JP2005149896A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】 中心電極を複数有するスパークプラグにおいて、横飛火の抑制と接地電極強度低下の抑制を両立できるようにする。
【解決手段】 取付金具１０の先端部１０３の外周を円形にし、金具先端部１０３の内周を非円形にして、取付金具径方向の厚さが異なる肉厚部１０５ａと薄肉部１０５ｂとを金具先端部１０３に形成する。そして、ポケット隙間が狭くなりやすい部位、すなわちプラグ軸Ｚ１から複数の中心電極１２、１３の軸Ｚ２、Ｚ３に向かう基準線の延長線上に薄肉部１０５ｂを配置する。また、ポケット隙間が元々広い部位に肉厚部１０５ａを配置し、肉厚部１０５ａに接地電極２０、２１を接合する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス送圧用ポンプなどに使用されるスパークプラグに関する。

一般に、スパークプラグは、エンジン等に取り付けるための取付用雄ネジ部が設けられた取付金具と、先端部が取付金具の先端部から突出するように取付金具内に固定された絶縁碍子と、先端部が絶縁碍子の先端部から突出するように絶縁碍子の軸孔内に固定された中心電極と、取付金具の先端部に固定されて中心電極の先端部との間に火花放電ギャップを介して対向する接地電極とを備える。

近年、エンジンの高出力化や燃費向上の目的から、圧縮比の増大が図られている。しかしながら、圧縮比を高くするとシリンダー内で急激な燃焼が起こるノッキング現象を引き起こす。

ノッキング現象を起こす前に燃焼スピードを上げて燃焼を終了させる技術として、１気筒複数点火、即ち燃焼室内の複数の場所で放電を行うことが有効であることが知られている。近年、上記したようなエンジンに対応する目的で、中心電極を複数有する多点スパークプラグが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５７−１９３７７７号公報

しかしながら、エンジンの高出力化を図るために、エンジンに設けられたインテークマニホールドやエギゾーストマニホールドのバルブ径の拡大や、水廻り改善のためにエンジンに対してウォータジャケットを確保する必要がある。このため、プラグは従来の体格もしくはそれ以下で前述したような多点スパークプラグを成立させなければならない。

また、エンジンの圧縮比増大は、プラグに対して放電電圧（要求電圧）に上昇を引起す。放電電圧の上昇は、火花放電ギャップにて放電しにくくなることを示しており、正規の放電ギャップにおける放電の代わりに、火花が中心電極から絶縁碍子の表面を這って取付金具に飛火する現象、いわゆる横飛火が発生する。つまりこの横飛火は取付金具の先端部における絶縁碍子と取付金具との隙間を火花が飛ぶものであり、この横飛火は着火不良を招くことから、横飛火が発生するとエンジン性能を十分に引出すことが困難になる。

また、横飛火は、放電電圧が上昇する場合のほかに、取付金具の先端部における絶縁碍子と取付金具との絶縁距離、いわゆるポケット隙間が狭くなる多点スパークプラグほど起こしやすい。

多点スパークプラグの横飛火を抑制する手法として、取付金具の内径を取付金具の先端外径と同心円にして広くしていき必要なポケット隙間を確保しようとした場合、取付金具先端の内径と外径の差が小さくなるため、細くて断面積が小さい接地電極しか接合できなくなり、接地電極の強度を確保できなかった。

また、上記のように取付金具の内径を拡大する手法では、同じネジサイズで同じ熱価のプラグ以上に取付金具内径が削除されるため、取付金具先端の内側と碍子先端の外側からなるポケット隙間の体積が増大し、ポケット隙間に燃焼ガスが多量に流入してプラグとしては熱量を受け易くなる。従って、プラグ先端温度が上昇し、火花点火前に着火してしまうプレイグニッションを起こしやすくなり、エンジン性能を十分に引出せないという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、中心電極を複数有するスパークプラグにおいて、横飛火の抑制と接地電極強度低下の抑制を両立できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の中心電極（１２、１３、１３Ａ）が碍子（１１）に絶縁保持され、碍子が筒状の取付金具（１０）に収納され、取付金具における燃焼室側に位置する金具先端部（１０３）に接地電極（２０、２１、２１Ａ）が接合されたスパークプラグにおいて、金具先端部の外周が円形であるとともに、金具先端部の内周が非円形で、取付金具径方向の厚さが異なる肉厚部（１０５ａ）と薄肉部（１０５ｂ）とが金具先端部に形成され、プラグ軸（Ｚ１）方向から見たときに、プラグ軸から複数の中心電極の軸（Ｚ２、Ｚ３）に向かう基準線の延長線上に薄肉部が配置され、取付金具の周方向に沿って肉厚部と薄肉部とが交互に配置され、肉厚部に接地電極が接合されていることを特徴とする。

