JP6309035B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は抵抗体を内蔵したスパークプラグに関し、特に電極消耗を生じ難くできるスパークプラグに関するものである。

スパーク時に発生する電波ノイズを抑えるために、抵抗体を内蔵したスパークプラグがある（例えば特許文献１）。このスパークプラグは、軸孔内に抵抗体が配置される絶縁体と、絶縁体の外周面の一部を覆う主体金具と、主体金具の先端に結合される接地電極と、軸孔に挿入される中心電極と、中心電極と抵抗体とに接触する導電性シールとを備え、中心電極の先端と接地電極との間に火花ギャップが形成される。スパーク時に火花ギャップに火炎核が生成される。

特開２０１５−６４９８７号公報

しかしながら上述した従来の技術では、導電性シールや中心電極と主体金具との間に生じる寄生容量に蓄えられた電荷が、スパーク時に火花ギャップへ移動して中心電極や接地電極の消耗（電極消耗）を助長するという問題点がある。

電極消耗を助長する電荷を少なくするために、導電性シールの面積を小さくして寄生容量を減らすと、導電性シールと中心電極との接触面積が小さくなるので、衝撃や振動で導電性シールと中心電極との接触状態が悪化する（耐衝撃性が低下する）という問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、耐衝撃性を確保しつつ電極消耗を生じ難く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。

この目的を達成するために請求項１記載のスパークプラグによれば、筒状の主体金具の先端に接地電極が接続され、絶縁体は、自身の外周面の一部が主体金具に覆われる。絶縁体は、第１孔部と第１孔部より内径の大きい第２孔部とが段部を介して連なる軸孔を備えている。中心電極は、絶縁体の段部に配置される後端部と、後端部から接地電極側へ向かって軸方向に延びる脚部とを備えている。中心電極の後端部と間隔をあけて第２孔部内に端子金具の先端が配置され、端子金具の先端と中心電極の後端部との間の第２孔部内に抵抗体が配置される。抵抗体と中心電極の後端部とに導電性シールが接触する。導電性シールは、中心電極の後端部の側面の全面に、軸直角方向の厚さ１０μｍ以上の側面シール層が接触する。中心電極の後端部の側面と導電性シールとの接触面積が小さくならないようにできるので、耐衝撃性を確保できる。

軸孔に抵抗体が接触する接触面は、中心軸の回りに中心電極を軸直角方向に投影した軸孔上の投影面の少なくとも一部に重なる。導電性シールと主体金具との間に生じる寄生容量に蓄えられる電荷を、中心電極と接地電極との間に火花が生じるスパーク時に、接触面と投影面とが重なる部分から中心電極へ移動させることができる。接触面と投影面とが重なる部分を電荷が移動するときに、その部分に接触する抵抗体によって電圧降下が生じるので、その分だけ電荷のもつエネルギーを小さくできる。その結果、中心電極や接地電極の消耗を生じ難くできる。即ち、耐衝撃性を確保しつつ電極消耗を生じ難くできる効果がある。

請求項２記載のスパークプラグによれば、側面シール層は厚さが１００μｍ以上なので、側面シール層の体積を確保できる。よって、請求項１の効果に加え、中心電極の後端部と導電性シールとの接合強度を確保できる効果がある。

請求項３記載のスパークプラグによれば、接触面と投影面とが重なる部分は軸孔上に環状に連続するので、電荷が、接触面と投影面とが重なる部分をスパーク時に移動する確率を上げることができる。よって、請求項１又は２の効果に加え、電極消耗をより生じ難くできる効果がある。

請求項４記載のスパークプラグによれば、接触面と投影面とが重なる部分は、段部の少なくとも一部に設けられる。第１孔部と第２孔部との境界に段部があり、中心電極の後端部は段部に配置されるので、接触面と投影面とが重なる部分の軸方向の長さを大きくできる。スパーク時に、接触面と投影面とが重なる部分を電荷が移動する確率を上げることができるので、請求項１から３のいずれかの効果に加え、電極消耗をより生じ難くできる効果がある。

請求項５記載のスパークプラグによれば、導電性シールは厚さ１０μｍ以上の端面シール層が後端部の軸方向の後端面の全面に接する。端面シール層によって抵抗体と導電性シールとの接触面積を確保できるので、請求項１から４のいずれかの効果に加え、抵抗値にばらつきが生じるのを防止できる効果がある。

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。 一部を拡大したスパークプラグの断面図である。 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。 第３実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 第４実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 第５実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 第６実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 第７実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。

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は本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の中心軸Ｏを含む面で切断した断面図である。図１では、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８において同じ）。図１に示すようにスパークプラグ１０は、主体金具２０、接地電極３０、絶縁体４０、中心電極５０、端子金具６０及び抵抗体７０を備えている。

主体金具２０は、内燃機関のねじ穴（図示せず）に固定される略円筒状の部材であり、中心軸Ｏに沿って貫通する貫通孔２１が形成されている。主体金具２０は導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。主体金具２０は、径方向の外側へ鍔状に張り出す座部２２と、座部２２より先端側の外周面に形成されたねじ部２３とを備えている。座部２２とねじ部２３との間に環状のガスケット２４が嵌め込まれている。ガスケット２４は、内燃機関のねじ穴にねじ部２３が嵌められたときに、主体金具２０と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。

