トップ :: H 電気 :: H01 基本的電気素子

【発明の名称】 スパークプラグ
【発明者】 【氏名】熊谷 健一

【氏名】溝口 興知

【要約】 【課題】気密性を保持するとともに、中心電極と接地電極の対向性の悪化を抑制することのできるスパークプラグを提供する。

【解決手段】スパークプラグにおいては、加締めによって固定される主体金具3と絶縁碍子2との間に円環状の板パッキン27が介在される。この板パッキン27は、その硬度が主体金具3の硬度以上に設定されており、加締めが行われることによって、その断面形状がほとんど潰れ変形することなく、その一部が主体金具3の段部25の受け面25aにめり込んだ状態となる。そして、板パッキン27が絶縁碍子2及び主体金具3に密着した状態となることにより、燃焼室内の気密性が保持される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、自身の内周部に形成された段部にて前記絶縁碍子の外周部に形成された段部を係止した状態で、前記絶縁碍子を加締めて保持する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合されるとともに、先端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記絶縁碍子の段部と前記主体金具の段部との間に介在し両者と接する環状のパッキンとを備えたスパークプラグであって、
前記パッキンが前記主体金具の段部の硬度以上であり、かつビッカース硬度で500Hv以下の硬度を有していることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項2】
中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、自身の内周部に形成された段部にて前記絶縁碍子の外周部に形成された段部を係止した状態で、前記絶縁碍子を加締めて保持する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合されるとともに、先端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記絶縁碍子の段部と前記主体金具の段部との間に介在し両者と接する環状のパッキンとを備えたスパークプラグであって、
前記パッキンの硬度をビッカース硬度で300Hv以上500Hv以下としたことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項3】
前記パッキンの一部が前記主体金具の段部にめり込んでいることを特徴とする請求項1又は2に記載のスパークプラグ。
【請求項4】
前記主体金具の段部の受け面の幅が0.7mm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項5】
前記主体金具のねじ径がM12以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項6】
前記パッキンの硬度と前記主体金具の段部の硬度との差をビッカース硬度で120Hv以上160Hv以下としたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関の点火に使用されるスパークプラグであって、特に絶縁碍子と主体金具との間にパッキンを介在させるスパークプラグに関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般的に、自動車エンジン等の内燃機関の点火に使用されるスパークプラグにおいては、筒状の絶縁碍子が筒状の主体金具に挿し込まれた状態で保持されており、この絶縁碍子に形成された軸孔には、主体金具の先端側に溶接された接地電極と対向して火花放電ギャップを形成する中心電極と、これに高電圧を印加する端子電極とが挿入されている。そして、このスパークプラグは、その先端(火花放電ギャップ)が燃焼室内に臨むように内燃機関に取付けられる。
【0003】
尚、上記絶縁碍子は、主体金具の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の外周部に形成された先端向きの段部が主体金具の内周部に形成された後端向きの段部に係止された状態で、主体金具の後端の開口部を径方向内側に加締めることによって固定される。このとき、主体金具及び絶縁碍子双方の段部の間には、燃焼室内の気密性保持のため、円環状の板パッキンが介在される(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
こうした板パッキンの素材には、一般的に主体金具よりも硬度の低い金属材料が用いられており、上述したように主体金具の加締めが行われることで、板パッキンがつぶれ変形し、主体金具及び絶縁碍子双方に密着した状態となる。例えば、主体金具の硬度が200Hv〜300Hvであるのに対し、板パッキンとしては硬度が180Hv程度のものが用いられる。これにより、主体金具と絶縁碍子との間が塞がれた状態となり、燃焼室内の気密性が確保される。
【0005】
