JP3497009B2 - スパークプラグ - Google Patents

スパークプラグ

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JP3497009B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スパークプラグ、特に
中心電極の頭部の形状に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりスパークプラグの製造において
は、大小の2種の径を呈する軸孔を有する絶縁体の小径
側から円柱形状の脚部と頭部との間に鍔状部を有した中
心電極の脚部が露出され、軸孔内の大径の段差部分に鍔
状部が嵌着された後に、軸孔内の中心電極の頭部側に粉
状のガラスシール材が充填され、絶縁体の軸孔の他方側
に配される端子電極で加圧しながら加熱して、ガラスシ
ール材を溶融させて、中心電極の固着を行っている。こ
こで、具体的な中心電極の寸法は、例えば、絶縁体の径
大孔の軸孔の内径3.9mmに対して、中心電極の頭部
の直径は2.9mm、鍔部の直径は3.4mmであり、
鍔状部と頭部との長さは、鍔状部及び頭部がガラスシー
ル材内に多く埋め込まれるようにしてガラスシール材と
の固着強度を大きくする目的で、大きく設定されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のもので
は、流動性が悪いガラスシール材を用いてガラスシール
を行なうと、中心電極の鍔状部の側面までガラスシール
が流れ込まない場合があった。また、固形のガラスシー
ル材を挿入してガラスシールを行おうとすると、同様に
中心電極の鍔状部の側面までガラスシールが流れ込まな
いために、例えば、図7に示すように、鍔状部の側面に
隙間Sができて、固着強度が低くなり、緩んだり、熱引
きが悪い、耐熱性にばらつきを生じるなどの問題があっ
た。
【0004】本発明は、ガラスシール材によるガラスシ
ールによって、充分な強度、耐衝撃性が確保できること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、後端が径大
孔、先端が段部を介して径小孔となっている軸孔を備え
た円筒状の絶縁体に、丸棒状の脚部、該脚部の後端部に
設けられた鍔状部、およびさらに該鍔状部の後端に形成
された頭部を有する中心電極を、前記軸孔の前記径小孔
に前記部を挿通させて、前記段部に前記鍔状部のテー
パ状を係合させ、前記径大孔内にガラスシール材を充填
するとともに端子電極を配して一体に加熱封着してなる
スパークプラグにおいて、前記軸孔の前記径大孔の内径
d0、前記鍔状部の直径d1、前記頭部の直径d2が、
0≦d1−d2≦1mmの範囲にあり、前記鍔状部の先
端側の外縁(下端)から前記頭部の後端(上端)までの
鍔頭長hが、2.0≦h≦3.0mm且つ(d0−d
1)×5の±25%の範囲にあることを技術的手段とす
る。また、前記頭部の頂面に、凹部を備えた中心電極が
固着されていることを技術的手段とする。
【0006】
【作用】本発明は、中心電極の鍔状部の直径d1と頭部
の直径d2との差が1mm以下で小さい場合には、中心
電極の鍔状部の先端側の外縁から頭部の後端までの鍔頭
長hを軸孔の径大孔の内径d0と鍔状部の直径d1との
差が2mm以上、3mm以下で且つ差の5倍の±25%
にする。これによって、鍔状部及び頭部の長さが長過ぎ
ないため、中心電極の頭部の上側に充填されるガラスシ
ール材が溶融する際に、頭部の側面から鍔状部の側面ま
で確実に流れ込む。また、頭部及び鍔状部の長さが短過
ぎずある程度確保されるため、ガラスシール材と中心電
極の頭部及び鍔状部との固着力が確保でき、ガラスシー
ル材による中心電極への固着強度が得られる。また、頭
部の頂面に、凹部を備えたため、ガラスシール材が凹部
に充填されて頭部とガラスシール材との固着強度が向上
する。
【0007】
【発明の効果】本発明は、中心電極の鍔状部の先端側の
外縁から頭部の後端までの鍔頭長、すなわち頭部及び鍔
状部の高さが、絶縁体の径大孔の内径と中心電極の鍔状
部との差に対して適度に設定されているため、ガラスシ
ール材による加熱封着工程において、頭部の上方に充填
されるガラスシール材が、頭部及び鍔状部の側面に確実
に流れ込む。これにより、中心電極を充分な強度で固着
することができる。また、頭部の頂面に凹部が形成され
ているため、ガラスシール材との固着強度が増す。
【0008】
【実施例】次に本発明を図に示す実施例に基づいて説明
する。図1は、本発明の第1実施例のスパークプラグ1
を示す。このスパークプラグ1は、円筒状の絶縁体2の
軸孔21に、中心電極3を嵌入し、導電性のガラスシー
ル材4を軸孔21内に充填した後、軸孔21内に端子5
