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【発明の名称】 内燃機関用スパークプラグ及びその製造方法
【発明者】 【氏名】福澤 怜門
【氏名】弓野 次郎
【課題】主体金具の外周にガスケットが設けられてなるスパークプラグに関し、発火ポイントのばらつきの抑制を図り、気密性能を確保しつつ、ガスケットの脱落防止を図る。

【解決手段】スパークプラグ１は、絶縁碍子２や、これを保持する主体金具３などから構成され、シリンダヘッド４１のネジ孔４２に対し、雄ネジ部１５を螺着させることによって取付けられる。螺着に伴いガスケット１８は、ガスケット受け部１６ａとネジ孔４２の開口周縁部との間で潰れるように圧縮される。ガスケット１８は、中実円環状をなし、本体部５１と、本体部５１よりも内周側に括れ部５２を介して延びる環状爪部５３とを備える。括れ部５２に対応する部位においては先端側に開口する環状溝部５４が形成され、ガスケット１８の内径は、雄ネジ部１５の外径よりも小さく形成されている。また、環状溝部５４のうち、内周側の壁面がテーパ面５５となっている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられ、自身の外周に取付用の雄ネジ部を有する筒状の主体金具と、
自身の一部が前記中心電極の先端部と対向するように、前記主体金具に設けられ、前記中心電極の先端部との間に火花放電間隙を形成する接地電極とを備え、
前記主体金具の前記雄ネジ部の後端側には、外周方向へ突出する環状のガスケット受け部が形成されるとともに、前記主体金具の外周には、前記ガスケット受け部に当接可能な金属製のガスケットが設けられてなる内燃機関用スパークプラグであって、
前記ガスケットは、中実円環状をなすとともに、その内径は、前記雄ネジ部の外径よりも小さく、かつ、前記軸線方向を深さとする溝部が全周に亘って形成されていることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】
前記ガスケットは、前記溝部よりも内周側の内周側部分と、前記溝部よりも外周側の外周側部分とを具備し、前記軸線方向における前記内周側部分の厚みよりも、前記軸線方向における前記外周側部分の厚みの方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項３】
前記溝部は、前記軸線方向における前記外周側部分の厚みの半分を超えて深く形成される一方で、
前記軸線方向における前記内周側部分の厚みは、前記軸線方向における前記外周側部分の厚みの半分を超えて大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項４】
前記溝部のうち、内周側の壁面がテーパ面となってい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内燃機関用スパークプラグ。
【請求項５】
前記ガスケットの最内周側部分の前記軸線方向における厚みをｔとしたとき、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグ。
【数１】


但し、Ａはガスケットの内径であり、
Ｐはネジのピッチであり、
Ｄｐはネジ有効径であり、
Ｈはネジの谷の仮想点とネジの山の仮想点との水平距離であり、
θはガスケットの内端が雄ネジ部に沿って摺動すると仮定したときの軸線に沿った任意の断面におけるガスケットの内端線と軸線とのなす角（リード角）である。
【請求項６】
請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグの製造方法であって、
環状をなすとともに、自身の内径が前記主体金具の雄ネジ部の外径よりも大きいガスケット前駆体を形成する工程と、
前記ガスケット前駆体を前記ガスケット受け部に当接させ、
外周側には、押圧方向に突出する前記溝部形成用の凸部を有するとともに、当該凸部の内周側に押圧方向に拡径するテーパ面を介して前記溝部が形成される部位よりも内周側の部位を受ける受け面を有する加工治具を用いて、前記ガスケット前駆体を押圧することに基づき、前記溝部よりも内周側の内周側部分の内径が前記雄ネジ部の外径よりも小さい前記ガスケットを形成する工程と
を備えることを特徴とする内燃機関用スパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグに係り、特に、主体金具の外周にガスケットが設けられてなるスパークプラグ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、例えば自動車用ガソリンエンジンの点火に使用される一般的なスパークプラグは、中心電極と、その外周に設けられた絶縁体と、当該絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合された接地電極とを備える。主体金具の外周面には、雄ネジ部が形成されており、雄ネジ部の後端側には、外周方向へ突出する環状のガスケット受け部が形成されている。一方、エンジンのシリンダヘッドには、雌ネジ部を有するネジ孔が形成されている。そして、当該ネジ孔に、前記雄ネジ部が螺着させられることで、スパークプラグがエンジンに対し取付けられる。ここで、主体金具の雄ネジ部の後端側とガスケット受け部との間はネジ首と称される部位となっており、当該ネジ首には、環状のガスケットが設けられている。そして、前記ネジ孔への雄ネジ部の螺着、つまりねじ込みに伴って、ガスケットは、ガスケット受け部と、ネジ孔の開口周縁部との間で潰れるように圧縮され、これにより、ネジ孔とガスケット受け部との間がシールされる。
