JP2013218863A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁体と主体金具との間の距離が小さく、かつ、テーパ部及び段部間の距離が大きな点火プラグにおいて、絶縁体と主体金具との軸合わせ精度を飛躍的に向上させる。
【解決手段】点火プラグ１は、絶縁碍子２、主体金具３、及び、滑石２６を備え、絶縁碍子２は、滑石２６と接触するテーパ部１１と、主体金具３が係止される段部１４とを有する。主体金具３と絶縁碍子２との間の距離Ｋが１．５ｍｍ以下とされ、テーパ部１１から段部１４までの距離Ｌが２２．５ｍｍ以上とされる。軸線ＣＬ１を含む断面において、テーパ部１１の外形線ＯＬ１と軸線ＣＬ１に直交する直線ＳＬ１とのなす角の角度をαとし、段部１４の外形線ＯＬ２と軸線ＣＬ１に直交する直線ＳＬ２とのなす角の角度をβとしたとき、６３°≦α≦７３°、２３°≦β≦４５°、及び、９３°≦α＋β≦１１５°を満たす。
【選択図】 図２

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、例えば、内燃機関（エンジン）に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられる。一般的に点火プラグは、軸線方向に延びる筒状の絶縁体と、絶縁体の内部に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に設けられ、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。また、絶縁体は、その外周に、先端側に向けて拡径するテーパ部と、当該テーパ部よりも先端側において、先端側に向けて縮径する段部とを備えている。そして、絶縁体は、前記段部において直接又は間接的に主体金具に係止されている。

加えて、主体金具と絶縁体との間における気密性を向上させるべく、主体金具と絶縁体との間に滑石が設けられる。当該滑石は、主体金具の後端側において、絶縁体の前記テーパ部に接触している（例えば、特許文献１等参照）。尚、一般に滑石は、気密性のより確実な向上を図るべく、主体金具及び絶縁体間に配置された後に、所定のプレス用治具により押圧されることでその充填密度が高められる。

特開２００６−９２９５５号公報

ところで、滑石を充填（押圧）する際には、絶縁体の前記テーパ部や前記段部に対して力が加わることとなる。そのため、テーパ部や段部が径方向に沿って移動してしまい、主体金具の中心軸に対して絶縁体の軸線がずれてしまったり、傾いてしまったりするおそれがある。軸ずれや傾きが生じてしまうと、中心電極と主体金具との間で横飛火等の異常な火花放電が生じやすくなってしまうおそれがある。特に、小径化の要求に応えるべく、絶縁体の先端部と主体金具の先端内周との間の径方向に沿った距離が比較的小さく設定された点火プラグにおいては、軸ずれや傾きが軽微なものであっても、異常な火花放電の発生が懸念される。

また近年では、点火プラグの長尺化を図るべく、軸線に沿ったテーパ部及び段部間の距離が大きくされ得るが、このような点火プラグにおいては、テーパ部や段部の移動量が微小なものであっても、軸ずれや傾きが大きなものとなってしまう。すなわち、絶縁体の先端部と主体金具の先端内周との間の径方向に沿った距離が比較的小さく、かつ、軸線に沿ったテーパ部及び段部間の距離が比較的大きな点火プラグにおいては、その製造時において、軸ずれや傾きが大きなものとなりやすいにも関わらず、異常放電の抑制のために軸ずれや傾きを非常に小さく抑える必要があり、高い軸合わせの精度が要求される。

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、絶縁体の先端部と主体金具の先端内周との間の径方向に沿った距離が比較的小さく、かつ、軸線に沿ったテーパ部及び段部間の距離が比較的大きな点火プラグにおいて、絶縁体の軸線と主体金具の中心軸との軸合わせ精度を飛躍的に向上させることにある。

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た中心電極と、
前記絶縁体の外周に配設された筒状の主体金具と、
前記絶縁体と前記主体金具との間に充填された滑石とを備え、
前記絶縁体は、
前記軸線方向先端側に向けて拡径し、前記滑石と接触するテーパ部と、
前記テーパ部よりも前記軸線方向先端側に位置するとともに、前記軸線方向先端側に向けて縮径し、前記主体金具が直接又は間接的に係止される段部とを有し
前記軸線と直交する方向に沿った、前記主体金具の先端内周と前記絶縁体との間の距離が１．５ｍｍ以下であり、
前記軸線に沿った、前記テーパ部の先端から前記段部の後端までの距離が２２．５ｍｍ以上の点火プラグであって、
前記軸線を含む断面において、
前記テーパ部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をαとし、前記段部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をβとしたとき、６３°≦α≦７３°、２３°≦β≦４５°、及び、９３°≦α＋β≦１１５°を満たすことを特徴とする。

