JP6855354B2 - 点火プラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関等において燃料ガスに点火するための点火プラグに関する。

内燃機関に用いられる点火プラグは、例えば、中心電極と接地電極との間に形成される間隙に火花放電を発生させて、内燃機関等において燃料ガスに点火する。耐消耗性の向上を図るべく、中心電極や接地電極のうち、火花放電が発生する間隙を形成する部位に、例えば、イリジウムなどの貴金属製の電極チップが抵抗溶接やレーザ溶接によって接合された点火プラグが知られている。溶接によって電極チップを接合する場合には、溶接によって電極本体と電極チップとの間に溶接部が形成される。

特開２００５−１３５７８３号公報

ところで、近年、より高性能で低燃費の内燃機関の開発が進んでいる。これに伴って点火プラグはより高温に曝されがちである。溶接部は、比較的酸化しやすく、かつ、熱伝導性が比較的低い。このために、上記技術では、点火プラグが高温に曝された際に、溶接部が酸化することで電極チップの剥離や脱落する可能性があるとともに、溶接部の熱伝導性の低さに起因して熱引き性能が低下する可能性があった。

本明細書は、点火プラグにおいて、電極チップの剥離や脱落を抑制するとともに、熱引き性能を向上できる技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
［態様］中心電極と、
前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備える点火プラグであって、
前記接地電極は、自身を貫通する孔部を有するチップ保持部と、前記間隙を形成する放電面を有し、少なくとも一部が前記チップ保持部の前記孔部に配置された電極チップと、を備え、
前記電極チップのうちの前記孔部に配置された部分は、少なくとも前記放電面側の端部において全周に亘って前記チップ保持部と直接接触する圧入部を備え、
前記電極チップのうち、前記放電面から前記圧入部までの部分は、一部材で形成され、
前記電極チップの表面のうち、前記圧入部の前記放電面側の端部の表面と連続する部分の全部が、露出している、点火プラグ。

［適用例１］中心電極と、
前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備える点火プラグであって、
前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、孔部を有するチップ保持部と、前記間隙を形成する放電面を有し、少なくとも一部が前記チップ保持部の前記孔部に配置された電極チップと、を備え、
前記電極チップのうちの前記孔部に配置された部分は、全周に亘って前記チップ保持部と直接接触する圧入部を備え、
前記電極チップのうち、前記放電面から前記圧入部までの部分は、一部材で形成されている、点火プラグ。

上記構成によれば、電極チップのうちの孔部に配置された部分は、全周に亘ってチップ保持部と直接接触する圧入部を備える。このような圧入部では、溶接部を介さずにチップ保持部と電極チップとが接合されるので、高温に曝された場合でも酸化され難い。このために、電極チップの剥離や脱落を抑制できる。さらに、放電面から圧入部までの部分は、一部材で形成されているので、例えば、放電面から圧入部までの間に溶接部が介在している場合と比較して、熱伝導率の低下を抑制でき、熱引き性能の低下を抑制できる。このように、上記構成によれば、点火プラグにおいて、電極チップの剥離や脱落を抑制するとともに、熱引き性能を向上できる。

［適用例２］適用例１に記載の点火プラグであって、
前記孔部は、前記チップ保持部を貫通している、点火プラグ。

上記構成によれば、他方の電極と対向する側の反対側から、電極チップを圧入することができる。この結果、圧入時に、放電面が変形することを抑制できる。

［適用例３］適用例２に記載の点火プラグであって、
前記電極チップのうち、前記圧入部よりも前記放電面側の部分における前記放電面と平行な方向の長さは、前記圧入部における前記放電面と平行な方向の長さよりも小さい、点火プラグ。

上記構成によれば、他方の電極と対向する側の反対側から、電極チップを圧入する際に、電極チップのうちの圧入部よりも放電面側の部分に疵が生じることを抑制できる。

［適用例４］適用例１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記電極チップにおける前記放電面とは反対側の面を反対面と呼ぶとき、
前記チップ保持部と、前記電極チップのうちの前記圧入部よりも前記反対面側の部分と、を接合する溶接部をさらに備える、点火プラグ。

上記構成によれば、放電面とは反対側の損傷しがたい部分に溶接部を備えるので、電極チップの剥離や脱落をさらに抑制することができる。

［適用例５］適用例１〜４のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記圧入部における前記電極チップの厚み方向の長さをＬとし、前記圧入部における前記厚み方向と垂直な方向の長さをＤとするとき、
（Ｄ／Ｌ）≦１．３３を満たすことを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、圧入部の圧入方向の長さＬが、圧入部の圧入方向と垂直な方向の長さＤに対して、過度に短くないので、電極チップをチップ保持部に十分な強度で固定できる。

［適用例６］適用例５に記載の点火プラグであって、
（Ｄ／Ｌ）≦１を満たすことを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、圧入部の圧入方向の長さＬが、圧入部の圧入方向と垂直な方向の長さＤに対して、十分に長いので、電極チップをチップ保持部にさらに十分な強度で固定できる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関、その点火プラグを用いた点火装置を搭載する内燃機関、点火プラグの電極等の態様で実現することができる。

