JP2014521200A - スパーク・プラグ構造 - Google Patents

Abstract

スパーク・プラグが開示される。スパーク・プラグは、内部に軸を定めエンジン・ブロックとの係合のための雄ねじが付いた金属管、管内部に配置されそれを越えて延在する部分を有する絶縁体、絶縁体の内部に延在し絶縁体の延在部分を越えて突出する陽極、および管に結合される環状の接地電極を備える。陽極および接地電極は、それらの間に画成されるスパーク・ギャップが、前記絶縁体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを有するように、構成される。接地電極は、空隙を画成する。空隙は、使用のときに陽極が占める中央部分、中央部分を囲繞する環状チャネル、および、遊星歯車装置の太陽歯車に対する遊星歯車の配置と類似したやり方で中央部分に対してそれぞれ配置される複数のローブを有する。

Description

本発明は、スパーク点火内燃機関に関する。

内燃機関では、スパーク・プラグを使用して燃焼を起こすのが一般的である。従来のスパーク・プラグには、長手方向軸を画成する本体が設けられている。本体は、その一方の端部に隣接する、長手方向軸と同軸方向に向いた金属リングを有する。本体は、さらに、長手方向軸と同軸方向に向き、リングから本体の他方の端部に向かって延在し、使用のときにエンジン・ブロックにある対応するねじ付きボアと係合する雄ねじが付いた、金属管を含む。磁器絶縁体も本体の一部を形成する。絶縁体は、管内に配置される部分を有する。この部分は、管内部からリングを越えて軸方向に延在し、その内部を通って軸方向に延在する細長い空隙を有する。細長い陽極は、その空隙を占め、絶縁体を越えて、本体の一方の端部を画成する終端まで軸方向に延在する。従来のスパーク・プラグは、電極脚部をさらに含む。電極脚部は、互いに横方向に結合された２つのアームを有する。一方のアームは、リングから電極を越えて軸方向に延在し、他方のアームは、終端から軸方向に間隔を置いて配置される端部部分で終端するように一方のアームから径方向内方に延在する。この従来型プラグにおけるスパーク・ギャップは、陽極と電極脚部の間に画成される空間であり、このギャップは、電極脚部によって軸方向に実質的に完全に遮られている。

本発明の一態様によって、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタが形成される。プラグ本体は、長手方向軸を定め、隣接の一方端部、長手方向軸と同軸方向に向いた金属リング、長手方向軸と同軸方向に向きリングから前記本体の他方端部の方に延在し使用のときに前記エンジン・ブロック内の対応するねじ付きボアと係合する雄ねじが付いた金属管、管内に配置され管の内部からリングを越えて軸方向に延在しその内部を軸方向に延在する細長い空隙を含む部分を有する絶縁体、および空隙を占め絶縁体を越えて前記本体の一方端部を画成する終端まで軸方向に延在する細長い陽極を有する。アダプタは、
・使用のとき、前記本体に固定され、
・使用のときに陽極に対して導電接触関係になる陽極エクステンダ、および使用のときに金属リングに対して導電接触関係になる接地電極エクステンダを備え、ならびに
・陽極エクステンダと接地電極エクステンダの間に画成されるスパーク・ギャップが前記本体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように、構成される。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、接地電極エクステンダは、リングに溶接される固定部分であって、それによってアダプタが前記本体に固定され、陽極エクステンダが陽極に対して前記導電接触関係で保持されるようになる、固定部分を含むことができる。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、接地電極エクステンダは、固定部およびリングから間隔を置いて配置されるリモート部をさらに含むことができ、陽極エクステンダと接地電極エクステンダの間に画成されるスパーク・ギャップが陽極エクステンダと接地電極エクステンダのリモート部との間に画成され本体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように、構成され得る。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、陽極エクステンダは、軸方向に延在するバーからなってよく、接地電極エクステンダは、陽極エクステンダにそれぞれ平行に向いている４つの細長い電極部であり、細長い部分の２つが、バーの両側に径方向に、スパーク・ギャップが４つの平行チャネルを含むようにバーに対して互いに間隔を置いて配置され、両側にある最も内側の一対の電極部が接地電極エクステンダのリモート部を画成し、両側にある最も外側の一対の電極部が固定部の一部を形成する、４つの細長い電極部からなってよい。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、アダプタは、接地電極エクステンダの固定部分と、径方向に延在するバーおよび接地電極エクステンダのリモート部との間に配置され、それらのそれぞれに固定される、絶縁体をさらに備えることができる。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、径方向に延在するバーは、接地電極エクステンダのリモート部を越えて軸方向に突出することができる。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、接地電極エクステンダのリモート部は、固定部を越えて軸方向に突出することができる。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、
・固定部は、リングの管様延長部であってよく、
・リモート部は、陽極エクステンダまわりにそれに対して間隔を置いて配置され長手方向軸と同軸方向に向く内側リング、および、内側リングまわりにそれに対して間隔を置いて配置され長手方向軸と同軸方向に向き固定部に対して間隔を置いて配置される外側リングを含むことができ、ならびに
・陽極エクステンダと接地電極エクステンダの間に画成されるスパーク・ギャップは、（ｉ）陽極エクステンダと内側リングの間にあり、本体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない、環状チャネル、（ｉｉ）内側リングと外側リングの間にあり、本体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない、環状チャネル、および（ｉｉｉ）外側リングと固定部の間にある環状チャネルを含むことができる。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、スパーク・プラグ本体は、（ｉ）固定部と、（ｉｉ）内側リングおよび外側リングとの間に配置され、それらのそれぞれに固定される環状絶縁体をさらに備えることができる。絶縁体の外径は、外側リングと固定部の間に環状チャネルを形成するように外側リングの外径よりも小さい。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、陽極エクステンダは、内側リングを越えて軸方向に突出することができる。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、内側リングは、外側リングを越えて軸方向に突出することができる。

