JP2013218900A - 電極付絶縁体及び点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】軸線と中心電極の中心軸との間における軸ずれや耐電圧性能の低下を招くことなく、中心電極のうち絶縁体から露出する部位の体積を増大させ、耐久性を向上させる。
【解決手段】電極付絶縁体３１は、軸線ＣＬ１方向に延びる軸孔４を有する絶縁碍子２と、軸孔４の先端側に挿通され、自身の先端部が絶縁碍子２の先端から露出する中心電極５とを備える。また、中心電極５のうち絶縁碍子２の先端から露出する部位には、自身の外径が軸孔４の最小径よりも大きい大径部５Ｂが設けられる。電極付絶縁体３１は、軸孔４の内周面に形成された段部４Ａに係止される鍔部２９Ａを有してなる係止部材２９を具備し、軸孔４内において、中心電極５及び係止部材２９が接合される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁体に対して中心電極が挿通されてなる電極付絶縁体、及び、電極付絶縁体を備えてなる点火プラグに関する。

点火プラグは、内燃機関等の燃焼装置に使用され、混合気への着火のために用いられるものである。一般に点火プラグは、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、軸孔の先端側に挿通され自身の先端部が絶縁体の先端から露出する中心電極とを有する電極付絶縁体を具備している。また、点火プラグは、前記電極付絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具と、主体金具に固定され、前記中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えている。そして、間隙に所定の電圧を印加し、間隙において火花放電を生じさせることで、混合気への着火がなされるようになっている。

加えて、一般に中心電極は、軸孔に対してその後端側開口から挿入され、自身の後端側に形成された径方向外側に膨出する鍔部が、軸孔の内周に設けられた段部に対して係止されている。ここで、中心電極の先端部を絶縁体の先端から露出させるべく、中心電極のうち絶縁体の先端から露出する部位の外径は、軸孔の最小径よりも小さなものとされる。

ところで、火花放電等に伴い中心電極は消耗し、前記間隙の大きさは徐々に増大する。そのため、火花放電を発生させるために必要な電圧（放電電圧）も徐々に増大することとなり、放電電圧が過度に大きくなってしまうと、火花放電を発生させることができなくなってしまう（いわゆる失火を招いてしまう）。

そこで、耐久性の向上を図るべく、中心電極のうち絶縁体の先端から露出する部位（中心電極のうち前記間隙を形成する部位）の外径を増大させ、失火に至るまでの中心電極の消耗体積を増大させることが考えられる。中心電極のうち絶縁体から露出する部位の体積を増大させる手法としては、中心電極を絶縁体に挿通した後に、中心電極の先端部外周に環状のリング部材を接合する手法が考えられる（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００２−１４１１５４号公報

しかしながら、上記手法では、絶縁体に中心電極を挿通した後にリング部材を接合するため、リング部材を接合する際に、中心電極に傾きが生じ、軸線と中心電極の中心軸との間において径方向に沿った軸ずれが生じてしまいやすい。軸ずれが生じてしまうと、間隙を所定の大きさで形成することができなくなってしまったり、中心電極及び主体金具間において絶縁体の表面を這う異常な放電（いわゆる横放電）が生じやすくなってしまったりするおそれがある。

これに対して、中心電極を太くすることで、中心電極のうち絶縁体の先端から露出する部位の体積を増大させることが考えられる。ところが、この場合には、中心電極の外径の増大に対応すべく軸孔の最小径を増大させる必要が生じる。そのため、絶縁体を薄くせざるを得ず、絶縁体における耐電圧性能の低下を招いてしまうおそれがある。

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、軸線と中心電極の中心軸との間における軸ずれや耐電圧性能の低下を招くことなく、中心電極のうち絶縁体から露出する部位の体積を増大させることができ、耐久性を向上させることができる電極付絶縁体及び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．本構成の電極付絶縁体は、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通され、自身の先端部が前記絶縁体の先端から露出する中心電極とを備え、
前記中心電極のうち前記絶縁体の先端から露出する部位に、自身の外径が前記軸孔の最小径よりも大きい大径部が設けられた電極付絶縁体であって、
前記軸孔の内周面に形成された段部に対して係止される鍔部を有してなる係止部材を具備し、
前記軸孔内において、前記中心電極及び前記係止部材が接合されていることを特徴とする。

上記構成１によれば、中心電極のうち絶縁体の先端から露出する部位には、自身の外径が軸孔の最小径よりも大きい大径部が設けられている。従って、失火に至るまでの中心電極の消耗体積を増大させることができ、耐久性の向上を図ることができる。

