JP5723250B2 - Spark plug and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a spark plug used for an internal combustion engine or the like and a manufacturing method thereof.

内燃機関等の燃焼装置に使用されるスパークプラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、中心電極の外周に設けられる筒状の絶縁体と、絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具と、基端部が主体金具の先端部に接合された接地電極とを備える。また、接地電極は、その先端部が中心電極の先端部と対向するように、自身の略中間部分が曲げ返され、中心電極の先端部及び接地電極の先端部の間には火花放電間隙が形成される。   A spark plug used in a combustion apparatus such as an internal combustion engine includes, for example, a center electrode extending in the axial direction, a cylindrical insulator provided on the outer periphery of the center electrode, and a cylindrical metal shell provided on the outer periphery of the insulator And a ground electrode having a base end portion joined to a tip end portion of the metal shell. The ground electrode has its substantially middle portion bent back so that the tip of the ground electrode faces the tip of the center electrode, and there is a spark discharge gap between the tip of the center electrode and the tip of the ground electrode. It is formed.

ところで近年では、燃焼装置の高効率化を図るべく、筒内直接噴射や高EGR燃焼、希薄燃焼などを行うとともに、体積効率の向上やポンピングロスの低減を図るべく、大口径の吸排気弁や可変動弁機構を備えるエンジンが提案されている。しかしながら、大口径の吸排気弁や可変動弁機構を備えるエンジンは、動作時における振動が非常に大きい。そのため、接地電極のうち、振動に伴う応力が特に集中する屈曲部において折損が生じてしまうおそれがある。   By the way, in recent years, direct injection, high EGR combustion, lean combustion, etc. are performed in order to improve the efficiency of the combustion apparatus, and a large-diameter intake / exhaust valve or the like is used to improve volumetric efficiency and reduce pumping loss. An engine having a variable valve mechanism has been proposed. However, an engine equipped with a large-diameter intake / exhaust valve and a variable valve mechanism has very large vibration during operation. For this reason, in the ground electrode, there is a possibility that breakage may occur at a bent portion where stress accompanying vibration is particularly concentrated.

そこで、接地電極の折損を抑制すべく、屈曲部を設けることなく、接地電極を直棒(ストレート)状とする技術が提案されている(例えば、特許文献1等参照)。また、接地電極の先端部を薄肉とすることで、振動時に屈曲部に加わる応力を低減し、接地電極の折損を抑制することが考えられる(例えば、特許文献2等参照)。   Therefore, in order to suppress breakage of the ground electrode, a technique has been proposed in which the ground electrode is formed into a straight bar (straight) shape without providing a bent portion (see, for example, Patent Document 1). Further, it is conceivable to reduce the stress applied to the bent portion during vibration and suppress breakage of the ground electrode by making the tip of the ground electrode thin (see, for example, Patent Document 2).

特開2003−59618号公報JP 2003-59618 A 特開2009−295569号公報JP 2009-295569 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、接地電極の先端部のみならず、接地電極の中間部分も中心電極に対して接近することとなってしまう。そのため、接地電極の存在により、火花放電間隙にて生成された火炎の成長が阻害されてしまい、着火性の低下を招いてしまうおそれがある。   However, in the technique described in Patent Document 1, not only the tip portion of the ground electrode but also the middle portion of the ground electrode approaches the center electrode. For this reason, the presence of the ground electrode inhibits the growth of the flame generated in the spark discharge gap, which may lead to a decrease in ignitability.

また、上記特許文献2に記載の技術のように、接地電極の先端部に薄肉部を設けた場合には、耐折損性の向上を期待できるものの、薄肉部の過熱を招いてしまうおそれがある。薄肉部が過熱されてしまうと、薄肉部が酸化しやすくなり、接地電極の耐久性が低下してしまうおそれがある。また、薄肉部を熱源としてプレイグニッションが発生してしまうことも懸念される。   Further, when a thin wall portion is provided at the tip of the ground electrode as in the technique described in Patent Document 2, an improvement in breakage resistance can be expected, but the thin wall portion may be overheated. . If the thin-walled portion is overheated, the thin-walled portion is likely to be oxidized, and the durability of the ground electrode may be reduced. Moreover, there is a concern that pre-ignition may occur using the thin-walled portion as a heat source.

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、良好な着火性を実現しつつ、接地電極の折損を抑制することができ、さらには、優れた耐久性及び耐プレイグニッション性を得ることができるスパークプラグ及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is to achieve excellent ignitability while suppressing breakage of the ground electrode. Furthermore, it has excellent durability and pre-ignition resistance. It is an object of the present invention to provide a spark plug capable of obtaining the characteristics and a manufacturing method thereof.

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。   Hereinafter, each configuration suitable for solving the above-described object will be described in terms of items. In addition, the effect specific to the corresponding structure is added as needed.

構成1.本構成のスパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に固定されるとともに、屈曲部にて前記中心電極側へと曲げられ、前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極とを備えたスパークプラグであって、
前記屈曲部のうち前記中心電極側に位置する内側面の曲率半径をR(mm)としたとき、R≦3.0を満たすとともに、
前記接地電極は、
前記主体金具に固定され、前記屈曲部の少なくとも一部を含む基部と、
前記基部の先端部の延出方向に沿って前記基部の先端から延び、前記基部よりも薄肉に形成された薄肉部とを有し、
前記軸線と直交する平面とのなす角のうち鋭角の角度が75°とされるとともに、前記内側面の曲率半径の中心を通る基準平面よりも前記接地電極の先端側に、前記薄肉部が位置し、
前記薄肉部のその中心軸方向に沿った長さをA(mm)とし、前記中心軸と直交する断面における前記薄肉部の平均断面積をdGH(mm2)としたとき、A/dGH≦3.03(mm-1)を満たし、
前記薄肉部の先端面とこれに隣接する前記薄肉部の各側面との間、及び、隣接する前記各側面同士の間は、それぞれ外側に凸の湾曲面状とされることを特徴とする。
Configuration 1. The spark plug of this configuration includes a cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction;
A center electrode inserted in the shaft hole;
A cylindrical metal shell provided on the outer periphery of the insulator;
A spark plug that is fixed to the tip of the metal shell and is bent toward the center electrode at a bent portion and includes a ground electrode that forms a gap with the center electrode,
When the radius of curvature of the inner surface located on the central electrode side in the bent portion is R (mm), R ≦ 3.0 is satisfied,
The ground electrode is
A base fixed to the metal shell and including at least a part of the bent portion;
Extending from the tip of the base along the extending direction of the tip of the base, and having a thin portion formed thinner than the base,
The acute angle among the angles formed by the plane orthogonal to the axis is 75 °, and the thin-walled portion is positioned closer to the tip side of the ground electrode than the reference plane passing through the center of the radius of curvature of the inner surface. And
When the length along the central axis direction of the thin portion is A (mm) and the average cross-sectional area of the thin portion in a cross section orthogonal to the central axis is dGH (mm 2 ), A / dGH ≦ 3 .03 (mm -1 )
Between the front end surface of the thin-walled portion and each side surface of the thin-walled portion adjacent to the thin-walled portion and between the side surfaces adjacent to each other, a curved surface that protrudes outward is formed.

上記構成1によれば、接地電極に屈曲部が設けられるとともに、屈曲部の曲率半径Rが3.0mm以下とされている。従って、接地電極と中心電極との間に比較的大きな空間が形成されることとなり、接地電極による火炎の成長阻害をより確実に防止することができる。その結果、良好な着火性を実現することができる。   According to the configuration 1, the ground electrode is provided with the bent portion, and the curvature radius R of the bent portion is set to 3.0 mm or less. Therefore, a relatively large space is formed between the ground electrode and the center electrode, and flame growth inhibition by the ground electrode can be more reliably prevented. As a result, good ignitability can be realized.

一方で、屈曲部を設けた場合には、振動に伴い屈曲部に対して大きな応力が加わるおそれがあり、屈曲部における接地電極の折損が懸念される。特に上記構成1のように、屈曲部の曲率半径Rが3.0mm以下と非常に小さい場合には、屈曲部に加わる応力もより大きなものとなるため、接地電極の折損がより一層懸念される。   On the other hand, when the bent portion is provided, a large stress may be applied to the bent portion due to vibration, and there is a concern that the ground electrode may be broken at the bent portion. In particular, when the radius of curvature R of the bent portion is as small as 3.0 mm or less as in the above-described configuration 1, the stress applied to the bent portion is also greater, so there is a greater concern about breakage of the ground electrode. .

この点、上記構成1によれば、接地電極の先端部に薄肉部が設けられているため、接地電極先端部の軽量化を図ることができ、振動に伴い屈曲部に加わる応力を効果的に低減させることができる。さらに、接地電極の折損が前記基準平面よりも接地電極の基端側の範囲にて生じやすいことを鑑みて、薄肉で強度にやや劣る薄肉部が前記範囲外に位置し、厚肉で強度に優れる基部が前記範囲内に位置するように構成されている。このように薄肉部等の形成位置が設定されることで、屈曲部の強度を十分に維持することができる。その結果、薄肉部を設けることによる応力低減の効果と相俟って、接地電極の折損を極めて効果的に抑制することができる。   In this regard, according to the above configuration 1, since the thin portion is provided at the tip of the ground electrode, the weight of the tip of the ground electrode can be reduced, and the stress applied to the bent portion due to vibration can be effectively reduced. Can be reduced. Furthermore, in view of the fact that breakage of the ground electrode is likely to occur in the range of the base end side of the ground electrode with respect to the reference plane, the thin portion that is thin and slightly inferior in strength is located outside the range, and is thick and strong in strength. The superior base is configured to be located within the above range. Thus, the strength of the bent portion can be sufficiently maintained by setting the formation position of the thin portion or the like. As a result, the breakage of the ground electrode can be extremely effectively suppressed in combination with the effect of reducing the stress by providing the thin portion.

