JPS63136484A - 内燃機関用スパ−クプラグ - Google Patents

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） この発明は、内燃機関用スパークプラグに関し、特に絶
縁碍子と中心電極との間での線膨張係数値の差に起因し
て生じる熱応力により絶縁碍子先端部に割れあるいは亀
裂が発生するのを確実に防止した内燃機関用スパークプ
ラグに関する。

（従来の技術） 内燃機関用スパークプラグ（以下プラグζ記載する）の
絶縁碍子に中心電極を保持する従来方法の一つとして、
特開昭５８−／１０７８９に開示された方法がある。こ
の方法は、 リ　細い釘状に成型した員金属よりなる中心電極チップ
を絶縁孔内に導入し、 ６Ｉ　　絶縁碍子用成形体と該中心電極チップとを共に
焼成炉を通し、この成形体が焼結されて絶縁碍子と、な
る時に成、形体が収縮することを利用して中心’Ｊ極ブ
ーツブを絶縁碍子の先端部に固着し、ぐ９　絶縁碍子の
内孔で、中心電極チップと中心電極単材とをシールグラ
スを介して接続しもしくは溶接により接合して中心電極
チップと中心電極母材とを電気的に導通状態とする工程
を有する。

〈発明が解決しようとする問題点） しかしこの従来技術による方法では、セシミツクより成
る絶縁碍子と全屈より成る中心電極母材との間で線膨張
係数に比較的大きな差があるため、中心電極デツプを固
定している絶縁碍子先端部は内燃機関作動時と停止時と
に生じる大きな温度差に起因して軸線方向の熱応力を受
け、絶縁碍子割れが発生する恐れがある。この絶縁碍子
割れを防止するため従来技術では、絶縁碍子の線膨張係
数とほぼ同じ値のＩＩｆＪ張係数を有するコバールによ
り中心電極母材を作り、中心電極チップとコバール製中
心電極母材とを溶接により接合して、上記碍子側れの防
止をお仁なっていた。

しかしコバールは６価な材料であるためプラグのコスト
が高くなり更に溶接により中心′上極チップとコバール
製中心電４ｆｉ母材とを接合しているためプラグの量産
性が劣っているという問題があった。

（問題点を解決するための手段） この発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消した内燃
殿関用スパークプラグを１９ることぐある。

この発明の内燃機関用スパークブラダは、軸線方向に延
在する内孔を備えた絶縁碍子と、該内孔内に配置された
中心電極とを有し、中心電極は、絶縁碍子の先端部に固
定され且つ一端部が絶縁ｖ１子先端部から外方に突出し
更に他端部が絶縁Ｖ１子先端部から該内孔内に突出した
中心電＋４　デツプと、該内孔内に配置され且つ端部が
中心電極デツプの前記他端部から軸線方向に所定距離だ
け、電気的に導通状ずぶで隔置された中心電極母材どを
右することを特徴とする。

（作用） プラグ使用時にはプラグはかなり高温となり、中心型ａ
Ｖ材の線膨張係数値は絶縁碍子の線膨張係数値に比較し
て通常は大きいため、中心電極の軸線方向の伸びは絶縁
碍子の沖びよりも大きくなる。この伸びの差に起因して
中心電極デツプ固定絶縁碍子先端部には応力がかかり割
れあるいは亀裂がこの先端部に生じ易くなる。この発明
では中心電極母材の先端部は、絶縁碍子先端部に固定さ
れた中心電極チップの内端部から所定距離だけ隔置され
ているため上記伸びの差はこの隔置された空所で生じる
だけで、絶縁碍子先端部には応力が付与されず従って割
れあるいは亀裂発生が確実に防止可能となった。また内
燃機関停止後の温度変化によって生じる収縮値の差も同
様にこの隔置された空所で生じるので、絶縁碍子先端部
の割れ等が防止可能となった。

（実施例） この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図はこの発明の内燃機関用スパークプラグにおける
第１の実施例を示した斯面図であり、この第１実施例で
の特徴は第２図に示されている。

第２図において１はセラミックから成る絶縁碍子、２は
絶縁碍子先端部に固定された０、５〜３　ｍｔｎ直径の
白金製中心電極チップであり、この中心電極チップの外
端２ａは絶縁碍子先端部１ａから外方に突出し、中心電
極チップの内端２ｂは絶縁碍子先端部１ａから絶縁碍子
の内孔６内に突出している。