ところで、中心電極を複数有するスパークプラグにおいては、プラグ軸から各中心電極の軸に向かう線の延長線上のポケット隙間が最も狭くなり、その部位の近傍にて主に横飛火が発生する。

請求項１に記載の発明は、ポケット隙間が狭くなりやすい部位に薄肉部が配置されるため、その部位においても必要なポケット隙間が十分確保可能となり、横飛火を抑制することができる。また、ポケット隙間が元々広い部位に肉厚部を配置し、その肉厚部に接地電極を接合するようにしているため、断面積が大きくて十分な強度を持った接地電極を、ポケット隙間側及び取付金具のネジ側へはみ出すことなく接合することができる。

請求項２に記載の発明では、肉厚部（１０５ａ）の厚さ（Ｔ２）が０．８ｍｍ以上であることを特徴とする。これによると、接地電極の必要な厚さを確実に確保することができる。

請求項３に記載の発明では、プラグ軸（Ｚ１）方向から見たときに、基準線に対し中心電極の軸（Ｚ２、Ｚ３）から直角方向に向かう線上にて、接地電極（２０、２１、２１Ａ）が接合されていることを特徴とする。これによると、中心電極から接地電極接合部までの距離が短くなるため、必要以上に接地電極が長くなるのを抑制することができ、接地電極の強度を確保することが可能となる。

請求項４に記載に発明では、プラグ軸（Ｚ１）方向から見たときの金具先端部（１０３）の面積が、３９．２ｍｍ^２以上であることを特徴とする。

ところで、肉厚部によって金具先端部の面積を大きくすることにより、取付金具先端の内側と碍子先端の外側からなるポケット隙間の体積増加が低減され、プレイグニッションを抑制することができる。そして、金具先端部の面積を３９．２ｍｍ^２以上にすることにより、プレイグニッションを確実に抑制することができる。

請求項５に記載の発明では、碍子（１１）における金具先端部（１０３）に対向する部位の、取付金具径方向の厚さ（Ｔ１）が、０．５ｍｍ以上で且つ０．８ｍｍ以下であることを特徴とする。

このように、上記厚さを０．５ｍｍ以上とすることにより、碍子の絶縁性即ち耐電圧を十分確保することができる。また、一般に、Ｍ１４以下のネジが設けられた取付金具を備えたプラグにおいては、電極サイズやその設置スペース等の物理的制約から、上記厚さは０．８ｍｍが上限である。

請求項６に記載の発明では、碍子（１１）と金具先端部（１０３）との間の隙間のうち、取付金具径方向の隙間が最小となる部位の隙間（Ｌ３）が、１．２ｍｍ以上で且つ１．６ｍｍ以下であることを特徴とする。

このように、上記隙間を１．２ｍｍ以上とすることにより、横飛火を適切に抑制することができる。また、一般に、Ｍ１４以下のネジが設けられた取付金具を備えたプラグにおいては、電極サイズやその設置スペース等の物理的制約から、上記隙間は１．６ｍｍが上限である。

請求項７に記載の発明では、薄肉部（１０５ｂ）に切欠き部（１０６）が形成されていることを特徴とする。

ところで、ポケット隙間を十分確保しようとした場合、薄肉部の肉厚が例えば０．５ｍｍより薄くなると、金具先端部が破れてバリが発生し、プラグ脱着ができない場合が発生する。そこで、薄肉部における肉厚がきわめて薄くなる部位を予め切り欠いておくことにより、金具先端部の破れ発生を抑制することができる。

金具先端部（１０３）の内周の形状は、請求項８に記載の発明のように、複数の円弧（１０４ａ〜１０４ｃ）で構成することができ、より具体的には、請求項９に記載の発明のように、複数の中心電極の軸（Ｚ２、Ｚ３）を中心とする円弧（１０４ａ、１０４ｂ）と、プラグ軸（Ｚ１）を中心とする円弧（１０４ｃ）とにより構成することができる。

