JPH05205847A - スパークプラグ - Google Patents

スパークプラグ

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JPH05205847A
JPH05205847A JP4013211A JP1321192A JPH05205847A JP H05205847 A JPH05205847 A JP H05205847A JP 4013211 A JP4013211 A JP 4013211A JP 1321192 A JP1321192 A JP 1321192A JP H05205847 A JPH05205847 A JP H05205847A
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spark plug
insulator
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宏之 田辺
Makoto Sugimoto
誠 杉本
Mamoru Musasa
守 無笹
Masahiro Konishi
雅弘 小西
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/38Selection of materials for insulation

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  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分割型AlNスパークプラグにおいて、火花
貫通の発生を防止できる構造の提供。 【構成】 円筒状主体金具2に、軸孔31を有する絶縁
碍子3を嵌め込んで固着し、前記軸孔に中心電極4を嵌
着してなるスパークプラグにおいて、前記絶縁碍子は、
窒化アルミニウムを主体とする先端側部5と、酸化アル
ミニウムを主体とする後端側部6とからなり、先端側部
の後端の中心に設けた凹所51に後端側部の先端中心に
設けた凸部61を嵌め込んで一体化した。先端側部と後
端側部の環状接合部の両端が主体金具の最小径部にオー
バーラップする位置関係にした。絶縁碍子の接合部をガ
ラスシール材または耐熱性樹脂の接着剤で接合した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁碍子の熱引きと
耐電圧性とを向上させたスパークプラグに関する。
【0002】
【従来の技術】スパークプラグの絶縁碍子は、酸化アル
ミニウム(アルミナ;Al2 3 )製が一般であるが、
熱伝導性が悪い。このため、ガソリン機関の高速、高出
力化に伴い、絶縁碍子の先端部が高温となり、この部分
が熱点となってプレイグニッションが発生し易い。これ
を防ぐため、絶縁碍子を熱伝導性に優れた窒化アルミニ
ウム(AlN)で一体に形成した一体型AlNスパーク
プラグが提案され、広範囲な機関の運転条件においてプ
レイグニッションが生じにくい、ワイドレンジな性能を
有している。また、この特許出願人は、窒化アルミニウ
ムは高価であるため、絶縁碍子の先端側部を窒化アルミ
ニウム製とし、後端側部を酸化アルミニウム(アルミ
ナ;Al2 3 )で形成して両者を結合した分割型Al
Nスパークプラグを提唱している。(特開平2−183
985号)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記一体型
AlNスパークプラグは、窒化アルミニウムがアルミナ
と比較し耐電圧性に劣るため、高い放電電圧(要求電
圧)で使用された場合、耐電圧性能の不足から火花貫通
による失火が生じ易い欠点があった。この火花貫通は、
その大部分が主体金具の最小径部の近傍で発生してい
る。また上記分割型AlNスパークプラグにおいても、
窒化アルミニウムで形成した先端側部とアルミナで形成
した後端側部との嵌合は、後端側部に凹所を設け、先端
側部に凸部を設けて成されており、貫通の発生し易い主
体金具の最小径部近傍は、一体型AlNスパークプラグ
と同様に窒化アルミニウムから成っており、この部所で
の火花貫通も同様に発生し易い。この発明の目的は、分
割型AlNスパークプラグにおいて、火花貫通の発生を
防止できる構造の提供にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明のスパークプラ
グは、円筒状主体金具に、軸孔を有する絶縁碍子を嵌め
込んで固着し、前記軸孔に中心電極を嵌着してなるスパ
ークプラグにおいて、前記絶縁碍子は、窒化アルミニウ
ムを主体とする先端側部と、酸化アルミニウムを主体と
する後端側部とからなり、先端側部の後端の中心に設け