ところで、中心電極の先端部に大径部を設ける場合には、上述の通り、軸ずれや耐電圧性能の低下が懸念される。この点、上記構成１によれば、中心電極は、軸孔内において、係止部材に対して接合されるように構成されている。従って、中心電極を、軸孔に対してその先端側開口から挿入した上で、軸孔内に位置する係止部材に対して接合することにより、絶縁体に対して挿設することができる。すなわち、中心電極のうち絶縁体の先端から露出する部位に大径部を設けた上で、中心電極を絶縁体に挿設することができる。そのため、絶縁体に対する中心電極の挿通後に、リング部材を接合するといった手法において懸念される軸ずれの発生をより確実に防止することができ、軸線と中心電極の中心軸とを精度よく合わせることができる。また、上記構成１によれば、大径部の形成に合わせて、中心電極のうち軸孔内に挿入される部位の外径を増大させる必要はない。従って、絶縁体の肉厚を十分に維持することができ、優れた耐電圧性能を実現することができる。

構成２．本構成の電極付絶縁体は、上記構成１において、前記軸孔は、
前記段部よりも前記軸線方向先端側に位置する先端側軸孔と、
前記先端側軸孔の前記軸線方向後端側と隣接し、自身の内径が前記先端側軸孔の内径よりも大きい後端側軸孔とを有し、
前記後端側軸孔内に、前記中心電極と前記係止部材との接合部分の少なくとも一部が位置することを特徴とする。

上記構成２によれば、先端側軸孔よりも大径の後端側軸孔内に、中心電極と係止部材との接合部分の少なくとも一部が位置するように構成されている。従って、中心電極及び係止部材の接合面積をより大きなものとすることができ、両者の接合信頼性を高めることができる。また、中心電極及び係止部材の接合が容易となり、加工性を向上させることができる。

尚、絶縁体は、一般に軸線方向先端側に向けて外径が徐々に小さくなる縮径部を有しており、当該縮径部は、主体金具に対して直接又は間接的に係止される。そして、絶縁体の先端部の熱は縮径部及びその近傍を伝わって主体金具側へと引かれる。従って、絶縁体のうち縮径部よりも先端側の部位は比較的高温となりやすく、絶縁体のうち縮径部よりも後端側の部位は比較的低温となりやすい。

この点を鑑みて、縮径部を、段部（すなわち、後端側軸孔の先端部）よりも軸線方向先端側に設けることが好ましい。この場合には、縮径部よりも後端側に位置する後端側軸孔の内部を比較的低温とすることができる。従って、後端側軸孔（段部を含む）内に位置する前記接合部分の受熱量を低減させることができる。その結果、中心電極及び係止部材の接合信頼性をより高めることができる。

構成３．本構成の電極付絶縁体は、上記構成１又は２において、前記軸孔内には、前記絶縁体と前記係止部材とを固定する封着部材が設けられ、
前記封着部材に対して前記中心電極が接触していることを特徴とする。

上記構成３によれば、係止部材と絶縁体とを固定するための封着部材に対して中心電極が接触するように構成されている。従って、絶縁体に対して中心電極をより確実に固着することができる。その結果、長期間に亘って軸線と中心電極の中心軸とを精度よく合わせておくことができる。

構成４．本構成の電極付絶縁体は、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記大径部は、前記絶縁体に接触することを特徴とする。

上記構成４によれば、大径部を絶縁体に接触させることで、軸線方向における絶縁体に対する中心電極の相対位置を一義的に定めることができる。従って、軸線方向における中心電極の位置ずれをより確実に防止することができる。その結果、前記間隙を所望の位置に対して所望の大きさで設けることが一層容易に可能となる。

尚、大径部は、自身の外径が軸孔の最小径よりも大きなものであればよく、軸線方向に沿って外径が異なっていてもよい。従って、例えば、大径部を、第１大径部と、当該第１大径部よりも後端側に位置し、第１大径部よりも小径の第２大径部とから構成し、前記第２大径部を絶縁体に接触させることとしてもよい。

構成５．本構成の電極付絶縁体は、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記絶縁体の先端には、前記軸孔が前記軸線方向先端側に拡径する拡径部を有し、
前記大径部は、前記拡径部に係止されていることを特徴とする。

上記構成５によれば、大径部を拡径部に接触させることで、軸線方向における絶縁体に対する中心電極の相対位置を一義的に定めることができる。従って、軸線方向における中心電極の位置ずれをより確実に防止することができ、前記間隙を所望の位置に対して所望の大きさで設けることが一層容易に可能となる。

