JP2006210142A - スパークプラグおよびその絶縁碍子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁碍子の軸孔に偏心がなく横飛火を防止することができるスパークプラグおよびその絶縁碍子の製造方法を提供する。
【解決手段】 全長Ａを５５ｍｍ以上、また、後端側胴部１８の外径Ｅを９．５ｍｍ以下とした絶縁碍子１０を製造する工程では、原形となる成形体の軸孔１２に支持ピンを挿通させた状態で外周面の研削を行う。この支持ピンの大きさは、以下のように、支持ピンが挿通される軸孔１２の大きさにより規定した。すなわち、絶縁碍子１０の軸孔１２において、後端側胴部１８の後端から長さＤまでの部分を、軸孔１２の内径Ｃより拡径した内径Ｂを有する拡径部１１０として形成し、内径Ｂの大きさを後端側胴部１８の外径Ｅに対して３８％以上とし、長さＤを６ｍｍ以上とした。これにより支持ピンは、成形体の研削の際に外力を受けても撓ることがなく、形成される絶縁碍子には偏心が生じない。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の点火に使用されるスパークプラグおよびその絶縁碍子の製造方法に関するものである。

従来、自動車等のエンジン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、脚長部の軸孔内に中心電極が挿設された絶縁碍子の胴部の周囲を取り囲んで保持する主体金具と、この主体金具の先端面に一端が溶接された接地電極を有しており、この接地電極の他端の一側面と中心電極の先端面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。

このようなスパークプラグの絶縁碍子の製造工程では、アルミナ等の絶縁性セラミックを主体とする原料粉末から絶縁碍子の原型となる成形体が形成される。この成形体の製造方法は以下の通りである。まず、成形体の概形を持つ圧粉体が原料粉末をラバープレスされることによって形成される際に、プレスピンによって後に軸孔となる貫通孔が形成される。そして、製造設備に自身の基端側が固定され先端側が解放された支持ピンが、圧粉体に形成された貫通孔に基端側から挿通され、圧粉体が回転可能に保持される。そしてこの圧粉体に、支持ピンの軸線と直交する方向から砥石が当接され、圧粉体の外周面が絶縁碍子の外形を形成する成形体として研削される。その後、成形体が焼成されることで、絶縁碍子が作製される。絶縁碍子は一般的に上記の工程により製造される（例えば特許文献１参照）。

近年、エンジンの小型化が進み、こうしたエンジンに用いるため、例えばＭ１０以下（エンジンヘッドに螺合するため主体金具に形成されたねじ山の呼び径が１０ｍｍ以下）のスパークプラグが開発されている。こうした小径のスパークプラグでは、その絶縁碍子の外径や軸孔の内径もまた小さく構成され、これにともない、絶縁碍子の製造の際に使用される支持ピンもまた、その外径が小さく形成される。特に、絶縁碍子の胴部のうち最大外径を有する部位よりも後端側の部位の外径が９．５ｍｍ以下の細い絶縁碍子を作製する場合、絶縁碍子の肉厚（絶縁碍子の外周面と軸孔の内周面との間の距離）を薄くすると強度や絶縁性が得られなくなるため、軸孔の内径を小さくする必要が生ずる。
特開２００１−１７６６３７号公報

しかしながら絶縁碍子の製造工程において、圧粉体の研削時に、従来より外径の細くなった支持ピンが圧粉体と砥石との接触に伴って外力を受けると、撓りやすくなるという問題が生じた。特に全長（軸線方向における長さ）が５５ｍｍ以上の絶縁碍子では支持ピンも長く形成する必要があり、外径が細ければ撓りが発生しやすい。支持ピンが撓ったまま圧粉体が研削されると、形成される成形体の外周面に対し軸孔の位置が偏心し、作製された絶縁碍子の肉厚に厚いところと薄いところが生じてしまう。この絶縁碍子が主体金具に組み付けられると、絶縁碍子の肉厚の厚い部分の外周面と、主体金具の内周面との間の距離が近くなるため、横飛火が発生したり、肉厚の薄い部分では絶縁破壊による絶縁碍子の破損が発生したりする虞がある。

