JP2014056653A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】スパークプラグにおいて絶縁体と主体金具との間の熱膨張差に起因する絶縁体の損傷を防止する。
【解決手段】スパークプラグは、軸線を中心に延びた筒状の絶縁体と、絶縁体の外周面にカシメ固定された筒状の主体金具とを備える。絶縁体の外周面と主体金具の内周面との間には、密閉用の粉末が充填されている。主体金具と絶縁体との間に粉末が充填された充填領域における絶縁体の最小外径ｄと、充填領域における主体金具の最大内径Ｄとの関係は、１．１２≦Ｄ／ｄ≦１．１６を満たす。
【選択図】図４

Description

本発明は、スパークプラグに関する。

スパークプラグには、絶縁体を介して中心電極を主体金具に組み付ける際に、絶縁体の外周面と主体金具の内周面との間に、環状のリング部材を配置し、密閉用の粉末（例えば、粉末の滑石（タルク））を充填したものが知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。絶縁体と主体金具との間に設けられたリング部材および粉末は、絶縁体と主体金具との間を密閉すると共に、主体金具に対する絶縁体の保持力を向上させる。その結果、スパークプラグに加わる外力（例えば、ノッキング等の異常燃焼による振動）に伴う絶縁体の揺さ振りを抑制し、絶縁体の損傷を防止することができる。

特開２０００−２１５９６４号公報 特開２００６−６６３８５号公報

特許文献１，２では、相互に異なる材質である絶縁体（例えば、アルミナセラミック）と主体金具（例えば、炭素鋼）との間の熱膨張差に起因して、絶縁体の外周面と主体金具の内周面との間隔が拡大し、リング部材や粉末による絶縁体の保持力が低下してしまうことについて十分な検討がなされていなかった。このようなリング部材や粉末による絶縁体の保持力低下は、揺さ振りによる絶縁体の損傷を招く場合があった。特に、比較的に高温状態になりやすい内燃機関（例えば、高過給エンジン、高圧縮エンジン）に用いられるスパークプラグや、比較的に絶縁体を細くする必要がある小型化したスパークプラグでは、絶縁体と主体金具との間の熱膨張差に起因する絶縁体の損傷が発生しやすいという課題があった。そのほか、スパークプラグにおいては、その小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上、耐久性の向上などが望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、スパークプラグが提供される。このスパークプラグは、軸線を中心に延びた筒状の絶縁体と；前記絶縁体の外周面にカシメ固定された筒状の主体金具であって、前記絶縁体の前記外周面と前記主体金具の内周面との間に密閉用の粉末が充填された主体金具とを備える。このスパークプラグでは、前記主体金具と前記絶縁体との間に前記粉末が充填された充填領域における前記絶縁体の最小外径ｄと、前記充填領域における前記主体金具の最大内径Ｄとの関係は、１．１２≦Ｄ／ｄ≦１．１６を満たす。この形態のスパークプラグによれば、絶縁体と主体金具との間の熱膨張差を抑制することによって、粉末による絶縁体の保持力が低下することを抑制することができる。その結果、絶縁体と主体金具との間の熱膨張差に起因する絶縁体の損傷を防止することができる。

（２）上記形態のスパークプラグにおいて、前記主体金具は、外周方向へ多角形状に張り出した工具係合部と；前記工具係合部に繋がる前記主体金具の端部をカシメによって前記絶縁体の前記外周面に向けて屈曲してなり、前記絶縁体との間に前記粉末が充填されたカシメ蓋とを有し、前記スパークプラグは、更に、前記主体金具の前記カシメ蓋における前記内周面、および前記絶縁体の前記外周面に接触する環状のリング部材を備え、前記軸線を通る平面における前記工具係合部から前記絶縁体に向けた前記カシメ蓋の形状に沿った長さＬと、前記カシメ蓋の中間部における厚さｔとの関係は、２．５０≦Ｌ／ｔ≦３．１０を満たすとしてもよい。この形態のスパークプラグによれば、粉末に対するカシメ蓋によるリング部材の押圧力を向上させることによって、粉末による絶縁体の保持力を向上させることができる。その結果、絶縁体と主体金具との間の熱膨張差に起因する絶縁体の損傷を一層防止することができる。

