WO2021205677A1 - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

中心電極の緩みの発生を抑制する。軸線方向に延びる脚部と、脚部の軸線方向後端側に位置するとともに脚部よりも径方向外側に突出した鍔部と、脚部と鍔部とを接続する接続部と、を有する中心電極と、軸線方向に沿って貫通孔が形成されて中心電極を保持する絶縁体と、貫通孔内に充填され鍔部と絶縁体とを固着させるシール材と、を備えるスパークプラグにおいて、絶縁体は、大径部と、大径部の軸線方向先端側に位置する小径部と、大径部の貫通孔と小径部の貫通孔とを接続するとともに接続部を支持する段部とを有し、中心電極は、軸線を含む断面における鍔部の半径の最大値Ｄ１と鍔部の半径の最小値Ｄ２とが（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．０６を満たし、軸線を含む断面における軸線方向に沿った寸法Ｌ１と接続部と脚部との境界から重心までの軸線方向に沿った寸法Ｌ２とがＬ２／Ｌ１≦０．３０を満たす。

Description

スパークプラグ

　本開示は、スパークプラグに関する。

　ガソリンエンジンに用いる点火用のスパークプラグとして、軸線方向に沿って貫通孔が形成された絶縁体と、かかる貫通孔の内部に配置される中心電極と、を備えるスパークプラグが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のスパークプラグでは、絶縁体の貫通孔において先端側に向かうにつれて縮径して形成された段部が、中心電極において径方向外側に突出して形成された鍔部を支持している。かかるスパークプラグの中心電極は、鍔部よりも後端側において鍔部よりも縮径された部位を有さず、軸線方向に沿った鍔部の寸法が短い。

特開２０１７－１８３１０５号公報

　鍔部よりも後端側において鍔部よりも縮径された部位を有さない中心電極は、縮径した部位を有する構成と比較してシール材と接触する表面積が小さくなるため、エンジンの振動等に起因して中心電極の緩みが発生するおそれがあることを、本願発明者らは見出した。そして、中心電極の緩みは、スパークプラグの性能低下を引き起こすおそれがある。このため、中心電極の緩みの発生を抑制可能な技術が求められている。

　本開示は、以下の形態として実現することができる。

（１）本開示の一形態によれば、スパークプラグが提供される。スパークプラグは、軸線に沿った軸線方向に延びる脚部と、前記脚部よりも前記軸線方向後端側に位置するとともに前記脚部よりも径方向外側に突出して形成された鍔部と、前記脚部と前記鍔部とを接続する接続部と、を有する中心電極と、前記軸線方向に沿って貫通孔が形成され、前記貫通孔内において前記中心電極を保持する絶縁体と、前記貫通孔内に充填され、前記鍔部と前記絶縁体とを固着させるシール材と、を備えるスパークプラグであって、前記絶縁体は、前記軸線方向後端側に位置する大径部と、前記大径部よりも前記軸線方向先端側に位置し、前記貫通孔の径が前記大径部よりも小さい小径部と、前記大径部の前記貫通孔と前記小径部の前記貫通孔とを接続するとともに前記接続部を支持する段部と、を有し、前記中心電極は、前記軸線を含む断面における前記鍔部の半径の最大値Ｄ１と、前記断面における前記鍔部の半径の最小値Ｄ２とが、（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．０６を満たし、前記断面における前記軸線方向に沿った寸法Ｌ１と、前記接続部と前記脚部との境界から重心までの前記軸線方向に沿った寸法Ｌ２とが、Ｌ２／Ｌ１≦０．３０を満たすことを特徴とする。この形態のスパークプラグによれば、軸線を含む断面における中心電極の軸線方向に沿った寸法Ｌ１と、接続部と脚部との境界から重心までの軸線方向に沿った寸法Ｌ２とが、Ｌ２／Ｌ１≦０．３０を満たすので、鍔部の半径の最大値Ｄ１と鍔部の半径の最小値Ｄ２とが（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．０６を満たす中心電極において、重心の位置が過度に先端側に位置することを抑制できる。このため、中心電極と絶縁体とを固着させるシール材の位置に対して、中心電極の重心の位置が過度に離れることを抑制できる。よって、振動等に起因してシール材付近で中心電極が過度に振れることを抑制できるので、鍔部の振れによってシール材が変形して中心電極の緩みが発生することを抑制できる。

