JP2012031834A

JP2012031834A - スパークプラグ

Info

Publication number: JP2012031834A
Application number: JP2010174281A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Yoshizaki; 博俊吉▲崎▼; Naomichi Miyashita; 直道宮下; Mamoru Musasa; 守無笹
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2012-02-16

Abstract

【課題】封止部材を挟んで取付孔にねじ止めする主体金具の耐緩み性を確保することができるスパークプラグを提供する。
【解決手段】表面にＮｉめっき層が形成された主体金具５０を取付孔９１に螺合する過程で、ステンレス鋼からなるガスケット６０を張出部５４と開口周縁部９２との間に挟みつつも非圧縮の状態において、ガスケット６０の表面は、自身のその他の表面に対し非接触の状態である。ガスケット６０を軸線Ｏ方向の断面でみたとき、ガスケット６０と張出部５４とは点Ｐの一点において接触し、ガスケット６０と開口周縁部９２とは点Ｑの一点において接触し、かつ、点Ｑは点Ｐよりも径方向外側に位置する。さらに点Ｑは、張出部５４の座面５５の最大外径Ｄｚよりも径方向内側に位置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の取付孔を介した気密漏れを封止する封止部材が装着されるスパークプラグに関する。

一般的に、スパークプラグは、主体金具の外周に形成したねじ山を、内燃機関の取付孔に形成した雌ねじに対してねじ止めすることで、内燃機関への取付けを行う。主体金具の外周には円環状の封止部材（ガスケット）が装着され、取付孔を介した燃焼室内の気密漏れが防止される。一般的なガスケットは、円環状に形成した金属板を、例えば断面（形成後の周方向と直交する断面）がＳ字形状となるように厚み方向において折り返して作製される。スパークプラグは、取付け時に、主体金具の張出部と取付孔の開口周縁部との間にガスケットを挟み、圧縮する。ガスケットは、ねじ締めに伴い変形し、張出部と開口周縁部とのそれぞれに対する密着性および軸力（締め付けに伴う圧縮により軸方向に働く反力）を高め、気密漏れを封止する。

近年、内燃機関の小型化、高性能化が図られ、エンジンの振動が激しくなる傾向にあり、また、燃焼室内の温度も上昇傾向にある。ガスケットにおいては、エンジンの振動による変形や、駆動・休止に伴う加熱・冷却サイクルによって発生するクリープ変形によって軸力が低下し、ねじ止めに緩みを生ずると、密着性の低下を招く場合がある。そこで、ガスケットの材料強度を高め、締め付け後の塑性変形を抑制して軸力を確保しつつも、ガスケットの形状（折り返し）を規定することで取付け時の変形を確保し、密着性の維持を図ったスパークプラグが知られている（例えば特許文献１参照。）。

特開２００４−１３４１２０号公報

しかしながら、エンジンの更なる高性能化に伴いエンジンの振動が大きくなり、それに起因した大きな力がスパークプラグに加わり、ガスケットと張出部との間や、ガスケットと開口周縁部との間において滑りが発生し、ねじ止めの緩みが生ずる場合がある。

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、封止部材を挟んで取付孔にねじ止めする主体金具の耐緩み性を確保する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。

本発明の態様によれば、中心電極と、軸孔を有し、その軸孔の先端側内部に前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持するとともに、自身の外周にねじ山が形成され、さらに、当該ねじ山よりも基端側に形成され、自身の外周から外向きに張り出しつつ周方向に一周する形態をなす張出部を有する筒状の主体金具と、前記中心電極との間で火花放電ギャップを形成する接地電極と、円環状の板材を厚み方向に複数回折り返して形成される環状形態をなし、前記主体金具のうち前記ねじ山と前記張出部との間の部位に外側から同心的に装着される封止部材であって、前記主体金具が、雌ねじの形成された取付孔に螺合により取り付けられた状態において、前記張出部と、前記取付孔の開口周縁部との間にて圧縮されて、前記張出部と前記開口周縁部との間を封止する封止部材と、を備えたスパークプラグにおいて、前記主体金具を前記取付孔に螺合する過程で、前記封止部材を前記張出部と前記開口周縁部との間に挟みつつも非圧縮の状態において、前記封止部材の表面で、前記折り返しによって向き合う表面同士は、互いに非接触の状態であり、前記封止部材を前記主体金具の軸線方向の断面で見たときに、前記封止部材と前記張出部との接触が第１接触点の一点においてなされるとともに、前記封止部材と前記開口周縁部との接触が第２接触点の一点においてなされ、かつ、前記第２接触点は第１接触点よりも径方向外側に位置するスパークプラグが提供される。

