(57)【要約】  内燃機関用スパークプラグの熱引き及び耐汚損性の向上を図る。スパークプラグ１は、絶縁碍子２と、主体金具３と、中心電極５と、接地電極２７とを備え、中心電極５先端部２８と接地電極２７との間で火花放電間隙３３が形成される。主体金具３は、貫通孔２９が形成され、貫通孔２９には径方向内側へ膨出する金具凸部２１が形成される。金具凸部２１は、凸部後側面３０、凸部内周面３１、凸部先側面３２を有し、貫通孔２９のうち、凸部先側面３２よりも先端側の先端側内周面４０は一定の内径Ａ（ｍｍ）を有する。絶縁碍子２は、貫通孔２９に挿通されるとともに、第１、第２絶縁体テーパ部１４，３６及びテーパ部間基部３７を有する。第２絶縁体テーパ部３６と絶縁体先端部３８との境界部Ｋの外径をＢ（ｍｍ）、火花放電間隙３３の距離をＧ（ｍｍ）、凸部内周面３１の最先端部ＦＦから前記境界部Ｋまでの軸線Ｃ１方向の長さをＸＸ（ｍｍ）としたとき、Ｇ≦（Ａ−Ｂ）／２、Ａ≧７．３、及び、２≦ＸＸ≦４を満たす。
2009017101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる貫通孔を有するとともに、当該貫通孔内に径方向内側へと膨出する金具凸部を具備し、当該金具凸部は、最も内径の小なる部位を有する凸部内周面、該凸部内周面の後端側に位置する凸部後側面、及び、前記凸部内周面の先端側に位置する凸部先側面からなる主体金具と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、自身の外周面に、前記金具凸部の凸部後側面に係止される第１絶縁体テーパ部、当該第１絶縁体テーパ部より先端側に位置し、前記凸部内周面に近接状態で対向するテーパ部間基部、当該テーパ部間基部より先端側に位置し、先端側に向けて縮径された外径を有する第２絶縁体テーパ部、及び、前記第２絶縁体テーパ部の先端から先端側に延び一定の或いは先端側に向けて前記第２絶縁体テーパ部の先端外径よりも縮径された外径を有する絶縁体先端部を具備し、前記金具凸部の凸部内周面の最先端部が前記テーパ部間基部に対向するように前記主体金具に保持されてなる絶縁体と、
前記絶縁体の前記軸孔に挿通された状態で保持されてなる中心電極と、
自身の先端部分が前記中心電極の先端面と対向するよう前記主体金具の先端部に設けられ、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
を備える内燃機関用スパークプラグであって、
前記火花放電間隙をＧ（ｍｍ）、前記金具凸部の凸部先側面よりも先端側の前記貫通孔の内径をＡ（ｍｍ）、前記第２絶縁体テーパ部と前記絶縁体先端部との境界部の外径をＢ（ｍｍ）、前記凸部内周面の最先端部から、前記第２絶縁体テーパ部と前記絶縁体先端部との境界部までの、前記軸線方向の長さをＸＸ（ｍｍ）としたとき、次の式（１）〜式（３）を満たすことを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
Ｇ≦（Ａ−Ｂ）／２…（１）
Ａ≧７．３…（２）
２≦ＸＸ≦４…（３）
【請求項２】
前記第２絶縁体テーパ部と前記絶縁体先端部との境界部における前記絶縁体の肉厚をＹＹ（ｍｍ）としたとき、
０．８≦ＹＹ≦２
を満たす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】
前記金具凸部の凸部先側面よりも先端側の前記貫通孔の内周面と前記第２絶縁体テーパ部の所定部位との間隙が、前記火花放電間隙Ｇと等しくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項４】
前記第１絶縁体テーパ部の基端から前記絶縁体の先端までの前記軸線方向に沿った距離をＬとしたとき、前記軸線方向に沿って前記第１絶縁体テーパ部の基端よりＬ／７の位置から２Ｌ／３の位置までの間に、前記第２絶縁体テーパ部と前記絶縁体先端部との境界部が位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項５】
前記絶縁体先端部は、その基端から少なくとも前記主体金具の先端面を軸線方向に跨ぐ位置まで一定の外径を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用スパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用スパークプラグは、内燃機関（エンジン）に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられるものである。一般的にスパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端面に設けられ、中心電極との間に火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。また、主体金具と絶縁体との組付に際しては、一般的に、主体金具の内周面に設けられる主体金具テーパ部と絶縁体の外周面に設けられる絶縁体テーパ部とが、金属製の板パッキンを介して係止される。【０００３】
