JPH0696836A

JPH0696836A - スパークプラグ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0696836A
Application number: JP3263789A
Authority: JP
Inventors: Andre Demeuter; デムートアンドレ; Michael Lenk; レンクマイケル
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1994-04-08
Also published as: GB2248879A; CA2052975A1; GB9022164D0; EP0480670A1

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、コスト要因を大幅に低減で
きるスパークプラグ、その製造方法及びレンジを提供す
ることにある。【構成】普通のスパークプラグの熱価を変えるため、
本発明のスパークプラグは、絶縁体（１２）と外側シェ
ル（１３）との間の環状空間（１７）に熱伝導性材料
（２４）を充填し、この熱伝導性材料（２４）は、エン
ジンのあらゆる作動条件下でも絶縁体（１２）及びシェ
ル（１３）と緊密に接触した状態を維持できるように構
成されている。従って、種々の熱価をもつスパークプラ
グの１レンジを、同一の構成部品で構成でき、コスト要
因の低下に貢献する事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、次のような構成、すな
わち、中心電極と、該中心電極を包囲する絶縁体と、外
側シェルと、絶縁体から突出している中心電極の端部と
の間にスパークギャップを形成するように配置された少
なくとも１つの接地電極とを有しており、絶縁体の一部
が、該絶縁体の所定の長さに沿って延びており且つスパ
ークギャップに向かって開放している実質的な環状空間
によりシェルから分離されているスパークプラグに関す
る。また、本発明は、上記形式のスパークプラグの製造
方法及びそのようなスパークプラグのレンジにも関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】上記の
ようなスパークプラグは、普通のスパークプラグと比べ
て特別な特徴はなく、例えば、米国特許第4,568,855
号、第4,742,265 号、第4,771,210 号、第4,795,944
号、第4,810,929 号及び第4,814,665 号に開示されたも
のがある。これらのスパークプラグ及びこれらと同様な
スパークプラグは、他の多くの特許を通じて良く知られ
ており、本発明のスパークプラグに関する一般的な目的
についての説明は省略する。

【０００３】本発明の１つの特徴がスパークプラグのレ
ンジに関係しているため、先ず、本願において使用する
用語「レンジ」が何を意味するものであるかを説明す
る。一般に、スパークプラグ製造会社により製造されて
いる種々の形式のスパークプラグはレンジ及びサブレン
ジに細区分されており、細区分についての分類基準は、
主として、スパークプラグの１つ以上の構成部品（コン
ポーネンツ）についての１つ以上の共通特徴にある。

【０００４】例えば、レンジへの細区分の分類基準が、
スパークプラグシェルのねじのサイズ、長さ並びに六角
部のサイズにある場合には、製造会社は、２０種類程の
スパークプラグを製造せざるを得ないであろう。これ
は、スパークプラグシェルのねじのサイズ、長さ並びに
六角部のサイズが、製造販売されるスパークプラグを装
着すべきエンジンの形状に基づいていることから、スパ
ークプラグの製造会社にとって実際に必要なことであ
る。より詳しくは、スパークプラグシェルのねじのサイ
ズ、長さ並びに六角部のサイズは、実際には、エンジン
のシリンダヘッドの形状に基づいており、異なるエンジ
ンに１種類のシリンダヘッドを用いることができる。

【０００５】本願における用語「レンジ」は、上記例に
定義したように理解すべきである。すなわち、レンジと
は、スパークプラグシェルのねじのサイズ、長さ並びに
六角部のサイズが同じである一連の全てのスパークプラ
グをいうものである。このように定義されたレンジには
５０種類程のスパークプラグが含まれ、これらのスパー
クプラグ間の差異には、レンジを定義するもの以外の構
造的差異もある。従って、２０（レンジ）×５０（１レ
ンジ当たりのプラグ数）＝１，０００種類程のプラグが
存在する。