た凹所に後端側部の先端中心に設けた凸部を嵌め込んで
一体化した。請求項2に記載のスパークプラグは、先端
側部と後端側部の環状接合部の両端が主体金具の最小径
部にオーバーラップする位置関係にした。請求項3に記
載のスパークプラグは、絶縁碍子の接合部をガラスシー
ル材または耐熱性樹脂の接着剤で接合した。
【0005】
【発明の作用、効果】この発明では、断面積が一定のと
き耐電圧性に優れた後端側絶縁碍子の半径方向の寸法を
大きくでき、火花貫通が有効に防止できる。請求項2に
記載の構成では、火花貫通が最も生じやすい主体金具の
最小内径部を環状接合部でカバーしているので、火花貫
通防止効果が大きい。請求項3に記載の構成では、先端
側部と後端側部とが接着されて一体となっているので、
嵌合面の気密性が高く嵌合面を介しての電圧のリークが
防止できる。
【0006】
【実施例】図1は、この発明にかかるスパークプラグ1
00を示し、先端面に接地電極1を溶接した円筒状の主
体金具2の内部に、軸孔31付き絶縁碍子3を嵌着し、
軸孔31に中心電極4を嵌め込んでなる。
【0007】主体金具2は、後端側が六角頭部21、中
間が径大の胴部22、先端側が機関への取付けネジが形
成された脚部23となっており、頭部21および胴部2
2は内径が大きく、脚部23は内径が小さくかつ絶縁碍
子3の先端側段部を係止する内周段24が周設されてい
る。
【0008】絶縁碍子3は、図2に示すように先端側が
径小の脚長部32、中間が径大の胴部33、後端側が外
周にコルゲーション34が形成された頭部35となって
おり、胴部33と脚長部32との中間に外形が脚長部3
2より幾分径大の中間部36が設けられている。また絶
縁碍子3は、窒化アルミニウム製の先端側部5とアルミ
ナ製の後端側部6とを接着剤7で接着して一体化した分
割型絶縁碍子3となっている。先端側部5は前記中間部
36から先端側を構成し、後端面の中心に円筒状の凹所
51が脚長部32に入り込んで形成されている。後端側
部6は前記胴部33から後端側を構成し、先端面の中心
に前記凹所51に嵌まり込む凸部61が形成されてい
る。先端側部5と後端側部6とは凹所51に凸部61を
嵌合し、接合面には前記接着剤7としてのをガラスシー
ルが充填されている。
【0009】中心電極4は、軸孔31に挿入され、先端
部4Aが絶縁碍子3の先端より突出すると共に、径大の
鍔部4Bが軸孔31の段部に当接し、電導性ガラスシー
ル81、モノシリック抵抗体82及び端子83を備えた
中軸8が一体に加熱封着されている。
【0010】スパークプラグ100の先端部は、機関の
燃焼室に突出して装着され、高い放電電圧で使用され
る。このとき、主体金具2の最小径部である両端(図1
のイ、ロに示す)の近傍で耐電圧性能の不足から火花貫
通が起こることがある。このため、イ、ロの部分には耐
電圧性能に優れたアルミナ製の後端側部6に凸部61突
出させ、この凸部61の外周を覆うように窒化アルミニ
ウム製の先端側部5の凹所51を配している。これは、
スパークプラグ100の先端部からの高熱を先端側部5
から、パッキン25、内周段24を介して主体金具2に
逃がすためである。この構成のため、耐電圧性に劣る先
端側部5の凹所51は、火花貫通が発生し易いイやロの
部分の半径方向の厚さを薄くできることから、耐電圧性
に優る後端側部6を主体金具2に近づけることができ、
高い放電電圧に耐えることができる。
【0011】先端側部5と後端側部6との接合部は、高
電圧に耐える必要があるため、接着材7は、樹脂やガラ
スシールが使用される。このガラスシールは緻密で、先
端側部5と後端側部6に対して濡れ性が良く、耐電圧性
が高く熱膨張係数がアルミナと窒化アルミニウムとの中
間(約5〜8×10-6)であることが望ましい。
【0012】接着剤7に高軟化点ガラスシールを使用す
る場合は、まず後端側部6の凸部61と先端側部5の凹
所51の接合部に高軟化点ガラスシールを充填させ接合
した後に、絶縁碍子3に中心電極4を挿入し、電導性ガ
ラスシール81、モノシリック抵抗体82、端子83と
ともに加熱封着させる。(前接合)この場合、中軸8を
加熱封着させた際に、クラック、軟化等が発生しないよ
うに耐熱性に優れた接着剤7の高軟化点ガラスシールを
使用することが必要である。
【0013】接着剤7に中軟化点ガラスシールを使用す
る場合は、凸部61と凹所51の接合部に中軟化点ガラ
スシールを充填させ、絶縁碍子3に中軸8を挿入し同時
に加熱封着させる。(同時接合)この場合、接着剤7の
中軟化点ガラスシールと中軸8のガラスシール81との
軟化点が近似していることが必要である。
【0014】接着剤7に低軟化点ガラスシールを使用す
る場合は、まず後端側部6の凸部61に中心電極4と電
導性ガラスシール81、モノシリック抵抗体82、端子
