JP4921039B2

JP4921039B2 - Spark plug

Info

Publication number: JP4921039B2
Application number: JP2006144602A
Authority: JP
Inventors: 英司小寺; 信行堀田; 渉松谷; 計良鳥居; 典康杉本
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: JP2007317448A

Description

本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関に使用されるスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug used for an internal combustion engine such as an automobile engine.

従来から、スパークプラグとして、中心電極と、この中心電極を保持する絶縁碍子と、先端部に接地電極を備えた主体金具とを備え、主体金具内に絶縁碍子が支持固定された構造のものが知られている。このようなスパークプラグでは、筒状に形成された主体金具内に絶縁碍子の大径の鍔状の部位を挿入し、主体金具の一方の端部を加締めて絶縁碍子の鍔状の部位を軸線方向に押圧することによって主体金具内に絶縁碍子に支持固定する構造とすることが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。 Conventionally, a spark plug has a structure in which a center electrode, an insulator holding the center electrode, and a metal shell provided with a ground electrode at the tip are supported and fixed in the metal shell. Are known. In such a spark plug, a large-diameter bowl-shaped portion of an insulator is inserted into a cylindrical metal shell, and one end of the metal shell is swaged so that the bowl-shaped portion of the insulator is formed. In general, a structure in which an insulator is supported and fixed in the metal shell by pressing in the axial direction (see, for example, Patent Document 1).

上記構造のスパークプラグでは、主体金具の加締め部を加締めて係合させるために、絶縁碍子に鍔状の部位を形成する必要がある。この鍔状の部位が大径であるため小径化の妨げとなっている。そこで、絶縁碍子を主体金具に、焼き嵌め等によって支持固定するようにしたスパークプラグも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−１６４１４７号公報特開２００２−１５８０７８号公報 In the spark plug having the above-described structure, it is necessary to form a hook-shaped portion on the insulator in order to crimp and engage the crimping portion of the metal shell. This bowl-shaped part has a large diameter, which hinders a reduction in diameter. Therefore, a spark plug in which an insulator is supported and fixed to a metal shell by shrink fitting or the like has also been proposed (for example, see Patent Document 2).
JP 2002-164147 A JP 2002-158078 A

上記の従来技術のうち、主体金具と絶縁碍子とを加締めによって固定したスパークプラグでは、十分な固着強度を確保することができ、信頼性も高いが、小径化することが困難である。また、焼き嵌め等によって主体金具と絶縁碍子とを固定したスパークプラグでは、小径化することは可能であるが、主体金具の内径等の高い寸法精度が要求されるため加工精度を高度に維持する必要があり、かつ、その材質も限定される。このため結合部分の十分な信頼性を確保することが困難であり、未だ実用化されるには至っていない。 Among the above-described conventional techniques, the spark plug in which the metal shell and the insulator are fixed by caulking can secure sufficient fixing strength and high reliability, but it is difficult to reduce the diameter. In addition, the spark plug in which the metal shell and the insulator are fixed by shrink fitting or the like can be reduced in diameter, but high dimensional accuracy such as the inner diameter of the metal shell is required, so that the machining accuracy is maintained at a high level. It is necessary and its material is also limited. For this reason, it is difficult to ensure sufficient reliability of the joint portion, and it has not yet been put into practical use.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、従来に比べて小径化を図ることができるとともに、結合部分の十分な信頼性を容易に確保することのできるスパークプラグを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems. It is an object of the present invention to provide a spark plug that can be reduced in diameter as compared with the prior art and that can easily ensure sufficient reliability of a coupling portion.

本発明のスパークプラグは、軸線方向に延在する中心電極と、該中心電極を保持する円筒状の絶縁碍子と、先端部に接地電極を備えた円筒状の主体金具とを具備したスパークプラグであって、前記絶縁碍子の貫通孔に挿入、固定され、前記中心電極と導電性ガラスシール層を介して電気的に接続される端子金具とを具備し、前記絶縁碍子の外周面に嵌合されるとともに、前記主体金具と固定される環状部材を具備し、当該環状部材を介して前記主体金具に前記絶縁碍子が保持されており、前記環状部材は、前記主体金具と溶接にて固定された溶接部と、前記絶縁碍子が圧入されることによって嵌合される圧入保持部と、当該環状部材の軸線方向後端部が径方向内側に突出する突出部とを具備することを特徴とする。 The spark plug of the present invention is a spark plug comprising a central electrode extending in the axial direction, a cylindrical insulator holding the central electrode, and a cylindrical metal shell having a ground electrode at the tip. A terminal fitting inserted and fixed in the through hole of the insulator and electrically connected through the central electrode and a conductive glass seal layer, and fitted to the outer peripheral surface of the insulator. In addition, an annular member fixed to the metal shell is provided, and the insulator is held by the metal shell via the ring member, and the ring member is fixed to the metal shell by welding. A welded portion, a press-fit holding portion that is fitted by press-fitting the insulator, and a protruding portion in which an axial rear end of the annular member protrudes radially inward are provided.

