JP5595563B1 - Spark plug - Google Patents
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Abstract
【課題】スパークプラグの気密性と耐電圧性を両立する。
【解決手段】スパークプラグは、軸孔を有する筒状体であり、後端側から先端側に向かって外径が小さくなる縮径外面を外周面に有する絶縁体と、絶縁体が挿入される貫通孔を有する筒状体であり、取り付け用のネジ山を外周面に有し後端側から先端側に向かって内径が小さくなる縮径内面を内周面に有するネジ部を有する主体金具と、環状のパッキンと、を備える。絶縁体の縮径外面と主体金具の縮径内面との間は、パッキンを挟んで封止されており、ネジ部の呼び径は、10mm以下であり、軸線を含む少なくとも1つの断面において、(ネジ部の有効径と縮径内面の後端の内径との差)/2を長さA(mm)とし、(縮径内面の後端の内径と縮径内面の先端の内径との差)/2を長さB(mm)としたとき、(A/B)≧3.1、かつ、B≧0.25、かつ、(A+B)≦2.0を満たす。
【選択図】 図2An object of the present invention is to achieve both airtightness and voltage resistance of a spark plug.
A spark plug is a cylindrical body having a shaft hole, and an insulator having a reduced outer surface whose outer diameter decreases from the rear end side toward the front end side on the outer peripheral surface, and the insulator are inserted. A metal shell having a threaded portion having a cylindrical body having a through-hole and having a screw thread for attachment on the outer peripheral surface and a reduced inner surface on the inner peripheral surface, the inner diameter decreasing from the rear end side toward the front end side; And an annular packing. Between the reduced-diameter outer surface of the insulator and the reduced-diameter inner surface of the metal shell, a seal is sandwiched and the nominal diameter of the thread portion is 10 mm or less, and in at least one cross section including the axis, ( The difference between the effective diameter of the threaded portion and the inner diameter of the rear end of the reduced diameter inner surface / 2 is defined as length A (mm), and the difference between the inner diameter of the rear end of the reduced diameter inner surface and the inner diameter of the front end of the reduced inner diameter) When / 2 is the length B (mm), (A / B) ≧ 3.1, B ≧ 0.25, and (A + B) ≦ 2.0 are satisfied.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、内燃機関等において着火に用いられるスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug used for ignition in an internal combustion engine or the like.
内燃機関の設計自由度の向上などのために、スパークプラグの小径化が望まれている。 例えば、主体金具のネジの呼び径が10mm以下のスパークプラグが開発されている。一方で、内燃機関における燃料ガスの高圧縮化、これに伴うスパークプラグに印加される電圧の高電圧化などのために、スパークプラグに対する気密性、耐電圧性の要求は高くなる傾向にある。 In order to improve the design flexibility of an internal combustion engine, it is desired to reduce the diameter of the spark plug. For example, a spark plug having a nominal diameter of a metal shell screw of 10 mm or less has been developed. On the other hand, in order to increase the compression of fuel gas in an internal combustion engine and to increase the voltage applied to the spark plug associated therewith, the requirements for airtightness and voltage resistance with respect to the spark plug tend to increase.
しかしながら、スパークプラグを小径化すると、寸法上の制限などからスパークプラグの気密性と耐電圧性を両立することが困難である場合があった。 However, when the diameter of the spark plug is reduced, it may be difficult to achieve both airtightness and voltage resistance of the spark plug due to dimensional limitations.
本発明の目的は、スパークプラグの気密性と耐電圧性を両立する技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a technique that achieves both airtightness and voltage resistance of a spark plug.
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、以下の適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples.
[適用例1]軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状体であり、後端側から先端側に向かって外径が小さくなる縮径外面を外周面に有する絶縁体と、
前記軸線の方向に延び前記絶縁体が挿入される貫通孔を有する筒状体であり、取り付け用のネジ山を外周面に有し後端側から先端側に向かって内径が小さくなる縮径内面を内周面に有するネジ部を有する主体金具と、
環状のパッキンと、
を備え、
前記絶縁体の前記縮径外面と前記主体金具の前記縮径内面との間は、前記パッキンを挟んで封止されているスパークプラグであって、
前記ネジ部の呼び径は、10mm以下であり、
前記軸線を含む少なくとも1つの断面において、
(前記ネジ部の有効径と前記縮径内面の後端の内径との差)/2を長さA(mm)とし、(前記縮径内面の後端の内径と前記縮径内面の先端の内径との差)/2を長さB(mm)としたとき、
(A/B)≧3.1、かつ、B≧0.25、かつ、(A+B)≦2.0を満たす、スパークプラグ。
[Application Example 1] A cylindrical body having an axial hole extending in the direction of the axis, and an insulator having a reduced diameter outer surface on the outer peripheral surface, the outer diameter of which decreases from the rear end side toward the front end side;
A cylindrical body having a through-hole extending in the direction of the axis and into which the insulator is inserted, and having a screw thread for mounting on the outer peripheral surface, the inner diameter decreasing from the rear end side toward the front end side A metal shell having a screw part having an inner peripheral surface;
An annular packing,
With
Between the reduced diameter outer surface of the insulator and the reduced diameter inner surface of the metal shell is a spark plug sealed with the packing interposed therebetween,
The nominal diameter of the screw portion is 10 mm or less,
In at least one cross section including the axis,
(Difference between the effective diameter of the screw portion and the inner diameter of the rear end of the reduced diameter inner surface) / 2 is a length A (mm), and (the inner diameter of the rear end of the reduced diameter inner surface and the tip of the inner diameter of the reduced diameter When the difference between the inner diameter) / 2 is the length B (mm),
A spark plug that satisfies (A / B) ≧ 3.1, B ≧ 0.25, and (A + B) ≦ 2.0.
長さBが大きいほど、主体金具の縮径内面の面積が大きくなるので、気密性を確保するために必要な面圧を確保するために必要な封止荷重が大きくなる。したがって、必要な封止荷重を小さくするには、長さBが比較的小さいことが好ましい。しかし、縮径内面の後端の内径から縮径内面の先端の内径までの長さBが、過度に小さい場合には、主体金具の縮径内面の面積が過度に小さくなり、絶縁体の縮径外面を支持できない可能性がある。主体金具の縮径内面が絶縁体の縮径外面を支持できないと、絶縁体の縮径外面と主体金具の縮径内面との間を適切に封止することができず、気密性が低下する。上記構成によれば、B≧0.25mmを満たすので、主体金具の縮径内面の面積を確保して、絶縁体を適切に支持することができる。 As the length B is larger, the area of the inner diameter of the metal shell is increased, so that the sealing load necessary for securing the surface pressure necessary for ensuring airtightness increases. Therefore, in order to reduce the necessary sealing load, it is preferable that the length B is relatively small. However, if the length B from the inner diameter of the rear end of the inner surface of the reduced diameter to the inner diameter of the tip of the inner surface of the reduced diameter inner surface is excessively small, the area of the inner surface of the reduced diameter inner surface of the metal shell becomes excessively small. The outer surface may not be supported. If the reduced diameter inner surface of the metal shell cannot support the reduced diameter outer surface of the insulator, the space between the reduced diameter outer surface of the insulator and the reduced diameter inner surface of the metal shell cannot be properly sealed, resulting in reduced airtightness. . According to the above configuration, since B ≧ 0.25 mm is satisfied, the area of the inner diameter of the metal shell can be secured and the insulator can be supported appropriately.
