特許 5973928 点火プラグ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5973928

(24)【登録日】2016年7月22日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】点火プラグ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/36 20060101AFI20160809BHJP

   H01T 13/20 20060101ALI20160809BHJP

   H01T 21/02 20060101ALI20160809BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/36

   H01T13/20 B

   H01T13/20 E

   H01T21/02

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-21994(P2013-21994)

(22)【出願日】2013年2月7日

(65)【公開番号】特開2014-154307(P2014-154307A)

(43)【公開日】2014年8月25日

【審査請求日】2015年6月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111095

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 光男

(72)【発明者】

【氏名】尾関 啓治

【審査官】 岡崎 克彦

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／０３５７１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０２０７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６４４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４９３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ ７／００−２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
径方向内側に突出する突部を有するとともに、前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
前記突部は、先端側に向けて自身の内径が小さくなる縮径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向けて外径が小さくなる係止部を有し、
環状の係止部材を介して前記縮径部に前記係止部が係止される点火プラグであって、
前記軸線を含む断面において、
前記軸線に直交する直線と前記係止部の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をθｐ（°）とし、前記軸線に直交する直線と前記縮径部の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をθｓ（°）としたとき、θｓ≦θｐを満たすとともに、
前記係止部材は、前記係止部の後端から前記縮径部までを結ぶ前記軸線方向に延びる第１線分を含む位置に配置され、
前記第１線分の中点における前記係止部材のビッカース硬度をＨｖｏ（Ｈｖ）とし、前記縮径部のうち前記係止部材に接触する部位の先端から前記係止部までを結ぶ前記軸線方向に延びる第２線分の中点における前記係止部材のビッカース硬度をＨｖｉ（Ｈｖ）とし、前記両中点を結ぶ第３線分の中点における前記係止部材のビッカース硬度をＨｖｍ（Ｈｖ）としたとき、
Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏ
（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５
を満たすことを特徴とする点火プラグ。

【請求項2】

（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．４
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の点火プラグの製造方法であって、
前記縮径部及び前記係止部間に前記係止部材が配置された状態で、前記主体金具の内周に前記絶縁体を配置する配置工程と、
前記主体金具の後端部に対して前記軸線方向先端側に向けた荷重を加え、前記主体金具の後端部を径方向内側に屈曲変形させることで、前記縮径部及び前記係止部により前記係止部材を挟み込んだ状態で、前記主体金具と前記絶縁体とを固定する加締め工程とを含み、
前記配置工程における前記係止部材は、自身の中心軸を含む断面において、幅方向中心における厚さ方向中心でのビッカース硬度Ｈｗｍ（Ｈｖ）が、最外周部よりも自身の幅の１／８だけ内周側における厚さ方向中心でのビッカース硬度Ｈｗｏ（Ｈｖ）、及び、最内周部よりも自身の幅の１／８だけ外周側における厚さ方向中心でのビッカース硬度Ｈｗｉ（Ｈｖ）よりも大きいことを特徴とする点火プラグの製造方法。

【請求項4】

前記配置工程における前記係止部材は、自身の中心軸を含む断面において、前記縮径部側に配置される先端側面、及び、前記係止部側に配置される後端側面のうちの少なくとも一方に凹部を備えることを特徴とする請求項３に記載の点火プラグの製造方法。

【請求項5】

前記凹部は、少なくとも前記先端側面に設けられることを特徴とする請求項４に記載の点火プラグの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関等に使用される点火プラグ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

点火プラグは、内燃機関（エンジン）等の燃焼装置に取付けられ、燃焼室内の混合気等への着火のために用いられる。一般に点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、軸孔の先端側に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に設けられ、中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えている。また、主体金具は、その内周に、径方向内側に突出するとともに、軸線を中心とする環状をなす突部を有している。そして、絶縁体は、主体金具の内周に挿入されるとともに、自身の先端側に設けられた係止部が前記突部の後端側面である縮径部に係止された状態で、主体金具の後端部に荷重を加え、主体金具の後端部を屈曲変形させることで主体金具と加締め固定されている。また、気密性の向上を図るべく、係止部と縮径部との間には、環状の係止部材が介在される（例えば、特許文献１等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−２８９７７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、単に係止部と縮径部との間に係止部材を介在させた構成では、係止部や縮径部に対する係止部材の接触圧力や密着性が不十分となり、良好な気密性を確保することができないおそれがある。

【0005】

特に近年では、内燃機関等の設計自由度の向上等を図るべく、点火プラグの小型化（小径化）が要請されており、このような小径化された点火プラグにおいては、係止部及び縮径部と係止部材との接触面積を十分に確保することが難しい。そのため、気密性の低下がより懸念される。

【0006】

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、非常に良好な気密性を実現することができる点火プラグ及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

