JP4538168B2

JP4538168B2 - スパークプラグ

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Publication number: JP4538168B2
Application number: JP2001186608A
Authority: JP
Inventors: 明和泰道; 守無笹
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: JP2003007423A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパークプラグ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンなどの内燃機関に使用されるスパークプラグの多くにおいて、中心電極との間で火花放電ギャップを形成する接地電極（当業者の間では外側電極とも称される）は、近年、内燃機関が高出力化するに伴い、折損等の問題も生じやすくなっている。その原因として、機関もしくは燃焼振動による共振と高加速度（Ｇ）とが考えられる。また、接地電極は、先端側が中心電極側を向くように曲げ加工されていることから、主体金具への取付基端側に曲げモーメントが作用しやすく、また、燃焼に伴う衝撃波等を直接受ける位置に取り付けられていることも深く関係している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題を解決するためには、接地電極の断面積を大きくして曲げ剛さを向上させる方法が考えられる。接地電極の断面積拡大には、接地電極の厚さ方向（主体金具の半径方向の寸法）の寸法を拡大する方法と、幅方向の寸法を拡大する方法との２通りがある。しかし、幅方向の寸法拡大は、着火した混合気に対する消炎作用を助長する傾向を示すので、このような不具合を抑えつつ折損対策も同時に図るためには、接地電極の厚さを大きくすることが有効である。
【０００４】
しかし、接地電極の厚さ拡大は、以下のような種々の制約により限界がある。
すなわち、電極厚さを大きくする場合、主体金具の取付ねじ部外面側への厚さを大きくし過ぎると、接地電極が主体金具の端面から半径方向外側にはみ出して、スパークプラグをシリンダヘッドに取り付けた際に、プラグホールのねじ山と接地電極の基端部とが干渉し、正常な取付けが不能となる場合がある。他方、主体金具の取付ねじ部内面側への厚さを大きくし過ぎると、電極基端部内面が中心電極に近づき過ぎ、火花の横飛び等が生じ易くなる。また、接地電極の断面形状を矩形状とした場合、厚さ方向の寸法を拡大しすぎると、上記のようなはみ出しを生じないようにするには、電極幅を極端に小さくしなければならず、電極断面積が十分に確保できなくなって、折損に対する耐久性が却って損なわれることにつながる。
【０００５】
本発明の課題は、接地電極の厚さを従来よりも拡大するとともに、電極断面積も十分に確保することができ、折損等に対する強度を高めることができる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】
上記の課題を解決するために、本発明のスパークプラグは、以下のように構成されたことを特徴とする（発明の理解を容易にするために、図２を参照して説明する（括弧内の符号は図における各部の符号に対応する））。すなわち、中心電極（３）と、その中心電極（３）の外側に設けられた絶縁体（２）と、絶縁体（２）の外側に設けられた筒状の主体金具（１）と、一端側が主体金具（１）の先端面（１ａ）に結合され、他端側が中心電極（３）の先端と対向するように配置されて中心電極（３）との間に火花放電ギャップ（ｇ）を形成する接地電極（４）とを備え、
