JP4973512B2

JP4973512B2 - Spark plug for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4973512B2
Application number: JP2008005777A
Authority: JP
Inventors: 博也石黒; 香土井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2028-01-15
Also published as: JP2009170215A

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に配置され、燃焼室内の混合気に着火するための内燃機関用のスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine that is disposed in a combustion chamber of an internal combustion engine and ignites an air-fuel mixture in the combustion chamber.

内燃機関の燃焼室には、燃焼室内の混合気に着火するための内燃機関用のスパークプラグが配置されている。かかるスパークプラグは、中心電極と、該中心電極を内側に保持する筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子を内側に保持する筒状の取付金具とを有する（例えば、特許文献１参照）。 A spark plug for an internal combustion engine for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber is disposed in the combustion chamber of the internal combustion engine. Such a spark plug includes a center electrode, a cylindrical insulator that holds the center electrode inside, and a cylindrical mounting bracket that holds the insulator inside (see, for example, Patent Document 1).

中心電極は、絶縁碍子に軸方向に貫通した軸孔に挿通保持されている。そして、中心電極には、絶縁碍子に対する軸方向の位置決めを行うための係止部が形成されている。また、絶縁碍子の軸孔の内壁には、中心電極の上記係止部を受ける係止受部が形成されている。この絶縁碍子の係止受部に中心電極の係止部を係止させることにより、両者の軸方向の位置決めを行っている。 The center electrode is inserted and held in a shaft hole that penetrates the insulator in the axial direction. The center electrode is formed with a locking portion for positioning in the axial direction with respect to the insulator. Further, a latch receiving portion for receiving the latch portion of the center electrode is formed on the inner wall of the shaft hole of the insulator. The axially positioning of both is performed by locking the locking portion of the center electrode to the locking receiving portion of the insulator.

また、中心電極と絶縁碍子との間には、中心電極と絶縁碍子との間の熱膨張差を吸収するために、微小なクリアランスが設けてある。これにより、中心電極が熱膨張したときに、中心電極と絶縁碍子との間に応力が発生することを防ぎ、絶縁碍子の割れを防止している。 Further, a minute clearance is provided between the center electrode and the insulator in order to absorb a difference in thermal expansion between the center electrode and the insulator. Thus, when the center electrode is thermally expanded, stress is prevented from being generated between the center electrode and the insulator, and cracking of the insulator is prevented.

特開２００１−１６０４７４号公報JP 2001-160474 A

しかしながら、中心電極と絶縁碍子との間の隙間には、先端側から、燃焼室において発生したカーボン等の燃焼残渣物が侵入し、堆積してしまうことがある。そして、この燃焼残渣物が微小なクリアランスを埋めるように中心電極と絶縁碍子との間の隙間に堆積すると、中心電極が熱膨張したときに、燃焼残渣物を介して絶縁碍子に応力が伝わるおそれがある。その結果、絶縁碍子の割れを引き起こすおそれがある。 However, combustion residues such as carbon generated in the combustion chamber may enter and accumulate in the gap between the center electrode and the insulator from the front end side. If the combustion residue accumulates in the gap between the center electrode and the insulator so as to fill a minute clearance, when the center electrode is thermally expanded, stress may be transmitted to the insulator via the combustion residue. There is. As a result, there is a risk of causing the insulator to crack.

これに対して、上記クリアランスを大きくすることにより、絶縁碍子への応力の伝播を抑制することが考えられるが、上記クリアランスを大きくすると、燃焼室内に配置されて高温となる絶縁碍子の熱を、中心電極を介して放出することが困難となる。すなわち、熱価が低下するおそれがある。その結果、絶縁碍子の先端部における自己着火を招くなどの不具合を生じるおそれがある。 On the other hand, it is conceivable to suppress the propagation of stress to the insulator by increasing the clearance, but if the clearance is increased, the heat of the insulator that is placed in the combustion chamber and becomes a high temperature, It becomes difficult to discharge through the center electrode. That is, the heat value may be reduced. As a result, there is a risk of causing problems such as self-ignition at the tip of the insulator.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、熱価の低下を防ぎつつ絶縁碍子の割れを抑制した内燃機関のスパークプラグを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a spark plug for an internal combustion engine in which cracking of an insulator is suppressed while preventing a decrease in heat value.

本発明は、中心電極と、該中心電極を内側に保持する筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子を内側に保持する筒状の取付金具とを有する内燃機関用のスパークプラグにおいて、
上記中心電極は、上記絶縁碍子に対する上記中心電極の軸方向位置を決めるための係止部を有し、
上記絶縁碍子は、上記中心電極を挿通する軸孔の内壁に、上記中心電極の上記係止部を受ける係止受部を有し、
上記軸孔の内壁は、上記係止受部よりも先端側において上記中心電極の外側面と平行に形成された平行部を設けると共に、該平行部と上記係止受部との間に、上記平行部よりも上記中心電極の外側面との間のクリアランスが大きい拡径部を設けてなり、
該拡径部は、上記平行部側から上記係止受部側に向かうにつれて、上記中心電極の外側面との間のクリアランスが大きくなるテーパ形状を有し、
また、上記拡径部は、上記スパークプラグの軸方向に対する傾斜角度が５°以下であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。 The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine having a center electrode, a cylindrical insulator that holds the center electrode inside, and a cylindrical mounting bracket that holds the insulator inside.
The center electrode has a locking portion for determining an axial position of the center electrode with respect to the insulator,
The insulator has an engagement receiving portion for receiving the engagement portion of the center electrode on an inner wall of a shaft hole through which the center electrode is inserted.
The inner wall of the shaft hole is provided with a parallel portion formed in parallel to the outer surface of the center electrode on the tip side of the locking receiving portion, and between the parallel portion and the locking receiving portion, Ri Na provided enlarged diameter portion clearance is large between the outer surface of the center electrode than the parallel section,
The diameter-increased portion has a tapered shape in which a clearance between the central electrode and the outer surface of the central electrode increases from the parallel portion side toward the locking receiving portion side.
Further, the diameter-enlarged portion is in a spark plug for an internal combustion engine, wherein an inclination angle with respect to an axial direction of the spark plug is 5 ° or less .

