JP2005190762A

JP2005190762A - Spark plug and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2005190762A
Application number: JP2003428931A
Authority: JP
Inventors: Akio Sakura; 明生佐倉; Hirotetsu Nasu; 弘哲那須
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spark plug having a packing that increases contact surface with a shell or an insulating insulator and keeps airtightness between the shell and the insulating insulator, and to provide a manufacturing method of the spark plug. <P>SOLUTION: An annular plate packing 200 is interposed between a step 56 on the inside surface of the shell fixed to the insulating insulator 1 by caulking and a step 15 on the outside surface of the insulating insulator 1. A metal layer formed by plating containing zinc as the main component is formed on the upper surface part 202 and the lower surface part 203 of the plate packing 200. When the metal layer is crushed and extended by caulking, fine unevenness of the contact surface of the target fittings 5 or the insulating insulator 1 with the plate packing 200 is filled. A degree of adhesion between the main fittings 5 or the insulating insulator 1 and the plate packing 200 is increased, and airtightness is enhanced. Flowing in of fuel air entered into a gap 17 exposed to the inside of a combustion chamber of an internal combustion engine is prevented from flowing into a gap 16. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、絶縁碍子と主体金具との間に金属材料からなるパッキンを介在させた内燃機関用のスパークプラグおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine in which a packing made of a metal material is interposed between an insulator and a metal shell, and a method for manufacturing the same.

従来、内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。このスパークプラグでは、一般的には、中心電極が挿設された絶縁碍子を保持する主体金具の燃焼室側の先端部に接地電極を溶接して、接地電極の他端部を中心電極の先端部と対向させて、火花放電間隙を形成している。そして、中心電極と接地電極との間で火花放電が行われ、両電極間に曝された燃料空気に点火することにより、火炎核が形成される。 Conventionally, spark plugs for ignition are used in internal combustion engines. In this spark plug, generally, a ground electrode is welded to the tip of the metal shell that holds the insulator in which the center electrode is inserted, and the other end of the ground electrode is connected to the tip of the center electrode. A spark discharge gap is formed facing the part. Then, spark discharge is performed between the center electrode and the ground electrode, and the fuel air exposed between the two electrodes is ignited to form a flame kernel.

ところでスパークプラグの主体金具は、その後端側から先端側に向かって絶縁碍子の先端部を挿入し、その後端側の開口部を絶縁碍子側（主体金具の径方向内側）にかしめることによって、絶縁碍子に対して固定される。このとき、主体金具と絶縁碍子との間隙には環状のパッキンが介在される。通常、絶縁碍子の胴部外壁に全周に設けられた段部と、主体金具の胴部内壁に全周に設けられた段部との間に配設されるパッキンには、特許文献１で示すように、一般的にメッキ等の表面処理が施されていない。このパッキンを挟んで絶縁碍子に対する主体金具のかしめを行い、主体金具と絶縁碍子との間隙を狭める。これによりパッキンが変形して、主体金具と絶縁碍子との間隙の気密性を高めている。つまり、従来の内燃機関の燃焼室内に曝されるスパークプラグの主体金具と絶縁碍子との間隙から、その燃焼室の気密性が失われないように、主体金具と絶縁碍子との間を塞ぐパッキンによってその気密性が保たれていた。
特開２０００−１６４３１８号公報（０００４段落参照） By the way, the metal shell of the spark plug is inserted by inserting the front end of the insulator from the rear end side toward the front end side, and caulking the opening on the rear end side toward the insulator side (in the radial direction of the main metal shell). Fixed to the insulator. At this time, an annular packing is interposed in the gap between the metal shell and the insulator. Usually, Patent Document 1 discloses a packing disposed between a step provided on the entire outer periphery of the body outer wall of the insulator and a step provided on the entire inner periphery of the inner wall of the metal shell. As shown, surface treatment such as plating is generally not performed. The metal shell is caulked against the insulator by sandwiching this packing, and the gap between the metal shell and the insulator is narrowed. As a result, the packing is deformed and the airtightness of the gap between the metal shell and the insulator is enhanced. In other words, the packing that closes the space between the metal shell and the insulator so that the airtightness of the combustion chamber is not lost from the gap between the metal shell and the insulator of the spark plug exposed to the combustion chamber of the conventional internal combustion engine. The airtightness was maintained.
JP 2000-164318 A (see paragraph 0004)

しかしながら、高性能化によって高出力、高負荷となった近年の内燃機関の燃焼室内には、圧力、温度において従来より高い負荷がかかるようになった。このため、主体金具と絶縁碍子との間を塞ぐパッキンにも負荷がかかり、従来のパッキンでは燃焼室内の気密性を十分に保つことが難しくなった。 However, in recent years, combustion chambers of internal combustion engines, which have become high output and high load due to high performance, have been subjected to higher pressure and temperature loads than ever before. For this reason, a load is also applied to the packing that closes the space between the metal shell and the insulator, and it has become difficult to maintain sufficient airtightness in the combustion chamber with the conventional packing.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、主体金具や絶縁碍子との接触面積を増大し、主体金具と絶縁碍子との間の気密性を保つことができるパッキンを備えたスパークプラグおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a packing that can increase the contact area between the metal shell and the insulator and maintain the airtightness between the metal shell and the insulator. It is an object of the present invention to provide a spark plug and a manufacturing method thereof.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、前記絶縁碍子と前記主体金具とに接するように、両者間に介在するパッキンとを備えるスパークプラグであって、前記パッキンは、鉄を９０質量％以上含有する金属母材と、その金属母材の表面上のうち、少なくとも、前記絶縁碍子と前記主体金具に接する部位に、亜鉛、銅、アルミ、またはスズのいずれか一種を主成分とする金属層とを有している。 In order to achieve the above object, a spark plug of the invention according to claim 1 includes a central electrode, an axial hole extending in an axial direction, and an insulator that holds the central electrode on a distal end side of the axial hole; A spark plug that surrounds the periphery of the insulator and includes a metal shell that holds the insulator, and a packing that is interposed between the metal shell and the metal shell so as to contact the insulator and the metal shell, Among the metal base material containing 90% by mass or more of iron and the surface of the metal base material, at least one part of zinc, copper, aluminum, or tin is disposed on a portion in contact with the insulator and the metal shell. And a metal layer as a main component.

また、請求項２に係る発明のスパークプラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記パッキンの金属層は、その厚みが１μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする。 The spark plug of the invention according to claim 2 is characterized in that, in addition to the configuration of the invention of claim 1, the metal layer of the packing has a thickness of 1 μm or more and 30 μm or less.

また、請求項３に係る発明のスパークプラグは、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記パッキンの金属層の硬度は、前記パッキンの金属母材の硬度よりも低いことを特徴とする。 The spark plug of the invention according to claim 3 is characterized in that, in addition to the structure of the invention of claim 1 or 2, the hardness of the metal layer of the packing is lower than the hardness of the metal base material of the packing. And

また、請求項４に係る発明のスパークプラグは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記パッキンは、金属母材の硬度が、ビッカース硬さＭＨＶで８０以上２００以下であることを特徴とする。 Further, in the spark plug of the invention according to claim 4, in addition to the configuration of the invention according to any of claims 1 to 3, the packing has a metal base material hardness of 80 to 200 in terms of Vickers hardness MHV. It is characterized by being.

また、請求項５に係る発明のスパークプラグは、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記パッキンには亜鉛を主成分とする金属層が形成され、その金属層上に、含有されるクロム成分のうち９８質量％以上が三価クロムであるクロメート被膜が形成されていることを特徴とする。 A spark plug according to a fifth aspect of the invention is the spark plug according to any one of the first to fourth aspects, wherein a metal layer mainly composed of zinc is formed on the packing, In addition, a chromate film in which 98% by mass or more of the chromium component contained is trivalent chromium is formed.