また、薄肉部を設けた場合には、薄肉部の過熱が懸念されるが、上記構成1によれば、薄肉部の長さをA(mm)とし、薄肉部の平均断面積をdGH(mm2)としたとき、A/dGH≦3.03(mm-1)を満たすように構成されている。すなわち、薄肉部の受熱量に対応する長さAに対して、薄肉部の熱伝導能力に対応する平均断面積dGHが十分に大きなものとされている。従って、薄肉部の単位長さ当たりの残留熱量(単位長さ当たりにおける、薄肉部の受熱量から薄肉部を通して基部へと伝導される熱量を除いたもの)を十分に小さくすることができ、薄肉部の過熱を抑制することができる。その結果、薄肉部の酸化をより確実に防止することができ、優れた耐久性を実現することができる。 In addition, when the thin portion is provided, overheating of the thin portion is a concern. However, according to Configuration 1, the length of the thin portion is A (mm), and the average cross-sectional area of the thin portion is dGH (mm 2 ), A / dGH ≦ 3.03 (mm −1 ) is satisfied. That is, the average cross-sectional area dGH corresponding to the heat conduction capability of the thin portion is sufficiently large with respect to the length A corresponding to the amount of heat received by the thin portion. Therefore, the amount of residual heat per unit length of the thin-walled portion (the amount of heat received per unit length minus the amount of heat conducted from the thin-walled portion to the base through the thin-walled portion) can be made sufficiently small. The overheating of the part can be suppressed. As a result, oxidation of the thin-walled portion can be more reliably prevented, and excellent durability can be realized.

さらに、薄肉部の先端面及び各側面の間や、隣接する前記各側面同士の間が、角張った形状とされている場合には、内燃機関等の使用時において、前記角張った形状の部分が局所的に過熱されてしまい、プレイグニッションが生じてしまうおそれがある。この点を鑑みて、上記構成1によれば、薄肉部の先端面及び各側面の間、及び、隣接する前記各側面同士の間が、外側に凸の湾曲面状とされている。従って、接地電極における局所的な過熱を抑制することができ、A/dGH≦3.03とされることによる薄肉部の過熱抑制効果と相俟って、耐プレイグニッション性を飛躍的に高めることができる。   Furthermore, when the tip portion and the side surfaces of the thin wall portion or between the adjacent side surfaces are formed in an angular shape, when the internal combustion engine or the like is used, the angular portion is There is a risk that pre-ignition may occur due to local overheating. In view of this point, according to the above-described configuration 1, a curved surface that protrudes outward is formed between the distal end surface and each side surface of the thin portion and between the adjacent side surfaces. Therefore, local overheating in the ground electrode can be suppressed, and combined with the effect of suppressing overheating of the thin portion by A / dGH ≦ 3.03, the pre-ignition resistance can be dramatically improved. Can do.

構成2.本構成のスパークプラグは、上記構成1において、前記薄肉部は、前記接地電極のうち前記中心電極側に位置する面側に形成されており
前記薄肉部の側面のうち前記中心電極の反対側に位置する面と前記基部の先端面との連接部は、テーパ状、又は、曲率半径が0.5mm以上とされた凹状の湾曲面状とされることを特徴とする。
Configuration 2. The spark plug of this configuration is the above-described configuration 1, wherein the thin portion is formed on a surface side of the ground electrode that is positioned on the center electrode side, and on the side of the thin portion on the opposite side of the center electrode. The connecting portion between the positioned surface and the distal end surface of the base is tapered or has a concave curved surface with a curvature radius of 0.5 mm or more.

上記構成2によれば、薄肉部が、中心電極により接近するように構成されており、ひいては、薄肉部が、主体金具に対する接地電極の固定部分(接地電極の基端)に対してより接近するように構成されている。従って、振動に伴い前記接地電極の固定部分に加わる力(モーメント)をより低減させることができ、前記固定部分における接地電極の折損をより確実に防止することができる。   According to the configuration 2, the thin wall portion is configured to approach the center electrode, and as a result, the thin wall portion is closer to the fixed portion of the ground electrode with respect to the metal shell (base end of the ground electrode). It is configured as follows. Therefore, the force (moment) applied to the fixed portion of the ground electrode due to vibration can be further reduced, and breakage of the ground electrode at the fixed portion can be more reliably prevented.

さらに、薄肉部の側面のうち中心電極とは反対側の面と基部の先端面との連接部は、テーパ状、又は、曲率半径が0.5mm以上とされた凹状の湾曲面状とされている。従って、振動に伴う前記連接部に対する応力集中をより確実に防止することができ、前記連接部におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。その結果、接地電極の折損をより一層確実に防止することができる。   Further, the connecting portion between the surface on the side opposite to the center electrode of the thin-walled portion and the distal end surface of the base portion is tapered or has a concave curved surface with a radius of curvature of 0.5 mm or more. Yes. Therefore, it is possible to more reliably prevent stress concentration on the connecting part due to vibration, and to effectively suppress the occurrence of cracks in the connecting part. As a result, breakage of the ground electrode can be prevented more reliably.

構成3.本構成のスパークプラグは、上記構成1又は2において、1.0≦A≦5.0を満たすことを特徴とする。   Configuration 3. The spark plug of this configuration is characterized in that, in the above configuration 1 or 2, 1.0 ≦ A ≦ 5.0 is satisfied.

上記構成3によれば、薄肉部の長さAが1.0mm以上とされている。そのため、接地電極の耐折損性をより一層確実に向上させることができる。   According to the said structure 3, the length A of a thin part is made into 1.0 mm or more. Therefore, the breakage resistance of the ground electrode can be further reliably improved.

尚、薄肉部の長さAを5.0mmよりも大きくした場合には、長さAの増加量に対する耐折損性の向上率がやや低下してしまう。また、長さAが大きい場合には、薄肉部の過熱を抑制するために、薄肉部の平均断面積(dGH)を大きくする必要があるが、平均断面積を大きくすると、接地電極の先端部を十分に軽量化することができないおそれがある。従って、これらの点を鑑みて、薄肉部の長さAを5.0mm以下とすることが好ましい。   In addition, when the length A of the thin portion is larger than 5.0 mm, the improvement rate of the breakage resistance with respect to the increase amount of the length A is slightly lowered. Further, when the length A is large, it is necessary to increase the average cross-sectional area (dGH) of the thin-walled portion in order to suppress overheating of the thin-walled portion. There is a possibility that the weight cannot be reduced sufficiently. Therefore, in view of these points, it is preferable to set the length A of the thin portion to 5.0 mm or less.

構成4.本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成1乃至3のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極の先端部に、前記薄肉部を形成する薄肉部形成工程と、
前記接地電極を前記中心電極側へと曲げ、前記屈曲部を形成する屈曲部形成工程とを含み、
前記薄肉部形成工程の後に、前記屈曲部形成工程が行われることを特徴とする。
Configuration 4. The spark plug manufacturing method of this configuration is the spark plug manufacturing method according to any one of the above configurations 1 to 3,
A thin-walled portion forming step for forming the thin-walled portion at the tip of the ground electrode;
Bending the ground electrode to the center electrode side and forming the bent portion, and a bending portion forming step,
The bent portion forming step is performed after the thin portion forming step.

接地電極を屈曲後、切削加工等により薄肉部を形成した場合には、加工に伴い接地電極に変形が生じてしまい、中心電極及び接地電極間の間隙を適切な位置に、かつ、適切な大きさで形成することができないおそれがある。   If the thin part is formed by cutting or the like after bending the ground electrode, the ground electrode will be deformed during processing, and the gap between the center electrode and the ground electrode will be at an appropriate position and an appropriate size. There is a possibility that it cannot be formed.

この点、上記構成4によれば、薄肉部を形成した後に、接地電極が屈曲されるように構成されている。従って、中心電極及び接地電極間の間隙をより適切な位置に、かつ、より適切な大きさで形成することができる。   In this regard, according to the configuration 4, the ground electrode is bent after the thin portion is formed. Therefore, the gap between the center electrode and the ground electrode can be formed at a more appropriate position and with a more appropriate size.

スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。It is a partially broken front view which shows the structure of a spark plug. スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。It is a partially broken expanded front view which shows the structure of the front-end | tip part of a spark plug. 接地電極の構成を示す部分拡大正面図である。It is a partial enlarged front view which shows the structure of a ground electrode. 薄肉部等の構成を示す部分拡大底面図である。It is a partial expanded bottom view which shows structures, such as a thin part. 薄肉部等の構成を示す部分拡大側面図である。It is a partial expanded side view which shows structures, such as a thin part. 薄肉部等の構成を示す部分拡大正面図である。It is a partial enlarged front view which shows structures, such as a thin part. 屈曲部の曲率半径Rを種々変更したサンプルにおける、着火性評価試験の試験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the test result of the ignitability evaluation test in the sample which changed the curvature radius R of the bending part variously. 屈曲部の曲率半径Rを種々変更したサンプルにおける、耐振動性向上率評価試験の試験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the test result of the vibration resistance improvement rate evaluation test in the sample which changed the curvature radius R of the bending part variously. 机上振動試験において、接地電極の折損位置を特定する際の手法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the method at the time of specifying the broken position of a ground electrode in a desktop vibration test. 各角度における接地電極の折損数を示すグラフである。It is a graph which shows the breakage number of the ground electrode in each angle. 湾曲面部の曲率半径Xを種々変更したサンプルにおける、耐熱性評価試験の試験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the test result of the heat resistance evaluation test in the sample which changed the curvature radius X of the curved surface part variously. 薄肉部の長さAを種々変更したサンプルにおける、耐振動性向上率評価試験の試験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the test result of the vibration resistance improvement rate evaluation test in the sample which changed variously the length A of the thin part. 別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大正面図である。It is a partial expanded front view which shows the structure of the ground electrode in another embodiment. 別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大正面図である。It is a partial expanded front view which shows the structure of the ground electrode in another embodiment. 別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大底面図である。It is a partial expanded bottom view which shows the structure of the ground electrode in another embodiment. 別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大正面図である。It is a partial expanded front view which shows the structure of the ground electrode in another embodiment. 別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大正面図である。It is a partial expanded front view which shows the structure of the ground electrode in another embodiment.