本発明のスパークプラグにおいては、絶縁碍子の外周面に嵌合されるとともに、主体金具と溶接等によって固定される環状部材を具備し、当該環状部材を介して主体金具に絶縁碍子が保持されている。これによって、従来のように主体金具の加締め部を係合させるための大径の鍔状の部位を絶縁碍子に設ける必要がなく、絶縁碍子がこのような大径部を有しないためスパークプラグの最大径が従来に比べて小さくなる。また、高度な精度が要求されるとともに、その材質が限定される絶縁碍子との嵌合部分を、環状部材に設けている。このため、主体金具については、材質の限定や高度な精度が要求されず、従来と同様に製造することができる。そして、主体金具に比べて小型で構造も単純な環状部材を、所定の材料を用いて精度良く製造すれば良いので、結合部分の十分な信頼性を容易に確保することができる。また、環状部材には、その軸線方向後端部が径方向内側に突出する突出部を設ける。このような突出部を設けることによって、仮に圧入保持部が緩んだ場合においても、絶縁碍子が主体金具から完全に抜けてしまうような事態が発生することを防止できる。この突出部の突出長さは、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲とすることが好ましい。突出長さが０．１ｍｍ未満の場合、絶縁碍子の抜け防止の効果が不十分となる。一方、突出長さを１ｍｍより大きくすると、スパークプラグ全体が大径化し、小径化の要求を満たすことができなくなる。 The spark plug of the present invention includes an annular member that is fitted to the outer peripheral surface of the insulator and fixed by welding to the metal shell, and the insulator is held by the metal shell via the annular member. Yes. As a result, there is no need to provide the insulator with a large-diameter bowl-shaped portion for engaging the crimped portion of the metal shell as in the prior art, and the spark insulator does not have such a large-diameter portion. The maximum diameter is smaller than the conventional diameter. Further, the annular member is provided with a fitting portion with an insulator that requires a high degree of accuracy and whose material is limited. For this reason, the metal shell is not required to be limited in material or highly accurate, and can be manufactured in the same manner as in the past. Since an annular member that is smaller in size and simple in structure than the metal shell may be manufactured with high accuracy using a predetermined material, sufficient reliability of the coupling portion can be easily ensured. Further, the annular member is provided with a projecting portion whose rear end portion in the axial direction projects radially inward. By providing such a protruding portion, it is possible to prevent a situation in which the insulator is completely removed from the metal shell even if the press-fit holding portion is loosened. The protruding length of this protruding portion is preferably in the range of 0.1 mm to 1 mm. When the protruding length is less than 0.1 mm, the effect of preventing the insulator from coming off is insufficient. On the other hand, if the protruding length is larger than 1 mm, the entire spark plug has a large diameter and cannot satisfy the demand for a small diameter.

本発明のスパークプラグにおいて、環状部材が、溶接部において主体金具と固定されている場合、この溶接部と、絶縁碍子が圧入されることによって嵌合される圧入保持部とを、軸線方向に離間して設ける構成とするか、溶接部を、圧入保持部の軸線方向端部に位置するように設けることが好ましい。これによって、溶接による熱によって圧入保持部に焼きが入って硬くなってしまうことを防止することができる。 In the spark plug of the present invention, when the annular member is fixed to the metal shell at the welded portion, the welded portion and the press-fit holding portion fitted by press-fitting the insulator are separated from each other in the axial direction. It is preferable to provide the welded portion so as to be positioned at the axial end portion of the press-fit holding portion. As a result, it is possible to prevent the press-fit holding portion from becoming hard due to heat generated by welding.

また、環状部材は、ビッカース硬度が、１８０〜５００の範囲内とすることが好ましい。この範囲よりビッカース硬度が低いと、十分な嵌合強度が得られず絶縁碍子が抜けてしまう場合がある。一方、この範囲よりビッカース硬度が高いと、絶縁碍子を圧入した際に環状部材に割れが生じる場合がある。 The annular member preferably has a Vickers hardness in the range of 180 to 500. If the Vickers hardness is lower than this range, a sufficient fitting strength cannot be obtained and the insulator may come off. On the other hand, if the Vickers hardness is higher than this range, the annular member may be cracked when the insulator is pressed.

また、環状部材の前記絶縁碍子が圧入されることによって嵌合される圧入保持部の軸方向長さＡと、当該圧入保持部の径方向の厚さＢとの比（Ａ／Ｂ）が１以上とすることが好ましい。この比が１未満になると、絶縁碍子に応力が集中し、絶縁碍子に割れ等が生じる可能性が大きくなる。 Further, the ratio (A / B) between the axial length A of the press-fit holding part fitted by press-fitting the insulator of the annular member and the radial thickness B of the press-fit holding part is 1 (A / B). The above is preferable. When this ratio is less than 1, stress concentrates on the insulator, and the possibility that the insulator is cracked increases.

環状部材の具体的な構造としては、第１の環状部と、この第１の環状部よりも内径及び外径の大きな第２の環状部が連結された形状を有し、前記第１の環状部は前記絶縁碍子の外周面に嵌合され、前記第２の環状部が前記主体金具に固定されている構造とすることができる。このような構造を採用することによって、絶縁碍子に対する嵌合部と、主体金具との溶接部等とを軸線方向に離間させることができ、前記したように溶接時に嵌合部に焼きが入ることを防止できる。また、環状部材の構造が単純なためその製造も容易となる。 As a specific structure of the annular member, the first annular portion and a second annular portion having an inner diameter and an outer diameter larger than the first annular portion are connected, and the first annular portion is connected. The portion may be fitted to the outer peripheral surface of the insulator, and the second annular portion may be fixed to the metal shell. By adopting such a structure, the fitting portion with respect to the insulator and the welded portion with the metal shell can be separated in the axial direction, and the fitting portion is burned during welding as described above. Can be prevented. In addition, since the structure of the annular member is simple, its manufacture is facilitated.

