JP3901123B2 - スパークプラグ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに対向して配置された中心電極および接地電極のうち少なくとも一方の電極における対向部に、貴金属チップを配設してなるスパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスパークプラグは、中心電極や接地電極の放電ギャップ部分に、火花放電部電極材として火花消耗性に優れたＰｔ（白金）合金やＩｒ（イリジウム）合金等よりなる貴金属チップを溶接することが行われている。
【０００３】
そして、貴金属チップ電極を用いたスパークプラグは、貴金属チップ電極の消耗が少ないことから電極の細径化が可能であり、電極の細径化による消炎作用の低減により高着火性が得られる。
【０００４】
また、着火性能は火花放電により形成される火炎核の成長により決定される。そして、細径化された貴金属チップ電極は、火炎核成長の阻害要因である、電極による火炎核の冷却作用を低減させる効果を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のスパークプラグでは、放電ギャップ内において接地電極付根側（取付金具に接合された脚部側）で火炎核が形成されたり、接地電極先端側（接地電極の自由端側）で火炎核が形成されたりし、火炎核が形成される位置が一定していない。
【０００６】
そして、接地電極先端側で火炎核が形成された場合は、火炎核は接地電極による冷却作用を受けにくいため火炎核が成長しやすく、一方、接地電極付根側で火炎核が形成された場合、接地電極の脚部等による冷却作用により火炎核の成長が損なわれてしまう。
【０００７】
また、一般的にスパークプラグの着火性能は、放電ギャップが広くなる程良くなり、従って使用初期が最も悪い。これは、貴金属チップ電極を用いたスパークプラグにおいても同様である。さらに、この問題は放電ギャップの初期設定が狭いものほど顕著である。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、火炎核成長が阻害されないようにして着火性能を向上させることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、筒状の取付金具（１０）と、この取付金具（１０）の内部に絶縁保持された柱状の中心電極（３０）と、中心電極（３０）の軸に対して略平行に延びる脚部（４１）の一端が取付金具（１０）に接合されると共に、脚部（４１）の他端側から中心電極（３０）の軸に対して略直交方向に延びる対向部（４２）が、中心電極（３０）の先端部に対向して配置された接地電極（４０）と、中心電極（３０）の先端部および接地電極（４０）の対向部（４２）のうち少なくとも一方に接合されて放電ギャップ（６０）を形成する柱状の貴金属チップ（１５０）とを備えるスパークプラグにおいて、接地電極（４０）の対向部（４２）における脚部（４１）側を接地電極付根側とし、接地電極（４０）の対向部（４２）における反脚部側を接地電極先端側としたとき、貴金属チップ（１５０）における放電ギャップ（６０）を形成する放電面には表面粗さが異なる２つの範囲（Ｘ、Ｙ）が存在し、２つの範囲（Ｘ、Ｙ）のうち表面粗さが大きい範囲（Ｘ）が接地電極先端側に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
これによると、放電ギャップでの電界強度は、表面粗さが大きい範囲が配置された側が相対的に強くなり、火花放電による火炎核が接地電極先端側で形成される。このため、火炎核は接地電極の脚部等による冷却作用を受けにくくなり、火炎核を速やかに且つ安定して成長させることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、２つの範囲（Ｘ、Ｙ）の十点平均粗さの差が４μｍを超えることを特徴とする。
【００１６】
これによると、請求項１の発明の効果を確実に得ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明のように、貴金属チップ（１５０）は、Ｉｒ合金またはＰｔ合金製とすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、貴金属チップ（１５０）は、せん断加工によって所定長さに切断されたものであることを特徴とする。
【００１９】
これによると、突起部を備える貴金属チップ、或いは、表面粗さが異なる２つの範囲が存在する貴金属チップを、容易に製造することができる。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本実施形態のスパークプラグを示す要部の側面図、図２は図１の貴金属チップ５０のＡ矢視図である。
【００２２】
図１において、このスパークプラグは、導電性の低炭素鋼等の鉄鋼材料よりなる略円筒形状の取付金具１０を有しており、この取付金具１０には雄ネジ部（図示せず）が形成されている。そして、内燃機関のシリンダヘッドに形成された図示しない雌ねじ部に、取付金具１０の雄ネジ部をねじ結合させることにより、後述する両電極３０、４０が内燃機関の燃焼室に露出するようにして、スパークプラグがシリンダヘッドに固定されるようになっている。
【００２３】
取付金具１０の内部には、絶縁性に富むアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックからなる略円筒形状の碍子２０が固定されており、この碍子２０の一端部は取付金具１０の一端部から露出するように設けられている。
【００２４】
碍子２０の軸孔には中心電極３０が固定されており、この中心電極３０は取付金具１０に対して絶縁保持されている。中心電極３０は、例えば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金、Ｆｅ基合金、またはＣｏ基合金といった耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、その一端部が、碍子２０の一端部から露出して延びるように設けられている。
【００２５】
接地電極４０はＮｉ基合金よりなり、中心電極３０の軸に対して略平行に延びる脚部４１と、中心電極３０の軸に対して略直交方向に延びる対向部４２を有する。脚部４１の一端が取付金具１０の一端部に溶接により固定され、脚部４１の他端側が曲げられてその先に対向部４２があり、この対向部４２が中心電極３０の先端部と対向している。
【００２６】
また、中心電極３０の先端部には、Ｉｒ（イリジウム）合金よりなる火花放電部電極材としての貴金属チップ５０が接合されており、この貴金属チップ５０と接地電極４０の対向部４２との間に放電ギャップ６０が形成されている。
【００２７】
貴金属チップ５０は、細長い円柱状の材料をシャーによってせん断加工することにより、所定長さに切断して用いられる。そして、このせん断加工により、貴金属チップ５０におけるせん断向きＢの先端側部位にはダレが発生して突起部５１が形成される。この突起部５１は、貴金属チップ５０における薄板円盤状の本体部５２の外周側面から、中心電極３０の軸に対して略直交方向に突出している。
【００２８】
突起部５１を中心電極３０の軸に対して直交方向から見たときには、突起部５１はテーパ形状になっている。また、図２に示すように、突起部５１を中心電極３０の軸方向から見たときには、突起部５１の外周部５１ａは、本体部５２と同心の円弧になっており、突起部５１の各側面５１ｂ、５１ｃはせん断向きＢと略平行になっている。
【００２９】
さらに、図１に示すように、接地電極４０の対向部４２における脚部４１側を接地電極付根側とし、接地電極４０の対向部４２における反脚部側を接地電極先端側としたとき、貴金属チップ５０の突起部５１が接地電極先端側に配置されている。
【００３０】
