JP5134081B2 - スパークプラグおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関において電気的に火花を発生させることによって燃料に着火させるスパークプラグ（点火プラグ）に関し、特に、スパークプラグの接地電極に関する。

従来、接地電極に貴金属チップを用いることなくスパークプラグの着火性を向上させるために、プレス加工によって接地電極に突起部を形成する技術が提案されている。特許文献１には、プレス加工の一つである「鍛造プレス」によって接地電極に突起部を形成する技術が開示されている。非特許文献１には、プレス加工の一つである「押出しプレス」によって接地電極に突起部を形成する技術が開示されている。

特開２００６−２８６４６９号公報

Ｓｈｉｎ Ｎｉｓｈｉｏｋａ他著、「Ｓｕｐｅｒ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｓｐａｒｋ Ｐｌｕｇ ｗｉｔｈ Ｗｅａｒ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ」、ＳＡＥ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲ ＳＥＲＩＥＳ ２００８−０１−００９２，２００８年４月発行

しかしながら、従来、プレス加工によって接地電極に突起部を形成することに関して十分な考慮がなされていなかった。例えば、プレス加工による塑性域を超える変形によって接地電極に亀裂や欠損が発生すると、接地電極の耐久性が低下してしまうという問題があった。また、プレス加工で形成可能な接地電極の形状に制約がある中、接地電極の形状によっては、内燃機関において過度に蓄熱して接地電極の酸化が進行することにより、接地電極の耐久性が低下してしまうという問題もあった。

本発明は、上記した課題を踏まえ、プレス加工によって接地電極が形成されたスパークプラグの耐久性を向上させることができる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［第１形態］ 第１形態のスパークプラグは、軸状の中心電極と、前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、前記主体金具に接合され、前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極であって、前記中心電極の先端に対向する対向面と、前記中心電極の先端に背を向ける背面と、押出しプレスによって形成され、前記対向面から前記中心電極の先端に向けて突出する突起部と、前記押出しプレスによる前記突起部の形成に伴って前記背面に形成され、前記背面から前記中心電極の先端に向けて窪むプレス凹部とを有する接地電極とを備えるスパークプラグであって、
前記突起部が前記対向面から突出する突出量Ａは、０．４ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍｍを満たし、
前記プレス凹部は、前記接地電極の先端に至り、
前記突起部が前記中心電極に対向する方向から見た場合、前記突起部は、前記プレス凹部の内側に位置することを特徴とする。
［第２形態］ 第２形態におけるスパークプラグの製造方法は、軸状の中心電極と、前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、前記主体金具に接合され、前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極とを備えるスパークプラグを製造する製造方法であって、
前記接地電極において前記中心電極の先端に対向する対向面に、前記対向面から前記中心電極の先端に向けて突出する突起部を、前記突起部が前記対向面から突出する突出量Ａが０．４ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍｍを満たすように、押出しプレスによって形成し、
前記接地電極において前記中心電極の先端に背を向ける背面に、前記背面から前記中心電極の先端に向けて窪むプレス凹部を、該プレス凹部が前記接地電極の先端に至るように形成し、
前記突起部が前記中心電極に対向する方向から見た場合、前記突起部を前記プレス凹部の内側に形成したことを特徴とする。

［適用例１］ 適用例１のスパークプラグは、軸状の中心電極と、前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、前記主体金具に接合され、前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極であって、前記中心電極の先端に対向する対向面と、前記中心電極の先端に背を向ける背面と、押出しプレスによって形成され、前記対向面から前記中心電極の先端に向けて突出する突起部と、前記押出しプレスによる前記突起部の形成に伴って前記背面に形成され、前記背面から前記中心電極の先端に向けて窪むプレス凹部とを有する接地電極とを備えるスパークプラグであって、前記突起部が前記対向面から突出する突出量Ａは、０．４ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍｍを満たし、前記プレス凹部は、前記接地電極の先端に至ることを特徴とする。適用例１のスパークプラグによれば、接地電極の先端における放熱性を向上させることができる。その結果、プレス加工によって接地電極が形成されたスパークプラグの耐久性を向上させることができる。

［適用例２］ 適用例１のスパークプラグにおいて、前記接地電極の側端から前記プレス凹部までの幅Ｃは、０．４ｍｍ≦Ｃ≦０．８ｍｍを満たすとしても良い。適用例２のスパークプラグによれば、接地電極の先端に加え、接地電極の側端における放熱性を向上させることができる。その結果、プレス加工によって接地電極が形成されたスパークプラグの耐久性を更に向上させることができる。

