(57)【要約】【課題】スパークプラグにおいて、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性を向上させる。【解決手段】スパークプラグにおいて、一方の片側断面で板パッキンと主体金具とが接触する長さＡ１と、一方の片側断面で板パッキンと絶縁体とが接触する長さＡ２と、を加算した長さＡと；他方の片側断面で板パッキンと主体金具とが接触する長さＢ１と、他方の片側断面で板パッキンと絶縁体とが接触する長さＢ２と、を加算した長さＢと；中孔部の内径Ｃから棚部の内径Ｄを減算した差分Ｍと、の関係は、２．８≦（Ａ＋Ｂ）／Ｍを満たす。【選択図】図２
2015201358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端側から先端側へと軸線に平行な軸線方向に延びた筒状を成し、前記先端側を向いた面を有する段部が、形成された絶縁体と、
前記絶縁体を内側に保持する筒状を成し、前記段部を支持する棚部と、前記棚部より前記後端側において前記棚部へと繋がる中孔部とが、形成された主体金具と、
前記段部と前記棚部との間に挟まれた板パッキンと、を備えるスパークプラグであって、
前記軸線を通る前記スパークプラグの断面において前記軸線で分断される２つの片側断面のうち一方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する長さＡ１（ｍｍ）と、前記一方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＡ２（ｍｍ）と、を加算した長さＡ（ｍｍ）と、
前記２つの片側断面のうち前記一方の片側端面とは異なる他方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する長さＢ１（ｍｍ）と、前記他方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＢ２（ｍｍ）と、を加算した長さＢ（ｍｍ）と、
前記中孔部の内径Ｃ（ｍｍ）から前記棚部の内径Ｄ（ｍｍ）を減算した差分Ｍ（ｍｍ）と、の関係は、
２．８≦（Ａ＋Ｂ）／Ｍを満たすことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記断面における前記主体金具の部分のうち前記板パッキンに接触する界面から０．２ｍｍの深さに位置する部分の平均ビッカース硬さＥは、２４０ＨＶ以上であり、
前記断面における前記板パッキンの平均ビッカース硬さＦは、１００ＨＶ以上、かつ、前記平均ビッカース硬さＥより小さい、スパークプラグ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスパークプラグであって、
前記棚部は、前記後端側を向いた内面を有し、
前記断面において前記内面の中点における前記板パッキンの厚みは、０．１５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下である、スパークプラグ。
【請求項４】
前記主体金具の外周には、呼び径Ｍ１４以下の雄ネジが形成されている、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記雄ネジの呼び径はＭ１０以下である、請求項４に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記中孔部は、前記軸線に沿った第１の内面を有し、
前記棚部は、
前記軸線に沿った第２の内面と、
前記第１の内面と前記第２の内面との間に位置し、前記後端側を向いた第３の内面と
を有し、
前記一方の片側断面における前記第３の内面の中点から引いた垂線ＰＬ１より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＡＯと、
前記一方の片側断面における前記垂線ＰＬ１より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＡＩと、
前記他方の片側断面における前記第３の内面の中点から引いた垂線ＰＬ２より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＢＯと、
前記他方の片側断面における前記垂線ＰＬ２より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＢＩと、の関係は、
１．１≦（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）を満たす、スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグとしては、中心電極を内側に保持する絶縁体と、絶縁体を内側に保持する主体金具とを備えるものが知られている。このようなスパークプラグでは、絶縁体と主体金具との間の気密を確保するために、絶縁体と主体金具との間に板パッキンが挟まれている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
スパークプラグの中心電極が過剰な温度（例えば、９５０℃以上）になる場合、火花放電を発生させる前に中心電極が熱源となって着火するプレイグニッション（過早着火）が起こる。スパークプラグでは、プレイグニッションを防止するために、燃焼によって受ける熱を周囲に発散する度合いである熱価（熱発散性）が調整されている。中心電極の熱を発散させる経路の１つとしては、中心電極を保持する絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路がある。主体金具の熱は、スパークプラグが取り付けられている内燃機関のシリンダヘッドへと発散する。
【０００４】