本発明の他の態様によって、スパーク・プラグおよびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタが形成される。スパーク・プラグは、スパーク・プラグ本体および電極脚部を有するタイプのものである。スパーク・プラグ本体は、長手方向軸を定め、隣接の一方端部、長手方向軸と同軸方向に向いた金属リング、長手方向軸と同軸方向に向きリングから本体の他方端部の方に延在し使用のときに前記エンジン・ブロック内の対応するねじ付きボアと係合する雄ねじが付いた金属管、管内に配置され管の内部からリングを越えて軸方向に延在しその内部を軸方向に延在する細長い空隙を含む部分を有する絶縁体、および空隙を占め絶縁体を越えて本体の一方端部を画成する終端まで軸方向に延在する細長い陽極を有する。電極脚部は、互いに横方向に結合された２つのアームを有する。一方のアームは、リングから電極を越えて軸方向に延在し、他方のアームは、終端から軸方向に間隔を置いて配置される端部で終端するように一方のアームから軸方向内方に延在する。アダプタは、使用のとき、前記本体に固定され、使用のときに陽極に対して導電接触関係になる陽極エクステンダ、および使用のときに電極脚部に対して導電接触関係になる接地電極エクステンダを備える。アダプタは、陽極エクステンダと接地電極エクステンダの間に画成されるスパーク・ギャップが本体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように、構成される。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグおよびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタは、使用のときに前記スパーク・プラグとスナップ嵌合係合するように構成され得る。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグおよびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、陽極エクステンダは、陽極の直径よりも小さい開口を有する開ループによって画成される弾性クリップ部を含むことができる。ループは、使用のときに、その開口が陽極の方になるように向けられ、電極脚部と陽極の間に径方向に押し込まれると陽極がループに入り前記スナップ嵌合係合が形成され得る。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグおよびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、ループは、使用のとき、電極脚部の一方のアームの方に押され得る。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグおよびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタは、締り嵌め導電接触関係で陽極を受容するように構成される閉ループによって画成される、陽極エクステンダのソケット部をさらに含むことができる。ループは、使用のとき、その開口が陽極の方になるように向けられ、陽極と電極脚部の間の空間を広げるように電極脚部と陽極の間に押し込まれると陽極がループに入り電極脚部が跳ね戻って前記スナップ嵌合係合が形成され得る。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグおよびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、ループは、使用のとき、電極脚部の一方アームの方に押され得る。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグおよびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタは、陽極エクステンダと接地電極エクステンダの間に配置され、それらのそれぞれに固定される、絶縁体をさらに備えることができる。

本発明の他の態様によれば、スパーク・プラグおよびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタにおいて、接地電極エクステンダは、陽極エクステンダを越えて軸方向に突出することができる。

本発明の他の態様によれば、絶縁体は磁器であってよい。

本発明の他の態様によって、エンジン・ブロックとともに使用するスパーク・プラグが形成される。このスパーク・プラグは、長手方向軸を定め長手方向軸まわりに同軸方向に向き、使用のときに前記エンジン・ブロック内の対応するねじ付きボアと係合する雄ねじが付いた、金属管、管内部に配置され管を越えて軸方向に延在する部分を有する、絶縁体、絶縁体の内部に延在し、絶縁体の管を越えて延在する部分を越えて突出する、陽極、および金属管に結合される接地電極を備える。このスパーク・プラグにおいて、陽極および接地電極は、陽極と接地電極の間に画成されるスパーク・ギャップが絶縁体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように、構成される。

本発明の他の態様によれば、接地電極は、環状であってよく、空隙を画成することができる。空隙は、使用のときに陽極が占める中央部、中央部を囲繞する環状チャネル、およびそれぞれが遊星歯車装置の太陽歯車に対する遊星歯車の配置と類似したやり方で中央部に対して配置される複数のローブを有する。

本発明の他の態様によれば、複数のローブは、７つのローブからなってよい。

本発明の他の態様によれば、
Ｒ１が、各遊星歯車の半径であり、
Ｒ２が、各遊星歯車の軸から太陽歯車の軸までの距離であり、
Ｒ３が、接地電極の外半径であり、および
Ｒ４が、環状チャネルの外半径である場合、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５は、約０．１２、０．３０５、０．４７５および０．２５であってよい。

