(57)【要約】【課題】板パッキンに対する絶縁体の接触状態等を変更することで、絶縁体を厚肉にすることなく、優れた耐折損性を実現する。【解決手段】スパークプラグ１は、絶縁碍子２と、板パッキン２２と、主体金具３とを備える。絶縁碍子２の外周には、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて外径が縮径する段部１４と、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて延びる脚長部１３とが設けられる。主体金具３の内周には、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて内径が縮径するテーパ部２１が設けられ、テーパ部２１に板パッキン２２を介して段部１４が係止された状態で絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。絶縁碍子２の外周において、段部１４と脚長部１３との間には凹状の湾曲面部３１が設けられ、板パッキン２２の内周縁部ＩＰの周方向における５０％以上が、絶縁碍子２のうち湾曲面部３１の中間部ＣＰよりも先端側の部位に接する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる筒状の絶縁体と、
環状の板パッキンと、
前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
前記絶縁体の外周には、
前記軸線方向先端側に向けて外径が縮径する段部と、
前記段部の先端側において、前記軸線方向先端側に向けて延びる脚長部とが設けられ、
前記主体金具の内周には、前記軸線方向先端側に向けて内径が縮径するテーパ部が設けられ、
前記テーパ部に前記板パッキンを介して前記段部が係止された状態で前記主体金具の後端部が加締められることにより、前記絶縁体と前記主体金具とが固定されるスパークプラグであって、
前記絶縁体の外周において、前記段部と前記脚長部との間には、凹状の湾曲面部が設けられており、
前記板パッキンの内周縁部の周方向における５０％以上が、前記絶縁体のうち前記湾曲面部の先端と後端との中間部よりも先端側に位置する部位に接していることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記板パッキンの内周縁部の全域が、前記絶縁体のうち前記湾曲面部の先端と後端との中間部よりも先端側に位置する部位に接してい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】
前記軸線を含む断面において、前記湾曲面部の曲率半径をＧ（ｍｍ）としたとき、
０．８≦Ｇ≦１．４
を満たす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】
前記絶縁体は、前記段部の後端側に、前記軸線に沿って延びる筒状の中胴部を有し、
前記絶縁体の外周において、前記段部と前記中胴部との間には、凸状の第２湾曲面部が設けられており、
前記軸線を含む断面において、前記湾曲面部の曲率半径をＧ（ｍｍ）とし、前記第２湾曲面部の曲率半径をＨ（ｍｍ）としたとき、
１．０≦Ｇ／Ｈ≦３．０
を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記軸線を含む断面において、前記段部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をα（°）とし、前記テーパ部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をβ（°）としたとき、
α≧β
を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
α≦β＋１５（°）
を満たすことを特徴とする請求項５に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記絶縁体は、前記段部の後端側に、前記軸線に沿って延びる筒状の中胴部を有するとともに、
前記絶縁体の内周には、前記軸線に沿って延びる中心電極が挿設され、
前記中心電極の先端が、前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向先端側に位置しており、
前記主体金具の先端における、前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の断面積をＡ（ｍｍ2）とし、
前記脚長部の基端における、前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の断面積をＢ（ｍｍ2）とし、
前記中胴部と前記段部との境界部分から前記絶縁体の先端までの前記軸線に沿った長さをＬ（ｍｍ）とし、
前記中心電極のうち、その先端から前記絶縁体の先端よりも１ｍｍ後端側の位置までの体積をＤ（ｍｍ3）としたとき、
Ｄ／Ａ≦１．００（ｍｍ）、及び、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０（ｍｍ-1）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項８】
前記絶縁体のうち、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向先端側に位置する部位を、前記軸線と平行な仮想平面に投影した投影面において、
前記投影面の面積が１４．０ｍｍ2以下とされることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項９】
前記絶縁体は、自身の先端部に一定の外径を有する直管状のストレート部を備え、前記ストレート部の先端は、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向先端側に位置していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項１０】
前記ストレート部の後端は、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向後端側にあることを特徴とする請求項９に記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、例えば、内燃機関（エンジン）に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられる。一般的にスパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔の先端側に挿通される中心電極と、軸孔の後端側に挿通される端子電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に設けられ、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。そして、中心電極に高電圧が印加されることで、両電極間の火花放電間隙において火花放電が生じ、混合気へと着火される。
【０００３】
また、前記絶縁体は、主体金具の内部に挿入され、自身の外周部分に形成された段部が、主体金具の内周部に形成されたテーパ部に係止された状態で、主体金具の後端開口部を径方向内側に加締めることにより主体金具に固定される。このとき、主体金具のテーパ部及び絶縁体の段部の間には、主体金具と絶縁体との間に入り込む混合気等が外部に漏れ出してしまうことを防止すべく、円環状の板パッキンが介在されることがある（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９０７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の高出力エンジンにおいては、振動等により絶縁体に加わる衝撃がより大きなものとなっている。その一方で、スパークプラグの小型化や小径化の要請から、絶縁体の薄肉化が要求されている。すなわち、衝撃等により絶縁体に加えられる応力がより増大する傾向にあるにも関わらず、絶縁体を厚肉とすることで応力に耐え得る強度を確保するという手法は採用しにくい現状となっている。従って、絶縁体のうち、衝撃等による応力が特に集中しやすい前記段部と当該段部の先端から先端側へと延びる脚長部との境界部分において割れ等の発生がより一層懸念される。
【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、前記境界部分における絶縁体の形状、及び、板パッキンに対する絶縁体の接触状態を変更することで、絶縁体を厚肉にすることなく、優れた耐折損性を実現することができる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、軸線方向に延びる筒状の絶縁体と、
