JP4217589B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのスパークプラグに関し、詳細には、接地電極の熱を効果的にエンジンヘッドに逃がすことのできるスパークプラグに関する。

従来、内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。この従来のスパークプラグでは、一般的には、中心電極が挿設された絶縁碍子を保持する主体金具の燃焼室側の先端部の端面（以下、「先端面」と言う）に接地電極を溶接して、当該接地電極の他端部を中心電極の先端部と対向させて、火花放電間隙を形成している。この接地電極は、耐食性の高いＮｉを主成分とするＮｉ合金又はＦｅを主成分とするＦｅ合金からなる。また、接地電極は、エンジンの燃焼室内の中央部に位置し、さらに、中心電極との火花放電により高温となる。また、内燃機関の高出力化、高効率化、長時間の連続運転等により、スパークプラグの接地電極に対する熱負荷が増大し、接地電極が消耗し易くなってきている。

この問題を解決するために、接地電極の温度低減を目的として、内部に接地電極の表面金属層よりも熱伝導性に優れた金属芯材を内封した複合接地電極を備えたスパークプラグが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のスパークプラグでは、角棒状に形成された接地電極の芯材としてＮｉを主成分とした合金を用い、当該芯材をＣｕで被覆し、その外側の表面金属層をＮｉを主成分とした合金で被覆した３層構造としている。このスパークプラグでは、接地電極は、主体金具の先端面に溶接されているので、接地電極に加えられた熱は、当該溶接部を介して主体金具に伝導され、さらに、主体金具のねじ部等のエンジンヘッドとの接触部を介して、エンジンヘッドに伝導する。このスパークプラグでは、接地電極の内部にＣｕ層を設けているので接地電極内での熱の伝導に優れるという効果がある。
特開平４−３３７２７１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載のスパークプラグでは、接地電極が主体金具の先端面に溶接されているので、接地電極の受熱面積に対して、接地電極と主体金具との接合面積が小さい。そのため、接地電極に受けた熱を効率よく主体金具に伝導することができずに、接地電極は高温になり火花放電前に着火する過早着火が起きるというおそれがあった。また、接地電極が加熱されて酸化腐食し、接地電極の消耗が早くなるという問題点もあった。

ここで、Ｎｉ合金で主体金具と接地電極を一体で製作したスパークプラグが提案されている（例えば、特開２００１−１２６８４４号公報）。このスパークプラグでは、主体金具と接地電極とがＮｉ合金で一体成型されているために、接地電極を主体金具の先端面に溶接する作業が不要になることで、過早着火が起こりにくくなり、また、主体金具と接地電極が耐熱性に優れるという効果がある。

しかし、上記のスパークプラグでは、主体金具と接地電極とがＮｉ合金で一体成型されているが、Ｎｉ合金は、主体金具より低熱伝導のため、絶縁碍子に受けた熱を主体金具を介してエンジンヘッドに伝導しにくいという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、接地電極の熱を効果的にエンジンヘッドに逃がしつつ、絶縁碍子の熱も効果的にエンジンヘッドに逃がすことができ、スパークプラグの長寿命化を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために請求項１に記載の発明のスパークプラグは、軸線方向に貫通した貫通孔の先端側に中心電極が挿設された絶縁碍子と、当該絶縁碍子を保持する主体金具と、一端部が当該主体金具に接合され他端部が前記中心電極に対向するＮｉを主成分とするＮｉ合金又はＦｅを主成分とするＦｅ合金である接地電極とを備え、前記接地電極の他端部と前記中心電極の先端部との間に火花放電間隙を形成したスパークプラグであって、該スパークプラグをエンジンヘッドに取り付けた際に前記接地電極の前記一端部は、前記主体金具の前記エンジンヘッドと接触する接触部の一部を構成し、前記エンジンヘッドと接触することを特徴とする。