（２）上記形態のスパークプラグにおいて、前記中心電極は、前記寸法Ｌ１と前記寸法Ｌ２とが、Ｌ２／Ｌ１≦０．２５を満たしていてもよい。この形態のスパークプラグによれば、中心電極の寸法Ｌ１と寸法Ｌ２とが、Ｌ２／Ｌ１≦０．２５を満たすので、中心電極の重心の位置を接続部やシール材の位置により近づけることができる。このため、中心電極の緩みの発生をより抑制できる。

　なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグの製造方法、スパークプラグが取り付けられたエンジンヘッド等の態様で実現することができる。

スパークプラグの概略構成を示す部分断面図。 段部および鍔部の周辺を拡大して模式的に示す断面図。 中心電極の重心を説明するための模式図。 比較例２における中心電極の構成を模式的に示す断面図。

Ａ．実施形態：
　図１は、本開示の一実施形態としてのスパークプラグ１００の概略構成を示す部分断面図である。図１では、スパークプラグ１００の軸心である軸線ＣＡを境界として、紙面左側にスパークプラグ１００の外観形状を示し、紙面右側にスパークプラグ１００の断面形状を示している。以下の説明では、軸線ＣＡに沿った図１の下方側（後述する接地電極４０が配置されている側）を先端側と呼び、図１の上方側（後述する端子金具５０が配置されている側）を後端側と呼び、軸線ＣＡに沿った方向を軸線方向ＡＤと呼ぶ。なお、図１では、説明の便宜上、スパークプラグ１００が取り付けられるエンジンヘッド９０を破線で示している。

　スパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、主体金具３０と、接地電極４０と、端子金具５０とを備える。なお、スパークプラグ１００の軸線ＣＡは、絶縁体１０と中心電極２０と主体金具３０と端子金具５０との各部材の軸線ＣＡと一致する。

　絶縁体１０は、軸線方向ＡＤに沿って貫通孔１１が形成された略筒状の外観形状を有する。貫通孔１１内には、先端側において中心電極２０の一部が収容され、後端側において端子金具５０の一部が収容される。このため、絶縁体１０は、貫通孔１１内において中心電極２０を保持する。絶縁体１０は、先端側の約半分が後述する主体金具３０の軸孔３８に収容され、後端側の約半分が軸孔３８から露呈している。絶縁体１０は、アルミナ等のセラミック材料を焼成して形成された絶縁碍子により構成されている。

　絶縁体１０は、大径部１４と、係止部１５と、小径部１６と、段部１７と、を有する。大径部１４は、絶縁体１０において軸線方向ＡＤの後端側に位置している。大径部１４における貫通孔１１の径は、略一定に形成されている。係止部１５は、大径部１４の先端側において、軸線方向ＡＤに沿って先端側に向かうにつれて外径が小さく形成されている。小径部１６は、大径部１４よりも軸線方向ＡＤの先端側に位置している。小径部１６における貫通孔１１の径は、大径部１４における貫通孔１１の径よりも小さい。小径部１６の貫通孔１１には、後述する中心電極２０の脚部２１の一部が収容される。

　図２は、段部１７および鍔部２２の周辺を拡大して模式的に示す断面模式図である。図２では、軸線ＣＡを含む断面を示している。段部１７は、軸線方向ＡＤにおいて、大径部１４と小径部１６との間に位置し、大径部１４と小径部１６とを接続している。本実施形態の段部１７は、軸線方向ＡＤに沿って先端側に向かうにつれて貫通孔１１の径が小さく形成されている。換言すると、段部１７は、貫通孔１１において径方向内側に向かって張り出して形成されている。段部１７は、中心電極２０の接続部２４を支持する。