尚、軸線を含む断面において、テーパ部の外形線が湾曲線状となっていたり、異なる方向に延びる複数の線分により形成されていたりする（すなわち、直線状でない）場合、角度αとあるのは、テーパ部の後端及び先端を結んだ直線と、軸線と直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をいう。また、軸線を含む断面において、段部の外形線が直線状でない場合、角度βとあるのは、段部の後端及び先端を結んだ直線と、軸線と直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をいう。

上記構成１によれば、滑石が接触するテーパ部の角度αが、６３°≦αを満たすように構成されている。従って、滑石の充填時に、滑石の上側（軸線方向後端側）に加えて、滑石の下側（軸線方向先端側）も十分に崩れることとなり、滑石の粒径を全体的に小さなものとすることができる。これにより、滑石の充填密度を均一化させることができ、充填時の押圧力が滑石により拡散してしまったり、吸収されてしまったりすることをより確実に防止できる。その結果、充填時の押圧力をテーパ部や段部へとより確実に伝達することができる。

そして、滑石の充填に伴いテーパ部へと加わる押圧力は、テーパ部に沿う力とテーパ部と直交しテーパ部を軸線側に向けて押圧する力とに分解される（図９参照）。上記構成１によれば、テーパ部の角度αが、α≦７３°を満たすように構成されているため、テーパ部を軸線側へと押圧する力をより大きなものとすることができる。その結果、上述の通り、６３°≦αを満たしテーパ部へとより確実に押圧力が伝達されることと相俟って、テーパ部における径方向に沿った移動を極めて効果的に抑制することができる。

さらに、滑石の充填に伴い段部へと加わる押圧力は、段部に直交する力と段部に沿い段部を軸線側に向けて押圧する力とに分解される（図１０参照）。上記構成１によれば、２３°≦β≦４５°を満たすように構成されているため、段部を軸線側へと押圧する力をより大きなものとすることができる。その結果、段部に対してより確実に押圧力が伝達されることと相俟って、段部における径方向に沿った移動を極めて効果的に抑制することができる。

加えて、上記構成１によれば、９３°≦α＋β≦１１５°を満たすように構成されている。そのため、テーパ部を軸線側へと押圧する力と、段部を軸線側へと押圧する力との双方をより確実に増大させることができる。従って、テーパ部及び段部の双方において径方向に沿った移動をより一層確実に抑制することができる。

以上のように、上記構成１によれば、上述した作用効果が相乗的に作用することで、絶縁体の軸線と主体金具の中心軸との軸合わせ精度を飛躍的に向上させることができる。

構成２．本構成の点火プラグは、上記構成１において、前記絶縁体と前記主体金具との間において、前記テーパ部及び前記滑石に接触する環状の先端側パッキンを備え、
前記軸線に沿った前記テーパ部の長さをＬ２（ｍｍ）とし、前記先端側パッキンのうち前記テーパ部に接触する部位の後端から前記テーパ部の先端までの前記軸線に沿った距離をＬ３（ｍｍ）としたとき、Ｌ３≦０．８×Ｌ２を満たすことを特徴とする。

上記構成２によれば、Ｌ３≦０．８×Ｌ２を満たすように構成されているため、テーパ部のより広範囲に対して滑石を接触させることができる。従って、テーパ部を軸線側へと押圧する力を一層大きなものとすることができ、テーパ部における径方向に沿った移動を一層効果的に抑制することができる。その結果、軸合わせ精度の更なる向上を図ることができる。

構成３．本構成の点火プラグは、上記構成２において、前記絶縁体と前記主体金具との間において、前記先端側パッキンとの間で前記滑石を挟んで配置される環状の後端側パッキンを備え、
前記軸線を含む断面において、前記先端側パッキン及び前記後端側パッキンは断面円形状をなし、前記先端側パッキンの直径が、前記後端側パッキンの直径よりも小さいことを特徴とする。

