(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延在する棒状部と該棒状部の後端側に連設され、該棒状部の直径より大きな直径を有する頭部とを有する中心電極と、
軸孔を有し、該軸孔内の先端側に前記中心電極が設けられた絶縁体と、
前記中心電極を前記軸孔内に固定するシール部と、
を備えたスパークプラグであって、
前記絶縁体は、前記棒状部を取囲む脚部内周面、該脚部内周面の直径より大きな直径を有し、前記頭部を取囲み、前記軸線に一致する中心軸を有する円筒形の胴部内周面、及び前記頭部を支持し、該脚部内周面と該胴部内周面との間に連設された支持面を有し、
前記シール部は、前記胴部内周面に接触しているシール部外周面、前記支持面に接触しているシール部受面、及び該シール部外周面と該シール部受面との間に連設された連設面を有し、
前記軸線を含む面で切断したときに、前記シール部の断面に現れる輪郭線のうち、前記連設面に含まれる曲線の曲率半径Ｒが、０．１ｍｍ以上であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記胴部内周面によって囲まれた範囲において、前記頭部の直径が最大となる位置における前記軸孔の直径ｄが３ｍｍ以下であるとき、前記曲率半径Ｒが０．６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記絶縁体は、前記支持面と前記脚部内周面との間に連設された絶縁体連設面を有し、前記軸線を含む面で切断したときに、前記絶縁体の断面に現れる輪郭線のうち、前記絶縁体連設面に含まれる曲線の曲率半径ｒが０．６ｍｍ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】
前記直径ｄが２．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２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、内燃機関の点火に用いられるスパークプラグに関し、特に耐電圧性能に優れたスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関の点火用に使用されているスパークプラグは、一般に、略筒状の主体金具と、この主体金具の内孔に配置される略筒状の絶縁体と、この絶縁体の先端側軸孔内に配置される中心電極と、他端側軸孔内に配置される端子金具と、主体金具の先端側に一端が接合され、他端が中心電極と対向して火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。中心電極と主体金具との間に高電圧が印加されると、中心電極と接地電極との間に火花放電が生じ、この火花放電により燃焼室内の燃料に着火される。【０００３】
ところで、近年の自動車等の内燃機関は、高出力化及び高効率化が求められ、自由なエンジン設計及びエンジン自体の小型化等のために、小型化したスパークプラグの開発が求められている。スパークプラグを小型化するためには、絶縁体の小型化が不可避であり、絶縁体の小型化に伴ってその厚みも薄くなるので、耐電圧性能を確保するのが難しくなってきている。また、エンジンの高出力化が求められると、スパークプラグの放電電圧も上昇する傾向にあるので、耐電圧性能を確保するのが益々厳しくなる。【０００４】
特許文献１に記載の発明では、Ｍ１０以下の取付用ネジ部を有する細径化されたスパークプラグにおいて、適切に耐電圧を確保できるようにすることを課題としている。この課題を達成するために、絶縁碍子のどの部分で絶縁破壊が発生しやすいかについて検討を行っており、課題を解決する手段として「前記絶縁碍子（２０）における前記取付金具（１０）内に位置する部分のうち、周方向の最大径を有する部位が胴部（２２）として形成されているとともに、前記絶縁碍子（２０）の一端部（２０ａ）側にて前記胴部（２２）に隣接する部位が前記胴部（２２）よりも径の小さい中段部（２３）として形成されており、前記絶縁碍子（２０）における前記胴部（２２）および前記中段部（２３）は、前記取付金具（１０）の内面と隙間を介して対向しており、前記取付金具（１０）のうち前記胴部（２２）と隙間を介して対向する部位の内周直径をＤ１、前記取付金具（１０）のうち前記中段部（２３）と隙間を介して対向する部位の内周直径をＤ２としたとき、（Ｄ１−Ｄ２）／２が１．８ｍｍ以下となっていることを特徴とするスパークプラグ。」（請求項１）が記載されている。しかし、近年、絶縁碍子の厚みは益々薄くなる傾向にあるので、さらに耐電圧性能の向上したスパークプラグが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２９３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、優れた耐電圧性能を有するスパークプラグを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、