環状の板パッキンと、
前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
前記絶縁体の外周には、
前記軸線方向先端側に向けて外径が縮径する段部と、
前記段部の先端側において、前記軸線方向先端側に向けて延びる脚長部とが設けられ、
前記主体金具の内周には、前記軸線方向先端側に向けて内径が縮径するテーパ部が設けられ、
前記テーパ部に前記板パッキンを介して前記段部が係止された状態で前記主体金具の後端部が加締められることにより、前記絶縁体と前記主体金具とが固定されるスパークプラグであって、
前記絶縁体の外周において、前記段部と前記脚長部との間には、凹状の湾曲面部が設けられており、
前記板パッキンの内周縁部の周方向における５０％以上が、前記絶縁体のうち前記湾曲面部の先端と後端との中間部よりも先端側に位置する部位に接していることを特徴とする。
【０００９】
尚、「湾曲面部の中間部」とあるのは、軸線を含む断面において、湾曲面部の外形線の中点に位置する部位を意味する。
【００１０】
本願発明者が、段部及び脚長部の境界部分にて絶縁体の損傷が生じやすい要因を検討したところ、加締めに伴い絶縁体に加わる応力と、衝撃等の外力により絶縁体に加わる応力とが前記境界部分に集中して加わってしまうことが主たる要因であることが見出された。
【００１１】
この点を鑑みて、上記構成１によれば、段部と脚長部との間に湾曲面部が設けられている。従って、外力により前記境界部分に加わる応力を効果的に分散させることができる。
【００１２】
さらに、上記構成１によれば、絶縁体のうち湾曲面部の中間部よりも先端側の部位に板パッキンの内周縁部が接触するように構成されている。従って、加締めによる応力が、絶縁体のうち板パッキンの内周縁部と接触する部位に対して最も大きく加わることとなる。その結果、外力による応力が最も大きく加わる部位（湾曲面部の中間部及びその近傍）と、加締めによる応力が最も大きく加わる部位とが異なる位置となり、絶縁体に加わる応力をより一層分散させることができる。また、板パッキンの内周縁部の周方向における５０％以上が、絶縁体の前記湾曲面部の中間部よりも先端側に位置する部位に接している。そのため、周方向に沿った広範囲に亘って加締めによる応力と外力による応力とを分散させることができる。
【００１３】
以上のように、上記構成１によれば、絶縁体のうち段部と脚長部との間に位置する部位に加わる応力を極めて効果的に分散させることができ、絶縁体を厚肉とすることなく、耐折損性を飛躍的に向上させることができる。
【００１４】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記板パッキンの内周縁部の全域が、前記絶縁体のうち前記湾曲面部の先端と後端との中間部よりも先端側に位置する部位に接していることを特徴とする。
【００１５】
上記構成２によれば、周方向に沿った全域において加締めによる応力と外力による応力とを分散させることができる。その結果、耐折損性をより一層向上させることができる。
【００１６】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記軸線を含む断面において、前記湾曲面部の曲率半径をＧ（ｍｍ）としたとき、
０．８≦Ｇ≦１．４
を満たすことを特徴とする。
【００１７】
尚、湾曲面部の曲率半径が一定でない場合、「曲率半径Ｇ」とあるのは、軸線を含む断面における、湾曲面部の先端点と後端点と両者の中点との３点を通る仮想円の曲率半径をいう。
【００１８】
上記構成３によれば、湾曲面部の曲率半径Ｇが０．８ｍｍ以上と比較的大きなものとされている。このため、外力により湾曲面部に加わる応力をより一層分散させることができ、耐折損性をさらに高めることができる。
【００１９】
一方で、曲率半径Ｇを過度に大きくしてしまうと、加締め時において、主体金具のテーパ部の変形量が大きくなってしまい、ひいては絶縁体に破損が生じてしまうおそれがあるが、上記構成３によれば、曲率半径Ｇが１．４ｍｍ以下とされ、曲率半径Ｇの過大が防止されている。その結果、加締め時におけるテーパ部の変形を抑制することができ、ひいては絶縁体の破損をより確実に防止することができる。
【００２０】
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、前記絶縁体は、前記段部の後端側に、前記軸線に沿って延びる筒状の中胴部を有し、
前記絶縁体の外周において、前記段部と前記中胴部との間には、凸状の第２湾曲面部が設けられており、
前記軸線を含む断面において、前記湾曲面部の曲率半径をＧ（ｍｍ）とし、前記第２湾曲面部の曲率半径をＨ（ｍｍ）としたとき、
１．０≦Ｇ／Ｈ≦３．０
を満たすことを特徴とする。
【００２１】
尚、第２湾曲面部の曲率半径が一定でない場合、「曲率半径Ｈ」は、軸線を含む断面における第２湾曲面部の先端点と後端点と両者の中点との３点を通る仮想円の曲率半径をいう。
【００２２】
上記構成４によれば、段部と中胴部との間に第２湾曲面部が設けられるとともに、第２湾曲面部の曲率半径Ｈ（ｍｍ）が、Ｇ／Ｈ≦３．０を満たすように構成されている。これにより、加締めにより湾曲面部に加わる応力を低減することができる。
【００２３】
また、１．０≦Ｇ／Ｈ（つまり、Ｈ≦Ｇ）とされているため、外力による応力が、曲率半径の小さい第２湾曲面部へと積極的に加わることとなる。その結果、外力により湾曲面部に対して加わる応力を低減することができる。
【００２４】
以上のように、上記構成４によれば、湾曲面部に対して加わる、加締めによる応力と外力による応力との双方を低減することができ、絶縁体の耐折損性をより一層向上させることができる。
【００２５】
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、前記軸線を含む断面において、前記段部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をα（°）とし、前記テーパ部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をβ（°）としたとき、
α≧β
を満たすことを特徴とする。
【００２６】
段部の角度α、及び、テーパ部の角度βについて、α＜βとすると、段部のうち特に径方向外側に位置する部位が板パッキンに対して接触することとなる。ところが、この場合には、加締めに伴い、中胴部に押される形で湾曲面部に対して径方向内側に向けた大きな応力が加わってしまうおそれがある。また、板パッキンも径方向内側に向けて変形しやすくなってしまい、板パッキンの内周縁部に押圧されることで絶縁体が破損してしまうおそれがある。
【００２７】
この点、上記構成５によれば、α≧βとされており、加締めに伴い、湾曲面部に対して加わる径方向内側に向けた応力を十分に小さなものとすることができ、また、板パッキンの径方向内側に向けた変形をより確実に抑制することができる。その結果、耐折損性を一層向上させつつ、加締め時における絶縁体の破損をより確実に防止することができる。
【００２８】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成５において、α≦β＋１５（°）
を満たすことを特徴とする。
【００２９】
上述の通り、α≧βとすることで絶縁体の耐折損性等を向上させることができるが、角度αを角度βに比べて過度に大きくしてしまうと、段部の先端側のみが板パッキンと接触することとなってしまう。その結果、両者の接触面積が十分に確保されず、気密性が低下してしまうおそれがある。
【００３０】
この点、上記構成６によれば、α≦β＋１５を満たすように構成されているため、径方向において段部の広範囲を板パッキンに接触させることができる。その結果、板パッキンを設けることによる気密性の向上効果を十分に発揮させることができる。
【００３１】
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、前記絶縁体は、前記段部の後端側に、前記軸線に沿って延びる筒状の中胴部を有するとともに、
前記絶縁体の内周には、前記軸線に沿って延びる中心電極が挿設され、
前記中心電極の先端が、前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向先端側に位置しており、
前記主体金具の先端における、前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の断面積をＡ（ｍｍ2）とし、
前記脚長部の基端における、前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の断面積をＢ（ｍｍ2）とし、
前記中胴部と前記段部との境界部分から前記絶縁体の先端までの前記軸線に沿った長さをＬ（ｍｍ）とし、
前記中心電極のうち、その先端から前記絶縁体の先端よりも１ｍｍ後端側の位置までの体積をＤ（ｍｍ3）としたとき、
