JP5564123B2 - 点火プラグ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関等に使用される点火プラグ及びその製造方法に関する。

点火プラグは、内燃機関（エンジン）等の燃焼装置に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられる。一般に点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に挿通される中心電極と、前記絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に設けられ、中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えている。また、主体金具は、その内周に、径方向内側に突出するとともに、軸線を中心とする環状をなす突部を有している。そして、絶縁体は、主体金具の内周に挿入されるとともに、自身の先端側に設けられた係止部が前記突部の後端側面である縮径部に係止された状態で、主体金具の後端部に荷重を加え、主体金具の後端部を屈曲変形させることで主体金具と加締め固定されている。また、気密性の向上を図るべく、係止部と縮径部との間には、環状の板パッキンが介在される（例えば、特許文献１等参照）。

特開平１０−２８９７７７号公報

ところで近年では、内燃機関等の設計自由度の向上等を図るべく、点火プラグの小型化（小径化）が要請されている。このような小径化された点火プラグにおいては、係止部や縮径部と板パッキンとの接触面積を十分に確保することが難しく、気密性の低下を招いてしまうおそれがある。

そこで、加締め固定時における印加荷重を増大させ、係止部及び縮径部によって板パッキンをより大きな荷重で挟み込むことにより、係止部等に対する板パッキンの接触圧力を増大させ、気密性の低下防止を図ることが考えられる。しかしながら、この場合には、突部が過度に圧縮変形してしまい、突部が径方向内側（つまり、絶縁体側）に突出変形してしまうおそれがある。そして、変形した突部により絶縁体が押圧されることで、絶縁体に割れ等の破損が生じてしまったり、絶縁体と主体金具との間で軸ずれが生じてしまったりするおそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な気密性を確保しつつ、絶縁体の破損等をより確実に防止することができる点火プラグ及びその製造方法を提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成の点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
径方向内側に突出する突部を有するとともに、前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
前記突部は、先端側に向けて内径が小さくなる縮径部を有し、
前記絶縁体は、その外周に先端側に向けて外径が小さくなる係止部を有し、
環状の板パッキンを介して前記縮径部に前記係止部が係止される点火プラグであって、
前記軸線を含む断面において、
前記軸線に直交する直線と前記係止部の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をθｐ（°）とし、前記軸線に直交する直線と前記縮径部の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をθｓ（°）としたとき、θｓ＞θｐを満たすとともに、
前記板パッキンは、前記係止部の後端から前記縮径部までを結ぶ前記軸線方向に延びる第１線分を含む位置に配置され、
前記第１線分の中点における前記板パッキンのビッカース硬度をＨｖｏ（Ｈｖ）とし、前記縮径部のうち前記板パッキンに接触する部位の先端から前記係止部までを結ぶ前記軸線方向に延びる第２線分の中点における前記板パッキンのビッカース硬度をＨｖｉ（Ｈｖ）としたとき、Ｈｖｏ＞Ｈｖｉを満たすことを特徴とする。

上記構成１によれば、θｓ＞θｐを満たすように構成されている。そのため、主体金具及び絶縁体を加締め固定する際に、縮径部のうち外周側に位置する部位に対してより大きな荷重が加わることとなり、縮径部のうち内周側に位置する部位に加わる荷重を小さくすることができる。従って、径方向内側に向けた突部の突出変形を効果的に抑制することができる。その結果、絶縁体の破損や絶縁体と主体金具との間における軸ずれをより確実に防止することができる。

また、上記構成１によれば、Ｈｖｏ＞Ｈｖｉを満たすように構成されており、板パッキンの外周側部位の硬度が、板パッキンの内周側部位の硬度よりも大きなものとされている。すなわち、θｓ＞θｐとされることにより、板パッキンの外周側部位は、係止部や縮径部によって大きな荷重で挟み込まれることとなるが、板パッキンのうち、この大きな荷重で挟まれる部位の硬度が十分に大きなものとされている。従って、内周側と比較して係止部等に対する接触面積が大きい外周側において、係止部等に対する板パッキンの接触圧力を著しく増大させることができる。その結果、良好な気密性を実現することができる。

さらに、加わる荷重が比較的小さなものとなる板パッキンの内周側部位は、その硬度が比較的小さくなるように構成されている。従って、板パッキンの内周側部位は、係止部等に対する接触圧力が小さい状態であっても、係止部等に対してより確実に密着することとなる。その結果、係止部等に対する板パッキンの外周側部位の接触圧力が著しく増大することと相俟って、非常に良好な気密性を実現することができる。