近年、内燃機関の出力向上と燃費向上とを両立させるために、燃焼室内の温度をより高く設定することが求められている。また、内燃機関の設計自由度を向上させる観点から、スパークプラグの小型化が求められている。これらの事情から、スパークプラグには、燃焼によって受ける熱が蓄積しやすい傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１２５３０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のスパークプラグでは、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じて熱を十分に発散させることについて、十分な検討がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本発明の一形態によれば、後端側から先端側へと軸線に平行な軸線方向に延びた筒状を成し、前記先端側を向いた面を有する段部が、形成された絶縁体と；前記絶縁体を内側に保持する筒状を成し、前記段部を支持する棚部と、前記棚部より前記後端側において前記棚部へと繋がる中孔部とが、形成された主体金具と；前記段部と前記棚部との間に挟まれた板パッキンと、を備えるスパークプラグが提供される。このスパークプラグにおいて、前記軸線を通る前記スパークプラグの断面において前記軸線で分断される２つの片側断面のうち一方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する長さＡ１（ｍｍ）と、前記一方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＡ２（ｍｍ）と、を加算した長さＡ（ｍｍ）と；前記２つの片側断面のうち前記一方の片側端面とは異なる他方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する長さＢ１（ｍｍ）と、前記他方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＢ２（ｍｍ）と、を加算した長さＢ（ｍｍ）と；前記中孔部の内径Ｃ（ｍｍ）から前記棚部の内径Ｄ（ｍｍ）を減算した差分Ｍ（ｍｍ）と、の関係は、２．８≦（Ａ＋Ｂ）／Ｍを満たす。この形態によれば、絶縁体と板パッキンとが接触する面積と、板パッキンと主体金具とが接触する面積とを十分に確保できるため、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性を向上させることができる。
【０００９】
（２）上記形態のスパークプラグにおいて、前記断面における前記主体金具の部分のうち前記板パッキンに接触する界面から０．２ｍｍの深さに位置する部分の平均ビッカース硬さＥは、２４０ＨＶ以上であり、前記断面における前記板パッキンの平均ビッカース硬さＦは、１００ＨＶ以上、かつ、前記平均ビッカース硬さＥより小さくてもよい。この形態によれば、板パッキンが潰れ過ぎることによって主体金具に対する絶縁体の位置が先端側へと過剰にずれることを防止しつつ、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性を向上させることができる。
【００１０】
（３）上記形態のスパークプラグにおいて、前記棚部は、前記後端側を向いた内面を有し、前記断面において前記内面の中点における前記板パッキンの厚みは、０．１５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下であってもよい。この形態によれば、板パッキンに十分な潰れ代を確保することによって絶縁体を主体金具に組み付ける精度を維持しつつ、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性をいっそう向上させることができる。
【００１１】
（４）上記形態のスパークプラグにおいて、前記主体金具の外周には、呼び径Ｍ１４以下の雄ネジが形成されていてもよい。この形態によれば、呼び径Ｍ１４以下の雄ネジが主体金具に形成されたスパークプラグにおいて、熱発散性を向上させることができる。
【００１２】
（５）上記形態のスパークプラグにおいて、前記雄ネジの呼び径はＭ１０以下であってもよい。この形態によれば、呼び径Ｍ１０以下の雄ネジが主体金具に形成されたスパークプラグにおいて、熱発散性を向上させることができる。
【００１３】
（６）上記形態のスパークプラグにおいて、前記中孔部は、前記軸線に沿った第１の内面を有し、前記棚部は、前記軸線に沿った第２の内面と；前記第１の内面と前記第２の内面との間に位置し、前記後端側を向いた第３の内面とを有し、前記一方の片側断面における前記第３の内面の中点から引いた垂線ＰＬ１より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＡＯと；前記一方の片側断面における前記垂線ＰＬ１より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＡＩと；前記他方の片側断面における前記第３の内面の中点から引いた垂線ＰＬ２より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＢＯと；前記他方の片側断面における前記垂線ＰＬ２より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＢＩと、の関係は、１．１≦（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）を満たしてもよい。この形態によれば、板パッキンが後端側より先端側に偏って絶縁体に接触するため、絶縁体から板パッキンを経て主体金具に至る経路を通じた熱発散性を効果的に向上させることができる。
【００１４】