３は絶縁碍子１の内孔６内に配貨された１、５〜３ｍ直
径の銅製あるいはＮｉ’ＦＪあるいはＮｉを被覆したＣ
Ｕ製中心電極母材であり、該中心電極母材３の端部３ａ
は中心電極チップ２の内＠２ｂから＠線方向に所定距１
１１（Ｌ）だけ隔置されている。

４は中心電極チップ２及びこれと対向する中心電極母材
端部３ａに対応する絶縁碍子２の内孔６部分の表面に焼
き付けられた白金等の高融熱金属を含む導電性被膜であ
る。中心電極チップ２【、上軸線方向内端部２ｂで導電
性被膜４に接触しＣいるので、該中心電極チップ２と導
電性被膜４とは電気的に導通状態にある。中心電極デツ
プ２と向がい合った中心型Ｉｆｉ母材３の端部と導電性
被膜４との間には約０．１＃程度の隙間がある。しかし
プラグの作動時には１０〜３０ＫＶの高電圧がプラグに
（Ｊすされるため、中心電極母材３のこの端部３ａと導
電性被膜４とはプラグ作動時には電気的に導通状態とな
る。

なおプラグの発火部でのギャップは約１ａｓ＋あり、こ
の約１＃１Ｉ１１の隙間にプラグ作動時に放電スパーク
が生じるので、このことからも中心電極母材３の端部３
ａと導電性被膜４との間の上記隙間はプラグ作動時には
電気的に導通状態になることが裏付けられる。

中心電極デツプ内端部２ｂと中心電極母材端部３ａとの
間の距離（Ｌ）の範囲を定めるため、水冷ガソリンエン
ジンで、全負荷かつ最高回転数で運転した時のプレイグ
ニツシヨンが発生する点火時期の進角の値を求めた。そ
の結果を第５図に示す。

第５図で横軸は上記距Ｉｌｌ　（Ｌ）であり、縦軸はプ
レイグニツシヨンが発生する点火時期の進角の値（点火
進角）であり、点火進角の値が大きいほどプレイグニツ
シヨンは発生しにくいことを示している。試験はｎ＝６
個実施し、その最大値、平均値、最小値が図示しである
。この第５図に示された結果より、内部ギャップ１．５
姻＜Ｌにおいて、プレイグニツシヨンが発生し易くなる
ことが分る。（ｊｌＪち、プレイグニツシヨンの早ｉｌ
１発生をもたらさない為のギヤツブ距Ｊｉｆｆ　（Ｌ）
は、１．５Ｊ１１以下に設定する必要がありＬ１２゜５
ＩｎＩＲとなる。

但し中心電極と絶縁体の線膨張係数の差を補償するため
且つ組付時の公差を考慮してし≧０．４４１１が好まし
い。

導電性液ｒＱ４の厚さは０．１５ＩＭＩＩ以下であり、
材質はプラグの使用温度を考慮して選定する必要がある
。即ち、プラグの使用量Ｂ温度より融点の低い材料にお
いては使用時に被膜金属が溶融してしまう。従って、導
電性被膜は、融点が１０００℃以上の白金等の高融点金
属より選定する必要がある。そして、被膜を形成する為
には、該金属の粉末とガラス粉末を有機溶材等にて液状
もしくは、ペースト状にして塗布すれば良い。

この実施例では、金属による被膜について述べたが、金
属の代替として導電性を有する材料ならば、ＳｉＣｌＭ
ｏＳｉ　　、ＴｉＮ、ＺｒＳｉ等に代表される炭化物、
ケイ化物、窒化物を使用してｂ良い。

この第１の実施例では中心電極母材先端部３ａの形体は
円柱状であったが、この他に先端部３ａの形状は第３図
あるいは第４図に示される円錐形状あるいは円錐台形状
でもよい。

