(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し前記軸孔の先端側に前記中心電極が配置されるとともに、前記軸線方向の先端側に向けて外径が小さくなる縮外径部および前記縮外径部の先端側に設けられる部分である脚部を有する絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置され、前記軸線方向の先端側に向けて内径が小さくなる縮内径部を有する主体金具と、
前記絶縁体の前記縮外径部と前記主体金具の前記縮内径部との間に配置されるパッキンと、
を備えるスパークプラグであって、
前記パッキンと前記絶縁体との接触部分のうちの、最も先端側の位置を第１位置とし、
前記絶縁体の前記脚部の表面のうちの、前記絶縁体の先端からの前記軸線方向と平行な長さが１ｍｍである位置を第２位置とし、
前記第１位置と前記第２位置との間の前記軸線方向と平行な長さを第１長とし、
前記絶縁体の前記第１位置において前記絶縁体が固定され前記絶縁体の前記先端が自由端である状態で前記第２位置に前記軸線方向と垂直な荷重を印加する場合の前記第１位置での応力に対する、前記絶縁体の表面上の位置である表面位置での応力の比率を応力比率とし、
前記応力比率が０．８以上１．１５以下である前記表面位置の範囲のうち前記第１位置から先端側に向けて連続な範囲の前記軸線方向と平行な長さを第２長とした場合に、
前記第１長に対する前記第２長の比率が、０．７以上である、
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、
前記絶縁体の前記第２位置での外径が、３．５ｍｍ以下である、スパークプラグ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスパークプラグであって、
前記脚部は、前記脚部の先端側の部分を形成する、外径が一定である円筒部を有し、
前記円筒部の後端から前記絶縁体の先端までの前記軸線方向と平行な長さは、３．５ｍｍ以下である、スパークプラグ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記脚部の先端側の一部分は、前記主体金具の先端よりも先端側に配置されており、
前記軸線方向と垂直な方向に、前記脚部のうちの前記主体金具の先端よりも先端側に配置されている部分を投影したときの投影面積は、８．７ｍｍ２以下である、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具は、取付用のネジ部を有し、
前記ネジ部の呼び径は、Ｍ１０以下である、スパークプラグ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記脚部は、前記脚部の先端側の部分を形成する、外径が一定である円筒部を有し、
前記脚部の先端側の一部分は、前記主体金具の先端よりも先端側に配置されており、
前記円筒部の後端から前記絶縁体の先端までの前記軸線方向と平行な長さをＤｓ１とし、
前記第１位置での前記絶縁体の断面係数をＺ１とし、
前記円筒部の後端での前記絶縁体の断面係数をＺ２とし、
前記第１位置から前記絶縁体の先端までの前記軸線方向と平行な長さをＬ４とし、
前記脚部のうち前記主体金具の先端よりも先端側に位置する部分の前記軸線方向と平行な長さをＤｅとする場合に、
以下の関係式（１）、（２）、（３）が満たされる、スパークプラグ。
（１）Ｚ１／Ｚ２＞３．５
（２）Ｄｓ１＞２ｍｍ
（３）Ｄｓ１＜Ａｐ＊（Ｚ１／Ｚ２）Ｂｐ
ここで、
Ａｐ＝０．０７＋０．９８６＊Ｌ４−０．２６８＊Ｄｅ
Ｂｐ＝−０．８３２−０．０１４＊Ｌ４＋０．０９９＊Ｄｅ
Ｄｓ１とＬ４とＤｅの単位は、ｍｍ。
「＊」は乗算記号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、スパークプラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関に、スパークプラグが用いられている。スパークプラグとしては、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し軸孔の先端側に中心電極が配置される絶縁体と、絶縁体の外周に配置される主体金具と、絶縁体と主体金具との間に配置されるパッキンと、を有するスパークプラグが利用されている。絶縁体としては、例えば、先端側に向けて外径が縮径する段部と、段部の先端側において先端に向けて伸びる脚長部と、を有する絶縁体が用いられる。パッキンは、絶縁体の段部と主体金具との間に挟まれる。ここで、絶縁体の折損を抑制するために、絶縁体の段部と脚長部との間に湾曲面部を設け、そして、絶縁体の段部に加えて、湾曲面部の中間部よりも先端側の部位にも、パッキンを接触させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、内燃機関の設計自由度を向上するために、スパークプラグの小径化が望まれている。スパークプラグの小径化によって絶縁体が小径化されると、絶縁体が破壊し易くなる場合がある。【０００５】
本開示は、絶縁体の破壊の可能性を低減する新たな技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、例えば、以下の適用例を開示する。【０００７】
［適用例１］
軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し前記軸孔の先端側に前記中心電極が配置されるとともに、前記軸線方向の先端側に向けて外径が小さくなる縮外径部および前記縮外径部の先端側に設けられる部分である脚部を有する絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置され、前記軸線方向の先端側に向けて内径が小さくなる縮内径部を有する主体金具と、
前記絶縁体の前記縮外径部と前記主体金具の前記縮内径部との間に配置されるパッキンと、
を備えるスパークプラグであって、
前記パッキンと前記絶縁体との接触部分のうちの、最も先端側の位置を第１位置とし、
前記絶縁体の前記脚部の表面のうちの、前記絶縁体の先端からの前記軸線方向と平行な長さが１ｍｍである位置を第２位置とし、
前記第１位置と前記第２位置との間の前記軸線方向と平行な長さを第１長とし、
前記絶縁体の前記第１位置において前記絶縁体が固定され前記絶縁体の前記先端が自由端である状態で前記第２位置に前記軸線方向と垂直な荷重を印加する場合の前記第１位置での応力に対する、前記絶縁体の表面上の位置である表面位置での応力の比率を応力比率とし、
前記応力比率が０．８以上１．１５以下である前記表面位置の範囲のうち前記第１位置から先端側に向けて連続な範囲の前記軸線方向と平行な長さを第２長とした場合に、
前記第１長に対する前記第２長の比率が、０．７以上である、
スパークプラグ。【０００８】
この構成によれば、第１長に対する第２長の比率が０．７未満である場合と比べて、絶縁体の表面での応力のバラツキが抑制されるので、絶縁体の破壊の可能性を低減できる。【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記絶縁体の前記第２位置での外径が、３．５ｍｍ以下である、スパークプラグ。【００１０】
この構成によれば、絶縁体が振動によって破壊される可能性を低減できる。【００１１】
［適用例３］
適用例１または２に記載のスパークプラグであって、
前記脚部は、前記脚部の先端側の部分を形成する、外径が一定である円筒部を有し、
前記円筒部の後端から前記絶縁体の先端までの前記軸線方向と平行な長さは、３．５ｍｍ以下である、スパークプラグ。【００１２】
この構成によれば、絶縁体が円筒部の近傍で折れる可能性を低減できる。【００１３】
［適用例４］
適用例１から３のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記脚部の先端側の一部分は、前記主体金具の先端よりも先端側に配置されており、
前記軸線方向と垂直な方向に、前記脚部のうちの前記主体金具の先端よりも先端側に配置されている部分を投影したときの投影面積は、８．７ｍｍ２以下である、スパークプラグ。【００１４】
この構成によれば、脚部が折れる可能性を低減できる。【００１５】
［適用例５］
適用例１から４のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具は、取付用のネジ部を有し、
前記ネジ部の呼び径は、Ｍ１０以下である、スパークプラグ。【００１６】
この構成によれば、ネジ部の呼び径がＭ１０以下である細いスパークプラグを採用する場合に、絶縁体の破壊の可能性を低減できる。【００１７】
［適用例６］
適用例１から５のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記脚部は、前記脚部の先端側の部分を形成する、外径が一定である円筒部を有し、
前記脚部の先端側の一部分は、前記主体金具の先端よりも先端側に配置されており、
前記円筒部の後端から前記絶縁体の先端までの前記軸線方向と平行な長さをＤｓ１とし、
前記第１位置での前記絶縁体の断面係数をＺ１とし、
前記円筒部の後端での前記絶縁体の断面係数をＺ２とし、
前記第１位置から前記絶縁体の先端までの前記軸線方向と平行な長さをＬ４とし、
前記脚部のうち前記主体金具の先端よりも先端側に位置する部分の前記軸線方向と平行な長さをＤｅとする場合に、
以下の関係式（１）、（２）、（３）が満たされる、スパークプラグ。
（１）Ｚ１／Ｚ２＞３．５
（２）Ｄｓ１＞２ｍｍ
（３）Ｄｓ１＜Ａｐ＊（Ｚ１／Ｚ２）Ｂｐ
ここで、
Ａｐ＝０．０７＋０．９８６＊Ｌ４−０．２６８＊Ｄｅ
Ｂｐ＝−０．８３２−０．０１４＊Ｌ４＋０．０９９＊Ｄｅ
Ｄｓ１とＬ４とＤｅの単位は、ｍｍ。
「＊」は乗算記号。【００１８】
この構成によれば、耐汚損性と耐折損性とを向上できる。【００１９】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグや、そのスパークプラグを搭載する内燃機関、等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態のスパークプラグ１００の断面図である。
【図２】絶縁体１０の構成を示す説明図である。
【図３】曲げ試験と応力との説明図である。
【図４】応力Ｓｔｉの分布例を示すグラフである。
【図５】外長Ｄｅと投影面積Ｓｐとの説明図である。
【図６】絶縁体１０の構成を示す説明図である。
【図７】評価試験の結果を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ａ．実施形態：