また、このスパークプラグは、前記エンジンヘッドと接触する前記接地電極の前記一端部の外側面のうち前記主体金具の先端面から後端側の面積は、前記先端面から先端側の外側面の面積に対して、１／８〜１の割合であることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明のスパークプラグは、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記エンジンヘッドと接触する前記接地電極の前記一端部の外側面のうち前記主体金具の先端面から後端側の面積は、前記先端面から先端側の外側面の面積に対して、１／２〜１の割合であることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明のスパークプラグは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記接地電極には、Ｎｉ又はＦｅを主成分とする表面金属層よりも熱伝導性に優れた金属又は合金からなる金属芯材が内封されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明のスパークプラグは、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記金属芯材は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ又はその合金の少なくとも一つから成ることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明のスパークプラグは、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記接地電極の放電部には、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｗ，Ｒｕ，Ｒｅ又はその合金の少なくとも一つから成る貴金属が設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明のスパークプラグは、該スパークプラグをエンジンヘッドに取り付けた際に、接地電極の一端部がエンジンヘッドと接触するので、接地電極の熱をエンジンヘッドと接触する接地電極の一端部からエンジンヘッドに効果的に逃がすことができる。従って、過早着火を防止でき、また、接地電極の耐熱性を向上させて接地電極の腐食、消耗を防止できる。

また、請求項１に記載の発明のスパークプラグは、該スパークプラグをエンジンヘッドに取り付けた際に、接地電極の一端部が、主体金具のエンジンヘッドと接触する接触部の一部のみを構成しているので、絶縁碍子の受けた熱を主体金具を介してエンジンヘッドに効果的に逃がすことができる。なお、接地電極は耐食性の高いＮｉを主成分とするＮｉ合金又はＦｅを主成分とするＦｅ合金なので、特に有効にエンジンヘッドに熱を効果的に逃がすことができる。よって、本発明はスパークプラグの長寿命化を図ることができる。なお「主成分」とは、含有される成分のうち最も多く含有される成分のことを言う。

また、請求項１に記載の発明のスパークプラグは、前記発明の効果に加えて、エンジンヘッドと接触する接地電極の一端部の外側面のうち、主体金具の先端面から後端側の面積は、前記先端面から先端側の外側面の面積に対して、１／８〜１の割合であるので、接地電極の熱をエンジンヘッドと接触する接地電極の外側面からエンジンヘッドに効果的に逃がしつつ、絶縁碍子の熱をエンジンヘッドに効果的に逃がすことができる。つまり、スパークプラグの長寿命化を効果的に図ることができる。

請求項２に記載の発明のスパークプラグは、請求項１に記載の発明の効果に加えて、エンジンヘッドと接触する接地電極の一端部の外側面のうち、主体金具の先端面から後端側の面積は、前記先端面から先端側の外側面の面積に対して、１／２〜１の割合であるので、接地電極の熱をエンジンヘッドと接触する接地電極の外側面からエンジンヘッドに効果的に逃がしつつ、絶縁碍子の熱をエンジンヘッドに効果的に逃がすことができる。つまり、スパークプラグの長寿命化を効果的に図ることができる。

請求項３に記載の発明のスパークプラグは、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、接地電極には、Ｎｉ又はＦｅを主成分とする表面金属層よりも熱伝導性に優れた金属又は合金からなる金属芯材が内封されているので、金属芯材により接地電極の熱をより効率良くエンジンヘッドに逃がすことができる。

請求項４に記載の発明のスパークプラグは、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加えて、金属芯材は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ又はその合金の少なくとも一つから成る金属芯材が設けられているので、当該金属芯材により接地電極の熱をより効率良くエンジンヘッドに逃がすことができる。

請求項５に記載の発明のスパークプラグは、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加えて、接地電極の放電部には、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｗ，Ｒｕ，Ｒｅ又はその合金の少なくとも一つから成る貴金属が設けられているので、接地電極の放電部の消耗を防止することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態の内燃機関用のスパークプラグ１００について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態のスパークプラグ１００の部分断面図である。図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁体を構成する絶縁碍子１と、絶縁碍子１の長手方向略中央部に設けられ当該絶縁碍子１を保持する主体金具５と、絶縁碍子１内に軸線方向に保持された中心電極２と、主体金具５に一端部を溶接され、他端部が中心電極２の先端部２２と対向する接地電極６０と、中心電極２が上端部に設けられた端子金具４とから構成されている。

次に、スパークプラグ１００の絶縁体を構成する絶縁碍子１について説明する。絶縁碍子１は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その後端部（図１に於ける上部）には、沿面距離を稼ぐためのコルゲーション１１が形成されている。また、絶縁碍子１の先端部（図１に於ける下部）には、内燃機関の燃焼室に曝される脚長部１３が設けられている。さらに、絶縁碍子１の軸中心には中心貫通孔１２が形成され、この中心貫通孔１２には、インコネル（商標名）６００又は６０１等のＮｉ（ニッケル）系合金等からなる電極母材２１を少なくとも表層部に有する中心電極２が保持されている。この中心電極２の先端部２２は、絶縁碍子１の先端面から突出しており、この先端部２２は、中心電極２の軸線方向と直交する平面に形成されている。また、中心電極２は中心貫通孔１２の内部に設けられたシール体１６、セラミック抵抗体３を経由して上方の端子金具４に電気的に接続され、端子金具４には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され高電圧が印加されるようになっている。

