JP4323122B2 - スパークプラグ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関用のスパークプラグとその製造方法に関する。
【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、中心電極の外側に絶縁体が、さらにその外側に主体金具が設けられ、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がその主体金具に取り付けられた構造を有する。そして、主体金具の外周面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。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。
【0003】
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。また、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。そこで、この取付ねじ部の長さ(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。ねじリーチが長くなれば、主体金具内部に配置される絶縁体の長さも当然長くなる。
【0004】
また、スパークプラグの主体金具に関しては、取付ねじ部以外の部分、具体的には、取付ねじ部よりも上方に突出するレンチ係合のための六角部(工具係合部)の寸法についても、寸法縮小の要求が高まりつつある。これは、個別の点火コイルをスパークプラグの上部に直接取り付けるダイレクトイグニッション方式の採用により、シリンダヘッドの上方空間に余裕がなくなっていることや、あるいは前記したバルブ占有面積の拡大によりプラグホールが小径化している等の事情による。そして、こうした要因により、六角部の対辺寸法は、従来16mm以上確保できていたのが、14mmあるいはそれ以下の寸法への縮小を余儀なくされており、絶縁体の細径化がさらに助長される傾向にある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように絶縁体の細径化と軸方向の長大化を図った場合、絶縁体に対し軸線と交差する向きに衝撃等が加わると、折損等の不具合が生じやすくなる。一般的な構造のスパークプラグにおいては、絶縁体の外周面にダイヤ部と呼ばれるフランジ状の突出部を設け、主体金具は、その後端部をこのダイヤ部に向けて加締めることにより組みつけられている。このフランジ状のダイヤ部の端面内周縁位置には、周方向に沿って谷状部が形成されるが、この谷状部は切欠き効果により特に応力集中しやすい傾向にある。そして、このダイヤ部は、主体金具の六角部(工具係合部)に比較的近い位置形成される関係上、六角部の寸法縮小による細径化の影響を特に受けやすい。従って、取付ねじ部をエンジンヘッド側にねじ込む際に、主体金具を介して絶縁体に過度のねじれ力が作用したり、あるいは取付の際にプラグ頭部に衝撃が加わったりすると、細径で長大な絶縁体形状では、曲げモーメントの増大と断面積減少との両側面から、折損等の不具合が特に生じやすくなる問題がある。
【0006】
本発明の課題は、工具係合部の寸法縮小に伴い細径化した絶縁体を使用しつつも、スパークプラグ取付時や、その他の外的要因により衝撃などが加わった場合に、絶縁体の折損を効果的に防止できるスパークプラグを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明のスパークプラグは、軸状の中心電極(3)と、その外側を覆う軸状の絶縁体(2)と、両端が開放する筒状に形成され、絶縁体(2)の外側に配置される主体金具(1)と、一端が主体金具(1)に結合され他端が中心電極(3)と対向して火花放電ギャップ(g)を形成する接地電極(4)とを備えたスパークプラグにおいて、上記課題を解決するために、
主体金具(1)の外周面には、取付ねじ部(7)と該取付ねじ部(7)を内燃機関側の取付ねじ孔にねじ込むための工具係合部(1e)とが形成されるとともに、該工具係合部(1e)の対辺寸法が14mm以下であり、
絶縁体(2)の軸線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して、該絶縁体(2)には、主体金具(1)内に位置するとともに外周面から半径方向外向きに突出するダイヤ部(2e)と、円筒面状の外周面を有するとともにダイヤ部(2e)の軸線方向前方側に隣接して形成され、主体金具(4)の内周面に形成された主体金具側係合部(1c)に前端部が係合する中胴部(2g)とが形成され、
