(57)【要約】【課題】絶縁碍子の強度を確保しつつ小型化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグ及びこれを用いた点火装置を提供すること。【解決手段】内燃機関に取付けるための取付ねじ部２１及び取付工具を係合させるための工具係合部２２を有する取付金具２と、碍子頭部３１を取付金具２の基端側に露出した状態で取付金具２に挿嵌された絶縁碍子３と、絶縁碍子３に設けた中心貫通孔３２に保持された中心電極４と、中心電極４との間に火花放電ギャップ１４を形成する接地電極５とを備えた内燃機関用のスパークプラグ１。碍子頭部３１の最小外径部における外径をＤ１、内径をＤ２、断面係数をＺとしたとき、７．１ｍｍ≦Ｄ１≦８．８ｍｍ、Ｄ２≧２．８ｍｍ、Ｚ≧３３ｍｍ3を満たしている。最小外径部は、基端部３１１を除く碍子頭部３１の中で外径が最小となる部分である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に取付けるための取付ねじ部及び取付工具を係合させるための工具係合部を有する取付金具と、碍子頭部を上記取付金具の基端側に露出した状態で上記取付金具に挿嵌された絶縁碍子と、該絶縁碍子に設けた中心貫通孔に保持された中心電極と、上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記碍子頭部の最小外径部における外径をＤ１、内径をＤ２、断面係数をＺとしたとき、
７．１ｍｍ≦Ｄ１≦８．８ｍｍ、
Ｄ２≧２．８ｍｍ、
Ｚ≧３３ｍｍ3を満たしており、
上記最小外径部は、基端部を除く上記碍子頭部の中で外径が最小となる部分であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項２】
請求項１において、上記工具係合部は、軸直交断面形状が略正六角形であり、該略正六角形の対向する２辺の間の対辺間距離Ｈ１は、１１．７ｍｍ≦Ｈ１≦１４ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項３】
請求項１において、上記工具係合部は、軸直交断面形状として、同じ大きさの２個の略正六角形をその重心を軸に互いに３０°ずらして重ね合わせた形状を有し、上記略正六角形の対向する２辺の間の対辺間距離Ｈ２は、１１．７ｍｍ≦Ｈ２≦１４ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記取付ねじ部は、ねじ径Ｍが、８ｍｍ≦Ｍ≦１２ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記碍子頭部は、頭部長さＬが、２２ｍｍ≦Ｌ≦２８ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記碍子頭部は、コルゲーションのない平滑な外周表面を有しており、上記基端部の表面を除く上記外周表面の面積を頭部碍子表面積としたとき、該頭部碍子表面積は、４００〜６００ｍｍ2であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記碍子頭部は、外周表面にコルゲーションを有しており、上記基端部の表面と上記コルゲーションの頂部から０．１ｍｍ以上深い谷部の表面とを除く上記外周表面の面積を頭部碍子表面積としたとき、該頭部碍子表面積は、４００〜６００ｍｍ2であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項８】
内燃機関のヘッド部に固定されたスパークプラグと、該スパークプラグの基端側において上記ヘッド部をカバーするヘッドカバーに固定されたイグニッションコイルとを有する点火装置であって、
上記イグニッションコイルは、上記スパークプラグの碍子頭部に嵌合した状態で配設されており、
上記スパークプラグは、請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグであることを特徴とする点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等に使用する内燃機関用のスパークプラグ及びこれを用いた点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等のエンジンには、点火手段としてのスパークプラグが配設されている。該スパークプラグは、エンジンの燃費低減、低エミッション化のために燃焼改善の要求が高まっている。燃焼改善には、熱効率の向上が必要であり、圧縮比の向上が必要となるが、これに伴い、燃焼室内における混合気の自己着火によるノッキングの発生が問題となる。