次に、主体金具５について説明する。図１に示すように、主体金具５は、絶縁碍子１を保持し、図６に示すエンジンヘッド４０にスパークプラグ１００を固定するために設けられ、絶縁碍子１は主体金具５に囲まれて支持されている。また、主体金具５は低炭素鋼材（例えば、Ｓ１５Ｃ、Ｓ２０Ｃ）で形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部である六角部５１と、図示外の内燃機関上部に設けられたエンジンヘッドに螺合するねじ部５２とを備えている。このねじ部５２の規格の一例としては、Ｍ１４等が用いられる。主体金具５は、かしめ部５３をかしめることにより、段部５６に絶縁碍子１が板パッキン８を介して支持されて主体金具５と絶縁碍子１とが一体にされる。かしめによる密閉を完全なものとするため、主体金具５と絶縁碍子１との間に環状のリング部材６，７が介在され、リング部材６，７の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されている。また、主体金具５の中央部には、鍔部５４が形成され、ねじ部５２の後端部側（図１に於ける上部）近傍、即ち、鍔部５４の座面５５にはガスケット１０が嵌挿されている。

さらに、ねじ部５２には、先端部５７からねじ部５２の後端部近傍までスパークプラグ１００の軸線方向と平行に所定幅で、所定の深さの溝部である接合部５８が形成され（図２参照）、この接合部５８に後述する接地電極６０が接合されている。尚、六角部５１の対辺寸法は、一例として１６ｍｍであり、主体金具５の座面５５から先端部５７までの長さは、一例として１９ｍｍである。

次に、接地電極６０について説明する。接地電極６０は、耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、インコネル（商標名）６００又は６０１等のＮｉ合金が用いられている。この接地電極６０は、ねじ部５２の側面の接合部５８に接合され、自身の長手方向と直交する横断面が略長方形であり、屈曲された角棒状の外形を呈する接地電極６０の一端部６２が溶接により接合部５８に接合されている。この接地電極６０の他端部６１は、中心電極２の先端部２２と当該中心電極２の軸線方向に対向し、中心電極２と接地電極６０との対向面の隙間が火花放電間隙を形成している。

次に、図２乃至図５を参照して、主体金具５の製造工程について説明する。図２は、主体金具５の切削加工後の平面図であり、図３は、主体金具５の切削加工後の一部破断図であり、図４は、接地電極６０の接合後の主体金具５の平面図であり、図５は、接地電極６０の接合後の主体金具５の一部破断図である。まず、炭素鋼の棒材に冷間加工を行って、主体金具５を形成する。この状態では、まだ、主体金具５に接合部５８及びねじ山は形成されていない。次いで、図２及び図３に示すように、主体金具５のねじ部５２の側面（まだ、ねじ山の形成はされていない）の先端部５７（本発明の構成の「端面」に相当）からねじ部５２の後端部近傍まで主体金具５の軸線方向と平行に所定幅で、所定の深さの溝部である接合部５８を切削加工により形成する。この接合部５８の幅は、一例として、接地電極６０の幅より僅かに大きく、深さは、接地電極６０の厚みと略同一である。そして、図４及び図５に示すように、接合部５８には、接地電極６０が溶接（一例として、抵抗溶接、レーザー溶接、アーク溶接等）により接合される。その後、ねじ部５２のねじ山の転造処理が行われる。このねじ山の転造処理により、接地電極６０の一端部６２の外側面にもねじ山が形成される。次いで、絶縁碍子１等の組み付け、主体金具５のかしめ処理、接地電極６０の先端部の折り曲げ処理等が行われる。

