JP2015153640A - スパークプラグ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】着火性と耐久性の両方に優れたスパークプラグを提供する。【解決手段】スパークプラグは、接地電極の放電面と中心電極の放電面との間の軸線方向に沿った距離が接地電極の先端に行くほど小さくなるように、中心電極の放電面に対して接地電極の放電面が傾いている。接地電極の形状パラメータθ、Ｘ、Ｚは、次式を満足する：θ≧−４４．５（Ｘ／Ｚ）＋３５．６ …（１）θ≰−２．８６（Ｘ／Ｚ）＋１０．７ …（２）（Ｘ／Ｚ）≰０．９５ …（３）θ≧０．１ …（４）【選択図】図２

Description

本発明は、スパークプラグ及びその製造方法に関する。

一般に、スパークプラグは、その先端側に中心電極と接地電極とを有している。中心電極は、絶縁体の軸孔に保持された状態で、絶縁体の先端から突出している。一方、接地電極は、主体金具の先端部に接合されている。最も一般的なスパークプラグでは、接地電極の放電面と中心電極の放電面が平行な状態に設定されている。

近年では、特に着火性に優れたスパークプラグが求められている。そこで、従来から、接地電極を傾けて、接地電極の放電面と中心電極の放電面との間の角度を適切な範囲に設定することによって、着火性を向上させる技術が知られている（特許文献１〜３）。

特開２００４−８７４６４号公報 特開２００２−３２４６５０号公報 特開２００１−３０７８５７号公報

確かに、接地電極の放電面の傾き角を調整することによって着火性を向上させることが可能である。一方、本願の発明者らは、接地電極の放電面の傾き角が過度に大きくなると、スパークプラグの耐久性が低下するという課題を見出した。発明者らは、更に、接地電極の放電面の傾き角の他に、接地電極全体の曲がり具合がスパークプラグの着火性に影響を与えることを発見した。本発明は、これらの知見を基に、着火性と耐久性を両立させる構成を採用したものである。

本発明は、上述の課題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、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、前記絶縁体の先端から突出し前記軸線方向と直交する方向に延びる放電面を先端に有する中心電極と、軸孔内に前記絶縁体を収容する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合された接地電極であって前記接地電極の先端にある放電面が前記中心電極の放電面と火花ギャップを隔てて配置されるように曲げられた曲げ部を有する接地電極と、を備えるスパークプラグが提供される。このスパークプラグにおいて、前記軸線方向に沿った前記中心電極の中心線と、前記接地電極のうちで前記中心電極の放電面と同じ軸線方向高さを有する部位における断面の面心とを通る平面上に、前記中心電極と前記接地電極とを投影した投影図を考える。この投影図上において、前記軸線方向と垂直な方向を横方向と呼ぶ。また、前記接地電極の放電面と前記中心電極の放電面との間の前記軸線方向に沿った距離が前記接地電極の先端に行くほど小さくなるように前記中心電極の放電面に対して前記接地電極の放電面が傾いており、前記中心電極の放電面に対して前記接地電極の放電面が傾く角度をθ（°）とする。更に、前記接地電極の前記曲げ部の内面のうちで前記中心電極の放電面と同じ軸線方向高さを有する部位における接線と前記接地電極の放電面の接線とが交わる交点位置と、前記中心電極の中心線との間の前記横方向に沿った距離をＸ（ｍｍ）とする。更に、前記中心電極の中心線と、前記接地電極の内面のうちで前記絶縁体の先端と同じ軸線方向高さを有する部位との間の最短距離をＺ（ｍｍ）とする。前記スパークプラグは、前記θ、Ｘ、Ｚが、次式：
θ≧−４４．５（Ｘ／Ｚ）＋３５．６ …（１）
θ≦−２．８６（Ｘ／Ｚ）＋１０．７ …（２）
（Ｘ／Ｚ）≦０．９５ …（３）
θ≧０．１ …（４）
を満足する、ことを特徴とする。
この構成によれば、着火性と耐久性の両方に優れたスパークプラグを提供することができる。

（２）上記スパークプラグにおいて、前記θ、Ｘ、Ｚが、上記（１）式及び（４）式の代わりに次式：
θ≧−７５（Ｘ／Ｚ）＋６１ …（１ａ）
θ≧１．０ …（４ａ）
を満足するものとしてもよい。
この構成によれば、着火性が更に優れたスパークプラグを提供できる。

（３）上記スパークプラグにおいて、前記θ、Ｘ、Ｚが、上記（２）式の代わりに次式：
θ≦−４．７（Ｘ／Ｚ）＋８．１ …（２ａ）
を満足するものとしてもよい。
この構成によれば、耐久性が更に優れたスパークプラグを提供できる。

