(57)【要約】【課題】主体金具及び絶縁体において、十分な気密性及び締め付け状態の安定化を図ることができるとともに、小径化の要請にも応えることができるスパークプラグを提供する。【解決手段】スパークプラグ１は、軸線Ｃ１方向に貫通する軸孔４を有する絶縁碍子２と、軸孔４に挿設される中心電極５と、絶縁碍子２の外周に設けられる主体金具３と、主体金具３に設けられ、中心電極５の先端部との間に火花放電間隙３３を形成する接地電極２７とを備える。主体金具３は、自身の後端側開口部が加締められ、加締め部２０が形成され、当該加締め部２０が大径部１１の後端部分を係止することで絶縁碍子２に組み合わされる。ここで、絶縁碍子２のうち少なくとも加締め部２０の内端縁と対向する部位に環状溝部２３を設ける。これにより、加締め部２０の係りしろを十分に確保できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられ、自身の後端部が加締められて、加締め部が形成されることで前記絶縁体と組付けられる主体金具と、
自身の一部が前記中心電極の先端部と対向するように、前記主体金具に設けられ、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、
前記絶縁体のうち少なくとも前記加締め部の内端縁と対向する部位に環状溝部を設けたことを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】
前記主体金具は、その外周に、内燃機関のエンジンヘッドの取付孔に螺合するためのねじ部を備え、前記ねじ部の外径は、Ｍ１２以下であるとともに、
前記絶縁体は、自身の全てが前記主体金具の内部に収容される大径部と、当該大径部の後端側に前記環状溝部を介して形成され、当該大径部よりも小径の後端側胴部とを備え、前記大径部と前記後端側胴部との半径差が０．６ｍｍ未満である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】
前記加締め部は、前記大径部の後端部分に係止されており、
前記絶縁体の軸線を含む断面において、前記係止部分における軸線方向に直交する方向の係りしろを０．２ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項４】
前記絶縁体の軸線を含む断面において、前記加締め部の内端点と前記環状溝部の最小径部との軸線方向に直交する方向の距離を０．２ｍｍ以上とした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】
前記加締め部の内端縁により形成される開口部の直径が、前記絶縁体のうち前記環状溝部の直後端部位の径よりも小さい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。
【請求項６】
前記環状溝部を被覆する釉薬層を設けたことを特徴とする請求項１乃至５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７】
前記環状溝部は、最小径部を含む底壁部と、当該底壁部の後端側に連続して形成されたテーパ状の後壁部とを備え、
前記絶縁体の軸線を含む断面において、前記底壁部の外形線の延長線と前記後壁部の外形線とのなす角度が４０度以下であることを特徴とする請求項１乃至６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、自動車等の内燃機関（エンジン）に取り付けられ、混合気の着火のために用いられるものである。スパークプラグは、一般的に、中心電極と、当該中心電極の外側に設けられる絶縁体と、当該絶縁体の外側に設けられる筒状の主体金具とを備える。また、絶縁体は、自身の後端側に形成された後端側胴部、当該後端側胴部の先端側に形成された大径部、さらに大径部の先端側に形成された中胴部及び脚長部を具備する。ここで、絶縁体及び主体金具は、例えば、主体金具に絶縁体が挿入された状態で、主体金具の後端部が加締められ、形成された加締め部が大径部の後端部分に係止されることにより組み合わされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
さて、スパークプラグは、燃焼室内において高温に晒されるとともに、混合気の燃焼時には瞬間的に高圧の燃焼圧力が加えられる。従って、スパークプラグを構成する主体金具及び絶縁体は、高温・高圧下において混合気の燃焼室外への漏洩を防止できる程度に十分な気密性と、燃焼圧力に耐え得る締め付け状態の安定性とを具備している必要がある。ここで、大径部の後端部分に対する加締め部の係りしろが不十分であると、絶縁体と主体金具との間に間隙が生じやすくなり、加締め部による絶縁体保持力が低下し、ひいては気密性が低下してしまうおそれがある。また、係りしろの減少に伴い、加締め部による保持力が低下し、その結果、主体金具に対する絶縁体の締め付け状態の安定性が低下してしまうおそれがある。従って、加締め部の係りしろを十分に確保することが重要である。
