JP2013131375A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】後端側胴部が長かったり、絶縁体の平坦部の面積が小さかったりする場合であっても、絶縁体の後端部における破損をより確実に防止する
【解決手段】点火プラグ１は、軸孔４を有する絶縁碍子２と、絶縁碍子２の外周に配設される主体金具３と、軸孔４の後端側に挿通される脚部６Ａ、及び、絶縁碍子２の後端から露出する頭部６Ｂを具備する端子電極６とを備える。また、絶縁碍子２は、主体金具３の後端から露出する部位の長さＬが２８ｍｍ以上３４ｍｍ以下とされたり、平坦部２Ｆの面積が２５ｍｍ²以下とされたりする。このような点火プラグ１において、絶縁碍子２の後端から軸線ＣＬ１方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、絶縁碍子２の最薄肉部２Ａの厚さｔが１．０ｍｍ以上とされる。さらに、平坦部２Ｆの投影領域ＰＡ１と平坦部６Ｆの投影領域ＰＡ２とが重なる領域ＡＲの面積Ｄが８ｍｍ²以上とされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関等に使用される点火プラグに関する。

点火プラグは、内燃機関等に用いられ、アルミナ等の絶縁性セラミックにより形成され軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、軸孔の先端側に設けられる中心電極と、軸孔の後端側に設けられる端子電極と、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備えている。そして、端子電極を介して前記火花放電間隙に所定の電圧を印加することにより、火花放電間隙において火花放電が生じるようになっている。

また、端子電極は、絶縁体の後端から露出し、電力供給用のプラグコード（プラグキャップ）が取付けられる頭部と、前記軸孔に挿通され、先端部がガラスシール等により絶縁体に固定される棒状の脚部とを備えている。加えて、前記頭部は、その先端側端面の平坦状部位が、絶縁体の後端面に設けられた平坦状部位（平坦部）に対して接触した状態（尚、頭部の先端側端面の少なくとも一部が絶縁体の後端面から離間した状態となることがある）で設けられる。

ところで近年では、環境保護等の観点から内燃機関の燃費が厳しく規制されている。そこで、燃費規制の要求に応えつつ、出力の低下を防止するために、内燃機関の排気量を減少させる一方で、高圧縮化や高過給気化を行うことにより出力の低下防止が図られている。

ここで、高圧縮化や高過給気化された内燃機関においては、火花放電を生じさせるためにより大きな電圧が必要となる。しかしながら、印加電圧を増大させると、端子電極と主体金具との間で絶縁体の表面を這うようにして電流がリークしてしまい、放電異常による失火を招いてしまうおそれがある。そこで、電流のリーク（いわゆる、フラッシュオーバー）を防止すべく、絶縁体のうち、主体金具の後端と端子電極の頭部との間に位置する部位（後端側胴部）をより長いものとすることが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

さらに近年では、点火プラグの小型化、特に小径化が要請されており、それに伴い絶縁体が小径化されることがある。小径化された絶縁体においては、その後端部における肉厚や、絶縁体の前記平坦部の面積も小さなものとされる。

特開２００１−１５５８３９号公報

ところで、内燃機関等の動作に伴う振動が加わった場合には、絶縁体に固定された脚部の先端部を基点として端子電極の頭部が振れ動くことで、絶縁体の後端側内周に対して脚部が接触し得る。ここで、絶縁体の後端部における肉厚が小さい場合には、脚部の接触に伴い、絶縁体の後端側内周において割れ等の破損が生じてしまうおそれがある。

また、振動に伴い、端子電極の頭部には、軸線と交差する方向に沿った負荷が加わり、当該負荷により、頭部の先端側端面が絶縁体の前記平坦部に対して圧接し得る。頭部の先端側端面が絶縁体に圧接すると、絶縁体のうち頭部が圧接する部位には圧縮荷重が加わる一方で、絶縁体のうち圧縮荷重が加わる部位に隣接する部位には引張り荷重が加わる。ここで、絶縁体は、その特性上、圧縮荷重に強い半面で、引張り荷重には比較的弱いため、前記引張り荷重により、絶縁体の後端面（平坦部）において破損が生じてしまうおそれがある。

特に、後端側胴部を長くしたり、絶縁体の前記平坦部の面積を小さくしたりした絶縁体においては、破損の発生がより懸念される。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、後端側胴部が長かったり、絶縁体の平坦部の面積が小さかったりする場合であっても、絶縁体の後端部における破損をより確実に防止することができる点火プラグを提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成の点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記軸孔の後端側に挿通される棒状の脚部、及び、前記絶縁体の後端から露出する頭部を具備する端子電極と、
前記絶縁体の外周に配設され、自身の後端から前記絶縁体の一部が露出する筒状の主体金具とを備え、
前記絶縁体のうち前記主体金具の後端から露出する部位の前記軸線に沿った長さＬが２８ｍｍ以上３４ｍｍ以下である点火プラグであって、
前記絶縁体の後端から前記軸線方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、前記絶縁体の最薄肉部の厚さｔが１．０ｍｍ以上であり、
前記頭部の先端側端面、及び、前記絶縁体の後端面は平坦部を有し、
前記軸線と直交する平面に対して、前記軸線に沿って前記絶縁体の後端面の平坦部と前記頭部の先端側端面の平坦部とを投影させたとき、前記後端面の平坦部の投影領域と前記先端側端面の平坦部の投影領域とが重なる領域の面積Ｄが８ｍｍ²以上とされることを特徴とする。

