JP2018045807A - プラグキャップおよびプラグユニット - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗粉によってスパークプラグにフラッシュオーバーが発生することをより効果的に抑制可能な技術を提供する。【解決手段】プラグキャップは、スパークプラグの端子金具および絶縁体が挿入される筒状の外筒部と、外筒部内に配置され、端子金具に電気的に接続される接続金具と、外筒部の内周面に接するとともにスパークプラグがプラグキャップに取り付けられた際に絶縁体の縮外径部の外周面に少なくとも一部が接する筒状の内筒部と、を備える。このプラグキャップは、内筒部の上端面の少なくとも一部を含むように形成され、上方に向けて開口する窪み部を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、プラグキャップおよびプラグユニットに関する。

スパークプラグには、高電圧を印加するためのケーブルが、プラグキャップを介して接続される。プラグキャップは、一般的に、スパークプラグの端子金具に接続される接続金具と、スパークプラグの端子金具と絶縁体の外周の少なくとも一部とを覆う円筒部材とを備えている。特許文献１に記載されているように、内燃機関の振動に伴って、スパークプラグの端子金具とプラグキャップの接続金具との間で摩擦が生じると、その摩擦によって生じた摩耗粉がスパークプラグの絶縁体の周囲に落下して付着することがある。そうすると、スパークプラグの絶縁性能が低下し、いわゆるフラッシュオーバーが発生する原因になる。

特開２００１−１８５３２４号公報

例えば、特許文献１では、フラッシュオーバーを抑制するために、スパークプラグの端子金具のビッカース硬さを一定値以上とすることにより、端子金具から摩耗粉が発生することを抑制している。しかし、摩耗粉は、プラグキャップの接続金具からも生じる可能性がある。そのため、摩耗粉によってスパークプラグにフラッシュオーバーが発生することをより効果的に抑制可能な技術が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、上方に向かうにつれて外径が小さくなる縮外径部が上端部に形成された筒状の絶縁体と；前記絶縁体の軸孔に設けられ、前記絶縁体よりも上方に突出した端子金具と；を備えるスパークプラグに取り付けられるプラグキャップが提供される。このプラグキャップは、前記端子金具および前記絶縁体の少なくとも一部が挿入される筒状の外筒部と；前記外筒部内に配置され、前記端子金具に電気的に接続される接続金具と；前記外筒部の内周面に接するとともに前記スパークプラグが前記プラグキャップに取り付けられた際に前記絶縁体の前記縮外径部の外周面に少なくとも一部が接する筒状の内筒部と；を備え、前記内筒部の上端面の少なくとも一部を含むように形成され、上方に向けて開口する窪み部を有することを特徴とする。このような形態のプラグキャップであれば、スパークプラグの端子金具とプラグキャップの接続金具との間で摩耗粉が発生したとしても、摩耗粉が上記窪み部に収容されるので、摩耗粉が絶縁体の周囲に落下することが抑制される。そのため、摩耗粉によってスパークプラグにフラッシュオーバーが発生することを効果的に抑制することができる。

（２）上記形態のプラグキャップにおいて、前記窪み部の少なくとも一部は、前記縮外径部上に形成されてもよい。このような形態のプラグキャップであれば、窪み部がより内周側に形成されるので、摩耗粉を窪み部に効率的に収容することができる。

（３）本発明の他の形態によれば、筒状の絶縁体と；前記絶縁体の軸孔に設けられ、前記絶縁体よりも上方に突出した端子金具と；を備えるスパークプラグに取り付けられるプラグキャップが提供される。このプラグキャップは、前記端子金具および前記絶縁体の少なくとも一部が挿入される筒状の外筒部と；前記外筒部内に配置され、前記端子金具に電気的に接続される接続金具と；前記外筒部の内周面に接するとともに前記スパークプラグが前記プラグキャップに取り付けられた際に前記絶縁体の外周面に接する筒状の内筒部と；を備え、前記スパークプラグが前記プラグキャップに取り付けられた際に、前記内筒部の上端の位置は、前記絶縁体の上端の位置よりも低く、前記内筒部の上端面に上方に向けて開口した窪み部が形成されていることを特徴とする。このような形態のプラグキャップであれば、スパークプラグの端子金具とプラグキャップの接続金具との間で摩耗粉が発生したとしても、摩耗粉が上記窪み部に収容されるので、摩耗粉が絶縁体の周囲に落下することが抑制される。そのため、摩耗粉によってスパークプラグにフラッシュオーバーが発生することを効果的に抑制することができる。