（１）  軸線方向に延在する棒状部と該棒状部の後端側に連設され、該棒状部の直径より大きな直径を有する頭部とを有する中心電極と、
軸孔を有し、該軸孔内の先端側に前記中心電極が設けられた絶縁体と、
前記中心電極を前記軸孔内に固定するシール部と、
を備えたスパークプラグであって、
前記絶縁体は、前記棒状部を取囲む脚部内周面、該脚部内周面の直径より大きな直径を有し、前記頭部を取囲み、前記軸線に一致する中心軸を有する円筒形の胴部内周面、及び前記頭部を支持し、該脚部内周面と該胴部内周面との間に連設された支持面を有し、
前記シール部は、前記胴部内周面に接触しているシール部外周面、前記支持面に接触しているシール部受面、及び該シール部外周面と該シール部受面との間に連設された連設面を有し、
前記軸線を含む面で切断したときに、前記シール部の断面に現れる輪郭線のうち、前記連設面に含まれる曲線の曲率半径Ｒが、０．１ｍｍ以上であることを特徴とするスパークプラグである。【０００８】
前記（１）の好ましい態様は、
（２）  前記胴部内周面によって囲まれた範囲において、前記頭部の直径が最大となる位置における前記軸孔の直径ｄが３ｍｍ以下であるとき、前記曲率半径Ｒが０．６ｍｍ以下である。
（３）  前記（１）又は（２）に係るスパークプラグにおいて、前記絶縁体は、前記支持面と前記脚部内周面との間に連設された絶縁体連設面を有し、
前記軸線を含む面で切断したときに、前記絶縁体の断面に現れる輪郭線のうち、前記絶縁体連設面に含まれる曲線の曲率半径ｒが０．６ｍｍ以下である。
（４）  前記（２）に係るスパークプラグにおいて、前記直径ｄが２．７ｍｍ以下である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のスパークプラグは、前記曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上であるので、シール部に電界集中が生じることにより絶縁破壊が起こり、中心電極と主体金具との間で絶縁体を貫通して電流がリーク（以下において貫通放電と称することがある。）するのを防止することができる。したがって、この発明によると、貫通放電が生じるのを防ぐことにより、優れた耐電圧性能を有するスパークプラグを提供することができる。【００１０】
この発明のスパークプラグは、前記胴部内周面によって囲まれた範囲において、前記頭部の直径が最大となる位置における前記胴部内周面の直径ｄが３ｍｍ以下、特に２．７ｍｍ以下であるとき、前記曲率半径Ｒが０．６ｍｍ以下であるので、中心電極を埋め込むシール部を形成するシール材の量を確保することができ、シール部が中心電極から剥離するのを防止することができる。シール部が中心電極から剥離すると、シール部における絶縁体の内周面と接触する部位に角が形成され易くなり、この角に電界集中が起き易くなってしまう。しかし、この発明のスパークプラグは、シール部が中心電極から剥離するのを防止することができるので、シール部に角が形成され難くなり、この角に電界集中が起こることによる貫通放電が生じるのを防止することができる。よって、この発明によると、一層優れた耐電圧性能を有するスパークプラグを提供することができる。【００１１】
この発明のスパークプラグは、絶縁体の前記曲率半径ｒが０．６ｍｍ以下であるので、絶縁体と中心電極との接触面積が十分に得られることにより、中心電極が軸孔内でがたつくのを抑制することができ、その結果シール部が中心電極から剥離するのを防止することができる。よって、前述したのと同様に、貫通放電が生じるのを防止することができ、より一層優れた耐電圧性能を有するスパークプラグを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明のスパークプラグの一例を示すスパークプラグの断面全体説明図である。
【図２】図２は、図１のスパークプラグにおける中心電極の頭部近傍を拡大して示した要部断面説明図である。
【図３】図３は、別の実施例のスパークプラグにおける中心電極の頭部近傍を拡大して示した要部断面説明図である。
【図４】図４は、別の実施例のスパークプラグにおける中心電極の頭部近傍を拡大して示した要部断面説明図である。
【図５】図５は、別の実施例のスパークプラグにおける中心電極の頭部近傍を拡大して示した要部断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この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はこの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１の断面全体説明図である。まず、図１を参照しつつ、スパークプラグの構成の概略を説明する。なお、中心電極の軸線をＯとし、図１では紙面下方を軸線Ｏの先端方向、紙面上方を軸線Ｏの後端方向として、説明する。
【００１４】
