JP5175930B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

この発明は、スパークプラグに関し、さらに詳しくは、例えば内燃機関用のスパークプラグに関する。

近年の内燃機関例えば自動車用内燃機関には、地球環境保護の観点等から、省エネルギー化、二酸化炭素又は未燃ガスの排出規制等が強く要請されている。このような要請に応えるために、リーンバーンエンジン、直噴エンジン又は低排ガスエンジン等の内燃機関が開発されている。このような内燃機関において混合気に点火するには、また、従来の内燃機関において混合気に効率よく点火するには、これまでのスパークプラグよりも着火性の高いスパークプラグが求められている。

着火性を高めたスパークプラグとして、例えば、中心電極の先端に貴金属チップを溶接すると共に、中心電極に対向するように配置された接地電極の先端にも貴金属チップを溶接して、これらの貴金属チップ間で放電するように構成されたスパークプラグが挙げられる。

例えば、特許文献１には、「放電ギャップ（５０）を介して対向配置された中心電極（３０）および接地電極（４０）と、前記接地電極における前記放電ギャップに面する部位（４３）にレーザ溶接された貴金属チップ（４５）とを備えるスパークプラグにおいて、前記貴金属チップは、その一端側が前記接地電極にレーザ溶接され、他端側の先端面の断面積が０．１２ｍｍ^２以上１．１５ｍｍ^２以下であって前記接地電極からの突出長さ（Ｌ）が０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け込み合った溶融部（４７）において、前記貴金属チップの側面（４５ａ）と前記接地電極における前記貴金属チップの接合面（４３）とを結ぶ外面（４７ａ）が、凹んだ曲面形状であり、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の曲率半径（Ｒ）を有していることを特徴とするスパークプラグ。」が記載されている。

各電極に設けられる貴金属チップは、例えば、白金、イリジウム等の貴金属を主成分とする合金から形成される。これらの合金は高価であるから、前記貴金属チップを備えたスパークプラグはその製造コストが増大するという問題がある。

貴金属チップの代わりに電極自体を加工して突起部を形成して成るスパークプラグが提案されている。例えば、スパークプラグの接地電極を、突起部が形成される接地電極の反対側から押出し加工して突起部を形成する方法が提案されている。具体的には、非特許文献１には、「Ｔｈｉｓ ｆｅａｔｕｒｅ ｅｎａｂｌｅｓ ｉｔ ｔｏ ｂｅ ｐｕｓｈｅｄ−ｏｕｔ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｆｒｏｍ ｔｏｐ ｔｏｗａｒｄｓ ｃｅｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｓ ｓｈｏｗｎ ｉｎ Ｆｉｇ．１６． Ｂｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｎｅｗ ｆｉｎｅ−ｗｉｒｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ ｗａｓ ａｃｈｉｖｅｄ ｗｉｔｈ ｓｍａｌｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｓｔ ａｎｄ ａ ｍｏｒｅ ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｙ ｗｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｆｉｎｅ−ｗｉｒｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ．」と、すなわち、押出し加工によって低コストで接地電極が形成されることが記載されている。

特許第３７０２８３８号

Ｓｈｉｎ Ｎｉｓｈｉｏｋａ，Ｋｅｎ Ｈａｎａｓｈｉ，Ｓｈｉｎｉｃｈｉ Ｏｋａｂｅ、「ＳＡＥ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲ ＳＥＲＩＥＳ ２００８-０１−０９２」、ＳＡＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、２００８年４月１４日 第７頁右欄「ＣＨＡＰＴＥＲ ３」

ところで、本発明者らは、突起部特に高い着火性を発揮するに十分な突起部を、非特許文献１に記載されているように、単に押出し加工で形成すると、予想に反して高い着火性を発揮しない場合があることに加えて、使用によって接地電極又は突起部等に折損、亀裂及び／又は成形不良が発生して耐久性も低下してしまうことを、新たに見出した。

したがって、この発明は、着火性と耐久性とを両立することのできる安価なスパークプラグを提供することを、目的とする。

本発明者らは、押出し加工で加工される突起部及び穴部について検討したところ、着火性と耐久性とを両立するためには、押出し加工で形成されて成る突起部及び穴部が特定の条件を満足していることが重要であることを、新たに見出して、この発明を完成した。

すなわち、前記課題を解決するための手段としてのこの発明は、
中心電極の先端と対向して火花放電間隙を形成するように屈曲され、前記中心電極に面する内側表面を有する接地電極を備えて成るスパークプラグであって、
前記接地電極は、押出し加工によってその先端部に形成された突起部及び穴部を有し、
前記突起部は、前記内側表面から前記中心電極の先端に向けて突出して形成され、前記内側表面からの突出長さＡが０．４〜１ｍｍであり、前記突起部の中心軸線を含む断面における前記突起部の幅が前記突起部の中心軸線方向に沿って一定の長さになるように形成された第１ストレート部を有し、この第１ストレート部は前記突起部の中心軸線に直交する面に投影された面積である第１ストレート部投影面積Ｓ１が１．５〜３ｍｍ^２であり、
前記穴部は、前記内側表面の反対側に位置する外側表面に開口する開口部と、前記穴部の中心軸線を含む断面における相対向する面の間隔が前記穴部の中心軸線方向に沿って一定の長さになるように形成された内壁面を有する第２ストレート部と、底面部と、前記第２ストレート部から前記底面部へと移行する移行部とを有し、
前記開口部は、前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に前記開口部を投影したときに仮想される前記開口部の輪郭線の内側に、前記仮想平面に前記突起部を投影したときに仮想される前記第１ストレート部の輪郭線が含まれるように、かつ、前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部の開口部投影面積Ｓ２との面積比（Ｓ２／Ｓ１）が小さくても１．２となるように、形成され、
前記移行部は、前記穴部の中心軸線を含む断面において、前記第２ストレート部の輪郭線の端部から底面部の輪郭線の端部へと向う直線の輪郭線を有するテーパ部で形成されて成り、
前記穴部の中心軸線を含む断面において、前記底面部と前記テーパ部との交点から、前記第２ストレート部の輪郭線と底面部の輪郭線とが交わるように延長したときの交点までの距離ａが０．１ｍｍ以上であると共に、前記第２ストレート部と前記テーパ部との交点から、前記第２ストレート部の輪郭線と底面部の輪郭線とが交わるように延長したときの交点までの距離ｂが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための別の手段としてのこの発明は、
中心電極の先端と対向して火花放電間隙を形成するように屈曲され、前記中心電極に面する内側表面を有する接地電極を備えて成るスパークプラグであって、
前記接地電極は、押出し加工によってその先端部に形成された突起部及び穴部を有し、 ・前記突起部は、前記内側表面から前記中心電極の先端に向けて突出して形成され、前記内側表面からの突出長さＡが０．４〜１ｍｍであり、前記突起部の中心軸線を含む断面における前記突起部の幅が前記突起部の中心軸線方向に沿って一定の長さになるように形成された第１ストレート部を有し、この第１ストレート部は前記突起部の中心軸線に直交する面における第１ストレート部投影面積Ｓ１が１．５〜３ｍｍ^２であり、前記第１ストレート部の表面に少なくとも１本の稜を有し、
・前記穴部は、前記内側表面の反対側に位置する外側表面に開口する開口部を有し、
・前記開口部は、前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に前記開口部を投影したときに仮想される開口部の輪郭線の内側に、前記突起部の突出方向に直交する前記仮想平面に前記突起部を投影したときに仮想される第１ストレート部の輪郭線が含まれるように、かつ、前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部の開口部投影面積Ｓ２との面積比（Ｓ２／Ｓ１）が小さくても１．２となるように、形成され、
・前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に、前記穴部の前記底面部と前記第１ストレート部と前記穴部の前記開口部とを、投影して形成される前記穴部の投影底面積Ｓ４と前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部投影面積Ｓ２とが、
関係式：Ｓ４＜Ｓ１＜Ｓ２
を満足することを特徴とする。

この発明の好ましい態様としては、
（１）前記突起部の前記第１ストレート部は、前記接地電極の基端側表面が曲面であり、
（２）前記穴部の中心軸線に直交し、かつ前記外側表面と平行な接地電極の断面において、
前記穴部の輪郭線と前記接地電極の輪郭線とが最接近して成る最薄肉部が存在し、
前記最薄肉部が、前記接地電極の先端部側に位置することであり、
（３）前記突起部の中心軸線を含む断面における前記第１ストレート部の輪郭線を前記突起部の中心軸線に沿って延長した仮想直線が前記穴部の輪郭線と交差する交点と、前記突起部の中心軸線を含む断面における前記第１ストレート部の直線状の輪郭線において前記接地電極の内側表面の輪郭線に最も近接する端部である最近点との距離Ｂが小さくとも０．３ｍｍであり、
前記穴部の中心軸線を含む断面における前記穴部の底面部を示す輪郭線の端部である角部と、前記角部に近い方の前記最近点との距離Ｃが小さくても０．４ｍｍであり、
（４）前記突起部は、前記内側表面と前記第１ストレート部との間に、前記突起部の中心軸線を含む断面において、前記第１ストレート部の輪郭線から前記内側表面の輪郭線へと湾曲する曲線の輪郭線を有する突起部元部を備えてなり、
前記突起部元部は、前記第１ストレート部と前記内側表面との間に０．１〜０．３ｍｍの曲率半径を有し、
前記突起部元部は、前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に前記穴部の開口部を投影したときに仮想される開口部の輪郭線の内側に、前記突起部の突出方向に直交する前記仮想平面に前記突起部元部を投影したときに仮想される突起部元部の輪郭線が含まれるように、形成されて成ることであり、
（５）前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に、前記穴部の底面部と前記第１ストレート部と前記穴部の開口部とを、投影して形成される前記穴部の投影底面積Ｓ４と前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部投影面積Ｓ２とが、関係式：Ｓ４＜Ｓ１＜Ｓ２を満足することである。

この発明の別の好ましい態様としては、前記突起部の体積Ｖ１と前記穴部の内容積Ｖ２との比（Ｖ２／Ｖ１）が１．２〜２を満たすことである。

この発明に係るスパークプラグは、接地電極が、押出し加工によってその先端部に形成された前記突起部及び前記穴部を有して成り、この突起部は、内側表面からの突出長さＡが０．４〜１ｍｍ、前記第１ストレート部の断面積Ｓ１が１．５〜３ｍｍ^２であり、前記穴部は、前記突起部の突出方向に投影したときに前記第１ストレート部が内部に含まれる開口部を接地電極の外側表面に有し、前記断面積Ｓ１と前記開口部の開口面積Ｓ２との面積比（Ｓ２／Ｓ１）が１．２以上であり、前記穴部が前記外側表面から陥没し一定の外周を有する第２ストレート部と前記第２ストレート部に連続し、０．１ｍｍ以上の減少率を有するテーパ部とを備えて成る。また、この発明に係るスパークプラグは、前記穴部が第２ストレート部とテーパ部とを備えて成る特徴に代えて、前記突起部が、前記第１ストレート部の表面に稜を少なくとも１本以上有していても良い。