本発明は、スパークプラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグの部材、および、スパークプラグの製造方法などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】スパークプラグの部分断面を示す説明図である。
【図２】段部および棚部を中心にスパークプラグを示す部分拡大図である。
【図３】板パッキンを中心に＋Ｙ軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。
【図４】板パッキンを中心に−Ｙ軸方向に位置する他方の片側断面を示す部分拡大図である。
【図５】板パッキンを中心に＋Ｙ軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。
【図６】板パッキンを中心に＋Ｙ軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。
【図７】板パッキンを中心に−Ｙ軸方向に位置する他方の片側断面を示す部分拡大図である。
【図８】値（Ａ＋Ｂ）／Ｍを評価した結果を示す表である。
【図９】値（Ａ＋Ｂ）／Ｍを評価した結果を示す表である。
【図１０】主体金具の平均ビッカース硬さＥと絶縁体の平均ビッカース硬さＦとを評価した結果を示す表である。
【図１１】主体金具の平均ビッカース硬さＥと絶縁体の平均ビッカース硬さＦとを評価した結果を示す表である。
【図１２】板パッキンの厚みＴＰを評価した結果を示す表である。
【図１３】値（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）を評価した結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．第１実施形態
Ａ−１．スパークプラグの構成
図１は、スパークプラグ１０の部分断面を示す説明図である。図１には、スパークプラグ１０の軸心である軸線ＣＬを境界として、軸線ＣＬより紙面左側にスパークプラグ１０の外観形状が図示され、軸線ＣＬより紙面右側にスパークプラグ１０の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、スパークプラグ１０における図１の紙面下側を「先端側」といい、図１の紙面上側を「後端側」という。
【００１７】
スパークプラグ１０は、中心電極１００と、絶縁体２００と、主体金具３００と、接地電極４００と、板パッキン５００とを備える。本実施形態では、スパークプラグ１０の軸線ＣＬは、中心電極１００、絶縁体２００および主体金具３００の各部材における軸心でもある。
【００１８】
スパークプラグ１０は、中心電極１００と接地電極４００との間に形成された間隙ＳＧを先端側に有する。スパークプラグ１０の間隙ＳＧは、火花ギャップとも呼ばれる。スパークプラグ１０は、間隙ＳＧが形成された先端側を燃焼室９２０の内壁９１０から突出させた状態で内燃機関９０に取り付け可能に構成されている。スパークプラグ１０を内燃機関９０に取り付けた状態で高電圧（例えば、１万〜３万ボルト）を中心電極１００に印加した場合、間隙ＳＧに火花放電が発生する。間隙ＳＧに発生した火花放電は、燃焼室９２０における混合気に対する着火を実現する。
【００１９】
図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。図１のＸＹＺ軸は、後述する他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。
【００２０】
図１のＸＹＺ軸のうち、Ｘ軸は、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸である。Ｘ軸に沿ったＸ軸方向のうち、＋Ｘ軸方向は、図１の紙面奥から紙面手前に向かう方向であり、−Ｘ軸方向は、＋Ｘ軸方向の逆方向である。
【００２１】
図１のＸＹＺ軸のうち、Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸に直交する軸である。Ｙ軸に沿ったＹ軸方向のうち、＋Ｙ軸方向は、図１の紙面右から紙面左に向かう方向であり、−Ｙ軸方向は、＋Ｙ軸方向の逆方向である。
【００２２】
図１のＸＹＺ軸のうち、Ｚ軸は、軸線ＣＬに沿った軸である。Ｚ軸に沿ったＺ軸方向（軸線方向）のうち、＋Ｚ軸方向は、スパークプラグ１０の後端側から先端側に向かう方向であり、−Ｚ軸方向は、＋Ｚ軸方向の逆方向である。
【００２３】
スパークプラグ１０の中心電極１００は、導電性を有する電極である。中心電極１００は、軸線ＣＬを中心に延びた棒状を成す。本実施形態では、中心電極１００の材質は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金（例えば、インコネル６００（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標））である。中心電極１００の外側面は、絶縁体２００によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極１００の先端側は、絶縁体２００の先端側から突出している。中心電極１００の後端側は、絶縁体２００の後端側へと電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極１００の後端側は、端子金具１９０を介して絶縁体２００の後端側へと電気的に接続されている。
【００２４】
スパークプラグ１０の接地電極４００は、導電性を有する電極である。接地電極４００は、主体金具３００から＋Ｚ軸方向に延びた後に軸線ＣＬに向けて屈曲した形状を成す。接地電極４００の後端側は、主体金具３００に接合されている。接地電極４００の先端側は、中心電極１００との間に間隙ＳＧを形成する。本実施形態では、電極母材４１０の材質は、中心電極１００と同様に、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金である。