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記中心電極と上記絶縁碍子との間の隙間に燃焼残渣物が侵入したとき、燃焼残渣物は、上記隙間の奥の方から、すなわち上記係止部と上記係止受部との当接部側から順に堆積していく。上記内燃機関用のスパークプラグにおいては、上記絶縁碍子の軸孔の内壁に、上記平行部よりも上記係止受部側に、上記拡径部を設けてある。そのため、燃焼残渣物は、平行部における中心電極との間の隙間よりも先に、拡径部における中心電極との間の隙間に堆積していくこととなる。 Next, the effects of the present invention will be described.
When the combustion residue enters the gap between the center electrode and the insulator, the combustion residue comes from the back of the gap, that is, the contact portion between the locking portion and the locking receiving portion. It accumulates in order from the side. In the spark plug for the internal combustion engine, the enlarged diameter portion is provided on the inner wall of the shaft hole of the insulator on the side of the latch receiving portion with respect to the parallel portion. For this reason, the combustion residue is deposited in the gap between the enlarged portion and the central electrode before the gap between the parallel portion and the central electrode.

しかし、拡径部における中心電極との間のクリアランスは、上記平行部におけるクリアランスよりも大きい。そのため、この部分に燃焼残渣物が堆積しても、その厚みが大きいため、燃焼残渣物が応力緩和層となって、中心電極の熱膨張による応力が直接絶縁碍子に伝わることがない。すなわち、絶縁碍子に作用する応力を低減することができる。その結果、絶縁碍子の割れを抑制することができる。 However, the clearance between the enlarged diameter portion and the center electrode is larger than the clearance at the parallel portion. For this reason, even if combustion residue deposits on this portion, the thickness thereof is large, so the combustion residue becomes a stress relaxation layer, and stress due to thermal expansion of the center electrode is not directly transmitted to the insulator. That is, the stress acting on the insulator can be reduced. As a result, cracking of the insulator can be suppressed.

また、上記平行部においては、上記絶縁碍子と上記中心電極との間のクリアランスを小さくしておくことができるため、この部分において、絶縁碍子の先端部付近の熱を中心電極へ伝えて放熱することができる。そのため、絶縁碍子の熱引きを充分に確保することができる。すなわち、熱価の低下を防ぐことができる。 Further, since the clearance between the insulator and the center electrode can be kept small in the parallel portion, the heat near the tip of the insulator is transmitted to the center electrode and radiated in this portion. be able to. For this reason, it is possible to sufficiently secure the insulation of the insulator. That is, a decrease in heat value can be prevented.

以上のごとく、本発明によれば、熱価の低下を防ぎつつ絶縁碍子の割れを抑制した内燃機関のスパークプラグを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a spark plug for an internal combustion engine in which cracking of an insulator is suppressed while preventing a decrease in heat value.

本発明（請求項１）において、上記拡径部は、スパークプラグの軸方向に沿った長さが、例えば３ｍｍ以上であることが好ましい。
この場合には、絶縁碍子にかかる応力を効果的に低減して、絶縁碍子の割れを効果的に防ぐことができる。 In the present invention (invention 1), the diameter-enlarged portion preferably has a length along the axial direction of the spark plug of, for example, 3 mm or more.
In this case, the stress applied to the insulator can be effectively reduced, and cracking of the insulator can be effectively prevented.

また、拡径部における中心電極の外側面との間の最大のクリアランスＣ１と、平行部における中心電極の外側面との間のクリアランスＣ２との差（Ｃ１−Ｃ２）は、例えば４０〜１００μｍであることが好ましい。
この場合には、絶縁碍子にかかる応力を効果的に低減して、絶縁碍子の割れを効果的に防ぐことができる。
本明細書において、先端側とは、スパークプラグを内燃機関に挿入する側をいい、その反対側を基端側という。 Moreover, the difference (C1-C2) between the maximum clearance C1 between the outer surface of the center electrode in the enlarged diameter portion and the clearance C2 between the outer surface of the center electrode in the parallel portion is, for example, 40 to 100 μm. Preferably there is.
In this case, the stress applied to the insulator can be effectively reduced, and cracking of the insulator can be effectively prevented.
In this specification, the front end side refers to the side where the spark plug is inserted into the internal combustion engine, and the opposite side is referred to as the base end side.

また、上記拡径部は、上記平行部側から上記係止受部側に向かうにつれて、上記中心電極の外側面との間のクリアランスが大きくなるテーパ形状を有する。
これにより、上記軸孔の内壁と上記中心電極の外側面との間に燃焼残渣物が堆積した状態において上記中心電極が熱膨張したとき、中心電極から燃焼残渣物に伝播した応力を軸方向先端側へ逃がしやすくすることができ、上記絶縁碍子へかかる応力を緩和しやすくなる。その結果、一層絶縁碍子の割れを効果的に抑制することができる。 Further, the enlarged diameter portion towards the said locking receiving side from the parallel portion side, that having a tapered clearance is large between the outer surface of the center electrode.
As a result , when the center electrode is thermally expanded in a state where combustion residue is deposited between the inner wall of the shaft hole and the outer surface of the center electrode, the stress propagated from the center electrode to the combustion residue is It is easy to escape to the side, and the stress applied to the insulator can be easily relaxed. As a result, it is possible to effectively suppress the cracking of the insulator.

また、上記拡径部は、上記スパークプラグの軸方向に対する傾斜角度が５°以下である。
これにより、上述した中心電極から燃焼残渣物に伝播した応力を軸方向先端側へ一層逃がしやすくすることができ、絶縁碍子への応力を一層緩和することができる。 Further, the enlarged diameter portion, the inclination angle with respect to the axial direction of the spark plug Ru der 5 ° or less.
As a result , the stress propagated from the center electrode to the combustion residue can be more easily released to the tip end side in the axial direction, and the stress on the insulator can be further relaxed.

