KR101586878B1

KR101586878B1 - 글로 플러그

Info

Publication number: KR101586878B1
Application number: KR1020130018510A
Authority: KR
Inventors: 사다미츠 하라다
Original assignee: 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2016-01-19
Also published as: JP5922946B2; JP2013170774A; EP2631542A3; EP2631542A2; KR20130096667A

Abstract

(과제) 열에 의한 밀봉부재의 열화(劣化)를 보다 확실하게 방지한다.
(해결 방법) 글로 플러그(1)는 축선(CL1)방향으로 연장되는 축구멍(7)을 가지며, 내연기관(EN)의 부착구멍(HO)에 형성된 암나사부(FS)에 나사결합하기 위한 수나사부(8)를 구비하는 통형상의 하우징(2)과, 적어도 자신의 선단부가 하우징(2)의 선단에서 돌출된 상태에서 축구멍(7)에 삽입되는 세라믹 히터(4)와, 축선(CL1)방향으로 연장하는 봉형상를 이룸과 아울러 축구멍(7)에 삽입되어 세라믹 히터(4)로의 통전 경로를 이루는 중축(中軸, 3)을 구비하고 있다. 축선(CL1)을 따르는 수나사부(8)의 형성범위에 있어서 하우징(2)의 내주와 중축(3)의 외주 사이에 절연성 재료로 이루어지는 환형상의 밀봉부재(31)가 배치되며, 상기 밀봉부재(31)가 상기 하우징(2)과 상기 중축(3)에 각각 접촉된다.

Description

글로 플러그{GLOW PLUG}

본 발명은 디젤 엔진의 예열 등에 사용되는 글로 플러그에 관한 것이다.

디젤 엔진의 시동 보조 등에 사용되는 글로 플러그는 축선방향으로 연장되는 축구멍을 가지는 하우징과, 상기 축구멍에 삽입되어 통전(通電)에 의해 발열하는 히터부재와, 히터부재에 대하여 통전 경로를 이루는 봉형상 형상의 중축(中軸)을 구비하고 있다. 히터부재로는 도전성 세라믹으로 이루어지는 발열소자를 가지는 세라믹 히터나, 도전성 금속으로 이루어지는 발열 코일을 가지는 시즈히터가 채용된다. 또한, 일반적으로 히터부재는 하우징 또는 하우징에 접합된 통형상 부재의 내주에 압입 고정된다. 또한, 하우징은 그 후단부에 글로 플러그를 내연기관에 부착할 때에 공구를 걸어맞추기 위한 공구 걸어맞춤부를 구비한다.

또한, 공구 걸어맞춤부의 내측에 있어서 하우징의 내주와 중축의 외주 사이에는 소정의 절연성 재료(예를 들면, 불소 고무나 실리콘 고무 등)로 이루어지는 환형상의 밀봉부재가 설치된다(예를 들면 특허문헌 1 등 참조). 밀봉부재를 설치함으로써, 축구멍에 대하여 액체(예를 들어, 오일 등)의 침입을 억제할 수 있다. 그 결과, 축구멍 및 하우징 사이에 있어서의 절연성의 유지를 도모할 수 있음과 아울러, 히터부재에 있어서 하우징 등에 압입 고정된 부위에 액체가 부착하고, 상기 히터부재의 발열에 의해 부착된 액체가 탄화하여 단락(短絡)이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2005-315474호 공보

그런데, 글로 플러그는 환경온도의 저하를 도모하기 위하여, 통상적으로 내연기관의 흡기측에 배치되지만, 흡기측에 충분한 배치 공간을 확보하지 못할 경우가 있으며, 이러한 경우에는 내연기관의 배기측에 배치된다. 그러나 글로 플러그를 내연기관의 배기측에 배치한 경우에는 배기 매니폴드나 터보 과급기 등에서의 복사열과 전열(傳熱)의 영향에 의해 하우징에 있어서 공구 걸어맞춤부 및 그 근방은 250℃ 정도의 고온이 될 수 있다. 따라서 공구 걸어맞춤부의 내측에 배치되는 밀봉부재에 있어서 열에 의한 열화(劣化)(압축 영구변형의 발생에 의한 탄성의 저하)가 발생될 우려가 있다.

여기서 열에 의한 밀봉부재의 열화를 방지하기 위해서 밀봉부재를 내열성이 뛰어난 특수한 소재(예를 들면, 듀퐁사 제품의 칼레즈(등록상표) 등)에 의해 형성하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 이와 같은 내열성이 뛰어난 재료를 밀봉부재에 적용하여도 글로 플러그처럼 고온 분위기에 장시간 노출되는 환경 하에서 사용하면 압축 영구변형이 커져서 기밀성을 확보하지 못할 우려가 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 열에 의한 밀봉부재의 열화를 보다 확실하게 방지할 수 있는 글로 플러그를 제공하는 것이다.