Ｄ／Ａ≦１．００（ｍｍ）、及び、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０（ｍｍ-1）
を満たすことを特徴とする。
【００３２】
尚、中胴部と段部との間に第２湾曲面部が設けられる場合において、「中胴部と段部との境界部分」とあるのは、中胴部を軸線方向先端側に延ばした仮想面と、段部を軸線方向後端側に延ばした仮想面とが交わる部分をいう。
【００３３】
上記構成７によれば、Ｄ／Ａ≦１．００（ｍｍ）とされており、中心電極の先端部の体積Ｄに対して、絶縁体の先端部の断面積Ａが十分に大きくされるように構成されている。これにより、中心電極の先端部の重量に対して、絶縁体の先端部が十分な強度を有することとなり、衝撃により中心電極の先端部が絶縁体に衝突するという事態が生じたとしても、絶縁体の先端部における破損をより確実に防止することができる。
【００３４】
さらに、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０（すなわち、Ｂ≧０．２・Ｌ・Ａ）とされており、脚長部の基端部の断面積Ｂが、脚長部の長さＬと絶縁体の先端部の断面積Ａとを乗算した値（すなわち、外力により脚長部の基端部に加わり得る応力に対応する値）に係数０．２を乗じた数値以上とされている。このため、応力に対して脚長部の基端部が十分な強度を有するものとなり、脚長部の基端部における破損をより確実に防止することができる。
【００３５】
構成８．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記絶縁体のうち、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向先端側に位置する部位を、前記軸線と平行な仮想平面に投影した投影面において、
前記投影面の面積が１４．０ｍｍ2以下とされることを特徴とする。
【００３６】
上記構成８によれば、ノッキング等により、絶縁体のうち主体金具の先端から突き出した部位に加わる衝撃を十分に小さなものとすることができる。その結果、絶縁体に加わる応力をより低減させることができ、耐折損性を一層向上させることができる。
【００３７】
構成９．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至８のいずれかにおいて、前記絶縁体は、自身の先端部に一定の外径を有する直管状のストレート部を備え、前記ストレート部の先端は、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向先端側に位置していることを特徴とする。
【００３８】
上記構成９によれば、絶縁体の先端部にストレート部が設けられているため、ノッキング等に伴い、絶縁体の先端部に加わる衝撃をより小さなものとすることができる。その結果、耐折損性をより一層向上させることができる。
【００３９】
構成１０．本構成のスパークプラグは、上記構成９において、前記ストレート部の後端は、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向後端側にあることを特徴とする。
【００４０】
上記構成１０によれば、絶縁体の先端部に加わる衝撃を一層小さくすることができ、耐折損性の更なる向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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】板パッキンや段部等の構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】中間部と内周縁部との位置関係を示す透視図である。
【図４】中間部と内周縁部との位置関係の別例を示す透視図である。
【図５】中間部と内周縁部との位置関係の別例を示す透視図である。
【図６】スパークプラグの先端部の構成を示す部分拡大断面図である。
【図７】仮想平面に投影された投影面等を示す投影図である。
【図８】ストレート部の形成位置を説明するための部分拡大断面図である。
【図９】湾曲面部の曲率半径Ｇを種々変更したサンプルにおける、ベンディング試験の結果を示すグラフである。
【図１０】湾曲面部の曲率半径Ｇを種々変更したサンプルにおける、加締め時のテーパ部の変形量を示すグラフである。
【図１１】Ｇ／Ｈを種々変更したサンプルにおける、ベンディング試験の結果を示すグラフである。
【図１２】α−βを種々変更したサンプルにおける、ベンディング試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１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。
【００４３】
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。
【００４４】
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も細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、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、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との間には、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて外径が縮径する段部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。
【００４５】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金〔例えば、インコネル（登録商標）６００等〕により構成され、全体として棒状（円柱状）をなしている。また、中心電極５は、その先端面が平坦に形成されるとともに、その先端が絶縁碍子２の先端から突出している。尚、中心電極５の内部に、熱伝導性に優れる銅や銅合金からなる内層を設けることとしてもよい。この場合には、中心電極５の熱引きが向上し、耐消耗性の向上を図ることができる。
【００４６】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００４７】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体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。
【００４８】
加えて、前記主体金具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を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。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を前記燃焼装置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。尚、本実施形態においては、スパークプラグ１の小型化が図られており、前記ねじ部１５のねじ径が比較的小径（例えば、Ｍ１２以下）とされている。
【００４９】
また、主体金具３の内周面には、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて内径が縮径するテーパ部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のテーパ部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主体金具３に固定されている。尚、絶縁碍子２の段部１４及び主体金具３のテーパ部２１の間には、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ガスが外部に漏れないようになっている。
【００５０】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００５１】
また、主体金具３の先端部２６には、略中間部分にて曲げ返されて、先端部側面が中心電極５の先端面と対向する接地電極２７が設けられている。また、中心電極５の先端部と接地電極２７の先端部との間には、火花放電間隙２８が形成されており、軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が生じるように構成されている。
【００５２】
