JP2002260817A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐汚損性を損ねることなく小型化を図るのに
好適な構造を有したスパークプラグを提供する。 【解決手段】 該スパークプラグは、絶縁体２の前端部
２ｉ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２ｈとされ、主体金具１に対し後方側開口部から
挿入される。そして、絶縁体側係合部２ｈが主体金具１
の内周面から突出する金具側係合部１ｃと係合し、か
つ、絶縁体２の絶縁体側係合部２ｈよりも前方側に位置
する部分２ｉの外周面（隙間形成外周面）２ｋが、金具
側係合部１ｃの内周面（隙間形成内周面）５２と、所定
量の係合位置隙間Ｑを形成する形にて対向する。そし
て、隙間形成外周面２ｋの外径をｄ１、隙間形成内周面
５２の内径をＤ１として、β＝Ｄ１−ｄ１／２にて表さ
れる係合位置隙間量βが０．４ｍｍ以下に調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はスパークプラグに
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ガソリンエンジンなどの内燃機
関の着火用に使用されるスパークプラグにおいては、近
年、エンジンの高性能化に伴いエンジンヘッドの構造も
複雑化し、スパークプラグの取付けスペースも減少して
いるため、小型化への要求が喧しくなっている。スパー
クプラグの小型化は、すなわちエンジンヘッドへの取付
部が形成された主体金具の小径化を意味するが、その内
側に挿通される絶縁体は、耐電圧確保のため、むやみに
小径化することができない。

【０００３】ここで、スパークプラグの絶縁体は、先端
側が段部により縮径されるとともに、主体金具の内周面
に形成された凸条部に該段部を係合させる形にて組み付
けられている。従って、このような構造において、主体
金具の小径化を図る場合、絶縁体の外径縮小には限界が
あるので、主体金具側の上記凸状部の内周面と、これに
対向する絶縁体外周面との隙間を縮小させる方法が採用
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の隙間
が小さくなると、スパークプラグの耐汚損性が悪化する
問題がある。例えば、スパークプラグは、プレデリバリ
時のように電極温度が４５０℃以下の低温環境で使用さ
れると未燃ガスが多く発生する。こうした未燃ガス発生
状況が長時間続くと、絶縁体がいわゆる「燻り」や「か
ぶり」の状態となり、表面がカーボンなどの導電性物質
で汚損して作動不良が生じやすくなる。特に、未燃ガス
の侵入により上記隙間内にて絶縁体表面が汚損すると、
該隙間で火花放電が生じ、正常な着火が不能となる。

【０００５】本発明の課題は、耐汚損性を損ねることな
く小型化を図るのに好適な構造を有したスパークプラグ
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】筒状の主
体金具と該主体金具の内周側に係止された軸孔を有する
絶縁体と該絶縁体の軸孔に保持された中心電極と、該中
心電極の先端と対向することで火花放電ギャップを形成
する接地電極とを備え、絶縁体の軸線方向において火花
放電ギャップの位置する側を前方側、これと反対側を後
方側として、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
部が主体金具の内周面から突出する金具側係合部と係合
し、かつ、絶縁体の絶縁体側係合部よりも前方側に位置
する部分の外周面（隙間形成外周面）が、金具側係合部
の内周面（隙間形成内周面）と、所定量の係合位置隙間
を形成する形にて対向するとともに、隙間形成外周面の
外径をｄ１、隙間形成内周面の内径をＤ１として、 β＝（Ｄ１−ｄ１）／２ ‥‥ にて表される係合位置隙間量βが０．４ｍｍ以下に調整
されていることを特徴とする。

【０００７】なお、隙間形成外周面の外径ｄ１と隙間形
成内周面の内径Ｄ１との径差Ｄ１−ｄ１が軸線方向の位
置によって異なる場合は、係合位置隙間量βは、該径差
が最小となる位置での値により代表させるものとする。
また、金具側係合部は例えば環状の凸条部とすることが
できるが、係合部としての機能を果たすことができれば
形態はこれに限定されない。

