JP2023008033A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】主体金具の変形を抑制することのできる点火プラグを提供する。
【解決手段】点火プラグ１０は、軸孔２００の形成された絶縁碍子２０と、絶縁碍子２０を外周側から保持するように加締められた主体金具５０と、絶縁碍子２０の外周面と主体金具５０の内周面との間の環状空間ＳＰ、に充填されたタルク材ＴＣと、を備える。環状空間ＳＰのうち、軸孔２００の中心軸ＣＸに沿って中心電極３０側の端部となる位置には、第１環状部材８１と、第１環状部材８１に対して中心電極３０とは反対側から当接している第２環状部材８２と、が設けられている。
【選択図】図２

Description

本開示は点火プラグに関する。

例えば車両に搭載される内燃機関には、燃料への点火を行うための点火プラグが設けられる。点火プラグは、中心電極を保持する絶縁碍子と、絶縁碍子を外側から保持する主体金具（ハウジング）と、を備えており、主体金具が内燃機関に対して締結され固定される。主体金具の側面には、点火プラグを内燃機関に取り付ける際、例えばプラグレンチのような工具と嵌合する部分である嵌合部が設けられる。

下記特許文献１に記載されているように、絶縁碍子の外周面と主体金具の内周面との間であって、概ね上記嵌合部の内側となる部分には、環状の空間が形成されており、当該空間には粉末状の滑石であるタルク材が充填されている。タルク材は、内燃機関の動作時において点火プラグの耐衝撃性を高めると共に、内燃機関からのガスが外部に流出してしまうことを防止する役割を果たす。上記空間のうち、点火プラグの中心軸方向に沿った両端部のそれぞれには、タルク材を空間内に保持しておくための環状部材が配置される。

特許第３５０２９３６号公報

点火プラグの製造時においては、上記空間内にタルク材及び一対の環状部材を収容した状態で、絶縁碍子に対して主体金具が加締められる。このとき、内側のタルク材は圧縮された状態となる。主体金具は、加圧されたタルク材から、外側へと押し拡げる方向の力を受ける。

近年では、内燃機関の周囲における部品配置の制約等により、点火プラグには小型化が求められている。このため、上記嵌合部における二面幅、すなわち、嵌合部のうち互いに対向する二面間の幅が、従来よりも小さくなってきている。二面幅が小さくなると、嵌合部における肉厚が薄くなるため、タルク材からの力による主体金具の変形が生じやすくなる。

主体金具の嵌合部が変形すると、点火プラグの取り付け時において、工具との嵌合に支障が生じてしまう可能性がある。また、主体金具の変形に伴ってタルク材のシール性能が低下し、内燃機関からのガスがタルク材を通過して外部へと流出してしまう可能性もある。

上記特許文献１では、タルク材が充填されている空間の長さや厚さ等の寸法を規定することで、タルク材からの力による主体金具の変形を抑制し得ることについて記載されている。しかしながら、本発明者らが行った実験等によれば、上記特許文献１に記載されている構成を採用しただけでは、主体金具の変形を十分に抑制することは難しいことが判明している。

本発明者らは、絶縁碍子の形状等によっては、タルク材から力を受けた環状部材が、主体金具に対し外側へと押し拡げる方向の力を加えるため、主体金具を更に変形させてしまう、という新たな知見を得ている。環状部材を介して伝達される力による主体金具の変形を抑制することについては、上記特許文献１では一切考慮されていない。

本開示は、主体金具の変形を抑制することのできる点火プラグを提供することを目的とする。

本開示に係る点火プラグは、軸孔（２００）の形成された絶縁碍子（２０）と、軸孔の中心軸（ＣＸ）に沿った一方側端部となる位置において、絶縁碍子に保持された中心電極（３０）と、絶縁碍子を外周側から保持するように加締められた主体金具（５０）と、主体金具から伸びており、中心電極と一部が対向する接地電極（６０）と、絶縁碍子の外周面と主体金具の内周面との間の環状空間（ＳＰ）、に充填されたタルク材（ＴＣ）と、を備える。環状空間のうち、中心軸に沿って中心電極側の端部となる位置には、第１環状部材（８１）と、第１環状部材に対して中心電極とは反対側から当接している第２環状部材（８２）と、が設けられている。

上記構成の点火プラグでは、環状空間のうち、中心軸に沿って中心電極側の端部となる位置に、第１環状部材と第２環状部材とが互いに当接した状態で配置されている。このような構成においては、当該位置に単一の環状部材が配置されている従来の構成に比べて、環状部材から主体金具へと加えられる力が抑制される。その結果、主体金具の変形を従来よりも抑制することができる。

