(57)【要約】【課題】  内燃機関の取付孔の縁辺部に接する外表面がテーパー形状であるスパークプラグにおいて、テーパー部が変形しておらず、優れた気密性を有するスパークプラグを提供すること。【解決手段】  スパークプラグにおける主体金具が、内燃機関の取付孔の縁辺部に接するテーパー部と、前記取付孔に装着する際に工具を係合させる工具係合部と、前記工具係合部と前記テーパー部との間に形成された胴部とを有する外表面と、前記絶縁体に向かって突出する環状の段差部と、前記段差部の基部から後端に向かって延在する中胴部とを有する内表面とを有し、このスパークプラグが冷間加締めにより固定されるとき前記テーパー部の投影面積は前記段差部の投影面積の少なくとも２倍であり、熱加締めにより固定されるとき少なくとも1.5倍である。【選択図】  図４
2010157500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる軸状の中心電極と、
前記中心電極の外周を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の外周を保持する主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合され、前記中心電極との間にギャップを形成する接地電極と、
を備えたスパークプラグであって、
前記主体金具は、
内燃機関の取付孔の縁辺部に接するテーパー部と、
前記取付孔に装着する際に工具を係合させる工具係合部と、
前記工具係合部と前記テーパー部との間に形成された胴部と
を有する外表面と、
前記絶縁体に向かって突出する環状の段差部と、
前記段差部の基部から後端に向かって延在する中胴部と
を有する内表面とを有し、
前記胴部の外径をＢ、前記テーパー部の最小外径をＣ、前記中胴部の内径をＤ、前記段差部の内径をＥとし、
前記絶縁体と前記主体金具とが冷間加締めにより固定されている場合に、
前記軸線に直交する仮想平面に、前記胴部を、投影したときに仮想される前記胴部の輪郭線によって囲まれた領域の面積と、前記仮想平面に、前記テーパー部を、投影したときに仮想される前記テーパー部の前記最小外径を有する輪郭線によって囲まれる領域の面積との差によって導かれる、前記テーパー部の投影面積（π(B/2)２−π(C/2)２）は、前記仮想平面に、前記中胴部を、投影したときに仮想される前記中胴部の輪郭線によって囲まれる領域の面積と、前記仮想平面に、前記段差部を、投影したときに仮想される前記段差部の輪郭線によって囲まれる領域の面積との差によって導かれる、前記段差部の投影面積（π(D/2)２−π(E/2)２）の２倍以上であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
軸線方向に延びる軸状の中心電極と、
前記中心電極の外周を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の外周を保持する主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合され、前記中心電極との間にギャップを形成する接地電極と、
を備えたスパークプラグであって、
前記主体金具は、
内燃機関の取付孔の縁辺部に接するテーパー部と、
前記取付孔に装着する際に工具を係合させる工具係合部と、
前記工具係合部と前記テーパー部との間に形成された胴部と
を有する外表面と、
前記絶縁体に向かって突出する環状の段差部と、
前記段差部の基部から後端に向かって延在する中胴部と
を有する内表面とを有し、
前記胴部の外径をＢ、前記テーパー部の最小外径をＣ、前記中胴部の内径をＤ、前記段差部の内径をＥとし、
前記絶縁体と前記主体金具とが熱加締めにより固定されている場合に、
前記軸線に直交する仮想平面に、前記胴部を、投影したときに仮想される前記胴部の輪郭線によって囲まれた領域の面積と、前記仮想平面に、前記テーパー部を、投影したときに仮想される前記テーパー部の前記最小外径を有する輪郭線によって囲まれる領域の面積との差によって導かれる、前記テーパー部の投影面積（π(B/2)２−π(C/2)２）は、前記仮想平面に、前記中胴部を、投影したときに仮想される前記中胴部の輪郭線によって囲まれる領域の面積と、前記仮想平面に、前記段差部を、投影したときに仮想される前記段差部の輪郭線によって囲まれる領域の面積との差によって導かれる、前記段差部の投影面積（π(D/2)２−π(E/2)２）の1.5倍以上であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項３】