次に、図６を参照して、スパークプラグ１００をエンジンヘッド４０に組み付けた状態について説明する。図６は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド４０に組み付けた状態を示す縦断面図である。図６に示すように、エンジンヘッド４０に設けられ雌ねじが形成されたプラグ孔４１にスパークプラグ１００をガスケット１０がエンジンヘッド４０に当接するまでねじ込むと、接地電極６０の他端部６１及び中心電極２の先端部２２がエンジンの燃焼室４２内に露出する。このとき、主体金具５の接合部５８に接合されている接地電極６０の一端部６２の外側面は、エンジンヘッド４０のプラグ孔４１の雌ねじ部に螺着して接触する。従って、接地電極６０の他端部６１に加えられた熱は、接地電極６０の一端部６２に伝導されて、当該一端部６２から直接エンジンヘッド４０に伝導される。よって、接地電極６０の他端部６１が高温になることを防止でき、過早着火を防止できる。また、接地電極６０の加熱による接地電極６０の消耗を防止できる。

次に、図７及び表１を参照して、机上熱引き評価試験と実機耐久評価試験の結果を説明する。図７は、接地電極６０の接合後の接地電極６０の側面側から見た主体金具５の平面図であり、表１は、評価試験の結果を示す表である。以下に説明する評価試験では、図７に示すように、接地電極６０の外側面（図７に示す表面）を主体金具５の先端部５７（端面）を境にして、当該先端部５７より後端側の外側面をＡ部とし、当該先端部５７より先端側の外側面をＢ部とする。

この机上熱引き評価試験及び実機耐久評価試験では、主体金具５のねじ部５２の外径がＭ１４のスパークプラグで、接地電極６０がインコネル（商標名）６００から構成され、厚み、１．３mmで、幅２．７mmのものを用いた。

まず、机上熱引き評価試験について説明する。この机上熱引き評価試験では、アルミ合金から構成された水冷のエンジンヘッド模擬材に接地電極６０が接合された主体金具５を取り付ける。次いで、接地電極６０の先端部を３０秒間バーナーで加熱し、その後、空冷する。接地電極６０に取り付けた熱電対でバーナー加熱時から空冷時までの温度を測定し、最高温度及び室温に降温するまでの時間を測定する。この机上熱引き評価試験で用いた主体金具５は、接地電極６０のＡ部の面積が、６．５mm^２ （Ａ部の面積／Ｂ部の面積の割合が１／１５、以下、「第１実施例の接地電極６０」という。）のものと、接地電極６０のＡ部の面積が、１２．０mm^２ （Ａ部の面積／Ｂ部の面積の割合が１／８、以下、「第２実施例の接地電極６０」という。）のものと、接地電極６０のＡ部の面積が、４８．０mm^２ （Ａ部の面積／Ｂ部の面積の割合が１／２、以下、「第３実施例の接地電極６０」という。）のものと、接地電極６０のＡ部の面積が、９６．０mm^２ （Ａ部の面積／Ｂ部の面積の割合が１／１、以下、「第４実施例の接地電極６０」という。）のものと、接地電極６０のＡ部の面積が、１１６．０mm^２ （Ａ部の面積／Ｂ部の面積の割合が６／５、以下、「第５実施例の接地電極６０」という。）のものと、従来品として、接地電極６０を主体金具５のねじ部５２の先端部に溶接し接地電極６０のＡ部の面積が、０mm^２ （Ａ部の面積／Ｂ部の面積の割合が０、以下、「比較例の接地電極６０」という。）のものとの６タイプを用意し、上記の条件で試験を行った。

まず、机上熱引き評価試験の結果を表１に示す。この表１では、最高温度が７００℃未満の場合を「◎」、最高温度が７００℃以上８００℃未満の場合を「○」、最高温度が８００℃以上９００℃未満の場合を「△」、最高温度が９００℃以上の場合を「×」で示した。また、室温までの降温時間が４０秒未満を「◎」、４０秒以上５０秒未満を「○」、５０秒以上６０秒未満を「△」、６０秒以上を「×」として表示した。表１に示すように、第１実施例の接地電極６０では、最高温度及び室温までの降温時間は、何れも△評価となった。第２実施例の接地電極６０では、最高温度及び室温までの降温時間は、何れも○評価となった。第３実施例の接地電極６０では、最高温度及び室温までの降温時間は、何れも◎評価となった。第４実施例の接地電極６０では、最高温度及び室温までの降温時間は、何れも◎評価となった。第５実施例の接地電極６０では、最高温度及び室温までの降温時間は、何れも◎評価となった。尚、比較例の接地電極６０では、最高温度及び室温までの降温時間は、何れも×評価となった。