長さBが過度に大きい場合には、封止荷重に起因する曲げモーメントが大きくなる。また、縮径内面の後端の内径からネジ部の有効径までの長さAが大きいほど、曲げモーメントに対するネジ部の強度が大きくなる。したがって、長さBに対する長さAの比(A/B)が過度に小さい場合には、曲げモーメントに対してネジ部の強度が不足するので、例えば、ネジ部が変形する不具合(例えば、いわゆるネジ伸び)が発生し得る。換言すれば、ネジ部の強度が小さいために、必要な封止荷重をかけることができずに、気密性を確保するために必要な面圧を確保できない可能性がある。上記構成によれば、(A/B)≧3.1を満たすので、ネジ部の変形を抑制しつつ、気密性を確保することができる。 When the length B is excessively large, the bending moment due to the sealing load increases. Further, the greater the length A from the inner diameter of the rear end of the inner diameter of the reduced diameter to the effective diameter of the screw portion, the greater the strength of the screw portion with respect to the bending moment. Therefore, when the ratio of the length A to the length B (A / B) is excessively small, the strength of the screw portion is insufficient with respect to the bending moment. Thread elongation) may occur. In other words, since the strength of the screw portion is small, a necessary sealing load cannot be applied, and there is a possibility that the surface pressure necessary for ensuring airtightness cannot be ensured. According to the above configuration, since (A / B) ≧ 3.1 is satisfied, airtightness can be ensured while suppressing deformation of the screw portion.
長さAと長さBとの和(A+B)が大きいほど、主体金具の貫通孔に挿入される絶縁体の径が小さくなる。したがって、(A+B)が過度に大きいと、絶縁体の径方向の厚さを確保することができずに、耐電圧性が低下する可能性がある。上記構成によれば、(A+B)≦2.0mmを満たすので、絶縁体の長さを確保して、耐電圧性の低下を抑制することができる。 The larger the sum (A + B) of the length A and the length B, the smaller the diameter of the insulator inserted into the through hole of the metal shell. Therefore, if (A + B) is excessively large, the thickness in the radial direction of the insulator cannot be ensured, and the voltage resistance may be lowered. According to the above configuration, since (A + B) ≦ 2.0 mm is satisfied, it is possible to secure the length of the insulator and suppress a decrease in withstand voltage.
以上のように、上記構成によれば、スパークプラグの気密性と耐電圧性を両立することができ、特に、呼び径が10mm以下のネジ部を有するスパークプラグの気密性と耐電圧性を両立することができる。 As described above, according to the above configuration, both the airtightness and voltage resistance of the spark plug can be achieved, and in particular, the airtightness and voltage resistance of the spark plug having a threaded portion having a nominal diameter of 10 mm or less are compatible. can do.
[適用例2]適用例1に記載のスパークプラグであって、
前記長さAは、1.23≦A≦1.54を満たし、
前記長さBは、0.25≦B≦0.45を満たす、スパークプラグ。
[Application Example 2] The spark plug according to Application Example 1,
The length A satisfies 1.23 ≦ A ≦ 1.54,
The length B is a spark plug satisfying 0.25 ≦ B ≦ 0.45.
上記構成によれば、長さAと長さBとを、さらに、適正化することによって、絶縁体の貫通やネジ部の変形を引き起こすことなく、スパークプラグの気密性と耐電圧性をさらに向上することができる。 According to the above configuration, by further optimizing the length A and the length B, the airtightness and voltage resistance of the spark plug are further improved without causing penetration of the insulator and deformation of the screw portion. can do.
[適用例3]適用例1または適用例2に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の前記縮径内面と前記軸線に垂直な平面とがなす鋭角は、35度以上かつ50度以下であり、前記絶縁体の前記縮径外面と前記軸線に垂直な平面とがなす鋭角より大きい、スパークプラグ。
[Application Example 3] The spark plug according to Application Example 1 or Application Example 2,
The acute angle formed between the inner diameter of the metal shell and the plane perpendicular to the axis is not less than 35 degrees and not more than 50 degrees, and the acute angle formed between the outer diameter of the insulator and the plane perpendicular to the axis. Larger spark plug.
上記構成によれば、主体金具の縮径内面と軸線に垂直な平面とがなす鋭角(第1の鋭角とも呼ぶ)が過度に小さい場合には、封止荷重のうち軸線方向の荷重が大きくなりやすいので、主体金具の縮径内面の径方向の内側付近が変形しやすい。また、第1の鋭角が、絶縁体の縮径外面と前記軸線に垂直な平面とがなす鋭角(第2の鋭角とも呼ぶ)以下であると、主体金具の縮径内面の径方向の内側部分にかかる荷重が大きくなりやすいので、同様に、主体金具の縮径内面の径方向の内側部分が変形しやすい。主体金具の縮径内面の径方向の内側部分が変形すると、その部分と絶縁体とが接触して絶縁体が割れる不具合が発生する可能性がある。第1の鋭角が過度に大きい場合には、封止荷重のうち径方向の外側に向かう荷重が大きくなりやすいので、ネジ部の変形が発生する可能性がある。上記構成によれば、第1の鋭角は、35度以上かつ50度以下であり、第2の鋭角より大きいので、封止荷重に起因する絶縁体の割れやネジ部の変形を抑制することができる。 According to the above configuration, when the acute angle (also referred to as the first acute angle) formed by the reduced diameter inner surface of the metal shell and the plane perpendicular to the axis is excessively small, the axial load of the sealing load increases. Since it is easy, the inside of the inner diameter of the reduced diameter inner surface of the metal shell is likely to be deformed. Further, when the first acute angle is equal to or less than an acute angle (also referred to as a second acute angle) formed by the outer diameter-reduced outer surface of the insulator and a plane perpendicular to the axis, the radially inner portion of the inner diameter-reduced inner surface of the metal shell In the same manner, the radially inner portion of the inner diameter of the metal shell is likely to be deformed. If the radially inner portion of the reduced diameter inner surface of the metal shell is deformed, there may be a problem that the insulator and the insulator come into contact with each other and the insulator breaks. If the first acute angle is excessively large, the load toward the outside in the radial direction of the sealing load tends to increase, and there is a possibility that deformation of the thread portion occurs. According to the above configuration, the first acute angle is not less than 35 degrees and not more than 50 degrees, and is larger than the second acute angle. Therefore, it is possible to suppress the cracking of the insulator and the deformation of the screw portion caused by the sealing load. it can.
[適用例4]適用例1ないし適用例3のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の前記縮径内面が形成された部位のビッカース硬度E(Hv)と、前記パッキンのビッカース硬度F(Hv)は、15≦(E−F)≦46を満たす、スパークプラグ。
[Application Example 4] The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 3,
A spark plug in which a Vickers hardness E (Hv) of a portion where the reduced diameter inner surface of the metal shell is formed and a Vickers hardness F (Hv) of the packing satisfy 15 ≦ (E−F) ≦ 46.
硬度Eと硬度Fとの差分(E−F)が過度に大きい場合には、すなわち、パッキンが過度に軟らかい場合には、パッキンの変形量が過大になり、変形したパッキンによって絶縁体の割れが引き起こされる可能性がある。硬度Eと硬度Fとの差分(E−F)が過度に小さい場合には、すなわち、パッキンが過度に硬い場合には、パッキンの変形量が不足して、主体金具の縮径内面に過大な荷重がかかり、ネジ部の変形が引き起こされる可能性がある。上記構成によれば、硬度Eと硬度Fとの差分(E−F)が、15Hv≦(E−F)≦46Hvを満たすので、絶縁体の割れやネジ部の変形を抑制することができる。 When the difference (E−F) between the hardness E and the hardness F is excessively large, that is, when the packing is excessively soft, the amount of deformation of the packing becomes excessive, and the cracking of the insulator is caused by the deformed packing. It can be caused. When the difference (E−F) between the hardness E and the hardness F is excessively small, that is, when the packing is excessively hard, the deformation amount of the packing is insufficient, and the inner diameter of the metal shell is excessively large. A load may be applied, which may cause deformation of the threaded portion. According to the above configuration, the difference (E−F) between the hardness E and the hardness F satisfies 15Hv ≦ (E−F) ≦ 46Hv, so that cracking of the insulator and deformation of the screw portion can be suppressed.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグや、そのスパークプラグを搭載する内燃機関、等の態様で実現することができる。 It should be noted that the present invention can be realized in various aspects, for example, in aspects such as a spark plug and an internal combustion engine equipped with the spark plug.
