JP2000215963A - スパ―クプラグの製造設備及びスパ―クプラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具係合部の寸法が減少しても主体金具を能
率よくかつ高歩留まりで製造することができるスパーク
プラグを提供する。 【解決手段】 スパークプラグ１１０においては、工具
係合部１ｅを、取付ねじ部７の有効径Ｅを基準として、
その工具係合部１ｅの外径寸法Ａを、｜Ａ−Ｅ｜≦１．
５ｍｍとなる程度まで縮小することにより、プラグ取付
側となるシリンダヘッド周辺のスペース上の自由度を大
きくすることができる。また、工具係合部１ｅの寸法縮
小に伴い絶縁体２の軸断面径が減少しても、取付ねじ部
の有効径Ｅと中孔部の内径Ｄ2とを、０．４≦（Ｄ2／
Ｅ）^２≦０．６となるように定めることで主体金具１の
取付ねじ部７の肉厚が適切な範囲となり、鍛造加工によ
る主体金具１の製造時に鍛造パンチの損傷や加工不良等
を生じにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火に
使用されるスパークプラグに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９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３００は、主体金具３０１の外周面に形成され
た取付ねじ部３０１ａ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３０４と中心
電極３０３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ＢＲ内に位置し、混合
気に着火することとなる。ここで、主体金具３０１の外
周面には、取付ねじ部３０１ａを締め込むための六角部
３０５（工具係合部）が形成されている。ここで、主体
金具３０１は、絶縁体３０２を組み付けるための内孔３
０６を有する筒状形態を有し、一般に冷間塑性加工と切
削等を組み合わせた工程により製造されている。そし
て、多くのスパークプラグにおいては、製造能率を向上
させるために、型鍛造により外形の概略形状と内孔３０
６とを形成し、取付ねじ部３０１ａ等を外形最終形状を
切削により仕上げる工程を採用している。この場合、主
体金具の肉厚は、場所によってはかなり小さくなること
もあり、型鍛造時のマテリアルフロー等も考慮して金具
寸法の設計を行わないと、加工不良を生じやすくなる問
題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、エンジ
ンヘッドの構造は複雑化する傾向にあり、スパークプラ
グ３００が取り付けられるバルブ周辺のスペースも減少
している。そのため、スパークプラグの六角部３０５に
対しても、その大きさをなるべく小さくし、ヘッド側の
スペースを広く取りたいという要請がある。しかしなが
ら、六角部３０５の大きさを縮小すると、次のような問
題が生ずる。

【０００４】六角部３０５の寸法縮小に伴い、該六角
部３０５の肉厚が極端に減少しないようにするために
は、金具内孔３０６の対応部分（以下、大孔という）３
０６ａの径Ｄ1を縮小する必要がある。そのためには絶
縁体３０２の軸断面径も縮小する必要がある。しかしな
がら、金具内孔３０６の取付ねじ部３０１ａに対応する
部分（以下、中孔部という）３０６ｂの内径Ｄ2をこれ
に合わせて縮小すると、該中孔部３０６ｂを鍛造により
形成する際に、鍛造パンチが細くなり過ぎ、大きな加工
荷重が作用したときにパンチが損傷したり、加工不良を
招いたりするトラブルが発生する。該問題は、取付ねじ
部のねじリーチが長い場合に特に生じやすい。

【０００５】大孔３０６ａ内に位置する絶縁体３０２
の部分には、金具３０６を絶縁体３０２に加締め固定す
るために、その加締め力を受けるフランジ状のダイヤ部
３０２ｅが形成される。また、端子金具３１３と中心電
極３０３とはガラスシール部３１５で接続されるが、こ
のガラスシール部３１５の形成に際して上記ダイヤ部３
０２ｅは次のように使用される。まず、絶縁体３０２の
貫通孔内に、中心電極３０３、ガラスシール部３１５の
原料粉末及び端子金具３１３とを配置し、受け型の挿通
孔にその絶縁体３０２を装着して、該挿通孔の内縁部に
よりダイヤ部３０２ｅを支持させる。この状態で全体を
ガラス軟化温度以上に加熱し、端子金具３１３を軸方向
に押し込んで原料粉末を中心電極３０３との間でプレス
することにより、ガラスシール部３１５を得る。このと
き、ダイヤ部３０２ｅは上記プレスの加圧力を受けとめ
る役割を果たす。

【０００６】ここで、前記の要請により、絶縁体３０
２の軸断面径を極端に小さくし過ぎると、その製造が非
常に困難になるので、上記軸断面径の縮小には一定の限
界がある。他方、六角部３０５の寸法を縮小すれば大孔
３０６ａの内径、ひいてはここに収容される絶縁体のダ
イヤ部３０２ｅの外径は必然的に小さくなる。従って、
絶縁体３０２は、ダイヤ部３０２ｅ以外の部分（例えば
中孔部３０６ｂ内に位置する部分：以下、中胴部３０２
ａという）の外径縮小がある程度規制され、ダイヤ部３
０２ｅ自体は六角部３０５の寸法縮小により、比較的大
きく縮径しなければならないという要請が生ずる。この
ような状況になると、ダイヤ部３０２ｅの突出量が小さ
くなり、例えばガラスシール部３１５の形成工程におい
て受け型の受け面積が減少することから、その荷重集中
により受け型の破損や、絶縁体と受け型のカジリといっ
た問題が生じやすくなる。