【０００３】
ノッキングの抑制手段として、エンジンの冷却性を向上すべく、スパークプラグの周囲のウォータージャケット等の水廻りを改善することが考えられる。
また、直噴機構や可変バルブ機構等、近年のエンジンの高性能化に伴い、エンジンヘッドの構造が複雑化している。
【０００４】
そのため、スパークプラグの配設スペースを小さくすることが求められており、スパークプラグの取付金具のネジ径を縮小する技術が開発されている（特許文献１参照）。
ところが、スパークプラグのネジ径の縮小に伴い、絶縁碍子を縮径する必要もある。その結果、絶縁碍子の強度が低下し、エンジンの振動等により、絶縁碍子が破損するおそれが生ずる。
【０００５】
また、ディストリビュータからのノイズ低減や、高電圧配線部の簡略化を目的として、イグニッションコイルをスパークプラグの直上に配設し、該スパークプラグとイグニッションコイルとを直接接続した構造を有する点火装置がある。上記イグニッションコイルは、スパークプラグの絶縁碍子に嵌合した状態にある。そして、イグニッションコイルはエンジンヘッドに取付けられたヘッドカバーに固定され、スパークプラグはエンジンヘッドに直接固定されている。
【０００６】
かかる構造の場合、エンジンの振動により、イグニッションコイルとスパークプラグとの接合部、即ちスパークプラグの絶縁碍子の碍子頭部に負荷がかかるおそれがある。即ち、エンジンの振動に伴い、スパークプラグを装着したエンジンヘッドと、イグニッションコイルを装着したヘッドカバーとの間に振動方向差や、位相差が生じた場合、スパークプラグの絶縁碍子に曲げ方向の外力が作用することとなる。
そのため、上述のごとく絶縁碍子を細径化すると、エンジンの振動に起因する負荷により、絶縁碍子が破損するおそれが生ずる。
【０００７】
また、イグニッションコイルのコイルブーツと碍子頭部とが嵌合密着することにより、高電圧を発生させるイグニッションコイルとスパークプラグの取付金具との間の絶縁性を維持している。即ち、イグニッションコイルにおいて発生した高電圧は、スパークプラグのプラグターミナルを介して、絶縁碍子の内部に設置された導電部を経由して中心電極に達し、接地電極との間の火花放電ギャップにおいて火花放電を生じさせ、混合気に着火させる。このとき、コイルブーツと碍子頭部との密着性が低く、両者に比較的大きな隙間がある場合、碍子頭部に電流が漏洩するフラッシュオーバーが発生し、火花放電ギャップにおける放電が不充分となり、着火性が低下するおそれがある。
【０００８】
特に、スパークプラグの電極消耗に伴い火花放電ギャップが拡大するとスパークプラグの放電電圧が上昇する。更に、繰り返し使用に伴うコイルブーツの劣化、硬化等により、絶縁性が低下する。これにより、場合によっては、絶縁碍子の表面への放電（フラッシュオーバー）が生じ、失火のおそれが生ずる。
【０００９】
一方、コイルブーツと碍子頭部との間の密着性が高すぎると、コイルブーツと碍子頭部との挿入・離脱力が大きくなりすぎるおそれがある。
特に、コイルブーツをスパークプラグに装着した状態においては、コイルブーツ内の空間における空気は、運転時において膨張し、停止時（冷却時）において収縮する。そして、コイルブーツをスパークプラグから取り外すときは、停止時（冷却時）であるため、コイルブーツ内の空間部は負圧となり、コイルブーツを抜くことが困難となるおそれがある。そして、無理に抜こうとすると、コイルブーツの損傷や、絶縁碍子の割れ、亀裂が発生するおそれがある。
このように、コイルブーツと碍子頭部との間の密着性が大きいと絶縁性を確保することが容易となる一方で、コイルブーツの損傷や、絶縁碍子の割れ、亀裂の発生のおそれが生ずることとなる。
【００１０】