第６図はこの発明の内燃１閏用スパークプラグの第２の
実施例を示す。絶縁碍子１と、この絶縁碍子の先端部に
固定された中心電極チップ２と、絶縁碍子１の内孔６の
表面に設けられた導電性被膜４との構成及び製造方法は
第１の実施例で示した場合と同じである。この第２の実
施例では中心電極チップの内端部２ａと向かい合って隔
置された中心電極母材の先端部３ａの直径が第１実施例
の場合の中心電極母材先端部の直径よりも小さく、従っ
て先端部３ａと導電性被膜４との間の隙間の間隔が第１
実施例の場合よりも大きい。この隙間での電気的導通性
を確実にするため、この第２実施例では中心電極ｍ林先
端部３ａに、皿形の形状をした板バネ５が抵抗溶接ある
いはアルゴン溶接等により固着されている。中心電極母
材３が絶縁碍子１の内孔６に配置された状態でこの板バ
ネ５は導電性被膜４に接触する寸法を有しているので、
中心電極チップ２と中心電極母材３とは電気的に導通状
態となる。

第７図は、中心電極母材先端部３ａに固着された円錐台
形形状の板バネ５の斜視図である。板バネ５は、第７図
に示された形状の伯に第８図に示されたようにほぼ正方
形で正方形の４隅部分が曲げられた形状のものでもよい
。

第９図はこの発明の第３の実施例を示したプラグ主要部
の断面図であり、この第３の実施例で絶縁碍子１ど、中
心電極チップ２の構成及び製造方法は第１の実施例と１
＾１じである。このＭ３の実施例では、導電性被膜は設
けられておらず、１１つ中心電極母材の先端部３ａには
円柱状の穴７が該先端部３ａと同心状に設けられ、この
穴７に中心電極チップの先端Ｐｌｉ２ｂが軸線方向の隙
間（Ｌ）を設けるように挿入されていることが第１の実
施例と異なる。穴７内に位置した中心電極チップの先端
部２ｂは、穴７の内壁との間に径方向に約０．１ｍ程度
の隙間がある。しかしプラグ作動時には１０〜３０にＶ
の高電圧がプラグに付与されるため、第１実施例の場合
に説明したように中心電極チップ２と中心電極母材３と
はプラグ作動時には電気的に導通状態となる。

（発明の効果） この発明の内燃機関用スパークプラグでは、中心電極チ
ップ内端部２ｂと中心電Ｉｆｉ母材の端部３ａとが所定
距離（Ｌ）だけ隔置されているため、絶縁碍子１の線膨
張係数値と中心電極母材３の線膨張係数値との差に起因
して生じる中心電極３の絶縁碍子１に対する相対的な伸
びあるいは収縮はこの距Ｉ’ｌｌ　（Ｌ）の隙間に生じ
、中心電極母材の伸びあるいは収縮は絶縁碍子先端部へ
何んらの応力も付与しない。従って線膨張係数値の差に
もとづき従来中じていた絶縁碍子先端部の割れあるいは
亀裂発生はコバール等の高価な金属を使用することなく
確実に防止可能になった。また従来技術で必要であった
中心電極チップを中心電極母材の先端に溶接する■程が
不要となったことにより、プラグの生産性を高くするこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の内燃機関用スパークプラグの第１実
施例を示す断面図、 第２図は第１図のプラグにおいてこの発明の特徴部分を
示す主要部の断面図、 第３図及び第４図は、中心電極チップ内端部と中心Ｉｆ
極極材材端部変形例を示すプラグ主要部の断面図、 第５図は、中心電極チップ内端部２ｂと中心電極母材端
部３ａとの間の隔置距離（シ）と点火進角との相関性を
示づ′グラフ、 第６図は、この発明の第２の実施例での１ラグ主要部の
断面図、 第７図は第６図に示された中心電極母材端部３ａの斜視
図、 第８図は第６図に示されたプラグでの中心電極母材先端
部に固着された板バネ５の変形例を示す斜視図、及び 第９図は、この発明の第３の実施例でのプラグ主要部の
断面図である。 １・・・・・・絶縁碍子 ２・・・・・・中心電極チップ ３・・・・・・中心電極母材 ４・・・・・・導電性被膜 ６・・・・・・内孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関用スパークプラグに於いて、 軸線方向に延在した内孔を備えた絶縁碍子と、該内孔内
   に配置された中心電極とを有し、 該中心電極は、絶縁碍子の先端部に固定され且つ一端部
   が絶縁碍子先端部から外方に突出し更に他端部が絶縁碍
   子先端部から該内孔内に突出した中心電極チップと、該
   内孔内に配置され且つ端部が中心電極チップの前記他端
   部から軸線方向に所定距離だけ、電気的に導通状態で隔
   置された中心電極母材とを有することを特徴とする、内
   燃機関用スパークプラグ。