本実施形態の点火プラグ１００の断面図である。 点火プラグ１００の先端近傍の説明図である。 接地電極３０の製造方法について説明する図である。 第２実施形態の点火プラグの説明図である。 第３実施形態の点火プラグの間隙Ｇの近傍の断面図である。 第４実施形態の点火プラグの中心電極チップ２９ｄの近傍の断面図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．点火プラグの構成：
図１は本実施形態の点火プラグ１００の断面図である。図２は、点火プラグ１００の先端近傍の説明図である。図１、図２の一点破線は、点火プラグ１００の軸線ＡＸを示している。軸線ＡＸと平行な方向（図１、図２の上下方向）を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＡＸを中心とし、軸線ＡＸと垂直な面上の円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図１における下方向を先端方向ＦＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。図１、図２における下側を、点火プラグ１００の先端側と呼び、図１、図２における上側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。

点火プラグ１００は、内燃機関に取り付けられ、内燃機関の燃焼室内の燃焼ガスに着火するために用いられる。点火プラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子電極４０と、主体金具５０と、抵抗体７０と、導電性のシール部材６０、８０と、を備える。

絶縁体１０は、軸線ＡＸに沿って延び、絶縁体１０を貫通する貫通孔である軸孔１２を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、例えば、アルミナ等のセラミックスを用いて形成されている。絶縁体１０は、鍔部１９と、後端側胴部１８と、先端側胴部１７と、縮外径部１５と、脚長部１３と、を備えている。

鍔部１９は、絶縁体１０における軸線方向の略中央に位置する部分である。後端側胴部１８は、鍔部１９よりも後端側に位置し、鍔部１９の外径よりも小さな外径を有している。先端側胴部１７は、鍔部１９よりも先端側に位置し、後端側胴部１８の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３は、先端側胴部１７よりも先端側に位置し、先端側胴部１７の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３の外径は、先端側ほど縮径され、点火プラグ１００が内燃機関（図示せず）に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。縮外径部１５は、脚長部１３と先端側胴部１７との間に形成され、後端側から先端側に向かって外径が縮径した部分である。

絶縁体１０は、内周側の構成の観点でみると、後端側に位置する大内径部１２Ｌと、大内径部１２Ｌよりも先端側に位置し、大内径部１２Ｌよりも内径が小さな小内径部１２Ｓと、縮内径部１６と、を備えている。縮内径部１６は、大内径部１２Ｌと小内径部１２Ｓとの間に形成され、後端側から先端側に向かって内径が縮径した部分である。縮内径部１６の軸線方向の位置は、本実施形態では、先端側胴部１７の先端側の部分の位置である。

主体金具５０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）で形成され、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）に点火プラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０には、軸線ＡＸに沿って貫通する貫通孔５９が形成されている。主体金具５０は、絶縁体１０の径方向の周囲（すなわち、外周）に配置されている。すなわち、主体金具５０の貫通孔５９内に、絶縁体１０が挿入・保持されている。絶縁体１０の先端は、主体金具５０の先端よりも先端側に突出している。絶縁体１０の後端は、主体金具５０の後端よりも後端側に突出している。

主体金具５０は、プラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部５１と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部５２と、工具係合部５１と取付ネジ部５２との間に形成された鍔状の座部５４と、を備えている。取付ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ８〜Ｍ１４である。

主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４との間には、金属製の環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、点火プラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に、点火プラグ１００と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。

主体金具５０は、さらに、工具係合部５１の後端側に設けられた薄肉の加締部５３と、座部５４と工具係合部５１との間に設けられた薄肉の圧縮変形部５８と、を備えている。主体金具５０における工具係合部５１から加締部５３に至る部位の内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１８の外周面と、の間に形成される環状の領域には、環状の線パッキン６、７が配置されている。当該領域における２つの線パッキン６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁体１０の外周面に固定されている。主体金具５０の圧縮変形部５８は、製造時において、絶縁体１０の外周面に固定された加締部５３が先端側に押圧されることにより、圧縮変形する。圧縮変形部５８の圧縮変形によって、線パッキン６、７およびタルク９を介し、絶縁体１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。環状の板パッキン８を介して、主体金具５０の内周で取付ネジ部５２の位置に形成された段部５６（金具側段部）によって、絶縁体１０の縮外径部１５（絶縁体側段部）が押圧される。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁体１０との隙間から外部に漏れることが、板パッキン８によって防止される。

中心電極２０は、軸線ＡＸに沿って延びる棒状の中心電極本体２１と、中心電極チップ２９と、を備えている。中心電極本体２１は、絶縁体１０の軸孔１２の内部の先端側の部分に保持されている。すなわち、中心電極２０の後端側（中心電極本体２１の後端側）は、軸孔１２内に配置されている。中心電極本体２１は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉを主成分とする合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。中心電極本体２１は、ＮｉまたはＮｉ合金で形成された母材と、該母材の内部に埋設された芯部と、を含む２層構造を有しても良い。この場合には、芯部は、例えば、母材よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金で形成される。

中心電極本体２１は、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部２４と、鍔部２４よりも後端側の部分である頭部２３と、鍔部２４よりも先端側の部分である脚部２５と、を備えている。鍔部２４は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、先端側から支持されている。すなわち、中心電極本体２１は、縮内径部１６に係止されている。脚部２５の先端側、すなわち、中心電極本体２１の先端側は、絶縁体１０の先端よりも先端側に突出している。

