JP7377700B2 - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。

例えば、特許文献１には、先端部に副燃焼室を備えたスパークプラグが開示されている。このスパークプラグにおいては、副燃焼室を内側に形成するようにカバーがハウジングの先端部に接合されている。

特開２０１５－１３０３０２号公報

しかしながら、上記スパークプラグにおいては、使用時においてハウジングとカバーとの接合部に熱負荷がかかることにより、その接合信頼性の低下が懸念される。すなわち、主燃焼室の熱を接合部が受けることにより、接合部の接合強度が経年劣化することが懸念される。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、接合部の経年劣化を抑制することができる内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、筒状の絶縁碍子（２）と、
該絶縁碍子の内側に保持されると共に該絶縁碍子の先端側に突出した中心電極（３）と、
上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状の第１ハウジング（４）と、
上記第１ハウジングの先端部に接合された有底筒状の第２ハウジング（５）と、を有し、
上記第２ハウジングには、該第２ハウジングの内側に形成された副燃焼室（５０）を外部に連通させる貫通孔（５１）が形成されており、
内燃機関に固定するための外周ネジ部（６）は、上記第１ハウジングと上記第２ハウジングとの接合部（１１）よりも先端側に形成されており、
上記接合部は、上記外周ネジ部の基端部（６２）よりも基端側に形成されており、
上記接合部は、プラグ軸方向に直交する平面に沿って形成されており、
上記中心電極の先端部（３１）は、上記貫通孔の内周端部との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成しており、
上記接合部は、上記第１ハウジングと上記第２ハウジングとを溶接した溶接部であり、
上記第１ハウジングと上記第２ハウジングとは、上記接合部における溶接前の状態において、互いに上記プラグ軸方向に当接させつつ、上記プラグ軸方向に直交する平面に沿う方向に相対的に移動できるような形状を有する、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。

上記内燃機関用のスパークプラグにおいて、外周ネジ部の少なくとも一部は、第１ハウジングと第２ハウジングとの接合部よりも先端側に形成されている。それゆえ、スパークプラグを内燃機関に取り付けた状態において、接合部が外周ネジ部の先端部よりも主燃焼室から遠い側に配されることとなる。そのため、主燃焼室の熱が接合部に影響することを抑制することができる。その結果、接合部の熱負荷を抑制することができ、接合部の経年劣化を抑制することができる。

以上のごとく、上記態様によれば、接合部の経年劣化を抑制することができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、スパークプラグの断面説明図。 図１のII矢視図。 実施形態１における、スパークプラグを内燃機関に取り付けた状態の説明図。 実施形態１における、スパークプラグの製造方法の断面説明図。 参考形態２における、スパークプラグの断面説明図。 参考形態３における、スパークプラグの断面説明図。 参考形態４における、スパークプラグの断面説明図。

（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグに係る実施形態について、図１～図４を参照して説明する。
本形態のスパークプラグ１は、図１に示すごとく、筒状の絶縁碍子２と、中心電極３と、筒状の第１ハウジング４と、有底筒状の第２ハウジング５と、を有する。

中心電極３は、絶縁碍子２の内側に保持されると共に絶縁碍子２の先端側に突出している。第１ハウジング４は、絶縁碍子２を内周側に保持する。第２ハウジング５は、第１ハウジング４の先端部に接合されている。

第２ハウジング５には、副燃焼室５０を外部に連通させる貫通孔５１が形成されている。副燃焼室５０は、第２ハウジング５の内側に形成された空間である。
内燃機関に固定するための外周ネジ部６の少なくとも一部は、第１ハウジング４と第２ハウジング５との接合部１１よりも先端側に形成されている。

外周ネジ部６は、第２ハウジング５の外周面に形成されている。接合部１１は、外周ネジ部６の基端部６２よりも基端側に形成されている。したがって、本形態においては、第１ハウジング４には外周ネジ部６は形成されていない。

第１ハウジング４及び第２ハウジング５は、例えば、ニッケル基合金等の金属からなる。そして、第１ハウジング４は、内周面に突出した係止段部４１を有する。係止段部４１に、基端側から絶縁碍子２の外周面に設けた被係止段部２１が係止されている。被係止段部２１と係止段部４１との間には、図示を省略する環状のパッキンが介在していてもよい。かかる状態にて、第１ハウジング４の内周側に絶縁碍子２が挿通されていることにより、第１ハウジング４が絶縁碍子２を保持している。