【0008】

構成１．本構成の点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
径方向内側に突出する突部を有するとともに、前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
前記突部は、先端側に向けて自身の内径が小さくなる縮径部を有し、
前記絶縁体は、先端側に向けて外径が小さくなる係止部を有し、
環状の係止部材を介して前記縮径部に前記係止部が係止される点火プラグであって、
前記軸線を含む断面において、
前記軸線に直交する直線と前記係止部の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をθｐ（°）とし、前記軸線に直交する直線と前記縮径部の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をθｓ（°）としたとき、θｓ≦θｐを満たすとともに、
前記係止部材は、前記係止部の後端から前記縮径部までを結ぶ前記軸線方向に延びる第１線分を含む位置に配置され、
前記第１線分の中点における前記係止部材のビッカース硬度をＨｖｏ（Ｈｖ）とし、前記縮径部のうち前記係止部材に接触する部位の先端から前記係止部までを結ぶ前記軸線方向に延びる第２線分の中点における前記係止部材のビッカース硬度をＨｖｉ（Ｈｖ）とし、前記両中点を結ぶ第３線分の中点における前記係止部材のビッカース硬度をＨｖｍ（Ｈｖ）としたとき、
Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏ
（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５
を満たすことを特徴とする。

【0009】

上記構成１によれば、θｓ≦θｐを満たすように構成されている。そのため、主体金具及び絶縁体を固定した状態において、係止部材のうちその中央から内周側にかけての部位に対してより大きな荷重を加えることができる。その上で、上記構成１によれば、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５を満たすように構成されている。従って、係止部材の中央から内周側にかけての広範囲に亘って設けられた高硬度部位を、係止部及び縮径部によって大きな荷重で挟み込むことができる。これにより、係止部材の中央から内周側にかけての広範囲を係止部及び縮径部に対して非常に大きな圧力で接触させることができる。その結果、気密性の向上を図ることができる。

【0010】

また、θｓ≦θｐとされることで、係止部材の外周側部位に加わる荷重は比較的小さくなるが、上記構成１によれば、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏを満たすように構成されており、係止部材の外周側部位の硬度が比較的小さなものとなるように構成されている。従って、荷重が小さい状態であっても、係止部材の外周側部位を係止部等に対してより確実に密着させることができる。その結果、気密性の一層の向上を図ることができる。

【0011】

以上のように、上記構成１によれば、θｓ≦θｐ、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏ、及び、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５を満たすことによる作用効果が相乗的に作用することで、非常に良好な気密性を実現することができる。

【0012】

構成２．本構成の点火プラグは、上記構成１において、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．４を満たすことを特徴とする。

【0013】

上記構成２によれば、係止部材の中央から内周側にかけての部位を係止部及び縮径部に対してより一層大きな圧力で接触させることができる。その結果、気密性の更なる向上を図ることができる。

【0014】

構成３．本構成の点火プラグの製造方法は、上記構成１又は２に記載の点火プラグの製造方法であって、
前記縮径部及び前記係止部間に前記係止部材が配置された状態で、前記主体金具の内周に前記絶縁体を配置する配置工程と、
前記主体金具の後端部に対して前記軸線方向先端側に向けた荷重を加え、前記主体金具の後端部を径方向内側に屈曲変形させることで、前記縮径部及び前記係止部により前記係止部材を挟み込んだ状態で、前記主体金具と前記絶縁体とを固定する加締め工程とを含み、
前記配置工程における前記係止部材は、自身の中心軸を含む断面において、幅方向中心における厚さ方向中心でのビッカース硬度Ｈｗｍ（Ｈｖ）が、最外周部よりも自身の幅の１／８だけ内周側における厚さ方向中心でのビッカース硬度Ｈｗｏ（Ｈｖ）、及び、最内周部よりも自身の幅の１／８だけ外周側における厚さ方向中心でのビッカース硬度Ｈｗｉ（Ｈｖ）よりも大きいことを特徴とする。

【0015】

上記構成３によれば、配置工程（加締め工程の前）における係止部材は、中央部分の硬度Ｈｗｍが、外周側部分の硬度Ｈｗｏ及び内周側部分の硬度Ｈｗｉよりも大きくなるように構成されている。このように構成された係止部材を、加締め工程において、θｓ≦θｐを満たすように構成された係止部及び縮径部により挟み込むことで、元々高硬度である係止部材の中央部分においてその硬度を維持しつつ、係止部材の内周側部分においてその硬度を著しく高めることができる。すなわち、上記構成３によれば、製造された点火プラグにおいて、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏ、及び、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５をより確実に満たすことができ、非常に良好な気密性を有する点火プラグを容易に得ることができる。

【0016】

構成４．本構成の点火プラグの製造方法は、上記構成３において、前記配置工程における前記係止部材は、自身の中心軸を含む断面において、前記縮径部側に配置される先端側面、及び、前記係止部側に配置される後端側面のうちの少なくとも一方に凹部を備えることを特徴とする。