環状部材に圧入される絶縁碍子は、直径１０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。このように、小径の絶縁碍子を用いることによって、スパークプラグ全体の径を小径化することができる。 The insulator pressed into the annular member is preferably 10.5 mm or less in diameter. Thus, the diameter of the entire spark plug can be reduced by using a small-diameter insulator.

また、環状部材と絶縁碍子の熱膨張率の差、及び環状部材と主体金具の熱膨張率の差は、８ｐｐｍ／℃以下とすることが好ましい。熱膨張率の差が８ｐｐｍ／℃より大きくなると、温度の変動によって圧入保持部における気密性が損なわれる可能性が生じるが、熱膨張率の差を８ｐｐｍ／℃以下とすることによって、気密性が損なわれることを防止することができる。 Moreover, it is preferable that the difference of the thermal expansion coefficient of an annular member and an insulator and the difference of the thermal expansion coefficient of an annular member and a main metal fitting shall be 8 ppm / degrees C or less. When the difference in thermal expansion coefficient is greater than 8 ppm / ° C., there is a possibility that the air tightness in the press-fitting holding part is impaired due to temperature fluctuations. It can be prevented from being damaged.

本発明のスパークプラグによれば、従来に比べて小径化を図ることができるとともに、結合部分の十分な信頼性を容易に確保することのできるスパークプラグを提供することができる。 According to the spark plug of the present invention, it is possible to provide a spark plug in which the diameter can be reduced as compared with the prior art and sufficient reliability of the coupling portion can be easily secured.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るスパークプラグ１００の絶縁碍子を主体金具へ組み付ける前の状態を示しており、図２には、組み付け後の要部を拡大して示すものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a state before an insulator of a spark plug 100 according to an embodiment of the present invention is assembled to a metal shell, and FIG. 2 shows an enlarged main part after the assembly.

図１に示すように、スパークプラグ１００は、略円筒状の主体金具１と、先端部が突出するようにその主体金具１内に嵌め込まれる略円筒状の絶縁碍子２を備えている。絶縁碍子２内の中心部分にはその軸方向に沿って中心電極３が配置されており、中心電極３の先端部は絶縁碍子２の先端面から突出した状態となっている。主体金具１の先端側には、接地電極１０が設けられている。この接地電極１０は、一端が主体金具１に結合され、他端側は、主体金具１と絶縁碍子２とを組み立てた後にＬ字状に折り曲げられ、これによって、接地電極１０と中心電極３の間に所定間隔の火花放電ギャップが形成された状態で、中心電極３の先端部と対向するように配置される。なお、図１は、接地電極１０をＬ字状に折り曲げる前の状態を示している。 As shown in FIG. 1, the spark plug 100 includes a substantially cylindrical metal shell 1 and a substantially cylindrical insulator 2 fitted into the metal shell 1 so that the tip portion protrudes. A center electrode 3 is disposed along the axial direction of the central portion in the insulator 2, and the tip of the center electrode 3 is in a state of protruding from the tip surface of the insulator 2. A ground electrode 10 is provided on the front end side of the metal shell 1. One end of the ground electrode 10 is coupled to the metal shell 1, and the other end is folded into an L shape after assembling the metal shell 1 and the insulator 2, whereby the ground electrode 10 and the center electrode 3 are It is arranged so as to face the tip of the center electrode 3 with spark discharge gaps formed at predetermined intervals therebetween. FIG. 1 shows a state before the ground electrode 10 is bent into an L shape.

絶縁碍子２は、例えばアルミナ等のセラミック焼結体により略円筒状に構成され、その内部には自身の軸方向に沿って中心電極３を挿通させるための貫通孔を有している。そして、貫通孔の一方の端部側に端子金具４が挿入・固定され、同じく他方の端部側に中心電極３が挿入・固定されている。また、該貫通孔内において端子金具４と中心電極３との間に抵抗体１１が配置されている。この抵抗体１１の両端部は、導電性ガラスシール層を介して中心電極３と端子金具４とにそれぞれ電気的に接続されている。 The insulator 2 is formed in a substantially cylindrical shape by a ceramic sintered body such as alumina, and has a through-hole through which the center electrode 3 is inserted along its own axial direction. The terminal fitting 4 is inserted and fixed on one end side of the through hole, and the center electrode 3 is inserted and fixed on the other end side. A resistor 11 is disposed between the terminal fitting 4 and the center electrode 3 in the through hole. Both ends of the resistor 11 are electrically connected to the center electrode 3 and the terminal fitting 4 through the conductive glass seal layer.

主体金具１は、炭素鋼やステンレス鋼等の金属、例えば、Ｓ３５Ｃ、Ｓ４５Ｃ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０等により円筒状に形成されており、スパークプラグ１００のハウジングを構成するとともに、その先端側（図中下側）の外周面には、スパークプラグ１００を図示しないエンジンのプラグ取付孔に取り付けるためのねじ部７が形成されている。このねじ部７より後端側の外周部には、スパークプラグ１００をエンジンのプラグ取付孔に取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部８が設けられている。 The metal shell 1 is formed in a cylindrical shape by a metal such as carbon steel or stainless steel, for example, S35C, S45C, SUS430, SUS630, etc., and constitutes a housing of the spark plug 100 and has a distal end side (lower in the figure). A threaded portion 7 for attaching the spark plug 100 to a plug mounting hole (not shown) of the engine is formed on the outer peripheral surface. A tool engaging portion 8 that engages a tool such as a spanner or a wrench when the spark plug 100 is attached to the plug attachment hole of the engine is provided on the outer peripheral portion on the rear end side from the screw portion 7.

