JP4122345B2 - スパークプラグカバー及びスパークプラグカバーを用いた内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は概してスパークプラグカバー及びスパークプラグカバーを用いた内燃機関に関する。

絶縁器の一例としてスパークプラグカバーがある。典型的には、スパークプラグカバーはその長さ方向に延びる縦長のボアを有する。スパークプラグカバーの一端から他端に向かって点火ケーブルのようなコネクタが延びる。スパークプラグカバーをスパークプラグ凹部に挿入すると、スパークプラグカバーの一端に隣接するシールによりスパークプラグ凹部の頂部がシールされる。スパークプラグカバーの他端はスパークプラグ凹部の基部に配置されたスパークプラグに取付けられ、スパークプラグカバーがコネクタに嵌合せしめられる。

米国特許第５，５９２，９１１号明細書（Komatsu） 米国特許第４，５１４，７１２号明細書（McDougal） 米国特許第５，５４９，０８２号明細書（Kobayashi） 米国特許第２，７２４，０９２号明細書（Simpkins）

上述したようなスパークプラグカバーに関する一つの問題は、ボアの内部においてスパークプラグカバーがスパークプラグと結合する辺りや、ボアの外側においてスパークプラグカバーとスパークプラグ凹部との間で気体の圧力が上昇することである。いずれの場合でも、ボア内および／またはスパークプラグ凹部内で気体の圧力が上昇すると、スパークプラグがスパークプラグカバーのコネクタから分断され、スパークプラグカバーがスパークプラグ凹部から部分的に押し出されることになる。

ボア内およびスパークプラグ凹部内で上昇した気体の圧力を解放するために、スパークプラグカバー用の様々な排気口が開発された。これら従来の排気口は概して上昇した気体の圧力を解放するのに成功しているが、それでも新たな問題が起こっている。すなわち、この排気口では、水分や汚れがボアおよび／またはスパークプラグ凹部に入り込んでしまい、このことによりスパークプラグ凹部内の接続部が腐食してしまうことがある。以下に詳述するように、水分や汚れの進入を防ぎつつ通気を可能にするための試みがなされてきたが、限られた成果しか上げられなかった。

従来の一つの解決法が特許文献１に開示されており、参照して本願の一部を構成する。特許文献１に開示されているのは、点火ケーブル用のケーブル開口と、該ケーブル開口に隣接するが離間された排気口とを備えたプラグキャップである。排気口はスパークプラグ凹部内の空気を解放するための通路を備える。フラップが開放位置の状態で排気口の上端に揺動可能に固定される。フラップは排気口が水滴の衝撃を受けた時に排気口を閉じる働きをする。しかしながら、フラップは通常開いているので、湿気のような僅かな水分や、僅かな汚れがスパークプラグ凹部に入って、腐食の問題を生じさせてしまうことがある。

従来の別の解決法が特許文献２に開示されており、参照して本願の一部を構成する。特許文献２に開示されているのは、スパークプラグの一端と係合するねじボアと、カバーの頂部から下方へ縦長のボアまで延びる排気通路とを備えたカバーである。排気通路はスパークプラグ凹部内の空気ではなくボア内の空気を逃がすための小路を備える。排気通路は頂部に拡がり部分を有し、この拡がり部分は汚れや水がボアに入り込むのを防止するように設計されたフィルタ材を保持する。この排気システムが機能したとしても、水分がフィルタを通り抜けて、その下の接続部を腐食させる可能性がある。さらに、フィルタを受容する排気通路の部分を拡げてフィルタを取り付ける工程が製造工程に加わり、その費用がスパークプラグカバーのコスト全体に加わってしまう。

