JPH02220384A - スパークプラグの抵抗体 - Google Patents

スパークプラグの抵抗体

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JPH02220384A
JPH02220384A JP4132689A JP4132689A JPH02220384A JP H02220384 A JPH02220384 A JP H02220384A JP 4132689 A JP4132689 A JP 4132689A JP 4132689 A JP4132689 A JP 4132689A JP H02220384 A JPH02220384 A JP H02220384A
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JP
Japan
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resistor
spark plug
insulator
weight
glass
Prior art date
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Pending
Application number
JP4132689A
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English (en)
Inventor
Makoto Sugimoto
誠 杉本
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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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] 本発明はスパークプラグに用いられる抵抗体の材料に係
わり、特に、絶縁体が低熱vJ5張係数を有する窒化物
、あるいは酸窒化物系のスパークプラグ用に好適な抵抗
体材料に関する。
[従来の技術] 従来のスパークプラグの抵抗体は、ホウケイ酸リチウム
カルシウム、ジルコニア、カーボンブラックなどの材料
で形成され、アルミナ絶縁体の軸孔に封着されていたく
特開昭57−105988号公報)。
[発明が解決しようとする課題] 近年、エンジンの高性能化に伴って、スパークプラグに
低い熱膨張係数を有する絶縁体を用いることが検討され
ている。
しかるに、かかる絶縁体に従来の抵抗体を用いたのでは
、次のような欠点がある。
(ア)抵抗体となる材料が絶縁体より熱膨張係数が大き
い。
(イ)シール後の絶縁体冷却時に、余熱により抵抗体材
料の組成物が焼結する。
このため、(ア)によりスパークプラグのシール接合時
、絶縁体と抵抗体間に隙間が生じる。また、(イ)によ
り、冷却過程でさらに抵抗体は収縮し隙間が広がる。よ
って、スパークプラグに衝撃が加わると抵抗体が破断す
る場合がある。
本発明の目的は、シール材の接合時、冷却過程で、低膨
張セラミック焼結体で形成された絶縁体と抵抗体との間
に隙間が生じ難く、耐衝撃性に優れるスパークプラグの
抵抗体の提供にある。
[課題を解決するための手段コ 上記目的達成のため、本発明のスパークプラグの抵抗体
は、筒状主体金具と、該主体金具に嵌め込まれる、低膨
張セラミック焼結体で形成された軸孔付きの絶縁体と、
前記軸孔の先端側に嵌め込まれる中心電極および後端側
に嵌め込まれる端子電極と、前記中心電極、端子電極の
後端、先端に配される上部および下部シール材とを有す
るスパークプラグに用いられ、前記各シール材間に加熱
により封着され、所定の電気抵抗を有するスパークプラ
グの抵抗体において、1種類、もしくは複数種類混ぜ、
合計が10.0重量%〜60.0重量%の範囲で、かつ
、各熱膨張係数が最大でも前記絶縁体と同程度までの低
膨張セラミックフィラーと、0.5重量%〜5.5重量
%の範囲とされるカーボンあるいは黒鉛粉末と、34.
5重、縫%〜89.5重量%のガラスとを調合してなる
構成を採用した。
[作用および発明の効果] スパークプラグの抵抗体は、1種類、もしくは複数種類
混ぜ、合計が10.0重量%〜60.0重量%の範囲で
、かつ、各熱膨張係数が最大でも前記絶縁体と同程度ま
での低膨張セラミックフィラーと、0.5重量%〜5.