次に、上記構成のスパークプラグにおいて、突起部長さＬ１、突起部範囲Ｌ２、Ｌ２’、突起部高さＨ１等をパラメータとして、着火性能の評価を行った。
【００３１】
なお、突起部長さＬ１は、突起部５１の最外周部５１ａの半径と本体部５２の半径との差、換言すると、本体部５２の外周側面から中心電極３０の軸に対して直交方向への、突起部５１の突出長さである。一方の突起部範囲Ｌ２は、本体部５２における最も接地電極先端側の部位の接線Ｃから、突起部５１の一方の側面５１ｂと本体部５２の外周側面との接点ｄまでの寸法であり、他方の突起部範囲Ｌ２’は、接線Ｃから、突起部５１の他方の側面５１ｃと本体部５２の外周側面との接点ｄ’までの寸法である。突起部高さＨ１は、突起部５１における中心電極３０の軸方向の最大寸法である。
【００３２】
まず、評価品として、図３に示す仕様のスパークプラグを用意した。評価品の貴金属チップ５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、本体部５２の直径φＤは０．７ｍｍ、貴金属チップ５０の厚さＨ０は０．８ｍｍである。
【００３３】
評価試験は、上記評価品を実車に搭載して市場走行を１０万ｋｍ実施し、その間、２万ｋｍ走行毎に着火性を調査した。着火性は、着火限界Ａ／Ｆにて評価した。図４は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図５は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、突起部長さＬ１で整理したものである。
【００３４】
なお、図３に記した記号と図４および図５で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図３〜図５において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、突起部５１を備えていない。
【００３５】
図４および図５から明らかなように、突起部５１を有するスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。
【００３６】
これは、突起部５１が配置された接地電極先端側の電界強度が、接地電極付根側の電界強度よりも相対的に強くなり、火花放電による火炎核が接地電極先端側で形成され、従って、火炎核は接地電極４０の脚部４１等による冷却作用を受けにくくなり、火炎核が速やかに且つ安定して成長できるためである。
【００３７】
また、図５から明らかなように、０．０１ｍｍ≦Ｌ１≦０．２ｍｍ、の範囲で着火性向上効果を確実に得ることができ、突起部長さＬ１が長いほど着火性向上効果が大きくなる。
【００３８】
なお、突起部範囲Ｌ２、Ｌ２’と本体部５２の直径φＤとの比率は、０．１≦Ｌ２／φＤ≦０．５、０．１≦Ｌ２’／φＤ≦０．５、突起部高さＨ１は、０．１ｍｍ≦Ｈ１≦０．３ｍｍ、とするのが望ましい。
【００３９】
次に、本体部５２の直径φＤおよび貴金属チップ５０の厚さＨ０を変更した評価品として図６に示す仕様のスパークプラグを用意し、上記と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、本体部５２の直径φＤは０．４ｍｍ（上述の評価品はφＤ＝０．７ｍｍ）、貴金属チップ５０の厚さＨ０は０．６ｍｍ（上述の評価品はＨ０＝０．８ｍｍ）である。
【００４０】
図７は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図８は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、突起部長さＬ１で整理したものである。なお、図６に記した記号と図７および図８で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図６〜図８において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、突起部５１を備えていない。
【００４１】
図７および図８から明らかなように、突起部５１を有するスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。また、図８から明らかなように、０．０１ｍｍ≦Ｌ１≦０．２ｍｍ、の範囲で着火性向上効果を確実に得ることができ、突起部長さＬ１が長いほど着火性向上効果が大きくなる。
【００４２】
なお、突起部範囲Ｌ２、Ｌ２’と本体部５２の直径φＤとの比率は、０．１≦Ｌ２／φＤ≦０．５、０．１≦Ｌ２’／φＤ≦０．５、突起部高さＨ１は、０．１ｍｍ≦Ｈ１≦０．３ｍｍ、とするのが望ましい。
【００４３】
次に、第１実施形態の変形例について説明する。上記第１実施形態における突起部５１の形状を図９（ａ）〜（ｅ）のように変更しても、上記第１実施形態と同様の効果が認められた。
【００４４】
図９（ａ）〜（ｃ）は突起部５１を中心電極３０の軸方向から見たときの形状を示すもので、図９（ａ）の例では、突起部５１の両側面５１ｂ、５１ｃは、平行ではなく、本体部５２の接線方向に延びている。図９（ｂ）の例では、突起部５１の先端部に三角形状の凹凸が多数形成されており、図９（ｃ）の例では、図９（ｂ）の例の凹凸よりも大きな凹凸、すなわち突起部５１の先端部側を頂点とし本体部５２の外周側面を底辺とする三角形状の凹凸が多数形成されている。
【００４５】
図９（ｄ）の例では、突起部５１を中心電極３０の軸に対して直交方向から見たときの突起部５１の形状が、矩形状になっている。また、図９（ｅ）の例では、突起部５１を中心電極３０の軸に対して直交方向から見たときの突起部５１の形状が、外周部５１ａにフラットな面を有するテーパ形状になっている。
【００４６】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では貴金属チップ５０の突起部５１を接地電極先端側に配置したのに対し、本実施形態は、貴金属チップ１５０における放電ギャップ６０を形成する放電面に表面粗さが異なる２つの範囲を形成し、表面粗さが大きい範囲を接地電極先端側に配置したものである。
【００４７】
図１０は本実施形態のスパークプラグを示す要部の側面図、図１１は図１０の貴金属チップ１５０のＥ矢視図である。なお、第１実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
貴金属チップ１５０は、細長い円柱状の材料をシャーによってせん断加工することにより、所定長さに切断して用いられる。そして、このせん断加工により、貴金属チップ１５０における放電ギャップ６０を形成する放電面に、表面粗さが異なる２つの範囲が形成される。具体的には、貴金属チップ１５０の放電面において、せん断向きＢの先端側の範囲Ｘの表面粗さの方が、せん断向きＢの後端側の範囲Ｙの表面粗さよりも大きくなる。そして、本実施形態では、表面粗さが大きい先端側の範囲Ｘを、接地電極先端側に配置している。
【００４９】
次に、上記構成のスパークプラグにおいて、ろ波最大うねりの差ΔＷCM、範囲Ｘの長さＬ３、Ｌ３’、表面粗さの差ΔＲｚ等をパラメータとして、着火性能の評価を行った。
【００５０】
なお、ろ波最大うねりの差ΔＷCMは、先端側の範囲Ｘにおけるろ波うねり曲線のろ波最大うねりをＷCM(X)とし、後端側の範囲Ｙにおけるろ波うねり曲線のろ波最大うねりをＷCM(Y)としたとき、ΔＷCM＝ＷCM(X)−ＷCM(Y)、である。
【００５１】
また、先端側の範囲Ｘと後端側の範囲Ｙとの境界線をＦ、この境界線Ｆと貴金属チップ１５０の外周側面との各交点をｇ、ｇ’としたとき、範囲Ｘの一方の長さＬ３は、貴金属チップ１５０における最も接地電極先端側の部位の接線Ｃから一方の交点ｇまでの寸法であり、範囲Ｘの他方の長さＬ３’は、接線Ｃから他方の交点ｇ’までの寸法である。
【００５２】