接地電極３０は、主体金具２０の先端に接合される金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である。本実施の形態では、接地電極３０は棒状に形成されており、中心軸Ｏと交わるように先端部３１が中心軸Ｏへ向かって屈曲する。先端部３１には、白金を主体とする合金製または白金製の電極チップ３２が、中心軸Ｏと交わる位置に接合されている。

絶縁体４０は、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材であり、中心軸Ｏに沿って貫通する軸孔４１が形成されている。絶縁体４０は、主体金具２０の貫通孔２１に挿入され、外周に主体金具２０が固定されている。絶縁体４０は、先端および後端が、主体金具２０の貫通孔２１からそれぞれ露出している。

軸孔４１は、絶縁体４０の先端側に位置する断面が円形状の第１孔部４２と、第１孔部４２の後端に連なり径方向の外側へ向かって拡大する段部４３と、段部４３の外縁に連なり絶縁体４０の後端側に位置する断面が円形状の第２孔部４４とを備えている。第２孔部４４は、内径が、第１孔部４２の内径より大きく設定されている。

中心電極５０は、中心軸Ｏに沿って延びる棒状の部材であり、軸孔４１の段部４３に配置される後端部５１と、後端部５１から中心軸Ｏに沿って延びる脚部５２とを備えている。中心電極５０は芯材５３が埋設されている。芯材５３は銅または銅を主成分とする合金で形成されており、中心電極５０の母材であるニッケル又はニッケル基合金で覆われている。脚部５２は大部分が第１孔部４２内に位置する。脚部５２は先端が第１孔部４２から露出し、火花ギャップを設けて先端が接地電極３０と対向する。脚部５２は、イリジウム製またはイリジウムを主成分とする合金製の電極チップ５４が先端に接合されている。

端子金具６０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。端子電極６０は絶縁体４０の軸孔４１に圧入され、先端６１が第２孔部４４内に配置される。

抵抗体７０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り、端子金具６０の先端６１と中心電極５０の後端部５１との間の第２孔部４４内に配置されている。抵抗体７０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組成物で形成されている。ガラス粒子の材料としては、例えばＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＢａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−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_２，ＺｒＯ_２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。抵抗体７０の抵抗値は、例えば０．１ｋΩ〜３０ｋΩであることが好ましく、１ｋΩ〜２０ｋΩ以下であることがさらに好ましい。

抵抗体７０と中心電極５０との間、抵抗体７０と端子金具６０との間に、導電性を有する導電性シール８０，９０がそれぞれ配置される。導電性シール８０は抵抗体７０と中心電極５０とにそれぞれ接触し、導電性シール９０は抵抗体７０と端子金具６０とにそれぞれ接触する。この結果、中心電極５０と端子金具６０とは、抵抗体７０と導電性シール８０，９０とを介して電気的に接続される。導電性シール８０，９０は、例えば上述の各種ガラス粒子と金属粒子（Ｃｕ，Ｆｅ等）とを１対１程度の比率で含んでいる。導電性シール８０，９０は、比抵抗が、中心電極５０及び端子金具６０の比抵抗と抵抗体７０の比抵抗との間にある。よって、中心電極５０及び端子金具６０や抵抗体７０との接触抵抗を安定化させることができ、中心電極５０と端子金具６０との間の抵抗値を安定にできる。

図２を参照して抵抗体７０及び導電性シール８０と中心電極５０との関係について説明する。図２は一部（中心電極５０の後端部５１付近）を拡大したスパークプラグ１０の断面図（中心軸Ｏを含む断面図）である（図３から図８において同じ）。図２に示す矢印Ｏ、矢印Ｐは、スパークプラグ１０の軸方向および軸直角方向を示す。図２では、理解を容易にするため、中心電極５０及び抵抗体７０の軸方向の一部の図示、中心電極５０の芯材５３の図示、主体金具２０のねじ部２３の図示が省略されている。

図２に示すように中心電極５０の後端部５１は、脚部５２の外径よりも外径の大きな鍔部５５と、脚部５２に対して反対側の軸方向（矢印Ｏ方向）へ鍔部５５から突出する頭部５６とを備えている。鍔部５５及び頭部５６は中心軸Ｏを中心とする円柱状に形成されている。頭部５６は、鍔部５５の外径より外径が小さく設定されている。鍔部５５は第１孔部４２の内径より外径が大きく設定されているので、後端部５１は、段部４３に配置されて第２孔部４４内に位置する。鍔部５５及び頭部５６の側面は、後端部５１の軸直角方向（矢印Ｐ方向）の側面５７を構成する。頭部５６の軸方向の後端面は、後端部５１の軸方向の後端面５８を構成する。

抵抗体７０は、絶縁体４０の第２孔部４４に接触する接触面７１を形成する。接触面７１は、第２孔部４４上において、中心軸Ｏを中心とする環状に連続する。投影面５９は、中心軸Ｏの回りに中心電極５０を軸直角方向に第２孔部４４上に投影した面である。投影面５９と接触面７１とは、抵抗体７０の先端側（図２下側）の重複部７２で重なる。重複部７２は、投影面５９の周方向の縁を含み、且つ、第２孔部４４上に環状に連続する。なお、接触面７１及び投影面５９は、抵抗体７０及び中心電極５０が存在する範囲で軸方向に連続するが、図２では抵抗体７０及び中心電極５０の軸方向の一部の図示が省略されているので、抵抗体７０及び中心電極５０が図示された範囲で接触面７１及び投影面５９を図示する（図３から図８において同じ）。

