JP7383806B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は中心電極と接地電極との間に火花ギャップが設けられたスパークプラグに関する。

中心電極と、中心電極を絶縁保持する主体金具と、主体金具に接続された接地電極と、を備えるスパークプラグにおいて、特許文献１（図５）には、主体金具に設けられた貫通孔に円柱状の接地電極の一端部が保持され、接地電極の他端部の側面と中心電極の先端面とが対向し、その間を火花ギャップとする技術が開示されている。

特開２０１９－４６６６０号公報

しかし上記技術では、火花ギャップを介して中心電極の先端面と対向する接地電極の側面は円筒面なので、放電によって接地電極の側面が消耗し易く、そして、火花ギャップが早期に拡大するおそれがある。これを解決するためには、例えば主体金具に形成された貫通孔の開口を四角形とし、そこに四角柱の接地電極を圧入することが考えられる。このような構造をとることで、中心電極の先端面と対向する接地電極の側面を平面とすることができるからである。しかしながら、現実問題として、とりわけ貫通孔の角を接地電極の形状と一致させる加工は困難を極める事情がある。

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、貫通孔の加工を簡易にしつつ接地電極の消耗を低減できるスパークプラグを提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明のスパークプラグは、軸線方向に延びる中心電極と、中心電極を絶縁保持し、厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた筒状の主体金具と、軸線方向に交わる方向に延び、一端部が貫通孔に保持され、他端部が中心電極より軸線方向の先端側に位置し、中心電極の先端面との間に火花ギャップを設ける接地電極と、を備える。貫通孔は、外周側に形成された円形の座繰り部と、座繰り部から主体金具の内周面まで延びる貫通部と、を備え、接地電極は、座繰り部に固定される円板形状の固定部と、固定部の一方の面から、中心電極の先端面と軸線方向に対向する位置まで延びる延伸部と、を備え、延伸部の側面には、中心電極の先端面と軸線方向に対向する平面が設けられる。貫通部は、延伸部の平面が軸線方向の後端側を向くように制限する。

第１の態様によれば、主体金具を厚さ方向に貫通する貫通孔は、主体金具の外周側に設けられた円形の座繰り部と、座繰り部から主体金具の内周面まで延びる貫通部と、を備えている。接地電極の円板形状の固定部は座繰り部に固定され、固定部から延びる延伸部は、中心電極の先端面と軸線方向に対向する。接地電極の固定部が固定される座繰り部は円形なので貫通孔の加工を簡易にできる。貫通部は、延伸部の側面に設けられた平面が、軸線方向の後端側を向くように制限し、延伸部の平面と中心電極の先端面との間に火花ギャップが設けられる。よって接地電極の側面が円筒面である場合に比べ、放電による接地電極の消耗を低減できる。この結果、火花ギャップが早期に拡大しないようにできる。

第２の態様によれば、貫通部は、延伸部の平面の垂直面と軸線とのなす角が９０°未満になるように延伸部の向きを制限する。これにより第１の態様と同様の効果がある。

第３の態様によれば、貫通部は、延伸部の平面の垂直面と軸線とのなす角が４５°以下になるように延伸部の向きを制限する。延伸部の平面に放電点（放電の発生位置）が生じ易くなるので、第１の態様の効果に加え、確実に接地電極の耐火花消耗性を向上できる。

第４の態様によれば、貫通部は、延伸部の平面の垂直面と軸線とのなす角が５°以下になるように延伸部の向きを制限する。延伸部の平面に放電点がさらに生じ易くなるので、第１の態様の効果に加え、より確実に接地電極の耐火花消耗性を向上できる。

第５の態様によれば、貫通部は後端側に設けられた平面を含む。貫通部の平面に延伸部の平面が向かい合うように接地電極を配置できるので、第１から第４の態様のいずれかの効果に加え、延伸部を単純な形状にできる。

第６の態様によれば、貫通孔は、座繰り部よりも主体金具の外周側に、座繰り部より直径が大きい凹みを有している。接地電極の固定部の長さが座繰り部の深さよりも長くても、凹みがあるので、第１から第５の態様のいずれかの効果に加え、主体金具の外周に固定部が突き出し難くできる。

第７の態様によれば、主体金具は、軸線方向の先端側が閉塞する有底筒状体である。主体金具には、貫通孔とは異なる孔であって、厚さ方向に貫通する噴孔が設けられている。有底筒状の主体金具の内側にある接地電極の延伸部は、加熱され易く消耗し易い環境に置かれているが、本発明を適用することで、第１から第６の態様のいずれかの効果に加え、接地電極の延伸部の消耗を低減できる。

