JP3711221B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車エンジン等の内燃機関に使用されるスパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関、例えば自動車用等のガソリンエンジンの点火に使用されるスパークプラグは、主体金具に形成された取付ねじ部により、エンジンのシリンダヘッドに取り付けて使用される。接地電極と中心電極とにより形成される火花放電ギャップは、この取り付け状態において燃焼室内に位置し、混合気に着火することとなる。ここで、火花放電ギャップを形成する電極部分は、エンジン作動中は燃焼混合ガスにさらされるため、かなりの高温となる。また、近年では、自動車等に使用される内燃機関の高出力化に伴い、燃焼室内における吸気及び排気バルブの占有面積も拡大してきている。そのため、混合気に点火するためのスパークプラグはその小型化が必要とされている上、ターボチャージャー等の過給装置等により、燃焼室内の温度もますます上昇する傾向にある。
【０００３】
このような苛酷な使用状況下においてもスパークプラグの寿命を十分に確保するには、電極部分の放熱（熱引き）を十分に図ることが必要である。スパークプラグの熱は各種経路にて放出されるが、特に絶縁体から主体金具の取付ねじ部を経てシリンダヘッドへ逃げる経路が熱流量も大きく、放熱を確保する上で重要な役割を果たす。一般に使用されているスパークプラグにおいて、この取付ねじ部の長さ（ねじリーチ）は精々１９〜２０ｍｍ程度が最大であるが、最近になってこのねじリーチをさらに長くすることにより、スパークプラグの放熱性能を改善する試みがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、取付ねじ部のロングリーチ化に伴い、アルミナ等のセラミックで構成された絶縁体も長くならざるを得なくなる。この場合、衝撃やスパークプラグ取付時に過度の捩じり力が作用したりすると、絶縁体に割れやクラック等の破損が生じやすくなる問題がある。例えば、絶縁体内部に抵抗体を組み込んだスパークプラグの場合、絶縁体貫通孔内において端子金具と中心電極との間に抵抗体が配置されるのであるが、貫通孔内に位置する端子金具の先端エッジは、絶縁体に曲げ力が加わったときに抗折支点として作用しやすいため、絶縁体の折損等が一層起こりやすい問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、取付ねじ部がロングリーチ化しても絶縁体の抗折強度を十分に確保することが可能であり、ひいてはスパークプラグ取付時等においても絶縁体折損等の不具合を生じにくい構造のスパークプラグを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上述の課題を解決するために、本発明のスパークプラグの第一は、軸状の中心電極と、その外側を覆う軸状の絶縁体と、両端が開放する筒状に形成され、中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具に結合されて中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えたスパークプラグにおいて、
絶縁体の軸線方向において火花放電ギャップの位置する側を前方側、これと反対側を後方側として、主体金具の前端部外周面に形成される取付ねじ部のねじリーチが２５ｍｍ以上であり、
また、絶縁体の軸線方向中間の、主体金具内に位置する部分には、外向きに突出する周方向のダイヤ部と、そのダイヤ部の前方側に隣接する中胴部とが形成される一方、絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その後端部側に端子金具が固定され、同じく前端部側に中心電極が固定され、また、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に導電性結合層が配置され、
端子金具の先端縁は、該端子金具の先端部の中胴部内への進入長さをＬ m とし、中胴部の長さをＬ 1 としたときに、０．１≦Ｌ m ／Ｌ 1 となるように、絶縁体の中胴部内に入り込んで位置するとともに、
端子金具の先端縁に対応する位置における中胴部の外径をＤ、該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なることを特徴とする。
また、本発明のスパークプラグの第二は、