また、上記中心電極は、上記係止部の先端側に、上記平行部に対向する上記中心電極の外側面よりも外側へ突出した段部を設け、上記拡径部は、上記軸孔の内壁のうち、上記段部に対向する段部対向部と、上記平行部とを繋ぐように形成されていてもよい（請求項２）。
この場合にも、上述した中心電極から燃焼残渣物に伝播した応力を軸方向先端側へ逃がしやすくすることができ、絶縁碍子への応力を一層緩和することができる。 In addition, the center electrode is provided with a stepped portion protruding outward from the outer surface of the center electrode facing the parallel portion on the distal end side of the locking portion, and the enlarged diameter portion is an inner wall of the shaft hole. Of these, the step portion facing portion that faces the step portion may be formed so as to connect the parallel portion ( claim 2 ).
Also in this case, the stress propagated from the above-mentioned center electrode to the combustion residue can be easily released to the tip end side in the axial direction, and the stress to the insulator can be further relaxed.

（実施例１）
本発明の実施例に係る内燃機関用のスパークプラグにつき、図１〜図６を用いて説明する。
本例のスパークプラグ１は、図３に示すごとく、中心電極２と、中心電極２を内側に保持する筒状の絶縁碍子３と、絶縁碍子３を内側に保持する筒状の取付金具４とを有する。 Example 1
A spark plug for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, the spark plug 1 of this example includes a center electrode 2, a cylindrical insulator 3 that holds the center electrode 2 inside, and a cylindrical mounting bracket 4 that holds the insulator 3 inside. Have

図１、図２に示すごとく、中心電極２は、絶縁碍子３に対する中心電極２の軸方向位置を決めるための係止部２２を有する。
絶縁碍子３は、中心電極２を挿通する軸孔３１の内壁３１１に、中心電極２の係止部２２を受ける係止受部３２を有する。
軸孔３１の内壁３１１は、係止受部３２よりも先端側において中心電極２の外側面と平行に形成された平行部３４を設けている。平行部３４と係止受部３２との間には、平行部３４よりも中心電極２の外側面との間のクリアランスが大きい拡径部３５を設けてある。 As shown in FIGS. 1 and 2, the center electrode 2 has a locking portion 22 for determining the axial position of the center electrode 2 with respect to the insulator 3.
The insulator 3 has an engagement receiving portion 32 that receives the engagement portion 22 of the center electrode 2 on the inner wall 311 of the shaft hole 31 through which the center electrode 2 is inserted.
The inner wall 311 of the shaft hole 31 is provided with a parallel portion 34 formed in parallel to the outer surface of the center electrode 2 on the tip side of the locking receiving portion 32. Between the parallel part 34 and the locking receiving part 32, a diameter-enlarged part 35 having a larger clearance from the outer surface of the center electrode 2 than the parallel part 34 is provided.

また、図１、図４に示すごとく、拡径部３５は、平行部３４側から係止受部３２側に向かうにつれて、中心電極２の外側面との間のクリアランスが大きくなるテーパ形状を有する。この拡径部３５は、スパークプラグ１の軸方向に対する傾斜角度θが５°以下である。
また、中心電極２は、係止部２２の先端側に、平行部３４に対向する中心電極２の外側面よりも外側へ突出した段部２３を設けている。そして、拡径部３５は、軸孔３１の内壁３１１のうち、段部２３に対向する段部対向部３６と、平行部３４とを繋ぐように形成されている。 Further, as shown in FIGS. 1 and 4, the enlarged diameter portion 35 has a tapered shape in which the clearance between the outer surface of the center electrode 2 becomes larger from the parallel portion 34 side toward the locking receiving portion 32 side. . The diameter-enlarged portion 35 has an inclination angle θ with respect to the axial direction of the spark plug 1 of 5 ° or less.
Further, the center electrode 2 is provided with a stepped portion 23 projecting outward from the outer surface of the center electrode 2 facing the parallel portion 34 on the distal end side of the locking portion 22. The enlarged diameter portion 35 is formed so as to connect the step portion facing portion 36 facing the step portion 23 and the parallel portion 34 in the inner wall 311 of the shaft hole 31.

中心電極２における段部２３の外側面２３１は、スパークプラグ１の軸方向に平行である。また、中心電極２における段部２３の先端側に形成された主体部２０の外側面２０１は、スパークプラグ１の軸方向と略平行であるが、若干、先端側から基端側へ向かうほど直径が大きくなるテーパ形状を有している。スパークプラグ１の軸方向に対する主体部２０の外側面２０１の傾斜角度は、例えばｔａｎ⁻¹（１／６５０）程度である。
そして、中心電極２の主体部２０の先端には、該主体部２０よりも直径が小さい、断面台形状のチップ搭載部２４が形成されている。そして、チップ搭載部２４の先端面に貴金属チップ２５が搭載されている。 An outer surface 231 of the step portion 23 in the center electrode 2 is parallel to the axial direction of the spark plug 1. Further, the outer surface 201 of the main body 20 formed on the distal end side of the step portion 23 in the center electrode 2 is substantially parallel to the axial direction of the spark plug 1, but the diameter slightly increases from the distal end side toward the proximal end side. Has a tapered shape. The inclination angle of the outer surface 201 of the main body 20 with respect to the axial direction of the spark plug 1 is, for example, about tan ⁻¹ (1/650).
A tip mounting portion 24 having a trapezoidal cross section having a smaller diameter than the main body 20 is formed at the tip of the main body 20 of the center electrode 2. A noble metal chip 25 is mounted on the tip surface of the chip mounting portion 24.

上記のごとく中心電極２における主体部２０が若干のテーパ形状を有しているのは、以下の加工方法を採用することによる。
すなわち、主体部２０の外径の精度を上げるべく、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すごとく、中心電極２を先端側から金型６に押し込んで、主体部２０を鍛造する。このとき、中心電極２の基端側を保持治具（図示略）によって保持しながら、金型６に押し込む。そして、所定の長さ分中心電極２を金型６に押し込んだところで押し込みを終え、図５（Ｃ）に示すごとく、金型６から中心電極２を後退させて脱型する。 As described above, the main portion 20 of the center electrode 2 has a slight taper shape by adopting the following processing method.
That is, in order to increase the accuracy of the outer diameter of the main body part 20, as shown in FIGS. 5A and 5B, the main body part 20 is forged by pushing the center electrode 2 into the mold 6 from the tip side. At this time, the base electrode 2 is pushed into the mold 6 while being held by a holding jig (not shown). Then, when the center electrode 2 is pushed into the mold 6 by a predetermined length, the pushing is finished, and as shown in FIG. 5C, the center electrode 2 is retracted from the mold 6 and removed.