中心電極チップ２９は、例えば、略円柱形状を有する部材であり、中心電極本体２１の先端（脚部２５の先端）に、例えば、レーザ溶接を用いて、接合されている。中心電極チップ２９の先端面は、後述する接地電極チップ３９との間で火花ギャップを形成する第１放電面２９５である。中心電極チップ２９は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や白金（Ｐｔ）などの高融点の貴金属や、当該貴金属を主成分とする合金を用いて、形成されている。

端子電極４０は、軸線方向に延びる棒状の部材である。端子電極４０は、絶縁体１０の軸孔１２に後端側から挿通され、軸孔１２内において、中心電極２０よりも後端側に位置している。端子電極４０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で形成され、端子電極４０の表面には、例えば、防食のために、Ｎｉなどのめっきが形成されている。

端子電極４０は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部４２と、鍔部４２よりも後端側に位置するキャップ装着部４１と、鍔部４２よりも先端側の脚部４３と、を備えている。端子電極４０のキャップ装着部４１は、絶縁体１０よりも後端側に露出している。端子電極４０の脚部４３は、絶縁体１０の軸孔１２に挿入されている。キャップ装着部４１には、高圧ケーブル（図示外）が接続されたプラグキャップが装着され、放電を発生するための高電圧が印加される。

抵抗体７０は、絶縁体１０の軸孔１２内において、端子電極４０の先端と中心電極２０の後端との間に、配置されている。抵抗体７０は、例えば、１ＫΩ以上の抵抗値（例えば、５ＫΩ）を有し、火花発生時の電波ノイズを低減する機能を有する。抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。

軸孔１２内における、抵抗体７０と中心電極２０との隙間は、導電性のシール部材６０によって埋められている。抵抗体７０と端子電極４０との隙間は、シール部材８０によって埋められている。すなわち、シール部材６０は、中心電極２０と抵抗体７０とにそれぞれ接触し、中心電極２０と抵抗体７０とを離間している。シール部材８０は、抵抗体７０と端子電極４０にそれぞれ接触し、抵抗体７０と端子電極４０とを離間している。このように、シール部材６０、８０は、中心電極２０と端子電極４０とを、抵抗体７０を介して、電気的、かつ、物理的に、接続している。シール部材６０、８０は、導電性を有する材料、例えば、例えば、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等のガラス粒子と金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）とを含む組成物で形成されている。

接地電極３０（接地電極本体３１）は、図２（Ａ）の拡大断面図に示すように、断面が四角形の棒状体である。接地電極本体３１は、両端部として、接続端部３１２と、接続端部３１２の反対側に位置する自由端部３１１と、を有している。接続端部３１２は、主体金具５０の先端５０ｔに、例えば、抵抗溶接によって、接合されている。これによって、主体金具５０と接地電極本体３１とは、電気的および物理的に接続される。接地電極本体３１の接続端部３１２の近傍は、軸線ＡＸの方向に延びており、自由端部３１１の近傍は、軸線ＡＸと垂直な方向に延びている。棒状の接地電極本体３１は、中央部分において、約９０度だけ湾曲している。

接地電極本体３１は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、ＮｉまたはＮｉを主成分とする合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。接地電極本体３１は、中心電極本体２１と同様に、母材と、母材よりも熱伝導性が高い金属（例えば、銅）を用いて形成され、母材に埋設された芯部と、を含む２層構造を有しても良い。

自由端部３１１には、中心電極２０の第１放電面２９５との間に間隙Ｇを形成して対向する第２放電面３９５を有する接地電極チップ３９が固定されている。第１放電面２９５と第２放電面３９５との間の間隙Ｇは、放電が発生するいわゆる火花ギャップである。接地電極チップ３９は、中心電極チップ２９と同様に、例えば、貴金属、または、貴金属を主成分とする合金を用いて形成される。

図２（Ｂ）には、図２（Ａ）の矩形領域ＡＡの拡大図が示されている。図２（Ｃ）には、図２（Ｂ）に示された部分を軸線ＡＸに沿って先端側から後端方向ＢＤに向かって見た図である。接地電極チップ３９は、略円柱形状を有している。接地電極チップ３９の第２放電面３９５とは反対側の面を反対面３９６と呼ぶ。接地電極チップ３９の軸線ＡＸに沿う方向（軸線方向）を、接地電極チップ３９の厚み方向とも呼ぶ。接地電極チップ３９の軸線ＡＸと垂直な方向、すなわち、厚み方向と垂直な方向を、幅方向とも呼ぶ。

接地電極チップ３９は、第２放電面３９５側（後端側）の小外径部３９１と、反対面３９６側（先端側）の大外径部３９３と、小外径部３９１と大外径部３９３との間の拡外径部３９２と、を有している。大外径部３９３の外径は、小外径部３９１の外径よりも大きい。拡外径部３９２は、第２放電面３９５側（後端側）から反対面３９６側（先端側）に向かって外径が拡径した部分である。

接地電極本体３１の自由端部３１１には、接地電極チップ３９の大外径部３９３に対応したサイズの孔部３４が形成されている。孔部３４は、接地電極本体３１を軸線方向に貫通している略円柱状の孔である。孔部３４は、等内径部３４１と、拡内径部３４２と、を有している。拡内径部３４２は、第２放電面３９５側（後端側）から反対面３９６側（先端側）に向かって内径が拡径した部分である。