このスパークプラグ１は、図１に示すように、軸線Ｏ方向に延在する棒状部７と該棒状部７の後端側に連設され、該棒状部７の直径より大きな直径を有する頭部８とを有する中心電極２と、軸孔９を有し、該軸孔９内の先端側に前記中心電極２が設けられ、前記軸孔９内の後端側に端子金具６が設けられた絶縁体３と、前記軸孔９内において、前記中心電極２を前記軸孔９内に固定するシール部１０と、前記絶縁体３の外周に配置された略筒状の主体金具５と、一端が前記主体金具５の先端に接合され、他端が中心電極２との間に間隙を設けて配置された接地電極４とを備える。
【００１５】
前記中心電極２は、軸線Ｏ方向に延在する棒状部７と該棒状部７の後端側に連設され、該棒状部７の直径より大きな直径を有する頭部８とを有し、前記軸孔９内の先端側に保持されて、中心電極２の先端が前記絶縁体３の先端面から突出した状態で主体金具５に対して絶縁保持されている。中心電極２は、熱伝導性及び機械的強度等を有する材料で形成されることが望ましく、例えば、インコネル（商標名）等のＮｉ基合金で形成される。また、中心電極２の軸心部にＣｕ合金等の高熱伝導率を有する材料で形成される内材４３が設けられても良い。
【００１６】
前記絶縁体３は、軸孔９を有し、略円筒状であり、軸線Ｏ方向の先端側から順に、前記軸孔９内に前記棒状部７が収容される脚部１１、該脚部１１より大きい内径を有し、前記軸孔９内に前記頭部８が収容される胴部１２、径方向外側に突出する鍔状のフランジ部１３、及び前記軸孔９内に端子金具６を収容する後胴部１４を備える。前記絶縁体３は、機械的強度、熱的強度、電気的強度等を有する材料で形成されるのが望ましく、例えば、アルミナを主体とするセラミック焼結体により形成される。
【００１７】
前記主体金具５は、略筒状を有しており、前記絶縁体３を収容してこれを保持するように形成されている。主体金具５における先端方向の外周面にはネジ部１５が形成されており、このネジ部１５を利用して図示しない内燃機関のシリンダヘッドにスパークプラグが装着される。このネジ部１５は小径化を図るためにＭ１２以下とされるのが好ましい。ネジ部１５の後端側にはフランジ状のガスシール部１６が形成され、このガスシール部１６とネジ部１５との間にはガスケット１７がはめ込まれている。ガスシール部１６の後端側にはスパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部１８、工具係合部１８の後端側には加締め部１９が形成されている。加締め部１９及び工具係合部１８の内周面と絶縁体３の外周面との間に形成される環状の空間にはリング状パッキン２０，２１及び滑石２２が配置され、絶縁体３が主体金具５に固定されている。ガスシール部１６より先端側には絶縁体３の胴部１２を取囲む筒部２３、該筒部２３より先端側には径方向内側に突出する棚部２４、該棚部２４より先端側には絶縁体３の脚部１１を取囲む前筒部２５が形成されている。前記主体金具５は、例えば、低炭素鋼等の導電性の鉄鋼材料により形成される。
【００１８】
前記接地電極４は、例えば、略角柱体に形成されてなり、一端が主体金具５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２の先端部との間にギャップｇを介して対向するように、その形状及び構造が設計されている。接地電極４は、中心電極２を形成する材料と同様の材料により形成される。
【００１９】
前記端子金具６は、中心電極２と接地電極４との間で火花放電を行うための電圧を外部から中心電極２に印加するための端子である。端子金具６は、軸孔９の内径よりも外径が大きく、軸孔９から露出して、軸線Ｏ方向の後端側端面にその鍔型部の一部が当接する露出部２６と露出部２６の軸線Ｏ方向の先端側端面から先端方向に延在し、軸孔９内に収容される略円柱状の柱状部２７とを有する。端子金具６は、例えば、低炭素鋼等で形成される。
【００２０】
前記シール部１０は、前記中心電極２の前記頭部８を埋設し、前記中心電極２を前記軸孔９内に固定する。前記シール部１０は、ベースガラスと、導電性フィラーと、絶縁性フィラーとを含有するシール粉末を焼結して形成されたシール材により構成されることができる。ベースガラスは、例えばホウケイ酸塩系のものなど、酸化物を主体にしたものである。また、導電性フィラーは、例えばＣｕ及びＦｅ等の金属成分の１種又は２種以上を主体とする金属粉末である。他方、絶縁性フィラーは、β−ユークリプタイト、β−スポジュメン、キータイト、シリカ、ムライト、コージェライト、ジルコン及びチタン酸アルミニウム等から選ばれる１種又は２種以上の酸化物系無機材料である。前記シール材により構成されるシール部１０の抵抗値は、通常０．１ｍΩ〜数１００ｍΩであり、たとえば、９００ｍΩである。
【００２１】
前記シール材は、前記端子金具６の先端部近傍を埋め込むように設けられていても良い。図１に示す態様においては、中心電極２を埋め込むシール材と端子金具６を埋め込むシール材とを有するので、両者を区別するために、以下において前者を下シール部１０、後者を上シール部２８と称することがある。