本発明は、スパーク・プラグ本体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない少なくとも１つの細長いチャネルがあることを特徴とする、スパーク・ギャップ幾何形状を有するスパーク・プラグの作製に関する。本発明の他の利点、機能および特徴、ならびに動作方法、構造に関連した要素の機能、部品の組み合わせおよび製造の経済性は、以下に簡潔に説明される添付の図面を参照して、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲を熟考すればより明らかになるであろう。

従来技術によるスパーク・プラグの側面図である。 図１のスパーク・プラグの断面図である。 図１の丸で囲まれた領域３の拡大図である。 使用のときに一緒に動作する例示的なスパーク・プラグ本体の上に配置されている、本発明の一実施形態によるアダプタを示す図である。 使用のときの、図４のアダプタの図である。 図４のアダプタの斜視図である。 本発明の他の例示的な実施形態によるアダプタの斜視図である。 図７のアダプタの側面図である。 本発明の他の例示的な実施形態によるアダプタの斜視図である。 本発明の他の例示的な実施形態によるアダプタの斜視図である。 本発明の他の例示的な実施形態によるアダプタの斜視図である。 本発明の他の例示的な実施形態によるアダプタの斜視図である。 本発明の他の例示的な実施形態によるアダプタの斜視図である。 本発明の他の例示的な実施形態によるアダプタの斜視図である。 本発明の他の例示的な実施形態によるアダプタの斜視図である。 本発明の他の例示的な実施形態によるアダプタの斜視図である。 図１６の構造の一部の斜視図である。 図１７の構造の側面図である。 図１７の構造の平面図である。 図１６の構造の他の部分の斜視図である。 図２０の構造の平面図である。 図２０の構造の側面図である。 図１６の構造のさらに他の部分の斜視図である。 図２３の構造の側面図である。 図２３の構造の平面図である。 使用のときに一緒に動作する例示的なスパーク・プラグに隣接して配置されている、本発明のさらに他の実施形態によるアダプタの概略側面図である。 アダプタが電極脚部の方に径方向に平行移動されている、図２６の構造の図である。 アダプタが陽極とスナップ嵌合係合して配置されている、図２６の構造の図である。 図２６〜２８に概略的に示されているスナップ嵌合タイプのアダプタのさらに他の実施形態の斜視図である。 スナップ嵌合タイプのアダプタのさらに他の実施形態の斜視図である。 スナップ嵌合タイプのアダプタのさらに他の実施形態の斜視図である。 スナップ嵌合タイプのアダプタのさらに他の実施形態の斜視図である。 スナップ嵌合タイプのアダプタのさらに他の実施形態の斜視図である。 スナップ嵌合タイプのアダプタのさらに他の実施形態の斜視図である。 スナップ嵌合タイプのアダプタのさらに他の実施形態の斜視図である。 使用のときに一緒に動作する例示的なスパーク・プラグに隣接して配置されている、本発明のさらに他の実施形態によるアダプタの概略側面図である。 アダプタが電極脚部の方に径方向に平行移動されている、図３６の構造の図である。 アダプタが電極脚部の方に径方向にさらに平行移動されている、図３７の構造の図である。 陽極が閉ループに部分的に入ることができるようにアダプタが若干傾けられている、図３８と同様の図である。 アダプタがさらに電極脚部の方に径方向に押され、電極脚部が軸方向に配置されている、図３９と同様の図である。 アダプタが陽極と嵌め込み係合で配置されている、図４０の構造の図である。 一連の図３６〜４１に概略的に示されているリング・ロック式の例示的なアダプタの上面斜視図である。 図４２のアダプタの上面図である。 図４２のアダプタの底面斜視図である。 図４２のアダプタの底面図である。 リング・ロック式の他の例示的なアダプタの上面斜視図である。 図４６のアダプタの上面図である。 図４６のアダプタの底面斜視図である。 図４６のアダプタの底面図である。 リング・ロック式のさらに他の例示的なアダプタの上面斜視図である。 図５０のアダプタの上面図である。 図５０のアダプタの底面斜視図である。 図５０のアダプタの底面図である。 本発明の他の例示的な実施形態による接地電極の斜視図である。 図５４の構造の平面図である。 図５４の構造の側面図である。

基礎知識として、従来技術によるスパーク・プラグ１００が図１の側面図および図２の切断図に示されており、そこにおいてプラグ本体１０２および電極脚部１２４を含むことが分かる。

プラグ本体１０２は、長手方向軸Ｘ−Ｘを定め、金属リング１０４、金属管１０６、絶縁体１０８および細長い陽極１１０を有する。金属リング１０４は、プラグ本体１０２の一方の端部１１４に隣接し、長手方向軸Ｘ−Ｘと同軸方向に向いている。金属管１０６は、長手方向軸Ｘ−Ｘと同軸方向に向き、リング１０４から前記本体１０２の他方の端部１１２の方に向かって延在し、使用のときに前記エンジン・ブロック（図示せず）にある対応するねじ付きボアと係合する雄ねじが付いている。絶縁体１０８は、管１０６内に配置される部分１１６を有する。部分１１６は、管１０６の内部からリング１０４を越えて軸方向に延在し、その内部を通って軸方向に延在する細長い空隙１１８を有する。陽極１１０は、その空隙を占め、本体１０２の他方の端部１１２にある端子１２０から、絶縁体１０８を軸方向に越えて、前記本体１０２の一方の端部１１４を画成する終端１２２まで延在する。電極脚部１２４は、互いに横方向に結合された２つのアーム１２６、１２８を有する。一方のアーム１２６は、リング１０４から電極１１０を越えて軸方向に延在し、他方のアーム１２８は、終端１２２から軸方向に間隔を置いて配置される端部部分１３０で終端するように、一方のアーム１２６から径方向内方に延在する。