이하, 상기 목적을 해결하는 데 적합한 각 구성에 대하여 항목을 나누어 설명한다. 또한 필요에 따라 대응하는 구성에 특유의 작용효과를 부기(附記)한다.

구성 1. 본 구성의 글로 플러그는 축선방향으로 연장되는 축구멍을 가짐과 아울러, 내연기관의 부착구멍에 형성된 암나사부에 나사결합하기 위한 수나사부 및 상기 수나사부보다도 후단측에 위치하여 상기 내연기관에 부착할 때에 공구가 걸어맞춰지는 공구 걸어맞춤부를 구비하는 통형상의 하우징과,

적어도 자신의 선단부가 상기 하우징의 선단에서 돌출된 상태에서 상기 축구멍에 삽입되는 히터부재와,

상기 축선방향으로 연장하는 봉형상을 이룸과 아울러, 상기 축구멍에 삽입되어 상기 히터부재로의 통전 경로를 이루는 중축을 구비하는 글로 플러그로서,

상기 축선을 따르는 상기 수나사부의 형성범위에 있어서, 상기 하우징의 내주와 상기 중축의 외주 사이에 절연성 재료로 이루어지는 환형상의 밀봉부재가 배치되며, 상기 밀봉부재가 상기 하우징과 상기 중축에 각각 접촉되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 1에 의하면, 밀봉부재는 축선을 따라 수나사부의 형성범위에 있어서, 하우징과 중축 사이에 배치되도록 구성되어 있다. 따라서 밀봉부재는 고온이 될 수 있는 공구 걸어맞춤부에서 이간한 위치에 설치됨으로써 밀봉부재의 온도를 충분히 낮게 억제할 수 있다.

또한, 일반적으로 내연기관은 냉각수 등에 의해 냉각되므로 하우징에 있어서 내연기관(암나사부)에 접촉하는 수나사부 및 그 근방은 공구 걸어맞춤부가 극히 고온으로 되는 환경 하라고 하여도 충분히 저온(예를 들면, 100℃ 이하)이 된다. 이로 인해 나사부의 내측에 위치하는 밀봉부재는 그 온도를 더욱 낮게 억제할 수 있다.

이상과 같이, 상기 구성 1에 의하면, 상기한 작용효과가 상승적(相乘的)으로 작용함으로써 열에 의한 밀봉부재의 열화를 보다 확실하게 방지할 수 있다.

구성 2. 본 구성의 글로 플러그는 상기 구성 1에 있어서, 상기 암나사부에 상기 수나사부를 나사결합한 상태에 있어서, 상기 축선을 따르는 상기 암나사부의 형성범위에 상기 밀봉부재가 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 2에 의하면, 내연기관에 형성된 암나사부에 대하여 수나사부를 나사결합한 상태(즉, 내연기관에 대하여 글로 플러그를 부착한 상태)에 있어서 암나사부의 내측에 밀봉부재가 위치하도록 구성되어 있다. 따라서 공구 걸어맞춤부의 열이 밀봉부재에 대하여 보다 전해지기 어려워짐과 아울러, 하우징에 있어서 외주가 암나사부(내연기관)에 접촉하여 더욱 저온이 되는 부위가 밀봉부재에 접촉하게 된다. 이것에 의해, 밀봉부재의 온도를 보다 낮게 억제할 수 있으며, 열에 의한 밀봉부재의 열화를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

구성 3. 본 구성의 글로 플러그는 상기 구성 1에 있어서, 상기 축선을 따르는 상기 수나사부의 형성범위에 있어서, 상기 하우징의 내주에는 상기 밀봉부재보다도 상기 축선방향 선단측에 위치하고, 지름방향 내측을 항하여 돌출하는 단차부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 3에 의하면, 단차부보다도 선단측을 향한 밀봉부재의 이동을 규제할 수 있다. 따라서, 기밀성의 확보라는 밀봉부재의 본래적인 기능을 보다 확실하게 발휘시킬 수 있다.

구성 4. 본 구성의 글로 플러그는 상기 구성 3에 있어서, 상기 하우징은,

자신의 내주에 대하여 상기 밀봉부재가 접촉하는 대경부(大徑部)와,

상기 대경부보다도 상기 축선방향 선단측에 위치하고, 자신의 내경이 상기 대경부의 내경보다도 작은 소경부(小徑部)를 구비하고,

상기 단차부는 상기 대경부의 선단과 상기 소경부의 후단을 연접하는 부위에 의해 구성되고,

상기 단차부는 상기 수나사부에 있어서의 완전 나사부의 선단에서 상기 수나사부의 나사 피치의 3배 이상 상기 축선방향 후단측에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, “완전 나사부”라는 것은 산의 정상의 형상과 골 밑의 형상이 양방 모두 완전한 산형상으로 이루어지는 나사부를 말한다.