ところで、燃焼室内においては混合気の不完全燃焼等によりカーボンが発生し、それが絶縁体のうち混合気や燃焼ガスに晒される部位（脚長部）の表面に堆積してしまうおそれがある。ここで、脚長部表面へのカーボンの堆積が進み、脚長部表面がカーボンによって覆われてしまうと、中心電極から脚長部に堆積したカーボンを伝って主体金具へと電流がリークしてしまい、火花放電間隙における正常な火花放電が阻害されてしまうおそれがある。【０００４】
これに対し、絶縁体の脚長部をより長くすることが提案されている。これにより、同量のカーボンが堆積したとしても、脚長部表面が覆われてしまう可能性を低減させることができ、ひいては耐汚損性の向上を図ることができる。【０００５】
ところが、脚長部を長くとると、必然的に板パッキンよりも直先端側の主体金具との近接部分の長さを短くせざるを得ず、絶縁体から主体金具への熱の移動がスムーズに行われなくなってしまう。このため、絶縁体の熱引きが悪化してしまうおそれがある。【０００６】
そこで、近年、絶縁体の先端部分を２段階に縮径すること（いわゆる「２段絞り形状」とすること）で、１段目のテーパ部と２段目のテーパ部との間に位置する部位の外周面と、主体金具テーパ部の内周面とをより近接させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、絶縁体から主体金具への熱の移動をよりスムーズにすることができる。その結果、絶縁体の熱引きの向上を図ることができ、ひいては脚長部をより長くすることができる。
【特許文献１】特開２００５−１８３１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、単に脚長部を長くしただけでは、従来のスパークプラグと比較して耐汚損性の向上を十分に図ることができないおそれがある。すなわち、図５に示すように、絶縁体５１の先端から、主体金具５２の内周面に対して火花放電間隙Ｇと同寸法の間隙ｇを形成する絶縁体５１の部位Ｊまでがカーボンで覆われてしまうと、カーボンを伝わって前記部位Ｊから主体金具５２へと主体金具５２の内部で放電（奥飛火）してしまうおそれがある。特に、絶縁体５１の先端と前記部位Ｊまでの軸線Ｃ１に沿った距離Ｈが短いと、絶縁体５１先端から部位Ｊまでがカーボンで覆われてしまいやすく、ひいては奥飛火がより発生してしまいやすい。その結果、火花放電間隙における正常な火花放電が阻害されてしまうことが懸念される。【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、熱引きの向上を図ることができるとともに、耐汚損性の飛躍的な向上を図ることができる内燃機関用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、上記目的を解決するのに適した各構成につき、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を付記する。【００１０】
構成１．本構成の内燃機関用スパークプラグは、軸線方向に延びる貫通孔を有するとともに、当該貫通孔内に径方向内側へと膨出する金具凸部を具備し、当該金具凸部は、最も内径の小なる部位を有する凸部内周面、該凸部内周面の後端側に位置する凸部後側面、及び、前記凸部内周面の先端側に位置する凸部先側面からなる主体金具と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、自身の外周面に、前記金具凸部の凸部後側面に係止される第１絶縁体テーパ部、当該第１絶縁体テーパ部より先端側に位置し、前記凸部内周面に近接状態で対向するテーパ部間基部、当該テーパ部間基部より先端側に位置し、先端側に向けて縮径された外径を有する第２絶縁体テーパ部、及び、前記第２絶縁体テーパ部の先端から先端側に延び一定の或いは先端側に向けて前記第２絶縁体テーパ部の先端外径よりも縮径された外径を有する絶縁体先端部を具備し、前記金具凸部の凸部内周面の最先端部が前記テーパ部間基部に対向するように前記主体金具に保持されてなる絶縁体と、
前記絶縁体の前記軸孔に挿通された状態で保持されてなる中心電極と、
