JPH0945456A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中軸電極４から絶縁体３へ熱を素早く逃がす
ことのできるスパークプラグ１の提供。 【解決手段】 中軸電極４のフランジ部４ｂが絶縁体３
の段部３ｂに押し付けられた状態で、中軸電極４が絶縁
体３内に固定されている。フランジ部４ｂの表面には、
熱伝導性に優れ、且つ軟質な軟質性金属４ａが形成され
ている。このため、フランジ部４ｂが段部３ｂに押し付
けられることにより、軟質性金属４ａの表面が変形し、
フランジ部４ｂと段部３ｂとが軟質性金属４ａを介して
密着する。このため、中軸電極４と絶縁体３との熱伝導
率が向上し、中軸電極４の熱が素早く絶縁体３へ伝わ
る。この結果、中軸電極４の温度が下がり、火花放電ギ
ャップＧの増加を抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等で火花
放電を行なうスパークプラグに関し、特に中軸電極から
絶縁体へ熱を逃がす技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスパークプラグの要部の断面を図
７に示す。このスパークプラグは、筒状の主体金具に固
定された絶縁体１０１の軸孔１０１ａの内部に、棒状の
中軸電極１０２が固定されたもので、中軸電極１０２は
径方向に突出するフランジ部１０２ａを備えるととも
に、絶縁体１０１はフランジ部１０２ａと係止する段部
１０１ｂを備え、フランジ部１０２ａが段部１０１ｂに
押し付けられた状態で中軸電極１０２が絶縁体１０１の
軸孔１０１ａ内に固定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】絶縁体１０１は、アル
ミナや窒化アルミニウムなどのセラミックであるため、
硬質であるとともに、段部１０１ｂを含む絶縁体１０１
の表面は粗い。一方、中軸電極１０２の表面は、ニッケ
ルやニッケル合金、あるいはインコネル等硬質な金属が
使用されるものであるとともに、塑性変形を伴う加工に
よって形成されるため、段部１０１ｂと接触するフラン
ジ部１０２ａを含む中軸電極１０２の表面は硬い。

【０００４】このように、スパークプラグは、硬く表面
の粗い絶縁体１０１と、硬い中軸電極１０２とが接触す
るものであるため、絶縁体１０１と中軸電極１０２との
接触面積は小さく、中軸電極１０２から絶縁体１０１へ
熱を逃がす熱伝導性に優れない不具合があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、中軸電極から絶縁体へ熱を、高い
伝導率で逃がすことのできるスパークプラグの提供にあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のスパークプラグ
は、次の技術的手段を採用した。 〔請求項１の手段〕スパークプラグは、筒状の主体金具
と、この主体金具内に固定され、内部に軸孔を備える筒
状の絶縁体と、前記軸孔の内部に挿入された棒状の中軸
電極とを具備し、前記中軸電極は径方向に突出するフラ
ンジ部を備えるとともに、前記絶縁体は前記フランジ部
と軸方向に係止する段部を備え、前記中軸電極は前記フ
ランジ部が前記段部に押し付けられて前記絶縁体の前記
軸孔内に固定される。そして、前記中軸電極の前記フラ
ンジ部と、前記絶縁体の前記段部との間には、軟質性金
属が挟まれたことを特徴とする。なお、軟質性金属と
は、フランジ部が段部に押し付けられる力で、表面が変
形可能な金属のことである。

【０００７】〔請求項２の手段〕請求項１のスパークプ
ラグにおいて、前記軟質性金属は、金、銀、銅、アルミ
ニウム、あるいはこれらを主体とする合金であることを
特徴とする。

【０００８】〔請求項３の手段〕請求項１または請求項
２のスパークプラグにおいて、前記軟質性金属は、前記
段部と当接する前記フランジ部の表面に形成され、火花
放電側には形成されないことを特徴とする。

【０００９】〔請求項４の手段〕請求項１または請求項
２のスパークプラグにおいて、前記軟質性金属は、前記
フランジ部と当接する前記段部の表面に形成され、火花
放電側には形成されないことを特徴とする。

【００１０】〔請求項５の手段〕請求項１または請求項
２のスパークプラグにおいて、前記軟質性金属は、前記
絶縁体および前記中軸電極とは別体に形成された環状の
パッキングであることを特徴とする。

