JP6653785B2 - 点火プラグ - Google Patents

Description

本明細書は、点火プラグに関する。

従来から、軸孔を有する絶縁体と、絶縁体の軸孔内に配置された部分を含む中心電極と、絶縁体の外周側に固定された筒状の主体金具と、を備える点火プラグが、利用されている。主体金具と絶縁体との間の気密性を向上する方法として、例えば、主体金具の一部を変形させることによって、絶縁体に主体金具を固定する方法が、利用されている。

特開平９−２１９２７３号公報

ところで、近年では、点火プラグの細径化が要求されている。ここで、主体金具を細径化すると、主体金具の強度が低下し、主体金具が意図しない形状に変形する場合がある。主体金具の変形すべき部分の硬度を高くすると、意図しない形状への変形が抑制される。ところが、硬度が高い部分が変形すると、長期間の使用によって、変形した部分にひびや割れが生じる場合がある。

本明細書は、主体金具の変形した部分の耐久性の低下を抑制しつつ、意図しない形状への主体金具の変形を抑制できる技術を開示する。

本明細書は、例えば、以下の適用例を開示する。

［適用例１］
軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、前記軸孔内に配置される部分を含む中心電極と、前記絶縁体の外周側に固定される筒状の主体金具と、を備える点火プラグであって、
前記主体金具は、径方向の外側に向かって膨らむように湾曲している湾曲部を含み、
前記主体金具の前記湾曲部のビッカース硬度は、３５０Ｈｖ以上、４５０Ｈｖ以下であり、
前記軸線を含む断面において、
前記湾曲部の外周面の先端と後端との間の前記軸線の方向の距離を、距離ＤＡとし、
前記湾曲部の前記外周面の前記先端と前記後端とを結ぶ仮想直線と、前記湾曲部の前記外周面と、の間の前記仮想直線に垂直な方向の最大距離を、最大距離ＤＤとする場合に、
ＤＡ／ＤＤ≧１５．７が満たされる、
点火プラグ。

この構成によれば、湾曲部のビッカース硬度が、３５０Ｈｖ以上、４５０Ｈｖ以下であるので、意図しない形状への湾曲部の変形を抑制できる。そして、最大距離ＤＤに対する距離ＤＡの比率ＤＡ／ＤＤが１５．７以上であるので、湾曲部の大きな湾曲が抑制され、この結果、湾曲部の耐久性の低下を抑制できる。

［適用例２］
適用例１に記載の点火プラグであって、
前記軸線を含む断面において、前記湾曲部の前記外周面に垂直な方向の前記湾曲部の平均肉厚を、平均肉厚ＤＢとする場合に、４．８≦ＤＡ／ＤＢが満たされる、
点火プラグ。

この構成によれば、平均肉厚ＤＢが過度に厚くなることが抑制されるので、適切に湾曲した湾曲部を容易に形成できる。

［適用例３］
適用例１または２に記載の点火プラグであって、
前記軸線を含む断面において、前記湾曲部の前記外周面に垂直な方向の前記湾曲部の平均肉厚を、平均肉厚ＤＢとする場合に、ＤＡ／ＤＢ≦６．３が満たされる、
点火プラグ。

この構成によれば、平均肉厚ＤＢが薄すぎることが抑制されるので、湾曲部の過度の変形を、抑制できる。

なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグ、点火プラグの製造方法、点火プラグを用いた点火装置、点火プラグを搭載する内燃機関や、点火プラグを用いた点火装置を搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。

一実施形態としての点火プラグ１００の断面図である。 主体金具５０の距離ＤＡと最大距離ＤＤとの説明図である。 主体金具５０の湾曲部５８の平均肉厚ＤＢの説明図である。 第１評価試験の点火プラグ１００のサンプルの構成と試験結果との対応関係を示す表と、比率ＤＡ／ＤＤと耐久時間Ｔｍと評価結果ＲＡとの関係を示すグラフである。 第２評価試験の点火プラグ１００のサンプルの構成と試験結果との対応関係を示す表と、距離ＤＡと比率ＤＡ／ＤＢと評価結果ＲＢとの関係を示すグラフである。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．点火プラグの構成：
図１は、一実施形態としての点火プラグ１００の断面図である。図中には、点火プラグ１００の中心軸ＣＬ（「軸線ＣＬ」とも呼ぶ）と、点火プラグ１００の中心軸ＣＬを含む平らな断面と、が示されている。以下、中心軸ＣＬに平行な方向を「軸線ＣＬの方向」、または、単に「軸線方向」または「前後方向」とも呼ぶ。軸線ＣＬを中心とする円の径方向を「径方向」とも呼ぶ。径方向は、軸線ＣＬに垂直な方向である。軸線ＣＬを中心とする円の円周方向を、「周方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬに平行な方向のうち、図１における下方向を先端方向Ｄｆ、または、前方向Ｄｆと呼び、上方向を後端方向Ｄｆｒ、または、後方向Ｄｆｒとも呼ぶ。先端方向Ｄｆは、後述する端子金具４０から中心電極２０に向かう方向である。また、図１における先端方向Ｄｆ側を点火プラグ１００の先端側と呼び、図１における後端方向Ｄｆｒ側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。