構成２．本構成の点火プラグは、上記構成１において、１．０３≦Ｈｖｏ／Ｈｖｉ≦１．２５を満たすことを特徴とする。

上記構成２によれば、Ｈｖｏ／Ｈｖｉ≦１．２５を満たすように構成されているため、板パッキンの外周側部位から突部（縮径部）に加わる荷重が、板パッキンの内周側部位から突部（縮径部）に加わる荷重よりも過度に大きくなってしまうことをより確実に防止できる。これにより、突部（縮径部）の一部が局所的に変形してしまうことを効果的に抑制でき、ひいては突部の変形に伴う絶縁体の破損等を一層確実に防止することができる。

また、上記構成２によれば、１．０３≦Ｈｖｏ／Ｈｖｉを満たすように構成されているため、係止部等に対する板パッキンの外周側部位の接触圧力と、係止部等に対する板パッキンの内周側部位の密着性とをそれぞれバランスよく高めることができる。その結果、気密性の更なる向上を図ることができる。

構成３．本構成の点火プラグの製造方法は、上記構成１又は２に記載の点火プラグの製造方法であって、
前記縮径部及び前記係止部間に前記板パッキンが配置された状態で、前記主体金具の内周に前記絶縁体を配置する配置工程と、
前記主体金具の後端部に対して前記軸線方向先端側に向けた荷重を加え、前記主体金具の後端部を径方向内側に屈曲変形させることで、前記縮径部及び前記係止部により前記板パッキンを挟み込んだ状態で、前記主体金具と前記絶縁体とを固定する加締め工程とを含み、
前記配置工程において、自身の中心軸を含む断面における、自身のうち前記係止部側に配置される一端面の外形線と前記中心軸に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度θｐｐ（°）がθｐと等しく、かつ、前記断面における、自身のうち前記縮径部側に配置される他端面の外形線と前記中心軸に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度θｐｓ（°）がθｓと等しい前記板パッキンが配置されることを特徴とする。

尚、「θｐｐがθｐと等しい」とあるのは、θｐｐがθｐと厳密に等しい場合のみならず、θｐｐがθｐと若干（例えば、±２°程度）異なる場合も含む。また、「θｐｓがθｓと等しい」とあるのは、θｐｓがθｓと厳密に等しい場合のみならず、θｐｓがθｓと若干（例えば、±２°程度）異なる場合も含む。

一般に、主体金具と絶縁体とを固定するにあたっては、配置工程において係止部と縮径部との間に板パッキンを配置した上で、加締め工程において主体金具の後端部に荷重を加え、主体金具の後端部を屈曲変形させる。これにより、係止部と縮径部との間で板パッキンを挟み込んだ状態で、主体金具と絶縁体とが加締め固定される。

また、従前においては、図１０（ａ）に示すように、配置工程の際に、係止部１４及び縮径部２１Ａ間に配置される板パッキン４２は、係止部１４側に位置する一端面４２Ｆ、及び、縮径部２１Ａ側に位置する他端面４２Ｂのそれぞれが板パッキン４２の中心軸と直交する方向に延びるように（いわば平板状に）構成される。そして、図１０（ｂ）に示すように、加締め工程において、係止部１４側から加えられた荷重により板パッキン４２が変形し、さらに荷重が加えられることで、板パッキン４２は、一端面４２Ｆや他端面４２Ｂに倣うようにして変形する。

しかしながら、上述の手法では、加締め工程の初期段階において、板パッキン４２の内周面４２Ｎと一端面４２Ｆとの間に位置する角部４２Ｅが絶縁体４１に接触してしまう。そのため、加締め工程において、絶縁体４１のうち角部４２Ｅに接触する部位へと応力が集中的に加わってしまい、絶縁体４１に割れ等の破損が生じてしまうおそれがある。

この点、上記構成３によれば、配置工程において、一端面の角度θｐｐがθｐ（係止部の角度）と等しく、他端面の角度θｐｓがθｓ（縮径部の角度）と等しい板パッキンが用いられるように構成されている。すなわち、配置工程において、板パッキンは、係止部及び縮径部に対してほぼ面接触するように構成されている。従って、加締め工程において、絶縁体の一部に対して応力が集中的に加わってしまうことをより確実に防止できる。その結果、絶縁体の破損をより一層確実に防止することができる。

点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。 縮径部の角度や係止部の角度等を示す拡大断面図である。 係止部の外形線が湾曲や屈曲している場合における、係止部の角度の求め方を説明するための断面模式図である。 縮径部の外形線が湾曲や屈曲している場合における、縮径部の角度の求め方を説明するための断面模式図である。 配置工程において、受け型に保持された主体金具を示す断面図である。 板パッキンの構成を示す斜視図である。 板パッキンの構成を示す拡大端面図である。 加締め工程において用いられる押し型等を示す断面図である。 加締め工程において、主体金具の後端部に荷重を加えている状態を示す断面図である。 （ａ）は、従来技術において、配置工程における板パッキン等を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、従来技術において、加締め工程における板パッキン等を示す拡大断面図である。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

