JP4431266B2 - 圧力センサ内蔵型スパークプラグユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃焼状態やノッキング検出、あるいは燃費向上や排気ガス清浄化等を目的として、スパークプラグに内蔵した圧力センサにより内燃機関の燃焼室内の圧力を検出することが行なわれている。このような目的に使用される圧力センサ内蔵型スパークプラグの概略は以下のようなものである。すなわち、スパークプラグの主体金具に形成された取付ねじ部の基端位置に、外側からリング状の圧電セラミック素子からなる圧力センサを出力取出用のリング状電極とともにはめ込み、鍔状のセンサ保持部にてこれを受けるとともに、全体を外側からセンサケースにて覆う。リング状電極からの出力リード線はセンサケースから後方に取り出される。取付ねじ部においてスパークプラグを内燃機関のプラグホールに取り付けると、圧力センサはセンサケースを介してプラグホールの開口外縁部に押し付けられる。燃焼圧はセンサケースを介して圧力センサに伝わる。圧力センサは、圧電効果により、検出した圧力レベルに応じた電圧を、出力リード線を介して出力することとなる。
【０００３】
スパークプラグは電極間に高電圧を印加して火花放電を生じさせることにより、内燃機関の点火を行なうものであるが、火花放電は通常、多数の高調波成分を含んだ急峻なパルス状の放電電流により生ずる。従って、火花放電中のスパークプラグからは該高調波成分による電波ノイズが絶え間なく漏洩している。そして、圧力センサを内蔵したスパークプラグの場合、スパークプラグ本体から発生する電波ノイズがセンサ出力リード線により拾われ、センサ出力信号に重畳してＳＮ比低下や誤検出を引き起こす場合がある。このようなノイズを防止するために、センサ出力リード線として、金属網等で構成されたシールド被覆により芯線を覆ったシールドケーブルが一般に用いられ、このシールド被覆が接地されることにより芯線は静電遮蔽されている。
【０００４】
一方、自動車用ガソリンエンジン等においてはスパークプラグを取り付けるシリンダヘッド周辺の機構が複雑化していることもあって、シリンダヘッドに形成された深いプラグホールの底部にスパークプラグを取り付けるようにしたものが増えてきている。そして、プラグホールの底部にねじ止め固定されたスパークプラグに対して、その端子金具に点火コイルユニットからの高電圧を印加するばね状部材等の高電圧供給部を絶縁保護するために、ゴム等の弾性高分子材料からなるプラグキャップを被せ、これらスパークプラグ本体とプラグキャップとによりスパークプラグユニットを構成する場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようなスパークプラグユニットにおいて、場所的な制約によりプラグホールが小径化すると、プラグキャップの肉厚が薄くなって座屈を起こすおそれがある。そこで、弾性高分子材料よりも硬質の高分子材料（例えば合成樹脂）からなる部材をプラグキャップの補強材として用いることにより、強度アップが図られている。しかも、シリコンゴム等に比べて合成樹脂は一般的に製造コストが安価であるため、弾性高分子材料の使用量を減らしてコストダウンを図り、硬質高分子材料からなる補強材をプラグキャップの主要構成部材となす場合も多くなっている。そして、上記シールド被覆にて覆われたセンサ出力リード線は、このようなプラグキャップの内部に軸線方向に沿って埋設される形態で一体成形されている。
【０００６】
ところが、弾性高分子材料と硬質高分子材料との界面における接着性が十分に得られないときがあり、特にゴム（例えばシリコンゴム）と合成樹脂（例えばポリエステル）とでは線膨張係数の差等により成形時あるいは使用時に両者間に隙間が形成されやすい。また、プラグホールの小径化に伴い、プラグキャップの内部に埋設されたセンサ出力リード線とスパークプラグ本体の端子金具とは互いに接近して配置される場合が多い。したがって、スパークプラグ本体に点火コイルユニットからの高電圧を印加したとき、上記隙間に位置する空気が高電圧に伴い電離現象さらには絶縁破壊を起こし、スパークプラグ本体の火花放電ギャップで飛火すべき火花が端子金具からこの隙間を通り、センサ出力リード線のシールド被覆へリーク（沿面放電）することがある。この火花リークにより、火花放電ギャップでは正常な火花が飛ばなくなり（飛火ミス）、定格エンジン出力が得られなくなる。なお、この火花リークは、スパークプラグ本体の絶縁体表面での沿面放電現象であるフラッシュオーバとは異なる場所で発生する、圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットに特有の現象である。
