JP3324237B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の着火装置と
して用いられるスパ−クプラグに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車などに使用されてきている
内燃機関においては、環境問題或いは地球資源問題に対
するグロ−バルな立場から、燃費低減が強力に推進され
てきている。その具体的手段として、特にガソリンエン
ジンでは、高圧縮化、希薄混合気によるリ−ンバ−ン化
等により対応がなされてきている。しかしながら、これ
らの対応は、スパ−クプラグの放電電圧を非常に高くす
る傾向にある。放電電圧の上昇は、点火システムでの絶
縁破壊に対する余裕度の縮小の他に、特にスパークプラ
グのスパークギャップ以外の箇所での放電が発生を引き
起こしやすくし、そのためにアイドルが不安定になるこ
とも、見受けられるようになってくるだろうことが予測
される。そしてさらに、放電電圧の上昇は、電極消耗に
厳しいと言うこれまでの経験に基づくと、早急に解決し
ておかなければならないと現実的に厳しい状況になるだ
ろう事が予期される。

【０００３】上記のような全世界共通の問題に対応し、
車社会のニーズを反映して適用可能なスパークプラグし
ては、例えば、特開昭６２−３１７９７号公報に開示さ
れた製造方法で製造されるものがある。該開示技術は、
中心電極の先端面に径の小さな突出部分を設け、該突出
部分に貴金属あるいは貴金属合金からなる円環状物を装
着したのちに絞り押し出し加工することによって、貴金
属あるいは貴金属合金からなる貴金属部分を前記中心電
極の側面に付設した中心電極を有したスパークプラグの
製造方法を開示したものである。前記開示に記載される
ようなスパークプラグは、貴金属部分に接地電極を対向
させることによって、発火部を形成し、是より放電電圧
の低下、並びに電極消耗の抑制する効果を有したものと
なる。

【０００４】しかしながら、該製造方法で製造されたス
パークプラグにおいては、エンジンに装着されて、燃焼
による高温と吸気による冷却に曝されることによって、
前記中心電極と前記貴金属部分との熱膨張係数の相違に
基づいて発生する熱応力が、繰り返して前記中心電極の
周方向及び軸方向に発生する。特に、周方向の熱応力
は、前記貴金属部の強度的にもっとも弱い部分に不規則
な形状のクラックを発生させ、剥離して脱落するという
こが有る。

【０００５】そこで、予め分割したチップ状の貴金属又
は貴金属合金から成る電極を別個に、前記中心電極の側
面に溶接して付設することは可能であるが、製造工程の
複雑化を伴うために、相当のコストアップとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の如き状況を鑑み貴金属あるいは、貴金属合金からな
る電極を中心電極に設けても不規則な形状のクラックが
発生することによる剥離脱落のない耐久性に優れたスパ
ークプラグを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために、貫通孔を有した絶縁碍子と、前記貫通孔に
保持された中心電極と、前記貫通孔に備えられた電圧伝
達手段と、前記絶縁碍子を保持するハウジングと、前記
ハウジング先端面に付設された湾曲する接地電極と、前
記中心電極と前記接地電極とによって形成されるスパ−
クギャップから構成され、しかも、前記接地電極の先端
面が前記中心電極の側周面に対向し、そして前記接地電
極の先端面が対向する前記中心電極の側周面の位置に貴
金属もしくは貴金属合金からなる側面電極を備えてなる
スパ−クプラグにおいて、側面電極が円環状であり、し
かも、該側面電極には前記中心電極の軸方向に等間隔で
平行な溝部が設けられており、Ｄ２を内径、Ｌを隣接す
る前記溝部の円周に沿った長さ、とするときに、

【０００８】

【数２】Ｌmm≦２．２・Ｄ２mm を満足する寸法関係を有するようにスパークプラグを構
成する手段を採用する。

【０００９】

【作用】上記の如き構成とすることによって、即ち、前
記側面電極には前記中心電極の軸方向に等間隔で平行な
溝部が設けられており、Ｄ２を内径、Ｌを隣接する前記
溝部の円周に沿った長さ、とするときに

【００１０】

【数３】Ｌmm≦２．２・Ｄ２mm を満足する寸法関係を有するようにスパークプラグを構
成したことから、エンジン内の燃焼により発生する繰り
返し熱応力を前記溝部に集中させることで前記溝部以外
の応力を緩和させることができる。