第１実施の形態におけるスパークプラグの部分断面図である。 図１のＩＩで示す部分を拡大したスパークプラグの断面図である。 （ａ）は図２のＩＩＩａ－ＩＩＩａ線におけるスパークプラグの断面図であり、（ｂ）は図２のＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線におけるスパークプラグの断面図であり、（ｃ）は図２のＩＩＩｃ－ＩＩＩｃ線におけるスパークプラグの断面図である。 第２実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 （ａ）は図４のＶａ－Ｖａ線におけるスパークプラグの断面図であり、（ｂ）は図４のＶｂ－Ｖｂ線におけるスパークプラグの断面図であり、（ｃ）は図４のＶｃ－Ｖｃ線におけるスパークプラグの断面図である。 第３実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 （ａ）は図６のＶＩＩａ－ＶＩＩａ線におけるスパークプラグの断面図であり、（ｂ）は図６のＶＩＩｂ－ＶＩＩｂ線におけるスパークプラグの断面図であり、（ｃ）は図６のＶＩＩｃ－ＶＩＩｃ線におけるスパークプラグの断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の部分断面図である。図１では、紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という（図２及び図４においても同じ）。図１には、スパークプラグ１０の先端側の部位の軸線Ｏを含む断面が図示されている。図１に示すようにスパークプラグ１０は、絶縁体１１、中心電極１３、主体金具２０及び接地電極４０を備えている。

絶縁体１１は、軸線Ｏに沿う軸孔１２が形成された略円筒状の部材であり、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等のセラミックスにより形成されている。絶縁体１１の軸孔１２には中心電極１３が配置されている。

図２は図１のＩＩで示す部分を拡大したスパークプラグ１０の軸線Ｏを含む断面図である。中心電極１３は導電性を有する棒状の部材である。中心電極１３は、熱伝導性に優れる芯材が埋設された母材１４と、母材１４に接合された円盤状の放電部材１５と、を備えている。母材１４は、Ｎｉ又はＮｉを主成分とする合金で形成されている。芯材はＣｕ又はＣｕを主成分とする合金で形成されている。芯材は省略できる。放電部材１５は、例えば母材１４よりも耐火花消耗性の高いＰｔ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ等の貴金属やＷ、又は、貴金属やＷを主体とする合金によって形成されている。

図１に戻って説明する。中心電極１３は、軸孔１２内で端子金具１７と電気的に接続されている。端子金具１７は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具１７は絶縁体１１の後端に固定されている。

主体金具２０は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された有底筒状の部材である。主体金具２０は、外周面におねじ２２が形成された円筒部２１と、円筒部２１の後端側に隣接する座部２３と、を備えている。

円筒部２１のおねじ２２はエンジン（図示せず）のねじ穴に螺合する。座部２３の外径は、おねじ２２の外径よりも大きい。座部２３は、エンジンのねじ穴におねじ２２を締め付けたときの軸力を受ける。主体金具２０は絶縁体１１を外周側から保持する。

主体金具２０の円筒部２１のうちおねじ２２よりも先端側の部位に、底部２４が接続されている。底部２４は、有底円筒状または半球状の部材であり、例えばＦｅ，Ｎｉ，Ｃｕ等の１種以上を主成分とする金属材料で形成されている。底部２４は、実質的に主体金具２０の一部である。主体金具２０は円筒部２１が底部２４で塞がれるので有底筒状体となる。本実施形態では、底部２４は半球状の部材であり、溶接部（図示せず）により円筒部２１に接合されている。

円筒部２１と底部２４とに囲まれて副室２５ができる。底部２４には、底部２４の厚さ方向に貫通する噴孔２６が形成されている。噴孔２６はエンジン（図示せず）の燃焼室と副室２５とを連通する。本実施形態では、噴孔２６は主体金具２０に複数形成されている。主体金具２０には接地電極４０が接続されている。接地電極４０は、例えばＰｔ，Ｎｉ，Ｉｒ等のうちの１種以上を主成分とする金属製の棒状の部材である。

図２に示すように主体金具２０には、主体金具２０の内周面２７から外周面２８まで突き抜けた貫通孔２９が形成されている。本実施形態では主体金具２０の円筒部２１のうちおねじ２２の位置に貫通孔２９が設けられている。貫通孔２９は、主体金具２０の外周面２８から内周面２７へ順に、凹み３０、座繰り部３１及び貫通部３３を含む。

凹み３０の断面の形状は円形である。凹み３０の深さは、おねじ２２の谷２２ａよりも深い。凹み３０の底３０ａは円環状の平面である。座繰り部３１は凹み３０の底３０ａにつながる有底の円筒面である。座繰り部３１の直径は凹み３０の底３０ａの直径よりも小さい。貫通部３３は、座繰り部３１の底３２から主体金具２０の内周面２７まで延びている。貫通部３３の断面積は座繰り部３１の断面積よりも小さい。