【０００４】
ところで、近年、スパークプラグの小型化や小径化が求められている。スパークプラグの小径化を実現するにあたっては、例えば、主体金具を薄肉化したり、絶縁体全体を細径化したりすることが考えられる。しかし、どちらの方法を採用してもスパークプラグの強度の低下を招いてしまい、上述した燃焼室内の過酷な環境に耐えることができないおそれがある。そこで、絶縁体のうち最も厚肉の大径部を主として小径化することで、必要な強度を確保しつつスパークプラグの小径化を実現することが考えられる。
【特許文献１】特開２００３−２５７５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このように大径部の小径化をした場合、大径部と後端側胴部との径差が比較的小さいものとなってしまう。これに伴い大径部の後端段部の面積が小さくなってしまい、ひいては加締め部の係りしろを十分に確保できなくなってしまう。従って、この場合には、気密性の低下や、主体金具に対する絶縁体の締め付け状態の安定性の低下という事態を招いてしまうことが懸念される。
【０００６】
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、主体金具及び絶縁体において、十分な気密性及び締め付け状態の安定化を図ることができるとともに、小径化の要請にも応え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】
【０００７】
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。
【０００８】
構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、前記軸孔に挿設された中心電極と、前記絶縁体の外周に設けられ、自身の後端部が加締められて、加締め部が形成されることで前記絶縁体と組付けられる主体金具と、自身の一部が前記中心電極の先端部と対向するように、前記主体金具に設けられ、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、
前記絶縁体のうち少なくとも前記加締め部の内端縁と対向する部位に環状溝部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
構成１によれば、絶縁体のうち少なくとも加締め部の内端縁と対向する部位に環状溝部が設けられている。従って、加締め部の係りしろを十分に確保することができる。その結果、主体金具及び絶縁体間における気密性の低下を防止できるとともに、主体金具と絶縁体との締め付け状態の安定性の低下を防止することができる。特に、絶縁体の大径部が小径化され、当該大径部と後端側胴部との径差が比較的小さくされている場合であっても、環状溝部を設けることで十分な係りしろを確保できる。すなわち、本構成を採用することにより、主体金具及び絶縁体において、十分な気密性及び締め付け状態の安定化を図ることができるとともに、小径化の要請にも応えることができるのである。また、絶縁体のうち後端側胴部全てを細径化するのではなく、加締め部に対向する部位に環状溝部を形成するのみに留めているため、スパークプラグに接続されるプラグキャップとして従前のものを共用可能であるという効果も奏し得る。
【００１０】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記主体金具は、その外周に、内燃機関のエンジンヘッドの取付孔に螺合するためのねじ部を備え、前記ねじ部の外径は、Ｍ１２以下であるとともに、
前記絶縁体は、自身の全てが前記主体金具の内部に収容される大径部と、当該大径部の後端側に前記環状溝部を介して形成され、当該大径部よりも小径の後端側胴部とを備え、前記大径部と前記後端側胴部との半径差が０．６ｍｍ未満であることを特徴とする。
【００１１】
