KR20150038137A

KR20150038137A - 스파크 플러그

Info

Publication number: KR20150038137A
Application number: KR1020157004251A
Authority: KR
Inventors: 겐지 오제키; 도모아키 가토; 나오유키 무코야마
Original assignee: 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2015-04-08
Also published as: EP2876753A1; CN104471805B; WO2014013654A1; EP2876753A4; JP5721859B2; JPWO2014013654A1; EP2876753B1; CN104471805A; US9306375B2; US20150188293A1; KR101722345B1

Abstract

(과제) 금속 쉘과 절연체 사이의 기밀성을 매우 적합하게 확보한다.
(해결수단) 스파크 플러그는 중심전극, 절연체, 금속 쉘, 절연체와 금속 쉘의 사이를 밀봉하는 밀봉 부재를 구비한다. 절연체는 제 1 부위와, 제 1 부위보다도 축선 방향의 선단측에 위치하고, 제 1 부위보다도 외경이 작은 제 2 부위와, 선단측으로 향하여 외경이 축소되며, 제 1 부위와 제 2 부위를 연결하는 절연체 제 1 직경축소부를 구비하고, 금속 쉘은 직경 방향 내측으로 돌출된 돌출부를 구비하며, 돌출부에는 선단측으로 향하여 내경이 축소되는 금속 쉘측 직경축소부가 형성되고, 밀봉 부재는 절연체 제 1 직경축소부와 금속 쉘측 직경축소부의 사이에 있어서, 제 1 부위의 외경면을 가상적으로 선단측으로 연장한 연장선을 적어도 포함하는 위치에 배치된다. 축선을 포함하는 단면에 있어서, 축선과 직교하는 직선과 절연체 제 1 직경축소부의 외형선이 이루는 각도(θ22)와, 당해 직선과 금속 쉘측 직경축소부의 외형선이 이루는 각도(θ21)가 θ21＞θ22를 만족한다.

Description

스파크 플러그{SPARK PLUG}

본 발명은 내연기관용의 스파크 플러그에 관한 것이다.

내연기관에 이용되는 스파크 플러그에는, 내연기관의 설계 자유도의 향상 등을 목적으로 하여 소형화ㆍ소경화가 요구되고 있다. 구체적으로는, 스파크 플러그를 소경화함으로써, 스파크 플러그가 장착되는 장착 구멍을 소경화할 수 있으므로, 흡기 포트와 배기 포트의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 스파크 플러그를 소형화ㆍ소경화하면, 절연체의 직경도 작아져 절연체의 기계적 강도가 저하된다. 절연체의 기계적 강도의 저하는, 스파크 플러그의 성능에 영향을 줄 우려가 있다.

예를 들면, 하기 특허문헌 1에서는, 절연체의 외경이 축소된 직경축소부(단차부)와, 금속 쉘의 내경이 축소된 직경축소부(단차부)의 사이에, 금속 쉘의 경도 이상의 경도를 가지는 패킹을 배치한 스파크 플러그를 개시하고 있다. 상기 스파크 플러그에서는, 제조공정에 있어서, 클림핑에 의해서 스파크 플러그의 조립을 실시했을 때에, 패킹의 일부분이 금속 쉘의 직경축소부에 박힌 상태가 됨으로써, 절연체와 금속 쉘의 사이가 밀봉된다.

특허문헌 1: 일본국 특개2008-84841호 공보 특허문헌 2: 일본국 특개2010-192184호 공보 특허문헌 3: 일본국 특개2007-258142호 공보 특허문헌 4: 일본국 특개2009-176525호 공보 특허문헌 5: 일본국 특허 제3502936호 공보 특허문헌 6: 일본국 특허 제4548818호 공보 특허문헌 7: 일본국 특허 제4268771호 공보 특허문헌 8: 일본국 특허 제4267855호 공보 특허문헌 9: 일본국 특개2006-66385호 공보

특허문헌 1의 스파크 플러그에서는, 금속 쉘의 직경축소부의 변형이 부족하면, 절연체와 금속 쉘 사이의 밀봉성능을 충분하게 확보할 수 없을 우려가 있다. 한편, 금속 쉘의 직경축소부가 과잉으로 변형하면, 변형한 금속 쉘의 직경축소부에 의해서, 패킹의 내경측 부위가 절연체에 꽉 눌리게 된다. 그 결과, 소형화ㆍ소경화에 의해서 기계적 강도가 저하된 절연체가 손상될 우려가 있다. 또한, 금속 쉘에 있어서의 패킹과 접촉하는 부분이 의도하지 않게 변형된 경우에는, 내연기관의 진동(즉, 스파크 플러그의 진동)을 받은 결과, 밀봉성능이 저하되는 경우가 있었다. 또한, 금속 쉘의 직경축소부가 과잉으로 변형하여 직경축소부의 일부분이 움푹 들어가면, 금속 쉘과 절연체의 상대 위치가 바뀌고, 그 결과, 절연체 돌출치수가 변할 우려가 있다. 절연체 돌출치수란, 금속 쉘의 선단면에 대해서, 절연체의 선단면이 스파크 플러그의 선단측으로 돌출되는 거리이다. 절연체 돌출치수가 변하면, 열가(熱價)의 특성이 변화되므로, 일정한 성능을 가지는 스파크 플러그를 다수 제조하는데 있어서 바람직하지 않다.

상기 문제는, 특허문헌 1의 스파크 플러그에 한정되지 않고, 절연체의 직경축소부와 금속 쉘의 직경축소부의 사이에 밀봉 부재를 배치하는 여러 종류의 스파크 플러그에 공통되는 것이다.

본 발명은 상기 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현하는 것이 가능하다.

[적용예 1]

축선 방향으로 연장되는 봉 형상의 중심전극과,

상기 축선 방향으로 연장되는 축 구멍을 가지며, 상기 중심전극을 상기 축선 방향 선단측으로 노출시킨 상태에서, 상기 축 구멍의 내부에서 상기 중심전극을 유지하는 절연체와,

상기 절연체의 일부분을 둘레 방향으로 둘러싸서 유지하는 금속 쉘과,

상기 절연체와 상기 금속 쉘의 사이를 밀봉하는 환 형상의 밀봉 부재를 구비하고,

상기 절연체는 제 1 부위와, 상기 제 1 부위보다도 상기 축선 방향 선단측에 위치하며, 상기 제 1 부위보다도 외경이 작은 제 2 부위와, 상기 축선 방향 선단측으로 향하여 외경이 축소되고, 상기 제 1 부위와 상기 제 2 부위를 연결하는 절연체측 직경축소부를 구비하며,

상기 금속 쉘은 직경 방향 내측으로 돌출된 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부에는 상기 축선 방향 선단측으로 향하여 내경이 축소되는 금속 쉘측 직경축소부가 형성되며,

상기 밀봉 부재는 상기 절연체측 직경축소부와 상기 금속 쉘측 직경축소부의 사이에 있어서, 상기 제 1 부위의 외경면을 가상적으로 상기 선단측으로 연장된 연장선을 적어도 포함하는 위치에 배치된 스파크 플러그로서,

상기 축선을 포함하는 단면에 있어서,

상기 축선과 직교하는 직선과 상기 절연체측 직경축소부의 외형선이 이루는 각 중 예각의 각도를 θ22로 하고, 상기 축선과 직교하는 직선과 상기 금속 쉘측 직경축소부의 외형선이 이루는 각 중 예각의 각도를 θ21로 했을 때,

θ21＞θ22의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.

상기 스파크 플러그에 따르면, 금속 쉘측 직경축소부가 밀봉 부재로부터 받는 하중은, 내주측과 비교하여 외주측에서 커진다. 즉, 금속 쉘측 직경축소부의 외주측에 편하중이 가해져 외주측의 면압이 부분적으로 커진다. 따라서, 절연체와 금속 쉘 사이의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 금속 쉘측 직경축소부의 내주 측에 가해지는 면압이 상대적으로 저감되기 때문에, 돌출부가 밀봉 부재로부터 하중을 받아서 절연체측으로 돌출되도록 변형하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 변형한 돌출부에 의해서, 밀봉 부재의 내경측의 부위가 절연체에 꽉 눌려서 절연체가 손상되는 것을 억제할 수 있다.

[적용예 2]

적용예 1에 기재된 스파크 플러그에 있어서, 상기 θ22는 θ22≥30°의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.

상기 스파크 플러그에 따르면, 금속 쉘측 직경축소부가 받는, 축선 방향과 교차하는 방향의 하중의 크기를 어느 정도 크게 할 수 있다. 따라서, 축선 방향과 교차하는 방향의 진동을 받는 경우에도, 금속 쉘측 직경축소부와 밀봉 부재의 상대위치관계가 어긋나기 어려우므로, 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

[적용예 3]

적용예 1 또는 적용예 2에 기재된 스파크 플러그에 있어서, 상기 θ22 및 상기 θ21은 θ21-θ22≤7°의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.

상기 스파크 플러그에 따르면, 금속 쉘측 직경축소부의 외주측에 가해지는 편하중을 적당한 범위로 설정할 수 있다. 따라서, 편하중이 너무 커져서 금속 쉘측 직경축소부가 선단측으로 움푹 들어가 절연체 돌출치수가 변하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 절연체 돌출치수의 편차를 억제하고, 그 결과, 스파크 플러그의 열특성의 편차를 억제할 수 있다.

[적용예 4]

적용예 1 내지 적용예 3 중 어느 하나에 기재된 스파크 플러그에 있어서, 상기 밀봉 부재는 상기 절연체측 직경축소부와 상기 금속 쉘측 직경축소부 사이의 적어도 일부로부터, 상기 제 1 부위와, 상기 금속 쉘 중의 상기 금속 쉘측 직경축소부보다도 상기 축선 방향 후단측의 부위의 사이에까지 걸쳐서 배치되고, 상기 제 1 부위와 상기 금속 쉘의 상기 축선 방향 후단측의 부위에 접촉하고 있는 부분의 상기 밀봉 부재의 길이는 상기 축선 방향에 대해서, 0.10㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.

상기 스파크 플러그에 따르면, 스파크 플러그의 내연기관으로의 과잉된 체결 등에 의해서, 돌출부가 축선 방향 선단측으로 연장됨으로써 금속 쉘측 직경축소부와 밀봉 부재의 사이에 틈새가 발생하여 밀봉성능이 저하되는 경우라도, 제 1 부위와 금속 쉘 중의 금속 쉘측 직경축소부보다도 축선 방향 후단측의 부위에 접촉하고 있는 부분에 의해서, 밀봉성능을 매우 적합하게 확보할 수 있다.

[적용예 5]

적용예 1 내지 적용예 4 중 어느 하나에 기재된 스파크 플러그에 있어서, 상기 돌출부는 일정한 직경으로 형성되어 내경이 가장 작은 정상부를 가지고, 상기 금속 쉘측 직경축소부는 상기 정상부와 연결하는 중간부를 구비하며, 상기 정상부의 내경을 φ1로 하고, 상기 중간부 중의 상기 축선 방향 후단측의 단점(端点)의 내경을 φ2로 했을 때, φ2/φ1≥1.01의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.

상기 스파크 플러그에 따르면, 금속 쉘측 직경축소부와 밀봉 부재의 접촉 면적이 유의하게 저감된다. 그 결과, 밀봉 부재로부터 금속 쉘측 직경축소부에 가해지는 면압이 증대하여 절연체와 금속 쉘 사이의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

[적용예 6]

적용예 5에 기재된 스파크 플러그에 있어서, 상기 제 1 부위의 외경을 φ3으로 했을 때, φ2/φ3≤0.95의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.

상기 스파크 플러그에 따르면, 금속 쉘측 직경축소부와 밀봉 부재의 접촉 면적이 과잉으로 저감되는 일이 없다. 그 결과, 금속 쉘측 직경축소부에 가해지는 면압이 과잉으로 증대하여 금속 쉘측 직경축소부가 선단측으로 크게 움푹 들어가 절연체 돌출치수가 변하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 절연체 돌출치수의 편차를 억제하고, 그 결과, 스파크 플러그의 열특성의 편차를 억제할 수 있다.

[적용예 7]

적용예 5 또는 적용예 6에 기재된 스파크 플러그에 있어서, 상기 중간부는 일정한 내경을 가지는 제 1 중간부와, 상기 제 1 중간부와 상기 정상부를 연결하는 제 2 중간부를 구비한 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.

상기 스파크 플러그에 따르면, 제 2 중간부보다도 밀봉 부재에 가까운 위치에 형성되는 제 1 중간부는, 일정한 내경으로 형성되어 있으므로, 중간부가 전체에 걸쳐서 직경이 축소되는 구성과 비교하여, 밀봉 부재 부근에 있어서, 중간부와 절연체 사이의 거리가 커진다. 따라서, 변형한 돌출부에 의해서, 밀봉 부재의 내경측의 부위가 절연체에 꽉 눌려 절연체가 손상되는 것을 한층 더 억제할 수 있다.

본 발명은, 이하의 적용예로서 실현하는 것도 가능하다.

[적용예 8]

적용예 1에 기재된 스파크 플러그로서,

상기 금속 쉘은 자신의 외면에 형성된, 호칭 직경이 m10인 나사부를 포함하고,

상기 금속 쉘측 직경축소부와 상기 밀봉 부재가 접촉하는 부분의 면적은 12.3㎟ 이하이며,

상기 제 1 각도가 27도 이상 50도 이하인, 스파크 플러그.

[적용예 9]

적용예 8에 기재된 스파크 플러그로서,

상기 절연체는 상기 절연체 제 1 직경축소부보다도 상기 축선 방향의 후단측에 위치하고, 상기 선단측에서 상기 후단측으로 향하여 외경이 작아지는 절연체 제 2 직경축소부를 포함하며,

상기 금속 쉘은 상기 금속 쉘의 후단을 형성하고, 상기 절연체의 상기 절연체 제 2 직경축소부보다도 상기 후단측에 위치하며, 직경 방향의 내측으로 향하여 굴곡되어 있는 클림핑부를 포함하고,

상기 클림핑부와 상기 절연체의 상기 절연체 제 2 직경축소부 사이의, 상기 금속 쉘의 내주면과 상기 절연체의 외주면에 의해서 둘러싸인 공간인 충전부분에 충전된 완충재를 포함하며,

상기 충전부분의 체적은 119㎣ 이상 151㎣ 이하이고,

상기 충전부분의 상기 축선과 평행한 길이는 3㎜ 이상이며,

상기 충전부분의 상기 직경 방향의 폭은 0.66㎜ 이상인, 스파크 플러그.

[적용예 10]

적용예 8 또는 9에 기재된 스파크 플러그로서,

상기 충전부분의 상기 축선과 평행한 길이 H1과,

상기 충전부분의 후단과, 상기 절연체의 상기 절연체 제 1 직경축소부의 후단을 상기 축선과 평행으로 상기 금속 쉘의 상기 금속 쉘측 직경축소부의 내주면 위에 투영한 경우의 투영 위치사이의 상기 축선과 평행한 길이 H2는,

0.13≤H1/H2≤0.18의 관계를 만족하고,

상기 금속 쉘은 상기 클림핑부보다도 상기 선단측에 형성되며, 내주면이 움푹 들어간 홈부를 포함하고,

상기 절연체 제 2 직경축소부의 선단은, 상기 홈부의 후단보다도, 상기 후단측에 배치되어 있는, 스파크 플러그.

[적용예 11]

축선을 따른 관통 구멍을 가지며, 후단측에서 선단측으로 향하여 외경이 작아지는 제 1 축 외경부를 포함하는 절연 애자와, 상기 절연 애자가 삽입되는 상기 축선을 따른 관통 구멍을 가지며, 후단측에서 선단측으로 향하여 내경이 작아지는 축 내경부를 포함하고, 상기 절연 애자의 외주에 고정되는 금속 쉘과, 상기 절연 애자의 상기 제 1 축 외경부와 상기 금속 쉘의 상기 축 내경부의 사이에 끼워지는 패킹을 구비하는 스파크 플러그로서, 상기 금속 쉘은 자신의 외면에 형성된 호칭 직경이 m10인 나사부를 포함하고, 상기 축 내경부와 상기 패킹이 접촉하는 부분의 면적은 12.3㎟ 이하이며, 상기 축 내경부와 상기 축선과 수직인 평면이 이루는 각도 중의 예각인 제 1 각도가 27도 이상 50도 이하이고, 상기 제 1 각도는 상기 절연 애자의 상기 제 1 축 외경부와 상기 축선과 수직인 평면이 이루는 각도 중의 예각인 제 2 각도보다도, 큰, 스파크 플러그.

상기 구성에 따르면, 금속 쉘의 축 내경부의 변형을 억제하여 스파크 플러그 내부의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

[적용예 12]

적용예 11에 기재된 스파크 플러그로서, 상기 절연 애자는 상기 제 1 축 외경부보다도 후단측에 위치하고, 선단측에서 후단측으로 향하여 외경이 작아지는 제 2 축 외경부를 포함하며, 상기 금속 쉘은 상기 금속 쉘의 후단을 형성하고, 상기 절연 애자의 상기 제 2 축 외경부보다도 후단측에 위치하며, 직경 방향의 내측으로 향하여 굴곡되어 있는 클림핑부를 포함하고, 상기 클림핑부와 상기 절연 애자의 상기 제 2 축 외경부 사이의, 상기 금속 쉘의 내주면과 상기 절연 애자의 외주면에 의해서 둘러싸인 공간에 충전된 완충재를 포함하며, 상기 완충재가 충전되는 충전부분의 체적은 119㎣ 이상 151㎣ 이하이고, 상기 충전부분의 상기 축선과 평행한 길이는 3㎜ 이상이며, 상기 충전부분의 상기 직경 방향의 폭은 0.66㎜ 이상인, 스파크 플러그.

상기 구성에 따르면, 절연 애자의 제 1 축 외경부와 금속 쉘(축 내경부) 사이의 밀봉성능과, 절연 애자의 제 2 축 외경부와 금속 쉘 사이의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

[적용예 13]

적용예 11 또는 12에 기재된 스파크 플러그로서, 상기 절연 애자는 상기 제 1 축 외경부보다도 후단측에 위치하고, 선단측에서 후단측으로 향하여 외경이 작아지는 제 2 축 외경부를 포함하며, 상기 금속 쉘은 상기 금속 쉘의 후단을 형성하고, 상기 절연 애자의 상기 제 2 축 외경부보다도 후단측에 위치하며, 직경 방향의 내측으로 향하여 굴곡되어 있는 클림핑부를 포함하고, 상기 클림핑부와 상기 절연 애자의 상기 제 2 축 외경부 사이의, 상기 금속 쉘의 내주면과 상기 절연 애자의 외주면에 의해서 둘러싸인 공간에 충전된 완충재를 포함하며, 상기 완충재가 충전되는 충전부분의 상기 축선과 평행한 길이 H1과, 상기 충전부분의 후단과, 상기 절연 애자의 상기 제 1 축 외경부의 후단을 상기 축선과 평행하게 상기 금속 쉘의 상기 축 내경부의 내주면 위에 투영한 경우의 투영 위치사이의 상기 축선과 평행한 길이 H2는, 0.13≤H1/H2≤0.18의 관계를 만족하고, 상기 금속 쉘은 상기 클림핑부 보다도 선단측에 형성되며, 내주면이 움푹 들어간 홈부를 포함하고, 상기 제 2 축 외경부의 선단은 상기 홈부의 후단보다도 후단측에 배치되어 있는, 스파크 플러그.