【特許文献１】実開平５−５５４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、絶縁碍子の強度を確保しつつ小型化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグ及びこれを用いた点火装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、内燃機関に取付けるための取付ねじ部及び取付工具を係合させるための工具係合部を有する取付金具と、碍子頭部を上記取付金具の基端側に露出した状態で上記取付金具に挿嵌された絶縁碍子と、該絶縁碍子に設けた中心貫通孔に保持された中心電極と、上記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記碍子頭部の最小外径部における外径をＤ１、内径をＤ２、断面係数をＺとしたとき、
７．１ｍｍ≦Ｄ１≦８．８ｍｍ、
Ｄ２≧２．８ｍｍ、
Ｚ≧３３ｍｍ3
を満たしており、
上記最小外径部は、基端部を除く上記碍子頭部の中で外径が最小となる部分であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。
【００１３】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記スパークプラグは、上記碍子頭部の最小外径部における断面係数Ｚが、Ｚ≧３３ｍｍ3であるため、絶縁碍子の強度を確保することができる。特に、軸方向に直交する方向（曲げ方向）に働く外力に対する強度を確保することができる。
【００１４】
そして、碍子頭部の最小外径部における外径Ｄ１が、７．１ｍｍ≦Ｄ１≦８．８ｍｍであるため、絶縁碍子の強度を確保しつつ小型化を図ることができる。即ち、外径Ｄ１を８．８ｍｍ以下とすることにより、取付金具のねじ径等を充分に小さくすることができ、スパークプラグの小型化が可能となる。また、外径Ｄ１を７．１ｍｍ以上とすることにより、上記断面係数Ｚを確保することが可能となり、絶縁碍子の強度を確保することができる。
【００１５】
また、碍子頭部の最小外径部における内径Ｄ２が、Ｄ２≧２．８ｍｍであるため、絶縁碍子の中心貫通孔内に配設された中心電極、端子電極、抵抗体等の、絶縁碍子への固着強度を確保することができる。即ち、絶縁碍子の中心貫通孔内には、中心電極等がガラスシール等によって固着されているが、Ｄ２を２．８ｍｍ以上とすることにより、ガラスシールと絶縁碍子との接着面積を充分確保することができるため、中心電極等の固着強度を確保することができる。
【００１６】
以上のごとく、本発明によれば、絶縁碍子の強度を確保しつつ小型化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
【００１７】
第２の発明は、内燃機関のヘッド部に固定されたスパークプラグと、該スパークプラグの基端側において上記ヘッド部をカバーするヘッドカバーに固定されたイグニッションコイルとを有する点火装置であって、
上記イグニッションコイルは、上記スパークプラグの碍子頭部に嵌合した状態で配設されており、
上記スパークプラグは、上記第１の発明にかかる内燃機関用のスパークプラグであることを特徴とする点火装置にある（請求項８）。
【００１８】
上記点火装置においては、内燃機関の振動等に起因して、上記ヘッド部とヘッドカバーとが互いに振動することがある。即ち、両者の振動方向のずれや位相差が生ずることがある。この場合、ヘッド部に固定されたスパークプラグとヘッドカバーに固定されたイグニッションコイルとが互いに振動し、両者の固定部である碍子頭部に負荷がかかることがある。
【００１９】
このような点火装置に装着するスパークプラグとして、上述した碍子頭部の各種寸法を規定したスパークプラグを採用することにより、上記負荷に対する碍子頭部の強度を確保することができる。
また、上記スパークプラグの小型化が可能となるため、スパークプラグの周辺の水廻りや各種部品の配設スペースを確保することができ、内燃機関の高性能化を図ることができる。
【００２０】
以上のごとく、本発明によれば、絶縁碍子の強度を確保しつつスパークプラグの小型化を図ることができる点火装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
上記第１の発明（請求項１）において、上記内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における点火手段として用いることができる。
本明細書において、上記スパークプラグにおける、内燃機関の燃焼室に挿入する側を先端側とし、その反対側を基端側とする。