次に、実機耐久評価試験について説明する。この実機耐久評価試験では、接地耐熱評価試験と絶縁碍子耐熱評価試験とを行った。まず、接地耐熱評価試験について説明する。接地耐熱評価試験では、上記第１実施例〜第５実施例及び比較例の接地電極６０が溶接された主体金具５を有するスパークプラグを４気筒２．０Ｌのガソリンエンジンに装着して試験を行った。試験は、５０００ｒｐｍの運転１分間と、アイドリング運転１分間を交互に行い、１００時間経過後、接地電極６０の先端から３mmの部分の接地電極６０の長手方向と直交する断面の酸化膜厚を計測した。尚、粒界酸化が見られる場合には、それを膜厚に含んでいる。接地耐熱評価試験の結果を表１に示す。この表１では、酸化被膜の厚みが１８０μｍ未満の場合を「○」、酸化被膜の厚みが１８０μｍ以上２１０μｍ未満の場合を「△」、酸化被膜の厚みが２１０μｍ以上の場合を「×」として表示した。表１に示すように、第１実施例の接地電極６０では、酸化被膜厚は×評価となった。第２実施例の接地電極６０では、酸化被膜厚は△評価となった。第３実施例の接地電極６０では、酸化被膜厚は○評価となった。第４実施例の接地電極６０では、酸化被膜厚は○評価となった。第５実施例の接地電極６０では、酸化被膜厚は○評価となった。尚、比較例の接地電極６０では、酸化被膜厚は×評価となった。

次に、絶縁碍子耐熱評価試験について説明する。この絶縁碍子耐熱評価試験では、上記第１実施例〜第５実施例及び比較例の接地電極６０が溶接された主体金具５を有するスパークプラグを５本用意し、４気筒１．６Ｌのガソリンエンジンに装着して試験を行った。試験は、５５００ｒｐｍの全負荷運転時に点火進角を進めていき、過早着火が起きた点火進角の５本の平均を測定した。この過早着火が起きた点火進角が、４０°以上の場合を「○」とし、過早着火が起きた点火進角が、４０°未満の場合を「×」とした。表１に示すように、第１実施例の接地電極６０では、○評価となった。第２実施例の接地電極６０では、○評価となった。第３実施例の接地電極６０では、○評価となった。第４実施例の接地電極６０では、○評価となった。第５実施例の接地電極６０では、×評価となった。尚、比較例の接地電極６０では、○評価となった。

次に、表１を参照して、上記の机上熱引き評価試験及び実機耐久評価試験の結果に基づく総合評価を説明する。この総合評価では、机上熱引き評価試験及び実機耐久評価試験で、１つでも、×評価のあったものは、総合×評価とし、１つでも、△評価のあったものは、総合△評価とし、×評価及び△評価の無かったものは、総合○評価とした。表１に示すように、第３実施例の接地電極６０（接地電極６０のＡ部の面積／Ｂ部の面積の価が１／２）が及び第４実施例の接地電極６０（接地電極６０のＡ部の面積／Ｂ部の面積の価が１／１）の接地電極６０が、総合○評価となった。また、第２実施例の接地電極６０（接地電極６０のＡ部の面積／Ｂ部の面積の割合が１／８）の接地電極６０が、総合△評価となった。従って、接地電極６０のＡ部の面積／Ｂ部の面積の価が１／８〜１／１の場合が好ましく、接地電極６０のＡ部の面積／Ｂ部の面積の価が１／２〜１／１の場合がより好ましいことが分かる。

以上説明したように、第１の実施の形態のスパークプラグ１００では、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取り付けた際に接地電極６０の一端部６２が、エンジンと接触している。従って、接地電極６０からエンジンヘッドへ熱が直接伝導し、接地電極６０の温度を低減し、接地電極６０の高温腐食を防止することができる。また、過早着火も防止することができる。

また、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取り付けた際に耐食性の高いＮｉを主成分とするＮｉ合金又はＦｅを主成分とするＦｅ合金からなる接地電極６０の一端部６２が、主体金具５のエンジンヘッドと接触する接触部の一部のみを構成している。従って、絶縁碍子１の受けた熱を低炭素鋼材からなる主体金具５を介してエンジンヘッドに効果的に逃がすことができる。よって、スパークプラグ１００の長寿命化を図ることができる。

