JP2001176638A

JP2001176638A - 内燃機関用スパークプラグ

Info

Publication number: JP2001176638A
Application number: JP36029599A
Authority: JP
Inventors: Toru Moriya; 透守屋
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: US20010004183A1; US6731052B2; JP4482187B2

Abstract

(57)【要約】【目的】主体金具の端面の内外径を変更することな
く、接地電極の耐火花消耗性及び強度を高めることがで
きる内燃機関用スパークプラグを実現する。【構成】主体金具の端面３７に溶接された接地電極の
溶接部１５は、６つの角部Ｒ１〜Ｒ６を有する多角形に
形成されている。角部Ｒ１〜Ｒ４の範囲に形成される反
放電面１５ｂの幅Ｌ５は、放電面１５ａの幅より縮小さ
れており、角部Ｒ１ないしＲ４が外周面３７ａに接して
いる。これにより、角部Ｒ１〜Ｒ６が端面３７からはみ
出ないようにして溶接部１５の最大厚さｔ４を従来の最
大厚さより厚く、放電面１５ａの最大幅Ｌ６を従来の最
大幅より広くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用スパークプ
ラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関用スパークプラグとし
て、たとえば、図８に示すものが知られている。図８
は、従来の内燃機関用スパークプラグを部分的な断面図
を含んで示す部分断面図である。なお、以下の説明で
は、図８における図面下方を先端側とし、図面上方を後
端側として説明する。

【０００３】最初に、内燃機関用スパークプラグの主要
構成を図８を参照して説明する。内燃機関用スパークプ
ラグ１０には、アルミナなどから形成された絶縁碍子２
０が備えられている。絶縁碍子２０は、後端側に形成さ
れたコルゲーション部２２と、先端側に形成された碍子
脚長部２４とを有しており、絶縁碍子２０の内部には、
中心軸１８に沿って軸孔２６が貫通形成されている。軸
孔２６の内部の後端側には、端子１３が収容されてお
り、その端子１３の後端は、コルゲーション部２２の後
端から突出している。軸孔２６の内部の先端側には、ガ
ラス抵抗１１を介して中心電極１２が収容されている。
中心電極１２は、ニッケルを主体とする合金によって棒
状に形成されており、中心電極１２の先端は、碍子脚長
部２４の先端から突出している。

【０００４】碍子脚長部２４を含む絶縁碍子２０の先端
部は、筒状に形成された主体金具３０の内部に収容され
ており、主体金具３０の先端部の外周面には、エンジン
ヘッドに形成された雌ねじ部にねじ込むための雄ねじ部
３１が形成されている。主体金具３０の先端の端面３７
には、略Ｌ字形の接地電極１６が溶接により固定されて
おり、接地電極１６の先端と中心電極１２の先端面とが
対向することにより火花放電ギャップ１７が形成されて
いる。雄ねじ部３１の後端側の外周面には、座部３５が
形成されており、雄ねじ部３１後端のねじ首３６には、
リング状のガスケット４０が嵌め込まれている。主体金
具３０の後端側には、外周面が六角ナットの外周面形状
に形成された六角部３３が形成されている。六角部３３
は、雄ねじ部３１をエンジンヘッドの雌ねじ部にねじ込
む際にプラグレンチなどの工具をあてがう部分である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、エンジンの高性
能化が進むにつれ、内燃機関用スパークプラグにはより
一層高い耐久性が要求されるようになってきた。そのよ
うな状況下で、接地電極の耐久性が一つの重要な課題と
なっている。接地電極に要求される耐久性の問題は２つ
存在し、その１つは、火花放電により電極が消耗するこ
とに対する耐火花消耗性の問題である。もう１つは、強
度の問題である。つまり、接地電極にエンジンの振動が
伝達することにより、主体金具との溶接部分にクラック
が入り、そのクラックが進行すると、接地電極が折損す
る可能性があるという問題である。

【０００６】ここで、接地電極の構造について図９およ
び図１０を参照して説明する。図９（Ａ）は、図８に示
した従来の内燃機関用スパークプラグの火花放電ギャッ
プ近傍を示す説明図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）
を図面下方向から見た説明図であり、図９（Ｃ）は、図
９（Ａ）を図面右方向から見た説明図である。図１０
（Ａ）は、図９（Ｂ）における接地電極１６の溶接部１
６ｃを示す説明図であり、図１０（Ｂ）は、図１０
（Ａ）に示す溶接部１６ｃを幅方向および厚さ方向に拡
大した場合を示す説明図であり、図１０（Ｃ）は、図１
０（Ａ）に示す主体金具の内周面３７ｂの径を縮小した
場合を示す説明図である。