【００２５】
スパークプラグ１０の絶縁体２００は、電気絶縁性を有する碍子である。絶縁体２００は、軸線ＣＬを中心に延びた筒状を成す。本実施形態では、絶縁体２００は、絶縁性セラミックス材料（例えば、アルミナ）を焼成することによって作製される。絶縁体２００は、軸線ＣＬを中心に延びた貫通孔である軸孔２９０を有する。絶縁体２００の軸孔２９０には、中心電極１００を絶縁体２００の先端側から突出させた状態で、中心電極１００が軸線ＣＬ上に保持されている。
【００２６】
絶縁体２００は、先胴部２１０と、段部２２０と、中胴部２３０とを有する。絶縁体２００の先胴部２１０は、後端側から先端側に向かうに従って外径が小さくなる筒状の部位である。先胴部２１０の先端側からは、中心電極１００が突出している。絶縁体２００の段部２２０は、先胴部２１０の後端側に位置し、先胴部２１０と中胴部２３０との間を繋ぐ部位である。段部２２０の外径は、先胴部２１０から中胴部２３０に向かうに従って大きくなる。絶縁体２００の中胴部２３０は、段部２２０の後端側に位置する筒状の部位である。中胴部２３０の外径は、先胴部２１０の外径より大きい。絶縁体２００の詳細構成については後述する。
【００２７】
スパークプラグ１０の主体金具３００は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、主体金具３００の材質は、約０．２５％の炭素を含有する炭素鋼である。他の実施形態では、主体金具３００の材質は、０．２５％より少ない炭素を含有する炭素鋼であってもよいし、０．２５％より多い炭素を含有する炭素鋼であってもよい。本実施形態では、主体金具３００の外周側の表面には、ニッケルめっきが施されている。他の実施形態では、主体金具３００外周側の表面には、亜鉛めっきが施されていてもよいし、めっきが施されていなくてもよい。
【００２８】
主体金具３００は、軸線ＣＬを中心に延びた筒状を成す。主体金具３００は、中心電極１００から電気的に絶縁された状態で絶縁体２００の外側にカシメによって固定されている。主体金具３００は、端面３１０と、ネジ部３２０と、先孔部３６０と、棚部３７０と、中孔部３８０とを有する。
【００２９】
主体金具３００の端面３１０は、先端側を向いた円環状の面である。端面３１０の中央からは、中心電極１００とともに絶縁体２００が先端側に向けて突出している。端面３１０には、接地電極４００が接合されている。
【００３０】
主体金具３００のネジ部３２０は、先孔部３６０、棚部３７０および中孔部３８０の外側に位置し、主体金具３００の外周に雄ネジが形成された部位である。本実施形態では、ネジ部３２０に形成された雄ネジの呼び径は、Ｍ１０である。他の実施形態では、ネジ部３２０に形成された雄ネジの呼び径は、Ｍ１０より小さくてもよいし（例えば、Ｍ８）、Ｍ１０より大きくてもよい（例えば、Ｍ１２、Ｍ１４）。
【００３１】
主体金具３００の先孔部３６０は、軸線ＣＬを中心に絶縁体２００の先胴部２１０との間に間隙を形成する孔を形成する。主体金具３００の棚部３７０は、先孔部３６０の後端側に位置し、先孔部３６０と中孔部３８０との間を繋ぐ部位である。棚部３７０は、先孔部３６０および中孔部３８０より内側へと環状に突出している。これによって、棚部３７０は、板パッキン５００を介して絶縁体２００の段部２２０を支持する。主体金具３００の中孔部３８０は、棚部３７０の後端側に位置し、絶縁体２００の中胴部２３０との間に間隙を形成する孔を形成する。主体金具３００の詳細構成については後述する。
【００３２】
スパークプラグ１０の板パッキン５００は、絶縁体２００の段部２２０と主体金具３００の棚部３７０との間に挟まれた部材である。板パッキン５００は、段部２２０と棚部３７０との間で押し潰された円環状を成す。本実施形態では、板パッキン５００の材質は、約０．１５％の炭素を含有する炭素鋼である。他の実施形態では、板パッキン５００の材質は、０．１５％より少ない炭素を含有する炭素鋼であってもよいし、０．１５％より多い炭素を含有する炭素鋼であってもよい。他の実施形態では、板パッキン５００の材質は、銅であってもよいし、ステンレス鋼であってもよい。
【００３３】
図２は、段部２２０および棚部３７０を中心にスパークプラグ１０を示す部分拡大図である。図２には、絶縁体２００の外観と、主体金具３００の断面と、板パッキン５００の断面とが図示されている。図２に示す主体金具３００および板パッキン５００の断面は、軸線ＣＬを通る仮想平面上に位置する。
【００３４】
絶縁体２００は、外面２１２と、外面２２２と、外面２３２とを有する。外面２１２は、先胴部２１０を構成する面である。外面２２２は、先端側を向いた面であり、段部２２０を構成する。外面２３２は、軸線ＣＬに沿った面であり、中胴部２３０を構成する。本実施形態では、外面２１２と外面２２２との間は滑らかに繋がっている。本実施形態では、外面２２２と外面２３２との間は滑らかに繋がっている。
【００３５】
主体金具３００は、内面３６２と、内面３７２と、内面３７４と、内面３７６と、内面３８２とを有する。内面３６２は、軸線ＣＬに沿った面であり、先孔部３６０を構成する。内面３７２，３７４，３７６は、棚部３７０を構成する面である。内面３７２は、先端側を向いた面であり、内面３６２の後端側に繋がる。内面３７４は、軸線ＣＬに沿った面であり、内面３７２の後端側に繋がる。内面３７６は、後端側を向いた面であり、内面３７４の後端側に繋がる。内面３８２は、軸線ＣＬに沿った面であり、中孔部３８０を構成する。内面３８２は第１の面であり、内面３７４は第２の面であり、内面３７６は第３の面である。
【００３６】
