JP7490507B2 - Spark plug - Google Patents

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Description

本明細書によって開示される技術は、スパークプラグに関する。 The technology disclosed in this specification relates to spark plugs.

スパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、絶縁体の内部に保持される中心電極とを備える。中心電極は、軸孔に設けられた段部に支持される鍔部と、鍔部から先端側に延びる軸部と、鍔部から後端側に延びる頭部とを備えている。軸孔の内部において、頭部と鍔部との周囲にはシール部材が充填されており、このシール部材により中心電極が軸孔内に固定されている。この種のスパークプラグにおいて、中心電極の頭部が、鍔部から離れるほど径が大きくなる拡径形状を有している場合がある(特許文献1参照)。 The spark plug comprises an insulator having an axial hole, and a center electrode held inside the insulator. The center electrode comprises a flange supported on a step provided in the axial hole, a shaft extending from the flange toward the tip end, and a head extending from the flange toward the rear end. Inside the axial hole, a seal material is filled around the head and flange, and the center electrode is fixed inside the axial hole by this seal material. In this type of spark plug, the head of the center electrode may have an expanding shape in which the diameter increases the further it is from the flange (see Patent Document 1).

燃焼室内で混合気が燃焼する際には、燃焼圧により、中心電極に対して軸線方向(軸線が延びる方向)への圧力が加わる。これにより、シール部材の固着力が低下し、中心電極にがたつき(緩み)が生じることがある。頭部が上記のような拡径形状を有していると、中心電極が軸線方向の後端側へ動くことが抑制されるため、中心電極の緩みを抑制することができる。 When the air-fuel mixture burns in the combustion chamber, the combustion pressure exerts axial pressure (the direction in which the axis extends) on the center electrode. This can reduce the adhesive strength of the sealing member and cause the center electrode to wobble (loosen). If the head has an expanded diameter shape as described above, the center electrode is prevented from moving axially toward the rear end, which can prevent the center electrode from loosening.

特開平5-343157号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-343157

上記のように中心電極の頭部が拡径形状を有している場合には、鍔部の表面と頭部の表面とで形成される角部が鋭角をなしている。このため、スパークプラグの製造工程において、この角部にシール部材が充分に行き渡らず、頭部の周囲に空隙が生じてしまうことが懸念される。また、拡径形状の先端部に応力が集中しやすくなるため、シール部材が破壊されることが懸念される。このような事態が生じると、中心電極の緩みの抑制効果が限定的となってしまうおそれがある。 When the head of the center electrode has an expanded diameter shape as described above, the corner formed by the surface of the flange and the surface of the head forms an acute angle. For this reason, there is a concern that during the manufacturing process of the spark plug, the sealing material will not spread sufficiently to this corner, resulting in a gap around the head. In addition, there is a concern that the sealing material will be destroyed because stress is likely to concentrate at the tip of the expanded diameter shape. If such a situation occurs, there is a risk that the effect of suppressing loosening of the center electrode will be limited.

本明細書によって開示されるスパークプラグは、軸線方向に延びる軸孔が形成された絶縁体と、前記軸孔の前記軸線方向の先端側に配置された中心電極と、を備え、前記軸孔は、前記軸線方向の先端側から順に、第1内径部と、前記軸線方向の後端側に向かうにつれて内径が大きくなる段部と、前記第1内径部より内径の大きい第2内径部と、を有し、前記中心電極は、先端が前記段部に支持される鍔部と、前記鍔部から前記軸線方向の後端側に延びて前記第2内径部に配置される頭部と、前記鍔部から前記軸線方向の先端側に延びて前記第1内径部に配置される軸部と、を有し、前記軸孔の内部において前記鍔部と前記頭部との周囲に充填される導電性シール部材を備えるスパークプラグであって、前記頭部は、前記鍔部に連なる円柱状の円柱部と、前記円柱部に連なり、前記鍔部から離れるほど外径が大きくなる拡径部とを備え、前記中心電極は、前記鍔部の表面と前記円柱部の表面とが滑らかに接続される。 The spark plug disclosed in this specification comprises an insulator having an axial hole extending in the axial direction, and a center electrode disposed on the axial tip side of the axial hole, the axial hole having, in order from the axial tip side, a first inner diameter portion, a step portion whose inner diameter increases toward the axial rear end side, and a second inner diameter portion whose inner diameter is larger than that of the first inner diameter portion, and the center electrode has a flange portion whose tip is supported by the step portion, and a second inner diameter portion which extends from the flange portion to the axial rear end side and is supported by the flange portion. A spark plug having a head portion disposed in the second inner diameter portion, and a shaft portion extending from the flange portion toward the tip side in the axial direction and disposed in the first inner diameter portion, and a conductive seal material filled around the flange portion and the head portion inside the shaft hole, the head portion having a cylindrical column portion connected to the flange portion, and an enlarged diameter portion connected to the cylindrical portion and having an outer diameter that increases with distance from the flange portion, and the center electrode has a smooth connection between the surface of the flange portion and the surface of the cylindrical portion.