上記構成１によれば、長さＬが２８ｍｍ以上とされているため、端子電極の頭部と主体金具との間において優れた絶縁性を確保することができ、頭部及び主体金具間における電流のリークをより確実に防止することができる。その一方で、長さＬを２８ｍｍ以上とした場合には、振動に伴う絶縁体の後端部における破損が懸念される。

この点、上記構成１によれば、絶縁体の後端から軸線方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、絶縁体の最薄肉部の厚さｔが１．０ｍｍ以上とされている。すなわち、絶縁体のうち、頭部の振れ動きに伴う脚部の接触が生じ得る部位の厚さが１．０ｍｍ以上とされている。従って、絶縁体が脚部の接触に抗する十分な強度を有することとなり、脚部の接触による絶縁体の後端部における破損をより確実に防止することができる。

また、上記構成１によれば、軸線と直交する平面に対して、軸線に沿って絶縁体の平坦部と頭部の平坦部とを投影させたとき、絶縁体の平坦部の投影領域と頭部の平坦部の投影領域とが重なる領域の面積Ｄが８ｍｍ²とされている。従って、振動に伴い、頭部から絶縁碍子の後端面に加わる圧縮荷重を効果的に分散させることができ、ひいては絶縁体に加わる引張り荷重をより確実に低減させることができる。その結果、頭部の圧接による絶縁体の後端部における破損をより確実に防止することができる。

以上のように、上記構成１によれば、長さＬが２８ｍｍ以上とされ、絶縁体の後端部における破損が懸念される場合であっても、厚さｔが１．０ｍｍ以上とされるとともに、面積Ｄが８ｍｍ²以上とされることで、脚部の接触に起因する破損、及び、頭部の圧接に起因する破損の双方をより確実に防止することができる。その結果、絶縁体の後端部における破損を効果的に防止することができる。

さらに、長さＬを３４ｍｍ超とした場合には、頭部に負荷が加わった際に、絶縁体の主体金具から露出する部位（後端側胴部）のうち、先端側に位置する部位（主体金具の近傍に位置する部位）において破損が生じてしまうおそれがあるが、上記構成１によれば、長さＬが３４ｍｍ以下とされているため、後端側胴部の先端側における破損を効果的に防止することができる。その結果、厚さｔを１．０ｍｍとし、かつ、面積Ｄを８ｍｍ²以上とすることにより奏される、絶縁体の後端部における破損防止効果と相俟って、絶縁体の各部において破損の発生をより確実に防止することができる。

尚、「前記絶縁体の後端から前記軸線方向先端側に５．５ｍｍの範囲」とあるのは、絶縁体のうち、頭部の振れ動き時において脚部の接触が生じ得る範囲を意味する。従って、例えば、前記範囲内に位置する軸孔において、自身の内径がその他の部位の内径よりも大きい部位が設けられており、当該部位に対して脚部の接触が生じない場合、当該部位は、厚さを１．０ｍｍ以上とする対象から除外される。すなわち、前記範囲内に位置する絶縁体であっても、頭部の振れ動きによる脚部の接触が生じない部位は、厚さを１．０ｍｍ未満としてもよい（以下、同様）。

構成２．本構成の点火プラグは、上記構成１において、前記絶縁体の後端面の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされることを特徴とする。

上記構成２によれば、絶縁体の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされているため、絶縁体の後端部の強度が比較的低いものとなりやすい。従って、絶縁体の後端部における破損がより懸念されるが、上記構成１を採用することで、絶縁体の後端部における破損をより確実に防止することができる。換言すれば、上記構成１は、長さＬが２８ｍｍ以上とされるとともに、絶縁体の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされ、絶縁体の後端部における破損が一層懸念される点火プラグにおいて、特に有効である。

構成３．本構成の点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記軸孔の後端側に挿通される棒状の脚部、及び、前記絶縁体の後端から露出する頭部を具備する端子電極と、
前記絶縁体の外周に配設された筒状の主体金具とを備える点火プラグであって、
前記絶縁体の後端から前記軸線方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、前記絶縁体の最薄肉部の厚さｔが１．０ｍｍ以上であり、
前記頭部の先端側端面、及び、前記絶縁体の後端面は平坦部を有し、
前記絶縁体の後端面の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされ、
前記軸線と直交する平面に対して、前記軸線に沿って前記絶縁体の後端面の平坦部と前記頭部の先端側端面の平坦部とを投影させたとき、前記後端面の平坦部の投影領域と前記先端側端面の平坦部の投影領域とが重なる領域の面積Ｄが８ｍｍ²以上とされることを特徴とする。

絶縁体の平坦部の面積が小さい場合には、絶縁体の後端部の強度が比較的低くなりやすい。そのため、上記構成３のように、絶縁体の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされている場合には、振動に伴う絶縁体の後端部における破損がより懸念される。

この点、上記構成３によれば、前記厚さｔが１．０ｍｍ以上とされているため、絶縁体が脚部の接触に抗する十分な強度を有することとなり、脚部の接触による絶縁体の後端部における破損をより確実に防止することができる。