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、スパークプラグ1を示す一部破断正面図である。尚、図1では、スパークプラグ1の軸線CL1方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ1の先端側、上側を後端側として説明する。   Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a spark plug 1. In FIG. 1, the direction of the axis CL <b> 1 of the spark plug 1 is the vertical direction in the drawing, the lower side is the front end side of the spark plug 1, and the upper side is the rear end side.

スパークプラグ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。   The spark plug 1 includes an insulator 2 as a cylindrical insulator, a cylindrical metal shell 3 that holds the insulator 2, and the like.

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との連接部にはテーパ状の段部14が形成されており、当該段部14にて絶縁碍子2が主体金具3に係止されている。   As is well known, the insulator 2 is formed by firing alumina or the like, and in its outer portion, a rear end side body portion 10 formed on the rear end side, and a front end than the rear end side body portion 10. A large-diameter portion 11 that protrudes radially outward on the side, a middle body portion 12 that is smaller in diameter than the large-diameter portion 11, and a tip portion that is more distal than the middle body portion 12. The leg length part 13 formed in diameter smaller than this on the side is provided. In addition, of the insulator 2, the large diameter portion 11, the middle trunk portion 12, and most of the leg long portions 13 are accommodated inside the metal shell 3. A tapered step portion 14 is formed at the connecting portion between the middle body portion 12 and the long leg portion 13, and the insulator 2 is locked to the metal shell 3 at the step portion 14.

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。当該中心電極5は、熱伝導性に優れる金属〔銅や銅合金、純ニッケル(Ni)〕からなる内層5Aと、Niを主成分とするNi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。併せて、中心電極5の先端部には、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。   Further, the insulator 2 is formed with a shaft hole 4 extending along the axis CL <b> 1, and a center electrode 5 is inserted and fixed to the tip side of the shaft hole 4. The center electrode 5 includes an inner layer 5A made of a metal having excellent thermal conductivity [copper, copper alloy, pure nickel (Ni)] and an outer layer 5B made of a Ni alloy containing Ni as a main component. The center electrode 5 has a rod shape (cylindrical shape) as a whole, and a tip portion of the center electrode 5 projects from the tip of the insulator 2. In addition, the tip of the center electrode 5 is provided with a cylindrical tip 31 made of a metal having excellent wear resistance (for example, an iridium alloy or a platinum alloy).

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。   In addition, a terminal electrode 6 is inserted and fixed on the rear end side of the shaft hole 4 in a state of protruding from the rear end of the insulator 2.

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。   Further, a cylindrical resistor 7 is disposed between the center electrode 5 and the terminal electrode 6 of the shaft hole 4. Both ends of the resistor 7 are electrically connected to the center electrode 5 and the terminal electrode 6 through conductive glass seal layers 8 and 9, respectively.

加えて、前記主体金具3は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ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の後端側には座部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。   In addition, the metal shell 3 is formed in a cylindrical shape from a metal such as low carbon steel, and a screw for attaching the spark plug 1 to a combustion device such as an internal combustion engine or a fuel cell reformer on the outer peripheral surface thereof. A portion (male screw portion) 15 is formed. Further, a seat portion 16 is formed on the rear end side of the screw portion 15 so as to protrude toward the outer peripheral side, and a ring-shaped gasket 18 is fitted into the screw neck 17 at the rear end of the screw portion 15. Further, a tool engaging portion 19 having a hexagonal cross section for engaging a tool such as a wrench when the metal shell 3 is attached to the combustion device is provided on the rear end side of the metal shell 3. A caulking portion 20 that bends inward in the radial direction is provided at the rear end portion of the metal shell 3.

加えて、主体金具3の内周面には、絶縁碍子2を係止するためのテーパ状の段部21が設けられている。そして、絶縁碍子2は、主体金具3の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部14が主体金具3の段部21に係止された状態で、主体金具3の後端側の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、絶縁碍子2及び主体金具3双方の段部14,21間には、円環状の板パッキン22が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、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。   In addition, a tapered step portion 21 for locking the insulator 2 is provided on the inner peripheral surface of the metal shell 3. The insulator 2 is inserted from the rear end side to the front end side of the metal shell 3, and the rear end of the metal shell 3 is engaged with the step portion 14 of the metal shell 3. It is fixed to the metal shell 3 by caulking the opening on the side inward in the radial direction, that is, by forming the caulking portion 20. An annular plate packing 22 is interposed between the step portions 14 and 21 of both the insulator 2 and the metal shell 3. Thereby, the airtightness in the combustion chamber is maintained, and the fuel gas entering the gap between the leg long portion 13 of the insulator 2 exposed to the combustion chamber and the inner peripheral surface of the metal shell 3 is prevented from leaking outside.

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。   Further, in order to make the sealing by caulking more complete, annular ring members 23 and 24 are interposed between the metal shell 3 and the insulator 2 on the rear end side of the metal shell 3, and the ring member 23 , 24 is filled with talc 25 powder. That is, the metal shell 3 holds the insulator 2 via the plate packing 22, the ring members 23 and 24, and the talc 25.

また、主体金具3の先端面26には、Niを主成分とする金属からなる接地電極27が接合されている。接地電極27は、図2に示すように、自身の略中間部分に形成された屈曲部27Bにて曲げ返されて、その先端側側面が中心電極5の先端部(チップ31)と対向している。そして、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、間隙としての火花放電間隙33が形成されており、当該火花放電間隙33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。   Further, a ground electrode 27 made of a metal containing Ni as a main component is joined to the front end surface 26 of the metal shell 3. As shown in FIG. 2, the ground electrode 27 is bent back by a bent portion 27B formed at a substantially intermediate portion of the ground electrode 27, and the tip side surface faces the tip portion (chip 31) of the center electrode 5. Yes. A spark discharge gap 33 is formed as a gap between the tip of the center electrode 5 (chip 31) and the tip of the ground electrode 27, and the spark discharge gap 33 substantially extends along the axis CL1. Spark discharge is performed in the direction of the direction.

さらに、本実施形態においては、図3に示すように、屈曲部27Bのうち中心電極5側に位置する内側面の曲率半径をR(mm)としたとき、R≦3.0を満たすように構成されている。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, when the radius of curvature of the inner surface of the bent portion 27B located on the center electrode 5 side is R (mm), R ≦ 3.0 is satisfied. It is configured.

また、接地電極27は、主体金具3の先端部26に固定された基部28と、当該基部28の先端から延びる薄肉部29とを備えている。   The ground electrode 27 includes a base portion 28 fixed to the distal end portion 26 of the metal shell 3 and a thin portion 29 extending from the distal end of the base portion 28.

基部28は、屈曲部27Bを含み、中心電極5側の面からその背面までの肉厚が比較的大きなもの(例えば、0.9mm以上)とされている。また、屈曲部27Bの屈曲量が適切に調節されることで、基部28の先端部は、軸線CL1と直交する方向にほぼ沿って延びるように構成されている。   The base portion 28 includes a bent portion 27B, and has a relatively large thickness (for example, 0.9 mm or more) from the surface on the center electrode 5 side to the back surface thereof. Further, by appropriately adjusting the amount of bending of the bent portion 27B, the distal end portion of the base portion 28 is configured to extend substantially along the direction orthogonal to the axis line CL1.

薄肉部29は、基部28の先端部の延出方向に沿って基部28の先端から延び、基部28よりも薄肉に形成されている。また、薄肉部29は、接地電極27のうち中心電極5側に位置する面側に形成されており、薄肉部29の中心電極5側の面と基部28の中心電極5側の面とは面一となっている。   The thin portion 29 extends from the distal end of the base portion 28 along the extending direction of the distal end portion of the base portion 28, and is formed thinner than the base portion 28. The thin portion 29 is formed on the surface side of the ground electrode 27 located on the center electrode 5 side, and the surface of the thin portion 29 on the center electrode 5 side and the surface of the base portion 28 on the center electrode 5 side are surfaces. It is one.

加えて、本実施形態において、薄肉部29のうち少なくともその先端側の厚さHは、接地電極27の長手方向に沿って略一定となるように構成されており、前記厚さHは所定範囲内(例えば、0.6mm以上2.0mm以下)に設定されている。また、図4に示すように、薄肉部29は、自身の幅が基部28の幅よりも小さくされている。そして、薄肉部29のうち少なくとも先端側は、接地電極27の長手方向に沿って略一定の幅Gを有するように構成されており、前記幅Gは所定範囲内(例えば、0.6mm以上3.0mm以下)に設定されている。   In addition, in the present embodiment, the thickness H of at least the tip side of the thin portion 29 is configured to be substantially constant along the longitudinal direction of the ground electrode 27, and the thickness H is in a predetermined range. (For example, 0.6 mm or more and 2.0 mm or less). Further, as shown in FIG. 4, the thin portion 29 has a width smaller than that of the base portion 28. At least the distal end side of the thin portion 29 is configured to have a substantially constant width G along the longitudinal direction of the ground electrode 27, and the width G is within a predetermined range (for example, 0.6 mm or more 3 0.0 mm or less).

図3に戻り、薄肉部29は、次述する基準平面BSよりも接地電極27の先端側に位置している。すなわち、接地電極27の中心軸方向における屈曲部27Bの中心位置から十分に離間した位置に薄肉部29が設けられている。尚、基準平面BSとあるのは、軸線CL1と直交する仮想平面VSとのなす角のうち鋭角の角度θが75°であり、かつ、前記曲率半径Rの中心CPを通る平面である。   Returning to FIG. 3, the thin-walled portion 29 is located on the tip side of the ground electrode 27 with respect to a reference plane BS described below. That is, the thin portion 29 is provided at a position sufficiently separated from the center position of the bent portion 27 </ b> B in the central axis direction of the ground electrode 27. The reference plane BS is a plane in which the acute angle θ among the angles formed by the virtual plane VS orthogonal to the axis CL1 is 75 ° and passes through the center CP of the curvature radius R.

