JPH0567488A - スパークプラグ - Google Patents
スパークプラグInfo
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- JPH0567488A JPH0567488A JP22793191A JP22793191A JPH0567488A JP H0567488 A JPH0567488 A JP H0567488A JP 22793191 A JP22793191 A JP 22793191A JP 22793191 A JP22793191 A JP 22793191A JP H0567488 A JPH0567488 A JP H0567488A
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- JP
- Japan
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- tip
- spark plug
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- pure
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 中心電極の先端部に溶接した貴金属チップの
熱引きの向上と、貴金属チップの溶接強度の向上とが同
時に達成できるスパークプラグの提供。 【構成】 純NiまたはNi合金製外層41と、該外層
の中心部に埋設されたCuまたはAgを主体とする良熱
伝導性金属製中間層42と、該中間層の中心部に配され
た純Ni、Ni合金または純Fe製芯43とからなる3
層材40の先端に貴金属チップ5を溶接してなる中心電
極4を備える。望ましくは、貴金属チップ5は、0.1
〜15.0重量%の稀土類金属酸化物と、イリジウム、
またはルテニウムのいずれか1つ以上の残余との焼結体
からなる。
熱引きの向上と、貴金属チップの溶接強度の向上とが同
時に達成できるスパークプラグの提供。 【構成】 純NiまたはNi合金製外層41と、該外層
の中心部に埋設されたCuまたはAgを主体とする良熱
伝導性金属製中間層42と、該中間層の中心部に配され
た純Ni、Ni合金または純Fe製芯43とからなる3
層材40の先端に貴金属チップ5を溶接してなる中心電
極4を備える。望ましくは、貴金属チップ5は、0.1
〜15.0重量%の稀土類金属酸化物と、イリジウム、
またはルテニウムのいずれか1つ以上の残余との焼結体
からなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、中心電極の先端に貴
金属チップを溶接したスパークプラグに関する。
金属チップを溶接したスパークプラグに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車エンジンなどのガソリン機関で
は、耐火花消耗性向上のため電極先端に白金(Pt)合
金など貴金属チップを溶接したスパークプラグが使用さ
れている。このスパークプラグは、ニッケル(Ni)合
金製母材(外層)に熱電導性に優れた銅(Cu)芯を埋
設した2層材を使用し、母材の先端に貴金属チップを溶
接した中心電極を有する。
は、耐火花消耗性向上のため電極先端に白金(Pt)合
金など貴金属チップを溶接したスパークプラグが使用さ
れている。このスパークプラグは、ニッケル(Ni)合
金製母材(外層)に熱電導性に優れた銅(Cu)芯を埋
設した2層材を使用し、母材の先端に貴金属チップを溶
接した中心電極を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに上記スパーク
プラグは、貴金属チップ溶接面とCu芯との間に熱伝導
性の悪い母材層が0.5mm以上の厚さで介在してい
た。このため、燃焼室に露出した貴金属チップ表面から
受ける熱を、Cu芯を介して中心電極の後端側に逃が
す、いわゆる熱引きが十分でない欠点があった。この結
果、特に高速、高負荷運転では貴金属チップが過昇温
し、貴金属チップの消耗や、溶接面付近のひび割れなど
が生じ易く、耐久性向上の妨げとなっていた。また貴金
属チップをCu芯に近接させて溶接すれば、熱引きは向
上できるが、Cu芯先端部を被覆するNi合金層が薄く
なり、溶接強度が低下し易いとともに、Ni合金製母材
とCu芯との熱膨張差により貴金属チップに熱応力が加
わる。これにより、貴金属チップの剥離が生じ易いとと
