WO2014125811A1 - 点火プラグ - Google Patents

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WO2014125811A1
WO2014125811A1 PCT/JP2014/000710 JP2014000710W WO2014125811A1 WO 2014125811 A1 WO2014125811 A1 WO 2014125811A1 JP 2014000710 W JP2014000710 W JP 2014000710W WO 2014125811 A1 WO2014125811 A1 WO 2014125811A1
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WO
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gasket
end surface
inner peripheral
outer peripheral
peripheral side
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/000710
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
拓也 嶋村
弓野　次郎
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本特殊陶業株式会社 filed Critical 日本特殊陶業株式会社
Priority to BR112015019485A priority Critical patent/BR112015019485A2/pt
Priority to JP2014527402A priority patent/JP6260040B2/ja
Priority to US14/767,022 priority patent/US9455553B2/en
Priority to CN201480009046.8A priority patent/CN104995806B/zh
Priority to EP14752103.3A priority patent/EP2958203B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/08—Mounting, fixing or sealing of sparking plugs, e.g. in combustion chamber

Definitions

  • the present invention relates to a spark plug used for an internal combustion engine or the like.
  • a solid annular gasket may be attached to the screw neck located between the seat and the male screw (see, for example, Patent Document 1).
  • the spark plug is attached to an internal combustion engine or the like, the front end surface of the gasket located on the opposite side of the seat comes into contact with the internal combustion engine or the like (engine head or the like) and the rear end surface of the gasket located on the seat side Contacts the seat. As a result, airtightness in the combustion chamber is ensured.
  • the gasket has a load applied to the inner peripheral side of the tip surface, so that the inner peripheral portion protrudes to the inner peripheral side, and as a result, the gasket is prevented from falling off.
  • a concave portion is formed in the tip surface with application of a load to the tip surface.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to ensure good airtightness even when the applied load when forming the recess is increased in order to improve the drop-off resistance. It is an object of the present invention to provide a spark plug that can achieve good performance in both airtightness and dropout resistance.
  • the spark plug of this configuration includes a metal shell having a through hole in the axial direction, A solid annular gasket provided on the outer periphery of the metal shell,
  • the metallic shell is A male screw part for mounting formed on the outer periphery of the tip side of itself, A seat portion formed on the rear end side of the male screw portion and bulging radially outward;
  • the gasket is a spark plug provided between the male screw part and the seat part,
  • An opening of a recess having a depth in the axial direction is formed on the surface of the gasket located on the side opposite to the seat,
  • the gasket has a front end surface on the inner peripheral side that decreases at least a distance from the reference plane toward the inner peripheral side when a plane that passes through the rear end of the recess and is perpendicular to the central axis of the gasket is a reference plane.
  • An outer peripheral side tip surface located on the outer peripheral side of the inner peripheral side tip surface, The opening of the recess is formed on the inner peripheral
  • the inner peripheral front end surface is configured such that the distance from the reference plane decreases toward the inner peripheral side, and when the ignition plug is attached to the internal combustion engine, the internal combustion engine, etc. Only the outer peripheral side tip surface is in contact with the engine head or the like, and the inner peripheral side tip surface is separated from the internal combustion engine or the like. And the opening of a recessed part is formed in the inner peripheral side rather than the innermost periphery of the outer peripheral side front end surface, ie, the inner peripheral side front end surface side.
  • the spark plug of this configuration is the first inner periphery in which the inner peripheral front end surface is located on the outer peripheral side of the opening of the concave portion in a cross section including the central axis and passing through the rear end of the concave portion in the first configuration. It has a side front end surface.
  • At least a part of the inner peripheral side front end surface (first inner peripheral side front end surface) is positioned between the opening of the recess and the outer peripheral side front end surface. Therefore, it is possible to effectively prevent the waviness caused by the formation of the recess from reaching the outer peripheral end surface. As a result, the airtightness can be improved more reliably.
  • the spark plug of this configuration is the above configuration 1 or 2, wherein the gasket is located on the tip side of the reference plane and closest to the central axis in a cross section including the central axis and passing through the rear end of the recess.
  • L1 ⁇ L2 where L1 is the shortest distance from the center axis to the central axis, and L2 is the shortest distance from the point closest to the central axis to the central axis, which is located on the rear end side from the reference plane. It is characterized by that.
  • the inner peripheral portion of the gasket protrudes greatly inward in the radial direction.
  • projecting the inner peripheral portion of the gasket greatly inward in the radial direction increases the load applied when forming the recess so that the shortest distance L1 becomes smaller than the shortest distance L2.
  • L1 ⁇ L2 it is necessary to increase the applied load at the time of forming the concave portion, so that the formation of waviness is more concerned.
  • the above configuration 1 or the like is particularly effective in a spark plug in which L1 ⁇ L2 is satisfied and the gasket is excellent in drop-off resistance while waviness is more concerned.
  • the opening of the recess is formed in a part along the circumferential direction of the surface of the gasket located on the side opposite to the seat portion. It is characterized by that.
  • the spark plug of this configuration is any one of the above configurations 1 to 4, wherein A (mm) is a protruding amount toward the radially outer side of the seat portion with respect to the smallest virtual cylinder including the male screw portion inside, When the length along the direction orthogonal to the central axis of the outer peripheral side end surface in the cross section including the central axis is B (mm), 0.2 ⁇ B / A ⁇ 0.75 is satisfied. And
  • the width A corresponds to the width along the radial direction of the gasket before the concave portion is formed or in the portion where the concave portion is not formed in the circumferential direction.
  • B / A is 0.2 or more, it is possible to sufficiently ensure the contact area of the outer peripheral end surface with respect to the internal combustion engine or the like. Therefore, the airtightness can be further improved.
  • the B / A is set to 0.75 or less.
  • the length B corresponding to the width of the outer peripheral side front end surface is configured not to be excessively large, and as a result, the inner peripheral side front end surface is configured to have a certain width. Therefore, it is possible to more reliably prevent the undulation associated with the formation of the concave portion from reaching the outer peripheral end surface, and to further improve the adhesion of the outer peripheral end surface to the internal combustion engine or the like. As a result, the airtightness can be further improved.
  • the surface of the gasket located on the seat portion side is An inner peripheral rear end surface at least a part of which is located behind the inner peripheral tip surface; And at least a part of the outer peripheral side rear end surface located behind the outer peripheral side front end surface, In the cross section, a distance L3 along the central axis from the reference plane to the inner peripheral rear end surface is smaller than a distance L4 along the central axis from the reference plane to the outer peripheral rear end surface.
  • the spark plug of this configuration is characterized in that, in any one of the above configurations 1 to 6, the gasket has a Vickers hardness of 100 Hv or more and 200 Hv or less.
  • gasket hardness refers to the hardness measured at a portion of the gasket surface other than the portion where the hardness change due to the formation of the concave portion may occur (for example, the outer peripheral front end surface or the outer peripheral rear end surface).
  • the hardness of the gasket is 100 Hv or more. Therefore, when the gasket becomes high temperature during operation of the internal combustion engine or the like, thermal deformation of the gasket can be effectively suppressed. As a result, it is possible to more reliably prevent the ignition plug from loosening with respect to the internal combustion engine or the like, and to maintain good airtightness over a long period of time.
  • the hardness of the gasket is set to 200 Hv or less. Therefore, the recess can be easily formed, and the inner peripheral portion of the gasket can be sufficiently protruded toward the inner periphery by forming the recess. As a result, the gasket can be more reliably prevented from falling off.
  • the spark plug of this configuration is the cross section including the axis of the metal shell in any one of the above configurations 1 to 7, and the surface of the seat portion that is located on the gasket side and perpendicular to the axis of the metal shell.
  • the acute angle made with the imaginary line is 0.5 ° or more and 6 ° or less.
  • an acute angle (hereinafter referred to as an angle between a surface of the seat portion on the gasket side (hereinafter referred to as “seat surface”) and a virtual line perpendicular to the axis of the metal shell.