本明細書によって開示されるスパークプラグによれば、中心電極の緩みを抑制し、着火性能の低下を回避することができる。 The spark plug disclosed in this specification can suppress loosening of the center electrode and avoid a decrease in ignition performance.

実施形態のスパークプラグの断面図である。1 is a cross-sectional view of a spark plug according to an embodiment. 実施形態のスパークプラグの部分拡大断面図である。1 is a partially enlarged cross-sectional view of a spark plug according to an embodiment of the present invention. 実施形態のスパークプラグの製造工程において、拡径部が形成される前の状態を示す部分拡大断面図である。4 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state before an enlarged diameter portion is formed in a manufacturing process of the spark plug according to the embodiment. FIG.

[実施形態の概要]
(1)本明細書によって開示されるスパークプラグは、軸線方向に延びる軸孔が形成された絶縁体と、前記軸孔の前記軸線方向の先端側に配置された中心電極と、を備え、前記軸孔は、前記軸線方向の先端側から順に、第1内径部と、前記軸線方向の後端側に向かうにつれて内径が大きくなる段部と、前記第1内径部より内径の大きい第2内径部と、を有し、前記中心電極は、先端が前記段部に支持される鍔部と、前記鍔部から前記軸線方向の後端側に延びて前記第2内径部に配置される頭部と、前記鍔部から前記軸線方向の先端側に延びて前記第1内径部に配置される軸部と、を有し、前記軸孔の内部において前記鍔部と前記頭部との周囲に充填される導電性シール部材を備えるスパークプラグであって、前記頭部は、前記鍔部に連なる円柱状の円柱部と、前記円柱部に連なり、前記鍔部から離れるほど外径が大きくなる拡径部とを備え、前記中心電極は、前記鍔部の表面と前記円柱部の表面とが滑らかに接続される。
[Overview of the embodiment]
(1) A spark plug disclosed in this specification includes an insulator having an axial hole extending in an axial direction, and a center electrode disposed on a tip side of the axial hole in the axial direction, the axial hole having, in order from the tip side in the axial direction, a first inner diameter portion, a step portion whose inner diameter becomes larger toward a rear end side in the axial direction, and a second inner diameter portion whose inner diameter is larger than that of the first inner diameter portion, and the center electrode has a flange portion whose tip is supported by the step portion, and a front end portion extending from the flange portion to the rear end side in the axial direction. a spark plug having a head disposed in the second inner diameter portion, and a shaft portion extending from the flange portion toward the tip side in the axial direction and disposed in the first inner diameter portion, and having a conductive sealing material filled around the flange portion and the head inside the axial hole, wherein the head has a cylindrical portion connected to the flange portion, and an enlarged diameter portion connected to the cylindrical portion and having an outer diameter that increases with increasing distance from the flange portion, and the center electrode has a surface of the flange portion and a surface of the cylindrical portion that are smoothly connected to each other.

上記の構成によれば、従来の構成と比較して、鍔部と頭部との周囲に導線性シール部材を充分に行き渡らせることができ、特に、鍔部の表面と頭部の外周面とで形成される角部に空隙が発生することを回避することができる。また、円柱部においては、熱膨張による力が径方向にしか伝わらず、円柱部の周囲に均等に分散されるため、拡径部の後端部への応力集中を緩和することができる。これらにより、中心電極の緩みを抑制し、着火性能の低下を回避することができる。 Compared to conventional configurations, the above configuration allows the conductive seal material to be spread sufficiently around the flange and head, and in particular prevents gaps from occurring at the corner formed by the surface of the flange and the outer circumferential surface of the head. Furthermore, in the cylindrical portion, the force caused by thermal expansion is transmitted only in the radial direction and is evenly distributed around the cylindrical portion, so stress concentration at the rear end of the enlarged diameter portion can be mitigated. As a result, loosening of the center electrode can be suppressed and a decrease in ignition performance can be avoided.

(2)上記(1)のスパークプラグにおいて、前記第2内径部の内径が3.1mm以下であっても構わない。また、上記(1)のスパークプラグにおいて、前記円柱部の前記軸線方向における長さが1.9mm以下であっても構わない。 (2) In the spark plug of (1) above, the inner diameter of the second inner diameter portion may be 3.1 mm or less. Also, in the spark plug of (1) above, the length of the cylindrical portion in the axial direction may be 1.9 mm or less.

近年、車両の内燃機関には小型化、小排気量化が求められている。これに伴ってスパークプラグにも小型化が要求され、中心電極も小型化、小径化されている。このため、中心電極を固着するために重要な因子の1つである中心電極の表面積が小さくなり、中心電極の緩みの問題が顕著となる。このような小型で細径の中心電極が用いられるスパークプラグにおいて、上記の構成を好適に適用することができる。 In recent years, there has been a demand for vehicle internal combustion engines to be smaller and have smaller displacements. This has resulted in a demand for smaller spark plugs, and the center electrodes have also become smaller and smaller in diameter. This has resulted in a smaller surface area of the center electrode, which is one of the important factors for fastening the center electrode, and the problem of loosening of the center electrode has become more pronounced. The above configuration can be suitably applied to spark plugs that use such small, thin-diameter center electrodes.