【０００８】前述の通り、スパークプラグの耐電圧特性
を損ねることなく主体金具の外径を縮小しようとする
と、絶縁体の肉厚をそれほど減少させることができない
から、上記の係合位置隙間量βを小さくせざるを得な
い。しかしながら、従来は、汚損時にこの隙間にて飛火
することを極力避けるため、該βの値は可及的に大きく
設定することが一つの技術常識として定着していた。従
って、スパークプラグ小型化の要請により係合位置隙間
量βを縮小することは、汚損時の飛火防止の観点からは
一つのジレンマであると考えられていたのである。

【０００９】しかしながら、係合位置隙間量βを中途半
端に大きく設定するのではなく、むしろ積極的に縮小す
ると、意外にも耐汚損性が顕著に向上し、汚損時に該係合
位置隙間にて飛火する不具合を効果的に防止できること
を見出し、本発明を完成させるに至った。具体的には、
上記係合位置隙間量βを０．４ｍｍ以下に調整すること
で、係合位置隙間への未燃ガスの侵入を確実にブロック
することができ、該係合位置隙間内において絶縁体表面
が汚損することを防止できる。その結果、耐汚損性を損
ねることなく、スパークプラグの小型化を有効に図るこ
とができる。

【００１０】係合位置隙間量βが０．４ｍｍを超えると
未燃ガスの侵入を食い止めることが困難となり、係合位
置隙間内における絶縁体表面の汚損を防止できなくな
る。なお、係合位置隙間量βが極端に小さくなると、係
合位置隙間内への汚損物質の侵入は生じないが、係合位
置隙間から前方側に延びる絶縁体表面に汚損物質が付着
した場合に、その汚損物質の堆積層が、係合位置隙間を
挟んで反対側に位置する主体金具側係合部と接触して短
絡を生じやすくなり、着火性が却って損なわれる場合が
ある。この点を考慮して、係合位置隙間量βは例えば
０．０５ｍｍ以上確保すること、より望ましくは０．２
ｍｍ以上確保することが望ましい。また、この係合市隙
間量βを確保する長さβＬは、０．５ｍｍ以上であるこ
とが望ましい。長さβＬが０．５ｍｍ未満であると、未
燃ガスの侵入を食い止める効果が低下しやすくなる。一
方、この長さβＬが長くなると係合位置隙間が前方側に
延長してくることになる。このとき、汚損物質が係合位
置隙間近傍に付着すると、この係合位置隙間近傍におい
て飛火しやすくなる。従って、この長さβＬは２．５ｍ
ｍ以下であることが望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１及び図２は、本発明の一実施
形態としてのスパークプラグ１００を示す。図１は全体
の縦断面図であり、図２はその先端側要部を拡大して示
す図である。該スパークプラグ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、先端部３ｅ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、図２に示すように、接地電極４と中心電極３
との間には、間隔αの火花放電ギャップｇが形成されて
いる。接地電極４及び中心電極３の本体部３ａはＮｉ合
金等で構成されている。また、中心電極３の本体部３ａ
の内部には、放熱促進のためにＣｕあるいはＣｕ合金等
で構成された芯材３ｂが埋設されている。

【００１２】主体金具１は、低炭素鋼等の金属により筒
状に形成されており、スパークプラグ１００のハウジン
グを構成するとともに、その外周面には、スパークプラ
グ１００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。なお、１ｅは、主
体金具１を取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を
係合させる工具係合部であり、六角状の軸断面形状を有
している。また、絶縁体２は、全体がアルミナ系セラミ
ック焼結体として構成され、軸線方向Ｏに沿って貫通孔
６が形成されており、その一方の端部側に端子金具１３
が固定され、同じく他方の端部側に中心電極３が固定さ
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１６，１
７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。これら抵抗体１５と導電性ガラス
シール層１６，１７とが焼結導電材料部を構成してい
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）との
混合粉末を原料とする抵抗体組成物で構成される。

【００１３】絶縁体２の軸方向中間には、周方向外向き
に突出する突出部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、軸線方向Ｏにおいて、中
心電極３の火花放電ギャップｇに向かう側を前方側とし
て、該突出部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、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の外周面後端部にコル
ゲーション部を形成してもよい。

