JP4191773B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の点火に使用されるスパークプラグであって、特に絶縁碍子と主体金具との間にパッキンを介在させるスパークプラグに関するものである。

一般的に、自動車エンジン等の内燃機関の点火に使用されるスパークプラグにおいては、筒状の絶縁碍子が筒状の主体金具に挿し込まれた状態で保持されており、この絶縁碍子に形成された軸孔には、主体金具の先端側に溶接された接地電極と対向して火花放電ギャップを形成する中心電極と、これに高電圧を印加する端子電極とが挿入されている。そして、このスパークプラグは、その先端（火花放電ギャップ）が燃焼室内に臨むように内燃機関に取付けられる。

尚、上記絶縁碍子は、主体金具の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の外周部に形成された先端向きの段部が主体金具の内周部に形成された後端向きの段部に係止された状態で、主体金具の後端の開口部を径方向内側に加締めることによって固定される。このとき、主体金具及び絶縁碍子双方の段部の間には、燃焼室内の気密性保持のため、円環状の板パッキンが介在される（例えば、特許文献１参照。）。

こうした板パッキンの素材には、一般的に主体金具よりも硬度の低い金属材料が用いられており、上述したように主体金具の加締めが行われることで、板パッキンがつぶれ変形し、主体金具及び絶縁碍子双方に密着した状態となる。例えば、主体金具の硬度が２００Ｈｖ〜３００Ｈｖであるのに対し、板パッキンとしては硬度が１８０Ｈｖ程度のものが用いられる。これにより、主体金具と絶縁碍子との間が塞がれた状態となり、燃焼室内の気密性が確保される。

近年では、内燃機関の高出力化や省燃費化などに伴い、スパークプラグの小型化・小径化が進んでいる。小径のスパークプラグを作製する場合、主体金具の肉厚も薄くなるため、加締め荷重が大きいと、主体金具の強度が低下しているため、内周部に形成された後端向きの段部が過度に変形してしまい、偏心が大きくなるおそれがある。一方、この問題が生じるのを防ぐために荷重を小さくすると気密性を確保することが困難となることが多い。このため、従来では、比較的硬度の低い板パッキンを使用し、小さな加締め荷重でも板パッキンが変形して、主体金具及び絶縁碍子に密着するようにしている。
特開２００５−１９０７６２号公報

しかしながら、絶縁碍子と主体金具との間や、板パッキンと主体金具との間には、製造歩留まりを向上させる目的等のため、径方向に所定量のクリアランスが設けてあるため、加締めを行うに際して絶縁碍子や板パッキンを主体金具に仮組みした際、板パッキンが傾いた状態で主体金具内の段部に載置されたり、絶縁碍子が主体金具に対し偏心した状態で組付けられたりするおそれがある。

このため、従来のように比較的変形しやすい硬度の低い板パッキンを使用した場合、加締めを行うに際し、絶縁碍子や板パッキンが上記状態となっていると、加締め荷重により板パッキンが不均一に変形する。その結果、気密性が低下したり、パッキンの変形により絶縁碍子の偏心が助長され、中心電極と接地電極との対向性が悪化するおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気密性を保持するとともに、中心電極と接地電極の対向性の悪化を抑制することのできるスパークプラグを提供することにある。

以下、上記課題等を解決するのに適した各構成を項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果等を付記する。

構成１．本構成のスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、自身の内周部に形成された段部にて前記絶縁碍子の外周部に形成された段部を係止した状態で、前記絶縁碍子を加締めて保持する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合されるとともに、先端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記絶縁碍子の段部と前記主体金具の段部との間に介在し両者と接する環状のパッキンとを備えたスパークプラグであって、
前記パッキンが前記主体金具の段部の硬度以上であり、かつビッカース硬度で５００Ｈｖ以下の硬度を有していることを特徴とする。