【０００７】図１０（Ａ）に示すように、接地電極１６
の溶接部１６ｃは、主体金具３０の端面３７上に形成さ
れており、一般に、最大幅Ｌ１および最大厚さｔ１の四
辺形を呈している。図９（Ｂ）に示すように、主体金具
３０の雄ねじ部３１の呼び径をＭ、端面３７の外径を
Ａ、内径をＢとすると、雄ねじ部３１の呼び径Ｍが１
２．００ｍｍの内燃機関用スパークプラグでは、たとえ
ば、端面３７の外径Ａ＝１０．１０ｍｍであり、内径Ｂ
＝７．２０ｍｍの場合、接地電極１６の溶接部１６ｃ
は、たとえば、最大厚さｔ１＝１．３０ｍｍであり、最
大幅Ｌ１＝２．７０ｍｍの寸法関係をとることができ
る。なお、図９（Ｂ）に示すように、主体金具３０の内
周面３７ｂと碍子脚長部２４の外周面との間には、クリ
アランス２４ａが形成されている。ここで、接地電極１
６の耐火花消耗性を高めるための１つの手法として、接
地電極１６の最大幅Ｌ１を広げて、中心電極１２の先端
面と対向する面１６ｇの面積を大きくすることが考えら
れる。また、接地電極１６の強度を高めるための１つの
手法として、最大厚さｔ１を厚くして接地電極１６の剛
性を高めることが考えられる。

【０００８】しかし、接地電極１６の最大幅Ｌ１を広
げ、最大厚さｔ１を厚くすると、図１０（Ｂ）に示すよ
うに、中心電極１２の先端面と対向する面１６ｇを含む
側面（以下、放電面ともいう）１６ａが内周面３７ｂか
らはみ出し、放電面１６ａと反対側に位置する側面（以
下、反放電面ともいう）１６ｂの両端角部１６ｅが、端
面３７の外周面３７ａからはみ出してしまう。これらの
はみ出しをなくすためには、主体金具３０の肉厚を厚く
して端面３７の面積を大きくする必要がある。ここで、
端面３７の外径Ａを拡大し、または、内径Ｂを縮小すれ
ば、端面３７の肉厚を厚くすることができる。しかし、
外径Ａの拡大は、主体金具３０の雄ねじ部３１の呼び径
Ｍ（図９（Ｂ））の拡大につながり、シリンダヘッドに
対してスパークプラグの取付けができなくなるため、外
径Ａを拡大することはできない。

【０００９】内径Ｂを図１０（Ｃ）に示すように３７ｂ
で示す位置から３７ｃで示す位置まで縮小すると、内周
面３７ｂと碍子脚長部２４との間のクリアランス２４ａ
（図９（Ｂ））の縮小につながり、それにより碍子脚長
部２４表面へのカーボンの付着などに起因して横飛火が
発生し易くなるので、着火性能が低下するという問題が
発生してしまう。

【００１０】そこで、本発明は、主体金具の端面の内外
径を変更することなく、接地電極の耐火花消耗性及び強
度を高めることができる内燃機関用スパークプラグを実
現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段、作用および効果】本発明
は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明で
は、開口した端面を有しており、内燃機関側の雌ねじ部
にねじ込むための雄ねじ部が外周面に形成された筒状の
主体金具と、この主体金具の内側に収容された軸孔を有
する絶縁碍子と、この絶縁碍子の軸孔に挿入されてお
り、その先端を前記絶縁碍子から前記主体金具の端面側
に露出させた中心電極と、一端が前記主体金具の端面に
結合されており、他端側が前記中心電極の先端面と対向
するように配置された接地電極とからなる内燃機関用ス
パークプラグであって、前記接地電極の軸直交断面は、
前記主体金具の端面の外周に面する側において、これと
反対側に位置する前記中心電極の先端面と対向する面を
含む側面よりも幅が縮小する形状を有しており、かつ、
前記雄ねじ部の呼び径をＭ、ねじピッチをＰとし、前記
主体金具の端面の外形をＡ、内径をＢとし、前記接地電
極の放電面の幅をＬ、最大厚さをｔとしたときに、（Ｍ
−１．７Ｐ）≦Ａ＜（Ｍ−１．５Ｐ）、（Ａ−Ｂ）／３
＜ｔ≦（Ａ−Ｂ）／２、２〔（Ａ／２）²−｛（Ｂ／
２）＋ｔ｝²〕^1/2＜Ｌ＜３〔（Ａ／２）²−｛（Ｂ
／２）＋ｔ｝²〕^1/2の関係を満たすという技術的手段
を用いる。