【０００７】また、絶縁体３０２の中胴部３０２ａを
上記の要請により縮小する一方で、における加工性を
確保するために、金具内孔３０６の中孔部３０６ｂの内
径Ｄ2をやや大きめに設定すると、中孔部３０６ｂと絶
縁体３０２の中胴部３０２ａとの間に隙間が生じやすく
なる。この隙間により、絶縁体３０２が主体金具３０１
内で偏心しやすくなり、プラグ性能の低下（例えば横方
向への飛火）を招きやすくなる。

【０００８】本発明の課題は、六角部等の工具係合部の
寸法を縮小して、プラグ取付側となるシリンダヘッド周
辺のスペース上の自由度を大きくすることができ、か
つ、 工具係合部の寸法が減少しても主体金具を能率よくか
つ高歩留まりで製造することができ、 導電性ガラスシール層や抵抗体等を形成する際の受け
型の破損やカジリ等が生じにくく、 また絶縁体を主体金具に組みつける際に偏心が生じに
くいスパークプラグを提供することにある。

【０００９】

【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、その外側を覆う軸状の絶縁体と、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、その主体金具に結合されて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を備え、中心電極
の軸線方向において火花放電ギャップの形成される側を
前方側、これと反対側を後方側として、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
付ねじ部よりも後方側において主体金具の外周面には、
取付ねじ部を内燃機関側の取付ねじ孔にねじ込むための
工具係合部が周方向に沿って外向きに突出する形態で形
成され、絶縁体は、前端部が周方向の段部により縮径さ
れて該段部が絶縁体側係合部とされ、主体金具に対し後
方側開口部から挿入されるとともに、絶縁体側係合部
が、取付ねじ部内において主体金具の内面から突出する
金具側係合部と係合して抜け止めされる一方、工具係合
部の軸断面外形線に対する最大内接円の直径を該工具係
合部の外形寸法Ａとし、取付ねじ部の有効径をＥとし、
主体金具の内孔の金具側係合部よりも後方側に位置する
部分（以下、中孔部という）の内径をＤ2として、｜Ａ
−Ｅ｜≦１．５ｍｍであり、かつ０．４≦（Ｄ2／Ｅ）
^２≦０．６であることを特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、工具係合部（例えば六
角部）を、取付ねじ部の有効径Ｅを基準として、その工
具係合部の外径寸法Ａを、｜Ａ−Ｅ｜≦１．５ｍｍとな
る程度まで縮小することにより、プラグ取付側となるシ
リンダヘッド周辺のスペース上の自由度を大きくするこ
とができ、ひいてはシリンダヘッドの構造が複雑化して
バルブ周辺のスペースが少なくなっても、容易に取り付
けを行うことができる。また、工具係合部の寸法縮小に
伴い絶縁体の軸断面径が減少しても、取付ねじ部の有効
径Ｅと中孔部の内径Ｄ2とを、０．４≦（Ｄ2／Ｅ）^２≦
０．６となるように定めることで主体金具の取付ねじ部
の肉厚が適切な範囲となり、鍛造加工による主体金具の
製造時に鍛造パンチの損傷や加工不良等を生じにくくな
る。すなわち、前記した課題が解決され、主体金具を
能率よくかつ高歩留まりで製造することができるように
なる。

【００１１】より詳しく説明すれば、（Ｄ2／Ｅ）
^２は、取付ねじ部の有効径Ｅにおける軸断面積（π（Ｄ
2／２）^２）と、中孔部の軸断面積（π（Ｅ／２）^２）
との比を表しており、この値が小さいほど（すなわち取
付ねじ部の有効径Ｅが中孔部の内径Ｄ2に対して相対的
に大きくなるほど）、取付ねじ部の肉厚が増大すること
となる。そして、（Ｄ2／Ｅ）^２が０．４未満になる
と、取付ねじ部の肉厚が大きくなり過ぎるために中孔部
径が不足し、鍛造加工時において中孔部を鍛造等の冷間
加工により形成する際に加工パンチが細くなり過ぎ、大
きな加工荷重が作用したときにパンチが損傷したり、加
工不良を招いたりするトラブルが発生しやすくなる。他
方、（Ｄ2／Ｅ）^２が０．６を超えると取付ねじ部の肉
厚が小さくなり過ぎて、冷間加工による製造が困難にな
ると同時に、ねじ部の強度不足を引き起こすことにもつ
ながる。なお、（Ｄ2／Ｅ）^２は、より望ましくは０．
４５〜０．５５とするのがよい。

【００１２】なお、段部よりも後方側において絶縁体の
外周面にはフランジ状のダイヤ部を形成することができ
る。この場合、そのダイヤ部の外径をｄ1、ダイヤ部と
段部との間に位置する中胴部の外径をｄ2として、ｄ2／
ｄ1≦０．７５とすることが望ましい。すなわち、課題
で述べたように、工具係合部の外径寸法Ａを、｜Ａ−
Ｅ｜≦１．５ｍｍとなるように縮小するに際しては、中
胴部の軸断面径を極端に小さくし過ぎると、絶縁体の製
造が非常に困難になる一方、工具係合部の寸法縮小に伴
いダイヤ部の外径は小さくせざるを得ない。換言すれ
ば、中胴部とダイヤ部との径比ｄ2／ｄ1は数値的には大
きくなる方向に傾きやすい。ｄ2／ｄ1が大きくなると、
ダイヤ部の中胴部外周面からの突出量が小さくなるの
で、前記した通り、ガラスシール部等の形成工程におけ
る受け型の破損や、絶縁体と受け型のカジリといった問
題が生じやすくなる。そこで、該ｄ2／ｄ1を０．７以下
とすることで、ダイヤ部の突出量を十分大きく確保で
き、例えば工具係合部の寸法縮小に伴い発生しやすくな
る上記問題を、効果的に防止することができるようにな
る。すなわち課題が解決される。ｄ2／ｄ1は、より望
ましくは０．６５以下とするのがよい。他方、ｄ2／ｄ1
が極端に小さくなると、中胴部が細くなり過ぎて絶縁体
の製造が困難となる場合があるので、このような不具合
が生じないように該ｄ2／ｄ1の値を適宜調整する。

