WO2015155927A1 - スパークプラグ - Google Patents

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WO2015155927A1
WO2015155927A1 PCT/JP2015/001115 JP2015001115W WO2015155927A1 WO 2015155927 A1 WO2015155927 A1 WO 2015155927A1 JP 2015001115 W JP2015001115 W JP 2015001115W WO 2015155927 A1 WO2015155927 A1 WO 2015155927A1
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WO
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plate packing
spark plug
insulator
length
section
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/001115
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小林 勉
智行 五十嵐
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to US15/302,673 priority Critical patent/US10186844B2/en
Priority to CN201580018776.9A priority patent/CN106170899B/zh
Priority to KR1020167027909A priority patent/KR101929103B1/ko
Priority to EP15776682.5A priority patent/EP3131164B1/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/36Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by the joint between insulation and body, e.g. using cement
    • HELECTRICITY
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    • H01T13/02Details
    • H01T13/04Means providing electrical connection to sparking plugs
    • H01T13/05Means providing electrical connection to sparking plugs combined with interference suppressing or shielding means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01T13/02Details
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation

Definitions

  • the present invention relates to a spark plug.
  • Known spark plugs include an insulator that holds the center electrode on the inside and a metal shell that holds the insulator on the inside.
  • a plate packing is sandwiched between the insulator and the metal shell in order to ensure airtightness between the insulator and the metal shell (see, for example, Patent Document 1).
  • preignition premature ignition
  • the heat value heat dissipating property
  • One of the paths for dissipating the heat of the center electrode is a path from the insulator holding the center electrode to the metal shell through the plate packing. The heat of the metal shell is dissipated to the cylinder head of the internal combustion engine to which the spark plug is attached.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms. *
  • a step portion having a cylindrical shape extending in the axial direction parallel to the axial line from the rear end side to the front end side and having a surface facing the front end side is formed.
  • An insulating body a cylindrical shape that holds the insulator inside; a shelf portion that supports the stepped portion; and a middle hole portion that is connected to the shelf portion on the rear end side from the shelf portion,
  • a spark plug comprising: a formed metal shell; and a plate packing sandwiched between the stepped portion and the shelf portion.
  • a length A1 (mm) at which the plate packing and the metal shell are in contact with each other in one of the two one-side cross sections divided by the axis in the cross-section of the spark plug passing through the axis A length A (mm) obtained by adding a length A2 (mm) at which the plate packing and the insulator are in contact with each other at one side cross section; and the one side end face of the two one side cross sections; Is a length B1 (mm) at which the plate packing and the metal shell are in contact with each other on the other one-side cross section, and a length B2 (mm) at which the plate packing and the insulator are in contact on the other one-side section.
  • an average Vickers hardness E of a portion located at a depth of 0.2 mm from the interface contacting the plate packing in the portion of the metal shell in the cross section is 240 HV or more.
  • the average Vickers hardness F of the plate packing in the cross section may be 100 HV or more and smaller than the average Vickers hardness E.
  • the shelf portion has an inner surface facing the rear end side, and the thickness of the plate packing at the midpoint of the inner surface in the cross section is 0.15 mm or more and 0.20 mm. It may be the following. According to this embodiment, the heat dissipating property through the path from the insulator through the plate packing to the metal shell is further maintained while maintaining the accuracy of assembling the insulator to the metal shell by ensuring a sufficient crushing allowance for the plate packing. Can be improved. *
  • a male screw having a nominal diameter M14 or less may be formed on the outer periphery of the metal shell.
  • the heat dissipating property can be improved in the spark plug in which the male screw having a nominal diameter of M14 or less is formed on the metal shell.
  • the nominal diameter of the male screw may be M10 or less.
  • the heat dissipating property can be improved in the spark plug in which the male screw having a nominal diameter of M10 or less is formed on the metal shell.
  • the inner hole portion has a first inner surface along the axis
  • the shelf portion includes a second inner surface along the axis; and the first inner surface.
  • a second inner surface, and a third inner surface facing the rear end side, and the outer periphery from a perpendicular line PL1 drawn from the midpoint of the third inner surface in the one-side cross section A length AO at which the plate packing and the insulator are in contact with each other; a length AI at which the plate packing and the insulator are in contact with each other on the inner peripheral side from the perpendicular PL1 in the one-side cross section;
  • And length AO at which the
  • the present invention can be realized in various forms other than the spark plug.
  • it can be realized in the form of a spark plug member and a spark plug manufacturing method.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view showing the other one-side cross section located in the ⁇ Y-axis direction with the plate packing as the center. It is the elements on larger scale which show one one side cross section located in + Y-axis direction centering on board packing. It is the elements on larger scale which show one one side cross section located in + Y-axis direction centering on board packing. It is the elements on larger scale which show one one side cross section located in + Y-axis direction centering on board packing.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view showing the other one-side cross section located in the ⁇ Y-axis direction with the plate packing as the center. It is a table
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a partial cross section of the spark plug 10.
  • FIG. 1 illustrates the appearance of the spark plug 10 on the left side of the drawing with respect to the axis CL, which is the axis of the spark plug 10, and the cross-sectional shape of the spark plug 10 on the right of the drawing with respect to the axis CL. ing.
  • the lower side of the spark plug 10 in FIG. 1 is referred to as “front end side”
  • the upper side of FIG. 1 is referred to as “rear end side”. *
  • the spark plug 10 includes a center electrode 100, an insulator 200, a metal shell 300, a ground electrode 400, and a plate packing 500.
  • the axis CL of the spark plug 10 is also the axis of each member of the center electrode 100, the insulator 200, and the metal shell 300.
  • the spark plug 10 has a gap SG formed between the center electrode 100 and the ground electrode 400 on the tip side.
  • the gap SG of the spark plug 10 is also called a spark gap.
  • the spark plug 10 is configured to be attachable to the internal combustion engine 90 in a state where the tip end side where the gap SG is formed protrudes from the inner wall 910 of the combustion chamber 920.
  • a high voltage for example, 10,000 to 30,000 volts
  • the spark discharge generated in the gap SG realizes ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber 920.
  • FIG. 1 shows XYZ axes orthogonal to each other.
  • the XYZ axes in FIG. 1 correspond to the XYZ axes in other figures described later. *
  • the X axis is an axis orthogonal to the Y axis and the Z axis.
  • the + X-axis direction is a direction from the back of the sheet of FIG. 1 toward the front of the sheet
  • the ⁇ X-axis direction is a direction opposite to the + X-axis direction.
  • the Y axis is an axis orthogonal to the X axis and the Z axis.
  • the + Y-axis direction is a direction from the right to the left in FIG. 1
  • the ⁇ Y-axis direction is a direction opposite to the + Y-axis direction.
  • the Z axis is an axis along the axis CL.
  • the + Z-axis direction is a direction from the rear end side to the front-end side of the spark plug 10
  • the ⁇ Z-axis direction is a direction opposite to the + Z-axis direction.
  • the center electrode 100 of the spark plug 10 is an electrode having conductivity.
  • the center electrode 100 has a rod shape extending about the axis CL.
  • the material of the center electrode 100 is a nickel alloy (for example, Inconel 600 (“INCONEL” is a registered trademark)) whose main component is nickel (Ni).
  • the outer surface of the center electrode 100 is electrically insulated from the outside by an insulator 200.
  • the distal end side of the center electrode 100 protrudes from the distal end side of the insulator 200.
  • the rear end side of the center electrode 100 is electrically connected to the rear end side of the insulator 200.
  • the rear end side of the center electrode 100 is electrically connected to the rear end side of the insulator 200 via the terminal fitting 190. *
  • the ground electrode 400 of the spark plug 10 is an electrode having conductivity.
  • the ground electrode 400 has a shape bent from the metal shell 300 in the + Z-axis direction and then bent toward the axis CL.
  • the rear end side of the ground electrode 400 is joined to the metal shell 300.
  • a gap SG is formed between the front end side of the ground electrode 400 and the center electrode 100.
  • the material of the electrode base material 410 is a nickel alloy containing nickel (Ni) as a main component, like the center electrode 100. *
  • the insulator 200 of the spark plug 10 is an insulator having electrical insulation.
  • the insulator 200 has a cylindrical shape extending about the axis CL.
  • the insulator 200 is produced by firing an insulating ceramic material (for example, alumina).
