JPH11273827A

JPH11273827A - スパークプラグ

Info

Publication number: JPH11273827A
Application number: JP10090981A
Authority: JP
Inventors: Toru Moriya; 透守屋
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1999-10-08
Also published as: US6310430B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ねじリーチが長く放熱性に優れ、かつ絶縁体
の全長が過度に大きくなく生産性が良好であり、しかも
フラッシュオーバ現象が生じにくいスパークプラグを提
供する。【解決手段】スパープラグ１００においては、取付ね
じ部７のねじリーチＣが２５ｍｍ以上と大きいので放熱
特性に優れ、高負荷・高出力運転条件下でも長期の寿命
を確保できる。さらに、端子金具１３の後端縁を貫通孔
６内において絶縁体２の後端縁よりも内側に引っ込めて
位置させることで、絶縁体２の全長が過度に増大するこ
となく生産性に優れ、しかもフラッシュオーバを生じに
くいスパークプラグが実現される。ここで、絶縁体２の
貫通孔６の軸線方向において、該絶縁体２の後端縁位置
から、貫通孔６内の端子金具１３の後端縁までの距離を
Ａ、主体金具１の後方側端面位置からの、絶縁体２の突
出長さをＢとして、Ａ＋Ｂは２０ｍｍ以上、望ましくは
２５ｍｍ以上とするのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車エンジン等の
内燃機関に使用されるスパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に示すように、内燃機関、例えば自
動車用等のガソリンエンジンの点火に使用されるスパー
クプラグ２００は、主体金具の２０１の外周面に形成さ
れた取付ねじ部２０１ａにより、エンジンのシリンダヘ
ッドＳＨに取り付けて使用される。接地電極２０４と中
心電極２０３とにより形成される火花放電ギャップｇ
は、この取り付け状態において燃焼室Ｋ内に位置し、混
合気に着火することとなる。ここで、火花放電ギャップ
ｇを形成する電極部分は、エンジン作動中は燃焼混合ガ
スにさらされるため、かなりの高温となる。また、近年
では、自動車等に使用される内燃機関の高出力化に伴
い、燃焼室内における吸気及び排気バルブの占有面積も
拡大してきている。そのため、混合気に点火するための
スパークプラグはその小型化が必要とされている上、タ
ーボチャージャー等の過給装置等により、燃焼室内の温
度もますます上昇する傾向にある。

【０００３】このような苛酷な使用状況下においてもス
パークプラグの寿命を十分に確保するには、電極部分の
放熱（熱引き）を十分に図ることが必要である。スパー
クプラグの熱は各種経路にて放出されるが、特に絶縁体
２０２から主体金具２０１の取付ねじ部２０１ａを経て
シリンダヘッドＳＨへ逃げる経路が熱流量も大きく、放
熱を確保する上で重要な役割を果たす。一般に使用され
ているスパークプラグにおいて、この取付ねじ部２０１
ａの長さ（ねじリーチ）は、いわゆるロングリーチ型と
呼ばれるものでも１９〜２０ｍｍ程度が最大であるが、
最近になってこのねじリーチをさらに長くすることによ
り、スパークプラグの放熱性能を改善する試みがなされ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７におい
て、スパークプラグ２００のねじリーチを長くすると、
その分だけ絶縁体２０２の全長を大きくする必要が生ず
る。絶縁体２０２は、一般にアルミナ等の原料粉末をラ
バープレス等により成形し、その成形体の外周面を必要
に応じて旋削等により加工して、焼成することにより製
造されている。しかしながら、絶縁体２０２の全長があ
まりに大きくなり過ぎると、成形体の焼成時に曲がりを
生じたり、あるいは焼成前の旋削加工時に偏心を生じた
りして寸法精度が確保しにくくなり、製造歩留まりの低
下につながることがある。また、絶縁体２０２の長さ増
大によりスパークプラグ２００全体の重量が大きくな
り、振動や衝撃を受けたときの慣性により、主体金具２
０１の加締め部２０１ｂに緩み等を生じやすくなること
もありうる。

【０００５】この場合、絶縁体２０２の全長の過度の増
大を防止するために、主体金具２０１後方からの突出部
２０２ａの長さを小さくすることが考えられる。ところ
が、突出部２０２ａの長さを短くし過ぎると、新たな問
題として、その突出部２０２ａの表面を回り込む形で中
心電極２０３の後端部と主体金具２０１との間で放電す
る、いわゆるフラッシュオーバ現象が生じやすくなる。
従って、このフラッシュオーバ現象回避のため、上記絶
縁体２０２の突出部２０２ａの長さは一定以上には短く
することはできず、最低でも２５ｍｍ以上は確保しなけ
ればならないというのが、現状での常識となっている。