내연기관에 글로 플러그를 부착한 상태에서는 하우징에 있어서 수나사부보다도 선단측에 위치하는 부위와, 수나사부에 있어서 상기 부위 근방에 위치하는 부위에 대하여 축력(軸力)이 가해지게 된다. 따라서, 하우징에 있어서 축력이 가해질 수 있는 부위는 축력에 의한 변형을 방지하기 위해, 우수한 기계적 강도를 가지는 것이 바람직하다.

이 점을 감안하여 상기 구성 4에 의하면, 상기 단차부가 수나사부의 완전 나사부 선단보다도 수나사부의 나사 피치의 3배 이상만큼 축선방향 후단측에 형성되어 있다. 즉, 소경부보다도 내경이 크며 비교적 얇게 될 수 있는 대경부가 상기 축력이 가해질 수 있는 부위에서 벗어난 위치에 형성되어 있으며, 대경부보다도 내경이 작으며 비교적 두껍게 될 수 있는 소경부가 상기 축력이 가해질 수 있는 위치에 형성되어 있다. 따라서, 하우징에 있어서 축력이 가해질 수 있는 부위에 있어서의 기계적 강도를 충분히 확보할 수 있다. 그 결과, 하우징의 변형을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

구성 5. 본 구성의 글로 플러그는 상기 구성 1에 있어서, 상기 축선을 따르는 상기 수나사부의 형성범위에 있어서, 상기 중축의 외주에는 상기 밀봉부재보다도 상기 축선방향 선단측에 위치하고, 지름방향 외측을 향하여 돌출하는 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 5에 의하면 돌기부보다도 선단측으로의 밀봉부재의 이동을 규제할 수 있다. 따라서 밀봉부재에 의한 기밀성의 확보라는 기능을 보다 확실하게 발휘시킬 수 있다.

구성 6. 본 구성의 글로 플러그는 상기 구성 1 또는 구성 2에 있어서, 상기 밀봉부재는 절연성의 탄성재료로 이루어지며,

상기 하우징의 내주와 상기 중축의 외주 사이에 배치하기 전에 있어서, 상기 밀봉부재의 중심축을 포함한 상기 밀봉부재의 단면에 있어서,

상기 밀봉부재의 단면의 외형선은

외주측에 위치함과 아울러, 지름방향 외측으로 융기하는 만곡 형상을 이루는 제 1 외형선과,

내주측에 위치함과 아울러, 자신의 곡률반경이 상기 제 1 외형선의 곡률반경보다도 큰 상태로 지름방향 내측으로 융기하는 만곡 형상, 또는 상기 밀봉부재의 중심축을 따라 직선 형상을 이루는 제 2 외형선을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 6에 의하면, 밀봉부재를 하우징 및 중축 사이에 압입할 때에 밀봉부재에 있어서 제 2 외형선을 구성하는 부위가 밀봉부재의 전체를 지지하며, 그 굴곡이나 침몰을 억제하는 심(芯)으로서 기능하게 된다. 따라서, 중축에 접촉하는 밀봉부재의 내주면에 있어서 굴곡이나 주름이 발생되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있으며, 밀봉부재의 내주면을 중축에 대하여 보다 확실하게 접촉할 수 있다. 그 결과, 밀봉부재 및 중축 사이의 밀봉성을 보다 높일 수 있다.

또한, 밀봉부재를 하우징 및 중축 사이에 압입할 때에 밀봉부재는 지름방향을 따라 압축되게 되지만, 상기 구성 6에 의하면, 제 1 외형선이 지름방향 외측으로 융기하는 만곡 형상으로 되어 있기 때문에, 밀봉부재의 압축에 의한 변형을 원활하게 실시할 수 있다.

또한 제 1 외형선을 만곡 형상으로 함으로써, 밀봉부재는 그 변형시에 있어서 지름방향을 따르는 두께에 있어서 큰 부분이 두께의 작은 부분으로 이동하도록 하여 변형한다. 따라서 하우징 및 중축 사이에 배치된 밀봉부재에 있어서 국소적으로 내부 응력이 높은 변형 부위가 생기기 어렵게 된다. 그 결과, 글로 플러그가 외부로부터 진동 등을 받았을 때에 있어서의 내부 응력에 기인하는 밀봉부재의 파손(절단)을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

도 1은 글로 플러그의 구성을 나타내는 정면도
도 2는 글로 플러그의 구성을 나타내는 단면도
도 3은 하우징 및 중축 사이에 배치되기 전에 있어서의 밀봉부재의 단면도
도 4는 하우징 및 중축 사이에 배치되기 전에 있어서의 밀봉부재의 다른 예를 나타내는 단면도
도 5는 단차부 등의 구성을 나타내는 하우징 등의 확대 단면도
도 6은 내연기관에 부착된 상태의 글로 플러그를 나타내는 확대 단면도
도 7은 다른 실시형태에 있어서 중축에 형성된 돌기부 등을 나타내는 단면도

이하에서 일 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 글로 플러그(1)의 정면도이며, 도 2는 글로 플러그(1)의 단면도이다. 또한, 도 1, 2 등에 있어서는 도면의 하측을 글로 플러그(1)의 선단측으로 하고, 상측을 후단측으로 하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 글로 플러그(1)는 하우징(2), 중축(中軸, 3), 히터부재로서의 세라믹 히터(4) 외통(外筒, 5) 및 단자 핀(6) 등을 구비하고 있다.