点火プラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部には、先端側に向けて外径が小さくなるテーパ状の係止部１４が形成されており、当該係止部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って延びる軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）等〕からなる内層５Ａと、Ｎｉを主成分とする合金からなる外層５Ｂとを備えている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部分が絶縁碍子２の先端から突出している。尚、本実施形態では、耐久性の向上を図るべく、中心電極５の先端部に、耐消耗性に優れる金属（例えば、イリジウム合金や白金合金等）からなる円柱状のチップ３１が設けられている。

加えて、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼（例えば、Ｓ２５Ｃ等）などの金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５よりも後端側には座部１６が外周側に向けて突出形成されており、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられている。また、主体金具３の後端部には、径方向内側に向けて屈曲する加締め部２０が設けられている。尚、本実施形態では、点火プラグ１の小径化を図るべく、主体金具３が小径化されており、ねじ部１５のねじ径が比較的小さなもの（例えば、Ｍ１２以下）とされている。また、主体金具３の小径化に伴い、主体金具３の内周に配置される絶縁碍子２も小径化されており、ひいては絶縁碍子２の肉厚が比較的小さなものとされている。

さらに、主体金具３の内周には、径方向内側に突出する突部２１が設けられており、当該突部２１は、先端側に向けて内径が小さくなるテーパ状の縮径部２１Ａ（突部２１の後端側面である）を有している。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の係止部１４が所定の金属（例えば、銅や鉄、ＳＵＳ等）からなる円環状の板パッキン２２を介して前記縮径部２１Ａに係止された状態で、主体金具３の後端側開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、係止部１４及び縮径部２１Ａ間に設けられた前記板パッキン２２によって、燃焼室内の気密性が保持され、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間には滑石（タルク）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及び滑石２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端部２６には、自身の中間部分にて曲げ返されて、自身の先端側側面が中心電極５の先端部（チップ３１）と対向する接地電極２７が接合されている。加えて、中心電極５の先端部（チップ３１）と接地電極２７の先端部との間には、間隙２８が形成されており、当該間隙２８において、軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。

次いで、本発明の特徴部分である係止部１４、縮径部２１Ａ、及び、両者間に位置する板パッキン２２の構成について説明する。

本実施形態では、図２（図２では、図示の便宜上、絶縁碍子２及び主体金具３のハッチングを省略している）に示すように、軸線ＣＬ１を含む断面において、係止部１４の角度をθｐ（°）とし、縮径部２１Ａの角度をθｓ（°）としたとき、θｓ＞θｐを満たすように構成されている。

尚、角度θｐは、前記断面において、軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ１と係止部１４の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をいう。また、角度θｓは、前記断面において、軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ２と縮径部２１Ａの外形線とのなす角のうち鋭角の角度をいう。

さらに、係止部１４の外形線が湾曲や屈曲している場合において、角度θｐは、次のようにして求められる。すなわち、図３に示すように、軸線ＣＬ１を挟んだ一方側において、投影機を用いて、中胴部１２の半径（係止部１４のその後端における半径）から、脚長部１３のその後端における半径（係止部１４のその先端における半径）を減算した半径差Ｄ１を得る。尚、中胴部１２がテーパ状をなしている場合には、中胴部１２の先端部における外形線の延長線と、係止部１４の外形線の延長線との交点における半径（軸線から前記交点までの距離）から、脚長部１３のその後端における半径を減じた値を前記半径差Ｄ１として得る。次いで、軸線ＣＬ１に沿って延びるとともに、前記半径差Ｄ１を軸線ＣＬ１と直交する方向に沿って八等分する７本の仮想線ＶＬ１〜ＶＬ７を引く。そして、投影機を用いて、７本の仮想線ＶＬ１〜ＶＬ７のうち、最も外周側に位置する仮想線ＶＬ１及び最も内周側に位置する仮想線ＶＬ７を除いた５本の仮想線ＶＬ２〜ＶＬ６と、前記係止部１４の外形線との交点Ｐ１〜Ｐ５における座標を求める。次に、得られた５つの座標に対する近似直線ＡＬ１と軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ１とのなす角のうち鋭角の角度αを求める。また、軸線ＣＬ１を挟んだ他方側において、上記同様の手法により、得られた５つの座標に対する近似直線と軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ１とのなす角αを求めるとともに、求められた２つの角αの平均値を算出する。本実施形態では、２つの角αの平均値が角度θｐとされる。