前記内燃機関の取付孔に装着するネジ部の外径が12mm以下であ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】
前記段差部の投影面積は、６mm２以上18mm２以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記テーパー部のテーパー角度θは、50°以上120°以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記主体金具の前記工具係合部の内表面と前記絶縁体の外表面との間に滑石を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スパークプラグに関し、さらに詳しくは、例えば内燃機関用のスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンなどの内燃機関に使用されるスパークプラグは、一般に、中心電極と、中心電極を保持する絶縁体と、絶縁体を保持する主体金具と、一端が主体金具の先端部に接合され他端が中心電極の端部と火花放電間隙を有して対向するように設置された接地電極とを備える。主体金具の外周にはエンジンなどに取り付けるための取付け用ネジ部が設けられている。
【０００３】
スパークプラグの主体金具は、その後端側から先端側に向かって絶縁体の先端部を挿入し、その後端側の開口部を加締めることにより絶縁体に対して固定される。そして、絶縁体の外表面に設けられた段部と主体金具の内表面に設けられた段部との間にパッキンを介在させたり、絶縁体の外表面と主体金具の内表面との間の環状空間に滑石を主体とした粉末を充填させたりすることにより、内燃機関の燃焼室からのガスの漏洩を防止している。
【０００４】
また、内燃機関の燃焼室からのガスの漏洩を防止するためには、主体金具を絶縁体に対して加締める際に、十分な加締め荷重をかけて主体金具と絶縁体との気密性を確保する必要がある。しかし、この加締め荷重は大きければ良いという訳ではなく、加締め荷重が大きすぎると、主体金具の外表面の胴部における加締め金型に接触する部分が変形してしまうという不都合がある。加締め金型に接触する部分が、平面環状に形成されており、この平面環状部分にガスケットを設けることにより、内燃機関の取付孔の開口縁辺との気密性を確保するように形成されているスパークプラグの場合には、加締め荷重に対する変形率が低いので、それほど問題にならない。しかし、加締め金型に接触する部分が、テーパー状に形成されている場合には、加締め荷重をかけすぎると主体金具のテーパー状の部分が変形するおそれがある。
【０００５】
ところで、近年のエンジン制御技術の向上及び多バルブ化に伴い、エンジンの周りに装着される部品の点数が増加している。そのため、スパークプラグに許容される容積が小さくなってきており、スパークプラグの小型化が益々望まれてきている。
【０００６】
スパークプラグが小型化されると、内燃機関の燃焼室からのガスの漏洩を防止するために設けられているパッキンの面積も小さくなり、また滑石を充填する環状空間の体積も小さくなるので、気密性を確保するためには、加締め荷重を大きくしなければならなくなる。一方、スパークプラグが小型化されると主体金具も小型化するので、大きな加締め荷重をかけると主体金具のテーパー状の部分はさらに変形し易くなるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の課題は、内燃機関の取付孔の縁辺部に接する外表面がテーパー形状であるスパークプラグにおいて、テーパー部が変形しておらず、優れた気密性を有するスパークプラグを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、
（１）軸線方向に延びる軸状の中心電極と、
前記中心電極の外周を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の外周を保持する主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合され、前記中心電極との間にギャップを形成する接地電極と、
を備えたスパークプラグであって、
前記主体金具は、
内燃機関の取付孔の縁辺部に接するテーパー部と、
前記取付孔に装着する際に工具を係合させる工具係合部と、
前記工具係合部と前記テーパー部との間に形成された胴部と
を有する外表面と、
