(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ部を有するねじ付部材と、ねじ付部材のねじ部に対し外側から同心的に装着される環状形態をなし、該ねじ部が取付部に形成されたねじ孔に螺合した状態において、前記ねじ付部材のねじ部基端側に外向きに張り出す形態で形成された環状のガスケット受け部と、前記ねじ孔の開口周縁部との間で圧縮されることにより、前記ねじ孔と前記ガスケット受け部との間をシールするガスケットであって、前記ガスケットを軸方向に圧縮したときの圧縮荷重Ｆと、ガスケットの圧縮変位αとの関係を測定するとともに、前記ガスケットの初期外径を２Ｒ1、同内径を２Ｒ2として、ガスケットへの付加圧力ＰをＦ／｛π（Ｒ1２−Ｒ2２）｝にて算出したときに、該Ｐが６〜１２ｋｇｆ／ｍｍ２となる範囲に対応する、前記圧縮変位αの変化量Δαが０．５ｍｍ以上確保されるガスケットとを有し、
前記ねじ付部材は、軸状の中心電極と、両端が開放する筒状に形成され、前記中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具の前端側開口縁に結合されて前記中心電極の前端部と対向し、該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、前記主体金具の後端側開口部から自身の後端部を突出させた状態で該主体金具の内側に配置されるとともに軸方向の貫通孔を有し、その貫通孔内に前記中心電極が配置される絶縁体とを備えたスパークプラグであり、前記ねじ部と前記ガスケット受け部とは前記主体金具の外周面に形成されていることを特徴とするガスケットを有するねじ付部材。
【請求項２】
前記ガスケットは、軸方向に対向して配置されてそれぞれ環状形態をなす環状支持体と、それら環状支持体の間において周方向に所定の間隔で複数配置され、それぞれ両環状支持体を互いに結合する金属製の支柱部とを備える請求項１記載のガスケットを有するねじ付部材。
【請求項３】
前記ガスケットは、少なくとも自身の一部が多孔質金属によって形成されている請求項１又は２に記載のガスケットを有するねじ付部材。
【請求項４】
ねじ部を有するねじ付部材と、ねじ付部材のねじ部に対し外側から同心的に装着される環状形態をなし、該ねじ部が取付部に形成されたねじ孔に螺合した状態において、前記ねじ付部材のねじ部基端側に外向きに張り出す形態で形成された環状のガスケット受け部と、前記ねじ孔の開口周縁部との間で圧縮されることにより、前記ねじ孔と前記ガスケット受け部との間をシールするガスケットであって、前記ねじ付部材のねじ部に対し外側から同心的に装着される環状形態をなし、該ねじ部が取付部に形成されたねじ孔に螺合した状態において、前記ねじ付部材のねじ部基端側に外向きに張り出す形態で形成された環状のガスケット受け部と、前記ねじ孔の開口周縁部との間で圧縮されることにより、前記ねじ孔と前記ガスケット受け部との間をシールするとともに、少なくともその一部が多孔質金属で構成されたガスケットとを有し、
前記ねじ付部材は、軸状の中心電極と、両端が開放する筒状に形成され、前記中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具の前端側開口縁に結合されて前記中心電極の前端部と対向し、該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、前記主体金具の後端側開口部から自身の後端部を突出させた状態で該主体金具の内側に配置されるとともに軸方向の貫通孔を有し、その貫通孔内に前記中心電極が配置される絶縁体とを備えたスパークプラグであり、前記ねじ部と前記ガスケット受け部とは前記主体金具の外周面に形成されていることを特徴とするガスケットを有するねじ付部材。
【請求項５】
前記ガスケットの前記多孔質金属は、その空隙率が４０〜９５体積％のものが使用される請求項３又は４に記載のガスケットを有するねじ付部材。
【請求項６】
前記ガスケットは、多孔質金属で構成された環状のガスケット本体部を有し、そのガスケット本体部の表面のうち、前記ガスケット受け部との当接面及び前記ねじ孔の開口周縁部との当接面の少なくともいずれかが、前記ガスケット本体部よりも空隙率の小さい材料からなるシール層にて覆われている請求項３ないし５のいずれかに記載のガスケットを有するねじ付部材。
【請求項７】
前記ガスケットの前記多孔質金属は、その構成金属素地中に多数の気泡を形成した発泡金属である請求項３ないし６のいずれかに記載のガスケットを有するねじ付部材。
【請求項８】
前記ガスケットの前記多孔質金属は、粒子間間隙が所定量残存するように金属粉体粒子を焼結して得られる焼結金属である請求項３ないし７のいずれかに記載のガスケットを有するねじ付部材。
【請求項９】
前記ガスケットは、前記多孔質金属中の空隙の少なくとも一部が、その構成金属素地よりも低融点の金属または樹脂により充填されている請求項３ないし８のいずれかに記載のガスケットを有するねじ付部材。
【請求項１０】
