JP2006092956A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁碍子と主体金具との間に介在されるパッキンにより気密性を保つことができるスパークプラグを提供する。
【解決手段】 主体金具５０の構成材料のヤング率Ｇと、主体金具５０と絶縁碍子１０との間に介在されるパッキン８０のヤング率Ｆとが、７．４×１０^１０Ｐａ≦Ｆ≦Ｇ−５×１０^１０Ｐａの関係を満たす。こうすることで、肉厚の薄い主体金具５０と絶縁碍子１０とを一体にするための加締めにおいて、加締め部５３の残留応力が小さくとも両者とパッキン８０とが密着することができ、十分に気密性を保持することができる。また、パッキン８０の構成材料の引っ張り強さを４００ＭＰａ以上とした。こうすることで、従来よりヤング率Ｆを小さくして硬度の低くなったパッキン８０が、主体金具５０と絶縁碍子１０との間において、加締めの際に与えられる力により破断してしまうことを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁碍子と主体金具との間に環状のパッキンを介在させたスパークプラグに関するものである。

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。一般的なスパークプラグは、中心電極が挿設された絶縁碍子を保持する主体金具と、この主体金具の先端部に溶接された接地電極を有しており、この接地電極の他端部と、中心電極の先端部とが対向して火花放電ギャップを形成している。そして、中心電極と接地電極との間で火花放電が行われる。

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）に加締めることによって、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円環状のパッキンが介在される。そして、絶縁碍子と主体金具とを強固に加締めることによって、パッキンの両面を絶縁碍子と主体金具とのそれぞれに密着させて気密性を保っている。こうしたパッキンの素材には、一般的に、鉄系材料からなる主体金具と同程度の硬度を有するＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）等の炭素鋼が用いられるが、耐熱性に優れた鉄や銅などが用いられる場合もある（例えば特許文献１参照）。

近年、自動車エンジンの出力向上、省燃費化がますます求められ、これに伴いエンジン側の設計の自由度の確保の点から、スパークプラグの小径化やロングリーチ化が求められている。スパークプラグの小径化、ロングリーチ化が進むにつれ主体金具の肉厚も薄くなり、これにともない主体金具自体の強度が低下するため加締めの強さを低下させる必要が生ずる。すると、加締めによってパッキンに蓄えられる残留応力が小さくなるため、気密性の確保が難しくなってしまう。そこで、主体金具をより強度の高い材料のものから成形することで強固に加締めを行えるようにして、パッキンに大きな残留応力を蓄えられるようにするとよい。
特開平１０−７３０６９号公報

しかしながら、通常、主体金具は鍛造により成形後に切削により成形するため、主体金具の強度を高めると鍛造や切削が難しくなり、生産性が低下するという問題があった。そこで特許文献１のように、パッキンの素材として主体金具よりも強度の低い材料を用いることが考えられる。しかし、選択される材料が適切でないと加締めにより発生する残留応力に対しパッキンが円環状の形状を保つことが難しくなり、気密性が保てなくなったり、パッキンが加締めの際の圧力に耐えられず割れが発生したりする虞があった。

本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、絶縁碍子と主体金具との間に介在されるパッキンにより気密性を保つことができるスパークプラグを提供することを目的とする。

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、自身の先端側に火花放電のための電極を形成する軸状の中心電極と、前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔の内部で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、自身の内周の段部に前記絶縁碍子の外周の段部を係止した状態で、前記絶縁碍子の外周を加締めて保持する主体金具と、前記絶縁碍子の外周の段部と前記主体金具の内周の段部との間に介在し、両者と密着する環状のパッキンとを備え、前記パッキンを構成する材料のヤング率をＦ（Ｐａ）、前記主体金具を構成する材料のヤング率をＧ（Ｐａ）とするとき、７．４×１０^１０（Ｐａ）≦Ｆ≦Ｇ−５×１０^１０（Ｐａ）を満たし、かつ、前記パッキンを構成する材料の引っ張り強さが４００ＭＰａ以上であることを特徴とする。