또한, 본 발명은 여러 가지의 형태로 실현하는 것이 가능하고, 예를 들면, 스파크 플러그, 스파크 플러그를 포함하는 내연기관 등의 형태로 실현할 수 있다.

도 1은 스파크 플러그(100)의 단면도이다.
도 2는 선단측 패킹(8)의 근방의 구성의 설명도이다.
도 3은 클림핑부(53)의 근방의 구성의 개략도이다.
도 4는 제 1 패킹 기밀평가시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 변형평가시험의 결과를 나타내는 개략도이다.
도 6은 제 2 패킹 기밀평가시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 전체 기밀평가시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 선단측 패킹(8)의 근방의 구성의 설명도이다.
도 9는 제 2 실시형태로서의 스파크 플러그(1100)의 개략 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 10은 스파크 플러그(1100) 중의 패킹(1008)의 주변부의 확대 단면도이다.
도 11은 비교예로서의 스파크 플러그(1100a) 중의 패킹(1008a)의 주변부의 확대 단면도이다.
도 12a는 직경축소부(1062)가 패킹(1008)으로부터 받는 하중의 방향을 나타내는 설명도이다.
도 12b는 직경축소부(1062)가 패킹(1008)으로부터 받는 하중의 방향을 나타내는 설명도이다.
도 13a는 변형시험에 있어서의, 돌출부(1060)의 변형의 유무의 판정수법을 나타내는 설명도이다.
도 13b는 변형시험에 있어서의, 돌출부(1060)의 변형의 유무의 판정수법을 나타내는 설명도이다.
도 13c는 변형시험에 있어서의, 돌출부(1060)의 변형의 유무의 판정수법을 나타내는 설명도이다.
도 14a는 제 2 기밀성 시험에 있어서의 패킹(1008)의 형태를 나타내는 설명도이다.
도 14b는 제 2 기밀성 시험에 있어서의 패킹(1008)의 형태를 나타내는 설명도이다.
도 14c는 제 2 기밀성 시험에 있어서의 패킹(1008)의 형태를 나타내는 설명도이다.
도 15는 제 3 실시형태로서의 스파크 플러그(1200) 중의 패킹(1208)의 주변부의 확대 단면도이다.
도 16은 제 4 실시형태로서의 스파크 플러그(1300) 중의 패킹(1308)의 주변부의 확대 단면도이다.
도 17은 비교예로서의 스파크 플러그(1300a) 중의 패킹(1308a)의 주변부의 확대 단면도이다.
도 18은 변형예로서의 스파크 플러그(1400) 중의 패킹(1408)의 주변부의 확대 단면도이다.
도 19는 금속 쉘(50)의 축 내경부(56)와, 중심축(CO)과 수직인 가상 평면 (HP1)이 이루는 제 1 각도(θ1)의 결정방법을 나타내는 도면.
도 20은 절연 애자(10)의 절연체 제 1 직경축소부(15)와 중심축(CO)과 수직인 가상 평면(HP2)이 이루는 제 2 각도(θ2)의 결정방법을 나타내는 도면.

A. 제 1 실시형태:

A-1. 스파크 플러그의 구성:

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 스파크 플러그(100)의 단면도이다. 도 1중의 일점파선은 스파크 플러그(100)의 중심축(CO)을 나타내고 있다. 이하, 중심축(CO)을 축선(CO)이라고도 부른다. 또한, 중심축(CO)과 평행한 방향(도 1의 상하 방향)을 축 방향이라 부른다. 또한, 축 방향 중의 도 1에 있어서의 하측 방향을 제 1 방향(Dr1)이라 부르고, 제 1 방향(Dr1)과 반대의 방향을 제 2 방향(Dr2)이라 부른다. 제 1 방향(Dr1)은 연소실의 밖에 배치되는 부분에서 연소실 내로 삽입되는 부분으로 향하는 방향이다. 또한, 스파크 플러그(100)의 제 1 방향(Dr1)측을 「선단측」이라고도 부르고, 스파크 플러그 (100)의 제 2 방향(Dr2)측을 「후단측」이라고도 부른다. 또한, 여러 가지 부재의 제 1 방향(Dr1)측의 단을 「선단」이라 부르고, 제 2 방향(Dr2)측의 단을 「후단」이라고도 부른다. 스파크 플러그(100)는 절연 애자(10)와, 중심전극(20)과, 접지전극(30)과, 금속단자(40)와, 금속 쉘(50)과, 도전성 실(60)과, 저항체(70)와, 도전성 실(80)과, 선단측 패킹(8)과, 완충재의 일례로서의 탈크(9)와, 제 1 후단측 패킹(6)과, 제 2 후단측 패킹(7)을 구비한다.

절연 애자(10)는 알루미나를 소성하여 형성되어 있다(다른 절연재료도 채용 가능하다). 절연 애자(10)는, 중심축(CO)을 따라서 연장되어 절연 애자(10)를 관통하는 관통 구멍(12, 축 구멍)을 가지는 대략 원통 형상의 부재이다. 절연 애자(10)는 선단측에서 후단측으로 향하여 순번으로 나열하는 다리부(13)와, 절연체 제 1 직경축소부(15)와, 선단측 몸통부(17)와, 플랜지부(19)와, 절연체 제 2 직경축소부 (11)와, 후단측 몸통부(18)를 구비하고 있다. 플랜지부(19)는 절연 애자(10)에 있어서의 축 방향의 대략 중앙에 위치하는 부분이다. 플랜지부(19)의 선단측에는 선단측 몸통부(17)가 설치되어 있다. 선단측 몸통부(17)의 외경은 플랜지부(19)의 외경보다도 작다. 선단측 몸통부(17)의 도중에는 축 내경부(16)가 형성되어 있다. 축 내경부(16)의 내경은 후단측에서 선단측으로 향하여 작게 되어 있다. 선단측 몸통부(17)의 선단측에는 절연체 제 1 직경축소부(15)가 설치되어 있다. 절연체 제 1 직경축소부(15)의 외경은 후단측에서 선단측으로 향하여 축 방향의 위치의 변화에 대해서 직선적으로 작아진다. 즉, 중심축(CO)을 포함하는 평단면에서는, 절연체 제 1 직경축소부(15)의 외주면(15o)은 직선을 형성한다. 절연체 제 1 직경축소부(15)의 선단측에는 다리부(13)가 설치되어 있다. 스파크 플러그(100)가 내연기관(도시생략)에 장착된 상태에서는, 다리부(13)는 연소실로 노출된다. 절연체 제 1 직경축소부(15)보다도 후단측에는[구체적으로는, 플랜지부(19)의 후단측에는] 절연체 제 2 직경축소부(11)가 설치되어 있다. 절연체 제 2 직경축소부(11)의 외경은 플랜지부(19)로부터 멀수록 외경의 변화가 작아지도록, 축 방향의 위치의 변화에 대해서 곡선을 그리도록, 선단측에서 후단측으로 향하여 작아진다. 즉, 중심축(CO)을 포함하는 평단면에서는, 절연체 제 2 직경축소부(11)의 외주면은 곡선을 형성한다. 절연체 제 2 직경축소부(11)의 후단측에는 후단측 몸통부(18)가 설치되어 있다. 후단측 몸통부(18)의 외경은 플랜지부(19)보다도 작다.

절연 애자(10)의 관통 구멍(12)의 선단측에는 중심전극(20)이 삽입되어 있다. 중심전극(20)은 중심축(CO)을 따라서 연장되는 봉 형상의 부재이다. 중심전극 (20)은 전극 모재(21)와, 전극 모재(21)의 내부에 매설된 코어재(22)를 포함하는 구조를 가진다. 전극 모재(21)는 예를 들면, 니켈을 포함하는 합금을 이용하여 형성되어 있다. 코어재(22)는 예를 들면, 구리를 포함하는 합금으로 형성되어 있다. 중심전극(20)의 후단측의 일부는 절연 애자(10)의 관통 구멍(12) 내에 배치되고, 중심전극(20)의 선단측의 일부는 절연 애자(10)의 선단측으로 노출되어 있다.

또한, 중심전극(20)은 직경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부(24)를 가지고 있다. 플랜지부(24)는 절연 애자(10)의 축 내경부(16)에 접촉하여 절연 애자(10)에 대한 중심전극(20)의 축 방향의 위치를 규정한다. 중심전극(20)의 선단 부분에는 전극 팁(28)이, 예를 들면, 레이저 용접에 의해서 접합되어 있다. 전극 팁(28)은 고융점의 귀금속(예를 들면, 이리듐)을 포함하는 합금을 이용하여 형성되어 있다.

절연 애자(10)의 관통 구멍(12)의 후단측에는 금속단자(40)가 삽입되어 있다. 금속단자(40)는 중심축(CO)을 따라서 연장되는 봉 형상의 부재이다. 금속단자 (40)는 저탄소강을 이용하여 형성되어 있다(단, 다른 도전성의 금속 재료도 채용 가능하다). 금속단자(40)는 축 방향의 소정 위치에 형성된 플랜지부(42)와, 플랜지부(42)보다 후단측의 부분을 형성하는 캡 장착부(41)와, 플랜지부(42)보다 선단측의 부분을 형성하는 다리부(43)를 구비하고 있다. 캡 장착부(41)는 절연 애자(10)의 후단측으로 노출되어 있다. 다리부(43)는 절연 애자(10)의 관통 구멍(12)에 삽입(압입)되어 있다.

절연 애자(10)의 관통 구멍(12) 내에 있어서, 금속단자(40)와 중심전극(20)의 사이에는 저항체(70)가 배치되어 있다. 저항체(70)는 스파크발생시의 전파 노이즈를 저감한다. 저항체(70)는 예를 들면, B₂O₃-SiO₂계 등의 유리입자와, TiO₂ 등의 세라믹입자와, 탄소입자나 금속 등의 도전성 재료를 포함하는 조성물로 형성되어 있다.

관통 구멍(12) 내에 있어서, 저항체(70)와 중심전극(20) 사이의 틈새는, 도전성 실(60)에 의해서 매립되어 있다. 저항체(70)와 금속단자(40) 사이의 틈새는, 도전성 실(80)에 의해서 매립되어 있다. 이 결과, 중심전극(20)과 금속단자(40)는, 저항체(70)와 도전성 실(60, 80)을 통하여 전기적으로 접속된다. 도전성 실은, 예를 들면, 상기의 각종 유리입자와 금속 입자(Cu, Fe 등)를 이용하여 형성된다.

금속 쉘(50)은 내연기관의 엔진 헤드(도시생략)에 스파크 플러그(100)를 고정하기 위한 원통 형상의 금속부재이다. 금속 쉘(50)은 저탄소강재를 이용하여 형성되어 있다(다른 도전성의 금속 재료도 채용 가능하다). 금속 쉘(50)에는 중심축 (CO)을 따라서 관통하는 관통 구멍(59)이 형성되어 있다. 금속 쉘(50)의 관통 구멍 (59)에는 절연 애자(10)가 삽입되고, 금속 쉘(50)은 절연 애자(10)의 외주에 고정되어 있다. 금속 쉘(50)은 절연 애자(10)의 후단측 몸통부(18)의 도중에서 다리부 (13)의 도중까지의 부분을 덮고 있다. 절연 애자(10)의 선단은 금속 쉘(50)의 선단으로부터 노출되고, 절연 애자(10)의 후단은 금속 쉘(50)의 후단으로부터 노출되어 있다.

금속 쉘(50)은 선단측에서 후단측으로 향하여 순번으로 나열하는, 몸통부 (55)와, 밀봉부(54)와, 변형부(58)와, 공구 걸어맞춤부(51)와, 클림핑부(53)를 구비하고 있다. 밀봉부(54)의 형상은 대략 원기둥 형상이다. 밀봉부(54)의 선단측에는 몸통부(55)가 설치되어 있다. 몸통부(55)의 외경은 밀봉부(54)의 외경보다도 작다. 몸통부(55)의 외주면에는 내연기관의 장착 구멍에 나사 결합하기 위한 나사부 (52)가 형성되어 있다. 나사부(52)의 호칭 직경은 10㎜이다(이른바 m10). 밀봉부 (54)와 나사부(52)의 사이에는 금속판을 접어 구부려 형성된 환 형상의 개스킷(5)이 끼워 넣어져 있다. 개스킷(5)은 스파크 플러그(100)와 내연기관(엔진 헤드)의 틈새를 밀봉한다.

금속 쉘(50)의 몸통부(55)는 축 내경부(56)를 가지고 있다. 축 내경부(56)는 절연 애자(10)의 플랜지부(19)보다도 선단측에 배치되어 있다. 축 내경부(56)의 내경은 후단측에서 선단측으로 향하여 축 방향의 위치의 변화에 대해서 직선적으로 작아진다. 즉, 중심축(CO)을 포함하는 평단면에서는 축 내경부(56)의 내주면(56i)은 직선을 형성한다. 금속 쉘(50)의 축 내경부(56)와 절연 애자(10)의 절연체 제 1 직경축소부(15)의 사이에는 선단측 패킹(8)이 끼워져 있다. 선단측 패킹(8)은 철제의 판을 O링 형상으로 펀칭하여 형성되어 있다[다른 재료(예를 들면, 구리 등의 금속)도 채용 가능하다].

밀봉부(54)의 후단측에는 밀봉부(54)보다도 두께가 얇은 변형부(58)가 설치되어 있다. 변형부(58)는 직경 방향의 외측[중심축(CO)으로부터 멀어지는 방향]으로 향하여 중앙부가 돌출되도록 변형되어 있다. 변형부(58)의 후단측에는 공구 걸어맞춤부(51)가 설치되어 있다. 공구 걸어맞춤부(51)의 형상은 스파크 플러그 렌치가 걸어맞추는 형상(예를 들면, 육각 기둥)이다. 공구 걸어맞춤부(51)의 후단측에는 공구 걸어맞춤부(51)보다도 두께가 얇은 클림핑부(53)가 설치되어 있다. 클림핑부(53)는 절연 애자(10)의 절연체 제 2 직경축소부(11)보다도 후단측에 배치되어 금속 쉘(50)의 후단을 형성한다. 클림핑부(53)는 직경 방향의 내측으로 향하여 굴곡되어 있다.

금속 쉘(50)의 공구 걸어맞춤부(51)에서 클림핑부(53)까지 부분의 내주면과, 절연 애자(10)의 절연체 제 2 직경축소부(11)에서 후단측 몸통부(18) 도중까지의 부분의 외주면의 사이에는 환 형상의 공간(SP)가 형성되어 있다. 이 공간(SP)은 클림핑부(53)와 절연체 제 2 직경축소부(11) 사이의, 금속 쉘(50)의 내주면과 절연 애자(10)의 외주면에 둘러싸인 공간이다. 이 공간(SP) 내의 후단측에는 제 1 후단측 패킹(6)이 배치되고, 이 공간(SP) 내의 선단측에는 제 2 후단측 패킹(7)이 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 이들의 후단측 패킹(6, 7)은 철선을 C링 형상으로 가공한 것이다(다른 재료도 채용 가능하다). 제 1 후단측 패킹(6)은 절연 애자(10)의 후단측 몸통부(18)의 외주면과 금속 쉘(50)의 클림핑부(53)의 내주면에 접촉하도록 배치되어 있다. 제 2 후단측 패킹(7)은 절연 애자(10)의 절연체 제 2 직경축소부(11)의 외주면과 금속 쉘(50)의 내주면에 접촉하도록 배치되어 있다. 공간(SP) 내에 있어서의 2개의 후단측 패킹(6, 7)의 사이(SPF)에는 탈크(활석, 9)의 분말이 충전되어 있다.

클림핑부(53)를 클림핑하기 전에는, 클림핑부(53)는, 중심축(CO)과 평행하게 후단측으로 향하여 연장되어 있다. 스파크 플러그(100)의 제조시에는, 클림핑부 (53)를 클림핑하기 전에[클림핑부(53)를 굴곡시키기 전에], 상기의 공간(SP)에 제 2 후단측 패킹(7), 탈크(9), 제 1 후단측 패킹(6)을 순번으로 삽입한다. 그 후, 클림핑부(53)와 밀봉부(54)의 선단측의 면(54a)에 클림핑용의 공구를 접촉시키고, 금속 쉘(50)을 끼워넣도록 공구에 힘을 부여함으로써, 변형부(58)를 변형시키면서, 클림핑부(53)를 직경 방향 내측으로 향하여 굴곡시킨다. 이 결과, 절연 애자(10)에 금속 쉘(50)이 고정된다.

클림핑부(53)와 변형부(58)의 변형에 의해서, 탈크(9)는 압축된다. 압축된 탈크(9)는 후단측 패킹(6, 7)과 아울러 금속 쉘(50)과 절연 애자(10)의 사이를 밀봉한다. 또한, 탈크(9)는 진동을 흡수하는 완충재로서 기능한다[절연 애자(10)로의 금속 쉘(50)의 고정의 풀림을 억제한다].

또한, 클림핑부(53)와 변형부(58)의 변형에 의해서, 절연 애자(10)가 금속 쉘(50)에 대해서 상대적으로 선단측으로 향하여 압압된다. 즉, 절연 애자(10)의 절연체 제 1 직경축소부(15)는 금속 쉘(50)의 축 내경부(56)로 향하여 압압되고, 절연체 제 1 직경축소부(15)와 축 내경부(56)의 사이에서 선단측 패킹(8)이 압압된다. 이에 따라, 선단측 패킹(8)은 금속 쉘(50)과 절연 애자(10)의 사이를 밀봉한다. 이상에 의해, 내연기관의 연소실 내의 가스가 금속 쉘(50)과 절연 애자(10)의 사이를 통하여 바깥으로 누설되는 것이 억제된다.

접지전극(30)은 금속 쉘(50)의 선단에 일단이 용접된 전극 모재(32)와, 전극 모재(32)의 선단부(31)에 용접된 전극 팁(38)을 구비하고 있다. 전극 모재(32)는 니켈을 이용하여 형성되어 있다(단, 다른 금속 재료도 채용 가능하다). 전극 모재 (32)의 선단부(31)는 직경 방향 내측으로 향하여 굴곡되어 있다. 전극 팁(38)은 전극 모재(32) 위의, 중심전극(20)의 전극 팁(28)과 대향하는 위치에 용접되어 있다. 전극 팁(38)은 백금을 이용하여 형성되어 있다(단, 다른 금속 재료도 채용 가능하다). 이들의 1쌍의 전극 팁(28, 30)의 사이에는 스파크 갭이 형성된다.