軸線と平行な投影面に対する正射投影において、ダイヤ部(2e)と中胴部(2g)との接続位置には、ダイヤ部(2e)側から中胴部(2g)側に向けて縮径する形態で、外周面が傾斜直線状をなす傾斜部(2j)が形成されてなり、さらに、該傾斜部(2j)の外周面と中胴部(2g)の外周面との各々の延長の交差位置には、両延長のなす谷状の空間を埋める形態にて肉盛部(2k)が形成されてなり、さらに、傾斜部(2j)の外周面と中胴部(2g)の外周面の各々の延長の交差点を第二交差点nとした場合に、接続点cから第二交差点nに至る距離Pが、肉盛部(2k)の半径方向幅よりも長いことを特徴とする。
【0008】
なお、特許請求の範囲及び本欄(「課題を解決するための手段及び作用・効果」)において、各要件に付与した符号は、添付の図面(図1、図2、図3)の対応部分に付された符号を援用して用いたものであるが、あくまで発明の理解を容易にするために付与したものであり、本発明における各構成要件の概念を何ら限定するものではない。
【0009】
本発明は、前記した事情により、主体金具(1)に形成された工具係合部(1e)の対辺寸法が14mm以下となり、結果的に絶縁体(2)の細径化が余儀なくされたスパークプラグに関するものである。上記スパークプラグの絶縁体(2)において、ダイヤ部(2e)の端面をなす傾斜部(2j)と、中胴部(2g)の外周面との間には、周方向に谷状の空間が形成されるから、プラグ取付時のレンチによる捩じり力や、その他の衝撃力が加わって曲げモーメントが作用すると、応力集中を起こしやすい。しかし、本発明では、傾斜部(2j)の外周面と中胴部(2g)の外周面との各々の延長の交差位置に、該谷状の空間を埋める形態にて肉盛部(2k)を設けたことにより応力集中が回避され、耐折損性等を飛躍的に向上させることができる。
【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は、本発明の一実施形態に係るスパークプラグ100の縦断面図((a))と、その要部の拡大図((b))である。すなわち、該スパークプラグ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。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。端子金具13の先端部外周面には雄ねじ状の係合部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】
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側本体部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よりさらに細径の先端部2iがこの順序で形成されている。
【0013】
他方、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3c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3c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。
【0014】
また、中胴部2gと先端部2iとの接続部2hの外周面(つまり、中胴部2gの前端部)は段付面とされ、これが主体金具1の内面に形成された主体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(図示せず)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線パッキン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に向けて内側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。
【0015】
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。その前端部外周面には、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。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取付座部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部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。
【0016】
工具係合部1eは、図2に示すように、軸線Oと平行な工具係合面1pが、互いに平行なものを1対として、周方向に複数組形成されたものである。図2(a)はこのような工具係合面1pを3組有する、正六角形状の断面に形成した例である。また、(b)は、2組の正六角形を軸線Oの周りに30゜ずらせて重ね合わせること(以下、HEX形状ともいう)により、平行な工具係合面1pの対を12組形成したものである(BIHEX形状ともいう)。いずれも、正六角形状の断面外形線の対辺間距離にて工具係合部1eの対辺寸法Σを表す。上記スパークプラグ100において、工具係合部1eの上記対辺寸法Σは14mm以下である。