また、上記碍子頭部の基端部は、例えば碍子頭部の基端から４ｍｍまでの部分とすることができる。
【００２２】
また、断面係数Ｚと外径Ｄ１、内径Ｄ２との間には、
Ｚ＝（π／３２）×（Ｄ１4−Ｄ２4）／Ｄ１・・・式（１）
の関係がある。
なお、内径Ｄ２の上限値はＤ１とＺの値により、断面係数Ｚの上限値はＤ１とＤ２の値により、それぞれ上記式（１）に基づいて定まる。
【００２３】
また、上記工具係合部は、軸直交断面形状が略正六角形であり、該略正六角形の対向する２辺の間の対辺間距離Ｈ１は、１１．７ｍｍ≦Ｈ１≦１４ｍｍであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、スパークプラグの充分な小型化を図ることができる。
上記対辺間距離Ｈ１が１４ｍｍを超える場合には、スパークプラグの小型化が困難となるおそれがある。一方、上記対辺間距離Ｈ１が１１．７ｍｍ未満の場合には、碍子頭部の外径Ｄ１を小さくする必要が生じ、碍子頭部の断面係数Ｚを確保することが困難となり、結果として、碍子頭部の強度を確保することが困難となるおそれがある。
【００２４】
また、上記工具係合部は、軸直交断面形状として、同じ大きさの２個の略正六角形をその重心を軸に互いに３０°ずらして重ね合わせた形状を有し、上記略正六角形の対向する２辺の間の対辺間距離Ｈ２は、１１．７ｍｍ≦Ｈ２≦１４ｍｍとすることもできる（請求項３）。
この場合にも、スパークプラグの充分な小型化を図ることができる。
また、上記対辺間距離Ｈ２の臨界意義については、上記対辺間距離Ｈ１の臨界意義と同様である。
【００２５】
また、上記取付ねじ部は、ねじ径Ｍが、８ｍｍ≦Ｍ≦１２ｍｍであることが好ましい（請求項４）。
この場合にも、スパークプラグの充分な小型化を図ることができる。
上記ねじ径Ｍが１２ｍｍを超える場合には、スパークプラグの小型化が困難となるおそれがある。一方、ねじ径Ｍが８ｍｍ未満の場合には、碍子頭部の外径Ｄ１を小さくする必要が生じ、碍子頭部の断面係数Ｚを確保することが困難となり、結果として、碍子頭部の強度を確保することが困難となるおそれがある。
【００２６】
また、上記碍子頭部は、頭部長さＬが、２２ｍｍ≦Ｌ≦２８ｍｍであることが好ましい（請求項５）。
この場合には、軸方向に直交する方向の負荷に対する碍子頭部の強度を確保することができる。
上記頭部長さＬが２８ｍｍを超える場合には、軸直交方向の負荷に対する碍子頭部の強度を充分確保することが困難となるおそれがある。一方、頭部長さＬが２２ｍｍ未満の場合には、取付金具と中心電極との間の絶縁抵抗を充分に確保することが困難となるおそれがある。
なお、上記頭部長さＬは、絶縁碍子が取付金具から基端部方向に露出している部分（碍子頭部）の長さであり、取付金具の基端から絶縁碍子（碍子頭部）の基端までの長さである。
【００２７】
また、上記碍子頭部は、コルゲーションのない平滑な外周表面を有しており、上記基端部の表面を除く上記外周表面の面積を頭部碍子表面積としたとき、該頭部碍子表面積は、４００〜６００ｍｍ2であることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記碍子頭部にイグニッションコイルのコイルブーツ等を嵌合させる際に、適度な嵌合状態を形成することができる。即ち、碍子頭部とコイルブーツとの間の密着性を確保しつつ、両者の着脱を容易に行うことができる。
【００２８】
上記頭部碍子表面積が４００ｍｍ2未満の場合には、碍子頭部とコイルブーツとの間の接触面積が不充分となり、イグニッションコイルの電圧が碍子頭部の外周に沿って漏洩し、火花放電ギャップにおける放電が起こり難くなり、着火性が低下するおそれがある。一方、上記頭部碍子表面積が６００ｍｍ2を超える場合には、コイルブーツと碍子頭部との間の密着性が高くなりすぎ、コイルブーツと碍子頭部との挿入・離脱力が大きくなりすぎるおそれがある。そのため、コイルブーツの損傷や、絶縁碍子の割れ、亀裂を防ぐことが困難となるおそれがある。
【００２９】
また、上記碍子頭部は、外周表面にコルゲーションを有しており、上記基端部の表面と上記コルゲーションの頂部から０．１ｍｍ以上深い谷部の表面とを除く上記外周表面の面積を頭部碍子表面積としたとき、該頭部碍子表面積は、４００〜６００ｍｍ2であることが好ましい（請求項７）。