（４）本発明の他の形態によれば、上記スパークプラグの製造方法であって、前記主体金具の先端部に、棒状の接地電極部材の基端部を接合する接合工程と、前記接地電極部材を曲げることによって前記曲げ部を有する前記接地電極を形成する曲げ工程と、を備える製造方法が提供される。前記曲げ工程は、前記接地電極部材を仮曲げする第１曲げ工程と、前記仮曲げ後の前記接地電極部材を前記接地電極の形状になるまで更に曲げる第２曲げ工程と、を含む。前記仮曲げ後の前記接地電極部材のうちで前記中心電極の放電面と同じ軸線方向高さを有する部位における断面の面心と前記中心電極の中心線とを通る断面上において、前記接地電極部材の曲げ部の内面のうちで前記接地電極部材の基端部に最も近い部位を曲げ部起点Ａと呼び、前記接地電極部材の基端部から最も遠い部位を曲げ部終点Ｂと呼ぶ。前記製造方法は、前記曲げ部起点Ａと前記曲げ部終点Ｂとの間の前記横方向に沿った距離Ｌ１と、前記曲げ部起点Ａと前記曲げ部終点Ｂとの間の前記軸線方向に沿った距離Ｌ２と、前記曲げ部起点Ａと前記主体金具の先端部との間の前記軸線方向に沿った距離Ｌ３と、前記主体金具の先端部と前記中心電極の放電面との間の距離ＬＧとが、
１．０＜（Ｌ２／Ｌ１）＜１．６、及び、１．１≦（Ｌ３／ＬＧ）≦１．２
を満足する、ことを特徴とする。
この構成によれば、上記の好ましい形状を有する接地電極を備えたスパークプラグを容易に製造することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、スパークプラグ、スパークプラグの製造方法、スパークプラグの接地電極の成形方法等の形態で実現することができる。

一実施形態としてのスパークプラグを示す正面図。 スパークプラグの先端部を拡大して示す説明図。 着火性と耐久性と耐折損性の試験結果を示す図。 着火性試験における正規放電部ＮＤと非正規放電部ＤＤを示す説明図。 形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの第１の好ましい範囲を示すグラフ。 形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの第２の好ましい範囲を示すグラフ。 形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの第３の好ましい範囲を示すグラフ。 仮曲げ工程と本曲げ工程を示す説明図。 仮曲げ工程と本曲げ工程における各種の形状パラメータを示す説明図。 仮曲げ時の距離Ｌ２を変化させた場合に得られる形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θを示す図。 仮曲げ時の距離Ｌ３を変化させた場合に得られる形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θを示す図。

図１は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００を示す正面図である。図１において、スパークプラグ１００の発火部が存在する下側をスパークプラグ１００の先端側と定義し、上側を後端側と定義して説明する。このスパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０とを備えている。絶縁体１０は、軸線Ｏに沿って延びる軸孔を有している。なお、軸線Ｏを「中心軸」とも呼ぶ。中心電極２０は、軸線Ｏに沿って延びる棒状の電極であり、中心電極２０の中心線は軸線Ｏと一致している。また、中心電極２０は、絶縁体１０の軸孔内に挿入された状態で保持されており、絶縁体１０の先端から突出している。接地電極３０は、一端が主体金具５０の先端部５２に固定され、他端が中心電極２０と対向する電極である。端子金具４０は、電力の供給を受けるための端子であり、中心電極２０に電気的に接続されている。主体金具５０は、絶縁体１０の外周を囲む筒状の部材であり、絶縁体１０を内部に固定している。主体金具５０の外周には、ねじ部５４が形成されている。ねじ部５４は、ねじ山が形成された部位であり、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取付ける際にエンジンヘッドのねじ孔に螺合する。

図２（Ａ），（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端部を拡大して示す説明図である。各図の左半分は、図示の便宜上、主体金具５０と接地電極３０と中心電極２０についての断面を示しており、主体金具５０の先端部内面５８ｉの内側には、主体金具５０の孔５８が見えている。なお、各図の左半分において、断面であることを示すハッチングは省略されている。図２（Ａ），（Ｂ）は同一の形状を示しており、図２（Ｂ）は後述するオフセットＸ、Ｚを示すために使用されている。なお、図２（Ａ），（Ｂ）の左側半分は、中心電極２０の中心線Ｏと接地電極３０の中心とを通る平面上に、中心電極２０と接地電極３０とを投影した投影図であると考えることができる。なお、「中心電極２０の中心線Ｏと接地電極３０の中心とを通る平面」は、中心電極２０の中心線Ｏと、接地電極３０のうちで中心電極２０の放電面２２と同じ軸線方向高さを有する部位における断面の面心とを通る平面と考えることも可能である。また、「接地電極３０のうちで中心電極２０の放電面２２と同じ軸線方向高さを有する部位における断面」は、軸線Ｏに垂直な断面である。また、「面心」とは、その接地電極３０の断面の幾何学的な重心を意味する。