上記の主体金具１と、絶縁碍子２との間には、例えば、上記した主体金具１と同様な金属、Ｓ３５Ｃ、Ｓ４５Ｃ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０等により環状に形成された環状部材９が配置される。この環状部材９は、図２にも示すとおり、後端側（図中上側）に配置された第１の環状部９５と、この第１の環状部９５より先端側（図中下側）に配置され、第１の環状部９５よりも内径及び外径の大きな第２の環状部９６が、それぞれの環状部９５，９６よりも細い連結部により連結された形状を有している。そして、第１の環状部９５は、圧入保持部９０に絶縁碍子２が圧入されることによって、絶縁碍子２と固定されており、第２の環状部９６は、溶接部９１において主体金具１に溶接されて固定されている。なお、主体金具１、絶縁碍子２、環状部材９は、環状部材９に絶縁碍子２を圧入した後、主体金具１内に絶縁碍子２及び環状部材９を挿入して、環状部材９と主体金具１とを溶接する方法か、または、環状部材９を主体金具１に溶接した後、環状部材９に絶縁碍子２を圧入する方法のいずれかによって組み立てられる。また、環状部材９と主体金具１との固定は、溶接による接合に限定されるものではなく、接着やろう付け、圧入等によるものでも良い。 Between the metal shell 1 and the insulator 2, for example, an annular member 9 formed in an annular shape by the same metal as the metal shell 1, S35C, S45C, SUS430, SUS630, or the like is disposed. As shown in FIG. 2, the annular member 9 includes a first annular portion 95 disposed on the rear end side (upper side in the drawing) and a front end side (lower side in the drawing) from the first annular portion 95. The second annular portion 96 which is arranged and has an inner diameter and an outer diameter larger than the first annular portion 95 is connected by a connecting portion thinner than the annular portions 95 and 96. The first annular portion 95 is fixed to the insulator 2 by press-fitting the insulator 2 into the press-fit holding portion 90, and the second annular portion 96 is attached to the metal shell 1 at the welded portion 91. It is fixed by welding. The metal shell 1, the insulator 2, and the annular member 9 are formed by pressing the insulator 2 into the annular member 9 and then inserting the insulator 2 and the annular member 9 into the metal shell 1. 1 or by welding the annular member 9 to the metal shell 1 and then press-fitting the insulator 2 into the annular member 9. Further, the fixing of the annular member 9 and the metal shell 1 is not limited to joining by welding, but may be by adhesion, brazing, press fitting, or the like.

一方、絶縁碍子２は、先端側から順に小径部２１、中径部２２、大径部２３とされている。そして、大径部２３の中径部２２側端部には、所定角度のテーパーが形成され、環状部材９に圧入するための圧入導入部２４とされている。この圧入導入部２４のテーパー角度は、１〜５度程度とすることが好ましく、２〜４度程度とすることがさらに好ましい。この絶縁碍子２としては、環状部材９に圧入される大径部２３の直径が１０．５ｍｍ以下のものを使用することが好ましい。このように、小径の絶縁碍子２を用いることによって、スパークプラグ１００全体の径を小径化することができる。 On the other hand, the insulator 2 is made into the small diameter part 21, the medium diameter part 22, and the large diameter part 23 in order from the front end side. A taper of a predetermined angle is formed at the end of the large diameter portion 23 on the middle diameter portion 22 side, and serves as a press-in introduction portion 24 for press-fitting into the annular member 9. The taper angle of the press-fit introduction portion 24 is preferably about 1 to 5 degrees, and more preferably about 2 to 4 degrees. As the insulator 2, it is preferable to use the insulator having a diameter of the large diameter portion 23 press-fitted into the annular member 9 of 10.5 mm or less. Thus, by using the small-diameter insulator 2, the diameter of the entire spark plug 100 can be reduced.

上記のように、本実施形態では、環状部材９に、絶縁碍子２を圧入して嵌合保持する構成となっているので、従来のように主体金具の加締め部を係合させるための大径の鍔状の部位を絶縁碍子２に設ける必要がなく、スパークプラグ１００の最大径を小さくすることができる。これによって、エンジンに設けるスパークプラグ１００用のプラグ取付孔の径を小さくすることができ、エンジン設計における自由度を高めることができる。また、高度な精度が要求されるとともに、その材質が限定される絶縁碍子２との圧入保持部９０を、環状部材９に設けているので、主体金具１については、材質の限定や高度な精度が要求されず、従来と同様に製造することができる。そして、主体金具１に比べて小型で構造も単純な環状部材９を、所定の材料を用いて精度良く製造すれば良いので、圧入部分の十分な信頼性を容易に確保することができる。 As described above, in the present embodiment, since the insulator 2 is press-fitted into the annular member 9 and is fitted and held, the large size for engaging the caulking portion of the metal shell as in the prior art. There is no need to provide a bowl-shaped portion of the diameter in the insulator 2, and the maximum diameter of the spark plug 100 can be reduced. Thereby, the diameter of the plug mounting hole for the spark plug 100 provided in the engine can be reduced, and the degree of freedom in engine design can be increased. In addition, since the annular member 9 is provided with the press-fitting holding portion 90 with the insulator 2 that is required to have a high degree of accuracy and the material of which is limited, the material of the metal shell 1 is limited to a high level of accuracy. Is not required, and can be manufactured in the same manner as in the prior art. Since the annular member 9 that is smaller and simpler in structure than the metal shell 1 may be manufactured with high accuracy using a predetermined material, sufficient reliability of the press-fit portion can be easily ensured.