【0017】
図1(b)に示すように、軸線Oと平行な投影面に対する正射投影において、絶縁体2のダイヤ部2eと中胴部2gとの接続位置には、ダイヤ部2e側から中胴部2g側に向けて縮径する形態で、外周面が傾斜直線状をなす傾斜部2jが形成されている。該傾斜部2jと中胴部2gとの接続位置、つまり、ダイヤ部の端面内周縁位置には、周方向に沿って谷状部が形成されるが、この谷状部は切欠き効果により特に応力集中しやすい傾向にある。特に、上記のように、工具係合部1eの対辺寸法Σ(図2)が14mm以下になると、絶縁体2の軸断面積は縮小を余儀なくされ、全体として軸断面積に対して全長の大きい細長い形状を呈するものとなる。従って、工具係合部1eにレンチを係合させて締め付けのための捩じり力を強く加えたり、後方側本体部2b等に強い衝撃力が加わったりした場合、絶縁体に作用する曲げモーメントは、寸法が長い分だけ大きくなりやすく、上記の谷状部への応力集中を起こしやすい。
【0018】
そこで、上記スパークプラグ100においては、図1(b)に示すように、傾斜部2jの外周面と中胴部2gの外周面との各々の延長2j’,2g’の交差位置(谷状部)に、両延長2j’,2g’のなす谷状の空間を埋める形態にて、肉盛部2kを形成している。これにより、曲げモーメントが大きく作用しても、傾斜部2jと中胴部2gとの接続位置に過度に応力集中することが回避され、絶縁体2の耐折損性等を飛躍的に向上させることができる。
【0019】
図5(a)は、肉盛部2kをさらに拡大して示すものである。肉盛部2kの外形線と、傾斜部2j及び中胴部2gの各外形線との各交差角度β1,β2は、それらの延長2j’と2g’との交差角度α(つまり、肉盛部2kを形成したなかった場合の、切欠き角度に相当する)よりも明らかに大きくなっている。その結果、角度の小さい1箇所の切欠きから、角度の大きい2箇所の切欠きに応力が分散され、耐折損性の向上が図られる。この場合、図5(b)に示すように、上記肉盛部2kにおいて、肉盛部2kと傾斜部2j及び中胴部2gの外周面との各接続点(第一及び第二の接続点)A及びcにおいて、凹状のアール部R1,R2を形成しておくと、第一及び第二の接続点A及びcに生ずる切欠きへの応力集中がアール付与により緩和され、耐折損性を一層向上させることができる。
【0020】
次に、肉盛部2kを形成することによる耐折損強度をさらに向上させるためには、肉盛部2kの形状を以下のようなものとすることが望ましい。すなわち、絶縁体2の軸線Oと平行な投影面に対する正射投影において、図5に示すように、肉盛部2kの外周面と前記傾斜部2jの外周面との接続点Aと、同じく前記中胴部2gの外周面と接続点cとを結ぶ直線を基準線SLとして、肉盛部2kの外周面を、該基準線SLと同位置か、またはそれよりも半径方向外側に膨出した形状とする。本発明においては、工具係合部1eの対辺寸法Σが14mm以下と小さいため、ダイヤ部2eの半径方向への突出高さも制限される。しかし、上記のように肉盛部2kを形成する場合、その半径方向幅をある程度狭くしても耐折損強度向上効果を確保できるので、突出高さの小さいダイヤ部2eに対しても十分適用可能である。
【0021】
上記肉盛部2kの形態が特に有効であるのは、具体的には、以下のようなガラスシール工程により、中心電極3と端子金具13との組付け、及び抵抗体15と導電性ガラスシール層16,17との形成を行なう場合である。まず、絶縁体2の貫通孔6に対し、その第一部分6aに中心電極3を挿入した後、導電性ガラス粉末及び抵抗体組成物の原料粉末を順次充填し予備圧縮することにより、図6(a)に示すように、中心電極3側(前方側)から貫通孔6内に、第一の導電性ガラス粉末層26、抵抗体組成物粉末層25及び第二の導電性ガラス粉末層27を積層した状態とする。そして、貫通孔6に端子金具13を上方から配置した組立体PAを形成する。この状態で加熱炉に挿入してガラス軟化点以上である800〜950℃の所定温度に加熱し、その後、端子金具13を貫通孔6内へ中心電極3と反対側から軸方向に圧入して積層状態の各層25〜27を軸方向にプレスする。これにより、同図(b)に示すように、各層は圧縮・焼結されてそれぞれ導電性ガラスシール層16、抵抗体15及び導電性ガラスシール層17となる。
【0022】
このガラスシール工程では、端子金具13を圧入して積層状態の各層25〜27を軸方向にプレスする際に、相当の軸線方向圧力が印加される。そこで、プレスを行なう際に、支持ベースSBの挿通孔SHに絶縁体2を前方側から挿入し、挿通孔SHの開口外周縁により、ダイヤ部2eの前方側端面を支持させることによりこの圧力を受け止めるようにする。この際、肉盛部2kが挿通孔SHの周縁に重なると、肉盛部2kがかじられて破損等の原因になるので、肉盛部2kは全体が挿通孔SHに位置するように配置しなければならない。