図１は、実施形態のスパークプラグ１００の断面図である。図示されたラインＣＬは、スパークプラグ１００の中心軸を示している。図示された断面は、中心軸ＣＬを含む断面である。以下、中心軸ＣＬのことを「軸線ＣＬ」とも呼び、中心軸ＣＬと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、中心軸ＣＬを中心とする円の円周方向を「周方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬと平行な方向のうち、図１における下方向を先端方向Ｄｆと呼び、上方向を後端方向Ｄｆｒとも呼ぶ。先端方向Ｄｆは、後述する端子金具４０から電極２０、３０に向かう方向である。また、図１における先端方向Ｄｆ側をスパークプラグ１００の先端側と呼び、図１における後端方向Ｄｆｒ側をスパークプラグ１００の後端側と呼ぶ。
【００２２】
スパークプラグ１００は、絶縁体１０（以下「絶縁碍子１０」とも呼ぶ）と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、導電性の第１シール部６０と、抵抗体７０と、導電性の第２シール部８０と、先端側パッキン８と、タルク９と、第１後端側パッキン６と、第２後端側パッキン７と、を備えている。
【００２３】
絶縁体１０は、中心軸ＣＬに沿って延びて絶縁体１０を貫通する貫通孔１２（以下「軸孔１２」とも呼ぶ）を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、アルミナを焼成して形成されている（他の絶縁材料も採用可能）。絶縁体１０は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、脚部１３と、第１縮外径部１５と、先端側胴部１７と、鍔部１９と、第２縮外径部１１と、後端側胴部１８と、を有している。
【００２４】
鍔部１９は、絶縁体１０の最大外径部分である。鍔部１９よりも先端側の第１縮外径部１５の外径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。絶縁体１０の第１縮外径部１５の近傍（図１の例では、先端側胴部１７）には、後端側から先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１６が形成されている。鍔部１９よりも後端側の第２縮外径部１１の外径は、先端側から後端側に向かって、徐々に小さくなる。
【００２５】
絶縁体１０の貫通孔１２の先端側には、中心電極２０が挿入されている。中心電極２０は、中心軸ＣＬに沿って延びる棒状の部材である。中心電極２０は、電極母材２１と、電極母材２１の内部に埋設された芯材２２と、を有している。電極母材２１は、例えば、ニッケルを主成分として含む合金であるインコネル（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は、登録商標）を用いて形成されている。芯材２２は、電極母材２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、銅を含む合金）で形成されている。
【００２６】
また、中心電極２０の外観形状に着目すると、中心電極２０は、先端方向Ｄｆ側の端を形成する脚部２５と、脚部２５の後端側に設けられた鍔部２４と、鍔部２４の後端側に設けられた頭部２３と、を有している。頭部２３と鍔部２４とは、貫通孔１２内に配置されている。鍔部２４の先端方向Ｄｆ側の面は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、支持されている。脚部２５の先端側の部分は、絶縁体１０の先端側で、貫通孔１２の外に露出している。
【００２７】
絶縁体１０の貫通孔１２の後端側には、端子金具４０が挿入されている。端子金具４０は、導電材料（例えば、低炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。端子金具４０の表面には、防食のための金属層が形成され得る。例えば、Ｎｉ層がメッキで形成される。端子金具４０は、鍔部４２と、鍔部４２より後端側の部分を形成するキャップ装着部４１と、鍔部４２より先端側の部分を形成する脚部４３と、を有している。キャップ装着部４１は、絶縁体１０の後端側で、貫通孔１２の外に露出している。脚部４３は、絶縁体１０の貫通孔１２に挿入されている。
【００２８】
絶縁体１０の貫通孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０は、主成分であるガラス粒子（例えば、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のガラス）と、ガラス以外のセラミック粒子（例えば、ＴｉＯ２）と、導電性材料（例えば、Ｍｇ等の金属や炭素粒子）と、を含む組成物で形成されている。
【００２９】
貫通孔１２内において、抵抗体７０と中心電極２０との間は、第１シール部６０が配置されている。抵抗体７０と端子金具４０との間には、第２シール部８０が配置されている。この結果、中心電極２０と端子金具４０とは、抵抗体７０とシール部６０、８０とを介して、電気的に接続される。シール部６０、８０は、例えば、抵抗体７０と同様のガラス粒子と、金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）と、を含んでいる。シール部６０、８０を用いることによって、積層される部材２０、６０、７０、８０、４０間の接触抵抗が安定し、中心電極２０と端子金具４０との間の抵抗値を安定させることができる。
【００３０】
主体金具５０は、中心軸ＣＬに沿って延びて主体金具５０を貫通する貫通孔５９を有する略円筒状の部材である。主体金具５０は、低炭素鋼材を用いて形成されている（他の導電材料（例えば、金属材料）も採用可能である。）。主体金具５０の表面には、防食のための金属層が形成され得る。例えば、Ｎｉ層がメッキで形成される。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入されている。主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。主体金具５０の先端側では、絶縁体１０の先端（本実施形態では、脚部１３の先端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。主体金具５０の後端側では、絶縁体１０の後端（本実施形態では、後端側胴部１８の後端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。
【００３１】
主体金具５０は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、胴部５５と、座部５４と、変形部５８と、工具係合部５１と、加締部５３と、を有している。座部５４は、鍔状の部分である。座部５４の先端側には、胴部５５が設けられている。胴部５５の外径は、座部５４の外径よりも、小さい。胴部５５の外周面には、内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）の取付孔に螺合するためのネジ部５２が形成されている。ネジ部５２の呼び径は、１０ｍｍ（Ｍ１０）である。座部５４とネジ部５２との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット５が嵌め込まれている。
【００３２】
主体金具５０は、変形部５８よりも先端方向Ｄｆ側に配置された、縮内径部５６を有している。縮内径部５６の内径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。主体金具５０の縮内径部５６と、絶縁体１０の第１縮外径部１５と、の間には、先端側パッキン８が挟まれている。先端側パッキン８は、鉄製のＯリングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である。）。
【００３３】
座部５４の後端側には、座部５４よりも肉厚が薄い変形部５８が設けられている。変形部５８は、径方向の外側（中心軸ＣＬから離れる方向）に向かって中央部が突出するように、変形している。変形部５８の後端側には、工具係合部５１が設けられている。工具係合部５１の形状は、スパークプラグレンチが係合する形状（例えば、六角柱）である。工具係合部５１の後端側には、工具係合部５１よりも肉厚が薄い加締部５３が設けられている。加締部５３は、絶縁体１０の第２縮外径部１１よりも後端側に配置され、主体金具５０の後端（すなわち、後端方向Ｄｆｒ側の端）を形成する。加締部５３は、径方向の内側に向かって屈曲されている。
【００３４】
主体金具５０の後端側では、主体金具５０の内周面と、絶縁体１０の外周面と、の間に、環状の空間ＳＰが形成されている。本実施形態では、この空間ＳＰは、主体金具５０の加締部５３および工具係合部５１と、絶縁体１０の第２縮外径部１１および後端側胴部１８と、に囲まれた空間である。この空間ＳＰ内の後端側には、第１後端側パッキン６が配置されている。この空間ＳＰ内の先端側には、第２後端側パッキン７が配置されている。本実施形態では、これらの後端側パッキン６、７は、鉄製のＣリングである（他の材料も採用可能である。）。空間ＳＰ内における２つの後端側パッキン６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。
【００３５】
スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３が内側に折り曲がるように加締められる。そして、加締部５３が先端方向Ｄｆ側に押圧される。これにより、変形部５８が変形し、パッキン６、７とタルク９とを介して、絶縁体１０が、主体金具５０内で、先端側に向けて押圧される。先端側パッキン８は、第１縮外径部１５と縮内径部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。以上により、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁体１０との間を通って外に漏れることが、抑制される。また、主体金具５０が、絶縁体１０に、固定される。
【００３６】
接地電極３０は、主体金具５０の先端（すなわち、先端方向Ｄｆ側の端）に接合されている。本実施形態では、接地電極３０は、棒状の電極である。接地電極３０は、主体金具５０から先端方向Ｄｆに向かって延び、中心軸ＣＬに向かって曲がって、先端部３１に至る。先端部３１は、中心電極２０の先端面２０ｓ１（先端方向Ｄｆ側の表面２０ｓ１）との間でギャップｇを形成する。また、接地電極３０は、主体金具５０に、電気的に導通するように、接合されている（例えば、レーザ溶接）。接地電極３０は、接地電極３０の表面を形成する母材３５と、母材３５内に埋設された芯部３６と、を有している。母材３５は、例えば、インコネルを用いて形成されている。芯部３６は、母材３５よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅）を用いて形成されている。