【0017】

上記構成４によれば、加締め工程において、係止部材が、凹部の形成位置を中心として撓み変形することとなる。そのため、製造された点火プラグにおいては、撓み変形による反力が係止部材から係止部及び縮径部に対して加わることとなる。従って、点火プラグに振動が加わり、係止部や縮径部に対する係止部材の密着性が低下しやすい条件下であっても、係止部材を係止部や縮径部に対してより確実に密着させることができる。その結果、良好な着火性を長期間に亘って維持することができる。

【0018】

構成５．本構成の点火プラグの製造方法は、上記構成４において、前記凹部は、少なくとも前記先端側面に設けられることを特徴とする。

【0019】

上記構成５によれば、加締め工程において、係止部材の先端側面のうち凹部よりも外周側に位置する部位を、縮径部に対して非常に大きな圧力で接触させることができる。これにより、製造された点火プラグにおいて、先端側面のうち凹部よりも外周側に位置する部位が縮径部に対して深く入り込んだ状態とすることができる。その結果、気密性をより一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。

【図2】縮径部の角度や係止部の角度等を示す拡大断面図である。

【図3】係止部の外形線が湾曲や屈曲している場合における、係止部の角度の求め方を説明するための断面模式図である。

【図4】縮径部の外形線が湾曲や屈曲している場合における、縮径部の角度の求め方を説明するための断面模式図である。

【図5】硬度Ｈｖｉ，Ｈｖｍ，Ｈｖｏの関係を示すためのグラフである。

【図6】配置工程において、受け型に保持された主体金具を示す断面図である。

【図7】係止部材の構成を示す断面図である。

【図8】配置工程における係止部材等を示す拡大断面図である。

【図9】係止部材の構成を示す拡大断面端面図である。

【図10】加締め工程において用いられる押し型等を示す断面図である。

【図11】加締め工程において、主体金具の後端部に荷重を加えている状態を示す断面図である。

【図12】気密性評価試験の結果を示すグラフである。

【図13】耐振動性評価試験の結果を示すグラフである。

【図14】（ａ）は、金属部材の中心軸を含む断面における、金属部材の拡大断面端面図であり、（ｂ）は、別の実施形態における、係止部材の中心軸を含む断面における係止部材の拡大断面端面図である。

【図15】別の実施形態における凹部の形成位置を示す拡大断面図である。

【図16】別の実施形態における、配置工程の係止部材を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

【0022】

点火プラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

【0023】

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部には、先端側に向けて外径が小さくなるテーパ状の係止部１４が形成されており、当該係止部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

【0024】

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って延びる軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）等〕からなる内層５Ａと、Ｎｉを主成分とする合金からなる外層５Ｂとを備えている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部分が絶縁碍子２の先端から突出している。尚、本実施形態では、耐久性の向上を図るべく、中心電極５の先端部に、耐消耗性に優れる金属（例えば、イリジウム合金や白金合金等）からなる円柱状のチップ３１が設けられている。

【0025】

加えて、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

【0026】

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

【0027】

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼（例えば、Ｓ２５Ｃ等）などの金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５よりも後端側には座部１６が外周側に向けて突出形成されており、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられている。また、主体金具３の後端部には、径方向内側に向けて屈曲する加締め部２０が設けられている。尚、本実施形態では、点火プラグ１の小径化を図るべく、主体金具３が小径化されており、ねじ部１５のねじ径が比較的小さなもの（例えば、Ｍ１２以下）とされている。

【0028】

さらに、主体金具３の内周には、軸線ＣＬ１を中心とする環状をなし、径方向内側に突出する突部２１が設けられている。当該突部２１は、先端側に向けて内径が小さくなるテーパ状の縮径部２１Ａ（突部２１の後端側面である）を有している。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の係止部１４が所定の金属（例えば、銅や鉄、ＳＵＳ等）からなる円環状の係止部材２２を介して前記縮径部２１Ａに係止された状態で、主体金具３の後端側開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、係止部１４及び縮径部２１Ａ間に設けられた前記係止部材２２によって、燃焼室内の気密性が保持され、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。

【0029】

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間には滑石（タルク）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、係止部材２２、リング部材２３，２４及び滑石２５を介して絶縁碍子２を保持している。

【0030】

また、主体金具３の先端部２６には、自身の中間部分にて曲げ返されて、自身の先端側側面が中心電極５の先端部（チップ３１）と対向する接地電極２７が接合されている。加えて、中心電極５の先端部（チップ３１）と接地電極２７の先端部との間には、間隙２８が形成されており、当該間隙２８において、軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。

