JPS63148585A - 小型点火プラグ - 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〕 本発明は内燃機関に用いる小型点火プラグのうち特に機
関取付ねじ径が８１φ、ピッチ１．　Ｏｆｆの主体金具
の材料として高破断トルクを有し、燕加締性に優れ之合
金鋼を用いた小型点火プラグに関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、内燃機関のシリンダーヘッドに螺着する点火プラ
グの主体金具の材料としては５ＩＯＣ〜５２０Ｃの機械
構造用低炭素鋼が主に使用されている。一方近年自動車
用エンジンにかいては低燃費、軽量化、高出力化に伴っ
て点火プラグの取付スペースが狭小となり、とのｔめ点
火プラグの取付ねじ径が極小のＭ　８　Ｉｌｌφ、ピッ
チ１．０＃の小型点火プラグの適用が種々検討されてい
る。かかるプラグの主体金具においては第１図に示すよ
うに主体金具１の径大胴部１ａと取付ねじ部１ｂの間の
ねじ首１ｃはその肉厚が約０．８６ｆｆと必然的に薄肉
となる。従って５ＩＯＣ〜５２０Ｃの低炭素鋼を用いた
場合、プラグ締付けに際し、このねじ首部分で破断Ａが
生じる問題があった。まｔねじ首の破断を防止する之め
肉厚を厚くすることが有効でちるが、内部に配設した絶
縁体系及び中心電極径を更に縮小化することは絶縁体の
構造的強度並びに耐電圧性能が低下し、ま之中心！極の
軸方向の熱伝導性の低下による耐消耗性及び耐熱性が劣
化する几め、かたる手法は採用し無い。

そこで主体金具のねじ首破断強度を向上させる比め炭素
含有量の多い５８０Ｃ，５３５Ｃの使用を検討し友結果
、新友な問題が生じることが判っｔｏすなわち第１図に
示すように点火プラグは中心を極２１１：保持し几絶縁
体８を主体金具１の内腔内に挿入してその股座１ｄに絶
縁体径大部８ｎｍに続く段部８ｂをパツキン４１ｆ！：
介して係止し、絶縁体の上部径小部３ｃと前記主体金具
内腔との間にシーμ材５およびパツキン６を配し、前記
主体金具胴部１ａと六角等の締結部１ｅとの間の薄肉の
加熱部１ｆに電流を流し、或いは高周波誘導加熱によっ
て加熱するとともに、主体金具の上端周縁１ｇを加締め
るいわゆる通常の熱加締めの方法が施されて絶縁体が固
定されている。

しかし上記８８０Ｃ，５３５Ｃの鋼を用いると前記加熱
部１ｆは急冷されてマルテンサイト組織となり、亀裂、
割れＢが生じて製品之り得なくなる欠点があり之。

さらにこれらの問題を解消するため、ねじ首部、加熱部
に主体金具成形後熱処理を行なうことも検討し次が、製
造コストが高くなシ、ま友各部が狭小の几め塵処理に困
難さが伴う問題があった。このようなことがらＭ８プラ
グの主体金具材料として後熱処理することなく、高破断
トルクを有し熱加締性に優れた鋼材の開発が強く要求さ
れるに至った０ 〔発明の目的〕 本発明は上記情況に鑑みてなされ友もので、機関取付ね
じ径が８ｔｔＭφ、ピッチ１．０　Ｉｆｆの主体金具材
料として、高破断強度を有するのみならず、熱加締性に
も優れ逢合金鋼を用いることで安定し友性能を有する小
型点火プラグの提供を目的とする。

〔問題点を解決する定めの手段〕

本発明は機関取付ねじ径８ｑφ、ピプチ１．Ｏ−慣の主
体金具の材料にｉｔ％でＣ２．０％。

Ｓｉ０．３５％以下ｅ　Ｍ　ｎ　０．１〜２．０％、Ｐ
ｏ、０２５も１種を含有し、残部鉄及び不可避的不純物
から成る合金鋼を用いて成る小型プラグである。

先ず本発明において用いる合金鋼の化学成分について説
明する。

Ｃは固溶強化によって鋼に所要の強度を与えるために必
要であ、ｐ、ｏ、ｏａ％よりも少ないときは鋼材の強度
が不足すると共にリン酸亜鉛潤滑剤が十分に付着しない
場合がある几め冷間鍛造加工の際に工具と被加工材とが
焼付きを生じて工具寿命を著しく短縮する。しかし０．
２０％を超えて過多に添加するときは熱加締時にビッカ
ース硬さくＨマ）で４５０以上のマルテンサイト組織と
なり熱加締Ｍｎは鋼の強靭化に必要である。熱間圧延お
よび冷間鍛造の際の割れ発生原因となる不純物ＳをＭｎ
Ｓとして固定・無害化するために添加されるが０．１％
より少ない時はその効果が少ない。また本発明における
ように比較的低次素鋼において所定の強度を優れ几靭性
とを共に具備させるためにはＭｎを添加する必要がある
が、しかし過多に添加するときには点火プラグ主体金具
成形時の加工性を低下させ、ま友主体金具の靭性を劣化
させ、さらに鋼の焼入性を増大せしめ熱加締性を劣化さ
せるので添加量の上限を２．０％とする。好ましくは０
．５〜２．０％とする。

