(57)【要約】【課題】内燃機関の振動や内燃機関への過締付けトルクが作用しても高圧ガスの気密洩れや粉末タルク抜けを未然に防止すること。  【解決手段】ハウジング２に設けられた取付け用ねじ部２３の基端側のねじ首部２４より基端側で、絶縁碍子１の外周面とハウジング２の内周面との間に介在され、当該介在位置においてハウジング２と絶縁碍子１とを係合させ所定の弾性力を有する皿ばね、波ばね、シリコン樹脂材等の弾性部材１０を備え、前絶縁碍子１の先端側の段部１１にハウジング２の先端側の段部２１を係合させて絶縁碍子１の基端側においてハウジング２の基端側の端部２２をカシメハウジング２を絶縁碍子１に固定し、ねじ首部２４の伸びにより絶縁碍子１の先端側の段部１１とハウジング２の段部２１との係合が緩んでも弾性部材１０の介在位置での係合により絶縁碍子１とハウジング２とのかしめ固定を維持する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁碍子と、
該絶縁碍子の外周に配置される金属製ハウジングとを備えたスパークプラグであって、
前記ハウジングに設けられた取付け用ねじ部の基端側のねじ首部より基端側で、前記絶縁碍子の外周面と前記ハウジングの内周面との間に介在され、所定の弾性力を有し当該介在位置において前記絶縁碍子と前記ハウジングとを係合させる弾性部材を備え、
前記絶縁碍子の先端側の段部に前記ハウジングの先端側の段部を係合させて前記絶縁碍子の基端側において前記ハウジングの基端側の端部をかしめ前記ハウジングを前記絶縁碍子に固定したことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記ねじ部のねじ径は、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記ねじ首部の肉厚は、１．２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記弾性部材は、リング状部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記弾性部材は、皿ばね、波ばね、弾性樹脂材から選ばれる１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記弾性樹脂材は、シリコン樹脂材であることを特徴とする請求項５記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用スパークプラグに関するもので、高出力内燃機関（エンジン）に好適である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に装着されるスパークプラグの構造は、図３に示すようにほぼ中空円筒状の電気的絶縁碍子１の外周に、金属製のハウジング２が配設され、絶縁碍子１の先端側の段部１１にハウジング２の段部２１を係合させ、ハウジング２の基端側の端部２２をかしめて絶縁碍子１にハウジング２を一体的に固定し、ハウジング２の内径面と絶縁碍子１の外周面との間隙から高圧ガスが洩れないようにしている。
【０００３】
そして、近年の内燃機関の高出力化に伴い、内燃機関のバルブ径やウオータジャケットが拡大傾向にあり、スパークプラグへの要求として、内燃機関への取付けねじ部２３のねじ径の縮小、ねじ長さの延長が求められている。これらの要求により、ハウジング２は、細径、薄肉化され絶縁碍子１へのかしめクランプ力が低下の傾向にある。
【０００４】
スパークプラグは、内燃機関に装着される場合、六角部２５にプラグレンチ（図示せず）を嵌め、ハウジング２の外周に設けられた雄ねじ部２３を内燃機関のシリンダーヘッドＡの雌ねじ部に、ガスケット４がシリンダーヘッドＡの基端部Ｂに圧着される所定の締付けトルクでねじ込み、ガスケット４の反力でハウジング２の雄ねじ部２３とシリンダーヘッドＡの雌ねじ部とのねじ噛合いの緩みを防止すると共に、両ねじ部の隙間からの高圧ガスの洩れを防止している。また、ハウジング２の内周面と絶縁碍子１の外周面との間に金属リング９を嵌挿し、その上に成形（未焼成）したリング状タルク粉末３を嵌挿し、さらにその上にもう一つの金属リング９を嵌挿してハウジング２の端部２２を上側の金属リング９にかしめてハウジング２を絶縁碍子１に固定すると共に、タルク粉末３でハウジング２の内周面と絶縁碍子１の外周面との間から内燃機関の高圧ガスの洩れも防止している。そして、スパークプラグのシリンダーヘッドＡへの装着にあたって、スパークプラグをシリンダーヘッドＡにねじ込むと、ガスケット４がシリンダーヘッドＡの基端部（取付け面部）Ｂに当接する。そのためねじ首部２４の基端側の頭部２６より基端側のスパークプラグ各部位の位置が先端側へ移動するのが拘束され、さらにねじ込むとハウジング２の各部で横断面積が最も小さく引張り力に対して強度的に弱いねじ首部２４が先端側に伸びてねじ部２３の部分が先端側に進む（移動する）。    
