JPH02112188A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高出力エンジンの点火に使用されるスパーク
プラグに関する。

［従来の技術］ 内燃機関の点火用スパークプラグは、混合気の吸入から
始まる。圧縮・爆発・排気という燃焼サイクルにより、
急速な加熱冷却を繰り返゛す厳しい温度変化および圧力
変化に晒されるので、熱衝撃や物理的衝撃によりさまざ
まな応力が加わり、尚月つ高電圧をシールドする役割を
もっている。

高出力エンジン（例えばロータリーエンジン）の点火用
に使用されるスパークプラグは、さらに厳しい加熱冷却
の熱衝撃に晒されるので、絶縁体（絶縁碍子）にアルミ
ナ（Ａｌ２Ｏ２）を用いた従来型では、長期の使用によ
り絶縁碍子の脚長部表面にクラックか生じ、加熱冷却サ
イクルによってクラックが成長し、クラックがある長さ
に達すると割れを生じて脱落し、エンジンを痛めるとい
う問題があった。

これに対して、内燃機関の点火用スパークプラクの絶縁
体材料として非酸化物系セラミックスの窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４）を用いると、耐熱衝撃性に優れたスパークプラ
クかできる。しかし、絶縁体（絶縁碍子）全体に使用す
ると大幅なロス１〜高になり、量産適用か困難てあ−）
な。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。

その目的は、絶縁体（絶縁碍子）の先端側に耐熱衝撃性
に極めて優れた１１゛酸化物系セラミツクスの窒化珪素
（Ｓ１３Ｎ４）を用い、その後部にコストが低いアルミ
ナ（Ａ　ｌ　２０３　）を用い、両者を焼きばめ法また
は螺合法により接合する、あるいはセラミックス質接合
材料を介在させて嵌合し、耐熱衝撃および耐物理的衝撃
に優れた′ＷＩ造にすることにより、急速な加熱冷却を
繰り返す厳しい熱衝撃および圧力変化に晒される高出力
エンシン（例えばロータリーエンジン）に用いても、十
分な耐熱衝撃性を表し、且つコストを抑え量産適用に優
れた絶縁体（絶縁碍子）を備えたスパークプラグを提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のスパークプラグは、上記目的を達成するために
、筒状主体金具と、該主体金具の先端側に嵌め込まれる
とともに、耐熱衝撃性に優れた窒化珪素製で軸孔付の筒
状先端側絶縁体と、前記先端側絶縁体の後部に、焼きば
め法または螺合法により接合するアルミナ製で軸孔付の
筒状後端側絶縁体と、先端を筒状先端側絶縁体から突出
させて前記筒状先端側絶縁体の軸孔内に嵌め込まれる中
心電極と、前記筒状先端側絶縁体の軸孔内の中心電極の
後側に、後端を前記筒状後端側絶縁体から突出させて嵌
め込まれた端子と、前記筒状先端側絶縁体の軸孔内の中
心電極および′端子と絶縁体の隙間に充填される導電性
封着ガラスとからなり、前記筒状先端側絶縁体と筒状後
端側絶縁体の接合部をアルミナセメントあるいは封着カ
ラスで補強したことを技術的手段とし、また、筒状主体
金具と、該主体金具の先端側に嵌め込まれるとともに、
耐熱衝撃性に優れた窒化珪素製で軸孔付の筒状先端側絶
縁体と、前記先端側絶縁体の後部に、セラミックス質接
合材料を介在させた嵌合により接合するアルミナ製で軸
孔付の筒状後端側絶縁体と、先端を筒状先端側絶縁体か
ら突出させて前記筒状先端側絶縁体の軸孔内に嵌め込ま
れる中心電極と、前記筒状先端側絶縁体の軸孔内の中心
電極の後側に、後端を前記筒状後端側絶縁体から突出さ
せて嵌め込まれた端子と、前泥箇状先端側絶縁体の軸孔
内の中心電極および端子と絶縁体の隙間に充填される導
電性封米ガラスとからなること技術的手段とし、さらに
、前記筒状主体金具と前記筒状先端側絶縁体および筒状
後端側絶縁体との空隙部にペースト状絶縁物を充填して
なることを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 以１−の構成に述べたように、本発明のスパークプラグ
は、絶縁体（絶縁碍子）の先端側に耐熱衝撃性に極めて
優れた非酸化物系セラミックスの窒化珪素（Ｓｊ３Ｎａ
）を用い、その後部にコストが低いアルミナ（Ａ１２０
３）を用い、両者を耐熱衝撃、耐物理的衝撃に優れた焼
きばめ法または螺合法により接合し、前記筒状先端側絶
縁体と筒状後端側絶縁体の接合部にアルミナセメントあ
るいは封名ガラスで電気的に補強する、またはセラミッ
クス質接合材料を介在させた嵌合により接合する構造に
より、急速な加熱冷却を繰り返す厳しい熱衝撃および圧
力変化に晒される高出力エンジン（例えばロータリーエ
ンジン）に用いても、長期の使用により絶縁碍子の脚長
部表面にクラックか牛し、加熱冷却サイクルによってク
ラックが成長し、クラックがある長さに達すると割れを
生じて脱落し、エンジンを痛めるというようなことが防
止され、十分な耐熱衝撃性を表し、且つ低コストで量産
適用に優れる。

