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JP7600839B2 - Spark plug - Google Patents
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Description

本開示は、スパークプラグに関する。 This disclosure relates to spark plugs.

従来、下記の特許文献1に記載のスパークプラグがある。このスパークプラグは、筒状の絶縁碍子の内部に挿入される中心電極と、絶縁碍子の外周に設けられる筒状のハウジングと、ハウジングの下端面に固定される接地電極とを備えている。中心電極の基端部には、他の部分よりも大きい外径を有する鍔部が形成されている。この鍔部が、絶縁碍子の内周面に形成される段差面に接触することにより、絶縁碍子に対して中心電極が位置決めされている。 A conventional spark plug is described in the following Patent Document 1. This spark plug has a center electrode inserted into a cylindrical insulator, a cylindrical housing provided on the outer periphery of the insulator, and a ground electrode fixed to the lower end surface of the housing. A flange portion having an outer diameter larger than the other portions is formed at the base end of the center electrode. This flange portion contacts a stepped surface formed on the inner periphery of the insulator, thereby positioning the center electrode relative to the insulator.

特許第4353080号公報Patent No. 4353080

スパークプラグには、絶縁碍子の内部にシール体及び抵抗体が収容されているものがある。具体的には、絶縁碍子の内部には、中心電極の鍔部が配置されている部分から絶縁碍子の基端部に向かって第1シール体、抵抗体、第2シール体が順に積層して配置される。第2シール体には端子金具の先端部が圧入される。端子金具の基端部には、高電圧を印加する外部回路が接続される。 Some spark plugs have a seal body and resistor housed inside an insulator. Specifically, inside the insulator, a first seal body, resistor, and second seal body are stacked in this order from the area where the flange of the center electrode is located toward the base end of the insulator. The tip of a terminal fitting is press-fitted into the second seal body. An external circuit that applies high voltage is connected to the base end of the terminal fitting.

このような構造を有するスパークプラグでは、その製造の際に、絶縁碍子の内部に中心電極を挿入した後、第1シール体の粉体を投入して加圧する工程、抵抗体の粉体を投入して加圧する工程、及び第2シール体の粉体を投入して加圧する工程が順に行われた後、端子金具の先端部を加熱しつつ第2シール体に圧入する工程が行われる。このような工程を経てスパークプラグが製造されるため、中心電極の鍔部には絶縁碍子の段差面に向かう方向、換言すればスパークプラグの先端に向かう方向の力が加わる。この力により絶縁碍子の段差面はスパークプラグの先端に向かう方向に引っ張られるため、絶縁碍子の段差面の周辺には応力が残留する。このような残留応力は絶縁碍子に割れ等の損傷を発生させる要因となるため、好ましくない。 In the manufacture of a spark plug having such a structure, after inserting the center electrode into the insulator, the process of adding powder for the first seal body and applying pressure, the process of adding powder for the resistor body and applying pressure, and the process of adding powder for the second seal body and applying pressure are carried out in that order, and then the process of pressing the tip of the terminal metal fitting into the second seal body while heating it is carried out. As the spark plug is manufactured through these processes, a force is applied to the flange of the center electrode in a direction toward the stepped surface of the insulator, in other words, in a direction toward the tip of the spark plug. This force pulls the stepped surface of the insulator in a direction toward the tip of the spark plug, so stress remains around the stepped surface of the insulator. Such residual stress is undesirable as it can cause damage such as cracks in the insulator.

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁碍子を損傷し難くすることが可能なスパークプラグを提供することにある。 This disclosure was made in light of these circumstances, and its purpose is to provide a spark plug that makes it difficult for the insulator to be damaged.