［適用例３］ 適用例１のスパークプラグにおいて、前記プレス凹部は、前記接地電極の先端および側端に至るとしても良い。適用例３のスパークプラグによれば、接地電極の先端に加え、接地電極の側端における放熱性を向上させることができる。その結果、プレス加工によって接地電極が形成されたスパークプラグの耐久性を更に向上させることができる。

［適用例４］ 適用例１ないし適用例３のいずれかのスパークプラグにおいて、前記接地電極の先端から前記突起部までの幅Ｋは、０ｍｍ≦Ｋ≦０．４ｍｍを満たすとしても良い。適用例４のスパークプラグによれば、接地電極の先端における放熱性を更に向上させることができる。

［適用例５］ 適用例１ないし適用例４のいずれかのスパークプラグであって、前記突起部が前記中心電極に対向する方向から見た場合、前記突起部は、前記プレス凹部の内側に位置することを特徴とするスパークプラグ。適用例５のスパークプラグによれば、接地電極に押出成形を施す際に、プレス凹部の底面の隅から放射状に伝わる剪断力の方向から突起部の位置が外れるため、突起部およびその周囲における亀裂（クラック）の発生を抑制することができる。その結果、プレス加工によって接地電極が形成されたスパークプラグの耐久性を更に向上させることができる。

［適用例６］ 適用例６におけるスパークプラグの製造方法は、軸状の中心電極と、前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、前記主体金具に接合され、前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極とを備えるスパークプラグを製造する製造方法であって、前記接地電極において前記中心電極の先端に対向する対向面に、前記対向面から前記中心電極の先端に向けて突出する突起部を、前記突起部が前記対向面から突出する突出量Ａが０．４ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍｍを満たすように、押出しプレスによって形成し、前記接地電極において前記中心電極の先端に背を向ける背面に、前記背面から前記中心電極の先端に向けて窪むプレス凹部を、該プレス凹部が前記接地電極の先端に至るように形成することを特徴とする。適用例６のスパークプラグの製造方法によれば、プレス加工による亀裂や欠損を抑制しながら、放熱性に優れた接地電極を形成することができる。

本発明の形態は、スパークプラグおよびその製造方法の形態に限るものではなく、例えば、スパークプラグの接地電極およびその製造方法、スパークプラグを備える内燃機関などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。

スパークプラグの部分断面を主に示す説明図である。 接地電極の詳細構造を主に示す説明図である。 接地電極を先端面側から見た部分拡大図である。 図３における断面Ｙ−Ｙで接地電極を切断した面を拡大して示す部分断面図である。 接地電極を背面側から見た部分拡大図である。 接地電極の製造工程を示すフローチャートである。 接地電極３０を製造する様子を示す説明図である。 接地電極３０を製造する様子を示す説明図である。 第１変形例における接地電極の三面図を示す説明図である。 第２変形例における接地電極の三面図を示す説明図である。 第３変形例における接地電極の三面図を示す説明図である。 第４変形例における接地電極の三面図を示す説明図である。 第５変形例における接地電極の三面図を示す説明図である。 第６変形例における接地電極の三面図を示す説明図である。 突出量Ａが着火性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。 突出量Ａが耐久性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。 プレス凹部と先端面との位置関係が耐久性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。 比較例の接地電極を示す説明図である。 幅Ｃが耐久性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。 幅Ｋが耐久性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。 距離Ｆが成形性に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。

以上説明した本発明の構成および作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用したスパークプラグについて説明する。

Ａ．実施例：
Ａ−１．スパークプラグの構成：
図１は、スパークプラグ１００の部分断面を主に示す説明図である。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。絶縁碍子１０の一端から突出する棒状の中心電極２０は、絶縁碍子１０の内部を通じて、絶縁碍子１０の他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によって絶縁され、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。主体金具５０に電気的に接続された接地電極３０は、火花を発生させる隙間である火花ギャップＧを中心電極２０の先端との間に形成する。スパークプラグ１００は、内燃機関（図示しない）のエンジンヘッド２００に設けられた取付ネジ孔２０１に主体金具５０を介して取り付けられ、２万〜３万ボルトの高電圧が端子金具４０に印加されると、中心電極２０と接地電極３０との間に形成された火花ギャップＧに火花が発生する。