【０００６】本発明の課題は、ねじリーチが長く放熱性
に優れ、かつ絶縁体の全長が過度に大きくなく生産性が
良好であり、しかもフラッシュオーバ現象が生じにくい
スパークプラグを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために本発明のスパークプラグは、軸状の中
心電極と、両端が開放する筒状に形成され、中心電極の
外側に配置される主体金具と、その主体金具の前端側開
口縁に結合されて中心電極の前端部と対向し、該中心電
極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、主
体金具の後端側開口部から自身の後端部を突出させた状
態で該主体金具の内側に配置されるとともに軸方向の貫
通孔を有し、その貫通孔内に中心電極が配置される絶縁
体と、絶縁体の貫通孔内において、中心電極の後端側に
これと一体に、又は導電結合層（例えば抵抗体あるいは
導電性ガラスシール層）を間に挟んで中心電極と別体に
設けられた軸状の端子金具部とを備え、主体金具の前端
側外周面には取付ねじ部が形成されるとともに、その取
付けねじ部よりも後端側において主体金具の外周面に
は、周方向に沿ってフランジ状のガスシール部が外向き
に突出する形態で形成され、主体金具の軸方向において
ガスシール部の前端縁位置から当該主体金具の前端縁位
置までの長さを取付ねじ部のねじリーチと定義したとき
に、そのねじリーチが２５ｍｍ以上であり、かつ端子金
具部の後端縁が、貫通孔内において絶縁体の後端縁より
も内側に引っ込んで位置していることを特徴とする。な
お、本明細書においては、中心電極の軸方向において、
火花放電ギャップの形成される先端側を前端側、これと
反対側を後端側と定義する。

【０００８】本発明のスパークプラグは、取付ねじ部の
ねじリーチが２５ｍｍ以上と大きいので放熱特性に優
れ、高負荷・高出力運転条件下でも長期の寿命を確保で
きる。さらに、端子金具部の後端縁を貫通孔内において
絶縁体の後端縁よりも内側に引っ込めて位置させること
で、主体金具の後端縁から端子金具部の後端縁に至る絶
縁体の表面放電経路の長さを大きくすることができる。
これにより、フラッシュオーバ現象の発生を抑制しつ
つ、絶縁体の主体金具の後端側開口部からの突出長さひ
いては絶縁体の全長を短くすることができる。その結
果、例えば絶縁体の焼成時に曲がり等も生じにくくな
り、生産性が向上する他、スパークプラグ全体の重量も
小さくでき、振動や衝撃による主体金具の緩み等も生じ
にくくすることができる。

【０００９】この場合、絶縁体の貫通孔の軸線方向にお
いて、該絶縁体の後端縁位置から、貫通孔内の端子金具
部の後端縁までの距離（すなわち端子金具部後端縁の引
っ込み深さ）をＡ、主体金具の後方側端面位置からの、
絶縁体の突出長さをＢとして、Ａ＋Ｂを２０ｍｍ以上と
するのがよい。Ａ＋Ｂが２０ｍｍ未満になると、前述の
フラッシュオーバ現象を防止する効果が不十分となる場
合がある。なお、Ａ＋Ｂの値は、より望ましくは２５ｍ
ｍ以上確保するのがよい。この場合、上記端子金具部後
端縁の引っ込み深さＡの長さは、絶縁体の突出長さＢに
応じてＡ＋Ｂの値が２０ｍｍ以上、望ましくは２５ｍｍ
以上が確保されるよう適宜調整される。従って、絶縁体
の全長を短くするために絶縁体の突出長さＢを小さくす
れば、その分だけ端子金具部後端縁の引っ込み深さＡを
大きくして、必要な絶縁経路の長さＡ＋Ｂを確保するよ
うにするのである。

【００１０】例えば、自動車用ガソリンエンジンに使用
されるスパークプラグにおいては、取付ねじ部の外径が
１０〜１４ｍｍ程度の範囲で設定されていることが多
い。この場合、主体金具の後方側端面位置からの絶縁体
の突出長さＢを９〜２０ｍｍの範囲とすることで、絶縁
体の全長が過度に増大せず、しかもねじリーチ長２５ｍ
ｍ以上を容易に確保することができるようになる。

【００１１】なお、絶縁体の突出部には、スパークプラ
グの品番や製造メーカー名等の文字情報を形成すること
が多いが、上記突出長さＢが９ｍｍ未満になると、この
ような文字情報を形成するためのスペースが不足する場
合がある。他方、突出長さＢが２０ｍｍを超えると絶縁
体の全長が長くなり過ぎ、成形体の焼成時に曲がりを生
じたり、あるいは焼成前に成形体の旋削加工を行う場合
には偏心を生じたりしやすくなり、ひいては得られる絶
縁体の寸法精度の確保が困難となって製造歩留まりの低
下につながる場合がある。また、絶縁体の長さ増大によ
りスパークプラグ全体の重量が大きくなり、例えば振動
や衝撃を受けたときの慣性が増大して、主体金具の加締
め部に緩みを生じやすくなることもありうる。なお、突
出長さＢは、望ましくは１５〜２０ｍｍの範囲で調整す
るのがよい。