上記課題を解決するスパークプラグは、内部に軸孔(120)が形成される筒状の絶縁碍子(12)と、絶縁碍子の先端部から突出するように軸孔に挿入されて保持される中心電極(13)と、中心電極と所定の隙間を有して配置されて、中心電極への電圧の印加に基づき中心電極との間に火花放電を形成する接地電極(14)と、軸孔の内部において中心電極の基端部の周囲に配置されるシール体(15)と、を備える。軸孔は、シール体が収容される第1孔部(20)と、第1孔部に対して絶縁碍子の先端部側に配置されて、第1孔部よりも小さい内径を有する第2孔部(21)と、第1孔部及び第2孔部の間に位置し、絶縁碍子の先端部に向かうほど内径が小さくなるように形成されるテーパ状の内壁面を有するテーパ孔部(22)と、を有する。中心電極は、第2孔部に挿入される本体部(30)と、本体部の基端部に設けられて、本体部よりも大きい外径を有するとともに、第1孔部の内部に配置される鍔部(31)と、本体部と鍔部との間に配置されて、軸孔のテーパ孔部の内壁面に対向するテーパ状の外壁面を有するテーパ部(32)と、を有する。テーパ部には、本体部の外径よりも大きく、且つ鍔部の外径よりも小さい外径を有する段差部(323,324)が形成されている。 The spark plug that solves the above problem includes a cylindrical insulator (12) having an axial hole (120) formed therein, a center electrode (13) inserted and held in the axial hole so as to protrude from the tip of the insulator, a ground electrode (14) arranged with a predetermined gap from the center electrode and forming a spark discharge between the center electrode and the ground electrode based on application of a voltage to the center electrode, and a seal body (15) arranged around the base end of the center electrode inside the axial hole. The axial hole has a first hole portion (20) in which the seal body is accommodated, a second hole portion (21) arranged on the tip side of the insulator with respect to the first hole portion and having an inner diameter smaller than that of the first hole portion, and a tapered hole portion (22) located between the first hole portion and the second hole portion and having a tapered inner wall surface formed so that the inner diameter becomes smaller toward the tip of the insulator. The center electrode has a main body (30) that is inserted into the second hole, a flange (31) that is provided at the base end of the main body and has a larger outer diameter than the main body and is disposed inside the first hole, and a tapered portion (32) that is disposed between the main body and the flange and has a tapered outer wall surface that faces the inner wall surface of the tapered hole portion of the axial hole. The tapered portion has a step portion (323, 324) that has an outer diameter larger than the outer diameter of the main body and smaller than the outer diameter of the flange.

この構成のように中心電極のテーパ部に段差部を形成すれば、テーパ部に、テーパ孔部の内周面に接触する接触部位と、テーパ孔部の内周面から離間して配置される離間部位とを設けることができる。この場合、中心電極のテーパ部の離間部位と絶縁碍子のテーパ孔部の内壁面との間にシール体が挟み込まれて配置されるため、そのような構造を有していないスパークプラグと比較すると、中心電極のテーパ部から絶縁碍子のテーパ孔部の内壁面に加わる力を低減することができる。結果的に、絶縁碍子のテーパ孔部の内壁面に作用する応力を低減することができるため、絶縁碍子を損傷し難くすることができる。 By forming a step portion in the tapered portion of the center electrode as in this configuration, the tapered portion can be provided with a contact portion that contacts the inner peripheral surface of the tapered hole portion and a spaced portion that is spaced apart from the inner peripheral surface of the tapered hole portion. In this case, the seal is sandwiched and positioned between the spaced portion of the tapered portion of the center electrode and the inner wall surface of the tapered hole portion of the insulator, so that the force applied from the tapered portion of the center electrode to the inner wall surface of the tapered hole portion of the insulator can be reduced compared to a spark plug that does not have such a structure. As a result, the stress acting on the inner wall surface of the tapered hole portion of the insulator can be reduced, making it less likely that the insulator will be damaged.

なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 Note that the symbols in parentheses in the above means and claims are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described below.

本開示のスパークプラグによれば、絶縁碍子を損傷し難くすることができる。 The spark plug disclosed herein makes it possible to prevent damage to the insulator.

図1は、実施形態のスパークプラグの破断断面構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a broken cross-sectional structure of a spark plug according to an embodiment. 図2は、実施形態のスパークプラグにおける中心電極の基端部周辺の断面構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure around a base end portion of a center electrode in the spark plug of the embodiment. 図3は、実施形態のスパークプラグの製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of a manufacturing process of the spark plug of the embodiment. 図4は、参考例のスパークプラグの製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of a manufacturing process for the spark plug of the reference example. 図5は、他の実施形態のスパークプラグにおける中心電極の基端部周辺の断面構造を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure around a base end portion of a center electrode in a spark plug according to another embodiment. 図6は、他の実施形態のスパークプラグにおける中心電極の基端部周辺の断面構造を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure around a base end portion of a center electrode in a spark plug according to another embodiment.

以下、スパークプラグの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
はじめに、図1に示される本実施形態のスパークプラグ10の概略構成について説明する。このスパークプラグ10は例えば内燃機関のシリンダヘッドに設けられる。スパークプラグ10は、電圧の印加に基づき火花放電を形成することにより内燃機関のシリンダ内の混合気を着火する。スパークプラグ10は、ハウジング11と、絶縁碍子12と、中心電極13と、接地電極14とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of a spark plug will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components in the various drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible, and duplicated description will be omitted.
First, a schematic configuration of a spark plug 10 according to the present embodiment shown in Fig. 1 will be described. The spark plug 10 is provided, for example, in a cylinder head of an internal combustion engine. The spark plug 10 ignites an air-fuel mixture in a cylinder of the internal combustion engine by forming a spark discharge based on the application of a voltage. The spark plug 10 includes a housing 11, an insulator 12, a center electrode 13, and a ground electrode 14.