絶縁体及び主体金具の組合せに際して、一対のリング部材に滑石（タルク）が充填されたもの（「滑石リング」ともいう）を、主体金具の内周面と後端側胴部の外周面との間隙に設けるとともに、加締め部を後端側のリング部材に係止させることで気密性の向上を図る技術が提案されている（例えば、特開２００４−３６３１１２号公報）。しかし、スパークプラグの小径化の実現に際し、大径部と後端側胴部との半径差が比較的小さくされてしまうと、主体金具の内周面と後端側胴部の外周面との間隙も小さくせざるを得ない。これに伴い、リング部材の薄肉化が必要となってくるが、それにも限度がある。尚、従来、滑石リングを設けることなく、大径部の後端部分に加締め部を係止する、所謂「熱加締めタイプ」のスパークプラグも提案されているが、この場合でも、さほど小径でなければ、係りしろとして０．６ｍｍ以上確保でき、十分な締め付け状態を確保できていた。しかし、かかる「熱加締めタイプ」であっても、さらに小径化をせざるを得ない場合、十分な係りしろを確保できないおそれがあった。
【００１２】
ここで、構成２に記載のスパークプラグは、ねじ部の外径がＭ１２以下であるとともに、大径部と後端側胴部との半径差が０．６ｍｍ未満と小径化が図られており、滑石リングを設けることは事実上困難となり、上記のような「熱加締めタイプ」が採用され得る。このような構成下、絶縁体のうち少なくとも加締め部の内端縁と対向する部位に環状溝部が設けられているため、加締め部の係りしろを十分に確保することができる。つまり、スパークプラグの小径化を図るにあたって、滑石リングを設けることができないような場合であっても、気密性を十分に確保でき、締め付け状態の安定化を図ることができるのである。尚、本発明がより効果的となる構成としては、ねじ部の外径がＭ１０以下であるものが挙げられる。
【００１３】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成２において、前記加締め部は、前記大径部の後端部分に係止されており、
前記絶縁体の軸線を含む断面において、前記係止部分における軸線方向に直交する方向の係りしろを０．２ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成３のように、絶縁体の軸線を含む断面において、大径部に対する加締め部の係止部分の軸線方向に直交する向きに沿った係りしろが０．２ｍｍ以上とされることで上述した作用効果がより確実に奏される。
【００１５】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記絶縁体の軸線を含む断面において、前記加締め部の内端点と前記環状溝部の最小径部との軸線方向に直交する方向の距離を０．２ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【００１６】
加締め部の内端縁と絶縁体との間隔が比較的小さい場合には、外部からの衝撃を受けた際、加締め部の内端縁と絶縁体とがぶつかり合ってしまうおそれがある。この場合、一般的に加締め部の内端縁が比較的薄肉であることも相俟って、絶縁体が傷付いてしまい、ひいては絶縁体に割れが発生してしまうおそれがある。この点、構成４によれば、絶縁体の軸線を含む断面において、加締め部の内端点と環状溝部の最小径部（環状溝部のうち最も径方向内側に位置する部分）との軸線方向に直交する向きに沿った距離が０．２ｍｍ以上となるよう環状溝部が設けられている。従って、加締め部の内端縁と絶縁体との間に十分なクリアランスが確保されることとなり、加締め部の内端縁と絶縁体とがぶつかり合ってしまうことを防止でき、ひいては、絶縁体の割れを抑制することが可能となる。
【００１７】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記加締め部の内端縁により形成される開口部の直径が、前記絶縁体のうち前記環状溝部の直後端部位の径よりも小さいことを特徴とする。
【００１８】
構成５によれば、加締め部の内端縁で形成される開口部の直径が、絶縁体のうち環状溝部の直後端部位における径よりも小さくされている。つまり、環状溝部内に、加締め部の内端縁が入り込んでいる状態とされ、絶縁体の後端側胴部の外径に何ら制約を受けずに加締め部の係りしろを設定することが可能となる。従って、加締め部の係りしろをより多く確保することができ、上述した作用効果がより確実に奏されることとなる。
【００１９】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記環状溝部を被覆する釉薬層を設けたことを特徴とする。
【００２０】
絶縁体に環状溝部が設けられることで、加締め部の係りしろを確保することができる一方で、当該部位における絶縁体の肉厚が小さいものとなる。従って、当該部位における強度が多少なりとも低下してしまうことが懸念される。この点、構成６によれば、環状溝部を被覆する釉薬層が設けられている。釉薬層で被覆されることで、当該環状溝部を補強することができるとともに、絶縁体表面の微小な亀裂や孔等を平滑化することができ、ひいては絶縁体の強度向上を図ることができる。ここで、絶縁体の所定部位に釉薬層を形成することは、スパークプラグの製造過程において必須の工程である。従って、本構成６によれば、別途の複雑な補強策を講じなくとも、環状溝部を設けることによる絶縁体の強度低下を効果的に抑制することができる。尚、釉薬層は、絶縁体のうち、湾曲面状、段差状、或いはテーパ状等をなす大径部の後端部分にまで設けられることとしてもよい。
