JPH11345676A

JPH11345676A - スパークプラグ

Info

Publication number: JPH11345676A
Application number: JP15499898A
Authority: JP
Inventors: Wataru Matsutani; 渉松谷
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 1999-12-14
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JP3876071B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スパークプラグをシリンダヘッド等に締付け
固定する際に、主体金具に破断等を生じにくい構造を有
するスパークプラグを提供する。【解決手段】スパークプラグにおいて、主体金具１に
形成される撓み部１ａの外周面と、これに隣接形成され
る工具係合部１ｅの端面との間に形成される第一谷状部
３０と、同じくガスシール部１ｆの端面との間に形成さ
れる第二谷状部３１との各底部を、アール面部もしくは
面取り部とした。これにより、スパークプラグ１００を
シリンダヘッド等に締め付け固定する際に、谷状部の底
部にねじりの応力が集中しにくくなり、例えば推奨値を
若干超えた締め付けトルクを作用させた場合にも、該位
置で主体金具１に切れや破断が生じにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用スパー
クプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、例えば自動車用等のガソリン
エンジンの点火に使用されるスパークプラグは、中心電
極の外側に形成された絶縁体が、そのさらに外側に形成
された主体金具により固定されている。図５に示すよう
に、従来より、このようなスパークプラグにおいて主体
金具１１０には、いわゆる六角部と称される工具係合部
１０２と、鍔状のガスシール部１０３とが形成され、両
者の間が筒状の橈み部１０１でつながれた形態となって
いる。そして、主体金具１１０は、取付ねじ部内周面に
形成されたリブ状の金具側係合部に対し、絶縁体の先端
側に形成された段付き面状の絶縁体側係合部を係合さ
せ、その状態で、絶縁体の挿入側開口部に形成されてい
る加締め突出部１０４を、絶縁体の外周面に形成された
加締め受け部に向けて加締めることにより固定されてい
た。

【０００３】このとき、橈み部１０１は、図のように座
屈して少なくとも外向きに撓む形で塑性変形し、圧縮ス
トロークを稼いで加締め力を向上させる。また、上記主
体金具１１０においては、橈み部１０１の外周面１０７
と工具係合部１０２の端面１０５及びガスシール部１０
３の端面１０６とは、Ｃ字状断面を有する溝部１１０ｋ
を形成する形となる。そして、上記外周面１０７と各端
面１０５，１０６との間には環状の谷状部１０８及び１
０９が形成される。これら谷状部は、橈み部１０１が挫
屈変形する際の変形の起点を与え、加締めをスムーズに
進行させる役割を果たす。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスパークプ
ラグの主体金具１１０においては、溝部１１０ｋの各谷
状部１０８，１０９の底部が、それぞれ鋭角状に形成さ
れていた。そのため、スパークプラグをシリンダヘッド
等に締め付け固定する際に、谷状部１０８，１０９の鋭
角状の底部頂点にねじりの応力が集中しやすく、例えば
推奨値を超えた締め付けトルクを作用させた場合等にお
いて、該位置で主体金具１１０に切れや破断が生じやす
い問題があった。

【０００５】本発明の課題は、スパークプラグをシリン
ダヘッド等に締付け固定する際に、主体金具に破断等を
生じにくい構造を有するスパークプラグを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明のスパークプラグは、軸状の
絶縁体が、筒状の主体金具に対し一方の開口部（挿入開
口部）側から軸線方向に挿入されるとともに、その外周
面に形成された絶縁体側係合部が主体金具内面側に形成
された主体金具側係合部と係合して抜け止めされる一
方、主体金具には、軸線方向中間位置に形成された橈み
部と、軸線方向においてその橈み部に対し、挿入開口部
側の端部に隣接して周方向に突設された第一鍔状部と、
同じく橈み部に対し第一鍔状部とは反対側の端部に隣接
して周方向に突設された第二鍔状部と、第一鍔状部の橈
み部とは反対側の端面内縁から軸線方向に突出する筒状
に形成され、その先端に挿入開口部が形成される加締め
突出部とが設けられ、絶縁体側係合部を主体金具側係合
部に係合させた状態で、橈み部を外向きに撓み変形させ
つつ、加締め突出部を絶縁体の外周面に形成された加締
め受け部に向けて加締めることにより、主体金具が絶縁
体に対して加締め固定されており、さらに、橈み部の外
周面と第一鍔状部の端面との間に形成される環状の第一
谷状部と、同じく第二鍔状部の端面との間に形成される
環状の第二谷状部との各底部が、アール面部もしくは面
取り部となっていることを特徴とする。