【0031】

次いで、本発明の特徴部分である係止部１４、縮径部２１Ａ、及び、両者間に位置する係止部材２２の構成について説明する。

【0032】

本実施形態では、図２（図２では、図示の便宜上、絶縁碍子２及び主体金具３のハッチングを省略している）に示すように、軸線ＣＬ１を含む断面において、係止部１４の角度をθｐ（°）とし、縮径部２１Ａの角度をθｓ（°）としたとき、θｓ≦θｐを満たすように構成されている。

【0033】

尚、角度θｐは、前記断面において、軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ１と係止部１４の外形線とのなす角のうち鋭角の角度をいう。また、角度θｓは、前記断面において、軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ２と縮径部２１Ａの外形線とのなす角のうち鋭角の角度をいう。

【0034】

さらに、係止部１４の外形線が湾曲や屈曲している場合において、角度θｐは、次のようにして求められる。すなわち、図３に示すように、軸線ＣＬ１を挟んだ一方側において、投影機を用いて、中胴部１２の半径（係止部１４のその後端における半径）から、脚長部１３のその後端における半径（係止部１４のその先端における半径）を減算した半径差Ｄ１を得る。尚、中胴部１２がテーパ状をなしている場合には、中胴部１２の先端部における外形線の延長線と、係止部１４の外形線の延長線との交点における半径（軸線から前記交点までの距離）から、脚長部１３のその後端における半径を減じた値を前記半径差Ｄ１として得る。次いで、軸線ＣＬ１に沿って延びるとともに、前記半径差Ｄ１を軸線ＣＬ１と直交する方向に沿って八等分する７本の仮想線ＶＬ１〜ＶＬ７を引く。そして、投影機を用いて、７本の仮想線ＶＬ１〜ＶＬ７のうち、最も外周側に位置する仮想線ＶＬ１及び最も内周側に位置する仮想線ＶＬ７を除いた５本の仮想線ＶＬ２〜ＶＬ６と、前記係止部１４の外形線との交点Ｐ１〜Ｐ５における座標を求める。次に、得られた５つの座標に対する近似直線ＡＬ１と軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ１とのなす角のうち鋭角の角度αを求める。また、軸線ＣＬ１を挟んだ他方側において、上記同様の手法により、得られた５つの座標に対する近似直線と軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ１とのなす角αを求めるとともに、求められた２つの角αの平均値を算出する。本実施形態では、２つの角αの平均値が角度θｐとされる。

【0035】

また、縮径部２１Ａの外形線が湾曲や屈曲している場合において、角度θｓは、次のようにして求められる。すなわち、図４に示すように、軸線ＣＬ１を挟んだ一方側において、投影機を用いて、主体金具３のうち縮径部２１Ａの後端から後端側に延びる部位３Ａの半径から、突部２１のうち縮径部２１Ａの先端から先端側に延びる部位２１Ｂの半径（より詳しくは、前記部位２１Ｂのうち最も内周側に位置する部分の半径）を減算した半径差Ｄ２を得る。次いで、軸線ＣＬ１に沿って延びるとともに、前記半径差Ｄ２を軸線ＣＬ１と直交する方向に沿って八等分する７本の仮想線ＶＬ１１〜ＶＬ１７を引く。そして、投影機を用いて、７本の仮想線ＶＬ１１〜ＶＬ１７のうち、最も外周側に位置する仮想線ＶＬ１１及び最も内周側に位置する仮想線ＶＬ１７を除いた５本の仮想線ＶＬ１２〜ＶＬ１６と、前記縮径部２１Ａの外形線との交点Ｐ１１〜Ｐ１５における座標を求める。次に、得られた５つの座標Ｐ１１〜Ｐ１５に対する近似直線ＡＬ２と軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ２とのなす角のうち鋭角の角度βを求める。また、軸線ＣＬ１を挟んだ他方側において、上記同様の手法により、得られた５つの座標に対する近似直線と軸線ＣＬ１に直交する直線ＸＬ２とのなす角βを求めるとともに、求められた２つの角βの平均値を算出する。本実施形態では、２つの角βの平均値が角度θｓとされる。

【0036】

図２に戻り、前記断面において、係止部材２２は、係止部１４の後端１４Ｂから縮径部２１Ａまでを結ぶ軸線ＣＬ１方向に延びる第１線分ＳＬ１を含む位置に配置されている。換言すれば、係止部材２２は、係止部１４の後端１４Ｂと、縮径部２１Ａのうち軸線ＣＬ１に沿って前記後端１４Ｂに対向する部位との間の全域に亘って配置されている。

【0037】

また、前記断面において、係止部材２２は、縮径部２１Ａのうち係止部材２２に接触する部位の先端２１ＡＦから係止部１４までを結ぶ軸線ＣＬ１方向に延びる第２線分ＳＬ２を含む位置に配置されている。換言すれば、係止部材２２は、前記先端２１ＡＦと、係止部１４のうち軸線ＣＬ１に沿って前記先端２１ＡＦと対向する部位との間の全域に亘って配置されている。