点Ｐ１ａは、軸線ＣＬで分断される２つの片側断面のうち＋Ｙ軸方向に位置する一方の片側断面における内面３７４の延長線と内面３７６の延長線との交点である。点Ｐ２ａは、＋Ｙ軸方向側の片側断面における内面３７６の延長線と内面３８２の延長線との交点である。点Ｐ１ｂは、軸線ＣＬで分断される２つの片側断面のうち−Ｙ軸方向に位置する他方の片側断面における内面３７４の延長線と内面３７６の延長線との交点である。点Ｐ２ｂは、−Ｙ軸方向側の片側断面における内面３７６の延長線と内面３８２の延長線との交点である。
【００３７】
主体金具３００における中孔部３８０の内径Ｃは、点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂとの間におけるＹ軸に沿った距離に等しい。主体金具３００における棚部３７０の内径Ｄは、点Ｐ１ａと点Ｐ２ｂとの間におけるＹ軸に沿った距離に等しい。絶縁体２００における中胴部２３０の外径Ｊは、中孔部３８０の内径Ｃより小さく、棚部３７０の内径Ｄより大きい。
【００３８】
板パッキン５００の先端側は、絶縁体２００において、段部２２０に形成されていてもよいし、先胴部２１０にまで形成されていてもよい。板パッキン５００の先端側は、主体金具３００において、棚部３７０の内面３７６に形成されていてもよいし、棚部３７０の内面３７４にまで形成されていてもよい。板パッキン５００の後端側は、絶縁体２００において、段部２２０に形成されていてもよいし、中胴部２３０にまで形成されていてもよい。板パッキン５００の後端側は、主体金具３００において中孔部３８０にまで形成されている。
【００３９】
図３は、板パッキン５００を中心に＋Ｙ軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。点Ｐ３ａは、主体金具３００が板パッキン５００と接触する先端側の端を示す。点Ｐ４ａは、主体金具３００が板パッキン５００と接触する後端側の端を示す。点Ｐ５ａは、絶縁体２００が板パッキン５００と接触する先端側の端を示す。点Ｐ６ａは、絶縁体２００が板パッキン５００と接触する後端側の端を示す。
【００４０】
長さＡ１は、図３の片側断面において主体金具３００と板パッキン５００とが接触する長さである。言い換えると、長さＡ１は、主体金具３００の表面に沿って点Ｐ３ａから点Ｐ１ａおよび点Ｐ２ａを経由して点Ｐ４ａに至るまでの長さである。
【００４１】
長さＡ２は、図３の片側断面において絶縁体２００と板パッキン５００とが接触する長さである。言い換えると、長さＡ２は、絶縁体２００の表面に沿って点Ｐ５ａから点Ｐ６ａに至るまでの長さである。
【００４２】
図４は、板パッキン５００を中心に−Ｙ軸方向に位置する他方の片側断面を示す部分拡大図である。点Ｐ３ｂは、主体金具３００が板パッキン５００と接触する先端側の端を示す。点Ｐ４ｂは、主体金具３００が板パッキン５００と接触する後端側の端を示す。点Ｐ５ｂは、絶縁体２００が板パッキン５００と接触する先端側の端を示す。点Ｐ６ｂは、絶縁体２００が板パッキン５００と接触する後端側の端を示す。
【００４３】
長さＢ１は、図４の片側断面において主体金具３００と板パッキン５００とが接触する長さである。言い換えると、長さＢ１は、主体金具３００の表面に沿って点Ｐ３ｂから点Ｐ１ｂおよび点Ｐ２ｂを経由して点Ｐ４ｂに至るまでの長さである。
【００４４】
長さＢ２は、図４の片側断面において絶縁体２００と板パッキン５００とが接触する長さである。言い換えると、長さＢ２は、絶縁体２００の表面に沿って点Ｐ５ｂから点Ｐ６ｂに至るまでの長さである。
【００４５】
絶縁体２００から板パッキン５００を経て主体金具３００に至る経路を通じた熱発散性を向上させる観点から、長さＡ１（ｍｍ）と長さＡ２（ｍｍ）とを加算した長さＡ（ｍｍ）と、長さＢ１（ｍｍ）と長さＢ２（ｍｍ）とを加算した長さＢ（ｍｍ）と、中孔部３８０の内径Ｃ（ｍｍ）から棚部３７０の内径Ｄ（ｍｍ）を減算して差分Ｍ（ｍｍ）とに関し、値（Ａ＋Ｂ）／Ｍは、２．８以上であることが好ましく、２．９以上であることがいっそう好ましい。値（Ａ＋Ｂ）／Ｍは、大きいほど熱発散性の向上に効果的であり、例えば、３．０であってもよいし、４．０であってもよいし、５．０であってもよい。すなわち、値（Ａ＋Ｂ）／Ｍは、２．８以上であれば、５．０以下であってもよい。値（Ａ＋Ｂ）／Ｍの評価値については後述する。
【００４６】
図５は、板パッキン５００を中心に＋Ｙ軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。点Ｍｆは、主体金具３００のビッカース硬さを測定するための測定点を示す。点Ｍｐは、板パッキン５００のビッカース硬さを測定するための測定点を示す。点Ｐ７ａは、板パッキン５００における先端側の界面５０２の中点である。点Ｐ８ａは、板パッキン５００における後端側の界面５０４の中点である。中心線ＣＰは、点Ｐ７ａから点Ｐ８ａへと板パッキン５００の中心を通る線である。
【００４７】
点Ｍｆは、主体金具３００の部分のうち板パッキン５００に接触する界面Ｐ４ａ−Ｐ２ａ−Ｐ１ａ−Ｐ３ａから０．２ｍｍの深さに位置する部分に対して、後端側から０．１ｍｍ間隔で設定した点である。本実施形態では、点Ｍｆは、−Ｙ軸方向に位置する他方の片側断面においても同様に設定される。主体金具３００の平均ビッカース硬さＥは、複数の点Ｍｆにおいて測定されたビッカース硬さを平均した値である。
【００４８】
点Ｍｐは、板パッキン５００の部分のうち中心線ＣＰ上で、点Ｐ８ａより０．２ｍｍ離れた部分から、０．１ｍｍ間隔で、点Ｐ７ａより０．２ｍｍの範囲内になる手前まで設定した点である。本実施形態では、点Ｍｐは、−Ｙ軸方向に位置する他方の片側断面においても同様に設定される。板パッキン５００の平均ビッカース硬さＦは、複数の点Ｍｐにおいて測定されたビッカース硬さを平均した値である。
【００４９】
