JP4939642B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関し、特に、スパークプラグの接地電極に関する。

内燃機関に用いられるスパークプラグの接地電極（外側電極）は、高温条件にさらされるため、耐熱性が要求される。そこで、接地電極を複数の層からなる多層構造とし、表面層よりも内部に形成される芯材を熱伝導性に優れた銅や銅合金等を用いて形成し、放熱性を高めることによって耐熱性を向上させたタイプのスパークプラグが知られている（例えば、下記特許文献１）。この接地電極は、一般的に、抵抗溶接によって、スパークプラグを構成する主体金具と接合される。

かかる多層構造の接地電極は、芯材の量を増やせば、その分だけ耐熱性を向上させることができる。一方、芯材の量が増加すると、表面層の厚みが薄くなる。熱伝導性に優れる芯材は、主体金具との抵抗溶接における接合強度に大きく寄与しないか、あるいは、強度自体が表面層よりも劣るので、芯材の量を増加させると、その分だけ接合強度が低下してしまう。

また、接地電極の表面層と芯材とでは、融点や強度が異なるために、接地電極と主体金具との抵抗溶接時には、表面層が外方に向かって広がった形状（溶接ダレ）になって接地電極と主体金具とが接合される。かかる広がり部分のうち、余分な部分は、通常、除去される。表面層の一部が除去されると、さらに強度が低下してしまう。このように接地電極と主体金具との接合強度が低下すると、スパークプラグの耐久性が低下するおそれがあった。

特開平１１−１８５９２８号公報 特開２００１−２８４０１３号公報

上述の問題の少なくとも一部を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、主体金具に多層構造の接地電極が抵抗溶接されるスパークプラグにおいて、接地電極と主体金具との接合強度を好適に確保することである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決することを目的とし、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［形態１］軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
該絶縁体を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
基端部が前記主体金具に溶接され、先端部が前記中心電極の軸線方向先端側の端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、
前記接地電極は自身の表面を形成する表面層と、該表面層よりも内部に形成され、該表面層よりも熱伝導率が大きい芯材とを有し、前記基端部から前記先端部側に該接地電極の外形に沿って向かう方向に１ｍｍの位置である特定位置における前記表面層の厚みが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
前記主体金具の前記基端部との溶接面における、前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と直交する方向である特定方向の前記主体金具の幅をＷ１（ｍｍ）、
前記特定位置における、前記特定方向の前記接地電極の厚みをＷ２（ｍｍ）、
前記特定位置における、前記特定方向の前記表面層の厚みをＷ３（ｍｍ）としたとき、
Ｗ１≧Ｗ２×１．５５−（Ｗ３＋０．２５）
の条件を満たし、
前記芯材は、相対的に内側に形成された第１の芯材と、該第１の芯材を周方向に取り囲んで相対的に外側に形成され、該第１の芯材よりも熱伝導率が大きく、硬度が小さい第２の芯材とを備え、
前記第１の芯材は、前記第２の芯材よりも前記軸線方向後端側に突出した突出形状で形成され、
前記溶接面は、前記突出形状に追随した起伏形状で形成され、
前記溶接面のうちの前記第１の芯材が接する部位の最も前記軸線方向先端側に位置する端面と、最も前記軸線方向後端側に位置する端面との前記軸線方向の距離は、０．１５ｍｍ以上であることを特徴とするスパークプラグ。
［形態２］軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
該絶縁体を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
基端部が前記主体金具に溶接され、先端部が前記中心電極の軸線方向先端側の端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、
前記接地電極は自身の表面を形成する表面層と、該表面層よりも内部に形成され、該表面層よりも熱伝導率が大きい芯材とを有し、前記基端部から前記先端部側に該接地電極の外形に沿って向かう方向に１ｍｍの位置である特定位置における前記表面層の厚みが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
前記主体金具の前記基端部との溶接面における、前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と直交する方向である特定方向の前記主体金具の幅をＷ１（ｍｍ）、
前記特定位置における、前記特定方向の前記接地電極の厚みをＷ２（ｍｍ）、
前記特定位置における、前記特定方向の前記表面層の厚みをＷ３（ｍｍ）としたとき、
Ｗ１≧Ｗ２×１．５５−（Ｗ３＋０．２５）
の条件を満たし、
前記芯材は、相対的に内側に形成された第１の芯材と、該第１の芯材を周方向に取り囲んで相対的に外側に形成され、該第１の芯材よりも熱伝導率が大きく、硬度が小さい第２の芯材とを備え、
前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、
前記中心電極と前記接地電極との間で前記軸線方向に形成される火花ギャップの中点を通り、前記特定方向と平行な第１の仮想線と、前記接地電極の前記中心電極側の面との交点を通り、前記特定方向に向かって仰角４５度で前記第１の仮想線と交差する第２の仮想線上における前記第２の芯材の各々の幅の総和をＷ４とし、該第２の仮想線上における前記表面層の各々の幅の総和をＷ５としたとき、
Ｗ４／Ｗ５≦０．３４
の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
［形態３］軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
該絶縁体を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
基端部が前記主体金具に溶接され、先端部が前記中心電極の軸線方向先端側の端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、
前記接地電極は自身の表面を形成する表面層と、該表面層よりも内部に形成され、該表面層よりも熱伝導率が大きい芯材とを有し、前記基端部から前記先端部側に該接地電極の外形に沿って向かう方向に１ｍｍの位置である特定位置における前記表面層の厚みが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
前記主体金具の前記基端部との溶接面における、前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と直交する方向である特定方向の前記主体金具の幅をＷ１（ｍｍ）、
前記特定位置における、前記特定方向の前記接地電極の厚みをＷ２（ｍｍ）、
前記特定位置における、前記特定方向の前記表面層の厚みをＷ３（ｍｍ）としたとき、
Ｗ１≧Ｗ２×１．５５−（Ｗ３＋０．２５）
の条件を満たし、
前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、
前記主体金具は、中央部で前記軸線方向先端側に隆起した形状に形成され、
前記芯材は、前記隆起した形状に追随した追随形状に形成され、
前記芯材の前記軸線方向後端側の端点の位置における、前記接地電極の外形の前記特定方向の厚みが、前記先端部の厚みよりも厚いことを特徴とするスパークプラグ。

［適用例１］軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
該絶縁体を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
基端部が前記主体金具に溶接され、先端部が前記中心電極の軸線方向先端側の端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、
前記接地電極は自身の表面を形成する表面層と、該表面層よりも内部に形成され、該表面層よりも熱伝導率が大きい芯材とを有し、前記基端部から前記先端部側に該接地電極の外形に沿って向かう方向に１ｍｍの位置である特定位置における前記表面層の厚みが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
前記主体金具の前記基端部との溶接面における、前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と直交する方向である特定方向の前記主体金具の幅をＷ１（ｍｍ）、
前記特定位置における、前記特定方向の前記接地電極の厚みをＷ２（ｍｍ）、
前記特定位置における、前記特定方向の前記表面層の厚みをＷ３（ｍｍ）としたとき、
Ｗ１≧Ｗ２×１．５５−（Ｗ３＋０．２５）
の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。