【０００７】
本発明の課題は、スパークプラグ本体の火花放電ギャップで飛火すべき火花が、スパークプラグ本体の端子金具から、プラグキャップにおける弾性高分子材料部分と硬質高分子材料部分との間に形成される隙間を通り、センサ出力リード線のシールド被覆へリークすることを防止して、安定したエンジン出力を得ることのできる圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明は、筒状の主体金具に圧力センサが組み付けられ、かつ該主体金具の一端側から突出する突出部の先端に端子金具を有する絶縁体が配置されたスパークプラグ本体と、
前記突出部が内側に配置される開口部を有するとともに、該開口部の内面に弾性高分子材料からなる弾性保持部が配設され、かつ該弾性保持部よりも硬質の高分子材料からなる補強部材を備え、前記スパークプラグ本体に着脱可能に取り付けられるプラグキャップと、
前記突出部と自身との間に前記補強部材及び前記弾性保持部の少なくとも一部が位置し、前記圧力センサに接続されて外部にセンサ出力を導出するとともにシールド被覆にて覆われたセンサ出力リード線と、を有する圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットに係るものであり、上記の課題を解決するために以下のように構成されたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、前記端子金具と前記主体金具との距離を前記絶縁体の前記突出部表面に沿って測定した最短距離をＬ1とし、前記端子金具から前記センサ出力リード線側の末端点まで前記弾性保持部の外面を経由して測定した最短距離をＬ2としたときに、Ｌ2＞Ｌ1の関係を満足し、
前記弾性保持部は、前記絶縁体の突出部を収容する本体部と、その本体部から延設されて前記端子金具に接触しつつその全体を覆う延長部とを有し、前記本体部の外径よりも前記延長部の外径が小に形成され、かつ前記延長部に対応する前記補強部材の径方向厚さが前記本体部に対応する前記補強部材の径方向厚さよりも大に形成されることを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明では、端子金具と主体金具との距離を絶縁体の突出部表面に沿って測定した最短距離Ｌ1よりも、端子金具からセンサ出力リード線側の末端点まで弾性保持部の外面を経由して測定した最短距離Ｌ2の方が大となるように、弾性保持部の形状等を調整している。換言すれば、上記したような火花リークの発生を仮定した場合にその火花リークが這うこととなる行程（すなわち端子金具から弾性保持部と補強部材との間に形成される隙間を通り、センサ出力リード線のシールド被覆へ至る行程；以下、第二沿面距離という）Ｌ2が、絶縁体表面での沿面放電現象であるフラッシュオーバの発生を仮定した場合に火花が這うこととなる行程（すなわち端子金具と主体金具との間の行程；以下、第一沿面距離という）Ｌ1よりも大とされている。したがって、この構成によると、スパークプラグ本体の火花放電ギャップで飛火すべき火花が、スパークプラグ本体の端子金具から、プラグキャップにおける弾性保持部（弾性高分子材料部分）と補強部材（硬質高分子材料部分）との間に形成される隙間を通り、センサ出力リード線のシールド被覆へリーク（沿面放電）することを確実に防止でき、安定したエンジン出力が得られる。なお、実際上の第一沿面距離Ｌ1はフラッシュオーバの発生を防止できるだけの寸法が確保されている必要がある。
【００１１】