中心電極２０は、絶縁体１０の先端から突出しており、その先端面は放電面２２を構成している。本実施形態では、放電面２２は、軸線Ｏに垂直な平面である。接地電極３０は、一端が主体金具５０の先端部５２に固定され、他端が中心電極２０と対向している。接地電極３０は、基端部３２と曲げ部３４と先端部３６とで構成されている。基端部３２は、主体金具５０の先端部５２から軸線方向に沿って直線状に延びる部分である。先端部３６は、接地電極３０の最も先端側において直線状に延びる部分である。曲げ部３４は、基端部３２と先端部３６の間にあり、軸線Ｏに近づく方向に曲がる部分である。接地電極３０の内面３０ｉ全体のうち、先端部３６の内面３６ｉは、中心電極２０の放電面２２との間で正規の放電が発生する放電面として機能する。

接地電極３０の先端部３６は、その先端に行くほど中心電極２０の放電面２２に近づく状態で傾いている。すなわち、接地電極３０の放電面３６ｉは、接地電極３０の放電面３６ｉと中心電極２０の放電面２２との間の軸線方向に沿った距離が、接地電極３０の先端に行くほど小さくなるように、中心電極２０の放電面２２に対して傾いている。放電面２２，３６ｉの間の傾き角θは、０°を越える値である。傾き角θの好ましい範囲については後述する。

接地電極３０の放電面３６ｉの先端と、中心電極２０の放電面２２との間で構成される最小火花ギャップＧ（図２（Ｂ））は、未使用時において、例えば約０．７ｍｍ〜約１．５ｍｍの範囲に設定される。但し、最小火花ギャップＧの値は、用途等に応じて適宜設定可能である。なお、本実施形態では、最小火花ギャップＧは約０．７ｍｍ（例えば０．６５〜０．７５ｍｍの範囲）に設定される。

本実施形態では、接地電極３０全体の曲がり具合を示す形状パラメータとして、以下に説明するオフセットＸ，Ｚ（図２（Ｂ））を使用する。
（１）オフセットＸ：接地電極３０の曲げ部３４の内面３０ｉのうちで中心電極２０の放電面２２と同じ軸線方向高さを有する部位３４ａにおける接線と、接地電極３０の放電面３６ｉの接線とが交わる交点位置と、中心電極２０の中心線Ｏとの間の横方向に沿った距離。ここで、「横方向」とは、軸線方向と垂直な方向を意味する。
（２）オフセットＺ：中心電極２０の中心線Ｏと、接地電極３０の内面３０ｉのうちで絶縁体１０の先端と同じ軸線方向高さを有する部位３２ａとの間の最短距離。なお、この部位３２ａは、基端部３２の内面にあることが好ましい。

オフセットＸを規定するための２つの接線は、以下のように求めることができる。接地電極３０の放電面３６ｉの接線は、図２の断面において、平面状の放電面３６ｉに沿った直線である。一方、接地電極３０の曲げ部３４の内面の部位３４ａにおける接線は、この部位３４ａを挟む２つの内面部位（内面部位のペア）を選び、それらの２つの内面部位を結ぶ直線から求めることができる。この際、接線を決定するための内面部位のペアとして、部位３４ａにより遠いペアからより近いペアまで複数のペアを選択し、部位３４ａにより近いペアほど、部位３４ａにおける接線に近い直線を構成すると考えることができる。すなわち、内面部位のペアが部位３４ａに近づくと、その極限は部位３４ａに一致するので、その極限における直線を部位３４ａにおける接線として決定することが可能である。

オフセットＺは、接地電極３０の曲がり具合に拘わらず一定の値となる。一方、オフセットＸは、接地電極３０の曲げ部３４の内面の部位３４ａにおける接線の向きが軸線方向に近いほど大きくなる傾向にある。例えば、接地電極３０の基端部３２が比較長く、曲げ部３４が急激に曲がっている場合には、部位３４ａにおける接線の向きが軸線方向により近づくので、オフセットＸは大きくなる。逆に、基端部３２が比較短く、曲げ部３４が緩やかに曲がっている場合には、オフセットＸは小さくなる。従って、オフセットＸは、接地電極３０全体の曲がり具合を示す形状パラメータとしての意味を有している。オフセット比（Ｘ／Ｚ）も同様である。接地電極３０全体の曲がり具合は、接地電極３０と中心電極２０の間の火花ギャップの形状とサイズとを決める重要な要素なので、スパークプラグ１００の性能に大きな影響を与えることが推定される。