主体金具（１）の先端部が、内周面及び外周面が円筒面とされた直円筒状部（１ｔ）であり、また、接地電極（４）は、一様な軸断面形状を有した金属線材の曲げ加工により形成されたものであり、
主体金具（１）の軸線（Ｏ）方向において火花放電ギャップ（ｇ）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（１）の先端面から軸線（Ｏ）方向前方側に１ｍｍ離間した位置において該軸線（Ｏ）と直交する仮想平面（Σ）を考え、該仮想平面（Σ）上において、
直円筒状部（１ｔ）の外周面と仮想平面（Σ）への正射投影（ＯＰ：金具外径線）の直径を、主体金具（１）の先端面（１ａ）の外径Ｄ（単位：ｍｍ）として定義し、
同じく内周面の仮想平面（Σ）への正射投影（ＩＰ：金具内径線）の直径を、主体金具（１）の先端面（１ａ）の内径ｄ（単位：ｍｍ）として定義し、
仮想平面（Σ）による接地電極（４）の断面外形線（ＥＰ）に対し、中心軸線（Ｏ）位置を通る２本の径方向接線対（ＰＪ，ＳＪ）を引き、それら径方向接線対（ＰＪ，ＳＪ）の間の角度を二等分する直線を基準線（ＱＪ）として設定したとき、断面外形線（ＥＰ）が該基準線（ＱＪ）から切り取る線分の長さを接地電極（４）の厚さＴ（単位：ｍｍ）として定義し、
断面外形線（ＥＰ）に対し、基準線（ＱＪ）と平行な２本の平行接線対（ＰＨ，ＳＨ）を引いたとき、それら平行接線対（ＰＨ，ＳＨ）間の距離を接地電極（４）の幅Ｗ（単位：ｍｍ）として定義し、
平行接線対（ＰＨ，ＳＨ）と金具外径線（ＯＰ）及び金具内径線（ＩＰ）とによって囲まれる領域の面積を基準面積Ｓ0として定義し、
断面外形線（ＥＰ）内の領域の面積を、接地電極（４）の断面積Ｓと定義したとき、
断面外形線（ＥＰ）の全体が金具外径線（ＯＰ）と金具内径線（ＩＰ）との間に収まっており、かつ、
（ｄ／３）−０．３≦Ｗ≦（ｄ／３）＋０．４ ‥‥「１」
０．８７≦α_Ｔ＜１（ただし、α_Ｔ≡Ｔ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝） ‥‥「２」
０．８２≦Ｓ／Ｓ0＜１ ‥‥「３」
となるように、接地電極（４）の断面形状が定められていることを特徴とする。
【０００７】
上記本発明のスパークプラグにおいては、接地電極（４）は一様な軸断面形状を有した金属線材の曲げ加工により形成されたものであり、その軸断面形状を、主体金具（１）の先端面から軸線（Ｏ）方向前方側に１ｍｍ離間した位置における、仮想平面（Σ）による断面により代表させて考える。このように主体金具（１）の先端面から離間した平面を採用しているのは、接地電極（４）の主体金具（１）との接合基端部は、溶接等により断面外形線が乱れることが多く、その影響を回避するためである。
【０００８】
接地電極（４）の断面外形線（ＥＰ）が金具外径線（ＯＰ）よりも外にはみ出すと、スパークプラグをシリンダヘッドに取り付けた際に、プラグホールの取付部（例えばねじ山）と接地電極（４）の基端部とが干渉し、正常な取付けが不能となる。また、断面外形線（ＥＰ）が金具内径線（ＩＰ）よりも内にはみ出すと、接地電極（４）の基端部内面が中心電極（３）に近づき過ぎ、火花の横飛び等が生じ易くなる。そこで、本発明のスパークプラグにおいては、断面外形線（ＥＰ）の全体が金具外径線（ＯＰ）と金具内径線（ＩＰ）との間に収まっていることを構成の第一の前提とする。
【０００９】
