JP2018085323A - 点火プラグ、及び、点火プラグの半製品 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁碍子自体の強度を向上させない場合であっても、絶縁碍子の折損に対するロバスト性を向上させることが可能な点火プラグと、点火プラグの半製品を提供する。【解決手段】主体金具（１１）は、第１部（１１１）と、第１部に隣接する第２部（１１８）と、第２部に隣接する第３部（１１９）とを備え、絶縁碍子（１２）は、第１部に対して第１間隔で対向する所定部（１２５Ａ）を有する第１対向部（１２２）と、第２部に対して第２間隔で対向する第２対向部（１２３）と、第３部に対向する第３対向部（１２４）とを備え、所定部は、第１対向部の中で最も径の大きい部分であり、第２対向部と第３対向部との接続部が、第２部と第３部との接続部である支持部（１１７）により支持されており、支持部から最大径部の後端部までの長さで第１間隔を割った値が、支持部から第２対向部の後端部までの長さで第２間隔を割った値よりも小さくなっている点火プラグ。【選択図】 図１

Description

本発明は、点火プラグと、点火プラグの半製品に関する。

内燃機関には、点火プラグが取り付けられており、該点火プラグの火花放電ギャップに放電火花を生じさせることにより、内燃機関の燃焼室内に存在する混合気に着火できるよう構成されている。点火プラグを内燃機関（シリンダヘッド）に取り付ける際、点火プラグに備わる絶縁碍子に曲げモーメントが加わると、絶縁碍子が折損を生じるおそれがある。この対策として、特許文献１に記載の点火プラグ（特許文献１に記載のスパークプラグに該当）では、絶縁碍子（特許文献１に記載の絶縁体に該当）に形成される貫通孔に挿入される端子金具の先端縁に対応する位置（中胴部）における絶縁碍子の外径をＤとし、中胴部内における貫通孔の内径をｄとして、
０．４２≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．７９
を満足するように、中胴部の肉厚が定められている。これにより、絶縁碍子の曲げや衝撃に対する耐久強度が顕著に向上し、ひいては点火プラグを内燃機関に取り付ける時等においても絶縁碍子折損等の不具合を生じにくくすることができるとしている。

特許第３７１１２２１号公報

ところで、近年では、点火プラグ小型化の要求が高まっている。点火プラグの小型化には、絶縁碍子の細径化が必要である。絶縁碍子が細径化された場合、絶縁碍子の中胴部における肉厚を確保することは困難であり、絶縁碍子の折損に対する強度を向上させることは容易ではない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、絶縁碍子自体の強度を向上させない場合であっても、絶縁碍子の折損に対するロバスト性を向上させることが可能な点火プラグと、点火プラグの半製品を提供することにある。

第１の発明は、筒状の主体金具と、前記主体金具の内部に挿通された筒状の絶縁碍子とを備え、先端側に放電ギャップが形成された点火プラグであって、前記主体金具は、第１部と、前記第１部の内径よりも小さい内径を有し、前記第１部に隣接して先端側に設けられた第２部と、前記第２部の内径よりも小さい内径を有し、前記第２部に隣接して先端側に設けられた第３部と、を備え、前記絶縁碍子は、前記第１部に対して第１間隔で対向する所定部を有する第１対向部と、前記第２部に対して第２間隔で対向する第２対向部と、前記第２対向部の外径よりも小さい外径を有し、前記第３部に対向する第３対向部と、を備え、前記所定部は、前記第１対向部の中で外径方向に突出して最も径の大きい部分であり、前記第２対向部と前記第３対向部との接続部が、前記第２部と前記第３部との接続部である支持部により支持されており、前記支持部から前記所定部の後端部までの長さで前記第１間隔を割った値が、前記支持部から前記第２対向部の後端部までの長さで前記第２間隔を割った値よりも小さくなっている。

点火プラグを内燃機関に取り付ける時等において、絶縁碍子に荷重が加わり、絶縁碍子が支持される主体金具の支持部を支点として絶縁碍子が主体金具側に傾くことがある。従来の点火プラグでは、絶縁碍子が主体金具側に傾いた際に、絶縁碍子のうち第２対向部が主体金具に最初に接触する。そして、主体金具に絶縁碍子の第２対向部が接触した部分が支点となって絶縁碍子が曲げられ、これにより絶縁碍子が折損する等の不具合が生じるおそれがある。これに備え、本点火プラグでは、絶縁碍子の第２対向部が主体金具の第２部に接触するよりも前に、主体金具の第２部よりも後端側で絶縁碍子が主体金具と接触するように設計される。つまり、主体金具の第２部よりも後端側の部分が、絶縁碍子が曲げられる際の支点になる。

本点火プラグに備わる絶縁碍子の第１対向部には、第１部に対して第１間隔で対向する所定部が形成されている。そして、この所定部は、外径方向に突出しており、且つ、第１対向部の中で最も径の大きい部分である。このとき、支持部から所定部の後端部までの長さで絶縁碍子における該所定部の後端部の半径と第１間隔との和を割った値のアークタンジェント値（以下、第１アークタンジェント値と呼称）は、支持部により支持される絶縁碍子の中心点と所定部の後端部と対向する第１部とを結ぶ線と、該中心点を通る絶縁碍子の軸線とでなされる角度に相当する。そして、支持部から所定部の後端部までの長さで絶縁碍子における該所定部の後端部の半径を割った値のアークタンジェント値（第２アークタンジェント値と呼称）は、支持部により支持される絶縁碍子の中心点と所定部の後端部とを結ぶ線と、該中心点を通る絶縁碍子の軸線とでなされる角度に相当する。よって、第１アークタンジェント値を第２アークタンジェント値で引いた値は、絶縁碍子の所定部が支持部を支点に第１部に接触するために必要な傾斜角度に該当する。同様に、支持部から絶縁碍子の第２対向部の後端部までの長さで絶縁碍子における第２対向部の後端部の半径と第２間隔との和を割った値のアークタンジェント値（以下、第３アークタンジェント値と呼称）は、支持部により支持される絶縁碍子の中心点と第２対向部の後端部と対向する第２部を結ぶ線と、該中心点を通る絶縁碍子の軸線とでなされる角度に相当する。また、支持部から第２対向部の後端部までの長さで絶縁碍子における第２対向部の後端部の半径を割った値のアークタンジェント値（第４アークタンジェント値と呼称）は、支持部により支持される絶縁碍子の中心点と第２対向部の後端部とを結ぶ線と、該中心点を通る絶縁碍子の軸線とでなされる角度に相当する。このため、第３アークタンジェント値を第４アークタンジェント値で引いた値は、絶縁碍子の第２対向部の後端部が支持部を支点に第２部に接触するために必要な傾斜角度に該当する。