【００１３】また、課題で述べたように、工具係合部
の寸法縮小により絶縁体中胴部を縮小する一方、主体金
具の加工性を確保するために、中孔部の内径をやや大き
めに設定すると、主体金具の中孔部と絶縁体の中胴部と
の間に所定量の隙間が形成されやすい。この場合、その
隙間を部分的に埋める形態で、絶縁体の主体金具内での
偏心を防止するための偏心防止部を、中孔部及び中胴部
とほぼ同心的に設けることが有効である。これにより、
主体金具に組みつける際に絶縁体の横方向の移動が偏心
防止部により規制され、絶縁体の偏心を防止することが
できる。すなわち、課題が解決される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図１（ａ）〜
（ｃ）は、本発明のスパークプラグの一実施例を示して
いる（なお、（ｂ）は、（ａ）と同じ縦断面図により各
部の寸法関係を示すためのものである。以下、図２〜図
４についても同様）。スパークプラグ１００は、筒状の
主体金具１、先端部２ｉ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、先端を突出させた状
態で絶縁体２の内側に設けられた中心電極３、及び主体
金具１に一端が溶接等により結合された接地電極４等を
備えている。また、接地電極４と中心電極３との間には
火花放電ギャップｇが形成されている。以下、中心電極
３の軸線方向において火花放電ギャップｇの形成される
側を前方側、これと反対側を後方側とする。

【００１５】絶縁体２の軸方向には貫通孔６が形成され
ており、その一方の端部側から端子金具１３が挿入・固
定され、同じく他方の端部側から中心電極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１
３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１
６，１７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。な
お、抵抗体１５を省略して、一層の導電性ガラスシール
層により端子金具１３と中心電極３とを一体化した構成
としてもよい。

【００１６】絶縁体２は、内部に自身の軸方向に沿って
中心電極３を嵌め込むための孔部６を有し、全体が本発
明の絶縁材料により構成されている。絶縁体２の軸方向
中間には、周方向外向きに突出するダイヤ部２ｅが例え
ば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（図１）の先端に向かう側を前方側とし
て、該ダイヤ部２ｅよりも後方側がこれよりも細径に形
成された本体部２ｂとされている。一方、ダイヤ部２ｅ
の前方側にはこれよりも細径の中胴部２ｇと、その中胴
部２ｇよりもさらに細径の先端部２ｉがこの順序で形成
されている。なお、ダイヤ部２ｅと中胴部２ｇとの境界
部は段部２ｆとなっている。また、中胴部２ｇの外周面
は略円筒状とされ、先端部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。

【００１７】また、主体金具１は、冷間加工に適した鉄
系材料、例えば低炭素鋼やＪＩＳＧ３５３９に規定され
た冷間圧造用炭素鋼線を素材として円筒状に形成され、
スパークプラグ１００のハウジングを構成する。なお、
ＪＩＳに規定された冷間圧造用炭素鋼線材としては、例
えばＳＷＣＨ８Ａ（Ｃ：≦０．１０、Ｓｉ：≦０．１
０、Ｍｎ：≦０．６０、Ａｌ：≧０．０２、残部Ｆｅ
（単位：重量％））、ＳＷＣＨ１７Ｋ（Ｃ：０．１５〜
０．２０、Ｓｉ：０．１０〜０．３５、Ｍｎ：０．３０
〜０．６０、残部Ｆｅ（単位：重量％））、ＳＷＣＨ２
５Ｋ（Ｃ：０．２２〜０．２８、Ｓｉ：０．１０〜０．
３５、Ｍｎ：０．３０〜０．６０、残部Ｆｅ（単位：重
量％））等を本発明に好適に使用できる。

【００１８】主体金具１の前端側外周面には、プラグ１
００を図示しないエンジンブロックに取り付けるための
取付ねじ部７が形成されている。取付ねじ部７の基端部
にはリング上のガスケットＧが嵌め込まれる。また、そ
の取付ねじ部７よりも後方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１ｇが
外向きに突出して形成されている。そして、そのさらに
後方には薄肉の連結部１ｈを経て、スパークプラグ１０
０を取付ねじ部７においてシリンダヘッド側のねじ孔に
ねじ込むための、スパナやレンチ等の工具を係合させる
工具係合部１ｅが周方向に沿って外向きに突出する形態
で形成されている。図１（ｃ）に示すように、工具係合
部１ｅは略正六角状の軸断面形状を有している。スパー
クプラグ１００は、シリンダヘッドに対して上記のよう
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。この際、ガスケットＧは、ガスシ
ール部１ｇとシリンダヘッド側のねじ孔開口周縁部との
間で圧縮されてつぶれるように変形し、ねじ孔と取付ね
じ部７との間の隙間をシールする役割を果たす。

【００１９】また、主体金具１には絶縁体２を挿入する
ための内孔４０が軸方向に形成されている。そして、そ
の内孔４０の取付ねじ部７に対応する部分の内周面に
は、その前方寄り中間位置に、周方向の凸条部１ｃ（金
具側係合部）が形成されている。そして、凸条部１ｃよ
りも後方側に位置する部分は、絶縁体２の中胴部２ｇを
収容する中孔部４０ａとされ、さらにその後方側は段部
により拡径されて、ダイヤ部２ｅを収容する大孔部４０
ｂとされている。