本発明は、上述したプラグキャップとしての形態以外にも、例えば、スパークプラグとそのスパークプラグに取り付けられるプラグキャップとを備えるプラグユニットや、プラグキャップの製造方法など、種々の形態で実現することが可能である。

スパークプラグを示す正面図である。 第１実施形態としてのプラグキャップがスパークプラグに取り付けられた状態を示す図である。 第２実施形態としてのプラグキャップがスパークプラグに取り付けられた状態を示す図である。 第３実施形態としてのプラグキャップがスパークプラグに取り付けられた状態を示す図である。 第４実施形態としてのプラグキャップがスパークプラグに取り付けられた状態を示す図である。 第２実施形態のプラグキャップに第４実施形態の内筒部の形状を適用した例を示す図である。 第３実施形態のプラグキャップに第４実施形態の内筒部の形状を適用した例を示す図である。 第５実施形態としてのプラグキャップがスパークプラグに取り付けられた状態を示す図である。

Ａ．各種実施形態：
図１は、本発明の実施形態におけるスパークプラグ１００を示す正面図である。以下では、スパークプラグ１００の火花放電ギャップＳＧが存在する側を下側あるいは下端側と定義し、端子金具４０が存在する側を上側あるいは上端側と定義して説明する。また、以下に説明する各実施形態では、同じ機能を果たす部品については、異なる形状であっても同じ符号を付して説明する。スパークプラグ１００を内燃機関に組み付けた状態では、端子金具４０が存在する上端側が鉛直方向において上側となり、火花放電ギャップＳＧが存在する下端側が鉛直方向において下側になる。

スパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０とを備えている。絶縁体１０は、軸線Ｏに沿った軸孔１２を有する筒状の絶縁碍子である。絶縁体１０によって、端子金具４０と中心電極２０とが、主体金具５０から絶縁される。本実施形態では、絶縁体１０は、上端側に向かうにつれて外径が小さくなる縮外径部１３を、絶縁体１０の上端部１４に備えている。本実施形態の縮外径部１３は、線形テーパー状に形成されている。なお、縮外径部１３は、Ｒ面加工によって曲面状に形成されていてもよい。中心電極２０は、軸線Ｏに沿って延びる棒状の電極であり、絶縁体１０の軸孔１２に設けられている。端子金具４０は、電力の供給を受けるための円柱状の端子である。端子金具４０は、軸孔１２に設けられ、絶縁体１０よりも上端側に突出している。端子金具４０には、絶縁体１０の上面に接する位置に、軸線Ｏから外周側に向けて離れるように延びる鍔部４１が形成されている。端子金具４０と中心電極２０とは、軸孔１２内で電気的に接続されている。主体金具５０は、絶縁体１０の周囲に配置された筒状の金属部材である。主体金具５０の下端側の外周には、ねじ山５４が形成されている。ねじ山５４は、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取付けるために用いられる。接地電極３０は、一端が主体金具５０の下端面５２に固定され、他端が中心電極２０と対向する電極である。中心電極２０と接地電極３０との間には、火花放電ギャップＳＧが形成される。

図２は、本発明の第１実施形態としてのプラグキャップ２００がスパークプラグ１００に取り付けられた状態を示す図である。図２において、スパークプラグ１００は正面図を示しており、プラグキャップ２００は断面図を示している。スパークプラグ１００とプラグキャップ２００とを合わせて、プラグユニット３００という。つまり、プラグユニット３００は、スパークプラグ１００とそのスパークプラグ１００に取り付けられるプラグキャップ２００とを備えている。

プラグキャップ２００は、外筒部２１０と、接続金具２２０と、内筒部２３１と、を備えている。外筒部２１０は、スパークプラグ１００の端子金具４０および絶縁体１０が下端側から挿入される樹脂製の筒状部材である。外筒部２１０は、プラグキャップ２００のボディ部２０１の一部として形成されている。本実施形態では、外筒部２１０の上方においてプラグキャップ２００のボディ部２０１は屈曲されている。