第１ハウジング４は、絶縁碍子２を軸方向基端側からかしめるかしめ部４２を有する。これにより、絶縁碍子２を第１ハウジング４に対してプラグ軸方向Ｚに固定している。また、第１ハウジング４は、外周面に、六角部４３を有する。なお、本明細書において、プラグ軸方向Ｚを、単にＺ方向ともいう。また、Ｚ方向において、スパークプラグ１を主燃焼室７０に挿入する側を先端側、その反対側を基端側という。

第２ハウジング５は、外周ネジ部６よりも先端側において、副室形成部５２を有する。副室形成部５２は、中心電極３における絶縁碍子２から先端側へ露出した部位を覆うように、形成されている。副室形成部５２の内側に、副燃焼室５０が形成されている。副室形成部５２は、副燃焼室５０の先端側に配された底壁部５２１と、副燃焼室５０の側方に周状に形成された側壁部５２２とを有する。副室形成部５２は、第２ハウジング５の一部である。すなわち、第２ハウジング５は、副室形成部５２も含めて一体的に形成された一体部品である。

中心電極３の先端部３１は、貫通孔５１の内周端部との間に放電ギャップＧを形成している。図１、図２に示すごとく、底壁部５２１には、貫通孔５１として、第１貫通孔５１１が形成されている。第１貫通孔５１１の内周端部と中心電極３の先端部３１との間に、放電ギャップＧが形成されている。つまり、本形態においては、副室形成部５２における第１貫通孔５１１の内周端部が、接地電極を構成している。第１貫通孔５１１は、その略中心をプラグ中心軸が通るような位置に形成されている。また、中心電極３の先端部３１は、第１貫通孔５１１内に配置されている。

また、底壁部５２１と側壁部５２２との間の角部付近に、貫通孔５１として、複数の第２貫通孔５１２が形成されている。本形態において、各第２貫通孔５１２の開口面積は、第１貫通孔５１１の開口面積よりも小さい。

第２ハウジング５は、外周ネジ部６よりも基端側において、鍔部５４を有する。鍔部５４の先端側面が、内燃機関のエンジンヘッド７に対してＺ方向先端側から支持される座面５４１となる。すなわち、図３に示すごとく、エンジンヘッド７に設けられたプラグホール７１には、雌ネジ部７１１と、該雌ネジ部７１１の基端側に配された支持段部７１２とが形成されている。支持段部７１２は、Ｚ方向の基端側を向いている。プラグホール７１にスパークプラグ１が取り付けられた状態において、支持段部７１２に座面５４１が対向する。支持段部７１２と座面５４１との間にはパッキン１２が介在している。

スパークプラグ１は、外周ネジ部６が雌ネジ部７１１に螺合されると共に、座面５４１がパッキン１２を介して支持段部７１２に押圧されることで、プラグホール７１に装着されている。

本形態においては、図１に示すごとく、鍔部５４の基端面が、第２ハウジング５の基端面５５となっている。そして、この第２ハウジング５の基端面５５が、第１ハウジング４の先端面４４と接合されている。

接合部１１は、Ｚ方向に直交する平面に沿って形成されている。本形態において、接合部１１は、第１ハウジング４と第２ハウジング５とを互いに溶接した溶接部である。溶接前の状態において、第１ハウジング４の先端面４４及び第２ハウジング５の基端面５５は、いずれもＺ方向に直交する平坦面を有する。そして、第１ハウジング４と第２ハウジング５とは、第１ハウジング４の先端面４４と第２ハウジング５の基端面５５とを面接触した状態にて、抵抗溶接、レーザ溶接等によって、溶接される。

本形態のスパークプラグ１を製造する際には、例えば、以下の手順にて行うことができる。
すなわち、まず、第１ハウジング４と第２ハウジング５とを接合する前に、図４に示すごとく、第１ハウジング４に、中心電極３を保持した絶縁碍子２を挿通配置する。つまり、第１ハウジング４に中心電極３と絶縁碍子２とを組み付けたサブアッシー１０１を作製する。このサブアッシー１０１においては、第１ハウジング４の先端側に中心電極３及び絶縁碍子２が突出した状態にある。