また、請求項６に係る発明のスパークプラグの製造方法は、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、前記絶縁碍子と前記主体金具とに接するように、両者間に介在するパッキンとを備えるスパークプラグの製造方法であって、あらかじめメッキを施すことにより金属層が形成された金属母材からなるメッキ鋼板またはメッキ鋼帯を打ち抜いて前記パッキンを成形する打ち抜き工程を備えている。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a spark plug manufacturing method comprising: a center electrode; an insulator having an axial hole extending in an axial direction; and holding the center electrode on a tip side of the axial hole; and the insulator A spark plug manufacturing method comprising: a metal shell that surrounds a metal shell and holding the insulator; and a packing interposed between the metal shell and the insulator and the metal shell so as to be in contact with the metal shell. The punching process of stamping the plating steel plate or plating steel strip which consists of a metal base material in which the metal layer was formed by this, and shape | molding the said packing is provided.

請求項１に係る発明のスパークプラグでは、パッキンの金属母材の表面上に形成した金属層により、パッキンと接触する主体金具と絶縁碍子とのそれぞれの表面上の細かな凹凸を埋めることができるので、パッキンと主体金具、およびパッキンと絶縁碍子のそれぞれの接触面積を増大でき、主体金具と絶縁碍子との間の気密性を高めることができる。 In the spark plug according to the first aspect of the present invention, the metal layer formed on the surface of the metal base material of the packing can fill in fine irregularities on the surfaces of the metal shell and the insulator that are in contact with the packing. Therefore, the contact area between the packing and the metal shell and between the packing and the insulator can be increased, and the airtightness between the metal shell and the insulator can be improved.

ところで、スパークプラグにおける絶縁碍子の先端部の熱は、パッキン、主体金具を介して、取り付けられた内燃機関（エンジンヘッド等）に伝導する。ところが、従来のようなパッキンを備えたスパークプラグは、絶縁碍子から主体金具への熱伝導性を十分に得ることができないことがあった。しかし、本発明のような母材の表面上に金属層を形成したパッキンでは、絶縁碍子から主体金具への熱伝導性を確実に得ることができる。 By the way, the heat at the tip of the insulator in the spark plug is conducted to the attached internal combustion engine (engine head or the like) through the packing and the metal shell. However, the spark plug provided with the conventional packing may not be able to obtain sufficient thermal conductivity from the insulator to the metal shell. However, in the packing in which the metal layer is formed on the surface of the base material as in the present invention, the thermal conductivity from the insulator to the metal shell can be reliably obtained.

なお、本発明の主成分とは、金属層に含有される成分が最も多い成分のことをいう。また、金属層は、パッキンと主体金具、およびパッキンと絶縁碍子との接触面上に形成すればよいが、生産コスト等を考慮してパッキンの金属母材の全周面に形成してもよい。 In addition, the main component of this invention means a component with most components contained in a metal layer. In addition, the metal layer may be formed on the contact surface between the packing and the metal shell, and the packing and the insulator, but may be formed on the entire peripheral surface of the metal base material of the packing in consideration of production cost and the like. .

また、請求項２に係る発明のスパークプラグでは、請求項１に係る発明の効果に加え、パッキンの金属母材の表面上に形成した金属層の厚みが１μｍ以上３０μｍ以下であれば、金属層で主体金具および絶縁碍子の表面上の凹凸を埋めることができ、かつ、両者間にてパッキンが固定されるので、さらに気密性を維持することができる。 In addition, in the spark plug of the invention according to claim 2, in addition to the effect of the invention according to claim 1, if the thickness of the metal layer formed on the surface of the metal base material of the packing is 1 μm or more and 30 μm or less, the metal layer As a result, the irregularities on the surfaces of the metal shell and the insulator can be filled, and the packing is fixed between them, so that the airtightness can be further maintained.

また、請求項３に係る発明のスパークプラグでは、請求項１または２に係る発明の効果に加え、パッキンの金属母材の硬度よりも金属層の硬度が低いので、主体金具と絶縁碍子との間にてパッキンが挟まれる際に、金属層が押しつぶされて延び、パッキンと主体金具、およびパッキンと絶縁碍子の密着性を増加させることができ、気密性を向上させることができる。 In the spark plug of the invention according to claim 3, in addition to the effect of the invention according to claim 1 or 2, since the hardness of the metal layer is lower than the hardness of the metal base material of the packing, the metal shell and the insulator When the packing is sandwiched therebetween, the metal layer is crushed and extended, and the adhesion between the packing and the metal shell and between the packing and the insulator can be increased, and the airtightness can be improved.

また、請求項４に係る発明のスパークプラグでは、請求項１乃至３のいずれかに係る発明の効果に加え、パッキンの金属母材の硬度がビッカース硬さＭＨＶで８０以上２００以下であれば、パッキンの成形の際に加工しやすく（成形性がよく）、また、主体金具と絶縁碍子とに介在した際に、十分な変形量が得られ、十分な気密性を得ることができる。 Further, in the spark plug of the invention according to claim 4, in addition to the effect of the invention according to any of claims 1 to 3, if the hardness of the metal base material of the packing is 80 to 200 in terms of Vickers hardness MHV, It is easy to process during molding of the packing (good moldability), and when it is interposed between the metal shell and the insulator, a sufficient amount of deformation can be obtained and sufficient airtightness can be obtained.

また、請求項５に係る発明のスパークプラグでは、請求項１乃至４のいずれかに係る発明の効果に加え、亜鉛を主成分とする金属層を形成したパッキンに、その金属層上にクロメート被膜を形成すれば、耐食性が向上し、耐用期間を延ばすことができる。なお、クロメート被膜としては、含有するクロム成分が有害な六価クロムではなく、９８質量％以上が三価クロムであるので、環境汚染を低減することができる。 Further, in the spark plug of the invention according to claim 5, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 4, a chromate film is formed on the metal layer on the packing formed with the metal layer mainly composed of zinc. If formed, the corrosion resistance is improved and the service life can be extended. In addition, as a chromate film, since the chromium component to contain is not harmful hexavalent chromium but 98 mass% or more is trivalent chromium, environmental pollution can be reduced.

また、請求項６に係る発明のスパークプラグの製造方法では、金属母材の表面上にあらかじめメッキが施されて金属層が形成されたメッキ鋼板またはメッキ鋼帯を打ち抜いてパッキンを形成することができるので、成形した個々のパッキンに対してメッキを施して金属層を形成する場合と比べ、パッキンの表面上に形成する金属層の厚みの調整を行いやすい。つまり、請求項６に係る発明のスパークプラグの製造方法は、主体金具や絶縁碍子との接触面積を増大でき、主体金具と絶縁碍子との間の気密性を保つパッキンを形成することができる。 Further, in the spark plug manufacturing method of the invention according to claim 6, the packing may be formed by punching a plated steel plate or a plated steel strip on which a metal layer is formed in advance by plating on the surface of the metal base material. Therefore, it is easier to adjust the thickness of the metal layer formed on the surface of the packing than in the case where the metal layer is formed by plating the molded packing. That is, the spark plug manufacturing method of the invention according to claim 6 can increase the contact area between the metal shell and the insulator, and can form a packing that maintains the airtightness between the metal shell and the insulator.

以下、本発明を具体化したスパークプラグおよびその製造方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態におけるスパークプラグの一例としてのスパークプラグ１００の構造について説明する。図１は、スパークプラグ１００の部分断面図である。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a spark plug embodying the present invention and an embodiment of a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings. First, the structure of a spark plug 100 as an example of a spark plug in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a spark plug 100.