前記ガスケットへの付加圧力Ｐが６〜１２ｋｇｆ／ｍｍ２となる範囲に対応する、前記ガスケットの圧縮変位αの変化量Δαが、前記ねじ部のねじ山０．５ピッチ分の螺進距離以上に確保されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載のガスケットを有するねじ付部材。
【請求項１１】
ねじ付部材のねじ部に対し外側から同心的に装着される環状形態をなし、該ねじ部が取付部に形成されたねじ孔に螺合した状態において、前記ねじ付部材のねじ部基端側に外向きに張り出す形態で形成された環状のガスケット受け部と、前記ねじ孔の開口周縁部との間で圧縮されることにより、前記ねじ孔と前記ガスケット受け部との間をシールするガスケットであって、前記ガスケットを軸方向に圧縮したときの圧縮荷重Ｆと、ガスケットの圧縮変位αとの関係を測定するとともに、前記ガスケットの初期外径を２Ｒ1、同内径を２Ｒ2として、ガスケットへの付加圧力ＰをＦ／｛π（Ｒ1２−Ｒ2２）｝にて算出したときに、該Ｐが６〜１２ｋｇｆ／ｍｍ２となる範囲に対応する、前記圧縮変位αの変化量Δαが０．５ｍｍ以上確保され、
少なくとも自身の一部が多孔質金属によって形成されていることを特徴とするガスケット。
【請求項１２】
軸方向に対向して配置されてそれぞれ環状形態をなす環状支持体と、それら環状支持体の間において周方向に所定の間隔で複数配置され、それぞれ両環状支持体を互いに結合する金属製の支柱部とを備える請求項１１記載のガスケット。
【請求項１３】
ねじ付部材のねじ部に対し外側から同心的に装着される環状形態をなし、該ねじ部が取付部に形成されたねじ孔に螺合した状態において、前記ねじ付部材のねじ部基端側に外向きに張り出す形態で形成された環状のガスケット受け部と、前記ねじ孔の開口周縁部との間で圧縮されることにより、前記ねじ孔と前記ガスケット受け部との間をシールするとともに、少なくともその一部が多孔質金属で構成されたことを特徴とするガスケット。
【請求項１４】
前記多孔質金属は、その空隙率が４０〜９５体積％のものが使用される請求項１１ないし１３のいずれかに記載のガスケット。
【請求項１５】
多孔質金属で構成された環状のガスケット本体部を有し、そのガスケット本体部の表面のうち、前記ガスケット受け部との当接面及び前記ねじ孔の開口周縁部との当接面の少なくともいずれかが、前記ガスケット本体部よりも空隙率の小さい材料からなるシール層にて覆われている請求項１１ないし１４のいずれかに記載のガスケット。
【請求項１６】
前記多孔質金属は、その構成金属素地中に多数の気泡を形成した発泡金属である請求項１１ないし１５のいずれかに記載のガスケット。
【請求項１７】
前記多孔質金属は、粒子間間隙が所定量残存するように金属粉体粒子を焼結して得られる焼結金属である請求項１１ないし１６のいずれかに記載のガスケット。
【請求項１８】
前記多孔質金属中の空隙の少なくとも一部が、その構成金属素地よりも低融点の金属または樹脂により充填されている請求項１１ないし１７のいずれかに記載のガスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスケット及びそのガスケットを有するねじ付部材に関する。ねじ付部材は、例えば内燃機関用のスパークプラグである。
【０００２】
【従来の技術】
図１９に示すように、内燃機関、例えば自動車用等のガソリンエンジンの点火に使用されるスパークプラグ２００は、主体金具２０１の外周面に形成された取付ねじ部２０１ａにより、エンジンのシリンダヘッドＳＨに取り付けて使用される。ここで、主体金具２０１のねじ部２０１ａの外側には環状のガスケット２０６が装着されている。
【０００３】
従来のガスケット２０６は、図２０に示すように、リング状の板部材を径方向に曲げ加工することにより、Ｓ字状あるいはＣ字状の断面形状を有するものとして構成されている。そして、ねじ部２０１ａをねじ孔Ｓ1にねじ込むことにより、該ガスケット２０６は、ねじ部２０１ａの基端側に形成されたガスケット受け部２０５と、ねじ孔Ｓ1の開口周縁部との間で潰れるように圧縮され、ねじ孔Ｓ1とガスケット受け部２０５との間をシールする役割を果たす。
【０００４】
ガスケット２０６によるシール性を確保するには、該ガスケット２０６に適度な圧縮力が付加されるよう、ねじ部２０１ａの締付けトルクを調整することが重要である。そのため、各種スパークプラグ毎に、良好なシール性を得るための推奨締付けトルク範囲が設定されている。図２１は、図２０の従来型のガスケット２０６を用いたときの締付けトルクと、ねじ部２０１ａの螺進に伴うガスケット２０６の圧縮変位αとの関係を示すものである。該ガスケット２０６は金属板材を曲げ加工しただけのものであるから、変形初期においてはその曲げ部２０６ａに圧縮荷重が集中し、締付け初期段階の低荷重領域で大きく潰れ変形する。この領域では、シールに必要な締付け力はほとんど稼ぐことができない。
【０００５】