本点火プラグでは、支持部から所定部の後端部までの長さで第１間隔を割った値が、支持部から第２対向部の後端部までの長さで第２間隔を割った値よりも小さくなっている。この関係を満たすことで、第１アークタンジェント値を第２アークタンジェント値で引いた値が、第３アークタンジェント値を第４アークタンジェント値で引いた値よりも小さくなる。これにより、絶縁碍子が主体金具側に傾いた際に、絶縁碍子のうち所定部の後端部を主体金具に最初に接触させることができる。このとき、絶縁碍子の第２対向部が主体金具の第２部に接触する場合と比較して、力点から支点までの距離を短くすることができ、絶縁碍子に働く曲げモーメントの大きさを小さくすることができる。ひいては、絶縁碍子自体の強度を向上させない場合であっても、絶縁碍子の折損に対するロバスト性を向上させることができる。

第２の発明は、筒状の主体金具と、前記主体金具の内部に挿通された筒状の絶縁碍子とを備え、先端側に放電ギャップが形成された点火プラグであって、前記主体金具は、第１部と、前記第１部の内径よりも小さい内径を有し、前記第１部に隣接して先端側に設けられた第２部と、前記第２部の内径よりも小さい内径を有し、前記第２部に隣接して先端側に設けられた第３部と、を備え、前記絶縁碍子は、前記第１部に対向する所定部を有する第１対向部と、前記第２部に対向する第２対向部と、前記第２対向部の外径よりも小さい外径を有し、前記第３部に対向する第３対向部と、を備え、前記所定部は、外径方向に突出しており、且つ、前記第１対向部の中で最も径の大きい部分であり、前記第２対向部と前記第３対向部との接続部が、前記第２部と前記第３部との接続部である支持部により支持されており、前記支持部から前記所定部の後端部までの長さで、前記所定部の後端部における前記第１部と前記所定部との間隔である第１間隔を割った値が、前記支持部から前記第２対向部の後端部までの長さで、前記第２対向部の後端部における前記第２部と前記第２対向部との間隔である第２間隔を割った値よりも小さくなっており、前記第２対向部の先端部における前記第２部と前記第２対向部との間隔である第３間隔は、前記第１間隔よりも小さくなっている。

上記構成によれば、上記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第３間隔は第１間隔よりも小さくなっているため、第２対向部の先端部において主体金具と絶縁碍子との位置がずれること（相対移動）を抑制することができる。その結果、第２対向部の先端部において主体金具の中心軸と絶縁碍子の中心軸とがずれることを抑制することができ、絶縁碍子に荷重が加わった際に絶縁碍子が主体金具に対して傾くこと、ひいては絶縁碍子が折損することを抑制することができる。

第３の発明は、筒状の主体金具と、前記主体金具の内部に挿通された筒状の絶縁碍子とを備え、先端側に放電ギャップが形成される点火プラグにおいて、前記主体金具に前記絶縁碍子を加締める前の半製品であって、前記主体金具は、第１部と、前記第１部の内径よりも小さい内径を有し、前記第１部に隣接して先端側に設けられた第２部と、前記第２部の内径よりも小さい内径を有し、前記第２部に隣接して先端側に設けられた第３部と、を備え、前記絶縁碍子は、前記第１部に対して第１間隔で対向する所定部を有する第１対向部と、前記第２部に対して第２間隔で対向する第２対向部と、前記第２対向部の外径よりも小さい外径を有し、前記第３部に対向する第３対向部と、を備え、前記第１部は、前記第１部の他の部分と比較して内径方向に前記主体金具の厚みが薄い薄肉部を備え、前記所定部は、外径方向に突出しており、且つ、前記第１対向部の中で最も径の大きい部分であり、前記所定部の後端部が軸方向における前記薄肉部の範囲内に収まり、前記第２対向部と前記第３対向部との接続部が、前記第２部と前記第３部との接続部である支持部により支持されており、前記支持部から前記所定部の後端部までの長さで前記第１間隔を割った値が、前記支持部から前記第２対向部の後端部までの長さで前記第２間隔を割った値よりも小さくなっている。

第一実施形態に係る点火プラグの半断面図である。 加締め治具を用いて絶縁碍子を主体金具に加締める際の様子を示した模式図である。 プラグレンチを用いて内燃機関に点火プラグを取り付ける時の様子を示した模式図である。 図１におけるαの要部拡大図である。 絶縁碍子が主体金具の薄肉部に接触したときの様子を示した模式図である。 絶縁碍子が、主体金具の薄肉部に接触した場合と、先端後部に接触した場合とで力点から支点までの距離がどのように変化したかを示した模式図である。 加締め時において、絶縁碍子が主体金具の薄肉部に接触した場合と、先端後部に接触した場合とで、絶縁碍子に作用する荷重と変位量との関係がどのように変化したかを示した図である。 点火プラグを内燃機関に取り付けたときにおける、絶縁碍子が主体金具の薄肉部に接触した場合と、先端後部に接触した場合とで、絶縁碍子に作用する荷重と変位量との関係がどのように変化したかを示した図である。 図１におけるαの変更例の要部拡大図である。 第一実施形態及び第二実施形態の絶縁破壊電圧を示すプロット図である。