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、絶縁碍子の軸孔に偏心がなく横飛火を防止することができるスパークプラグおよびその絶縁碍子の製造方法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、その軸孔内の先端側で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の胴部の周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、前記絶縁碍子の軸孔内の後端側で、前記絶縁碍子の後端より一部を露出した状態で保持される端子金具とを備えたスパークプラグであって、前記絶縁碍子は、軸線方向における長さが５５ｍｍ以上であり、前記胴部のうち最大外径を有する部位よりも後端側の部位である後端側胴部の外径が９．５ｍｍ以下であり、前記軸孔の内径で、前記後端側胴部の外径の３８％以上の径を有する部位が、前記軸孔の後端から６ｍｍ以上の長さを有す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の絶縁碍子の製造方法は、軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグの絶縁碍子の製造方法であって、前記絶縁碍子は、原料粉末が成形型に充填され外部から圧力を受けて圧粉体を形成する加圧工程と、前記圧粉体が研削され成形体を形成する研削工程と、前記成形体が焼成される焼成工程とを経て、軸線方向における長さが５５ｍｍ以上、かつ、その胴部のうち最大外径を有する部位よりも後端側の部位である後端側胴部の外径が９．５ｍｍ以下に形成されてなり、前記研削工程は、前記圧粉体の軸孔に挿通した場合に、前記圧粉体の後端側胴部の外径の３８％以上の外径を有する部位が前記圧粉体の軸孔の後端から６ｍｍ以上の長さを有する支持ピンを、前記圧粉体の軸孔に挿通することによって前記圧粉体を支持し、前記圧粉体の外周の研削を行うことを特徴とする。

請求項１に係る発明のスパークプラグでは、軸線方向における長さが５５ｍｍ以上、後端側胴部の外径が９．５ｍｍ以下である絶縁碍子を用いるが、この絶縁碍子の製造において、原形となる成形体は圧粉体の外周を研削することによって絶縁碍子の外形形状が形成される。この研削の工程において、圧粉体の軸孔には支持ピンが挿通され、この支持ピンに支えられた圧粉体に砥石が当接されて、成形体の外周面を形成する研削が行われる。作製される絶縁碍子の後端側胴部の外径を９．５ｍｍ以下とするため、絶縁碍子の強度を保つためには軸孔の内径を小さくして絶縁碍子の肉厚を大きくする必要があるが、この軸孔の内径で後端側胴部の外径の３８％以上の径を有する部位を、軸孔の後端から６ｍｍ以上の長さを有するように形成した。これにより、圧粉体の研削の際に、圧粉体と砥石との接触に伴う外力を支持ピンが受けても、支持ピンには撓りが生じない。つまり、支持ピンの軸線と砥石の軸線とが平行、あるいは所定の距離を保ったままの状態で圧粉体の研削を行うことができ、形成される絶縁碍子の外周面に対する軸孔の偏心は生じない。従って絶縁碍子の肉厚に偏りが生じず、この絶縁碍子をスパークプラグに組み付けた際に、絶縁碍子の外周面と主体金具の内周面との間の距離が一定に保たれるので、横飛火の発生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の絶縁碍子の製造方法では、絶縁碍子の原形となる圧粉体は、まず原料粉末がラバープレス等によって絶縁碍子の概略の形状を有する圧粉体が形成される。そして、その圧粉体の外周を研削することによって、後に焼成されて軸線方向における長さが５５ｍｍ以上、後端側胴部の外径が９．５ｍｍ以下である絶縁碍子が形成される。この研削の工程において、圧粉体の軸孔には支持ピンが挿通され、この支持ピンに支えられた圧粉体に砥石が当接されて、圧粉体の外周面の研削が行われる。この支持ピンを圧粉体の軸孔に挿通した際に、後の絶縁碍子の後端側胴部の外径の３８％以上の外径を有する部位が軸孔の後端から６ｍｍ以上の長さを有するように、支持ピンの大きさを規定した。これにより、圧粉体の研削の際に、圧粉体と砥石との接触に伴う外力を支持ピンが受けても、支持ピンには撓りが生じない。つまり、支持ピンの軸線と砥石の軸線とが平行、あるいは所定の距離を保ったままの状態で圧粉体の研削を行うことができ、形成される絶縁碍子の外周面に対する軸孔の偏心は生じない。従って絶縁碍子の肉厚の偏りを抑制し、この絶縁碍子をスパークプラグに組み付けた際に、絶縁碍子の外周面と主体金具の内周面との間の距離が一定に保たれるので、横飛火の発生や絶縁碍子の破壊を防止することができる。

