JP5085565B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関に使用されるスパークプラグに関する。

従来から、中心電極と、この中心電極の先端部に対して放電ギャップを隔てて設けられた接地電極との間に火花放電を生じさせ、内燃機関の燃焼室に供給される混合気への着火源として使用されるスパークプラグが知られている。

このようなスパークプラグでは、通常スパークプラグの主体金具に設けられた雄ねじ部を、内燃機関のプラグホールに設けられた雌ねじ部に螺合させることによって、スパークプラグを内燃機関に取り付けるようになっている。

また、スパークプラグの主体金具には上記のような内燃機関への取り付け用のねじを設けずに、別体に形成され、外側面に雄ねじ部が形成された筒状押圧部材を内燃機関のプラグホールに設けられた雌ねじ部に螺合させてスパークプラグ本体を内燃機関に対して押圧するように締め付けて取り付けるようにしたスパークプラグも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−０５０４４９公報

上記した筒状押圧部材を用いてスパークプラグ本体を内燃機関に取り付ける構造のスパークプラグでは、次のような課題がある。すなわち、このような構成のスパークプラグでは、主体金具部分に、内燃機関への取り付け用雄ねじが形成されていない。このため、内燃機関からの取り外しの際に、筒状押圧部材を内燃機関から取り外した後、スパークプラグの本体部分を内燃機関のプラグホールから引き抜くことになる。しかしながら、プラグホールと主体金具との間のクリアランスに堆積した煤や堆積物により、スパークプラグの本体部分がプラグホール内に固着してしまい、取り外しが困難になる場合がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、内燃機関のプラグホールから容易に取り外すことのできるスパークプラグを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）
本発明のスパークプラグは、内燃機関への取り付け用雄ねじ部が形成されていない筒状の主体金具と、前記主体金具内に保持された筒状の絶縁碍子と、前記絶縁碍子内に保持され軸方向に延在する中心電極と、前記主体金具の一端部に自身の一端が設けられ、他端側が前記中心電極の先端部と間隔を設けて配置された接地電極とを有するスパークプラグ本体を、筒状に形成され上部に工具係合部を有するとともに、外周面に内燃機関のプラグホールに形成された雌ねじ部に螺合させるための雄ねじ部を有する筒状押圧部材によって、内燃機関に取り付けるスパークプラグであって、前記主体金具の他端側の外側面に、前記スパークプラグ本体を前記内燃機関から取り外す際に工具を係合させるための取り外し用工具係合部を配設したことを特徴とする。

上記本発明のスパークプラグでは、主体金具の他端側の外側面に、スパークプラグ本体を内燃機関から取り外す際に工具を係合させるための取り外し用工具係合部が設けられている。したがって、プラグホールと主体金具との間のクリアランスに堆積した煤や堆積物により、スパークプラグ本体がプラグホール内に固着してしまった場合であっても、取り外し用工具係合部に工具を係合させて、スパークプラグ本体を内燃機関のプラグホールから容易に取り外すことができる。

上記本発明のスパークプラグでは、主体金具は、自身の他端に設けられ、加締めにより絶縁碍子を主体金具内に保持するための加締め部と、加締め部よりも一端側に設けられ、加締め部と共に変形する座屈部と、加締め部と座屈部との間に設けられ、加締め部及び座屈部よりも肉厚の厚い厚肉部とを有し、取り外し用工具係合部は、厚肉部に配設されている構成とすることができる。このような構成とすることによって、スパークプラグ本体を内燃機関のプラグホールから取り外す際に、取り外し用工具係合部が形成された部位が変形することを防止できる。

上記本発明のスパークプラグでは、上記の取り外し用工具係合部を、厚肉部の外周面に設けられた雄ねじによって構成することができる。そして、このようなスパークプラグでは、主体金具のうち厚肉部を除く部位の外径は、厚肉部の雄ねじの谷径よりも径小である構成とすることができる。このような構成によれば、取り外し工具を雄ねじに螺合していった際に、取り外し工具がスパークプラグ本体の他の部位に接触することがない。このため、取り外し工具の先端部はスパークプラグ本体の雄ねじに螺合した状態でプラグホールの壁面に接触でき、この状態で更に取り外し工具をねじ込むことにより、スパークプラグ本体に軸力を発生させることができる。従って、この軸力によりスパークプラグ本体を内燃機関のプラグホールから確実に取り外すことができる。

上記本発明のスパークプラグでは、上記の取り外し用工具係合部を、厚肉部の外周面に設けられた凸部によって構成することができる。そして、このようなスパークプラグでは、凸部は、複数設けられている構成とすることができる。このような構成とすることによって、取り外し用工具と凸部とを確実に係合することができるようになり、スパークプラグ本体を内燃機関のプラグホールから確実に取り外すことができる。