軸状の中心電極と、その外側を覆う軸状の絶縁体と、両端が開放する筒状に形成され、中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具に結合されて中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えたスパークプラグにおいて、
絶縁体の軸線方向において火花放電ギャップの位置する側を前方側、これと反対側を後方側として、主体金具の前端部外周面に形成される取付ねじ部のねじリーチが２５ｍｍ以上であり、
また、絶縁体の軸線方向中間の、主体金具内に位置する部分には、外向きに突出する周方向のダイヤ部と、そのダイヤ部の前方側に隣接する中胴部とが形成される一方、絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その後端部側に端子金具が固定され、同じく前端部側に中心電極が固定され、また、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間に導電性結合層が配置され、
中胴部は、軸線方向においてダイヤ部との接続位置に形成され、該ダイヤ部側にて大径となるように連続的又は段階的に軸断面寸法が変化する接続部と、その接続部に続く形で形成される略均一な軸断面寸法を有する中胴本体部とを有し、端子金具の先端縁は絶縁体の中胴部本体内に入り込んで位置するとともに、
端子金具の先端縁に対応する位置における中胴部の外径をＤ、該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とを特徴とする。
【０００７】
一般的なスパークプラグにおいては、図４（ａ）に示すように、絶縁体２０１には、主体金具２００との加締め係合を行うために、フランジ状の径大部（ダイヤ部と呼ばれる）２０１ａが形成されており、それよりも先端側に隣接して中胴部２０１ｂが形成される。ねじリーチが２０ｍｍ以下のスパークプラグでは、端子金具２０２は、その先端縁がダイヤ部２０１ｂ内に位置するように長さ調整がなされる。他方、ねじリーチが長くなると絶縁体２０１の中胴部２０１ｂも長くする必要が生ずるが、抵抗体や導電性ガラスシール層等の導電性結合層２０３の長さはその電気特性あるいは製造条件の制約により自由に延長することができないから、端子金具２０２ｂの先端部を延長する方法を採用することになる。
【０００８】
その結果として、図４（ｂ）に示すように、端子金具２０２ｂの先端部が、中胴部２０１ｂ内に進入する位置まで延長する構造が必須となった場合に、ダイヤ部２１０ａよりも薄肉の中胴部２０１ｂ内に端子金具２０２の先端エッジが位置することから、外部から曲げ力が作用したときに、この先端エッジが抗折支点となってクラックＣ等が発生しやすくなる。特に、本発明が対象とするねじリーチ２５ｍｍ以上のロングリーチ型スパークプラグでは、中胴部２０１ｂの長さも必然的に大きくなることから、外力付加に伴う抗折支点への曲げモーメントも大きくなりがちであり、折損等の問題が非常に生じやすくなっている。そこで、本発明においては、端子金具の先端縁に対応する位置において中胴部の肉厚を、前記した（Ｄ−ｄ）／Ｄの値にて０．４２以上となるように十分大きく確保することで、絶縁体の曲げや衝撃に対する耐久強度が顕著に向上し、ひいてはスパークプラグ取付時等においても絶縁体折損等の不具合を生じにくくすることができるようになる。ただし、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が０．７９を超えると、貫通孔の内径ｄが小さくなり過ぎて中心電極の太さを十分に確保できなくなり、スパークプラグの熱引き特性の悪化を招く不具合を生ずる。なお、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値は、より望ましくは０．４３〜０．６０に設定するのがよい。
【０００９】
なお、図４は、スパークプラグの一般的な構造を例示するために示した模式図であり、本件発明の構成要件の公知性を表明するものではない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明のスパークプラグの一実施例を示している。なお、（ａ）はスパークプラグの外観正面図、（ｂ）はその縦断面図である。さらに（ｃ）は、（ｂ）と同じ縦断面図により各部の寸法関係を示すためのものである。スパークプラグ１００は、筒状の主体金具１、先端部２ｉが突出するように主体金具１の内側に嵌め込まれた絶縁体２、絶縁体２の内側に設けられた中心電極３、及び主体金具１に一端が溶接等により結合された接地電極４等を備えている。また、接地電極４と中心電極３との間には火花放電ギャップｇが形成されている。以下、絶縁体２の軸線Ｏの方向において火花放電ギャップｇの形成される側を前方側、これと反対側を後方側とする。