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、前記主体金具と一体に設けられ、前記絶縁碍子の外周を加締めるための加締め蓋を備え、前記絶縁碍子の軸線方向において前記パッキンの配置位置より前記加締め蓋に至るまでの位置のうち、前記軸線方向と直交する前記主体金具の断面の面積が最も小さい位置にて、その断面積をＢ（ｍｍ^２）、その位置における前記主体金具の構成材料の降伏点をＨ（ＭＰａ）とするとき、Ｂ×Ｈ≦１８０９０（Ｎ）を満たすことを特徴とする。

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、前記パッキンの厚みは０．１ｍｍ以上であることを特徴とする。

請求項１に係る発明のスパークプラグでは、主体金具の内周の段部と絶縁碍子の外周の段部との間に介在させるパッキンの構成材料のヤング率Ｆと、主体金具の構成材料のヤング率Ｇとの間の関係を、７．４×１０^１０（Ｐａ）≦Ｆ≦Ｇ−５×１０^１０（Ｐａ）とした。例えば、従来より小径のスパークプラグを作製する場合、主体金具の肉厚も薄くなるため、加締めによって加締められる部位が加締め後にスパークプラグの先端側に向けて与える力、すなわち残留応力が小さくなる。従来のヤング率の高いパッキンは堅いため、残留応力が小さくなれば、主体金具の内周の段部と絶縁碍子の外周の段部との両者に対するパッキンの接触が不十分となり、十分な気密性を保つことができない。そこで、請求項１に係る発明のスパークプラグのように、主体金具よりもパッキンのヤング率を低くすれば十分な残留応力を得ることができ、主体金具と絶縁碍子との間の気密性を保持することができる。しかし、パッキンのヤング率Ｆが低すぎると、パッキンが、残留応力に対してその形状を保つことができなくなり、気密性を保持することができなくなる虞がある。そこで、請求項１に係る発明のスパークプラグではパッキンのヤング率Ｆを７．４×１０^１０Ｐａ以上としたことで、こうした加締めの際のパッキンの変形を防止することができる。

さらに、上記条件を満たした上で、パッキンの構成材料の引っ張り強さを４００ＭＰａとした。こうすることにより、主体金具よりヤング率を低くしたパッキンが、挟持される両段部において、加締めの際に与えられる力により破断してしまうことを防止することができる。

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、絶縁碍子の軸線方向におけるパッキンの配置位置より加締め蓋に至るまでの位置のうち、軸線方向と直交する主体金具の断面の面積が最も小さい位置の断面積Ｂと、その位置における主体金具の構成材料の降伏点Ｈとの積が１８０９０Ｎ以下となる主体金具を用いたスパークプラグに、請求項１に係る発明のスパークプラグのパッキンを使用した。主体金具において上記断面積が最も小さい位置とは、すなわち、筒形状の主体金具の肉厚の最も薄い部分を意味し、つまりは加締めの際に主体金具に与えられる力の影響を最も受けやすい部分である。よってこの位置の断面積Ｂと構成材料の降伏点Ｈとの積が１８０９０Ｎ以下である主体金具は加締めの際に加締め蓋に大きな力を与えることができないため、加締め後の加締め蓋の残留応力は小さくなってしまう。しかし、請求項１に係る発明のスパークプラグのパッキンを使用すれば、加締め後の加締め蓋の残留応力が小さくとも気密性を保つには十分な残留応力を得ることができ、より効果的である。

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、パッキンの厚みを０．１ｍｍ以上としたので、残留応力を十分に蓄えるだけの厚みを有することができ、主体金具と絶縁碍子との間の気密性を高くすることができる。なお、パッキンの厚みは、主体金具と絶縁碍子との組み付けを行った後に測定し、上記条件を満たせば足りる。

以下、本発明を具体化したスパークプラグ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、本実施の形態の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。なお、図１において、スパークプラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。