【００１１】

【発明の効果】上記の如き作用によって、貴金属あるい
は、貴金属合金からなる電極を中心電極に設けても不規
則な形状のクラックが発生することによる剥離脱落のな
い耐久性に優れたスパークプラグを提供することができ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の詳細について、図に示した一
例を参照しながら、説明する。図１は、本発明の一実施
例であるスパークプラグの半断面概略図である。前記ス
パ−クプラグ１は、アルミナ等からなる絶縁碍子４に設
けられた貫通孔４ａの先端にニッケル合金などの耐熱耐
食材料からなる中心電極５を保持し、前記貫通孔４ａの
他端に鉄などの金属材料からなる端子電極８を保持し、
更に導電性ガラス６及び抵抗体７を内封する前記絶縁碍
子４と、銅等の金属製のリング９及びパッキン１０を介
して前記絶縁碍子４を固持する低炭素鋼などの金属製の
ハウジング２とから構成される。該ハウジング２には、
ネジ部２ａが備えられ、又、前記ハウジング先端面２ｂ
には、ニッケル合金などの耐熱耐食材料からなる接地電
極３が、前記接地電極３の前記中心電極５に対して１８
０°位置に２本備えられている。そして、前記接地電極
３の先端面３ａは、前記中心電極５の側周面５ｂに対向
して配置されており、前記先端面３ａが対向する前記中
心電極３の前記側周面５ｂに貴金属或いは、貴金属合金
からなる側面電極１３が設けられ、該側面電極１３と前
記先端面３ａとからスパ−クギャップ１２を形成してい
る。尚、高電圧は、前記端子電極８と前記ハウジング２
との間に印加され、前記端子電極８、前記導電性ガラス
６、前記抵抗体７から構成される電圧伝達手段によって
スパ−クギャップ１２に伝達されて、スパークを発生す
る。

【００１３】次に、前記中心電極５について説明する。
図２は、前記中心電極５の斜視図である。前記中心電極
５は、冷間鍛造によって作製された鍛造品で、図１の５
−１は、ニッケルからなる表皮部、５−２は、銅からな
る芯部であり、このような構成を持った前記中心電極５
を切削加工して本体５ｅの先端部分に円柱状の先端部５
ｆ、平面部５ｄを設けたものである。前記本体５ｅの側
周面５ｂに冷間鍛造時に付設された鍔部５ｇでもって、
前記絶縁碍子４の前記貫通孔４ａに備えられた図１に図
示してない保持部に係止めされて前記導電性ガラス６に
て固着される。尚、５ｃは側周面である。

【００１４】次に、前記側面電極１３について説明す
る。図３は、前記中心電極５に付設する前の円環状の前
記側面電極１３である。図において、Ｄ１は外径であ
り、Ｄ２は内径であり、ｔは肉厚であり、ｈは高さであ
り、ｗは溝幅であり、ｄは溝深さである。１３ａは前記
中心電極の軸方向に等間隔で平行であるように設けられ
た複数の溝部であり、１３ｂは側周面であり、前記溝部
１３ａは、転造によって作製されている。ここで、Ｄ１
＝１．９から２．９mm、Ｄ２＝１．５から２．１mm、ｔ
＝０．２から０．４mm、ｈ＝２mm、ｗ＝０．１から０．
５mm、ｄ＝０．０５から０．３５mm（エンジン中で前記
側面電極１３が切断することのない値を採用）、隣接す
る前記溝部１３ａの円周に沿った長さＬmmを種々なる大
きさのものを作製して前記側面電極１３とした。また、
材質としては公知のＰｔ，Ｐｔ−Ｉｒ，Ｐｔ−Ｗ，Ｐｔ
−Ｒｈ，Ｐｔ−Ｒｄ，Ｐｔ−Ｎｉ，Ａｕ−Ｐｄ等を用い
て試作した。このように作製した前記側面電極１３は、
前記中心電極５の前記本体５ｅの先端部分に円柱状の前
記先端部５ｆに嵌め合わせられて溶接によって結合され
ている。また、前記先端部５ｆの大きさは、前記側面電
極１３の内孔１３ｃと同じ大きさで作製されてなる。
尚、前記側面電極１３を溶接後に、両者の密着度を高め
るためにスウェージング、熱処理等を施してもよい。図
４は、前記前記側面電極１３を溶接後して備えた前記中
心電極５の先端部分の拡大図であり、（ア）は正面拡大
図、（イ）は底面図である。