【0038】

さらに、本実施形態では、前記断面において、第１線分ＳＬ１の中点ＣＰ１における係止部材２２のビッカース硬度をＨｖｏ（Ｈｖ）とし、第２線分ＳＬ２の中点ＣＰ２における係止部材２２のビッカース硬度をＨｖｉ（Ｈｖ）とし、前記両中点ＣＰ１，ＣＰ２を結ぶ第３線分ＳＬ３の中点ＣＰ３における係止部材２２のビッカース硬度をＨｖｍ（Ｈｖ）としたとき、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏを満たすように構成されている。つまり、係止部材２２は、外周側から内周側に向かって硬度が大きくなるように構成されている。

【0039】

また、本実施形態では、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５〔より好ましくは、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．４〕を満たすように構成されている。すなわち、図５に示すように、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）が、（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）の０．５倍以下となるようにＨｖｍが十分に大きなものとされており、係止部材２２は、その中央から内周側にかけての部位の硬度が比較的大きなものとなるように構成されている。

【0040】

尚、本実施形態において、例えば、Ｈｖｏは、１１１Ｈｖ以上２１０Ｈｖ以下とされており、Ｈｖｉは、１１５Ｈｖ以上２７５Ｈｖ以下とされており、Ｈｖｍは、１１３Ｈｖ以上２４４Ｈｖ以下とされている。また、本実施形態では、０．１≦（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）を満たすように構成されている。尚、係止部材２２の硬度は、例えば、ＪＩＳ Ｚ２２４４の規定に基づく手法により測定することができる。具体的には、正四角推状のダイヤモンド圧子により、係止部材２２に対して所定（例えば、１．９６１Ｎ）の荷重を加えた際に、係止部材２２に形成される圧痕の対角線長さに基づき、係止部材２２の硬度を測定することができる。

【0041】

次に、上記のように構成されてなる点火プラグ１の製造方法について説明する。

【0042】

まず、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体を得る。そして、得られた成形体に対して研削加工を施すことによりその外形を整形した上で、整形された成形体に焼成加工を施すことにより絶縁碍子２が得られる。

【0043】

さらに、絶縁碍子２とは別に中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したＮｉ合金を鍛造加工して中心電極５を作製する。また、レーザー溶接等により、中心電極５の先端部にチップ３１を接合する。

【0044】

そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に充填された後、後方から端子電極６で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱することにより焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０の表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。

【0045】

次に、主体金具３を加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えばＳ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）に冷間鍛造加工等を施すことで貫通孔を形成するとともに、概形を形成する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。

【0046】

続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金等からなる直棒状の接地電極２７を抵抗溶接する。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の接合された主体金具３が得られる。尚、耐食性の向上を図るべく、接地電極２７の溶接された主体金具３に対してメッキ処理を施すこととしてもよい。

【0047】

その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが固定される。

【0048】

詳述すると、図６に示すように、まず、配置工程において、所定の金属（例えば、焼き入れ鋼等の硬鋼）からなる筒状の受け型５１に主体金具３の先端側を挿入することで、受け型５１により主体金具３を保持する。次いで、主体金具３に係止部材２２を挿入し、縮径部２１Ａ上に係止部材２２を配置する。その上で、主体金具３に絶縁碍子２を挿入することにより、縮径部２１Ａ及び係止部１４間に係止部材２２が配置された状態で、主体金具３の内周に絶縁碍子２を配置する。

【0049】

尚、配置工程における係止部材２２は、図７及び図８に示すように、縮径部２１Ａ側に配置される先端側面２２Ｆ、及び、係止部１４側に配置される後端側面２２Ｂの少なくとも一方に凹部を備えており、本実施形態では、先端側面２２Ｆの中央部分に環状の凹部２２Ｄを備えている。また、係止部材２２は、前記後端側面２２Ｂと、前記先端側面２２Ｆのうち凹部２２Ｄよりも内周側及び外周側に位置する面とが、自身の中心軸ＣＬ２と直交する方向に延びるように構成されている。

【0050】

また、前記凹部２２Ｄは、係止部材２２を押圧加工することで形成されている。そのため、配置工程における係止部材２２は、その中央部分における硬度が、外周側部分や内周側部分における硬度よりも大きなものとなっている。詳述すると、配置工程における係止部材２２は、図９に示すように、自身の中心軸ＣＬ２を含む断面において、幅方向中心における厚さ方向中心Ｘ１でのビッカース硬度Ｈｗｍ（Ｈｖ）が、最外周部よりも自身の幅Ｗの１／８だけ内周側における厚さ方向中心Ｘ２でのビッカース硬度Ｈｗｏ（Ｈｖ）、及び、最内周部よりも自身の幅Ｗの１／８だけ外周側における厚さ方向中心Ｘ３でのビッカース硬度Ｈｗｉ（Ｈｖ）よりも大きくなるように構成されている。