図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図２に示した構成を有する多数のサンプルについて、着火性と耐久性と耐折損性に関して行った試験の結果を示している。図３（Ａ）は、着火性試験の試験結果である。図の左端の欄は、主体金具５０のねじ部５４の呼び径を示している。試験に使用したサンプルのプラグ仕様は、Ｍ１２ＨＥＸ１６，Ｍ１０ＨＥＸ１６，Ｍ８ＨＥＸ１３の３種類である。図３（Ａ）は、上述した２つのオフセットＸ，Ｚの比であるオフセット比（Ｘ／Ｚ）の値と、接地電極３０の放電面３６ｉの傾き角θとが異なる種々のサンプルについて行った着火性試験の結果である。

着火性試験は、ＪＩＳＢ８０３１に準じて、圧力チャンバーにスパークプラグを締付け、チャンバー内の圧力（大気）を大気圧から０．８ＭＰａ加圧した状態で端子金具４０と主体金具５０との間に電圧を印加して１００回放電し、正規放電部と非正規放電部の飛火割合を確認した。

図４は、着火性試験における正規放電部ＮＤと非正規放電部ＤＤを示す説明図である。正規放電部ＮＤは、中心電極２０の放電面２２と接地電極３０の内面３０ｉとの間に存在する空間のうち、中心電極２０の真上に存在する空間である。この正規放電部ＮＤは、接地電極３０の先端部３６の放電面３６ｉの下方に存在する。非正規放電部ＤＤは、中心電極２０の放電面２２と接地電極３０の内面３０ｉとの間に存在する空間のうち、正規放電部ＮＤ以外の空間である。正規放電部ＮＤで放電した場合を「正規放電」とし、非正規放電部ＤＤで放電した場合を「非正規放電」とした。

図３（Ａ）では、同じ形状のサンプルを用いて行った１００回の放電のうち、正規放電の割合が９０％以上の場合を最良（ＢＥＳＴ）とし、７５％以上９０％未満の場合を良（ＧＯＯＤ）とし、７５％未満の場合を不良（ＢＡＤ）とした。着火性試験の結果は、最良（ＢＥＳＴ）又は良（ＧＯＯＤ）であることが好ましい。着火性試験結果を考慮した２つの形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの好ましい範囲については後述する。

図３（Ｂ）は、耐久性試験の試験結果である。耐久性試験では、スパークプラグを加圧チャンバーに取り付け、下記条件で２５０時間の火花放電を加えた後、最小火花ギャップＧ（図２（Ｂ））の変化量を測定した。
・火花回数：１００回／秒×２５０時間
・加圧力（窒素）：０．４ＭＰａ

図３（Ｂ）では、最小火花ギャップＧの増加量が０．１ｍｍ未満の場合を最良（ＢＥＳＴ）とし、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ未満の場合を良（ＧＯＯＤ）とし、０．３ｍｍ以上の場合を不良（ＢＡＤ）とした。耐久性試験の結果は、最良（ＢＥＳＴ）又は良（ＧＯＯＤ）であることが好ましい。耐久性試験結果を考慮した２つの形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの好ましい範囲については後述する。

図３（Ｃ）は、耐折損性試験の試験結果である。耐折損性試験は、ＩＳＯ１１５６５の３．４．４項に準じて、５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの間の加振周波数及び１オクターブ／分の変化率で加振周波数を往復でスイープさせ、加速度３０Ｇで水平方向及び垂直方向に各８時間で合計１６時間加振した後、接地電極３０の破損の有無を確認した。スパークプラグのサンプルとしては、着火性試験及び耐久性試験と同様に、主体金具５０のねじ部５４の呼び径がＭ１２，Ｍ１０，Ｍ８の３種類のサイズのサンプルを用いた。また、接地電極３０の放電面３６ｉの傾き角θは０．５°の一定値とし、オフセット比（Ｘ／Ｚ）としては、０．９５と０．９８の２つの場合について試験を行った。図３（Ｃ）では、接地電極３０が破損しなかった場合を合格「○」とし、破損した場合を不合格「×」とした。この耐折損性試験の結果から考えると、オフセット比（Ｘ／Ｚ）としては、０．９６以下が好ましく、０．９５以下が更に好ましい。なお、耐折損性の良否については、接地電極３０全体の曲がり具合による影響が大きく、接地電極３０の放電面３６ｉの傾き角θによる影響は少ないものと考えられる。従って、図３（Ｃ）の試験で使用した値（０．５°）以外の傾き角θの場合にも、ほぼ同様の試験結果が得られるものと推定される。