次に、図８を参照して、第２の実施の形態のスパークプラグ１０１を説明する。図８は、主体金具５部分の一部拡大断面図である。この第２の実施の形態のスパークプラグ１０１は、大部分が第１の実施の形態のスパークプラグ１００と同じ構造であり、異なる点は、接地電極６０の内部構造のみである。従って、ここでは、第２の実施の形態のスパークプラグ１０１の接地電極６０の内部構造のみ説明し、他の構造の説明は、上記第１の実施の形態の説明を援用して説明を省略する。図８に示すように、この第２の実施の形態のスパークプラグ１０１の接地電極６０は、その長手方向に沿って、内部に金属芯材６３が内封されている。この金属芯材６３は、接地電極６０の他端部６１から一端部６２まで、接地電極６０の内部に延設され、その材質としては、接地電極６０の表面金属層を構成する金属（一例として、Ｎｉ合金）より熱伝導性に優れた金属又は合金（一例として、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ又はその合金の少なくとも一つから成る金属）を用いる。接地電極６０をこのような構成にすることにより、接地電極６０の熱伝導性を高めて、接地電極６０からエンジンヘッドへの熱の伝導性を向上して、接地電極６０の他端部６１の温度を低減し、接地電極６０の他端部６１高温腐食を防止することができる。また、過早着火も防止することができる。

次に、図９を参照して、第３の実施の形態のスパークプラグ１０２を説明する。図９は、主体金具５部分の一部拡大断面図である。この第３の実施の形態のスパークプラグ１０２は、大部分が第１及び第２の実施の形態のスパークプラグ１００，１０１と同じ構造であり、異なる点は、中心電極２との対向する接地電極６０の他端部６１の内面（放電部）に貴金属チップ６８が接合されている点である。従って、ここでは、接地電極６０の他端部６１の内面に設けられた貴金属チップ６８のみ説明し、他の構造の説明は、第１及び第２の実施の形態の説明を援用して説明を省略する。図９に示すように、第３の実施の形態のスパークプラグ１０２の接地電極６０の他端部６１の内面（放電部）には、貴金属チップ６８が溶接により接合されている。この貴金属チップ６８の材質の一例としては、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｗ，Ｒｕ，Ｒｅ又はその合金の少なくとも一つから成る貴金属が用いられる。従って、接地電極６０の他端部６１の内面（放電部）には、火花放電で消耗しにくい貴金属チップ６８が設けられているので、火花放電により接地電極６０の放電部が消耗することを防止できる。尚、接地電極６０の内部に金属芯材６３を設けていないものに貴金属チップ６８を設けても良い。

次に、図１０を参照して、第４の実施の形態のスパークプラグ１０３を説明する。図１０は第４の実施の形態のスパークプラグ１０３の部分断面図である。この第４の実施の形態のスパークプラグ１０３は、大部分が第１の実施の形態のスパークプラグ１００と同じ構造であり、異なる点は、主体金具５及びスパークプラグ１０３の固定方法である。従って、ここでは、主体金具５及びスパークプラグ１０３の固定方法のみ説明し、他の構造の説明は、第１の実施の形態の説明を援用して説明を省略する。

図１０に示すように、第４の実施の形態のスパークプラグ１０３の主体金具５には、ねじ部５２が無く、代わりに、エンジンヘッド４０に形成された雌ねじの無いプラグ孔４１に挿入される円筒状の差し込み部５９が形成されている。従って、主体金具５には、六角部５１がなく、代わりに鍔部５４が大きく突出している。この鍔部５４をねじ４４によりエンジンヘッド４０に固定されるプラグ固定金具４３により固定することにより、スパークプラグ１０３がエンジンヘッド４０に固定される。この様なねじ部５２の無いスパークプラグ１０３においても、第１の実施の形態と同様に、主体金具５の差し込み部５９の外側面に接地電極６０を接合し、当該接地電極６０の外側面がエンジンヘッド４０との接触部の一部を構成するようにできる。この様な構成にすることによって、接地電極６０からエンジンヘッド４０へ熱が直接伝導し、接地電極６０の温度を低減し、接地電極６０の高温腐食を防止することができる。また、過早着火も防止することができる。

