(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジング（１０）と、
基端部（２１）が突出するように上記ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（２０）と、
先端部（３２）が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極（３０）と、
上記絶縁碍子の基端部に接続され、上記中心電極と通電するように設けられた端子金具（４０）と、
上記ハウジングの先端部（１２）に固定されるとともに、上記中心電極の先端部との間に火花放電ギャップ（Ｇ０）を形成する接地電極（５０）と、を備え、
上記絶縁碍子の基端部と上記端子金具との間には、径方向においてプラグ軸心側に入り込んだ領域を含む第１間隙（Ｇ１）が形成されているとともに、該第１間隙（Ｇ１）には、充填剤（６０）が充填されており、
上記充填剤は、上記端子金具の先端部側面（４３）の一部を覆っている、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
【請求項２】
上記充填剤は絶縁性樹脂からなる、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項３】
上記充填剤は、上記ハウジングの基端部（１１）と上記絶縁碍子との間に形成された第２間隙（Ｇ２）にも充填されている、請求項１又は２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項４】
上記充填剤は、上記ハウジングの基端側角部（１１１）を覆っている、請求項３に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の点火装置としてスパークプラグが用いられている。スパークプラグは、放電電圧が高い環境では、絶縁碍子の基端部とプラグ頭部の端子金具との間や、ハウジングの基端部と絶縁碍子との間において沿面絶縁破壊、いわゆるフラッシュオーバーが発生しやすくなる。フラッシュオーバーが発生すると、プラグ先端に火花放電が発生せず、燃料ガスの点火が阻害される。
【０００３】
スパークプラグにおけるフラッシュオーバーは次のようにして発生する。中心電極に高電圧が印加されると、端子金具と絶縁碍子の基端部との間隙に形成された空気層に電界が集中して負極性のコロナ放電が生じる。同様に、ハウジングにおける基端部と絶縁碍子との間隙に形成された空気層に電界が集中して正極性のコロナ放電が生じる。その後、さらに高電圧の印加が継続されると、正極性のコロナ放電が沿面ストリーマとなって、負極側に進展する。そして、沿面ストリーマが負極性のコロナ放電に到達することにより、短絡して沿面放電、すなわちフラッシュオーバーが発生する。
【０００４】
このようなフラッシュオーバーの発生を抑制する従来技術として、特許文献１には、絶縁碍子の基端部の傾斜に合わせて端子金具の当接面を傾斜させることにより、プラグ頭部の端子金具の偏心や曲がり等が低減させた構成が開示されている。これにより、中心電極と端子金具との間における絶縁碍子の表面を介した沿面距離を拡大させることにより、沿面ストリーマを負極性のコロナ放電に到達させにくくして、フラッシュオーバーの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４５６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示の構成では、絶縁碍子と端子金具を融着する際に、端子金具を軸方向に加圧すると、絶縁碍子の基端部に拡径方向の力が働き、絶縁碍子が破損しやすいため、改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、フラッシュオーバーの発生が抑制されるとともに、絶縁碍子の破損が防止され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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、筒状のハウジング（１０）と、
基端部（２１）が突出するように上記ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（２０）と、
先端部（３２）が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極（３０）と、
上記絶縁碍子の基端部に接続され、上記中心電極と通電するように設けられた端子金具（４０）と、
上記ハウジングの先端部（１２）に固定されるとともに、上記中心電極の先端部との間に火花放電ギャップ（Ｇ０）を形成する接地電極（５０）と、を備え、
上記絶縁碍子の基端部と上記端子金具との間には、径方向においてプラグ軸心側に入り込んだ領域を含む第１間隙（Ｇ１）が形成されているとともに、該第１間隙（Ｇ１）には、充填剤（６０）が充填されており、