尚、滑石の充填などに伴い、パッキンに変形が生じている場合において、「パッキンの直径」とあるのは、パッキンの断面面積と同一の面積を有する円の直径をいう。

上記構成３によれば、先端側パッキンの直径が比較的小さくされるため、テーパ部のより一層広範囲に滑石を接触させることができる。従って、テーパ部における径方向に沿った移動を一段と抑制することができ、軸合わせ精度をさらに向上させることができる。

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、前記絶縁体のうち、少なくとも前記滑石が外周に位置する部位の表面は、釉薬層で覆われることを特徴とする。

上記構成４によれば、絶縁体のうち滑石が外周に位置する部位の表面は、釉薬層で覆われている。従って、滑石の充填時において、絶縁体及び滑石間で生じる摩擦力を低減させることができ、滑石を下側（軸線方向先端側）へとより流れ込みやすくすることができる。これにより、滑石の充填密度をより均一化させることができ、充填時の押圧力をテーパ部や段部へと一層確実に伝達させることができる。その結果、軸合わせ精度のより一層の向上を図ることができる。

点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。 （ａ）は、テーパ部の構成等を示す部分拡大断面図であり、（ｂ）は、段部の構成等を示す部分拡大断面図である。 （ａ），（ｂ）は、テーパ部の別例を示す部分拡大断面図である。 （ａ），（ｂ）は、段部の別例を示す部分拡大断面図である。 長さＬ２や距離Ｌ３等を示す部分拡大断面図である。 滑石充填工程の一過程を示す一部破断正面図である。 滑石充填工程の一過程を示す一部破断正面図である。 ずれ量Ｘを説明するための点火プラグ先端部の底面模式図である。 テーパ部に加わる力を説明するための断面模式図である。 段部に加わる力を説明するための断面模式図である。 Ｌ３／Ｌ２を種々変更した場合における、芯出し精度評価試験の結果を示すグラフである。 釉薬層の有無を変更した場合における、芯出し精度評価試験の結果を示すグラフである。

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の先端から先端側に向けて延び、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて拡径するテーパ部１１と、当該テーパ部１１よりも先端側において径方向外側に突出形成された大径部１２と、当該大径部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１３と、当該中胴部１３の先端から先端側に向けて延び、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて縮径する段部１４と、当該段部１４よりも先端側に形成された脚長部１５とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、テーパ部１１、大径部１２、中胴部１３、段部１４、及び、大部分の脚長部１５は、主体金具３の内部に収容されている。また、前記段部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、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１方向に延びる軸孔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。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）など〕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、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、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。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

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、その外周面には点火プラグ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）１６が形成されている。また、ねじ部１６の後端側には座部１７が外周側に向けて膨出形成されており、ねじ部１６後端のねじ首１８にはリング状のガスケット１９が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、点火プラグ１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２０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２１が設けられている。

さらに、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するための突部２２が径方向内側に向けて突出形成されている。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が前記突部２２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２１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、段部１４及び突部２２間には、円環状の板パッキン２３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１５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、主体金具３と絶縁碍子２との間には、それぞれ所定の金属（例えば、鉄等）により環状に形成された先端側パッキン２４と後端側パッキン２５とが設けられ、両パッキン２４，２５間には滑石（タルク）２６の粉末が充填されている。

先端側パッキン２４は、前記テーパ部１１に接触するとともに、軸線ＣＬ１を含む断面において断面円形状をなしている。また、後端側パッキン２５は、先端側パッキン２４よりも後端側において、主体金具３の加締め部２１の内周面と絶縁碍子２の後端側胴部１０とに接触しており、軸線ＣＬ１を含む断面において断面円形状をなしている。加えて、滑石２６は、両パッキン２４，２５間に配置された上で、後述する筒状の滑石プレス治具４６により軸線ＣＬ１方向先端側に向けて押圧されることで、圧縮・充填されている。

また、主体金具３の先端部には、略中間部分が曲げ返されて、その先端側側面が中心電極５の先端部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の先端部と接地電極２７の先端部との間には、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。

