JP3876071B2

JP3876071B2 - Spark plug

Info

Publication number: JP3876071B2
Application number: JP15499898A
Authority: JP
Inventors: 渉松谷
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JPH11345676A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用スパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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は、中心電極の外側に形成された絶縁体が、そのさらに外側に形成された主体金具により固定されている。図５に示すように、従来より、このようなスパークプラグにおいて主体金具１１０には、いわゆる六角部と称される工具係合部１０２と、鍔状のガスシール部１０３とが形成され、両者の間が筒状の橈み部１０１でつながれた形態となっている。そして、主体金具１１０は、取付ねじ部内周面に形成されたリブ状の金具側係合部に対し、絶縁体の先端側に形成された段付き面状の絶縁体側係合部を係合させ、その状態で、絶縁体の挿入側開口部に形成されている加締め突出部１０４を、絶縁体の外周面に形成された加締め受け部に向けて加締めることにより固定されていた。
【０００３】
このとき、橈み部１０１は、図のように座屈して少なくとも外向きに撓む形で塑性変形し、圧縮ストロークを稼いで加締め力を向上させる。また、上記主体金具１１０においては、橈み部１０１の外周面１０７と工具係合部１０２の端面１０５及びガスシール部１０３の端面１０６とは、Ｃ字状断面を有する溝部１１０ｋを形成する形となる。そして、上記外周面１０７と各端面１０５，１０６との間には環状の谷状部１０８及び１０９が形成される。これら谷状部は、橈み部１０１が挫屈変形する際の変形の起点を与え、加締めをスムーズに進行させる役割を果たす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のスパークプラグの主体金具１１０においては、溝部１１０ｋの各谷状部１０８，１０９の底部が、それぞれ鋭角状に形成されていた。そのため、スパークプラグをシリンダヘッド等に締め付け固定する際に、谷状部１０８，１０９の鋭角状の底部頂点にねじりの応力が集中しやすく、例えば推奨値を超えた締め付けトルクを作用させた場合等において、該位置で主体金具１１０に切れや破断が生じやすい問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、スパークプラグをシリンダヘッド等に締付け固定する際に、主体金具に破断等を生じにくい構造を有するスパークプラグを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明のスパークプラグは、
軸状の絶縁体が、筒状の主体金具に対し一方の開口部（挿入開口部）側から軸線方向に挿入されるとともに、その外周面に形成された絶縁体側係合部が主体金具内面側に形成された主体金具側係合部と係合して抜け止めされる一方、
主体金具には、軸線方向中間位置に形成された橈み部と、軸線方向においてその橈み部に対し、挿入開口部側の端部に隣接して周方向に突設された第一鍔状部と、同じく橈み部に対し第一鍔状部とは反対側の端部に隣接して周方向に突設された第二鍔状部と、第一鍔状部の橈み部とは反対側の端面内縁から軸線方向に突出する筒状に形成され、その先端に挿入開口部が形成される加締め突出部とが設けられ、
絶縁体側係合部を主体金具側係合部に係合させた状態で、橈み部を外向きに撓み変形させつつ、加締め突出部を絶縁体の外周面に形成された加締め受け部に向けて加締めることにより、主体金具が絶縁体に対して加締め固定されており、さらに、
橈み部の外周面と第一鍔状部の端面との間に形成される環状の第一谷状部と、
同じく第二鍔状部の端面との間に形成される環状の第二谷状部との各底部が、アール面部もしくは面取り部となっており、
アール面部の曲率半径または面取り部の軸線方向の幅が、０．２〜０．５ｍｍの範囲であることを特徴とする。
【０００７】
上記本発明のスパークプラグにおいては、その主体金具に形成される橈み部の外周面と、これに隣接形成される第一鍔状部（例えば六角部等の工具係合部）の端面との間に形成される第一谷状部、同じく第二鍔状部（例えばガスシール部）の端面との間に形成される第二谷状部との各底部を、アール面部もしくは面取り部とした。これにより、スパークプラグをシリンダヘッド等に締め付け固定する際に、谷状部の底部にねじりの応力が集中しにくくなり、例えば推奨値を若干超えた締め付けトルクを作用させた場合にも、該位置で主体金具に切れや破断が生じにくくなる。
【０００８】