接地電極４０は直線状に形成されており、軸線方向に交わる方向（本実施形態では軸線Ｏにほぼ垂直）に延びている。接地電極４０は棒状であり、貫通孔２９に保持される一端部４１と、主体金具２０の内側に位置する他端部４２と、を備えている。接地電極４０の一端部４１は、主体金具２０の貫通孔２９に保持されている。一端部４１は溶接部（図示せず）により主体金具２０に接合されている。接地電極４０の一端部４１の端面４１ａと凹み３０の底３０ａとは同一面上に位置する。

接地電極４０の他端部４２は、中心電極１３の先端面１６よりも先端側に位置する。中心電極１３の先端面１６は、放電部材１５の先端面に等しい。先端面１６の形状は略円形である。

接地電極４０は、座繰り部３１に固定される固定部４３と、固定部４３から主体金具２０の内周面２７を超えて延びる延伸部４４と、を備えている。延伸部４４の端部は接地電極４０の他端部４２に等しい。延伸部４４の側面は平面４５を含む。平面４５は軸線方向の後端側を向く。平面４５と中心電極１３の先端面１６とが対向し、軸線方向に沿う火花ギャップ４６が形成される。

図３（ａ）は図２のＩＩＩａ－ＩＩＩａ線におけるスパークプラグ１０の断面図である。貫通孔２９の座繰り部３１は断面が円形である。接地電極４０の固定部４３は断面が円形の円板形状（円柱状）であり、座繰り部３１に固定部４３がはまり合う。固定部４３は、固定部４３の断面の中心を通る軸Ｃであって軸線Ｏに垂直な軸Ｃに対して回転対称性をもつ。円板形状の固定部４３が固定される座繰り部３１は円形なので、貫通孔２９の加工を簡易にできる。

図３（ｂ）は図２のＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線におけるスパークプラグ１０の断面図である。貫通孔２９の貫通部３３に、延伸部４４の一部がはまり合う。本実施形態では、貫通部３３は断面が横に長い矩形であり、後端に平面３４が設けられている。平面３４は先端側を向く面であり、本実施形態では、平面３４は軸線Ｏに垂直な面である。貫通部３３の断面は、軸Ｃの周りを１８０°回転させると自らに重なる２回対称性をもつ。

本実施形態では、接地電極４０の延伸部４４は断面が横に長い矩形である。延伸部４４の平面４５は、貫通部３３の平面３４と向かい合っている。延伸部４４は、延伸部４４の断面の４つの角４４ａが、固定部４３の断面の外形線４３ａに接する大きさである。なお、貫通部３３の断面は延伸部４４の断面と大きさ及び形の少なくとも一方が異なる。本実施形態では、貫通部３３の断面は延伸部４４の断面と形はほぼ等しいが、貫通部３３の断面は延伸部４４の断面より若干大きい。

固定部４３の断面の外形線４３ａは、固定部４３のうち溶接部（図示せず）が形成されていない部分の断面の外形線を指す。溶接部には固定部４３が溶け込んでいるので、固定部４３のうち溶接部が形成された部分では、固定部４３の元の断面の外形線４３ａを特定できないからである。

図３（ｃ）は図２のＩＩＩｃ－ＩＩＩｃ線における軸線Ｏを含むスパークプラグ１０の断面図である。接地電極４０の他端部４２における延伸部４４（図３（ｃ）参照）の断面の大きさ及び形状は、接地電極４０の一端部４１における延伸部４４（図３（ｂ）参照）の断面の大きさ及び形状と同じである。接地電極４０の延伸部４４は四角柱の形状なので、平面４５の反対側の面に、平面４５と同じ大きさの平面４７が設けられている。延伸部４４の断面は、固定部４３（図３（ａ）参照）の断面の中心を通る軸Ｃであって軸線Ｏに垂直な軸Ｃの周りを１８０°回転させると自らに重なる２回対称性をもつ。

スパークプラグ１０の製造工程において、接地電極４０は、他端部４２から主体金具２０の貫通孔２９に挿入され、貫通部３３に延伸部４４の一端部４１がはめられ、座繰り部３１に固定部４３がはめられる。従って他端部４２の断面積の上限は、貫通部３３の断面積に等しい。接地電極４０の延伸部４４と貫通孔２９の貫通部３３とのはめ合いをしまりばめ（圧入構造）に設定すると、他端部４２の断面積が貫通部３３の面積にほぼ等しくなる。なお、接地電極４０の延伸部４４と貫通部３３とのはめ合いは、ゆるみばめや中間ばめでも良い。延伸部４４と貫通部３３とのはめ合いが、ゆるみばめや中間ばめであると、延伸部４４や貫通部３３の加工を簡易にできる。