83を挿入し、加熱封着する。この後、凹所51に凸部
61を嵌合し、低軟化点ガラスシールを充填させ、中軸
8の特性に影響を与えない温度で接合する。(後接合)
また、凹所51と凸部61の接合部の温度が充分に低い
条件で使用され、樹脂の劣化が起きない場合には、接着
材7を樹脂にすれば安価で容易に製造できる。いずれの
場合も、接着材7は、充分に絶縁性、耐電圧性が高いこ
とが重要である。
【0015】次に、凹所51と凸部61の接合部の形
状、接合方法を変えて制作したスパークプラグを4気
筒、2000ccエンジンで5000rpm×全開、1
00時間の耐電圧実機耐久テストを行った結果を表1に
示す。また、耐久テスト後の比較例のスパークプラグ断
面図を図4に示す。
【表1】
【0016】この発明の実施例A、Bは、ハ〜ニの嵌合
寸法が長く、スパークプラグの先端部へ凸部61が深く
入り込み、接合部が高温となるため中〜高軟化点ガラス
シールを使用している。C、D、Fは、前記A、Bと逆
にハ〜ニの寸法が短く、接合部の温度が比較的低いため
低軟化点ガラスシール、あるいは耐熱樹脂を使用した。
Eは、ハ〜ニの寸法が短いものを絶縁碍子3、中心電極
4、中軸8を同時に結合した。この発明の実施例である
A〜Eは、いずれも100時間の耐久テストの間変化な
く、正常に作動し良好な結果が得られた。
【0017】この耐久テストの比較例であるGは、絶縁
碍子3が窒化アルミニウムのみで構成される一体型であ
り、数時間で貫通が認められた。Hは、先端側部5と後
端側部6両方を窒化アルミニウムからなるため、接着剤
7の耐電圧性能だけでは放電電圧に耐える事ができず
に、数時間で貫通が認められた。Iは、後端側部6の凸
部61の先端が主体金具2の最小径部の先端側エッジと
同位置であり、Gよりも早く貫通が認められた。Jは、
主体金具2の最小径部に接合部がオーバーラップしてい
ない。またKは、図3に示すように先端側部5に凸部
を、後端側部6に凹所を持ち、耐電圧性を補強する効果
がない。このためJ、KもGと同様に数時間で貫通が認
められた。Lは、実施例Aのハ〜ニ、ロ〜ニの寸法と同
様の絶縁碍子3であるが、接着剤7を用いず、主体金具
2で組付けられている。このため結合部に絶縁性が乏し
いため、接合部において火花放電が起こってしまい、機
関を始動させることができなかった。つまり、比較例で
あるG〜Lは、絶縁碍子3の絶縁性、耐電圧性の不足か
ら絶縁碍子3の貫通等の発生によって機関の失火や停止
を起こしてしまう。
【0018】熱伝導性に優れ、安価な窒化アルミニウム
を先端側部5に使用することで、スパークプラグ先端部
での高温を素早く熱引きさせ、耐電圧性に優れたアルミ
ナを後端側部6に使用し、これらの接着を絶縁性に優れ
たガラスシール材を用いることによって、火花貫通など
の不具合を生じさせることなく、経済的な信頼性の高い
スパークプラグを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例にかかるスパークプラグの要
部断面図である。
【図2】この発明の実施例にかかるスパークプラグの要
部拡大断面図である。
【図3】耐久テストに使用した比較例の要部拡大断面図
である。
【図4】耐久テスト後の比較例の要部拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
1 接地電極 2 主体金具 3 絶縁碍子 4 中心電極 5 先端側部 6 後端側部 31 軸孔 51 凹所 61 凸部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 雅弘 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状主体金具に、軸孔を有する絶縁碍
    子を嵌め込んで固着し、前記軸孔に中心電極を嵌着して
    なるスパークプラグにおいて、 前記絶縁碍子は、窒化アルミニウムを主体とする先端側
    部と、酸化アルミニウムを主体とする後端側部とからな
    り、先端側部の後端の中心に設けた凹所に後端側部の先
    端中心に設けた凸部を嵌め込んで一体化したことを特徴
    とするスパークプラグ。
  2. 【請求項2】 請求項1のスパークプラグにおいて、先
    端側部と後端側部の環状接合部の両端が主体金具の最小
    径部にオーバーラップする位置関係にしたことを特徴と
    するスパークプラグ。
  3. 【請求項3】 請求項1および請求項2のスパークプラ
    グにおいて、絶縁碍子の接合部をガラスシール材または
    耐熱性樹脂の接着剤で接合したことを特徴とするスパー
    クプラグ。
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