【００１２】なお、絶縁体の主体金具の後端側開口部か
ら突出する部分の外径最大寸法が例えば８〜１２ｍｍに
設定される場合、絶縁体の軸方向全長は５０〜６９ｍｍ
とするのがよい。絶縁体の軸方向全長が５０ｍｍ未満に
なると、絶縁体の上記突出長さを９ｍｍ以上確保するこ
と、及び取付ねじ部のねじリーチ２５ｍｍ以上を確保す
ることが困難となる。他方、該軸方向全長が６９ｍｍを
超えて大きくなると、前記したのと同様の理由により製
造歩留まりが低下したり、あるいはスパークプラグ全体
の重量増大といった問題を招く場合がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１及び図２に示す本発明の一例た
るスパークプラグ１００は、筒状の主体金具１、先端部
２１が突出するようにその主体金具１の内側に嵌め込ま
れた絶縁体２、先端に形成された発火部３１を突出させ
た状態で、絶縁体２の内側に配置された中心電極３、及
び主体金具１に一端が溶接等により結合されるとともに
他端側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電極３の
先端部と対向するように配置された接地電極４等を備え
ている。また、接地電極４には上記発火部３１に対向す
る発火部３２が形成されており、それら発火部３１と、
対向する発火部３２との間の隙間が火花放電ギャップｇ
とされている。

【００１４】絶縁体２の軸方向には貫通孔６が形成され
ており、その一方の端部側に端子金具（端子金具部）１
３が挿入・固定され、同じく他方の端部側に中心電極３
が挿入・固定されている。また、該貫通孔６内において
端子金具１３と中心電極３との間に抵抗体１５が配置さ
れている。この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシ
ール層１６，１７を介して中心電極３と端子金具１３と
にそれぞれ電気的に接続されている。なお、抵抗体１５
は、ガラス粉末と導電材料粉末（及び必要に応じてガラ
ス以外のセラミック粉末）とを混合して、ホットプレス
等により焼結して得られる抵抗体組成物により形成され
る。そしてこれら抵抗体１５及び導電性ガラスシール層
１６，１７が導電結合層を形成している。なお、抵抗体
１５及び導電性ガラスシール層１６，１７を省略して、
端子金具１３と中心電極３とを一体化した構成としても
よい。

【００１５】絶縁体２は、主体金具１の後端側開口部か
ら自身の後端部を突出させている。また、主体金具１の
前端側外周面には取付ねじ部７が形成されるとともに、
その取付けねじ部７よりも後端側において主体金具１の
外周面には、周方向に沿うフランジ状のガスシール部１
ｆが外向きに突出して形成されている。そして、主体金
具１の軸方向においてガスシール部１ｆの前端縁位置か
ら当該主体金具１の前端縁位置までの長さＣを取付ねじ
部のねじリーチと定義したときに、そのねじリーチ（す
なわちＣの長さ；以下、ねじリーチＣという）が２５ｍ
ｍ以上とされている。

【００１６】端子金具１３は、その後端縁が貫通孔６内
において絶縁体２の後端縁よりも内側に引っ込んで位置
している。そして、絶縁体２の貫通孔６の軸線方向にお
いて、該絶縁体２の後端縁位置から、貫通孔６内の端子
金具１３の後端縁までの距離（すなわちの端子金具１３
の後端縁の引っ込み深さ）をＡ、主体金具１の後方側端
面位置からの絶縁体２の突出長さをＢとして、Ａ＋Ｂは
２０ｍｍ以上、望ましくは２５ｍｍ以上とされている。
また、ねじリーチＣは２６．５ｍｍである。なお、主体
金具１の取付けねじ部７の外径は１０〜１４ｍｍとする
ことができ、この場合は上記Ｂの長さは９〜２０ｍｍの
範囲で調整される。例えば、図１のスパークプラグ１０
０では、Ａが７．５ｍｍ、Ｂが１７．５ｍｍ、Ａ＋Ｂが
２５ｍｍ、取付けねじ部７の外径が１４ｍｍである。

【００１７】図１に示すように、絶縁体２の軸方向中間
には、外向きに突出する突出部２ｅが周方向に沿ってフ
ランジ状に形成されている。そして、絶縁体２には、中
心電極３の先端に向かう側を前方側として、該突出部２
ｅよりも後方側がこれよりも細径に形成された本体部２
ｂとされている。一方、突出部２ｅの前方側にはこれよ
りも細径の第一軸部２ｇと、その第一軸部２ｇよりもさ
らに細径の第二軸部２ｉがこの順序で形成されている。
なお、本体部２ｂの外周面には釉薬（図示せず）が施さ
れている。また、第一軸部２ｇの外周面は略円筒状とさ
れ、第二軸部２ｉの外周面は先端に向かうほど縮径する
略円錐面状とされている。