図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、絶縁体を構成する絶縁碍子１と、絶縁碍子１の長手方向略中央部に設けられ、この絶縁碍子１を保持する主体金具５と、絶縁碍子１内に軸線方向に保持された中心電極２と、主体金具５の先端部５７に一端部（基部６２）を溶接され、他端部（先端部６１）が中心電極２の先端面２２に対向する接地電極６０と、中心電極２の上端部に設けられた端子金具４とから構成されている。 As shown in FIG. 1, the spark plug 100 is roughly provided with an insulator 1 that constitutes an insulator, and a metal shell 5 that is provided at a substantially central portion in the longitudinal direction of the insulator 1 and holds the insulator 1. One end (base 62) is welded to the center electrode 2 held in the insulator 1 in the axial direction and the tip 57 of the metal shell 5, and the other end (tip 61) is connected to the tip 22 of the center electrode 2. The grounding electrode 60 and the terminal metal fitting 4 provided at the upper end of the center electrode 2 are formed.

まず、このスパークプラグ１００の絶縁体を構成する絶縁碍子１について説明する。絶縁碍子１は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その後端部（図１における上部）には、沿面距離を稼ぐためのコルゲーション１１が形成されている。また、絶縁碍子１の先端部（図１における下部）には、内燃機関の燃焼室に曝される脚長部１３が設けられている。さらに、絶縁碍子１の軸中心には中心貫通孔１２が形成され、この中心貫通孔１２には中心電極２が保持されている。中心電極２は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金等からなる電極母材２１を少なくとも表層部に有している。また、中心部に、放熱促進のための銅、あるいは銅合金などで構成された芯材２３が埋設されている。なお、中心貫通孔１２が、本発明における「軸孔」に相当する。 First, the insulator 1 constituting the insulator of the spark plug 100 will be described. As is well known, the insulator 1 is formed by firing alumina or the like, and a corrugation 11 for increasing the creeping distance is formed at the rear end portion (upper portion in FIG. 1). Further, a leg length portion 13 that is exposed to the combustion chamber of the internal combustion engine is provided at the tip portion (lower portion in FIG. 1) of the insulator 1. Further, a central through hole 12 is formed at the axial center of the insulator 1, and the central electrode 2 is held in the central through hole 12. The center electrode 2 has at least a surface layer portion of an electrode base material 21 made of a nickel-based alloy such as Inconel (trade name) 600 or 601. A core member 23 made of copper or copper alloy for promoting heat dissipation is embedded in the central portion. The central through hole 12 corresponds to the “shaft hole” in the present invention.

中心電極２の先端面２２は絶縁碍子１の先端面から突出している。また、中心電極２は、中心貫通孔１２の内部に設けられたシール体１４およびセラミック抵抗３を経由して、上方の端子金具４に電気的に接続されている。そして端子金具４には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加されるようになっている。 The tip surface 22 of the center electrode 2 protrudes from the tip surface of the insulator 1. The center electrode 2 is electrically connected to the upper terminal fitting 4 via a seal body 14 and a ceramic resistor 3 provided in the center through hole 12. A high voltage cable (not shown) is connected to the terminal fitting 4 via a plug cap (not shown) so that a high voltage is applied.

次に、主体金具５について説明する。図１に示すように、主体金具５は、絶縁碍子１を保持し、図示外の内燃機関にスパークプラグ１００を固定するためのものである。絶縁碍子１は主体金具５に囲まれて支持されている。主体金具５は低炭素鋼材で形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部である六角部５１と、図示外の内燃機関上部に設けられたエンジンヘッドに螺合するねじ部５２とを備えている。このねじ部５２の規格の一例としては、Ｍ１４等が用いられる。主体金具５の内側面に設けられた段部５６と、絶縁碍子１の外側面に設けられた段部１５との間には、後述する板パッキン２００が介在される。この状態で主体金具５のかしめ部５３をかしめることにより、絶縁碍子１が支持されて、主体金具５と絶縁碍子１とが一体にされる。かしめによる密閉を完全なものとするため、主体金具５と絶縁碍子１との間に環状のリング部材６，７が介在され、リング部材６，７の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されている。また、主体金具５の中央部には鍔部５４が形成され、ねじ部５２の後端部側（図１における上部）近傍、すなわち鍔部５４の座面５５にはガスケット１０が嵌挿されている。なお、六角部５１の対辺寸法は、一例として１６ｍｍであり、主体金具５の座面５５から先端部５７までの長さは、一例として１９ｍｍである。 Next, the metal shell 5 will be described. As shown in FIG. 1, the metal shell 5 is for holding the insulator 1 and fixing the spark plug 100 to an internal combustion engine (not shown). The insulator 1 is supported by being surrounded by a metal shell 5. The metal shell 5 is formed of a low carbon steel material, and a hexagonal portion 51 that is a tool engaging portion into which a spark plug wrench (not shown) is fitted, and a screw portion that is screwed into an engine head provided on the internal combustion engine (not shown). 52. As an example of the standard of the screw portion 52, M14 or the like is used. A plate packing 200 described later is interposed between the step portion 56 provided on the inner surface of the metal shell 5 and the step portion 15 provided on the outer surface of the insulator 1. In this state, the caulking portion 53 of the metal shell 5 is caulked to support the insulator 1 so that the metal shell 5 and the insulator 1 are integrated. In order to complete sealing by caulking, annular ring members 6 and 7 are interposed between the metal shell 5 and the insulator 1, and talc (talc) 9 powder is interposed between the ring members 6 and 7. Filled. A flange 54 is formed at the center of the metal shell 5, and the gasket 10 is inserted into the vicinity of the rear end side (upper part in FIG. 1) of the screw 52, that is, the seat surface 55 of the flange 54. Yes. In addition, the opposite side dimension of the hexagonal part 51 is 16 mm as an example, and the length from the seating surface 55 of the metal shell 5 to the tip part 57 is 19 mm as an example.

次に、接地電極６０について説明する。接地電極６０は、耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金が用いられる。この接地電極６０は自身の長手方向の横断面が略長方形を有しており、基部６２が主体金具５の先端部５７に溶接により接合されている。また、接地電極６０の先端部６１は、中心電極２の先端面２２に対向するように屈曲されている。この中心電極２に対向する側の面である接地電極６０の内面６３は、中心電極２の軸線方向に略直交している。 Next, the ground electrode 60 will be described. The ground electrode 60 is made of a metal having high corrosion resistance. As an example, a nickel alloy such as Inconel (trade name) 600 or 601 is used. The ground electrode 60 has a substantially rectangular cross section in the longitudinal direction, and the base 62 is joined to the tip 57 of the metal shell 5 by welding. The tip 61 of the ground electrode 60 is bent so as to face the tip surface 22 of the center electrode 2. An inner surface 63 of the ground electrode 60 that is a surface facing the center electrode 2 is substantially orthogonal to the axial direction of the center electrode 2.

次に、図１〜図４を参照して、板パッキン２００について説明する。図２は、板パッキン２００付近の要部を拡大した断面図である。図３は、板パッキン２００の外観を示す斜視図である。図４は、図３の一点鎖線Ａ−Ａ’において矢視方向からみた板パッキン２００の断面図である。 Next, the plate packing 200 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part near the plate packing 200. FIG. 3 is a perspective view showing the external appearance of the plate packing 200. FIG. 4 is a cross-sectional view of the plate packing 200 as viewed from the direction of the arrows along the one-dot chain line A-A ′ in FIG. 3.