これらの特徴を有する接地電極を備えたこの発明に係るスパークプラグは、貴金属チップの代わりに押出し加工によって形成された前記突起部を接地電極が有しているから、安価に製造されることができ、また、前記穴部のテーパ部、又は突起部の稜によって前記突起部に火花が発生し易くなると共に、折損及びクラックが発生し難くなるので、高い着火性及び耐久性を発揮することができ、電極消耗量も低い。したがって、この発明によれば、着火性と耐久性とを両立することのできる安価なスパークプラグを提供することができる。

また、この発明の好ましい態様においては、
（１）前記突起部の前記第１ストレート部は、前記接地電極の基端側表面が曲面であり、
（２）前記穴部の中心軸線に直交し、かつ前記外側表面と平行な接地電極の断面において、
前記穴部の輪郭線と前記接地電極の輪郭線とが最接近して成る最薄肉部が存在し、
前記最薄肉部が、前記接地電極の先端部側に位置することであり、
（３）前記突起部の中心軸線を含む断面における前記第１ストレート部の輪郭線を前記突起部の中心軸線に沿って延長した仮想直線が前記穴部の輪郭線と交差する交点と、前記突起部の中心軸線を含む断面における前記第１ストレート部の直線状の輪郭線において前記接地電極の内側表面の輪郭線に最も近接する端部である最近点との距離Ｂが小さくとも０．３ｍｍであり、
前記穴部の中心軸線を含む断面における前記穴部の底面部を示す輪郭線の端部である角部と、前記角部に近い方の前記最近点との距離Ｃが小さくても０．４ｍｍであり、
（４）前記突起部は、前記内側表面と前記第１ストレート部との間に、前記突起部の中心軸線を含む断面において、前記第１ストレート部の輪郭線から前記内側表面の輪郭線へと湾曲する曲線の輪郭線を有する突起部元部を備えてなり、
前記突起部元部は、前記第１ストレート部と前記内側表面との間に０．１〜０．３ｍｍの曲率半径を有し、
前記突起部元部は、前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に前記穴部の開口部を投影したときに仮想される開口部の輪郭線の内側に、前記突起部の突出方向に直交する前記仮想平面に前記突起部元部を投影したときに仮想される突起部元部の輪郭線が含まれるように、形成されて成ることであり、
（５）前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に、前記穴部の底面部と前記第１ストレート部と前記穴部の開口部とを、投影して形成される前記穴部の投影底面積Ｓ４と前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部投影面積Ｓ２とが、関係式：Ｓ４＜Ｓ１＜Ｓ２を満足することである。これらの、この発明の好ましい態様によれば、より一層高い耐久性を発揮することができる。

この発明の別の好ましい態様においては、前記突起部の体積Ｖ１と前記穴部の内容積Ｖ２との比（Ｖ２／Ｖ１）が１．２〜２を満たすことである。この発明の別の好ましい態様によれば、より一層高い着火性及び耐久性を発揮することができる。

図１は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグを説明する説明図であり、図１（ａ）はこの発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグの一部断面全体説明図であり、図１（ｂ）はこの発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグの主要部分を示す断面説明図である。 図２は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大図であり、図２（ａ）はこの発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図であり、図２（ｂ）は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグにおける接地電極の先端部を突起部の突出方向に投影したときの投影状態を示す投影図である。 図３は、スパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図であり、図３（ａ）は図２（ａ）に示した接地電極の一部拡大断面図であり、図３（ｂ）はこの発明ではないスパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図である。 図４は、この発明に係るスパークプラグの接地電極におけるテーパ部の拡大図である。 図５は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグにおける接地電極の突起部の変形例を示す一部拡大図である。 図６は、この発明の一実施態様であるスパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図であり、図６（ａ）はこの発明に係るスパークプラグの好ましい一実施態様における接地電極の一部拡大断面図であり、図６（ｂ）はこの発明に係るスパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図である。 図７は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図であり、図７（ａ）は図２（ａ）に示した接地電極の一部拡大断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示した穴部におけるテーパ部の一部拡大図である。 図８は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグにおける別の接地電極の先端部を示す一部拡大断面図である。 図９は、スパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図である。 図１０は、スパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図である。 図１１は、実施例２におけるスパークプラグのブレイクダウン電圧を測定する装置の概略図である。 図１２は、実施例２におけるオシロスコープで観測される波形である。 図１３は、実施例２におけるブレイクダウン電圧測定の結果を示すグラフである。 図１４は、実施例３における測定試料である、接地電極の突起部の一部拡大図である。 図１５は、実施例３における着火性試験の結果を示すグラフである。 図１６は、参考実験例１で測定に供した接地電極の一例である。 図１７は、実施例４におけるクラック発生率の結果を示すグラフである。 図１８は、スパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大図であり、図１８（ａ）はスパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図であり、図１８（ｂ）は、スパークプラグにおける接地電極の先端部を突起部の突出方向に投影したときの投影状態を示す投影図である。 図１９は、参考例１及び参考比較例１における着火性試験の結果を示すグラフである。 図２０は、参考例１及び参考比較例１における火花消耗試験の結果を示すグラフである。 図２１は、参考例１及び参考比較例１におけるクラック発生率の結果を示すグラフである。図２２は、参考例２におけるクラック発生率の結果を示すグラフである。 図２２は、参考例２におけるクラック発生率の結果を示すグラフである。 図２３は、図１０（ｂ）に示した接地電極の一部拡大図であり、図２３（ａ）は接地電極の先端部を示す一部拡大断面図であり、図２３（ｂ）は、接地電極の先端部を突起部の突出方向に投影したときの投影状態を示す投影図である。 図２４は、スパークプラグにおける接地電極の先端部を示す一部拡大断面図である。

この発明に係るスパークプラグは、中心電極の先端面と対向して火花放電間隙を形成するように屈曲され、前記中心電極に面する内側表面を有する接地電極を備えて成る。この発明に係るスパークプラグは、前記火花放電間隙に電気的な火花を発生させることができる構成を有するスパークプラグであれば、その他の構成は特に限定されず、種々の構成を採ることができる。この発明に係るスパークプラグが備えている接地電極は前記特徴を有している。したがって、この発明に係るスパークプラグは、安価に製造されることができ、高い着火性及び耐久性を発揮することができる。

この発明に係るスパークプラグを具体例に基づいて以下に説明するが、この発明に係るスパークプラグは前記特徴を有する接地電極を備えている限り、以下の具体例に限定されることはない。

この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグを図１に示す。このスパークプラグ１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、略棒状の中心電極２と、中心電極２の外周に配置される略円筒状の絶縁体３と、絶縁体３を保持する円筒状の主体金具４と、一端が中心電極２の先端面と火花放電間隙Ｇを有して相対向するように配置されると共に他端が主体金具４の端部に結合されて成る接地電極６とを備えている。この図１に描かれたスパークプラグ１において、便宜上、主体金具４における接地電極６が設けられる一方の端部側（例えば、図１（ａ）における紙面下方側）を先端方向と称し、他方の端部側（例えば、図１（ａ）における紙面上方側）を後端方向と称する。

前記主体金具４は、図１に示されるように、円筒形状を有しており、絶縁体３を内装することにより絶縁体３を保持するように形成されている。主体金具４における先端方向の外周面にはネジ部５が形成されており、このネジ部５を利用して図示しない内燃機関のシリンダヘッドにスパークプラグ１が装着される。主体金具４は、導電性の鉄鋼材料、例えば、低炭素鋼により形成されることができる。

前記絶縁体３は、図１に示されるように、主体金具４の内周部に滑石（タルク）又はパッキン等（図示せず。）を介して保持されており、絶縁体３の中心軸線方向に沿って中心電極２を保持する軸孔を有している。絶縁体３は、その先端方向の端部が主体金具４の先端面から突出した状態で、主体金具４に固着されている。絶縁体３は、熱を伝えにくい材料で形成されていればよく、このような材料として、例えば、アルミナを主体とするセラミック焼結体が挙げられる。

前記中心電極２は、図１（ｂ）により明瞭に示されるように、外材２Ａと、外材２Ａの内部の軸心部に同心的に埋め込まれるように形成されてなる内材２Ｂとにより形成されている。中心電極２は、その先端方向の端部が絶縁体３の先端面から突出した状態で絶縁体３の軸孔に固定されており、主体金具４に対して絶縁保持されている。この中心電極２の先端は、図１（ｂ）により明瞭に示されるように、先端に向かって外径が徐々に小さくなる円錐台部と、この円錐台部から中心電極２の先端方向に延在する均一な外径を有する柱状部とで形成されている。中心電極２は、公知の材料で形成され、例えば、外材２Ａは耐熱性及び耐食性に優れたＮｉ基合金で形成され、内材２Ｂは銅又は銀等の熱伝導性に優れた金属材料で形成されることができる。

前記接地電極６は、例えば、角柱体に形成されてなり、一端が主体金具４の端部、スパークプラグ１においては主体金具４の端面に接合され、途中で略Ｌ字に曲げられて、その先端部１３が中心電極２近傍に位置するように、その形状及び構造が設計されている。接地電極６がこのように設計されることによって、接地電極６の他端が中心電極２と火花放電間隙Ｇを介して対向するように配置することができる。接地電極６は中心電極２よりも高温に曝されるので、中心電極２を形成するＮｉ基合金よりも耐熱性及び耐食性等により一層優れたＮｉ基合金等で形成されるのが好ましい。

このように構成されるスパークプラグ１において、接地電極６は前記特徴を有している。接地電極６が有する特徴の１つは、押出し加工によってその先端部１３に形成されたところの、突起部２１及び穴部３１を有していることにある。更に詳述すると、前記突起部２１は、中心電極２に面する内側表面１１から中心電極２の先端に向けて突出するように形成される。前記穴部３１は、接地電極６の内側表面１１の反対側に位置する外側表面１２に開口する開口部５１（図１（ｂ）には図示せず。）を有している。