【００１２】従来の接地電極は、図１０に示したよう
に、放電面１６ａおよび反放電面１６ｂが対称であり、
それらの面と連結する両側面１６ｄも対称となった四辺
形である。ここで、接地電極の最大幅Ｌ１を広げ、最大
厚さｔ１を厚くするために接地電極１６を幅方向、厚さ
方向にそれぞれ拡大すると、図１０（Ｂ）に示したよう
に溶接部１６ｃの両角部１６ｅが主体金具の端面３７か
ら外方へはみ出るという問題が発生する。つまり、従来
の接地電極は、形状的に最大幅Ｌ１を広げるとともに、
最大厚さｔ１を厚くすることができない。

【００１３】そこで、請求項１に記載の発明では、主体
金具の端面に結合されている接地電極の軸直交断面を、
主体金具の端面の外周に面する側において、これと反対
側に位置する中心電極の先端面と対向する面を含む側面
よりも幅が縮小する形状とする技術的手段を用いる。こ
こで、主体金具の端面の外周に面する側とは、たとえ
ば、後述する発明の実施の形態において図１に示すよう
に、主体金具３７の外周面３７ａと向かい合う角部Ｒ１
〜Ｒ４の範囲にて形成される面側のことをいい、中心電
極の先端面と対向する面を含む側面とは、たとえば、後
述する発明の実施の形態において図１に示すように、角
部Ｒ５〜Ｒ６の範囲にて形成される側面であって、中心
電極１２の先端面と対向する面１６ｇを含む側面のこと
をいう。このような形状的な工夫により、接地電極の最
大厚さｔ４を従来の最大厚さｔ１よりも厚くすることが
できる。このとき、最大厚さｔ４を厚くし過ぎると接地
電極が主体金具の端面から外方へはみ出るという問題が
あり、ある程度厚くしないと強度が得られないおそれが
ある。また、接地電極の最大幅は、ある程度広くしない
と耐火花消耗性を得られないおそれがあるが、逆にあま
り広くし過ぎると消炎作用が大きくなり、失火のおそれ
がある。

【００１４】そこで、請求項１に記載の発明では、上述
した接地電極の形状についての技術的手段に加えて、接
地電極の最大幅Ｌおよび最大厚さｔを前記計算式の範囲
内とする技術的手段を用いる。これにより、溶接部１６
ｃが主体金具の端面３７から外方へはみ出ないように、
最大厚さｔ１を厚くし、かつ、最大幅Ｌ１を広くするこ
とができる。たとえば、後述する発明の実施の形態にお
いて図１に示すように、雄ねじ部３１の呼び径Ｍが１２
ｍｍのものを例に挙げると、溶接部１５の最大厚さｔ４
は、従来の最大厚さｔ１（＝１．３０ｍｍ）より０．１
０ｍｍ厚い１．４０ｍｍとなり、最大幅Ｌ６は従来の最
大幅Ｌ１（＝２．７０ｍｍ）よりも０．２０ｍｍ広い
２．９０ｍｍとなる。このとき、角部Ｒ１〜Ｒ６は端面
３７から外方へはみ出ない。