  • the insulator 200 has a shaft hole 290 that is a through hole extending about the axis CL. In the shaft hole 290 of the insulator 200, the center electrode 100 is held on the axis CL in a state where the center electrode 100 protrudes from the distal end side of the insulator 200.
  • the insulator 200 has a front barrel portion 210, a stepped portion 220, and a middle barrel portion 230.
  • the front barrel portion 210 of the insulator 200 is a cylindrical portion whose outer diameter decreases from the rear end side toward the front end side.
  • the center electrode 100 protrudes from the front end side of the front barrel portion 210.
  • the step portion 220 of the insulator 200 is a portion that is located on the rear end side of the front barrel portion 210 and connects between the front barrel portion 210 and the middle barrel portion 230.
  • the outer diameter of the stepped portion 220 increases as it goes from the front barrel portion 210 toward the middle barrel portion 230.
  • the middle body portion 230 of the insulator 200 is a cylindrical portion located on the rear end side of the stepped portion 220.
  • the outer diameter of the middle trunk portion 230 is larger than the outer diameter of the front barrel portion 210.
  • the detailed configuration of the insulator 200 will be described later.
  • the metal shell 300 of the spark plug 10 is a metal body having conductivity.
  • the material of the metal shell 300 is carbon steel containing about 0.25% carbon.
  • the material of the metal shell 300 may be carbon steel containing less than 0.25% carbon or carbon steel containing more than 0.25% carbon.
  • nickel plating is applied to the outer peripheral surface of the metal shell 300.
  • the surface on the outer peripheral side of the metal shell 300 may be galvanized or may not be plated. *
  • the metal shell 300 has a cylindrical shape extending about the axis CL.
  • the metal shell 300 is fixed to the outside of the insulator 200 by caulking while being electrically insulated from the center electrode 100.
  • the metal shell 300 includes an end surface 310, a screw part 320, a tip hole part 360, a shelf part 370, and a medium hole part 380. *
  • An end surface 310 of the metal shell 300 is an annular surface facing the front end side. From the center of the end surface 310, the insulator 200 protrudes toward the tip side together with the center electrode 100. A ground electrode 400 is joined to the end face 310. *
  • the threaded portion 320 of the metal shell 300 is located outside the tip hole portion 360, the shelf portion 370, and the middle hole portion 380, and is a portion where a male screw is formed on the outer periphery of the metal shell 300.
  • the nominal diameter of the male screw formed on the screw part 320 is M10. In other embodiments, the nominal diameter of the male screw formed on the screw part 320 may be smaller than M10 (for example, M8) or larger than M10 (for example, M12, M14). *
  • the front hole portion 360 of the metal shell 300 forms a hole that forms a gap with the front body portion 210 of the insulator 200 around the axis CL.
  • the shelf 370 of the metal shell 300 is a part that is located on the rear end side of the leading hole 360 and connects the leading hole 360 and the middle hole 380.
  • the shelf 370 protrudes in an annular shape inward from the leading hole 360 and the middle hole 380.
  • the middle hole portion 380 of the metal shell 300 is located on the rear end side of the shelf portion 370 and forms a hole that forms a gap with the middle body portion 230 of the insulator 200.
  • the detailed configuration of the metal shell 300 will be described later. *
  • the plate packing 500 of the spark plug 10 is a member sandwiched between the stepped portion 220 of the insulator 200 and the shelf portion 370 of the metal shell 300.
  • the plate packing 500 forms an annular shape that is crushed between the step portion 220 and the shelf portion 370.
  • the material of the plate packing 500 is carbon steel containing about 0.15% carbon.
  • the material of the plate packing 500 may be carbon steel containing less than 0.15% carbon, or carbon steel containing more than 0.15% carbon.
  • the material of the plate packing 500 may be copper or stainless steel.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view showing the spark plug 10 with the stepped portion 220 and the shelf portion 370 as the center.
  • FIG. 2 illustrates the appearance of the insulator 200, the cross section of the metal shell 300, and the cross section of the plate packing 500.
  • the cross sections of the metal shell 300 and the plate packing 500 shown in FIG. 2 are located on a virtual plane passing through the axis CL. *
  • the insulator 200 has an outer surface 212, an outer surface 222, and an outer surface 232.
  • the outer surface 212 is a surface that constitutes the front barrel portion 210.
  • the outer surface 222 is a surface facing the front end side and constitutes a stepped portion 220.
  • the outer surface 232 is a surface along the axis line CL, and constitutes the middle body portion 230.
  • the outer surface 212 and the outer surface 222 are smoothly connected.
  • the outer surface 222 and the outer surface 232 are smoothly connected. *
  • the metal shell 300 has an inner surface 362, an inner surface 372, an inner surface 374, an inner surface 376, and an inner surface 382.
  • the inner surface 362 is a surface along the axis line CL and constitutes the tip hole portion 360.
  • the inner surfaces 372, 374, and 376 are surfaces that constitute the shelf portion 370.
  • the inner surface 372 is a surface facing the front end side, and is connected to the rear end side of the inner surface 362.
  • the inner surface 374 is a surface along the axis line CL, and is connected to the rear end side of the inner surface 372.
  • the inner surface 376 is a surface facing the rear end side, and is connected to the rear end side of the inner surface 374.
  • the inner surface 382 is a surface along the axis line CL and constitutes the middle hole portion 380.
  • Inner surface 382 is a first surface
  • inner surface 374 is a second surface
  • inner surface 376 is a third surface.
  • Point P1a is an intersection of an extension line of the inner surface 374 and an extension line of the inner surface 376 in one side section located in the + Y-axis direction among the two side sections divided by the axis CL.
  • Point P2a is an intersection of an extension line of inner surface 376 and an extension line of inner surface 382 in the one-side cross section on the + Y-axis direction side.
  • a point P1b is an intersection of an extension line of the inner surface 374 and an extension line of the inner surface 376 in the other one side cross section located in the ⁇ Y-axis direction of the two one side cross sections divided by the axis CL.
  • Point P2b is the intersection of the extension line of inner surface 376 and the extension line of inner surface 382 in the one-side cross section on the ⁇ Y axis direction side.
  • the inner diameter C of the middle hole portion 380 in the metal shell 300 is equal to the distance along the Y axis between the point P2a and the point P2b.
  • the inner diameter D of the shelf 370 in the metal shell 300 is equal to the distance along the Y axis between the points P1a and P2b.
  • the outer diameter J of the middle body portion 230 in the insulator 200 is smaller than the inner diameter C of the middle hole portion 380 and larger than the inner diameter D of the shelf portion 370.
  • the front end side of the plate packing 500 may be formed in the stepped portion 220 or may be formed up to the front barrel portion 210 in the insulator 200.
  • the front end side of the plate packing 500 may be formed on the inner surface 376 of the shelf portion 370 or may be formed up to the inner surface 374 of the shelf portion 370 in the metal shell 300.
  • the rear end side of the plate packing 500 may be formed on the stepped portion 220 or may be formed up to the middle barrel portion 230.
  • the rear end side of the plate packing 500 is formed up to the middle hole portion 380 in the metal shell 300.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view showing one side cross-section located in the + Y-axis direction around the plate packing 500.
  • a point P3a indicates an end on the front end side where the metal shell 300 contacts the plate packing 500.
  • a point P4a indicates an end on the rear end side where the metal shell 300 contacts the plate packing 500.
  • a point P ⁇ b> 5 a indicates an end on the front end side where the insulator 200 comes into contact with the plate packing 500.
  • a point P6a indicates an end on the rear end side where the insulator 200 contacts the plate packing 500. *
  • the length A1 is a length in which the metal shell 300 and the plate packing 500 are in contact with each other in the cross section on one side of FIG. In other words, the length A1 is a length from the point P3a to the point P4a via the point P1a and the point P2a along the surface of the metallic shell 300.
  • the length A2 is a length at which the insulator 200 and the plate packing 500 are in contact with each other in the cross section on one side of FIG. In other words, the length A2 is a length from the point P5a to the point P6a along the surface of the insulator 200.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view showing a cross section of the other side located in the ⁇ Y-axis direction around the plate packing 500.
  • a point P3b indicates an end on the front end side where the metal shell 300 contacts the plate packing 500.
  • a point P4b indicates an end on the rear end side where the metal shell 300 contacts the plate packing 500.
  • Point P ⁇ b> 5 b indicates a tip end on which the insulator 200 comes into contact with the plate packing 500.
  • a point P6b indicates an end on the rear end side where the insulator 200 contacts the plate packing 500. *
  • the length B1 is a length at which the metal shell 300 and the plate packing 500 are in contact with each other in the cross section on one side of FIG. In other words, the length B1 is a length from the point P3b to the point P4b via the points P1b and P2b along the surface of the metallic shell 300.
  • the length B2 is a length in which the insulator 200 and the plate packing 500 are in contact with each other in the cross section on one side of FIG. In other words, the length B2 is a length from the point P5b to the point P6b along the surface of the insulator 200.