前記絶縁体に向かって突出する環状の段差部と、
前記段差部の基部から後端に向かって延在する中胴部と
を有する内表面とを有し、
前記胴部の外径をＢ、前記テーパー部の最小外径をＣ、前記中胴部の内径をＤ、前記段差部の内径をＥとし、
前記絶縁体と前記主体金具とが冷間加締めにより固定されている場合に、
前記軸線に直交する仮想平面に、前記胴部を、投影したときに仮想される前記胴部の輪郭線によって囲まれた領域の面積と、前記仮想平面に、前記テーパー部を、投影したときに仮想される前記テーパー部の前記最小外径を有する輪郭線によって囲まれる領域の面積との差によって導かれる、前記テーパー部の投影面積（π(B/2)２−π(C/2)２）は、前記仮想平面に、前記中胴部を、投影したときに仮想される前記中胴部の輪郭線によって囲まれる領域の面積と、前記仮想平面に、前記段差部を、投影したときに仮想される前記段差部の輪郭線によって囲まれる領域の面積との差によって導かれる、前記段差部の投影面積（π(D/2)２−π(E/2)２）の２倍以上であることを特徴とするスパークプラグであり、
（２）前記絶縁体と前記主体金具とが熱加締めにより固定されている場合に、
前記軸線に直交する仮想平面に、前記胴部を、投影したときに仮想される前記胴部の輪郭線によって囲まれた領域の面積と、前記仮想平面に、前記テーパー部を、投影したときに仮想される前記テーパー部の前記最小外径を有する輪郭線によって囲まれる領域の面積との差によって導かれる、前記テーパー部の投影面積（π(B/2)２−π(C/2)２）は、前記仮想平面に、前記中胴部を、投影したときに仮想される前記中胴部の輪郭線によって囲まれる領域の面積と、前記仮想平面に、前記段差部を、投影したときに仮想される前記段差部の輪郭線によって囲まれる領域の面積との差によって導かれる、前記段差部の投影面積（π(D/2)２−π(E/2)２）の1.5倍以上であることを特徴とするスパークプラグである。
前記（１）及び（２）の好ましい態様としては、
（３）前記内燃機関の取付孔に装着するネジ部の外径が12mm以下であることを特徴とする（１）又は（２）に記載のスパークプラグ、
（４）前記段差部の投影面積は、６mm２以上18mm２以下であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載のスパークプラグ、
（５）前記テーパー部のテーパー角度θは、50°以上120°以下であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１つに記載のスパークプラグ、
（６）前記主体金具の前記工具係合部の内表面と前記絶縁体の外表面との間に滑石を有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１つに記載のスパークプラグ、
を挙げることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るスパークプラグは、絶縁体と主体金具とが冷間加締めにより固定されている場合には、テーパー部の投影面積は、前記段差部の投影面積の２倍以上であり、絶縁体と主体金具とが熱加締めにより固定されている場合には、テーパー部の投影面積は、前記段差部の投影面積の1.5倍以上であるので、テーパー部が変形しておらず、優れた気密性を有するスパークプラグを提供することができる。
【００１０】
特に、内燃機関の取付孔に装着するネジ部の外径が12mm以下である小型のスパークプラグであっても、テーパー部が変形しておらず、優れた気密性を有するスパークプラグを提供することができる。
【００１１】
また、段差部の投影面積が、６mm２以上18mm２以下とされたり、テーパー部のテーパー角度θが、50°以上120°以下とされたり、主体金具の工具係合部の内表面と絶縁体の外表面との間に滑石を有するようにすると、より一層前述の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグの一部断面全体説明図である。
【図２】図２は、本発明に係るスパークプラグの冷間加締め工程の一例を示す概略断面説明図である。
【図３】図３は、本発明に係るスパークプラグの熱加締め工程の一例を示す概略断面説明図である。
【図４】図４は、本発明に係るスパークプラグの一実施例である主体金具の加締められる部分を拡大して示した概略断面拡大説明図である。
【図５】図５は、本発明に係るスパークプラグのテーパー部のテーパー角度を説明するための概略断面説明図である。