スパークプラグを内燃機関の取付孔に取り付けた場合、主体金具の張出部と、取付孔の開口周縁部との間にて封止部材が圧縮され、張出部と開口周縁部とに面接触することによって、取付孔を介した気密漏れが維持される。封止部材と張出部および開口周縁部との間における摩擦力を高めれば、主体金具の耐緩み性を確保することが可能である。ここで、スパークプラグを取り外す場合、封止部材と張出部との間よりも、封止部材と開口周縁部との間において、滑りが生じやすいことが、発明者らの検証によって判明した。板材を折り返して形成される封止部材はバネ性を有し、圧縮による変形は、折り返し部分を中心になされることとなる。このため、非圧縮の状態の封止部材と張出部との接触が第１接触点の一点でなされ、封止部材と開口周縁部との接触が第２接触点の一点でなされれば、圧縮されても、径方向における第１接触点と第２接触点との位置関係は維持される。その上で、第２接触点が第１接触点よりも径方向の外側に位置すれば、開口周縁部と接する第２接触点によって描かれる仮想円の直径が、張出部と接する第１接触点によって描かれる仮想円の直径よりも、大きくなるようにすることができる。すると、封止部材と張出部との間における摩擦力よりも、封止部材と開口周縁部との間における摩擦力を高めることができるので、封止部材と張出部との間においては滑りをスムーズにし、封止部材と開口周縁部との間における滑りを抑制することができる。よって、同一の締付トルクで締め付けを行った場合の軸力を大きくすることができ、耐緩み性を確保することができる。

また、封止部材が非圧縮の状態において封止部材の表面同士が接触する部位がある場合、封止部材の圧縮に伴う変形は、表面同士の接触による制限を受ける。このため、封止部材が圧縮されると、上記の第１接触点および第２接触点とは別に、表面同士の接触部位に対応して張出部や開口周縁部に対し抗力を発生ずる部位が生ずる。よって、このような封止部材では、圧縮直後から、第１接触点や第２接触点において張出部や開口周縁部に対して生じている抗力が、表面同士の接触部位に対応して張出部や開口周縁部に対し発生した抗力の影響を受けることとなる。本発明の態様のように、封止部材が非圧縮の状態において、封止部材の自身の表面同士が非接触の状態にあれば、封止部材のバネ性によって、表面同士に接触部位が生ずるまで、第１接触点や第２接触点における張出部や開口周縁部に対する抗力は十分に高められるとともに、表面同士に接触部位が生じた後もその抗力は維持される。ゆえに、表面同士に接触部位が生じてから、表面同士の接触部位に対応して張出部や開口周縁部に対し発生した抗力が、第１接触点や第２接触点において張出部や開口周縁部に対して生じている抗力に及ぼす影響は小さい。したがって、本発明の態様の封止部材を用いれば、非圧縮の状態で表面同士が接触する構造の封止部材と比べ、径方向における第１接触点と第２接触点との位置関係が維持され、開口周縁部との間において生ずる摩擦力を、張出部との間において生ずる摩擦力よりも大きく維持することができる。すなわち、封止部材が、非圧縮の状態においていずれの表面も他の表面とは接していなければ、同一の締付トルクで締め付けを行った場合の軸力を大きくすることができ、耐緩み性を確保することができる。