尚、本実施形態においては、点火プラグ１の小径化を図るべく、主体金具３が小径化されている。そのため、ねじ部１６のねじ径は比較的小径（例えば、Ｍ１２以下）とされており、その結果、主体金具３の先端内周と絶縁碍子２の先端部との間の軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った距離Ｋが１．５ｍｍ以下とされている。すなわち、主体金具３の中心軸に対して絶縁碍子２の軸線ＣＬ１が傾いてしまったり、ずれてしまったりしたときには、主体金具３の先端内周と絶縁碍子２との間の最短距離が非常に小さなものとなり、絶縁碍子２の表面を這った中心電極５と主体金具３の先端部との間における異常放電（いわゆる横飛火）が生じやすくなる構成となっている。

加えて、本実施形態における点火プラグ１は、軸線ＣＬ１に沿った長さが比較的大きなものとされており、軸線ＣＬ１に沿ったテーパ部１１の先端から段部１４の後端までの距離Ｌが２２．５ｍｍ以上とされている。すなわち、滑石２６の充填時におけるテーパ部１１や段部１４の移動量が微小なものであっても、軸ずれや傾きが比較的大きなものとなってしまう構成となっている。

上記のように、本実施形態の点火プラグ１は、その製造時において、軸ずれや傾きが大きなものとなりやすいにも関わらず、異常放電の抑制のために軸ずれや傾きを非常に小さく抑える必要があり、高い軸合わせの精度が要求される。

この点を鑑みて、本実施形態では、主体金具３に対する絶縁碍子２の軸ずれ等をより確実に防止すべく、絶縁碍子２や前記パッキン２４，２５等が次のように構成されている。

すなわち、図２（ａ），（ｂ）（尚、図２〜４においては、図示の便宜上、絶縁碍子２のハッチングを省略している）に示すように、軸線ＣＬ１を含む断面において、テーパ部１１の外形線ＯＬ１と軸線ＣＬ１に直交する直線ＳＬ１とのなす角のうち鋭角の角度をαとし、段部１４の外形線ＯＬ２と軸線ＣＬ１に直交する直線ＳＬ２とのなす角のうち鋭角の角度をβとしたとき、６３°≦α≦７３°、２３°≦β≦４５°、及び、９３°≦α＋β≦１１５°を満たすように構成されている。

尚、図３（ａ），（ｂ）に示すように、軸線ＣＬ１を含む断面において、テーパ部３１の外形線が湾曲線状となっていたり、テーパ部３２の外形線が異なる方向に延びる複数の線分により形成されていたりする（すなわち、直線状でない）場合、角度αとあるのは、テーパ部３１（３２）の後端及び先端を結んだ直線ＶＬ１（ＶＬ２）と、軸線ＣＬ１に直交する直線ＳＬ１とのなす角のうち鋭角の角度をいう。

また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、軸線ＣＬ１を含む断面において、段部３３の外形線が湾曲線状となっていたり、段部３４の外形線が異なる方向に延びる複数の線分により形成されていたりする（すなわち、直線状でない）場合、角度βとあるのは、段部３３（３４）の後端及び先端を結んだ直線ＶＬ３（ＶＬ４）と、軸線ＣＬ１に直交する直線ＳＬ２とのなす角のうち鋭角の角度をいう。

加えて、本実施形態では、図５に示すように、軸線ＣＬ１に沿ったテーパ部１１の長さをＬ２（ｍｍ）とし、先端側パッキン２４のうちテーパ部１１に接触する部位の後端からテーパ部１１の先端までの軸線ＣＬ１に沿った距離をＬ３（ｍｍ）としたとき、Ｌ３≦０．８×Ｌ２を満たすように構成されている。すなわち、テーパ部１１のうち滑石２６が接触する部位の軸線ＣＬ１に沿った長さＬ４が、前記長さＬ２に対して十分に大きなものとなるように構成されている。

さらに、軸線ＣＬ１を含む断面において、先端側パッキン２４の直径Ｄ１は、後端側パッキン２５の直径Ｄ２よりも小さなものとされている。尚、滑石２６の充填などに伴い、先端側パッキン２４や後端側パッキン２５に変形が生じている場合において、「パッキンの直径」とあるのは、パッキンの断面面積と同一の面積を有する円の直径をいう。

また、本実施形態において、前記後端側胴部１０の表面全域は、釉薬層で覆われている。尚、絶縁碍子２のうち滑石２６が外周に位置する部位の表面のみを釉薬層で覆うこととしてもよい。

