JP4431266B2

JP4431266B2 - Spark plug unit with built-in pressure sensor

Info

Publication number: JP4431266B2
Application number: JP2000345326A
Authority: JP
Inventors: 浩二岡崎; 正好松井; 隆博鈴木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2020-11-13
Also published as: JP2002151231A

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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure plug built-in type spark plug unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the pressure in the combustion chamber of an internal combustion engine is detected by a pressure sensor built in the spark plug for the purpose of detecting the combustion state and knocking of the internal combustion engine, improving fuel consumption, purifying exhaust gas, and the like. The outline of the pressure sensor built-in type spark plug used for such a purpose is as follows. That is, a pressure sensor made of a ring-shaped piezoelectric ceramic element is fitted from the outside together with a ring-shaped electrode for output extraction to the base end position of the mounting screw portion formed on the metal shell of the spark plug, and is attached to the hook-shaped sensor holding portion. The sensor case is covered from the outside. An output lead wire from the ring electrode is taken out rearward from the sensor case. When the spark plug is attached to the plug hole of the internal combustion engine at the attachment screw portion, the pressure sensor is pressed against the opening outer edge portion of the plug hole through the sensor case. The combustion pressure is transmitted to the pressure sensor through the sensor case. The pressure sensor outputs a voltage corresponding to the detected pressure level through the output lead wire due to the piezoelectric effect.
[0003]
A spark plug ignites an internal combustion engine by applying a high voltage between electrodes to generate a spark discharge. Usually, a spark discharge is a steep pulsed discharge containing many harmonic components. Caused by electric current. Therefore, radio wave noise due to the harmonic component is constantly leaked from the spark plug during spark discharge. In the case of a spark plug with a built-in pressure sensor, radio noise generated from the spark plug body may be picked up by the sensor output lead wire and superposed on the sensor output signal to cause a decrease in SN ratio or erroneous detection. In order to prevent such noise, a shielded cable in which the core wire is covered with a shield coating made of a metal mesh or the like is generally used as the sensor output lead wire. Shielded.
[0004]
On the other hand, in the gasoline engine for automobiles, etc., the mechanism around the cylinder head to which the spark plug is attached is complicated, and an increase in the number of parts in which the spark plug is attached to the bottom of the deep plug hole formed in the cylinder head is increasing. It is coming. In order to insulate and protect the high voltage supply portion such as a spring-like member that applies a high voltage from the ignition coil unit to the terminal fitting, with respect to the spark plug fixed to the bottom of the plug hole with a screw, etc. In some cases, a spark plug unit is formed of the spark plug body and the plug cap.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the spark plug unit as described above, if the plug hole has a small diameter due to a locational restriction, the thickness of the plug cap may be reduced and buckling may occur. Therefore, the strength is increased by using a member made of a polymer material (for example, synthetic resin) harder than the elastic polymer material as a reinforcing material for the plug cap. Moreover, since synthetic resin is generally less expensive to manufacture than silicon rubber, etc., the amount of elastic polymer material used is reduced to reduce costs, and a reinforcing material made of a hard polymer material is used as the main component of the plug cap. In many cases, it is used as a component. The sensor output lead wire covered with the shield coating is integrally formed in such a form that is embedded in the plug cap along the axial direction.
[0006]
However, there are cases where sufficient adhesion at the interface between the elastic polymer material and the hard polymer material cannot be obtained, especially due to the difference in coefficient of linear expansion between rubber (for example, silicon rubber) and synthetic resin (for example, polyester). A gap is easily formed between the two during molding or use. As the diameter of the plug hole is reduced, the sensor output lead wire embedded in the plug cap and the terminal fitting of the spark plug body are often arranged close to each other. Therefore, when a high voltage from the ignition coil unit is applied to the spark plug body, the air located in the gap causes an ionization phenomenon and further dielectric breakdown due to the high voltage, and a spark to be ignited in the spark discharge gap of the spark plug body. May leak through the gap from the terminal fitting to the shield coating of the sensor output lead wire (creeping discharge). Due to this spark leak, normal sparks do not fly in the spark discharge gap (missing sparks), and the rated engine output cannot be obtained. This spark leak is a phenomenon peculiar to the spark plug unit with a built-in pressure sensor, which occurs at a place different from the flashover, which is a creeping discharge phenomenon on the insulator surface of the spark plug body.