ところが、曲げ部２０６ａでの変形が進行して、潰れを許容するための空隙部がガスケット２０６からほとんど無くなった状態になると、さらに圧縮変形を進行させるには大きな荷重が必要となり、締付けトルクは一転急増する形となる。図２１に示すように、上記従来のガスケット２０６では、斜線領域で示すスパークプラグの推奨締付けトルクの範囲が、一般にこの急増領域の途中に存在する形となる。これからも明らかなように、推奨締付けトルク範囲が得られるガスケット変形量αの範囲は非常に狭いことがわかる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の自動車用エンジン等においては、排気ガス規制が強化されるに伴い、混合気もリーン領域のものが多く使用されるようになってきている（いわゆるリーンバーンエンジン）。リーンの混合気は燃料混合比率が低いため、図１９に示す燃焼室Ｋ内におけるスパークプラグ２００の接地電極２０４と、混合気の導入方向（あるいは吸気バルブの位置）との関係によっては、混合気の火花ギャップｇへの流入が接地電極２０４に遮られて点火ミスを生じることがある。そのため、このようなエンジンにおいては、ねじ部２０１ａのねじ込み終了の角度位置が、接地電極２０４が点火に最適な位置となるように指定されていることが多い。
【０００７】
しかしながら、スパークプラグのねじ部２０１ａを必要なシール状態が得られるまでねじ込んだときに、接地電極２０４は必ずしも上記最適点火位置に位置するとは限らない。この場合、接地電極２０４を指定された位置に合わせるために、ねじ部２０１ａをさらに締め込むか、逆に緩めることを行うと、前述の通り推奨締付けトルクとなるガスケット変形量αの範囲が極めて狭いため、トルクは推奨範囲をすぐに外れてしまうことになる。例えば、追加の締め込みによりトルクが大きい側に外れた場合は、ガスケット２０６やねじ部２０１ａが損傷してシール性が損なわれたり、甚だしい場合には主体金具をねじ切ってしまったりするトラブルにつながる。他方、ねじ部を緩めてトルクが小さい側に外れた場合は、十分なシール力が得られなくなり、ガス漏れ等のトラブルにつながる。
【０００８】
この場合、ねじ部２０１ａのねじ山の開始端と接地電極２０４との位置関係を一定化することで、狭い推奨トルク範囲内で接地電極２０４の位置も最適化できるようにしたスパークプラグも提案されている（例えば特願平９−１６８６５９（未公開））。しかしながら、この方法では、主体金具のねじ山開始位置に合わせて接地電極２０４の取り付け位置を決めなければならないため手間がかかり、作業も長時間化するので、製造能率の低下とコストアップにつながることはいうまでもない。
【０００９】
本発明の課題は、スパークプラグを含めた各種ねじ付部材において、適度な締付け力が維持された状態で、そのねじ部のねじ込み角度位置の調整を比較的広範囲で行うことができ、ひいてはねじ付部材に取り付けられた接地電極等の位置調整を、簡単かつ不具合なく行うことができるガスケットと、該ガスケットを有するねじ付部材とを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明は、ねじ付部材のねじ部に対し外側から同心的に装着される環状形態をなし、該ねじ部が取付部に形成されたねじ孔に螺合した状態において、ねじ付部材のねじ部基端側に外向きに張り出す形態で形成された環状のガスケット受け部と、ねじ孔の開口周縁部との間で圧縮されることにより、ねじ孔とガスケット受け部との間をシールするガスケットに関するものである。そして、上記課題を解決するためにその第一の構成は、ガスケットを軸方向に圧縮したときの圧縮荷重Ｆと、ガスケットの圧縮変位αとの関係を測定するとともに、前記ガスケットの初期外径を２Ｒ1、同内径を２Ｒ2として、ガスケットへの付加圧力ＰをＦ／｛π（Ｒ1２−Ｒ2２）｝にて算出したときに、該Ｐが６〜１２ｋｇｆ／ｍｍ２となる範囲に対応する、前記圧縮変位αの変化量Δαが０．５ｍｍ以上確保される。また、本発明のガスケットを有するねじ付部材は、上記ねじ付部材と、本発明のガスケットとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
すなわち、上記構成では、ガスケット受け部とねじ孔の開口周縁部との間でガスケットを圧縮しながら、ねじ部を取付部のねじ孔にねじ込む際に、ガスケットへの適度な締付け力が生ずる圧力Ｐの範囲（以下、適性圧力範囲という）として６〜１２ｋｇｆ／ｍｍ２を設定する。そして、該適性圧力範囲に対応する圧縮変位αの変化量Δαが０．５ｍｍ以上確保されるようにガスケットを構成することで、上記適度な締付け力が維持された状態で、ねじ部のねじ込み角度位置の調整を比較的広範囲で行うことが可能となる。
【００１２】
本発明のガスケットが特に有効なねじ付部材としては、自動車エンジン等の内燃機関に使用されるスパークプラグを例示することができる。該スパークプラグは、一般に、軸状の中心電極と、両端が開放する筒状に形成され、中心電極の外側に配置される主体金具と、その主体金具の前端側開口縁に結合されて中心電極の前端部と対向し、該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、主体金具の後端側開口部から自身の後端部を突出させた状態で該主体金具の内側に配置されるとともに軸方向の貫通孔を有し、その貫通孔内に中心電極が配置される絶縁体とを備えたものとして構成される。この場合、ねじ部とガスケット受け部とは主体金具の外周面に形成される。