図５（Ａ），（Ｂ）は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示した３つの試験結果を考慮して決定した形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの第１の好ましい範囲を示すグラフである。図５（Ａ），（Ｂ）の横軸はオフセット比（Ｘ／Ｚ）であり、縦軸は接地電極３０の放電面３６ｉの傾き角θである。図５（Ａ）のグラフにプロットされている点は図３（Ａ）に示した着火性試験結果を示し、図５（Ｂ）のグラフにプロットされている点は図３（Ｂ）に示した耐久性試験結果を示す。例えば、「ＢＥＳＴ＿Ｍ１２」の点は、呼び径がＭ１２で試験結果が最良（ＢＥＳＴ）であったサンプルを示している。他の点も同様である。２つの形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの範囲としては、着火性試験及び耐久性試験がいずれも良（ＧＯＯＤ）又は最良（ＢＥＳＴ）であり、また、耐折損性試験が合格である範囲を選択することが好ましい。

図５（Ａ），（Ｂ）では、形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの第１の好ましい範囲を以下の４つの直線で囲まれた範囲として示している。
・直線ｆ１：θ＝−４４．５（Ｘ／Ｚ）＋３５．６
・直線ｆ２：θ＝−２．８６（Ｘ／Ｚ）＋１０．７
・直線ｆ３：（Ｘ／Ｚ）＝０．９５
・直線ｆ４：θ＝０．１
すなわち、この第１の好ましい範囲は、以下の４つの式で表される。
θ≧−４４．５（Ｘ／Ｚ）＋３５．６ …（１）
θ≦−２．８６（Ｘ／Ｚ）＋１０．７ …（２）
（Ｘ／Ｚ）≦０．９５ …（３）
θ≧０．１ …（４）

上記（１），（２），（４）式（直線ｆ１，ｆ２，ｆ４）は、着火性試験及び耐久性試験においていずれも良（ＧＯＯＤ）又は最良（ＢＥＳＴ）である範囲を画定するための境界を示す。上記（３）式（直線ｆ３）は、耐折損性試験が合格である範囲を画定するための境界を示す。２つの形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θをこの第１の範囲内に設定すれば、着火性と耐久性の両方に優れており、また、十分な耐折損性を有するスパークプラグを得ることができる。

なお、これらの４つの直線ｆ１〜ｆ４で画定される第１の好ましい範囲は、０．８≦（Ｘ／Ｚ）≦９．５、及び、０．１≦θ≦８．０で規定される矩形状の範囲を含んでいる。この矩形状の範囲は、その境界がより単純で明確であり、また、着火性と耐久性と耐折損性がいずれも良好であるという点で好ましい。

図６（Ａ），（Ｂ）は、形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの第２の好ましい範囲を示すグラフである。図６（Ａ），（Ｂ）のグラフにプロットされている点は、図５（Ａ），（Ｂ）と同じである。図６（Ａ），（Ｂ）では、形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの第２の好ましい範囲を以下の４つの直線で囲まれた範囲として示している。
・直線ｆ１ａ：θ＝−７５（Ｘ／Ｚ）＋６１
・直線ｆ２：θ＝−２．８６（Ｘ／Ｚ）＋１０．７
・直線ｆ３：（Ｘ／Ｚ）＝０．９５
・直線ｆ４ａ：θ＝１．０
すなわち、この第２の好ましい範囲は、以下の４つの式で表される。
θ≧−７５（Ｘ／Ｚ）＋６１ …（１ａ）
θ≦−２．８６（Ｘ／Ｚ）＋１０．７ …（２）
（Ｘ／Ｚ）≦０．９５ …（３）
θ≧１．０ …（４ａ）
２つの形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θをこの第２の範囲内に設定すれば、図５に示した第１の範囲に比べてより着火性に優れたスパークプラグを得ることができる。

図７（Ａ），（Ｂ）は、形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの第３の好ましい範囲を示すグラフである。図７（Ａ），（Ｂ）のグラフにプロットされている点も、図５（Ａ），（Ｂ）と同じである。図７（Ａ），（Ｂ）では、形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの第３の好ましい範囲を以下の４つの直線で囲まれた範囲として示している。
・直線ｆ１ａ：θ＝−７５（Ｘ／Ｚ）＋６１
・直線ｆ２ａ：θ＝−４．７（Ｘ／Ｚ）＋８．１
・直線ｆ３：（Ｘ／Ｚ）＝０．９５
・直線ｆ４ａ：θ＝１．０
すなわち、この第３の好ましい範囲は、以下の４つの式で表される。
θ≧−７５（Ｘ／Ｚ）＋６１ …（１ａ）
θ≦−４．７（Ｘ／Ｚ）＋８．１ …（２ａ）
（Ｘ／Ｚ）≦０．９５ …（３）
θ≧１．０ …（４ａ）
２つの形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θをこの第３の範囲内に設定すれば、図６に示した第２の範囲に比べてより耐久性に優れたスパークプラグを得ることができる。