Ｐは加工硬化を助長し、また熱加締部の靭性を劣化させ
るので低い程好ましいが、あまり低くしても効果はなく
経済的負担を増すだけである。本発明の目的・用途から
０．０２５％以下であれば十分である。

Ｓは、硫化物系介在物を形成して、熱かしめ時の割れの
起点となり、ま九、主体金具の製造に際して、冷間鍛造
時の変形能を劣化させるので、その含有量は、０．０２
５％以下とすれば十分である。

しかし、所要の熱かしめ加工度、冷間加工度、被削性等
の要求特性に応じて、一層低く設定することもでき、好
ましくは、上限を０．０１５％とする。

ＡＩは鋼溶製時の脱酸剤としての役割のほかに窒素（Ｎ
）と結合し、ＡＩＮとして析出することにより固溶Ｎｔ
−固定し、ひずみ時効および肯熱脆性を抑制する働きを
有する。しかし含有量が、０．０Ｏ５％より少ないとき
には上記効果は十分ではなく、一方０．０８０％を越え
るとＢ系介在物の増加とそれに伴う冷鍛割れを生じ易く
なる。従って含有量を０．００５〜０．０８０％とする
。

史に、本発明による鋼は、上記し九元素に加えて、Ｚｒ
、Ｎｂ、ＶｔＴｉ　ｅｃｒ及びＮｉよりなる群から選ば
れる少なくとも１粒を含有する、これらの元素は、鋼の
強度及び靭性を向上させるために有効である。Ｚｒ＊Ｎ
ｂ＊Ｖ及びＴ１は、圧延中乃至は圧延後の鋼の冷却過程
において、微細な炭窒化物の析出による結晶粒の微細化
及び析出効果によって強度を向上させる。ま友、結晶粒
の微細化は、冷間鍛造時の加工性をも向上させ、更に、
熱かしめ時にその部分の靭性を向上させる。

これらの効果を有効に得る之めには、それぞれ次の範囲
で添加される。即ち、Ｚ　ｒ　Ｏ，００５・〜０，２５
％、ＮｂＯ，ｎ０５〜ｏ、ｉｏ％、ｖｏ、ｏｓ〜０．２
５％、及びＴｉＯ，００５〜０．２５％の範囲である。

それぞれの元素について、上記上限値を越えて過多に添
加しても、効果が飽和し、鋼製造の経済性の点からも好
ましくない。

Ｃｒは、焼入れ性を向上させて、強度を高める。

この効果を有効に得るためには、０．０５％以上を添加
することが必要である。、　　　　５　　１、゛′シη
鳥し、過多に添加する ときは、焼入れ性を過度に大きくして、熱かしめ性を劣
化させるので、０．５０％以下の範囲で添加される。

Ｎ１Ｆｉ、強度、冷間加工性及び蛸かしめ部の靭性を向
上させるために、０．０５％以上を添加することが必要
であるが、過多に添加して、も、効果が飽和すると共に
、鋼製造の経済性を損なうので、添加量の上限を０゜５
０％とする。

次に本発明に係る合金鋼の好適な製造方法としては９５
０〜１１５０’Ｃに加熱後熱間圧延を行なう、析出物を
母相に固溶させ友後、微細な炭・窒化物を析出させて結
晶粒の微細化・析出硬化を図、！７あるいは初期の結晶
粒の微細化を図るためには１１５０’Ｃで十分であり、
また９５０″Ｃ未満になると熱間圧延に際して変形抵抗
が高くなり生産性が低下する几め９５０”Ｃ’に下限と
する。

本発明においては熱間圧延後、水冷を行ない所定の冷却
速度での冷却開始温度１＆：８００〜９５０°Ｃの温度
範囲とし、この温度範囲から平均冷却速度１０’Ｃ／ｓ
ｅｅ以下にて５００’Ｃ以下の温度範囲まで冷却する。

冷却開始温度が９５０　’（！を超える高温であるとき
は結晶粒が大きくなり、靭・延性が劣化し、冷鍛時の加
工性、ねじ転造性など加工性が低下するっ一方冷却開始
温度が８００’Ｃよりも低いときも得られる製品の品Ｗ
ｅ一定に保つことが固唾となる。