また、大径部を拡径部に係止することで、大径部の外周に対して軸線側に向けた押圧力を加えることができる。従って、軸線と中心電極の中心軸とを一層精度よく合わせることができる。

構成６．本構成の電極付絶縁体は、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記中心電極及び前記係止部材は、ねじ接合されていることを特徴とする。

上記構成６によれば、中心電極及び係止部材はねじ接合されている。従って、中心電極及び係止部材を容易に接合することができるとともに、両者間において優れた接合信頼性を実現することができる。

構成７．本構成の電極付絶縁体は、上記構成６において、前記中心電極の後端部には、前記係止部材に対する自身の相対回転を規制する電極回転規制部が設けられることを特徴とする。

上記構成７によれば、中心電極の後端部に設けられた電極回転規制部により、係止部材に対する中心電極の相対回転を規制することができる。従って、中心電極及び係止部材間においてねじの緩みが生じてしまうことをより確実に防止でき、両者の接合信頼性を一層向上させることができる。

構成８．本構成の電極付絶縁体は、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記係止部材には、前記絶縁体に対する自身の相対回転を規制する係止部材回転規制部が設けられることを特徴とする。

上記構成８によれば、係止部材に設けられた係止部材回転規制部により、絶縁体に対する係止部材の相対回転を規制することができる。従って、係止部材と絶縁体（段部）との接触状態を安定化させることができ、中心電極の受けた熱を係止部材を介して絶縁体側へと効率よく伝導させることができる。その結果、中心電極の耐消耗性を向上させることができ、耐久性の更なる向上を図ることができる。

また、係止部材と絶縁体（段部）との接触状態を安定化させることで、係止部材と絶縁体（軸孔）との間における気密性の向上を図ることができる。

さらに、中心電極及び係止部材がねじ接合される場合においては、係止部材回転規制部を利用することで、中心電極及び係止部材を容易にねじ接合することができる。

構成９．本構成の電極付絶縁体は、上記構成１乃至８のいずれかにおいて、前記軸孔内には、前記絶縁体と前記係止部材とを固定する封着部材が設けられ、
前記中心電極の後端部は、前記係止部材の後端よりも前記軸線方向後端側に突出し、前記封着部材に接触していることを特徴とする。

上記構成９によれば、封着部材に対する中心電極の接触面積を増大させることができる。従って、絶縁体に対する中心電極の固着性を一層向上させることができる。また、中心電極及び係止部材をねじ接合する場合においては、ねじの緩みをより一層確実に防止することができ、中心電極及び係止部材の接合信頼性をさらに高めることができる。

構成１０．本構成の電極付絶縁体は、上記構成３又は９において、前記封着部材は、ガラス成分を含むガラスシールであることを特徴とする。

上記構成１０によれば、封着部材は、ガラス成分を含むガラスシールにより構成されている。従って、絶縁体に対する中心電極の固着性をより一層向上させることができる。

構成１１．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至１０のいずれかに記載の電極付絶縁体と、
前記電極付絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えることを特徴とする。

上記構成１１によれば、基本的には上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。

構成１２．本構成の点火プラグは、上記構成１１において、前記間隙は、前記大径部の側周面と前記接地電極との間に形成されることを特徴とする。

点火プラグとしては、中心電極の先端面と接地電極との間で、軸線にほぼ沿った方向で火花放電を生じさせるタイプ（いわゆる平行電極タイプ）のものと、中心電極の側周面と接地電極との間で軸線と交差する方向で火花放電を生じさせるタイプ（いわゆる横放電タイプや斜め放電タイプ）のものが知られている。ここで、横放電タイプや斜め放電タイプの点火プラグにおいては、軸線と中心電極の中心軸との間に軸ずれが生じたときに、軸ずれ量が微小なものであっても、間隙の大きさが大きく変動してしまいやすい。換言すれば、横放電タイプや斜め放電タイプの点火プラグにおいては、軸線に対して中心電極の中心軸をより高精度で合わせることが要求される。