この場合にも、上記碍子頭部にイグニッションコイルのコイルブーツ等を嵌合させる際に、適度な嵌合状態を形成することができる。即ち、碍子頭部とコイルブーツとの間の密着性を確保しつつ、両者の着脱を容易に行うことができる。なお、上記頭部碍子表面積の算出にあたり、上記コルゲーションの頂部から０．１ｍｍ以上深い谷部の表面を除くのは、かかる部分はコイルブーツと接触し難い部分であるためである。
また、頭部碍子表面積の臨界意義については請求項６の発明と同様である。
また、上記コルゲーションを碍子頭部の外周表面に形成することにより、絶縁碍子の表面における沿面長さを大きくすることができ、絶縁碍子の絶縁性能を向上させることができる。
【００３０】
また、上記第２の発明（請求項８）において、上記イグニッションコイルとしては、例えばスティック形状のスティックコイル、或いは矩形コイル等を用いることができる。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる内燃機関用のスパークプラグ及びこれを用いた点火装置につき、図１〜図３を用いて説明する。
本例の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１に示すごとく、取付金具２と、碍子頭部３１を上記取付金具２の基端側に露出した状態で上記取付金具２に挿嵌された絶縁碍子３と、該絶縁碍子３に設けた中心貫通孔３２に保持された中心電極４と、上記中心電極４との間に火花放電ギャップ１４を形成する接地電極５とを備えている。
上記取付金具２は、内燃機関に取付けるための取付ねじ部２１及び取付工具を係合させるための工具係合部２２を有する。
【００３２】
上記碍子頭部３１の最小外径部における外径をＤ１、内径をＤ２、断面係数をＺとしたとき、
７．１ｍｍ≦Ｄ１≦８．８ｍｍ、
Ｄ２≧２．８ｍｍ、
Ｚ≧３３ｍｍ3
を満たしている。
【００３３】
そして、上記最小外径部は、基端部３１１を除く上記碍子頭部３１の中で外径が最小となる部分である。
また、上記碍子頭部３１の基端部３１１は、碍子頭部３１の基端から４ｍｍまでの部分とする。
なお、本例においては、上記基端部３１１を除く碍子頭部３１は、一定の外径を有するため、基端部３１１を除く碍子頭部３１の任意の部分で外径Ｄ１を測定することができる。
【００３４】
また、上記最小外径部を、基端部３１１を除く部分で選定することとしたのは、碍子頭部３１に対する曲げ方向の負荷が基端部３１１に集中することは少なく、曲げ方向の負荷に対して最も弱くなり易い部分である「最小外径部」としては不適切だからである。また、基端部３１１はテーパ状に形成されているため、この部分を含めて最小外径部を選定することとすると基端部３１１が最小外径部となりやすいため、基端部３１１を除くことが適切だからである。
また、上記内径Ｄ２は、上記最小外径部における中心貫通孔３２の孔径でもある。
【００３５】
また、図２に示すごとく、上記工具係合部２２は、軸直交断面形状が略正六角形であり、該略正六角形の対向する２辺の間の対辺間距離Ｈ１は、１１．７ｍｍ≦Ｈ１≦１４ｍｍである。
上記取付ねじ部２１は、ねじ径Ｍが、８ｍｍ≦Ｍ≦１２ｍｍである。
また、碍子頭部３１は、頭部長さＬが、２２ｍｍ≦Ｌ≦２８ｍｍである。
なお、上記頭部長さＬは、図１に示すごとく、絶縁碍子３が取付金具２から基端部方向に露出している部分（碍子頭部３１）の長さであり、取付金具２の基端から絶縁碍子３（碍子頭部３１）の基端までの長さである。
【００３６】
また、図１に示すごとく、絶縁碍子３の中心貫通孔３２内には、先端側に配される中心電極４と、基端側に配される端子電極１１と、両者の間に配される抵抗体１２が挿嵌されている。該抵抗体１２の両端には、該抵抗体１２を密閉固着するためのガラスシール１３が、絶縁碍子３と抵抗体１２に溶着されつつ絶縁碍子３の内面に溶着固定されている。これにより、抵抗体１２を、中心貫通孔３２の所定の位置に固定している。
【００３７】
上記抵抗体１２は、カーボン系の抵抗材料からなり、粉末状の抵抗材料を絶縁碍子３の中心貫通孔３２に加圧充填することにより、形成されている。
また、上記ガラスシール１３は、ガラスに銅粉（Ｃｕ）を混入させてなる銅ガラスからなる。
【００３８】