接続金具２２０は、外筒部２１０内に配置され、スパークプラグ１００の端子金具４０に電気的に接続される金属部材である。接続金具２２０には、ボディ部２０１内に配置されたコンタクトスプリング２２１、セラミック抵抗体２２２、および、コード取付ねじ２２３を介してプラグコード（図示せず）が電気的に接続される。接続金具２２０は、下端が開口し、上端が閉塞した筒型形状を有しており、下端側から内部にスパークプラグ１００の端子金具４０が挿入される。接続金具２２０の外周の一部には切り欠きが設けられ、その切り欠きには、環状のコネクタスプリング２２４が嵌め込まれている。スパークプラグ１００の端子金具４０が接続金具２２０に挿入された際には、コネクタスプリング２２４から径方向内側に向けた締付力が端子金具４０に加わり、端子金具４０と接続金具２２０との接続が安定化される。

内筒部２３１は、外筒部２１０の内周面２１１に接するとともに、スパークプラグ１００がプラグキャップ２００に取り付けられた際に、絶縁体１０の縮外径部１３の外周面に少なくとも一部が接する筒状の部材である。本実施形態では、内筒部２３１の先端の内周面が、縮外径部１３の外周面に接している。また、本実施形態では、内筒部２３１は、端子金具４０の鍔部４１の外周面にも接している。本実施形態では、内筒部２３１の上端の位置が、絶縁体１０の上端の位置よりも高く、鍔部４１の上端の位置よりも低い。本実施形態では、内筒部２３１は、シール部材２３０の一部として形成されている。

シール部材２３０は、外筒部２１０の下端から上端側に向けて嵌め込まれた筒状のゴム部材である。シール部材２３０は、内筒部２３１と外壁部２３２と基部２３３とを備えている。外壁部２３２は、筒状に形成されており、内筒部２３１よりも外周側に配置されている。内筒部２３１と外壁部２３２との間には、外筒部２１０の下端部が保持される。基部２３３は、内筒部２３１および外壁部２３２の下端に一体的に接続されている。基部２３３は、下側に向けて延びており、その内周面に、スパークプラグ１００の絶縁体１０の外周面が接触する。

本実施形態のプラグキャップ２００は、内筒部２３１の上端面の少なくとも一部を含むように形成され、上方に向けて開口する窪み部２５０を備えている。本実施形態では、窪み部２５０は、内周側から外周側に向けて下方に傾斜するように形成された内筒部２３１の上端面と、外筒部２１０の内周面２１１とにより画定されている。本実施形態では、窪み部２５０の一部が、縮外径部１３上に形成されている。つまり、縮外径部１３の上方に、窪み部２５０の窪んだ部分の一部が配置されている。

以上で説明した本実施形態のスパークプラグ１００によれば、内燃機関の振動によって、スパークプラグ１００の端子金具４０とプラグキャップ２００の接続金具２２０との間で摩擦が生じて摩耗粉が発生したとしても、摩耗粉は、窪み部２５０に収容されることになるので、摩耗粉が絶縁体１０の周囲、より具体的には、絶縁体１０と内筒部２３１との間、に落下することが抑制される。そのため、摩耗粉の発生によってスパークプラグ１００にフラッシュオーバーが発生することを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、窪み部２５０の一部が、絶縁体１０の縮外径部１３上に形成されているので、窪み部２５０が、より内周側に形成されることになる。従って、端子金具４０と接続金具２２０との間から落下した摩耗粉を、窪み部２５０に効率的に収容することができる。

図３は、第２実施形態としてのプラグキャップ２００ａがスパークプラグ１００に取り付けられた状態を示す図である。上記第１実施形態では、内筒部２３１が、絶縁体１０の縮外径部１３だけではなく、端子金具４０の鍔部４１の外周面にも接している。これに対して、第２実施形態では、内筒部２３１が、縮外径部１３の外周面に接してはいるものの、端子金具４０の鍔部４１には接していない。そのため、本実施形態では、内筒部２３１の上端の位置が、絶縁体１０の上端の位置よりも低い。このような構成であっても、摩耗粉は、窪み部２５０に収容される。そのため、摩耗粉が絶縁体１０の周囲に落下することによって、フラッシュオーバーが発生することを抑制することができる。なお、図３に示した例では、縮外径部１３の上方の一部に、内筒部２３１に接していない部分が存在している。これに対して、縮外径部１３の全面が内筒部２３１に接してもよい。