また、延伸部４４の断面の４つの角４４ａが、固定部４３の断面の外形線４３ａ（図３（ａ）参照）に接する大きさに設定されているので、固定部４３の外形線４３ａの直径が大きいほど、延伸部４４の断面積を大きくできる。接地電極４０の固定部４３と座繰り部３１とのはめ合いをしまりばめ（圧入構造）に設定すると、固定部４３の断面積が座繰り部３１の面積にほぼ等しくなる。固定部４３は円板形状なので、断面が円形の座繰り部３１とのはめ合いをしまりばめに設定し易くできる。なお、接地電極４０の固定部４３と座繰り部３１とのはめ合いは、ゆるみばめや中間ばめでも良い。

接地電極４０の一端部４１を貫通孔２９にはめた後、固定部４３は主体金具２０に溶接される。座繰り部３１及び固定部４３はどちらも外形が円形なので、はめ合いを確保し易い。固定部４３と主体金具２０とが溶け合う溶接部（図示せず）は、気密を確保するため、固定部４３の全周に亘って設けられる。溶接部は、凹み３０の底３０ａから主体金具２０の厚さ方向に延びる。凹み３０があるので、溶接のときにおねじ２２のねじ山が溶けたり、溶接の熱でおねじ２２のねじ山が変形したりしないようにできる。

接地電極４０を他端部４２から主体金具２０の貫通孔２９に挿入すると、貫通部３３に延伸部４４が入り、座繰り部３１に固定部４３が入る。延伸部４４は、貫通部３３の平面３４に延伸部４４の平面４５又は平面４７が面するような向きでないと、貫通部３３に入れない。即ち貫通部３３に延伸部４４が配置されるときに、延伸部４４の平面４５（又は平面４７）が軸線方向の後端側（図３（ｃ）上側）を向くように、貫通部３３は延伸部４４の向きを制限する。貫通部３３は、平面４５の垂直面（平面４５に垂直な直線を含む面）Ｐと軸線Ｏとのなす角が９０°未満、好ましくは４５°以下、より好ましくは５°以下になるように延伸部４４の向きを制限する。

これにより接地電極４０の延伸部４４の平面４５は、火花ギャップ４６を介して中心電極１３の先端面１６の軸線方向の先端側に位置する。延伸部４４の平面４５に放電が生じるので、放電が生じる接地電極４０の側面が円筒面の場合に比べ、放電による接地電極４０の消耗を低減できる。よって火花ギャップ４６が早期に拡大しないようにできる。

貫通部３３が、延伸部４４の平面４５の垂直面Ｐと軸線Ｏとのなす角が４５°以下になるように延伸部４４の向きを制限すると、延伸部４４の平面４５に放電点（放電の発生位置）が生じ易くなる。これにより確実に接地電極４０の耐火花消耗性を向上できる。

貫通部３３が、延伸部４４の平面４５の垂直面Ｐと軸線Ｏとのなす角が５°以下になるように延伸部４４の向きを制限すると、延伸部４４の平面４５に放電点がさらに生じ易くなる。従って、より確実に接地電極４０の耐火花消耗性を向上できる。

貫通部３３は後端側に設けられた平面３４を含むので、貫通部３３の平面３４に延伸部４４の平面４５が向かい合うように接地電極４０を配置できる。よって延伸部４４を単純な形状にできる。また、接地電極４０の一端部４１から他端部４２まで延伸部４４の平面４５がつながっているので、延伸部４４を単純な形状にできる。よって延伸部４４の加工を簡易にできる。

接地電極４０の他端部４２における延伸部４４は、接地電極４０の軸Ｃの周りに２回対称性をもつので、軸Ｃの周りに３６０°回転すると自身に重なる（回転対称ではない）延伸部に比べ、主体金具２０の貫通孔２９に接地電極４０を配置するときの位置合わせが容易である。

凹み３０があるので、固定部４３の長さが座繰り部３１の深さよりも長くても、主体金具２０の外周面２８に固定部４３が突き出し難くできる。固定部４３と座繰り部３１とのはめ合いがしまりばめに設定されていると、接地電極４０が溶接されるまでの間、貫通孔２９に接地電極４０の一端部４１がしっかり固定される。

エンジン（図示せず）にスパークプラグ１０が取り付けられると、エンジンのバルブやピストンの操作により、燃焼室から噴孔２６を通って主体金具２０の内側の副室２５に燃料ガスが流入する。スパークプラグ１０は、中心電極１３と接地電極４０との間の放電により、火花ギャップ４６に火炎核を生成する。火炎核が成長すると副室２５内の燃料ガスに点火し燃料ガスが燃焼する。その燃焼によって生じる膨張圧力により、スパークプラグ１０は火炎を含むガス流を噴孔２６から燃焼室に噴射する。その火炎の噴流によって燃焼室内の燃料ガスが燃焼する。