【００３７】
図２は、絶縁体１０の構成を示すパラメータＤｄｂ、Ｄｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２、Ｌ１、Ｌ３、ｄ１の説明図である。図中には、主体金具５０と絶縁体１０との部分断面図が示されている。具体的には、図中には、中心軸ＣＬを含む断面のうちの、先端側パッキン８と接触する部分から先端方向Ｄｆ側の、中心軸ＣＬから見て片側の部分が、示されている。
【００３８】
図中には、脚部１３の構成の一例が示されている。図示された脚部１３は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、先円筒部１３ｆｃと、テーパ部１３ｔと、後円筒部１３ｂｃと、を有している。先円筒部１３ｆｃは、脚部１３のうちの先端方向Ｄｆ側の部分であり、外径が一定な略円筒状の部分である。なお、先円筒部１３ｆｃの先端の角は面取りされている。後円筒部１３ｂｃは、脚部１３のうちの後端方向Ｄｆｒ側の部分であり、外径が一定な略円筒状の部分である。後円筒部１３ｂｃの外径は、先円筒部１３ｆｃの外径よりも、大きい。テーパ部１３ｔは、先円筒部１３ｆｃと後円筒部１３ｂｃとの間の部分であり、外径が、先端方向Ｄｆに向かって徐々に小さくなる部分である。なお、先円筒部１３ｆｃは、省略され得る。この場合、テーパ部１３ｔの先端が、脚部１３の先端を形成する。また、後円筒部１３ｂｃは、省略され得る。この場合、テーパ部１３ｔの後端が、脚部１３の後端を形成する。
【００３９】
図中には、第１位置Ｐａと、第２位置Ｐｂと、第１長Ｌ１と、端部径Ｄｄｂと、根元径Ｄｄａと、端部長Ｄｓ１と、根元長Ｄｓ２と、が示されている。第１位置Ｐａは、絶縁体１０と先端側パッキン８との接触部分のうちの、最も先端側の位置である。すなわち、第１位置Ｐａは、絶縁体１０の表面のうち他の部材によって固定（すなわち、支持）される部分のうちの最も先端方向Ｄｆ側の位置である。第１位置Ｐａは、脚部１３の表面上の位置である。ただし、第１位置Ｐａは、第１縮外径部１５の表面上の位置であってもよい。
【００４０】
第２位置Ｐｂは、絶縁体１０の脚部１３の表面のうちの絶縁体１０の先端１０ｅ１からの中心軸ＣＬと平行な長さが、所定長Ｄｐｂである位置である。以下、所定長Ｄｐｂとして、１ｍｍを採用する。後述する曲げ試験では、この第２位置Ｐｂに、中心軸ＣＬと垂直に中心軸ＣＬに向かう方向の力が印加される。
【００４１】
第１長Ｌ１は、第１位置Ｐａと第２位置Ｐｂとの間の中心軸ＣＬと平行な長さである。第３長Ｌ３は、絶縁体１０の第１縮外径部１５の後端Ｐ２２と、絶縁体１０の先端１０ｅ１と、の間の中心軸ＣＬと平行な長さである。以下、第３長Ｌ３を「脚長Ｌ３」とも呼ぶ。内径ｄ１は、貫通孔１２の径である。本実施形態では、内径ｄ１は、第１位置Ｐａから第２位置Ｐｂまでの範囲の全体に亘って、同じである。
【００４２】
端部径Ｄｄｂは、第２位置Ｐｂでの絶縁体１０の外径である。根元径Ｄｄａは、第１位置Ｐａでの絶縁体１０の外径である。
【００４３】
端部長Ｄｓ１は、脚部１３の先端１０ｅ１と、脚部１３の先円筒部１３ｆｃの後端Ｐ１２と、の間の中心軸ＣＬと平行な長さである。
【００４４】
根元長Ｄｓ２は、絶縁体１０の第１縮外径部１５の後端Ｐ２２と、脚部１３の後円筒部１３ｂｃの先端Ｐ２１と、の間の中心軸ＣＬと平行な長さである。この根元長Ｄｓ２は、第１縮外径部１５の長さと後円筒部１３ｂｃの長さとの合計値である。
【００４５】
図３は、絶縁体１０の脚部１３の表面での応力を説明する説明図である。図中には、主体金具５０および先端側パッキン８の中心軸ＣＬを含む断面と、絶縁体１０および中心電極２０の外観と、が示されている。スパークプラグ１００は、図示しない内燃機関の取付孔に装着される。この状態では、絶縁体１０は、第１位置Ｐａで固定されており、絶縁体１０の先端１０ｅ１は、自由端である。また、絶縁体１０の第１位置Ｐａよりも先端方向Ｄｆ側の部分（ここでは、脚部１３）は、内燃機関の燃焼室に曝される。内燃機関の燃焼室内で混合気が燃焼する場合、脚部１３には、種々の力が印加され得る。例えば、第２位置Ｐｂの近傍に、径方向の中心軸ＣＬに向かう力Ｗが、印加され得る。この力Ｗの方向は、中心軸ＣＬと垂直、かつ、中心軸ＣＬに向かう方向である。
【００４６】
このような力Ｗが第２位置Ｐｂに印加されると、脚部１３の表面には、応力が生じる。ここで、図３（Ａ）に示す注目位置Ｐｉにおける応力について、説明する。注目位置Ｐｉは、脚部１３の表面上の第１位置Ｐａから第２位置Ｐｂまでの範囲内の位置である。図中の注目長Ｌｉは、第２位置Ｐｂと注目位置Ｐｉとの間の中心軸ＣＬと平行な長さである。図３（Ｂ）は、注目位置Ｐｉにおける脚部１３の中心軸ＣＬと垂直な断面を示している。内径ｄ１は、注目位置Ｐｉにおける脚部１３の内径（すなわち、貫通孔１２の径）を示し、外径ｄ２は、注目位置Ｐｉにおける脚部１３の外径を示している。
【００４７】
注目位置Ｐｉにおける応力Ｓｔｉは、以下に示す計算式（１Ａ）〜（１Ｃ）に従って、算出可能である。これらの計算式（１Ａ）〜（１Ｃ）は、片持ち梁の応力の計算式であり、図３（Ｂ）の断面形状の固定端が、固定端から注目長Ｌｉだけ離れた位置に印加される力Ｗを、受ける場合の応力の計算式である。絶縁体１０が第１位置Ｐａにおいて固定された状態で力Ｗが第２位置Ｐｂに印加される場合、絶縁体１０の変形は、十分に小さい。従って、注目位置Ｐｉにおける応力Ｓｔｉは、絶縁体１０が注目位置Ｐｉにおいて固定されている場合の計算式（１Ａ）〜（１Ｃ）によって、近似的に算出可能である。
Ｓｔｉ  ＝  Ｍ／Ｚ                                        （１Ａ）
Ｍ      ＝  Ｗｆ＊Ｌｉ                                    （１Ｂ）
Ｚ      ＝  （π＊（ｄ２４  −  ｄ１４））／（３２＊ｄ２）  （１Ｃ）
記号「＊」は、乗算記号である（以下、同様）。また、各パラメータの意味は、以下の通りである。
Ｓｔｉ：応力Ｓｔｉ、  Ｍ：モーメント、  Ｚ：断面係数、
Ｗｆ：力Ｗの強さ、  Ｌｉ：注目長Ｌｉ、  π：円周率、
ｄ１：内径ｄ１、  ｄ２：外径ｄ２
【００４８】
図４は、応力Ｓｔｉの分布例を示すグラフである。横軸は、注目位置Ｐｉを示し、縦軸は、応力Ｓｔｉを示している。注目位置Ｐｉの範囲は、第１位置Ｐａから第２位置Ｐｂまでの範囲である。図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、それぞれ、互いに構成（寸法と形状との少なくとも一方）が異なる絶縁体１０から得られる応力Ｓｔｉ分布の例を示している。図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、先円筒部１３ｆｃ（図２）と後円筒部１３ｂｃとが省略された場合の分布例を示している。図４（Ｃ）〜図４（Ｅ）は、絶縁体１０が先円筒部１３ｆｃと後円筒部１３ｂｃとを有する場合の分布例を示している（図示省略）。
【００４９】
図中の基準応力Ｓｔａは、第１位置Ｐａにおける応力Ｓｔｉを示している。下限応力Ｓｔ１と上限応力Ｓｔ２とは、基準応力Ｓｔａを含む範囲の下限と上限とを表している。以下、下限応力Ｓｔ１以上、かつ、上限応力Ｓｔ２以下の応力Ｓｔｉの範囲Ｒｓを、許容範囲Ｒｓと呼ぶ。ここでは、下限応力Ｓｔ１は、基準応力Ｓｔａの０．８倍であり、上限応力Ｓｔ２は、基準応力Ｓｔａの１．１５倍である。応力Ｓｔｉが許容範囲Ｒｓ内にあることは、基準応力Ｓｔａに対する応力Ｓｔｉの比率「Ｓｔｉ／Ｓｔａ」が、０．８以上、かつ、１．１５以下であることを、示している。
【００５０】
図中には、応力Ｓｔｉが許容範囲Ｒｓ内にある注目位置Ｐｉの連続な範囲Ｒｐｉが示されている（以下、「安定範囲Ｒｐｉ」と呼ぶ）。この安定範囲Ｒｐｉは、第１位置Ｐａから先端方向Ｄｆ側に向けて拡がる最も広い範囲である。図中の先端位置Ｐｘは、この安定範囲Ｒｐｉの先端位置を示している。第２長Ｌ２は、この安定範囲Ｒｐｉの中心軸ＣＬと平行な長さである。
【００５１】
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）に示すように、応力Ｓｔｉの分布は、絶縁体１０の構成（例えば、寸法）に応じて、種々に変化し得る。図４（Ａ）の例では、図４（Ｂ）の例と比べて、応力Ｓｔｉが、第１位置Ｐａの近傍の狭い範囲Ｒｐｉに集中している。このように応力Ｓｔｉが狭い範囲に集中する場合、その範囲内において、絶縁体１０が破壊され易い場合がある。従って、安定範囲Ｒｐｉが広くなるように絶縁体１０を構成することによって、絶縁体１０の破壊を抑制できると推定される。なお、安定範囲Ｒｐｉの広さを表す指標としては、第１長Ｌ１に対する第２長Ｌ２の比率を用いることができる。絶縁体１０の破壊を抑制するという観点からは、この比率（Ｌ２／Ｌ１）が広いことが好ましい。なお、第２長Ｌ２は、上述の計算式（１Ａ）〜（１Ｃ）に基づいて算出される応力比率Ｓｔｉ／Ｓｔａを用いて、算出可能である。
【００５２】
Ｂ．第１評価試験：
スパークプラグ１００のサンプルを用いた第１評価試験について説明する。第１評価試験としては、絶縁体１０の「曲げ試験」と「振動試験」とが行われた。以下の表１は、サンプルの構成と、評価結果と、を示している。
【００５３】
【表１】
0005820086.tif 000002
【００５４】
表１は、サンプルの番号と、絶縁体１０の構成を示すパラメータＤｄｂ、Ｄｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２、Ｌ２／Ｌ１と、曲げ試験の結果と、振動試験の結果と、を示している。第１評価試験では、絶縁体１０の構成が互いに異なるＡ−１番からＡ−２７番までの２７種類のサンプルが、評価されている。
【００５５】
第１評価試験で評価された２７種類のサンプルの間で共通な寸法は、以下の通りである。
第１縮外径部１５の長さ（中心軸ＣＬと平行な長さ）  ：０．３ｍｍ
貫通孔１２の径ｄ１                                ：１．７６ｍｍ
脚長Ｌ３                                          ：１４ｍｍ
【００５６】
なお、表１において「端部長Ｄｓ１＝ゼロ」は、先円筒部１３ｆｃが省略されたことを示している。同様に、「根元長Ｄｓ２＝ゼロ」は、後円筒部１３ｂｃが省略されたことを示している。上述したように、根元長Ｄｓ２は、第１縮外径部１５の長さと後円筒部１３ｂｃの長さとの合計値であり、第１縮外径部１５の長さはゼロではない（０．３ｍｍ）。しかし、表１では、後円筒部１３ｂｃが省略されたことをわかり易くするために、後円筒部１３ｂｃが省略された場合の根元長Ｄｓ２を、ゼロで示した。