図１（ｂ）及び図２（ａ）により明瞭に示されるように、前記突起部２１は、接地電極６の内側表面１１から柱状に突出して、突起部２１の突出方向に垂直な平面における断面形状が略円形の円柱体を成している。この突起部２１は、図２（ａ）に示されるように、前記突起部２１の中心軸線を含む断面における前記突起部２１の幅が前記突起部２１の中心軸線方向に沿って一定の長さになるように、つまり前記突起部２１の前記幅が中心軸線方向に見て同じ長さとなるように形成された第１ストレート部４１から構成されている。この例において換言すると、スパークプラグ１の中心軸線と接地電極６の中心軸線とを含む平面における接地電極６の断面、すなわち図２（ａ）に示される接地電極６の断面において、前記突出方向に対して垂直方向の幅が突起部２１の中心軸線方向に沿って一定となる第１ストレート部４１から突起部２１が構成されている。

突起部２１と中心電極２の先端面との間隙が火花放電間隙Ｇである。この火花放電間隙Ｇは、通常、０．３〜１．５ｍｍに設定される。この例においては、図１（ｂ）に示されるように、突起部２１の突出方向は、突起部２１の中心軸線方向と一致し、また、スパークプラグ１の中心軸線方向と一致している。

接地電極６が有する特徴の１つは、前記突起部２１が、０．４〜１ｍｍの、前記内側表面１１からの突出長さＡを有していること、にある。前記突出長さＡが０．４ｍｍ未満であると着火性が低下することがあり、一方、前記突出長さＡが１ｍｍを超えると放電により火花消耗しやすく、耐久性が低下することがある。着火性と耐久性とをバランスよく両立することができる点で、前記突出長さＡは、０．５〜０．９ｍｍであるのが好ましく、０．６〜０．８ｍｍであるのが特に好ましい。

また、接地電極６が有する特徴の１つは、１．５〜３ｍｍ^２の、突起部２１を構成する第１ストレート部４１における前記突出方向に垂直な断面の断面積Ｓ１を有していること、にある。前記断面積Ｓ１が１．５ｍｍ^２未満であると放電により火花消耗しやすく、耐久性が低下することがあり、一方、前記断面積Ｓ１が３ｍｍ^２を超えると突起部２１を設けたことによる着火性向上効果が認められないことがある。着火性と耐久性とをバランスよく両立することができる点で、前記断面積Ｓ１は、１．６〜２．５ｍｍ^２であるのが好ましく、１．６〜２ｍｍ^２であるのが特に好ましい。

図２（ａ）により明瞭に示されるように、前記穴部３１は、接地電極６の外側表面１２から、この外側表面１２に対して背中合わせの内側表面１１に向けて開口する開口部５１を有して成る有底穴となっている。この穴部３１は、穴部３１の中心軸線方向に垂直な平面における断面形状が略円形の円筒体状の有底穴に形成されている。また、穴部３１の中心軸線と、前記突起部２１の中心軸線とは、ほぼ一致する軸線を有している。接地電極６が有する更なる特徴の１つは、穴部３１が、図２（ａ）に示されるように、前記内側表面１１の反対側に位置する外側表面１２に開口する開口部５１と、第２ストレート部５３と、底面部６６と、移行部６７とを有すること、にある。ここで、前記開口部５１は、外側表面１２上に開口した部分であって、外側表面１２の表面と第２ストレート部５３との境界線で囲まれた部分である。第２ストレート部５３、底面部６６及び移行部６７については、後述する。

接地電極６が有する特徴の１つは、前記開口部５１が、突起部２１の突出方向に直交する仮想平面に開口部５１を投影したときに仮想される開口部５１の輪郭線の内側に、突起部２１の突出方向に直交する仮想平面に突起部２１を投影したときに仮想される第１ストレート部４１の輪郭線が含まれるように形成されていること、にある。この特徴は、突起部２１の突出方向に直交する仮想平面に対する開口部５１及び突起部２１の投影図である図２（ｂ）に具体的に示されている。すなわち、図２（ｂ）においては、前記仮想平面に開口部５１を投影して得られる輪郭線である開口部投影領域５４の内側に、前記仮想平面に突起部２１を投影して得られる第１ストレート部４１の輪郭線である第１ストレート部投影領域４２が含まれている。なお、前記開口部投影領域５４と前記第１ストレート部投影領域４２とが一致している態様も、この発明に係るスパークプラグの一実施態様として含めることとする。前記仮想平面に対する投影領域の関係性が上述の様であるときは、形成される突起部２１及び／又は突起部２１近傍の接地電極６に押出し加工に起因する亀裂及び成形不良が発生し難く、接地電極６及び突起部２１が高い耐久性を発揮することができ、安価に製造することができ、更に貴金属チップに代わる突起部２１を押出し加工で形成しても高い着火性及び耐久性を発揮することができる。

さらに、接地電極６が有する特徴の１つは、前記開口部５１が、前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部５１の開口部投影面積Ｓ２との面積比（Ｓ２／Ｓ１）が小さくても１．２となるように形成されこと、にある。前記面積比（Ｓ２／Ｓ１）が１．２未満であると、形成される突起部２１及び／又は突起部２１近傍の接地電極６に押出し加工に起因する亀裂及び成形不良が発生し難く、接地電極６及び突起部２１が高い耐久性を発揮することができる。前記面積比（Ｓ２／Ｓ１）の上限値は、前記断面積Ｓ１及び前記突出長さＡ等を満足すれば特に限定されず、例えば、４とすることができる。

第２ストレート部５３は、図２（ａ）に示されるように、穴部３１の中心軸線を含む断面における相対向する面の間隔が、穴部３１の中心軸線方向に一定の長さになるように形成された内壁面を有している。また、第２ストレート部５３は、外側表面１２から内側表面１１に向う方向であって突起部２１の中心軸線に沿った方向に、開口部５１を起点として形成されている。底面部６６は、穴部３１の底面を形成する面であって、押し出し加工の際に外側表面１２から内側表面１１に向う方向に外側表面１２の一部が押圧されて形成される面である。更に、移行部６７は、前記第２ストレート部５３から前記底面部６６へと移行する部分である。つまり、接地電極の中心軸線を含む断面において、第２ストレート部と底面部とが直接交わる態様であるとき、移行部は存在しなくなる。

接地電極６において、図２（ａ）に示されるように、穴部３１の移行部６７が、内側表面１１に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ部５５を有している。すなわち、穴部３１は、開口部５１と、第２ストレート部５３と、テーパ部５５と、底面部６６とを備えてなる。移行部６７に設けられたテーパ部５５は、穴部３１の中心軸線を含む断面において、第２ストレート部５３の輪郭線の端部から底面部６６の輪郭線の端部へと向う直線状の輪郭線を有している。この例において、テーパ部５５は特定の傾斜態様を有している。テーパ部５５の特定の傾斜態様については、後述する。

ここで、接地電極における第２ストレート部について、図３を参照しつつ詳述する。

図３（ａ）には、図２（ａ）に示した接地電極６を再度示し、図３（ｂ）には、接地電極６における穴部３１の第２ストレート部５３及びテーパ部５５に代えて、穴部３２の外周全体を形成するテーパ部５９を備えて成る態様の接地電極７を示した。

この発明に係るスパークプラグにおける接地電極を押し出し加工により作製するときに、外側表面において穴部と成る箇所を押し込むことにより、押し込まれた分量の肉が内側表面から突起部と成る箇所に押出される。このとき、押し込まれる箇所の肉、すなわち穴部と成る箇所の肉が突起部側に流れ易いと、突起部が容易に形成されることになると共に、所望の突起部の形状に高い寸法精度を以って成形することができるので好ましい。なお、突起部の先端面における周縁に稜が形成されていると、つまり突起部の先端面と周側面とが交わる部位に曲面ではなく稜が存在していると、突起部の寸法精度が高いことに成り、その稜の部分から火花が飛び易いので、結果としてスパークプラグの高い着火性を確保することができる。

図３（ａ）に示す接地電極６及び図３（ｂ）に示す接地電極７をそれぞれ押し出し加工により作製するときに、テーパ部５９のように穴部３２の外周全体がテーパとして形成される接地電極７に比べて、テーパ部５５だけでなく第２ストレート部５３も有する接地電極６の方が、突起部に肉が流れ易い。よって、接地電極７の突起部２２を形成するよりも、接地電極６の突起部２１を形成する方が容易であり、寸法精度も優れている。したがって、第２ストレート部５３を有しない接地電極７に比べて、第２ストレート部５３を有する接地電極６が、この発明に係るスパークプラグにおける接地電極の一実施態様として好ましい。

また、この発明において、穴部の形状は、特に限定されず、例えば、穴部の中心軸線方向に垂直な平面における断面形状が円形、楕円形、多角形等の円柱体状の有底穴、楕円柱体状の有底穴、多角柱体状の有底穴等が挙げられる。また、この発明において、穴部は、突起部の外形と同様の形状であってもよく、又は異なる形状であってもよい。更に、穴部は、前記突起部と中心軸線を共有していてもよく、又は共有していなくてもよい。

ここで、接地電極６におけるテーパ部５５の傾斜態様について詳述する。図４には、図２（ａ）に示したテーパ部５５近傍を拡大した接地電極６が示す。なお、図４に示す接地電極６は、穴部３１の中心軸線を含む面で切断した断面図であるが、説明の便宜上、断面を示す斜線は省略している。図４には、底面部６６の輪郭線とテーパ部５５の輪郭線との交点である角部５２、第２ストレート部５３の輪郭線と底面部６６の輪郭線とを交わるように延長したときの交点６８、及び、前記第２ストレート部の輪郭線と前記テーパ部の輪郭線との交点である角部５６が示されている。接地電極６においては、角部５２と交点６８との距離ａが０．１ｍｍ以上であり、角部５６と交点６８との距離ｂが０．１ｍｍ以上である。上記距離ａ及び上記距離ｂが共に０．１ｍｍ以上であるとき、穴部３１近傍のクラックの発生及び進展、並びに折損を抑制することができ、高温時の耐久性の向上にも寄与することができる。

接地電極が有する別の特徴の１つは、前記穴部が第２ストレート部及び移行部を備える代わりに、突起部が第１ストレート部の表面に稜を少なくとも１本以上有すること、にある。

図５（ａ）〜（ｄ）には、接地電極６、６Ａ、１０Ａ及び１０Ｂが示されている。なお、図５（ａ）〜（ｄ）には、接地電極を突起部の先端面に対面するように観察した場合、すなわち、図１（ｂ）におけるスパークプラグの後端方向から先端方向に向って接地電極を観察した場合に見られる突起部を示している。