また、碍子頭部３１は、コルゲーションのない平滑な外周表面を有している。そして、基端部３１１の表面を除く碍子頭部３１の外周表面の面積を頭部碍子表面積としたとき、該頭部碍子表面積は、４００〜６００ｍｍ2である。絶縁碍子３が取付金具２から基端部方向に露出した部分の表面のうち基端部３１１の表面を除く部分が、上記頭部碍子表面積となる。
【００３９】
また、上記スパークプラグ１を用いた点火装置として、図３に示すごとく、内燃機関のヘッド部６１に固定されたスパークプラグ１と、該スパークプラグ１の基端側において上記ヘッド部６１をカバーするヘッドカバー６２に固定されたイグニッションコイル６３とを有する点火装置６がある。
上記イグニッションコイル６３は、上記スパークプラグ１の碍子頭部３１に嵌合した状態で配設されている。
【００４０】
上記イグニッションコイル６３は、スティック形状を有するいわゆるスティックコイルであり、その先端部に硬質ゴムからなるコイルブーツ６３１が形成されている。該コイルブーツ６３１が、スパークプラグ１の碍子頭部３１に嵌合している。そして、コイルブーツ６３１と碍子頭部３１との接触面積が上記頭部碍子表面積と略一致する。
【００４１】
上記ヘッド部６１及びヘッドカバー６２には、上記スパークプラグ１及びイグニッションコイル６を挿通させるプラグホール６１１、６２１が形成されている。また、プラグホール６１１の底部には、スパークプラグ１の取付金具２の取付ねじ部２１を螺合することができる、プラグ固定部６１２が形成されている。
また、プラグホール６１１の周囲には、ウォータージャケット６１３やバルブ６１４などが配設されている。
【００４２】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記スパークプラグ１は、上記碍子頭部３１の最小外径部における断面係数Ｚが、Ｚ≧３３ｍｍ3であるため、絶縁碍子３の強度を確保することができる。特に、軸方向に直交する方向（曲げ方向）に働く外力に対する強度を確保することができる。
【００４３】
そして、碍子頭部３１の最小外径部における外径Ｄ１が、７．１ｍｍ≦Ｄ１≦８．８ｍｍであるため、絶縁碍子３の強度を確保しつつ小型化を図ることができる。即ち、外径Ｄ１を８．８ｍｍ以下とすることにより、取付金具２のねじ径等を充分に小さくすることができ、スパークプラグ１の小型化が可能となる。また、外径Ｄ１を７．１ｍｍ以上とすることにより、上記断面係数Ｚを確保することが可能となり、絶縁碍子３の強度を確保することができる。
【００４４】
また、碍子頭部３１の最小外径部における内径Ｄ２が、Ｄ２≧２．８ｍｍであるため、絶縁碍子３の中心貫通孔３２内に配設された中心電極４、端子電極１１、抵抗体１２等の、絶縁碍子３への固着強度を確保することができる。即ち、Ｄ２を２．８ｍｍ以上とすることにより、ガラスシール１３と絶縁碍子３との接着面積を充分確保することができるため、中心電極４等の固着強度を確保することができる。
【００４５】
また、図２に示すごとく、上記工具係合部２２の対辺間距離Ｈ１が、１１．７ｍｍ≦Ｈ１≦１４ｍｍであるため、スパークプラグ１の充分な小型化を図ることができる。また、この場合、上記碍子頭部３１の断面係数Ｚを確保することも可能である。
また、上記取付ねじ部２１のねじ径Ｍが８ｍｍ≦Ｍ≦１２ｍｍであるため、スパークプラグ１の充分な小型化を図ることができる。また、この場合も、上記碍子頭部３１の断面係数Ｚを確保することも可能である。
【００４６】
また、上記碍子頭部３１は、頭部長さＬが２２ｍｍ≦Ｌ≦２８ｍｍであるため、軸直交方向の負荷に対する碍子頭部３１の強度を確保することができる。また、取付金具２と中心電極４との間の絶縁抵抗を充分に確保することもできる。
【００４７】
また、上記頭部碍子表面積が４００〜６００ｍｍ2であるため、碍子頭部３１にイグニッションコイル６３のコイルブーツ６３１を嵌合させる際に、適度な嵌合状態を形成することができる。即ち、碍子頭部３１とコイルブーツ６３１との間の密着性を確保しつつ、両者の着脱を容易に行うことができる。その結果、絶縁碍子３の絶縁性能を確保すると共に、絶縁碍子３或いはコイルブーツ６３１の損傷を防ぐことができる。
【００４８】
また、図３に示すごとく、本例の点火装置６においては、イグニッションコイル６３がスパークプラグ１の碍子頭部３１に嵌合した状態で配設されている。