  • the value (A + B) / M is preferably 2.8 or more, and more preferably 2.9 or more.
  • the evaluation value of value (A + B) / M will be described later. *
  • FIG. 5 is a partially enlarged view showing one side cross section located in the + Y-axis direction around the plate packing 500.
  • a point Mf indicates a measurement point for measuring the Vickers hardness of the metal shell 300.
  • a point Mp indicates a measurement point for measuring the Vickers hardness of the plate packing 500.
  • the point P7a is the midpoint of the interface 502 on the front end side in the plate packing 500.
  • the point P8a is the midpoint of the interface 504 on the rear end side in the plate packing 500.
  • the center line CP is a line passing through the center of the plate packing 500 from the point P7a to the point P8a. *
  • the points Mf are set at intervals of 0.1 mm from the rear end side with respect to the portion located 0.2 mm from the interface P4a-P2a-P1a-P3a in contact with the plate packing 500 in the metal shell 300 portion. This is the point.
  • the point Mf is set similarly in the other one-sided cross section located in the ⁇ Y axis direction.
  • the average Vickers hardness E of the metal shell 300 is a value obtained by averaging the Vickers hardness measured at a plurality of points Mf. *
  • the point Mp is a point set on the center line CP in the part of the plate packing 500 from a part 0.2 mm away from the point P8a to a position just before the point P7a within 0.2 mm from the point P7a. It is. In the present embodiment, the point Mp is similarly set in the other one-side cross section located in the ⁇ Y axis direction.
  • the average Vickers hardness F of the plate packing 500 is a value obtained by averaging Vickers hardness measured at a plurality of points Mp. *
  • Each Vickers hardness of the metal shell 300 and the plate packing 500 is measured according to Japanese Industrial Standard JIS-Z-2244: 2009, and the measurement conditions are as follows.
  • Test classification Micro Vickers hardness test
  • Test force 980.7mN (Millinewton)
  • Test force retention time 15 seconds
  • Indenter approach speed 60 ⁇ m / s (micrometer per second)
  • the average Vickers hardness F of the plate packing 500 is preferably 100 HV or more from the viewpoint of preventing the position of the insulator 200 from being excessively displaced toward the tip end due to the plate packing 500 being crushed too much. .
  • the average Vickers hardness E of the metal shell 300 is 240 HV or more, and the average Vickers hardness of the plate packing 500 is high.
  • the thickness F is preferably smaller than the average Vickers hardness E of the metal shell 300. Evaluation values for the average Vickers hardness E and F will be described later. *
  • FIG. 6 is a partially enlarged view showing one side cross section located in the + Y-axis direction around the plate packing 500.
  • the point P9a indicates the midpoint of the inner surface 376 in one side cross section located in the + Y-axis direction, that is, the midpoint of the line segment connecting the points P1a and P2a.
  • the thickness TPa is the thickness of the plate packing 500 at the point P9a.
  • the perpendicular line PL1 is a line that passes through the point P9a and is orthogonal to the inner surface 376.
  • the length AO indicates the length of contact between the insulator 200 and the plate packing 500 on the outer peripheral side from the perpendicular line PL1.
  • the length AI indicates the length of contact between the insulator 200 and the plate packing 500 on the inner peripheral side from the perpendicular line PL1.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view showing a cross section of the other side located in the ⁇ Y-axis direction around the plate packing 500.
  • a point P9b indicates the midpoint of the inner surface 376 in the other one-side cross section located in the ⁇ Y-axis direction, that is, the midpoint of the line segment connecting the points P1b and P2b.
  • the thickness TPb is the thickness of the plate packing 500 at the point P9b. *
  • the perpendicular line PL2 is a line that passes through the point P9b and is orthogonal to the inner surface 376.
  • the length BO indicates the length of contact between the insulator 200 and the plate packing 500 on the outer peripheral side from the perpendicular line PL2.
  • the length BI indicates a length at which the insulator 200 and the plate packing 500 are in contact with each other on the inner peripheral side from the perpendicular line PL2. *
  • the thickness TP of the plate packing 500 is preferably 0.15 mm or more. From the viewpoint of further improving the heat dissipation through the path from the insulator 200 through the plate packing 500 to the metal shell 300, the thickness TP of the plate packing 500 is preferably 0.30 mm or less, preferably 0.20 mm or less. It is even more preferable. In the present embodiment, the thickness TP of the plate packing 500 is an average value of the thickness TPa and the thickness TPb. The evaluation value of the thickness TP will be described later. *
  • the value (AI + BI) / (AO + BO) is preferably 0.9 or more from the viewpoint of effectively improving the heat dissipating property through the path from the insulator 200 to the metal shell 300 through the plate packing 500. More preferably, it is 1 or more.
  • the evaluation value of the value (AI + BI) / (AO + BO) will be described later. *
  • FIG. 8 is a table showing the results of evaluating the value (A + B) / M.
  • the tester evaluated a plurality of spark plugs 10 having different values (A + B) / M as samples A1 to A9 for each of the nominal diameters M10, M12, and M14 of the screw portion 320. *
  • the tester After attaching the sample to the load test engine, the tester operates the load test engine at 6000 rpm with the throttle fully open for 5 minutes, and determines the number of knocks that occurred during the operation. It was measured. Then, the tester cut
  • the tester evaluated the heat dissipation of each sample according to the following evaluation criteria. Since knocking occurs due to pre-ignition, the better the heat dissipating property of the spark plug 10, the smaller the knocking.
  • the value (A + B) / M is 2.8 or more. It is preferable that it is 2.9 or more.
  • FIG. 9 is a table showing the results of evaluating the value (A + B) / M.
  • the tester evaluated a plurality of spark plugs 10 having different values (A + B) / M for each material of the plate packing 500 as samples A11 to A19.
  • the evaluation test in FIG. 9 is the same as the evaluation test in FIG.
  • the evaluation criteria of FIG. 9 are the same as the evaluation criteria of FIG. *
  • the value (A + B) / M is 2.8 or more in order to improve the heat dissipating property of the spark plug 10 regardless of the material of the plate packing 500. Is more preferable and 2.9 or more is even more preferable. *
  • FIGS. 10 and 11 are tables showing the results of evaluating the average Vickers hardness E of the metal shell 300 and the average Vickers hardness F of the insulator 200.
  • FIG. 10 and 11 the tester evaluated a plurality of spark plugs 10 having different average Vickers hardnesses E and F as samples B1 to B16.
  • the tester changed the average Vickers hardness E of the metal shell 300 by adjusting the deformation amount of the metal shell 300 by plastic working.
  • the tester changed the average Vickers hardness F of the insulator 200 by adjusting the material of the plate packing 500 (carbon content: 0.10 to 0.45%).
  • the evaluation test of FIG. 10 and FIG. 11 is the same as the evaluation test of FIG.
  • the evaluation criteria of FIGS. 10 and 11 are the same as the evaluation criteria of FIG. *
  • the average Vickers hardness E of the metal shell 300 is 240 HV or more
  • the average Vickers hardness F of the plate packing 500 is based on the average Vickers hardness E of the metal shell 300. Small is preferable.
  • FIG. 12 is a table showing the results of evaluating the thickness TP of the plate packing 500.
  • the tester evaluated a plurality of spark plugs 10 having different thicknesses TP of the plate packing 500 as samples C1 to C5.
  • Sample C5 corresponds to sample B11. *
  • the tester After attaching the sample to the load test engine, the tester operates as a stricter condition than the evaluation test of FIG. 8 for 5 minutes while maintaining the load test engine at 7000 rpm with the throttle fully opened. The number of knocks that occurred during the operation was measured. Then, the tester cut
  • the evaluation criteria of FIG. 12 are the same as the evaluation criteria of FIG. *
  • the thickness TP of the plate packing 500 is preferably 0.30 mm or less, and more preferably 0.20 mm or less.
  • FIG. 13 is a table showing the results of evaluating the value (AI + BI) / (AO + BO).
  • a plurality of spark plugs 10 having different values (AI + BI) / (AO + BO) were evaluated as samples D1 to D4.
  • Sample D2 corresponds to sample B11. *
  • the tester In the evaluation test of FIG. 13, after attaching the sample to the load test engine, the tester operates for 30 minutes while maintaining the load test engine at 7500 rpm with the throttle fully opened, as a more severe condition than the evaluation test of FIG. 12. The number of knocks that occurred during the operation was measured. Then, the tester cut
  • the evaluation criteria of FIG. 13 are the same as the evaluation criteria of FIG. *
  • the value (AI + BI) / (AO + BO) is preferably 0.9 or more, and more preferably 1.1 or more.
  • the average Vickers hardness E of the metal shell 300 is 240 HV or higher
  • the average Vickers hardness F of the plate packing 500 is 100 HV or higher and smaller than the average Vickers hardness E of the metal shell 300.
  • the thickness TP of the plate packing 500 is 0.15 mm or more and 0.20 mm or less, while maintaining the accuracy of assembling the insulator 200 to the metal shell 300 by securing a sufficient crushing allowance for the plate packing 500, The heat dissipating property through the path from the insulator 200 to the metal shell 300 through the plate packing 500 can be further improved.
  • the plate packing 500 is biased from the rear end side toward the front end side and comes into contact with the insulator 200. Therefore, the metal shell is passed through the plate packing 500 from the insulator 200. The heat dissipating property through the route up to 300 can be effectively improved.