また、縮径部２１Ａの外形線が湾曲や屈曲している場合において、角度θｓは、次のようにして求められる。すなわち、図４に示すように、軸線ＣＬ１を挟んだ一方側において、投影機を用いて、突部２１のうち縮径部２１Ａの先端から先端側に延びる部位２１Ｂの半径（より詳しくは、前記部位２１Ｂのうち最も内周側に位置する部分の半径）から、主体金具３のうち縮径部２１Ａの後端から後端側に延びる部位３Ａの半径を減算した半径差Ｄ２を得る。次いで、軸線ＣＬ１に沿って延びるとともに、前記半径差Ｄ２を軸線ＣＬ１と直交する方向に沿って八等分する７本の仮想線ＶＬ１１〜ＶＬ１７を引く。そして、投影機を用いて、７本の仮想線ＶＬ１１〜ＶＬ１７のうち、最も外周側に位置する仮想線ＶＬ１１及び最も内周側に位置する仮想線ＶＬ１７を除いた５本の仮想線ＶＬ１２〜ＶＬ１６と、前記縮径部２１Ａの外形線との交点Ｐ１１〜Ｐ１５における座標を求める。次に、得られた５つの座標Ｐ１１〜Ｐ１５に対する近似直線ＡＬ２と軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ２とのなす角のうち鋭角の角度βを求める。また、軸線ＣＬ１を挟んだ他方側において、上記同様の手法により、得られた５つの座標に対する近似直線と軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ２とのなす角βを求めるとともに、求められた２つの角βの平均値を算出する。本実施形態では、２つの角βの平均値が角度θｓとされる。

図２に戻り、前記断面において、板パッキン２２は、係止部１４の後端１４Ｂから縮径部２１Ａまでを結ぶ軸線ＣＬ１方向に延びる第１線分ＳＬ１を含む位置に配置されている。換言すれば、板パッキン２２は、係止部１４の後端１４Ｂと、縮径部２１Ａのうち軸線ＣＬ１に沿って前記後端１４Ｂに対向する部位との間の全域に亘って配置されている。

また、前記断面において、板パッキン２２は、縮径部２１Ａのうち板パッキン２２に接触する部位の先端２１ＡＦから係止部１４までを結ぶ軸線ＣＬ１方向に延びる第２線分ＳＬ２を含む位置に配置されている。換言すれば、板パッキン２２は、前記先端２１ＡＦと、係止部１４のうち軸線ＣＬ１に沿って前記先端２１ＡＦと対向する部位との間の全域に亘って配置されている。

さらに、本実施形態では、前記断面において、第１線分ＳＬ１の中点ＣＰ１における板パッキン２２のビッカース硬度をＨｖｏ（Ｈｖ）とし、第２線分ＳＬ２の中点ＣＰ２における板パッキン２２のビッカース硬度をＨｖｉ（Ｈｖ）としたとき、Ｈｖｏ＞Ｈｖｉを満たすように構成されている。つまり、板パッキン２２は、外周側部位の硬度が内周側部位の硬度よりも大きくなるように構成されている。

また、本実施形態では、１．０３≦Ｈｖｏ／Ｈｖｉ≦１．２５を満たすように構成されている。尚、本実施形態において、Ｈｖｏは、１１５Ｈｖ以上２６８Ｈｖ以下とされており、Ｈｖｉは、１０９Ｈｖ以上２１３Ｈｖ以下とされている。また、板パッキン２２の硬度は、例えば、ＪＩＳ Ｚ２２４４の規定に基づく手法により測定することができる。具体的には、正四角推状のダイヤモンド圧子により、板パッキン２２に対して所定（例えば、１．９６１Ｎ）の荷重を加えた際に、板パッキン２２に形成される圧痕の対角線長さに基づき、板パッキン２２の硬度を測定することができる。

次に、上記のように構成されてなる点火プラグ１の製造方法について説明する。

まず、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体を得る。そして、得られた成形体に対して研削加工を施すことにより、その外形を整形した上で、整形された成形体に焼成加工を施すことにより絶縁碍子２が得られる。

さらに、絶縁碍子２とは別に中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したＮｉ合金を鍛造加工して中心電極５を作製する。また、レーザー溶接等により、中心電極５の先端部にチップ３１を接合する。

そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に充填された後、後方から前記端子電極６で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱することにより焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０の表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。

次に、主体金具３を加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えばＳ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）に冷間鍛造加工等を施すことで貫通孔を形成するとともに、概形を形成する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。

