JP2012500456A - 拡張型スパークプラグ - Google Patents

Abstract

拡張型スパークプラグは、互いに導通するよう、互いに軸方向に離れている、上部端子スタッドおよび下部端子スタッドを含む。貫通キャビティを有する上部管状絶縁体は、上部端子スタッドの少なくとも一部を取囲む。上部絶縁体と別の材料片からなる下部絶縁体は、下部端子スタッドの少なくとも一部を取囲む貫通キャビティを有する。バネ部材は上部端子スタッドと下部端子スタッドとの間に配置され、上部端子スタッドおよび下部材を互いに離れる方向に偏倚させる。バネ部材によって与えられるバイアスに打ち勝つのに十分な力が外部から与えられると、バネ部材により、上部端子スタッドが軸方向に移動可能になり、前記上部端子スタッドと前記下部端子スタッドとの間の導通を維持する。

Description

関連する特許出願の相互参照
本願は２００８年８月１５日に出願された米国特許仮出願連続番号第６１／０８９，１０７号の優先権を主張し、その全体が引用によりここに援用される。

発明の背景
１．発明の分野
本発明は一般に内燃機関の燃焼室における燃焼ガスに点火するためのスパークプラグに関し、より特定的にはアクセススペースが制限されている用途で用いられる拡張型スパークプラグに関する。

２．関連技術
スパークプラグは内燃機関の多様な用途に用いられ、所与の動作環境において組込まれる他の付属部分とともに構成される。たとえば、特定のエンジンの用途では、スパークプラグが入れられる、エンジン内のボアの深さにより、スパークプラグをスパークプラグワイヤに接続するためには、別のスパークプラグ拡張部を使用する必要があるかも知れない。付属拡張部分での設計は一般にその意図される目的を満たすが、まだ問題がある。たとえば、複数の別個の部分を有するスパークプラグ構造は、製造処理のコストを上げるだけでなく、製造上およびサービス上の諸設備の問題を引き起こす。さらに、より複雑な設計は改造の指示を必要とする。さらに、複数の別個の部分を有するこのような設計は現場での組立を必要とするので、信頼度が減少する。

したがって、所与の動作環境においてスパークプラグを設置するのに必要な別個の部品の数を減らし、それに伴う組立の複雑性およびコストを減少させることが望ましい。さらに、新しいかつ改良されたスパークプラグ構造は製造において経済的であり、長いかつ有用な寿命をもたらすものでなければならない。

本発明の局面に従い、拡張型スパークプラグは管状ハウジングと、ハウジングの少なくとも一部において受入れられる上部絶縁体とを含む。上部絶縁体は、末端端部と遠位端部との間に延在する貫通キャビティを有する。キャビティは、半径方向に延在するショルダによって互いに分けられる上径部分と下径部分とを有し、上径部分は下径部分よりも直径が小さい。上部絶縁体と異なる別の材料片から構成される下部絶縁体はハウジング内において少なくとも一部受入れられる。下部絶縁体は、両端部間に延在する貫通キャビティを有する。点火電極は、下部絶縁体の貫通キャビティ内に固定され、下部絶縁体の一方の端部から軸方向外側に延在する。下部端子スタッドは、下部絶縁体の貫通キャビティ内において、点火電極と反対側の端部において固定される。上部端子スタッドは末端端部と遠位端部との間に延在し、末端端部においてある直径を有する拡大頭部と、頭部から遠位端部に延在する、ある直径よりも小さい直径の細長い本体とを有する。バネ部材は、上部端子スタッドの遠位端部と下部端子スタッドとを係合し、上部端子スタッドの拡大頭部が上部絶縁体のショルダに当接するよう偏倚させ、上部端子スタッドと下部端子スタッドとの間を導通させてその状態を維持する。

本発明の別の局面に従い、上部端子スタッドは、バネ部材によって与えられるバイアスに打勝つのに十分である、上部端子スタッドの末端端部に与えられる外力により、自由に軸方向に動いてショルダとの係合から外れるようにできる。