A.実施形態:
A−1.スパークプラグの構成:
以下、本発明の実施の態様を実施形態に基づいて説明する。図1は本実施形態のスパークプラグ100の断面図である。図1の一点破線は、スパークプラグ100の軸線CO(軸線COとも呼ぶ)を示している。軸線COと平行な方向(図1の上下方向)を軸線方向とも呼ぶ。軸線COを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、軸線COを中心とする円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図1における下方向を先端方向D1と呼び、上方向を後端方向D2とも呼ぶ。図1における下側をスパークプラグ100の先端側と呼び、図1における上側をスパークプラグ100の後端側と呼ぶ。スパークプラグ100は、絶縁体としての絶縁碍子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。
A. Embodiment:
A-1. Spark plug configuration:
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the embodiments. FIG. 1 is a cross-sectional view of a
絶縁碍子10はアルミナ等を焼成して形成されている。絶縁碍子10は、軸線方向に沿って延び、絶縁碍子10を貫通する貫通孔12(軸孔)を有する略円筒形状の部材(筒状体)である。絶縁碍子10は、鍔部19と、後端側胴部18と、先端側胴部17と、段部15と、脚長部13とを備えている。後端側胴部18は、鍔部19より後端側に位置し、鍔部19の外径より小さな外径を有している。先端側胴部17は、鍔部19より先端側に位置し、後端側胴部18の外径より小さな外径を有している。脚長部13は、先端側胴部17より先端側に位置し、先端側胴部17の外径よりも小さな外径を有している。脚長部13は先端側ほど縮径され、スパークプラグ100が内燃機関(図示せず)に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。段部15は、脚長部13と先端側胴部17との間に形成されている。段部15は、後端側から先端側に向かって外径が小さくなる縮径外面(図2の15a)を外周面に有している(詳細は後述する)。
The
主体金具50は、導電性の金属材料(例えば、低炭素鋼材)で形成され、内燃機関のエンジンヘッド(図示省略)にスパークプラグ100を固定するための略円筒形状の部材(筒状体)である。主体金具50は、軸線COに沿って貫通する貫通孔59が形成されている。主体金具50は、絶縁碍子10の外周に配置される。すなわち、主体金具50の貫通孔59内に、絶縁碍子10が挿入・保持されている。絶縁碍子10の先端は、主体金具50の先端から露出し、絶縁碍子10の後端は、主体金具50の後端から露出している。
The
主体金具50は、スパークプラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部51と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部52と、工具係合部51と取付ネジ部52との間に形成された鍔状の座部54と、を備えている。ここで、取付ネジ部52の呼び径は、M10(10mm(ミリメートル))以下とされている。例えば、取付ネジ部52の呼び径は、M10、M8であることが好ましく、M10であることが特に好ましい。
The
主体金具50の取付ネジ部52と座部54との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット5が嵌挿されている。ガスケット5は、スパークプラグ100が内燃機関に取り付けられた際に、スパークプラグ100と内燃機関(エンジンヘッド)との隙間を封止する。
An
主体金具50は、さらに、工具係合部51の後端側に設けられた薄肉の加締部53と、座部54と工具係合部51との間に設けられた薄肉の圧縮変形部58と、を備えている。主体金具50における工具係合部51から加締部53に至る部位の内周面と、絶縁碍子10の後端側胴部18の外周面との間に形成される環状の領域には、環状のリング部材6,7が配置されている。当該領域における2つのリング部材6,7の間には、タルク(滑石)9の粉末が充填されている。また、主体金具50の取付ネジ部52は、取付ネジ部52の内周側に突出した棚部523を備えている。棚部523は、後端側から先端側に向かって外径が小さくなる縮径内面(図2の523a)を内周面に有している(詳細は後述する)。
The
加締部53の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁碍子10の外周面に固定されている。主体金具50の圧縮変形部58は、製造時において、絶縁碍子10の外周面に固定された加締部53が先端側に押圧されることにより、圧縮変形部58は圧縮変形する。製造時に加締部53が先端側に押圧される加重を加締荷重と呼ぶ。圧縮変形部58の圧縮変形によって、リング部材6、7およびタルク9を介し、絶縁碍子10が主体金具50内で先端側に向け押圧される。この結果、環状の板パッキン8を介して、主体金具50の棚部523に、絶縁碍子10の段部15が押圧される。すなわち、詳細は後述するように、段部15の縮径外面と棚部523の縮径内面との間は、板パッキン8を挟んで封止されている。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具50と絶縁碍子10との隙間から外部に漏れることが、板パッキン8によって防止される。なお、主体金具50において、座部54の先端側の面(座面とも呼ぶ)から、棚部523の後端までの長さH1は、14.3mm以上確保されることが好ましい。
The rear end of the crimped
板パッキン8は、例えば、銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い材料によって形成される。板パッキン8の熱伝導率が高いと、絶縁碍子10の熱が主体金具50の棚部523に効率よく伝わるため、スパークプラグ100の熱引きがよくなり、耐熱性を向上させることができる
The plate packing 8 is formed of a material having high thermal conductivity such as copper or aluminum. When the thermal conductivity of the plate packing 8 is high, the heat of the
中心電極20は、軸線COに沿って延びる棒状の部材であり、絶縁碍子10の貫通孔12に挿設されている。中心電極20は、電極母材21と、電極母材21の内部に埋設された芯材22と、を含む構造を有する。電極母材21は、ニッケルまたはニッケルを主成分とする合金(インコネル(アルファベットのINCONELは登録商標)600等)で形成されている。芯材22は、電極母材21を形成する合金よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金で形成されている。中心電極20の先端は、絶縁碍子10の先端側に露出している。
The
また、中心電極20は、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部24(電極鍔部、フランジ部とも呼ぶ。)、鍔部24よりも後端側の部分である頭部23(電極頭部)と、鍔部24よりも先端側の部分である脚部25(電極脚部)と、を備えている。鍔部24は、絶縁碍子10の段部16に支持されている。中心電極20の脚部25の先端部分には、電極チップ29が、例えば、レーザー溶接によって接合されている。この中心電極20の脚部25の先端部分の構成については、図2、図3を参照して後述する。電極チップ29は、高融点の貴金属を主成分とする材料で形成されている。この電極チップ29の材料には、例えば、イリジウム(Ir)や、Irを主成分とする合金が用いられ、具体的には、Ir−5Pt合金(5質量%の白金を含有したイリジウム合金)などが多用される。
The
接地電極30は、主体金具50の先端に接合されている。接地電極30の電極母材は耐腐食性の高い金属、例えば、インコネル600などのニッケル合金で形成されている。この接地電極30の母材基端部32は、主体金具50の先端面に溶接にて接合されている。この結果、接地電極30は、主体金具50と電気的に導通している。接地電極30の母材先端部31は、屈曲されており、母材先端部31の一側面は、中心電極20の電極チップ29と、軸線CO上で軸線方向に対向している。母材先端部31の当該一側面には、中心電極20の電極チップ29と対抗する位置に電極チップ33が溶接されている。電極チップ33は、例えば、Pt(白金)または、Ptを主成分とする合金、具体的には、Pt−20Ir合金(20質量%のイリジウムを含有した白金合金)など用いられる。中心電極20の電極チップ29と、接地電極30の電極チップ33の間には火花ギャップが形成される。
The
端子金具40は、軸線COに沿って延びる棒状の部材である。端子金具40は、導電性の金属材料(例えば、低炭素鋼)で形成され、その表面は、防食のための金属層(例えば、Ni層)がメッキなどによって形成されている。端子金具40は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部42(端子顎部)と、鍔部42より後端側に位置するキャップ装着部41と、鍔部42より先端側の脚部43(端子脚部)と、を備えている。端子金具40の後端を含むキャップ装着部41は、絶縁碍子10の後端側に露出している。端子金具40の先端を含む脚部43は、絶縁碍子10の貫通孔12に挿入(圧入)されている。キャップ装着部41には、高圧ケーブル(図示外)が接続されたプラグキャップが装着され、火花を発生するための高電圧が印加される。
The
絶縁碍子10の貫通孔12内において、端子金具40の先端と中心電極20の後端との間の領域には、火花発生時の電波ノイズを低減するための抵抗体70が配置されている。抵抗体は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。貫通孔12内における、抵抗体70と中心電極20との隙間は、導電性シール60によって埋められ、抵抗体70と端子金具40との隙間は、ガラスと金属との導電性シール80によって埋められている。
In the through
A−2. 主体金具の取付ネジ部の棚部近傍の構成:
図2は、主体金具50の取付ネジ部52の棚部523と、絶縁碍子10の段部15と、を含む部分の拡大断面図である。この断面は、軸線COを含む面でスパークプラグ100を切断した断面である。取付ネジ部52の外周面には、取り付け用のネジ山521が形成されている。図2の破線BLは、取付ネジ部52の有効径R1を規定する仮想的な外周面(有効径規定面BLとも呼ぶ)を示している。有効径規定面BLは、ネジ山521の谷部から有効径規定面BLまでの谷深さDPaと、ネジ山521の山部から有効径規定面BLまでの山高さDPbと、が等しくなる仮想的な外周面である。取付ネジ部52の呼び径が10mmである場合には、有効径R1は、約9.3mmである。
A-2. Configuration near the shelf of the mounting screw of the metal shell:
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion including the
取付ネジ部52の棚部523は、上述した縮径内面523aと、内側面523bと、拡径内面523cと、を有する。縮径内面523aは、棚部523の後端側部分において、後端側から先端側に向かって、内径が小さくなる内周面である。拡径内面523cは、棚部523の先端側部分において、後端側から先端側に向かって、内径が大きく内周面である。内側面523bは、縮径内面523aの先端から拡径内面523cの後端までの内周面であり、軸線方向と平行な内周面である。本明細書では、内径や外径は、全て直径で表すものとする。
The
縮径内面523aの後端P1の内径をR2とする。内径R2は、取付ネジ部52における、棚部523の後端P1より後端側の部分の内径と言うこともできる。縮径内面523aの先端P2の内径をR3とする。内径R3は、内側面523bの内径と言うこともできる。
The inner diameter of the rear end P1 of the reduced diameter
取付ネジ部52における、縮径内面523aの後端P1より後端側の部分の径方向の長さAは、取付ネジ部52の有効径R1と、縮径内面523aの後端P1の内径をR2と、の差の2分の1で表すことができる。すなわち、長さA(図2)は、A=(R1−R2)/2と表すことができる。長さAを、ネジ部厚さAとも呼ぶ。
The length A of the mounting
また、棚部523の径方向の長さBは、縮径内面523aの後端P1の内径R2と、縮径内面523aの先端P2の内径R3と、の差の2分の1で表すことができる。すなわち、長さB(図2)は、B=(R2−R3)/2と表すことができる。長さBを、棚厚さBとも呼ぶ。
Further, the radial length B of the
図2の断面において、棚部523の縮径内面523aと、軸線CO(図1)に垂直な仮想的な平面TFとがなす鋭角を、第1鋭角θ1とする。
In the cross section of FIG. 2, an acute angle formed by the reduced diameter
絶縁碍子10の先端側胴部17の外径R4は、主体金具50の対向する内径R2の内周面との間に所定のクリアランスCL1(例えば、0.05mm〜0.45mm)が確保されるように、内径R2より(2×CL1)だけ短い(R4=R2−(2×CL1))。また、先端側胴部17および脚長部13内の貫通孔12を形成する内周面13aの内径R6は、貫通孔12に挿入される中心電極20の脚部25(図2では図示省略)の外径に応じて決定されている。例えば、内径R6は、1.5mm〜1.8mmの範囲内であることが好ましい。先端側胴部17の径方向の長さC(絶縁碍子10の該当部分の厚さ)は、外径R4と内径R6との差の2分の1で表すことができる。すなわち、長さC(図2)は、C=(R4−R6)/2と表すことができる。
A predetermined clearance CL1 (for example, 0.05 mm to 0.45 mm) is secured between the outer diameter R4 of the front end
絶縁碍子10の脚長部13における、主体金具50棚部523と対向する部分の外径R5は、主体金具50の棚部523との間に所定のクリアランスCL2(例えば、0.15mm〜0.6mm)が確保されるように、棚部523の内径R3より(2×CL2)だけ短い(R5=R3−(2×CL2))。脚長部13における、主体金具50棚部523と対向する部分の径方向の長さD(絶縁碍子10の該当部分の厚さ)は、外径R5と内径R6との差の2分の1で表すことができる。すなわち、長さD(図2)は、D=(R5−R6)/2と表すことができる。長さCおよび長さDを絶縁厚さC、Dとも呼ぶ。絶縁厚さC、Dが大きいほど、スパークプラグ100の耐電圧性が向上する。
The outer diameter R5 of the portion of the
絶縁碍子10の段部15は、後端側から先端側に向かって外径が小さくなる縮径外面15aを外周面に有している。図2の断面において、段部15の縮径外面15aと、軸線CO(図1)に垂直な仮想的な平面TFとがなす鋭角を、第2鋭角θ2とする。図2の断面において縮径外面15aの先端付近と後端付近は、曲線となっているが、先端の曲線と後端の曲線との間の中央部は、直線となっている。第2鋭角θ2は、中央部の直線部分に基づいて決定される。
The
棚部523の縮径内面523aと、絶縁碍子10の段部15の縮径外面15aと、の間に挟まれた環状の板パッキン8は、上述したように、加締荷重に応じた封止荷重によって、軸線方向に圧縮される。板パッキン8は、封止荷重によって縮径内面523aに沿って圧縮変形する。図2の断面における縮径内面523aに沿った方向の幅PWは、例えば、図2の断面における縮径内面523aの線長の100%程度であり、例えば、0.38mm〜0.86mmの範囲であることが好ましい。
The annular plate packing 8 sandwiched between the reduced diameter
A−3:第1評価試験:
第1評価試験では、取付ネジ部52の呼び径が10mmである11種類のスパークプラグ100のサンプルを用いた。これらの11種類のサンプルでは、上述したネジ部厚さAと、棚厚さBと、が互いに異なる主体金具50を用いて、作成されている。
A-3: First evaluation test:
In the first evaluation test, 11 types of
第1評価試験では、加締試験と、耐電圧試験と、を実施した。加締試験では、34kN(キロニュートン)の加締荷重を用いて、主体金具50の加締めを実施した。そして、絶縁碍子10の段部15が、主体金具50の棚部523より先端側にずれ落ちる不具合(以下、ずれ落ちとも呼ぶ)の有無と、主体金具50の取付ネジ部52のネジ山521が変形する不具合(以下、ネジ伸びとも呼ぶ)の有無と、を検査した。ずれ落ちの有無は目視によって確認でき、ネジ伸びの有無は、ネジゲージを用いて確認することができる。ネジ伸びとずれ落ちとのいずれも発生していないサンプルの評価を「○」とし、ネジ伸びとずれ落ちとのいずれかが発生しているサンプルの評価を「×」とした。
In the first evaluation test, a caulking test and a withstand voltage test were performed. In the caulking test, the
耐電圧試験では、接地電極30の電極チップ33と、中心電極20の電極チップ29との間で放電が起きないように、接地電極30を中心電極20の先端側に曲げる前のサンプルを用いた。さらに、このサンプルにおいて、板パッキン8より先端側の、主体金具50と絶縁碍子10との間の空間GVに、絶縁液を注入することで、中心電極20と接地電極30との間で放電が起きないようにした。そして、サンプルの端子金具40と主体金具50との間に電圧を印加し、絶縁体の貫通(絶縁破壊)が発生するまで、印加する電圧を上昇させた。絶縁体の貫通が発生した電圧(貫通電圧とよぶ)が、25kV(キロボルト)以上であるサンプルの評価を「○」とし、貫通電圧が25kV未満であるサンプルの評価を「×」とした。評価結果を表1に示す。表1におけるネジ部厚さA、棚厚さBの単位は、ミリメートルである。
In the withstand voltage test, a sample before the
表1に示す試験結果から、棚厚さBが、0.25mm以上であるサンプル(1−2)〜(1−11)では、ずれ落ちが発生しておらず、棚厚さBが、0.25mm未満であるサンプル(1−1)では、ずれ落ちが発生していることが解る。棚厚さBが、0.25mm未満である場合には、主体金具50の縮径内面523aの面積が過度に小さくなり、絶縁碍子10の縮径外面15aを支持できないと考えられる。主体金具50の縮径内面523aが絶縁碍子10の縮径外面15aを支持できないと、絶縁碍子10の縮径外面15aと主体金具50の縮径内面523aとの間を適切に封止することができず、気密性が低下する。したがって、試験結果から棚厚さBは、0.25以上確保することが好ましいことが解る。
From the test results shown in Table 1, in the samples (1-2) to (1-11) in which the shelf thickness B is 0.25 mm or more, no slippage occurs and the shelf thickness B is 0. It can be seen that in sample (1-1) having a length of less than 25 mm, a slippage has occurred. When the shelf thickness B is less than 0.25 mm, it is considered that the area of the reduced diameter
さらに、棚厚さBに対するネジ部厚さAの比率(A/B)が3.1以上であるサンプル(1−1)〜(1−5)、(1−7)、(1−9)〜(1−11)では、ネジ伸びが発生しておらず、比率(A/B)が3.1未満であるサンプル(1−6)、(1−8)では、ネジ伸びが発生していることが解る。この理由は、以下のように推定される。 Further, samples (1-1) to (1-5), (1-7), (1-9) in which the ratio (A / B) of the thread thickness A to the shelf thickness B is 3.1 or more. In (1-11), no screw elongation occurred, and in samples (1-6) and (1-8) in which the ratio (A / B) was less than 3.1, screw elongation occurred. I understand that The reason is estimated as follows.