さらに、本実施形態において、薄肉部29は、自身の中心軸方向に沿った長さをA(mm)とし、前記中心軸と直交する断面における平均断面積をdGH(mm2)としたとき、A/dGH≦3.03(mm-1)〔より好ましくは、A/dGH≦0.98(mm-1)〕を満たすように構成されている。尚、「平均断面積dGH」とあるのは、薄肉部29の延出方向に沿って等間隔に薄肉部29の断面積を複数得るとともに、得られた複数の断面積の平均を算出することで求めることができる。 Furthermore, in the present embodiment, the thin-walled portion 29 has a length along its own central axis direction as A (mm), and an average cross-sectional area in a cross section orthogonal to the central axis as dGH (mm 2 ), A / dGH ≦ 3.03 (mm −1 ) [more preferably, A / dGH ≦ 0.98 (mm −1 )] is satisfied. The “average cross-sectional area dGH” means that a plurality of cross-sectional areas of the thin-walled portion 29 are obtained at equal intervals along the extending direction of the thin-walled portion 29 and an average of the obtained cross-sectional areas is calculated. Can be obtained.

加えて、前記長さAは1.0mm以上5.0mm以下とされており、本実施形態では、薄肉部29の幅や厚さよりも、前記長さAが大きなものとなっている。   In addition, the length A is set to 1.0 mm or more and 5.0 mm or less, and in the present embodiment, the length A is larger than the width and thickness of the thin portion 29.

併せて、図5に示すように、薄肉部29の先端面29Fとこれに隣接する薄肉部29の側面29S1,29S2,29S3,29S4との間には、それぞれ外側に凸の湾曲面状をなす湾曲面部29W1,29W2,29W3,29W4が設けられている。さらに、隣接する前記各側面29S1〜29S4同士の間は、それぞれ外側に凸の湾曲面状をなす湾曲面部29W5,29W6,29W7,29W8が設けられている。   In addition, as shown in FIG. 5, between the front end surface 29F of the thin portion 29 and the side surfaces 29S1, 29S2, 29S3, and 29S4 of the thin portion 29 adjacent thereto, a curved surface that is convex outward is formed. Curved surface portions 29W1, 29W2, 29W3, and 29W4 are provided. Further, curved surfaces 29W5, 29W6, 29W7, and 29W8 are provided between the adjacent side surfaces 29S1 to 29S4 to form curved surfaces that are convex outward.

また、図6に示すように、薄肉部29の側面29S1〜29S4のうち、中心電極5の反対側に位置する面29S2と、基部28の先端面28Fとの連接部には、凹状の湾曲形状をなす徐変部27Wが形成されている。そして、薄肉部29の中心軸を含む断面において、徐変部27Wの曲率半径が0.5mm以上とされている。尚、本実施形態では、薄肉部29S3,29S4と基部28の先端面28Fとの連接部も、凹状の湾曲形状をなすように構成されている(図4及び図5参照)。   Further, as shown in FIG. 6, of the side surfaces 29S1 to 29S4 of the thin portion 29, the connecting portion between the surface 29S2 located on the opposite side of the center electrode 5 and the distal end surface 28F of the base portion 28 has a concave curved shape. A gradually changing portion 27W is formed. And in the cross section containing the central axis of the thin part 29, the curvature radius of the gradually changing part 27W shall be 0.5 mm or more. In the present embodiment, the connecting portion between the thin portions 29S3 and 29S4 and the distal end surface 28F of the base portion 28 is also configured to have a concave curved shape (see FIGS. 4 and 5).

次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ1の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the spark plug 1 comprised as mentioned above is demonstrated.

まず、主体金具3を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材(例えば、鉄系素材やステンレス素材)に対して冷間鍛造加工等により概形を形成するとともに、貫通孔を形成する。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。   First, the metal shell 3 is processed in advance. That is, a rough shape is formed on a cylindrical metal material (for example, an iron-based material or a stainless steel material) by cold forging or the like, and a through hole is formed. Thereafter, the outer shape is adjusted by cutting to obtain a metal shell intermediate.

続いて、主体金具中間体の先端面に、直棒状をなし、自身の長手方向に沿って略一定の幅及び厚さを有する(つまり、薄肉部29が設けられていない)断面矩形状の接地電極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の溶接された主体金具3が得られる。   Subsequently, the front end surface of the metal shell intermediate body has a straight bar shape and has a substantially constant width and thickness along the longitudinal direction of the metal shell intermediate body (that is, the thin-walled portion 29 is not provided). The electrode 27 is resistance welded. When the welding is performed, so-called “sag” is generated. After the “sag” is removed, the threaded portion 15 is formed by rolling at a predetermined portion of the metal shell intermediate body. Thereby, the metal shell 3 to which the ground electrode 27 is welded is obtained.

次いで、接地電極27の溶接された主体金具3に、バレルメッキ装置(図示せず)により亜鉛メッキ或いはNiメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。   Next, the metal shell 3 to which the ground electrode 27 is welded is subjected to zinc plating or Ni plating by a barrel plating apparatus (not shown). In order to improve the corrosion resistance, the surface may be further subjected to chromate treatment.

一方、前記主体金具3とは別に、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するとともに、当該成形用素地造粒物を用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。そして、得られた成形体に対し、研削加工が施され整形されるとともに、整形されたものが焼成炉で焼成されることにより、絶縁碍子2が得られる。   On the other hand, the insulator 2 is formed separately from the metal shell 3. For example, by using a raw material powder mainly composed of alumina and containing a binder or the like, a green compact for molding is prepared, and a rubber-molded product is used to form a cylindrical molded body. Is obtained. The obtained molded body is ground and shaped, and the shaped product is fired in a firing furnace, whereby the insulator 2 is obtained.

また、前記主体金具3、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合金に鍛造加工を施すことで中心電極5を作製する。また、レーザー溶接等により、中心電極5の先端部に所定の金属からなるチップ31を接合しておく。   Separately from the metal shell 3 and the insulator 2, the center electrode 5 is manufactured. That is, the center electrode 5 is produced by forging a Ni alloy in which a copper alloy or the like for improving heat dissipation is arranged at the center. Further, a tip 31 made of a predetermined metal is joined to the tip of the center electrode 5 by laser welding or the like.

次に、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内に注入された後、後方から前記端子電極6で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱されることで焼成される。尚、このとき、絶縁碍子2の後端側胴部10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。   Next, the insulator 2 and the center electrode 5, the resistor 7, and the terminal electrode 6 obtained as described above are sealed and fixed by the glass seal layers 8 and 9. The glass seal layers 8 and 9 are generally prepared by mixing borosilicate glass and metal powder and injected into the shaft hole 4 of the insulator 2 with the resistor 7 interposed therebetween, and then from the rear. While being pressed by the terminal electrode 6, it is fired by being heated in a firing furnace. At this time, the glaze layer may be fired simultaneously on the surface of the rear end side body portion 10 of the insulator 2 or the glaze layer may be formed in advance.

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。より詳しくは、主体金具3に絶縁碍子2を挿通した上で、比較的薄肉に形成された主体金具3の後端側の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絶縁碍子2と主体金具3とが固定される。   Thereafter, the insulator 2 provided with the center electrode 5 and the terminal electrode 6 and the metal shell 3 provided with the ground electrode 27 are fixed. More specifically, after the insulator 2 is inserted through the metal shell 3, the opening on the rear end side of the metal shell 3 formed relatively thin is caulked radially inward, that is, the caulking portion 20 is By forming, the insulator 2 and the metal shell 3 are fixed.

次いで、薄肉部形成工程において、接地電極27の先端部に前記薄肉部29が形成される。具体的には、接地電極27の先端部に、切削加工やプレス加工等を施すことで、接地電極27の先端部を薄肉とする(このとき、徐変部27Wが形成される)。また、切削加工やプレス加工等の後に、前記薄肉部位のエッジ部分に対して、切削加工やスウェージング加工、研磨加工を施す。これにより、湾曲面部29W1〜29W8を備えてなる薄肉部29が形成される。尚、接地電極27の先端部を薄肉とする際に、プレス加工を用いる場合には、プレス用の金型に湾曲面部29W1〜29W8に対応する面を設け、接地電極27の薄肉化と湾曲面部29W1〜29W8の形成とが同時に行われるようにしてもよい。   Next, in the thin part forming step, the thin part 29 is formed at the tip of the ground electrode 27. Specifically, the tip of the ground electrode 27 is thinned by applying cutting or pressing to the tip of the ground electrode 27 (at this time, the gradually changing portion 27W is formed). Further, after the cutting or pressing, the edge of the thin portion is subjected to cutting, swaging, or polishing. Thereby, the thin part 29 provided with the curved surface parts 29W1-29W8 is formed. In the case where press working is used when the tip portion of the ground electrode 27 is thinned, a surface corresponding to the curved surface portions 29W1 to 29W8 is provided on the pressing die so that the ground electrode 27 is thinned and the curved surface portion is formed. The formation of 29W1 to 29W8 may be performed simultaneously.

次に、屈曲部形成工程において、接地電極27を中心電極5側に屈曲させることで屈曲部27Bを形成する。そして、最後に、中心電極5(チップ31)及び接地電極27間に形成された火花放電間隙33の大きさを調整することにより上述したスパークプラグ1が得られる。   Next, in the bent portion forming step, the bent portion 27B is formed by bending the ground electrode 27 toward the center electrode 5 side. Finally, the above-described spark plug 1 is obtained by adjusting the size of the spark discharge gap 33 formed between the center electrode 5 (chip 31) and the ground electrode 27.

以上詳述したように、本実施形態によれば、接地電極27に屈曲部27Bが設けられるとともに、屈曲部27Bの曲率半径Rが3.0mm以下とされている。従って、接地電極27と中心電極5との間に比較的大きな空間が形成されることとなり、接地電極27による火炎の成長阻害をより確実に防止することができる。その結果、良好な着火性を実現することができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the bent portion 27B is provided in the ground electrode 27, and the curvature radius R of the bent portion 27B is set to 3.0 mm or less. Accordingly, a relatively large space is formed between the ground electrode 27 and the center electrode 5, and flame growth inhibition by the ground electrode 27 can be prevented more reliably. As a result, good ignitability can be realized.