を嵌めて加熱して封着し、外側電極6を備えた主体金具
7を絶縁体2の外側に嵌め込んでなる。
【0009】絶縁体2は、例えば、アルミナで成形さ
れ、軸孔21の先端側は径小孔22で、段部23を介し
て径大孔24と連通しており、径大孔24の内径d0
は、3.9mmとなっている。
【0010】中心電極3は、例えば、軸芯には良熱伝導
性金属である銅又は銅合金が、表皮には耐熱金属である
ニッケル合金(Ni90wt%以上)によって成形され
ており、図2に示すように、径小の脚部31と径大の鍔
状部32と頭部33とが順に設けられた丸棒状を呈し、
鍔状部32の脚部31側の表面は、テーパ状となってい
る。各部の寸法は、鍔状部32の直径d1が3.4m
m、頭部33の直径d2が2.9mmであり、脚部31
の直径は、例えば、絶縁体2の径小孔22の内径より僅
かに小さい2.5mmとなっており、0≦d1−d2≦
1mmの関係がある。
【0011】また、鍔状部32の先端側の外縁(テーパ
ー状の先端側の外周縁)32aから頭部33の後端まで
の鍔頭長h、すなわち頭部33及び鍔状部32の高さh
は、軸孔21の径大孔24の内径d0と鍔状部32の直
径d1によって次式で決まる条件値Eに対して、その±
25%の範囲になるように設定されている。
【数1】E=(d0−d1)×5
【0012】すなわち、この実施例において、条件値E
の具体的な値は、 E=(3.9−3.4)×5=0.5×5=2.5 となり、この条件値Eに対する±25%の値は、±0.
625mmであり、高さhは、2.5±0.625の範
囲で、例えば、2.0mm、2.5mm、3.0mmに
設定されている。
【0013】さらに、中心電極3の頭部33の頂面に
は、凹部34が形成されている。凹部34の具体的な形
状は、例えば、図3に示すような円錐状、図4に示すよ
うな四角錐状、図5に示すように、円錐と複数の溝とを
組み合わせたものなどがある。その他凹部34の形状と
しては、三角錐状、多角錐状のものであってもよい。
【0014】ガラスシール材4は、導電性ガラス粉末
(ホウケイ酸ガラス粉末50wt%と銅粉末50wt%
を主成分とした混合粉末)を加熱加圧して溶融させて中
心電極3と端子5間を導通させるもので、図1に示す実
施例では、抵抗体8を形成する抵抗体粉末の両側に配置
される。そして抵抗体8としては、例えばガラス粉末3
0〜70wt%と残部セラミック粉末からなる100w
t部と、負荷寿命安定材(TiO2 )0〜30wt部、
カーボンブラックと有機炭質物質0.1〜10wt部及
びAl、Feなどの金属粉末0.01〜10wt部から
なる。
【0015】以下、ガラスシール材4による中心電極3
の封着工程について説明する。図2及び図1に示すよう
に、絶縁体2の軸孔21の径大孔24側から径小孔22
内に中心電極3を脚部31側から差し込み、段部23に
鍔状部32を係止し、同じく軸孔21の径大孔24側か
らガラスシール材4となる導電性ガラス粉末を充填した
後、一旦押し棒で、押圧する。さらに、軸孔21の径大
孔24側から抵抗体8となる抵抗体粉末を充填した後、
一旦押し棒で、押圧する。
【0016】再び、軸孔21の径大孔24側からガラス
シール材4となる導電性ガラス粉末を充填して押し棒で
押圧した後、端子5を挿入する。端子5を押圧しながら
絶縁体2中央部を加熱して、軸孔21内の導電性ガラス
粉末および抵抗体粉末を溶融させ、その後冷却させる
と、ガラスシール材4および抵抗体8が形成され、中心
電極3が絶縁体2の軸孔21に固着される。
【0017】この加圧、加熱を伴う封着工程において、
鍔状部32及び頭部33の長さが短過ぎずある程度確保
され、且つ長過ぎないため、中心電極3の頭部33の上
側に充填される導電性ガラス粉末が溶融する際に、頭部
33の側面から鍔状部32の側面まで確実に流れ込む。
また、頭部33及び鍔状部32の長さ適度であるため、
ガラスシール材4と中心電極3の頭部33及び鍔状部3
2との固着力が確保でき、ガラスシール材4による中心
電極3への固着強度が得られる。また、頭部33の頂面
に、凹部34を備えたため、ガラスシール材が凹部34
に充填されて頭部33とガラスシール材4との固着強度
が向上する。
【0018】様々な形状の頭部33を有する中心電極3
について、上記の封着工程を行った場合のガラスシール
材4による充填性及び耐衝撃性についての測定結果を表
1に示す。なお、封着工程におけるガラスシール材4の
加熱温度は850℃、耐衝撃性の測定結果は、JIS規
格、B8031、3条3項に規定された条件に基づいた
ものである。
【0019】
【表1】
【0020】この表から明らかなとおり、ガラスシール
材4の充填性については、鍔頭長hが短い程良好であ
り、2.0mmや2.5mmの場合が特に良好で、3.