【００１４】他方、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。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３ｃ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２の第一軸部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３ｃ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。

【００１５】絶縁体２には、主体金具１に対し後方側開
口部から挿入されるとともに、第一軸部２ｇと第二軸部
２ｉとの接続部が周方向の段部が形成されている。該段
部は絶縁体側係合部２ｈとして、主体金具１の内面に形
成された金具側係合部としての周方向の環状の凸条部１
ｃ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線パッキ
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。

【００１６】図２に示すように、絶縁体の絶縁体側係合
部２ｈよりも前方側に位置する部分である第二軸部２ｉ
の基端部外周面（隙間形成外周面）２ｋが、金具側係合
部たる凸条部１ｃの内周面（隙間形成内周面）５２と、
所定量の係合位置隙間Ｑを形成する形にて対向してい
る。そして、隙間形成外周面２ｋの外径をｄ１、隙間形
成内周面５２の内径をＤ１として、 β＝（Ｄ１−ｄ１）／２（前記式） にて表される係合位置隙間量βが０．４ｍｍ以下（望ま
しくは０．０５ｍｍ以上）に調整されている。

【００１７】上記係合位置隙間量βを０．４ｍｍ以下に
調整することで、例えばプレデリバリ時等の汚損の生じ
やすい使用環境下においても、係合位置隙間Ｑへの未燃
ガスの侵入を確実にブロックすることができ、該係合位
置隙間Ｑ内において絶縁体２の表面（隙間形成外周面２
ｋ）が汚損することを防止できる。その結果、耐汚損性
を損ねることなく、スパークプラグ１００の小型化を有
効に図ることができる。例えば、主体金具１の前端側外
周面に形成される取付ねじ部７の呼びをＭ１２以下に縮
小しても耐汚損性を良好に保持できる。具体的には、取
付ねじ部７は、具体的にはＭ１２あるいはＭ１０等の値
を採用できる（本明細書において取付ねじ部の呼びは、
ＩＳＯ２７０５（Ｍ１２）及びＩＳＯ２７０４（Ｍ１
０）に規定された値を意味し、当然に、該規格に定めら
れた寸法公差の範囲内での変動を許容する）。本発明に
よると、該係合位置隙間Ｑが０．４ｍｍ以下と、従来の
スパークプラグよりも小さい値に設定されるから、取付
ねじ部７の寸法を縮小した場合も、主体金具側係合部と
の係合位置における絶縁体２の肉厚をそれほど小さくし
なくて済む。従って、係合位置隙間Ｑの縮小により耐汚
損性が向上するとともに、絶縁体２の耐電圧特性も良好
に維持できる。

【００１８】なお、本実施形態では、第一軸部２ｇの外
周面は略円筒状とされ、他方、隙間形成外周面２ｋをな
す第二軸部２ｉの基端部の外周面は、軸線方向Ｏにおい
て、係合位置隙間Ｑが略一定（かつ最小値）となるよう
に、隙間形成内周面５２と略同軸的な円筒面状とされて
いる。また、第二軸部２ｉの隙間形成外周面２ｋよりも
先端側の外周面は、先端に向かうほど縮径する円錐面状
とされている。

【００１９】また、上記のように取付ねじ部７の呼びを
小さくしようとした場合、係合位置隙間Ｑよりも前方側
に延出する第二軸部２ｉの外周面と、主体金具１の内周
面との間に形成される隙間、すなわちガスボリューム部
ＧＶの幅Ｊも小さくなりやすい。該幅Ｊが小さくなりす
ぎると、係合位置隙間Ｑ内が清浄であっても、それより
も前方側にて第二軸部２ｉが汚損すれば、主体金具１の
内周面と第二軸部２ｉの外周面との間で飛火する、いわ
ゆる横飛火の問題が生じやすくなる。そこで、これを防
止するために、主体金具１の前端面側開口部の内径をＤ
２、当該前端面位置における絶縁体２（第二軸部２ｉ）
の外径をｄ２として、 Ｅ＝（Ｄ２−ｄ２）／２ ‥‥ にて表されるガスボリューム部端面幅Ｅを、火花放電ギ
ャップｇの間隔をαとして、 １．１α≦Ｅ ‥‥ を満足するように調整することが有効である。