本開示によれば、主体金具の変形を抑制することのできる点火プラグが提供される。

図１は、本実施形態に係る点火プラグの内部構成を示す図である。 図２は、図１の一部の構成を拡大して示す図である。 図３は、比較例に係る点火プラグにおいて、環状部材から主体金具へと加えられる力について説明するための図である。 図４は、本実施形態に係る点火プラグにおいて、環状部材から主体金具へと加えられる力について説明するための図である。 図５は、第１環状部材と第２環状部材との間のオーバーラップ幅と、嵌合部における二面幅の膨らみ量との関係を示す図である。 図６は、比較例に係る点火プラグにおいて、環状部材から主体金具へと加えられる力について説明するための図である。 図７は、第１環状部材と第２環状部材との間のオーバーラップ幅と、角度θとの関係を示す図である。 図８は、嵌合部が設けられる位置について説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る点火プラグ１０の構成について、図１を参照しながら説明する。尚、図１においては、点火プラグ１０を、後述の中心軸ＣＸを含む面で切断した場合の断面が左側部分に示されている。ただし、点火プラグ１０を構成する部材のうち中心電極３０及び端子金具４０については、断面ではなくそれぞれの外観が示されている。

点火プラグ１０は、不図示の内燃機関の各気筒に設けられ、当該気筒の燃焼室において混合気への着火を行うための装置である。点火プラグ１０は、絶縁碍子２０と、中心電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、接地電極６０と、を備えている。

絶縁碍子２０は、例えばアルミナ等の絶縁材料により形成された筒状の部材である。絶縁碍子２０には軸孔２００が形成されている。軸孔２００は、絶縁碍子２０をその中心軸に沿って貫くように形成された貫通孔である。軸孔２００の中心軸は、絶縁碍子２０の中心軸と一致している。軸孔２００の中心軸のことを、以下では「中心軸ＣＸ」とも表記する。絶縁碍子２０を、中心軸ＣＸに対し垂直に切断した場合の断面においては、軸孔２００の形状は円形となっている。

中心電極３０は、軸孔２００のうち、中心軸ＣＸに沿った一方側の端部（図１では下方側の端部）となる位置において、絶縁碍子２０により保持されている金属製の部材である。中心電極３０は棒状の部材であり、その大部分が軸孔２００の内側に配置されている。中心電極３０の一部は、軸孔２００から絶縁碍子２０の外側へと突出しており、その突出している部分の先端には放電チップ３１が取り付けられている。

端子金具４０は、軸孔２００のうち、中心軸ＣＸに沿った他方側の端部（図１では上方側の端部）となる位置において、絶縁碍子２０の内側でガラス等により保持されている金属製の部材である。端子金具４０は棒状の部材であり、その大部分が軸孔２００の内側に配置されている。端子金具４０の一部は、軸孔２００から絶縁碍子２０の外側へと突出している。この突出している部分は、不図示の外部電源から電圧が印加される電極端子となっている。

尚、絶縁碍子２０のうち、中心軸ＣＸに沿って中心電極３０が取り付けられている方のことを、以下では「先端側」とも称する。また、絶縁碍子２０のうち、中心軸ＣＸに沿って端子金具４０が取り付けられている方のことを、以下では「後端側」とも称する。

軸孔２００のうち、端子金具４０と中心電極３０との間には、抵抗体７１が配置されている。抵抗体７１は、端子金具４０から中心電極３０に至る電路の電気抵抗を調整するために配置された部材である。抵抗体７１は、粉末状のガラス及びジルコニアに対し所定量のカーボン粉末を添加した材料、により形成されている。抵抗体７１の電気抵抗は、上記のカーボン添加量によって調整されている。端子金具４０から中心電極３０に至る電路に抵抗体７１が配置されることで、点火プラグ１０の火花放電に伴う電磁ノイズの発生が抑制される。抵抗体７１と中心電極３０との間は、導電性シール層７２を介して電気的に接続されている。同様に、端子金具４０と抵抗体７１との間は、導電性シール層７３を介して電気的に接続されている。導電性シール層７２、７３は、いずれも、粉末状のガラスに対し銅粉末を添加した材料により形成された、導電性を有する層である。

主体金具５０は、絶縁碍子２０の一部を外周側から覆うように設けられた筒状の部材である。主体金具５０は、その全体が金属により形成されている。後に説明するように、主体金具５０は、加締められることで絶縁碍子２０に対し固定されており、その状態で絶縁碍子２０を保持している。主体金具５０は、嵌合部５２と、フランジ部５５と、挿入部５６と、を有している。

嵌合部５２は、内燃機関に対する点火プラグ１０の取り付け時において、例えばプラグレンチのような工具と嵌合する部分である。中心軸ＣＸに沿って見た場合における嵌合部５２の形状は六角形である。本実施形態では、嵌合部５２のうち互いに対向する二面間の幅（所謂「二面幅」）が１６ｍｍとなっている。尚、中心軸ＣＸに沿って見た場合における嵌合部５２はＢｉ－ＨＥＸ形状であってもよい。

フランジ部５５は、内燃機関に点火プラグ１０が取り付けられた際、内燃機関の外表面に対しガスケットＧＫを介して当接する部分である。フランジ部５５は、嵌合部５２よりも先端側となる位置に設けられており、外周側に向けて突出している。尚、フランジ部５５と嵌合部５２との間には変形部５４が設けられているのであるが、これについては後述する。

挿入部５６は、フランジ部５５よりも更に先端側の部分であって、内燃機関に形成された不図示の挿入孔へと挿入される部分である。挿入部５６の外周面には雄螺子５６１が形成されている。点火プラグ１０が内燃機関に取り付けられる際には、嵌合部５２が工具から受ける力により中心軸ＣＸの周りに回転する。これにより、上記挿入孔の内周面に形成された雌螺子と、挿入部５６の雄螺子５６１とが互いに螺合する。これにより、内燃機関に対して点火プラグ１０が締結固定される。点火プラグ１０が内燃機関に取り付けられた状態においては、主体金具５０の電位は、内燃機関と同じ接地電位となる。