ハウジング11はスパークプラグ10の中心軸m10を中心に円筒状に形成されている。ハウジング11は例えば炭素鋼等の金属材料により形成されている。ハウジング11の内部には絶縁碍子12の下端部が同軸上に挿入されている。
絶縁碍子12は中心軸m10を中心に円筒状に形成されている。絶縁碍子12はアルミナ等の絶縁材料により形成されている。絶縁碍子12の外周部分にはハウジング11が一体的に組み付けられている。絶縁碍子12の内部には軸孔120が形成されている。軸孔120は中心軸m10に沿って絶縁碍子12の先端部121から基端部122を貫通するように形成されている。軸孔120には、先端部121の側から中心電極13、第1シール体15、抵抗体16、第2シール体17、及び端子金具18が挿入されている。
The housing 11 is formed in a cylindrical shape centered on a central axis m10 of the spark plug 10. The housing 11 is formed of a metal material such as carbon steel. A lower end of an insulator 12 is inserted coaxially inside the housing 11.
The insulator 12 is formed in a cylindrical shape centered on a central axis m10. The insulator 12 is made of an insulating material such as alumina. The housing 11 is integrally assembled to the outer periphery of the insulator 12. An axial hole 120 is formed inside the insulator 12. The axial hole 120 is formed to penetrate the insulator 12 from a tip end 121 to a base end 122 along the central axis m10. The center electrode 13, the first seal body 15, the resistor 16, the second seal body 17, and the terminal fitting 18 are inserted into the axial hole 120 from the tip end 121 side.

中心電極13は電極母材130と電極チップ131とを有している。電極母材130は中心軸m10を中心に円柱状に形成されている。電極母材130は、耐熱性に優れるニッケル(Ni)合金等により形成されている。具体的には、電極母材130の内材は銅により形成され、その外材はニッケル合金により形成されている。電極チップ131は電極母材130の先端部に接合されている。電極チップ131は、中心軸m10を中心に円柱状に形成されている。電極チップ131は、高融点で耐消耗性に優れたイリジウム(Ir)を主材料として、イリジウムの高温揮発性を抑制するためにロジウム(Rh)を含むイリジウム合金等により形成されている。 The central electrode 13 has an electrode base material 130 and an electrode tip 131. The electrode base material 130 is formed in a cylindrical shape centered on the central axis m10. The electrode base material 130 is formed of a nickel (Ni) alloy or the like having excellent heat resistance. Specifically, the inner material of the electrode base material 130 is formed of copper, and the outer material is formed of a nickel alloy. The electrode tip 131 is joined to the tip of the electrode base material 130. The electrode tip 131 is formed in a cylindrical shape centered on the central axis m10. The electrode tip 131 is formed of an iridium alloy or the like containing iridium (Ir), which has a high melting point and excellent wear resistance, and rhodium (Rh) to suppress the high-temperature volatility of iridium.

第1シール体15は中心電極13と抵抗体16との間に配置されている。第1シール体15は中心電極13の基端部の周囲に配置されている。第1シール体15は、ガラスに銅等の金属粉末を混入させることで形成される導電性ガラス粉末の焼結体からなる。第1シール体15は軸孔120の内壁面と密着することにより軸孔120内の気密性を確保している。第1シール体15の先端部は中心電極13に接触しており、第1シール体15の基端部は抵抗体16に接触している。中心電極13及び抵抗体16は第1シール体15を介して電気的に接続されている。 The first seal body 15 is disposed between the center electrode 13 and the resistor 16. The first seal body 15 is disposed around the base end of the center electrode 13. The first seal body 15 is made of a sintered body of conductive glass powder formed by mixing metal powder such as copper into glass. The first seal body 15 ensures airtightness within the axial hole 120 by being in close contact with the inner wall surface of the axial hole 120. The tip end of the first seal body 15 is in contact with the center electrode 13, and the base end of the first seal body 15 is in contact with the resistor 16. The center electrode 13 and the resistor 16 are electrically connected via the first seal body 15.