（３）上記形態のスパークプラグにおいて、前記主体金具に形成されたネジ部の呼び径がＭ１２以下であるとしてもよい。この形態のスパークプラグによれば、呼び径がＭ１２以下のスパークプラグにおいて、絶縁体と主体金具との間の熱膨張差に起因する絶縁体の損傷を防止することができる。

本発明は、スパークプラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグの絶縁体、スパークプラグの主体金具、スパークプラグを備える内燃機関、スパークプラグの製造方法、スパークプラグを用いた着火方法、その着火方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体などの形態で実現することができる。

スパークプラグの部分断面を示す説明図である。 スパークプラグの部分断面を拡大して示す説明図である。 カシメ蓋の部分断面を拡大して示す説明図である。 絶縁体の最小外径と主体金具の最大内径との関係に関する第１評価試験の結果を示すグラフである。 絶縁体の最小外径と主体金具の最大内径との関係に関する第１評価試験の結果を示すグラフである。 カシメ蓋の長さとカシメ蓋の厚さとの関係に関する第２評価試験の結果を示すグラフである。 カシメ蓋の長さとカシメ蓋の厚さとの関係に関する第２評価試験の結果を示すグラフである。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．スパークプラグの構成：
図１は、スパークプラグ１０の部分断面を示す説明図である。図１には、スパークプラグ１０の軸心である軸線ＣＡ１を境界として、紙面右側にスパークプラグ１０の外観形状を図示し、紙面左側にスパークプラグ１０の断面形状を図示した。本実施形態の説明では、スパークプラグ１０における図１の紙面下側を「先端側」といい、図１の紙面上側を「後端側」という。

スパークプラグ１０は、中心電極１００と、絶縁体２００と、主体金具３００と、接地電極４００とを備える。本実施形態では、スパークプラグ１０の軸線ＣＡ１は、中心電極１００、絶縁体２００および主体金具３００の各部材における軸心でもある。

スパークプラグ１０は、中心電極１００と接地電極４００との間に形成された間隙ＳＧを先端側に有する。スパークプラグ１０の間隙ＳＧは、火花ギャップとも呼ばれる。スパークプラグ１０は、間隙ＳＧが形成されている先端側を燃焼室９２０の内壁９１０から突出させた状態で内燃機関９０に取り付け可能に構成されている。スパークプラグ１０を内燃機関９０に取り付けた状態で、２万〜３万ボルトの高電圧を中心電極１００に印加すると、間隙ＳＧに火花放電が発生する。この間隙ＳＧに発生させた火花放電によって、燃焼室９２０内の混合気に着火することが可能である。

図１には、相互に直交するＸＹＺ軸を図示した。図１のＸＹＺ軸は、後述する他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。

図１のＸＹＺ軸のうち、軸線ＣＡ１に沿った軸をＺ軸とする。Ｚ軸に沿ったＺ軸方向（軸線方向）に関し、スパークプラグ１０の後端側から先端側に向かって＋Ｚ軸方向とし、その逆を−Ｚ軸方向とする。＋Ｚ軸方向は、中心電極１００が絶縁体２００と共に軸線ＣＡ１に沿って主体金具３００の先端側から突出する方向である。

図１のＸＹＺ軸のうち、接地電極４００が軸線ＣＡ１に向けて屈曲する方向に沿った軸をＹ軸とする。Ｙ軸に沿ったＹ軸方向に関し、接地電極４００が軸線ＣＡ１に向けて屈曲する方向を−Ｙ軸方向とし、その逆を＋Ｙ軸方向とする。

図１のＸＹＺ軸のうち、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸をＸ軸とする。Ｘ軸に沿ったＸ軸方向に関し、図１の紙面奥から紙面手前に向かって＋Ｘ軸方向とし、その逆を−Ｘ軸方向とする。

スパークプラグ１０の中心電極１００は、導電性を有する電極体である。中心電極１００は、軸線ＣＡ１を中心に延びた棒状をなす。本実施形態では、中心電極１００は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金（例えば、インコネル（登録商標））からなる。中心電極１００の外側面は、絶縁体２００によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極１００の先端側は、絶縁体２００の先端側から突出している。中心電極１００の後端側は、絶縁体２００の後端側へと電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極１００の後端側は、シール体１６０、セラミック抵抗１７０、シール体１８０、端子金具１９０を介して絶縁体２００の後端側へと電気的に接続されている。