本発明の別の局面に従い、スパークプラグの製造での許容限度は、上部端子スタッドが上部絶縁体内において軸方向に移動可能であることにより、上げることができる。したがって、スパークプラグの製造はより安くなる。さらに、スパークプラグの有用寿命は、上部端子スタッドが製造および使用において自己調整可能にすることにより、延びる。

本発明のこれらおよび他の局面、特徴および利点は、以下の詳細な説明および最良の実施の形態、請求項および添付図面と関連して考慮すると、より容易に理解できる。

本発明の一局面に従い構成される拡張スパークプラグの断面図である。 図１の囲まれた領域２の拡大図である。

現在好ましい実施の形態の詳細な説明
図面をより詳細に参照すると、図１は本発明の好ましい実施例に従い構成される拡張型スパークプラグ１０の断面図である。スパークプラグ１０は、メンテナンスや交換目的のためにスパークプラグ１０にアクセスするのが非常に制限されている工業エンジンや他の特殊な用途で用いられる種類のものである。スパークプラグ１０はたとえばステンレススチールまたは何らかの鋼の合金金属材からなる取付ハウジングまたは導管１２を含む。取付導管１２は、概して１４で示される下部アセンブリと、概して１６で示される上部アセンブリとを収容する。下部アセンブリ１４および上部アセンブリ１６は少なくとも一部がセラミックのような誘電体材料から構成され、誘電体下部絶縁体１８および誘電体上部絶縁体２０をそれぞれ含む。下部絶縁体１８は、接地電極２４に近接して点火電極２２を収容し、スパークギャップ２６は点火電極２２および接地電極２４の間に設けられる。上部アセンブリ１６の上部端子スタッド２８は電源（図示されていない）と動作可能に導通するよう配置され、下部アセンブリ１４は、たとえば、限定されないが、端子スタッド３０を有しており、点火電極２２と動作可能に導通するよう配置される。バネ部材３２は、上部端子スタッド２８と下部端子スタッド３０との間に配置される。バネ部材３２は、上部端子スタッド２８と下部端子スタッド３０との間にバイアスを与えて、上部端子スタッド２８を下部端子スタッド３０から偏倚させる。軸方向のバネ偏倚を与えることに加え、バネ部材３２は、上部端子スタッド２８と下部端子スタッド３０の間を導通させてその状態を維持する。こうして、上部端子スタッド２８および下部端子スタッド３０の各々は一般に広いまたは大きな軸方向の許容差を有するよう構成できる。なぜなら、バネ部材３２はどのような過剰長さをも受入れるよう軸方向に圧縮可能であり、かつ上部端子スタッド２８および下部端子スタッド３０のどのような長さの不備にも対応するよう軸方向に延びることができるからである。こうして、スパークプラグ１０は製造において経済的であり、長いかつ有用寿命を有する。

下部アセンブリ１４および上部アセンブリ１６は、内側スリーブ絶縁体３４および外側スリーブ絶縁体３５によって少なくとも一部が互いに結合され、下部アセンブリ１４および上部アセンブリ１６の誘電体部分と共に、上部端子スタッド２８、バネ部材３２、下部端子スタッド３０および接地取付導管１２間の導通を防ぐ。内側スリーブ絶縁体３４および外側スリーブ絶縁体３５は、たとえばシリコンゴムまたはポリマーのような非導通材からなる。内側スリーブ絶縁体３４は、上部端子スタッド２８と下部端子スタッド３０の各々の外面と近接滑合するよう大きさが定められているまっすぐな円筒形キャビティ３６を有して示され、端子スタッド２８および３０はその中で摺動可能に動くことができる。内側スリーブ絶縁体３４は、対向する上端部３９および下端部４１の間に延在するまっすぐな円筒形の外面３８を有して示され、それにより内側スリーブ絶縁体３４が製造において容易に押出されることができる。外面３８は上部絶縁体２０内において少なくとも一部が受入れられるよう示されており、中で密接して固定的に嵌合する。