従来のさらに別の解決法が特許文献３に開示されており、参照して本願の一部を構成する。特許文献３に開示されているのは、頂部から下ってスパークプラグ凹部まで延びる排気通路を備えたプラグキャップである。排気通路の頂部は排気通路の残りの部分より直径が小さい。またシール部材が排気通路の頂部に移動可能に挿入されている。シール部材は排気通路の頂部より直径の大きい一対の弁部分を有する。この弁部分は排気通路の頂部より直径の小さいシャフトによって分離されている。シール部材は排気口を有し、この排気口はスパークプラグ凹部内の圧力が上昇してシール部材が持ち上げられた時に排気通路を大気に接続する。シール部材は水分をスパークプラグ凹部の外に排除しておくのを補助する。この解決策が機能したとしても、シール部材の製造と取付は多数の工程を必要とするので難しく、この製造と取付のすべてがスパークプラグカバーのコスト全体を上昇させる。

従来の別の解決法が特許文献４に開示されており、参照して本願の一部を構成する。特許文献４に開示されているのは、導体を受容する脚と電極を受容する脚を備えた絶縁端子である。絶縁端子には、圧力逃し孔が横向きまたは水平方向に穿孔されており、この圧力逃し孔は電極を受け止める脚のスパークプラグ電極までずっと延びる。この圧力逃し穴はスパークプラグ凹部のからではなく電極を受容する脚から空気を逃がす働きをする。この解決策により解決されるのは電極を受容する脚における圧力が上昇するという問題だけである。特許文献４に開示された絶縁端子をスパークプラグ凹部内に置いた場合、電極を受容する脚に対してほぼ垂直に延びる圧力逃し穴は、単純に電極を受容する脚内の空気を解放してスパークプラグ凹部に流入させることになる。よって圧力逃し穴では、スパークプラグ凹部における空気の圧力上昇の問題は解決できない。さらに、圧力逃し穴は単純に電極を受容する脚の側部に開けられただけの開口であるので、これは二方弁（two way valve）である。結果として、圧力逃し穴は強制的に開けられ、したがって水や汚れを電極を受容する脚に進入させ、内側接続部を腐食させてしまうことがある。

本発明による絶縁器は本体と、通気路と、ボアおよびアヒルの嘴形状の弁とを有する。通気路は本体の第一の開口と第二の開口との間で延びる。ボアは通気路から離間されて本体内を延びる。アヒルの嘴形状の弁は少なくとも二つの壁を具備する。壁はこの壁が互いに係合し、第二の開口の上方であって壁の下方に密封スペースが画成されるように、第二の開口の向き合った側に本体に対して或る角度で互いに連結される。壁の間にはスリットが形成される。スリットに沿った壁の部分は通常、開弁圧に達するまで互いに接触している。

本発明の絶縁器は多数の利点をもたらす。例えば、この絶縁器は水分や汚れがスパークプラグ凹部内に入ることなくスパークプラグ内の圧力の上昇した気体を解放するための効果的なシステムを提供する。加えて、先行解決策と比べると、本発明で要求される複雑な製造工程は少なく、よって、その分、製造コストは低い。その上、アヒルの嘴形状の弁は特殊用途に応じて様々な内部開弁圧で開くように容易に改良することができる。

本発明の“アヒルの嘴形”の弁１２を備えたスパークプラグカバー１０を図１、図３〜図６および図７〜図９に示す。スパークプラグカバー１０は本体１４と、ボア１６と、通気路１８と、弁１２とを有する。スパークプラグカバー１０は水分および／または汚れがスパークプラグ凹部２０に入り込むのを許すことなく、スパークプラグ凹部２０の中で圧力が上昇した気体を解放するための効果的なシステムを作ること等の複数の利点をもたらす。