図５（ａ）に示す接地電極６は、図２に示した接地電極６を示し、図５（ｂ）に示す接地電極６Ａは、接地電極６の突起部２１の形状を別形状にした態様である。接地電極６における突起部２１は、突起部２１の中心軸線に直交する平面形状が円形である円柱体であり、接地電極６Ａにおける突起部２１Ｂは、突起部２１Ａの前記平面形状が楕円形である楕円柱体である。

突起部２１及び突起部２１Ａにおいて、第１ストレート部の表面に、稜は設けられていない。これに対して、図５（ｃ）に示す接地電極１０Ａ及び図５（ｄ）に示す接地電極１０Ｂは、第１ストレート部の表面に稜が設けられている。すなわち、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂは、この発明に係るスパークプラグの実施態様の一つである。

接地電極１０Ａは突起部２６Ａを備えており、接地電極１０Ｂは突起部２６Ｂを備えている。接地電極１０Ａにおける突起部２６Ａは、突起部２６Ａの突出方向に直交する平面形状が長方形である四角柱体であり、接地電極１０Ｂにおける突起部２６Ｂは、突起部２６Ｂの前記平面形状が三角形である三角柱体である。四角柱体及び三角柱体には、その側面、すなわち第１ストレート部の表面に該当する面に稜が形成されている。突起部２６Ａには、第１ストレート部の表面を形成する４つの面がそれぞれ交わる４箇所に稜１０１Ａが形成されている。同様に、突起部２６Ｂには、第１ストレート部表面を形成する３つの面がそれぞれ交わる３箇所に稜１０１Ｂが形成されている。

第１ストレート部の表面に稜が形成されない突起部、例えば中心軸線に直交する断面形状が円形である突起部に比べて、第１ストレート部の表面に稜が形成されている突起部、例えば前記断面形状が多角形である突起部の方が、上記稜にかかる電界強度が大きくなる。電界強度が大きくなると、ブレイクダウン電圧を低減することができる。ブレイクダウン電圧が低減されることにより、電極消耗量が減ると共に絶縁体が火花で貫通する可能性も低減することとなるので好ましい。よって、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂは、突起部の表面に稜を有しているので、ブレイクダウン電圧を低減することができる。この発明に係るスパークプラグにおいては、突起部の第１ストレート部の表面に稜が少なくとも１本以上あれば良く、突起部の断面形状としては稜が形成され得る種々の形状を採用することができる。前記第１ストレート部の表面に稜が少なくとも１本以上形成される突起部の断面形状としては、例えば三角形、四角形、五角形及び六角形等の多角形、並びに扇形等の直線と曲線とから成る図形等を挙げることができる。なお、突起部の前記断面形状が多角形である場合、突起部の中心軸線はその多角形の重心を通る線である。なお、第１ストレート部の表面に稜が形成されている限り、穴部に前記第２ストレート部が設けられていなくともよい。

以下に、この発明に係るスパークプラグが備えていると好ましい特徴について、説明することとする。

図２に示す接地電極６及び図３に示す接地電極７は、前記特徴に加えて、０．３ｍｍ以上の後述する突出方向距離Ｂを有していると、好ましい。前記突出方向距離Ｂが０．３ｍｍ以上であると、押出し加工に起因する亀裂及び成形不良がより一層発生し難く、接地電極６の突起部２１及び接地電極７の突起部２２がより一層高い耐久性を発揮することができる。前記突出方向距離Ｂの上限値は、特に限定されないが、前記突起部２１及び突起部２２の形成容易性等を考慮すると、例えば、１ｍｍとすることができる。前記突出方向距離Ｂは０．５〜０．８ｍｍであるのが特に好ましい。

ここで、前記突出方向距離Ｂは、例えば図２（ａ）に示されるように、突起部２１の中心軸線を含む断面における第１ストレート部４１の輪郭線を突起部２１の中心軸線に沿って延長した仮想直線が穴部３１の輪郭線と交差する交点６１と、突起部２１の中心軸線を含む断面における第１ストレート部４１の直線状の輪郭線において接地電極６の内側表面１１の輪郭線に最も近接する端部である最近点６２との距離である。また、図３（ａ）に示す突出方向距離Ｂについて言うと、突起部２２の中心軸線を含む断面における第１ストレート部４１の輪郭線を突起部２２の中心軸線に沿って延長した仮想直線が穴部３２の輪郭線と交差する交点６３と、突起部２２の中心軸線を含む断面における第１ストレート部４１の直線状の輪郭線において接地電極７の内側表面１１の輪郭線に最も近接する端部である最近点６４との距離が、突出方向距離Ｂである。

この前記突出方向距離Ｂは、前記交点６１又は前記交点６３と、第１ストレート部４１の外周上の点との、前記突出方向に沿った最短距離ということもできる。この例において換言すると、スパークプラグ１の軸線と接地電極６又は接地電極７の中心軸線とを含む平面における、接地電極６の断面すなわち図２（ａ）に示される接地電極６の断面、又は接地電極７の断面すなわち図３（ａ）に示される接地電極７の断面において、突出方向距離Ｂは、前記交点６１又は前記交点６３と、第１ストレート部４１の外周及び内側表面１１上にある最近点６２又は最近点６４との前記突出方向に沿った距離であり、すなわち、接地電極６又は接地電極７の厚さと穴部３１又は穴部３２の深さとの差分に相当する。

更に、図２に示す接地電極６は、０．４ｍｍ以上の、穴部３１の角部５２と前記最近点６２との最短距離Ｃを有しているので、好ましい。図３に示す接地電極７について言うと、接地電極７は、０．４ｍｍ以上の、穴部３２の角部５２と前記最近点６４との最短距離Ｃを有しているので、好ましい。

ここで、前記角部は、穴部を構成する面及び外側表面のうち、２つの平面が交わって形成される部分であって、前記穴部の中心軸線を含む断面における前記穴部の底面部を示す輪郭線の端部である。前記最短距離Ｃは、穴部の中心軸線を含む断面において、前記角部とその角部に近い方の前記最近点との最短距離ということもできる。接地電極６においては、テーパ部５５を備えた穴部３１において、穴部３１の底面部６６と前記テーパ部５５との境界を穴部３１の角部５２とする。

つまり、最短距離Ｃは、接地電極６について言うと、スパークプラグ１の軸線と接地電極６の軸線とを含む平面における接地電極６の断面、すなわち図２（ａ）に示される接地電極６の断面において、穴部３１を構成するテーパ部５５と底面部６６とが交わって形成される角部５２と、角部５２に最も近い最近点６２との距離である。

前記最短距離Ｃが０．４ｍｍ以上であると、押出し加工に起因する亀裂及び成形不良がより一層発生し難く、接地電極６の突起部２１及び接地電極７の突起部２２がより一層高い耐久性を発揮することができる。前記最短距離Ｃの上限値は、特に限定されないが、前記突起部２１及び前記突起部２２の形成容易性等を考慮すると、例えば、１．５ｍｍとすることができる。前記最短距離Ｃは０．６〜０．９ｍｍであるのが特に好ましい。

この発明に係るスパークプラグの好ましい一態様としては、前記穴部の中心軸線に直交し、かつ前記外側表面と平行な接地電極の断面において、前記穴部の輪郭線と前記接地電極の輪郭線とが最接近して成る最薄肉部が存在し、前記最薄肉部が、前記接地電極の先端部側に位置する態様を挙げることができる。この好ましい態様を、図６を参照しつつ説明する。

図６には、スパークプラグにおける接地電極８及び９が示されている。なお、接地電極８を備えるスパークプラグは、この発明に係るスパークプラグの好ましい一実施態様である。図６（ａ）に示す接地電極８には、穴部３４の中心軸線に直交し、外側表面１２と平行な接地電極８の断面において、穴部３４の輪郭線と接地電極８の輪郭線とが最接近してなる最薄肉部８５が設けられている。接地電極８における最薄肉部８５は、図６（ａ）に示すように、接地電極８の先端部１３側に位置している。これに対して、図６（ｂ）に示す接地電極９は、最薄肉部８５が接地電極９の先端部１３側ではなく基端部側に位置している。

図６（ａ）及び（ｂ）の外側表面１２内に示した矢印は、接地電極８及び９が昇温したときに、先端部１３から基端部に向けて移動する熱の進路を示している。図６（ｂ）に示すように最薄肉部８５が基端部側に位置する態様に比べて、図６（ａ）に示すように最薄肉部８５が先端部１３側に位置する態様の方が、接地電極中の熱の移動がより一層円滑に進行する。すなわち、スパークプラグを使用したときに接地電極において火花が形成されることにより接地電極が高温状態と成った場合、最薄肉部が接地電極の先端部側に位置していると、効率的な熱の移動によって接地電極の温度が上昇し過ぎないので好ましい。接地電極の温度が上昇し過ぎないことにより、接地電極の組成が熱による劣化を生じ難い。接地電極が熱によって劣化し難いことは、結果として、スパークプラグの良好な耐久性を確保することができる。

図２に示した接地電極６はテーパ部５５を備えているので、クラック及び折損の発生を効果的に抑制することができる。前記テーパ部５５によるクラック及び折損の抑制について、図７を参照しつつ詳述する。

図７（ａ）は、図２（ａ）に示した接地電極６であり、図７（ｂ）は、接地電極６のテーパ部５５近傍を拡大した部分拡大図である。また、図７（ａ）の点線は、点線で示す輪郭を有する穴部を形成すると、その穴部が穴部３１と同一の前記最短距離Ｃを有するように設定されている。更に詳述すると、図７（ｂ）に示すように、穴部の前記最短距離Ｃ１と、点線で示すテーパ部の無い穴部の最短距離Ｃ２とが、同一であるように設定されている。図７（ｂ）においては、穴部の前記突出方向距離Ｂ１は、点線で示すテーパ部の無い穴部の突出方向距離Ｂ２に比べて大きくなる。すなわち、穴部における前記最短距離Ｃが同一であるとき、穴部にテーパ部を設けることにより、前記突出方向距離Ｂを大きくすることができる。上述したように前記突出方向距離Ｂが大きいと、スパークプラグの接地電極における突起部にクラック及び折損が発生し難くなるので好ましい。

この発明に係るスパークプラグにおける突起部の第１ストレート部は、接地電極の基端側表面が曲面であると、更に好ましい。接地電極の基端とは、図１（ｂ）における接地電極６が主体金具４に接合している部位である。すなわち、接地電極の基端側は、図１（ｂ）の接地電極６の左側であり、図２、３及び５に示す接地電極においても左側である。なお、接地電極の基端の逆側は、接地電極の先端部である。

