JP3192450B2 - スパークプラグ - Google Patents
スパークプラグInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、外側電極の発火部
に、貴金属チップを溶接したスパークプラグに関する。
に、貴金属チップを溶接したスパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンなどのガソリン機関で
は、電極発火部の耐消耗性向上のため、外側電極（接地
電極）の発火部にイリジウム（Ｉｒ）のチップを溶接し
たスパークプラグが提案されている（アメリカ合衆国特
許第３１４６３７０号）。
は、電極発火部の耐消耗性向上のため、外側電極（接地
電極）の発火部にイリジウム（Ｉｒ）のチップを溶接し
たスパークプラグが提案されている（アメリカ合衆国特
許第３１４６３７０号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】外側電極の発火部は、
中心電極の発火部より機関の燃焼室内に突き出ているた
め、高温度になり易い。特にＩｒは、白金（Ｐｔ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）などスパークプラグの電極材として使
用される他の貴金属と比較し、安価であるとともに耐火
花消耗性は優れるが、９００℃を越える高温では酸化揮
発による消耗が激しくなる。また、ガソリン機関が高
速、高出力になるほど、外側電極の発火部は高温になり
易いため、上記酸化揮発に対する防止策が必要となる。
この発明の目的は、ＩｒまたはＩｒ合金をチップとして
外側電極に溶接した場合において、これら貴金属チップ
の過昇温を防止し、かつ酸化揮発を抑制して耐久性の向
上を図ったスパークプラグの提供にある。
中心電極の発火部より機関の燃焼室内に突き出ているた
め、高温度になり易い。特にＩｒは、白金（Ｐｔ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）などスパークプラグの電極材として使
用される他の貴金属と比較し、安価であるとともに耐火
花消耗性は優れるが、９００℃を越える高温では酸化揮
発による消耗が激しくなる。また、ガソリン機関が高
速、高出力になるほど、外側電極の発火部は高温になり
易いため、上記酸化揮発に対する防止策が必要となる。
この発明の目的は、ＩｒまたはＩｒ合金をチップとして
外側電極に溶接した場合において、これら貴金属チップ
の過昇温を防止し、かつ酸化揮発を抑制して耐久性の向
上を図ったスパークプラグの提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、主体金具の
先端に突設した外側電極と中心電極との間に火花放電間
隙を形成したスパークプラグにおいて、前記外側電極
は、純ＮｉまたはＮｉ合金製の母材にＣｕまたはＡｇを
主体とする良熱伝導金属製芯を長手方向に配してなる複
合材にて構成され、該複合材のうちで前記中心電極と対
向する側面に形成した穴に、ＩｒまたはＩｒを主体とす
る合金である貴金属チップが自身の一部を突出させる形
態で嵌め込まれ、前記チップの外周面と前記母材とが前
記チップの外周に沿ってレーザ溶接または電子ビーム溶
接されているとともに、前記チップと前記芯との間の最
短距離が０．５ｍｍ以下に設定されている。請求項２に
記載のスパークプラグにおいて、前記外側電極は、前記
芯の軸芯に、純Ｎｉまたは純Ｆｅ製の中芯を設けてな
る。請求項３に記載のスパークプラグにおいて、前記チ
ップは、０．１〜１５．０重量％の稀土類金属酸化物と
上記Ｉｒからなる残余とを粉末焼結した貴金属サーメッ
ト製である。請求項４に記載のスパークプラグにおい
て、前記チップは先部が径大で、基部が径小の円柱状を
呈し、かつ、前記複合材に形成した前記穴に、前記先部
の一部が突出する形態で前記チップを嵌め込み、先部外
周面と前記母材とがその先部外周に沿ってレーザ溶接ま
たは電子ビーム溶接されている。
先端に突設した外側電極と中心電極との間に火花放電間
隙を形成したスパークプラグにおいて、前記外側電極
は、純ＮｉまたはＮｉ合金製の母材にＣｕまたはＡｇを
主体とする良熱伝導金属製芯を長手方向に配してなる複
合材にて構成され、該複合材のうちで前記中心電極と対
向する側面に形成した穴に、ＩｒまたはＩｒを主体とす
る合金である貴金属チップが自身の一部を突出させる形
態で嵌め込まれ、前記チップの外周面と前記母材とが前
記チップの外周に沿ってレーザ溶接または電子ビーム溶
接されているとともに、前記チップと前記芯との間の最
短距離が０．５ｍｍ以下に設定されている。請求項２に
記載のスパークプラグにおいて、前記外側電極は、前記
芯の軸芯に、純Ｎｉまたは純Ｆｅ製の中芯を設けてな
る。請求項３に記載のスパークプラグにおいて、前記チ
ップは、０．１〜１５．０重量％の稀土類金属酸化物と
上記Ｉｒからなる残余とを粉末焼結した貴金属サーメッ
ト製である。請求項４に記載のスパークプラグにおい
て、前記チップは先部が径大で、基部が径小の円柱状を
呈し、かつ、前記複合材に形成した前記穴に、前記先部
の一部が突出する形態で前記チップを嵌め込み、先部外
周面と前記母材とがその先部外周に沿ってレーザ溶接ま
たは電子ビーム溶接されている。
【０００５】
【発明の作用、効果】この発明では、Ｉｒ製のチップを