A-2. 스파크 플러그의 구성의 상세:

도 2는 선단측 패킹(8)의 근방의 구성의 설명도이다. 도 2의 (A)에는 선단측 패킹(8)의 근방의 확대도가 나타내어져 있다. 확대도 중에는 파라미터(θ1, θ2, R1, R2, A1, A2)가 나타내어져 있다. 제 1 각도(θ1)는 금속 쉘(50)의 축 내경부 [56, 내주면(56i)]와, 중심축(CO)과 수직인 가상 평면(HP1)이 이루는 각도 중 예각을 나타내고 있다. 제 2 각도(θ2)는 절연 애자(10)의 절연체 제 1 직경축소부 [15, 외주면(15o)]와 중심축(CO)과 수직인 가상 평면(HP2)이 이루는 각도 중 예각을 나타내고 있다. 이들의 각도(θ1, θ2)는 어느 것이나 모두 중심축(CO)을 통과하는 평단면에 있어서의 각도를 나타내고 있다. 제 1 반경(R1)은 금속 쉘(50)의 축 내경부(56)의 후단(56b)에 있어서의 내경의 절반이며, 제 2 반경(R2)은 축 내경부 (56)의 선단(56f)에 있어서의 내경의 절반이다. 도면 중의 교점(CP)은 단면에 있어서의 축 내경부(56)의 내주면(56i)을 중심축(CO)까지 연장한 경우의 교점이다. 제 1 거리(A1)는 교점(CP)과 후단(56b) 사이의 거리를 나타내고, 제 2 거리(A2)는 교점(CP)과 선단(56f) 사이의 거리를 나타내고 있다.

스파크 플러그(100)의 제조시(클림핑시)에 축 내경부(56)가 받는 힘은, 제 1 각도(θ1)에 따라서 변화한다. 제 1 각도(θ1)가 작은 경우에는, 제 1 각도(θ1)가 큰 경우와 비교해서 축 내경부(56)의 내주면(56i)의 법선 방향과 절연 애자(10)로부터의 힘의 방향(축 방향과 같다) 사이의 각도(예각)가 작으므로, 선단측 패킹(8)을 통하여 축 내경부[56, 내주면(56i)]에 수직으로 인가되는 힘, 즉, 축 내경부 [56, 내주면(56i)]가 받는 힘이 커진다. 축 내경부(56)가 받는 힘이 큰 경우에는, 선단측 패킹(8)을 끼우는 힘이 부족한 것에 기인하는 밀봉성능의 저하를 억제할 수 있지만, 이 대신에, 축 내경부(56)가 의도하지 않고 변형될 가능성이 높아진다. 축 내경부(56)가 의도하지 않고 변형된 경우에는, 내연기관[즉, 스파크 플러그(100)]이 진동하는 것에 기인하여 선단측 패킹(8)과 축 내경부(56)의 사이에 틈새가 생길 가능성이 있다(밀봉성능이 저하될 가능성이 있다). 한편, 제 1 각도(θ1)가 큰 경우에는, 축 내경부(56)가 받는 힘이 작아지므로, 축 내경부(56)가 변형될 가능성이 작아지지만, 이 대신에, 선단측 패킹(8)을 끼우는 힘이 부족한 것에 기인하여 밀봉성능이 저하될 가능성이 높아진다. 또한, 제 1 각도(θ1)가 큰 경우에는, 선단측 패킹(8)의 변형에 기인하는 절연 애자(10)의 축 방향의 위치 어긋남이 커지므로, 스파크 갭의 제조 오차가 커질 가능성이 있다. 이들의 사항을 고려하여 밀봉성능의 저하를 억제할 수 있도록, 제 1 각도(θ1)를 결정하는 것이 바람직하다. 제 1 각도 (θ1)의 바람직한 범위에 대해서는 후술한다.

도 2의 (B)는 접촉부분(CA)과 접촉 면적(S)의 개략도이다. 접촉부분(CA)은 금속 쉘(50)의 축 내경부(56)와 선단측 패킹(8)이 서로 접촉하는 부분이다. 본 실시형태에서는, 접촉부분(CA)은 축 내경부(56)의 후단(56b)에서 선단(56f)까지의 전체이다. 접촉 면적(S)은 상기 접촉부분(CA)의 면적에 상당한다. 접촉부분(CA)에 있어서의 압력은 접촉 면적(S)이 작을수록 크므로, 접촉 면적(S)이 작은 경우에는, 선단측 패킹(8)을 끼우는 힘이 부족한 것에 기인하는 밀봉성능의 저하를 억제할 수 있다. 한편, 접촉 면적(S)이 큰 경우에는, 압력이 작으므로, 축 내경부(56)의 의도하지 않는 변형 등의 문제점을 억제할 수 있다. 이들의 사항을 고려하여 밀봉성능의 저하를 억제할 수 있도록, 접촉 면적(S)을 결정하는 것이 바람직하다. 접촉 면적(S)의 바람직한 범위에 대해서는 후술한다.

접촉 면적(S)의 산출방법은 스파크 플러그(100)의 단면에 있어서의 접촉부분 (CA)에 대응하는 라인[본 실시형태에서는 선단(56f)과 후단(56b)을 연결하는 라인 (L)]이 중심축(CO)을 중심으로 하여 1주(周)에 걸치는 것으로 가정하여 1주분의 면적을 산출한다고 하는 방법이다. 구체적으로는, 산출식 「S=π*(A1*R1-A2*R2)」에 따라서 접촉 면적(S)이 산출된다. 기호 「*」는 곱셈 기호이다(이하, 마찬가지).

또한, 제 1 각도[θ1, 도 2의 (A)]는 제 2 각도(θ2)보다도 큰 것이 바람직하다. 이 이유는, 이하와 같다. 도 2의 (C)는 중심축(CO)과 평행하게 후단측에서 선단측으로 향하여 본 경우의 접촉부분(CA)을 나타내는 개략도이다. 도면 중의 내측부분(CAi)은 접촉부분(CA)의 직경 방향 내측의 부분을 나타내고, 외측부분(CAo)은 접촉부분(CA)의 직경 방향 외측의 부분을 나타내고 있다. 도 2의 (C)에서는 내측부분(CAi)의 직경 방향의 폭(wi)이 외측부분(CAo)의 직경 방향의 폭(wo)과 같다. 내측 부분압력(Pi)은 내측부분(CAi)에 있어서의 압력을 나타내고, 외측 부분압력 (Po)은 외측부분(CAo)에 있어서의 압력을 나타내고 있다.

제 1 각도(θ1)가 제 2 각도(θ2)보다도 큰 경우에는, 축 내경부(56)와 절연체 제 1 직경축소부(15) 사이의 틈새가, 직경 방향 외측만큼 작아진다. 따라서, 「외측 부분압력(Po)＞내측 부분압력(Pi)」이다. 한편, 제 1 각도(θ1)가 제 2 각도(θ2)보다도 작은 경우에는, 축 내경부(56)와 절연체 제 1 직경축소부(15) 사이의 틈새가, 직경 방향 내측만큼 작아진다. 따라서, 「외측 부분압력(Po)＜내측 부분압력(Pi)」이다. 여기서, 내측부분(CAi)의 면적은 외측부분(CAo)의 면적보다도 작다. 따라서, 「θ1＜θ2(즉, Po＜Pi)」인 경우의 높은 쪽의 압력[내측 부분압력(Pi)]은 「θ1＞θ2(즉, Po＞Pi)」인 경우의 높은 쪽의 압력[외측 부분압력(Po)]과 비교해서 커진다. 이 결과, 「θ1＜θ2」인 경우에는 「θ1＞θ2」인 경우와 비교해서, 축 내경부(56)가 의도하지 않고 변형될 가능성이 높아진다. 따라서, 축 내경부(56)의 의도하지 않는 변형의 가능성을 저감하기 위해서는 제 1 각도(θ1)가 제 2 각도 (θ2)보다도 큰 것이 바람직하다.

도 3은 클림핑부(53)의 근방의 구성의 개략도이다. 도 3의 (A)에는 클림핑부 (53)의 근방의 확대도가 나타내어져 있다. 확대도 중에는 파라미터(H1, C, D1, D2, V)가 나타내어져 있다. 제 1 길이(H1)는 제 1 후단측 패킹(6)의 선단(6f)과 제 2 후단측 패킹(7)의 후단(7b) 사이의 중심축(CO)과 평행한 길이이다. 제 1 직경(D1)은 금속 쉘(50)의 공간(SP)을 형성하는 부분의 내경이다[금속 쉘(50)의 내주면 (50i)의 내경]. 제 2 직경(D2)은 절연 애자(10)의 공간(SP)을 형성하는 부분의 외경이다[절연 애자(10)의 외주면(10o)의 외경]. 폭(C)은 공간(SP)의 직경 방향의 폭이다[C=(D1-D2)/2]. 체적(V)은 상기의 제 1 길이(H1)와 폭(C)으로 규정되는 부분의 체적이다[V=π*(D12-D22)*H1/4]. 즉, 체적(V)은 공간(SP)에 있어서의 제 1 후단측 패킹(6)의 선단(6f)과 제 2 후단측 패킹(7)의 후단(7b) 사이의 부분[SPF, 탈크(9)의 충전부분에 대응한다]의 체적이다.

도 3의 (B), (C)는 클림핑부(53)로부터 제 1 후단측 패킹(6)에 작용하는 힘과 절연 애자(10) 및 금속 쉘(50)에 작용하는 힘을 나타내는 설명도이다. 도 3의 (B)는 탈크(9)의 양이 비교적 많은 경우를 나타내고, 도 3의 (C)는 탈크(9)의 양이 비교적 적은 경우를 나타내고 있다. 상기한 바와 같이, 스파크 플러그(100)의 제조시(클림핑시)에는, 클림핑부(53)로부터 제 1 후단측 패킹(6)에 제 1 방향(Dr1)의 힘이 작용한다[제 1 힘(F1)이라고 부른다]. 제 1 후단측 패킹(6)으로부터는 탈크 (9), 제 2 후단측 패킹(7)을 통해서 절연 애자[10, 절연체 제 2 직경축소부(11)]에, 제 1 방향(Dr1)의 힘이 작용한다. 또한, 탈크(9)로부터는 금속 쉘(50)과 절연 애자(10)에, 직경 방향의 힘이 작용한다. 따라서, 탈크(9)의 양이 많은 경우에는, 힘이 분산되므로, 절연 애자(10)에 작용하는 제 1 방향(Dr1)의 힘(F2a)이 비교적 작아진다[도 3의 (B)]. 특히, 제 1 길이(H1)가 긴 경우에는, 탈크(9)와 다른 부재[금속 쉘(50)과 절연 애자(10)]의 접촉 면적이 크므로, 힘의 분산의 정도가 크다. 또한, 제 1 후단측 패킹(6)으로부터 가해지는 힘에 의해서, 제 1 후단측 패킹(6)과 제 2 후단측 패킹(7)의 사이에 위치하는 분말의 탈크의 입자가 부분적으로 파괴되거나, 탈크의 입자끼리의 틈새가 작아지도록 탈크의 입자끼리의 배치가 변화한다. 이로 인해, 제 1 길이(H1)가 긴 경우에는, 그들 탈크의 입자의 파괴나 탈크의 입자끼리의 재배치에 의해, 환 형상의 공간(SP) 내의 분말 탈크의 중심축(CO) 방향의 분포 치수의 변화량(작아지는 양)이 커진다. 따라서, 이 점으로부터도, 절연 애자 (10)에 작용하는 제 1 방향(Dr1)의 힘(F2a)이 비교적 작아진다. 직경 방향의 치수변화에 대해서도 마찬가지이다. 탈크(9)의 양이 비교적 적은 경우에는, 힘의 분산이 억제되므로, 절연 애자(10)에 작용하는 제 1 방향(Dr1)의 힘(F2b)이 비교적 커진다[도 3의 (C)]. 특히, 제 1 길이(H1)가 짧은 경우에는, 탈크(9)와 다른 부재[금속 쉘(50)과 절연 애자(10)]의 접촉 면적이 작으므로, 힘의 분산의 정도가 작다. 또한, 제 1 길이(H1)가 짧은 경우에는, 제 1 후단측 패킹(6)과 제 2 후단측 패킹 (7)의 사이에 위치하는 분말의 탈크의 입자의 양이 적어지기 때문에, 탈크의 입자의 파괴나 탈크의 입자끼리의 재배치에 의한 공간(SP) 내의 분말 탈크의 중심축 (CO) 방향의 분포 치수의 변화량이 작아진다. 따라서, 이 점으로부터도, 절연 애자 (10)에 작용하는 제 1 방향(Dr1)의 힘(F2b)이 비교적 커진다. 따라서, 탈크(9)의 양이 적은 경우에는, 선단측 패킹(8, 도 1)을 끼우는 힘이 부족한 것에 기인하는 밀봉성능의 저하를 억제할 수 있다. 한편, 탈크(9)의 양이 많은 경우에는, 탈크(9)에 의한 진동흡수능력이 향상되므로, 진동에 기인하는 밀봉성능의 저하를 억제할 수 있다. 탈크(9)의 양[예를 들면, 제 1 길이(H1)와 폭(C)과 체적(V)]은, 상기의 사항을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 그들의 파라미터(H1, C, V)의 바람직한 범위에 대해서는 후술한다.

도 1에는 또한, 스파크 플러그(100)의 부분 확대도(PF1, PF2)와 제 2 길이 (H2)가 나타내어져 있다. 제 1 부분 확대도(PF1)는 선단측 패킹(8)의 근방을 나타내고, 제 2 부분 확대도(PF2)는 탈크(9)의 근방을 나타내고 있다. 제 2 길이(H2)는 금속 쉘(50)에 의한 절연 애자(10)의 선단측의 지지위치와 후단측의 지지위치 사이의 길이이다. 선단측의 지지위치는 절연 애자(10)의 절연체 제 1 직경축소부(15)의 후단(15b, 외경이 작아지기 시작하는 위치)을 중심축(CO)과 평행하게, 금속 쉘 (50)의 축 내경부(56)의 내주면(56i) 위에 투영한 투영 위치(PP)이다. 후단측의 지지위치는 탈크(9)의 충전부분(SPF)의 후단[제 1 후단측 패킹(6)의 선단(6f)]이다. 제 2 길이(H2)는 선단(6f)과 투영 위치(PP) 사이의 중심축(CO)과 평행한 길이이다. 제 2 길이(H2)에 대한 제 1 길이(H1)의 비율이 큰 경우일수록, 탈크(9)에 의한 진동흡수능력이 향상되므로, 진동에 기인하는 밀봉성능의 저하를 억제할 수 있다. 단, 상기한 바와 같이, 선단측 패킹(8)을 끼우는 힘이 부족한 것에 기인하는 밀봉성능의 저하를 억제하기 위해서는, 제 1 길이(H1)가 짧은 것이 바람직하다. 제 2 길이(H2)에 대한 제 1 길이(H1)의 비율(H1/H2)은 이들의 사항을 고려하여 밀봉성능의 저하를 억제할 수 있도록, 결정되는 것이 바람직하다. 이 비율(H1/H2)의 바람직한 범위에 대해서는 후술한다.

상기한 스파크 플러그(100)에 있어서, 선단측 패킹(8)이 「과제의 해결 수단」에 있어서의 「밀봉 부재」에 해당한다. 선단측 몸통부(17)는 「제 1 부위」에 해당한다. 다리부(13)는 「제 2 부위」에 해당한다. 축 내경부(56)에서 선단측에 걸친 직경 방향 내측으로 돌출된 부분(도 1 참조)이 「돌출부」에 해당한다. 축 내경부(56)는 「금속 쉘측 직경축소부」에 해당한다.

A-3. 성능평가시험:

다음에, 5개의 성능평가시험(제 1 패킹 기밀평가시험, 변형평가시험, 제 2 패킹 기밀평가시험, 전체 기밀평가시험, 비율평가시험)의 결과에 대해서 설명한다.

A-3-1. 제 1 패킹 기밀평가시험:

제 1 패킹 기밀평가시험은 선단측 패킹(8)의 기밀성(이하 「패킹 기밀」이라고 부른다)을 평가하는 시험이다. 상기한 제 1 실시형태의 스파크 플러그(100)의 각 파라미터(S, R1, R2,θ1, A1, A2)가 다른 복수의 샘플을 작성하여 평가시험을 실시했다. 이하에 나타내는 표 1은 30개의 샘플 ＃1∼＃30의 각 파라미터를 나타내는 표이다.

목표 면적(St)은 접촉부분(CA) 면적의 목표값이며, 접촉 면적(S)은 도 2의 (B)에서 설명한 방법으로 산출된 면적이다. 접촉 면적(S)과 목표 면적(St)의 사이에는 제조상의 형편에 의해, 약간의 차이가 있는 경우가 있다. 금속 쉘(50) 이외의 부재에 관해서는, 샘플 사이에서 같다.

각 샘플에 공통된 각종 치수는 이하와 같다.

제 2 각도(θ2)=30도[도 2의(A)]

제 1 직경(D1)=11.2㎜[도 3의 (A)]

제 2 직경(D2)=9㎜[도 3의 (A)]

폭(C)=1.1㎜[도 3의 (A)]

제 1 길이(H1)=4.0㎜[도 3의 (A)]

체적(V)=140㎣[도 3의 (A)]

제 2 길이(H2)=27.73㎜(도 1)

도 4는 제 1 패킹 기밀평가시험의 결과를 나타내는 그래프이다. 가로축은 접촉 면적(S)을 나타내고, 세로축은 누설온도(T)를 나타내고 있다. 도 4의 평가결과는 표 1에 나타내는 샘플 중, 제 1 각도(θ1)가 25도, 35도, 50도의 어느 하나인 15개의 샘플을 이용하여 얻어져 있다. 그래프 중의 각 데이터점에 붙여진 부호(＃을 포함하는 부호)는 샘플의 번호를 나타내고 있다. 또한, 그래프 중에는, 제 1 각도(θ1)=25도, 35도, 50도의 각각의 데이터의 근사 직선(AL1, AL2, AL3)도 나타내어져 있다.

제 1 패킹 기밀평가시험방법은 이하와 같다. 즉, 스파크 플러그(100, 도 1)의 밀봉부(54)에 구멍을 뚫고, 그 스파크 플러그(100)를 내연기관의 실린더 헤드와 마찬가지의 장착 구멍을 가지는 시험대에 장착한다. 다음에, 스파크 플러그(100)의 선단측에 2.0㎫의 압력을 인가한다. 그리고 밀봉부(54)의 구멍으로부터 유출되는 공기의 단위시간당의 유량(㎤/min)을 측정한다. 이 유량은 금속 쉘(50)과 절연 애자(10) 사이의 틈새를 흐르는 공기의 유량이며, 선단측 패킹(8)에 있어서 누설된 공기의 유량이다. 다음에, 유량을 측정하면서, 시험대의 시트면의 온도를 상승시킨다. 유량이 10㎤/min 이상으로 되었을 때의 시험대의 시트면의 온도를 누설온도(T)로서 측정한다. 시트면의 온도는 시험대의 시트면의 외표면으로부터 약 1㎜ 내부에 매립된 열전대를 이용하여 측정했다. 측정된 누설온도(T)가 높은 것은, 선단측 패킹(8)에 의한 밀봉이 고온에 견디는 것을 나타내고 있으므로, 누설온도(T)가 높을수록 밀봉성능이 좋다.