【図６】図６は、スパークプラグ試験体の気密性試験を説明するための概略断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグを図１に示す。図１は、本実施形態のスパークプラグの一部断面全体説明図である。図１では、紙面内下方をスパークプラグの先端方向、紙面内上方を後端方向として説明する。また、以下の各実施形態を示す各図面において、同一の部分については同一の符号を付している。このスパークプラグ１は、図１に示すように、略円筒形状の主体金具２と、先端部が突出するように前記主体金具２に内装された略円筒状の絶縁体３と、前記絶縁体３の先端部から突出するように前記絶縁体３の中心軸に沿って設けられた略棒状の中心電極４と、一端が前記主体金具２の先端部に取り付けられ、他端と前記中心電極４とがギャップを介して対向するように配置された接地電極５とを備えている。
【００１４】
主体金具２は、低炭素鋼等の導電性の鉄鋼材料により形成されるのが好ましい。
主体金具２は、略円筒形状を有しており、絶縁体３を内装することにより絶縁体３の外周を保持するように形成されている。主体金具２の先端方向の外表面にはネジ部６が設けられ、このネジ部６を利用して図示しない内燃機関のシリンダヘッドの取付孔に取り付けられる。ネジ部６の後端部にはフランジ状の胴部７が設けられ、この胴部７とネジ部６の後端部とを連絡するテーパー部８は、円錐状のテーパー形状を有している。スパークプラグ１を内燃機関の取付孔に装着すると、このテーパー部８と内燃機関の取付孔の縁辺部とが接した状態となり、気密性が保持される。胴部７より後端側には、スパークプラグ１を内燃機関の取付孔に装着する際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部９が設けられている。この工具係合部９は、六角形の軸断面形状を有している。この実施例では、工具係合部９の外周が六角形状（ＨＥＸ）になっているが、この嵌合部の外周の形状が２４角形状（Ｂｉ−ＨＥＸ）であっても良い。工具係合部９と胴部７との間を連絡する湾曲部10は、主体金具２の軸線に直交する半径方向の外側に向かって湾曲して形成されている。
【００１５】
また、主体金具２の工具係合部９の内表面と絶縁体３の外表面とにより形成される環状空間12には、滑石を主体とする無機物質粉末等のシール充填材13が充填され、この環状空間12における軸線方向の両端には、リング状のシール部材14a，14bが設けられている。主体金具２の後端部の周縁部を軸方向の先端側に加締めることにより、主体金具２の後端部が内側に湾曲し、加締め部15が形成され、主体金具２と絶縁体３とが固定される。このとき、シール充填材13とシール部材14a，14bとにより主体金具２と絶縁体３との固定が強化されている。
【００１６】
主体金具２の内表面は、絶縁体３に向かって突出する環状の段差部16と、この段差部16の基部から内奥に向かって、すなわち軸方向の後端側に向かって延在する中胴部17とを有する。中胴部17から絶縁体３に向かって立ち上がる、段差部16の棚部18は、先端方向が小径となるテーパー状に形成されていてもよい。棚部18は、板状のパッキン部材19を介して絶縁体３の段付部20と係合することにより、絶縁体３と主体金具２とを軸方向に固定し、絶縁体３と主体金具２との気密性を確保している。段差部16より軸方向の先端側に延在する前方部21は、絶縁体３の外表面とは所定間隔離れて設置されている。なお、図１に示される実施の形態においては、主体金具２の段差部16は、中胴部17及び前方部21の内表面よりも内側に突出しているが、主体金具２の内表面に棚部18が形成されていればよく、段差部16と前方部21との間に段差を設けずに、主体金具２の内表面が段差部16から前方部21へと滑らかに移行するようにしてもよい。
【００１７】
絶縁体３は、アルミナを主体とするセラミック焼結体等で形成される。
絶縁体３は、略円筒形状を有している。絶縁体３の外表面は、軸線方向の後方側から順に、その外周を主体金具により保持されていない部分及び環状空間12を形成する部分を有する後方絶縁部22と、フランジ状に外側に突出して主体金具２の工具係合部９及び／又は湾曲部10の内表面に対向する突出絶縁部11と、主体金具２の中胴部17に対向する中胴絶縁部23と、主体金具２の棚部18と係合する段付部20と、主体金具２の前方部21と所定間隔離れて保持されている前方絶縁部24とを有している。絶縁体３は、前述したように、シール充填材13、シール部材14a，14b、及びパッキン部材19を介して、主体金具２の内側に固定されている。絶縁体３は、中心軸に沿って貫通孔が設けられ、軸線方向の先端側には中心電極４が保持され、後端側には端子金具25が保持されている。この貫通孔内において中心電極４と端子金具25との間に抵抗体26が配置されている。この抵抗体26の両端部は、導電性のガラスシール層27a，27bを介して中心電極４と端子金具25とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００１８】
