WO2025211062A1 - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

ねじ部（１６）にガスケット（２４）が引っ掛らないようにできるスパークプラグ（１０）を提供する。スパークプラグは、絶縁体（１１）の外周に配置され先端から後端側へ中心線（Ｃ）に沿って延びる主体金具（１５）と、主体金具の外周に配置されるガスケットと、を備え、主体金具は、中心線を中心とするおねじからなるねじ部（１６）と、ねじ部の後端側に設けられた座面（１７）を含む頭部（１８）と、頭部とねじ部とに挟まれた首部（１９）と、を含み、首部は、径方向の外側に張り出す鍔部（２０）を含み、ガスケットは、頭部と鍔部との間に配置され、鍔部の外径（Ｄ３）は、ねじ部の外径（Ｄ２）よりも小さく、ガスケットの内径（Ｄ６）の最小値よりも大きい。

Description

スパークプラグ

　本発明は主体金具の外周に配置されるガスケットを含むスパークプラグに関する。

　スパークプラグのガスケットは、スパークプラグをエンジンに取り付けたときに主体金具の座面とエンジンとの間に挟まれ、ガスの漏れを防ぐ。特許文献１に開示された先行技術は、エンジンのプラグホールのめねじに結合するねじ部と、座面を含む頭部と、頭部とねじ部との間に挟まれた首部と、を含む主体金具と、首部の外周に配置されたガスケットと、を含み、首部の外径はねじ部の外径よりも大きい。

特開２００８－４２６７号公報

　先行技術においてねじ部にガスケットが引っ掛り、ねじ部をエンジンに締め付けたときに引っ掛りが取れないと、スパークプラグの座面とエンジンとの間にできた隙間からガスが漏れるという問題点がある。

　本発明はこの問題点の解決のためになされたものであり、ねじ部にガスケットが引っ掛らないようにできるスパークプラグの提供を目的とする。

　この目的を達成するための第１の態様は、絶縁体の外周に配置され先端から後端側へ中心線に沿って延びる主体金具と、主体金具の外周に配置されるガスケットと、を備え、主体金具は、中心線を中心とするおねじからなるねじ部と、ねじ部の後端側に設けられた座面を含む頭部と、頭部とねじ部とに挟まれた首部と、を含み、首部は、径方向の外側に張り出す鍔部を含み、ガスケットは、頭部と鍔部との間に配置され、鍔部の外径は、ねじ部の外径よりも小さく、ガスケットの内径の最小値よりも大きい。

　第２の態様は、第１の態様において、ガスケットは、中心線の周りに連続している環部と、環部から環部の径方向の内側に突出する複数の凸部と、を備え、寸法が大きい順に並べると、環部の内径、ねじ部の外径、鍔部の外径、凸部の内径である。

　第３の態様は、第２の態様において、中心線を含む主体金具の断面において、鍔部の外径が最も大きい部分のうち最も後端側の第１の点を設定し、首部のうち鍔部より後端側の部分に位置し、かつ、中心線を挟んで第１の点の反対側のうち第１の点に最も近い位置に第２の点を設定したときに、第２の点と第１の点との間の距離は、凸部の内径よりも大きい。

　第４の態様は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、ねじ部の長さは、主体金具の先端と座面との間の距離の１／２以上である。

　本発明によれば、主体金具の頭部とねじ部とに挟まれた首部は、径方向の外側に張り出す鍔部を含み、ガスケットは頭部と鍔部との間に配置される。鍔部の外径は、ねじ部の外径よりも小さく、ガスケットの内径の最小値よりも大きいため、ガスケットは鍔部によって移動が制限される。従ってねじ部にガスケットが引っ掛らないようにできる。

第１実施の形態におけるスパークプラグの片側断面図である。 ガスケットの底面図である。 図１のＩＩＩで示す部分を拡大したスパークプラグの側面図である。 主体金具の断面図である。 エンジンに取り付けたスパークプラグの片側断面図である。 第２実施の形態におけるスパークプラグのガスケットの底面図である。