接地電極チップ３９の大外径部３９３の軸線方向の長さは、孔部３４の軸線方向の長さ、すなわち、自由端部３１１の軸線方向の長さと、ほぼ等しい。小外径部３９１および拡外径部３９２は、自由端部３１１の後端面３１１Ｂよりも後端側に突出している。接地電極チップ３９の反対面３９６は、自由端部３１１の先端面３１１Ｆとほぼ同一面上にある。

接地電極チップ３９は、孔部３４に圧入されることによって自由端部３１１に対して固定されている。このために、大外径部３９３のうち、孔部３４の等内径部３４１に配置された部分は、周方向の全周に亘って、孔部３４の内周面３４ｉに直接接触している。大外径部３９３のうち、周方向の全周に亘って、孔部３４の内周面３４ｉに直接接触している部分を、圧入部３９４とも呼ぶ。例えば、接地電極チップ３９の軸線（本実施形態では、点火プラグ１００の軸線ＡＸ）を含む任意の面で、接地電極３０を切断した場合に、接地電極チップ３９の外周面と、孔部３４を形成する接地電極本体３１（自由端部３１１）の内周面３４ｉと、が隙間無く接触している場合に、当該隙間無く接触している部分を、圧入部３９４であると認定することができる。

圧入部３９４の厚み方向の長さ（軸線方向の長さ）を圧入長Ｌとする。圧入部３９４の厚み方向と垂直な方向の長さ（圧入部３９４の外径）を圧入径Ｄとする。圧入長Ｌは、接地電極チップ３９の圧入方向の長さとも言うことができる。

接地電極チップ３９は、１種類の材料（たとえば、貴金属）で形成された１個の部材である。すなわち、第２放電面３９５から圧入部３９４までは、一部材で形成されている。

Ａ−２．点火プラグの製造方法：
点火プラグ１００の製造方法について、接地電極３０の製造方法を中心に説明する。図３は、接地電極３０の製造方法について説明する図である。先ず、角棒状の接地電極本体３１と、略円柱状の接地電極チップ３９と、が準備される。圧入前の孔部３４の等内径部３４１の内径Ｄ２は、圧入前の接地電極３０の大外径部３９３の外径Ｄ１より僅かに小さい。例えば、圧入前の大外径部３９３の外径Ｄ１がΦ１（公差ｒ６）ｍｍである場合に、圧入前の孔部３４の等内径部３４１の内径Ｄ２はΦ１（公差Ｈ７）ｍｍである。ここで、公差ｒ６、Ｈ７は、ＪＩＳ Ｂ ０４０１（１９９８）において規定されている。

図示しない治具で固定された接地電極本体３１の孔部３４に対して、先端面３１１Ｆ側から後端面３１１Ｂに向かって、接地電極チップ３９が圧入される。このように、本実施形態では、接地電極チップ３９の圧入方向は、接地電極チップ３９の軸線（本実施形態では、点火プラグ１００の軸線ＡＸ）に沿う方向である。接地電極チップ３９の圧入時には、反対面３９６が図示しない押圧部材によって押圧される。反対方向、すなわち、後端面３１１Ｂ側から先端面３１１Ｆ側に向かって圧入される場合には、第２放電面３９５を押圧する必要がある。この場合には、圧入時において、第２放電面３９５を含む小外径部３９１に疵が着く可能性が高い。このような疵は、接地電極チップ３９の折損などの原因となり得る。また、この場合には、圧入時において、小外径部３９１が変形する可能性も高い。この結果、間隙Ｇの長さや、第２放電面３９５の面積などが所望の値とは異なって形成され得る。本実施形態では、このような不都合を抑制して製品精度を向上できる。

生成された棒状の接地電極３０の接続端部３１２は、主体金具５０の先端５０ｔに抵抗溶接される。その後、絶縁体１０に端子電極４０、中心電極２０、抵抗体７０等を組付けた組立体が準備され、主体金具５０に該組立体が固定される。具体的には、主体金具５０の貫通孔５９内に、板パッキン８と、組立体と、線パッキン６、７と、タルク９と、が配置される。絶縁体１０の縮外径部１５と主体金具５０の段部５６との間には、板パッキン８が介在される。そして、主体金具５０の加締部５３を内側に折り曲げるように加締めることによって、主体金具５０と絶縁体１０とが組み付けられる。そして、棒状の接地電極３０が曲げられて、間隙Ｇが形成される。これによって、点火プラグ１００が完成される。

以上説明した本実施形態の点火プラグ１００は、上述のように、接地電極チップ３９のうちの孔部３４に配置された部分である大外径部３９３は、全周に亘って接地電極本体３１と直接接触する圧入部３９４を備える。このような圧入部３９４では、例えば、溶接部を介さずに接地電極本体３１と接地電極チップ３９とが接合されるので、高温に曝された場合でも酸化され難い。このために、接地電極チップ３９の剥離や脱落を抑制できる。溶接によって形成される溶接部は、一般的に、母材よりも酸化しやすい。また、溶接部を介して接合された場合には、点火プラグ１００の使用時に、加熱と冷却とが繰り返された場合に、中心電極チップ２９と接地電極本体３１との線膨張係数の差に起因して、中心電極チップ２９と溶接部との界面、および、溶接部と接地電極本体３１との界面に、熱応力が発生して、剥離が発生し得る。これに対して、圧入部３９４では、接地電極チップ３９と孔部３４の内周面３４ｉとの間に内周面３４ｉと平行な方向の熱応力が発生したとしても、圧入による接合が弱くなることはないので、該熱応力に起因して接地電極チップ３９の剥離や脱落が発生することはない。