【００１１】

【発明の作用および効果】スパークプラグの中軸電極
は、そのフランジ部が絶縁体の段部に押し付けられて絶
縁体の軸孔内に固定される。押し付けられる中軸電極の
フランジ部と、絶縁体の段部との間には、軟質性金属が
挟まれる。このため、押し付けられた軟質性金属の表面
が変形し、軟質性金属がフランジ部の表面と、絶縁体の
段部の表面とに密着する。つまり、中軸電極のフランジ
部と絶縁体の段部との間の空隙が減少し、中軸電極のフ
ランジ部と絶縁体の段部との熱伝導性が向上する。この
結果、中軸電極の熱を、軟質性金属を介して絶縁体へ素
早く逃がすことができ、熱引き特性に優れたスパークプ
ラグとすることができる。

【００１２】なお、中軸電極の表面に軟質性金属を形成
する場合や、絶縁体の表面に軟質性金属を形成する場合
は、軟質性金属を火花放電側に形成しない。軟質性金属
を火花放電側に形成すると、軟質性金属が燃焼ガスに晒
されて酸化膨張し、絶縁体が割れる可能性がある。しか
るに、軟質性金属を火花放電側に形成しないことによっ
て、軟質性金属が絶縁体を破損させる不具合を回避する
ことができる。

【００１３】また、中軸電極のフランジ部と、絶縁体の
段部との間に挟まれる軟質性金属を、別体のパッキング
とすると、既存の絶縁体の生産工程や、既存の中軸電極
の生産工程を変更することなく、中軸電極の熱を絶縁体
へ素早く安定して逃がすことができるスパークプラグを
製造することができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明のスパークプラグを、図面を用
いて説明する。 〔第１実施例の構成〕図１ないし図４は第１実施例を説
明する図面で、図１はスパークプラグの先端側の断面
図、図２はスパークプラグの要部断面図である。

【００１５】スパークプラグ１は、主要な構成として、
ガソリンエンジン等の内燃機関に締結される略筒状の主
体金具２と、この主体金具２の内部に固定され、軸方向
へ伸びる孔（以下、軸孔３ａ）を備える絶縁体３と、こ
の絶縁体３の軸孔３ａ内の先端側（燃焼室側）に固定さ
れた中軸電極４と、および主体金具２の端部に接合され
た外側電極５とを備える。

【００１６】また、絶縁体３の軸孔３ａ内には、中軸電
極４の他に、絶縁体３の後端側（反燃焼室側）に固定さ
れた端子電極６、中軸電極４と端子電極６との間に配置
されたモノシリック抵抗体７が配置され、中軸電極４、
端子電極６およびモノシリック抵抗体７は、絶縁体３の
軸孔３ａ内に封入された導電性のガラスシール８によっ
て固定されている。

【００１７】なお、スパークプラグ１は、次の順序で組
み付けられる。まず、絶縁体３の軸孔３ａ内に中軸電極
４を挿入する。次に、ガラスと金属粉（銅粉）の混合物
よりなるガラスシール８を軸孔３ａ内に入れ、続いてガ
ラスシールにカーボンを混入した粉状のモノシリック抵
抗体７を入れ、さらに上記粉状のガラスシール８を軸孔
３ａ内に入れる。次いで、絶縁体３をガラスシール８及
びモノシリック抵抗体７を軟化点以上に加熱し、ガラス
シール８が溶けた状態で端子電極６を軸孔３ａ内に圧入
する。これによって、溶けたガラスシール８が軸孔３ａ
内の隙間に回り込み、軸孔３ａ内にガラスシール８およ
びモノシリック抵抗体７が封入されるとともに、中軸電
極４のフランジ部４ｂが、絶縁体３の軸孔３ａ内の段部
３ｂに強く押し付けられる。その後、徐冷する。

【００１８】次に、主体金具２内の台座２ａに熱伝導性
に優れた銅等のパッキング１１を入れ、中軸電極４が封
入された絶縁体３を主体金具２内に挿入する。続いて、
主体金具２と絶縁体３との隙間に、リング１２、シール
粉末１３、リング１４を挿入し、主体金具２の後端２ｂ
を内側へカシメることで絶縁体３を主体金具２の内側に
固定する。以上の工程によって、スパークプラグ１が完
成する。

【００１９】主体金具２は、図示しない内燃機関に締結
されることでエンジンにアース接地されるもので、その
周囲には内燃機関にネジ込まれるネジ部２ｃ、および主
体金具２を締結するための工具が嵌め合わされる六角部
２ｄが形成されている。また、主体金具２の内周には、
パッキング１１を受ける上述の台座２ａを備える。な
お、パッキング１１は、絶縁体３の外周段差３ｃにも圧
接して、主体金具２と絶縁体３との隙間を塞ぐととも
に、絶縁体３の熱を主体金具２へ導くものである。