　図１および図２に示す中心電極２０は、軸線方向ＡＤに延びる棒状の電極である。中心電極２０は、絶縁体１０の貫通孔１１内に保持されている。中心電極２０は、脚部２１と、鍔部２２と、接続部２４とを有する。

　図１に示すように、脚部２１は、軸線方向ＡＤに延びて形成されており、先端側の一部が貫通孔１１から露呈している。脚部２１の先端側の端部には、例えばイリジウム合金等によって形成された貴金属チップが接合されていてもよい。

　図２に示すように、鍔部２２は、脚部２１よりも後端側に位置するとともに、脚部２１よりも径方向外側に突出して形成されている。換言すると、鍔部２２は、中心電極２０の後端側の端部において、径方向外側に向かって張り出して形成されている。本実施形態において、鍔部２２の外径は、略一定に形成されている。

　接続部２４は、脚部２１と鍔部２２とを接続している。接続部２４は、絶縁体１０の段部１７に当接している。これにより、中心電極２０は、絶縁体１０の貫通孔１１内において位置決めされる。本実施形態の接続部２４は、先端側に向かうにつれて外径が次第に縮径したテーパ形状を有する。

　本実施形態の中心電極２０は、熱伝導性に優れる芯材２５が電極部材２６の内側に埋設されて形成されている。本実施形態において、芯材２５は、銅を主成分とする合金により形成されており、電極部材２６は、ニッケルを主成分とするニッケル合金により形成されている。

　図１に示すように、絶縁体１０の貫通孔１１内の先端側には、中心電極２０の一部が挿入され、絶縁体１０の貫通孔１１内の後端側には、端子金具５０の一部が挿入されている。絶縁体１０の貫通孔１１内において、中心電極２０と端子金具５０との間には、先端側から後端側へと向かって順番に、先端側シール材６１と、抵抗体６２と、後端側シール材６３とが配置されている。このため、中心電極２０は、後端側において、先端側シール材６１と、抵抗体６２と、後端側シール材６３とを介して、端子金具５０と電気的に接続されている。

　抵抗体６２は、セラミック粉末と導電材とガラスと接着剤とを材料として形成されている。抵抗体６２は、端子金具５０と中心電極２０との間における電気抵抗として機能することにより、火花放電を発生させる際のノイズの発生を抑制する。先端側シール材６１と後端側シール材６３とは、それぞれ導電性のガラス粉末を材料として形成されている。本実施形態において、先端側シール材６１および後端側シール材６３は、銅粉末とホウケイ酸カルシウムガラス粉末とを混合した粉末を材料として形成されている。先端側シール材６１は、鍔部２２と絶縁体１０と抵抗体６２とに接触し、これらの部材を互いに固着させている。後端側シール材６３は、抵抗体６２と絶縁体１０と端子金具５０とに接触し、これらの部材を固着させている。

　図１に示すように、主体金具３０は、軸線方向ＡＤに沿って軸孔３８が形成された略筒状の外観形状を有し、軸孔３８内において絶縁体１０を保持する。より具体的には、主体金具３０は、絶縁体１０の大径部１４の一部から小径部１６に亘る部位を包囲して保持する。主体金具３０は、例えば、低炭素鋼により形成され、ニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が全体に施されている。

　主体金具３０は、工具係合部３１と、雄ネジ部３２と、座部３３と、突出部３４と、加締部３５と、圧縮変形部３６とを備える。

　工具係合部３１は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド９０に取り付ける際に、図示しない工具と係合する。雄ネジ部３２は、主体金具３０の先端部において外周面にねじ山が形成されており、エンジンヘッド９０の雌ネジ部９３にねじ込まれる。座部３３は、雄ネジ部３２の後端側に連なって鍔状に形成されている。座部３３とエンジンヘッド９０との間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット６５が嵌挿されている。突出部３４は、雄ネジ部３２の内周面において、径方向内側に突出して形成されている。突出部３４には、絶縁体１０の係止部１５が後端側から当接している。このため、突出部３４は、軸孔３８に挿入される絶縁体１０を支持する。突出部３４と係止部１５との間には、図示しない環状の板パッキンが配置されている。