하우징(2)은 소정의 금속재료(예를 들면, S45C 등의 철계 소재)에 의해 통형상으로 형성되며, 축선(CL1)방향을 따라 연장하는 축구멍(7)을 가지고 있다. 또한 하우징(2)의 축선(CL1)방향 중앙부 외주에는 글로 플러그(1)를 내연기관의 부착구멍에 형성한 암나사부에 부착하기 위한 수나사부(8)가 형성되어 있다. 아울러, 하우징(2)의 후단부 외주에는 단면 육각형 형상을 이루는 공구 걸어맞춤부(9)가 형성되어 있으며, 상기 암나사부에 상기 수나사부(8)를 나사결합할 때에는 공구 걸어맞춤부(9)에 대해 부착용의 공구가 걸어맞춰지도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 수나사부(8)의 곡부분(谷部分)에 있어서 하우징(2)의 두께가 소정값(예를 들면, 1.7㎜) 이하가 되도록 구성되어 있다.

또한, 하우징(2)의 축구멍(7)에는 금속재로서 둥근 봉형상을 이루는 상기 중축(3)이 수용되어 있다. 중축(3)은 중실(solid) 형상을 이루며, 본 실시형태에서는 축선(CL1)을 따라서 일정한 외경을 가지도록 구성되어 있다. 또한, 중축(3)의 선단부는 도전성의 금속재료(예를 들면, SUS 등의 철계 소재)에 의해 형성된 원통 형상의 접속부재(10)의 후단부에 접합(예를 들면, 용접 등)됨과 아울러, 접속부재(10)의 선단부에는 상기 세라믹 히터(4)의 후단부가 압입되어 있다. 이것에 의하여, 중축(3)과 세라믹 히터(4)는 접속부재(10)를 통해 기계적이며 또한, 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 중축(3)의 후단부에는 금속재의 상기 단자 핀(6)이 코킹 고정되어 있으며 단자 핀(6)의 선단부 및 하우징(2)의 후단부 사이에는 양자 사이에 있어서의 직접적인 통전(단락)을 방지하기 위하여, 절연성 소재로 이루어지는 절연 부시(11)가 설치되어 있다.

아울러, 상기 외통(5)은 소정의 금속재료에 의하여 통형상으로 형성되어 있으며, 하우징(2)의 선단부에 접합되어 있다. 또한, 외통(5)은 세라믹 히터(4)의 축선(CL1)방향을 따라 중간 부분을 지지하고 있으며, 세라믹 히터(4)의 선단부는 외통(5)의 선단에서 노출된 상태로 되어 있다. 또한 외통(5)은 그 외주에 축선(CL1)방향 선단측을 향해 서서히 외경이 작아지는 테이퍼 형상의 압접부(5A)를 구비하고 있다. 글로 플러그(1)를 내연기관에 부착할 때에는 상기 압접부(5A)가 내연기관에 형성된 테이퍼 시트에 대하여 압접함으로써 연소실 내에 있어서의 기밀성이 확보되도록 되어 있다. 또한, 외통(5)은 자신의 후단부가 축구멍(7)에 삽입된 상태에서 자신과 하우징(2)과의 접촉면 가장자리를 따라 레이저 용접을 함으로써, 하우징(2)에 접합되어 있다.

상기 세라믹 히터(4)는 축선(CL1)방향으로 연장한 둥근 봉형상의 기체(基體, 21)와, 그 내부에 매설되며, 가늘고 긴 ‘U’자형을 이루는 발열소자(22)를 구비하고 있다. 기체(21)는 절연성 세라믹(예를 들면, 질화 규소나 알루미나 등)에 의하여 구성되어 있으며, 발열소자(22)는 질화 규소를 주성분으로 하되, 도전성 재료(예를 들면, 몰리브덴이나 텅스텐 탄화물이나 규화물 등)을 포함하는 도전성 세라믹에 의하여 구성되어 있다.

또한, 발열소자(22)는 세라믹 히터(4) 선단부에 배치되는 발열부(23)와, 해당 발열부(23)의 각각의 선단에서 후단측을 향해 연장되는 1쌍의 봉형상 리드부(24,25)를 구비하고 있다. 발열부(23)는 이른바 발열 저항체로서 기능하는 부위이며, 곡면 형상으로 형성된 세라믹 히터(4)의 선단부분에 있어서 그 곡면을 따라 ‘U’자형을 이루고 있다.