特に図１および図２によれば、スパークプラグカバー１０はスパークプラグ凹部２０に嵌まるのに適する。スパークプラグ凹部２０はエンジンブロック２６内に形成された開口であり、この開口は少なくとも１つの側壁２２と、基部２４とを備える。この特定の実施例によれば、スパークプラグ凹部２０の断面はほぼ円形であるが、所望であれば、他の形状でもよい。加えて、この特別な実施例では、エンジンブロック２６上であって且つスパークプラグ凹部２０に隣接してその周囲にリム２８が形成される。スパークプラグ凹部２０の基部２４はスパークプラグ３２を受容するのに適する開口３０を有する。また、スパークプラグ３２を開口３０内に固定すると、スパークプラグ３２の端子端３４が開口３０内であって且つスパークプラグ凹部２０の頂部の下方で延びる。

図１および図３によれば、スパークプラグカバー１０の本体１４は第一の端部３６と第二の端部３８とを有する。またスパークプラグカバー１０の本体１４の一部が第一の軸線Ａ−Ａに沿って延びる。この特定の実施例によれば、本体１４は第二の端部３８に隣接して部分４０を有する。部分４０は本体１４から離れて第三の端部４２に向かって延びる。この特定の実施例によれば、部分４０は本体１４と一体的に形成されているが、別々に形成した上で部分４０を本体１４に取り付けてもよい。本体１４はゴムまたはプラスチックのような様々な材料で製造される。

さらに本体１４はこの本体１４の第二の端部３８と同じ側に位置して本体１４の周囲を一周して延びるシール４４を有する。この特定の実施例によれば、シール４４は第二の端部３８に隣接した本体１４からほぼ垂直に延び、さらにそこから下ってほぼＬ字形をなすように延びる。シール４４の一つの種類、一つの形状を図示したが、所望により種類および形状を変えてもよい。スパークプラグカバー１０をスパークプラグ凹部２０内に載置すると、シール４４はスパークプラグ凹部２０の頂部をシールする。さらに詳述すると、この特定の実施例によれば、図１に示したようにシール４４はエンジンブロック２６上に形成されたリム２８の外縁を覆うように載置される。

図１、図３および図６によれば、ボア１６は本体１４の第一の端部３６から本体１４の部分４０の第三の端部４２まで延びる。ボア１６の一部は軸線Ａ−Ａに沿って延びる。ボア１６は第一の端部３６と第三の端部４２との間で延びるが、別の方向、例えば第一の端部３６と第二の端部３８との間の方向に延びてもよい。この特定の実施例によれば、ボア１６の断面はほぼ円形であるが、所望によりこのボア１６の形状を変えてもよい（図を見易くするために、図３にはボア１６を全体が均一な直径を有するように点線で示したが、実際には、図１に示したように直径は変化する）。

点火ケーブルのような導体４６が第三の端部４２から第一の端部３６に向かって延びる。第一の端部３６に近接した導体４６の端部はスパークプラグ３２の端子端３４と嵌合するのに適するコネクタ４８を有する。ボア１６のコネクタ４８は第一の端部３６から離間し、領域５０を画成する。領域５０はスパークプラグ３２の端子端３４を受容するのに適する。上述したように、この領域５０内で気体の圧力が上昇し、このことによりスパークプラグ３２の端子端３４からコネクタ４８が引き離されることになる。

通気路１８は本体１４内に形成される。この通気路１８は第一の端部３６にある第一の開口５２と第二の端部３８にある第二の開口５４との間を延び、ボア１６から離間されている。この特定の実施例によれば、通気路１８は軸線Ａ−Ａにほぼ平行であり、直径が１．０mm〜１．５mmであるほぼ円形の断面を有する。しかしながら所望であれば、通気路１８は軸線Ａ−Ａに平行でなくてもよく、さらに断面が他の形状であっても、直径が他の範囲であってもよい。通気路１８はスパークプラグ凹部２０内の圧力が上昇した気体が第二の開口５４を通って排出できるようにするので、スパークプラグカバー１０がスパークプラグ凹部２０から部分的に押し出されることはなくなり、よってスパークプラグ３２の端子端３４がコネクタ４８から分断されることもなくなる。