[0007]
An object of the present invention is that a spark to be ignited in a spark discharge gap of a spark plug body is formed between a terminal metal fitting of the spark plug body and an elastic polymer material portion and a hard polymer material portion of the plug cap. It is intended to provide a pressure sensor built-in type spark plug unit capable of obtaining a stable engine output by preventing leakage to the shield coating of the sensor output lead wire.
[0008]
[Means for solving the problems and actions / effects]
The present invention is a spark plug body in which a pressure sensor is assembled to a cylindrical metal shell, and an insulator having a terminal metal fitting is disposed at the tip of a protruding portion protruding from one end side of the metal shell,
The protrusion has an opening disposed inside, and an elastic holding portion made of an elastic polymer material is disposed on the inner surface of the opening, and the reinforcement made of a polymer material harder than the elastic holding portion. A plug cap comprising a member and detachably attached to the spark plug body;
A sensor output lead in which at least a part of the reinforcing member and the elastic holding portion is located between the protruding portion and itself, and is connected to the pressure sensor to lead the sensor output to the outside and is covered with a shield coating And a spark plug unit with a built-in pressure sensor, which is configured as follows to solve the above-described problem.
[0009]
  That is, the shortest distance obtained by measuring the distance between the terminal fitting and the metallic shell along the surface of the protruding portion of the insulator is L1, and the elastic holding portion extends from the terminal fitting to the terminal point on the sensor output lead wire side. Satisfying the relationship of L2> L1, where L2 is the shortest distance measured via the outer surface ofAnd
  The elastic holding portion includes a main body portion that accommodates the protruding portion of the insulator, and an extension portion that extends from the main body portion and covers the whole while contacting the terminal fitting, An outer diameter of the extension portion is formed smaller than a diameter, and a radial thickness of the reinforcing member corresponding to the extension portion is formed larger than a radial thickness of the reinforcing member corresponding to the main body portion. RuIt is characterized by that.
[0010]
As described above, in the present invention, the elastic holding portion has a distance from the terminal fitting to the end point on the sensor output lead wire side rather than the shortest distance L1 measured along the surface of the protruding portion of the insulator. The shape or the like of the elastic holding portion is adjusted so that the shortest distance L2 measured via the outer surface becomes larger. In other words, when the occurrence of a spark leak as described above is assumed, the sensor leak passes through a process in which the spark leak occurs (that is, through a gap formed between the terminal fitting and the elastic holding portion and the reinforcing member). The process leading to the shield coating of the lead wire (hereinafter referred to as the second creepage distance) L2 is a process in which a spark is generated when the occurrence of flashover, which is a creeping discharge phenomenon on the insulator surface, is assumed (ie, terminal fitting) The distance between the metal fitting and the metal shell; hereinafter referred to as the first creepage distance). Therefore, according to this configuration, the spark to be ignited in the spark discharge gap of the spark plug main body, the elastic holding portion (elastic polymer material portion) and the reinforcing member (hard polymer material) in the plug cap from the terminal fitting of the spark plug main body Leakage (creeping discharge) to the shield coating of the sensor output lead wire through the gap formed between the sensor output lead wire and the engine output can be stabilized. It should be noted that the actual first creepage distance L1 needs to have a dimension sufficient to prevent the occurrence of flashover.
[0011]
And it is desirable for the said elastic holding | maintenance part to have the extension part extended so that the whole terminal metal fitting might be covered. By covering the entire terminal fitting with the extension of the elastic holding part, the leakage (creeping discharge) from the terminal fitting to the shield coating of the sensor output lead wire of the spark to be ignited in the spark discharge gap of the spark plug body is further increased. This can be prevented more reliably.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples shown in the drawings. In the following description, the side where the spark discharge gap g of the spark plug body 5 is formed in the direction of the axis O of the insulator 14 is defined as the front side. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of a pressure sensor built-in type spark plug unit (hereinafter also simply referred to as a spark plug unit) according to an embodiment of the present invention. The spark plug unit 1 is roughly composed of a spark plug body 5 and a plug cap 12. In the spark plug body 5, the pressure sensor 3 is integrated with the metal shell 2, and the spark discharge gap g is a path for applying a high voltage to the spark discharge gap g on the front end side and the spark discharge gap g on the rear end side. A terminal fitting 4 is formed. Further, a sensor output terminal portion 6 for taking out the sensor output from the pressure sensor 3 is formed integrally with the metal shell 2 of the spark plug body 5. The metal shell 2 of the spark plug main body 5 is formed in a cylindrical shape, and a mounting portion 16 is formed on the outer peripheral surface of the front end side in the direction of the axis O with a male screw screwed into the mounting screw hole TH of the cylinder head. Is formed, and a hook-shaped sensor holding portion 17 is provided in the circumferential direction so as to be adjacent to the base end side thereof. In addition, a circumferential rib 52 for stopping the tubular insulator 14 is formed on the inner peripheral surface of the mounting portion 16.