接地電極４０の延伸部４４は副室２５の中にあるので、過熱され易く消耗し易い環境に置かれている。しかし延伸部４４の側面の平面４５と中心電極１３の先端面１６との間に火花ギャップ４６が形成されるので、接地電極４０の側面が円筒面である場合に比べ、放電による接地電極４０の側面の消耗を低減できる。

接地電極４０の一端部４１は、主体金具２０のおねじ２２が設けられた円筒部２１の貫通孔２９に保持されているので、接地電極４０の熱が、円筒部２１からおねじ２２を経てエンジン（図示せず）に伝わり、接地電極４０が冷やされる。よって過熱した接地電極４０による異常燃焼（プレイグニッション）の発生や接地電極４０の消耗を低減できる。

図４及び図５を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施形態では、接地電極４０の延伸部４４の断面が矩形の場合について説明した。これに対し第２実施形態では、接地電極６０の延伸部６４の断面が半円形の場合について説明する。なお、第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は第２実施の形態におけるスパークプラグ５０の軸線Ｏを含む断面図である。図４では、図２と同様に、図１のＩＩで示す部分が図示されている（図６においても同じ）。

図４に示すように主体金具２０には、主体金具２０の内周面２７から外周面２８まで突き抜けた貫通孔５１が、円筒部２１のうちおねじ２２の位置に形成されている。貫通孔５１は、主体金具２０の外周面２８から内周面２７へ順に、凹み５２、座繰り部５３及び貫通部５５を含む。

凹み５２の断面の形状は円形である。凹み５２の底５２ａは円環状の平面である。座繰り部５３は凹み５２の底５２ａにつながる。座繰り部５３の直径は凹み５２の底５２ａの直径よりも小さい。貫通部５５は、座繰り部５３の底５４から主体金具２０の内周面２７まで延びている。貫通部５５の断面積は座繰り部５３の断面積よりも小さい。

接地電極６０は直線状に形成されており、軸線方向に交わる方向（本実施形態では軸線Ｏにほぼ垂直）に延びている。接地電極６０は棒状であり、貫通孔５１に保持される一端部６１と、主体金具２０の内側に位置する他端部６２と、を備えている。接地電極６０の一端部６１は、主体金具２０の貫通孔５１に保持されている。接地電極６０の他端部６２は、中心電極１３の先端面１６よりも先端側に位置する。一端部６１は溶接部（図示せず）により主体金具２０に接合されている。接地電極６０の一端部６１の端面６１ａと凹み５２の底５２ａとは同一面上に位置する。

接地電極６０は、座繰り部５３に固定される固定部６３と、固定部６３から主体金具２０の内周面２７を超えて延びる延伸部６４と、を備えている。延伸部６４の端部は接地電極６０の他端部６２に等しい。延伸部６４の側面は平面６５を含む。平面６５は軸線方向の後端側を向く。平面６５と中心電極１３の先端面１６とが対向し、軸線方向に沿う火花ギャップ６６が形成される。

図５（ａ）は図４のＶａ－Ｖａ線におけるスパークプラグ５０の断面図である。貫通孔５１の座繰り部５３は断面が円形である。接地電極６０の固定部６３は断面が円形の円板形状（円柱状）であり、固定部６３は座繰り部５３にはまり合う。固定部６３は、固定部６３の断面の中心を通る軸Ｃであって軸線Ｏに垂直な軸Ｃに対して回転対称性をもつ。

図５（ｂ）は図４のＶｂ－Ｖｂ線におけるスパークプラグ５０の断面図である。貫通孔５１の貫通部５５に、延伸部４４の一部がはまり合う。本実施形態では、貫通部５５は断面が半円形であり、後端に平面５６が設けられている。平面５６は先端側を向く面であり、本実施形態では、平面５６は軸線Ｏに垂直な面である。貫通部５５の断面は、軸Ｃ及び軸線Ｏを含む平面に対して線対称である。

本実施形態では、接地電極６０の延伸部６４は断面が半円形である。延伸部６４の平面６５は、貫通部５５の平面５６と向かい合っている。延伸部６４は、延伸部６４の断面の外形線の円弧６４ａが、固定部６３の断面の外形線６３ａに一致する。平面６５は円弧６４ａの後端側に位置する。固定部６３の断面の外形線６３ａは、固定部６３のうち溶接部（図示せず）が形成されていない部分（固定部６３の元の断面の外形線６３ａを特定できる部分）の断面の外形線を指す。