ここで、上記構成１２の点火プラグは、大径部の側周面と接地電極との間に間隙が形成されており、軸ずれに伴い間隙の大きさが著しく変動してしまうことが懸念される。しかしながら、上記構成１等の電極付絶縁体を用いることで、軸線と中心電極の中心軸とを高精度で合わせることができ、前述の懸念を払拭することができる。換言すれば、上記構成１等の電極付絶縁体は、大径部の側周面と接地電極との間に間隙が形成される点火プラグにおいて、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。 係止部材や中心電極の構成を示す部分拡大断面図である。 （ａ）は、係止部材に接合された中心電極を示す断面図であり、（ｂ）は、係止部材に接合された中心電極を示す平面図である。 （ａ）は、係止部材の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、係止部材の構成を示す斜視図である。 別の実施形態における、係止部材の構成を示す斜視図である。 別の実施形態における、中心電極等の構成を示す断面図である。 別の実施形態における、中心電極等の構成を示す断面図である。 別の実施形態における、中心電極等の構成を示す部分拡大断面図である。 別の実施形態における、中心電極及び係止部材の接合手法を説明するための部分拡大断面図である。 別の実施形態における、中心電極及び係止部材の接合手法を説明するための部分拡大断面図である。 別の実施形態における、中心電極及び係止部材の接合位置を説明するための部分拡大断面図である。 別の実施形態における、接地電極及び間隙の構成を示す一部破断拡大正面図である。 別の実施形態における、接地電極及び間隙の構成を示す一部破断拡大正面図である。 別の実施形態における、接地電極及び間隙の構成を示す一部破断拡大正面図である。

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の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、絶縁碍子２及び中心電極５を有する電極付絶縁体３１と、これを保持する筒状の主体金具３と、接地電極２７とを備えている。

絶縁碍子２は、筒状をなし、アルミナ等の絶縁性セラミックを焼成することで形成されている。また、絶縁碍子２は、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膨出部１１と、当該膨出部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いる。さらに、中胴部１２と脚長部１３との間には、脚長部１３の軸線ＣＬ１方向後端側に隣接し、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて外径が小さくなる縮径部１４が形成されている。そして、当該縮径部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。尚、本実施形態において、縮径部１４は、後述する段部４Ａよりも軸線ＣＬ１方向先端側に設けられている。また、脚長部１３の後端部の肉厚は、少なくとも所定値（例えば、１．０ｍｍ）以上とされており、絶縁碍子２は、良好な耐電圧性能を有するように構成されている。

さらに、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の先端側に前記中心電極５が挿通されている。中心電極５は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属からなり、その先端部が絶縁碍子２の先端から露出している。尚、中心電極５の内部に、熱伝導性に優れる金属（例えば、銅や銅合金、純Ｎｉ等）からなる内層を設け、中心電極５における耐久性の向上を図ることとしてもよい。

また、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。また、軸孔４内において、抵抗体７は、それぞれガラス成分を含んでなる導電性のガラスシール８（本発明の「封着部材」に相当する）、及び、ガラスシール９で挟まれている。そして、中心電極５及び端子電極６間は、抵抗体７及びガラスシール８，９を介して電気的に接続されている。また、ガラスシール８により、絶縁碍子２と後述する係止部材２９とが固定されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により形成されており、軸線ＣＬ１方向に延びる筒状をなしている。また、主体金具３の先端側外周には点火プラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関等）の取付孔に取付けるためのねじ部１５が形成されている。さらに、ねじ部１５の後端側の外周面には径方向外側に突出する鍔状の座部１６が形成され、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。加えて、座部１６よりも後端側には、点火プラグ１を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具が係合される断面六角形状の工具係合部１９が設けられている。また、工具係合部１９よりも後端側には、絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が径方向内側に向けて屈曲形成されている。

さらに、主体金具３の内周面には、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて内径が小さくなるテーパ部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、自身の縮径部１４が前記テーパ部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、縮径部１４及びテーパ部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の後端部と主体金具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間にはタルク（滑石）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及びタルク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、Ｎｉ合金からなる複数（本実施形態では、３本）の接地電極２７が接合されている。接地電極２７は、主体金具３の周方向に沿って等間隔に設けられており、その先端面が中心電極５の側周面と対向するように曲げ返されている。尚、接地電極２７の内部に、熱導電性に優れる金属（例えば、銅や銅合金など）からなる内層を設け、接地電極２７の耐久性向上を図ることとしてもよい。

加えて、中心電極５の先端部と各接地電極２７の先端面との間のそれぞれには、間隙２８が形成されており、当該間隙２８にて軸線ＣＬ１にほぼ直交する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、間隙２８は、後述する大径部５Ｂの側周面と各接地電極２７の先端面との間に形成されている。

次いで、軸孔４、軸孔４に挿通される中心電極５、及び、中心電極５に接合される係止部材２９等の構成について説明する。

本実施形態において、前記軸孔４は、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて内径が小さくなる段部４Ａと、段部４Ａよりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置する先端側軸孔４Ｂとを備えている。さらに、軸孔４は、先端側軸孔４Ｂの軸線ＣＬ１方向後端側と隣接し、その先端部に前記段部４Ａが形成されてなる後端側軸孔４Ｃを備えており、後端側軸孔４Ｃの内径は、先端側軸孔４Ｂの内径よりも大きくされている。尚、本実施形態では、軸線ＣＬ１に沿った、段部４Ａの先端から絶縁碍子２の先端までの距離Ｌが１５ｍｍ以上とされている。