【００１８】中心電極３の軸断面径は抵抗体１５の軸断
面径よりも小さく設定されている。そして、絶縁体２の
貫通孔６は、中心電極３を挿通させる略円筒状の第一部
分６ａと、その第一部分６ａの後方側（図面上方側）に
おいてこれよりも大径に形成される略円筒状の第二部分
６ｂとを有する。図１に示すように、端子金具１３と抵
抗体１５とは第二部分６ｂ内に収容され、中心電極３は
第一部分６ａ内に挿通される。中心電極３の後端部に
は、その外周面から外向きに突出して電極固定用凸部３
ａが形成されている。そして、上記貫通孔６の第一部分
６ａと第二部分６ｂとは、第一軸部２ｇ内において互い
に接続しており、その接続位置には、中心電極３の電極
固定用凸部３ａを受けるための凸部受け面６ｃがテーパ
面あるいはアール面状に形成されている。

【００１９】また、第一軸部２ｇと第二軸部２ｉとの接
続部２ｈの外周面は段付面とされ、これが主体金具１の
内面に形成された主体金具側係合部としての凸条部１ｃ
とリング状の板パッキン６３を介して係合することによ
り、軸方向の抜止めがなされている。他方、主体金具１
の後方側開口部内面と、絶縁体２の外面との間には、フ
ランジ状の突出部２ｅの後方側周縁と係合するリング状
の線パッキン６２が配置され、そのさらに後方側にはタ
ルク等の充填層６１を介してリング状のパッキン６０が
配置されている。そして、絶縁体２を主体金具１に向け
て前方側に押し込み、その状態で主体金具１の開口縁を
パッキン６０に向けて内側に加締めることにより加締め
部１ｄが形成され、主体金具１が絶縁体２に対して固定
されている。

【００２０】図４により、絶縁体２の各部の望ましい寸
法範囲を以下に例示する。・全長Ｌ1：５０〜６９ｍｍ。・第一軸部２ｇの長さＬ2：０〜４１ｍｍ（ただし、係
止用突出部２ｅとの接続部２ｆを含まず、第二軸部２ｉ
との接続部２ｈを含む）。・第二軸部２ｉの長さＬ3：７〜２０ｍｍ。・本体部２ｂの外径Ｄ1：８〜１２ｍｍ。・突出部２ｅの外径Ｄ2：１０．５〜１５．２ｍｍ。・第一軸部２ｇの外径Ｄ3：４．８〜９．５ｍｍ。・第二軸部２ｉの基端部外径Ｄ4：３．５〜７ｍｍ。・第二軸部２ｉの先端部外径Ｄ5（ただし、先端面外周
縁にアールないし面取が施される場合は、中心軸線Ｏを
含む断面において、該アール部ないし面取部の基端位置
における外径を指す）：２．７〜６ｍｍ。・貫通孔６の第二部分６ｂの内径Ｄ6：３〜５ｍｍ。・貫通孔６の第一部分６ａの内径Ｄ7：１．７〜３．２
ｍｍ。・本体部２ｂの肉厚（（Ｄ1−Ｄ6）／２：あるいは、図
１において、主体金具１の後方側端面位置からの、絶縁
体２の突出部の肉厚）ｔ4：２．５〜３．５ｍｍ。・Ｌ／Ｄ1：５．５〜６．３。・第一軸部２ｇの肉厚ｔ1：０．９〜２．２５ｍｍ。・第二軸部２ｉの基端部肉厚ｔ2（中心軸線Ｏと直交す
る向きにおける値）：０．９〜１．９ｍｍ。・第二軸部２ｉの先端部肉厚ｔ3（中心軸線Ｏと直交す
る向きにおける値；ただし、先端面外周縁にアールない
し面取りが施される場合は、中心軸線Ｏを含む断面にお
いて、該アール部ないし面取部の基端位置における肉厚
を指す）：０．５〜１．４ｍｍ。・第二軸部２ｉの平均肉厚ｔA（（ｔ1＋ｔ2）／２）：
０．９〜２．１ｍｍ。

【００２１】なお、ｔ1〜ｔ4が上記各下限値を下回る
と、絶縁体２の耐電圧が不足する場合がある。また、Ｌ
／Ｄ1の値が６．６７を上回ると、絶縁体２の成形体を
焼成する際に曲がりを生じたり、あるいは焼成前に成形
体の旋削加工を行う場合には偏心を生じたりしやすくな
り、ひいては得られる絶縁体の寸法精度の確保が困難と
なって製造歩留まりの低下につながる場合がある。