点火プラグ１００は、軸線ＣＬに沿って延びる貫通孔１２（軸孔１２とも呼ぶ）を有する筒状の絶縁体１０と、貫通孔１２の先端側で保持される中心電極２０と、貫通孔１２の後端側で保持される端子金具４０と、貫通孔１２内で中心電極２０と端子金具４０との間に配置された抵抗体７３と、中心電極２０と抵抗体７３とに接触してこれらの部材２０、７３を電気的に接続する導電性の第１シール部７２と、抵抗体７３と端子金具４０とに接触してこれらの部材７３、４０を電気的に接続する導電性の第２シール部７４と、絶縁体１０の外周側に固定された筒状の主体金具５０と、一端が主体金具５０の環状の先端面５５に接合されるとともに他端が中心電極２０とギャップｇを介して対向するように配置された接地電極３０と、を有している。

絶縁体１０の軸線方向の略中央には、外径が最も大きな大径部１４が形成されている。大径部１４より後端側には、後端側胴部１３が形成されている。大径部１４よりも先端側には、後端側胴部１３よりも外径の小さな先端側胴部１５が形成されている。先端側胴部１５よりもさらに先端側には、縮外径部１６と、脚部１９とが、先端側に向かってこの順に形成されている。縮外径部１６の外径は、前方向Ｄｆに向かって、徐々に小さくなっている。縮外径部１６の近傍（図１の例では、先端側胴部１５）には、前方向Ｄｆに向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１１が形成されている。絶縁体１０は、機械的強度と、熱的強度と、電気的強度とを考慮して形成されることが好ましく、例えば、アルミナを焼成して形成されている（他の絶縁材料も採用可能である）。

中心電極２０は、金属製の部材であり、絶縁体１０の貫通孔１２内の前方向Ｄｆ側の端部に配置されている。中心電極２０は、略円柱状の棒部２８と、棒部２８の先端に接合（例えば、レーザ溶接）された第１チップ２９と、を有している。棒部２８は、後方向Ｄｆｒ側の部分である頭部２４と、頭部２４の前方向Ｄｆ側に接続された軸部２７と、を有している。軸部２７は、軸線ＣＬに平行に前方向Ｄｆに向かって延びている。頭部２４のうちの前方向Ｄｆ側の部分は、軸部２７の外径よりも大きな外径を有する鍔部２３を形成している。鍔部２３の前方向Ｄｆ側の面は、絶縁体１０の縮内径部１１によって、支持されている。軸部２７は、鍔部２３の前方向Ｄｆ側に接続されている。第１チップ２９は、軸部２７の先端に接合されている。棒部２８は、第１チップ２９が接合される基部の例である。

棒部２８は、外層２１と、外層２１の内周側に配置された芯部２２と、を有している。外層２１は、芯部２２よりも耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルを主成分として含む合金）で形成されている。ここで、主成分は、含有率（重量パーセント（ｗｔ％））が最も高い成分を意味している。芯部２２は、外層２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅、銅を主成分として含む合金、等）で形成されている。第１チップ２９は、軸部２７よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属）を用いて形成されている。中心電極２０のうち第１チップ２９を含む前方向Ｄｆ側の一部分は、絶縁体１０の軸孔１２から前方向Ｄｆ側に露出している。中心電極２０のうち後方向Ｄｆｒ側の部分２０ｔは、軸孔１２内に配置されている。このように、中心電極２０は、絶縁体１０の先端部１０ｔに配置される部分（部分２０ｔのうちの少なくとも一部）を含むように、絶縁体１０の軸孔１２内に配置されている。絶縁体１０の先端部１０ｔは、絶縁体１０のうちの先端を含む部分である。なお、第１チップ２９は、省略されてよい。また、芯部２２は、省略されてもよい。

端子金具４０は、軸線ＣＬに平行に延びる棒状の部材である。端子金具４０は、導電性材料を用いて形成されている（例えば、鉄を主成分として含む金属）。端子金具４０は、前方向Ｄｆに向かって順番で並ぶ、キャップ装着部４９と、鍔部４８と、軸部４１と、を有している。軸部４１は、絶縁体１０の軸孔１２の後方向Ｄｆｒ側の部分に挿入されている。キャップ装着部４９は、絶縁体１０の後端側で、軸孔１２の外に露出している。

絶縁体１０の軸孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための抵抗体７３が配置されている。抵抗体７３は、導電性材料（例えば、ガラスと炭素粒子とセラミック粒子との混合物）を用いて形成されている。抵抗体７３と中心電極２０との間には、第１シール部７２が配置され、抵抗体７３と端子金具４０との間には、第２シール部７４が配置されている。これらのシール部７２、７４は、導電性材料（例えば、金属粒子と抵抗体７３の材料に含まれるものと同じガラスとの混合物）を用いて形成されている。中心電極２０は、第１シール部７２、抵抗体７３、第２シール部７４によって、端子金具４０に電気的に接続されている。

主体金具５０は、軸線ＣＬに沿って延びる貫通孔５９を有する筒状の部材である。本実施形態では、主体金具５０の中心軸は、軸線ＣＬと同じである。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入され、主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。主体金具５０は、導電材料（例えば、主成分である鉄を含む炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。絶縁体１０の前方向Ｄｆ側の一部は、貫通孔５９の外に露出している。また、絶縁体１０の後方向Ｄｆｒ側の一部は、貫通孔５９の外に露出している。