図１，図２に示すように、主体金具５の内側面、すなわち絶縁碍子１の外側面に対向する面には、その内周方向全周に段部５６が形成されている。また、絶縁碍子１の外側面には、段部５６に対向する位置にその外周方向全周に段部１５が形成されている。絶縁碍子１は、主体金具５によりかしめられる際には、軸線方向における主体金具５のかしめ部５３から先端部５７の方向へ押圧される。その押圧方向は、互いに対向する段部５６と段部１５とが接近する方向であり、その段部５６，１５間には板パッキン２００が挟持される。この板パッキン２００は、燃焼室内に曝される絶縁碍子１の脚長部１３と、その脚長部１３に対向する主体金具５の内側面５９との間の間隙部１７に入り込んだ燃料空気が、主体金具５の段部５６よりも絶縁碍子１の後端部側（図１における上部）である主体金具５の内側面６４と絶縁碍子１の外側面１８との間の間隙部１６に流入しないように配設されている。なお、板パッキン２００が、本発明における「パッキン」に相当する。 As shown in FIGS. 1 and 2, a stepped portion 56 is formed on the inner surface of the metal shell 5, that is, the surface facing the outer surface of the insulator 1, on the entire inner circumferential direction. Further, a step portion 15 is formed on the outer surface of the insulator 1 at a position facing the step portion 56 in the entire outer circumferential direction. When the insulator 1 is caulked by the metal shell 5, it is pressed in the axial direction from the caulking portion 53 of the metal shell 5 toward the tip portion 57. The pressing direction is a direction in which the step portion 56 and the step portion 15 facing each other approach each other, and the plate packing 200 is sandwiched between the step portions 56 and 15. In this plate packing 200, fuel air that has entered the gap 17 between the leg length 13 of the insulator 1 exposed to the combustion chamber and the inner surface 59 of the metal shell 5 facing the leg length 13 is mainly used. It does not flow into the gap 16 between the inner side surface 64 of the metal shell 5 and the outer side surface 18 of the insulator 1, which is the rear end side (upper part in FIG. 1) of the insulator 1 with respect to the step portion 56 of the metal fixture 5. It is arranged. The plate packing 200 corresponds to the “packing” in the present invention.

図３に示すように、板パッキン２００は環状のパッキンであり、本実施の形態では、その外径Ｄが９．２５ｍｍ、内径ｄが７．８５ｍｍ、厚みＨが０．５ｍｍのものを使用している。そして、主体金具５の段部５６に当接する板パッキン２００の下地である板パッキン母材２１０（図４参照）の上面部２０２と、絶縁碍子１の段部１５に当接する下面部２０３との表面にはメッキが施され、亜鉛を主成分とする金属層２２０が形成されている。なお、板パッキン母材２１０は、本実施の形態では鉄を９０質量％以上含有する金属材料から形成されている。また、板パッキン２００の内面部２０１と外面部２０４との表面には、メッキが施されていない。また、板パッキン母材２１０が、本発明における「金属母材」に相当する。また、本実施の形態では、金属層２２０が亜鉛を主成分としたが、その他、銅、アルミ、スズを主成分とするものであればよい。さらに、金属層２２０の主成分としての亜鉛、銅、アルミ、スズは、板パッキン母材２１０の鉄よりも硬度が低いことは周知である。このように、板パッキン母材２１０よりも金属層２２０の方が低い硬度であれば、かしめの際に金属層２２０が板パッキン母材２１０よりも延びやすくなるため、密着性が向上する。 As shown in FIG. 3, the plate packing 200 is an annular packing. In this embodiment, the plate packing 200 has an outer diameter D of 9.25 mm, an inner diameter d of 7.85 mm, and a thickness H of 0.5 mm. ing. And the upper surface part 202 of the plate packing base material 210 (refer FIG. 4) which is the foundation | substrate of the plate packing 200 contact | abutted to the step part 56 of the metal shell 5, and the lower surface part 203 contact | abutted to the step part 15 of the insulator 1 The surface is plated to form a metal layer 220 containing zinc as a main component. In this embodiment, plate packing base material 210 is formed of a metal material containing 90 mass% or more of iron. Further, the surfaces of the inner surface portion 201 and the outer surface portion 204 of the plate packing 200 are not plated. Further, the plate packing base material 210 corresponds to the “metal base material” in the present invention. In the present embodiment, the metal layer 220 is mainly composed of zinc, but any other material that is mainly composed of copper, aluminum, and tin may be used. Furthermore, it is well known that zinc, copper, aluminum, and tin as the main components of the metal layer 220 have lower hardness than iron of the plate packing base material 210. Thus, if the hardness of the metal layer 220 is lower than that of the plate packing base material 210, the metal layer 220 becomes easier to extend than the plate packing base material 210 during caulking, so that the adhesion is improved.

さらに、図４に示すように、その金属層２２０の外表面上に、含有するクロム成分のうち９８質量％以上が三価クロムからなるクロメート被膜層２３０が形成されている。なお、クロメート被膜層２３０が、本発明における「クロメート被膜」に相当する。 Furthermore, as shown in FIG. 4, a chromate film layer 230 is formed on the outer surface of the metal layer 220, and 98% by mass or more of the chromium component contained is made of trivalent chromium. The chromate film layer 230 corresponds to the “chromate film” in the present invention.

次に、本実施の形態のスパークプラグ１００の製造上の一工程である板パッキン２００の製造方法について説明する。図５は、メッキ鋼板２４０を示す図である。 Next, a manufacturing method of the plate packing 200 that is one step in manufacturing the spark plug 100 of the present embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing a plated steel plate 240.

図３に示す、板パッキン２００は、図５に示す、メッキ鋼板２４０から、例えば周知の打ち抜きプレス装置（図示外）によって打ち抜かれて成形される。メッキ鋼板とは、加工前の板パッキン母材２１０としての圧延鋼板の表面上に亜鉛メッキを施し金属層２２０を形成し、さらに、その表面上に、前述したクロメート被膜層２３０を形成したものである。クロメート被膜層２３０は、腐食されやすい亜鉛等の保護を行うために形成される。クロメート被膜層２３０に含有されるクロム成分は、その９８質量％以上が三価クロムである。クロム成分として三価クロムが利用されるのは、六価クロムが有害な第一種指定化学物質に属しているためで、環境汚染を防止するうえで望ましい。 A plate packing 200 shown in FIG. 3 is formed by punching from a plated steel plate 240 shown in FIG. 5 by, for example, a well-known punching press (not shown). The plated steel sheet is obtained by galvanizing the surface of a rolled steel sheet as a plate packing base material 210 before processing to form a metal layer 220 and further forming the above-described chromate film layer 230 on the surface. is there. The chromate film layer 230 is formed to protect zinc or the like that is easily corroded. 98% by mass or more of the chromium component contained in the chromate film layer 230 is trivalent chromium. The reason why trivalent chromium is used as a chromium component is that hexavalent chromium belongs to a hazardous first class designated chemical substance, and is desirable for preventing environmental pollution.

このように、あらかじめ金属層２２０およびクロメート被膜層２３０が形成されたメッキ鋼板２４０から、打ち抜きプレス装置（図示外）によって、図３に示す、環状の板パッキン２００の形状となるように、打ち抜きが行われる（打ち抜き工程）。従って、前述したように、板パッキン２００の上面部２０２と下面部２０３との表面には、金属層２２０が形成され、内面部２０１と外面部２０４との表面には、メッキが施されていない。板パッキン２００は、上面部２０２および下面部２０３にて段部５６，１５と接するので、内面部２０１や外面部２０４にメッキが施されていなくとも、前述した気密性について十分に効果を発揮することができる。 As described above, the plated steel sheet 240 on which the metal layer 220 and the chromate film layer 230 are formed in advance is punched out into a shape of the annular plate packing 200 shown in FIG. Performed (punching process). Therefore, as described above, the metal layer 220 is formed on the surfaces of the upper surface portion 202 and the lower surface portion 203 of the plate packing 200, and the surfaces of the inner surface portion 201 and the outer surface portion 204 are not plated. . Since the plate packing 200 is in contact with the step portions 56 and 15 at the upper surface portion 202 and the lower surface portion 203, even if the inner surface portion 201 and the outer surface portion 204 are not plated, the above-described airtightness is sufficiently exerted. be able to.