【００２２】なお、本実施例において、図４に示す絶縁
体２の上記各部寸法は、例えば以下の通りである：Ｌ1
＝６１．５ｍｍ、Ｌ2＝３５ｍｍ、Ｌ3＝１４ｍｍ、Ｄ1
＝１０．５ｍｍ、Ｄ2＝１２．９ｍｍ、Ｄ3＝９．２ｍ
ｍ、Ｄ4＝６．９ｍｍ、Ｄ5＝５．１ｍｍ、Ｄ6＝３．９
ｍｍ、Ｄ7＝２．７ｍｍ、ｔ1＝２．６５ｍｍ、ｔ2＝
２．１ｍｍ、ｔ3＝１．２ｍｍ、ｔA＝２．４ｍｍ。

【００２３】次に、図３に示す中心電極３及び接地電極
４の本体部３ａ及び４ａはＮｉ合金等で構成されてい
る。また、中心電極３の内部には、放熱促進のためにＣ
ｕあるいはＣｕ合金等で構成された芯材（図示せず）が
埋設されている。一方、上記発火部３１及び対向する発
火部３２は、Ｉｒ、Ｐｔ及びＲｈの１種又は２種以上を
主成分とする貴金属合金を主体に構成される。中心電極
３の本体部３ａは先端側が縮径されるとともにその先端
面が平坦に構成され、ここに上記発火部を構成する合金
組成からなる円板状のチップを重ね合わせ、さらにその
接合面外縁部に沿ってレーザー溶接、電子ビーム溶接、
抵抗溶接等により溶接部Ｗを形成してこれを固着するこ
とにより発火部３１が形成される。また、対向する発火
部３２は、発火部３１に対応する位置において接地電極
４にチップを位置合わせし、その接合面外縁部に沿って
同様に溶接部Ｗを形成してこれを固着することにより形
成される。なお、これらチップは、例えば表記組成とな
るように各合金成分を配合・溶解することにより得られ
る溶解材、又は合金粉末あるいは所定比率で配合された
金属単体成分粉末を成形・焼結することにより得られる
焼結材により構成することができる。なお、発火部３１
及び対向する発火部３２は少なくとも一方を省略する構
成としてもよい。

【００２４】発火部３１ないし３２（あるいはチップ）
を構成する合金は、Ｉｒ、Ｐｔ及びＲｈの１種又は２種
以上を主成分とする貴金属合金を主体に構成できる。例
えばＰｔをベースにした合金を使用する場合には、Ｐｔ
−Ｎｉ合金（例えばＰｔ−１〜３０重量％Ｎｉ合金）を
好適に使用できる。また、Ｉｒを主成分とするものとし
ては、例えば次のようなものを使用できる。

【００２５】（１）Ｉｒを主体としてＲｈを３〜５０重
量％（ただし５０重量％は含まない）の範囲で含有する
合金を使用する。該合金の使用により、高温でのＩｒ成
分の酸化・揮発による発火部の消耗が効果的に抑制さ
れ、ひいては耐久性に優れたスパークプラグが実現され
る。

【００２６】上記合金中のＲｈの含有量が３重量％未満
になるとＩｒの酸化・揮発の抑制効果が不十分となり、
発火部が消耗しやすくなるためプラグの耐久性が低下す
る。一方、Ｒｈの含有量が５０重量％以上になると合金
の融点が低下し、プラグの耐久性が同様に低下する。以
上のことから、Ｒｈの含有量は前述の範囲で調整するの
がよく、望ましくは７〜３０重量％、より望ましくは１
５〜２５重量％、最も望ましくは１８〜２２重量％の範
囲で調整するのがよい。

【００２７】（２）Ｉｒを主体としてＰｔを１〜２０重
量％の範囲で含有する合金を使用する。該合金の使用に
より、高温でのＩｒ成分の酸化・揮発による発火部の消
耗が効果的に抑制され、ひいては耐久性に優れたスパー
クプラグが実現される。なお、上記合金中のＰｔの含有
量が１重量％未満になるとＩｒの酸化・揮発の抑制効果
が不十分となり、発火部が消耗しやすくなるためプラグ
の耐久性が低下する。一方、Ｐｔの含有量が２０重量％
以上になると合金の融点が低下し、プラグの耐久性が同
様に低下する。

【００２８】（３）Ｉｒを主体としてＲｈを０．１〜３
５重量％の範囲で含有し、さらにＲｕを０．１〜１７重
量％の範囲で含有する合金を使用する。これにより、高
温でのＩｒ成分の酸化・揮発による発火部の消耗がさら
に効果的に抑制され、ひいてはより耐久性に優れたスパ
ークプラグが実現される。Ｒｈの含有量が０．１重量％
未満になるとＩｒの酸化・揮発の抑制効果が不十分とな
り、発火部が消耗しやすくなるためプラグの耐消耗性が
確保できなくなる。一方、Ｒｈの含有量が３５重量％を
超えると、Ｒｕを含有する合金の融点が低下して耐火花
消耗性が損なわれ、プラグの耐久性が同様に確保できな
くなる。それ故、Ｒｈの含有量は上記範囲で調整され
る。