図１、図３〜図５および図７〜図９によれば、弁１２は通気路１８の第二の開口５４の上方に密封スペースまたは閉じ込めスペース６６を画成する構造体である。弁１２は本体１４に連結されており、スペース６６を大気に接続する構造体を通って延びるスリットまたは開口６８を有する。スリット６８は通常閉じており、スペース６６、通気路１８および／またはスパークプラグ凹部２０内の内圧が上昇した時のみ開く。結果として、弁１２は一方弁（one way valve）である。よって外部の気体、水、汚れなどが弁１２を通ってスパークプラグ凹部２０に入り込み、内側接続部を腐食させることはない。この特定の実施例によれば、弁１２はスパークプラグカバー１０と一体をなすように形成されているが、所望であれば、別々に作った上で、本体１４に取り付けてもよい。弁１２はゴムまたはプラスチックのような様々な材料で形成される。

図７〜図９に弁１２の一つの実施例を示す。この特定の実施例によれば、弁１２は二つの壁５６を有し、これら二つの壁５６は通気路１８の第二の開口５４の両側に固定されて、互いに一体をなすように形成される。壁５６は本体１４の第二の開口５４の上方で密封スペースまたは閉じ込めスペース６６を画成する。壁５６はそれぞれ基部６０、側部６２および頂部６４を有する。この特定の実施例によれば、壁５６の厚さはそれぞれ１．０mm〜２．０mmであるが、所望によりそれ以外の厚さでもよい。弁１２がスリット６８で開こうとする時に開弁圧を制御できるように壁５６の厚さを変えてもよい。

図７によれば、各壁５６の基部６０は、壁５６が互いに向かって延びてその頂部６４で互いに係合し、そこで互いに一体をなすように、スペース６６側において本体１４の第二の端部３８に対して角度ＡＡまたは角度ＢＢをなして第二の開口５４の周囲で該第二の端部３８に連結される。この特定の実施例によれば、角度ＡＡと角度ＢＢとは等しい角度であり、３０度〜７０度の範囲であるが、所望により角度ＡＡと角度ＢＢは互いに異なっていてよく、また異なる範囲であってもよい。

スリットまたは開口６８は壁５６の頂部６４の間に形成される。この特定の実施例によれば、スリット６８の寸法は３．０mm〜３．５mmの範囲である。弁１２がスリット６８で開こうとする時に開弁圧を制御できる範囲内であればスリット６８の寸法を変えてもよい。

図７〜図９に示したように、弁１２はアヒルの嘴形またはほぼ三角形である。この特定の実施例によれば、弁１２は一体型として形成されており（よって、壁５６は一体的に形成されている）、さらに本体１４と一体をなしている。しかしながら所望であれば、弁１２の壁５６を別々に作った上で互いに連結してもよく、弁１２を一体型として作った上で本体１４に連結してもよい。

図７〜図９には二つの壁５６しか示していないが、弁１２はそれ以外の構成でもよい。例として、図４および図５には弁１２の別の実施例を示す。この実施例によれば、弁１２は上述したように角度ＡＡおよび角度ＢＢで取り付けられた二つの壁５６と、壁５６の向き合った側に位置してこれら壁５６の側部６２同士を接続する二つの壁５８を備え、これにより密封スペースまたは閉じ込めスペース６６を画成する構造を有する。壁５６の頂部６４は領域５９で一体的に接続される。この特定の実施例によれば、壁５６と壁５８は一体的に形成され、且つ本体１４とも一体的に形成されているが、壁５６と壁５８を別々に作った上で互いに連結してもよく、弁１２を一体型として作った上で本体１４に取り付けてもよい。

スリット６８は壁５６の頂部６４にある領域５９内に位置する。上述したように、通常は閉じている弁１２がスリット６８で開こうとする時に開弁圧を制御できるように壁５６と５８の厚さをスリット６８の寸法とともに変えてもよい。