具体的に言うと、図５（ａ）に示す接地電極６及び図５（ｂ）に示す接地電極６Ａは、接地電極の基端側、つまり図面における左側が曲面であるので好ましい。なお、突起部の周側面全体が曲面である接地電極と、突起部の周側面に稜が形成されて成る接地電極とを比較すると、突起部の周側面に稜が形成されて成る接地電極の方が、突起部、特に稜から火花が飛び易く、着火性に優れている。また、この発明に係るスパークプラグにおいては、接地電極の基端側よりも先端部側に電圧を集中させることによって火花を飛ばした方が着火性に優れている。よって、図５（ａ）に示す接地電極６及び図５（ｂ）に示す接地電極６Ａよりも更に好ましい態様としては、突起部において、接地電極の基端側が曲面であると共に、接地電極の先端部側に少なくとも一本の稜が形成されている態様、つまり突起部の周側面が曲面部分と稜とを両方有している態様を挙げることができる。

この発明に係るスパークプラグが備えている接地電極の別の一実施例である接地電極を図８（ａ）に示す。この接地電極１０Ｅは前記接地電極６と同様に前記特徴を有している。なお、接地電極１０Ｅにおける接地電極以外の構成は前記スパークプラグ１と基本的に同様である。前記接地電極６と接地電極１０Ｅとの相違点は、突起部元部４３の有無である。

接地電極１０Ｅには、図８（ａ）に示されるように、突起部２３の中心軸線を含む断面において、内側表面１１と第１ストレート部４１Ａとの間に、第１ストレート部４１Ａの輪郭線から内側表面１１の輪郭線へと湾曲する曲線の輪郭線を有する突起部元部４３が設けられている。前記突起部元部４３は、突起部２３の突出方向に直交する仮想平面に穴部３１の開口部５１を投影したときに仮想される開口部５１の輪郭線の内側に、突起部２３の突出方向に直交する仮想平面に突起部元部４３と内側表面１１との境界線を投影したときに仮想される突起部元部４３の輪郭線が含まれている。すなわち、穴部３１及び突起部２３を突起部２３の突出方向に投影したときに、穴部３１が投影されて得られる前記開口部５１の開口部投影領域内に、突起部２３の突起部元部４３が投影されて得られる元部投影領域が含まれている。なお、前記開口部投影領域内に元部投影領域が含まれている態様には、前記開口部投影領域と前記元部投影領域とが一致している態様も包含される。したがって、接地電極１０Ｅの内側表面１１上における突起部元部４３の底面積Ｓ３は穴部３１における開口面積Ｓ２以下である。前記突起部元部４３は、第１ストレート部４１Ａと内側表面１１との間に０．１〜０．３ｍｍの曲率半径を有している。このように前記接地電極１０Ｅは前記特徴を有しているから、安価に製造されることができ、貴金属チップに代わる突起部２３を押出し加工で形成しても高い着火性及び耐久性を発揮することができる。

この発明に係るスパークプラグが備えている接地電極のまた別の一実施例である接地電極を、図８（ｂ）に示す。この接地電極１０Ｆは前記接地電極６と同様に前記特徴を有している。なお、接地電極１０Ｆにおける接地電極以外の構成は前記スパークプラグ１と基本的に同様である。前記接地電極６と接地電極１０Ｆとの相違点は、穴部の断面形状である。

接地電極１０Ｆは、図８（ｂ）に示されるように、押出し加工によって形成されたところの、突起部２１及び穴部３３を有している。一方、穴部３３は、穴部３３の軸線方向に垂直な平面における断面形状が円形の略球面状穴に形成されていること以外は、前記接地電極６の穴部３１と基本的に同様に形成されている。すなわち、穴部３３は、外側表面１２に開口する開口部５１を有し、この開口部５１は、接地電極６と同様に、穴部３３を突起部２１の突出方向に投影したときに、突起部２１の第１ストレート部４１を内部に含んでいる。このように前記接地電極１０Ｆは前記特徴を有しているから、安価に製造されることができ、貴金属チップに代わる突起部２１を押出し加工で形成しても高い着火性及び耐久性を発揮することができる。

接地電極１０Ｅ及び接地電極１０Ｆは、前記接地電極６と同様に、０．３ｍｍ以上の突出方向距離Ｂと、０．４ｍｍ以上の最短距離Ｃとを有している。ここで、接地電極１０Ｆの前記最短距離Ｃは、スパークプラグの中心軸線と接地電極１０Ｆの中心軸線とを含む平面における接地電極１０Ｆの断面、すなわち図８（ｂ）に示される接地電極１０Ｆの断面において、穴部３３における突起部２１に最も近い角部すなわち開口部５１の開口縁である角部５６と前記最近点６２との距離である。したがって、接地電極１０Ｅ及び接地電極１０Ｆは、より一層高い着火性及び耐久性を発揮することができる。

この発明に係るスパークプラグが備えていると好ましい特徴の一つとしては、前記断面積Ｓ１と、前記開口面積Ｓ２と、前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に、前記穴部の底面部と前記第１ストレート部と前記穴部の開口部とを、投影して形成される前記穴部の投影底面積Ｓ４とが、関係式：Ｓ４＜Ｓ１＜Ｓ２を満足していること、という特徴を挙げることができる。この関係式を満たしていると、押出し加工に起因する亀裂及び成形不良がより一層発生しにくく、接地電極及び突起部がより一層高い耐久性を発揮することができる。

なお、図２に示す接地電極６、図３に示す接地電極７、図５に示す接地電極６Ａ、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂ、図６に示す接地電極８及び接地電極９、並びに図８に示す接地電極１０Ｅ及び接地電極１０Ｆはいずれも、前記穴部の投影底面積Ｓ４と断面積Ｓ１と開口面積Ｓ２とが、関係式：Ｓ４＜Ｓ１＜Ｓ２を満足するように設計されている。ここで、接地電極６について言うと、前記断面積Ｓ１は、突起部２１の突出方向に垂直な平面で第１ストレート部４１を切断して成る断面の断面積である。接地電極６において、前記穴部３１の底面、前記開口部５１及び第１ストレート部４１は中心軸線を共有し、図２（ｂ）に示されるように、突起部２１の突出方向に投影したときの各投影領域が同心円状になっている。上記関係式を満たしていることにより、接地電極６、接地電極７、接地電極６Ａ、接地電極１０Ａ、接地電極１０Ｂ、接地電極８、接地電極９、接地電極１０Ｅ及び接地電極１０Ｆは、いずれも押出し加工に起因する亀裂及び成形不良がより一層発生しにくく、接地電極及び突起部がより一層高い耐久性を発揮することができる。

この発明に係るスパークプラグが備えていると更に好ましい特徴の一つとしては、前記突起部の体積Ｖ１と前記穴部の容積Ｖ２との比（Ｖ２／Ｖ１）が１．２〜２であること、という特徴を挙げることができる。この容積比が上記数値範囲を満たしていると、より一層高い着火性及び耐久性を発揮することができる。

なお、図２に示す接地電極６、図３に示す接地電極７、図５に示す接地電極６Ａ、接地電極１０Ａ及び接地電極１０Ｂ、図６に示す接地電極８及び接地電極９、並びに図８に示す接地電極１０Ｅ及び接地電極１０Ｆはいずれも、前記突起部の体積Ｖ１と前記穴部の容積Ｖ２との比（Ｖ２／Ｖ１）が１．２〜２であるように設計されている。容積比が上記数値範囲を満たしていることにより、接地電極６、接地電極７、接地電極６Ａ、接地電極１０Ａ、接地電極１０Ｂ、接地電極８、接地電極９、接地電極１０Ｅ及び接地電極１０Ｆは、いずれもより一層高い着火性及び耐久性を発揮することができる。

この発明に係るスパークプラグは例えば次のようにして製造される。まず、Ｎｉ基合金等を鋳造・焼鈍して線材、棒材等を作製する。例えば、真空溶解炉を用いて、Ｎｉ基合金の溶湯を調製し、真空鋳造等にて各溶湯から鋳塊を調製した後、この鋳塊を、熱間加工、線引き加工等して、所定の寸法及び形状に加工して、線材、棒材等を作製する。このようにして作製した線材、棒材等の一端部を押出し加工して突起部及び穴部を形成し、接地電極原体を作製する。

例えば、所望の穴部を形成することのできるパンチ具を、接地電極６としたときに外側表面となる線材、棒材等の表面から略垂直に押圧して、接地電極６としたときの突起部を前記表面に背中合わせになっている裏面から押出すことによって、接地電極としたときの突起部及び穴部を有する接地電極原体を作製することができる。このようにして接地電極原体を作製するには、非特許文献１に記載された方法、パンチ具を備えた公知の押出加工機を用いた方法等がある。前記接地電極原体を好適に作製することのできる押出加工機としては、例えば、前記パンチ具と、パンチ具が貫通する貫通孔を有する板状の押え型と、前記線材、棒材等を収容する溝状の収容部及びこの収容部内に設けられた貫通孔を有し、前記押え型が上面に配置される受け型と、前記受け型の貫通孔に挿入される受けピンとを備えた押出加工機等を挙げることができる。この押出加工機を用いて接地電極原体を作製するには、具体的には、前記線材、棒材等を収容部に収容した前記受け型の上面に前記押え型を重ね合わせて固定し、押え型の貫通孔から前記線材、棒材等に前記パンチ具を押圧することができ、これによって、前記受け型の貫通孔から接地電極６としたときの突起部が前記受けピンで受けつつ押し出される。このとき、前記パンチ具形状及び寸法を調整することによって前記穴部の形状及び寸法を調整することができ、また、前記受け型の貫通孔及び／又は前記受けピンの形状及び寸法を調整することによって突出部の形状及び寸法を調整することができる。このように、突起部を押出し加工して形成するには、線材、棒材等から押出された突起部を受けて保持する受ピン等を、線材の下方に所定の間隔をおいて前記パンチ具と対向するように配置して、押出された突起部を保持するのが好ましい。この接地電極原体の他端部を、所定の形状に塑性加工等によって形成した主体金具４の端部に、溶接等によって接合する。

中心電極２は、前記材料で成形した内材２Ｂを前記材料でカップ状に形成した外材２Ａに挿入し、押出し加工等の塑性加工にて、作製することができる。次いで、セラミック等を所定の形状に焼成することによって絶縁体３を作製し、作製した中心電極２を絶縁体３に公知の手法により組み付け、接地電極６が設けられた主体金具４にこの絶縁体３を組み付ける。そして、接地電極原体の先端部を中心電極２側に折り曲げて、突起部が中心電極２の先端部と対向するようにして、接地電極６を形成する。このようにしてこの発明に係るスパークプラグを製造することができる。