【０００３】
従来のガスケットとしては、リング状の金属薄板部材を、特殊な金型装置を用いて径方向に曲げ加工する等して得られた、所定形状（例えば、断面略Ｓ字状等のいわば中空形状）をなすものが一般的である（例えば、特許文献１等参照）。かかるガスケットは、前記ネジ首に挿通された後、所定の爪出し加工が施されることで、内周方向に向けて複数の（例えば３つの）爪部が突出形成される。このように従来では、ガスケット挿通後において爪部が形成されることで、ガスケットが雄ネジ部のネジ山に乗り上げたりすることがなく、もってガスケットの脱落防止が図られている。
【０００４】
ところで、近年の成層燃焼タイプのエンジン等にあっては、発火ポイント（すなわち、中心電極と接地電極との間に形成される火花放電間隙の燃焼室内における位置）にばらつきが生じると、予定していた燃焼態様が得られなくなってしまう場合がある。それ故、このようなエンジンにおいては、接地電極の角度位置（向き）もさることながら、スパークプラグの取付状態における、発火ポイントの上下方向（プラグ軸線方向）の位置というのが、安定した燃焼態様を確保する上で非常に重要であるといえる。
【０００５】
しかし、上述したいわば中空形状のガスケットを用いた場合、螺着に際しての潰れ変形量が比較的大きいので、変形量のばらつきも大きいものとなってしまう。このため、スパークプラグをエンジンに所定の規定トルクで取付けた場合であっても燃焼室内における発火ポイントがばらついてしまうことがあり、安定した燃焼を図る上で支障が生じてしまうことが懸念される。
【０００６】
これに対し、所定の肉厚を有し、円環板状をなすいわば中実状のガスケットを用いることも考えられる（例えば、特許文献２等参照）。このようなガスケットを用いることで、螺着に際しての潰れ変形量を比較的少なくでき、発火ポイントのばらつきの抑制を図ることができる。また、かかる中実状のガスケットにおいても、上記同様、ガスケット挿通後の爪出し加工によって、内周方向に向けて複数の爪部を突出形成して脱落防止を図ることが考えられる。
【特許文献１】特開２００１−１８７９６６号公報
【特許文献２】実開昭６１−５７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような断面略Ｓ字状等の中空形状のガスケットの場合、爪部を形成したとしても爪部よりも外周側は所定の高さを有しており、スパークプラグがエンジンに取付けられガスケットが潰れて変形したときに、エンジンのネジ孔の開口部周縁部とガスケット受け部との間に隙間が形成されてしまうことがないため、スパークプラグの気密性能に支障が生じることはない。ところが、円環板状等の中実状のガスケットの場合、爪部を形成することで、爪部の周囲分に局所的な凹みが形成されてしまうおそれがある。そのため、当該凹みを介してガスが漏れてしまい、気密性能に支障が生じてしまうことが懸念される。
【０００８】
また、複数の爪部を突出形成することで、当該爪部がネジ山に引っかかり、プラグ軸線方向への抜け防止を図ることができるものの、一旦スパークプラグを装着してしまうと、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、爪出し加工により形成された爪部というのは、局所的であって、螺着に際して潰れ変形しやすく、螺着完了後には、比較的薄肉となってしまうことが想定される。この場合、ネジを緩めてスパークプラグを取り外そうとした場合、或いは、取り外した後において、薄肉となった爪部内端が雄ネジ部のネジ谷に入り込んでしまい、ネジ谷に沿ってガスケットが相対回転し、最終的にスパークプラグから脱落してしまうおそれがある。また、爪出し加工のばらつきにより、取付作業中においても脱落のおそれがある。
【０００９】
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、主体金具の外周にガスケットが設けられてなるスパークプラグに関し、発火ポイントのばらつきの抑制を図ることができ、気密性能を確保しつつ、ガスケットの脱落防止を図ることのできるスパークプラグ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
構成１．本構成のスパークプラグは、
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられ、自身の外周に取付用の雄ネジ部を有する筒状の主体金具と、
自身の一部が前記中心電極の先端部と対向するように、前記主体金具に設けられ、前記中心電極の先端部との間に火花放電間隙を形成する接地電極とを備え、
前記主体金具の前記雄ネジ部の後端側には、外周方向へ突出する環状のガスケット受け部が形成されるとともに、前記主体金具の外周には、前記ガスケット受け部に当接可能な金属製のガスケットが設けられてなる内燃機関用スパークプラグであって、
