JPH08298177A

JPH08298177A - スパークプラグ

Info

Publication number: JPH08298177A
Application number: JP10180495A
Authority: JP
Inventors: Wataru Matsutani; 渉松谷; Junichi Kagawa; 純一加川
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1995-04-26
Publication date: 1996-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】溶接時や火花ギャップ成形時の作業性を損な
うことなく、外側電極５の耐振性（耐折損性）を向上さ
せること。【構成】外側電極５は、エンジン燃焼振動等の衝撃を
受けて折損するのを防止するために、電極材の表面層あ
るいは表面部が高強度化されている。具体的には、浸
炭法や窒素硬化法等の表面処理を施して表面層を硬化す
る、ショットピーニング等の硬化法により表面層を硬
化する、芯部より表面部の方が含有炭素量の多い複合
構造の電極材を使用する等の方法がある。この様に電極
材の表面層あるいは表面部のみ高強度化することで、外
側電極５を主体金具４へ溶接する際、あるいは火花ギャ
ップ成形時の曲げ加工の際の作業性を損なうことなく、
外側電極５の耐振性（耐折損性）を向上させて外側電極
５の折損を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に使用される
スパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スパークプラグの外側電極に
使用される電極材としては、９０〜９５重量％Ｎｉ基合
金が一般的であるが、エンジンの高出力化に伴って外側
電極が折損する場合が生じる。この外側電極の折損防止
対策としては、以下の様な方法がある。イ）外側電極を短くする（即ち、外側電極に加わる振動
を軽減する）。ロ）電極材として高温腐食性や火花消耗性を加味した高
温強度の高い材料（例えば、高炭素含有材、あるいはＣ
ｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｔｉ等を高添加した高温高強度
材等）を使用する。ハ）上記のイ）とロ）の組み合わせがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、外側電極を
短くした場合は、中心電極に対する飛火位置が変化して
燃焼室内への突出量が小さくなるため、エンジン特性に
悪影響を及ぼす虞が生じる。一方、電極材として高温高
強度材を使用した場合は、外側電極を主体金具の先端面
に溶接する際の作業性および安定性が低下する。また、
火花ギャップ成形時において外側電極を曲げ加工する際
の加工荷重が著しく高くなる。さらには曲げ加工後のス
プリングバックによる火花ギャップ精度の低下をもたら
す等の問題が生じる。本発明は、上記事情に基づいて成
されたもので、主体金具への溶接時や火花ギャップ成形
時の曲げ加工等における作業性を損なうことなく、外側
電極の耐振性（耐折損性）を向上させることを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の構成を採用した。請求項１では、
Ｎｉ基合金を基本合金成分とする電極材から成る外側電
極を有するスパークプラグにおいて、前記外側電極は、
前記電極材の表面層が高強度化されていることを特徴と
する。

【０００５】請求項２では、請求項１に記載したスパー
クプラグにおいて、前記電極材は、浸炭法あるいは窒素
硬化法等の表面処理が施されていることを特徴とする。

【０００６】請求項３では、請求項１に記載したスパー
クプラグにおいて、前記電極材は、ショットピーニング
等の表面硬化法が施されていることを特徴とする。

【０００７】請求項４では、芯部と表面部とが共にＮｉ
基合金を基本合金成分とする電極材で構成された複合構
造の外側電極を有するスパークプラグにおいて、前記外
側電極は、前記芯部を構成する電極材より前記表面部を
構成する電極材の方が炭素含有量が多いことを特徴とす
る。

【０００８】請求項５では、請求項４に記載したスパー
クプラグにおいて、前記芯部を構成する電極材は、０．
００５〜０．０４重量％Ｃを含有し、前記表面部を構成
する電極材は、０．０５〜０．１５重量％Ｃを含有する
ことを特徴とする。

【０００９】請求項６では、請求項１〜５に記載した何
れかのスパークプラグにおいて、前記Ｎｉ基合金は、１
４〜１７重量％Ｃｒ、６〜１０重量％Ｆｅ−Ｎｉである
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用および発明の効果】

（請求項１）エンジン燃焼振動等の衝撃を受けて外側電
極が折損する時は、外側電極の表面から亀裂が生じて折
損に至ることが多い。そこで、電極材の表面層を高強度
化したことにより、電極表面からの亀裂の発生を抑える
ことができる。その結果、外側電極の耐振性（耐折損
性）が向上して外側電極の折損を防止することができ
る。