同じ加締め荷重に対するパッキンの変形量と主体金具の段部の変形量との違いを考慮すると、パッキンが変形した場合には絶縁碍子の主体金具に対する偏心に大きな影響があるのに対し、主体金具の段部が変形した場合にはその影響が小さくなることを本発明者らは見いだした。これに基づき、上記構成１では、パッキンの硬度を主体金具の段部よりも高め、パッキンの変形を抑制している。いわば、積極的に主体金具の段部を変形させる構成とすることで、パッキンの変形を抑制しているのである。これにより、絶縁碍子の主体金具に対する偏心の影響を小さくすることが可能となるのである。結果として、気密性を保持するとともに、中心電極と接地電極の対向性の悪化を抑制することができる。また、構成によっては、パッキンが適正姿勢をとらなければ、組付け時に絶縁碍子がそれ以上挿入できず、加締め工程を継続できなくなるため、絶縁碍子が大きく偏心した状態で固定されてしまうといった不具合も低減される。

構成２．本構成のスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、自身の内周部に形成された段部にて前記絶縁碍子の外周部に形成された段部を係止した状態で、前記絶縁碍子を加締めて保持する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合されるとともに、先端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記絶縁碍子の段部と前記主体金具の段部との間に介在し両者と接する環状のパッキンとを備えたスパークプラグであって、
前記パッキンの硬度をビッカース硬度で３００Ｈｖ以上５００Ｈｖ以下としたことを特徴とする。

一般的に、主体金具を構成する材料はＳ１５Ｃ〜Ｓ３５Ｃの低炭素鋼であり、絶縁碍子（パッキン）を受ける主体金具の段部の受け面の硬度は約２００Ｈｖ〜３００Ｈｖであるため、上記構成１と同様の作用効果を得るには、パッキンにそれ以上の硬度を持たせる必要がある。但し、絶縁碍子の段部の受け面及び主体金具の段部の受け面には、通常、テーパ状の傾斜がつけられており、板状のパッキンが全く変形しないと気密性の低下が懸念される。従って、加締め荷重を従来同様に維持する場合には、パッキンの硬度を３００Ｈｖ以上５００Ｈｖ以下とすることが好ましい。これにより、加締めを行うに際して絶縁碍子やパッキンを主体金具に仮組みした際、仮にパッキンが傾いた状態で主体金具内の段部に載置されたり、絶縁碍子が主体金具に対し偏心した状態で組付けられた場合でも、加締め荷重が加えられた際に、パッキンが変形前に適正姿勢に修正されやすくなるとともに、ひいては絶縁碍子の偏心が修正されやすくなる。

構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記パッキンの一部が前記主体金具の段部にめり込んでいることを特徴とする。

上記構成３によれば、パッキンの一部が主体金具の段部の受け面にめり込むことにより、気密性がさらに向上する。必ずしもパッキン全周が主体金具の段部の受け面にめり込んでいる必要はなく、一部がめり込んでいることで気密性は向上する。

構成４．上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記主体金具の段部の受け面の幅が０．７ｍｍ以下であることを特徴とする。

絶縁碍子の偏心量が同じであっても、小径のスパークプラグほど偏心率は大きくなる。このため、主体金具の段部の受け面の幅が０．７ｍｍ以下のような小径のスパークプラグでは、中心電極と接地電極の対向性の悪化が着火性等に与える影響が大きい。従って、主体金具の段部の受け面の幅が０．７ｍｍ以下のスパークプラグにおいて上記各構成がより奏効することとなる。

構成５．上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記主体金具のねじ径がＭ１２以下であることを特徴とする。

絶縁碍子の偏心量が同じであっても、小径のスパークプラグほど偏心率は大きくなる。このため、ねじ径がＭ１２以下のような小径のスパークプラグでは、中心電極と接地電極の対向性の悪化が着火性等に与える影響が大きい。従って、ねじ径がＭ１２以下のスパークプラグにおいて上記各構成がより奏効することとなる。

構成６．上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記パッキンの硬度と前記主体金具の段部の硬度との差をビッカース硬度で１２０Ｈｖ以上１６０Ｈｖ以下としたことを特徴とする。