抵抗体16は第1シール体15と第2シール体17との間に配置されている。抵抗体16は、ガラスに炭素(カーボン)等の抵抗材粉末を混入させた抵抗体組成粉末を焼結させた焼結体からなる。抵抗体16は、スパークプラグ10の火花放電に起因して生じる電波ノイズがスパークプラグ10の外部に伝達することを抑制する。中心軸m10に沿った方向における抵抗体16の抵抗率は第1シール体15及び第2シール体17のそれぞれの抵抗率よりも大きい。 The resistor 16 is disposed between the first seal body 15 and the second seal body 17. The resistor 16 is made of a sintered body obtained by sintering resistor composition powder in which resistive material powder such as carbon is mixed into glass. The resistor 16 suppresses the transmission of radio noise caused by the spark discharge of the spark plug 10 to the outside of the spark plug 10. The resistivity of the resistor 16 in the direction along the central axis m10 is greater than the resistivity of each of the first seal body 15 and the second seal body 17.

第2シール体17は抵抗体16と端子金具18との間に配置されている。第2シール体17も、第1シール体15と同様に導電性ガラス粉末の焼結体からなり、軸孔120の内壁面と密着することにより軸孔120の気密性を確保している。第2シール体17の先端部は抵抗体16に接触しており、第2シール体17の基端部は端子金具18に接触している。端子金具18及び抵抗体16は第2シール体17を介して電気的に接続されている。 The second seal body 17 is disposed between the resistor 16 and the terminal metal fitting 18. Like the first seal body 15, the second seal body 17 is also made of a sintered body of conductive glass powder, and ensures the airtightness of the axial hole 120 by closely contacting the inner wall surface of the axial hole 120. The tip end of the second seal body 17 is in contact with the resistor 16, and the base end of the second seal body 17 is in contact with the terminal metal fitting 18. The terminal metal fitting 18 and the resistor 16 are electrically connected via the second seal body 17.

端子金具18は中心軸m10を中心に略円柱状に形成されている。端子金具18は例えば鋼材により構成されている。端子金具18の基端部には端子部180が形成されている。端子金具18は、その端子部180が絶縁碍子12の基端部から突出するように軸孔120に挿入されている。 The terminal fitting 18 is formed in a generally cylindrical shape centered on the central axis m10. The terminal fitting 18 is made of, for example, a steel material. A terminal portion 180 is formed at the base end of the terminal fitting 18. The terminal fitting 18 is inserted into the axial hole 120 so that the terminal portion 180 protrudes from the base end of the insulator 12.

接地電極14は電極母材140と電極チップ141とを有している。電極母材140はニッケル合金等により形成されている。電極母材140は、ハウジング11の下端面に固定されるとともに、その下端面から中心電極13の電極チップ131に対向する位置まで延びるように形成されている。電極チップ141は電極母材140の先端部に接合されている。電極チップ141は、イリジウム合金や白金合金等の貴金属合金、例えばPt-20Ir材等により形成されている。電極チップ141は、所定の隙間19を有して中心電極13の電極チップ131に対向するように配置されている。以下では、中心電極13の電極チップ131と接地電極14の電極チップ141との間に形成される隙間19を「火花ギャップ19」と称する。 The ground electrode 14 has an electrode base material 140 and an electrode tip 141. The electrode base material 140 is made of a nickel alloy or the like. The electrode base material 140 is fixed to the lower end surface of the housing 11 and is formed so as to extend from the lower end surface to a position facing the electrode tip 131 of the center electrode 13. The electrode tip 141 is joined to the tip of the electrode base material 140. The electrode tip 141 is made of a precious metal alloy such as an iridium alloy or a platinum alloy, for example, a Pt-20Ir material. The electrode tip 141 is arranged to face the electrode tip 131 of the center electrode 13 with a predetermined gap 19. Hereinafter, the gap 19 formed between the electrode tip 131 of the center electrode 13 and the electrode tip 141 of the ground electrode 14 is referred to as the "spark gap 19".

このスパークプラグ10では、高電圧を印加する外部回路が端子金具18の端子部180に接続される。外部回路により端子金具18の端子部180に高電圧が印加されると、中心電極13の電極チップ131と接地電極14の電極チップ141との間に火花放電が形成される。この火花放電により内燃機関の気筒内の混合気が着火して火炎が形成されることにより混合気が燃焼する。 In this spark plug 10, an external circuit that applies a high voltage is connected to the terminal portion 180 of the terminal fitting 18. When a high voltage is applied to the terminal portion 180 of the terminal fitting 18 by the external circuit, a spark discharge is formed between the electrode tip 131 of the center electrode 13 and the electrode tip 141 of the ground electrode 14. This spark discharge ignites the air-fuel mixture in the cylinder of the internal combustion engine, forming a flame, and the mixture is burned.