弁１２を備えたスパークプラグカバー１０は成形作業において一体的に形成できるので、従来システムより容易に且つ少ない費用で製造することができる。弁１２を備えたスパークプラグカバー１０を成形すると、その後に必要とされる工程は壁５６の間にスリット６８を穿孔する工程だけであり、この工程は容易に、且つ費用をかけずに行うことができる。

弁１２を備えたスパークプラグカバー１０の作用を図１、図８および図９を参照して説明する。スパークプラグ３２の端子端３４がスパークプラグカバー１０の第一の端部３６内におさまって、ボア１６内のコネクタ４８と嵌合するまで、且つ、スパークプラグカバー１０の第二の端部３８に隣接するシール４４がスパークプラグ凹部２０をシールするようにリム２８の上におさまるまで、スパークプラグカバー１０をスパークプラグ凹部２０に挿入する。スパークプラグカバー１０が所定の位置におさまると、エンジンを始動できるようになる。

弁１２は内部圧力が開弁圧に達するまで閉じたままである。その結果、水分や汚れが通気路１８用の第二の開口５４を通ってスパークプラグ凹部２０に入り込むのが防止される。実際には、図８に示す通り、弁１２を強制的に開かせようとする外部圧力が、弁１２の角度の付いた壁５６を互いに押し付けさせ、これにより、より緊密なシールが作られる。

内部圧力が最終的に開弁圧に達すると、図９に示したように、一方弁１２は壁５６をスリット６８のところで強制的に引き離して開弁する。弁１２が開弁すると、スパークプラグ凹部２０内の気体は通気路１８を通過し、スペース６６を通って弁１２から大気中へ流出する。このように気体はスパークプラグ凹部２０内で圧力が上昇すると消散するので、スパークプラグカバー１０はエンジンブロック２６上に収まったまま、スパークプラグ３２の端子端３４はスパークプラグカバー１０内のコネクタ４８と嵌合したままである。

本発明のひとつの特徴は、単純に壁５６の厚さおよび／またはスリット６８の長さを変えるだけで弁１２の開弁圧および流量の範囲を調整できることにあり、このことは従来では不可能である。この特定の実施例によれば、弁１２は開弁圧が６．８９ｋＰａ（１．０psi）〜１０３ｋＰａ（１５．０psi）±３．４５ｋＰａ（０．５psi）の範囲、流量が０．０４７ｄｍ³／ｓ（０．１cfm）〜２．３６ｄｍ³／ｓ（５．０cfm）の範囲であるように設計されている。

以上、本発明の基本的概念を説明したが、上述した実施例が例示のために過ぎず、これに制限されないことは当業者にとって容易に明らかである。ここでは詳述していないが、当業者は本発明の精神から逸脱することなく、本発明の範囲内で様々な変更、改良および修整をすることができる。従って、本発明は特許請求の範囲およびそれと同等のものによってのみ制限される。

図１はスパークプラグ凹部内の本発明のスパークプラグカバーの一つの実施例の断面図である。 図２はスパークプラグ凹部の平面図である。 図３はスパークプラグカバーの側面図である。 図４は図３に示したスパークプラグカバーの平面図である。 図５はスパークプラグカバーの頂部にある排気口の透視図である。 図６は図１に示したスパークプラグカバーの下面図である。 図７はスパークプラグカバーの頂部にある排気口の別の実施例の平面図である。 図８は図７に示した排気口が通常の閉じている位置にある線３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。 図９は図７に示した排気口が開いている位置にある断面図である。

符号の説明

１０ スパークプラグカバー
１２ 弁
１４ 本体
１８ 通気路
２０ スパークプラグ凹部
３０ 開口
３２ スパークプラグ
３４ 端子端
３６ 第一の端部
３８ 第二の端部
５２ 第一の開口
５４ 第二の開口

Claims (15)