【０００６】一般に、スパークプラグの２０のレンジ
（各レンジには５０種類のスパークプラグが含まれる）
は、更にサブレンジに細区分される。サブレンジの分類
基準は、レンジを定義するもの以外の前記構造的差異で
あり、例えば、（ａ）１つの接地電極を備えたプラグシ
ェル、（ｂ）２つの接地電極を備えたプラグシェル、
（ｃ）多種金属からなる中心電極等に細区分することが
でき、１つのレンジは１０のサブレンジに細区分するこ
とができる。各サブレンジには、例えば、（ａ）１つの
接地電極、（ｂ）２つの接地電極、（ｃ）多種金属から
なる中心電極等をより正確に定義できる特徴により他と
区別される一連のスパークプラグが含まれる。

【０００７】１つのレンジの全てのスパークプラグ（す
なわち、このレンジのサブレンジの全てのスパークプラ
グ）は、スパークプラグのシェルに対する絶縁体（イン
シュレータ）の相対的な軸線方向位置により更に特徴付
けることができる。すなわち、絶縁体とプラグシェルと
の間の環状空間を、例えば大（深い）、中、及び小とい
うように区分することができる。

【０００８】当業者には良く知られているように、普通
のプラグの熱価（heat rating)は、主として、スパーク
ギャップから離れた伝熱経路において絶縁体が最初にシ
ェルと接触する位置により決定される。絶縁体とプラグ
シェルとの間の環状空間の深さの差異により、同じサブ
レンジ内での種々の熱価をもつ一連のスパークプラグが
定められる。換言すれば、そのようなサブレンジの各ス
パークプラグは、当該スパークプラグが使用されるエン
ジンの形式により賦課される或るヒートレンジ内でスパ
ークプラグが最高に作動できるように設計されていると
いうことである。極端なヒートレンジで作動できるよう
に設計されたスパークプラグは、一般に、「コールドプ
ラグ」及び「ホットプラグ」との名称で知られており、
コールドプラグは一般に高比出力エンジン（高性能エン
ジン）に使用され、ホットプラグは低比出力エンジンに
使用される。従来技術においては、環状空間の上記深さ
の差異は、所与のプラグレンジについて種々に構成され
たシェル及び材料を用いて達成されている。

【０００９】ここで留意すべきは、一般に入手できる大
部分のスパークプラグは、一定の熱価（熱価は、主とし
て上記環状空間の深さにより決定される）を有している
ということである。しかしながら、従来技術のスパーク
プラグには、低作動温度では「ホット」プラグの特徴を
呈し、高作動温度では「コールド」プラグの特徴を呈す
るように設計されたいわゆる「自動調整形」スパークプ
ラグもある。米国特許第3,612,931 号及び第3,743,877
号には、自動調整形スパークプラグの幾つかの例が示さ
れている。これらのプラグは、絶縁体とシェルとの間の
環状空間内に配置された熱分流器を備えており、該熱分
流器は絶縁体又はシェルに接着されている。低作動温度
では、熱分流器とシェル（又は絶縁体）との間に熱ギャ
ップ（thermal gap)が存在するため、絶縁体のノーズ部
の領域には熱伝導作用が全く生じない。熱分流器は、所
定の設計温度又はこれより高い温度になると熱分流器が
膨張して、絶縁体とシェルとの間に伝熱経路を形成でき
る寸法を有しており、この場合にはスパークプラグは
「コールド」プラグとして働く。

【００１０】本発明は、一定の熱価をもつスパークプラ
グに関するものである。従来技術のスパークプラグレン
ジにおける非常に重要なコスト要因は、同一レンジにあ
る各スパークプラグについて、種々の絶縁体を設計し、
製造し且つ保管しておかなければならないという事実に
ある。従って本発明は、コスト要因を大幅に低減できる
スパークプラグ、その製造方法及びレンジを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、冒頭に
述べた形式のスパークプラグであって、絶縁体の一部
が、該絶縁体の所定の長さに沿って延びており且つスパ
ークギャップに向かって開放している実質的な環状空間
によりシェルから分離されており、環状空間の一部に熱
伝導性材料が充填されていて、スパークプラグのあらゆ
る作動条件下で絶縁体及びシェルと緊密な接触を保つよ
うに構成されたスパークプラグが提供される。

