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JP7713981B2 - Spark plug - Google Patents
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JP7713981B2 - Spark plug - Google Patents

Spark plug

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JP7713981B2 JP2023026800A JP2023026800A JP7713981B2 JP 7713981 B2 JP7713981 B2 JP 7713981B2 JP 2023026800 A JP2023026800 A JP 2023026800A JP 2023026800 A JP2023026800 A JP 2023026800A JP 7713981 B2 JP7713981 B2 JP 7713981B2
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Description

本発明はスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug.

絶縁体の軸孔に配置された中心電極を、中心電極の頭部の周囲に配置されたシール材によって絶縁体に固定する先行技術は特許文献1に開示されている。 Patent document 1 discloses a prior art technique in which a center electrode placed in an axial hole of an insulator is fixed to the insulator by a sealing material placed around the head of the center electrode.

特開2017-199455号公報JP 2017-199455 A

先行技術において耐衝撃性のさらなる向上が望まれる。 Further improvements in impact resistance are desired in the prior art.

本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、耐衝撃性を向上できるスパークプラグを提供することを目的としている。 The present invention was made to meet this demand, and aims to provide a spark plug with improved impact resistance.

この目的を達成するために本発明の第1の態様は、第1孔と第1孔より直径の小さい第2孔とが接続部を介してつながる軸孔が設けられた絶縁体と、第1孔の中に配置され接続部に接する頭部と、頭部から先端側へ向かって延び第2孔の中に配置される脚部と、を備える中心電極と、頭部の外周と第1孔との間に充填されるシール材と、を備え、頭部の外周は、先端側へ向かうにつれて直径が一定の割合で増加する傾斜面と、傾斜面の先端側につながり接続部に接する側面と、を含み、中心電極の中心軸を含む断面において、第1孔と傾斜面とのなす角は20°以上40°以下である。 To achieve this objective, the first aspect of the present invention comprises an insulator having an axial hole that connects a first hole and a second hole having a smaller diameter than the first hole via a connection part, a central electrode having a head that is disposed in the first hole and contacts the connection part, and a leg that extends from the head toward the tip side and is disposed in the second hole, and a sealant that is filled between the outer periphery of the head and the first hole, and the outer periphery of the head includes an inclined surface whose diameter increases at a constant rate toward the tip side, and a side that is connected to the tip side of the inclined surface and contacts the connection part, and in a cross section including the central axis of the central electrode, the angle between the first hole and the inclined surface is 20° or more and 40° or less.

第2の態様は、第1の態様において、頭部の側面と第1孔との間の距離のうち最も短いものは0.4mm以下である。 In the second aspect, the shortest distance between the side of the head and the first hole in the first aspect is 0.4 mm or less.

第3の態様は、第1又は第2の態様において、頭部の側面と第1孔との間の距離のうち最も短いものは0.05mm以上である。 In the third aspect, in the first or second aspect, the shortest distance between the side of the head and the first hole is 0.05 mm or more.

第4の態様は、第1から第3の態様のいずれかにおいて、頭部の外周のうち傾斜面よりも後端側の後部面と第1孔との間の距離のうち最も短いものは0.5mm以上である。 In the fourth aspect, in any of the first to third aspects, the shortest distance between the rear surface of the head circumference that is rearward of the inclined surface and the first hole is 0.5 mm or more.

中心電極の頭部の外周は、先端側へ向かうにつれて直径が一定の割合で増加する傾斜面と、傾斜面の先端側につながり絶縁体の接続部に接する側面と、を含み、中心電極の中心軸を含む断面において、絶縁体の第1孔と傾斜面とのなす角は20°以上40°以下である。スパークプラグを製造するときに、頭部の外周と第1孔との間に充填されたシール材の成形の圧力が、傾斜面に沿って側面と第1孔との間のシール材に伝わりやすくなるためシール材の充填率や密度を向上できる。シール材の機械的強度が向上するため、耐衝撃性を向上できる。 The outer periphery of the head of the center electrode includes an inclined surface whose diameter increases at a constant rate toward the tip side, and a side surface that is connected to the tip side of the insulator and contacts the connection part of the insulator, and in a cross section including the central axis of the center electrode, the angle between the first hole of the insulator and the inclined surface is 20° or more and 40° or less. When manufacturing the spark plug, the molding pressure of the sealant filled between the outer periphery of the head and the first hole is easily transmitted along the inclined surface to the sealant between the side surface and the first hole, improving the filling rate and density of the sealant. The mechanical strength of the sealant is improved, improving impact resistance.

第1実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。1 is a cross-sectional view of a spark plug according to a first embodiment. 中心電極の斜視図である。FIG. 図1のIIIで示す部分の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion indicated by III in FIG. 第2実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a spark plug according to a second embodiment.

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図1は第1実施の形態におけるスパークプラグ10の断面図である。図1の紙面下側をスパークプラグ10の先端側、紙面上側をスパークプラグ10の後端側という(図2から図4においても同じ)。スパークプラグ10は絶縁体11と中心電極16とを備えている。 Below, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a cross-sectional view of a spark plug 10 in a first embodiment. The lower side of the paper in Fig. 1 is the leading end side of the spark plug 10, and the upper side of the paper is the trailing end side of the spark plug 10 (the same applies to Figs. 2 to 4). The spark plug 10 includes an insulator 11 and a center electrode 16.