上記本発明のスパークプラグでは、凸部において、凸部の突出方向と直交する断面の合計断面積をＳ（ｍｍ^２）とし、ビッカース硬度をＶ（Ｈｖ）としたとき、Ｓ×Ｖ≧２４０である構成とすることができる。そして、このようなスパークプラグでは、凸部の厚肉部の外周面からの突出長をＨ（ｍｍ）としたとき、Ｈ≧０．５である構成とすることができる。このような構成とすることによって、取り外し用工具と凸部とを確実に係合することができるようになり、スパークプラグ本体を内燃機関のプラグホールから確実に取り外すことができる。また、ある特定の凸部に対して厚肉部の中心軸の周りに１２０°以上離れた位置に他の凸部が存在するように、複数の凸部が形成されている構成とすることができる。これによって、取り外し用工具を係合する際に、取り外し用工具がスパークプラグ本体に対して傾くことを防止できる。

上記本発明のスパークプラグでは、上記の取り外し用工具係合部を、厚肉部の外周面に設けられた凹部によって構成することができる。そして、このようなスパークプラグでは、凹部は、複数設けられている構成とすることができる。このような構成とすることによって、取り外し用工具と凹部とを確実に係合することができるようになり、スパークプラグ本体を内燃機関のプラグホールから確実に取り外すことができる。また、ある特定の凹部に対して厚肉部の中心軸の周りに１２０°以上離れた位置に他の凹部が存在するように、複数の凹部が形成されている構成とすることができる。これによって、取り外し用工具を係合する際に、取り外し用工具がスパークプラグ本体に対して傾くことを防止できる。

本発明の実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す図。 図１のスパークプラグをプラグホールに取り付けた状態を示す図。 図１のスパークプラグをプラグホールから取り外す際の状態を示す図。 図１の実施形態における変形例の構成を示す図。 図１の実施形態における変形例の構成を示す図。 本発明の他の実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す図。

以下、本発明の詳細を、実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスパークプラグ１００の全体構成を示すもので、図１において、一点鎖線Ｏは軸線を示している。

図１に示すように、スパークプラグ１００は、スパークプラグとしての機能を有するスパークプラグ本体４０と、このスパークプラグ本体４０を内燃機関に取り付けるための筒状押圧部材５０とから構成されている。

スパークプラグ本体４０は、低炭素鋼等の金属により構成された筒状の主体金具１を具備している。この主体金具１の内側には、例えばアルミナあるいは窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され先端部が主体金具１の端面から突出する形で配置された絶縁碍子２が保持されている。

また、この絶縁碍子２の内部には、先端部が絶縁碍子２の端面から突出するように中心電極３が配置されている。この中心電極３は、Ｎｉ基合金等から柱状に構成されている。具体的な材質としては、インコネル６００（商品名）（Ｎｉ：７６質量％、Ｃｒ：１５．５質量％、Ｆｅ：８質量％（残部微量添加元素もしくは不純物）、インコネル６０１（商品名）（Ｎｉ：６０．５質量％、Ｃｒ：２３質量％、Ｆｅ：１４質量％（残部微量添加元素もしくは不純物））を例示できる。

中心電極３の先端には貴金属チップが配設される場合がある。この貴金属チップは、例えば、Ｉｒを主成分とし、また、Ｉｒの酸化揮発を抑制したり加工性を改善したりするための副成分として、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ及びＲｅから選ばれる１種又は２種以上を合計で３〜５０質量％含有するＩｒ合金等によって構成することができ、その外形は円柱状に形成される。

中心電極３は、絶縁碍子２の軸線Ｏ方向に形成された貫通孔（図示せず。）の先端側（図中下側）に配置されている。また、絶縁碍子２の軸線Ｏ方向に形成された貫通孔の後端側には端子金具４が配置されている。この端子金具４と中心電極３とは、導電性ガラスシール（図示せず。）等を介して電気的に接続されている。

主体金具１の先端部には、一端が当該主体金具１の端面に接合され、他端が中心電極３の先端を向くように略Ｌ字状に屈曲された接地電極５が配置されている。この接地電極５と中心電極３の先端との間が火花放電を発生させるためのスパークギャップとなっている。なお、この接地電極５の中心電極３との対向部にも前記したと同様な貴金属チップが配設される場合がある。