5重量%の範囲とされるカーボンあるいは黒鉛粉末と、
34.5重量%〜89.5重量%のガラスとを調合して
いる。
このため、焼成後、抵抗体は所定の電気抵抗を有し、か
つ、絶縁体と同等程度またはそれ以下の熱膨張率となる
。よって、加熱封着の後、冷却する際に、抵抗体は、窒
化アルミニウムや窒化珪素などの窒化物セラミックで形
成された絶縁体と同程度に収縮するため、絶縁体と抵抗
体との間にほとんど隙間は生じない、また、隙間が生じ
ないことによりスパークプラグは耐衝撃性に優れる。
数値限定の理由は次のとおりである。
低膨張セラミックフィラーが10.0重量%未満である
と焼成後の抵抗体の熱膨張係数が絶縁体に比べ大きくな
りすぎ、60.0重量%を越えると多すぎ加熱封着を行
うことが困難になる。セラミックフィラーの熱膨張係数
が絶縁体と比べかなり大きいと焼成後の抵抗体の熱膨張
係数を絶縁体に比べ同等程度またはそれ以下の熱膨張係
数とすることが困難である。
カーボンあるいは黒鉛粉末が0.5重量%未満であると
抵抗体の抵抗値が大きくなりすぎ、55重量%を越える
と抵抗値が小さくなりすぎるとともに焼成後の抵抗体の
熱膨張係数が下がり難くなる。
ガラスが34.5重量%未満であると加熱封着が困難と
なり、89.5重量%を越えるとセラミックフィラーや
カーボンあるいは黒鉛粉末の占める割合が、抵抗体とな
る調合物全体に対し少なくなり必要量が得られなくなる
[実施例] 本発明の一実施例を第1図、第1表〜第5表とともに説
明する。
第1図に示すごとく、抵抗体1は、筒状主体金具2と、
該主体金具2に嵌め込まれる軸孔31付きの絶縁体3と
、前記軸孔31の先端側に嵌め込まれる中心型ai4お
よび後端側に嵌め込まれる端子電極5と、前記各電極4
.5の後端、先端に配される導電性ガラスシール材6.
7を有するスパークプラグ100の前記各シール材6.
7間に封着されている。
抵抗体1は、セラミックフィラーと、黒鉛粉末と、ガラ
スを調合してなる。
セラミックフィラーは、第1表に示す物性を有する、シ
リカ粉末(SiCh)、窒化珪素(StsNa>、窒化
アルミニウム(11N) 、窒化硼素(BN)、窒化チ
タン(TiN)、コーディエライト(2Mg0 ・2A
jt 203 ・5 S i 02 )、燐酸ジルコニ
ル[(ZrO)2 P2O,] 、チタン酸アルミニウ
ム(’1’iAj 20s )のうち1種類を10重量
%〜60重量%使用している。また、これらの熱膨張係
数は、最大で4.8X10−’/℃、最小で0.6X1
0−’/”C程度であり、絶縁体3(窒化珪素や窒化ア
ルミニウムの焼結体)の熱膨張係数(3,1〜4.8X
10−’/”C)に比較して同等程度またはそれ以下と
されている。
カーボンあるいは黒鉛粉末は0.5重量%〜5゜5重量
%添加され、ガラスA〜Cは、第2表に示す物性を有し
、34.5重量%〜89.5重量%添加されている。
筒状主体金具2は、炭素鋼で作られ、先端のねじ部、後
端の加締め部、中央の中胴部よりなる。
ねじ部の外周には機関への取付けねじ21が形成され、
先端面に、前記中心電極4の先端を覆うように略コ字状
の外側電極22が溶接されている。
加締め部の外周は六角部23が形成され、後端は内方に
曲げられるとともに滑石リング24、線パツキン25に
より絶縁体3を固定している。
絶縁体3(窒化珪素または窒化アルミニウムの焼結体)
は、先端が径小の脚長部32となり、中央はテーパ面を
介し径大となり、後端は先端よりやや径大のコルゲーシ
ョン部33となっている。
前記軸孔31は、脚長部32(絶縁体3の先端)では径
小に、中央およびコルゲージシン部33(絶縁体3の後
端)では段部34を介し径大(直径4.5mm)に形成
されている。また、テーパ面35は主体金具2の内壁に
形成された座面26にパツキン27を介して係止されて
いる。
中心電極4は、丸棒状の脚部41、該脚部41の後端部