[0013]
A through hole (not shown) is formed in the insulator 14 in the direction of the axis O, the center electrode 51 is arranged on the front end side, the terminal fitting 4 is arranged on the rear end side, and both are filled in the through hole (not shown). The conductive glass seal layer and the resistor composition are electrically coupled.
[0014]
The ground electrode 50 is welded to the front end surface of the mounting portion 16 of the metal shell 2 to form a spark discharge gap g with the center electrode 51. The metal shell 2 has a tool engaging portion 2a for engaging a mounting tool such as a box wrench on the outer peripheral surface of the rear end portion.
[0015]
Further, the insulator 14 is inserted inside the metal shell 2 and, as shown in FIG. 2, the stepped portion on the front end side of the middle body portion 14 c is locked to the rib 52, while the flange formed at the intermediate position in the axial direction. The ring-shaped packings 53 and 54 and the talc filling layer 55 are disposed in the stepped portion on the rear end side of the portion 14b, and the caulking portion 2b in the circumferential direction is formed on the rear end portion of the metal shell 2 for assembly. .
[0016]
A sensor output lead wire 8 connected to the pressure sensor 3 is incorporated in the plug cap 12, and a sensor output terminal formed on the spark plug body 5 side is connected to the end of the spark plug body 5. A cap-side metal fitting 10 as a cap-side second terminal portion for electrically connecting the sensor output lead wire 8 to the portion 6 is formed. The sensor output lead wire 8 is covered with the shield coating 8b except for the connection end portion 8c with the cap side metal fitting 10, and integrated with the connection end portion 8c of the sensor output lead wire 8 on the other hand. The cap-side metal fitting 10 forms a non-shield part 71.
[0017]
The spark plug body 5 is attached to the cylinder head SH by tightening a male screw carved in the attachment portion 16 into an attachment screw hole TH formed in the bottom of the plug hole PH. On the other hand, the plug cap 12 has an insertion hole 15 (for inserting the protruding portion 14a of the insulator 14 protruding from the rear end edge of the rear opening 2c of the metal shell 2 and the terminal fitting 4 protruding from the protruding portion 14a. The cap body 11 has an opening) formed in the direction of the axis O, and the inner surface of the insertion hole 15 is at least an elastic holding portion 30 made of an elastic polymer material (for example, silicon rubber). The cap main body 11 incorporates the sensor output lead wire 8 of the pressure sensor 3, while the cap-side first terminal portion 9 for electrically connecting the terminal fitting 4 to the ignition coil IC, and the sensor output lead wire 8. And a cap side metal fitting 10 (cap side second terminal part) for electrically connecting the sensor output terminal part 6 to each other. And the protrusion part 14a of the insulator 14 is hold | maintained in the inner surface of the insertion hole 15 by pushing the protrusion part 14a of the insulator 14 to the axis line O direction here, expanding the insertion hole 15 elastically. That is, the plug cap 12 can be easily connected to the spark plug body 5 simply by pushing the protruding portion 14 a of the insulator 14 into the insertion hole 15 of the elastic holding portion 30. Further, the projecting portion 14a can be held in close contact with the inner surface of the insertion hole 15 by the elastic force of the elastic polymer material, and flashover (that is, creeping discharge on the surface of the insulator 14) or the like hardly occurs.
[0018]
The cap body 11 is made of a polymer material (for example, polyester resin) that is harder than the elastic polymer material that constitutes the elastic holding portion 30, and has a core body side hole portion 31b that opens at the front end surface in the axis O direction. It has a body 31 (reinforcing member). Then, the outer surface covering portion 32 made of an elastic polymer material (for example, silicon rubber) covering the outer peripheral surface of the core body 31 and the elastic body material, which is also made of an elastic polymer material, covers the inner surface of the core body side hole portion 31b. An inner surface covering portion (hereinafter also referred to as an inner surface covering portion 30) that forms the portion 30 is formed as, for example, an integrally molded body of silicon rubber. As described above, the inner surface covering portion 30, the core body 31, and the outer surface covering portion 32 are integrally formed sequentially in a laminated shape on the outer side of the protruding portion 14a of the insulator 14 toward the radially outer side. The sensor output lead 8 is integrally formed in a form embedded in the outer surface covering portion 32 along the direction of the axis O (see FIG. 3).
