JPH0443585A - スパークプラグの接地電極 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグの接
地電極に関する。

（従来の技術） 従来、内燃機関に使用されるスパークプラグの接地電極
においては、ニッケル合金単層からなるものが、−船釣
に使用されているが、近年の内燃機関の高性能化に伴っ
て、燃焼室内に常時突出している接地電極によって発生
する、圧縮工程におけるプレイグニツシヨンを防止する
ために、良熱伝導材料で構成されることが必要とされて
きており、そのためニッケル合金よりなる単層の接地電
極に対して、内部に銅を封入してなる複層構造のニッケ
ル合金のクラツド材からなるものを接地電極に利用する
もの（特開昭５８−１４０９８５号）や芯材に純ニッケ
ルを使用し、その外層部にりロムを１０％以上含有する
ニッケル合金を設けてなるもの（特開昭６０−４１７８
５号）が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のものにおいて、特開昭５８−
１４０９８５号の場合、接地電極を内部に銅を封入して
なる複層構造のニッケル合金のクラツド材からなるもの
とするが、塑性加工の工程で１本ずつ成型加工を要する
ので量産性が劣ること、あるいは、銅の封入位置や形状
が塑性加工のレイアウトの関係上、制約を受け、熱ひき
に最も有利な長手方向に全体に均一に封入されがたい。

また、局部的に封入体積の大きいところでは銅とニッケ
ルの熱膨張差によりニッケル部に亀裂を生じる問題があ
る。更には、塑性加工で成型するので、ニッケル合金と
してはインコネル６００あるいは６０１等の耐食性ニッ
ケル合金は使用しがたい等の問題がある。

更に、特開昭６０−４１７８５号の場合、芯材を純ニッ
ケルよりなるものとし、その外表を覆う外層部にクロム
を１０％以上含有するニッケル合金を設けてなるものと
することによって、芯材と外層部との間の線膨張係数の
差を最小限のものとし、接地電極が高温となっても熱応
力の発生を最小限にし、接地電極の破損等を防止しよう
とするものであるが、芯材として使用される純ニッケル
は熱伝導率が低いので、接地電極自体の良熱伝導性が十
分に確保されることがなく、接地電極に起因するプレイ
グニツシヨンを誘発し、内燃機関を損傷し易いものであ
る。

そこで、この発明は上記従来のものの持つ欠点を改善す
るものであり、スパークプラグの接地電極を複数層を有
するクラツド材からなるものとし良熱伝導性を確保し、
更に上記クラツド材を容易に得ることができるようにす
るものである（課題を解決するための手段） そのために、少くとも１種類以上のニッケル合金と伸線
長手方向に連続的に銅もしくは銅合金を含む複合材から
なり、上記鋼もしくは銅合金及びこれらと合金し難い材
料の２種類以上の粉末を出発材料とするか、２本以上分
散して配置され、又は、層状に分散されている複合材か
ら構成され、更には接地電極の放電側端面がニッケル合
金もしくはニッケル−銅合金で被覆されるものとしたも
のである。

（作用〉 接地電極の伸線長手方向に均一に、全長にわたって銅或
は銅合金を封入することで、局部的な銅の膨張の集中を
解消することができ、また、外周ニッケル合金の熱応力
による亀裂の発生を抑えることができるものであり、そ
の上、先端から根元まで銅が封入されていることで、効
率良く熱をひくことができる。

そして、熱間静水圧押出しを利用した伸線加工で製作す
るので、外筒部はインコネル６００．６０１等の良耐食
性材料を使用することができ、その上、銅は、層状或は
繊維状に分散して封入されるので、エンジン装着時に発
生する銅の噴き出しや酸化を緩和することが出来る上、
更に銅とクロムの混合粉末を繊維状に封入することで銅
の酸化と噴き出しをより軽減することが可能である。

加えて、この接地電極の使用環境がもつと厳しい条件で
、銅の酸化や鳴き出しの問題がより顕著に起こる場合は
、先端部（放電側）をＣＯ２レーザ−、ＴＩＧ溶接等で
溶かしてニッケル−銅の合金層で被覆封着するかまたは
、スェージング等先尖形状にして噴き出しを抑制或は露
出を少なくすることが出来る。

また、良熱伝導体である銅或は銅合金を連続的に均一に
配置されるので、接地ｘｉの熱を効率良く主体金具を介
して放散でき、且つニッケル被覆部の亀裂の発生のおき
難い耐久性に優れたスパークプラグ用接地電極を、量産
性良く得る事ができる。

（実施例） この発明を図に示す実施例により更に説明する（１）は
、この発明の実施例である内燃機関用スパークプラグで
あり、この内燃機関用スパークプラグ（１）は軸孔（４
）の先端に中心電極（３）を具えると共に、上記軸孔（
４）内において端子電極（５）及び導電性ガラスシール
（７）によって挟持される抵抗体（６）を内封する絶縁
体（２）と、内燃機関に取付けるときに螺合させるネジ
部（９）により、上記中心電極（３）先端に対向する位
置に配置される接地電極（ｌＯ）を有する主体金具（８
）から構成される。