本発明の態様において、前記封止部材はステンレス鋼からなるものであってもよく、前記主体金具の表面にはＮｉめっき層が形成されていてもよい。内燃機関の小型化、高性能化に伴い、近年では、内燃機関の振動が従来よりも激しくなり、また、燃焼室内の温度が従来よりも上昇傾向にある。剛性の高いステンレス鋼を封止部材に用いれば、内燃機関の駆動・休止に伴う加熱・冷却サイクルによって発生するクリープ変形に対する耐久性が高く、有効である。また、主体金具の表面にＮｉめっき層を形成すれば、耐食性に効果を奏する。しかし、Ｎｉめっき層の形成された主体金具は、一般的な、Ｚｎめっき層の形成された主体金具と比べ、ねじの噛み合わせにおける摩擦力が大きい。ゆえに同一の締付トルクで締め付けを行った場合、締め付けにより発生する軸力が、Ｚｎめっき層の形成された主体金具よりも小さくなってしまうことが知られている。そこで本発明の態様のように、Ｄ１＜Ｄ２を満たすことによって、封止部材と取付孔の開口周縁部との間の摩擦力を高め、さらに、封止部材にステンレス鋼を用いることによるクリープ変形に起因したねじ止めの緩みを抑制する。このようにすれば、主体金具の表面へのＮｉめっき層の形成に伴う締め付け時の軸力の低下を補ってなお、十分な戻しトルク（従来よりも大きなトルク）を得て、耐緩み性を確保することができる。

本発明の態様において、前記第２接触点は、前記主体金具の前記張出部のうち前記封止部材を向く側の面の最大外径Ｄｚよりも内側に位置してもよい。主体金具を取付孔に螺合した場合の封止部材と張出部および開口周縁部との密着性を確保するには、封止部材のバネ性（圧縮後に維持される抗力）を確保することが好ましい。バネ性を確保するには、封止部材と張出部および開口周縁部との接触位置、すなわち第１接触点および第２接触点の位置が、共に、張出部と開口周縁部との対向面内に配置されることが望ましい。よって、第１接触点よりも径方向外周側に位置する第２接触点が、一般に開口周縁部よりも小面積に形成される張出部の外径Ｄｚよりも内側（径方向内周側）に位置することが好ましい。

スパークプラグ１の部分断面図である。ガスケット６０の断面ならびに全体の形状を示す図である。スパークプラグ１をエンジンヘッド９０に取り付け、主体金具５０の張出部５４と取付孔９１の開口周縁部９２との間にガスケット６０を挟みつつも非圧縮である状態を示す部分断面図である。スパークプラグ１をエンジンヘッド９０に取り付け、主体金具５０の張出部５４と取付孔９１の開口周縁部９２との間にガスケット６０を挟んで圧縮した状態を示す部分断面図である。変形例としてのガスケット６８の周方向に直交する断面を示す図である。変形例としてのガスケット６９の周方向に直交する断面を示す図である。

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および図２を参照し、本発明に係る封止部材の一例としてのガスケット６０を装着したスパークプラグ１の構造について説明する。なお、図１において、スパークプラグ１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１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１は、軸孔１２内の先端側に中心電極２０を保持し、後端側に端子金具４０を保持する絶縁碍子１０を有する。また、スパークプラグ１は、絶縁碍子１０の径方向周囲を周方向に取り囲み、絶縁碍子１０を保持する主体金具５０を有する。主体金具５０の先端面５７には接地電極３０が接合されている。接地電極３０は、先端部３１側が中心電極２０と対向するように屈曲されており、中心電極２０に設けられた貴金属チップ８０との間に火花放電間隙ＧＡＰを有する。