導電性シール８０は、段部４３に配置された後端部５１と抵抗体７０との間に配置される。導電性シール８０は、後端部５１の側面５７の全面に接する側面シール層８１と、後端部５１の後端面５８の全面に接する端面シール層８２と、端面シール層８２と側面シール層８１との間に配置される環状シール層８３とを備えている。

側面シール層８１は、後端部５１の側面５７の全面、第２孔部４４、段部４３及び抵抗体７０に接する。側面シール層８１は軸方向から見て円筒状に形成される。側面シール層８１は、鍔部５５と第２孔部４４との間に、軸直角方向の厚さｔ１の最も薄い部分が形成される。厚さｔ１は１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

端面シール層８２は、後端部５１の後端面５８及び抵抗体７０に接する。端面シール層８２は軸方向から見て円形状に形成される。環状シール層８３は、端面シール層８２、側面シール層８１及び抵抗体７０に接し、軸方向から見てリング状に形成される。端面シール層８２は、環状シール層８３との境界に、軸方向の厚さｔ２の最も薄い部分が形成される。厚さｔ２は１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

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４０の第２孔部４４から中心電極５０を挿入する。中心電極５０は段部４３に後端部５１が支持され、第２孔部４４内に後端部５１が配置され、第１孔部４２内に脚部５２が吊り下げられる。

次に、導電性シール８０の原料粉末を第２孔部４４から入れて、後端部５１の周りに充填する。中央が凹んだ凹面状に端面が形成された圧縮用棒材（図示せず）を用いて、第２孔部４４に充填した導電性シール８０の原料粉末を予備圧縮する。圧縮用棒材の端面の凹みによって、導電性シール８０の原料粉末を中央が盛り上がった状態に成形する。重複部７２の軸方向の長さや周方向の連続性等は、この圧縮用棒材の端面の凹みの深さや圧縮用棒材による予備圧縮の圧力等によって設定される。

成形された導電性シール８０の原料粉末の成形体の上に、抵抗体７０の原料粉末を充填する。別の圧縮用棒材（図示せず）を用いて、第２孔部４４に充填した抵抗体７０の原料粉末を予備圧縮する。次いで、抵抗体７０の原料粉末の上に、導電性シール９０の原料粉末を充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、第２孔部４４に充填した導電性シール９０の原料粉末を予備圧縮する。

次いで、導電性シール８０、抵抗体７０及び導電性シール９０の原料粉末を順に充填した絶縁体４０を炉内に移送し、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する。加熱後、絶縁体４０の第２孔部４４に端子金具６０を圧入し、端子金具６０の先端６１によって導電性シール８０、抵抗体７０及び導電性シール９０の原料粉末を軸方向へ圧縮する。この結果、各原料粉末が圧縮・焼結され、絶縁体４０の内部に導電性シール８０、抵抗体７０及び導電性シール９０が形成される。

次に絶縁体４０を炉外へ移送し、絶縁体４０の外周に主体金具２０を組み付ける。接地電極３０を主体金具２０に接合し、接地電極３０の先端部３１に電極チップ３２を溶接する。接地電極３０の先端部３１が中心電極５０と軸方向に対向するように接地電極３０を屈曲して、スパークプラグ１０を得る。

スパークプラグ１０は、中心電極５０や導電性シール８０と主体金具２０との間に寄生容量を生じる。寄生容量は、絶縁体４０（誘電体）及び主体金具２０と絶縁体４０との間の空気層（誘電体）が、中心電極５０及び導電性シール８０と主体金具２０とに挟まれるために生じる。端子金具６０と主体金具２０との間に高電圧が印加されると、寄生容量に電荷が蓄えられる。蓄えられた電荷が、スパーク時に中心電極５０へ移動すると中心電極５０や接地電極３０の消耗（電極消耗）を助長するという問題点がある。

ここで、寄生容量に蓄えられた電荷のうち、抵抗体７０と主体金具２０との間に蓄えられた電荷は、スパーク時に、抵抗体７０から導電性シール８０を経て中心電極５０へ移動するので、抵抗体７０を通るときに電圧降下が生じる。その分だけ電荷がもつエネルギーを小さくできるので、電極消耗を生じ難くできる。従って、寄生容量が原因となる電極消耗を抑制するには、抵抗体７０よりも先端側の部分、即ち導電性シール８０及び中心電極５０と主体金具２０との間に生じる寄生容量を小さくすることが効果的である。

導電性シール８０及び中心電極５０と主体金具２０との間に生じる寄生容量を小さくするために、導電性シール８０の面積（特に軸方向の長さ）を小さくする手段や、第２孔部４４の内径を小さくする（絶縁体４０の軸直角方向の厚さを大きくする）手段がある。後端部５１の側面５７上の導電性シール８０の面積を小さくすると、導電性シール８０と中心電極５０（後端部５１）との接触面積が小さくなるので、衝撃や振動で導電性シール８０と中心電極５０との接触が不安定になる（耐衝撃性が低下する）という問題点がある。後端部５１の後端面５８上の導電性シール８０の面積を小さくすると、中心電極５０（後端部５１）が抵抗体７０に接触し、抵抗値がばらつくおそれがある。また、絶縁体４０の軸直角方向の厚さを大きくするために、第２孔部４４の内径を小さくすると、第２孔部４４の小径化に伴って抵抗体７０の外径が小さくなるので、抵抗体７０の寿命が短くなるおそれがある。