  • the “seat surface angle” is 0.5 ° or more and 6 ° or less. That is, the angle formed by the seating surface is 0.5 ° or more and 6 ° or less with respect to the direction perpendicular to the axis of the metal shell.
  • FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a spark plug 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, and the upper side is the rear end side.
  • the spark plug 1 is composed of a cylindrical insulator 2, a cylindrical metal shell 3 that holds the insulator 2, and the like.
  • 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.
  • 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 stepped portion 14 tapering toward the distal end is formed at the connecting portion between the middle body portion 12 and the leg long portion 13, and the insulator 2 is locked to the metal shell 3 at the stepped portion 14. ing.
  • the insulator 2 is formed with a shaft hole 4 extending along the axis CL 1, and a center electrode 5 is inserted at 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 (for example, copper, copper alloy, pure nickel (Ni), etc.) and an outer layer 5B made of an alloy containing Ni as a main component. Further, the center electrode 5 has a rod shape (cylindrical shape) as a whole, and a tip portion thereof protrudes from the tip of the insulator 2. Furthermore, a tip 31 made of a metal (for example, an iridium alloy or a platinum alloy) having excellent wear resistance is provided at the tip of the center electrode 5.
  • a metal for example, an iridium alloy or a platinum alloy
  • 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.
  • 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.
  • the metal shell 3 is made of a metal such as low carbon steel, and has a cylindrical shape extending along the axis CL1. Further, the metal shell 3 includes a male screw portion 15 for attaching the ignition plug 1 to an attachment hole of a combustion device (for example, an internal combustion engine, a fuel cell reformer, etc.) on the outer periphery on the front end side.
  • a flange-like seat portion 16 bulging radially outward is provided on the rear end side of the male screw portion 15, and a cylindrical screw neck portion is provided between the male screw portion 15 and the seat portion 16. 17 is provided.
  • the seat portion 16 is provided with a seat surface 16F located on the gasket 18 side.
  • a tapered step portion 21 for locking the insulator 2 is provided on the inner periphery 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 step 14 of the metal shell 3 is locked to the step 21 of the metal shell 3. It is fixed to the metal shell 3 by caulking the rear end side opening portion radially inward, that is, by forming the caulking portion 20.
  • An annular plate packing 22 is interposed between the stepped portions 14 and 21. 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.
  • 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 powder of talc (talc) 25. 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.
  • the center portion of the metal shell 3 is bent back at its middle portion, and the ground electrode 27 whose side surface on the tip side faces the tip portion (chip 31) of the center electrode 5 is joined.
  • the ground electrode 27 includes an outer layer 27A formed of an alloy containing Ni as a main component and an inner layer 27B formed of a metal having excellent thermal conductivity (for example, copper, copper alloy, pure Ni, etc.).
  • a spark discharge gap 33 is formed between the tip surface of the center electrode 5 (chip 31) and the tip portion (the other end portion) of the ground electrode 27, and the spark discharge gap 33 is substantially aligned with the axis CL1. Spark discharge is performed along the direction.
  • an opening of a concave portion 41 having a depth in the direction of the axis line CL1 is formed in a tip surface 35 which is a surface of the gasket 18 on the side opposite to the seat portion 16.
  • a plurality of recesses 41 are provided intermittently along the circumferential direction.
  • a portion of the gasket 18 located on the inner peripheral side of the concave portion 41 protrudes and deforms toward the inner peripheral side.
  • the gasket 18 includes a plurality of protrusions intermittently along the circumferential direction. It has 18P.
  • the inner diameter K of the gasket 18 (corresponding to the diameter of the virtual circle VC in contact with each protrusion 18P) is smaller than the screw diameter of the male screw portion 15.
  • the front end surface 35 includes an inner peripheral side front end surface 351 located on the inner peripheral side, and an outer peripheral side front end surface 352 adjacent to the inner peripheral side front end surface 351 on the outer peripheral side with respect to the inner peripheral side front end surface 351.
  • the inner peripheral front end surface 351. Is configured such that the distance along the central axis CL2 from the reference plane VS decreases toward the inner peripheral side.
  • the outer peripheral side front end surface 352 is configured such that the distance along the center axis CL2 from the reference plane VS is substantially constant along the radial direction.
  • the inner peripheral side front end surface 351 is different from the first inner peripheral side front end surface 351A located on the outer peripheral side with respect to the opening of the concave portion 41. And a second inner peripheral side end surface 351B located on the inner peripheral side with respect to the opening of the recess 41.
  • the opening of the recess 41 is formed on the inner peripheral side of the innermost periphery of the outer peripheral end surface 352. Therefore, in the present embodiment, a part of the inner peripheral side front end surface 351 (first inner peripheral side front end surface 351A) exists between the opening of the recess 41 and the outer peripheral side front end surface 352. Yes.
  • the gasket 18 is located on the tip side from the reference plane VS in the cross section passing through the rear end of the concave portion 41 including the central axis CL2, and from the point P1 closest to the central axis CL2.
  • L1 the shortest distance to the central axis CL2
  • L2 the shortest distance from the point P2 closest to the central axis CL2 to the central axis
  • At least a part (in this embodiment, the entire region) of the rear end surface 36 which is a surface located on the seat portion 16 side of the gasket 18 is located behind the inner peripheral side front end surface 351.
  • a distance L3 along the central axis CL2 from the reference plane VS to the inner peripheral rear end surface 361 is greater than a distance L4 along the central axis CL2 from the reference plane VS to the outer peripheral rear end surface 362.
  • the protrusion amount toward the radially outer side of the seat portion 16 with respect to the smallest virtual cylinder VP including the male screw portion 15 is defined as A (mm).
  • B (mm) the length along the direction perpendicular to the central axis CL2 of the outer peripheral side front end surface 352
  • 0.2 ⁇ B / A ⁇ 0.75 is satisfied.
  • the width A corresponds to the width along the radial direction of the gasket 18 in the portion where no recess is formed in the circumferential direction before the recess is formed.
  • the gasket 18 has a Vickers hardness of 100 Hv or more and 200 Hv or less.
  • the hardness 18 of the gasket is measured at a portion of the surface of the gasket 18 other than a portion where a change in hardness due to the formation of the recess 41 can occur (for example, the outer peripheral front end surface 352 or the outer peripheral rear end surface 362).
  • the hardness of the gasket 18 can be measured, for example, by a technique based on JIS Z2244. Specifically, based on the diagonal length of the impression formed on the gasket 18 when a predetermined load (for example, 980.7 mN) is applied to the surface of the gasket 18 with a square indented diamond indenter. The hardness of the gasket 18 can be measured.
  • the spark plug 1 when the spark plug 1 is attached to the engine head EN, only the outer peripheral side front end surface 352 contacts the engine head EN, and the inner peripheral side from the engine head EN.
  • the distal end surface 351 is configured to be separated.
  • the opening of the recessed part 41 is formed in the inner peripheral side rather than the innermost periphery of the outer peripheral side front end surface 352, ie, the inner peripheral side front end surface 351 side. Accordingly, it is possible to prevent the inner peripheral side front end surface 351 that may be swelled with the formation of the recess 41 from coming into contact with the engine head EN, and to sufficiently improve the adhesion between the gasket 18 and the engine head EN. . As a result, good airtightness can be obtained.
  • the inner peripheral portion of the gasket 18 can be protruded greatly toward the inner peripheral side, and the gasket 18 can be more reliably prevented from falling off the metal shell 3.
  • the first inner peripheral side front end surface 351A is positioned between the opening of the recess 41 and the outer peripheral side front end surface 352. Therefore, it is possible to effectively prevent the swell generated with the formation of the concave portion 41 from reaching the outer peripheral end surface 352. As a result, the airtightness can be improved more reliably.
  • L1 ⁇ L2 is satisfied, and in the inner periphery of the gasket 18, the portion located on the front end side is configured to protrude to the inner periphery side than the portion located on the rear end side. Therefore, it is possible to prevent the gasket 18 from falling off the metal shell 3 more reliably.