この温度範囲から５００’Ｃ以下の温度範囲まで平均冷
却速度１００／ｓｅｃ以下にて冷却するが、これにより
組織を緻密なフェライト・パーライト組織とし、所定の
強度と靭延、１−１＋−を傅るとともに冷イ９時の歪時
効を防止し、工具寿命の短命化を抑制するが、冷却速度
が１０’Ｏ／５ｅｃｋ超えるとベイナイト組織が混在し
、所望の強度より高くなり、あるいは強度ばらつきが大
さくなり、さらには靭延性が低下し、ねじ転造時にねじ
山に折れ込みが発生し易く、まｔ工Ｊ４″＃命が劣化す
る。

と 尚本発明の合金鋼は熱間圧延量；冷間引抜き加工によっ
て引張強さ７５ｋｒｔ／−以上に向上せしめ九六角棒鋼
に成形し、これを切削加工によって所定形状に削り出し
てＭ８型の主体金具を製作する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を比較例を挙げて説明する。

第１表に示す化学組成を有する鋼を真空溶解炉にて溶製
し第１表に示す圧延条件にて熱間圧延しその後減面率２
０〜８０％の冷間伸線加工を施しこれら鋼線から切削加
工にて取付けねじ径がＭ８の主体金具を作成し、ねじ首
部分の破断トルクを測定した。第１表中、番号１，２．
８は市販の機械構造用低炭素鋼である。なお破断ト〜り
は治工具および主体金具の表面状態（Ｊｌ擦の程度）で
著しく影響を受けるので主体金具および治工具ともに潤
滑油を塗布（摩擦係数μ＝０．１５）Ｌ九一定の状態で
比較評価を行なっ几。ｔｅ破破断トラは比較量８１７Ｃ
の値を１００！ｌｉｔ！ｉとして示し友。

第１表より明らかなように本実施例に係る鋼材によシ切
削成形し友主体金具は十分な強度を有しねじ破断トルク
は５１７Ｃの約５０％増と向上し小型点火プラグの主体
金具に用いても全く問題はない。

次に成形した主体金具の第１図に示す薄肉の加重実施例
に係る鋼材により成形し比主体金具には割れは全く認め
られなかっ之。

尚本発明のＭ８Ｈφ、ピッチｔ、ｏＨの小型点火プラグ
は第１図のａＩｔ造の他に第２図に示すように本発明に
係る合金鋼を用いて主体金具ｌの取付ねじ部１ｂ（Ｍ８
．ピッチ１．０　ＭＭ　）を先端部のみ形成し、後部に
前記取付ねじ部の径よりも侵入のねじ無し部１ｈを設け
１．前記取付ねじ部と前記ねじ鴫し部の間のねじ首部１
ｃを形成した構造の小型点火プラグに適用し、ねじ首部
分の破断を防１ヒしかつ熱加締めによる加熱部１ｆの割
れを防止することができる。また第１図及び第２図の小
型点火プラグはシリンダーヘッドと固着する主体金具は
そのシート面にガスケット５ｆ：配設したフラットシー
トを有するものであるがガスケットを廃止してシート面
をコニカルシートとした主体金具にも有効に本発明の合
金鋼が使用できる。更に熱をかけないで加締める場合に
も薄肉部分の割れを防止できる効果を有する。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る合金鋼を用いて取付ねじ径
がＭ８．ピッチ１．ＯＨの主体金具く成形し次小型点火
プラグは後熱処理がなされなくても従来材より引張強さ
が高く主体金具ねじ部のねじ首破断が防止でき、かり熱
加締めによる割れ発生を防止できる効果を有し、更には
従来と同じ設計が配慮できる几め絶縁体の強度及び耐電
圧性能の低下がなく、′ま几耐熱性が劣化しなくて安定
した性能を小型点火プラグに具備することができろつ

【図面の簡単な説明】

第１図はねじ首破断部分（４）および加熱部の割れ■を
示す小型点火プラグの要部断面、第２図は本発明の他の
実施例を示す小型点火プラグの要部断面図である。 １・・・主体金具　１ｂ・・・取付ねじ部　１ｃ・・・
ねじ首部　１ｆ・・・加熱部 特許出願人　　日本特殊陶業株式会社 株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関取付ねじ径８ｎｍφ、ピッチ１．０ｍｍの主
   体金具の材料として、重量％でＣ０．０３〜０．２０％
   、Ｓｉ０．３５％以下、Ｍｎ０．１〜２．０％、Ｐ０．
   ０２５％以下、Ｓ０．０２５％以下、Ａｌ０．００５〜
   ０．０８０％を含有し、かつＺｒ０．００５〜０．２５
   ％Ｎｂ０．００５〜０．１０％、Ｖ０．０３〜０．２５
   ％、Ｔｉ０．００５〜０．２５％、Ｃｒ０．０５〜０．
   ５０％、Ｎｉ０．０５〜０．５０％の内少なくとも１種
   を含有し、残部鉄及び不可避的不純物から成る合金鋼を
   用いて成ることを特徴とする小型点火プラグ。