自身の先端部分が前記中心電極の先端面と対向するよう前記主体金具の先端部に設けられ、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
を備える内燃機関用スパークプラグであって、
前記火花放電間隙をＧ（ｍｍ）、前記金具凸部の凸部先側面よりも先端側の前記貫通孔の内径をＡ（ｍｍ）、前記第２絶縁体テーパ部と前記絶縁体先端部との境界部の外径をＢ（ｍｍ）、前記凸部内周面の最先端部から、前記第２絶縁体テーパ部と前記絶縁体先端部との境界部までの、前記軸線方向の長さをＸＸ（ｍｍ）としたとき、次の式（１）〜式（３）を満たすことを特徴とする。【００１１】
Ｇ≦（Ａ−Ｂ）／２…（１）
Ａ≧７．３…（２）
２≦ＸＸ≦４…（３）
尚、「近接状態」とあるのは、絶縁体から主体金具への熱移動をスムーズに行うために、金具凸部の凸部内周面とテーパ部間基部との間隙が比較的小さい状態にあることを意味しており、例えば、両者の間隙を０．４５ｍｍ未満とすることが望ましい。また、中心電極の先端面に白金やイリジウム等の貴金属からなる貴金属チップを設け、当該貴金属チップと接地電極との間で火花放電間隙を形成することとしてもよい。また、接地電極の中心電極と対向する面に貴金属チップを設け、接地電極に設けられた貴金属チップと、中心電極の先端面或いは中心電極に設けられた貴金属チップとの間で火花放電間隙を形成することとしてもよい。【００１２】
上記構成１によれば、絶縁体は、第１絶縁体テーパ部及び第２絶縁体テーパ部が形成されるとともに、当該両テーパ部間に位置するテーパ部間基部が金具凸部の凸部内周面と近接状態で対向する、いわゆる「２段絞り形状」とされる。そのため、テーパ部間基部から金具凸部の凸部内周面への熱伝達が効率的に行うことができ、絶縁体の熱引きの向上を図ることができる。また、絶縁体の熱引きの向上が図られることで、絶縁体の脚長部の長さを比較的長くしても十分な熱引き性能を維持することができる。そのため、脚長部を長くすることができ、ひいては耐汚損性の向上を図ることができる。【００１３】
加えて、本構成１によれば、上記式（１）を満たすことから、第２絶縁体テーパ部と絶縁体先端部との境界部より後端側の位置において、絶縁体と主体金具との間隙が火花放電間隙Ｇと同寸法とされる。これにより、絶縁体の先端から、絶縁体及び主体金具の間隙が火花放電間隙Ｇと同寸法となる位置までの軸線方向に沿った距離（「軸線方向絶縁距離」という）を十分に長いものとすることができる。従って、いわゆる奥飛火が起こりにくいものとなり、燃焼状態の安定化を図ることができる。その結果、前記脚長部を長くできることと相俟って耐汚損性の飛躍的な向上を図ることができる。【００１４】
また、前記金具凸部の凸部先側面よりも先端側の貫通孔の内径Ａは、７．３ｍｍ以上とされる。これにより、絶縁体表面を伝った電流が主体金具先端面へと放電すること（横飛火）がより一層起こりにくくなり、不正常な火花放電を抑制することができる。【００１５】
加えて、金具凸部の凸部内周面の最先端部をテーパ部間基部に対して対向させるとともに、前記凸部内周面の最先端部から、第２絶縁体テーパ部と前記絶縁体先端部との境界部までの前記軸線方向の長さＸＸが２ｍｍ以上とされている。このため、絶縁体先端部の基端部と主体金具の内周面との間に形成される空間の大きさを比較的小さくすることができる。その結果、当該空間への燃焼ガスの流入量を相対的に抑制することができ、熱引き性能の一層の向上を図ることができる。また、前記長さＸＸが４ｍｍ以下とされているため、上述した「２段絞り形状」としたことと相俟って、絶縁体を沿った中心電極から金具凸部までの距離を比較的大きく確保することができる。これにより、耐汚損性の更なる向上を図ることができる。【００１６】
尚、前記軸線方向絶縁距離を比較的長くすることに伴って、絶縁体先端部の厚みを比較的薄くすることが必要となる。このため、中心電極に印加される高電圧に対しての絶縁体の耐電圧性能の低下が懸念されるところである。しかしながら、耐電圧性能に最も影響する部位であるテーパ部間基部に関しては、上記の通り、２段絞り形状が採用されているため、その厚みを十分に確保することができる。すなわち、絶縁体を２段絞り形状とすることによって、熱引きの向上のみならず、耐電圧性能の低下という事態の抑制をも図ることができる。【００１７】
構成２．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１において、前記第２絶縁体テーパ部と前記絶縁体先端部との境界部における前記絶縁体の肉厚をＹＹ（ｍｍ）としたとき、
０．８≦ＹＹ≦２
を満たすことを特徴とする。【００１８】