スパークプラグ１０の接地電極４００は、導電性を有する電極体である。接地電極４００は、主体金具３００から軸線ＣＡ１に対して平行に一旦延びた後に軸線ＣＡ１に向けて屈曲した形状をなす。接地電極４００の基端部は、主体金具３００に接合されている。接地電極４００の先端部は、中心電極１００との間に間隙ＳＧを形成する。本実施形態では、接地電極４００は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金（例えば、インコネル（登録商標））からなる。

スパークプラグ１０の絶縁体２００は、電気絶縁性を有する碍子である。絶縁体２００の熱膨張率は、主体金具３００よりも小さい。絶縁体２００は、軸線ＣＡ１を中心に延びた筒状をなす。本実施形態では、絶縁体２００は、絶縁性セラミックス材料（例えば、アルミナ）を焼成してなる。

絶縁体２００は、軸線ＣＡ１を中心に延びた貫通孔である軸孔２９０を有する。絶縁体２００の軸孔２９０には、絶縁体２００の先端側（＋Ｚ軸方向側）から突出させた状態で中心電極１００が軸線ＣＡ１上に保持されている。絶縁体２００の外側には、先端側から後端側に向けて順に、第１筒状部２１０と、第２筒状部２２０と、第３筒状部２５０と、第４筒状部２７０とが形成されている。

絶縁体２００の第１筒状部２１０は、先端側に向けて先細りになった円筒状の部位であり、第１筒状部２１０の先端側は、主体金具３００の先端側から突出している。絶縁体２００の第２筒状部２２０は、第１筒状部２１０よりも大きな径を有する円筒状の部位である。絶縁体２００の第３筒状部２５０は、第２筒状部２２０および第４筒状部２７０よりも外周方向に張り出した円筒状の部位である。絶縁体２００の第４筒状部２７０は、第３筒状部２５０から後端側をなす円筒状の部位であり、第４筒状部２７０の後端側は、主体金具３００の後端側から突出している。

スパークプラグ１０の主体金具３００は、導電性を有する金属体である。主体金具３００の熱膨張率は、絶縁体２００よりも大きい。主体金具３００は、軸線ＣＡ１を中心に延びた筒状をなす。本実施形態では、主体金具３００は、筒状に成形した低炭素鋼にニッケルメッキを施した金属体である。他の実施形態では、主体金具３００は、亜鉛メッキを施した金属体であっても良いし、メッキを施していない金属体（無メッキ）であっても良い。

主体金具３００の内側には、主体金具３００の先端側（＋Ｚ軸方向側）から中心電極１００と共に突出させた状態で絶縁体２００が保持されている。主体金具３００の内側には、先端側から後端側に向けて順に、金具内周面３９２と、環状凸部３９４と、金具内周面３９６とが形成されている。

主体金具３００の金具内周面３９２は、主体金具３００の内周面のうち環状凸部３９４よりも先端側に位置する部位ある。主体金具３００の環状凸部３９４は、主体金具３００の内周面である金具内周面３９２および金具内周面３９６から内側に向けて隆起した環状の部位である。主体金具３００の金具内周面３９６は、主体金具３００の内周面のうち環状凸部３９４よりも後端側に位置する部位ある。

金具内周面３９２と絶縁体２００との隙間は、環状凸部３９４と絶縁体２００との隙間や、金具内周面３９６と絶縁体２００との隙間よりも大きい。絶縁体２００を主体金具３００の後端側から挿入して主体金具３００に組み付ける際、環状凸部３９４および金具内周面３９６は、主体金具３００に対する絶縁体２００の位置決めに利用される。

主体金具３００は、中心電極１００から電気的に絶縁された状態で絶縁体２００の外側面にカシメ固定されている。主体金具３００の外側には、先端側から後端側に向けて順に、先端部３１０と、ネジ部３２０と、胴部３４０と、溝部３５０と、工具係合部３６０と、カシメ蓋３８０とが形成されている。