【００２１】
構成７．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記環状溝部は、最小径部を含む底壁部と、当該底壁部の後端側に連続して形成されたテーパ状の後壁部とを備え、
前記絶縁体の軸線を含む断面において、前記底壁部の外形線の延長線と前記後壁部の外形線とのなす角度が４０度以下であることを特徴とする。
【００２２】
構成７において、環状溝部は、最小径部を含む底壁部と当該底壁部の後端側に連続して形成された後壁部とを備える。ここで、底壁部と後壁部とのなす角度が直角に近くなると、底壁部と後壁部との境界に応力が集中してしまい、当該境界或いはその近傍において割れが発生してしまうおそれがある。これに対し、本構成によれば、絶縁体の軸線を含む断面において、底壁部の外形線の延長線と後壁部の外形線とのなす角度が４０度以下とされている。これにより、底壁部と後壁部との境界に応力が集中してしまうことを防止でき、環状溝部を設けることに起因する絶縁体割れという事態を防止することができる。尚、環状溝部に釉薬層を設けた場合、底壁部を覆う釉薬層表面の外形線の延長線と後壁部を覆う釉薬層表面の外形線とのなす角度が４０度以下とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、スパークプラグ１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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、固定され、後端部側には端子電極６が挿入、固定されている。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。
【００２６】
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。また、中心電極５には、その先端に貴金属チップ３１が溶接により接合されている（これについては後述する）。
【００２７】
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、内燃機関（エンジン）の燃焼室に晒される脚長部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との連接部には段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。また、本実施形態において、後端側胴部１０と大径部１１との半径差は０．６ｍｍ未満（本実施形態では、０．３ｍｍ）とされている。また、大径部１１の後端部分は湾曲面状をなす肩部２８となっている。
【００２８】
主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、そ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。ここで、ねじ部１５の外径はＭ１２以下（本実施形態では、Ｍ１２）とされている。つまり本実施形態のスパークプラグ１は比較的小径化されている。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。
【００２９】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するための段部２１が設けられている。そして、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、自身の段部１４が主体金具３の段部２１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。これにより、加締め部２０の内周面は前記肩部２８に倣う形で係止することとなる。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１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。
【００３０】