このように、成形後に後退させて脱型するための抜け勾配として、金型６のキャビティ６１は、先端側へ向かうほど若干直径が小さくなるテーパ形状を有する。それ故、主体部２０の形状も、上記のごとく若干のテーパ形状を有することとなる。
また、図５（Ｂ）に示すごとく、金型６のキャビティ６１へ押し込まれなかった部分については、主体部２０との間に段差を有する段部２３となる。 As described above, the cavity 61 of the mold 6 has a taper shape with a diameter slightly smaller toward the distal end side as a draft for retreating after molding and removing the mold. Therefore, the shape of the main body 20 also has a slight taper shape as described above.
Further, as shown in FIG. 5B, a portion that is not pushed into the cavity 61 of the mold 6 becomes a step portion 23 having a step with the main body portion 20.

また、図１、図４に示すごとく、絶縁碍子３の軸孔３１の内壁３１１のうちの上記平行部３４は、中心電極２の主体部２０における外側面２０１に平行に形成されている。すなわち、平行部３４も、スパークプラグ１の軸方向と略平行であるが、若干、先端側から基端側へ向かうほど直径が大きくなるテーパ形状を有している。
また、平行部３４と主体部２０の外側面２０１との間のクリアランスＣ２は、３０〜５０μｍである。このクリアランスＣ２は、例えば主体部２０の先端２０３の位置において測定することができる。 As shown in FIGS. 1 and 4, the parallel portion 34 of the inner wall 311 of the shaft hole 31 of the insulator 3 is formed in parallel to the outer surface 201 of the main body portion 20 of the center electrode 2. That is, the parallel portion 34 is also substantially parallel to the axial direction of the spark plug 1, but has a tapered shape whose diameter increases slightly from the distal end side toward the proximal end side.
Moreover, the clearance C2 between the parallel part 34 and the outer side surface 201 of the main-body part 20 is 30-50 micrometers. The clearance C2 can be measured, for example, at the position of the tip 203 of the main body 20.

また、中心電極２の段部２３における外側面２３１と、これに対向する絶縁碍子３の内壁３１１の対向部３６とは、互いに平行となっており、両者間のクリアランスＣ３は、３０〜５０μｍである。また、段部２３と主体部２０との間に形成される段差形成部２３２は、スパークプラグ１の軸方向に対して、例えば６０°程度傾斜している。 Further, the outer surface 231 of the stepped portion 23 of the center electrode 2 and the facing portion 36 of the inner wall 311 of the insulator 3 facing this are parallel to each other, and the clearance C3 between them is 30 to 50 μm. is there. Further, the step forming portion 232 formed between the step portion 23 and the main body portion 20 is inclined about 60 °, for example, with respect to the axial direction of the spark plug 1.

また、絶縁碍子３の内壁３１１における拡径部３５は、中心電極２の主体部２０の外側面２０１の一部と対向しており、上記段差形成部２３２と主体部２０との境界部２０２において、中心電極２との間のクリアランスが最大となる。この最大のクリアランスＣ１は、上記クリアランスＣ２よりも４０〜１００μｍ大きく、例えば、４５〜８０μｍである。 Further, the enlarged diameter portion 35 in the inner wall 311 of the insulator 3 faces a part of the outer surface 201 of the main portion 20 of the center electrode 2, and at the boundary portion 202 between the step forming portion 232 and the main portion 20. The clearance with the center electrode 2 is maximized. The maximum clearance C1 is 40 to 100 μm larger than the clearance C2, for example, 45 to 80 μm.

また、拡径部３５は、スパークプラグ１の軸方向に沿った長さＬは、３〜５ｍｍであることが好ましい。
また、主体部２０の外側面２０１に対向する平行部３４の軸方向長さＭ（図１）は、熱価の観点から、例えば８ｍｍ以上であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the length L along the axial direction of the spark plug 1 is 3-5 mm.
Moreover, it is preferable that the axial direction length M (FIG. 1) of the parallel part 34 which opposes the outer side surface 201 of the main-body part 20 is 8 mm or more from a viewpoint of a heat value, for example.

また、図２、図３に示すごとく、中心電極２は、上記チップ搭載部２４及びこれに搭載された貴金属チップ２５が、絶縁碍子３の先端から露出するような状態で、絶縁碍子３の軸孔３１に保持されている。また、中心電極２を保持した絶縁碍子３は、その先端を露出させるような状態で取付金具４の内側に保持されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the center electrode 2 is formed so that the tip mounting portion 24 and the noble metal tip 25 mounted thereon are exposed from the tip of the insulator 3. It is held in the hole 31. The insulator 3 holding the center electrode 2 is held inside the mounting bracket 4 with its tip exposed.

そして、貴金属チップ２５の先端側に対向するように、接地電極１５が配設されている。該接地電極１５は、取付金具４の先端部に固定され先端側へ伸びると共に内側へ屈曲した接地母材１５１と、接地母材１５１における中心電極２との対向面に接地用の貴金属チップ１５２を搭載している。この接地電極１５の貴金属チップ１５２と、中心電極２の貴金属チップ２５との間に、火花放電ギャップが形成される。 And the ground electrode 15 is arrange | positioned so that the front end side of the noble metal chip | tip 25 may be opposed. The ground electrode 15 is fixed to the distal end portion of the mounting bracket 4, extends to the distal end side and bends inward, and a grounding noble metal tip 152 is provided on a surface facing the center electrode 2 in the ground base material 151. It is installed. A spark discharge gap is formed between the noble metal tip 152 of the ground electrode 15 and the noble metal tip 25 of the center electrode 2.