外側スリーブ絶縁体３５はまっすぐな円筒形キャビティ４０を有して示され、キャビティ４０は内側スリーブ絶縁体３４の外面３８と締まり嵌めするために、および下部絶縁体１８を受入れるように、大きさが定められている。したがって、内側絶縁体３４は、外側絶縁体３５に対して軸方向の移動については実質的に固定される。外側スリーブ絶縁体３５は、対向する上端部４３および下端部４５の間に延在するまっすぐな円筒形の外面４２を有して示され、それにより外側スリーブ絶縁体３５が製造において容易に押出されることができる。一例であって限定されない外面４２は、外面４２と導管１２との間に環状のギャップ４４が形成されるよう、取付導管１２内において緩嵌合で受入れられるよう示されている。しかし、外面４２は所望なら、導管１２に対して緊合するように構成することもできる。

取付導管１２の近位端部４６には、溶接、圧着、または他の適する接続機構によってブッシング４８が接続されている。ブッシング４８の端部５０は、スパークプラグワイヤ（図示されていない）に接続するための筋道５２を含む。従来から知られているように、スパークプラグワイヤは外部エネルギ源に接続される。ブッシング４８は、設置／取外目的のために、工業規格ソケットレンチツールと互換性を有する六角形セグメント構成を有することができる。ブッシング４８は好ましくは金属製であり、金属取付導管１２を介して接地される。

下部アセンブリ１４はスパークプラグ１０の点火端部を含む。外部の点火システムからの高い電圧パルスは、上部端子スタッド２８、バネ部材３２および下部端子スタッド３０を通って下部アセンブリ１４に与えられる。下部アセンブリ１４は、スパークプラグ１０に与えられる高電圧パルスが取付導管１２の外部に漏れるのを防止するために下部絶縁体１８を含む。下部絶縁体１８は典型的にはアルミナセラミックまたは同様の材料からなる。下部絶縁体１８は、対向する上端部５１および下端部５３の間に延在するキャビティ５４を有し、キャビティ５４は下部端子スタッド３０の端部５５を受入れるよう、一方端部５１に隣接して大きさが定められる。下部絶縁体１８は下部シェル５６によって保持される。下部シェル５６は、エンジン（示されていない）のボアとねじ切された態様で係合するよう螺刻されている第１の端部５８を有する。下部絶縁体１８は下シート６０を有し、下部シェル５６内に位置付けられると、下部シェル５６の相補レッジまたはシート６１に対して押さえ付けられる。下部シェル５６の第２の端部６２は、絶縁体１８の上ショルダ６４において、下部絶縁体１８と係合する。したがって、端部６２を上ショルダ６４上に圧着しつつ下シート６０はシェル５６の相補シート６１を受けることにより、下部絶縁体１８は下部シェル５６内に保持される。接地電極２４はシェル５６の端部５８に接続されているように示され、さらに略Ｌ字形として、スパークギャップ２６に亘る点火電極２２の点火表面に対して軸方向に離れている態様で、接地電極２４の点火面を位置付ける。他の適する接地電極の構成も考えられ、たとえば環状スパークギャップを与える環状構成もあり得る。

点火電極２２の一部は、下部絶縁体１８のノーズ部６６内に配置されている。無線周波数抑制カプセル６８および導電性ガラスシール７０は、点火電極２２および下部端子スタッド３０の間に配置される。スパークプラグ構成分野の当業者なら、下部端子スタッド３０と点火電極２２との間に他の中間導通路構成を認識するであろう。たとえば、焼成抑制シールパックで代用してもよい。他の構成も可能である。抑制カプセル６８または他のＲＦＩ装置は、無線などの周辺装置に対する電磁干渉（ＥＭＩ）の影響を弱めるために設けられている。