【００２２】
前記軸孔９内における前記端子金具６と前記中心電極２との間には、伝播雑音を低減する目的で抵抗体２９が設けられている。抵抗体２９は、例えば、ホウケイ酸ソーダガラス等のガラス粉末、ＺｒＯ２等のセラミック粉末、カーボンブラック等の非金属導電性粉末、及び／又は、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ等の金属粉末等を含有する抵抗体組成物を焼結して形成された抵抗材により構成されることができる。前記抵抗材により構成される抵抗体２９の抵抗値は、通常１００Ω以上である。前記抵抗材２９は、必要に応じて設けられれば良く、中心電極２と端子金具６との間が全て前記シール材により充填されていても良い。
【００２３】
なお、シール材は抵抗材よりも金属成分を多く含むので、下シール部１０が抵抗体２９と中心電極２との間に、上シール部２８が抵抗体２９と端子金具６との間に配置されることにより、両者の結合力を高めることができる。したがって、抵抗体２９と中心電極２との間に下シール部１０、抵抗体２９と端子金具６との間に上シール部２８が設けられるのが望ましいが、上シール部２８を抵抗材により形成して端子金具６を軸孔９内に固定するようにしても良い。
【００２４】
また、前記中心電極２と前記接地電極４とが対向する面には、白金合金及びイリジウム合金等により形成される貴金属チップ４１，４２が設けられていても良く、前記中心電極２及び前記接地電極４のいずれか一方にのみ貴金属チップが設けられていても良い。この態様のスパークプラグ１においては、前記中心電極２及び前記接地電極４の両方に貴金属チップ４１，４２が設けられており、各貴金属チップ４１，４２の間に火花放電間隙ｇが形成されている。
【００２５】
次に、この発明のスパークプラグの特徴部分について、図２を参照しつつ説明する。図２は、図１のスパークプラグにおける中心電極の頭部８近傍を拡大して示した要部断面説明図である。
【００２６】
前記絶縁体３は、前記棒状部７を取囲む脚部内周面３０、該脚部内周面３０の直径より大きな直径を有し、前記頭部８を取囲み、前記軸線Ｏに略一致する中心軸を有する略円筒形の胴部内周面３１、及び前記頭部８を支持し、該脚部内周面３０と該胴部内周面３１との間に連設された支持面３２を有する。前記支持面３２は脚部内周面３０と胴部内周面３１との間に設けられ、脚部内周面３０から胴部内周面３１へと連続して移行する部位である。前記シール部１０は、前記胴部内周面３１に接触しているシール部外周面３３、前記支持面３２に接触しているシール部受面３４、及び該シール部外周面３３と該シール部受面３４との間に連設された連設面３５を有する。前記連設面３５は、シール部外周面３３とシール部受面３４との間に設けられ、シール部外周面３３からシール部受面３４へと連続して移行する部位である。なお、スパークプラグ１は、絶縁体３や中心電極２等が軸対称に製造され、通常前記軸線Ｏと前記胴部内周面３１の中心軸とが一致するように組み付けられるが、絶縁体３や中心電極２等を製造する際の許容差や組み付けの際の誤差等もあるので、前記軸線Ｏと前記胴部内周面３１の中心軸とが一致するというのはこれらの誤差等を含めた範囲内で一致することをいう。
【００２７】
図２に示すように、この発明のスパークプラグは、前記軸線Ｏを含む面で切断したときに、前記シール部１０の断面に現れる輪郭線のうち、前記連設面３５に含まれる曲線ｍの曲率半径Ｒが、０．１ｍｍ以上である。曲率半径Ｒが０．１ｍｍより小さいと、前記連設面３５がなめらかな曲面ではなく、角Ａが形成されるので（図３参照。）、角Ａに電界集中が起き易くなり、角Ａに接触している絶縁体３の近傍で絶縁破壊が起こり、中心電極２と主体金具５との間で貫通放電が生じるおそれがある。一方、曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上であると、電界集中が起きにくくなるので、絶縁体３に貫通放電が生じにくく、その結果、優れた耐電圧性能を有するスパークプラグを提供することができる。絶縁体３の厚みが薄くなるほど貫通放電が発生し易くなるので、頭部８の直径が最大となる位置における絶縁体３の厚みが２．３ｍｍ以下の場合には、前記曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上であることによる効果が特に大きくなる。
【００２８】
なお、前記シール部外周面３３は、円筒形の胴部内周面３１に接触しているので、シール部外周面３３もまた円筒形である。前記シール部受面３４は、前記支持面３２の全面又は支持面３２の一部の面に接触しているので、支持面３２と同様の形状を有するか、或いは、支持面３２の一部と同様の形状を有する。例えば、図２に示す支持面３２は、軸線Ｏの後端方向に向かって広がるテーパ形状を有し、その一部の面にシール部受面３４が接触し、シール部受面３４は前記支持面３２の面積より小さい面積を有するテーパ形状を形成している。前記連設面３５は、前記シール部外周面３３と前記シール部受面３４との間に連設され、シール部外周面３３と連設面３５とシール部受面３４とが連続する一体の面となるように形成されている。前記連設面３５は、軸線Ｏ方向の先端側に凸状の曲面である。