前記ガスケットは、中実円環状をなすとともに、その内径は、前記雄ネジ部の外径よりも小さく、かつ、前記軸線方向を深さとする溝部が全周に亘って形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記構成１によれば、エンジン等の内燃機関に形成されたネジ孔に対し、スパークプラグの主体金具外周の雄ネジ部を螺着させること、つまりねじ込むことに伴って、ガスケットは、ガスケット受け部と、ネジ孔の開口周縁部との間で潰れるように圧縮され、これにより、ネジ孔とガスケット受け部との間がシールされる。
【００１３】
さて、構成１におけるガスケットは、中実円環状をなしている。このため、断面略Ｓ字状等のいわば中空形状をなすガスケットに比べ、螺着に際しての潰れ変形量を小さくでき、変形量のばらつきも抑制することができる。その結果、スパークプラグの取付状態における発火ポイントにばらつきが生じにくく、安定した燃焼態様を確保することができる。また、ガスケットの内径は、雄ネジ部の外径よりも小さいので、ガスケットが雄ネジ部のネジ山に乗り上げたりすることがない。結果として、軸線方向に沿ったガスケットの脱落防止を図ることができる。
【００１４】
さらに、構成１におけるガスケットは、（１）中実円環状をなしており、その内端も略円形状をなしていること、（２）内径は、前記雄ネジ部の外径よりも小さいこと、（３）軸線方向を深さとする溝部が全周に亘って形成されていること、
から、一旦雄ネジ部を通って挿通させられた後、従来の爪出し加工に相当する内径小径化加工（いわば環状爪出し加工）が施されることで、前記主体金具のネジ首に設けられたものであるといえる。すなわち、所定の環状の治具等が用いられた上で、押し込まれることで、前記溝部が形成され、もって押し込まれた肉部が内周側に張り出すことで、ガスケットの内径が雄ネジ部の外径よりも小さくなったものであるといえる。従って、構成１におけるガスケットは、従来技術で説明したような複数の局所的な爪部を具備するものとは異なり、全周に亘って一様に変形するため、局所的な凹みが形成されてしまうことがない。そのため、当該局所的な凹みを介してガスが漏れてしまうといった事態が生じず、気密性能に支障が生じてしまうという不具合を防止することができる。
【００１５】
また、爪部が局所的でないことから、螺着に際して潰れ変形が生じにくい。そのため、螺着完了後に、ガスケット内周部が比較的薄肉となってしまうことが起こりにくく、内周部が雄ネジ部のネジ谷に入り込んでガスケットが相対回転してしまうといった事態も起こりにくくすることができる。
【００１６】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、
前記ガスケットは、前記溝部よりも内周側の内周側部分と、前記溝部よりも外周側の外周側部分とを具備し、前記軸線方向における前記内周側部分の厚みよりも、前記軸線方向における前記外周側部分の厚みの方が大きいことを特徴とする。
【００１７】
上記構成２によれば、スパークプラグの螺着過程において、溝部よりも外周側の外周側部分がより優先的に圧縮応力を受けることとなる。従って、螺着に際してのガスケットの潰れ変形量は、前記外周側部分に基づいて、主として決定されることとなる。ここで、ガスケットの外周側部分が中実状をなすことから、個々のガスケットにおける前記外周側部分の厚みのばらつきを極力少なくすることができ、比較的容易に、スパークプラグの取付状態における発火ポイントのばらつきを抑制できる。その結果、より安定した燃焼態様を確保することができる。また、逆に、溝部よりも内周側の内周側部分は、螺着に際し圧縮されにくいといえる。そのため、螺着に際しての潰れ変形によるガスケット内周部の薄肉化、及び、薄肉化による不具合を防止することができる。
【００１８】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成２において、
前記溝部は、前記軸線方向における前記外周側部分の厚みの半分を超えて深く形成される一方で、
前記軸線方向における前記内周側部分の厚みは、前記軸線方向における前記外周側部分の厚みの半分を超えて大きく形成されていることを特徴とする。
【００１９】
構成３によれば、所定の環状の治具等が用いられた上で、押し込まれることで、前記溝部が形成される場合、押し込まれた肉部が内周側に張り出されやすい。しかも、軸線方向における前記内周側部分の厚みも比較的大きい。これらのことから、より一層の脱落防止を図ることができる。
【００２０】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、
前記溝部のうち、内周側の壁面がテーパ面となっていることを特徴とする。
【００２１】
上述したように、構成１等におけるガスケットは、所定の治具等が用いられた上で、環状に押し込まれることで、前記溝部が形成され、もって押し込まれた肉部が内周側に張り出すことで、ガスケットの内径が雄ネジ部の外径よりも小さくなったものであるといえる。ここで、形成される溝部の断面形状が矩形状等になるような治具が用いられると、内周側に張り出された内周側部分の厚みが極端に小さくなってしまう場合も想定される。これに対し、構成３では、内周側の壁面がテーパ面となるような治具等が用いられることで、溝部が形成されている。そのため、押し込まれて内周側に張り出されて形成された内周側部分の厚みは溝部の変形に連られて小さくなりすぎることなく、ガスケット内径の小径化を実現することができる。