以下、本発明を具体化したスパークプラグおよびその絶縁碍子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、本発明の製造方法により製造される絶縁碍子を備えたスパークプラグの一例として、絶縁碍子１０を備えたスパークプラグ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。

図１に示すように、スパークプラグ１００は、概略、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の軸孔１２内に保持された中心電極２０と、主体金具５０に接合され、先端部３１の内面３３が中心電極２０の先端面２２に対向する接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端側に設けられた接続端子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、軸線Ｏ方向に軸孔１２を有する筒状の絶縁部材である。軸線Ｏ方向の略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、これより後端側には後端側胴部１８が形成されている。また、鍔部１９より先端側には後端側胴部１８より外径が小さな先端側胴部１７と、その先端側胴部１７よりも先端側で先端側胴部１７よりもさらに外径の小さな脚長部１３とが形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径されており、スパークプラグ１００が図示外の内燃機関に組み付けられた際には、その燃焼室に曝される。

次に、中心電極２０について説明する。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からなる電極母材の中心部に、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が埋設された棒状の電極である。中心電極２０は絶縁碍子１０の脚長部１３が形成された部分の軸孔１２内に保持され、その先端面２２は絶縁碍子１０の先端面から突出している。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および抵抗体３を経由して、後端側胴部１８が形成された部分の軸孔１２内に保持される接続端子４０に、電気的に接続されている。接続端子４０の後端部４１は絶縁碍子１０の後端より露出され、この後端部４１に、プラグキャップ（図示外）を介して高圧ケーブル（図示外）が接続され、高電圧が印加されるようになっている。

次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０は絶縁碍子１０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。主体金具５０は、絶縁碍子１０の鍔部１９近傍の後端側胴部１８から、鍔部１９、先端側胴部１７および脚長部１３を取り囲むようにして絶縁碍子１０を保持している。主体金具５０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係合する工具係合部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ねじ部５２とを備えている。さらに、主体金具５０は工具係合部５１の後端側に加締め部５３を有しており、この加締め部５３を加締めることにより、主体金具５０の内周に形成した段部５６に、絶縁碍子１０の先端側胴部１７と脚長部１３との間の段部１５が板パッキン８０を介して支持され、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体にされる。加締めによる密閉を完全なものとするため、主体金具５０の加締め部５３近傍の内周面と、絶縁碍子１０の鍔部１９近傍の後端側胴部１８の外周面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５０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５が嵌挿されている。なお、鍔部１９が、本発明における「胴部のうち最大外径を有する部位」に相当し、脚長部１３，先端側胴部１７，鍔部１９および後端側胴部１８が、本発明における「胴部」に相当する。

次に、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などのＮｉ合金が用いられている。この接地電極３０は、自身の長手方向と直交する横断面が略長方形であり、屈曲された角棒状の外形を呈している。そして、角棒状の基端側の基部３２が、主体金具５０の軸線方向の先端側の先端面５７に溶接などにより接合されている。一方、この接地電極３０の基部３２とは反対側の先端部３１は、その内面３３が中心電極２０の先端面２２に対向するよう屈曲されている。そして、中心電極２０の先端面２２と、接地電極３０の内面３３との対向部分には、それぞれに、貴金属から形成された貴金属チップ９０が突設状に溶接されており、両者間に火花放電ギャップが形成されている。