図3は、取付ネジ部52の棚部523と、絶縁碍子10の段部15と、を含む部分に負荷される応力を説明する図である。加締荷重によって、棚部523には、図3に白い矢印AR1、AR2で示すように、先端側に向かう応力がかかる。棚厚さBが大きいほど、この応力に基づいて取付ネジ部52を径方向に曲げようとする曲げモーメントが大きくなる。また、ネジ部厚さAが大きいほど、曲げモーメントに対する取付ネジ部52の強度が大きくなる。したがって、比率(A/B)が3.1mm未満である場合には、曲げモーメントに対して取付ネジ部52の強度が不足するので、例えば、取付ネジ部52が変形する不具合、具体的には、ネジ伸びが発生すると考えられる。換言すれば、取付ネジ部52の強度が不足するために、必要な加締荷重をかけることができずに、気密性を確保するために必要な面圧を確保できない可能性がある。したがって、比率(A/B)は、3.1mm以上であることが好ましい。
FIG. 3 is a diagram for explaining the stress applied to the portion including the
さらに、ネジ部厚さAと棚厚さBとの和(A+B)が2.0mm以下であるサンプル(1−1)〜(1−10)では、耐電圧試験の評価が「○」であり、(A+B)が2.0mmを超えているサンプル(1−11)では、耐電圧試験の評価が「×」である。この理由は、以下のように推定される。 Furthermore, in the samples (1-1) to (1-10) in which the sum (A + B) of the screw portion thickness A and the shelf thickness B is 2.0 mm or less, the evaluation of the withstand voltage test is “◯”. In the sample (1-11) where (A + B) exceeds 2.0 mm, the withstand voltage test is evaluated as “x”. The reason is estimated as follows.
例えば、取付ネジ部52の呼び径が固定値(例えば、10mm)であるとすると、A、および、(A+B)が大きいほど、主体金具50の棚部523の内径R3が小さくなる。そうすると、絶縁碍子10の絶縁厚さC、D(図2)が小さくなる。この結果、絶縁碍子10の絶縁厚さC、Dを確保することができずに、耐電圧性が低下する可能性がある。したがって、(A+B)が2.0mmを超えている場合には、Aおよび(A+B)が過度に大きくなるので、絶縁厚さC、Dが過度に小さくなり、耐電圧性が低下すると考えられる。したがって、(A+B)は、2.0mm未満であることが好ましいことが解る。
For example, if the nominal diameter of the mounting
また、(A+B)が過度に大きい場合には、比率(A/B)が3.1mm以上であったとしても、棚厚さBが大きくなり得るので、縮径内面523aの面積が大きくなる可能性がある。この結果、縮径内面523aの面積が大きくなりすぎ、縮径内面523aと板パッキン8との間の必要な封止圧力(単位面積辺りの荷重)を確保するために、加締荷重を大きくする必要が生じ得る。この観点からも(A+B)は比較的小さいことが好ましい。
Further, when (A + B) is excessively large, even if the ratio (A / B) is 3.1 mm or more, the shelf thickness B can be increased, so that the area of the reduced diameter
このように、第1評価試験の試験結果(表1)から、ネジ部厚さAと棚厚さBとは、(A/B)≧3.1、かつ、B≧0.25、かつ、(A+B)≦2.0を満たすことが好ましい。こうすれば、スパークプラグ100において、耐電圧性と気密性を両立することができる。
Thus, from the test results of the first evaluation test (Table 1), the screw part thickness A and the shelf thickness B are (A / B) ≧ 3.1 and B ≧ 0.25, and It is preferable to satisfy (A + B) ≦ 2.0. In this way, in the
なお、本評価試験の試験結果のサンプル間の差違は、上記説明から解るように、主に、ネジ部厚さAと棚厚さBの差異によって生じると推定される。従って、ネジ部厚さAと棚厚さBの上記の好ましい範囲は、ネジ部厚さAと棚厚さB以外の構成に拘わらずに、適用可能と推定される。 In addition, it is estimated that the difference between the samples of the test result of this evaluation test is mainly caused by the difference between the thread thickness A and the shelf thickness B as understood from the above description. Therefore, it is estimated that the above preferable ranges of the screw thickness A and the shelf thickness B are applicable regardless of the configuration other than the screw thickness A and the shelf thickness B.
A−4:第2評価試験:
第2評価試験では、第1評価試験で明らかにされた好ましい範囲を満たす6種類のサンプルを準備して、第1評価試験よりさらに厳しい条件で、加締試験と、耐電圧試験と、を実施した。すなわち、第2評価試験では、取付ネジ部52の呼び径が10mmである6種類のスパークプラグ100のサンプルを用いた。これらの6種類のサンプルでは、上述したネジ部厚さAと、棚厚さBと、が互いに異なる主体金具50を用いて、作成されている。
A-4: Second evaluation test:
In the second evaluation test, six types of samples that satisfy the preferable range revealed in the first evaluation test are prepared, and a caulking test and a withstand voltage test are performed under conditions more severe than the first evaluation test. did. That is, in the second evaluation test, six types of
第2評価試験の加締試験では、36kNの加締荷重を用いて、各サンプルの主体金具50の加締めを実施した。評価の手法は、第1評価試験の加締試験と同様である。
In the caulking test of the second evaluation test, the
第2評価試験の耐電圧試験では、第1評価試験の耐電圧試験と同様の試験を行った。第2評価試験では、貫通電圧が30kV(キロボルト)以上であるサンプルの評価を「○」とし、貫通電圧が30kV未満であるサンプルの評価を「×」とした。評価結果を表2に示す。表2におけるネジ部厚さA、棚厚さBの単位は、ミリメートルである。 In the withstand voltage test of the second evaluation test, the same test as the withstand voltage test of the first evaluation test was performed. In the second evaluation test, the evaluation of a sample having a through voltage of 30 kV (kilovolts) or more was “◯”, and the evaluation of a sample having a through voltage of less than 30 kV was “x”. The evaluation results are shown in Table 2. The unit of the thread thickness A and the shelf thickness B in Table 2 is millimeters.