耐汚損性の向上を図るという観点からは、主体金具の内周面と、第２絶縁体テーパ部及び絶縁体先端部の境界部との間隙〔（Ａ−Ｂ）／２〕を比較的大きく確保することが好ましい。ここで、前記間隙を大きくするにあたっては、主体金具の内径を比較的大きく形成する手法が考えられるが、近年のスパークプラグの小型化（小径化）の要請から当該手法を採用することは事実上困難である。そこで、前記絶縁体の外径を比較的小径化することが考えられる。ところが、前記絶縁体の外径を小径化すると、絶縁体の耐電圧性能が低下してしまい、中心電極から主体金具側へと絶縁体を貫通した放電（貫通放電）が生じてしまうおそれがある。特に、第２絶縁体テーパ部から絶縁体先端部へと至る部位は角状をなすため、当該角状部位の頂部にあたる第２絶縁体テーパ部と絶縁体先端部との境界部は電界強度が高くなりやすい。そのため、境界部における貫通放電の発生が一層懸念される。【００１９】
この点、上記構成２によれば、前記境界部における絶縁体の肉厚ＹＹが０．８ｍｍ以上とされている。そのため、貫通放電の発生しやすい境界部の耐電圧性能を十分に向上させることができ、貫通放電の発生をより確実に防止することができる。【００２０】
また、境界部における絶縁体の肉厚ＹＹが２ｍｍ以下とされているため、主体金具と境界部との間隙を比較的大きく確保することができる。その結果、主体金具と絶縁体とが極端に接近しすぎてしまうことを防止でき、耐汚損性の低下をより確実に防止することができる。【００２１】
構成３．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１又は２において、前記金具凸部の凸部先側面よりも先端側の前記貫通孔の内周面と前記第２絶縁体テーパ部の所定部位との間隙が、前記火花放電間隙Ｇと等しくなることを特徴とする。【００２２】
一般的に、絶縁体の形状を２段絞り形状とした場合には、軸線方向に沿った単位距離当たりの表面積は、絶縁体先端部よりも第２絶縁体テーパ部の方がより大きなものとなる。つまり、単位距離当たりに同量のカーボンが存在した場合を想定すると、絶縁体先端部より第２絶縁体テーパ部の方がカーボンの堆積の程度が少なくて済み、従って耐汚損性に優れるということができる。【００２３】
ここで、上記構成３においては、金具凸部の凸部先側面よりも先端側の貫通孔の内径Ａと第２絶縁体テーパ部の所定の部位との間隙が、火花放電間隙Ｇと等しくされる。このため、奥飛火が起こり得るのは、第２絶縁体テーパ部のうち、前記火花放電間隙Ｇと同寸法とされる所定部位よりも後側であるが、当該部位はカーボンの堆積の程度が比較的少ないため、奥飛火がより一層起こりにくい。従って、耐汚損性の一層の向上を図ることができる。【００２４】
構成４．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記第１絶縁体テーパ部の基端から前記絶縁体の先端までの前記軸線方向に沿った距離をＬとしたとき、前記軸線方向に沿って前記第１絶縁体テーパ部の基端よりＬ／７の位置から２Ｌ／３の位置までの間に、前記第２絶縁体テーパ部と前記絶縁体先端部との境界部が位置していることを特徴とする。【００２５】
上述の通り、軸線方向絶縁距離を長くすることで、耐汚損性の向上を図ることができるが、一方で、軸線方向絶縁距離を長くすると、必然的にテーパ部間基部の軸線方向に沿った長さを短くせざるを得ない。このため、絶縁体から主体金具への熱移動がスムーズに行われず、十分な熱引き性能を維持できないおそれがある。【００２６】
この点、上記構成４によれば、前記第２絶縁体テーパ部と絶縁体先端部との境界部は、軸線方向に沿って第１絶縁体テーパ部の基端よりＬ／７の位置から２Ｌ／３の位置までの間に位置している。これにより、軸線方向絶縁距離を比較的長くすることができるとともに、テーパ部間基部の軸線方向に沿った長さも十分に確保することができる。その結果、耐汚損性の向上及び熱引きの向上をバランスよく実現することができる。【００２７】
構成５．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記絶縁体先端部は、その基端から少なくとも前記主体金具の先端面を軸線方向に跨ぐ位置まで一定の外径を有することを特徴とする。【００２８】
上記構成５によれば、絶縁体先端部は、その基端から少なくとも主体金具の先端面を軸線方向に跨ぐ位置まで一定の外径とされる。このため、スパークプラグの熱引き性能（熱価）を種々変更するために、テーパ部間基部の軸線方向に沿った長さを変更した場合であっても、主体金具の先端部と絶縁体との間隙を常に一定の間隙とすることができる。従って、熱価の変更に伴って主体金具先端部と絶縁体との間隙が狭くなってしまい、横飛火が起こりやすくなってしまうといった事態を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、内燃機関用スパークプラグ１（以下、単に「スパークプラグ１」と称す）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。【００３０】