＜第一実施形態＞
図１に、内燃機関に取り付けられる点火プラグ１の半断面図を示す。

点火プラグ１は、金属からなる略円筒状の主体金具１１と、該主体金具１１の内周面に保持された略円筒状の絶縁碍子１２と、該絶縁碍子１２の内周に保持された略円柱状の中心電極１４と、主体金具１１の燃焼室３側（先端側とする）に突出し、中心電極１４の先端側と所定の放電ギャップを隔てるように対向して配置された接地電極１３とを備えている。

主体金具１１は、主体金具１１の接地電極１３とは反対側（後端側とする）に形成された基部１１１（第１部に該当）と、基部１１１よりも先端側において基部１１１よりも縮径された先端部１１２と、を備えている。

基部１１１の外周縁部には、主体金具１１を内燃機関等に取付ける際に用いられるプラグレンチ２１（図３参照）を係合させるための外周が六角形状の工具係合部１１３が設けられている。本実施形態において、工具係合部１１３の対面同士の間隔は１４ｍｍに設定されているが、１４ｍｍよりも小さく設定されたものであってもよい。工具係合部１１３の後端部には、絶縁碍子１２を保持するための加締め部１１４が形成されている。工具係合部１１３よりも先端側には、工具係合部１１３と隣接するように、基部１１１の他の部分と比較して内径方向の厚みが薄い薄肉部１１５が設けられている。

先端部１１２の外周縁部には、点火プラグ１を内燃機関に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１１６が形成されている。本実施形態において、ねじ部１１６の呼び径はＭ１２に設定されているが、ねじ部１１６の呼び径がＭ１２よりも小さく設定されていてもよい。また、先端部１１２の内周縁部には、絶縁碍子１２を支持するために内径が先端側ほど小さくなる支持部１１７が形成されている。本実施形態では、先端部１１２について、支持部１１７を境に後端側を先端後部（第２部に該当）１１８、先端側を先端前部（第３部に該当）１１９として分けている。言い換えれば、先端部１１２は支持部１１７と先端後部１１８と先端前部１１９とで構成されており、先端後部１１８は支持部１１７を介して先端前部１１９と接続している。

絶縁碍子１２は、主体金具１１の内部に挿入されている。絶縁碍子１２は、後端側に形成された後端側胴部１２１と、後端側胴部１２１よりも先端側において外径方向に突出して形成された突出部１２２Ａを有する大径部（第１対向部に該当）１２２と、大径部１２２よりも先端側において大径部１２２よりも縮径された中胴部（第２対向部に該当）１２３と、中胴部１２３よりも先端側において中胴部１２３よりも縮径された脚長部（第３対向部に該当）１２４と、を備えている。すなわち、脚長部１２４の外径は、中胴部１２３の外径よりも小さくなっている。

図４に示されるように、突出部１２２Ａには、大径部１２２の中で最も径が大きい最大径部（所定部に該当）１２５Ａと、最大径部１２５Ａよりも径が小さい小径部１２５Ｂと、が設けられている。そして、最大径部１２５Ａと小径部１２５Ｂとの接続部には、内径方向に向かって後端側に傾斜した第一傾斜部１２５Ｃが形成されている。また、最大径部１２５Ａと後端側胴部１２１との接続部には、内径方向に向かって後端側に傾斜した第二傾斜部１２５Ｄが形成されている。絶縁碍子１２において、第二傾斜部１２５Ｄよりも後端側には釉薬が塗布されており、最大径部１２５Ａよりも先端側には釉薬が塗布されていない。このとき、第二傾斜部１２５Ｄよりも後端側において塗布された釉薬が絶縁碍子１２の先端側に向かって流れようとするが、第一傾斜部１２５Ｃ及び第二傾斜部１２５Ｄにより流れる釉薬が堰き止められることになる。すなわち、第一傾斜部１２５Ｃ及び第二傾斜部１２５Ｄは、釉薬の堰止め機能を有している。

最大径部１２５Ａは、基部１１１に対して間隔ｅ２（第１間隔に該当）を隔てて対向するよう構成されている。また、中胴部１２３は、先端後部１１８に対して間隔ｅ１（第２間隔に該当）を隔てて対向するよう構成されている。

中胴部１２３と脚長部１２４との接続部には、外径方向に向かって後端側に傾斜した碍子側テーパ部１２６が形成されており、碍子側テーパ部１２６は円環状の板パッキン２２を介して主体金具１１の支持部１１７により支持されている。

図１の説明に戻る。主体金具１１の基部１１１と、絶縁碍子１２の後端側胴部１２１及び大径部１２２と、の間には、環状のシール部材２４が収容されており、シール部材２４の間にはタルク（滑石）２３の粉末が充填されている。したがって、主体金具１１は、板パッキン２２とシール部材２４とを介して絶縁碍子１２を支持している。

本点火プラグ１を製造する過程において、絶縁碍子１２は、主体金具１１の内部に後端側から先端側へ挿入される。そして、絶縁碍子１２の碍子側テーパ部１２６が主体金具１１の支持部１１７に板パッキン２２を介して支持された状態で、加締め治具２０（図２参照）を用いて基部１１１の後端部を径方向内側に加締める。これにより、加締め部１１４が形成され、絶縁碍子１２は主体金具１１に固定される。