表2に示す試験結果から、ネジ部厚さAが、1.23mm以上であるサンプル(2−2)〜(2−6)では、ネジ伸びが発生しておらず、ネジ部厚さAが、1.23mm未満であるサンプル(2−1)では、ネジ伸びが発生していることが解る。ネジ部厚さAが、1.23mm未満である場合には、第2評価試験の加締荷重の場合には、ネジ部厚さAが小さいために、曲げモーメントに対して取付ネジ部52の強度が不足するので、ネジ伸びが発生すると考えられる。したがって、試験結果からネジ部厚さAは、1.23mm以上であることがより好ましい。
From the test results shown in Table 2, in the samples (2-2) to (2-6) in which the screw part thickness A is 1.23 mm or more, no screw elongation occurs, and the screw part thickness A is In the sample (2-1) which is less than 1.23 mm, it can be seen that screw elongation occurs. When the screw portion thickness A is less than 1.23 mm, since the screw portion thickness A is small in the case of the caulking load of the second evaluation test, the mounting
さらに、ネジ部厚さAが1.54mm以下であるサンプル(2−1)〜(2−5)では、耐電圧試験の評価が「○」であり、ネジ部厚さAが、1.54mmを超えているサンプル(2−6)では、耐電圧試験の評価が「×」であることが解る。これは、ネジ部厚さAが1.54mmを超えている場合には、絶縁厚さC、D(図2)を確保することができずに、耐電圧性が低下するためであると考えられる。したがって、ネジ部厚さAが1.54mm以下であることがより好ましい。 Furthermore, in samples (2-1) to (2-5) in which the screw portion thickness A is 1.54 mm or less, the evaluation of the withstand voltage test is “◯”, and the screw portion thickness A is 1.54 mm. It can be seen that in the sample (2-6) exceeding the value, the evaluation of the withstand voltage test is “x”. This is considered to be because when the screw portion thickness A exceeds 1.54 mm, the insulation thicknesses C and D (FIG. 2) cannot be secured and the withstand voltage is lowered. It is done. Therefore, it is more preferable that the screw portion thickness A is 1.54 mm or less.
表2に示す試験結果から、ネジ部厚さAが、1.23mm以上、かつ、1.54mm以下であれば、棚厚さBが0.30以上0.45mm以下のいずれの値であっても良いことが解る。したがって、第2試験における評価結果の差違は、主としてネジ部厚さAに起因すると考えられる。 From the test results shown in Table 2, if the thread thickness A is 1.23 mm or more and 1.54 mm or less, the shelf thickness B is any value of 0.30 or more and 0.45 mm or less. I understand that it is good too. Therefore, it is considered that the difference in the evaluation results in the second test is mainly caused by the thread thickness A.
ここで、第1評価試験において、(A/B)≧3.1、かつ、B≧0.25、かつ、(A+B)≦2.0であることが好ましいことが明らかにされているが、この3つの不等式をBについて解くと、0.25≦B≦約0.48であることが解る。この不等式と、表2に示す試験結果から、棚厚さBの範囲は、少なくとも0.25≦B≦0.45の範囲内にあれば良いと考えられる。 Here, in the first evaluation test, it has been clarified that (A / B) ≧ 3.1, B ≧ 0.25, and (A + B) ≦ 2.0 are preferable, Solving these three inequalities for B shows that 0.25 ≦ B ≦ about 0.48. From this inequality and the test results shown in Table 2, it is considered that the range of the shelf thickness B should be at least in the range of 0.25 ≦ B ≦ 0.45.
このように、第2評価試験の試験結果(表2)から、ネジ部厚さAと棚厚さBとは、1.23mm≦A≦1.54mm、かつ、0.25≦B≦0.45を満たすことがより好ましい。こうすれば、スパークプラグ100において、耐電圧性と気密性をより高いレベルで両立することができる。すなわち、長さAと長さBとを、さらに、適正化することによって、絶縁体の貫通やネジ部の変形を引き起こすことなく、スパークプラグの気密性と耐電圧性をさらに向上することができる。
Thus, from the test result of the second evaluation test (Table 2), the thread thickness A and the shelf thickness B are 1.23 mm ≦ A ≦ 1.54 mm and 0.25 ≦ B ≦ 0. More preferably, 45 is satisfied. In this way, in the
例えば、取付ネジ部52の呼び径が10mm(有効径R1=9.268mm)のスパークプラグ100において、ネジ部厚さA=1.41mm、棚厚さB=0.43mmとすることが特に好ましい。こうすれば、絶縁碍子10の先端側胴部17の外径R4(図2)は、6.25mmとなり、縮径内面523aの先端P2の内径(棚部523の内側面523bの内径)R3(図2)は、5.6mmとなる。こうすれば、スパークプラグ100の気密性と耐電圧性を十分に両立することができる。
For example, in the
A−5:第3評価試験:
第3評価試験では、第2評価試験で明らかにされたより好ましい範囲を満たす5種類のサンプルを準備して、第2評価試験よりさらに厳しい条件で、加締試験を実施した。すなわち、第3評価試験では、取付ネジ部52の呼び径が10mm、かつ、ネジ部厚さA=1.38mm、かつ、棚厚さB=0.35mmの5種類のスパークプラグ100のサンプルを用いた。これらの5種類のサンプルでは、上述した第2鋭角θ2を30度に固定し、第1鋭角θ1を互いに異なる角度に作成している。
A-5: Third evaluation test:
In the third evaluation test, five types of samples satisfying the more preferable range revealed in the second evaluation test were prepared, and the caulking test was performed under conditions more severe than the second evaluation test. That is, in the third evaluation test, five types of
なお、第1鋭角θ1は、第2鋭角θ2より大きい角度に設定している(θ1>θ2)。ここで、θ1>θ2とすることが、θ1≦θ2とするよりも好ましいことは、試験を行うまでもなく、明らかである。以下に説明する。 The first acute angle θ1 is set to be larger than the second acute angle θ2 (θ1> θ2). Here, it is apparent that it is preferable to satisfy θ1> θ2 rather than θ1 ≦ θ2, without performing a test. This will be described below.