【００５７】
まず、曲げ試験について、説明する。曲げ試験では、まず、スパークプラグ１００が、主体金具５０のネジ部５２に適合する取付孔を有する図示しない試験台に、装着される。この状態では、絶縁体１０は、第１位置Ｐａで固定されており、絶縁体１０の先端１０ｅ１は、自由端である。この状態で、図３（Ａ）に示すように、力Ｗが、第２位置Ｐｂに印加される。力Ｗの方向は、径方向の中心軸ＣＬに向かう方向である。すなわち、力Ｗの方向は、中心軸ＣＬと垂直、かつ、中心軸ＣＬに向かう方向である。そして、絶縁体１０が破壊されるまで、力Ｗが強くされる。このような曲げ試験を、Ａ−１番からＡ−２７番の各種類毎に、構成が同じ１０個のサンプルを用いて行った。
【００５８】
表１の「破壊荷重」は、絶縁体１０が破壊された時点での力Ｗの強さの平均値（１０個のサンプルの平均値）である（単位は「ニュートン」）。表１の「破壊箇所」は、絶縁体１０の破壊箇所であり、「根元Ｂａ」は、第１位置Ｐａの近傍を示し、「先端Ｂｂ」は、第２位置Ｐｂの近傍を示している。破壊箇所は、構成が同じ１０個のサンプルの間では、同じであった。曲げ試験の評価は、Ａ−５番のサンプルを基準に、２段階で行われた。具体的には、第１評価Ａは、「破壊荷重がＡ−５番のサンプルと比べて大きい」、かつ、「破壊箇所が根元Ｂａである」ことを示している。第２評価Ｂは、「破壊荷重がＡ−５番のサンプルと比べて小さい」と、「破壊箇所が先端Ｂｂである」と、の少なくとも一方が満たされることを示している。
【００５９】
なお、破壊箇所が先端Ｂｂであることは、絶縁体１０の根元部分（すなわち、第１位置Ｐａの近傍）が破壊されずに耐えているにも拘わらずに先端部分（すなわち、第２位置Ｐｂの近傍）が破壊されること、すなわち、絶縁体１０の先端部分の強度が局所的に低いこと、を意味している。従って、破壊箇所が根元Ｂａである場合の評価結果が、破壊箇所が先端Ｂｂである場合の評価結果よりも、良いこととした。
【００６０】
次に、振動試験について説明する。第１評価試験の振動試験では、スパークプラグ１００のサンプルを振動試験用の治具に装着し、以下の条件に従ってサンプルを中心軸ＣＬと垂直な方向に振動させた。
振幅：５ｍｍ、      周波数：５０Ｈｚ、      振動時間：１ｍｉｎ
このような振動試験を、Ａ−１番からＡ−２７番の各種類毎に、構成が同じ１０個のサンプルを用いて行った。このような振動試験によって、絶縁体１０が第１位置Ｐａの近傍で割れる場合がある。割れたサンプル数に基づいて、振動試験の評価を行った。具体的には、第１評価Ａは、割れたサンプル数がゼロであることを示している。第２評価Ｂは、割れたサンプル数が１以上５以下であることを示している。第３評価Ｃは、割れたサンプル数が６以上１０以下であることを示している。なお、振動試験の上記の条件は、複数種類のサンプルの間で評価結果に差をつけるために、従来のスパークプラグの絶縁体が振動試験によって割れ得るように、厳しい条件に設定されている。
【００６１】
表１に示すように、比率（Ｌ２／Ｌ１）が０．７０以上である１２種類のサンプル（Ａ−２番、Ａ−７番、Ａ−８番、Ａ−１２番からＡ−１５番、Ａ−１８番、Ａ−２０番、Ａ−２１番、Ａ−２５番、Ａ−２６番）では、曲げ試験と振動試験との両方が、第１評価Ａであった。このように、０．７０以上の比率（Ｌ２／Ｌ１）を採用することにより、絶縁体１０の破壊を抑制することできる。なお、安定範囲Ｒｐｉが広いほど、絶縁体１０の破壊を抑制できると推定できる。従って、比率（Ｌ２／Ｌ１）としては、理論上の最大値である１．０よりも小さい種々の値を採用可能であると、推定できる。また、良好な評価が得られた１２種類のサンプルの比率（Ｌ２／Ｌ１）は、０．７０、０．７１、０．７２、０．７５、０．７８、０．７９、０．８０、０．８１、０．８３、０．８６である。これらの値のうちの任意の値を、比率（Ｌ２／Ｌ１）の好ましい範囲（下限以上、かつ、上限以下の範囲）の下限として採用可能である。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、比率（Ｌ２／Ｌ１）の好ましい範囲の上限として採用可能である。
【００６２】
パラメータＤｄｂ、Ｄｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２については、表１に示すように、種々の値で良好な評価が得られた。良好な評価が得られた１２種類のサンプルの各パラメータＤｄｂ、Ｄｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２は、以下の通りである。
端部径Ｄｄｂ：２．９、３．０、３．２、３．４（ｍｍ）
根元径Ｄｄａ：４．９、５．２（ｍｍ）
端部長Ｄｓ１：０、１、２、３（ｍｍ）
根元長Ｄｓ２：０、１、２、３（ｍｍ）
端部径Ｄｄｂの好ましい範囲（下限以上、かつ、上限以下の範囲）の下限としては、端部径Ｄｄｂのこれらの値のうちの任意の値を採用可能であり、上限としては、端部径Ｄｄｂのこれらの値のうちの下限以上の任意の値を採用可能である。他のパラメータＤｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２についても、同様に、良好な評価が得られた１２種類のサンプルの上記の値のうちの任意の値を下限として採用可能である。また、上記の値のうちの下限以上の任意の値を上限として採用可能である。
【００６３】
なお、端部径Ｄｄｂの下限としては、上記の値に限らず、中心電極２０のうちの、絶縁体１０の第２位置Ｐｂの内周側に配置される部分（本実施形態では、中心電極２０の脚部２５）の外径よりも大きい種々の値を採用可能である。典型的なスパークプラグでは、中心電極２０の上記の外径としては、１ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲内の値が採用される。従って、端部径Ｄｄｂの下限としては、１ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲内の値を採用可能である。
【００６４】
なお、Ａ−２１番とＡ−２７番との２種類のサンプルの間では、端部径Ｄｄｂが互いに異なるが、根元径Ｄｄａと端部長Ｄｓ１と根元長Ｄｓ２とは共通である。これらのサンプルの間で曲げ試験の結果を比較すると、端部径Ｄｄｂが大きいＡ−２１番では、端部径Ｄｄｂが小さいＡ−２７番と比べて、破壊荷重が大きく、破壊箇所は先端Ｂｂではなく根元Ｂａである。この理由は、以下のように、推定できる。すなわち、端部径Ｄｄｂが大きいほど、絶縁体１０の第２位置Ｐｂの近傍の強度を向上できる。従って、端部径Ｄｄｂが大きいほど、絶縁体１０の第１位置Ｐａの近傍が破壊されずに耐えているにも拘わらずに第２位置Ｐｂの近傍が破壊されることを、抑制できる。なお、端部径Ｄｄｂと破壊荷重と破壊箇所との同様の傾向は、他のサンプル（例えば、Ａ−１番とＡ−３番）からも、確認できる。
【００６５】
また、Ａ−１９番とＡ−２５番との２種類のサンプルの間では、端部径Ｄｄｂが互いに異なるが、根元径Ｄｄａと端部長Ｄｓ１と根元長Ｄｓ２とは共通である。これらのサンプルの間で振動試験の結果を比較すると、端部径Ｄｄｂが小さいＡ−２５番では、端部径Ｄｄｂが大きいＡ−１９番と比べて、振動試験の評価結果が良好である。この理由は、以下のように、推定できる。すなわち、端部径Ｄｄｂが小さいほど、絶縁体１０の先端部（すなわち、第２位置Ｐｂの近傍）の質量が軽くなる。従って、スパークプラグ１００が振動した場合には、絶縁体１０の第１位置Ｐａの近傍の部分が受ける力は、端部径Ｄｄｂが小さいほど、小さくなる。この結果、端部径Ｄｄｂが小さいほど、振動による絶縁体１０の破壊を、抑制できる。なお、端部径Ｄｄｂと振動試験の評価結果との同様の傾向は、他のサンプル（例えば、Ａ−１番とＡ−５番）からも、確認できる。
【００６６】
また、一般的に、応力が集中する場合よりも、応力が分散する場合の方が、破壊が発生し難い。さらに、表１に示すように、絶縁体１０の構成（特に、脚部１３の構成）が種々に変化する場合も、０．７０以上の比率（Ｌ２／Ｌ１）を採用することによって、良好な評価結果を得ることができた。従って、内径ｄ１が１．７６ｍｍとは異なる場合にも、上述の比率（Ｌ２／Ｌ１）の好ましい範囲を適用可能と推定できる。
【００６７】
Ｃ．第２評価試験：
以下の表２は、第２評価試験で用いたスパークプラグ１００のサンプルの構成と評価結果とを示している。第２評価試験では、絶縁体１０の耐久性に対する脚長Ｌ３の影響を調べるために、脚長Ｌ３（図２）が互いに異なる複数種類のサンプルを用いて、曲げ試験と振動試験とを行った。各試験の内容と評価方法とは、第１評価試験のものと同じである。なお、曲げ試験では、評価の基準となるサンプルを、脚長Ｌ３毎に選択した。
【００６８】
【表２】
0005820086.tif 000003
【００６９】
表２は、表１と同様に、サンプルの番号と、絶縁体１０の構成を示すパラメータＤｄｂ、Ｄｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２、Ｌ２／Ｌ１と、曲げ試験の結果と、振動試験の結果と、を示している。第２評価試験では、絶縁体１０の構成が互いに異なるＢ−１番からＢ−１６番までの１６種類のサンプルが、評価されている。脚長Ｌ３は、８、１０、１２、１６（ｍｍ）のいずれかである。第１縮外径部１５の長さと、貫通孔１２の径ｄ１とは、１６種類のサンプルの間で共通であり、第１評価試験のサンプルのものと同じである。
【００７０】
１６種類のサンプルは、脚長Ｌ３が互いに異なる４つのグループに分けられる。各グループの脚長Ｌ３と、サンプル番号と、曲げ試験の評価の基準と、の対応関係は、以下の通りである。
（第１グループ）脚長Ｌ３＝８ｍｍ、Ｂ−１番からＢ−４番、基準はＢ−１番
（第２グループ）脚長Ｌ３＝１０ｍｍ、Ｂ−５番からＢ−８番、基準はＢ−５番
（第３グループ）脚長Ｌ３＝１２ｍｍ、Ｂ−９番からＢ−１２番、基準はＢ−９番
（第４グループ）脚長Ｌ３＝１６ｍｍ、Ｂ−１３番からＢ−１６番、基準はＢ−１３番
【００７１】
曲げ試験の評価方法は、第１評価試験の評価方法と同じである。例えば、第１グループに関しては、第１評価Ａは、「破壊荷重がＢ−１番のサンプルと比べて大きい」、かつ、「破壊箇所が根元Ｂａである」ことを示している。第２評価Ｂは、「破壊荷重がＢ−１番のサンプルと比べて小さい」と、「破壊箇所が先端Ｂｂである」と、の少なくとも一方が満たされることを示している。他のグループの曲げ試験の評価も、同様に、各グループの基準を用いて、行われる。
【００７２】