また、断面外形線（ＥＰ）において、上記のように接地電極（４）の厚さＴと幅Ｗとを定義したとき、該幅Ｗを、金具内径線（ＩＰ）すなわち主体金具先端面（１ａ）の内孔の直径ｄを基準として定められた、前記▲１▼式のような数値範囲に定めることを第二の前提として定める。これは、電極幅の過度な増大による消炎作用を防止しつつ、電極の急速な消耗を抑制するためであり、Ｗが（ｄ／３）−０．３（ｍｍ）未満では、火花放電ギャップ（ｇ）に面する部分において、接地電極４の消耗が急速に進行し、スパークプラグの寿命低下につながる。他方、Ｗが（ｄ／３）＋０．４（ｍｍ）を超えると、接地電極４が燃焼ガスの熱を奪い取りやすくなり、消炎作用が顕著となって着火性の低下につながる。なお、ｄの値は、取付ねじ部の呼びがＭ１０〜Ｍ１４のスパークプラグにて一般的に採用されている数値であって、例えば５．５〜９．２ｍｍの範囲から選択されるものである。従って、Ｗの値は、絶対値で５．５ｍｍ未満となること、あるいは９．２ｍｍを超えることは、実質的にありえない。
【００１０】
また、前記▲２▼式のα_Ｔ≡Ｔ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝においては、（Ｄ−ｄ）／２が、接地電極（４）接合面となる主体金具先端面（１ａ）の半径方向寸法を意味する。従ってα_Ｔは、接地電極（４）の厚さＴが、該主体金具先端面（１ａ）の半径方向寸法のどの程度を占めているかの指標となる。断面外形線（ＥＰ）が主体金具先端面（１ａ）からのはみ出しを生じないことが前提となっているので、α_Ｔの値の最大値が１に近づくほど、接地電極（４）の厚さＴの値を大きくするために、主体金具先端面（１ａ）の半径方向寸法が有効活用され、接地電極（４）の耐折損性向上の観点において有利となることを意味する。
【００１１】
さらに、前記▲３▼式の基準面積Ｓ0は、図２に示すように、接地電極（４）の断面外形線（ＥＰ）に対し、幅Ｗとなる位置に設定される平行接線対（ＰＨ，ＳＨ）と金具外径線（ＯＰ）及び金具内径線（ＩＰ）とによって囲まれる領域の面積であり、同じ幅Ｗを仮定したとき、主体金具先端面（１ａ）からのはみ出しを生じない条件下で、断面外形線（ＥＰ）の面積Ｓ（すなわち、接地電極（４）の断面積）がとりうる限界値に対応する。従って、Ｓ／Ｓ0の値が１に近いほど、幅Ｗの接地電極（４）の断面積Ｓが許容される限界値に近づき、接地電極（４）の耐折損性向上の観点において有利となることを意味する。
【００１２】
しかしながら、前記した通り本発明においては、接地電極（４）の幅Ｗが、前記した第二の前提、すなわち式▲１▼の範囲を満足しなければならない。そして、従来採用されていた一般的な接地電極（４）の断面形状は図９に示すような矩形状であり、第一の前提、すなわち、金具外径線（ＯＰ）と金具内径線（ＩＰ）との間に収める制限との兼ね合いから、例えば式▲２▼が満足されるように厚さＴを設定しようとすると、断面外形線（ＥＰ）にはみ出しを生ずることなく式▲１▼を満足する幅Ｗあるいは式▲３▼を満足する断面積Ｓの設定が幾何学的に不能となる。すなわち、式▲１▼を満足する幅Ｗを設定したとき、接地電極（４）の厚さＴ及び断面積Ｓを十分に大きくすることができなくなるのである。その結果、高出力エンジン等に適用された場合に、耐折損性を十分に確保できない不具合を生ずることにつながる。
【００１３】
本発明では、上記のような矩形状の断面形態では不可能な数値範囲である前記▲２▼及び▲３▼の式を満たすように、接地電極（４）の厚さＴ及び断面積Ｓをともに大きく設定する。これは、接地電極（４）の断面形状として、矩形状のものから逸脱したものを採用することにより実現できる。その結果、接地電極（４）の厚さＴの増大と断面積Ｓの拡張とを同時に図ることが可能となり、高出力エンジン等に適用された場合でも、折損等に対する強度を十分に確保することができるようになる。なお、本発明において採用可能な接地電極（４）の断面形状（断面外形線（ＥＰ）の形状）は、▲２▼及び▲３▼の式を満たすものであれば特に制限はされないが、具体的に採用しうる形状として特に望ましいものの例を、後述の「発明の実施の形態」の欄にて説明する。
【００１４】