かかる構成のスパークプラグは、接地電極が、表面層と、表面層よりも熱伝導率が大きい芯材とを有しているので、耐熱性を向上させることができる。しかも、表面層と芯材とのバランスが図られて、接地電極と主体金具との接合強度を好適に確保することができる。

［適用例２］適用例１記載のスパークプラグであって、前記芯材は、相対的に内側に形成された第１の芯材と、該第１の芯材を周方向に取り囲んで相対的に外側に形成され、該第１の芯材よりも熱伝導率が大きく、硬度が小さい第２の芯材とを備え、前記第１の芯材は、前記第２の芯材よりも前記軸線方向後端側に突出した突出形状で形成され、前記溶接面は、前記突出形状に追随した起伏形状で形成され、前記溶接面のうちの前記第１の芯材が接する部位の最も前記軸線方向先端側に位置する端面と、最も前記軸線方向後端側に位置する端面との前記軸線方向の距離は、０．１５ｍｍ以上であることを特徴とするスパークプラグ。

かかる構成のスパークプラグは、芯材が、相対的に内側に形成される第１の芯材と、相対的に外側に形成される第２の芯材とを備え、第１の芯材の硬度が第２の芯材の硬度よりも大きいので、接地電極と主体金具との接合強度を向上させることができる。しかも、接地電極と主体金具との溶接面が所定の起伏形状に形成されているので、接合強度をさらに向上させることができる。

［適用例３］適用例１記載のスパークプラグであって、前記芯材は、相対的に内側に形成された第１の芯材と、該第１の芯材を周方向に取り囲んで相対的に外側に形成され、該第１の芯材よりも熱伝導率が大きく、硬度が小さい第２の芯材とを備え、前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、前記中心電極と前記接地電極との間で前記軸線方向に形成される火花ギャップの中点を通り、前記特定方向と平行な第１の仮想線と、前記接地電極の前記中心電極側の面との交点を通り、前記特定方向に向かって仰角４５度で前記第１の仮想線と交差する第２の仮想線上における前記第２の芯材の各々の幅の総和をＷ４とし、該第２の仮想線上における前記表面層の各々の幅の総和をＷ５としたとき、Ｗ４／Ｗ５≦０．３４の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
かかる構成のスパークプラグは、表面層と芯材とのバランスが図られ、内燃機関でのスパークプラグの使用時において、冷熱サイクルによる接地電極の変形を抑制することができる。

［適用例４］適用例２記載のスパークプラグであって、前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、前記中心電極と前記接地電極との間で前記軸線方向に形成される火花ギャップの中点を通り、前記特定方向と平行な第１の仮想線と、前記接地電極の前記中心電極側の面との交点を通り、前特定方向に向かって仰角４５度で前記第１の仮想線と交差する第２の仮想線上における前記第２の芯材の各々の幅の総和をＷ４とし、該第２の仮想線上における前記表面層の各々の幅の総和をＷ５としたとき、Ｗ４／Ｗ５≦０．３４の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
かかる構成のスパークプラグは、表面層と芯材とのバランスが図られ、内燃機関でのスパークプラグの使用時において、冷熱サイクルによる接地電極の変形を抑制することができる。

［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれか記載のスパークプラグであって、前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、前記接地電極の前記特定位置における前記軸線方向の中心線は、前記主体金具の前記溶接面における前記軸線方向の中心線よりも、前記中心電極側に位置することを特徴とするスパークプラグ。
かかる構成のスパークプラグは、接地電極と主体金具との接合強度を向上させることができる。

［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれか記載のスパークプラグであって、前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、前記主体金具は、中央部で前記軸線方向先端側に隆起した形状に形成され、前記芯材は、前記隆起した形状に追随した追随形状に形成され、前記芯材の前記軸線方向後端側の端点の位置における、前記接地電極の外形の前記特定方向の厚みが、前記先端部の厚みよりも厚いことを特徴とするスパークプラグ。

かかる構成のスパークプラグは、芯材の後端部における接地電極の厚みを確保することで、接地電極と主体金具との接合強度を向上させることができる。

スパークプラグ１００の概略構成を示す部分断面図である。 スパークプラグ１００の先端部を先端側から見た外観図である。 接地電極３０の概略断面構成と寸法とを示す説明図である。 接地電極３０と主体金具５０との溶接強度試験の結果を示す図表である。 接地電極３０と主体金具５０との溶接強度試験の結果をグラフ化して示す説明図である。 第２実施例としてのスパークプラグ２００を構成する接地電極２３０と主体金具２５０との接合断面を示す説明図である。 スパークプラグ２００の衝撃試験の結果を示す図表である。 スパークプラグ２００の衝撃試験の結果をグラフ化して示す説明図である。 第３実施例としてのスパークプラグ３００の接地電極３３０の概略断面構成と寸法とを示す説明図である。 接地電極３３０が冷熱サイクルによって変形した状態を示す説明図である。 冷熱サイクルによる接地電極３３０の変形試験の結果を示す図表である。 冷熱サイクルによる接地電極３３０の変形試験の結果をグラフ化して示す説明図である。 第４実施例としてのスパークプラグ４００における接地電極４３０と主体金具４５０との位置関係を示す説明図である。 スパークプラグ４００の衝撃試験結果を示す図表である。 スパークプラグ４００の衝撃試験の結果をグラフ化して示す説明図である。 第５実施例としてのスパークプラグ５００を構成する接地電極５３０の概略断面構成と寸法とを示す説明図である。 スパークプラグ５００の衝撃試験結果を示す図表である。 比較例としてのスパークプラグ５００ａの接地電極５３０ａの概略断面構成と寸法とを示す説明図である。 スパークプラグ５００の衝撃試験の結果をグラフ化して示す説明図である。

Ａ．第１実施例：
本発明の実施形態について説明する。本発明の第１実施例としてのスパークプラグ１００の部分断面図を図１に示す。以下では、図１中の軸線ＯＬに沿った上側をスパークプラグ１００の先端側とし、下側を後端側として説明する。スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０とを備える。

中心電極２０は、絶縁碍子１０の先端から突出する棒状の電極であり、絶縁碍子１０の内部を通じて、絶縁碍子１０の後端に設けられた端子金具４０に電気的に接続されている。中心電極２０の外周は、絶縁碍子１０によって保持され、絶縁碍子１０の外周は、端子金具４０から離れた位置で主体金具５０によって保持されている。