中心電極４は、外材と、外材の内部の軸心部に同心的に埋め込まれるように形成されて成る内材とにより形成されている（図示なし。）。外材は、Ｎｉ合金等の耐熱性及び耐腐食性に優れた金属材料により形成されるのが好ましく、内材は、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）などの熱伝導性に優れた金属材料により形成されるのが好ましい。中心電極４は、円柱体であり、先端が絶縁体３の先端面から突出した状態で絶縁体３の軸孔に固定されており、主体金具２に対して絶縁保持されている。外材の先端面には、Ｐｔ、Ｐｔ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金等により形成される円柱状の貴金属チップが溶融固着されていても良い。
【００１９】
接地電極５は、耐熱性及び耐食性等に優れたＮｉ基合金等で形成されるのが好ましい。接地電極５は、例えば、角柱体に形成されてなり、一端が主体金具２の先端面に接合され、途中で略Ｌ字に曲げられて、その先端部が中心電極４の軸線方向に位置するように、その形状及び構造が設計されている。接地電極５がこのように設計されることによって、接地電極５の一端が中心電極４とギャップを介して対向するように配置されている。接地電極５における中心電極４と対向する面には、Ｐｔ、Ｐｔ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金等により形成される円柱状の貴金属チップが溶融固着されていても良い。
【００２０】
本発明に係るスパークプラグ１のネジ部６の外径は特に限定されないが、ネジ部６の外径が12mm以下、すなわちJIS B 8031:2005に規定されているネジ部６の呼びがM12以下であるような小型のスパークプラグの場合には、特に本発明の効果が発揮される。なぜなら、スパークプラグ１が小型化するほど、主体金具２の棚部18の面積が小さくなるので、気密性を確保するために、加締め荷重を大きくせざるを得ないが、加締め荷重を大きくすると、主体金具２のテーパー部８が変形し易くなってしまうからである。本発明によれば、ネジ部６の外径が12mm以下である小型のスパークプラグ１であっても、テーパー部８が変形しておらず、優れた気密性を有するスパークプラグ１を提供することができる。
【００２１】
本発明の目的を達成するための、テーパー部８の投影面積と段差部16の投影面積との比の範囲は、主体金具２と絶縁体３とを固定する加締め方法が、冷間加締めと熱加締めとのいずれの方法を採用するかにより相違する。
【００２２】
したがって、まず冷間加締めと熱加締めとについて説明する。
図２は、本発明にかかるスパークプラグの冷間加締め工程の一例を示す概略断面説明図である。冷間加締めは、常温にて、主体金具２の胴部７の下側、すなわちテーパー部８に下金型31を接触させ、加締め部15及び工具係合部９の上端面に上金型32を接触させて、上金型32を軸方向に押圧することにより行われる。このとき、主体金具２の後端部が内側に湾曲し、加締め部15が形成され、主体金具２と絶縁体３とが固定される。湾曲部10は、主体金具２にかけられた荷重により軸線の半径方向に曲げ変形される。この変形すなわち座屈により、絶縁体３の突出絶縁部11がシール部材14a，14b及びシール充填材13を介して加締め部15により、軸方向先端側に向かって強く押し付けられる。その結果、絶縁体３の段付部20がパッキン部材19を介して主体金具２の棚部18を押し付けて、主体金具２の棚部18と絶縁体３の段付部20とパッキン部材19とが密着される。このように主体金具２と絶縁体３との間の気密性が確保される。
【００２３】