こういった背景から、本発明の例示的一実施形態によるスパーク・プラグの作製方法を以下に説明する。

方法において、方法の初期ステップを示す図４と、図１の丸で囲んだ領域３の図を示す図３を比較すると明らかなように、従来のスパーク・プラグ本体を使用する。

この例示的な実施形態で使用するスパーク・プラグ本体１０２は、例えば、自動車用品店から調達できる従来のスパーク・プラグから電極脚部を取り外すことによって得ることができる。あるいは、スパーク・プラグ本体１０２は、例えば、特別注文でスパーク・プラグ製造会社から入手することもできる。

スパーク・プラグ本体に加えて、方法は、一例として図４〜６に示されるようなアダプタ２０の使用を含む。アダプタ２０は、（図４、５において想像線で部分的に示される）陽極エクステンダ２２および接地電極エクステンダ３６を備える。

例示的な方法は、適当なスパーク・プラグ本体およびアダプタを得た後にアダプタ２０をスパーク・プラグ本体１０２に固定するステップを含む。図３〜６に示されるアダプタ２０において、接地電極エクステンダ３６は、図５に示されるような前記固定を実現するように、リング１０４に溶接される固定部３０を含む。

固定すると、陽極エクステンダ２２は、陽極１１０に対して導電接触し、接地電極エクステンダ３６は、金属リング１０４に対して導電接触する。

図４〜６に示されるアダプタにおいて、固定部３０は、リング１０４の管様延長部であり、陽極エクステンダ２２は、終端１２２のロッド様延長部であり、リモート部２８および絶縁体４０は、アダプタ２０の一部として形成される。リモート部２８は、固定部３０およびリング１０４から間隔を置いて配置され、内側リング２４および外側リング２６の形をとる。内側リング２４は、陽極エクステンダ２２のまわりにそれに対して間隔を置いて配置され、長手方向軸Ｘ−Ｘと同軸方向に向く。外側リング２６は、内側リング２４のまわりにそれに対して間隔を置いて配置され、長手方向軸Ｘ−Ｘと同軸方向に向き、固定部３０に対して間隔を置いて配置される。

図４、５に示されるように、陽極エクステンダ２２は、内側リング２４を越えて軸方向に突出し、内側リング２４は、外側リング２６を越えて軸方向に突出している。

絶縁体４０は、環状ディスク部３４を含む。環状ディスク部３４は、その内部を陽極エクステンダ２２が通り、固定部３０と、内側リング２４および外側リング２６との間に配置される。環状ディスク部３４の外径は、外側リング２６の外径よりも小さく、したがって外側リング２６と固定部３０の間に環状チャネル３２が画成される。図４で最もよく見られるように、絶縁体４０は、管状ボス部３８をさらに含む。管状ボス部３８は、固定部３０内に滑り嵌め関係で係合され、それによって環状ディスク部３４が固定部３０に固定される。内側リング２４および外側リング２６は、絶縁体４０に任意の従来の方法で固定される。

この構成では、陽極エクステンダ２２と接地電極エクステンダ３６の間に画成されるスパーク・ギャップ５０は、
・本体１０２から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない、陽極エクステンダ２２と内側リング２４の間の環状チャネル４２、
・本体１０２から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない、内側リング２４と外側リング２６の間の環状チャネル４４、および
・外側リング２６と固定部３０の間に画成される環状チャネル４６
を含む。

図７、８には、他のアダプタが示されている。このアダプタは、全体的に、図３〜６に示されているものと類似しているが、それにおいて、
・陽極エクステンダ２２は、径方向に延在するバーからなり、
・接地電極エクステンダ３６は、陽極エクステンダにそれぞれ平行に向いている４つの細長い電極部からなり、細長い部分の２つが、バーの両側に径方向に、スパーク・ギャップ５０が４つの平行チャネルを含むようにバーに対して互いに間隔を置いて配置され、両側の最も内側の一対の電極部が接地電極エクステンダのリモート部２８を画成し、両側の最も外側の一対の電極部が陰極エクステンダ３６の固定部３０の一部を形成し、
・絶縁体４０は、接地電極エクステンダの固定部と、径方向に延在するバーおよび接地電極エクステンダのリモート部との間に配置され、それらのそれぞれに固定され、
・径方向に延在するバー２２は、接地電極エクステンダ３６のリモート部２８を越えて軸方向に突出し、ならびに
・リモート部２８は、固定部３０を越えて軸方向に突出している。

このアダプタの７つの他の実施形態が図９〜１５に示されており、その構成要素は、図４〜８に示されるアダプタと類似したやり方であると考えられる。これらのアダプタの構造および機能は類似しているので、本明細書におけるさらなる説明は必要ないので行わない。