【００２０】絶縁体３は、アルミナや窒化アルミニウム
などのセラミック製の絶縁物で、先端側の脚長部３ｄ
（主体金具２との間にガスボリュームを形成する部分）
がテーパ状に設けられている。また、絶縁体３の外周に
は、パッキング１１に当たる上述の外周段差３ｃが形成
されている。さらに、絶縁体３の軸孔３ａ内は、先端側
が小径に設けられ、大径部と小径部との間の段部３ｂに
は、中軸電極４のフランジ部４ｂが押し付けられ、中軸
電極４を軸方向に係止するように設けられている。

【００２１】外側電極５は、断面略矩形の棒状金属を略
Ｌ字形に曲折された耐熱性および耐腐食性に優れたニッ
ケル、ニッケル合金（例えばインコネル）で、主体金具
２の先端面に溶接技術によって接合されたものである。
そして、外側電極５の端部は、中軸電極４の先端に対し
て対向配置され、外側電極５の端部と中軸電極４の先端
との間に所定の火花放電ギャップＧを形成する。

【００２２】中軸電極４は、絶縁体３の軸孔３ａ内にお
いて燃焼室側に固定される棒状のもので、先端が絶縁体
３の端部より突出する。本実施例の中軸電極４の先端に
は、プラチナなど、耐火花消耗性に優れた貴金属チップ
４ｃが接合されている。また、中軸電極４の後端側の周
囲には、絶縁体３の段部３ｂに係止する径方向へ突出し
た上述のフランジ部４ｂが設けられている。このフラン
ジ部４ｂは、端子電極６を絶縁体３の軸孔３ａ内に圧入
する際に、溶けたガラスシール８によって段部３ｂに押
しつけられて、中軸電極４を絶縁体３の軸孔３ａ内に固
定する。さらに、中軸電極４の後端面には、ガラスシー
ル８との接合強度を増すための窪み４ｄが設けられてい
る。

【００２３】なお、端子電極６は、点火時期に高電圧を
発生する点火装置（図示しない）と高圧コード（図示し
ない）を介して接続されるものである。また、ガラスシ
ール８およびモノシリック抵抗体７は、高電圧が印加さ
れた際のノイズの発生を防ぐとともに、組付け時に、溶
融後固化して中軸電極４および端子電極６を、絶縁体３
の軸孔３ａ内に固定するものである。

【００２４】中軸電極４は、耐熱性および耐腐食性に優
れたニッケル合金４ｅの内部に、熱伝導性に優れた銅４
ｆを配した複合電極で、絶縁体３の段差３ｂと当接する
当接面と、その当接面の近傍には、導電性に優れ、且つ
フランジ部４ｂが段部３ｂに押し付けられる力で、表面
が変形可能な、金、銀、銅、アルミニウム、あるいはこ
れらを主体とする合金よりなる軟質性金属４ａの層が形
成されている。なお、軟質性金属４ａは、絶縁体３の段
差３ｂと当接する当接面と、その当接面の近傍に設けら
れるのみで、火花放電側には形成されないものである。

【００２５】この軟質性金属４ａは、中軸電極４を絶縁
体３の軸孔３ａ内に挿入する前の工程において、すでに
中軸電極４に形成されたもので、鍍金技術、溶射技術、
蒸着技術、塗布技術、焼付技術等の何れかの金属層形成
技術、あるいは上記金属層形成技術を複数組み合わせ
て、中軸電極４に軟質性金属４ａを形成したものであ
る。

【００２６】〔実験データ〕絶縁体３の段部３ｂと、中
軸電極４のフランジ部４ｂとの間に、軟質性金属４ａを
介在させた実施例品と、中軸電極４のフランジ部４ｂと
の間に、軟質性金属４ａを介在させない従来品（軟質性
金属４ａを有しないもので、他の条件は実施例品と同
一）とを用い、内燃機関の回転数と中軸電極の温度との
関係を測定した温測テストと、使用時間と火花放電ギャ
ップＧの増加量との関係を測定した耐久テスト（５００
０ｒｐｍ×４／４×２００ｈｒ）とを行った。