スパークプラグ１００の絶縁碍子１０は、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た絶縁体である。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体である。絶縁碍子１０の軸方向中央には外径を大きくした鍔部１９が形成されている。鍔部１９よりも端子金具４０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。鍔部１９よりも中心電極２０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。

スパークプラグ１００の主体金具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、シール部５４と、先端面５７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２００に取り付ける工具（図示しない）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２００の取付ネジ孔２０１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２００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、取付ネジ部５２の先端に形成された中空円状の面であり、先端面５７の中央には、脚長部１３に包まれた中心電極２０が突出する。

スパークプラグ１００の中心電極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を埋設した棒状の電極である。本実施例では、電極母材２１は、インコネル（登録商標）を始めとする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ている。

スパークプラグ１００の接地電極３０は、主体金具５０の先端面５７に接合され、中心電極２０の軸方向に交差する方向に屈曲して中心電極２０の先端に対向する電極である。本実施例では、接地電極３０は、インコネル（登録商標）を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金から成る。

図２は、接地電極３０の詳細構造を主に示す説明図である。接地電極３０は、接地電極３０の先端を構成する先端面３１と、接地電極３０の表面のうち中心電極２０に対向する対向面３２と、対向面３２とは反対側の面であり接地電極３０に背を向ける背面３３とを備える。接地電極３０の対向面３２には、中心電極２０の先端に対向して突出する突起部３６が、押出しプレスによって形成されている。突起部３６と中心電極２０との間には、火花ギャップＧが形成される。突起部３６の重心は、中心電極２０の中心軸の延長線上に略沿って位置する。接地電極３０の背面３３には、押出しプレスによる突起部３６の形成に伴って突起部３６の背後にプレス凹部３７が形成されている。プレス凹部３７は、中心電極２０の先端に向けて窪むと共に、先端面３１にまで至る。本実施例では、突起部３６は、円形の断面を有する円柱状の突起であり、プレス凹部３７は、四角形の断面を有する四角柱状の窪みである。

図３は、接地電極３０を先端面３１側から見た部分拡大図である。図４は、図３における断面Ｙ−Ｙで接地電極３０を切断した面を拡大して示す部分断面図である。図５は、接地電極３０を背面３３側から見た部分拡大図である。ここで、断面Ｙ−Ｙは、中心電極２０の中心軸を通る面であって、接地電極３０が主体金具５０から中心電極２０に突出する方向に略沿った面である。

接地電極３０は、先端面３１，対向面３２，背面３３に加え、側端面３４，３５を更に備える。接地電極３０の側端面３４，３５は、先端面３１，対向面３２，背面３３の各々に交差する面であり、接地電極３０の側端を構成する。本実施例では、対向面３２と背面３３との間の距離、すなわち、接地電極３０の厚みＴは、１．５ｍｍ（ミリメートル）であり、側端面３４と側端面３５との間の距離、すなわち、接地電極３０の電極幅Ｗは、２．８ｍｍである。

図３および図４に示すように、接地電極３０の突起部３６は、側面３６２と、根元部３６４とを備える。突起部３６の側面３６２は、突起部３６が対向面３２から突出する方向、すなわち中心電極２０に向かう方向に略沿った面である。突起部３６の根元部３６４は、突起部３６が対向面３２から立ち上がり側面３６２へと繋がる部位である。本実施例では、突起部３６の側面３６２は、対向面３２に対して略垂直であり、突起部３６の根元部３６４は、略直角な角部として形成されている。突起部３６が対向面３２から突き出す突出量Ａは、０．４ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍｍを満たすことが好ましい。突起部３６の側面３６２から接地電極３０の先端面３１までの幅Ｋは、０ｍｍ≦Ｋ≦０．４ｍｍを満たすことが好ましい。突出量Ａおよび幅Ｋの評価値については後述する。

図３および図４に示すように、接地電極３０のプレス凹部３７は、底面３７１と、側面３７２と、隅部３７４とを備える。プレス凹部３７の底面３７１は、背面３３に略平行な面であって、プレス凹部３７の底を構成する面であり、先端面３１にまで広がる。プレス凹部３７と先端面３１との位置関係の評価値については後述する。