さらに、金具先端部（１０３）の内周の形状は、請求項１０に記載の発明のように、楕円としてもよいし、請求項１１に記載の発明のように、円弧（１０４ａ、１０４ｂ）と直線（１０４ｄ）で構成してもよいし、請求項１２に記載の発明のように、多角形としてもよい。

請求項１３に記載の発明では、取付金具（１０）は、内周面につば部（１０２）を備え、プラグ軸（Ｚ１）方向から見たときに、肉厚部（１０５ａ）の内周側が、つば部における最小径部位よりも内側に位置することを特徴とする。

これによると、肉厚部の面積が大きくなるため、断面積がより大きな接地電極を接合することができ、接地電極の強度を向上させることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す正面断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の下面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の要部の左側面断面図、図２は図１のスパークプラグにおける放電ギャップ部近傍の拡大断面図、図３は図１のスパークプラグにおける接地電極を接合する前の状態を示す下面図である。

図１、図２に示すスパークプラグ１は、１気筒２点点火を行うために一対の放電ギャップ部３１、３２が形成されている。そして、それらの放電ギャップ部３１、３２を図示しない内燃機関の１つの燃焼室に共に臨ませた状態でシリンダヘッドに装着され、放電ギャップ部３１、３２で放電して燃焼室内の混合気を着火させるものである。

スパークプラグ１は、導電性の鉄鋼材料よりなる略円筒形状の取付金具１０を有しており、この取付金具１０は、内燃機関におけるシリンダヘッドの雌ネジに螺合される雄ネジ１０１を備えている。取付金具１０の内部には、アルミナセラミックからなる碍子１１が固定されており、この碍子１１の両端は取付金具１０から突出している。

取付金具１０は内周面につば部１０２を備え、碍子１１は外周面に段付き部１１３が形成されている。そして、つば部１０２と段付き部１１３との間に図示しないリング状のパッキンが配置され、これにより取付金具１０と碍子１１との間からの燃焼ガスの漏れを防止するようになっている。なお、取付金具１０のつば部１０２の内径φＤ１を、以下、ジッツ内径という。

碍子１１には、スパークプラグ１の軸（以下、プラグ軸という）Ｚ１方向に延びる２つの穴１１１、１１２が設けられ、その各々の穴１１１、１１２には、導電性の鉄鋼材料よりなる円柱状の中心電極１２、１３、カーボンよりなる抵抗体１４、１５、導電性の鉄鋼材料よりなる円柱状のステム１６、１７が埋設され、それらの構成部品の間はシールグラスで封止されている。なお、プラグ軸Ｚ１は、取付金具１０の軸および碍子１１の軸と一致する。

各中心電極１２、１３は、碍子１１に保持される円柱状の胴部１２１、１３１と、胴部１２１、１３１よりも細径の細化部１２２、１３２とを備えている。細化部１２２、１３２は、胴部１２１、１３１における燃焼室側の端部に形成されており、本例では円錐状に形成されている。

細化部１２２、１３２の先端面には、胴部１２１、１３１および細化部１２２、１３２よりも細径の円柱状のチップ１８、１９が、レーザ溶接にて接合されている。チップ１８、１９の接合形態がレーザ溶接であるため、チップ１８、１９と細化部１２２、１３２の先端部との間には、これら両者が互いに溶け合った溶融部１２３、１３３が形成されている。そして、この溶融部１２３、１３３を介して中心電極１２、１３とチップ１８、１９とが接合固定されている。

チップ１８、１９は、貴金属もしくはその合金よりなり、例えば、高融点材料であるＩｒ−Ｒｈを用いることができ、より詳細には、Ｉｒ−１０Ｒｈを用いることができる。なお、耐消耗性の観点からは、チップ１８、１９は、Ｉｒを５０重量％以上含有したＩｒ合金製とするのが望ましい。

各ステム１６、１７の頭部には、高電圧を導く線が接続されるターミナルが設けられ、そのターミナルはステム１６、１７に一体もしくは別体で形成されている。また、そのターミナル間の絶縁距離を保つために、ターミナル１６、１７は碍子１１内に埋没している。