まず、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を有する筒形状をなす。絶縁碍子１０の軸線Ｏ方向の略中央には、外径が最も大きい鍔部１９が形成されている。鍔部１９より後端側（図１における上側）には、後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側（図１における下側）には後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成されている。先端側胴部１７よりも先端側には、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど外径が縮小されている。脚長部１３は、スパークプラグ１が内燃機関のエンジンヘッド９０（図３参照）に取り付けられた場合に、エンジンの燃焼室（図示外）内に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間は段部１５として形成されている。

次に、中心電極２０について説明する。上記したように、絶縁碍子１０は、軸孔１２の先端側に中心電極２０を保持する。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母材２４の内部に、熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２５を配置した構造を有する。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、先端側に向かって外径が縮小されている。先端部２２の先端面には、耐火花消耗性向上のため、貴金属チップ８０が接合されている。また、絶縁碍子１０は、軸孔１２内に、シール体４およびセラミック抵抗３を有する。中心電極２０は、シール体４およびセラミック抵抗３を経由して、軸孔１２の後端側に保持された端子金具４０に電気的に接続されている。スパークプラグ１の使用時には、端子金具４０に点火コイル（図示外）が接続され、高電圧が印加される。

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（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）を用い、横断面が略長方形の棒状に形成された電極である。接地電極３０は、一端側の基部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。接地電極３０は、他端側の先端部３１側が、中心電極２０の先端部２２側へ向けて屈曲されている。接地電極３０の先端部３１と、中心電極２０の貴金属チップ８０との間には、火花放電間隙ＧＡＰが形成されている。

次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０は、低炭素鋼材からなる円筒状の金具である。前述したように、主体金具５０は、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位の周囲を取り囲み、絶縁碍子１０を保持する。主体金具５０は、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、エンジンヘッド９０の取付孔９１（図３参照）の雌ねじに螺合するねじ山が形成された取付部５２とを有する。なお、本実施の形態の主体金具５０は、取付部５２のねじ山の呼び径をＭ１０とする規格に沿って作製されたものである。呼び径についてはＭ１０に限定するものではなく、Ｍ１２でもＭ１４であってもよく、あるいはＭ８であってもよい。また、主体金具５０の表面にはＮｉめっき層が形成されている。

主体金具５０の工具係合部５１と取付部５２との間には、径方向外向きに鍔状に張り出す張出部５４が形成されている。取付部５２と張出部５４との間の部位はねじ首と称され、ねじ首には、後述するガスケット６０が嵌め込まれている。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、厚みの薄い加締部５３が設けられている。張出部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に厚みの薄い座屈部５８が設けられている。主体金具５０の内周で、取付部５２の位置には段部５６が形成されており、段部５６には、環状の板パッキン８が配置されている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には円環状のリング部材６，７が介在されており、リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３は、内側に向けて折り曲げるように加締められることで、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０を主体金具５０内で先端側へ向け押圧する。加締部５３に押圧された絶縁碍子１０は、段部１５が板パッキン８を介して主体金具５０の段部５６に支持されて、主体金具５０と一体になる。主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。上記した座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の軸線Ｏ方向の圧縮長さを長くして、気密性を高めている。

次に、ガスケット６０について説明する。図２に示すガスケット６０は、オーステナイト系ステンレス鋼、もしくはフェライト系ステンレス鋼からなる一枚の環状の板材に対し厚み方向に折り返す加工を施して、作製されたものである。ガスケット６０は、スパークプラグ１の主体金具５０がエンジンヘッド９０の取付孔９１にねじ止めされた場合に、取付孔９１の開口周縁部９２と、主体金具５０の張出部５４の座面５５（ガスケット６０を向く側の面）との間で圧縮されて変形する（図４参照）。ガスケット６０が一周にわたって開口周縁部９２と張出部５４とに密着することで、取付孔９１を介した燃焼室（図示外）内の気密漏れを封止する。