【００２２】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、
前記ガスケットの最内周側部分の前記軸線方向における厚みをｔとしたとき、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
【００２３】
【数２】


但し、Ａはガスケットの内径であり、
Ｐはネジのピッチであり、
Ｄｐはネジ有効径であり、
Ｈはネジの谷の仮想点とネジの山の仮想点との水平距離であり、
θはガスケットの内端が雄ネジ部に沿って摺動すると仮定したときの軸線に沿った任意の断面におけるガスケットの内端線と軸線とのなす角（リード角）である。
【００２４】
上述したように、ガスケットの最内周側部分が比較的薄肉の場合、内周側部分が雄ネジ部のネジ谷に入り込んでしまい、ネジ谷に沿ってガスケットが相対回転してしまうことが懸念される。この点、上記構成４によれば、ガスケットの最内周側部分の軸線方向における厚みをｔとしたとき、厚みｔが十分に大きいことから、内周側部分が雄ネジ部のネジ谷に入り込んでしまうといった事態が起こらない。その結果、ガスケットの離脱をより確実に防止することができる。
【００２５】
また、上述したスパークプラグは、次のようにして製造することができる。
【００２６】
構成６．本構成のスパークプラグの製造方法は、
環状をなすとともに、自身の内径が前記主体金具の雄ネジ部の外径よりも大きいガスケット前駆体を形成する工程と、
前記ガスケット前駆体を前記ガスケット受け部に当接させ、
外周側には、押圧方向に突出する前記溝部形成用の凸部を有するとともに、当該凸部の内周側に押圧方向に拡径するテーパ面を介して前記溝部が形成される部位よりも内周側の部位を受ける受け面を有する加工治具を用いて、前記ガスケット前駆体を押圧することに基づき、前記溝部よりも内周側の内周側部分の内径が前記雄ネジ部の外径よりも小さい前記ガスケットを形成する工程と
を備えることを特徴とする。
【００２７】
構成６によれば、上述した作用効果を奏し得るスパークプラグを、作業の煩雑化等を招くことなく、安定的かつ効率的に製造することができる。また、形成されたガスケットが、加工治具に食いつくという生産性の妨げとなる要因を排除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、一実施形態について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Ｃ１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。
【００２９】
スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子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。
【００３０】
絶縁碍子２には、軸線Ｃ１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。
【００３１】
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の後端から突出した状態でそれぞれ固定されている。また、中心電極５には、その先端に貴金属チップ３１が溶接により接合されている（これについては後述する）。
【００３２】
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、軸線Ｃ１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（エンジン）の燃焼室に晒される脚長部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、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。
【００３３】
主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１をエンジンのシリンダヘッド４１（図２参照）に取付けるための雄ネジ部１５が形成されている。雄ネジ部１５の後端側には外周側に突出するフランジ部１６が形成され、フランジ部１６の先端側面がガスケット受け部１６ａとなっている。雄ネジ部１５の後端とガスケット受け部１６ａとの間には、雄ネジの形成されていないネジ首１７が形成され、当該ネジ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている（これについては後述する）。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を前記シリンダヘッド４１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。
【００３４】
また、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２１が設けられている。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２１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１４，２１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空気が外部に漏れないようにしている。