次に、上記のように構成されてなる点火プラグ１の製造方法について説明する。

まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えば、鉄系素材やステンレス素材）に対して冷間鍛造加工等により概形を形成するとともに、貫通孔を形成する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。

続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金からなる直棒状の接地電極２７が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１６が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。尚、得られた主体金具３の後端部は、円筒状（すなわち、加締め部２１が未形成の状態）となっている。

次いで、接地電極２７の溶接された主体金具３に、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。

一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用素地造粒物を調製するとともに、当該成形用素地造粒物を用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。そして、得られた成形体に対し、研削加工が施され整形されるとともに、整形されたものが焼成炉で焼成されることにより、絶縁碍子２が得られる。

また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したＮｉ合金に鍛造加工を施すことで中心電極５を作製する。

次に、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９は、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されたものが、抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から端子電極６で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱されることで焼成される。また、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０表面に釉薬層が同時に焼成される。尚、後端側胴部１０の表面に、事前に釉薬層を形成することとしてもよい。

その後、上記のようにそれぞれ作製された絶縁碍子２と主体金具３とが、滑石押圧工程を経て固定される。

詳述すると、滑石押圧工程においては、図６に示すように、主体金具３に絶縁碍子２を挿入した上で、金属製で筒状をなす受台４１により、軸線ＣＬ１が鉛直方向に沿って延びるようにして主体金具３を支持する。このとき、主体金具３は、自身の中心軸が受台４１の中心軸と一致するようにして配置される。

さらに、受台４１の内周下方側には、それぞれ筒状をなす金具ガイド４２と絶縁体ガイド４３とが取付けられている。

金具ガイド４２は、所定の金属材料により形成されるとともに、自身の下方に設けられた鉛直方向に沿って伸縮可能な第１の弾性部材４４により上方へと付勢された状態となっている。また、金具ガイド４２の上面４２Ａのうち少なくとも内周側は、外周側に向けて徐々に低くなるテーパ状となっており、受台４１により主体金具３を支持した際には、前記上面４２Ａのテーパ状部分に対して主体金具３の先端部内周が接触する。主体金具３の先端部が、上方に向けて付勢された金具ガイド４２の上面４２Ａ（テーパ状部分）に接触することで、受台４１に対する主体金具３の先端部の径方向に沿った相対移動が規制される。尚、金具ガイド４２の上面４２Ａには、接地電極２７を収容可能な凹部（図示せず）が設けられており、金具ガイド４２により主体金具３を支持する際には、前記凹部に接地電極２７が収容される。

絶縁体ガイド４３は、自身の中心軸と金具ガイド４２の中心軸とが一致した状態で金具ガイド４２に挿通されるとともに、所定の樹脂材料により形成されている。また、絶縁体ガイド４３の下方には、鉛直方向に沿って伸縮可能な第２の弾性部材４５が設けられており、当該第２の弾性部材４５により絶縁体ガイド４３は上方へと付勢された状態となっている。さらに、絶縁体ガイド４３の上面４３Ａは、外周側に向けて徐々に高くなるテーパ状をなっており、受台４１により主体金具３を支持した際には、前記上面４３Ａに対して絶縁碍子２の先端部外周が接触する。絶縁碍子２の先端部が、上方に向けて付勢された絶縁体ガイド４３の上面４３Ａに接触することで、受台４１に対する絶縁碍子２の先端部の径方向に沿った相対移動が規制される。尚、絶縁体ガイド４３の下方側であって、金具ガイド４２から露出する部位には、径方向外側に向けて突出し、金具ガイド４２の内径よりも外径の大きい突出部４３Ｂが設けられている。当該突出部４３Ｂにより、金具ガイド４２に対する絶縁体ガイド４３の上限位置が設定されている。一方で、金具ガイド４２に対する絶縁体ガイド４３の下限位置はある程度調節可能となるため、主体金具３の先端に対する絶縁碍子２の先端の突出量が異なる点火プラグ１を製造する場合であっても、金具ガイド４２及び絶縁体ガイド４３を共通に利用可能となっている。尚、金具ガイド４２の外周面は、受台４１に対してほぼ隙間なく接触しており、金具ガイド４２及び絶縁体ガイド４３は、受台４１に対して自身の径方向に沿って相対移動不能となっている。