[実施形態の詳細]
本明細書によって開示される技術の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment]
Specific examples of the technology disclosed in this specification will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these examples, but is defined by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

<スパークプラグ1の全体構成>
実施形態1を、図1から図3を参照しつつ説明する。スパークプラグ1は内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられ、内燃機関の燃焼室内の混合気に着火するために用いられる。スパークプラグ1は、図1に示すように、絶縁体10と、主体金具20と、中心電極30と、端子金具40と、抵抗体50と、導電性シール部材(以下、「シール部材」と略記する)60、70と、接地電極80とを備える。図1の一点破線は、スパークプラグ1の軸線AXを示している。以下の説明では、軸線AXと平行な方向(図1の上下方向)を「軸線方向」という。また、図1における下側を軸線方向の先端側といい、図1における上側を軸線方向の後端側という。
<Overall configuration of spark plug 1>
A first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 3. The spark plug 1 is attached to a cylinder head of an internal combustion engine and is used to ignite a mixture gas in a combustion chamber of the internal combustion engine. As shown in Fig. 1, the spark plug 1 includes an insulator 10, a metal shell 20, a center electrode 30, a terminal metal fitting 40, a resistor 50, conductive seal members (hereinafter abbreviated as "seal members") 60, 70, and a ground electrode 80. The dashed line in Fig. 1 indicates the axis AX of the spark plug 1. In the following description, the direction parallel to the axis AX (the vertical direction in Fig. 1) is referred to as the "axial direction". The lower side in Fig. 1 is referred to as the leading end side in the axial direction, and the upper side in Fig. 1 is referred to as the rear end side in the axial direction.

<絶縁体10>
絶縁体10は、図1に示すように、軸線AXに沿って延びる円筒状の部材であって、軸線方向に延びる軸孔11を有する。絶縁体10は、例えば、アルミナ等のセラミックスを用いて形成されている。軸孔11は、軸線方向の先端側から順に、第1内径部12と、この第1内径部12に連なり、軸線方向の後端側に向かうにつれて内径が大きくなる段部13と、段部13に連なり、第1内径部12より内径の大きい第2内径部14と、を有している。
<Insulator 10>
1, the insulator 10 is a cylindrical member extending along the axis AX and has an axial hole 11 extending in the axial direction. The insulator 10 is formed using ceramics such as alumina. The axial hole 11 has, in order from the tip end side in the axial direction, a first inner diameter portion 12, a step portion 13 connected to the first inner diameter portion 12 and having an inner diameter increasing toward the rear end side in the axial direction, and a second inner diameter portion 14 connected to the step portion 13 and having an inner diameter larger than that of the first inner diameter portion 12.

<主体金具20>
主体金具20は、スパークプラグ1をシリンダヘッドに取り付ける際に利用される部材である。この主体金具20は、図1に示すように、全体として軸線方向に延びた円筒形状をなし、導電性の金属材料(例えば、低炭素鋼材)によって構成される。
<Metal shell 20>
The metal shell 20 is a member used when mounting the spark plug 1 to a cylinder head. As shown in Fig. 1, the metal shell 20 has an overall cylindrical shape extending in the axial direction, and is made of a conductive metal material (e.g., low carbon steel).

主体金具20は、図1に示すように、内部に軸線方向に貫通する通し孔21を備えており、その通し孔21に挿通される形で、絶縁体10が主体金具20の内部で保持される。絶縁体10の後端は、主体金具20の後端から外側(図1の上側)へ突出している。絶縁体10の先端部は、主体金具20の先端から外側(図1の下側)へ突出している。 As shown in FIG. 1, the metal shell 20 has a through hole 21 that penetrates the inside in the axial direction, and the insulator 10 is held inside the metal shell 20 by being inserted into the through hole 21. The rear end of the insulator 10 protrudes outward (upper side in FIG. 1) from the rear end of the metal shell 20. The front end of the insulator 10 protrudes outward (lower side in FIG. 1) from the front end of the metal shell 20.

<中心電極30>
中心電極30は、図1に示すように、軸線方向に延びる棒状の中心電極本体31と、その中心電極本体31の先端に取り付けられる円柱状のチップ32とを備えている。中心電極本体31は、その先端部が絶縁体10の外部に露出するように、絶縁体10の軸孔11の先端側に保持されている。中心電極本体31は、ニッケル(Ni)又はニッケルを最も多く含むニッケル基合金(例えば、NCF600、NCF601等)によって構成される。なお、中心電極本体31は、ニッケル又はニッケル基合金製からなる外層部(母材)と、その外層部に埋設された芯部とを含む2層構造であってもよい。その場合、芯部は、外層部よりも熱伝導性に優れる銅(Cu)又は銅を最も多く含む銅基合金から形成されることが好ましい。チップ32は、例えば白金やイリジウムなどの貴金属を主成分とする。なお、チップ32は省略可能である。
<Center electrode 30>
As shown in FIG. 1, the center electrode 30 includes a rod-shaped center electrode body 31 extending in the axial direction and a cylindrical tip 32 attached to the tip of the center electrode body 31. The center electrode body 31 is held on the tip side of the axial hole 11 of the insulator 10 so that its tip is exposed to the outside of the insulator 10. The center electrode body 31 is made of nickel (Ni) or a nickel-based alloy containing the most nickel (e.g., NCF600, NCF601, etc.). The center electrode body 31 may have a two-layer structure including an outer layer (base material) made of nickel or a nickel-based alloy and a core embedded in the outer layer. In that case, the core is preferably made of copper (Cu) or a copper-based alloy containing the most copper, which has better thermal conductivity than the outer layer. The tip 32 is mainly composed of a precious metal such as platinum or iridium. The tip 32 can be omitted.