【００３５】
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。
【００３６】
また、主体金具３の先端面２６には、略Ｌ字状をなす接地電極２７が接合されている。すなわち、接地電極２７は、前記主体金具３の先端面２６に対しその基端部が溶接されるとともに、先端側が曲げ返されて、その側面が中心電極５の先端部（貴金属チップ３１）と対向するように配置されている。当該接地電極２７には、前記貴金属チップ３１に対向するようにして貴金属チップ３２が設けられている。そして、これら貴金属チップ３１，３２間の隙間が火花放電間隙３３となっている。
【００３７】
中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）合金からなる外層５Ｂとにより構成されている。また、接地電極２７は、Ｎｉ合金等で構成されている。
【００３８】
中心電極５は、その先端側が縮径されるとともに、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されている。ここに円柱状をなす上記貴金属チップ３１を重ね合わせ、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザ溶接、電子ビーム溶接、或いは抵抗溶接等を施すことにより貴金属チップ３１と中心電極５とが接合されている。一方、これに対向する貴金属チップ３２は、接地電極２７の所定位置上に貴金属チップ３２を位置合わせし、その接合面外縁部に沿って溶接することにより接合される。尚、貴金属チップ３１及びこれに対向する貴金属チップ３２のうちいずれか一方（のチップ）又は両方を省略する構成としてもよい。この場合には、貴金属チップ３１と接地電極２７の本体部との間、或いは対向する貴金属チップ３２と中心電極５の本体部との間で火花放電間隙３３が形成される。
【００３９】
ここで、本実施形態の特徴的部分であるガスケット１８について詳述する。図２に示すように、スパークプラグ１は、エンジンのシリンダヘッド４１のネジ孔４２に対し、前記雄ネジ部１５を螺着させることによって取付けられる。前記螺着、つまりねじ込みに伴って、ガスケット１８は、ガスケット受け部１６ａと、ネジ孔４２の開口周縁部４３との間で潰れるように圧縮され、これにより、ネジ孔４２とガスケット受け部１６ａとの間がシールされるようになっている。
【００４０】
さて、本実施形態におけるガスケット１８は、図３（ｂ）に示すように、中実円環状をなしている。より詳しくは、ガスケット１８は、銅合金からなり、外周側部分としての本体部５１と、本体部５１よりも内周側に括れ部５２を介して延びる内周側部分としての環状爪部５３とを備えている。また、括れ部５２に対応する部位においては先端側（図３（ｂ）では上側、図２では下側）に開口する環状溝部５４が形成されている。ガスケット１８の内径Ａは、雄ネジ部１５の外径Ｄ（図４（ａ）参照）よりも小さく形成されており、これにより、ガスケット１８のネジ山への乗り上げ防止が図られている。また、環状溝部５４のうち、内周側の壁面がテーパ面５５となっている。
【００４１】
さらに、本体部５１の幅（図３（ｂ）の左右方向の長さ）は、環状爪部５３の幅以上となるよう設定されている。また、環状爪部５３の軸線Ｃ１方向における厚みｔよりも、本体部５１の厚みｔｈの方が大きく設定されている。但し、本実施形態では、環状爪部５３の軸線Ｃ１方向における厚みｔは、下記式（１）を満たしている。
【００４２】
【数３】


但し、Ａはガスケットの内径であり、
Ｐはネジのピッチであり、
Ｄｐはネジ有効径であり、
Ｈはネジの谷の仮想点とネジの山の仮想点との水平距離であり、
θはガスケットの内端が雄ネジ部に沿って摺動すると仮定したときの軸線に沿った任意の断面におけるガスケットの内端線と軸線とのなす角（リード角）である。
【００４３】
ここで、上記式（１）について説明する。図４（ａ），（ｂ）に示すように、環状爪部５３の軸線Ｃ１方向における厚みｔがあまりに小さい場合、つまり薄肉である場合、たとえガスケット１８の内径Ａが、雄ネジ部１５の外径Ｄよりも小さかったとしても、薄肉の環状爪部５３内端が雄ネジ部１５のネジ谷に入り込んでしまう場合もある。この場合、ネジ谷に沿ってガスケット１８が相対回転し、最終的に脱落してしまうことが懸念される。例えば、図４（ａ）に示すように、環状爪部５３内端が雄ネジ部１５のネジ谷に入り込み、雄ネジ部１５に沿って摺動してしまう場合が想定される。このような事態を回避するためには、環状爪部５３の軸線Ｃ１方向における厚みｔが、ネジ谷に入り込まない程度に十分に大きければよいといえる。
【００４４】
そこで、同図に示すような状態、つまり環状爪部５３内端が雄ネジ部１５のネジ谷に入り込み、雄ネジ部１５に沿って摺動してしまう状態になったときを想定すると、次の式（２）が成立する。
【００４５】
Ｐ：Ｌ＝Ｈ：［Ａ−（Ｄｐ−Ｈ）］／２ ・・・（２）
但し、Ｌはガスケット１８の内端（２つの内端点Ｘ１，Ｘ２）が雄ネジ部１５に沿って（ネジ山に当接した状態で）摺動すると仮定したときの最内端点Ｘ１（図４（ａ）のβ部分を示す拡大図たる図４（ｂ）参照）から相対するネジ山までの鉛直距離（点Ｘ１，Ｚ間の距離）である。
【００４６】