次に、中心電極13の基端部と絶縁碍子12との接触部分の構造について詳しく説明する。
図2に示されるように、絶縁碍子12の軸孔120は、第1孔部20と、第2孔部21と、テーパ孔部22とを有している。第1孔部20は、軸孔120において第1シール体15が収容されている部分である。第2孔部21は、第1孔部20に対して絶縁碍子12の先端部121側に配置されている。第2孔部21は、第1孔部20よりも小さい内径を有している。テーパ孔部22は、軸孔120において第1孔部20と第2孔部21との間に配置されている部分である。テーパ孔部22は、絶縁碍子12の先端部121に向かうほど内径が小さくなるように形成されるテーパ状の内壁面を有している。
Next, the structure of the contact portion between the base end of the center electrode 13 and the insulator 12 will be described in detail.
As shown in Fig. 2, the axial hole 120 of the insulator 12 has a first hole portion 20, a second hole portion 21, and a tapered hole portion 22. The first hole portion 20 is a portion of the axial hole 120 in which the first seal body 15 is housed. The second hole portion 21 is disposed on the tip portion 121 side of the insulator 12 with respect to the first hole portion 20. The second hole portion 21 has an inner diameter smaller than that of the first hole portion 20. The tapered hole portion 22 is a portion of the axial hole 120 disposed between the first hole portion 20 and the second hole portion 21. The tapered hole portion 22 has a tapered inner wall surface formed such that the inner diameter becomes smaller toward the tip portion 121 of the insulator 12.

中心電極13の電極母材130は、本体部30と、鍔部31と、テーパ部32とを有している。
本体部30は、電極母材130において第2孔部21に挿入されている部分である。
The electrode base material 130 of the center electrode 13 has a main body portion 30 , a flange portion 31 , and a tapered portion 32 .
The main body portion 30 is a portion of the electrode base material 130 that is inserted into the second hole portion 21 .

鍔部31は、電極母材130において本体部30の基端部に設けられている部分である。鍔部31は、本体部30よりも大きい外径を有しており、第1孔部20の内部に配置されている。鍔部31の外壁面と第1孔部20の内壁面との間には第1シール体15が配置されている。 The flange 31 is a portion of the electrode base material 130 that is provided at the base end of the main body 30. The flange 31 has an outer diameter larger than the main body 30 and is disposed inside the first hole 20. The first seal body 15 is disposed between the outer wall surface of the flange 31 and the inner wall surface of the first hole 20.

テーパ部32は、電極母材130において本体部30と鍔部31との間に配置されている部分である。テーパ部32は、軸孔120のテーパ孔部22の内壁面に対向するテーパ状の外壁面を有している。図中に拡大して示されるように、テーパ部32には、本体部30の外径よりも大きく、且つ鍔部31の外径よりも小さい段差部323が形成されている。以下では、テーパ部32において、段差部323よりも本体部30側に配置されている部分を接触部位321と称し、段差部323よりも鍔部31側に配置されている部分を離間部位322と称する。離間部位322とテーパ孔部22の内壁面との間には第1シール体15が挟み込まれるように配置されている。テーパ部32において接触部位321と離間部位322との間に設けられる角部はR形状に形成されている。同様に、テーパ部32の接触部位321と本体部30との間に設けられる角部、及びテーパ部32の離間部位322と鍔部31との間に設けられる角部もR形状に形成されている。 The tapered portion 32 is a portion of the electrode base material 130 that is disposed between the main body portion 30 and the flange portion 31. The tapered portion 32 has a tapered outer wall surface that faces the inner wall surface of the tapered hole portion 22 of the axial hole 120. As shown enlarged in the figure, the tapered portion 32 has a step portion 323 that is larger than the outer diameter of the main body portion 30 and smaller than the outer diameter of the flange portion 31. Hereinafter, in the tapered portion 32, the portion that is disposed closer to the main body portion 30 than the step portion 323 is referred to as the contact portion 321, and the portion that is disposed closer to the flange portion 31 than the step portion 323 is referred to as the separation portion 322. The first seal body 15 is disposed so as to be sandwiched between the separation portion 322 and the inner wall surface of the tapered hole portion 22. The corner portion provided between the contact portion 321 and the separation portion 322 in the tapered portion 32 is formed in an R shape. Similarly, the corners between the contact portion 321 of the tapered portion 32 and the main body portion 30, and the corners between the separation portion 322 of the tapered portion 32 and the flange portion 31 are also formed in an R shape.