また、前記筒状主体金具と前記筒状先端側絶縁体および
筒状後端側絶縁体との空隙部にペース１〜状絶縁物を充
填した構成により、破壊電圧限界が祥しく白子する。

以上に述べたごとく、本発明によれば耐熱耐久性に極め
て優れるとともに低コストのスパークプラグを提供でき
る。

［実施例］ 本発明の第１実施例のスパークプラク１００を第１図に
基つき説明する。

スパークプラグ１００は、筒状主体金具９０を有する。

筒状主体金具９０の先端側には、後端部に環状突起１１
が形成された耐熱衝撃性に優れた非酸化物系セラミック
スの窒化珪素（Ｓｊ−３Ｎ４）製の筒状先端側絶縁体１
０が嵌め込まれている。

該筒状先端側絶縁体１０の後部には、その環状突起１１
と嵌合する環状構２１−が先端部に形成されたアルミナ
（Ａ　Ｉ　２０３　）製の筒状後端側絶縁体２０が焼き
ばめ法により接合されて、両者て絶縁体（絶縁碍子）３
０を形成している。

筒状先端側絶縁体１０と筒状後端側絶縁体２０の外側接
合面４］は、絶縁体３０内部の密閉性を保持するために
低融点ガラス（あるいはアルミナセメント）４０により
封着されている。

窒化珪素（Ｓ　１３　Ｎａ　）製の先端側絶縁体１０は
、先端側の軸孔小径部１６と後端側の軸孔大径部１７か
らなる軸孔１５を有する。

アルミナ（Ａ１２０３）製の筒状後端側絶縁体２０は、
前記軸孔大径部１７に連続する同径の軸孔２５を有する
。

筒状先端側絶縁体１０の軸孔小径部１６とこれに連続す
る軸孔大径部１７には、耐熱性ニッケル合金製で先端側
内部に銅芯を封入し、その後部に鍔状部５１を有する中
心電極５０が、先端を突出させて嵌め込まれている。

中心電極５０は、加工工程において、絶縁体３０の軸孔
コ−５，２５の後側から挿入され、その鍔状部５１で軸
孔大径部１７の段部に嵌合する。中心電極５０の鍔状部
５１−から先端側は、軸孔小径部１６に耐熱性無機接着
剤５２により接着されている。

前記軸孔１５．２５内の中心電極５０の後側には、充填
された導電性封着ガラス６０を挟んで雑音防止用抵抗体
６１が嵌め込まれ、その後側には、充填された導電性封
名カラス６０を挟んで、端子８０か接着剤８１を塗布し
て螺着され、端子８０の後端を絶縁体３０から突出させ
ている。

絶縁体接合部外周の筒状主体金具９０と絶縁体（絶縁碍
子）３０の空隙７０には、ペースト状絶縁物（絶縁破壊
電圧か１０にＶ／ｎ＋＋ｎ以上のシリコンオイル）７１
が充填されている。

次に本発明の要旨である窒化珪素（Ｓ　ｓ、　３　Ｎ４
）製の筒状先端側絶縁体１０とアルミナ（Ａ　ｌ　２０
３）製の筒状後端側絶縁体２０を焼きばめ法により接合
する工程を示す。

（ア）後端に環状突起を設りて所定の円筒状に形成した
窒化珪素を、窒素雰囲気下において１８００〜１９００
’Ｃでガス圧焼結する。

（イ）先端に前記環状突起に外嵌する環状渦を設けて所
定の円筒状に形成したアルミナを、１０００−１４００
’Ｃで半焼成したものを、前記ガス圧焼結した円筒状窒
化珪素と嵌合挿入した後、両者を再び窒素雰囲気下にお
いて１６００〜１７００°Ｃで焼成することにより、ア
ルミナの焼結収縮力で接合させる。

（つ）さらに筒状先端側絶縁体１０と筒状後端側絶縁体
２０の外側接合面４１は、絶縁体３０内部の密閉性を保
持するために低融点ガラス（あるいはアルミナセメント
）４０等により封名する。