図3に示すように、θ1≦θ2であると、棚部523の縮径内面523aと、絶縁碍子10の縮径外面15aと、の間の間隔が、径方向の内側に向かって狭くなる。この結果、板パッキン8の径方向外側部分の圧縮力(図3の矢印AR3、AR5)より、板パッキン8の径方向内側部分の圧縮力(図3の矢印AR4、AR6参照)が大きくなる。したがって、板パッキン8が変形して径方向内側に突出し(図3の破線TP参照)、絶縁碍子10を傷つける可能性がある。また、縮径内面523aにかかる応力(図3の矢印AR1、AR2)についても同様のことが言える。すなわち、縮径内面523aの径方向外側部分にかかる応力(図3の矢印AR1)より、縮径内面523aの径方向内側部分にかかる応力(図3の矢印AR2)が大きくなる。この結果、棚部523が径方向の内側に突出するように変形して(図3の破線BP参照)、絶縁碍子10を傷つける可能性がある。このために、第1鋭角θ1は、第2鋭角θ2より大きい角度に設定されることが好ましい(θ1>θ2)。
As shown in FIG. 3, when θ1 ≦ θ2, the interval between the reduced diameter
第3評価試験の加締試験では、38kNの加締荷重を用いて、各サンプルの主体金具50の加締めを実施した。そして、加締め後のサンプルのネジ伸びの有無と、絶縁碍子10の割れの有無を評価した。ネジ伸びの有無は、ネジゲージを用いて確認される。絶縁碍子10の割れの有無は、レッドチェック液を絶縁碍子10に塗布して割れを可視化した後に、目視で確認される。評価結果を表3に示す。表3の「○」は、ネジ伸びまたは絶縁碍子10割れが無いことを示し、「×」は、ネジ伸びまたは絶縁碍子10の割れがあることを示す。
In the caulking test of the third evaluation test, the
表3に示す試験結果では、第1鋭角θ1が35度以上であるサンプル(3−2)〜(3−5)では、絶縁碍子10の割れが発生しておらず、第1鋭角θ1が35度未満であるサンプル(3−1)では、絶縁体の割れが発生している。また、第1鋭角θ1が50度以下であるサンプル(3−1)〜(3−4)では、ネジ伸びが発生しておらず、第1鋭角θ1が50度を超えているサンプル(3−5)では、ネジ伸びが発生している。この理由は、以下のように推定される。
In the test results shown in Table 3, in the samples (3-2) to (3-5) in which the first acute angle θ1 is 35 degrees or more, the
加締荷重に基づいて棚部523にかかる応力は、軸線方向に平行な成分(図3の矢印AR1、AR2)と、軸線と垂直な成分(図3の矢印AR7)とに分解することができる。第1鋭角θ1が小さいほど、軸線方向に平行な成分が大きくなり、第1鋭角θ1が大きいほど、軸線と垂直な成分が大きくなる。
The stress applied to the
第1鋭角θ1が35度未満であると、軸線と平行な成分(図3の矢印AR1、AR2)が大きくなりすぎる。この結果、棚部523が径方向の内側に突出するように変形して(図3の破線BP参照)、絶縁碍子10を傷つけると考えられる。したがって、第1鋭角θ1が35度未満であると、絶縁碍子10の割れが発生したと考えられる。
When the first acute angle θ1 is less than 35 degrees, components parallel to the axis (arrows AR1 and AR2 in FIG. 3) are too large. As a result, it is considered that the
第2鋭角θ2が50度を超えると、軸線と垂直な成分(図3の矢印AR7)が大きくなりすぎる。この結果、取付ネジ部52を曲げる力が大きくなり、取付ネジ部52が変形すると考えられる。したがって、第1鋭角θ1が50度を超えると、取付ネジ部52が変形してネジ伸びが発生したと考えられる。
When the second acute angle θ2 exceeds 50 degrees, the component perpendicular to the axis (arrow AR7 in FIG. 3) becomes too large. As a result, it is considered that the force that bends the
したがって、第1鋭角θ1は、第2鋭角θ2より大きく、かつ、35度以上50度以下の範囲内であることがより好ましい。こうすれば、スパークプラグ100において、耐電圧性と気密性をより高いレベルで両立することができる。すなわち、第1鋭角θ1をより適正化することによって、絶縁体の貫通やネジ部の変形を引き起こすことなく、スパークプラグの気密性と耐電圧性をさらに向上することができる。
Therefore, it is more preferable that the first acute angle θ1 is larger than the second acute angle θ2 and is in the range of not less than 35 degrees and not more than 50 degrees. In this way, in the
A−6:第4評価試験:
第4評価試験では、第3評価試験で明らかにされたより好ましい範囲を満たす7種類のサンプルを準備して、第3評価試験よりさらに厳しい条件で、加締試験を実施した。具体的には、第4評価試験では、取付ネジ部52の呼び径が10mm、かつ、ネジ部厚さA=1.38mm、かつ、棚厚さB=0.35mm、かつ、第1鋭角θ1=35度、θ2=30度のスパークプラグ100のサンプルを用いた。主体金具50の材質と、板パッキン8の材質を変更することで、棚部523の硬度Eと、板パッキン8の硬度Fと、が互いに異なる7種類のサンプルを作成した。主体金具50の材質は、低炭素鋼であり、炭素量や熱処理の条件を変更することによって、硬度を変更することができる。板パッキン8の材質は、銅やアルミニウムを主成分とする合金であり、添加元素の添加量や熱処理の条件を変更することによって、硬度を変更することができる。
A-6: Fourth evaluation test:
In the fourth evaluation test, seven types of samples that satisfy the more preferable range revealed in the third evaluation test were prepared, and the caulking test was performed under conditions more severe than the third evaluation test. Specifically, in the fourth evaluation test, the nominal diameter of the mounting
第4評価試験の加締試験では、40kNの加締荷重を用いて、各サンプルの主体金具50の加締めを実施した。そして、加締め後のサンプルのネジ伸びの有無と、絶縁碍子10の割れの有無を、第3評価試験と同じ手法で評価した。評価結果を表4に示す。表4の「○」は、ネジ伸びまたは割れが無いことを示し、「×」は、ネジ伸びまたは割れがあることを示す。
In the caulking test of the fourth evaluation test, the
さらに、各サンプルを、軸線COを含む平面で切断して得られる断面において、JIS Z2244に規定に従った測定荷重1.961Nのビッカース硬さ試験によって、ビッカース硬度(Hv)を測定した。板パッキン8は、断面における略中心点を1箇所測定した。主体金具50の棚部523は、断面における縮径内面523aから0.1mm離れた点を、略等間隔で3箇所測定した。測定数は、1種類のサンプルあたり5つである。それぞれの測定値の平均値を、各サンプルの硬度E、Fとした。評価結果を以下の表4に示す。
Furthermore, Vickers hardness (Hv) was measured by a Vickers hardness test with a measurement load of 1.961 N according to JIS Z2244 in a cross section obtained by cutting each sample along a plane including the axis CO. The plate packing 8 was measured at approximately one central point in the cross section. The
表4に示す試験結果では、棚部523の硬度Eと板パッキン8の硬度Fとの差分(E−F)が15Hv以上であるサンプル(4−2)〜(4−7)では、ネジ伸びが発生しておらず、差分(E−F)が15Hv未満であるサンプル(4−1)では、ネジ伸びが発生している。また、差分(E−F)が46Hv以下であるサンプル(4−1)〜(4−6)では、絶縁碍子10の割れが発生しておらず、差分(E−F)が46Hvを超えているサンプル(4−7)では、絶縁碍子10の割れが発生している。この理由は、以下のように推定される。
In the test results shown in Table 4, in samples (4-2) to (4-7) in which the difference (EF) between the hardness E of the
差分(E−F)が46Hvを超えている場合、すなわち、棚部523に対して板パッキン8が過度に軟らかい場合には、板パッキン8の変形量が過大になり、変形した板パッキン8が絶縁碍子10側に突出する(図3の破線TP参照)。この結果、突出した板パッキン8が絶縁碍子10に接触して、絶縁碍子10の割れを引き起こすと考えられる。差分(E−F)が15Hv未満である場合には、すなわち、棚部523に対して板パッキン8が過度に硬い場合には、板パッキン8の変形量が不足して、棚部523の縮径内面523aに過大な荷重がかかり、取付ネジ部52が変形してネジ伸びが発生すると考えられる。
When the difference (E−F) exceeds 46 Hv, that is, when the plate packing 8 is excessively soft with respect to the
このように、第4評価試験の試験結果(表4)から、硬度Eと硬度Fとの差分(E−F)が、15Hv≦(E−F)≦46Hvを満たすことがより好ましい。こうすれば、スパークプラグ100において、耐電圧性と気密性をより高いレベルで両立することができる。すなわち、棚部523の硬度Eや、板パッキン8の硬度Fをより適正化することによって、絶縁体の割れやネジ部の変形を引き起こすことなく、スパークプラグの気密性と耐電圧性をさらに向上することができる。
Thus, from the test result of the fourth evaluation test (Table 4), it is more preferable that the difference (E−F) between the hardness E and the hardness F satisfies 15Hv ≦ (E−F) ≦ 46Hv. In this way, in the
B.変形例:
(1)上記実施形態において、棚部523の内側面523bは、軸線COと平行であるが、棚部523は、例えば、棚部523の拡径内面523cのように、後端側から先端側に向かって内径が大きくなっていても良い。この場合であっても、棚部523の棚厚さBは、縮径内面523aの先端P2の内径R3を用いて決定される。同様に、取付ネジ部52の棚部523より後端側の内周面は、軸線COと平行であるが、後端側から先端側に向かって内径が大きくなっていても良い。この場合であっても、取付ネジ部52のネジ部厚さAや、棚部523の棚厚さBは、縮径内面523aの後端P1の内径R2を用いて決定される。
B. Variations:
(1) In the above embodiment, the
(2)図2の断面において、縮径内面523aは、全長に亘って直線状となっているが、縮径外面15aと同様に、縮径内面523aの先端付近と後端付近は、曲線となっていても良い。この場合には、棚部523の縮径内面523aと軸線COに垂直な平面TFとがなす第1鋭角θ1は、先端の曲線と後端の曲線との間の中央部の直線部分に基づいて決定される。