以上のように、接地電極３０の形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θを、図５、図６、又は図７に示したいずれかの範囲に設定することによって、着火性と耐久性の両方に優れたスパークプラグを提供することが可能である。

上述の好ましい形状を有する接地電極３０を形成する際には、まず、直線的に伸びる棒状の接地電極部材を主体金具５０の先端部５２に接合する接合工程が行われ、次に、棒状の接地電極部材を曲げる曲げ工程が行われる。曲げ工程では、棒状の接地電極部材を１回の曲げ工程で曲げることも可能である。但し、仮曲げ（第１の曲げ工程）と本曲げ（第２の曲げ工程）の２つの工程に分けて接地電極部材を曲げることによって、上述した形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θの好ましい範囲を達成するのがより容易となる。

図８（Ａ），（Ｂ）は、仮曲げ工程と本曲げ工程を示す説明図である。図８（Ａ）の仮曲げ工程（第１曲げ工程）は、棒状の接地電極部材３０ｐを、図２に示す接地電極３０の形状の途中まで曲げる工程である。この仮曲げ工程では、まず、仮曲げスペーサ２１０（仮曲げ補助具）を中心電極２０の放電面２２の上方にギャップを介して位置決めする。その後、接地電極部材３０ｐの先端部３６の外面３６ｅに、仮曲げパンチ２２０（仮曲げ治具）を斜め方向に押し付けて仮曲げを行う。仮曲げスペーサ２１０は、主として、接地電極部材３０ｐの基端部３２が中心電極２０の側に倒れることを防止するために使用される。図８（Ａ）の例では仮曲げスペーサ２１０の上面は平面状であるが、この代わりに、仮曲げスペーサ２１０の上面を、仮曲げ工程の終了時における接地電極部材３０ｐの基端部３２と曲げ部３４ｐと先端部３６との内面にフィットする形状に整形しておいてもよい。図８（Ｂ）の本曲げ工程（第２曲げ工程）は、仮曲げ後の接地電極部材３０ｐを、接地電極３０の最終的な形状になるまで更に曲げる工程である。この本曲げ工程では、まず、本曲げスペーサ３１０（本曲げ補助具）を中心電極２０の放電面２２上に位置決めする。この本曲げスペーサ３１０も、主として、接地電極３０の基端部３２が中心電極２０の側に倒れることを防止するために使用される。なお、本曲げスペーサ３１０は、中心電極２０の放電面２２の上方にギャップを介して位置決めしてもよい。その後、本曲げパンチ３２０（本曲げ治具）を接地電極３０の先端部３６の外面３６ｅに押し付けることによって、最小火花ギャップＧがその目標値に達するように本曲げを行う。

図９（Ａ），（Ｂ）は、仮曲げ工程と本曲げ工程における各種の形状パラメータを示す説明図である。図９（Ｂ）は、図２（Ｂ）と同一である。図９（Ａ），（Ｂ）の左側半分は、図２（Ａ），（Ｂ）と同様に、主体金具５０と接地電極３０（又は接地電極部材３０ｐ）と中心電極２０についての断面を示している。なお、図９（Ａ）の左側半分は、仮曲げ後の状態において、接地電極部材３０ｐのうちで中心電極２０の放電面２２と同じ軸線方向高さを有する部位における断面の面心と、中心電極２０の中心線Ｏとを通る断面を示しているものと考えることができる。なお、「接地電極部材３０ｐのうちで中心電極２０の放電面２２と同じ軸線方向高さを有する部位における断面」は、軸線Ｏに垂直な断面である。また、「面心」とは、その接地電極部材３０ｐの断面の幾何学的な重心を意味する。

本実施形態では、仮曲げ後の接地電極部材３０ｐの曲がり具合を示す形状パラメータとして、以下に説明する距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，ＬＧを使用する。
（１）距離Ｌ１：接地電極部材３０ｐの曲げ部３４ｐの内面のうちで接地電極部材３０ｐの基端部３２に最も近い部位を曲げ部起点Ａと呼び、接地電極部材３０ｐの基端部３２から最も遠い部位を曲げ部終点Ｂと呼ぶとき、曲げ部起点Ａと曲げ部終点Ｂとの間の横方向に沿った距離。
（２）距離Ｌ２：曲げ部起点Ａと曲げ部終点Ｂとの間の軸線方向に沿った距離。
（３）距離Ｌ３：曲げ部起点Ａと主体金具５０の先端部５２との間の軸線方向に沿った距離。
（４）距離ＬＧ：主体金具５０の先端部５２と中心電極２０の放電面２２との間の距離。
なお、距離ＬＧは、仮曲げ時の形状に依存しない一定値である。