【００２０】次に、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１
３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３ａ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、図４（ａ）の中胴部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。

【００２１】絶縁体２の中胴部２ｇと先端部２ｉとは絶
縁体側係合部としての段部２ｈを形成し、これが主体金
具１側の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、フランジ状のダ
イヤ部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６
０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。

【００２２】以下スパークプラグ１００の各部の寸法に
ついて説明する。まず、図１（ｃ）に示すように、工具
係合部１ｅの軸断面外形線に対する最大内接円の直径を
該工具係合部１ｅの外形寸法Ａとし、図１（ｂ）に示す
ように、取付ねじ部７の有効径をＥとしたときに、｜Ａ
−Ｅ｜≦１．５ｍｍとされている（すなわち、六角状の
工具係合部１ｅの外形寸法と、取付ねじ部７の有効径Ｅ
との差が１．５ｍｍ以下となるように縮小されてい
る）。また、主体金具１の中孔部４０ａの内径をＤ2と
して、０．４≦（Ｄ2／Ｅ）^２≦０．６（望ましくは
０．４５≦（Ｄ2／Ｅ） ^２≦０．５５）とされている。
さらに、絶縁体２のダイヤ部２ｅの外径をｄ1、中胴部
の外径をｄ2として、０．７５≧ｄ2／ｄ1（望ましくは
０．６５≧ｄ2／ｄ1）とされている。

【００２３】より具体的には、各部の寸法は次の範囲で
調整されている（括弧内は、図１のにおける実施例値で
ある） ・絶縁体２の全長ｌ1：４５ｍｍ〜１００ｍｍ（６９ｍ
ｍ）。 ・中胴部２ｇの長さｌ2：３ｍｍ〜２８ｍｍ（１８ｍ
ｍ）。 ・先端部２ｉの長さｌ3：３ｍｍ〜２５ｍｍ（１４ｍ
ｍ）。 ・本体部２ｂの外径ｄ0：５ｍｍ〜１２ｍｍ（９ｍ
ｍ）。 ・ダイヤ部２ｅの外径ｄ1：６ｍｍ〜１３ｍｍ（１１．
３ｍｍ）。 ・中胴部２ｇの外径ｄ2：４．５ｍｍ〜１０ｍｍ（７．
３ｍｍ）。

【００２４】 ・工具係合部１ｅの外形寸法Ａ：５．５ｍｍ〜１５．５
ｍｍ（１４ｍｍ）。 ・中孔部４０ａの内径Ｄ2：４．５ｍｍ〜１１ｍｍ
（９．５ｍｍ）。 ・中孔部４０ａの長さＬ1：３ｍｍ〜２８ｍｍ（１７ｍ
ｍ）。 ・大孔部４０ｂの内径Ｄ1：６．１ｍｍ〜１３．５ｍｍ
（１３．０６ｍｍ）。 ・取付ねじ部７の有効径Ｅ：７ｍｍ〜１４ｍｍ（１４ｍ
ｍ）。 ・取付ねじ部７のねじリーチ：１０ｍｍ〜２７ｍｍ（２
４．５ｍｍ）。

【００２５】以下、スパークプラグ１００の作用につい
て説明する。前述の通り、スパークプラグ１００は、そ
のねじ部７においてシリンダヘッドに取り付けられ、燃
焼室に供給される混合気への着火源として使用される。

【００２６】ここで、主体金具１は、例えば前述の冷間
圧造用炭素鋼線等の素材線材を定尺に切断し、まず、型
鍛造により外形の概略形状と内孔４０とを形成する。そ
して、取付ねじ部７を転造により仕上げ、完成する。

【００２７】また、絶縁体２への中心電極３と端子金具
１３との組付け、及び抵抗体１５と導電性ガラスシール
層１６，１７との形成工程（以下、ガラスシール工程と
称する）の概略は以下の通りである。まず、図５（ａ）
に示すように、絶縁体２の貫通孔６に対し、その第一部
分６ａに中心電極３を挿入した後、（ｂ）に示すように
導電性ガラス粉末Ｈを充填する。そして、（ｃ）に示す
ように、貫通孔６内に押さえ棒２８を挿入して充填した
粉末Ｈを予備圧縮し、第一の導電性ガラス粉末層２６を
形成する。次いで抵抗体組成物の原料粉末を充填して同
様に予備圧縮し、さらに導電性ガラス粉末を充填して予
備圧縮を行うことにより、図２（ｄ）に示すように、中
心電極３側（下側）から貫通孔６内には、第一の導電性
ガラス粉末層２６、抵抗体組成物粉末層２５及び第二の
導電性ガラス粉末層２７が積層された状態となる。

【００２８】図６（ａ）に示すように、貫通孔６に端子
金具１３を上方から配置した組立体ＰＡを形成する。な
お、絶縁体２は、受け型Ｓの挿通孔Ｓａに装着され、該
挿通孔Ｓａの内縁部によりダイヤ部２ｅを支持させる。
そして、この状態で炉内に挿入してガラス軟化点以上で
ある９００〜１０００℃の所定温度（ただし、組立体Ｐ
Ａ全体における平均的な温度とする）に加熱し、その
後、端子金具１３を貫通孔６内へ中心電極３と反対側か
ら軸方向に圧入して積層状態の各層２５〜２７を軸方向
にプレスする。これにより、同図（ｂ）に示すように、
各層は圧縮・焼結されてそれぞれ導電性ガラスシール層
１６、抵抗体１５及び導電性ガラスシール層１７とな
る。このとき、ダイヤ部２ｅは上記プレスの加圧力を受
けとめる役割を果たす。