絶縁碍子３の軸孔３１には、中心電極２の基端側に導電性シール材１２を介して端子金具１３が配設されている。該端子金具１３の基端部は、絶縁碍子３の基端部から基端側へ露出している。また、導電性シール材１２は、絶縁碍子３の軸孔３１を塞いで、燃焼室と外部との間の気密性を確保している。
また、絶縁碍子３を外周から保持する取付金具４は、内燃機関のヘッド部に固定するための取付け用ネジ部４１を有する。 A terminal fitting 13 is disposed in the shaft hole 31 of the insulator 3 on the proximal end side of the center electrode 2 with a conductive sealing material 12 interposed therebetween. The base end portion of the terminal fitting 13 is exposed from the base end portion of the insulator 3 to the base end side. In addition, the conductive sealing material 12 closes the shaft hole 31 of the insulator 3 to ensure airtightness between the combustion chamber and the outside.
The mounting bracket 4 that holds the insulator 3 from the outer periphery has a mounting screw portion 41 for fixing to the head portion of the internal combustion engine.

中心電極２は、Ｎｉ合金或いはＦｅ合金等からなると共に、内部にＣｕ又はＣｕ合金等の良熱伝導部材を埋設してある。これにより、スパークプラグ１の熱価を向上させている。
また、絶縁碍子３は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセラミックからなる。 The center electrode 2 is made of Ni alloy, Fe alloy, or the like, and has a good heat conduction member such as Cu or Cu alloy embedded therein. Thereby, the heat value of the spark plug 1 is improved.
The insulator 3 is made of ceramic such as alumina (Al ₂ O ₃ ).

なお、上記軸孔３１の内壁３１１と中心電極２の外側面との間のクリアランスは、以下のようにして測定することができる。すなわち、（クリアランス）＝｛（軸孔３１の内径）−（中心電極２の外径）｝÷２によって算出できる。そして、軸孔３１の内径は、スパークプラグ１を解体して中心電極２を取り外した状態の絶縁碍子３に対して、ピンゲージやホールテスター等を用いることにより測定できる。また、取り出した中心電極２に対して、マイクロメータ等を用いて、中心電極２の外径を測定することができる。これらの場合、任意に絶縁碍子３の軸孔３１の内壁３１１と中心電極２の外側面との間の隙間量を例えば４箇所において測定した値の平均値を算出したものとすることができる。
また、拡径部３５の傾斜角度θは、例えば、形状測定器（表面粗さ計）を用いて拡径部３５の先端側から後端側まで絶縁碍子３の軸孔３１の内壁３１１を軸方向に沿って計測することにより測定することができる。 The clearance between the inner wall 311 of the shaft hole 31 and the outer surface of the center electrode 2 can be measured as follows. That is, (clearance) = {(inner diameter of shaft hole 31) − (outer diameter of center electrode 2)} / 2. The inner diameter of the shaft hole 31 can be measured by using a pin gauge, a hole tester, or the like on the insulator 3 in a state where the spark plug 1 is disassembled and the center electrode 2 is removed. Moreover, the outer diameter of the center electrode 2 can be measured with respect to the taken-out center electrode 2 using a micrometer or the like. In these cases, it is possible to arbitrarily calculate an average value of values obtained by measuring the gap amount between the inner wall 311 of the shaft hole 31 of the insulator 3 and the outer surface of the center electrode 2 at, for example, four locations.
In addition, the inclination angle θ of the diameter-enlarged portion 35 is determined by, for example, using the shape measuring instrument (surface roughness meter) as the axis of the inner wall 311 of the shaft hole 31 of the insulator 3 from the front end side to the rear end side of the enlarged diameter portion 35. It can be measured by measuring along the direction.

次に、本例の作用効果につき説明する。
中心電極２と絶縁碍子３との間の隙間に燃焼残渣物が侵入したとき、燃焼残渣物は、隙間の奥の方から、すなわち係止部２２と係止受部３２との当接部側から順に堆積していく。本例のスパークプラグ１においては、絶縁碍子３の軸孔３１の内壁３１１に、平行部３４よりも係止受部３２側に、拡径部３５を設けてある。そのため、燃焼残渣物は、平行部３４における中心電極２との間の隙間よりも先に、拡径部３５における中心電極２との間の隙間に堆積していくこととなる。 Next, the function and effect of this example will be described.
When the combustion residue enters the gap between the center electrode 2 and the insulator 3, the combustion residue comes from the back of the gap, that is, the contact portion side between the locking portion 22 and the locking receiving portion 32. It accumulates in order from. In the spark plug 1 of this example, an enlarged diameter portion 35 is provided on the inner wall 311 of the shaft hole 31 of the insulator 3 closer to the locking receiving portion 32 than the parallel portion 34. Therefore, the combustion residue deposits in the gap between the parallel diameter portion 34 and the central electrode 2 in the enlarged diameter portion 35 before the gap between the parallel portion 34 and the central electrode 2.

しかし、拡径部３５における中心電極２との間のクリアランスは、平行部３４におけるクリアランスよりも大きい。そのため、この部分に燃焼残渣物が堆積しても、その厚みが大きいため、燃焼残渣物が応力緩和層となって、中心電極２の熱膨張による応力が直接絶縁碍子３に伝わることがない。すなわち、絶縁碍子３に作用する応力を低減することができる。その結果、絶縁碍子３の割れを抑制することができる。 However, the clearance between the enlarged diameter portion 35 and the center electrode 2 is larger than the clearance at the parallel portion 34. For this reason, even if the combustion residue deposits on this portion, the thickness thereof is large, so the combustion residue becomes a stress relaxation layer, and the stress due to thermal expansion of the center electrode 2 is not directly transmitted to the insulator 3. That is, the stress acting on the insulator 3 can be reduced. As a result, cracking of the insulator 3 can be suppressed.

また、平行部３４においては、絶縁碍子３と中心電極２との間のクリアランスＣ２を小さくしておくことができるため、この部分において、絶縁碍子３の先端部付近の熱を中心電極２へ伝えて放熱することができる。そのため、絶縁碍子３の熱引きを充分に確保することができる。すなわち、熱価の低下を防ぐことができる。 Further, since the clearance C2 between the insulator 3 and the center electrode 2 can be reduced in the parallel portion 34, the heat near the tip of the insulator 3 is transmitted to the center electrode 2 in this portion. Can dissipate heat. For this reason, it is possible to ensure sufficient heat extraction of the insulator 3. That is, a decrease in heat value can be prevented.