図４は、第３実施形態としてのプラグキャップ２００ｂがスパークプラグ１００に取り付けられた状態を示す図である。上記第１実施形態では、窪み部２５０の一部が、縮外径部１３上に形成されている。これに対して、第３実施形態では、内筒部２３１は、縮外径部１３の外周面に接しているものの、窪み部２５０は、縮外径部１３上に形成されておらず、縮外径部１３よりも外周側に形成されている。このような構成であっても、摩耗粉は、より低い位置に形成された窪み部２５０に収容されやすい。従って、摩耗粉が絶縁体１０の周囲に落下することによって、フラッシュオーバーが発生することを抑制することができる。

図５は、第４実施形態としてのプラグキャップ２００ｃがスパークプラグ１００に取り付けられた状態を示す図である。上記第１実施形態では、窪み部２５０が、内筒部２３１の上端面と外筒部２１０の内周面２１１とにより画定されている。これに対して、第４実施形態では、窪み部２５０が、内筒部２３１の上端面のみによって形成されている。具体的には、内筒部２３１の上端面に、下方に窪んだ溝が形成されることによって、窪み部２５０が形成されている。換言すれば、内筒部２３１の上端面が、内周側から外周側にかけて所定の高さから一旦低くなり、再度、高くなるように形成されることによって窪み部２５０が形成されている。このような構成であっても、摩耗粉は、窪み部２５０に収容される。そのため、摩耗粉が絶縁体１０の周囲に落下することによって、フラッシュオーバーが発生することを抑制することができる。

図５に示した第４実施形態における窪み部２５０の形状、つまり、溝状の形状は、第２実施形態や第３実施形態に適用することも可能である。図６は、第２実施形態（図３）のプラグキャップ２００ａに、第４実施形態の内筒部２３１の形状を適用した例を示す図である。図７は、第３実施形態（図４）のプラグキャップ２００ｂに、第４実施形態の内筒部２３１の形状を適用した例を示す図である。

図８は、第５実施形態としてのプラグキャップ２００ｄがスパークプラグ１００に取り付けられた状態を示す図である。第５実施形態における内筒部２３１の上端面は、第４実施形態と同様の形状である。つまり、内筒部２３１の上端面に、下方に窪んだ溝が形成されることによって、窪み部２５０が形成されている。本実施形態では、内筒部２３１の上端の位置が、絶縁体１０の上端の位置よりも低く、更に、絶縁体１０の縮外径部１３の位置よりも低い。そして、内筒部２３１の先端の内周面が、絶縁体１０の外周面に接している。このような構成であっても、摩耗粉は、低い位置に形成された窪み部２５０に収容される。従って、摩耗粉が絶縁体１０の周囲に落下することによって、フラッシュオーバーが発生することを抑制することができる。フラッシュオーバーを抑制する観点から、内筒部２３１の上端の位置、つまり、窪み部２５０の位置は、主体金具５０の上端と絶縁体１０の上端との間の中心位置よりも上方側に位置していることが好ましく、さらにその中心位置と絶縁体１０の上端との間の中心位置よりも上方側に位置していることが好ましい。

なお、図８に示すように、第５実施形態では、スパークプラグ１００の絶縁体１０に縮外径部１３が備えられているが、第５実施形態では、縮外径部１３は備えられていなくてもよい。

Ｂ．変形例：
＜変形例１＞
上記各実施形態に対応する各図には、絶縁体１０の外周面にコルゲーション（凹凸）が形成された例を示しているが、絶縁体１０にコルゲーションは形成されていなくてもよい。

＜変形例２＞
上記第２，３，５実施形態（図３，４，６〜８）では、端子金具４０に鍔部４１が備えられているが、これらの実施形態では、鍔部４１は備えられていなくてもよい。

