JP2625307B2 - スパークプラグ - Google Patents
スパークプラグInfo
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- JP2625307B2 JP2625307B2 JP4013211A JP1321192A JP2625307B2 JP 2625307 B2 JP2625307 B2 JP 2625307B2 JP 4013211 A JP4013211 A JP 4013211A JP 1321192 A JP1321192 A JP 1321192A JP 2625307 B2 JP2625307 B2 JP 2625307B2
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- spark plug
- rear end
- insulator
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/38—Selection of materials for insulation
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁碍子の熱引きと
耐電圧性とを向上させたスパークプラグに関する。
耐電圧性とを向上させたスパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】スパークプラグの絶縁碍子は、酸化アル
ミニウム（アルミナ；Ａｌ2 Ｏ3 ）製が一般であるが、
熱伝導性が悪い。このため、ガソリン機関の高速、高出
力化に伴い、絶縁碍子の先端部が高温となり、この部分
が熱点となってプレイグニッションが発生し易い。これ
を防ぐため、絶縁碍子を熱伝導性に優れた窒化アルミニ
ウム（ＡｌＮ）で一体に形成した一体型ＡｌＮスパーク
プラグが提案され、広範囲な機関の運転条件においてプ
レイグニッションが生じにくい、ワイドレンジな性能を
有している。また、この特許出願人は、窒化アルミニウ
ムは高価であるため、絶縁碍子の先端側部を窒化アルミ
ニウム製とし、後端側部を酸化アルミニウム（アルミ
ナ；Ａｌ2 Ｏ3 ）で形成して両者を結合した分割型Ａｌ
Ｎスパークプラグを提唱している。（特開平２−１８３
９８５号）
ミニウム（アルミナ；Ａｌ2 Ｏ3 ）製が一般であるが、
熱伝導性が悪い。このため、ガソリン機関の高速、高出
力化に伴い、絶縁碍子の先端部が高温となり、この部分
が熱点となってプレイグニッションが発生し易い。これ
を防ぐため、絶縁碍子を熱伝導性に優れた窒化アルミニ
ウム（ＡｌＮ）で一体に形成した一体型ＡｌＮスパーク
プラグが提案され、広範囲な機関の運転条件においてプ
レイグニッションが生じにくい、ワイドレンジな性能を
有している。また、この特許出願人は、窒化アルミニウ
ムは高価であるため、絶縁碍子の先端側部を窒化アルミ
ニウム製とし、後端側部を酸化アルミニウム（アルミ
ナ；Ａｌ2 Ｏ3 ）で形成して両者を結合した分割型Ａｌ
Ｎスパークプラグを提唱している。（特開平２−１８３
９８５号）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記一体型
ＡｌＮスパークプラグは、窒化アルミニウムがアルミナ
と比較し耐電圧性に劣るため、高い放電電圧（要求電
圧）で使用された場合、耐電圧性能の不足から火花貫通
による失火が生じ易い欠点があった。この火花貫通は、
その大部分が主体金具の最小径部の近傍で発生してい
る。また上記分割型ＡｌＮスパークプラグにおいても、
窒化アルミニウムで形成した先端側部とアルミナで形成
した後端側部との嵌合は、後端側部に凹所を設け、先端
側部に凸部を設けて成されており、貫通の発生し易い主