なお、ガスケット６０の材料として、例えばＪＩＳ（日本工業規格）に定められた以下の規格番号のステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いることができる。オーステナイト系ステンレス鋼の例としては、ＳＵＳ２０１、ＳＵＳ２０２、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０１Ｊ、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０２Ｂ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４Ｎ１、ＳＵＳ３０４Ｎ２、ＳＵＳ３０４ＬＮ、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｎ、ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３１６Ｊ１、ＳＵＳ３１６Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｊ１、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳＸＭ１５Ｊ１等を用いることができる。また、フェライト系ステンレス鋼の例としては、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３０ＬＸ、ＳＵＳ４３０ＪＩＬ、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４３６Ｌ、ＳＵＳ４３６ＪＩＬ、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４４５Ｊ１、ＳＵＳ４４５Ｊ２、ＳＵＳ４４７Ｊ１、ＳＵＳＸＭ２７等を用いることができる。これらのようなステンレス鋼を用いて作製したガスケット６０は、一般的に用いられるＦｅからなるガスケットと比べ剛性が高い。ゆえに、エンジンの駆動・休止に伴う加熱・冷却によって発生するクリープ変形の耐久性が高く、ガスケットの変形に起因するねじ止めの緩みが生じにくい。

ところで、本実施の形態では、耐腐食性を高めるため主体金具５０の表面にＮｉめっき層を形成している。Ｎｉめっき層が形成された主体金具は、Ｚｎめっき層が形成された主体金具に比べ、ねじの噛み合わせにおける摩擦力が大きく、同一の締付トルクで締め付けを行った場合、締め付けにより発生する軸力が、Ｚｎめっき層の形成された主体金具よりも小さくなってしまうことが知られている。

主体金具の表面にＮｉめっき層を形成することによって締め付け時に十分な軸力を確保しづらくなることに起因するねじ止めの緩みを抑制するには、ガスケットと主体金具およびエンジンヘッドと間の摩擦力を高め、ねじの取り外し（緩め）に必要な戻しトルクを大きくすればよい。そこで、発明者らは、エンジンヘッドを模したアルミブッシュを用い、アルミブッシュに設けた取付孔に主体金具をねじ止めする際に、ガスケットと主体金具およびアルミブッシュとの間に発生する滑りの状況を観察した。その結果、締め付け時には、ガスケットと主体金具との間にて滑りが生じやすく、ガスケットとアルミブッシュとの間では滑りが生じにくいことがわかった。一方、緩め時には、ガスケットと主体金具との間では滑りが生じにくく、ガスケットとアルミブッシュとの間にて滑りが生じやすいことがわかった。このことから、ガスケットと主体金具との間の摩擦力よりも、ガスケットとアルミブッシュ、すなわちエンジンヘッドとの間の摩擦力を高めれば、ねじ止めの緩みに対する耐性（耐緩み性）を高めることできる。

そこで本実施の形態では、ガスケット６０の形態について、以下の規定を設けた。まず、図２に示すように、ガスケット６０が製品として未使用であり、すなわち圧縮される前（非圧縮）の状態においては、環状の板材を厚み方向に折り返して作製されたガスケット６０のいずれの表面も、他の表面とは接していないことを規定している（以下では便宜上、「規定１」ともいう。）。換言すると、未使用のガスケット６０の周方向と直交する断面をみたときに、ガスケット６０の表面で、板材の折り返しによって向き合うこととなった表面同士が、互いに非接触の状態にある（図２に示すように表面同士が向き合う部分に間隙Ｇを有する）ことを規定している。

さらに、図３に示すように、スパークプラグ１をエンジンヘッド９０の取付孔９１に螺合する過程で、主体金具５０の張出部５４と取付孔９１の開口周縁部９２との間にガスケット６０を挟みつつも非圧縮の状態とする。そして、ガスケット６０を軸線Ｏ方向の断面（軸線Ｏを含むスパークプラグ１の断面）でみる。このとき、ガスケット６０と張出部５４の座面５５との接触が点Ｐの一点においてなされ、ガスケット６０と開口周縁部９２との接触が点Ｑの一点においてなされること、かつ、点Ｑが点Ｐよりも径方向の外側（軸線Ｏよりも遠い側）に位置することを規定している（以下では便宜上、「規定２」ともいう。）。そして、図３に示すように、点Ｐが、張出部５４の座面５５の最大外径Ｄｚよりも、内側（軸線Ｏ側）に位置することを規定している（以下では便宜上、「規定３」ともいう。）。なお、点Ｐおよび点Ｑが、それぞれ、本発明における「第１接触点」および「第２接触点」に相当する。