主体金具３００の先端部３１０は、主体金具３００の先端側（＋Ｚ軸方向側）を構成する円筒状の部位である。先端部３１０には、接地電極４００が接合されている。先端部３１０の中央からは、中心電極１００と共に絶縁体２００が＋Ｚ軸方向に向けて突出している。

主体金具３００のネジ部３２０は、ネジ山が外側面に形成されている円筒状の部位である。本実施形態では、主体金具３００のネジ部３２０を内燃機関９０のネジ孔９３０に螺合させることによって、スパークプラグ１０を内燃機関９０に取り付けることが可能である。本実施形態では、ネジ部３２０の呼び径は、Ｍ１０である。他の実施形態では、ネジ部３２０の呼び径は、Ｍ１０より小さくても良いし（例えば、Ｍ８，Ｍ９）、Ｍ１０より大きくても良い（例えば、Ｍ１２、Ｍ１４）。

主体金具３００の胴部３４０は、溝部３５０よりも外周方向に張り出した鍔状の部位である。スパークプラグ１０を内燃機関９０に取り付けた状態で、胴部３４０と内燃機関９０との間にはガスケット５００が圧縮される。

主体金具３００の溝部３５０は、胴部３４０と工具係合部３６０との間に設けられ、主体金具３００を絶縁体２００にカシメ固定する際に外周方向に膨出した円筒状の部位である。

主体金具３００の工具係合部３６０は、溝部３５０よりも外周方向へ多角形状に張り出した鍔状の部位であり、スパークプラグ１０を内燃機関９０に取り付けるための工具（図示しない）に係合する形状をなす。本実施形態では、工具係合部３６０の外形は、六角形状である。

主体金具３００のカシメ蓋３８０は、主体金具３００を絶縁体２００にカシメ固定する際に、主体金具３００の後端側を絶縁体２００に向けて屈曲して成形した部位である。

絶縁体２００の第３筒状部２５０および第４筒状部２７０における外側と、主体金具３００の工具係合部３６０およびカシメ蓋３８０における内側との間には、リング部材６１０が後端側に、リング部材６２０が先端側にそれぞれ配置され、リング部材６１０とリング部材６２０との間に粉末６５０が充填されている。リング部材６１０，６２０は、金属製（例えば、鉄（Ｆｅ））の環状の部材である。粉末６５０は、密閉（シール）用の粉末（例えば、粉末の滑石（タルク））である。リング部材６１０，６２０および粉末６５０は、絶縁体２００と主体金具３００との間を密閉すると共に、主体金具３００に対する絶縁体２００の保持力を向上させる。

図２は、スパークプラグ１０の部分断面を拡大して示す説明図である。図２には、スパークプラグ１０における工具係合部３６０周辺の部分断面を、図１よりも拡大して図示した。

図２に示すように、主体金具３００のカシメ蓋３８０は、工具係合部３６０に繋がる主体金具３００の端部３８８をカシメによって絶縁体２００の外周面２０８に向けて屈曲してなり、リング部材６１０，６２０および粉末６５０を封止する。密閉用の粉末６５０は、絶縁体２００における第３筒状部２５０から第４筒状部２７０に至る外周面２０８と、主体金具３００における工具係合部３６０からカシメ蓋３８０に至る内周面３９８との間に充填されている。

リング部材６１０は、主体金具３００のカシメ蓋３８０によって絶縁体２００の外周面２０８に押し付けられ、絶縁体２００の第４筒状部２７０における外周面２０８、および主体金具３００のカシメ蓋３８０における内周面３９８に接触している。リング部材６２０は、リング部材６１０よりも先端側に配置され、絶縁体２００の第３筒状部２５０における外周面２０８、および主体金具３００の工具係合部３６０における内周面３９８に接触している。

リング部材６１０，６２０が配置された領域を除き、軸線ＣＡ１に沿って絶縁体２００と主体金具３００との間に粉末６５０が充填された領域を充填領域ＦＡとする。充填領域ＦＡにおける絶縁体２００の外径のうち最小の外径を最小外径ｄとする。充填領域ＦＡにおける主体金具３００の内径のうち最大の内径を最大内径Ｄとする。