中心電極本体31は、図2に示すように、鍔部33と、鍔部33からそれぞれ延びる頭部34と軸部35とを備えている。鍔部33は、第1内径部12の内径よりも大きく、第2内径部14の内径よりも小さい外径を有する略円板状である。頭部34は、鍔部33から軸線方向の後端側に延びている。軸部35は、鍔部33の外径よりも小さい外径を有する細長い丸棒状をなし、鍔部33から軸線方向の先端側に延びている。鍔部33は、先端側(図1および図2の下側)の面が段部13の内周面に突き当たることによって支持されている。鍔部33のうち先端側の一部は段部13に配置され、残りの大部分は第2内径部14内に配置されている。頭部34は、第2内径部14内に配置されている。軸部35は、絶縁体10の外部に露出する先端部を除く大部分が、第1内径部12内に配置されている。 As shown in FIG. 2, the center electrode body 31 includes a flange 33, a head 34, and a shaft 35 extending from the flange 33. The flange 33 is generally disc-shaped with an outer diameter larger than the inner diameter of the first inner diameter portion 12 and smaller than the inner diameter of the second inner diameter portion 14. The head 34 extends from the flange 33 to the rear end side in the axial direction. The shaft 35 is an elongated round rod-shaped with an outer diameter smaller than the outer diameter of the flange 33, and extends from the flange 33 to the tip side in the axial direction. The flange 33 is supported by the surface on the tip side (lower side in FIGS. 1 and 2) abutting against the inner peripheral surface of the step portion 13. A part of the flange 33 on the tip side is disposed in the step portion 13, and the remaining majority is disposed in the second inner diameter portion 14. The head 34 is disposed in the second inner diameter portion 14. Most of the shaft 35 is disposed within the first inner diameter portion 12, except for the tip portion that is exposed to the outside of the insulator 10.

頭部34は、鍔部33に連なる円柱部36と、円柱部36に連なる拡径部37とを備えている。円柱部36は、全長にわたって外径が一定な円柱状をなしており、鍔部33から軸線方向の後端側に延びている。拡径部37は、円柱部36から軸線方向の後端側に延びており、鍔部33から離れるほど外径が大きくなる円錐台形をなしている。鍔部33の表面と円柱部36の表面との接続部分38は、全周にわたって、滑らかな曲面状となっている。つまり、鍔部33の表面と円柱部36の表面とは、滑らかに接続されている。 The head 34 has a cylindrical section 36 connected to the flange 33, and an expanded diameter section 37 connected to the cylindrical section 36. The cylindrical section 36 is cylindrical with a constant outer diameter over its entire length, and extends from the flange 33 to the rear end in the axial direction. The expanded diameter section 37 extends from the cylindrical section 36 to the rear end in the axial direction, and has a truncated cone shape with an outer diameter that increases the farther it is from the flange 33. The connection portion 38 between the surface of the flange 33 and the surface of the cylindrical section 36 is smoothly curved over the entire circumference. In other words, the surface of the flange 33 and the surface of the cylindrical section 36 are smoothly connected.

<端子金具40>
端子金具40は、図1に示すように、軸線方向に延びる棒状の部材であり、その後端部が絶縁体10の外部に露出するように、絶縁体10の軸孔11の後端側に保持されている。端子金具40は、軸孔11内において、中心電極30よりも後端側に配置されている。端子金具40は、導電性の金属材料(例えば、低炭素鋼)で構成される。端子金具40の表面には、防食等の目的でニッケル等のメッキが施されてもよい。端子金具40は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部41と、鍔部41よりも後端側に位置する端子接続部42と、鍔部41よりも先端側の脚部43と、を備えている。脚部43は、絶縁体10の軸孔11に挿入されている。端子接続部42は、絶縁体10よりも後端側に露出している。端子接続部42には、図示しない高圧ケーブルが接続されたプラグキャップが装着され、放電を発生するための高電圧が印加される。
<Terminal metal fitting 40>
As shown in FIG. 1, the terminal fitting 40 is a rod-shaped member extending in the axial direction, and is held at the rear end side of the axial hole 11 of the insulator 10 so that the rear end is exposed to the outside of the insulator 10. The terminal fitting 40 is arranged in the axial hole 11 on the rear end side of the center electrode 30. The terminal fitting 40 is made of a conductive metal material (e.g., low carbon steel). The surface of the terminal fitting 40 may be plated with nickel or the like for the purpose of corrosion prevention or the like. The terminal fitting 40 includes a flange portion 41 formed at a predetermined position in the axial direction, a terminal connection portion 42 located on the rear end side of the flange portion 41, and a leg portion 43 located on the tip side of the flange portion 41. The leg portion 43 is inserted into the axial hole 11 of the insulator 10. The terminal connection portion 42 is exposed on the rear end side of the insulator 10. A plug cap to which a high-voltage cable (not shown) is connected is attached to the terminal connection portion 42, and a high voltage for generating a discharge is applied thereto.