絶縁碍子１０は、中心電極２０および端子金具４０を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の絶縁体であり、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成されている。絶縁碍子１０の軸方向中央には外径を大きくした中央胴部１９が形成されている。中央胴部１９よりも後端側には、端子金具４０と主体金具５０との間を絶縁する後端側胴部１８が形成されている。中央胴部１９よりも先端側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成され、先端側胴部１７の更に先には、先端側胴部１７よりも小さい外径であって中心電極２０側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。

主体金具５０は、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を包囲して保持する円筒状の金具であり、本実施例では、低炭素鋼から成る。主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ネジ部５２と、円筒部５３と、シール部５４とを備える。主体金具５０の工具係合部５１は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド（図示省略）に取り付ける工具が嵌合する。主体金具５０の取付ネジ部５２は、エンジンヘッドの取付ネジ孔に螺合するネジ山を有する。主体金具５０のシール部５４は、取付ネジ部５２の根元に鍔状に形成され、シール部５４とエンジンヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。主体金具５０の先端面５７は、中空の円状であり、その中央には、絶縁碍子１０の脚長部１３から中心電極２０が突出する。

中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２５を埋設した棒状の部材である。本実施例では、電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金から成り、芯材２５は、銅または銅を主成分とする合金から成る。中心電極２０は、電極母材２１の先端が絶縁碍子１０の軸孔１２から突出した状態で絶縁碍子１０の軸孔１２に挿入され、セラミック抵抗３およびシール体４を介して端子金具４０に電気的に接続される。

接地電極３０は、その一端側の端部である基端部３７が主体金具５０の先端面５７に接合され、他端側の端部である先端部３８が中心電極２０の先端部と対向するように屈曲されている。本実施例では、この接地電極３０は２層構造によって形成されている。接地電極３０の内部構造については後述する。接地電極３０の基端部３７と、主体金具５０の先端面５７との接合は、抵抗溶接によって行われる。接地電極３０の先端部３８と中心電極２０の先端部との間には、火花ギャップが形成されている。

かかるスパークプラグ１００を先端側から見た外観図を図２に示す。図示するように、主体金具５０の円筒部５３は、先端側から見ると、外径ＯＤの円筒形状の内部に内径ＩＤの中空が形成されている。この外径ＯＤと内径ＩＤとの間には、先端面５７が形成されている。先端面５７の所定箇所には、接地電極３０が接合され、この接地電極３０は、中心電極２０側に向かって屈曲している。基端部３７と先端面５７との接合面の周辺には、接地電極３０と主体金具５０とを抵抗溶接によって接合した際に、接地電極３０の端部が変形または溶融して生じたダレＤが形成されている。

接地電極３０の基端部３７の端面である後端面３９は、基端部３７における接地電極３０の中心軸ＣＡ１を通り、軸線ＯＬと直交する方向である特定方向ＰＤにおいて、主体金具５０の先端面５７の中央部に配置されている。そして、ダレＤが後端面３９の周囲に形成された結果、主体金具５０の先端面５７における基端部３７との溶接面５８は、後端面３９よりも大きく形成されている。また、溶接面５８は、特定方向ＰＤにおける先端面５７の幅の全体に亘って形成されている。なお、接地電極３０と主体金具５０との接合時に、ダレＤが先端面５７から大きくはみ出した場合には、はみ出した部分の少なくとも一部は、通常、切除される。溶接面５８における先端面５７の幅を幅Ｗ１ともいう。また、接地電極３０の後端面３９の接合（溶接）前の寸法のうちの、長さを長さＬ、幅を幅Ｗともいう。

接地電極３０の概略断面構成を図３に示す。図３は、軸線ＯＬと特定方向ＰＤとで規定される断面を示している。図３においては、接地電極３０と主体金具５０との抵抗溶接の際に生じるダレＤは、図示を省略している。図示するように、本実施例の接地電極３０は、２層構造を有している。具体的には、接地電極３０は、自身の表面を形成する表面層３１と、当該表面層３１よりも内部に形成され、表面層３１よりも熱伝導率が大きい芯材３２とを備えている。このように、表面層３１の内部に熱伝導率が相対的に大きい芯材３２を形成することによって、接地電極３０の放熱性が向上するので、スパークプラグ１００の耐熱性を向上させることができる。表面層３１の材料には、例えば、Ｎｉ（ニッケル）基耐熱合金を用いることができる。Ｎｉ合金は、Ｎｉを９７．０重量％以上含有し、更に、希土類元素であるネオジウム（Ｎｄ）が０．０５〜１．０重量％添加されてもよい。希土類元素としては、ネオジウムの他にも、イットリウム（Ｙ）やセリウム（Ｃｅ）を用いてもよい。また、クロム（Ｃｒ）を含有していてもよい。本実施例では、表面層３１にインコネル６００（登録商標）を用いた。芯材３２の材料には、表面層３１の材料となるＮｉ合金よりも熱伝導率が大きい純銅や銅合金を用いることができる。本実施例では、芯材３２に純銅を用いた。

ここで、接地電極３０の基端部３７（後端面３９）から接地電極３０の先端部３８側に接地電極３０の外径に沿って向かう方向に１ｍｍの位置（以下、特定位置ＰＰともいう）における表面層３１の厚みＷ３は、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。なお、特定位置ＰＰは、接地電極３０と主体金具５０との溶接によって、後端面３９に起伏形状が生じる場合には、接地電極３０の外観視に基づいて特定すればよい。この特定位置ＰＰは、接地電極３０と主体金具５０との溶接によってダレＤが生じない部位を特定している。また、特定方向ＰＤにおける主体金具５０の溶接面５８（先端面５７）の幅である幅Ｗ１（ｍｍ）と、特定位置ＰＰにおける特定方向ＰＤの接地電極３０の厚みＷ２（ｍｍ）と、特定位置ＰＰにおける特定方向ＰＤの表面層３１の厚みＷ３（ｍｍ）とは、次式（１）の条件を満たしている。なお、幅Ｗ１は、次式（２）でも表すことができる。また、本願では、接地電極３０は、基端部３７から先端部３８に向かって同じ寸法、つまり、接地電極３０の長さＬと幅Ｗとが不変に形成されている。したがって、厚みＷ２は、次式（３）でも表すことができる。
Ｗ１≧Ｗ２×１．５５−（Ｗ３＋０．２５）・・・（１）
Ｗ１＝（ＯＤ−ＩＤ）／２・・・（２）
Ｗ２＝Ｗ・・・（３）

幅Ｗ１，厚みＷ２，Ｗ３が式（１）を満たすことの意義について以下に説明する。接地電極３０の後端面３９の長さＬ、幅Ｗと、主体金具５０の外径ＯＤ、内径ＩＤとを変化させた場合の、接地電極３０と主体金具５０との接合強度評価試験の結果を図４に示す。この試験で用いる接地電極３０および主体金具５０は、先端面５７の幅Ｗ１の中心点と、接地電極３０の厚みＷ２の中心点とが一致する位置で接地電極３０と主体金具５０とを接合したものである。また、この接地電極３０および主体金具５０において、接合後に形成されるダレＤは、外径ＯＤ側、内径ＩＤ側ともに０．２ｍｍ以下となるように除去されている。