【００１１】
絶縁体２には、その軸断面の中央位置にて軸線方向に自身を貫く貫通孔６が形成されており、その後端部側に端子金具１３が固定され、同じく前端部側に中心電極３が固定されている。また、該貫通孔６内において端子金具１３と中心電極３との間には抵抗体１５が配置されている。この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシール層１６，１７を介して中心電極３と端子金具１３とにそれぞれ電気的に接続されている。これら導電性ガラスシール層１６，１７及び抵抗体１５が、導電性結合層１４を構成する。端子金具１３の先端部外周面には雄ねじ状（あるいはローレット状）の係合部１３ａが形成されており、導電性ガラスシール層１７内に埋没することで結合力の増強が図られている。
【００１２】
抵抗体１５は、ガラス粉末と導電材料粉末（及び必要に応じてガラス以外のセラミック粉末）とを混合して、ホットプレス等により焼結して得られる抵抗体組成物により形成される。なお、抵抗体１５を省略して、一層の導電性ガラスシール層により端子金具１３と中心電極３とを一体化した構成としてもよい。この場合は、その導電性ガラスシール層が導電性結合層を構成する。
【００１３】
絶縁体２は、全体がアルミナ等の絶縁材料により構成されている。絶縁体２の軸線方向中間には、外向きに突出する周方向のダイヤ部２ｅがフランジ状に形成されている。そして、絶縁体２には、該ダイヤ部２ｅよりも後方側がこれよりも細径に形成された後方本体部２ｂとされている。なお、該後方側本体部２ｂの外周面には、コルゲーション２ｃが施されている。一方、ダイヤ部２ｅの前方側にはこれよりも細径の中胴部２ｇと、その中胴部２ｇよりもさらに細径の先端部２ｉがこの順序で形成されている。先端部２ｉは、周方向の段部２ｗ（これは先端部２ｉに属するものとする）により中胴部２ｇと接続され、その外周面は先端に向かうほど縮径する円錐面状とされている。
【００１４】
なお、本明細書においては、ダイヤ部２ｅの前端縁位置は、該ダイヤ部２ｅの外径最大となる部分の軸線方向前端縁位置として定め、絶縁体２のそれよりも前方側に隣接する部分は中胴部２ｇに属するものとして取り扱う。本実施例では、ダイヤ部２ｅの外径最大となる部分は略円筒面状の外周面２ｐを形成しており、軸線Ｏの方向において外周面２ｐの前方側端縁までがダイヤ部２ｅに属する部分である。他方、後方本体部２ｂとダイヤ部２ｅとの境界位置は、両者をつなぐ段部状の接続部２ｑの前端縁位置として定義する。従って、接続部２ｑは後方側本体部２ｂに属するものとして取り扱う。
【００１５】
中胴部２ｇは、軸線方向においてダイヤ部２ｅとの接続位置に形成され、該ダイヤ部２ｅ側にて大径となるように連続的又は段階的に軸断面寸法が変化する接続部２ｆと、その接続部２ｆに続く形で形成される略均一な軸断面寸法を有する中胴本体部２ｈとを有する。本実施例では、中胴本体部２ｈの外周面は略円筒状とされている。また、接続部２ｆは、テーパ状あるいは凹曲面状に形成されている。
【００１６】
次に、主体金具１は、冷間加工に適した鉄系材料、例えば低炭素鋼やＪＩＳＧ３５３９に規定された冷間圧造用炭素鋼線等を素材として円筒状に形成され、スパークプラグ１００のハウジングを構成する。その前端側外周面には、プラグ１００を図示しないエンジンブロックに取り付けるための取付ねじ部７が形成されている。取付ねじ部７の基端部にはリング状のガスケットＧが嵌め込まれる。また、その取付ねじ部７よりも後方側において主体金具１の外周面には、周方向に沿うフランジ状のガスシール部１ｇが外向きに突出して形成されている。そして、そのさらに後方には薄肉の連結部１ｈを経て、スパークプラグ１００を取付ねじ部７においてシリンダヘッド側のねじ孔にねじ込むための、スパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部１ｅが周方向に沿って外向きに突出する形態で形成されている。工具係合部１ｅは略正六角状の軸断面形状を有し、六角部とも称される。スパークプラグ１００は、取付ねじ部７において図示しないシリンダヘッドに取り付けられ、燃焼室に供給される混合気への着火源として使用される。この際、ガスケットＧは、ガスシール部１ｇとシリンダヘッド側のねじ孔開口周縁部との間で圧縮されてつぶれるように変形し、ねじ孔と取付ねじ部７との間の隙間をシールする役割を果たす。