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。【００３１】
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、保持され、後端部側には端子電極６が挿入、保持されている。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。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。【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、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部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た脚長部１３とを備えている。絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３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との連接部にはテーパ状の第１絶縁体テーパ部１４が形成されており、当該第１絶縁体テーパ部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。尚、本実施形態におけて、脚長部１３は、同熱価（同様の熱引き性能）を有する従来のスパークプラグの脚長部と比較して、軸線方向に所定長さ（例えば、１ｍｍ）だけ長く形成されている。【００３３】
主体金具３は、低炭素鋼等の金属により形成され、前記軸線Ｃ１方向に延びる貫通孔２９が貫通形成されている。さらに、主体金具３の外周面にはスパークプラグ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。また、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が嵌め込まれている。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。【００３４】
また、主体金具３の前記貫通孔２９には、径方向内側に膨出し、絶縁碍子２を係止するための金具凸部２１が設けられている。当該金具凸部２１は、その後端側に位置するテーパ状の凸部後側面３０と、当該凸部後側面３０の先端側に位置するとともに、軸線Ｃ１に対して平行に延び、貫通孔２９のうちで最も小なる一定の内径を有する凸部内周面３１と、当該凸部内周面３１の先端側に位置し、先端に向けて拡径された内径を有する凸部先側面３２とを有する。加えて、貫通孔２９のうち、前記金具凸部２１の凸部先側面３２より先端側の先端側内周面４０においては、その内径Ａが一定となるよう設定されている（図２参照）。ここで、前記絶縁碍子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、第１絶縁体テーパ部１４が前記金具凸部２１の凸部後側面３０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。尚、第１絶縁体テーパ部１４及び前記凸部後側面３０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なっている。【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に対しその後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２８と対向するように配置されている。そして、中心電極５の先端部２８及び接地電極２７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、図２に示すように、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。【００３８】