他の例示的な実施形態では、本発明は、従来のスパーク・プラグ、すなわち電極脚部を含むスパーク・プラグを用いて実施され得る。図１６には、従来のスパーク・プラグ２１２とスナップ嵌合で係合している、この実施形態で使用されるアダプタ２０６の一例が示されている。アダプタ２０６は、使用のとき、陽極１１０／１２２に対して導電接触する陽極エクステンダ２００、および、使用のとき、電極脚部１２４に対して導電接触する接地電極エクステンダ２０４を備える。アダプタ２０６は、この場合も、上述の実施形態のように、陽極エクステンダ２００と接地電極エクステンダ２０４の間に画成されるスパーク・ギャップ５００が、本体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように構成される。実際、図１６には、３つの細長いチャネル２１４、２１６、２１６が示されており、２つのチャネル２１６が電極脚部１２４の他方のアーム１２８の両側にあり、１つのチャネル２１４が一方のアーム１２６の反対にある。

図１７〜２５には、アダプタ２０６の構成要素がより詳細に示されている。図２３〜２５を参照すると、陽極エクステンダ２００が、弾性クリップ部２０８を含むことが分かる。前記クリップ部は、陽極１１０／１２２の直径よりも小さい開口２１０を有する開ループによって画成される。ループ２０８は、使用のとき、その開口１１０を陽極１１０／１２２の方になるように向け、一連の図２６〜２８によって概略的に示されるように電極脚部１２４と陽極１２２の間に径方向に押し込むと陽極１１０／１２２がループ２０８に入り前記スナップ嵌合係合が形成され得る。さらに図２３〜２５を参照すると、クリップ部２０８が全体的にＤ字形の開口を画成することに注目すべきである。図１７〜１９には、アダプタ２０６の接地電極エクステンダ２０４が示されており、その形状が概ね「Ａ」字形であり、中心開口２２０が正方形であることに注目すべきである。図２０〜２２には、絶縁ディスク２０２が示されている。絶縁ディスク２０２においては、円形の中央スペーサ部２０２Ａ、接地電極エクステンダ２０４の正方形の中央開口２２０に摩擦係合関係で挿入されるように構成される正方形のプラグ部２０２Ｂ、およびクリップ部２０８によって画成されるＤ字形開口に摩擦係合関係で挿入されるように構成されるＤ字形プラグ部２０２Ｃに注目すべきである。

図２９〜３５には、このアダプタのさらに７つの実施形態が示されている。その構成要素は、図１６〜２５に示されるアダプタと類似したやり方であると考えられる。これらのアダプタの構造および機能は類似しているので、本明細書におけるさらなる説明は必要ないので行わない。

従来のスパーク・プラグを使用する他の代替形態として、以下に説明するようなリング・ロック式のアダプタが提供され得る。この代替形態では、アダプタは、陽極エクステンダのソケット部をさらに含むことができる。前記ソケット部は、締り嵌め導電接触関係で陽極を受けるように構成される閉ループによって画成される。使用のために配置されるリング・ロック式アダプタ３００を概略的に示す一連の図３６〜４１に示されるように、ループ３１２は、使用のとき、その開口３１０を陽極１２２の方になるように向け、陽極１２２と電極脚部１２４の間の空間を広げるように電極脚部１２４と陽極１２２の間に押し込むと陽極１２２がループ３１２に入り電極脚部１２４が跳ね戻って前記スナップ嵌合係合が形成され得る。

図４２〜５３には、プリント回路基板技術を使用して作製されるリング・ロック式アダプタ３００の３つの例示的なバージョンが示されている。絶縁基板３１０は、導電材料によって両面がめっきされ、電気接点は、めっきされた貫通孔３５０を介して基板全体にもたらされる。これらのバージョンのそれぞれは、
使用のとき、陽極１２２に対して導電接触する、企図されるタイプすなわちソケット・ループ３１２を含む陽極エクステンダ３０２、および、
使用のとき、電極脚部１２４に対して導電接触する、接地電極エクステンダ３０４
を含む。

図示の陽極エクステンダ３０２および接地電極エクステンダ３０４のそれぞれは、基板３１０の両側に、上述のめっきされた貫通孔３５０を介して結合される部分を有する。その部分は、陽極エクステンダ３０２と接地電極エクステンダ３０４の間に画成されるスパーク・ギャップ５００が本体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように構成される。

本明細書で例示される諸実施形態のそれぞれにおいて、絶縁体、すなわち４０／２０２／３１０は、磁器または他の適当な材料からなってよく、陽極エクステンダ２２／２００／３０２および接地電極エクステンダ３６／２０４／３０４は、銅または他の導電性材料からなってよい。

本発明によるスパーク・プラグの試験を実施した。試験は、一組の４８００ Ｖｏｒｔｅｃ（登録商標）エンジン搭載２００７年型シボレー（Ｃｈｅｖｒｏｌｅｔ）のシルバラード・エクステンド・キャブ（Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｃａｂ）の使用を伴った。タンクを簡単に空にすることができるように車両燃料タンクに変更を加え、そうでない場合は、（表に示されるように、本発明のスパーク・プラグを別にすれば）「ストック」状態にある車両を使用した。各試験において、車両を燃料で満たし、車速制御を１００ｋｍ／時でロックした状態で、アクセスを制御したハイウェイに沿って一般道路に沿って運転した。走行終了後、タンクを再充填した。タンクを再び満たすのに加えられるべき必要燃料量は、試験の間消費した燃料の量と同等とみなす。