絶縁体２００と主体金具３００との間の熱膨張差に起因する絶縁体２００の損傷を防止する観点から、充填領域ＦＡにおける絶縁体２００の最小外径ｄと、充填領域ＦＡにおける主体金具３００の最大内径Ｄとの関係は、１．１２≦Ｄ／ｄ≦１．１６を満たすことが好ましい。値（Ｄ／ｄ）についての評価結果については後述する。

図２に示す例では、主体金具３００の最大内径Ｄは、充填領域ＦＡにおける＋Ｚ軸方向側の端に位置するが、この位置に限るものではなく、充填領域ＦＡの中間であってもよいし、充填領域ＦＡにおける−Ｚ軸方向側の端であってもよい。

図２に示す例では、絶縁体２００の最小外径ｄは、充填領域ＦＡにおける−Ｚ軸方向側の端に位置するが、この位置に限るものではなく、充填領域ＦＡの中間であってもよいし、充填領域ＦＡにおける＋Ｚ軸方向側の端であってもよい。

図２に示すように、工具係合部３６０は、工具係合部３６０における後端側の端部である端面３６８を有する。この端面３６８を通りＸ軸およびＹ軸に平行な平面を平面ＰＬｂとし、この平面ＰＬｂと主体金具３００の外側面とが交わる点を点Ｐａとする。この点ＰＡよりも−Ｚ軸方向側に、カシメ蓋３８０が形成されている。

図３は、カシメ蓋３８０の部分断面を拡大して示す説明図である。図３には、軸線ＣＡ１を通りＹ軸およびＺ軸に平行なＹＺ平面で切断したカシメ蓋３８０の断面を、図２よりも拡大して図示した。

ＹＺ平面において、カシメ蓋３８０の外側の輪郭３８２、カシメ蓋３８０の内側の輪郭３８４、および平面ＰＬｂに、それぞれ接する仮想円を円Ｃ０とする。この円Ｃ０と平面ＰＬｂとの接点を点Ｐｓとする。

ＹＺ平面において、カシメ蓋３８０の輪郭３８２、輪郭３８４および端部３８８にそれぞれ接する仮想円を円Ｃｅとする。この円Ｃｅと端部３８８との接点を点Ｐｅとする。

ＹＺ平面において、円Ｃ０と輪郭３８２との接点を点Ｐｄ０とする。点Ｐｄ０から輪郭３８２上を端部３８８に向けて０．２０ｍｍ（ミリメートル）進んだ点を点Ｐｄ１とする。この点Ｐｄ１を通り輪郭３８４に接する仮想円のうち径が最小となる仮想円を円Ｃ１とする。更に、点Ｐｄ１から輪郭３８２上を端部３８８に向けて０．２０ｍｍ進んだ点を点Ｐｄ２とし、この点Ｐｄ２を通り輪郭３８４に接する仮想円のうち径が最小となる仮想円を円Ｃ２とする。このように、円Ｃｅと輪郭３８２との接点を越えない範囲で、点Ｐｄ（ｋ−１）から輪郭３８２上を端部３８８に向けて０．２０ｍｍ進んだ点を、点Ｐｄｋとし、この点Ｐｄｋを通り輪郭３８４に接する仮想円のうち径が最小となる仮想円を円Ｃｋとする（ｋ＝２，３，４，５…（ｎ−１），ｎ、ｎは自然数）。

ＹＺ平面において、点Ｐｓから、円Ｃ１の中心、円Ｃ２の中心、…、円Ｃ（ｎ−１）の中心、円Ｃｎの中心を経て、点Ｐｅに至る曲線Ｐｓ−Ｐｅの長さを長さＬとする。長さＬは、軸線ＣＡ１を通る平面における工具係合部３６０から絶縁体２００に向けたカシメ蓋３８０の形状に沿った長さである。

ＹＺ平面において、点Ｐｓから曲線Ｐｓ−Ｐｅ上を長さ（Ｌ／２）進んだ点を点Ｐｍとする。点Ｐｍは、カシメ蓋３８０の中間部である。この点Ｐｍを中心に輪郭３８２および輪郭３８４に内接する仮想円のうち径が最小となる仮想円を円Ｃｍとする。この円Ｃｍの直径を、カシメ蓋３８０の中間部における厚さｔとする。

