JPH0644504B2 - スパークプラグ - Google Patents

スパークプラグ

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JPH0644504B2
JPH0644504B2 JP185789A JP185789A JPH0644504B2 JP H0644504 B2 JPH0644504 B2 JP H0644504B2 JP 185789 A JP185789 A JP 185789A JP 185789 A JP185789 A JP 185789A JP H0644504 B2 JPH0644504 B2 JP H0644504B2
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JP
Japan
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insulator
tubular
rear end
shaft hole
spark plug
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JP185789A
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JPH02183985A (ja
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和彦 小塚
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Priority to EP89306218A priority patent/EP0349183B1/en
Priority to US07/369,114 priority patent/US4949006A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、内燃機関のスパークプラグに係わり、先端側
絶縁体(絶縁体脚長部)に熱伝導性に優れた窒化アルミ
ニウムを用いた接合型絶縁体を備えてなる高性能エンジ
ン用のスパークプラグに関する。
[従来の技術] 従来、内燃機関に使用されるスパークプラグを構成する
絶縁体はアルミナを主体とするものが一般的である。
しかしながら、上記従来のものにおいて、絶縁体にアル
ミナを主体とするものを、近年、高性能化している内燃
機関に用いると、アルミナ自体の有する低い熱伝導率の
ため、燃焼室内において発生する燃焼熱の外部への放熱
を十分円滑に行うことができず、この熱を帯びた絶縁体
に起因するプレイグニッション等の弊害が発生する。そ
こで、より熱伝導率の高い窒化アルミニウムによって絶
縁体を構成し、この高い熱伝導率によって効率よく絶縁
体の熱を外部に放散することが特公昭55−46634
号公報に開示されている。
しかし、絶縁体全部を窒化アルミニウムとするとコスト
がかかるため、内燃機関用のスパークプラグの絶縁体材
料として、先端側絶縁体(絶縁体脚長部)に熱伝導率の
良い窒化アルミニウム(AlN)を用い、後端側絶縁体
にコストが低いアルミナ(Al)を用い、両者を
ガラスシール材を挟んで接合した接合型絶縁体を採用す
ると、耐プレイグニッション性に優れ高性能エンジンに
好適であるとともに量産に適するスパークプラグができ
る。
上記先端側絶縁体(AlN)の後端部に形成した環状凸
部と、上記後端側絶縁体(Al)の先端部に形成
した環状凹部をガラスシール材を挟んで接合してなる接
合型絶縁体を生産するに際して、接合部分の強度不足に
より様々な不具合が発生していた。例えば、ガラスシー
ル時に、ガラス接合部にクラックが入り、絶縁体が抜け
て分解する。取付金具をかしめる時に、後端側絶縁体の
かしめ部(環状凹部の後端部近傍)に割れが発生する。
[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、先端側絶縁体(AlN)の後端部に形成し
た環状凸部と、後端側絶縁体(Al)の先端部に
形成した環状凹部をガラスシール材を挟んで接合した接
合型絶縁体を生産するにあたって、接合部の寸法を強度
面から規定することによって、接合部分の強度不足によ
り発生していた様々な不具合を解決することにある。例
えば、(イ)ガラスシール時に、ガラス接合部にクラッ
クが入り、絶縁体が抜けて分解することを防止する。
(ロ)取付金具をかしめる時に、後端側絶縁体のかしめ
部に割れが発生することを防止する。
以上により、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性能エンジンに用いても、耐
プレイグニッション性に優れ、十分な耐熱衝撃性を有
し、且つコストを抑え、量産適用に優れ、さらに製造工
程における歩留まりが良い接合型絶縁体(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、該筒状主体金具の先端側に嵌め込
まれるとともに、窒化アルミニウム製で軸孔付の筒状先