　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は第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の中心線Ｃを境にして外形図と全断面図とを組み合わせた片側断面図である。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３、図４、図５においても同じ）。

　図１に示すようにスパークプラグ１０は、絶縁体１１と、絶縁体１１の外周に配置された主体金具１５と、主体金具１５の外周に配置されたガスケット２４と、を備えている。絶縁体１１は、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等のセラミック製の円筒状の部材である。絶縁体１１には中心線Ｃに沿って延びる軸孔１２が設けられている。

　中心電極１３は、絶縁体１１の軸孔１２の中に配置された、中心線Ｃに沿って延びる棒状の導体である。中心電極１３の先端は、絶縁体１１の先端から中心線Ｃに沿って突き出している。中心電極１３は、軸孔１２の中で端子金具１４と電気的に接続されている。

　端子金具１４は、点火装置（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）からなる。端子金具１４は、先端側が軸孔１２に挿入され、後端側が絶縁体１１から突き出た状態で、絶縁体１１の後端側に固定されている。絶縁体１１の外周に主体金具１５が固定されている。

　主体金具１５は、金属材料（例えば低炭素鋼）からなる円筒状の部材である。主体金具１５は、中心線Ｃを中心とするおねじからなるねじ部１６と、ねじ部１６の後端側に設けられた座面１７を含む頭部１８と、頭部１８とねじ部１６とに挟まれた首部１９と、を含む。首部１９は、径方向の外側に張り出す鍔部２０を含む。ねじ部１６や頭部１８、鍔部２０は金属材料の鍛造や切削により作られる。

　主体金具１５は、頭部１８の後端側に工具係合部２１が設けられている。スパークプラグ１０をエンジン３２（図５参照）に取り付けるときに、工具係合部２１にレンチ等の工具を係合させプラグホール３３のめねじにねじ部１６を締め付ける。本実施形態におけるスパークプラグ１０は、ねじ部１６の長さＬ１が、主体金具１５の先端２２と座面１７との間の距離Ｌ２の１／２以上である。これにより長さＬ１が距離Ｌ２の１／２未満の場合に比べ、プラグホール３３のめねじにねじ部１６を締め付けてスパークプラグ１０をエンジン３２に取り付けたときの主体金具１５からエンジン３２への熱伝導性を向上できる。

　接地電極２３は主体金具１５の先端２２に接続されている。接地電極２３は主体金具１５から中心線Ｃへ向かって延びる導体である。接地電極２３と中心電極１３との間に火花ギャップが形成される。接地電極２３は、Ｎｉを主成分とする金属に、銅を主成分とする芯材が埋め込まれているものが例示される。芯材を省略することは可能である。ガスケット２４は金属製の環状の部材であり、頭部１８と鍔部２０との間に配置されている。

　図２はスパークプラグ１０の先端側から見たガスケット２４の底面図である。ガスケット２４は、中心線Ｃの周りに連続している環部２５と、環部２５から環部２５の径方向の内側へ突出する複数の凸部２６と、を含む。本実施形態では凸部２６は８つであるが、一例でありこれに限られるものではない。凸部２６の内径Ｄ４は、凸部２６の径方向の先端に接する仮想的な円筒の直径である。環部２５の内径Ｄ１は、凸部２６を除く部分の環部２５の内径である。凸部２６の内径Ｄ４は環部２５の内径Ｄ１よりも小さい。凸部２６の内径Ｄ４は、ガスケット２４の内径の最小値である。

　図３は図１のＩＩＩで示す部分を拡大したスパークプラグ１０の側面図である。図３はガスケット２４が、中心線Ｃを含む断面図で記されている。ガスケット２４の環部２５は凸部２６よりも厚く、環部２５の断面積は凸部２６の断面積よりも大きい。