主体金具５０は、工具係合部５１と、先端側胴部５２と、を有している。工具係合部５１は、点火プラグ用のレンチ（図示せず）が嵌合する部分である。先端側胴部５２は、主体金具５０の先端面５５を含む部分である。先端側胴部５２の外周面には、図示しない内燃機関の取付孔に螺合するためのネジ部５７が形成されている。ネジ部５７は、軸線ＣＬの方向に延びる雄ねじが形成された部分である。

主体金具５０の工具係合部５１と先端側胴部５２との間の外周面には、径方向外側に張り出したフランジ状の中胴部５４が形成されている。中胴部５４の外径は、ネジ部５７の最大外径（すなわち、ネジ山の頂の外径）よりも、大きい。中胴部５４の前方向Ｄｆ側の面５４ｆは、座面であり、内燃機関のうちの取付孔を形成する部分である取り付け部（例えば、エンジンヘッド）とのシールを形成する（座面５４ｆと呼ぶ）。

先端側胴部５２のネジ部５７と中胴部５４の座面５４ｆとの間には、環状のガスケット９が配置されている。ガスケット９は、点火プラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に押し潰されて変形し、主体金具５０の座面５４ｆと、図示しない内燃機関の取り付け部（例えば、エンジンヘッド）と、の隙間を封止する。なお、ガスケット９が省略されてもよい。この場合、主体金具５０の座面５４ｆは、直接に内燃機関の取り付け部に接触することによって、座面５４ｆと、内燃機関の取り付け部と、の隙間を封止する。

主体金具５０の先端側胴部５２には、径方向の内側に向かって張り出した張り出し部５６が形成されている。張り出し部５６は、少なくとも張り出し部５６の後方向Ｄｆｒ側の部分の内径と比べて内径が小さい部分である。本実施形態では、張り出し部５６の後方向Ｄｆｒ側の面５６ｒ（後面５６ｒとも呼ぶ）では、内径が、前方向Ｄｆに向かって、徐々に小さくなる。張り出し部５６の後面５６ｒと、絶縁体１０の縮外径部１６と、の間には、先端側パッキン８が挟まれている。本実施形態では、先端側パッキン８は、例えば、鉄製の板状リングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である）。張り出し部５６（具体的には、張り出し部５６のうちの後面５６ｒを形成する部分）は、パッキン８を介して間接的に、絶縁体１０の縮外径部１６を前方向Ｄｆ側から支持している。なお、パッキン８は、省略されてもよい。この場合、張り出し部５６（具体的には、張り出し部５６の後面５６ｒ）は、絶縁体１０の縮外径部１６に接触してよい。すなわち、張り出し部５６は、直接的に、絶縁体１０を支持してよい。このように、張り出し部５６は、直接的、または、間接的に、絶縁体１０の縮外径部１６を支持する支持部に対応する。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、主体金具５０の後端を形成するとともに工具係合部５１と比べて薄肉の部分である後端部５３が形成されている。また、中胴部５４と工具係合部５１との間には、中胴部５４と工具係合部５１とを接続する接続部５８が形成されている。接続部５８は、中胴部５４と工具係合部５１と比べて薄肉の部分である。主体金具５０の工具係合部５１から後端部５３にかけての内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１３の外周面との間には、円環状のリング部材６１、６２が挿入されている。さらに、これらのリング部材６１、６２の間には、タルク７０の粉末が充填されている。点火プラグ１００の製造工程において、後端部５３が内側に折り曲げられて加締められると、接続部５８が力の付加に伴って外向きに変形し、この結果、主体金具５０と絶縁体１０とが固定される。本実施形態では、接続部５８は、径方向の外側に向かって膨らむように湾曲している（以下、接続部５８を、湾曲部５８とも呼ぶ）。タルク７０は、この加締め工程の際に圧縮され、主体金具５０と絶縁体１０との間の気密性が高められる。また、パッキン８は、絶縁体１０の縮外径部１６と主体金具５０の張り出し部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。

接地電極３０は、金属製の部材であり、棒状の本体部３７を有している。本体部３７の端部３３（基端部３３とも呼ぶ）は、主体金具５０の先端面５５に接合されている（例えば、抵抗溶接）。本体部３７は、主体金具５０に接合された基端部３３から先端方向Ｄｆに向かって延び、中心軸ＣＬに向かって曲がり、軸線ＣＬに交差する方向に延びて、先端部３４に至る。接地電極３０の先端部３４と、中心電極２０の第１チップ２９とは、ギャップｇを形成している。すなわち、接地電極３０の先端部３４は、中心電極２０の第１チップ２９の前方向Ｄｆ側に配置されており、第１チップ２９とギャップｇを介して対向している。なお、本体部３７の先端部３４には、第１チップ２９と同様の第２チップが接合されてもよい。そして、第１チップ２９と第２チップとが、放電ギャップｇを形成してもよい。

本体部３７は、外層３１と、外層３１の内周側に配置された内層３２と、を有している。外層３１は、内層３２よりも耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルを主成分として含む合金）で形成されている。内層３２は、外層３１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅、銅を主成分として含む合金、等）で形成されている。なお、内層３２は、省略されてもよい。