端側絶縁体と、該筒状先端側絶縁体の後部に、ガラスシ
ール材を挟んで接合するアルミナ製で軸孔付の筒状後端
側絶縁体とからなる接合型絶縁体と、先端を前記筒状先
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等からなるスパークプラグ
において、 前記筒状先端側絶縁体の後端部に長さ2.0mm以上の環状
凸部を形成し、前記筒状後端側絶縁体の先端部に環状凸
部に対応する長さ2.0mm以上の環状凹部を形成し、両者
を長さ2.0mm以上、肉厚2.0mm以下の環状のガラスシール
材を挟んで接合したことをことを技術的手段とし、さら
に、前記筒状後端側絶縁体の環状凹部の肉厚は、1.5mm
以上であることを技術的手段とする。
[作用および発明の効果] 以上の構成に述べたように、本発明のスパークプラグ
は、(a)絶縁体(絶縁碍子)の先端側に熱伝導性に優
れ、十分な耐熱衝撃性を有する窒化アルミニウム(Al
N)を用い、後端側にコストが低いアルミナ((Al
))を用いる。先端側絶縁体の後端部に形成した環
状凸部と後端側絶縁体の先端部に形成した環状凹部を接
合面に配したガラスシール材で接合する。これにより、
耐プレイグニッション性に優れ、十分な耐熱衝撃性を有
し、且つコストを抑え、量産適用に優れる。(b)両者
を接合するガラスシール材の寸法を、長さ2.0mm以上、
肉厚2.0mm以下とする。これにより、ガラスシール工程
の時に要求される強度(ガラスシール時にかかる最大20
0kgの荷重に対応する)を確保でき、ガラスシール時
に、ガラス接合部にクラックが入り、絶縁体が抜けて分
解することを阻止できる。(c)後端側絶縁体の環状凹
部の肉厚は、1.5mm以上とする。これにより取付金具を
かしめる時に、後端側絶縁体のかしめ部に割れが発生す
ることを防止できる。
以上に述べたごとく、本発明によれば耐プレイグニッシ
ョン性に優れ十分な耐熱衝撃性を有するとともに低コス
トで製造工程における歩留まりが非常に良い接合型絶縁
体(絶縁碍子)を備えた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グ100を第1図〜第
2図に基づき説明する。
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、後端部に環状凸部11が形成さ
れた熱伝導性に優れた窒化アルミニウム(AlN)製の
筒状先端側絶縁体10が嵌め込まれている。該筒状先端側
絶縁体10の後部には、前記環状凸部11と接合する環状凹
部21が先端部に形成されたコストが低いアルミナ(Al
)製の筒状後端側絶縁体20が環状のガラスシール
材40を介して接合されて、両者で接合型絶縁体(絶縁碍
子)30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の接合部の長
さすなわちガラスシール材40の長さ寸法lは、本実施例
では4.0mm(ガラスシール時にかかる最大200kgの荷重に
対応するために最小限2.0mm以上とする必要がある)、
肉厚寸法tは1.0mm(ガラスシール時にかかる最大200kg
の荷重に対応するために最大限2.0mm以下とする必要が
ある)である。
また、ガラスシール材40は、CaO,BaO,Al
,SiO系のガラスである。
筒状後端側絶縁体20の環状凹部21の肉厚寸法wは、本実
施例では3.0mm(金具かしめ時にかかる最大限約5トン
の荷重に対応するために最小限1.5mm以上とする必要が
ある)である。
窒化アルミニウム(AlN)製の先端側絶縁体10は、先
端側の軸孔小径部13と後端側の軸孔大径部14からなる軸
孔15を有する。
アルミナ(Al)製の筒状後端側絶縁体20は、前
記軸孔大径部14に連続する同径の軸孔22を有する。
筒状先端側絶縁体10の軸孔小径部13とこれに連続する軸
孔大径部14には、耐熱性ニッケル合金製で内部に銅芯を
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、接合型絶縁体30の軸
孔15、22の後側から挿入され、その鍔状部51で軸孔大径
部14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13に必要に応じて耐熱性無機接着剤52
により接着されている。
前記軸孔15、22内の中心電極50の後側には、本実施例で
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
封着ガラス60を挟んで、端子80が一体に加熱封着されて
いる。
次に本発明の要旨である窒化アルミニウム(AlN)製
の筒状先端側絶縁体10とアルミナ(Al)製の筒
状後端側絶縁体20の接合部のガラスシール材40の肉厚寸
法tおよび長さ寸法lを変えて行った強度試験を第3図
〜第4図のグラフに示す。
ガラスシール時には、最大200kgの荷重がかかるので、
ガラスシール時の雰囲気温度1000℃にて先端側と後端側
の絶縁体の引張りテストを行った。
第3図は、接合部のガラスシール材40の長さ寸法l=4.