さらに、本実施形態によれば、第２放電面３９５から圧入部３９４までの部分は、一部材で形成されているので、例えば、第２放電面３９５から圧入部３９４までの間に溶接部が介在している場合と比較して、熱伝導率の低下を抑制でき、熱引き性能の低下を抑制できる。溶接部は、接合する２個の母材の成分を含むので、一般的に、溶接部の熱伝導率は、母材よりも低いからである。以上の説明から解るように、本実施形態の点火プラグ１００によれば、接地電極チップ３９の剥離や脱落を抑制するとともに、点火プラグ１００の熱引き性能を向上できる。

さらに、本実施形態によれば、孔部３４は、接地電極本体３１を貫通している。この結果、中心電極２０と対向する側の反対側（先端面３１１Ｆ側）から、接地電極チップ３９を圧入することができる。この結果、圧入時に、第２放電面３９５側の小外径部３９１に疵が生じることや、小外径部３９１が変形することを抑制できる。

さらに、本実施形態によれば、接地電極チップ３９のうち、圧入部３９４よりも第２放電面３９５側の部分における第２放電面３９５と平行な方向の長さ（本実施形態では、拡外径部３９２および小外径部３９１の外径）は、圧入部３９４における第１放電面２９５と平行な方向の長さ（本実施形態では、大外径部３９３の外径Ｄ）よりも小さい。この結果、中心電極２０と対向する側の反対側（先端面３１１Ｆ側）から、接地電極チップ３９を圧入する際に、接地電極チップ３９のうちの圧入部３９４よりも第２放電面３９５側の部分（本実施形態では、拡外径部３９２および小外径部３９１）が、孔部３４に接触することを抑制できる。したがって、圧入時に、接地電極チップ３９のうちの圧入部３９４よりも第２放電面３９５側の部分に傷が付くことや、当該部分が変形することを抑制できる。

Ｂ．評価試験
評価試験では、点火プラグ１００について、圧入長Ｌと、圧入径Ｄと、の少なくとも一方が互いに異なる１３個のサンプル１〜１３を用意した。具体的には、サンプル１〜１３の圧入径Ｄは、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍ、１．２ｍｍのいずれかである。圧入径Ｄが０．６ｍｍであるサンプル１〜３の圧入長Ｌは、０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍとされ、これによって（Ｄ／Ｌ）の値が、１．５、１．００、０．７５に設定されている。圧入径Ｄが０．８ｍｍであるサンプル４〜６の圧入長Ｌは、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．２ｍｍとされ、これによって（Ｄ／Ｌ）の値が、１．３３、１．００、０．６７に設定されている。圧入径Ｄが１ｍｍであるサンプル７〜１０の圧入長Ｌは、０．６ｍｍ、１ｍｍ、１．４ｍｍ、１．７ｍｍとされ、これによって（Ｄ／Ｌ）の値が、１．６７、１．００、０．７１、０．５９に設定されている。圧入径Ｄが１．２ｍｍであるサンプル１１〜１３の圧入長Ｌは、０．６ｍｍ、０．９ｍｍ、１．６ｍｍとされ、これによって（Ｄ／Ｌ）の値が、２．００、１．３３、０．７５に設定されている。

圧入長Ｌは、接地電極チップ３９の大外径部３９３の軸線方向の長さと、孔部３４の軸線方向の長さ（接地電極本体３１の自由端部３１１の軸線方向の長さ）と、を変更することで調整された。圧入径Ｄは、大外径部３９３の外径と、孔部３４の内径と、を変更することで調整された。

なお、各サンプルに共通な項目は、以下の通りである。
接地電極チップ３９の材料：白金合金
接地電極本体３１の材料：ＮＣＦ６００

評価試験として行った振動試験では、各サンプルを振動試験機に取り付けて、加速度５０Ｇ、１００Ｈｚで１００時間に亘って軸線方向に振動させた。振動試験は、各サンプルの接地電極チップ３９の近傍を、バーナーを用いて摂氏１０００度に加熱した状態で行われた。

そして、試験中に接地電極チップ３９が脱落したサンプルの評価を「Ｃ」とし、試験終了時において接地電極チップ３９の脱落はないが、接地電極チップ３９の軸線方向のずれが認められたサンプルの評価を「Ｂ」とした。試験終了時において接地電極チップ３９の脱落もずれも認められなかったサンプルの評価を「Ａ」とした。評価結果は、以下の表１に示す通りである。

（Ｄ／Ｌ）の値が、１．３３よりも大きなサンプル１、７、１１の評価は、圧入径Ｄに拘わらずに、「Ｃ」であった。これに対して、（Ｄ／Ｌ）の値が、１．３３以下であるサンプル２〜６、８〜１０、１２、１３の評価は、圧入径Ｄに拘わらずに、「Ｂ」以上であった。

この理由は、以下のように考えられる。圧入径Ｄが大きいほど、すなわち、接地電極チップ３９のサイズが大きいほど、接地電極チップ３９の重量が大きくなるので、振動時にかかる力が大きくなる。一方、圧入長Ｌが大きいほど、接地電極チップ３９と接地電極本体３１とを接合する力が大きくなる。このため、圧入径Ｄに対して圧入長Ｌが過度に短いと、十分な接合力が得られず、圧入径Ｄに対して圧入長Ｌが十分に長いと、十分な接合力が得られる。