体金具の最小径部近傍は、一体型ＡｌＮスパークプラグ
と同様に窒化アルミニウムから成っており、この部所で
の火花貫通も同様に発生し易い。この発明の目的は、分
割型ＡｌＮスパークプラグにおいて、火花貫通の発生を
防止できる構造の提供にある。
ＡｌＮスパークプラグは、窒化アルミニウムがアルミナ
と比較し耐電圧性に劣るため、高い放電電圧（要求電
圧）で使用された場合、耐電圧性能の不足から火花貫通
による失火が生じ易い欠点があった。この火花貫通は、
その大部分が主体金具の最小径部の近傍で発生してい
る。また上記分割型ＡｌＮスパークプラグにおいても、
窒化アルミニウムで形成した先端側部とアルミナで形成
した後端側部との嵌合は、後端側部に凹所を設け、先端
側部に凸部を設けて成されており、貫通の発生し易い主
体金具の最小径部近傍は、一体型ＡｌＮスパークプラグ
と同様に窒化アルミニウムから成っており、この部所で
の火花貫通も同様に発生し易い。この発明の目的は、分
割型ＡｌＮスパークプラグにおいて、火花貫通の発生を
防止できる構造の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明のスパークプラ
グは、円筒状主体金具に、軸孔を有する絶縁碍子を嵌め
込んで固着し、前記軸孔に中心電極を嵌着してなるスパ
ークプラグにおいて、前記絶縁碍子は、窒化アルミニウ
ムを主体とする先端側部と、酸化アルミニウムを主体と
する後端側部とからなり、先端側部の後端の中心に設け
た凹所に後端側部の先端中心に設けた凸部を嵌め込んで
一体化すると共に、前記先端側部と前記後端側部の環状
接合部の両端が前記主体金具の最小径部にオーバーラッ
プする位置関係にした。 請求項２に記載のスパークプラ
グは、絶縁碍子の接合部をガラスシール材または耐熱性
樹脂の接着剤で接合した。
グは、円筒状主体金具に、軸孔を有する絶縁碍子を嵌め
込んで固着し、前記軸孔に中心電極を嵌着してなるスパ
ークプラグにおいて、前記絶縁碍子は、窒化アルミニウ
ムを主体とする先端側部と、酸化アルミニウムを主体と
する後端側部とからなり、先端側部の後端の中心に設け
た凹所に後端側部の先端中心に設けた凸部を嵌め込んで
一体化すると共に、前記先端側部と前記後端側部の環状
接合部の両端が前記主体金具の最小径部にオーバーラッ
プする位置関係にした。 請求項２に記載のスパークプラ
グは、絶縁碍子の接合部をガラスシール材または耐熱性
樹脂の接着剤で接合した。
【０００５】
【発明の作用、効果】この発明では、断面積が一定のと
き耐電圧性に優れた後端側絶縁碍子の半径方向の寸法を
大きくでき、火花貫通が最も生じやすい主体金具の最小
内径部を環状接合部でカバーしているので、火花貫通防
止効果が大きい。 請求項２に記載の構成では、先端側部
と後端側部とが接着されて一体となっているので、嵌合
面の気密性が高く嵌合面を介しての電圧のリークが防止
できる。
き耐電圧性に優れた後端側絶縁碍子の半径方向の寸法を
大きくでき、火花貫通が最も生じやすい主体金具の最小
内径部を環状接合部でカバーしているので、火花貫通防
止効果が大きい。 請求項２に記載の構成では、先端側部
と後端側部とが接着されて一体となっているので、嵌合
面の気密性が高く嵌合面を介しての電圧のリークが防止
できる。
【０００６】
【実施例】図１は、この発明にかかるスパークプラグ１
００を示し、先端面に接地電極１を溶接した円筒状の主
体金具２の内部に、軸孔３１付き絶縁碍子３を嵌着し、
軸孔３１に中心電極４を嵌め込んでなる。
００を示し、先端面に接地電極１を溶接した円筒状の主
体金具２の内部に、軸孔３１付き絶縁碍子３を嵌着し、
軸孔３１に中心電極４を嵌め込んでなる。
【０００７】主体金具２は、後端側が六角頭部２１、中
間が径大の胴部２２、先端側が機関への取付けネジが形