【００１７】
主体金具１には、絶縁体２を挿入するための内孔４０が軸方向に形成されている。また、その内孔４０の取付ねじ部７に対応する部分の内周面には、その前方寄り中間位置に、周方向の凸条部１ｃ（金具側係合部）が形成されている。そして、凸条部１ｃよりも後方側に位置する部分は、絶縁体２の中胴部２ｇを収容する中孔部４０ａとされ、さらにその後方側は段部により拡径されて、ダイヤ部２ｅを収容する大孔部４０ｂとされている。
【００１８】
次に、中心電極３の軸断面径は抵抗体１５の軸断面径よりも小さく設定されている。そして、絶縁体２の貫通孔６は、中心電極３を挿通させる略円筒状の第一部分６ａと、その第一部分６ａの後方側（図面上方側）においてこれよりも大径に形成される略円筒状の第二部分６ｂとを有する。端子金具１３と抵抗体１５とは第二部分６ｂ内に収容され、中心電極３は第一部分６ａ内に挿通される。中心電極３の後端部には、その外周面から外向きに突出して電極固定用凸部３ａが形成されている。そして、上記貫通孔６の第一部分６ａと第二部分６ｂとは、中胴部２ｇ内において互いに接続しており、その接続位置には、中心電極３の電極固定用凸部３ａを受けるための凸部受け面６ｃがテーパ面あるいはアール面状に形成されている。
【００１９】
主体金具１の工具係合部１ｅは、絶縁体２のダイヤ部２ｅよりも後方側に位置している。また、絶縁体２は、主体金具１へ後方側開口部から挿入されるとともに、絶縁体側係合部としての段部２ｗが、取付ねじ部７内において主体金具１の内面から突出する凸条部１ｃ（金具側係合部）と係合して抜け止めされる。そして、主体金具１の後端開口縁部１ｄがダイヤ部２ｅの後端面に直接又は他部材を介して間接的に加締め止めされている。
【００２０】
この実施例では、絶縁体２の段部２ｗが主体金具１側の金具側係合部としての凸条部１ｃとリング状の板パッキン６３を介して係合することにより、軸方向の抜止めがなされている。他方、主体金具１の後方側開口部内面と、絶縁体２の外面との間には、フランジ状のダイヤ部２ｅの後方側周縁と係合するリング状の線パッキン６２が配置され、そのさらに後方側にはタルク等の充填層６１を介してリング状のパッキン６０が配置されている。そして、絶縁体２を主体金具１に向けて前方側に押し込み、その状態で主体金具１の開口縁をパッキン６０に向けて内向きに加締めることにより加締め部１ｄが形成され、主体金具１が絶縁体２に対して固定されている。
【００２１】
次に、主体金具１の取付ねじ部７は、そのねじリーチＬthが２５ｍｍ以上とされる。ねじリーチＬthは、主体金具１の軸方向においてガスシール部１ｇの前端縁位置から当該主体金具１の前端縁位置までの長さとして定義する。そして、このようにねじリーチＬthを長く形成する結果として、中胴部２ｇの長さも大きくなり、また端子金具１３の先端が中胴部２ｇ内に入り込んで位置する形となっている。そして、端子金具１３の先端縁に対応する位置における中胴部２ｇの外径をＤ、該中胴部内における前記貫通孔の内径をｄとして、
０．４２≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．７９ ‥‥▲１▼
を満足するように、中胴部２ｇの肉厚が定められている。
【００２２】
図４（ａ）に示すように、ねじリーチが２０ｍｍ以下の通常のスパークプラグでは、端子金具２０２は、その先端縁がダイヤ部２０１ａに対応して位置するように長さ調整がなされる。しかしながら、図１に示す本実施例のスパークプラグ１００のように、ねじリーチＬthが２５ｍｍ以上に長くなると、上記の通り絶縁体２の中胴部２ｇも長くする必要が生ずる。他方、中胴部２ｇ内に位置する抵抗体１５の長さは、設定抵抗値の制約により長さ変更を自由に行うことができないので、これに対応するためには結局、端子金具１３の先端部を延長することで、抵抗体１５との導通を確保する形にならざるを得ない。
【００２３】
なお、端子金具を延長する代わりに、特開平１１−２７３８２７号公報に開示されているように、主体金具からの絶縁体の後方突出長さＬ pを短くして、端子金具の長さ増大を抑さえる方法もあるが、この方法では絶縁体突出長さの縮小に伴いフラッシュオーバ等が発生しやすくなるので、その防止対策も別途必要となる。そこで、本発明においては、端子金具１３の先端縁を、中胴部２ｇ内に進入する位置まで延長する構造を必須の構造として定めている。このようにすれば、ねじリーチＬthが２５ｍｍ以上のスパークプラグにおいても、絶縁体２の主体金具１からの後方突出長さＬpを比較的大きく確保でき、耐フラッシュオーバ性が向上する。