また、面積Ｄが８ｍｍ²以上とされているため、絶縁体に加わる引張り荷重をより確実に低減させることができ、頭部の圧接による絶縁体の後端部における破損をより確実に防止することができる。

以上のように、上記構成３によれば、絶縁体の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされ、絶縁体の後端部における破損が懸念される場合であっても、絶縁体の後端部における破損を効果的に防止することができる。

また、長さＬが３４ｍｍ以下とされているため、頭部に負荷が加わった際において、前記後端側胴部の先端側における破損を効果的に防止することができる。

構成４．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記頭部のうち、その先端から前記軸線方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位は、前記頭部の先端側端面の外径以上の外径を有することを特徴とする。

上記構成４によれば、頭部のうち、その先端から軸線方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位が、頭部の先端側端面の外径以上の外径を有するように構成されている。すなわち、頭部のうち絶縁体の後端面に接触する部位が軸線方向に沿って２ｍｍ以上の厚さを有している。そのため、振動に伴い頭部から絶縁体の後端面に加わる荷重が大きなものとなりやすく、絶縁碍子の後端部における破損が極めて懸念されるが、上記構成１等を採用することで、絶縁碍子の後端部における破損をより確実に防止することができる。換言すれば、上記構成１等は、頭部のうち、その先端から軸線方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位が、頭部の先端側端面の外径以上の外径を有する場合において、特に有意である。

点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。 端子電極及び絶縁碍子の構成を示す拡大断面図である。 端子電極の平坦部の投影領域、及び、絶縁碍子の平坦部の投影領域を示す投影図である。 長さＬ及び面積Ｄを種々変更したサンプルにおける割れ荷重評価試験の結果を示すグラフである。 長さＬ及び面積Ｄを種々変更したサンプルにおける割れ荷重評価試験の結果を示すグラフである。 厚さｔ及び面積Ｄを種々変更したサンプルにおける割れ荷重評価試験の結果を示すグラフである。 長さＬを３０ｍｍとした上で、面積Ａ及び面積Ｄを種々変更したサンプルにおける割れ荷重評価試験の結果を示すグラフである。 長さＬを２５ｍｍとした上で、面積Ａ及び面積Ｄを種々変更したサンプルにおける割れ荷重評価試験の結果を示すグラフである。 長さＬを３０ｍｍとした上で、厚さＸ及び面積Ｄを種々変更したサンプルにおける割れ荷重評価試験の結果を示すグラフである。 長さＬを２５ｍｍとした上で、厚さＸ及び面積Ｄを種々変更したサンプルにおける割れ荷重評価試験の結果を示すグラフである。 別の実施形態における端子電極の構成を示す拡大断面図である。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

点火プラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されており、後端側胴部１０は、主体金具３の後端から露出している。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、後端側胴部１０には、その周方向に沿って延びる環状の溝部３１が軸線ＣＬ１方向に沿って間欠的に複数設けられている。溝部３１が設けられることで、絶縁碍子２の表面を這った後述する端子電極６の頭部６Ｂと主体金具３の後端との間における沿面距離の増大が図られている。

加えて、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って延びる軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）等〕からなる内層５Ａと、Ｎｉを主成分とする合金からなる外層５Ｂとを備えている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部分が絶縁碍子２の先端から突出している。

加えて、軸孔４の後端側には、低炭素鋼等の金属からなる棒状の端子電極６が設けられている。端子電極６は、軸孔４の後端側に挿通される棒状の脚部６Ａと、当該脚部６Ａよりも大径であり、絶縁碍子２の後端から露出する頭部６Ｂとを備えている。

尚、本実施形態では、軸孔４に対する脚部６Ａの挿通容易性を高めるべく、脚部６Ａの外周面と軸孔４の内周面との間に環状の隙間が形成されている。そして、軸孔４の最後端部には、自身の内径が、軸孔４のうち自身の直先端側に位置する部位の内径よりも大きくされた拡径部４Ａが設けられており、脚部６Ａと拡径部４Ａとの間には、比較的大きな隙間が形成されている。また、前記頭部６Ｂには、電力供給用のプラグコード等（図示せず）が取付けられるようになっている。

加えて、図２に示すように、頭部６Ｂの先端側端面には、平面状の平坦部６Ｆが設けられており、本実施形態では、前記平坦部６Ｆが、絶縁碍子２の後端面に設けられた平面状の平坦部２Ｆに接触している。尚、本実施形態においては、点火プラグ１の小型化を図るべく、絶縁碍子２が小径化されており、絶縁碍子２の平坦部２Ｆの面積Ａが所定値（例えば、１０ｍｍ²以上２５ｍｍ²以下）とされている。また、絶縁碍子２の少なくとも一部（例えば、後端側胴部１０）の外表面には釉薬層が設けられており、この釉薬層を平坦部２Ｆまで設けてもよい。

併せて、本実施形態において、頭部６Ｂのうちその先端から軸線ＣＬ１方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位は、頭部６Ｂの先端側端面の外径以上の外径を有している。すなわち、頭部６Ｂのうち絶縁碍子２の後端面に接触する部位は、少なくとも２ｍｍ以上の厚さを有している。