近年では、内燃機関の高出力化や省燃費化などに伴い、スパークプラグの小型化・小径化が進んでいる。小径のスパークプラグを作製する場合、主体金具の肉厚も薄くなるため、加締め荷重が大きいと、主体金具の強度が低下しているため、内周部に形成された後端向きの段部が過度に変形してしまい、偏心が大きくなるおそれがある。一方、この問題が生じるのを防ぐために荷重を小さくすると気密性を確保することが困難となることが多い。このため、従来では、比較的硬度の低い板パッキンを使用し、小さな加締め荷重でも板パッキンが変形して、主体金具及び絶縁碍子に密着するようにしている。
【特許文献1】特開2005−190762号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、絶縁碍子と主体金具との間や、板パッキンと主体金具との間には、製造歩留まりを向上させる目的等のため、径方向に所定量のクリアランスが設けてあるため、加締めを行うに際して絶縁碍子や板パッキンを主体金具に仮組みした際、板パッキンが傾いた状態で主体金具内の段部に載置されたり、絶縁碍子が主体金具に対し偏心した状態で組付けられたりするおそれがある。
【0007】
このため、従来のように比較的変形しやすい硬度の低い板パッキンを使用した場合、加締めを行うに際し、絶縁碍子や板パッキンが上記状態となっていると、加締め荷重により板パッキンが不均一に変形する。その結果、気密性が低下したり、パッキンの変形により絶縁碍子の偏心が助長され、中心電極と接地電極との対向性が悪化するおそれがある。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気密性を保持するとともに、中心電極と接地電極の対向性の悪化を抑制することのできるスパークプラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
以下、上記課題等を解決するのに適した各構成を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等を付記する。
【0010】
構成1.本構成のスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、自身の内周部に形成された段部にて前記絶縁碍子の外周部に形成された段部を係止した状態で、前記絶縁碍子を加締めて保持する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合されるとともに、先端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記絶縁碍子の段部と前記主体金具の段部との間に介在し両者と接する環状のパッキンとを備えたスパークプラグであって、
前記パッキンが前記主体金具の段部の硬度以上であり、かつビッカース硬度で500Hv以下の硬度を有していることを特徴とする。
【0011】
同じ加締め荷重に対するパッキンの変形量と主体金具の段部の変形量との違いを考慮すると、パッキンが変形した場合には絶縁碍子の主体金具に対する偏心に大きな影響があるのに対し、主体金具の段部が変形した場合にはその影響が小さくなることを本発明者らは見いだした。これに基づき、上記構成1では、パッキンの硬度を主体金具の段部よりも高め、パッキンの変形を抑制している。いわば、積極的に主体金具の段部を変形させる構成とすることで、パッキンの変形を抑制しているのである。これにより、絶縁碍子の主体金具に対する偏心の影響を小さくすることが可能となるのである。結果として、気密性を保持するとともに、中心電極と接地電極の対向性の悪化を抑制することができる。また、構成によっては、パッキンが適正姿勢をとらなければ、組付け時に絶縁碍子がそれ以上挿入できず、加締め工程を継続できなくなるため、絶縁碍子が大きく偏心した状態で固定されてしまうといった不具合も低減される。
【0012】
構成2.本構成のスパークプラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極を前記軸孔の先端側で保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子の周囲を取り囲み、自身の内周部に形成された段部にて前記絶縁碍子の外周部に形成された段部を係止した状態で、前記絶縁碍子を加締めて保持する主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合されるとともに、先端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と、前記絶縁碍子の段部と前記主体金具の段部との間に介在し両者と接する環状のパッキンとを備えたスパークプラグであって、
前記パッキンの硬度をビッカース硬度で300Hv以上500Hv以下としたことを特徴とする。
【0013】