また、環状部材９を工具係合部８よりも後端側に設けることにより、工具係合部８に工具を係合させてスパークプラグ１００をエンジンに締め付けた際などに、環状部材９にねじれトルクや軸力が加わることを防止でき、環状部材９における結合部分（嵌合保持）の信頼性を向上させることができる。すなわち、スパークプラグ１００のエンジンへの取り付け、取り外しを繰り返して何度も行ったとしても、環状部材９にねじれトルクや軸力が加わらないので、絶縁碍子２との結合状態に緩み等が生じることがない。また、主体金具１の後端側で絶縁碍子２を支持することにより、絶縁碍子２が振動した際の振動周波数を高めることができ、耐振動性を向上させることができる。 Further, by providing the annular member 9 on the rear end side with respect to the tool engaging portion 8, when the tool is engaged with the tool engaging portion 8 and the spark plug 100 is tightened to the engine, the annular member 9 is twisted. Torque and axial force can be prevented from being applied, and the reliability of the coupling portion (fitting and holding) in the annular member 9 can be improved. That is, even if the spark plug 100 is repeatedly attached to and detached from the engine many times, no torsional torque or axial force is applied to the annular member 9, so that the coupling state with the insulator 2 is loosened. There is no. Moreover, by supporting the insulator 2 on the rear end side of the metal shell 1, the vibration frequency when the insulator 2 vibrates can be increased, and the vibration resistance can be improved.

更に、環状部材９を後端側に設けることで絶縁碍子２の大径部２３側で嵌合することができる。大径部２３は他の部位に比べて厚肉に構成することができ、絶縁碍子２の破壊荷重が小／中径部と比べて高く、そのため嵌合力を強めに設計しても、絶縁碍子２が破壊、損傷することを防ぐことができる。また、エンジンで使用したときに、比較的低温となるため気密漏れ等の不具合が生じにくい。 Further, by providing the annular member 9 on the rear end side, the annular member 9 can be fitted on the large diameter portion 23 side of the insulator 2. The large-diameter portion 23 can be made thicker than other parts, and the breaking load of the insulator 2 is higher than that of the small / medium-diameter portion. Therefore, even if the fitting force is designed to be strong, the insulator 2 can be prevented from being broken or damaged. Moreover, since it becomes comparatively low temperature when used with an engine, problems such as airtight leakage hardly occur.

上記のように、環状部材９が、溶接部９１によって主体金具１と固定されている場合、この溶接部９１と、絶縁碍子２が圧入された圧入保持部９０とを、軸線方向に離間して設ける構成とするか、溶接部９１を、圧入保持部９０の軸線方向端部に位置するように設けることが好ましい。これによって、溶接による熱によって圧入保持部９０に焼きが入って硬くなってしまうことを防止することができる。 As described above, when the annular member 9 is fixed to the metal shell 1 by the welded portion 91, the welded portion 91 and the press-fit holding portion 90 into which the insulator 2 is press-fitted are separated in the axial direction. It is preferable to provide the welded portion 91 so as to be positioned at the end portion in the axial direction of the press-fit holding portion 90. Accordingly, it is possible to prevent the press-fit holding portion 90 from becoming hard due to heat generated by welding.

また、環状部材９は、ビッカース硬度が、１８０〜５００の範囲内とすることが好ましい。これは、実際にビッカース硬度の異なる複数種の環状部材９を製作して実際に絶縁碍子２を圧入する試験を行った結果による。この試験の結果、上記の範囲よりビッカース硬度が低い場合、例えばビッカース硬度が１００の場合、十分な嵌合強度が得られず絶縁碍子２が抜けてしまう場合があった。一方、この範囲よりビッカース硬度が高い場合、例えばビッカース硬度が５５０の場合、絶縁碍子２を圧入した際に環状部材９に割れが生じる場合があった。これに対して、ビッカース硬度が１８０，２００，５００の場合は、抜けや割れが生じることなく良好な結果が得られた。この結果を表１に示す。 The annular member 9 preferably has a Vickers hardness in the range of 180 to 500. This is based on the result of a test in which a plurality of types of annular members 9 having actually different Vickers hardnesses were manufactured and the insulator 2 was actually press-fitted. As a result of this test, when the Vickers hardness is lower than the above range, for example, when the Vickers hardness is 100, a sufficient fitting strength cannot be obtained, and the insulator 2 may come off. On the other hand, when the Vickers hardness is higher than this range, for example, when the Vickers hardness is 550, the annular member 9 may be cracked when the insulator 2 is press-fitted. On the other hand, when the Vickers hardness was 180, 200, 500, good results were obtained without any breakout or cracking. The results are shown in Table 1.