一方、取付金具１０において雄ネジ１０１よりも燃焼室側に筒状の金具先端部１０３が形成されており、この金具先端部１０３の端面に、導電性の鉄鋼材料よりなる一対の接地電極２０、２１が溶接にて接合されている。各接地電極２０、２１は、中間で略９０°に曲げられてＬ字状になっており、取付金具１０との溶接個所からプラグ軸Ｚ１方向に延びる脚部２０１、２１１と、この脚部２０１、２１１の端部からプラグ軸Ｚ１に対して直交する方向に延びる対向部２０２、２１２とを有する。

そして、第１中心電極１２のチップ１８と第１接地電極２０の対向部２０２が第１放電ギャップ３１を隔てて対向し、第２中心電極１３のチップ１９と第２接地電極２１の対向部２１２が第２放電ギャップ３２を隔てて対向している。

次に、取付金具１０における金具先端部１０３の形状について、図３に基づいて説明する。

取付金具１０における金具先端部１０３の外周は、円形になっている。以下、金具先端部１０３の外周の径φＤ２を、金具先端外径という。

一方、取付金具１０における金具先端部１０３の内周は、非円形になっている。具体的には、金具先端部１０３の内周は、第１中心電極１２の軸Ｚ２を中心とする第１円弧１０４ａと、第２中心電極１３の軸Ｚ３を中心とする第２円弧１０４ｂと、プラグ軸Ｚ１を中心とする２つのプラグ軸円弧１０４ｃとを結んだ形状になっている。

このように、金具先端部１０３の外周を円形とし、金具先端部１０３の内周を非円形とすることにより、取付金具径方向の厚さが異なる肉厚部１０５ａと薄肉部１０５ｂとが金具先端部１０３に形成される。

また、金具先端部１０３をプラグ軸Ｚ１方向から見たときに、プラグ軸Ｚ１から第１中心電極１２の軸Ｚ２に向かう基準線の延長線上およびプラグ軸Ｚ１から第２中心電極１３の軸Ｚ３に向かう基準線の延長線上にそれぞれ薄肉部１０５ｂが配置され、上記基準線に対して直角方向に肉厚部１０５ａが配置され、これにより、取付金具１０の周方向に沿って肉厚部１０５ａと薄肉部１０５ｂとが交互に配置されている。

ところで、中心電極を複数有するスパークプラグにおいては、プラグ軸Ｚ１から各中心電極１２、１３の軸Ｚ２、Ｚ３に向かう基準線の延長線上のポケット隙間が最も狭くなっていたが、上記基準線の延長線上に薄肉部１０５ｂを配置することにより、その部位においても必要なポケット隙間が十分確保可能となり、横飛火を抑制することができる。

なお、第１円弧１０４ａおよび第２円弧１０４ｂの半径（以下、第１円弧半径という）Ｒ１は、横飛火を抑制するために必要なポケット隙間に基づいて決定される。プラグ軸円弧１０４ｃは、取付金具１０におけるつば部１０２の内径と同時に加工され、プラグ軸円弧１０４ｃの半径（以下、第２円弧半径という）Ｒ２は、ジッツ内径φＤ１の１／２となっている。

次に、各接地電極２０、２１の接合位置について、主に図１（ｂ）および図３に基づいて説明する。

各接地電極２０、２１は、金具先端部１０３における肉厚部１０５ａの端面に接合されている。具体的には、金具先端部１０３をプラグ軸Ｚ１方向から見たときに、第１接地電極２０と第２接地電極２１は平行に配置され、プラグ軸Ｚ１から第１中心電極１２の軸Ｚ２に向かう基準線に対し第１中心電極１２の軸Ｚ２から直角方向に向かう線上にて、第１接地電極２０が一方の肉厚部１０５ａに接合され、プラグ軸Ｚ１から第２中心電極１３の軸Ｚ３に向かう基準線に対し第２中心電極１３の軸Ｚ３から直角方向に向かう線上にて、第２接地電極２１が他方の肉厚部１０５ａ接合されている。

各接地電極２０、２１の接合位置をこのように設定した場合、各中心電極１２、１３から各接地電極２０、２１の接合部までの距離が短いため、各接地電極２０、２１が長くなるのを抑制することができる。