도시하는 바와 같이, 제 1 각도(θ1)가 같은 경우에는, 접촉 면적(S)이 작을수록 누설온도(T)가 높아진다. 이 이유는 도 2의 (B)에서 설명한 바와 같이, 접촉 면적(S)이 작을수록 선단측 패킹(8)을 끼우는 압력이 높아지므로, 선단측 패킹(8)과 다른 부재[금속 쉘(50)과 절연 애자(10)]의 사이에 틈새가 생길 가능성이 작아지기 때문이라고 추정된다. 또한, 접촉 면적(S)이 대체로 같은 경우에는, 제 1 각도(θ1)가 작을수록 누설온도(T)가 높아진다. 이 이유는 도 2의 (A)에서 설명한 바와 같이, 제 1 각도(θ1)가 작을수록 선단측 패킹(8)을 끼우는 힘이 커지므로, 선단측 패킹(8)과 다른 부재[금속 쉘(50)과 절연 애자(10)]의 사이에 틈새가 생길 가능성이 작아지기 때문이라고 추정된다.

여기서, 내연기관에 장착된 경우의 스파크 플러그(100)의 온도를 고려하여 누설온도(T)가 섭씨 200도 이상인 접촉 면적(S)의 범위를 바람직한 범위로서 채용한다. 도 4의 평가결과에서는, 접촉 면적(S)이 13번의 접촉 면적(S, 12.3㎟) 이하인 경우에는, 여러 가지의 제 1 각도(θ1, 25도, 35도, 50도)로, 누설온도(T)가 섭씨 200도 이상으로 될 수 있다. 따라서, 접촉 면적(S)은 12.3㎟ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 각도(θ1)가 시험된 3개의 제 1 각도(θ1, 25도, 35도, 50도) 중 누설온도(T)가 가장 낮아지는 50도인 경우에는(도 4의 ○표시의 그래프 참조), 접촉 면적(S)이 18번의 접촉 면적(S, 11.9㎟) 이하이면, 누설온도(T)는 섭씨 200도 이상이다. 따라서, 접촉 면적(S)은 11.9㎟ 이하인 것이 특히 바람직하다.

또한, 제 1 패킹 기밀평가시험에서 이용한 샘플 중, 접촉 면적(S)이 가장 작은 샘플은 6번이다(S=9.8㎟). 접촉 면적(S)이 9.8㎟ 미만의 샘플은 시험되어 있지 않지만, 접촉 면적(S)이 9.8㎟ 미만인 경우에는, 선단측 패킹(8)을 끼우는 압력이 더욱 높아지므로, 누설온도(T)는 더욱 상승한다고 추정된다. 따라서, 선단측 패킹 (8)을 끼우는 힘이 부족한 것을 억제한다고 하는 관점에서는, 접촉 면적(S)이 9.8㎟ 미만의 범위도 바람직한 범위로서 채용 가능하다.

또한, 도 4의 평가결과는 접촉 면적(S)이 9.8㎟ 이상인 경우에는, 여러 가지의 제 1 각도(θ1, 25도, 35도, 50도)로, 누설온도(T)가 섭씨 200도 이상으로 될 수 있는 것을 나타내고 있다. 따라서, 접촉 면적(S)의 하한으로서 9.8㎟를 채용해도 좋다. 또한, 시험된 복수의 접촉 면적(S) 중, 제 1 각도(θ1)마다의 최소의 접촉 면적(S)은 1번의 10.4㎟(θ1=25도), 4번의 9.9㎟(θ1=35도), 6번의 9.8㎟(θ1=50도)이다. 이들의 접촉 면적(S) 중 최대의 접촉 면적(S, 1번의 10.4㎟)을 접촉 면적(S)의 하한으로서 채용해도 좋다.

A-3-2. 변형평가시험:

도 5는 변형평가시험의 결과를 나타내는 개략도이다. 변형평가시험은 금속 쉘(50, 도 1)의 축 내경부(56)의 내주면(56i)에 변형이 생겼는지 아닌지를 평가하는 시험이다. 이 평가시험에서는 표 1에 나타내는 30개의 샘플의 하나하나를 중심축(CO)을 포함하는 평면으로 절단하고, 내주면(56i)의 상태를 관찰함으로써, 내주면(56i)의 변형을 평가했다. 도 5의 (A)는 변형이 없고, 정상인 내주면(56i)의 단면예를 나타내며, 도 5의 (B)는 변형이 생긴 내주면(56i)의 단면예를 나타내고 있다. 도 5의 (B)의 단면예에서는 내주면(56i)에 단차(56s)가 생겨 있다. 이와 같은 단차(56s)가 생긴 경우에, 내주면(56i)에 변형이 생겼다고 판단한다.

이와 같은 단차(56s)는 여러 가지의 원인에 의해서 야기될 수 있다. 예를 들면, 축 내경부(56)의 내주면(56i) 위에 있어서의 압력의 불균일성이 단차(56s)를 형성할 수 있다. 절연 애자(10)는 선단측 패킹(8)을 선단측으로 향하여 압압한다. 금속 쉘(50)의 축 내경부[56, 내주면(56i)]가 선단측 패킹(8)으로부터 받는 압력은 투영 위치(PP, 도 1)보다도 직경 방향 외측과 비교해서, 투영 위치(PP)보다도 직경 방향 내측 쪽이 강하다. 이와 같은 압력의 불균일성에 기인하여 단차(56s)와 같은 변형이 생길 수 있다.

도 5의 (C)는 평가결과를 나타내는 표이다. 표 중에는, 30개의 샘플이 목표 면적(St)과 제 1 각도(θ1)의 조합에 의해서 구별되어 있다. ○표시는 변형이 없는 것을 나타내고, ×표시는 변형이 생긴 것을 나타내고 있다. 도시하는 바와 같이, 제 1 각도(θ1)가 25도인 경우에는 변형이 생겼지만, 제 1 각도(θ1)가 27도 이상인 경우에는 변형이 생기지 않았다. 따라서, 축 내경부(56)의 변형을 억제하기 위해서는 제 1 각도(θ1)가 27도 이상인 것이 바람직하다.

또한, 도 5의 평가결과는 제 1 각도(θ1)가 50도 이하인 경우에는, 여러 가지의 목표 면적[St, 즉, 여러 가지의 접촉 면적(S)]으로, 축 내경부(56)의 변형을 억제 가능한 것을 나타내고 있다. 따라서, 제 1 각도(θ1)가 50도 이하인 것이 바람직하다.

A-3-3. 제 2 패킹 기밀평가시험:

제 2 패킹 기밀평가시험은, 선단측 패킹(8)의 기밀성을 평가하는 시험이다.상기한 스파크 플러그(100)의 각 파라미터 C, H1, V가 다른 복수의 샘플을 작성하고, 평가시험을 실시했다.이하에 나타내는 표 2는, 15개의 샘플＃31∼＃45의 각 파라미터를 나타내는 표이다.

표 2의 각 열의 상부에는, 열마다의 목표 체적(Vt)이 나타내어져 있다. 목표 체적(Vt)은 도 3의 (A)에서 설명한 체적(V)의 목표값이다. 표 2에 나타내는 바와 같이, 체적(V)과 목표 체적(Vt)의 사이에는 제조상의 형편에 의해, 약간의 차이가 있는 경우가 있다. 또한, 절연 애자(10)의 외경[도 3의 (A): 제 2 직경(D2)]은 복수의 샘플의 사이에서 같다(9㎜). 폭(C)을 다르게 하기 위해서, 복수의 샘플의 사이에서는, 금속 쉘(50)의 내경[제 1 직경(D1)]이 다르다. 또한, 복수의 샘플의 사이에서는, 클림핑부(53)와 제 1 후단측 패킹(6)의 축 방향의 위치는 같다. 제 1 길이(H1)를 다르게 하기 위해서, 복수의 샘플의 사이에서는, 절연 애자(10)의 절연체 제 2 직경축소부(11)의 축 방향의 위치[즉, 제 2 후단측 패킹(7)의 축 방향의 위치]가 다르다. 제 1 길이(H1)가 길수록, 절연체 제 2 직경축소부[11, 제 2 후단측 패킹(7)]의 축 방향의 위치가 선단측으로 시프트한다. 도 3의 (A)에 나타내는 바와 같이, 금속 쉘(50)의 변형부(58)는 직경 방향 외측으로 향하여 돌출되도록 변형하고 있으므로, 변형부(58)는 내주면이 움푹 들어간 홈부(58c)를 형성한다. 탈크(9)가 홈부(58c)로 누설될 가능성을 저감하기 위해서, 절연체 제 2 직경축소부(11)의 선단(11f)은 홈부(58c)의 후단(58cb)보다도 후단측에 배치된다. 스파크 플러그 (100)의 다른 구성에 관해서는, 샘플 사이에서 같다.

각 샘플에 공통의 각종 치수는 이하와 같다.

접촉 면적(S)=11㎟

제 1 각도(θ1)=35도

제 2 각도(θ2)=30도

제 2 길이(H2)=27.73㎜

제 2 직경(D2)=9㎜

제 1 직경(D1)=제 2 직경(D2)＋2*폭(C)

도 6은 제 2 패킹 기밀평가시험의 결과를 나타내는 그래프이다. 가로축은 제 1 길이(H1)와 폭(C)으로 규정되는 부분(도 3 참조)의 체적(V)을 나타내고, 세로축은 누설온도(T2)를 나타내고 있다. 제 2 패킹 기밀평가시험의 누설온도(T2)는 누설 된 공기의 유량이 5㎤/min 이상으로 되었을 때의 시험대의 시트면의 온도이다(도 4의 제 1 패킹 기밀평가시험에서는, 유량의 기준이 10㎤/min이다). 이와 같이, 제 2 패킹 기밀평가시험에서는 제 1 패킹 기밀평가시험과 비교해서, 누설된 공기의 유량의 기준을 작게(엄격하게) 함으로써, 기밀성을 평가했다. 또한, 유량의 기준이 다른 점을 제외하고, 제 2 패킹 기밀평가시험의 누설온도(T2)의 방법은 제 1 패킹 기밀평가시험의 누설온도(T)의 방법과 같다. 그래프 중의 각 데이터점에 붙여진 부호 (＃를 포함하는 부호)는 샘플의 번호를 나타내고 있다. 도시하는 바와 같이, 제 1 길이(H1)가 같은 경우에는 체적(V)이 작을수록, 누설온도(T2)가 높아진다. 이 이유는, 도 3에서 설명한 바와 같이, 체적(V)이 작을수록, 탈크(9)가 전해지는 힘의 분산이 억제되므로, 선단측 패킹(8, 도 1)을 끼우는 힘이 커지기 때문이라고 추정된다. 또한, 체적(V)이 대체로 같은 경우에는, 제 1 길이(H1)가 짧을수록, 누설온도 (T2)가 높아진다. 이 이유는, 도 3에서 설명한 바와 같이, 제 1 길이(H1)가 짧을수록, 탈크(9)가 전해지는 힘의 분산이 억제되므로, 선단측 패킹(8, 도 1)을 끼우는 힘이 커지기 때문이라고 추정된다.

여기서, 누설온도(T2)가 섭씨 200도 이상인 체적(V)의 범위를 바람직한 범위로서 채용한다. 도 6의 평가결과에서는, 체적(V)이 34번과 39번의 체적(V, 151㎣) 이하인 경우에는, 여러 가지의 제 1 길이(H1, 3㎜, 4㎜, 6㎜)로, 누설온도(T2)가 섭씨 200도 이상이 된다. 따라서, 체적(V)은 151㎣ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 길이(H1)가 시험된 3개의 제 1 길이(H1, 3㎜, 4㎜, 6㎜) 중 누설온도(T2)가 가장 낮아지는 6㎜인 경우에는(도 6의 ○표시의 그래프 참조), 체적(V)이 44번의 체적(V, 150㎣) 이하이면, 누설온도(T2)는 섭씨 200도 이상이다. 따라서, 체적(V)은 150㎣ 이하인 것이 특히 바람직하다.

또한, 제 2 패킹 기밀평가시험에서 이용된 샘플 중, 체적(V)이 가장 작은 샘플은 31번과 41번이다(V=110㎣). 체적(V)이 110㎣ 미만의 샘플은 시험되어 있지 않지만, 체적(V)이 110㎣ 미만인 경우에는, 탈크(9)에 있어서의 힘의 분산이 더욱 작아지므로, 선단측 패킹(8)을 끼우는 힘이 더욱 강해지고, 누설온도(T2)는 더욱 상승한다고 추정된다. 따라서, 선단측 패킹(8)을 끼우는 힘이 부족한 것을 억제한다고 하는 관점에서는, 체적(V)이 110㎣ 미만의 범위도 바람직한 범위로서 채용 가능하다고 추정된다.

또한 도 6의 평가결과는, 체적(V)이 110㎣ 이상인 경우에는 여러 가지의 제 1 길이(H1, 3㎜, 4㎜, 6㎜)로, 누설온도(T2)가 섭씨 200도 이상으로 될 수 있는 것을 나타내고 있다. 따라서, 체적(V)의 하한으로서 110㎣를 채용해도 좋다. 또한, 시험된 복수의 체적(V) 중, 제 1 길이(H1)마다의 최소의 체적(V)은 31번의 110㎣ (H1=3㎜), 36번의 111㎣(H1=4㎜), 41번의 110㎣(H1=6㎜)이다. 이들 체적(V) 중 최대의 체적(V, 36번의 111㎣)을 체적(V)의 하한으로서 채용해도 좋다.

A-3-4. 전체 기밀평가시험:

도 7은 전체 기밀평가시험의 결과를 나타내는 그래프이다. 전체 기밀은 스파크 플러그(100)의 전체의 기밀성을 의미하고 있다. 전체 기밀평가시험은 스파크 플러그(100)의 진동시험을 반복 실시하고, 공기누설이 확인된 시점에 있어서의 진동시험의 반복 회수(回數)(이하, 「누설진동회수」라고 부른다)를 평가하는 시험이다. 가로축은 목표 체적(Vt)을 나타내고, 세로축은 누설진동회수(Nng)를 나타내고 있다. 이 평가시험에서는, 표 2에 나타내는 15개의 샘플을 이용했다. 그래프 중의 데이터점에 붙여진 부호(＃를 포함하는 부호)는, 샘플의 번호를 나타내고 있다. 진동시험방법 및 공기누설의 확인방법으로서는, 「ISO11565」에 규정된 방법을 채용했다. 구체적으로는, 1회의 진동시험은 스파크 플러그(100)의 샘플을 소정의 시험대에 장착한 다음에, 진동수를 50㎐∼500㎐, 스위프율(sweep rate)을 1옥타브/분, 가속도를 30g(294㎨)로서 샘플의 축 방향과 그 직교 방향에 각각 8시간에 걸쳐서 진동을 가함으로써 실시된다. 또한, 공기누설의 확인방법은 이하와 같다. 스파크 플러그(100)의 온도(시험대의 시트면의 온도)가 섭씨 200도인 상태에서, 스파크 플러그(100)의 선단측에 5분간에 걸쳐서 2.0㎫의 압력을 인가하고, 스파크 플러그 (100)의 전체로부터의 단위시간당의 공기의 누설량을 측정한다. 누설량이 2㎤/min 이하인 경우에는, 공기누설이 확인되지 않았다고 판정한다. 누설량이 2㎤/min를 초과하는 경우에는, 공기누설이 확인되었다고 판정한다.

「ISO11565」의 규정에서는, 1회의 진동시험의 후에 공기누설이 확인되지 않는 것이 요건이다. 한편, 본 평가시험에서는 ISO의 규정보다도 엄격한 2회의 진동시험의 후에 공기누설이 확인되지 않는 것을 평가기준으로 했다. 즉, 누설진동회수 (Nng)가 3 이상을, 평가기준으로 했다. 또한, 진동시험을 최대로 5회 실시했다.

도시하는 바와 같이, 목표 체적(Vt)이 110㎣인 경우에는, 제 1 길이(H1)가 3㎜인 1개의 샘플(31번)의 누설진동회수(Nng)가 기준을 만족하고 있지 않다(Nng=2). 목표 체적(Vt)이 120㎣ 이상인 경우에는, 모든 샘플의 누설진동회수(Nng)가 기준을 만족하고 있다(Nng가 3 이상). 목표 체적(Vt)이 120㎣인 3개의 샘플(32번, 37번, 42번)의 체적(V) 중, 가장 작은 체적(V)은 37번의 119㎣이다. 도 7의 시험결과는 체적(V)이 119㎣ 이상인 경우에는, 여러 가지의 제 1 길이(H1, 3㎜, 4㎜, 6㎜)로, 누설진동회수(Nng)가 기준을 만족할 수 있는 것을 나타내고 있다. 따라서, 체적(V)은 119㎣ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 목표 체적(Vt)이 120㎣인 3개의 샘플(32번, 37번, 42번)의 체적(V) 중, 가장 큰 체적(V)은 32번과 42번의 120㎣이다. 따라서, 체적(V)은 120㎣ 이상인 것이 특히 바람직하다.

이상의 도 6, 도 7의 평가결과로부터, 체적(V)의 바람직한 범위로서는 119㎣ 이상, 151㎣ 이하의 범위(이하, 제 1 범위라고 부른다)를 채용 가능하다. 표 2의 이중선으로 둘러싸인 샘플은, 체적(V)이 제 1 범위 내인 샘플을 나타내고 있다. 폭 (C) 및 제 1 길이(H1)로서는, 체적(V)이 바람직한 범위(예를 들면, 상기의 제 1 범위) 내에 있다고 하는 조건하에서 허용되는 여러 가지의 값을 채용 가능하다. 여기서, 표 2의 15개의 샘플의 평가결과로부터 도출 가능한 폭(C)과 제 1 길이(H1)의 상한과 하한에 대해서 설명한다.

예를 들면, 체적(V)이 제 1 범위 내에 있다고 하는 조건하에서는, 제 1 길이 (H1)의 최소값은 3㎜(32∼34번)이다. 즉, 도 6, 도 7의 평가결과는, 제 1 길이(H1)가 3㎜ 이상인 경우에, 여러 가지의 체적(V)과 폭(C)의 조합으로, 양호한 밀봉성능을 실현 가능한 것을 나타내고 있다. 따라서, 제 1 길이(H1)의 하한으로서 3㎜를 채용 가능하다.

또한, 체적(V)이 제 1 범위 내에 있다고 하는 조건하에서는, 폭(C)의 최소값은 0.66㎜(42번)이다. 즉, 도 6, 도 7의 평가결과는, 폭(C)이 0.66㎜ 이상인 경우에, 여러 가지의 체적(V)과 제 1 길이(H1)의 조합으로, 양호한 밀봉성능을 실현 가능한 것을 나타내고 있다. 따라서, 폭(C)의 하한으로서 0.66㎜를 채용 가능하다.