このように構成された板パッキン２００が、図２に示すように、主体金具５の段部５６と絶縁碍子１の段部１５との間にて挟持された状態で、絶縁碍子１に対する主体金具５のかしめが行われる。段部５６の対向面と段部１５の対向面とは略平行に設けられており、板状の板パッキン２００の上面部２０２および下面部２０３のそれぞれが、各段部５６，１５に対して面により接するため、各面同士は密着される。なお、便宜上、上面部２０２が段部５６に対向し、下面部２０３が段部１５に対向することとしたが、板パッキン２００に上下方向が設定されているわけではなく、上面部２０２が段部１５に対向し、下面部２０３が段部５６に対向してもよい。 As shown in FIG. 2, the plate packing 200 configured as described above is sandwiched between the step portion 56 of the metal shell 5 and the step portion 15 of the insulator 1 so that the metal shell for the insulator 1 is sandwiched. A caulking of 5 is performed. The facing surface of the stepped portion 56 and the facing surface of the stepped portion 15 are provided substantially parallel to each other, and the upper surface portion 202 and the lower surface portion 203 of the plate-like plate packing 200 respectively correspond to the respective stepped portions 56 and 15. Since the surfaces touch each other, the surfaces are brought into close contact with each other. For convenience, the upper surface portion 202 is opposed to the step portion 56 and the lower surface portion 203 is opposed to the step portion 15. However, the vertical direction is not set in the plate packing 200, and the upper surface portion 202 is stepped. The lower surface portion 203 may face the step portion 56 and face the portion 15.

ところで、内燃機関の燃焼室は、燃焼される燃料空気が外部に漏れることがないよう、その気密性が高いことが要求される。特に近年の内燃機関の性能が向上したことにより、燃焼室内の環境は、より高温、より高圧な状態となっている。本実施の形態の板パッキン２００は、以下に説明する実施例に基づき、上面部２０２および下面部２０３に形成した金属層２２０により、上面部２０２および下面部２０３のそれぞれと、各段部５６，１５との密着の度合いを増している。 By the way, the combustion chamber of the internal combustion engine is required to have high airtightness so that the burned fuel air does not leak to the outside. In particular, due to the improvement in performance of internal combustion engines in recent years, the environment in the combustion chamber is at a higher temperature and a higher pressure. The plate packing 200 according to the present embodiment is based on the examples described below, and the metal layer 220 formed on the upper surface portion 202 and the lower surface portion 203, respectively, the upper surface portion 202 and the lower surface portion 203, and each step portion 56, The degree of close contact with 15 is increased.

［実施例１］
まず、板パッキン２００に施した金属層２２０の材質による気密性について評価試験を行った。図６は、板パッキン２００に施した金属層２２０の材質による気密性の評価試験の結果を示す図である。 [Example 1]
First, an evaluation test was performed on the airtightness due to the material of the metal layer 220 applied to the plate packing 200. FIG. 6 is a diagram showing the results of an airtightness evaluation test using the material of the metal layer 220 applied to the plate packing 200.

メッキの材質による気密性の評価試験では、Ｍ１４一般用スパークプラグを１８本用意し、３本ずつを、６種類の異なる板パッキンを装着した第１〜第６のテストサンプルに分別し、板パッキン２００から漏洩するエアの気密漏洩量の平均を調べた。エアの気密漏洩量としては、図２に示す本実施の形態のスパークプラグ１００を例に説明すると、主体金具５の外側面より間隙部１６に通ずる開口を設け、スパークプラグ１００の先端側より間隙部１７へ空気圧１．５ＭＰａでエアを送り込んだときに間隙部１６を通過する１分間あたりのエアの流量（単位はｍｌ／ｍｉｎ）を測定した。エアの気密漏洩量が多ければ気密性が低く、少なければ気密性が高いといえる。このとき、主体金具５の座面５５の温度を測定し、その温度が２００℃となるように調整した。 In the airtightness evaluation test based on the plating material, 18 M14 general spark plugs were prepared, each of which was classified into the first to sixth test samples equipped with six different types of plate packings. The average of the airtight leak amount of air leaking from 200 was examined. As an example of the air leak amount of the spark plug 100 according to the present embodiment shown in FIG. 2, an opening that leads from the outer surface of the metal shell 5 to the gap portion 16 is provided, and the gap from the front end side of the spark plug 100 is provided. When air was sent to the part 17 at an air pressure of 1.5 MPa, the flow rate of air per minute (unit: ml / min) passing through the gap part 16 was measured. If the amount of air leakage is large, the airtightness is low, and if it is small, the airtightness is high. At this time, the temperature of the seating surface 55 of the metal shell 5 was measured and adjusted so that the temperature became 200 ° C.

図６に示すように、第１〜第６のテストサンプルでは、板パッキン２００の板パッキン母材２１０（図４参照）の材質として、鉄（Ｆｅ）が９９質量％含有され、硬度がビッカース硬さＭＨＶで１００のものを使用した。そして、第１〜第５のテストサンプルでは、金属層２２０としてそれぞれ、亜鉛（Ｚｎ），銅（Ｃｕ），アルミ（Ａｌ），スズ（Ｓｎ），亜鉛−アルミ合金（Ｚｎ−５Ａｌ質量％）を主成分とする金属層を形成した。このときの金属層２２０の厚みが３μｍとなるように調整した。また、第６のテストサンプルでは、従来例として比較するため、板パッキン母材２１０の表面にメッキを施さなかった。 As shown in FIG. 6, in the first to sixth test samples, 99% by mass of iron (Fe) is contained as the material of the plate packing base material 210 (see FIG. 4) of the plate packing 200, and the hardness is Vickers hardness. 100 MHV was used. In the first to fifth test samples, zinc (Zn), copper (Cu), aluminum (Al), tin (Sn), and zinc-aluminum alloy (Zn-5Al mass%) are used as the metal layer 220, respectively. A metal layer having a main component was formed. The thickness of the metal layer 220 at this time was adjusted to be 3 μm. In the sixth test sample, the surface of the plate packing base material 210 was not plated for comparison as a conventional example.

図６に示す評価試験の結果によると、板パッキン２００の金属層２２０として亜鉛，銅，アルミ，スズを主成分とする金属層を形成した場合（第１〜第４のテストサンプル）、気密漏洩量はいずれも１分あたり０ｍｌであった。また、金属層２２０として亜鉛−アルミ合金を主成分とする金属層を形成した場合（第５のテストサンプル）、気密漏洩量は１分あたり１ｍｌであった。一方、メッキを施さなかった板パッキン２００では、１分あたり２２ｍｌのエアが漏洩した。 According to the results of the evaluation test shown in FIG. 6, when a metal layer mainly composed of zinc, copper, aluminum, and tin is formed as the metal layer 220 of the plate packing 200 (first to fourth test samples), airtight leakage The amount was 0 ml per minute. Moreover, when the metal layer which has a zinc-aluminum alloy as a main component was formed as the metal layer 220 (5th test sample), the airtight leak amount was 1 ml per minute. On the other hand, in the plate packing 200 not plated, 22 ml of air leaked per minute.