또한, 상기 리드부(24,25)는 각각 세라믹 히터(4)의 후단측을 향해 서로 대략 평행하게 연장하여 형성되어 있다. 그리고 일측의 리드부(24)의 후단 근방 위치에는 전극 취출부(取出部, 26)가 외주방향으로 돌출 형성되어 있으며, 상기 전극 취출부(26)는 세라믹 히터(4) 외주면에 노출되어 있다. 마찬가지로 타측의 리드부(25)의 후단 근방의 위치에도 전극 취출부(27)가 외주방향으로 돌출 형성되어 있으며, 상기 전극 취출부(27)는 세라믹 히터(4)의 외주면에 노출되어 있다. 또한, 상기 일측의 리드부(24)의 전극 취출부(26)는 축선(CL1)방향을 따라 상기 타측의 리드부(25)의 전극 취출부(27)보다도 후단측에 위치하고 있다.

또한, 전극 취출부(26)의 노출 부분은 접속부재(10)의 내주면에 접촉하고 있으며, 접속부재(10)에 접속된 중축(3)과 리드부(24)와의 전기적 도통이 도모되고 있다. 또한, 전극 취출부(27)의 노출 부분은 외통(5)의 내주면에 대하여 접촉하고 있으며, 외통(5)에 접합된 하우징(2)과 리드부(25)와의 전기적 도통이 도모되고 있다. 즉, 본 실시형태에서는 중축(3)과 하우징(2)이 세라믹 히터(4)의 발열부(23)에 통전하기 위한 양극·음극으로서 기능하도록 되어 있다.

또한, 축구멍(7) 내의 기밀성을 확보하기 위하여, 하우징(2) 및 중축(3) 사이에는 절연성의 탄성재료(예를 들면, 불소 고무나 실리콘 고무 등)로 이루어지는 환형상의 밀봉부재(31)가 설치되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 밀봉부재(31)는 축선(CL1)을 따르는 수나사부(8)의 형성범위(RA)에 있어서 하우징(2)의 내주와 중축(3)의 외주 사이에 설치되어 있다. 또한, 밀봉부재(31)는 하우징(2)과 중축(3) 등을 조립한 후에, 양자의 사이에 압입됨으로써 축구멍(7) 내에 설치된다.

또한, 본 실시형태에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 하우징(2)의 내주와 중축(3)의 외주 사이에 배치하기 전에 있어서의 밀봉부재(31)의 내주를 통과하는 밀봉부재(31)의 중심축(CL2)을 포함하는 밀봉부재(31)의 단면에 있어서, 밀봉부재(31)의 단면의 외형선(OL)에 있어서 외주측에 위치하는{즉, 하우징(2)의 내주와 접촉하는} 제 1 외형선(OL1)은 지름방향 외측으로 융기하는 만곡 형상을 이루고 있다. 한편, 상기 단면의 외형선(OL)에 있어서 내주측에 위치하는{즉, 중축(3)의 외주와 접촉하는} 제 2 외형선(OL2)은 상기 중심축(CL2)을 따라 직선 형상을 이루고 있다.

또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 단면에 있어서, 제 2 외형선(OL2)을 자신의 곡률반경(R2)이 제 1 외형선(L1)의 곡률반경(R1)보다도 큰 상태로 지름방향 내측으로 융기하는 만곡 형상을 이루도록 구성하여도 좋다.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 하우징(2)은 자신의 내주에 대하여 밀봉부재(31)가 접촉하는 대경부(大徑部, 32)와 상기 대경부(32)보다도 축선(CL1)방향 선단측에 위치하되, 자신의 내경이 대경부(32)의 내경보다도 작은 소경부(小徑部, 33)를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는 대경부(32)의 외경과, 소경부(33)의 외경이 대략 동일한 것으로 되어 있으며, 소경부(33) 두께는 대경부(32)의 두께보다도 두껍게 되어 있다.