【００１２】スパークプラグの熱価は、熱伝導性材料が
所定位置に設けられている環状空間の、スパークギャッ
プに向かって開放している残余の部分により決定され
る。従って、本発明によるスパークプラグのレンジは、
同一の絶縁体と、中心電極と、シェルと接地電極とを備
えた幾つかのスパークプラグであって、このレンジにお
ける種々のスパークプラグが種々の熱価をもつように、
環状空間の種々の部分に熱伝導性材料を充填した幾つか
のスパークプラグで構成することができる。

【００１３】本発明によるスパークプラグの製造方法
は、絶縁体とシェルとの間の環状空間の一部に熱伝導性
材料を充填する工程を有しており、熱伝導性材料を絶縁
体及びシェルに緊密に接触させることを特徴としてい
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に関連し
て説明する。最初に図１及び図２を参照すると、普通の
スパークプラグは、中心電極１と、該中心電極１を包囲
している絶縁体２と、導電性材料で作られた外側シェル
３とを有している。外側シェル３には接地電極４が取り
付けられており、該接地電極４は、絶縁体２から突出し
た中心電極１の端部６との間にスパークギャップ５を形
成するように配置されている。

【００１５】図１及び図２に示す各スパークギャップで
は、絶縁体２及びシェル３は、これらの間の環状空間が
絶縁体２の一部に沿って延びており且つスパークギャッ
プ５に向かって開いた形状になるように形成されてい
る。この環状空間は、図１及び図２において、それぞれ
番号７(a) 及び７(b) で示されている。図１のスパーク
プラグの環状空間７(a) の深さＸは、図２のスパークプ
ラグの深さＸ′より小さい。従って、図１のスパークプ
ラグでは、図２のスパークプラグに比べ、電極からの熱
が比較的急速に伝導される。換言すれば、図１には「コ
ールド」プラグが示されており、一方図２には「ホッ
ト」プラグが示されているといえる。

【００１６】図示の２つのスパークプラグでは、異なる
寸法の環状空間７(a) 、７(b) を形成するため、絶縁体
２及びシェル３の構造が異なっている。より詳しくは、
各絶縁体２はシェル３の座９上に載ったフランジ８を有
しており、両スパークプラグにおいて、絶縁体２及びシ
ェル３の端部に対するそれぞれフランジ８及び座９の位
置が異なっている。

【００１７】次に、図３及び図４に関連して、本発明に
よるスパークプラグの製造方法を説明する。先ず、中心
電極１１と、絶縁体１２と、シェル１３と、接地電極１
４とからなるスパークプラグを、任意の適当な方法によ
り組み立てる。この組立ては、従来の方法で行ってもよ
いし、或いは、本件出願人により本願と同時に出願され
た「スパークプラグ及びその製造方法（Spark plug and
method for making it)」という名称に係る係属中の米
国特許出願に記載の新規な方法により行うこともでき
る。この結果得られるスパークプラグの接地電極１４を
含む端部が図３に示されている。接地電極１４は真直位
置にあり、絶縁体１２とシェル１３との間の環状空間１
７の開端部に、何も存在しない状態になっていることに
注目されたい。環状空間１７の深さＹは「ホット」プラ
グの深さＸ′に等しい（すなわち、比較的大きい）。シ
ェル１３の内表面及び絶縁体１２の外表面により形成さ
れる環状空間１７の側壁は、直線状すなわち段部が全く
存在しないことが好ましい。

【００１８】このようにしてスパークプラグが組み立て
られたならば、環状空間１７内に若干量の熱伝導性材料
を挿入する。これは、図３に示すように、ホッパ２１か
ら供給される粉末金属２０、金属筒体（スリーブ）２
２、又は環状空間１７内に嵌入できる形状をもつ螺旋ば
ね２３、又はこれらの組合せの形態で構成できる。粉末
金属、ばね又はスリーブは、例えば銅で形成することが
できる。図４には、熱伝導性材料２４を挿入した後の、
組み立てられたスパークプラグの一部が示されている。
図４において陰影を付した部分は、熱伝導性材料（粉末
金属でも固形金属でもよい）２４が環状空間１７内に緩
く入れられた状態を示すものである。