上部アセンブリ１６は管状壁７１を有する上部絶縁体２０を含み、近位の、すなわち末端端部７２と遠位端部７４との間に延在する外側面７６および内側面７８を有する。外側面７６の一部は遠位端部７４から末端端部７２の方向に延在する部分を有して示され、その外径は取付導管１２内で締まり嵌め用に大きさが定められている。外側面７６の末端端部７２に隣接する部分は、小径部分７７である。さらに、管状壁７１の内側面７８は、遠位端部７４から末端端部７２に延在する第１の部分８０を有する。第１の部分８０は、半径内側に延在するショルダ８４（図２）において第２の部分８２に変わる。こうして、第１の部分８０は第１の直径８６を有し、第２の部分８２は第２の直径８８を有し、第１の直径８６は第２の直径８８よりも大きい。第２の部分８２は、末端端部７２に隣接して遠位端部７４の方向に所定の長さ延在するよう構成されており、第１の直径８６から第２の直径８８への遷移を与えるショルダ８４は、意図的に末端端部７２から所定の距離（ｄ）に位置付けられている。一例において、スティンガ（図示されていない）の長さが約２インチである場合、末端端部７２からのショルダ８４の距離ｄは、スティンガの長さと実質的に一致するよう設定され、したがって本例では約２インチに設定される。末端端部７２からのショルダ８４の距離は、スパークプラグ用途で用いられるスティンガの長さに対応する。

上部端子スタッド２８の細長い本体９０は、遠位端部９２から近位端部９４に延在する。本体９０は、近位端部９４において形成された拡大頭部９６以外は略円筒形である。こうして、本体９０は軸断面において略Ｔ字形である。本体９０の円筒の長さは、内側スリーブ絶縁体３４のキャビティ３６内において緩く摺動可能に受けられるよう大きさが定められる。頭部９６は内側スリーブ絶縁体３４から外方向に維持され、上部絶縁体２０のショルダ８４に対面するよう大きさが定められている。したがって、ショルダ８４は頭部９６が軸方向上側に、ショルダ８４を超えて移動することを防ぐ。頭部９６は上部絶縁体２０の第２の部分８２に対して緩く摺動可能な移動のために大きさが定められる。したがって、頭部９６は、バネ部材３２によって与えられる軸方向のバイアスに打勝つよう十分な力が与えられると、頭部９６はショルダ８４から下方に軸方向に自由に摺動することができる。

下部端子スタッド３０の細長い本体９８は、遠位端部５５と近位端部１００との間に延在する。遠位端部５５は、下部絶縁体１８のキャビティ５４内に固定されるよう構成されており、近位端部１００は内側スリーブ絶縁体３４のキャビティ３６内に受入れられるよう構成されている。フランジ１０２は、端部５５および１００の間で、本体９８から半径方向外側に延在する。フランジ１０２は、下部絶縁体１８の端部５１および内側絶縁体３４の端部と当接するよう構成されている。

内側スリーブ絶縁体３４、外側スリーブ絶縁体３５、下部アセンブリ１４および上部アセンブリ１６をハウジング１２内に配置すると、ブッシング４８をハウジング１２内に配置し、溶接または他の機械的態様でハウジング１２に固定されて、上部絶縁体２０をハウジング１２内に固定する。したがって、下部シェル５６の端部６２は、ハウジング１２内に配置され、固定される。組立プロセスの際、外側絶縁体３５の上端部４３は、上部絶縁体２０の遠位端部７４と当接し、下部絶縁体１８の少なくとも一部は外絶縁体４５の下端部４５内に受入れられる。上部端子スタッド２８の頭部９６はショルダ８４と係合し、コイルバネのようなバネ部材が、上部端子スタッド２８の遠位端部９２と下部端子スタッド３０の近位端部１００との間のバネ力下で押される。したがって、連続する導通が、軸方向に押されるバネ部材３２を介して、使用の際に上部端子スタッド２８と下部端子スタッド３０との間で維持される。バネ部材３２によって上部端子スタッド２８は自動的に調整され、バネ部材３２によって与えられるバイアスに打勝つ十分な外力が上部端子スタッド２８の近位端部９４に与えられると、上部端子スタッド２８は軸方向下側に移動して、ショルダ８４との係合が外れるようになる。これは、頭部９６と内側スリーブ絶縁体３４の上端部３９との間に、隙間領域１０４を設けることにより可能となる。この隙間領域１０４を維持するために、内側スリーブ絶縁体３４は外側スリーブ絶縁体３５に対して軸方向に固定され、内側スリーブ絶縁体３５の下端部４１は、下部絶縁体１８の上端部５１と当接する。したがって、上部端子スタッド２８は、バネ部材３２の偏倚力に打勝つ十分な偏倚力下で、軸方向に沈み込むように移動する。