試験結果を以下の表１に再現する。

試験結果から明らかなように、本発明によるスパーク・プラグは、燃料マイル数に有利な影響を与えることができる。理論による制約を俟つまでもなく、この利点は、例えばスパーク・ギャップが径方向に開口し電極脚部によって軸方向に実質的に全体的に遮られている図１、２に示される従来のスパーク・プラグとは対照的に、スパーク・プラグ本体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られない少なくとも１つの細長いチャネルがあることを特徴とするスパーク・ギャップ幾何形状の存在から生じ得ると考えられる。やはりこの場合も、理論による制約を俟つまでもなく、プラグの本発明によるスパーク・ギャップの幾何形状によって、陽極と陰極の間の電位分布、したがって電界の空間分布がコントロールされ、それによって、全て従来のスパーク・プラグと比較して、放電における放射状のエネルギー分布がより一様になり、消炎が比較的少なくなり、したがって放電域における局所的な電界勾配がより大きくなり、より大量の燃焼ガスとの結合に適するより広く分布する放電プロファイルをもたらす設計された電界プロファイルが作られると考えられる。

本明細書において、本発明による、３つの一般的なタイプの２１個の例示的な実施形態が図示され説明されているが、形状／幾何形状、寸法および結合方法においてさらなる変更を加えることが可能であることが明らかであろう。

図５４〜５６にはさらに他のバージョンが示されている。参照番号６００でその全体が示されるこの構造は、図４に示されるタイプ、すなわちアーム１２４が取り外されたスパーク・プラグ本体とともに使用可能である。この構造は、前述の構造と比べるとやや類似しており、やはりまた前記絶縁体から軸方向に離れて開口し軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルの形のスパーク・ギャップが陽極と接地電極の間に画成される。

しかし、この構造は、細長いチャネルに違いがある。細長いチャネルは空隙によって画成される。空隙は、使用のときに陽極が占める中央部６０６、中央部を囲繞する環状チャネル６０４、および複数すなわち７つのローブ６０２を有する。各ローブ６０２は、遊星歯車装置の太陽歯車に対する遊星歯車の配置に類似した方法で、中央部に対して配置される。図示の構造の特定の幾何形状に関して、概念的な遊星歯車装置の一部を参照すると、
Ｒ１が、各遊星歯車の半径、
Ｒ２が、各遊星歯車の軸から太陽歯車の軸までの距離、
Ｒ３が、接地電極の外半径、および
Ｒ４が、環状チャネルの外半径
である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５は、約０．１２、０．３０５、０．４７５および０．２５となる。

そのような構造６００を使用するには、構造が間隔を置いた関係で陽極の終端１２２を囲繞するようなやり方で、構造をリング１０４に溶接する。１２ ＧＡ ＣＲＳから作られ０．４０ｍｍスパーク・ギャップを形成するような寸法のこのタイプの構造について、４．８Ｌエンジン搭載２０１１年型ＧＭＣのシエラ（Ｓｉｅｒｒａ）、４×４、クルー・キャブ（Ｃｒｅｗ Ｃａｂ）で大規模に試験を行った。

２つのタイプの試験であるＲＯＡＤタイプおよびＤＹＮＯタイプを表すテスト結果が以下の表２に示されている。

ＲＯＡＤタイプ試験では、試験車両の運転は、同様の運転条件のもとで、一般道路に沿って２回行われ（１回の試験の走行距離におけるわずかな違いは局所的な道路状態に関係するものであった）、燃料消費量および走行距離の測定を行った。

ＤＹＮＯタイプの試験では、車両は、ダイナモメータを搭載し、エンジンが所定の温度閾値に達するまで、静止から１００ｋｍ／時で運転し、走行距離と燃料消費量を測定した。

表２において、以下に示した用語は、以下にある意味を有する。
ＯＥＭは、車両がストックの新しいプラグで運転されたことを意味し、
ＡＣＤは、車両が、接地アームを取り外してそれぞれを図５４〜５６の構造に取り替えた新しいＡＣ／Ｄｅｌｃｏ ４１−１１０イリジウム・スパーク・プラグで運転されたことを意味し、
ＮＧＫは、車両が、接地アームを取り外して図５４〜５６の構造に取り替えた新しいＮＧＫ ＴＲ５５ＧＰ プレミアム・プラチナ・チップ・スパーク・プラグで運転されたことを意味し、
ＣＨＡＭＰＩＯＮは、車両が、接地アームを取り外して図５４〜５６の構造に取り替えた新しいＣｈａｍｐｉｏｎ ３９８３ プラチナ・パワー・スパーク・プラグで運転されたことを意味し、ならびに
Ｂ＋ＡＣＤは、車両が、接地アームを取り外して図５４〜５６の構造に取り替えた７つの新しいＢｏｓｃｈ １８−２９２０ プラチナ・プラスおよび１つの新しいＡＣ／Ｄｅｌｃｏ ４１−１１０スパーク・プラグで運転されたことを意味する。

