厚２０ｍ以下の
環状のガラスシール材を挟んで接合したことをことを技
術的手段とし、さらに、前記筒状後端側絶縁体の環状凹
部の肉厚は、１．５　ｍｍ以上であることを技術的手段
とする。

［作用および発明の効果］以上、の構成に述べたように、本発明のスパークプラグ
は、（ａ）絶縁体（絶縁碍子）の先端側に熱伝導性に優
れ、十分な耐熱衝撃性を有する窒化アルミニウム（Ａｆ
ＪＮ）を用い、後端側にコストが低いアルミナ（ＡＮ　
２０ｓ　）を用いる。先端側絶縁体の後端部に形成した
環状凸部と後端側絶縁体の先端部に形成した環状凹部を
接合面に配したガラスシール材で接合する。これにより
、耐プレイグニツシヨン性に優れ、十分な耐熱衝撃性を
有し、且つコストを抑え、量産適用に優れる。（ｂ）両
者を接合するガラスシール材の寸法を、長さ２０ｗｎ以
Ｌ、肉厚２．０ｍ以下とする。これにより、ガラスシー
ル工程の時に要求される強度（ガラスシール時にかかる
最大２００に「の荷重に対応する）を確保でき、ガラス
シール時に、ガラス接合部にクラックが入り、絶縁体が
抜け゛Ｃ分解することを防止できる。（ｃ）後端側絶縁
体の環状凹部の肉厚は、１．５ｍｍ以上とする。これに
より取付金具をかしめる時に、後端側絶縁体のかしめ部
に割れが発生することを防止できる。

以上に述べたごとく、本発明によれば耐プレイグニツシ
ヨン性に優れ十分な耐熱衝撃性を有するとともに低コス
トで製造工程における歩留まりが非常に良い接合型絶縁
体く絶縁碍子）を備えたスパークプラグを提供できる。

［実施例］本発明の第１実施例のスパークプラグ１００を第１図〜
第２図に基づき説明する。

スパークプラグ１００は、筒状主体金具９０を有する。

筒状主体金具９０の先端側には、後端部に環状凸部１１
が形成された熱伝導性に優れた窒化アルミニウム（ＡＩ
ＩＮ）製の筒状先端側絶縁体１０が嵌め込まれている。

該筒状先端側絶縁体１０の後部には、前記環状凸部１１
と接合する環状凹部２１が先端部に形成されたコストが
低いアルミナ（Ａｊ！　２０ｓ　）製の筒状後端側絶縁
体２０が環状のガラスシール材４０を介して接合されて
、両者で接合型絶縁体（絶縁碍子）３０を形成している
。

筒状先端側絶縁体１０と筒状後端側絶縁体２０の接合部
の長さすなわちガラスシール材４０の長さ寸法ｇは、本
実施例では４．０ｍｍ（ガラスシール時にかかる最大２
００ｋｇの荷重に対応するために最小限２０ｎｍ以上と
する必要がある）、肉厚寸法ｔは１．０、、＜ガラスシ
ール時にかかる最大２０ｈＨの荷重に対応するために最
大限２．０ｍｍ以下とする必要がある）である。

また、ガラスシール材４０は、Ｃａｂ、Ｂａ０ＡｆＪ□
○＞、５ｉＯｚ系のガラスである。

筒状後端側絶縁体２０の環状凹部２１の肉厚寸法Ｗは、
本実施例では３．０ａｕｇ（金具かしめ時にかかる最大
限約５１〜ンの荷重に対応するために最小限１５論以１
とする必要がある）である。

窒化アルミニウム（ＡｔＪＮ）製の先端側絶縁体１０は
、先端側の軸孔小径部１３と後端側の軸孔大径部１４か
らなる軸孔１５を有する。

アルミナ（Ａｊ！　２０ｓ　）製の筒状後端側絶縁体２
０は、前記軸孔大径部１４に連続する同径の軸孔２２を
有する。

筒状先端側絶縁体１０の軸孔小径部１３とこれに連続す
る軸孔大径部１４には、耐熱性ニッケル合金製で内部に
銅芯を封入し、その後部に鍔状部５１を有する中心電極
５０が、先端を突出させて嵌め込まれている。

中心電極５０は、加ニー［程において、接合型絶縁体３
０の軸孔１５．２２の後側から挿入され、その鍔状部５
１で軸孔大径部１４の段部に嵌合する。中心電極５０の
鍔状部５１から先端側は、軸孔小径部１３に必要に応じ
て耐熱性無機接着剤５２により接着されている。

前記軸孔１５．２２内の中心電極５０の後側には、本実
施例では充填された導電性封着ガラス６０を挟んで雑音
防止用抵抗体Ｇ１が嵌め込まれ、その後側には、充填さ
れた導電性封着ガラス６０を挟んで、端子８０が一体に
加熱封着されている。

次に本発明の要旨である窒化アルミニウム（ＡＩＩＮ）
製の筒状先端側絶縁体１０とアルミナ（Ａｇ２Ｏ、）製
の筒状後端側絶縁体２０の接合部のガラスシール材４０
の肉厚寸法ｔおよび長さ寸法１を変えて行った強度試験
を第３図〜第４図のグラフに示す。