そのため、上記点火装置６においては、内燃機関の振動等に起因して、上記ヘッド部６１とヘッドカバー６２とが互いに振動することがある。即ち、両者の振動方向のずれや位相差が生ずることがある。この場合、ヘッド部６１に固定されたスパークプラグ１とヘッドカバー６２に固定されたイグニッションコイル６３とが互いに振動し、両者の固定部である碍子頭部３１に負荷がかかることがある。
【００４９】
このような点火装置６に装着するスパークプラグとして、上述した碍子頭部３１の各種寸法を規定したスパークプラグ１を採用することにより、上記負荷に対する碍子頭部３１の強度を確保することができる。
また、上記スパークプラグ１の小型化が可能となるため、スパークプラグ１の周辺の水廻り（ウォータージャケット６１３等）や各種部品（バルブ６１４等）の配設スペースを確保することができ、内燃機関の高性能化を図ることができる。
【００５０】
以上のごとく、本例によれば、絶縁碍子の強度を確保しつつ小型化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグ及びこれを用いた点火装置を提供することができる。
【００５１】
（実施例２）
本例は、図４に示すごとく、取付金具２の工具係合部２２を、軸直交断面形状として、同じ大きさの２個の略正六角形をその重心を軸に互いに３０°ずらして重ね合わせた形状を有するものとした例である。
そして、上記略正六角形の対向する２辺の間の対辺間距離Ｈ２は、１１．７ｍｍ≦Ｈ２≦１４ｍｍとする。
その他は、実施例１と同様である。
【００５２】
この場合にも、実施例１の場合と同様に、スパークプラグ１の充分な小型化を図ることができる。また、上記碍子頭部３１の断面係数Ｚを確保することも可能である。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５３】
（実施例３）
本例は、図５、図６に示すごとく、碍子頭部３１にコルゲーションを設けた例である。
即ち、碍子頭部３１の外周面に、複数の谷部３１２を設ける。この場合、碍子頭部３１の最小外径部は、上記谷部３１２が形成された部分であり、図５に示すごとく、外径Ｄ１は、この谷部３１２における碍子頭部３１の外径となる。
【００５４】
また、図６に示すごとく、基端部３１１の表面とコルゲーションの頂部３１３から０．１ｍｍ以上深い谷部３１２の表面とを除く碍子頭部３１の外周表面の面積を頭部碍子表面積としたとき、該頭部碍子表面積は、４００〜６００ｍｍ2である。図６において、太線にて描いた表面が頭部碍子表面積の対象となる表面である。そして、この頭部碍子表面積が、コイルブーツ６３１と碍子頭部３１との接触面積と略一致する。
その他は、実施例１と同様である。
【００５５】
この場合には、上記谷部３１２の形成された部分の強度が碍子頭部３１の中では比較的小さくなる。そこで、この部分における外径Ｄ１、内径Ｄ２、及び断面係数Ｚを、７．１ｍｍ≦Ｄ１≦８．８ｍｍ、Ｄ２≧２．８ｍｍ、Ｚ≧３３ｍｍ3とすることにより、碍子頭部３１の強度を充分に確保することができる。
【００５６】
また、上記頭部碍子表面積が４００〜６００ｍｍ2であるため、碍子頭部３１にイグニッションコイル６３のコイルブーツ６３１を嵌合させる際に、適度な嵌合状態を形成することができる。即ち、碍子頭部３１とコイルブーツ６３１との間の密着性を確保しつつ、両者の着脱を容易に行うことができる。
また、コルゲーションを碍子頭部３１の外周表面に形成することにより、絶縁碍子３の表面における沿面長さを大きくすることができ、絶縁碍子３の絶縁性能を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５７】
（実験例１）
本例は、図７、図８に示すごとく、碍子頭部の最小外径部における外径Ｄ１、内径Ｄ２、及び断面係数Ｚによる、スパークプラグの耐振動性への影響を調べた例である。
外径Ｄ１、内径Ｄ２、及び断面係数Ｚ以外については、実施例３に示すスパークプラグ１及び点火装置６と同様の構成を有する試験体を用いた。
具体的には、碍子頭部３１の外径Ｄ１を７．０〜７．６ｍｍ、内径Ｄ２を２．５〜４．５ｍｍの間で変化させた各種スパークプラグにつき、それぞれ評価を行った。
【００５８】
試験方法としては、図７に示すごとく、スパークプラグ１及びイグニッションコイル６３をプラグホール６１１、６２１に装着したエンジンのヘッド部６１を、振動試験機７の加振部７１に固定し、加振部７１を水平方向に一定の条件で振動させる（矢印Ａ）。上記ヘッド部６１の上方にはヘッドカバー６２をねじにより取付けている。