また、図２に示す環状部材９の絶縁碍子２が圧入された圧入保持部９０の軸方向長さＡと、径方向の厚さＢとの比（Ａ／Ｂ）は、１以上とすることが好ましい。この比が１未満になると、絶縁碍子２に応力が集中し、絶縁碍子２に割れ等が生じる可能性が大きくなる。 Further, the ratio (A / B) between the axial length A of the press-fit holding portion 90 into which the insulator 2 of the annular member 9 shown in FIG. 2 is press-fitted and the thickness B in the radial direction is 1 or more. Is preferred. When this ratio is less than 1, the stress concentrates on the insulator 2 and the possibility that the insulator 2 is cracked increases.

また、環状部材９と絶縁碍子２の熱膨張率の差、及び環状部材９と主体金具１の熱膨張率の差は、８ｐｐｍ／℃以下とすることが好ましい。熱膨張率の差が８ｐｐｍ／℃より大きくなると、温度の変動によって圧入保持部９０における気密性が損なわれる可能性が生じるが、熱膨張率の差を８ｐｐｍ／℃以下とすることによって、気密性が損なわれることを防止することができる。絶縁碍子２がアルミナの場合、熱膨張率は７．８ｐｐｍ／℃である。この場合、環状部材９としては、例えば、炭素鋼（１２ｐｐｍ／℃）、ＳＵＳ３０４（１５ｐｐｍ／℃）、インバー（４ｐｐｍ／℃）を用いることができる。また、環状部材９に、上記炭素鋼、ＳＵＳ３０４を用いた場合は、主体金具１に、これらのいずれも用いることができる。一方、環状部材９にインバーを使用した場合、主体金具１にインバーを使用することができるが、炭素鋼、ＳＵＳ３０４を用いることはできない。 The difference in thermal expansion coefficient between the annular member 9 and the insulator 2 and the difference in thermal expansion coefficient between the annular member 9 and the metal shell 1 are preferably 8 ppm / ° C. or less. When the difference in thermal expansion coefficient is greater than 8 ppm / ° C., there is a possibility that the air tightness in the press-fit holding unit 90 may be impaired due to temperature fluctuation. However, by setting the difference in thermal expansion coefficient to 8 ppm / ° C. or less, air tightness Can be prevented from being damaged. When the insulator 2 is alumina, the coefficient of thermal expansion is 7.8 ppm / ° C. In this case, for example, carbon steel (12 ppm / ° C.), SUS304 (15 ppm / ° C.), or Invar (4 ppm / ° C.) can be used as the annular member 9. When the carbon steel or SUS304 is used for the annular member 9, any of these can be used for the metal shell 1. On the other hand, when invar is used for the annular member 9, invar can be used for the metal shell 1, but carbon steel and SUS304 cannot be used.

また、本実施形態のスパークプラグでは、嵌合部分の信頼性を高める、すなわち抜け荷重を高くする必要があるが、この抜け荷重を高くすればするほど、圧入荷重も高くなってしまう。このようなときには、圧入時に潤滑材を使用することで嵌合部の信頼性を高く保ったまま、圧入荷重を少なくすることができる。この場合、圧入後に熱処理を行うことで抜け荷重が増大する。これは、熱処理によって潤滑材が分解され潤滑効果がなくなるためと、嵌合部の接触状態が熱処理前では点接触の状態にあるが、点接触部には局所的に高面圧が掛かっており、この状態に熱を与えることで環状部材が軟化、そして塑性変形することで接触状態が点から面接触へと変化し、嵌合部の真の接触面積が増大するための２つの効果によると考えられる。このような潤滑材としては、例えばパスキンＭ３０（商品名）、セロゾール（商品名）等を使用することができる。 Moreover, in the spark plug of this embodiment, it is necessary to increase the reliability of the fitting portion, that is, to increase the unloading load. However, the higher the unloading load, the higher the press-fit load. In such a case, the press-fitting load can be reduced while keeping the reliability of the fitting portion high by using a lubricant during press-fitting. In this case, the removal load increases by performing heat treatment after press-fitting. This is because the lubricant is decomposed by heat treatment and the lubrication effect is lost, and the contact state of the fitting part is in a point contact state before heat treatment, but the point contact part is locally subjected to high surface pressure. By applying heat to this state, the annular member softens, and plastic deformation causes the contact state to change from a point to a surface contact, and according to two effects for increasing the true contact area of the fitting portion Conceivable. As such a lubricant, for example, Paskin M30 (trade name), cellosol (trade name) or the like can be used.

熱処理は、例えば温度３００℃で１５分程度行うことが好ましい。このような圧入後の熱処理を行わなかった場合、圧入荷重と抜け荷重は略同一となる。ところが、上記のような熱処理を行うことにより、圧入荷重に比べて抜け荷重を大きくすることができる。 The heat treatment is preferably performed at a temperature of 300 ° C. for about 15 minutes, for example. When such heat treatment after press-fitting is not performed, the press-fitting load and the removal load are substantially the same. However, by performing the heat treatment as described above, the removal load can be increased compared to the press-fit load.

さらに、環状部材９は、圧入保持部９０と絶縁碍子２の外側との間で、必要とされる気密性が確保できるようになっている。このように、スパークプラグ１００では、圧入保持部９０において気密性を確保するようになっているので、従来のように気密性を確保するためのシールとなるタルク粉末等を充填する必要がなく、このため構造を簡易化することができる。 Furthermore, the annular member 9 can ensure the required airtightness between the press-fit holding portion 90 and the outside of the insulator 2. Thus, in the spark plug 100, since the airtightness is ensured in the press-fit holding portion 90, it is not necessary to fill talc powder or the like that serves as a seal to ensure airtightness as in the past, For this reason, the structure can be simplified.

