JP3192450B2 - スパークプラグ - Google Patents
スパークプラグInfo
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Description
に、貴金属チップを溶接したスパークプラグに関する。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図である。
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。
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