一方で、屈曲部27Bの曲率半径Rが3.0mm以下と非常に小さい場合には、振動に伴い屈曲部に加わる応力もより大きなものとなるため、接地電極27の折損がより一層懸念されが、本実施形態では、接地電極27の先端部に薄肉部29が設けられている。そのため、接地電極27先端部の軽量化を図ることができ、屈曲部27Bに加わる応力を効果的に低減させることができる。さらに、接地電極27の折損が前記基準平面BSよりも接地電極27の基端側の範囲にて生じやすいことを鑑みて、薄肉で強度にやや劣る薄肉部29が前記範囲外に位置し、厚肉で強度に優れる基部28が前記範囲内に位置するように構成されている。このように薄肉部29等の形成位置が設定されることで、屈曲部27Bの強度を十分に維持することができる。その結果、薄肉部29を設けることによる応力低減の効果と相俟って、接地電極27の折損を極めて効果的に抑制することができる。   On the other hand, when the radius of curvature R of the bent portion 27B is as very small as 3.0 mm or less, the stress applied to the bent portion with vibration becomes larger, so there is a further concern about the breakage of the ground electrode 27. In this embodiment, a thin portion 29 is provided at the tip of the ground electrode 27. Therefore, the weight of the tip of the ground electrode 27 can be reduced, and the stress applied to the bent portion 27B can be effectively reduced. Further, considering that the breakage of the ground electrode 27 is likely to occur in the range of the base end side of the ground electrode 27 with respect to the reference plane BS, the thin-walled portion 29 that is thin and slightly inferior in strength is positioned outside the range, The base 28 which is meat and excellent in strength is configured to be located within the above range. By setting the formation position of the thin portion 29 and the like in this way, the strength of the bent portion 27B can be sufficiently maintained. As a result, combined with the effect of reducing the stress by providing the thin portion 29, the breakage of the ground electrode 27 can be extremely effectively suppressed.

また、本実施形態によれば、薄肉部29の長さをA(mm)とし、薄肉部29の平均断面積をdGH(mm2)としたとき、A/dGH≦3.03(mm-1)を満たすように構成されている。すなわち、薄肉部29の受熱量に対応する長さAに対して、薄肉部29の熱伝導能力に対応する平均断面積dGHが十分に大きなものとされている。従って、薄肉部29の酸化をより確実に防止することができ、優れた耐久性を実現することができる。 Further, according to the present embodiment, when the length of the thin portion 29 is A (mm) and the average cross-sectional area of the thin portion 29 is dGH (mm 2 ), A / dGH ≦ 3.03 (mm −1 ). That is, the average cross-sectional area dGH corresponding to the heat conduction capability of the thin portion 29 is sufficiently large with respect to the length A corresponding to the amount of heat received by the thin portion 29. Therefore, oxidation of the thin portion 29 can be prevented more reliably, and excellent durability can be realized.

さらに、薄肉部29の先端面29F及び各側面29S1〜29S4の間、及び、隣接する前記各側面29S1〜29S4同士の間に、外側に凸の湾曲面部29W1〜29W8が設けられている。従って、接地電極27における局所的な過熱を抑制することができ、A/dGH≦3.03とされることによる薄肉部29の過熱抑制効果と相俟って、耐プレイグニッション性を飛躍的に高めることができる。   Further, convex curved surface portions 29W1 to 29W8 are provided on the outer side between the front end surface 29F and the side surfaces 29S1 to 29S4 of the thin portion 29 and between the adjacent side surfaces 29S1 to 29S4. Therefore, local overheating in the ground electrode 27 can be suppressed, and in combination with the effect of suppressing overheating of the thin portion 29 by A / dGH ≦ 3.03, the pre-ignition resistance is drastically improved. Can be increased.

また、薄肉部29が、接地電極27のうち中心電極5側の面側に形成されており、薄肉部29が、主体金具3に対する接地電極27の固定部分(接地電極の基端)に対してより接近するように構成されている。従って、振動に伴い接地電極27の固定部分に加わる力(モーメント)をより低減させることができ、前記固定部分における接地電極27の折損をより確実に防止することができる。   Further, the thin portion 29 is formed on the surface side of the ground electrode 27 on the side of the center electrode 5, and the thin portion 29 is with respect to a fixed portion of the ground electrode 27 with respect to the metal shell 3 (base end of the ground electrode). It is configured to be closer. Therefore, the force (moment) applied to the fixed portion of the ground electrode 27 due to vibration can be further reduced, and the breakage of the ground electrode 27 at the fixed portion can be more reliably prevented.

さらに、薄肉部29の側面29S2と基部28の先端面28Fとの連接部には、曲率半径が0.5mm以上の徐変部27Wが設けられている。従って、振動に伴う前記連接部に対する応力集中をより確実に防止することができ、前記連接部におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。その結果、接地電極27の折損をより一層確実に防止することができる。   Further, a gradually changing portion 27 </ b> W having a radius of curvature of 0.5 mm or more is provided at a connecting portion between the side surface 29 </ b> S <b> 2 of the thin portion 29 and the distal end surface 28 </ b> F of the base portion 28. Therefore, it is possible to more reliably prevent stress concentration on the connecting part due to vibration, and to effectively suppress the occurrence of cracks in the connecting part. As a result, breakage of the ground electrode 27 can be prevented more reliably.

加えて、薄肉部29の長さAが1.0mm以上とされているため、接地電極27の耐折損性をより一層確実に向上させることができる。   In addition, since the length A of the thin portion 29 is 1.0 mm or more, the breakage resistance of the ground electrode 27 can be further reliably improved.

併せて、本実施形態では、薄肉部形成工程において薄肉部29を形成した後に、屈曲部形成工程において接地電極27が屈曲されるように構成されている。従って、火花放電間隙33をより適切な位置に、より適切な大きさで形成することができる。   In addition, in the present embodiment, the ground electrode 27 is bent in the bent portion forming step after the thin portion 29 is formed in the thin portion forming step. Therefore, the spark discharge gap 33 can be formed at a more appropriate position and in a more appropriate size.

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、接地電極の屈曲部における曲率半径R(mm)を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて着火性評価試験を行った。着火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、排気量2.0Lの直列4気筒DOHCエンジンに取付けた上で、回転数1500rpm、吸引負圧−60kPaで、エンジンを動作させた。その上で、点火時期を徐々に進角させていき、平均有効圧の変動率が20%に達したときの進角(限界進角)を求めた。図7に、当該試験の試験結果を示す。尚、限界進角が大きいほど、着火性に優れるといえる。また、各サンプルともに、ねじ部のねじ径をM10とした。   Next, in order to confirm the effects achieved by the above-described embodiment, spark plug samples in which the radius of curvature R (mm) at the bent portion of the ground electrode was variously changed were produced, and an ignitability evaluation test was performed on each sample. . The outline of the ignitability evaluation test is as follows. That is, the sample was mounted on an inline 4-cylinder DOHC engine having a displacement of 2.0 L, and the engine was operated at a rotational speed of 1500 rpm and a suction negative pressure of −60 kPa. Then, the ignition timing was gradually advanced, and the advance angle (limit advance angle) when the variation rate of the average effective pressure reached 20% was determined. FIG. 7 shows the test results of the test. In addition, it can be said that it is excellent in ignitability, so that a limit advance angle is large. In each sample, the thread diameter of the thread portion was M10.

図7に示すように、曲率半径Rを3.0mm以下としたサンプルは、限界進角が45°CAを上回り、優れた着火性を有することが確認された。これは、曲率半径Rを小さくしたことで、中心電極及び絶縁碍子と接地電極との間に形成される空間が増大し、接地電極による火炎核の成長阻害がより生じにくくなったためであると考えられる。   As shown in FIG. 7, it was confirmed that the sample in which the radius of curvature R is 3.0 mm or less has a critical advance angle exceeding 45 ° CA and has excellent ignitability. This is considered to be because the space formed between the center electrode and the insulator and the ground electrode is increased by reducing the radius of curvature R, and the growth inhibition of the flame kernel by the ground electrode is less likely to occur. It is done.

上記試験の試験結果より、着火性の向上を図るべく、接地電極を屈曲させるとともに、屈曲部における曲率半径Rを3.0mm以下とすることが好ましいといえる。   From the test results of the above tests, it can be said that the ground electrode is bent and the radius of curvature R at the bent portion is preferably 3.0 mm or less in order to improve the ignitability.