【００２０】絶縁体２は火花放電ギャップｇに近い先端
部付近が電界集中しやすく、また、主体金具１の端面内
周縁には電界集中しやすいエッジが形成されることか
ら、ガスボリューム部ＧＶにおける横飛火の問題は、主
体金具１の先端面位置にて生じやすい傾向にある。しか
しながら、この位置でのガスボリューム部ＧＶの幅、つ
まりガスボリューム部端面幅Ｅを、正規の飛火位置であ
る火花放電ギャップｇの間隔αよりも大きくしておくこ
とで、絶縁体２（第二軸部２ｉ）の表面が汚損した場合
でも横飛火の問題を効果的に抑制できる。なお、本明細
書においては、式に示すように、ガスボリューム部端
面幅Ｅを主体金具１と絶縁体２との径差を用いて定義し
ているが、例えば絶縁体２を主体金具１に組み付ける際
に若干の偏心が生じたりすると、主体金具１の内周面と
絶縁体２（第二軸部２ｉ）の外周面との実際の距離が局
所的に縮小し、該位置での横飛火発生が問題となること
も考えられる。そこで、その影響を吸収できるよう、Ｅ
の値は式のように、若干の余裕を見込んだ値に設定し
ている。しかし、組み付け時の偏心等を確実に防止でき
る場合は、α＜Ｅとしても差し支えない。

【００２１】また、絶縁体２（第二軸部２ｉ）の先端部
の汚損に伴う横飛火は、常に主体金具１の端面位置で生
ずるとは限らず、ガスボリューム部ＧＶの幅によっては
主体金具の多少奥まった位置で発生することもありえ
る。そこで、このような横飛火を防止するには、絶縁体
側係合部２ｈよりも前方側において、軸線Ｏと直交する
仮想平面による絶縁体２の断面外形線の直径をｄ３、こ
れに対応する位置における主体金具１の内径をＤ３とし
たときに、主体金具１の前端面位置から少なくとも７ｍ
ｍまでの区間の任意位置において、 α＜（Ｄ３−ｄ３）／２ ‥‥ を満足していること、つまり、主体金具１の前端面位置
から７ｍｍ以上確保された区間Ｌにおいて、α＜（Ｄ３
−ｄ３）／２を満足していることが有効である。

【００２２】軸線方向Ｏのある位置におけるガスボリュ
ーム部ＧＶの幅Ｊ（＝（Ｄ３−ｄ３）／２）が、火花放
電ギャップｇの間隔αよりも大であれば、その位置での
横飛火は本質的に生じにくくなる。他方、横飛火発生に
影響する絶縁体表面の電界強度は、火花放電ギャップｇ
に近い先端部付近にて高くなるが、軸線方向Ｏにおいて
後方側に離間するにつれ次第に減少する。しかしなが
ら、有限要素法による電界強度分布シミュレーションを
用いて本発明者らが検討したところによると、主体金具
の前端面位置から軸線方向において７ｍｍ程度までの区
間では、絶縁体表面の電界強度がある程度高くなると予
想され、横飛火発生が懸念された。そこで、少なくとも
この区間において、上記のガスボリューム部幅Ｊを、正
規の放電場所である火花放電ギャップｇの間隔αよりも
大きくなるように調整すると、主体金具１の奥まった位
置での横飛火が実際に効果的に抑制できるようになる。