続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金等からなる直棒状の接地電極２７を抵抗溶接する。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の接合された主体金具３が得られる。尚、耐食性の向上を図るべく、接地電極２７の溶接された主体金具３に対してメッキ処理を施すこととしてもよい。

その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが固定される。

詳述すると、図５に示すように、まず、配置工程において、所定の金属（例えば、焼き入れ鋼等の硬鋼）からなる筒状の受け型５１に主体金具３の先端側を挿入することで、受け型５１により主体金具３を保持する。次いで、主体金具３に板パッキン２２を挿入し、縮径部２１Ａ上に板パッキン２２を配置する。その上で、主体金具３に絶縁碍子２を挿入することにより、縮径部２１Ａ及び係止部１４間に板パッキン２２が配置された状態で、主体金具３の内周に絶縁碍子２を配置する。

尚、配置工程においては、図６に示すように、係止部１４側に配置される一端面２２Ｆ、及び、縮径部２１Ａ側に配置される他端面２２Ｂが、自身の中心軸ＣＬ２側に向けて他端側に傾斜するように構成された板パッキン２２が配置される。詳述すると、板パッキン２２は、図７に示すように、前記中心軸ＣＬ２を含む断面において、前記一端面２２Ｆの外形線と中心軸ＣＬ２に直交する直線ＸＬ３とのなす角のうち鋭角の角度をθｐｐ（°）がθｐ（係止部１４の角度）と等しく、前記他端面２２Ｂの外形線と中心軸ＣＬ２に直交する直線ＸＬ４とのなす角のうち鋭角の角度をθｐｓ（°）がθｓ（縮径部２１Ａの角度）と等しいものとされている。つまり、板パッキン２２は、配置工程（加締め工程の前段階）において、その一端面２２Ｆが係止部１４に面接触するとともに、その他端面２２Ｂが縮径部２１Ａに面接触した状態で、係止部１４及び縮径部２１Ａ間に配置されている。尚、角度θｐｐが角度θｐと若干（例えば、±２°程度）異なっていてもよい。また、角度θｐｓが角度θｓと若干（例えば、±２°程度）異なっていてもよい。

次いで、図８に示すように、筒状の押し型５３を主体金具３の上方から装着する。この筒状の押し型５３は、開口部先端の内周面に前記加締め部２０の形状に対応する湾曲面部５３Ａを有する。押し型５３の装着後、前記受け型５１及び押し型５３によって主体金具３を挟み込んだ状態で、押し型５３により主体金具３を受け型５１側へと所定の荷重（例えば、３０ｋＮ以上５０ｋＮ以下）にて押圧する。これにより、図９に示すように、主体金具３の後端側開口部が径方向内側へと屈曲させられ（すなわち、前記加締め部２０が形成され）、絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。尚、押し型５３から荷重を加えることで、座部１６及び工具係合部１９の間に位置する比較的薄肉の円筒状部位が径方向外側に向けて湾曲変形する。これにより、主体金具３から絶縁碍子２に対して軸線ＣＬ１に沿った軸力が加わることとなり、その結果、絶縁碍子２と主体金具３とがより確実に固定される。

主体金具３と絶縁碍子２とを固定した後、接地電極２７を中心電極５側に屈曲させるとともに、中心電極５の先端部及び接地電極２７の先端部の間に形成された間隙２８の大きさを調節することで、上述した点火プラグ１が得られる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、θｓ＞θｐを満たすように構成されている。そのため、加締め工程において、縮径部２１Ａのうち外周側に位置する部位に対してより大きな荷重が加わることとなり、縮径部２１Ａのうち内周側に位置する部位に加わる荷重を小さくすることができる。従って、径方向内側に向けた突部２１の突出変形を効果的に抑制することができる。その結果、絶縁碍子２の破損や絶縁碍子２と主体金具３との間における軸ずれをより確実に防止することができる。

特に本実施形態のように、ねじ部１５のねじ径が小さく、絶縁碍子２の肉厚が小さいときには、突部２１の変形に伴う絶縁碍子２の破損がより懸念されるが、上述の構成により、絶縁碍子２の破損をより確実に防止することができる。換言すれば、θｓ＞θｐとすることは、ねじ部１５のねじ径が小さく（例えば、Ｍ１２以下とされ）、突部２１の変形に伴う絶縁碍子２の破損がより懸念される点火プラグにおいて、特に有効である。