成された脚部２３となっており、頭部２１および胴部２
２は内径が大きく、脚部２３は内径が小さくかつ絶縁碍
子３の先端側段部を係止する内周段２４が周設されてい
る。
間が径大の胴部２２、先端側が機関への取付けネジが形
成された脚部２３となっており、頭部２１および胴部２
２は内径が大きく、脚部２３は内径が小さくかつ絶縁碍
子３の先端側段部を係止する内周段２４が周設されてい
る。
【０００８】絶縁碍子３は、図２に示すように先端側が
径小の脚長部３２、中間が径大の胴部３３、後端側が外
周にコルゲーション３４が形成された頭部３５となって
おり、胴部３３と脚長部３２との中間に外形が脚長部３
２より幾分径大の中間部３６が設けられている。また絶
縁碍子３は、窒化アルミニウム製の先端側部５とアルミ
ナ製の後端側部６とを接着剤７で接着して一体化した分
割型絶縁碍子３となっている。先端側部５は前記中間部
３６から先端側を構成し、後端面の中心に円筒状の凹所
５１が脚長部３２に入り込んで形成されている。後端側
部６は前記胴部３３から後端側を構成し、先端面の中心
に前記凹所５１に嵌まり込む凸部６１が形成されてい
る。先端側部５と後端側部６とは凹所５１に凸部６１を
嵌合し、接合面には前記接着剤７としてのをガラスシー
ルが充填されている。
径小の脚長部３２、中間が径大の胴部３３、後端側が外
周にコルゲーション３４が形成された頭部３５となって
おり、胴部３３と脚長部３２との中間に外形が脚長部３
２より幾分径大の中間部３６が設けられている。また絶
縁碍子３は、窒化アルミニウム製の先端側部５とアルミ
ナ製の後端側部６とを接着剤７で接着して一体化した分
割型絶縁碍子３となっている。先端側部５は前記中間部
３６から先端側を構成し、後端面の中心に円筒状の凹所
５１が脚長部３２に入り込んで形成されている。後端側
部６は前記胴部３３から後端側を構成し、先端面の中心
に前記凹所５１に嵌まり込む凸部６１が形成されてい
る。先端側部５と後端側部６とは凹所５１に凸部６１を
嵌合し、接合面には前記接着剤７としてのをガラスシー
ルが充填されている。
【０００９】中心電極４は、軸孔３１に挿入され、先端
部４Ａが絶縁碍子３の先端より突出すると共に、径大の
鍔部４Ｂが軸孔３１の段部に当接し、電導性ガラスシー
ル８１、モノシリック抵抗体８２及び端子８３を備えた
中軸８が一体に加熱封着されている。
部４Ａが絶縁碍子３の先端より突出すると共に、径大の
鍔部４Ｂが軸孔３１の段部に当接し、電導性ガラスシー
ル８１、モノシリック抵抗体８２及び端子８３を備えた
中軸８が一体に加熱封着されている。
【００１０】スパークプラグ１００の先端部は、機関の
燃焼室に突出して装着され、高い放電電圧で使用され
る。このとき、主体金具２の最小径部である両端（図１
のイ、ロに示す）の近傍で耐電圧性能の不足から火花貫
通が起こることがある。このため、イ、ロの部分には耐
電圧性能に優れたアルミナ製の後端側部６に凸部６１突
出させ、この凸部６１の外周を覆うように窒化アルミニ
ウム製の先端側部５の凹所５１を配している。これは、
スパークプラグ１００の先端部からの高熱を先端側部５
から、パッキン２５、内周段２４を介して主体金具２に
逃がすためである。この構成のため、耐電圧性に劣る先
端側部５の凹所５１は、火花貫通が発生し易いイやロの
部分の半径方向の厚さを薄くできることから、耐電圧性
に優る後端側部６を主体金具２に近づけることができ、
高い放電電圧に耐えることができる。
燃焼室に突出して装着され、高い放電電圧で使用され
る。このとき、主体金具２の最小径部である両端（図１
のイ、ロに示す）の近傍で耐電圧性能の不足から火花貫
通が起こることがある。このため、イ、ロの部分には耐
電圧性能に優れたアルミナ製の後端側部６に凸部６１突
出させ、この凸部６１の外周を覆うように窒化アルミニ