【００２９】
前記胴部内周面３１によって囲まれた範囲において、前記頭部８の直径が最大となる位置における前記軸孔９の直径ｄが３ｍｍ以下であるとき、前記曲率半径Ｒは０．６ｍｍ以下であるのが好ましい。前記直径ｄが小さくなる程、絶縁体３と頭部８との間のシール材の設けられる空間を確保するのが難しくなる。シール材の設けられる空間が狭い状態で曲率半径Ｒが大きいと、図４に示すように、シール材の量が減少することにより頭部８に対する固着力が低下するおそれがある。固着力が低下すると、シール部１０が頭部８から剥離して隙間が発生し、シール部１０に角Ｂが形成される。このような角Ｂが存在すると、角Ｂ付近で電界集中が起こり、絶縁体３に貫通放電が発生するおそれがある。しかし、前記曲率半径Ｒが０．６ｍｍ以下であると、シール材の充填される空間を確保することができ、シール部１０と頭部８とが剥離するのが抑制されるので、絶縁体３に貫通放電が生じにくくなり、優れた耐電圧性能を有するスパークプラグを提供することができる。
【００３０】
さらに、前記直径ｄが２．７ｍｍ以下であるとき、前記曲率半径Ｒは０．６ｍｍ以下であるのがより好ましい。前記直径ｄが小さくなる程、シール部１０の製造工程について後述するように、シール粉末を軸孔９内に充填する際のプレス圧及び熱間圧入時のプレス圧が伝わり易くなるので、シール材の設けられる空間の先端までシール材が充填される。よって、シール部１０が頭部８から剥離して形成されたときの角Ｂはより一層鋭利となる。角Ｂが鋭利になる程、角Ｂ付近で電解集中が起こり易くなる。したがって、前記直径ｄが２．７ｍｍ以下であるときに前記曲率半径Ｒが０．６ｍｍ以下であると、シール部１０と頭部８とが剥離するのが抑制されるので、鋭利な角Ｂが形成されるのを抑制することができ、前記曲率半径Ｒを０．６ｍｍ以下とすることで得られる効果がより一層大きくなる。
【００３１】
なお、シール材の充填される空間を確保するために、絶縁体の直径ｄが小さくなるのに応じて頭部８の直径を小さくすることが考えられる。例えば、棒状部７の太さを一定にした状態で頭部８の径を小さくすると、頭部８と棒状部７との径差が小さくなり、前記支持面３２によって支持される受面３６の面積が小さくなるので、中心電極２を軸孔９内に確実に固定するのが難しくなってしまう。また、頭部８の径と棒状部７の径との両方を小さくすると、中心電極２の体積が小さくなるので、火花放電で発生した熱及び燃焼室内の熱を受熱した熱を逃がしにくくなることにより（以下において熱引きと称することがある。）、シール材が劣化してシール材の固着力が低下するおそれがある。したがって、前記直径ｄが３ｍｍ以下、特に２．７ｍｍ以下であるとき、中心電極の軸孔内への固定及び熱引きの効果等を考慮して頭部８及び棒状部７の径が設定されるので、シール材が設けられる空間にシール材の量を確保するために、前記曲率半径Ｒが０．６ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００３２】
図２に示されるように、前記絶縁体３は、前記支持面３２と前記脚部内周面３０との間に連設された絶縁体連設面３７を有する。前記絶縁体連設面３７は、支持面３２と脚部内周面３０との間に設けられ、支持面３２から脚部内周面３０へと連続して移行する部位である。前記軸線Ｏを含む面で切断したときに、前記絶縁体３の断面に現れる輪郭線のうち、前記絶縁体連設面３７に含まれる曲線ｎの曲率半径ｒが０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であるのが好ましい。前記曲率半径ｒが大きくなる程、絶縁体３の支持面３２と中心電極２の受面３６との接触する面積が小さくなるので、中心電極２が軸孔９内に固定されにくくなり、エンジン稼動時に起こる振動等により中心電極２が軸孔９内でがたついてシール部１０が頭部８から剥離し易くなるところ、前記曲率半径ｒが０．６ｍｍ以下であると、絶縁体３と中心電極２との接触面積が確保されるので、中心電極２が軸孔９内でがたつくことが防止され、シール材が頭部８から剥離するのを防止することができる。その結果、シール部１０に角が発生して電界集中が起きることにより、貫通放電が発生するのをより一層防止することができる。また、前記曲率半径ｒが０．１ｍｍ未満であると、スパークプラグの製造工程において、絶縁体３に中心電極２を挿入する際に、絶縁体連設面３７が欠け易くなる。絶縁体連設面３７が欠けると絶縁体３の支持面３２と中心電極２の受面３６との接触する面積が減少するので、中心電極２が軸孔９内でがたつくおそれがあり、それによってさらに絶縁体３の欠けが誘発されるおそれもあるところ、前記曲率半径ｒが０．１ｍｍ以上であると、中心電極２が軸孔９内でがたつくことが防止され、シール部１０が頭部８から剥離するのを防止することができる。その結果、シール部１０に角が形成されて電界集中が起きることにより、貫通放電が発生するのをより一層防止することができる。