また、本実施形態では、Ｈｖｏ＞Ｈｖｉを満たすように構成されており、板パッキン２２の外周側部位の硬度が、板パッキン２２の内周側部位の硬度よりも大きなものとされている。すなわち、θｓ＞θｐとされることにより、板パッキン２２の外周側部位は、係止部１４や縮径部２１Ａによって大きな荷重で挟み込まれることとなるが、板パッキン２２のうち、この大きな荷重で挟まれる部位の硬度が十分に大きなものとされている。従って、内周側と比較して係止部１４等に対する接触面積が大きい外周側において、係止部１４等に対する板パッキン２２の接触圧力を著しく増大させることができる。その結果、良好な気密性を実現することができる。

さらに、加わる荷重が比較的小さなものとなる板パッキン２２の内周側部位は、その硬度が比較的小さくなるように構成されている。従って、板パッキン２２の内周側部位は、係止部１４等に対する接触圧力が小さい状態であっても、係止部１４等に対してより確実に密着することとなる。その結果、係止部１４等に対する板パッキン２２の外周側部位の接触圧力が著しく増大することと相俟って、非常に良好な気密性を実現することができる。

加えて、Ｈｖｏ／Ｈｖｉ≦１．２５を満たすように構成されているため、板パッキン２２の外周側部位から突部２１（縮径部２１Ａ）に加わる荷重が、板パッキン２２の内周側部位から突部２１（縮径部２１Ａ）に加わる荷重よりも過度に大きくなってしまうことをより確実に防止できる。これにより、突部２１（縮径部２１Ａ）の一部が局所的に変形してしまうことを効果的に抑制でき、ひいては突部２１の変形に伴う絶縁碍子２の破損等を一層確実に防止することができる。

また、１．０３≦Ｈｖｏ／Ｈｖｉを満たすように構成されているため、係止部１４等に対する板パッキン２２の外周側部位の接触圧力と、係止部１４等に対する板パッキン２２の内周側部位の密着性とをそれぞれバランスよく高めることができる。その結果、気密性の更なる向上を図ることができる。

併せて、配置工程において、一端面２２Ｆの角度θｐｐがθｐ（係止部１４の角度）と等しく、他端面２２Ｂの角度θｐｓがθｓ（縮径部２１Ａの角度）と等しい板パッキン２２が用いられるように構成されている。すなわち、配置工程において、板パッキン２２は、係止部１４及び縮径部２１Ａに対してほぼ面接触するように構成されている。従って、加締め工程において、絶縁碍子２の一部に対して応力が集中的に加わってしまうことをより確実に防止できる。その結果、絶縁碍子２の破損をより一層確実に防止することができる。

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、上述の加締め工程を経ることで、Ｈｖｏ≦Ｈｖｉ、又は、Ｈｖｏ＞Ｈｖｉを満たすとともに、θｐ及びθｓを変更することで、θｐ−θｓ（°）が種々異なる板パッキンを有してなる点火プラグのサンプルを作製した。そして、各サンプルについて、突部変形確認試験、及び、気密性評価試験を行った。

突部変形確認試験の概要は次の通りである。すなわち、Ｈｖｏ及びＨｖｉの大小関係、及び、θｐ−θｓを同一とした５本のサンプルを用意するとともに、加締め工程を経て得られたサンプルの断面を観察し、突部が径方向内側に突出変形しているか否かを確認した。ここで、５本のサンプルの全てにおいて、突部の変形が確認されなかった場合には、径方向内側に対する突部の変形を効果的に抑制でき、ひいては突部の変形に伴う絶縁碍子の破損等をより確実に防止できるとして「○」の評価を下すこととした。一方で、５本のサンプルのうちの少なくとも１本において、突部の変形が確認された場合には、突部の変形に伴う絶縁碍子の破損等が若干懸念されるとして「△」の評価を下すこととした。

また、気密性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを所定のアルミブッシュに取付けた上で、サンプルの先端に対して空気により１．５ＭＰａの圧力を加え続けた。そして、前記アルミブッシュのうちガスケットが接触する部位（座面）の温度（座面温度）を徐々に増大させていき、絶縁碍子と主体金具との間からの１分当たりの空気の漏洩量が１０ｃｃ／分以上となったときの座面温度（１０ｃｃ漏洩温度）を測定した。ここで、１０ｃｃ漏洩温度が２４０℃以上となった場合には、優れた気密性を有するとして「○」の評価を下すこととした。一方で、１０ｃｃ漏洩温度が２３０℃以上２４０℃未満となった場合には、気密性に若干劣るとして「△」の評価を下し、１０ｃｃ漏洩温度が２００℃以上２３０℃未満となった場合には、気密性に劣るとして「×」の評価を下すこととした。