図３は、本発明にかかるスパークプラグの熱加締め工程の一例を示す概略断面説明図である。この実施の形態のスパークプラグは、滑石等のシール充填材を充填する環状空間が形成されていないスパークプラグの例である。滑石等のシール充填材のないスパークプラグは、絶縁体３の突出絶縁部11が軸方向に長く形成され、突出絶縁部11の後端側に直接に主体金具２の加締め部15が接触している。この突出絶縁部11と加締め部15との間にはシール部材14aが設けられていても良い。そして、上述した冷間加締めの場合と同様に、主体金具２は上金型32と下金型31とにより狭圧され、軸方向に荷重がかけられる。荷重がかけられた状態で、上金型32と下金型31との間に電流を流す。電流は上金型32から主体金具２の工具係合部９、湾曲部10、胴部７を経由して下金型31に流れる。このとき、湾曲部10の肉厚が最も薄く、抵抗値が高いので、湾曲部10は加熱されて赤熱する。このため、湾曲部10が軟化するので湾曲部10の座屈に要する荷重は、冷間加締めに比べて低減することができる。そして、加熱された湾曲部10が、加締め工程終了後に冷却に伴い軸方向にも収縮するので、主体金具２の棚部18と絶縁体３の段付部20とパッキン部材19との密着性がさらに向上し、スパークプラグの気密性が高まる。
【００２４】
図２においては、滑石等のシール充填材を充填する環状空間を有するスパークプラグの冷間加締めについて、図３においては環状空間のないスパークプラグの熱加締めについて説明したが、図２に示されるような環状空間を有するスパークプラグを熱加締めにより形成しても良い。これらの中でも、環状空間12に滑石等のシール充填材13が充填されているスパークプラグが好ましい。環状空間12に滑石等のシール充填材13が充填されていると、主体金具２と絶縁体３との気密性がさらに高まる。
【００２５】
次に、本発明に係るスパークプラグの特徴である、主体金具のテーパー部の投影面積と段差部の投影面積との比の関係について説明する。
図４は、本発明に係るスパークプラグの一実施例である主体金具の加締められる部分を拡大して示した概略断面拡大説明図である。工具係合部９の外径をＡ、胴部７の外径をＢ、図示しない内燃機関の取付孔の縁辺部に接する前記テーパー部８の最小外径をＣ、中胴部17の内径をＤ、段差部16の内径をＥとした場合に、本発明に係るスパークプラグが、絶縁体３と主体金具２とが冷間加締めにより加締められて形成されるときには、テーパー部８の投影面積Ｓ１は、段差部16の投影面積Ｓ２の２倍以上である。
ここで、前記投影面積Ｓ１及び前記投影面積Ｓ２について説明する。前記テーパー部８の投影面積Ｓ１は、前記軸線に直交する仮想平面に、前記胴部７を、前記軸線に沿った投影方向に投影したときに仮想される前記胴部７の輪郭線によって囲まれた領域の面積と、前記仮想平面に、前記テーパー部８を、前記軸線に沿った投影方向に投影したときに仮想される前記テーパー部８の前記最小外径を有する輪郭線によって囲まれた領域の面積との差によって導かれる。また、前記段差部16の投影面積Ｓ２は、前記仮想平面に、前記中胴部17を、前記軸線に沿った投影方向に投影したときに仮想される前記中胴部17の輪郭線によって囲まれた領域の面積と、前記仮想平面に、前記段差部16を、前記軸線に沿った投影方向に投影したときに仮想される前記段差部16の輪郭線によって囲まれた領域の面積との差によって導かれる。
また、本発明に係るスパークプラグが、絶縁体３と主体金具２とが熱加締めにより加締められて形成されるときには、テーパー部８の投影面積Ｓ１は、段差部16の投影面積Ｓ２の1.5倍以上である。
【００２６】
前記範囲にすることにより、前述のように加締めを行う際に、気密性が確保されるのに十分な荷重をかけたとしても、主体金具２のテーパー部８が変形するのを防止することができる。したがって、加締めを行った後であっても主体金具２のテーパー部８が変形しておらず、優れた気密性を有するスパークプラグを提供することができる。
【００２７】
テーパー部の投影面積Ｓ１の上限値は、このスパークプラグを実施するのに実用上支障のない範囲で適宜設定される。スパークプラグの小型化を実現させるためには、テーパー部の投影面積Ｓ１が、前記仮想平面に、工具係合部９を、前記軸線に沿った投影方向に投影したときに仮想される工具係合部９の輪郭線によって囲まれた領域の面積と、前記仮想平面に、前記テーパー部８を、前記軸線に沿った投影方向に投影したときに仮想される前記テーパー部８の前記最小外径を有する輪郭線によって囲まれた領域の面積との差によって導かれる投影面積（π(A/2)２−π(C/2)２）以下、すなわち胴部の外径Ｂが工具係合部の外径Ａ以下であるのが好ましい。
【００２８】
テーパー部８の投影面積Ｓ１は、主体金具２の胴部７の外径Ｂと図示しない内燃機関の取付孔の縁辺部に接する前記テーパー部８の最小外径Ｃ、すなわちテーパー部の先端方向端部の直径Ｃとを軸方向から投影機により測定し、これらの測定値を式（１）に代入することにより算出できる。
