JP5396092B2 - スパークプラグ - Google Patents
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Description
また、本発明に係るスパークプラグにおいて、前記台座部の側面と、前記台座部が設けられる前記接地電極の前記一側面とは、前記発火部の前記中心軸を含む断面の形状が内側に凹んだ曲線形状をなす第1連結部によって連結されている。発火部は接地電極の一側面から突出する形態に設けられるため、その根元部分に第1連結部を設けて肉厚を増せば、例えばエンジンの駆動に伴う振動等を受けた場合でも十分に、その振動による負荷に耐え得る構造を得ることができる。
本発明に係るスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、その軸孔の内部に前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、一端部が前記主体金具に接合され、他端部における自身の一側面が前記中心電極の先端部に向き合うように屈曲された接地電極と、当該接地電極の前記他端部における前記一側面上で、前記中心電極の前記先端部と対向する位置に設けられ、前記一側面から前記中心電極へ向けて突出する発火部とを備えたスパークプラグにおいて、前記発火部が、以下の特徴を有するものである。まず、前記発火部は、前記一側面から前記中心電極に向けて突出する台座部と、前記台座部の突出先端にレーザ溶接によって接合され、自身と前記中心電極の前記先端部との間で火花放電間隙を形成する放電部と、前記台座部と前記放電部との間に介在し、前記レーザ溶接によって両者の構成材料が互いに溶け合って形成された溶融部とを有してなる。そして、前記発火部が前記接地電極の前記一側面から突出する方向に沿う前記発火部の中心軸を含む、前記発火部の任意の断面をみたときに、前記溶融部は、前記発火部の側面から前記中心軸へ向かう形態で形成されており、前記発火部の前記任意の断面の輪郭線形状をみたときに、前記溶融部は、前記台座部の側面および前記放電部の側面と接続された形状をなしている。さらに、前記発火部の前記任意の断面において、前記側面のうち一方の側面における、前記台座部と前記溶融部との境界の位置をX1、前記放電部と前記溶融部との境界の位置をX2としつつ、前記任意の断面のうち前記境界の位置X1とX2との直線距離が最大となる第1断面をみたときに、前記中心軸と直交する径方向における前記放電部の前記外径Sと、前記放電部と前記溶融部との境界の位置X2を基準に前記溶融部が前記径方向内向きに延びる長さTとがT/S≧0.5を満たすとともに、前記境界の位置X1およびX2を通る仮想線と、前記中心軸とがなす角の外角θが、135°≦θ≦175°を満たし、前記台座部は、前記接地電極の前記一側面側において、自身の外径が拡径されてなる鍔部を有し、前記台座部の前記鍔部において前記突出先端側を向く面と、前記鍔部よりも前記突出先端における前記台座部の側面とは、前記発火部の前記中心軸を含む断面の形状が内側に凹んだ曲線形状をなす第2連結部によって連結されている。
本発明に係るスパークプラグにおいて、溶融部は、発火部の周方向全周にわたって形成されている。つまり、発火部の径方向において、放電部や台座部と溶融部とが層状の配置となる部位では、放電部や台座部は、溶融部によって径方向内向きに保持される形態をなす。したがって、放電部や台座部は、受熱により径方向に伸張(変形)した際に、発火部の周方向に連続して環状をなす溶融部を径方向外向きに押し広げることによる抗力を受け、伸張が抑制される。ここで、発火部の断面の輪郭線形状をみたとき、溶融部は、台座部の側面および放電部の側面と接続された形状をなす。このため、溶融部が、放電部の側面と、発火部の径方向に沿って広がる平面(例えば接地電極の一側面や、台座部の先端面)とを接続する場合に比べ、放電部の径方向外向きの伸張に対する溶融部による抑制を、小さくすることができる。
また、本発明に係るスパークプラグによれば、発火部の第1断面において、位置X1と位置X2とを通る仮想線と、発火部の中心軸とがなす角の外角θが、135°≦θ≦175°を満たすことを規定している。外角θが180°未満の場合、溶融部のなすテーパ形状は、位置X2から位置X1へ向けて広がる形態となり、位置X2においては、溶融部が放電部を径方向内向きに押さえる形態となる。外角θが小さくなり、そのテーパの広がり具合が大きくなるほど、溶融部自身が、径方向外向きへの押圧力に対し、耐えやすい構造となる。このため、放電部が受熱し熱膨張による変形が生じた際に、放電部の径方向外向きへの変形が溶融部によって抑制されやすくなり、具体的に、外角θが135°より小さくなると、放電部と溶融部との界面において内部応力が高まり、クラックや剥離等を生ずる虞がある。一方、放電部よりも線膨張係数の大きな台座部は、熱膨張による変形が生じた場合に、放電部よりも大きな変形を生ずるため、台座部は、放電部よりも、自身の変形に対する溶融部からの抑制を受けやすい。外角θが180°未満で、溶融部のなすテーパ形状が、位置X2から位置X1へ向けて広がる形態であっても、台座部は、溶融部による自身の変形に対する抑制の影響を受けやすい。具体的に、外角θが175°より大きくなると、台座部と溶融部との界面において内部応力が高まり、クラックや剥離等を生ずる虞がある。