そして、上記弾性保持部は、端子金具の全体を覆うように延設された延長部を有していることが望ましい。端子金具全体が弾性保持部の延長部によって被覆されることにより、スパークプラグ本体の火花放電ギャップで飛火すべき火花の、端子金具からセンサ出力リード線のシールド被覆へのリーク（沿面放電）をより一層確実に防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例を参照して説明する。なお、以下の説明において絶縁体１４の軸線Ｏの方向においてスパークプラグ本体５の火花放電ギャップｇの形成される側を前方側として定義する。図１は、本発明の一実施例である圧力センサ内蔵型スパークプラグユニット（以下、単にスパークプラグユニットともいう）の全体構成を示す縦断面図である。スパークプラグユニット１は、大きく分けてスパークプラグ本体５とプラグキャップ１２とからなる。スパークプラグ本体５は、主体金具２に圧力センサ３が一体化されるとともに、軸線Ｏ方向前端側に火花放電ギャップｇが、同じく後端側に火花放電ギャップｇに高電圧を印加する径路となる端子金具４が形成されたものである。また、スパークプラグ本体５の主体金具２と一体的に、圧力センサ３からのセンサ出力を取り出すためのセンサ出力端子部６が形成されている。スパークプラグ本体５の主体金具２は筒状に形成され、その軸線Ｏ方向の前端側には、シリンダヘッドの取付ねじ孔ＴＨにねじ込んで取り付けるためのおねじが外周面に刻まれた取付部１６が形成され、その基端側に隣接して鍔状のセンサ保持部１７が周方向に突設されている。また、取付部１６の内周面には、筒状の絶縁体１４を止めるための周方向のリブ５２が形成されている。
【００１３】
絶縁体１４の内部には図示しない貫通孔が軸線Ｏ方向に形成され、その前端側に中心電極５１が、後端側に端子金具４が配置され、両者が貫通孔内に充填された非図示の導電性ガラスシール層や抵抗体組成物により電気的に結合されている。
【００１４】
そして、主体金具２の取付部１６の前端面には接地電極５０が溶接され、中心電極５１との間で火花放電ギャップｇを形成する。また、主体金具２は、後端部外周面にボックスレンチ等の取付用工具を係合させるための工具係合部２ａが形成されている。
【００１５】
また、絶縁体１４は主体金具２の内側に挿通され、図２に示すように、中胴部１４ｃの前端側の段部をリブ５２に係止する一方、軸線方向中間位置に形成された鍔部１４ｂの後端側の段部にリング状のパッキン５３，５４と滑石充填層５５を配置し、主体金具２の後端部に周方向の加締め部２ｂを形成することで組み付けられている。
【００１６】
プラグキャップ１２には、圧力センサ３に接続されるセンサ出力リード線８が組み込まれ、さらに、スパークプラグ本体５との接続側端部には、該スパークプラグ本体５側に形成されたセンサ出力端子部６にセンサ出力リード線８を電気的に接続するための、キャップ側第二端子部としてのキャップ側金具１０が形成されている。センサ出力リード線８は、キャップ側金具１０との接続端部８ｃを除く部分がシールド被覆８ｂにて覆われており、他方、センサ出力リード線８の接続端部８ｃとこれに一体化されたキャップ側金具１０とが非シールド部７１を形成している。
【００１７】
スパークプラグ本体５は、取付部１６に刻まれたおねじを、プラグホールＰＨの底に形成された取付ねじ孔ＴＨに締め込むことによってシリンダヘッドＳＨに取り付けられる。他方、プラグキャップ１２は、主体金具２の後方側開口部２ｃ後端縁から突出する絶縁体１４の突出部１４ａとこの突出部１４ａから突出する端子金具４とを挿入するための挿入孔１５（開口部）が軸線Ｏ方向に形成され、かつその挿入孔１５の内面が少なくとも、弾性高分子材料（例えばシリコンゴム）からなる弾性保持部３０とされたキャップ本体１１を有する。このキャップ本体１１には、圧力センサ３のセンサ出力リード線８が組み込まれる一方、イグニッションコイルＩＣに端子金具４を電気的に接続するためのキャップ側第一端子部９と、センサ出力リード線８をセンサ出力端子部６と電気的に接続するためのキャップ側金具１０（キャップ側第二端子部）とが設けられる。そして、挿入孔１５を弾性的に拡径させながらここに絶縁体１４の突出部１４ａを軸線Ｏ方向に押し込むことにより、挿入孔１５の内面にて絶縁体１４の突出部１４ａが保持される。すなわち、弾性保持部３０の挿通孔１５に絶縁体１４の突出部１４ａを押し込むだけで、プラグキャップ１２をスパークプラグ本体５に簡単に接続することができる。また、弾性高分子材料の弾性力により挿入孔１５の内面にて突出部１４ａを密着保持することができ、フラッシュオーバ（すなわち絶縁体１４表面での沿面放電）等も生じにくい。
【００１８】