【０００７】上記本発明のスパークプラグにおいては、
その主体金具に形成される橈み部の外周面と、これに隣
接形成される第一鍔状部（例えば六角部等の工具係合
部）の端面との間に形成される第一谷状部、同じく第二
鍔状部（例えばガスシール部）の端面との間に形成され
る第二谷状部との各底部を、アール面部もしくは面取り
部とした。これにより、スパークプラグをシリンダヘッ
ド等に締め付け固定する際に、谷状部の底部にねじりの
応力が集中しにくくなり、例えば推奨値を若干超えた締
め付けトルクを作用させた場合にも、該位置で主体金具
に切れや破断が生じにくくなる。

【０００８】また、上記構成のスパークプラグにおいて
は、アール面部の曲率半径を０．２〜０．５ｍｍの範囲
とすることが望ましい。アール面部の曲率半径を上記範
囲で調整することで、谷状部での切れや破断等をより効
果的に防止することができる。曲率半径が０．２ｍｍ未
満の場合、アール面部形成の効果が小さく、プラグ取付
時等において応力集中による主体金具の破断につながる
場合がある。また、曲率半径が０．５ｍｍを超えると、
橈み部の谷状部におけるスムーズな挫屈変形の開始が阻
害される結果、より強い加締め圧力が必要となり、例え
ば橈み部を撓み変形させる前に絶縁体が割れてしまう場
合がある。なお、アール面部の曲率半径は、より望まし
くは、０．３〜０．５ｍｍの範囲に設定するのがよい。

【０００９】さらに、上記構成のスパークプラグにおい
ては、橈み部の最小厚さが０．５〜０．９ｍｍの範囲で
あることが望ましい。ここで、橈み部の最小厚さとは、
筒状の絶縁体の中心軸線と直交する向きに測定した橈み
部の最小厚さのことをいう。橈み部の最小厚さをこの範
囲に設定することで、谷状部での主体金具の破断をさら
に効果的に防止することができる。橈み部の最小厚さが
０．５ｍｍ未満の場合、該橈み部の厚みが小さすぎてプ
ラグ取付時等において破断等のトラブルにつながる場合
がある。また、橈み部の最小厚さが０．９ｍｍを超える
と、橈み部が厚すぎるため加締め時においてそのスムー
ズな挫屈変形の開始が阻害される結果、より強い加締め
圧力が必要となり、橈み部を撓み変形させる前に絶縁体
が割れてしまう場合がある。なお、橈み部の最小厚さ
は、より望ましくは、０．６〜０．８ｍｍの範囲に設定
するのがよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１に、本発明のスパークプラグ１
００の一例を示している。スパークプラグ１００は、筒
状の主体金具１、先端部２１が突出するようにその主体
金具１の内側に嵌め込まれた絶縁体２、絶縁体２の内側
に配置された中心電極３、及び主体金具１に一端が溶接
等により結合されるとともに他端側が側方に曲げ返され
て、その側面が中心電極３の先端部と対向するように配
置された接地電極４等を備え、接地電極４と中心電極３
との間には火花放電ギャップｇが形成されている。な
お、以下においては、中心電極３の軸線方向において火
花放電ギャップｇに向かう側を前方側、その反対に向か
う側を後方側とする。

【００１１】絶縁体２の軸方向には貫通孔６が形成され
ており、その一方の端部側から端子金具１３が挿入・固
定され、同じく他方の端部側から中心電極３が挿入・固
定されている。また、該貫通孔６内において端子金具１
３と中心電極３との間に抵抗体１５が配置されている。
この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシール層１
６，１７を介して中心電極３と端子金具１３とにそれぞ
れ電気的に接続されている。なお、スパークプラグ１０
０は、絶縁体２の後端縁位置から主体金具１の開口端位
置までの長さＬが、例えば５８．５ｍｍである。