次に、本実施形態のスパークプラグ10の製造工程の一部、具体的には絶縁碍子12の軸孔120に中心電極13及び第1シール体15を組み付ける工程について説明する。
絶縁碍子12に中心電極13及び第1シール体15を組み付ける際には、まず、絶縁碍子12の基端部122の開口部分から軸孔120の内部に中心電極13を挿入する。これにより、中心電極13のテーパ部32の接触部位321が絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に接触するとともに、その状態で中心電極13が絶縁碍子12の軸孔120の内部で保持される。
Next, a part of the manufacturing process of the spark plug 10 of this embodiment, specifically, the process of assembling the center electrode 13 and the first seal body 15 into the axial hole 120 of the insulator 12 will be described.
When assembling the center electrode 13 and the first seal body 15 to the insulator 12, first, the center electrode 13 is inserted into the axial hole 120 from the opening of the base end portion 122 of the insulator 12. As a result, the contact portion 321 of the tapered portion 32 of the center electrode 13 comes into contact with the inner wall surface of the tapered hole portion 22 of the insulator 12, and in this state, the center electrode 13 is held inside the axial hole 120 of the insulator 12.

続いて、図3に示されるように、第1シール体15に対応する粉体を絶縁碍子12の基端部122の開口部分から軸孔120の内部に投入した後、第1シール体15に対応する粉体を、加圧ピン50を用いて加圧する。
このように加圧ピン50により第1シール体15が加圧されることにより、中心電極13の鍔部31には絶縁碍子12の先端部121に向かう方向の力が加わる。この力により、中心電極13のテーパ部32が絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に押し付けられるため、絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に応力が発生する。このとき、本実施形態のスパークプラグ10では、中心電極13のテーパ部32が段付き状に形成されているため、図4に示されるように中心電極13のテーパ部32が段付き状に形成されていない参考例のスパークプラグ100と比較すると、絶縁碍子12に加わる応力を軽減することができる。
Next, as shown in FIG. 3 , powder corresponding to the first seal body 15 is poured into the inside of the axial hole 120 from the opening portion of the base end portion 122 of the insulator 12, and then the powder corresponding to the first seal body 15 is pressurized using a pressure pin 50.
As a result of the first seal body 15 being pressurized by the pressure pin 50 in this manner, a force is applied to the flange 31 of the center electrode 13 in a direction toward the tip 121 of the insulator 12. This force presses the tapered portion 32 of the center electrode 13 against the inner wall surface of the tapered hole 22 of the insulator 12, generating stress on the inner wall surface of the tapered hole 22 of the insulator 12. At this time, in the spark plug 10 of this embodiment, since the tapered portion 32 of the center electrode 13 is formed in a stepped shape, the stress applied to the insulator 12 can be reduced compared to the spark plug 100 of the reference example in which the tapered portion 32 of the center electrode 13 is not formed in a stepped shape as shown in FIG.

具体的には、図4に示される参考例のスパークプラグ100のように中心電極13のテーパ部32が段付き状に形成されていない場合、中心電極13のテーパ部32の外壁面がそのまま絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に接触する。この場合、加圧ピン50により第1シール体15を加圧した際に中心電極13の鍔部31に加わる力により、中心電極13のテーパ部32から絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に図中の力F10が加わる。これにより、絶縁碍子12のテーパ孔部22と第1孔部20との境界に形成される角部23を支点としてテーパ孔部22の内壁面が下方に向かって引っ張られるため、テーパ孔部22の内壁面において角部23の周辺に位置する部位に引っ張り応力F21が発生するとともに、第1孔部20において角部23の周辺に位置する部位に引っ張り応力F22が発生する。このような引っ張り応力F21,F22は絶縁碍子12に損傷を生じさせる要因となる。 Specifically, when the tapered portion 32 of the center electrode 13 is not formed in a stepped shape as in the spark plug 100 of the reference example shown in Figure 4, the outer wall surface of the tapered portion 32 of the center electrode 13 comes into contact with the inner wall surface of the tapered hole 22 of the insulator 12. In this case, when the first seal body 15 is pressurized by the pressure pin 50, a force F10 shown in the figure is applied from the tapered portion 32 of the center electrode 13 to the inner wall surface of the tapered hole 22 of the insulator 12 due to the force applied to the flange portion 31 of the center electrode 13. As a result, the inner wall surface of the tapered hole portion 22 of the insulator 12 is pulled downward with the corner 23 formed at the boundary between the tapered hole portion 22 and the first hole portion 20 as a fulcrum, so that a tensile stress F21 is generated in the area around the corner 23 on the inner wall surface of the tapered hole portion 22, and a tensile stress F22 is generated in the area around the corner 23 in the first hole portion 20. Such tensile stresses F21 and F22 can cause damage to the insulator 12.