キャップ本体１１は、弾性保持部３０を構成する弾性高分子材料よりも硬質の高分子材料（例えばポリエステル樹脂）により構成され、軸線Ｏ方向における前端面に開口する芯体側孔部３１ｂを有した芯体３１（補強部材）を有する。そして、その芯体３１の外周面を覆う弾性高分子材料（例えばシリコンゴム）からなる外面被覆部３２と、同じく弾性高分子材料からなり、芯体側孔部３１ｂの内面を被覆することにより弾性保持部３０を形成する内面被覆部（以下、内面被覆部３０とも記す）とが、例えばシリコンゴムの一体成形体として形成されている。このように、内面被覆部３０，芯体３１及び外面被覆部３２は、絶縁体１４の突出部１４ａの外側において、径方向外側に向かって順次積層状に一体形成されている。なお、センサ出力リード線８は、外面被覆部３２の内部に軸線Ｏ方向に沿って埋設される形態で一体成形されている（図３参照）。
【００１９】
図３（ａ）に拡大して示すように、上記弾性保持部３０は、絶縁体１４の突出部１４ａを収容する本体部３０ａと、その本体部３０ａから端子金具４の後端縁よりも後方にまで延びてこの端子金具４に接触しつつその全体を覆う延長部３０ｂとを有する。その結果、主体金具２の軸線Ｏを含む図３（ａ）の断面において、端子金具４側の末端点からセンサ出力リード線８側の末端点まで弾性保持部３０の外面に沿って測定した距離Ｌ2（第二沿面距離）は、端子金具４の前端縁から主体金具２の後方側開口部２ｃの後端縁まで絶縁体１４の突出部１４ａ表面に沿って測定した距離Ｌ1（第一沿面距離）よりも大に調整されている。このことは、第二沿面距離Ｌ2が、スパークプラグ本体５においてフラッシュオーバの発生を仮定した場合に火花が這うこととなる第一沿面距離Ｌ1よりもさらに大となることを意味する。これによって、スパークプラグ本体５の火花放電ギャップｇで飛火すべき火花が、絶縁体１４表面に沿うフラッシュオーバとしてリーク（沿面放電）することは勿論、スパークプラグ本体５の端子金具４から、プラグキャップ１２における弾性保持部３０と芯体３１との間に形成される隙間を通り、センサ出力リード線８のシールド被覆８ｂへリーク（沿面放電）することも確実に防止される。
【００２０】
なお、主体金具２の軸線Ｏを含まない断面の場合を考慮すると、第一沿面距離Ｌ1と第二沿面距離Ｌ2とは、それぞれ次のように一般化して表わすことができる。すなわち、第一沿面距離Ｌ1は、端子金具４と主体金具２との距離を絶縁体１４の突出部１４ａ表面に沿って測定した最短距離と言い換えることができる。また、第二沿面距離Ｌ2は、端子金具４からセンサ出力リード線８側の末端点まで弾性保持部３０の外面を経由して測定した最短距離と言い換えることができる。
【００２１】
さらに、弾性保持部３０の延長部３０ｂと本体部３０ａとのうち少なくとも一方の外面において、凹部又は凸部を周方向に形成することにより、第二沿面距離Ｌ2を長くできるので、狭いスペースにおいてもＬ2＞Ｌ1の条件を満足しやすくなる。なお、凹部又は凸部を軸線方向に沿って複数並列的に形成すれば、より効果的である。
【００２２】
ここで、図３（ｂ）（ｃ）のように、センサ出力リード線８は外面被覆部３２に形成された凹部３２ａに収容されている。そして、図３（ａ）に示すように、弾性保持部３０外面の前端がセンサ出力リード線８のシールド被覆８ｂと直接接触しない場合には、第二沿面距離Ｌ2におけるセンサ出力リード線８側の末端点とは、弾性保持部３０外面が方向転換する点Ｐ1を意味するものとする。なお、凹部３２ａが外面被覆部３２と芯体３１とにまたがって形成され、その結果弾性保持部３０外面の前端がセンサ出力リード線８のシールド被覆８ｂと直接接触する場合には、第二沿面距離Ｌ2におけるセンサ出力リード線８側の末端点とは、弾性保持部３０外面の前端とシールド被覆８ｂとの接触点を意味することになる。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、弾性保持部３０において、延長部３０ｂの外径ｄ2は本体部３０ａの外径ｄ1よりも小に形成され、さらに延長部３０ｂに対応する芯体３１の径方向厚さｔ2が、本体部３０ａに対応する芯体３１の径方向厚さｔ1よりも大に形成されている。弾性保持部３０と芯体３１との間に形成される隙間を通る火花リークを防止するために、この隙間を狭くすると、弾性保持部３０となるべき弾性高分子材料の成形時又は使用時の熱膨張により硬質高分子材料からなる芯体３１が押圧され、芯体３１にクラックを生じる場合がある。そしてこのクラックは上記火花リークが通る新たな隙間となるおそれがある。本実施例では、火花リークの発生源（＋極）となる端子金具４を覆う延長部３０ｂに対応する芯体３１の径方向厚さｔ2が、本体部３０ａに対応する芯体３１の径方向厚さｔ1よりも大に形成されているので、延長部３０ｂに対応する芯体３１にクラックが生じにくく、火花リークの発生も抑制される。