プレス凹部３７の側面３７２は、プレス凹部３７が背面３３から対向面３２に向かって窪む方向、すなわち中心電極２０に向かう方向に略沿った面である。プレス凹部３７の隅部３７４は、プレス凹部３７の底面３７１から側面３７２へと繋がる部位である。本実施例では、プレス凹部３７の側面３７２は、プレス凹部３７の底面３７１および接地電極３０の背面３３に対して略垂直であり、プレス凹部３７の隅部３７４は、略直角な角部として形成されている。プレス凹部３７の側面３７２から接地電極３０の側端面３４，３５までの幅Ｃは、Ｃ＝０（すなわち、プレス凹部３７が側端面３４，３５に至る）、または０．４ｍｍ≦Ｃ≦０．８ｍｍを満たすことが好ましい。幅Ｃの評価値については後述する。

図５に示すように、接地電極３０を背面３３側から見た場合、すなわち突起部３６が中心電極２０に対向する方向から見た場合、突起部３６は、プレス凹部３７の内側に位置する。つまり、図３に示すように、突起部３６の根元部３６４がプレス凹部３７の側面３７２から内側に位置する距離Ｆは、０ｍｍ以上を満たすことが好ましい。距離Ｆの評価値については後述する。

Ａ−２．スパークプラグの製造方法：
次に、スパークプラグ１００を製造する製造工程の一部である接地電極３０の製造工程について説明する。図６は、接地電極３０の製造工程を示すフローチャートである。図７および図８は、接地電極３０を製造する様子を示す説明図である。接地電極３０を製造する際には、まず、接地電極３０の材料である電極部材３０１を主体金具５０に溶接する（ステップＳ１１０）。本実施例では、電極部材３０１は、略長方形の断面を有する棒状のニッケル合金である。

電極部材３０１を主体金具５０に溶接した後（ステップＳ１１０）、押さえ型６１０と受け型６２０との間に電極部材３０１を配置する（ステップＳ１２０）。押さえ型６１０および受け型６２０は、押出しプレスに用いられる金型である。図７に示すように、受け型６２０には、電極部材３０１と略同じ形状である成形溝部６２２が形成されており、電極部材３０１は、受け型６２０の成形溝部６２２に収容される。受け型６２０に形成された成形溝部６２２の位置に合わせて、押さえ型６１０には、接地電極３０のプレス凹部３７に対応する位置にピン孔部６１４が形成され、受け型６２０には、接地電極３０の突起部３６に対応する位置にピン孔部６２４が形成されている。

押さえ型６１０と受け型６２０との間に電極部材３０１を配置した後（ステップＳ１２０）、受け型６２０のピン孔部６２４に受けピン６３０を挿入する（ステップＳ１３０）。受けピン６３０は、受け型６２０のピン孔部６２４の径と略同じ大きさのピンであり、ピン孔部６２４に受けピン６３０を挿入する挿入量に応じて、突起部３６の突出量Ａを調整することが可能である。

ピン孔部６２４に受けピン６３０を挿入した後（ステップＳ１３０）、押さえ型６１０のピン孔部６１４に加工ピン６４０をプレス挿入することによって、押出しプレスが電極部材３０１に施される（ステップＳ１４０）。図８に示すように、ピン孔部６１４に加工ピン６４０がプレス挿入されると、電極部材３０１において押さえ型６１０のピン孔部６１４に隣接する部位は、加工ピン６４０に押されて窪むことによってプレス凹部３７を形成し、電極部材３０１において受け型６２０のピン孔部６２４に隣接する部位は、加工ピン６４０によってピン孔部６２４に押し出されて突起部３６を形成する。

電極部材３０１を押出しプレスで加工した後（ステップＳ１４０）、電極部材３０１に突起部３６およびプレス凹部３７を形成した電極部材３０１を、金型から取り出す（ステップＳ１５０）。その後、金型から取り出された電極部材３０１を折り曲げることによって（ステップＳ１６０）、接地電極３０が完成する。本実施例では、主体金具５０に予め溶接した電極部材３０１に押出しプレスおよび折り曲げを施して接地電極３０を製造したが、他の実施形態において、主体金具５０に溶接する前に押出しプレスおよび折り曲げを施して接地電極３０を製造しても良いし、主体金具５０に溶接する前に押出しプレスを施した電極部材３０１を、主体金具５０に溶接してから折り曲げを施しても良い。