ウム製の先端側部５の凹所５１を配している。これは、
スパークプラグ１００の先端部からの高熱を先端側部５
から、パッキン２５、内周段２４を介して主体金具２に
逃がすためである。この構成のため、耐電圧性に劣る先
端側部５の凹所５１は、火花貫通が発生し易いイやロの
部分の半径方向の厚さを薄くできることから、耐電圧性
に優る後端側部６を主体金具２に近づけることができ、
高い放電電圧に耐えることができる。
【００１１】先端側部５と後端側部６との接合部は、高
電圧に耐える必要があるため、接着材７は、樹脂やガラ
スシールが使用される。このガラスシールは緻密で、先
端側部５と後端側部６に対して濡れ性が良く、耐電圧性
が高く熱膨張係数がアルミナと窒化アルミニウムとの中
間（約５〜８×１０-6）であることが望ましい。
電圧に耐える必要があるため、接着材７は、樹脂やガラ
スシールが使用される。このガラスシールは緻密で、先
端側部５と後端側部６に対して濡れ性が良く、耐電圧性
が高く熱膨張係数がアルミナと窒化アルミニウムとの中
間（約５〜８×１０-6）であることが望ましい。
【００１２】接着剤７に高軟化点ガラスシールを使用す
る場合は、まず後端側部６の凸部６１と先端側部５の凹
所５１の接合部に高軟化点ガラスシールを充填させ接合
した後に、絶縁碍子３に中心電極４を挿入し、電導性ガ
ラスシール８１、モノシリック抵抗体８２、端子８３と
ともに加熱封着させる。（前接合）この場合、中軸８を
加熱封着させた際に、クラック、軟化等が発生しないよ
うに耐熱性に優れた接着剤７の高軟化点ガラスシールを
使用することが必要である。
る場合は、まず後端側部６の凸部６１と先端側部５の凹
所５１の接合部に高軟化点ガラスシールを充填させ接合
した後に、絶縁碍子３に中心電極４を挿入し、電導性ガ
ラスシール８１、モノシリック抵抗体８２、端子８３と
ともに加熱封着させる。（前接合）この場合、中軸８を
加熱封着させた際に、クラック、軟化等が発生しないよ
うに耐熱性に優れた接着剤７の高軟化点ガラスシールを
使用することが必要である。
【００１３】接着剤７に中軟化点ガラスシールを使用す
る場合は、凸部６１と凹所５１の接合部に中軟化点ガラ
スシールを充填させ、絶縁碍子３に中軸８を挿入し同時
に加熱封着させる。（同時接合）この場合、接着剤７の
中軟化点ガラスシールと中軸８のガラスシール８１との
軟化点が近似していることが必要である。
る場合は、凸部６１と凹所５１の接合部に中軟化点ガラ
スシールを充填させ、絶縁碍子３に中軸８を挿入し同時
に加熱封着させる。（同時接合）この場合、接着剤７の
中軟化点ガラスシールと中軸８のガラスシール８１との
軟化点が近似していることが必要である。
【００１４】接着剤７に低軟化点ガラスシールを使用す
る場合は、まず後端側部６の凸部６１に中心電極４と電
導性ガラスシール８１、モノシリック抵抗体８２、端子
８３を挿入し、加熱封着する。この後、凹所５１に凸部
６１を嵌合し、低軟化点ガラスシールを充填させ、中軸
８の特性に影響を与えない温度で接合する。（後接合）
また、凹所５１と凸部６１の接合部の温度が充分に低い
条件で使用され、樹脂の劣化が起きない場合には、接着
材７を樹脂にすれば安価で容易に製造できる。いずれの
場合も、接着材７は、充分に絶縁性、耐電圧性が高いこ
とが重要である。
る場合は、まず後端側部６の凸部６１に中心電極４と電
導性ガラスシール８１、モノシリック抵抗体８２、端子
８３を挿入し、加熱封着する。この後、凹所５１に凸部
６１を嵌合し、低軟化点ガラスシールを充填させ、中軸
８の特性に影響を与えない温度で接合する。（後接合）
また、凹所５１と凸部６１の接合部の温度が充分に低い
条件で使用され、樹脂の劣化が起きない場合には、接着
材７を樹脂にすれば安価で容易に製造できる。いずれの