ところで、図２に示されるように、加締め治具２０を基部１１１の後端部に向けて下降させた際に、加締め治具２０が絶縁碍子１２の後端側胴部１２１に接触し、それにより主体金具１１の支持部１１７を支点として絶縁碍子１２が傾くことがある。あるいは、図３に示されるように、工具係合部１１３の外周に係合可能なプラグレンチ２１を用いて点火プラグ１を内燃機関に取り付ける際に、プラグレンチ２１が絶縁碍子１２の後端側胴部１２１に接触し、それにより主体金具１１の支持部１１７を支点として絶縁碍子１２が傾くことがある。従来の点火プラグでは、絶縁碍子１２が主体金具１１側に傾いた際に、絶縁碍子１２のうち中胴部１２３が主体金具１１に最初に接触する。そして、主体金具１１に絶縁碍子１２の中胴部１２３が接触した部分が支点となって絶縁碍子１２が曲げられ、これにより絶縁碍子１２が折損する等の不具合が生じるおそれがある。

これに備え、本点火プラグ１では、絶縁碍子１２の中胴部１２３が主体金具１１に接触するよりも前に、主体金具１１の先端後部１１８よりも後端側で絶縁碍子１２が主体金具１１と接触するように設計される。より詳細には、絶縁碍子１２の中胴部１２３が主体金具１１に接触するよりも前に、絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａが主体金具１１の基部１１１と接触するように設計される。これにより、主体金具１１の基部１１１に絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａが接触した部分が、絶縁碍子１２が曲げられる際の支点となる。

絶縁碍子１２の中胴部１２３が主体金具１１に接触するよりも前に、絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａが主体金具１１の基部１１１と接触するように、以下に記述の関係を満たすように点火プラグ１は構成される。

図４に示すように、主体金具１１における支持部１１７の先端部から軸方向における間隔ｅ１の後端部までの長さを長さＬ１とする。主体金具１１における支持部１１７の先端部から軸方向における絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａにおける後端部までの長さを長さＬ２とする。また、絶縁碍子１２における中胴部１２３の半径を半径ｒ１とし、最大径部１２５Ａの半径を半径ｒ２とする。

このとき、長さＬ２で半径ｒ２と間隔ｅ２との和を割った値のアークタンジェント値（以下、第１アークタンジェント値と呼称）は、支持部１１７の先端部に対向する位置における絶縁碍子１２の中心点Ｃと最大径部１２５Ａの後端部と対向する基部１１１の位置とを結ぶ線と、該中心点Ｃを通る絶縁碍子１２の軸線とでなされる角度に相当する。長さＬ２で半径ｒ２を割った値のアークタンジェント値（第２アークタンジェント値と呼称）は、支持部１１７の先端部に対向する位置における絶縁碍子１２の中心点Ｃと最大径部１２５Ａの後端部とを結ぶ線と、該中心点Ｃを通る絶縁碍子１２の軸線とでなされる角度に相当する。よって、第１アークタンジェント値を第２アークタンジェント値で引いた値は、絶縁碍子１２が支持部１１７を支点に傾いた際に、絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａが主体金具１１の基部１１１に接触するために必要な傾斜角度（回転角度）に該当する。

同様に、長さＬ１で半径ｒ１と間隔ｅ１との和を割った値のアークタンジェント値（以下、第３アークタンジェント値と呼称）は、支持部１１７の先端部に対向する位置における絶縁碍子１２の中心点Ｃと絶縁碍子１２の中胴部１２３における後端部と対向する先端後部１１８の位置とを結ぶ線と、該中心点Ｃを通る絶縁碍子１２の軸線とでなされる角度に相当する。また、長さＬ１で半径ｒ１を割った値のアークタンジェント値（第４アークタンジェント値と呼称）は、支持部１１７の先端部に対向する位置における絶縁碍子１２の中心点Ｃと絶縁碍子１２の中胴部１２３における後端部とを結ぶ線と、該中心点Ｃを通る絶縁碍子１２の軸線とでなされる角度に相当する。このため、第３アークタンジェント値を第４アークタンジェント値で引いた値は、絶縁碍子１２が支持部１１７を支点に傾いた際に、絶縁碍子１２の中胴部１２３における後端部が主体金具１１の先端後部１１８に接触するために必要な傾斜角度（回転角度）に該当する。

つまり、絶縁碍子１２の中胴部１２３における後端部が主体金具１１の先端後部１１８に接触するよりも先に、絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａが主体金具１１の基部１１１に接触するには、次式（１）の関係を満たすように構成すればよい。より詳細には、第１アークタンジェント値から第２アークタンジェント値を引いた値が、第３アークタンジェント値から第４アークタンジェント値を引いた値よりも小さくなるように構成すればよい。
ａｒｃｔａｎ｛（ｒ２＋ｅ２）／Ｌ２｝−ａｒｃｔａｎ（ｒ２／Ｌ２）＜ａｒｃｔａｎ｛（ｒ１＋ｅ１）／Ｌ１｝−ａｒｃｔａｎ（ｒ１／Ｌ１）…（１）
このとき、式（１）は次式（２）のように変形できる。つまり、長さＬ２で間隔ｅ２を割った値が、長さＬ１で間隔ｅ１を割った値よりも小さくなる関係を満たすことができれば、式（１）に示される関係を満たすことができる。
ｅ２／Ｌ２＜ｅ１／Ｌ１…（２）
本点火プラグ１では、長さＬ２が長さＬ１よりも長く、且つ、間隔ｅ２が間隔ｅ１よりも狭く構成されている。これにより、式（２）に示される関係を満たすことができるため、絶縁碍子１２の中胴部１２３が主体金具１１に接触するよりも前に、絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａを主体金具１１の基部１１１に接触させることができる。