絶縁体11は、軸線Oに沿って延びる軸孔12が設けられた円筒状の部材であり、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等のセラミック製である。軸孔12は、絶縁体11の後端から先端まで、第1孔13、接続部14、第2孔15の順につながっている。本実施形態では第1孔13及び第2孔15は全長に亘って直径が同一の円筒面であり、接続部14は先端側に向かうにつれて直径が小さくなる円錐面である。接続部14は第1孔13や第2孔15の中心線に垂直な円環状の平面であっても良い。第2孔15の直径は第1孔13の直径よりも小さい。 The insulator 11 is a cylindrical member having an axial hole 12 extending along the axis O, and is made of ceramic such as alumina, which has excellent insulating properties and mechanical properties at high temperatures. The axial hole 12 is connected in the order of the first hole 13, the connection part 14, and the second hole 15 from the rear end to the tip of the insulator 11. In this embodiment, the first hole 13 and the second hole 15 are cylindrical surfaces with the same diameter over their entire length, and the connection part 14 is a conical surface whose diameter decreases toward the tip. The connection part 14 may be an annular plane perpendicular to the center line of the first hole 13 and the second hole 15. The diameter of the second hole 15 is smaller than the diameter of the first hole 13.

絶縁体11の軸孔12に棒状の金属製の中心電極16が配置されている。中心電極16は、熱伝導性に優れる芯材が母材に埋設されている。母材は、Niを主体とする合金またはNiからなる金属材料で形成されている。芯材は銅または銅を主成分とする合金で形成されている。芯材は省略できる。中心電極16は、第1孔13の中に配置され接続部14に接する頭部17と、頭部17から先端側へ向かって延び第2孔15の中に配置される脚部18と、を備えている。頭部17と脚部18は一体に成形されている。 A rod-shaped metal center electrode 16 is disposed in the axial hole 12 of the insulator 11. The center electrode 16 has a core material with excellent thermal conductivity embedded in a base material. The base material is made of a Ni-based alloy or a metal material made of Ni. The core material is made of copper or an alloy mainly made of copper. The core material can be omitted. The center electrode 16 has a head 17 disposed in the first hole 13 and in contact with the connection part 14, and a leg 18 extending from the head 17 toward the tip side and disposed in the second hole 15. The head 17 and the leg 18 are molded integrally.

端子金具19は高圧ケーブル(図示せず)が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料(例えば低炭素鋼等)によって形成されている。端子金具19は先端側が絶縁体11の第1孔13の中に配置され、端子金具19の後端側は絶縁体11から突出している。絶縁体11の第1孔13の中には、中心電極16と端子金具19との間に先端側から順に、シール材20、抵抗体21、シール材22が配置されている。 The terminal fitting 19 is a rod-shaped member to which a high-voltage cable (not shown) is connected, and is made of a conductive metal material (such as low carbon steel). The tip side of the terminal fitting 19 is disposed in the first hole 13 of the insulator 11, and the rear end side of the terminal fitting 19 protrudes from the insulator 11. In the first hole 13 of the insulator 11, a seal material 20, a resistor 21, and a seal material 22 are disposed between the center electrode 16 and the terminal fitting 19, in that order from the tip side.

シール材20は中心電極16の頭部17を絶縁体11に固定すると共に第1孔13を塞ぐ機能があり、頭部17の周囲に配置されている。シール材22は端子金具19を絶縁体11に固定する機能がある。シール材20,22は導電性を有し、例えばガラス粒子と金属粒子(Cu,Fe等)とを1対1程度の比率で含む。ガラス粒子としては、例えばB-SiO系、BaO-B系、SiO-B-CaO-BaO系などの材料が採用され得る。シール材20,22の熱膨張係数は、セラミック製の絶縁体11の熱膨張係数と金属製の中心電極16の熱膨張係数との間に位置する。 The seal material 20 has a function of fixing the head 17 of the center electrode 16 to the insulator 11 and closing the first hole 13, and is disposed around the head 17. The seal material 22 has a function of fixing the terminal fitting 19 to the insulator 11. The seal materials 20 and 22 are conductive and contain, for example, glass particles and metal particles (Cu, Fe, etc.) in a ratio of about 1:1. As the glass particles, for example, B 2 O 3 -SiO 2 -based, BaO-B 2 O 3- based, SiO 2 -B 2 O 3 -CaO-BaO-based materials can be used. The thermal expansion coefficient of the seal materials 20 and 22 is between the thermal expansion coefficient of the ceramic insulator 11 and the thermal expansion coefficient of the metal center electrode 16.

抵抗体21は、スパーク時に発生する電波ノイズを抑えるための部材である。抵抗体21は、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む混合物である。ガラス粒子の材料としては、例えばB-SiO系、BaO-B系、SiO-B-CaO-BaO系などの材料が採用され得る。セラミック粒子の材料としては、例えばTiO,ZrO等が採用され得る。導電性材料としては、例えば炭素粒子(カーボンブラック等)、TiC粒子、TiN粒子などの非金属導電性材料や、Al,Mg,Ti,Zr及びZn等の金属が採用され得る。シール材20,22は抵抗体21に接触しているため、中心電極16と端子金具19はシール材20,22及び抵抗体21を介して電気的に接続される。 The resistor 21 is a member for suppressing radio noise generated at the time of sparking. The resistor 21 is a mixture containing glass particles as a main component, ceramic particles other than glass, and a conductive material. As the material of the glass particles, for example, B 2 O 3 -SiO 2 system, BaO-B 2 O 3 system, SiO 2 -B 2 O 3 -CaO-BaO system, etc. can be adopted. As the material of the ceramic particles, for example, TiO 2 , ZrO 2 , etc. can be adopted. As the conductive material, for example, non-metallic conductive materials such as carbon particles (carbon black, etc.), TiC particles, TiN particles, etc., and metals such as Al, Mg, Ti, Zr, and Zn can be adopted. Since the seal materials 20 and 22 are in contact with the resistor 21, the center electrode 16 and the terminal metal fitting 19 are electrically connected via the seal materials 20 and 22 and the resistor 21.