さらに、図２に示すように、軸孔４（後端側軸孔４Ｃ）内には、前記段部４Ａに係止される鍔部２９Ａを有してなる係止部材２９Ａが配設されている。係止部材２９Ａは、筒状をなし、その内周に雌ねじ部２９Ｂを備えている。また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、係止部材２９Ａは、その後端部に径方向に沿って延びる溝部（本発明の「係止部材回転規制部」に相当する）２９Ｃを備えている。そして、前記溝部２９Ｃに対してガラスシール８が入り込むことで、絶縁碍子２に対する係止部材２９の相対回転が規制されるようになっている。

図１に戻り、中心電極５は、先端側軸孔４Ｂに挿入される本体部５Ａと、絶縁碍子２の先端から露出し、自身の外径が軸孔４の最小径よりも大きい鍔状の大径部５Ｂとを備えている。さらに、図２及び図３（ａ）に示すように、中心電極５は、前記本体部５Ａの後端から後端側に向けて延びるとともに、本体部５Ａよりも小径であり、かつ、前記雌ねじ部２９Ｂへと螺合可能な雄ねじを外周に有する雄ねじ部５Ｃを備えている。そして、当該雄ねじ部５Ｃが係止部材２９の雌ねじ部２９Ｂに螺合されることで、軸孔４内において、中心電極５及び係止部材２９がねじ接合されている。尚、本実施形態では、前記後端側軸孔４Ｃ内に、中心電極５と係止部材２９との接合部分の少なくとも一部が位置するように構成されている。また、前記大径部５Ｂは、本体部５Ａに対して別部材を接合することにより設けられるものではなく、本体部５Ａ及び大径部５Ｂは１つの金属部材から形成されている。

また、図３（ａ），（ｂ）に示すように、中心電極５の最後端部には、軸線ＣＬ１方向後端側に向けて突出する突出部（本発明の「電極回転規制部」に相当する）５Ｄが設けられている。本実施形態において、突出部５Ｄは、径方向に沿って延びる平板状をなし、係止部材２９の後端よりも軸線ＣＬ１方向後端側に突出している。そして、突出部５Ｄは、ガラスシール８に対して埋入した状態でガラスシール８に接触している。これにより、ガラスシール８ひいてはガラスシール８に固定される係止部材２９に対する中心電極５の相対回転が規制されるようになっている。

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を施すことで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合金等からなる直棒状の接地電極２７を抵抗溶接する。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１５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。また、接地電極２７の溶接された主体金具３には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性の向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理を施すこととしてもよい。

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。すなわち、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、筒状の成形体を得る。そして、研削加工が施すことで、得られた成形体を整形するとともに、整形されたものを焼成炉で焼成することにより、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、Ｎｉ合金に鍛造加工や転造加工を施すことで、大径部５Ｂや雄ねじ部５Ｃ等を有する中心電極５を製造しておく。

次いで、予め作製した係止部材２９を、軸孔４に対してその後端側から挿入し、軸孔４の段部４Ａ上に載置する。そして、中心電極５を、軸孔４に対してその先端側から中心電極５を挿入し、絶縁碍子２に対する係止部材２９の相対回転を規制した上で、中心電極５の雄ねじ部５Ｃを係止部材２９の雌ねじ部２９Ｂに螺合する。このとき、雌ねじ部２９Ｂに対する雄ねじ部５Ｃの螺合量が調節されることで、中心電極５の先端部（大径部５Ｂ）は、絶縁碍子２の先端部に対して所定の相対位置に配置される。

次に、絶縁碍子２、中心電極５、及び、係止部材２９と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール８，９によって封着固定される。ガラスシール８，９としては、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ており、当該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、焼成炉内にて加熱することにより焼き固められる。尚、このとき、中心電極５の突出部５Ｄはガラスシール８に対して埋入し、係止部材２９の溝部２９Ｃに対してガラスシール８が入り込むこととなる。