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（貴金属チップ３１）と対向するように配置されている。当該接地電極２７には、前記貴金属チップ３１に対向するようにして貴金属チップ３２が設けられている。そして、これら貴金属チップ３１，３２間の隙間が火花放電間隙３３となっている。
【００３１】
中心電極５は、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。また、接地電極２７は、Ｎｉ合金等で構成されている。
【００３２】
中心電極５は、その先端側が縮径されるとともに、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されている。ここに円柱状をなす上記貴金属チップ３１を重ね合わせ、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザ溶接、電子ビーム溶接、或いは抵抗溶接等を施すことにより貴金属チップ３１と中心電極５とが接合されている。一方、これに対向する貴金属チップ３２は、接地電極２７の所定位置上に貴金属チップ３２を位置合わせし、その接合面外縁部に沿って溶接することにより接合される。尚、貴金属チップ３１及びこれに対向する貴金属チップ３２のうちいずれか一方（のチップ）又は両方を省略する構成としてもよい。この場合には、貴金属チップ３１と接地電極２７の本体部との間、或いは対向する貴金属チップ３２と中心電極５の本体部との間で火花放電間隙３３が形成される。
【００３３】
本実施形態において、前記貴金属チップ３１，３２は、公知の貴金属材料（例えば、Ｐｔ−Ｉｒ合金等）により構成されている。
【００３４】
また、図１，２に示すように、絶縁碍子２のうち加締め部２０の内端縁と対向する部位（大径部１１と後端側胴部１０との境界部分）には、全周にわたって環状溝部２３が形成されている。当該環状溝部２３は、径方向の最も内側に位置する最小径部である底壁部２４と、当該底壁部２４の後端側に連続して形成されたテーパ状の後壁部２５とを具備している。さらに、軸線Ｃ１を含む断面において、図３に示すように、底壁部２４の外形線２４ａの延長線と後壁部２５の外形線２５ａとのなす角度θが４０度以下（本実施形態では、３５度）とされている。また、軸線Ｃ１を含む断面において、図４に示すように、加締め部２０の内端点と前記底壁部２４との軸線Ｃ１方向に直交する向きに沿った距離Ａが０．２ｍｍ以上（本実施形態では、０．２５ｍｍ）とされるとともに、加締め部２０の内端点と大径部１１の径方向外端との軸線Ｃ１方向に直交する向きに沿った距離Ｂが０．２ｍｍ以上（本実施形態では、０．２５ｍｍ）とされている。すなわち、本実施形態において、加締め部２０の内端縁が環状溝部２３内に入り込んでいない状態とされている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
さらに、接地電極２７の先端部には、上述した貴金属チップ３２が、抵抗溶接やレーザ溶接等により接合される。尚、溶接をより確実なものとするべく、当該溶接に先だって溶接部位のメッキ除去が行われたり、或いは、メッキ工程に際し溶接予定部位にマスキングが施されたりする。また、当該貴金属チップ３２の溶接を、後述する組合せの後に行うこととしてもよい。
【００３８】
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。当該研削加工の際に、上記加締め部２０の内端縁と対向する部位が研削され、後に環状溝部２３となる溝部が形成される。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、絶縁碍子２が得られる。勿論、研磨加工に際し、溝部を形成することとしてもよいし、焼成前の研削加工の際に溝部の形成加工を完了させておき、焼成後における研磨加工を行わなくともよい。
【００３９】
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。そして、その先端部には、上述した貴金属チップ３１が抵抗溶接やレーザ溶接等により接合される。
【００４０】
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。
【００４１】
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とが組み合わされる。組合せに際しては、熱加締めによる加締めが行われる。すなわち、主体金具３の座部１６及び工具係合部１９の間に形成された薄肉部２９を加熱して変形抵抗を小さくした状態で、主体金具３後端側の開口部を加締める。これにより、加締め部２０の塑性変形による加締めと、絶縁碍子２と主体金具３との熱膨張差を利用した加締めとが同時に行われる。熱膨張状態にあった薄肉部２９が冷却されることで、薄肉部２９は軸線Ｃ１方向に収縮し、大径部１１の肩部２８に係止された加締め部２０は、肩部２８を先端側に押圧することとなる。これにより、絶縁碍子２の外周面に形成された段部１４と、主体金具３の内周面に形成された段部２１とが強固に係止された状態となり、ひいては絶縁碍子２と主体金具３とが強固に組み合わされる。