主体金具23は、導電性を有する金属材料(例えば低炭素鋼等)によって形成された略円筒状の部材である。主体金具23は絶縁体11の外周に配置されている。接地電極24は、主体金具23に接続された棒状の金属製(例えばニッケル基合金製)の部材である。接地電極24と中心電極16の脚部18との間に火花ギャップが形成される。接地電極24は主体金具23に複数接続されていても良い。 The metal shell 23 is a substantially cylindrical member made of a conductive metal material (e.g., low carbon steel, etc.). The metal shell 23 is disposed on the outer periphery of the insulator 11. The ground electrode 24 is a rod-shaped metal (e.g., nickel-based alloy) member connected to the metal shell 23. A spark gap is formed between the ground electrode 24 and the leg 18 of the center electrode 16. Multiple ground electrodes 24 may be connected to the metal shell 23.

スパークプラグ10は例えば以下のような方法によって製造される。まず絶縁体11の第1孔13から中心電極16を挿入する。中心電極16は、絶縁体11の接続部14に接した状態で第1孔13の中に頭部17が配置され、第2孔15の中に脚部18が配置される。 The spark plug 10 is manufactured, for example, by the following method. First, the center electrode 16 is inserted through the first hole 13 of the insulator 11. The head 17 of the center electrode 16 is placed in the first hole 13 in contact with the connection portion 14 of the insulator 11, and the leg 18 is placed in the second hole 15.

次にシール材20の原料粉末を第1孔13から入れて、頭部17の周囲および第1孔13の頭部17よりも後端側に原料粉末を充填した後、圧縮用棒材(図示せず)を用いて原料粉末を予備圧縮する。次いでシール材20の原料粉末の上に、抵抗体21の原料粉末を充填した後、圧縮用棒材を用いて原料粉末を予備圧縮する。最後に抵抗体21の原料粉末の上に、シール材22の原料粉末を充填した後、圧縮用棒材を用いて原料粉末を予備圧縮する。 Next, the raw powder of the sealing material 20 is poured in through the first hole 13 to fill the area around the head 17 and the rear end side of the head 17 of the first hole 13, and the raw powder is then pre-compressed using a compression rod (not shown). Next, the raw powder of the resistor 21 is filled on top of the raw powder of the sealing material 20, and the raw powder is pre-compressed using a compression rod. Finally, the raw powder of the sealing material 22 is filled on top of the raw powder of the resistor 21, and the raw powder is pre-compressed using a compression rod.

第1孔13の後端側から端子金具19を挿入し、端子金具19の先端部がシール材22の原料粉末に接するようにした後、例えば各原料粉末に含まれるガラス成分の軟化点より高い温度まで加熱しつつ端子金具19を圧入して、端子金具19によって原料粉末に軸方向の荷重を加える。各原料粉末は圧縮・焼結され、第1孔13の中にシール材20,22及び抵抗体21が作られる。次いで、接地電極24が接続された主体金具23を絶縁体11の外周に組み付けた後、接地電極24を屈曲し、接地電極24と中心電極16との間に火花ギャップを設定してスパークプラグ10を得る。 The terminal metal fitting 19 is inserted from the rear end side of the first hole 13 so that the tip of the terminal metal fitting 19 comes into contact with the raw powder of the sealing material 22, and then the terminal metal fitting 19 is pressed into the raw powder while being heated, for example, to a temperature higher than the softening point of the glass component contained in each raw powder, and the terminal metal fitting 19 applies an axial load to the raw powder. Each raw powder is compressed and sintered, and the sealing materials 20, 22 and resistor 21 are created in the first hole 13. Next, the main metal fitting 23 to which the ground electrode 24 is connected is assembled to the outer periphery of the insulator 11, and the ground electrode 24 is bent to set a spark gap between the ground electrode 24 and the center electrode 16, thereby obtaining the spark plug 10.

図2及び図3を参照して中心電極16について説明する。図2は中心電極16の斜視図である。図2では脚部18の先端側の図示が省略されている。中心電極16の頭部17は、後端側を向く端面25につながる外周26を含む。頭部17の外周26は、後端側から先端側へ向かって順に、後部面27、傾斜面28、側面29を含む。 The center electrode 16 will be described with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a perspective view of the center electrode 16. The tip side of the leg 18 is not shown in Figure 2. The head 17 of the center electrode 16 includes an outer periphery 26 that is connected to an end face 25 facing the rear end. The outer periphery 26 of the head 17 includes, in order from the rear end side to the tip end side, a rear face 27, an inclined face 28, and a side face 29.