主体金具１の先端側は、外径が例えば１０ｍｍ等とされた小径部６とされている。この小径部６の後端側（図１において上側）には、外径が例えば１２ｍｍ等とされた中径部７が形成されており、この中径部７と小径部６との間には、外径が徐々に変化するテーパー部８が形成されている。中径部７の後端側（図１において上側）には、外径が例えば１４ｍｍ等とされた大径部９が形成されており、大径部９と中径部７との境界部分には段差部１０が形成されている。また、主体金具１の後端部（図１において上端部）には加締め部１１が形成されており、この加締め部１１を絶縁碍子２に形成された大径部（図示せず。）に加締めることによって、主体金具１内に絶縁碍子２が保持されている。尚、大径部９の後端側には、主体金具１のその他の部分よりも厚みが薄く加締め部１１が加締められる際に座屈する座屈部１３が形成されている。

さらに、主体金具１の加締め部１１と座屈部１３との間には、所定の肉厚を有した厚肉部１４が形成されており、厚肉部１４の外周面に取り外し用工具係合部１２が設けられている。本実施形態では、取り外し用工具係合部１２は、雄ねじによって構成されている。この取り外し用工具係合部１２は、スパークプラグ本体４０を、図２に示すようなエンジンブロック２００から取り外す時に工具を係合させるためのものであり、スパークプラグ本体４０を図２に示すようなエンジンブロック２００に取り付けるためのものではない。したがって、スパークプラグ本体４０を図２に示すようなエンジンブロック２００に取り付けた際には、この取り外し用工具係合部１２は、エンジンブロック２００の構成部材等とは非接触の状態となっている。なお、主体金具１の外周面には、スパークプラグ本体４０を図２に示すようなエンジンブロック２００に取り付けるための雄ねじ部は形成されていない。

上記の加締め部１１の上に、スパークプラグ本体４０をエンジンブロック２００に取り付けるための取り付け部品としての筒状押圧部材５０が設けられる。図１の上部左側に図示したように、筒状押圧部材５０は、略円筒状に形成されており、その外周面には雄ねじ部５１が形成されている。また、筒状押圧部材５０の上面には、工具係合用の複数（図１の上部左側に図示した例では４つ）の凹部（工具係合部）５２が形成されている。この凹部５２は、図２に示すプラグホール２０１の雌ねじ部２０２に筒状押圧部材５０の雄ねじ部５１を螺合させる際に、工具を係合させて筒状押圧部材５０を回転させるためのものである。

図２は、スパークプラグ本体４０をエンジンブロック２００に設けられたプラグホール２０１に挿入して取り付けた状態を示している。この図２に示すように、エンジンブロック２００に設けられたプラグホール２０１には、主体金具１に設けられた小径部６、中径部７、大径部９に合わせて、小径部２０４、中径部２０５、大径部２０６が形成されている。そして、小径部２０４と中径部２０５との間には、主体金具１のテーパー部８に合わせてテーパー部２０７が形成されている。また、中径部２０５と大径部２０６の境界部には、内径が徐々に変化するテーパー部２０８が形成されている。

そして、スパークプラグ本体４０をエンジンブロック２００に設けられたプラグホール２０１に挿入すると、主体金具１のテーパー部８とプラグホール２０１内のテーパー部２０７が当接されるようになっている。そして、この状態で、スパークプラグ本体４０の上方から、筒状押圧部材５０の雄ねじ部５１を、プラグホール２０１内の雌ねじ部２０２に螺合させて締め付けることにより、テーパー部８がテーパー部２０７に対して押圧された状態で、スパークプラグ本体４０がエンジンブロック２００に取り付けられる。

一方、スパークプラグ１００をエンジンブロック２００から取り外す際は、まず、筒状押圧部材５０に工具を係合させ、筒状押圧部材５０を回転させてプラグホール２０１内から取り外す。次に、図３に示すように、スパークプラグ本体４０の取り外し用工具係合部１２に取り外し用工具３００（図３中点線で示す。）を係合させる。本実施形態では、取り外し用工具係合部１２が雄ねじによって構成されているので、この雄ねじに内側に雌ねじが形成された、例えば筒状等に形成された取り外し用工具３００を螺合させて係合させる。そして、スパークプラグ本体４０をこの取り外し用工具３００を用いて取り外す。したがって、プラグホール２０１と主体金具１との間のクリアランスに堆積した煤や堆積物により、スパークプラグ本体４０がプラグホール２０１内に固着してしまった場合であっても、スパークプラグ本体４０を内燃機関２００のプラグホール２０１から容易に取り外すことができる。