【００１５】つまり、請求項１に記載の発明によれば、
接地電極の最大幅Ｌを従来よりも広くすることができる
ため、従来よりも火花放電による電極の消耗を減少させ
ることができる。しかも、主体金具の端面の内径を小さ
くする必要がないため、主体金具の内周面および碍子脚
長部の外周面間のクリアランスが狭くなることにより、
横飛火が発生し易くなるという問題を生ずることがな
い。また、最大厚さｔを従来よりも厚くすることができ
るため、従来よりも接地電極の強度を高めることができ
る。さらに、接地電極を幅方向および厚さ方向にそれぞ
れ拡大することにより、接地電極の体積を増大させるこ
とができるため、接地電極の熱が主体金具へ伝導し易く
なる。つまり、接地電極の熱引き効率を高めることがで
きるため、熱による酸化が減少するので、酸化による接
地電極の耐久性の低下を抑制ないし防止することができ
る。

【００１６】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の内燃機関用スパークプラグにおいて、前記接
地電極の軸直交断面は、前記主体金具の端面の外周に面
する側において、外方を向いた角部を少なくとも１個以
上有しているという技術的手段を用いる。つまり、上記
角部を１個以上有することにより、接地電極の最大厚さ
を厚くすることができるため、接地電極の強度を高める
ことができる。

【００１７】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項１または請求項２に記載の内燃機関用スパークプラグ
において、前記接地電極の軸直交断面は、前記主体金具
の端面の外周に面する側において、外方に膨らんだ曲面
を有しているという技術的手段を用いる。つまり、放電
面と反対側の面を外方に膨らんだ曲面に形成することに
より、接地電極の最大厚さを厚くすることができるた
め、接地電極の強度を高めることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関用スパー
クプラグの実施形態について図を参照して説明する。な
お、以下に述べる内燃機関用スパークプラグは、接地電
極の形状および体積、接地電極の溶接部の形状を除いて
図８に示した内燃機関用スパークプラグ１０と同じ構造
であるため、同じ構造の部分については同じ符号を用い
るものとする。また、雄ねじ部３１の呼び径Ｍが１２ｍ
ｍのものを例に挙げて説明する。

【００１９】図１は、本発明第１実施形態の説明図であ
り、図１（Ａ）は、主体金具３０の端面３７上に形成さ
れた溶接部の形状（軸直交断面形状）を示す説明図であ
り、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す溶接部の形状（軸
直交断面形状）を拡大して示す説明図である。溶接部１
５は、角部Ｒ１〜Ｒ６の６つの角部を有する多角形に形
成されている。主体金具３０の端面３７の外周に面する
側にあたる角部Ｒ１〜Ｒ４の範囲に形成される側面（反
放電面）１５ｂは、外方へ膨らんだ形状を呈しており、
角部Ｒ１ないしＲ４が端面３７の外周面３７ａに接して
いる。そして、中心電極１２の先端面と対向する面１６
ｇを含む側面（放電面）１５ａは、角部Ｒ５〜Ｒ６の範
囲に形成されており、反放電面１５ｂ側にあっては、こ
の放電面１５ａよりも幅が縮小する形状を有している。
溶接部１５の側面１５ｄの厚さ、つまり最小厚さｔ３
は、従来の最大厚さｔ１（＝１．３０ｍｍ）より０．１
０ｍｍ薄い１．２０ｍｍであり、最大厚さｔ４は、従来
の最大厚さｔ１（＝１．３０ｍｍ）より０．１０ｍｍ厚
い１．４０ｍｍである。最大幅Ｌ６は２．９０ｍｍであ
り、従来からの四辺形における最大幅Ｌ１（＝２．７０
ｍｍ）よりも０．２０ｍｍ広い。また、反放電面１５ｂ
のストレート長Ｌ５は１．４０ｍｍである。これによ
り、角部Ｒ１〜Ｒ６が端面３７からはみ出ず、接地電極
１６の最大幅Ｌ６を従来よりも広くし、最大厚さｔ４を
従来よりも厚くすることができる。

【００２０】このように、本第１実施形態の内燃機関用
スパークプラグは、接地電極１６が上述した形状及び所
定の寸法を満たすことにより、接地電極１６の溶接部１
５が主体金具３０の端面３７からはみ出すことなく、接
地電極１６の最大幅を大きくすることができる。したが
って、中心電極１２の先端面と対向する面１６ｇの幅も
従来より大きくなり、火花放電による電極の消耗を減少
させることができるため、接地電極１６の耐火花消耗性
を高めることができる。しかも、主体金具３０の内径Ｂ
を小さくして端面３７の面積を広げる必要がないため、
主体金具３０の内周面３７ｂと碍子脚長部２４の外周面
とのクリアランス２４ａ（図９（Ｂ））が小さくなるこ
とに起因する横飛火も発生しない。また、接地電極１６
の最大厚さｔ４を従来より厚くすることができるため、
接地電極１６の強度を高めることができる。さらに、接
地電極１６を幅方向および厚さ方向にそれぞれ拡大する
ことにより、接地電極１６の体積を増大させることがで
きる。これにより、接地電極１６の熱が主体金具３０へ
伝導し易くなる。つまり、接地電極１６の熱引き効率を
高めることができるため、熱による酸化が減少するの
で、酸化による接地電極１６の耐久性の低下を抑制ない
し防止することができる。