その後、中心電極５や係止部材２９、端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが固定される。より詳しくは、主体金具３に絶縁碍子２を挿通した上で、比較的薄肉に形成された主体金具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、大径部５Ｂの側周面と接地電極２７の先端面との間に形成された間隙２８の大きさを調整することで、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、中心電極５のうち絶縁碍子２の先端から露出する部位には、自身の外径が軸孔４の最小径よりも大きい大径部５Ｂが設けられている。従って、失火に至るまでの中心電極５の消耗体積を増大させることができ、耐久性の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態において、中心電極５は、軸孔４に対してその先端側開口から挿入された上で、軸孔４内において係止部材２９に対して接合されている。すなわち、中心電極５のうち絶縁碍子２の先端から露出する部位に大径部５Ｂを設けた上で、中心電極５が絶縁碍子２に挿設されている。そのため、絶縁碍子に対する中心電極の挿通後に、大径部を設ける場合に懸念される軸ずれの発生をより確実に防止することができ、軸線ＣＬ１と中心電極５の中心軸とを精度よく合わせることができる。また、本実施形態によれば、大径部５Ｂの形成に合わせて、中心電極５のうち軸孔４内に挿入される部位の外径を増大させる必要はない。従って、絶縁碍子２（脚長部１３の後端部）の肉厚を十分に維持することができ、優れた耐電圧性能を実現することができる。

加えて、本実施形態では、後端側軸孔４Ｃ内に、中心電極５と係止部材２９との接合部分の少なくとも一部が位置するように構成されている。従って、中心電極５及び係止部材２９の接合面積をより大きなものとすることができ、両者の接合信頼性を高めることができる。また、中心電極５及び係止部材２９の接合が容易となり、加工性を向上させることができる。

さらに、縮径部１４は、段部４Ａ（すなわち、後端側軸孔４Ｃの先端部）よりも軸線ＣＬ１方向先端側に設けられており、縮径部１４よりも後端側に位置する後端側軸孔４Ｃの内部が比較的低温となるように構成されている。従って、後端側軸孔４Ｃ内に位置する中心電極５及び係止部材２９の接合部分の受熱量を低減させることができる。その結果、中心電極５及び係止部材２９の接合信頼性をより高めることができる。

加えて、中心電極５の後端部（突出部５Ｄ）は、係止部材２９の後端よりも軸線ＣＬ１方向後端側に突出し、かつ、ガラスシール８に対して接触するように構成されている。従って、絶縁碍子２に対して中心電極５をより確実に固着することができる。その結果、長期間に亘って軸線ＣＬ１と中心電極５の中心軸とを精度よく合わせておくことができる。

さらに、中心電極５及び係止部材２９はねじ接合されている。従って、中心電極５及び係止部材２９を容易に接合することができるとともに、両者間において優れた接合信頼性を実現することができる。さらに、係止部材２９（雌ねじ部２９Ｂ）に対する中心電極５（雄ねじ部５Ｃ）の螺合量を変更することで、軸線ＣＬ１方向における絶縁碍子２に対する中心電極５の相対位置を調節することができ、絶縁碍子２に対する中心電極５の相対位置にバラツキが生じてしまうことを防止できる。

併せて、本実施形態では、中心電極５の後端部に設けられた突出部５Ｄがガラスシール８に埋入することで、係止部材２９に対する中心電極５の相対回転が規制されるように構成されている。従って、中心電極５及び係止部材２９間においてねじの緩みが生じてしまうことをより確実に防止することができ、両者の接合信頼性を一層向上させることができる。

また、係止部材２９に設けられた溝部２９Ｃに対してガラスシール８が入り込むことで、絶縁碍子２に対する係止部材２９の相対回転が規制されるように構成されている。従って、係止部材２９と絶縁碍子２（段部４Ａ）との接触状態を安定化させることができ、中心電極５の受けた熱を係止部材２９を介して絶縁碍子２側へと効率よく伝導させることができる。その結果、中心電極５の耐消耗性を向上させることができ、耐久性の更なる向上を図ることができる。また、係止部材２９と絶縁碍子２（段部４Ａ）との接触状態を安定化させることで、係止部材２９と絶縁碍子２（軸孔４）との間における気密性の向上を図ることができる。

尚、本実施形態のように、距離Ｌが比較的大きい（１５ｍｍ以上の）場合には、中心電極５の傾きが微小なものであっても、点火プラグ１（電極付絶縁体３１）の先端部では、軸線ＣＬ１に対して中心電極５の中心軸が大きくずれてしまいやすい。また、本実施形態のように、大径部５Ｂの側周面と接地電極２７との間に間隙２８が形成される場合には、軸ずれに伴い間隙２８の大きさが著しく変動してしまいやすい。しかしながら、本実施形態によれば、軸線ＣＬ１と中心電極５の中心軸とを精度良く合わせることができる。換言すれば、本発明は、距離Ｌが１５ｍｍ以上とされたり、大径部５Ｂの側周面と接地電極２７との間に間隙２８が形成されたりする点火プラグ１（電極付絶縁体３１）において、特に有意である。