図１に戻り、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。また、抵抗体７の両端部には、導電性材料（例えば、カーボンブラック等）とガラス粉末とを含むガラス粉末混合物が焼成されてなるガラスシール層８，９が設けられている。本実施形態では、ガラスシール層９により、端子電極６（脚部６Ａ）の先端部が絶縁碍子２に固定されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その先端部外周には点火プラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側には座部１６が外周側に向けて突出形成されており、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられている。また、主体金具３の後端部には、径方向内側に向けて屈曲する加締め部２０が設けられている。

また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、前記段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間には滑石（タルク）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及び滑石２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端部２６には、中心電極５側へと曲げられ、その先端部側面が中心電極５の先端面と対向する接地電極２７が接合されている。そして、中心電極５の先端面と接地電極２７の先端部側面との間には、火花放電間隙２８が形成されており、当該火花放電間隙２８において、軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。

さらに、本実施形態では、絶縁碍子２のうち主体金具３の後端から露出する部位の軸線ＣＬ１に沿った長さＬが、２８ｍｍ以上３４ｍｍ以下とされている。このように長さＬが比較的大きなものとされることで、上述のように溝部３１が設けられ、沿面距離の増大が図られることと相俟って、頭部６Ｂと主体金具３との間における絶縁性を大きく向上させることができる。その結果、頭部６Ｂ及び主体金具３間における電流のリーク（フラッシュオーバー）の発生を効果的に抑制することができる。

ところで、上述の通り、脚部６Ａの外周面と軸孔４の内周面との間には隙間があり、また、端子電極６は、ガラスシール層９により、その先端部が絶縁碍子２に固定されている。そのため、内燃機関等の動作に伴う振動が点火プラグ１に対して加えられた場合には、端子電極６（脚部６Ａ）の先端部を基点として、頭部６Ｂ（頭部６Ｂには、プラグコード等が取付けられるため、大きな加速度が加わる）が振れ動くことがある。そして、頭部６Ｂが振れ動くと、脚部６Ａの後端部が絶縁碍子２の後端側内周に接触してしまい、絶縁碍子２の後端側内周に破損（割れ等）が生じてしまうおそれがある。

この点を鑑みて、本実施形態では、脚部６Ａの接触に伴う絶縁碍子２の破損を防止すべく、図２に示すように、絶縁碍子２の後端から軸線ＣＬ１方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、絶縁碍子２の最薄肉部２Ａの厚さｔが１．０ｍｍ以上とされている。

尚、「絶縁碍子２の後端から軸線ＣＬ１方向先端側に５．５ｍｍの範囲」とあるのは、絶縁碍子２のうち、頭部６Ｂの振れ動き時に脚部６Ａの接触が生じ得る範囲を意味する。従って、本実施形態のように、軸孔４の最後端部に拡径部４Ａが設けられ、頭部６Ｂが振れ動いたとしても、拡径部４Ａの内周面に脚部６Ａが接触しないような場合、絶縁碍子２のうち拡径部４Ａが位置する部位は、厚さを１．０ｍｍ以上とする対象から除外される。

ところで、振動に伴い、頭部６Ｂに対して軸線ＣＬ１と交差する方向に負荷が加わった際には、頭部６Ｂの先端側端面（平坦部６Ｆ）が絶縁碍子２の後端面（平坦部２Ｆ）に対して圧接し得る。頭部６Ｂの先端側端面が絶縁碍子２の後端面に圧接すると、絶縁碍子２の後端面に引張り荷重が加わってしまい、この引張り荷重により、絶縁碍子２の後端面において破損（割れ）が生じてしまうおそれがある。

この点を鑑みて、本実施形態では、頭部６Ｂの圧接による絶縁碍子２の破損をより確実に防止すべく、図３に示すように、軸線ＣＬ１と直交する平面ＶＳに、軸線ＣＬ１に沿って絶縁碍子２の平坦部２Ｆと頭部６Ｂの平坦部６Ｆとを投影させたとき、前記平坦部２Ｆの投影領域ＰＡ１（図３中、斜線を付した部位）と、前記平坦部６Ｆの投影領域ＰＡ２（図３中、散点模様を付した部位）とが重なる領域ＡＲの面積Ｄが８ｍｍ²以上とされている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、絶縁碍子２の後端から軸線ＣＬ１方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、絶縁碍子２の最薄肉部２Ａの厚さｔが１．０ｍｍ以上とされている。すなわち、絶縁碍子２のうち、頭部６Ｂの振れ動きに伴う脚部６Ａの接触が生じ得る部位の厚さが１．０ｍｍ以上とされている。従って、絶縁碍子２が脚部６Ａの接触に抗する十分な強度を有することとなり、脚部６Ａの接触による絶縁碍子２の後端部における破損をより確実に防止することができる。

また、前記面積Ｄが８ｍｍ²とされているため、振動に伴い、頭部６Ｂから絶縁碍子２の後端面に加わる圧縮荷重を効果的に分散させることができ、ひいては絶縁碍子２に加わる引張り荷重をより確実に低減させることができる。その結果、頭部６Ｂの圧接による絶縁碍子２の後端部における破損をより確実に防止することができる。