上記式（２）より、下記式（３）が成立する。
【００４７】
Ｌ＝Ｐ（Ａ＋Ｈ−Ｄｐ）／２Ｈ ・・・（３）
一方、図４（ｂ）の三角形Ｘ１Ｘ２Ｚに着目すると、正弦定理より、次の式（４）が成立する。
【００４８】
【数４】


但し、ｔ１は、環状爪部５３内端が雄ネジ部１５のネジ谷に入り込み、雄ネジ部１５に沿って摺動してしまう場合の軸線Ｃ１方向の最大厚みである。
【００４９】
上記式（４）より、次の式（５）が成立する。
【００５０】
【数５】


上記式（５）のＬに、上記式（３）のＬを代入すると、次の式（６）が成立する。
【００５１】
【数６】


それ故、環状爪部５３の軸線Ｃ１方向における厚みｔが、上記式（１）を満たしていれば、環状爪部５３がネジ谷に入り込まないといえる。
【００５２】
さらに、本実施形態では、前記環状溝部５４は、前記本体部５１の厚みｔｈの半分を超えて深く形成されている（図５（ａ）の太線参照）。その一方で、前記環状爪部５３の軸線Ｃ１方向における厚みｔは、本体部５１の厚みｔｈの半分を超えて大きく形成されている（図５（ｂ）の太線参照）。
【００５３】
次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えばＳ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）を冷間鍛造加工により貫通孔を形成し、概形を製造する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。
【００５４】
続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ系合金（例えばインコネル系合金等）からなる接地電極２７が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位に雄ネジ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。接地電極２７の溶接された主体金具３には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。
【００５５】
さらに、接地電極２７の先端部には、上述した貴金属チップ３２が、抵抗溶接やレーザ溶接等により接合される。尚、溶接をより確実なものとするべく、当該溶接に先だって溶接部位のメッキ除去が行われたり、或いは、メッキ工程に際し溶接予定部位にマスキングが施されたりする。また、当該貴金属チップ３２の溶接を、後述する組付けの後に行うこととしてもよい。
【００５６】
一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用い、成型用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。得られた成形体に対し、研削加工が施され整形される。そして、整形されたものが焼成炉へ投入され焼成される。焼成後、種々の研磨加工を施すことで、絶縁碍子２が得られる。
【００５７】
また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、Ｎｉ系合金が鍛造加工され、その中央部に放熱性向上を図るべく銅合金からなる内層５Ａが設けられる。そして、その先端部には、上述した貴金属チップ３１が抵抗溶接やレーザ溶接等により接合される。
【００５８】
そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から前記端子電極６が押圧された状態とした上で、焼成炉内にて焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側の胴部表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。
【００５９】
その後、上記のようにそれぞれ作成された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、比較的薄肉に形成された主体金具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。
【００６０】
そして、接地電極２７を屈曲させることで、中心電極５の先端に設けられた貴金属チップ３１及び接地電極２７に設けられた貴金属チップ３２間の前記火花放電間隙３３を調整する加工が実施される。
【００６１】
最後に、前記雄ネジ部１５を通るようにして、前記ガスケット１８の前駆体１８Ａがネジ首１７まで挿通される。この前駆体１８Ａは、挿通時点においては図３（ａ）に示すように、断面矩形状の円環状をなしている。また、当該前駆体１８Ａの内径は、主体金具３の雄ネジ部１５の外径よりも大きく設定されている。そして、当該前駆体１８Ａは、前記ガスケット受け部１６ａに支持された状態で、図３（ａ）に２点鎖線で示す円環状をなす所定の加工治具ＰＣ（以下、単に「治具ＰＣ」と称する）により押圧される。尚、当該治具ＰＣは、外周側に、押圧方向（図の下方）に突出する環状溝部形成用の凸部ＰＣ１を有するとともに、当該凸部ＰＣ１の内周側に押圧方向に拡径するテーパ面ＰＣ２を介して環状爪部５３を受ける受け面ＰＣ３を有するものである。そして、このように円環状の治具ＰＣが押し込まれることで前記環状溝部５４が形成される。このとき押し込まれた肉部が内周側に張り出すことで、環状爪部５３が形成される。これにより、ガスケット１８の内径Ａが雄ネジ部１５の外径Ｄよりも小さくされることとなり、ガスケット１８の抜けが防止されることとなる。尚、前記治具ＰＣには上記のとおりテーパ面ＰＣ２が設けられていることから、結果として環状溝部５４の内周側壁面がテーパ面５５とされる。また、当該治具ＰＣのテーパ面ＰＣ２の存在により、押し込まれて内周側に張り出されて形成された環状爪部５３の厚みｔは環状溝部５４の変形に連られて小さくなりすぎることなく、ガスケット１８内径の小径化を実現することができる。