このようなサブアッシー１０１に対して、中心電極３及び絶縁碍子２を先端側から覆うように、第２ハウジング５を配置する。そして、第２ハウジング５の基端面５５を、第１ハウジング４の先端面４４に面接触させる。ここで、上述のように、第１ハウジング４の先端面４４と第２ハウジング５の基端面５５とは、いずれも、Ｚ方向に直交する平坦面となっている。それゆえ、溶接前の状態において、第２ハウジング５は、第１ハウジング４に対して、Ｚ方向に直交する方向に移動できる。

そこで、第１ハウジング４と第２ハウジング５とを接合する前に、第１ハウジング４と第２ハウジング５との間の、Ｚ方向に直交する方向の位置決めを行う。上述のように、放電ギャップＧは、第２ハウジング５に設けられた第１貫通孔５１１と中心電極３の先端部３１との間に形成される。それゆえ、放電ギャップＧの微調整を行うために、このような位置決め工程を行う。すなわち、中心電極３の先端部３１の位置と、第２ハウジング５の第１貫通孔５１１との位置関係が適切になるように、第１ハウジング４に対して第２ハウジング５の位置を調整する。

そして、第１ハウジング４に対する第２ハウジング５の位置決めが適切に行われた状態にて、両者を溶接して接合する。以上により、図１に示すように第１ハウジング４と第２ハウジング５との間に接合部１１を備えたスパークプラグ１が得られる。

次に、本形態の作用効果につき説明する。
上記内燃機関用のスパークプラグ１において、外周ネジ部６の少なくとも一部は、接合部１１よりも先端側に形成されている。それゆえ、図３に示すごとく、スパークプラグ１を内燃機関に取り付けた状態において、接合部１１が外周ネジ部６の先端部６１よりも主燃焼室７０から遠い側に配されることとなる。そのため、主燃焼室７０の熱が接合部１１に影響することを抑制することができる。その結果、接合部１１の熱負荷を抑制することができ、接合部１１の経年劣化を抑制することができる。

図３に示すごとく、スパークプラグ１における外周ネジ部６の先端部６１よりも先端側の部位は、直接、主燃焼室７０に面することとなる。仮に、かかる部位に接合部が配される場合には、主燃焼室７０から受ける熱負荷により、その接合信頼性が低下することが懸念される。さらに、かかる場合には、内燃機関の振動による負荷が接合部に作用することも懸念される。

これに対して、本形態のスパークプラグ１においては、外周ネジ部６の先端部６１よりも基端側に接合部１１が配されている。これにより、接合部１１が主燃焼室７０に曝されることを防ぐことができる。それゆえ、上述のような懸念を抑制することができる。その結果、接合部１１の経年劣化を抑制することができる。

また、接合部１１は、外周ネジ部６の基端部６２よりも基端側に形成されている。それゆえ、接合部１１への熱負荷をより低減することができる。その結果、接合部１１の経年劣化をより抑制することができる。

また、接合部１１は、Ｚ方向に直交する平面に沿って形成されている。それゆえ、第１ハウジング４と第２ハウジング５とを接合する際に、両者の間のＺ方向に直交する方向の位置調整を行いやすい。

中心電極３の先端部３１は、貫通孔５１（本形態においては、第１貫通孔５１１）の内周端部との間に放電ギャップＧを形成している。これにより、貫通孔５１を通過する気流によって放電が引き伸ばされやすく、着火性を向上させることができる。また、このような構成のスパークプラグ１においては、上述のように、放電ギャップＧの調整を、第１ハウジング４と第２ハウジング５との位置調整にて行うことができるようにすることが有用となる。つまり、接合部１１を備える構成とすることが有用となる。しかし、接合部１１を熱負荷が大きくなりやすい箇所に配置すると、上述のような経年劣化のおそれが懸念される。それゆえ、接合部１１の位置を、少なくとも外周ネジ部６の先端部６１よりも基端側とすることで、耐久性に優れたスパークプラグ１が得られる。

以上のごとく、本形態によれば、接合部の経年劣化を抑制することができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

（参考形態２）
本形態は、図５に示すごとく、副燃焼室５０内に接地電極５６を配置した形態である。すなわち、副室形成部５２の内側に電極部材５６０を接合して、接地電極５６を突出させている。そして、接地電極５６を中心電極３の先端部３１に対向させている。これにより、接地電極５６と中心電極３の先端部３１との間に放電ギャップＧを形成している。