表１に、両試験の試験結果を示す。尚、Ｈｖｉ及びＨｖｏは、加締め工程における印加荷重などを調節することで変更した。

表１に示すように、θｓ−θｐを−１°以下とした（すなわち、θｓ＜θｐとした）サンプルは、突部の変形が生じやすいことが分かった。これは、加締め工程において突部（縮径部）に荷重が加わった際に、突部（縮径部）のうち内周側に位置する部位に対してより大きな荷重が加わったためであると考えられる。

また、Ｈｖｏ≦Ｈｖｉとしたサンプルは、気密性に劣ることが確認された。これは、板パッキンの外周側部位（係止部や縮径部との接触面積がより大きく、気密性を確保する上で重要な部位）において、係止部等に対する接触圧力が不十分となり、また、板パッキンの内周側部位において、係止部等に対する密着性が不十分となったためであると考えられる。

さらに、Ｈｖｏ＞Ｈｖｉとしたサンプルのうち、θｓ−θｐを０°以下とした（すなわち、θｓ≦θｐとした）ものは、気密性に劣ることが分かった。これは、係止部等に対する板パッキンの外周側部位の接触圧力が不十分となったためであると考えられる。

これに対して、Ｈｖｏ＞Ｈｖｉを満たすとともに、θｓ−θｐを１°以上とした（すなわち、θｓ＞θｐとした）サンプルは、突部の変形防止効果に優れるとともに、優れた気密性を有することが分かった。これは、次の（１）〜（４）が相乗的に作用したためであると考えらえる。
（１）θｓ＞θｐとしたことで、加締め工程において、突部（縮径部）のうち外周側に位置する部位に対してより大きな荷重が加わり、突部の径方向内側の変形が抑制されたこと。
（２）θｓ＞θｐとしたことで、板パッキンの外周側部位に加わる荷重が大きなものとなったこと。
（３）Ｈｖｏ＞Ｈｖｉとしたことで、上述の（２）による作用効果と相俟って、係止部等に対する板パッキンの外周側部位の接触圧力が極めて大きくなったこと。
（４）Ｈｖｏ＞Ｈｖｉとしたことで、係止部等に対する板パッキンの内周側部位の密着性が十分に高まったこと。

上記試験の結果より、優れた気密性を確保しつつ、突部の変形に伴う絶縁碍子の破損等をより確実に防止するという観点から、θｓ＞θｐ、及び、Ｈｖｏ＞Ｈｖｉを満たすことが好ましいといえる。

次いで、銅、鉄、又は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）により形成されるとともに、Ｈｖｏ及びＨｖｉが種々異なる板パッキンを有してなる点火プラグのサンプルを複数作製し、各サンプルについて、上述の突部変形確認試験、及び、気密性評価試験を行った。

尚、突部変形確認試験では、突部の径方向内側に対する突出変形の有無に加えて、縮径部における凹み変形の有無も確認した。そして、５本のサンプル全てにおいて、径方向内側に対する突部の突出変形、及び、縮径部の凹み変形が確認されなかった場合に、突部の変形に伴う絶縁碍子の破損等をより一層確実に防止できるとして「○」の評価を下すこととした。一方で、５本のサンプルのうち少なくとも１本において、突部の突出変形や縮径部の凹み変形が確認された場合には、「△」の評価を下すこととした。

さらに、気密性評価試験では、Ｈｖｏ及びＨｖｉを同一とした複数のサンプルに対して試験を行い、１０ｃｃ到達温度が９５％信頼区間で２００℃以上となる場合に、一層優れた気密性を確保できるとして「○」の評価を下すこととした。一方で、１０ｃｃ到達温度が９５％信頼区間で２００℃未満となった場合に、「△」の評価を下すこととした。

表２に、両試験の試験結果を示す。尚、Ｈｖｉ及びＨｖｏは、加締め工程における印加荷重などを調節することで変更した。

表２に示すように、Ｈｖｏ／Ｈｖｉ≦１．２５を満たすサンプルは、突部の変形を一層確実に防止できることが分かった。これは、板パッキンの外周側部位から突部（縮径部）に加わる荷重が、板パッキンの内周側部位から突部（縮径部）に加わる荷重よりも過度に大きくなってしまうことが抑制されたためであると考えられる。

また、１．０３≦Ｈｖｏ／Ｈｖｉを満たすサンプルは、一層優れた気密性を確保できることが明らかとなった。これは、係止部等に対する板パッキンの内周側部位の密着性と、係止部等に対する板パッキンの外周側部位の接触圧力とがそれぞれバランスよく高まったためであると考えられる。