Ｓ１＝π(B/2)２−π(C/2)２        ・・・・（１）
段差部16の投影面積Ｓ２も同様にして、中胴部17の内径Ｄと段差部16の内径Ｅとをピンゲージ又はマイクロメータにより測定し、これらの測定値を式（２）に代入することにより算出できる。
Ｓ２＝π(D/2)２−π(E/2)２        ・・・・（２）
【００２９】
また、段差部16の投影面積Ｓ２は、６mm２以上18mm２以下であるのが好ましい。スパークプラグの小型化を実現させるためには、18mm２以下であるのが好ましい。スパークプラグが小型化するほど、テーパー部８の投影面積と共に段差部16の投影面積Ｓ２も小さくなる。このとき、棚部18と段付部20との間に設けられるパッキン部材19も小さくなるので、パッキン部材19の量産時の成形性等を維持するためには、段差部16の投影面積Ｓ２が６mm２であるのが好ましい。
【００３０】
テーパー部８のテーパー角度θは50°以上120°以下であるのが好ましい。図５に示すように、テーパー角度θは、テーパー部８の軸断面における円錐の２つの母線のなす角度である。テーパー角度θが50°以上であると、図２及び図３に示されるように、加締め時に主体金具２の棚部18と絶縁体３の段付部20との間にあるパッキン部材19に効率的に荷重をかけることができるので、主体金具２と絶縁体３との間の気密性を確保する点から好ましい。また、テ−パー角度θが120°以下であると、スパークプラグを図示しない内燃機関のシリンダヘッドの取付孔に装着した場合に、スパークプラグとシリンダヘッドとの間の気密性を十分に確保することができるので好ましい。テーパー部８のテーパー角度θは、投影機により測定することができる。
【００３１】
主体金具２と絶縁体３との間の気密性については、以下に記載する気密性試験を実施することにより評価することができる。図６は、気密性試験を説明するための概略断面説明図である。図６に示すように、まず、スパークプラグのネジ部６の外表面から主体金具２を貫通する孔41を設けて、これをスパークプラグ試験体40とする。このスパークプラグ試験体40は、主体金具２の内表面と絶縁体３の外表面との間隙42に気体が存在する場合には、この孔41を通じて気体が外に放出できるようになっている。
次いで、スパークプラグ試験体40のネジ部６に設けられた孔41にチューブ（図示せず。）を装着し、このチューブの先端を水中に沈めた状態で、スパークプラグ試験体40の先端側から空気を空気圧1.5MPaで送り込む。このとき主体金具２と絶縁体３との気密性が十分に確保されていない場合には、間隙42を通って孔41に装着されたチューブを介して空気が水中に放出されることになる。このチューブの先端は水中にあるので、空気の僅かな漏洩も検出可能である。なお、主体金具２のテーパー部８の温度は、200℃になるように調整される。
【００３２】
主体金具２のテーパー部８の変形については、冷間加締め又は熱加締めを行う前後において、胴部７の外径Ｂを投影機により測定し、外径Ｂの寸法の変化により評価することができる。
【００３３】
なお、本発明に係るスパークプラグは、上述した実施の形態に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、前記スパークプラグ１は、中心電極４の先端面と接地電極５における一端の表面とが、中心電極４の軸線方向で、ギャップを介して対向するように配置されているが、この発明において、中心電極の側面と接地電極における一端の先端面とが、中心電極の半径方向で、ギャップを介して対向するように配置されていてもよい。この場合に、中心電極の側面に対向する接地電極の数は単数であっても複数であってもよい。
【００３４】
また、前記スパークプラグ１は、工具係合部９の軸断面の形状が六角形（ＨＥＸ）であるが、２４角形（Ｂｉ−ＨＥＸ）であってもよい。
【００３５】
本発明に係るスパークプラグは、自動車用の内燃機関の点火栓として使用されるものであり、エンジンの燃焼室を区画形成するエンジンヘッド（図示せず）に設けられた取付孔に挿入されて固定されて使用される。
【実施例】
【００３６】
＜スパークプラグ試験体の作製＞