なお、本明細書の特許請求の範囲において各要件に付与した符号は、添付の図面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、特許請求の範囲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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００を、その全体の縦断面図及び先端側要部拡大図により示すものである。該スパークプラグ１００は、筒状の主体金具１、先端部が突出するようにその主体金具１の内側に嵌め込まれた絶縁体２、先端部を突出させた状態で絶縁体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るとともに他端側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電極３の先端部と対向するように配置された接地電極４等を備えている。また、図２に示すように、接地電極４と中心電極３との間には、間隔αの火花放電ギャップｇが形成されている。接地電極４及び中心電極３の本体部３ａはＮｉ合金等で構成されている。また、中心電極３の本体部３ａの内部には、放熱促進のためにＣｕあるいはＣｕ合金等で構成された芯材３ｂが埋設されている。
【００１６】
主体金具１は、低炭素鋼等の金属により円筒状に形成されており、スパークプラグ１００のハウジングを構成するとともに、その外周面には、スパークプラグ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の呼びはＭ１０〜Ｍ１４であり、例えばＭ１２もしくはＭ１４である。主体金具１の先端部は、内周面及び外周面が円筒面とされた直円筒状部１ｔとされている。また、接地電極４は、一様な軸断面形状を有した金属線材の曲げ加工により形成されたものである。なお、１ｅは、主体金具１を取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部であり、六角状の軸断面形状を有している。また、絶縁体２は、全体がアルミナ系セラミック焼結体として構成され、軸線方向Ｏに沿って貫通孔６が形成されており、その一方の端部側に端子金具８が固定され、同じく他方の端部側に中心電極３が固定されている。
【００１７】
図１に示すように、主体金具１の軸線Ｏ方向において火花放電ギャップｇ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１の先端面から軸線Ｏ方向前方側にδ＝１ｍｍ離間した位置において該軸線Ｏと直交する仮想平面Σを考える。そして、該仮想平面Σ上において、図２に示すように、各パラメータを以下のように定義する。
・主体金具１の先端面１ａの外径Ｄ（単位：ｍｍ）：直円筒状部１ｔの外周面の仮想平面Σへの正射投影（金具外径線）ＯＰの直径として定義する。
・主体金具１の先端面１ａの内径ｄ（単位：ｍｍ）：直円筒状部１ｔの内周面の仮想平面Σへの正射投影（金具内径線）ＩＰの直径として定義する。
・接地電極４の厚さＴ（単位：ｍｍ）：仮想平面Σによる接地電極４の断面外形線ＥＰに対し、中心軸線Ｏ位置を通る２本の径方向接線対ＰＪ，ＳＪを引く。そして、それら径方向接線対ＰＪ，ＳＪの間の角度を二等分する直線を基準線ＱＪとして設定したとき、断面外形線ＥＰが該基準線ＱＪから切り取る線分の長さとして定義する。
・接地電極４の幅Ｗ（単位：ｍｍ）：断面外形線ＥＰに対し、基準線ＱＪと平行な２本の平行接線対ＰＨ，ＳＨを引いたとき、それら平行接線対ＰＨ，ＳＨ間の距離として定義する。
・基準面積Ｓ0：平行接線対ＰＨ，ＳＨと金具外径線ＯＰ及び金具内径線ＩＰとによって囲まれる領域（以下、基準領域という）ＫＬＭＮの面積として定義する。