【００２９】一方、Ｒｕの含有量が０．１重量％未満に
なると、該元素の添加によるＩｒの酸化・揮発による消
耗を抑制する効果が不十分となる。また、Ｒｕの含有量
が１７重量％を超えると、発火部が却って火花消耗しや
すくなり、プラグの十分な耐久性が確保できなくなる。
それ故、Ｒｕの合計含有量は上記範囲で調整され、望ま
しくは０．１〜１３重量％、さらに望ましくは０．５〜
１０重量％の範囲で調整するのがよい。

【００３０】Ｒｕが合金中に含有されることにより発火
部の耐消耗性が改善される原因の一つとして、例えばこ
の成分の添加により、合金表面に高温で安定かつ緻密な
酸化物皮膜が形成され、単体の酸化物では揮発性が非常
に高かったＩｒが、該酸化物皮膜中に固定されることが
推測される。そして、この酸化物皮膜が一種の不動態皮
膜として作用し、Ｉｒ成分の酸化進行を抑制するものと
考えられる。また、Ｒｈを添加しない状態では、Ｒｕを
添加しても合金の高温での耐酸化揮発性はそれほど改善
されないことから、上記酸化物皮膜はＩｒ−Ｒｕ−Ｒｈ
系等の複合酸化物であり、これが緻密性ないし合金表面
に対する密着性においてＩｒ−Ｒｕ系の酸化物皮膜より
優れたものとなっていることも考えられる。

【００３１】なお、Ｒｕの合計含有量が増え過ぎると、
Ｉｒ酸化物の揮発よりはむしろ下記のような機構により
火花消耗が進行するようになるものと推測される。すな
わち、形成される酸化物皮膜の緻密性あるいは合金表面
に対する密着力が低下し、該合計含有量が１７重量％を
超えると特にその影響が顕著となる。そして、スパーク
プラグの火花放電の衝撃が繰返し加わると、形成されて
いる酸化物皮膜が剥がれ落ちやすくなり、それによって
新たな金属面が露出して火花消耗が進行しやすくなるも
のと考えられる。

【００３２】また、Ｒｕの添加により、さらに次のよう
な重要な効果を達成することができる。すなわち、Ｒｕ
を合金中に含有させることにより、Ｉｒ−Ｒｈ二元合金
を使用する場合と比較して、Ｒｈ含有量を大幅に削減し
ても耐消耗性を十分に確保でき、ひいては高性能のスパ
ークプラグをより安価に構成できるようになる。この場
合、Ｒｈの含有量は０．１〜３重量％となっているのが
よい。

【００３３】なお、上記（１）〜（３）のいずれの材質
においても、発火部を構成する材料には、元素周期律表
の３Ａ族（いわゆる希土類元素）及び４Ａ族（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ）に属する金属元素の酸化物（複合酸化物を含
む）を０．１〜１５重量％の範囲内で含有させることが
できる。これにより、Ｉｒ成分の酸化・揮発による消耗
がさらに効果的に抑制される。上記酸化物の含有量が
０．１重量％未満になると、当該酸化物添加によるＩｒ
の酸化・揮発防止効果が十分に得られなくなる。一方、
酸化物の含有量が１５重量％を超えると、チップの耐熱
衝撃性が低下し、例えばチップを電極に溶接等により固
着する際に、ひびわれ等の不具合を生ずることがある。
なお、上記酸化物としては、Ｙ₂Ｏ₃が好適に使用される
が、このほかにもＬａ₂Ｏ₃、ＴｈＯ₂、ＺｒＯ₂等を好ま
しく使用することができる。

【００３４】以下、スパークプラグ１００の作用につい
て説明する。すなわち、図５に示すように、スパークプ
ラグ１００は、その取付けねじ部７においてシリンダヘ
ッドＳＨ側の雌ねじ部Ｓ1に取り付けられ、燃焼室Ｋに
供給される混合気への着火源として使用される。なお、
取付けねじ部７の基端部には金属製のガスケット７０が
はめ込まれる。このガスケット７０は例えばＳ字状の断
面を有し、取付けねじ部７を雌ねじ部Ｓ1にねじ込むこ
とにより、ガスシール部１ｆと雌ねじ部Ｓ1の開口周縁
部Ｓ２との間で挾圧されてつぶれるように変形し、雌ね
じ部Ｓ1と取付けねじ部７との間の隙間をシールする役
割を果たす。

【００３５】また、貫通孔６の後端部には高圧コード７
１の端子部７１ｃが装着される。端子部７１ｃは、芯線
７１ａの外被部７１ｄの末端部を突出させた形でこれを
覆うカラー７１ｅを有する。そして、その突出する外被
部７１ｄの末端部は貫通孔６の内側に挿入されるととも
に、ゴムキャップ７５が、カラー７１ｅとともに絶縁体
２の上端部を覆うように被せられる。このゴムキャップ
７５の内面と絶縁体２の外面との間の摩擦により、高圧
コード７１はスパークプラグ１００に対し固定されるこ
ととなる。なお、芯線７１ａの末端に取り付けられたス
プリング７１ｂは端子金具１３との間で圧縮され、芯線
７１ａと該端子金具１３との間を導通させる役割を果た
す。