【0051】

係止部材２２の配置後、加締め工程において、加締め部２０を形成する。より詳しくは、まず、図１０に示すように、筒状の押し型５３を主体金具３の上方から装着する。この筒状の押し型５３は、開口部先端の内周面に前記加締め部２０の形状に対応する湾曲面部５３Ａを有する。押し型５３の装着後、前記受け型５１及び押し型５３によって主体金具３を挟み込んだ状態で、押し型５３により主体金具３を受け型５１側へと所定の荷重（例えば、３０ｋＮ以上５０ｋＮ以下）にて押圧する。これにより、図１１に示すように、主体金具３の後端側開口部が径方向内側へと屈曲させられ（すなわち、前記加締め部２０が形成され）、絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。

【0052】

尚、押し型５３から荷重を加えることで、係止部材２２は、凹部２２Ｄの形成位置を中心として撓み変形し、加締め工程後には、撓み変形による反力が係止部材２２から係止部１４及び縮径部２１Ａに対して加わっている。また、係止部材２２の先端側面２２Ｆに凹部２２Ｄが設けられているため、押し型５３から荷重が加わっているときには、先端側面２２Ｆのうち凹部２２Ｄよりも外周側部位が縮径部２１Ａに対して大きな圧力で接触する。そのため、図示は省略するが、加締め工程後には、先端側面２２Ｆのうち凹部２２Ｄよりも外周側の部位が縮径部２１Ａに深く入り込んだ状態となる。

【0053】

さらに、θｓ≦θｐとされているため、加締め工程においては、係止部材２２のうち特に内周側部位に対してより大きな荷重が加わるため、加締め工程後においては、係止部材２２の内周側部位の硬度が著しく増大する。そして、係止部材２２の中央部分は高硬度とされているため、加締め工程後における係止部材２２は、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏ、及び、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５を満たすものとなる。

【0054】

加えて、加締め工程時に係止部材２２は縮径部２１Ａ及び係止部１４に倣って変形する。そのため、加締め工程後における係止部材２２に凹部２２Ｄは残っておらず、係止部材２２の先端側面２２Ｆと後端側面２２Ｂとは、縮径部２１Ａや係止部１４に対して面接触している。

【0055】

また、押し型５３から荷重を加えることで、座部１６及び工具係合部１９の間に位置する比較的薄肉の円筒状部位が径方向外側に向けて湾曲変形する。これにより、主体金具３から絶縁碍子２に対して軸線ＣＬ１に沿った軸力が加わることとなり、その結果、絶縁碍子２と主体金具３とがより確実に固定される。

【0056】

主体金具３と絶縁碍子２とを固定した後、接地電極２７を中心電極５側に屈曲させるとともに、中心電極５の先端部及び接地電極２７の先端部の間に形成された間隙２８の大きさを調節することで、上述した点火プラグ１が得られる。

【0057】

以上詳述したように、本実施形態によれば、θｓ≦θｐを満たすように構成されている。そのため、主体金具３及び絶縁碍子２を固定した状態において、係止部材２２のうちその中央から内周側にかけての部位に対してより大きな荷重を加えることができる。その上で、本実施形態では、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５を満たすように構成されている。従って、係止部材２２の中央から内周側にかけての広範囲に亘って設けられた高硬度部位を、係止部１４及び縮径部２１Ａによって大きな荷重で挟み込むことができる。これにより、係止部材２２の中央から内周側にかけての広範囲を係止部１４及び縮径部２１Ａに対して非常に大きな圧力で接触させることができる。その結果、気密性の向上を図ることができる。

【0058】

また、θｓ≦θｐとされることで、係止部材２２の外周側部位に加わる荷重は比較的小さくなるが、本実施形態では、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏを満たすように構成されており、係止部材２２の外周側部位の硬度が比較的小さなものとなるように構成されている。従って、荷重が小さい状態であっても、係止部材２２の外周側部位を係止部１４等に対してより確実に密着させることができる。その結果、気密性の一層の向上を図ることができる。

【0059】

以上のように、本実施形態によれば、θｓ≦θｐ、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏ、及び、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５を満たすことによる作用効果が相乗的に作用することで、非常に良好な気密性を実現することができる。

【0060】

特に本実施形態では、ねじ部１５のねじ径が小さく（例えば、Ｍ１２以下と）されているため、気密性が不十分となりやすいが、上述の構成により、ねじ部１５のねじ径が小さい場合であっても、非常に良好な気密性を得ることができる。換言すれば、上述の構成は、ねじ部１５のねじ径が小さく（例えば、Ｍ１２以下と）され、気密性が不十分となりやすい点火プラグにおいて、特に有効である。

【0061】

また、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．４を満たすように構成した場合には、係止部材２２の中央から内周側にかけての部位を係止部１４及び縮径部２１Ａに対してより一層大きな圧力で接触させることができる。その結果、気密性の更なる向上を図ることができる。