もに、Cu芯の先端に冷熱サイクリックによる空洞がで
きたり、Ni合金製母材の薄肉部にクラックが生じ易
い。さらに、Ptは高価であるため安価なイリジウム
(Ir)またはルテニウム(Ru)を用いれば安価に製
造できるが、Irは900〜1000℃の高温において
酸化揮発し易い欠点がある。この発明の目的は、貴金属
チップの熱引きの向上と、貴金属チップの溶接強度の向
上とが同時に達成できるとともに、上記Cu芯先端の空
洞の発生やNi合金製母材のクラックの発生が防止でき
るスパークプラグの提供にある。請求項2に記載の発明
の目的は、Ir又はRuを主体とするサーメット製チッ
プを用い、これら金属の高温酸化揮発による消耗が効果
的に防止でき、これにより安価で耐久性の向上したスパ
ークプラグの提供にある。
プラグは、貴金属チップ溶接面とCu芯との間に熱伝導
性の悪い母材層が0.5mm以上の厚さで介在してい
た。このため、燃焼室に露出した貴金属チップ表面から
受ける熱を、Cu芯を介して中心電極の後端側に逃が
す、いわゆる熱引きが十分でない欠点があった。この結
果、特に高速、高負荷運転では貴金属チップが過昇温
し、貴金属チップの消耗や、溶接面付近のひび割れなど
が生じ易く、耐久性向上の妨げとなっていた。また貴金
属チップをCu芯に近接させて溶接すれば、熱引きは向
上できるが、Cu芯先端部を被覆するNi合金層が薄く
なり、溶接強度が低下し易いとともに、Ni合金製母材
とCu芯との熱膨張差により貴金属チップに熱応力が加
わる。これにより、貴金属チップの剥離が生じ易いとと
もに、Cu芯の先端に冷熱サイクリックによる空洞がで
きたり、Ni合金製母材の薄肉部にクラックが生じ易
い。さらに、Ptは高価であるため安価なイリジウム
(Ir)またはルテニウム(Ru)を用いれば安価に製
造できるが、Irは900〜1000℃の高温において
酸化揮発し易い欠点がある。この発明の目的は、貴金属
チップの熱引きの向上と、貴金属チップの溶接強度の向
上とが同時に達成できるとともに、上記Cu芯先端の空
洞の発生やNi合金製母材のクラックの発生が防止でき
るスパークプラグの提供にある。請求項2に記載の発明
の目的は、Ir又はRuを主体とするサーメット製チッ
プを用い、これら金属の高温酸化揮発による消耗が効果
的に防止でき、これにより安価で耐久性の向上したスパ
ークプラグの提供にある。
【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、純NiまたはNi合金製外層と、該外層の中心部
に埋設されたCuまたはAgを主体とする良熱伝導性金
属製中間層と、該中間層の中心部に配された純Ni、N
i合金または純Fe製芯とからなる3層材の先端に貴金
属チップを溶接してなる中心電極を備える。請求項2に
記載のスパークプラグは、貴金属チップが、0.1〜1
5.0重量%の稀土類金属酸化物と、イリジウムまたは
ルテニウムのいずれか1つ以上の残余との焼結体からな
る。
グは、純NiまたはNi合金製外層と、該外層の中心部
に埋設されたCuまたはAgを主体とする良熱伝導性金
属製中間層と、該中間層の中心部に配された純Ni、N
i合金または純Fe製芯とからなる3層材の先端に貴金
属チップを溶接してなる中心電極を備える。請求項2に
記載のスパークプラグは、貴金属チップが、0.1〜1
5.0重量%の稀土類金属酸化物と、イリジウムまたは
ルテニウムのいずれか1つ以上の残余との焼結体からな
る。
【0005】
【発明の作用、効果】この発明のスパークプラグでは、
貴金属チップは良熱伝導性中間層に近接しているので、
燃焼室に露出したチップ表面からの受熱は該中間層を介
して迅速に後方に伝達され、チップは低温に保たれる。
また中心電極の中心に外層と熱膨張率が同一または近似
した芯を有し、チップは少なくともこれら外層および芯
の双方に溶接できるので、低温と高温との繰り返しによ
る熱応力は緩和され、剥離は防止される。これらによ
り、Cu芯先端の空洞の発生やNi合金製母材のクラッ
クの発生が防止できる。請求項2に記載の発明では、I
r又はRuと、稀土類金属酸化物とを焼結してサーメッ
トとし、Irの粒界を稀土類酸化物で被覆する。これに
よりIr等と酸素との接触を阻止してIr等の酸化揮発
を防止している。この結果、消耗による火花放電間隙の
拡大が少なく、安価で耐久性に優れたスパークプラグが
得られる。
貴金属チップは良熱伝導性中間層に近接しているので、
燃焼室に露出したチップ表面からの受熱は該中間層を介