　加締部３５は、工具係合部３１よりも後端側において、肉厚が薄く形成されている。圧縮変形部３６は、工具係合部３１と座部３３との間において、肉厚が薄く形成されている。軸線方向ＡＤにおいて工具係合部３１から加締部３５にかけて、主体金具３０の軸孔３８と絶縁体１０の大径部１４の外周面との間には、円環状のリング部材６６，６７が介在されており、リング部材６６，６７間にはタルク６９の粉末が充填されている。後述するように、主体金具３０は、加締部３５において加締められることにより、絶縁体１０に組み付けられる。

　接地電極４０は、屈曲した棒状の金属製部材により形成されている。接地電極４０は、中心電極２０と同様に、ニッケルを主成分とするニッケル合金により形成されている。接地電極４０の一端は、主体金具３０の先端面３７に固定されており、接地電極４０の他端は、中心電極２０の先端部と対向するように屈曲している。接地電極４０において、中心電極２０の先端部と対向する部分には、電極チップ４２が設けられている。電極チップ４２と中心電極２０の先端部との間には、火花放電のための隙間Ｇ１が形成されている。なお、隙間Ｇ１は、放電ギャップまたは火花ギャップとも呼ばれる。

　端子金具５０は、スパークプラグ１００の後端側の端部に設けられている。端子金具５０の先端側は、絶縁体１０の貫通孔１１に収容され、端子金具５０の後端側は、貫通孔１１から露呈している。端子金具５０には、図示しない高圧ケーブルが接続され、高電圧が印加される。この印加により、隙間Ｇ１に火花放電が発生する。隙間Ｇ１に発生した火花放電は、燃焼室９５における混合気を着火させる。

　本実施形態において、先端側シール材６１は、本開示におけるシール材に相当する。また、先端側は、本開示における軸線方向先端側に相当し、後端側は、本開示における軸線方向後端側に相当する。

　スパークプラグ１００の製造方法について、以下に説明する。

　まず、絶縁体１０の貫通孔１１に、後端側から中心電極２０を挿入する。その後、先端側シール材６１の材料粉末を、後端側から貫通孔１１に充填して圧縮する（以下、「シール材充填工程」とも呼ぶ）。その後、抵抗体６２の材料を後端側から貫通孔１１に充填して圧縮し、さらに、後端側シール材６３の材料粉末を後端側から貫通孔１１に充填して圧縮する。上記の各圧縮は、例えば、貫通孔１１に棒状の治具を挿入して押圧することによって実行してもよい。その後、端子金具５０の先端側の端部を貫通孔１１に挿入し、絶縁体１０全体を加熱しながら端子金具５０側から所定の圧力を加えて圧縮する（以下、「加熱圧縮工程」とも呼ぶ）。加熱圧縮工程により、貫通孔１１に充填された各材料は、圧縮および焼成される。これにより、貫通孔１１内に、先端側シール材６１と、抵抗体６２と、後端側シール材６３とが形成される。以上により、中心電極２０が絶縁体１０に固着される。

　そして、主体金具３０の軸孔３８に、中心電極２０が固着された絶縁体１０を、後端側から挿入する。その後、主体金具３０の加締部３５を加締めることにより、主体金具３０と絶縁体１０とを固定する。このとき、主体金具３０の加締部３５を径方向内側に折り曲げるようにして先端側に押圧することにより、圧縮変形部３６が圧縮変形する。圧縮変形部３６の圧縮変形により、リング部材６６，６７およびタルク６９を介し、絶縁体１０が主体金具３０内で先端側に向けて押圧される。以上により、スパークプラグ１００は完成する。