いずれのグループにおいても、基準のサンプルでは、先円筒部１３ｆｃと後円筒部１３ｂｃとが省略され（端部長Ｄｓ１＝ゼロ、根元長Ｄｓ２＝ゼロ）、端部径Ｄｄｂが３．５ｍｍであり、根元径Ｄｄａが４．７ｍｍである。他の３種類のサンプルの間では、根元径Ｄｄａ（５．２ｍｍ）と端部長Ｄｓ１（２ｍｍ）と根元長Ｄｓ２（２ｍｍ）とが共通であり、端部径Ｄｄｂが、３．２、３．４、３．６である。
【００７３】
表２に示すように、比率（Ｌ２／Ｌ１）が０．７０以上である８種類のサンプル（Ｂ−３番、Ｂ−４番、Ｂ−６番、Ｂ−７番、Ｂ−１０番、Ｂ−１１番、Ｂ−１４番、Ｂ−１５番）では、曲げ試験と振動試験との両方が、第１評価Ａであった。このように、脚長Ｌ３を変化させた場合においても、０．７０以上の比率（Ｌ２／Ｌ１）を採用することにより、絶縁体１０の破壊を抑制することできる。
【００７４】
表１、表２を総合すると、曲げ試験と振動試験との両方で第１評価Ａが得られた２０種類のサンプルの比率（Ｌ２／Ｌ１）は、０．７０、０．７１、０．７２、０．７４、０．７５、０．７８、０．７９、０．８０、０．８１、０．８２、０．８３、０．８６である。これらの値のうちの任意の値を、比率（Ｌ２／Ｌ１）の好ましい範囲（下限以上、かつ、上限以下の範囲）の下限として採用可能である。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、比率（Ｌ２／Ｌ１）の好ましい範囲の上限として採用可能である。
【００７５】
また、表１、表２を総合すると、パラメータＤｄｂ、Ｄｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２、Ｌ３については、種々の値で良好な評価が得られた。曲げ試験と振動試験との両方で第１評価Ａが得られた２０種類のサンプルの各パラメータＤｄｂ、Ｄｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２、Ｌ３は、以下の通りである。
端部径Ｄｄｂ    ：２．９、３．０、３．２、３．４、３．５、３．６（ｍｍ）
根元径Ｄｄａ    ：４．７、４．９、５．２（ｍｍ）
端部長Ｄｓ１    ：０、１、２、３（ｍｍ）
根元長Ｄｓ２    ：０、１、２、３（ｍｍ）
脚長Ｌ３        ：８、１０、１２、１４、１６（ｍｍ）
端部径Ｄｄｂの好ましい範囲（下限以上、かつ、上限以下の範囲）の下限としては、端部径Ｄｄｂのこれらの値のうちの任意の値を採用可能であり、上限としては、端部径Ｄｄｂのこれらの値のうちの下限以上の任意の値を採用可能である。他のパラメータＤｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２、Ｌ３についても、同様に、良好な評価が得られた２０種類のサンプルの上記の値のうちの任意の値を下限として採用可能である。また、上記の値のうちの下限以上の任意の値を上限として採用可能である。例えば、脚長Ｌ３は、好ましくは、８ｍｍ以上である。また、脚長Ｌ３は、好ましくは、１６ｍｍ以下である。内径ｄ１についても、１．７６ｍｍとは異なる種々の値を採用可能である、と推定できる。
【００７６】
Ｄ．第３評価試験：
以下の表３は、第３評価試験で用いたスパークプラグ１００のサンプルの構成と評価結果とを示している。第３評価試験では、絶縁体１０の耐久性に対する端部径Ｄｄｂの影響を調べるために、端部径Ｄｄｂが互いに異なるＣ−１番からＣ−６番までの６種類のサンプルを用いて、曲げ試験と振動試験とを行った。
【００７７】
【表３】
0005820086.tif 000004
【００７８】
表３は、表１と同様に、サンプルの番号と、絶縁体１０の構成を示すパラメータＤｄｂ、Ｄｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２、Ｌ２／Ｌ１と、曲げ試験の結果と、振動試験の結果と、を示している。端部径Ｄｄｂは、Ｃ−１番からＣ−６番の順に、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７（ｍｍ）である。また、比率（Ｌ２／Ｌ１）は、Ｃ−１番からＣ−６番の順に、０．８３、０．８１、０．７９、０．７５、０．７０、０．６４である。根元径Ｄｄａ（５．４ｍｍ）と端部長Ｄｓ１（２．５ｍｍ）と根元長Ｄｓ２（２．５ｍｍ）とは、６種類のサンプルの間で共通である。また、脚長Ｌ３と、第１縮外径部１５の長さと、貫通孔１２の径ｄ１とは、６種類のサンプルの間で共通であり、第１評価試験のサンプルのものと同じである。
【００７９】
曲げ試験の内容と評価方法とは、第１評価試験のものと同じである。曲げ試験の評価の基準は、上記の表１のＡ−５番のサンプルである。振動試験は、複数種類のサンプルの間で評価結果に差をつけるために、第１評価試験の条件よりも厳しい条件の下で、行われた。具体的には、振幅が、第１評価試験の振幅（５ｍｍ）よりも大きい８ｍｍである。周波数（５０Ｈｚ）と振動時間（１ｍｉｎ）とは、第１評価試験のものと同じである。
【００８０】
表３に示すように、曲げ試験の評価結果は、全てのサンプルについて、第１評価Ａであった。振動試験の評価結果は、端部径Ｄｄｂが３．５ｍｍ以下であるＣ−１番からＣ−４番の４種類のサンプルについて、第１評価Ａであり、端部径Ｄｄｂが３．５ｍｍよりも大きいＣ−５番とＣ−６番との２種類のサンプルについて、第２評価Ｂであった。このように、比率（Ｌ２／Ｌ１）が０．７０以上である場合に、さらに、３．５ｍｍ以下の端部径Ｄｄｂを採用することにより、振動による絶縁体１０の破壊を抑制できる。この理由は、端部径Ｄｄｂが小さい場合には、端部径Ｄｄｂが大きい場合と比べて、スパークプラグ１００が振動した場合に、絶縁体１０の第１位置Ｐａの近傍の部分が受ける力が、小さくなるからだと推定できる。
【００８１】
なお、上述したように、第３評価試験の振動試験は、第１評価試験の条件よりも厳しい条件の下で、行われた。従って、第１評価試験と同じ条件下で振動試験を行えば、端部径Ｄｄｂが３．５ｍｍよりも大きい場合にも、第１評価Ａが得られ得ると推定できる。
【００８２】
また、第３評価試験で用いたサンプルの根元径Ｄｄａは、５．４ｍｍである。５．４ｍｍよりも大きい根元径Ｄｄａを採用すれば、振動に対する脚部１３の強度を向上できる。従って、３．５ｍｍ以下の端部径Ｄｄｂは、根元径Ｄｄａが５．４ｍｍ以上である種々のスパークプラグ１００に、適用可能である。また、根元径Ｄｄａが５．４ｍｍよりも大きい場合には、３．５ｍｍよりも大きい端部径Ｄｄｂを採用しても、絶縁体１０の破壊を抑制できると推定できる。
【００８３】
Ｅ．第４評価試験：
以下の表４は、第４評価試験で用いたスパークプラグ１００のサンプルの構成と評価結果とを示している。第４評価試験では、絶縁体１０に対する端部長Ｄｓ１の影響を調べるために、端部長Ｄｓ１が互いに異なるＤ−１番からＤ−４番までの４種類のサンプルを用いて、曲げ試験を行った。
【００８４】
【表４】
0005820086.tif 000005
【００８５】
表４は、サンプルの番号と、絶縁体１０の構成を示すパラメータＤｄｂ、Ｄｄａ、Ｄｓ１、Ｄｓ２、Ｌ２／Ｌ１と、曲げ試験の結果と、を示している。端部長Ｄｓ１は、Ｄ−１番からＤ−４番の順に、３．４、３．５、３．６、３．７（ｍｍ）である。他のパラメータＤｄｂ（３．２ｍｍ）、Ｄｄａ（４．９ｍｍ）、Ｄｓ２（２．５ｍｍ）、Ｌ２／Ｌ１（０．７９）は、４種類のサンプルの間で共通である。また、脚長Ｌ３と、第１縮外径部１５の長さと、貫通孔１２の径ｄ１とは、４種類のサンプルの間で共通であり、第１評価試験のサンプルのものと同じである。
【００８６】
曲げ試験の内容と評価方法とは、第１評価試験のものと同じである。曲げ試験の評価の基準は、上記の表１のＡ−５番のサンプルである。なお、第４評価試験では、全てのサンプルの破壊荷重が、基準の破壊荷重（２３０Ｎ）よりも大きかった。従って、第１評価Ａは、「破壊箇所が根元Ｂａである」を示している。第２評価Ｂは、「破壊箇所が先端Ｂｂである」を示している。
【００８７】
表４に示すように、端部長Ｄｓ１が短いほど、破壊荷重が大きかった。さらに、端部長Ｄｓ１が３．５ｍｍ以下であるＤ−１番とＤ−２番の評価結果は、第１評価Ａであり、端部長Ｄｓ１が３．５ｍｍを超えるＤ−３番とＤ−４番の評価結果は、第２評価Ｂであった。このように、３．５ｍｍ以下の端部長Ｄｓ１を採用することにより、３．５ｍｍを超える端部長Ｄｓ１を採用する場合と比べて、絶縁体１０を曲げようとする力による絶縁体１０の破壊を抑制できる。この理由は、以下のように、推定できる。すなわち、先円筒部１３ｆｃの外径は、脚部１３の他の部分１３ｔ、１３ｂｃの外径よりも小さいので、先円筒部１３ｆｃの強度は、他の部分１３ｔ、１３ｂｃの強度よりも、低い。従って、先円筒部１３ｆｃの長さが短いほど、すなわち、端部長Ｄｓ１が短いほど、脚部１３の強度を向上できると推定できる。
【００８８】
なお、第４評価試験で用いたサンプルの端部径Ｄｄｂは、３．２ｍｍである。３．２ｍｍよりも大きい端部径Ｄｄｂを採用すれば、脚部１３の先円筒部１３ｆｃの強度を向上できる。従って、３．５ｍｍ以下の端部長Ｄｓ１は、端部径Ｄｄｂが３．２ｍｍ以上である種々のスパークプラグ１００に、適用可能である。また、端部径Ｄｄｂが３．２ｍｍよりも大きい場合には、３．５ｍｍよりも大きい端部長Ｄｓ１を採用しても、絶縁体１０の破壊を抑制できると推定できる。
【００８９】
Ｆ．第５評価試験：
以下の表５は、第５評価試験で用いたスパークプラグ１００のサンプルの構成と評価結果を示している。第５評価試験としては、内燃機関のノッキングに対する絶縁体１０の耐久性を評価する試験（以下「ノッキング試験」と呼ぶ）を、行った。
【００９０】
【表５】
0005820086.tif 000006
【００９１】
表５は、サンプルの番号と、端部径Ｄｄｂと、外長Ｄｅと、投影面積Ｓｐと、ノッキング試験の評価結果と、を示している。図５は、外長Ｄｅと投影面積Ｓｐとの説明図である。図中には、中心軸ＣＬと垂直な方向を向いて見たスパークプラグ１００の先端方向Ｄｆ側の一部分が示されている。
【００９２】
図示するように、絶縁体１０の脚部１３の先端方向Ｄｆ側の部分１３ｐは、主体金具５０の先端方向Ｄｆ側の端（以下「先端５０ｅ１」と呼ぶ）よりも先端方向Ｄｆ側に配置されている。この部分１３ｐは、主体金具５０の外に配置された部分である（以下、「外部分１３ｐ」と呼ぶ）。図中では、外部分１３ｐに、ハッチングが付されている。外長Ｄｅは、外部分１３ｐの中心軸ＣＬと平行な長さである。換言すれば、外長Ｄｅは、主体金具５０の先端５０ｅ１と、絶縁体１０の先端１０ｅ１と、の間の中心軸ＣＬと平行な距離である。
【００９３】
投影面積Ｓｐは、中心軸ＣＬと平行な平面（以下「投影面」と呼ぶ）上に、投影面と垂直な方向（すなわち、中心軸ＣＬと垂直な方向）に沿って、外部分１３ｐを投影した場合の投影面積である。図５上のハッチングが付された領域の面積が、投影面積Ｓｐに対応する。
【００９４】