接地電極６０は、主体金具５０のうち先端側の端部から、更に先端側へと伸びるように形成された金属製の部材である。接地電極６０は屈曲しており、その一部が、中心軸ＣＸに沿って中心電極３０の放電チップ３１と対向した状態となっている。接地電極６０のうち放電チップ３１と対向する部分には、接地側チップ６１が取り付けられている。接地側チップ６１と放電チップ３１との間に形成された隙間が、放電ギャップとなっている。

図１に示されるように、嵌合部５２の内側においては、絶縁碍子２０の外周面と主体金具５０の内周面との間に環状空間ＳＰが形成されている。環状空間ＳＰは、中心軸ＣＸを囲むように形成された環状の空間である。環状空間ＳＰのうち先端側の端部は、絶縁碍子２０の外周面に形成された突出部２１１（図２を参照）により区画されている。環状空間ＳＰのうち後端側の端部は、主体金具５０の加締め部５１により区画されている。加締め部５１は、主体金具５０のうち嵌合部５２よりも後端側の部分であって、加締められた際に内周側へと変形する部分である。

環状空間ＳＰには、粉末状の滑石であるタルク材ＴＣが充填されている。タルク材ＴＣは、内燃機関に取り付けられた状態における点火プラグ１０の耐衝撃性を高めると共に、内燃機関からのガスが後端側へと流出してしまうことを防止する役割を果たすものである。

環状空間ＳＰのうち、中心軸ＣＸに沿って後端側（つまり中心電極３０とは反対側）の端部となる位置には、環状部材９０が配置されている。また、環状空間ＳＰのうち、中心軸ＣＸに沿って先端側（つまり中心電極３０側）の端部となる位置には、第１環状部材８１及び第２環状部材８２が、互いに当接した状態で配置されている。環状部材９０、第１環状部材８１、及び第２環状部材８２は、いずれも、中心軸ＣＸを囲むように形成された円環状の部材であって、例えば炭素鋼のような硬質の金属材料によって形成されている。中心軸ＣＸを含む面に沿って切断した場合における環状部材９０、第１環状部材８１、及び第２環状部材８２のそれぞれの断面形状は、いずれも円形となっている。

このように、本実施形態では、タルク材ＴＣの後端側には単一の環状部材９０が配置されている一方で、タルク材ＴＣの先端側には、単一ではなく複数の環状部材（第１環状部材８１及び第２環状部材８２）が配置されている。その理由については後に説明する。

主体金具５０を絶縁碍子２０に対し固定する方法について説明する。先ず、主体金具５０に対し、その後端側から絶縁碍子２０が挿入される。このとき、主体金具５０の加締め部５１は図１のように変形しておらず、後端側に向けて概ね直線状に伸びている。つまり、環状空間ＳＰは、その後端側の部分が外部に向けて開放された状態となっている。

主体金具５０のうち挿入部５６の内周面には、内側に向けて突出する突起５６２が形成されている。主体金具５０の内側に挿入された絶縁碍子２０は、その外周面に形成された段差部分を突起５６２に当接させた状態で停止する。その後、環状空間ＳＰには、第１環状部材８１、第２環状部材８２、タルク材ＴＣ、及び環状部材９０が、この順で配置される。

続いて、フランジ部５５の底面（ガスケットＧＫが当接する面）と、加締め部５１の先端との間に、中心軸ＣＸに沿ってこれらを圧縮する方向の力が加えられる。当該力によって、加締め部５１は加締められて変形し、図１に示されるように内周側に向かうよう変位する。

また、嵌合部５２とフランジ部５５との間に形成された変形部５４は、比較的薄肉となっているので、上記の力によって座屈する。これにより、加締め部５１から突起５６２までの距離が短くなるので、タルク材ＴＣを介した力によって絶縁碍子２０は突起５６２に対し強く押し付けられた状態となる。以上のような方法で、主体金具５０は、絶縁碍子２０を外周側から保持するように加締められた状態となり、絶縁碍子２０に対して固定される。

主体金具５０が加締められた後の図１の状態においては、タルク材ＴＣには圧縮力が加えられている。この状態におけるタルク材ＴＣは、内燃機関からの振動を吸収するばねとして機能するため、点火プラグ１０の耐衝撃性を高める機能を発揮する。また、タルク材ＴＣは、圧縮されることによって緻密となるため、内燃機関からのガスが後端側へと流出してしまうことを防止するためのシール材としての機能をも発揮する。

第１環状部材８１や第２環状部材８２、及びその近傍の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１の一部を拡大して示す図である。図２において符号「２１０」が付されているのは、絶縁碍子２０の外周面である。当該外周面のことを、以下では「外周面２１０」とも称する。