実施例、１ この主体金具（８）のネジ部（９）の先端に一体に接合
される接地電極（１０）は、芯部（１１）を室温での熱
伝導率が３００ｗ／ｍ−に以上の良熱伝導材料である銅
や銅合金を使用し、中間層（１２）には室温での熱伝導
率が６０〜１２０ｗ／ｍ−に程度を確保するために、添
加元素の総量が５％以下のニッケル合金あるいは純ニッ
ケルを使用し、さらに外皮材（１３）は室温での熱伝導
率が１０〜３０　ｗ　／　ｍ・ｋの耐食ニッケル合金（
インコネル６００．６０１等）から構成される複層構造
のクラツド材を用いる。

実施例、２ 接地電極（ｌＯ）を、最外周をクロム添加量が５ｗｔ％
以上のニッケル合金層（１３）によって被覆しその内側
に芯材（１２）を筒状とすると共に純二、ツケルあるい
は総添加量が５　ｗ　ｔ％以下のニッケル合金で形成し
、この内部空間内に良熱伝導性金属（１８）（例えば、
銅や銅の粉末等）の外周を耐食性金属（１９）　（イン
コネル６０１、純ニッケル等）によって被覆してなる円
柱状クラツド材（１４）を少なくとも２本以上（望まし
くは７本以上）を内部空間に配設させ、さらに空間の残
余部（１７）に純ニッケルあるいは総添加元素量が５　
ｗ　ｔ％以下のニッケル合金（１８）を充填させてなる
ものである（第４図ないし第５図）。

この実施例は以上の構成を具えるので、燃焼室内におい
て接地電極（ｌＯ）が常時突出することによって高温と
なっても、外周をクロム添加量が５ｗｔ％以上のニッケ
ル合金層（１３）によって被覆、密封する芯材（１２）
を、純ニッケルあるいは総添加元素量が５　ｗ　ｔ％以
下のニッケル合金と共に、その内部に良熱伝導性金属（
例えば、銅や純ニッケル、或は銅及びクロムの粉末の混
合物等）　（１ｇ）の外周を耐食性金属（インコネル６
０１、純ニッケル等）　（１９）によって被覆してなる
円柱状クラツド材（Ｉ４）を内包させるものであること
から、この円柱状クラツド材（１４）の内部の良熱伝導
性金属（１９）によって主体金具（９）方向へ熱を伝導
させることができるので、効率よく接地電極（ｌＯ）の
温度を下げることができるものである。

実施例、３ 接地電極（ｌＯ）は、純ニッケル或は総添加元素量が５
　ｗ　ｔ％以下のニッケル合金あるいは純ニッケルから
なる筒体の芯材（１２）の内部空間に、室温での熱伝導
率が３５０ｗ／ｍ−に以上の良熱伝導材料の粉末（例え
ば、銅粉末等）及びクロム粉末との混合粉末（１５）を
混合分散させて充填し、この筒体の芯材（１２）の外周
に、少くとも１種類以上の、クロム添加量が５　ｗ　ｔ
％以上のニッケル合金による被覆層（１３）によって被
覆してなるものである（第６図）。

この実施例は以上の構成を具えるので、接地電極（ｌＯ
）の受熱した熱は、この芯材（１２）の内部空間に充填
される混合粉末（１５）及び芯材（１２）を介して主体
金具（９）方向に熱伝導されるので、接地電極（ｌＯ）
の温度を下げることができる。さらにこの芯材（１２）
内に充填される良熱伝導材料の粉末及びクロム粉末によ
る混合粉末（１５）は予め混合分散されるので、混合粉
末（１５）に含まれる良熱伝導材料の銅の露出部分を少
なくでき、酸化腐食を防止することができると共に、銅
とクロムの合金化による熱伝導の低下を防ぐことが可能
になるものである実施例、４ 接地電極（ｌＯ）を純ニッケルよりなる円柱状の芯部材
（１６）の周囲に、純ニッケル及び銅或は銅合金からな
る、少くとも２種類以上の板状金属（２０）を連続的に
巻回し、更にその外周を少くとも１種類以上の耐熱、耐
食金属の層（１３）によって被覆してなるものである（
第７図）。

この実施例は以上の構成を具えるので、燃焼室内におい
て接地電極（ｌＯ）が常時突出していても、良熱伝導性
金属の板状金属（２０）が芯部材（１６）に対して均一
に巻回されており、効率よく接地電極（ｌＯ）の受けた
熱を主体金具（９）に伝達して放散することができるの
で、接地電極（１０）自体の温度を下げることができ、
さらに、この芯部材（１６）の周囲に巻回される板状金
属（１７）の外周を耐熱、耐食金属の層（１３）によっ
て被覆するものであるから、燃焼室内の燃焼に伴って接
地電極（ｌＯ）が燃焼ガスに曝されても、良熱伝導性の
金属である銅、純ニッケル及びインコネル６００等から
なる板状金属（２０）は、酸化腐食することを防ぐこと
ができ、スパークプラグ（１）に使用する接地電極（ｌ
Ｏ）としての耐久性を向上させることができるものとな
る。