  • the recess 41 is provided intermittently along the circumferential direction, and is formed at a part of the distal end surface 35 along the circumferential direction. Therefore, formation of the recess 41 is facilitated and good drop resistance can be ensured.
  • B / A is set to 0.2 or more, a sufficient contact area of the outer peripheral side front end surface 352 with respect to the engine head EN can be secured. Therefore, the airtightness can be further improved.
  • B / A is set to 0.75 or less so that the length B does not become excessively large.
  • the width is ensured to some extent. Therefore, it is possible to more reliably prevent the undulation associated with the formation of the concave portion 41 from reaching the outer peripheral end surface 352, and the adhesion of the outer peripheral end surface 352 to the engine head EN can be further enhanced. As a result, the airtightness can be further improved.
  • the outer peripheral rear end surface 362 is configured to satisfy L3 ⁇ L4, and only the outer peripheral rear end surface 362 can be brought into contact with the seat 16 in a state where the spark plug 1 is attached to the engine head EN. Therefore, the contact pressure between the seat portion 16 and the gasket 18 (outer peripheral side rear end surface 362) can be increased. Further, since the outer peripheral side front end surface 352 is located behind the outer peripheral side rear end surface 362, the increased contact pressure is smoothly transmitted to the outer peripheral side front end surface 352. As a result, the outer peripheral side front end surface 352 and the engine head EN The contact pressure between the two can be increased. As a result, the airtightness can be improved extremely effectively.
  • the hardness of the gasket 18 is 100 Hv or more, the thermal deformation of the gasket 18 when the gasket 18 becomes high temperature can be effectively suppressed. As a result, loosening of the spark plug 1 with respect to the internal combustion engine or the like can be more reliably prevented, and good airtightness can be maintained over a long period of time.
  • the hardness of the gasket 18 is 200 Hv or less, the formation of the recess 41 is facilitated, and the formation of the recess 41 can sufficiently protrude the inner peripheral portion of the gasket 18 toward the inner periphery. . As a result, the gasket 18 can be more reliably prevented from falling off.
  • each sample was attached to a test aluminum bush simulating an engine head of an internal combustion engine with a tightening torque of 25 N ⁇ m. Then, the tip of the sample was heated to 150 ° C., and the state was maintained for 30 minutes. Thereafter, an air pressure of 1.5 MPa was applied to the tip of each sample, and the amount of air leakage per minute from between the gasket, the metal shell and the aluminum bush was measured.
  • an air pressure of 1.5 MPa was applied to the tip of each sample, and the amount of air leakage per minute from between the gasket, the metal shell and the aluminum bush was measured.
  • a sample having a leakage amount of 5 ml / min or less has good airtightness.
  • the sample of the embodiment is configured such that the recess is located on the inner peripheral side of the innermost periphery of the outer peripheral end surface, and the inner peripheral end surface is inclined and attached to an aluminum bush (such as an internal combustion engine). In such a state, only the outer peripheral end surface is in contact with an aluminum bush (such as an internal combustion engine).
  • the sample of the embodiment is configured such that the front end surface of the gasket extends in a direction perpendicular to the central axis of the gasket, and the surface corresponding to the front end surface on the inner peripheral side and the outer periphery when attached to an aluminum bush (such as an internal combustion engine) Both the surface corresponding to the side front end surface are configured to contact an aluminum bush (such as an internal combustion engine).
  • a recess was formed on the inner peripheral side of the front end face of the gasket, and the thread diameter of the male thread portion was M12.
  • the gasket in order to improve the airtightness, is positioned on the outer peripheral side with respect to the inner peripheral side front end surface and the inner peripheral side front end surface with the distance from the reference plane becoming smaller toward the inner peripheral side. It can be said that it is preferable to form the opening of the concave portion on the inner peripheral side of the innermost periphery of the outer peripheral end surface.
  • spark plug samples X, Y, and Z with various B / A values were prepared, and the tightening torque was changed to 20 N ⁇ m for each sample (that is, air is more likely to leak).
  • the above-described airtightness evaluation test was performed. A sample having a leakage amount of 5 ml / min or less can be said to have better airtightness.
  • A is a measurement of the width along the direction orthogonal to the central axis of the gasket at a portion of the gasket where no recess is formed, and the amount of protrusion of the seat portion to the outside in the radial direction with respect to the virtual cylinder Is the same size as
  • B is measured with a pressure measurement film [for example, Prescale (registered trademark)].
  • Fig. 8 shows the test results of the test.
  • the test results of sample X are indicated by circles
  • the test results of sample Y are indicated by triangles
  • the test results of sample Z are indicated by squares.
  • Samples X, Y, and Z were configured such that the metal shells and the like had the same configuration.
  • Fig. 9 shows the test results of the test.
  • the test result of the sample satisfying L3 ⁇ L4 is indicated by a circle
  • the sample satisfying L3 ⁇ L4 has very excellent airtightness. This is because only the outer peripheral side rear end surface of the gasket is in contact with the seat portion, so that the contact pressure between the seat portion and the gasket increases, and the outer peripheral end surface is located behind the outer peripheral rear end surface. It is considered that the increased contact pressure is smoothly transmitted to the outer peripheral end surface, and as a result, the contact pressure between the gasket (outer peripheral end surface) and the internal combustion engine or the like (aluminum bush) is increased.
  • the rear end face of the gasket is preferably configured so as to satisfy L3 ⁇ L4 in order to further improve the airtightness.
  • the sample with the gasket hardness of 100 Hv or more has a return torque of 10 N ⁇ m or more, and it has become clear that good airtightness can be maintained over a long period of time. This is considered to be because the thermal deformation of the gasket was effectively suppressed. From the results of the above test, it can be said that the hardness of the gasket is preferably 100 Hv or more in order to suppress the loosening of the spark plug with respect to the internal combustion engine or the like and to maintain good airtightness over a long period of time.
  • the sample having a gasket hardness of 200 Hv or less has a dropout number of 5 or less, and is excellent in the effect of preventing the gasket from falling off the metal shell. This is considered to be because the gasket is easily plastically deformed, and the inner peripheral portion of the gasket sufficiently protrudes toward the inner peripheral side due to the formation of the recess.
  • the hardness of the gasket is preferably 200 Hv or less from the viewpoint of more reliably preventing the gasket from falling off.
  • the distance L3 is configured to be smaller than the distance L4.
  • the distance L3 and the distance L4 may be configured to be equal.
  • the gap between the outer peripheral surface of the gasket 18 and the outer peripheral side end surface 352 is configured to be a square shape.
  • a curved surface that is convex outward may be used.
  • the tool engagement portion 19 has a hexagonal cross section, but the shape of the tool engagement portion 19 is not limited to such a shape.
  • the tool engaging portion 19 may have a Bi-HEX (deformed 12-angle) shape [ISO 22777: 2005 (E)].
  • the seating surface 16F is substantially perpendicular to the axis CL1 of the metal shell 3.
  • the angle formed by the seating surface 16F with respect to the direction perpendicular to the axis CL1 of the metal shell 3 It is not limited to such a shape.
  • an acute angle formed by a surface of the seat portion 16 located on the gasket 18 side ie, “seat surface 16F”
  • a virtual line perpendicular to the axis line CL1 of the metal shell 3 That is, the “seat surface angle” may be 0.5 ° or more and 6 ° or less. That is, the angle formed by the seat surface 16 with respect to the direction perpendicular to the axis CL1 of the metal shell 3 may be 0.5 ° or more and 6 ° or less.
  • FIG. 14 shows the results of producing 10 spark plug samples with various changes in the seating surface angle of the metal shell and performing an airtightness evaluation test on each of these samples.
  • the outline of the airtightness evaluation test is as follows. That is, each sample was attached to a test aluminum bush simulating an engine head of an internal combustion engine with a tightening torque of 15 N ⁇ m. An air pressure of 1.5 MPa was applied to the tip of each sample, and the amount of air leakage per minute from between the gasket, the metal shell and the aluminum bush was measured. In addition, it can be said that the sample whose leakage amount is 15 ml / min or less has very good airtightness.