【００２３】次に、金具側係合部たる凸条部１ｃにおい
て隙間形成内周面５２には、絶縁体２の軸線Ｏ（ここで
は、主体金具１の軸線とも一致している）を含む仮想平
面による断面外形線が、隙間形成外周面２ｋと対向する
平坦部５２ａと、該平坦部５２ａの前方側端部から主体
金具１の内周面に向けて下る傾斜部５２ｂとを有する。
そして、それら平坦部５２ａと傾斜部５２ｂとのなす角
度θが、 １４０゜≦θ≦１６０゜ ‥‥ を満足するものとなっている。該平坦部５２ａと傾斜部
５２ｂとの交差位置にはエッジ部が形成されるが、それ
らのなす角度θをのようにやや大きめに設定しておけ
ば、形成されるエッジ部への過度の電界集中が回避でき、
耐電圧性能をより向上させることができる。ただし、θ
が１４０゜未満では効果が小さく、θが１６０゜を超え
ると、傾斜部５２ｂが主体金具１の内周面に向けてだら
だらと長く裾を引く形となり、ガスボリューム部ＧＶに
おいて電界強度の高い領域が、肉厚の小さい絶縁体２
（第二軸部２ｉ）の先端部にまで広がって、耐電圧性能
が却って損なわれる場合がある。また、ガスボリューム
部ＧＶの幅Ｊの小さくなる区間が長くなるので、横飛び
防止の観点においても不利に作用する場合がある。本実
施形態では、平坦部５２ａが第二軸部２ｉの基端部外周
面２ｋと同軸的な円筒面をなしており、他方、傾斜部５
２ｂは円錐面状に形成されている。

【００２４】以下、スパークプラグ１００に付加可能な
種々の変形について説明する（なお、図１及び図２と共
通の部分には同一の符号を付与して詳細な説明を省略す
る）。まず、図３においては、ガスボリューム部ＧＶの
幅Ｊが、火花放電ギャップｇの間隔αよりも大となる区
間Ｌの長さをなるべく大きくできるように、第二軸部２
ｉの円筒状の基端部２ｒに対し、縮径部２ｊを介して先
端本体部分２ｓを接続した形態としている。本実施形態
では電界集中しやすい急角度のエッジを生じにくくする
ため、縮径部２ｊを円錐面状（テーパ状）としている。

【００２５】また、図４（ａ）の実施形態においても、
金具側係合部たる凸状部１ｃの隙間形成内周面５２は、
軸線Ｏを含む仮想平面による断面外形線が、隙間形成外
周面２ｋと対向する平坦部５２ａと、該平坦部５２ａの
前方側端部から主体金具１の内周面に向けて下る傾斜部
５２ｂとを有する。そして、それら平坦部５２ａと傾斜
部５２ｂとの交差位置に面取り部５２ｃが形成されてい
る（図４（ｂ）に拡大図を示す）。この構成により、平
坦部５２ａと傾斜部５２ｂとの交差位置への電界集中が
起こり難くなり、平坦部５２ａと傾斜部５２ｂとの角度
θを大きくするのと同様の効果を達成できる。図４の実
施形態においても絶縁体１の第二軸部２ｉは、図３と同
様に、円筒状の基端部２ｒに対し、縮径部２ｊを介して
先端本体部分２ｓを接続した形態を有する。なお、図３
では先端本体部分２ｓの外周面が円錐面状となっていた
が、図４では、主体金具１のより奥まった位置までガス
ボリューム部ＧＶの幅Ｊがなるべく広くなるように、先
端本体部分２ｓの外周面を円筒面状としている。なお、
図４（ｃ）に示すように、面取り部５２ｃに代えてアー
ル部５２ｒを設けてもよい。

【００２６】また、中心電極３の前端面に、Ｉｒ又はＰ
ｔを主成分とする直径１ｍｍ以下の貴金属発火部を固着
してもよい。電極先端部を直径１ｍｍ以下に縮径すれ
ば、火花放電ギャップｇに面する電極先端部に電界を集
中できるため、放電電圧を下げることができる。また、
該電極先端部を貴金属発火部となすことで、火花消耗が
抑制されスパークプラグの長寿命化を図ることができ
る。そして、主体金具１の取付ねじ部７の小径化により
絶縁体２が多少薄肉化しても、放電電圧が下がるので、
その分、耐電圧性能に余裕を持たせることができる。た
だし、過度の電界集中による火花消耗の進行を抑制する
観点において、貴金属発火部の直径は０．２ｍｍ以上と
することが望ましい。