ところで、中心電極の先端部と対向する位置に発火部を配置したが、本発明でいう対向とは、厳密に、先端部と発火部との向かい合う面同志が平行に配置された状態をいうものではなく、また、中心電極と発火部とを厳密に軸合わせした構成を意味するものでもない。すなわち、本発明のスパークプラグに所定の電力を供給したときに中心電極の先端部と発火部との間で火花放電間隙が形成されれば足りる。
さらに、本発明に係るスパークプラグによれば、発火部の任意の断面において、放電部の外径Sに対する溶融部の形成深さの割合(溶融部形成割合)をT/Sとして求めたとき、T/S≧0.5を満たすことを規定している。放電部と台座部との間の線膨張係数を有する溶融部を両者間に介在させることは、両者の間において生ずる熱応力を緩和する上で好ましい。溶融部が内向きに延びる長さ(形成深さ)Tは、大きいほど、放電部と台座部との間において溶融部の介在する大きさが大きくなるので、両者間に生ずる熱応力が緩和されやすくなる。具体的に、T/Sが0.5以上となるように溶融部を形成すれば、クラックや剥離等の発生を効果的に抑制することができる。
さらに、前記台座部は、前記接地電極の前記一側面側において、自身の外径が拡径されてなる鍔部を有している。この場合、前記台座部の前記鍔部において前記突出先端側を向く面と、前記鍔部よりも前記突出先端における前記台座部の側面とは、前記発火部の前記中心軸を含む断面の形状が内側に凹んだ曲線形状をなす第2連結部によって連結されている。台座部に鍔部を設けた場合、接地電極の一側面に対し、台座部の接合安定性を高めることができる。そして、その鍔部と、台座部の本体の側面との間に第2連結部を設けて肉厚を増せば、上記同様、発火部が、自身の根元部分にかかる振動等の負荷に十分に耐え得る構造を得ることができる。
{(A1+A2)/(T1+T2)}×100[%]・・・(1)
{(B1+B2)/(U1+U2)}×100[%]・・・(2)
12 軸孔
20 中心電極
30 接地電極
31 先端部
33 内面
50 主体金具
80,180,280 発火部
81 放電部
82 側面
83 溶融部
84 台座部
85,285 側面
86 突出先端
87 側面
89,289 連結部
100 スパークプラグ
274 鍔部
276 先端面
279 連結部
Claims (6)
- 中心電極と、 軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、その軸孔の内部に前記中心電極を保持する絶縁碍子と、 当該絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、 一端部が前記主体金具に接合され、他端部における自身の一側面が前記中心電極の先端部に向き合うように屈曲された接地電極と、 当該接地電極の前記他端部における前記一側面上で、前記中心電極の前記先端部と対向する位置に設けられ、前記一側面から前記中心電極へ向けて突出する発火部と を備えたスパークプラグにおいて、 前記発火部は、 前記一側面から前記中心電極に向けて突出する台座部と、 前記台座部の突出先端にレーザ溶接によって接合され、自身と前記中心電極の前記先端部との間で火花放電間隙を形成する放電部と、 前記台座部と前記放電部との間に介在し、前記レーザ溶接によって両者の構成材料が互いに溶け合って形成された溶融部と を有してなるものであり、 前記発火部が前記接地電極の前記一側面から突出する方向に沿う前記発火部の中心軸を含む、前記発火部の任意の断面をみたときに、前記溶融部は、前記発火部の側面から前記中心軸へ向かう形態で形成されており、 前記発火部の前記任意の断面の輪郭線形状をみたときに、前記溶融部は、前記台座部の側面および前記放電部の側面と接続された形状をなしており、 さらに、前記発火部の前記任意の断面において、前記側面のうち一方の側面における、前記台座部と前記溶融部との境界の位置をX1、前記放電部と前記溶融部との境界の位置をX2としつつ、前記任意の断面のうち前記境界の位置X1とX2との直線距離が最大となる第1断面をみたときに、 前記中心軸と直交する径方向における前記放電部の外径Sと、前記放電部と前記溶融部との境界の位置X2を基準に前記溶融部が前記径方向内向きに延びる長さTとがT/S≧0.5を満たすとともに、