【００２９】上記工程における本発明の作用・効果につ
いては既に説明済であるが、再度概略を述べれば、工具
係合部の外径寸法Ａを、｜Ａ−Ｅ｜≦１．５ｍｍとなる
程度まで縮小することにより、シリンダヘッド周辺のス
ペース上の自由度を大きくすることができる。そして、
０．４≦（Ｄ2／Ｅ）^２≦０．６となるように定めるこ
とで取付ねじ部７の肉厚が適切な範囲となり、鍛造パン
チの損傷や加工不良等を生じにくくなって、主体金具１
を能率よくかつ高歩留まりで製造することができるよう
になる。さらに、ｄ2／ｄ1を０．７５以下とすること
で、ダイヤ部２ｅの突出量を十分大きく確保でき、ガラ
スシール工程において荷重集中による受け型Ｓの破損
や、絶縁体２と受け型のカジリといった問題が生じにく
くなる。

【００３０】なお、取付ねじ部７の肉厚Ｔは（Ｅ−Ｄ
2）／２で表すことができる。本発明をこの肉厚の観点
から捉えた場合、例えば、７ｍｍ≦Ｅ≦１４ｍｍ、４．
５ｍｍ≦Ｄ2≦１１ｍｍのときは、３ｍｍ≦Ｅ−Ｄ2≦５
ｍｍとなっているのがよい。Ｅ−Ｄ2が３ｍｍ未満にな
ると、取付ねじ部の肉厚が小さくなり過ぎて、冷間加工
による製造が困難となる。また、Ｅ−Ｄ2が５ｍｍを超
えると、取付ねじ部７の肉厚Ｔが大きくなり過ぎるため
に中孔部径Ｄ2が不足し、鍛造加工時において中孔部４
０ａを鍛造等の冷間加工により形成する際に加工パンチ
が細くなり過ぎ、大きな加工荷重が作用したときにパン
チが損傷したり、加工不良を招いたりするトラブルが発
生しやすくなる。Ｅ−Ｄ2は、より望ましくは３．５ｍ
ｍ〜４．５ｍｍとするのがよい。

【００３１】さらに、上記トラブルは、取付ねじ部７の
ねじリーチＬTが大きくなるほど発生しやすくなる。こ
の場合、上記取付ねじ部７の肉厚ＴとねじリーチＬTと
の比Ｔ／ＬTの値の下限値は、取付ねじ部の肉厚が小さ
くなり過ぎて、冷間加工による製造が困難となる不具合
が生じないように調整する。また、Ｔ／ＬT2の上限値
は、鍛造加工時において中孔部４０ａを鍛造等の冷間加
工により形成する際に加工パンチが細くなり過ぎ、大き
な加工荷重が作用したときにパンチが損傷したり、加工
不良を招いたりするトラブルが発生しないように調整す
る。

【００３２】また、ダイヤ部２ｅの外径をｄ1、中胴部
２ｇの外径をｄ2とすれば、ダイヤ部２ｅの中胴部２ｇ
外周面からの突出量はｄ1−ｄ2で表すことができる。こ
の場合、６ｍｍ≦ｄ1≦１３ｍｍで４．５ｍｍ≦ｄ2≦１
０ｍｍのとき、１．５ｍｍ≦ｄ1−ｄ2とするのがよい。
ｄ1−ｄ2を１．５ｍｍ以上とすることで、ダイヤ部２ｅ
の突出量を十分大きく確保でき、例えば工具係合部１ｅ
の寸法縮小に伴い発生しやすくなる前記問題を、効果的
に防止することができるようになる。なお、ｄ2／ｄ1
は、中胴部２ｇが細くなり過ぎて絶縁体２の製造が困難
とならないように適宜調整する。なお、望ましくは２ｍ
ｍ≦ｄ1−ｄ2とするのがよい。

【００３３】次に、工具係合部１ｅの寸法縮小により絶
縁体２の中胴部２ｇを縮小する一方、主体金具１の加工
性確保、具体的には鍛造パンチの耐久性確保のために、
中孔部４０ａの内径Ｄ2をやや大きめに設定すると、中
孔部４０ａ内面と中胴部２ｇ外面との間には隙間Ｊが形
成されやすい。この場合、その隙間Ｊを部分的に埋める
偏心防止部を、中孔部４０ａ及び中胴部２ｇとほぼ同心
的に設けることが、絶縁体２の主体金具１内での偏心を
防止する上で有効である。以下、その偏心防止部の形成
例について説明する。

【００３４】図２は、偏心防止部を、中孔部４０ａの内
周面に凸設された周方向の金具側偏心防止凸部１ｓとし
て形成したスパークプラグの例を示している（なお、図
１と共通する部分には同一の符号を付与して説明を省略
している）。すなわち、該スパークプラグ１１０の金具
側偏心防止凸部１ｓは、金具側係合部２ｈの後方側に連
なる形で、中孔部４０ａの周方向に沿う環状に形成され
ており、その内周面１ｓ2が中胴部２ｇの外周面に対応
した円筒面状とされている。また、図２（ｃ）に示すよ
うに、該内周面１ｓ2と中孔部４０ａの内周面とは、テ
ーパ状の接続面１ｓ1により接続されている。該金具側
偏心防止凸部１ｓは、主体金具１に組みつける際の絶縁
体２の横方向の移動を規制し、絶縁体２の偏心を防止す
る役割を果たす。