加えて、本実施形態では、図２に示すように、絶縁碍子２の外周において、段部１４と脚長部１３との間に、凹状の湾曲面部３１が設けられており、また、段部１４と中胴部１２との間に、凸状の第２湾曲面部３２が設けられている。そして、図３に示すように（図３は、軸線ＣＬ１方向先端側から板パッキン２２等を見たときの模式的な透視図である）、板パッキン２２の内周縁部ＩＰの周方向に沿った全域が、絶縁碍子２のうち湾曲面部３１の先端と後端との中間部ＣＰよりも先端側に位置する部位に接している。すなわち、中間部ＣＰよりも内側に内周縁部ＩＰが位置している。
【００５３】
尚、必ずしも内周縁部ＩＰの全域が、絶縁碍子２のうち前記中間部ＣＰよりも先端側の部位に接していなくてもよく、内周縁部ＩＰの周方向における５０％以上が、絶縁碍子２のうち中間部ＣＰよりも先端側の部位に接していればよい。従って、図４に示すように、内周縁部ＩＰの周方向における５０％が、絶縁碍子２のうち中間部ＣＰよりも先端側の部位に接するように構成することとしてもよいし、図５に示すように、内周縁部ＩＰの周方向における７５％が、絶縁碍子２のうち中間部ＣＰよりも先端側の部位に接するように構成することとしてもよい。
【００５４】
図２に戻り、軸線ＣＬ１を含む断面において、湾曲面部３１の曲率半径をＧ（ｍｍ）としたとき、０．８≦Ｇ≦１．４を満たすように構成されている。また、第２湾曲面部３２については、軸線ＣＬ１を含む断面において、その曲率半径をＨ（ｍｍ）としたとき、１．０≦Ｇ／Ｈ≦３．０を満たすように構成されている。尚、本実施形態においては、湾曲面部３１や第２湾曲面部３２が一定の曲率半径を有するように構成されている。
【００５５】
加えて、軸線ＣＬ１を含む断面において、段部１４の外形線と軸線ＣＬ１に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をα（°）とし、テーパ部２１の外形線と軸線ＣＬ１に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をβ（°）としたとき、α≧β、かつ、α≦β＋１５を満たすように両角度α，βが設定されている。
【００５６】
さらに、図６に示すように、主体金具３の先端における、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った絶縁碍子２の断面積をＡ（ｍｍ2）とし、脚長部１３の基端における、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った絶縁碍子２の断面積をＢ（ｍｍ2）とし、中胴部１２と段部１４との境界部分（本実施形態では、第２湾曲面部３２の中間部）から絶縁碍子２の先端までの軸線ＣＬ１に沿った長さをＬ（ｍｍ）とし、中心電極５のうち、その先端から絶縁碍子２の先端よりも１ｍｍ後端側の位置までの部位（図６中、散点模様を付した部位）の体積をＤ（ｍｍ3）としたとき、Ｄ／Ａ≦１．００（ｍｍ）、及び、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０（ｍｍ-1）を満たすように構成されている。
【００５７】
すなわち、Ｄ／Ａ≦１．００とされ、中心電極５の先端部の体積Ｄに対して、絶縁碍子２の先端部の断面積Ａが十分に大きくなるように構成されている。また、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０（すなわち、Ｂ≧０．２・Ｌ・Ａ）とされることで、脚長部１３の基端部の断面積Ｂが、脚長部１３の長さＬと絶縁碍子２の先端部の断面積Ａとを乗算した値（つまり、衝撃等により脚長部１３の基端部に加わり得る応力に対応する値）に係数０．２を乗じた数値以上とされている。
【００５８】
また、本実施形態では、主体金具３の先端に対する絶縁碍子２の先端の突出長Ｆが５ｍｍ以下と比較的小さなものとされており、絶縁碍子２先端部の過熱防止が図られている。
【００５９】
加えて、図７に示すように、絶縁碍子２のうち、主体金具３の先端よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置する部位を、軸線ＣＬ１と平行な仮想平面ＶＳに投影した投影面ＰＳ（図７中、散点模様を付した面）において、当該投影面ＰＳの面積が１４．０ｍｍ2以下と比較的小さくされている。
【００６０】
さらに、図８に示すように、絶縁碍子２は、自身の先端部に一定の外径を有する直管状のストレート部３３を備えている。そして、ストレート部３３の先端３３Ａが、主体金具３の先端よりも軸線ＣＬ１方向先端側に位置しており、一方で、ストレート部３３の後端３３Ｂが、主体金具３の先端よりも軸線ＣＬ１方向後端側に位置している。
【００６１】
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。
【００６２】
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）に冷間鍛造加工等を施すことにより貫通孔を形成するとともに、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。
【００６３】
続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金からなる直棒状の接地電極２７を抵抗溶接する。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。また、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を施すこととしてもよい。
【００６４】
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、成形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。そして、得られた成形体に対し、研削加工を施し外形を整形した上で、焼成加工を施すことにより絶縁碍子２が得られる。
【００６５】
また、Ｎｉ合金に鍛造加工を施すことで、中心電極５を製造しておく。
【００６６】
加えて、前記主体金具３を構成する金属素材よりも軟質の軟鋼板を打抜くとともに、打抜いたものに浸炭処理、又は、浸炭窒化処理を施すことによって円環状の板パッキン２２を作製する。尚、板パッキン２２は、その内径が比較的小さく（脚長部１３の基端の外径と同程度と）なるように構成されている。また、組付け前の板パッキン２２は、略平板状をなしている。
【００６７】
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の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。
【００６８】
その後、上記のようにそれぞれ作製された絶縁碍子２と、主体金具３とが固定される。すなわち、前記テーパ部２１上に板パッキン２２を配置した上で、主体金具３の後端側開口から絶縁碍子２を挿入する。そして、加締め部２０の形状に対応する凹部を備える所定の治具（図示せず）により、主体金具３の後端部に対して軸線ＣＬ１方向先端側に向けた押圧力を加えることにより、主体金具３の後端側開口部を径方向内側に屈曲させる（つまり、加締め部２０を形成する）。これにより、絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。尚、上記加締めが行われることにより、略平板状であった板パッキン２２は、段部１４及びテーパ部２１に沿って潰れ変形する。これにより、板パッキン２２は、段部１４及びテーパ部２１に密着するとともに、板パッキン２２の内周縁部ＩＰの全域が、絶縁碍子２のうち前記中間部ＣＰよりも先端側の部位に接することとなる。
【００６９】
次いで、接地電極２７の略中間部分を屈曲させるとともに、中心電極５及び接地電極２７の間に形成された火花放電間隙２８の大きさを調整する加工が実施され、上述のスパークプラグ１が得られる。
【００７０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、段部１４と脚長部１３との間に湾曲面部３１が設けられているため、外力により湾曲面部３１に加わる応力を効果的に分散させることができる。
【００７１】
さらに、絶縁碍子２のうち湾曲面部３１の中間部ＣＰよりも先端側の部位に板パッキン２２の内周縁部ＩＰが接触するように構成されている。従って、加締めによる応力が、絶縁碍子２のうち板パッキン２２の内周縁部ＩＰと接触する部位に対して最も大きく加わることとなる。その結果、外力による応力が最も大きく加わる部位（湾曲面部３１の中間部ＣＰ及びその近傍）と、加締めによる応力が最も大きく加わる部位とが異なる位置となり、絶縁碍子２に加わる応力をより一層分散させることができる。また、板パッキン２２の内周縁部ＩＰの周方向全域が、絶縁碍子２の前記湾曲面部３１の中間部ＣＰよりも先端側に位置する部位に接している。そのため、周方向全域に亘って加締めによる応力と外力による応力とを分散させることができる。
【００７２】