スパークプラグ５０の製造工程において、他端部４２から主体金具２０の貫通孔５１に接地電極６０が入るときに、貫通部５５の平面５６に延伸部６４の平面６５が面するような向きでないと、延伸部６４は貫通部５５に入れない。即ち貫通部５５に延伸部６４が配置されるときに、延伸部６４の平面５６が後端側を向くように、貫通部５５は延伸部６４の向きを制限する。

図５（ｃ）は図４のＶｃ－Ｖｃ線における軸線Ｏを含むスパークプラグ５０の断面図である。接地電極６０の他端部６２における延伸部６４（図５（ｃ）参照）の断面の大きさ及び形状は、接地電極６０の一端部６１における延伸部６４（図５（ｂ）参照）の断面の大きさ及び形状と同じである。貫通部５５は、平面６５の垂直面Ｐと軸線Ｏとのなす角が９０°未満、好ましくは４５°以下、より好ましくは５°以下になるように延伸部６４の向きを制限する。

これにより接地電極６０の平面６５は延伸部６４の後端に位置し、平面６５と中心電極１３の先端面１６との間に火花ギャップ６６が形成される。接地電極６０の延伸部６４の円筒面が中心電極１３の先端面１６に対向する場合に比べ、放電による延伸部６４の消耗を低減できる。よって火花ギャップ６６が早期に拡大しないようにできる。

接地電極６０の延伸部６４は、延伸部６４の断面の外形線の円弧６４ａが、固定部６３の断面の外形線６３ａに一致する大きさである。よって延伸部６４に平面６５を設定しつつ、他端部６２における延伸部６４の体積を確保できる。従って放電による延伸部４４の単位体積あたりの消耗を低減できる。延伸部６４の平面６５は、軸Ｃを含むように設定されているので、平面６５の幅（図５（ｃ）左右方向の寸法）を最大にできる。

図６及び図７を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施形態および第２実施形態では、延伸部４４，６４の平面４５，６５が、接地電極４０，６０の一端部４１，６１から他端部４２，６２までつながっている場合について説明した。これに対し第３実施形態では、接地電極８０の他端部８２に設けられた平面８６が、延伸部８４で途切れており、一端部８１まで平面８６がつながっていない場合について説明する。なお、第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６は第３実施の形態におけるスパークプラグ７０の軸線Ｏを含む断面図である。

図６に示すように主体金具２０には、主体金具２０の内周面２７から外周面２８まで突き抜けた貫通孔７１が、円筒部２１のうちおねじ２２の位置に形成されている。貫通孔７１は、主体金具２０の外周面２８から内周面２７へ順に、凹み７２、座繰り部７３及び貫通部７４を含む。

凹み７２の断面の形状は円形である。凹み７２の底７２ａは円環状の平面である。座繰り部７３は凹み７２の底７２ａにつながる円錐面である。座繰り部７３の直径は凹み７２の底７２ａの直径よりも小さい。貫通部７４は、座繰り部７３から主体金具２０の内周面２７まで延びている。貫通部７４の断面積は座繰り部７３の断面積よりも小さい。

接地電極８０は直線状に形成されており、軸線方向に交わる方向（本実施形態では軸線Ｏにほぼ垂直）に延びている。接地電極８０は棒状であり、貫通孔７１に保持される一端部８１と、主体金具２０の内側に位置する他端部８２と、を備えている。接地電極８０の一端部８１は、主体金具２０の貫通孔７１に保持されている。接地電極８０の他端部８２は、中心電極１３の先端面１６よりも先端側に位置する。一端部８１は溶接部（図示せず）により主体金具２０に接合されている。

接地電極８０は、座繰り部７３に固定される固定部８３と、固定部８３から主体金具２０の内周面２７を超えて延びる延伸部８４と、を備えている。延伸部８４の端部は接地電極８０の他端部８２に等しい。延伸部８４の側面は平面８６を含む。平面８６は軸線方向の後端側を向く。平面８６と中心電極１３の先端面１６とが対向し、軸線方向に沿う火花ギャップ８７が形成される。

図７（ａ）は図６のＶＩＩａ－ＶＩＩａ線におけるスパークプラグ７０の断面図である。貫通孔７１の座繰り部７３は断面が円形である。接地電極８０の固定部８３は断面が円形の円板形状（円錐状）であり、固定部８３は座繰り部７３にはまり合う。固定部８３は、固定部８３の断面の中心を通る軸Ｃであって軸線Ｏに垂直な軸Ｃに対して回転対称性をもつ。