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１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線Ｏ方向に保持された中心電極２０と、主体金具５０の先端面５７に基部３２を溶接され、先端部３１の一側面が中心電極２０の先端部２２に対向する接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０とから構成されている。

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１０について説明する。絶縁碍子１０は周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線Ｏ方向へ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。この絶縁碍子１０の胴部１８の略中央には、胴部１８よりも拡径された鍔部１９が形成されている。また、胴部１８よりも先端側（図１における下側）には、胴部１８よりも外径が細く形成され、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。そして、脚長部１３と胴部１８との間は段部１５として形成されている。

次に、中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金等で形成され、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２３を有している。中心電極２０の先端部２２は絶縁碍子１０の先端面から突出しており、先端側に向かって径小となるように形成されている。その先端部２２の先端面には、柱状の電極チップ９０が、柱軸を中心電極２０の軸線にあわせるようにして溶接されている。さらにその電極チップ９０の先端には、耐火花消耗性を向上するため貴金属からなるチップ９１が接合されている。また、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられたシール体４およびセラミック抵抗３を経由して、上方の端子金具４０に電気的に接続されている。そして端子金具４０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。

次いで、接地電極３０について説明する。接地電極３０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３０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３２が主体金具５０の先端面５７に溶接により接合されている。また、接地電極３０の先端部３１は、一側面側が中心電極２０の先端部２２に対向するように屈曲されている。

次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０は、図示外の内燃機関のエンジンヘッドにスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具であり、絶縁碍子１０を取り囲むようにして保持している。主体金具５０は鉄系の材料より形成され、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雄ねじ部５２とを備えている。また、工具係合部５１より後端側には加締め部５３が設けられている。なお、加締め部５３が、本発明における「加締め蓋」に相当する。

そしてその加締め部５３を加締めることにより、主体金具５０内に形成された段部５６に、後述するパッキン８０を介し絶縁碍子１０の段部１５が支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体にされる。加締めにより段部１５と段部５６との間の気密を保持し、燃焼ガスの流出を防ぐことができるように、その密閉を完全なものとするため、主体金具５０と絶縁碍子１０との間に円環状のリング部材６，７が介在され、さらに両リング部材６，７の間にタルク（滑石）９の粉末が充填される。すなわち、主体金具５０は、パッキン８０、リング部材６，７およびタルク９を介して絶縁碍子１０を保持している。また、主体金具５０の工具係合部５１と雄ねじ部５２との間には鍔部５４が形成され、雄ねじ部５２の後端側近傍、すなわち鍔部５４の座面５５にはガスケット５が嵌挿されている。

次に、図１〜図３を参照して、パッキン８０について説明する。図２は、パッキン８０付近の要部を拡大した断面図である。図３は、パッキン８０の外観を示す斜視図である。

図１，図２に示すように、主体金具５０の内周面、すなわち絶縁碍子１０の外周面に対向する面には、その内周方向全周に渡って段部５６が形成されている。また、絶縁碍子１０の外周面には、段部５６に対向する位置に、その外周方向全周に渡って段部１５が形成されている。絶縁碍子１０は、主体金具５０により加締められる際には、スパークプラグ１００の先端側（図１における下側）に向けて押圧される。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、この段部５６，１５間にパッキン８０が挟持される。このパッキン８０は、燃焼室側に曝される絶縁碍子１０の脚長部１３の外周面１４と、その脚長部１３に対向する主体金具５０の内周面６５との間の間隙部６１に入り込んだ燃料空気が、主体金具５０の段部５６よりも絶縁碍子１０の後端側（図１における上側）の内周面６６と、絶縁碍子１０の胴部１８の外周面１７との間の間隙部６２に流入しないように配置されている。