図３は、他の実施形態のスパークプラグ１０１の要部構成を示すものである。このスパークプラグ１０１では、絶縁碍子２に、先端側が小径となる段部２５が形成されており、環状部材９０１は、この段部２５にその頂部が係止されるように配置され、一方主体金具１の頂部は、内側に向けて加締められた加締め部１２とされている。このような構成とすれば、仮に圧入保持部９０が緩んだり、溶接部９１の溶接具合が不良となった場合においても、絶縁碍子２が主体金具１から完全に抜けてしまうような事態が発生することを防止できる。 FIG. 3 shows a main configuration of a spark plug 101 according to another embodiment. In this spark plug 101, the insulator 2 is formed with a step portion 25 having a small diameter on the front end side, and the annular member 901 is disposed so that the top portion of the step member 25 is locked. The top of 1 is a crimped portion 12 that is crimped inward. With such a configuration, even if the press-fit holding portion 90 is loosened or the welding condition of the welded portion 91 becomes poor, a situation in which the insulator 2 is completely removed from the metal shell 1 occurs. Can be prevented.

図４は、他の実施形態のスパークプラグ１０２の要部構成を示すものである。このスパークプラグ１０２では、絶縁碍子２の後端側に小径部２６が形成されており、環状部材９０２の頂部には、径方向内側に突出する突出部９２が設けられている。このような突出部９２を設けることによって、仮に圧入保持部９０が緩んだ場合においても、絶縁碍子２が主体金具１から完全に抜けてしまうような事態が発生することを防止できる。この突出部９２の突出長さは、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲とすることが好ましい。突出長さが０．１ｍｍ未満の場合、絶縁碍子２の抜け防止の効果が不十分となる。一方、突出長さを１ｍｍより大きくすると、スパークプラグ１０２全体が大径化し、小径化の要求を満たすことができなくなる。 FIG. 4 shows a main configuration of a spark plug 102 according to another embodiment. In this spark plug 102, a small diameter portion 26 is formed on the rear end side of the insulator 2, and a protruding portion 92 protruding radially inward is provided on the top of the annular member 902. By providing such a protruding portion 92, it is possible to prevent a situation in which the insulator 2 is completely removed from the metal shell 1 even when the press-fit holding portion 90 is loosened. The protruding length of the protruding portion 92 is preferably in the range of 0.1 mm to 1 mm. When the protruding length is less than 0.1 mm, the effect of preventing the insulator 2 from coming off is insufficient. On the other hand, if the protruding length is greater than 1 mm, the entire spark plug 102 becomes larger in diameter and cannot satisfy the demand for smaller diameter.

図５は、他の実施形態のスパークプラグ１０３要部構成を示すものである。このスパークプラグ１０３では、環状部材９０３の圧入保持部９０よりも先端側で、主体金具１の工具係合部８より先端側に溶接部９１が設けられている。このように、溶接部９１の位置は、工具係合部８より後端側に限られるものではない。さらに、図６〜８に示す他の実施形態のスパークプラグ１０４〜１０６のように、環状部材９０４〜９０６の形状は、どのようにしても良い。但しこの場合においても、溶接部９１と、圧入保持部９０とを、軸線方向に離間して設ける構成とするか、溶接部９１を、圧入保持部９０の軸線方向端部に位置するように設けることが好ましい。これによって、溶接により圧入保持部９０に焼きが入って硬くなってしまうことを防止することができる。 FIG. 5 shows a main configuration of a spark plug 103 according to another embodiment. In the spark plug 103, a welded portion 91 is provided on the distal end side of the press fitting holding portion 90 of the annular member 903 and on the distal end side of the tool engaging portion 8 of the metal shell 1. Thus, the position of the welded portion 91 is not limited to the rear end side from the tool engaging portion 8. Furthermore, like the spark plugs 104 to 106 of other embodiments shown in FIGS. 6 to 8, the annular members 904 to 906 may have any shape. However, even in this case, the welded portion 91 and the press-fit holding portion 90 are provided so as to be separated from each other in the axial direction, or the welded portion 91 is provided so as to be positioned at the end in the axial direction of the press-fit holding portion 90. It is preferable. As a result, it is possible to prevent the press-fit holding portion 90 from becoming hard due to welding.

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば、本実施形態に記載したＬ字形状の接地電極１０の他、複数の接地電極を組み合わせたもの、さらには一般に沿面放電タイプと呼ばれるもののひとつである主体金具の先端部が火花放電電極を兼ねるタイプであってもよい。 In the above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the like, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. For example, in addition to the L-shaped ground electrode 10 described in the present embodiment, a combination of a plurality of ground electrodes, and further, the tip of a metal shell, which is one of the so-called creeping discharge types, also serves as a spark discharge electrode. It may be a type.