加えて、本実施形態では、絶縁碍子２は、いわゆる「２段絞り形状」とされている。すなわち、前記第１絶縁体テーパ部１４に加え、当該第１絶縁体テーパ部１４よりも先端側には、一定の外径を有するテーパ部間基部３７が形成されるとともに、当該テーパ部間基部３７より先端側には、先端側に向けて縮径されたテーパ状の第２絶縁体テーパ部３６が形成されている。また、第２絶縁体テーパ部３６より先端側には当該第２絶縁体テーパ部３６の先端外径よりも縮径された絶縁体先端部３８が形成されている。当該絶縁体先端部３８は、その基端Ｒから少なくとも主体金具３の先端面２６を軸線Ｃ１方向に跨ぐ位置まで一定の外径を有している。ここで、前記テーパ部間基部３７の大部分は、前記金具凸部２１の凸部内周面３１と近接状態（例えば、両者の間隙が０．４５ｍｍ未満）で対向している。また、前記凸部内周面３１の最先端部ＦＦは、前記テーパ部間基部３７に対して対向している。【００３９】
さらに、絶縁碍子２のうち、第１絶縁体テーパ部１４の基端Ｓから絶縁碍子２の先端Ｔまでの軸線Ｃ１方向の距離をＬとしたとき、第２絶縁体テーパ部３６と絶縁体先端部３８との境界部Ｋは、第１絶縁体テーパ部１４の基端Ｓより、軸線Ｃ１方向にＬ／７の位置から２Ｌ／３の位置までの間に形成されている（本実施形態では、第１絶縁体テーパ部１４の基端ＳからＬ／４の位置）。【００４０】
併せて、火花放電間隙３３の距離をＧ、前記境界部Ｋにおける外径をＢとすると、次の式（１）を満たすように、絶縁碍子２の形状が決定されている。【００４１】
（Ａ−Ｂ）／２≧Ｇ…（１）
ここで、上述の通り、先端側内周面４０においてはその内径Ａが一定となるよう形成されるとともに、絶縁体先端部３８はその基端Ｒから少なくとも主体金具３の先端面２６を軸線Ｃ１方向に跨ぐ位置まで一定の外径を有するよう形成されている。このため、絶縁碍子２の外周面と貫通孔２９の内周面との間隙は、前記境界部Ｋより後端側において初めて火花放電間隙３３の距離Ｇと同寸法とされる。より詳しくは、第２絶縁体テーパ部３６の所定部位Ｘにおいて、絶縁碍子２の外周面と貫通孔２９の内周面との間隙ｇが、火花放電間隙３３の距離Ｇと等しくなるよう設定されている。【００４２】
加えて、前記先端側内周面４０における内径Ａは、７．３ｍｍ以上（例えば、７．５ｍｍ）とされている。【００４３】
さらに、前記凸部内周面３１の最先端部ＦＦから、前記境界部Ｋまでの軸線Ｃ１方向に沿った長さＸＸが、２ｍｍ以上４ｍｍ以下とされている。【００４４】
併せて、前記境界部Ｋにおける前記絶縁碍子２の肉厚ＹＹが０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下とされている。【００４５】
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。【００４６】
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ねじ部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。【００４７】
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、第１、第２絶縁体テーパ部１４，３６等を備える絶縁碍子２が得られる。【００４８】
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。【００４９】
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の後端側胴部１０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。【００５０】
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。【００５１】
そして、最後に、接地電極２７を屈曲させることで、中心電極５の先端部２８及び接地電極２７間の前記火花放電間隙３３を調整する加工が実施される。【００５２】
このように一連の工程を経ることで、上述した構成を有するスパークプラグ１が製造される。【００５３】
次に、上記のように構成されてなる本実施形態のスパークプラグ１により奏される作用効果について確認すべく、凸部内周面３１の最先端部ＦＦから、第２絶縁体テーパ部３６と絶縁体先端部３８との境界部Ｋまでの軸線Ｃ１方向に沿った長さＸＸを種々変更するとともに、ねじ部１５の外径がＭ１２のスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて耐汚損性試験と熱価測定試験とを行った。ここで、耐汚損性試験は、低温試験室内（−１０℃）のシャシダイナモメータ上に排気量１８００ｃｃの４気筒エンジンを有する試験用自動車を置き、当該試験用自動車のエンジンに各スパークプラグのサンプルを各気筒に対応して４本組み付ける。