  • the sample of the embodiment is configured such that the recess is located on the inner peripheral side of the innermost periphery of the outer peripheral end surface, and the inner peripheral end surface is inclined and attached to an aluminum bush (such as an internal combustion engine). In such a state, only the outer peripheral end surface is in contact with an aluminum bush (such as an internal combustion engine).
  • the example samples were configured to satisfy 0.2 ⁇ B / A ⁇ 0.75.
  • test results of the example samples are indicated by circles, and the test results of the comparative example samples are indicated by triangles.
  • the evaluation standard of 15 ml / min is indicated by a broken line extending in the horizontal axis direction.
  • the leakage amount of the comparative example sample exceeds 15 ml / min.
  • the leakage amount is less than 15 ml / min. That is, even when the seat surface was given an angle of not less than 0.5 ° and not more than 6 °, it was revealed that the example samples have good airtightness.

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Abstract

気密性及び耐脱落性の双方で良好な性能を実現可能な点火プラグを提供する。点火プラグ１は、主体金具３と中実環状のガスケット１８とを備える。主体金具３は、取付用の雄ねじ部１５と、径方向外側に膨出する座部１６とを有し、ガスケット１８は、雄ねじ部１５と座部１６との間に設けられる。ガスケット１８のうち座部１６とは反対側に位置する面には、軸線ＣＬ１方向に深さを有する凹部４１の開口が形成される。ガスケット１８は、凹部４１の後端を通りガスケット１８の中心軸ＣＬ２に垂直な平面を基準平面ＶＳとしたとき、少なくとも基準平面ＶＳからの距離が内周側に向かって小さくなる内周側先端面３５１と、内周側先端面３５１よりも外周側に位置する外周側先端面３５２とを有する。凹部４１の開口は、外周側先端面３５２の最内周よりも内周側に形成される。

Description

点火プラグ
　本発明は、内燃機関等に使用される点火プラグに関する。
　点火プラグは、例えば、内燃機関（エンジン）等に組付けられ、燃焼室内の混合気等への着火のために用いられる。一般に点火プラグは、軸孔を有する絶縁体と、軸孔の先端側に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に接合され、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備えている。また、主体金具は、径方向外側に突出する鍔状の座部と、当該座部よりも先端側に設けられた取付用の雄ねじ部とを備えている。
　さらに、座部及び雄ねじ部間に位置するねじ首部には、中実環状のガスケットが取付けられることがある（例えば、特許文献１等参照）。点火プラグを内燃機関等に取付けたときには、ガスケットのうち座部とは反対側に位置する先端面が内燃機関等（エンジンヘッド等）に接触するとともに、ガスケットのうち座部側に位置する後端面が座部に接触する。これにより、燃焼室内における気密性の確保が図られることとなる。
　また、ガスケットは、前記先端面の内周側に荷重を加えることで、内周部分が内周側に突出しており、その結果、主体金具からの脱落が防止されるようになっている。尚、先端面に対する荷重の印加に伴い、前記先端面には凹部が形成されることとなる。
特開平６－２８３２４９号公報
　ところで、中実環状のガスケットにおいて、主体金具からの脱落をより確実に抑制するという点では、ガスケットの内周部分を内周側に向けて大きく突出させることが好ましい。そこで、前記先端面に加える荷重をより大きなものとすることが考えられる。しかし、この場合には、先端面のうち前記凹部の開口と隣接する部位にうねりが生じてしまうことがある。先端面にうねりが生じてしまうと、点火プラグを内燃機関等に取付けた際に、ガスケット（先端面）と内燃機関等との密着性が不十分となり、燃焼室内の気密性が不十分となってしまうおそれがある。すなわち、気密性及び耐脱落性はトレードオフの関係にあり、双方において良好な性能を確保することは難しい。
　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、耐脱落性を向上させるべく、凹部を形成する際の印加荷重を大きくした場合であっても、良好な気密性を確保することができ、気密性及び耐脱落性の双方において良好な性能を得ることができる点火プラグを提供することにある。
　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。
　構成１．本構成の点火プラグは、軸線方向に貫通孔を有する主体金具と、
　前記主体金具の外周に設けられた中実環状のガスケットとを備え、
　前記主体金具は、
　自身の先端側外周に形成された取付用の雄ねじ部と、
　前記雄ねじ部よりも後端側に形成され、径方向外側に膨出する座部とを有し、
　前記ガスケットが前記雄ねじ部と前記座部との間に設けられた点火プラグであって、
　前記ガスケットのうち前記座部とは反対側に位置する面には、前記軸線方向に深さを有する凹部の開口が形成され、
　前記ガスケットは、前記凹部の後端を通り前記ガスケットの中心軸に垂直な平面を基準平面としたとき、少なくとも前記基準平面からの距離が内周側に向かって小さくなる内周側先端面と、前記内周側先端面よりも外周側に位置する外周側先端面とを有し、
　前記凹部の開口は、前記外周側先端面の最内周よりも内周側に形成されていることを特徴とする。
　上記構成１によれば、内周側先端面は、基準平面からの距離が内周側に向かって小さくなるように構成されており、点火プラグを内燃機関等に取付けた際に、内燃機関等（エンジンヘッド等）に対して外周側先端面のみが接触し、内燃機関等から内周側先端面が離間するように構成されている。そして、凹部の開口は、外周側先端面の最内周よりも内周側、すなわち、内周側先端面側に形成されている。従って、凹部の形成に伴いうねりが生じ得る内周側先端面が内燃機関等に接触してしまうことを防止でき、ガスケットと内燃機関等との密着性を十分に向上させることができる。その結果、良好な気密性を得ることができる。
　また、従来技術では、うねりの発生による気密性の低下を鑑みると、凹部を形成する際の印加荷重を増大させることは難しいが、上記構成１によれば、うねりが形成されたとしても良好な気密性を確保できるため、凹部を形成する際の印加荷重を増大させることができる。従って、ガスケットの内周部分を内周側に向けて大きく突出させることができ、主体金具からのガスケットの脱落をより確実に防止することができる。
　以上のように、上記構成１によれば、気密性及び耐脱落性の双方において良好な性能を得ることができる。
　構成２．本構成の点火プラグは、上記構成１において、前記中心軸を含み前記凹部の後端を通る断面において、前記内周側先端面は、前記凹部の開口よりも外周側に位置する第１内周側先端面を有することを特徴とする。
　上記構成２によれば、凹部の開口と外周側先端面との間に、内周側先端面の少なくとも一部（第１内周側先端面）が位置するように構成されている。従って、凹部の形成に伴い生じたうねりが、外周側先端面まで至ってしまうことを効果的に防止することができる。その結果、気密性の向上を一層確実に図ることができる。
　構成３．本構成の点火プラグは、上記構成１又は２において、前記ガスケットは、前記中心軸を含み前記凹部の後端を通る断面において、前記基準平面より先端側に位置し、前記中心軸に最も近い点から前記中心軸までの最短距離をＬ１とし、前記基準平面より後端側に位置し、前記中心軸に最も近い点から前記中心軸までの最短距離をＬ２としたときに、Ｌ１＜Ｌ２であることを特徴とする。