また、ポケット隙間が元々広い部位に肉厚部１０５ａを配置し、その肉厚部１０５ａに各接地電極２０、２１を接合するようにしているため、断面積が大きくて十分な強度を持った接地電極２０、２１を、ポケット隙間側及び取付金具１０の雄ネジ１０１側へはみ出すことなく接合することができる。

ここで、各接地電極２０、２１の脚部２０１、２１１の接合側端面における各辺の寸法をａ、ｂ（ｍｍ）、各接地電極２０、２１の脚部２０１、２１１における接合側端面から対向部２０２、２１２の先端までの長さをＬ１（ｍｍ）、各接地電極２０、２１の脚部２０１、２１１における接合側端面の面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、ａ≧０．８、ｂ≧０．８、Ｓ／Ｌ１＞０．１６とすることにより、実用上十分な接地電極２０、２１の強度を確保することができる。

また、肉厚部１０５ａによって金具先端部１０３の面積を大きくすることにより、金具先端部１０３の内側と碍子１１の先端の外側からなるポケット隙間の体積増加が低減され、プレイグニッションを抑制することができる。そして、金具先端外径φＤ２がφ１２ｍｍの場合、金具先端部１０３の面積を３９．２ｍｍ^２以上にすることにより、プレイグニッションを確実に抑制することができる。

次に、上記構成になるスパークプラグ１について、各部の寸法を種々設定して、絶縁破壊強度および横飛火頻度の評価を行った。

まず、碍子１１における金具先端部１０３に対向する部位の取付金具径方向の厚さ（以下、碍子肉厚という）Ｔ１と、絶縁破壊強度との関係を調べた。

図４は、碍子肉厚Ｔ１と、絶縁破壊本数との関係を調査した結果を示す図である。ここでは、エンジン試験によって評価を行い、エンジンは１．８リットル、４気筒であり、エンジン回転１０００ｒｐｍにて、無負荷状態から全負荷状態に負荷を変化させる運転を、１０回繰り返した。この運転条件は、放電電圧が高く絶縁破壊しやすい条件である。

評価に用いたスパークプラグは、雄ネジ１０１の呼び：Ｍ１４、第１中心電極１２の軸Ｚ２と第２中心電極１３の軸Ｚ３との間の距離Ｌ２：４ｍｍ、ジッツ内径φＤ１：φ８．５ｍｍ、金具先端外径φＤ２：φ１２ｍｍ、第１円弧半径Ｒ１：３．２５ｍｍ、第２円弧半径Ｒ２：４．２５ｍｍである。

以上の仕様は評価に用いた全てのスパークプラグに共通しており、上記共通仕様のスパークプラグにおいて、碍子肉厚Ｔ１が、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍのものを各４０本試験し、そのうち絶縁破壊が生じたスパークプラグの本数を図４に示している。

図４に示される結果から、碍子肉厚Ｔ１を０．５ｍｍ以上とすることにより、碍子１１の絶縁性即ち耐電圧を十分確保できることがわかる。また、一般に、Ｍ１４以下の雄ネジ１０１が設けられた取付金具１１を備えたプラグにおいては、電極サイズやその設置スペース等の物理的制約から、碍子肉厚Ｔ１は０．８ｍｍが上限である。

次に、碍子１１と金具先端部１０３との間の隙間のうち、取付金具径方向の隙間が最小となる部位の隙間（以下、最小ポケット隙間という）Ｌ３と、横飛火の発生頻度である横飛火頻度との関係を調べた。

図５は、最小ポケット隙間Ｌ３と横飛火頻度との関係を調査した結果を示す図である。ここでは、エンジン試験によって評価を行い、エンジンは１．８リットル、４気筒であり、条件は無負荷８００ｒｐｍ、エンジン冷却水温５０℃とした。

評価に用いたスパークプラグは、雄ネジ１０１の呼び：Ｍ１４、第１中心電極１２の軸Ｚ２と第２中心電極１３の軸Ｚ３との間の距離Ｌ２：４ｍｍ、ジッツ内径φＤ１：φ８．５ｍｍ、金具先端外径φＤ２：φ１２ｍｍ、第１円弧半径Ｒ１：３．２５ｍｍ、第２円弧半径Ｒ２：４．２５ｍｍである。