このような構成のスパークプラグ１００の絶縁碍子１０の製造の一工程では、絶縁碍子１０の原形となる圧粉体２５０（図４参照）の貫通孔２５１（後の軸孔１２となる）に基端側が保持された支持ピン２００が挿通され、圧粉体２５０の外周の切削が行われる。詳細については後述するが、切削時に砥石２１０（図５参照）から圧粉体２５０が受ける応力により支持ピン２００が撓ることを防止するため、支持ピン２００は、その基部２０２の外径が胴部２０３の外径より太く構成されている。この支持ピン２００を貫通孔２５１内に挿通することができるように、本実施の形態では、絶縁碍子１０の成型寸法を規定している。以下、図２を参照して、絶縁碍子１０の各部の寸法について説明する。図２は、絶縁碍子１０の断面図である。

図２に示すように、絶縁碍子１０は、その全長Ａ（軸線Ｏ方向の長さ）を５５ｍｍ以上、また、後端側胴部１８の外径Ｅを９．５ｍｍ以下としている。この大きさの条件を満たす絶縁碍子１０を製造する工程では、支持ピン２００（図３参照）を圧粉体２５０（図４参照）の貫通孔２５１に挿通させた状態で、圧粉体２５０の外周面の研削が行われる。本実施の形態では支持ピン２００が撓らないようにその太さを設定しており、この支持ピン２００挿通できるように、製造される絶縁碍子１０の各部の大きさを以下のように規定している。

まず、絶縁碍子１０の先端側胴部１７の外径Ｆは後端側胴部１８の外径Ｅより小さく構成されており、先端側胴部１７より先端側の脚長部１３では先端側胴部１７よりさらに外径が小さく構成されている。このため、脚長部１３の肉厚（筒状の壁面としての厚み）が薄くならないように、脚長部１３における軸孔１２の内径は先端側胴部１７、鍔部１９および後端側胴部１８の一部の内径Ｃに対し縮径されている。一方、絶縁碍子１０の後端側胴部１８において後端から長さＤまでの部分は、先端側胴部１７、鍔部１９および後端側胴部１８の一部の内径Ｃより拡径された内径Ｂを有する拡径部１１０として形成されている。本実施の形態では、この拡径部１１０に当接する支持ピン２００の基部２０２の外径を胴部２０３より太くすることによって、支持ピン２００の撓りを防止している。そして、後述する評価試験の結果に基づき、この拡径部１１０の内径Ｂの大きさを、後端側胴部１８の外径Ｅに対して３８％以上とし、拡径部１１０の長さＤを６ｍｍ以上としている。もっとも、後端側胴部１８の外径Ｅに対する拡径部１１０の内径Ｂは、大きくなればなるほど拡径部１１０における絶縁碍子１０の肉厚が薄くなり強度が低下してしまうので、スパークプラグ１００の製造の際に軸孔１２内に注入されるガラスシール（シール体４）の注入圧に耐えうるには、８０％未満であることが望ましい。なお、上記各部の寸法は、焼成後の絶縁碍子の寸法に関するものである。また、拡径部１１０が、本発明における「軸孔の内径で、後端側胴部の外径の３８％以上の径を有する部位」に相当する。

なお軸孔１２において、内径Ｂの拡径部１１０と、内径Ｃの拡径されていない部位との間はテーパー状の段部１１５が形成されている。これは、スパークプラグ１００の製造時にシール体４（一般的にはガラスシール粉末）を注入しやすくするためであり、その段部１１５は軸線Ｏに直交する平面に対して約６０度の傾斜を有するように構成されている。この段部１１５の傾斜が２０度未満であると、シール体４の注入を円滑に行うことができない虞がある。また、段部１１５の傾斜が８０度より大きいとテーパー部分の長さが長くなってしまい、絶縁碍子１０の製造時の支持ピン２００の寸法の調整に手間がかかる場合がある。

また、軸孔１２の拡径部１１０には、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の後端から長さＧの部分に雌ねじ部１１２が形成されている。雌ねじ部１１２は、絶縁碍子１０の製造工程において、軸孔１２の形状を形成するためのプレスピン１５０（図４参照）を成形後の圧粉体２５０から抜き取るための構成である。本実施の形態では、雌ねじ部１１２の最小内径（形成されたねじ山の稜角部分からなる仮想の内周面の内径）を、拡径部１１０においてねじ山の形成されていない滑面部１１１の内径と等しくしている。