0mmの場合にも満足すべきものであるが、3.5mm
では、劣る結果が現れている。また耐衝撃性の検査で
は、鍔頭長hが、2.5mmの場合が特に良好で、頂面
の形状によっては3.0mm、2.0mmの場合にも良
好なものが多く、1.5mmになると実用に供すること
ができない.
【0021】以上のとおり、本実施例によれば、中心電
極3とガラスシール材4との固着強度を向上させること
ができ、且つ、従来のものと比べて中心電極3の鍔状部
32及び頭部33の長さを短くすることができる。従っ
て、充分な固着強度を確保しつつ、雑音防止のための抵
抗体8を中心電極3の先端(発火部側)に近づけること
ができるため、電波雑音防止効果の大きいプラグの製造
が容易になり、特に、図6に示すように、全長が制限さ
れたコンパクトプラグにおいては、従来のものに比べ
て、抵抗体の長さを充分にとることができるため、その
効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すスパークプラグの断
面図である。
【図2】本発明の第1実施例の中心電極と絶縁体との関
係を示す部分断面図である。
【図3】本発明の実施例における中心電極の頂面の第1
の形状を示す斜視図である。
【図4】本発明の実施例における中心電極の頂面の第2
の形状を示す斜視図である。
【図5】本発明の実施例における中心電極の頂面の第3
の形状を示す斜視図である。
【図6】本発明の第2実施例を示すスパークプラグを従
来のものと比較して示す断面図である。
【図7】従来のスパークプラグにおける中心電極とガラ
スシール材との関係を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1 スパークプラグ 2 絶縁体 21 軸孔 22 径小孔 23 段部 24 径大孔 3 中心電極 31 脚部 32 鍔状部 32a 鍔状部の先端側の外縁 33 頭部 34 凹部 4 ガラスシール 5 端子(端子電極)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−149787(JP,A) 特開 平2−165587(JP,A) 特開 昭62−35481(JP,A) 特開 昭57−17587(JP,A) 特公 昭54−40697(JP,B1) 特公 昭55−30273(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01T 13/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 後端が径大孔、先端が段部を介して径小
    孔となっている軸孔を備えた円筒状の絶縁体に、丸棒状
    の脚部、該脚部の後端部に設けられた鍔状部、およびさ
    らに該鍔状部の後端に形成された頭部を有する中心電極
    を、前記軸孔の前記径小孔に前記脚部を挿通させて、前
    記段部に前記鍔状部のテーパ状を係合させ、前記径大孔
    内にガラスシール材を充填するとともに端子電極を配し
    て一体に加熱封着してなるスパークプラグにおいて、 前記軸孔の前記径大孔の内径d0、前記鍔状部の直径d
    1、前記頭部の直径d2が、 0≦d1−d2≦1mmの範囲にあり、 前記鍔状部の先端側の外縁から前記頭部の後端までの鍔
    頭長hが、2.0≦h≦3.0mm且つ (d0−d1)×5の±2
    5%の範囲にあることを特徴とするスパークプラグ。
  2. 【請求項2】 前記スパークプラグは、前記頭部の頂面
    に凹部を備えた中心電極が固着されていることを特徴と
    する請求項1記載のスパークプラグ
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