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Abstract

スパークプラグにおいて、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性を向上させる。スパークプラグにおいて、一方の片側断面で板パッキンと主体金具とが接触する長さA1と、一方の片側断面で板パッキンと絶縁体とが接触する長さA2と、を加算した長さAと;他方の片側断面で板パッキンと主体金具とが接触する長さB1と、他方の片側断面で板パッキンと絶縁体とが接触する長さB2と、を加算した長さBと;中孔部の内径Cから棚部の内径Dを減算した差分Mと、の関係は、2.8≦(A+B)/Mを満たす。

Description

スパークプラグ
本発明は、スパークプラグに関する。

 スパークプラグとしては、中心電極を内側に保持する絶縁体と、絶縁体を内側に保持する主体金具とを備えるものが知られている。このようなスパークプラグでは、絶縁体と主体金具との間の気密を確保するために、絶縁体と主体金具との間に板パッキンが挟まれている(例えば、特許文献1を参照)。
スパークプラグの中心電極が過剰な温度(例えば、950℃以上)になる場合、火花放電を発生させる前に中心電極が熱源となって着火するプレイグニッション(過早着火)が起こる。スパークプラグでは、プレイグニッションを防止するために、燃焼によって受ける熱を周囲に発散する度合いである熱価(熱発散性)が調整されている。中心電極の熱を発散させる経路の1つとしては、中心電極を保持する絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路がある。主体金具の熱は、スパークプラグが取り付けられている内燃機関のシリンダヘッドへと発散する。 
近年、内燃機関の出力向上と燃費向上とを両立させるために、燃焼室内の温度をより高く設定することが求められている。また、内燃機関の設計自由度を向上させる観点から、スパークプラグの小型化が求められている。これらの事情から、スパークプラグには、燃焼によって受ける熱が蓄積しやすい傾向にある。
国際公開第2011/125306号
特許文献1のスパークプラグでは、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じて熱を十分に発散させることについて、十分な検討がなされていなかった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 
(1)本発明の一形態によれば、後端側から先端側へと軸線に平行な軸線方向に延びた筒状を成し、前記先端側を向いた面を有する段部が、形成された絶縁体と;前記絶縁体を内側に保持する筒状を成し、前記段部を支持する棚部と、前記棚部より前記後端側において前記棚部へと繋がる中孔部とが、形成された主体金具と;前記段部と前記棚部との間に挟まれた板パッキンと、を備えるスパークプラグが提供される。このスパークプラグにおいて、前記軸線を通る前記スパークプラグの断面において前記軸線で分断される2つの片側断面のうち一方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する長さA1(mm)と、前記一方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さA2(mm)と、を加算した長さA(mm)と;前記2つの片側断面のうち前記一方の片側端面とは異なる他方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する長さB1(mm)と、前記他方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さB2(mm)と、を加算した長さB(mm)と;前記中孔部の内径C(mm)から前記棚部の内径D(mm)を減算した差分M(mm)と、の関係は、2.8≦(A+B)/Mを満たす。この形態によれば、絶縁体と板パッキンとが接触する面積と、板パッキンと主体金具とが接触する面積とを十分に確保できるため、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性を向上させることができる。 
(2)上記形態のスパークプラグにおいて、前記断面における前記主体金具の部分のうち前記板パッキンに接触する界面から0.2mmの深さに位置する部分の平均ビッカース硬さEは、240HV以上であり、前記断面における前記板パッキンの平均ビッカース硬さFは、100HV以上、かつ、前記平均ビッカース硬さEより小さくてもよい。この形態によれば、板パッキンが潰れ過ぎることによって主体金具に対する絶縁体の位置が先端側へと過剰にずれることを防止しつつ、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性を向上させることができる。 
(3)上記形態のスパークプラグにおいて、前記棚部は、前記後端側を向いた内面を有し、前記断面において前記内面の中点における前記板パッキンの厚みは、0.15mm以上0.20mm以下であってもよい。この形態によれば、板パッキンに十分な潰れ代を確保することによって絶縁体を主体金具に組み付ける精度を維持しつつ、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性をいっそう向上させることができる。 
(4)上記形態のスパークプラグにおいて、前記主体金具の外周には、呼び径M14以下の雄ネジが形成されていてもよい。この形態によれば、呼び径M14以下の雄ネジが主体金具に形成されたスパークプラグにおいて、熱発散性を向上させることができる。 
(5)上記形態のスパークプラグにおいて、前記雄ネジの呼び径はM10以下であってもよい。この形態によれば、呼び径M10以下の雄ネジが主体金具に形成されたスパークプラグにおいて、熱発散性を向上させることができる。 
(6)上記形態のスパークプラグにおいて、前記中孔部は、前記軸線に沿った第1の内面を有し、前記棚部は、前記軸線に沿った第2の内面と;前記第1の内面と前記第2の内面との間に位置し、前記後端側を向いた第3の内面とを有し、前記一方の片側断面における前記第3の内面の中点から引いた垂線PL1より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さAOと;前記一方の片側断面における前記垂線PL1より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さAIと;前記他方の片側断面における前記第3の内面の中点から引いた垂線PL2より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さBOと;前記他方の片側断面における前記垂線PL2より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さBIと、の関係は、1.1≦(AI+BI)/(AO+BO)を満たしてもよい。この形態によれば、板パッキンが後端側より先端側に偏って絶縁体に接触するため、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性を効果的に向上させることができる。 
本発明は、スパークプラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグの部材、および、スパークプラグの製造方法などの形態で実現することができる。