【００１２】主体金具１には、軸線方向中間位置に形成
された橈み部１ａと、その橈み部１ａに対し後方側に隣
接して周方向に突設された工具係合部（第一鍔状部）１
ｅと、同じく橈み部１ａに対し前方側に隣接して周方向
に突設されたガスシール部（第二鍔状部）１ｆとが形成
されている。また、工具係合部１ｅの後方側には、該工
具係合部１ｅの端面内縁から軸線方向に突出する筒状に
形成され、その先端に絶縁体２の挿入開口部１ｐが形成
される加締め突出部１ｄが設けられている。

【００１３】また、主体金具１の、ガスシール部１ｆよ
りも前方側に位置する部分の外周面には雄ねじ部が形成
され、取付ねじ部７となっている。また、その取付ねじ
部７に対応する内周面後方寄りには、周方向に沿ってリ
ブ状の金具側係合部１ｃが形成されている。さらに、取
付ねじ部７の基端部にはガスケット７０が装着されてい
る。該ガスケット７０は、シリンダヘッド側のねじ孔
（図示せず）に取付けねじ部７を螺合させてプラグを取
り付ける際に、ガスシール部１ｆとねじ孔の開口周縁部
との間で軸線方向に圧縮されてつぶれるように変形し、
上記ねじ孔と取付ねじ部７との間をシールする役割を果
たす。

【００１４】次に、絶縁体２の軸方向中間には、周方向
外向きに突出する加締め受け部としての突出部２ｅが例
えばフランジ状に形成されている。そして、絶縁体２
は、該突出部２ｅよりも後方側がこれよりも細径に形成
された本体部２ｂとされている。一方、突出部２ｅの前
方側にはこれよりも細径の第一軸部２ｇと、その第一軸
部２ｇよりもさらに細径の第二軸部２ｉがこの順序で形
成されている。なお、本体部２ｂの外周面には釉薬２ｄ
が施され、当該外周面の後端部にはコルゲーション２ｃ
が形成されている。また、第一軸部２ｇの外周面は略円
筒状とされ、第二軸部２ｉの外周面は先端に向かうほど
縮径する略円錐面状とされている。

【００１５】また、絶縁体２の第一軸部２ｇと第二軸部
２ｉとの接続部には段付面状の絶縁体側係合部２ｈが形
成されている。絶縁体２は主体金具１に対し挿入開口部
１ｐから軸線方向に挿入されるとともに、上記絶縁体側
係合部２ｈを金具側係合部１ｃにリング状の板パッキン
６３を介して係合することにより、軸方向への抜止めが
なされている。そして、その係合を保った状態で、橈み
部１ａを外向きに撓み変形させつつ、加締め突出部１ｄ
を絶縁体２の突出部２ｅの対応する端面２ｎに向けて加
締めることにより、主体金具１が絶縁体２に対して加締
め固定されている。ここで、加締め突出部１ｄと突出部
２ｅの端面２ｎとの間には、リング状の線パッキン６２
とタルク等の充填層６１を介して同じくリング状の線パ
ッキン６０とが形成されている。

【００１６】図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、主体
金具１において橈み部１ａの外周面３４と工具係合部１
ｅの端面３２との間には環状の第一谷状部３０が形成さ
れ、同じくガスシール部１ｆの端面３３との間には環状
の第二谷状部３１が形成されている。上記外周面３４及
び端面３２，３３により、工具係合部１ｅとガスシール
部１ｆとの間において主体金具１の外周面には、Ｃ字状
断面の溝部１ｋが周方向に形成される形となっている。
そして、（ｂ）に示すように、各谷状部３０，３１の底
部はアール面部となっており、その曲率半径は０．２〜
０．５ｍｍの範囲で調整されている。また、橈み部１ａ
の厚さｔは、その最小厚さが０．５〜０．９ｍｍの範囲
となるように調整されている。

【００１７】該スパークプラグ１００の製造工程におい
て、絶縁体２に対する主体金具１の組付けは以下のよう
にして行われる。まず、図３（ａ）に示すように、接地
電極４を取り付ける前の状態の主体金具１に対し、図３
（ｂ）のように、貫通孔６に中心電極３及び導電性ガラ
スシール層１６，１７、抵抗体１５、及び端子金具１３
を予め組み付けた絶縁体２を挿入開口部１ｐ側から挿入
し、絶縁体２の係合部２ｈと主体金具１の係合部１ｃと
を板パッキン６３を介して係合させた状態とする。