　鍔部２０は、頭部１８の座面１７から先端側に離れた位置に設けられている。ガスケット２４は、鍔部２０と座面１７との間に配置される。鍔部２０の外径Ｄ３はねじ部１６の外径Ｄ２よりも小さい。ねじ部１６の外径Ｄ２は、おねじの山の頂に接する仮想的な円筒の直径である。鍔部２０の外径Ｄ３は、鍔部２０の頂に接する仮想的な円筒の直径である。寸法が大きい順に並べると、環部２５の内径Ｄ１、ねじ部１６の外径Ｄ２、鍔部２０の外径Ｄ３、凸部２６の内径Ｄ４の順である。

　ガスケット２４は、スパークプラグ１０の製造工程において、主体金具１５の鍔部２０と座面１７との間に設けられる。まず、凸部２６が設けられていない環部２５の中に、ねじ部１６及び鍔部２０が設けられた主体金具１５を先端２２から入れる。環部２５の内径Ｄ１は、ねじ部１６の外径Ｄ２及び鍔部２０の外径Ｄ３よりも大きいため、座面１７と鍔部２０との間に環部２５を移動させることができる。

　次いで、軸方向に複数の爪が突出した円筒状の工具（図示せず）の中に主体金具１５を先端２２から入れ、環部２５の内側の縁の付近に工具の爪を当てる。爪と頭部１８との間に環部２５を挟み、軸方向に力を加え、爪の圧力で環部２５を塑性変形させて環部２５に凸部２６を形成する。凸部２６の内径Ｄ４は鍔部２０の外径Ｄ３よりも小さいため、凸部２６が鍔部２０に当たってガスケット２４の移動が制限される。凸部２６によって頭部１８と鍔部２０との間にガスケット２４が収まるため、ねじ部１６にガスケット２４が引っ掛らないようにできる。

　図４は中心線Ｃを含む主体金具１５の断面図である。首部１９は、鍔部２０、鍔部２０とねじ部１６との間の先端部２８、及び、鍔部２０と頭部１８との間の後端部２９を含む。鍔部２０の外径Ｄ３は、先端部２８の外径よりも大きく、後端部２９の外径よりも大きい。後端部２９の外径は、先端部２８の外径よりも小さく、ねじ部１６の谷の径よりも大きい。後端部２９の外径は、ガスケット２４の凸部２６の内径Ｄ４よりも小さい。ねじ部１６の後端に鍔部２０が接するように先端部２８を省いても良い。

　頂部２７は、鍔部２０のうち外径が最も大きい部分である。頂部２７の外径は鍔部２０の外径Ｄ３に等しい。鍔部２０は、頂部２７から先端部２８に近づくにつれて次第に外径が小さくなり、頂部２７から後端部２９に近づくにつれて次第に外径が小さくなる。

　頂部２７の外周のうち最も後端側に位置する第１の点３０を設定し、さらに中心線Ｃを挟んで第１の点３０の反対側に位置し、かつ、第１の点３０に最も近い位置に第２の点３１を設定する。第２の点３１は、首部１９のうち鍔部２０より後端側の後端部２９の外周上の点である。第１の点３０と第２の点３１との間の距離が最も短くなる第２の点３１は、後端部２９と鍔部２０との境界に位置する。第１の点３０と第２の点３１との間の距離Ｄ５は、ガスケット２４の凸部２６の内径Ｄ４よりも大きい。これにより図３のように首部１９に対してガスケット２４が傾いたときに、ガスケット２４の凸部２６の先端が頂部２７に接しないようにできるため、鍔部２０にガスケット２４が引っ掛らないようにできる。

　図５はエンジン３２に取り付けた中心線Ｃを含むスパークプラグ１０の片側断面図である。図５はスパークプラグ１０のうちガスケット２４の付近が図示され、それ以外の図示が省略されている。図５はエンジン３２が断面図で記されている。

　スパークプラグ１０はプラグホール３３のめねじにねじ部１６を締め付けてエンジン３２に取り付けられる。頭部１８とエンジン３２との間に挟まれたガスケット２４の環部２５は、頭部１８とエンジン３２とに密着してプラグホール３３とスパークプラグ１０との間からのガス漏れを防ぐ。