スパークプラグの部分断面を示す説明図である。 段部および棚部を中心にスパークプラグを示す部分拡大図である。 板パッキンを中心に+Y軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。 板パッキンを中心に-Y軸方向に位置する他方の片側断面を示す部分拡大図である。 板パッキンを中心に+Y軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。 板パッキンを中心に+Y軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。 板パッキンを中心に-Y軸方向に位置する他方の片側断面を示す部分拡大図である。 値(A+B)/Mを評価した結果を示す表である。 値(A+B)/Mを評価した結果を示す表である。 主体金具の平均ビッカース硬さEと絶縁体の平均ビッカース硬さFとを評価した結果を示す表である。 主体金具の平均ビッカース硬さEと絶縁体の平均ビッカース硬さFとを評価した結果を示す表である。 板パッキンの厚みTPを評価した結果を示す表である。 値(AI+BI)/(AO+BO)を評価した結果を示す表である。
A.第1実施形態 A-1.スパークプラグの構成 図1は、スパークプラグ10の部分断面を示す説明図である。図1には、スパークプラグ10の軸心である軸線CLを境界として、軸線CLより紙面左側にスパークプラグ10の外観形状が図示され、軸線CLより紙面右側にスパークプラグ10の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、スパークプラグ10における図1の紙面下側を「先端側」といい、図1の紙面上側を「後端側」という。 
スパークプラグ10は、中心電極100と、絶縁体200と、主体金具300と、接地電極400と、板パッキン500とを備える。本実施形態では、スパークプラグ10の軸線CLは、中心電極100、絶縁体200および主体金具300の各部材における軸心でもある。 
スパークプラグ10は、中心電極100と接地電極400との間に形成された間隙SGを先端側に有する。スパークプラグ10の間隙SGは、火花ギャップとも呼ばれる。スパークプラグ10は、間隙SGが形成された先端側を燃焼室920の内壁910から突出させた状態で内燃機関90に取り付け可能に構成されている。スパークプラグ10を内燃機関90に取り付けた状態で高電圧(例えば、1万~3万ボルト)を中心電極100に印加した場合、間隙SGに火花放電が発生する。間隙SGに発生した火花放電は、燃焼室920における混合気に対する着火を実現する。 
図1には、相互に直交するXYZ軸が図示されている。図1のXYZ軸は、後述する他の図におけるXYZ軸に対応する。 
図1のXYZ軸のうち、X軸は、Y軸およびZ軸に直交する軸である。X軸に沿ったX軸方向のうち、+X軸方向は、図1の紙面奥から紙面手前に向かう方向であり、-X軸方向は、+X軸方向の逆方向である。 
図1のXYZ軸のうち、Y軸は、X軸およびZ軸に直交する軸である。Y軸に沿ったY軸方向のうち、+Y軸方向は、図1の紙面右から紙面左に向かう方向であり、-Y軸方向は、+Y軸方向の逆方向である。 
図1のXYZ軸のうち、Z軸は、軸線CLに沿った軸である。Z軸に沿ったZ軸方向(軸線方向)のうち、+Z軸方向は、スパークプラグ10の後端側から先端側に向かう方向であり、-Z軸方向は、+Z軸方向の逆方向である。 
スパークプラグ10の中心電極100は、導電性を有する電極である。中心電極100は、軸線CLを中心に延びた棒状を成す。本実施形態では、中心電極100の材質は、ニッケル(Ni)を主成分とするニッケル合金(例えば、インコネル600(「INCONEL」は登録商標))である。中心電極100の外側面は、絶縁体200によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極100の先端側は、絶縁体200の先端側から突出している。中心電極100の後端側は、絶縁体200の後端側へと電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極100の後端側は、端子金具190を介して絶縁体200の後端側へと電気的に接続されている。 
スパークプラグ10の接地電極400は、導電性を有する電極である。接地電極400は、主体金具300から+Z軸方向に延びた後に軸線CLに向けて屈曲した形状を成す。接地電極400の後端側は、主体金具300に接合されている。接地電極400の先端側は、中心電極100との間に間隙SGを形成する。本実施形態では、電極母材410の材質は、中心電極100と同様に、ニッケル(Ni)を主成分とするニッケル合金である。 
スパークプラグ10の絶縁体200は、電気絶縁性を有する碍子である。絶縁体200は、軸線CLを中心に延びた筒状を成す。本実施形態では、絶縁体200は、絶縁性セラミックス材料(例えば、アルミナ)を焼成することによって作製される。絶縁体200は、軸線CLを中心に延びた貫通孔である軸孔290を有する。絶縁体200の軸孔290には、中心電極100を絶縁体200の先端側から突出させた状態で、中心電極100が軸線CL上に保持されている。
絶縁体200は、先胴部210と、段部220と、中胴部230とを有する。絶縁体200の先胴部210は、後端側から先端側に向かうに従って外径が小さくなる筒状の部位である。先胴部210の先端側からは、中心電極100が突出している。絶縁体200の段部220は、先胴部210の後端側に位置し、先胴部210と中胴部230との間を繋ぐ部位である。段部220の外径は、先胴部210から中胴部230に向かうに従って大きくなる。絶縁体200の中胴部230は、段部220の後端側に位置する筒状の部位である。中胴部230の外径は、先胴部210の外径より大きい。絶縁体200の詳細構成については後述する。
スパークプラグ10の主体金具300は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、主体金具300の材質は、約0.25%の炭素を含有する炭素鋼である。他の実施形態では、主体金具300の材質は、0.25%より少ない炭素を含有する炭素鋼であってもよいし、0.25%より多い炭素を含有する炭素鋼であってもよい。本実施形態では、主体金具300の外周側の表面には、ニッケルめっきが施されている。他の実施形態では、主体金具300外周側の表面には、亜鉛めっきが施されていてもよいし、めっきが施されていなくてもよい。 
主体金具300は、軸線CLを中心に延びた筒状を成す。主体金具300は、中心電極100から電気的に絶縁された状態で絶縁体200の外側にカシメによって固定されている。主体金具300は、端面310と、ネジ部320と、先孔部360と、棚部370と、中孔部380とを有する。 
主体金具300の端面310は、先端側を向いた円環状の面である。端面310の中央からは、中心電極100とともに絶縁体200が先端側に向けて突出している。端面310には、接地電極400が接合されている。 
主体金具300のネジ部320は、先孔部360、棚部370および中孔部380の外側に位置し、主体金具300の外周に雄ネジが形成された部位である。本実施形態では、ネジ部320に形成された雄ネジの呼び径は、M10である。他の実施形態では、ネジ部320に形成された雄ネジの呼び径は、M10より小さくてもよいし(例えば、M8)、M10より大きくてもよい(例えば、M12、M14)。 
主体金具300の先孔部360は、軸線CLを中心に絶縁体200の先胴部210との間に間隙を形成する孔を形成する。主体金具300の棚部370は、先孔部360の後端側に位置し、先孔部360と中孔部380との間を繋ぐ部位である。棚部370は、先孔部360および中孔部380より内側へと環状に突出している。これによって、棚部370は、板パッキン500を介して絶縁体200の段部220を支持する。主体金具300の中孔部380は、棚部370の後端側に位置し、絶縁体200の中胴部230との間に間隙を形成する孔を形成する。主体金具300の詳細構成については後述する。 