また、上記構成のスパークプラグにおいては、アール面部の曲率半径または面取り部の軸線方向の幅は０．２〜０．５ｍｍの範囲とされている。アール面部の曲率半径または面取り部の軸線方向の幅を上記範囲で調整することで、谷状部での切れや破断等をより効果的に防止することができる。曲率半径または軸線方向の幅が０．２ｍｍ未満の場合、アール面部または面取り部形成の効果が小さく、プラグ取付時等において応力集中による主体金具の破断につながる場合がある。また、曲率半径または軸線方向の幅が０．５ｍｍを超えると、橈み部の谷状部におけるスムーズな挫屈変形の開始が阻害される結果、より強い加締め圧力が必要となり、例えば橈み部を撓み変形させる前に絶縁体が割れてしまう場合がある。なお、アール面部の曲率半径または面取り部の軸線方向の幅は、より望ましくは、０．３〜０．５ｍｍの範囲に設定するのがよい。
【０００９】
さらに、上記構成のスパークプラグにおいては、橈み部の最小厚さが０．５〜０．９ｍｍの範囲であることが望ましい。ここで、橈み部の最小厚さとは、筒状の絶縁体の中心軸線と直交する向きに測定した橈み部の最小厚さのことをいう。橈み部の最小厚さをこの範囲に設定することで、谷状部での主体金具の破断をさらに効果的に防止することができる。橈み部の最小厚さが０．５ｍｍ未満の場合、該橈み部の厚みが小さすぎてプラグ取付時等において破断等のトラブルにつながる場合がある。また、橈み部の最小厚さが０．９ｍｍを超えると、橈み部が厚すぎるため加締め時においてそのスムーズな挫屈変形の開始が阻害される結果、より強い加締め圧力が必要となり、橈み部を撓み変形させる前に絶縁体が割れてしまう場合がある。なお、橈み部の最小厚さは、より望ましくは、０．６〜０．８ｍｍの範囲に設定するのがよい。
【００１０】
【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、本発明のスパークプラグ１００の一例を示している。スパークプラグ１００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、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。なお、以下においては、中心電極３の軸線方向において火花放電ギャップｇに向かう側を前方側、その反対に向かう側を後方側とする。
【００１１】
絶縁体２の軸方向には貫通孔６が形成されており、その一方の端部側から端子金具１３が挿入・固定され、同じく他方の端部側から中心電極３が挿入・固定されている。また、該貫通孔６内において端子金具１３と中心電極３との間に抵抗体１５が配置されている。この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシール層１６，１７を介して中心電極３と端子金具１３とにそれぞれ電気的に接続されている。なお、スパークプラグ１００は、絶縁体２の後端縁位置から主体金具１の開口端位置までの長さＬが、例えば５８．５ｍｍである。
【００１２】
主体金具１には、軸線方向中間位置に形成された橈み部１ａと、その橈み部１ａに対し後方側に隣接して周方向に突設された工具係合部（第一鍔状部）１ｅと、同じく橈み部１ａに対し前方側に隣接して周方向に突設されたガスシール部（第二鍔状部）１ｆとが形成されている。また、工具係合部１ｅの後方側には、該工具係合部１ｅの端面内縁から軸線方向に突出する筒状に形成され、その先端に絶縁体２の挿入開口部１ｐが形成される加締め突出部１ｄが設けられている。
【００１３】
また、主体金具１の、ガスシール部１ｆよりも前方側に位置する部分の外周面には雄ねじ部が形成され、取付ねじ部７となっている。また、その取付ねじ部７に対応する内周面後方寄りには、周方向に沿ってリブ状の金具側係合部１ｃが形成されている。さらに、取付ねじ部７の基端部にはガスケット７０が装着されている。該ガスケット７０は、シリンダヘッド側のねじ孔（図示せず）に取付けねじ部７を螺合させてプラグを取り付ける際に、ガスシール部１ｆとねじ孔の開口周縁部との間で軸線方向に圧縮されてつぶれるように変形し、上記ねじ孔と取付ねじ部７との間をシールする役割を果たす。
【００１４】
次に、絶縁体２の軸方向中間には、周方向外向きに突出する加締め受け部としての突出部２ｅが例えばフランジ状に形成されている。そして、絶縁体２は、該突出部２ｅよりも後方側がこれよりも細径に形成された本体部２ｂとされている。一方、突出部２ｅの前方側にはこれよりも細径の第一軸部２ｇと、その第一軸部２ｇよりもさらに細径の第二軸部２ｉがこの順序で形成されている。なお、本体部２ｂの外周面には釉薬２ｄが施され、当該外周面の後端部にはコルゲーション２ｃが形成されている。また、第一軸部２ｇの外周面は略円筒状とされ、第二軸部２ｉの外周面は先端に向かうほど縮径する略円錐面状とされている。
【００１５】
また、絶縁体２の第一軸部２ｇと第二軸部２ｉとの接続部には段付面状の絶縁体側係合部２ｈが形成されている。絶縁体２は主体金具１に対し挿入開口部１ｐから軸線方向に挿入されるとともに、上記絶縁体側係合部２ｈを金具側係合部１ｃにリング状の板パッキン６３を介して係合することにより、軸方向への抜止めがなされている。そして、その係合を保った状態で、橈み部１ａを外向きに撓み変形させつつ、加締め突出部１ｄを絶縁体２の突出部２ｅの対応する端面２ｎに向けて加締めることにより、主体金具１が絶縁体２に対して加締め固定されている。ここで、加締め突出部１ｄと突出部２ｅの端面２ｎとの間には、リング状の線パッキン６２とタルク等の充填層６１を介して同じくリング状の線パッキン６０とが形成されている。