外側電極の芯に近接して溶接しているため、気筒内の燃
焼ガスに晒された、チップを含む外側電極の先端部表面
が受けた熱は、芯を介して主体金具に伝達され、機関の
シリンダーヘッドに伝達される熱伝導、いわゆる熱引き
が良好であり、チップが低温に保たれる。このためチッ
プが酸化揮発し易い９００℃以上になることが有効に防
止され、スパークプラグの耐久性が向上できる。
外側電極の芯に近接して溶接しているため、気筒内の燃
焼ガスに晒された、チップを含む外側電極の先端部表面
が受けた熱は、芯を介して主体金具に伝達され、機関の
シリンダーヘッドに伝達される熱伝導、いわゆる熱引き
が良好であり、チップが低温に保たれる。このためチッ
プが酸化揮発し易い９００℃以上になることが有効に防
止され、スパークプラグの耐久性が向上できる。
【０００６】請求項２に記載の外側電極は、芯の軸芯に
純Ｎｉまたは純Ｆｅ製の中芯を設けることにより、熱引
きの低下を損なわず外側電極の主体金具への溶接性を向
上し、外側電極自体の耐振性など機械的強度の増大を向
上できる。請求項３に記載のチップは、Ｉｒと、稀土類
金属酸化物とを焼結してサーメットとし、Ｉｒ等の母相
に稀土類酸化物を分散させることによりＩｒ等と酸素と
の接触を阻止してＩｒ等の酸化揮発を防止した。これに
よりチップの酸化揮発に対する耐久性が更に向上でき
る。請求項４に記載の構成では、Ｉｒ製のチップと外側
電極の母材との溶接強度が増大でき、母材とチップとの
溶接部のひび割れなどによるチップの脱落が防止でき
る。
純Ｎｉまたは純Ｆｅ製の中芯を設けることにより、熱引
きの低下を損なわず外側電極の主体金具への溶接性を向
上し、外側電極自体の耐振性など機械的強度の増大を向
上できる。請求項３に記載のチップは、Ｉｒと、稀土類
金属酸化物とを焼結してサーメットとし、Ｉｒ等の母相
に稀土類酸化物を分散させることによりＩｒ等と酸素と
の接触を阻止してＩｒ等の酸化揮発を防止した。これに
よりチップの酸化揮発に対する耐久性が更に向上でき
る。請求項４に記載の構成では、Ｉｒ製のチップと外側
電極の母材との溶接強度が増大でき、母材とチップとの
溶接部のひび割れなどによるチップの脱落が防止でき
る。
【０００７】
【実施例】図１は、この発明にかかるスパークプラグを
示し、先端面に略Ｌ字形の外側電極１が溶接された筒状
の主体金具２内に、中心電極３を保持した絶縁碍子４を
嵌め込んでなる。この絶縁碍子４は軸穴４１を有し、主
体金具内周に設けた段座２１にパッキン２２を介して絶
縁碍子４の座面２３を係止し、主体金具頭部２４をかし
めることにより、主体金具２に固定されている。前記軸
穴４１には、先端側に前記中心電極３が、その先端部３
Ａが絶縁碍子４の先端より突出し、後端鍔部３Ｂが軸穴
４１の段部に当接して挿入されている。軸穴４１の後端
側には、導電性ガラスシール３３、３４、モノシリック
抵抗体３２を備えた中軸３１が加熱封着されている。
示し、先端面に略Ｌ字形の外側電極１が溶接された筒状
の主体金具２内に、中心電極３を保持した絶縁碍子４を
嵌め込んでなる。この絶縁碍子４は軸穴４１を有し、主
体金具内周に設けた段座２１にパッキン２２を介して絶
縁碍子４の座面２３を係止し、主体金具頭部２４をかし
めることにより、主体金具２に固定されている。前記軸
穴４１には、先端側に前記中心電極３が、その先端部３
Ａが絶縁碍子４の先端より突出し、後端鍔部３Ｂが軸穴
４１の段部に当接して挿入されている。軸穴４１の後端
側には、導電性ガラスシール３３、３４、モノシリック
抵抗体３２を備えた中軸３１が加熱封着されている。
【０００８】外側電極１は、図２に示すごとく、１５．
０重量％のクロム（Ｃｒ）、８．０重量％の鉄（Ｆｅ）
を含むＮｉ合金製で、巾２．８ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの
矩形断面を有する母材１１と、母材１１の軸心部に埋め
込まれた銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を主体とする巾
１．２ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの良熱伝導金属製の芯１２
を有する複合材（クラッド材）１０と、複合材１０の先
端の中心電極３と対向する側面に溶接されたチップ５と
からなる。芯１２は、外側電極の先端１Ａ付近から、主
体金具に溶接された基端１Ｂまで、母材１１と同軸的に
設けられており、先端部１２Ａは押出し成形により先端
が楔状となっている。
０重量％のクロム（Ｃｒ）、８．０重量％の鉄（Ｆｅ）
を含むＮｉ合金製で、巾２．８ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの
矩形断面を有する母材１１と、母材１１の軸心部に埋め
込まれた銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を主体とする巾
１．２ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの良熱伝導金属製の芯１２
を有する複合材（クラッド材）１０と、複合材１０の先
端の中心電極３と対向する側面に溶接されたチップ５と
からなる。芯１２は、外側電極の先端１Ａ付近から、主
体金具に溶接された基端１Ｂまで、母材１１と同軸的に