（Ｄ／Ｌ）が１．３３より大きい場合には、圧入径Ｄに対して圧入長Ｌが過度に短いので、十分な接合力が得られずに、接地電極チップ３９の脱落が発生する。そして、（Ｄ／Ｌ）が１．３３以下であれば、圧入径Ｄに対して圧入長Ｌが過度に短くないので、接地電極チップ３９を接地電極本体３１に十分な強度で固定できる。

以上のように、評価試験によって、（Ｄ／Ｌ）≦１．３３を満たすことが好ましいことが解った。

さらに、（Ｄ／Ｌ）の値が１．３３以下であるサンプル２〜６、８〜１０、１２、１３のうち、（Ｄ／Ｌ）の値が、１より大きなサンプル４、１２の評価は、「Ｂ」であった。これに対して、（Ｄ／Ｌ）の値が、１以下であるサンプル２、３、５、６、８〜１０、１３の評価は、「Ａ」であった。

この理由は、（Ｄ／Ｌ）が１以下である場合には、（Ｄ／Ｌ）が１より大きい場合と比較して、圧入径Ｄに対して圧入長Ｌが十分に長いので、接地電極チップ３９を接地電極本体３１に対してさらに十分な強度で固定できるためである。以上のように、評価試験によって、（Ｄ／Ｌ）≦１を満たすことがさらに好ましいことが解った。

Ｃ．第２実施形態
図４は、第２実施形態の点火プラグの説明図である。図４（Ａ）には、第１実施形態の図２（Ｂ）に図示された矩形領域ＡＡに対応する領域ＡＡｂの断面図が図示されている。図４（Ｂ）には、図４（Ａ）に示された部分を軸線ＡＸに沿って先端側から後端方向ＢＤに向かって見た図である。

第２実施形態の接地電極チップ３９ｂは、第１実施形態の接地電極チップ３９と同様に、小外径部３９１ｂと、小外径部３９１ｂよりも先端側に位置する大外径部３９３ｂと、小外径部３９１ｂと大外径部３９３ｂとの間に位置する拡外径部３９２ｂと、を有している。小外径部３９１ｂは、第２放電面３９５ｂを有する部分である。大外径部３９３ｂは、小外径部３９１ｂよりも大きな外径を有し、反対面３９６ｂを有する部分である。

大外径部３９３ｂは、圧入部３９４ｂと、圧入部３９４ｂよりも反対面３９６ｂ側の部分である溶接対象部３９７ｂと、を有している。圧入部３９４ｂは、第１実施形態の圧入部３９４と同様に、周方向の全周に亘って、孔部３４ｂの内周面３４ｂｉに直接接触している部分である。溶接対象部３９７ｂは、溶接部ＷＰを介して、接地電極本体３１ｂ（自由端部３１１ｂ）と接合されている部分である。溶接部ＷＰは、レーザ溶接によって、接地電極本体３１ｂの成分と、接地電極チップ３９ｂの成分と、が溶融・凝固されて形成される。

図４（Ｃ）に示すように、溶接部ＷＰは、接地電極チップ３９ｂと孔部３４ｂとの接触面に沿って、全周に亘って形成されている。変形例としては、溶接部ＷＰは、全周に亘って形成されていなくても良い。例えば、溶接部ＷＰは、接地電極チップ３９ｂと孔部３４ｂとの接触面に沿った複数箇所に、間隔を開けて、形成されていても良い。

第２実施形態の接地電極は、以下のように製造される。先ず、第１実施形態の接地電極３０と同様に、接地電極本体３１ｂ（自由端部３１１ｂ）の孔部３４ｂに対して、略円柱形状の接地電極チップ３９ｂが圧入される。その後に、反対面３９６ｂ側から、接地電極チップ３９ｂと孔部３４ｂとの接触面に沿って、反対面３９６ｂと垂直に、全周に亘ってレーザが照射される。これによって、溶接部ＷＰが形成される。

以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、圧入部３９４ｂを備え、第２放電面３９５ｂから圧入部３９４ｂまでの部分は一部材で形成されているので、接地電極チップ３９ｂの剥離や脱落を抑制するとともに、点火プラグの熱引き性能を向上できる。

さらに、第２実施形態によれば、接地電極本体３１ｂと、溶接対象部３９７ｂと、を接合する溶接部ＷＰを備えるので、接地電極チップ３９ｂの剥離や脱落をさらに抑制することができる。例えば、仮に、圧入部３９４ｂよりも第２放電面３９５ｂ側に溶接部を備えたとしても該溶接部は、放電と接触するために放電の衝撃によって損傷を受けるので、酸化による消耗が進みやすい。本実施形態では、第２放電面３９５ｂとは反対側の損傷しがたい部分に溶接部ＷＰを備えるので、接地電極チップ３９ｂの剥離や脱落をさらに抑制することができる。

Ｄ．第３実施形態
上記第１実施形態および第２実施形態では、接地電極チップを保持するチップ保持部は、接地電極本体３１、３１ｂである。これに代えて、チップ保持部は、他の部材であっても良い。チップ保持部が主体金具である例を第３実施形態として説明する。