パッキンと主体金具の段部との硬度差があり過ぎる場合には、パッキンが全く変形せずに気密性が低下することも懸念される。逆に硬度差が小さ過ぎても、主体金具の段部が変形しにくくなり、従来同様にパッキンの変形により絶縁碍子の偏心が助長されるおそれがある。従って、上記構成１等の作用効果をより確実に得るためには、パッキンと主体金具の段部との硬度差を１２０Ｈｖ以上１６０Ｈｖ以下とすることが好ましい。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。なお、図１では、スパークプラグ１の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

スパークプラグ１は、筒状の絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２には、軸線Ｏに沿って軸孔４が貫通形成されている。そして、軸孔４の先端部側には中心電極５が挿入・固定され、後端部側には端子電極６が挿入・固定されている。軸孔４内における中心電極５と端子電極６との間には、抵抗体７が配置されており、この抵抗体７の両端部は導電性ガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

より詳しくは、絶縁碍子２の軸孔４は、先端側に形成された小径孔部４ａと、当該小径孔部４ａの後方側においてこれよりも大径に形成された大径孔部４ｂとから構成されている。そして、小径孔部４ａと大径孔部４ｂとの連接部には、テーパ面又はＲ面状の先端に向かって径小となる受け面４ｃが形成されている。

絶縁碍子２の軸孔４には、端子電極６と抵抗体７とが大径孔部４ｂ内に挿通された状態で収容され、中心電極５が小径孔部４ａ内に挿通された状態で収容されている。中心電極５は、絶縁碍子２の先端から突出し、端子電極６は絶縁碍子２の後端から突出している。なお、中心電極５の後端部には、その外周面から径方向外向きに突出して固定用鍔部５ａが形成されており、当該固定用鍔部５ａが上記受け面４ｃに係止されることにより、中心電極５が固定されている。

一方、絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成されたコルゲーション部１０と、軸線Ｏ方向略中央部において径方向外向きに突出形成されたフランジ状の大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれより細径に形成され、内燃機関に取り付けられたときに燃焼ガスに曝される脚長部１３とを備えている。絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、脚長部１３を含む先端側は、筒状に形成された主体金具３の内部に収容されている。そして、脚長部１３と中胴部１２との連接部には段部１４が形成されており、後述するようにこの段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止される。

主体金具３は、低炭素鋼（例えばＳ２５Ｃ）等の金属により筒状に形成されており、その外周面にスパークプラグ１をエンジンヘッドに取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が設けられている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３をエンジンヘッドに取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。

また、主体金具３の先端端面２１には、略Ｌ字状の接地電極２２が溶接されている。接地電極２２は、自身先端の放電面２２ａと中心電極５の先端との間に所定の火花放電ギャップ２３を空けて取付けられている。この中心電極５に対向する側の面である接地電極２２の内面は、中心電極５の軸線Ｏ方向に略直交している。

主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するための段部２５が径方向内向きに突出して設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２５に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。なお、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２５間には、円環状の板パッキン２７が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼ガスに曝される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようにしている。

なお、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２９，３０が介在され、リング部材２９，３０の間にはタルク（滑石）３１の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２７、リング部材２９，３０及びタルク３１を介して絶縁碍子２を保持している。