さらに、表面粗さの差ΔＲｚは、先端側の範囲Ｘの十点平均粗さをＲZ(X)、後端側の範囲Ｙの十点平均粗さをＲZ(Y)としたとき、ΔＲｚ＝ＲZ(X)−ＲZ(Y)、である。
【００５３】
まず、評価品として、図１２に示す仕様のスパークプラグを用意し、第１実施形態と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ１５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、貴金属チップ１５０の直径φＤは０．７ｍｍ、貴金属チップ１５０の厚さＨ０は０．８ｍｍである。
【００５４】
図１３は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図１４は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、表面粗さの差ΔＲｚで整理したものである。なお、図１２に記した記号と図１３および図１４で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図１２〜図１４において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、表面粗さの差ΔＲｚは４μｍ以下である。
【００５５】
図１３および図１４から明らかなように、評価品▲１▼〜▲７▼のスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。
【００５６】
これは、貴金属チップ１５０放電面のうち表面粗さが大きい先端側の範囲Ｘを接地電極先端側に配置したことにより、接地電極先端側の電界強度が接地電極付根側の電界強度よりも相対的に強くなり、火花放電による火炎核が接地電極先端側で形成され、従って、火炎核は接地電極４０の脚部４１等による冷却作用を受けにくくなり、火炎核が速やかに且つ安定して成長できるためである。
【００５７】
なお、貴金属チップ１５０の放電面のうち表面粗さが大きい先端側の範囲Ｘを接地電極先端側に配置しても、評価品▲８▼のようにろ波最大うねりの差ΔＷCMが−（負）の場合は、接地電極先端側の電界強度が接地電極付根側の電界強度よりも相対的に強くなるとは限らないため、従来品と同等の着火性しか得られなかった。
【００５８】
従って、表面粗さの差ΔＲｚが４μｍを超え、且つろ波最大うねりの差ΔＷCMが０または＋（正）の場合に、着火性向上効果を確実に得ることができる。
【００５９】
なお、範囲Ｘの長さＬ３、Ｌ３’と貴金属チップ５０の直径φＤとの比率は、０．１≦Ｌ３／φＤ≦０．５、０．１≦Ｌ３’／φＤ≦０．５、とするのが望ましい。
【００６０】
次に、貴金属チップ１５０の直径φＤおよび貴金属チップ１５０の厚さＨ０を変更した評価品として図１５に示す仕様のスパークプラグを用意し、上記と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ１５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、本体部５２の直径φＤは０．４ｍｍ（上述の評価品はφＤ＝０．７ｍｍ）、貴金属チップ５０の厚さＨ０は０．６ｍｍ（上述の評価品はＨ０＝０．８ｍｍ）である。
【００６１】
図１６は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図１７は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、表面粗さの差ΔＲｚで整理したものである。なお、図１５に記した記号と図１６および図１７で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図１５〜図１７において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、表面粗さの差ΔＲｚは４μｍ以下である。
【００６２】
図１６および図１７から明らかなように、評価品▲１▼〜▲７▼のスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。すなわち、表面粗さの差ΔＲｚが４μｍを超え、且つろ波最大うねりの差ΔＷCMが０または＋（正）の場合に、着火性向上効果を確実に得ることができる。
【００６３】
なお、範囲Ｘの長さＬ３、Ｌ３’と貴金属チップ５０の直径φＤとの比率は、０．１≦Ｌ３／φＤ≦０．５、０．１≦Ｌ３’／φＤ≦０．５、とするのが望ましい。
【００６４】
次に、第２実施形態の変形例について説明する。上記第２実施形態における範囲Ｘの形状を図１８（ａ）〜（ｄ）のように変更しても、上記第２実施形態と同様の効果が認められた。
【００６５】
第２実施形態における範囲Ｘの形状は、範囲Ｘと範囲Ｙとの境界線Ｆが直線になった割円であったが、図１８（ａ）の例では、境界線Ｆが凹形の曲線で範囲Ｘの形状は略三日月状になっており、図１８（ｂ）の例では、境界線Ｆが凸形の曲線になっている。また、図１８（ｃ）の例では、境界線Ｆが凹形の２本の直線になっており、図１８（ｄ）の例では、境界線Ｆが凸形の２本の直線になっている。
【００６６】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では貴金属チップ５０の突起部５１を接地電極先端側に配置したのに対し、本実施形態は、貴金属チップ２５０の外周角部における周方向の一部に面取り部２５３を形成し、この面取り部２５３を接地電極付根側に配置したものである。
【００６７】
図１９は本実施形態のスパークプラグを示す要部の側面図、図２０は図１９の貴金属チップ２５０のＪ矢視図である。なお、第１実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
面取り部２５３は、曲面状（断面円弧状）の面取りがなされており、その曲面の曲率半径ｒは、接地電極付根側が最大で、接地電極先端側に近いほど小さくなっている。
【００６９】
次に、上記構成のスパークプラグにおいて、面取り部２５３の最大曲率半径ｒ・ｍａｘ、面取り部範囲Ｌ４、Ｌ４’等をパラメータとして、着火性能の評価を行った。
【００７０】
なお、一方の面取り部範囲Ｌ４は、貴金属チップ２５０における最も接地電極付根側の部位の接線Ｋから、面取り部２５３の一方の終点ｍまでの寸法であり、他方の面取り部範囲Ｌ４’は、接線Ｋから面取り部２５３の他方の終点ｍ’までの寸法である。
【００７１】
まず、評価品として、図２１に示す仕様のスパークプラグを用意し、第１実施形態と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ２５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、貴金属チップ２５０の直径φＤは０．７ｍｍ、貴金属チップ２５０の厚さＨ０は０．８ｍｍである。
【００７２】
図２２は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図２３は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、最大曲率半径ｒ・ｍａｘで整理したものである。なお、図２１に記した記号と図２２および図２３で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図２１〜図２３において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、面取り部２５３が形成されていない。
【００７３】
図２２および図２３から明らかなように、面取り部２５３が形成されたスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。
【００７４】