以上のように、本実施形態によれば、絶縁碍子２のうち段部１４と脚長部１３との間に位置する部位に加わる応力を極めて効果的に分散させることができ、絶縁碍子２を厚肉とすることなく、耐折損性を飛躍的に向上させることができる。換言すれば、本実施形態のように、ねじ部１５のねじ径が比較的小さく、絶縁碍子２の肉厚を大きくすることが困難なスパークプラグ１において、本発明は特に有意である。
【００７３】
また、湾曲面部３１の曲率半径Ｇが０．８ｍｍ以上と比較的大きなものとされているため、外力により湾曲面部３１に加わる応力をより一層分散させることができ、耐折損性をさらに高めることができる。一方で、曲率半径Ｇは１．４ｍｍ以下とされているため、加締め時におけるテーパ部２１の変形ひいては絶縁碍子２の破損をより確実に防止することができる。
【００７４】
加えて、段部１４と中胴部１２との間に第２湾曲面部３２が設けられるとともに、第２湾曲面部３２の曲率半径Ｈ（ｍｍ）が、１．０≦Ｇ／Ｈ≦３．０を満たすように構成されている。これにより、湾曲面部３１に対して加わる、加締めによる応力と外力による応力との双方を低減することができ、耐折損性をより一層向上させることができる。
【００７５】
さらに、角度α，βについて、α≧βとされているため、加締めに伴い、湾曲面部３１に対して加わる径方向内側に向けた応力を十分に小さなものとすることができ、また、板パッキン２２の径方向内側に向けた変形をより確実に抑制することができる。その結果、耐折損性を一層向上させつつ、加締め時における絶縁碍子の破損をより一層確実に防止することができる。一方で、α≦β＋１５を満たすように構成されているため、径方向において段部１４の広範囲を板パッキン２２に接触させることができる。これにより、板パッキン２２を設けることによる気密性の向上効果を十分に発揮させることができる。
【００７６】
併せて、Ｄ／Ａ≦１．００（ｍｍ）とされており、中心電極５の先端部の体積Ｄに対して、絶縁碍子２の先端部の断面積Ａが十分に大きくされるように構成されている。これにより、中心電極５の先端部の重量に対して、絶縁碍子２の先端部が十分な強度を有することとなり、絶縁碍子２の先端部における破損をより確実に防止することができる。また、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０（すなわち、Ｂ≧０．２・Ｌ・Ａ）とされているため、応力に対して脚長部１３の基端部が十分な強度を有するものとなり、脚長部１３の基端部における破損をより確実に防止することができる。
【００７７】
加えて、投影面ＰＳの面積が１４．０ｍｍ2以下とされているため、ノッキング等により、絶縁碍子２のうち主体金具３の先端から突き出した部位に加わる衝撃を十分に小さなものとすることができる。その結果、絶縁碍子２に加わる応力をより低減させることができ、耐折損性を一層向上させることができる。
【００７８】
さらに、絶縁碍子２の先端部にストレート部３３が設けられるとともに、ストレート部３３の後端３３Ｂが、主体金具３の先端よりも軸線ＣＬ１方向後端側に位置している。そのため、絶縁碍子２の先端部に加わる衝撃を一層小さくすることができ、耐折損性の更なる向上を図ることができる。
【００７９】
次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、絶縁碍子のうち前記中間部よりも先端側の部位に対する、板パッキンの内周縁部の周方向に沿った接触割合を０％、５０％、又は、１００％としたスパークプラグのサンプルを複数作製し、各サンプルについてベンディング試験を行った。ベンディング試験の概要は次の通りである。すなわち、所定のオートグラフを用いて、周方向における異なる三方向から絶縁碍子の先端部に対して軸線と直交する向きの荷重を加え、絶縁碍子に破壊が生じた際の荷重（破壊荷重）を測定した。表１に、各サンプルにおける破壊荷重と、破壊荷重の平均値とを示す。尚、各サンプルともに、湾曲面部の曲率半径Ｇを０．５ｍｍとし、第２湾曲面部の曲率半径Ｈを０．２ｍｍとし、脚長部の基端の外径を５．３ｍｍとした。また、前記接触割合は、加締め部を形成する際の条件（例えば、主体金具の後端部に加える荷重など）を調節することで変更した。
【００８０】
【表１】
2012069251.tif 000003
【００８１】
表１に示すように、接触割合を５０％以上としたサンプルは、破壊荷重の平均値が飛躍的に上昇し、優れた耐折損性を有することが明らかとなった。これは、
（１）湾曲面部を設けたことで、外力により段部と脚長部との境界部分に加わる応力が一部にのみ集中することなく、分散されたこと
（２）絶縁碍子のうち湾曲面部の中間部よりも先端側の部位に板パッキンを接触させたことで、絶縁碍子のうち板パッキンの内周縁部に接触する部位に対して加締めによる応力が最も大きく加わることとなり、その結果、外力による応力が最も大きく加わる部位と、加締めによる応力が最も大きく加わる部位とが異なる位置となり、応力の分散がさらに図られたこと
（３）接触割合を５０％以上としたことで、周方向に沿った広範囲に亘って上記（２）の作用が実現されたこと
に起因すると考えられる。
【００８２】
また特に、接触割合を１００％としたサンプルは、より一層優れた耐折損性を実現できることが確認された。これは、外力による応力が最も大きく加わる部位と加締めによる応力が最も大きく加わる部位とが周方向全域において異なる位置となり、異なる方向から外力が加えられたときでも、応力の分散を確実に実現できたためであると考えられる。
【００８３】
以上の試験結果より、耐折損性の向上を図るべく、板パッキンの内周縁部の周方向における５０％以上が、絶縁碍子のうち湾曲面部の中間部よりも先端側に位置する部位と接するように構成することが好ましいといえる。また、耐折損性の更なる向上を図るためには、板パッキンの内周縁部の全域が、絶縁碍子のうち湾曲面部の中間部よりも先端側に位置する部位と接するように構成することがより好ましいといえる。
【００８４】
次に、湾曲面部の曲率半径Ｇ（ｍｍ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを複数作製し、各サンプルについて上述のベンディング試験を行った。図９に、当該試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、前記接触割合を１００％とした。また、オートグラフにより所定の一方向から荷重を加えた際の破壊荷重を測定した。
【００８５】
図９に示すように、湾曲面部の曲率半径Ｇを０．８ｍｍ以上としたサンプルは、一層優れた耐折損性を有することが明らかとなった。これは、曲率半径Ｇを比較的大きくしたことで、外力により湾曲面部に加わる応力がより分散したためであると考えられる。
【００８６】
次いで、曲率半径Ｇ（ｍｍ）を種々変更した絶縁碍子のサンプルを加締めにより主体金具に対して固定するとともに、固定後におけるテーパ部の変形量を測定した。図１０に、曲率半径Ｇとテーパ部の変形量との関係を表すグラフを示す。尚、テーパ部の変形量は、加締め前におけるテーパ部に対する、加締め後におけるテーパ部の軸線方向に沿った変形量であり、主体金具の断面を観察することで測定した。
【００８７】
図１０に示すように、曲率半径Ｇを１．４ｍｍ以下とすることで、加締め時におけるテーパ部の変形を効果的に抑制することができ、ひいては絶縁碍子の破損防止が図られることが分かった。
【００８８】
以上の試験結果より、耐折損性の一層の向上、及び、テーパ部の変形抑制を図るべく、湾曲面部の曲率半径Ｇを０．８ｍｍ以上１．４ｍｍ以下とすることがより好ましいといえる。
【００８９】
次に、湾曲面部の曲率半径Ｇを０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、又は、１．２ｍｍとした上で、第２湾曲面部の曲率半径Ｈ（ｍｍ）を変更することにより、Ｇ／Ｈを種々変更したスパークプラグのサンプルを複数作製し、各サンプルについてベンディング試験を行った。図１１に、当該試験の試験結果を示す。尚、図１１においては、曲率半径Ｇを０．８ｍｍとしたサンプルの試験結果を丸印で示し、曲率半径Ｇを１．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角で示し、曲率半径Ｇを１．２ｍｍとしたサンプルの試験結果を四角で示す。また、各サンプルともに、前記接触割合を１００％とし、脚長部の基端の外径を５．３ｍｍとした。加えて、オートグラフにより所定の一方向から荷重を加えた際の破壊荷重を測定した。
【００９０】
図１１に示すように、１．０≦Ｇ／Ｈ≦３．０を満たすサンプルは、より優れた耐折損性を有することが確認された。これは、Ｇ／Ｈ≦３．０としたことで、加締めにより湾曲面部に加わる応力が低減されたこと、及び、１．０≦Ｇ／Ｈ（つまり、Ｈ≦Ｇ）としたことで、外力による応力が第２湾曲面部へと積極的に加わることとなり、外力により湾曲面部に加わる応力が低減されたことによると考えられる。
【００９１】