ここで、板パッキン２７及びその近傍の構成について説明する。図２は板パッキン２７付近の要部を拡大した断面を模式的に示した図である。

板パッキン２７は、軟鋼板を円環状に打ち抜いたものを浸炭処理あるいは浸炭窒化処理して形成されており、組付け前段階では略平板状をなしている。一方、板パッキン２７が介在する絶縁碍子２及び主体金具３の段部１４，２５の相対向する受け面１４ａ，２５ａは、軸線Ｏに対し傾斜したテーパ面状に形成されるとともに、相互に略平行に配設されている。そして、上記加締めが行われることにより、略平板状であった板パッキン２７は、両受け面１４ａ，２５ａに沿って変形し、両受け面１４ａ，２５ａそれぞれに密着した状態となる。このとき、板パッキン２７として、後述するように主体金具３の段部２５の硬度以上の硬度を有するものを使用することにより、板パッキン２７は、その断面形状がほとんど潰れ変形することなく、その一部が主体金具３の段部２５の受け面２５ａにめり込んだ状態となる。なお、めり込んでいることの判定方法としては、主体金具３の軸心（スパークプラグ１の軸心にほぼ一致）を通る断面における段部２５を観察し、板パッキン２７によって段部２５の受け面２５ａの一部がせり出されるように突起２５ｂを形成しているかどうかで判断できる。突起２５ｂの形成される位置は加締め部２０を形成したときの絶縁碍子２と板パッキン２７の軸線のずれ度合いで変わるため、パッキン２７の内周側であっても外周側であっても少なくともいずれか一方に形成されていればよい。後述する実施例３においては当該突起２５ｂは受け面２５ａの法線方向へ７０μｍの高さを有しており、５０μｍ以上形成されているためパッキンの一部が主体金具の段部にめり込んでいると判定することができる。また、板パッキン２７の段部２５へのめり込みは小径のスパークプラグであるほど顕著に形成される傾向があることを確認しており、小径、特に主体金具のねじ径がＭ１２以下であるとが望ましい。

ここで、板パッキン２７の作用効果を確認するべく、各種条件を表１に示すように変更した種々のサンプルを作製し、種々の評価を試みた。その評価結果を表２に記す。なお、表２で示す評価は、各評価試験における相対評価を示すものであり、判定が不可（×）であったとしても必ずしも製品として使用できないことを示すものではない。

ここでは、表１に示した各種構成条件を異ならせた実施例１〜４、比較例１〜６及び従来例１，２に関して、絶縁碍子２を加締め保持した後における（１）中心電極５と接地電極２２との対向性、（２）気密性、（３）加締め緩みについて検証している。これら各評価試験を行うに際しては、実施例１〜４、比較例１〜６及び従来例１，２に係るサンプルをそれぞれ３０本製作し、これらの測定結果に基づき、前記（１）〜（３）の評価を下している。偏心量の測定には、例えばスパークプラグ１の先端側から軸線Ｏ方向に画像を撮像し、その画像より主体金具３の先端面内周の中心点と、中心電極５先端面の中心点とを確定し、その２点間距離を測定すればよい。

中心電極５と接地電極２２との対向性の検証では、接地電極２２が溶接されている主体金具３の先端端面２１の中心と中心電極５の軸心との偏心量を、３０本の各サンプルについて測定し、その最大値で評価を下している。ここでは、偏心量が０．１０ｍｍ以下を良（○）、０．１０〜０．１５ｍｍを可（△）、０．１５ｍｍ以上を不可（×）と判定している。

なお、表２では、偏心量に併せて偏心率が示されている。偏心率は、偏心量と、主体金具３の先端面の内径とを基に次式（１）により算出される。

偏心率（％）＝（偏心量／（内径／２））×１００ …（１）
そして、偏心率が５％以下を良（○）、５〜６％を可（△）、６％以上を不可（×）と判定している。但し、表２に示された対向性の総合判定では、偏心量の判定結果と、偏心率の判定結果を併せた評価が示されている。例えば従来例１のように、両者の判定結果の一方が不可（×）である場合には、総合判定において不可（×）と判定している。

気密性の検証では、ＪＩＳ（日本工業規格）の試験方法（ＪＩＳ Ｂ８０３１ ６．５項）に準拠した気密性試験を行い、エア漏洩量について、サンプル３０本の平均で評価を下している。但し、板パッキン２７に係る気密性のみを測定するため、主体金具３の座部１６に主体金具３の内部と外部とを連通する貫通孔を空け、この貫通孔により板パッキン２７から漏出するエア漏洩量を流量計により測定した。ここでは、エア漏洩量が毎分１０ｃｃ以下のものを良（○）、毎分１０〜５０ｃｃのものを可（△）、毎分５０ｃｃ以上のものを不可（×）と判定している。