以上の仕様は評価に用いた全てのスパークプラグに共通しており、上記共通仕様のスパークプラグにおいて、最小ポケット隙間Ｌ３を種々設定して横飛火頻度を測定した。

図５に示される結果から、最小ポケット隙間Ｌ３を１．２ｍｍ以上とすることにより、横飛火を適切に抑制できることがわかる。また、一般に、Ｍ１４以下の雄ネジ１０１が設けられた取付金具１１を備えたプラグにおいては、電極サイズやその設置スペース等の物理的制約から、最小ポケット隙間Ｌ３は１．６ｍｍが上限である。

以上述べたように、本実施形態では、中心電極を複数有するスパークプラグにおいてポケット隙間が最も狭くなりやすい部位、すなわち、プラグ軸Ｚ１から各中心電極１２、１３の軸Ｚ２、Ｚ３に向かう基準線の延長線上に、薄肉部１０５ｂを配置することにより、その部位においても必要なポケット隙間が十分確保可能となり、横飛火を抑制することができる。

また、ポケット隙間が元々広い部位に肉厚部１０５ａを配置し、その肉厚部１０５ａに各接地電極２０、２１を接合するようにしているため、断面積が大きくて十分な強度を持った接地電極２０、２１を、ポケット隙間側及び取付金具１０の雄ネジ１０１側へはみ出すことなく接合することができる。因みに、肉厚部１０５ａの取付金具径方向の厚さＴ２を０．８ｍｍ以上にすることにより、各接地電極２０、２１の必要な厚さを確実に確保することができる。

また、金具先端部１０３をプラグ軸Ｚ１方向から見たときに、プラグ軸Ｚ１から第１中心電極１２の軸Ｚ２に向かう基準線に対し第１中心電極１２の軸Ｚ２から直角方向に向かう線上にて、第１接地電極２０が一方の肉厚部１０５ａに接合され、プラグ軸Ｚ１から第２中心電極１３の軸Ｚ３に向かう基準線に対し第２中心電極１３の軸Ｚ３から直角方向に向かう線上にて、第２接地電極２１が他方の肉厚部１０５ａ接合されているため、各中心電極１２、１３から各接地電極２０、２１の接合部までの距離が短くなり、各接地電極２０、２１が長くなるのを抑制することができ、接地電極２０、２１の強度を確保することが可能となる。

また、肉厚部１０５ａによって金具先端部１０３の面積を大きくすることにより、ポケット隙間の体積増加が低減され、プレイグニッションを抑制することができる。

（第２〜第５実施形態）
本発明の第２〜第５実施形態について説明する。図６（ａ）は本発明の第２実施形態に係るスパークプラグの要部を示す正面断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）の左側面図、図７は本発明の第３実施形態に係るスパークプラグの要部を示す側面図、図８は本発明の第４実施形態に係るスパークプラグの要部を示す側面図、図９は本発明の第５実施形態に係るスパークプラグの要部を示す側面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態では、薄肉部１０５ｂにおける最も肉厚が薄い部分を切り欠いて切欠き部１０６を形成している。切欠き部１０６は、図６（ｃ）に示すように矩形状になっている。

ところで、ポケット隙間を十分確保しようとした場合、薄肉部１０５ｂの肉厚が例えば０．５ｍｍより薄くなると、金具先端部１０３が破れてバリが発生し、プラグ脱着ができない場合が発生する。そこで、第２実施形態のように薄肉部１０５ｂにおける肉厚がきわめて薄くなる部位を予め切り欠いておくことにより、金具先端部１０３の破れ発生を抑制することができる。