実施例１に示す評価試験の結果から明らかであるように、板パッキン２００にメッキを施すことで金属層２２０を形成することにより、メッキを施さなかった場合に比べ気密性が向上することがわかる。これは、かしめの際に金属層２２０が押し潰されて延び、主体金具５の段部５６や絶縁碍子１の段部１５の板パッキン２００との接触面上の細かな凹凸が埋められるからである。すなわち、板パッキン母材２１０の表面と段部５６，１５の表面との間の微細な隙間を金属層２２０が埋めるので、段部５６や段部１５の表面との接触面積を増大でき、気密性が向上する。 As is clear from the results of the evaluation test shown in Example 1, it can be seen that by forming the metal layer 220 by plating the plate packing 200, the airtightness is improved as compared with the case where the plating is not performed. . This is because the metal layer 220 is crushed and extended during caulking, and fine irregularities on the contact surface between the stepped portion 56 of the metal shell 5 and the plate packing 200 of the stepped portion 15 of the insulator 1 are filled. is there. That is, since the metal layer 220 fills a fine gap between the surface of the plate packing base material 210 and the surfaces of the step portions 56 and 15, the contact area with the surface of the step portion 56 and the step portion 15 can be increased, and the airtightness Improves.

［実施例２］
次に、板パッキン２００と、金属層が形成されていない現行の板パッキンとの比較を、実機冷熱サイクリック試験によって行った。現行の板パッキンを装着したＭ１４一般用スパークプラグを３本（第１８のテストサンプル）、金属層２２０を形成した板パッキン２００を装着したＭ１４一般用スパークプラグを３本（第１９のテストサンプル）を用意した。第１９のテストサンプルに用いた板パッキン２００は、硬度がビッカース硬さＭＨＶで１００の板パッキン母材２１０に、厚さが３μｍの亜鉛を主成分とする金属層２２０を形成した。 [Example 2]
Next, a comparison was made between the plate packing 200 and the current plate packing in which no metal layer was formed, by an actual machine cyclic thermal test. Three M14 general spark plugs equipped with the current plate packing (18th test sample), three M14 general spark plugs equipped with the plate packing 200 formed with the metal layer 220 (19th test sample) Prepared. In the plate packing 200 used for the nineteenth test sample, a metal layer 220 mainly composed of zinc having a thickness of 3 μm was formed on a plate packing base material 210 having a Vickers hardness MHV of 100.

これらのテストサンプルを実際にエンジンに組み付け、以下の条件に沿ってエンジンを駆動させた。エンジンは、空冷４サイクル単気筒１２５ｃｃのものを用いた。このエンジンを、回転数９００ｒｐｍ、全開進角４０度で駆動させ、プレイグニッションの発生を検出した。そして、プレイグニッションの発生が１０回を数えたところでアイドリングを１分間行い、エンジンの冷却を行った。これを１サイクルとし、５サイクル行ったところで試験を終了した。 These test samples were actually assembled into the engine, and the engine was driven according to the following conditions. The engine used was an air-cooled 4-cycle single-cylinder 125 cc engine. This engine was driven at a rotational speed of 900 rpm and a full opening angle of 40 degrees, and the occurrence of pre-ignition was detected. Then, idling was performed for 1 minute when the occurrence of pre-ignition counted 10 times, and the engine was cooled. This was defined as 1 cycle, and the test was terminated after 5 cycles.

この試験後に第１８，第１９のテストサンプルを解体し、絶縁碍子の状態を検査した。すると、第１８のテストサンプルでは、３本の絶縁碍子のうち２本に割れが発生していた。一方、第１９のテストサンプルでは、３本の絶縁碍子は、いずれも割れが発生していなかった。金属層を形成した板パッキン２００は、絶縁碍子と主体金具とのそれぞれに対する密着の度合いが高く、絶縁碍子の熱が効率よく主体金具に伝導されて絶縁碍子の熱負荷が軽減されたために、割れが発生しなかったことがわかる。この試験を行ったことによって、金属層２２０を形成した板パッキン２００をスパークプラグに使用しても、不具合が発生しないことが確認できた。 After this test, the 18th and 19th test samples were disassembled and the state of the insulator was inspected. Then, in the eighteenth test sample, two of the three insulators were cracked. On the other hand, in the nineteenth test sample, no cracks occurred in any of the three insulators. The plate packing 200 in which the metal layer is formed has a high degree of adhesion to the insulator and the metal shell, and since the heat of the insulator is efficiently conducted to the metal shell and the thermal load of the insulator is reduced, the crack is broken. It turns out that did not occur. By performing this test, it was confirmed that even if the plate packing 200 on which the metal layer 220 was formed was used as a spark plug, no malfunction occurred.

［実施例３］
次に、板パッキン２００に施した金属層２２０の厚み（メッキ厚）による気密性について評価試験を行った。図７は、板パッキン２００に施した金属層２２０の厚みによる気密性の評価試験の結果を示す図である。 [Example 3]
Next, an evaluation test was performed on the airtightness due to the thickness (plating thickness) of the metal layer 220 applied to the plate packing 200. FIG. 7 is a diagram showing the results of an airtightness evaluation test based on the thickness of the metal layer 220 applied to the plate packing 200.

金属層２２０の厚みによる気密性の評価試験では、実施例１と同様のＭ１４一般用スパークプラグを１８本用意し、３本ずつを、６種類の異なる厚さの板パッキンを装着した第７〜第１２のテストサンプルに分別し、板パッキン２００から漏洩するエアの気密漏洩量の平均を調べた。エアの気密漏洩量の測定方法は実施例１と同様である。このとき、主体金具５の座面５５の温度を測定し、その温度が１５０℃となるように調整した。 In the airtightness evaluation test according to the thickness of the metal layer 220, 18 M14 general spark plugs similar to those in Example 1 were prepared, and each of the 7th to 7th plates each equipped with 6 types of plate packings having different thicknesses. The sample was classified into a twelfth test sample, and the average amount of air leakage leaked from the plate packing 200 was examined. The method for measuring the amount of air leakage is the same as in the first embodiment. At this time, the temperature of the seating surface 55 of the metal shell 5 was measured and adjusted so that the temperature became 150 ° C.

図７に示すように、第７〜第１２のテストサンプルでは、板パッキン２００の板パッキン母材２１０（図４参照）の材質として鉄が９９質量％含有されるものを使用し、その硬度が、ビッカース硬さＭＨＶが１００となるようにした。そして、第６〜第１２のテストサンプルでは、板パッキン母材２１０の表面上に亜鉛によるメッキを施し、その厚みが順に、０．８，１，３，１５，３０，３５（単位はμｍ）となるように金属層２２０を形成した。なお、金属層２２０の厚さは蛍光Ｘ線膜厚計により測定する。 As shown in FIG. 7, in the seventh to twelfth test samples, a material containing 99% by mass of iron is used as the material of the plate packing base material 210 (see FIG. 4) of the plate packing 200, and its hardness is The Vickers hardness MHV was set to 100. In the sixth to twelfth test samples, the surface of the plate packing base material 210 is plated with zinc, and the thicknesses are sequentially 0.8, 1, 3, 15, 30, 35 (unit: μm). The metal layer 220 was formed so that The thickness of the metal layer 220 is measured with a fluorescent X-ray film thickness meter.