【０００５】
スパークプラグが所定の締付けトルク範囲内でシリンダーヘッドＡにねじ込み取付けられる場合は、ねじ部２３の先端側への進みも少ないためねじ首部２４の伸びも小さく、従って、両段部１１、２１の係合に何ら影響を与えない。すなわち両段部１１、２１の係合の緩みは生じない。しかしながらスパークプラグが所定の締付けトルク範囲以上の過締付けトルクでシリンダーヘッドＡにねじ込むと言うことはねじ部２３がさらに先端側に進むことであり、ねじ首部２４が許容範囲を超えて伸び、ねじ部２３が先端側方向に進む。すなわちハウジング２のねじ首部２４、ねじ部２３が先端側に絶縁碍子１に対し先端側に相対的に変位（移動）する。そのため絶縁碍子１の先端側の段部１１とハウジング２の段部２１との係合が緩み、ハウジング２の基端側の端部２２のかしめも緩み絶縁碍子１とハウジング２との固定が緩み、絶縁碍子１とハウジング２との間に隙間が生じ、この隙間から高圧ガスが洩れたり、粉末タルク抜けによる熱価不足に起因するエンジントラブルの発生が懸念される。また、絶縁碍子１とハウジング２との間の隙間が生じることにより絶縁碍子１からハウジング２への熱伝導が阻害され、絶縁碍子１及びその内部の中心電極等に熱こもりが生じ、中心電極等が溶けるなどの問題も懸念される。
【０００６】
下記特許文献１の図１にもスパークプラグの構造が示されているが、この図１に示されるスパークプラグにおいても上述したエンジントラブルの発生が懸念される。そこで発明者は、スパークプラグをシリンダーヘッドにねじ込んだ場合、ねじ首部より基端側ではハウジングや絶縁碍子に何ら変位（移動）が生じないことに着目し、この基端側においてハウジングと絶縁碍子とを係合させることに至った。
【特許文献１】実開平５−５５４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ハウジングの取付け用雄ねじ部の基端側のねじ首部より基端側で、ハウジングの内周面と絶縁碍子の外周面との間に絶縁碍子とハウジングとを係合させる弾性部材を介在させ、ねじ首部の伸びによる絶縁碍子の先端側の段部とハウジングの段部との係合が緩んでも弾性部材の介在によって当該弾性部材の介在位置での絶縁碍子とハウジングとの係合を造り絶縁碍子とハウジングとのかしめ固定を維持することにより、内燃機関の振動や内燃機関への過締付けトルクが作用しても高圧ガスの気密洩れ、粉末タルク抜けを未然に防止できるスパークプラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明では、絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周に配置される金属製ハウジングとを備えたスパークプラグであって、
前記ハウジングに設けられた取付け用ねじ部の基端側のねじ首部より基端側で、前記絶縁碍子の外周面と前記ハウジングの内周面との間に介在され、所定の弾性力を有し当該介在位置において前記絶縁碍子と前記ハウジングとを係合させる弾性部材を備え、前記絶縁碍子の先端側の段部に前記ハウジングの先端側の段部を係合させて前記絶縁碍子の基端側において前記ハウジングの基端側の端部をかしめ前記ハウジングを前記絶縁碍子に固定している。
【０００９】
上記構成によれば、通常の締付けトルク以上の過トルクや振動による引張り力が前記ねじ首部に作用して伸び、絶縁碍子の先端側の段部とハウジングの段部との係合が緩んでも弾性部材の介在によって当該弾性部材の介在位置での絶縁碍子とハウジングとの係合を造ることができ絶縁碍子とハウジングとのかしめ固定を維持することができる。すなわち絶縁碍子からハウジングがはずれガタつくことはない。従って、前記ハウジングの基端側の端部のかしめの緩みも防止でき、高圧ガスの気密洩れ、粉末タルク抜けを未然に防止できる。また、前記弾性部材の介在位置と前記ハウジングの基端側の端部のかしめ位置との間は、過トルクが作用させてもねじ首部の伸びに伴う変位（移動）はないため、前記弾性部材と前記ハウジングの基端側の端部とのかしめは常時作用しており、前記ねじ首部に破断等の異常が発生しても、前記ハウジングが前記絶縁碍子からはずれることはない。