本発明は例示的実施例に従い説明されており、これに限定されるものではない。開示された実施例に対して変更や変形は当業者にとって明らかであり、変更および変形は本発明の範囲内に含まれることが意図される。したがって、本発明の法的範囲は特許請求の範囲によってのみ制限される。

Claims (11)

1. 拡張型スパークプラグであって、
   管状ハウジングと、
   前記ハウジング内において少なくとも一部が受入れられる上部絶縁体とを備え、前記上部絶縁体は末端端部と遠位端部との間に延在する貫通キャビティを有し、半径方向に延在するショルダによって互いに分けられる上径部分および下径部分を有し、前記上径部分の直径は前記下径部分よりも小さく、
   前記ハウジング内において少なくとも一部が受入れられる、前記上部絶縁体と異なる材料片からなる下部絶縁体を備え、前記下部絶縁体は対向する端部間に延在する貫通キャビティを有し、
   前記下部絶縁体の前記貫通キャビティ内に固定され、前記端部の一方から軸方向外側に延在する点火電極と、
   前記点火電極と反対側の端部において、前記下部絶縁体の前記貫通キャビティ内に固定される下部端子スタッドと、
   末端端部と遠位端部との間に延在する上部端子スタッドとを備え、上部端子スタッドは前記末端端部においてある直径を有する拡大頭部と、前記頭部から前記遠位端部に延在し、前記頭部の前記ある直径より小さい直径を有する細長い本体とを有し、さらに
   前記上部端子スタッドの前記遠位端部と前記下部端子スタッドとを係合するバネ部材を備え、バネ部材は前記上部端子スタッドの前記拡大頭部が前記上部絶縁体の前記ショルダと当接するよう偏倚させ、前記上部端子スタッドと前記下部端子スタッドとの間を導通させる、拡張型スパークプラグ。
2. 前記ハウジング内に受けられる管状外側絶縁体をさらに備え、前記外側絶縁体の一方端部は前記上部絶縁体の前記遠位端部に当接し、他方の端部は前記下部絶縁体の少なくとも一部を中に受入れる、請求項１に記載の拡張型スパークプラグ。
3. 前記外側絶縁体に受入れられる管状内側絶縁体をさらに備える、請求項２に記載の拡張型スパークプラグ。
4. 前記内側絶縁体の一方端は前記下部端子スタッドを中に受入れ、他方端は前記上部端子スタッドの前記頭部から軸方向に離れており、前記頭部と前記内側絶縁体との間に環状ギャップを与える、請求項３に記載の拡張型スパークプラグ。
5. 前記内側絶縁体は、前記細長い本体を少なくとも一部中に受入れられるよう大きさが定められている貫通キャビティを有する、請求項４に記載の拡張型スパークプラグ。
6. 前記細長い本体は、前記内側絶縁体の前記貫通キャビティ内において緩嵌合で受入れられる、請求項５に記載の拡張型スパークプラグ。
7. 前記バネ部材は、前記内側絶縁体の前記貫通キャビティ内に受入れられる、請求項５に記載の拡張型スパークプラグ。
8. 前記内側絶縁体は、前記外側絶縁体に対して、軸方向の移動については実質的に固定される、請求項３に記載の拡張型スパークプラグ。
9. 前記外側絶縁体は、前記外側絶縁体と前記ハウジングとの間に環状ギャップを与えるよう、前記ハウジングから離れている外側面を有する、請求項２に記載の拡張型スパークプラグ。
10. 前記上部端子スタッドの前記頭部は、前記貫通キャビティの前記下径部分と緩嵌合で受入れられる、請求項１に記載の拡張型スパークプラグ。
11. 前記頭部は、前記上部端子スタッドの前記末端端部に与えられる外力下で軸方向に動いて前記ショルダとの係合から外れることができ、前記外力は前記バネ部材によって与えられるバイアスに打勝つよう十分である、請求項１０に記載の拡張型スパークプラグ。

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