設けられており、先端部１２Ａは押出し成形により先端
が楔状となっている。
【０００９】この実施例では、チップ５は、Ｉｒの粉末
８５．０重量％と、稀土類金属酸化物であるイットリア
（ Ｙ2 ０3 ）の粉末１５．０重量％とを焼結した焼結
体からなる。この焼結体はＩｒの粒界にイットリアが入
り込んだサーメットとなっている。イットリアの添加量
は、０．１〜１５．０重量％であることが必要であり、
望ましくは４．０〜１０重量％の範囲が良い。またイッ
トリアの他にトリア（ＴｈＯ2 ）、酸化ランタン（Ｌａ
2 Ｏ3 ）など他の稀土類金属酸化物を用いることも可能
である。なおチップ５の溶接にレーザー溶接５Ａまたは
電子ビーム溶接を用い、チップ５の先部５１と母材１１
との接合面の全周を溶接するのは、ＩｒとＮｉ合金とは
溶接性が悪く、耐久性の高い溶接強度を得るためには溶
接面積を大きくする必要があるとともに、不活性ガスを
用いる溶接法では溶接の入熱が大きすぎて、ＩｒとＮｉ
合金全体が溶融してしまい、微細なエネルギー調整をす
ることができない為である。
８５．０重量％と、稀土類金属酸化物であるイットリア
（ Ｙ2 ０3 ）の粉末１５．０重量％とを焼結した焼結
体からなる。この焼結体はＩｒの粒界にイットリアが入
り込んだサーメットとなっている。イットリアの添加量
は、０．１〜１５．０重量％であることが必要であり、
望ましくは４．０〜１０重量％の範囲が良い。またイッ
トリアの他にトリア（ＴｈＯ2 ）、酸化ランタン（Ｌａ
2 Ｏ3 ）など他の稀土類金属酸化物を用いることも可能
である。なおチップ５の溶接にレーザー溶接５Ａまたは
電子ビーム溶接を用い、チップ５の先部５１と母材１１
との接合面の全周を溶接するのは、ＩｒとＮｉ合金とは
溶接性が悪く、耐久性の高い溶接強度を得るためには溶
接面積を大きくする必要があるとともに、不活性ガスを
用いる溶接法では溶接の入熱が大きすぎて、ＩｒとＮｉ
合金全体が溶融してしまい、微細なエネルギー調整をす
ることができない為である。
【００１０】チップ５は、先部５１が直径１．０ｍｍと
径大で、基部５２が直径０．５ｍｍと径小の長さ１．０
ｍｍの円柱状を呈し、基部５２を母材１１の中心電極と
の対向する側面に設けた直径０．５ｍｍ、深さ０．５ｍ
ｍの小穴１３に嵌め込み、先部５１の外周と外側電極の
母材１１との接合面を全周に沿ってレーザ溶接または電
子ビーム溶接して固着されている。チップの基部５２先
端と芯１２との距離Ｌは、図３の（イ）に示す如く、チ
ップの基部５２と芯１２と接触しているか、あるいは
（ロ）に示す如く距離Ｌが０．５ｍｍ以内に近接してい
ることが必要である。図４はチップ５の基部５２の先端
と、芯１２の先端との距離と、チップ５の消耗量との関
係を示す実験データである。その結果、チップ５の封入
位置を０．５ｍｍ以内に近接させると酸化揮発主因のチ
ップの消耗が抑制され、優れた耐久性のスパークプラグ
を得ることができる。
径大で、基部５２が直径０．５ｍｍと径小の長さ１．０
ｍｍの円柱状を呈し、基部５２を母材１１の中心電極と
の対向する側面に設けた直径０．５ｍｍ、深さ０．５ｍ
ｍの小穴１３に嵌め込み、先部５１の外周と外側電極の
母材１１との接合面を全周に沿ってレーザ溶接または電
子ビーム溶接して固着されている。チップの基部５２先
端と芯１２との距離Ｌは、図３の（イ）に示す如く、チ
ップの基部５２と芯１２と接触しているか、あるいは
（ロ）に示す如く距離Ｌが０．５ｍｍ以内に近接してい
ることが必要である。図４はチップ５の基部５２の先端
と、芯１２の先端との距離と、チップ５の消耗量との関
係を示す実験データである。その結果、チップ５の封入
位置を０．５ｍｍ以内に近接させると酸化揮発主因のチ
ップの消耗が抑制され、優れた耐久性のスパークプラグ
を得ることができる。
【００１１】またＩｒに他の金属として、Ｉｒ−Ｒｈ，
Ｉｒ−Ｒｅ合金等を用いることができ、さらにはこれら
の２以上を含む３元系、４元系としてもよく、この場合
においても稀土類金属酸化物の添加割合は上記範囲内に
あることが必要である。
Ｉｒ−Ｒｅ合金等を用いることができ、さらにはこれら
の２以上を含む３元系、４元系としてもよく、この場合
においても稀土類金属酸化物の添加割合は上記範囲内に
あることが必要である。
【００１２】また、この発明の他の実施例として外側電
極１は、図５の（イ）に示す如く芯１２の軸芯に純Ｎｉ
または純Ｆｅ製の中芯１４を設けてもよく、この場合は
熱引きの低下を損なわず外側電極１の主体金具２への溶
接性の向上と、外側電極１自体の耐振性など機械的強度
の増大とが図れる。さらに、チップ５の形状は、図５の
（ロ）に示す如く、全体が同一直径の円柱状であっても
よい。
極１は、図５の（イ）に示す如く芯１２の軸芯に純Ｎｉ
または純Ｆｅ製の中芯１４を設けてもよく、この場合は
熱引きの低下を損なわず外側電極１の主体金具２への溶
接性の向上と、外側電極１自体の耐振性など機械的強度
の増大とが図れる。さらに、チップ５の形状は、図５の
（ロ）に示す如く、全体が同一直径の円柱状であっても
よい。
【図１】この発明のスパークプラグの断面図である。
【図２】この発明のスパークプラグの先端面の拡大断面
図である。
図である。
【図３】中心電極の先端部の拡大断面図である。
【図４】チップの耐久試験結果を示すグラフである。
【図５】この発明の他の実施例を示す断面図である。