【００１６】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、主体金具１において橈み部１ａの外周面３４と工具係合部１ｅの端面３２との間には環状の第一谷状部３０が形成され、同じくガスシール部１ｆの端面３３との間には環状の第二谷状部３１が形成されている。上記外周面３４及び端面３２，３３により、工具係合部１ｅとガスシール部１ｆとの間において主体金具１の外周面には、Ｃ字状断面の溝部１ｋが周方向に形成される形となっている。そして、（ｂ）に示すように、各谷状部３０，３１の底部はアール面部となっており、その曲率半径は０．２〜０．５ｍｍの範囲で調整されている。また、橈み部１ａの厚さｔは、その最小厚さが０．５〜０．９ｍｍの範囲となるように調整されている。
【００１７】
該スパークプラグ１００の製造工程において、絶縁体２に対する主体金具１の組付けは以下のようにして行われる。まず、図３（ａ）に示すように、接地電極４を取り付ける前の状態の主体金具１に対し、図３（ｂ）のように、貫通孔６に中心電極３及び導電性ガラスシール層１６，１７、抵抗体１５、及び端子金具１３を予め組み付けた絶縁体２を挿入開口部１ｐ側から挿入し、絶縁体２の係合部２ｈと主体金具１の係合部１ｃとを板パッキン６３を介して係合させた状態とする。
【００１８】
次に、図３（ｃ）に示すように、主体金具１の挿入開口部１ｐ側からその内側に線パッキン６２を配置し、タルク等の充填層６１を形成してさらに線パッキン６０を配置する。そして、加締め金具２００により、橈み部１ａを外向きに撓み変形させつつ加締め突出部１ｄを、線パッキン６２、充填層６１及び線パッキン６０を介して、突出部２ｅの端面２ｎに向けて加締めることにより、図３（ｄ）のように主体金具１が絶縁体２に対して固定される。充填層６１は加締め時に圧縮され、主体金具１の挿入開口部と絶縁体２の外周面との間をシールする。最後に、主体金具１に接地電極４を溶接等により取り付け、火花放電ギャップｇの大きさを調整してスパークプラグ１００が完成する。
【００１９】
以下、図１のスパークプラグ１００の作用について説明する。すなわち、スパークプラグ１００は、その取付ねじ部７においてエンジンブロックに取り付けられ、燃焼室に供給される混合気への着火源として使用される。
【００２０】
ここで、図２に示すように、主体金具１に橈み部１ａを形成する溝部１ｋにおいて、第一谷状部３０及び第二谷状部３１の各底部がアール面部とされていることから、スパークプラグ１００を取付ねじ部７において、シリンダヘッド側の取付ねじ部に締め付け固定する際に、各谷状部３０，３１の底部頂点への応力集中が緩和され、例えば推奨値を若干超えた締め付けトルクを作用させた場合でも、主体金具１が破断する等のトラブルが効果的に防止される。
【００２１】
なお、上記スパークプラグ１００において、図２に示すように、工具係合部１ｅの端面３２と、主体金具１（あるいは絶縁体２）の中心軸線Ｏと直交する面ＮＰとのなす角度θ_１は１５〜４０゜、同様にガスシール部１ｆの端面３３と中心軸線Ｏと直交する面ＮＰとのなす角度θ_２は５〜３０゜とするのがよい。各角度θ_１，θ_２が上記下限値未満の場合、プラグ取付時等において谷状部３０，３１の底部へ応力集中し、主体金具１の破断につながる場合がある。また、上限値を超えた場合は、橈み部の谷状部におけるスムーズな挫屈変形の開始が阻害される結果、より強い加締め圧力が必要となり、例えば橈み部を撓み変形させる前に絶縁体が割れてしまう等の問題が生じる場合がある。
【００２２】
また、各谷状部３０，３１の底部にアール面部を形成する代わりに、図２（ｃ）に示すように、面取り部を形成するようにしてもよい。この面取り部の幅（図１の中心軸線Ｏの向きに測定した値とする）ｗは、０．２〜０．５ｍｍの範囲とすることが望ましい。ｗが０．２ｍｍ未満の場合、応力集中による主体金具１の破断につながる場合がある。また、ｗが０．５ｍｍを超えると、橈み部１ａの谷状部３０，３１におけるスムーズな挫屈変形の開始が阻害される結果、より強い加締め圧力が必要となり、例えば橈み部を撓み変形させる前に絶縁体２が割れてしまう場合がある。なお、面取り部の幅ｗは、より望ましくは０．３〜０．５ｍｍの範囲に設定するのがよい。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するために、下記の実験を行った。
図４に示す主体金具１を低炭素鋼（冷間加工後焼きなまし材）により作製し、図３の方法で絶縁体２に対し圧力４００ｋｇ／ｃｍ^２にて加締め固定して、各種スパークプラグの試験品とした。ここで、図２において、主体金具１は、谷状部３０，３１の底部に形成されたアール面部の曲率半径Ｒを０．０５〜０．６ｍｍ、橈み部１ａの最小厚さｔを０．４〜１．０ｍｍ、角度θ_１を１５°及び４０゜、角度θ_２を５°及び３０゜の各値に調整した。
【００２４】
なお、主体金具１の各部の寸法（但し、加締め前のもの）は以下の通りである。
・工具係合部１ｅの軸線方向長さＬ3：５．５ｍｍ
・橈み部１ａの軸線方向長さＬ4：３．５ｍｍ
・ガスシール部１ｆの軸線方向長さＬ5：４ｍｍ
・主体金具１の内径Ｒ3：１３ｍｍ
・ガスシール部１ｆの外径Ｒ5：１８ｍｍ
・取付ねじ部７の呼び径：１４ｍｍ
【００２５】