図3は図1のIIIで示す部分を拡大した頭部17の付近の断面図である。図3は中心電極16の中心軸Oを含む断面図であり、中心軸Oを境に中心電極16の片側の図示が省略されている。傾斜面28は、先端側へ向かうにつれて直径が一定の割合で増加する面であり、図3に直線で示されている。後部面27は、外周26のうち傾斜面28よりも後端側の面である。本実施形態では後部面27の直径は、後部面27の軸方向の全長に亘って一定である。 Figure 3 is a cross-sectional view of the head 17 and its vicinity, enlarging the portion indicated by III in Figure 1. Figure 3 is a cross-sectional view including the central axis O of the center electrode 16, and one side of the center electrode 16 across the central axis O is omitted. The inclined surface 28 is a surface whose diameter increases at a constant rate toward the tip side, and is shown as a straight line in Figure 3. The rear surface 27 is the surface of the outer periphery 26 that is rearward of the inclined surface 28. In this embodiment, the diameter of the rear surface 27 is constant over the entire axial length of the rear surface 27.

側面29は、外周26のうち傾斜面28よりも先端側の面であり、接続部14に一部が接している。本実施形態では側面29は、円筒面の先端側に円錐面がつながった形をしており、円錐面の一部が接続部14に接している。側面29の円筒面と円錐面とが交わる角には丸みが付されている。側面29のうちシール材20が接する部分の直径は、傾斜面28(傾斜面28と側面29との境界は除く)の直径や後部面27の直径よりも大きい。 The side surface 29 is the surface of the outer periphery 26 that is closer to the tip side than the inclined surface 28, and a portion of the side surface 29 is in contact with the connection portion 14. In this embodiment, the side surface 29 has a shape in which a conical surface is connected to the tip side of a cylindrical surface, and a portion of the conical surface is in contact with the connection portion 14. The corner where the cylindrical surface of the side surface 29 intersects with the conical surface is rounded. The diameter of the portion of the side surface 29 that is in contact with the sealing material 20 is larger than the diameter of the inclined surface 28 (excluding the boundary between the inclined surface 28 and the side surface 29) and the diameter of the rear surface 27.

中心電極16の中心軸Oを含む断面(図3)において、第1孔13と傾斜面28とのなす角θ(鋭角)は20°以上40°以下である。角θが20°以上40°以下であると、スパークプラグ10を製造するときに、頭部17の外周26と第1孔13との間に充填されたシール材20の原料粉末の成形の圧力が、傾斜面28に沿って側面29と第1孔13との間の原料粉末にスムーズに伝わるため、シール材20の充填率や密度を向上できるからである。シール材20の機械的強度が向上するため、スパークプラグ10の耐衝撃性を向上できる。 In a cross section (FIG. 3) including the central axis O of the center electrode 16, the angle θ (acute angle) between the first hole 13 and the inclined surface 28 is 20° or more and 40° or less. If the angle θ is 20° or more and 40° or less, when manufacturing the spark plug 10, the molding pressure of the raw material powder of the sealing material 20 filled between the outer periphery 26 of the head 17 and the first hole 13 is smoothly transmitted along the inclined surface 28 to the raw material powder between the side surface 29 and the first hole 13, thereby improving the filling rate and density of the sealing material 20. Since the mechanical strength of the sealing material 20 is improved, the impact resistance of the spark plug 10 can be improved.

一方、角θが20°未満のときは傾斜面28と第1孔13との隙間が小さくなるため、スパークプラグ10を製造するときの、頭部17の外周26と第1孔13との間に充填されたシール材20の原料粉末の成形の圧力が、側面29と第1孔13との間に充填された原料粉末に伝わりにくくなる。また、角θが40°を超えても、頭部17の外周26と第1孔13との間に充填されたシール材20の原料粉末の成形の圧力が、側面29と第1孔13との間の原料粉末に伝わりにくくなる。その結果、側面29と第1孔13との間のシール材20の充填率や密度が低下するおそれがある。本実施形態によればこの問題点を解決し、シール材20の機械的強度を向上させ、スパークプラグ10の耐衝撃性を向上できる。 On the other hand, when the angle θ is less than 20°, the gap between the inclined surface 28 and the first hole 13 becomes small, so that when manufacturing the spark plug 10, the molding pressure of the raw material powder of the sealing material 20 filled between the outer periphery 26 of the head 17 and the first hole 13 is not easily transmitted to the raw material powder filled between the side surface 29 and the first hole 13. Also, even if the angle θ exceeds 40°, the molding pressure of the raw material powder of the sealing material 20 filled between the outer periphery 26 of the head 17 and the first hole 13 is not easily transmitted to the raw material powder between the side surface 29 and the first hole 13. As a result, there is a risk that the filling rate and density of the sealing material 20 between the side surface 29 and the first hole 13 will decrease. According to the present embodiment, this problem is solved, the mechanical strength of the sealing material 20 is improved, and the impact resistance of the spark plug 10 can be improved.

熱膨張係数が、絶縁体11の熱膨張係数と中心電極16の熱膨張係数との間にあるシール材20は、スパークプラグ10を製造するときの、第1孔13の中で圧縮された原料粉末を加熱してシール材20を成形するときの温度変化による第1孔13と頭部17との間の径方向の寸法変化を緩衝する機能がある。側面29のうちシール材20が接する部分の直径は、傾斜面28(傾斜面28と側面29との境界は除く)の直径や後部面27の直径よりも大きいため、頭部17の径方向の寸法変化の中で、シール材20が接する側面29の径方向の寸法変化が最も大きい。従ってシール材20のうち側面29に接する部分は、最も大きな寸法変化を緩衝する必要がある。 The sealing material 20, whose thermal expansion coefficient is between that of the insulator 11 and that of the center electrode 16, functions to buffer the radial dimensional change between the first hole 13 and the head 17 caused by the temperature change when the raw material powder compressed in the first hole 13 is heated to form the sealing material 20 during the manufacture of the spark plug 10. The diameter of the portion of the side surface 29 with which the sealing material 20 contacts is larger than the diameter of the inclined surface 28 (excluding the boundary between the inclined surface 28 and the side surface 29) and the diameter of the rear surface 27, so that the radial dimensional change of the side surface 29 with which the sealing material 20 contacts is the largest among the radial dimensional changes of the head 17. Therefore, the portion of the sealing material 20 that contacts the side surface 29 needs to buffer the largest dimensional change.