　ガスケットの脱落防止をより確実に図るという観点では、ガスケットの内周部分を径方向内側に大きく突出させることが好ましい。ここで、ガスケットの内周部分を径方向内側に大きく突出させることは、凹部を形成する際に加える荷重をより増大させることにより、前記最短距離Ｌ１が前記最短距離Ｌ２よりも小さくなるようにすることで実現することができる。しかしながら、Ｌ１＜Ｌ２を満たすためには、上述の通り、凹部を形成する際の印加荷重を増大させる必要があるため、うねりの形成がより懸念される。
　この点、上記構成３によれば、Ｌ１＜Ｌ２を満たすため、ガスケットの脱落防止をより確実に図ることができる。一方で、うねりの形成が懸念されるが、上記構成１等を採用することにより、うねりが形成されたとしても良好な気密性を確保することができる。換言すれば、上記構成１等は、Ｌ１＜Ｌ２を満たし、ガスケットの耐脱落性に優れる一方で、うねりの形成がより懸念される点火プラグにおいて、特に有効である。
　構成４．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記凹部の開口は、前記ガスケットのうち前記座部とは反対側に位置する面の周方向に沿った一部に形成されることを特徴とする。
　上記構成４によれば、凹部の形成が容易になるとともに、良好な耐脱落性を確保することができる。
　構成５．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記雄ねじ部を内部に含む最小の仮想円柱に対する、前記座部の径方向外側に向けた突出量をＡ（ｍｍ）とし、前記中心軸を含む断面における、前記外周側先端面の前記中心軸と直交する方向に沿った長さをＢ（ｍｍ）としたとき、０．２≦Ｂ／Ａ≦０．７５を満たすことを特徴とする。
　尚、幅Ａとあるのは、凹部形成前や周方向において凹部が形成されていない部分におけるガスケットの径方向に沿った幅に相当する。
　上記構成５によれば、Ｂ／Ａが０．２以上とされているため、内燃機関等に対する外周側先端面の接触面積を十分に確保することができる。従って、気密性の更なる向上を図ることができる。
　また、上記構成５によれば、Ｂ／Ａが０．７５以下とされている。外周側先端面の幅に相当する長さＢが過度に大きなものとならないように構成されており、ひいては内周側先端面の幅がある程度の大きさ確保されるように構成されている。従って、凹部の形成に伴ううねりが外周側先端面に至ってしまうことをより一層確実に防止でき、内燃機関等に対する外周側先端面の密着性をより高めることができる。その結果、気密性の一層の向上を図ることができる。
　構成６．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記ガスケットのうち前記座部側に位置する面は、
　少なくとも一部が前記内周側先端面の背後に位置する内周側後端面と、
　少なくとも一部が前記外周側先端面の背後に位置する外周側後端面とを備え、
　前記断面において、前記基準平面から前記内周側後端面までの前記中心軸に沿った距離Ｌ３が、前記基準平面から前記外周側後端面までの前記中心軸に沿った距離Ｌ４よりも小さいことを特徴とする。
　上記構成６によれば、点火プラグを内燃機関等に取付けた状態において、ガスケットの座部側に位置する面の一部である外周側後端面のみを座部に対して接触させることができる。従って、座部とガスケット（外周側後端面）との間における接触圧力を増大させることができる。また、外周側先端面は、外周側後端面の背後に位置するため、増大した接触圧力がスムーズに外周側先端面へと伝わることとなり、ひいては外周側先端面と内燃機関等との間における接触圧力を増大させることができる。その結果、気密性を極めて効果的に向上させることができる。
　構成７．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記ガスケットの硬度が、ビッカース硬度で１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ以下であることを特徴とする。
　尚、「ガスケットの硬度」とあるのは、ガスケットの表面のうち凹部の形成に伴う硬度変化が生じ得る部位以外の部位（例えば、外周側先端面や外周側後端面）において測定される硬度をいう。
　上記構成７によれば、ガスケットの硬度が１００Ｈｖ以上とされている。従って、内燃機関等の動作時などにおいてガスケットが高温となった際に、ガスケットの熱変形を効果的に抑制することができる。その結果、内燃機関等に対する点火プラグの緩みをより確実に防止することができ、良好な気密性を長期間に亘って維持することができる。
　また、上記構成７によれば、ガスケットの硬度が２００Ｈｖ以下とされている。従って、凹部の形成が容易になるとともに、凹部の形成により、ガスケットの内周部分を内周側へと十分に突出させることができる。その結果、ガスケットの脱落をより一層確実に防止することができる。
　構成８．本構成の点火プラグは、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記主体金具の前記軸線を含む断面において、前記座部のうち前記ガスケット側に位置する面と前記主体金具の前記軸線に垂直な仮想線とのなす鋭角は、０．５°以上６°以下であることを特徴とする。
　上記構成８によれば、主体金具の軸線を含む断面において、座部のうちガスケット側に位置する面（以下「座面」という）と主体金具の軸線に垂直な仮想線とのなす鋭角（以下「座面角度」という）が０．５°以上６°以下とされている。すなわち、主体金具の軸線に垂直な方向に対して、座面のなす角度が０．５°以上６°以下とされている。
　しかしながら、このように座面に角度が付与されている場合であっても、上記構成１乃至構成７のガスケットを適用することにより、良好な気密性を確保することができる。
点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。 ガスケットの構成を示す断面図である。 ガスケットにおける凹部の形成位置を示す底面図である。 ガスケットの構成を示す拡大断面図である。 エンジンヘッドに取付けられた点火プラグを示す拡大断面図である。 突出量Ａ及び長さＢを説明するための拡大断面図である。 実施例サンプル及び比較例サンプルにおける、気密性評価試験の結果を示すグラフである。 Ｂ／Ａを種々変更したサンプルにおける、気密性評価試験の結果を示すグラフである。 Ｌ３及びＬ４の大小関係を種々変更したサンプルにおける、気密性評価試験の結果を示すグラフである。 ガスケットの硬度を種々変更したサンプルにおける、耐緩み性評価試験の結果を示すグラフである。 ガスケットの硬度を種々変更したサンプルにおける、耐脱落性評価試験の結果を示すグラフである。 別の実施形態における、凹部の形成位置を説明するためのガスケットの底面図である。 別の実施形態における、ガスケットの構成を示す拡大断面図である。 座面角度を種々変更したサンプルにおける、気密性評価試験の結果を示すグラフである。
　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、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
　点火プラグ１は、筒状をなす絶縁碍子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。
　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、先端側に向けて先細る段部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。
　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が挿設されている。中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）等〕からなる内層５Ａと、Ｎｉを主成分とする合金からなる外層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、その先端部が絶縁碍子２の先端から突出している。さらに、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など）からなるチップ３１が設けられている。
　また、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。
　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。