図１０は、仮曲げ時の距離Ｌ２を変化させたサンプルＳ１１〜Ｓ１６で得られた形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θを示す図である。ここでは、距離Ｌ１，Ｌ３はそれぞれ一定値（Ｌ１＝１．１７ｍｍ，Ｌ３＝３．４５ｍｍ）とし、距離Ｌ２が変化するように仮曲げスペーサ２１０（図８（Ａ））の形状を変えて仮曲げ工程を実行した。その後、最小火花ギャップＧが目標値（約０．６８ｍｍ）に達するまで本曲げ工程を実行した。なお、オフセットＺと傾き角θは一定値（Ｚ＝３ｍｍ，θ＝３°）とした。

上述したように、距離Ｌ２は、曲げ部起点Ａと曲げ部終点Ｂとの間の軸線方向に沿った距離であり、距離Ｌ１は、曲げ部起点Ａと曲げ部終点Ｂとの間の横方向に沿った距離である。従って、これらの比（Ｌ２／Ｌ１）は、仮曲げ時の放電面３６ｉの傾き角θｉ（図９（Ａ））を決める値である。すなわち、比（Ｌ２／Ｌ１）の値が大きいほど、仮曲げ時の放電面３６ｉの傾き角θｉが大きい。図１０の結果を見ると、比（Ｌ２／Ｌ１）の値が大きいほど、オフセット比（Ｘ／Ｚ）の値（すなわちオフセットＸの値）が小さくなる傾向にある。この理由は、以下のように推定される。すなわち、比（Ｌ２／Ｌ１）の値が大きいほど、本曲げ工程において曲げ部３４がより大きく曲げられるので、曲げ部３４の全体がより中心電極２０に近づくように曲げられる。この結果、接地電極３０の曲げ部３４の部位３４ａ（図９（Ｂ））における接線の向きが、より横方向（軸線方向と垂直な方向）に近くなるので、オフセットＸがより小さくなる。

図１０のサンプルＳ１１〜Ｓ１６で得られた形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θを見ると、サンプルＳ１１では、これらの形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θ（特にオフセット比（Ｘ／Ｚ））が図５に示した好ましい範囲から外れており、サンプルＳ１６は直線ｆ１で規定される境界に近い。この結果を考慮すると、比（Ｌ２／Ｌ１）の値の範囲としては、１．０＜（Ｌ２／Ｌ１）＜１．６が好ましい。

図１１は、仮曲げ時の距離Ｌ３を変化させたサンプルＳ２１〜Ｓ３１で得られた形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θを示す図である。ここでは、距離Ｌ１は一定値（Ｌ１＝１．１７ｍｍ）とし、距離Ｌ３が変化するように仮曲げ工程を実行した。また、距離Ｌ２に関しては、比（Ｌ２／Ｌ１）の値が上述した好ましい範囲１．０＜（Ｌ２／Ｌ１）＜１．６を満たすように、距離Ｌ３が同一で距離Ｌ２が異なる複数のサンプルを作成した（例えばＳ２３〜Ｓ２６）。その後、最小火花ギャップＧが目標値（約０．６８ｍｍ）に達するまで本曲げ工程を実行した。なお、オフセットＺは一定値（Ｚ＝３ｍｍ）とした。

上述したように、距離Ｌ３は、曲げ部起点Ａと主体金具５０の先端部５２との間の軸線方向に沿った距離であり、距離ＬＧは、主体金具５０の先端部５２と中心電極２０の放電面２２との間の距離である。従って、これらの比（Ｌ３／ＬＧ）は、仮曲げ時の曲げ部３４ｐの高さを決める値である。すなわち、比（Ｌ３／ＬＧ）の値が大きいほど、仮曲げ時の曲げ部３４ｐの高さが大きい。図１１の結果を見ると、比（Ｌ３／ＬＧ）の値が大きいほど、放電面３６ｉの傾き角θが大きくなる傾向にある。この理由は、以下のように推定される。すなわち、比（Ｌ３／ＬＧ）の値が大きいほど、仮曲げ時の曲げ部３４ｐの位置が高くなるので、最小火花ギャップＧを目標値（約０．６８ｍｍ）に達するまで本曲げを行うと、放電面３６ｉの傾き角θがより大きくなる。

図１１のサンプルＳ２１〜Ｓ３１で得られた形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θを見ると、サンプルＳ２１，Ｓ２２，Ｓ３０，Ｓ３１では、これらの形状パラメータ（Ｘ／Ｚ），θ（特に傾き角θ）が図５に示した好ましい範囲から外れている。この結果を考慮すると、比（Ｌ３／ＬＧ）の値の範囲としては、１．１≦（Ｌ３／ＬＧ）≦１．２が好ましい。