一般的に、主体金具を構成する材料はS15C〜S35Cの低炭素鋼であり、絶縁碍子(パッキン)を受ける主体金具の段部の受け面の硬度は約200Hv〜300Hvであるため、上記構成1と同様の作用効果を得るには、パッキンにそれ以上の硬度を持たせる必要がある。但し、絶縁碍子の段部の受け面及び主体金具の段部の受け面には、通常、テーパ状の傾斜がつけられており、板状のパッキンが全く変形しないと気密性の低下が懸念される。従って、加締め荷重を従来同様に維持する場合には、パッキンの硬度を300Hv以上500Hv以下とすることが好ましい。これにより、加締めを行うに際して絶縁碍子やパッキンを主体金具に仮組みした際、仮にパッキンが傾いた状態で主体金具内の段部に載置されたり、絶縁碍子が主体金具に対し偏心した状態で組付けられた場合でも、加締め荷重が加えられた際に、パッキンが変形前に適正姿勢に修正されやすくなるとともに、ひいては絶縁碍子の偏心が修正されやすくなる。
【0014】
構成3.本構成のスパークプラグは、上記構成1又は2において、前記パッキンの一部が前記主体金具の段部にめり込んでいることを特徴とする。
【0015】
上記構成3によれば、パッキンの一部が主体金具の段部の受け面にめり込むことにより、気密性がさらに向上する。必ずしもパッキン全周が主体金具の段部の受け面にめり込んでいる必要はなく、一部がめり込んでいることで気密性は向上する。
【0016】
構成4.上記構成1乃至3のいずれかにおいて、前記主体金具の段部の受け面の幅が0.7mm以下であることを特徴とする。
【0017】
絶縁碍子の偏心量が同じであっても、小径のスパークプラグほど偏心率は大きくなる。このため、主体金具の段部の受け面の幅が0.7mm以下のような小径のスパークプラグでは、中心電極と接地電極の対向性の悪化が着火性等に与える影響が大きい。従って、主体金具の段部の受け面の幅が0.7mm以下のスパークプラグにおいて上記各構成がより奏効することとなる。
【0018】
構成5.上記構成1乃至4のいずれかにおいて、前記主体金具のねじ径がM12以下であることを特徴とする。
【0019】
絶縁碍子の偏心量が同じであっても、小径のスパークプラグほど偏心率は大きくなる。このため、ねじ径がM12以下のような小径のスパークプラグでは、中心電極と接地電極の対向性の悪化が着火性等に与える影響が大きい。従って、ねじ径がM12以下のスパークプラグにおいて上記各構成がより奏効することとなる。
【0020】
構成6.上記構成1乃至5のいずれかにおいて、前記パッキンの硬度と前記主体金具の段部の硬度との差をビッカース硬度で120Hv以上160Hv以下としたことを特徴とする。
【0021】
パッキンと主体金具の段部との硬度差があり過ぎる場合には、パッキンが全く変形せずに気密性が低下することも懸念される。逆に硬度差が小さ過ぎても、主体金具の段部が変形しにくくなり、従来同様にパッキンの変形により絶縁碍子の偏心が助長されるおそれがある。従って、上記構成1等の作用効果をより確実に得るためには、パッキンと主体金具の段部との硬度差を120Hv以上160Hv以下とすることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図1は、スパークプラグ1を示す一部破断正面図である。なお、図1では、スパークプラグ1の軸線O方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ1の先端側、上側を後端側として説明する。
【0023】
スパークプラグ1は、筒状の絶縁碍子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。
【0024】
絶縁碍子2には、軸線Oに沿って軸孔4が貫通形成されている。そして、軸孔4の先端部側には中心電極5が挿入・固定され、後端部側には端子電極6が挿入・固定されている。軸孔4内における中心電極5と端子電極6との間には、抵抗体7が配置されており、この抵抗体7の両端部は導電性ガラスシール層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。
【0025】
より詳しくは、絶縁碍子2の軸孔4は、先端側に形成された小径孔部4aと、当該小径孔部4aの後方側においてこれよりも大径に形成された大径孔部4bとから構成されている。そして、小径孔部4aと大径孔部4bとの連接部には、テーパ面又はR面状の先端に向かって径小となる受け面4cが形成されている。
【0026】
絶縁碍子2の軸孔4には、端子電極6と抵抗体7とが大径孔部4b内に挿通された状態で収容され、中心電極5が小径孔部4a内に挿通された状態で収容されている。中心電極5は、絶縁碍子2の先端から突出し、端子電極6は絶縁碍子2の後端から突出している。なお、中心電極5の後端部には、その外周面から径方向外向きに突出して固定用鍔部5aが形成されており、当該固定用鍔部5aが上記受け面4cに係止されることにより、中心電極5が固定されている。
【0027】
一方、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コルゲーション部10と、軸線O方向略中央部において径方向外向きに突出形成されたフランジ状の大径部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細径に形成され、内燃機関に取り付けられたときに燃焼ガスに曝される脚長部13とを備えている。絶縁碍子2のうち、大径部11、中胴部12、脚長部13を含む先端側は、筒状に形成された主体金具3の内部に収容されている。そして、脚長部13と中胴部12との連接部には段部14が形成されており、後述するようにこの段部14にて絶縁碍子2が主体金具3に係止される。