<抵抗体50>
抵抗体50は、図1に示すように、絶縁体10の軸孔11内において、端子金具40の先端と中心電極30の後端との間に配置される。抵抗体50は、例えば、1kΩ以上の抵抗値(例えば、5kΩ)を有し、火花発生時の電波ノイズを低減する機能等を備えている。
<Resistor 50>
1, the resistor 50 is disposed in the axial hole 11 of the insulator 10 between the tip of the terminal fitting 40 and the rear end of the center electrode 30. The resistor 50 has a resistance value of, for example, 1 kΩ or more (for example, 5 kΩ) and has a function of reducing radio noise when a spark occurs.

<シール部材60、70>
軸孔11における抵抗体50の先端と中心電極30の後端との間には、導電性を有するシール部材60が配置されている。シール部材60は、軸孔11の内部において鍔部33と頭部34との周囲に充填されており、頭部34の全体と、鍔部33のうち頭部34側の一部が、シール部材60に埋設されている。また、軸孔11における抵抗体50の後端と端子金具40の先端との間には、導電性を有するシール部材70が配置されている。シール部材60、70は、導電性を有する材料、例えば、金属粒子(Cu、Feなど)と、B-SiO系等のガラス粒子とを含む組成物で形成されている。
<Sealing members 60, 70>
A conductive seal member 60 is disposed between the tip of the resistor 50 and the rear end of the center electrode 30 in the axial hole 11. The seal member 60 fills the periphery of the flange 33 and the head 34 inside the axial hole 11, and the entire head 34 and a part of the flange 33 on the head 34 side are embedded in the seal member 60. A conductive seal member 70 is disposed between the rear end of the resistor 50 and the tip of the terminal metal fitting 40 in the axial hole 11. The seal members 60, 70 are formed of a conductive material, for example, a composition containing metal particles (Cu, Fe, etc.) and glass particles such as B 2 O 3 -SiO 2 .

<接地電極80>
接地電極80は、全体的には途中で略L字状に折れ曲がった形状を有し、その後端が主体金具20の先端に接合される。そして、その先端部が中心電極30の先端にあるチップ32と間隔を保ちつつ対向するように配される。接地電極80と主体金具20とは、例えば、互いに抵抗溶接、レーザ溶接等によって接合される。これにより、接地電極80と主体金具20とは、互いに電気的に接続される。接地電極80は、例えば、ニッケル又はニッケル基合金からなる。
<Ground electrode 80>
The ground electrode 80 has an overall shape that is bent into a substantially L-shape, and its rear end is joined to the tip of the metallic shell 20. The tip is disposed so as to face the tip 32 at the tip of the center electrode 30 while maintaining a gap therebetween. The ground electrode 80 and the metallic shell 20 are joined to each other by, for example, resistance welding, laser welding, or the like. As a result, the ground electrode 80 and the metallic shell 20 are electrically connected to each other. The ground electrode 80 is made of, for example, nickel or a nickel-based alloy.

中心電極30の先端にあるチップ32と、接地電極80の先端部との間には、隙間があり、中心電極30と接地電極80との間に高電圧が印加されると、その隙間において、概ね軸線AXに沿った形で、火花放電が発生する。 There is a gap between the tip 32 at the tip of the center electrode 30 and the tip of the ground electrode 80, and when a high voltage is applied between the center electrode 30 and the ground electrode 80, a spark discharge occurs in the gap, generally along the axis AX.

<スパークプラグ1の製造工程>
上記の構成のスパークプラグ1の製造工程の一例を、以下に説明する。まず、中心電極本体31となる電極基材100を準備する。電極基材100は、図3に示すように、中心電極本体31と同様に鍔部33と軸部35とを備えているとともに、ストレート部101を備えている。ストレート部101は、全長にわたって外径が一定の円柱状をなし、鍔部33から軸部35と反対方向に延びている。また、ストレート部101の後端側の面には窪みが形成されている。この電極基材100を、軸孔11の内部に第2内径部14側(図3の上側)から挿入する。鍔部33が段部13の内周面に支持され、ストレート部101が第2内径部14内に配置され、軸部35が第1内径部12内に配置される。
<Manufacturing process of spark plug 1>
An example of a manufacturing process of the spark plug 1 having the above-mentioned configuration will be described below. First, an electrode base material 100 that will become the center electrode body 31 is prepared. As shown in FIG. 3, the electrode base material 100 includes a flange portion 33 and a shaft portion 35, similar to the center electrode body 31, and also includes a straight portion 101. The straight portion 101 has a cylindrical shape with a constant outer diameter over its entire length, and extends from the flange portion 33 in the opposite direction to the shaft portion 35. A recess is formed in the surface on the rear end side of the straight portion 101. The electrode base material 100 is inserted into the axial hole 11 from the second inner diameter portion 14 side (upper side in FIG. 3). The flange portion 33 is supported by the inner peripheral surface of the step portion 13, the straight portion 101 is disposed in the second inner diameter portion 14, and the shaft portion 35 is disposed in the first inner diameter portion 12.