表５に示すように、外長Ｄｅと投影面積Ｓｐとの少なくとも一方が互いに異なる１５種類のサンプルを用いて、ノッキング試験を行った。ノッキング試験では、スパークプラグ１００のサンプルを装着した内燃機関に強制的にノッキングを発生させ、その後、絶縁体１０が割れたか否かを確認した。このような試験を、Ｅ−１番からＥ−１５番の各種類毎に、構成が同じ１０個のサンプルを用いて、行った。第１評価Ａは、１０個のサンプルの全てが割れなかったことを示し、第２評価Ｂは、少なくとも１個のサンプルが割れたことを示している。ノッキングが生じる場合、内燃機関の燃焼室内で生じる衝撃波によって、絶縁体１０（脚部１３）には、図３の力Ｗのように、中心軸ＣＬと交差する方向（例えば、中心軸ＣＬと垂直な方向）の力が印加され得る。このような力によって、脚部１３が割れる場合がある。
【００９５】
表５に示すように、Ｅ−１番からＥ−９番の９種類のサンプルは、端部径Ｄｄｂが３．３ｍｍである絶縁体１０を用いて、形成されている。これら９種類のサンプルの間では、絶縁体１０の構成は同じである。外長Ｄｅ、ひいては、投影面積Ｓｐは、主体金具５０（図２）の縮内径部５６の中心軸ＣＬと平行な方向の位置を変えることによって、調整されている。外長Ｄｅは、Ｅ−１番からＥ−９番の順に、１．０ｍｍから５．０ｍｍまで、０．５ｍｍステップで、増加している。
【００９６】
Ｅ−１０番からＥ−１５番の６種類のサンプルは、端部径Ｄｄｂが３．５ｍｍである絶縁体１０を用いて、形成されている。これら６種類のサンプルの間では、絶縁体１０の構成は同じである。外長Ｄｅ、ひいては、投影面積Ｓｐの調整方法は、Ｅ−１番からＥ−９番のサンプルのものと同じである。外長Ｄｅは、Ｅ−１０番からＥ−１５番の順に、２．０ｍｍから４．５ｍｍまで、０．５ｍｍステップで、増加している。
【００９７】
なお、１５種類のサンプルのそれぞれでは、先円筒部１３ｆｃと後円筒部１３ｂｃとが、省略されている（すなわち、端部長Ｄｓ１＝ゼロ、根元長Ｄｓ２＝ゼロ）。また、１５種類のサンプルのそれぞれでは、脚長Ｌ３は、１４ｍｍであり、根元径Ｄｄａは、５．２ｍｍであり、比率Ｌ２／Ｌ１は、０．７以上である。
【００９８】
表５に示すように、端部径Ｄｄｂに拘わらず、投影面積Ｓｐが８．７ｍｍ２以下である６種類のサンプル（Ｅ−１番、Ｅ−２番、Ｅ−３番、Ｅ−４番、Ｅ−１０番、Ｅ−１１番）では、ノッキング試験の評価結果が、第１評価Ａであった。このように、８．７ｍｍ２以下の投影面積Ｓｐを採用することにより、絶縁体１０の割れを抑制できる。この理由は、投影面積Ｓｐが小さい場合には、投影面積Ｓｐが大きい場合と比べて、脚部１３の外部分１３ｐ、すなわち、中心軸ＣＬと垂直な方向の力を受け得る部分が、小さいからだと推定される。
【００９９】
なお、表５に示すように、第１評価Ａが得られた６種類のサンプル（Ｅ−１番からＥ−４番、Ｅ−１０番、Ｅ−１１番）の投影面積Ｓｐは、３．２、４．９、６．５、６．９、８．２、８．７（ｍｍ２）である。これらの値のうちの任意の値を、投影面積Ｓｐの好ましい範囲（下限以上、かつ、上限以下の範囲）の下限として採用可能である。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、投影面積Ｓｐの好ましい範囲の上限として採用可能である。
【０１００】
なお、投影面積Ｓｐの下限としては、０ｍｍ２を採用可能である。投影面積Ｓｐが０ｍｍ２であることは、中心軸ＣＬと垂直な方向を向いてスパークプラグ１００を見る場合に、脚部１３の全体が、主体金具５０の貫通孔５９内に隠れていることを意味している。このような構成を採用すれば、ノッキングが発生した場合であっても、脚部１３に、中心軸ＣＬと垂直な方向の力が印加されることを、抑制できる。この結果、脚部１３の割れを抑制できる。
【０１０１】
なお、第５評価試験で用いたサンプルの根元径Ｄｄａは、５．２ｍｍである。５．２ｍｍよりも大きい根元径Ｄｄａを採用すれば、脚部１３の耐久性を向上できる。従って、８．７ｍｍ２以下の投影面積Ｓｐは、根元径Ｄｄａが５．２ｍｍ以上である種々のスパークプラグ１００に、適用可能である。また、根元径Ｄｄａが５．２ｍｍよりも大きい場合には、８．７ｍｍ２よりも大きい投影面積Ｓｐを採用しても、絶縁体１０の破壊を抑制できると推定できる。
【０１０２】
Ｇ．第６評価試験：
Ｇ−１．試験の概要：
図６は、絶縁体１０の構成を示す説明図である。図６には、第６評価試験の説明で用いられるパラメータＤｄａ、Ｄｄｃ、Ｄｓ１、Ｄｅ、Ｌ４、ｄ１、Ｐｃ、Ｚ１、Ｚ２を含む複数のパラメータが示されている。これらのパラメータのうち、Ｄｄａ、Ｄｓ１、ｄ１は、図２に示す同じ符号のパラメータと同じである。例えば、内径ｄ１は、絶縁体１０の貫通孔１２の先端方向Ｄｆ側の部分の内径である。外長Ｄｅ（「露出長Ｄｅ」とも呼ぶ）は、図５に示す外長Ｄｅと同じである。外径Ｄｄｃは、先円筒部１３ｆｃの後端Ｐ１２（「先根元Ｐ１２」と呼ぶ）での絶縁体１０の外径である。以下、図２の端部径Ｄｄｂを「第１端部径Ｄｄｂ」と呼び、図６の外径Ｄｄｃを「第２端部径Ｄｄｃ」とも呼ぶ。本実施形態では、第２端部径Ｄｄｃは、第１端部径Ｄｄｂとおおよそ同じである。第４長Ｌ４は、第１位置Ｐａから絶縁体１０の先端１０ｅ１までの軸線ＣＬに平行な長さである。以下、図２の脚長Ｌ３を「第１脚長Ｌ３」と呼び、図６の第４長Ｌ４を「第２脚長Ｌ４」とも呼ぶ。第３位置Ｐｃは、絶縁体１０の外部分１３ｐの表面上の位置のうち、外部分１３ｐの軸線ＣＬに平行な方向の長さＤｅを二等分する位置である。第１断面係数Ｚ１は、第１位置Ｐａでの絶縁体１０の断面係数である。第２断面係数Ｚ２は、先根元Ｐ１２での絶縁体１０の断面係数である。断面係数Ｚ１、Ｚ２は、上記の計算式（１Ｃ）に従って、算出可能である。なお、本実施形態では、内径ｄ１は、第１位置Ｐａから先根元Ｐ１２までの範囲の全体に亘って、同じである。
【０１０３】
次に、スパークプラグ１００のサンプルを用いた第６評価試験について説明する。第６評価試験では、絶縁体１０の「耐折損性」と「耐汚損性」とが評価された。以下の表６は、サンプルの構成と、評価結果とを示している。
【０１０４】
【表６】
0005820086.tif 000007
【０１０５】
表６は、サンプルの番号と、絶縁体１０の構成を示すパラメータＤｄａ、Ｄｄｃ、ｄ１、Ｚ１／Ｚ２、Ｄｓ１、Ｄｅと、耐折損性の評価結果と、耐汚損性の評価結果と、を示している。第６評価試験では、絶縁体１０の構成が互いに異なるＦ−１番からＦ−２８番の２８種類のサンプルが、評価されている。根元径Ｄｄａは、全てのサンプルに共通であり、５．２ｍｍであった。第２端部径Ｄｄｃは、３．３、３．５、３．７、４（ｍｍ）のいずれかに設定された。内径ｄ１は、１．７６、１．９６、２．１６（ｍｍ）のいずれかに設定された。比率Ｚ１／Ｚ２は、２．３３、３．０５、３．５６、４．２０のいずれかであった。端部長Ｄｓ１は、１．５、２．５、３．５、４．５、５．５、６．５、７．５（ｍｍ）のいずれかに設定された。露出長Ｄｅは、０．５、１．５（ｍｍ）のいずれかに設定された。なお、第６評価試験で評価された２８種類のサンプルに関しては、第２脚長Ｌ４は、１４ｍｍであり、根元長Ｄｓ２は、２．５ｍｍであった。比率Ｌ２／Ｌ１については、比率Ｌ２／Ｌ１が０．７以上であったサンプルは、Ｆ−４番とＦ−７番とＦ−８番とＦ−１０番とＦ−１１番とＦ−１４番との６種類であった。第２脚長Ｌ４を固定した状態での露出長Ｄｅの調整は、主体金具５０の縮内径部５６の軸線ＣＬに平行な方向の位置を調整することによって、行われた。
【０１０６】
耐折損性は、上記の第１評価試験の振動試験を、さらに厳しい条件下で行うことによって、評価された。具体的には、振幅を５ｍｍから１０ｍｍに増大させた。振動試験の他の条件は、第１評価試験の振動試験の条件と同じである。このような振動試験を、Ｆ−１番からＦ−２８番の各種類毎に、５個のサンプルを用いて行った。このような厳しい条件下での振動試験によって、絶縁体１０が折損した。折損位置は、第１位置Ｐａ（図６）の近傍と、先根元Ｐ１２の近傍との、いずれかであった。絶縁体１０の脚部１３は、第１位置Ｐａで先端側パッキン８を介して主体金具５０に支持されている。従って、振動試験では、絶縁体１０の第１位置Ｐａの近傍で折損し易い。ここで、第１位置Ｐａの近傍では折損せずに、先根元Ｐ１２の近傍で折損することは、先根元Ｐ１２の近傍の強度が局所的に低いことを意味している。そこで、「５個のサンプルのうち、第１位置Ｐａの近傍で折損したサンプル数が、先根元Ｐ１２の近傍で折損したサンプル数よりも多い」という評価条件が成立する場合の評価結果を第１評価Ａとし、上記評価条件が成立しない場合の評価結果を第２評価Ｂとした。
【０１０７】
耐汚損性は、以下に説明する試験運転によって評価された。まず、摂氏−１５度に設定した低温試験室内のシャシダイナモメータ上に、排気量０．６６Ｌの４気筒エンジンを有する自動車を用意した。この自動車のエンジンに、スパークプラグ１００のサンプルを組み付けた。その後、後述する第１の走行パターンと、エンジン停止による自然冷却と、後述する第２の走行パターンと、を順に実施することを１サイクルとする運転サイクルを繰り返した。ここで、１回の運転サイクルが終了する毎に、スパークプラグ１００の絶縁抵抗値を測定した。絶縁抵抗は、端子金具４０と主体金具５０との間の電気抵抗である。そして、絶縁抵抗値が１００ＭΩ以下にまで低下したことを条件に、試験を終了した。試験終了時のサイクル数が５サイクル以下の場合は、評価結果を第２評価Ｂとし、試験終了時のサイクル数が５サイクルを超える場合は、評価結果を第１評価Ａとした。
【０１０８】
上記の第１の走行パターンは、エンジンの空吹かしを３回行った後、ギアを３速にして速度３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行し、９０秒間のアイドリングを挟んで、再び３速のギアによって３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行するというものである。
【０１０９】
上記の第２の走行パターンは、空吹かしを３回行った後、走行とエンジン停止とを繰り返すというものである。この走行は、３回、繰り返した。１回分の走行は、ギアを１速にして１５ｋｍ／ｈで２０秒間、実施した。エンジン停止は、３０秒間、実施した。第２の走行パターンの後、エンジンを停止させてから、次のサイクルの第１の走行パターンを実施した。
【０１１０】
上記の運転サイクルを繰り返すことによって絶縁抵抗値は低下する。この理由は、燃焼室内の燃焼に伴う絶縁体１０の汚損（例えば、絶縁体１０の表面へのカーボンの付着）によって、中心電極２０から絶縁体１０の表面を通って主体金具５０へ至る経路の電気抵抗が低下するからである。このような汚損は、横飛火を誘発する。横飛火は、中心電極２０から、絶縁体１０の表面を通って、主体金具５０へ至る放電である。このような横飛火は、主体金具５０の先端５０ｅ１の近傍で生じ易い。耐汚損性を向上すれば、絶縁体１０の表面の電気抵抗の低下を抑制できる。従って、耐汚損性を向上させることで、横飛火を抑制できる。