場合も、接着材７は、充分に絶縁性、耐電圧性が高いこ
とが重要である。
【００１５】次に、凹所５１と凸部６１の接合部の形
状、接合方法を変えて制作したスパークプラグを４気
筒、２０００ｃｃエンジンで５０００ｒｐｍ×全開、１
００時間の耐電圧実機耐久テストを行った結果を表１に
示す。また、耐久テスト後の比較例のスパークプラグ断
面図を図４に示す。
状、接合方法を変えて制作したスパークプラグを４気
筒、２０００ｃｃエンジンで５０００ｒｐｍ×全開、１
００時間の耐電圧実機耐久テストを行った結果を表１に
示す。また、耐久テスト後の比較例のスパークプラグ断
面図を図４に示す。
【表１】
【００１６】この発明の実施例Ａ、Ｂは、ハ〜ニの嵌合
寸法が長く、スパークプラグの先端部へ凸部６１が深く
入り込み、接合部が高温となるため中〜高軟化点ガラス
シールを使用している。Ｃ、Ｄ、Ｆは、前記Ａ、Ｂと逆
にハ〜ニの寸法が短く、接合部の温度が比較的低いため
低軟化点ガラスシール、あるいは耐熱樹脂を使用した。
Ｅは、ハ〜ニの寸法が短いものを絶縁碍子３、中心電極
４、中軸８を同時に結合した。この発明の実施例である
Ａ〜Ｅは、いずれも１００時間の耐久テストの間変化な
く、正常に作動し良好な結果が得られた。
寸法が長く、スパークプラグの先端部へ凸部６１が深く
入り込み、接合部が高温となるため中〜高軟化点ガラス
シールを使用している。Ｃ、Ｄ、Ｆは、前記Ａ、Ｂと逆
にハ〜ニの寸法が短く、接合部の温度が比較的低いため
低軟化点ガラスシール、あるいは耐熱樹脂を使用した。
Ｅは、ハ〜ニの寸法が短いものを絶縁碍子３、中心電極
４、中軸８を同時に結合した。この発明の実施例である
Ａ〜Ｅは、いずれも１００時間の耐久テストの間変化な
く、正常に作動し良好な結果が得られた。
【００１７】この耐久テストの比較例であるＧは、絶縁
碍子３が窒化アルミニウムのみで構成される一体型であ
り、数時間で貫通が認められた。Ｈは、先端側部５と後
端側部６両方を窒化アルミニウムからなるため、接着剤
７の耐電圧性能だけでは放電電圧に耐える事ができず
に、数時間で貫通が認められた。Ｉは、後端側部６の凸
部６１の先端が主体金具２の最小径部の先端側エッジと
同位置であり、Ｇよりも早く貫通が認められた。Ｊは、
主体金具２の最小径部に接合部がオーバーラップしてい
ない。またＫは、図３に示すように先端側部５に凸部
を、後端側部６に凹所を持ち、耐電圧性を補強する効果
がない。このためＪ、ＫもＧと同様に数時間で貫通が認
められた。Ｌは、実施例Ａのハ〜ニ、ロ〜ニの寸法と同
様の絶縁碍子３であるが、接着剤７を用いず、主体金具
２で組付けられている。このため結合部に絶縁性が乏し
いため、接合部において火花放電が起こってしまい、機
関を始動させることができなかった。つまり、比較例で
あるＧ〜Ｌは、絶縁碍子３の絶縁性、耐電圧性の不足か
ら絶縁碍子３の貫通等の発生によって機関の失火や停止
を起こしてしまう。
碍子３が窒化アルミニウムのみで構成される一体型であ
り、数時間で貫通が認められた。Ｈは、先端側部５と後
端側部６両方を窒化アルミニウムからなるため、接着剤
７の耐電圧性能だけでは放電電圧に耐える事ができず
に、数時間で貫通が認められた。Ｉは、後端側部６の凸
部６１の先端が主体金具２の最小径部の先端側エッジと
同位置であり、Ｇよりも早く貫通が認められた。Ｊは、
主体金具２の最小径部に接合部がオーバーラップしてい
ない。またＫは、図３に示すように先端側部５に凸部
を、後端側部６に凹所を持ち、耐電圧性を補強する効果
がない。このためＪ、ＫもＧと同様に数時間で貫通が認
められた。Ｌは、実施例Ａのハ〜ニ、ロ〜ニの寸法と同
様の絶縁碍子３であるが、接着剤７を用いず、主体金具
２で組付けられている。このため結合部に絶縁性が乏し
いため、接合部において火花放電が起こってしまい、機