　図２に示すように、本実施形態の中心電極２０は、鍔部２２よりも後端側において鍔部２２よりも縮径された部位を有さない。本実施形態において、「縮径された部位を有さない」とは、軸線ＣＡを含む断面における鍔部２２の半径の最大値をＤ１とし、軸線ＣＡを含む断面における鍔部２２の半径の最小値をＤ２とすると、鍔部２２の半径の最大値Ｄ１を１００％とした場合に、鍔部２２の半径の最小値Ｄ２との差が６％以内に収まっていることを意味している。すなわち、本実施形態の中心電極２０は、下記式（１）を満たす。
　（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．０６　式（１）

　図３は、中心電極２０の重心２９を説明するための模式図である。図３は、軸線ＣＡに垂直な方向から見た中心電極２０の外観構成を模式的に示している。図３では、説明の便宜上、軸線ＣＡを一点鎖線で示し、軸線ＣＡ上に位置する中心電極２０の重心２９を図示している。本実施形態において、重心２９は、軸線方向ＡＤにおいて鍔部２２および接続部２４よりも先端側に位置している。なお、重心２９の位置は、中心電極２０の脚部２１に糸を結びつけ、かかる糸によって中心電極２０を鉛直上方向から吊るした場合に、軸線ＣＡが水平方向と平行に釣り合うときの軸線方向ＡＤにおける糸の位置から求めることができる。

　本実施形態の中心電極２０は、軸線ＣＡを含む断面における中心電極２０の軸線方向ＡＤに沿った寸法をＬ１とし、接続部２４と脚部２１との境界２８から中心電極２０の重心２９までの軸線方向ＡＤに沿った寸法をＬ２とすると、下記式（２）を満たす。
　Ｌ２／Ｌ１≦０．３０　式（２）

　本実施形態において、接続部２４と脚部２１との境界２８とは、接続部２４の先端と脚部２１の後端との境界を意味している。接続部２４と脚部２１とが曲面状に接続されている構成の場合、境界２８は、軸線ＣＡを含む断面において接続部２４を延長した直線と脚部２１を延長した直線とが交わる点（仮想点）に相当する。

　上記式（２）における寸法Ｌ１は、中心電極２０の軸線方向ＡＤに沿った全長の寸法に相当する。また、上記式（２）を満たすことは、換言すると、中心電極２０の軸線方向ＡＤに沿った寸法Ｌ１を１００％とした場合に、境界２８から重心２９までの軸線方向ＡＤに沿った寸法Ｌ２が３０％以内に収まっていることに相当する。本実施形態の中心電極２０は、上記式（２）を満たすことにより、軸線方向ＡＤにおいて、接続部２４の位置に対して重心２９の位置が先端側に向かって過度に離れてしまうことが抑制されている。

　ここで、中心電極２０は、図２に示すように、絶縁体１０の段部１７に接続部２４が当接して支持されるとともに、貫通孔１１内に充填されて鍔部２２と絶縁体１０とに接触する先端側シール材６１によって、絶縁体１０に固着されている。そのうえで、上述のように、本実施形態の中心電極２０は、鍔部２２よりも後端側において鍔部２２よりも縮径された部位を有さない、すなわち、上記式（１）を満たしている。このため、鍔部２２よりも後端側において鍔部２２よりも縮径された部位を有する構成、すなわち上記式（１）を満たさないスパークプラグと比較して、鍔部２２が先端側シール材６１と接触する表面積が小さくなる。したがって、中心電極２０の重心２９が接続部２４および鍔部２２の形成位置から先端側に向かって過度に離れた構成の場合、図１に示すようにスパークプラグ１００がエンジンヘッド９０に取り付けられて使用される際に、重心２９から鍔部２２までの距離が長いので、エンジンの振動等に起因して鍔部２２が大きく振れ、それによって先端側シール材６１が変形して中心電極２０の緩みが発生するおそれがある。しかしながら、本実施形態のスパークプラグ１００によれば、上記式（２）を満たすので、中心電極２０の重心２９の位置が過度に先端側に位置することを抑制できる。このため、エンジンの振動等に起因して鍔部２２が過度に振れることを抑制し、その結果として中心電極２０の緩みの発生を抑制できる。