図３に示すように、パッキン８０は円環状の板パッキンであり、本実施の形態ではリン青銅（Ｃｕ−８Ｓｎ−０．２Ｐ）からなる板体を打ち抜いて形成される。前述したように、本実施の形態の主体金具５０は鉄系の材料より形成され、そのヤング率は約２１×１０^１０Ｐａである。ここで、パッキン８０のヤング率が低いほど、主体金具５０の段部５６と絶縁碍子１０の段部１５との間にて挟持される力が低くとも、両者との接触を十分に行うことができる。すなわち、加締め部５３の加締め後の残留応力が低くとも、パッキン８０が両段部５６，１５のそれぞれに対し密着することができるので、パッキン８０による気密性の保持が十分になされる。このため、本実施の形態では、ヤング率が約１１×１０^１０Ｐａであるリン青銅を用い、パッキン８０を形成している。このとき、主体金具５０の構成材料のヤング率をＧ（Ｐａ）、パッキン８０の構成材料のヤング率をＦ（Ｐａ）とするとき、７．４×１０^１０（Ｐａ）≦Ｆ≦Ｇ−５×１０^１０（Ｐａ）となることが望ましいことが、後述する実施例１により確認することができた。

パッキン８０のヤング率Ｆが７．４×１０^１０Ｐａ未満の場合、加締めによってパッキン８０に与えられる力に対し、パッキン８０はその形状を保つことができなくなり、気密性を保持することができなくなる虞がある。さらに、加締め時にパッキン８０が変形すると、絶縁碍子１０にも過剰な力がかかり、絶縁碍子１０に押し割れ等が発生する虞がある。また、パッキン８０のヤング率Ｆが主体金具５０のヤング率Ｇより５×１０^１０Ｐａを引いた値よりも大きくなると、加締めによって蓄積される残留応力が小さくなり、主体金具５０と絶縁碍子１０との両者に密着して間隙部６１，６２完の気密性を保つことが難しい。

このようにパッキン８０のヤング率を主体金具５０より低く設定した場合、主体金具５０の段部５６と絶縁碍子１０の段部１５との間にて挟持されたパッキン８０が加締めにより押圧力を受けた際に、パッキン８０の引っ張り強さが十分でないと破断してしまう虞が生ずる。そこで後述する実施例２に示す試験を行ったところ、引っ張り強さが４００ＭＰａ以上である材料を用いてパッキン８０を形成するとよいことがわかった。

また、パッキン８０の厚み（図２，図３における厚みＴ）が薄いと、間隙部６１，６２間の気密性を保持する上で十分な効果が得られないことがあり、本実施の形態では、スパークプラグ１００への組み付け後のパッキン８０の厚みを０．１ｍｍ以上としている。パッキン８０の厚みが０．１ｍｍ未満であると残留応力を蓄積するに十分な距離が得られず、気密性を保持するのが難しくなることが、後述する実施例４により確認することができた。

また、こうした条件に基づき作製されたパッキン８０を用いたスパークプラグ１００は、小型であるもの、すなわち小型化に伴い主体金具５０の肉厚が薄く、主体金具５０の剛性の低いものほど効果があることが、実施例３により確認することができた。剛性の低いものは強固な加締めを行うことができず、主体金具５０および絶縁碍子１０とパッキン８０との間の密着性が低くなるため、振動や衝撃を受けると両者の気密性を保持できなくなる虞がある。これに対し剛性の高いものでは強固に加締めを行うことができるので、振動や衝撃では主体金具５０および絶縁碍子１０とパッキン８０との間の密着性が低くなることがない。

このため、上記条件を満たすパッキン８０を利用する効果が発揮されるには、主体金具５０が、軸線Ｏ方向において主体金具５０におけるパッキン８０の配置位置より加締め部５３に至るまでの位置のうち、軸線断面の面積が最も小さい位置にて、その断面積をＢ（ｍｍ^２）、その位置における主体金具５０の構成材料の降伏点をＨ（ＭＰａ）とするとき、Ｂ×Ｈ≦１８０９０（Ｎ）を満たすことが好ましい。このことは、後述する実施例３により確認することができた。