この点、本実施形態のスパークプラグ10では、テーパ部32に接触部位321及び離間部位322が形成されている。そのため、中心電極13のテーパ部32から絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に加わる力F10は、テーパ部32の接触部位321からテーパ孔部22の内壁面に加わる力F11と、テーパ部32の離間部位322から第1シール体15に加わる力F12とに分力される。すなわち、「F10=F11+F12」となる。 In this regard, in the spark plug 10 of this embodiment, the tapered portion 32 is formed with a contact portion 321 and a separation portion 322. Therefore, the force F10 applied from the tapered portion 32 of the center electrode 13 to the inner wall surface of the tapered hole portion 22 of the insulator 12 is divided into a force F11 applied from the contact portion 321 of the tapered portion 32 to the inner wall surface of the tapered hole portion 22, and a force F12 applied from the separation portion 322 of the tapered portion 32 to the first seal body 15. In other words, "F10 = F11 + F12".

力F12により第1シール体15に印加される仕事量は、第1シール体15を構成する粒子同士の摩擦による熱や粒子の塑性変形等を生じさせるエネルギとして消費される。このエネルギの消費の分だけ、力F12に基づいて絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に実際に加わる力は減少する。すなわち、係数αを「α<1」と定義すると、中心電極13のテーパ部32から絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に加わる力は「F11+α×F12」となり、上記の力F10よりも低下する。これにより、角部23を起点に第2孔部21及びテーパ孔部22のそれぞれの内周面に発生する引っ張り応力を低減することができるため、絶縁碍子12のロバスト性を向上させることができる。 The workload applied to the first seal body 15 by the force F12 is consumed as energy that generates heat due to friction between the particles that make up the first seal body 15 and plastic deformation of the particles. The force actually applied to the inner wall surface of the tapered hole portion 22 of the insulator 12 based on the force F12 is reduced by the amount of this energy consumption. In other words, if the coefficient α is defined as "α<1", the force applied from the tapered portion 32 of the center electrode 13 to the inner wall surface of the tapered hole portion 22 of the insulator 12 is "F11 + α × F12", which is lower than the above force F10. This reduces the tensile stress generated on the inner circumferential surfaces of the second hole portion 21 and the tapered hole portion 22 starting from the corner portion 23, thereby improving the robustness of the insulator 12.

このように、本実施形態のスパークプラグ10では、中心電極13のテーパ部32に、本体部30の外径よりも大きく、且つ鍔部31の外径よりも小さい外径を有する段差部323が形成されている。これにより、テーパ部32に、テーパ孔部22の内壁面に接触する接触部位321と、テーパ孔部22の内壁面から離間して配置される離間部位322とを設けることができる。この構成により、中心電極13のテーパ部32の離間部位322とテーパ孔部22の内壁面との間に第1シール体15が挟み込まれて配置されるため、そのような構造を有していない参考例のスパークプラグ100と比較すると、中心電極13のテーパ部32から絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に加わる力を低減することができる。結果的に、中心電極13から絶縁碍子12のテーパ孔部22の内壁面に作用する応力を低減することができるため、絶縁碍子12を損傷し難くすることができる。 In this manner, in the spark plug 10 of the present embodiment, the tapered portion 32 of the center electrode 13 is formed with a step portion 323 having an outer diameter larger than the outer diameter of the body portion 30 and smaller than the outer diameter of the flange portion 31. This allows the tapered portion 32 to be provided with a contact portion 321 that contacts the inner wall surface of the tapered hole portion 22 and a separation portion 322 that is disposed apart from the inner wall surface of the tapered hole portion 22. With this configuration, the first seal body 15 is sandwiched and disposed between the separation portion 322 of the tapered portion 32 of the center electrode 13 and the inner wall surface of the tapered hole portion 22. Therefore, compared to the spark plug 100 of the reference example that does not have such a structure, the force applied from the tapered portion 32 of the center electrode 13 to the inner wall surface of the tapered hole portion 22 of the insulator 12 can be reduced. As a result, the stress acting from the center electrode 13 on the inner wall surface of the tapered hole portion 22 of the insulator 12 can be reduced, making the insulator 12 less likely to be damaged.

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・中心電極13のテーパ部32の形状は適宜変更可能である。例えばテーパ部32は、図5に示されるように外径の異なる複数の段差部323,324を有する多段状に形成されていてもよい。
The above embodiment can also be implemented in the following manner.
The shape of the tapered portion 32 of the center electrode 13 may be changed as appropriate. For example, the tapered portion 32 may be formed in a multi-step shape having a plurality of step portions 323, 324 with different outer diameters as shown in FIG.