【００１３】
スパークプラグに本発明のガスケットを適用することで、次のような効果が達成される。すなわち、前記したように、最近のリーンバーンエンジンにおいては、混合気への点火の確実性を向上させるために、接地電極が点火に最適な位置となるように、ねじ部のねじ込み終了の角度位置が指定されるケースが多い。ここで、ガスケットの寸法や材質には一定のばらつきがあり、他方製造能率上の問題から、ねじ部のねじ山開始端と接地電極との間の位置関係も一定していないのが通常である。そのため、ガスケットへの圧力レベル（換言すれば締付けトルク）が、ある一定の目標値に到達するまでねじ部をねじ込んだときに、接地電極は必ずしも上記最適点火位置に位置するとは限らず、例えば目標位置から大きくずれてしまうこともありうる。
【００１４】
しかしながら、本発明のガスケットによれば、ガスケットへの適度な締付け力が生ずる上記適性圧力範囲内にて圧縮変位の変化量Δαが０．５ｍｍ以上確保されるようになっており、このΔαに対応するねじ回転量範囲も広い。その結果、適切な締付け力が確保された状態で、ねじ部を比較的大きな角度範囲で回転させることができるようになり、接地電極の位置調整を問題なく行うことが可能となる。この場合、ねじ部のねじ山開始端と接地電極との間の位置関係も特に管理する必要はなくなるから、特願平９−１６８６５９に開示された従来技術のような製造能率低下の心配もない。
【００１５】
この場合、ガスケットへの付加圧力Ｐが６〜１２ｋｇｆ／ｍｍ２となる、上記適性圧力範囲に対応するガスケットの圧縮変位αの変化量Δαが、ねじ部のねじ山０．５ピッチ分の螺進距離以上に確保されているのがよい。このことは、ガスケットへの適度な締付け力が生ずる該圧力範囲内にて、ねじ部を０．５回転以上回転できることを意味している。従って、ねじ部のねじ込み角度位置の調整を、０．５回転以上の広範囲で行うことが可能となる。なお、変化量Δαは望ましくはねじ山１ピッチ分（ねじ部１回転分）以上確保されているのがよい。
【００１６】
上記ガスケットは、具体的には、少なくとも自身の一部が多孔質金属によって形成されたものとして構成できる。また、本発明のガスケットの第二の構成は、ねじ付部材のねじ部に対し外側から同心的に装着される環状形態をなし、該ねじ部が取付部に形成されたねじ孔に螺合した状態において、ねじ付部材のねじ部基端側に外向きに張り出す形態で形成された環状のガスケット受け部と、ねじ孔の開口周縁部との間で圧縮されることにより、ねじ孔とガスケット受け部との間をシールするとともに、少なくともその一部が多孔質金属で構成されたことを特徴とする。
【００１７】
多孔質金属は、構成金属素地中に多数の空隙を分散させた骨格構造を有する金属材料である。このような材質を用いた上記ガスケットは、板材を曲げ加工した従来のガスケットと異なり、図６に模式的に示すような変形曲線（変位−圧力曲線）を示すものとなる。
【００１８】
まず、加圧初期段階では、変位増大に伴い圧力（応力）が比較的大きく上昇する第１ステージが生じる。このステージで推測される変形機構としては、図５（ａ）に示すように、圧力がごく低い段階では空隙１００間に形成された骨格壁部１０１はおおむねすべて弾性限度内で変形するが、やがて厚さの小さいもの１０１ａ等で局部的に塑性変形を開始しはじめる。しかしながら、厚さの大きい壁部１０１は多くが弾性変形の範囲内に留まるので、変位増大に伴い圧力は、図２０に示す従来型のガスケット（変形挙動は図２１を参照）に比べるとはるかに急速に上昇する形となる。
【００１９】
しかしながら、圧力があるレベルに到達すると、図５（ｂ）に示すように、空隙１００を潰しながら厚みの大きい壁部１０１も一斉に塑性変形を開始し、図６の変形曲線には、変位増大に対する圧力増加の勾配が緩くなる、換言すれば、わずかな荷重増加で急速に圧縮変形が進む第２ステージが生ずる。この第２ステージの開始される圧力レベル（以下、見かけ降伏応力と呼ぶ）は、非多孔質体の降伏応力レベルと比較して多孔質である分だけ低い値となり、結果としてスパークプラグ等のガスケットシールに適した値のものとなる。その結果、ガスケットへの適度な締付け力が維持された状態で、ねじ部のねじ込み角度位置の調整を比較的広範囲で行うことが可能となる。なお、その後さらに変形が進むと、図５（ｃ）に示すように、大半の空隙１００が潰れて非多孔質体の圧縮変形と類似した変形挙動となり、図６の変形曲線には、変位増大に対する圧力増加の勾配が再び急となる第３ステージが現われることとなる。
【００２０】