【００１８】次に、図３（ｃ）に示すように、主体金具
１の挿入開口部１ｐ側からその内側に線パッキン６２を
配置し、タルク等の充填層６１を形成してさらに線パッ
キン６０を配置する。そして、加締め金具２００によ
り、橈み部１ａを外向きに撓み変形させつつ加締め突出
部１ｄを、線パッキン６２、充填層６１及び線パッキン
６０を介して、突出部２ｅの端面２ｎに向けて加締める
ことにより、図３（ｄ）のように主体金具１が絶縁体２
に対して固定される。充填層６１は加締め時に圧縮さ
れ、主体金具１の挿入開口部と絶縁体２の外周面との間
をシールする。最後に、主体金具１に接地電極４を溶接
等により取り付け、火花放電ギャップｇの大きさを調整
してスパークプラグ１００が完成する。

【００１９】以下、図１のスパークプラグ１００の作用
について説明する。すなわち、スパークプラグ１００
は、その取付ねじ部７においてエンジンブロックに取り
付けられ、燃焼室に供給される混合気への着火源として
使用される。

【００２０】ここで、図２に示すように、主体金具１に
橈み部１ａを形成する溝部１ｋにおいて、第一谷状部３
０及び第二谷状部３１の各底部がアール面部とされてい
ることから、スパークプラグ１００を取付ねじ部７にお
いて、シリンダヘッド側の取付ねじ部に締め付け固定す
る際に、各谷状部３０，３１の底部頂点への応力集中が
緩和され、例えば推奨値を若干超えた締め付けトルクを
作用させた場合でも、主体金具１が破断する等のトラブ
ルが効果的に防止される。

【００２１】なお、上記スパークプラグ１００におい
て、図２に示すように、工具係合部１ｅの端面３２と、
主体金具１（あるいは絶縁体２）の中心軸線Ｏと直交す
る面ＮＰとのなす角度θ_１は１５〜４０゜、同様にガス
シール部１ｆの端面３３と中心軸線Ｏと直交する面ＮＰ
とのなす角度θ_２は５〜３０゜とするのがよい。各角度
θ_１，θ_２が上記下限値未満の場合、プラグ取付時等に
おいて谷状部３０，３１の底部へ応力集中し、主体金具
１の破断につながる場合がある。また、上限値を超えた
場合は、橈み部の谷状部におけるスムーズな挫屈変形の
開始が阻害される結果、より強い加締め圧力が必要とな
り、例えば橈み部を撓み変形させる前に絶縁体が割れて
しまう等の問題が生じる場合がある。

【００２２】また、各谷状部３０，３１の底部にアール
面部を形成する代わりに、図２（ｃ）に示すように、面
取り部を形成するようにしてもよい。この面取り部の幅
（図１の中心軸線Ｏの向きに測定した値とする）ｗは、
０．２〜０．５ｍｍの範囲とすることが望ましい。ｗが
０．２ｍｍ未満の場合、応力集中による主体金具１の破
断につながる場合がある。また、ｗが０．５ｍｍを超え
ると、橈み部１ａの谷状部３０，３１におけるスムーズ
な挫屈変形の開始が阻害される結果、より強い加締め圧
力が必要となり、例えば橈み部を撓み変形させる前に絶
縁体２が割れてしまう場合がある。なお、面取り部の幅
ｗは、より望ましくは０．３〜０．５ｍｍの範囲に設定
するのがよい。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の効果を確認するために、下記
の実験を行った。図４に示す主体金具１を低炭素鋼（冷
間加工後焼きなまし材）により作製し、図３の方法で絶
縁体２に対し圧力４００ｋｇ／ｃｍ^２にて加締め固定し
て、各種スパークプラグの試験品とした。ここで、図２
において、主体金具１は、谷状部３０，３１の底部に形
成されたアール面部の曲率半径Ｒを０．０５〜０．６ｍ
ｍ、橈み部１ａの最小厚さｔを０．４〜１．０ｍｍ、角
度θ_１を１５°及び４０゜、角度θ_２を５°及び３０゜
の各値に調整した。