しかし、この場合は別の問題として、ダイヤ部２ｅよりも薄肉の中胴部２ｇ内に、抗折支点となる端子金具１３の先端縁が位置することから強度的な問題を生じやすくなる。そこで、端子金具１３の先端縁に対応する位置における中胴部２ｇの肉厚（以下、特に断りがない限り、これを単に「中胴部の肉厚」という）を、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が０．４２以上となるように確保することで、スパークプラグ取付時等において絶縁体２に曲げや衝撃、あるいはねじり等がある程度強く作用しても、絶縁体２の特に中胴部２ｇに折損等の不具合を生じにくくすることができる。なお、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値を０．７９以下とするのは、スパークプラグの熱引きが十分となるように中心電極３の太さを確保するためである。（Ｄ−ｄ）／Ｄの値は、より望ましくは０．４３〜０．６０に設定される。
【００２４】
次に、絶縁体２の貫通孔６の内径ｄを十分に確保しようとすれば、中胴部２ｇの外径Ｄを大きくせざるを得なくなるが、中胴部２ｇを収容する取付けねじ部７の呼びは、一般には、規格によりいくつかの固定値が定められている。例えば、多くのスパークプラグは、取付ねじ部の呼びがＭ１０、Ｍ１２及びＭ１４のいずれかに設定されるようになっていて、ここに収容される中胴部２ｇの外径Ｄに関しては、設計的な自由度はあまり存在しないのが実情である。従って、絶縁体２の中胴部２ｇの肉厚は、主に貫通孔の内径ｄの値を調整することによって調整される。なお、本明細書において取付ねじ部の呼びは、ＩＳＯ８４７０（Ｍ１４）、同２７０５（Ｍ１２）及び同２７０４（Ｍ１０）（他の寸法のものについてはＪＩＳ−Ｂ８０３１）に規定された値を意味し、当然に、該規格に定められた寸法公差の範囲内での変動を許容する。
【００２５】
例えば、取付ねじ部７の呼びをｍｍ寸法にて表した値をＭとし、取付ねじ部７における主体金具１の内径をＤMとしたときに、該取付ねじ部７の肉厚は、
０．２≦（Ｍ−ＤM）／Ｍ≦０．５ ‥‥▲２▼
となるようにが定めることが望ましい。（Ｍ−ＤM）／Ｍが０．２未満では、取付ねじ部７の肉厚が小さすぎて、取付時の締付けトルクを受けた際の捩じり剛性が不足し、絶縁体２の中胴部２ｇにもその捩じり力が大きく及んで折損等の不具合を生じやすくなる。他方、（Ｍ−ＤM）／Ｍが０．５を超えると、中胴部２ｇの外径Ｄが不足し、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値を０．４２以上に確保することが困難となる。（Ｍ−ＤM）／Ｍは、望ましくは０．３〜０．４の範囲とするのがよい。
【００２６】
例えば、取付ねじ部７の呼びがＭ１０である場合は、中胴部２ｇの外径Ｄは６．０〜７．０ｍｍ、貫通孔６の内径は２．５〜３．５ｍｍ、両者の差Ｄ−ｄは２．５〜４．５ｍｍの範囲とするのがよい。また、取付ねじ部７の呼びがＭ１２である場合は、中胴部２ｇの外径Ｄは７．０〜８．０ｍｍ、貫通孔６の内径は３．０〜４．０ｍｍ、両者の差Ｄ−ｄは３．０〜５．０ｍｍの範囲とするのがよい。さらに、取付ねじ部７の呼びがＭ１４である場合は、中胴部２ｇの外径Ｄは９．０〜１０．０ｍｍ、貫通孔６の内径は３．０〜４．５ｍｍ、両者の差Ｄ−ｄは４．５〜７．０ｍｍの範囲とするのがよい。
【００２７】
次に、絶縁体２の中胴部２ｇの、曲げや衝撃等が加わったときの耐久強度に影響を与える因子としては、薄肉で細長い部材ほど折損しやすくなることから推測できる通り、中胴部２ｇの長さＬ1も重要となる。つまり、絶縁体２の機械的特性を良好に確保するためには、貫通孔６の内径ｄによる肉厚調整に加え、中胴部２ｇの長さＬ1もｄの値に応じて最適化し、中胴部長と中胴部肉厚とのバランスを保ちつつ強度を確保する考え方が重要である。具体的には、中胴部２ｇの長さＬ1は、
２．７≦Ｌ1／（Ｄ−ｄ）≦１０ ‥‥▲３▼
を満足していることが望ましい。Ｌ1／（Ｄ−ｄ）が１０を超えると、中胴部２ｇの肉厚（平均的には、（Ｄ−ｄ）／２にて表すことができる）に対し長さＬ1が大きくなり過ぎ、僅かな衝撃でも折損等が生じやすくなる。他方、Ｌ1／（Ｄ−ｄ）が２．７未満では、肉厚に対する長さＬ1が小さすぎ、取付ねじ部７のロングリーチ化に対応できなくなる。Ｌ1／（Ｄ−ｄ）の値は、より望ましくは３．０〜７．８に設定するのがよい。
【００２８】
一方、絶縁体２の軸線Ｏの方向において、絶縁体２の後端縁からダイヤ部の前端縁に至る絶縁体後部長をＬjとしたときに、
０．３８≦Ｌ1／Ｌj≦０．７２ ‥‥▲４▼