　Ｌ２／Ｌ１の値は、中心電極２０の緩みの発生を抑制する観点から、０．３０以下であることが好ましく、０．２７以下であることがより好ましく、０．２５以下であることがさらに好ましい。Ｌ２／Ｌ１の値が０．２５以下であることにより、中心電極２０の重心２９の位置を接続部２４や先端側シール材６１の位置により近づけることができるので、中心電極２０の緩みの発生をより抑制できる。また、（ｉ）鍔部２２を構成する材料を、脚部２１を構成する材料よりも比重の大きい物質とする、（ｉｉ）鍔部２２の寸法を軸線方向ＡＤに大きくする、または、（ｉｉｉ）鍔部２２の寸法を径方向に大きくする等の方法により、重心２９をより後端側に位置させてＬ２／Ｌ１の値を小さくできる。しかしながら、鍔部２２を別部材とすると製造の工程数が増えてしまい、また、鍔部２２の寸法を大きくすると静電容量が増大するという欠点がある。そこで、工程数の削減や静電容量の増大を抑制する観点から、Ｌ２／Ｌ１の値は、０以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．２以上であることがさらに好ましい。Ｌ２／Ｌ１の値は、中心電極２０の緩みの発生を抑制しつつ静電容量の増大を抑制する観点から、例えば、０．２以上０．２７以下であってもよい。なお、本願において重心２９が接続部２４と脚部２１との境界２８より軸線方向ＡＤに沿って後端側に位置する場合、Ｌ２の値は負の値となることとする。

　図３に示すように、本実施形態の中心電極２０の寸法Ｌ１は、例えば、１０ｍｍ～３０ｍｍ程度であってもよい。また、本実施形態の中心電極２０において、軸線方向ＡＤに沿った鍔部２２の寸法Ｌ３は、例えば、１．５ｍｍ～３．０ｍｍ程度であってもよい。寸法Ｌ３が比較的小さく形成されることにより、静電容量の増大を抑制できるので、中心電極２０の消耗を抑制できる。

　Ｌ２／Ｌ１の値を０．３０以下にする方法は、特に限定されるものではないが、以下のような方法を例示することができる。例えば、鍔部２２の少なくとも一部を、中心電極２０の構成材料よりも比重の大きい材料によって形成する方法が挙げられる。かかる方法によれば、中心電極２０の外寸に変更が生じることを抑制できるので、中心電極２０を除くスパークプラグ１００の他の構成部材の設計変更が生じることを抑制できる。その他にも、例えば、鍔部２２や接続部２４の軸線方向ＡＤに沿った寸法を大きくする方法や、鍔部２２や接続部２４の径方向に沿った寸法を大きくする方法等が挙げられる。

　以上説明した本実施形態のスパークプラグ１００によれば、上記式（２）を満たすので、上記式（１）を満たす中心電極２０において、中心電極２０の重心２９の位置が過度に先端側に位置することを抑制できる。このため、中心電極２０と絶縁体１０とを固着する先端側シール材６１の位置に対して、中心電極２０の重心２９の位置が過度に離れることを抑制できるので、エンジンの振動等に起因して中心電極２０の緩みが発生することを抑制できる。このため、上記式（１）を満たして鍔部２２よりも後端側において鍔部２２よりも縮径された部位を有さない中心電極２０を備えるスパークプラグ１００において、接続部２４と脚部２１との境界２８周辺において中心電極２０に亀裂が生じることを抑制できる。したがって、鍔部２２よりも後端側において鍔部２２よりも縮径された部位を有さない中心電極２０を備えるスパークプラグ１００の性能低下を抑制できる。