【００４２】
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の先端に設けられた貴金属チップ３１及び接地電極２７に設けられた貴金属チップ３２間の前記火花放電間隙３３を調整する加工が実施される。
【００４３】
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。
【００４４】
次に、本実施形態によって奏される作用効果を確認するべく、各種条件を変更することで種々のサンプルを作製し、種々の評価を試みた。その実験結果を以下に記す。
【００４５】
先ずサンプルとして、絶縁碍子の軸線を含む断面における、底壁部の外形線の延長線と後壁部の外形線とがなす角度θ（以下、溝部角度θという）、加締め部の内端点と環状溝部の底壁部との軸線方向に直交する向きに沿った距離Ａ（以下、クリアランス長Ａという）、及び加締め部の内端点と大径部の径方向外端との軸線方向に直交する向きに沿った距離Ｂ（以下、係り長Ｂという）を種々変更させたスパークプラグを作製した。そして、耐衝撃試験、気密性試験、及び加締め部強度試験を行った。尚、各サンプルともねじ部の外径をＭ１２とするとともに、大径部の直径を１１．６ｍｍとした。また、絶縁碍子の後端部から先端側へ向かって大径部へ至るまでの部位、すなわち環状溝部を含めて釉薬層を形成した。
【００４６】
耐衝撃試験としては、溝部角度θを種々変更したサンプル及びクリアランス長Ａを種々変更したサンプルに関し、公知のシャルピー強度試験を実施した。シャルピー強度試験の概要は以下の通りである。すなわち、スパークプラグの軸線方向を上下方向とし、火花放電間隙を下方に向け、試験台のねじ孔に主体金具のねじ部を螺合させてスパークプラグを固定する。また、スパークプラグの軸線方向上方の軸支点に対し、先端に１．１３ｋｇの鋼製のハンマーが取り付けられた長さ３３０ｍｍのアームを旋回可能に設ける。このとき、絶縁碍子後端部に振り下ろしたときのハンマーの位置が、絶縁碍子の後端面から略１ｍｍの部位に衝突するように軸支点の位置を定める。そして、アームの中心軸線とスパークプラグの軸線との旋回角度を所定角度ずつ大きくしながらハンマー先端を絶縁碍子に衝突させる。これを繰返し行い、種々の条件において、絶縁碍子に破断が発生した際の旋回角度及び当該旋回角度に基づく破断エネルギーを求めた。そして、同一形状のサンプルについて５本ずつ当該試験を行い、破断エネルギーの平均値を算出することとした。まず、溝部角度θを０度（溝無し）、１０度、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度と種々変更させた場合におけるそれぞれの溝部角度θを横軸に、溝部角度θが０度（溝無し）のときの破断エネルギーを基準としたときの各溝部角度θにおける破断エネルギーの平均値を比率にしたものを縦軸に取り、その関係を図６に示す。なお、このときのクリアランス長Ａは０．２ｍｍとしている。また、クリアランス長Ａを０．１０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．３５ｍｍと種々変更させた場合におけるそれぞれのクリアランス長Ａを横軸に、クリアランス長Ａが０．１０ｍｍのときの破断エネルギーを基準としたときの各クリアランス長Ａにおける破断エネルギーの平均値を比率にしたものを縦軸に取り、その関係を図７に示す。なお、このときの溝部角度θは４０度としている。また、図６に示す評価試験の結果は、本発明の構成７における絶縁碍子の強度低下について検証したものであり、本発明の構成１の効果である気密性及び締め付け状態の安定化の実現を何ら否定するものではない。また、テーパ状の後壁部を設けた場合に４０度以下とすることが望ましいのであり、テーパ状としないことを否定するものでもない。ただし、テーパ状とした場合には絶縁碍子の強度低下についても効果があることを示すものであり、その下限値は特に限定されないが、溝部角度θが５度のように極小であっても何ら問題はない。
【００４７】
図６に示すように、溝部角度θが増大するとともに、破断エネルギー平均値が減少してしまう、つまりより小さな荷重で絶縁碍子に破断が発生してしまうことがわかった。特に、溝部角度θが４０度を超えると、絶縁碍子の強度が著しく低下してしまうことが明らかとなった。従って、環状溝部を設けたことに伴う絶縁碍子の強度低下を効果的に防止するためには、溝部角度θを４０度以下とすることが望ましいといえる。