関を始動させることができなかった。つまり、比較例で
あるＧ〜Ｌは、絶縁碍子３の絶縁性、耐電圧性の不足か
ら絶縁碍子３の貫通等の発生によって機関の失火や停止
を起こしてしまう。
【００１８】熱伝導性に優れ、安価な窒化アルミニウム
を先端側部５に使用することで、スパークプラグ先端部
での高温を素早く熱引きさせ、耐電圧性に優れたアルミ
ナを後端側部６に使用し、これらの接着を絶縁性に優れ
たガラスシール材を用いることによって、火花貫通など
の不具合を生じさせることなく、経済的な信頼性の高い
スパークプラグを提供することができる。
を先端側部５に使用することで、スパークプラグ先端部
での高温を素早く熱引きさせ、耐電圧性に優れたアルミ
ナを後端側部６に使用し、これらの接着を絶縁性に優れ
たガラスシール材を用いることによって、火花貫通など
の不具合を生じさせることなく、経済的な信頼性の高い
スパークプラグを提供することができる。
【図１】この発明の実施例にかかるスパークプラグの要
部断面図である。
部断面図である。
【図２】この発明の実施例にかかるスパークプラグの要
部拡大断面図である。
部拡大断面図である。
【図３】耐久テストに使用した比較例の要部拡大断面図
である。
である。
【図４】耐久テスト後の比較例の要部拡大断面図であ
る。
る。
１ 接地電極 ２ 主体金具 ３ 絶縁碍子 ４ 中心電極 ５ 先端側部 ６ 後端側部 ３１ 軸孔 ５１ 凹所 ６１ 凸部
フロントページの続き (72)発明者 小西 雅弘 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特 殊陶業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−27679（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−109286（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−207474（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−286890（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 円筒状主体金具に、軸孔を有する絶縁碍
子を嵌め込んで固着し、前記軸孔に中心電極を嵌着して
なるスパークプラグにおいて、 前記絶縁碍子は、窒化アルミニウムを主体とする先端側
部と、酸化アルミニウムを主体とする後端側部とからな
り、先端側部の後端の中心に設けた凹所に後端側部の先
端中心に設けた凸部を嵌め込んで一体化すると共に、前
記先端側部と前記後端側部の環状接合部の両端が前記主
体金具の最小径部にオーバーラップする位置関係にした
ことを特徴とするスパークプラグ。 - 【請求項２】請求項１のスパークプラグにおいて、絶縁
碍子の接合部をガラスシール材または耐熱性樹脂の接着
剤で接合したことを特徴とするスパークプラグ。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP4013211A JP2625307B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | スパークプラグ |
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| JP4013211A JP2625307B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | スパークプラグ |
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