・接地電極４の断面積Ｓ：断面外形線ＥＰ内の領域の面積として定義する。
なお、図２において、断面外形線ＥＰの厚さＴ方向の両端縁をＱ１，Ｑ２（主体金具１の中心軸線Ｏに関する半径方向外側の端縁がＱ１であり、同じく内側の端縁がＱ２である）とし、幅方向の両端縁をＱ３，Ｑ４とする。
【００１８】
そして、スパークプラグ１００においては、接地電極４の断面外形線ＥＰの全体が金具外径線ＯＰと金具内径線ＩＰとの間に収まっており、かつ、
（ｄ／３）−０．３≦Ｗ≦（ｄ／３）＋０．４ ‥‥「１」
０．８７≦α_Ｔ＜１（ただし、α_Ｔ≡Ｔ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝） ‥‥「２」
０．８２≦Ｓ／Ｓ0＜１ ‥‥「３」
となるように、接地電極４の断面形状が定められている。式「１」、式「２」及び式「３」の意味については、「課題を解決するための手段及び作用・効果」の欄にて詳しく説明済みであるので、本欄ではこれを繰り返さない。図から明らかなように、断面外形線ＥＰは、図９に示すような矩形状のものからは逸脱したものとされ、厚さＴと断面積Ｓとの拡張が図られている。その結果、「１」式を満たす幅Ｗの設定がなされているにもかかわらず、厚さＴをα_Ｔに換算して０．８７以上確保すること、及び断面積Ｓを０．８２以上確保することとの両立が図られている。
【００１９】
厚さＴと断面積Ｓとの拡張を図る上での、断面形状の具体的な形態として、以下のようなものが採用されている。すなわち、接地電極４は、仮想平面Σ上において断面外形線ＥＰ内の領域を、厚さＴを表す線分に対する直交二等分線ＤＬにより、主体金具１の半径方向における内側領域Ｓ１と外側領域Ｓ２とに分割したとき、
Ｓ１＞Ｓ２ ‥‥▲４▼
とされている。すなわち、外側領域Ｓ２の面積を小さくすることにより、断面外形線ＥＰの半径方向外側の外縁Ｑ１を、金具外径線ＯＰに近づけることが可能となり、同じ幅Ｗであっても厚さＴと断面積Ｓとを、金具外径線ＯＰ側に拡張することが可能となる。
【００２０】
また、矩形状断面と比較する観点から捕らえると、以下のような概念から厚さＴと断面積Ｓとの拡張が図られているともいえる。すなわち、接地電極４は、図２に示すように、仮想平面Σ上において断面外形線ＥＰが、平行接線対ＰＨ，ＳＨと金具外径線ＯＰとの各交点Ｎ，Ｍを結ぶ線分ＮＭよりも、主体金具１の半径方向外側に膨出したものとされている。この膨出分だけ、厚さＴと断面積Ｓとが、金具外径線ＯＰ側に拡張されている。
【００２１】
厚さＴ及び断面積Ｓの拡張効果は、断面外形線ＥＰの外縁Ｑ１の形状を、金具外径線ＯＰの形状にできるだけ近づけることにより高められる。具体的には、断面外形線ＥＰ内の領域を前記した内側領域Ｓ１と外側領域Ｓ２とに分割したとき、断面外形線ＥＰの外側領域Ｓ２に属する部分の全てが、主体金具１の半径方向において外向きに凸な形状を有してなること（つまり、半径方向において内向きに凹状となるような区間が形成されていないこと）が望ましい。図２の形態では、厚さＴ方向の外縁Ｑ１が、幅Ｗ方向の両縁Ｑ３及びＱ４に対し、緩やかなテーパ状部分ｔｐ１，ｔｐ２を介して結合され、さらに、両テーパ状部分ｔｐ１，ｔｐ２の間に直線状部ｌｑ（幅Ｗの方向と平行である）を形成することにより、金具外径線ＯＰに倣う凸状形態とされ、基準領域ＫＬＭＮの活用効果、ひいては厚さＴと断面積Ｓとの拡張効果が高められている。
【００２２】