【００２４】
図１に戻り、芯体３１は、前端側が芯体側孔部３１ｂに連通する軸線Ｏ方向の貫通孔３５を有し、ここに長いばね状のキャップ側第一端子部９が配置されている。他方、芯体３１の軸線方向後端部には座ぐり３１ｃが形成され、その内面側が弾性高分子材料（例えばシリコンゴム）からなるコイル保持用被覆部３６（本実施形態では外面被覆部３２と一体化されている）にて覆われて、コイル装着孔３７が形成されている。イグニッションコイルＩＣは、一体的にモールドされた装着部８０をコイル装着孔３７に押し込むことで、キャップ側第一端子部９を介してスパークプラグ本体５の端子金具４と電気的に接続される。そして、キャップ側第一端子部９、端子金具４及び中心電極５１を介してイグニッションコイルＩＣにより、中心電極５１と接地電極５０との間に形成される火花放電ギャップｇに高電圧が印加される。ばね状のキャップ側第一端子部９は、イグニッションコイルＩＣの高電圧端子（図示せず）と端子金具４との間で圧縮弾性変形した状態で、挿通孔１５の内面と突出部１４ａとの摩擦により保持され、その弾性復帰力によりイグニッションコイルＩＣと端子金具４との電気的接触を確保する働きをなす。
【００２５】
次に、図２において、キャップ本体１１の挿入孔１５が開口する側の端部には、キャップ側金具１０をなすリング状のソケット金具（以下、ソケット金具１０とも記す）が一体化されている。挿入孔１５に絶縁体１４の突出部１４ａ及び端子金具４を押し込むことにより、主体金具２上に取り付けられたセンサ出力端子部６とソケット金具１０とが接触導通する。また、キャップ本体１１にてプラグキャップ１２をスパークプラグ本体５に係合・固定することにより、キャップ側第一端子部９とキャップ側第二端子部としてのソケット金具１０とが端子金具４とセンサ出力端子部６とに、それぞれ着脱可能に結合されるとともに、プラグキャップ１２はプラグホールＰＨ内に収容される。そして、プラグキャップ１２をスパークプラグ本体５に取り付けた状態において、軸線Ｏ方向におけるリング状のソケット金具１０の後方縁が、工具係合部２ａの前方縁よりも前方側に位置し、かつ、ソケット金具１０に結合されたセンサ出力リード線８の接続端部８ｃの後方縁が、工具係合部２ａの後方縁よりも前方側に位置するようになっている。これにより、非シールド部７１をなす接続端部８ｃの全体が軸線Оの方向にて主体金具２と重なって位置している。
【００２６】
主体金具２は、前述の通り、軸線Ｏ方向前端側に内燃機関への取付部１６が形成されるとともに、その取付部１６の軸線Ｏ方向後端位置に対応して周方向のセンサ保持部１７が突設されている。
【００２７】
一方、このセンサ保持部１７の前方に位置するセンサカバー１９には、圧力センサ組立体１８の前端面と当接してこれを覆う底部１９ａと、その底部１９ａの外周縁から軸線Ｏ方向後方に立ち上がる筒状に形成されて圧力センサ組立体１８の外周面を覆う側壁部１９ｂとが形成されている。圧力センサ組立体１８は、リング状のセンサカバー１９の底部１９ａに近い側から、リング状の板パッキン５９、リング状の圧電セラミック素子からなる圧力センサ３、リング状の電極板６０及びリング状の絶縁板６１がこの順序にて積層された構造を有し、各々の中心部に形成される孔には、主体金具２の取付部１６が挿通される。また、電極板６０からのリード部６２は絶縁板６１に形成されたスリットを経て後方に引き出される。そして、リング状のセンサカバー１９及び圧力センサ組立体１８の内側に、主体金具２の取付部１６をその前端側から軸線Ｏ方向に嵌め込むと、圧力センサ組立体１８の後端側がセンサ保持部１７の前端面に当接して支持される。
【００２８】
また、そのセンサカバー１９の側壁部１９ｂは、軸線Ｏ方向において圧力センサ組立体１８の後端縁よりも後方側に延長されて延伸部１９ｃを形成している。そして、延伸部１９ｃの後端側に形成された開口部１９ｄにおいて、延伸部１９ｃ内周面と、その内側の主体金具２外周面との間のリング状の隙間が、リング状のソケット金具１０の差込保持部２０となっている。センサカバー１９の延伸部１９ｃを利用して、差込保持部２０をなすリング状の隙間を形成し、ここにソケット金具１０を差し込むようにすれば、延伸部１９ｃがガイドとなってリング状のセンサ出力端子部６との接続操作を極めて容易に行なうことができる。また、延伸部１９ｃはソケット金具１０の半径方向の動きを拘束するので、安定した接続状態を保つことができる。