絶縁体２００と主体金具３００との間の熱膨張差に起因する絶縁体２００の損傷を防止する観点から、カシメ蓋３８０の長さＬと、カシメ蓋３８０の厚さｔとの関係は、２．５０≦Ｌ／ｔ≦３．１０を満たすことが好ましい。値（Ｌ／ｔ）についての評価結果については後述する。

Ａ−２．第１評価試験：
図４および図５は、絶縁体２００の最小外径ｄと主体金具３００の最大内径Ｄとの関係に関する第１評価試験の結果を示すグラフである。第１評価試験では、絶縁体２００の最小外径ｄおよび主体金具３００の最大内径Ｄが異なる複数のスパークプラグ１０を試料として用意し、これらの試料に対して「ＪＩＳ Ｂ８０３１」に準拠する耐衝撃性試験を実施した。具体的には、スパークプラグ１０における間隙ＳＧの周囲をバーナで加熱して中心電極１００の温度を８００℃に維持しながら、試料を耐衝撃性試験装置に取り付け、毎分４００回の割合で１０分間衝撃を加えた後、絶縁体２００の割れの有無を確認した。第１評価試験では、同形状の試料を１０個ずつ用意し、同形状の試料毎に、絶縁体２００の割れの発生個数を調べた。図４および図５には、横軸に値（Ｄ／ｄ）をとり、縦軸に絶縁体２００の割れの発生個数をとって、第１評価試験の結果を示した。

図４に評価結果を示す試料は、主体金具３００におけるネジ部３２０の呼び径がＭ１０、Ｍ１２、Ｍ１４の各スパークプラグ１０について、絶縁体２００の最小外径ｄを１０．５０ｍｍに固定し、主体金具３００の最大内径Ｄを変化させて、値（Ｄ／ｄ）を「１．０９」、「１．１２」、「１．１６」、「１．２０」、「１．２３」、「１．２５」の各値としたものである。

図５に評価結果を示す試料は、主体金具３００におけるネジ部３２０の呼び径がＭ１０、Ｍ１２、Ｍ１４の各スパークプラグ１０について、絶縁体２００の最小外径ｄを７．５０ｍｍに固定し、主体金具３００の最大内径Ｄを変化させて、値（Ｄ／ｄ）を「１．０９」、「１．１２」、「１．１６」、「１．２０」、「１．２３」、「１．２５」の各値としたものである。

図４および図５に示すように、ネジ部３２０の呼び径がＭ１４の試料では、絶縁体２００の割れが発生せず、ネジ部３２０の呼び径がＭ１２、Ｍ１０へと小さくなる程、絶縁体２００の割れ発生率が高くなる傾向にあることが分かる。これは、ネジ部３２０の呼び径が小さくなる程、構造上、絶縁体２００における第１筒状部２１０や第２筒状部２２０を細くする必要があり、絶縁体２００の強度が低下するためであると考えられる。なお、絶縁体２００の割れは、絶縁体２００において比較的に径が小さい第１筒状部２１０で発生していた。

また、ネジ部３２０の呼び径の大きさにかかわらず、１．１２≦Ｄ／ｄ≦１．１６を満たす場合には、絶縁体２００の割れが発生しないことが分かる。これは、絶縁体２００と主体金具３００との間の熱膨張差が抑制されることによって、粉末６５０による絶縁体２００の保持力が低下することが抑制されるためであると考えられる。

また、値（Ｄ／ｄ）が１．１６よりも大きくなる程、絶縁体２００の割れ発生率が高くなる傾向にあることが分かる。これは、絶縁体２００よりも熱膨張率が高い主体金具３００の最大内径Ｄが、絶縁体２００の最小外径ｄに対して大きくなる程、充填領域ＦＡにおける絶縁体２００と主体金具３００との径方向の熱膨張差が大きくなり、粉末６５０による絶縁体２００の保持力が低下するためであると考えられる。