【0028】
主体金具3は、低炭素鋼(例えばS25C)等の金属により筒状に形成されており、その外周面にスパークプラグ1をエンジンヘッドに取付けるためのねじ部(雄ねじ部)15が形成されている。ねじ部15の後端側の外周面には座部16が形成され、ねじ部15後端のねじ首17にはリング状のガスケット18が設けられている。さらに、主体金具3の後端側には、主体金具3をエンジンヘッド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が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子2を保持するための加締め部20が設けられている。
【0029】
また、主体金具3の先端端面21には、略L字状の接地電極22が溶接されている。接地電極22は、自身先端の放電面22aと中心電極5の先端との間に所定の火花放電ギャップ23を空けて取付けられている。この中心電極5に対向する側の面である接地電極22の内面は、中心電極5の軸線O方向に略直交している。
【0030】
主体金具3の内周面には、絶縁碍子2を係止するための段部25が径方向内向きに突出して設けられている。そして、絶縁碍子2は、主体金具3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25に係止された状態で、主体金具3の後端側の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固定される。なお、絶縁碍子2及び主体金具3双方の段部14,25間には、円環状の板パッキン27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、燃焼ガスに曝される絶縁碍子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している。
【0031】
なお、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29,30が介在され、リング部材29,30の間にはタルク(滑石)31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27、リング部材29,30及びタルク31を介して絶縁碍子2を保持している。
【0032】
ここで、板パッキン27及びその近傍の構成について説明する。図2は板パッキン27付近の要部を拡大した断面を模式的に示した図である。
【0033】
板パッキン27は、軟鋼板を円環状に打ち抜いたものを浸炭処理あるいは浸炭窒化処理して形成されており、組付け前段階では略平板状をなしている。一方、板パッキン27が介在する絶縁碍子2及び主体金具3の段部14,25の相対向する受け面14a,25aは、軸線Oに対し傾斜したテーパ面状に形成されるとともに、相互に略平行に配設されている。そして、上記加締めが行われることにより、略平板状であった板パッキン27は、両受け面14a,25aに沿って変形し、両受け面14a,25aそれぞれに密着した状態となる。このとき、板パッキン27として、後述するように主体金具3の段部25の硬度以上の硬度を有するものを使用することにより、板パッキン27は、その断面形状がほとんど潰れ変形することなく、その一部が主体金具3の段部25の受け面25aにめり込んだ状態となる。なお、めり込んでいることの判定方法としては、主体金具3の軸心(スパークプラグ1の軸心にほぼ一致)を通る断面における段部25を観察し、板パッキン27によって段部25の受け面25aの一部がせり出されるように突起25bを形成しているかどうかで判断できる。突起25bの形成される位置は加締め部20を形成したときの絶縁碍子2と板パッキン27の軸線のずれ度合いで変わるため、パッキン27の内周側であっても外周側であっても少なくともいずれか一方に形成されていればよい。後述する実施例3においては当該突起25bは受け面25aの法線方向へ70μmの高さを有しており、50μm以上形成されているためパッキンの一部が主体金具の段部にめり込んでいると判定することができる。また、板パッキン27の段部25へのめり込みは小径のスパークプラグであるほど顕著に形成される傾向があることを確認しており、小径、特に主体金具のねじ径がM12以下であるとが望ましい。
【0034】
ここで、板パッキン27の作用効果を確認するべく、各種条件を表1に示すように変更した種々のサンプルを作製し、種々の評価を試みた。その評価結果を表2に記す。なお、表2で示す評価は、各評価試験における相対評価を示すものであり、判定が不可(×)であったとしても必ずしも製品として使用できないことを示すものではない。
【0035】
【表1】


【0036】
【表2】


ここでは、表1に示した各種構成条件を異ならせた実施例1〜4、比較例1〜6及び従来例1,2に関して、絶縁碍子2を加締め保持した後における(1)中心電極5と接地電極22との対向性、(2)気密性、(3)加締め緩みについて検証している。これら各評価試験を行うに際しては、実施例1〜4、比較例1〜6及び従来例1,2に係るサンプルをそれぞれ30本製作し、これらの測定結果に基づき、前記(1)〜(3)の評価を下している。偏心量の測定には、例えばスパークプラグ1の先端側から軸線O方向に画像を撮像し、その画像より主体金具3の先端面内周の中心点と、中心電極5先端面の中心点とを確定し、その2点間距離を測定すればよい。