Ａ−３．変形例：
図９は、第１変形例における接地電極３０の三面図を示す説明図である。図９には、第１変形例の接地電極３０を示す三面図として、接地電極３０を側端面３４側から見た図と、接地電極３０を先端面３１側から見た図と、接地電極３０を背面３３側から見た図とが示されている。第１変形例の接地電極３０は、背面３３に向かうに従って拡がるように傾斜した傾斜部３７８がプレス凹部３７に形成されている点を除き、前述した実施例と同様である。

図１０は、第２変形例における接地電極３０の三面図を示す説明図である。図１０には、第２変形例の接地電極３０を示す三面図として、接地電極３０を側端面３４側から見た図と、接地電極３０を先端面３１側から見た図と、接地電極３０を背面３３側から見た図とが示されている。第２変形例の接地電極３０は、プレス凹部３７が背面３３に至る手前で拡張する拡張部３７９がプレス凹部３７に形成されている点を除き、前述した実施例と同様である。本実施例では、拡張部３７９は、底面３７１の四角形よりも一回り大きな四角形の断面を有し、拡張部３７９から接地電極３０の側端面３４，３５までの幅Ｃは、０．４ｍｍ≦Ｃ≦０．８ｍｍを満たすことが好ましい。

図１１は、第３変形例における接地電極３０の三面図を示す説明図である。図１１には、第３変形例の接地電極３０を示す三面図として、接地電極３０を側端面３４側から見た図と、接地電極３０を先端面３１側から見た図と、接地電極３０を背面３３側から見た図とが示されている。第３変形例の接地電極３０は、プレス凹部３７が先端面３１および側端面３４，３５にまで至る点を除き、前述した実施例と同様である。プレス凹部３７と先端面３１との位置関係、およびプレス凹部３７と側端面３４，３５との位置関係の評価値については後述する。

図１２Ａは、第４変形例における接地電極３０の三面図を示す説明図である。図１２Ａには、第４変形例の接地電極３０を示す三面図として、接地電極３０を側端面３４側から見た図と、接地電極３０を先端面３１側から見た図と、接地電極３０を背面３３側から見た図とが示されている。第４変形例の接地電極３０は、先端面３１に向かうに従って接地電極３０の幅が狭くなる漸減部３４２，３５２が側端面３４，３５に形成されている点、第３変形例と同様にプレス凹部３７が先端面３１および側端面３４，３５にまで至る点、接地電極３０を背面３３側から見た場合に突起部３６の形状が四角形である点を除き、前述した実施例と同様である。

図１２Ｂは、第５変形例における接地電極３０の三面図を示す説明図である。図１２Ｂには、第５変形例の接地電極３０を示す三面図として、接地電極３０を側端面３４側から見た図と、接地電極３０を先端面３１側から見た図と、接地電極３０を背面３３側から見た図とが示されている。第５変形例の接地電極３０は、先端面３１が背面３３に向かうに従ってプレス凹部３７側に傾斜している点、接地電極３０を背面３３側から見た場合に突起部３６の形状が四角形である点、突起部３６の側面が先端面３１に至る点を除き、前述した実施例と同様である。

図１２Ｃは、第６変形例における接地電極３０の三面図を示す説明図である。図１２Ｃには、第６変形例の接地電極３０を示す三面図として、接地電極３０を側端面３４側から見た図と、接地電極３０を先端面３１側から見た図と、接地電極３０を背面３３側から見た図とが示されている。第６変形例の接地電極３０は、地電極３０を背面３３側から見た場合に、突起部３６およびプレス凹部３７における先端面３１側とは反対側の側面が半円形状である点を除き、上述した第５変形例と同様である。

Ａ−４．突出量Ａの評価値：
図１３は、突出量Ａが着火性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。図１３では、横軸に突出量Ａをとり、縦軸に燃焼変動率２０％の点火時期をとって、実験値が示されている。ここで、燃焼変動率とは、燃焼圧力から図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ、Indicated Mean Effective Pressure）を求め、５００サンプルの平均値と標準偏差に基づいて、「（燃焼変動率）＝（標準偏差／平均値）×１００（％）」として求められた値である。図１３では、燃焼変動率２０％となる点火時期が、内燃機関のクランク角度を用いて示されている。図１３の評価実験では、突起部３６の直径を１．５ｍｍとし、突起部３６の突出量Ａが異なる複数のスパークプラグ１００を用意した。これらのスパークプラグ１００を、排気量２０００ｃｃ、ＤＯＨＣ型ガソリンエンジンに装着した上で、吸気圧−５５０ｍｍＨｇ、エンジン回転数７５０ｒｐｍでアイドリング運転を行うことによって、図１３の実験値を得た。図１３の実験値によれば、突出量Ａが０．４ｍｍよりも小さくなると、急着火性能が急激に低下することが分かった。