これらの問題点を解決するためにスパークプラグ１０は、第２孔部４４に抵抗体７０が接触する接触面７１と、中心軸Ｏの回りに中心電極５０を軸直角方向に投影した第２孔部４４上の投影面５９とが重複部７２で重なるように、導電性シール８０及び抵抗体７０の形状が設定されている。そのため、導電性シール８０と主体金具２０との間に生じる寄生容量に蓄えられる電荷の少なくとも一部を、スパーク時に、重複部７２から中心電極５０へ移動させることができる。重複部７２を移動するときに電荷は抵抗体７０の一部（先端）を通過するので、電圧降下が生じる。その分だけ、中心電極５０へ流れる電荷のもつエネルギーを小さくできるので、電極消耗を生じ難くできる。

一方、導電性シール８０は、中心電極５０の後端部５１の側面５７の全面に、軸直角方向の厚さｔ１が１０μｍ以上の側面シール層８１が接触する。導電性シール８０と中心電極５０の後端部５１との接触面積が小さくならないようにできるので、耐衝撃性を確保できる。即ち、耐衝撃性を確保しつつ電極消耗を生じ難くできる。

なお、側面シール層８１の厚さｔ１を１００μｍ以上にすることによって、側面シール層８１の体積を確保できる。その結果、中心電極５０の後端部５１と導電性シール８０との接合強度を確保できる。

スパークプラグ１０は重複部７２が軸孔４１（第２孔部４４）上に環状に連続するので、投影面５９の縁の上に重複部７２が断続的に設けられている場合に比べて、スパーク時に重複部７２及び抵抗体７０を電荷が移動する確率を上げることができる。よって、電極消耗をより生じ難くできる。

導電性シール８０は、厚さｔ２が１０μｍ以上の端面シール層８２が後端部５１の後端面５８の全面に接する。端面シール層８２によって抵抗体７０と導電性シール８２との接触面積を確保できるので、抵抗値にばらつきが生じるのを防止できる。なお、端面シール層８２の厚さｔ２を１００μｍ以上にすることによって、端面シール層８２の体積を確保できる。その結果、端面シール層８２と抵抗体７０との接触の安定性を向上できる。

なお、重複部７２が、投影面５９の縁の周を全部含む環状に連続することは必須の要件ではなく、重複部７２は、投影面５９の縁の少なくとも一部を含むように存在すれば良い。重複部７２が僅かでも存在すれば、寄生容量に蓄えられた電荷の一部が抵抗体７０及び重複部７２を移動するので、重複部７２が存在しない場合に比べて、電荷のもつエネルギーを小さくできるからである。

重複部７２が、投影面５９の縁の少なくとも一部を含むように存在する場合、投影面５９の縁における重複部７２の長さは、投影面５９の縁の全周の長さに対して１／４以上、好ましくは１／３以上、より好ましくは１／２以上、さらに好ましくは２／３以上であると良い。数値が大きくなるにつれて重複部７２の面積が大きくなるので、スパーク時に重複部７２及び抵抗体７０を電荷が移動する確率を上げることができる。その結果、電極消耗をより生じ難くできる。

重複部７２が、投影面５９の縁の一部または全部を含むように存在する場合、重複部７２の軸方向の長さ（段部４３に最も近い地点から投影面５９の縁までの距離）は、投影面５９の軸方向の長さ（段部４３と第２孔部４４との境界から投影面５９の縁までの距離）に対して１／４以上、好ましくは１／３以上、より好ましくは１／２以上、さらに好ましくは２／３以上であると良い。数値が大きくなるにつれて重複部７２の面積が大きくなるので、スパーク時に重複部７２及び抵抗体７０を電荷が移動する確率を上げることができる。その結果、電極消耗をより生じ難くできる。

次に図３を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、導電性シール８０が端面シール層８２をもつ場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、端面シール層が省略された導電性シール１８０を備えるスパークプラグ１００について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図３は第２実施の形態におけるスパークプラグ１００の断面図である。

図３に示すようにスパークプラグ１００は、第２孔部４４に抵抗体１７０が接触面１７１で接触する。接触面１７１は、第２孔部４４上において、中心軸Ｏを中心とする環状に連続する。接触面１７１と投影面５９とは、抵抗体１７０の先端側（図３下側）の重複部１７２で重なる。重複部１７２は、第２孔部４４上に環状に連続する。

導電性シール１８０は、後端部５１の側面５７の全面に接する側面シール層１８１を備えている。側面シール層１８１は軸方向から見て円筒状に形成される。側面シール層１８１は、鍔部５５と第２孔部４４との間に軸直角方向の厚さｔ１の最も薄い部分が形成される。厚さｔ１は１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