　加えて、主体金具３は、低炭素鋼等の金属により形成されており、軸線ＣＬ１に沿って延びる筒状をなしている。また、主体金具３は、その先端側外周に、点火プラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるための雄ねじ部１５を備えている。加えて、雄ねじ部１５よりも後端側には、径方向外側に膨出する鍔状の座部１６が設けられており、雄ねじ部１５と座部１６との間には円筒状のねじ首部１７が設けられている。座部１６には、ガスケット１８側に位置する座面１６Ｆが設けられている。本実施形態では、座面１６Ｆは、主体金具の軸線に略垂直である。さらに、前記ねじ首部１７の外周には、所定の金属（例えば、銅又は鉄を主成分とする金属等）からなる中実環状のガスケット１８が嵌め込まれている（ガスケット１８については後に詳述する）。併せて、主体金具３は、その後端側に、点火プラグ１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と、工具係合部１９よりも後端側に位置し、径方向内側に屈曲する加締め部２０とを備えている。
　さらに、主体金具３の内周には、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に対してそ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、段部１４，２１の間には、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。
　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間にはタルク（滑石）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及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
　また、主体金具３の先端部２６には、自身の中間部分が曲げ返されて、自身の先端側側面が中心電極５の先端部（チップ３１）と対向する接地電極２７が接合されている。接地電極２７は、Ｎｉを主成分とする合金により形成された外層２７Ａと、熱導電性に優れる金属（例えば、銅や銅合金、純Ｎｉ等）により形成された内層２７Ｂとから構成されている。さらに、中心電極５（チップ３１）の先端面と接地電極２７の先端部（他端部）との間には、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。
　次に、本発明の特徴部分であるガスケット１８の構成について説明する。
　図２に示すように、ガスケット１８のうち前記座部１６とは反対側に位置する面である先端面３５には、軸線ＣＬ１方向に深さを有する凹部４１の開口が形成されている。本実施形態では、図３に示すように、凹部４１は、周方向に沿って間欠的に複数設けられている。また、凹部４１の形成により、ガスケット１８のうち凹部４１の内周側に位置する部位は内周側に突出変形し、その結果、ガスケット１８は、周方向に沿って間欠的に複数の突部１８Ｐを有するものとなっている。そして、ガスケット１８の内径Ｋ（各突部１８Ｐに接する仮想円ＶＣの直径に相当する）は、雄ねじ部１５のねじ径よりも小さなものとされている。
　図２に戻り、先端面３５は、内周側に位置する内周側先端面３５１と、当該内周側先端面３５１よりも外周側において内周側先端面３５１に隣接する外周側先端面３５２とを備えている。そして、本実施形態では、図４に示すように、凹部４１の後端を通りガスケット１８の中心軸ＣＬ２（図２参照）に垂直な平面を基準平面ＶＳとしたとき、内周側先端面３５１は、基準平面ＶＳからの前記中心軸ＣＬ２に沿った距離が内周側に向かって小さくなるように構成されている。一方で、外周側先端面３５２は、基準平面ＶＳからの前記中心軸ＣＬ２に沿った距離が径方向に沿って略一定となるように構成されている。
　また、本実施形態では、中心軸ＣＬ２を含み凹部４１の後端を通る断面において、内周側先端面３５１は、凹部４１の開口よりも外周側に位置する第１内周側先端面３５１Ａと、凹部４１の開口よりも内周側に位置する第２内周側先端面３５１Ｂとを有している。
　さらに、凹部４１の開口は、外周側先端面３５２の最内周よりも内周側に形成されている。従って、本実施形態では、凹部４１の開口と外周側先端面３５２との間には、内周側先端面３５１の一部（第１内周側先端面３５１Ａ）が存在するように構成されている。このように構成されることで、図５に示すように、内燃機関のエンジンヘッドＥＮに対して点火プラグ１を取付けた状態において、外周側先端面３５２のみがエンジンヘッドＥＮに接触し、凹部４１の開口に隣接する内周側先端面３５１がエンジンヘッドＥＮから離間するようになっている。
　加えて、図２に示すように、ガスケット１８は、前記中心軸ＣＬ２を含み凹部４１の後端を通る断面において、基準平面ＶＳより先端側に位置し、前記中心軸ＣＬ２に最も近い点Ｐ１から前記中心軸ＣＬ２までの最短距離をＬ１とし、基準平面ＶＳより後端側に位置し、前記中心軸ＣＬ２に最も近い点Ｐ２から前記中心軸までの最短距離をＬ２としたときに、Ｌ１＜Ｌ２を満たすように構成されている。
　また、図４に示すように、ガスケット１８のうち座部１６側に位置する面である後端面３６は、少なくとも一部（本実施形態では、全域）が内周側先端面３５１の背後に位置する内周側後端面３６１と、少なくとも一部（本実施形態では、全域）が外周側先端面３５２の背後に位置する外周側後端面３６２とを備えている。そして、前記断面において、基準平面ＶＳから内周側後端面３６１までの前記中心軸ＣＬ２に沿った距離Ｌ３が、基準平面ＶＳから外周側後端面３６２までの前記中心軸ＣＬ２に沿った距離Ｌ４よりも小さくなるように構成されている。このように構成されることで、図５に示すように、エンジンヘッドＥＮに点火プラグ１を取付けた状態において、外周側後端面３６２のみが座部１６（座面１６Ｆ）に接触し、内周側後端面３６１が座部１６から離間するようになっている。
　さらに、図６に示すように、雄ねじ部１５を内部に含む最小の仮想円柱ＶＰに対する、座部１６の径方向外側に向けた突出量をＡ（ｍｍ）とし、前記中心軸ＣＬ２を含む断面における、前記外周側先端面３５２の前記中心軸ＣＬ２と直交する方向に沿った長さをＢ（ｍｍ）としたとき、０．２≦Ｂ／Ａ≦０．７５を満たすように構成されている。尚、幅Ａとあるのは、凹部形成前や周方向において凹部が形成されていない部分におけるガスケット１８の径方向に沿った幅に相当する。
　加えて、本実施形態では、ガスケット１８の硬度が、ビッカース硬度で１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ以下とされている。尚、ガスケットの硬度１８は、ガスケット１８の表面のうち凹部４１の形成に伴う硬度変化が生じ得る部位以外の部位（例えば、外周側先端面３５２や外周側後端面３６２）において測定される。また、ガスケット１８の硬度は、例えば、ＪＩＳ　Ｚ２２４４の規定に基づく手法により測定することができる。具体的には、正四角推状のダイヤモンド圧子により、ガスケット１８の表面に対して所定（例えば、９８０．７ｍＮ）の荷重を加えた際に、ガスケット１８に形成される圧痕の対角線長さに基づき、ガスケット１８の硬度を測定することができる。
　以上詳述したように、本実施形態によれば、点火プラグ１をエンジンヘッドＥＮに取付けた際に、エンジンヘッドＥＮに対して外周側先端面３５２のみが接触し、エンジンヘッドＥＮから内周側先端面３５１が離間するように構成されている。そして、凹部４１の開口は、外周側先端面３５２の最内周よりも内周側、すなわち、内周側先端面３５１側に形成されている。従って、凹部４１の形成に伴いうねりが生じ得る内周側先端面３５１がエンジンヘッドＥＮに接触してしまうことを防止でき、ガスケット１８とエンジンヘッドＥＮとの密着性を十分に向上させることができる。その結果、良好な気密性を得ることができる。
　また、うねりが形成されたとしても良好な気密性を確保できるため、凹部４１を形成する際の印加荷重を増大させることができる。従って、ガスケット１８の内周部分を内周側に向けて大きく突出させることができ、主体金具３からのガスケット１８の脱落をより確実に防止することができる。
　以上のように、本実施形態によれば、気密性及び耐脱落性の双方において良好な性能を得ることができる。
　さらに、凹部４１の開口と外周側先端面３５２との間に、第１内周側先端面３５１Ａが位置するように構成されている。従って、凹部４１の形成に伴い生じたうねりが、外周側先端面３５２まで至ってしまうことを効果的に防止することができる。その結果、気密性の向上を一層確実に図ることができる。
　加えて、Ｌ１＜Ｌ２を満たし、ガスケット１８の内周において、先端側に位置する部位が後端側に位置する部位よりも内周側に突出するように構成されている。従って、主体金具３からのガスケット１８の脱落をより一層確実に防止することができる。