加締め緩みの検証では、ＪＩＳの試験方法（ＪＩＳ Ｂ８０３１ ６．４項）に準拠した衝撃試験を行い、主体金具３と絶縁碍子２に緩みがあるか否かについて検証した。但し、衝撃時間は６０分とする。ここでは、全く異常のないものを良（○）、滑石３１の噴出は見られるものの緩みのないものを可（△）、主体金具３と絶縁碍子２に緩みの見られるものを不可（×）と判定している。

次に、実施例１〜４、比較例１〜６及び従来例１，２の構成について具体的に説明する。なお、板パッキン２７の幅及び厚みに関してはスパークプラグ１に組み付ける前の寸法であり、ビッカース硬度については試験品を解体後に測定したものである。

ビッカース硬度の測定は、試験品を分解して取り外した板パッキン２７を小片に切り分けて行う。この測定に際しては、ダイヤモンド圧子を用いて荷重を３Ｎとした。

実施例１のスパークプラグは、ねじ径がＭ１２、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．７０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．８０ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．６０ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．４０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が４２０Ｈｖ、主体金具３の硬度が２６０Ｈｖに設定されている。

実施例２のスパークプラグは、ねじ径がＭ１０、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．７０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．８０ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．６０ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．４０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が４２０Ｈｖ、主体金具３の硬度が２８０Ｈｖに設定されている。

実施例３のスパークプラグは、ねじ径がＭ８、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．５０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．６５ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．３５ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．３０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が４２０Ｈｖ、主体金具３の硬度が３００Ｈｖに設定されている。

実施例４のスパークプラグは、ねじ径がＭ８、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．５０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．６５ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．３５ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．３０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が３３０Ｈｖ、主体金具３の硬度が３３０Ｈｖに設定されている。

比較例１のスパークプラグは、ねじ径がＭ１２、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．７０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．８０ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．６０ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．４０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が２２０Ｈｖ、主体金具３の硬度が２６０Ｈｖに設定されている。

比較例２のスパークプラグは、ねじ径がＭ１０、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．７０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．８０ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．６０ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．４０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が２２０Ｈｖ、主体金具３の硬度が２８０Ｈｖに設定されている。

比較例３のスパークプラグは、ねじ径がＭ８、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．５０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．６５ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．３５ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．３０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が２２０Ｈｖ、主体金具３の硬度が３００Ｈｖに設定されている。

比較例４のスパークプラグは、ねじ径がＭ１２、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．７０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．８０ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．６０ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．４０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が６００Ｈｖ、主体金具３の硬度が２６０Ｈｖに設定されている。

比較例５のスパークプラグは、ねじ径がＭ１０、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．７０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．８０ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．６０ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．４０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が６００Ｈｖ、主体金具３の硬度が２８０Ｈｖに設定されている。

比較例６のスパークプラグは、ねじ径がＭ８、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．５０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．６５ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．３５ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．３０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が６００Ｈｖ、主体金具３の硬度が３００Ｈｖに設定されている。

従来例１のスパークプラグは、ねじ径がＭ１４、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．８０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が１．１０ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．７０ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．５０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が１８０Ｈｖ、主体金具３の硬度が２５０Ｈｖに設定されている。

従来例２のスパークプラグは、ねじ径がＭ８、主体金具３の段部２５の受け面２５ａの幅Ｗ１が０．５０ｍｍ、絶縁碍子２の段部１４の受け面１４ａの幅Ｗ２が０．６５ｍｍ、板パッキン２７の幅Ｔ１が０．３５ｍｍ、板パッキン２７の厚みＴ２が０．３０ｍｍ、板パッキン２７の硬度が１８０Ｈｖ、主体金具３の硬度が３００Ｈｖに設定されている。