【００２７】温測テストの結果を図３のグラフに示す。
なお、実線Ａは従来品における中軸電極４の温度を示
し、破線Ｂは実施例品における中軸電極４の温度を示
す。この図３のグラフから分かるように、中軸電極４の
フランジ部４ｂとの間に、軟質性金属４ａを介在させる
ことにより、中軸電極４の温度上昇を約５０°Ｃ程度抑
えることができる。

【００２８】耐久テストの結果を図４のグラフに示す。
なお、実線Ｃは従来品における火花放電ギャップＧを示
し、破線Ｄは実施例品における火花放電ギャップＧを示
す。この図４のグラフから分かるように、中軸電極４の
フランジ部４ｂとの間に、軟質性金属４ａを介在させる
ことにより、火花放電ギャップＧの増加を約０．０５ｍ
ｍ程度少なくすることができる。

【００２９】〔実施例の効果〕上記の測定結果からも明
らかなように、絶縁体３の段部３ｂと中軸電極４のフラ
ンジ部４ｂとの間に、軟質性金属４ａを挟むことによ
り、脚長部３ｄの長さや径、絶縁体３の材質等を変更す
ることなく、中軸電極４の温度上昇を抑えることがで
き、それによって火花放電ギャップＧの増加を抑えるこ
とができる。

【００３０】これは、中軸電極４のフランジ部４ｂが絶
縁体３の段部３ｂに押し付けられて、これらの間に介在
される軟質性金属４ａの表面が変形し、軟質性金属４ａ
がフランジ部４ｂの表面と、絶縁体３の段部３ｂの表面
とにそれぞれ密着し、フランジ部４ｂと段部３ｂとの間
の空隙が減少して、結果的に中軸電極４のフランジ部４
ｂと絶縁体３の段部３ｂとの熱伝導性が向上するためで
ある。

【００３１】スパークプラグ１は、先端側より加熱され
るため、絶縁体３および中軸電極４は受熱と放熱とによ
って、膨張および収縮を行う。絶縁体３と中軸電極４
は、材質が異なるため、膨張率が異なり、膨張および収
縮時に絶縁体３と中軸電極４との間に歪みを発生するよ
うに作用する。しかるに、絶縁体３と中軸電極４の膨張
および収縮の差を、軟質性金属４ａが変形して吸収する
ため、例えば、中軸電極４の膨張によって絶縁体３が破
損するなどの不具合を解消することができる。

【００３２】また、スパークプラグ１の組付時におい
て、絶縁体３の軸孔３ａ内に中軸電極４を挿入した後
に、中軸電極４を絶縁体３内に押圧することにより、フ
ランジ部４ｂが段部３ｂに押し付けられて、フランジ部
４ｂと段部３ｂとの間が軟質性金属４ａを介して密着
し、フランジ部４ｂと段部３ｂとの間に隙間がなくな
る。この状態で、粉状のガラスシール８や、滑石等を軸
孔３ａ内に入れても、軸孔３ａ内に入れられた粉末が中
軸電極４の先端側へ流出する不具合が解消できる。

【００３３】さらに、中軸電極４の熱を、軟質性金属４
ａを介して安定して絶縁体３へ素早く逃がすことができ
るため、中軸電極４と絶縁体３との熱伝導性が、絶縁体
３および中軸電極４の表面形状や接触状態に大きく左右
されることなく、結果的に製造されるスパークプラグ１
の熱価が安定化する。

【００３４】なお、軟質性金属４ａは、段差３ｂとフラ
ンジ部４ｂとの当接面と、その当接面の近傍に設けられ
るのみで、火花放電側には形成されない。軟質性金属４
ａを火花放電側に形成すると、軟質性金属４ａが燃焼ガ
スに晒されて酸化膨張し、絶縁体３が割れる可能性があ
るが、軟質性金属４ａを火花放電側に形成しないことに
よって、軟質性金属４ａが絶縁体３を破損させる不具合
を回避できる。

【００３５】〔第２実施例〕図５は第２実施例を示すス
パークプラグの要部断面図である。上記の第１実施例で
は、軟質性金属４ａを中軸電極４の表面に形成した例を
示したが、本実施例は、軟質性金属４ａを絶縁体３の表
面に形成したものである。