次に、図１１を参照して、第５の実施の形態のスパークプラグ１０４を説明する。図１１は第５の実施の形態のスパークプラグ１０４の部分断面図である。この第５の実施の形態のスパークプラグ１０４は、大部分が第４の実施の形態のスパークプラグ１０３と同じ構造であり、異なる点は、接地電極６０の構造である。従って、ここでは、接地電極６０の構造のみ説明し、他の構造の説明は、第４の実施の形態の説明を援用して説明を省略する。図１１に示すように、第５の実施の形態のスパークプラグ１０４の接地電極６０の一端部６２は、第４の実施の形態のスパークプラグ１０３よりも長く形成され、主体金具５の鍔部５４にまで延設されている。そして、接地電極６０の一端部６２の上端部６４は、鍔部５４の半径方向外側に向けて折り曲げられている。この形状の接地電極６０が主体金具５の差し込み部５９の外側面及び鍔部５４のエンジンヘッド４０への当接面に接合されている。従って、接地電極６０の一端部６２の上端部６４が、エンジンヘッド４０のプラグ孔４１の外周部に係合するので、スパークプラグ１０４をエンジンヘッド４０に固定した状態では、接地電極６０が、主体金具５の差し込み部５９の外側面から剥離して脱落することが無い。

尚、本発明は、上記の実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。たとえば、上記の各実施の形態では、接地電極６０が１つのものを例に説明したが、必ずしも接地電極６０が１つのものに限られず、接地電極６０が２つ、３つ等の複数の接地電極を備えたスパークプラグにも本発明は適用できる。尚、接地電極が複数の場合、当該複数の接地電極の全てを中心電極２の先端部２２と当該中心電極２の軸線方向に垂直な方向に対向させても良いし、１つの接地電極を中心電極２の先端部２２と当該中心電極２の軸線方向に対向させ、残りの接地電極を中心電極２の先端部２２と当該中心電極２の軸線方向に垂直な方向に対向させても良い。

本発明は、自動車用のスパークプラグに限られず、発電機等の各種のエンジン用のスパークプラグに利用できる。

図１は本発明の第１の実施の形態のスパークプラグ１００の部分断面図である。 図２は、主体金具５の切削加工後の平面図である。 図３は、主体金具５の切削加工後の一部破断図である。 図４は、接地電極６０の接合後の主体金具５の平面図である。 図５は、接地電極６０の接合後の主体金具５の一部破断図である。 図６は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド４０に組み付けた状態を示す縦断面図である。 図７は、接地電極６０の接合後の主体金具５の平面図である。 図８は、主体金具５部分の一部拡大断面図である。 図９は、主体金具５部分の一部拡大断面図である。 図１０は第４の実施の形態のスパークプラグ１０３の部分断面図である。 図１１は第５の実施の形態のスパークプラグ１０４の部分断面図である。

符号の説明

１ 絶縁碍子
２ 中心電極
５ 主体金具
４０ エンジンヘッド
４１ プラグ孔
４２ 燃焼室
４３ プラグ固定金具
５１ 六角部
５２ ねじ部
５４ 鍔部
５７ 先端部
５８ 接合部
６０ 接地電極
６１ 他端部
６２ 一端部
６３ 金属芯材
６４ 上端部
６８ 貴金属チップ
１００ スパークプラグ
１０１ スパークプラグ
１０２ スパークプラグ
１０３ スパークプラグ
１０４ スパークプラグ

Claims (5)

1. 軸線方向に貫通した貫通孔の先端側に中心電極が挿設された絶縁碍子と、当該絶縁碍子を保持する主体金具と、一端部が当該主体金具に接合され他端部が前記中心電極に対向するＮｉを主成分とするＮｉ合金又はＦｅを主成分とするＦｅ合金である接地電極とを備え、前記接地電極の他端部と前記中心電極の先端部との間に火花放電間隙を形成したスパークプラグであって、
   該スパークプラグをエンジンヘッドに取り付けた際に前記接地電極の前記一端部は、前記主体金具の前記エンジンヘッドと接触する接触部の一部を構成し、前記エンジンヘッドと接触し、
   前記エンジンヘッドと接触する前記接地電極の前記一端部の外側面のうち前記主体金具の先端面から後端側の面積は、前記先端面から先端側の外側面の面積に対して、１／８〜１の割合であることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記エンジンヘッドと接触する前記接地電極の前記一端部の外側面のうち前記主体金具の先端面から後端側の面積は、前記先端面から先端側の外側面の面積に対して、１／２〜１の割合であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記接地電極には、Ｎｉ又はＦｅを主成分とする表面金属層よりも熱伝導性に優れた金属又は合金からなる金属芯材が内封されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
4. 前記金属芯材は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ又はその合金の少なくとも一つから成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のスパークプラグ。
5. 前記接地電極の放電部には、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｗ，Ｒｕ，Ｒｅ又はその合金の少なくとも一つから成る貴金属が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のスパークプラグ。

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