Ａ−２．湾曲部５８の構成：
図２は、主体金具５０の湾曲部５８の説明図である。図中には、主体金具５０の断面のうち、湾曲部５８を含む一部分が示されている。この断面は、軸線ＣＬを含む平らな断面である。図中では、説明のために、主体金具５０の断面のハッチングが、省略されている。湾曲部５８の前方向Ｄｆ側には、中胴部５４が接続され、湾曲部５８の後方向Ｄｆｒ側には、工具係合部５１が接続されている。湾曲部５８の外周面５８ｏと内周面５８ｉとは、径方向の外側に向かって膨らむように湾曲している。図中の距離Ｄｏは、主体金具５０の外周面５０ｏと軸線ＣＬとの間の、軸線ＣＬに垂直な方向の距離である。この距離Ｄｏは、軸線ＣＬに平行な方向の位置の変化に応じて、変化する。

図中の先端Ｐｆは、断面図における外周面５８ｏの先端であり、後端Ｐｒは、断面図における外周面５８ｏの後端である。距離ＤＡは、先端Ｐｆと後端Ｐｒとの間の、軸線ＣＬに平行な方向の距離である。このように、距離ＤＡは、湾曲部５８の軸線ＣＬに平行な方向の長さを示している。図２の断面上において、外周面５８ｏの前方向Ｄｆ側の部分５８ｏ１では、距離Ｄｏは、前方向Ｄｆに向けて徐々に小さくなる。そして、先端Ｐｆでは、距離Ｄｏは、極小値Ｄｏ１となる。外周面５０ｏ上を先端Ｐｆから更に前方向Ｄｆ側に辿ると、距離Ｄｏは、極小値Ｄｏ１よりも大きくなる。同様に、外周面５８ｏの後方向Ｄｆｒ側の部分５８ｏ２では、距離Ｄｏは、後方向Ｄｆｒに向けて徐々に小さくなる。そして、後端Ｐｒでは、距離Ｄｏは、極小値Ｄｏ２となる。外周面５０ｏ上を後端Ｐｒから更に後方向Ｄｆｒ側に辿ると、距離Ｄｏは、極小値Ｄｏ２よりも大きくなる。このように、外周面５８ｏの先端Ｐｆと後端Ｐｒとしては、軸線ＣＬと外周面５８ｏとの間の距離Ｄｏが極小値となる部分が、採用されてよい。なお、先端Ｐｆでの距離Ｄｏ１は、後端Ｐｒでの距離Ｄｏ２と、異なり得る。

図中の仮想直線ＤＤＬは、図２の断面上において、先端Ｐｆと後端Ｐｒとを結ぶ直線である。最大距離ＤＤは、仮想直線ＤＤＬと湾曲部５８の外周面５８ｏとの間の、仮想直線ＤＤＬに垂直な方向の最大距離である。なお、仮想直線ＤＤＬは、軸線ＣＬに平行な直線であり得、また、軸線ＣＬに平行ではなく、軸線ＣＬに対して斜めに傾斜した直線であり得る。

上述したように、点火プラグ１００の製造時に、主体金具５０の湾曲部５８は、変形する。例えば、変形前の湾曲部５８は、軸線ＣＬを中心とする円筒状の部分である。この円筒状の部分に力が印加されることによって、径方向の外側に向かって膨らむように湾曲した形状に、変形する。湾曲部５８の変形が大きい場合、湾曲部５８の変形が小さい場合と比べて、湾曲部５８の耐久性が低下し得る。例えば、点火プラグ１００の長期間の使用によって、湾曲部５８に割れが生じ得る。最大距離ＤＤに対する距離ＤＡの比率ＤＡ／ＤＤは、製造時の湾曲部５８の変形が小さいほど、大きい。従って、比率ＤＡ／ＤＤが大きいほど、湾曲部５８の耐久性を向上できる、と推定される。

図３は、主体金具５０の湾曲部５８の平均肉厚ＤＢの説明図である。図中には、図２と同じ、主体金具５０の湾曲部５８を含む一部分の断面が示されている。湾曲部５８の外周面５８ｏ上には、ｎ個の測定位置Ｐ１〜Ｐｎ（ｎは２以上の整数）が示されている。これらの測定位置Ｐ１〜Ｐｎは、外周面５８ｏの後端Ｐｒから、前方向Ｄｆに向かって、等間隔ｄｘに配置されている。この間隔ｄｘは、軸線ＣＬに平行な方向の距離である。複数の測定位置Ｐ１〜Ｐｎは、後端Ｐｒから先端Ｐｆまでの全範囲に亘って、配置される。最も前方向Ｄｆ側の測定位置Ｐｎと、先端Ｐｆと、の間の距離ｄｅは、間隔ｄｘ以下である。ここで、距離ｄｅは、間隔ｄｘと同様に、軸線ＣＬに平行な方向の距離である。

図中には、測定位置Ｐ１〜Ｐｎのそれぞれにおける肉厚Ｔ１〜Ｔｎが示されている。肉厚Ｔ１〜Ｔｎは、図３の断面上において、外周面５８ｏに垂直な方向の肉厚を示している。具体的には、肉厚Ｔ１〜Ｔｎは、外周面５８ｏを示す線に測定位置Ｐ１〜Ｐｎにおいて接する接線に垂直な方向の肉厚である。図中には、ｉ番目（ｉは１以上ｎ以下の整数）の測定位置Ｐｉにおける肉厚Ｔｉの説明図が示されている。図中の接線ＬＴｉは、外周面５８ｏを示す線に、測定位置Ｐｉにおいて、接する接線である。垂線ＬＰｉは、測定位置Ｐｉを通り、接線ＬＴｉに垂直な線である。肉厚Ｔｉは、この垂線ＬＰｉに沿って測定された、外周面５８ｏと内周面５８ｉとの間の距離である。測定位置Ｐ１〜Ｐｎにおける肉厚Ｔ１〜Ｔｎは、測定位置Ｐｉにおける肉厚Ｔｉと同様に、測定される。平均肉厚ＤＢは、ｎ個の肉厚Ｔ１〜Ｔｎの平均値である。