図１４は、突出量Ａが耐久性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。図１４では、横軸に突出量Ａをとり、縦軸に火花ギャップＧの増加量をとって、実験値が示されている。図１４の評価実験では、突起部３６の直径を１．５ｍｍとし、突起部３６の突出量Ａが異なる複数のスパークプラグ１００を用意した。これらのスパークプラグ１００を、排気量２０００ｃｃ、ＤＯＨＣ型ガソリンエンジンに装着した上で、スロットル全開状態、エンジン回転数５０００ｒｐｍにて、４００時間運転した後、火花ギャップＧの増加量を測定することによって、図１４の実験値を得た。図１４の実験値によれば、突出量Ａが１．０ｍｍを超えると、火花ギャップＧの増加量が急激に増加し許容限界値である０．２ｍｍ以上になることが分かった。

突出量Ａは、図１３の結果による着火性能の面から、０．４ｍｍ以上を満たすことが好適であり、図１４の結果による耐久性能の面から、１．０ｍｍ以下を満たすことが好適である。すなわち、突出量Ａは、０．４ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍｍを満たすことが好適である。

Ａ−５．プレス凹部３７と先端面３１との位置関係の評価：
図１５は、プレス凹部３７と先端面３１との位置関係が耐久性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。図１６は、比較例の接地電極３０ｃを示す説明図である。比較例の接地電極３０では、プレス凹部３７は、先端面３１から離れた位置に形成され、プレス凹部３７の側面３７２から先端面３１までの間に幅Ｂを有する。図１５では、プレス凹部３７が先端面３１に至る実施例の接地電極３０では、幅Ｂ＝０として取り扱うことによって、横軸に幅Ｂをとり、縦軸に先端面３１の温度をとって、実験値が示されている。図１５の評価実験では、プレス凹部３７が先端面３１に至る実施例の接地電極３０を備えるスパークプラグ１００と、プレス凹部３７から先端面３１までの幅Ｂが異なる比較例の接地電極３０ｃを備える複数のスパークプラグ１００とを用意した。これらのスパークプラグ１００において、接地電極３０，３０ｃの厚みＴを１．５ｍｍ、接地電極３０，３０ｃの電極幅Ｗを２．８ｍｍ、突起部３６の突出量Ａを０．７ｍｍ、突起部３６の直径を１．５ｍｍ、プレス凹部３７の深さを０．７ｍｍ、プレス凹部３７の幅を１．７ｍｍ、接地電極３０の側端面３４，３５からプレス凹部３７までの幅Ｃを０．５ｍｍとした。実施例の接地電極３０では、突起部３６から先端面３１までの幅Ｋを０．１ｍｍとした。これらのスパークプラグ１００を、バーナーで９５０℃に２分間加熱した後に室温で１分間冷却する工程を１０００サイクル実施した後、接地電極３０の場合は、先端面３１における底面３７１寄りの部分の温度を測定し、接地電極３０ｃの場合は、先端面３１における背面３３寄りの部分の温度を測定することによって、図１５の実験値を得た。

図１５の実験値によれば、幅Ｂが０ｍｍよりも大きいと、先端面３１の温度が急激に増加し許容限界値である１０００℃以上になることが分かった。したがって、プレス凹部３７と先端面３１との位置関係は、幅Ｂ＝０、すなわち、プレス凹部３７が先端面３１に至ることが好適である。