本実施の形態のスパークプラグ１００の主体金具５０では、上記軸線断面の面積が最も小さい位置は、具体的には図１において、鍔部５４と工具係合部５１との間にある座屈部５８、もしくは、工具係合部５１に連続する加締め部５３の根元部分となる。なお、加締め部５３のうち、加締めにより曲面状に変形された部分は、上記した軸線Ｏ方向において主体金具５０におけるパッキン８０の配置位置より加締め部５３に至るまでの位置には含まれない。加締め部５３や座屈部５８は、軸線Ｏ方向において主体金具５０の最も剛性の低い部位であり、主体金具５０が上記した条件を満たすことはつまり、スパークプラグ１００が小径のものであることを意味する。大径のスパークプラグとは異なり、加締めの際に加締め部５３の残留応力を高めることが難しい小径のスパークプラグに本発明のパッキンを使用すると、より効果的に気密性を保つことができる。

このように構成したスパークプラグについて、本発明の効果を確認するため、実施例１〜４に示す試験を行った。以下、図４〜図７を参照して、実施例１〜４について説明する。図４は、パッキンのヤング率と気密性との関係についての評価試験の結果を示すグラフである。図５は、パッキンの引っ張り強さと気密性との関係についての評価試験の結果を示すグラフである。図６は、主体金具の大きさとパッキンのヤング率との関係についての評価試験の結果を示すグラフである。図７は、パッキンの厚みと気密性との関係についての評価試験の結果を示すグラフである。

なお、実施例１〜４において行った気密性の評価試験では、各テストサンプルにおいて、パッキンよりも先端側の間隙部と後端側の間隙部との間における１分間での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１，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５０の鍔部５４の側面より間隙部６２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６１へ空気圧２ＭＰａでエアを送り込む。このとき、段部１５，５６とパッキン８０との隙間を通り抜け、間隙部６２を介し開口より流出するエアの１分間での流出量（ｍｌ）を、エアフローメータを用いて測定した。なお、このとき主体金具５０の座面５５にて温度を測定し、その温度が２５０℃となるように加熱調整した。

［実施例１］
まず、パッキンのヤング率と気密性との関係について評価試験を行った。ヤング率Ｆが異なるように材質を異ならせた１５種類のパッキンを用意し、それぞれを組み付けたテストサンプルとしてのスパークプラグの気密漏洩量の測定を行った。各テストサンプルの主体金具はヤング率Ｇが２１×１０^１０Ｐａの材料を用いて作製した。また各パッキンはヤング率Ｆが異なるのみで同じ大きさとなるように作製し、特に厚みは０．３ｍｍとなるように作製した。

この試験の結果、ヤング率Ｆをそれぞれ「２２」，「２１」，「２０」，「１６．８」，「１６」，「１３．２５」，「１３」，「１２」，「１１」，「１０」，「７．４」，「６．９」，「４．９９」，「３．１９」，「１．６１」（×１０^１０Ｐａ）とした各パッキンを組み付けた各テストサンプルの１分間の気密漏洩量はそれぞれ、「３０」，「１０」，「１０」，「８」，「０」，「０」，「０」，「０」，「０」，「０」，「０」，「１０」，「１８」，「２９」，「４０」（ｍｌ）であった。これを図４に示すようにグラフ化したところ、パッキンのヤング率Ｆが７．４×１０^１０Ｐａ以上、１６×１０^１０Ｐａ以下であれば、エアの漏洩がなく、気密性が極めて高いことが確認できた。つまり、少なくともヤング率Ｆが７．４×１０^１０Ｐａ以上で、また、ヤング率２１×１０^１０Ｐａである主体金具に対しては、少なくとも５×１０^１０Ｐａ以上ヤング率Ｆが低くなるように硬度差が設けられたパッキンを用いれば、十分な気密性を保つことができることがわかった。