ところで、本点火プラグ１では、最大径部１２５Ａの後端部が軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲内に収まるように設計されている。この構成は、加締め治具２０により主体金具１１に絶縁碍子１２が加締められる前の本点火プラグ１の半製品において、既に最大径部１２５Ａの後端部が軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲内に収まるように設計されたものである。したがって、絶縁碍子１２を主体金具１１の内部に挿入した後、加締め治具２０により加締められた際に、図５に示されるように絶縁碍子１２が主体金具１１の支持部１１７（あるいは上記中心点Ｃ）を支点に傾くことで絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａが主体金具１１の薄肉部１１５に接触することになる。主体金具１１の薄肉部１１５は基部１１１における他の部分と比較して厚みが薄いため、絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａが主体金具１１の薄肉部１１５に接触した際、薄肉部１１５が変形することになる。これにより、薄肉部１１５が変形した分だけ絶縁碍子１２の変位可能量が大きくなり、絶縁碍子１２に作用する荷重を抑制することが可能となる。

上記構成により、本実施形態は、以下の効果を奏する。

・上記構成によれば、本点火プラグ１は、長さＬ２が長さＬ１よりも長く、且つ、間隔ｅ２が間隔ｅ１よりも狭く構成されることで、式（２）の関係を満たし、ひいては式（１）の関係を満たしている。これにより、絶縁碍子１２が主体金具１１側に傾いた際に、最大径部１２５Ａの後端部を主体金具１１に最初に接触させることができる。このとき、図６に示されるように、絶縁碍子１２の中胴部１２３が主体金具１１の先端後部１１８に接触する場合と比較して、力点から支点までの距離を短くすることができ、絶縁碍子１２に作用する荷重（曲げモーメント）の大きさを小さくすることができる。加えて、絶縁碍子１２が主体金具１１側に傾いた際に、最大径部１２５Ａの後端部が主体金具１１の薄肉部１１５に接触するように設計されることで、絶縁碍子１２の変位可能量を大きくすることができる。このため、絶縁碍子１２に作用する荷重の大きさを更に小さくすることができる。

実際に、絶縁碍子１２に作用する荷重の大きさを小さくすることができたことが図７及び図８に示されている。

図７には、加締め治具２０により絶縁碍子１２が主体金具１１に加締められた際に、加締め治具２０が絶縁碍子１２に接触し、それにより絶縁碍子１２が主体金具１１に接触する場面において、絶縁碍子１２に作用する荷重の増加に伴い絶縁碍子１２の変位量がどれだけ変化したかを示したグラフが二つ掲載されている。グラフＡは、最初に絶縁碍子１２の中胴部１２３が主体金具１１の先端後部１１８に接触した場合のものである。グラフＢは、最初に絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａが主体金具１１の薄肉部１１５に接触した場合のものである。両グラフＡ，Ｂが交差する交点を絶縁碍子１２が主体金具１１に接触した接触点であると仮定すると、接触点以降グラフＢはグラフＡと比較して荷重に対する変位量が大きくなった。また、グラフＢはグラフＡと比較して、絶縁碍子１２の最大変位量を大きくすることができ、加えて、点火プラグ１が破断するまでに許容される荷重の上限を大きくすることができた。

図８は、プラグレンチ２１を用いて内燃機関に点火プラグ１を取り付けた際に、プラグレンチ２１が絶縁碍子１２に接触し、それにより絶縁碍子１２が主体金具１１に接触する場面において、絶縁碍子１２に作用する荷重の増加に伴い絶縁碍子１２の変位量がどれだけ変化したかを示したグラフが二つ掲載されている。グラフＣは、最初に絶縁碍子１２の中胴部１２３が主体金具１１の先端後部１１８に接触した場合のものである。グラフＤは、絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａが主体金具１１の薄肉部１１５に接触した場合のものである。

プラグレンチ２１を用いて内燃機関に点火プラグ１を取り付ける工程（以下、取付工程と呼称）は、加締め治具２０により絶縁碍子１２を主体金具１１に加締める工程（以下、加締め工程と呼称）の後に行われる。このため、取付工程時には、既に主体金具１１の薄肉部１１５が塑性変形していると考えられる。したがって、図７と比較して、絶縁碍子１２に作用する荷重に対する絶縁碍子１２の変位量の大きさについて、グラフＣとグラフＤとで顕著な差は生じなかった。ただし、絶縁碍子１２が傾くことで主体金具１１に接触した際の接触位置は、グラフＡに係る点火プラグよりもグラフＢに係る点火プラグ１のより後端側となるため、点火プラグ１が破断するまでに許容される荷重の上限を大きくすることができた。

加締め工程は機械で行われることが主であり、このため接触した加締め治具２０を介して絶縁碍子１２には大きな荷重が作用することが予想される。その一方で、取付工程は、人の手で行われることが主であるため、接触したプラグレンチ２１を介して絶縁碍子１２に加わる荷重を調整することができる。つまり、取付工程時にプラグレンチ２１を介して絶縁碍子１２に作用する荷重は、加締め工程時に加締め治具２０を介して絶縁碍子１２に作用する荷重と比較して小さいことが想定される。したがって、点火プラグ１が破断するまでに許容される荷重の上限を大きくすることができるという図８に示される効果は、取付工程時において絶縁碍子１２が折損することを抑制するために十分な効果といえる。

以上より、絶縁碍子１２自体の強度を向上させない場合であっても、本構成を採用することで絶縁碍子１２の折損に対するロバスト性を向上させることができる。

・突出部１２２Ａ全体を最大径部１２５Ａとする構成（別例として後述）と比較して、最大径部１２５Ａの軸方向の長さは短くなっている。このため、主体金具１１に形成される薄肉部１１５の軸方向の長さを、突出部１２２Ａ全体を最大径部１２５Ａとする構成と比較して、短く設計することができる。ひいては、主体金具１１において強度が低下する部分（薄肉部１１５）を軸方向に短くすることができ、主体金具１１全体の強度を確保することが可能となる。