但し、当初における主体金具３と絶縁碍子２との間の絶縁抵抗値は、測定不能な程度に大きなものであった。そして、空吹かしを３回行った後、３速３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行し、９０秒間のアイドリングを挟んで、再度３速３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行する。その後、エンジンを一度停止・冷却させる。次いで、空吹かしを３回行った後、１速１５ｋｍ／ｈで２０秒間走行することを、３０秒間のエンジン停止を挟みつつ、合計３度行い、その後エンジンを停止させる。この一連のテストパターンを１サイクルとして、１０サイクルに亘って試験を行うとともに、各サイクル終了時に測定された絶縁抵抗値が１００ＭΩを超えていたときの回数（良判定回数）を測定した。また、熱価測定試験は、ＳＡＥ規格に基づくものであり、当該試験の概要は次の通りである。すなわち、ＳＣ１７．６（ＳＡＥ  Ｊ２２０３）で、圧縮比５．６、点火時期３０°ＢＴＤＣに設定されたエンジンにサンプルを組み付けた上で、ベンゾールを主とする燃料を用いて、エンジンを回転数２７００ｒｐｍで動作させつつ、一定量の過給を行い、その過給量で燃焼室の温度が最高となる燃料噴射量を調節した。そして、過給量の増加、及び、燃料噴射量の調節を繰り返し行い、プレイグニッション（早期着火）が発生する直前の過給圧を特定した。その後、特定された過給圧の微調整、及び、燃料噴射量の調整を行うことで、エンジンが３分間安定して動作するときのエンジン出力を測定するとともに、平均有効圧（ＰＳＩ）を算出し、当該平均有効圧を各サンプルの熱価として特定した。図３に、長さＸＸと、良判定回数及び熱価との関係を示す。尚、同図において、良判定回数は黒三角でプロットし、熱価を黒丸でプロットした。【００５４】
図３に示すように、長さＸＸを２ｍｍ以上としたサンプルは、平均有効圧が増大し、熱引き性能が向上することが明らかとなった。これは、絶縁体先端部３８の基端部と主体金具３の内周面との間に形成される空間が比較的小さくされたため、当該空間への燃焼ガスの流入量が相対的に抑制されたことによると考えられる。【００５５】
また、長さＸＸが４ｍｍ以下のサンプルは、良判定回数が１０回となり、優れた耐汚損性を有することがわかった。これは、長さＸＸを４ｍｍ以下としたことで、絶縁碍子２を沿った中心電極５から金具凸部２１への距離を比較的大きく確保することができたことに起因すると考えられる。【００５６】
以上、熱引き性能及び耐汚損性の双方を一挙に向上させるという観点からは、凸部内周面３１の最先端部ＦＦから、第２絶縁体テーパ部３６と絶縁体先端部３８との境界部Ｋまでの軸線Ｃ１方向に沿った長さＸＸを２ｍｍ以上４ｍｍ以下とすることが好ましいといえる。【００５７】
次に、第２絶縁体テーパ部３６と絶縁体先端部３８との境界部Ｋの肉厚（境界部肉厚）ＹＹを種々変更した絶縁碍子２に中心電極５を配設してなる絶縁碍子２のサンプルを複数作製するとともに、各サンプルについて、耐電圧評価試験を行った。耐電圧評価試験の概要は次に通りである。すなわち、第２絶縁体テーパ部３６の表面から径方向外側に２ｍｍ離れた位置に、先端部が３０°の尖角状をなすアースの先端を配置した上で、前記中心電極５に対して２５ｋＶの電圧を１分間印加し、前記中心電極５及びアース間における絶縁碍子２を貫通した放電（貫通放電）の発生の有無を確認した。ここで、貫通放電が発生しなかったサンプルについては、優れた耐電圧性能を有するとして、「○」の評価を下すこととし、一方で、貫通放電が発生したサンプルについては、耐電圧性能が不十分であるとして、「×」の評価を下すこととした。【００５８】
また、前記境界部Ｋの肉厚ＹＹを種々変更した絶縁碍子２を備えてなるスパークプラグのサンプルを複数作製するとともに、各サンプルについて低温試験室内の温度を−２０℃に変更した上述の耐汚損性試験（くすぶり汚損試験）を行い、良判定回数を測定した。尚、各サンプルのねじ部１５の外径をそれぞれＭ１２とした。表１に、境界部肉厚ＹＹと、耐電圧性能の評価及び良判定回数とを示す。【００５９】
【表１】
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【００６０】
表１に示すように、境界部肉厚ＹＹを０．８ｍｍ以上としたサンプルについては、貫通放電が発生しないことがわかった。これは、境界部Ｋの肉厚ＹＹを、高電圧に耐え得る程度の十分に大きなものにしたことによると考えられる。また、境界部肉厚ＹＹが２ｍｍ以下のサンプルは、良判定回数が１０回となり、優れた耐汚損性を有することが明らかとなった。これは、主体金具３と境界部Ｋとの間隙を比較的大きく確保することができたことに起因すると考えられる。【００６１】