上記を考慮すると、図５４〜５６の構造によって、燃料効率を著しく向上させることができるスパーク・プラグになることが明らかであろう。

さらに他の変形形態も可能である。したがって、本発明は、それを目的に解釈される添付の特許請求の範囲によってのみ制限されるべきであると理解されたい。

Claims (25)

1. スパーク・プラグ本体およびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタであって、前記スパーク・プラグ本体が、長手方向軸を定め、隣接の一方端部、前記長手方向軸と同軸方向に向いた金属リング、前記長手方向軸と同軸方向に向き前記リングから前記本体の他方端部の方に延在し使用のときに前記エンジン・ブロック内の対応するねじ付きボアと係合する雄ねじが付いた金属管、前記管内に配置され前記管の内部から前記リングを越えて軸方向に延在しその内部を軸方向に延在する細長い空隙を含む部分を有する絶縁体、および前記空隙を占め前記絶縁体を越えて前記本体の前記一方端部を画成する終端まで軸方向に延在する細長い陽極、を有する、
   アダプタであり、
   使用のとき、前記本体に固定され、
   使用のときに前記陽極に対して導電接触関係になる陽極エクステンダと、使用のときに前記金属リングに対して導電接触関係になる接地電極エクステンダとを備え、
   前記陽極エクステンダと前記接地電極エクステンダの間に画成されるスパーク・ギャップが前記本体から軸方向に離れて開口し前記軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように、構成される、
   アダプタ。
2. 前記接地電極エクステンダが、前記リングに溶接される固定部分であり、それによって前記アダプタが前記本体に固定され、前記陽極エクステンダが前記陽極に対して前記導電接触関係で保持されるようになる、固定部分を含む、請求項１に記載のアダプタ。
3. 前記接地電極エクステンダが、
   前記固定部および前記リングから間隔を置いて配置されるリモート部をさらに含み、
   前記陽極エクステンダと前記接地電極エクステンダの間に画成されるスパーク・ギャップが、前記陽極エクステンダと前記接地電極エクステンダの前記リモート部との間に画成され、前記本体から軸方向に離れて開口し前記軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように、構成される、
   請求項２に記載のアダプタ。
4. 前記陽極エクステンダが、軸方向に延在するバーからなり、
   前記接地電極エクステンダが、前記陽極エクステンダにそれぞれ平行に向いている４つの細長い電極部であり、前記細長い部分の２つが、前記バーの両側に径方向に、前記スパーク・ギャップが４つの平行チャネルを含むように前記バーに対しておよび互いに間隔を置いて配置され、両側にある最も内側の一対の電極部が前記接地電極エクステンダの前記リモート部を画成し、両側にある最も外側の一対の電極部が前記固定部の一部を形成する、４つの細長い電極部をからなる、
   請求項３に記載のアダプタ。
5. 前記接地電極エクステンダの前記固定部分と、
   前記径方向に延在するバーおよび前記接地電極エクステンダの前記リモート部と
   の間に配置され、それらのそれぞれに固定される、絶縁体をさらに備える、請求項４に記載のアダプタ。
6. 前記径方向に延在するバーが、前記接地電極エクステンダの前記リモート部を越えて軸方向に突出する、請求項３に記載のアダプタ。
7. 前記接地電極エクステンダにおいて、前記リモート部が前記固定部を越えて軸方向に突出する、請求項６に記載のアダプタ。
8. 前記固定部が、前記リングの管様延長部であり、
   前記リモート部が、
   前記陽極エクステンダまわりにそれに対して間隔を置いて配置され、前記長手方向軸と同軸方向に向く、内側リング、および
   前記内側リングまわりにそれに対して間隔を置いて配置され、前記長手方向軸と同軸方向に向き、前記固定部に対して間隔を置いて配置される、外側リング
   を含み、
   前記陽極エクステンダと前記接地電極エクステンダの間に画成される前記スパーク・ギャップが、
   前記陽極エクステンダと前記内側リングの間にあり、前記本体から軸方向に離れて開口し前記軸方向に実質的に遮られていない、環状チャネル、
   前記内側リングと前記外側リングの間にあり、前記本体から軸方向に離れて開口し前記軸方向に実質的に遮られていない、環状チャネル、および
   前記外側リングと前記固定部の間にある環状チャネル
   を含む、
   請求項３に記載のアダプタ。
9. （ｉ）前記固定部と、（ｉｉ）前記内側リングおよび前記外側リングとの間に配置されそれらのそれぞれに固定される環状絶縁体であって、前記絶縁体の外径が、前記外側リングと前記固定部の間に前記環状チャネルを形成するように前記外側リングの外径よりも小さい、環状絶縁体をさらに備える、請求項８に記載のアダプタ。
10. 前記陽極エクステンダが、前記内側リングを越えて軸方向に突出する、請求項９に記載のアダプタ。
11. 前記内側リングが、前記外側リングを越えて軸方向に突出する、請求項１０に記載のアダプタ。
12. スパーク・プラグおよびエンジン・ブロックとともに使用するアダプタであって、前記スパーク・プラグが、