［実施例２］
次に、パッキンの引っ張り強さと気密性との関係について評価試験を行った。引っ張り強さが異なるように材質を異ならせた８種類のパッキンを用意し、それぞれを組み付けたテストサンプルの気密漏洩量の測定を行った。実施例１と同様に、テストサンプルの主体金具は、材料のヤング率Ｆが２１×１０^１０Ｐａのものを使用し、パッキンは、厚みを０．３ｍｍとした。

この試験の結果、引っ張り強さをそれぞれ「１９５」，「２８０」，「３３０」，「３７５」，「４００」，「５４０」，「６００」，「９００」（ＭＰａ）とした各パッキンを組み付けた各テストサンプルの１分間の気密漏洩量はそれぞれ、「２０」，「１１」，「１１」，「９」，「１」，「０」，「０」，「０」（ｍｌ）であった。これを図５に示すようにグラフ化したところ、引っ張り強さが４００ＭＰａ以上であるパッキンを用いれば、ほぼエアの漏洩がなく、気密性が極めて高いスパークプラグを作製できることがわかった。

［実施例３］
次いで、主体金具の大きさとパッキンのヤング率との関係について評価試験を行った。主体金具の大きさについては、主体金具の軸線断面の面積が最も小さい位置の断面積Ｂと、その部分の構成材料の降伏点Ｈ（塑性変形が生ずる応力限界）との積に基づき比較した。この値が小さいものほど残留応力が小さいため、加締めを強固に行うことが難しいことを意味する。また、実施例１，２と同様に、主体金具の材料のヤング率Ｇは２１×１０^１０Ｐａ、パッキンの厚みは０．３ｍｍとした。そして作製した各テストサンプルをＪＩＳ型衝撃試験機で２時間にわたり衝撃を加えた後、気密漏洩量の測定を行った。なお、パッキンはヤング率Ｆが１１×１０^１０Ｐａのリン青銅から作製したものと、２１×１０^１０Ｐａの鉄系材料から作製したものとを、各大きさの主体金具に組み付けた。

この試験の結果、鉄系材料から作製したパッキン（ヤング率Ｆ＝２１×１０^１０Ｐａ）を、断面積Ｂと、その部分を構成する金属材料の降伏点Ｈとの積がそれぞれ「１４７７０」，「１８０９０」，「２０８７０」，「２４３５０」（Ｎ）である主体金具に組み付けた各テストサンプルの１分間の気密漏洩量はそれぞれ、「３００」，「２５０」，「３０」，「２５」（ｍｌ）であった。また、リン青銅から作製したパッキン（ヤング率Ｆ＝１１×１０^１０Ｐａ）を、断面積Ｂと金属材料の降伏点Ｈとの積がそれぞれ「１４７７０」，「１８０９０」，「２０８７０」，「２４３５０」（Ｎ）である主体金具に組み付けた各テストサンプルの１分間の気密漏洩量はそれぞれ、「１」，「１」，「１」，「１」（ｍｌ）であった。これを図６に示すようにグラフ化したところ、Ｂ×Ｈが１８０９０（Ｎ）以下である主体金具において、パッキンのヤング率Ｆが小さくなることによる気密漏洩量の変化の差が大きく、本発明のパッキンを用いることで確実に気密性を向上することができることがわかった。

なお、Ｂ×Ｈが１８０９０Ｎの主体金具は、一般的には工具係合部における六角またはＢＩ−ＨＥＸ対辺寸法が１４ｍｍのものに相当する。上記実施例３より、この寸法が１４ｍｍより大きな主体金具と比べ、小さいものほど加締めを強固に行いにくい分、本発明のパッキンによる気密性向上の効果が顕著となる。より望ましくは工具係合部における六角またはＢＩ−ＨＥＸ対辺寸法が１２ｍｍ（Ｂ×Ｈは１４７７０Ｎ）の主体金具を用いたスパークプラグに本発明を適用するとよい。