そのため側面29と第1孔13との間の距離のうち最も短い距離D1は0.4mm以下であることが好ましい。距離D1が0.4mmを超えると、側面29と第1孔13との間の寸法変化をシール材20が緩衝できなくなり、シール材20の内部や界面が壊れるおそれがあるからである。シール材20の内部や界面が破壊するとシール材20による頭部17の保持力が低下し、耐衝撃性が低下する。 For this reason, it is preferable that the shortest distance D1 between the side surface 29 and the first hole 13 is 0.4 mm or less. If the distance D1 exceeds 0.4 mm, the seal material 20 will not be able to buffer the dimensional change between the side surface 29 and the first hole 13, and there is a risk that the inside or interface of the seal material 20 will break. If the inside or interface of the seal material 20 breaks, the holding force of the seal material 20 on the head 17 will decrease, and impact resistance will decrease.

頭部17の外周26と第1孔13との間に充填されたシール材20の原料粉末の成形の圧力を、側面29と第1孔13との間の原料粉末に伝える機能を傾斜面28が発揮するために、傾斜面28の長さLは、距離D1の1.5倍以上6倍以下であることが好ましい。 In order for the inclined surface 28 to transmit the molding pressure of the raw material powder of the sealing material 20 filled between the outer periphery 26 of the head 17 and the first hole 13 to the raw material powder between the side surface 29 and the first hole 13, it is preferable that the length L of the inclined surface 28 is 1.5 to 6 times the distance D1.

スパークプラグ10を製造するときに、頭部17の側面29と第1孔13との間にシール材20の原料粉末を充填した後、加熱してシール材20が成形されるため、距離D1は0.05mm以上であることが好ましい。距離D1が0.05mm未満であると、側面29と第1孔13との間に原料粉末の充填不足が発生しやすくなるため、シール材20による頭部17の保持力が低下し、耐衝撃性が低下する傾向があるからである。 When manufacturing the spark plug 10, the raw material powder of the sealing material 20 is filled between the side surface 29 of the head 17 and the first hole 13, and then the sealing material 20 is formed by heating, so it is preferable that the distance D1 is 0.05 mm or more. If the distance D1 is less than 0.05 mm, the raw material powder is likely to be insufficiently filled between the side surface 29 and the first hole 13, which reduces the holding force of the sealing material 20 to hold the head 17 and tends to reduce impact resistance.

後部面27と第1孔13との間の距離のうち最も短い距離D2は0.5mm以上であることが好ましい。距離D2が0.5mm未満であると、スパークプラグ10を製造するときに、シール材20の原料粉末が側面29と第1孔13との間に到達するまでの摩擦抵抗が大きくなるため、頭部17の外周26と第1孔13との間に原料粉末の充填不足が発生しやすくなるからである。 It is preferable that the shortest distance D2 between the rear surface 27 and the first hole 13 is 0.5 mm or more. If the distance D2 is less than 0.5 mm, the frictional resistance until the raw material powder of the sealing material 20 reaches the gap between the side surface 29 and the first hole 13 during the manufacture of the spark plug 10 becomes large, and it becomes easy for insufficient raw material powder to be filled between the outer periphery 26 of the head 17 and the first hole 13.

後部面27は、軸方向の全長に亘って直径が同一の円筒面であるため、スパークプラグ10を製造するときに、シール材20の原料粉末が後部面27を通って傾斜面28に到達しやすくなる。原料粉末が側面29と第1孔13との間に到達しやすくなるため、頭部17の外周26と第1孔13との間の原料粉末の充填不足が発生しにくくなる。その結果、シール材20による頭部17の保持力を確保しやすくなる。 The rear surface 27 is a cylindrical surface with the same diameter over the entire axial length, so that when manufacturing the spark plug 10, the raw material powder of the sealing material 20 can easily pass through the rear surface 27 and reach the inclined surface 28. Because the raw material powder can easily reach the area between the side surface 29 and the first hole 13, insufficient filling of the raw material powder between the outer periphery 26 of the head 17 and the first hole 13 is unlikely to occur. As a result, it is easier to ensure the holding force of the sealing material 20 on the head 17.

図4を参照して第2実施の形態について説明する。第1実施形態では中心電極16の側面29が、円筒面の先端側に円錐面がつながった形をしている場合について説明した。これに対し第2実施形態では、中心電極30の側面36の形が球帯状の場合について説明する。第2実施形態におけるスパークプラグ10は、第1実施形態におけるスパークプラグ10の中心電極16に代えて、中心電極30が絶縁体11の中に配置されているため、第2実施形態では、第1実施形態で説明した部分と同一の部分に同一の符号を付して以下の説明を省略する。 The second embodiment will be described with reference to FIG. 4. In the first embodiment, the side surface 29 of the center electrode 16 is a cylindrical surface connected to a conical surface at the tip side. In contrast, in the second embodiment, the side surface 36 of the center electrode 30 is a spherical shape. In the spark plug 10 of the second embodiment, instead of the center electrode 16 of the spark plug 10 of the first embodiment, the center electrode 30 is disposed in the insulator 11. Therefore, in the second embodiment, the same parts as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the following description will be omitted.