　併せて、凹部４１は、周方向に沿って間欠的に設けられており、先端面３５の周方向に沿った一部に形成されている。従って、凹部４１の形成が容易になるとともに、良好な耐脱落性を確保することができる。
　また、Ｂ／Ａが０．２以上とされているため、エンジンヘッドＥＮに対する外周側先端面３５２の接触面積を十分に確保することができる。従って、気密性の更なる向上を図ることができる。
　さらに、本実施形態では、Ｂ／Ａが０．７５以下とされることで、長さＢが過度に大きなものとならないように構成されており、ひいては内周側先端面３５１の径方向に沿った幅がある程度の大きさ確保されるように構成されている。従って、凹部４１の形成に伴ううねりが外周側先端面３５２に至ってしまうことをより一層確実に防止でき、エンジンヘッドＥＮに対する外周側先端面３５２の密着性をより高めることができる。その結果、気密性の一層の向上を図ることができる。
　加えて、Ｌ３＜Ｌ４を満たすように構成されており、点火プラグ１をエンジンヘッドＥＮに取付けた状態において、外周側後端面３６２のみを座部１６に対して接触させることができる。従って、座部１６とガスケット１８（外周側後端面３６２）との間における接触圧力を増大させることができる。また、外周側先端面３５２は、外周側後端面３６２の背後に位置するため、増大した接触圧力がスムーズに外周側先端面３５２へと伝わることとなり、ひいては外周側先端面３５２とエンジンヘッドＥＮとの間における接触圧力を増大させることができる。その結果、気密性を極めて効果的に向上させることができる。
　また、ガスケット１８の硬度が１００Ｈｖ以上とされているため、ガスケット１８が高温となった際における、ガスケット１８の熱変形を効果的に抑制することができる。その結果、内燃機関等に対する点火プラグ１の緩みをより確実に防止することができ、良好な気密性を長期間に亘って維持することができる。
　さらに、ガスケット１８の硬度が２００Ｈｖ以下とされているため、凹部４１の形成が容易になるとともに、凹部４１の形成により、ガスケット１８の内周部分を内周側へと十分に突出させることができる。その結果、ガスケット１８の脱落をより一層確実に防止することができる。
　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、実施例サンプルと比較例サンプルとをそれぞれ１０本ずつ作製し、各サンプルについて、ＪＩＳ　Ｂ８０３１に準じた気密性評価試験を行った。気密性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを内燃機関のエンジンヘッドを模した試験用のアルミブッシュに２５Ｎ・ｍの締付トルクで取付けた。その上で、サンプルの先端部を１５０℃に加熱し、その状態を３０分間維持した。その後、各サンプルの先端部に対して１．５ＭＰａの空気圧を加え、ガスケットと主体金具及びアルミブッシュとの間からの１分当たりの空気の漏洩量を測定した。ここで、漏洩量が５ｍｌ／ｍｉｎ以下のサンプルは、良好な気密性を有するということができる。
　尚、実施例サンプルは、外周側先端面の最内周よりも内周側に凹部が位置するように構成するとともに、内周側先端面を傾斜状とし、アルミブッシュ（内燃機関等）に取付けた状態において外周側先端面のみがアルミブッシュ（内燃機関等）に接触するように構成した。また、実施例サンプルは、ガスケットの先端面がガスケットの中心軸と直交する方向に延びるように構成し、アルミブッシュ（内燃機関等）に取付けた状態において内周側先端面に相当する面と外周側先端面に相当する面との双方がアルミブッシュ（内燃機関等）に接触するように構成した。加えて、各サンプルともに、ガスケットの先端面の内周側に凹部を形成し、雄ねじ部のねじ径をＭ１２とした。
　図７に、気密性評価試験の結果を示す。尚、図７では、実施例サンプルの試験結果を丸印で示し、比較例サンプルの試験結果を三角印で示す。また、図７では、横軸方向に延びる破線により、評価基準である５ｍｌ／ｍｉｎを示す（図８及び図９においても同様）。
　図７に示すように、外周側先端面のみが内燃機関等（アルミブッシュ）に接触するように構成した実施例サンプルは、漏洩量が５ｍｌ／ｍｉｎを下回り、良好な気密性を有することが明らかとなった。これは、凹部の形成に伴いうねりが生じ得る内周側先端面が内燃機関等（アルミブッシュ）から離間したことで、内燃機関等（アルミブッシュ）に対するガスケットの密着性が向上したためであると考えられる。
　上記試験の結果より、気密性の向上を図るべく、ガスケットが、前記基準平面からの距離が内周側に向かって小さくなる内周側先端面と、内周側先端面よりも外周側に位置する外周側先端面とを有するように構成し、凹部の開口を、外周側先端面の最内周よりも内周側に形成することが好ましいといえる。
　次に、Ｂ／Ａの値を種々変更した点火プラグのサンプルＸ，Ｙ，Ｚを作製し、各サンプルについて、締付トルクを２０Ｎ・ｍに変更した上で（つまり、空気がより漏洩しやすい条件で）、上述の気密性評価試験を行った。尚、漏洩量が５ｍｌ／ｍｉｎ以下のサンプルは、一層良好な気密性を有するということができる。また、Ａは、ガスケットのうち凹部が形成されていない部位における、ガスケットの中心軸と直交する方向に沿った幅を測定したものであり、前記仮想円柱に対する座部の径方向外側への突出量の大きさと等しいものである。加えて、Ｂは、圧力測定フィルム〔例えば、プレスケール（登録商標）〕により測定したものである。
　図８に、当該試験の試験結果を示す。尚、図８では、サンプルＸの試験結果を丸印で示し、サンプルＹの試験結果を三角印で示し、サンプルＺの試験結果を四角印で示す。また、サンプルＸ，Ｙ，Ｚは、主体金具等が同一の構成を有するように構成した。
　図８に示すように、０．２≦Ｂ／Ａ≦０．７５を満たすサンプルは、より優れた気密性を有することが分かった。これは、Ｂ／Ａを０．２以上としたことで、内燃機関等（アルミブッシュ）に対する外周側先端面の接触面積が十分に確保されたこと、及び、Ｂ／Ａを０．７５以下としたことで、内周側先端面の幅がある程度の大きさ確保され、凹部の形成により生じたうねりが外周側先端面に至ってしまうことがより確実に防止されたことに起因すると考えられる。
　上記試験の結果より、気密性の一層の向上を図るべく、０．２≦Ｂ／Ａ≦０．７５を満たすことがより好ましいといえる。
　次いで、内周側後端面を傾斜状とし、Ｌ３＜Ｌ４を満たすように構成した点火プラグのサンプルと、Ｌ３＝Ｌ４となるように構成した点火プラグのサンプルとを１０本ずつ作製し、各サンプルについて、締付トルクを１５Ｎ・ｍに変更した上で（つまり、空気がより一層漏洩しやすい条件で）、上述の気密性評価試験を行った。尚、漏洩量が５ｍｌ／ｍｉｎ以下のサンプルは、非常に優れた気密性を有するということができる。
　図９に、当該試験の試験結果を示す。尚、図９では、Ｌ３＜Ｌ４を満たすサンプルの試験結果を丸印で示し、Ｌ３＝Ｌ４を満たすサンプルの試験結果を三角印で示す。
　図９に示すように、Ｌ３＜Ｌ４を満たすサンプルは、非常に優れた気密性を有することが確認された。これは、ガスケットの外周側後端面のみが座部に接触したため、座部とガスケットとの間における接触圧力が増大し、また、外周側先端面は外周側後端面の背後に位置することから、増大した接触圧力がスムーズに外周側先端面へと伝わり、ひいてはガスケット（外周側先端面）と内燃機関等（アルミブッシュ）との間における接触圧力が増大したためであると考えられる。
　上記試験の結果より、気密性の更なる向上を図るべく、Ｌ３＜Ｌ４を満たすように、ガスケットの後端面を構成することが好ましいといえる。
　次に、ガスケットを構成する材料や熱処理の条件を変更することにより、ガスケットの硬度（Ｈｖ）を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、耐緩み性評価試験を行った。耐緩み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２０Ｎ・ｍの締付トルクで所定のアルミブッシュに組付けた上で、５０℃～２００℃の雰囲気で、ＩＳＯ１１５６５の３．４．４頁に規定された振動試験に基づいて、サンプルに対して水平及び垂直方向に８時間ずつ（計１６時間）振動を加えた。その後、サンプルをアルミブッシュから取外す際の戻しトルクＴｅ（Ｎ・ｍ）を測定した。尚、戻しトルクが１０Ｎ・ｍ以上のサンプルは、加熱による緩みが生じにくく、良好な気密性を長期間に亘って維持できるといえる。図１０に、当該試験の結果を示す。
　図１０に示すように、ガスケットの硬度を１００Ｈｖ以上としたサンプルは、戻しトルクが１０Ｎ・ｍ以上となり、良好な気密性を長期間に亘って維持可能となることが明らかとなった。これは、ガスケットの熱変形が効果的に抑制されたためであると考えられる。
　上記試験の結果より、内燃機関等に対する点火プラグの緩みを抑制し、良好な気密性を長期間に亘って維持可能とすべく、ガスケットの硬度を１００Ｈｖ以上とすることが好ましいといえる。