【００３６】上記スパープラグ１００においては、取付
ねじ部７のねじリーチＣが２５ｍｍ以上と大きいので放
熱特性に優れ、高負荷・高出力運転条件下でも長期の寿
命を確保できる。さらに、端子金具１３の後端縁を貫通
孔６内において絶縁体２の後端縁よりも内側に引っ込め
て位置させることで、具体的には前述のＡ＋Ｂ（すなわ
ち絶縁経路の長さ）を２０ｍｍ以上（望ましくは２５ｍ
ｍ以上）とすることで、絶縁体２の全長が過度に増大す
ることなく生産性に優れ、しかもフラッシュオーバを生
じにくいスパークプラグが実現されている。

【００３７】図６は、図１のスパークプラグの変形例を
示している。このスパークプラグ３００は、図１のスパ
ークプラグ１００と多くの部分が共通しているので、主
にその相違点についてのみ説明し、共通の部分には同一
の符号を付して詳細な説明は省略する。まず、絶縁体２
の外周面の後端部にはコルゲーション２ｃが形成されて
いる。これにより、絶縁体２の表面に沿って主体金具１
の後端縁から端子金具１３の後端縁に至る表面放電経路
の長さがさらに大きくなり、フラッシュオーバがより生
じにくくなる。この場合、絶縁体２の軸線を含む断面に
おいて、主体金具１の後端縁から端子金具１３の後端縁
に至るまでの、絶縁体２の外形に沿って測った距離は２
０ｍｍ以上、望ましくは２５ｍｍ以上とするのがよい
（本実施例では２５ｍｍである）。

【００３８】また、主体金具１のガスシール部１ｆの前
端面側には、取付けねじ部７に連なる円錐面状のテーパ
シート部１ｇが形成されている。この場合、このテーパ
シート部１ｇはガスシール部１ｆに属するものとみな
し、ねじリーチＣは、このテーパシート部１ｇの基準径
Ｄ0（ＩＳＯ２３４４：１９９２（Ｅ）に規定されたも
の）を与える位置から主体金具１の前端縁位置までの距
離として定義する。なお、図６のスパークプラグ３００
では、このねじリーチＣは２５ｍｍである。

【００３９】

【実施例】以下、実験データにより本発明の効果を具体
的に示す。（実施例１）図１に示すスパークプラグ１００におい
て、ねじリーチＣを２６．５ｍｍ、取付けねじ部７の外
径を１４ｍｍ、Ｂの長さを１７ｍｍとし、Ａの長さを各
種値に調整した。また、絶縁体２の各部の寸法は、Ｌ1
＝６１．５ｍｍ、Ｌ2＝３５ｍｍ、Ｌ3＝１４ｍｍ、Ｄ1
＝１０．５ｍｍ、Ｄ2＝１２．９ｍｍ、Ｄ3＝９．２ｍ
ｍ、Ｄ4＝６．９ｍｍ、Ｄ5＝５．１ｍｍ、Ｄ6＝３．９
ｍｍ、Ｄ7＝２．７ｍｍ、ｔ1＝２．６５ｍｍ、ｔ2＝
２．１ｍｍ、ｔ3＝１．２ｍｍ、ｔA＝２．４ｍｍであ
る。そして、火花放電ギャップｇ側での放電を防止する
ため、シリコンチューブ等を絶縁体２の先端側に被せる
一方、スパークプラグ１００を加圧チャンバーに取り付
け、外周をビニール等で絶縁した高圧リード線をその端
子金具１３に接続した。そして、その状態で、接続した
高圧リード線を介してスパークプラグ１００に電圧を印
加するとともに、その印加電圧レベルを０．１〜１．５
ｋＶ／秒の割合で増加させ、フラッシュオーバ現象を起
こす限界電圧を測定した。以上の結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】このように、Ａ＋Ｂの値が２０ｍｍ以上に
おいて、限界電圧は２０ｋＶを超える高い値を示し、フ
ラッシュオーバ現象を起こしにくくなっていることがわ
かる。

【００４２】（実施例２）図４に示す絶縁体２を以下に
示す方法により製造した。まず、原料粉末として、Ａｌ
₂Ｏ₃（平均粒径１．５μｍ）を９５．０重量部、ＳｉＯ
₂（平均粒径１．５μｍ）を２．５重量部、ＣａＯ（平
均粒径１．５μｍ）を２．０重量部、ＭｇＯ（平均粒径
１．５μｍ）を０．１重量部、ＢａＯ（平均粒径１．５
μｍ）を０．２重量部、Ｂ₂Ｏ₃（平均粒径１．５μｍ）
を０．２重量部それぞれ配合し、さらに所定量のバイン
ダと水を加えて湿式混合した後、スプレードライ法によ
り乾燥して造粒原料粉末を調製した。次に、この造粒粉
末をラバープレスにより所定の形状にプレス・成形した
後、約１５７０℃で１．５時間焼成することにより、図
４に示す絶縁体２を作製した。