次に、接地電極の先端部に薄肉部を設け、薄肉部の長さAを1.0mm又は3.0mmとするとともに、曲率半径Rを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて耐振動性向上率評価試験を行った。耐振動性向上率評価試験の概要は次の通りである。すなわち、接地電極に薄肉部を設けることなく、その厚さを一定とし、曲率半径Rを種々変更したスパークプラグのサンプル(基準サンプル)を、排気量600ccの二輪車用DOHCエンジンに取付けた上で、回転数15000rpmでエンジンを動作させることにより接地電極に激しい振動を加え、接地電極が折損するまでの時間を折損基準時間として計測した。次いで、前記薄肉部を設けたサンプルに対して、上記と同様の手法により振動を加えて、接地電極が折損するまでの時間(折損時間)を測定した。そして、曲率半径Rが同一の基準サンプルにおける折損基準時間に基づいて、各サンプルにおける折損時間の割合(耐振動性向上率)を、前記折損基準時間を100として算出した。図8に、当該試験の試験結果を示す。尚、図8においては、長さAを1.0mmとしたサンプルの試験結果を丸印で示し、長さAを3.0mmとしたサンプルの試験結果を三角印で示す。また、薄肉部を設けたサンプルにおいては、薄肉部を前記基準平面よりも接地電極の先端側に設けた。   Next, a thin plug portion is provided at the tip of the ground electrode, the length A of the thin portion is 1.0 mm or 3.0 mm, and a sample of a spark plug in which the radius of curvature R is variously changed is prepared. A vibration resistance improvement rate evaluation test was conducted. The outline of the vibration resistance improvement rate evaluation test is as follows. That is, a spark plug sample (reference sample) having a constant thickness and a variety of curvature radii R without being provided with a thin portion on the ground electrode is attached to a DOHC engine for a motorcycle with a displacement of 600 cc. By operating the engine at a rotational speed of 15000 rpm, intense vibration was applied to the ground electrode, and the time until the ground electrode broke was measured as the breakage reference time. Next, the sample provided with the thin portion was subjected to vibration by the same method as described above, and the time until the ground electrode was broken (breakage time) was measured. Then, based on the breakage reference time in the reference sample having the same radius of curvature R, the ratio of breakage time (vibration resistance improvement rate) in each sample was calculated with the breakage reference time as 100. FIG. 8 shows the test results of the test. In FIG. 8, the test results of the sample with the length A of 1.0 mm are indicated by circles, and the test results of the sample with the length A of 3.0 mm are indicated by triangles. Moreover, in the sample provided with the thin portion, the thin portion was provided on the tip side of the ground electrode with respect to the reference plane.

図8に示すように、薄肉部を設けることで耐折損性の向上を期待できるが、特に屈曲部の曲率半径Rを3.0mm以下とした場合に、耐折損性の向上効果が顕著に表れることが分かった。これは、曲率半径Rを小さくするほど、振動に伴う応力が屈曲部に対して集中的に加わり、接地電極が折損しやすくなるところ、接地電極に薄肉部を設けて、接地電極の先端部を軽量化したことで、屈曲部に加わる応力を低減させることができ、その結果、曲率半径Rが3.0mm以下とされ、屈曲部に応力が集中的に加わる場合であっても、屈曲部が応力に対して十分に抗することができたためであると考えられる。   As shown in FIG. 8, the improvement in breakage resistance can be expected by providing a thin portion. However, particularly when the curvature radius R of the bent portion is set to 3.0 mm or less, the effect of improving the breakage resistance appears remarkably. I understood that. This is because, as the radius of curvature R is reduced, stress associated with vibration is concentrated on the bent portion, and the ground electrode is easily broken. However, a thin portion is provided on the ground electrode, and the tip of the ground electrode is By reducing the weight, the stress applied to the bent portion can be reduced. As a result, even when the radius of curvature R is 3.0 mm or less and stress is intensively applied to the bent portion, It is thought that this is because it was able to sufficiently resist stress.

上記試験の結果より、屈曲部の曲率半径Rが3.0mm以下とされ、着火性の向上を図ることができる一方で、接地電極の折損が特に懸念されるスパークプラグにおいて、接地電極の先端部に薄肉部を設けることが、接地電極の折損防止という面において、特に有効であるといえる。   As a result of the above test, in the spark plug in which the curvature radius R of the bent portion is 3.0 mm or less and the ignitability can be improved while the ground electrode is particularly worried, the tip of the ground electrode It can be said that it is particularly effective to provide a thin-walled portion in terms of preventing breakage of the ground electrode.

次いで、接地電極に薄肉部を設けることなく、厚さを一定とした接地電極を有するスパークプラグのサンプルを200本作製し、各サンプルについて机上振動試験を行った。机上振動試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを所定の振動試験機に取付けた上で、所定の条件にてサンプルに振動を加え、接地電極を折損させた。そして、図9に示すように、曲率半径Rの中心CPから接地電極側に延び軸線と直交する仮想平面VSと、前記曲率半径Rの中心から延び前記仮想平面VSと直交する平面CSとの間を、曲率半径Rの中心を中心として5°ずつの範囲に分割し、接地電極における折損位置がどの角度範囲で生じているかを確認した。ここで、n°からn+5°までの範囲で接地電極が折損していた場合には、n+5°にて接地電極が折損したものとし、各角度における接地電極の折損数を求めた。図10に、当該試験の試験結果を示す。   Next, 200 spark plug samples having a ground electrode with a constant thickness were prepared without providing a thin portion on the ground electrode, and a desktop vibration test was performed on each sample. The outline of the desktop vibration test is as follows. That is, after attaching the sample to a predetermined vibration testing machine, the sample was vibrated under predetermined conditions to break the ground electrode. 9, between a virtual plane VS extending from the center CP of the radius of curvature R toward the ground electrode and orthogonal to the axis, and a plane CS extending from the center of the radius of curvature R and orthogonal to the virtual plane VS. Was divided into ranges of 5 ° with the center of the radius of curvature R as the center, and it was confirmed in which angle range the breakage position in the ground electrode occurred. Here, when the ground electrode was broken in the range from n ° to n + 5 °, the ground electrode was assumed to be broken at n + 5 °, and the number of breakage of the ground electrode at each angle was obtained. FIG. 10 shows the test results of the test.

図10に示すように、10°から75°の範囲で接地電極の折損が生じやすいことが分かった。   As shown in FIG. 10, it was found that the ground electrode was easily broken in the range of 10 ° to 75 °.

上記試験の試験結果より、比較的薄肉であり、折損の生じやすい薄肉部は、接地電極の先端側のうち、前記範囲外に設けることが好ましいといえる。すなわち、接地電極における折損をより確実に防止するためには、軸線と直交する平面(仮想平面VS)とのなす角のうち鋭角の角度が75°であり、前記曲率半径の中心を通る基準平面よりも接地電極の先端側に、薄肉部が位置していることが好ましいといえる。   From the test results of the above test, it can be said that it is preferable to provide the thin part that is relatively thin and easily breaks out of the above-mentioned range on the tip side of the ground electrode. That is, in order to more reliably prevent breakage in the ground electrode, the acute angle of the angle formed with the plane (virtual plane VS) orthogonal to the axis is 75 °, and the reference plane passes through the center of the radius of curvature. It can be said that the thin-walled portion is preferably located closer to the tip side of the ground electrode.

次に、薄肉部の長さA(mm)及び平均断面積dGH(mm2)を種々異なる値に設定したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて熱引き性能評価試験を行った。熱引き性能評価試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを、排気量2.0Lの4気筒DOHCエンジンに取付け、エンジンを全開状態(回転数6000rpm)で動作させた際における薄肉部の先端部の温度を熱電対により測定した。ここで、薄肉部先端の温度が900℃以下となったサンプルは、熱引きに極めて優れ、薄肉部の酸化やプレイグニッションの発生を効果的に抑制することができるとして「◎」の評価を下し、薄肉部先端の温度が900℃超1000℃以下となったサンプルは、熱引きに優れ、薄肉部の酸化等を十分に抑制することができるとして「○」の評価を下すこととした。一方で、薄肉部先端の温度が1000℃超となったサンプルは、薄肉部の酸化等が懸念されるとして「×」の評価を下すこととした。表1に、当該試験の試験結果を示す。尚、表1の評価において「−」と示したサンプルは、薄肉部先端の温度が1000℃超となることが推定されたため、上記試験を行わなかったことを示す。また、各サンプルともに、薄肉部は、その中心軸方向に沿った幅及び厚さが一定となるように構成した。さらに、表2には、参考として、表1に示す各平均断面積dGHとした際における薄肉部の幅及び厚さを示す。 Next, spark plug samples in which the length A (mm) of the thin-walled portion and the average cross-sectional area dGH (mm 2 ) were set to different values were prepared, and a heat drawing performance evaluation test was performed on each sample. The outline of the heat drawing performance evaluation test is as follows. That is, the sample was mounted on a 4-cylinder DOHC engine with a displacement of 2.0 L, and the temperature at the tip of the thin wall portion was measured with a thermocouple when the engine was operated in a fully open state (rotation speed: 6000 rpm). Here, the sample with a temperature at the tip of the thin wall portion of 900 ° C. or lower is evaluated as “◎” because it is extremely excellent in heat pulling and can effectively suppress oxidation and pre-ignition of the thin wall portion. A sample having a temperature at the tip of the thin portion of more than 900 ° C. and not more than 1000 ° C. was evaluated as “◯” because it was excellent in heat pulling and could sufficiently suppress oxidation of the thin portion. On the other hand, a sample having a temperature at the tip of the thin portion exceeding 1000 ° C. was evaluated as “x” because there was a concern about oxidation of the thin portion. Table 1 shows the test results of the test. In addition, the sample shown as "-" in the evaluation of Table 1 indicates that the above test was not performed because the temperature at the tip of the thin portion was estimated to be over 1000 ° C. In each sample, the thin portion was configured such that the width and thickness along the central axis direction were constant. Further, Table 2 shows, for reference, the width and thickness of the thin portion when each average cross-sectional area dGH shown in Table 1 is used.

Figure 0005723250
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Figure 0005723250
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表1に示すように、A/dGH≦3.03(mm-1)を満たすサンプルは、薄肉部の過熱を抑制することができ、熱引きに優れることが明らかとなった。これは、薄肉部の受熱量に対応する長さAに対して、薄肉部の熱伝導能力に対応する平均断面積dGHが十分に大きかったため、薄肉部の単位長さ当たりの残留熱量(薄肉部の受熱量から、薄肉部を通して基部へと伝導される熱量を除いたもの)を十分に小さくできたことによると考えられる。 As shown in Table 1, it was revealed that the sample satisfying A / dGH ≦ 3.03 (mm −1 ) can suppress overheating of the thin-walled portion and is excellent in heat pulling. This is because the average cross-sectional area dGH corresponding to the heat conduction capability of the thin portion is sufficiently large with respect to the length A corresponding to the amount of heat received by the thin portion, so that the residual heat per unit length of the thin portion (thin portion) This is considered to be due to the fact that the amount of heat received from the heat-extracted portion of the heat-excluded heat amount conducted to the base through the thin-walled portion can be made sufficiently small.