に設けられ前記段部34に係止される鍔状部42および
さらに該鍔状部42の後に形成され、略矢羽状の頭部4
3からなる。また、中心電極4は、表皮が耐熱金属であ
るニッケル合金44(Ni90%以上)であり、軸芯に
は良熱伝導性金属である銅45 (Cu)が封入されて
いる。この銅45の封入状態は中心電極4の先端付近で
はニッケル合金44の外表面までの距離を他の部分より
長くとり、頭部43の中央付近で露出するように行われ
ている。
端子電極5は、炭素鋼等の金属でニッケル鍍金が形成さ
れ、前記軸孔31の後端側に嵌め込まれ、後端が前記絶
縁体3の後端より突出して配設されている。
導電性ガラスシール材6.7は、ホウケイ酸ガラス粉末
と銅粉末を主成分とした素地粉末を用いて形成されてい
る。これらガラスシール材6.7の素地粉末および前記
抵抗体1の素地粉末を軸孔31内に充填した後、端子電
極5を挿入し、端子電極5で押圧しながらこれらを加熱
溶融させ、その後凝固させて、端子電極5、抵抗体1、
中心電!Ei4を一体に接合するとともに軸孔31内に
隙間なく固着している。
次に、スパークプラグ100の抵抗体1の周辺部分の製
造方法を説明する。
■中心電極4を、絶縁体3の径大の軸孔31側から脚部
41を先にして差し込む。
■径大の軸孔31から導電性ガラスシール材7の素地粉
末を入れ、押棒(図示せず)により約200kgで加圧
する。
■第1表のセラミックフィラーおよび第2表のガラスを
第3表〜第5表の組成となるように混合し、5%濃度の
PVA水溶液、もしくはエヂルアルコールなどを用いて
よく混合する。これを150℃で乾燥させ抵抗体1の素
地粉末とする。
■次に、この素地粉末を径大の軸孔31から入れ、押棒
により同様の力で加圧する。
■導電性ガラスシール材6の素地粉末を径大の軸孔31
から入れ、押棒により同様の力で加圧する。
■850℃〜1050℃で約10分間加熱し、各素地粉
末を溶融させる。
■これを炉外に出し、シール材6が溶融している間に端
子電極5を圧入し、その後室温まで冷却させる。
次に、抵抗体が配設されたスパークプラグ100(本発
明品)および比較品の衝撃試験機(JISB−8031
)による試験方法、試験結果を第3表〜第5表とともに
説明する。
前記衝撃試験機にスパークプラグを取り付け、毎分40
0回の割合で10分間衝撃を加え、抵抗体1の異常の有
無を調べた。「絶縁体」欄が「窒化珪素」とあるものは
絶縁体3の材質が熱膨張係数3.1xlO−’/’Cの
窒化珪素を、「窒化アルミ」とあるものは熱膨張係数が
4.8X10−’/℃の窒化アルミニウムを使用してい
る。「抵抗」欄は室温時(20℃〉で測定した電気抵抗
である。
「耐撃」欄は、衝撃試験の終了時における電気抵抗を測
定して評価したものである。「×」は、抵抗体1内部に
異常な亀裂が発生し、抵抗値が上昇したり、無限大とな
ったもの(比較例)である。
なお、「−」のものはフィラーリッチの為、加熱封着が
できず、抵抗値の測定や衝撃試験が行えないもの(比較
例)である。
次に、スパークプラグ100の作用および効果を述べる
(あ)スパークプラグ100の抵抗体1は、100重量
%〜60.0重量%の範囲で、かつ、熱膨張係数が最大
限、絶縁体3と同程度まである低膨張セラミックフィラ
ーと、O−5fiffi%〜5 、 5重量%の、黒鉛
と、34.5重量%〜89.5重量%のガラスA、B、
Cとを調合している。このため、焼成後、抵抗体1は2
,3にΩ〜103にΩの電気抵抗を有し、かつ、絶縁体
3(3,lX10−’/”Cまたは4.8x10−’/
℃)と同等程度またはそれ以下の熱膨張係数となる。よ
って、加熱封着の後、冷却する際に、抵抗体1は絶縁体
3と同程度に収縮するため、絶縁体3と抵抗体1との間
にほとんど隙間は生じない。また、隙間が生じないこと
によりスパークプラグ100はJISB−8031によ