絶縁碍子２０のうち、環状空間ＳＰの先端側における端部の近傍となる位置には、突出部２１１が形成されている。突出部２１１は、中心軸ＣＸに沿って先端側（つまり中心電極３０側）に行くほど外周面２１０の径が大きくなるよう突出した部分である。図２の断面において、突出部２１１の外周面を示す線は、先端側に向けて突出する円弧状の曲線となっている。突出部２１１は、第１環状部材８１を先端側から支持している。突出部２１１よりも後端側においては、絶縁碍子２０の外周面２１０を示す線は、中心軸ＣＸと平行に伸びる直線となっている。

第１環状部材８１は、第２環状部材８２よりも先端側となる位置に配置されている。第１環状部材８１の中心径ＣＤ１は、第２環状部材８２の中心径ＣＤ２よりも大きい。中心径ＣＤ１は、図２における第１環状部材８１の断面の中心から中心軸ＣＸまでの距離の２倍に等しい寸法、ということもできる。また、中心径ＣＤ２は、図２の断面における第２環状部材８２の断面の中心から中心軸ＣＸまでの距離の２倍に等しい寸法、ということもできる。

図２において符号「５２０」が付されているのは、主体金具５０の内周面である。当該内周面のことを、以下では「内周面５２０」とも称する。図２の断面において、主体金具５０の内周面５２０を示す線は、中心軸ＣＸと平行に伸びる直線となっている。

図２に示される「Ｔ」は、外周面２１０から内周面５２０までの、中心軸ＣＸに対し垂直な方向に沿った距離、すなわち、環状空間ＳＰのうち突出部２１１とは異なる部分における幅寸法である。図２に示される「ｔ」は、突出部２１１の先端から内周面５２０までの、中心軸ＣＸに対し垂直な方向に沿った距離、すなわち、突出部２１１の先端側に形成された隙間の幅寸法である。

図２において、第１環状部材８１の断面形状の直径ＳＤ１は、上記のＴよりも小さく、且つ、上記のｔよりも大きい。また、第１環状部材８１は、突出部２１１の外周面と、主体金具５０の内周面５２０と、の両方に対して当接している。このような構成により、第１環状部材８１と内周面５２０との間からタルク材ＴＣが漏出してしまうことは無い。また、突出部２１１の先端側に形成された隙間に、第１環状部材８１が入り込んでしまうことも無い。

第２環状部材８２は、第１環状部材８１に対して、中心電極３０とは反対側から（すなわち後端側から）当接した状態となっている。図２において、第２環状部材８２の断面形状の直径ＳＤ２は、第１環状部材８１の断面形状の直径ＳＤ１よりも小さい。しかしながら、後に説明するオーバーラップ幅ＯＬが所定の範囲に収まるのであれば、直径ＳＤ２が直径ＳＤ１より大きくてもよく、直径ＳＤ２と直径ＳＤ１とが互いに等しくてもよい。

第２環状部材８２は、第１環状部材８１と外周面２１０との両方に対して当接している。尚、外周面２１０のうち第２環状部材が当接している部分は、突出部２１１が形成されていない範囲であってもよく、突出部２１１が形成されている範囲であってもよい。

図２に示される「ＩＤ１」は、第１環状部材８１の内径を表している。以下では、当該内径のことを「内径ＩＤ１」とも称する。内径ＩＤ１は、第１環状部材８１のうち最も内周側の位置から、中心軸ＣＸまでの距離の２倍に等しい寸法、ということもできる。

図２に示される「ＯＤ１」は、第１環状部材８１の外径を表している。以下では、当該外径のことを「外径ＯＤ１」とも称する。外径ＯＤ１は、第１環状部材８１のうち最も外周側の位置から、中心軸ＣＸまでの距離の２倍に等しい寸法、ということもできる。本実施形態では、外径ＯＤ１は、内周面５２０の内径に等しい。

図２に示される「ＩＤ２」は、第２環状部材８２の内径を表している。以下では、当該内径のことを「内径ＩＤ２」とも称する。内径ＩＤ２は、第２環状部材８２のうち最も内周側の位置から、中心軸ＣＸまでの距離の２倍に等しい寸法、ということもできる。本実施形態では、内径ＩＤ２は、外周面２１０のうち突出部２１１が形成されていない部分の外径に等しい。

図２に示される「ＯＤ２」は、第２環状部材８２の外径を表している。以下では、当該外径のことを「外径ＯＤ２」とも称する。外径ＯＤ２は、第２環状部材８２のうち最も外周側の位置から、中心軸ＣＸまでの距離の２倍に等しい寸法、ということもできる。

本実施形態では、第１環状部材８１の内径ＩＤ１よりも、第２環状部材８２の外径ＯＤ２の方が大きくなっている。このため、中心軸ＣＸに沿って見た場合においては、第１環状部材８１の一部と第２環状部材８２の一部とが、互いにオーバーラップした状態となっている。図２に示されるオーバーラップ幅ＯＬは、上記のようにオーバーラップした部分の、中心軸ＣＸに対し垂直に沿った方向の幅である。オーバーラップ幅ＯＬは、中心軸ＣＸを含む面に沿って点火プラグ１０を切断した場合の断面において、第１環状部材８１のうち最も内周側の位置から、第２環状部材８２のうち最も外周側の位置までの、中心軸ＣＸに対し垂直な方向に沿った距離、ということもできる。オーバーラップ幅ＯＬは、外径ＯＤ２から内径ＩＤ１を差し引いた寸法の１／２に等しい。また、本実施形態の構成においては、オーバーラップ幅ＯＬは、（ＳＤ２－（Ｔ－ＳＤ１））の式で算出される値にも等しい。