図５は、第３実施形態の点火プラグの間隙Ｇの近傍の断面図である。第３実施形態の主体金具５０ｃの先端（取付ネジ部５２ｃの先端）は、絶縁体１０ｃの先端（脚長部１３ｃの先端）よりも先端側に位置している。主体金具５０ｃの先端は、さらに、中心電極２０ｃの先端、すなわち、脚部２５ｃの先端に接合された中心電極チップ２９ｃの第１放電面２９５ｃよりも先端側に位置している。取付ネジ部５２ｃのうち、第１放電面２９５ｃよりも先端側の部分には、点火プラグの軸線ＡＸとは垂直な方向に、取付ネジ部５２を貫通する孔部３４ｃが形成されている。

孔部３４ｃは、取付ネジ部５２ｃの外周面側の大内径部３４２ｃと、取付ネジ部５２ｃの内周面側の小内径部３４１ｃと、を有している。

第３実施形態の接地電極チップ３９ｃは、軸線ＡＸと垂直な方向に延びる略円柱形状を有している。すなわち、第３実施形態では、点火プラグの軸線ＡＸと、接地電極チップ３９ｃの軸線ＡＸｃとは、互いに垂直である。接地電極チップ３９ｃは、小外径部３９１ｃと、小外径部３９１ｃよりも外周側に位置する大外径部３９３ｃと、小外径部３９１ｃと大外径部３９３ｃとの間に位置する拡外径部３９２ｃと、を有している。小外径部３９１ｃは、第２放電面３９５ｃを有する部分である。大外径部３９３ｃは、小外径部３９１ｂよりも大きな外径を有し、反対面３９６ｃを有する部分である。大外径部３９３ｃの外径は、取付ネジ部５２ｃの小内径部３４１ｃの内径とほぼ等しい。第３実施形態では、第２放電面３９５ｃは、略円柱形状の接地電極チップ３９ｃの側面である。

接地電極チップ３９ｃは、図５に矢印で示すように、外周側から内周側に向かって、主体金具５０ｃの孔部３４ｃに圧入されている。このために、接地電極チップ３９ｃの大外径部３９３ｃは、軸線ＡＸｃを中心とした周方向の全周に亘って、孔部３４ｃの小内径部３４１ｃに直接接触する圧入部３９４ｃを備えている。

以上説明した第３実施形態では、主体金具５０ｃの取付ネジ部５２ｃは、孔部３４ｃを有し、電極チップ３９ｃを保持するための接地電極のチップ保持部として機能している。そして、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、圧入部３９４ｃを備え、第２放電面３９５ｃから圧入部３９４ｃまでの部分は一部材で形成されているので、接地電極チップ３９ｃの剥離や脱落を抑制するとともに、点火プラグの熱引き性能を向上できる。

Ｅ．第４実施形態
上記第１〜第３実施形態では、接地電極チップ３９、３９ｂ、３９ｃが、チップ保持部（接地電極本体３１、３１ｂまたは主体金具５０ｃ）に圧入によって固定されている。接地電極チップに代えて、あるいは、接地電極チップとともに、中心電極チップが、チップ保持部（例えば、中心電極本体）に圧入によって固定されても良い。

図６は、第４実施形態の点火プラグの中心電極チップ２９ｄの近傍の断面図である。第４実施形態の中心電極２０ｄでは、中心電極本体２１ｄの脚部２５ｄの先端に、軸線ＡＸに沿って延びる孔部２５１ｄが形成されている。孔部２５１ｄは、底部２５２ｄを有している。すなわち、孔部２５１ｄは、中心電極本体２１ｄを貫通しておらず、先端側にのみ開口している。

中心電極チップ２９ｄは、後端側の小外径部２９３ｄと、先端側の大外径部２９１ｄと、を有している。小外径部２９３ｄの外径は、中心電極本体２１ｄの孔部２５１ｄの内径とほぼ等しい。大外径部２９１ｄの外径は、小外径部２９３ｄの外径よりも大きい。大外径部２９１ｄの先端側の面は、図示しない接地電極の第２の放電面との間に、放電のための間隙を形成する第１放電面２９５ｄである。

中心電極チップ２９ｄは、図６に矢印で示すように、第１放電面２９５ｄ（先端側）から反対面２９６ｄ側（後端側）に向かって、中心電極本体２１ｄの孔部２５１ｄに圧入されている。このために、中心電極チップ２９ｄの小外径部２９３ｄは、軸線ＡＸを中心とした周方向の全周に亘って、孔部２５１ｄに直接接触する圧入部２９４ｄを備えている。

以上説明した第４実施形態によれば、圧入部２９４ｄを備え、第１放電面２９５ｄから圧入部２９４ｄまでの部分は一部材で形成されているので、中心電極チップ２９ｄの剥離や脱落を抑制するとともに、点火プラグの熱引き性能を向上できる。

Ｆ．変形例
（１）上記第１実施形態では、孔部３４は、接地電極本体３１を軸線ＡＸに貫通している（図２）。これに代えて、孔部３４は、接地電極本体３１を貫通せず、後端側（後端面３１１Ｂ側）にのみ開口していても良い。この場合には、接地電極チップ３９は、例えば、後端側から先端側に向かって孔部３４に圧入されてもよい。同様に、第２実施形態においても孔部３４ｂは、接地電極本体３１ｂを貫通していなくても良い。第３実施形態においても孔部３４ｃは、取付ネジ部５２ｃを貫通していなくても良い。

（２）上記各実施形態において、接地電極チップ３９、３９ｂ、３９ｃや、中心電極チップ２９ｄの形状は、一例であり、他の形状や寸法であっても良い。例えば、（Ｄ／Ｌ）≦１．３３を満たしていない形状や寸法であっても良い。また、接地電極チップは、円柱形状に限らず、例えば、四角柱形状などの他の形状であっても良い。