上記の実施形態では、取り外し用工具係合部１２を雄ねじによって構成した場合について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。取り外し用工具係合部１２は、取り外し時に工具を係合させてスパークプラグ本体４０をプラグホール２０１から取り外すことのできるものであればどのような構成のものでも良い。例えば、図４に示すように、主体金具１の外周面に形成された凸部によって取り外し用工具係合部１２１を構成しても良い。また、例えば、図５に示すように、主体金具１の外周面に形成された凹部によって取り外し用工具係合部１２２を構成しても良い。上記の凸部からなる取り外し用工具係合部１２１、及び凹部からなる取り外し用工具係合部１２２は、複数設けることが好ましい。これによって、取り外し用工具を、取り外し用工具係合部１２１，１２２に確実に系合させることができ、スパークプラグ本体４０をプラグホール２０１から確実に取り外すことができる。取り外し用工具係合部１２１，１２２を２つ設ける場合は、図４に示すように、対向する位置、つまり軸線Ｏの周りに１８０°離れた位置に形成する。また、取り外し用工具係合部１２１，１２２を３つ設ける場合は、軸線Ｏの周りに１２０°離れた位置に形成する。また、取り外し用工具係合部１２１，１２２を４つ設ける場合は、軸線Ｏの周りに９０°離れた位置に形成する。

図４に示したように、凸部からなる取り外し用工具係合部１２１を複数設けた場合、凸部の突出方向と直交する断面（軸線Ｏと同方向に沿った断面）の合計断面積をＳ（ｍｍ^２）とし、ビッカース硬度をＶ（Ｈｖ）としたとき、Ｓ×Ｖ≧２４０である構成とすることが好ましい。以下に示す表１は、上記のＳ×Ｖの値の異なる複数のスパークプラグについて、実際にスパークプラグ本体４０をプラグホール２０１から取り外すことができたか否かを評価した結果を示すものである。評価は、２００ｃｃの単気筒エンジンを使用し、５０００ｒｐｍ、Ｗ．Ｏ．Ｔ（全開）で１０時間運転後にスパークプラグ本体４０が取り外せるか否かによって行った。凸部の数は２、凸部の位置は１８０°離れた位置、凸部の高さは１ｍｍである。したがって、Ｓは、２つの凸部の断面積を合計したものである。また、スパークプラグ本体４０とプラグホール２０１との嵌合部の径差は０．１ｍｍである。評価結果は、問題なく取り外しができた場合：Ａ、突起部が破損して取り外しができなかった場合：Ｂである。

表１に示されるように、Ｓ×Ｖ≧２４０であれば、スパークプラグ本体４０をプラグホール２０１から取り外すことができた。したがって、Ｓ×Ｖ≧２４０とすることが好ましい。

また、上記のように、取り外し用工具係合部１２１を凸部によって構成した場合、図４に示す凸部の厚肉部１４の外周面からの突出長をＨ（ｍｍ）としたとき、Ｈ≧０．５とすることが好ましい。以下に示す表２は、上記のＨ（ｍｍ）の値の異なる複数のスパークプラグについて、実際にスパークプラグ本体４０をプラグホール２０１から取り外すことができたか否かを評価した結果を示すものである。評価は、２００ｃｃの単気筒エンジンを使用し、５０００ｒｐｍ、Ｗ．Ｏ．Ｔ（全開）で１０時間運転後にスパークプラグ本体４０が取り外せるか否かによって行った。凸部の数は２、凸部の位置は１８０°離れた位置、凸部の硬度Ｖ＝１９０ＨＶ、凸部の合計断面積Ｓ＝３．１ｍｍ^２である。また、スパークプラグ本体４０とプラグホール２０１との嵌合部の径差は０．１ｍｍである。評価結果は、問題なく取り外しができた場合：Ａ、取り外し用工具が滑って取り外しができなかった場合：Ｂである。

表２に示されるように、Ｈ≧０．５ｍｍであれば、スパークプラグ本体４０をプラグホール２０１から取り外すことができた。したがって、Ｈ≧０．５ｍｍとすることが好ましい。

尚、取り外し用工具係合部は、スパークプラグ本体４０をエンジンブロック２００から取り外す時に工具を係合させるためのものであるから、主体金具１のうち所定の機械的強度を有する部位に形成される必要がある。上記の実施形態では、加締め部１１と座屈部１３との間であって、所定の肉厚すなわち所定の機械的強度を確保することが可能な厚肉部１４の外周面に取り外し用工具係合部を設けているが、主体金具１のうち機械的強度を確保可能な部位なら厚肉部１４以外の部位に取り外し用工具係合部を設けても良い。