【０１１１】
表６に示すように、２８種類の全てのサンプルについて、耐折損性と耐汚損性との少なくとも一方が第１評価Ａであった。耐折損性と耐汚損性との両方が第２評価Ｂであるサンプルは、無かった。
【０１１２】
図７は、表６に示す評価試験の結果を表すグラフである。横軸は、比率Ｚ１／Ｚ２を示し、縦軸は、端部長Ｄｓ１を示している。円マークで示される第１種測定点ＤＰ１は、耐折損性と耐汚損性との両方が第１評価Ａであったサンプルを示している。三角マークで示される第２種測定点ＤＰ２は、耐折損性が第１評価Ａであり耐汚損性が第２評価Ｂであったサンプルを示している。クロスマークで示される第３種測定点ＤＰ３は、耐折損性が第２評価Ｂであり耐汚損性が第１評価Ａであったサンプルを示している。
【０１１３】
Ｇ−２．耐汚損性：
図示するように、端部長Ｄｓ１が一定である場合には、比率Ｚ１／Ｚ２を大きくすることによって、耐汚損性が向上した（第１種測定点ＤＰ１と第２種測定点ＤＰ２を参照）。この理由は、以下のように推定される。上記の計算式（１Ｃ）に示すように、断面係数は、外径が大きいほど、大きい。従って、比率Ｚ１／Ｚ２が大きい場合には、第１断面係数Ｚ１に対する第２断面係数Ｚ２の比率が小さい、すなわち、第１位置Ｐａでの外径Ｄｄａに対する先根元Ｐ１２での外径Ｄｄｃの比率が小さい。先根元Ｐ１２での外径Ｄｄｃの比率が小さい場合、絶縁体１０の先端部の体積が小さいので、燃焼室内の燃焼に伴って絶縁体１０の先端部の温度が上昇し易い。従って、絶縁体１０の先端部の表面にカーボンが付着した場合であっても、カーボンを容易に焼き切ることができる。この結果、比率Ｚ１／Ｚ２が大きいほど耐汚損性が向上すると推定される。
【０１１４】
なお、表６、図７に示すように、端部長Ｄｓ１に拘わらずに第１評価Ａの耐汚損性を実現した比率Ｚ１／Ｚ２は、３．５６と４．２０との２つの値であった。これらの２つの値から任意に選択された値を、比率Ｚ１／Ｚ２の好ましい範囲（下限以上、上限以下）の下限として採用してもよい。例えば、比率Ｚ１／Ｚ２としては、３．５６以上の値を採用してもよい。また、比率Ｚ１／Ｚ２の好ましい範囲の上限としては、上記の２つの値のうち下限以上の任意の値を採用してもよい。例えば、比率Ｚ１／Ｚ２としては、４．２０以下の値を採用してもよい。また、上述のように、比率Ｚ１／Ｚ２が大きいほど耐汚損性が向上すると推定されるので、比率Ｚ１／Ｚ２としては、４．２０よりも大きな値を採用可能と推定される。例えば、比率Ｚ１／Ｚ２としては、実用的な上限以下（例えば、６．０以下）の値を採用してもよい。
【０１１５】
なお、Ｆ−２番等が示すように、第２評価Ｂの耐汚損性を有するサンプル（図７：第２種測定点ＤＰ２）の比率Ｚ１／Ｚ２のうちの最大値Ｒ１は、３．０５であった（以下、「第１比率Ｒ１」と呼ぶ）。また、Ｆ−３番等が示すように、端部長Ｄｓ１に拘わらずに第１評価Ａの耐汚損性を実現した比率Ｚ１／Ｚ２のうちの最小値Ｒ２（図７）は、３．５６であった（以下、第２比率Ｒ２と呼ぶ）。従って、端部長Ｄｓ１に拘わらずに第１評価Ａの耐汚損性を実現可能な比率Ｚ１／Ｚ２の下限は、３．５６（第２比率Ｒ２）よりも小さく、３．０５（第１比率Ｒ１）よりも大きいと推定される。例えば、比率Ｚ１／Ｚ２としては、第１比率Ｒ１（３．０５）と第２比率Ｒ２（３．５６）との間の値（例えば、３．５）よりも大きな値を採用可能と推定できる。
【０１１６】
また、比率Ｚ１／Ｚ２が一定である場合には、端部長Ｄｓ１を長くすることによって、耐汚損性が向上した（第１種測定点ＤＰ１と第２種測定点ＤＰ２を参照）。この理由は、以下のように推定される。端部長Ｄｓ１が長い場合には、先円筒部１３ｆｃが長いので、絶縁体１０の先端部の体積が小さい。従って、燃焼室内の燃焼に伴って絶縁体１０の先端部の温度が上昇し易いので、絶縁体１０の先端部の表面にカーボンが付着した場合であっても、カーボンを容易に焼き切ることができる。この結果、耐汚損性が向上すると推定される。
【０１１７】
なお、比率Ｚ１／Ｚ２が第１比率Ｒ１（３．０５）である場合、Ｆ−２番が示すように１．５ｍｍの端部長Ｄｓ１の耐汚損性は第２評価Ｂであり、Ｆ−６番が示すように２．５ｍｍの端部長Ｄｓ１の耐汚損性は第１評価Ａであった。また、比率Ｚ１／Ｚ２が第２比率Ｒ２（３．５６）である場合、Ｆ−３番とＦ−７番が示すように、１．５ｍｍの端部長Ｄｓ１と２．５ｍｍの端部長Ｄｓ１との両方が、第１評価Ａの耐汚損性を実現した。従って、比率Ｚ１／Ｚ２が第１比率Ｒ１（３．０５）と第２比率Ｒ２（３．５６）との間の値（例えば、３．５）よりも大きい場合には、端部長Ｄｓ１として、１．５ｍｍと２．５ｍｍとの間の値（例えば、２ｍｍ）よりも大きい値を採用することによって、第１評価Ａの耐汚損性を実現できると推定される。
【０１１８】
なお、表６、図７に示すように、比率Ｚ１／Ｚ２が第２比率Ｒ２（３．５６）、ひいては、３．５よりも小さい場合であっても、端部長Ｄｓ１を長くすることによって、第１評価Ａの耐汚損性を実現できた。このように、比率Ｚ１／Ｚ２は、３．５よりも小さくてもよい。また、端部長Ｄｓ１が２ｍｍ以下の場合であっても、比率Ｚ１／Ｚ２を大きくすることによって、第１評価Ａの耐汚損性を実現できた。このように、端部長Ｄｓ１は、２ｍｍ以下であってもよい。また、図７に示すように、Ｚ１／Ｚ２＞３．５、かつ、Ｄｓ１＞２ｍｍである場合には、比率Ｚ１／Ｚ２と端部長Ｄｓ１とを調整することにより、第１評価Ａの耐汚損性に加えて、第１評価Ａの耐折損性を実現可能である。以下、耐折損性に注目して、比率Ｚ１／Ｚ２と端部長Ｄｓ１との関係について説明する。
【０１１９】
Ｇ−３．耐折損性：
端部長Ｄｓ１が一定である場合には、比率Ｚ１／Ｚ２を小さくすることによって、耐折損性が向上した（図７の第１種測定点ＤＰ１と第３種測定点ＤＰ３参照）。この理由は、以下のように推定される。上記の計算式（１Ｃ）に示すように、断面係数は、外径が大きいほど、大きい。従って、比率Ｚ１／Ｚ２が大きい場合には、第１断面係数Ｚ１に対する第２断面係数Ｚ２の比率が小さい、すなわち、第１位置Ｐａでの外径Ｄｄａに対する先根元Ｐ１２での外径Ｄｄｃの比率が小さい。この結果、第１位置Ｐａでの強度に比べて、先根元Ｐ１２での強度が低下するからだと推定される。
【０１２０】
また、比率Ｚ１／Ｚ２が一定である場合には、端部長Ｄｓ１を短くすることによって、耐折損性が向上した（第１種測定点ＤＰ１と第３種測定点ＤＰ３を参照）。この理由は、端部長Ｄｓ１が短い場合には、端部長Ｄｓ１が長い場合と比べて、先根元Ｐ１２よりも先端方向Ｄｆ側の部分（外部分１３ｐ）が小さいので、振動時に先根元Ｐ１２での応力が小さくなるからだと推定される。このように、先根元Ｐ１２の近傍での折損を抑制するためには、端部長Ｄｓ１を短くすることが好ましい。
【０１２１】
また、絶縁体１０の外径は、先根元Ｐ１２から後端方向Ｄｆｒ２に向かって、徐々に大きくなる。すなわち、絶縁体１０の表面上の位置と主体金具５０との間の最短距離は、先根元Ｐ１２から後端方向Ｄｆｒ２に向かって、徐々に短くなる。従って、先根元Ｐ１２が主体金具５０の先端５０ｅ１に近い場合には、主体金具５０の先端５０ｅ１と絶縁体１０（特に、先根元Ｐ１２から後端方向Ｄｆｒ２側の部分）との間の距離が短くなるので、横飛火が生じ易くなる。ここで、第２脚長Ｌ４が一定である場合には、端部長Ｄｓ１を長くすることによって、先根元Ｐ１２を、主体金具５０の先端５０ｅ１から後端方向Ｄｆｒ２側に遠ざけることができる。この結果、横飛火を抑制できると推定される。
【０１２２】
Ｇ−４．端部長Ｄｓ１と比率Ｚ１／Ｚ２との関係：
比率Ｚ１／Ｚ２が一定である場合に第１評価Ａの耐折損性を実現可能な端部長Ｄｓ１の最大値は、比率Ｚ１／Ｚ２が小さいほど、大きい（図７の第１種測定点ＤＰ１と第３種測定点ＤＰ３を参照）。このような端部長Ｄｓ１の最大値と比率Ｚ１／Ｚ２との関係について、説明する。図７のグラフには、３種類の計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３が示されている。これらの計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３は、先根元Ｐ１２（図６）での応力が第１位置Ｐａでの応力と同じである場合の端部長Ｄｓ１と比率Ｚ１／Ｚ２との組合せ示している。応力は、主体金具５０に絶縁体１０が固定された状態で、絶縁体１０の表面の第３位置Ｐｃに軸線ＣＬに垂直な荷重を印加する場合の計算値である（以下、第３位置Ｐｃを「荷重位置Ｐｃ」とも呼ぶ）。このような応力は、上記の計算式（１Ａ）〜（１Ｃ）に従って、算出可能である。第１種計算点ＣＰ１は、露出長Ｄｅが２．５ｍｍである場合を示し、第２種計算点ＣＰ２は、露出長Ｄｅが１．５ｍｍである場合を示し、第３種計算点ＣＰ３は、露出長Ｄｅが０．５ｍｍである場合を示している。他のパラメータについては、以下の通りである。
第２脚長Ｌ４    ：１４ｍｍに固定
根元径Ｄｄａ    ：４．６、４．８、５．０、５．２（ｍｍ）のいずれか
第２端部径Ｄｄｃ：３．３、３．５、３．７、４．０（ｍｍ）のいずれか
内径ｄ１        ：１．７６、１．９６、２．１６（ｍｍ）のいずれか
図７のグラフ中の複数の第１種計算点ＣＰ１は、上記の４個の根元径Ｄｄａと４個の第２端部径Ｄｄｃと３個の内径ｄ１との４８個の組合せから算出された４８個の計算点を示している。複数の第２種計算点ＣＰ２と、複数の第３種計算点ＣＰ３とも、同様に、パラメータＤｄａ、Ｄｄｃ、ｄ１の４８個の組合せから算出された４８個の計算点を、それぞれ示している。なお、図７のグラフでは、測定点ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３は、露出長Ｄｅを区別せずに、示されている。
【０１２３】
ここで、比率Ｚ１／Ｚ２が一定である場合の、端部長Ｄｓ１と計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３との関係について、説明する。端部長Ｄｓ１が、同じ露出長Ｄｅの計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３と同じである場合、上述したように、先根元Ｐ１２での応力は第１位置Ｐａでの応力と同じである。
【０１２４】