【００２９】
そして、ソケット金具１０と主体金具２との間には、リード部６２の端部と導通する形でリング状のセンサ出力端子部６が配置されている。具体的には、図１（ｂ）に示すように、樹脂等の絶縁材料にてリング状に形成された端子ベース６３の外周面に、センサ出力端子部６が環状の金属メッキ層として一体化されており、図２に示すように、端子ベース６３を主体金具２の外周面に嵌め込むことにより、センサ出力端子部６が主体金具２に絶縁状態にて固定されている。本実施形態では、主体金具２の外周面に周方向に形成された係合凹部２ｆ（図２参照）に対し、端子ベース６３の内周面に周方向に形成された係合リブ６３ａを嵌合させることにより、端子ベース６３は主体金具２に対し軸線Ｏ方向の抜け止めがなされた形にて固定されている。
【００３０】
図２に示すように、リード部６２の後端部は、端子ベース６３の前端面から突出するリード部保持部６３ｂに形成された軸線Ｏ方向の貫通部（孔又は切欠）６３ｃ（図１（ｂ）参照）に挿通され、その先端はセンサ出力端子部６に接触固定されている。なお、リード部６２と貫通部６３ｃとの間及び圧力センサ組立体１８とセンサカバー１９との間に形成される隙間は、絶縁用の高分子材料（ゴム、合成樹脂等）からなる充填シール部６４で埋められている。
【００３１】
ソケット金具１０とセンサ出力端子部６とは、双方ともにリング状に形成されて相対回転可能となっており、プラグキャップ１２（すなわちキャップ本体１１）を軸線Ｏの周りに回転させたときの任意の角度位置において、電気的導通を確保することができる。
【００３２】
再び図１に戻り、センサカバー１９の底部１９ａの内周縁は、主体金具２の取付部１６の基端部外周面に、周方向のレーザー溶接部６５により密封・結合されている。なお、センサカバー１９は、圧力センサ組立体１８の外側に被せられた後、軸線Ｏの向きにおいて底部１９ａを圧力センサ組立体１８の側に加圧・密着させ、その加圧状態を維持しつつレーザー溶接部１６５を形成して固定される。スパークプラグユニット１を取り付けた際に、シリンダヘッド側の取付ねじ孔ＴＨの開口周縁部にてガスケットＧＫを介してセンサカバー１９の底部１９ａが押し付けられ、振動が圧力センサ組立体１８に伝わることで圧力検出がなされるが、上記のように構成することで、底部１９ａと圧力センサ組立体１８との密着状態が高められ、圧力検出精度が向上する。
【００３３】
次に、本実施例においては、キャップ本体１１の挿通孔１５が開口する側の端部に、弾性高分子材料（例えばシリコンゴム）からなる円筒状のソケット金具支持部２１が形成され、その内周面にソケット金具１０が一体化されている。具体的には、キャップ本体１１において挿入孔１５の開口側端部は、これを形成する壁部１３６を径方向に薄肉化することにより拡径され、工具係合部２ａを収容するための工具係合部収容部１５ｂが形成されている。また、壁部１３６は軸線方向において前方側に延長され、その延長部がソケット金具支持部２１とされて、ここにソケット金具１０が一体化されている。
【００３４】
ソケット金具支持部２１は径方向に圧縮されながらソケット金具１０とともに差込保持部２０に挿入されるようになっており、その弾性復帰力によりソケット金具１０をセンサ出力端子部６に向けて付勢する。この構成によると、ゴム等で構成されたソケット金具支持部２１の弾性復帰力によりソケット金具１０がバックアップ付勢され、ソケット金具１０の半径方向のがたつきが防止されるとともに、センサ出力端子部６との接触導通状態を一層確実なものとすることができる。
【００３５】