次に、多孔質金属の構成金属素地の材質は、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉ等の１種又は２種以上を主体とする金属（合金含む）の他、ステンレス鋼等の鉄系材料等を使用できる。この場合、多孔質金属は構成金属素地の材質にもよるが、その空隙率が４０〜９５体積％のものを使用するのがよい。空隙率が４０％未満になると、上記見かけ降伏応力が高くなり過ぎて、適性圧力範囲が圧力増加率の大きい第１ステージ側にずれる場合がある。他方、空隙率が９５％を超えると、見かけ降伏応力が低くなり過ぎ、適性圧力範囲が圧力増加率の大きい第３ステージ側にずれる場合がある。いずれの場合も、適切な締付け圧力を保持した状態で、ねじ付部材のねじ込み角度位置を大きく変化させることは困難となる。
【００２１】
上記ガスケットは、多孔質金属で構成された環状のガスケット本体部の表面のうち、ガスケット受け部との当接面及びねじ孔の開口周縁部との当接面の少なくともいずれかが、ガスケット本体部よりも空隙率の小さい材料からなるシール層にて覆われた構成とすることもできる。多孔質金属で構成されたガスケット本体部の、表面に露出した空隙によるシール性低下が懸念される場合には、上記のようなシール層を形成することが望ましいといえる。なお、シール層は、金属板や金属メッキ層の他、樹脂層とすることも可能である。
【００２２】
多孔質金属は、例えば製法により種々の形態のものに分類でき、その多くのものを本発明に適用することが可能である。例えば、多孔質金属として、構成金属素地中に多数の気泡を形成した発泡金属を用いることができる。他方、多孔質金属は、粒子間間隙が所定量残存するように金属粉体粒子を焼結して得られる焼結金属を用いることもできる。
【００２３】
なお、多孔質金属は、内部の空隙が閉気孔を主体とするものと、開気孔を主体とするものとのいずれを用いてもよい。前者の場合は、気体の流通がほとんど不能なものとなるので、例えば前記シール層を用いなくとも良好なシール性を得やすい利点がある。他方、後者の場合は、空隙中に別材料を含浸等により充填して複合材料を得やすい利点がある。
【００２４】
具体的には、多孔質金属中の空隙の少なくとも一部を、その構成金属素地よりも低融点の金属または樹脂により充填することができる。充填する金属又は樹脂の材質ないし量を適宜選定することにより、見かけ降伏応力のレベル（ひいては用途に応じた締付け力レベル）の設定と、ねじ付部材のねじ込み角度位置変更範囲の拡大とを両立させることが可能となる。
【００２５】
なお、本発明のガスケットの第一の構成においては、多孔質金属を用いる態様に限らず、例えば軸方向に対向して配置されてそれぞれ環状形態をなす環状支持体と、それら環状支持体の間において周方向に所定の間隔で複数配置され、それぞれ両環状支持体を互いに結合する金属製の支柱部とを備えたものとして構成することができる。金属製の支柱部を周方向に断続的に設けることで、ガスケットの見かけ降伏応力を同様に高めることができ、適度な締付け力が維持された状態で、ねじ部のねじ込み角度位置の調整を比較的広範囲で行うことが可能となる。また、金属製支柱部に代えてハニカム状の金属構造体を用いてもよい。この場合、ハニカム孔の形成方向を、環状のガスケットの軸方向と略一致させるようにするのがよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１に、本発明のガスケットを有するねじ付部材の一例として、ガスケット付スパークプラグ１５０を、その取付状態で示している。スパークプラグ１５０は、筒状の主体金具１、先端部２１が突出するようにその主体金具１の内側に嵌め込まれた絶縁体２、絶縁体２の内側に配置された中心電極３、及び主体金具１に一端が溶接等により結合されるとともに他端側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電極３の先端部と対向するように配置された接地電極４等を備えている。また、接地電極４と中心電極３との間には火花放電ギャップｇが形成されている。
【００２７】
主体金具１の前端側外周面にはねじ部７が形成されるとともに、その取付けねじ部７よりも後端側において主体金具１の外周面には、周方向に沿うフランジ状のガスケット受け部１ｆが外向きに突出して形成されている。スパークプラグ１５０は、そのねじ部７において取付部としてのシリンダヘッドＳＨ側のねじ孔Ｓ1に取り付けられ、燃焼室Ｋに供給される混合気への着火源として使用される。そして、そのねじ部７の基端部には、本発明のガスケット７０がはめ込まれている。
【００２８】
ガスケット７０は、図２に示すような環状形態をなし、多孔質金属で構成されたガスケット本体部７１と、そのガスケット本体部７１の内周面と上下端面とを覆うシール被覆部７２とを備えている。図４（ａ）は、その取付前状態での断面構造を示している。ガスケット本体部７１は、多孔質金属によりおおむね矩形断面形態に形成され、その空隙率は４０〜９５％の範囲で調整され、空隙の平均径は１００〜２００μｍとされている。また、その構成金属素地は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉの１種又は２種以上を主体とする金属（合金含む）、あるいはステンレス鋼等の鉄系材料である。
【００２９】