　また、上記式（１）を満たす、すなわち、鍔部２２よりも後端側において鍔部２２よりも縮径された部位を有さないので、軸線方向ＡＤに沿った鍔部２２の寸法Ｌ３を小さくできる。このため、静電容量の増大を抑制できるので、中心電極２０の消耗を抑制できる。したがって、本実施形態のスパークプラグ１００によれば、上記式（１）を満たし、かつ、上記式（２）を満たすので、静電容量の増大を抑制しつつ、中心電極２０の緩みの発生を抑制できる。

Ｂ．実施例：
　以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜試料＞
　実施例１として、上記式（１）と上記式（２）とを満たす中心電極２０を備えるスパークプラグ１００を作製した。実施例１のスパークプラグ１００における上記式（２）のＬ２／Ｌ１の値は、０．２５０であった。実施例２として、上記式（１）と上記式（２）とを満たす中心電極２０を備えるスパークプラグ１００を作製した。実施例２のスパークプラグ１００における上記式（２）のＬ２／Ｌ１の値は、０．２７４であった。

　比較例１として、上記式（１）を満たし、かつ、上記式（２）を満たさない中心電極を備えるスパークプラグを作製した。比較例１のスパークプラグにおける上記式（２）のＬ２／Ｌ１の値は、０．３５１であった。また、比較例２、３として、上記式（１）を満たさない中心電極を備えるスパークプラグを作製した。

　図４は、比較例２における中心電極１２０の構成を模式的に示す断面図である。図４では、図２と同様の断面において、鍔部１２２の周辺を拡大して示している。比較例２のスパークプラグが備える中心電極１２０は、鍔部１２２よりも後端側において鍔部１２２よりも縮径された縮径部１２６を有する。このような構成により、比較例２の中心電極１２０は、上記式（１）を満たさない。また、比較例２の中心電極１２０において、接続部１２４と脚部１２１との境界１２８よりも後端側の寸法は、図２に示すような実施例１、２の中心電極２０における接続部２４と脚部２１との境界２８よりも後端側の寸法と比較して大きい。なお、比較例３の中心電極は、比較例２の中心電極１２０と同様の外観構成を有する。

＜耐衝撃性試験＞
　実施例１、２のスパークプラグ１００および比較例１～３のスパークプラグに対して、耐衝撃性試験を実施した。耐衝撃性試験は、実施例、比較例いずれも、各４本のサンプルを用いて行なった。耐衝撃性試験は、「ＪＩＳ　Ｂ　８０３１：７．４　耐衝撃性試験」に記載の方法に準じて行ない、衝程２２（＋１／０）ｍｍの振動振幅の衝撃を、毎分４００（＋２０／０）回の割合で１０（＋１／０）分間加えた。試験後のサンプルに対して、中心電極２０、１２２の緩みの度合いを評価した。また、試験時間を２０分～６０分に変更した以外は同様な方法により耐衝撃性試験を行ない、試験後のサンプルに対して、中心電極２０、１２０の緩みの度合いを評価した。評価基準を以下に示す。
　Ａ：極めて良好である（緩みの発生がない）
　Ｂ：良好である（緩みの発生が少ない）
　Ｃ：良好でない（緩みの発生が多い）

　耐衝撃性試験の結果と評価結果とを、以下の表に示す。

　表１から、以下のことがわかる。すなわち、上記式（１）および上記式（２）を満たす実施例１、２のスパークプラグ１００は、上記式（１）を満たし、かつ、上記式（２）を満たさない比較例１のスパークプラグと比較して、耐衝撃試験後の中心電極２０の緩みの発生が少なく、良好な結果が得られた。