【００４３】得られた絶縁体２の各部の寸法は、Ｌ3＝
１４ｍｍ、Ｄ1＝１０．５ｍｍ、Ｄ2＝１２．９ｍｍ、Ｄ
3＝９．２ｍｍ、Ｄ4＝６．９ｍｍ、Ｄ5＝５．１ｍｍ、
Ｄ6＝３．９ｍｍ、Ｄ7＝２．７ｍｍ、ｔ1＝２．６５ｍ
ｍ、ｔ2＝２．１ｍｍ、ｔ3＝１．２ｍｍ、ｔA＝２．４
ｍｍであり、Ｌ1を５０〜８０ｍｍ、Ｌ2を１５〜２９ｍ
ｍの各種値に調整している。また、実施例１のスパーク
プラグと同様の寸法の主体金具に上記各絶縁体を装着し
たときの、前記Ｂの値（図１）は９〜２５ｍｍである。
ここで、絶縁体２は、Ｌ1（あるいはＢ）の各値毎に２
００個ずつ作製している。そして、得られた各絶縁体２
につき、その本体部２ｂの中心線を回転軸としてこれを
回転させたときの、絶縁体先端部の振れ幅が０．１５ｍ
ｍ以下のものを良、同じく０．１５ｍｍより大きいもの
を不良として、各全長Ｌ1の値毎にその不良発生率を求
めた。結果を表２に示す。

【００４４】

【表２】

【００４５】このように、Ｌ1が６０ｍｍ以下、さらに
Ｌ1／Ｄ1が５．７１以下において、不良発生率が小さく
なっていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパークプラグの一例を示す全体正面
断面図。

【図２】図１の要部の正面部分断面図。

【図３】図１の発火部の近傍をさらに拡大して示す断面
図。

【図４】図１の絶縁体の全体正面断面図。

【図５】図１のスパークプラグの取付け状態の一例を示
す正面断面図。

【図６】図１のスパークプラグの変形例を示す正面断面
図。

【図７】従来のスパークプラグの取付け状態を示す正面
断面図。

【符号の説明】

１主体金具１ｆガスシール部２絶縁体３中心電極４接地電極７取付けねじ部１３端子金具（端子金具部）１５抵抗体（導電結合層）１６，１７導電性ガラスシール層（導電結合層）１００，３００スパークプラグ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸状の中心電極と、両端が開放する筒状に形成され、前記中心電極の外側に
配置される主体金具と、その主体金具の前端側開口縁に結合されて前記中心電極
の前端部と対向し、該中心電極との間に火花放電ギャッ
プを形成する接地電極と、前記主体金具の後端側開口部から自身の後端部を突出さ
せた状態で該主体金具の内側に配置されるとともに軸方
向の貫通孔を有し、その貫通孔内に前記中心電極が配置
される絶縁体と、前記絶縁体の貫通孔内において、前記中心電極の後端側
にこれと一体に設けられた、又は導電結合層を間に挟ん
で前記中心電極と別体に設けられた軸状の端子金具部と
を備え、前記主体金具の前端側外周面には取付ねじ部が形成され
るとともに、その取付けねじ部よりも後端側において前
記主体金具の外周面には、周方向に沿ってフランジ状の
ガスシール部が外向きに突出する形態で形成され、前記主体金具の軸方向において前記ガスシール部の前端
縁位置から当該主体金具の前端縁位置までの長さを前記
取付ねじ部のねじリーチと定義したときに、そのねじリ
ーチが２５ｍｍ以上であり、かつ前記端子金具部の後端縁が、前記貫通孔内において
前記絶縁体の後端縁よりも内側に引っ込んで位置してい
ることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】前記絶縁体の前記貫通孔の軸線方向にお
いて、該絶縁体の後端縁位置から、前記貫通孔内の前記
端子金具部の後端縁までの距離をＡ、前記主体金具の後
方側端面位置からの、前記絶縁体の突出長さをＢとし
て、Ａ＋Ｂが２０ｍｍ以上である請求項１記載のスパー
クプラグ。
【請求項３】前記取付ねじ部の外径が１０〜１４ｍｍ
であり、前記主体金具の後方側端面位置からの、前記絶縁体の突
出長さＢが９〜２０ｍｍである請求項１又は２に記載の
スパークプラグ。
【請求項４】前記絶縁体の前記主体金具の後端側開口
部から突出する部分の外径最大寸法が８〜１２ｍｍであ
り、前記絶縁体の軸方向全長が５０〜６９ｍｍである請
求項１ないし３のいずれかに記載のスパークプラグ。