この場合、ソケット金具支持部２１の外周面に、差込保持部２０に挿入された際に、センサカバー１９の延伸部（側壁部）１９ｃの内周面と当接して圧縮弾性変形する弾性突出部２１ａ（図２参照）を形成することができる。弾性突出部２１ａの弾性復帰力により、ソケット金具１０とセンサ出力端子部６との接続を一層確実なものとすることができる。また、本実施形態では、弾性突出部２１ａはソケット金具支持部２１の周方向に形成された環状の凸条部とされているが、このような環状の凸条部を採用することにより、弾性突出部２１ａはソケット金具支持部２１とセンサカバー１９との間のシール気密性を高め、防水効果の向上を図ることができる。この場合、凸条部を所定の間隔で２条以上形成すると、一層良好なシール性を確保することができる。他方、それほど高いシール性が要求されない場合は、凸条部を１条のみ形成したり、あるいは弾性突出部２１ａの形態として凸条部以外の断続形態、例えば散点状の凸部を採用したりすることもできる。
【００３６】
上記スパークプラグユニット１の構成によると、スパークプラグ本体５を取付部１６において自動車用エンジン等の内燃機関側に先に取り付けておき、その取り付けられたスパークプラグ本体５にプラグキャップ１２を後付け接続することができる。これにより、スパークプラグ本体５を取り付ける際に、工具等へのリード線８の巻き付きといった不具合が全く生じなくなる。また主体金具２は、シリンダヘッドＳＨを介して接地されるが、接続端部８ｃの全体と主体金具２とが、絶縁体１４の軸線方向において位置的に重なるように、それら接続端部８ｃと主体金具２との配置関係が定められているので、主体金具２が非シールド部７１をシールドする補助シールド部として機能し、スパークプラグ本体５の絶縁体１４から漏洩する電波ノイズが、リード線８を流れるセンサ信号に重畳する不具合を防止ないし抑制することができる。
【００３７】
また、センサ出力リード線８の後端は、出力取出コネクタ（以下、単にコネクタともいう）１３に接続されている。シールド被覆８ｂはコネクタ１３内の図示しないアース端子に接続され、接地される。そして、プラグキャップ１２はスパークプラグ本体５に対して軸線Ｏ周りに相対的に回転可能に係合している。自動車用エンジンのシリンダヘッドに形成された取付ねじ孔ＴＨは、そのねじ山の開始位置が一定していないことが多く、規定の締め付けトルクにて取付部１６のおねじをねじ込んだ際に、スパークプラグ本体５のシリンダヘッドＳＨへの取付位相角がばらつくことがある。この場合、コネクタ１３がスパークプラグ本体５に対して軸線Ｏの周りに回転不能に結合されていると、上記取付位相角のばらつきによりコネクタ１３の最終的な周方向位置もまちまちになり、その位置によっては、コネクタ１３に制御回路側からの信号線ケーブルを接続する際に不都合を生じる場合がある。しかしながら、上記のようにプラグキャップ１２をスパークプラグ本体５に対して軸線周りに回転させることで、コネクタ１３の周方向位置を自由に調整することができる。ただし、コネクタ１３の周方向位置調整が不要な場合、プラグキャップ１２とスパークプラグ本体５との一方にキー溝を、他方にこれに係合する凸部を形成する等の構成により、両者を軸線Ｏの周りに回転不能に結合する構成を採用してもよい。
【００３８】
以下、本発明に係るスパークプラグユニットの種々の変形例について説明する。なお、図４〜図７において、図１ないし図３のスパークプラグユニット１と概念的に共通する部分には同一の符号を付与して詳細な説明を省略する。図４及び図６のスパークプラグユニット１００，２００においては、接続端部８ｃに対応する位置において、スパークプラグ本体５と、接続端部８ｃとの間に、主体金具２とは別体の周方向のシールドリング４５，４６，６１が配置されている。
【００３９】
このうち、図４（ａ）においては、メッキ等により絶縁体１４の突出部１４ａと一体形成されたシールドリング４５の前端縁部が、主体金具２の後方側開口部２ｃ後端縁よりも前方側に入り込み、加締め部２ｂにて主体金具２の後方側開口部２ｃ後端縁部と電気的に接続されている。なお、図６（ｂ）に示すような別体の筒状のシールドリング４６を絶縁体１４の突出部１４ａにはめ込んでもよい。このように、図４に示す第一変形例のスパークプラグユニット１００では、シールドリング４５，４６は主体金具２と同様に放電電圧をアースするための接地導通部としての役割を果たしている。
【００４０】
つまり、図５に示すように、主体金具２はこれと電気的に接続・接地されるシールドリング４５，４６によって延長された形となる。したがって、この実施例における第一沿面距離Ｌ1は、端子金具４とシールドリング４５，４６との距離を絶縁体１４の突出部１４ａ表面に沿って測定した最短距離で表わされる。また、主体金具２の軸線Ｏを含む図５の断面においては、第一沿面距離Ｌ1は、端子金具４の前端縁からシールドリング４５，４６の後端縁まで絶縁体１４表面に沿って測定した距離と言い換えることができる。