    長手方向軸を定めるスパーク・プラグ本体であり、隣接の一方端部、前記長手方向軸と同軸方向に向いた金属リング、前記長手方向軸と同軸方向に向き前記リングから前記本体の他方端部の方に延在し使用のときに前記エンジン・ブロック内の対応するねじ付きボアと係合する雄ねじが付いた金属管、前記管内に配置され前記管の内部から前記リングを越えて軸方向に延在しその内部を軸方向に延在する細長い空隙を含む部分を有する絶縁体、および前記空隙を占め前記絶縁体を越えて前記本体の前記一方端部を画成する終端まで軸方向に延在する細長い陽極を有する、スパーク・プラグ本体、ならびに
    一方のアームが前記リングから前記電極を越えて軸方向に延在し、他方のアームが前記終端から軸方向に間隔を置いて配置される端部で終端するように前記一方のアームから径方向内方に延在する、互いに横方向に結合された２つのアームを有する電極脚部、
    を有するタイプのものである、
    アダプタであり、
    使用のとき、前記本体に固定され、
    使用のときに前記陽極に対して導電接触関係になる陽極エクステンダと、使用のときに前記電極脚部に対して導電接触関係になる接地電極エクステンダとを備え、
    前記陽極エクステンダと前記接地電極エクステンダの間に画成されるスパーク・ギャップが前記本体から軸方向に離れて開口し前記軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように、構成される、
    アダプタ。
13. 使用のときに前記スパーク・プラグとスナップ嵌合係合するように構成される、請求項１２に記載のアダプタ。
14. 前記陽極の前記直径よりも小さい開口を有する開ループによって画成される、前記陽極エクステンダの弾性クリップ部であって、前記ループが、使用のとき、前記開口が前記陽極の方になるように向けられ、前記電極脚部と前記陽極の間に径方向に押し込まれると前記陽極が前記ループに入り前記スナップ嵌合係合が形成され得る、弾性クリップ部をさらに備える、請求項１３に記載のアダプタ。
15. 使用のとき、前記ループが前記電極脚部の前記一方のアームの方に押される、請求項１４に記載のアダプタ。
16. 前記陽極を締り嵌め導電接触関係で受容するように構成される閉ループによって画成される、前記陽極エクステンダのソケット部であって、前記ループが、使用のとき、前記ループの開口が前記陽極の方になるように向けられ、前記陽極と前記電極脚部の間の空間を広げるように前記電極脚部と前記陽極の間に押し込まれると前記陽極が前記ループに入り前記電極脚部が跳ね戻って前記スナップ嵌合係合が形成され得る、ソケット部をさらに備える、請求項１３に記載のアダプタ。
17. 使用のとき、前記ループが、前記電極脚部の前記一方アームの方に押される、請求項１５に記載のアダプタ。
18. 前記陽極エクステンダと前記接地電極エクステンダの間に配置され、それらのそれぞれに固定される、絶縁体をさらに備える、請求項１２に記載のアダプタ。
19. 前記接地電極エクステンダが、前記陽極エクステンダを越えて軸方向に突出する、請求項１２に記載のアダプタ。
20. 前記絶縁体が磁器である、請求項１に記載のアダプタ。
21. エンジン・ブロック／シリンダ・ヘッドとともに使用するスパーク・プラグであって、
    長手方向軸を定め前記長手方向軸まわりに同軸方向に向き、使用のときに前記エンジン・ブロックにある対応するねじ付きボアと係合する雄ねじが付いた、金属管と、
    前記管内に配置され前記管を越えて軸方向に延在する部分を有する、絶縁体と、
    前記絶縁体の内部に延在し、前記絶縁体の前記管を越えて延在する前記部分を越えて突出する、陽極と、
    前記金属管に結合される接地電極と
    を備え、
    前記陽極および前記接地電極が前記陽極と前記接地電極の間に画成されるスパーク・ギャップが前記絶縁体から軸方向に離れて開口し前記軸方向に実質的に遮られていない細長いチャネルを含むように、構成される、
    スパーク・プラグ。
22. 前記接地電極が、環状であり、空隙を画成し、
    前記空隙が、
    使用のときに前記陽極が占める中央部、
    前記中央部を囲繞する環状チャネル、および
    複数のローブであり、それぞれが遊星歯車装置の太陽歯車に対する前記遊星歯車の配置と類似したやり方で、前記中央部に対して配置される、複数のローブ
    を有する、請求項２１に記載のスパーク・プラグ。
23. 前記複数のローブが３〜７つのローブからなる、請求項２２に記載のスパーク・プラグ。
24. Ｒ１が、各遊星歯車の半径であり、
    Ｒ２が、各遊星歯車の軸から太陽歯車の軸までの距離であり、
    Ｒ３が、前記接地電極の外半径であり、および
    Ｒ４が、前記環状チャネルの外半径である場合、
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５が、約０．１２、０．３０５、０．４７５および０．２５である、請求項２３に記載のスパーク・プラグ。
25. 前記複数のローブが、７つのローブからなる、請求項２４に記載のスパーク・プラグ。

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