次に、プレスピン(図示せず)を軸孔11内に挿入し、軸孔11内に配置されたストレート部101の後端部をプレスする。ストレート部101の後端部は、後端面に窪みが形成されているため、適度な荷重のプレスによって潰されるように変形され、拡径部37となる。ストレート部101のうち変形されなかった鍔部33側の部分は、円柱部36となる。このようにして、中心電極本体31が形成される。 Next, a press pin (not shown) is inserted into the axial hole 11 to press the rear end of the straight portion 101 disposed in the axial hole 11. The rear end of the straight portion 101 has a recess formed in the rear end face, so it is crushed and deformed by pressing with an appropriate load, becoming the enlarged diameter portion 37. The portion of the straight portion 101 on the flange portion 33 side that has not been deformed becomes the cylindrical portion 36. In this manner, the center electrode body 31 is formed.

中心電極本体31の形成後、シール部材60の原料粉末を、第2内径部14側から軸孔11の内部に注ぎ入れ、鍔部33と頭部34との周りに充填する。次いで、プレスピンを用いて、充填されたシール部材60の原料粉末を予備圧縮する。 After the center electrode body 31 is formed, the raw material powder of the sealing member 60 is poured into the inside of the axial hole 11 from the second inner diameter portion 14 side and filled around the flange portion 33 and the head portion 34. Next, a press pin is used to pre-compress the filled raw material powder of the sealing member 60.

予備圧縮後のシール部材60の原料粉末の上に、抵抗体50の原料粉末を充填し、予備圧縮する。次いで、予備圧縮後の抵抗体50の原料粉末の上に、シール部材70の原料粉末を充填し、予備圧縮する。 The raw powder of the resistor 50 is filled on top of the raw powder of the pre-compressed sealing member 60, and pre-compressed. Next, the raw powder of the sealing member 70 is filled on top of the raw powder of the pre-compressed resistor 50, and pre-compressed.

次に、端子金具40を軸孔11の内部に第2内径部14側から挿入する。端子金具40が挿入された絶縁体10を電気炉内に設置し、シール部材60、70および抵抗体50の原料粉末を端子金具40により圧縮しつつ、加熱する。各原料粉末が圧縮・焼結され、シール部材60、70および抵抗体50が形成される。 Next, the terminal fitting 40 is inserted into the axial hole 11 from the second inner diameter portion 14 side. The insulator 10 with the terminal fitting 40 inserted is placed in an electric furnace, and the raw material powders of the sealing members 60, 70 and resistor 50 are compressed by the terminal fitting 40 while being heated. Each raw material powder is compressed and sintered to form the sealing members 60, 70 and resistor 50.

その後、主体金具20の組み付けや接地電極80の加工等の必要な工程を施し、スパークプラグ1が完成する。 After that, the necessary steps such as assembling the metal shell 20 and machining the ground electrode 80 are carried out, and the spark plug 1 is completed.

なお、上記の製造工程では、電極基材100を軸孔11の内部に挿入した後、プレスを行って拡径部37を形成し、その後にシール部材60を充填したが、他の製造方法も採用可能である。例えば、あらかじめ拡径部37を形成した中心電極30を軸孔11の内部に挿入して、その後シール部材60を充填しても構わない。他には、電極基材100を軸孔11の内部に挿入した後、電極基材100の後端が露出する範囲でシール部材60の一部を充填し、その後プレスを行って拡径部37を形成し、そして残りのシール部材60を充填してもよい。 In the above manufacturing process, the electrode base material 100 is inserted into the axial hole 11, pressed to form the enlarged diameter portion 37, and then filled with the seal member 60. However, other manufacturing methods can be used. For example, the center electrode 30 with the enlarged diameter portion 37 formed in advance may be inserted into the axial hole 11, and then filled with the seal member 60. Alternatively, the electrode base material 100 may be inserted into the axial hole 11, and then a portion of the seal member 60 may be filled in such a manner that the rear end of the electrode base material 100 is exposed, and then pressed to form the enlarged diameter portion 37, and then the remaining seal member 60 may be filled.

<作用効果>
中心電極30と接地電極80との間に高電圧が印加されると、その隙間において、概ね軸線AXに沿った形で、火花放電が発生する。シール部材60は、中心電極30を軸孔11内に固定するとともに、抵抗体50およびシール部材70を介して中心電極30と端子金具40との導通を図っている。
<Action and effect>
When a high voltage is applied between the center electrode 30 and the ground electrode 80, a spark discharge occurs in the gap generally along the axis AX. The seal member 60 fixes the center electrode 30 in the axial hole 11 and provides electrical continuity between the center electrode 30 and the terminal fitting 40 via the resistor 50 and the seal member 70.