評価試験では、このように構成した第７〜第１２のテストサンプルに対し耐久試験を行い、その耐久試験の前後において、気密性の変化について評価を行った。耐久試験としては高速模擬パターン試験を行った。高速模擬パターン試験とは、例えば、テストサンプルを組み付けたエンジンを駆動させ、そのエンジンを搭載した自動車等が１０万ｋｍ相当を走破する場合と同等の使用状況を模擬的に作りだす試験である。平均時速が１６０ｋｍとなるように、所定のパターンに基づきエンジンの回転数を２０００〜５５００ｒｐｍに変化させる。このとき、中心電極の温度が４００℃〜７５０℃の範囲に収まるように、テストサンプルの冷却等を行う。この所定のパターンが一通り実施された場合を１サイクルとし、継続して６２５時間、そのサイクルを繰り返し実施した。 In the evaluation test, a durability test was performed on the seventh to twelfth test samples configured as described above, and the change in airtightness was evaluated before and after the durability test. As the durability test, a high-speed simulated pattern test was performed. The high-speed simulation pattern test is a test that simulates, for example, a use situation equivalent to a case where an engine in which a test sample is assembled is driven and an automobile equipped with the engine runs equivalent to 100,000 km. The engine speed is changed from 2000 to 5500 rpm based on a predetermined pattern so that the average speed is 160 km. At this time, the test sample is cooled so that the temperature of the center electrode falls within the range of 400 ° C. to 750 ° C. A case where this predetermined pattern was executed in one cycle was defined as one cycle, and the cycle was continuously executed for 625 hours.

この耐久試験を行う前にエアの気密漏洩量を測定したところ、第７〜第１２のいずれのテストサンプルにおいてもその気密漏洩量は、１分あたり０ｍｌであった。また、耐久試験後にエアの気密漏洩量を測定したところ、第７〜第１２のテストサンプルの気密漏洩量は順に、１５，５，０，０，３，１１（単位はｍｌ／ｍｉｎ）であった。なお、耐久試験の前後に測定した各気密漏洩量について、各テストサンプルごとに差を求め、増加した場合を正として数値化したものを気密性の変化として示す。 When the airtight leakage amount was measured before this durability test, the airtight leakage amount in any of the seventh to twelfth test samples was 0 ml per minute. Moreover, when the airtight leakage amount of the air was measured after the durability test, the airtight leakage amounts of the seventh to twelfth test samples were 15, 5, 0, 0, 3, 11 (unit: ml / min) in order. It was. In addition, about each airtight leakage amount measured before and after an endurance test, a difference is calculated | required for each test sample, and the case where it increased and it expressed numerically is shown as a change of airtightness.

実施例３に示す評価試験の結果から明らかであるように、板パッキン２００に形成した金属層２２０の厚み（メッキ厚）が０．８μｍである場合や（第７のテストサンプル）、３５μｍである場合（第１２のテストサンプル）には、気密性の変化が＋１０以上となり、燃焼室の気密性が十分に保たれないことがわかった。また、金属層２２０の厚みが１μｍ〜３０μｍの範囲では（第８〜第１１のテストサンプル）、気密性の変化が＋１０未満であるので、耐久試験後にも燃焼室の気密性が十分に保たれていることがわかった。 As is clear from the results of the evaluation test shown in Example 3, when the thickness (plating thickness) of the metal layer 220 formed on the plate packing 200 is 0.8 μm (seventh test sample), it is 35 μm. In the case (the twelfth test sample), the change in the airtightness was +10 or more, and it was found that the airtightness of the combustion chamber was not sufficiently maintained. In addition, when the thickness of the metal layer 220 is in the range of 1 μm to 30 μm (eighth to eleventh test samples), since the change in hermeticity is less than +10, the airtightness of the combustion chamber is sufficiently maintained even after the durability test. I found out.

メッキ厚が薄く、１μｍより薄い場合、金属層２２０を形成する金属材料の容量が少なくなる。このため、主体金具５の段部５６や絶縁碍子１の段部１５の各表面上の細かな凹凸が十分に埋められず、板パッキン２００と各段部５６，１５との密着の度合いがよくない。また、厚みが厚く、２０μｍより厚い場合、段部５６，１５の間隙にて板パッキン母材２１０が金属層２２０中に浮く状態となる。すると、例えばスパークプラグ１００が外部より衝撃を受けたときに、板パッキン２００が緩んだり、その位置がずれたりして気密性が保てなくなるといった不具合が発生する場合がある。従って、本実施の形態の板パッキン２００の表面上に形成する金属層２２０の厚みは、１μｍ以上、３０μｍ以下であることが望ましい。 When the plating thickness is thin and thinner than 1 μm, the capacity of the metal material forming the metal layer 220 is reduced. For this reason, the fine unevenness | corrugations on each surface of the step part 56 of the metal shell 5 and the step part 15 of the insulator 1 are not sufficiently filled, and the degree of adhesion between the plate packing 200 and the step parts 56 and 15 is good. Absent. If the thickness is thicker than 20 μm, the plate packing base material 210 floats in the metal layer 220 in the gap between the step portions 56 and 15. Then, for example, when the spark plug 100 receives an impact from the outside, there may be a problem that the plate packing 200 is loosened or the position thereof is shifted and the airtightness cannot be maintained. Therefore, the thickness of the metal layer 220 formed on the surface of the plate packing 200 of the present embodiment is desirably 1 μm or more and 30 μm or less.

［実施例４］
ところで板パッキン２００は、前述したように、メッキ鋼板２４０からの打ち抜きによって成形されるが、その硬度によって、成形の行いやすさや成形による変形等が発生することなど、いわゆる成形性が異なってくる。そこで、板パッキン母材２１０の硬度、すなわちメッキ鋼板２４０の硬度による成形性の良否について評価試験を行った。図８は、板パッキン母材２１０の硬度による成形性の評価試験の結果を示す図である。 [Example 4]
By the way, as described above, the plate packing 200 is formed by punching from the plated steel plate 240. However, depending on its hardness, so-called formability such as easiness of forming and deformation due to forming differs. Therefore, an evaluation test was performed on the formability of the plate packing base material 210, that is, the hardness of the plated steel plate 240. FIG. 8 is a diagram showing the results of a formability evaluation test based on the hardness of the plate packing base material 210.

板パッキン母材２１０の硬度による成形性の評価試験では、実施例１と同様のＭ１４一般用スパークプラグを１５本用意し、３本ずつを、その板パッキン母材２１０の硬度が異なる５種類の板パッキンを装着した第１３〜第１７のテストサンプルに分別し、板パッキン２００から漏洩するエアの気密漏洩量の平均を調べた。エアの気密漏洩量の測定方法は実施例１と同様である。このとき、主体金具５の座面５５の温度を測定し、その温度が２００℃となるように調整した。 In the evaluation test of the formability by the hardness of the plate packing base material 210, 15 M14 general spark plugs similar to those in Example 1 are prepared, and three of them are provided in five types with different hardnesses of the plate packing base material 210. The samples were separated into thirteenth to seventeenth test samples equipped with the plate packing, and the average of the amount of air leakage leaked from the plate packing 200 was examined. The method for measuring the amount of air leakage is the same as in the first embodiment. At this time, the temperature of the seating surface 55 of the metal shell 5 was measured and adjusted so that the temperature became 200 ° C.