・点火プラグ１の小型化を図る上で本構成を採用することは特に好適である。具体的には、主体金具１１に形成されるねじ部１１６の呼び径がＭ１２以下である点火プラグ１や、外周が六角形状をなす工具係合部１１３の対面同士の間隔が１４ｍｍ以下である点火プラグ１に本構成を採用することが好適である。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・上記実施形態では、工具係合部１１３の対面同士の間隔は１４ｍｍ以下に設計されていた。このことについて、工具係合部１１３の対面同士の間隔は１４ｍｍよりも大きく設計されてもよい。

・上記実施形態では、工具係合部１１３の外周が六角形状に形成されていた。このことについて、六角形状に限らず例えば十二角形状に形成されていてもよい。

・上記実施形態では、ねじ部１１６の呼び径はＭ１２以下に設定されていた。このことについて、ねじ部１１６の呼び径はＭ１２よりも大きく設計されてもよい。

・上記実施形態では、主体金具１１における支持部１１７の先端部から軸方向における間隔ｅ１の後端部までの長さを長さＬ１とし、主体金具１１における支持部１１７の先端部から軸方向における絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａにおける後端部までの長さを長さＬ２とし、その上で式（１）及び式（２）が満たされるように、点火プラグ１を構成していた。このことについて、主体金具１１における支持部１１７の基準位置を先端部とする必要はなく、例えば、主体金具１１における支持部１１７の基準位置を後端部としてもよい。より具体的には、主体金具１１における支持部１１７の後端部から軸方向における間隔ｅ１の後端部までの長さを長さＬ１とし、主体金具１１における支持部１１７の後端部から軸方向における絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａにおける後端部までの長さを長さＬ２としてもよい。

・上記実施形態において、突出部１２２Ａには、最大径部１２５Ａと、小径部１２５Ｂと、第一傾斜部１２５Ｃと、第二傾斜部１２５Ｄと、が設けられていた。このことについて、突出部１２２Ａが、大径部１２２の中で最も径が大きくなるように構成されてもよい。つまり、小径部１２５Ｂと、第一傾斜部１２５Ｃと、第二傾斜部１２５Ｄと、を設けず、突出部１２２Ａ全体が最大径部１２５Ａとなるように構成されてもよい。

・上記実施形態において、本点火プラグ１では、最大径部１２５Ａの後端部が軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲内に収まるように設計されていた。このことについて、主体金具１１に絶縁碍子１２を加締める前の本点火プラグ１の構成は、最大径部１２５Ａの後端部が軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲内に収まるように設計されていれば、加締め後において最大径部１２５Ａの後端部が軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲外に位置してもよい。

・上記実施形態では、主体金具１１に絶縁碍子１２を加締める前の点火プラグ１の半製品は、最大径部１２５Ａの後端部が軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲内に収まるように設計されていた。このことについて、最大径部１２５Ａの後端部が軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲内に収まることに代えて、例えば、最大径部１２５Ａの先端部が軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲内に収まるように設計されてもよい。

・上記実施形態では、絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａを主体金具１１の薄肉部１１５に接触させるために、主体金具１１に絶縁碍子１２を加締める前の点火プラグ１の半製品は、最大径部１２５Ａの後端部が軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲内に収まるように設計されていた。このことについて、必ずしも絶縁碍子１２の最大径部１２５Ａを主体金具１１の薄肉部１１５に接触させる必要はない。したがって、主体金具１１に絶縁碍子１２を加締める前の点火プラグ１の半製品は、最大径部１２５Ａが軸方向における主体金具１１の薄肉部１１５の範囲外に位置するように設計されてもよい。

・上記実施形態では、間隔ｅ２が間隔ｅ１よりも狭く構成されていた。このことについて、式（１）を満たすならば、間隔ｅ２が間隔ｅ１よりも広く構成されてもよい。
＜第二実施形態＞
第二実施形態では、第一実施形態の絶縁碍子１２において中胴部１２３（第２対向部）の形状を変更している。その他の構成は、第一実施形態と同一である。なお、第一実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態では、絶縁碍子１２の中胴部１２３の外径が、先端側ほど大きくなっている。すなわち、中胴部１２３の先端部Ｑにおける半径ｒ３（外径）は、中胴部１２３の後端部Ｏにおける半径ｒ１（外径）よりも大きくなっている。その結果、中胴部１２３の先端部Ｑにおける先端後部１１８（第２部）と中胴部１２３との間隔ｅ３（第３間隔に該当）は、中胴部１２３の後端部Ｏにおける先端後部１１８と中胴部１２３との間隔ｅ１（第２間隔に該当）よりも小さくなっている。そして、間隔ｅ３は、最大径部１２５Ａ（所定部）の後端部における基部１１１（第１部）と最大径部１２５Ａとの間隔ｅ２（第１間隔に該当）よりも小さくなっている（ｅ１＞ｅ２＞ｅ３）。

さらに、中胴部１２３の先端部Ｑから後端側の第１所定位置Ｓまで、先端後部１１８と中胴部１２３との間隔が間隔ｅ３で一定となっている。ここで、中胴部１２３において、第２所定位置Ｔよりも先端側の半径ｒ４（内径）は、第２所定位置Ｔよりも後端側の半径ｒ５（内径）よりも小さくなっている。すなわち、中胴部１２３には、内径方向に向かって先端側に傾斜したテーパ部１２７が形成されている。中心電極１４は拡径部１４ａを有しており、中胴部１２３のテーパ部１２７に拡径部１４ａが係合している。そして、第１所定位置Ｓは、第２所定位置Ｔ（テーパ部１２７）よりも後端側に位置している。