さらに、本実施形態では、長さＬが３４ｍｍ以下とされているため、頭部６Ｂに負荷が加わった場合において、後端側胴部１０の先端部（加締め部２０の内周側）における破損を効果的に防止することができる。その結果、厚さｔを１．０ｍｍとし、かつ、面積Ｄを８ｍｍ²以上とすることにより奏される、絶縁碍子２の後端部における破損防止効果と相俟って、絶縁碍子２の各部において破損の発生をより確実に防止することができる。

特に、本実施形態のように、長さＬが２８ｍｍ以上とされるとともに、前記平坦部２Ｆの面積が２５ｍｍ²以下とされ、さらには、頭部６Ｂのうちの少なくとも先端側２ｍｍの部位が頭部６Ｂの先端側端面の外径以上の外径とされている場合には、絶縁碍子２の後端部における破損が極めて懸念されるが、厚さｔや面積Ｄを上述の構成とすることで、絶縁碍子２の破損をより確実に防止することができる。

尚、本実施形態では、長さＬが２８ｍｍ以上とされるとともに、平坦部２Ｆの面積が２５ｍｍ²以下とされ、後端部における破損が非常に懸念される絶縁碍子２に対して、厚さｔが１．０ｍｍ以上とされるとともに、面積Ｄが８ｍｍ²以上とされている。これに対して、長さＬが２８ｍｍ未満であり、平坦部２Ｆの面積が２５ｍｍ²以下とされた絶縁碍子（上記実施形態の絶縁碍子２ほどではないが、後端部における破損が懸念される絶縁碍子）に対して、厚さｔを１．０ｍｍ以上とするとともに、面積Ｄを８ｍｍ²以上としてもよい。また、平坦部２Ｆの面積が２５ｍｍ²超であり、長さＬが２８ｍｍ以上とされた絶縁碍子（上記実施形態の絶縁碍子２ほどではないが、後端部における破損が懸念される絶縁碍子）に対して、厚さｔを１．０ｍｍ以上とするとともに、面積Ｄを８ｍｍ²以上としてもよい。

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、前記長さＬを２５ｍｍ〜３７ｍｍの範囲で変更するとともに、前記面積Ｄ（ｍｍ²）を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、割れ荷重評価試験を行った。割れ荷重評価試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを所定の試験台に対して取付けた上で、所定のオートグラフにより、軸線と直交する方向に沿って端子電極の頭部に対して１ｍｍ／ｍｉｎのスピードで荷重を加えた。そして、絶縁碍子に割れが生じたときの荷重（割れ荷重）を計測し、長さＬを２５ｍｍとし、面積Ｄを２０ｍｍ²としたサンプルの割れ荷重に対する、計測された割れ荷重の割合（強度割合）を算出した。図４に、長さＬを２５ｍｍ〜３１ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図５に、長さＬを３２ｍｍ〜３７ｍｍとしたサンプルの試験結果を示す。

尚、図４においては、長さＬを２５ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒丸で示し、長さＬを２６ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒三角で示し、長さＬを２７ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒正方形で示し、長さＬを２８ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き丸で示し、長さＬを２９ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き三角で示し、長さＬを３０ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き正方形で示し、長さＬを３１ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き菱形で示す。また、図５においては、長さＬを３２ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き丸で示し、長さＬを３３ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き三角で示し、長さＬを３４ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き正方形で示し、長さＬを３５ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒丸で示し、長さＬを３６ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒三角で示し、長さＬを３７ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒正方形で示す。

尚、参考として、表１に、各サンプルの強度割合をそれぞれ示す。また、各サンプルともに、絶縁碍子の最薄肉部における厚さｔを１．５ｍｍとした。

図４、図５及び表１に示すように、長さＬを２８ｍｍ以上としたサンプルは、強度割合が著しく低下してしまうことがあり、絶縁碍子の割れが生じやすいことが確認された。尚、長さＬを３５ｍｍ以上としたサンプルは、絶縁碍子のうち加締め部の内側に位置する部位において割れが生じてしまい、長さＬを２８ｍｍ以上３４ｍｍ以下としたサンプルは、絶縁碍子のうち加締め部の内側に位置する部位において割れは生じることなく、絶縁碍子の後端部において割れが生じてしまった。

このように絶縁碍子の後端部において割れが生じるサンプル（すなわち、長さＬを２８ｍｍ以上３４ｍｍ以下としたサンプル）のうち、面積Ｄを８ｍｍ²以上としたもの（図４，５において、白抜き記号で試験結果を示したもの）は、強度割合が格段に高まり、絶縁碍子の割れ抑制効果に優れるできることが分かった。これは、面積Ｄを８ｍｍ²以上としたことで、負荷が加えられた際に、端子電極の頭部から絶縁碍子の後端面に加わる荷重が効果的に分散し、ひいては絶縁碍子の後端部に加わる引張り荷重が低減したことによると考えられる。

次いで、長さＬを３０ｍｍとした上で、前記厚さｔ（ｍｍ）及び面積Ｄ（ｍｍ²）を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述の割れ荷重評価試験を行った。図６に、当該試験の試験結果を示す。

尚、図６においては、厚さｔを０．２ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒丸で示し、厚さｔを０．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒三角で示し、厚さｔを０．７ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒正方形で示す。また、厚さｔを１．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き丸で示し、厚さｔを１．２ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き三角で示し、厚さｔを１．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き正方形で示し、厚さｔを１．７ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き菱形で示し、厚さｔを２．０ｍｍとしたサンプルの試験結果をバツ印で示す。尚、参考として、表２に、各サンプルの強度割合を示す。