この発明に係るスパークプラグは、自動車用の内燃機関例えばガソリンエンジン等の点火栓として使用され、内燃機関の燃焼室を区画形成するヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に前記ネジ部５が螺合されて、所定の位置に固定される。この発明に係るスパークプラグは、如何なる内燃機関にも使用することができ、特に、低コスト化される内燃機関、高い着火性が要求される内燃機関等に好適に使用することができる。

さらに、この発明において、スパークプラグは中心電極の先端部に貴金属チップを備えていてもよい。この貴金属チップは、通常、柱形状を有し、適宜の寸法に調整され、適宜の溶接手法例えばレーザ溶接又は電気抵抗溶接により中心電極に溶融固着される。貴金属チップを形成する材料は、例えば、Ｐｔ、Ｐｔ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金等の貴金属が挙げられる。

（実施例１）
通常の真空溶解炉を用いて、Ｎｉ基合金の溶湯を調製し、真空鋳造にて各溶湯から鋳塊を調製した。その後、この鋳塊を、熱間加工、線引き加工して、断面寸法１．３×２．７（ｍｍ）の角柱体をなす線材を作製した。次いで、円柱状のパンチ具を用いて、前記線材の一端部を押出し加工して、図９（ａ）に示される円柱状の突起部２１と、その輪郭が円柱状を成す有底の穴部３１とを前記線材に形成した。このようにして接地電極原体を作製した。このとき、突起部及び穴部が形成されていない内側表面と外側表面との距離（以下、「外側厚み」と称することがある。）が１．５ｍｍとなり、穴部の容積が２．９ｃｍ^３となるように、調整した。

次いで、図１（ｂ）に示されるような、銅からなる円柱状の内材２Ｂと、Ｎｉ合金でカップ状に成形した外材２Ａとをそれぞれ作製した。このようにして作製した内材２Ｂを外材２Ａに挿入し、押出し加工等の塑性加工にて、内材２Ｂと外材２Ａとからなる直径４ｍｍの中心電極２を作製した。次いで、所定の形状及び寸法に塑性加工によって低炭素鋼で形成した主体金具４の端面に前記接地電極原体の他端部を溶接した。次いで、アルミナを主成分とするセラミックを所定の形状に焼成することによって絶縁体３を作製し、中心電極２を絶縁体３に組み付け、さらに、接地電極原体が設けられた主体金具４にこの絶縁体３を組み付けた。次いで、接地電極原体の先端部を中心電極２側に折り曲げて、前記突起部が中心電極２の先端部と対向するようにして、接地電極６を形成した。このようにして各スパークプラグを製造した。

作製したスパークプラグにおける接地電極の形状は、図１０（ａ）〜（ｄ）に示す通りである。図１０（ａ）に示した接地電極６は、図２（ａ）に示した接地電極６と同一であり、図１０（ｂ）に示した接地電極７１は、接地電極６のテーパ部を曲面に設計変更した接地電極であり、図１０（ｃ）に示した接地電極１０Ｃは、穴部にテーパ部を設けていないこと以外は接地電極６と同様に作製した接地電極であり、また、図１０（ｄ）に示した接地電極７１は、図３（ｂ）に示した接地電極７１と同一である。

＜突起部形成の判定＞
突起部が精確に形成されているかを判定した。突起部における先端面の周縁部がＲ≧０．０５であるときに、突起部が精確に形成されておらず、寸法制度が劣っていると判定することとした。具体的には、図９（ｂ）に示す接地電極６Ｂのように、突起部２１Ａにおける先端面の周縁部Ｅ、すなわち第１ストレート部４１Ｂの周側面と突起部２１Ａの先端面とが交わる部位Ｅが、稜を有していない場合には、突起部の形成が精確でないと判定することとした。前記周縁部のＲの測定は、投影機を用いて行うこととした。表１に判定結果を示しており、Ｒ≧０．０５を満たす試料は「×」を示し、Ｒ≧０．０５を満たさない試料は「○」を示した。

＜クラック発生率＞
各スパークプラグ２０検体における接地電極の突起部近傍及び穴部の底面に、亀裂等が存在しているか否かを目視で確認し、２０検体のうち１箇所でもクラックが発生している検体があった場合には、クラックが発生したと判断した。表１に判定結果を示しており、クラックが発生した試料は「×」を示し、クラックが発生しなかった試料は「○」を示した。

＜加熱振動試験＞
作製したスパークプラグのうち、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すスパークプラグについて、加熱及び振動に対する耐久性を評価することとした。先ず、試料の外側サイズを１．５ｍｍ×２．８ｍｍ、穴部の深さ１ｍｍ、平面形状が円形の穴部直径１．７ｍｍ、平面形状が円形の突起部直径１．５ｍｍ、突起部の突出長さ０．７ｍｍとなるように設計した。更に、図１０（ａ）に示す接地電極６のテーパ部は、図４及びその説明において定義した距離ａ及び距離ｂが共に０．１ｍｍとなるようにした。また、図１０（ｂ）に示す接地電極７１の穴部における曲面は、曲率半径が０．１ｍｍとなるようにした。試験方法は、各種スパークプラグを冶具に取付け、バーナーで加熱した状態で振動させた。振動幅は５ｍｍ、振動周波数は４０Ｈｚ、加速度２８Ｇ、外部環境温度１０００℃という条件を２０分間維持した後、試料の状態を目視で確認することとした。表１に結果を示しており、クラック等の発生が認められず、外観に異常が無かった試料には「○」を示し、穴部近傍及び穴部の底面にクラックが発生していた試料には「△」を示し、接地電極の先端部近傍が穴部の中心軸線に略平行に折損していた試料には「×」を示した。

表１に示されるように、穴部が第２ストレート部とテーパ部とを有していると、クラック及び折損の発生を抑制することができる。クラック及び折損の発生を抑制することにより、スパークプラグの使用に因る絶縁破壊等を防止することができ、結果としてスパークプラグの耐久性を確保することができる。また、穴部の側面が全てテーパ部であると、突起部が精確に形成されにくく、寸法精度が低下する。寸法精度が高い突起部を備えるスパークプラグは、突起部における火花の形成が阻害され難いので、良好な着火性を有する。

（実施例２）
前記実施例１と同様の作製方法により、スパークプラグを作製した。ここで作製したスパークプラグは、２種類であり、一方は図５（ａ）に示す突起部２１の軸線方向に直交する断面が円形である接地電極６を備えたスパークプラグであり、他方は図５（ｃ）に示す突起部２６Ａの軸線方向に直交する断面が矩形であり、突起部の第１ストレート部表面に稜を有する接地電極１０Ａを備えたスパークプラグである。

＜ブレイクダウン電圧＞
接地電極６及び接地電極１０Ａのブレイクダウン電圧を測定した。ブレイクダウン電圧の測定装置は、図１１に示す装置を用いることとした。図１１に示す測定装置は、スパークプラグＰの接地電極が設けられている一端部を密閉することのできるチャンバー８１内に装入すると共に、スパークプラグの他端部を点火コイル８２に接続する。スパークプラグにかかる電圧を測定することができるように電圧プローブ８３（日本テクトロニクス株式会社製）とオシロスコープ（日本テクトロニクス株式会社製）とをスパークプラグに接続する。なお、測定試料であるスパークプラグの寸法は、火花放電間隙Ｇが１．１ｍｍ、突起部の突出長さＡが０．７ｍｍ、突起部の先端面の面積が１．７ｍｍ^２となるように設計した。

オシロスコープ８４で観測される波形を図１２に示した。図１２においては、測定値が大きく下がったときがチャンバー８１内で放電し始める放電開始点Ｘであり、測定値が基準値に戻るときがチャンバー８１内で放電を停止する放電終了点Ｙである。図１２に示されるオシロスコープ８４の波形において、ブレイクダウン電圧は放電開始点Ｘにおける電圧Ｚである。ブレイクダウン電圧の測定結果は、図１３にグラフとして示した。図１３における「丸形状」は、前記接地電極６の突起部が円形であることを示し、「角形状」は、前記接地電極１０Ａの突起部が矩形であることを示している。

図１３に示されるように、接地電極６と接地電極１０Ａとのブレイクダウン電圧を比較すると、突起部の第１ストレート部表面に稜を有する接地電極１０Ａの方が、相対的にブレイクダウン電圧が低いことが分かる。ブレイクダウン電圧が低いと、電極消耗量が小さく、絶縁体が火花で貫通する可能性も低減されることになる。

（実施例３）
前記実施例１と同様の作製方法により、スパークプラグを作製した。ここで作製したスパークプラグは、２種類であり、一方は図１４（ａ）に示す突起部２６Ｃにおいて接地電極の基端側が曲面であり、突端側に２本の稜１０１Ｃ及び１０１Ｃが設けられて成る接地電極１０Ｄを備えたスパークプラグであり、他方は図１４（ｂ）に示す突起部２１の軸線方向に直交する断面が円形である接地電極６を備えたスパークプラグである。なお、測定試料であるスパークプラグにおいて、突起部の先端面の面積は１．５ｍｍ^２となるように設計した。

＜着火性試験＞
このようにして製造した各スパークプラグを排気量２０００ｃｃの６気筒ガソリンエンジンに組み付けて始動し、吸気圧−５５０ｍｍＨｇ、７５０ｒｐｍ、空燃比（Ａ／Ｆ）１４．５でアイドリング運転した。このときの燃焼圧力から図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ）を求め、各スパークプラグにおける５００データの平均値と標準偏差とを算出して、燃焼変動率（（標準偏差／平均値）×１００）を算出した。燃焼変動率２０（％）時の点火時期を「Ａｄｖａｎｃｅ Ｌｉｍｉｔ（°ＣＡ）」として求めた。その結果を図１５にグラフとして示す。図１５に示す結果のうち、「丸＋角」は、図１４（ａ）に示す接地電極１０Ｄを備えたスパークプラグを示し、「丸」は、図１４（ｂ）に示す接地電極６を備えたスパークプラグを示す。「Ａｄｖａｎｃｅ Ｌｉｍｉｔ（°ＣＡ）」は、その数値が大きいほど、スパークプラグの着火性が優れていることを表わす。