また特に、A/dGH≦0.98(mm-1)とすることで、薄肉部の過熱を一層効果的に抑制できることが分かった。 In particular, it was found that by setting A / dGH ≦ 0.98 (mm −1 ), overheating of the thin portion can be more effectively suppressed.

上記試験の試験結果より、薄肉部の過熱を抑制すべく、薄肉部のその中心軸方向に沿った長さをA(mm)とし、前記中心軸と直交する断面における薄肉部の平均断面積をdGH(mm2)としたとき、A/dGH≦3.03(mm-1)を満たすことが好ましく、A/dGH≦0.98(mm-1)を満たすことがより好ましいといえる。 From the test results of the above test, in order to suppress overheating of the thin portion, the length along the central axis direction of the thin portion is A (mm), and the average cross-sectional area of the thin portion in the cross section orthogonal to the central axis is When dGH (mm 2 ) is satisfied, it is preferable to satisfy A / dGH ≦ 3.03 (mm −1 ), and it is more preferable to satisfy A / dGH ≦ 0.98 (mm −1 ).

次いで、薄肉部の先端面及び各側面の間、並びに、隣接する各側面同士の間に、曲率半径X(mm)を種々変更した湾曲面部を設けたスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、耐熱性評価試験を行った。耐熱性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、薄肉部の先端面及び各側面の間、並びに、隣接する各側面同士の間を角張った形状にしたスパークプラグのサンプル(比較例に相当する)を、排気量1600ccの直列4気筒直噴ターボエンジンに取付けるとともに、回転数を2500rpm、点火時期を30°CAとして、エンジンを動作させた。その上で、過給圧を徐々に増大させることで、燃焼室内の温度ひいては接地電極の温度を上昇させて、プレイグニッションが生じた際の図示平均有効圧(基準IMEP)を計測した。次いで、湾曲面部を設けた上記サンプル(実施例に相当する)を、同様のエンジンに取付け、上記同様の動作条件でエンジンを動作させるとともに、過給圧を徐々に増大させ、プレイグニッションが発生した際の図示平均有効圧(IMEP)を計測した。そして、前記基準IMEPに対する各実施例に相当するサンプルのIMEPの割合(IMEP向上率)を、前記基準IMEPを100として算出した。尚、IMEPは、プレイグニッションが生じた際の燃焼室内の温度に対応し、IMEP向上率が大きいほど、より高温域でプレイグニッションを生じさせることなく、エンジンを正常に動作可能であるといえる。図11に、湾曲面部の曲率半径X(mm)とIMEP向上率との関係を表すグラフを示す。   Next, a sample of a spark plug having a curved surface portion in which the curvature radius X (mm) is variously changed between the front end surface and each side surface of the thin portion and between adjacent side surfaces is prepared. A heat resistance evaluation test was conducted. The outline of the heat resistance evaluation test is as follows. That is, a spark plug sample (corresponding to a comparative example) having an angular shape between the front end surface and each side surface of the thin-walled portion and between each adjacent side surface is directly injected into an in-line four-cylinder engine with a displacement of 1600 cc. The engine was operated while being mounted on a turbo engine and at a rotational speed of 2500 rpm and an ignition timing of 30 ° CA. Then, by gradually increasing the supercharging pressure, the temperature in the combustion chamber and thus the temperature of the ground electrode was raised, and the indicated mean effective pressure (reference IMEP) when preignition occurred was measured. Next, the sample (corresponding to the example) provided with the curved surface portion was attached to the same engine, and the engine was operated under the same operating condition as above, and the supercharging pressure was gradually increased, and preignition occurred. The indicated mean effective pressure (IMEP) was measured. Then, the IMEP ratio (IMEP improvement rate) of the sample corresponding to each example with respect to the reference IMEP was calculated with the reference IMEP being 100. IMEP corresponds to the temperature in the combustion chamber when pre-ignition occurs, and it can be said that the larger the IMEP improvement rate, the more normally the engine can be operated without causing pre-ignition in a higher temperature range. In FIG. 11, the graph showing the relationship between the curvature radius X (mm) of a curved surface part and IMEP improvement rate is shown.

図11に示すように、湾曲面部を設けた各サンプルは、IMEP向上率が100を上回り、より高温域でエンジンを正常に動作可能となることが分かった。これは、湾曲面部を設けたことで、薄肉部の先端面及び各側面の間、並びに、隣接する各側面同士の間が局所的に高温となってしまうという事態を防止できたことによると考えられる。   As shown in FIG. 11, each sample provided with the curved surface portion has an IMEP improvement rate of more than 100, and it has been found that the engine can be normally operated in a higher temperature range. This is thought to be due to the fact that the provision of the curved surface portion could prevent a situation in which the temperature between the front end surface and each side surface of the thin-walled portion and between adjacent side surfaces became locally high. It is done.

上記試験の試験結果より、接地電極(薄肉部)を熱源とするプレイグニッションの発生を防止すべく、薄肉部の先端面と各側面との間、及び、隣接する各側面同士の間を、それぞれ外側に凸の湾曲面状とすることが好ましいといえる。   From the test results of the above tests, in order to prevent the occurrence of pre-ignition using the ground electrode (thin wall portion) as a heat source, between the front end surface and each side surface of the thin wall portion and between adjacent side surfaces, respectively. It can be said that it is preferable to form a curved surface convex outward.

次に、薄肉部の側面のうち中心電極の反対側に位置する面と基部の先端面との連接部に、曲率半径Y(mm)を種々変更した湾曲面状の徐変部を設けたスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについてクラック評価試験を行った。クラック評価試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを排気量600ccの直列4気筒DOHCエンジンに取付けた上で、全開状態(回転数14000rpm)でエンジンを100時間動作させた。その後、前記連接部におけるクラックの有無を確認し、クラックが確認されたサンプルを「×」と評価し、クラックが確認されなかったサンプルを「○」と評価した。表3に、当該試験の試験結果を示す。尚、表3において、曲率半径Yが0.0mmとあるのは、薄肉部の側面のうち中心電極の反対側に位置する面と基部の先端面とが直交するように構成したことを意味する。   Next, a spark having a gradually changing portion with a curved surface in which the radius of curvature Y (mm) is variously changed is provided at the connecting portion between the surface located on the opposite side of the center electrode of the side surface of the thin portion and the tip surface of the base portion Plug samples were prepared and a crack evaluation test was performed on each sample. The outline of the crack evaluation test is as follows. That is, the sample was attached to an in-line four-cylinder DOHC engine with a displacement of 600 cc, and the engine was operated for 100 hours in a fully opened state (rotation speed: 14000 rpm). Then, the presence or absence of the crack in the said connection part was confirmed, the sample in which the crack was confirmed was evaluated as "*", and the sample in which the crack was not confirmed was evaluated as "(circle)". Table 3 shows the test results of the test. In Table 3, the curvature radius Y being 0.0 mm means that the surface located on the opposite side of the central electrode and the tip surface of the base portion are orthogonal to each other in the side surface of the thin portion. .

Figure 0005723250
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表3に示すように、前記連接部に曲率半径Yが0.5mm以上の徐変部を設けたサンプルは、クラックの発生を効果的に抑制できることが明らかとなった。これは、曲率半径が比較的大きな徐変部を設けたことで、連接部に対する応力の集中をより確実に防止することができたためであると考えられる。   As shown in Table 3, it was revealed that the sample in which the gradually changing portion having the curvature radius Y of 0.5 mm or more is provided in the connecting portion can effectively suppress the generation of cracks. This is presumably because the concentration of stress on the connecting portion could be prevented more reliably by providing the gradually changing portion having a relatively large radius of curvature.

上記試験の試験結果より、接地電極の折損を一層確実に防止するためには、薄肉部の側面のうち中心電極の反対側に位置する面と基部の先端面との連接部を、曲率半径が0.5mm以上とされた凹状の湾曲面状とすることが好ましいといえる。   From the test results of the above test, in order to prevent the ground electrode from being broken more reliably, the connecting radius between the surface located on the opposite side of the central electrode and the distal end surface of the base portion of the side surface of the thin wall portion has a curvature radius. It can be said that it is preferable to use a concave curved surface of 0.5 mm or more.

尚、連接部に対する応力集中を防止し、接地電極の折損防止を図るという点では、前記連接部をテーパ状としても、連接部を湾曲面状とすることと同様の効果が奏されると考えられる。   In terms of preventing stress concentration on the connecting portion and preventing breakage of the ground electrode, it is considered that even if the connecting portion is tapered, the same effect as that of the connecting portion having a curved surface is obtained. It is done.

次いで、屈曲部の曲率半径Rを1.5mm又は3.0mmとした上で、薄肉部の長さA(mm)を種々変更したスパークプラグのサンプルについて、上述の耐振動性向上率評価試験を行い、耐振動性向上率を算出した。図12に、当該試験の試験結果を示す。尚、図12においては、曲率半径Rを1.5mmとしたサンプルの試験結果を丸印で示し、曲率半径Rを3.0mmとしたサンプルの試験結果を三角印で示す。また、薄肉部を設けたサンプルにおいては、薄肉部を前記基準平面よりも接地電極の先端側に設けた。   Next, the above-mentioned vibration resistance improvement rate evaluation test is performed on a spark plug sample in which the radius of curvature R of the bent portion is set to 1.5 mm or 3.0 mm and the length A (mm) of the thin-walled portion is variously changed. The vibration resistance improvement rate was calculated. FIG. 12 shows the test results of the test. In FIG. 12, the test results of the sample with the curvature radius R of 1.5 mm are indicated by circles, and the test results of the sample with the curvature radius R of 3.0 mm are indicated by triangles. Moreover, in the sample provided with the thin portion, the thin portion was provided on the tip side of the ground electrode with respect to the reference plane.