또한, 체적(V)이 제 1 범위 내에 있다고 하는 조건하에서는, 제 1 길이(H1)의 최대값은 6㎜(42∼44번)이다. 즉, 도 6, 도 7의 평가결과는, 제 1 길이(H1)가 6㎜ 이하인 경우에, 여러 가지의 체적(V)과 폭(C)의 조합으로, 양호한 밀봉성능을 실현 가능한 것을 나타내고 있다. 따라서, 제 1 길이(H1)의 상한으로서 6㎜를 채용 가능하다.

또한, 체적(V)이 제 1 범위 내에 있다고 하는 조건하에서는, 폭(C)의 최대값은 1.52㎜(34번)이다. 즉, 도 6, 도 7의 평가결과는, 폭(C)이 1.52㎜ 이하인 경우에, 여러 가지의 체적(V)과 제 1 길이(H1)의 조합으로, 양호한 밀봉성능을 실현 가능한 것을 나타내고 있다. 따라서, 폭(C)의 상한으로서 1.52㎜를 채용 가능하다.

A-3-5. 비율평가시험:

비율평가시험은, 전체 기밀과 패킹 기밀에 의거하여 제 2 길이(H2)에 대한 제 1 길이(H1)의 비율(H1/H2)을 평가하는 시험이다. 이하에 나타내는 표 3은 시험된 6개의 샘플(46번∼51번)의 파라미터와 평가시험결과를 나타내는 표이다.

표 중에는 비율(H1/H2)과, 제 1 길이(H1)와, 제 2 길이(H2)와, 전체 기밀의 평가결과와, 패킹 기밀의 평가결과가 나타내어져 있다. 표 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 길이(H1)는 6개의 샘플마다 다르고, 제 2 길이(H2)는 6개의 샘플에 공통이다. 즉, 상기 표 2의 샘플과 마찬가지로, 복수의 샘플의 사이에서는, 클림핑부 [53, 도 3의 (A)]와 제 1 후단측 패킹(6)의 축 방향의 위치는 같으며, 절연 애자 (10)의 절연체 제 2 직경축소부(11)의 축 방향의 위치[즉, 제 2 후단측 패킹(7)의 축 방향의 위치]가 다르다. 다른 구성에 관해서는, 6개의 샘플 사이에서 같다.

각 샘플에 공통된 각종 치수는, 이하와 같다.

접촉 면적(S)=11㎟

제 1 각도(θ1)=35도

제 2 각도(θ2)=30도

제 1 직경(D1)=11.2㎜

제 2 직경(D2)=9㎜

폭(C)=1.1㎜

또한, 체적(V)은 「V=π*(D12-D22)*H1/4」에 의해서 산출 가능하다. 각 샘플의 체적(V)은 46번: 105㎣, 47번: 122㎣, 48번: 140㎣, 49번: 157㎣, 50번: 175㎣, 51번: 209㎣이다.

전체 기밀의 평가시험은, 도 7에서 설명한 평가시험과 같다. 표 3에 나타내는 전체 기밀의 평가기준은, 이하와 같다.

○: 누설진동회수(Nng)가 4 이상, 5 이하(3회의 진동시험의 다음에 기밀 유지)

◎: 누설진동회수(Nng)가 6 이상(5회의 진동시험의 다음에 기밀 유지)

패킹 기밀의 평가시험은, 도 4에서 설명한 평가시험과 같다. 표 3에 나타내는 패킹 기밀의 평가기준은, 이하와 같다.

○: 누설온도(T)가 섭씨 200도 이상, 섭씨 220도 미만

◎: 누설온도(T)가 섭씨 220도 이상

표 3에 나타내는 바와 같이, 비율(H1/H2)이 높을수록 전체 기밀의 평가결과가 좋다. 이 이유는, 비율이 높을수록 탈크(9, 도 1)의 양이 많아지고, 탈크(9)에 의한 진동흡수능력이 향상되기 때문이라고 추정된다. 구체적으로는, 비율이 0.11인 경우에는, 전체 기밀의 평가결과가 ○이지만, 비율이 0.13 이상인 경우에는, 전체 기밀의 평가결과가 ◎이다. 따라서, 비율은 0.11 이상인 것이 바람직하고, 0.13 이상인 것이 특히 바람직하다.

또한, 표 3에 나타내는 바와 같이, 비율(H1/H2)이 낮을수록 패킹 기밀의 평가결과가 좋다. 이 이유는, 비율이 낮을수록 탈크(9, 도 3)의 양이 적어지고, 선단측 패킹(8, 도 1)을 끼우는 힘이 강해지기 때문이라고 추정된다. 구체적으로는, 비율이 0.22인 경우에는, 패킹 기밀의 평가결과가 ○이지만, 비율이 0.18 이하인 경우에는, 패킹 기밀의 평가결과가 ◎이다. 따라서, 비율은 0.22 이하인 것이 바람직하고, 0.18 이하인 것이 특히 바람직하다.

또한, 스파크 플러그(100)가 진동할 경우, 탈크(9)의 근방에 있어서, 금속 쉘(50)과 절연 애자(10) 사이의 상대적인 위치가 변동할 수 있다. 탈크(9)는, 이 상대적인 위치변동을 흡수한다. 상대적인 위치변동은, 진동시의 금속 쉘(50)의 움직임과 절연 애자(10)의 움직임 사이의 차이에 의해서 생긴다. 금속 쉘(50)과 절연 애자(10)가 무거운 경우에는, 금속 쉘(50)과 절연 애자(10)의 일방의 움직임의 변화에 타방이 추종하는 것이 어려워지므로, 상대적인 위치변동이 커지기 쉽다고 추정된다. 또한, 제 2 길이(H2)가 긴 것은, 금속 쉘(50)과 절연 애자(10)가 긴, 즉, 금속 쉘(50)과 절연 애자(10)가 무거운 것을 나타내고 있다. 따라서, 진동흡수에 적절한 제 1 길이(H1)는 제 2 길이(H2)가 길수록 길어진다. 이상에 의해, 제 2 길이(H2)가 표 3의 샘플의 제 2 길이(H2)와 다른 경우에도, 양호한 전체 기밀과 패킹 기밀을 실현하기 위해서는, 비율(H1/H2)이 상기한 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

이상, 5개의 평가시험에 대해서 설명했다. 그들의 평가시험의 결과에 따라 각 파라미터를 결정함으로써, 스파크 플러그(100)의 나사부(52)가 소경(호칭 직경=M10)이라도 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 일부의 파라미터가, 상기의 바람직한 범위의 밖으로 설정되어 있어도 좋다. ISO11565의 규정에서는, 1회의 진동시험의 후에 공기누설이 확인되지 않는 것이 요건이다. 따라서, 도 7에 나타내는 평가결과에 있어서, 누설진동회수(Nng)가 2 이상이 되는 체적(V)의 범위를 채용해도 좋다. 예를 들면, 목표 체적(Vt)이 110㎣인 샘플의 체적(V, 예를 들면, 31번, 41번의 110㎣, 또는, 36번의 111㎣)을 하한으로서 채용해도 좋다. 또한, 표 3에 나타내는 전체 기밀의 평가결과에서는, ○는 누설진동회수(Nng)가 4 이상 5 이하인 것을 나타내고 있다. 여기서, 누설진동회수 (Nng)가 2 이상인 것을 평가기준이라고 하면, 0.11보다도 작은 비율(H1/H2)을 채용하는 것도 가능하다.

A-4. 제 1 실시형태의 변형예:

스파크 플러그(100)의 부재의 형상으로서는, 도 1에 나타내는 형상에 한정되지 않고, 여러 가지의 형상을 채용 가능하다. 예를 들면, 후단측 패킹(6, 7)으로서는, 여러 가지의 링 형상의 부재(예를 들면, O링)를 채용 가능하다.

절연체 제 1 직경축소부(15)의 형상으로서는, 후단측에서 선단측으로 향하여 외형이 작아지는 여러 가지의 형상을 채용 가능하다. 예를 들면, 축 방향의 위치의 변화에 대해서 곡선을 그리도록, 후단측에서 선단측으로 향하여 외형이 작아져도 좋다.

절연체 제 2 직경축소부(11)의 형상으로서는, 선단측에서 후단측으로 향하여 외형이 작아지는 여러 가지의 형상을 채용 가능하다. 예를 들면, 선단측에서 후단측으로 향하여 축 방향의 위치의 변화에 대해서 직선적으로 외형이 작아져도 좋다.

축 내경부(56)의 내경은 축 방향의 위치의 변화에 대해서 곡선을 그리도록 후단측에서 선단측으로 향하여 작아지는 부분을 포함해도 좋다. 도 8은 변형예의 스파크 플러그(100x)에 있어서의, 선단측 패킹(8)의 근방의 구성의 설명도이다. 도 8의 (A)에는 도 2의 (A)와 마찬가지의, 중심축(COx)을 포함하는 평단면의 일부분이 나타내어져 있다. 축 내경부(56x)의 내주면(56xi)은 축 방향의 위치의 변화에 대해서 직선적으로 내경이 변화하는 제 1 부분(LP)과, 축 방향의 위치의 변화에 대해서 곡선을 그리도록 내경이 변화하는 제 2 부분(RP)을 포함하고 있다. 이와 같은 경우도, 제 1 각도(θ1)로서는, 제 1 부분(LP)과 중심축(CO)과 수직인 가상 평면(HP1)이 이루는 각도 중 예각을 채용 가능하다. 드릴 등의 공구를 이용하여 축 내경부를 형성할 경우에는, 내주면의 단면 형상이 직선을 이루는 부분(이하 「직선 부분」이라고 부른다)이 형성될 수 있다[특히, 축 내경부(56x)의 후단(56xb)의 근방, 즉, 내경이 작아지기 시작하는 위치의 근방에, 직선 부분이 형성되기 쉽다]. 따라서, 제 1 각도(θ1)로서는, 그와 같은 직선 부분을 이용함으로써 특정되는 각도를 채용 가능하다.

또한, 접촉 면적(S)에 대해서도, 도 2의 (B)의 예와 마찬가지로, 산출 가능하다. 도 8의 (B)는, 접촉 면적(S)의 산출의 개략도이다. 도면 중의 라인(Lx)은, 도 8의 (A)에 나타내는 바와 같이, 축 내경부(56x)와 선단측 패킹(8)이 접촉하는 부분에 대응하는 라인이다. 상기 라인(Lx)은, 곡선 부분[제 2 부분(RP)의 일부]을 포함한다. 이와 같은 경우에도, 도 2의 (B)의 예와 마찬가지로, 라인(Lx)이, 중심축(COx)을 중심으로 1주에 걸치는 것으로 가정하여 접촉 면적(S)을 산출 가능하다. 예를 들면, 라인(Lx)을, 축 방향을 따라서 N등분 한다(N은 2 이상의 정수). N개의 부분 라인이 각각 직선인 것으로 가정하여 도 2의 (B)의 예와 마찬가지로, N개의 부분 라인마다의 부분 면적(Spi, i=1∼N)을 산출한다. 부분 면적(Spi, i=1∼N)의 합계값을 접촉 면적(S)으로서 산출한다.

B. 제 2 실시형태:

도 9는 본 발명의 스파크 플러그의 제 2 실시형태로서의 스파크 플러그 (1100)의 부분 단면도이다. 도 9에 있어서, 일점쇄선으로 나타내는 축선(CO)의 우측은, 외관 정면도를 나타내고, 축선(CO)의 좌측은, 스파크 플러그(1100)의 중심축을 통과하는 단면에서 스파크 플러그(1100)를 절단한 단면도를 나타내고 있다. 이하에서는, 도 9에 있어서의 스파크 플러그(1100)의 축선(CO) 방향의 하측(Dr1측)을 스파크 플러그(1100)의 선단측, 상측(Dr2측)을 후단측으로서 설명한다. 스파크 플러그(1100)는 절연 애자(1010)와, 중심전극(1020)과, 접지전극(1030)과, 단자전극 (1040)과, 금속 쉘(1050)을 구비한다.

절연 애자(1010)는 중심전극(1020) 및 단자전극(1040)을 수용하는 축 구멍 (1012)이, 그 중심에 형성된 통 형상의 절연체이다. 축 구멍(1012)은 축선(CO) 방향으로 연장되어 형성된다. 절연 애자(1010)는 알루미나를 시작으로 하는 세라믹 재료를 소성하여 형성된다. 절연 애자(1010)의 축선(CO) 방향의 중앙에는, 절연 애자(1010) 중에서 외경이 가장 큰 중앙 몸통부(1019)가 형성되어 있다. 절연 애자 (1010)의 중앙 몸통부(1019)보다도 후단측에는, 단자전극(1040)과 금속 쉘(1050)의 사이를 절연하는 후단측 몸통부(1018)가 형성되어 있다. 절연 애자(1010)의 중앙 몸통부(1019)보다도 선단측에는, 후단측 몸통부(1018)보다도 외경이 작은 선단측 몸통부(1017)가 형성되어 있다. 절연 애자(1010)의 선단측 몸통부(1017)의 더욱 선단측에는, 선단측 몸통부(1017)보다도 작은 외경을 가지고, 중심전극(1020)측으로 향할수록 외경이 작아지는 긴 다리부(1013)가 형성되어 있다. 선단측 몸통부(1017)와 긴 다리부(1013)의 사이에는, 선단측으로 향하여 외경이 축소되고, 선단측 몸통부(1017)와 긴 다리부(1013)를 연결하는 직경축소부(1015)가 형성되어 있다.

절연 애자(1010)의 축 구멍(1012)에는 중심전극(1020)이 삽입된다. 중심전극 (1020)은 폐관 통 형상으로 형성된 전극 모재(1021)의 내부에, 전극 모재(1021)보다도 열전도성이 우수한 코어재(1025)를 매설한 봉 형상의 부재이다. 본 실시예에서는, 전극 모재(1021)는 니켈(Ni)을 주된 성분으로 하는 니켈 합금으로 이루어진다. 또한, 코어재(1025)는 구리 또는 구리를 주된 성분으로 하는 합금으로 이루어진다. 중심전극(1020)은 축 구멍(1012) 내에서 절연 애자(1010)에 유지되고, 중심전극(1020)의 선단측에서는 중심전극(1020)의 선단이 축 구멍[1012, 절연 애자 (1010)]으로부터 외부로 노출되어 있다. 상기 중심전극(1020)은 축 구멍(1012)에 삽입된 세라믹 저항(1003) 및 밀봉체(1004)를 통하여 단자전극(1040)에 전기적으로 접속된다.

접지전극(1030)은 내부식성이 높은 금속으로 구성되고, 일례로서 니켈 합금이 이용된다. 상기 접지전극(1030)의 기단부는 금속 쉘(1050)의 선단면(1057)에 용접되어 있다. 접지전극(1030)의 선단부는 축선(CO) 위로 향하여 굴곡되어 있다. 상기 접지전극(1030)의 선단부와 중심전극(1020)의 선단면의 사이에, 스파크방전을 일으키는 스파크 갭(SG)이 형성된다.

단자전극(1040)은 축 구멍(1012)의 후단측에 설치되고, 그 후단측의 일부는 절연 애자(1010)의 후단측으로부터 노출되어 있다. 단자전극(1040)에는 고압케이블 (도시생략)이 플러그 캡(도시생략)을 통하여 접속되어 고전압이 인가된다.

금속 쉘(1050)은 절연 애자(1010)의 후단측 몸통부(1018)의 일부에서 긴 다리부(1013)에 걸치는 부위를 둘레 방향에 포위하여 유지하는 원통 형상의 금속 부재이다. 금속 쉘(1050)은 저탄소강재로 형성되고, 전체에 니켈 도금이나 아연 도금 등의 도금처리가 시행되어 있다. 금속 쉘(1050)은 공구 걸어맞춤부(1051)와, 장착나사부(1052)와, 클림핑부(1053)와, 밀봉부(1054)를 구비한다. 이들은, 후단에서 선단으로 향하여 클림핑부(1053), 공구 걸어맞춤부(1051), 밀봉부(1054), 장착나사부(1052)의 순서로 형성되어 있다. 공구 걸어맞춤부(1051)는 스파크 플러그(1100)를 내연기관의 엔진 헤드(1150)에 장착하는 공구가 끼워 맞추어진다. 장착나사부 (1052)는 엔진 헤드(1150)의 장착나사구멍(1151)에 나사 결합하는 나사산을 가진다.

장착나사부(1052)의 내경측에는, 직경 방향 내측으로 돌출된 돌출부(1060)가 형성된다. 돌출부(1060)는 절연 애자(1010)의 직경축소부(1015) 및 긴 다리부 (1013)의 후단측과 마주 보는 위치에 형성된다. 상기 돌출부(1060)와 절연 애자 (1010)의 직경축소부(1015)의 사이에는, 환 형상의 밀봉 부재로서의 패킹(1008)이 설치된다. 패킹(1008)은 돌출부(1060)와 직경축소부(1015)에 접촉하여 절연 애자 (1010)와 금속 쉘(1050)의 사이를 밀봉한다. 패킹(1008)에는 냉간압연강판 등을 사용할 수 있다.

클림핑부(1053)는 금속 쉘(1050)의 후단측의 단부에 설치된 얇은 두께의 부재이며, 금속 쉘(1050)이 절연 애자(1010)를 유지하기 위해서 설치된다. 구체적으로는, 스파크 플러그(1100)의 제조시에 있어서, 클림핑부(1053)를 내측으로 접어 구부리고, 상기 클림핑부(1053)를 선단측에 압압함으로써, 중심전극(1020)의 선단이 금속 쉘(1050)의 선단측으로부터 돌출된 상태에서, 절연 애자(1010)가 금속 쉘 (1050)에 일체적으로 유지된다. 밀봉부(1054)는 장착나사부(1052)의 근원에 차양 형상으로 형성되어 있다. 밀봉부(1054)와 엔진 헤드의 사이에는, 판체를 접어 구부려 형성한 환 형상의 개스킷(1005)이 끼워 넣어진다. 상기 스파크 플러그(1100)는 엔진 헤드(1150)의 장착나사구멍(1151)에 금속 쉘(1050)을 통하여 장착된다.

도 10은 도 9에 나타낸 스파크 플러그(1100) 중, 패킹(1008)의 주변부의 확대 단면도이다. 금속 쉘(1050)에 형성된 돌출부(1060)는 일정한 직경으로 형성된 정상부(1061)와 선단측으로 향하여 내경이 축소되는 직경축소부(1062)를 구비하고 있다. 정상부(1061)는 돌출부(1060) 중에서 가장 내경이 작다. 직경축소부(1062)는 돌출부(1060) 중, 정상부(1061)보다도 후단측에 위치하는 부위이다. 직경축소부 (1062)는 절연 애자(1010)의 직경축소부(1015)와 마주 보는 위치에 형성된다.