【００１９】次に、熱伝導性材料２４を圧縮して、シェ
ル１３の内表面及び絶縁体１２の外表面と緊密に接触さ
せる加工を施す。この加工は、図４に示すように、絶縁
体１２又はシェル１３を変形させることなく環状空間１
７の開端部から入り、熱伝導性材料２４を圧縮すること
ができる形状をもつスタンプ２５を用いて行うことがで
きる。この形式のスタンピング方法は当業者において良
く知られており、従ってこれ以上の詳細な説明は行わな
い。熱伝導性材料２４は、それ自体が接合され（粉末金
属又はばねの場合）且つ絶縁体１２及びシェル１３にも
接合されるようになる方法で圧縮される。

【００２０】図５、図６及び図７には、図３及び図４に
示した加工工程を受けた３つのスパークプラグが示され
ている。３つのプラグは、図示の領域において同じであ
るが、環状空間１７内に挿入された熱伝導性材料２４の
深さＺ、Ｚ′、Ｚ″に僅かな差異がある。この結果、図
５の「コールド」プラグから図７の「ホット」プラグま
での範囲の、異なる熱価をもつ３つのスパークプラグが
得られることが理解されよう。図５〜図７に示す３つの
プラグの各々には、閉端部から開端部まで延びている環
状空間１７の長さの所与の部分に沿って熱伝導性材料２
４が充填されており、各プラグにおいてこの所与の長さ
が異なっているため、各プラグは異なる熱価を有してい
る。熱伝導性材料２４と、シェル１３及び絶縁体１２と
の緊密な接触により、スパークギャップからの熱を伝導
する伝熱経路が形成される。熱伝導性材料２４は、該材
料２４と、シェル１３と、絶縁体１２との全接触表面に
亘ってシェル１３及び絶縁体１２と緊密に接触させるべ
きである。もちろん、本発明によるスパークプラグは、
そのレンジの「ホット」側を、環状空間１７内に何も充
填されていないスパークプラグで構成することもでき
る。

【００２１】熱伝導性材料２４の挿入及び圧縮後に、接
地電極１４は、該電極１４と中心電極１１の突出端１６
との間にスパークギャップ１５が形成される位置まで曲
げられる。図８には、この最終工程を完了した後の、図
５のスパークプラグが示されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】異なる熱価をもつ従来技術による２つのスパー
クプラグのうちの一方のスパークプラグを示す縦断面図
である。

【図２】異なる熱価をもつ従来技術による２つのスパー
クプラグのうちの他方のスパークプラグを示す縦断面図
である。

【図３】本発明によるスパークプラグの製造方法を概略
的に示す図面である。

【図４】本発明によるスパークプラグの製造方法を概略
的に示す図面である。

【図５】図３及び図４に示す方法により製造される熱価
の異なる３つのスパークプラグのうちの１つのスパーク
プラグの一部を示す縦断面図である。

【図６】図３及び図４に示す方法により製造される熱価
の異なる３つのスパークプラグのうちの１つのスパーク
プラグの一部を示す縦断面図である。

【図７】図３及び図４に示す方法により製造される熱価
の異なる３つのスパークプラグのうちの１つのスパーク
プラグの一部を示す縦断面図である。

【図８】接地電極をその最終位置まで曲げた後の、図３
のスパークプラグの一部を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１中心電極２絶縁体３外側シェル（シェル）４接地電極５スパークギャップ６中心電極の端部７(a) 環状空間７(b) 環状空間８フランジ９座１１中心電極１２絶縁体１３シェル１４接地電極１５スパークギャップ１６中心電極の突出端１７環状空間２０粉末金属２１ホッパ２２金属筒体（スリーブ）２３螺旋ばね２４熱伝導性材料２５スタンプＸ環状空間の深さＸ′ 環状空間の深さＸ″ 環状空間の深さＹ環状空間の深さＺ熱伝導性材料の深さＺ′ 熱伝導性材料の深さＺ″ 熱伝導性材料の深さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マイケルレンクアメリカ合衆国オハイオ州 43617 トレドウィンブルドンパークブールヴァード 2504