【0062】

加えて、配置工程（加締め工程の前）における係止部材２２は、中央部分の硬度Ｈｗｍが、外周側部分の硬度Ｈｗｏ及び内周側部分の硬度Ｈｗｉよりも大きくなるように構成されている。そして、加締め工程において、θｓ≦θｐを満たすように構成された係止部１４及び縮径部２１Ａにより係止部材２２を挟み込むことで、元々高硬度である係止部材２２の中央部分においてその硬度を維持しつつ、係止部材２２の内周側部分においてその硬度を著しく高めることができる。その結果、製造された点火プラグ１において、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏ、及び、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５をより確実に満たすことができ、非常に良好な気密性を有する点火プラグ１を容易に得ることができる。

【0063】

さらに、配置工程における係止部材２２には、凹部２２Ｄが形成されているため、製造された点火プラグ１においては、撓み変形による反力が係止部材２２から係止部１４及び縮径部２１Ａに対して加わることとなる。従って、点火プラグ１に振動が加わり、係止部１４や縮径部２１Ａに対する係止部材２２の密着性が低下しやすい条件下であっても、係止部材２２を係止部１４や縮径部２１Ａに対してより確実に密着させることができる。その結果、良好な着火性を長期間に亘って維持することができる。

【0064】

また、本実施形態において、凹部２２Ｄは、係止部材２２の先端側面２２Ｆに設けられている。従って、加締め工程において、先端側面２２Ｆのうち凹部２２Ｄよりも外周側に位置する部位を、縮径部２１Ａに対して非常に大きな圧力で接触させることができ、先端側面２２Ｆのうち凹部２２Ｄよりも外周側に位置する部位を縮径部２１Ａに対して深く入り込ませることができる。その結果、気密性をより一層向上させることができる。

【0065】

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、θｓ≦θｐ、及び、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏを満たす一方で、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）を種々変更した点火プラグのサンプルを５本ずつ作製し、各サンプルについて、気密性評価試験を行った。気密性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを所定のアルミブッシュに取付けた上で、サンプルの先端に対して空気により１．５ＭＰａの圧力を加え続けた。そして、前記アルミブッシュのうちガスケットが接触する部位（座面）の温度（座面温度）を徐々に増大させていき、絶縁碍子と主体金具との間からの１分当たりの空気の漏洩量が１０ｃｃ／分以上となったときの座面温度（漏洩温度）を測定した。次いで、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）を同一とした５本のサンプルにおける漏洩温度の最小値（最小漏洩温度）を特定した。尚、最小漏洩温度が２００℃以上となったサンプルは、良好な気密性を有するということができ、最小漏洩温度が２５０℃以上となったサンプルは、極めて優れた気密性を有するということができる。

【0066】

図１２に、気密性評価試験の結果を示す。尚、Ｈｖｉ、Ｈｖｏ、及び、Ｈｖｍは、加締め工程前における係止部材の硬度を変更したり、加締め工程における印加荷重を調節したりすることで変更した。

【0067】

図１２に示すように、θｓ≦θｐ、及び、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏを満たすとともに、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５を満たすサンプルは、最小漏洩温度が２００℃以上となり、良好な気密性を有することが明らかとなった。これは、次の（１）〜（３）が相乗的に作用したことによると考えられる。
（１）θｓ≦θｐとしたことにより、係止部材の中央から内周側にかけての部位が係止部及び縮径部によって大きな荷重で挟み込まれたこと。
（２）（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５としたことで、係止部材の中央から内周側にかけての部位の硬度が十分に高くなり、この比較的広範囲に形成された高硬度部位が係止部及び縮径部によって大きな荷重で挟まれたことで、係止部材の広範囲が係止部等に対して非常に大きな圧力で接触したこと。
（３）Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏとし、加わる荷重が比較的小さなものとなる係止部材の外周側部位の硬度を比較的小さくしたことで、荷重が小さい状態であっても、係止部材の外周側部位が係止部等に対してより確実に密着したこと。

【0068】

また特に、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．４を満たすサンプルは、最小漏洩温度が２５０℃以上となり、気密性に極めて優れることが確認された。

【0069】

上記試験の結果より、良好な気密性を実現すべく、θｓ≦θｐ、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏ、及び、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５を満たすことが好ましいといえる。

【0070】

また、気密性の更なる向上を図るという観点から、θｓ≦θｐ、及び、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏを満たしつつ、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．４を満たすことがより好ましいといえる。