【００３３】
図２に示されるように、前記軸線Ｏを含む面で切断したときに、絶縁体３の断面に現れる輪郭線のうち、前記支持面３２に含まれる線ｐと前記軸線Ｏに直交する直線ｔとのなす角度θが、１０°以上６０°以下であるのが好ましい。前記角度θが６０°より大きいと、シール部１０と頭部８との接触面積が減るので、固着力が低下するおそれがあるところ、前記角度θが６０°以下であるとシール部１０が頭部８から剥離することが防止され、シール部１０に角Ｂが形成されて電界集中が起きることにより、貫通放電が発生するのをより一層防止することができる。また、前記角度θが１０°より小さいと、端子金具６を軸孔９に挿入して封着する際に、支持面３２にかかる荷重が分散されずに支持面３２が割れるおそれがあるところ、前記角度θが１０°以上であると支持面３２が割れる確率を低くすることができるので、不良品発生率を下げることができる。なお、線ｐは、図２に示すスパークプラグにおいては直線であるが、例えば、図５に示すように線ｐの一部が曲線である場合には、受面３６と接触している支持面３２の線ｐ上における任意の点の接線を線ｑとして、線ｑと直線ｔとのなす角をθとする。
【００３４】
この発明のスパークプラグは、前記曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上である限り、絶縁体３の胴部内周面３１及び支持面３２の形状は特に限定されない。例えば、図２に示すように胴部内周面３１と支持面３２とが滑らかに連続して曲面を形成せずに角ａが形成されて、支持面３２と連設面３５とが接触しない部位が存在することにより、前記胴部内周面３１と前記支持面３２と前記シール部外周面３３と前記連設面３５と前記シール部受面３４とにより囲まれる空間Ｆが形成されていても良いし、図５に示すように、支持面３２がシール部受面３４及び連設面３５の曲面に沿って延在し、支持面３２とシール部受面３４及び連設面３５とが接触するように形成されることにより前記空間Ｆが形成されていなくても良いし、支持面３２が曲面を形成し、支持面３２と連設面３５とが接触しない部位が存在することにより前記空間Ｆが形成されていても良い（図示せず。）。前記空間Ｆが形成されている場合には、前記空間Ｆに比誘電率が３以上１０以下である絶縁物質が存在しているのが好ましい。シール材の比誘電率は通常１以下であり、絶縁体３の比誘電率は通常４〜１１である。前記空間Ｆにシール材の比誘電率より大きく、絶縁体の比誘電率と同程度かそれより小さい比誘電率を有する絶縁物質が存在すると、前記物質が存在している部分が絶縁体３と同様に絶縁材料として働くので、図２のように、絶縁体に角ａが形成されていても、この部分に電界集中は起きにくく、電界集中が起きることによる絶縁体３の貫通放電が生じにくくなる。
【００３５】
比誘電率が３以上１０以下である絶縁物質としては、ガラス、セメント、アルミナ、シリカ、チタン酸バリウム等の無機化合物を挙げることができ、これらの無機化合物の配合量を調整することにより、複数種の無機化合物からなる組成物の比誘電率の値を調整することができる。
【００３６】
前述したスパークプラグの各種寸法については、投影機、マイクロメーターおよびピンゲージを用いて測定することができる。また、曲率半径Ｒ及び曲率半径ｒは、例えば、DIGITAL MICROSCOPE VHX-200（KEYENCE製）により測定することができる。
【００３７】
次に、この発明のスパークプラグの製造方法の一例を説明する。
まず、中心電極２及び接地電極４は、例えば、真空溶解炉を用いて、所望の組成を有する合金の溶湯を調製し、真空鋳造にて各溶湯から鋳塊を調製した後、この鋳塊を、塑性加工等して、所定の形状及び所定の寸法に適宜調整して、中心電極２及び接地電極４を作製することができる。なお、カップ状に形成したＮｉ合金等により形成される外材にＣｕ合金等により形成される内材を挿入し、押し出し加工等の塑性加工にて中心電極２を形成することもできる。
【００３８】
次いで、所定の形状に塑性加工等によって形成した主体金具５の先端面に、接地電極４の一端部を電気抵抗溶接又はレーザ溶接等によって接合する。
【００３９】
次いで、必要に応じて、所望の組成を有するチップ材料を溶解して得られる溶解材を、板材に加工し、この板材を熱間打ち抜き加工により予定のチップ形状に打ち抜いて、貴金属チップを作製し、この貴金属チップ４１，４２を中心電極２及び接地電極４に抵抗溶接及び／又はレーザ溶接等により溶融固着する。
【００４０】
一方、所定の形状及び所定の寸法に適宜調整してセラミック製の絶縁体３を作製する。
【００４１】