る耐衝撃試験で優れた耐久性を示す。
なお、第3表の12番目のものは、セラミックフィラー
である窒化チタン(熱膨張係数;4.6X 10−’/
”C)が絶縁体3である窒化珪素(熱膨張係数; 3 
、 I X L O−’/’C)よりやや大きい。
低膨張セラミックフィラーのとる熱膨張係数は最大限こ
の程度までである。
(い〉低膨張セラミックフィラーに使用するセラミック
粉末が窒化珪素、窒化硼素、窒化チタン、窒化アルミニ
ウムなどの窒化物であり、ガラス素地粉末がシリカ(二
酸化珪素)を多く含有する場合は、加熱封着時に窒素と
酸素とが反応しNoχガスが発生し抵抗体1が膨張し隙
間の発生を抑制する。このなめ、他の組み合わせの場合
に比較しセラミックフィラーは少量で済む。
本発明は、上記実施例以外に次の実施態様を含む。
a、低膨張セラミックフィラーは、導電性か絶縁性かは
問わず、例えば炭化珪素、カーボランダム(SiC)、
炭化硼素(B、C)などの炭′化物や石英ガラス(溶融
シリカガラス)などでも良い。
b、スパークプラグの絶縁体は、その他、AfJON、
SiAρONなどの低膨張セラミック焼結体を使用して
も良い。
(以下余白) 第1表 第3表 第2表 第4表 第1表〜第5表における、GA%、08%、00%など
の略号は以下の記載事項を簡略したものである。
GA%;ガラス材料のガラスAの重量%GB%;ガラス
材料のガラスBの重量%GC%;ガラス材料のガラスC
の重量%に%;黒鉛の重量% F%;セラミックフィラーの材料名および重量%「シリ
」=シリカ粉末 「珪aJ=窒化珪素a(α型) 「珪1)」=窒化珪素b(α型) 「珪c」=窒化珪素C(β型) 「アJ=窒化アルミニウム 「窒硼」=窒化硼素 「窒チ」=窒化チタン [コラノーコーディエライト 「燐ジ」−燐酸ジルコニル 「チア」=チタン酸アルミニウム 抵抗;抵抗値(kΩ) 耐撃;衝撃試験機による耐衝撃性の評価
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例にかかる、スパークプラグの
抵抗体が封着されたスパークプラグの部分断面図である
。 図中 1・・・抵抗体(スパークプラグの抵抗体)2・
・・筒状主体金具 3・・・絶縁体 4・・・中心電極
5・・・端子電極 6・・・導電性ガラスシール材(上
部シール材) 7・・・導電性ガラスシール材(下部シ
ール材)31・・・軸孔 100・・・スパークプラグ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)筒状主体金具と、 該主体金具に嵌め込まれる、低膨張セラミック焼結体で
    形成された軸孔付きの絶縁体と、 前記軸孔の先端側に嵌め込まれる中心電極および後端側
    に嵌め込まれる端子電極と、 前記中心電極、端子電極の後端、先端に配される上部お
    よび下部シール材と を有するスパークプラグに用いられ、 前記各シール材間に加熱により封着され、所定の電気抵
    抗を有するスパークプラグの抵抗体において、 1種類、もしくは複数種類混ぜ、合計が100重量%〜
    60.0重量%の範囲で、かつ、各熱膨張係数が最大で
    も前記絶縁体と同程度までの低膨張セラミックフィラー
    と、 0.5重量%〜5.5重量%の範囲とされるカーボンあ
    るいは黒鉛粉末と、 34.5重量%〜89.5重量%のガラスとを調合して
    なるスパークプラグの抵抗体。
JP4132689A 1989-02-21 1989-02-21 スパークプラグの抵抗体 Pending JPH02220384A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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