上記充填剤は、上記端子金具の先端部側面（４３）の一部を覆っている、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記内燃機関用のスパークプラグにおいては、第１間隙が充填剤により埋められて、当該間隙に空気層が形成されることが防止される。その結果、中心電極に高電圧を印加した際の当該間隙での電界の集中による空気層の電離が抑制され、コロナ放電の発生が抑制される。従って当該コロナ放電の発生に起因するフラッシュオーバーの発生も抑制されることとなる。そして、かかる構成によれば、絶縁碍子の基端部の傾斜に合わせて端子金具の当接面を傾斜させる必要がないため、絶縁碍子と端子金具との融着の際に絶縁碍子が破損することが防止される。
【００１０】
以上のごとく、本発明によれば、フラッシュオーバーの発生が抑制されるとともに、絶縁碍子の破損が防止され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。
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１における、スパークプラグの正面一部断面図。
【図２】実施形態１における、スパークプラグの第１間隙付近の断面一部拡大図。
【図３】実施形態１における、スパークプラグの第２間隙付近の断面一部拡大図。
【図４】変形形態１における、スパークプラグの第１間隙付近の断面一部拡大図。
【図５】変形形態２における、スパークプラグの第２間隙付近の断面一部拡大図。
【図６】試験例１〜３及び比較例における、フラッシュオーバー電圧の測定結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグの実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
本実施形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、ハウジング１０、絶縁碍子２０、中心電極３０、端子金具４０及び接地電極５０を備える。
ハウジング１０は、筒状を成している。
絶縁碍子２０は、筒状を成しており、絶縁碍子２０の基端部２１が突出するようにハウジング１０の内側に保持されている。
中心電極３０は、中心電極３０の先端部３２が突出するように絶縁碍子２０の内側に保持されている。
端子金具４０は、絶縁碍子２０の基端部２１に接続され、中心電極３０と通電するように設けられている。
接地電極５０は、ハウジング１０の先端部１２に固定されるとともに、中心電極３０の先端部３２との間に火花放電ギャップＧ０を形成している。
そして、絶縁碍子２０の基端部２１と端子金具４０との間に形成された第１間隙Ｇ１、及びハウジング１０の基端部１１と絶縁碍子２０との間に形成された第２間隙Ｇ２の少なくとも一方には、充填剤６０が充填されている。
【００１４】
以下、本実施形態の内燃機関用のスパークプラグ１について、詳述する。なお、以下において、内燃機関用のスパークプラグ１は「スパークプラグ１」ともいう。
スパークプラグ１は、自動車等に備えられる内燃機関における着火手段として用いることができる。スパークプラグ１において、図示しない燃焼室へ挿入される側を先端側とし、先端側の端部を先端部というものとする。また先端側の反対側を基端側とし、基端側の端部を基端部というものとする。また、本明細書において、プラグ軸方向Ｙとは、スパークプラグ１の軸方向を意味する。そして、プラグ軸方向Ｙのうち、先端部から基端部に向かう方向を基端方向Ｙ１とし、基端部から先端部に向かう方向を先端方向Ｙ２とする。
【００１５】
図１に示すように、ハウジング１０は金属製であって、プラグ軸方向Ｙに延びる筒状を成している。ハウジング１０の外周面には図示しない内燃機関に螺合するための取付ネジ部１３が形成されている。そして、スパークプラグ１は、取付ネジ部１３を介して内燃機関に取り付けられる。ハウジング１０の内側には絶縁碍子２０が挿通されて保持されている。
【００１６】
図１に示すように、絶縁碍子２０は、プラグ軸方向Ｙに延びる筒状を成している。絶縁碍子２０の基端部２１は、ハウジング１０の基端部１１から突出している。絶縁碍子２０の基端部２１の内側には傾斜面２１ａが形成されている。絶縁碍子２０は、プラグ軸方向Ｙの略中央において、図３に示すように、ハウジング１０の基端部１１がタルク１４及びОリング１５を介して加締められることより、ハウジング１０に保持されている。
【００１７】
図１に示すように、絶縁碍子２０の内側には、中心電極３０が挿通されて保持されている。中心電極３０は、プラグ軸方向Ｙに延びる棒状をなしている。中心電極３０の先端部３２には中心電極側金属チップ３３が取り付けられており、絶縁碍子２０の先端部２２から突出している。
【００１８】
図１に示すように、絶縁碍子２０の基端部２１には、端子金具４０が設けられている。端子金具４０は、絶縁碍子２０の内側に挿通保持された中心電極３０の基端部３１に電気的に接続され、中心電極３０と通電するように構成されている。端子金具４０は、絶縁碍子２０の基端部２１に融着されて固定されている。端子金具４０の基端部４１は、図示しない点火装置のイグニッションコイルにおける二次側に電気的に接続されている。
【００１９】
図１に示すように、接地電極５０は、ハウジング１０の先端部１２からプラグ軸方向Ｙに延設され、中心電極３０の軸心３０ａと交差するように屈曲されている。接地電極５０には、中心電極側金属チップ３３と対向する位置に接地電極側金属チップ５３が設けられている。そして、中心電極側金属チップ３３と接地電極側金属チップ５３とは所定距離だけ離隔して、放電ギャップＧ０が形成されている。