　次いで、ガスケットを構成する材料や熱処理の条件を変更することにより、ガスケットの硬度を種々変更した点火プラグのサンプルを１０本ずつ作製し、各サンプルについて、耐脱落性評価試験を行った。耐脱落性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、手によってガスケットを主体金具に対して相対回転させることで、ガスケットが主体金具から外れるか否かを確認した。尚、ガスケットの外れが生じた本数（脱落数）が１０本中５本以下となった場合には、主体金具からのガスケットの脱落を効果的に防止できるといえる。図１１に、当該試験の結果を示す。
　図１１に示すように、ガスケットの硬度を２００Ｈｖ以下としたサンプルは、脱落数が５本以下となり、主体金具からのガスケットの脱落防止効果に優れることが分かった。これは、ガスケットが塑性変形しやすくなり、凹部の形成により、ガスケットの内周部分が内周側へと十分に突出したためであると考えられる。
　上記試験の結果より、ガスケットの脱落をより確実に防止するという観点から、ガスケットの硬度を２００Ｈｖ以下とすることが好ましいといえる。
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。
　（ａ）上記実施形態では、ガスケット１８の周方向に沿って間欠的に凹部４１が設けられているが、図１２に示すように、ガスケット１８の周方向に沿って延びる環状の凹部４２を設けることとしてもよい。この場合には、ガスケット１８の内周部分が全周に亘って内周側に突出し、その結果、ガスケット１８の内径Ｋが、雄ねじ部１５のねじ径よりも小さなものとされる。
　（ｂ）上記実施形態では、距離Ｌ３が距離Ｌ４よりも小さくなるように構成されているが、図１３に示すように、距離Ｌ３と距離Ｌ４とが等しくなるように構成してもよい。
　（ｃ）上記実施形態において、ガスケット１８の外周面と外周側先端面３５２との間は角形状となるように構成されているが、ガスケット１８の外周面から外周側先端面３５２にかけての部位を外側に凸の湾曲面状としてもよい。
　（ｄ）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）上記実施形態において、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、工具係合部１９をＢｉ－ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等としてもよい。
　（ｆ）上記実施形態では、座面１６Ｆは、主体金具３の軸線ＣＬ１に略垂直とされているが、主体金具３の軸線ＣＬ１に垂直な方向に対して座面１６Ｆがなす角度に関しては、このような形状に限定されるものではない。たとえば、主体金具３の軸線ＣＬ１を含む断面において、座部１６のうちガスケット１８側に位置する面（すなわち「座面１６Ｆ」）と主体金具３の軸線ＣＬ１に垂直な仮想線とのなす鋭角（すなわち「座面角度」）が０．５°以上６°以下とされていてもよい。すなわち、主体金具３の軸線ＣＬ１に垂直な方向に対して、座面１６のなす角度が０．５°以上６°以下とされていてもよい。
　このように座面に角度が付与されている場合であっても、本発明に係るガスケットを適用することにより、良好な気密性を確保することができる。
　図１４は、主体金具の座面角度を種々変更した点火プラグのサンプルを１０本ずつ作製して、これらの各サンプルについて気密性評価試験を行った結果を示す。気密性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを内燃機関のエンジンヘッドを模した試験用のアルミブッシュに１５Ｎ・ｍの締付トルクで取付けた。各サンプルの先端部に対して１．５ＭＰａの空気圧を加え、ガスケットと主体金具及びアルミブッシュとの間からの１分当たりの空気の漏洩量を測定した。なお、漏洩量が１５ｍｌ／ｍｉｎ以下のサンプルは、非常に良好な気密性を有するということができる。
　尚、実施例サンプルは、外周側先端面の最内周よりも内周側に凹部が位置するように構成するとともに、内周側先端面を傾斜状とし、アルミブッシュ（内燃機関等）に取付けた状態において外周側先端面のみがアルミブッシュ（内燃機関等）に接触するように構成した。また、実施例サンプルは、０．２≦Ｂ／Ａ≦０．７５を満たすように構成した。
　図１４では、実施例サンプルの試験結果を丸印で示し、比較例サンプルの試験結果を三角印で示す。また、図１４では、横軸方向に延びる破線により、評価基準である１５ｍｌ／ｍｉｎを示す。
　図１４に示すように、座面角度を０．５°以上としたとき、比較例サンプルでは漏洩量が１５ｍｌ／ｍｉｎを上回る。一方、実施例サンプルでは、座面角度を６°以下としたとき、漏洩量が１５ｍｌ／ｍｉｎを下回る。すなわち、座面に０．５°以上６°以下の角度が付与された場合であっても、実施例サンプルは良好な気密性を有することが明らかとなった。
　１…点火プラグ、３…主体金具、１５…雄ねじ部、１６…座部、１８…ガスケット、３５…（ガスケットの）先端面、３６…（ガスケットの）後端面、４１…凹部、３５１…内周側先端面、３５１Ａ…第１内周側先端面、３５１Ｂ…第２内周側先端面、３５２…外周側先端面、３６１…内周側後端面、３６２…外周側後端面、ＣＬ１…軸線、ＣＬ２…（ガスケットの）中心軸。

Claims (8)

  1. 　軸線方向に貫通孔を有する主体金具と、
    　前記主体金具の外周に設けられた中実環状のガスケットとを備え、
    　前記主体金具は、
    　自身の先端側外周に形成された取付用の雄ねじ部と、
    　前記雄ねじ部よりも後端側に形成され、径方向外側に膨出する座部とを有し、
    　前記ガスケットが前記雄ねじ部と前記座部との間に設けられた点火プラグであって、
    　前記ガスケットのうち前記座部とは反対側に位置する面には、前記軸線方向に深さを有する凹部の開口が形成され、
    　前記ガスケットは、前記凹部の後端を通り前記ガスケットの中心軸に垂直な平面を基準平面としたとき、少なくとも前記基準平面からの距離が内周側に向かって小さくなる内周側先端面と、前記内周側先端面よりも外周側に位置する外周側先端面とを有し、
    　前記凹部の開口は、前記外周側先端面の最内周よりも内周側に形成されていることを特徴とする点火プラグ。
  2. 　前記中心軸を含み前記凹部の後端を通る断面において、前記内周側先端面は、前記凹部の開口よりも外周側に位置する第１内周側先端面を有することを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
  3. 　前記ガスケットは、前記中心軸を含み前記凹部の後端を通る断面において、前記基準平面より先端側に位置し、前記中心軸に最も近い点から前記中心軸までの最短距離をＬ１とし、前記基準平面より後端側に位置し、前記中心軸に最も近い点から前記中心軸までの最短距離をＬ２としたときに、Ｌ１＜Ｌ２であることを特徴とする請求項１又は２に記載の点火プラグ。
  4. 　前記凹部の開口は、前記ガスケットのうち前記座部とは反対側に位置する面の周方向に沿った一部に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火プラグ。
  5. 　前記雄ねじ部を内部に含む最小の仮想円柱に対する、前記座部の径方向外側に向けた突出量をＡ（ｍｍ）とし、前記中心軸を含む断面における、前記外周側先端面の前記中心軸と直交する方向に沿った長さをＢ（ｍｍ）としたとき、０．２≦Ｂ／Ａ≦０．７５を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火プラグ。
  6. 　前記ガスケットのうち前記座部側に位置する面は、
    　少なくとも一部が前記内周側先端面の背後に位置する内周側後端面と、
    　少なくとも一部が前記外周側先端面の背後に位置する外周側後端面とを備え、
    　前記断面において、前記基準平面から前記内周側後端面までの前記中心軸に沿った距離Ｌ３が、前記基準平面から前記外周側後端面までの前記中心軸に沿った距離Ｌ４よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火プラグ。
  7. 　前記ガスケットの硬度が、ビッカース硬度で１００Ｈｖ以上２００Ｈｖ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の点火プラグ。
  8. 　前記主体金具の前記軸線を含む断面において、前記座部のうち前記ガスケット側に位置する面と前記主体金具の前記軸線に垂直な仮想線とのなす鋭角は、０．５°以上６°以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の点火プラグ。
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