【0037】
中心電極5と接地電極22との対向性の検証では、接地電極22が溶接されている主体金具3の先端端面21の中心と中心電極5の軸心との偏心量を、30本の各サンプルについて測定し、その最大値で評価を下している。ここでは、偏心量が0.10mm以下を良(○)、0.10〜0.15mmを可(△)、0.15mm以上を不可(×)と判定している。
【0038】
なお、表2では、偏心量に併せて偏心率が示されている。偏心率は、偏心量と、主体金具3の先端面の内径とを基に次式(1)により算出される。
【0039】
偏心率(%)=(偏心量/(内径/2))×100 …(1)
そして、偏心率が5%以下を良(○)、5〜6%を可(△)、6%以上を不可(×)と判定している。但し、表2に示された対向性の総合判定では、偏心量の判定結果と、偏心率の判定結果を併せた評価が示されている。例えば従来例1のように、両者の判定結果の一方が不可(×)である場合には、総合判定において不可(×)と判定している。
【0040】
気密性の検証では、JIS(日本工業規格)の試験方法(JIS B8031 6.5項)に準拠した気密性試験を行い、エア漏洩量について、サンプル30本の平均で評価を下している。但し、板パッキン27に係る気密性のみを測定するため、主体金具3の座部16に主体金具3の内部と外部とを連通する貫通孔を空け、この貫通孔により板パッキン27から漏出するエア漏洩量を流量計により測定した。ここでは、エア漏洩量が毎分10cc以下のものを良(○)、毎分10〜50ccのものを可(△)、毎分50cc以上のものを不可(×)と判定している。
【0041】
加締め緩みの検証では、JISの試験方法(JIS B8031 6.4項)に準拠した衝撃試験を行い、主体金具3と絶縁碍子2に緩みがあるか否かについて検証した。但し、衝撃時間は60分とする。ここでは、全く異常のないものを良(○)、滑石31の噴出は見られるものの緩みのないものを可(△)、主体金具3と絶縁碍子2に緩みの見られるものを不可(×)と判定している。
【0042】
次に、実施例1〜4、比較例1〜6及び従来例1,2の構成について具体的に説明する。なお、板パッキン27の幅及び厚みに関してはスパークプラグ1に組み付ける前の寸法であり、ビッカース硬度については試験品を解体後に測定したものである。
【0043】
ビッカース硬度の測定は、試験品を分解して取り外した板パッキン27を小片に切り分けて行う。この測定に際しては、ダイヤモンド圧子を用いて荷重を3Nとした。
【0044】
実施例1のスパークプラグは、ねじ径がM12、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.70mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.80mm、板パッキン27の幅T1が0.60mm、板パッキン27の厚みT2が0.40mm、板パッキン27の硬度が420Hv、主体金具3の硬度が260Hvに設定されている。
【0045】
実施例2のスパークプラグは、ねじ径がM10、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.70mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.80mm、板パッキン27の幅T1が0.60mm、板パッキン27の厚みT2が0.40mm、板パッキン27の硬度が420Hv、主体金具3の硬度が280Hvに設定されている。
【0046】
実施例3のスパークプラグは、ねじ径がM8、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.50mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.65mm、板パッキン27の幅T1が0.35mm、板パッキン27の厚みT2が0.30mm、板パッキン27の硬度が420Hv、主体金具3の硬度が300Hvに設定されている。
【0047】
実施例4のスパークプラグは、ねじ径がM8、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.50mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.65mm、板パッキン27の幅T1が0.35mm、板パッキン27の厚みT2が0.30mm、板パッキン27の硬度が330Hv、主体金具3の硬度が330Hvに設定されている。
【0048】
比較例1のスパークプラグは、ねじ径がM12、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.70mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.80mm、板パッキン27の幅T1が0.60mm、板パッキン27の厚みT2が0.40mm、板パッキン27の硬度が220Hv、主体金具3の硬度が260Hvに設定されている。