패킹(1008)은 절연 애자(1010)의 직경축소부(1015)와 금속 쉘(1050)의 직경축소부(1062)의 사이에 배치된다. 또한, 패킹(1008)은 절연 애자(1010)의 선단측 몸통부(1017)의 외경면을 가상적으로 선단측으로 연장한 연장선(EL1)을 축선(CO)과 직교하는 방향에 대해서 적어도 포함하는 위치에 배치된다. 본 실시예에서는, 패킹 (1008)은 직경축소부(1062)와 패킹(1008)이 직경축소부(1062) 표면의 전체에 걸쳐서 접촉하도록 배치된다.

도 10에 나타내는 단면에 있어서, 축선(CO)과 직교하는 평면(HP2, 단면도인 도 10에 있어서 직선으로 나타내어져 있다)과 절연 애자(1010)의 직경축소부(1015)의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도를 각도(θ22, 0°＜θ22＜90°)로 한다. 또한, 축선(CO)과 직교하는 평면(HP1, 단면도인 도 10에 있어서 직선으로 나타내어져 있다)과 금속 쉘(1050)의 직경축소부(1062)의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도를 각도(θ21, 0°＜θ21＜90°)로 한다. 또한, 제 1 실시형태의 도 2와 제 2 실시형태의 도 10에 있어서는, 평면(HP1, HP2)의 축선(CO) 방향의 위치가 다르다. 그러나, 금속 쉘(1050)의 직경축소부(1062)의 각도(θ21) 및 절연 애자(1010)의 직경축소부(1015)의 각도(θ22)를 결정하는 데 있어서, 평면(HP1, HP2)의 축선(CO) 방향의 위치는, 임의의 위치로 설정할 수 있다. 이때, 본 실시예의 스파크 플러그 (1100)는 다음에 나타내는 식 (1)의 조건을 만족한다. 즉, 직경축소부(1062)의 외형선은 직경축소부(1015)의 외형선과 비교해서, 축선(CO)과 직교하는 방향(본 명세서에 있어서, 단지 직교 방향이라고도 한다)에 대한 경사가 크다. 또한, 직경축소부(1015)의 외형선의 일부분에 곡선을 포함할 경우, 예를 들면, 선단측 몸통부 (1017)와 직경축소부(1015)의 연결점이 모따기되어 있는 경우에는, 각도(θ22)는 직경축소부(1015)의 외형선 중 직선 부분에 의해서 규정된다. 각도(θ21)에 대해서도 마찬가지이다.

θ21＞θ22ㆍㆍㆍ(1)

또한, 본 실시예의 스파크 플러그(1100)는 다음에 나타내는 식 (2) 및 식 (3)의 조건을 만족한다. 식 (2), 식 (3)은 어느 것이나 모두 선택적인 조건이며, 필수는 아니다.

θ22≥30°ㆍㆍㆍ(2)

θ21-θ22≤7°ㆍㆍㆍ(3)

상기한 스파크 플러그(1100)에 있어서, 패킹(1008)은 「과제의 해결 수단」에 있어서의 「밀봉 부재」에 해당한다. 절연 애자(1010)는 「절연체」에 해당한다. 선단측 몸통부(1017)는 「제 1 부위」에 해당한다. 긴 다리부(1013)는 「제 2 부위」에 해당한다. 직경축소부(1015)는 「절연체 제 1 직경축소부」에 해당한다. 직경축소부(1062)는 「금속 쉘측 직경축소부」에 해당한다.

도 11은 비교예로서의 스파크 플러그(1100a) 중, 패킹(1008a)의 주변부의 확대 단면도이다. 도 11에 있어서, 스파크 플러그(1100a)의 각 구성요소는, 그것에 대응하는 스파크 플러그(1100, 도 10 참조)의 각 구성요소에 붙인 부호의 말미에 「a」를 붙인 부호를 이용하여 나타낸다. 스파크 플러그(1100a)는 각도(θ22)와 각도(θ21)의 관계만이 스파크 플러그(1100)와 다르고, 그 외의 구성은 스파크 플러그(1100)와 마찬가지이다. 스파크 플러그(1100a)에서는 각도(θ22)와 각도(θ21)는 다음에 나타내는 식 (4)의 조건을 만족한다. 즉, 직경축소부(1062a)의 외형선과 직경축소부(1015a)의 외형선은 평행으로 형성되어 있다.

θ22=θ21ㆍㆍㆍ(4)

상기 비교예로서의 스파크 플러그(1100a)에 따르면, 직경축소부(1062a)는 그 표면의 전체에 걸쳐서 패킹(1008)으로부터 균일하게 하중을 받는다. 한편, 본 실시예로서의 스파크 플러그(1100)에 따르면, 상기의 식 (1)의 조건을 만족함으로써, 직경축소부(1062)가 받는 하중은, 직경축소부(1062)의 내주측[축선(CO)측]과 비교해서, 외주측에서 커진다. 즉, 직경축소부(1062)의 외주측에 편하중이 가해져 외주측의 면압이 부분적으로 커진다. 따라서, 절연 애자(1010)와 금속 쉘(1050) 사이의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 직경축소부(1062)의 내주측에 가해지는 면압이 상대적으로 저감되기 때문에, 돌출부(1060)가 패킹(1008)으로부터 하중을 받아 절연 애자(1010)측으로 돌출되도록 변형하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 변형한 돌출부(1060)에 의해서, 패킹(1008)의 내경측의 부위가 절연 애자(1010)에 꽉 눌려 절연 애자(1010)가 손상되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 스파크 플러그(1100)에 따르면, 상기의 식 (2)의 조건을 만족함으로써, 스파크 플러그(1100)를 내연기관에서 사용할 때에, 축선 방향과 직교하는 방향의 진동을 받는 경우에도, 밀봉성능을 향상시킬 수 있다. 이 점에 대해서는 도 12a 및 도 12b를 이용하여 설명한다.

도 12a 및 도 12b는 직경축소부(1062)가 패킹(1008)으로부터 받는 하중의 방향을 나타낸다. 도 12a는 상기의 식 (2)의 조건을 만족하는 케이스를 나타내고, 도 12b는 식 (2)의 조건을 만족하지 않는 케이스를 나타낸다. 도 12a에 나타내는 바와 같이, 직경축소부(1062)가 패킹(1008)으로부터 받는 축선(CO) 방향의 하중(F21)은 직경축소부(1062)의 표면을 따른 방향의 힘(F21x)과, 직경축소부(1062)의 표면에 수직인 방향의 힘(F21y)으로 분해할 수 있다. 직경축소부(1062)의 표면을 따른 방향의 힘(F21x)의 축선(CO)과 직교하는 방향의 성분을 힘(F21xh)으로서 도 12a에 나타낸다. 직경축소부(1062)의 표면과 직교하는 방향의 힘(F21y)의 축선(CO)과 직교하는 방향의 성분을 힘(F21yh)으로서 도 12a에 나타낸다. 힘(F21xh)과 힘(F21yh)은 균형잡혀 있다.

마찬가지로, 도 12b에 나타내는 바와 같이, 직경축소부(1062)가 패킹(1008)으로부터 받는 축선(CO) 방향의 하중(F22)은, 직경축소부(1062)의 표면을 따른 방향의 힘(F22x)과, 직경축소부(1062)의 표면과 직교하는 방향의 힘(F22y)으로 분해할 수 있다. 직경축소부(1062)의 표면을 따른 방향의 힘(F22x)의 축선(CO)과 직교하는 방향의 성분을 힘(F22xh)으로서 도 12b에 나타낸다. 직경축소부(1062)의 표면과 직교하는 방향의 힘(F22y)의 축선(CO)과 직교하는 방향의 성분을 힘(F22yh)으로서 도 12b에 나타낸다. 힘(F22xh)과 힘(F22yh)은 균형잡혀 있다.

여기서, 도 12a 및 도 12b를 보면 명백한 바와 같이, 상기의 식 (2)의 조건을 만족하는 스파크 플러그(1100)에 있어서의 힘(F21xh, F21yh)은, 식 (2)의 조건을 만족하지 않는 스파크 플러그(1100)에 있어서의 힘(F22xh, F22yh)보다도 크다. 즉, 스파크 플러그(1100)의 축선(CO)과 직교하는 방향으로 작용하여 금속 쉘(1050)과 패킹(1008)을 서로 억누르는 힘은, 상기 식 (2)의 조건을 만족하는 스파크 플러그(1100, 도 12a참조)가 크다. 금속 쉘(1050)이 패킹(1008)을 누르는 힘은, 패킹 (1008)을 통하여 절연 애자(1010)에 전달된다. 이로 인해, 상기 식 (2)의 조건을 만족하는 스파크 플러그(1100, 도 12a참조)가 스파크 플러그(1100)의 축선(CO)과 직교하는 방향으로 작용하여 금속 쉘(1050)과 절연 애자(1010)를 서로 억누르는 힘이 크다. 그 결과, 상기 식 (2)의 조건을 만족하는 스파크 플러그에 있어서는, 금속 쉘(1050)과 절연 애자(1010)가 스파크 플러그의 축선 방향과 직교하는 방향에 있어서 강하게 꽉 눌러지게 되고, 스파크 플러그(1100)가 축선 방향과 직교하는 방향의 진동을 받아도, 절연 애자(1010)가 풀리기 어렵고, 그 결과, 밀봉성능이 향상된다.

또한, 스파크 플러그(1100)에 따르면, 상기의 식 (3)의 조건을 만족함으로써, 직경축소부(1062)의 외주측에 가해지는 편하중을 적당한 범위로 설정할 수 있다. 따라서, 편하중이 너무 커져서, 당해 편하중에 의해 직경축소부(1062)가 선단측으로 크게 움푹 들어가 절연체 돌출치수가 변하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 절연체 돌출치수의 편차를 억제하고, 그 결과, 스파크 플러그(1100)의 열특성(열가)의 편차를 억제할 수 있다.

표 4는 스파크 플러그(1100)에 대한 제 1 기밀성 시험 및 변형시험의 결과이다. 이들의 시험은 상기의 식 (1)의 조건에 관한 것이다. 제 1 기밀성 시험에서는 「θ21-θ22」의 값을 변화시켜서 절연 애자(1010)와 금속 쉘(1050) 사이의 밀봉성능을 확인했다. 샘플로서의 스파크 플러그(1100)는 상기의 식 (3)의 조건을 만족하고, 식 (2)의 조건을 만족하지 않는 것을 채용했다. 「θ21-θ22」의 값마다의 샘플수는 각각 10개이다. 상기 제 1 기밀성 시험에서는 JISB8031에 규정된 기밀성 시험에 준한 시험을 실시했다. 구체적으로는, 스파크 플러그(1100)를 내연기관을 모방한 시험대에 설치 후, 150℃로 30분간 유지한 후에, 내부측(선단측)의 공기압을 1.5㎫로 가압한 상태에서, 스파크 플러그(1100)의 클림핑부(1053)에서 외부측으로의 공기누설의 유무를 확인했다. 그리고 모든 샘플에 대해서 공기누설이 확인되지 않았던 경우를 「○」(바람직함)로 평가하고, 적어도 1개의 샘플에 대해서 공기누설이 확인된 경우를 「△」(보통)으로 평가했다. 또한, 본 실시예의 평가조건은 JISB8031보다도 엄격하게 설정되어 있다. 구체적으로는, JISB8031에서는 공기의 누설량이 1.0㎖/min 이하인 것을 평가기준으로 하고 있지만, 본 실시예에서는 공기누설의 유무를 평가기준으로 했다.

표 4에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 기밀성 시험에서는 「θ21-θ22」의 값이 0°인 경우에만 「△」의 평가가 얻어졌다. 한편, θ21＞θ22의 경우 및 θ21＜θ22의 경우에는 「○」의 평가가 얻어졌다.

변형시험에서는, 제 1 기밀성 시험을 실시한 후의 스파크 플러그(1100)를 대상으로서 돌출부(1060)의 변형의 유무를 확인했다. 상기 변형시험에서는, 스파크 플러그(1100)를 해체하여 금속 쉘(1050)을 절단하고, 그 절단 단면을 촬상(撮像)했다. 다음에, 그 촬상 화상으로부터 돌출부(1060)의 변형의 유무를 판정했다. 그리고 모든 샘플에 대해서 돌출부(1060)의 변형이 확인되지 않았던 경우를 「○」(바람직함)로 평가하고, 적어도 1개의 샘플에 대해서 변형이 확인된 경우를 「△」(보통)으로 평가했다.

도 13a 및 도 13b는 돌출부(1060)의 변형의 유무의 판정수법을 나타낸다. 도 13a는 변형이 생긴 돌출부(1060)의 단면도를 나타내고 있다. 도 13b는 변형이 생기지 않은 돌출부(1060)의 단면도를 나타내고 있다. 도 13c는 변형의 유무의 판정수법을 나타내고 있다. 도 13c에 나타내는 바와 같이, 상기 수법에서는 우선, 돌출부 (1060)의 정상부(1061)의 외형선 중 변형하고 있지 않은 개소, 즉 직선 형상의 개소[도 13c에서는 미변형부(1061b)]를 특정한다. 다음에, 미변형부(1061b)를 그 직선 형상을 따라서 가상적으로 연장된 연장선(EL2)을 기준선으로 하여 연장선(EL2)보다도 내경측으로 돌출된 부분[도 13c에서는 변형부(1061c)]이 확인된 경우에 변형 있음으로 판정한다.

표 4에 나타내는 바와 같이, 상기 변형시험에서는,θ21-θ22≤-1°의 경우에 「△」의 평가가 얻어졌다. 한편, θ21-θ22≥0°의 경우에는 「○」의 평가가 얻어졌다.

표 5는 스파크 플러그(1100)에 대한 제 2 기밀성 시험의 결과이다. 상기 시험은 패킹(1008)의 형태, 더욱 구체적으로는, 크기와 배치위치에 관한 것이다. 제 2 기밀성 시험에서는 패킹(1008)의 형태 A∼C를 설정하고, 각각에 대해서, 제 1 기밀성 시험과 마찬가지의 방법으로 밀봉성능을 평가했다. 샘플로서의 스파크 플러그 (1100)는 상기의 식 (1)의 조건을 만족하고, 식 (2) 및 식 (3)의 조건을 만족하지 않는 것을 채용했다.

도 14a∼도 14c는 패킹(1008)의 형태 A∼C의 내용을 나타내는 설명도이다. 도 14a에 나타내는 형태 A의 패킹(1008)은 직교 방향에 있어서, 상기한 연장선 (EL1)을 적어도 포함하는 위치에 배치된다. 또한, 형태 A의 패킹(1008)은 직경축소부(1062)와 패킹(1008)이 직경축소부(1062) 표면의 전체에 걸쳐서 접촉하도록 배치된다. 즉, 형태 A는 상기한 본 실시예로서의 패킹(1008)의 형태이다.

도 14b에 나타내는 형태 B의 패킹(1008)은 형태 A와 마찬가지로, 연장선 (EL1)을 적어도 포함하는 위치에 배치된다. 한편, 형태 B의 패킹(1008)은 형태 A와 달리, 직경축소부(1062)와 패킹(1008)이 직경축소부(1062) 표면의 일부분에서만 접촉하도록 배치된다.

도 14c에 나타내는 형태 C의 패킹(1008)은 형태 A, B와 달리, 연장선(EL1)을 포함하지 않는 위치에 배치된다. 또한, 형태 C의 패킹(1008)은 형태 B와 마찬가지로, 직경축소부(1062)와 패킹(1008)이 직경축소부(1062) 표면의 일부분에서만 접촉하도록 배치된다.

표 5에 나타내는 바와 같이, 상기 형태 A∼C의 패킹(1008)을 사용한 제 2 기밀성 시험에서는 형태 A, B에 대해서 「○」(바람직함)의 평가가 얻어졌다. 한편, 형태 C에 대해서는 「△」(보통)의 평가가 얻어졌다. 이상의 설명으로부터도 명백한 바와 같이, 패킹(1008)은 직교 방향에 있어서, 연장선(EL1)을 적어도 포함하는 위치에 배치되어 있으면, 직경축소부(1062)와 패킹(1008)이 직경축소부(1062) 표면의 일부분에서만 접촉하도록 배치되어도, 소정의 밀봉성능을 발휘한다. 또한, 상기한 제 1 기밀성 시험 및 변형시험의 샘플은 형태 A의 패킹을 채용한 스파크 플러그 (1100)이다.

표 6은 스파크 플러그(1100)에 대한 제 3 기밀성 시험의 결과이다. 상기 시험은 상기의 식(2) 및 식(3)의 조건에 관한 것이다. 제 3 기밀성 시험에서는 「θ21-θ22」의 값 및 각도(θ22)의 값을 변화시켜서 절연 애자(1010)와 금속 쉘 (1050) 사이의 밀봉성능을 확인했다. 상기 제 3 기밀성 시험에서는 우선, 샘플로서의 스파크 플러그(1100)에 대해서, JIS B 8031 7.4에 규정된 충격시험에 준한 충격을 가했다. 구체적으로는, 스파크 플러그(1100)를 규정 토크로 체결하여 철제 지그에 장착한 후, 스트로크(stroke) 22㎜의 충격을 400회/min의 비율로 20분간 가한다. 충격의 방향은 스파크 플러그(1100)의 내연기관에서의 사용시에 받는 진동의 방향을 모방하여 스파크 플러그의 중심축에 직교하는 방향으로 했다. 본 실시예의 충격 조건은 JIS B 8031 7.4보다도 엄격하게 설정되어 있다. 구체적으로는, 진동을 가하는 시간은 JIS B 8031 7.4에서는 10분간이지만, 본 실시예에서는 20분간으로 했다. 그리고 충격을 가한 후, 제 1 기밀성 시험과 마찬가지의 방법으로 스파크 플러그(1100)의 밀봉성능을 평가했다. 사전에 충격을 가하는 점에 있어서, 제 3 기밀성 시험은 제 1 기밀성 시험보다도 엄격한 시험조건이라고 할 수 있다.

표 6에 나타내는 바와 같이, 상기 제 3 기밀성 시험에서는 θ22≤28°의 경우에 「△」(보통)의 평가가 얻어졌다. 한편, θ22≥30°의 경우에 「○」(바람직함)의 평가가 얻어졌다. 「θ21-θ22」의 값은 평가결과에 영향을 주지 않았다.

표 7은 스파크 플러그(1100)에 대한 제 1 내열성 시험의 결과이다. 상기 시험은 상기의 식 (2) 및 식 (3)의 조건에 관한 것이다. 제 1 내열성 시험에서는 「θ21-θ22」의 값 및 각도(θ22)의 값을 변화시켜서 스파크 플러그(1100)의 내열성을 확인했다. 상기 제 1 내열성 시험에서는 열가 7번으로 설계된 스파크 플러그 (1100)를 샘플로서 사용했다. 또한, 1.6L, L4(직렬 4기통)의 엔진의 열가 7번의 스파크 플러그에 있어서의 하한 진각(進角)값보다도 -2°CA(Crank Angle)의 진각값으로, 프리이그니션(preignition)의 발생의 유무를 확인했다. 프리이그니션은 절연 애자(1010)의 선단부의 온도상승에 의해서 발생하므로, 프리이그니션이 발생하지 않는다고 하는 것은, 스파크 플러그(1100)의 열전달 성능이 좋은, 즉, 내열성능이 높다고 할 수 있다. 그리고 프리이그니션이 발생하지 않았던 경우를 「○」(바람직함)로 평가하고, 프리이그니션이 발생한 경우를 「△」(보통)으로 평가했다.