【００１１】（請求項２および請求項３）電極材の表面
層を高強度化する方法としては、請求項２に記載したよ
うに、表面層に炭素を浸入させて表面層のみ炭素量を増
加させる浸炭法、または窒素を含むガス中（例えばアン
モニアガス）で電極材を加熱して表面層に窒素を作用さ
せる窒素硬化法等の表面処理がある。または、請求項３
に記載したように、ショットピーニング等の表面硬化法
がある。

【００１２】（請求項４）外側電極が芯部を構成する電
極材と表面部を構成する電極材とから成る複合構造の場
合は、芯部より表面部の方が炭素含有量の多い電極材を
使用することで、外側電極の表面部を高強度化すること
ができる。但し、芯部を構成する電極材と表面部を構成
する電極材との極端な材質差は、火花ギャップ成形時や
主体金具への溶接時の作業性を低下させるため、芯部と
表面部とで電極材の基本合金成分を同一（Ｎｉ基合金）
とする。

【００１３】（請求項５）外側電極が複合構造の場合
に、表面部を構成する電極材の炭素含有量を多くするこ
とで耐振性（耐折損性）の向上を図ることができるが、
同時に電極材として良好な作業性を得る必要もある。そ
こで、芯部を構成する電極材は、良好な作業性を得るた
めに０．００５〜０．０４重量％Ｃを含有し、表面部を
構成する電極材は、耐振性の向上を図るために０．０５
〜０．１５重量％Ｃを含有することが望ましい。

【００１４】（請求項６）電極材の基本合金成分である
Ｎｉ基合金は、火花消耗性や高温腐食性等の特性を加味
して、１４〜１７重量％Ｃｒ、６〜１０重量％Ｆｅ−Ｎ
ｉであることが望ましい。

【００１５】

【実施例】次に、本発明のスパークプラグの一実施例を
図面に基づいて説明する。図１はスパークプラグの発火
部を示す半断面図である。スパークプラグ１は、絶縁碍
子２の軸孔２ａに嵌め込まれた中心電極３と、絶縁碍子
２を保持する主体金具４に取り付けられた外側電極５と
を有し、中心電極３の先端面３ａと外側電極５の発火面
５ａとの間に火花ギャップＧが形成されている。

【００１６】外側電極５は、幅ｗ＝２．８mm、厚みｔ＝
１．５mmの断面矩形状の電極材（図２参照）から成り、
この電極材の一端面が抵抗溶接等により主体金具４（Ｓ
１７Ｃ鋼）の先端面４ａに接合されて、発火面５ａが中
心電極３の先端面３ａと対向するように電極材が内側へ
（中心電極３側ヘ）曲げ加工されている。この外側電極
５は、エンジン燃焼振動等の衝撃を受けて外側電極５が
折損するのを防止するために、以下の方法により電極材
の表面層あるいは表面部が高強度化されている。イ）電極材に表面処理を施す。具体的には、浸炭法によ
って電極材の表面層に炭素を浸入させた後、熱処理を施
して浸炭層を硬化させる。あるいは窒素硬化法により電
極材の表面層に窒素を作用させて硬化表面を得る等の方
法がある。ロ）電極材にショットピーニング等の表面硬化を行な
う。ハ）芯部より表面部の方が含有炭素量の多い複合構造の
電極材を使用する。具体的には、芯部を構成する電極材
は、０．００５〜０．０４重量％Ｃを含有し、表面部を
構成する電極材は、０．０５〜０．１５重量％Ｃを含有
する。

【００１７】但し、上記イ）〜ハ）において電極材はＮ
ｉ基合金を基本合金成分とする。特に、電極材としての
火花消耗性、高温腐食性等の特性を加味して、１４〜１
７重量％Ｃｒ、６〜１０重量％Ｆｅ−Ｎｉ（商標名ＩＮ
Ｃ６００）が望ましい。上記ハ）においては、芯部を構
成する電極材と表面部を構成する電極材との基本合金成
分を同一とすることで、火花ギャップ成形時や主体金具
４への溶接時等の作業性低下を抑えることができる。