【００１５】以下に、前記スパークプラグ１での評価結
果を記す。評価試験は、排気量２０００ｃｃ，４サイク
ル６気筒のガソリンエンジンにて実施し、スパークプラ
グに内装された中心電極の絶縁碍子から外部に突出した
先端部分に最も熱応力がかかるように、熱負荷の小さい
アイドリングを１分、エンジン回転数５２００ｒｐｍの
フルスロットルの運転を１分繰り返して１００時間耐久
を行った。その後、前記側面電極１３の接合状態を観察
した。尚、比較のために上述の従来技術に基づくスパー
クプラグを比較例とした。

【００１６】図６は、前記評価試験での結果を記したも
ので、前記Ｄ２と前記Ｌとの組合わせに対する前記側面
電極１３の接合状態を、○接合良好、×剥離有り、とし
て記したものである。この結果から、クラックの発生を
防止するためには、

【００１７】

【数４】Ｌ≦２．２・Ｄ２ であれば良いことが分かる。この理由は、Ｄ２が、大き
くなると温度変化幅に対して発生する熱応力が大きくな
るが、その一方でＤ２が大きくなると熱引きが向上し、
温度変化幅を減少させる効果をゆうする。これに起因し
て熱応力が減少する方向に働きクラックの発生を防止出
来る。

【００１８】また、図７は、Ｌ≦２．２・Ｄ２を満足す
るように作製した本実施例を前記の比較例との比較結果
を記したものである。図より、比較品は、およそ２５時
間程度で剥離を発生するのに対して、実施例は少なくと
も１００時間は剥離が認められなかった。ここで、１０
０時間というレベルは、市場において通常に使用される
場合には、全く問題ないことを意味している。

【００１９】図５は、本発明の他の実施例であるスパー
クプラグの中心電極の本体５ｅに備えられた側面電極１
３を記したものである。１３ｂは、周方向に設けられた
前記実施例同様の溝部である。このような物でも、前記
実施例同様に１００時間は剥離が認められなかった（図
７参照）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明である実施例の半断面全体図である。

【図２】本発明の一部品である中心電極の斜視図であ
る。

【図３】本発明の一部品である側面電極の斜視図であ
る。

【図４】（ア）、（イ）は、本発明である実施例の側面
電極を備えた中心電極の正面拡大図の一部分及び底面図
である。

【図５】（ア）、（イ）は、本発明である他の実施例の
側面電極を備えた中心電極の正面拡大図の一部分及び底
面図である。

【図６】本発明である実施例のエンジン評価結果を説明
する図である。

【図７】本発明である実施例のエンジン評価結果を説明
する図である。

【符号の説明】

１ スパークプラグ ２ ハウジング ２ａ ネジ部 ２ｂ 先端面 ３ 接地電極 ３ａ 先端面 ４ 絶縁碍子 ５ 中心電極 ５ｂ 側周面 ５ｅ 本体 ５ｆ 先端部 ５−１ 表皮部 ５−２ 芯部 ６ 導電性ガラス ７ 抵抗体 ８ 端子電極 ９ パッキン １０ リング １１ パッキン １２ スパ−クギャップ １３ 側面電極 １３ａ 溝部 １３ｂ 側周面 １３ｃ 内孔 １３ｄ 溝部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貫通孔を有した絶縁碍子と、前記貫通孔
   の一端に保持された中心電極と、前記貫通孔の他端に備
   えられた電圧伝達手段と、前記絶縁碍子を保持するハウ
   ジングと、前記ハウジング先端面に付設された湾曲する
   接地電極と、前記中心電極と前記接地電極とによって形
   成されるスパ−クギャップから構成され、しかも、前記
   接地電極の先端面が前記中心電極の側周面に対向し、そ
   して前記接地電極の先端面が対向する前記中心電極の側
   周面の位置に貴金属もしくは貴金属合金からなる側面電
   極を備えてなるスパ−クプラグにおいて、 側面電極が円環状であり、しかも、該側面電極には前記
   中心電極の軸方向に等間隔で平行な溝部が設けられてお
   り、Ｄ２を内径、Ｌを隣接する前記溝部の円周に沿った
   長さ、とするときに、 【数１】Ｌmm≦２．２・Ｄ２mm を満足する寸法関係にあることを特徴とするスパークプ
   ラグ。