표 7에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 내열성 시험에서는 θ21-θ22≥8°의 경우에 「△」의 평가가 얻어졌다. 한편, θ21-θ22≤7°의 경우에 「○」의 평가가 얻어졌다. 각도(θ22)의 값은 평가에는 영향을 주지 않았다.

C. 제 3 실시형태:

도 15는 본 발명의 제 3 실시형태로서의 스파크 플러그(1200) 중 패킹(1208)의 주변부의 확대 단면도이다. 이하의 설명에 있어서, 스파크 플러그(1200)의 각 구성요소는 그것에 대응하는 스파크 플러그(1100, 도 9, 도 10 참조)의 각 구성요소에 붙인 부호의 아래 2자리 수와 동일한 부호를 아래 2자리 수에 채용한 부호를 이용하여 부르는 것으로 한다. 제 3 실시형태로서의 스파크 플러그(1200)는 패킹 (1208)의 형태만이 제 2 실시형태와 다르고, 그 외의 구성에 대해서는 제 2 실시형태와 마찬가지이다. 이하에서는, 제 2 실시형태와 다른 점에 대해서만 설명한다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 패킹(1208)은 절연 애자(1210)의 직경축소부 (1215)와 금속 쉘(1250)의 직경축소부(1262)의 사이에서, 절연 애자(1210)의 선단측 몸통부(1217)와 금속 쉘(1250) 중 직경축소부(1262)보다도 후단측의 부위의 사이에까지 걸쳐서 배치되어 있다. 선단측 몸통부(1217)와 금속 쉘(1250) 중 직경축소부(1262)보다도 후단측 부위의 양쪽에 접촉하고 있는 부분의 패킹(1208)의 축선 (CO) 방향의 길이를 L1로 한다. 이때, 스파크 플러그(1200)는 다음에 나타내는 식 (5)의 조건을 만족한다.

L1≥0.10㎜ㆍㆍㆍ(5)

상기 형태의 패킹(1208)을 구비한 스파크 플러그(1200)는 여러 가지의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 패킹(1208)의 경도를 조절하고, 패킹(1208)의 일부분이 선단측 몸통부(1217)와 금속 쉘(1250) 중 직경축소부(1262)보다도 후단측 부위의 사이에 있어서, 후단측으로 연장되도록 클림핑부(1253)를 클림핑하여 스파크 플러그(1200)를 제조해도 좋다. 혹은, 선단측 몸통부(1217)와 금속 쉘(1250) 중 직경축소부(1262)보다도 후단측 부위의 사이에 윤활유를 미리 도포하는 등으로 하여, 패킹(1008)이 후단측으로 연장되기 쉬운 조건하에서 클림핑부(1253)를 클림핑하여 스파크 플러그(1200)를 제조해도 좋다.

상기 구성의 스파크 플러그(1200)에 따르면, 나사 신장에 기인하여 직경축소부(1262)와 패킹(1208)의 사이에 틈새가 생겨 밀봉성능이 저하되는 경우라도, 선단측 몸통부(1217)와 금속 쉘(1250) 중 직경축소부(1262)보다도 후단측 부위의 사이에서 밀봉성능을 매우 적합하게 확보할 수 있다. 「나사 신장」이란, 스파크 플러그(1100)를 엔진 헤드(1150)에 과잉 토크로 체결했을 때 등에, 장착나사부(1252)가 축선(CO) 방향으로 신장되고, 그것에 동반하여 돌출부(1260)가 축선(CO) 방향 선단측으로 신장되는 것을 말한다. 일반적으로, 나사 신장에 의해 생기는 변형량은 0.10㎜에도 못 미친다. 이로 인해, 비록 나사 신장이 생겼다고 해도, 본 실시예의 스파크 플러그(1200)에 대해서는, L1을 0.10㎜ 이상으로 하고 있으므로, 밀봉성능을 확실하게 확보할 수 있다.

표 8은 스파크 플러그(1200)에 대한 제 4 기밀성 시험의 결과이다. 제 4 기밀성 시험에서는 길이(L1)의 값을 변화시켜서 상기한 제 3 기밀성 시험과 거의 마찬가지의 수법에 의해서, 절연 애자(1010)와 금속 쉘(1050) 사이의 밀봉성능을 확인했다. 샘플로서의 스파크 플러그(1100)는 상기의 식 (1)을 만족하고, 식 (2) 및 식 (3)을 만족하지 않는 것을 채용했다. 제 4 기밀성 시험은 온도조건만이 제 3 기밀성 시험과 다르고, 그 외의 점은 제 3 기밀성 시험과 마찬가지이다. 구체적으로는, 제 3 기밀성 시험에서는 온도조건이 150℃인 것에 대해서, 제 4 기밀성 시험에서는 더욱 엄격한 조건으로서 200℃를 채용했다.

표 8에 나타내는 바와 같이, 상기 제 4 기밀성 시험에서는 L1≤0.09㎜의 경우에 「△」(보통)의 평가가 얻어졌다. 한편, L1≥0.10㎜의 경우에, 「○」(바람직함)의 평가가 얻어졌다.

D. 제 4 실시형태:

도 16은 본 발명의 제 4 실시형태로서의 스파크 플러그(1300) 중 패킹(1308)의 주변부의 확대 단면도이다. 이하의 설명에 있어서, 스파크 플러그(1300)의 각 구성요소는 그것에 대응하는 스파크 플러그(1100, 도 9, 도 10 참조)의 각 구성요소에 붙인 부호의 아래 2자리 수와 동일한 부호를 아래 2자리 수에 채용한 부호를 이용하여 부르는 것으로 한다. 제 4 실시형태로서의 스파크 플러그(1300)는 돌출부 (1360)의 형상이 제 2 실시형태와 다르다. 패킹(1308)의 형태는 제 3 실시형태에 나타낸 형태이지만, 제 2 실시형태에 나타낸 형태라도 좋다. 그 외의 점에 대해서는, 스파크 플러그(1300)는 스파크 플러그(1100)와 마찬가지의 구성을 가진다. 이하에서는, 돌출부(1360)의 형상에 대해서만 설명한다.

돌출부(1360)는 정상부(1361)와 직경축소부(1362)를 구비한다. 직경축소부 (1362)는 후단측 직경축소부(1362b)와 중간부(1362c)를 구비한다. 후단측 직경축소부(1362b)는 직경축소부(1362) 중 가장 후단측에 위치하는 부위이며, 제 2 실시형태의 직경축소부(1062)에 상당하는 부위이다. 중간부(1362c)는 정상부(1361)와 연결하는 부위이다. 중간부(1362c)는 후단측 직경축소부(1362b)와 정상부(1361)의 사이에 위치한다. 중간부(1362c)는 제 1 중간부(1362d)와 제 2 중간부(1362e)를 구비한다. 제 1 중간부(1362d)는 후단측 직경축소부(1362b)에 연결하고, 내경이 일정하게 형성된 부위이다. 제 2 중간부(1362e)는 제 1 중간부(1362d)와 정상부(1361)에 연결하고, 선단측으로 향하여 내경이 축소되는 부위이다. 본 실시예에서는, 제 1 중간부(1362d)의 내경은 제 2 중간부(1362e)의 임의의 개소의 내경보다도 크다.

상기 형상의 돌출부(1360)에 있어서는, 각도(θ21)는 축선(CO)과 직교하는 직선과 금속 쉘(1350)의 직경축소부(1362) 중 가장 후단측에 위치하는 부위의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도로서 규정된다. 「금속 쉘(1350)의 직경축소부 (1362) 중 가장 후단측에 위치하는 부위」란, 환언하면, 직경축소부(1362) 중 제 1 중간부(1362d)와 후단측에 연결하는 부위[후단측 직경축소부(1362b)]이다.

여기서, 정상부(1361)의 내경을 φ1로 한다. 중간부(1362c) 중 축선(CO) 방향 후단측의 단점(端点, EP1)의 내경[도 16의 예에서는, 제 1 중간부(1362d)의 내경]을 φ2로 한다. 선단측 몸통부(1317)의 외경을 φ3으로 한다. φ1∼φ3의 관계는 φ1＜φ2＜φ3이다. 이때, 스파크 플러그(1300)는 이하의 식 (6), 식 (7)의 조건을 만족한다. 식 (6), 식 (7)은 어느 것이나 모두 선택적인 조건이다.

φ2/φ1≥1.01ㆍㆍㆍ(6)

φ2/φ3≤0.95ㆍㆍㆍ(7)

상기 구성의 스파크 플러그(1300)에 따르면, 정상부(1361)를 노치하도록 중간부(1362c)가 형성되어 있으므로, 중간부(1362c)가 형성되는 위치에 있어서, 돌출부(1360)와 절연 애자(1310) 사이의 직교 방향의 거리가 커진다. 따라서, 돌출부 (1360)의 내경측으로의 변형을 허용하는 스페이스를 확보할 수 있다. 즉, 돌출부 (1360)가 절연 애자(1310)측으로 돌출되도록 변형했다고 해도, 패킹(1308)의 내경측의 부위가 절연 애자(1310)에 꽉 눌리는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 돌출부 (1360)의 변형에 의한 절연 애자(1310)의 손상을 억제할 수 있다.

또한, 스파크 플러그(1300)에 따르면, 상기의 식 (6)의 조건을 만족함으로써, 금속 쉘(1050)과 패킹(1308)의 접촉 면적이 유의로 저감된다. 그 결과, 후단측 직경축소부(1362b)에 가하는 면압이 증대하고, 절연 애자(1310)와 금속 쉘(1350) 사이의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 효과는, 상기와 같은 이유에 의해서 이루어지는 것이며, 상기의 식 (7)을 만족하지 않아도 이루어진다.

또한, 스파크 플러그(1300)에 따르면, 상기의 식 (7)의 조건을 만족함으로써, 후단측 직경축소부(1362b)와 패킹(1308)의 접촉 면적이 과잉으로 저감되는 일이 없다. 그 결과, 후단측 직경축소부(1362b)에 가하는 면압이 과잉으로 증대하여 후단측 직경축소부(1362b)가 선단측으로 크게 움푹 들어가 절연체 돌출치수가 변하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 절연체 돌출치수의 편차를 억제하고, 그 결과, 스파크 플러그(1300)의 열특성의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 이 효과는, 상기와 같은 이유에 의해서 이루어지는 것이며, 상기의 식 (6)을 만족하지 않아도 이루어진다.

도 17은 비교예로서의 스파크 플러그(1300a) 중 패킹(1308a)의 주변부의 확대 단면도이다. 도 17에 있어서, 스파크 플러그(1300a)의 각 구성요소는 그것에 대응하는 스파크 플러그(1300, 도 16 참조)의 각 구성요소에 붙인 부호의 말미에 「a」를 붙인 부호를 이용하여 나타낸다. 스파크 플러그(1300a)는 돌출부(1360a)의 형상만이 스파크 플러그(1300)와 다르고, 그 외의 점은 스파크 플러그(1300)와 마찬가지이다.

스파크 플러그(1300a)의 돌출부(1360a)는 스파크 플러그(1300)의 중간부 (1362c)에 상당하는 부위를 구비하고 있지 않다. 즉, 스파크 플러그(1300a)는 제 2 실시형태로서의 돌출부(1060)와 동일한 형상이다. 여기서, 정상부(1361a)의 내경은 스파크 플러그(1300)의 제 1 중간부(1362d)의 내경과 같은 φ2로 형성되어 있다. 즉, 정상부(1361a)와 긴 다리부(1313a) 사이의 직교 방향의 거리는, 스파크 플러그 (1300)의 정상부(1361)와 긴 다리부(1313) 사이의 직교 방향의 거리보다도 크게 되어 있다. 상기 스파크 플러그(1300a)에서는 스파크 플러그(1300)와 마찬가지로, 돌출부(1360a)의 변형에 의한 절연 애자(1310a)의 손상을 억제할 수 있는 효과를 이룬다.

상기한 실시예로서의 스파크 플러그(1300)에 따르면, 비교예로서의 스파크 플러그(1300a)와 비교해서, 정상부(1361)와 긴 다리부(1313) 사이의 축선(CO) 방향의 거리가 작아지므로, 스파크 플러그(1300)의 사용시에 있어서, 연소가스의 후단측으로의 진입을 억제할 수 있다. 그 결과, 내열성을 매우 적합하게 확보할 수 있다. 즉, 스파크 플러그(1300)에 따르면, 트레이드 오프(trade-off)의 관계에 있는, 돌출부(1360)의 변형에 의한 절연 애자(1310)의 손상의 억제와 내열성의 확보를 양립할 수 있다.

표 9는 스파크 플러그(1300)에 대한 제 5 기밀성 시험의 결과이다. 제 5 기밀성 시험에서는 「φ2/φ1」의 값과 「φ2/φ3」의 값을 변화시켜서 상기한 제 4 기밀성 시험과 거의 마찬가지의 수법에 의해서, 절연 애자(1310)와 금속 쉘(1350) 사이의 밀봉성능을 확인했다. 샘플로서의 스파크 플러그(1300)는 상기의 식 (1)의 조건을 만족하고, 식 (2), 식 (3) 및 식 (5)의 조건을 만족하지 않는 것을 채용했다. 제 5 기밀성 시험은 온도조건과 체결조건이 제 4 기밀성 시험과 다르고, 그 외의 점은 제 4 기밀성 시험과 마찬가지이다. 구체적으로는, 제 4 기밀성 시험에서는 온도조건이 200℃인 것에 대하여 제 5 기밀성 시험에서는 더욱 엄격한 조건으로서 250℃를 채용했다. 또한, 스파크 플러그(1300)를 제 4 기밀성 시험보다도 과잉한 토크로 체결했다.

표 9에 나타내는 바와 같이, 상기 제 5 기밀성 시험에서는 φ2/φ1=1.00의 경우에 「△」(보통)의 평가가 얻어졌다. 한편, φ2/φ1≥1.01의 경우에 「○」(바람직함)의 평가가 얻어졌다. 「φ2/φ3」의 값은 평가결과에 영향을 주지 않았다.

표 10은 스파크 플러그(1300)에 대한 제 2 내열성 시험의 결과이다. 제 2 내열성 시험에서는 「φ2/φ1」의 값과 「φ2/φ3」의 값을 변화시켜서 스파크 플러그(1300)의 내열성을 확인했다. 샘플로서의 스파크 플러그(1300)는 상기의 식 (1)의 조건을 만족하고, 식 (2), 식 (3) 및 식 (5)의 조건을 만족하지 않는 것을 채용했다. 제 2 내열성 시험의 수법은 상기한 제 1 내열성 시험과 마찬가지이다.

표 10에 나타내는 바와 같이, 상기 제 2 내열성 시험에서는 φ2/φ3≥0.96의 경우에 「△」(보통)의 평가가 얻어졌다. 한편, φ2/φ3≤0.95의 경우에 「○」(바람직함)의 평가가 얻어졌다. 「φ2/φ1」의 값은 평가결과에 영향을 주지 않았다.

D. 변형예:

상기한 중간부(1362c)의 형상은 상기의 예에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지의 변형이 가능하다. 중간부(1362c)의 형상은 중간부(1362c)를 갖지 않는 구성과 비교해서, 후단측 직경축소부(1362b)의 선단측의 단점, 환언하면, 중간부(1362c)의 후단측의 단점(EP1)에 있어서의 내경이 정상부(1361)의 내경보다도 큰 형상이면 좋다. 상기 형상으로서 예를 들면, 중간부(1362c)의 형상은 후단측 직경축소부 (1362b)의 선단측의 단점보다도 내경이 작고, 정상부(1361)보다도 내경이 큰 임의의 형상으로 해도 좋다.

도 18은 변형예로서의 스파크 플러그(1400) 중 패킹(1408)의 주변부의 확대 단면도이다. 이하의 설명에 있어서, 스파크 플러그(1400)의 각 구성요소는 그것에 대응하는 스파크 플러그(1300, 도 16 참조)의 각 구성요소에 붙인 부호의 아래 2자리 수와 동일한 부호를 아래 2자리 수에 채용한 부호를 이용하여 부르는 것으로 한다. 제 4 실시예로서의 스파크 플러그(1400)는 중간부(1462c)의 형상만이 제 4 실시형태와 다르다. 그 외의 점에 대해서는, 스파크 플러그(1400)는 제 4 실시형태로서의 스파크 플러그(1300)와 마찬가지의 구성을 가진다. 이하에서는, 중간부 (1462c)의 형상에 대해서만 설명한다.

중간부(1462c)는 후단측 직경축소부(1462b)와 정상부(1461)를 연결한다. 상기 중간부(1462c)는 내경이 선단측으로 향하여 축소되도록 형성되어 있다. 즉, 중간부(1462c)는 제 4 실시형태의 제 1 중간부(1362d)를 구비하지 않는 구성이다. 상기 구성으로 해도, 중간부(1462c)를 갖지 않는 구성과 비교해서, 중간부(1462c)의 후단측의 단점(EP2)에 있어서, 돌출부(1460)와 긴 다리부(1413) 사이의 직교 방향의 거리가 커지므로, 돌출부(1460)의 변형에 의한 절연 애자(1410)의 손상을 어느 정도 억제할 수 있다.

도 19는 금속 쉘(50)의 축 내경부(56)와 중심축(CO)과 수직인 가상 평면 (HP1)이 이루는 제 1 각도(θ1, 도 2 참조)의 결정방법을 나타내는 도면이다. 또한, 도 19에 있어서, 중심축(CO)은 나타내어져 있지 않지만, 중심축(CO)의 방향을 양단 화살표로 나타낸다. 스파크 플러그(100)의 중심축(CO)을 포함하는 평면 내에 있어서 축 내경부(56)와 가상 평면(HP1)이 이루는 제 1 각도(θ1)는, 이하와 같이 하여 결정된다.

(a1) 우선, 중심축(CO, 도 2 참조)을 사이에 둔 일방측에 있어서, 축 내경부 (56) 중 가장 내주측에 위치하는 부분(56ie)의 내경의 반경(R1)과 금속 쉘(50) 중 축 내경부(56)의 후단에서 축선 방향 후단측으로 연장되는 부분(50ie)의 내경의 반경(R2)을 정한다.그리고 반경(R1)과 반경(R2)의 차이인 반경 차이(Rd1)를 얻는다.

(a2) 축 내경부(56) 중 가장 내주측에 위치하는 부분[56ie, 즉 반경(R1)을 정하는 부분]과 금속 쉘(50) 중 축 내경부(56)의 후단에서 축선 방향 후단측으로 연장되는 부분[50ie, 즉 반경(R2)을 정하는 부분]의 사이를, 축선(CO)과 직교하는 방향에 대해서 8등분하는 7개의 가상 직선으로서, 축선(CO)과 평행한 가상 직선 (VL11∼VL17)을 정한다.