【００４８】
また、図７に示すように、クリアランス長Ａが減少するとともに、破断エネルギー平均値が減少してしまう、つまりより小さな荷重で絶縁碍子に破断が発生してしまうことが明らかとなった。特に、クリアランス長Ａが０．２ｍｍ未満であると、絶縁碍子の強度が極度に低下してしまうことがわかった。従って、クリアランス長Ａを少なくとも０．２ｍｍ以上確保できるよう、環状溝部の深さ等を設定することが好ましいといえる。なお、クリアランス長Ａについては気密性が低下しない程度に設ければよく、０．２ｍｍ以上であればその効果を奏する。本検証試験においてはクリアランス長Ａが０．３５ｍｍについては少なくとも効果を奏することを確認している。
【００４９】
さらに、気密性試験及び加締め部強度試験を、係り長Ｂを種々変更したサンプルに関して、それぞれ行った。尚、これらの試験におけるスパークプラグの大径部及び後端側胴部との半径差を０．３ｍｍとした。また、クリアランス長Ａは０．２ｍｍを維持した状態とし、係り長Ｂが０．１ｍｍを超える場合には、加締め部と対向する部位に環状溝部を設け、当該環状溝部の深さを変更することで、係り長Ｂを変更することとした。なお、変更した係り長Ｂの長さはそれぞれ０．１０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．３５ｍｍである。
【００５０】
気密性試験の概要は以下の通りである。すなわち、前述の耐衝撃試験と同様に、スパークプラグの軸線方向を上下方向とし、火花放電間隙を下方に向け、試験台のねじ孔に主体金具のねじ部を螺合させてスパークプラグを固定する。そして、下方向から空気により１．５ＭＰａの圧力を加え続けた状態で、当該スパークプラグを加熱し、座面（座部１６の下端面）の温度を増大させていく。その結果、１分間で１０ｃｃの空気が漏洩した際のねじ部の温度（「１０ｃｃ漏洩温度」という）を求めた。当該試験においても、同一形状のサンプルについて５本ずつ試験を行い、１０ｃｃ漏洩温度の平均値を算出した。当該試験における係り長Ｂと１０ｃｃ漏洩温度平均値について、それぞれの係り長Ｂを横軸に、係り長Ｂが０．１０ｍｍにおける１０ｃｃ漏洩温度平均値を基準としたときの各係り長Ｂにおける１０ｃｃ漏洩温度平均値を比率にしたものを縦軸に取り、図８に示す。
【００５１】
また、加締め部強度試験は次のように行った。すなわち、接地電極を除去した、或いは接地電極が当初から設けられていないスパークプラグの軸線方向を上下方向とし、火花放電部位に該当する部位を下方に向け、試験台のねじ孔に主体金具のねじ部を螺合させてスパークプラグを固定する。そして、下方向から絶縁碍子に対して荷重をかけ、当該荷重を連続的に増大させていき、絶縁碍子が主体金具から抜けてしまう際の抜け荷重を計測した。当該試験においても、同一形状のサンプルについて５本ずつ試験を行い、抜け荷重平均値を算出した。尚、当該試験における係り長Ｂの長さはそれぞれ０．１５ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．３５ｍｍである。また、他の試験と同様に、それぞれの係り長Ｂを横軸に、係り長Ｂの長さが０．１５ｍｍにおける抜け荷重平均値を基準としたときの各係り長Ｂにおける抜け荷重平均値を比率にしたものを縦軸に取り、その抜け荷重平均値との関係を図９に示す。
【００５２】
図８に示すように、係り長Ｂが減少するとともに、１０ｃｃ漏洩温度平均値が低下してしまう、つまり気密性が低下してしまうことがわかった。特に、係り長Ｂが０．２ｍｍ未満である場合、気密性が極めて低下していることが明らかとなった。従って、係り長Ｂを０．２ｍｍ以上確保できるよう、環状溝部の深さを設定することが望ましいといえる。
【００５３】
また、図９に示すように、係り長Ｂが減少するとともに、抜け荷重平均値が減少してしまう、つまり、より少ない荷重で絶縁碍子が主体金具から抜けてしてしまうことが明らかとなった。従って、上記気密性試験及び当該加締め部強度試験の結果を総合的に判断して、係り長Ｂを０．２ｍｍ以上確保することが好ましいといえる。
【００５４】
さらに、クリアランス長Ａや係り長Ｂを変更したサンプルに関する上記試験結果から、環状溝部の底壁部から大径部の径方向外端までの軸線方向に直交する向きに沿った距離、つまりクリアランス長Ａと係り長Ｂとの和が０．４ｍｍ以上となるよう環状溝部の深さを設定することが好適であることがわかった。換言すれば、上記のような環状溝部を設けることで、十分な気密性、及び、締め付け状態の安定性を確保しつつ、大径部と後端側胴部との半径差が０．４ｍｍ未満となるような小径化を図ることができるのである。