この接合強度評価試験は以下の手順で行ったものである。
（１）接地電極３０の後端面３９から接地電極３０の先端部３８側に接地電極３０の外径に沿って向かう方向に２ｍｍの位置を支点にして、内側（中心電極２０側）に９０度折り曲げた後、元に戻す折り曲げ操作を複数回繰り返す。
（２）繰り返し数が２回以下の折り曲げ操作によって、接地電極３０と主体金具５０との接合部に破断が生じた場合は、強度が普通（図４では記号△で示す）であると評価し、破断が生じなかった場合は、強度が十分（図４では、記号○で示す）であると評価する。

図４は、幅Ｗ（Ｗ２）と長さＬとが異なる３種類の寸法の接地電極３０を用いて行った評価試験のそれぞれの結果を図４（Ａ）〜図４（Ｃ）として示している。各々の接地電極３０には、表面層３１の厚みＷ３が０．２ｍｍと０．４ｍｍの２種類のものを用いている。また、各々の接地電極３０と接合する主体金具５０は、スパークプラグ１００のネジサイズをもとに主体金具５０の外径ＯＤを設定し、内径ＩＤを４種類に変化させている。

この評価試験の結果によれば、例えば、図４（Ａ）に示すように、Ｗ１．１ｍｍ、Ｌ２．２ｍｍの接地電極３０と、外径ＯＤが８．４５ｍｍの主体金具５０とを接合した場合、表面層３１の厚みＷ３が０．４ｍｍの接地電極３０では、幅Ｗ１が１．０２５ｍｍの主体金具５０と組み合わせると接合強度が普通となるが、幅Ｗ１が１．３２５ｍｍ，１．２２５ｍｍ，１．１２５ｍｍの主体金具５０と組み合わせると、十分な接合強度が確保できることが分かる。

かかる評価試験の結果を用いて、表面層３１の厚みＷ３ごとに、接地電極３０の厚みＷ２と、主体金具５０の先端面５７の幅Ｗ１との関係をプロットした結果を図５に示す。図５において、●印のプロットは、図４の○印に対応している。すなわち、●印のプロットは、接地電極３０と主体金具５０との接合強度が十分に確保されていることを示している。一方、▲印のプロットは、図４の△印に対応している。すなわち、▲印のプロットは、接地電極３０と主体金具５０との接合強度が普通であることを示している。

図５（Ａ）では、表面層３１の厚みＷ３が０．２ｍｍの場合を示し、図５（Ｂ）では、表面層３１の厚みＷ３が０．４ｍｍの場合を示している。表面層３１の厚みＷ３が０．２ｍｍの場合において、上記式（１）にＷ３＝０．２を代入すると、上記（１）式を満たす厚みＷ２と幅Ｗ１との関係は、図５（Ａ）に示す直線Ｌ１よりも上部に位置する範囲となる。図５（Ａ）から明らかなように、当該範囲におけるプロットは、全て●印である。つまり、直線Ｌ１よりも上部に位置する値で幅Ｗ１と厚みＷ２とを設定すれば、接地電極３０と主体金具５０との接合強度が十分に確保されることとなる。

また、表面層３１の厚みＷ３が０．４ｍｍの場合において、上記式（１）にＷ３＝０．４を代入すると、上記（１）式を満たす厚みＷ２と幅Ｗ１との関係は、図５（Ｂ）に示す直線Ｌ２よりも上部に位置する範囲となる。図５（Ｂ）から明らかなように、当該範囲におけるプロットは、全て●印である。つまり、直線Ｌ２よりも上部に位置する値で幅Ｗ１と厚みＷ２とを設定すれば、接地電極３０と主体金具５０との接合強度が十分に確保されることとなる。以上の説明から明らかなように、上記式（１）を満たすように、幅Ｗ１、厚みＷ２，Ｗ３を設定すれば、接地電極３０と主体金具５０との接合強度を十分に確保することができる。なお、表面層３１の材質、例えば、Ｎｉの含有量は、式（１）にほとんど寄与しないことが確認されている。

Ｂ．第２実施例：
本発明の第２実施例としてのスパークプラグ２００について説明する。第２実施例としてのスパークプラグ２００は、第１実施例の接地電極３０と主体金具５０とに代えて、接地電極２３０と主体金具２５０とを備えている。第２実施例としてのスパークプラグ２００は、第１実施例と概ね同一の構成であり、接地電極２３０の内部構造と、接地電極２３０と主体金具２５０との接合断面とが第１実施例と異なる。以下、スパークプラグ２００について、第１実施例と異なる点についてのみ説明する。

スパークプラグ２００の接地電極２３０と主体金具２５０との接合断面を図６に示す。図６は、軸線ＯＬ方向と特定方向ＰＤとで規定される面に平行な断面を示している。図示するように、接地電極２３０は３層構造を有している。具体的には、接地電極２３０は、自身の表面を形成する表面層２３１と、当該表面層２３１よりも内部に形成され、表面層２３１よりも熱伝導率が大きい芯材２３２とを備えている。さらに、この芯材２３２は、相対的に内側に形成された第１の芯材２３３と、第１の芯材２３３を周方向に取り囲んで相対的に外側に形成された第２の芯材２３４とを備えている。第２の芯材２３４には、第１の芯材２３３よりも熱伝導率が大きく、硬度が小さい材質が用いられる。本実施例において、硬度とは、ビッカース硬度であり、マイクロビッカースによって測定される。本実施例では、表面層２３１には第１実施例と同じＮｉ基耐熱合金、第１の芯材２３３にはＮｉ、第２の芯材２３４には銅を用いている。かかる３層構造の接地電極２３０は、第２の芯材２３４の内部に硬度が相対的に大きい第１の芯材２３３を備えているので、接合強度を向上させることができる。主体金具２５０は、第１実施例と同様に、円筒部２５３を備えている。

接地電極２３０を構成する表面層２３１の後端側の端部と、主体金具２５０を構成する円筒部２５３の先端側の端部とは、外方に向かって広がった形状を備えている。これは、接地電極２３０と主体金具２５０とを抵抗溶接する際に、表面層２３１の一部と円筒部２５３の一部とが変形または溶融してダレが形成されたことによる。図６では、ダレの両端を切除した状態を示している。かかる接地電極２３０および主体金具２５０は、以下に説明する特徴を備えている。