図12に示すように、各サンプルともに耐折損性を向上できることが確認されたが、特に薄肉部の長さAを1.0mm以上とした場合に、耐折損性の向上効果が顕著に発揮されることが分かった。これは、接地電極の先端部が十分に軽量化されたことによると考えられる。   As shown in FIG. 12, it was confirmed that each sample can improve breakage resistance. However, particularly when the length A of the thin portion is 1.0 mm or more, the effect of improving breakage resistance is remarkably exhibited. I found out. This is considered to be due to the fact that the tip of the ground electrode is sufficiently lightened.

上記試験の試験結果より、接地電極の耐折損性をより一層向上させるべく、薄肉部の長さAを1.0mm以上とすることが好ましいといえる。   From the test results of the above test, it can be said that the length A of the thin portion is preferably 1.0 mm or more in order to further improve the breakage resistance of the ground electrode.

尚、図12に示すように、薄肉部の長さAを5.5mmとしたサンプルにおける耐折損性向上率は、薄肉部の長さAを5.0mmとしたサンプルと同程度であり、長さAを5.0mm超の範囲内でより増大させても、耐折損性がさほど向上しないことが分かった。従って、この点等を考慮して、長さAを5.0mm以下とすることが好ましいといえる。   In addition, as shown in FIG. 12, the breakage resistance improvement rate in the sample in which the length A of the thin portion is 5.5 mm is similar to the sample in which the length A of the thin portion is 5.0 mm. It has been found that even when the thickness A is further increased within the range of more than 5.0 mm, the breakage resistance is not improved so much. Therefore, considering this point and the like, it can be said that the length A is preferably 5.0 mm or less.

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。   In addition, it is not limited to the description content of the said embodiment, For example, you may implement as follows. Of course, other application examples and modification examples not illustrated below are also possible.

(a)上記実施形態において、薄肉部29の側面29S2と基部28の先端面28Fとの連接部には、徐変部27Wが設けられているが、図13に示すように、側面29S2と先端面28Fとの連接部に、前記側面29S2に対して傾斜するテーパ部27Tを設けることとしてもよい。また、図14に示すように、先端面28Fをテーパ状に形成することで、側面29S2と先端面28Fとの連接部をテーパ状に形成してもよい。これらの場合には、徐変部27Wを設ける場合と同様に、接地電極27の折損防止効果をより一層高めることができる。   (A) In the above embodiment, the gradually changing portion 27W is provided at the connecting portion between the side surface 29S2 of the thin-walled portion 29 and the distal end surface 28F of the base portion 28. However, as shown in FIG. It is good also as providing the taper part 27T which inclines with respect to the said side surface 29S2 in the connection part with the surface 28F. As shown in FIG. 14, the connecting portion between the side surface 29S2 and the front end surface 28F may be formed in a tapered shape by forming the front end surface 28F in a tapered shape. In these cases, the effect of preventing breakage of the ground electrode 27 can be further enhanced as in the case of providing the gradual change portion 27W.

(b)上記実施形態において、薄肉部29のうち少なくとも先端側の幅は略一定とされているが、薄肉部29の幅を接地電極27の長手方向に沿って変化させることとしてもよい。従って、例えば、図15に示すように、薄肉部41の幅が、接地電極27の先端に向けて徐々に小さくなるように構成してもよい。   (B) In the above embodiment, the width of at least the tip side of the thin portion 29 is substantially constant, but the width of the thin portion 29 may be changed along the longitudinal direction of the ground electrode 27. Therefore, for example, as shown in FIG. 15, the width of the thin portion 41 may be gradually reduced toward the tip of the ground electrode 27.

(c)上記実施形態において、薄肉部29のうち少なくとも先端側の厚さは略一定とされているが、薄肉部29の厚さを接地電極27の長手方向に沿って変化させることとしてもよい。従って、例えば、図16及び図17に示すように、薄肉部42,43の肉厚が、接地電極27の先端に向けて徐々に小さくなるように構成してもよい。   (C) In the above-described embodiment, the thickness of at least the tip side of the thin portion 29 is substantially constant, but the thickness of the thin portion 29 may be changed along the longitudinal direction of the ground electrode 27. . Therefore, for example, as shown in FIGS. 16 and 17, the thickness of the thin portions 42 and 43 may be configured to gradually decrease toward the tip of the ground electrode 27.

(d)上記実施形態において、薄肉部29は、接地電極27のうち中心電極5側に位置する面側に形成されているが、薄肉部29の形成位置はこれに限定されるものではない。従って、例えば、薄肉部を、接地電極27のうち中心電極5とは反対側の面側に形成してもよい。   (D) In the above embodiment, the thin portion 29 is formed on the surface side of the ground electrode 27 located on the center electrode 5 side, but the formation position of the thin portion 29 is not limited to this. Therefore, for example, the thin portion may be formed on the surface of the ground electrode 27 opposite to the center electrode 5.

(e)上記実施形態では、主体金具3の先端部26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) In the above embodiment, the case where the ground electrode 27 is joined to the distal end portion 26 of the metal shell 3 is embodied. However, a part of the metal shell (or the tip metal fitting previously welded to the metal shell). The present invention can also be applied to the case where the ground electrode is formed so as to cut out a part of (see Japanese Patent Laid-Open No. 2006-236906, etc.).

(f)上記実施形態では、工具係合部19は断面六角形状とされているが、工具係合部19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。   (F) In the above embodiment, the tool engaging portion 19 has a hexagonal cross section, but the shape of the tool engaging portion 19 is not limited to such a shape. For example, it may be a Bi-HEX (deformed 12-angle) shape [ISO 22777: 2005 (E)].

1…スパークプラグ
2…絶縁体(絶縁碍子)
3…主体金具
4…軸孔
5…中心電極
27…接地電極
27B…屈曲部
27W…徐変部
28…基部
28F…(基部の)先端面
29…薄肉部
29F…(薄肉部の)先端面
29S1〜29S4…(薄肉部の)側面
29W1〜29W8…湾曲面部
BS…基準平面
CL1…軸線
1 ... Spark plug 2 ... Insulator (insulator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Metal fitting 4 ... Shaft hole 5 ... Center electrode 27 ... Ground electrode 27B ... Bending part 27W ... Gradual change part 28 ... Base part 28F ... Tip surface 29 (thin part) 29 ... Thin part 29F ... (Thin part) tip surface 29S1 -29S4 ... (thin part) side surface 29W1-29W8 ... curved surface part BS ... reference plane CL1 ... axis

Claims (4)

軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に固定されるとともに、屈曲部にて前記中心電極側へと曲げられ、前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極とを備えたスパークプラグであって、
前記屈曲部のうち前記中心電極側に位置する内側面の曲率半径をR(mm)としたとき、R≦3.0を満たすとともに、
前記接地電極は、
前記主体金具に固定され、前記屈曲部の少なくとも一部を含む基部と、
前記基部の先端部の延出方向に沿って前記基部の先端から延び、前記基部よりも薄肉に形成された薄肉部とを有し、
前記軸線と直交する平面とのなす角のうち鋭角の角度が75°とされ、前記内側面の曲率半径の中心を通る基準平面よりも前記接地電極の先端側に、前記薄肉部が位置し、
前記薄肉部のその中心軸方向に沿った長さをA(mm)とし、前記中心軸と直交する断面における前記薄肉部の平均断面積をdGH(mm2)としたとき、A/dGH≦3.03(mm-1)を満たし、
前記薄肉部の先端面とこれに隣接する前記薄肉部の各側面との間、及び、隣接する前記各側面同士の間は、それぞれ外側に凸の湾曲面状とされることを特徴とするスパークプラグ。
A cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction;
A center electrode inserted in the shaft hole;
A cylindrical metal shell provided on the outer periphery of the insulator;
A spark plug that is fixed to the tip of the metal shell and is bent toward the center electrode at a bent portion and includes a ground electrode that forms a gap with the center electrode,
When the radius of curvature of the inner surface located on the central electrode side in the bent portion is R (mm), R ≦ 3.0 is satisfied,
The ground electrode is
A base fixed to the metal shell and including at least a part of the bent portion;
Extending from the tip of the base along the extending direction of the tip of the base, and having a thin portion formed thinner than the base,
The acute angle among the angles formed by the plane orthogonal to the axis is 75 °, and the thin portion is located on the tip side of the ground electrode with respect to the reference plane passing through the center of the radius of curvature of the inner surface,
When the length along the central axis direction of the thin portion is A (mm) and the average cross-sectional area of the thin portion in a cross section orthogonal to the central axis is dGH (mm 2 ), A / dGH ≦ 3 .03 (mm -1 )
A spark having a convex curved surface outwardly between the front end surface of the thin portion and each side surface of the thin portion adjacent thereto and between the adjacent side surfaces. plug.
前記薄肉部は、前記接地電極のうち前記中心電極側に位置する面側に形成されており
前記薄肉部の側面のうち前記中心電極の反対側に位置する面と前記基部の先端面との連接部は、テーパ状、又は、曲率半径が0.5mm以上とされた凹状の湾曲面状とされることを特徴とする請求項1に記載のスパークプラグ。
The thin-walled portion is formed on the surface side of the ground electrode that is located on the center electrode side, and the surface of the thin-walled portion that is located on the opposite side of the center electrode is connected to the distal end surface of the base portion. The spark plug according to claim 1, wherein the portion has a tapered shape or a concave curved surface shape with a radius of curvature of 0.5 mm or more.
1.0≦A≦5.0を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のスパークプラグ。   The spark plug according to claim 1, wherein 1.0 ≦ A ≦ 5.0 is satisfied. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極の先端部に、前記薄肉部を形成する薄肉部形成工程と、
前記接地電極を前記中心電極側へと曲げ、前記屈曲部を形成する屈曲部形成工程とを含み、
前記薄肉部形成工程の後に、前記屈曲部形成工程が行われることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
A method for manufacturing a spark plug according to any one of claims 1 to 3,
A thin-walled portion forming step for forming the thin-walled portion at the tip of the ground electrode;
Bending the ground electrode to the center electrode side and forming the bent portion, and a bending portion forming step,
The method for manufacturing a spark plug, wherein the bent portion forming step is performed after the thin portion forming step.
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