そして、得られた各パークプラグに対応するガスケット７０を装着し、シリンダヘッドのねじ孔に対し、２．５ｋｇｆ・ｍ及び４．０ｋｇｆ・ｍ、５．５ｋｇｆ・ｍの３種の締め付けトルクで締め込むとともに、締め込み後に各谷状部３０，３１に破断が生じたか否かを目視にて確認した。以上の結果を表１に示す。なお、谷状部３０，３１の底部に、アール面部を形成していないものを比較例として用いた。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１から分かるように、主体金具１の谷状部３０，３１の底にアール面部を形成した本発明のスパークプラグの場合、アール面部の曲率半径Ｒ及び橈み部の最小厚みｔを適度な値に調整することにより、締付けトルクが推奨トルク（３．５ｋｇｆ・ｍ）よりも大きい４．０ｋｇｆ・ｍ及び５．５ｋｇｆ・ｍの場合でも、谷状部３０，３１に破断が生じなかった。他方、橈み部の最小厚みｔが１．０ｍｍのものは、該橈み部１ａが厚すぎて加締める前に絶縁体２が割れてしまうものがあり、曲率半径Ｒが０．６ｍｍの場合も同様に絶縁体２が割れてしまうものがあった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパークプラグの一実施例を示す縦断面図。
【図２】その主体金具の要部を拡大して示す縦断面図。
【図３】図１のスパークプラグの主体金具と絶縁体とを加締め固定する工程を示す説明図。
【図４】本発明の実施例に用いた主体金具を、寸法とともに示す縦断面図。
【図５】従来の主体金具の構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
１主体金具
１ａ橈み部
１ｃ主体金具側係合部
１ｄ加締め突出部
１ｅ工具係合部（第一鍔状部）
１ｆガスシール部（第二鍔状部）
１ｐ挿入開口部
２絶縁体
２ｅ突出部（加締め受け部）
２ｈ絶縁体側係合部
３０第一谷状部
３１第二谷状部
１００スパークプラグ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In a spark plug used for ignition of an internal combustion engine, for example, a gasoline engine for automobiles, an insulator formed on the outer side of a center electrode is fixed by a metal shell formed further on the outer side. As shown in FIG. 5, conventionally, in such a spark plug, the metal shell 110 is formed with a tool engaging portion 102 called a hexagonal portion and a bowl-shaped gas seal portion 103. The space is connected by a cylindrical stagnation portion 101. The metal shell 110 engages the rib-like metal fitting side engaging portion formed on the inner peripheral surface of the mounting screw portion with the stepped surface-like insulator side engaging portion formed on the leading end side of the insulator. In this state, the caulking protrusion 104 formed in the opening on the insertion side of the insulator is fixed by caulking toward the caulking receiving portion formed on the outer peripheral surface of the insulator.
[0003]
At this time, the stagnation portion 101 is plastically deformed so as to buckle and bend outward at least as shown in the figure, and earns a compression stroke to improve the caulking force. In the metal shell 110, the outer peripheral surface 107 of the rubbing portion 101, the end surface 105 of the tool engaging portion 102, and the end surface 106 of the gas seal portion 103 form a groove portion 110k having a C-shaped cross section. Become.