これは、面取り部２５３を接地電極付根側に配置し、面取りされていない部位を接地電極先端側に配置したことにより、接地電極先端側の電界強度が接地電極付根側の電界強度よりも相対的に強くなり、火花放電による火炎核が接地電極先端側で形成され、従って、火炎核は接地電極４０の脚部４１等による冷却作用を受けにくくなり、火炎核が速やかに且つ安定して成長できるためである。
【００７５】
また、図２３から明らかなように、０．０５ｍｍ≦ｒ・ｍａｘで着火性向上効果を確実に得ることができ、最大曲率半径ｒ・ｍａｘが大きいほど着火性向上効果が大きくなる。
【００７６】
次に、貴金属チップ２５０の直径φＤおよび貴金属チップ２５０の厚さＨ０を変更した評価品として図２４に示す仕様のスパークプラグを用意し、上記と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ２５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、貴金属チップ２５０の直径φＤは０．４ｍｍ（上述の評価品はφＤ＝０．７ｍｍ）、貴金属チップ２５０の厚さＨ０は０．６ｍｍ（上述の評価品はＨ０＝０．８ｍｍ）である。
【００７７】
図２５は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図２６は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、最大曲率半径ｒ・ｍａｘで整理したものである。なお、図２４に記した記号と図２５および図２６で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図２４〜図２６において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、面取り部２５３が形成されていない。
【００７８】
図２５および図２６から明らかなように、面取り部２５３が形成されたスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。また、図２６から明らかなように、０．０５ｍｍ≦ｒ・ｍａｘで着火性向上効果を確実に得ることができ、最大曲率半径ｒ・ｍａｘが大きいほど着火性向上効果が大きくなる。
【００７９】
次に、第３実施形態の変形例について説明する。上記第３実施形態における面取り部２５３の形状を図２７（ａ）、（ｂ）のように変更しても、上記第３実施形態と同様の効果が認められた。
【００８０】
図２７（ａ）の例では、面取り部２５３は、曲面状ではなくフラットな面取りがなされており、また、その面取り寸法は一定である。図２７（ｂ）の例では、面取り部２５３は、曲面状ではなくフラットな面取りがなされており、また、その面取り寸法は、接地電極付根側が最大で、接地電極先端側に近いほど小さくなっている。
【００８１】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、貴金属チップ５０、１５０、２５０を中心電極３０のみに設けたが、貴金属チップ５０、１５０、２５０は、接地電極４０のみに設けてもよいし、中心電極３０および接地電極４０に共に設けてもよい。
【００８２】
また、上記各実施形態では、貴金属チップ５０、１５０、２５０をＩｒ合金製としたが、貴金属チップ５０、１５０、２５０はＰｔ合金製でもよい。また、貴金属チップ５０、１５０、２５０を中心電極３０および接地電極４０に共に設ける場合には、一方をＩｒ合金製とし、他方をＰｔ合金製としてもよい。
【００８３】
また、第１実施形態のように貴金属チップ５０の突起部５１を接地電極先端側に配置する構成、第２実施形態のように金属チップ１５０の表面粗さが大きい範囲を接地電極先端側に配置する構成、および、第３実施形態のように貴金属チップ２５０の面取り部２５３を接地電極付根側に配置する構成を、種々組み合わせて実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるスパークプラグの要部の側面図である。
【図２】図１の貴金属チップ５０のＡ矢視図である。
【図３】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図４】図３の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図５】図３の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図６】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図７】図６の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図８】図６の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図９】第１実施形態にかかるスパークプラグの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかるスパークプラグの要部の側面図である。
【図１１】図１０の貴金属チップ１５０のＥ矢視図である。
【図１２】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図１３】図１２の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図１４】図１２の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図１５】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図１６】図１５の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図１７】図１５の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図１８】第２実施形態にかかるスパークプラグの変形例を示す図である。
【図１９】本発明の第３実施形態にかかるスパークプラグの要部の側面図である。
【図２０】図１９の貴金属チップ２５０のＪ矢視図である。
【図２１】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図２２】図２１の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図２３】図２１の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図２４】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図２５】図２４の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図２６】図２４の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図２７】第３実施形態にかかるスパークプラグの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０…取付金具、３０…中心電極、４０…接地電極、４１…脚部、
４２…対向部、５０、１５０、２５０…貴金属チップ、５１…突起部、
６０…放電ギャップ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに対向して配置された中心電極および接地電極のうち少なくとも一方の電極における対向部に、貴金属チップを配設してなるスパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスパークプラグは、中心電極や接地電極の放電ギャップ部分に、火花放電部電極材として火花消耗性に優れたＰｔ（白金）合金やＩｒ（イリジウム）合金等よりなる貴金属チップを溶接することが行われている。
【０００３】