【0023】
この場合、プレス圧力は全て、肉盛部2kの外側に位置する傾斜部2jにおいて受け止められるので、該傾斜部2jはダイヤ部2eの突出高さに関係なく、一定以上の幅を確保する必要がある。従って、ダイヤ部2eの突出高さが縮小すると、肉盛部2kの幅は減じざるを得ないが、上記の形態をなす肉盛部2kは、狭幅であっても耐折損強度を十分に確保できるから、工具係合部1eの対辺寸法Σが小さいスパークプラグにも柔軟に対応できる。
【0024】
図3に示すように、傾斜部2jの外周面幅Mは、0.3mm以上3mm以下とすることが望ましい。Mが0.3mm未満ではガラスシール工程実施時において、シール加圧力を十分に受け止めることができなくなり、3mmを超えると肉盛部2kの幅が不足し、耐折損強度向上効果が十分でなくなる。また、軸線Oと直交する平面APと傾斜部2jの外周面とのなす角度Qは、60°以下(0゜を含む)とすることが望ましい。Qが60゜を超えるとガラスシール工程実施時において、シール加圧力を十分に受け止めることができなくなる。
【0025】
また、前記正射投影において、ダイヤ部2eの円筒面状の外周面の延長と傾斜部2jの外周面の延長との第一交差点をJ、傾斜部2jの外周面と中胴部2gの外周の各々の延長の交差点を第二交差点n、肉盛部2kの外周面と中胴部2gの外周面との接続点を第二接続点cとする。また、軸線O方向において取付座部1gの前端面1iから交差点nに至る距離をW、第二接続点cから第二交差点nに至る距離をP、第二交差点nから第一交差点Jに至る距離をCとする。このとき、
W≧P≧0.5C ‥‥(1)
の寸法条件を満たしていることが望ましい。
【0026】
Pは、肉盛部2kの軸線O方向の形成区間長L2における、中胴部2g側への重なり長を意味する。また、Cは、傾斜部2jを含むダイヤ部2eの前端面の軸線O方向の長さに相当する。Pが0.5Cを下回ると、絶縁体2の耐折損強度向上効果が顕著でなくなる場合がある。他方、PがWよりも大きくなることが、肉盛部2kが取付座部1gの前端面1iを超えて、軸線O方向前方側に延出することを意味する。その結果、取付ねじ部7の後端部(いわゆるねじ首部)7fにおいて主体金具1の半径方向肉厚が不足し、捩じり破断強度(以下、ねじ首強度と称する)を十分に確保できなくなる場合がある。例えば、スパークプラグ100を取り付ける際に、過度の締め付けトルクが作用するとねじ首部7fがねじ切れたりする不具合につながる場合がある。
【0027】
また、絶縁体2は、その中胴部2gの外径Fが5mm以上8mm以下であることが望ましい。Fが5mm未満では肉厚不足により耐折損強度を十分に確保することができなくなる。また、Fが8mmを超えると取付ねじ部7の肉厚が不足して、ねじ首強度の低下を招く場合がある。なお、取付ねじ部7は、呼びはM10あるいはM12を適用対象とする場合に、上記傾向が顕著となる。
【0028】
次に、前述の通り絶縁体2においては、ダイヤ部2eの軸線O方向後方に隣接する形で、ダイヤ部1eよりも径小でかつ外周面が円筒面状とされた本体部2bが形成されている。ここで、図4に示すように、前記正射投影においてダイヤ部2eの円筒面状外周面の両端を結ぶ線分の中点位置をK、絶縁体2の外周面の軸線方向における後端位置をT、中胴部2gの円筒面状の外周面の軸線O方向における前端位置をSとする。そして、軸線O方向において後端位置Tから中点位置Kに至る距離をE、前端位置Sから中点位置Kに至る距離をDとし、さらに後方側本体部2bの軸断面積(円筒状外周面部分:例えば図中Yの位置)をS1、絶縁体中胴部2gの軸断面積をS2(円筒状外周面部分:例えば図中Xの位置)としする。このとき、
0.5≦(S1/E)/(S2/D)≦2 ‥‥(2)
の寸法条件を充足していることが望ましい。
【0029】
S1/Eは、絶縁体2の、ダイヤ部1eの中点よりも後方側に存在する部分(以下、後方突出部という)の長さを、軸断面積S1に対する相対値にて表示したものであり、数値が小さいほど該部分が細長く突出していることを意味する。他方、S2/Dは、ダイヤ部1eの中点よりも前方側に存在する中胴部2gの長さを、軸断面積S2に対する相対値にて表したものである。この両者の比((S1/E)/(S2/D))が過度に大きくなって2を超えることは、中胴部2gの軸断面積S2が相対的に不足することと、後方突出部が極度に長くなる結果、該部分に衝撃等が加わったとき、中胴部2gとダイヤ部2Eとの境界位置に大きな曲げモーメントが加わりやすくなることを意味する。その結果、絶縁体2の耐折損性を十分に確保することが困難となる。他方、上記比が0.5未満になると、後方突出部が逆に短くなりすぎ、フラッシュオーバ等の不具合が生じやすくなる。