スパークプラグ１００の製造方法は、導電性シール１８０の原料粉末を絶縁体４０の第２孔部４４の先端（後端部５１の周り）に充填する方法が、スパークプラグ１０の製造方法と異なる。まず、導電性シール１８０の原料粉末を後端面５８に付着させないようにするため、後端面５８より内径が僅かに大きいパイプ（図示せず）を第２孔部４４内へ挿入し、パイプの中に後端部５１の頭部５６（後端面５８）を挿入する。次いで、パイプの外側と第２孔部４４との間に導電性シール１８０の原料粉末を充填する。第２孔部４４内にパイプを挿入した状態で、中央が凹んだ凹面状に端面が形成された圧縮用筒体（図示せず）をパイプの外側に挿入して、第２孔部４４に充填した導電性シール１８０の原料粉末を予備圧縮する。パイプ及び圧縮用筒体を抜いた後、抵抗体１７０の原料粉末を充填し抵抗体１７０を成形する。

スパークプラグ１００によれば、第１実施の形態と同様に、導電性シール１８０に蓄えられた電荷の少なくとも一部が、スパーク時に抵抗体１７０を経て重複部１７２を移動する。抵抗体１７０を電荷が通るときに電圧降下が生じるので、電荷のもつエネルギーを小さくできる。よって、電極消耗を生じ難くできる。また、後端部５１の側面５７の全面に接する側面シール層１８１があるので、耐衝撃性を確保できる。導電性シール１８０は側面シール層１８１と抵抗体１７０とが接触するので、導電性シール１８０と抵抗体１７０との接触を確保できる。

次に図４を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施の形態および第２実施の形態では、側面シール層８１，１８１が第２孔部４４に接する場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、第２孔部４４に側面シール層２８１が非接触の場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は第３実施の形態におけるスパークプラグ２００の断面図である。

図４に示すようにスパークプラグ２００は、第２孔部４４及び段部４３に接触面２７１で抵抗体２７０が接触する。接触面２７１は、第２孔部４４及び段部４３上において、中心軸Ｏを中心とする環状に連続する。接触面２７１と投影面５９とは、抵抗体２７０の先端側（図４下側）の重複部２７２で重なる。重複部２７２は、第２孔部４４から段部４３にかけて形成され、第２孔部４４及び段部４３上に中心軸Ｏ回りの環状に連続する。

導電性シール２８０は、後端部５１の側面５７の全面に接する側面シール層２８１を備えている。側面シール層２８１は、後端部５１の側面５７の全面、段部４３及び抵抗体２７０に接する。側面シール層２８１は軸方向から見て円筒状に形成される。側面シール層２８１は、鍔部５５と第２孔部４４との間に、軸直角方向の厚さｔ１の最も薄い部分が形成される。厚さｔ１は１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

端面シール層２８２は、後端部５１の後端面５８及び抵抗体２７０に接する。端面シール層２８２は軸方向から見て円形状に形成される。環状シール層２８３は、端面シール層２８２、側面シール層２８１及び抵抗体２７０に接し、軸方向から見てリング状に形成される。端面シール層２８２は、環状シール層２８３との境界に、軸方向の厚さｔ２の最も薄い部分が形成される。厚さｔ２は１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

スパークプラグ２００の製造方法は、導電性シール２８０の原料粉末を絶縁体４０の第２孔部４４の先端（後端部５１の周り）に充填する方法が、スパークプラグ１０の製造方法と異なる。まず、導電性シール２８０の原料粉末を第２孔部４４に付着させないようにするため、第２孔部４４より外径が僅かに小さく、鍔部５５の外径より内径が大きいパイプ（図示せず）を第２孔部４４内へ挿入し、パイプの先端を段部４３に突き当てる。次いで、パイプの中に導電性シール２８０の原料粉末を充填する。第２孔部４４内にパイプを挿入した状態で、圧縮用棒材（図示せず）をパイプの中に挿入して、パイプに充填した導電性シール２８０の原料粉末を予備圧縮する。パイプ及び圧縮用棒材を抜いた後、抵抗体２７０の原料粉末を充填し抵抗体２７０を成形する。

スパークプラグ２００によれば、第１実施の形態と同様に、導電性シール２８０に蓄えられた電荷の少なくとも一部が、スパーク時に、抵抗体２７０の先端の円筒状の部分を経て重複部２７２へ移動する。抵抗体２７０を電荷が通るときに電圧降下が生じるので、電荷のもつエネルギーを小さくできる。よって、電極消耗を生じ難くできる。後端部５１の側面５７の全面に接する側面シール層２８１があるので、耐衝撃性を確保できる。さらに重複部２７２は段部４３の少なくとも一部に設けられるので、第１実施の形態や第２実施の形態に比べて、重複部２７２の軸方向の長さを大きくできる。スパーク時に、重複部２７２及び抵抗体２７０を電荷が通る確率を上げることができるので、電極消耗をより生じ難くできる。

次に図５を参照して第４実施の形態について説明する。第３実施の形態では、側面シール層２８１の軸直角方向の厚さが、鍔部５５の側面と頭部５６の側面とで異なる場合について説明した。これに対し第４実施の形態では、側面シール層３８１の軸直角方向の厚さが、後端部５１の側面５７で軸方向に亘って（鍔部５５と頭部５６との境界を除く）略同一の場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５は第４実施の形態におけるスパークプラグ３００の断面図である。