【００１８】上記の外側電極５を有するスパークプラグ
１と従来の外側電極（表面が高強度化されていない）を
有するスパークプラグとで耐振性（耐折損性）を比較し
た。その比較結果を下記の表１に示す。但し、耐振性
（耐折損性）の評価は、２８０Ｈｚで振幅５０μになる
様に、図１において上下方向に加振した時の折損発生時
間で行なった。

【００１９】なお、比較する電極材としては、以下の４
種類を各５個用いた。現行材（ＩＮＣ６００、０．０５重量％Ｃ）。浸炭法により表面層を高強度化した電極材（ＩＮＣ６
００、０．０３重量％Ｃの最表面２０μに０．２重量％
Ｃを浸透させた材料）。表面硬化法により表面層を硬化させた電極材（ＩＮＣ
６００、０．０３重量％Ｃ（ＨＶ１６０）の最表面をＨ
Ｖ２５０まで硬化させた材料）芯部より表面部の方が含有炭素量の多い複合構造の電
極材（表面部０．３mm：ＩＮＣ６００、０．１重量％
Ｃ、芯部：ＩＮＣ６００、０．０３重量％Ｃ）。即ち、
〜の電極材が本実施例品に相当する。

【００２０】

【表１】

【００２１】上記表１の結果によれば、〜のいずれ
の電極材においても、現行材と比較して耐振性（耐折
損性）を向上させることが可能となった。また、〜
の電極材は、いずれも表面部（表面層）のみ高強度化し
たものであるため、従来の高温高強度材と比較して、主
体金具４へ溶接する際の作業性低下を防止できるととも
に、火花ギャップ成形時の曲げ加工における加工荷重を
小さくできることから曲げ加工が容易であり、且つ曲げ
加工後のスプリングバックによる火花ギャップ精度の低
下を防止できる。

【００２２】参考として、炭素量の異なる２種類の電極
材で耐振性（耐折損性）および溶接性を比較した結果を
下記の表２に示す。なお、０．２％耐力とは、６００℃
における０．２％伸びる引張強度である。また、溶接性
とは、電極を９０度に折り曲げ往復を１回として、３回
行って溶接部の異常のないものを良好とした。但し、表
２において、○印は「良好」、△印は「やや劣る」を表
す。比較した電極材は、以下の通りである。ＩＮＣ６００、０．０５〜０．１５重量％Ｃ（複合構
造の表面部を構成する電極材）。ＩＮＣ６００、０．００５〜０．０４重量％Ｃ（複合
構造の芯部を構成する電極材）。

【００２３】

【表２】

【００２４】上記表２の比較によれば、表面部を構成す
る電極材の方が芯部を構成する電極材より耐振性
（耐折損性）に優れ、電極材の方が電極材より溶接
性が良好（即ち、作業性が良い）であると言える。そし
て、これら２種類の電極材とを外皮と芯部との複合
構造とすることによって、電極材に近い良好な溶接性
を有し、また表１の電極材と同じ耐振性を持つことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スパークプラグの発火部を示す半断面図であ
る。

【図２】外側電極の形状を示す斜視図である。

【符号の説明】

１スパークプラグ５外側電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎｉ基合金を基本合金成分とする電極材か
ら成る外側電極を有するスパークプラグにおいて、前記外側電極は、前記電極材の表面層が高強度化されて
いることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】請求項１に記載したスパークプラグにおい
て、前記電極材は、浸炭法あるいは窒素硬化法等の表面処理
が施されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項３】請求項１に記載したスパークプラグにおい
て、前記電極材は、ショットピーニング等の表面硬化法が施
されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項４】芯部と表面部とが共にＮｉ基合金を基本合
金成分とする電極材で構成された複合構造の外側電極を
有するスパークプラグにおいて、前記外側電極は、前記芯部を構成する電極材より前記表
面部を構成する電極材の方が炭素含有量が多いことを特
徴とするスパークプラグ。
【請求項５】請求項４に記載したスパークプラグにおい
て、前記芯部を構成する電極材は、０．００５〜０．０４重
量％Ｃを含有し、前記表面部を構成する電極材は、０．
０５〜０．１５重量％Ｃを含有することを特徴とするス
パークプラグ。
【請求項６】請求項１〜５に記載した何れかのスパーク
プラグにおいて、前記Ｎｉ基合金は、１４〜１７重量％Ｃｒ、６〜１０重
量％Ｆｅ−Ｎｉであることを特徴とするスパークプラ
グ。