平均肉厚ＤＢに対する距離ＤＡの比率ＤＡ／ＤＢが小さい場合には、湾曲部５８の長さに相当する距離ＤＡに対して、平均肉厚Ｂが厚いので、湾曲部５８が変形し難い。従って、点火プラグ１００の製造時に、湾曲部５８が適切に変形できない可能性がある。また、湾曲部５８が適切に変形できない場合、点火プラグ１００の製造時に湾曲部５８が受ける力に起因して、湾曲部５８にクラックが生じ易くなり得る。比率ＤＡ／ＤＢが大きい場合には、湾曲部５８の長さに相当する距離ＤＡに対して、平均肉厚ＤＢが薄いので、湾曲部５８が容易に変形できる。従って、点火プラグ１００の製造時に、湾曲部５８が過度に変形し得る（過度の変形は、座屈とも呼ばれる）。

上述したように、絶縁体１０（図１）に主体金具５０を固定する際に、湾曲部５８は、変形する。湾曲部５８の変形によって、絶縁体１０と主体金具５０との間の気密性が向上する。例えば、主体金具５０の張り出し部５６と絶縁体１０の縮外径部１６との間のパッキン８に印加される力が強くなるので、パッキン８による気密性が向上する。

また、内燃機関の設計の自由度を向上するために、細い点火プラグが用いられる場合がある。例えば、ネジ部５７の呼び径が、Ｍ１０未満に設定される。このように点火プラグが細い場合、肉厚の薄い主体金具５０が、利用され得る。主体金具５０の肉厚が薄い場合、主体金具５０の強度が低下し得る。例えば、点火プラグ１００の製造時に、湾曲部５８が、意図しない形状に変形し得る。ここで、主体金具５０の硬度を高めることによって、主体金具５０の強度の低下を、抑制できる。ところが、主体金具５０の硬度が高い場合には、湾曲部５８のように製造時に変形する部分に関連する不具合が、生じ得る。例えば、湾曲部５８が脆化する場合がある。湾曲部５８が脆化すると、点火プラグ１００の長期間の使用によって、湾曲部５８にクラックが生じる場合がある。

以下に説明する第１評価試験と第２評価試験とでは、細く、かつ、高い硬度を有する主体金具５０を備える点火プラグ１００のサンプルを用いて、湾曲部５８の適切な構成を、検討した。各サンプルでは、主体金具５０のネジ部５７の呼び径は、Ｍ８であった。また、一般的な点火プラグの主体金具とは異なり、高い硬度を有する主体金具５０が用いられた。完成した点火プラグ１００の各サンプルの湾曲部５８のビッカース硬度は、一般的な点火プラグの湾曲部のビッカース硬度と比べて大幅に高く、具体的には、３５０Ｈｖ以上、４５０Ｈｖ以下である（湾曲部５８のビッカース硬度は、湾曲部５８の外周面を用いて、特定される）。このような硬度の湾曲部５８を有する主体金具５０を用いることによって、製造時に湾曲部５８が意図しない形状に変形することを抑制できる。なお、各サンプルの主体金具５０の材料は、炭素鋼である。炭素鋼に含まれる炭素の含有率（例えば、重量パーセント）を高めることによって、硬度が向上している。

なお、湾曲部５８のビッカース硬度は、ＪＩＳ Ｚ２２４４で規定された方法に従って、測定された。ここで、測定用の圧子に印加される荷重は、１．９６Ｎであった。なお、湾曲部５８のビッカース硬度の測定のために圧子が押し込まれる部分は、湾曲部５８の外周面に代えて、中心軸ＣＬを含む主体金具５０の断面のうちの湾曲部５８の断面の部分であってよい。

また、評価試験では、平均肉厚ＤＢ（図３）を算出するための間隔ｄｘは、０．１ｍｍに設定された。また、点火プラグ１００のサンプルの製造時において、加締めの前の湾曲部５８の形状は、一定肉厚の円筒状であった。湾曲部５８は、加締め時に印加される力によって、径方向の外側に向かって湾曲した形状に、変形した。

Ａ−３．試験結果：
図４（Ａ）は、第１評価試験の点火プラグ１００のサンプルの構成と試験結果との対応関係を示す表である。この表は、サンプル番号と、距離ＤＡ（単位はｍｍ）と、最大距離ＤＤ（単位はｍｍ）と、比率ＤＡ／ＤＤと、耐久時間Ｔｍ（単位は時間）と、評価結果ＲＡと、の対応関係を、示している。湾曲部５８の構成（具体的には、距離ＤＡと最大距離ＤＤとの組み合わせ）が互いに異なる１０種類のサンプルＡ１〜Ａ１０が、評価された。各サンプルの間では、距離ＤＡと最大距離ＤＤと以外の部分の構成は、共通である。例えば、平均肉厚ＤＢは、０．６ｍｍであった。