また、値（Ｄ／ｄ）が１．１２よりも小さくなると、絶縁体２００の割れが発生する場合があることが分かる。これは、充填領域ＦＡにおける絶縁体２００と主体金具３００との径方向の幅が狭く、粉末６５０の充填密度を十分に確保することができず、粉末６５０による絶縁体２００の保持力が不足するためであると考えられる。

図４と図５との比較から、絶縁体２００の最小外径ｄが小さい方が、絶縁体２００の割れ発生率が低いことが分かる。これは、最小外径ｄが小さいと絶縁体２００の質量が軽くなり、絶縁体２００に加わる衝撃力が小さくなるためであると考えられる。

第１評価試験の結果によれば、絶縁体２００と主体金具３００との間の熱膨張差に起因する絶縁体２００の損傷を防止する観点から、値（Ｄ／ｄ）は、１．１２以上であって、１．２３以下であることが好ましく、１．２０以下であることが更に好ましく、１．１６以下であることが一層好ましい。

Ａ−３．第２評価試験：
図６および図７は、カシメ蓋３８０の長さＬとカシメ蓋３８０の厚さｔとの関係に関する第２評価試験の結果を示すグラフである。第２評価試験では、値（Ｌ／ｔ）が異なる複数のスパークプラグ１０を試料として用意し、これらの試料に対して「ＪＩＳ Ｂ８０３１」に準拠する耐衝撃性試験を実施した。具体的には、スパークプラグ１０における間隙ＳＧの周囲をバーナで加熱して中心電極１００の温度を８００℃に維持しながら、試料を耐衝撃性試験装置に取り付け、毎分４００回の割合で衝撃を加え、１０分毎に絶縁体２００の損傷の有無を確認した。第２評価試験では、同形状の試料を１０個ずつ用意し、同形状の試料毎に、絶縁体２００の割れの発生個数および発生時間を調べた。図６および図７には、横軸に評価時間をとり、縦軸に絶縁体２００の割れの発生個数をとって、第２評価試験の結果を示した。

図６に評価結果を示す試料は、主体金具３００におけるネジ部３２０の呼び径がＭ１２のスパークプラグ１０について、絶縁体２００の最小外径ｄを１０．５０ｍｍに、値（Ｄ／ｄ）を「１．１５」に、カシメ蓋３８０の長さＬを２．０５ｍｍにそれぞれ固定し、カシメ蓋３８０の外側径を変化させて、値（Ｌ／ｔ）を「２．５０」、「２．８０」、「３．１０」、「３．４０」、「３，７０」の各値としたものである。

図７に評価結果を示す試料は、主体金具３００におけるネジ部３２０の呼び径がＭ１２のスパークプラグ１０について、絶縁体２００の最小外径ｄを７．５０ｍｍに、値（Ｄ／ｄ）を「１．１５」に、カシメ蓋３８０の長さＬを２．０５ｍｍにそれぞれ固定し、カシメ蓋３８０の外側径を変化させて、値（Ｌ／ｔ）を「２．５０」、「２．８０」、「３．１０」、「３．４０」、「３，７０」の各値としたものである。

なお、値（Ｌ／ｔ）を「２．３０」とした場合、スパークプラグ１０の組立時に、リング部材６１０が接触する部位で絶縁体２００の割れが発生することがあった。これは、絶縁体２００に対するカシメ蓋３８０によるリング部材６１０の押圧力が強くなり過ぎたためであると考えられる。
＜組立時の絶縁体２００の割れ発生率＞
・Ｌ／ｔ＝２．３０、ｄ＝７．５０ｍｍ：２０個のうち５個に割れ発生
・Ｌ／ｔ＝２．５０、ｄ＝７．５０ｍｍ：２０個のうち割れ無し
・Ｌ／ｔ＝２．３０、ｄ＝１０．５０ｍｍ：２０個のうち３個に割れ発生
・Ｌ／ｔ＝２．５０、ｄ＝１０．５０ｍｍ：２０個のうち割れ無し

図６および図７に示すように、値（Ｌ／ｔ）が「２．５０」、「２．８０」、「３．１０」の場合、６０分の耐衝撃性試験において絶縁体２００の割れが発生せず、値（Ｌ／ｔ）が「３．４０」、「３，７０」へと大きくなる程、絶縁体２００の割れ発生率が高くなる傾向にあることが分かる。これは、値（Ｌ／ｔ）が大きくなる程、粉末６５０に対するカシメ蓋３８０によるリング部材６１０の押圧力が小さくなることによって、粉末６５０による絶縁体２００の保持力が小さくなるためであると考えられる。