図２に示すように、例えば、支持面３２が後端に向かって広がるテーパ状に形成され、支持面３２の一部にシール部１０が接触している場合のシール部１０の製造工程について以下に説明する。まず、絶縁体３の軸孔９内に貴金属チップ４１が接合された中心電極２を挿入する。次いで、支持面３２と胴部内周面３１とにより形成される角ａを埋めるようにシール部１０を形成するシール粉末とは異なる絶縁物質を充填して曲面を形成する。この絶縁物質は比誘電率が３以上１０以下であるのが好ましい。次いで、シール部１０を形成するシール粉末を頭部８を埋め込むように充填し、シール粉末より後端側に抵抗体２９を形成する抵抗体組成物を充填し、抵抗体組成物の後端側にシール粉末を充填して予備圧縮する。次いで、前記軸孔９内の端部から端子金具６を挿入して抵抗体組成物及びシール粉末を熱間圧入する。こうして、抵抗体組成物が焼結して抵抗体２９が形成され、シール粉末が焼結して下シール部１０及び上シール部２８が形成される。このような製造方法によると、支持面３２と胴部内周面３１とが滑らかに連続する曲面を形成するように絶縁体３を製造する必要がなく、角ａを有する絶縁体３を形成した後に、この角ａに前記絶縁物質を充填することで、絶縁体３におけるシール部１０の連設面３５に対向する面を曲面として形成することができる。したがって、前記絶縁物質を使用することにより、絶縁体３を軸線Ｏを含む面で切断したときに、連設面３５に対向する絶縁体３の断面に現れる輪郭線の曲率を、容易に調整することができる。その結果、角ａに前記絶縁物質が充填された軸孔９内にシール粉末を充填するだけで、所望の曲率半径Ｒを有するシール部１０を容易に製造することができる。
【００４２】
前記曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上であるシール部１０の製造方法は、前記方法に限定されず、例えば、図５に示すように、支持面３２とシール部受面３４及び連設面３５とが全面に渡って接触している場合には、以下のようにしてシール部１０を製造することができる。すなわち、前記軸線Ｏを含む面で切断したときに、絶縁体３の断面に現れる輪郭線のうち、支持面３２と胴部内周面３１との境界付近における支持面３２に含まれる曲線ｋの曲率半径Ｒ２が０．１ｍｍ以上になるように絶縁体３を形成する。この絶縁体３の軸孔９内に貴金属チップ４１が接合された中心電極２を挿入する。次いで、シール粉末を頭部８を埋め込むように充填し、シール粉末より後端側に抵抗体２９を形成する抵抗体組成物を充填し、抵抗体組成物の後端側にシール粉末を充填して予備圧縮する。この後の工程については前述したのと同様にして行うことにより、前記曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上であるシール部１０を製造することができる。
【００４３】
最後に、接地電極４が接合された主体金具５に中心電極２等が固定された絶縁体３を組み付けて、接地電極４の先端部を中心電極２側に折り曲げて、接地電極４の一端と中心電極２の先端部との間にギャップｇが形成されるようにして、スパークプラグ１が製造される。
【００４４】
この発明に係るスパークプラグは、自動車用の内燃機関例えばガソリンエンジン等に使用され、内燃機関の燃焼室を区画形成するヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に前記ネジ部１５が螺合されて、所定の位置に固定される。
【００４５】
この発明に係るスパークプラグは、前記した実施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。
【実施例】
【００４６】
＜スパークプラグａの作製＞
前述した製造工程にしたがって、図５に示すように、支持面とシール部受面及び連設面とが全面に渡って接触しているスパークプラグａを前記直径ｄ及び前記曲率半径Ｒを変化させて複数作製した。なお、直径ｄを測定する位置における絶縁体の厚みは１．７（ｍｍ）、頭部の直径の最大値は３．５（ｍｍ）、棒状部の直径は２．３（ｍｍ）、θは３０（°）、曲率半径ｒは０．６（ｍｍ）であった。【００４７】
＜スパークプラグｂの作製＞
前述した製造工程にしたがって、図５に示すように、支持面とシール部受面及び連設面とが全面に渡って接触しているスパークプラグｂを前記直径ｄ及び前記曲率半径ｒを変化させて複数作製した。なお、曲率半径Ｒは０．３（ｍｍ）、直径ｄを測定する位置における絶縁体の厚みは１．７（ｍｍ）、頭部の直径の最大値は３．５（ｍｍ）、棒状部の直径は２．３（ｍｍ）、θは３０（°）であった。【００４８】
＜スパークプラグｃの作製＞
前述した製造工程にしたがって、図２に示すように、支持面が後端に向かって広がるテーパ状に形成され、支持面の一部においてシール部が接触しているスパークプラグｃを複数作製した。なお、曲率半径Ｒは０．３（ｍｍ）、直径ｄは３．９（ｍｍ）、直径ｄを測定する位置における絶縁体の厚みは１．７（ｍｍ）、頭部の直径の最大値は３．５（ｍｍ）、棒状部の直径は２．３（ｍｍ）、θは３０（°）であった。【００４９】
なお、前記各寸法は、投影機、マイクロメーターおよびピンゲージにより測定し、曲率半径Ｒ及び曲率半径ｒは、DIGITAL MICROSCOPE VHX-200（KEYENCE製）によって測定した。【００５０】