表２に示す評価結果から分かるように、板パッキン２７の硬度を主体金具３の硬度よりも高くした実施例１〜３では、対向性、気密性及び加締め緩みの試験に関して、いずれも良（○）の評価を得た。より詳しくは、実施例１では偏心量が０．０８ｍｍ、偏心率が２．２２％、エア漏洩量が毎分５ｃｃであり、実施例２では偏心量が０．０７ｍｍ、偏心率が２．３３％、エア漏洩量が毎分０ｃｃであり、実施例３では偏心量が０．０５ｍｍ、偏心率が２．１７％、エア漏洩量が毎分５ｃｃであった。また、板パッキン２７の硬度を主体金具３の硬度と同じくした実施例４に関しては、対向性及び加締め緩みの評価は良（○）であったが、気密性の評価は可（△）であった。より詳しくは、実施例４では偏心量が０．０８ｍｍ、偏心率が３．４８％、エア漏洩量が毎分１０ｃｃであった。

一方、板パッキン２７の硬度を除き実施例１〜３と同一構成である比較例１〜３の評価結果からも分かるように、板パッキン２７の硬度を主体金具３の硬度より低く設定した場合には、対向性の評価が不可（×）となった。これは、加締めにより押圧力を受けた際に、板パッキン２７が不均一につぶれ変形して、中心電極５と接地電極２２の対向位置がずれてしまうためである。より詳しくは、比較例１では偏心量が０．２２ｍｍ、偏心率が６．１１％、エア漏洩量が毎分５ｃｃであり、比較例２では偏心量が０．２０ｍｍ、偏心率が６．６７％、エア漏洩量が毎分０ｃｃであり、比較例３では偏心量が０．２０ｍｍ、偏心率が８．７０％、エア漏洩量が毎分５ｃｃであった。

また、板パッキン２７の硬度を除き実施例１〜３と同一構成である比較例４〜６の評価結果からも分かるように、板パッキン２７の硬度を６００Ｈｖに設定した場合には、気密性の評価が不可（×）となった。これは、板パッキン２７が硬すぎて、加締めにより押圧力を受けた際にその変形量が少なく、絶縁碍子２の段部１４及び主体金具３の段部２５との密着度が低下するためである。より詳しくは、比較例４では偏心量が０．０８ｍｍ、偏心率が２．２２％、エア漏洩量が毎分９０ｃｃであり、比較例５では偏心量が０．０７ｍｍ、偏心率が２．３３％、エア漏洩量が毎分６０ｃｃであり、比較例６では偏心量が０．０５ｍｍ、偏心率が２．１７％、エア漏洩量が毎分１００ｃｃであった。

また、従来例１，２は、比較例１〜３と同様に、板パッキン２７の硬度が主体金具３の硬度より低いため、対向性の評価が不可（×）であった。特に、ねじ径がＭ８のような小径の従来例２では、気密性及び加締め緩みの評価に関しても可（△）しか得ることができなかった。より詳しくは、従来例１では偏心量が０．２５ｍｍ、偏心率が５．８１％、エア漏洩量が毎分５ｃｃであり、従来例２では偏心量が０．２０ｍｍ、偏心率が８．７０％、エア漏洩量が毎分２０ｃｃであった。

以上の評価結果から、ねじ径がＭ１２以下のスパークプラグ１において、板パッキン２７の硬度を主体金具３の硬度以上とすれば、板パッキン２７の硬度が主体金具３の硬度より低い場合に比べ、中心電極５と接地電極２２の対向性が向上することが分かる。この理由としては、板パッキン２７の硬度が主体金具３の硬度より低い場合、ねじ径がＭ１２以下のスパークプラグ１では、絶縁碍子２の偏心率が大きくなるおそれが高いためである。換言すれば、板パッキン２７の硬度が主体金具３の硬度以上であれば、加締めを行うに際して絶縁碍子２や板パッキン２７を主体金具３に組付けた際、仮に絶縁碍子２が主体金具３に対し偏心した状態で組付けられたり、板パッキン２７が傾いた状態で主体金具３内の段部２５に載置された場合でも、加締め荷重が加えられた際に、板パッキン２５が変形前に適正姿勢に修正されやすくなるとともに、ひいては絶縁碍子２の偏心が修正されるやすくなり、上記対向性が向上すると考えられる。