図８に示すように、第１３〜第１７のテストサンプルでは、板パッキン母材２１０（図４参照）の材質として鉄が９９質量％含有されるものを使用した。そして各テストサンプルの表面上には、そのメッキ厚が３μｍとなるように、亜鉛による金属層２２０を形成した。このとき、第１３〜第１７のテストサンプルでは、その硬度がビッカース硬さＭＨＶで順に、７０，８０，１００，２００，２１０であるメッキ鋼板２４０からそれぞれ板パッキン母材２１０を打ち抜いて成形した。なお、金属層の硬度は、図３におけるＡ−Ａ’断面をＪＩＳ２２４４に準じて測定した。微小硬度計で荷重３００ｇｆを１５秒間かけた後、測定した。 As shown in FIG. 8, in the thirteenth to seventeenth test samples, a material containing 99% by mass of iron was used as the material of the plate packing base material 210 (see FIG. 4). A metal layer 220 made of zinc was formed on the surface of each test sample so that the plating thickness was 3 μm. At this time, in the thirteenth to seventeenth test samples, the plate packing base material 210 was punched out from the plated steel plate 240 whose hardness was 70, 80, 100, 200, 210 in order of the Vickers hardness MHV. The hardness of the metal layer was measured according to JIS 2244 for the A-A ′ cross section in FIG. 3. Measurement was performed after applying a load of 300 gf with a micro hardness tester for 15 seconds.

第１３のテストサンプルに使用したビッカース硬さＭＨＶ７０のメッキ鋼板２４０では、その打ち抜き工程において成形された板パッキン母材２１０の一部が変形し、成形不良となる場合があり、成形性がよくなかった。また、第１７のテストサンプルに使用したビッカース硬さＭＨＶ２１０のメッキ鋼板２４０では、その打ち抜き工程において、加工が行いにくく成形性がよくなかった。一方、第１４〜第１６のテストサンプルに使用したメッキ鋼板２４０の成形性については問題が発生しなかった。 In the plated steel plate 240 of Vickers hardness MHV70 used for the thirteenth test sample, a part of the plate packing base material 210 formed in the punching process may be deformed, resulting in poor molding and poor formability. It was. Moreover, in the plated steel plate 240 of Vickers hardness MHV210 used for the 17th test sample, in the punching process, it was difficult to process and formability was not good. On the other hand, no problem occurred with the formability of the plated steel sheet 240 used in the fourteenth to sixteenth test samples.

そして、成形された各板パッキン２００を取り付けた第１３〜第１７のテストサンプルについて行った評価試験の結果によると、第１３〜第１５のテストサンプルの気密漏洩量は、いずれも１分あたり０ｍｌであった。また、第１６のテストサンプルの気密漏洩量は１ｍｌ／ｍｉｎであり、第１７のテストサンプルの気密漏洩量は４ｍｌ／ｍｉｎであった。 And according to the result of the evaluation test performed about the 13th-17th test sample which attached each molded board packing 200, the airtight leak amount of the 13th-15th test sample is all 0 ml per minute. Met. Further, the airtight leakage amount of the 16th test sample was 1 ml / min, and the airtight leakage amount of the 17th test sample was 4 ml / min.

よって、金属層２２０の硬度は、ビッカース硬さＭＨＶで８０以上２００以下であることが好ましい。 Therefore, the hardness of the metal layer 220 is preferably 80 to 200 in terms of Vickers hardness MHV.

以上説明したように、本実施の形態のスパークプラグ１００では、主体金具５と絶縁碍子１との間隙に板パッキン２００を介在させて、絶縁碍子１に対して主体金具５をかしめている。その板パッキン２００の板パッキン母材２１０の表面上に金属層２２０を形成して、かしめの際に金属層２２０が押し潰されて延びることにより、主体金具５や絶縁碍子１の板パッキン２００との接触面上の凹凸が埋められる。これによって主体金具５や絶縁碍子１と板パッキン２００との接触面積が増大し、気密性を高めることができる。 As described above, in the spark plug 100 of the present embodiment, the metal shell 5 is caulked against the insulator 1 with the plate packing 200 interposed in the gap between the metal shell 5 and the insulator 1. A metal layer 220 is formed on the surface of the plate packing base material 210 of the plate packing 200, and the metal layer 220 is crushed and extended at the time of caulking, whereby the metal shell 5 and the plate packing 200 of the insulator 1 are Unevenness on the contact surface is filled. As a result, the contact area between the metal shell 5 and the insulator 1 and the plate packing 200 increases, and the airtightness can be improved.

なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、板パッキン２００はメッキ鋼板２４０から打ち抜いて成形したが、メッキ鋼帯から同様に打ち抜いて成形してもよい。また、板パッキン母材２１０を打ち抜きによって成形し、その後にバレルを用いてメッキを施し、表面上に金属層２２０を形成してもよい。 Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, the plate packing 200 is formed by punching from the plated steel plate 240, but may be formed by similarly punching from the plated steel strip. Alternatively, the plate packing base material 210 may be formed by punching, and then plated using a barrel to form the metal layer 220 on the surface.

本発明は内燃機関に用いられるスパークプラグに適用することができる。 The present invention can be applied to a spark plug used in an internal combustion engine.

スパークプラグ１００の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a spark plug 100. FIG. 板パッキン２００付近の要部を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the principal part of board packing 200 vicinity was expanded. 板パッキン２００の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the board packing 200. FIG. 図３の一点鎖線Ａ−Ａ’において矢視方向からみた板パッキン２００の断面図である。It is sectional drawing of the plate packing 200 seen from the arrow direction in the dashed-dotted line A-A 'of FIG. メッキ鋼板２４０を示す図である。It is a figure which shows the plated steel plate 240. FIG. 板パッキン２００に施したメッキの材質による気密性の評価試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the evaluation test of the airtightness by the material of the plating given to the board packing. 板パッキン２００に施したメッキの厚みによる気密性の評価試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the evaluation test of the airtightness by the thickness of the plating given to the board packing. 板パッキン母材２１０の硬度による成形性の評価試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the evaluation test of the moldability by the hardness of the board packing base material 210.

Explanation of symbols

１絶縁碍子
２中心電極
５主体金具
１２中心貫通孔
１００スパークプラグ
２００板パッキン
２０２上面部
２０３下面部
２１０板パッキン母材
２２０メッキ層
２３０クロメート被膜層
２４０メッキ鋼板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulator 2 Center electrode 5 Metal shell 12 Center through-hole 100 Spark plug 200 Plate packing 202 Upper surface part 203 Lower surface part 210 Plate packing base material 220 Plating layer 230 Chromate coating layer 240 Plating steel plate

Claims

A central electrode, an axial hole extending in the axial direction, an insulator that holds the central electrode on a tip end side of the axial hole, a metal shell that surrounds the insulator and holds the insulator; and A spark plug comprising a packing interposed between the insulator and the metal shell so as to contact the insulator,
The packing is made of zinc, copper, aluminum, or tin at least at a portion in contact with the insulator and the metal shell on the surface of the metal base material containing 90% by mass or more of iron and the surface of the metal base material. A spark plug comprising a metal layer containing any one of them as a main component.

The spark plug according to claim 1, wherein the metal layer of the packing has a thickness of 1 μm to 30 μm.

The spark plug according to claim 1 or 2, wherein the hardness of the metal layer of the packing is lower than the hardness of the metal base material of the packing.

The spark plug according to any one of claims 1 to 3, wherein the packing has a metal base material having a Vickers hardness MHV of 80 or more and 200 or less.

A metal layer mainly composed of zinc is formed on the packing, and a chromate film in which 98% by mass or more of the chromium component contained is trivalent chromium is formed on the metal layer. The spark plug according to any one of claims 1 to 4.

A central electrode, an axial hole extending in the axial direction, an insulator that holds the central electrode on a tip end side of the axial hole, a metal shell that surrounds the insulator and holds the insulator; and A method for manufacturing a spark plug, comprising a packing interposed between the insulator and the metal shell, so as to contact the insulator,
A spark plug manufacturing method comprising a punching step of punching a plated steel plate or a plated steel strip made of a metal base material on which a metal layer has been formed by plating in advance to form the packing.