製造方法の説明に戻り、主体金具３を受台４１により支持した後、絶縁碍子２（後端側胴部１０、及び、テーパ部１１）と主体金具３との間に形成された環状の空間５１に、先端側パッキン２４、及び、滑石２６をこの順序で配置する。

次いで、図７に示すように、軸線ＣＬ１（鉛直）方向に沿って移動可能な筒状の滑石プレス治具４６を下方へと移動させ、滑石プレス治具４６の先端部で滑石２６を押圧する。尚、滑石２６上に予め後端側パッキン２５を配置しておき、当該後端側パッキン２５を介して滑石２６を押圧することとしてもよい。

滑石押圧工程の後、滑石２６の軸線ＣＬ１方向後端側に位置する部位が削られた上で、滑石２６上に後端側パッキン２５が配置される。次いで、絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。より詳しくは、主体金具３の後端側の開口部に対して軸線ＣＬ１方向先端側に向けた荷重を加えて、当該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２１を形成することによって絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。

そして最後に、接地電極２７を中心電極５側に屈曲させるとともに、中心電極５及び接地電極２７間に形成される火花放電間隙２８の大きさを調節することで、上述した点火プラグ１が得られる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、滑石２６が接触するテーパ部１１の角度αが、６３°≦αを満たすように構成されている。従って、滑石２６の充填時に、滑石２６の上側（軸線ＣＬ１方向後端側）に加えて、滑石２６の下側（軸線ＣＬ１方向先端側）も十分に崩れることとなり、滑石２６の粒径を全体的に小さなものとすることができる。これにより、滑石２６の充填密度を均一化させることができ、充填時の押圧力が滑石２６により拡散してしまったり、吸収されてしまったりすることをより確実に防止できる。その結果、充填時の押圧力をテーパ部１１や段部１４へとより確実に伝達することができる。

また、本実施形態では、テーパ部１１の角度αが、α≦７３°を満たすように構成されているため、テーパ部１１を軸線ＣＬ１側へと押圧する力をより大きなものとすることができる。その結果、６３°≦αを満たしテーパ部１１へとより確実に押圧力が伝達されることと相俟って、テーパ部１１における径方向に沿った移動を極めて効果的に抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、２３°≦β≦４５°を満たすように構成されているため、段部１４を軸線ＣＬ１側へと押圧する力をより大きなものとすることができる。その結果、段部１４へとより確実に押圧力が伝達されることと相俟って、段部１４における径方向に沿った移動を極めて効果的に抑制することができる。

加えて、本実施形態では、９３°≦α＋β≦１１５°を満たすように構成されている。そのため、テーパ部１１を軸線ＣＬ１側へと押圧する力と、段部１４を軸線ＣＬ１側へと押圧する力との双方をより確実に増大させることができる。従って、テーパ部１１及び段部１４の双方において径方向に沿った移動をより一層確実に抑制することができる。

以上のように、本実施形態によれば、上述した作用効果が相乗的に作用することで、絶縁碍子２の軸線ＣＬ１と主体金具３の中心軸との軸合わせ精度を飛躍的に向上させることができる。

また、Ｌ３≦０．８×Ｌ２を満たすように構成されているため、テーパ部１１のより広範囲に対して滑石２６を接触させることができる。従って、テーパ部１１を軸線ＣＬ１側へと押圧する力を一層大きなものとすることができ、テーパ部１１における径方向に沿った移動を一層効果的に抑制することができる。その結果、軸合わせ精度の更なる向上を図ることができる。

加えて、軸線ＣＬ１を含む断面において、先端側パッキン２４及び後端側パッキン２５は断面円形状をなし、先端側パッキン２４の直径Ｄ１が、後端側パッキン２５の直径Ｄ２よりも小さくされている。このため、テーパ部１１のより一層広範囲に滑石２６を接触させることができる。従って、テーパ部１１における径方向に沿った移動を一段と抑制することができ、軸合わせ精度をさらに向上させることができる。

併せて、後端側胴部１０の表面は釉薬層で覆われているため、滑石２６の充填時において、絶縁碍子２及び滑石２６間で生じる摩擦力を低減させることができ、滑石２６を下側（軸線ＣＬ１方向先端側）へとより流れ込みやすくすることができる。これにより、滑石２６の充填密度をより均一化させることができ、充填時の押圧力をテーパ部１１や段部１４へと一層確実に伝達させることができる。その結果、軸合わせ精度のより一層の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、滑石押圧工程において、絶縁体ガイド４３により、受台４１に対する絶縁碍子２の先端部の径方向に沿った相対移動が規制されている。従って、絶縁碍子２の軸線ＣＬ１と、受台４１に支持される主体金具３の中心軸とを一層精度よく合わせることができる。