図２に示される一点鎖線ＤＬ１は、第１環状部材８１の断面の中心と、第２環状部材８２の断面の中心と、の両方を通る仮想的な線である。また、図２に示される一点鎖線ＣＸ’は、図２において不図示の中心軸ＣＸと平行な直線である。図２に示される角度θは、一点鎖線ＤＬ１と一点鎖線ＣＸ’との間の角度である。角度θは、第１環状部材８１の断面の中心と第２環状部材８２の断面の中心とを結ぶ直線と、中心軸ＣＸとの間の角度、ということもできる。

図２に示される断面は、嵌合部５２のうち互いに対向する二面のそれぞれに対し垂直であり、且つ中心軸ＣＸを含む面で、点火プラグ１０を切断した場合の断面である。また、図２に示される点線ＤＬ５２は、六角形である嵌合部５２の頂点を通り、且つ中心軸ＣＸを含む面で、点火プラグ１０を切断した場合の断面における、嵌合部５２の外形を表している。

主体金具５０のうち、嵌合部５２に対し先端側において隣り合う部分、すなわち、図２において符号「５３」が付されている部分では、中心軸ＣＸに沿って先端側に行くほど、主体金具５０の外周面の径が次第に小さくなっている。当該部分のことを、以下では「縮小部５３」とも称する。図２に示される点線ＤＬ１３は、縮小部５３のうち、中心軸ＣＸに沿って最も後端側となる六角頂部の位置を示すもの、すなわち、上記の点線ＤＬ５２で示される断面において、縮小部５３のうち最も後端側となる部分の位置を示すものとなっている。また、図２に示される点線ＤＬ１３’は、縮小部５３のうち、中心軸ＣＸに沿って最も後端側となる六角平面部の位置を示すもの、すなわち、図２の断面において、縮小部５３のうち最も後端側となる部分の位置を示すものとなっている。

縮小部５３は、図２に示される点線ＤＬ１１の位置まで続いている。点線ＤＬ１１よりも更に先端側の部分では、中心軸ＣＸに沿って先端側に行くほど、主体金具５０の外周面の径が次第に大きくなっており、図１に示される変形部５４へと繋がっている。点線ＤＬ１１は、縮小部５３のうち、中心軸ＣＸに沿って最も先端側となる部分の位置を示すもの、ということができる。図２の断面において、点線ＤＬ１１から点線ＤＬ１２までの範囲においては、縮小部５３の外周面を示す線は円弧状の曲線となっている。点線ＤＬ１２から点線ＤＬ１３までの範囲においては、縮小部５３の外周面を示す線は直線となっている。

本実施形態において、タルク材ＴＣの先端側に２つの環状部材（第１環状部材８１及び第２環状部材８２）を配置したことの利点を説明するために、従来と同様の比較例について先ず説明する。図３に示されるように、この比較例では、タルク材ＴＣの先端側に単一の環状部材８０のみが配置されている。この比較例のその他の構成については、図２等に示される本実施形態の構成と同じである。

図３（Ａ）には、主体金具５０が加締められた直後における状態が示されている。先に述べたように、主体金具５０が加締められると、タルク材ＴＣには圧縮力が加えられる。このため、環状部材８０は、タルク材ＴＣから先端側に向かうような方向の力を受ける。図３（Ａ）では、環状部材８０がタルク材ＴＣから受ける力が、複数の矢印ＡＲ１で示されている。

環状部材８０は、タルク材ＴＣからの力により、突出部２１１に対し押し付けられる。このため、突出部２１１は、環状部材８０から概ね先端側へと向かう方向の力を受ける。図３（Ａ）の矢印ＡＲ２は、突出部２１１が環状部材８０から受ける力を表している。

タルク材ＴＣは、環状部材８０と突出部２１１との間にも入り込んでいる。環状部材８０は、先端側に向かうような方向の力に加えて、上記のように入り込んだタルク材ＴＣから、外側の主体金具５０へと向かう方向の力を受けることとなる。このため、主体金具５０の内周面５２０は、環状部材８０から概ね外周側へと向かう方向の力を受ける。図３（Ａ）の矢印ＡＲ３は、内周面５２０が環状部材８０から受ける力を表している。

突出部２１１は、中心軸ＣＸに沿って先端側に行くほど外周面２１０の径が大きくなるように傾斜している。このため、突出部２１１に押し付けられた環状部材８０は、突出部２１１に沿って外側に移動しようとするので、主体金具５０の内周面５２０に対し更に強く押し付けられる。矢印ＡＲ３で示される当該力の方向は、突出部２１１のうち、環状部材８０が当接している部分に接する接線（不図示）の方向に概ね等しい。