図１５に示されるように、突起部の周側面が曲面のみから成る態様に比べて、突起部の周側面が曲面だけでなく、接地電極の先端部側に角を有している態様の方が、接地電極の先端部側で火花が飛び易くなる。接地電極の先端部側で火花が飛ぶと、火炎の成長を妨げる障害が少なくなるので、着火性が向上することが分かる。

（参考実験例１）
前記実施例１と同様の作製方法により、スパークプラグを作製した。ここで作製したスパークプラグは、２種類であり、図６に示す接地電極８又は接地電極９を備えたスパークプラグである。図１６に示す接地電極９の穴部３５の各部位における寸法としては、ｃ＝１．７ｍｍ、ｄ＝１．７ｍｍ、ｅ＝１．５ｍｍ、ｆ＝１ｍｍとした。接地電極８は、図１６に示す穴部３５のｃとｅとを入れ替えた寸法とした。また、図１６には図示していないが、接地電極８及び接地電極９は平面形状が矩形の突起部を設けることとし、その寸法としては１．３ｍｍ×１．３ｍｍ、突出長さを０．７ｍｍとした。

＜加熱試験＞
接地電極が昇温するときに、最薄肉部を設ける位置によって生じる温度上昇の差異を評価した。試験方法としては、スパークプラグを水冷チャンバーに取付けた上で、図１６に示す接地電極９の測温部位ｇが１０００℃で安定するまでバーナーで約５分間加熱した。更に同一の加熱条件で接地電極８を加熱しつつ、接地電極８における測温部位ｇの温度を測定した。

測温の結果、接地電極９は１０００℃まで昇温したのに対して、接地電極８は９８０℃までしか昇温しなかった。つまり、最薄肉部は接地電極の基端側に設けるよりも先端部側に設ける方が昇温し難かった。したがって、接地電極の先端部側に最薄肉部を設けると、熱による接地電極の劣化を防止することができ、結果としてスパークプラグの熱に対する耐久性を確保することができる。

なお、図１４（ａ）に示す接地電極１０Ｄ及び図１４（ｂ）に示す接地電極６には、穴部の輪郭線と外側表面の輪郭線とが最接近する最薄肉部が存在しているが、接地電極の先端部から基端部に向けて熱が移動し易いのは接地電極１０Ｄである。仮に、接地電極１０Ｄと接地電極６との最薄肉部の寸法を同一とした場合、先端部から基端部に向けて熱が移動するときに、接地電極６は先端部側からの熱の流れが最薄肉部によって妨げられるのに対して、接地電極１０Ｄは最薄肉部が熱の流れに対して平行に形成されているので熱の流れを妨げ難い。

（実施例４）
図２に示される形状をなす突起部及び穴部を有する接地電極原体を実施例１と基本的に同様にして押出し加工で作製し、実施例１と同様にして、前記Ｂ突出方向距離Ｂが０．３ｍｍ以上で前記最短距離Ｃが０．４ｍｍ以上のスパークプラグを複数検体作製した。

＜冷熱耐久試験＞
このようにして製造した亀裂等のない各スパークプラグを排気量２０００ｃｃの６気筒ガソリンエンジンに組み付けて、５，０００ｒｐｍの運転１分間と、アイドリング運転１分間を交互に、１００時間行った。この後に、スパークプラグをガソリンエンジンから取り外して、接地電極の突起部近傍に亀裂等が発生したか否かを目視で確認し、クラックの発生率（（クラック発生検体数／試験検体数）×１００（％））を求めた。その結果を図１７に示す。

図１７に示されるように、穴部の投影底面積Ｓ４と前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と開口投影面積Ｓ２とが関係式：Ｓ４＜Ｓ１＜Ｓ２を満足すると、前記促進試験においても、接地電極にクラックが発生することなく、接地電極がより一層高い耐久性能を発揮することができることが分かった。

以下に、この発明に係るスパークプラグが、中心電極の先端と対向して火花放電間隙を形成するように屈曲され、前記中心電極に面する内側表面を有する接地電極を備えて成るスパークプラグであって、前記接地電極は、押出し加工によってその先端部に形成された突起部及び穴部を有し、前記突起部は、前記内側表面から前記中心電極の先端に向けて突出して形成され、前記内側表面からの突出長さＡが０．４〜１ｍｍであり、前記突起部の中心軸線を含む断面における前記突起部の幅が前記突起部の中心軸線方向に一定の長さになるように形成された第１ストレート部を有し、この第１ストレート部は前記突起部の中心軸線に直交する面における第１ストレート部投影面積Ｓ１が１．５〜３ｍｍ^２であり、前記穴部は、前記内側表面の反対側に位置する外側表面に開口する開口部を有し、前記開口部は、前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に前記開口部を投影したときに仮想される前記開口部の輪郭線の内側に、前記仮想平面に前記突起部を投影したときに仮想される前記第１ストレート部の輪郭線が含まれるように、かつ、前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部の開口部投影面積Ｓ２との面積比（Ｓ２／Ｓ１）が小さくても１．２となる、という特徴を備えている場合において、従来技術との比較を参考例として示す。

（参考例１及び参考比較例１）
通常の真空溶解炉を用いて、Ｎｉ基合金の溶湯を調製し、真空鋳造にて各溶湯から鋳塊を調製した。その後、この鋳塊を、熱間加工、線引き加工して、断面寸法１．３×２．７（ｍｍ）の角柱体をなす線材を作製した。次いで、円柱状のパンチ具を用いて、前記線材の一端部を押出し加工して、図１８に示される円柱状の突起部と、図１８に示される円柱状を成す有底の穴部とを前記線材に形成した。このようにして接地電極原体を作製した。このとき、前記パンチ具等の寸法及び押出し量を変更して、突起部の突出長さＡ及び断面積Ｓ１、並びに、突起部と穴部との前記面積比（Ｓ２／Ｓ１）を、図１９に示される値となるように、調整した。具体的には、１．３、１．５、２．５、３．０又は３．５（ｍｍ^２）の断面積Ｓ１を有する突起部を押出して、突起部の突出長さＡを０．２、０．３、０．４、０．７、０．８、１．０又は１．２（ｍｍ）に調整した。また、突起部と穴部との前記面積比（Ｓ２／Ｓ１）を０．９、１．０、１．１、１．２又は１．３に調整した。

次いで、図１８（ｂ）に示されるような、銅からなる円柱状の内材２Ｂと、Ｎｉ合金でカップ状に成形した外材２Ａとをそれぞれ作製した。このようにして作製した内材２Ｂを外材２Ａに挿入し、押出し加工等の塑性加工にて、内材２Ｂと外材２Ａとからなる直径４ｍｍの中心電極２を作製した。次いで、所定の形状及び寸法に塑性加工によって低炭素鋼で形成した主体金具４の端面に前記接地電極原体の他端部を溶接した。次いで、アルミナを主成分とするセラミックを所定の形状に焼成することによって絶縁体３を作製し、中心電極２を絶縁体３に組み付け、さらに、接地電極原体が設けられた主体金具４にこの絶縁体３を組み付けた。次いで、接地電極原体の先端部を中心電極２側に折り曲げて、前記突起部が中心電極２の先端部と対向するようにして、接地電極１０Ｃを形成した。このようにして各スパークプラグを製造した。図１８に示す接地電極１０Ｃは、穴部３６以外は接地電極６と同様の構成として作製した。

＜着火性試験＞
上述した着火性試験と同様の試験方法を採用した。その結果を前記断面積Ｓ１別に図１９に示す。

＜火花消耗試験＞
各スパークプラグを排気量２０００ｃｃの６気筒ガソリンエンジンに組み付けて、４００時間にわたって、スロットル全開状態、エンジン回転数５０００ｒｐｍにて運転を行った。この後に、スパークプラグをガソリンエンジンから取り外して、各スパークプラグにおける火花放電間隙の増加量（図２０において「Ｇａｐ増加量」と表記する。）を測定した。その結果を前記断面積Ｓ１別に図２０に示す。

＜クラック発生率＞
各スパークプラグ２０検体における接地電極の突起部近傍に亀裂等が存在しているか否かを目視で確認し、面積比（Ｓ２／Ｓ１）別にクラックの発生率（（クラック存在数／２０）×１００（％））を求めた。その結果を前記面積比（Ｓ２／Ｓ１）別に図２１に示す。前記面積比（Ｓ２／Ｓ１）が１．２未満であると突起部が欠肉することがあった。

図１９〜図２１に示されるように、スパークプラグが備えている接地電極が前記特徴を有していると、接地電極が従来のＮｉ基合金から押出し加工で形成されても、着火性と耐久性とを両立できることが分かった。

（参考例２）
押出し加工における前記パンチ具の押出し量を変更して、図１８に示される突起部及び穴部を有する接地電極原体を１０検体ずつ作製した。作製した接地電極原体は、前記突出長さＡ、前記断面積Ｓ１及び前記面積比（Ｓ２／Ｓ１）それぞれが本願発明の範囲内にあり、かつ、前記突出方向距離Ｂが０．２、０．３、０．４又は０．５（ｍｍ）であって前記最短距離Ｃが０．２、０．３、０．３５又は０．４（ｍｍ）であった。これらの接地電極原体を用いて参考例１と同様にして各スパークプラグを１０検体ずつ作製した。

このようにして製造した各スパークプラグにおける接地電極の突起部近傍に亀裂等が存在しているか否かを目視で確認し、クラックの発生率（（クラック存在数／１０）×１００（％））を求めた。その結果を前記最短距離Ｃ別に図２２に示す。

図２２に示されるように、前記突出方向距離Ｂ及び前記最短距離Ｃが前記範囲にあると、クラックの発生率（％）をより一層小さくすることができ、接地電極がより一層高い耐久性能を発揮できることが分かった。

（参考例３）
前記開口面積Ｓ２、前記断面積Ｓ１、前記突出長さＡを変更して、形成される穴部の容積と突起部の体積とを調整して、前記体積比（Ｖ２／Ｖ１）が異なる各接地電極原体を参考例１と同様にして作製した。作製した各接地電極原体において、突起部の先端部近傍の形状と接地電極原体における突起部近傍の亀裂の有無とを目視で確認した。その結果、前記体積比（Ｖ２／Ｖ１）が１．２未満であると、突起部の先端部近傍に曲率半径が０．０５ｍｍ以上の曲面部が形成されることがあった。突起部の先端部近傍にこのような曲面部が形成された接地電極を備えたスパークプラグは、前記曲面部が形成されていない接地電極を備えたスパークプラグよりも火花放電圧がわずかに高くなることが推測される。一方、前記体積比（Ｖ２／Ｖ１）が２．０を超えると、接地電極原体における突起部よりも先端部側がわずかに変形して突起部近傍に微小な亀裂が発生することがあった。このような微小な亀裂を有する接地電極を備えたスパークプラグは、亀裂がない接地電極を備えたスパークプラグよりも耐久性がわずかに低下することが推測される。したがって、前記体積比（Ｖ２／Ｖ１）が前記範囲内にある接地電極を備えたスパークプラグは、より一層高い着火性能及び耐久性能を発揮することができることがわかった。