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、前記角度α及び前記角度βを種々変更した絶縁碍子について、芯出し精度評価試験を行った。芯出し精度評価試験の概要は次の通りである。すなわち、主体金具に対して絶縁碍子を挿入するとともに、主体金具及び絶縁碍子間に先端側パッキン及び滑石を配置した上で、滑石プレス治具により滑石を充填（押圧）した。そして、得られた点火プラグについて、図８に示すように、軸線方向先端側から見たときにおける絶縁碍子の軸線と主体金具の中心軸とのずれ量Ｘを測定し、ずれ量Ｘの２倍を偏芯量として算出した。ここで、偏芯量が０．１０ｍｍ以下となった場合には、主体金具の中心軸に対して絶縁碍子の軸線を非常に精度良く合わせることができるとして「○」の評価を下すこととした。一方で、偏芯量が０．１０ｍｍ超となった場合には、軸合わせの精度がやや低いとして「×」の評価を下すこととした。

表１に、当該試験の試験結果を示す。尚、表１において、カッコ内の数値は「α＋β」の値を示す。また、当該試験においては、絶縁体ガイドを用いることなく（すなわち、絶縁碍子の先端部を保持することなく）、滑石を充填した（以下の試験においても同様）。

表１に示すように、６３°≦α≦７３°、２３°≦β≦４５°、及び、９３°≦α＋β≦１１５°を満たすように構成した場合に、絶縁碍子の軸線と主体金具の中心軸とが非常に精度よく合うことが明らかとなった。これは、次の理由（１）〜（４）が相乗的に作用したことによると考えられる。
（１）６３°≦αとしたことで、滑石の充填時に、滑石プレス治具が接触する滑石の上側に加えて、滑石の下側も十分に崩れることとなり、滑石の粒径が全体的に小さなものとなったため、滑石の充填密度が均一化し、治具からの押圧力が滑石を介してテーパ部や段部へとより確実に伝達したこと。
（２）図９（図９及び図１０においては、図示の便宜上、絶縁碍子及び主体金具のハッチングを省略している）に示すように、滑石の充填に伴いテーパ部へと加わる押圧力ＦＡは、テーパ部に沿う力ＦＡ１とテーパ部を軸線側へと押圧する力ＦＡ２とに分解されるが、α≦７３°としたことで、前記力ＦＡ２が十分に大きなものとなり、テーパ部における径方向に沿った移動が抑制されたこと。
（３）図１０に示すように、滑石の充填に伴い段部へと加わる押圧力ＦＢは、段部に直交する力ＦＢ１と段部を軸線側へと押圧する力ＦＢ２とに分解されるが、２３°≦β≦４５°としたことで、前記力ＦＢ２が十分に大きなものとなり、段部における径方向に沿った移動が抑制されたこと。
（４）９３°≦α＋β≦１１５°としたことで、滑石の押圧に伴い、テーパ部を軸線側へと押圧する力ＦＡ２と、段部を軸線側へと押圧する力ＦＢ２との双方が十分に大きなものとなったため、テーパ部及び段部の双方において径方向に沿った移動がより確実に抑制され、ひいては絶縁碍子の全域において傾きや移動が抑制されたこと。

上記試験の結果より、絶縁体の軸線と主体金具の中心軸との軸合わせ精度を飛躍的に向上させるためには、６３°≦α≦７３°、２３°≦β≦４５°、及び、９３°≦α＋β≦１１５°を満たすように構成することが好ましいといえる。

次に、テーパ部に対する先端側パッキンの接触位置を変更することにより、前記長さＬ２に対する前記距離Ｌ３の割合（Ｌ３／Ｌ２）を種々変更したサンプルについて、上述の芯出し精度評価試験を行った。図１１に、当該試験の試験結果を示す。

図１１に示すように、Ｌ３／Ｌ２≦０．８（すなわち、Ｌ３≦０．８×Ｌ２）を満たすように構成した場合に、偏芯量が著しく減少し、軸合わせの精度がより一層向上することが分かった。これは、テーパ部のより広範囲に対して滑石が接触し、テーパ部における径方向に沿った移動が効果的に抑制されたためであると考えられる。