スパークプラグ10の板パッキン500は、絶縁体200の段部220と主体金具300の棚部370との間に挟まれた部材である。板パッキン500は、段部220と棚部370との間で押し潰された円環状を成す。本実施形態では、板パッキン500の材質は、約0.15%の炭素を含有する炭素鋼である。他の実施形態では、板パッキン500の材質は、0.15%より少ない炭素を含有する炭素鋼であってもよいし、0.15%より多い炭素を含有する炭素鋼であってもよい。他の実施形態では、板パッキン500の材質は、銅であってもよいし、ステンレス鋼であってもよい。 
図2は、段部220および棚部370を中心にスパークプラグ10を示す部分拡大図である。図2には、絶縁体200の外観と、主体金具300の断面と、板パッキン500の断面とが図示されている。図2に示す主体金具300および板パッキン500の断面は、軸線CLを通る仮想平面上に位置する。 
絶縁体200は、外面212と、外面222と、外面232とを有する。外面212は、先胴部210を構成する面である。外面222は、先端側を向いた面であり、段部220を構成する。外面232は、軸線CLに沿った面であり、中胴部230を構成する。本実施形態では、外面212と外面222との間は滑らかに繋がっている。本実施形態では、外面222と外面232との間は滑らかに繋がっている。 
主体金具300は、内面362と、内面372と、内面374と、内面376と、内面382とを有する。内面362は、軸線CLに沿った面であり、先孔部360を構成する。内面372,374,376は、棚部370を構成する面である。内面372は、先端側を向いた面であり、内面362の後端側に繋がる。内面374は、軸線CLに沿った面であり、内面372の後端側に繋がる。内面376は、後端側を向いた面であり、内面374の後端側に繋がる。内面382は、軸線CLに沿った面であり、中孔部380を構成する。内面382は第1の面であり、内面374は第2の面であり、内面376は第3の面である。 
点P1aは、軸線CLで分断される2つの片側断面のうち+Y軸方向に位置する一方の片側断面における内面374の延長線と内面376の延長線との交点である。点P2aは、+Y軸方向側の片側断面における内面376の延長線と内面382の延長線との交点である。点P1bは、軸線CLで分断される2つの片側断面のうち-Y軸方向に位置する他方の片側断面における内面374の延長線と内面376の延長線との交点である。点P2bは、-Y軸方向側の片側断面における内面376の延長線と内面382の延長線との交点である。 
主体金具300における中孔部380の内径Cは、点P2aと点P2bとの間におけるY軸に沿った距離に等しい。主体金具300における棚部370の内径Dは、点P1aと点P2bとの間におけるY軸に沿った距離に等しい。絶縁体200における中胴部230の外径Jは、中孔部380の内径Cより小さく、棚部370の内径Dより大きい。 
板パッキン500の先端側は、絶縁体200において、段部220に形成されていてもよいし、先胴部210にまで形成されていてもよい。板パッキン500の先端側は、主体金具300において、棚部370の内面376に形成されていてもよいし、棚部370の内面374にまで形成されていてもよい。板パッキン500の後端側は、絶縁体200において、段部220に形成されていてもよいし、中胴部230にまで形成されていてもよい。板パッキン500の後端側は、主体金具300において中孔部380にまで形成されている。 
図3は、板パッキン500を中心に+Y軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。点P3aは、主体金具300が板パッキン500と接触する先端側の端を示す。点P4aは、主体金具300が板パッキン500と接触する後端側の端を示す。点P5aは、絶縁体200が板パッキン500と接触する先端側の端を示す。点P6aは、絶縁体200が板パッキン500と接触する後端側の端を示す。 
長さA1は、図3の片側断面において主体金具300と板パッキン500とが接触する長さである。言い換えると、長さA1は、主体金具300の表面に沿って点P3aから点P1aおよび点P2aを経由して点P4aに至るまでの長さである。 
長さA2は、図3の片側断面において絶縁体200と板パッキン500とが接触する長さである。言い換えると、長さA2は、絶縁体200の表面に沿って点P5aから点P6aに至るまでの長さである。 
図4は、板パッキン500を中心に-Y軸方向に位置する他方の片側断面を示す部分拡大図である。点P3bは、主体金具300が板パッキン500と接触する先端側の端を示す。点P4bは、主体金具300が板パッキン500と接触する後端側の端を示す。点P5bは、絶縁体200が板パッキン500と接触する先端側の端を示す。点P6bは、絶縁体200が板パッキン500と接触する後端側の端を示す。 
長さB1は、図4の片側断面において主体金具300と板パッキン500とが接触する長さである。言い換えると、長さB1は、主体金具300の表面に沿って点P3bから点P1bおよび点P2bを経由して点P4bに至るまでの長さである。 
長さB2は、図4の片側断面において絶縁体200と板パッキン500とが接触する長さである。言い換えると、長さB2は、絶縁体200の表面に沿って点P5bから点P6bに至るまでの長さである。 
絶縁体200から板パッキン500を経て主体金具300に至る経路を通じた熱発散性を向上させる観点から、長さA1(mm)と長さA2(mm)とを加算した長さA(mm)と、長さB1(mm)と長さB2(mm)とを加算した長さB(mm)と、中孔部380の内径C(mm)から棚部370の内径D(mm)を減算して差分M(mm)とに関し、値(A+B)/Mは、2.8以上であることが好ましく、2.9以上であることがいっそう好ましい。値(A+B)/Mは、大きいほど熱発散性の向上に効果的であり、例えば、3.0であってもよいし、4.0であってもよいし、5.0であってもよい。すなわち、値(A+B)/Mは、2.8以上であれば、5.0以下であってもよい。値(A+B)/Mの評価値については後述する。 
図5は、板パッキン500を中心に+Y軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。点Mfは、主体金具300のビッカース硬さを測定するための測定点を示す。点Mpは、板パッキン500のビッカース硬さを測定するための測定点を示す。点P7aは、板パッキン500における先端側の界面502の中点である。点P8aは、板パッキン500における後端側の界面504の中点である。中心線CPは、点P7aから点P8aへと板パッキン500の中心を通る線である。 
点Mfは、主体金具300の部分のうち板パッキン500に接触する界面P4a-P2a-P1a-P3aから0.2mmの深さに位置する部分に対して、後端側から0.1mm間隔で設定した点である。本実施形態では、点Mfは、-Y軸方向に位置する他方の片側断面においても同様に設定される。主体金具300の平均ビッカース硬さEは、複数の点Mfにおいて測定されたビッカース硬さを平均した値である。 
点Mpは、板パッキン500の部分のうち中心線CP上で、点P8aより0.2mm離れた部分から、0.1mm間隔で、点P7aより0.2mmの範囲内になる手前まで設定した点である。本実施形態では、点Mpは、-Y軸方向に位置する他方の片側断面においても同様に設定される。板パッキン500の平均ビッカース硬さFは、複数の点Mpにおいて測定されたビッカース硬さを平均した値である。 
主体金具300および板パッキン500の各ビッカース硬さは、日本工業規格JIS-Z-2244:2009に準じて測定され、その測定条件は次のとおりである。・試験分類:マイクロビッカース硬さ試験