以上の試験結果より、耐折損性を一層向上させるべく、１．０≦Ｇ／Ｈ≦３．０を満たすように曲率半径Ｇ，Ｈを設定することがより好ましいといえる。
【００９２】
次いで、テーパ部の角度βを３０°とした上で、絶縁碍子の段部の角度αを変更することで、α−β（°）を種々変更したスパークプラグのサンプルを複数作製し、各サンプルについて上述のベンディング試験、及び、ＪＩＳ  Ｂ８０３１に規定された気密性試験を行った。
【００９３】
気密性試験の概要は次の通りである。すなわち、α−βを種々変更したサンプルを１０本ずつ用意し、各サンプルを所定のチャンバーに取付けた上で、サンプルを１５０℃の雰囲気中で３０分間保った後、サンプルの先端部に１．５ＭＰａの空気圧を加えた。そして、絶縁碍子と主体金具との間から空気が漏洩するか否かを確認するとともに、１０本中における空気の漏洩が生じた本数（漏洩本数）を測定した。ここで、１０本全てにおいて空気の漏洩が確認されなかったサンプルは、気密性に優れるとして「○」の評価を下し、漏洩本数が１〜５本となったサンプルは、気密性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。
【００９４】
さらに、角度αを種々変更した絶縁碍子について、加締め試験を併せて行った。加締め試験の概要は次の通りである。すなわち、角度αを種々変更した絶縁碍子を１０本ずつ作製するとともに、各絶縁碍子を加締めによりテーパ部の角度βを３０°とした主体金具に固定した。そして、加締め後において、絶縁碍子に破損が生じているか否かを確認するとともに、１０本中における破損の生じた本数（破損本数）を測定した。ここで、１０本全てにおいて破損が生じなかった場合には「○」の評価を下し、破損本数が１〜５本であった場合には「△」の評価を下すこととした。
【００９５】
図１２に、ベンディング試験の試験結果を示し、表２に、気密性試験及び加締め試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、前記接触割合を１００％とし、湾曲面部の曲率半径Ｇを０．８ｍｍ、第２湾曲面部の曲率半径Ｈを０．４ｍｍとした。
【００９６】
【表２】
2012069251.tif 000004
【００９７】
図１２、及び、表２に示すように、α−βをマイナスとした（つまり、α＜βとした）サンプルは、他のサンプルと比較して破壊荷重が低下してしまったり、また、加締めにより絶縁碍子に破損が生じやすいことが分かった。これは、α＜βとしたことで、加締めにより、中胴部に押される形で湾曲面部に対して径方向内側に向けた大きな応力が加わってしまったり、板パッキンの内周縁部が径方向内側に向けて変形しやすくなってしまったりしたことによると考えられる。
【００９８】
また、α−βを１５°よりも大きくした（つまり、α＞β＋１５とした）サンプルは気密性にやや劣ることが確認された。これは、段部の先端側のみが板パッキンと接触する状態となってしまい、両者の接触面積が十分に確保されなかったためであると考えられる。
【００９９】
これに対して、α≧βとしたサンプルは、一層優れた耐折損性を有し、また、α≦β＋１５としたサンプルは、気密性に優れることが確認された。
【０１００】
以上の試験結果より、耐折損性を一層向上させるためには、角度α，βについて、α≧βを満たすように設定することがより好ましいといえる。
【０１０１】
一方で、優れた気密性を確保するという観点からは、α≦β＋１５を満たすように角度α，βを設定することがより好ましいといえる。
【０１０２】
次に、絶縁碍子や中心電極のサイズを変更することで、主体金具の先端における、軸線と直交する方向に沿った絶縁碍子の断面積（先端部断面積）Ａ（ｍｍ2）と、脚長部の基端における、軸線と直交する方向に沿った絶縁碍子の断面積（基端部断面積）Ｂ（ｍｍ2）と、中胴部と段部との境界部分から絶縁碍子の先端までの軸線に沿った長さ（脚長）Ｌ（ｍｍ）と、中心電極のうち、その先端から絶縁碍子の先端よりも１ｍｍ後端側の位置までの体積（電極先端体積）Ｄ（ｍｍ3）とを種々変更したスパークプラグのサンプルを１０本ずつ作製し、各サンプルについて耐衝撃性試験を行った。耐衝撃性試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルをＬ字ブッシュに取付けた上で、ＪＩＳ  Ｂ８０３１の７．４に規定される衝撃試験機により、衝呈２２ｍｍとして毎分４００回の割合でサンプルの先端部に衝撃を与えた。そして、３時間経過後に、脚長部の先端部、及び、基端部における割れの有無を確認するとともに、割れが発生した本数（割れ本数）を測定した。ここで、１０本全てにおいて割れが確認されなかったサンプルは、耐衝撃性に優れるとして「○」の評価を下し、割れ本数が１〜５本となったサンプルは、耐衝撃性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。表３に、当該試験の試験結果を示す。尚、評価は、脚長部の先端部と基端部とを分けて行った。また、各サンプルともに、前記接触割合を１００％とし、湾曲面部の曲率半径Ｇを１．０ｍｍ、第２湾曲面部の曲率半径Ｈを０．４ｍｍとした。
【０１０３】
【表３】
2012069251.tif 000005
【０１０４】
表３に示すように、Ｄ／Ａを１．００以下としたサンプルは、脚長部の先端部における割れを効果的に防止できることが分かった。これは、絶縁碍子の先端部の割れは、衝撃が加わった際に中心電極の先端部が絶縁碍子に衝突することで発生するところ、Ｄ／Ａ≦１．００としたことで、中心電極の先端部の体積（重量）に対して、絶縁碍子の先端部が十分な強度を有するものとなったためであると考えられる。
【０１０５】
また、（Ｂ／Ａ）／Ｌを０．２０以上としたサンプルは、脚長部の基端部における割れを抑制できることが確認された。これは、衝撃に伴い脚長部の基端部に加わる応力は、脚長Ｌや絶縁碍子の先端部の重量に比例するところ、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０としたことで、脚長部の基端部が応力に対して十分な強度を有するものとなったためであると考えられる。
【０１０６】
以上の試験結果より、脚長部の先端部及び基端部の双方において割れの発生を抑制し、耐衝撃性を飛躍的に向上させるという観点から、Ｄ／Ａ≦１．００（ｍｍ）、及び、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０（ｍｍ-1）を満たすように構成することが好ましいといえる。
【０１０７】
次に、主体金具の先端に対する絶縁碍子の先端の突出長Ｆ（ｍｍ）や絶縁碍子の先端部の外径を変更することで、絶縁碍子のうち、主体金具の先端よりも軸線方向先端側に位置する部位を軸線と平行な仮想平面に投影した投影面の面積（投影面積）を種々変更したスパークプラグのサンプルを１０本ずつ作製し、各サンプルについてノッキング試験を行った。
【０１０８】
ノッキング試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを所定のエンジンに組付けた上で、ノッキングを発生させ、絶縁碍子の先端部に衝撃を与えた。その後、絶縁碍子における割れの有無を確認するとともに、割れの発生した本数（割れ本数）を測定した。ここで、１０本全てで割れが確認されなかったサンプルは、耐衝撃性に極めて優れるとして「☆」の評価を下し、割れ本数が１〜３本となったサンプルは、優れた耐衝撃性を有するとして「◎」の評価を下し、割れ本数が４〜５本となったサンプルは、十分な耐衝撃性を有するとして「○」の評価を下すこととした。一方で、割れ本数が６〜９本となったサンプルは、耐衝撃性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。表４に、ノッキング試験の試験結果を示す。尚、サンプル１〜１６は、絶縁碍子の先端部を先端側に向けて外径が縮径する形状とし、サンプル１７〜２１は、絶縁碍子の先端部に一定の外形を有するストレート部を設けた。また、サンプル１７〜２１については、主体金具の先端を基準として軸線方向先端側をマイナス側としたときの、主体金具の先端からストレート部の後端までの軸線方向に沿った距離Ｘをそれぞれ変更した（距離Ｘがマイナスであることは、ストレート部の後端が主体金具の先端よりも軸線方向後端側に位置することを意味する）。
【０１０９】
【表４】
2012069251.tif 000006
【０１１０】
表４に示すように、投影面積を１４．０ｍｍ2以下としたサンプル（サンプル１〜９，１７〜２１）は、十分な耐衝撃性を有することが分かった。これは、ノッキングに伴い、絶縁碍子のうち主体金具の先端から突き出した部位に衝撃が加わるところ、投影面積を比較的小さくしたことで、絶縁碍子に加わる衝撃が低減され、ひいては脚長部の基端に加わる応力を低減できたためであると考えられる。
【０１１１】