また、芯部材（１６）の外周に連続的に巻回される板状
金属（２０）のうち、少くとも１種類を純ニッケル、銅
合金、あるいは純銅のうちいずれかからなるものとし、
さらにその外周を被覆する耐熱、耐食性に優れた金属層
（１３）を、クロム添加量５　ｗ　ｔ％以上のニッケル
合金によって被覆してなるものとすることによって、接
地電極（ｌＯ）の主体金具（９）等への熱伝導性をさら
に向上させることができる。

なお、実施例１〜４に示すこれら接地電極（ｌＯ）は、
後述実施例、５に示すように製造されるものである。

実施例、５ 接地電極（１０）を構成するクラツド材を、第８図に示
すように、８００〜１０００℃の温度領域において圧力
媒体を介して押出しを行う熱間静水圧押出によって製造
する（同図、イ）。この熱間静水圧押出によることで、
難加工性材料であるニッケル合金の成形を容易にすると
共に、芯部（１１）、中間層（１２）、外皮材（金属層
）　（１３）及び中間層（１２）と外皮材（１３）の各
々の接合面に於いて、強力な一種の固相結合が生じ、こ
れらは強固に結合するものである。そして、このクラツ
ド材をφ２．６關に伸線加工した後（同図１口）、ロー
ル加工或は平角ダイスによって断面長方形状（１，６ｍ
ｍｘ２．８ｍｍ）とする（同図、ハ）。

実施例、６ 実施例５の接地電極（ｌＯ）の鋼部の酸化腐食が顕著の
場合、同図、ハの平角線を所定寸法に切断後（同図、二
）、少くとも一端をテーパー形状とするスェージングを
行っても良い（同図、ホ）。

このとき、クラツド材はその眉間において強力な固相結
合を持って接合しているので加工によって剥離等を生じ
ることはないものであるが、クラツド材に対してスェー
ジングを行う場合、芯部（ｌ］）を構成する銅及び銅合
金が酸化され易いものであることから、両端部から芯部
（１１）が露出しないようにすることが必要となる。

実施例、７ 実施例１〜実施例６の良熱伝導体の露出部の封着をＣＯ
２レーザ−、アルゴン溶接で実施する時はより良好な封
着を得ることができる。

（発明の効果） 以上のとおり、内部に良熱伝導性材料を封入し、外表層
に耐食性に優れた少くとも２種以上のニッケル合金を配
置する接地電極を使用することで、スパークプラグ自体
の耐久性を向上させ、高温時における接地電極に起因す
るプレイグニツシヨンを防止することができる優れた効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である内燃機関用スパークプ
ラグの部分断面図、第２図はその要部拡大断面図、第３
図、第５図、第６図と第７図はその他の実施例である接
地電極の縦断面図、第４図は第５図の拡大図であり、第
８図はこの発明の接地電極の製造方法を示した模式図で
ある。 １・・・内燃機関用スパークプラグ　２・・・絶縁体３
・・・中心電極　４・・・軸孔　５・・・端子電極６・
・・′抵抗体　７・・・導電性ガラスシール８・・・主
体金具　９・・・ネジ部　１０・・・接地電極１１・・
・芯部　１２・・・中間層　１３・・・外皮材（金属層
）　４・・・円柱状クラツド材 特許出願人　　　　日本特殊陶業株式会社同　　　　　
　株式会社　神戸製鋼所 代理人　弁理士　　藤　木　三　幸 第 図 第 図 １り 第 図 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、すくなくとも２種以上のニッケル合金と、その
   内部に伸線長手方向に連続的に銅もしくは銅合金を含む
   複合材からなる接地電極を有するスパークプラグ。
2. （２）、銅もしくは銅合金及びこれら合金化し難い材料
   の２種類以上の粉末を出発原料とした複合材からなる請
   求項（１）記載の接地電極を有するスパークプラグ。
3. （３）、銅もしくは銅合金が少くとも２本以上分散して
   配置された複合材よりなる請求項（１）又は（２）記載
   の接地電極を有するスパークプラグ。
4. （４）、銅もしくは銅合金が層状に分散して配置された
   複合材からなる請求項（１）記載の接地電極を有するス
   パークプラグ。
5. （５）、接地電極の放電側端面が機械的もしくは熱的に
   ニッケル合金もしくはニッケル−銅合金で被覆されてい
   る請求項（１）〜（４）記載の接地電極を有するスパー
   クプラグ。