【００２７】さらに、中心電極３の先端部にＩｒ合金
（合金成分は例えばＲｈ、ＰｔあるいはＮｉ等）からな
る貴金属発火部がレーザー溶接により固着され、接地電
極４には上記発火部に対向する形で、ＰｔあるいはＰｔ
合金（合金成分は例えばＮｉ等）からなる発火部が抵抗
溶接により固着されるとともに、それら発火部と、対向
する発火部との間の隙間を火花放電ギャップｇとしても
よい。

【００２８】

【実施例】本発明の効果を確認するために、以下の実験
を行なった。（実施例１）図１及び図２に示すスパーク
プラグにおいて、取付ねじ部７の呼びをＭ１２、火花放
電ギャップｇの間隔αを１．１ｍｍ、ガスボリューム部
端面幅Ｅとαとの比Ｅ／αを１．４、ガスボリューム部
幅ＪについてＪ＞αとなる区間Ｌの長さを７ｍｍ、凸状
部１ｃの平坦部５２ａと傾斜部５２ｂとの角度θを１５
０゜とし、係合位置隙間量βの値を０．１〜０．６ｍｍ
の種々の値に設定したものを試験品として用意した。そ
して、各スパークプラグの耐汚損性を調べるために、下
記の条件でプレデリバリ耐久試験を行った。すなわち、
スパークプラグを、接地電極４側を正、中心電極２側を
負とする電圧印加極性で試験用自動車（排気量：１５０
０ｃｃ、直列４気筒）に取り付け、ＪＩＳ：Ｄ１６０６
に例示されている走行パターン（テスト室温：−１０
℃）を１サイクルとして、スパークプラグの絶縁抵抗が
１０ＭΩ以下に低下するまでこれを繰り返し、そのサイ
クル数により１０サイクル以上を「○」、８〜９サイク
ルを「△」、６サイクル以下を「×」（○と△は可、×
は不可）として判定した。以上の結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】これによると、係合位置隙間量βの値を
０．４ｍｍ以下とすることにより、スパークプラグの耐
汚損性が顕著に向上していることがわかる。

【００３１】（実施例２）図１及び図２に示すスパーク
プラグにおいて、取付ねじ部７の呼びをＭ１２、火花放
電ギャップｇの間隔αを１．１ｍｍ、ガスボリューム部
端面幅Ｅとαとの比Ｅ／αを１．４、凸状部１ｃの平坦
部５２ａと傾斜部５２ｂとの角度θを１５０゜、係合位
置隙間量βの値を０．４ｍｍとし、ガスボリューム部幅
ＪについてＪ＞αとなる区間Ｌの長さを５〜８．３ｍｍ
の種々の値に設定したものを試験品として用意した。そ
して、各スパークプラグの低温始動性を調べるために、
下記の条件で試験を行った。すなわち、スパークプラグ
を、接地電極４側を正、中心電極３側を負とする電圧印
加極性で試験用自動車（排気量：１５００ｃｃ、直列４
気筒）に取り付け、アイドリング３０秒＋停止３０分の
サイクルを繰り返し、始動不能となるまでのサイクル数
を求める試験を、室温−３０℃と−１０℃との二条件に
て行なった。いずれも、そのサイクル数により５サイク
ル以上を「○」、４サイクル以下を「×」（○は可、×
は不可）として判定した。以上の結果を表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】この結果によると、−１０℃の試験ではど
の試験品も問題は生じなかったが、より低温で過酷な条
件となる−３０℃の試験では、Ｌを７ｍｍ以上確保した
試験品において良好な結果が得られた。なお、Ｌが７ｍ
ｍ未満の試験品にて始動不能サイクルが小さくなった理
由は、絶縁体汚損の進行により横飛火が発生しやすくな
ったことが原因と考えられる。