Annular valleys

108 and 109 are formed between the outer peripheral surface 107 and the

end surfaces

105 and 106. These valley-shaped portions provide a starting point for deformation when the stagnation portion 101 undergoes buckling deformation, and play a role in smoothly performing caulking.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the metal shell 110 of the conventional spark plug, the bottoms of the

valley portions

108 and 109 of the groove portion 110k are each formed with an acute angle. Therefore, when the spark plug is fastened and fixed to the cylinder head or the like, torsional stress tends to concentrate on the acute corner bottom vertices of the

valleys

108 and 109, for example, when a tightening torque exceeding the recommended value is applied. However, the metal shell 110 is likely to be cut or broken at this position.
[0005]
An object of the present invention is to provide a spark plug having a structure in which the metal shell is not easily broken when the spark plug is fastened and fixed to a cylinder head or the like.
[0006]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to solve the above problems, the spark plug of the present invention is:
A shaft-shaped insulator is inserted into the cylindrical metal shell in the axial direction from one opening (insertion opening) side, and an insulator-side engagement portion formed on the outer peripheral surface is on the inner surface of the metal shell While being engaged with the metal shell side engaging portion formed on the stopper,
The metal shell includes a stagnation portion formed at an intermediate position in the axial direction, and a first ridge shape projecting in the circumferential direction adjacent to the end portion on the insertion opening side with respect to the stagnation portion in the axial direction. And a second hook-like part protruding in the circumferential direction adjacent to the end opposite to the first hook-like part with respect to the hook-like part, and a kneading part of the first hook-like part It is formed in a cylindrical shape that protrudes in the axial direction from the inner edge of the opposite end surface, and is provided with a caulking protrusion that has an insertion opening formed at the tip thereof.
A caulking receiving portion formed on the outer peripheral surface of the insulator while the sag portion is bent and deformed outward while the insulator side engaging portion is engaged with the metal shell side engaging portion. The metal shell is fixed by crimping to the insulator by crimping toward the
An annular first valley-shaped portion formed between the outer peripheral surface of the stagnation portion and the end surface of the first ridge-like portion;
Similarly, each bottom part with the annular second valley-shaped part formed between the end faces of the second bowl-shaped part is a rounded surface part or a chamfered part ,
The radius of curvature of the rounded surface portion or the width in the axial direction of the chamfered portion is in the range of 0.2 to 0.5 mm .
[0007]
In the spark plug according to the present invention, the outer peripheral surface of the stagnation portion formed on the metal shell and the end surface of the first ridge-like portion (for example, a tool engagement portion such as a hexagonal portion) formed adjacent thereto. Each bottom part with the 1st trough-shaped part formed in the middle and the 2nd trough-shaped part formed between the end faces of the 2nd bowl-shaped part (for example, gas seal part) was made into a round face part or a chamfered part . As a result, when the spark plug is fastened and fixed to the cylinder head or the like, the torsional stress is less likely to concentrate on the bottom of the valley-shaped part, and for example, when a tightening torque slightly exceeding the recommended value is applied, Thus, the metal shell is less likely to be cut or broken.
[0008]
In the spark plug having the above-described structure, the axial width of the curvature radius or chamfer radius surface portion is in the range of 0.2 to 0.5 mm. By adjusting the radius of curvature of the rounded surface portion or the axial width of the chamfered portion within the above range, breakage or breakage at the valley-shaped portion can be more effectively prevented. When the radius of curvature or the width in the axial direction is less than 0.2 mm, the effect of forming the rounded surface portion or the chamfered portion is small, and the metal shell may be broken due to stress concentration when the plug is attached. Further, if the radius of curvature or the width in the axial direction exceeds 0.5 mm, the start of smooth buckling deformation in the valley portion of the stagnation portion is hindered, resulting in a need for stronger caulking pressure. There is a case where the insulator is broken before the portion is bent and deformed. The radius of curvature of the rounded surface portion or the axial width of the chamfered portion is more desirably set in the range of 0.3 to 0.5 mm .
[0009]
Furthermore, in the spark plug configured as described above, it is desirable that the minimum thickness of the stagnation portion is in the range of 0.5 to 0.9 mm. Here, the minimum thickness of the stagnation part refers to the minimum thickness of the stagnation part measured in a direction orthogonal to the central axis of the cylindrical insulator. By setting the minimum thickness of the stagnation portion within this range, it is possible to more effectively prevent the metal shell from being broken at the valley portion. If the minimum thickness of the stagnation part is less than 0.5 mm, the thickness of the stagnation part may be too small, leading to troubles such as breakage when the plug is attached. In addition, if the minimum thickness of the stagnation part exceeds 0.9 mm, the stagnation part is too thick, and as a result, the start of the smooth buckling deformation is hindered at the time of caulking, so that a stronger caulking pressure is required. In some cases, the insulator breaks before the stagnation portion is bent and deformed. The minimum thickness of the stagnation part is more desirably set in the range of 0.6 to 0.8 mm.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of the spark plug 100 of the present invention. The spark plug 100 includes a cylindrical metal shell 1, an insulator 2 fitted inside the metal shell 1 so that the tip 21 protrudes, a center electrode 3 disposed inside the insulator 2, and a metal shell. 1 is provided with a ground electrode 4 and the like, one end of which is coupled by welding or the like and the other end is bent back to the side so that the side surface thereof faces the tip of the center electrode 3. A spark discharge gap g is formed between the center electrode 3 and the center electrode 3. In the following, the side toward the spark discharge gap g in the axial direction of the center electrode 3 is referred to as the front side, and the opposite side is referred to as the rear side.
[0011]
A through hole 6 is formed in the axial direction of the insulator 2, a terminal fitting 13 is inserted and fixed from one end side, and the center electrode 3 is also inserted and fixed from the other end side. . A resistor 15 is disposed between the terminal fitting 13 and the center electrode 3 in the through hole 6. Both ends of the resistor 15 are electrically connected to the center electrode 3 and the terminal fitting 13 through the conductive