他方、シール被覆部７２は、本体部７１のガスケット受け部１ｆとの当接面側を覆う第一シール層７３と、ねじ孔Ｓ１の開口周縁部との当接面側を覆う第二シール層７４と、本体部７１の外周面側（内周面側でもよい）を覆うとともに、上記第一及び第二シール層７３，７４を連結する連結被覆部７５とを備えて、全体が略Ｃ字状の断面を有している。このシール被覆部７２は、環状の金属板（例えば冷間圧延鋼板製のもの）を半径方向に曲げ加工したものとして構成でき、その加工時又は加工後に本体部７１と一体化されたものである。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、ガスケット７０は、取付けねじ部７の先端側から、基端部外周に形成されたガスケットシート部１ｇに対して同心的に装着され、取付けねじ部７をねじ孔Ｓ1に螺合させてこれを締め込むことにより、図４（ｂ）に示すように、ガスケット受け部１ｆとねじ孔Ｓ1の開口周縁部との間で圧縮されてつぶれるように変形し、ねじ孔Ｓ1と取付けねじ部７との間の隙間をシールする役割を果たす。
【００３１】
スパークプラグ１５０をねじ孔Ｓ1に締め込むときの、ガスケット７０の変形挙動は、既に図５及び図６を用いて説明済みであるが、概略は以下の通りである。すなわち、加圧初期段階では図５（ａ）に示すように、多孔質金属で構成された本体部７１の骨格壁部１０１は、厚さの小さいもの１０１ａ等で局部的に塑性変形を起こすが、厚さの大きい壁部１０１は多くが弾性変形の範囲内に留まるので、図６に示す変形曲線（圧力−圧縮変位曲線）には、変位増大に伴い圧力がやや急速に上昇する第１ステージを生ずる。しかしながら、圧力があるレベルに到達すると、図５（ｂ）に示すように、空隙１００を潰しながら厚みの大きい壁部１０１も一斉に塑性変形を開始し、図６の変形曲線には屈曲（見かけ降伏応力）が生じ、変位増大に対する圧力増加の勾配が緩い第２ステージが生ずる。その後さらに変形が進むと、図５（ｃ）に示すように、大半の空隙１００が潰れて非多孔質体の圧縮変形と類似した変形挙動となり、図６の変形曲線には、変位増大に対する圧力増加の勾配が再び急となる第３ステージが現われる。
【００３２】
そして、上記ガスケット７０は、図２に示すガスケットの初期外径を２Ｒ1、同内径を２Ｒ2、圧縮荷重をＦとして、ガスケットへの付加圧力ＰをＦ／｛π（Ｒ1２−Ｒ2２）｝にて算出したときに、図６の変形曲線において、該Ｐが６〜１２ｋｇｆ／ｍｍ２となる範囲（適性圧力範囲）に対応する、圧縮変位αの変化量Δαが０．５ｍｍ以上確保されるものとなっている。
【００３３】
また、ねじ部７のねじ山ピッチの観点から見た場合は、上記適性圧力範囲に対応する、ガスケットの圧縮変位αの変化量Δαが、ねじ部７のねじ山０．５ピッチ分の螺進距離以上（望ましくは１ピッチ分以上）に確保されている。なお、図４（ａ）に、ねじ山１ピッチ分の螺進距離ｄpを示しているが、多くのスパークプラグにおいてこの値は１．０〜１．２５ｍｍ程度である。
【００３４】
ここで、上記適性圧力範囲は、トルクレンチ等の工具を用いて、スパークプラグ１５０をねじ孔Ｓ1に対し締め込んだときに、ねじ部７等への破損が起こらない範囲で良好なシール性が確保できる、推奨締付けトルクの範囲に対応して設定されたものである。なお、スパークプラグの推奨締付けトルクは、ねじ部７の外径によって異なるが、圧力換算すると、ねじ部７の寸法によらずおおむね上記範囲の値となる。具体的なねじ径毎の推奨締付けトルクの範囲は、例えば以下のようなものである。
・ねじ径１０ｍｍ：１．０〜１．２ｋｇｆ・ｍ。
・ねじ径１２ｍｍ：１．５〜２．０ｋｇｆ・ｍ。
・ねじ径１４ｍｍ：２．５〜３．０ｋｇｆ・ｍ。
・ねじ径１８ｍｍ：３．５〜４．０ｋｇｆ・ｍ。
【００３５】
ガスケット本体部７１を構成する多孔質金属は、例えば以下のようにして製造されたものを使用できる。まず、構成金属素地中に多数の気泡を形成した発泡金属型のものであるが、溶湯金属の融点以下の発泡剤を溶湯と混合して、発泡する際に発生するガスを溶湯の凝固により封じ込めてしまう方法を採用できる。例えばＡｌ合金系のものを例にとれば、発泡剤としてＴｉあるいはＺｒの水素化物を使用できる。この方法を採用すれば、例えば気孔率９８％程度までのＭｇ、ＡｌないしＴｉ系の材料を得ることができる。
【００３６】
また、図７に示すように、発泡ウレタン等の樹脂粒子８０の表面に、無電解メッキ法等により金属層８１を形成し、次いでこれを焼結することにより、金属層８１は一体化して骨格形成金属部１１０となり、樹脂粒子８０の抜け飛んだ跡が空隙（気泡）１００となる。他方、図８に示すように、樹脂粒子８０の表面を金属粉末８２で覆い、これを焼結する方法もある。この場合、金属粉末８２が一体化して骨格形成金属部１１０となる。なお、樹脂粒子８０と金属粉末８２との混合体にバインダを配合して射出成形する方法を採用すれば、ガスケット本体形状を簡単に得られる利点がある。また、金属製のシール被覆部７２と一体成形し、これを焼結するようにしてもよい。
【００３７】
さらに、図９に示すように、セラミック中空粒子体８４（例えば、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系のものとして、ショーバルーン（商品名、昭和電工（株））等）や、軽石、発泡パーライト等の粒子を、ＡｌあるいはＡｌ合金等の金属と複合化させる方法もある。