図６及び表２に示すように、面積Ｄを８ｍｍ²以上とした上で、厚さｔを１．０ｍｍ以上としたサンプル（図６において、白抜き記号又はバツ印で結果を示したもの）は、強度割合が著しく増大し、優れた耐久性を有することが分かった。これは、脚部から加わる力に対して、絶縁碍子の後端部が十分な強度を備えていたためであると考えられる。

上記試験の結果より、長さＬが２８ｍｍ以上３４ｍｍ以下とされ、絶縁碍子の後端部における破損がより懸念される点火プラグにおいて、絶縁碍子の破損をより確実に防止するためには、面積Ｄを８ｍｍ²以上とするとともに、厚さｔを１．０ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。

次いで、長さＬを３０ｍｍ又は２５ｍｍとした上で、面積Ｄ（ｍｍ²）及び絶縁碍子の平坦部の面積Ａ（ｍｍ²）を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述の割れ荷重評価試験を行った。図７に、長さＬを３０ｍｍとしたサンプルにおける試験結果を示し、図８に、長さＬを２５ｍｍとしたサンプルにおける試験結果を示す。

尚、図７及び図８においては、面積Ａを１０ｍｍ²としたサンプルの試験結果を白抜き丸で示し、面積Ａを１５ｍｍ²としたサンプルの試験結果を白抜き三角で示し、面積Ａを２０ｍｍ²としたサンプルの試験結果を白抜き正方形で示し、面積Ａを２５ｍｍ²としたサンプルの試験結果を白抜き菱形で示す。また、面積Ａを３０ｍｍ²としたサンプルの試験結果を黒丸で示し、面積Ａを３５ｍｍ²としたサンプルの試験結果を黒三角で示す。尚、各サンプルともに、厚さｔを１．５ｍｍとした。

図７及び図８に示すように、面積Ａを２５ｍｍ²以下としたサンプル（図７及び図８において、白抜き記号にて結果を示したもの）は、面積Ｄを８ｍｍ²未満とした場合に、強度割合が低く、絶縁碍子の後端部における割れが生じやすかったが、面積Ｄを８ｍｍ²以上とすることで、強度割合が大きく増大し、面積Ａを２５ｍｍ²超としたサンプルと同程度以上の優れた耐久性を実現できることが明らかとなった。

また特に、図７に示すように、長さＬを２８ｍｍ以上とし、かつ、面積Ａを２５ｍｍ²以下としたものは、面積Ｄを８ｍｍ²未満とした場合に、強度割合が非常に低くなり、絶縁碍子の後端部における割れが極めて生じやすかったが、面積Ｄを８ｍｍ²以上とすることで、強度割合が飛躍的に増大し、良好な耐久性を実現できることが分かった。

上記試験の結果より、面積Ａが２５ｍｍ²以下とされ、絶縁碍子の後端部における破損がより懸念される点火プラグにおいて、絶縁碍子の破損をより確実に防止するためには、面積Ｄを８ｍｍ²以上とするとともに、厚さｔを１．０ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。

また、長さＬが２８ｍｍ以上とされるとともに、面積Ａが２５ｍｍ²以下とされ、後端部における割れが特に懸念される絶縁碍子においては、厚さｔを１．０ｍｍ以上とし、かつ、面積Ｄを８ｍｍ²以上とすることが、絶縁碍子の破損防止を図る上で、極めて効果的に作用するといえる。

次いで、長さＬを３０ｍｍ又は２５ｍｍとした上で、頭部の先端部に、頭部の先端側端面の外径以上の外径を有する鍔状部位を設けるとともに、当該鍔状部位の軸線に沿った厚さＸ（ｍｍ）を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、上述の割れ荷重評価試験を行った。図９に、長さＬを３０ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、図１０に、長さＬを２５ｍｍとしたサンプルの試験結果を示す。尚、当該試験においては、長さＬを２７ｍｍとし、面積Ｄを２０ｍｍ²とし、厚さｔを１．５ｍｍとした点火プラグにおける割れ荷重を基準として、各サンプルの強度割合を算出した。

また、図９及び図１０においては、厚さＸを０．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒丸で示し、厚さＸを１．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒三角で示し、厚さＸを１．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を黒四角で示し、厚さＸを２．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き丸で示し、厚さＸを２．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き三角で示し、厚さＸを３．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を白抜き四角で示す。さらに、各サンプルともに、厚さｔを１．５ｍｍとした。加えて、長さＬを３０ｍｍとしたサンプルは、面積Ａを３０ｍｍ²とし、長さＬを２５ｍｍとしたサンプルは、面積Ａを２５ｍｍ²とした。

図９及び図１０に示すように、厚さＸを２．０ｍｍ以上としたサンプル（図９及び図１０において、白抜き記号にて結果を示したもの）は、面積Ｄを８ｍｍ²未満とした場合に、強度割合が非常に低くなり、絶縁碍子の後端部における割れが生じやすかったが、面積Ｄを８ｍｍ²以上とすることで、強度割合が顕著に増大し、優れた耐久性を実現できることが明らかとなった。