図６に示すように、第１の芯材２３３は、第２の芯材２３４よりも軸線ＯＬの後端側に突出した突出形状を備えている。円筒部２５３における接地電極２３０との溶接面２５８は、第１の芯材２３３の突出形状に追随した形状を有している。具体的には、溶接面２５８は、図示する断面において、中央部が、第１の芯材２３３の突出分だけ凹み、かつ、第１の芯材２３３の両脇で、第２の芯材２３４の後端側の端部の位置まで隆起した形状を有している。かかる溶接面２５８の形状において、第１の芯材２３３が接する部位の最も軸線ＯＬ方向の先端側に位置する端面を端面２５８ａともいい、最も軸線ＯＬ方向の後端側に位置する端面を端面２５８ｂともいう。

かかるスパークプラグ２００において、溶接面２５８の形状は、端面２５８ａと端面２５８ｂとの軸線ＯＬ方向の距離Ｄ１が０．１５ｍｍ以上となるように形成されている。本実施例では、Ｄ１＝０．２０ｍｍである。なお、上述のように溶接面が起伏形状を有する主体金具を用いたスパークプラグは、従来から存在するが、従来品の場合、距離Ｄ１は、０．１ｍｍ程度である。

かかる形状の接地電極２３０および主体金具２５０は、接地電極２３０と主体金具２５０とを抵抗溶接によって接合する際に、電流値と加圧力と通電パターンとを調節することによって製造することができる。

上述のように距離Ｄ１を０．１５ｍｍ以上とする意義について以下に説明する。この距離Ｄ１の設定基準は、振動試験によって見出されたものである。振動試験とは、スパークプラグ２００を内燃機関に装着して実使用する際にスパークプラグ２００が受ける振動を模擬した振動条件をスパークプラグ２００に与えて、接地電極２３０と主体金具２５０との接合強度を評価する試験である。本実施例においては、複数の距離Ｄ１を設定して、その各々についてＪＩＳＢ８０３１の衝撃試験に基づいた試験を行い、接地電極２３０と主体金具２５０との破断時間を測定した。なお、本実施例では、距離Ｄ１の値ごとに５回の試験を行い、各々の破断時間の平均値を平均破断時間ＲＴとして求めている。破断時間は、最大６０分まで測定し、６０分間で破断しない場合には、破断時間を６０分として示す。また、スパークプラグ２００の実際の使用条件を想定し、接地電極２３０の先端側の端部の温度が９００℃となるように加熱しつつ、試験を行った。

かかる振動試験の結果を図７に示す。この試験結果は、幅Ｗと長さＬとが異なる３種類の寸法の接地電極２３０を用いたスパークプラグ２００を試験対象として行った試験の結果である。この３種類の寸法は、図４に示した実験結果に対応している。なお、表面層２３１の厚みＷ３は、第１実施例と同様に０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とすればよいが、本試験では、強度的に不利な条件を採用して、Ｗ３＝０．２ｍｍの接地電極２３０を用いた。また、主体金具２５０には、溶接面２５８の特定方向ＰＤの幅Ｗ１が１．２２５ｍｍ（Ｗ１．１×Ｌ２．２），１．５５ｍｍ（Ｗ１．３×Ｌ２．７），１．８５ｍｍ（Ｗ１．５×Ｌ２．８）のものを用いた。

この振動試験の結果によれば、例えば、Ｗ１．１ｍｍ×Ｌ２．２ｍｍの接地電極２３０を用いた場合、距離Ｄ１を０．０５ｍｍとすると、平均破断時間ＲＴは３１分であったのに対して、距離Ｄ１を０．１４ｍｍまたは０．１８ｍｍとすると、平均破断時間ＲＴは６０分、すなわち、破断しなかったことが分かる。

かかる振動試験の結果を用いて、距離Ｄ１と平均破断時間ＲＴとの関係を接地電極２３０の寸法ごとにプロットした結果を図８に示す。図示するように、いずれの寸法の接地電極２３０においても、距離Ｄ１が大きくなるほど、平均破断時間ＲＴは長くなることが分かる。距離Ｄ１が概ね０．１５ｍｍ以上となると、平均破断時間ＲＴは、Ｗ１．１ｍｍ×Ｌ２．２ｍｍの接地電極２３０を用いた場合には、破断しなかったことを示す６０分となる。また、Ｗ１．５ｍｍ×Ｌ２．８ｍｍの接地電極２３０を用いた場合には、平均破断時間ＲＴは、４６分となり、従来品（Ｄ＝０．１０程度）の１６分と比べて大幅に接合強度が向上していることが分かる。このように、距離Ｄ１が０．１５ｍｍ以上となるように接地電極２３０と主体金具２５０とを構成することによって、接地電極２３０と主体金具２５０との接合強度を向上させることができる。かかる効果は、接地電極２３０の根本部分において、強度が相対的に小さい第２の芯材２３４で形成される部位が減少することに起因して得られるものである。

Ｃ．第３実施例：
本発明の第３実施例としてのスパークプラグ３００について説明する。第３実施例としてのスパークプラグ３００は、第１実施例と概ね同一の構成であり、第１実施例の接地電極３０に代えて、接地電極３３０を備えている点が第１実施例と異なる。以下、スパークプラグ３００について、第１実施例と異なる点についてのみ説明する。接地電極３３０の概略断面を図９に示す。図９は、軸線ＯＬ方向と特定方向ＰＤとで規定される面に平行な断面を示している。図示するように、接地電極３３０は、第２実施例と同様の３層構造を有している。つまり、接地電極３３０は、表面層３３１と芯材３３２とを備えている。さらに、この芯材３３２は、第１の芯材３３３と第２の芯材３３４とを備えている。表面層３３１、第１の芯材３３３および第２の芯材３３４の材質は、第２実施例と同様である。

接地電極３３０において、芯材３３２は、接地電極３３０の内部の略中央部に形成されている。この芯材３３２は、先端部３３８に向かって先細りした形状を有している。つまり、芯材３３２の厚みは、先端部３３８に向かうにしたがって小さくなっている。換言すれば、表面層３３１の厚みは、先端部３３８に向かうにしたがって大きくなっている。そして、先端部３３８の周辺部位では、接地電極３３０の内部に芯材３３２が形成されていない内部構造となる。かかる内部構造は、接地電極３３０の製造方法に起因するものである。

かかる接地電極３３０の断面において、中心電極３２０と接地電極３３０との間には、軸線ＯＬ方向に火花ギャップＳＧが形成されている。ここで、この火花ギャップＳＧの中点ＭＰを通り、特定方向ＰＤと平行な仮想線を第１の仮想線ＶＬ１ともいう。第１の仮想線ＶＬ１と、接地電極３３０の中心電極３２０側の面との交点ＩＰを通り、特定方向ＰＤに向かって仰角４５度で第１の仮想線ＶＬ１と交差する仮想線を第２の仮想線ＶＬ２ともいう。ここで、接地電極３３０は、第２の仮想線ＶＬ２上における第２の芯材３３４の各々の幅をＷ４１，Ｗ４２とし、第２の仮想線ＶＬ２上における表面層３３１の各々の幅をＷ５１，Ｗ５２とし、Ｗ４＝Ｗ４１＋Ｗ４２、Ｗ５＝Ｗ５１＋Ｗ５２としたとき、次式（４）の関係を満たすように形成されている。
Ｗ４／Ｗ５≦０．３４・・・（４）