【００６２】
そして、上述した一連の工程を経ることで、ガスケット１８の取付けられたスパークプラグ１が製造される。
【００６３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、ガスケット１８が中実円環状をなしているため、断面略Ｓ字状等のいわば中空形状をなすガスケットに比べ、螺着に際しての潰れ変形量を小さくでき、変形量のばらつきも抑制することができる。その結果、スパークプラグ１の取付状態における発火ポイントにばらつきが生じにくく、安定した燃焼態様を確保することができる。
【００６４】
また、上記のとおり、ガスケット１８は、その前駆体１８Ａが挿通された後、所定の治具ＰＣが用いられ、押し込まれることで、環状溝部５４が形成され、もって押し込まれた肉部が内周側に張り出すことで、環状爪部５３が形成される。従って、複数の局所的な爪部を具備するものとは異なり、本実施形態におけるガスケット１８に関しては、局所的な凹みが形成されない。そのため、当該局所的な凹みを介してガスが漏れてしまうといった事態が生じず、気密性能に支障が生じてしまうという不具合を防止することができる。
【００６５】
また、爪部が局所的でないことから、螺着に際して潰れ変形が生じにくい。そのため、螺着完了後に、ガスケット１８内周部が比較的薄肉となってしまうことが起こりにくく、内周部が雄ネジ部のネジ谷に入り込んでガスケットが相対回転してしまうといった事態も起こりにくくすることができる。
【００６６】
さらに、ガスケット１８は、環状爪部５３の軸線Ｃ１方向における厚みｔよりも、本体部５１の厚みｔｈの方が大きく設定されている。このため、スパークプラグ１の螺着過程において、本体部５１がより優先的に圧縮応力を受け、螺着に際してのガスケット１８の潰れ変形量は、主として当該本体部５１に基づいて決定されることとなる。ここで、本体部５１も中実状をなすことから、個々のガスケット１８における本体部５１の厚みのばらつきを極力少なくすることができ、比較的容易に、スパークプラグ１の取付状態における発火ポイントのばらつきを抑制できる。また、逆に、環状溝部５４よりも内周側の環状爪部５３は、螺着に際し圧縮されにくいといえる。そのため、螺着に際しての潰れ変形によるガスケット１８内周部の薄肉化、及び、薄肉化による不具合を防止することができる。
【００６７】
特に、本実施形態では、環状爪部５３の軸線Ｃ１方向における厚みｔが、上記式（１）を満たしている。すなわち、厚みｔが十分に大きいことから、環状爪部５３が雄ネジ部のネジ谷に入り込んでしまうといった事態が起こらない。その結果、ガスケット１８の離脱をより確実に防止することができる。
【００６８】
ここで、一実施例におけるガスケットが上記式（１）を満たしているかについての検証実験を行ったので、その検証結果を次に記す。ここではまず、Ｍ１２Ｓ×１．２５のスパークプラグを用いることとした（この場合、ネジ寸法は、ＪＩＳ Ｂ０２０７を引用することとした。また、Ｐ＝１．２５、Ｄ＝１２．０００、Ｈ＝Ｐ／（２ｔａｎ３０゜）＝１．０８３、Ｄｐ＝１１．１８８、θ＝２．９２であった）。一方、ガスケットの前駆体として、銅合金からなり、内径１２．０１ｍｍ、厚み１．５ｍｍの円環状のものを用いることとした。そして、上記治具ＰＣを用いて環状爪出し加工を行った。環状爪出し加工後のガスケットの内径Ａ＝１１．４５ｍｍ（ｎ＝２０の平均値）、環状爪部の厚みｔ＝１．１４ｍｍ（ｎ＝２０の平均値）となった。上記条件下において、環状爪部内端が雄ネジ部のネジ谷に入り込み、雄ネジ部に沿って摺動してしまう場合の軸線方向の最大厚みｔ１は、上記式（６）より、ｔ１≒０．８０１ｍｍである。これに対し、この度の一実施例におけるｔ＝１．１４ｍｍ＞ｔ１（＝０．８０１ｍｍ）となり、従って、この度の実施例は、上記式（１）を満たしているといえる。勿論、Ａ（＝１１．４５ｍｍ）＜Ｄ（１２．０００ｍｍ）も満たしている。
【００６９】
また次に、上述したガス漏れ防止に関連する作用効果を確認するべく、種々のサンプルを作製し、評価を試みた。その実験結果を以下に記す。まず、従来技術に相当する円環板状をなす中実状のガスケットを主体金具のネジ首に挿通させ、ガスケット挿通後の爪出し加工によって、内周方向に向けて３ヶ所に爪部を突出形成したスパークプラグを複数本（４本）用意した（サンプル１〜４）。また、本実施形態に相当する環状爪部５３を有するガスケット１８の取付けられたスパークプラグ１を複数本（４本）用意した（サンプル５〜８）。さらに、従来技術に相当する断面略Ｓ字状の中空形状をなすガスケットを主体金具のネジ首に挿通させ、ガスケット挿通後の爪出し加工によって、内周方向に向けて３ヶ所に爪部を突出形成したスパークプラグを複数本（４本）用意した（サンプル９〜１２）。