glass seal layers

16 and 17, respectively. In the spark plug 100, the length L from the rear end edge position of the insulator 2 to the opening end position of the metal shell 1 is, for example, 58.5 mm.
[0012]
The metal shell 1 includes a rubbing portion 1a formed at an intermediate position in the axial direction, and a tool engaging portion (first trough-shaped portion protruding in the circumferential direction adjacent to the rubbing portion 1a on the rear side. ) 1e and a gas seal portion (second flange-like portion) 1f that is provided in the circumferential direction so as to be adjacent to the front side of the stagnation portion 1a. Further, on the rear side of the tool engaging portion 1e, a cylindrical shape protruding in the axial direction from the inner edge of the end surface of the tool engaging portion 1e is formed, and an insertion opening 1p of the insulator 2 is formed at the tip thereof. A tightening protrusion 1d is provided.
[0013]
Further, a male screw part is formed on the outer peripheral surface of a portion of the metal shell 1 located on the front side of the gas seal part 1 f, thereby forming a mounting screw part 7. A rib-shaped metal fitting side engaging portion 1c is formed along the circumferential direction on the rear side of the inner peripheral surface corresponding to the mounting screw portion 7. Further, a gasket 70 is attached to the base end portion of the mounting screw portion 7. The gasket 70 is axially disposed between the gas seal portion 1f and the opening peripheral portion of the screw hole when the plug is attached by screwing the mounting screw portion 7 into a screw hole (not shown) on the cylinder head side. It is deformed so as to be compressed and crushed, and serves to seal between the screw hole and the mounting screw portion 7.
[0014]
Next, a protruding portion 2e as a caulking receiving portion protruding outward in the circumferential direction is formed in the middle of the insulator 2 in the axial direction, for example, in a flange shape. The insulator 2 is a main body 2b formed on the rear side of the protrusion 2e with a smaller diameter. On the other hand, on the front side of the protruding portion 2e, a first shaft portion 2g having a smaller diameter and a second shaft portion 2i having a smaller diameter than the first shaft portion 2g are formed in this order. In addition, the glaze 2d is given to the outer peripheral surface of the main-body part 2b, and the corrugation 2c is formed in the rear-end part of the said outer peripheral surface. Further, the outer peripheral surface of the first shaft portion 2g is substantially cylindrical, and the outer peripheral surface of the second shaft portion 2i is substantially conical, with a diameter decreasing toward the tip.
[0015]
Further, a stepped surface-like insulator-side engaging portion 2h is formed at the connecting portion between the first shaft portion 2g and the second shaft portion 2i of the insulator 2. The insulator 2 is inserted into the metal shell 1 in the axial direction from the insertion opening 1p, and the insulator-side engaging portion 2h is engaged with the metal-side engaging portion 1c via a ring-shaped plate packing 63. Thus, the removal in the axial direction is prevented. And, in a state where the engagement is maintained, by crimping the crimping protrusion 1d toward the corresponding end surface 2n of the protrusion 2e of the insulator 2, while bending and deforming the stagnation part 1a outward, The metal shell 1 is fixed by crimping to the insulator 2. Here, between the crimping protrusion 1d and the end face 2n of the protrusion 2e, a ring-shaped wire packing 62 and a ring-shaped wire packing 60 are formed through a filling layer 61 such as talc. .
[0016]
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), an annular first valley-shaped portion 30 is formed between the outer peripheral surface 34 of the stagnation portion 1a and the end surface 32 of the tool engaging portion 1e in the metal shell 1. Similarly, an annular second valley-shaped portion 31 is formed between the end surface 33 of the gas seal portion 1f. A groove portion 1k having a C-shaped cross section is formed in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the metal shell 1 between the tool engaging portion 1e and the gas seal portion 1f by the outer peripheral surface 34 and the end surfaces 32, 33. It has become. And as shown to (b), the bottom part of each trough-shaped