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心電極（１１）と、該中心電極（１
１）を包囲する絶縁体（１２）と、外側シェル（１３）
と、絶縁体（１２）から突出している中心電極（１１）
の端部（１６）との間にスパークギャップ（１５）を形
成するように配置された少なくとも１つの接地電極（１
４）とを備えたスパークプラグを製造する方法であっ
て、シェル（１３）と絶縁体（１２）との間で、絶縁体
（１２）の所定の長さ（Ｙ）に沿って延びており且つス
パークギャップ（１５）に向かって開放している実質的
な環状空間（１７）を形成する工程を有すスパークプラ
グの製造方法において、熱伝導性材料（２４）を絶縁体
（１２）及び中心電極（１１）に緊密に接触させるよう
に、前記環状空間（１７）の一部に熱伝導性材料（２
４）を充填する工程を有することを特徴とするスパーク
プラグの製造方法。
【請求項２】前記熱伝導性材料（２４）が管（２２）
の形態をなして環状空間（１７）内に挿入されることを
特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記熱伝導性材料（２４）が粉末（２
０）の形態をなして環状空間（１７）内に挿入されるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】前記熱伝導性材料（２４）が螺旋ばね
（２３）の形態をなして環状空間（１７）内に挿入され
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載
の方法。
【請求項５】前記充填工程が、環状空間（１７）内に
熱伝導性材料（２４）を押し込む工程を備えていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方
法。
【請求項６】中心電極（１１）と、該中心電極（１
１）を包囲する絶縁体（１２）と、外側シェル（１３）
と、絶縁体（１２）から突出している中心電極（１１）
の端部（１６）との間にスパークギャップ（１５）を形
成するように配置された少なくとも１つの接地電極（１
４）とを有しており、絶縁体（１２）の一部が、該絶縁
体（１２）の所定の長さ（Ｙ）に沿って延びており且つ
スパークギャップ（１５）に向かって開放している実質
的な環状空間（１７）によりシェル（１３）から分離さ
れているスパークプラグにおいて、前記環状空間（１
７）の一部に熱伝導性材料（２４）が充填されていて、
スパークプラグのあらゆる作動条件下で絶縁体（１２）
及びシェル（１３）と緊密な接触を保つように構成した
ことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項７】前記熱伝導性材料（２４）が粉末（２
０）からなることを特徴とする請求項６に記載のスパー
クプラグ。
【請求項８】前記熱伝導性材料（２４）が円筒体から
なることを特徴とする請求項６又は７に記載のスパーク
プラグ。
【請求項９】前記熱伝導性材料（２４）が螺旋ねじか
らなることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に
記載のスパークプラグ。
【請求項１０】前記熱伝導性材料（２４）が金属であ
ることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載
のスパークプラグ。
【請求項１１】前記熱伝導性材料（２４）が銅である
ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載
のスパークプラグ。
【請求項１２】中心電極（１１）と、該中心電極（１
１）を包囲する絶縁体（１２）と、外側シェル（１３）
と、絶縁体（１２）から突出している中心電極（１１）
の端部（１６）との間にスパークギャップ（１５）を形
成するように配置された少なくとも１つの接地電極（１
４）とを有しており、絶縁体（１２）の一部が、該絶縁
体（１２）の所定の部分に沿って延びており且つスパー
クギャップ（１５）に向かって開放している実質的な環
状空間（１７）によりシェル（１３）から分離されてい
る各スパークプラグのレンジにおいて、該レンジの少な
くとも１つのスパークプラグにおいては、前記環状空間
（１７）の一部に熱伝導性材料（２４）が充填されてお
り、前記レンジの少なくとも１つの他のスパークプラグ
においては、前記環状空間（１７）の別の部分に熱伝導
性材料（２４）が充填されており、前記スパークプラグ
内の熱伝導性材料（２４）が、スパークプラグのあらゆ
る作動条件下でシェル（１３）及び絶縁体（１２）と緊
密な接触を保つように構成したことを特徴とするスパー
クプラグのレンジ。
【請求項１３】前記環状空間（１７）にいかなる熱伝
導性材料も充填されていない少なくとも１つのスパーク
プラグを有していることを特徴とする請求項９に記載の
スパークプラグのレンジ。