ガラスシール時には、最大２００ｋｓｒの荷重がかかる
ので、ガラスシール時の雰囲気温度１０００℃にて先端
側と後端側の絶縁体の引張りテストを行った。

第３図は、接合部のガラスシール材４０の長さ寸法ｊ＝
４．０ｍｍで一定とし、肉厚寸法ｔ（ｍｍ）がそれぞれ
０．５■、　１．０＋ｕ＋ｍ、　１．５ｍｍ、２．０＋
ｕ＋　２．５閣３．Ｏａｎである接合型絶縁体３０を製
造して、引張りテストを行った結果である。

第４図は、接合部のガラスシール材４０の肉厚す法ｔ＝
１．０ａｗｍで一定とし、長さ寸法ｊ（ａｍ）がそれぞ
れ０．５ｍ、　１．０１１１１１．１．５１＋１１１．
２．０１１１＋１．３．０１＋１１１．４．０１１１１
１．５０ｍｍ、６．０ｎｕａである接合型絶縁体３０を
製造して、引張りテストを行った結果である。

最大２００ｋｇの荷重に対応する必要があるので、１≧
２．０＋ｎｎ、　　ｔ≦２．０＋ｎｍが必要である。

次に筒状後端側絶縁体２０の環状凹部２１の肉厚寸法Ｗ
を変えて行った強度試験を第５図のグラフに示す。

環状凹部の肉厚寸法ｗ（Ｉｍ）がそれぞれ０．５−１．
０ｎｎａ、１．５闘１２．０關、　３．０ａｍ　、　４
．０ｍである接合型絶縁体３０を製造して、金具かしめ
加工［を実施して、後端側絶縁体２０のかしめ部（環状
凹部２１の後端部近傍）に割れが発生する荷重を測定す
る。

測定の結果、金具かしめ時にかかる最大限約５トンの荷
重に対応するために、Ｗ≧１．５Ｍが必要である。

以上述べたごとく、接合部の寸法は、接合部のガラスシール材４０の肉厚寸法ｔ≦２．０接合
部のガラスシール材４０の長さ寸法」≧２，０筒状後端
側絶縁体２０の環状凹部２１の肉厚寸法Ｗ≧１．５＋＋
ｌｌ１１の３つの寸法条件を満たすことにより、スパークプラグ
を組付は加工する時に、接合型絶縁体３０の破損が防止
され、゛製造：［程にお幻る歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるスパークプラグの第１実施例の
断面図、第２図はその部分断面図、第３図は接合部のガ
ラスシール材の肉厚寸法ｔを変えて行った強度試験のグ
ラフ、第４図は接合部のガラスシール材の長さ寸法１を
変えて行った強度試験のグラフ、第５図は筒状後端側絶
縁体の環状凹部の肉厚寸法Ｗを変えて行った強度試験の
グラフである。図中　１０・・・筒状先端側絶縁体　１１・・・環状凸
部１５・・・軸孔　２０・・・筒状後端側絶縁体　２１
・・・環状凹部２２・・・軸孔　３０・・・接合型絶縁
体　４０・・・ガラスシール材　５０・・・中心電極　
６０・・・導電性封着ガラス　８゜・・・端子　９０・
・・筒状主体金具　１００・・・スパークプラグ　１・
・・ガラスシール材の長さ寸法　１．・・・ガラスシー
ル材の肉厚寸法　Ｗ・・・筒状後端側絶縁体の環状凹部
の肉厚寸法 −４；１０　　筒状先端側絶縁体】１　環状凸部１５　　軸孔２０　　筒状後端側絶縁体２１　　環状凹部２２　　軸孔３０・接合型絶縁体１０　　ガラスシール材５０・中心電饅６０　　導電性封名ガラス８０・端子９０　　市状主体令具１００　　スパークプラグガラスシール材の長さ寸法ガラスシール材の肉厚寸法筒状俺端側絶縁木の環状凹部の肉第１図第２図第３図ガラスンール材の肉厚寸法１（−）ガラスンール材の長さ寸法！（− ］第５図環状凹部のｎＮ寸法ｌｃ陣）

Claims

【特許請求の範囲】１）筒状主体金具と、該筒状主体金具の先端側に嵌め込まれるとともに、窒化
アルミニウム製で軸孔付の筒状先端側絶縁体と、該筒状
先端側絶縁体の後部に、ガラスシール材を挟んで接合す
るアルミナ製で軸孔付の筒状後端側絶縁体とからなる接
合型絶縁体と、先端を前記筒状先端側絶縁体から突出さ
せて前記筒状先端側絶縁体の軸孔内に嵌め込まれる中心
電極と、前記筒状先端側絶縁体の軸孔内の中心電極の後側に、後
端を前記筒状後端側絶縁体から突出させて嵌め込まれた
端子と、前記筒状先端側絶縁体の軸孔内の中心電極および端子と
絶縁体の隙間に充填される導電性封着ガラス等からなる
スパークプラグにおいて、前記筒状先端側絶縁体の後端部に長さ２．０ｍｍ以上の
環状凸部を形成し、前記筒状後端側絶縁体の先端部に環
状凸部に対応する長さ２．０ｍｍ以上の環状凹部を形成
し、両者を長さ２．０ｍｍ以上、肉厚２．０ｍｍ以下の
環状のガラスシール材を挟んで接合したことを特徴とす
るスパークプラグ。２）前記筒状後端側絶縁体の環状凹部の肉厚は、１．５
ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のスパー
クプラグ。