【００３８】
なお、多孔質金属は、図７等に示すように、内部の空隙１００が閉気孔を主体とするものと、図１０に示すように、開気孔（あるいは連通気孔）を主体とするもののいずれを用いてもよい。後者のタイプは、例えば図１１に示すようなロストワックス法による製造が可能である。まず、同図（ａ）に示すように、ワックスＷにより多数の連通気孔１００’を有する模型を作る。次に、その連通気孔１００’に鋳型材を含浸し硬化させた後、昇温してワックスＷを流出させることにより、同図（ｂ）に示すように、硬化した鋳型材１２０中にワックス模型に対応するキャビティ１２１が形成された反転鋳型を得る。そして、同図（ｃ）のように、そのキャビティ１２１に溶融金属１１０’を流し込み、キャビティ内の鋳型材を溶媒等により溶出・除去することにより、図１０に示す多孔質金属を得る。
【００３９】
一方、多孔質金属は、図１２（ａ）に示すように、ステンレス鋼あるいはＡｌ系やＮｉ系金属等の金属粉末粒子９０を、同図（ｂ）に示すように、粒子間間隙が所定量残存するように焼結し、その残存した粒子間間隙を空隙１００とする焼結金属を用いることもできる。この場合、図１３に示すように、金属粒子の代わりに金属繊維状物９１を焼結したものを使用してもよい。
【００４０】
以下、上記ガスケット７０の作用について説明する。
例えば、最近のリーンバーンエンジン等においては、図１において接地電極４が点火に最適な位置となるように、ねじ部７のねじ込み終了の角度位置が指定されるケースが多い。この場合、接地電極４の位置合わせがなされると同時に、ガスケット７０への締付け圧力も十分な圧力が確保される状態になっていなければならない。そして、上記ガスケット７０によれば、ガスケット７０への適度な締付け力が生ずる図６の適性圧力範囲内にて、圧縮変位の変化量Δαが０．５ｍｍ以上確保されており、このΔαに対応するねじ回転量範囲も、０．５ないし１回転以上と広い。その結果、図３（ｂ）に示すように、適切な締付け力が確保された状態で、ねじ部７を比較的大きな角度範囲で回転させることができるようになり、接地電極４の位置調整を問題なく行うことが可能となる。
【００４１】
以下、ガスケット７０の変形例について説明する。
まず、図１４に示すように、シール被覆層７２は、金属層に代えて樹脂層（例えば、ポリアミドあるいはポリイミド等の耐熱性樹脂層）により構成してもよい。他方、図４において、ガスケット７０の表面に露出する空隙の、ガスケット受け部１ｆないしねじ孔Ｓ1の開口周縁部との間のシール性の及ぼす影響がそれほど問題とならない場合には、シール被覆層７２を省略することも可能である。
【００４２】
また、図１５に示すように、多孔質金属の連通気孔の少なくとも一部に対し、樹脂や、骨格形成金属部１１０の構成金属よりも低融点の金属を含浸・充填することもできる。この場合も、シール被覆層７２は省略することが可能である。
【００４３】
図１６（ａ）は、シール被覆層７２をＳ字断面形状に形成した例であり、同図（ｂ）はその圧縮状態を示している。この例では、シール被覆層７２のＳ字状断面における中間の隔壁部７２ａを挟んで両側に形成された２つの空間７２ｂ，７２ｃのうち一方のもの（７２ｂ）にのみ、ガスケット本体部７１が配置されている（ただし、両方に配置してもよい）。
【００４４】
ガスケット本体部７１を構成する多孔質金属中の空隙が主に閉気孔であり、気体流通性が低い場合には、図４の構成におけるシール被覆層７２から連結被覆部７５を省略し、例えば図１７に示すように両端面を第一及び第二のシール層７３，７４で覆うのみの構成とすることもできる。
【００４５】
さらに、図１８は、多孔質金属を使用しないガスケット７０の例を示している。該ガスケット７０は、Ｓ字状断面を有する環状の金属製ケース９５を有する。そして、その中間の隔壁部９５ａを挟んで両側に形成された２つの空間９５ｂ，９５ｃのうち一方のもの（９５ｂ）に、上記隔壁部９５ａを第一の環状支持体とし、これに対向する断面部分（ガスケット受け部１ｆと接する部分）を第二の環状支持体９５ｄとして、それら環状支持体９５ａ，９５ｄの間において周方向に所定の間隔で、それぞれそれら環状支持体９５ａ，９５ｄを互いに結合する金属製の支柱部９６が複数配置されている。なお、図１８では、支柱部９６は、ガスケット７０の半径方向において互いに異なる位置に２列配置されている。
【００４６】
また、ガスケット７０の、少なくともねじ孔Ｓ1の開口周縁部との当接が予定された表面を含む部分を、ニッケルを主体とする耐食性金属により構成することもできる。
【００４７】
自動車用エンジン等においては、スパークプラグが取り付けられるシリンダヘッドは水冷されているので、スパークプラグが極端に高温になることは少ない。しかしながら、熱負荷が大きくかかる条件下でエンジンの運転を継続したり、あるいはスパークプラグがエキゾーストマニホルドに比較的近くなる位置に取り付けられたりしていると、ときにはプラグの温度が１００〜２００℃程度まで上昇する場合がある。