して迅速に後方に伝達され、チップは低温に保たれる。
また中心電極の中心に外層と熱膨張率が同一または近似
した芯を有し、チップは少なくともこれら外層および芯
の双方に溶接できるので、低温と高温との繰り返しによ
る熱応力は緩和され、剥離は防止される。これらによ
り、Cu芯先端の空洞の発生やNi合金製母材のクラッ
クの発生が防止できる。請求項2に記載の発明では、I
r又はRuと、稀土類金属酸化物とを焼結してサーメッ
トとし、Irの粒界を稀土類酸化物で被覆する。これに
よりIr等と酸素との接触を阻止してIr等の酸化揮発
を防止している。この結果、消耗による火花放電間隙の
拡大が少なく、安価で耐久性に優れたスパークプラグが
得られる。
【0006】
【実施例】図1は、この発明にかかるスパークプラグを
示す。このスパークプラグは、先端面にL字形の外側電
極11が溶接された筒状の主体金具1内に、軸穴21付
き絶縁碍子2を嵌め込んでいる。絶縁碍子2は、主体金
具内周に設けた段座12にパッキン13を介して絶縁碍
子2の座面22を係止し、主体金具頭部14をかしめる
ことにより固定されている。前記軸穴21には、先端側
に中心電極4が挿入され、その先端部4Aが絶縁碍子2
の先端より突出し、後端鍔部4Bが軸穴21の段部に当
接している。軸穴21の後端側には、導電性ガラスシー
ル31に挟まれたモノシリック抵抗体32を備えた中軸
3が加熱封着されている。
示す。このスパークプラグは、先端面にL字形の外側電
極11が溶接された筒状の主体金具1内に、軸穴21付
き絶縁碍子2を嵌め込んでいる。絶縁碍子2は、主体金
具内周に設けた段座12にパッキン13を介して絶縁碍
子2の座面22を係止し、主体金具頭部14をかしめる
ことにより固定されている。前記軸穴21には、先端側
に中心電極4が挿入され、その先端部4Aが絶縁碍子2
の先端より突出し、後端鍔部4Bが軸穴21の段部に当
接している。軸穴21の後端側には、導電性ガラスシー
ル31に挟まれたモノシリック抵抗体32を備えた中軸
3が加熱封着されている。
【0007】中心電極4は、図2に示すごとく、先端が
径小となっている円柱状を呈し、15.0重量%のC
r、8.0重量%の鉄(Fe)を含むNi合金製の外層
41、該外層41に埋め込まれたCu又は銀(Ag)を
主体とする良熱伝導金属製の中間層42、および該中間
層42の中心に埋設された純Ni、純FeまたはNi合
金材料製の芯43とからなる3層材40の先端に、貴金
属チップ5を溶接してなる。なお外層41と芯43と
は、軸方向の熱膨張率が近似していればよい。
径小となっている円柱状を呈し、15.0重量%のC
r、8.0重量%の鉄(Fe)を含むNi合金製の外層
41、該外層41に埋め込まれたCu又は銀(Ag)を
主体とする良熱伝導金属製の中間層42、および該中間
層42の中心に埋設された純Ni、純FeまたはNi合
金材料製の芯43とからなる3層材40の先端に、貴金
属チップ5を溶接してなる。なお外層41と芯43と
は、軸方向の熱膨張率が近似していればよい。
【0008】チップ5は、この実施例では、外層41の
先端面の中心に設けられ、中間層42および芯43の先
端に達する小穴44に、チップの基部51が嵌め込ま
れ、該基部51と外層41との嵌合面(接合面)5Aを
全周にわたって溶接し、チップ端面52は前記中間層4
2および芯43の先端と接触している。なお、チップ5
を小穴44に当てがい、抵抗溶接5Bしたのち、前記嵌
合面5Aをレーザー溶接すると、溶接強度が増大できる
とともに、チップ5と中間層42との接合度合いが増
し、熱引きが最も良好となる。
先端面の中心に設けられ、中間層42および芯43の先
端に達する小穴44に、チップの基部51が嵌め込ま
れ、該基部51と外層41との嵌合面(接合面)5Aを
全周にわたって溶接し、チップ端面52は前記中間層4
2および芯43の先端と接触している。なお、チップ5
を小穴44に当てがい、抵抗溶接5Bしたのち、前記嵌
合面5Aをレーザー溶接すると、溶接強度が増大できる
とともに、チップ5と中間層42との接合度合いが増
し、熱引きが最も良好となる。
【0009】チップ5は、Irの粉末85.0重量%
と、稀土類金属酸化物であるイットリア( Y2 03 )
の粉末15.0重量%とを焼結した焼結体からなり、円
柱状を呈する。この焼結体は、Irの粒界にイットリア
が入り込んだサーメットとなっている。イットリアの添
加量は、0.1〜15.0重量%であることが必要であ