【0030】
なお、図5(a)及び(b)では、肉盛部2kは、前記正射投影において、外周面が基準線SLと略一致する形態に形成されていたが、図5(c)及び(d)に示すように、基準線SLよりも半径方向外側に突出する凸状形態に肉盛部2kを形成してもよい。これにより、絶縁体2の耐折損強度を一層向上させることができる。特に、図5(d)に示すように、肉盛部2kの外径線の途中区間に凸状のアール部を形成すること、つまり、凸状の外形線の頂点部分をなだらかなアール状に形成することにより、応力の分散効果をさらに高めることができる他、肉盛部2kにおけるチッピング防止(特に、焼成前の成形体の段階)を図る上でも効果的である。
【0031】
【実施例】
本発明の効果を確認するために、以下の試験を行なった。
(実施例1)
図3及び図4に示す寸法を、以下のように設定したスパークプラグ試験品を作製した(すでに説明済みのパラメータについては、記号のみ示す)。
・中胴部2gの外径F:7.3mm;
・ダイヤ部1eの外径T:11mm;
・角度Q:30°;
・傾斜部2jと肉盛部2kとの間に形成されるアール部分と、傾斜部2jとの境界位置をaとし、該a位置での絶縁体2の外径をUとしたとき、B≡(U−F)/2の値:0.9mm;
・断面積S1:52mm2;
・断面積S2:30mm2;
・幅M:0.64mm;
・交差点nと交差点Jとの軸線方向距離C:1mm;
・距離W=3mm(C/W=3である);
・図4の距離E:33mm;
・同じく距離D:21mm;
・肉盛部2kの中胴部2gとの軸線方向重なり長さP:0.5〜2.9mm。
【0032】
上記のように、肉盛部2kの長さを種々に調整したスパークプラグを用い、以下の試験を行なった。
▲1▼耐衝撃試験:図7に示すように、各スパークプラグ100の取付ねじ部7を試験品固定台のねじ孔にねじ込み、絶縁体2の本体部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に対し、アームを旋回可能に取り付ける。なお、アームの長さは330mm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アームの先端位置が、絶縁体2の後端面からの鉛直方向距離にして10mmとなるように、軸支点の位置が定められている。そして、アームの中心軸線Oからの旋回角度が所定値となるようにアームの先端を持ち上げて、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、角度間隔2゜にて徐々に大きくしながら繰り返し、絶縁体2に折損が生ずる耐衝撃角度値θを求める。角度θが大きいほど、耐折損性が良好であることを意味する。
【0033】
▲2▼ねじ首強度試験:スパークプラグをねじブッシュに取り付け、主体金具の取付座部を把持して締め付け方向にねじりトルクを与えるとともに、ねじ首部がねじ切れる限界トルクの値を測定した。
以上の結果を、P/Cに対してプロットした結果を図8に示す。前記した(1)式は、
W/C≧P/C≧0.5 ‥‥(1)’
と変形することができる。図8の試験結果との対比から、P/Cが0.5以下で耐折損性が良好となり、P/Cが3以下(つまり、W/C以下)である場合に、ねじ首強度が良好となることがわかる。
【0034】
(実施例2)
図3及び図4に示す寸法を、以下のように設定したスパークプラグ試験品を作製した(すでに説明済みのパラメータについては、記号のみ示す)。
・中胴部2gの外径F:7.3mm;
・ダイヤ部1eの外径T:φ11mm;
・角度Q:30°;
・傾斜部2jと肉盛部2kとの間に形成されるアール部分と、傾斜部2jとの境界位置をaとし、該a位置での絶縁体2の外径をUとしたとき、B≡(U−F)/2の値:0.9mm;
・断面積S1:51.7mm2;
・断面積S2:29.9mm2;
(以上、(S1/E)/(S2/D)を0.5〜2.0の間で変化させている)
・幅M:0.64mm;
・交差点nと交差点Jとの軸線方向距離C:1.1mm;
・距離W=3mm(C/W=3である);
・図4の距離E:33mm;
・同じく距離D:10〜40mm;
・肉盛部2kの中胴部2gとの軸線方向重なり長さP:0mm(形状1:比較例)、1.5mm(形状2:実施例)。
【0035】
上記のように、(S1/E)/(S2/D)を種々に調整したスパークプラグを用い、実施例1と同様の耐衝撃試験を行なった。その結果を図9に示す。これによると、肉盛部を形成しない比較例(形状1)では(S1/E)/(S2/D)が2以下となったとき、耐衝撃角度値θが急激に減少しているのに対し、肉盛部を形成した実施例では、(S1/E)/(S2/D)が2以下においても耐衝撃角度値θが大きく、耐折損性において比較例品との間に顕著な差を生じ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を示す全体縦断面図及び要部の拡大断面図。