　第１の点３０（図４参照）と第２の点３１との間の最短距離Ｄ５が、ガスケット２４の凸部２６の内径Ｄ４よりも小さいときは、エンジン３２に取り付けられる前のスパークプラグ１０の首部１９に対してガスケット２４が傾いたときに、ガスケット２４の凸部２６の先端が頂部２７に接したり頂部２７を乗り越えたりして、鍔部２０にガスケット２４が引っ掛ることがある。エンジン３２にスパークプラグ１０を取り付けるときのねじの締付けトルクが小さい場合は、ガスケット２４が鍔部２０に引っ掛ったまま、スパークプラグ１０がエンジン３２に取り付けられることがある。そうするとガスケット２４の環部２５は頭部１８とエンジン３２とに密着できないため、プラグホール３３とスパークプラグ１０との間からガスが漏れるおそれがある。

　これに対しスパークプラグ１０は、第１の点３０と第２の点３１との間の最短距離Ｄ５が、ガスケット２４の凸部２６の内径Ｄ４よりも大きいため、鍔部２０にガスケット２４が引っ掛らないようにできる。従ってエンジン３２にスパークプラグ１０を取り付けるときのねじの締付けトルクが小さくても、頭部１８とエンジン３２との間に挟まれたガスケット２４の環部２５を頭部１８とエンジン３２とに密着させることができる。

　鍔部２０の外径Ｄ３はねじ部１６の外径Ｄ２よりも小さいため、鍔部２０の外径Ｄ３がねじ部１６の外径Ｄ２よりも大きい場合に比べ、ガスケット２４の環部２５の内径Ｄ１を小さくできる。環部２５を、鍔部２０の上を通過させる必要があるため、環部２５の内径Ｄ１は、鍔部２０の外径Ｄ３よりも大きくなければならないからである。

　環部２５の外径が一定であれば、環部２５の内径Ｄ１が小さいほど、環部２５の径方向の長さを長くできる。そうすると頭部１８とエンジン３２とに環部２５が密着したときの、頭部１８と環部２５との間の接触面積、及び、エンジン３２と環部２５との間の接触面積を大きくできる。接触面積が大きいほどガスケット２４の気密性に有利なため、鍔部２０の外径Ｄ３をねじ部１６の外径Ｄ２よりも小さくすることにより、ガスケット２４の気密性の向上が期待される。

　図６を参照して第２実施の形態を説明する。第１実施形態では径方向の内側へ突出する凸部２６を含むガスケット２４を備えるスパークプラグ１０を説明した。これに対し第２実施形態では、凸部を有しないガスケット３４を備えるスパークプラグ１０を説明する。第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

　図６はスパークプラグ１０の先端側から見たガスケット３４の底面図である。ガスケット３４は、スパークプラグ１０のガスケット２４に代えて、主体金具１５の頭部１８と鍔部２０との間に配置される。ガスケット３４は、中心線Ｃの周りに連続している環状の金属製の部材である。

　ガスケット３４は、スパークプラグ１０の製造工程において、主体金具１５の鍔部２０と座面１７との間に設けられる。まず、ガスケット３４となる金属製の輪（図示せず）の中に、ねじ部１６及び鍔部２０が設けられた主体金具１５を先端２２から入れる。輪の内径は、ねじ部１６の外径Ｄ２及び鍔部２０の外径Ｄ３よりも大きいため、座面１７と鍔部２０との間に輪を移動させることができる。

　次いで、軸方向に円筒状の歯が突出した円筒状の工具（図示せず）の中に主体金具１５を先端２２から入れ、輪の内側の縁の付近に工具の歯を当てる。歯と頭部１８との間に輪を挟み、軸方向に力を加え、鍔部２０の外径Ｄ３よりも内径Ｄ６が小さくなるまで歯の圧力で輪を塑性変形させ、ガスケット３４を成形する。ガスケット３４の内径Ｄ６は鍔部２０の外径Ｄ３よりも小さいため、鍔部２０によってガスケット３４の移動が制限される。