【００３４】（実施例３）図１及び図２に示すスパーク
プラグにおいて、取付ねじ部７の呼びをＭ１２、火花放
電ギャップｇの間隔αを１．１ｍｍ、凸状部１ｃの平坦
部５２ａと傾斜部５２ｂとの角度θを１５０゜、係合位
置隙間量βの値を０．４ｍｍ、第二軸部２ｉの外周面傾
斜角度を種々に変更することによりガスボリューム部端
面幅Ｅとαとの比Ｅ／αを０．９〜１．７の種々の値に
調整した試験品として用意した。これらのスパークプラ
グは、発火部を予め燻らせた後、可視チャンバーに取り
付け、チャンバー内の空気圧を０．４ＭＰａに設定して
火花放電させるとともに、放電１０００回中、金具への
横飛火が何回発生したかを目視確認することにより、横
飛火発生頻度を調べた。結果を図５に示す。これによる
と、Ｅ／αを１．１以上とすることにより、横飛火発生
頻度が顕著に減少していることがわかる。

【００３５】（実施例４）図１及び図２に示すスパーク
プラグにおいて、取付ねじ部７の呼びをＭ１２、火花放
電ギャップｇの間隔αを１．１ｍｍ、ガスボリューム部
端面幅Ｅとαとの比Ｅ／αを１．４、ガスボリューム部
幅ＪについてＪ＞αとなる区間Ｌの長さを７ｍｍとし、
凸状部１ｃの平坦部５２ａと傾斜部５２ｂとの角度θを
１３５〜１７０゜としたものを試験品として用意した。
また、角度θを１２０゜とする代わりに、図４のような
面取部５２ｃ（面取り幅０．５ｍｍ）を設けた試験品も
用意した。

【００３６】これら試験品の寸法・形状を初期条件とし
て用い、中心電極３への印加電圧レベルを１０ｋＶとし
たときのガスボリューム部ＧＶ内の電界強度分布を、市
販のソフトウェアにより有限要素法によりシミュレーシ
ョンするとともに、平坦部５２ａと傾斜部５２ｂとの交
差部直近位置での電界強度を読み取った。結果を表３に
示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】これによると、角度θを１４０゜以上とし
たもの、あるいは面取りを施したものは、電界強度が顕
著に小さくなっていることがわかる。図６（ａ）はθ＝
１３５゜、同図（ｂ）はθ＝１５０゜のもののシミュレ
ーション結果を示すものであり、図中明るく表れている
領域ほど電界強度が高いことを示す。これによると、角
度θの小さい前者においては、交差部直近位置に電界集
中部が顕著に現われているのに対し、θの大きい後者に
おいては電界集中の度合いが和らげられている様子がよ
くわかる。

【００３９】次に、上記各試験品から接地電極を取り除
き、その状態で主体金具の開口側をシリコンオイル等の
液状絶縁媒体中に浸漬することにより、絶縁体の外面と
主体金具の内面との間を該液状絶縁媒体で満たして絶縁
した。この状態で、主体金具と中心電極３との間に、高
圧電源により交流高電圧又はパルス状高電圧を印加する
とともに、その電圧波形をオシロスコープ等により記録
し、その電圧波形から、絶縁体に貫通破壊が生じたとき
の電圧値を、貫通破壊耐電圧として読み取った。なお、
各試験品ともｎ＝４０にて試験を行い、耐電圧の平均値
と最小値とを求めた。以上の結果を表４に示す。

【００４０】

【表４】

【００４１】これによると、角度θを１４０゜〜１６０
゜としたもの、あるいは面取りを施したものは、耐電圧
の平均値及び最小値がいずれも高く、安定した耐電圧性
能を有していることがわかる。他方、角度θが１４０゜
未満では、耐電圧の平均値及び最小値がともに低下し、
耐電圧性能が相対的に低下する傾向が認められる。ま
た、角度θが１６０゜を超えると、耐電圧の平均値は比
較的良好であるが、最小値が低下し、耐電圧性能にばら
つきが生じやすくなる傾向を示している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態たるスパークプラグの全体
構成を示す縦断面図。