以上のように、タルク材ＴＣから力を受けた環状部材８０は、主体金具５０に対し外側へと押し拡げる方向の力を加える。この比較例においては、主体金具５０のうち環状部材８０から力を受ける部分の近傍に、縮小部５３、すなわち、主体金具５０の肉厚が薄い部分が存在している。この点は本実施形態でも同様である。このため、加締めによる矢印ＡＲ３の力が大きくなると、図３（Ｂ）に示されるように、主体金具５０が変形してしまう可能性がある。同図に示される例では、嵌合部５２の外周面が、外側に向けて僅かに膨らむように変形している。尚、図３（Ｂ）においては、変形する前における当初の主体金具５０の形状が点線で示されている。

このような主体金具５０の変形が生じると、内燃機関に対する点火プラグ１０の取り付け時において、嵌合部５２に対して工具を嵌合させることができなくなる等、工具との嵌合に支障が生じてしまう可能性がある。また、主体金具５０の変形に伴ってタルク材ＴＣが緩んでしまうので、タルク材ＴＣのシール性能が低下し、内燃機関からのガスがタルク材ＴＣを通過して外部へと流出してしまう可能性もある。

そこで、本実施形態では、タルク材ＴＣの下方側に第１環状部材８１及び第２環状部材８２を重ねて配置することで、加締めの際における主体金具５０の変形を抑制することとしている。図４には、本実施形態に係る主体金具５０が加締められた直後における状態が、図３（Ａ）と同様の方法により描かれている。

本実施形態においても図５の比較例と同様に、主体金具５０が加締められると、第１環状部材８１及び第２環状部材８２のそれぞれは、タルク材ＴＣから先端側に向かう力（矢印ＡＲ１）を受ける。当該力によって、第１環状部材８１は突出部２１１に押し付けられる。

図４に示されるように、本実施形態の構成においては、第１環状部材８１に対し、後端側且つ内周側から第２環状部材８２が当接している。このため、環状空間ＳＰのうち第１環状部材８１の内周側の部分（図４において符号「ＳＰ０」が付されている部分）は、第２環状部材８２によって後端側から塞がれているので、この部分にはタルク材ＴＣが入り込んでいない。このため、第２環状部材８２が、外周側に向かってタルク材ＴＣから受ける力の大きさは、図３（Ａ）の比較例の場合に比べると小さくなっている。その結果、内周面５２０が第１環状部材８１から受ける力（矢印ＡＲ３）も、図３（Ａ）の比較例の場合に比べると小さくなっている。

尚、本実施形態においては、第１環状部材８１が、後端側にある第２環状部材８２からの力によって、突出部２１１に対してより強く押し付けられた状態となる。このため、突出部２１１が第１環状部材８１から受ける力（矢印ＡＲ２）については、図３（Ａ）の比較例の場合に比べると大きくなっている。

このように、本実施形態においては、タルク材ＴＣの下方側に第１環状部材８１及び第２環状部材８２を重ねて配置することで、矢印ＡＲ２及び矢印ＡＲ３で示されるそれぞれの力のバランスを変化させている。その結果、内周面５２０が第１環状部材８１から受ける力を従来よりも抑制し、主体金具５０の変形を従来に比べて抑制することが可能となっている。

内周面５２０が第１環状部材８１から受ける力の大きさは、第１環状部材８１及び第２環状部材８２のそれぞれの形状に応じて変化する。本発明者らは、様々な形状について実験等を行った結果、先に述べたオーバーラップ幅ＯＬ（図２を参照）に応じて、当該力が変化するという知見を得ている。

図５には、オーバーラップ幅ＯＬ（横軸）と、二面幅の膨らみ量（縦軸）との関係が示されている。「二面幅の膨らみ量」とは、主体金具５０を加締めて絶縁碍子２０に固定した際における、嵌合部５２の二面幅の増加量である。図５のデータは、第１環状部材８１の直径ＳＤ１を１ｍｍに固定した上で、第２環状部材８２の直径ＳＤ２を様々な値に変化させながら、嵌合部５２の二面幅の増加量をプロットしたものである。尚、それぞれの測定はいずれも、第１環状部材８１が主体金具５０の内周面５２０に当接しており、第２環状部材８２が絶縁碍子２０の外周面２１０に当接しているという条件で行われている。

図５の線１６は、嵌合部５２の当初の二面幅が１６ｍｍのサンプルにおける、二面幅の膨らみ量の測定値を表している。また、図５の「ｄＷ１」は、嵌合部５２の当初の二面幅が１６ｍｍのサンプルについて、図３と同様の比較例の構成とした場合における、二面幅の膨らみ量の値を表している。図５に示されるように、オーバーラップ幅ＯＬが０．０６ｍｍから０．８８ｍｍの範囲においては、二面幅の膨らみ量は、従来の値（ｄＷ１）以下に収まっている。オーバーラップ幅ＯＬが０．０６ｍｍの場合、及び、オーバーラップ幅ＯＬが０．８８ｍｍの場合には、いずれも、二面幅の膨らみ量は概ね従来と同じ値（ｄＷ１）となっている。