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）上記実施形態では、係止部材回転規制部として溝部２９Ｃが設けられているが、係止部材回転規制部は、絶縁碍子２に対する係止部材２９の相対回転を規制可能なものであればよく、その構成は特に限定されるものではない。従って、例えば、係止部材回転規制部として、軸線ＣＬ１を中心とする周方向に沿って間欠的に設けられ、軸線ＣＬ１方向後端側に向けて突出する複数の突部を設け、前記突部をガラスシール８に対して埋入させることで、絶縁碍子２に対する係止部材２９の相対回転を規制することとしてもよい。また、係止部材回転規制部として、係止部材２９の外周に、軸線ＣＬ１方向に延びる複数の溝を設け、当該溝にガラスシール８を入り込ませることで、絶縁碍子２に対する係止部材２９の相対回転を規制することとしてもよい。尚、図５に示すように、係止部材回転規制部（溝部２９Ｃ）を省略することとしてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、電極回転規制部として、径方向に沿って延びる突出部５Ｄが設けられているが、電極回転規制部は、係止部材２９に対する中心電極５の相対回転を規制可能なものであればよく、その構成は特に限定されるものではない。従って、例えば、電極回転規制部として、中心電極５の後端面に、径方向に沿って延びる溝を形成し、当該溝にガラスシール８を入り込ませることで、係止部材２９に対する中心電極５の相対回転を規制することとしてもよい。尚、図６に示すように、電極回転規制部（突出部５Ｄ）を省略することとしてもよい。

（ｃ）上記実施形態において、中心電極５の後端部（突出部５Ｄ）は、係止部材２９の後端よりも軸線ＣＬ１方向後端側に突出するように構成されているが、中心電極５の後端部と係止部材２９の後端との相対位置関係は、特に限定されるものではない。従って、例えば、図７に示すように、中心電極５の後端部（突出部５Ｄ）が、係止部材２９の後端よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置するように構成してもよい。尚、この場合においても、絶縁碍子２に対する中心電極５の固着性を向上させるべく、突出部５Ｄをガラスシール８に接触させることが好ましい。

（ｄ）上記実施形態では特に記載していないが、絶縁碍子２の先端に、軸孔４が軸線ＣＬ１方向先端側に拡径する拡径部４Ｄを設け、拡径部４Ｄに対して大径部５Ｂが係止される（絶縁碍子２に対して大径部５Ｂが接触する）ように構成してもよい。従って、例えば、図８に示すように、中心電極５のうち、絶縁碍子２の先端から露出する部位に、自身の外径が軸孔４の最小径よりもそれぞれ大きい第１大径部４０Ａ及び第２大径部４０Ｂを備えてなる大径部４０を設け、大径部４０（第２大径部４０Ｂ）を拡径部４Ｄに係止することとしてもよい。この場合には、軸線ＣＬ１方向における絶縁碍子２に対する中心電極５の相対位置を一義的に定めることができ、軸線ＣＬ１方向における中心電極５の位置ずれをより確実に防止することができる。また、大径部４０は、拡径部４Ｄに接触することにより軸線ＣＬ１側へと押圧された状態となるため、中心電極５の中心軸と軸線ＣＬ１とをさらに精度よく合わせることができる。尚、図８において、大径部４０は、外径の異なる第１大径部４０Ａ及び第２大径部４０Ｂを備えており、第２大径部４０Ｂが拡径部４Ｄに係止されているが、例えば、大径部を一定の外径を有する形状とし、当該大径部が拡径部４Ｄに係止されるように構成してもよい。すなわち、大径部は、自身の外径が軸孔４の最小径よりも大きなものであればよい。

（ｅ）上記実施形態において、中心電極５及び係止部材２９が相互にねじ接合されているが、両者の接合手法はこれに限定されるものではない。従って、例えば、図９及び図１０に示すように、中心電極５及び係止部材２９を抵抗溶接により接合することとしてもよい。また、中心電極５は、図９に示すように、ガラスシール８に接触させることとしてもよいし、図１０に示すように、ガラスシール８に接触させないこととしてもよい。

（ｆ）上記実施形態では、後端側軸孔４Ｃ内に、中心電極５と係止部材２９との接合部分の少なくとも一部が位置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、中心電極５と係止部材２９との接合部分（図１１中、太線で示す部位）が、先端側軸孔４Ｂ内に位置するように構成してもよい。すなわち、中心電極５と係止部材２９とは、軸孔４内で接合されていればよく、軸孔４内における両者の接合位置は特に限定されるものではない。