主体金具３００および板パッキン５００の各ビッカース硬さは、日本工業規格ＪＩＳ−Ｚ−２２４４：２００９に準じて測定され、その測定条件は次のとおりである。
・試験分類：マイクロビッカース硬さ試験
・試験力：９８０．７ｍＮ（ミリニュートン）
・試験力の保持時間：１５秒
・圧子の接近速度：６０μｍ／ｓ（マイクロメートル毎秒）
【００５０】
板パッキン５００が潰れ過ぎることによって主体金具３００に対する絶縁体２００の位置が先端側へと過剰にずれることを防止する観点から、板パッキン５００の平均ビッカース硬さＦは、１００ＨＶ以上であることが好ましい。絶縁体２００から板パッキン５００を経て主体金具３００に至る経路を通じた熱発散性を向上させる観点から、主体金具３００の平均ビッカース硬さＥは、２４０ＨＶ以上であるとともに、板パッキン５００の平均ビッカース硬さＦは、主体金具３００の平均ビッカース硬さＥより小さいことが好ましい。平均ビッカース硬さＥ，Ｆについての評価値については後述する。
【００５１】
図６は、板パッキン５００を中心に＋Ｙ軸方向に位置する一方の片側断面を示す部分拡大図である。点Ｐ９ａは、＋Ｙ軸方向に位置する一方の片側断面における内面３７６の中点、すなわち、点Ｐ１ａと点Ｐ２ａとを繋ぐ線分の中点を示す。厚みＴＰａは、点Ｐ９ａにおける板パッキン５００の厚みである。
【００５２】
垂線ＰＬ１は、点Ｐ９ａを通るとともに内面３７６に対して直交する線である。長さＡＯは、垂線ＰＬ１より外周側で絶縁体２００と板パッキン５００とが接触する長さを示す。長さＡＩは、垂線ＰＬ１より内周側で絶縁体２００と板パッキン５００とが接触する長さを示す。
【００５３】
図７は、板パッキン５００を中心に−Ｙ軸方向に位置する他方の片側断面を示す部分拡大図である。点Ｐ９ｂは、−Ｙ軸方向に位置する他方の片側断面における内面３７６の中点、すなわち、点Ｐ１ｂと点Ｐ２ｂとを繋ぐ線分の中点を示す。厚みＴＰｂは、点Ｐ９ｂにおける板パッキン５００の厚みである。
【００５４】
垂線ＰＬ２は、点Ｐ９ｂを通るとともに内面３７６に対して直交する線である。長さＢＯは、垂線ＰＬ２より外周側で絶縁体２００と板パッキン５００とが接触する長さを示す。長さＢＩは、垂線ＰＬ２より内周側で絶縁体２００と板パッキン５００とが接触する長さを示す。
【００５５】
板パッキン５００に十分な潰れ代を確保することによって絶縁体２００を主体金具３００に組み付ける精度を維持する観点から、板パッキン５００の厚みＴＰは、０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。絶縁体２００から板パッキン５００を経て主体金具３００に至る経路を通じた熱発散性をいっそう向上させる観点から、板パッキン５００の厚みＴＰは、０．３０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２０ｍｍ以下であることがいっそう好ましい。本実施形態では、板パッキン５００の厚みＴＰは、厚みＴＰａと厚みＴＰｂとの平均値である。厚みＴＰの評価値については後述する。
【００５６】
絶縁体２００から板パッキン５００を経て主体金具３００に至る経路を通じた熱発散性を効果的に向上させる観点から、値（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）は、０．９以上であることが好ましく、１．１以上であることがいっそう好ましい。値（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）の評価値については後述する。
【００５７】
Ａ−２．評価試験
図８は、値（Ａ＋Ｂ）／Ｍを評価した結果を示す表である。図８の評価試験では、試験者は、ネジ部３２０の呼び径Ｍ１０，Ｍ１２，Ｍ１４ごとに、値（Ａ＋Ｂ）／Ｍが異なる複数のスパークプラグ１０を、試料Ａ１〜Ａ９として評価した。
【００５８】
試料Ａ１〜Ａ９に共通する仕様は次のとおりである。
・主体金具３００の材質：約０．２５％の炭素を含有する炭素鋼
・板パッキン５００の材質：約０．１５％の炭素を含有する炭素鋼
【００５９】
試料Ａ１〜Ａ３に共通する仕様は次のとおりである。
・ネジ部３２０の呼び径：Ｍ１０
・差分Ｍ（＝Ｃ−Ｄ）：１．３ｍｍ
・内径Ｃ：６．５ｍｍ
・内径Ｄ：５．２ｍｍ
・外径Ｊ：６．３ｍｍ
【００６０】
試料Ａ４〜Ａ６に共通する仕様は次のとおりである。
・ネジ部３２０の呼び径：Ｍ１２
・差分Ｍ（＝Ｃ−Ｄ）：１．３ｍｍ
・内径Ｃ：７．５ｍｍ
・内径Ｄ：６．２ｍｍ
・外径Ｊ：７．３ｍｍ
【００６１】
試料Ａ７〜Ａ９に共通する仕様は次のとおりである。
・ネジ部３２０の呼び径：Ｍ１４
・差分Ｍ（＝Ｃ−Ｄ）：１．６ｍｍ
・内径Ｃ：９．５ｍｍ
・内径Ｄ：７．９ｍｍ
・外径Ｊ：９．２ｍｍ
【００６２】
図８の評価試験では、試験者は、負荷試験用エンジンに試料を取り付けた後、負荷試験用エンジンをスロットル全開で６０００ｒｐｍに維持しつつ５分間運転し、その運転中に発生したノッキングの回数を測定した。その後、試験者は、負荷試験用エンジンから取り外した試料を軸線ＣＬ上で切断し、各部の寸法を測定した。
【００６３】
試験者は、次の評価基準に従って各試料の熱発散性を評価した。プレイグニッションに起因してノッキングが発生するため、スパークプラグ１０の熱発散性が優れているほど、ノッキングが少なくなる。
・◎（優）：ノッキングなし
・○（可）：１〜４回のノッキング
・△（劣）：５〜１０回のノッキング
・×（不可）：１１回以上のノッキング
【００６４】
図８の評価試験によれば、ネジ部３２０の呼び径がいずれの値であっても、スパークプラグ１０の熱発散性を向上させるためには、値（Ａ＋Ｂ）／Ｍは、２．８以上であることが好ましく、２．９以上であることがいっそう好ましい。
【００６５】