Ａ−６．幅Ｃの評価値：
図１７は、幅Ｃが耐久性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。図１７では、プレス凹部３７が側端面３４，３５に至る接地電極３０では、幅Ｃ＝０として取り扱うことによって、横軸に幅Ｃをとり、縦軸に側端面３４，３５の温度をとって、実験値が示されている。図１７の評価実験では、接地電極３０の側端面３４，３５からプレス凹部３７までの幅Ｃが異なる複数のスパークプラグ１００を用意した。これらのスパークプラグ１００において、接地電極３０の厚みＴを１．５ｍｍ、接地電極３０の電極幅Ｗを２．８ｍｍ、突起部３６の突出量Ａを０．７ｍｍ、プレス凹部３７の深さを０．７ｍｍ、プレス凹部３７の幅を（電極幅Ｗ−（２×幅Ｃ））ｍｍ、突起部３６の直径を（（プレス凹部３７の幅）−０．２）ｍｍ（最大値１．７ｍｍ）とした。これらのスパークプラグ１００を、バーナーで９５０℃に２分間加熱した後に室温で１分間冷却する工程を１０００サイクル実施した後、接地電極３０の側端面３４，３５における背面３３寄りまたは底面３７１寄りの部分の温度を測定することによって、図１７の実験値を得た。

図１７の実験値によれば、幅Ｃが０ｍｍよりも大きく０．４ｍｍよりも小さいと、側端面３４，３５の温度が急激に増加し許容限界値である１０００℃以上になることが分かった。幅Ｃが０．８ｍｍを超える接地電極３０は、押出しプレスによって良好に加工することができなかった。したがって、幅Ｃは、図１７の結果による耐久性能および成形性の面から、Ｃ＝０（すなわち、プレス凹部３７が側端面３４，３５に至る）、または０．４ｍｍ≦Ｃ≦０．８ｍｍを満たすことが好適である。

Ａ−７．幅Ｋの評価値：
図１８は、幅Ｋが耐久性能に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。図１８では、突起部３６の側面３６２が先端面３１に至る場合を幅Ｋ＝０として取り扱うことによって、横軸に幅Ｋをとり、縦軸に先端面３１の温度をとって、実験値が示されている。図１８の評価実験では、突起部３６から先端面３１までの幅Ｋが異なる接地電極３０を備える複数のスパークプラグ１００を用意した。これらのスパークプラグ１００において、接地電極３０の厚みＴを１．５ｍｍ、接地電極３０の電極幅Ｗを２．８ｍｍ、突起部３６の突出量Ａを０．７ｍｍ、突起部３６の直径を１．５ｍｍ、プレス凹部３７の深さを０．７ｍｍ、プレス凹部３７の幅を１．７ｍｍ、接地電極３０の側端面３４，３５からプレス凹部３７までの幅Ｃを０．５ｍｍとした。これらのスパークプラグ１００を、バーナーで９５０℃に２分間加熱した後に室温で１分間冷却する工程を１０００サイクル実施した後、先端面３１における底面３７１寄りの部分の温度を測定することによって、図１８の実験値を得た。

図１８の実験値によれば、幅Ｋが０．４ｍｍよりも大きいと、先端面３１の温度が急激に増加し許容限界値である１０００℃以上になることが分かった。したがって、幅Ｋは、０ｍｍ≦Ｋ≦０．４ｍｍを満たすことが好適である。

Ａ−８．距離Ｆの評価値：
図１９は、距離Ｆが成形性に与える影響を調べた評価実験の結果を示す説明図である。図１９には、突起部３６の根元部３６４がプレス凹部３７の側面３７２から内側に位置する距離Ｆと、その距離Ｆにて接地電極３０を押出しプレスで加工した場合に、接地電極３０にクラックが発生する割合を示すクラック発生率とが示されている。なお、接地電極３０を背面３３側から見た場合に、突起部３６がプレス凹部３７の外側に飛び出た状態では、距離Ｆはマイナスの値をとる。図１９の評価実験において、突起部３６の直径を変更することによって距離Ｆを変化させ、接地電極３０の厚みＴを１．５ｍｍ、接地電極３０の電極幅Ｗを２．８ｍｍ、プレス凹部３７の深さを１．０ｍｍ、プレス凹部３７の幅を１．７ｍｍとした。図１９の評価実験では、距離Ｆが異なる複数の接地電極３０を押出しプレスで加工した後、接地電極３０に発生したクラックの有無を検査した。

図１９の実験値によれば、距離Ｆがマイナスになるとクラック発生率が急激に増加することが分かった。したがって、距離Ｆは、０ｍｍ以上を満たすことが好適である。

Ａ−９．効果：
以上説明したスパークプラグ１００によれば、突起部３６の突出量Ａが０．４ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍｍを満たし、プレス凹部３７は、接地電極３０の先端面３１に至ることから、接地電極３０の先端面３１における放熱性を向上させることができる。その結果、プレス加工によって接地電極３０が形成されたスパークプラグ１００の耐久性を向上させることができる。