また、拡径部３５は、上記のようなテーパ形状を有する。そのため、図６に示すごとく、軸孔３１の内壁３１１と中心電極２の外側面との間に燃焼残渣物Ｐが堆積した状態において中心電極２が熱膨張したとき、中心電極２から燃焼残渣物Ｐに伝播した応力を矢印Ｆ１に示すごとく軸方向先端側へ逃がしやすくすることができ、絶縁碍子３へかかる応力を緩和しやすくなる。その結果、一層絶縁碍子３の割れを効果的に抑制することができる。 Further, the enlarged diameter portion 35 has a tapered shape as described above. Therefore, as shown in FIG. 6, when the center electrode 2 is thermally expanded in a state where the combustion residue P is deposited between the inner wall 311 of the shaft hole 31 and the outer surface of the center electrode 2, the combustion residue from the center electrode 2. The stress propagated to P can be easily released to the tip end side in the axial direction as shown by the arrow F1, and the stress applied to the insulator 3 can be easily relaxed. As a result, cracking of the insulator 3 can be effectively suppressed further.

また、拡径部３５は、スパークプラグ１の軸方向に対する傾斜角度θが５°以下であるため、上述した中心電極２から燃焼残渣物Ｐに伝播した応力を軸方向先端側へ一層逃がしやすくすることができ、絶縁碍子３への応力を一層緩和することができる。 Further, since the diameter-expanded portion 35 has an inclination angle θ with respect to the axial direction of the spark plug 1 of 5 ° or less, the stress propagated from the center electrode 2 to the combustion residue P is more easily released to the tip end side in the axial direction. The stress on the insulator 3 can be further relaxed.

また、拡径部３５は、段部対向部３６と平行部３４とを繋ぐように形成されている。そのため、上記段部２３を設けた構成においても、上述した中心電極２から燃焼残渣物に伝播した応力を軸方向先端側へ逃がしやすくすることができ、絶縁碍子３への応力を一層緩和することができる。 The enlarged diameter portion 35 is formed so as to connect the stepped portion facing portion 36 and the parallel portion 34. Therefore, even in the configuration in which the step portion 23 is provided, the stress propagated from the center electrode 2 to the combustion residue can be easily released to the tip end side in the axial direction, and the stress to the insulator 3 can be further relaxed. Can do.

すなわち、上述のごとく、中心電極２の主体部２０を形成する際に、金型６を用いて若干直径を小さくする加工を行うため、主体部２０の基端側に、段部２３が形成されることとなる（図５参照）。従来は、絶縁碍子３の軸孔３１の形状を、この段部２３に沿って、すなわち段部２３の外側面２３１及び段差形成部２３２に沿って形成していたため、段部２３の外側面２３１と、絶縁碍子３の内壁３１１の段部対向部３６との間に燃焼残渣物が堆積すると、中心電極２が熱膨張したとき、燃焼残渣物へ伝播する応力が、先端側へ逃げにくく、絶縁碍子３に伝わりやすくなるおそれもある（比較例参照）。
これに対し、本例においては、拡径部３５が、段部対向部３６と平行部３４とを繋ぐようにテーパ形状に形成されているために、燃焼残渣物へ伝播した応力を先端側へ逃がしやすくなり、絶縁碍子３に作用する応力をより低減することができる。 That is, as described above, when the main portion 20 of the center electrode 2 is formed, the step is formed on the base end side of the main portion 20 because the diameter is slightly reduced using the mold 6. (See FIG. 5). Conventionally, since the shape of the shaft hole 31 of the insulator 3 is formed along the step portion 23, that is, along the outer surface 231 and the step forming portion 232 of the step portion 23, the outer surface 231 of the step portion 23 is formed. And combustion residue deposited between the stepped portion 36 of the inner wall 311 of the insulator 3 and when the center electrode 2 is thermally expanded, the stress propagating to the combustion residue is difficult to escape to the tip side, and the insulation There is also a risk that it may be easily transmitted to the insulator 3 (see comparative example).
On the other hand, in this example, since the enlarged diameter portion 35 is formed in a tapered shape so as to connect the stepped portion facing portion 36 and the parallel portion 34, the stress propagated to the combustion residue is directed to the tip side. It becomes easy to escape and the stress which acts on the insulator 3 can be reduced more.

以上のごとく、本例によれば、熱価の低下を防ぎつつ絶縁碍子の割れを抑制した内燃機関のスパークプラグを提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a spark plug for an internal combustion engine in which cracking of an insulator is suppressed while preventing a decrease in heat value.

（比較例）
本例は、図７〜図９に示すごとく、絶縁碍子３の軸孔３１に、拡径部３５（実施例１、図１、図４参照）を設けないスパークプラグの例である。
本例のスパークプラグにおいては、中心電極２の形状は、実施例１と同様であり、主体部２０の基端側に段部２３が形成されている。そして、絶縁碍子３の軸孔３１の形状を、この段部２３に沿って、すなわち段部２３の外側面２３１及び段差形成部２３２に沿って形成してある。 (Comparative example)
This example is an example of a spark plug in which the enlarged diameter portion 35 (see Example 1, FIG. 1 and FIG. 4) is not provided in the shaft hole 31 of the insulator 3 as shown in FIGS.
In the spark plug of this example, the shape of the center electrode 2 is the same as that of the first embodiment, and a stepped portion 23 is formed on the base end side of the main body portion 20. The shape of the shaft hole 31 of the insulator 3 is formed along the step portion 23, that is, along the outer surface 231 and the step forming portion 232 of the step portion 23.