【００２０】
図２に示すように、端子金具４０は、絶縁碍子２０の基端部２１に対向する対向部４２を有する。絶縁碍子２０の基端部２１と端子金具４０の対向部４２とは、周方向全域における領域Ｐにおいて互いに接している。そして、当該領域Ｐの径方向Ｘの外側の領域において、絶縁碍子２０の基端部２１と端子金具４０の対向部４２との間に第１間隙Ｇ１が形成される。
【００２１】
第１間隙Ｇ１には第１充填剤６１が充填されている。図１に示すように、第１充填剤６１は、絶縁碍子２０の基端部２１の全周において充填されている。また、本実施形態では、第１充填剤６１は、第１間隙Ｇ１を確実に埋めるために、第１間隙Ｇ１全域を埋めるとともに、第１間隙Ｇ１から若干盛り上がって設けられている。第１充填剤６１は、第１間隙Ｇ１を埋めることができる材料であれば特に限定されないが、例えば、シリコン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂などの絶縁材料であることが好ましい。本実施形態では、シリコン樹脂を採用している。
【００２２】
図３に示すように、ハウジング１０の基端部１１と絶縁碍子２０との間には第２間隙Ｇ２が形成されている。第２間隙Ｇ２は、基端部１１の端面１１０と絶縁碍子２０の側面２３との間の領域のうち、基端部１１の端面１１０のプラグ軸方向Ｙにおいて、基端側Ｙ１の端部である基端側角部１１１から、先端側Ｙ２の端部である先端側角部１１２までの領域Ｑに形成される空間である。
【００２３】
本例では、第２間隙Ｇ２に第２充填剤６２が充填されている。第２充填剤６２は、ハウジング１０の基端部１１の全周において充填されている。本例では、第２充填剤６２は、図３に示すように、第２間隙Ｇ２に加えて、第２間隙Ｇ２の基端側Ｙ１にも設けられて、基端部１１の基端側角部１１１を覆っている。
【００２４】
本実施形態のスパークプラグ１では、図１に示すように、充填剤６０として、上述した、第１充填剤６１と第２充填剤６２とを備えている。
【００２５】
次に、本実施形態のスパークプラグ１における作用効果について、詳述する。
スパークプラグ１においては、第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２が、充填剤６０としての第１充填剤６１及び第２充填剤６２により埋められて、当該第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２に空気層が形成されることが防止されている。その結果、中心電極３０に高電圧を印加した際の第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２での電界の集中による空気層の電離が抑制され、コロナ放電の発生が抑制される。従って当該コロナ放電の発生に起因するフラッシュオーバーの発生も抑制されることとなる。そして、かかる構成によれば、絶縁碍子２０の基端部２１の傾斜面２１ａに合わせて端子金具４０の対向部４２を傾斜させる必要がないため、絶縁碍子２０と端子金具４０との融着の際に絶縁碍子２０が破損することが防止される。
【００２６】
また、本実施形態では、充填剤６０は絶縁性樹脂からなる。そのため、第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２において絶縁性が確保されるため、フラッシュオーバーの発生が一層抑制される。
【００２７】
また、本実施形態では、第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２の両方に充填剤６０が充填されている。これにより、効果的にフラッシュオーバーの発生を防止することができる。
【００２８】
なお、充填剤６０としての第２充填剤６２が、少なくとも第２間隙Ｇ２に充填されていることとしてもよい。この場合は、正極性のコロナ放電の発生が抑制されることにより、沿面ストリーマの発生が抑制されるため、フラッシュオーバーの発生の防止効果を確保することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、充填剤６０としての第２充填剤６２は、ハウジング１０の基端側角部１１１を覆っている。これにより、第２間隙Ｇ２に加えて、基端側角部１１１と絶縁碍子２０の側面２３との間における正極性のコロナ放電の発生が抑制され、沿面ストリーマの発生が一層抑制されるため、フラッシュオーバーの発生は一層防止される。
【００３０】
なお、充填剤６０としての第１充填剤６１が、少なくとも第１間隙Ｇ１に充填されていることとしてもよい。この場合には、第１間隙Ｇ１における負極性のコロナ放電の発生が抑制されることにより、フラッシュオーバーの発生を抑制効果を奏することができる。
【００３１】
図４に示す変形形態１におけるスパークプラグ１のように、第１間隙Ｇ１に充填された第１充填剤６１が、端子金具４０の先端部側面４３の一部をさらに覆っているようにしてもよい。この場合は、端子金具４０の先端部側面４３と絶縁碍子２０の基端部２１との間における負極性のコロナ放電の発生を一層抑制することができ、フラッシュオーバーの発生を一層抑制することができる。