接地電極３３０の構造が式（４）を満たすことの意義について以下に説明する。式（４）は、冷熱サイクル試験によって見出されたものである。多層構造の接地電極３３０を備えるスパークプラグ３００は、エンジンヘッドに取り付けられ、内燃機関で実使用される際に冷熱サイクルにさらさせると、表面層３３１と芯材３３２との熱膨張率の違いから、接地電極３３０の屈曲部分が外側、すなわち、中心電極３２０と反対側に変形し、火花ギャップＳＧが増大することとなる。かかる変形が生じた状態を図１０に示す。図１０では、変形前の接地電極３３０を実線で示し、変形後の接地電極３３０を点線で示している。ここで、このような変形が生じた場合の先端部３３８の中心電極３２０と反対側の端点ＥＰの軸線ＯＬ方向の変位量を変位量ＤＤともいう。本実施例における冷熱サイクル試験は、スパークプラグ３００の実使用時の冷熱サイクルを模擬した冷熱サイクルにスパークプラグ３００をさらすことによって、変位量ＤＤを測定する試験である。

本実施例においては、冷熱サイクル試験として、Ｗ４／Ｗ５の値を変化させたスパークプラグ３００を用意し、各々のスパークプラグ３００について、接地電極３３０をバーナで最大９００℃まで２分間加熱し、その後、１分間自然冷却するサイクルを１サイクルとする冷熱サイクル条件にさらした。そして、このサイクルを５０００回繰り返した後、変位量ＤＤを測定した。

かかる冷熱サイクル試験の結果を図１１に示す。図１１では、接地電極３３０のＷ４とＷ５との値を変化させた場合の、Ｗ４／Ｗ５の値と変位量ＤＤとの関係を示している。例えば、Ｗ５＝１．５８ｍｍ、Ｗ４＝０．３６ｍｍ、つまり、Ｗ４／Ｗ５＝０．２３の接地電極３３０を用いた場合、変位量ＤＤ＝０ｍｍとなり、接地電極３３０に変形は生じていない。一方、Ｗ５＝１．５５ｍｍ、Ｗ４＝０．６６ｍｍ、つまり、Ｗ４／Ｗ５＝０．４３の接地電極３３０を用いた場合、変位量ＤＤ＝０．０５ｍｍとなり、接地電極３３０に変形が生じたことが分かる。図１１では、接地電極３３０に変形が生じた場合のＷ４／Ｗ５の値をハッチングで表示している。

かかる冷熱サイクル試験の結果を用いて、Ｗ４／Ｗ５の値と変位量ＤＤの値との関係をプロットした結果を図１２に示す。図示するように、Ｗ４／Ｗ５の値が０．３４以下の接地電極３３０では、冷熱サイクルによる変形が生じていないことが分かる。このように、Ｗ４／Ｗ５の値が式（４）を満たす接地電極３３０を備えるスパークプラグ３００は、冷熱サイクルによる接地電極３３０の変形を抑制することができるのである。

Ｄ．第４実施例：
本発明の第４実施例としてのスパークプラグ４００について説明する。第４実施例としてのスパークプラグ４００は、第１実施例と概ね同一の構成であり、スパークプラグ４００を構成する接地電極４３０と主体金具４５０との接合位置のみが第１実施例と異なる。以下、スパークプラグ４００について、第１実施例と異なる点についてのみ説明する。スパークプラグ４００における接地電極４３０と主体金具４５０との接合位置を図１３に示す。図１３は、軸線ＯＬ方向と特定方向ＰＤとで規定される面に平行な断面を示している。図１３においては、ダレＤは図示を省略している。また、図１３では、接地電極４３０と中心電極４２０との間に配置される絶縁碍子の図示を省略している。接地電極４３０は、第１実施例の接地電極３０と同一の構成を有しており、表面層４３１と芯材４３２とを備えている。この接地電極４３０は、主体金具４５０と接合されている。主体金具４５０は、第１実施例の主体金具５０と同一の構成を有している。

ここで、接地電極４３０の特定位置ＰＰにおける軸線ＯＬ方向の中心線を中心線ＣＡ２ともいう。また、主体金具４５０の溶接面４５８における軸線ＯＬ方向の中心線を中心線ＣＡ３ともいう。本実施例のスパークプラグ４００は、中心線ＣＡ２が中心線ＣＡ３よりも中心電極４２０側に位置する位置関係で、接地電極４３０と主体金具４５０とが接合されている。かかる位置関係を、接地電極４３０を中心電極４２０側にオフセットした位置関係ともいう。かかる中心線ＣＡ２と中心線ＣＡ３との位置関係において、中心線ＣＡ２とＣＡ３との離隔距離をオフセット量ＯＦともいう。

接地電極４３０を中心電極４２０側にオフセットして主体金具４５０と接合することの意義について以下に説明する。かかる位置関係に関する知見は、振動試験の結果によって見出されたものである。振動試験の結果を図１４に示す。この試験結果は、幅Ｗと長さＬとが異なる３種類の寸法の接地電極４３０を用いたスパークプラグ４００を試験対象として行った試験の結果である。振動試験の手法は、第２実施例で説明した振動試験と同様の方法である。この振動試験の結果によれば、例えば、Ｗ１．１ｍｍ×Ｌ２．２ｍｍの接地電極４３０と、主体金具４５０とを接合したスパークプラグ４００では、オフセット量ＯＦ＝０．００ｍｍとすると平均破断時間ＲＴは３１分であったのに対して、オフセット量ＯＦ＝０．０７ｍｍとすると、平均破断時間ＲＴは６０分、すなわち、破断しなかったことが分かる。

かかる振動試験の結果を用いて、オフセット量ＯＦと平均破断時間ＲＴとの関係をプロットした結果を図１５に示す。図示するように、オフセット量ＯＦが大きくなるほど、平均破断時間ＲＴは長くなることが分かる。このように、オフセット量ＯＦを正の値で設定することにより、すなわち、中心線ＣＡ２が中心線ＣＡ３よりも中心電極４２０側に位置する位置関係で、接地電極４３０と主体金具４５０とを接合することによって、接地電極４３０と主体金具４５０との接合強度を向上させることができるのである。