【0049】
比較例2のスパークプラグは、ねじ径がM10、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.70mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.80mm、板パッキン27の幅T1が0.60mm、板パッキン27の厚みT2が0.40mm、板パッキン27の硬度が220Hv、主体金具3の硬度が280Hvに設定されている。
【0050】
比較例3のスパークプラグは、ねじ径がM8、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.50mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.65mm、板パッキン27の幅T1が0.35mm、板パッキン27の厚みT2が0.30mm、板パッキン27の硬度が220Hv、主体金具3の硬度が300Hvに設定されている。
【0051】
比較例4のスパークプラグは、ねじ径がM12、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.70mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.80mm、板パッキン27の幅T1が0.60mm、板パッキン27の厚みT2が0.40mm、板パッキン27の硬度が600Hv、主体金具3の硬度が260Hvに設定されている。
【0052】
比較例5のスパークプラグは、ねじ径がM10、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.70mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.80mm、板パッキン27の幅T1が0.60mm、板パッキン27の厚みT2が0.40mm、板パッキン27の硬度が600Hv、主体金具3の硬度が280Hvに設定されている。
【0053】
比較例6のスパークプラグは、ねじ径がM8、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.50mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.65mm、板パッキン27の幅T1が0.35mm、板パッキン27の厚みT2が0.30mm、板パッキン27の硬度が600Hv、主体金具3の硬度が300Hvに設定されている。
【0054】
従来例1のスパークプラグは、ねじ径がM14、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.80mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が1.10mm、板パッキン27の幅T1が0.70mm、板パッキン27の厚みT2が0.50mm、板パッキン27の硬度が180Hv、主体金具3の硬度が250Hvに設定されている。
【0055】
従来例2のスパークプラグは、ねじ径がM8、主体金具3の段部25の受け面25aの幅W1が0.50mm、絶縁碍子2の段部14の受け面14aの幅W2が0.65mm、板パッキン27の幅T1が0.35mm、板パッキン27の厚みT2が0.30mm、板パッキン27の硬度が180Hv、主体金具3の硬度が300Hvに設定されている。
【0056】
表2に示す評価結果から分かるように、板パッキン27の硬度を主体金具3の硬度よりも高くした実施例1〜3では、対向性、気密性及び加締め緩みの試験に関して、いずれも良(○)の評価を得た。より詳しくは、実施例1では偏心量が0.08mm、偏心率が2.22%、エア漏洩量が毎分5ccであり、実施例2では偏心量が0.07mm、偏心率が2.33%、エア漏洩量が毎分0ccであり、実施例3では偏心量が0.05mm、偏心率が2.17%、エア漏洩量が毎分5ccであった。また、板パッキン27の硬度を主体金具3の硬度と同じくした実施例4に関しては、対向性及び加締め緩みの評価は良(○)であったが、気密性の評価は可(△)であった。より詳しくは、実施例4では偏心量が0.08mm、偏心率が3.48%、エア漏洩量が毎分10ccであった。
【0057】
一方、板パッキン27の硬度を除き実施例1〜3と同一構成である比較例1〜3の評価結果からも分かるように、板パッキン27の硬度を主体金具3の硬度より低く設定した場合には、対向性の評価が不可(×)となった。これは、加締めにより押圧力を受けた際に、板パッキン27が不均一につぶれ変形して、中心電極5と接地電極22の対向位置がずれてしまうためである。より詳しくは、比較例1では偏心量が0.22mm、偏心率が6.11%、エア漏洩量が毎分5ccであり、比較例2では偏心量が0.20mm、偏心率が6.67%、エア漏洩量が毎分0ccであり、比較例3では偏心量が0.20mm、偏心率が8.70%、エア漏洩量が毎分5ccであった。
【0058】