図９は、値（Ａ＋Ｂ）／Ｍを評価した結果を示す表である。図９の評価試験では、試験者は、板パッキン５００の材質ごとに、値（Ａ＋Ｂ）／Ｍが異なる複数のスパークプラグ１０を、試料Ａ１１〜Ａ１９として評価した。図９の評価試験は、図８の評価試験と同様である。図９の評価基準は、図８の評価基準と同様である。
【００６６】
試料Ａ１１〜Ａ１９に共通する仕様は次のとおりである。
・主体金具３００の材質：約０．２５％の炭素を含有する炭素鋼
・ネジ部３２０の呼び径：Ｍ１０
・差分Ｍ（＝Ｃ−Ｄ）：１．３ｍｍ
・内径Ｃ：６．５ｍｍ
・内径Ｄ：５．２ｍｍ
・外径Ｊ：６．３ｍｍ
【００６７】
試料Ａ１１〜Ａ１３に共通する仕様は次のとおりである。
・板パッキン５００の材質：約０．１０％の炭素を含有する炭素鋼
【００６８】
試料Ａ１４〜Ａ１６に共通する仕様は次のとおりである。
・板パッキン５００の材質：約０．２５％の炭素を含有する炭素鋼
【００６９】
試料Ａ１７〜Ａ１９に共通する仕様は次のとおりである。
・板パッキン５００の材質：約０．４５％の炭素を含有する炭素鋼
【００７０】
図９の評価試験によれば、板パッキン５００がいずれの材質であっても、スパークプラグ１０の熱発散性を向上させるためには、値（Ａ＋Ｂ）／Ｍは、２．８以上であることが好ましく、２．９以上であることがいっそう好ましい。
【００７１】
図１０および図１１は、主体金具３００の平均ビッカース硬さＥと絶縁体２００の平均ビッカース硬さＦとを評価した結果を示す表である。図１０および図１１の評価試験では、試験者は、平均ビッカース硬さＥ，Ｆが異なる複数のスパークプラグ１０を、試料Ｂ１〜Ｂ１６として評価した。試験者は、主体金具３００を塑性加工による変形量を調整することによって、主体金具３００の平均ビッカース硬さＥを変化させた。試験者は、板パッキン５００の材質（炭素含有量：０．１０〜０．４５％）を調整することによって、絶縁体２００の平均ビッカース硬さＦを変化させた。図１０および図１１の評価試験は、図８の評価試験と同様である。図１０および図１１の評価基準は、図８の評価基準と同様である。
【００７２】
試料Ｂ１〜Ｂ１６に共通する仕様は次のとおりである。
・主体金具３００の材質：約０．２５％の炭素を含有する炭素鋼
・板パッキン５００の材質：約０．１５％の炭素を含有する炭素鋼
・ネジ部３２０の呼び径：Ｍ１０
・差分Ｍ（＝Ｃ−Ｄ）：１．３ｍｍ
・内径Ｃ：６．５ｍｍ
・内径Ｄ：５．２ｍｍ
・外径Ｊ：６．３ｍｍ
【００７３】
図１０および図１１の評価試験によれば、主体金具３００の平均ビッカース硬さＥは、２４０ＨＶ以上であるとともに、板パッキン５００の平均ビッカース硬さＦは、主体金具３００の平均ビッカース硬さＥより小さいことが好ましい。
【００７４】
図１２は、板パッキン５００の厚みＴＰを評価した結果を示す表である。図１２の評価試験では、試験者は、板パッキン５００の厚みＴＰが異なる複数のスパークプラグ１０を、試料Ｃ１〜Ｃ５として評価した。試料Ｃ５は、試料Ｂ１１に相当する。
【００７５】
図１２の評価試験では、試験者は、負荷試験用エンジンに試料を取り付けた後、図８の評価試験より厳しい条件として、負荷試験用エンジンをスロットル全開で７０００ｒｐｍに維持しつつ５分間運転し、その運転中に発生したノッキングの回数を測定した。その後、試験者は、負荷試験用エンジンから取り外した試料を軸線ＣＬ上で切断し、各部の寸法を測定した。図１２の評価基準は、図８の評価基準と同様である。
【００７６】
図１２の評価試験によれば、板パッキン５００の厚みＴＰは、０．３０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２０ｍｍ以下であることがいっそう好ましい。
【００７７】
図１３は、値（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）を評価した結果を示す表である。図１３の評価試験では、値（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）が異なる複数のスパークプラグ１０を、試料Ｄ１〜Ｄ４として評価した。試料Ｄ２は、試料Ｂ１１に相当する。
【００７８】
図１３の評価試験では、試験者は、負荷試験用エンジンに試料を取り付けた後、図１２の評価試験よりさらに厳しい条件として、負荷試験用エンジンをスロットル全開で７５００ｒｐｍに維持しつつ３０分間運転し、その運転中に発生したノッキングの回数を測定した。その後、試験者は、負荷試験用エンジンから取り外した試料を軸線ＣＬ上で切断し、各部の寸法を測定した。図１３の評価基準は、図８の評価基準と同様である。
【００７９】
図１３の評価試験によれば、値（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）は、０．９以上であることが好ましく、１．１以上であることがいっそう好ましい。
【００８０】
Ａ−３．効果
以上説明した実施形態によれば、２．８≦（Ａ＋Ｂ）／Ｍを満たすため、絶縁体２００と板パッキン５００とが接触する面積と、板パッキン５００と主体金具３００とが接触する面積とを十分に確保できるため、絶縁体２００から板パッキン５００を経て主体金具３００に至る経路を通じた熱発散性を向上させることができる。
【００８１】
また、主体金具３００の平均ビッカース硬さＥは、２４０ＨＶ以上であり、板パッキン５００の平均ビッカース硬さＦは、１００ＨＶ以上、かつ、主体金具３００の平均ビッカース硬さＥより小さい。そのため、板パッキン５００が潰れ過ぎることによって主体金具３００に対する絶縁体２００の位置が先端側へと過剰にずれることを防止しつつ、絶縁体２００から板パッキン５００を経て主体金具３００に至る経路を通じた熱発散性を向上させることができる。
【００８２】