まず、規定２について説明する。本実施の形態のガスケット６０は、円環状の板材に折り曲げ加工を施すことにより作製されたものである。図３に示すようにガスケット６０は、周方向の断面でみたときに、張出部５４の座面５５との接触が点Ｐの一点においてなされるように、その形状が形成される。ゆえにガスケット６０は、圧縮開始時に、図２に示すように、ガスケット６０の全周にわたって点Ｐによって描かれる仮想円６５で、図３に示すように、張出部５４の座面５５に線接触する。同様に、図３に示すようにガスケット６０は、周方向の断面でみたときに、開口周縁部９２との接触が点Ｑの一点においてなされるように、形成される。ゆえにガスケット６０は、圧縮開始時に、図２に示すように、ガスケット６０の全周にわたって点Ｑによって描かれる仮想円６６で開口周縁部９２に線接触する。また、板材の折り返しによって作製されたガスケット６０は、バネ性を有する。図３を参照し、主体金具５０をエンジンヘッド９０に締め付けてガスケット６０を軸線Ｏ方向に圧縮すると、ガスケット６０は、点Ｐ（仮想円６５）と点Ｑ（仮想円６６）との間において、バネ力により荷重を受ける。図４に示すように、主体金具５０がエンジンヘッド９０に締め付けられ、ガスケット６０が張出部５４と開口周縁部９２との間で圧縮されると、バネ性を有する板材の折り返し部分を中心にガスケット６０の変形（潰れ）がなされる。この変形による影響は点Ｐや点Ｑの位置では小さく、径方向における点Ｐと点Ｑとの位置関係は維持される。

ここで、上記したように、主体金具５０をエンジンヘッド９０に締め付ける際には、ガスケット６０と主体金具５０との間にて滑りが生じやすく、ガスケット６０とエンジンヘッド９０との間では滑りが生じにくい。そこで、ガスケット６０と主体金具５０との間において生ずる摩擦力が、ガスケット６０とエンジンヘッド９０との間において生ずる摩擦力よりも小さくなるようにして、ガスケット６０と主体金具５０との間の滑りがよりスムーズになれば、主体金具５０を締め付けやすくすることができる。一方で、上記したように、主体金具５０をエンジンヘッド９０から緩める際には、ガスケット６０と主体金具５０との間では滑りが生じにくく、ガスケット６０とエンジンヘッド９０との間にて滑りが生じやすい。そこで、ガスケット６０とエンジンヘッド９０との間において生ずる摩擦力が、ガスケット６０と主体金具５０との間において生ずる摩擦力よりも大きくなるようにして、ガスケット６０とエンジンヘッド９０との間の滑りを抑制すれば、主体金具５０の締め付けを緩みにくくすることができる。

したがって、ガスケット６０と開口周縁部９２との間において仮想円６６に沿って生ずる摩擦力が、ガスケット６０と張出部５４の座面５５との間において仮想円６５に沿って生ずる摩擦力よりも大きくなるようにすれば、主体金具５０とエンジンヘッド９０との締め付けにおいて、締め付けやすく、緩みにくくすることができる。これを実現するには、張出部５４の座面５５と接する点Ｐによって描かれる仮想円６５の直径Ｌ１よりも、開口周縁部９２と接する点Ｑによって描かれる仮想円６６の直径Ｌ２のほうが、大きくなるようにすればよい。すなわち、規定２に規定するように、ガスケット６０を周方向の断面（軸線Ｏを含む断面）でみたときに、非圧縮の状態のガスケット６０と張出部５４の座面５５および開口周縁部９２との接触がそれぞれ点Ｐおよび点Ｑの一点においてなされ、かつ、点Ｑが点Ｐよりも径方向の外側に位置すればよいのである。