図５の線１４は、嵌合部５２の当初の二面幅が１４ｍｍのサンプルにおける、二面幅の膨らみ量の測定値を表している。また、図５の「ｄＷ２」は、嵌合部５２の当初の二面幅が１４ｍｍのサンプルについて、図３と同様の比較例の構成とした場合における、二面幅の膨らみ量の値を表している。この場合についても、オーバーラップ幅ＯＬが０．０６ｍｍから０．８８ｍｍの範囲においては、二面幅の膨らみ量は、従来の値（ｄＷ２）以下に収まっている。オーバーラップ幅ＯＬが０．０６ｍｍの場合、及び、オーバーラップ幅ＯＬが０．８８ｍｍの場合には、いずれも、二面幅の膨らみ量は概ね従来と同じ値（ｄＷ２）となっている。

オーバーラップ幅ＯＬが０．０６ｍｍよりも小さくなった場合には、二面幅の膨らみ量は従来よりも大きくなってしまう。その理由は以下のように考えられる。この場合、図６（Ａ）に示されるように、第２環状部材８２は、第１環状部材８１と突出部２１１との間に深く入り込んだ状態となる。これより、第１環状部材８１が第２環状部材８２から受ける力は、矢印ＡＲ１０で示されるように、中心軸ＣＸに対し垂直な方向の成分が大きくなる。その結果、第１環状部材８１は、矢印ＡＲ３の力によって内周面５２０に対して強く押し付けられるようになり、二面幅の膨らみ量を増加させてしまうと考えられる。

オーバーラップ幅ＯＬが０．８８ｍｍよりも大きくなった場合にも、二面幅の膨らみ量は従来よりも大きくなってしまう。その理由は以下のように考えられる。この場合、図６（Ｂ）に示されるように、第２環状部材８２と外周面２１０との間の隙間が広くなり、当該隙間にタルク材ＴＣが充填された状態となる。これより、第２環状部材８２は、上記隙間に入り込んだタルク材ＴＣから、外側の主体金具５０へと向かう方向の力を受けることとなる。当該力は、第１環状部材８１を介して内周面５２０に伝達され、二面幅の膨らみ量を増加させてしまうと考えられる。

以上のように、オーバーラップ幅ＯＬが０．０６ｍｍから０．８８ｍｍまでの範囲内となるよう、第１環状部材８１及び第２環状部材８２のそれぞれの形状を調整すれば、嵌合部５２の変形を従来よりも抑制することができる。オーバーラップ幅ＯＬについての上記範囲は、第１環状部材８１の直径ＳＤ１を、１ｍｍとは異なる大きさとした場合についても同じであることが確認されている。また、第１環状部材８１及び第２環状部材８２のうちの少なくとも一方の断面形状が、円形ではない場合についても同様である。

尚、本実施形態のように、第１環状部材８１及び第２環状部材８２のそれぞれの断面形状が円形である場合には、オーバーラップ幅ＯＬの上記範囲を、図２に示される角度θについての範囲として表現することも可能である。図７には、オーバーラップ幅ＯＬ（横軸）と角度θ（縦軸）との関係が示されている。オーバーラップ幅ＯＬが０．０６ｍｍとなっている構成は、角度θが７７度となっている構成に相当する。また、オーバーラップ幅ＯＬが０．８８ｍｍとなっている構成は、角度θが１３度となっている構成に相当する。従って、角度θが１３度から７７度までの範囲内となるよう、第１環状部材８１及び第２環状部材８２のそれぞれの形状を調整すれば、嵌合部５２の変形を従来よりも抑制することができる。

尚、嵌合部５２の二面幅が１６ｍｍよりも大きい場合には、嵌合部５２やその近傍部分の剛性が高くなるので、本実施形態のように第１環状部材８１及び第２環状部材８２を重ねた構成を採用することの効果は小さくなる。一方、嵌合部５２の二面幅が１６ｍｍ以下の場合には、小型化の代償として、嵌合部５２やその近傍部分の剛性が低くなるので、本実施形態の構成を採用することの効果は大きくなる。このように、本実施形態の構成は、嵌合部５２の二面幅が１６ｍｍ以下の点火プラグ１０に採用することが好ましい。

図８は、本実施形態に係る点火プラグ１０の断面を、図２と同じ視点で描いたものである。図８に示される一点鎖線ＤＬ２１は、突出部２１１のうち、第１環状部材８１が当接している部分に接する接線、を表している。

主体金具５０が加締められた際には、第１環状部材８１は、突出部２１１の外周面に沿って広がろうとする。このため、第１環状部材８１から内周面５２０に対して加えられる力の方向は、接線である一点鎖線ＤＬ２１に沿った方向となる。

仮に、縮小部５３の全体が一点鎖線ＤＬ２１よりも先端側にある場合には、一点鎖線ＤＬ２１に沿った力は、その大部分が、主体金具５０のうち剛性の高い部分（嵌合部５２）に加えられるので、嵌合部５２を含む主体金具５０の変形は生じにくい。この場合、本実施形態のように第１環状部材８１及び第２環状部材８２を重ねた構成を採用することの効果は小さい。

一方、本実施形態では図８のように、縮小部５３の少なくとも一部が一点鎖線ＤＬ２１よりも後端側にある。換言すれば、本実施形態の嵌合部５２は、一点鎖線ＤＬ２１よりも後端側となる位置に形成されている。このような構成においては、一点鎖線ＤＬ２１に沿った力は、主体金具５０のうち剛性の低い部分（縮小部５３）に加えられるので、当該部分が変形しやすく、その影響により嵌合部５２も変形しやすい。従って、このような構成においては、本実施形態のように第１環状部材８１及び第２環状部材８２を重ねた構成を採用することの効果は大きい。