ここで、図３を参照して支持ピン２００について説明する。図３は、支持ピン２００を示す図である。図３に示すように、上記の構成の絶縁碍子１０（外周の研削前では圧粉体２５０（図４参照））の貫通孔２５１に挿通される支持ピン２００は、撓りを防止するため超硬合金からの削りだしにより形成される。支持ピン２００は、貫通孔２５１の縮径された部分（脚長部１３部分に形成される軸孔に相当する。）に係合する先端部２０４と、内径Ｃの部分に係合する胴部２０３と、内径Ｂの拡径部１１０に係合する基部２０２と、圧粉体２５０の研削時に保持固定される保持部２０５と、貫通孔２５１に挿通される際に圧粉体２５０の位置決めを行う鍔部２０１とから構成される。

上記のように各部の大きさが規定された絶縁碍子１０を作製するための製造工程について、以下、図４，図５を参照して説明する。図４，図５は、絶縁碍子１０の製造工程を模式的に示す図である。

図４に示すように、絶縁碍子１０の製造工程では、まず、絶縁碍子１０の原形となる圧粉体２５０を形成するため、ラバープレスによる成型が行われる（加圧工程）。この成型工程では、ゴム型１６０のキャビティ１６１内に成形材料１７０が注入され、後に軸孔１２となる貫通孔２５１の内周面の形状を形成するためのプレスピン１５０が、成形後の圧粉体２５０の軸中心となる位置に挿通される。なお、プレスピン１５０の挿入方向後端側にはキャビティ１６１の封止を行う鍔部１５７が形成されている。その鍔部１５７の位置を基端として、絶縁碍子１０の軸孔１２の拡径部１１０の滑面部１１１形状を形成するための太径部１５１と、雌ねじ部１１２の形状を形成するための雄ねじ部１５２とから構成される拡径部１５５が形成されている。そしてプレスピン１５０の鍔部１５７によりキャビティ１６１が封止され、この状態でゴム型１６０の側面が押圧されるとキャビティ１６１内の成形材料１７０は加圧圧縮されて、プレスピン１５０と一体となった圧粉体２５０として形成される。

次に、この圧粉体２５０をプレスピン１５０ごとゴム型１６０から離型させる。プレスピン１５０を、軸を中心に回転させることで、圧粉体２５０の貫通孔２５１の拡径部１１０の雌ねじ部１１２と、プレスピン１５０の拡径部１５５の雄ねじ部１５２との螺合が解除される。これにより、圧粉体２５０とプレスピン１５０との係合を外し、プレスピン１５０から圧粉体２５０を抜き取ることができる（抜芯工程）。すなわち、プレスピン１５０の外周面にあわせた形状を有する貫通孔２５１が、圧粉体２５０の軸の位置に形成されている。

次の工程では、支持ピン２００が圧粉体２５０の貫通孔２５１に挿入される（支持ピン挿入工程）。支持ピン２００は先端部２０４が圧粉体２５０の拡径部１１０側より貫通孔２５１内に挿通され、鍔部２０１が圧粉体２５０の後端面に当接することで位置決めされる。支持ピン２００の基部２０２は貫通孔２５１の拡径部１１０に係合され、支持ピン２００の先端部２０４、胴部２０３および基部２０２で圧粉体２５０は支持される。

そして図５に示すように、支持ピン２００の保持部２０５が固定チャック２３０に固定される（支持ピン固定工程）。この状態で軸２１１を中心に回転する砥石２１０と、軸２２１を中心に回転する調整車２２０との間に圧粉体２５０が挟み込まれ、圧粉体２５０の外周の研削が行われる（研削工程）。なお、砥石２１０の軸２１１と調整車２２０の軸２２１とは平行に設けられ、砥石２１０と調整車２２０は互いに逆方向に回転されており、砥石２１０は調整車２２０よりも速い角速度で回転されている。調整車２２０の表面はグリップ力を有し、研削後の絶縁碍子１０の鍔部１９となる圧粉体２５０の部分に当接して圧粉体２５０を砥石２１０方向に押圧するとともに、圧粉体２５０が砥石２１０に従動して回転されるのを抑え、効率よく研削が行われるようにしている。