【００４８】
このとき、シリンダヘッドが鋼鉄製の場合は大きな問題はないのであるが、軽量化のため、最近の自動車用エンジンにおいて普及しつつあるアルミニウム合金製のシリンダヘッドの場合は、ガスケットに施されたメッキ層の亜鉛成分とアルミニウムとが相互拡散しやすいため、長期間使用しているうちにガスケットが亜鉛メッキ層を介してシリンダヘッドに固着してしまうことがある。このような状態になると、スパークプラグの交換が必要となった場合に、その取外しに非常に骨が折れるばかりでなく、場合によっては適切なトルク範囲内での取り外しが不能になってしまうこともありうる。この場合、無理にプラグを取り外そうとすると主体金具がねじ切れてしまい、切れたねじ部がねじ孔に残ったりねじ山が潰れたりすると、シリンダヘッドが使用不能になるなど、思わぬ深刻な事態を招くことにもなりかねない。
【００４９】
そこで、ガスケット７０の、ねじ孔Ｓ1の開口周縁部との当接表面を含む部分を、ニッケルを主体とする耐食性金属により構成することで、次のような効果が達成される。すなわち、ニッケルを主体とする金属は、例えば１００〜２００℃における温度域でアルミニウムとの反応性が小さいことから、スパークプラグ１５０が取り付けられるシリンダヘッドＳＨ等の取付部がアルミニウム合金（例えばＪＩＳ：ＡＣ４Ｂ、ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２あるいはＡＣ７Ａ等のダイキャスト用アルミニウム合金）で構成されている場合においても、そのねじ孔開口周縁部への固着が生じにくくなる。その結果、スパークプラグ１５０の温度が上がりやすい状況下で長期間使用した場合においても、ガスケットの固着が生じにくいため、交換等のためのプラグの取り外しをスムーズに行うことができる。
【００５０】
例えば、図４に一点鎖線で示すように、シール被覆層７２の外面にニッケル系被覆層７２ａを、電解ニッケルメッキ層等により形成することができる。この場合、ニッケル系被覆層７２ａの層厚は、３〜１７μｍの範囲で調整するのがよい。該層厚が３μｍ未満になると耐食性が不足し、ガスケット７０の寿命を十分に確保できなくなる。他方、１７μｍを超える層厚は耐食性付与の観点からは過剰であり、層厚を不必要に大きくする分だけガスケット７０の製造コストの高騰を招く。また、電解ニッケルメッキ層等の場合は、層厚が１７μｍを超えると、スパークプラグ１５０を取り付ける際のガスケット７０の圧縮変形に伴い、メッキ層に剥離が生じやすくなり、ガスケットの耐食性を大きく損ねる場合がある。なお、上記層厚は、より望ましくは５〜１５μｍとするのがよい。
【００５１】
なお、ガスケット７０とシリンダヘッドＳＨとの間に固着を生ずる心配がない場合には、ニッケルメッキ層に代えて亜鉛メッキ層（あるいは亜鉛メッキ層の表面にさらにクロメート処理を施したもの）を形成するようにしてもよい。
【００５２】
また、本発明のガスケットはスパークプラグに限らず、それ以外のねじ付部材にも適用することができる。例えば、本発明の適用が可能な自動車用電装部品として、酸素センサやＨＣセンサ、あるいはＮＯｘセンサ等のガスセンサ等を例示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスケットを有するねじ付部材の一実施例たるガスケット付スパークプラグを、その取付状態にて示す縦断面図。
【図２】そのガスケットの一例を示す斜視図。
【図３】図１のスパークプラグ及びガスケットの取付方法を説明する断面図。
【図４】図１のガスケットとその周辺部分を拡大して示す断面図、及びその作用説明図。
【図５】多孔質金属の変形機構の推測図。
【図６】多孔質金属を用いたガスケットの変形曲線の一例を示す図。
【図７】多孔質金属の製法の第一の例を示す模式図。
【図８】同じく第二の例を示す模式図。
【図９】同じく第三の例を示す模式図。
【図１０】開気孔（連通気孔）を有する多孔質金属の構造を示す模式図。
【図１１】多孔質金属の製法の第四の例を示す模式図。
【図１２】同じく第五の例を示す模式図。
【図１３】同じく第六の例を示す模式図。
【図１４】本発明のガスケットの第一の変形例を示す断面模式図。
【図１５】同じく第二の変形例を示す断面模式図。
【図１６】同じく第三の変形例を示す断面模式図。
【図１７】同じく第四の変形例を示す断面模式図。
【図１８】同じく第五の変形例を示す断面模式図。
【図１９】従来型のガスケットを有するスパークプラグの断面図。
【図２０】そのガスケットが圧縮変形する様子を示す説明図。
【図２１】同じく、そのときの変形曲線を示す説明図。
【符号の説明】
１  主体金具
２  絶縁体
３  中心電極
４  接地電極
７  ねじ部
７０  ガスケット
７１  ガスケット本体部
７３  第一のシール層
７４  第二のシール層
１５０  スパークプラグ（ねじ付部材）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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