かかる効果が得られるのは、溶接面４５８の外径ＯＤと内径ＩＤとの差に起因して、接地電極４３０を中心電極４２０側にオフセットすることによって、主体金具４５０の先端面上に形成されるダレＤの面積が大きくなるため、すなわち、溶接面４５８の面積が大きくなるためである。オフセット量ＯＦは、接地電極４３０と主体金具４５０との溶接前の位置関係において、主体金具４５０の中心電極４２０側の面と、接地電極４３０の中心電極４２０側の面とが特定方向ＰＤで同一位置となる位置（図１３に示した位置）を最大範囲として、適宜設定することができる。

Ｅ．第５実施例：
本発明の第５実施例としてのスパークプラグ５００について説明する。第５実施例としてのスパークプラグ５００は、第１実施例の接地電極３０と主体金具５０とに代えて、接地電極５３０と主体金具５５０とを備えている。第５実施例としてのスパークプラグ５００は、第１実施例と概ね同一の構成であり、接地電極５３０と主体金具５５０との接合断面のみが第１実施例と異なる。以下、スパークプラグ５００について、第１実施例と異なる点についてのみ説明する。

スパークプラグ５００の接地電極５３０と主体金具５５０との接合断面を図１６に示す。図１６は、軸線ＯＬ方向と特定方向ＰＤとで規定される面に平行な断面を示している。接地電極５３０は、以下に説明する主体金具５５０との接合断面を除いて、第１実施例の接地電極３０と同一の構成を有しており、表面層５３１と芯材５３２とを備えている。この接地電極５３０は、主体金具５５０と接合されている。主体金具５５０は、以下に説明する接地電極５３０との接合断面を除いて、第１実施例の主体金具５０と同一の構成を有している。

図１６に示す接地電極５３０と主体金具５５０との接合断面において、接地電極５３０を構成する表面層５３１の後端側の端部と、主体金具５５０を構成する円筒部５５３の先端側の端部とは、外方に向かって広がった形状を備えている。これは、接地電極５３０と主体金具５５０とを抵抗溶接する際に、ダレＤが形成されたことによる。図１６では、ダレＤの両端を切除した状態を示している。また、主体金具４５０は、その中央部で軸線ＯＬ方向の先端側に隆起した形状に形成されている。接地電極５３０の芯材５３２は、主体金具４５０の隆起形状に追随した形状に形成されている。すなわち、芯材５３２は、特定方向ＰＤの中央部が軸線ＯＬ方向の先端側に凹み、特定方向ＰＤの両端部が軸線ＯＬ方向の後端側の端点５３９まで延びた形状を有している。本実施例では、特定方向ＰＤの両端の端点５３９は、軸線ＯＬ方向において、同一の位置に形成されている。この端点５３９は、ダレＤの切除部よりも軸線ＯＬ方向の先端側に位置している。

さらに、端点５３９における接地電極５３０の外形の特定方向ＰＤの厚みＷ６は、上述した外方に向かって広がった形状によって、接地電極５３０の先端部５３８の厚みＷ７よりも厚く形成されている。本実施例においては、接地電極５３０は、第１実施例と同様に、接地電極５３０の長さＬと幅Ｗとが不変に形成されているから、上述した外方に向かって広がった形状を有していない接地電極５３０のいずれの部位においても、特定方向ＰＤの厚みはＷ７に等しい。

かかる形状の接地電極５３０および主体金具５５０は、接地電極５３０と主体金具５５０との抵抗溶接時に接地電極を内周面と外周面をチャックする治具の形状を調節することによって製造することができる。

接地電極５３０と主体金具５５０との接合断面が上述した形状に形成されていることの意義について以下に説明する。かかる形状に関する知見は、振動試験の結果によって見出されたものである。振動試験の結果を図１７に示す。この試験結果は、幅Ｗと長さＬとが異なる３種類の寸法の接地電極５３０を用いたスパークプラグ５００を試験対象として行った試験の結果である。振動試験の手法は、第２実施例で説明した振動試験と同様の方法である。この振動試験の結果によれば、例えば、Ｗ１．３ｍｍ×Ｌ２．７ｍｍの接地電極５３０と、主体金具５５０とを接合したスパークプラグ５００では、Ｗ６／Ｗ７の値が１．００の場合の平均破断時間ＲＴは２７分であったのに対して、Ｗ６／Ｗ７の値が１．２２の場合の平均破断時間ＲＴは６０分、すなわち、破断しなかったことが分かる。

ここで比較例としてのスパークプラグ５００ａを図１８に示す。図１８では、スパークプラグ５００ａの各構成要素を、図１６に示したスパークプラグ５００の各構成要素に付した符号の末尾に「ａ」を付した符号で表示している。比較例としてのスパークプラグ５００ａは、図１８に示すように、端点５３９ａが、表面層５３１ａの後端側の端部と、円筒部５５３ａの先端側の端部とが外方に向かって広がった部位よりも先端側に位置している。この場合、厚みＷ６は厚みＷ７と等しくなる。つまり、上述した振動試験において、Ｗ６／Ｗ７＝１．００のケースは、スパークプラグ５００ａのような形状を意味する。

かかる振動試験の結果を用いて、Ｗ６／Ｗ７の値と平均破断時間ＲＴとの関係を接地電極５３０の寸法ごとにプロットした結果を図１９に示す。図示するように、いずれの接地電極５３０の寸法においても、Ｗ６／Ｗ７の値が１．００から大きくなるほど、平均破断時間ＲＴは長くなることが分かる。つまり、端点５３９における接地電極５３０の外形の厚みＷ６が、接地電極５３０の先端部５３８の厚みＷ７よりも厚くなるほど、平均破断時間ＲＴは長くなる。このように、厚みＷ６が厚みＷ７よりも厚くなるように、接地電極５３０および主体金具５５０を形成することによって、接地電極５３０と主体金具５５０との接合強度を向上させることができる。つまり、表面層５３１と比べて強度が小さい芯材５３２の端点５３９を、接地電極５３０の厚みが相対的に大きい部位に位置させることによって、接地電極５３０と主体金具５５０との接合強度を向上させることができるのである。

上述の例では、芯材５３２の特定方向ＰＤの両端の端点５３９は、軸線ＯＬ方向において、同一の位置に形成されているが、２つの端点５３９の位置は、製造誤差などによって、厳密に一致しない場合もある。この場合、厚みＷ６は、２つの端点５３９のうちの相対的に先端側の端点５３９における接地電極５３０の外形の特定方向ＰＤの厚みとすればよい。

Ｆ．変形例：
上述の実施形態においては、火花ギャップＳＧが軸線ＯＬ方向に形成される縦放電型のスパークプラグを例示して説明したが、本発明のスパークプラグは、かかる形式に限定されるものではなく、種々の形式に適用可能である。例えば、第１，２，４，５実施例で示したスパークプラグは、軸線ＯＬ方向と垂直な方向に対向する横放電型のスパークプラグとして実現してもよい。また、１つの中心電極に対して複数の接地電極が設けられたスパークプラグとして実現してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態における本発明の構成要素のうち、独立クレームに記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。また、本発明はこうした実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。