part

30 and 31 is a round surface part, The curvature radius is adjusted in the range of 0.2-0.5 mm. Further, the thickness t of the stagnation portion 1a is adjusted so that the minimum thickness is in the range of 0.5 to 0.9 mm.
[0017]
In the manufacturing process of the spark plug 100, the metal shell 1 is assembled to the insulator 2 as follows. First, as shown in FIG. 3A, the central electrode 3 and the conductive glass seal layer 16 are formed in the through hole 6 as shown in FIG. , 17, the resistor 15 and the terminal fitting 13 are inserted in advance from the insertion opening 1 p side, and the engagement portion 2 h of the insulator 2 and the engagement portion 1 c of the metal shell 1 are connected to the plate packing 63. It is set as the state engaged via.
[0018]
Next, as shown in FIG.3 (c), the line packing 62 is arrange | positioned to the inner side from the insertion opening part 1p side of the metal shell 1, the filling layer 61, such as a talc, is formed, and also the line packing 60 is arrange | positioned. . The crimping projection 1d is directed toward the end surface 2n of the projection 2e via the wire packing 62, the filling layer 61, and the wire packing 60 while the crimping fitting 200 is bent and deformed outwardly by the crimping fitting 200. By crimping, the metal shell 1 is fixed to the insulator 2 as shown in FIG. The filling layer 61 is compressed during caulking and seals between the insertion opening of the metal shell 1 and the outer peripheral surface of the insulator 2. Finally, the ground electrode 4 is attached to the metal shell 1 by welding or the like, and the size of the spark discharge gap g is adjusted to complete the spark plug 100.
[0019]
Hereinafter, the operation of the spark plug 100 of FIG. 1 will be described. That is, the spark plug 100 is attached to the engine block at the mounting screw portion 7 and is used as an ignition source for the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber.
[0020]
Here, as shown in FIG. 2, in the groove part 1k which forms the stagnation part 1a in the metal shell 1, each bottom part of the first valley-like part 30 and the second valley-like part 31 is a round face part. When the spark plug 100 is fastened and fixed to the mounting screw portion on the cylinder head in the mounting screw portion 7, the stress concentration at the bottom vertex of each valley-shaped

portion

30, 31 is alleviated, for example, slightly exceeding the recommended value. Even when the tightening torque is applied, troubles such as breakage of the metal shell 1 are effectively prevented.
[0021]
In the spark plug 100, as shown in FIG. 2, the angle θ ₁ formed by the end surface 32 of the tool engaging portion 1e and the surface NP orthogonal to the central axis O of the metal shell 1 (or the insulator 2) is 15-40 °, likewise the angle theta ₂ between the surface NP perpendicular to the end face 33 and the center axis O of the gas seal portion 1f is better to 5-30 °. When each angle θ ₁ , θ ₂ is less than the lower limit value, stress concentrates on the bottom of the valley-shaped

portions

30, 31 when the plug is attached and the like, leading to breakage of the metal shell 1. In addition, when the upper limit is exceeded, as a result of hindering the start of smooth buckling deformation in the valley portion of the stagnation part, a stronger caulking pressure is required, for example, before bending the stagnation part Problems such as breakage of the insulator may occur.
[0022]
Further, instead of forming a rounded surface portion at the bottom of each valley-shaped

portion

30, 31, a chamfered portion may be formed as shown in FIG. The width of the chamfered portion (the value measured in the direction of the central axis O in FIG. 1) w is preferably in the range of 0.2 to 0.5 mm. When w is less than 0.2 mm, the metal shell 1 may be broken due to stress concentration. If w exceeds 0.5 mm, the start of smooth buckling deformation in the

valley portions

30 and 31 of the stagnation portion 1a is hindered. As a result, a stronger caulking pressure is required. There are cases where the insulator 2 is cracked before being bent and deformed. The width w of the chamfered portion is more desirably set in the range of 0.3 to 0.5 mm.
[0023]
【Example】
Hereinafter, in order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was performed.
The metal shell 1 shown in FIG. 4 is made of low carbon steel (annealing material after cold working), and is crimped and fixed to the insulator ² at a pressure of 400 kg / cm ^{2 by} the method of FIG. A test product was obtained. Here, in FIG. 2, the metal shell 1 has a radius of curvature R of 0.05 to 0.6 mm of the rounded surface formed at the bottom of the valley-shaped

portions

30 and 31, and a minimum thickness t of the stagnation portion 1a of 0. The angle θ ₁ was adjusted to 15 ° and 40 °, and the angle θ ₂ was adjusted to 5 ° and 30 °.
[0024]
In addition, the dimension (however, the thing before caulking) of each part of the metal shell 1 is as follows.
・ Axial length L3 of tool engaging portion 1e: 5.5 mm
・ Length L4 of the stagnation part 1a: 3.5 mm
・ Axial length L5 of gas seal part 1f: 4mm
・ Inner diameter R3 of metal shell 1: 13 mm
・ Outer diameter R5 of gas seal part 1f: 18mm
・ Nominal diameter of mounting screw 7: 14mm
[0025]
Then, a gasket 70 corresponding to each of the obtained park plugs is attached, and tightened with three types of tightening torques of 2.5 kgf · m, 4.0 kgf · m, and 5.5 kgf · m with respect to the screw hole of the cylinder head. At the same time, it was visually confirmed whether or not the

valleys

30 and 31 were broken after tightening. The results are shown in Table 1. In addition, what did not form the round surface part in the bottom part of the valley-shaped

parts

30 and 31 was used as a comparative example.
[0026]
[Table 1]