【００２１】次に、本発明者が行った実験の内容につい
て図２ないし図４を参照して説明する。［実験１］最初に、耐久試験について、その結果を示す
図２を参照して説明する。本耐久試験は、図１０（Ａ）
に示した従来品と図１に示した本発明品とを用いて行っ
た。なお、両者共に主体金具３０の呼び径Ｍが１２ｍｍ
のものを用い、接地電極１６以外は同じ構造である。本
耐久試験は、排気量１，６００ｃｃのエンジンに内燃機
関用スパークプラグを取付け、３分間のアイドリング→
３０ｐｓ（馬力）の出力で４，４００ｒｐｍの運転を１
０分間→７０ｐｓの出力で６，４００ｒｐｍの運転を１
５分間→５分間のアイドリング→１９ｐｓの出力で３，
８００ｒｐｍの運転を１２分間→５０ｐｓの出力で５，
６００ｒｐｍの運転を１５分間の計６０分間を１サイク
ルとし、合計３００サイクル行い、火花放電ギャップ１
７（図８）の距離を測定した。なお、馬力は走行中の馬
力に換算した値である。

【００２２】その結果、図２に示すように、実験終了後
における従来品の火花放電ギャップ１７の距離は、約
１．０５ｍｍであるのに対して、本発明品の火花放電ギ
ャップ１７の距離は、約０．９５ｍｍであり、本発明品
の火花放電ギャップは、従来品のそれよりも０．１ｍｍ
短い。つまり、本実験により、本発明品の接地電極は、
火花放電による電極の消耗が従来品よりも少なく、耐火
花消耗性が高いことを実証できた。

【００２３】［実験２］ところで、接地電極１６は、図
８に示したように略Ｌ型に撓んでいるため、エンジンの
振動により、接地電極１６の基部１６ｆ（図８）を基点
にして振動する。この振動により、接地電極１６の基部
１６ｆには、引張り応力と圧縮応力とが交互に加わる。
特に、それらの応力は、接地電極１６の基部１６ｆの内
側に大きく加わる。そして、そのような応力が加わり続
くと、接地電極１６の基部１６ｆにクラックが発生する
場合があり、そのクラックが進展すると、接地電極１６
が基部１６ｆから折れる可能性がある。

【００２４】そこで、本発明者は、図１０（Ａ）に示す
従来品および図１に示す本発明品のそれぞれの接地電極
の固有振動数を測定した。その測定結果を図３に示す。
なお、両者共に主体金具３０の呼び径Ｍが１２ｍｍのも
のを用い、接地電極１６以外は同じ構造である。図３に
示すように、従来品の接地電極１６の固有振動数は、１
４．０ＫＨｚであり、本発明品の固有振動数は、１４．
４ＫＨｚであり、本発明品の接地電極の固有振動数は、
従来品の接地電極の固有振動数よりも０．４ＫＨｚ高か
った。つまり、本発明品の接地電極の方が、従来品の接
地電極よりも剛性が高く、振れ幅が小さいため、基部に
クラックが発生し難いので耐久性が高いことを実証でき
た。

【００２５】［実験３］次に、本発明者は、横飛火の発
生について実験を行った。本実験は、図１０（Ａ）に示
した従来品、図１０（Ｃ）に示した未対策品および図１
に示した本発明品を用いて行った。本実験結果を図４に
示す。図４に示すように、従来品において横飛火の発生
したときの印加電圧を基準とした場合、未対策品では、
従来品と比較して−１．３ｋＶで横飛火が発生したが、
本発明品は、従来品と同じ印加電圧にて横飛火が発生し
た。つまり、本発明品は、主体金具３０の内周面３７ｂ
と碍子脚長部２４の外周面との間のクリアランス２４ａ
を変更する必要がないため、横飛火の発生する印加電圧
が従来よりも低下することがないことを実証できた。