燃焼室内で混合気が燃焼する際には、燃焼圧により、中心電極30に対して軸線方向への圧力が加わる。これにより、シール部材60の固着力が低下し、中心電極30にがたつき(緩み)が生じることが懸念される。 When the air-fuel mixture burns in the combustion chamber, the combustion pressure exerts axial pressure on the center electrode 30. This reduces the adhesive strength of the seal member 60, which may cause the center electrode 30 to become loose.

中心電極の頭部が、鍔部から離れるほど径が大きくなる拡径形状を有していると、中心電極が軸線方向の後端側へ動くことが抑制されるため、中心電極の緩みを抑制することができる。これは、拡径形状の部分がシール部材によって軸線方向の両側から固定されるためである。また、中心電極の後端面とシール部材との接触面積が増大することにより、中心電極が燃焼圧を受けたときの、中心電極からシール部材へ作用する圧力が減少し、シール部材が圧縮されにくくなるためである。しかしながら一方で、従来の構成では、頭部の全体が拡径形状を有していることにより、鍔部の表面と頭部の外周面とで形成される角部が鋭角をなしている。このため、製造工程において、この角部にシール部材が充分に行き渡らず、空隙が生じてしまうおそれがある。このような空隙が生じると、中心電極とシール部材との固着力が低下する。また、中心電極は内燃機関からの受熱によって熱膨張する。頭部の全体が拡径形状を有していると、拡径部分の先端部に応力が集中しやすくなるため、先端部の近傍においてシール部材が破壊されるおそれがある。これらにより、拡径形状による中心電極の緩みの抑制効果が限定的となってしまうことが懸念される。 If the head of the center electrode has an expanded diameter shape in which the diameter increases as it moves away from the flange, the center electrode is prevented from moving toward the rear end in the axial direction, and the loosening of the center electrode can be prevented. This is because the expanded diameter portion is fixed from both sides in the axial direction by the seal member. In addition, the contact area between the rear end face of the center electrode and the seal member increases, so that when the center electrode is subjected to combustion pressure, the pressure acting from the center electrode to the seal member decreases, making it difficult for the seal member to be compressed. However, on the other hand, in the conventional configuration, the entire head has an expanded diameter shape, so the corner formed by the surface of the flange and the outer peripheral surface of the head forms an acute angle. Therefore, during the manufacturing process, the seal member may not be sufficiently distributed at this corner, and a gap may occur. If such a gap occurs, the adhesive strength between the center electrode and the seal member decreases. In addition, the center electrode thermally expands due to heat received from the internal combustion engine. If the entire head has an expanded diameter shape, stress is likely to concentrate at the tip of the expanded diameter portion, and the seal member may be destroyed near the tip. As a result, there is concern that the expanded diameter shape will have limited effect in preventing the center electrode from loosening.

本実施形態では、頭部34が、鍔部33に連なり、外径が一定な円柱部36と、円柱部36に連なる拡径部37とを備えている。加えて、鍔部33の表面と円柱部36の表面とは、滑らかに接続されている。このような構成によれば、従来の構成と比較して、製造工程において、鍔部33と頭部34との周囲にシール部材60を充分に行き渡らせることができ、特に、鍔部33の表面と頭部34の表面との接続部分38において、シール部材60を充分に行き渡らせることができ、中心電極30とシール部材60との固着力を確保することができる。 In this embodiment, the head 34 includes a cylindrical portion 36 that is connected to the flange 33 and has a constant outer diameter, and an expanded diameter portion 37 that is connected to the cylindrical portion 36. In addition, the surface of the flange 33 and the surface of the cylindrical portion 36 are smoothly connected. With this configuration, compared to the conventional configuration, the seal member 60 can be sufficiently spread around the flange 33 and the head 34 during the manufacturing process, and in particular, the seal member 60 can be sufficiently spread around the connection portion 38 between the surface of the flange 33 and the surface of the head 34, ensuring the adhesive force between the center electrode 30 and the seal member 60.

また、円柱部36においては、熱膨張による力が、径方向(軸線方向に対して垂直な方向)にしか伝わらず、円柱部36の周囲に均等に分散される。これにより、拡径部37の後端部への応力集中を緩和することができる。 In addition, in the cylindrical portion 36, the force due to thermal expansion is transmitted only in the radial direction (perpendicular to the axial direction) and is evenly distributed around the cylindrical portion 36. This makes it possible to reduce the concentration of stress on the rear end of the enlarged diameter portion 37.

以上により、中心電極30の緩みを抑制し、着火性能の低下を回避することができる。 This makes it possible to prevent the center electrode 30 from loosening and avoid a decrease in ignition performance.