[0027]
As can be seen from Table 1, in the case of the spark plug of the present invention in which the rounded surface portion is formed at the bottom of the valley-shaped

portions

30, 31 of the metal shell 1, the radius of curvature R of the rounded surface portion and the minimum thickness t of the stagnation portion are appropriately set. By adjusting to the value, even when the tightening torque was 4.0 kgf · m and 5.5 kgf · m larger than the recommended torque (3.5 kgf · m), the

trough portions

30 and 31 did not break. On the other hand, when the stagnation part has a minimum thickness t of 1.0 mm, the stagnation part 1a is too thick and the insulator 2 is cracked before crimping, and the radius of curvature R is 0.6 mm. In the same manner, the insulator 2 was broken.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a spark plug according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a main part of the metal shell.
3 is an explanatory view showing a process of caulking and fixing a metal shell and an insulator of the spark plug of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a metal shell used in an embodiment of the present invention together with dimensions.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a conventional metal shell.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main metal fitting 1a Rubbing part 1c Main metal fitting side engaging part 1d Clamping protrusion part 1e Tool engaging part (1st hook-shaped part)
1f Gas seal part (second bowl-shaped part)
1p Insertion opening 2 Insulator 2e Protruding part (caulking receiving part)
2h Insulator-side engaging portion 30 First valley-like portion 31 Second valley-like portion 100 Spark plug

Claims

軸状の絶縁体が、筒状の主体金具に対し一方の開口部（以下、挿入開口部という）側から軸線方向に挿入されるとともに、その外周面に形成された絶縁体側係合部が主体金具内面側に形成された主体金具側係合部と係合して抜け止めされる一方、
前記主体金具には、前記軸線方向中間位置に形成された橈み部と、前記軸線方向においてその橈み部に対し、前記挿入開口部側の端部に隣接して周方向に突設された第一鍔状部と、同じく前記橈み部に対し前記第一鍔状部とは反対側の端部に隣接して周方向に突設された第二鍔状部と、前記第一鍔状部の前記橈み部とは反対側の端面内縁から前記軸線方向に突出する筒状に形成され、その先端に前記挿入開口部が形成される加締め突出部とが設けられ、
前記絶縁体側係合部を前記主体金具側係合部に係合させた状態で、前記橈み部を少なくとも外向きに撓み変形させつつ、前記加締め突出部を前記絶縁体の外周面に形成された加締め受け部に向けて加締めることにより、前記主体金具が前記絶縁体に対して加締め固定されており、さらに、
前記橈み部の外周面と前記第一鍔状部の端面との間に形成される環状の第一谷状部と、同じく前記第二鍔状部の端面との間に形成される環状の第二谷状部との各底部が、アール面部もしくは面取り部となっており、
前記アール面部の曲率半径または前記面取り部の軸線方向の幅が、０．２〜０．５ｍｍの範囲であることを特徴とするスパークプラグ。A shaft-like insulator is inserted into the cylindrical metal shell from the side of one opening (hereinafter referred to as an insertion opening) in the axial direction, and the insulator-side engagement portion formed on the outer peripheral surface is mainly used. While engaged with the main metal fitting side engaging portion formed on the inner surface side of the metal fitting, it is prevented from coming off,
The metal shell is protruded in the circumferential direction adjacent to the end portion on the insertion opening side with respect to the stagnation portion formed at the intermediate position in the axial direction and the stagnation portion in the axial direction. A first hook-like part, a second hook-like part protruding in the circumferential direction adjacent to the end opposite to the first hook-like part, and the first hook-like part Formed in a cylindrical shape projecting in the axial direction from the inner edge of the end surface opposite to the stagnation portion, and provided with a caulking projecting portion in which the insertion opening is formed at the tip,
With the insulator-side engaging portion engaged with the metal shell-side engaging portion, the crimping protrusion is formed on the outer peripheral surface of the insulator while at least outwardly flexing and deforming the stagnation portion. The metal shell is fixed by crimping to the insulator by caulking toward the caulking receiving portion, and
An annular first valley-shaped portion formed between the outer peripheral surface of the stagnation portion and the end surface of the first ridge-shaped portion, and an annular shape formed between the end surface of the second ridge-shaped portion. Each bottom with the second valley-shaped part is a rounded surface part or chamfered part ,
The spark plug according to claim 1, wherein a radius of curvature of the rounded surface portion or an axial width of the chamfered portion is in a range of 0.2 to 0.5 mm .

前記橈み部の最小厚さが、０．５〜０．９ｍｍの範囲である請求項１に記載のスパークプラグ。The spark plug according to claim 1, wherein a minimum thickness of the stagnation portion is in a range of 0.5 to 0.9 mm.