次に、規定１について説明する。本実施の形態のガスケット６０は、図３に示すように、主体金具５０をエンジンヘッド９０に締め付ける前の非圧縮の状態において、ガスケット６０のいずれの表面も、自身の他の表面とは接していない。すなわち、板材の折り返しによって向き合う表面同士が間隙Ｇ（図２参照）を有して非接触の状態にある。圧縮の初期において、ガスケット６０は、張出部５４の座面５５と点Ｐの一点において接触するため、ガスケット６０と張出部５４の座面５５との間において生ずる実質的な摩擦力を評価する指標となる公知の等価摩擦直径を検討したとき、仮想円６５の直径が、ガスケット６０と張出部５４の座面５５との間における等価摩擦直径に相当する。同様に、仮想円６６の直径が、ガスケット６０と開口周縁部９２との間における等価摩擦直径に相当する。なお、等価摩擦直径とは、「回転摩擦力に関して、円環状の接触を、それと同一の回転摩擦力を有する円形状の接触に置き換えたときの円の直径」を指す。

図４に示すように、主体金具５０が締め付けられ、張出部５４と開口周縁部９２との間においてガスケット６０が軸線Ｏ方向に圧縮されると、まずは上記したように、バネ性を有する板材の折り返し部分を中心にガスケット６０の変形（潰れ）がなされる。さらにガスケット６０が圧縮されると、ガスケット６０は、軸線Ｏ方向に向き合う表面同士が接触するようになる。具体的に本実施の形態の場合、点Ｓ１と点Ｔ１の位置において、間隙Ｇ（図２参照）がなくなり、ガスケット６０の表面同士の接触が生じている。すると、ガスケット６０の表面で、軸線Ｏ方向において点Ｓ１の位置に対応する点Ｓ２の位置では張出部５４の座面５５に対し抗力を生じ始め、同様に、点Ｔ１の位置に対応する点Ｔ２の位置においても開口周縁部９２に対し抗力を生じ始める。このため、ガスケット６０は、上記折り返し部分における板材の変形に制限を受けるようになり、点Ｓ２や点Ｔ２において張出部５４の座面５５や開口周縁部９２と接触するようになると、それぞれの間で抗力を生じ始める。これにより、ガスケット６０と張出部５４の座面５５との間における等価摩擦直径は、仮想円６５の直径よりも大きくなり、ガスケット６０と開口周縁部９２との間における等価摩擦直径は、仮想円６６の直径よりも小さくなる。

しかし、上記板材の折り返し部分のバネ性によって、点Ｐおよび点Ｑの位置において張出部５４の座面５５および開口周縁部９２に対するそれぞれの抗力は、点Ｓ１および点Ｔ１の位置において表面同士の接触が生ずるまでに十分に高められ、接触後も維持されている。ゆえに、本実施の形態とは異なり非圧縮の状態で表面同士が接触する構造のガスケットと比べると、ガスケット６０と張出部５４の座面５５との間における等価摩擦直径は、仮想円６５の直径よりも大きくなるものの、より近い大きさとなり、また、ガスケット６０と開口周縁部９２との間における等価摩擦直径も、仮想円６６の直径よりも小さくなるものの、より近い大きさとなる。したがって、非圧縮の状態で表面同士が接触する構造のガスケットと比べ、本実施の形態のガスケット６０は、開口周縁部９２との間において生ずる摩擦力が、張出部５４の座面５５との間において生ずる摩擦力よりも大きい状態を維持することができる。すなわち、規定１に規定するように、ガスケット６０が非圧縮の状態において、ガスケット６０のいずれの表面も他の表面とは接していなければ、主体金具５０とエンジンヘッド９０との締め付けにおいて、締め付けやすく、緩みにくくすることができる。