耐久時間Ｔｍは、湾曲部５８の腐食に対する耐久性を示す時間であり、以下の評価試験によって、特定された。Ａ１番からＡ１０番の各種サンプルが、１０個ずつ、準備された。硝酸カルシウムを含む腐食液が、準備された。全てのサンプルが、腐食液中に、浸漬された。そして、腐食液の温度は、摂氏１３０度に、維持された。試験開始後、２時間毎に、１０種類のサンプルは１個ずつ、腐食液から取り出された。取り出されたサンプルの主体金具５０の湾曲部５８に、クラックや傷などの破損が生じているか否かが、目視によって判断された。耐久時間Ｔｍは、湾曲部５８の破損が見つかった時の経過時間を示している。

評価結果ＲＡは、耐久時間Ｔｍの評価結果を示している。Ａの評価結果ＲＡは、耐久時間Ｔｍが１０時間以上であることを示している。Ｂの評価結果ＲＡは、耐久時間Ｔｍが１０時間未満であることを示している。

図４（Ｂ）は、比率ＤＡ／ＤＤと耐久時間Ｔｍと評価結果ＲＡとの関係を示すグラフである。横軸は、比率ＤＡ／ＤＤを示し、縦軸は、耐久時間Ｔｍを示している。円のマーカは、Ａの評価結果ＲＡのサンプルを示し、三角のマーカは、Ｂの評価結果ＲＡのサンプルを示している。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、Ａ１番からＡ１０番の比率ＤＡ／ＤＤは、９．３、１０．９、１４．２、１５．１、１５．７、１５．８、１６．９、１８．３、１９．３、２１．３であった。比率ＤＡ／ＤＤが１５．１以下である４種類のサンプル（Ａ１番からＡ４番）の評価結果ＲＡは、Ｂであった。比率ＤＡ／ＤＤが１５．７以上である６種類のサンプル（Ａ５番からＡ１０番）の評価結果ＲＡは、Ａであった。

このように、比率ＤＡ／ＤＤが大きい場合に、評価結果ＲＡが良好であった。この理由は、図２で説明したように、比率ＤＡ／ＤＤが大きいほど、点火プラグ１００の製造時の湾曲部５８の変形が小さいので、湾曲部５８の耐久性を向上できるから、と推定される。

このように、湾曲部５８の耐久性を向上するためには、比率ＤＡ／ＤＤが大きいことが好ましい。ここで、Ａの評価結果ＲＡのサンプルの比率ＤＡ／ＤＤは、１５．７、１５．８、１６．９、１８．３、１９．３、２１．３であった。比率ＤＡ／ＤＤの好ましい範囲を、これらの６個の値を用いて、定めてもよい。具体的には、６個の値のうちの任意の値を、比率ＤＡ／ＤＤの好ましい範囲の下限として採用してよい。例えば、比率ＤＡ／ＤＤは、１５．７以上であってよい。また、これらの値のうち下限以上の任意の値を、比率ＤＡ／ＤＤの上限として採用してもよい。例えば、比率ＤＡ／ＤＤは、２１．３以下であってよい。

なお、比率ＤＡ／ＤＤが大きいほど、湾曲部５８の変形が小さい。従って、比率ＤＡ／ＤＤが大きいほど、湾曲部５８の耐久性が向上すると推定される。従って、比率ＤＡ／ＤＤは、２１．３を超えてもよい。なお、比率ＤＡ／ＤＤが大きい場合、製造時の湾曲部５８の変形が小さいので、絶縁体１０と主体金具５０との間の気密性が低下し易い。比率ＤＡ／ＤＤは、絶縁体１０と主体金具５０との間の適切な気密性を実現できるように、設定されることが好ましい。

なお、湾曲部５８の耐久性は、湾曲部５８の変形の度合いから影響を受けると推定される。湾曲部５８の変形の度合いは、主に、比率ＤＡ／ＤＤによって示される。距離ＤＡと最大距離ＤＤとの組み合わせがサンプルの距離ＤＡと最大距離ＤＤとの組み合わせと異なる場合であっても、比率ＤＡ／ＤＤが同じである場合には、湾曲部５８は、同様の耐久性を有すると推定される。従って、比率ＤＡ／ＤＤの上記の好ましい範囲は、距離ＤＡと最大距離ＤＤとの種々の組み合わせに、適用できると推定される。

図５（Ａ）は、第２評価試験の点火プラグ１００のサンプルの構成と試験結果との対応関係を示す表である。この表は、サンプルの番号と、距離ＤＡ（単位はｍｍ）と、平均肉厚ＤＢ（単位はｍｍ）と、比率ＤＡ／ＤＢと、評価結果ＲＢと、最大距離ＤＤ（単位はｍｍ）と、比率ＤＡ／ＤＤと、の対応関係を示している。湾曲部５８の構成（具体的には、距離ＤＡと平均肉厚ＤＢと最大距離ＤＤとの組み合わせ）が互いに異なる２６種類のサンプルＢ１〜Ｂ２６が、評価された。各サンプルの間では、距離ＤＡと平均肉厚ＤＢと最大距離ＤＤと以外の部分の構成は、共通である。

評価結果ＲＢは、湾曲部５８の不具合の有無を示している。本評価試験では、製造された点火プラグ１００のサンプルの湾曲部５８の外周面を目視によって観察することによって、湾曲部５８の不具合の有無が判断された。湾曲部５８の不具合としては、クラックと、クラックの前兆を示す微細な傷と、過度の変形とが、探索された。Ａの評価結果ＲＢは、不具合が見つからなかったことを示し、Ｂの評価結果ＲＢは、不具合が見つかったことを示している。