なお、図２の形態においては、断面外形線ＥＰに角部が形成されている。具体的には、各隣接する外縁（Ｑ１／Ｑ３，Ｑ１／Ｑ４，Ｑ２／Ｑ３，Ｑ２／Ｑ４）間の４つと、テーパ状部分ｔｐ１，ｔｐ２と直線状部ｌｑとの２つ接続部との、計６つの角部が形成されてなる。これら角部は、先端曲率半径又は面取り幅が０．２ｍｍ以上となっているか、又は当該角部を形成する２辺部が９０度より大きい角度を有してなることが望ましい。厚さＴ方向の外縁Ｑ１において、形成される角部を、これら規定を満たす緩やかなものとすることにより、外縁Ｑ１を金具外径線ＯＰに一層近づけることが可能となり、ひいては厚さＴあるいは断面積Ｓの拡張効果をさらに高めることが可能となる。また、接地電極４の曲げ部内側の稜線部は、曲げ加工により歪のしわ寄せが生じやすいが、該稜線部を形成する角部を上記のような条件を満たすものとしておくことによりその影響が緩和され、例えばスパークプラグ使用時に、該曲げ部内側の稜線部に亀裂等が発生する不具合を効果的に抑制することができ、ひいては耐折損性を一層高めることができる。図２においては、隣接する外縁（Ｑ１／Ｑ３，Ｑ１／Ｑ４，Ｑ２／Ｑ３，Ｑ２／Ｑ４）間の４つの角部が、それぞれ曲率半径が０．３ｍｍのアール部ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４とされている。また、テーパ状部分ｔｐ１，ｔｐ２と直線状部ｌｑとの接続位置にある角部は、角度１００゜の鈍角とされている。また、幅Ｗは２．８ｍｍ、厚さＴは１．８ｍｍ、直線部ｌｑの長さは１．４ｍｍである。
【００２３】
以下、断面外形線ＥＰの種々の態様について、図３〜図６を用いて説明する。
なお、後述する比較例を表す図７〜図１１も含め、寸法を示す数値の単位は全てｍｍであり、面積（Ｓ，Ｓ0）の単位はｍｍ^２である。また、ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４のいずれかで示したアール部の曲率半径はいずれも０．３ｍｍである。さらに、Ｓ／Ｓ0及びα_Ｔの値も合わせて示している（いずれも、本発明の数値範囲を満たすものである）。
【００２４】
図３は、基準領域ＫＬＭＮの寸法設定例を示し、図４、図５、図６は、この基準領域ＫＬＭＮ内に収まる断面外形線ＥＰの例を示すものである。図４では、図２と異なり、厚さＴ方向の外縁Ｑ１の全体が単一の直線状とされ、幅Ｗ方向の外縁Ｑ３，Ｑ４との接続部には、図２の曲率半径０．３ｍｍのアール部に代えて、それぞれ幅０．４ｍｍの面取り部ｃ１，ｃ２が形成されている。図５は、図２と類似の形態を示すが、外縁Ｑ１が、３つの直線部の組み合わせではなく、曲率半径１１．８ｍｍの円弧状とされている。図５の断面外径線ＥＰにおいては、金具外径線ＯＰと外縁Ｑ１との最短距離厚が図４に示す形状の場合と比較して長い。そこで、このような円弧状の外縁Ｑ１を採用することにより、図４の形態よりも外縁Ｑ１を金具外径線ＯＰにさらに近づけることが可能であり、これによって厚さＴ及び面積Ｓのさらなる拡大を図ることができる。
【００２５】
また、図２、図４及び図５では、厚さＴ方向の内縁Ｑ２がいずれも幅Ｗ方向と平行な直線状とされていたが、図６に示すように、内縁Ｑ２を、金具内径線ＩＰに倣う曲線形態（あるいは折れ線形態でもよい）とすれば、面積Ｓの拡大効果がさらに高められ、接地電極４の耐折損性を一層向上させることができる。本実施例においては、内縁Ｑ２が円弧状とされ、この内縁Ｑ２の両端側を金具内径線ＩＰにさらに近づけることが可能であり、これによって厚さＴ及び面積Ｓのさらなる拡大を図ることができる。
【００２６】
【実施例】
本発明の効果を確認するために、以下の実験を行なった。
（実施例１）