ところで、この研削工程において、圧粉体２５０が砥石２１０から受ける抗力は、貫通孔２５１を介して支持ピン２００の先端部２０４、胴部２０３および基部２０２に伝達される。ここで支持ピン２００は保持部２０５が固定チャック２３０に固定されており、先端部２０４は圧粉体２５０の貫通孔２５１内にて非固定の状態となっている。このため支持ピン２００の内部応力は保持部２０５側ほど大きくなり、先端部２０４側ほど小さくなる。しかし、本実施の形態の支持ピン２００では、保持部２０５に近い基部２０２の外径が胴部２０３や先端部２０４の外径よりも大きいので、支持ピン２００の軸線方向と直交する方向の力の成分に対する強度（曲げに耐えうる強度）は、胴部２０３の部分よりも基部２０２の部分の方が大きい。このため、圧粉体２５０の研削に伴う抗力が支持ピン２００に伝達されても、支持ピン２００は撓らない。

こうして上記各工程を経て圧粉体２５０の外周が研削されて絶縁碍子１０の原形を備える成形体を形成し、焼成されて絶縁碍子１０として製造される（焼成工程（図示外））。

このように絶縁碍子１０の原形の圧粉体２５０を研削する際に支持ピン２００が撓ることを防止することができるように、支持ピン２００の基部２０２の外径を胴部２０３よりも大きくし、これに伴いその支持ピン２００を挿入できるように絶縁碍子１０の軸孔１２の大きさを規定したことによる効果を確認するため、以下に示す評価試験を行った。

［実施例１］
この評価試験では、全長Ａが５５ｍｍ、胴部における軸孔の内径Ｃが３ｍｍで、後端側胴部の外径Ｅ、拡径部の軸線方向の長さＤ、および拡径部の内径Ｂがそれぞれ異なる１５種類の絶縁碍子のサンプルを各種類ごとに２０本ずつ作製し、それぞれについて平均偏肉量（ｍｍ）と、これを組み付けたスパークプラグにおける横飛火の発生の有無とを調べた。

なお、各サンプルの後端側胴部の外径Ｅは、第１〜第５のサンプルでは９．５ｍｍ、第６〜第１０のサンプルでは９ｍｍ、第１１〜第１５のサンプルでは７．５ｍｍに形成した。また、軸孔の拡径部の長さＤは、第１，第６，第１１のサンプルでは４ｍｍ、第２，第３，第７，第８，第１２，第１３のサンプルでは６ｍｍ、第４，第９，第１４のサンプルでは１１ｍｍ、第５，第１０，第１５のサンプルでは２３ｍｍに形成した。また、軸孔の拡径部の内径Ｂは、第１，第３〜第５のサンプルでは３．７ｍｍ、第２，第７，第１２のサンプルでは３．２ｍｍ、第６，第８〜第１１，第１３〜第１５のサンプルでは３．５ｍｍに形成した。

各部がこのような大きさとなるように形成した各サンプルについて、後端側胴部の外径Ｅに対する拡径部の内径Ｂの割合をそれぞれ計算したところ、第１，第３〜第６，第８〜第１０のサンプルでは３８．９％、第２のサンプルでは３３．７％、第７のサンプルでは３５．６％、第１１のサンプルでは４６．７％、第１２のサンプルでは４２．７％、第１３〜第１５のサンプルでは４６．７％となった。

また、平均偏肉量（ｍｍ）は以下の方法により測定した。まず、焼結後の絶縁碍子の軸孔にピンを挿通し両端を固定する。次に、ピックゲージの測定針を絶縁碍子の先端（図２における下側の端部）から０．５ｍｍ以内の位置に当接させる。そして絶縁碍子を一回転させ、ピックゲージで最大値と最小値を測定して差を求め、各サンプル種ごとに、その差の平均値を平均偏肉量（ｍｍ）として算出した。すなわち平均偏肉量の大きさは、絶縁碍子の外周面と軸孔の軸心との間のずれの大きさを示し、つまり絶縁碍子の外周面と軸孔の内壁との間の肉厚の偏りの大きさを示すものである。