ここで、図１０（ｂ）に示した接地電極７１について、更なる参考例として図２３を参照しつつ説明する。接地電極７１と前記接地電極６との相違点は、移行部の形状である。図２（ａ）に示す接地電極６の移行部６７はテーパ部５５であったのに対して、図２３に示す接地電極７１の移行部は曲面部５７である。接地電極７１において曲面部５７を有する穴部３７以外については、接地電極６と同様に形成されているので、同一の番号を付すこととした。なお、接地電極６と同様の番号を付した接地電極７１における突起部２１等の詳細な説明は、省略することがある。

接地電極７１における曲面部５７は、穴部３７の中心軸線を含む断面において、第２ストレート部５８の輪郭線から底面部６６Ａの輪郭線へと湾曲する曲線の輪郭線を有する部位である。また、第１ストレート部投影領域４２が開口部投影領域５４の内側に含まれている。したがって、製造過程において押し出し加工に起因する亀裂及び成形不良が発生し難いだけでなく、接地電極７１は、高い着火性能及び高い耐久性能を発揮することができる。

続いて、別の参考例として図２４に接地電極１０Ｇを示す。接地電極１０Ｇは、図２３に示した接地電極７１における穴部３７と、図８（ａ）に示した接地電極１０Ｅにおける突起部２３及び突起部元部４３とを備えている。上述したように、突起部元部４３は、第１ストレート部４１Ａと内側表面１１との間に０．１〜０．３ｍｍの曲率半径を有している。このように接地電極１０Ｇは前記特徴を有しているから、安価に製造されることができ、貴金属チップに代わる突起部２３を押出し加工で形成しても高い着火性及び耐久性を発揮することができる。

接地電極７１及び接地電極１０Ｇは、接地電極６と同様に、０．４〜１ｍｍの突出長さＡ、１．５〜３ｍｍ^２の第１ストレート部投影面積Ｓ１、及び、１．２以上の第１ストレート部投影面積Ｓ１と開口部５１Ａの開口部投影面積Ｓ２との面積比（Ｓ２／Ｓ１）を有している。更に、接地電極７１及び接地電極１０Ｇは、距離Ｂが０．３ｍｍ以上であり、距離Ｃが０．４ｍｍ以上である。また、接地電極７１及び接地電極１０Ｇは、穴部３７の投影底面積Ｓ４と前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部投影面積Ｓ２とが、Ｓ４＜Ｓ１＜Ｓ２を満たし、突起部の体積Ｖ１と穴部３７の内容積Ｖ２との比（Ｖ２／Ｖ１）が１．２〜２の範囲内である。これらの特徴を満たす接地電極７１及び接地電極１０Ｇは、上記参考例１〜３と同様に、従来におけるスパークプラグに比べると、高い着火性能及び耐久性能を発揮することができる。

１ スパークプラグ
２ 中心電極
２Ａ 外材
２Ｂ 内材
３ 絶縁体
４ 主体金具
５ ネジ部
６、６Ａ、６Ｂ、７、７１、８、９、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ 接地電極
１１ 内側表面
１２ 外側表面
１３ 先端部
２１、２１Ａ、２２、２３、２４、２５、２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ 突起部
３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７ 穴部
４１、４１Ａ、４１Ｂ 第１ストレート部
４２ 第１ストレート部投影領域
４３ 突起部元部
５１、５１Ａ 開口部
５２、５６、６５ 角部
５３、５８ 第２ストレート部
５４ 開口部投影領域
５５、５９ テーパ部
５７ 曲面部
６１、６３、６３Ａ 交点
６２、６４ 最近点
６６、６６Ａ 底面部
６７ 移行部
８１ チャンバー
８２ 点火コイル
８３ 電圧プローブ
８４ オシロスコープ
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ 稜
Ｂ１、Ｂ２ 突出方向距離
Ｃ１、Ｃ２ 最短距離
Ｅ 周縁部
Ｇ 火花放電間隙
Ｐ スパークプラグ
Ｘ 放電開始点
Ｙ 放電終了点
Ｚ ブレイクダウン電圧
ａ、ｂ 距離
ｃ、ｄ、ｅ、ｆ 寸法
ｇ 測温部位

Claims (8)

1. 中心電極の先端と対向して火花放電間隙を形成するように屈曲され、前記中心電極に面する内側表面を有する接地電極を備えて成るスパークプラグであって、
   前記接地電極は、押出し加工によってその先端部に形成された突起部及び穴部を有し、
   前記突起部は、前記内側表面から前記中心電極の先端に向けて突出して形成され、前記内側表面からの突出長さＡが０．４〜１ｍｍであり、前記突起部の中心軸線を含む断面における前記突起部の幅が前記突起部の中心軸線方向に沿って一定の長さになるように形成された第１ストレート部を有し、この第１ストレート部は前記突起部の中心軸線に直交する面に投影された面積である第１ストレート部投影面積Ｓ１が１．５〜３ｍｍ^２であり、
   前記穴部は、前記内側表面の反対側に位置する外側表面に開口する開口部と、前記穴部の中心軸線を含む断面における相対向する面の間隔が前記穴部の中心軸線方向に沿って一定の長さになるように形成された内壁面を有する第２ストレート部と、底面部と、前記第２ストレート部から前記底面部へと移行する移行部とを有し、
   前記開口部は、前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に前記開口部を投影したときに仮想される前記開口部の輪郭線の内側に、前記仮想平面に前記突起部を投影したときに仮想される前記第１ストレート部の輪郭線が含まれるように、かつ、前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部の開口部投影面積Ｓ２との面積比（Ｓ２／Ｓ１）が小さくても１．２となるように、形成され、
   前記移行部は、前記穴部の中心軸線を含む断面において、前記第２ストレート部の輪郭線の端部から底面部の輪郭線の端部へと向う直線の輪郭線を有するテーパ部で形成されて成り、
   前記穴部の中心軸線を含む断面において、前記底面部の輪郭線と前記テーパ部の輪郭線との交点から、前記第２ストレート部の輪郭線と前記底面部の輪郭線とを交わるように延長したときの交点までの距離ａが０．１ｍｍ以上であると共に、前記第２ストレート部の輪郭線と前記テーパ部の輪郭線との交点から、前記第２ストレート部の輪郭線と前記底面部の輪郭線とを交わるように延長したときの交点までの距離ｂが０．１ｍｍ以上であることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に、前記穴部の前記底面部と前記第１ストレート部と前記穴部の前記開口部とを、投影して形成される前記穴部の投影底面積Ｓ４と前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部投影面積Ｓ２とが、
   関係式：Ｓ４＜Ｓ１＜Ｓ２
   を満足することを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 中心電極の先端と対向して火花放電間隙を形成するように屈曲され、前記中心電極に面する内側表面を有する接地電極を備えて成るスパークプラグであって、
   前記接地電極は、押出し加工によってその先端部に形成された突起部及び穴部を有し、
   前記突起部は、前記内側表面から前記中心電極の先端に向けて突出して形成され、前記内側表面からの突出長さＡが０．４〜１ｍｍであり、前記突起部の中心軸線を含む断面における前記突起部の幅が前記突起部の中心軸線方向に沿って一定の長さになるように形成された第１ストレート部を有し、この第１ストレート部は前記突起部の中心軸線に直交する面に投影された面積である第１ストレート部投影面積Ｓ１が１．５〜３ｍｍ^２であり、前記第１ストレート部の表面に少なくとも１本の稜を有し、
   前記穴部は、前記内側表面の反対側に位置する外側表面に開口する開口部と底面部とを有し、
   前記開口部は、前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に前記開口部を投影したときに仮想される前記開口部の輪郭線の内側に、前記仮想平面に前記突起部を投影したときに仮想される前記第１ストレート部の輪郭線が含まれるように、かつ、前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部の開口部投影面積Ｓ２との面積比（Ｓ２／Ｓ１）が小さくても１．２となるように、形成され、
   前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に、前記穴部の前記底面部と前記第１ストレート部と前記穴部の前記開口部とを、投影して形成される前記穴部の投影底面積Ｓ４と前記第１ストレート部投影面積Ｓ１と前記開口部投影面積Ｓ２とが、
   関係式：Ｓ４＜Ｓ１＜Ｓ２
   を満足することを特徴とするスパークプラグ。
4. 前記突起部の前記第１ストレート部は、前記接地電極の基端側表面が曲面であることを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ。
5. 前記穴部の中心軸線に直交し、かつ前記外側表面と平行な接地電極の断面において、
   前記穴部の輪郭線と前記接地電極の輪郭線とが最接近して成る最薄肉部が存在し、
   前記最薄肉部が、前記接地電極の先端部側に位置する請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
6. 前記突起部の中心軸線を含む断面における前記第１ストレート部の輪郭線を前記突起部の中心軸線に沿って延長した仮想直線が前記穴部の輪郭線と交差する交点と、前記突起部の中心軸線を含む断面における前記第１ストレート部の直線状の輪郭線において前記接地電極の内側表面の輪郭線に最も近接する端部である最近点との距離Ｂが小さくとも０．３ｍｍであり、
   前記穴部の中心軸線を含む断面における前記穴部の底面部を示す輪郭線の端部である角部と、前記角部に近い方の前記最近点との距離Ｃが小さくても０．４ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
7. 前記突起部は、前記内側表面と前記第１ストレート部との間に、前記突起部の中心軸線を含む断面において、前記第１ストレート部の輪郭線から前記内側表面の輪郭線へと湾曲する曲線の輪郭線を有する突起部元部を備えてなり、
   前記突起部元部は、前記第１ストレート部と前記内側表面との間に０．１〜０．３ｍｍの曲率半径を有し、
   前記突起部元部は、前記突起部の突出方向に直交する仮想平面に前記穴部の開口部を投影したときに仮想される開口部の輪郭線の内側に、前記突起部の突出方向に直交する前記仮想平面に前記突起部元部を投影したときに仮想される突起部元部の輪郭線が含まれるように、形成されて成ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
8. 前記突起部の体積Ｖ１と前記穴部の内容積Ｖ２との比（Ｖ２／Ｖ１）が１．２〜２であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスパークプラグ。

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