・変形例
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

・変形例１：
スパークプラグとしては、図１に示したもの以外の種々の構成を有するスパークプラグを本発明に適用することが可能である。特に、端子金具や絶縁体の具体的な形状については、様々な変形が可能である。

１０…絶縁体
２０…中心電極
２２…放電面
３０…接地電極
３０ｉ…内面
３０ｐ…接地電極部材
３２…基端部
３２ａ…部位
３４…曲げ部
３４ａ…部位
３６…先端部
３６ｅ…外面
３６ｉ…放電面
４０…端子金具
５０…主体金具
５２…先端部
５４…ねじ部
５８…孔
５８ｉ…先端部内面
１００…スパークプラグ
２１０…仮曲げスペーサ
２２０…仮曲げパンチ
３１０…本曲げスペーサ
３２０…本曲げパンチ

Claims (4)

1. 軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、前記絶縁体の先端から突出し前記軸線方向と直交する方向に延びる放電面を先端に有する中心電極と、軸孔内に前記絶縁体を収容する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合された接地電極であって前記接地電極の先端にある放電面が前記中心電極の放電面と火花ギャップを隔てて配置されるように曲げられた曲げ部を有する接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
   前記軸線方向に沿った前記中心電極の中心線と、前記接地電極のうちで前記中心電極の放電面と同じ軸線方向高さを有する部位における断面の面心とを通る平面上に、前記中心電極と前記接地電極とを投影した投影図上において、
   前記軸線方向と垂直な方向を横方向と呼び、
   前記接地電極の放電面と前記中心電極の放電面との間の前記軸線方向に沿った距離が前記接地電極の先端に行くほど小さくなるように前記中心電極の放電面に対して前記接地電極の放電面が傾いており、前記中心電極の放電面に対して前記接地電極の放電面が傾く角度をθ（°）とし、
   前記接地電極の前記曲げ部の内面のうちで前記中心電極の放電面と同じ軸線方向高さを有する部位における接線と前記接地電極の放電面の接線とが交わる交点位置と、前記中心電極の中心線との間の前記横方向に沿った距離をＸ（ｍｍ）とし、
   前記中心電極の中心線と、前記接地電極の内面のうちで前記絶縁体の先端と同じ軸線方向高さを有する部位との間の最短距離をＺ（ｍｍ）としたとき、
   前記θ、Ｘ、Ｚが、次式：
   θ≧−４４．５（Ｘ／Ｚ）＋３５．６ …（１）
   θ≦−２．８６（Ｘ／Ｚ）＋１０．７ …（２）
   （Ｘ／Ｚ）≦０．９５ …（３）
   θ≧０．１ …（４）
   を満足する、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θ、Ｘ、Ｚが、上記（１）式及び（４）式の代わりに次式：
   θ≧−７５（Ｘ／Ｚ）＋６１ …（１ａ）
   θ≧１．０ …（４ａ）
   を満足する、ことを特徴とするスパークプラグ。
3. 請求項２に記載のスパークプラグであって、
   前記θ、Ｘ、Ｚが、上記（２）式の代わりに次式：
   θ≦−４．７（Ｘ／Ｚ）＋８．１ …（２ａ）
   を満足する、ことを特徴とするスパークプラグ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記主体金具の先端部に、棒状の接地電極部材の基端部を接合する接合工程と、
   前記接地電極部材を曲げることによって前記曲げ部を有する前記接地電極を形成する曲げ工程と、
   を備え、
   前記曲げ工程は、
   前記接地電極部材を仮曲げする第１曲げ工程と、
   前記仮曲げ後の前記接地電極部材を前記接地電極の形状になるまで更に曲げる第２曲げ工程と、
   を含み、
   前記仮曲げ後の前記接地電極部材のうちで前記中心電極の放電面と同じ軸線方向高さを有する部位における断面の面心と前記中心電極の中心線とを通る断面上において、
   前記接地電極部材の曲げ部の内面のうちで前記接地電極部材の基端部に最も近い部位を曲げ部起点Ａと呼び、前記接地電極部材の基端部から最も遠い部位を曲げ部終点Ｂと呼ぶとき、
   前記曲げ部起点Ａと前記曲げ部終点Ｂとの間の前記横方向に沿った距離Ｌ１と、
   前記曲げ部起点Ａと前記曲げ部終点Ｂとの間の前記軸線方向に沿った距離Ｌ２と、
   前記曲げ部起点Ａと前記主体金具の先端部との間の前記軸線方向に沿った距離Ｌ３と、
   前記主体金具の先端部と前記中心電極の放電面との間の距離ＬＧとが、
   １．０＜（Ｌ２／Ｌ１）＜１．６、及び、１．１≦（Ｌ３／ＬＧ）≦１．２
   を満足する、ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。

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