　より具体的には、実施例１のスパークプラグ１００は、６０分間の耐衝撃性試験において中心電極２０の緩みが１本も認められなかったことから、評価結果がＡだった。また、実施例２のスパークプラグ１００は、３０分間の耐衝撃性試験において中心電極２０の緩みが１本も認められず、また、６０分間の耐衝撃性試験においても中心電極２０の緩みが１本しか認められなかったことから、評価結果がＢだった。実施例１と実施例２との比較により、Ｌ２／Ｌ１の値が小さいほど中心電極２０の緩みの発生を抑制できることがわかる。

　これに対し、比較例１のスパークプラグは、１０分間の耐衝撃性試験において全てのサンプルにおいて中心電極の緩みが発生したことから、評価結果がＣだった。なお、上記式（１）を満たさない比較例２、３のスパークプラグは、評価結果がいずれもＡだったが、図４に示すように、鍔部１２２の寸法が、実施例１、２における鍔部２２の寸法Ｌ３と比較して大きいので、静電容量の増大を抑制できない。

Ｃ．他の実施形態：
　本発明は、上述の実施形態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。

　上記実施形態のスパークプラグ１００の構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、接続部２４は、先端側に向かうにつれて外径が次第に縮径したテーパ形状を有していたが、軸線方向ＡＤと略垂直な方向に沿って形成されていてもよい。また、例えば、段部１７は、軸線方向ＡＤに沿って先端側に向かうにつれて貫通孔１１の径が小さく形成されていたが、軸線方向ＡＤと略垂直な方向に沿って形成されていてもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

１０…絶縁体、１１…貫通孔、１４…大径部、１５…係止部、１６…小径部、１７…段部、２０…中心電極、２１…脚部、２２…鍔部、２４…接続部、２５…芯材、２６…電極部材、２８…境界、２９…重心、３０…主体金具、３１…工具係合部、３２…雄ネジ部、３３…座部、３４…突出部、３５…加締部、３６…圧縮変形部、３７…先端面、３８…軸孔、４０…接地電極、４２…電極チップ、５０…端子金具、６１…先端側シール材（シール材）、６２…抵抗体、６３…後端側シール材、６５…ガスケット、６６，６７…リング部材、６９…タルク、９０…エンジンヘッド、９３…雌ネジ部、９５…燃焼室、１００…スパークプラグ、１２０…中心電極、１２１…脚部、１２２…鍔部、１２４…接続部、１２６…縮径部、１２８…境界、ＡＤ…軸線方向、ＣＡ…軸線、Ｇ１…隙間

Claims (2)

1. 　軸線に沿った軸線方向に延びる脚部と、前記脚部よりも前記軸線方向後端側に位置するとともに前記脚部よりも径方向外側に突出して形成された鍔部と、前記脚部と前記鍔部とを接続する接続部と、を有する中心電極と、
   　前記軸線方向に沿って貫通孔が形成され、前記貫通孔内において前記中心電極を保持する絶縁体と、
   　前記貫通孔内に充填され、前記鍔部と前記絶縁体とを固着させるシール材と、
   　を備えるスパークプラグであって、
   　前記絶縁体は、
   　　前記軸線方向後端側に位置する大径部と、
   　　前記大径部よりも前記軸線方向先端側に位置し、前記貫通孔の径が前記大径部よりも小さい小径部と、
   　　前記大径部の前記貫通孔と前記小径部の前記貫通孔とを接続するとともに前記接続部を支持する段部と、
   　を有し、
   　前記中心電極は、
   　前記軸線を含む断面における前記鍔部の半径の最大値Ｄ１と、前記断面における前記鍔部の半径の最小値Ｄ２とが、（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１≦０．０６を満たし、
   　前記断面における前記軸線方向に沿った寸法Ｌ１と、前記接続部と前記脚部との境界から重心までの前記軸線方向に沿った寸法Ｌ２とが、Ｌ２／Ｌ１≦０．３０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において、
   　前記中心電極は、前記寸法Ｌ１と前記寸法Ｌ２とが、Ｌ２／Ｌ１≦０．２５を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。

Images