・試験力:980.7mN(ミリニュートン)

・試験力の保持時間:15秒

・圧子の接近速度:60μm/s(マイクロメートル毎秒)
板パッキン500が潰れ過ぎることによって主体金具300に対する絶縁体200の位置が先端側へと過剰にずれることを防止する観点から、板パッキン500の平均ビッカース硬さFは、100HV以上であることが好ましい。絶縁体200から板パッキン500を経て主体金具300に至る経路を通じた熱発散性を向上させる観点から、主体金具300の平均ビッカース硬さEは、240HV以上であるとともに、板パッキン500の平均ビッカース硬さFは、主体金具300の平均ビッカース硬さEより小さいことが好ましい。平均ビッカース硬さE,Fについての評価値については後述する。 
図6は、板パッキン500を中心に+Y軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。点P9aは、+Y軸方向に位置する一方の片側断面における内面376の中点、すなわち、点P1aと点P2aとを繋ぐ線分の中点を示す。厚みTPaは、点P9aにおける板パッキン500の厚みである。 
垂線PL1は、点P9aを通るとともに内面376に対して直交する線である。長さAOは、垂線PL1より外周側で絶縁体200と板パッキン500とが接触する長さを示す。長さAIは、垂線PL1より内周側で絶縁体200と板パッキン500とが接触する長さを示す。 
図7は、板パッキン500を中心に-Y軸方向に位置する他方の片側断面を示す部分拡大図である。点P9bは、-Y軸方向に位置する他方の片側断面における内面376の中点、すなわち、点P1bと点P2bとを繋ぐ線分の中点を示す。厚みTPbは、点P9bにおける板パッキン500の厚みである。 
垂線PL2は、点P9bを通るとともに内面376に対して直交する線である。長さBOは、垂線PL2より外周側で絶縁体200と板パッキン500とが接触する長さを示す。長さBIは、垂線PL2より内周側で絶縁体200と板パッキン500とが接触する長さを示す。 
板パッキン500に十分な潰れ代を確保することによって絶縁体200を主体金具300に組み付ける精度を維持する観点から、板パッキン500の厚みTPは、0.15mm以上であることが好ましい。絶縁体200から板パッキン500を経て主体金具300に至る経路を通じた熱発散性をいっそう向上させる観点から、板パッキン500の厚みTPは、0.30mm以下であることが好ましく、0.20mm以下であることがいっそう好ましい。本実施形態では、板パッキン500の厚みTPは、厚みTPaと厚みTPbとの平均値である。厚みTPの評価値については後述する。 
絶縁体200から板パッキン500を経て主体金具300に至る経路を通じた熱発散性を効果的に向上させる観点から、値(AI+BI)/(AO+BO)は、0.9以上であることが好ましく、1.1以上であることがいっそう好ましい。値(AI+BI)/(AO+BO)の評価値については後述する。 
A-2.評価試験 図8は、値(A+B)/Mを評価した結果を示す表である。図8の評価試験では、試験者は、ネジ部320の呼び径M10,M12,M14ごとに、値(A+B)/Mが異なる複数のスパークプラグ10を、試料A1~A9として評価した。 
試料A1~A9に共通する仕様は次のとおりである。・主体金具300の材質:約0.25%の炭素を含有する炭素鋼・板パッキン500の材質:約0.15%の炭素を含有する炭素鋼 
試料A1~A3に共通する仕様は次のとおりである。

・ネジ部320の呼び径:M10

・差分M(=C-D):1.3mm

・内径C:6.5mm

・内径D:5.2mm

・外径J:6.3mm
試料A4~A6に共通する仕様は次のとおりである。

・ネジ部320の呼び径:M12

・差分M(=C-D):1.3mm

・内径C:7.5mm

・内径D:6.2mm

・外径J:7.3mm
試料A7~A9に共通する仕様は次のとおりである。

・ネジ部320の呼び径:M14

・差分M(=C-D):1.6mm

・内径C:9.5mm

・内径D:7.9mm

・外径J:9.2mm
図8の評価試験では、試験者は、負荷試験用エンジンに試料を取り付けた後、負荷試験用エンジンをスロットル全開で6000rpmに維持しつつ5分間運転し、その運転中に発生したノッキングの回数を測定した。その後、試験者は、負荷試験用エンジンから取り外した試料を軸線CL上で切断し、各部の寸法を測定した。 
試験者は、次の評価基準に従って各試料の熱発散性を評価した。プレイグニッションに起因してノッキングが発生するため、スパークプラグ10の熱発散性が優れているほど、ノッキングが少なくなる。・◎(優):ノッキングなし

・○(可):1~4回のノッキング

・△(劣):5~10回のノッキング

・×(不可):11回以上のノッキング
図8の評価試験によれば、ネジ部320の呼び径がいずれの値であっても、スパークプラグ10の熱発散性を向上させるためには、値(A+B)/Mは、2.8以上であることが好ましく、2.9以上であることがいっそう好ましい。 
図9は、値(A+B)/Mを評価した結果を示す表である。図9の評価試験では、試験者は、板パッキン500の材質ごとに、値(A+B)/Mが異なる複数のスパークプラグ10を、試料A11~A19として評価した。図9の評価試験は、図8の評価試験と同様である。図9の評価基準は、図8の評価基準と同様である。 
試料A11~A19に共通する仕様は次のとおりである。

・主体金具300の材質:約0.25%の炭素を含有する炭素鋼

・ネジ部320の呼び径:M10

・差分M(=C-D):1.3mm

・内径C:6.5mm

・内径D:5.2mm

・外径J:6.3mm
試料A11~A13に共通する仕様は次のとおりである。

・板パッキン500の材質:約0.10%の炭素を含有する炭素鋼 
試料A14~A16に共通する仕様は次のとおりである。

・板パッキン500の材質:約0.25%の炭素を含有する炭素鋼 
試料A17~A19に共通する仕様は次のとおりである。

・板パッキン500の材質:約0.45%の炭素を含有する炭素鋼 
図9の評価試験によれば、板パッキン500がいずれの材質であっても、スパークプラグ10の熱発散性を向上させるためには、値(A+B)/Mは、2.8以上であることが好ましく、2.9以上であることがいっそう好ましい。 
図10および図11は、主体金具300の平均ビッカース硬さEと絶縁体200の平均ビッカース硬さFとを評価した結果を示す表である。図10および図11の評価試験では、試験者は、平均ビッカース硬さE,Fが異なる複数のスパークプラグ10を、試料B1~B16として評価した。試験者は、主体金具300を塑性加工による変形量を調整することによって、主体金具300の平均ビッカース硬さEを変化させた。試験者は、板パッキン500の材質(炭素含有量:0.10~0.45%)を調整することによって、絶縁体200の平均ビッカース硬さFを変化させた。図10および図11の評価試験は、図8の評価試験と同様である。図10および図11の評価基準は、図8の評価基準と同様である。 
試料B1~B16に共通する仕様は次のとおりである。