【００５５】
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。
【００５６】
（ａ）上記実施形態では、特に言及していないが、環状溝部２３の形成後、環状溝部２３を被覆するよう釉薬層を設けてもよい。釉薬層を設けることで、環状溝部２３を形成したことに伴う絶縁碍子２の強度低下を効果的に抑制することができる。尚、釉薬層の厚みについては特に限定されるものではないが、５μｍ以上３０μｍ以下であることがより望ましい。
【００５７】
（ｂ）上記実施形態では、加締め部２０の内周面が肩部２８に直接係止されているが、加締め部２０と肩部２８との間（絶縁碍子２の外周面と主体金具３の内周面との間隙）に、一対のリング部材に滑石（タルク）が充填されたものを設けることとしてもよい。また、金属製で円環状の板パッキンを設けることとしてもよい。
【００５８】
（ｃ）上記実施形態では、加締め部２０の内端縁が環状溝部２３内に入り込んでいない状態とされているが、図５に示すように、加締め部２０の内端縁が環状溝部２３内に入り込んでいる状態とされていてもよい。この場合、後端側胴部１０の外径に何ら制約を受けずに加締め部２０の係りしろを設定することが可能となり、加締め部２０の係りしろをより多く確保することができる。
【００５９】
（ｄ）上記実施形態における環状溝部２３の形状はあくまでも例示であって、このような形状に限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、後端側胴部１０の先端から大径部１１側に向けて比較的緩やかな先細り形状（テーパ状）をなすように構成することで、環状溝部２３を設けることとしてもよい。すなわち、環状溝部２３は、加締め部２０の係りしろを十分に確保可能な形状であればよく、絶縁碍子２のうち加締め部２０の内端縁と対向する部分の外径Ｄ１が、後端側胴部１０の先端の外径Ｄ２よりも小さくされていればよい。
【００６０】
（ｅ）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）。
【００６１】
（ｆ）上記実施形態の中心電極５は、その先端側が縮径されているものであるが、必ずしも縮径されていなくてもよく、全体として棒状（円柱状）をなしていても何ら差し支えない。また、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層からなっていても差し支えない。
【００６２】
（ｇ）スパークプラグのタイプについては、上記実施形態のものに特に限定されるものではない。従って、例えば２乃至４本の接地電極を具備するタイプに具現化することもできる。
【００６３】
（ｈ）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】
【００６４】
【図１】本実施形態のスパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】スパークプラグの絶縁碍子の構成を示す正面図である。
【図３】環状溝部の底壁部及び後壁部のなす角度を説明するための拡大断面図である。
【図４】加締め部の内端点と底壁部との距離、及び、加締め部の内端点と大径部の径方向外端との距離を説明するための拡大断面図である。
【図５】他の実施形態における環状溝部に対する加締め部の内端縁の位置関係を示す拡大断面図である。
【図６】耐衝撃試験において種々に変更した溝部角度と破断エネルギー平均値との関係を示すグラフである。
【図７】耐衝撃試験において種々に変更したクリアランス長と破断エネルギー平均値との関係を示すグラフである。
【図８】気密性試験において種々に変更した係り長と１０ｃｃ漏洩温度平均値との関係を示すグラフである。
【図９】加締め部強度試験において種々に変更した係り長と抜け荷重平均値との関係を示すグラフである。
【図１０】別の実施形態における環状溝部等を説明するための部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…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、１０…後端側胴部、１１…大径部、１５…ねじ部、２０…加締め部、２３…環状溝部、２４…底壁部、２４ａ…底壁部の外形線、２５…後壁部、２５ａ…後壁部の外形線、２７…接地電極、３３…火花放電間隙、Ｃ１…軸線。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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