［実施例４］
次に、パッキンの厚みと気密性との関係について評価試験を行った。厚みを異ならせた７種類のパッキンを作製し、それぞれを組み付けたテストサンプルとしてのスパークプラグの気密漏洩量の測定を行った。実施例１と同様に、テストサンプルの主体金具は、材料のヤング率Ｆが２１×１０^１０Ｐａのものを使用した。またパッキンは、ヤング率が１１×１０^１０Ｐａ、引っ張り強さが６００ＭＰａであるリン青銅を材料に作製した。

この試験の結果、７種のパッキンを組み付けた各テストサンプルにおいて、組み付け後の各パッキンの厚みを測定したところ、それぞれ「０．０５」，「０．０８」，「０．１」，「０．２」，「０．４」，「０．８」，「１」（ｍｍ）となった。そして、この各テストサンプルの１分間の気密漏洩量を測定したところ、それぞれ「４０」，「１２」，「０」，「０」，「０」，「０」，「０」（ｍｌ）であった。これを図７に示すようにグラフ化したところ、厚みが０．１ｍｍ以上のパッキンを用いればエアの漏洩がなく、気密性が極めて高いスパークプラグを作製できることがわかった。

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。例えばパッキン８０は、リン青銅（Ｃｕ−８Ｓｎ−０．２Ｐ）より作製したが、上記各条件を満たす材質のものであればよく、一例として同和鉱業株式会社製のＮＢ−１０９（Ｃｕ−１．０Ｎｉ−０．９Ｓｎ−０．０５Ｐ）などの銅合金を用いることもできる。本実施の形態で説明した材料の性質は、銅を主成分とした合金において得られやすく、さらにリンを加えることで、ヤング率を低いままに保った状態で引っ張り強さを高くしやすい。

本発明はスパークプラグや温度センサ、ガスセンサなどにおいて、絶縁碍子等のセラミックの基体と主体金具とを一体に固定する場合に適用することができる。

スパークプラグ１００の部分断面図である。 パッキン８０付近の要部を拡大した断面図である。 パッキン８０の外観を示す斜視図である。 パッキンのヤング率と気密性との関係についての評価試験の結果を示すグラフである。 パッキンの引っ張り強さと気密性との関係についての評価試験の結果を示すグラフである。 主体金具の大きさとパッキンのヤング率との関係についての評価試験の結果を示すグラフである。 パッキンの厚みと気密性との関係についての評価試験の結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ 絶縁碍子
１２ 軸孔
１５ 段部
２０ 中心電極
５０ 主体金具
５３ 加締め部
５６ 段部
８０ パッキン
１００ スパークプラグ

Claims (3)

1. 自身の先端側に火花放電のための電極を形成する軸状の中心電極と、
   前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔の内部で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、
   前記絶縁碍子の径方向周囲を取り囲み、自身の内周の段部に前記絶縁碍子の外周の段部を係止した状態で、前記絶縁碍子の外周を加締めて保持する主体金具と、
   前記絶縁碍子の外周の段部と前記主体金具の内周の段部との間に介在し、両者と密着する環状のパッキンと
   を備え、
   前記パッキンを構成する材料のヤング率をＦ（Ｐａ）、前記主体金具を構成する材料のヤング率をＧ（Ｐａ）とするとき、
   ７．４×１０^１０（Ｐａ）≦Ｆ≦Ｇ−５×１０^１０（Ｐａ）
   を満たし、かつ、
   前記パッキンを構成する材料の引っ張り強さが４００ＭＰａ以上であることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記主体金具と一体に設けられ、前記絶縁碍子の外周を加締めるための加締め蓋を備え、
   前記絶縁碍子の軸線方向において前記パッキンの配置位置より前記加締め蓋に至るまでの位置のうち、前記軸線方向と直交する前記主体金具の断面の面積が最も小さい位置にて、その断面積をＢ（ｍｍ^２）、その位置における前記主体金具の構成材料の降伏点をＨ（ＭＰａ）とするとき、
   Ｂ×Ｈ≦１８０９０（Ｎ）
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記パッキンの厚みは０．１ｍｍ以上であ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。
   

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