上記試験の結果より、厚さｔを１．０ｍｍ以上とするとともに、面積Ｄを８ｍｍ²以上とすることは、距離Ｘが２．０ｍｍ以下とされ（すなわち、頭部のうち、その先端から軸線方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位が、頭部の先端側端面の外径以上の外径を有し）、絶縁碍子の後端部における破損がより生じやすい点火プラグにおいて、特に有意であるといえる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態においては、頭部６Ｂのうち、その先端から軸線ＣＬ１方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位が、頭部６Ｂの先端側端面の外径以上の外径を有するように構成されている。これに対して、図１１に示すように、頭部３６Ｂの最先端部に径方向外側に突出する鍔部３６Ｄを設け、頭部３６Ｂのうち、その先端から軸線ＣＬ１方向後端側に２ｍｍの範囲内に位置する部位の少なくとも一部が、頭部３６Ｂの先端側端面の外径未満の外径を有するように端子電極３６を構成してもよい。この場合には、頭部３６Ｂに負荷が加わった際に、頭部３６Ｂから絶縁碍子２に加わる荷重を低減させることができ、絶縁碍子２の後端部における破損をより確実に防止することができる。

（ｂ）上記実施形態では、後端側胴部１０に溝部３１が設けられているが、溝部３１を設けなくてもよい。

（ｃ）上記実施形態において、点火プラグ１は、火花放電間隙２８において火花放電を生じさせることで、燃料ガス（混合気）へと着火するものであるが、本発明の技術思想を適用可能な点火プラグの構成はこれに限定されるものではない。従って、例えば、絶縁碍子の先端部にキャビティ部（空間）を有し、キャビティ部において生成されたプラズマを噴出することで、燃料ガスへと着火する点火プラグ（プラズマジェット点火プラグ）に対して、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。

（ｄ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

１…点火プラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
２Ａ…最薄肉部
２Ｆ…（絶縁碍子の）平坦部
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
６…端子電極
６Ａ…脚部
６Ｂ…頭部
６Ｆ…（端子電極の）平坦部
ＣＬ１…軸線
ＰＡ１…（絶縁碍子の平坦部の）投影領域
ＰＡ２…（端子電極の平坦部の）投影領域

構成１．本構成の点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記軸孔の後端側に挿通される棒状の脚部、及び、前記絶縁体の後端から露出する頭部を具備する端子電極と、
前記絶縁体の外周に配設され、自身の後端から前記絶縁体の一部が露出する筒状の主体金具とを備え、
前記絶縁体のうち前記主体金具の後端から露出する部位の前記軸線に沿った長さＬが２８ｍｍ以上３４ｍｍ以下である点火プラグであって、
前記絶縁体の後端から前記軸線方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、前記絶縁体の最薄肉部の厚さｔが１．０ｍｍ以上であり、
前記頭部の先端側端面、及び、前記絶縁体の後端面は平坦部を有し、
前記軸線と直交する平面に対して、前記軸線に沿って前記絶縁体の後端面の平坦部と前記頭部の先端側端面の平坦部とを投影させたとき、前記後端面の平坦部の投影領域と前記先端側端面の平坦部の投影領域とが重なる領域の面積Ｄが８ｍｍ²以上とされ、
前記絶縁体の後端面の平坦部の面積が２５ｍｍ ² 以下とされることを特徴とする。

さらに、長さＬを３４ｍｍ超とした場合には、頭部に負荷が加わった際に、絶縁体の主体金具から露出する部位（後端側胴部）のうち、先端側に位置する部位（主体金具の近傍に位置する部位）において破損が生じてしまうおそれがあるが、上記構成１によれば、長さＬが３４ｍｍ以下とされているため、後端側胴部の先端側における破損を効果的に防止することができる。その結果、厚さｔを１．０ｍｍとし、かつ、面積Ｄを８ｍｍ²以上とすることにより奏される、絶縁体の後端部における破損防止効果と相俟って、絶縁体の各部において破損の発生をより確実に防止することができる。
加えて、上記構成１によれば、絶縁体の平坦部の面積が２５ｍｍ ² 以下とされているため、絶縁体の後端部の強度が比較的低いものとなりやすい。従って、絶縁体の後端部における破損がより懸念されるが、上記構成１を採用することで、絶縁体の後端部における破損をより確実に防止することができる。換言すれば、上記構成１は、長さＬが２８ｍｍ以上とされるとともに、絶縁体の平坦部の面積が２５ｍｍ ² 以下とされ、絶縁体の後端部における破損が一層懸念される点火プラグにおいて、特に有効である。

構成２．本構成の点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記軸孔の後端側に挿通される棒状の脚部、及び、前記絶縁体の後端から露出する頭部を具備する端子電極と、
前記絶縁体の外周に配設された筒状の主体金具とを備える点火プラグであって、
前記絶縁体の後端から前記軸線方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、前記絶縁体の最薄肉部の厚さｔが１．０ｍｍ以上であり、
前記頭部の先端側端面、及び、前記絶縁体の後端面は平坦部を有し、
前記絶縁体の後端面の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされ、
前記軸線と直交する平面に対して、前記軸線に沿って前記絶縁体の後端面の平坦部と前記頭部の先端側端面の平坦部とを投影させたとき、前記後端面の平坦部の投影領域と前記先端側端面の平坦部の投影領域とが重なる領域の面積Ｄが８ｍｍ²以上とされることを特徴とする。