また、板パッキン５００の厚みＴＰは、０．１５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下であるため、板パッキン５００に十分な潰れ代を確保することによって絶縁体２００を主体金具３００に組み付ける精度を維持しつつ、絶縁体２００から板パッキン５００を経て主体金具３００に至る経路を通じた熱発散性をいっそう向上させることができる。
【００８３】
また、１．１≦（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）を満たすことによって、板パッキン５００が後端側より先端側に偏って絶縁体２００に接触するため、絶縁体２００から板パッキン５００を経て主体金具３００に至る経路を通じた熱発散性を効果的に向上させることができる。
【００８４】
Ｂ．他の実施形態
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１０…スパークプラグ
９０…内燃機関
１００…中心電極
１９０…端子金具
２００…絶縁体
２１０…先胴部
２１２…外面
２２０…段部
２２２…外面
２３０…中胴部
２３２…外面
２９０…軸孔
３００…主体金具
３１０…端面
３２０…ネジ部
３６０…先孔部
３６２…内面
３７０…棚部
３７２…内面
３７４…内面（第２の面）
３７６…内面（第３の面）
３８０…中孔部
３８２…内面（第１の面）
４００…接地電極
４１０…電極母材
５００…板パッキン
５０２…界面
５０４…界面
９１０…内壁
９２０…燃焼室
【図１】
2015201358.tif 000003
【図２】
2015201358.tif 000004
【図３】
2015201358.tif 000005
【図４】
2015201358.tif 000006
【図５】
2015201358.tif 000007
【図６】
2015201358.tif 000008
【図７】
2015201358.tif 000009
【図８】
2015201358.tif 000010
【図９】
2015201358.tif 000011
【図１０】
2015201358.tif 000012
【図１１】
2015201358.tif 000013
【図１２】
2015201358.tif 000014
【図１３】
2015201358.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月27日(2015.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端側から先端側へと軸線に平行な軸線方向に延びた筒状を成し、前記先端側を向いた面を有する段部が、形成された絶縁体と、
前記絶縁体を内側に保持する筒状を成し、前記段部を支持する棚部と、前記棚部より前記後端側において前記棚部へと繋がる中孔部とが、形成された主体金具と、
前記段部と前記棚部との間に挟まれた板パッキンと、を備えるスパークプラグであって、
前記軸線を通る前記スパークプラグの断面において前記軸線で分断される２つの片側断面のうち一方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する 長さＡ１（ｍｍ）と、前記一方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＡ２（ｍｍ）と、を加算した長さＡ（ｍｍ）と、
前記２つの片側断面のうち前記一方の片側端面とは異なる他方の片側断面で前記板パッキンと前記主体金具とが接触する長さＢ１（ｍｍ）と、前記他方の片側断面で前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＢ２（ｍｍ）と、を加算した長さＢ（ｍｍ）と、
前記中孔部の内径Ｃ（ｍｍ）から前記棚部の内径Ｄ（ｍｍ）を減算した差分Ｍ（ｍｍ）と、の関係は、
２．８≦（Ａ＋Ｂ）／Ｍを満たし、
前記棚部は、前記後端側を向いた内面を有し、
前記断面において前記内面の中点における前記板パッキンの厚みは、０．１５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記断面における前記主体金具の部分のうち前記板パッキンに接触する界面から０．２ｍｍの深さに位置する部分の平均ビッカース硬さＥは、２４０ＨＶ以上であり、
前記断面における前記板パッキンの平均ビッカース硬さＦは、１００ＨＶ以上、かつ、前記平均ビッカース硬さＥより小さい、スパークプラグ。
【請求項３】
前記主体金具の外周には、呼び径Ｍ１４以下の雄ネジが形成されている、請求項１または請求項２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記雄ネジの呼び径はＭ１０以下である、請求項３に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記中孔部は、前記軸線に沿った第１の内面を有し、
前記棚部は、
前記軸線に沿った第２の内面と、
前記第１の内面と前記第２の内面との間に位置し、前記後端側を向いた第３の内面と
を有し、
前記一方の片側断面における前記第３の内面の中点から引いた垂線ＰＬ１より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＡＯと、
前記一方の片側断面における前記垂線ＰＬ１より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＡＩと、
前記他方の片側断面における前記第３の内面の中点から引いた垂線ＰＬ２より外周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＢＯと、
前記他方の片側断面における前記垂線ＰＬ２より内周側で、前記板パッキンと前記絶縁体とが接触する長さＢＩと、の関係は、
１．１≦（ＡＩ＋ＢＩ）／（ＡＯ＋ＢＯ）を満たす、スパークプラグ。