を満足していることが望ましい。Ｌ1／Ｌjが０．７２を超えることは、中胴部長Ｌ1が過度に大きくなり過ぎるか、あるいは絶縁体後部長Ｌjが過度に小さくなり過ぎることを意味する。前者の場合は、中胴部２ｇに折損等の不具合がより生じやすくなることにつながり、後者の場合は、スパークプラグ１００の耐フラッシュオーバ性を損ねることがある。他方、Ｌ1／Ｌjが０．３８未満になることは、これとは逆に中胴部長Ｌ1が過度に小さくなり過ぎるか、あるいは絶縁体後部長Ｌjが過度に大きくなり過ぎることを意味する。前者の場合は、取付ねじ部７のロングリーチ化に対応できなくなる不具合を生じやすくなり、後者の場合は、スパークプラグ全体の寸法が大きくなり過ぎて、エンジンルーム内等におけるスパークプラグ１００の取付けスペース上の問題を生じやすくなる。Ｌ1／Ｌjの値は、より望ましくは０．４〜０．７に設定するのがよい。なお、中胴部２ｇの機械的強度を高める観点においては、上記▲４▼の関係は前記▲３▼の関係と同時に成り立っていることが望ましい。
【００２９】
本発明は、端子金具１３の先端部が、基本的に中胴部２ｇ内へ少しでも進入しているスパークプラグであれば、上記した効果を発揮することができる。しかしながら、その進入長さをＬmとし、中胴部の長さをＬ1としたときに、
０．１≦Ｌm／Ｌ1
となっているスパークプラグは、端子金具１３の先端縁に作用する抗折曲げモーメントもある程度大きく作用しやすいため、本発明を適用したときの割れ防止等における波及効果が特に大きい。とりわけ、端子金具１３の先端縁が接続部２ｆの前端縁よりも突出しているスパークプラグにおいては、効果は一層顕著である。また、Ｌm／Ｌ1が０．１未満になることは、取付ねじ部７が２５ｍｍ以上にロングリーチ化しているにも拘わらず、端子金具１３の先端部の進入長さＬmが中胴部長さＬ1の１０％にも満たないことも意味しており、スパークプラグ各部の寸法によっては、中胴部内に配置されるガラスシール層１６，１７や抵抗体１５等の導電性結合層１４の長さが大きくなり過ぎて、製造あるいは電気的特性の調整が困難になることもありうる。
【００３０】
他方、Ｌm／Ｌ1が０．５を超えた場合は、以下のような不具合が発生する場合がある。
(1)中胴部２ｇ内に配置される導電性結合層１４が抵抗体１５を含む場合には、その長さが小さくなり過ぎて抵抗値調整が困難になる場合がある。
(2)端子金具１３の先端部の進入長さＬmを大きくするためは、絶縁体後部長Ｌの縮小、又は中胴部２ｇの延長が必然的に伴う。前者の場合、その度合いが過度になると、スパークプラグ１００の耐フラッシュオーバ性が損なわれ、後者の場合は、中胴部２ｇが細長くなり過ぎて曲げや衝撃が加わったときに折損等の不具合を生じやすくなる。
【００３１】
次に、図２に示すように、接続部２ｆの軸線Ｏの方向の長さをＬcとしたときに、取付ねじ部７のロングリーチ化に伴い端子金具１３の先端縁が、軸線Ｏの方向において接続部２ｆのダイヤ部側開始位置から０．９Ｌc以上離間して位置するように設計を行う場合、とりわけ端子金具１３の先端縁が中胴本体部２ｈ内にまで入り込んで位置させる場合に、接続部２ｆの形成が端子金具先端縁位置での肉厚増加をほとんどもたらさないため、絶縁体折損等に対する注意が特に必要である。そこで、端子金具１３の先端縁位置における中胴部２ｇの肉厚を、（Ｄ−ｄ）／Ｄの値が前述の▲１▼の範囲を満足するように調整することにより、本発明の効果が一層顕著に発揮される。
【００３２】
より具体的には、各部の寸法は次の範囲で調整されている（括弧内は、図１における実施例値である）
・取付ねじ部７の呼び：Ｍ１０、Ｍ１２、Ｍ１４（Ｍ１２）。
・取付ねじ部７における主体金具１の内径ＤM：６ｍｍ〜１０ｍｍ（７．５ｍｍ）。
・（Ｍ−ＤM）／Ｍ：０．３〜０．５（０．３８）。
・取付ねじ部７のねじリーチＬth：２５ｍｍ〜３５ｍｍ（２６．５ｍｍ）。
・絶縁体２の全長Ｌtot：５０ｍｍ〜７５ｍｍ（６８ｍｍ）。
・中胴部２ｇの長さＬ1：１２ｍｍ〜２５ｍｍ（２０ｍｍ）。
・後方突出長さＬp：２０ｍｍ〜３５ｍｍ（２５ｍｍ）。
・先端部２ｉの長さＬ2：２ｍｍ〜２５ｍｍ（１２ｍｍ）。
・ダイヤ部２ｅの外径Ｄ e：１２ｍｍ〜１６ｍｍ（１３ｍｍ）。
・中胴部２ｇの外径Ｄ：６ｍｍ〜１０ｍｍ（７．３ｍｍ）。
・貫通孔６の内径ｄ：２．５ｍｍ〜４．５ｍｍ（３．９ｍｍ）。
・端子金具１３の先端部の中胴部２ｇ内への進入長さＬm：２０ｍｍ以下（２．５ｍｍ）。
・（Ｄ−ｄ）／Ｄ：０．４２〜０．７８（０．４７）。
・Ｌ1／（Ｄ−ｄ）：２．７〜１０（５．９）。
・Ｌ1／Ｌj：０．４〜０．７２（０．５６）。
・Ｌm／Ｌ1：０．１〜０．５（０．１３）。