図１に示すスパークプラグを、以下のような寸法で各種作製した。まず、取付ねじ部７の呼びをＭ１４（ねじピッチ：１．２５ｍｍ）、火花放電ギャップｇの間隔αを１．１ｍｍ、中心電極３の、主体金具１の端面１ａからの突出長を５ｍｍ、中心電極３の先端径を２．５ｍｍ（母材材質：INCONEL600（英国INCO社の商標名））、絶縁体２の先端径を４．７ｍｍとした。また、接地電極４の母材材質は中心電極３と同じとし、その断面形状を、図４〜図６（番号１〜３）に示すものに設定した。また、比較のため、接地電極４の断面形状を、図７（Ｗが▲１▼の下限値より小）、図８（Ｗが▲１▼の上限値より大）、図９（断面が矩形状：Ｓ／Ｓ0及びα_Ｔが▲２▼及び▲３▼の下限値より小）、図１０（Ｓ／Ｓ0が▲３▼の下限値より小）及び図１１（α_Ｔが下限値よりも小）のように形成したものも合わせて作製した（番号４〜８）。
【００２７】
そして、各スパークプラグを用いて以下のような試験を行った。
▲１▼耐折損性評価試験：スパークプラグを試験用エンジン（４気筒、４サイクル、排気量：２０００ｃｃ）に取り付け、スロットル全開状態、エンジン回転数７０００ｒｐｍにて１分運転し、その後１分アイドリングとするサイクルを繰り返す。そして、２００サイクル経過時点で、全てのスパークプラグに接地電極の折損がないものを良好（○）、２００サイクル未満でいずれかのスパークプラグの接地電極に折損が生じたものを不良（×）として判定した。
【００２８】
▲２▼耐消耗性評価試験：スパークプラグを試験用エンジン（６気筒、４サイクル、排気量：２０００ｃｃ）に取り付け、スロットル全開状態、エンジン回転数５０００ｒｐｍにて２５０時間連続運転し、運転終了後に火花放電ギャップｇの拡大量を測定する。そして、拡大量が０．３ｍｍ以下のものを良好（○）、０．３ｍｍを超えたものを不良（×）として判定した。
【００２９】
▲３▼着火性評価試験：スパークプラグを試験用エンジン（６気筒、４サイクル、排気量：２０００ｃｃ）に取り付け、混合気の空燃比を徐々に減少させながらエンジン回転数７００ｒｐｍのアイドリング状態にて運転を行い、着火ミス発生率が１％以上となる空燃比を限界空燃比として決定した。そして、この限界空燃比が１７．２以上であれば良好（○）、１７．２未満であれば不良（×）として判定した。
以上の結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
これによると、接地電極の断面形状が本発明の式▲１▼〜▲３▼の条件を満たすスパークプラグは、耐折損性、耐消耗性及び着火性のいずれにおいても良好な結果が得られていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態たるスパークプラグの全体構成と、先端側要部を拡大して示す縦断面図。
【図２】図１のスパークプラグの、接地電極の断面形態を説明する投影図。
【図３】図２の基準領域の寸法設定例を示す説明図。
【図４】図２の基準領域内に収まる接地電極の、本発明実施例に係る第一の寸法設定例を示す説明図。
【図５】同じく第二の寸法設定例を示す説明図。
【図６】同じく第三の寸法設定例を示す説明図。
【図７】基準領域の別の寸法設定例と、これに収まる接地電極の、比較例に係る第一の寸法設定例を示す説明図。
【図８】基準領域のさらに別の寸法設定例と、これに収まる接地電極の、比較例に係る第二の寸法設定例を示す説明図。
【図９】接地電極の、比較例に係る第三の寸法設定例を示す説明図。
【図１０】接地電極の、比較例に係る第四の寸法設定例を示す説明図。
【図１１】接地電極の、比較例に係る第五の寸法設定例を示す説明図。
【符号の説明】
１主体金具
１ａ先端面
１ｔ直円筒状部
２絶縁体
３中心電極
４接地電極
ｇ火花放電ギャップ

Claims

中心電極（３）と、その中心電極（３）の外側に設けられた絶縁体（２）と、前記絶縁体（２）の外側に設けられた筒状の主体金具（１）と、一端側が前記主体金具（１）の先端面（１ａ）に結合され、他端側が前記中心電極（３）の先端と対向するように配置されて前記中心電極（３）との間に火花放電ギャップ（ｇ）を形成する接地電極（４）とを備え、