なお、切欠き部１０６の形状は、図７に示す第３実施形態のように三角形でもよいし、図８に示す第４実施形態のように半円形でもよいし、図９に示す第５実施形態のようにＵ字状でもよい。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。図１０は本発明の第６実施形態に係るスパークプラグにおける接地電極を接合する前の状態を示す下面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態では、金具先端部１０３の内周の形状を複数の円弧１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃで構成したが、本実施形態では楕円にしている。このように、楕円にしたことにより、肉厚部１０５ａと薄肉部１０５ｂの境界部分における肉厚の急激な変化が抑制されるため、取付金具１０を例えば冷鍛加工する場合その加工性が向上する。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。図１１は本発明の第７実施形態に係るスパークプラグにおける接地電極を接合する前の状態を示す下面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態では、金具先端部１０３の内周の形状を複数の円弧１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃで構成したが、本実施形態では多角形にしている。このように、多角形にしても、必要なポケット隙間を確保しつつ、接地電極２０、２１を接合するための接合部面積を十分確保することができる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。図１２（ａ）は本発明の第８実施形態に係るスパークプラグの要部を示す正面断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態では、金具先端部１０３の内周の形状を複数の円弧１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃで構成したが、本実施形態では円弧と直線で構成している。具体的には、第１実施形態における第１円弧１０４ａおよび第２円弧１０４ｂの部分を矩形状にし、薄肉部１０５ｂの廻りの肉を更に削除することにより、横飛火抑制効果を向上させるようにしている。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。図１３（ａ）は本発明の第９実施形態に係るスパークプラグの要部を示す正面断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態では、金具先端部１０３の内周の形状を複数の円弧１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃで構成したが、本実施形態では円弧と直線で構成している。具体的には、第１円弧１０４ａと第２円弧１０４ｂとを直線１０４ｄで結んだ形状になっている。これにより、プラグ軸Ｚ１方向から見たときに、肉厚部１０５ａの内周側（すなわち直線１０４ｄ部分）が、取付金具１０のつば部１０２における最小径部位よりも内側に位置し、換言すると、 取付金具１０の先端開口部を一部閉じた形状になっており、これによると、肉厚部１０５ａの面積が大きくなるため、接地電極２０、２１を接合するための接合部面積を十分確保することができる。

（第１０〜第１２実施形態）
本発明の第１０〜第１２実施形態について説明する。図１４は本発明の第１０実施形態に係るスパークプラグの下面図、図１５は本発明の第１１実施形態に係るスパークプラグの下面図、図１６は本発明の第１２実施形態に係るスパークプラグの下面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１４に示すように、第１０実施形態では、金具先端部１０３をプラグ軸Ｚ１方向から見たときに、第１接地電極２０と第２接地電極２１は平行に配置されている。また、第１接地電極２０と第２接地電極２１は、ともに一方の肉厚部１０５ａに接合されている。

図１５に示すように、第１１実施形態では、金具先端部１０３をプラグ軸Ｚ１方向から見たときに、第１接地電極２０と第２接地電極２１は非平行に配置されている。また、第１接地電極２０と第２接地電極２１は、それぞれ異なる肉厚部１０５ａに接合されている。

図１６に示すように、第１２実施形態では、金具先端部１０３をプラグ軸Ｚ１方向から見たときに、第１接地電極２０と第２接地電極２１は非平行に配置されている。また、第１接地電極２０と第２接地電極２１は、ともに一方の肉厚部１０５ａに接合されている。

（第１３、第１４実施形態）
本発明の第１３、第１４実施形態について説明する。図１７は本発明の第１３実施形態に係るスパークプラグの下面図、図１８は本発明の第１４実施形態に係るスパークプラグの下面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１７に示すように、第１３実施形態では、中心電極１２、１３、１３Ａおよび接地電極２０、２１、２１Ａをそれぞれ３つ設けている。そして、金具先端部１０３をプラグ軸Ｚ１方向から見たときに、３つの接地電極２０、２１、２１Ａは平行に配置されている。さらに、３つの接地電極２０、２１、２１Ａは、いずれも１つの肉厚部１０５ａに接合されている。