【００３３】
図３は、本発明のスパークプラグの別の例を示している。該スパークプラグ２００は、いわゆるセミ沿面放電型スパークプラグとして構成され、接地電極４を複数備えるとともに、各々絶縁体２の先端部を間に挟んで中心電極３の側面と先端側が対向するように配置されている。この実施例では、接地電極４は中心電極３の両側に各１ずつの計２つ設けられており（すなわち、多極スパークプラグの一種でもある）、それぞれ端面が、絶縁体２を介して中心電極３の側面とほぼ平行に対向するように曲げて形成される一方、他端側は主体金具１に対して溶接等により固着・一体化されている。絶縁体２は先端部が中心電極３の側面と接地電極４の端面との間に入り込む位置関係で配置されている。他の構成要素は、寸法を除いて概念的には図１のスパークプラグ１００と同じであり、対応する要素に同じ符号を付与して詳細な説明は省略する。このスパークプラグ２００においては、例えば、中心電極３側が負、接地電極４側が正となるように放電用高電圧が印加されると、接地電極４の端面と中心電極３との間で放電により火花が絶縁体２の先端部表面に沿う経路でも伝播するので、耐汚損性が向上する。
【００３４】
図３スパークプラグ２００の各部の寸法は、例えば次の通りである。
・取付ねじ部７の呼び：Ｍ１４。
・取付ねじ部７における主体金具１の内径ＤM：９．５ｍｍ。
・（Ｍ−ＤM）／Ｍ：０．３２。
・取付ねじ部７のねじリーチＬth：２９．５ｍｍ。
・絶縁体２の全長Ｌtot：７２．５ｍｍ。
・中胴部２ｇの長さＬ1：２２．５ｍｍ。
・後方突出長さＬp：２５ｍｍ。
・先端部２ｉの長さＬ2：１４ｍｍ。
・ダイヤ部２ｅの外径Ｄ e：１３ｍｍ。
・中胴部２ｇの外径Ｄ：９．２ｍｍ。
・貫通孔６の内径ｄ：３．９ｍｍ。
・端子金具１３の先端部の中胴部２ｇ内への進入長さＬm：５．５ｍｍ。
・（Ｄ−ｄ）／Ｄ：０．５８。
・Ｌ1／（Ｄ−ｄ）：４．２。
・Ｌ1／Ｌj：０．６３。
・Ｌm／Ｌ1：０．２４。
【００３５】
なお、本発明のスパークプラグにおける、条件▲１▼を満足するＤ及びｄの組合せ設定例を表１に示す。また、条件▲３▼を満足するＬ1及び（Ｄ−ｄ）の組合せ設定例を表２に示す。さらに、条件▲４▼を満足するＬ1及びＬjの組合せ設定例を表３に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
【表３】

【００３９】
【実験例】
以下、本発明の効果を確認するために、以下の実験を行った。
すなわち、図１に示すスパークプラグにおいて、各部の寸法を表４に示す各種値に調整した試験品を作成した。いずれの試験品も、ねじリーチが２６．５ｍｍあるいはそれ以上の長さに設定されており、端子金具１３の先端部の中胴部２ｇ内への進入が生じている。そして、各試験品に対して以下のような衝撃試験を行った。すなわち、図５に示すように、各スパークプラグ１００の取付ねじ部７を試験品固定台３０３のねじ孔３０３ａにねじ込み、絶縁体２の後方側本体部２ｂが上向きに突出するように固定する。そして、その後方側本体部２ｂのさらに上方において、絶縁体２の中心軸線Ｏ上に位置する軸支点３０２に対し、先端に鋼製のハンマー３００を取り付けたアーム３０１を旋回可能に取り付ける。なお、アーム３０１の長さは３３０ｍｍ、ハンマー３００の重量は１．１３ｋｇであり、絶縁体２の後方側本体部２ｂに降り下ろしたときのハンマー位置が、コルゲーション２ｃの第一山位置に対応するように、軸支点３０２の位置が定められている。そして、アーム３０１の中心軸線Ｏからの旋回角度が所定値となるようにハンマー３００を持ち上げて、後方側本体部２ｂに向けて自由落下により降り下ろす操作を、角度を徐々に大きくしながら繰り返し、絶縁体に割れが生ずる限界角度θを求めた。なお、判定は、θが３０°以上のものを合格とした。以上の結果を表４に示す。
【００４０】
【表４】

【００４１】
すなわち、０．４２≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．７９を満足する試験品は、いずれも限界角度θが３０°以上であり、絶縁体が衝撃割れを起こしにくくなっていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例たるスパークプラグの正面図及びその縦断面図。
【図２】図１の要部拡大断面図。
【図３】本発明のスパークプラグの別実施例を示す正面図及びその縦断面図。
【図４】取付ねじ部のロングリーチ化に伴う取付金具先端位置の変化の様子を説明する模式図。
【図５】衝撃試験装置の概略を示す説明図。
【符号の説明】
１００，２００ スパークプラグ