図4は第2実施の形態におけるスパークプラグ10の断面図である。図4は中心電極30の中心軸Oを含む頭部31の付近の断面図であり、中心軸Oを境に中心電極30の片側の図示が省略されている。 Figure 4 is a cross-sectional view of a spark plug 10 in a second embodiment. Figure 4 is a cross-sectional view of the head 31 including the central axis O of the center electrode 30, and one side of the center electrode 30 across the central axis O is not shown.

中心電極30の頭部31は、後端側を向く端面32につながる外周33を含む。外周33は、後端側から先端側へ向かって順に、後部面34、傾斜面35、側面36を含む。傾斜面35は、先端側へ向かうにつれて直径が一定の割合で増加する面であり、図4に直線で示されている。 The head 31 of the center electrode 30 includes an outer periphery 33 that is connected to an end face 32 that faces the rear end. The outer periphery 33 includes, in order from the rear end to the tip end, a rear face 34, an inclined face 35, and a side face 36. The inclined face 35 is a face whose diameter increases at a constant rate as it approaches the tip end, and is shown as a straight line in FIG. 4.

後部面27は、外周33のうち傾斜面35よりも後端側の面である。後部面27の軸方向の中ほどの部分は膨れている。側面36は、外周26のうち傾斜面35よりも先端側の面であり、接続部14に一部が接している。本実施形態では側面36は球帯状の曲面である。側面36の最も太い部分の直径は、後部面27の膨れた部分の直径よりも大きい。 The rear surface 27 is the surface of the outer periphery 33 that is closer to the rear end than the inclined surface 35. The axially middle portion of the rear surface 27 is bulged. The side surface 36 is the surface of the outer periphery 26 that is closer to the tip end than the inclined surface 35, and a portion of the side surface 36 is in contact with the connection portion 14. In this embodiment, the side surface 36 is a spherically curved surface. The diameter of the thickest portion of the side surface 36 is larger than the diameter of the bulged portion of the rear surface 27.

中心電極30の中心軸Oを含む断面(図4)において、第1孔13と傾斜面35とのなす角θ(鋭角)は20°以上40°以下である。これによりスパークプラグ10を製造するときに、頭部31の外周33と第1孔13との間に充填されたシール材20の原料粉末の成形の圧力が、傾斜面35に沿って原料粉末にスムーズに伝わるため、シール材20の充填率や密度を向上できる。 In a cross section (FIG. 4) including the central axis O of the center electrode 30, the angle θ (acute angle) between the first hole 13 and the inclined surface 35 is 20° or more and 40° or less. This allows the molding pressure of the raw material powder of the sealing material 20 filled between the outer periphery 33 of the head 31 and the first hole 13 to be smoothly transmitted along the inclined surface 35 to the raw material powder when manufacturing the spark plug 10, improving the filling rate and density of the sealing material 20.

側面36と第1孔13との間の距離のうち最も短い距離D1は0.4mm以下であることが好ましい。第1孔13の中にシール材20を作るときの熱膨張収縮による側面36と第1孔13との間の寸法変化をシール材20によって緩衝するためである。 It is preferable that the shortest distance D1 between the side surface 36 and the first hole 13 is 0.4 mm or less. This is because the sealant 20 buffers the dimensional changes between the side surface 36 and the first hole 13 caused by thermal expansion and contraction when the sealant 20 is made in the first hole 13.

傾斜面35の長さLは、距離D1の1.5倍以上6倍以下であることが好ましい。頭部31の外周33と第1孔13との間に充填されたシール材20の原料粉末の成形の圧力を傾斜面35に沿って側面36と第1孔13との間の原料粉末に伝えやすくするためである。 The length L of the inclined surface 35 is preferably 1.5 to 6 times the distance D1. This is to make it easier to transmit the molding pressure of the raw material powder of the sealing material 20 filled between the outer periphery 33 of the head 31 and the first hole 13 along the inclined surface 35 to the raw material powder between the side surface 36 and the first hole 13.

距離D1は0.05mm以上であることが好ましい。側面36と第1孔13との間の原料粉末の充填不足の発生を低減するためである。 It is preferable that the distance D1 is 0.05 mm or more. This is to reduce the occurrence of insufficient filling of the raw material powder between the side surface 36 and the first hole 13.

後部面34と第1孔13との間の距離のうち最も短い距離D2は0.5mm以上であることが好ましい。シール材20の原料粉末が側面36と第1孔13との間に到達するまでの摩擦抵抗を低減し、頭部31の外周33と第1孔13との間の原料粉末の充填不足の発生を低減するためである。 It is preferable that the shortest distance D2 between the rear surface 34 and the first hole 13 is 0.5 mm or more. This is to reduce the frictional resistance until the raw material powder of the sealing material 20 reaches the gap between the side surface 36 and the first hole 13, and to reduce the occurrence of insufficient filling of the raw material powder between the outer periphery 33 of the head 31 and the first hole 13.