り、望ましくは5.0〜10.0重量%の範囲が良い。
またイットリアの他にトリア(ThO2 )、酸化ランタ
ン(La2 O3 )など他の稀土類金属酸化物を用いるこ
とも可能である。
と、稀土類金属酸化物であるイットリア( Y2 03 )
の粉末15.0重量%とを焼結した焼結体からなり、円
柱状を呈する。この焼結体は、Irの粒界にイットリア
が入り込んだサーメットとなっている。イットリアの添
加量は、0.1〜15.0重量%であることが必要であ
り、望ましくは5.0〜10.0重量%の範囲が良い。
またイットリアの他にトリア(ThO2 )、酸化ランタ
ン(La2 O3 )など他の稀土類金属酸化物を用いるこ
とも可能である。
【0010】稀土類金属酸化物の含有量は、図3に示す
実験データから証明されるように、0.1重量%以下で
あると、900〜1000℃におけるIrの酸化揮発の
抑止効果がほどんど生じない。また15.0重量%を越
えると耐熱衝撃性が低下し、後記する溶接時にひび割れ
の発生が増大する。またIrに他の金属として、Ruを
用いることができ、さらにはこれら双方を含む3元系と
してもよく、この場合においても稀土類金属酸化物の添
加割合は上記範囲内にあることが必要である。
実験データから証明されるように、0.1重量%以下で
あると、900〜1000℃におけるIrの酸化揮発の
抑止効果がほどんど生じない。また15.0重量%を越
えると耐熱衝撃性が低下し、後記する溶接時にひび割れ
の発生が増大する。またIrに他の金属として、Ruを
用いることができ、さらにはこれら双方を含む3元系と
してもよく、この場合においても稀土類金属酸化物の添
加割合は上記範囲内にあることが必要である。
【0011】中心電極4へのチップ5の溶接方法を図4
とともに説明する。3層材40は、図4の(イ)に示す
如く、外径2.5mmの外層41、外径1.4mmで砲
弾状の先端部が外層内に埋設されている中間層42、お
よび直径0.5mmの芯43からなる3層材40を押出
により成形する。つぎに、その先端部を切削して、図4
の(ロ)に示す外径1.0mmの先端径小部4A及び直
径0.55mmの小穴44を設ける。つぎに図4の
(ハ)に示すごとく、該小穴44に円柱状のチップ5を
嵌め込み、嵌合面5Aの全周をレーザー溶接、電子ビー
ム溶接、またはアルゴン溶接される。溶接前のチップ5
は、直径D=0.5mm、長さH=1.4mmの円柱で
あり、小穴44は深さh=0.5mmとなっている。
とともに説明する。3層材40は、図4の(イ)に示す
如く、外径2.5mmの外層41、外径1.4mmで砲
弾状の先端部が外層内に埋設されている中間層42、お
よび直径0.5mmの芯43からなる3層材40を押出
により成形する。つぎに、その先端部を切削して、図4
の(ロ)に示す外径1.0mmの先端径小部4A及び直
径0.55mmの小穴44を設ける。つぎに図4の
(ハ)に示すごとく、該小穴44に円柱状のチップ5を
嵌め込み、嵌合面5Aの全周をレーザー溶接、電子ビー
ム溶接、またはアルゴン溶接される。溶接前のチップ5
は、直径D=0.5mm、長さH=1.4mmの円柱で
あり、小穴44は深さh=0.5mmとなっている。
【0012】この中心電極4を有するスパークプラグ
は、チップ5の基部52と、中間層42および芯43の
先端とが近接している。このため熱引きが円滑になされ
チップ5の温度を後記する測定結果の如く数十℃前後低
く保つことができる。チップ5の基部52と中間層42
の先端面とは、直接に溶接または接触していることが望
ましいが、溶接時にチップ5の先端52と中間層42お
よび芯43の先端との間に、溶融した金属による薄い金
属層が形成される場合があり、0.3mm以下に近接し
ていればチップ5を低温に保つ効果がある。
は、チップ5の基部52と、中間層42および芯43の
先端とが近接している。このため熱引きが円滑になされ
チップ5の温度を後記する測定結果の如く数十℃前後低
く保つことができる。チップ5の基部52と中間層42
の先端面とは、直接に溶接または接触していることが望
ましいが、溶接時にチップ5の先端52と中間層42お
よび芯43の先端との間に、溶融した金属による薄い金
属層が形成される場合があり、0.3mm以下に近接し
ていればチップ5を低温に保つ効果がある。
【0013】図5の(イ)、(ロ)のグラフは、耐久試
験の結果を示す。 (イ)図1および図2に示したスパークプラグ、図5
に示す貴金属チップ5と良熱伝導性金属芯45とが0.