【００１０】
請求項２に係る発明では、前記ねじ部のねじ径を、１０ｍｍ以下としている。
【００１１】
上記構成によれば、前記ねじ部のねじ径が１０ｍｍ以下の小さなねじ径であっても、高圧ガスの気密洩れ、粉末タルク抜けを未然に防止できるので、近年の高出力化に伴う厳しい環境の内燃機関にも適用できる。
【００１２】
請求項３に係る発明では、前記ねじ首部の肉厚は、１．２５ｍｍ以下としている。
【００１３】
上記構成によれば、前記弾性部材の介在位置と前記ハウジングの基端側の端部のかしめ位置との間の部分の変位に何ら影響を与えないから、前記ねじ首部の肉厚が１．２５ｍｍ以下の薄肉のスパークプラグであっても適用でき、高圧ガスの気密洩れ、粉末タルク抜けを未然に防止できて近年の高出力化に伴う厳しい環境の内燃機関にも適用できる。
【００１４】
請求項４に係る発明では、前記弾性部材を、リング状部材としている。  
【００１５】
上記構成によれば、全周に亘って均一に弾性反力を作用させることができ、弾性部材の介在によって当該弾性部材の介在位置での絶縁碍子とハウジングとの係合を確実に造ることができる。
【００１６】
請求項５に係る発明では、前記弾性部材を、皿ばね、波ばね、弾性樹脂材から選ばれる１種としている。
【００１７】
上記構成によれば、確実に弾性反力を作用させることができると共に、耐久性を維持できる。
【００１８】
請求項６に係る発明では、前記弾性樹脂材を、シリコン樹脂材としている。
【００１９】
上記構成によれば、使用時の振動的力と静的力とに効力を発揮して確実に弾性力を作用させることができると共に、高圧ガスの洩れのシールも行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、図に基づき本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明になるスパークプラグの半断面全体構成図である。なお、以後の説明において、「先端側」とは、図１に示すようにスパークプラグが内燃機関のシリンダーヘッドＡに取付けられる側、「基端側」とは、先端側とは反対の側（外部側）を言う。
【００２１】
電気的絶縁材料で成形された絶縁碍子１は、ほぼ円筒形であり内部に軸方向の貫通孔３０が形成されている。貫通孔３０内には、ニッケル合金の内部に銅芯が封入された複合構造の中心電極５、導電性ガラスシール材６を挟んで抵抗体７、端子電極８が一体的に加熱封着されている。
【００２２】
絶縁碍子１の外周面の先端側には段部１１が設けられ、ほぼ中央部には、後述するハウジングとのセンター合わせのための凸部ガイド部１３が設けられている。
【００２３】
絶縁碍子１の外周には、円環状の金属製ハウジング２が配設されている。ハウジング２の先端側の端面には、中心電極５に対向して接地電極１２が電気的に接続され、中心電極５の先端と接地電極１２の先端との間に放電火花ギャップ５１が形成される。
【００２４】
また、ハウジング２の内周面の先端側には、絶縁碍子１の段部１１に係合する段部２１が設けられ、外周面の先端側には、シリンダーヘッドＡに設けられた雌ねじ部と螺合する内燃機関への取付け用雄ねじ部２３が設けられている。この雄ねじ部２３のねじ径は１０ｍｍであり、近年の内燃機関の高出力化によるスパークプラグへの要求により雄ねじ部２３のねじ径が縮小傾向にある。なお、ねじ径が８ｍｍのスパークプラグも使用されている。
【００２５】
ハウジング２の基端側の内周面と絶縁碍子１のガイド部１３の基端側の外周面との間には、成形（未焼成）したリング状タルク粉末３が一対の金属リング９と共に嵌挿されており、先端側の金属リング９は、絶縁碍子１の外周面とハウジング２の内周面との楔状隙間に食込んだ状態で組みつけられ、これら両金属リング９とタルク粉末３は絶縁碍子１の外周面に一体的に取付けられた状態となる。そして、絶縁碍子１の段部１１とハウジング２の段部２１を係合させてハウジング２の基端側の端部２２をかしめて絶縁碍子１にハウジング２をかしめ固定している。
このハウジング２の絶縁碍子１へのかしめ固定により、タルク粉末３の存在も相俟ってハウジング２の内周面と絶縁碍子１の外周面との気密洩れが通常の締付けトルク状態において保たれている。なお、絶縁碍子１の段部１１とハウジング２の段部２１との間に、軟質金属製の薄いシート状リング部材を介在させ、両段部１１、２１の密着性と緩衝性の向上を図るようにしてもよい。