そして、図７に示すように、エアチャンバ６１と、アルミブッシュ６２と、漏洩エア測定ケース６３とを用意し、これらを用いて、空気漏洩試験を実施した。より詳しくは、エアチャンバ６１には、図示しない電磁弁を介して圧縮空気が導入可能となっており、供給口６４が設けられている。この供給口６４に対応させて、ネジ孔６５及び空気供給路６６の形成されたアルミブッシュ６２を固定し、前記ネジ孔６５に対し各サンプル１〜１２が取付けられる。但し、このときの締め付けトルクは、全てのサンプルにつき２０Ｎ・ｍと一定である。また、漏洩エア測定ケース６３は、各サンプル（スパークプラグ）とアルミブッシュ６２とを取り囲むようにして固定される。この漏洩エア測定ケース６３は、その側面にメスシリンダーのように目盛りが付されているとともに、その内部が液体（たとえばエタノール）で満たされている。そして、漏洩したエアによってそのレベル（水位）が変動し、漏洩エア量を測定することができるようになっている。また、図に示すように、この漏洩エア測定ケース６３には内部に充填する液体やエアを任意に出し入れ可能なよう電磁弁６７を設けることとしてもよい。そして、かかる構成下、エアチャンバ６１内に所定の空気圧（１．５ＭＰａ）を加え、供給口６４、空気供給路６６を介して、ガスケットと、アルミブッシュ６２のネジ孔６５開口部との間からの単位時間（１分間）あたりの空気漏洩量を測定した。
【００７０】
その結果を図６に示す。同図に示すように、円環板状をなす中実状のガスケットであっても、局所的に複数の爪部を突出形成した場合（サンプル１〜４）、気密性能が著しく悪化してしまった。これに対し、本実施形態の場合（サンプル５〜８）、断面略Ｓ字状の中空形状をなすガスケットの場合（サンプル９〜１２）と同程度の気密性能が得られた。これにより、本実施形態のガスケット１８は、サンプル１〜４のような局所的な凹みが形成されてしまうことがなく、当該局所的な凹みを介してガスが漏れてしまうといった事態を防止できるといえる。
【００７１】
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。
【００７２】
（ａ）上記実施形態では、スパークプラグ１の製造過程の最後に、雄ネジ部１５を通るようにして、前記ガスケット１８の前駆体１８Ａをネジ首１７に挿通することとしている。これに対し、例えば火花放電間隙３３を調整する加工の前段階において、前駆体１８Ａを挿通させ、環状爪部５３の形成を施すこととしてもよい。
【００７３】
（ｂ）上記実施形態におけるガスケット１８の断面形状は、あくまでも模式的なものである。従って、治具ＰＣが押し込まれることに伴って、多少の膨出部分が形成されたり、丸みを帯びたりすることがあったとしても何ら差し支えない。また、図３（ａ），（ｂ）は、本発明の概念を模式的に図示したものであり、実際のガスケットの断面形状が必ずしも直線で描かれる必要はない。
【００７４】
（ｃ）また、ガスケット１８の材質も、銅合金に限定されるものではなく、銅、亜鉛、アルミニウム、鉄及びこれらの合金等を使用してもよい。
【００７５】
（ｄ）上記実施形態では、主体金具３の先端に、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）。
【００７６】
（ｅ）上記実施形態では、環状溝部５４のうち、内周側の壁面をテーパ面５５とすることとしているが、テーパ面が形成されていない場合についても適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本実施形態のスパークプラグの構成を示す一部破断部分正面図である。
【図２】スパークプラグの取付状態を示す部分断面図である。
【図３】（ａ）はガスケットの前駆体を示す部分断面図であり、（ｂ）はガスケットを示す部分断面図である。
【図４】（ａ）は雄ネジ部や、環状爪部の軸線方向における厚み等を説明するための概念図であって、（ｂ）は（ａ）のβ部分の拡大図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はともにガスケットの構成を示す部分断面図である。
【図６】各サンプル毎の空気漏洩量の関係を示すグラフである。
【図７】各サンプルの空気漏洩量の測定手法を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
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、１５…雄ネジ部、１６ａ…ガスケット受け部、１７…ネジ首、１８…ガスケット、２７…接地電極、３３…火花放電間隙、４１…シリンダヘッド、４２…ネジ孔、５１…本体部、５３…環状爪部、５４…環状溝部、５５…テーパ面、Ｃ１…軸線、ＰＣ…（加工）治具、ＰＣ１…凸部、ＰＣ２…テーパ面、ＰＣ３…受け面。

特許の図
【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９月２５日（２００７．９．２５）
【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２００８−１３５３７０（Ｐ２００８−１３５３７０Ａ）
【公開日】 平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【出願番号】 特願２００７−２４６４９０（Ｐ２００７−２４６４９０）