・中心電極13のテーパ部32を多段状に形成するという方法に代えて、例えば図6に示されるように、中心電極13の鍔部31に、その外径を部分的に大きくした拡径部310を形成してもよい。拡径部310の外周面は湾曲している。このような構成であっても、図2に示されるスパークプラグ10と同一又は類似の作用及び効果を奏することが可能である。 Instead of forming the tapered portion 32 of the center electrode 13 in multiple steps, an expanded diameter portion 310 may be formed in the flange portion 31 of the center electrode 13, the outer diameter of which is partially increased, as shown in FIG. 6. The outer peripheral surface of the expanded diameter portion 310 is curved. Even with this configuration, it is possible to achieve the same or similar actions and effects as the spark plug 10 shown in FIG. 2.

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 - This disclosure is not limited to the specific examples above. Any design modifications made by a person skilled in the art to the specific examples above are also included within the scope of this disclosure as long as they have the features of this disclosure. The elements of each of the specific examples described above, as well as their arrangement, conditions, shape, etc., are not limited to those exemplified and can be modified as appropriate. The elements of each of the specific examples described above can be combined in different ways as appropriate, as long as no technical contradictions arise.

10:スパークプラグ
12:絶縁碍子
13:中心電極
14:接地電極
15:シール体
20:第1孔部
21:第2孔部
22:テーパ孔部
30:本体部
31:鍔部
32:テーパ部
120:軸孔
323,324:段差部
10: Spark plug 12: Insulator 13: Center electrode 14: Ground electrode 15: Seal body 20: First hole portion 21: Second hole portion 22: Tapered hole portion 30: Main body portion 31: Flange portion 32: Tapered portion 120: Shaft hole 323, 324: Step portion

Claims (1)

内部に軸孔(120)が形成される筒状の絶縁碍子(12)と、
前記絶縁碍子の先端部から突出するように前記軸孔に挿入されて保持される中心電極(13)と、
前記中心電極と所定の隙間を有して配置されて、前記中心電極への電圧の印加に基づき前記中心電極との間に火花放電を形成する接地電極(14)と、
前記軸孔の内部において前記中心電極の基端部の周囲に配置されるシール体(15)と、を備え、
前記軸孔は、
前記シール体が収容される第1孔部(20)と、
前記第1孔部に対して前記絶縁碍子の先端部側に配置されて、前記第1孔部よりも小さい内径を有する第2孔部(21)と、
前記第1孔部及び前記第2孔部の間に位置し、前記絶縁碍子の先端部に向かうほど内径が小さくなるように形成されるテーパ状の内壁面を有するテーパ孔部(22)と、を有し、
前記中心電極は、
前記第2孔部に挿入される本体部(30)と、
前記本体部の基端部に設けられて、前記本体部よりも大きい外径を有するとともに、前記第1孔部の内部に配置される鍔部(31)と、
前記本体部と前記鍔部との間に配置されて、前記軸孔の前記テーパ孔部の内壁面に対向するテーパ状の外壁面を有するテーパ部(32)と、を有し、
前記テーパ部には、前記本体部の外径よりも大きく、且つ前記鍔部の外径よりも小さい外径を有し、互いに外径の異なる複数の段差部(323,324)が形成されている
スパークプラグ。
A cylindrical insulator (12) having an axial hole (120) formed therein;
a center electrode (13) inserted and held in the axial hole so as to protrude from the tip end of the insulator;
a ground electrode (14) disposed with a predetermined gap between it and the center electrode and configured to generate a spark discharge between the ground electrode and the center electrode upon application of a voltage to the center electrode;
a seal body (15) disposed inside the axial hole around a base end of the center electrode,
The shaft hole is
A first hole portion (20) in which the seal body is accommodated;
a second hole portion (21) disposed on a tip end side of the insulator with respect to the first hole portion and having an inner diameter smaller than that of the first hole portion;
a tapered hole portion (22) located between the first hole portion and the second hole portion and having a tapered inner wall surface formed so that the inner diameter becomes smaller toward the tip portion of the insulator,
The center electrode is
A main body portion (30) to be inserted into the second hole portion;
a flange portion (31) provided at a base end of the main body portion, having an outer diameter larger than that of the main body portion, and disposed inside the first hole portion;
a tapered portion (32) disposed between the main body portion and the flange portion and having a tapered outer wall surface facing an inner wall surface of the tapered hole portion of the axial hole,
The tapered portion has an outer diameter larger than the outer diameter of the main body portion and smaller than the outer diameter of the flange portion, and a plurality of stepped portions (323, 324) having different outer diameters are formed.
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