0mmで一定とし、肉厚寸法t(mm)がそれぞれ0.5mm,1.0
mm,1.5mm,2.0mm,2.5mm,3.0mmである接合型絶縁体30を製
造して、引張りテストを行った結果である。
第4図は、接合部のガラスシール材40の肉厚寸法t=1.
0mmで一定とし、長さ寸法l(mm)がそれぞれ0.5mm,1.0
mm,1.5mm,2.0mm,3.0mm,4.0mm,5.0mm,6.0mmである接合型
絶縁体30を製造して、引張りテストを行った結果であ
る。
最大200kgの荷重に対応する必要があるので、l≧2.0m
m,t≦2.0mmが必要である。
次に筒状後端側絶縁体20の環状凹部21の肉厚寸法wを変
えて行った強度試験を第5図のグラフに示す。
環状凹部の肉厚寸法w(mm)がそれぞれ0.5mm,1.0mm,1.
5mm,2.0mm,3.0mm,4.0mmである接合型絶縁体30を製造し
て、金具かしめ加工を実施して、後端側絶縁体20のかし
め部(環状凹部21の後端部近傍)に割れが発生する荷重
を測定する。
測定の結果、金具かしめ時にかかる最大限約5トンの荷
重に対応するために、w≧1.5mmが必要である。
以上述べたごとく、接合部の寸法は、 接合部のガラスシール材40の肉厚寸法t≦2.0mm 接合部のガラスシール材40の長さ寸法l≧2.0mm 筒状後端側絶縁体20の環状凹部21の肉厚寸法w≧1.5mm の3つの寸法条件を満たすことにより、スパークプラグ
を組付け加工する時に、接合型絶縁体30の破損が防止さ
れ、製造工程における歩留まりが向上する。
【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図はその部分断面図、第3図は接合部のガ
ラスシール材の肉厚寸法tを変えて行った強度試験のグ
ラフ、第4図は接合部のガラスシール材の長さ寸法lを
変えて行った強度試験のグラフ、第5図は筒状後端側絶
縁体の環状凹部の肉厚寸法wを変えて行った強度試験の
グラフである。 図中、10…筒状後端側絶縁体、11…環状凸部、15…軸
孔、20…筒状後端側絶縁体、21…環状凹部、22…軸孔、
30…接合型絶縁体、40…ガラスシール材、50…中心電
極、60…導電性封着ガラス、80…端子、90…筒状主体金
具、100…スパークプラグ、l…ガラスシール材の長さ
寸法、t…ガラスシール材の肉厚寸法、w…筒状後端側
絶縁体の環状凹部の肉厚寸法

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒状主体金具と、 該筒状主体金具の先端側に嵌め込まれるとともに、窒化
    アルミニウム製で軸孔付の筒状先端側絶縁体と、該筒状
    先端側絶縁体の後部に、ガラスシール材を挟んで接合す
    るアルミナ製で軸孔付の筒状後端側絶縁体とからなる接
    合型絶縁体と、 先端を前記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等からなる
    スパークプラグにおいて、 前記筒状先端側絶縁体の後端部に長さ2.0mm以上の環状
    凸部を形成し、前記筒状後端側絶縁体の先端部に環状凸
    部に対応する長さ2.0mm以上の環状凹部を形成し、両者
    を長さ2.0mm以上、肉厚2.0mm以下の環状のガラスシール
    材を挟んで接合したことを特徴とするスパークプラグ。
  2. 【請求項2】前記筒状後端側絶縁体の環状凹部の肉厚
    は、1.5mm以上であることを特徴とする請求項1記載の
    スパークプラグ。
JP185789A 1988-06-21 1989-01-06 スパークプラグ Expired - Lifetime JPH0644504B2 (ja)

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