これに鑑み、本実施形態では、一般的な主体金具３の硬度が２００Ｈｖ〜３００Ｈｖであることを考慮し、ビッカース硬度で３００Ｈｖ以上の板パッキン２７を使用した、ねじ径がＭ１２以下のスパークプラグ１を採用している。但し、実施例４のように、主体金具３の硬度が３００Ｈｖを越える場合には、板パッキン２７の硬度が主体金具３の硬度以上となるものを採用している。中でも、５００Ｈｖ以下のものを採用することにより、絶縁碍子２や主体金具３との密着性を高め、気密性の低下を抑えることができる。

なお、上述した実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

（ａ）スパークプラグ１の素材、形状、寸法等は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ねじ径がＭ１２より大きなスパークプラグ１に対し本発明を適用してもよい。

（ｂ）上記実施形態では、板パッキン２７として、軟鋼板を打ち抜いて浸炭窒化処理したものを採用しているが、これに限らず、他の金属材料にて形成されたものを採用してもよい。

（ｃ）上記実施形態では、板パッキン２７として、その硬度が３００Ｈｖ以上５００Ｈｖ以下のもの（但し、主体金具３の硬度が３００Ｈｖを越える場合には、その硬度以上となるもの）を採用している。これに限らず、例えば主体中具３の硬度が２５０Ｈｖである場合には、それ以上（例えば２８０Ｈｖ）の硬度を有する板パッキン２７を採用してもよい。

（ｄ）上記実施形態では、加締めにより、板パッキン２７の一部が主体金具３の段部２５の受け面２５ａにめり込んだ状態となっているが、必ずしもめり込んだ状態となっていなくともよい。

（ｅ）上記実施形態では特に言及しなかったが、板パッキン２７や、主体金具３の段部２５の受け面２５ａに対し、必要に応じメッキ等を施してもよい。

本実施形態のスパークプラグの全体を示す一部破断正面図である。 板パッキン付近の要部を拡大した断面を模式的に示した図である。

符号の説明

１…スパークプラグ、２…絶縁碍子、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、１４，２５…段部、１４ａ，２５ａ…受け面、２０…加締め部、２２…接地電極、２７…板パッキン。

Claims (6)

1. 中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、自身の内周部に形成された段部にて前記絶縁碍子の外周部に形成された段部を係止した状態で、前記絶縁碍子を加締めて保持する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合されるとともに、先端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記絶縁碍子の段部と前記主体金具の段部との間に介在し両者と接する環状のパッキンとを備えたスパークプラグであって、
   前記パッキンが前記主体金具の段部の硬度以上であり、かつビッカース硬度で５００Ｈｖ以下の硬度を有していることを特徴とするスパークプラグ。
2. 中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、自身の内周部に形成された段部にて前記絶縁碍子の外周部に形成された段部を係止した状態で、前記絶縁碍子を加締めて保持する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合されるとともに、先端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記絶縁碍子の段部と前記主体金具の段部との間に介在し両者と接する環状のパッキンとを備えたスパークプラグであって、
   前記パッキンの硬度をビッカース硬度で３００Ｈｖ以上５００Ｈｖ以下としたことを特徴とするスパークプラグ。
3. 前記パッキンの一部が前記主体金具の段部にめり込んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
4. 前記主体金具の段部の受け面の幅が０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスパークプラグ。
5. 前記主体金具のねじ径がＭ１２以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスパークプラグ。
6. 前記パッキンの硬度と前記主体金具の段部の硬度との差をビッカース硬度で１２０Ｈｖ以上１６０Ｈｖ以下としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスパークプラグ。

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