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
第1実施形態におけるスパークプラグ10について、中心電極16の傾斜面28と絶縁体11の第1孔13とのなす角θの大きさと、中心電極16の側面29と第1孔13との間の距離のうち最も短い距離D1と、が異なる25種類のサンプルを作製した。サンプルは、頭部17の側面29の直径(公差±0.1mm)と傾斜面28の角θとが異なる25種類の中心電極16と、第1孔13の直径が3.0mm(公差±0.05mm)の絶縁体11と、を主に用いて1種類について30個ずつ作製した。傾斜面28の長さLは、角θが大きくなると長さLが短くなり、角θが小さくなると長さLが長くなるように、距離D1の1.5倍から6.0倍までの範囲に設定した。
Example 1
For the spark plug 10 of the first embodiment, 25 types of samples were prepared, which differed in the size of the angle θ between the inclined surface 28 of the center electrode 16 and the first hole 13 of the insulator 11, and in the shortest distance D1 between the side surface 29 of the center electrode 16 and the first hole 13. The samples were prepared mainly using 25 types of center electrodes 16 with different diameters (tolerance ±0.1 mm) of the side surface 29 of the head 17 and different angles θ of the inclined surface 28, and insulators 11 with a diameter of the first hole 13 of 3.0 mm (tolerance ±0.05 mm), with 30 samples per type. The length L of the inclined surface 28 was set in the range of 1.5 to 6.0 times the distance D1 so that the length L becomes shorter as the angle θ increases and the length L becomes longer as the angle θ decreases.

作製したサンプルについてJIS B8031:2006に準拠した耐衝撃性試験を行った。毎分400回の割合でサンプルに衝撃を10分間加えた後、中心電極16の緩みの有無を調べた。中心電極16が緩んだものが30個のサンプルの中に1つも無かったものはA、中心電極16が緩んだものが30個のサンプルの中にいくつか有ったものはB、30個のサンプル全て中心電極16が緩んだものはCと判定した。結果は表1に記した。 An impact resistance test was conducted on the prepared samples in accordance with JIS B8031:2006. After applying impacts to the samples at a rate of 400 times per minute for 10 minutes, the presence or absence of loosening of the center electrode 16 was checked. Samples in which none of the 30 samples had loose center electrodes 16 were rated as A, samples in which some of the 30 samples had loose center electrodes 16 were rated as B, and samples in which all of the 30 samples had loose center electrodes 16 were rated as C. The results are shown in Table 1.

表1に示すように傾斜面28と第1孔13とのなす角θが20°未満のもの、及び、角θが40°を超えるものは、全てが判定Cであった。これに対し角θが20°以上40°以下のものは判定がA又はBであった。特に角θが20°以上40°以下のうち距離D1が0.05mm以上0.40mm以下のものは判定がAであった。 As shown in Table 1, all of the angles θ between the inclined surface 28 and the first hole 13 that were less than 20° and all of the angles θ that were more than 40° were rated C. In contrast, the angles θ that were between 20° and 40° were rated A or B. In particular, the angles θ that were between 20° and 40° and the distance D1 was between 0.05 mm and 0.40 mm were rated A.

実施例1によれば、角θが20°以上40°以下であると耐衝撃性を向上できることが明らかになった。特に距離D1が0.05mm以上0.40mm以下であると、耐衝撃性をさらに向上できることが明らかになった。 According to Example 1, it was revealed that impact resistance can be improved when the angle θ is 20° or more and 40° or less. In particular, it was revealed that impact resistance can be further improved when the distance D1 is 0.05 mm or more and 0.40 mm or less.

(実施例2)
第1実施形態におけるスパークプラグ10について、中心電極16の傾斜面28と絶縁体11の第1孔13とのなす角θを30°に固定し、中心電極16の側面29と第1孔13との間の距離のうち最も短い距離D1と、中心電極16の後部面27と第1孔13との間の距離のうち最も短い距離D2と、が異なる20種類のサンプルを作製した。サンプルは、頭部17の側面29の直径(公差±0.1mm)と後部面27の直径(公差±0.1mm)とが異なる20種類の中心電極16と、第1孔13の直径が3.0mm(公差±0.05mm)の絶縁体11と、を主に用いて1種類について30個ずつ作製した。
Example 2
For the spark plug 10 of the first embodiment, the angle θ between the inclined surface 28 of the center electrode 16 and the first hole 13 of the insulator 11 was fixed at 30°, and 20 types of samples were prepared in which the shortest distance D1 between the side surface 29 of the center electrode 16 and the first hole 13 and the shortest distance D2 between the rear surface 27 of the center electrode 16 and the first hole 13 were different. The samples were prepared mainly using 20 types of center electrodes 16 with different diameters (tolerance ±0.1 mm) of the side surface 29 and the diameter (tolerance ±0.1 mm) of the rear surface 27 of the head 17, and insulators 11 with a diameter of the first hole 13 of 3.0 mm (tolerance ±0.05 mm), with 30 samples per type.

作製したサンプルについてJIS B8031:2006に準拠した耐衝撃性試験を行った。毎分400回の割合でサンプルに衝撃を10分間加えた後、中心電極16の緩みの有無を調べた。中心電極16が緩んだものが30個のサンプルの中に1つも無かったものはA、中心電極16が緩んだものが30個のサンプルの中にいくつか有ったものはB、30個のサンプル全て中心電極16が緩んだものはCと判定した。結果は表2に記した。 An impact resistance test was conducted on the prepared samples in accordance with JIS B8031:2006. The samples were subjected to impacts at a rate of 400 times per minute for 10 minutes, after which the presence or absence of loosening of the center electrode 16 was checked. Samples in which none of the 30 samples had loose center electrodes 16 were rated as A, samples in which some of the 30 samples had loose center electrodes 16 were rated as B, and samples in which all of the 30 samples had loose center electrodes 16 were rated as C. The results are shown in Table 2.