上記試験の結果より、主体金具の中心軸に対して絶縁碍子の軸線を一層精度良く合わせるという点から、Ｌ３≦０．８×Ｌ２を満たすように構成することが好ましいといえる。

次いで、少なくとも滑石が外周に位置する部位の表面を釉薬層で覆った絶縁碍子のサンプル（釉薬層あり）と、滑石が外周に位置する部位の表面を釉薬層で覆うことなく構成した絶縁碍子のサンプル（釉薬層なり）とを作製し、各サンプルについて上述の芯出し精度評価試験を行った。図１２に、当該試験の試験結果を示す。

図１２に示すように、絶縁碍子のうち滑石が外周に位置する部位の表面を釉薬層で覆った場合には、偏芯量をより一層低減できることが明らかとなった。これは、滑石の充填時において、絶縁碍子及び滑石間で生じる摩擦力が低減し、滑石が下側へとより流れ込みやすくなったため、滑石の充填密度がより均一化し、テーパ部に加わる力がより増大したことによると考えられる。

上記試験の結果より、主体金具の中心軸に対して絶縁碍子の軸線をより一層精度良く合わせるべく、絶縁碍子のうち少なくとも滑石が外周に位置する部位の表面を釉薬層で覆うことが好ましいといえる。

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、段部１４は、板パッキン２３を介して間接的に主体金具３（突部２２）に係止されているが、板パッキン２３を設けることなく、段部１４を直接的に主体金具３に係止することとしてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、軸線ＣＬ１を含む断面において、先端側パッキン２４の直径Ｄ１が後端側パッキン２５の直径Ｄ２よりも小さくなるように構成されているが、先端側パッキン２４の直径Ｄ１を後端側パッキン２５の直径Ｄ２以上としてもよい。

（ｃ）上記実施形態では、主体金具３の先端部に接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。

（ｄ）上記実施形態において、工具係合部２０は断面六角形状とされているが、工具係合部２０の形状は、このような形状に限定されるものではなく、例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等としてもよい。

１…点火プラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
１１…テーパ部
１４…段部
２４…先端側パッキン
２５…後端側パッキン
２６…滑石
ＣＬ１…軸線

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た中心電極と、
   前記絶縁体の外周に配設された筒状の主体金具と、
   前記絶縁体と前記主体金具との間に充填された滑石とを備え、
   前記絶縁体は、
   前記軸線方向先端側に向けて拡径し、前記滑石と接触するテーパ部と、
   前記テーパ部よりも前記軸線方向先端側に位置するとともに、前記軸線方向先端側に向けて縮径し、前記主体金具が直接又は間接的に係止される段部とを有し
   前記軸線と直交する方向に沿った、前記主体金具の先端内周と前記絶縁体との間の距離が１．５ｍｍ以下であり、
   前記軸線に沿った、前記テーパ部の先端から前記段部の後端までの距離が２２．５ｍｍ以上の点火プラグであって、
   前記軸線を含む断面において、
   前記テーパ部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をαとし、前記段部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をβとしたとき、６３°≦α≦７３°、２３°≦β≦４５°、及び、９３°≦α＋β≦１１５°を満たすことを特徴とする点火プラグ。
2. 前記絶縁体と前記主体金具との間において、前記テーパ部及び前記滑石に接触する環状の先端側パッキンを備え、
   前記軸線に沿った前記テーパ部の長さをＬ２（ｍｍ）とし、前記先端側パッキンのうち前記テーパ部に接触する部位の後端から前記テーパ部の先端までの前記軸線に沿った距離をＬ３（ｍｍ）としたとき、Ｌ３≦０．８×Ｌ２を満たすことを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
3. 前記絶縁体と前記主体金具との間において、前記先端側パッキンとの間で前記滑石を挟んで配置される環状の後端側パッキンを備え、
   前記軸線を含む断面において、前記先端側パッキン及び前記後端側パッキンは断面円形状をなし、前記先端側パッキンの直径が、前記後端側パッキンの直径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の点火プラグ。
4. 前記絶縁体のうち、少なくとも前記滑石が外周に位置する部位の表面は、釉薬層で覆われ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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