その他は、実施形態１と同様である。なお、参考形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本形態においても、接合部１１の経年劣化を抑制することができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
なお、本形態においては、接地電極５６を第２ハウジング５の副室形成部５２の底壁部５２１に設けた形態を示したが、その他の変形例も考えられる。すなわち、変形例として、例えば、接地電極５６を第２ハウジング５の副室形成部５２の側壁部５２２に設けた形態とすることもできる。この場合においても、中心電極３の先端部３１に対して、先端側から接地電極５６を対向させた構成や、中心電極３の先端部３１の側面に接地電極５６を対向させた構成とすることもできる。

（参考形態３）
本形態は、図６に示すごとく、第１ハウジング４と第２ハウジング５との接合部１１が、Ｚ方向における、外周ネジ部６の基端部６２と先端部６１との間の位置に形成されている形態である。

すなわち、外周ネジ部６が、第２ハウジング５のみならず、第１ハウジング４にも設けてある。第１ハウジング４に設けた外周ネジ部６と第２ハウジング５に設けた外周ネジ部６とは、互いに同軸上に形成され、同一の直径（すなわちネジ径）を有する。そして、内燃機関のプラグホール７１にスパークプラグ１を取り付ける際には、第１ハウジング４の外周ネジ部６と第２ハウジング５の外周ネジ部６とが、プラグホール７１の雌ネジ部７１１（図３参照）に螺合することとなる。

本形態のスパークプラグ１においては、鍔部４５が、第１ハウジング４に設けてある。これに伴い、プラグホール７１の支持段部７１２に支持される座部４５１が第１ハウジング４に設けられることとなる。そして、第１ハウジング４における鍔部４５よりも先端側に、外周ネジ部６が形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

（参考形態４）
本形態は、図７に示すごとく、接合部１１をかしめ構造にて構成した形態である。
すなわち、第１ハウジング４の先端部４４０は、第２ハウジング５の基端部５５０に圧入されている。圧入は、例えば、熱かしめにて形成することができる。本形態においても、外周ネジ部６よりも基端側に接合部１１が形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においても、接合部の経年劣化を抑制することができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

なお、図７においては、第１ハウジング４の先端部４４０が第２ハウジング５の基端部５５０に圧入された構成を示したが、第２ハウジング５の基端部が第１ハウジング４の先端部に圧入された構成とすることもできる。
また、本形態においては、接合部１１の形成にあたり、溶接を行う必要が特にない。ただし、接合部１１を図７のような嵌合構造としつつ、溶接を行うこともできる。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ スパークプラグ
２ 絶縁碍子
３ 中心電極
４ 第１ハウジング
５ 第２ハウジング
５０ 副燃焼室
５１ 貫通孔
６ 外周ネジ部

Claims (1)

1. 筒状の絶縁碍子（２）と、
   該絶縁碍子の内側に保持されると共に該絶縁碍子の先端側に突出した中心電極（３）と、
   上記絶縁碍子を内周側に保持する筒状の第１ハウジング（４）と、
   上記第１ハウジングの先端部に接合された有底筒状の第２ハウジング（５）と、を有し、
   上記第２ハウジングには、該第２ハウジングの内側に形成された副燃焼室（５０）を外部に連通させる貫通孔（５１）が形成されており、
   内燃機関に固定するための外周ネジ部（６）は、上記第１ハウジングと上記第２ハウジングとの接合部（１１）よりも先端側に形成されており、
   上記接合部は、上記外周ネジ部の基端部（６２）よりも基端側に形成されており、
   上記接合部は、プラグ軸方向に直交する平面に沿って形成されており、
   上記中心電極の先端部（３１）は、上記貫通孔の内周端部との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成しており、
   上記接合部は、上記第１ハウジングと上記第２ハウジングとを溶接した溶接部であり、
   上記第１ハウジングと上記第２ハウジングとは、上記接合部における溶接前の状態において、互いに上記プラグ軸方向に当接させつつ、上記プラグ軸方向に直交する平面に沿う方向に相対的に移動できるような形状を有する、内燃機関用のスパークプラグ（１）。

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