上記構成により、本実施形態は、以下の効果を奏する。

・上記第一実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、間隔ｅ３は間隔ｅ２よりも小さくなっているため、中胴部１２３の先端部Ｑにおいて主体金具１１と絶縁碍子１２との位置がずれること（相対移動）を抑制することができる。その結果、中胴部１２３の先端部Ｑにおいて主体金具１１の中心軸と絶縁碍子１２の中心軸とがずれることを抑制することができ、絶縁碍子１２に荷重が加わった際に絶縁碍子１２が主体金具１１に対して傾くこと、ひいては絶縁碍子１２が折損することを抑制することができる。

・中胴部１２３の先端部Ｑから後端側の第１所定位置Ｓまで、先端後部１１８と中胴部１２３との間隔が間隔ｅ３で一定となっている。このため、中胴部１２３の先端部Ｑにおいて、主体金具１１の中心軸と絶縁碍子１２の中心軸とがずれることを更に抑制することができる。

・第１所定位置Ｓは、第２所定位置Ｔ（テーパ部１２７）よりも後端側に位置している。このため、中心電極１４において２次電圧による電界が集中し易い拡径部１４ａの外周において、絶縁碍子１２の肉厚を厚くすることができる。図１０は、中心電極１４の拡径部１４ａ付近と絶縁碍子１２の外周面と間の絶縁破壊電圧を測定した結果を示しており、左側が第一実施形態の結果であり、右側が第二実施形態の結果である。同図に示すように、本実施形態では、絶縁碍子１２の耐電圧（絶縁破壊電圧）を向上させることができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・上記実施形態では、中胴部１２３の先端部Ｑから後端側の第１所定位置Ｓまで、先端後部１１８と中胴部１２３との間隔が間隔ｅ３で一定となっていた。しかしながら、先端後部１１８と中胴部１２３との間隔が間隔ｅ３で一定となっている部分を省略することもできる。すなわち、中胴部１２３の先端部Ｑにおける半径ｒ３（外径）が、中胴部１２３の後端部Ｏにおける半径ｒ１（外径）よりも大きくなっているだけでもよい。

・式（２）のｅ２／Ｌ２＜ｅ１／Ｌ１という関係を満たさず、中胴部１２３の先端部Ｑにおける半径ｒ３が、中胴部１２３の後端部Ｏにおける半径ｒ１よりも大きくなっている構成を採用することもできる。その場合であっても、中胴部１２３の先端部Ｑにおいて主体金具１１の中心軸と絶縁碍子１２の中心軸とがずれることを抑制することができ、絶縁碍子１２に荷重が加わった際に絶縁碍子１２が主体金具１１に対して傾くこと、ひいては絶縁碍子１２が折損することを抑制することはできる。

１…点火プラグ、１１…主体金具、１２…絶縁碍子、１１１…基部、１１７…支持部、１１８…先端後部、１１９…先端前部、１２２…大径部、１２３…中胴部、１２４…脚長部、１２５Ａ…最大径部。

Claims (11)