絶縁体の平坦部の面積が小さい場合には、絶縁体の後端部の強度が比較的低くなりやすい。そのため、上記構成２のように、絶縁体の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされている場合には、振動に伴う絶縁体の後端部における破損がより懸念される。

この点、上記構成２によれば、前記厚さｔが１．０ｍｍ以上とされているため、絶縁体が脚部の接触に抗する十分な強度を有することとなり、脚部の接触による絶縁体の後端部における破損をより確実に防止することができる。

以上のように、上記構成２によれば、絶縁体の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされ、絶縁体の後端部における破損が懸念される場合であっても、絶縁体の後端部における破損を効果的に防止することができる。

構成３．本構成の点火プラグは、上記構成１又は２において、前記頭部のうち、その先端から前記軸線方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位は、前記頭部の先端側端面の外径以上の外径を有することを特徴とする。

上記構成３によれば、頭部のうち、その先端から軸線方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位が、頭部の先端側端面の外径以上の外径を有するように構成されている。すなわち、頭部のうち絶縁体の後端面に接触する部位が軸線方向に沿って２ｍｍ以上の厚さを有している。そのため、振動に伴い頭部から絶縁体の後端面に加わる荷重が大きなものとなりやすく、絶縁碍子の後端部における破損が極めて懸念されるが、上記構成１等を採用することで、絶縁碍子の後端部における破損をより確実に防止することができる。換言すれば、上記構成１等は、頭部のうち、その先端から軸線方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位が、頭部の先端側端面の外径以上の外径を有する場合において、特に有意である。

加えて、図２に示すように、頭部６Ｂの先端側端面には、平面状の平坦部６Ｆが設けられており、本実施形態では、前記平坦部６Ｆが、絶縁碍子２の後端面に設けられた平面状の平坦部２Ｆに接触している。尚、本実施形態においては、点火プラグ１の小型化を図るべく、絶縁碍子２が小径化されており、絶縁碍子２の平坦部２Ｆの面積Ａが２５ｍｍ²以下とされている（面積Ａは、例えば、１０ｍｍ ² 以上とされる）。また、絶縁碍子２の少なくとも一部（例えば、後端側胴部１０）の外表面には釉薬層が設けられており、この釉薬層を平坦部２Ｆまで設けてもよい。

尚、本実施形態では、長さＬが２８ｍｍ以上とされるとともに、平坦部２Ｆの面積が２５ｍｍ²以下とされ、後端部における破損が非常に懸念される絶縁碍子２に対して、厚さｔが１．０ｍｍ以上とされるとともに、面積Ｄが８ｍｍ²以上とされている。これに対して、長さＬが２８ｍｍ未満であり、平坦部２Ｆの面積が２５ｍｍ²以下とされた絶縁碍子（上記実施形態の絶縁碍子２ほどではないが、後端部における破損が懸念される絶縁碍子）に対して、厚さｔを１．０ｍｍ以上とするとともに、面積Ｄを８ｍｍ²以上としてもよい。

Claims (4)

1. 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
   前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
   前記軸孔の後端側に挿通される棒状の脚部、及び、前記絶縁体の後端から露出する頭部を具備する端子電極と、
   前記絶縁体の外周に配設され、自身の後端から前記絶縁体の一部が露出する筒状の主体金具とを備え、
   前記絶縁体のうち前記主体金具の後端から露出する部位の前記軸線に沿った長さＬが２８ｍｍ以上３４ｍｍ以下である点火プラグであって、
   前記絶縁体の後端から前記軸線方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、前記絶縁体の最薄肉部の厚さｔが１．０ｍｍ以上であり、
   前記頭部の先端側端面、及び、前記絶縁体の後端面は平坦部を有し、
   前記軸線と直交する平面に対して、前記軸線に沿って前記絶縁体の後端面の平坦部と前記頭部の先端側端面の平坦部とを投影させたとき、前記後端面の平坦部の投影領域と前記先端側端面の平坦部の投影領域とが重なる領域の面積Ｄが８ｍｍ²以上とされることを特徴とする点火プラグ。
2. 前記絶縁体の後端面の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
3. 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
   前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
   前記軸孔の後端側に挿通される棒状の脚部、及び、前記絶縁体の後端から露出する頭部を具備する端子電極と、
   前記絶縁体の外周に配設された筒状の主体金具とを備える点火プラグであって、
   前記絶縁体の後端から前記軸線方向先端側に５．５ｍｍの範囲内において、前記絶縁体の最薄肉部の厚さｔが１．０ｍｍ以上であり、
   前記頭部の先端側端面、及び、前記絶縁体の後端面は平坦部を有し、
   前記絶縁体の後端面の平坦部の面積が２５ｍｍ²以下とされ、
   前記軸線と直交する平面に対して、前記軸線に沿って前記絶縁体の後端面の平坦部と前記頭部の先端側端面の平坦部とを投影させたとき、前記後端面の平坦部の投影領域と前記先端側端面の平坦部の投影領域とが重なる領域の面積Ｄが８ｍｍ²以上とされることを特徴とする点火プラグ。
4. 前記頭部のうち、その先端から前記軸線方向後端側に少なくとも２ｍｍの範囲内に位置する部位は、前記頭部の先端側端面の外径以上の外径を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火プラグ。

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