また、絶縁碍子の先端部にストレート部を設けたサンプル（サンプル１７〜２１）は、耐衝撃性がより一層向上し、特にストレート部の後端を主体金具の先端よりも軸線方向後端側に位置するように構成したサンプル（サンプル１８〜２１）は、非常に優れた耐衝撃性を有することが明らかとなった。
【０１１２】
以上の試験結果より、耐折損性の更なる向上を図るべく、投影面積が１４．０ｍｍ2以下となるように絶縁碍子等を構成することが好ましいといえる。また、耐折損性の一層の向上を図るためには、絶縁碍子の先端部にストレート部を設けることがより好ましく、ストレート部を設けるとともに、その後端が主体金具の先端よりも軸線方向後端側に位置するように構成することがより一層好ましいといえる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
（ａ）上記実施形態において、湾曲面部３１の曲率半径Ｇや第２湾曲面部３２の曲率半径Ｈは一定とされているが、湾曲面部３１や第２湾曲面部については必ずしも曲率半径を一定とする必要はなく、曲率半径を段階的、又は、連続的に変更することとしてもよい。尚、この場合において、曲率半径Ｇ（曲率半径Ｈ）は、軸線ＣＬ１を含む断面における、湾曲面部３１（第２湾曲面部３２）の先端点と後端点と両者の中点との３点を通る仮想円の曲率半径をいう。
【０１１５】
（ｂ）上記実施形態では、中心電極５及び接地電極２７間に火花放電間隙２８が形成されているが、両電極５，２７の少なくとも一方に貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金等）からなる貴金属チップを設け、一方の電極に設けられた貴金属チップと他方の電極との間、又は、両電極に設けられた両貴金属チップの間に火花放電間隙を形成することとしてもよい。
【０１１６】
（ｃ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６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）。
【０１１７】
（ｄ）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。
【符号の説明】
【０１１８】
１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
５…中心電極
１２…中胴部
１３…脚長部
１４…段部
２１…テーパ部
２２…板パッキン
３１…湾曲面部
３２…第２湾曲面部
３３…ストレート部
ＣＬ１…軸線
ＣＰ…中間部
ＩＰ…内周縁部
【図１】
2012069251.tif 000007
【図２】
2012069251.tif 000008
【図３】
2012069251.tif 000009
【図４】
2012069251.tif 000010
【図５】
2012069251.tif 000011
【図６】
2012069251.tif 000012
【図７】
2012069251.tif 000013
【図８】
2012069251.tif 000014
【図９】
2012069251.tif 000015
【図１０】
2012069251.tif 000016
【図１１】
2012069251.tif 000017
【図１２】
2012069251.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月2日(2011.12.2)
【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】
軸線方向に延びる筒状の絶縁体と、
環状の板パッキンと、
前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
前記絶縁体の外周には、
前記軸線方向先端側に向けて外径が縮径する段部と、
前記段部の先端側において、前記軸線方向先端側に向けて延びる脚長部とが設けられ、
前記主体金具の内周には、前記軸線方向先端側に向けて内径が縮径するテーパ部が設けられ、
前記テーパ部に前記板パッキンを介して前記段部が係止された状態で前記主体金具の後端部が加締められることにより、前記絶縁体と前記主体金具とが固定されるスパークプラグであって、
前記絶縁体の外周において、前記段部と前記脚長部との間には、凹状の湾曲面部が設けられており、
前記板パッキンの内周縁部の周方向における５０％以上が、前記絶縁体のうち前記湾曲面部の先端と後端との中間部よりも先端側に位置する部位に接しており、
前記軸線を含む断面において、前記湾曲面部の曲率半径をＧ（ｍｍ）としたとき、
０．８≦Ｇ≦１．４
を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記板パッキンの内周縁部の全域が、前記絶縁体のうち前記湾曲面部の先端と後端との中間部よりも先端側に位置する部位に接してい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、前記段部の後端側に、前記軸線に沿って延びる筒状の中胴部を有し、
前記絶縁体の外周において、前記段部と前記中胴部との間には、凸状の第２湾曲面部が設けられており、
前記軸線を含む断面において、前記湾曲面部の曲率半径をＧ（ｍｍ）とし、前記第２湾曲面部の曲率半径をＨ（ｍｍ）としたとき、
１．０≦Ｇ／Ｈ≦３．０
を満たす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】
前記軸線を含む断面において、前記段部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をα（°）とし、前記テーパ部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をβ（°）としたとき、
α≧β
を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
α≦β＋１５（°）
を満たすことを特徴とする請求項４に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記絶縁体は、前記段部の後端側に、前記軸線に沿って延びる筒状の中胴部を有するとともに、
前記絶縁体の内周には、前記軸線に沿って延びる中心電極が挿設され、
前記中心電極の先端が、前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向先端側に位置しており、
前記主体金具の先端における、前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の断面積をＡ（ｍｍ2）とし、
前記脚長部の基端における、前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の断面積をＢ（ｍｍ2）とし、
前記中胴部と前記段部との境界部分から前記絶縁体の先端までの前記軸線に沿った長さをＬ（ｍｍ）とし、
前記中心電極のうち、その先端から前記絶縁体の先端よりも１ｍｍ後端側の位置までの体積をＤ（ｍｍ3）としたとき、
Ｄ／Ａ≦１．００（ｍｍ）、及び、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０（ｍｍ-1）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記絶縁体のうち、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向先端側に位置する部位を、前記軸線と平行な仮想平面に投影した投影面において、
前記投影面の面積が１４．０ｍｍ2以下とされることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項８】
前記絶縁体は、自身の先端部に一定の外径を有する直管状のストレート部を備え、前記ストレート部の先端は、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向先端側に位置していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項９】
前記ストレート部の後端は、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向後端側にあることを特徴とする請求項８に記載のスパークプラグ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に延びる筒状の絶縁体と、
環状の板パッキンと、
前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
前記絶縁体の外周には、
前記軸線方向先端側に向けて外径が縮径する段部と、
前記段部の先端側において、前記軸線方向先端側に向けて延びる脚長部とが設けられ、
前記主体金具の内周には、前記軸線方向先端側に向けて内径が縮径するテーパ部が設けられ、