【0071】

次に、先端側面及び後端側面のうちの少なくとも一方（本試験では、先端側面）に凹部を備える係止部材を用いて得た点火プラグのサンプル（凹部ありサンプル）と、先端側面と後端側面とが平行となるように構成した係止部材を用いて得た点火プラグのサンプル（凹部なしサンプル）とを５本ずつ作製し、両サンプルについて、耐振動性評価試験を行った。耐振動性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、上述の気密性評価試験と同様の手法により、両サンプルにおける最小漏洩温度を得た。次いで、サンプルに対して所定の条件にて振動を加えるとともに、振動を加えた後に、両サンプルにおける最小漏洩温度を再度得た。ここで、振動が加えられた後において、最小漏洩温度が２００℃以上となったサンプルは、振動による気密性の低下が生じにくく、良好な気密性を長期間に亘って確保することができるといえる。

【0072】

図１３に、耐振動性評価試験の結果を示す。尚、両サンプルともに、配置工程における係止部材は、Ｈｗｍが、Ｈｗｏ及びＨｗｉよりも大きくなるように構成した。また、両サンプルともに、θｓ≦θｐ、Ｈｖｉ＞Ｈｖｍ＞Ｈｖｏ、及び、（Ｈｖｉ−Ｈｖｍ）／（Ｈｖｉ−Ｈｖｏ）≦０．５を満たすように構成した。

【0073】

図１３に示すように、凹部ありサンプルは、振動が加えられた後においても最小漏洩温度が２００℃以上となり、良好な気密性を長期間に亘って確保できることが分かった。これは、加締め工程において、係止部材が、凹部の形成位置を中心として撓み変形し、加締め工程後に、撓み変形による反力が係止部材から係止部及び縮径部に対して加わっていたためであると考えられる。

【0074】

上記試験の結果より、振動による気密性の低下を効果的に抑制し、良好な気密性を長期間に亘って確保するという観点から、配置工程における係止部材は、自身の中心軸を含む断面において、先端側面及び後端側面のうちの少なくとも一方に凹部を備えるように構成することが好ましいといえる。

【0075】

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

【0076】

（ａ）上記実施形態では、ねじ部１５のねじ径が比較的小さなもの（例えば、Ｍ１２以下）とされているが、ねじ部１５のねじ径が比較的大きな点火プラグに対して、本発明を適用してもよい。

【0077】

（ｂ）上記実施形態では、凹部２２Ｄを形成することにより、配置工程の係止部材２２において、ＨｗｍがＨｗｏ及びＨｗｉよりも大きくなるように構成されている。これに対して、凹部２２Ｄを設けることなく、ＨｗｍがＨｗｏ及びＨｗｉよりも大きくなるように構成してもよい。例えば、図１４（ａ）に示すように、中央部分が外周側及び内周側よりも肉厚に形成された環状の金属部材ＭＥを得た上で、当該金属部材ＭＥを挟み込み押圧変形させることにより、図１４（ｂ）に示すように、先端側面３２Ｆ及び後端側面３２Ｂが平行であり、凹部が設けられていない一方で、ＨｗｍがＨｗｏ及びＨｗｉよりも大きい係止部材３２を得ることとしてもよい。

【0078】

（ｃ）上記実施形態において、凹部２２Ｄは、係止部材２２の先端側面２２Ｆに設けられているが、図１５に示すように、係止部材２２の後端側面２２Ｂに凹部２２Ｅを設けることとしてもよい。また、係止部材２２の先端側面２２Ｆ及び後端側面２２Ｂの双方に凹部を設けることとしてもよい。

【0079】

（ｄ）上記実施形態において、配置工程における係止部材２２は、後端側面２２Ｂと、先端側面２２Ｆのうち凹部２２Ｄよりも内周側及び外周側に位置する面とが、自身の中心軸ＣＬ２側と直交する方向に延びるように構成されている。これに対して、図１６に示すように、後端側面３３Ｂと先端側面３３Ｆのうち凹部３３Ｄよりも内周側及び外周側に位置する面とが、中心軸ＣＬ２に向けて先端側に傾斜するように構成し、配置工程において、係止部材３３が係止部１４及び縮径部２１Ａに面接触するように構成してもよい。この場合には、加締め工程において、係止部材３３から絶縁碍子２の一部に対して応力が集中的に加わってしまうことをより確実に防止できる。その結果、加締め工程における絶縁碍子２の破損を効果的に防止することができる。

【0080】

（ｅ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。

【0081】

（ｆ）上記実施形態において、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

【符号の説明】

【0082】

１…点火プラグ、２…絶縁碍子（絶縁体）、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、１４…係止部、２１…突部、２１Ａ…縮径部、２２…係止部材、２２Ｂ…後端側面、２２Ｄ…凹部、２２Ｆ…先端側面、ＣＬ１…軸線、ＣＬ２…（係止部材の）中心軸、ＣＰ１…（第１線分の）中点、ＣＰ２…（第２線分の）中点、ＣＰ３…（第３線分の）中点、ＳＬ１…第１線分、ＳＬ２…第２線分、ＳＬ３…第３線分。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】