(2) In the cross section of FIG. 2, the reduced diameter
(3)実施形態のスパークプラグ100の気密性および耐電圧性の向上は、主体金具50の棚部523およびその近傍の構成要素(板パッキン8や絶縁碍子10)に関するパラメータであるネジ部厚さA、棚厚さB、第1鋭角θ1、第2鋭角θ2、ビッカース硬度E、Fによってもたらされると考えられる。したがって、これらのパラメータ以外の要素、例えば、主体金具50の材質、板パッキン8の材質などは、様々に変更可能である。例えば、主体金具50の材質は、ニッケルメッキされた低炭素鋼でも良いし、ニッケルメッキがなされていない低炭素鋼でも良い。また、板パッキン8の材質は、例えば、銅、アルミニウム、鉄、亜鉛や、これらを主成分とする各種の合金が採用され得る。
(3) The improvement of the airtightness and the voltage resistance of the
(4)上記実施形態では、スパークプラグの構成の一例を挙げて説明した。しかし、上記実施形態における態様はあくまで一例であり、スパークプラグの用途や、必要とされる性能に応じて、種々変形可能である。例えば、軸線方向に放電する縦放電型のスパークプラグに代えて、軸線方向と垂直な方向に放電する横放電型のスパークプラグとして構成されても良い。 (4) In the above embodiment, an example of the configuration of the spark plug has been described. However, the aspect in the said embodiment is an example to the last, and can change variously according to the use of a spark plug, and the required performance. For example, instead of a longitudinal discharge type spark plug that discharges in the axial direction, it may be configured as a horizontal discharge type spark plug that discharges in a direction perpendicular to the axial direction.
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment and a modification, embodiment mentioned above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and equivalents thereof are included in the present invention.
5...ガスケット、6...リング部材、8...板パッキン、9...タルク、10...絶縁碍子、12...貫通孔、13...脚長部、15...段部、15a...縮径外面、16...段部、17...先端側胴部、18...後端側胴部、19...鍔部、20...中心電極、21...電極母材、22...芯材、23...頭部、24...鍔部、25...脚部、29...電極チップ、30...接地電極、31...母材先端部、32...母材基端部、33...電極チップ、40...端子金具、41...キャップ装着部、42...鍔部、43...脚部、50...主体金具、51...工具係合部、52...取付ネジ部、53...加締部、54...座部、58...圧縮変形部、59...貫通孔、60...導電性シール、70...抵抗体、80...導電性シール、100...スパークプラグ、521...ネジ山、523...棚部、523a...縮径内面、523b...内側面、523c...拡径内面 5 ... Gasket, 6 ... Ring member, 8 ... Plate packing, 9 ... Talc, 10 ... Insulator, 12 ... Through hole, 13 ... Leg length, 15. Stepped portion, 15a ... Outer diameter reduced surface, 16 ... Stepped portion, 17 ... Front end side barrel, 18 ... Rear end side barrel, 19 ... Gutter, 20 ... Center Electrode, 21 ... Electrode base material, 22 ... Core material, 23 ... Head, 24 ... Hip, 25 ... Leg, 29 ... Electrode tip, 30 ... Ground Electrode, 31 ... Base material tip, 32 ... Base material base end, 33 ... Electrode tip, 40 ... Terminal fitting, 41 ... Cap mounting part, 42 ... Hut, 43 ... Legs, 50 ... Metal fitting, 51 ... Tool engagement part, 52 ... Mounting screw part, 53 ... Clamping part, 54 ... Seat part, 58 ... Compression deformation part, 59 ... through hole, 60 ... conductive seal, 70 ... resistor, 80 ... conductive seal, 100 ... spark plug, 521 ... thread, 523. ..Shelves, 523a ... Reduced diameter inner surface, 52 b ... the inner surface, 523c ... diameter inner surface
Claims (4)
前記軸線の方向に延び前記絶縁体が挿入される貫通孔を有する筒状体であり、取り付け用のネジ山を外周面に有し後端側から先端側に向かって内径が小さくなる縮径内面を内周面に有するネジ部を有する主体金具と、
環状のパッキンと、
を備え、
前記絶縁体の前記縮径外面と前記主体金具の前記縮径内面との間は、前記パッキンを挟んで封止されているスパークプラグであって、
前記ネジ部の呼び径は、10mm以下であり、
前記軸線を含む少なくとも1つの断面において、
(前記ネジ部の有効径と前記縮径内面の後端の内径との差)/2を長さA(mm)とし、(前記縮径内面の後端の内径と前記縮径内面の先端の内径との差)/2を長さB(mm)としたとき、
(A/B)≧3.1、かつ、B≧0.25、かつ、(A+B)≦2.0を満たす、スパークプラグ。 An insulator having an axial hole extending in the direction of the axis and having a reduced diameter outer surface on the outer peripheral surface, the outer diameter of which decreases from the rear end side toward the front end side;
A cylindrical body having a through-hole extending in the direction of the axis and into which the insulator is inserted, and having a screw thread for mounting on the outer peripheral surface, the inner diameter decreasing from the rear end side toward the front end side A metal shell having a screw part having an inner peripheral surface;
An annular packing,
With
Between the reduced diameter outer surface of the insulator and the reduced diameter inner surface of the metal shell is a spark plug sealed with the packing interposed therebetween,
The nominal diameter of the screw portion is 10 mm or less,
In at least one cross section including the axis,
(Difference between the effective diameter of the screw portion and the inner diameter of the rear end of the reduced diameter inner surface) / 2 is a length A (mm), and (the inner diameter of the rear end of the reduced diameter inner surface and the tip of the inner diameter of the reduced diameter When the difference between the inner diameter) / 2 is the length B (mm),
A spark plug that satisfies (A / B) ≧ 3.1, B ≧ 0.25, and (A + B) ≦ 2.0.
前記長さAは、1.23≦A≦1.54を満たし、
前記長さBは、0.25≦B≦0.45を満たす、スパークプラグ。 The spark plug according to claim 1,
The length A satisfies 1.23 ≦ A ≦ 1.54,
The length B is a spark plug satisfying 0.25 ≦ B ≦ 0.45.
前記主体金具の前記縮径内面と前記軸線に垂直な平面とがなす鋭角は、35度以上かつ50度以下であり、前記絶縁体の前記縮径外面と前記軸線に垂直な平面とがなす鋭角より大きい、スパークプラグ。 The spark plug according to claim 1 or 2, wherein
The acute angle formed between the inner diameter of the metal shell and the plane perpendicular to the axis is not less than 35 degrees and not more than 50 degrees, and the acute angle formed between the outer diameter of the insulator and the plane perpendicular to the axis. Larger spark plug.
前記主体金具の前記縮径内面が形成された部位のビッカース硬度E(Hv)と、前記パッキンのビッカース硬度F(Hv)は、15≦(E−F)≦46を満たす、スパークプラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 3,
A spark plug in which a Vickers hardness E (Hv) of a portion where the reduced diameter inner surface of the metal shell is formed and a Vickers hardness F (Hv) of the packing satisfy 15 ≦ (E−F) ≦ 46.
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