前記テーパ部に前記板パッキンを介して前記段部が係止された状態で前記主体金具の後端部が加締められることにより、前記絶縁体と前記主体金具とが固定されるスパークプラグであって、
前記絶縁体の外周において、前記段部と前記脚長部との間には、凹状の湾曲面部が設けられており、
前記板パッキンの内周縁部の周方向における５０％以上が、前記絶縁体のうち前記湾曲面部の先端と後端との中間部よりも先端側に位置する部位に接しており、
前記軸線を含む断面において、前記湾曲面部の曲率半径をＧ（ｍｍ）としたとき、
０．８≦Ｇ≦１．４
を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
尚、「湾曲面部の中間部」とあるのは、軸線を含む断面において、湾曲面部の外形線の中点に位置する部位を意味する。
また、湾曲面部の曲率半径が一定でない場合、「曲率半径Ｇ」とあるのは、軸線を含む断面における、湾曲面部の先端点と後端点と両者の中点との３点を通る仮想円の曲率半径をいう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、上記構成１によれば、湾曲面部の曲率半径Ｇが０．８ｍｍ以上と比較的大きなものとされている。このため、外力により湾曲面部に加わる応力をより一層分散させることができ、耐折損性をさらに高めることができる。
一方で、曲率半径Ｇを過度に大きくしてしまうと、加締め時において、主体金具のテーパ部の変形量が大きくなってしまい、ひいては絶縁体に破損が生じてしまうおそれがあるが、上記構成１によれば、曲率半径Ｇが１．４ｍｍ以下とされ、曲率半径Ｇの過大が防止されている。その結果、加締め時におけるテーパ部の変形を抑制することができ、ひいては絶縁体の破損をより確実に防止することができる。
以上のように、上記構成１によれば、絶縁体のうち段部と脚長部との間に位置する部位に加わる応力を極めて効果的に分散させることができ、絶縁体を厚肉とすることなく、耐折損性を飛躍的に向上させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記絶縁体は、前記段部の後端側に、前記軸線に沿って延びる筒状の中胴部を有し、
前記絶縁体の外周において、前記段部と前記中胴部との間には、凸状の第２湾曲面部が設けられており、
前記軸線を含む断面において、前記湾曲面部の曲率半径をＧ（ｍｍ）とし、前記第２湾曲面部の曲率半径をＨ（ｍｍ）としたとき、
１．０≦Ｇ／Ｈ≦３．０
を満たすことを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記構成３によれば、段部と中胴部との間に第２湾曲面部が設けられるとともに、第２湾曲面部の曲率半径Ｈ（ｍｍ）が、Ｇ／Ｈ≦３．０を満たすように構成されている。これにより、加締めにより湾曲面部に加わる応力を低減することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
以上のように、上記構成３によれば、湾曲面部に対して加わる、加締めによる応力と外力による応力との双方を低減することができ、絶縁体の耐折損性をより一層向上させることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
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、前記軸線を含む断面において、前記段部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をα（°）とし、前記テーパ部の外形線と前記軸線に直交する直線とのなす角のうち鋭角の角度をβ（°）としたとき、
α≧β
を満たすことを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
この点、上記構成４によれば、α≧βとされており、加締めに伴い、湾曲面部に対して加わる径方向内側に向けた応力を十分に小さなものとすることができ、また、板パッキンの径方向内側に向けた変形をより確実に抑制することができる。その結果、耐折損性を一層向上させつつ、加締め時における絶縁体の破損をより確実に防止することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成４において、α≦β＋１５（°）
を満たすことを特徴とする。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
この点、上記構成５によれば、α≦β＋１５を満たすように構成されているため、径方向において段部の広範囲を板パッキンに接触させることができる。その結果、板パッキンを設けることによる気密性の向上効果を十分に発揮させることができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
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、前記絶縁体は、前記段部の後端側に、前記軸線に沿って延びる筒状の中胴部を有するとともに、
前記絶縁体の内周には、前記軸線に沿って延びる中心電極が挿設され、
前記中心電極の先端が、前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向先端側に位置しており、
前記主体金具の先端における、前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の断面積をＡ（ｍｍ2）とし、
前記脚長部の基端における、前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の断面積をＢ（ｍｍ2）とし、
前記中胴部と前記段部との境界部分から前記絶縁体の先端までの前記軸線に沿った長さをＬ（ｍｍ）とし、
前記中心電極のうち、その先端から前記絶縁体の先端よりも１ｍｍ後端側の位置までの体積をＤ（ｍｍ3）としたとき、
Ｄ／Ａ≦１．００（ｍｍ）、及び、（Ｂ／Ａ）／Ｌ≧０．２０（ｍｍ-1）
を満たすことを特徴とする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
上記構成６によれば、Ｄ／Ａ≦１．００（ｍｍ）とされており、中心電極の先端部の体積Ｄに対して、絶縁体の先端部の断面積Ａが十分に大きくされるように構成されている。これにより、中心電極の先端部の重量に対して、絶縁体の先端部が十分な強度を有することとなり、衝撃により中心電極の先端部が絶縁体に衝突するという事態が生じたとしても、絶縁体の先端部における破損をより確実に防止することができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
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、前記絶縁体のうち、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向先端側に位置する部位を、前記軸線と平行な仮想平面に投影した投影面において、
前記投影面の面積が１４．０ｍｍ2以下とされることを特徴とする。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
上記構成７によれば、ノッキング等により、絶縁体のうち主体金具の先端から突き出した部位に加わる衝撃を十分に小さなものとすることができる。その結果、絶縁体に加わる応力をより低減させることができ、耐折損性を一層向上させることができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
構成８．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記絶縁体は、自身の先端部に一定の外径を有する直管状のストレート部を備え、前記ストレート部の先端は、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向先端側に位置していることを特徴とする。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
上記構成８によれば、絶縁体の先端部にストレート部が設けられているため、ノッキング等に伴い、絶縁体の先端部に加わる衝撃をより小さなものとすることができる。その結果、耐折損性をより一層向上させることができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
構成９．本構成のスパークプラグは、上記構成８において、前記ストレート部の後端は、前記主体金具の先端よりも前記軸線方向後端側にあることを特徴とする。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
上記構成９によれば、絶縁体の先端部に加わる衝撃を一層小さくすることができ、耐折損性の更なる向上を図ることができる。