또한, 대경부(32)의 선단과 소경부(33)의 후단의 연접부(連接部)에는 밀봉부재(31)보다도 축선(CL1)방향 선단측에 위치하고, 지름방향 내측으로 돌출하는 단차부(34)가 형성되어 있다. 단차부(34)는 축선(CL1)을 따르는 수나사부(8)의 형성범위(RA)에 형성되어 있으며, 본 실시형태에서는 수나사부(8)에 있어서의 완전 나사부의 선단에서 수나사부(8)의 나사 피치의 3배 이상 축선(CL1)방향 후단측에 형성되어 있다. 즉, 글로 플러그(1)를 내연기관에 대하여 부착시킨 상태에 있어서, 축선(CL1)방향을 따르는 축력(軸力)이 가해지는 위치보다도 후단측에 비교적 얇은 대경부(32)가 위치하고, 축력이 가해지는 위치에 비교적 두꺼우며 강도가 뛰어난 소경부(33)가 위치하도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는 도 6에 나타낸 바와 같이, 내연기관(EN)의 엔진헤드(EH)에 형성된 부착구멍(HO)의 암나사부(FS)에 수나사부(8)를 나사결합한 상태에 있어서, 상기 축선(CL1)을 따르는 암나사부(FS)의 형성범위에 밀봉부재(31)가 위치하도록 밀봉부재(31)의 배치위치가 설정되어 있다. 또한, 엔진헤드(EH)는 냉각수 등에 의해 냉각되며, 하우징(2)에 있어서 엔진헤드(EH)에 접촉하는 수나사부(8) 및 그 근방은 내연기관(EN)의 동작 시에 있어서도 충분히 저온(예를 들면, 100℃ 이하)으로 되도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서 글로 플러그(1)는 내연기관(EN)의 배기측에 배치되어 있다. 이로 인해, 배기 매니폴드나 터보 과급기 등에서의 복사열과 전열(傳熱)의 영향에 의하여 하우징(2)에 있어서 엔진헤드(EH)에서 돌출하는 공구 걸어맞춤부(9) 및 그 근방은 250℃ 정도의 고온이 될 수 있다.

이상 상기한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 밀봉부재(31)는 축선(CL1)을 따르는 수나사부(8)의 형성범위에 있어서, 하우징(2) 및 중축(3) 사이에 배치되어 있다. 따라서 밀봉부재(31)는 고온이 될 수 있는 공구 걸어맞춤부(9)에서 이간한 위치에 설치됨으로써 밀봉부재(31)의 온도를 충분히 낮게 억제할 수 있다.

또한, 엔진헤드(EH)는 냉각수 등에 의해 냉각되므로 하우징(2)에 있어서 내연기관(EN){암나사부(FS)}에 접촉하는 수나사부(8) 및 그 근방은 공구 걸어맞춤부(9)가 극히 고온으로 되는 환경 하라고 하여도 충분히 저온(예를 들면, 100℃ 이하)이 된다. 따라서 수나사부(8)의 내측에 위치하는 밀봉부재(31)에 있어서 온도를 더욱 낮게 억제할 수 있다.

이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 상기 작용효과가 상승적으로 작용함으로써, 열에 의한 밀봉부재(31)의 열화(劣化)를 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 암나사부(FS)에 대하여 수나사부(8)를 나사결합한 상태{즉, 내연기관(EN)에 대하여 글로 플러그(1)를 부착한 상태}에 있어서 암나사부(FS)의 내측에 밀봉부재(31)가 위치하도록 구성되어 있다. 따라서, 공구 걸어맞춤부(9)의 열이 밀봉부재(31)에 대하여 보다 전해지기 어려워짐과 아울러, 하우징(2)에 있어서 외주가 암나사부(FS){내연기관(EN)}에 접촉하여 더욱 저온이 되는 부위가 밀봉부재(31)에 접촉하게 된다. 이로 인해, 밀봉부재(31)의 온도를 더욱 낮게 억제할 수 있으며, 열에 의한 밀봉부재(31)의 열화를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 하우징(2)의 내주에 형성된 단차부(34)에 의하여 단차부(34)보다도 선단측을 향한 밀봉부재(31)의 이동을 규제할 수 있다. 따라서, 기밀성의 확보라는 밀봉부재(31)의 본래적인 기능을 보다 확실하게 발휘시킬 수 있다.

아울러, 본 실시형태에서는 소경부(33)보다도 내경이 크며 비교적 얇은 대경부(32)가 축력이 가해질 수 있는 부위에서 벗어난 위치에 형성되어 있으며, 대경부(32)보다도 내경이 작으며 비교적 두꺼운 소경부(33)가 축력이 가해질 수 있는 위치에 형성되어 있다. 따라서 하우징(2)에 있어서 축력이 가해질 수 있는 부위에 있어서의 기계적 강도를 충분히 확보할 수 있다. 그 결과, 하우징(2)의 변형을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 밀봉부재(31)에 있어서의 제 2 외형선(OL2)이 직선 형상 또는 완만한 만곡 형상을 이루도록 구성되어 있다. 따라서, 밀봉부재(31)를 하우징(2) 및 중축(3) 사이에 압입할 때에 밀봉부재(31)에 있어서 제 2 외형선(OL2)을 구성하는 부위가 밀봉부재(31) 전체를 지지하며, 그 굴곡이나 침몰을 억제하는 심(芯)으로서 기능하게 된다. 따라서, 중축(3)에 접촉하는 밀봉부재(31)의 내주면에 있어서 굴곡이나 주름이 발생되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있으며, 밀봉부재(31)의 내주면을 중축(3)에 대하여 보다 확실하게 접촉시킬 수 있다. 그 결과, 밀봉부재(31) 및 중축(3) 사이의 밀봉성을 보다 높일 수 있다.