図５（Ｂ）は、距離ＤＡと比率ＤＡ／ＤＢと評価結果ＲＢとの関係を示すグラフである。横軸は、距離ＤＡを示し、縦軸は、比率ＤＡ／ＤＢを示している。円のマーカは、Ａの評価結果ＲＢのサンプルを示し、三角のマーカは、Ｂの評価結果ＲＢのサンプルを示している。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、距離ＤＡは、２．８５ｍｍ以上、４．０１ｍｍ以下の範囲に亘って、分布している。そして、比率ＤＡ／ＤＢは、４．１以上、７．３以下の範囲に亘って、分布している。

また、図５（Ａ）に示すように、Ｂ１番からＢ１７番の評価結果ＲＢは、Ａ評価であった。図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、Ａ評価のサンプル（Ｂ１番からＢ１７番）の距離ＤＡは、２．９２ｍｍ以上、３．９７ｍｍ以下の広い範囲に亘って、分布している。また、Ａ評価のサンプルの比率ＤＡ／ＤＢは、４．８以上、６．３以下の範囲に分布している。なお、Ａ評価のサンプルの比率ＤＡ／ＤＤは、１５．８以上、２５．３以下の範囲に分布している。

比率ＤＡ／ＤＢが４．８未満のサンプル（具体的には、Ｂ１８番からＢ２３番までの６種類のサンプル）に関しては、評価結果ＲＢがＢ評価であった。これらのサンプルからは、クラックと、クラックの前兆を示す微細な傷と、の少なくとも一方が、見つかった。比率ＤＡ／ＤＢが小さい場合に、湾曲部５８にクラックまたはクラックの前兆が形成される理由は、図３で説明した通りである。すなわち、比率ＤＡ／ＤＢが小さい場合には、湾曲部５８の長さに相当する距離ＤＡに対して、平均肉厚Ｂが厚いので、湾曲部５８が変形し難い。この結果、点火プラグ１００の製造時に、湾曲部５８が十分に変形できずに、湾曲部５８にクラックまたはクラックの前兆が生じ得る。

比率ＤＡ／ＤＢが６．３を超えるサンプル（具体的には、Ｂ２４番からＢ２６番までの３種類のサンプル）に関しては、評価結果ＲＢがＢ評価であった。これらのサンプルからは、湾曲部５８の過度の変形が、見つかった。比率ＤＡ／ＤＢが大きい場合に、湾曲部５８が過度に変形する理由は、図３で説明した通りである。すなわち、比率ＤＡ／ＤＢが大きい場合には、湾曲部５８の長さに相当する距離ＤＡに対して、平均肉厚ＤＢが薄いので、湾曲部５８が容易に変形できる。この結果、点火プラグ１００の製造時に、湾曲部５８が過度に変形し得る。

Ａの評価結果ＲＢのサンプルの比率ＤＡ／ＤＢは、４．８、４．９、５．０、５．２、５．４、５．６、５．７、５．９、６．０、６．１、６．３であった。比率ＤＡ／ＤＢの好ましい範囲を、これらの１１個の値を用いて、定めてもよい。具体的には、１１個の値のうちの任意の値を、比率ＤＡ／ＤＢの好ましい範囲の下限として採用してよい。例えば、比率ＤＡ／ＤＢは、４．８以上であってよい。また、これらの値のうち下限以上の任意の値を、比率ＤＡ／ＤＢの上限として採用してもよい。例えば、比率ＤＡ／ＤＢは、６．３以下であってよい。

なお、湾曲部５８の不具合は、点火プラグ１００の製造時の湾曲部５８の変形のし易さから影響を受けると推定される。湾曲部５８の変形のし易さは、主に、比率ＤＡ／ＤＢによって示される。距離ＤＡと平均肉厚ＤＢとの組み合わせがサンプルの距離ＤＡと平均肉厚ＤＢとの組み合わせと異なる場合であっても、比率ＤＡ／ＤＢが同じである場合には、湾曲部５８の不具合が生じる可能性は、同程度であると推定される。従って、比率ＤＡ／ＤＢの上記の好ましい範囲は、距離ＤＡと平均肉厚ＤＢとの種々の組み合わせに、適用できると推定される。

また、図５（Ａ）のＡの評価結果ＲＢのサンプルの比率ＤＡ／ＤＤは、１５．８、１５．９、１６．０、１６．２、１７．１、１７．４、１７．７、１８．０、１８．３、１８．９、１９．４、１９．９、２０．１、２４．３、２５．３であった。これらの１５個の値と、図４（Ａ）のＡの評価結果ＲＡの６個のサンプルの６個の比率ＤＡ／ＤＤの値と、で構成される２１個の値を用いて、比率ＤＡ／ＤＤの好ましい範囲を定めてもよい。具体的には、２１個の値のうちの任意の値を、比率ＤＡ／ＤＤの好ましい範囲の下限として採用してよい。例えば、比率ＤＡ／ＤＤは、１５．７以上であってよい。また、これらの値のうち下限以上の任意の値を、比率ＤＡ／ＤＤの上限として採用してもよい。例えば、比率ＤＡ／ＤＤは、２５．３以下であってよい。