特に、近年、車両の内燃機関には小型化、小排気量化が求められており、この要請に応えるため、過給エンジンが使用されるようになっている。過給エンジンにおいては燃焼圧が従来よりも増大する傾向にあるため、中心電極30に対する軸線方向の圧力も大きくなる。 In particular, in recent years, there has been a demand for vehicle internal combustion engines to be more compact and have smaller displacements, and to meet this demand, supercharged engines have come to be used. In supercharged engines, the combustion pressure tends to be higher than in the past, and the axial pressure on the center electrode 30 also increases.

一方、内燃機関の小型化、小排気量化に伴って、スパークプラグ1を構成する各部材は小型化、小径化されており、中心電極30も小型化、小径化されている。これにより、中心電極30の表面積が小さくなり、中心電極30とシール部材60との接触面積も小さくなる。このため、シール部材60による固着力が低下し、緩みが発生しやすくなる。このような小型で小径のスパークプラグ1において、上記の構成を好適に適用できる。より具体的には、第2内径部14の内径が3.1mm以下である場合に、上記の構成を好適に適用できる。あるいは、円柱部36の軸線方向における長さが1.9mm以下である場合に、上記の構成を好適に適用できる。なお、円柱部36の軸線方向における長さは、外径が
一定な部分における長さを指す。
On the other hand, as internal combustion engines become smaller and smaller in displacement, the components constituting the spark plug 1 are becoming smaller and smaller in diameter, and the center electrode 30 is also becoming smaller and smaller in diameter. This reduces the surface area of the center electrode 30, and the contact area between the center electrode 30 and the seal member 60. This reduces the fixing force of the seal member 60, and the seal member 60 becomes more likely to become loose. The above configuration can be suitably applied to such a small-sized, small-diameter spark plug 1. More specifically, the above configuration can be suitably applied when the inner diameter of the second inner diameter portion 14 is 3.1 mm or less. Alternatively, the above configuration can be suitably applied when the axial length of the cylindrical portion 36 is 1.9 mm or less. The axial length of the cylindrical portion 36 refers to the length of the portion with a constant outer diameter.

1:スパークプラグ
10:絶縁体
11:軸孔
12:第1内径部
13:段部
14:第2内径部
30:中心電極
33:鍔部
34:頭部
35:軸部
36:円柱部
37:拡径部
60:導電性シール部材
1: Spark plug 10: Insulator 11: Shaft hole 12: First inner diameter portion 13: Step portion 14: Second inner diameter portion 30: Center electrode 33: Flange portion 34: Head portion 35: Shaft portion 36: Cylindrical portion 37: Enlarged diameter portion 60: Conductive seal member

Claims (3)

軸線方向に延びる軸孔が形成された絶縁体と、
前記軸孔の前記軸線方向の先端側に配置された中心電極と、を備え、
前記軸孔は、前記軸線方向の先端側から順に、第1内径部と、前記軸線方向の後端側に向かうにつれて内径が大きくなる段部と、前記第1内径部より内径の大きい第2内径部と、を有し、
前記中心電極は、先端が前記段部に支持され、後端側が1段である鍔部と、前記鍔部の後端側から前記軸線方向の後端側に延びて前記第2内径部に配置される頭部と、前記鍔部の先端側から前記軸線方向の先端側に延びて前記第1内径部に配置される軸部と、を有し、
前記軸孔の内部において前記鍔部と前記頭部との周囲に充填される導電性シール部材を備えるスパークプラグであって、
前記頭部は、前記鍔部に連なり、外径が一定な円柱状をなす円柱部と、前記円柱部に連なり、前記鍔部から離れるほど外径が大きくなる拡径部とを備え、
前記中心電極は、前記鍔部の表面と前記円柱部の表面とが滑らかに接続される、スパークプラグ。
an insulator having an axial hole extending in an axial direction;
a center electrode disposed on a tip side of the axial hole in the axial direction,
the axial hole has, in order from a tip end side in the axial direction, a first inner diameter portion, a step portion whose inner diameter becomes larger toward a rear end side in the axial direction, and a second inner diameter portion whose inner diameter is larger than that of the first inner diameter portion,
the center electrode has a flange portion whose front end side is supported by the step portion and whose rear end side is one step , a head portion extending from the rear end side of the flange portion to the rear end side in the axial direction and disposed in the second inner diameter portion, and a shaft portion extending from the front end side of the flange portion to the front end side in the axial direction and disposed in the first inner diameter portion,
A spark plug including a conductive seal member that is filled around the flange and the head inside the axial hole,
The head portion includes a cylindrical portion connected to the flange portion and having a constant outer diameter , and an expanded diameter portion connected to the cylindrical portion and having an outer diameter that increases as it moves away from the flange portion,
The center electrode has a surface of the flange portion and a surface of the cylindrical portion that are smoothly connected to each other.
前記第2内径部の内径が3.1mm以下である、請求項1に記載のスパークプラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein the inner diameter of the second inner diameter portion is 3.1 mm or less. 前記円柱部の前記軸線方向における長さが1.9mm以下である、請求項1または請求項2に記載のスパークプラグ。 The spark plug according to claim 1 or 2, wherein the length of the cylindrical portion in the axial direction is 1.9 mm or less.
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