또한 제 1 외형선(OL1)은 지름방향 외측으로 융기하는 만곡 형상으로 되어 있다. 이로 인해, 밀봉부재(31)의 압축에 의한 변형을 원활하게 실시할 수 있다. 또한, 밀봉부재(31)는 그 변형시에 있어서 지름방향을 따르는 두께가 큰 부분이 두께가 작은 부분으로 이동하도록 변형하게 된다. 따라서 하우징(2) 및 중축(3) 사이에 배치된 밀봉부재(31)에 있어서 국소적으로 내부 응력이 높은 변형 부위가 생기기 어렵게 된다. 그 결과, 글로 플러그(1)가 외부에서 진동 등을 받았을 때에 있어서의 내부 응력에 기인하는 밀봉부재(31)의 파손(절단)을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 수나사부(8)의 곡부분(谷部分)에 있어서 하우징(2)의 두께가 소정값 이하로 되어 있기 때문에 수나사부(8)에 전해지는 열량에 대하여 수나사부(8)에서 내연기관(EN)에 전해지는 열량을 크게 할 수 있으며, 수나사부(8) 및 그 근방은 충분히 저온이 된다. 따라서 밀봉부재(31)의 온도를 보다 확실하게 낮게 억제할 수 있으며, 열에 의한 밀봉부재(31)의 열화를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 하우징(2)의 두께를 소정값 이하로 함으로써, 글로 플러그(1)의 경량화를 도모할 수 있기 때문에 연비성능 향상이나 재료비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시형태의 기재 내용에 한정되지 않고, 예를 들면 다음과 같이 실시하여도 좋다. 물론 이하에 있어서 예시하지 않는 다른 응용 예, 변경 예도 당연히 가능하다.

(a) 상기 실시형태에 있어서 밀봉부재(31)는 수나사부(8)의 선단보다도 수나사부(8)의 나사 피치의 3배 이상만큼 축선(CL1)방향 후단측에 배치되어 있으나, 밀봉부재(31)의 배치위치는 이것에 한정되는 것이 아니며, 밀봉부재(31)는 축선(CL1)을 따르는 수나사부(8)의 형성범위(RA)에 배치되어 있으면 좋다.

(b) 하우징(2)의 내주와 중축(3)의 외주 사이에 배치하기 전에 있어서의 밀봉부재(31)의 단면 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 따라서 예를 들면, 하우징(2)의 내주와 중축(3)의 외주 사이에 배치하기 전에 있어서 밀봉부재(31)의 단면 형상이 원형 형상이나 직사각형 형상을 이루도록 구성하여도 좋다.

(c) 상기 실시형태에서는 밀봉부재(31)의 선단측으로의 이동을 규제하기 위하여, 하우징(2)의 내주에 단차부(34)가 형성되어 있다. 이것에 대해 도 7에 나타낸 바와 같이, 축선(CL1)을 따르는 수나사부(8)의 형성범위에 있어서 중축(3)의 외주에 밀봉부재(31)보다도 축선(CL1)방향 선단측에 위치하고, 지름방향 외측을 향하여 돌출하는 돌기부(35)를 형성하여도 좋다. 이 경우에 있어서도 단차부(34)를 형성하는 경우와 마찬가지로 밀봉부재(31)의 선단측으로의 이동을 규제할 수 있다. 또한, 이 경우에는 수나사부(8)의 선단에서 수나사부(8)의 나사 피치의 3배만큼 후단측의 위치보다도 축선(CL1)방향 선단측에 돌기부(35)를 형성하여도 좋다. 또한, 단차부(34) 및 돌기부(35) 쌍방을 형성함으로써, 밀봉부재(31)의 이동규제 효과를 보다 높이는 것으로 하여도 좋다.

(d) 상기 실시형태에서는 히터부재로서 세라믹 히터(4)를 가지는 글로 플러그(1)(이른바, 세라믹 글로 플러그)에 대하여 본 발명의 기술사상이 적용되어 있다. 그러나, 본 발명의 기술사상을 적용 가능한 글로 플러그는 이것에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들면, 도전성 금속으로 이루어지는 발열 코일을 가지고 이루어지는 시스 히터를 히터부재로서 구비하는 글로 플러그(이른바, 메탈 글로 플러그)에 대하여 본 발명의 기술사상을 적용하여도 좋다.

(e) 상기 실시형태에 있어서, 글로 플러그(1)는 내연기관(EN)의 배기측에 배치되어 있지만, 글로 플러그(1)를 내연기관(EN)의 흡기측에 배치하는 것으로 하여도 좋다. 즉, 내연기관(EN)에 대하여 글로 플러그(1)의 배치위치는 특별히 한정되는 것은 아니다.