さらに、横飛火の発生の有無は、以下の方法により確認した。まず、各サンプルをそれぞれ組み付けたスパークプラグを作製する。このとき、偏肉が認められない絶縁碍子の脚長部と主体金具の内周面との間のギャップは９ｍｍであった。そして作製したスパークプラグを排気量８００ｃｃのＶ型４気筒４サイクルエンジンに取り付け、１５００ｒｐｍにてアイドル運転を行ったときの放電波形を観察した。このとき、放電１００発分に相当する放電波形から横飛火が発生したと認められる放電波形が１発でも確認できた場合を「×」と評価し、横飛火が発生したと認められる放電波形がなかった場合を「○」と評価した。

この評価試験の結果、第１〜第１５の各サンプルの平均偏肉量は、順に、「０．０７」，「０．０７」，「０．０５」，「０．０４」，「０．０４」，「０．０８」，「０．０７」，「０．０５」，「０．０４」，「０．０４」，「０．０９」，「０．０６」，「０．０６」，「０．０５」，「０．０５」（ｍｍ）であった。また、横飛火は、第１，第２，第６，第７，第１１のサンプルにおいて発生した。

第１，第３〜第５のサンプルを比較すると、全長Ａは５５ｍｍ、後端側胴部の外径Ｅは９．５ｍｍ、拡径部の内径Ｂは３．７ｍｍであり各サンプル共通である。拡径部の長さＤが６ｍｍ以上である第３〜第５のサンプルでは平均偏肉量が０．０５ｍｍ以下であり横飛火が発生しなかった。しかし、拡径部の長さＤが６ｍｍよりも小さい第１のサンプルでは平均偏肉量が０．０７ｍｍとなり、第１のサンプルを主体金具に組み付けたところ主体金具の内周面との距離が近くなる部分が生じ、横飛火が発生した。また、上記第１，第３〜第５のサンプルとは後端側胴部の外径Ｅが異なる第６，第８〜第１０のサンプル（拡径部の外径Ｂを３．５ｍｍとした同一の条件での比較）や、第１１，第１３〜第１５のサンプル（同様に拡径部の外径Ｂを３．５ｍｍとした同一の条件での比較）において、上記同様の比較を行ったところ、拡径部の長さＤが６ｍｍ未満である場合に偏肉の発生が確認され、横飛火が発生した。

また、第２，第３のサンプルを比較すると、全長Ａは５５ｍｍ、後端側胴部の外径Ｅは９．５ｍｍ、拡径部の長さＤは６ｍｍと共通であり、拡径部の内径Ｂが、第２のサンプルでは３．２ｍｍ、第３のサンプルでは３．７ｍｍとなっている。これを後端側胴部の外径Ｅに対する拡径部の内径Ｂの割合で示すと、第２のサンプルでは３３．７％であり、第３のサンプルでは３８．９％であった。同様に、後端側胴部の外径Ｅを９ｍｍ、拡径部の内径Ｂをそれぞれ３．２ｍｍ，３．５ｍｍとした第７，第８のサンプルでは、後端側胴部の外径Ｅに対する拡径部の内径Ｂの割合は、第７のサンプルでは３５．６％であり、第８のサンプルでは３８．９％であった。後端側胴部の外径Ｅを７．５ｍｍとし、拡径部の内径Ｂをそれぞれ３．２ｍｍ，３．５ｍｍとした第１２，第１３のサンプルでは、後端側胴部の外径Ｅに対する拡径部の内径Ｂの割合は、第１２のサンプルでは４２．７％であり、第１３のサンプルでは４６．７％であった。第３，第８，第１２，第１３のサンプルの平均偏肉量は０．０６ｍｍ以下であり、横飛火は発生しなかったが、第２，第７のサンプルでは平均偏肉量が０．０７ｍｍ以上となり、横飛火が発生した。これより、後端側胴部の外径Ｅに対する拡径部の内径Ｂの大きさが３８％以上であれば、平均偏肉量が小さく横飛火が発生しないことがわかった。

なお、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変更が可能である。例えば、軸孔１２の拡径部１１０には雄ねじ部１１２と滑面部１１１とを形成したが、雌ねじ部１１２を非形成（すなわち長さＧが０）として滑面部１１１のみから形成してもよいし、あるいは、滑面部１１１を非形成（すなわち長さＧと長さＤとが同じ長さ）として雄ねじ部１１２のみから形成してもよい。