図８の一点鎖線ＤＬ２２は、突出部２１１のうち最も外周側となる点における接線、すなわち、突出部２１１の形状を更に外周側まで延長した場合における仮想的な直線を表している。本実施形態では、縮小部５３の少なくとも一部が一点鎖線ＤＬ２２よりも後端側にある。この場合、第１環状部材８１が、突出部２１１のどの位置に接したとしても、縮小部５３の少なくとも一部は、常に一点鎖線ＤＬ２１よりも後端側に位置することとなる。従って、上記のように、本実施形態のように第１環状部材８１及び第２環状部材８２を重ねた構成を採用することの効果が大きくなる。

以上においては、第１環状部材８１及び第２環状部材８２のそれぞれの断面形状が、いずれも円形である場合の例について説明した。しかしながら、それぞれの断面形状の少なくとも一方が、円形以外の形状であってもよい。この場合であっても、第１環状部材８１の内径よりも、第２環状部材８２の外径の方を大きくし、オーバーラップ幅ＯＬを０．０６ｍｍから０．８８ｍｍまでの範囲内に抑えることで、嵌合部５２の変形を抑制することができる。

また、以上においては、第１環状部材８１の中心径ＣＤ１が、第２環状部材８２の中心径ＣＤ２よりも大きい場合の例について説明した。しかしながら、このような構成に限定する必要は無く、第１環状部材８１の中心径ＣＤ１が、第２環状部材８２の中心径ＣＤ２よりも小さい構成としてもよい。このような構成においても、内周面５２０が第２環状部材８２から受ける力を変化させ、嵌合部５２の変形を抑制することは可能である。

タルク材ＴＣの下方側に配置される複数の環状部材は、第１環状部材８１及び第２環状部材８２に加えて、さらに別の環状部材を含んでいてもよい。つまり、タルク材ＴＣの下方側に、３つ以上の環状部材が配置されているような構成としてもよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：点火プラグ
２０：絶縁碍子
３０：中心電極
５０：主体金具
６０：接地電極
８１：第１環状部材
８２：第２環状部材
２００：軸孔
ＳＰ：環状空間
ＴＣ：タルク材
ＣＸ：中心軸

Claims (7)

1. 軸孔（２００）の形成された絶縁碍子（２０）と、
   前記軸孔の中心軸（ＣＸ）に沿った一方側端部となる位置において、前記絶縁碍子に保持された中心電極（３０）と、
   前記絶縁碍子を外周側から保持するように加締められた主体金具（５０）と、
   前記主体金具から伸びており、前記中心電極と一部が対向する接地電極（６０）と、
   前記絶縁碍子の外周面と前記主体金具の内周面との間の環状空間（ＳＰ）、に充填されたタルク材（ＴＣ）と、を備え、
   前記環状空間のうち、前記中心軸に沿って前記中心電極側の端部となる位置には、
   第１環状部材（８１）と、
   前記第１環状部材に対して前記中心電極とは反対側から当接している第２環状部材（８２）と、が設けられている点火プラグ。
2. 前記第１環状部材の中心径（ＣＤ１）は、前記第２環状部材の中心径（ＣＤ２）よりも大きい、請求項１に記載の点火プラグ。
3. 前記第１環状部材の内径（ＩＤ１）よりも、前記第２環状部材の外径（ＯＤ２）の方が大きい、請求項１又は２に記載の点火プラグ。
4. 前記中心軸を含む面に沿って切断した場合の断面において、
   前記第１環状部材のうち最も内周側の位置から、前記第２環状部材のうち最も外周側の位置までの、前記中心軸に対し垂直な方向に沿った距離（ＯＬ）が、０．０６ｍｍから０．８８ｍｍまでの範囲内である、請求項３に記載の点火プラグ。
5. 前記中心軸を含む面に沿って切断した場合の断面において、
   前記第１環状部材の断面形状、及び前記第２環状部材の断面形状はいずれも円形であり、
   前記第１環状部材の断面の中心と前記第２環状部材の断面の中心とを結ぶ直線と、前記中心軸との間の角度（θ）が、１３度から７７度までの範囲内である、請求項３に記載の点火プラグ。
6. 前記主体金具は、
   前記環状空間の外周側であって、点火プラグの取り付け時において工具と嵌合する部分である嵌合部（５２）を有しており、
   前記嵌合部のうち互いに対向する二面間の幅が１６ｍｍ以下である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火プラグ。
7. 前記主体金具は、
   前記環状空間の外周側であって、点火プラグの取り付け時において工具と嵌合する部分である嵌合部を有しており、
   前記絶縁碍子には、前記中心軸に沿って前記中心電極側に行くほど外周面の径が大きくなるよう突出した部分であって、前記第１環状部材を前記中心電極側から支持する突出部（２１１）、が形成されており、
   前記中心軸を含む面に沿って切断した場合の断面において、
   前記嵌合部は、
   前記突出部のうち、前記第１環状部材が当接している部分に接する接線（ＤＬ２１）よりも、前記中心電極とは反対側となる位置に形成されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の点火プラグ。

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