テーパー部の投影面積と段差部の投影面積との比率の異なる主体金具を複数作製し、この主体金具に中心電極の装着された絶縁体を嵌め込み、冷間加締め又は熱加締めのいずれかの方法を用いて所定の加締め荷重で加締めることにより、図１に示されるのと同様の形状を有するスパークプラグ試験体を作製した。工具係合部の外径Ａと胴部の外径Ｂと内燃機関の取付孔の縁辺部に接するテーパー部の最小外径Ｃとを投影機により測定した。中胴部の内径Ｄと段差部の内径Ｅとをピンゲージ及びマイクロメータにより測定し、いずれの方法によっても同じ測定値が得られた。テーパー部の投影面積Ｓ１と段差部の投影面積Ｓ２とは、これらの測定値を以下の式に代入することにより算出した。
Ｓ１＝π(B/2)２−π(C/2)２        ・・・・（１）
Ｓ２＝π(D/2)２−π(E/2)２        ・・・・（２）
なお、作製したスパークプラグ試験体はいずれも、ネジ部の外径は12mm、テーパー部のテーパー角度は60°であった。また、冷間加締めにより加締めたスパークプラグ試験体には、主体金具と絶縁体との間に滑石を充填し、熱加締めにより加締めたスパークプラグ試験体には、主体金具と絶縁体との間に滑石を充填しなかった。
【００３７】
＜気密性試験＞
加締め工程の前後において、胴部の外径Ｂの寸法を測定し、胴部の外径Ｂの寸法変化が0.1mm以下となる最大の加締め荷重で加締めたスパークプラグについて、気密性試験を行った。
【００３８】
気密性試験は、以下のように行った。
まず、図６に示すように、スパークプラグ試験体40のネジ部６の外表面から主体金具２を貫通する孔41を設けて、主体金具２の内表面と絶縁体３の外表面との間隙42に気体が存在した場合には、この孔41を通じて気体が外に放出するようにする。
次いで、このスパークプラグ試験体40のネジ部６に設けられた孔41にチューブを装着し、このチューブの先端を水中に沈めた状態で、スパークプラグ試験体40の先端側から空気を空気圧1.5MPaで送り込んだ。このとき間隙42を通って孔41に装着されたチューブを介して水中に放出される空気の有無を観察した。なお、主体金具２のテーパー部８の温度を測定し、その温度が200℃になるように調整した。
冷間加締めにより作製したスパークプラグ試験体についての試験結果を表１に、熱加締めにより作製したスパークプラグ試験体の試験結果を表２に示す。試験結果は、空気の放出が観察されなかった場合をａ、空気の放出が観察された場合をｂとして表示した。
なお、実施例７、８、28、29については、胴部の外径Ｂが工具係合部の外径Ａよりも大きかった。
【００３９】
表１に示されるように、冷間加締めにより作製したスパークプラグ試験体は、テーパー部の投影面積Ｓ１の段差部の投影面積Ｓ２に対する比が2.0倍以上のとき、空気の放出が観察されなかった。したがって、主体金具と絶縁体とが十分に気密性が確保されているといえる。よって、テーパー部の投影面積Ｓ１の段差部の投影面積Ｓ２に対する比が前記範囲内であれば、ネジ部の外径が12mmという小型のスパークプラグであっても、テーパー部が変形されることなく、主体金具と絶縁体とが十分に気密性が確保されるように冷間加締めを行うことができる。
【００４０】
表２に示されるように、熱加締めにより作製したスパークプラグ試験体は、テーパー部の投影面積Ｓ１の段差部の投影面積Ｓ２に対する比が1.5倍以上のとき、空気の放出が観察されなかった。したがって、主体金具と絶縁体とが十分に気密性が確保されているといえる。よって、テーパー部の投影面積Ｓ１の段差部の投影面積Ｓ２に対する比が前記範囲内であれば、ネジ部の外径が12mmという小型のスパークプラグであっても、テーパー部が変形されることなく、主体金具と絶縁体とが十分に気密性が確保されるように熱加締めを行うことができる。
【００４１】
【表１】
2010157500.tif 000003
【００４２】
【表２】
2010157500.tif 000004
【符号の説明】
【００４３】
１  スパークプラグ
２  主体金具
３  絶縁体
４  中心電極
５  接地電極
６  ネジ部
７  胴部
８  テーパー部
９  工具係合部
１０  湾曲部
１１  突出絶縁部
１２  環状空間
１３  シール充填部材
１４ａ、１４ｂ  シール部材
１５  加締め部
１６  段差部
１７  中胴部
１８  棚部
１９  パッキン部材
２０  段付部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010157500.tif 000007
【図４】
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【図５】
2010157500.tif 000009
【図６】
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