また、点火プラグは、軸線ＡＸと垂直な方向に延びる円柱形状の接地電極チップと、円柱形状の中心電極チップの側面と、の間に、放電のための間隙を形成するタイプのプラグであっても良い。この場合には、例えば、軸線ＡＸと平行な方向に延びる接地電極本体の先端近傍に、軸線ＡＸと垂直な方向に貫通する孔部が形成され、該孔部に軸線ＡＸと垂直な方向に延びる円柱形状の接地電極チップが圧入されていても良い。

（３）上記各実施形態において、接地電極チップ３９、３９ｂ、３９ｃや、中心電極チップ２９ｄの構成を中心に説明してきたが、他の要素、例えば、中心電極２０、端子電極４０、接地電極３０などの材質や寸法などは、様々に変更可能である。例えば、第１〜第３実施形態では、中心電極は、貴金属製のチップを備えない構成であっても良い。第４実施形態では、接地電極は、貴金属製のチップを備えない構成であっても良い。また、主体金具５０、５０ｂの構成についても、その構成、材質について、公知な様々な構成を採用可能である。例えば、主体金具５０の材質は、亜鉛やニッケルなどでめっきされた低炭素鋼でも良いし、これらのめっきがなされていない低炭素鋼でも良い。

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、その趣旨並びに特許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。

５…ガスケット、６…線パッキン、７…サンプル、８…板パッキン、９…タルク、１０、１０ｃ…絶縁体、１０ｃ…絶縁体、１２…軸孔、１２Ｌ…大内径部、１２Ｓ…小内径部、１３…脚長部、１３ｃ…脚長部、１５…縮外径部、１６…縮内径部、１７…先端側胴部、１８…後端側胴部、１９…鍔部、２０、２０ｃ、２０ｄ…中心電極、２１、２１ｄ…中心電極本体、２３…頭部、２４…鍔部、２５、２４ｄ、２５ｄ…脚部、２９、２９ｃ、２９ｄ…中心電極チップ、３０…接地電極、３１、３１ｂ…接地電極本体、３４、３４ｂ、３４ｃ…孔部、３９、３９ｂ、３９ｃ…接地電極チップ、４０…端子電極、４１…キャップ装着部、４２…鍔部、４３…脚部、５０、５０ｃ…主体金具、５１…工具係合部、５２、５２ｃ…取付ネジ部、５３…加締部、５４…座部、５６…段部、５８…圧縮変形部、５９…貫通孔、６０…シール部材、７０…抵抗体、８０…シール部材、１００…点火プラグ、２５１ｄ…孔部、２５２ｄ…底部、２９１ｄ…大外径部、２９３ｄ…小外径部、２９４ｄ…圧入部、２９５、２９５ｃ、２９５ｄ…第１放電面、２９６ｄ…反対面、３１１、３１１ｂ…自由端部、３１２…接続端部、３４１…等内径部、３４１ｃ…小内径部、３４２…拡内径部、３４２ｃ…大内径部、３９１、３９１ｂ、３９１ｃ…小外径部、３９２、３９２ｂ、３９２ｃ…拡外径部、３９３、３９３ｂ、３９３ｃ…大外径部、３９４、３９４ｂ、３９４ｃ…圧入部、３９５、３９５ｂ、３９５ｃ…第２放電面、３９６、３９６ｂ、３９６ｃ…反対面、３９７ｂ…溶接対象部、１０００度…摂氏、Ｌ…圧入長、Ｄ…圧入径、Ｄ１…外径、ＦＤ…先端方向、ＢＤ…後端方向、ＷＰ…溶接部、ＡＸ…軸線

Claims (5)

1. 中心電極と、
   前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備える点火プラグであって、
   前記接地電極は、自身を貫通する孔部を有するチップ保持部と、前記間隙を形成する放電面を有し、少なくとも一部が前記チップ保持部の前記孔部に配置された電極チップと、を備え、
   前記電極チップのうちの前記孔部に配置された部分は、少なくとも前記放電面側の端部において全周に亘って前記チップ保持部と直接接触する圧入部を備え、
   前記電極チップのうち、前記放電面から前記圧入部までの部分は、一部材で形成され、
   前記電極チップの表面のうち、前記圧入部の前記放電面側の端部の表面と連続する部分の全部が、露出している、点火プラグ。
2. 請求項１に記載の点火プラグであって、
   前記電極チップのうち、前記圧入部よりも前記放電面側の部分における前記放電面と平行な方向の長さは、前記圧入部における前記放電面と平行な方向の長さよりも小さい、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、
   前記電極チップにおける前記放電面とは反対側の面を反対面と呼ぶとき、
   前記チップ保持部と、前記電極チップのうちの前記圧入部よりも前記反対面側の部分と、を接合する溶接部をさらに備える、点火プラグ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
   前記圧入部における前記電極チップの厚み方向の長さをＬとし、前記圧入部における前記厚み方向と垂直な方向の長さをＤとするとき、
   （Ｄ／Ｌ）≦１．３３を満たすことを特徴とする、点火プラグ。
5. 請求項４に記載の点火プラグであって、
   （Ｄ／Ｌ）≦１を満たすことを特徴とする、点火プラグ。

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