また、軸孔１２の拡径部１１０は、絶縁碍子１０の後端から６ｍｍ以上あればよいが、軸孔１２の縮径された部分（脚長部１３における軸孔１２）を除く軸孔１２を拡径部１１０として、その内径Ｂを後端側胴部１８の外径Ｅの３８％以上に形成してもよいし、上記縮径された部分も含めて拡径部１１０として形成してもよい。圧粉体２５０の研削の際に、支持ピン２００の基部２０２が当接する軸孔１２の拡径部１１０が、少なくとも６ｍｍ以上の長さを有していればよい。

なお、本実施例においては支持ピンを圧粉体に挿入した後に支持ピンの保持部を固定チャックに固定する工程として記載しているが、この工程順序に限定されるわけではない。例えば、連続処理が可能なようにあらかじめ支持ピンが加工治具に複数個固定されており、そこへ圧粉体を挿入固定するようにしてもよいし、ラバープレスにて成形を行った後にハンドリング（加工効率）を向上させるために仮焼成等の工程を含んでいてもよい。

また、コルゲーションが形成されている絶縁碍子の場合、後端側胴部とは、その名が印刷された部位を意味しており、その外径をマーク径と呼称することもある。また、完成されたスパークプラグの絶縁碍子にはホウケイ酸ガラス等からなる釉薬層が形成されているが、その釉薬層の厚みは２０μｍ程度であるため、本発明においては胴部の外径としては無視してもよい。

本発明において圧粉体とは、原料粉末が押し固められたのみの状態を限定するものではなく、研削により外形を形成する前の状態を意味する。同様に成形体とは、研削直後のもののみを意味するものではなく、焼成される前段階のものを意味する。

本発明は、研削加工により外形形状の形成を行う絶縁体を用いたスパークプラグや、その絶縁体の製造方法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。 絶縁碍子１０の断面図である。 支持ピン２００を示す図である。 絶縁碍子１０の製造工程を模式的に示す図である。 絶縁碍子１０の製造工程を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ 絶縁碍子
１２ 軸孔
１３ 脚長部
１７ 先端側胴部
１８ 後端側胴部
１９ 鍔部
２０ 中心電極
４０ 接続端子
５０ 主体金具
１００ スパークプラグ
１１０ 拡径部
２００ 支持ピン

Claims (2)

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、その軸孔内の先端側で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、 前記絶縁碍子の胴部の周囲を取り囲み、前記絶縁碍子を保持する主体金具と、前記絶縁碍子の軸孔内の後端側で、前記絶縁碍子の後端より一部を露出した状態で保持される端子金具とを備えたスパークプラグであって、
   前記絶縁碍子は、
   軸線方向における長さが５５ｍｍ以上であり、
   前記胴部のうち最大外径を有する部位よりも後端側の部位である後端側胴部の外径が９．５ｍｍ以下であり、
   前記軸孔の内径で、前記後端側胴部の外径の３８％以上の径を有する部位が、前記軸孔の後端から６ｍｍ以上の長さを有することを特徴とするスパークプラグ。
2. 軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグの絶縁碍子の製造方法であって、
   前記絶縁碍子は、
   原料粉末が成形型に充填され外部から圧力を受けて圧粉体を形成する加圧工程と、
   前記圧粉体が研削され成形体を形成する研削工程と、
   前記成形体が焼成される焼成工程と
   を経て、軸線方向における長さが５５ｍｍ以上、かつ、その胴部のうち最大外径を有する部位よりも後端側の部位である後端側胴部の外径が９．５ｍｍ以下に形成されてなり、
   前記研削工程は、
   前記圧粉体の軸孔に挿通した場合に、前記圧粉体の後端側胴部の外径の３８％以上の外径を有する部位が前記圧粉体の軸孔の後端から６ｍｍ以上の長さを有する支持ピンを、前記圧粉体の軸孔に挿通することによって前記圧粉体を支持し、前記圧粉体の外周の研削を行うことを特徴とするスパークプラグの絶縁碍子の製造方法。
   

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