上記試験の結果より、気密性の更なる向上を図りつつ、突部の変形に伴う絶縁碍子の破損等をより効果的に防止するという観点から、１．０３≦Ｈｖｏ／Ｈｖｉ≦１．２５を満たすことが好ましいといえる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、ねじ部１５のねじ径が比較的小さなもの（例えば、Ｍ１２以下）とされているが、ねじ部１５のねじ径が比較的大きな点火プラグに対して、本発明を適用してもよい。

（ｂ）上記実施形態において、点火プラグ１は、間隙２８において火花放電を生じさせるものであるが、本発明の技術思想を適用可能な点火プラグの構成はこれに限定されるものではない。従って、例えば、間隙に高周波電力を投入し、間隙においてプラズマを生成する点火プラグ（プラズマ点火プラグ）や、絶縁碍子の先端部にキャビティ部（空間）を有し、キャビティ部において生成されたプラズマを噴出する点火プラグ（プラズマジェット点火プラグ）に対して、本発明の技術思想を適用してもよい。

（ｃ）上記実施形態では、配置工程において、一端面２２Ｆ及び他端面２２Ｂが、自身の中心軸ＣＬ２側に向けて他端側に傾斜するように構成された板パッキン２２が使用されているが、配置工程における板パッキン２２の形状はこれに限定されるものではない。従って、例えば、一端面２２Ｆ及び他端面２２Ｂのそれぞれが中心軸ＣＬ２と直交する方向に延びるように（すなわち、平板状に）構成された板パッキンを使用してもよい。尚、平板状の板パッキンを使用する場合には、押し型５３から荷重を加える際に、絶縁碍子２に割れ等の破損が生じない程度の小さな荷重で前記板パッキンを押圧することで、一端面２２Ｆ及び他端面２２Ｂが、中心軸ＣＬ２側に向けて他端側に傾斜するように板パッキンを形成することができる。

（ｄ）上記実施形態では、主体金具３の先端部に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。

（ｅ）上記実施形態において、工具係合部２０は断面六角形状とされているが、工具係合部２０の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

１…点火プラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
１４…係止部
２１…突部
２１Ａ…縮径部
２２…板パッキン
２２Ｂ…（板パッキンの）他端面
２２Ｆ…（板パッキンの）一端面
ＣＬ１…軸線
ＣＬ２…（板パッキンの）中心軸
ＳＬ１…第１線分
ＳＬ２…第２線分
ＣＰ１…（第１線分の）中点
ＣＰ２…（第２線分の）中点

Claims (3)

1. 軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
   前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
   径方向内側に突出する突部を有するとともに、前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
   前記突部は、先端側に向けて内径が小さくなる縮径部を有し、
   前記絶縁体は、その外周に先端側に向けて外径が小さくなる係止部を有し、
   環状の板パッキンを介して前記縮径部に前記係止部が係止される点火プラグであって、
   前記軸線を含む断面において、
   前記軸線に直交する直線と前記係止部の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をθｐ（°）とし、前記軸線に直交する直線と前記縮径部の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をθｓ（°）としたとき、θｓ＞θｐを満たすとともに、
   前記板パッキンは、前記係止部の後端から前記縮径部までを結ぶ前記軸線方向に延びる第１線分を含む位置に配置され、
   前記第１線分の中点における前記板パッキンのビッカース硬度をＨｖｏ（Ｈｖ）とし、前記縮径部のうち前記板パッキンに接触する部位の先端から前記係止部までを結ぶ前記軸線方向に延びる第２線分の中点における前記板パッキンのビッカース硬度をＨｖｉ（Ｈｖ）としたとき、Ｈｖｏ＞Ｈｖｉを満たすことを特徴とする点火プラグ。
2. １．０３≦Ｈｖｏ／Ｈｖｉ≦１．２５を満たすことを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
3. 請求項１又は２に記載の点火プラグの製造方法であって、
   前記縮径部及び前記係止部間に前記板パッキンが配置された状態で、前記主体金具の内周に前記絶縁体を配置する配置工程と、
   前記主体金具の後端部に対して前記軸線方向先端側に向けた荷重を加え、前記主体金具の後端部を径方向内側に屈曲変形させることで、前記縮径部及び前記係止部により前記板パッキンを挟み込んだ状態で、前記主体金具と前記絶縁体とを固定する加締め工程とを含み、
   前記配置工程において、自身の中心軸を含む断面における、自身のうち前記係止部側に配置される一端面の外形線と前記中心軸に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度θｐｐ（°）がθｐと等しく、かつ、前記断面における、自身のうち前記縮径部側に配置される他端面の外形線と前記中心軸に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度θｐｓ（°）がθｓと等しい前記板パッキンが配置されることを特徴とする点火プラグの製造方法。

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