【００３５】この場合、金具側偏心防止凸部１ｓ（偏心
防止部）の内径をＤ3、同じく内周面の軸方向長さをＱ
として、０．９６≦ｄ2／Ｄ3＜１であり、かつＱ≧１ｍ
ｍとするのがよい（ｄ2 は中孔部４０ａの内径）。ｄ2
／Ｄ3が０．９５未満になるか、又はＱが１ｍｍ未満に
なると、絶縁体２の横移動阻止効果が不十分となる。他
方、ｄ2／Ｄ3が１を超えると、中胴部２ｇを中孔部４０
ａ内に挿入するのが困難となる。ｄ2／Ｄ3は、望ましく
は０．９７〜０．９８とするのがよい。また、Ｑは望ま
しくは１．５ｍｍ以上とするのがよい。さらに、金具側
偏心防止凸部１ｓを含めた中孔部４０ａの軸線方向長さ
をＬ1としたときに、Ｑ／Ｌ1が０．３を超えると、取付
ねじ部７の肉厚が増大したのと結果的に同じ状態にな
り、鍛造パンチの損傷等を招きやすくなる場合がある。
従って、Ｑ／Ｌ1は０．３以下、望ましくは０．２以下
に設定するのがよい。なお、ダイヤル部２ｅ外周面と、
大孔部４０ｂ内周面との間に形成される隙間も偏心の原
因となりうるので、ｄ1／Ｄ1も０．９６〜１の範囲で調
整されていることが望ましい。

【００３６】図３は、偏心防止部を、絶縁体２の中胴部
２ｇの外側に配置された偏心防止リング５０としたスパ
ークプラグの一例を示すものである（なお、図１と共通
する部分には同一の符号を付与して説明を省略してい
る）。該スパークプラグ１２０において、偏心防止リン
グ５０は、例えばプラスチックや硬質ゴム、金属あるい
はセラミックで構成することができる。また、該偏心防
止リング５０の組付け方法としては、予め主体金具１の
中孔部４０ａ内に挿入しておき、次いでこれに絶縁体２
を挿通するようにしてもよいし、絶縁体２の外側に偏心
防止リング５０を予め圧入等により装着して、これを主
体金具１内に挿入するようにしてもいずれでもよい。

【００３７】この偏心防止リング５０は、基本的には図
２のスパークプラグ１１０の金具側偏心防止凸部１ｓと
同様の効果を奏するものである。また、偏心防止凸部１
ｓを形成する場合と異なり、取付ねじ部７の厚肉化を招
かないので主体金具１の加工上も有利である。

【００３８】図３（ｃ）に示すように、 偏心防止リン
グ５０は、その外径をδ、同じく内径をＤ3とし、軸方
向長さをＱとして、０．９６≦δ／Ｄ2≦１及び０．９
６≦ｄ2／Ｄ3≦１と、Ｑ≧１ｍｍとを満足していること
が望ましい。δ／Ｄ2もしくはｄ2／Ｄ3が０．９６未満
になるか、又はＱが１ｍｍ未満になると、絶縁体２の横
移動阻止効果が不十分となる。他方、δ／Ｄ2が１を超
えると、偏心防止リング５０を中孔部４０ａ内に挿入す
ることが、またｄ2／Ｄ3が１を超えると、偏心防止リン
グ５０に中胴部２ｇを挿入することがそれぞれ困難とな
る（ただし、偏心防止リング５０が弾性変形可能な場合
は、δ／Ｄ2もしくはｄ2／Ｄ3の少なくとも一方が、１
より多少大きくとも問題を生じない場合がある）。な
お、δ／Ｄ2及びｄ2／Ｄ3は、望ましくは０．９７〜
０．９８とするのがよい。また、Ｑは望ましくは２ｍｍ
以上とするのがよい。また、偏心防止リング５０の厚さ
Ｆと隙間Ｊの大きさｄとの比Ｆ／ｄについては、同様の
理由により０．９５≦Ｆ／ｄ≦１となっているのがよ
い。なお、前述の通り、偏心防止リング５０の配置は主
体金具１の加工に影響を及ぼさないので、Ｑを中孔部４
０ａの軸方向長さＬ1と略等しい値まで長くとることも
可能である。

【００３９】図４は、偏心防止部を、絶縁体２の中胴部
２ｇの外周面に凸設された絶縁体側偏心防止凸部７０と
したスパークプラグの例を示すものである（なお、図１
と共通する部分には同一の符号を付与して説明を省略し
ている）。図４（ｃ）に示すように、該スパークプラグ
１３０において、絶縁体側偏心防止凸部７０はプラスチ
ックにより、例えば周方向の環状形態をなすものとして
絶縁体２の外周面に一体化された形で形成されている。
この場合、該絶縁体側偏心防止凸部７０は、ガラスシー
ル工程が終了後に、絶縁体２の外周面に対し例えばイン
サート成形法等により形成することができる。

【００４０】絶縁体側偏心防止凸部７０も、図２のスパ
ークプラグ１１０の金具側偏心防止凸部１ｓと同様の効
果を奏するとともに、取付ねじ部７の厚肉化を招かない
ので主体金具１の加工上も有利である。