図５に示すようにスパークプラグ３００は、第２孔部４４及び段部４３に抵抗体３７０が接触面３７１で接触する。接触面３７１は、第２孔部４４及び段部４３上において、中心軸Ｏを中心とする環状に連続する。接触面３７１と投影面５９とは、抵抗体３７０の先端側（図５下側）の重複部３７２で重なる。重複部３７２は、第２孔部４４から段部４３にかけて形成され、第２孔部４４及び段部４３上に環状に連続する。

導電性シール３８０は、後端部５１の側面５７の全面に接する側面シール層３８１を備えている。側面シール層３８１は、後端部５１の側面５７の全面、段部４３及び抵抗体３７０に接する。側面シール層３８１は軸方向から見て円筒状に形成される。鍔部５５の側面および頭部５６の側面に形成された側面シール層３８１は、軸直角方向の厚さｔ１が、軸方向に亘って（鍔部５５と頭部５６との境界を除く）略均一である。厚さｔ１は１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

端面シール層３８２は、後端部５１の後端面５８及び抵抗体３７０に接する。端面シール層３８２は軸方向から見て円形状に形成される。環状シール層３８３は、端面シール層３８２、側面シール層３８１及び抵抗体３７０に接し、軸方向から見てリング状に形成される。端面シール層３８２は、後端面５１の全体で軸方向の厚さｔ２が略同一である。厚さｔ２は１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

スパークプラグ３００の製造方法は、導電性シール３８０の原料粉末を絶縁体４０の第２孔部４４の先端（後端部５１の周り）に充填する方法が、スパークプラグ１０の製造方法と異なる。まず、導電性シール３８０の原料粉末を第２孔部４４に付着させないようにするため、第２孔部４４より外径が僅かに小さく、鍔部５５の外径より内径が大きいパイプ（図示せず）を第２孔部４４内へ挿入し、パイプの先端を段部４３に突き当てる。次いで、パイプの中に導電性シール３８０の原料粉末を充填する。第２孔部４４内にパイプを挿入した状態で、円形の先端平面から縁が円筒状に突出した圧縮用棒材（図示せず）をパイプの中に挿入して、パイプに充填した導電性シール３８０の原料粉末を予備圧縮する。パイプ及び圧縮用棒材を抜いた後、抵抗体３７０の原料粉末を充填し抵抗体３７０を成形する。スパークプラグ３００によれば、第３実施の形態におけるスパークプラグ２００と同様の作用効果を実現できる。

次に図６を参照して第５実施の形態について説明する。図６は第５実施の形態におけるスパークプラグ４００の断面図である。第１実施の形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図６に示すようにスパークプラグ４００は、抵抗体４７０が、段部４３の一部および第２孔部４４に接触面４７１で接触する。接触面４７１は第２孔部４４上において、中心軸Ｏを中心とする環状に連続する。接触面４７１と投影面５９とは、抵抗体４７０の先端側（図６下側）の重複部４７２で重なる。重複部４７２は、第２孔部４４から段部４３の一部にかけて形成され、第２孔部４４上に環状に連続する。

導電性シール４８０は、後端部５１の側面５７の全面に接する側面シール層４８１を備えている。側面シール層４８１は、後端部５１の側面５７の全面、段部４３の一部および抵抗体４７０に接する。側面シール層４８１は軸方向から見て円筒状に形成される。側面シール層４８１は、鍔部５５と第２孔部４４との間に、軸直角方向の厚さｔ１の最も薄い部分が形成される。厚さｔ１は１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

端面シール層４８２は、後端部５１の後端面５８及び抵抗体３７０に接する。環状シール層４８３は、端面シール層４８２、側面シール層４８１及び抵抗体４７０に接する。端面シール層４８２は、環状シール層４８３との境界（最も薄い部分）における軸方向の厚さｔ２が、１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

スパークプラグ４００の製造方法は、導電性シール４８０の原料粉末を絶縁体４０の第２孔部４４の先端（後端部５１の周り）に充填する方法が、スパークプラグ１０の製造方法と異なる。まず、導電性シール４８０の原料粉末を第２孔部４４に付着させないようにするため、第２孔部４４より外径が僅かに小さく、鍔部５５の外径より内径が大きい断面円弧状の突起が先端にあるパイプ（図示せず）を第２孔部４４内へ挿入し、パイプの先端の突起を段部４３に突き当てる。次いで、パイプの中に導電性シール４８０の原料粉末を充填する。第２孔部４４内にパイプを挿入した状態で、中央が凹んだ凹面状の端面をもつ圧縮用棒材（図示せず）をパイプの中に挿入して、パイプに充填した導電性シール４８０の原料粉末を予備圧縮する。パイプ及び圧縮用棒材を抜いた後、抵抗体４７０の原料粉末を充填し抵抗体４７０を成形する。スパークプラグ４００によれば、重複部４７２が第２孔部４４から段部４３の一部にかけて形成されているので、第３実施の形態におけるスパークプラグ２００と同様の作用効果を実現できる。