5mm離れて溶接されたスパークプラグ、および貴金
属チップ5と良熱伝導性金属芯45とが接触して溶接さ
れたスパークプラグとを、2000cc、6気筒のガ
ソリン機関に装着し、5500rpm、全負荷1分間
と、アイドリング1分間との冷熱サイクリック耐久試験
を300時間(9000サイクル)行い、電極の消耗度
合いを調査した結果を示す。孔の発生については、X線
撮影を行い、成長度合いを検査した。 (ロ)は上記のエンジンテスト終了後のスパークプラグ
を水冷室を備えた支持部材に装着してバーナーで加熱
し、貴金属チップ5の受熱温度を放射温度計により測定
した結果を示す。この発明のスパークプラグは、スパ
ークプラグ、と比較して、貴金属チップ5が低温に
維持できることが証明されている。
験の結果を示す。 (イ)図1および図2に示したスパークプラグ、図5
に示す貴金属チップ5と良熱伝導性金属芯45とが0.
5mm離れて溶接されたスパークプラグ、および貴金
属チップ5と良熱伝導性金属芯45とが接触して溶接さ
れたスパークプラグとを、2000cc、6気筒のガ
ソリン機関に装着し、5500rpm、全負荷1分間
と、アイドリング1分間との冷熱サイクリック耐久試験
を300時間(9000サイクル)行い、電極の消耗度
合いを調査した結果を示す。孔の発生については、X線
撮影を行い、成長度合いを検査した。 (ロ)は上記のエンジンテスト終了後のスパークプラグ
を水冷室を備えた支持部材に装着してバーナーで加熱
し、貴金属チップ5の受熱温度を放射温度計により測定
した結果を示す。この発明のスパークプラグは、スパ
ークプラグ、と比較して、貴金属チップ5が低温に
維持できることが証明されている。
【0014】図6は、この発明のスパークプラグの他の
実施例を示す。この実施例では、貴金属チップ5を薄い
平板状とし、芯43の先端部を径大に形成している。貴
金属チップ5は、抵抗溶接により芯43および外層41
に溶接5Bした後、外層41との接合部5Aを再度レー
ザー溶接により溶接している。これによりチップ5の溶
接強度が増し、耐久性が増大できる。
実施例を示す。この実施例では、貴金属チップ5を薄い
平板状とし、芯43の先端部を径大に形成している。貴
金属チップ5は、抵抗溶接により芯43および外層41
に溶接5Bした後、外層41との接合部5Aを再度レー
ザー溶接により溶接している。これによりチップ5の溶
接強度が増し、耐久性が増大できる。
【0015】上記実施例においては、貴金属チップ5に
サーメットを用いているが、Pt、鉛(Pd)、金(A
u)とPdとの合金など、耐熱、耐火花消耗性に優れた
他の貴金属を用いても良い。
サーメットを用いているが、Pt、鉛(Pd)、金(A
u)とPdとの合金など、耐熱、耐火花消耗性に優れた
他の貴金属を用いても良い。
【図1】この発明におけるスパークプラグの断面図であ
る。
る。
【図2】中心電極の先端部の拡大断面図である。
【図3】サーメット製チップの耐久実験結果を示すグラ
フである。
フである。
【図4】中心電極の先端部の加工工程図である。
【図5】スパークプラグの耐久実験結果を示すグラフで
ある。
ある。
【図6】他の実施例における中心電極の先端部断面図で
ある。
ある。
1 主体金具 2 絶縁碍子 3 中軸 4 中心電極 40 3層材 41 外層 42 中間層 43 芯 5 貴金属チップ
Claims (2)
- 【請求項1】 純NiまたはNi合金製外層と、該外層
の中心部に埋設されたCuまたはAgを主体とする良熱
伝導性金属製中間層と、該中間層の中心部に配された純
Ni、Ni合金または純Fe製芯とからなる棒状3層材
の先端に貴金属チップを溶接してなる中心電極を備えた
スパークプラグ。 - 【請求項2】 請求項1において、貴金属チップは、
0.1〜15.0重量%の稀土類金属酸化物と、イリジ
ウムまたはルテニウムのいずれか1つ以上の残余との焼
結体からなるスパークプラグ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22793191A JPH0567488A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | スパークプラグ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22793191A JPH0567488A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | スパークプラグ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0567488A true JPH0567488A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16868531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22793191A Pending JPH0567488A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | スパークプラグ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0567488A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0637113A1 (en) * | 1993-07-26 | 1995-02-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | A spark plug |
US6528929B1 (en) | 1998-11-11 | 2003-03-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug with iridium-based alloy chip |
JP2013037807A (ja) * | 2011-08-04 | 2013-02-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
US11621544B1 (en) | 2022-01-14 | 2023-04-04 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Spark plug electrode and method of manufacturing the same |
RU2799493C1 (ru) * | 2022-07-25 | 2023-07-05 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Свеча зажигания для камер сгорания энергетических и двигательных установок |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP22793191A patent/JPH0567488A/ja active Pending
Cited By (7)
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