１０…絶縁碍子
１２…軸孔
２０，３２０，４２０…中心電極
３０，２３０，３３０，４３０，５３０…接地電極
３１，２３１，３３１，４３１，５３１…表面層
３２，２３２，３３２，４３２，５３２…芯材
３７…基端部
３８，３３８，５３８…先端部
３９…後端面
５０，２５０，４５０，５５０…主体金具
５８，２５８，４５８…溶接面
１００，２００，３００，４００，５００…スパークプラグ
２３３，３３３…第１の芯材
２３４，３３４…第２の芯材
２５８ａ，２５８ｂ…端面
ＯＬ…軸線
ＰＤ…特定方向
ＰＰ…特定位置
ＳＧ…火花ギャップ
ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３…中心線
ＶＬ１…第１の仮想線
ＶＬ２…第２の仮想線

Claims (6)

1. 軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
   前記軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
   該絶縁体を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
   基端部が前記主体金具に溶接され、先端部が前記中心電極の軸線方向先端側の端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、
   前記接地電極は自身の表面を形成する表面層と、該表面層よりも内部に形成され、該表面層よりも熱伝導率が大きい芯材とを有し、前記基端部から前記先端部側に該接地電極の外形に沿って向かう方向に１ｍｍの位置である特定位置における前記表面層の厚みが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
   前記主体金具の前記基端部との溶接面における、前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と直交する方向である特定方向の前記主体金具の幅をＷ１（ｍｍ）、
   前記特定位置における、前記特定方向の前記接地電極の厚みをＷ２（ｍｍ）、
   前記特定位置における、前記特定方向の前記表面層の厚みをＷ３（ｍｍ）としたとき、
   Ｗ１≧Ｗ２×１．５５−（Ｗ３＋０．２５）
   の条件を満たし、
   前記芯材は、相対的に内側に形成された第１の芯材と、該第１の芯材を周方向に取り囲んで相対的に外側に形成され、該第１の芯材よりも熱伝導率が大きく、硬度が小さい第２の芯材とを備え、
   前記第１の芯材は、前記第２の芯材よりも前記軸線方向後端側に突出した突出形状で形成され、
   前記溶接面は、前記突出形状に追随した起伏形状で形成され、
   前記溶接面のうちの前記第１の芯材が接する部位の最も前記軸線方向先端側に位置する端面と、最も前記軸線方向後端側に位置する端面との前記軸線方向の距離は、０．１５ｍｍ以上であることを特徴とするスパークプラグ。
2. 請求項１記載のスパークプラグであって、
   前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、
   前記中心電極と前記接地電極との間で前記軸線方向に形成される火花ギャップの中点を通り、前記特定方向と平行な第１の仮想線と、前記接地電極の前記中心電極側の面との交点を通り、前特定方向に向かって仰角４５度で前記第１の仮想線と交差する第２の仮想線上における前記第２の芯材の各々の幅の総和をＷ４とし、該第２の仮想線上における前記表面層の各々の幅の総和をＷ５としたとき、
   Ｗ４／Ｗ５≦０．３４
   の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
3. 軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
   前記軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
   該絶縁体を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
   基端部が前記主体金具に溶接され、先端部が前記中心電極の軸線方向先端側の端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、
   前記接地電極は自身の表面を形成する表面層と、該表面層よりも内部に形成され、該表面層よりも熱伝導率が大きい芯材とを有し、前記基端部から前記先端部側に該接地電極の外形に沿って向かう方向に１ｍｍの位置である特定位置における前記表面層の厚みが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
   前記主体金具の前記基端部との溶接面における、前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と直交する方向である特定方向の前記主体金具の幅をＷ１（ｍｍ）、
   前記特定位置における、前記特定方向の前記接地電極の厚みをＷ２（ｍｍ）、
   前記特定位置における、前記特定方向の前記表面層の厚みをＷ３（ｍｍ）としたとき、
   Ｗ１≧Ｗ２×１．５５−（Ｗ３＋０．２５）
   の条件を満たし、
   前記芯材は、相対的に内側に形成された第１の芯材と、該第１の芯材を周方向に取り囲んで相対的に外側に形成され、該第１の芯材よりも熱伝導率が大きく、硬度が小さい第２の芯材とを備え、
   前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、
   前記中心電極と前記接地電極との間で前記軸線方向に形成される火花ギャップの中点を通り、前記特定方向と平行な第１の仮想線と、前記接地電極の前記中心電極側の面との交点を通り、前記特定方向に向かって仰角４５度で前記第１の仮想線と交差する第２の仮想線上における前記第２の芯材の各々の幅の総和をＷ４とし、該第２の仮想線上における前記表面層の各々の幅の総和をＷ５としたとき、
   Ｗ４／Ｗ５≦０．３４
   の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか記載のスパークプラグであって、
   前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、
   前記主体金具は、中央部で前記軸線方向先端側に隆起した形状に形成され、
   前記芯材は、前記隆起した形状に追随した追随形状に形成され、
   前記芯材の前記軸線方向後端側の端点の位置における、前記接地電極の外形の前記特定方向の厚みが、前記先端部の厚みよりも厚いことを特徴とするスパークプラグ。
5. 軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
   前記軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
   該絶縁体を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
   基端部が前記主体金具に溶接され、先端部が前記中心電極の軸線方向先端側の端部との間で間隙を形成する接地電極とを備え、
   前記接地電極は自身の表面を形成する表面層と、該表面層よりも内部に形成され、該表面層よりも熱伝導率が大きい芯材とを有し、前記基端部から前記先端部側に該接地電極の外形に沿って向かう方向に１ｍｍの位置である特定位置における前記表面層の厚みが０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
   前記主体金具の前記基端部との溶接面における、前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と直交する方向である特定方向の前記主体金具の幅をＷ１（ｍｍ）、
   前記特定位置における、前記特定方向の前記接地電極の厚みをＷ２（ｍｍ）、
   前記特定位置における、前記特定方向の前記表面層の厚みをＷ３（ｍｍ）としたとき、
   Ｗ１≧Ｗ２×１．５５−（Ｗ３＋０．２５）
   の条件を満たし、
   前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、
   前記主体金具は、中央部で前記軸線方向先端側に隆起した形状に形成され、
   前記芯材は、前記隆起した形状に追随した追随形状に形成され、
   前記芯材の前記軸線方向後端側の端点の位置における、前記接地電極の外形の前記特定方向の厚みが、前記先端部の厚みよりも厚いことを特徴とするスパークプラグ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか記載のスパークプラグであって、
   前記軸線方向と前記特定方向とで規定される面に平行な断面において、前記接地電極の前記特定位置における前記軸線方向の中心線は、前記主体金具の前記溶接面における前記軸線方向の中心線よりも、前記中心電極側に位置することを特徴とするスパークプラグ。

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