【図２】図１の先端側要部を拡大して示す縦断面図。

【図３】図１のスパークプラグの第一変形例を示す要部
縦断面図。

【図４】同じく第二変形例を示す要部縦断面図。

【図５】実施例３の実験結果を示すグラフ。

【図６】実施例４のいくつかのシミュレーション結果を
示す図。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の主体金具（１）と該主体金具
   （１）の内周側に係止された軸孔を有する絶縁体（２）
   と該絶縁体（２）の前記軸孔に保持された中心電極
   （３）と、該中心電極（３）の先端と対向することで火
   花放電ギャップ（ｇ）を形成する接地電極（４）とを備
   え、 前記絶縁体（２）の軸線方向（Ｏ）において前記火花放
   電ギャップ（ｇ）の位置する側を前方側、これと反対側
   を後方側として、前記絶縁体（２）は、前端部（２ｉ）
   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（２ｈ）とされ、前記主体金具（１）に対し後方側開
   口部から挿入されるとともに、前記絶縁体側係合部（２
   ｈ）が前記主体金具（１）の内周面から突出する金具側
   係合部（１ｃ）と係合し、かつ、前記絶縁体（２）の前
   記絶縁体側係合部（２ｈ）よりも前方側に位置する部分
   （２ｉ）の外周面（以下、隙間形成外周面という）（２
   ｋ）が、前記金具側係合部（１ｃ）の内周面（以下、隙
   間形成内周面という）（５２）と、所定量の係合位置隙
   間（Ｑ）を形成する形にて対向するとともに、前記隙間
   形成外周面（２ｋ）の外径をｄ１、前記隙間形成内周面
   （５２）の内径をＤ１として、 β＝（Ｄ１−ｄ１）
   ／２にて表される係合位置隙間量βが０．４ｍｍ以下に
   調整されていることを特徴とするスパークプラグ。
2. 【請求項２】 前記主体金具（１）の前端面側開口部の
   内径をＤ２、当該前端面位置における前記絶縁体（２）
   の外径をｄ２として、 Ｅ＝（Ｄ２−ｄ２）／２ にて表されるガスボリューム部端面幅Ｅが、前記火花放
   電ギャップ（ｇ）の間隔をαとして、 １．１α≦Ｅ を満足している請求項１記載のスパークプラグ。
3. 【請求項３】 前記絶縁体側係合部（２ｈ）よりも前方
   側において、前記軸線（Ｏ）と直交する仮想平面による
   前記絶縁体（２）の断面外形線の直径をｄ３、これに対
   応する位置における前記主体金具（１）の内径をＤ３と
   したときに、前記主体金具（１）の前端面位置から少な
   くとも７ｍｍまでの区間の任意位置において、α＜（Ｄ
   ３−ｄ３）／２を満足している請求項１又は２に記載の
   スパークプラグ。
4. 【請求項４】 前記金具側係合部（１ｃ）の前記隙間形
   成内周面（５２）は、前記軸線（Ｏ）を含む仮想平面に
   よる断面外形線が、前記隙間形成外周面（２ｋ）と対向
   する平坦部（５２ａ）と、該平坦部（５２ａ）の前方側
   端部から前記主体金具（１）の内周面に向けて下る傾斜
   部（５２ｂ）とを有し、それら平坦部（５２ａ）と傾斜
   部（５２ｂ）とのなす角度θが、 １４０゜≦θ≦１６０゜ を満足している請求項１ないし３のいずれか１項に記載
   のスパークプラグ。
5. 【請求項５】 前記金具側係合部（１ｃ）の前記隙間形
   成内周面（５２）は、前記軸線（Ｏ）を含む仮想平面に
   よる断面外形線が、前記隙間形成外周面（２ｋ）と対向
   する平坦部（５２ａ）と、該平坦部（５２ａ）の前方側
   端部から前記主体金具（１）の内周面に向けて下る傾斜
   部（５２ｂ）とを有し、かつ、それら平坦部（５２ａ）
   と傾斜部（５２ｂ）との交差位置に面取り部（５２ｃ）
   又はアール部（５２ｒ）が形成されてなる請求項１ない
   し４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
6. 【請求項６】 前記中心電極（３）の前端面に、Ｉｒ又
   はＰｔを主成分とする直径１ｍｍ以下の貴金属発火部
   （３１）が固着されてなる請求項１ないし５のいずれか
   １項に記載のスパークプラグ。
7. 【請求項７】 前記主体金具（１）の前端側外周面に、
   呼びがＭ１２以下の取付ねじ部（７）が形成されてなる
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスパークプラ
   グ。