また、ハウジング２の端部２２の先端側で両金属リング９とタルク粉末３が装着されている位置の外周面には、シリンダーヘッドＡへねじ込む時に工具プラグレンチ（図示せず）を嵌めるための六角部２５が設けられている。
【００２６】
ハウジング２の雄ねじ部２３の基端側のねじ首部２４より基端側で、絶縁碍子１のガイド部１３の先端側の突出傾斜外周面１３１とハウジング２のねじ頭部２６の基端側の傾斜内周面２６１との間に、ねじ首部２４の中心径（ねじ首部２４の肉厚中心径）より外側の位置に所定の弾性力を有し絶縁碍子１とハウジング２とを係合させるためのリング状の弾性部材１０が介在されている。すなわち弾性部材１０の中心径はねじ首部２４の中心径より大きくなっている。弾性部材１０はできるだけ外側でハウジング２の端部２２のほぼ同位置（半径方向の位置）に配置されるのが望ましい。
これは弾性部材１０の介在位置での絶縁碍子とハウジングとの係合位置（半径方向の位置）とハウジング２の端部２２でのかしめ位置（半径方向の位置）とが同位置である方がかしめクランプ力が強くなるからである。
また、弾性部材１０は、具体的には、皿ばね、波ばね、シリコン等の弾性樹脂部材であり、弾性力はスパークプラグが組立てられた状態においてかしめ固定によるハウジング２に発生する全引張り応力の２０〜３０％が望ましい。弾性部材１０の弾性力が大きすぎると絶縁碍子１の段部１１とハウジング２の段部２１を係合させてハウジング２の基端側の端部２２をかしめた時のかしめクランプ力に支障がでるからである。なお、ねじ首部２４の肉厚は、上述したように雄ねじ部２３のねじ径の縮小化に伴い、薄くなっており、ねじ径１０ｍｍの場合、肉厚は１．１５ｍｍ〜１．２５ｍｍである。また、ねじ径８ｍｍの場合、肉厚は０．７５ｍｍ〜０．８５ｍｍである。
【００２７】
弾性部材１０は、スパークプラグの組立て過程において、ハウジング２の傾斜内周面２６１に載置され、中心電極５、ガラスシール材６、抵抗部材７、端子電極８が組付けられた絶縁碍子１が挿入され、絶縁碍子１の段部１１とハウジング２の段部２１を係合させハウジング２の基端側の端部２２をかしめて絶縁碍子１にハウジング２をかしめ固定し、絶縁碍子１のガイド部１３の先端側の突出傾斜外周面１３１とハウジング２のねじ頭部２６の基端側の傾斜内周面２６１との間に、且つねじ首部２４の中心径より外側の位置に所定の弾性力を有するリング状の弾性部材１０が介在される。
【００２８】
ガスケット４は、ハウジング１の雄ねじ部２３のねじ首部２４の外周でハウジング１のねじ頭部２６の先端側の平端面に当接して取付けられおり、スパークプラグがシリンダーヘッドＡの基端部（取付け面部）Ｂに取付けられた際、圧縮力を受け撓み、雄ねじ部２３とシリンダーヘッドＡの雌ねじ部とのねじ噛み合いの緩みを防止すると共に、両ねじ部間の高圧ガスの気密洩れを防いでいる。
【００２９】
次に、本発明の作用効果を説明する。スパークプラグは六角部２５にプラグレンチ（図示せず）を嵌めてシリンダーヘッドＡにねじ込みされる。スパークプラグを所定の締付けトルク範囲内でシリンダーヘッドＡにねじ込んだ場合は、図３により従来構造のスパークプラグで説明した内容と同様で、ねじ首部２４の伸びは僅かであるため絶縁碍子１の段部１１とハウジング２の段部２１との係合は緩まず、従ってハウジング２の端部２２におけるかしめも緩まない。このことは、スパークプラグが所定の締付けトルク範囲内でシリンダーヘッドＡに締付け固定される場合はスパークプラグ各部の強度設定によるものである。
【００３０】
スパークプラグが所定の締付けトルク以上の過締付けトルクでシリンダーヘッドＡにねじ込まれた場合も図３により従来構造のスパークプラグで説明した内容と同様で、ねじ首部２４が許容範囲を超えて伸び、ねじ部２３が先端側方向に進む。すなわちハウジング２のねじ首部２４、ねじ部２３が先端側に絶縁碍子１に対し先端側に相対的に変位（移動）する。そのため絶縁碍子１の先端側の段部１１とハウジング２の段部２１との係合が緩るむ。
しかしながら本発明スパークプラグでは、絶縁碍子１とハウジング２とを係合させるためのリング状の弾性部材１０が介在させてあり、この弾性部材１０の存在によりハウジング２の当該弾性部材１０の介在位置からかしめが施されている端部２２までの間は上述の絶縁碍子１の段部１１とハウジング２の段部２１との係合の緩みの影響を受けない。