次に、規定３について説明する。主体金具５０をエンジンヘッド９０に締め付けた場合のガスケット６０と張出部５４および開口周縁部９２との密着性を確保するには、ガスケット６０のバネ性（圧縮後に維持される抗力）を確保することが好ましい。バネ性を確保するには、ガスケット６０と張出部５４および開口周縁部９２との接触位置、すなわち点Ｐおよび点Ｑの位置が、共に、張出部５４と開口周縁部９２との対向面内に配置されることが望ましい。よって、点Ｐよりも外周側に位置する点Ｑが、一般に開口周縁部９２よりも小面積に形成される張出部５４の外径Ｄｚよりも内側（径方向内周側）に位置することが好ましい。

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。ガスケット６０の断面形状について、本実施の形態では周方向と直交する断面の形状がＳ字状のものを例に説明したが、断面形状をＳ字状に限定するものではない。例えば、図５や図６に示す、ガスケット６８、６９のように、円環状の板材を厚み方向に複数回折り返して形成され、周方向と直交する断面の形状において、非圧縮の状態で、上記した規定１および規定２を満たせばよい。すなわち、ガスケット６８、６９はそれぞれ、非圧縮の状態で、表面同士が非接触である（間隙Ｇを有する）こと（規定１）を満たせばよい。さらに、ガスケット６８、６９の張出部５４の座面５５および開口周縁部９２との接触がそれぞれ点Ｐおよび点Ｑの一点でなされ、かつ、点Ｑが点Ｐよりも径方向の外周側にあること（規定２）を満たせばよい。なお、図５、図６は、それぞれ、周方向と直交するガスケット６８、６９の断面を示しており、ガスケット６８、６９は、いずれも、右手側が内周側（軸線Ｏ側）、左手側が外周側となる断面を示しており、また、上側を張出部５４側へ向けて、主体金具５０に取り付けられるものとする。

１スパークプラグ
１０絶縁碍子
１２軸孔
２０中心電極
３０接地電極
５０主体金具
５４張出部
６０ガスケット
９１取付孔
９２開口周縁部
Ｐ第１接触点
Ｑ第２接触点

Claims

中心電極と、
軸孔を有し、その軸孔の先端側内部に前記中心電極を保持する絶縁碍子と、
当該絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持するとともに、自身の外周にねじ山が形成され、さらに、当該ねじ山よりも基端側に形成され、自身の外周から外向きに張り出しつつ周方向に一周する形態をなす張出部を有する筒状の主体金具と、
前記中心電極との間で火花放電ギャップを形成する接地電極と、
円環状の板材を厚み方向に複数回折り返して形成される環状形態をなし、前記主体金具のうち前記ねじ山と前記張出部との間の部位に外側から同心的に装着される封止部材であって、前記主体金具が、雌ねじの形成された取付孔に螺合により取り付けられた状態において、前記張出部と、前記取付孔の開口周縁部との間にて圧縮されて、前記張出部と前記開口周縁部との間を封止する封止部材と、
を備えたスパークプラグにおいて、
前記主体金具を前記取付孔に螺合する過程で、前記封止部材を前記張出部と前記開口周縁部との間に挟みつつも非圧縮の状態において、
前記封止部材の表面で、前記折り返しによって向き合う表面同士は、互いに非接触の状態であり、
前記封止部材を前記主体金具の軸線方向の断面で見たときに、前記封止部材と前記張出部との接触が第１接触点の一点においてなされるとともに、前記封止部材と前記開口周縁部との接触が第２接触点の一点においてなされ、かつ、前記第２接触点は第１接触点よりも径方向外側に位置すること
を特徴とするスパークプラグ。
前記封止部材はステンレス鋼からなり、前記主体金具の表面にはＮｉめっき層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
前記第２接触点は、前記主体金具の前記張出部のうち前記封止部材を向く側の面の最大外径Ｄｚよりも内側に位置す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。