図７（ｂ）は図６のＶＩＩｂ－ＶＩＩｂ線におけるスパークプラグ７０の断面図である。貫通孔７１の貫通部７４に、延伸部８４の一部がはまり合う。本実施形態では、貫通部７４は、断面が優弧からなる半円筒面７５、及び、半円筒面７５をつなぐ平面７６からなる。貫通部７４は、先端に平面７６が設けられている。平面７６は後端側を向く面であり、本実施形態では、平面７６は軸線Ｏに垂直な面である。貫通部７４の断面は、軸Ｃ及び軸線Ｏを含む平面に対して線対称である。

接地電極８０の延伸部８４の一端部は、円柱８４ａを半割にした形状であり、貫通部７４にはまり合う。延伸部８４には、先端側を向く平面８５が設けられている。延伸部８４の平面８５は、貫通部７４の平面７６と向かい合っている。

図７（ｃ）は図６のＶＩＩｃ－ＶＩＩｃ線における軸線Ｏを含み軸Ｃに垂直なスパークプラグ７０の断面図である。延伸部８４には、接地電極８０の他端部８２に、軸線Ｏと交わる平面８６が設けられている。平面８６は後端側を向く面であり、平面８５の反対側に設けられている。軸Ｃに沿う平面８６の長さは、軸Ｃに沿う平面８５の長さよりも短い。軸Ｃに垂直な断面における平面８６の長さ（円柱８４ａの一部を円弧とする弦の長さ）は、軸Ｃに垂直な断面における平面８５の長さ（円柱８４ａの一部を円弧とする弦の長さ）よりも短い。

スパークプラグ７０の製造工程において、他端部８２から主体金具２０の貫通孔７１に接地電極８０が入るときに、貫通部７４の平面７６に延伸部８４の平面８５が面するような向きでないと、延伸部８４は貫通部７４に入れない。即ち貫通部７４に延伸部８４が配置されるときに、延伸部８４の平面８６が後端側を向くように、貫通部７４は延伸部８４の向きを制限する。貫通部７４は、平面８６の垂直面Ｐと軸線Ｏとのなす角が９０°未満、好ましくは４５°以下、より好ましくは５°以下になるように延伸部８４の向きを制限する。

これにより接地電極８０の平面８６と中心電極１３の先端面１６との間に火花ギャップ８７が形成される。よって接地電極８０の延伸部８４の円筒面が中心電極１３の先端面１６に対向する場合に比べ、放電による延伸部８４の消耗を低減できる。よって火花ギャップ８７が早期に拡大しないようにできる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば主体金具２０の底部２４や接地電極４０，６０，８０の形状などは適宜設定できる。

実施形態では、主体金具２０の先端が底部２４で塞がれている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。底部２４を省略して副室２５を設けない構造にすることは当然可能である。この場合にも中心電極１３と接地電極４０，６０，８０との間の放電により火花ギャップ４６，６６，８７に火炎核が生成される。火炎核が成長すると燃焼室内の燃料ガスが燃焼する。接地電極４０，６０，８０の平面４５，６５，８６と中心電極１３の先端面１６との間に火花ギャップ４６，６６，８７が形成されるので、接地電極４０，６０，８０の円筒面に火花ギャップを設ける場合に比べ、放電による延伸部４４，６４，８４の消耗を低減できる。

実施形態では、母材１４に放電部材１５が接続されている中心電極１３について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。放電部材１５を省略することは当然可能である。放電部材１５が省略された場合には、中心電極１３の先端面は、母材１４の先端面のことをいう。

実施形態では、接地電極４０，６０，８０の一端部４１，６１，８１を保持する貫通孔２９，５１，７１が、主体金具２０のおねじ２２の位置に設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、円筒部２１のうちおねじ２２よりも先端側の部位に、接地電極の一端部を保持する貫通孔を設けることは当然可能である。また、主体金具２０の先端が底部２４で塞がれている場合には、接地電極の一端部を保持する貫通孔を底部２４に設けることは当然可能である。

実施形態では、貫通部３３，５５，７４に設けられた平面３４，５６，７６と、延伸部４４，６４，８４に設けられた平面４５，６５，８５と、が関係して、接地電極４０，６０，８０の延伸部４４，６４，８４の向き（軸Ｃの周りの延伸部の角度）を、平面４５，６５，８６が後端側を向くように貫通部３３，５５，７４が制限する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。貫通部および延伸部に、互いに関係する凹凸を設け、接地電極４０，６０，８０の延伸部４４，６４，８４の向きを貫通部が制限することは当然可能である。

第１実施形態では断面が矩形の延伸部４４について説明し、第２実施形態では断面が半円形の延伸部６４について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。延伸部４４，６４の側面に、中心電極１３の先端面１６との間が火花ギャップとなる平面４５，６５を設定できれば、他の断面形状の延伸部を採用することは当然可能である。延伸部の他の断面形状としては、三角形、五角形などの多角形が挙げられる。延伸部４４，６４，８４の平面４５，６５，８６の縁に丸みを付したり面取りを施したりすることは当然可能である。