１ 外側電極 ２ 主体金具 ３ 中心電極 ４ 絶縁碍子 ５ 貴金属チップ １０ 複合材 １１ 母材 １２ 金属性芯 ５１ 先部 ５２ 基部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−45584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−55880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−143974（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−319284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−40881（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−100887（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−55878（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−15531（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01T 13/00 - 21/06
Claims (4)
- 【請求項１】 主体金具の先端に突設した外側電極と中
心電極との間に火花放電間隙を形成したスパークプラグ
において、 前記外側電極は、純ＮｉまたはＮｉ合金製の母材にＣｕ
またはＡｇを主体とする良熱伝導金属製芯を長手方向に
配してなる複合材にて構成され、該複合材のうちで前記
中心電極と対向する側面に形成した穴に、ＩｒまたはＩ
ｒを主体とする合金である貴金属チップが自身の一部を
突出させる形態で嵌め込まれ、前記チップの外周面と前
記母材とが前記チップの外周に沿ってレーザ溶接または
電子ビーム溶接されているとともに、前記チップと前記
芯との間の最短距離が０．５ｍｍ以下に設定されている
スパークプラグ。 - 【請求項２】 請求項１において、前記外側電極は、前
記芯の軸芯に、純Ｎｉまたは純Ｆｅ製の中芯を設けてな
るスパークプラグ。 - 【請求項３】 請求項１または２において、前記チップ
は、０．１〜１５．０重量％の稀土類金属酸化物と上記
Ｉｒからなる残余とを粉末焼結した貴金属サーメット製
であるスパークプラグ。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記チップは先部が径大で、基部が径小の円柱状を呈
し、かつ、前記複合材に形成した前記穴に、前記先部の
一部が突出する形態で前記チップを嵌め込み、先部外周
面と前記母材とがその先部外周に沿ってレーザ溶接また
は電子ビーム溶接されているスパークプラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26412491A JP3192450B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | スパークプラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26412491A JP3192450B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | スパークプラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05101869A JPH05101869A (ja) | 1993-04-23 |
| JP3192450B2 true JP3192450B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=17398815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26412491A Expired - Fee Related JP3192450B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | スパークプラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3192450B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101569070B (zh) * | 2007-09-17 | 2012-06-13 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
| US11837852B1 (en) * | 2022-07-27 | 2023-12-05 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug electrode with electrode tip directly thermally coupled to heat dissipating core and method of manufacturing the same |