(a3) 가상 직선(VL11∼VL17) 중, 가장 외주측에 위치하는 가상 직선(VL11)과 가장 내주측에 위치하는 가상 직선(VL17)을 제외하는, 5개의 가상 직선(VL12∼VL16)과 축 내경부(56)의 외형선의 교점(P11∼P15)의 위치를 정한다.

(a4) 점(P11∼P15)에 대한 근사 직선(AL1)과, 중심축(CO)과 수직인 가상 평면(HP1)을 나타내는 직선(HP1)이 이루는 각 중, 예각의 각도(α)를 구한다.

(a5) 중심축(CO, 도 2 참조)을 사이에 둔 타방측에 있어서, 상기 (a1)에서 (a4)와 마찬가지의 수법에 의해, 각도(α)를 구한다. 또한, 구별을 위해, 스파크 플러그(100)의 중심축(CO)을 포함하는 평면 내에 있어서, 중심축(CO)을 사이에 둔 일방측의 각도(α)를 α1로 표기하고, 타방측의 각도(α)를 α2로 표기한다.

(a6) 각도(α1)와 각도(α2)의 평균값을 제 1 각도(θ1)로 한다.

또한, 이상에서는, 제 1 실시형태의 스파크 플러그(100)의 제 1 각도(θ1, 도 2 참조)를 예로, 금속 쉘측 직경축소부의 외형선의 각도의 결정방법을 설명했다. 그러나, 제 2 실시형태의 스파크 플러그(1100)에 있어서, 축선(CO)과 직교하는 평면(HP1)과 금속 쉘(1050)의 직경축소부(1062)의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도인 각도(θ21, 도 10 참조)도, 마찬가지의 수법으로 결정할 수 있다. 즉, 본 명세서에 있어서의 「제 1 각도(축선과 직교하는 직선과 금속 쉘측 직경축소부의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도)」는, 상기 (a1)에서 (a6)의 처리에 의해서 결정된다.

도 20은 절연 애자(10)의 절연체 제 1 직경축소부(15)와 중심축(CO)과 수직인 가상 평면(HP2)이 이루는 제 2 각도(θ2, 도 2 참조)의 결정방법을 나타내는 도면이다. 또한, 도 20에 있어서, 중심축(CO)은 나타내어져 있지 않지만, 중심축(CO)의 방향을 양단 화살표로 나타낸다. 스파크 플러그(100)의 중심축(CO)을 포함하는 평면 내에 있어서 절연체 제 1 직경축소부(15)와 가상 평면(HP2)이 이루는 제 2 각도(θ2)는, 이하와 같이 하여 결정된다.

(b1) 우선, 중심축(CO, 도 2 참조)을 사이에 둔 일방측에 있어서, 절연체 제 1 직경축소부(15)의 후단 부분(15ot)의 외경의 반경(R22)과 절연체 제 1 직경축소부(15)의 선단 부분(15of)의 외경의 반경(R21)을 정한다. 그리고 반경(R21)과 반경 (R22)의 차이인 반경 차이(Rd2)를 얻는다.

(b2) 절연체 제 1 직경축소부(15)의 후단 부분[15ot, 즉 반경(R22)을 정하는 부분]과 절연체 제 1 직경축소부(15)의 선단 부분[15of, 즉 반경(R21)을 정하는 부분]의 사이를, 축선(CO)과 직교하는 방향에 대해서 8등분하는 7개의 가상 직선으로서, 축선(CO)과 평행인 가상 직선(VL21∼VL27)을 정한다.

(b3) 가상 직선(VL21∼VL27) 중, 가장 외주측에 위치하는 가상 직선(VL21)과 가장 내주측에 위치하는 가상 직선(VL27)을 제외하고, 5개의 가상 직선(VL22∼VL26)과 절연체 제 1 직경축소부(15)의 외형선의 교점(P21∼P25)의 위치를 정한다.

(b4) 점(P21∼P25)에 대한 근사 직선(AL2)과, 중심축(CO)과 수직인 가상 평면(HP2)을 나타내는 직선(HP2)이 이루는 각 중, 예각의 각도(β)를 구한다.

(b5) 중심축(CO, 도 2 참조)을 사이에 둔 타방측에 있어서, 상기 (b1)에서 (b4)와 마찬가지의 수법에 의해, 각도(β)를 구한다. 또한, 구별을 위해, 스파크 플러그(100)의 중심축(CO)을 포함하는 평면 내에 있어서, 중심축(CO)을 사이에 둔 일방측의 각도(β)를 β1로 표기하고, 타방측의 각도(β)를 β2로 표기한다.

(b6) 각도(β1)와 각도(β2)의 평균값을 제 2 각도(θ2)로 한다.

또한, 이상에서는, 제 1 실시형태의 스파크 플러그(100)의 제 2 각도(θ2, 도 2 참조)를 예로, 절연체의 직경축소부의 외형선의 각도의 결정방법을 설명했다. 그러나, 제 2 실시형태의 스파크 플러그(1100)에 있어서, 축선(CO)과 직교하는 평면(HP2)과 절연 애자(1010)의 직경축소부(1015)의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도인 각도(θ22, 도 10 참조)도, 마찬가지의 수법으로 결정할 수 있다. 즉, 본 명세서에 있어서의 「제 2 각도(축선과 직교하는 직선과 절연체 제 1 직경축소부의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도)」는, 상기 (b1)에서 (b6)의 처리에 의해서 결정된다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 구성을 채용할 수 있다. 예를 들면, 상기한 각 적용예의 구성요소나, 실시형태 중의 요소는, 본원 과제의 적어도 일부를 해결 가능한 형태, 또는, 상기한 각 효과의 적어도 일부를 이루는 형태에 있어서, 적절, 조합, 생략, 상위 개념화를 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제 2∼제 4 실시형태의 식(1)∼(7) 중 1개 이상의 식을 만족하면서, 제 1 실시형태의 조건의 일부 또는 전부를 만족하는 형태로 할 수도 있다.

5: 개스킷
6: 제 1 후단측 패킹
6f: 제 1 후단측 패킹(6)의 선단
7: 제 2 후단측 패킹
7b: 제 2 후단측 패킹(7)의 후단
8: 선단측 패킹
9: 탈크
10: 절연 애자
10o: 외주면
11: 절연체 제 2 직경축소부
11f: 절연체 제 2 직경축소부(11)의 선단
12: 관통 구멍
13: 다리부
15: 절연체 제 1 직경축소부
15b: 절연체 제 1 직경축소부(15)의 후단
15o: 외주면
16: 축 내경부
17: 선단측 몸통부
18: 후단측 몸통부
19: 플랜지부
20: 중심전극
21: 전극 모재
22: 코어재
24: 플랜지부
28: 전극 팁
30: 접지전극
31: 선단부
32: 전극 모재
38: 전극 팁
40: 금속단자
41: 캡 장착부
42: 플랜지부
43: 다리부
50: 금속 쉘
50i: 내주면
51: 공구 걸어맞춤부
52: 나사부
53: 클림핑부
54: 밀봉부
54a: 밀봉부(54)의 선단측의 면
55: 몸통부
56: 축 내경부
56b: 축 내경부(56)의 후단
56f: 축 내경부(56)의 선단
56i: 축 내경부(56)의 내주면
56s: 단차
56x: 축 내경부
56xb: 축 내경부(56x)의 후단
56xi: 축 내경부(56x)의 내주면
58: 변형부
58c: 홈부
58cb: 홈부(58c)의 후단
59: 관통 구멍
60: 도전성 실
70: 저항체
80: 도전성 실
100: 스파크 플러그
100x: 스파크 플러그
1003: 세라믹 저항
1004: 밀봉체
1005: 개스킷
1008, 1008a, 1208, 1308, 1308a, 1408: 패킹
1010, 1010a, 1210, 1310, 1310a, 1410: 절연 애자
1012: 축 구멍
1013, 1013a, 1213, 1313, 1313a, 1413: 긴 다리부
1015, 1015a, 1215, 1315, 1315a, 1415: 직경축소부
1017, 1017a, 1217, 1317, 1317a, 1417: 선단측 몸통부
1018: 후단측 몸통부
1019: 중앙 몸통부
1020: 중심전극
1021: 전극 모재
1025: 코어재
1030: 접지전극
1040: 단자전극
1050, 1050a, 1250, 1350: 금속 쉘
1051: 공구 걸어맞춤부
1052, 1052a, 1252, 1352, 1352a, 1452: 장착나사부
1053, 1253: 클림핑부
1054: 밀봉부
1057: 선단면
1060, 1060a, 1260, 1360, 1360a, 1460: 돌출부
1061, 1061a, 1261, 1361, 1361a, 1461: 정상부
1061b: 미변형부
1061c: 변형부
1062, 1062a, 1262, 1362, 1362a: 직경축소부
1100, 1100a, 1200, 1300, 1300a, 1400: 스파크 플러그
1150: 엔진 헤드
1151: 장착나사구멍
1362b, 1462b: 후단측 직경축소부
1362c, 1462c: 중간부
1362d: 제 1 중간부
1362e: 제 2 중간부
A1: 제 1 거리
A2: 제 2 거리
AL1: 근사 직선
C: 파라미터
CA: 접촉부분
CAi: 접촉부분(CA)의 내측 부분
CAo: 접촉부분(CA)의 외측 부분
CO: 중심축(축선)
COx: 중심축
CP: 교점
D1: 제 1 직경
D2: 제 2 직경
Dr1: 제 1 방향
Dr2: 제 2 방향
EL1, EL2: 연장선
EP1, EP2: 단점
F1: 클림핑부(53)으로부터 제 1 후단측 패킹(6)에 제 1 방향(Dr1)에 작용하는 제 1 힘
F2a: 절연 애자(10)에 작용하는 제 1 방향(Dr1)의 힘
F2b: 절연 애자(10)에 작용하는 제 1 방향(Dr1)의 힘
H1: 완충재가 충전되는 충전부분의 상기 축선과 평행한 길이(제 1 길이. 파라미터)
H2: 충전부분의 후단과, 절연 애자의 절연체 제 1 직경축소부의 후단을 축선과 평행으로 금속 쉘의 축 내경부의 내주면 위에 투영한 경우의 투영 위치 사이의 상기 축선과 평행한 길이(제 2 길이)
HP1: 중심축(CO)와 수직인 가상 평면
HP2: 중심축(CO)와 수직인 가상 평면
L: 스파크 플러그(100)의 단면에 있어서의 접촉부분(CA)에 대응하는 라인
LP: 축 방향의 위치의 변화에 대해서 직선적으로 내경이 변화하는 제 1 부분
Lx: 축 내경부(56x)와 선단측 패킹(8)이 접촉하는 부분에 대응하는 라인
Nng: 누설진동회수
PF1: 제 1 부분 확대도
PF2: 제 2 부분 확대도
PP: 절연 애자(10)의 절연체 제 1 직경축소부(15)의 후단(15b, 외경이 작아지기 시작하는 위치)을 중심축(CO)과 평행으로 금속 쉘(50)의 축 내경부(56)의 내주면(56i) 위에 투영한 투영 위치
Pi: 내측 부분압력
Po: 외측 부분압력
R1: 제 1 반경
R2: 제 2 반경
RP: 제 2 부분
S: 접촉부분(CA)의 면적(접촉 면적. 파라미터)
SG: 스파크 갭
SP: 금속 쉘(50)의 공구 걸어맞춤부(51)에서 클림핑부(53)까지의 부분의 내주면과, 절연 애자(10)의 절연체 제 2 직경축소부(11)에서 후단측 몸통부(18)의 도중까지의 부분의 외주면 사이의 환 형상의 공간
SPF: 탈크의 충전부분
Spi: 부분 라인마다의 부분 면적
St: 접촉부분(CA)의 면적의 목표값(목표 면적)
T: 선단측 패킹(8)에 대해 누설된 공기의 유량이 10㎤/min 이상으로 되었을 때의 시험대의 시트면의 온도(누설온도)
T2: 누설된 공기의 유량이 5㎤/min 이상으로 되었을 때의 시험대의 시트면의 온도(누설온도)
V: 제 1 길이(H1)과 폭(C)으로 규정되는 부분의 체적
Vt: 체적(V)의 목표값(목표량)
θ1: 금속 쉘(50)의 축 내경부[56, 내주면(56i)]와, 중심축(CO)과 수직인 가상 평면(HP1)이 이루는 각도 중 예각(제 1 각도. 파라미터)
θ2: 절연 애자(10)의 절연체 제 1 직경축소부[15, 외주면(15o)]와, 중심축(CO)과 수직인 가상 평면(HP2)이 이루는 각도 중 예각(제 2 각도)
θ21: 축선(CO)과 직교하는 평면(HP1, 단면도에 있어서 직선)과, 금속 쉘 (1050)의 직경축소부(1062)의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도
θ22: 축선(CO)과 직교하는 평면(HP2, 단면도에 있어서 직선)과, 절연 애자 (1010)의 직경축소부(1015)의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도

Claims

축선 방향으로 연장되는 봉 형상의 중심전극과,
상기 축선 방향으로 연장되는 축 구멍을 가지며, 상기 중심전극을 상기 축선 방향의 선단측으로 노출시킨 상태에서, 상기 축 구멍의 내부에서 상기 중심전극을 유지하는 절연체와,
상기 절연체의 일부분을 둘레 방향으로 둘러싸서 유지하는 금속 쉘과,
상기 절연체와 상기 금속 쉘의 사이를 밀봉하는 환 형상의 밀봉 부재를 구비하고,
상기 절연체는 제 1 부위와, 상기 제 1 부위보다도 상기 선단측에 위치하며, 상기 제 1 부위보다도 외경이 작은 제 2 부위와, 상기 선단측으로 향하여 외경이 축소되고, 상기 제 1 부위와 상기 제 2 부위를 연결하는 절연체 제 1 직경축소부를 구비하며,
상기 금속 쉘은 직경 방향 내측으로 돌출된 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부에는 상기 선단측으로 향하여 내경이 축소되는 금속 쉘측 직경축소부가 형성되며,
상기 밀봉 부재는 상기 절연체 제 1 직경축소부와 상기 금속 쉘측 직경축소부의 사이에 있어서, 상기 제 1 부위의 외경면을 가상적으로 상기 선단측으로 연장된 연장선을 적어도 포함하는 위치에 배치된 스파크 플러그로서,
상기 축선을 포함하는 단면에 있어서,
상기 축선과 직교하는 직선과 상기 금속 쉘측 직경축소부의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도를 제 1 각도(θ21)로 하고, 상기 축선과 직교하는 직선과 상기 절연체 제 1 직경축소부의 외형선이 이루는 각 중, 예각의 각도를 제 2 각도(θ22)로 했을 때,
θ21＞θ22
의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1에 있어서,
상기 제 2 각도(θ22)는,
θ22≥30°
의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제 1 각도(θ21) 및 상기 제 2 각도(θ22)는,
θ21-θ22≤7°
의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀봉 부재는 상기 절연체 제 1 직경축소부와 상기 금속 쉘측 직경축소부 사이의 적어도 일부로부터, 상기 제 1 부위와, 상기 금속 쉘 중 상기 금속 쉘측 직경축소부보다도 상기 축선 방향 후단측의 부위의 사이에까지 걸쳐서 배치되고,
상기 제 1 부위와 상기 금속 쉘의 상기 후단측의 부위에 접촉하고 있는 부분의 상기 밀봉 부재의 길이는, 상기 축선 방향에 대해서, 0.10㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 돌출부는 일정한 직경으로 형성되어 내경이 가장 작은 정상부를 가지고,
상기 금속 쉘측 직경축소부는 상기 정상부와 연결하는 중간부를 구비하며,
상기 정상부의 내경을 φ1로 하고, 상기 중간부 중 상기 후단측의 단점(端点)의 내경을 φ2로 했을 때,
φ2/φ1≥1.01
의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 5에 있어서,
상기 제 1 부위의 외경을 φ3으로 했을 때,
φ2/φ3≤0.95
의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 중간부는,
일정한 내경을 가지는 제 1 중간부와,
상기 제 1 중간부와 상기 정상부를 연결하는 제 2 중간부를 구비한 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 쉘은 자신의 외면에 형성된, 호칭 직경이 m10인 나사부를 포함하고,
상기 금속 쉘측 직경축소부와 상기 밀봉 부재가 접촉하는 부분의 면적은 12.3㎟ 이하이며,
상기 제 1 각도가 27도 이상 50도 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 8에 있어서,
상기 절연체는 상기 절연체 제 1 직경축소부보다도 상기 축선 방향의 후단측에 위치하고, 상기 선단측에서 상기 후단측으로 향하여 외경이 작아지는 절연체 제 2 직경축소부를 포함하며,
상기 금속 쉘은 상기 금속 쉘의 후단을 형성하고, 상기 절연체의 상기 절연체 제 2 직경축소부보다도 상기 후단측에 위치하며, 직경 방향의 내측으로 향하여 굴곡되어 있는 클림핑부를 포함하고,
상기 클림핑부와 상기 절연체의 상기 절연체 제 2 직경축소부 사이의, 상기 금속 쉘의 내주면과 상기 절연체의 외주면에 의해서 둘러싸인 공간인 충전부분에 충전된 완충재를 포함하며,
상기 충전부분의 체적은 119㎣ 이상 151㎣ 이하이고,
상기 충전부분의 상기 축선과 평행한 길이는 3㎜ 이상이며,
상기 충전부분의 상기 직경 방향의 폭은 0.66㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 절연체는 상기 절연체 제 1 직경축소부보다도 상기 축선 방향의 후단측에 위치하고, 상기 선단측에서 상기 후단측으로 향하여 외경이 작아지는 절연체 제 2 직경축소부를 포함하며,
상기 금속 쉘은 상기 금속 쉘의 후단을 형성하고, 상기 절연체의 상기 절연체 제 2 직경축소부보다도 상기 후단측에 위치하며, 직경 방향의 내측으로 향하여 굴곡되어 있는 클림핑부를 포함하고,
상기 클림핑부와 상기 절연체의 상기 절연체 제 2 직경축소부 사이의, 상기 금속 쉘의 내주면과 상기 절연체의 외주면에 의해서 둘러싸인 공간인 충전부분에 충전된 완충재를 포함하며,
상기 충전부분의 상기 축선과 평행한 길이 H1과,
상기 충전부분의 후단과, 상기 절연체의 상기 절연체 제 1 직경축소부의 후단을 상기 축선과 평행으로 상기 금속 쉘의 상기 금속 쉘측 직경축소부의 내주면 위에 투영한 경우의 투영 위치 사이의 상기 축선과 평행한 길이 H2는,
0.13≤H1/H2≤0.18
의 관계를 만족하고,
상기 금속 쉘은 상기 클림핑부보다도 상기 선단측에 형성되며, 내주면이 움푹 들어간 홈부를 포함하고,
상기 절연체 제 2 직경축소부의 선단은 상기 홈부의 후단보다도, 상기 후단측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.