具体的には、図８に示すごとく、絶縁碍子３の軸孔３１の内壁３１１は、段差対向部３６と平行部３４との間に、上記段差形成部２３２に略平行に対向させた内周段差部３９を設けている。内周段差部３９は、軸方向に対して、約６０°傾斜している。
その他は、実施例１と同様である。 Specifically, as shown in FIG. 8, the inner wall 311 of the shaft hole 31 of the insulator 3 has an inner circumference opposed to the step forming portion 232 between the step facing portion 36 and the parallel portion 34. A stepped portion 39 is provided. The inner peripheral step portion 39 is inclined by about 60 ° with respect to the axial direction.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、実施例１における拡径部３５（図１、図４、図６参照）が形成されていないため、図９に示すごとく、燃焼残渣物Ｐが中心電極２と絶縁碍子３との間に侵入すると、平行部３４と中心電極２との間の微小な隙間に燃焼残渣物Ｐが堆積する。これにより、中心電極２の熱膨張による応力が、燃焼残渣物Ｐを介して絶縁碍子３に、径方向外側へ向かって作用することとなる。そして、この応力は微小な隙間における燃焼残渣物Ｐによっては充分に緩和されないため、絶縁碍子３に亀裂を生じるおそれがある。 In the case of this example, the enlarged-diameter portion 35 (see FIGS. 1, 4 and 6) in Example 1 is not formed, and therefore, as shown in FIG. 3, the combustion residue P accumulates in a minute gap between the parallel portion 34 and the center electrode 2. Thereby, the stress due to the thermal expansion of the center electrode 2 acts on the insulator 3 via the combustion residue P toward the radially outer side. And since this stress is not fully relieved by the combustion residue P in the minute gap, there is a possibility that the insulator 3 will be cracked.

また、段部２３の外側面２３１と、絶縁碍子３の内壁３１１の段部対向部３６との間に燃焼残渣物が堆積すると、中心電極２が熱膨張したとき、燃焼残渣物Ｐへ伝播する応力の先端側への伝播（矢印Ｆ２）が、内周段差部３９によって規制される。これにより、燃焼残渣物に伝播した応力が先端側へ逃げにくくなり、絶縁碍子３に伝わりやすくなるおそれがある。
その結果、絶縁碍子３の割れが生じるおそれがある。 Further, if a combustion residue accumulates between the outer surface 231 of the step portion 23 and the step portion facing portion 36 of the inner wall 311 of the insulator 3, it propagates to the combustion residue P when the center electrode 2 is thermally expanded. Propagation of stress to the tip side (arrow F <b> 2) is restricted by the inner circumferential step portion 39. As a result, the stress propagated to the combustion residue is less likely to escape to the tip side and may be easily transmitted to the insulator 3.
As a result, the insulator 3 may be cracked.

（実施例２）
本例は、図１０、図１１に示すごとく、拡径部３５の軸方向長さＬと、絶縁碍子３に径方向外側へ向かって作用する応力との関係を調べた例である。
すなわち、実施例１及び比較例において示したスパークプラグを用いて、中心電極２と絶縁碍子３との間の隙間に燃焼残渣物Ｐとしてのカーボンが堆積した状態において、中心電極２が熱膨張することにより絶縁碍子３に生じる応力を、拡径部３５の長さＬを変化させつつ測定した。 (Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 10 and 11, the relationship between the axial length L of the enlarged diameter portion 35 and the stress acting radially outward on the insulator 3 is examined.
That is, using the spark plug shown in Example 1 and the comparative example, the center electrode 2 is thermally expanded in a state where carbon as the combustion residue P is deposited in the gap between the center electrode 2 and the insulator 3. Thus, the stress generated in the insulator 3 was measured while changing the length L of the enlarged diameter portion 35.

ここで、スパークプラグの各部の形状は、実施例１或いは比較例において示したとおりであり、具体的寸法は、以下に示すとおりである。
中心電極２の主体部２０の直径は２．３ｍｍ、長さａ１は１５．２ｍｍ、段部２３の直径は２．４ｍｍ、段部２３の外側面２３１の長さａ２は１．７ｍｍ、段差形成部２３２の軸方向に対する角度は６０°である。
また、絶縁碍子３の平行部３４における軸孔３１の内径は２．３５ｍｍであり、段差対向部３６における軸孔３１の内径は２．４３ｍｍ、長さａ４は２．２ｍｍである。また、係止受部３２から絶縁碍子３の先端部までの長さａ３は１６．２ｍｍである。 Here, the shape of each part of a spark plug is as having shown in Example 1 or the comparative example, and a specific dimension is as showing below.
The diameter of the main body 20 of the center electrode 2 is 2.3 mm, the length a1 is 15.2 mm, the diameter of the step 23 is 2.4 mm, the length a2 of the outer surface 231 of the step 23 is 1.7 mm, and a step is formed. The angle of the portion 232 with respect to the axial direction is 60 °.
The inner diameter of the shaft hole 31 in the parallel portion 34 of the insulator 3 is 2.35 mm, the inner diameter of the shaft hole 31 in the stepped facing portion 36 is 2.43 mm, and the length a4 is 2.2 mm. Moreover, the length a3 from the latch receiving part 32 to the front-end | tip part of the insulator 3 is 16.2 mm.

そして、比較例の試料Ｓ０については、内周段差部３９の軸方向に対する傾斜角度を６０°としている。
また、実施例１の試料Ｓ１〜Ｓ６は、それぞれ拡径部３５の軸方向長さＬを１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍとした。 And about sample S0 of a comparative example, the inclination angle with respect to the axial direction of the internal peripheral step part 39 is 60 degrees.
In the samples S1 to S6 of Example 1, the axial length L of the enlarged diameter portion 35 was 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, and 7 mm, respectively.

上記の各試料を用いて、中心電極２と絶縁碍子３との間の隙間にカーボンを堆積させた状態で、中心電極２の内部の銅（Ｃｕ）の部分における温度を７５０℃としたときに絶縁碍子３にかかる径方向外側への応力を解析した。カーボンは、絶縁碍子３の先端から１０ｍｍの位置まで堆積させた状態とした。 When the temperature in the copper (Cu) portion inside the center electrode 2 is set to 750 ° C. in a state where carbon is deposited in the gap between the center electrode 2 and the insulator 3 using each of the above samples. The radially outward stress applied to the insulator 3 was analyzed. Carbon was deposited to a position of 10 mm from the tip of the insulator 3.