次に図７を参照して第６実施の形態について説明する。図７は第６実施の形態におけるスパークプラグ５００の断面図である。第１実施の形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図７に示すようにスパークプラグ５００は、抵抗体５７０が、段部４３及び第２孔部４４に接触面５７１で接触する。接触面５７１は段部４３及び第２孔部４４上において、中心軸Ｏを中心とする環状に連続する。接触面５７１と投影面５９とは、抵抗体５７０の先端側（図７下側）の重複部５７２で重なる。重複部５７２は、第２孔部４４から段部４３にかけて形成され、段部４３及び第２孔部４４上に環状に連続する。

導電性シール５８０は、後端部５１の側面５７の全面に接する側面シール層５８１を備えている。側面シール層５８１は、後端部５１の側面５７の全面、段部４３及び抵抗体５７０に接する。側面シール層５８１は軸方向から見て円筒状に形成される。側面シール層５８１は、鍔部５５と第２孔部４４との間に、軸直角方向の厚さｔ１の最も薄い部分が形成される。厚さｔ１は１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

スパークプラグ５００の製造方法は、導電性シール５８０の原料粉末を絶縁体４０の第２孔部４４の先端（後端部５１の周り）に充填する方法が、スパークプラグ１０の製造方法と異なる。まず、導電性シール５８０の原料粉末を第２孔部４４に付着させないようにするため、第２孔部４４より外径が僅かに小さく、鍔部５５の外径より内径が大きい第１パイプ（図示せず）を第２孔部４４内へ挿入し、第１パイプの先端の突起を段部４３に突き当てる。同様に、導電性シール５８０の原料粉末を後端面５８に付着させないようにするため、頭部５６の外径より内径が僅かに大きい第２パイプ（図示せず）を第１パイプの中へ挿入し、第２パイプの先端を頭部５６に被せる。

次いで、第１パイプと第２パイプとの間に導電性シール５８０の原料粉末を充填する。第２孔部４４内に第１パイプ及び第２パイプを挿入した状態で、圧縮用筒体（図示せず）を第１パイプと第２パイプとの間に挿入して、第１パイプと第２パイプとの間に充填した導電性シール５８０の原料粉末を予備圧縮する。第１パイプ及び第２パイプを抜いた後、抵抗体５７０の原料粉末を充填し抵抗体５７０を成形する。スパークプラグ５００によれば、重複部５７２が第２孔部４４から段部４３にかけて形成されているので、第３実施の形態におけるスパークプラグ２００と同様の作用効果を実現できる。

次に図８を参照して第７実施の形態について説明する。第１実施の形態から第６実施の形態では、鍔部５５及び頭部５６をもつ円柱状の後端部５１を備える中心電極５０を軸孔４１に配置する場合について説明した。これに対し第７実施の形態では、ドーム型に形成された後端部６５１をもつ中心電極６５０を軸孔４１に配置する場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図８は第７実施の形態におけるスパークプラグ６００の断面図である。

図８に示すように中心電極６５０の後端部６５１は、中心軸Ｏを中心とする軸対称状のドーム型に形成されている。後端部６５１は、中心軸Ｏと交わる外面の一部（頂点）が後端面６５３であり、後端面６５３以外の外面が側面６５２を構成する。後端部６５１は、側面６５２が、先端側（図８下側）から中心軸Ｏに沿って後端面６５３側へ向かうにつれて、外径が次第に小さくなるように設定されている。後端部６５１は、側面６５２の最大の外径が、脚部５２の外径よりも大きく、且つ、第１孔部４２の内径より大きく設定されている。その結果、後端部６５１は、段部４３に配置されて第２孔部４４内に位置する。

抵抗体６７０は絶縁体４０の第２孔部４４に接触面６７１で接触する。接触面６７１は、第２孔部４４上において、中心軸Ｏを中心とする環状に連続する。接触面６７１と、中心軸Ｏの回りに中心電極６５０を軸直角方向に投影した投影面６５４とは、抵抗体６７０の先端側（図８下側）の重複部６７２で重なる。重複部６７２は、第２孔部４４上に環状に連続する。

導電性シール６８０は、後端部６５１の側面６５２の全面に接する側面シール層６８１と、後端面６５３の全面に接する端面シール層６８２とを備えている。側面シール層６８１は、側面６５２の全面、第２孔部４４、段部４３及び抵抗体６７０に接する。側面シール層６８１は、軸直角方向に最も薄い部分の厚さｔ１が１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上に設定される。端面シール層６８２は、後端部６５１の後端面６５３及び抵抗体７０に接する。端面シール層６８２は、中心軸Ｏ上の厚さｔ２が１０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上である。

スパークプラグ６００の製造方法は、第１実施の形態におけるスパークプラグ１０と同様なので、説明を省略する。スパークプラグ６００によれば、第１実施の形態と同様の作用効果を実現できる。

＜スパークプラグの製造＞
図５に示すスパークプラグ３００と同様の構造を有する実験例１〜７におけるスパークプラグを製造した。実験例１〜７におけるスパークプラグは、後端部５１の側面５７の全面に側面シール層３８１が全て接触する点が共通し、側面シール層３８１の軸直角方向の厚さｔ１が０．１μｍから１５０μｍの範囲で異なる。
＜耐衝撃性試験＞