そして、貴金属チップ電極を用いたスパークプラグは、貴金属チップ電極の消耗が少ないことから電極の細径化が可能であり、電極の細径化による消炎作用の低減により高着火性が得られる。
【０００４】
また、着火性能は火花放電により形成される火炎核の成長により決定される。そして、細径化された貴金属チップ電極は、火炎核成長の阻害要因である、電極による火炎核の冷却作用を低減させる効果を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のスパークプラグでは、放電ギャップ内において接地電極付根側（取付金具に接合された脚部側）で火炎核が形成されたり、接地電極先端側（接地電極の自由端側）で火炎核が形成されたりし、火炎核が形成される位置が一定していない。
【０００６】
そして、接地電極先端側で火炎核が形成された場合は、火炎核は接地電極による冷却作用を受けにくいため火炎核が成長しやすく、一方、接地電極付根側で火炎核が形成された場合、接地電極の脚部等による冷却作用により火炎核の成長が損なわれてしまう。
【０００７】
また、一般的にスパークプラグの着火性能は、放電ギャップが広くなる程良くなり、従って使用初期が最も悪い。これは、貴金属チップ電極を用いたスパークプラグにおいても同様である。さらに、この問題は放電ギャップの初期設定が狭いものほど顕著である。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、火炎核成長が阻害されないようにして着火性能を向上させることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、筒状の取付金具（１０）と、この取付金具（１０）の内部に絶縁保持された柱状の中心電極（３０）と、中心電極（３０）の軸に対して略平行に延びる脚部（４１）の一端が取付金具（１０）に接合されると共に、脚部（４１）の他端側から中心電極（３０）の軸に対して略直交方向に延びる対向部（４２）が、中心電極（３０）の先端部に対向して配置された接地電極（４０）と、中心電極（３０）の先端部および接地電極（４０）の対向部（４２）のうち少なくとも一方に接合されて放電ギャップ（６０）を形成する柱状の貴金属チップ（１５０）とを備えるスパークプラグにおいて、接地電極（４０）の対向部（４２）における脚部（４１）側を接地電極付根側とし、接地電極（４０）の対向部（４２）における反脚部側を接地電極先端側としたとき、貴金属チップ（１５０）における放電ギャップ（６０）を形成する放電面には表面粗さが異なる２つの範囲（Ｘ、Ｙ）が存在し、２つの範囲（Ｘ、Ｙ）のうち表面粗さが大きい範囲（Ｘ）が接地電極先端側に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
これによると、放電ギャップでの電界強度は、表面粗さが大きい範囲が配置された側が相対的に強くなり、火花放電による火炎核が接地電極先端側で形成される。このため、火炎核は接地電極の脚部等による冷却作用を受けにくくなり、火炎核を速やかに且つ安定して成長させることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、２つの範囲（Ｘ、Ｙ）の十点平均粗さの差が４μｍを超えることを特徴とする。
【００１６】
これによると、請求項１の発明の効果を確実に得ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明のように、貴金属チップ（１５０）は、Ｉｒ合金またはＰｔ合金製とすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、貴金属チップ（１５０）は、せん断加工によって所定長さに切断されたものであることを特徴とする。
【００１９】
これによると、突起部を備える貴金属チップ、或いは、表面粗さが異なる２つの範囲が存在する貴金属チップを、容易に製造することができる。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本実施形態のスパークプラグを示す要部の側面図、図２は図１の貴金属チップ５０のＡ矢視図である。
【００２２】
図１において、このスパークプラグは、導電性の低炭素鋼等の鉄鋼材料よりなる略円筒形状の取付金具１０を有しており、この取付金具１０には雄ネジ部（図示せず）が形成されている。そして、内燃機関のシリンダヘッドに形成された図示しない雌ねじ部に、取付金具１０の雄ネジ部をねじ結合させることにより、後述する両電極３０、４０が内燃機関の燃焼室に露出するようにして、スパークプラグがシリンダヘッドに固定されるようになっている。
【００２３】
取付金具１０の内部には、絶縁性に富むアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックからなる略円筒形状の碍子２０が固定されており、この碍子２０の一端部は取付金具１０の一端部から露出するように設けられている。
【００２４】
碍子２０の軸孔には中心電極３０が固定されており、この中心電極３０は取付金具１０に対して絶縁保持されている。中心電極３０は、例えば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金、Ｆｅ基合金、またはＣｏ基合金といった耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、その一端部が、碍子２０の一端部から露出して延びるように設けられている。
【００２５】
接地電極４０はＮｉ基合金よりなり、中心電極３０の軸に対して略平行に延びる脚部４１と、中心電極３０の軸に対して略直交方向に延びる対向部４２を有する。脚部４１の一端が取付金具１０の一端部に溶接により固定され、脚部４１の他端側が曲げられてその先に対向部４２があり、この対向部４２が中心電極３０の先端部と対向している。
【００２６】
また、中心電極３０の先端部には、Ｉｒ（イリジウム）合金よりなる火花放電部電極材としての貴金属チップ５０が接合されており、この貴金属チップ５０と接地電極４０の対向部４２との間に放電ギャップ６０が形成されている。
【００２７】
貴金属チップ５０は、細長い円柱状の材料をシャーによってせん断加工することにより、所定長さに切断して用いられる。そして、このせん断加工により、貴金属チップ５０におけるせん断向きＢの先端側部位にはダレが発生して突起部５１が形成される。この突起部５１は、貴金属チップ５０における薄板円盤状の本体部５２の外周側面から、中心電極３０の軸に対して略直交方向に突出している。
【００２８】
突起部５１を中心電極３０の軸に対して直交方向から見たときには、突起部５１はテーパ形状になっている。また、図２に示すように、突起部５１を中心電極３０の軸方向から見たときには、突起部５１の外周部５１ａは、本体部５２と同心の円弧になっており、突起部５１の各側面５１ｂ、５１ｃはせん断向きＢと略平行になっている。
【００２９】
さらに、図１に示すように、接地電極４０の対向部４２における脚部４１側を接地電極付根側とし、接地電極４０の対向部４２における反脚部側を接地電極先端側としたとき、貴金属チップ５０の突起部５１が接地電極先端側に配置されている。
【００３０】
次に、上記構成のスパークプラグにおいて、突起部長さＬ１、突起部範囲Ｌ２、Ｌ２’、突起部高さＨ１等をパラメータとして、着火性能の評価を行った。
【００３１】
なお、突起部長さＬ１は、突起部５１の最外周部５１ａの半径と本体部５２の半径との差、換言すると、本体部５２の外周側面から中心電極３０の軸に対して直交方向への、突起部５１の突出長さである。一方の突起部範囲Ｌ２は、本体部５２における最も接地電極先端側の部位の接線Ｃから、突起部５１の一方の側面５１ｂと本体部５２の外周側面との接点ｄまでの寸法であり、他方の突起部範囲Ｌ２’は、接線Ｃから、突起部５１の他方の側面５１ｃと本体部５２の外周側面との接点ｄ’までの寸法である。突起部高さＨ１は、突起部５１における中心電極３０の軸方向の最大寸法である。