＜変形例３＞
上記実施形態では、プラグキャップのボディ部２０１が屈曲されている。これに対して、ボディ部２０１の形状は、プラグキャップが取り付けられる内燃機関や車両に応じた形状であればよく、屈曲されていなくてもよい。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…絶縁体
１２…軸孔
１３…縮外径部
１４…上端部
２０…中心電極
３０…接地電極
４０…端子金具
４１…鍔部
５０…主体金具
５２…下端面
５４…ねじ山
１００…スパークプラグ
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ…プラグキャップ
２０１…ボディ部
２１０…外筒部
２１１…内周面
２２０…接続金具
２２１…コンタクトスプリング
２２２…セラミック抵抗体
２２３…コード取付ねじ
２２４…コネクタスプリング
２３０…シール部材
２３１…内筒部
２３２…外壁部
２３３…基部
２５０…窪み部
３００…プラグユニット
Ｏ…軸線
ＳＧ…火花放電ギャップ

Claims (5)

1. 上方に向かうにつれて外径が小さくなる縮外径部が上端部に形成された筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の軸孔に設けられ、前記絶縁体よりも上方に突出した端子金具と、
   を備えるスパークプラグに取り付けられるプラグキャップであって、
   前記端子金具および前記絶縁体の少なくとも一部が挿入される筒状の外筒部と、
   前記外筒部内に配置され、前記端子金具に電気的に接続される接続金具と、
   前記外筒部の内周面に接するとともに前記スパークプラグが前記プラグキャップに取り付けられた際に前記絶縁体の前記縮外径部の外周面に少なくとも一部が接する筒状の内筒部と、を備え、
   前記内筒部の上端面の少なくとも一部を含むように形成され、上方に向けて開口する窪み部を有する、
   ことを特徴とするプラグキャップ。
2. 請求項１に記載のプラグキャップであって、
   前記窪み部の少なくとも一部は、前記縮外径部上に形成されていることを特徴とするプラグキャップ。
3. 筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の軸孔に設けられ、前記絶縁体よりも上方に突出した端子金具と、
   を備えるスパークプラグに取り付けられるプラグキャップであって、
   前記端子金具および前記絶縁体の少なくとも一部が挿入される筒状の外筒部と、
   前記外筒部内に配置され、前記端子金具に電気的に接続される接続金具と、
   前記外筒部の内周面に接するとともに前記スパークプラグが前記プラグキャップに取り付けられた際に前記絶縁体の外周面に接する筒状の内筒部と、を備え、
   前記スパークプラグが前記プラグキャップに取り付けられた際に、前記内筒部の上端の位置は、前記絶縁体の上端の位置よりも低く、
   前記内筒部の上端面に上方に向けて開口した窪み部が形成されていることを特徴とするプラグキャップ。
4. スパークプラグと前記スパークプラグに取り付けられるプラグキャップとを備えるプラグユニットであって、
   前記スパークプラグは、
   上方に向かうにつれて外径が小さくなる縮外径部が上端部に形成された筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の軸孔に設けられ、前記絶縁体よりも上方に突出した端子金具と、を備え、
   前記プラグキャップは、
   前記端子金具および前記絶縁体の少なくとも一部が挿入される筒状の外筒部と、
   前記外筒部内に配置され、前記端子金具に電気的に接続される接続金具と、
   前記外筒部の内周面に接するとともに前記スパークプラグが前記プラグキャップに取り付けられた際に前記絶縁体の前記縮外径部の外周面に少なくとも一部が接する筒状の内筒部と、を備え、
   前記内筒部の上端面の少なくとも一部を含むように形成され、上方に向けて開口する窪み部を有する、
   ことを特徴とするプラグユニット。
5. スパークプラグと前記スパークプラグに取り付けられるプラグキャップとを備えるプラグユニットであって、
   前記スパークプラグは、
   筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の軸孔に設けられ、前記絶縁体よりも上方に突出した端子金具と、を備え、
   前記プラグキャップは、
   前記端子金具および前記絶縁体の少なくとも一部が挿入される筒状の外筒部と、
   前記外筒部内に配置され、前記端子金具に電気的に接続される接続金具と、
   前記外筒部の内周面に接するとともに前記スパークプラグが前記プラグキャップに取り付けられた際に前記絶縁体の外周面に接する筒状の内筒部と、を備え、
   前記スパークプラグが前記プラグキャップに取り付けられた際に、前記内筒部の上端の位置は、前記絶縁体の上端の位置よりも低く、
   前記内筒部の上端面に上方に向けて開口した窪み部が形成されている、
   ことを特徴とするプラグユニット。

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