【００３６】具体的には、軟質性金属４ａは、少なくと
も、中軸電極４のフランジ部４ｂと当接する当接面に形
成されたもので、第１実施例同様、熱伝導性に優れ、且
つフランジ部４ｂが段部３ｂに押し付けられる力で、表
面が変形可能な、金、銀、銅、アルミニウム、あるいは
これらを主体とする合金よりなる軟質性金属４ａの層で
ある。なお、本実施例の軟質性金属４ａも、中軸電極４
のフランジ部４ｂと当接する当接面と、その当接面の近
傍に形成されるのみで、火花放電側には形成されないも
のである。

【００３７】この軟質性金属４ａは、中軸電極４を絶縁
体３の軸孔３ａ内に挿入する前の工程において、すでに
絶縁体３に形成されたもので、鍍金技術、溶射技術、蒸
着技術、塗布技術、焼付技術等の何れかの金属層形成技
術、あるいは上記金属層形成技術を複数組み合わせて、
絶縁体３に軟質性金属４ａを形成したものである。

【００３８】〔第３実施例〕図６は第３実施例を示すス
パークプラグの要部断面図である。上記の第１、第２実
施例では、軟質性金属４ａを中軸電極４あるいは絶縁体
３の表面に形成した例を示したが、本実施例は、軟質性
金属４ａを別体に設けたものである。

【００３９】この実施例の軟質性金属４ａは、絶縁体３
および中軸電極４とは別体に形成された環状のパッキン
グで、熱伝導性に優れ、且つフランジ部４ｂが段部３ｂ
に押し付けられる力で、表面が変形可能な、金、銀、
銅、アルミニウム、あるいはこれらを主体とする合金よ
りなる。

【００４０】この実施例のように、軟質性金属４ａを、
絶縁体３および中軸電極４とは別体に設けることで、絶
縁体３の既存の生産工程や、中軸電極４の既存の生産工
程を変更することなく、中軸電極４の熱を絶縁体３へ素
早く安定して逃がすことができるスパークプラグ１を製
造することができる。

【００４１】〔変形例〕上記の実施例では、中軸電極４
をニッケル合金４ｅと銅４ｆとからなる複合電極とした
例を示したが、ニッケル合金４ｅ以外の複合電極とした
り、インコネル、ニッケル、ニッケル合金などの単一部
材によって中軸電極４を設けても良い。中軸電極４の火
花放電部にプラチナ等の貴金属チップ４ｃを接合した例
を示したが、貴金属を接合しなくても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】スパークプラグの先端側の断面図である（第１
実施例）。

【図２】スパークプラグの要部断面図である（第１実施
例）。

【図３】温測テストの結果を示すグラフである（第１実
施例）。

【図４】耐久テストの結果を示すグラフである（第１実
施例）。

【図５】スパークプラグの要部断面図である（第２実施
例）。

【図６】スパークプラグの要部断面図である（第３実施
例）。

【図７】スパークプラグの要部断面図である（従来技
術）。

【符号の説明】

１ スパークプラグ ２ 主体金具 ３ 絶縁体 ３ａ 軸孔 ３ｂ 段部 ４ 中軸電極 ４ａ 軟質性金属 ４ｂ フランジ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の主体金具と、この主体金具内に固定
   され、内部に軸孔を備える筒状の絶縁体と、前記軸孔の
   内部に挿入された棒状の中軸電極とを具備し、 前記中軸電極は径方向に突出するフランジ部を備えると
   ともに、前記絶縁体は前記フランジ部と軸方向に係止す
   る段部を備え、前記中軸電極は前記フランジ部が前記段
   部に押し付けられて前記絶縁体の前記軸孔内に固定され
   たスパークプラグにおいて、 前記中軸電極の前記フランジ部と、前記絶縁体の前記段
   部との間には、軟質性金属が挟まれたことを特徴とする
   スパークプラグ。
2. 【請求項２】請求項１のスパークプラグにおいて、 前記軟質性金属は、金、銀、銅、アルミニウム、あるい
   はこれらを主体とする合金であることを特徴とするスパ
   ークプラグ。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２のスパークプラグ
   において、 前記軟質性金属は、前記段部と当接する前記フランジ部
   の表面に形成され、火花放電側には形成されないことを
   特徴とするスパークプラグ。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２のスパークプラグ
   において、 前記軟質性金属は、前記フランジ部と当接する前記段部
   の表面に形成され、火花放電側には形成されないことを
   特徴とするスパークプラグ。
5. 【請求項５】請求項１または請求項２のスパークプラグ
   において、 前記軟質性金属は、前記絶縁体および前記中軸電極とは
   別体に形成された環状のパッキングであることを特徴と
   するスパークプラグ。