【００３２】
まず、評価品として、図３に示す仕様のスパークプラグを用意した。評価品の貴金属チップ５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、本体部５２の直径φＤは０．７ｍｍ、貴金属チップ５０の厚さＨ０は０．８ｍｍである。
【００３３】
評価試験は、上記評価品を実車に搭載して市場走行を１０万ｋｍ実施し、その間、２万ｋｍ走行毎に着火性を調査した。着火性は、着火限界Ａ／Ｆにて評価した。図４は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図５は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、突起部長さＬ１で整理したものである。
【００３４】
なお、図３に記した記号と図４および図５で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図３〜図５において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、突起部５１を備えていない。
【００３５】
図４および図５から明らかなように、突起部５１を有するスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。
【００３６】
これは、突起部５１が配置された接地電極先端側の電界強度が、接地電極付根側の電界強度よりも相対的に強くなり、火花放電による火炎核が接地電極先端側で形成され、従って、火炎核は接地電極４０の脚部４１等による冷却作用を受けにくくなり、火炎核が速やかに且つ安定して成長できるためである。
【００３７】
また、図５から明らかなように、０．０１ｍｍ≦Ｌ１≦０．２ｍｍ、の範囲で着火性向上効果を確実に得ることができ、突起部長さＬ１が長いほど着火性向上効果が大きくなる。
【００３８】
なお、突起部範囲Ｌ２、Ｌ２’と本体部５２の直径φＤとの比率は、０．１≦Ｌ２／φＤ≦０．５、０．１≦Ｌ２’／φＤ≦０．５、突起部高さＨ１は、０．１ｍｍ≦Ｈ１≦０．３ｍｍ、とするのが望ましい。
【００３９】
次に、本体部５２の直径φＤおよび貴金属チップ５０の厚さＨ０を変更した評価品として図６に示す仕様のスパークプラグを用意し、上記と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、本体部５２の直径φＤは０．４ｍｍ（上述の評価品はφＤ＝０．７ｍｍ）、貴金属チップ５０の厚さＨ０は０．６ｍｍ（上述の評価品はＨ０＝０．８ｍｍ）である。
【００４０】
図７は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図８は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、突起部長さＬ１で整理したものである。なお、図６に記した記号と図７および図８で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図６〜図８において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、突起部５１を備えていない。
【００４１】
図７および図８から明らかなように、突起部５１を有するスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。また、図８から明らかなように、０．０１ｍｍ≦Ｌ１≦０．２ｍｍ、の範囲で着火性向上効果を確実に得ることができ、突起部長さＬ１が長いほど着火性向上効果が大きくなる。
【００４２】
なお、突起部範囲Ｌ２、Ｌ２’と本体部５２の直径φＤとの比率は、０．１≦Ｌ２／φＤ≦０．５、０．１≦Ｌ２’／φＤ≦０．５、突起部高さＨ１は、０．１ｍｍ≦Ｈ１≦０．３ｍｍ、とするのが望ましい。
【００４３】
次に、第１実施形態の変形例について説明する。上記第１実施形態における突起部５１の形状を図９（ａ）〜（ｅ）のように変更しても、上記第１実施形態と同様の効果が認められた。
【００４４】
図９（ａ）〜（ｃ）は突起部５１を中心電極３０の軸方向から見たときの形状を示すもので、図９（ａ）の例では、突起部５１の両側面５１ｂ、５１ｃは、平行ではなく、本体部５２の接線方向に延びている。図９（ｂ）の例では、突起部５１の先端部に三角形状の凹凸が多数形成されており、図９（ｃ）の例では、図９（ｂ）の例の凹凸よりも大きな凹凸、すなわち突起部５１の先端部側を頂点とし本体部５２の外周側面を底辺とする三角形状の凹凸が多数形成されている。
【００４５】
図９（ｄ）の例では、突起部５１を中心電極３０の軸に対して直交方向から見たときの突起部５１の形状が、矩形状になっている。また、図９（ｅ）の例では、突起部５１を中心電極３０の軸に対して直交方向から見たときの突起部５１の形状が、外周部５１ａにフラットな面を有するテーパ形状になっている。
【００４６】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では貴金属チップ５０の突起部５１を接地電極先端側に配置したのに対し、本実施形態は、貴金属チップ１５０における放電ギャップ６０を形成する放電面に表面粗さが異なる２つの範囲を形成し、表面粗さが大きい範囲を接地電極先端側に配置したものである。
【００４７】
図１０は本実施形態のスパークプラグを示す要部の側面図、図１１は図１０の貴金属チップ１５０のＥ矢視図である。なお、第１実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
貴金属チップ１５０は、細長い円柱状の材料をシャーによってせん断加工することにより、所定長さに切断して用いられる。そして、このせん断加工により、貴金属チップ１５０における放電ギャップ６０を形成する放電面に、表面粗さが異なる２つの範囲が形成される。具体的には、貴金属チップ１５０の放電面において、せん断向きＢの先端側の範囲Ｘの表面粗さの方が、せん断向きＢの後端側の範囲Ｙの表面粗さよりも大きくなる。そして、本実施形態では、表面粗さが大きい先端側の範囲Ｘを、接地電極先端側に配置している。
【００４９】
次に、上記構成のスパークプラグにおいて、ろ波最大うねりの差ΔＷCM、範囲Ｘの長さＬ３、Ｌ３’、表面粗さの差ΔＲｚ等をパラメータとして、着火性能の評価を行った。
【００５０】
なお、ろ波最大うねりの差ΔＷCMは、先端側の範囲Ｘにおけるろ波うねり曲線のろ波最大うねりをＷCM(X)とし、後端側の範囲Ｙにおけるろ波うねり曲線のろ波最大うねりをＷCM(Y)としたとき、ΔＷCM＝ＷCM(X)−ＷCM(Y)、である。
【００５１】
また、先端側の範囲Ｘと後端側の範囲Ｙとの境界線をＦ、この境界線Ｆと貴金属チップ１５０の外周側面との各交点をｇ、ｇ’としたとき、範囲Ｘの一方の長さＬ３は、貴金属チップ１５０における最も接地電極先端側の部位の接線Ｃから一方の交点ｇまでの寸法であり、範囲Ｘの他方の長さＬ３’は、接線Ｃから他方の交点ｇ’までの寸法である。
【００５２】
さらに、表面粗さの差ΔＲｚは、先端側の範囲Ｘの十点平均粗さをＲZ(X)、後端側の範囲Ｙの十点平均粗さをＲZ(Y)としたとき、ΔＲｚ＝ＲZ(X)−ＲZ(Y)、である。
【００５３】
まず、評価品として、図１２に示す仕様のスパークプラグを用意し、第１実施形態と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ１５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、貴金属チップ１５０の直径φＤは０．７ｍｍ、貴金属チップ１５０の厚さＨ０は０．８ｍｍである。
【００５４】