図６は、本発明の他の実施形態に係るスパークプラグ１１０の構成を示すものである。同図において前述した実施形態に係るスパークプラグ１００と対応する部分には同一符号が付してある。この実施形態のスパークプラグ１１０では、主体金具１のうち厚肉部１４を除く部位の外径は、厚肉部１４の取り外し用工具係合部１２である雄ねじの谷径よりも径小である構成となっている。このような構成の場合、取り外し用工具３００を雄ねじに螺合していった際に、取り外し用工具３００がスパークプラグ本体４０の他の部位に接触することがない。このため、取り外し用工具３００の先端部はスパークプラグ本体４０の雄ねじに螺合した状態でプラグホール２０１の壁面（テーパー部２０８）に接触でき、この状態で更に取り外し用工具３００をねじ込むことにより、スパークプラグ本体４０に軸力を発生させることができる。従って、この軸力によりスパークプラグ本体４０をプラグホール２０１から確実に取り外すことができる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。

本発明のスパークプラグは、自動車用エンジン等の内燃機関に使用されるスパークプラグの分野等で利用することができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。

Claims (12)

1. 内燃機関への取り付け用雄ねじ部が形成されていない筒状の主体金具と、前記主体金具内に保持された筒状の絶縁碍子と、前記絶縁碍子内に保持され軸方向に延在する中心電極と、前記主体金具の一端部に自身の一端が設けられ、他端側が前記中心電極の先端部と間隔を設けて配置された接地電極とを有するスパークプラグ本体を、
   筒状に形成され上部に工具係合部を有するとともに、外周面に内燃機関のプラグホールに形成された雌ねじ部に螺合させるための雄ねじ部を有する筒状押圧部材によって、内燃機関に取り付けるスパークプラグであって、
   前記主体金具の他端側の外側面に、前記スパークプラグ本体を前記内燃機関から取り外す際に工具を係合させるための取り外し用工具係合部を配設したことを特徴とするスパークプラグ。
2. 請求項１記載のスパークプラグであって、
   前記主体金具は、自身の他端に設けられ、加締めにより前記絶縁碍子を前記主体金具内に保持するための加締め部と、前記加締め部よりも一端側に設けられ、前記加締め部と共に変形する座屈部と、前記加締め部と前記座屈部との間に設けられ、該加締め部及び該座屈部よりも肉厚の厚い厚肉部とを有し、
   前記取り外し用工具係合部は、前記厚肉部に配設されていることを特徴とするスパークプラグ。
3. 請求項２記載のスパークプラグであって、
   前記取り外し用工具係合部が、前記厚肉部の外周面に設けられた雄ねじであることを特徴とするスパークプラグ。
4. 請求項３記載のスパークプラグであって、
   前記主体金具のうち前記厚肉部を除く部位の外径は、該厚肉部の前記雄ねじの谷径よりも径小であることを特徴とするスパークプラグ。
5. 請求項２記載のスパークプラグであって、
   前記取り外し用工具係合部が、前記厚肉部の外周面に設けられた凸部であることを特徴とするスパークプラグ。
6. 請求項５記載のスパークプラグであって、
   前記凸部は、複数設けられていることを特徴とするスパークプラグ。
7. 請求項６記載のスパークプラグであって、
   前記凸部において、該凸部の突出方向と直交する断面の合計断面積をＳ（ｍｍ^２）とし、ビッカース硬度をＶ（Ｈｖ）としたとき、
   Ｓ×Ｖ≧２４０
   であることを特徴とするスパークプラグ。
8. 請求項６又は７記載のスパークプラグであって、
   前記凸部の前記厚肉部の外周面からの突出長をＨ（ｍｍ）としたとき、
   Ｈ≧０．５
   であることを特徴とするスパークプラグ。
9. 請求項６〜８いずれか１項記載のスパークプラグであって、
   ある特定の凸部に対して前記厚肉部の中心軸の周りに１２０°以上離れた位置に他の凸部が存在するように、複数の前記凸部が形成されている
   ことを特徴とするスパークプラグ。
10. 請求項２記載のスパークプラグであって、
    前記取り外し用工具係合部が、前記厚肉部の外周面に設けられた凹部であることを特徴とするスパークプラグ。
11. 請求項１０記載のスパークプラグであって、
    前記凹部は、複数設けられている
    ことを特徴とするスパークプラグ。
12. 請求項１１記載のスパークプラグであって、
    ある特定の凹部に対して前記厚肉部の中心軸の周りに１２０°以上離れた位置に他の凹部が存在するように、複数の前記凹部が形成されている
    ことを特徴とするスパークプラグ。

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