また、板パッキン27の硬度を除き実施例1〜3と同一構成である比較例4〜6の評価結果からも分かるように、板パッキン27の硬度を600Hvに設定した場合には、気密性の評価が不可(×)となった。これは、板パッキン27が硬すぎて、加締めにより押圧力を受けた際にその変形量が少なく、絶縁碍子2の段部14及び主体金具3の段部25との密着度が低下するためである。より詳しくは、比較例4では偏心量が0.08mm、偏心率が2.22%、エア漏洩量が毎分90ccであり、比較例5では偏心量が0.07mm、偏心率が2.33%、エア漏洩量が毎分60ccであり、比較例6では偏心量が0.05mm、偏心率が2.17%、エア漏洩量が毎分100ccであった。
【0059】
また、従来例1,2は、比較例1〜3と同様に、板パッキン27の硬度が主体金具3の硬度より低いため、対向性の評価が不可(×)であった。特に、ねじ径がM8のような小径の従来例2では、気密性及び加締め緩みの評価に関しても可(△)しか得ることができなかった。より詳しくは、従来例1では偏心量が0.25mm、偏心率が5.81%、エア漏洩量が毎分5ccであり、従来例2では偏心量が0.20mm、偏心率が8.70%、エア漏洩量が毎分20ccであった。
【0060】
以上の評価結果から、ねじ径がM12以下のスパークプラグ1において、板パッキン27の硬度を主体金具3の硬度以上とすれば、板パッキン27の硬度が主体金具3の硬度より低い場合に比べ、中心電極5と接地電極22の対向性が向上することが分かる。この理由としては、板パッキン27の硬度が主体金具3の硬度より低い場合、ねじ径がM12以下のスパークプラグ1では、絶縁碍子2の偏心率が大きくなるおそれが高いためである。換言すれば、板パッキン27の硬度が主体金具3の硬度以上であれば、加締めを行うに際して絶縁碍子2や板パッキン27を主体金具3に組付けた際、仮に絶縁碍子2が主体金具3に対し偏心した状態で組付けられたり、板パッキン27が傾いた状態で主体金具3内の段部25に載置された場合でも、加締め荷重が加えられた際に、板パッキン25が変形前に適正姿勢に修正されやすくなるとともに、ひいては絶縁碍子2の偏心が修正されるやすくなり、上記対向性が向上すると考えられる。
【0061】
これに鑑み、本実施形態では、一般的な主体金具3の硬度が200Hv〜300Hvであることを考慮し、ビッカース硬度で300Hv以上の板パッキン27を使用した、ねじ径がM12以下のスパークプラグ1を採用している。但し、実施例4のように、主体金具3の硬度が300Hvを越える場合には、板パッキン27の硬度が主体金具3の硬度以上となるものを採用している。中でも、500Hv以下のものを採用することにより、絶縁碍子2や主体金具3との密着性を高め、気密性の低下を抑えることができる。
【0062】
なお、上述した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。
【0063】
(a)スパークプラグ1の素材、形状、寸法等は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ねじ径がM12より大きなスパークプラグ1に対し本発明を適用してもよい。
【0064】
(b)上記実施形態では、板パッキン27として、軟鋼板を打ち抜いて浸炭窒化処理したものを採用しているが、これに限らず、他の金属材料にて形成されたものを採用してもよい。
【0065】
(c)上記実施形態では、板パッキン27として、その硬度が300Hv以上500Hv以下のもの(但し、主体金具3の硬度が300Hvを越える場合には、その硬度以上となるもの)を採用している。これに限らず、例えば主体中具3の硬度が250Hvである場合には、それ以上(例えば280Hv)の硬度を有する板パッキン27を採用してもよい。
【0066】
(d)上記実施形態では、加締めにより、板パッキン27の一部が主体金具3の段部25の受け面25aにめり込んだ状態となっているが、必ずしもめり込んだ状態となっていなくともよい。
【0067】
(e)上記実施形態では特に言及しなかったが、板パッキン27や、主体金具3の段部25の受け面25aに対し、必要に応じメッキ等を施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0068】
【図1】本実施形態のスパークプラグの全体を示す一部破断正面図である。
【図2】板パッキン付近の要部を拡大した断面を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【0069】
1…スパークプラグ、2…絶縁碍子、3…主体金具、4…軸孔、5…中心電極、14,25…段部、14a,25a…受け面、20…加締め部、22…接地電極、27…板パッキン。
【出願人】 【識別番号】000004547
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
【出願日】 平成19年8月3日(2007.8.3)
【代理人】 【識別番号】100111095
【弁理士】
【氏名又は名称】川口 光男


【公開番号】 特開2008−84841(P2008−84841A)
【公開日】 平成20年4月10日(2008.4.10)
【出願番号】 特願2007−203436(P2007−203436)