Ｂ．変形例：
（１）主体金具５０の湾曲部５８の構成は、上述の構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、比率ＤＡ／ＤＢは、４．８未満であってよい。また、比率ＤＡ／ＤＢは、６．３を超えていてもよい。いずれの場合も、完成した点火プラグ１００の湾曲部５８のビッカース硬度が、３５０Ｈｖ以上、４５０Ｈｖ以下である場合には、Ｍ１０未満のネジ部５７を有する細い主体金具５０を用いる場合であっても、湾曲部５８の強度不足を抑制できる。そして、比率ＤＡ／ＤＤが１５．７以上である場合には、点火プラグ１００の製造時の湾曲部５８の過度の変形が抑制されているので、湾曲部５８の耐久性を向上できる。

（２）主体金具５０の材料は、炭素鋼に代えて、他の種々の導電性材料であってよい。例えば、鉄と炭素と他の成分（例えば、クロム）とを含む金属材料が、採用されてよい。また、湾曲部５８のビッカース硬度を調整する方法は、主体金具５０の材料に含まれる炭素の含有率を調整する方法に代えて、他の種々の方法であってよい。例えば、主体金具５０の材料に含まれる他の成分の含有率が、調整されてよい。

（３）点火プラグ１００の構成は、図１に示す構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、先端側パッキン８が省略されてもよい。この場合、主体金具５０の張り出し部５６は、直接的に、絶縁体１０の縮外径部１６を、支持する。また、抵抗体７３が省略されてもよい。絶縁体１０の貫通孔１２内の中心電極２０と端子金具４０との間に、磁性体が配置されてもよい。また、中心電極２０から第１チップ２９が省略されてよい。また、中心電極の先端面（例えば、図１の第１チップ２９の前方向Ｄｆ側の面）に代えて、中心電極の側面（軸線ＣＬに垂直な方向側の面）と、接地電極とが、放電用のギャップを形成してもよい。放電用のギャップの総数が２以上であってもよい。また、接地電極３０が省略されてもよい。この場合、点火プラグの中心電極２０と、燃焼室内の他の部材と、の間で、放電が生じてよい。

いずれの場合も、主体金具５０のネジ部５７の呼び径は、Ｍ１０以上であってよく、また、Ｍ１０未満であってよい。上述したように、湾曲部５８のビッカース硬度が、３５０Ｈｖ以上、４５０Ｈｖ以下のような高硬度である場合には、Ｍ１０未満の細いネジ部５７を有する主体金具５０を備える点火プラグを形成する場合に、意図しない形状への湾曲部５８の変形を、抑制できる。そして、湾曲部５８の比率ＤＡ／ＤＤが１５．７以上である場合には、湾曲部５８の耐久性を向上できる。

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

本発明は、点火プラグに、好適に利用できる。

８…先端側パッキン、９…ガスケット、１０…絶縁体、１０ｔ…先端部、１１…縮内径部、１２…貫通孔（軸孔）、１３…後端側胴部、１４…大径部、１５…先端側胴部、１６…縮外径部、１９…脚部、２０…中心電極、２０ｔ…部分、２１…外層、２２…芯部、２３…鍔部、２４…頭部、２７…軸部、２８…棒部、２９…第１チップ、３０…接地電極、３１…外層、３２…内層、３３…基端部、３４…先端部、３７…本体部、４０…端子金具、４１…軸部、４８…鍔部、４９…キャップ装着部、５０…主体金具、５０ｏ…外周面、５１…工具係合部、５２…先端側胴部、５３…後端部、５４…中胴部、５４ｆ…座面、５５…先端面、５６…張り出し部、５６ｒ…後面、５７…ネジ部、５８…湾曲部（接続部）、５８ｉ…内周面、５８ｏ…外周面、５８ｏ１…部分、５８ｏ２…部分、５９…貫通孔、６１…リング部材、７０…タルク、７２…第１シール部、７３…抵抗体、７４…第２シール部、１００…点火プラグ、ｇ…放電ギャップ、ＣＬ…中心軸（軸線）、Ｄｆ…先端方向（前方向）、Ｄｆｒ…後端方向（後方向）

Claims (3)

1. 軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、前記軸孔内に配置される部分を含む中心電極と、前記絶縁体の外周側に固定される筒状の主体金具と、を備える点火プラグであって、
   前記主体金具は、径方向の外側に向かって膨らむように湾曲している湾曲部を含み、
   前記主体金具の前記湾曲部のビッカース硬度は、３５０Ｈｖ以上、４５０Ｈｖ以下であり、
   前記軸線を含む断面において、
   前記湾曲部の外周面の先端と後端との間の前記軸線の方向の距離を、距離ＤＡとし、
   前記湾曲部の前記外周面の前記先端と前記後端とを結ぶ仮想直線と、前記湾曲部の前記外周面と、の間の前記仮想直線に垂直な方向の最大距離を、最大距離ＤＤとする場合に、
   ＤＡ／ＤＤ≧１５．７が満たされる、
   点火プラグ。
2. 請求項１に記載の点火プラグであって、
   前記軸線を含む断面において、前記湾曲部の前記外周面に垂直な方向の前記湾曲部の平均肉厚を、平均肉厚ＤＢとする場合に、４．８≦ＤＡ／ＤＢが満たされる、
   点火プラグ。
3. 請求項１または２に記載の点火プラグであって、
   前記軸線を含む断面において、前記湾曲部の前記外周面に垂直な方向の前記湾曲部の平均肉厚を、平均肉厚ＤＢとする場合に、ＤＡ／ＤＢ≦６．３が満たされる、
   点火プラグ。

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