| US12034278B2 (en) | 2023-10-23 | 2024-07-09 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug, spark plug electrode, and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737674A (ja) * | 1993-07-26 | 1995-02-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
| US6262522B1 (en) | 1995-06-15 | 2001-07-17 | Denso Corporation | Spark plug for internal combustion engine |
| JP2877035B2 (ja) * | 1995-06-15 | 1999-03-31 | 株式会社デンソー | 内燃機関用スパークプラグ |
| US5973443A (en) * | 1996-05-06 | 1999-10-26 | Alliedsignal Inc. | Spark plug electrode tip for internal combustion engine |
| AU2880101A (en) | 2000-01-19 | 2001-07-31 | Ngk Spark Plug Co. Ltd | Spark plug for internal combustion engine |
| JP4419327B2 (ja) * | 2000-04-03 | 2010-02-24 | 株式会社デンソー | 内燃機関用スパークプラグ及びその製造方法 |
| DE102004012927A1 (de) * | 2004-03-17 | 2005-10-06 | Robert Bosch Gmbh | Zündkerze |
| WO2007149862A2 (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Federal-Mogul Corporation | Spark plug with fine wire ground electrode |
| JP4261573B2 (ja) | 2006-11-23 | 2009-04-30 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
| JP4730747B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2011-07-20 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグおよびその製造方法 |
| US8288929B2 (en) | 2007-09-18 | 2012-10-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
| EP2063508B1 (en) | 2007-11-20 | 2014-04-23 | NGK Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug for internal combustion engine and method for producing the spark plug |
| JP5048063B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2012-10-17 | 日本特殊陶業株式会社 | 内燃機関用スパークプラグ |
| JP7157000B2 (ja) * | 2019-05-14 | 2022-10-19 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP26412491A patent/JP3192450B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101569070B (zh) * | 2007-09-17 | 2012-06-13 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
| US11837852B1 (en) * | 2022-07-27 | 2023-12-05 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug electrode with electrode tip directly thermally coupled to heat dissipating core and method of manufacturing the same |
| US12034278B2 (en) | 2023-10-23 | 2024-07-09 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug, spark plug electrode, and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05101869A (ja) | 1993-04-23 |
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