【００４１】絶縁体側偏心防止凸部７０は、その外径を
δとし、軸方向長さをＱとして、０．９６≦δ／Ｄ2≦
１と、Ｑ≧１ｍｍとを満足していることが望ましい。δ
／Ｄ2が０．９６未満になるか、又はＱが１ｍｍ未満に
なると、絶縁体２の横移動阻止効果が不十分となる。他
方、δ／Ｄ2が１を超えると、絶縁体側偏心防止凸部７
０を中孔部４０ａ内に挿入することが困難となる（ただ
し、絶縁体側偏心防止凸部７０が弾性変形可能な場合
は、δ／Ｄ2が１より多少大きくとも問題を生じない場
合がある）。なお、δ／Ｄ2は、望ましくは０．９７〜
０．９８とするのがよい。また、Ｑは望ましくは２ｍｍ
以上とするのがよい。また、絶縁体側偏心防止凸部７０
の高さＧと隙間Ｊの大きさｄとの比Ｇ／ｄについては、
同様の理由により０．９５≦Ｆ／ｄ≦１となっているの
がよい。なお、絶縁体側偏心防止凸部７０の長さＱは、
中孔部４０ａの軸方向長さＬ1と略等しい値まで長くと
ることも可能である。

【００４２】

【実施例】（実施例１）図１に示すスパークプラグの主
体金具１を、ＪＩＳに規定された冷間圧造用炭素鋼線材
ＳＷＣＨ８Ａを用いて、冷間鍛造加工（取付ねじ部７は
転造加工）により製造した。ただし、各部の寸法を下記
の通りとしている。 ・工具係合部１ｅの外形寸法Ａ：１４ｍｍ。 ・中孔部４０ａの内径Ｄ2：（７）ｍｍ〜（１１）ｍ
ｍ。 ・中孔部４０ａの長さＬ1：１７ｍｍ。 ・大孔部４０ｂの内径Ｄ1：１３．０６ｍｍ。 ・取付ねじ部７の有効径Ｅ：１３．０５ｍｍ。 ・取付ねじ部７のねじリーチ：２６．５ｍｍ。 ・０．３≦（Ｄ2／Ｅ）^２≦０．７。

【００４３】中孔部４０ａ形成の冷間鍛造加工は、６段
階にて行い、（Ｄ2／Ｅ）^２の各値毎に最も減面率の大
きい（６）段階目の鍛造加工の鍛造パンチ寿命を、中孔
部４０ａの内径Ｄ2の狙い寸法をＤ2ａ、実際に得られた
寸法をＤ2ｒとして、Ｄ2ｒ−Ｄ2ａが（０．０５）ｍｍ
以上となるまでの、加工実施数にて評価した。結果を図
７（ａ）に示す（なお、鍛造パンチの寿命は、（Ｄ2／
Ｅ）^２＝０．５のものを１．０として、相対値表示して
いる）。すなわち、（Ｄ2／Ｅ）^２が０．４〜０．６の
範囲にて鍛造パンチの寿命が長くなっていることがわか
る。

【００４４】（実施例２）図２に示すスパークプラグの
主体金具１を、ＪＩＳに規定された冷間圧造用炭素鋼線
材ＳＷＣＨ８Ａを用いて、冷間鍛造加工（取付ねじ部７
は転造加工）により製造した。ただし、各部の寸法を下
記の通りとしている。 ・工具係合部１ｅの外形寸法Ａ：１４ｍｍ。 ・中孔部４０ａの内径Ｄ2：（９．２）ｍｍ。 ・中孔部４０ａの長さＬ1：１７ｍｍ。 ・大孔部４０ｂの内径Ｄ1：１３．０６ｍｍ。 ・取付ねじ部７の有効径Ｅ：１４ｍｍ。 ・取付ねじ部７のねじリーチ：２６．５ｍｍ。 ・金具側偏心防止凸部１ｓの内径Ｄ3：（７．５）〜
（８．６）ｍｍ。

【００４５】また、絶縁体２をアルミナセラミックによ
り、下記の寸法となるように製造した。 ・絶縁体２の全長ｌ1：６９ｍｍ。 ・中胴部２ｇの長さｌ2：１８ｍｍ。 ・先端部２ｉの長さｌ3：１４ｍ）。 ・本体部２ｂの外径ｄ0：９ｍｍ。 ・ダイヤ部２ｅの外径ｄ1：１１．３ｍｍ。 ・中胴部２ｇの外径ｄ2：７．３ｍｍ。 ・ｄ2／Ｄ3：０．８５〜０．９７５。

【００４６】これらを用いて図１に示すスパークプラグ
を、ｄ2／Ｄ3の各条件毎に（１０）個ずつ組み立て、絶
縁体２の主体金具１に対する最大の偏心量を測定した。
図７（ｂ）にその結果を示す。ｄ2／Ｄ3が０．９６以上
で偏心量が非常に小さくなっていることがわかる。

【００４７】（実施例３）図１に示すスパークプラグの
絶縁体２をアルミナセラミックにより、下記の寸法とな
るように製造した。 ・絶縁体２の全長ｌ1：６９ｍｍ。 ・中胴部２ｇの長さｌ2：１８ｍｍ。 ・先端部２ｉの長さｌ3：１４ｍ）。 ・本体部２ｂの外径ｄ0：９ｍｍ。 ・ダイヤ部２ｅの外径ｄ1：（７．７）〜（１２．１
５）ｍｍ。 ・中胴部２ｇの外径ｄ2：７．３ｍｍ。 ・ｄ2／ｄ1：０．６〜０．９５。

【００４８】これを用いて、図５及び図６に示す方法に
より、ｄ2／ｄ1の各条件毎にガラスシール工程を２００
０回繰返し実施した。ただし、評価は以下の基準で行っ
た。 ○：受け型、製品共に異常が見られず、カジリ等も発生
しない。 ×：絶縁体の欠けや受け型のカジリ等、不具合が発生。 以上の結果を図８に示す。ｄ2／ｄ1が０．７５以下にて
良好な結果が得られ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実施例を示す縦断
面図及び工具係合部の軸断面模式図。