解析結果を図１１に示す。
同図から分かるように、比較例の試料Ｓ０に比べて、実施例１の試料Ｓ１〜Ｓ６については、応力が低減されている。そして、拡径部３５の長さＬが大きくなるほど、応力が小さくなっている。特に、拡径部３５の長さＬを３ｍｍ以上とすることにより、応力を大きく低減することができ、絶縁碍子３における亀裂の発生を充分に抑制することができる。 The analysis results are shown in FIG.
As can be seen from the figure, the stress is reduced for the samples S1 to S6 of Example 1 compared to the sample S0 of the comparative example. And the stress becomes small, so that the length L of the enlarged diameter part 35 becomes large. In particular, by setting the length L of the enlarged diameter portion 35 to 3 mm or more, the stress can be greatly reduced, and the occurrence of cracks in the insulator 3 can be sufficiently suppressed.

（実施例３）
本例は、図１２に示すごとく、中心電極２における主体部２０と係止部２２との間に、段部２３（実施例１、図１、図４参照）を設けていない例である。
すなわち、係止部２２の先端側から主体部２０が形成されている。
また、絶縁碍子３の軸孔３１の内壁３１１は、係止受部３２と平行部３４との間を繋ぐように拡径部３５を形成している。該拡径部３５は、平行部３４側から係止受部３２へ向かうにつれて、中心電極２の外側面、すなわち主体部２０の外側面２０１との間のクリアランスが大きくなるようなテーパ形状に形成されている。
その他は、実施例１と同様である。 (Example 3)
In this example, as shown in FIG. 12, the step portion 23 (see Example 1, FIG. 1, FIG. 4) is not provided between the main body portion 20 and the locking portion 22 in the center electrode 2.
That is, the main body portion 20 is formed from the distal end side of the locking portion 22.
Further, the inner wall 311 of the shaft hole 31 of the insulator 3 forms an enlarged diameter portion 35 so as to connect the locking receiving portion 32 and the parallel portion 34. The enlarged diameter portion 35 is formed in a tapered shape so that the clearance from the outer surface of the center electrode 2, that is, the outer surface 201 of the main body portion 20 increases from the parallel portion 34 side toward the locking receiving portion 32. Has been.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合にも、熱価の低下を防ぎつつ絶縁碍子の割れを抑制した内燃機関のスパークプラグを提供することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 Also in the case of this example, it is possible to provide a spark plug for an internal combustion engine in which cracking of the insulator is suppressed while preventing a decrease in heat value.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

実施例１における、中心電極と絶縁碍子との間の隙間を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a gap between a center electrode and an insulator in Example 1. 実施例１における、絶縁碍子に保持された中心電極の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a center electrode held by an insulator in Example 1. 実施例１における、内燃機関用のスパークプラグの説明図。1 is an explanatory diagram of a spark plug for an internal combustion engine in Embodiment 1. FIG. 実施例１における、拡径部周辺の中心電極と絶縁碍子との間の隙間を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a gap between the center electrode around the enlarged diameter portion and the insulator in Example 1. 実施例１における、中心電極の主体部の鍛造方法の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a forging method for the main portion of the center electrode in Example 1. 実施例１における、中心電極が熱膨張する際の作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows the effect | action at the time of the center electrode thermally expanding in Example 1. FIG. 比較例における、中心電極と絶縁碍子との間の隙間を示す説明図。Explanatory drawing which shows the clearance gap between a center electrode and an insulator in a comparative example. 比較例における、内周段差部周辺の中心電極と絶縁碍子との間の隙間を示す説明図。Explanatory drawing which shows the clearance gap between the center electrode around an inner peripheral level | step-difference part, and an insulator in a comparative example. 比較例における、中心電極が熱膨張する際の作用を示す説明図。Explanatory drawing which shows the effect | action at the time of the center electrode thermally expanding in a comparative example. 実施例２における、中心電極と絶縁碍子との間の隙間を示す説明図。Explanatory drawing which shows the clearance gap between a center electrode and an insulator in Example 2. FIG. 実施例２における、解析結果を示す線図。FIG. 9 is a diagram showing an analysis result in Example 2. 実施例３における、中心電極と絶縁碍子との間の隙間を示す説明図。Explanatory drawing which shows the clearance gap between a center electrode and an insulator in Example 3. FIG.

Explanation of symbols

１スパークプラグ
２中心電極
２２係止部
３絶縁碍子
３１軸孔
３１１内壁
３２係止受部
３４平行部
３５拡径部
４取付金具 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spark plug 2 Center electrode 22 Locking part 3 Insulator 31 Shaft hole 311 Inner wall 32 Locking receiving part 34 Parallel part 35 Wide diameter part 4 Mounting bracket

Claims

In a spark plug for an internal combustion engine having a center electrode, a cylindrical insulator that holds the center electrode inside, and a cylindrical mounting bracket that holds the insulator inside,
The center electrode has a locking portion for determining an axial position of the center electrode with respect to the insulator,
The insulator has an engagement receiving portion for receiving the engagement portion of the center electrode on an inner wall of a shaft hole through which the center electrode is inserted.
The inner wall of the shaft hole is provided with a parallel portion formed in parallel to the outer surface of the center electrode on the tip side of the locking receiving portion, and between the parallel portion and the locking receiving portion, Ri Na provided enlarged diameter portion clearance is large between the outer surface of the center electrode than the parallel section,
The diameter-increased portion has a tapered shape in which a clearance between the central electrode and the outer surface of the central electrode increases from the parallel portion side toward the locking receiving portion side.
The spark plug for an internal combustion engine, wherein the enlarged diameter portion has an inclination angle of 5 ° or less with respect to the axial direction of the spark plug.

The center electrode according to claim 1, wherein a stepped portion that protrudes outward from the outer surface of the center electrode facing the parallel portion is provided on the distal end side of the locking portion, and the diameter-enlarged portion is the shaft A spark plug for an internal combustion engine, characterized in that it is formed so as to connect a stepped portion facing the stepped portion of the inner wall of the hole and the parallel portion.