端部長Ｄｓ１を、同じ露出長Ｄｅの計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３よりも小さくしたとする（他のパラメータは変更しない）。すると、先根元Ｐ１２と荷重位置Ｐｃとの距離が短くなるので、先根元Ｐ１２での応力が小さくなる。一方、第１位置Ｐａと荷重位置Ｐｃとの距離は変わらないので、第１位置Ｐａでの応力は変わらない。以上により、先根元Ｐ１２での応力が第１位置Ｐａでの応力よりも小さくなる。従って、先根元Ｐ１２の近傍での折損の可能性よりも、第１位置Ｐａの近傍での折損の可能性が大きくなる、と推定される。ここで、図７のグラフにおいて、計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３と測定点ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３とを比較する。図示するように、端部長Ｄｓ１が計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３よりも小さいサンプルの耐折損性は、第１評価Ａであった（第１種測定点ＤＰ１を参照）。
【０１２５】
逆に、端部長Ｄｓ１を、同じ露出長Ｄｅの計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３よりも大きくしたとする（他のパラメータは変更しない）。すると、先根元Ｐ１２と荷重位置Ｐｃとの距離が長くなるので、先根元Ｐ１２での応力が大きくなる。一方、第１位置Ｐａと荷重位置Ｐｃとの距離は変わらないので、第１位置Ｐａでの応力は変わらない。以上により、先根元Ｐ１２での応力が第１位置Ｐａでの応力よりも大きくなる。従って、第１位置Ｐａの近傍での折損の可能性よりも、先根元Ｐ１２の近傍での折損の可能性が大きくなる、と推定される。ここで、図７のグラフにおいて、計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３と測定点ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３とを比較する。図示するように、耐折損性が第２評価Ｂであった第３種測定点ＤＰ３の端部長Ｄｓ１は、いずれも、計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３よりも大きかった。
【０１２６】
以上のように、先根元Ｐ１２での応力が第１位置Ｐａでの応力と同じであるという条件下で算出される端部長Ｄｓ１は、良好な耐折損性を実現するための端部長Ｄｓ１の上限値として用いることができる。ここで、複数の計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３を比率Ｚ１／Ｚ２の関数で近似することによって、比率Ｚ１／Ｚ２から端部長Ｄｓ１の上限値Ｄｓ１Ｌを算出する近似式を導出する。以下に示すように、上限値Ｄｓ１Ｌを、比率Ｚ１／Ｚ２の累乗で表すこととする。
Ｄｓ１Ｌ＝Ａｐ＊（Ｚ１／Ｚ２）Ｂｐ
近似式の２個のパラメータＡｐ、Ｂｐを、以下に示すように、第２脚長Ｌ４と露出長Ｄｅとの一次関数で表すこととする。
Ａｐ＝ａ１＋ａ２＊Ｌ４＋ａ３＊Ｄｅ
Ｂｐ＝ｂ１＋ｂ２＊Ｌ４＋ｂ３＊Ｄｅ
これら２つの一次関数の６個のパラメータａ１、ａ２、ａ３、ｂ１、ｂ２、ｂ３を、近似式で算出される上限値Ｄｓ１Ｌが複数の計算点を近似するように、決定する。ここで、複数の計算点としては、図７に示す複数の計算点ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３に加えて、第２脚長Ｌ４を１２ｍｍに変更して得られる４８個の計算点と、第２脚長Ｌ４を８ｍｍに変更して得られる４８個の計算点とが、近似に用いられた。近似方法としては、最小二乗法が用いられた。このような近似により、パラメータＡｐ、Ｂｐの計算式としては、以下の計算式が導出された。
Ａｐ＝  ０．０７  ＋０．９８６＊Ｌ４−０．２６８＊Ｄｅ
Ｂｐ＝−０．８３２−０．０１４＊Ｌ４＋０．０９９＊Ｄｅ
【０１２７】
図７のグラフに示す近似曲線ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３は、それぞれ、露出長Ｄｅが２．５ｍｍ、１．５ｍｍ、０．５ｍｍである場合の上記の近似式で表される近似曲線である。図示するように、第１近似曲線ＬＭ１は、複数の第１種計算点ＣＰ１を適切に近似し、第２近似曲線ＬＭ２は、複数の第２種計算点ＣＰ２を適切に近似し、第３近似曲線ＬＭ３は、複数の第３種計算点ＣＰ３を適切に近似している。そして、端部長Ｄｓ１が、近似曲線で示される上限値Ｄｓ１Ｌよりも小さいサンプルの耐折損性は、第１評価Ａであり、さらに、耐折損性が第２評価Ｂであるサンプルの端部長Ｄｓ１は、近似曲線で示される上限値Ｄｓ１Ｌよりも大きかった。このように、端部長Ｄｓ１を、近似式に従って算出される上限値Ｄｓ１Ｌよりも小さい値に設定することによって、耐折損性を向上できた。
【０１２８】
上限値Ｄｓ１Ｌを算出する上記の近似式は、「先根元Ｐ１２での応力が第１位置Ｐａでの応力よりも小さい場合には、先根元Ｐ１２の近傍での折損を抑制できるので、耐折損性を向上できる」という論理に基づいて決定されている。この論理は、絶縁体１０の構成（例えば、第２脚長Ｌ４、根元径Ｄｄａ、第１端部径Ｄｄｂ、第２端部径Ｄｄｃ、内径ｄ１、露出長Ｄｅ、第１断面係数Ｚ１、第２断面係数Ｚ２、比率Ｚ１／Ｚ２、第１長Ｌ１、比率Ｌ２／Ｌ１、投影面積Ｓｐ）に拘わらずに、成立すると考えられる。従って、上限値Ｄｓ１Ｌを算出する上記の近似式は、表６に示すサンプルに限らず、他の種々の構成を有する絶縁体１０（ひいては、スパークプラグ１００）に適用可能と推定される。例えば、第２脚長Ｌ４が１２ｍｍまたは８ｍｍである場合、ひいては、第２脚長Ｌ４が実用的な範囲内（例えば、５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下の範囲内）にある場合に、端部長Ｄｓ１が上記の上限値Ｄｓ１Ｌ未満であれば、耐折損性を向上できると推定される。同様に、他のパラメータ（例えば、パラメータＬ４、Ｄｄａ、Ｄｄｃ、ｄ１、Ｄｅ、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ１／Ｚ２、Ｌ１、Ｌ２／Ｌ１のいずれか）が、表６の評価試験で評価された値の範囲外である場合にも、端部長Ｄｓ１が上記の上限値Ｄｓ１Ｌ未満であれば、耐折損性を向上できると推定される。
【０１２９】
なお、端部長Ｄｓ１が上限値Ｄｓ１Ｌ以上であったとしても、絶縁体１０の強度が、スパークプラグ１００の想定された使用環境において絶縁体１０に実際に係り得る応力よりも強ければ、絶縁体１０の破損を抑制できる。従って、端部長Ｄｓ１が上限値Ｄｓ１Ｌ以上であってもよい。
【０１３０】
いずれの場合も、表１、表２で説明した好ましい範囲内の比率Ｌ２／Ｌ１（例えば、０．７以上の比率Ｌ２／Ｌ１）を採用することにより、絶縁体１０の破壊を抑制できる。また、表３で説明した好ましい範囲内の第１端部径Ｄｄｂ（例えば、３．５ｍｍ以下の第１端部径Ｄｄｂ）を採用することにより、振動による絶縁体１０の破壊を抑制できる。ここで、第２端部径Ｄｄｃは、第１端部径Ｄｄｂとおおよそ同じであるので、３．５ｍｍ以下の第２端部径Ｄｄｃを採用することにより、振動による絶縁体１０の破壊を抑制できる。また、表４で説明した好ましい範囲内の端部長Ｄｓ１（例えば、３．５ｍｍ以下の端部長Ｄｓ１）を採用することによって、絶縁体１０の破壊を抑制できる。また、表５で説明した好ましい範囲内の投影面積Ｓｐ（例えば、８．７ｍｍ２以下の投影面積Ｓｐ）を採用することにより、絶縁体１０の割れを抑制できる。ただし、これらのパラメータＬ２／Ｌ１、Ｄｄｂ、Ｄｄｃ、Ｄｓ１、Ｓｐの少なくとも１つが、対応する好ましい範囲外であってもよい。
【０１３１】
Ｈ．変形例：
（１）絶縁体１０の構成としては、上述した構成とは異なる種々の構成を採用可能である。特に、先端側パッキン８と接触する第１位置Ｐａから後端方向Ｄｆｒ側の構成としては、任意の構成を採用可能である。いずれの場合も、第１位置Ｐａから先端方向Ｄｆ側の構成として、上述した構成を採用すれば、絶縁体１０の破壊を抑制できる。
【０１３２】
（２）スパークプラグ１００の構成としては、図１で説明した構成とは異なる種々の構成を採用可能である。例えば、主体金具５０のネジ部５２の呼び径としては、Ｍ１０（１０ｍｍ）とは異なる呼び径を採用可能である。ここで、上述した絶縁体１０を採用すれば、絶縁体１０の破壊を抑制しつつ、スパークプラグ１００の外径を小さくできる。例えば、ネジ部５２の呼び径としては、Ｍ１０以下の呼び径、例えば、Ｍ６以上Ｍ１０以下の呼び径（例えば、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０のいずれか）を採用可能である。このようにＭ１０以下の呼び径を採用すれば、スパークプラグ１００の全体を細くできるので、内燃機関の設計の自由度を向上できる。
【０１３３】
また、抵抗体７０が省略されてもよい。また、中心電極２０の頭部２３が省略されてもよい。また、ギャップが、中心電極の側面（すなわち、外周面）と、接地電極と、の間に形成されてもよい。また、中心電極のうち、ギャップを形成する部分に、貴金属チップを設けても良い。また、接地電極のうち、ギャップを形成する部分に、貴金属チップを設けても良い。貴金属チップの材料としては、イリジウムや白金等の貴金属を含む合金を採用可能である。
【０１３４】
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本開示は、内燃機関等に使用される点火プラグに、好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１３６】
５...ガスケット、６...第１後端側パッキン、７...第２後端側パッキン、８...先端側パッキン、９...タルク、１０...絶縁体（絶縁碍子）、１１...第２縮外径部、１２...貫通孔（軸孔）、１３...脚部、１３ｐ...外部分、１３ｔ...テーパ部、１３ｂｃ...後円筒部、１３ｆｃ...先円筒部、１５...第１縮外径部、１６...縮内径部、１７...先端側胴部、１８...後端側胴部、１９...鍔部、２０...中心電極、２０ｓ１...先端面、２１...電極母材、２２...芯材、２３...頭部、２４...鍔部、２５...脚部、３０...接地電極、３１...先端部、３５...母材、３６...芯部、４０...端子金具、４１...キャップ装着部、４２...鍔部、４３...脚部、５０...主体金具、５１...工具係合部、５２...ネジ部、５３...加締部、５４...座部、５５...胴部、５６...縮内径部、５８...変形部、５９...貫通孔、６０...第１シール部、７０...抵抗体、８０...第２シール部、１００...スパークプラグ、ｇ...ギャップ、ＣＬ...中心軸（軸線）
【図１】
0005820086.tif 000008
【図２】
0005820086.tif 000009
【図３】
0005820086.tif 000010
【図４】
0005820086.tif 000011
【図５】
0005820086.tif 000012
【図６】
0005820086.tif 000013
【図７】
0005820086.tif 000014