以上のように、境界部肉厚ＹＹを０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることで、耐電圧性能及び耐汚損性の双方を向上させることができるといえる。【００６２】
また、本実施形態のスパークプラグ１において、先端側内周面４０における内径Ａは、７．３ｍｍ以上とされている。このため、主体金具３の先端部と絶縁碍子２との間隙における横飛火の発生をより一層抑制することができる。【００６３】
加えて、第２絶縁体テーパ部３６と絶縁体先端部３８との境界部Ｋは、第１絶縁体テーパ部１４の基端Ｓより、軸線Ｃ１方向にＬ／７の位置から２Ｌ／３の位置までの間に形成されている。これにより、軸線方向絶縁距離を比較的長くすることができるとともに、テーパ部間基部３７の軸線方向に沿った長さも十分に確保することができる。その結果、耐汚損性の向上及び熱引きの向上をバランスよく実現することができる。【００６４】
併せて、絶縁体先端部３８は少なくとも主体金具３の先端面２６を軸線Ｃ１方向に跨ぐ位置まで一定の外径を有するため、主体金具３の先端部と絶縁碍子２との間隙を常に一定の間隙とすることができる。従って、熱価の変更に伴って横飛火が起こりやすくなってしまうといった事態を抑制することができる。【００６５】
尚、上記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。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。【００６６】
（ａ）上記実施形態では、絶縁体先端部３８は、自身の基端Ｒから少なくとも主体金具３の先端面２６を軸線Ｃ１方向に跨ぐ位置までの間において一定の外径を有するように構成されているが、図４に示すように、先端方向へと先細るテーパ状に構成することとしてもよい。【００６７】
（ｂ）上記実施形態では、中心電極５の先端部２８と接地電極２７との間で火花放電間隙３３が形成されているが、中心電極５の先端部２８に白金やイリジウム等の貴金属からなる貴金属チップを設け、当該貴金属チップと接地電極２７との間で火花放電間隙３３を形成することとしてもよい。また、接地電極２７の中心電極５と対向する面に貴金属チップを設け、当該接地電極２７に設けられた貴金属チップと、中心電極５の先端部２８或いは中心電極５に設けられた貴金属チップとの間で火花放電間隙３３を形成することとしてもよい。【００６８】
（ｃ）上記実施形態では、中心電極５は、内層５Ａ及び外層５Ｂからなる２層構造を具備しているが、１層から構成されていても差し支えない。また、外層５Ｂを中心電極５の先端部分にのみ設ける構成とし、外層５Ｂの存在しない非先端部分では、中心電極５の内層５Ａの側面が、中心電極５の外周面に露出するようにして中心電極５を形成することとしてもよい。また、外層５Ｂを形成する金属材としてＮｉ合金が用いられているが、鉄にクロムやアルミニウム等を添加した鉄系合金等を用いることとしてもよい。【００６９】
（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）。【００７０】
（ｅ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態におけるスパークプラグを示す一部破断正面図である。
【図２】本実施形態におけるスパークプラグの先端部を示す部分拡大断面図である。
【図３】熱価測定試験及び耐汚損性試験の結果を示すグラフである。
【図４】別の実施形態におけるスパークプラグの先端部を示す部分拡大断面図である。
【図５】従来技術にかかるスパークプラグの先端部を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…内燃機関用スパークプラグ、２…絶縁碍子、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、１４…第１絶縁体テーパ部、２１…金具凸部、２６…主体金具の先端面、２７…接地電極、２８…中心電極の先端部、２９…貫通孔、３０…凸部後側面、３１…凸部内周面、３２…凸部先側面、３３…火花放電間隙、３６…第２絶縁体テーパ部、３７…テーパ部間基部、３８…絶縁体先端部、４０…先端側内周面、Ｃ１…軸線、Ｋ…境界部、Ｒ…絶縁体先端部の基端、Ｓ…第１絶縁体テーパ部の基端、Ｔ…絶縁碍子の先端。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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