図６と図７との比較から、絶縁体２００の最小外径ｄが小さい方が、絶縁体２００の割れ発生率が低いことが分かる。これは、最小外径ｄが小さいと絶縁体２００の質量が軽くなり、絶縁体２００に加わる衝撃力が小さくなるためであると考えられる。

第２評価試験の結果によれば、絶縁体２００と主体金具３００との間の熱膨張差に起因する絶縁体２００の損傷を防止する観点から、値（Ｌ／ｔ）は、２．５０以上であって、３．４０以下であることが好ましく、３．１０以下であることが更に好ましい。

Ａ−４．効果：
以上説明した実施形態によれば、１．１２≦Ｄ／ｄ≦１．１６を満たす場合、絶縁体２００と主体金具３００との間の熱膨張差を抑制することによって、粉末６５０による絶縁体２００の保持力が低下することを抑制することができる。その結果、絶縁体２００と主体金具３００との間の熱膨張差に起因する絶縁体２００の損傷を防止することができる。

また、２．５０≦Ｌ／ｔ≦３．１０を満たす場合、粉末６５０に対するカシメ蓋３８０によるリング部材６１０の押圧力を向上させることによって、粉末６５０による絶縁体２００の保持力を向上させることができる。その結果、絶縁体２００と主体金具３００との間の熱膨張差に起因する絶縁体２００の損傷を一層防止することができる。

Ｂ．他の実施形態：
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…スパークプラグ
９０…内燃機関
１００…中心電極
１６０…シール体
１７０…セラミック抵抗
１８０…シール体
１９０…端子金具
２００…絶縁体
２０８…外周面
２１０…第１筒状部
２２０…第２筒状部
２５０…第３筒状部
２７０…第４筒状部
２９０…軸孔
３００…主体金具
３１０…先端部
３２０…ネジ部
３４０…胴部
３５０…溝部
３６０…工具係合部
３６８…端面
３８０…カシメ蓋
３８２…輪郭
３８４…輪郭
３８８…端部
３９２…金具内周面
３９４…環状凸部
３９６…金具内周面
３９８…内周面
４００…接地電極
５００…ガスケット
６１０…リング部材
６２０…リング部材
６５０…粉末
９１０…内壁
９２０…燃焼室
９３０…ネジ孔
ｄ…最小外径
Ｄ…最大内径
ＦＡ…充填領域
ＳＧ…間隙
ＣＡ１…軸線

Claims (3)

1. 軸線を中心に延びた筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の外周面にカシメ固定された筒状の主体金具であって、前記絶縁体の前記外周面と前記主体金具の内周面との間に密閉用の粉末が充填された主体金具と
   を備えるスパークプラグであって、
   前記主体金具と前記絶縁体との間に前記粉末が充填された充填領域における前記絶縁体の最小外径ｄと、前記充填領域における前記主体金具の最大内径Ｄとの関係は、１．１２≦Ｄ／ｄ≦１．１６を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
2. 請求項１に記載のスパークプラグであって、
   前記主体金具は、
   外周方向へ多角形状に張り出した工具係合部と、
   前記工具係合部に繋がる前記主体金具の端部をカシメによって前記絶縁体の前記外周面に向けて屈曲してなり、前記絶縁体との間に前記粉末が充填されたカシメ蓋と
   を有し、
   前記スパークプラグは、更に、前記主体金具の前記カシメ蓋における前記内周面、および前記絶縁体の前記外周面に接触する環状のリング部材を備え、
   前記軸線を通る平面における前記工具係合部から前記絶縁体に向けた前記カシメ蓋の形状に沿った長さＬと、前記カシメ蓋の中間部における厚さｔとの関係は、２．５０≦Ｌ／ｔ≦３．１０を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
3. 前記主体金具に形成されたネジ部の呼び径がＭ１２以下である請求項１または請求項２に記載のスパークプラグ。

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