１．シール部の曲率半径Ｒの違いによる耐電圧性能の評価
（耐電圧試験）
耐電圧試験は、前記スパークプラグａを用いて、ＪＩＳ  Ｂ  ８０３１（２００６）の７．３項の「耐電圧試験」に準じて行い、３５ｋＶの電圧を印加した。絶縁体での貫通の有無を調べ、以下の基準にしたがって評価した。
×：スパークプラグ２０本中の絶縁体で貫通した本数が１１〜２０本
○：スパークプラグ２０本中の絶縁体で貫通した本数が３〜１０本
◎：スパークプラグ２０本中の絶縁体で貫通した本数が０〜２本
直径ｄ及び曲率半径Ｒを変化させて、耐電圧試験を行った結果を表１に示す。【００５１】
【表１】
0005449581.tif 000002
【００５２】
（振動試験後の耐電圧試験）
振動試験後の耐電圧試験は、前記スパークプラグａを用いて、ＪＩＳ  Ｂ  ８０３１（２００６）の７．４項の「耐衝撃試験」に準じて、衝程２２（ｍｍ）で毎分４００回の割合で１０分間衝撃を加えた後、前記耐電圧試験を行った。
直径ｄ及び曲率半径Ｒを変化させて、振動試験後の耐電圧試験を行った結果を表２に示す。なお、表２中の括弧内の数値はスパークプラグ２０本中の貫通した本数を示す。【００５３】
【表２】
0005449581.tif 000003
【００５４】
２．絶縁体の曲率半径ｒの違いによる耐電圧性能の評価
（振動試験後の耐電圧試験）
振動試験後の耐電圧試験は、前記スパークプラグｂを用いて、ＪＩＳ  Ｂ  ８０３１（２００６）の７．４項の「耐衝撃試験」に準じて、衝程２２（ｍｍ）で毎分４００回の割合で１０分間衝撃を加えた後、前記耐電圧試験を行った。
直径ｄ及び曲率半径ｒを変化させて、振動試験後の耐電圧試験を行った結果を表３に示す。【００５５】
【表３】
0005449581.tif 000004
【００５６】
（絶縁体の欠け発生率の測定）
前記スパークプラグｂを製造する工程で、絶縁体の軸孔内に中心電極を挿入する際に、前記絶縁体連設面が欠けた本数をカウントして、以下の基準にしたがって評価した。
○：スパークプラグ２００本中で欠けた本数が２本以上
◎：スパークプラグ２００本中で欠けた本数が０〜１本
直径ｄ及び曲率半径ｒを変化させて、耐電圧試験を行った結果を表４に示す。【００５７】
【表４】
0005449581.tif 000005
【００５８】
３．前記空間Ｆに設けられた物質の比誘電率の違いによる評価
（耐電圧試験）
スパークプラグｃを用いて、前記空間Ｆに設けられた物質の比誘電率を変化させたこと以外は、前述した耐電圧試験と同様にして試験を行った。結果を表５に示す。【００５９】
【表５】
0005449581.tif 000006
【００６０】
表１に示すように、シール部の曲率半径Ｒが０．１（ｍｍ）以上のとき、耐電圧試験の結果は良好であった。一方、曲率半径Ｒが０．０５（ｍｍ）以下のとき、耐電圧試験の結果は劣っていた。【００６１】
表２に示すように、直径ｄが３．０（ｍｍ）以下のとき、曲率半径Ｒが０．６（ｍｍ）以下で、振動試験後の耐電圧試験の結果は良好であった。また、直径ｄが２．７（ｍｍ）のときの評価結果は、直径ｄが２．９（ｍｍ）のときに比べて、曲率半径Ｒが０．６（ｍｍ）以下のときの貫通本数と曲率半径Ｒが０．６（ｍｍ）を超えたときの貫通本数の差が大きく、曲率半径Ｒを０．６（ｍｍ）以下とすることの効果が大きかった。【００６２】
表３に示すように、絶縁体の曲率半径ｒが０．６（ｍｍ）以下のとき、振動試験後の耐電圧試験の結果は良好であった。表４に示すように、曲率半径ｒが０．１（ｍｍ）以上のとき、絶縁体の欠けの発生率が低かった。【００６３】
表５に示すように、前記空間Ｆに設けられた物質の比誘電率が３以上１０以下のとき、耐電圧試験の結果は良好であった。
【符号の説明】
【００６４】
１    スパークプラグ
２    中心電極
３    絶縁体
４    接地電極
５    主体金具
６    端子金具
７    棒状部
８    頭部
９    軸孔
１０    シール部、下シール部
１１    脚部
１２    胴部
１３    フランジ部
１４    後胴部
１５    ネジ部
１６    ガスシール部
１７    ガスケット
１８    工具係合部
１９    加締め部
２０，２１    パッキン
２２    滑石
２３    筒部
２４    棚部
２５    前筒部
２６    露出部
２７    柱状部
２８    上シール部
２９    抵抗体
３０    脚部内周面
３１    胴部内周面
３２    支持面
３３    シール部外周面
３４    シール部受面
３５    連設面
３６    受面
３７    絶縁体連設面
４１，４２    貴金属チップ
４３    内材
【図１】
0005449581.tif 000007
【図２】
0005449581.tif 000008
【図３】
0005449581.tif 000009
【図４】
0005449581.tif 000010
【図５】
0005449581.tif 000011