【００２４】なお、主体金具１の各部の寸法（但し、加
締め前のもの）は以下の通りである。・工具係合部１ｅの軸線方向長さＬ3：５．５ｍｍ・橈み部１ａの軸線方向長さＬ4：３．５ｍｍ・ガスシール部１ｆの軸線方向長さＬ5：４ｍｍ・主体金具１の内径Ｒ3：１３ｍｍ・ガスシール部１ｆの外径Ｒ5：１８ｍｍ・取付ねじ部７の呼び径：１４ｍｍ

【００２５】そして、得られた各パークプラグに対応す
るガスケット７０を装着し、シリンダヘッドのねじ孔に
対し、２．５ｋｇｆ・ｍ及び４．０ｋｇｆ・ｍ、５．５
ｋｇｆ・ｍの３種の締め付けトルクで締め込むととも
に、締め込み後に各谷状部３０，３１に破断が生じたか
否かを目視にて確認した。以上の結果を表１に示す。な
お、谷状部３０，３１の底部に、アール面部を形成して
いないものを比較例として用いた。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から分かるように、主体金具１の谷状
部３０，３１の底にアール面部を形成した本発明のスパ
ークプラグの場合、アール面部の曲率半径Ｒ及び橈み部
の最小厚みｔを適度な値に調整することにより、締付け
トルクが推奨トルク（３．５ｋｇｆ・ｍ）よりも大きい
４．０ｋｇｆ・ｍ及び５．５ｋｇｆ・ｍの場合でも、谷
状部３０，３１に破断が生じなかった。他方、橈み部の
最小厚みｔが１．０ｍｍのものは、該橈み部１ａが厚す
ぎて加締める前に絶縁体２が割れてしまうものがあり、
曲率半径Ｒが０．６ｍｍの場合も同様に絶縁体２が割れ
てしまうものがあった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパークプラグの一実施例を示す縦断
面図。

【図２】その主体金具の要部を拡大して示す縦断面図。

【図３】図１のスパークプラグの主体金具と絶縁体とを
加締め固定する工程を示す説明図。

【図４】本発明の実施例に用いた主体金具を、寸法とと
もに示す縦断面図。

【図５】従来の主体金具の構成を示す縦断面図。

【符号の説明】

１主体金具１ａ橈み部１ｃ主体金具側係合部１ｄ加締め突出部１ｅ工具係合部（第一鍔状部）１ｆガスシール部（第二鍔状部）１ｐ挿入開口部２絶縁体２ｅ突出部（加締め受け部）２ｈ絶縁体側係合部３０第一谷状部３１第二谷状部１００スパークプラグ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸状の絶縁体が、筒状の主体金具に対し
一方の開口部（以下、挿入開口部という）側から軸線方
向に挿入されるとともに、その外周面に形成された絶縁
体側係合部が主体金具内面側に形成された主体金具側係
合部と係合して抜け止めされる一方、前記主体金具には、前記軸線方向中間位置に形成された
橈み部と、前記軸線方向においてその橈み部に対し、前
記挿入開口部側の端部に隣接して周方向に突設された第
一鍔状部と、同じく前記橈み部に対し前記第一鍔状部と
は反対側の端部に隣接して周方向に突設された第二鍔状
部と、前記第一鍔状部の前記橈み部とは反対側の端面内
縁から前記軸線方向に突出する筒状に形成され、その先
端に前記挿入開口部が形成される加締め突出部とが設け
られ、前記絶縁体側係合部を前記主体金具側係合部に係合させ
た状態で、前記橈み部を少なくとも外向きに撓み変形さ
せつつ、前記加締め突出部を前記絶縁体の外周面に形成
された加締め受け部に向けて加締めることにより、前記
主体金具が前記絶縁体に対して加締め固定されており、
さらに、前記橈み部の外周面と前記第一鍔状部の端面との間に形
成される環状の第一谷状部と、同じく前記第二鍔状部の
端面との間に形成される環状の第二谷状部との各底部
が、アール面部もしくは面取り部となっていることを特
徴とするスパークプラグ。
【請求項２】前記アール面部の曲率半径が、０．２〜
０．５ｍｍの範囲である請求項１記載のスパークプラ
グ。
【請求項３】前記橈み部の最小厚さが、０．５〜０．
９ｍｍの範囲である請求項１又は２に記載のスパークプ
ラグ。