1. エンジンブロックのスパークプラグ凹部内に載置されるスパークプラグ用のスパークプラグカバーにおいて、
   第一の端部と第二の端部とを有する本体と、
   前記スパークプラグ凹部内に位置する第一の開口と、前記第二の端部にあると共に前記スパークプラグ凹部外に位置する第二の開口との間で延びる通気路と、
   前記第二の開口に設けられる一方弁とを具備し、
   前記一方弁は、前記第二の端部に対して角度をつけて延びる少なくとも二つの壁であってこれら壁の間にスリットが画成される壁から構成されると共に、前記スパークプラグ凹部の内部圧力が当該一方弁の開弁開始圧に達するまで前記スリットが閉じていて且つ前記スパークプラグ凹部の内部圧力が当該一方弁の開弁開始圧に達すると該内部圧力によって前記壁が互いから引き離されることにより前記スリットが開くように作用し、
   前記スリットは前記第二の開口の上方に位置するスパークプラグカバー。
2. 前記壁がほぼアヒルの嘴形をなすように前記本体に連結される請求項１に記載のスパークプラグカバー。
3. 前記第二の端部に対する各壁の角度が３０度〜７０度である請求項１または２に記載のスパークプラグカバー。
4. 前記一方弁が四つの壁から構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパークプラグカバー。
5. 前記開弁開始圧が６．８９ｋＰａ〜１０３ｋＰａである請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパークプラグカバー。
6. 前記一方弁が前記本体と一体をなすように形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパークプラグカバー。
7. 前記第二の端部に形成されたシールをさらに具備する請求項１〜６のいずれか１項に記載のスパークプラグカバー。
8. 前記本体を通って延び且つ前記通気路から離間されたボアをさらに具備する請求項１〜７のいずれか１項に記載のスパークプラグカバー。
9. 少なくとも一つのスパークプラグ凹部を具備し、該スパークプラグ凹部が少なくとも一つの側壁と底部とを有するエンジンブロックと、
   端子端を具備し、該端子端が前記スパークプラグ凹部内に延びるように前記底部に載置されるスパークプラグと、
   少なくとも一部が前記スパークプラグ凹部内に配置されると共に第一の端部と第二の端部とを有する本体と、
   前記本体を通って延びると共に一端が前記スパークプラグの端子端上に着脱できるように載せられるボアと、
   前記スパークプラグ凹部内に位置する第一の開口と、前記第二の端部にあると共に前記スパークプラグ凹部外に位置する第二の開口との間で延びる通気路と、
   前記第二の開口に設けられる一方弁とを具備し、
   前記一方弁は、前記第二の端部に対して角度をつけて延びる少なくとも二つの壁であってこれら壁の間にスリットが画成される壁から構成されると共に、前記スパークプラグ凹部の内部圧力が当該一方弁の開弁開始圧に達するまで前記スリットが閉じていて且つ前記スパークプラグ凹部の内部圧力が当該一方弁の開弁開始圧に達すると該内部圧力によって前記壁が互いから引き離されることにより前記スリットが開くように作用し、
   前記スリットは前記第二の開口の上方に位置する内燃機関。
10. 前記壁がほぼアヒルの嘴形をなすように前記本体に連結される請求項９に記載の内燃機関。
11. 前記第二の開口に対する各壁の角度が３０度〜７０度である請求項９または１０に記載の内燃機関。
12. 前記一方弁が四つの壁から構成される請求項９〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関。
13. 前記開弁開始圧が６．８９ｋＰａ〜１０３ｋＰａである請求項９〜１２のいずれか１項に記載の内燃機関。
14. 前記一方弁が前記本体と一体をなすように形成されている請求項９〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関。
15. 前記第二の開口の周囲でエンジンブロックに形成された密封用リムと、
    前記第二の開口と同じ側で前記本体に連結されていて、前記本体に対してほぼ垂直に延びるほぼＬ字形の構造体とをさらに具備し、該構造体が前記スパークプラグ凹部を密封するように前記密封リムと着脱可能に係合する請求項９〜１４のいずれか１項に記載の内燃機関。

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