１ 主体金具
２ 絶縁体
２ｂ 後方本体部
２ｅ ダイヤ部
２ｆ 接続部
２ｇ 中胴部
２ｉ 先端部
２ｑ 接続部
３ 中心電極
４ 接地電極
ｇ 火花放電ギャップ
７ 取付ねじ部
１３ 端子金具
１４ 導電性結合層
１５ 抵抗体
１６，１７ 導電性ガラスシール層

Claims (4)

1. 軸状の中心電極と、その外側を覆う軸状の絶縁体と、両端が開放する筒状に形成され、前記中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具に結合されて前記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えたスパークプラグにおいて、
   前記絶縁体の軸線方向において前記火花放電ギャップの位置する側を前方側、これと反対側を後方側として、前記主体金具の前端部外周面に形成される取付ねじ部のねじリーチが２５ｍｍ以上であり、
   また、前記絶縁体の軸線方向中間の、前記主体金具内に位置する部分には、外向きに突出する周方向のダイヤ部と、そのダイヤ部の前方側に隣接する中胴部とが形成される一方、前記絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その後端部側に端子金具が固定され、同じく前端部側に前記中心電極が固定され、また、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に導電性結合層が配置され、
   前記端子金具の先端縁は、該端子金具の先端部の前記中胴部内への進入長さをＬ m とし、中胴部の長さをＬ 1 としたときに、０．１≦Ｌ m ／Ｌ 1 となるように、前記絶縁体の前記中胴部内に入り込んで位置するとともに、
   前記端子金具の先端縁に対応する位置における中胴部の外径をＤ、該中胴部内における前記貫通孔の内径をｄとして、０．４２≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．７９を満足するように、前記中胴部の肉厚が定められてなることを特徴とするスパークプラグ。
2. 軸状の中心電極と、その外側を覆う軸状の絶縁体と、両端が開放する筒状に形成され、前記中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具に結合されて前記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えたスパークプラグにおいて、
   前記絶縁体の軸線方向において前記火花放電ギャップの位置する側を前方側、これと反対側を後方側として、前記主体金具の前端部外周面に形成される取付ねじ部のねじリーチが２５ｍｍ以上であり、
   また、前記絶縁体の軸線方向中間の、前記主体金具内に位置する部分には、外向きに突出する周方向のダイヤ部と、そのダイヤ部の前方側に隣接する中胴部とが形成される一方、前記絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その後端部側に端子金具が固定され、同じく前端部側に前記中心電極が固定され、また、該貫通孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に導電性結合層が配置され、
   前記中胴部は、軸線方向において前記ダイヤ部との接続位置に形成され、該ダイヤ部側にて大径となるように連続的又は段階的に軸断面寸法が変化する接続部と、その接続部に続く形で形成される略均一な軸断面寸法を有する中胴本体部とを有し、前記端子金具の先端縁は前記絶縁体の前記中胴部本体内に入り込んで位置するとともに、
   前記端子金具の先端縁に対応する位置における中胴部の外径をＤ、該中胴部内における前記貫通孔の内径をｄとして、０．４２≦（Ｄ−ｄ）／Ｄ≦０．７９を満足するように、前記中胴部の肉厚が定められていることを特徴とするスパークプラグ。
3. 前記取付ねじ部の呼びがＭ１０、Ｍ１２及びＭ１４のいずれかである請求項１又は請求項２に記載のスパークプラグ。
4. 前記中胴部の長さＬ 1 は、２．７≦Ｌ 1 ／（Ｄ−ｄ）≦１０を満足し、かつ前記軸線方向において、前記絶縁体の後端縁から前記ダイヤ部の前端縁に至る絶縁体後部長をＬ j としたときに、０．３８≦Ｌ 1 ／Ｌ j ≦０．７２を満足する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。

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