【図２】偏心防止部として金具側偏心防止凸部を有する
スパークプラグの一例を示す縦断面図、及びその金具側
偏心防止凸部の拡大断面図。

【図３】偏心防止部として偏心防止リングを有するスパ
ークプラグの一例を示す縦断面図、及びその偏心防止リ
ングの斜視図。

【図４】偏心防止部として絶縁体側偏心防止凸部を有す
るスパークプラグの一例を示す縦断面図、及びその絶縁
体側偏心防止凸部の形成状態を示す斜視図。

【図５】ガラスシール工程の説明図。

【図６】図５に続く説明図。

【図７】実施例１及び実施例２の実験結果を示すグラ
フ。

【図８】実施例３の実験結果を示す図。

【図９】従来のスパークプラグを示す縦断面図。

【符号の説明】

１００，１１０，１２０，１３０ スパークプラグ １ 主体金具 １ｅ 工具係合部 １ｓ 金具側偏心防止凸部（偏心防止部） ２ 絶縁体 ２ｇ 中胴部 ２ｅ ダイヤ部 ３ 中心電極 ４ 接地電極 ４０ 内孔 ４０ａ 中孔部 ５０ 偏心防止リング（偏心防止部） ７０ 絶縁体側偏心防止凸部（偏心防止部）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸状の中心電極と、その外側を覆う軸状
   の絶縁体と、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、その主体金具に結
   合されて前記中心電極との間に火花放電ギャップを形成
   する接地電極とを備え、 前記中心電極の軸線方向において火花放電ギャップの形
   成される側を前方側、これと反対側を後方側として、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、その取付ねじ部よりも後方側において前記主
   体金具の外周面には、前記取付ねじ部を内燃機関側の取
   付ねじ孔にねじ込むための工具係合部が周方向に沿って
   外向きに突出する形態で形成され、 前記絶縁体は、前端部が周方向の段部により縮径されて
   該段部が絶縁体側係合部とされ、前記主体金具へ後方側
   開口部から挿入されるとともに、前記絶縁体側係合部
   が、前記取付ねじ部内において前記主体金具の内面から
   突出する金具側係合部と係合して抜け止めされる一方、 前記工具係合部の軸断面外形線に対する最大内接円の直
   径を該工具係合部の外形寸法Ａとし、前記取付ねじ部の
   有効径をＥとし、前記主体金具の内孔の前記金具側係合
   部よりも後方側に位置する部分（以下、中孔部という）
   の内径をＤ2として、｜Ａ−Ｅ｜≦１．５ｍｍであり、
   かつ０．４≦（Ｄ2／Ｅ）^２≦０．６であることを特徴
   とするスパークプラグ。
2. 【請求項２】 ７ｍｍ≦Ｅ≦１４ｍｍであり、４．５ｍ
   ｍ≦Ｄ2≦１１ｍｍであり、かつ１．５ｍｍ≦（Ｅ−Ｄ
   2）≦５．２ｍｍである請求項１記載のスパークプラ
   グ。
3. 【請求項３】 前記段部よりも後方側において前記絶縁
   体の外周面にはフランジ状のダイヤ部が形成され、その
   ダイヤ部の外径をｄ1、前記ダイヤ部と前記段部との間
   に位置する中胴部の外径をｄ2として、ｄ2／ｄ1≦０．
   ７５である請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
4. 【請求項４】 前記段部よりも後方側において前記絶縁
   体の外周面にはフランジ状のダイヤ部が形成され、その
   ダイヤ部の外径をｄ1、前記ダイヤ部と前記段部との間
   に位置する中胴部の外径をｄ2として、６ｍｍ≦ｄ1≦１
   ３ｍｍであり、４．５ｍｍ≦ｄ2≦１０ｍｍであり、か
   つ１．５ｍｍ≦（ｄ1−ｄ2）≦８ｍｍ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。
5. 【請求項５】 前記主体金具の前記中孔部と前記絶縁体
   の前記中胴部との間には所定量の隙間が形成されるとと
   もに、その隙間を部分的に埋める形態で、前記絶縁体の
   前記主体金具内での偏心を防止するための偏心防止部
   が、前記中孔部及び前記中胴部とほぼ同心的に設けられ
   ている請求項３又は４に記載のスパークプラグ。
6. 【請求項６】 前記偏心防止部は、前記中孔部の内周面
   に凸設された周方向の金具側偏心防止凸部である請求項
   ５に記載のスパークプラグ。
7. 【請求項７】 前記金具側偏心防止凸部の内径をＤ3、
   同じく内周面の軸方向長さをＱとして、０．９６≦ｄ2
   ／Ｄ3＜１であり、かつＱ≧１ｍｍである請求項６記載
   のスパークプラグ。
8. 【請求項８】 前記偏心防止部は、前記絶縁体中胴部の
   外側に配置された偏心防止リングである請求項５記載の
   スパークプラグ。
9. 【請求項９】 前記偏心防止リングは、その外径をδ、
   同じく内径をＤ3とし、軸方向長さをＱとして、０．９
   ６≦δ／Ｄ2＜１．１及び０．９６≦ｄ2／Ｄ3≦１と、
   Ｑ≧１ｍｍとを満足するものである請求項８記載のスパ
   ークプラグ。
10. 【請求項１０】 前記偏心防止部は、前記絶縁体中胴部
    の外周面に凸設された絶縁体側偏心防止凸部である請求
    項５記載のスパークプラグ。
11. 【請求項１１】 前記絶縁体側偏心防止凸部の外径を
    δ、同じく内周面の軸方向長さをＱとして、０．９６≦
    δ／Ｄ2＜１であり、かつＱ≧１ｍｍである請求項１０
    記載のスパークプラグ。