1. 筒状の主体金具（１１）と、前記主体金具の内部に挿通された筒状の絶縁碍子（１２）とを備え、先端側に放電ギャップが形成された点火プラグ（１）であって、
   前記主体金具は、第１部（１１１）と、前記第１部の内径よりも小さい内径を有し、前記第１部に隣接して先端側に設けられた第２部（１１８）と、前記第２部の内径よりも小さい内径を有し、前記第２部に隣接して先端側に設けられた第３部（１１９）と、を備え、
   前記絶縁碍子は、前記第１部に対して第１間隔で対向する所定部（１２５Ａ）を有する第１対向部（１２２）と、前記第２部に対して第２間隔で対向する第２対向部（１２３）と、前記第２対向部の外径よりも小さい外径を有し、前記第３部に対向する第３対向部（１２４）と、を備え、
   前記所定部は、外径方向に突出しており、且つ、前記第１対向部の中で最も径の大きい部分であり、
   前記第２対向部と前記第３対向部との接続部が、前記第２部と前記第３部との接続部である支持部（１１７）により支持されており、
   前記支持部から前記所定部の後端部までの長さで前記第１間隔を割った値が、前記支持部から前記第２対向部の後端部までの長さで前記第２間隔を割った値よりも小さくなっている点火プラグ。
2. 前記第１間隔が、前記第２間隔よりも小さくなるように設計される請求項１に記載の点火プラグ。
3. 前記第１部は、前記第１部の他の部分と比較して内径方向の厚みが薄い薄肉部（１１５）を備え、
   前記主体金具に前記絶縁碍子を加締める前の構成は、前記所定部の後端部が軸方向における前記薄肉部の範囲内に収まるように設計される請求項１又は２に記載の点火プラグ。
4. 筒状の主体金具（１１）と、前記主体金具の内部に挿通された筒状の絶縁碍子（１２）とを備え、先端側に放電ギャップが形成された点火プラグ（１）であって、
   前記主体金具は、第１部（１１１）と、前記第１部の内径よりも小さい内径を有し、前記第１部に隣接して先端側に設けられた第２部（１１８）と、前記第２部の内径よりも小さい内径を有し、前記第２部に隣接して先端側に設けられた第３部（１１９）と、を備え、
   前記絶縁碍子は、前記第１部に対向する所定部（１２５Ａ）を有する第１対向部（１２２）と、前記第２部に対向する第２対向部（１２３）と、前記第２対向部の外径よりも小さい外径を有し、前記第３部に対向する第３対向部（１２４）と、を備え、
   前記所定部は、外径方向に突出しており、且つ、前記第１対向部の中で最も径の大きい部分であり、
   前記第２対向部と前記第３対向部との接続部が、前記第２部と前記第３部との接続部である支持部（１１７）により支持されており、
   前記支持部から前記所定部の後端部までの長さで、前記所定部の後端部における前記第１部と前記所定部との間隔である第１間隔を割った値が、前記支持部から前記第２対向部の後端部までの長さで、前記第２対向部の後端部における前記第２部と前記第２対向部との間隔である第２間隔を割った値よりも小さくなっており、
   前記第２対向部の先端部における前記第２部と前記第２対向部との間隔である第３間隔は、前記第１間隔よりも小さくなっている点火プラグ。
5. 筒状の主体金具（１１）と、前記主体金具の内部に挿通された筒状の絶縁碍子（１２）とを備え、先端側に放電ギャップが形成された点火プラグ（１）であって、
   前記主体金具は、第１部（１１１）と、前記第１部の内径よりも小さい内径を有し、前記第１部に隣接して先端側に設けられた第２部（１１８）と、前記第２部の内径よりも小さい内径を有し、前記第２部に隣接して先端側に設けられた第３部（１１９）と、を備え、
   前記絶縁碍子は、前記第１部に対向する所定部（１２５Ａ）を有する第１対向部（１２２）と、前記第２部に対向する第２対向部（１２３）と、前記第２対向部の外径よりも小さい外径を有し、前記第３部に対向する第３対向部（１２４）と、を備え、
   前記所定部は、外径方向に突出しており、且つ、前記第１対向部の中で最も径の大きい部分であり、
   前記第２対向部と前記第３対向部との接続部が、前記第２部と前記第３部との接続部である支持部（１１７）により支持されており、
   前記第２対向部の先端部における前記第２部と前記第２対向部との間隔である第３間隔は、前記所定部の後端部における前記第１部と前記所定部との間隔である第１間隔よりも小さくなっている点火プラグ。
6. 前記第２対向部の前記先端部から後端側の第１所定位置まで、前記第２部と前記第２対向部との間隔が前記第３間隔で一定となっている請求項４に記載の点火プラグ。
7. 前記第２対向部において、第２所定位置よりも先端側の内径は、前記第２所定位置よりも後端側の内径よりも小さくなっており、
   前記第１所定位置は、前記第２所定位置よりも後端側に位置している請求項６に記載の点火プラグ。
8. 前記主体金具は、内燃機関に取り付けるためのねじ山が形成された取付け部（１１６）を有しており、
   前記取付け部の呼び径は、Ｍ１２以下である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の点火プラグ。
9. 前記主体金具は、所定の工具を係合可能な工具係合部（１１３）を有しており、
   前記主体金具の軸線と直交する断面において、前記工具係合部の外周は六角形状をなし、
   前記工具係合部の対面同士の間隔が１４ｍｍ以下である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の点火プラグ。
10. 筒状の主体金具（１１）と、前記主体金具の内部に挿通された筒状の絶縁碍子（１２）とを備え、先端側に放電ギャップが形成される点火プラグ（１）において、前記主体金具に前記絶縁碍子を加締める前の半製品であって、
    前記主体金具は、第１部（１１１）と、前記第１部の内径よりも小さい内径を有し、前記第１部に隣接して先端側に設けられた第２部（１１８）と、前記第２部の内径よりも小さい内径を有し、前記第２部に隣接して先端側に設けられた第３部（１１９）と、を備え、
    前記絶縁碍子は、前記第１部に対して第１間隔で対向する所定部（１２５Ａ）を有する第１対向部（１２２）と、前記第２部に対して第２間隔で対向する第２対向部（１２３）と、前記第２対向部の外径よりも小さい外径を有し、前記第３部に対向する第３対向部（１２４）と、を備え、
    前記第１部は、前記第１部の他の部分と比較して内径方向に前記主体金具の厚みが薄い薄肉部（１１５）を備え、
    前記所定部は、外径方向に突出しており、且つ、前記第１対向部の中で最も径の大きい部分であり、
    前記所定部の後端部が軸方向における前記薄肉部の範囲内に収まり、
    前記第２対向部と前記第３対向部との接続部が、前記第２部と前記第３部との接続部である支持部（１１７）により支持されており、
    前記支持部から前記所定部の後端部までの長さで前記第１間隔を割った値が、前記支持部から前記第２対向部の後端部までの長さで前記第２間隔を割った値よりも小さくなっている点火プラグの半製品。
11. 筒状の主体金具（１１）と、前記主体金具の内部に挿通された筒状の絶縁碍子（１２）とを備え、先端側に放電ギャップが形成される点火プラグ（１）において、前記主体金具に前記絶縁碍子を加締める前の半製品であって、
    前記主体金具は、第１部（１１１）と、前記第１部の内径よりも小さい内径を有し、前記第１部に隣接して先端側に設けられた第２部（１１８）と、前記第２部の内径よりも小さい内径を有し、前記第２部に隣接して先端側に設けられた第３部（１１９）と、を備え、
    前記絶縁碍子は、前記第１部に対向する所定部（１２５Ａ）を有する第１対向部（１２２）と、前記第２部に対向する第２対向部（１２３）と、前記第２対向部の外径よりも小さい外径を有し、前記第３部に対向する第３対向部（１２４）と、を備え、
    前記第１部は、前記第１部の他の部分と比較して内径方向に前記主体金具の厚みが薄い薄肉部（１１５）を備え、
    前記所定部は、外径方向に突出しており、且つ、前記第１対向部の中で最も径の大きい部分であり、
    前記所定部の後端部が軸方向における前記薄肉部の範囲内に収まり、
    前記第２対向部と前記第３対向部との接続部が、前記第２部と前記第３部との接続部である支持部（１１７）により支持されており、
    前記支持部から前記所定部の後端部までの長さで、前記所定部の後端部における前記第１部と前記所定部との間隔である第１間隔を割った値が、前記支持部から前記第２対向部の後端部までの長さで、前記第２対向部の後端部における前記第２部と前記第２対向部との間隔である第２間隔を割った値よりも小さくなっており、
    前記第２対向部の先端部における前記第２部と前記第２対向部との間隔である第３間隔は、前記第１間隔よりも小さくなっている点火プラグの半製品。

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