（ｇ）上記実施形態では、接地電極２７が複数設けられるとともに、大径部４Ｂの側周面と各接地電極２７の先端面との間に間隙２８が形成されている。これに対して、図１２に示すように、接地電極４１を１本のみ設け、当該接地電極４１の側面と大径部４Ｂの先端面との間に間隙４２を形成することとしてもよい。この場合においても、失火に至るまでの中心電極５の消耗体積を増大させることができ、優れた耐久性を実現することができる。また、図１３及び図１４に示すように、接地電極４３（４４）を、その先端部が軸線ＣＬ１方向に延びるように屈曲させ、接地電極４３（４４）の先端部側面と大径部４Ｂの側周面との間に間隙４５（４６）を形成することとしてもよい。この場合には、接地電極４３（４４）のうち間隙４５（４６）を形成する面の面積を増大させることができる。その結果、中心電極５に大径部５Ｂが形成されることと相俟って、耐久性をより一層向上させることができる。

（ｈ）上記実施形態では、封着部材としてガラスシール８を示しているが、封着部材として、例えば、セメントや滑石などを用いることとしてもよい。

（ｉ）上記実施形態において、本体部５Ａ及び大径部５Ｂは１つの金属部材により形成されているが、本体部５Ａ及び大径部５Ｂを異なる金属部材により構成し、両者を接合することで、中心電極５を形成することとしてもよい。尚、両金属部材の接合は、軸孔４に対する中心電極５の挿通前に行われる。

（ｊ）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）。

（ｋ）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の形状は、このような形状に限定されるものではない。従って、例えば、工具係合部１９を、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、４Ａ…段部、４Ｂ…先端側軸孔、４Ｃ…後端側軸孔、４Ｄ…拡径部、５…中心電極、５Ｂ…大径部、５Ｄ…突出部（電極回転規制部）、８…ガラスシール（封着部材）、１３…脚長部、１４…縮径部、２７…接地電極、２８…間隙、２９…係止部材、２９Ａ…鍔部、２９Ｃ…溝部（係止部材回転規制部）、３１…電極付絶縁体、ＣＬ１…軸線。

Claims (12)

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通され、自身の先端部が前記絶縁体の先端から露出する中心電極とを備え、
   前記中心電極のうち前記絶縁体の先端から露出する部位に、自身の外径が前記軸孔の最小径よりも大きい大径部が設けられた電極付絶縁体であって、
   前記軸孔の内周面に形成された段部に対して係止される鍔部を有してなる係止部材を具備し、
   前記軸孔内において、前記中心電極及び前記係止部材が接合されていることを特徴とする電極付絶縁体。
2. 前記軸孔は、
   前記段部よりも前記軸線方向先端側に位置する先端側軸孔と、
   前記先端側軸孔の前記軸線方向後端側と隣接し、自身の内径が前記先端側軸孔の内径よりも大きい後端側軸孔とを有し、
   前記後端側軸孔内に、前記中心電極と前記係止部材との接合部分の少なくとも一部が位置することを特徴とする請求項１に記載の電極付絶縁体。
3. 前記軸孔内には、前記絶縁体と前記係止部材とを固定する封着部材が設けられ、
   前記封着部材に対して前記中心電極が接触していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電極付絶縁体。
4. 前記大径部は、前記絶縁体に接触することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電極付絶縁体。
5. 前記絶縁体の先端には、前記軸孔が前記軸線方向先端側に拡径する拡径部を有し、
   前記大径部は、前記拡径部に係止されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電極付絶縁体。
6. 前記中心電極及び前記係止部材は、ねじ接合されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電極付絶縁体。
7. 前記中心電極の後端部には、前記係止部材に対する自身の相対回転を規制する電極回転規制部が設けられることを特徴とする請求項６に記載の電極付絶縁体。
8. 前記係止部材には、前記絶縁体に対する自身の相対回転を規制する係止部材回転規制部が設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電極付絶縁体。
9. 前記軸孔内には、前記絶縁体と前記係止部材とを固定する封着部材が設けられ、
   前記中心電極の後端部は、前記係止部材の後端よりも前記軸線方向後端側に突出し、前記封着部材に接触していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電極付絶縁体。
10. 前記封着部材は、ガラス成分を含むガラスシールであることを特徴とする請求項３又は９に記載の電極付絶縁体。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電極付絶縁体と、
    前記電極付絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
    前記中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えることを特徴とする点火プラグ。
12. 前記間隙は、前記大径部の側周面と前記接地電極との間に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の点火プラグ。

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