【００２６】次に、本発明第２実施形態の内燃機関用ス
パークプラグについて図５を参照して説明する。図５
は、第２実施形態の説明図であり、図５（Ａ）は、主体
金具３０の端面３７上に形成された溶接部の形状（軸直
交断面形状）を示す説明図であり、図５（Ｂ）は、図５
（Ａ）に示す溶接部の形状（軸直交断面形状）を拡大し
て示す説明図である。溶接部１４は、放電面１４ａの両
端に第１の角部Ｒ５，Ｒ６を有し、反放電面１４ｂの両
端に第２の角部Ｒ７，Ｒ８を有する四辺形に形成されて
いる。また、第２の角部Ｒ７およびＲ８は、第１の角部
Ｒ５およびＲ６の半径よりも大きい半径に形成されてい
る。これにより、第２の角部Ｒ７，Ｒ８が端面３７から
外方へはみ出ないで形態で、最大幅Ｌ４を広げられるよ
うになっている。接地電極の最大幅Ｌ４は３．１０ｍｍ
であり、従来の最大幅Ｌ１（＝２．７０ｍｍ）よりも
０．４０ｍｍ広い。また、反放電面１４ｂのストレート
長Ｌ３は２．３０ｍｍである。また、溶接部１４の最大
厚さｔ１は、図１０（Ａ）に示した従来の溶接部１６ｃ
の厚さと同じ１．３０ｍｍである。

【００２７】このように、本第２実施形態の内燃機関用
スパークプラグは、反放電面１４ｂの第２の角部Ｒ７，
Ｒ８の径が放電面１４ａの第１の角部Ｒ５，Ｒ６の径よ
りも大きいため、接地電極１６の溶接部１４が主体金具
３０の端面３７から外方へはみ出ない形態で最大幅Ｌ４
を従来よりも広くすることができる。したがって、火花
放電による電極の消耗を減少させることができるので、
接地電極の耐火花消耗性を高めることができる。しか
も、主体金具３０の内径Ｂを小さくして端面３７の面積
を広げる必要がないため、主体金具３０の内周面３７ｂ
と碍子脚長部２４の外周面とのクリアランス２４ａが小
さくなることに起因する横飛火も発生しない。また、接
地電極を幅方向に拡大することにより、接地電極の体積
を増大させることができる。これにより、接地電極の熱
が主体金具へ伝導し易くなる。つまり、接地電極の熱引
き効率を高めることができるため、熱による酸化が減少
するので、酸化による接地電極の耐久性の低下を抑制な
いし防止することができる。

【００２８】次に、本発明第３実施形態の内燃機関用ス
パークプラグについて図７を参照して説明する。図７
は、第３実施形態の説明図であり、図７（Ａ）は、主体
金具３０の端面３７上に形成された溶接部の形状を示す
説明図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す溶接部
を拡大して示す説明図である。溶接部１９は、放電面１
９ａの両端に角部Ｒ５，Ｒ６を、反放電面１９ｂの両端
に角部Ｒ９，Ｒ１１をそれぞれ有しており、角部Ｒ９，
Ｒ１１間に円弧Ｒ１０を有する形状である。つまり、反
放電面１９ｂが外方へ膨らみ、端面３７の外周面３７ａ
に接する曲面になっている。また、溶接部１９の側面１
９ｄの厚さ、つまり最小厚さｔ３は、従来の最大厚さｔ
１（＝１．３０ｍｍ）より０．１０ｍｍ薄い１．２０ｍ
ｍであり、最大厚さｔ４は、従来の最大厚さｔ１（＝
１．３０ｍｍ）より０．１０ｍｍ厚い１．４０ｍｍであ
る。これにより、角部Ｒ９，Ｒ１１が端面３７から外方
へはみ出ず、接地電極の最大幅Ｌ１を従来よりも広く
し、最大厚さｔ４を従来よりも厚くすることができる。
接地電極の最大幅Ｌ６は２．９０ｍｍであり、従来の最
大幅Ｌ１（＝２．７０ｍｍ）よりも０．２０ｍｍ広い。