図１３は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図１４は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、表面粗さの差ΔＲｚで整理したものである。なお、図１２に記した記号と図１３および図１４で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図１２〜図１４において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、表面粗さの差ΔＲｚは４μｍ以下である。
【００５５】
図１３および図１４から明らかなように、評価品▲１▼〜▲７▼のスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。
【００５６】
これは、貴金属チップ１５０放電面のうち表面粗さが大きい先端側の範囲Ｘを接地電極先端側に配置したことにより、接地電極先端側の電界強度が接地電極付根側の電界強度よりも相対的に強くなり、火花放電による火炎核が接地電極先端側で形成され、従って、火炎核は接地電極４０の脚部４１等による冷却作用を受けにくくなり、火炎核が速やかに且つ安定して成長できるためである。
【００５７】
なお、貴金属チップ１５０の放電面のうち表面粗さが大きい先端側の範囲Ｘを接地電極先端側に配置しても、評価品▲８▼のようにろ波最大うねりの差ΔＷCMが−（負）の場合は、接地電極先端側の電界強度が接地電極付根側の電界強度よりも相対的に強くなるとは限らないため、従来品と同等の着火性しか得られなかった。
【００５８】
従って、表面粗さの差ΔＲｚが４μｍを超え、且つろ波最大うねりの差ΔＷCMが０または＋（正）の場合に、着火性向上効果を確実に得ることができる。
【００５９】
なお、範囲Ｘの長さＬ３、Ｌ３’と貴金属チップ５０の直径φＤとの比率は、０．１≦Ｌ３／φＤ≦０．５、０．１≦Ｌ３’／φＤ≦０．５、とするのが望ましい。
【００６０】
次に、貴金属チップ１５０の直径φＤおよび貴金属チップ１５０の厚さＨ０を変更した評価品として図１５に示す仕様のスパークプラグを用意し、上記と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ１５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、本体部５２の直径φＤは０．４ｍｍ（上述の評価品はφＤ＝０．７ｍｍ）、貴金属チップ５０の厚さＨ０は０．６ｍｍ（上述の評価品はＨ０＝０．８ｍｍ）である。
【００６１】
図１６は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図１７は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、表面粗さの差ΔＲｚで整理したものである。なお、図１５に記した記号と図１６および図１７で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図１５〜図１７において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、表面粗さの差ΔＲｚは４μｍ以下である。
【００６２】
図１６および図１７から明らかなように、評価品▲１▼〜▲７▼のスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。すなわち、表面粗さの差ΔＲｚが４μｍを超え、且つろ波最大うねりの差ΔＷCMが０または＋（正）の場合に、着火性向上効果を確実に得ることができる。
【００６３】
なお、範囲Ｘの長さＬ３、Ｌ３’と貴金属チップ５０の直径φＤとの比率は、０．１≦Ｌ３／φＤ≦０．５、０．１≦Ｌ３’／φＤ≦０．５、とするのが望ましい。
【００６４】
次に、第２実施形態の変形例について説明する。上記第２実施形態における範囲Ｘの形状を図１８（ａ）〜（ｄ）のように変更しても、上記第２実施形態と同様の効果が認められた。
【００６５】
第２実施形態における範囲Ｘの形状は、範囲Ｘと範囲Ｙとの境界線Ｆが直線になった割円であったが、図１８（ａ）の例では、境界線Ｆが凹形の曲線で範囲Ｘの形状は略三日月状になっており、図１８（ｂ）の例では、境界線Ｆが凸形の曲線になっている。また、図１８（ｃ）の例では、境界線Ｆが凹形の２本の直線になっており、図１８（ｄ）の例では、境界線Ｆが凸形の２本の直線になっている。
【００６６】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では貴金属チップ５０の突起部５１を接地電極先端側に配置したのに対し、本実施形態は、貴金属チップ２５０の外周角部における周方向の一部に面取り部２５３を形成し、この面取り部２５３を接地電極付根側に配置したものである。
【００６７】
図１９は本実施形態のスパークプラグを示す要部の側面図、図２０は図１９の貴金属チップ２５０のＪ矢視図である。なお、第１実施形態と同一若しくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
面取り部２５３は、曲面状（断面円弧状）の面取りがなされており、その曲面の曲率半径ｒは、接地電極付根側が最大で、接地電極先端側に近いほど小さくなっている。
【００６９】
次に、上記構成のスパークプラグにおいて、面取り部２５３の最大曲率半径ｒ・ｍａｘ、面取り部範囲Ｌ４、Ｌ４’等をパラメータとして、着火性能の評価を行った。
【００７０】
なお、一方の面取り部範囲Ｌ４は、貴金属チップ２５０における最も接地電極付根側の部位の接線Ｋから、面取り部２５３の一方の終点ｍまでの寸法であり、他方の面取り部範囲Ｌ４’は、接線Ｋから面取り部２５３の他方の終点ｍ’までの寸法である。
【００７１】
まず、評価品として、図２１に示す仕様のスパークプラグを用意し、第１実施形態と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ２５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、貴金属チップ２５０の直径φＤは０．７ｍｍ、貴金属チップ２５０の厚さＨ０は０．８ｍｍである。
【００７２】
図２２は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図２３は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、最大曲率半径ｒ・ｍａｘで整理したものである。なお、図２１に記した記号と図２２および図２３で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図２１〜図２３において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、面取り部２５３が形成されていない。
【００７３】
図２２および図２３から明らかなように、面取り部２５３が形成されたスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。
【００７４】
これは、面取り部２５３を接地電極付根側に配置し、面取りされていない部位を接地電極先端側に配置したことにより、接地電極先端側の電界強度が接地電極付根側の電界強度よりも相対的に強くなり、火花放電による火炎核が接地電極先端側で形成され、従って、火炎核は接地電極４０の脚部４１等による冷却作用を受けにくくなり、火炎核が速やかに且つ安定して成長できるためである。
【００７５】
また、図２３から明らかなように、０．０５ｍｍ≦ｒ・ｍａｘで着火性向上効果を確実に得ることができ、最大曲率半径ｒ・ｍａｘが大きいほど着火性向上効果が大きくなる。
【００７６】