前記境界の位置X1およびX2を通る仮想線と、前記中心軸とがなす角の外角θが、135°≦θ≦175°を満たし、
前記台座部の側面と、前記台座部が設けられる前記接地電極の前記一側面とは、前記発火部の前記中心軸を含む断面の形状が内側に凹んだ曲線形状をなす第1連結部によって連結されていることを特徴とするスパークプラグ。 - 中心電極と、 軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、その軸孔の内部に前記中心電極を保持する絶縁碍子と、 当該絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、 一端部が前記主体金具に接合され、他端部における自身の一側面が前記中心電極の先端部に向き合うように屈曲された接地電極と、 当該接地電極の前記他端部における前記一側面上で、前記中心電極の前記先端部と対向する位置に設けられ、前記一側面から前記中心電極へ向けて突出する発火部と を備えたスパークプラグにおいて、 前記発火部は、 前記一側面から前記中心電極に向けて突出する台座部と、 前記台座部の突出先端にレーザ溶接によって接合され、自身と前記中心電極の前記先端部との間で火花放電間隙を形成する放電部と、 前記台座部と前記放電部との間に介在し、前記レーザ溶接によって両者の構成材料が互いに溶け合って形成された溶融部と を有してなるものであり、 前記発火部が前記接地電極の前記一側面から突出する方向に沿う前記発火部の中心軸を含む、前記発火部の任意の断面をみたときに、前記溶融部は、前記発火部の側面から前記中心軸へ向かう形態で形成されており、 前記発火部の前記任意の断面の輪郭線形状をみたときに、前記溶融部は、前記台座部の側面および前記放電部の側面と接続された形状をなしており、 さらに、前記発火部の前記任意の断面において、前記側面のうち一方の側面における、前記台座部と前記溶融部との境界の位置をX1、前記放電部と前記溶融部との境界の位置をX2としつつ、前記任意の断面のうち前記境界の位置X1とX2との直線距離が最大となる第1断面をみたときに、 前記中心軸と直交する径方向における前記放電部の外径Sと、前記放電部と前記溶融部との境界の位置X2を基準に前記溶融部が前記径方向内向きに延びる長さTとがT/S≧0.5を満たすとともに、
前記境界の位置X1およびX2を通る仮想線と、前記中心軸とがなす角の外角θが、135°≦θ≦175°を満たし、
前記台座部は、前記接地電極の前記一側面側において、自身の外径が拡径されてなる鍔部を有し、
前記台座部の前記鍔部において前記突出先端側を向く面と、前記鍔部よりも前記突出先端における前記台座部の側面とは、前記発火部の前記中心軸を含む断面の形状が内側に凹んだ曲線形状をなす第2連結部によって連結されていることを特徴とするスパークプラグ。 - 前記発火部の前記任意の断面であって前記中心軸を中心とし異なる周方向位置にて観察される複数の断面のうち、全周の半数以上の断面が、前記外径Sと前記長さTとがT/S≧0.5を満たすとともに、前記外角θが135°≦θ≦175°を満たす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。
- 前記発火部の前記放電部を構成する材料の線膨張係数と、前記台座部を構成する材料の線膨張係数との差が8.1×10
−6 [1/K]以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のスパークプラグ。 - 前記発火部の前記放電部は、Pt、Ir、RhまたはRuのうちのいずれかの単一の貴金属からなること、もしくはそれら貴金属のうち少なくともいずれか1つ以上の貴金属を含有する貴金属合金からなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のスパークプラグ。
- 前記台座部は、前記接地電極の前記一側面側において、自身の外径が拡径されてなる鍔部を有し、
前記台座部の前記鍔部において前記突出先端側を向く面と、前記鍔部よりも前記突出先端における前記台座部の側面とは、前記発火部の前記中心軸を含む断面の形状が内側に凹んだ曲線形状をなす第2連結部によって連結されていることを特徴とする請求項1に記載のスパークプラグ。
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