前記主体金具（１）の先端部が、内周面及び外周面が円筒面とされた直円筒状部（１ｔ）であり、また、前記接地電極（４）は、一様な軸断面形状を有した金属線材の曲げ加工により形成されたものであり、
前記主体金具（１）の軸線（Ｏ）方向において前記火花放電ギャップ（ｇ）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（１）の先端面から前記軸線（Ｏ）方向前方側に１ｍｍ離間した位置において該軸線（Ｏ）と直交する仮想平面（Σ）を考え、該仮想平面（Σ）上において、
前記直円筒状部（１ｔ）の外周面の前記仮想平面（Σ）への正射投影（ＯＰ：以下、金具外径線という）の直径を、前記主体金具（１）の先端面（１ａ）の外径Ｄ（単位：ｍｍ）として定義し、
同じく内周面の前記仮想平面（Σ）への正射投影（ＩＰ：以下、金具内径線という）の直径を、前記主体金具（１）の先端面（１ａ）の内径ｄ（単位：ｍｍ）として定義し、
前記仮想平面（Σ）による前記接地電極（４）の断面外形線（ＥＰ）に対し、前記中心軸線（Ｏ）位置を通る２本の径方向接線対（ＰＪ，ＳＪ）を引き、それら径方向接線対（ＰＪ，ＳＪ）の間の角度を二等分する直線を基準線（ＱＪ）として設定したとき、前記断面外形線（ＥＰ）が該基準線（ＱＪ）から切り取る線分の長さを前記接地電極（４）の厚さＴ（単位：ｍｍ）として定義し、
前記断面外形線（ＥＰ）に対し、前記基準線（ＱＪ）と平行な２本の平行接線対（ＰＨ，ＳＨ）を引いたとき、それら平行接線対（ＰＨ，ＳＨ）間の距離を前記接地電極（４）の幅Ｗ（単位：ｍｍ）として定義し、
前記平行接線対（ＰＨ，ＳＨ）と前記金具外径線（ＯＰ）及び前記金具内径線（ＩＰ）とによって囲まれる領域の面積を基準面積Ｓ0として定義し、
前記断面外形線（ＥＰ）内の領域の面積を、前記接地電極（４）の断面積Ｓと定義したとき、
前記断面外形線（ＥＰ）の全体が前記金具外径線（ＯＰ）と前記金具内径線（ＩＰ）との間に収まっており、かつ、
（ｄ／３）−０．３≦Ｗ≦（ｄ／３）＋０．４ ‥‥「１」
０．８７≦α_Ｔ＜１（ただし、α_Ｔ≡Ｔ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝） ‥‥「２」
０．８２≦Ｓ／Ｓ0＜１ ‥‥「３」
となるように、前記接地電極（４）の断面形状が定められていることを特徴とするスパークプラグ（１００）。
前記接地電極（４）は、前記仮想平面（Σ）上において前記断面外形線（ＥＰ）内の領域を、前記厚さＴを表す線分に対する直交二等分線ＤＬにより、前記主体金具（１）の半径方向における内側領域Ｓ１と外側領域Ｓ２とに分割したとき、
Ｓ１＞Ｓ２ ‥‥▲４▼
となっている請求項１記載のスパークプラグ（１００）。
前記接地電極（４）は、前記仮想平面（Σ）上において前記断面外形線（ＥＰ）が、前記平行接線対（ＰＨ，ＳＨ）と前記金具外径線（ＯＰ）との各交点（Ｎ，Ｍ）を結ぶ線分（ＮＭ）よりも、前記主体金具（１）の半径方向外側に膨出している請求項１又は２に記載のスパークプラグ（１００）。
前記接地電極（４）は、前記仮想平面（Σ）上において前記断面外形線（ＥＰ）内の領域を、前記厚さＴを表す線分に対する直交二等分線ＤＬにより、前記主体金具（１）の半径方向における内側領域Ｓ１と外側領域Ｓ２とに分割したとき、前記断面外形線（ＥＰ）の前記外側領域Ｓ２に属する部分の全てが、前記主体金具（１）の半径方向において外向きに凸な形状を有してなる請求項３記載のスパークプラグ（１００）。
前記断面外形線（ＥＰ）に角部が形成され、該角部は、先端曲率半径又は面取り幅が０．２ｍｍ以上となっているか又は角部を形成する２辺部が９０度より大きい角度を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスパークプラグ（１００）。