表2に示すように試験をしたものは全てが判定A又はBであり、判定がCのものは無かった。特に距離D1が0.05mm以上0.40mm以下のうち距離D2が0.50mm以上のものは判定がAであった。実施例2によれば、距離D1が0.05mm以上0.40mm以下、かつ、距離D2が0.50mm以上であると耐衝撃性をさらに向上できることが明らかになった。 As shown in Table 2, all of the tested items were rated A or B, and none were rated C. In particular, items with distance D1 between 0.05 mm and 0.40 mm and distance D2 of 0.50 mm or more were rated A. Example 2 revealed that impact resistance can be further improved when distance D1 is between 0.05 mm and 0.40 mm and distance D2 is 0.50 mm or more.

第1孔13の直径が3.9mmの絶縁体11や第1孔13の直径が2.7mmの絶縁体11を用いて実施例1,2と同様の試験を行ったところ、実施例1,2と同様の結果が得られた。 When tests similar to those in Examples 1 and 2 were conducted using an insulator 11 with a first hole 13 diameter of 3.9 mm and an insulator 11 with a first hole 13 diameter of 2.7 mm, the same results as in Examples 1 and 2 were obtained.

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば中心電極16,30の頭部17,31の形状や大きさは一例であり適宜設定できる。 The present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and it can be easily imagined that various improvements and modifications are possible within the scope of the present invention. For example, the shape and size of the heads 17, 31 of the center electrodes 16, 30 are only examples and can be set as appropriate.

実施形態では抵抗体21が絶縁体11の中に配置されるスパークプラグ10について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。抵抗体21を内蔵しないスパークプラグに各実施形態を適用することは当然可能である。中心電極16,30の頭部17,31がシール材20によって固定されていれば、上記各実施形態と同様の作用効果を実現できるからである。 In the embodiment, the spark plug 10 in which the resistor 21 is disposed inside the insulator 11 has been described, but this is not necessarily limited to this. It is of course possible to apply each embodiment to a spark plug that does not incorporate the resistor 21. This is because, as long as the heads 17, 31 of the center electrodes 16, 30 are fixed by the sealing material 20, the same effects as those of the above-mentioned embodiments can be achieved.

10 スパークプラグ
11 絶縁体
12 軸孔
13 第1孔
14 接続部
15 第2孔
16,30 中心電極
17,31 頭部
18 脚部
20 シール材
26,33 外周
27,34 後部面
28,35 傾斜面
29,36 側面
O 中心軸
REFERENCE SIGNS LIST 10 Spark plug 11 Insulator 12 Shaft hole 13 First hole 14 Connection portion 15 Second hole 16, 30 Center electrode 17, 31 Head portion 18 Leg portion 20 Sealing material 26, 33 Outer periphery 27, 34 Rear surface 28, 35 Inclined surface 29, 36 Side surface O Center axis

Claims (4)

第1孔と当該第1孔より直径の小さい第2孔とが接続部を介してつながる軸孔が設けられた絶縁体と、
前記第1孔の中に配置され前記接続部に接する頭部と、前記頭部から先端側へ向かって延び前記第2孔の中に配置される脚部と、を備える中心電極と、
前記頭部の外周と前記第1孔との間に充填されるシール材と、を備えるスパークプラグであって、
前記頭部の前記外周は、先端側へ向かうにつれて直径が一定の割合で増加する傾斜面と、前記傾斜面の先端側につながり前記接続部に接する側面と、を含み、
前記中心電極の中心軸を含む断面において、前記第1孔と前記傾斜面とのなす角は20°以上40°以下であるスパークプラグ。
an insulator having an axial hole that connects a first hole and a second hole having a smaller diameter than the first hole via a connection part;
a center electrode including a head portion disposed in the first hole and in contact with the connection portion, and a leg portion extending from the head portion toward a tip side and disposed in the second hole;
a sealant filled between an outer periphery of the head and the first hole,
The outer periphery of the head portion includes an inclined surface whose diameter increases at a constant rate toward the tip side, and a side surface that is connected to the tip side of the inclined surface and in contact with the connecting portion,
a first hole having an inclined surface and a second hole having an inclined surface, the first hole being inclined toward the inclined surface and having a first hole extending in a direction perpendicular to the inclined surface;
前記頭部の前記側面と前記第1孔との間の距離のうち最も短いものは0.4mm以下である請求項1記載のスパークプラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein the shortest distance between the side surface of the head and the first hole is 0.4 mm or less. 前記頭部の前記側面と前記第1孔との間の距離のうち最も短いものは0.05mm以上である請求項1又は2に記載のスパークプラグ。 The spark plug according to claim 1 or 2, wherein the shortest distance between the side surface of the head and the first hole is 0.05 mm or more. 前記頭部の前記外周のうち前記傾斜面よりも後端側の後部面と前記第1孔との間の距離のうち最も短いものは0.5mm以上である請求項1又は2に記載のスパークプラグ。 The spark plug according to claim 1 or 2, wherein the shortest distance between the rear surface of the outer periphery of the head that is rearward of the inclined surface and the first hole is 0.5 mm or more.
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