【００３２】
また、図５に示す変形形態２におけるスパークプラグ１のように、ハウジング１０の基端部１１がОリング１５側である先端側Ｙ２に巻き込むように加締められていてもよい。そして、充填剤６０としての第２充填剤６２は、図５に示すように、第２間隙Ｇ２に加えて、プラグ軸方向Ｙにおいて、基端側角部１１１よりも基端側Ｙ１に位置する、基端部１１の基端側最端部１１３を覆うように設けられている。これにより、上述のごとく、基端部１１が巻き込むように形成されている場合においても、正極性のコロナ放電の発生が一層抑制され、フラッシュオーバーの発生を一層抑制することができる。
【００３３】
本発明は上記実施形態及び変形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。例えば、実施形態１における第２充填剤６２の形成態様と変形形態１における第１充填剤６１の形成態様とを組み合わせたり、実施形態１における第１充填剤６１の形成態様と変形形態１における第２充填剤６２の形成態様とを組み合わせたりしてもよい。
【００３４】
（評価試験）
次に、本発明の内燃機関用のスパークプラグである試験例１〜３について、フラッシュオーバー発生の評価試験を行った。
試験例１のスパークプラグは、図１に示した第１間隙Ｇ１に、充填剤６０としての第１充填剤６１が充填され、第２間隙Ｇ２には充填剤６０が充填されていないものとした。
試験例２のスパークプラグは、図１に示した第１間隙Ｇ１には充填剤６０が充填されておらず、第２間隙Ｇ２に充填剤６０としての第２充填剤６２が充填されているものとした。
試験例３のスパークプラグは、上述の実施形態１と同様の構成であって、図１に示すように、第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２にそれぞれ充填剤６０としての第１充填剤６１、第２充填剤６２が充填されているものとした。
比較例のスパークプラグとして、第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２のいずれにも充填剤が充填されていないものを使用した。
なお、試験例１〜３及び比較例におけるその他の構成は、上述の実施形態１と同等である。
【００３５】
評価試験は、以下のように行った。まず、各スパークプラグを、図１に示した火花放電ギャップＧ０を含む先端部を絶縁油に浸漬し、基端部を大気中にある状態として、火花放電ギャップＧ０に放電が生じないようにした。そして、端子金具４０に接続された図示しないイグニッションコイルから高電圧を印加周波数３０Ｈｚで印加した。印加電圧を２０ｋＶから徐々に上昇させて、第１間隙Ｇ１と第２間隙Ｇ２との間にフラッシュオーバーが発生した時の印加電圧であるフラッシュオーバー電圧を測定した。
【００３６】
図６に示すように、比較例ではフラッシュオーバー電圧は２５ｋＶであったが、試験例１ではフラッシュオーバー電圧は２８ｋＶであり、試験例２ではフラッシュオーバー電圧は２８．５ｋＶであり、それぞれ比較例よりもフラッシュオーバー電圧が上昇していた。さらに、試験例３ではフラッシュオーバー電圧が３０．５ｋＶであり、比較例よりもフラッシュオーバー電圧が上昇するとともに、試験例１、２よりもフラッシュオーバー電圧が上昇していた。
【００３７】
上記測定結果から、試験例１〜３のように第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２の少なくとも一方に充填剤６０を充填した場合には、比較例のように当該充填剤６０を充填しない場合にくらべて、フラッシュオーバー電圧が上昇し、フラッシュオーバーの発生が抑制されることが確認された。また、試験例１、２のように、第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２のいずれか一方にのみ充填剤６０を充填する場合に比べて、試験例３のように、両方に充填剤６０を充填した場合には、フラッシュオーバー電圧がさらに上昇し、フラッシュオーバーの発生が一層抑制されることが確認された。
【００３８】
また、試験例１のように第１間隙Ｇ１に第１充填剤６１を充填した場合に比べて、試験例２のように第２間隙Ｇ２に第２充填剤６２を充填した場合の方が、フラッシュオーバー電圧が若干上昇し、フラッシュオーバーの発生が若干抑制されることが確認された。
【符号の説明】
【００３９】
１  内燃機関用のスパークプラグ
１０  ハウジング
１１  ハウジングの基端部
１２  ハウジングの先端部
２０  絶縁碍子
２１  絶縁碍子の基端部
２２  絶縁碍子の先端部
３０  中心電極
３２  中心電極の先端部
４０  端子金具
４２  端子金具の対向部
５０  接地電極
６０  充填剤
Ｇ１  第１間隙
Ｇ２  第２間隙
【図１】
0006661958.tif 000002
【図２】
0006661958.tif 000003
【図３】
0006661958.tif 000004
【図４】
0006661958.tif 000005
【図５】
0006661958.tif 000006
【図６】
0006661958.tif 000007