次に本発明の第２実施例のスパークプラグ２００を第２
図に基づき説明する。

第１実施例と同等物は同一符号で表す。

スパークプラグ２００は、耐熱衝撃性に優れた非酸化物
系セラミックスの窒化珪素＜ｓ　ｓ　、ＩＩ　Ｎ４　）
製の筒状先端側絶縁体１０の後端部に雄ネジ］２が形成
され、アルミナ＜ＡＩ。０３’）製の筒状後端側絶縁体
２０の先端部に雄ネジ］２と螺合する雌ネジ２２が形成
され、ネジの螺合により両者が接合されて、絶縁体（絶
縁碍子）３０を形成している。

第１実施例と同様に、筒状先端側絶縁体１０と筒状後端
側絶縁体２０の外側接合面４］は、絶縁体３０内部の密
閉性を保持するために低融点カラス（あるいはアルミナ
セメント）４０により刺着されている。

また、絶縁体接合部外周の筒状主体金具９０と絶縁体（
絶縁碍子）３０の空隙７０には、ペースト状絶縁物（絶
縁破壊電圧がｌ０ＫＶ／ｍｍ以」二のシリコンオイル）
７１が充填されている。

次に本発明の第３実施例のスパークプラグ３００を第３
図に基つき説明する。

第１実施例と同等物は同一符号で表す。

スパークプラグ３００は、耐熱衝撃性に優れた非酸化物
系セラミックスの窒化珪素（Ｓ　］、、　３　Ｎａ　）
製の筒状先端側絶縁体１０の後端部に環状突起１３が形
成され、アルミリ゛（Ａ　Ｉ　２０３　）製の筒状後端
側絶縁体２０の先端部に環状突起１３と対応する環状溝
２３が形成され、両者をセラミックス質接合材料４２に
よって接合し７て、絶縁体（絶縁碍子）３０を形成して
いる。

また、絶縁体接合部外周の筒状主体金具９０と絶縁体く
絶縁碍子）３０の空隙７０には、ペースト状絶縁物く絶
縁破壊電圧が１０ＫＶ／ｍｍ以」−のシリコンオイル）
７１が充填されている。

【図面の簡単な説明】

第１−図は本発明にかかるスパークプラグの第１実施例
の断面図、第２図は第２実施例の断面図、第３図は第３
実施例の断面図である。 図中　１００，２００，３００・・スパークプラグ　１
０・・・筒状先端側絶縁体　１１・・・環状突起１２・
・・雄ネジ　１３・・・環状突起　１５．２５・・・軸
孔　２０・・・筒状後端側絶縁体　２１・・・環状溝　
２２・・・雌ネジ　２３・・・環状溝　３０・・絶縁体
　４０・・・低融点ガラス　４１・・外側接合面　４２
・・・セラミックス質接合材料　５０・・・中心電極　
７０・・空隙　７１・・・ペースト状絶縁物　８０・・
・端子　９０・筒状、主体金具

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）筒状主体金具と、 該主体金具の先端側に嵌め込まれるとともに、耐熱衝撃
   性に優れた窒化珪素製で軸孔付の筒状先端側絶縁体と、 前記先端側絶縁体の後部に、焼きばめ法または螺合法に
   より接合するアルミナ製で軸孔付の筒状後端側絶縁体と
   、 先端を筒状先端側絶縁体から突出させて前記筒状先端側
   絶縁体の軸孔内に嵌め込まれる中心電極と、 前記筒状先端側絶縁体の軸孔内の中心電極の後側に、後
   端を前記筒状後端側絶縁体から突出させて嵌め込まれた
   端子と、 前記筒状先端側絶縁体の軸孔内の中心電極および端子と
   絶縁体の隙間に充填される導電性封着ガラスとからなり
   、 前記筒状先端側絶縁体と筒状後端側絶縁体の接合部をア
   ルミナセメントあるいは封着ガラスで補強したことを特
   徴とするスパークプラグ。 ２）筒状主体金具と、 該主体金具の先端側に嵌め込まれるとともに、耐熱衝撃
   性に優れた窒化珪素製で軸孔付の筒状先端側絶縁体と、 前記先端側絶縁体の後部に、セラミックス質接合材料を
   介在させた嵌合により接合する、アルミナ製で軸孔付の
   筒状後端側絶縁体と、 先端を筒状先端側絶縁体から突出させて前記筒状先端側
   絶縁体の軸孔内に嵌め込まれる中心電極と、 前記筒状先端側絶縁体の軸孔内の中心電極の後側に、後
   端を前記筒状後端側絶縁体から突出させて嵌め込まれた
   端子と、 前記筒状先端側絶縁体の軸孔内の中心電極および端子と
   絶縁体の隙間に充填される導電性封着ガラスとからなる
   ことを特徴とするスパークプラグ。 ３）前記筒状主体金具と前記筒状先端側絶縁体および筒
   状後端側絶縁体との空隙部にペースト状絶縁物を充填し
   てなることを特徴とする請求項１および２に記載のスパ
   ークプラグ。