【００４１】
一方、図６（ａ）に示す第二変形例のスパークプラグユニット２００において、シールドリング６１は、シールド被覆８ｂに一体化されている。具体的には、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、帯状の金属板を筒状に丸めて形成したシールドリング６１の対応する端縁が、折り返し連結部６０を介してシールド被覆８ｂに結合される構造となっている。また、ソケット金具１０はソケット金具支持部２１に一体化されている。
【００４２】
この実施例では、図７に示すように、シールドリング６１が弾性保持部３０の本体部３０ａ外面と接するように配置されている。このような場合、第二沿面距離Ｌ2におけるセンサ出力リード線８側の末端点とは、弾性保持部３０外面とシールドリング６１との接触点Ｐ2を意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態たる圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットの縦断面図及びその端子リングの斜視図。
【図２】図１のスパークプラグユニットの要部を示す縦断面図。
【図３】図２の部分拡大図とそのＸ−Ｘ及びＹ−Ｙ軸断面図。
【図４】本発明の圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットの第一の変形例を示す縦断面図及びシールドリングの変形例を示す斜視図。
【図５】図４の要部拡大縦断面図。
【図６】本発明の圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットの第二の変形例を示す縦断面図、シールドリングの拡大部分断面図及びそのＢ−Ｂ軸断面図。
【図７】図６の要部拡大縦断面図。
【符号の説明】
１，１００，２００ 圧力センサ内蔵型スパークプラグユニット
２ 主体金具
３ 圧力センサ
４ 端子金具
５ スパークプラグ本体
８ センサ出力リード線
８ｂ シールド被覆
１２，１１２，２１２ プラグキャップ
１４ 絶縁体
１４ａ 突出部
１５ 挿入孔（開口部）
３０ 内面被覆部（弾性保持部）
３０ａ 本体部
３０ｂ 延長部
３１ 芯体（補強部材）
３２ 外面被覆部
４５，４６，６１ シールドリング
Ｌ1 第一沿面距離
Ｌ2 第二沿面距離
ｄ1 本体部の外径
ｄ2 延長部の外径
ｔ1 本体部に対応する芯体の径方向厚さ
ｔ2 延長部に対応する芯体の径方向厚さ
Ｏ 軸線

Claims (1)

1. 筒状の主体金具に圧力センサが組み付けられ、かつ該主体金具の一端側から突出する突出部の先端に端子金具を有する絶縁体が配置されたスパークプラグ本体と、
   前記突出部が内側に配置される開口部を有するとともに、該開口部の内面に弾性高分子材料からなる弾性保持部が配設され、かつ該弾性保持部よりも硬質の高分子材料からなる補強部材を備え、前記スパークプラグ本体に着脱可能に取り付けられるプラグキャップと、
   前記突出部と自身との間に前記補強部材及び前記弾性保持部の少なくとも一部が位置し、前記圧力センサに接続されて外部にセンサ出力を導出するとともにシールド被覆にて覆われたセンサ出力リード線と、を有する圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットであって、
   前記端子金具と前記主体金具との距離を前記絶縁体の前記突出部表面に沿って測定した最短距離をＬ1とし、前記端子金具から前記センサ出力リード線側の末端点まで前記弾性保持部の外面を経由して測定した最短距離をＬ2としたときに、Ｌ2＞Ｌ1の関係を満足し、
   前記弾性保持部は、前記絶縁体の突出部を収容する本体部と、その本体部から延設されて前記端子金具に接触しつつその全体を覆う延長部とを有し、前記本体部の外径よりも前記延長部の外径が小に形成され、かつ前記延長部に対応する前記補強部材の径方向厚さが前記本体部に対応する前記補強部材の径方向厚さよりも大に形成されることを特徴とする圧力センサ内蔵型スパークプラグユニット。

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