【００５９】
振動条件としては、スパークプラグ装着部にかかる振動の最大加速度（最大Ｇ）が５０Ｇとなるような条件とした。これは、実際の高出力エンジン（２０００ｃｃ、４気筒）において、回転数８４００ｒｐｍにて運転した場合にスパークプラグ装着部にかかる振動の最大加速度（最大Ｇ）である２５Ｇの２倍に相当する。
また、図８に示すごとく、加振周波数を０〜３００Ｈｚの間で変化させた。即ち、１０分間で加振周波数を０Ｈｚから３００Ｈｚまで上げ、次の１０分間で３００Ｈｚから０Ｈｚまで下げる。これを１時間繰り返した。
【００６０】
この振動試験後、スパークプラグ１を取出し、絶縁碍子３の割れ（亀裂）の有無及び端子電極１１の固着強度を確認した。
絶縁碍子３の割れ（亀裂）の有無の結果を表１に、端子電極１１の固着強度を表２に、それぞれ示す。
【００６１】
なお、表１において、「○」は絶縁碍子３に割れ（亀裂）がなかったものを示し、「×」が割れ（亀裂）が生じたものを表す。
また、表２において、「○」は端子電極１１と絶縁碍子３との固着強度が試験前の初期強度に対して７０％以上あるものを示し、「×」が７０％未満に低下したものを示す。
さらに、表１には、碍子頭部３１の断面係数Ｚを併記した。この断面係数Ｚは、上述した式（１）に基づいて外径Ｄ１及び内径Ｄ２の値から算出される。
【００６２】
【表１】
2006100250.tif 000003
【００６３】
【表２】
2006100250.tif 000004
【００６４】
上記表１から分かるように、断面係数Ｚが３３ｍｍ3以上であれば、絶縁碍子３の割れは生じない。また、内径Ｄ２が４．０ｍｍ以下の場合、外径Ｄ１が７．２ｍｍ以上であれば、絶縁碍子３の割れは生じない。
上記表２から分かるように、内径Ｄ２が２．５ｍｍのとき、振動によって端子電極１１の固着強度が低下し、内径Ｄ２が３．０ｍｍ以上のとき、端子電極１１の固着強度は確保される。
【００６５】
（実験例２）
本例は、上記実験例１における、端子電極１１の固着強度の低下につき、碍子頭部３１の内径Ｄ２を２．５ｍｍ＜Ｄ２＜３．０ｍｍの間で細かく変化させ、詳細に調べた例である。
本例の試験体としては、碍子頭部３１の外径Ｄ１を７．６ｍｍに統一し、内径Ｄ２を、２．６ｍｍ、２．７ｍｍ、２．８ｍｍ、２．９ｍｍとしたものをそれぞれ用意した。
その他は、実験例１と同様である。
【００６６】
試験の結果、Ｄ２＝２．６ｍｍのもの、及びＤ２＝２．７ｍｍの試験体は、固着強度が低下して、初期強度の７０％未満となった。
これに対し、Ｄ２＝２．８ｍｍのもの、及びＤ２＝２．９ｍｍの試験体は、初期強度の７０％以上の固着強度が確保された。
この結果から、碍子頭部３１の内径Ｄ２は、２．８ｍｍ以上とする必要があることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１における、内燃機関用のスパークプラグの縦断面図。
【図２】実施例１における、内燃機関用のスパークプラグの基端部から見た平面図。
【図３】実施例１における、点火装置の断面説明図。
【図４】実施例２における、内燃機関用のスパークプラグの基端部から見た平面図。
【図５】実施例３における、内燃機関用のスパークプラグの碍子頭部付近の縦断面図。
【図６】実施例３における、頭部碍子表面積を示す碍子頭部の縦断面説明図。
【図７】実験例１における、振動試験の方法を示す説明図。
【図８】実験例１における、加振方法の説明図。
【符号の説明】
【００６８】
１  スパークプラグ
１１  端子電極
２  取付金具
２１  取付ねじ部
２２  工具係合部
３  絶縁碍子
３１  碍子頭部
３１１  基端部
３２  中心貫通孔
４  中心電極
５  接地電極
６  点火装置
６１  ヘッド部
６２  ヘッドカバー
６３  イグニッションコイル
７  振動試験機
【図１】
2006100250.tif 000005
【図２】
2006100250.tif 000006
【図３】
2006100250.tif 000007
【図４】
2006100250.tif 000008
【図５】
2006100250.tif 000009
【図６】
2006100250.tif 000010
【図７】
2006100250.tif 000011
【図８】
2006100250.tif 000012