次に、貴金属チップ２５０の直径φＤおよび貴金属チップ２５０の厚さＨ０を変更した評価品として図２４に示す仕様のスパークプラグを用意し、上記と同様の評価を行った。評価品の貴金属チップ２５０は、材質はＩｒ−１０Ｒｈ、貴金属チップ２５０の直径φＤは０．４ｍｍ（上述の評価品はφＤ＝０．７ｍｍ）、貴金属チップ２５０の厚さＨ０は０．６ｍｍ（上述の評価品はＨ０＝０．８ｍｍ）である。
【００７７】
図２５は各評価品の２万ｋｍ走行毎の着火性の推移を示し、図２６は２万ｋｍ走行時点での各評価品の着火性を、最大曲率半径ｒ・ｍａｘで整理したものである。なお、図２４に記した記号と図２５および図２６で用いた記号はそれぞれ対応している。また、図２４〜図２６において黒丸記号（●）で示した評価品は従来品に相当するものであり、面取り部２５３が形成されていない。
【００７８】
図２５および図２６から明らかなように、面取り部２５３が形成されたスパークプラグは、走行距離が短い領域、換言すると使用初期において、従来品よりも着火性が著しく向上している。また、図２６から明らかなように、０．０５ｍｍ≦ｒ・ｍａｘで着火性向上効果を確実に得ることができ、最大曲率半径ｒ・ｍａｘが大きいほど着火性向上効果が大きくなる。
【００７９】
次に、第３実施形態の変形例について説明する。上記第３実施形態における面取り部２５３の形状を図２７（ａ）、（ｂ）のように変更しても、上記第３実施形態と同様の効果が認められた。
【００８０】
図２７（ａ）の例では、面取り部２５３は、曲面状ではなくフラットな面取りがなされており、また、その面取り寸法は一定である。図２７（ｂ）の例では、面取り部２５３は、曲面状ではなくフラットな面取りがなされており、また、その面取り寸法は、接地電極付根側が最大で、接地電極先端側に近いほど小さくなっている。
【００８１】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、貴金属チップ５０、１５０、２５０を中心電極３０のみに設けたが、貴金属チップ５０、１５０、２５０は、接地電極４０のみに設けてもよいし、中心電極３０および接地電極４０に共に設けてもよい。
【００８２】
また、上記各実施形態では、貴金属チップ５０、１５０、２５０をＩｒ合金製としたが、貴金属チップ５０、１５０、２５０はＰｔ合金製でもよい。また、貴金属チップ５０、１５０、２５０を中心電極３０および接地電極４０に共に設ける場合には、一方をＩｒ合金製とし、他方をＰｔ合金製としてもよい。
【００８３】
また、第１実施形態のように貴金属チップ５０の突起部５１を接地電極先端側に配置する構成、第２実施形態のように金属チップ１５０の表面粗さが大きい範囲を接地電極先端側に配置する構成、および、第３実施形態のように貴金属チップ２５０の面取り部２５３を接地電極付根側に配置する構成を、種々組み合わせて実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるスパークプラグの要部の側面図である。
【図２】図１の貴金属チップ５０のＡ矢視図である。
【図３】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図４】図３の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図５】図３の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図６】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図７】図６の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図８】図６の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図９】第１実施形態にかかるスパークプラグの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかるスパークプラグの要部の側面図である。
【図１１】図１０の貴金属チップ１５０のＥ矢視図である。
【図１２】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図１３】図１２の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図１４】図１２の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図１５】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図１６】図１５の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図１７】図１５の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図１８】第２実施形態にかかるスパークプラグの変形例を示す図である。
【図１９】本発明の第３実施形態にかかるスパークプラグの要部の側面図である。
【図２０】図１９の貴金属チップ２５０のＪ矢視図である。
【図２１】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図２２】図２１の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図２３】図２１の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図２４】評価用スパークプラグの仕様を示す図表である。
【図２５】図２４の評価品の走行距離と着火性との関係を示す図である。
【図２６】図２４の評価品の２万ｋｍ走行時点での着火性を示す図である。
【図２７】第３実施形態にかかるスパークプラグの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０…取付金具、３０…中心電極、４０…接地電極、４１…脚部、
４２…対向部、５０、１５０、２５０…貴金属チップ、５１…突起部、
６０…放電ギャップ。
Claims (4)
- 筒状の取付金具（１０）と、
この取付金具（１０）の内部に絶縁保持された柱状の中心電極（３０）と、
前記中心電極（３０）の軸に対して略平行に延びる脚部（４１）の一端が前記取付金具（１０）に接合されると共に、前記脚部（４１）の他端側から前記中心電極（３０）の軸に対して略直交方向に延びる対向部（４２）が、前記中心電極（３０）の先端部に対向して配置された接地電極（４０）と、
前記中心電極（３０）の先端部および前記接地電極（４０）の対向部（４２）のうち少なくとも一方に接合されて放電ギャップ（６０）を形成する柱状の貴金属チップ（１５０）とを備えるスパークプラグにおいて、
前記接地電極（４０）の対向部（４２）における前記脚部（４１）側を接地電極付根側とし、前記接地電極（４０）の対向部（４２）における反脚部側を接地電極先端側としたとき、
前記貴金属チップ（１５０）における前記放電ギャップ（６０）を形成する放電面には表面粗さが異なる２つの範囲（Ｘ、Ｙ）が存在し、前記２つの範囲（Ｘ、Ｙ）のうち表面粗さが大きい範囲（Ｘ）が前記接地電極先端側に配置されていることを特徴とするスパークプラグ。 - 前記２つの範囲（Ｘ、Ｙ）の十点平均粗さの差が４μｍを超えることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
- 前記貴金属チップ（１５０）は、Ｉｒ合金またはＰｔ合金よりなることを特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグ。
- 前記貴金属チップ（１５０）は、せん断加工によって所定長さに切断されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
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