第２実施形態では、接地電極６０の延伸部６４の断面が半円形であって、延伸部６４の平面６５が、固定部６３の断面の外形線６３ａの中心を含むように設定される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。延伸部６４の断面の外形線の円弧６４ａが劣弧や優弧になるように延伸部６４の形状を設定することは当然可能である。

第１実施形態および第２実施形態では、接地電極４０，６０の固定部４３，６３の形状が円柱状の場合について説明し、第３実施形態では、接地電極８０の固定部８３の形状が円錐状の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接地電極４０，６０の固定部４３，６３を円錐状にしたり、接地電極８０の固定部８３を円柱状にしたりすることは当然可能である。

実施形態では、主体金具２０の底部２４が円筒部２１に溶接されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。円筒部２１に底部２４を溶接する代わりに、先端が閉じた筒状部材を準備し、これを円筒部２１に接続して副室２５を形成することは当然可能である。筒状部材には、例えばおねじ２２に結合するめねじが内周面に形成されている。筒状部材の外周面には、エンジン（図示せず）のねじ穴に結合するおねじが形成されている。筒状部材のめねじをおねじ２２に結合することにより、主体金具２０の先端が塞がれる。筒状部材に噴孔２６が形成される。

なお、筒状部材を円筒部２１に接続して主体金具２０を有底筒状体にする手段は、筒状部材の内周面のめねじを、おねじ２２に結合するものに限らない。他の手段によって筒状部材を円筒部２１に接続することは当然可能である。他の手段としては、例えば筒状部材と座部２３とを溶接等によって接合するものが挙げられる。筒状部材は、例えばニッケル基合金やステンレス鋼等の金属材料や窒化ケイ素等のセラミックスにより形成できる。

１０，５０，７０ スパークプラグ
１３ 中心電極
１６ 中心電極の先端面
２０ 主体金具
２６ 噴孔
２７ 主体金具の内周面
２９，５１，７１ 貫通孔
３０，５２，７２ 凹み
３１，５３，７３ 座繰り部
３３，５５，７４ 貫通部
３４，５６ 平面
４０，６０，８０ 接地電極
４１，６１，８１ 一端部
４２，６２，８２ 他端部
４３，６３，８３ 固定部
４４，６４，８４ 延伸部
４５，６５，８６ 平面
４６，６６，８７ 火花ギャップ
Ｏ 軸線
Ｐ 垂直面

Claims (7)

1. 軸線方向に延びる中心電極と、
   前記中心電極を絶縁保持し、厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた筒状の主体金具と、
   前記軸線方向に交わる方向に延び、一端部が前記貫通孔に保持され、他端部が前記中心電極より前記軸線方向の先端側に位置し、前記中心電極の先端面との間に火花ギャップを設ける接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
   前記貫通孔は、外周側に設けられた円形の座繰り部と、前記座繰り部から前記主体金具の内周面まで延びる貫通部と、を備え、
   前記接地電極は、前記座繰り部に固定される円板形状の固定部と、前記固定部の一方の面から、前記中心電極の先端面と前記軸線方向に対向する位置まで延びる延伸部と、を備え、
   前記延伸部の側面には、前記中心電極の先端面と前記軸線方向に対向する平面が設けられ、
   前記貫通部は、前記延伸部の前記平面が前記軸線方向の後端側を向くように制限するスパークプラグ。
2. 前記貫通部は、前記平面の垂直面と前記軸線とのなす角が９０°未満になるように前記延伸部の向きを制限する請求項１記載のスパークプラグ。
3. 前記貫通部は、前記平面の垂直面と前記軸線とのなす角が４５°以下になるように前記延伸部の向きを制限する請求項１記載のスパークプラグ。
4. 前記貫通部は、前記平面の垂直面と前記軸線とのなす角が５°以下になるように前記延伸部の向きを制限する請求項１記載のスパークプラグ。
5. 前記貫通部は、後端側に設けられた平面を含む請求項１から４のいずれかに記載のスパークプラグ。
6. 前記貫通孔は、前記座繰り部より直径が大きい凹みを有し、
   前記凹みは前記主体金具の外周面につながり、前記座繰り部は前記凹みの底につながっている請求項１から５のいずれかに記載のスパークプラグ。
7. 前記主体金具は、前記軸線方向の先端側が閉塞する有底筒状体であり、
   前記貫通孔とは異なる孔であって、厚さ方向に貫通する噴孔を有する請求項１から６のいずれかに記載のスパークプラグ。

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