【図2】工具取付部の対辺寸法の定義を説明する図。
【図3】図1のスパークプラグの要部における、各部の寸法記号の説明図。
【図4】図1のスパークプラグの全体図における、各部の寸法記号の説明図。
【図5】本発明のスパークプラグの絶縁体に形成する種々の肉盛部形状の例を示す断面図。
【図6】ガラスシール工程の説明図。
【図7】耐衝撃試験の説明図。
【図8】P/Cと耐衝撃角度値及びねじ首強度の関係を示すグラフ。
【図9】(S1/E)/(S2/D)と耐衝撃角度値の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
100 スパークプラグ
1 主体金具
1e 工具係合部
1g 取付座部
2 絶縁体
2g 中胴部
2k 肉盛部
2j 傾斜部
4 接地電極
g 火花放電ギャップ
2b 後方側本体部
R1 アール部
R2 アール部
Claims (5)
- 軸状の中心電極(3)と、その外側を覆う軸状の絶縁体(2)と、両端が開放する筒状に形成され、前記絶縁体(2)の外側に配置される主体金具(1)と、一端が前記主体金具(1)に結合され他端が前記中心電極(3)と対向して火花放電ギャップ(g)を形成する接地電極(4)とを備えたスパークプラグにおいて、
前記主体金具(1)の外周面には、取付ねじ部(7)と該取付ねじ部(7)を内燃機関側の取付ねじ孔にねじ込むための工具係合部(1e)とが形成されるとともに、該工具係合部(1e)の対辺寸法Σが14mm以下であり、
前記絶縁体(2)の軸線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して、該絶縁体(2)には、前記主体金具(1)内に位置するとともに外周面から半径方向外向きに突出するダイヤ部(2e)と、円筒面状の外周面を有するとともに前記ダイヤ部(2e)の前記軸線方向前方側に隣接して形成され、前記主体金具(4)の内周面に形成された主体金具側係合部(1c)に前端部が係合する中胴部(2g)とが形成され、
前記軸線と平行な投影面に対する正射投影において、前記ダイヤ部(2e)と前記中胴部(2g)との接続位置には、前記ダイヤ部(2e)側から前記中胴部(2g)側に向けて縮径する形態で、外周面が傾斜直線状をなす傾斜部(2j)が形成されてなり、さらに、該傾斜部(2j)の外周面と前記中胴部(2g)の外周面との各々の延長の交差位置には、両延長のなす谷状の空間を埋める形態にて肉盛部(2k)が形成され、かつ前記肉盛部(2k)の外周面と前記傾斜部(2j)の外周面の接続点Aと、同じく前記中胴部(2g)の外周面との接続点cとを結ぶ直線を基準線として、前記肉盛部(2k)の外周面が該基準線と同位置となるように形成されてなり、さらに、前記傾斜部(2j)の外周面と前記中胴部(2g)の外周面の各々の延長の交差点を第二交差点nとした場合に、前記接続点cから当該第二交差点nに至る距離Pが、前記肉盛部(2k)の半径方向幅よりも長いことを特徴とするスパークプラグ。 - 前記肉盛部(2k)の外周面には、前記傾斜部(2j)の外周面と及び前記中胴部(2g)の外周面との各接続端位置に凹状のアール部が形成されてなる請求項1記載のスパークプラグ。
- 前記傾斜部(2j)の外周面幅が0.3mm以上3mm以下であり、かつ、前記正射投影において、前記軸線と直交する平面と前記傾斜部(2j)の外周面とのなす角度Qが60゜以下である請求項1又は2のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
- 前記主体金具(1)の外周面において、前記工具係合部(1e)と前記取付ねじ部(7)との間にはフランジ状の取付座部(1g)が形成され、
前記正射投影において、前記ダイヤ部(2e)の円筒面状の外周面の延長と前記傾斜部(2j)の外周面の延長との交差点を第一交差点Jとし、前記傾斜部(2j)の外周面と前記中胴部(2g)の外周面との各々の延長の交差点を第二交差点nとし、前記肉盛部(2k)の外周面と前記中胴部(2g)の外周面との接続点を第一接続点cとし、前記軸線方向において、前記取付座部(1g)の前端面(1i)から前記第二交差点nに至る距離をWとし、前記第一接続点cから前記第二交差点nに至る距離をP、前記第二交差点nから前記第一交差点Jに至る距離をCとして、
W≧P≧0.5C
を充足する請求項1ないし3のいずれか1項に記載のスパークプラグ。 - 前記中胴部(2g)の外径が5mm以上8mm以下である請求項1ないし4のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
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