本発明の実施形態に係るスパークプラグの圧入前の状態を示す図。The figure which shows the state before the press injection of the spark plug which concerns on embodiment of this invention. 図１のスパークプラグの要部構成を拡大して示す図。The figure which expands and shows the principal part structure of the spark plug of FIG. 他の実施形態に係るスパークプラグの要部構成を拡大して示す図。The figure which expands and shows the principal part structure of the spark plug which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係るスパークプラグの要部構成を拡大して示す図。The figure which expands and shows the principal part structure of the spark plug which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係るスパークプラグの要部構成を拡大して示す図。The figure which expands and shows the principal part structure of the spark plug which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係るスパークプラグの要部構成を拡大して示す図。The figure which expands and shows the principal part structure of the spark plug which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係るスパークプラグの要部構成を拡大して示す図。The figure which expands and shows the principal part structure of the spark plug which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係るスパークプラグの要部構成を拡大して示す図。The figure which expands and shows the principal part structure of the spark plug which concerns on other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１……主体金具、２……絶縁碍子、３……中心電極、７……ねじ部、８……工具係合部、９……環状部材、１０……接地電極、１００……スパークプラグ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal fitting, 2 ... Insulator, 3 ... Center electrode, 7 ... Screw part, 8 ... Tool engaging part, 9 ... Ring member, 10 ... Ground electrode, 100 ... Spark plug.

Claims

軸線方向に延在する中心電極と、該中心電極を保持する円筒状の絶縁碍子と、先端部に接地電極を備えた円筒状の主体金具とを具備したスパークプラグであって、
前記絶縁碍子の貫通孔に挿入、固定され、前記中心電極と導電性ガラスシール層を介して電気的に接続される端子金具とを具備し、
前記絶縁碍子の外周面に嵌合されるとともに、前記主体金具と固定される環状部材を具備し、当該環状部材を介して前記主体金具に前記絶縁碍子が保持されており、
前記環状部材は、前記主体金具と溶接にて固定された溶接部と、前記絶縁碍子が圧入されることによって嵌合される圧入保持部と、当該環状部材の軸線方向後端部が径方向内側に突出する突出部とを具備する
ことを特徴とするスパークプラグ。 A spark plug comprising a central electrode extending in the axial direction, a cylindrical insulator holding the central electrode, and a cylindrical metal shell having a ground electrode at the tip,
A terminal fitting inserted and fixed in the through hole of the insulator and electrically connected via the central electrode and a conductive glass seal layer;
The insulator is fitted to the outer peripheral surface of the insulator and includes an annular member fixed to the metal shell, and the insulator is held on the metal shell via the annular member,
The annular member includes a welded part fixed by welding to the metal shell, a press-fit holding part fitted by press-fitting the insulator, and an axially rear end of the annular member is radially inward. A spark plug, characterized by comprising a projecting portion projecting into the surface.

請求項１記載のスパークプラグにおいて、
前記溶接部と前記圧入保持部とは、軸線方向に離間して設けられていることを特徴とするスパークプラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein
The spark plug, wherein the welded portion and the press-fit holding portion are provided apart from each other in the axial direction.

請求項１記載のスパークプラグにおいて、
前記溶接部は、前記圧入保持部の軸線方向端部に位置するように設けられていることを特徴とするスパークプラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein
The spark plug according to claim 1, wherein the welded portion is provided so as to be positioned at an end portion in the axial direction of the press-fit holding portion.

請求項２又は３記載のスパークプラグにおいて、
前記環状部材のビッカース硬度が、１８０〜５００の範囲内とれていることを特徴とするスパークプラグ。 The spark plug according to claim 2 or 3,
A spark plug characterized in that the annular member has a Vickers hardness in a range of 180 to 500.

請求項１〜４いずれか１項記載のスパークプラグにおいて、
前記突出部の突出長さが０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲であることを特徴とするスパークプラグ。 In the spark plug according to any one of claims 1 to 4 ,
The spark plug according to claim 1, wherein a protrusion length of the protrusion is in a range of 0.1 mm to 1 mm.

請求項１〜５いずれか１項記載のスパークプラグにおいて、
前記環状部材の前記絶縁碍子が圧入されることによって嵌合される圧入保持部の軸方向長さＡと、当該圧入保持部の径方向の厚さＢとの比（Ａ／Ｂ）が１以上とされていることを特徴とするスパークプラグ。 In the spark plug according to any one of claims 1 to 5 ,
The ratio (A / B) between the axial length A of the press-fit holding part fitted by press-fitting the insulator of the annular member and the radial thickness B of the press-fit holding part is 1 or more. Spark plug characterized by being said.

請求項１〜６いずれか１項記載のスパークプラグにおいて、
前記環状部材は、第１の環状部と、この第１の環状部よりも内径及び外径の大きな第２の環状部が連結された形状を有し、前記第１の環状部は前記絶縁碍子の外周面に嵌合され、前記第２の環状部が前記主体金具に固定されていることを特徴とするスパークプラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 6 ,
The annular member has a shape in which a first annular portion and a second annular portion having an inner diameter and an outer diameter larger than those of the first annular portion are connected, and the first annular portion is the insulator. A spark plug, wherein the second annular portion is fixed to the metal shell.

請求項１〜７いずれか１項記載のスパークプラグにおいて、
前記環状部材が、直径１０．５ｍｍ以下の前記絶縁碍子の部分に嵌合されていることを特徴とするスパークプラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 7 ,
The spark plug, wherein the annular member is fitted to a portion of the insulator having a diameter of 10.5 mm or less.

請求項１〜８いずれか１項記載のスパークプラグにおいて、
前記環状部材と前記絶縁碍子の熱膨張率の差、及び前記環状部材と前記主体金具の熱膨張率の差が８ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするスパークプラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 8 ,
The spark plug characterized in that a difference in thermal expansion coefficient between the annular member and the insulator and a difference in thermal expansion coefficient between the annular member and the metal shell are 8 ppm / ° C or less.