(f) 상기 실시형태에 있어서, 중축(3)은 축선(CL1)을 따르는 일정한 외경을 가지도록 구성되어 있지만, 중축(3)의 선단측에 그 외경이 선단측을 향하여 서서히 세경화(細徑化)되어 이루어지는 네킹을 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 중축(3)에서 세라믹 히터(4)로 전해지는 응력완화 등을 도모할 수 있다. 또한, 네킹은 단차부(34) 및 돌기부(35)보다도 선단측에 형성하는 것이 바람직하다.

(g) 상기 실시형태에 있어서, 중축(3)과 세라믹 히터(4)는 접속부재(10)를 통하여 전기적으로 접속되어 있지만, 소정의 리드선 등에 의하여 중축(3)과 세라믹 히터(4)를 전기적으로 접속하여도 좋다.

(h) 세라믹 히터(4)의 형상은 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들면, 단면 타원 형상이나 단면 장원(長圓) 형상, 단면 다각 형상이어도 좋다. 또한, 세라믹 히터로서, 각각 판형상을 이루는 복수의 기체(基體) 사이에 발열소자를 끼운 이른바 판형상 히터를 이용하는 것으로 하여도 좋다.

1 - 글로 플러그 2 - 하우징
3 - 중축 4 - 세라믹 히터(히터부재)
7 - 축구멍 8 - 수나사부
9 - 공구 걸어맞춤부 31 - 밀봉부재
32 - 대경부 33 - 소경부
34 - 단차부 35 - 돌기부
CL1 - 축선 CL2 - (밀봉부재의) 중심축
EN - 내연기관 FS - 암나사부
HO - 부착구멍 OL - 외형선
OL1 - 제 1 외형선 OL2 - 제 2 외형선

Claims

축선방향으로 연장되는 축구멍을 가짐과 아울러, 내연기관의 부착구멍에 형성된 암나사부에 나사결합하기 위한 수나사부 및 상기 수나사부보다도 후단측에 위치하여 상기 내연기관에 부착할 때에 공구가 걸어맞춰지는 공구 걸어맞춤부를 구비하는 통형상의 하우징과,
적어도 자신의 선단부가 상기 하우징의 선단에서 돌출된 상태에서 상기 축구멍에 삽입되는 히터부재와,
상기 축선방향으로 연장하는 봉형상을 이룸과 아울러, 상기 축구멍에 삽입되어 상기 히터부재로의 통전 경로를 이루는 중축(中軸)을 구비하는 글로 플러그로서,
상기 축선을 따르는 상기 수나사부의 형성범위에 있어서, 상기 하우징의 내주와 상기 중축의 외주 사이에 절연성 재료로 이루어지는 환형상의 밀봉부재가 배치되되, 상기 밀봉부재가 상기 하우징과 상기 중축에 각각 접촉되고,
상기 축선을 따르는 상기 수나사부의 형성범위에 있어서, 상기 하우징의 내주에는 상기 밀봉부재보다도 상기 축선방향 선단측에 위치하고, 지름방향 내측을 항하여 돌출하는 단차부가 형성되고,
상기 하우징은, 자신의 내주에 대하여 상기 밀봉부재가 접촉하는 대경부(大徑部)와, 상기 대경부보다도 상기 축선방향 선단측에 위치하고, 자신의 내경이 상기 대경부의 내경보다도 작은 소경부(小徑部)를 구비하고,
상기 단차부는 상기 대경부의 선단과 상기 소경부의 후단을 연접하는 부위에 의해 구성되고,
상기 단차부는 상기 수나사부에 있어서의 완전 나사부의 선단에서 상기 수나사부의 나사 피치의 3배 이상 상기 축선방향 후단측에 형성되는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
청구항 1에 있어서,
상기 암나사부에 상기 수나사부를 나사결합한 상태에 있어서, 상기 축선을 따르는 상기 암나사부의 형성범위에 상기 밀봉부재가 위치하는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
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청구항 1에 있어서,
상기 축선을 따르는 상기 수나사부의 형성범위에 있어서, 상기 중축의 외주에는 상기 밀봉부재보다도 상기 축선방향 선단측에 위치하고, 지름방향 외측을 향하여 돌출하는 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 밀봉부재는 절연성의 탄성재료로 이루어지며,
상기 하우징의 내주와 상기 중축의 외주 사이에 배치하기 전에 있어서, 상기 밀봉부재의 중심축을 포함한 상기 밀봉부재의 단면에 있어서,
상기 밀봉부재의 단면의 외형선은
외주측에 위치함과 아울러, 지름방향 외측으로 융기하는 만곡 형상을 이루는 제 1 외형선과,
내주측에 위치함과 아울러, 자신의 곡률반경이 상기 제 1 외형선의 곡률반경보다도 큰 상태로 지름방향 내측으로 융기하는 만곡 형상, 또는 상기 밀봉부재의 중심축을 따라 직선 형상을 이루는 제 2 외형선을 가지는 것을 특징으로 하는 글로플러그.