図１８に示すように、第１４実施形態では、中心電極１２、１３、１３Ａおよび接地電極２０、２１、２１Ａをそれぞれ３つ設けている。そして、金具先端部１０３をプラグ軸Ｚ１方向から見たときに、３つの接地電極２０、２１、２１Ａは非平行に配置されている。さらに、３つの接地電極２０、２１、２１Ａは、それぞれ異なる肉厚部１０５ａに接合されている。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）の下面図、（ｃ）は（ａ）の要部の左側面断面図である。 図１のスパークプラグにおける放電ギャップ部近傍の拡大断面図である。 図１のスパークプラグにおける接地電極を接合する前の状態を示す下面図である。 碍子肉厚Ｔ１と絶縁破壊本数との関係の評価結果を示す図である。 最小ポケット隙間Ｌ３と横飛火頻度との関係の評価結果を示す図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係るスパークプラグの要部を示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図である。 本発明の第３実施形態に係るスパークプラグの要部を示す側面図である。 本発明の第４実施形態に係るスパークプラグの要部を示す側面図である。 本発明の第５実施形態に係るスパークプラグの要部を示す側面図である。 本発明の第６実施形態に係るスパークプラグにおける接地電極を接合する前の状態を示す下面図である。 本発明の第７実施形態に係るスパークプラグにおける接地電極を接合する前の状態を示す下面図である。 （ａ）は本発明の第８実施形態に係るスパークプラグの要部を示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 （ａ）は本発明の第９実施形態に係るスパークプラグの要部を示す正面断面図、（ｂ）は図１３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第１０実施形態に係るスパークプラグの下面図である。 本発明の第１１実施形態に係るスパークプラグの下面図である。 本発明の第１２実施形態に係るスパークプラグの下面図である。 本発明の第１３実施形態に係るスパークプラグの下面図である。 本発明の第１４実施形態に係るスパークプラグの下面図である。

符号の説明

１０…取付金具、１１…碍子、１２、１３、１３Ａ…中心電極、２０、２１、２１Ａ…接地電極、１０３…金具先端部、１０５ａ…肉厚部、１０５ｂ…薄肉部、Ｚ１…プラグ軸、Ｚ２、Ｚ３…中心電極の軸。

Claims (13)

1. 複数の中心電極（１２、１３、１３Ａ）が碍子（１１）に絶縁保持され、前記碍子が筒状の取付金具（１０）に収納され、前記取付金具における燃焼室側に位置する金具先端部（１０３）に接地電極（２０、２１、２１Ａ）が接合されたスパークプラグにおいて、
   前記金具先端部の外周が円形であるとともに、前記金具先端部の内周が非円形で、取付金具径方向の厚さが異なる肉厚部（１０５ａ）と薄肉部（１０５ｂ）とが前記金具先端部に形成され、
   プラグ軸（Ｚ１）方向から見たときに、前記プラグ軸から前記複数の中心電極の軸（Ｚ２、Ｚ３）に向かう基準線の延長線上に前記薄肉部が配置され、
   前記取付金具の周方向に沿って前記肉厚部と前記薄肉部とが交互に配置され、
   前記肉厚部に前記接地電極が接合されていることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記肉厚部（１０５ａ）の厚さ（Ｔ２）が、０．８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記プラグ軸（Ｚ１）方向から見たときに、前記基準線に対し前記中心電極の軸（Ｚ２、Ｚ３）から直角方向に向かう線上にて、前記接地電極（２０、２１、２１Ａ）が接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグ。
4. 前記プラグ軸（Ｚ１）方向から見たときの前記金具先端部（１０３）の面積が、３９．２ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
5. 前記碍子（１１）における前記金具先端部（１０３）に対向する部位の、取付金具径方向の厚さ（Ｔ１）が、０．５ｍｍ以上で且つ０．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
6. 前記碍子（１１）と前記金具先端部（１０３）との間の隙間のうち、取付金具径方向の隙間が最小となる部位の隙間（Ｌ３）が、１．２ｍｍ以上で且つ１．６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
7. 前記薄肉部（１０５ｂ）に切欠き部（１０６）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
8. 前記金具先端部（１０３）の内周の形状は、複数の円弧（１０４ａ〜１０４ｃ）で構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
9. 前記金具先端部（１０３）の内周の形状は、前記複数の中心電極の軸（Ｚ２、Ｚ３）を中心とする円弧（１０４ａ、１０４ｂ）と、前記プラグ軸（Ｚ１）を中心とする円弧（１０４ｃ）とにより構成されていることを特徴とする請求項８に記載のスパークプラグ。
10. 前記金具先端部（１０３）の内周の形状は、楕円であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
11. 前記金具先端部（１０３）の内周の形状は、円弧（１０４ａ、１０４ｂ）と直線（１０４ｄ）で構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
12. 前記金具先端部（１０３）の内周の形状は、多角形であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
13. 前記取付金具（１０）は、内周面につば部（１０２）を備え、
    前記プラグ軸（Ｚ１）方向から見たときに、前記肉厚部（１０５ａ）の内周側が、前記つば部における最小径部位よりも内側に位置することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のスパークプラグ。

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