【００２９】このように、本第３実施形態の内燃機関用
スパークプラグは、接地電極１６が上述した形状及び所
定の寸法を満たすことにより、接地電極１６の溶接部１
９が主体金具３０の端面３７から外方へはみ出すことな
く、接地電極１６の最大幅を大きくすることができる。
したがって、中心電極１２の先端面と対向する面１６ｇ
の幅も従来より大きくなり、火花放電による電極の消耗
を減少させることができるため、接地電極の耐火花消耗
性を高めることができる。しかも、主体金具３０の内径
Ｂを小さくして端面３７の面積を広げる必要がないた
め、主体金具３０の内周面３７ｂと碍子脚長部２４の外
周面とのクリアランス２４ａが小さくなることに起因す
る横飛火も発生しない。また、接地電極１６の最大厚さ
ｔ４を従来より厚くすることができるため、接地電極の
強度を高めることができる。さらに、接地電極を幅方向
および厚さ方向にそれぞれ拡大することにより、接地電
極の体積を増大させることができる。これにより、接地
電極の熱が主体金具へ伝導し易くなる。つまり、接地電
極の熱引き効率を高めることができるため、熱による酸
化が減少するので、酸化による接地電極１６の耐久性の
低下を抑制ないし防止することができる。

【００３０】ここで、本第２実施形態の内燃機関用スパ
ークプラグを例にとって、接地電極１６の最大厚さｔ１
および最大幅Ｌ４の関係式を図６を参照して求める。図
６（Ａ）は、溶接部１４の位置を示す説明図であり、図
６（Ｂ）は、最大厚さｔ１および最大幅Ｌ４の関係式を
求めるための説明図である。なお、主体金具の雄ねじ部
の呼び径をＭ、ねじピッチをＰとする。図６（Ｂ）よ
り、次の（１）式を導出できる。

【００３１】（Ｌ４／２）²＋｛ｔ１＋（Ｂ／２）｝²＝（Ａ／２）²・・・（１）

【００３２】したがって、（１）式より、次の（２）式
のように最大幅Ｌ４が求まる。

【００３３】Ｌ４＝２〔（Ａ／２）²−｛（Ｂ／２）＋ｔ１｝²〕^1/2 ・・・（２）

【００３４】また、本発明者の計算によれば、次の
（３）式を満足するように接地電極の最大厚さｔ１を設
定し、（４）式を満足するように接地電極の最大幅Ｌ４
を設定し、（５）式を満足するように外径Ａを設定すれ
ば、溶接部１４が端面３７からはみ出ない形態で接地電
極１６の幅および厚さの増大を行うことができることが
分かった。

【００３５】（Ａ−Ｂ）／３＜ｔ１≦（Ａ−Ｂ）／２・・・（３）

【００３６】２〔（Ａ／２）²−｛（Ｂ／２）＋ｔ１｝²〕^1/2＜Ｌ４＜３〔（Ａ／２）² −｛（Ｂ／２）＋ｔ１｝²〕^1/2・・・（４）

【００３７】（Ｍ−１．７Ｐ）≦Ａ＜（Ｍ−１．５Ｐ）・・・（５）

【００３８】なお、雄ねじ部の呼び径Ｍが８．００ｍｍ
のタイプでは、たとえば外径Ａは６．５０ｍｍ、内径Ｂ
は４．６０ｍｍ、ねじピッチＰは１．００ｍｍであり、
呼び径Ｍが１０．００ｍｍのタイプでは、たとえば外径
Ａは８．４５ｍｍ、内径Ｂが６．００ｍｍ、ねじピッチ
Ｐは１．００ｍｍである。また、呼び径Ｍが１２．００
ｍｍのタイプでは、たとえば外径Ａは１０．１０ｍｍ、
内径Ｂは７．２０ｍｍ、ねじピッチＰは１．２５ｍｍで
あり、呼び径Ｍが１４．００ｍｍのタイプでは、たとえ
ば外径Ａは１２．１０ｍｍ、内径Ｂが８．４０ｍｍ、ね
じピッチＰは１．２５ｍｍである。