実験例１〜７におけるスパークプラグについて、ＪＩＳ Ｂ８０３１（２００６年版）７．４項に準ずる耐衝撃性試験を実施した。実験例１〜７におけるスパークプラグを各８本ずつ試験装置に取り付け、毎分４００回の割合で１０分間衝撃を加えた後、８本について異状（特に中心電極５０の緩み）の有無を調べた。各実験例は、１本でも異状がみられた時点で試験を終了した。８本全てに異状の無い場合は、さらに１０分間ずつ最大１００分間の衝撃を加えた。衝撃振幅は２２ｍｍとした。判定は、１００分後も異状がないものを◎、異状が５０分以上ないものを○、２０分未満で異状が生じたものを×とした。
実験例１〜７におけるスパークプラグの側面シール層３８１の厚さｔ１（μｍ）と試験結果との関係を表１に示す。

表１から明らかなように、側面シール層３８１の軸直角方向の厚さｔ１を１０μｍ以上にすると、５０分以上も異状が生じないようにできた（実験例３〜７）。特に、側面シール層３８１の軸直角方向の厚さｔ１を１００μｍ以上にすると、１００分後も異状が生じないようにできた（実験例６，７）。なお、実験例３〜７におけるスパークプラグは、試験前後の抵抗値の変化が、試験前の抵抗値に対して±１０％の範囲内であった。この実施例により、中心電極の後端部の側面の全面に接する側面シール層の軸直角方向の厚さを１０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上にすることにより耐衝撃性を確保できることが明らかになった。

以上、実施の形態および実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例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、主体金具２０、絶縁体４０、中心電極５０及び端子電極６０等の形状や寸法、接地電極３０の形状や数などは一例であり、適宜設定できる。当然のことながら、後端部５１，６５１の形状も適宜設定できる。

上記各実施の形態では、接地電極３０及び中心電極５０に電極チップ３２，５４が接合される場合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く、電極チップ３２，５４は省略することが当然可能である。

上記第２実施の形態から第７実施の形態では、第２孔部４４に重複部１７２，２７２，３７２，４７２，５７２，６７２が環状に連続する（投影面５９の縁の全部を含む）場合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。第１実施の形態で説明したように、重複部１７２，２７２，３７２，４７２，５７２，６７２を投影面５９の縁の一部または全部を含むように存在させることは当然可能である。

上記第７実施の形態では、抵抗体６７０の接触面６７１が第２孔部４４に形成される場合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。例えば、第３実施の形態や第４実施の形態、第５実施の形態で説明したように、抵抗体６７０の接触面６７１を第２孔部４４から段部４３にかけて形成することは当然可能である。この場合は、第２孔部４４から段部４３の少なくとも一部にかけて重複部６７２を設けることができるので、重複部６７２の軸方向の長さを大きくできる。重複部６７２及び抵抗体６７０をスパーク時に電荷が移動する確率を上げることができるので、電極消耗をより生じ難くできる。

１０，１００，２００，３００，４００，５００，６００ スパークプラグ
２０ 主体金具
３０ 接地電極
４０ 絶縁体
４１ 軸孔
４２ 第１孔部
４３ 段部
４４ 第２孔部
５０，６５０ 中心電極
５１，６５１ 後端部
５２ 脚部
５７，６５２ 側面
５８，６５３ 後端面
５９ 投影面
６０ 端子金具
７０，１７０，２７０，３７０，４７０，５７０，６７０ 抵抗体
７１，１７１，２７１，３７１，４７１，５７１，６７１ 接触面
７２，１７２，２７２，３７２，４７２，５７２，６７２ 重複部（重なる部分）
８０，１８０，２８０，３８０，４８０，５８０，６８０ 導電性シール
８１，１８１，２８１，３８１，４８１，５８１，６８１ 側面シール層
８２，２８２，３８２，４８２，６８２ 端面シール層
Ｏ 中心軸
ｔ１，ｔ２ 厚さ

Claims (5)

1. 自身の先端に接地電極が接続される筒状の主体金具と、
   第１孔部と当該第１孔部より内径の大きい第２孔部とが段部を介して連なる軸孔を備え、自身の外周面の一部が前記主体金具に覆われる絶縁体と、
   前記絶縁体の前記段部に配置される後端部と当該後端部から前記接地電極側へ向かって軸方向に延びる脚部とを備える中心電極と、
   前記中心電極の前記後端部と間隔をあけて前記第２孔部内に先端が配置される端子金具と、
   前記端子金具の前記先端と前記中心電極の前記後端部との間の前記第２孔部内に配置される抵抗体と、
   前記抵抗体と前記中心電極の前記後端部とに接触する導電性シールとを備えるスパークプラグにおいて、
   前記導電性シールは、前記後端部の側面の全面に接する軸直角方向の厚さ１０μｍ以上の側面シール層を備え、
   前記軸孔に前記抵抗体が接触する接触面は、中心軸の回りに前記中心電極を軸直角方向に投影した前記軸孔上の投影面の少なくとも一部に重なることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記側面シール層は、厚さが１００μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のスパークプラグ。
3. 前記接触面と前記投影面とが重なる部分は、前記軸孔上に環状に連続することを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
4. 前記接触面と前記投影面とが重なる部分は、前記段部の少なくとも一部に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスパークプラグ。
5. 前記導電性シールは、前記後端部の軸方向の後端面の全面に接する厚さ１０μｍ以上の端面シール層を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスパークプラグ。

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