　寸法が大きい順に並べると、ねじ部１６の外径Ｄ２、鍔部２０の外径Ｄ３、ガスケット３４の内径Ｄ６の順である。ガスケット３４の内側の縁の形が楕円や長円の場合は、ガスケット３４の内径Ｄ６は短径（内径の最小値）のことである。頭部１８と鍔部２０との間にガスケット３４が収まるため、ねじ部１６にガスケット３４が引っ掛らないようにできる。

　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。

　実施形態では中心線Ｃを含む主体金具１５の断面図において、鍔部２０の断面が台形の場合について説明したが、これに限られるものではない。鍔部２０の断面は、三角形、半円形など適宜設定される。

　実施形態では説明を省略したが、中心電極１３と接地電極２３とを覆うキャップを主体金具１５に配置し、キャップを貫通する穴を設けることは当然可能である。主体金具１５にキャップが配置されたスパークプラグは、エンジンのバルブ操作により、エンジンの燃焼室から穴を通ってキャップの内側に燃料が流入する。中心電極１３と接地電極２３との間の放電により火炎核が生成され、火炎核が成長するとキャップの内側の燃料に点火し燃料が燃焼する。燃料の燃焼によって生じる膨張圧力により、火炎を含むガス流が生じる。スパークプラグは火炎を含むガスを穴から燃焼室に噴射し、その火炎の噴流によって燃焼室内の燃料を燃焼させる。

　１０　スパークプラグ
　１１　絶縁体
　１５　主体金具
　１６　ねじ部
　１７　座面
　１８　頭部
　１９　首部
　２０　鍔部
　２２　先端
　２４，３４　ガスケット
　２５　環部
　２６　凸部
　２７　頂部（鍔部の外径が最も大きい部分）
　２９　後端部（首部のうち鍔部より後端側の部分）
　３０　第１の点
　３１　第２の点
　Ｃ　　中心線
　Ｄ１　環部の内径（ガスケットの内径）
　Ｄ２　ねじ部の外径
　Ｄ３　鍔部の外径
　Ｄ４　凸部の内径（ガスケットの内径の最小値）
　Ｄ５　第１の点と第２の点との間の距離
　Ｄ６　ガスケットの内径
　Ｌ１　ねじ部の長さ
　Ｌ２　主体金具の先端と座面との間の距離

Claims (4)

1. 　絶縁体の外周に配置され先端から後端側へ中心線に沿って延びる主体金具と、
   　前記主体金具の外周に配置されるガスケットと、を備え、
   　前記主体金具は、前記中心線を中心とするおねじからなるねじ部と、
   　前記ねじ部の後端側に設けられた座面を含む頭部と、
   　前記頭部と前記ねじ部とに挟まれた首部と、を含むスパークプラグであって、
   　前記首部は、径方向の外側に張り出す鍔部を含み、
   　前記ガスケットは、前記頭部と前記鍔部との間に配置され、
   　前記鍔部の外径は、前記ねじ部の外径よりも小さく、前記ガスケットの内径の最小値よりも大きいスパークプラグ。
2. 　前記ガスケットは、前記中心線の周りに連続している環部と、
   　前記環部から前記環部の径方向の内側に突出する複数の凸部と、を備え、
   　寸法が大きい順に並べると、前記環部の内径、前記ねじ部の外径、前記鍔部の外径、前記凸部の内径である請求項１記載のスパークプラグ。
3. 　前記中心線を含む前記主体金具の断面において、
   　前記鍔部の外径が最も大きい部分のうち最も後端側の第１の点を設定し、
   　前記首部のうち前記鍔部より後端側の部分に位置し、かつ、前記中心線を挟んで前記第１の点の反対側のうち前記第１の点に最も近い位置に第２の点を設定したときに、
   　前記第２の点と前記第１の点との間の距離は、前記凸部の内径よりも大きい請求項２記載のスパークプラグ。
4. 　前記ねじ部の長さは、前記主体金具の前記先端と前記座面との間の距離の１／２以上である請求項１から３のいずれかに記載のスパークプラグ。