【００３９】ところで、上記各実施形態では、本発明の
内燃機関用スパークプラグとして図８に示した従来の内
燃機関用スパークプラグと同じ基本構造を有するものを
代表に説明したが、他の構造の内燃機関用スパークプラ
グにも本発明を適用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明第１実施形態の説明図であり、
図１（Ａ）は、主体金具３０の端面３７上に形成された
溶接部の形状（軸直交断面形状）を示す説明図であり、
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す溶接部の形状（軸直交
断面形状）を拡大して示す説明図である。

【図２】実験１の耐久試験の結果を示すグラフである。

【図３】実験２の固有振動数測定の結果を示すグラフで
ある。

【図４】実験３の横飛火発生試験の結果を示す図表であ
る。

【図５】図５は、第２実施形態の説明図であり、図５
（Ａ）は、主体金具３０の端面３７上に形成された溶接
部の形状を示す説明図であり、図５（Ｂ）は、図５
（Ａ）に示す溶接部を拡大して示す説明図である。

【図６】図６（Ａ）は、溶接部の位置を示す説明図であ
り、図６（Ｂ）は、厚さｔ１および幅Ｌ４の関係式を求
めるための説明図である。

【図７】図７は、第２実施形態の説明図であり、図７
（Ａ）は、主体金具３０の端面３７上に形成された溶接
部の形状を示す説明図であり、図７（Ｂ）は、図５
（Ａ）に示す溶接部を拡大して示す説明図である。

【図８】従来の内燃機関用スパークプラグを部分的な断
面図を含んで示す部分断面図である。

【図９】図９（Ａ）は、図８に示した従来の内燃機関用
スパークプラグの火花放電側を示す説明図であり、図９
（Ｂ）は、図９（Ａ）を図面下方向から見た説明図であ
り、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）を図面右方向から見た説
明図である。

【図１０】図１０（Ａ）は、図９（Ｂ）における接地電
極１６の溶接部１６ｃを示す説明図であり、図１０
（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す溶接部１６ｃを幅方向お
よび厚さ方向に拡大した場合を示す説明図であり、図１
０（Ｃ）は、図１０（Ａ）に示す主体金具の内周面３７
ｂを縮小した場合を示す説明図である。

【符号の説明】

１０内燃機関用スパークプラグ１２中心電極１６接地電極１６ａ放電面１６ｂ反放電面１６ｃ溶接部１７火花放電ギャップ２４碍子脚長部３０主体金具３１雄ねじ部３７端面Ａ主体金具の端面の外径Ｂ主体金具の端面の内径Ｍ主体金具の雄ねじ部の呼び径Ｌ接地電極の幅ｔ接地電極の厚さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開口した端面を有しており、内燃機関側
の雌ねじ部にねじ込むための雄ねじ部が外周面に形成さ
れた筒状の主体金具と、この主体金具の内側に収容され
た軸孔を有する絶縁碍子と、この絶縁碍子の軸孔に挿入
されており、その先端を前記絶縁碍子から前記主体金具
の端面側に露出させた中心電極と、一端が前記主体金具
の端面に結合されており、他端側が前記中心電極の先端
面と対向するように配置された接地電極とからなる内燃
機関用スパークプラグであって、前記接地電極の軸直交断面は、前記主体金具の端面の外
周に面する側において、これと反対側に位置する前記中
心電極の先端面と対向する面を含む側面よりも幅が縮小
する形状を有しており、かつ、前記雄ねじ部の呼び径をＭ、ねじピッチをＰとし、前記
主体金具の端面の外形をＡ、内径をＢとし、前記接地電
極の放電面の幅をＬ、最大厚さをｔとしたときに、（Ｍ−１．７Ｐ）≦Ａ＜（Ｍ−１．５Ｐ）、（Ａ−Ｂ）
／３＜ｔ≦（Ａ−Ｂ）／２、２〔（Ａ／２）²−｛（Ｂ
／２）＋ｔ｝²〕^1/2＜Ｌ＜３〔（Ａ／２） ²−
｛（Ｂ／２）＋ｔ｝²〕^1/2の関係を満たすことを特徴
とする内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】前記接地電極の軸直交断面は、前記主体
金具の端面の外周に面する側において、外方を向いた角
部を少なくとも１個以上有していることを特徴とする請
求項１に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項３】前記接地電極の軸直交断面は、前記主体
金具の端面の外周に面する側において、外方に膨らんだ
曲面を有していることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の内燃機関用スパークプラグ。