そのため弾性部材１０の介在による当該弾性部材１０の介在位置での絶縁碍子１とハウジング２との係合とハウジング２の端部２２でのかしめとでハウジング２の絶縁碍子１へのかしめ固定を維持でき、ハウジング２がはずれガタつくことはない。
【００３１】
従って、絶縁碍子１の外周面とハウジング２の内周面との隙間から内燃機関の高圧ガスの洩れや、粉末タルク抜けを未然に防止できる。また、絶縁碍子１とハウジング２とのガタがないから、絶縁碍子１からハウジング２への熱伝導の良好で熱こもりによる中心電極等の溶解もない。
【００３２】
また、弾性部材１０は、リング状であるから全周の亘って均一に弾性反力を作用させるから、弾性部材１０の介在位置での絶縁碍子１とハウジング２との係合をより確実に行うことできる。また、弾性部材１０が皿ばねの場合は、耐久性があり、振動を吸収し作用する振動的力に効力を発揮する。また、弾性部材１０が波ばねの場合は、耐久性があると共に、弾性力が必要な大きさのため確実に弾性部材１０の介在位置での絶縁碍子１とハウジング２との係合を発揮する。さらに、弾性部材１０がシリコン等の弾性樹脂部材の場合は、作用する振動的力と静的力とに効力を発揮すると共に、高圧ガスの洩れのシール作用も発揮する。
【００３３】
また、本発明におけるスパークプラグは、ハウジング２の雄ねじ部２３のねじ径が１０ｍｍ、さらに１０ｍｍより小さい８ｍｍのであり、この雄ねじ部２３に続くねじ首部２４の肉厚が１．１５ｍｍ〜１．２５ｍｍ、０．７５ｍｍ〜０．８５ｍｍの薄いスパークプラグであり、このようなスパークプラグであっても、上述のように弾性部材１０の介在によって過締付けトルクや振動による過大引張り力によるねじ首部２４の伸びが生じても、ねじ首部２４の基端側のハウジング２の部位に何の影響を与えず、絶縁碍子１へのハウジング２のかしめ固定を維持して高圧ガスの気密洩れ、粉末タルク抜けを未然に防止でき、近年の高出力化に伴う厳しい使用環境の内燃機関にも適用できる。
【００３４】
なお、上述の説明では、ハウジング２の雄ねじ部２３のねじ径が１０ｍｍと８ｍｍ、そのねじ首部２４の肉厚が１．１５ｍｍ〜１．２５ｍｍ、と０．７５ｍｍ〜０．８５ｍｍの例であったが、ねじ部２３のねじ径及びねじ首部２４の肉厚は、これらに制限されず、ねじ径は１０ｍｍ以下、ねじ首部２４の肉厚は１．２５ｍｍ以下の小型のスパークプラグに特に効果を発揮することができる。
【００３５】
次に、図２により本発明の効果を示す試験結果を説明する。試験に使用したスパークプラグの取付けねじ部２３のねじ径１０ｍｍ、ねじ首部２４の肉厚１．２ｍｍである。試験は２Ｍｐｓ（メガパスカル）の空気圧をハウジング２の先端側の先端内径面と絶縁碍子１の先端側の先端外形面との隙間Ｘ（図１に表示）から圧送し、取付けねじ部２３の締付けトルクに対するハウジング２の基端側の端部２２のかしめ部位Ｙ（図１に表示）からの気密洩れ量を測定した。
【００３６】
試験の結果、従来品においては、締付けトルクが２０Ｎ・ｍを越えると洩れ出し、２５Ｎ・ｍを越えると空気洩れ量が急増するが、本発明品では、締付けトルクを通常範囲を越えねじ部２３のねじ首部２４が破断するまで締付けトルクを増大させても空気の洩れはなく、本発明の効果が確認できた。なお、通常決められた所定の締付けトルクの範囲（１０〜１５Ｎ・ｍ）では、両者とも空気の洩れが無かったことは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明になるスパークプラグの実施形態を示す半断面全体構成図である。
【図２】本発明の効果を示す試験結果のグラフである。
【図３】従来のスパークプラグを示す半断面全体構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  絶縁碍子
２  ハウジング
３  タルク粉末
４  ガスケット
５  中心電極
６  導電性ガラスシール材
７  抵抗体
８  端子電極
９  金属リング
１０  弾性部材
１１  絶縁碍子１の先端側の段部
１２  接地電極
２１  ハウジング２の先端側の段部
２２  ハウジング２の基端側の端部
２３  取付け用雄ねじ部
２４  ねじ首部
２６  ねじ頭部
１３１  絶縁碍子１の突出傾斜外周面
２６１  ハウジング２の傾斜内周面
Ａ  シリンダーヘッド
Ｂ  シリンダーヘッドＡの基端部（取付け面部）
【図１】
2008078059.tif 000003
【図２】
2008078059.tif 000004
【図３】
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