また、接地電極３０の側端面３４，３５からプレス凹部３７までの幅Ｃが０．４ｍｍ≦Ｃ≦０．８ｍｍを満たすことから、接地電極３０の先端面３１からプレス凹部３７までの部位に加え、接地電極３０の側端面３４，３５からプレス凹部３７までの部位における放熱性を向上させることができる。その結果、プレス加工によって接地電極３０が形成されたスパークプラグ１００の耐久性を更に向上させることができる。

また、プレス凹部３７が接地電極３０の先端面３１および側端面３４，３５に至ることから、接地電極３０の先端面３１に加え、接地電極３０の側端面３４，３５における放熱性を向上させることができる。その結果、プレス加工によって接地電極３０が形成されたスパークプラグ１００の耐久性を更に向上させることができる。

また、接地電極３０の先端面３１から突起部３６までの幅Ｋが０ｍｍ≦Ｋ≦０．４ｍｍを満たすため、接地電極３０の先端面３１における放熱性を更に向上させることができる。

また、突起部３６が中心電極２０に対向する方向から見た場合、突起部３６がプレス凹部３７の内側に位置することから、接地電極３０に押出しプレスを施す際に、プレス凹部３７の隅部３７４から放射状に伝わる剪断力の方向から突起部３６の位置が外れるため、突起部３６およびその周囲におけるクラックの発生を抑制することができる。その結果、プレス加工によって接地電極３０が形成されたスパークプラグ１００の耐久性を更に向上させることができる。

Ｂ．他の実施形態：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、接地電極３０における突起部３６の根元部３６４およびプレス凹部３７の隅部３７４の形状は、約４５°の角度で面取りされた角部であっても良いし、湾曲した丸角部であっても良い。また、接地電極３０における突起部３６およびプレス凹部３７の形状は、接地電極３０を背面３３側から見た場合、実施の形態に応じて、円形，四角形，楕円形，三角形など種々の多角形や複数の曲線で構成された形状であっても良い。

Claims (5)

1. 軸状の中心電極と、
   前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、
   前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、
   前記主体金具に接合され、前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極であって、
   前記中心電極の先端に対向する対向面と、
   前記中心電極の先端に背を向ける背面と、
   押出しプレスによって形成され、前記対向面から前記中心電極の先端に向けて突出する突起部と、
   前記押出しプレスによる前記突起部の形成に伴って前記背面に形成され、前記背面から前記中心電極の先端に向けて窪むプレス凹部と
   を有する接地電極と
   を備えるスパークプラグであって、
   前記突起部が前記対向面から突出する突出量Ａは、０．４ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍｍを満たし、
   前記プレス凹部は、前記接地電極の先端に至り、
   前記突起部が前記中心電極に対向する方向から見た場合、前記突起部は、前記プレス凹部の内側に位置することを特徴とするスパークプラグ。
2. 請求項１に記載のスパークプラグであって、前記接地電極の側端から前記プレス凹部までの幅Ｃは、０．４ｍｍ≦Ｃ≦０．８ｍｍを満たすことを特徴とするスパークプラグ。
3. 請求項１に記載のスパークプラグであって、前記プレス凹部は、前記接地電極の先端および側端に至る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のいずれかに記載のスパークプラグであって、前記接地電極の先端から前記突起部までの幅Ｋは、０ｍｍ≦Ｋ≦０．４ｍｍを満たすことを特徴とするスパークプラグ。
5. 軸状の中心電極と、
   前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、
   前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、
   前記主体金具に接合され、前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極と
   を備えるスパークプラグを製造する製造方法であって、
   前記接地電極において前記中心電極の先端に対向する対向面に、前記対向面から前記中心電極の先端に向けて突出する突起部を、前記突起部が前記対向面から突出する突出量Ａが０．４ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍｍを満たすように、押出しプレスによって形成し、
   前記接地電極において前記中心電極の先端に背を向ける背面に、前記背面から前記中心電極の先端に向けて窪むプレス凹部を、該プレス凹部が前記接地電極の先端に至るように形成し、
   前記突起部が前記中心電極に対向する方向から見た場合、前記突起部を前記プレス凹部の内側に形成したことを特徴とするスパークプラグの製造方法。

Images