・主体金具300の材質:約0.25%の炭素を含有する炭素鋼

・板パッキン500の材質:約0.15%の炭素を含有する炭素鋼

・ネジ部320の呼び径:M10

・差分M(=C-D):1.3mm

・内径C:6.5mm

・内径D:5.2mm

・外径J:6.3mm
図10および図11の評価試験によれば、主体金具300の平均ビッカース硬さEは、240HV以上であるとともに、板パッキン500の平均ビッカース硬さFは、主体金具300の平均ビッカース硬さEより小さいことが好ましい。 
図12は、板パッキン500の厚みTPを評価した結果を示す表である。図12の評価試験では、試験者は、板パッキン500の厚みTPが異なる複数のスパークプラグ10を、試料C1~C5として評価した。試料C5は、試料B11に相当する。 
図12の評価試験では、試験者は、負荷試験用エンジンに試料を取り付けた後、図8の評価試験より厳しい条件として、負荷試験用エンジンをスロットル全開で7000rpmに維持しつつ5分間運転し、その運転中に発生したノッキングの回数を測定した。その後、試験者は、負荷試験用エンジンから取り外した試料を軸線CL上で切断し、各部の寸法を測定した。図12の評価基準は、図8の評価基準と同様である。 
図12の評価試験によれば、板パッキン500の厚みTPは、0.30mm以下であることが好ましく、0.20mm以下であることがいっそう好ましい。 
図13は、値(AI+BI)/(AO+BO)を評価した結果を示す表である。図13の評価試験では、値(AI+BI)/(AO+BO)が異なる複数のスパークプラグ10を、試料D1~D4として評価した。試料D2は、試料B11に相当する。 
図13の評価試験では、試験者は、負荷試験用エンジンに試料を取り付けた後、図12の評価試験よりさらに厳しい条件として、負荷試験用エンジンをスロットル全開で7500rpmに維持しつつ30分間運転し、その運転中に発生したノッキングの回数を測定した。その後、試験者は、負荷試験用エンジンから取り外した試料を軸線CL上で切断し、各部の寸法を測定した。図13の評価基準は、図8の評価基準と同様である。 
図13の評価試験によれば、値(AI+BI)/(AO+BO)は、0.9以上であることが好ましく、1.1以上であることがいっそう好ましい。 
A-3.効果 以上説明した実施形態によれば、2.8≦(A+B)/Mを満たすため、絶縁体200と板パッキン500とが接触する面積と、板パッキン500と主体金具300とが接触する面積とを十分に確保できるため、絶縁体200から板パッキン500を経て主体金具300に至る経路を通じた熱発散性を向上させることができる。 
また、主体金具300の平均ビッカース硬さEは、240HV以上であり、板パッキン500の平均ビッカース硬さFは、100HV以上、かつ、主体金具300の平均ビッカース硬さEより小さい。そのため、板パッキン500が潰れ過ぎることによって主体金具300に対する絶縁体200の位置が先端側へと過剰にずれることを防止しつつ、絶縁体200から板パッキン500を経て主体金具300に至る経路を通じた熱発散性を向上させることができる。 
また、板パッキン500の厚みTPは、0.15mm以上0.20mm以下であるため、板パッキン500に十分な潰れ代を確保することによって絶縁体200を主体金具300に組み付ける精度を維持しつつ、絶縁体200から板パッキン500を経て主体金具300に至る経路を通じた熱発散性をいっそう向上させることができる。 
また、1.1≦(AI+BI)/(AO+BO)を満たすことによって、板パッキン500が後端側より先端側に偏って絶縁体200に接触するため、絶縁体200から板パッキン500を経て主体金具300に至る経路を通じた熱発散性を効果的に向上させることができる。 
B.他の実施形態 本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
10…スパークプラグ

  90…内燃機関

  100…中心電極

  190…端子金具

  200…絶縁体

  210…先胴部

  212…外面

  220…段部

  222…外面

  230…中胴部

  232…外面

  290…軸孔

  300…主体金具

  310…端面

  320…ネジ部

  360…先孔部

  362…内面

  370…棚部

  372…内面

  374…内面(第2の面)

  376…内面(第3の面)

  380…中孔部

  382…内面(第1の面)

  400…接地電極

  410…電極母材

  500…板パッキン

  502…界面

  504…界面

  910…内壁

  920…燃焼室

Claims (6)

  1. 後端側から先端側へと軸線に平行な軸線方向に延びた筒状を成し、前記先端側を向いた面を有する段部が、形成された絶縁体と、

     前記絶縁体を内側に保持する筒状を成し、前記段部を支持する棚部と、前記棚部より前記後端側において前記棚部へと繋がる中孔部とが、形成された主体金具と、

     前記段部と前記棚部との間に挟まれた板パッキンと、を備えるスパークプラグであって、

     前記軸線を通る前記スパークプラグの断面において前記軸線で分断される2つの片側断面のうち一方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する長さA1(mm)と、前記一方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さA2(mm)と、を加算した長さA(mm)と、

     前記2つの片側断面のうち前記一方の片側端面とは異なる他方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する長さB1(mm)と、前記他方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さB2(mm)と、を加算した長さB(mm)と、

     前記中孔部の内径C(mm)から前記棚部の内径D(mm)を減算した差分M(mm)と、の関係は、

     2.8≦(A+B)/Mを満たすことを特徴とするスパークプラグ。
  2. 請求項1に記載のスパークプラグであって、

     前記断面における前記主体金具の部分のうち前記板パッキンに接触する界面から0.2mmの深さに位置する部分の平均ビッカース硬さEは、240HV以上であり、

     前記断面における前記板パッキンの平均ビッカース硬さFは、100HV以上、かつ、前記平均ビッカース硬さEより小さい、スパークプラグ。
  3. 請求項1または請求項2に記載のスパークプラグであって、

     前記棚部は、前記後端側を向いた内面を有し、

     前記断面において前記内面の中点における前記板パッキンの厚みは、0.15mm以上0.20mm以下である、スパークプラグ。
  4. 前記主体金具の外周には、呼び径M14以下の雄ネジが形成されている、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のスパークプラグ。
  5. 前記雄ネジの呼び径はM10以下である、請求項4に記載のスパークプラグ。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、

     前記中孔部は、前記軸線に沿った第1の内面を有し、

     前記棚部は、

      前記軸線に沿った第2の内面と、

      前記第1の内面と前記第2の内面との間に位置し、前記後端側を向いた第3の内面と を有し、

     前記一方の片側断面における前記第3の内面の中点から引いた垂線PL1より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さAOと、

     前記一方の片側断面における前記垂線PL1より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さAIと、

     前記他方の片側断面における前記第3の内面の中点から引いた垂線PL2より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さBOと、

     前記他方の片側断面における前記垂線PL2より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さBIと、の関係は、

     1.1≦(AI+BI)/(AO+BO)を満たす、スパークプラグ。
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