[0019]
  As shown in an enlarged view in FIG. 3A, the elastic holding portion 30 includes a main body portion 30 a that houses the protruding portion 14 a of the insulator 14, andFrom the main body 30aThis terminal fitting 4 extends rearward from the rear edge of the terminal fitting 4.The whole while touchingAnd an extension 30b covering the. As a result, in the cross section of FIG. 3A including the axis O of the metal shell 2, the distance measured along the outer surface of the elastic holding portion 30 from the terminal point on the terminal metal fitting 4 side to the terminal point on the sensor output lead wire 8 side. L2 (second creepage distance) is a distance L1 (first creepage distance) measured along the surface of the protruding portion 14a of the insulator 14 from the front edge of the terminal fitting 4 to the rear edge of the rear opening 2c of the metal shell 2. ) Is adjusted to a greater extent. This means that the second creepage distance L2 is further larger than the first creepage distance L1 at which a spark is generated when it is assumed that a flashover occurs in the spark plug body 5. As a result, the spark to be ignited in the spark discharge gap g of the spark plug body 5 leaks (creeping discharge) as a flashover along the surface of the insulator 14, and from the terminal fitting 4 of the spark plug body 5, the plug cap 12 leaking (creeping discharge) to the shield coating 8b of the sensor output lead 8 through the gap formed between the elastic holding portion 30 and the core body 31 is reliably prevented.
[0020]
In consideration of the cross section not including the axis O of the metal shell 2, the first creepage distance L1 and the second creepage distance L2 can be generalized as follows, respectively. That is, the first creepage distance L1 can be rephrased as the shortest distance measured along the surface of the protruding portion 14a of the insulator 14 between the terminal fitting 4 and the metal shell 2. The second creepage distance L2 can be rephrased as the shortest distance measured from the terminal fitting 4 to the terminal point on the sensor output lead 8 side via the outer surface of the elastic holding portion 30.
[0021]
Furthermore, since the second creepage distance L2 can be increased by forming the concave portion or the convex portion in the circumferential direction on the outer surface of at least one of the extension portion 30b and the main body portion 30a of the elastic holding portion 30, even in a narrow space. It becomes easy to satisfy the condition of L2> L1. It is more effective if a plurality of concave portions or convex portions are formed in parallel along the axial direction.
[0022]
Here, as shown in FIGS. 3B and 3C, the sensor output lead wire 8 is accommodated in the recess 32 a formed in the outer surface covering portion 32. As shown in FIG. 3A, when the front end of the outer surface of the elastic holding portion 30 is not in direct contact with the shield coating 8b of the sensor output lead 8, the sensor output lead 8 side of the second creepage distance L2 The end point means the point P1 where the outer surface of the elastic holding part 30 changes direction. In addition, when the recessed part 32a is formed over the outer surface covering part 32 and the core body 31, and the front end of the elastic holding part 30 is in direct contact with the shield covering 8b of the sensor output lead 8 as a result, the second creeping surface is formed. The terminal point on the sensor output lead 8 side at the distance L2 means a contact point between the front end of the outer surface of the elastic holding portion 30 and the shield coating 8b.
[0023]
As shown in FIG. 3A, in the elastic holding part 30, the outer diameter d2 of the extension part 30b is formed smaller than the outer diameter d1 of the main body part 30a, and the diameter of the core 31 corresponding to the extension part 30b. The thickness t2 in the direction is formed larger than the thickness t1 in the radial direction of the core 31 corresponding to the main body 30a. In order to prevent spark leakage through the gap formed between the elastic holding part 30 and the core 31, when this gap is narrowed, the elastic polymer material to be the elastic holding part 30 is formed or used. The core body 31 made of a hard polymer material is pressed due to thermal expansion, and the core body 31 may be cracked. This crack may become a new gap through which the spark leak passes. In the present embodiment, the radial thickness t2 of the core 31 corresponding to the extension 30b that covers the terminal fitting 4 serving as a spark leak generation source (+ pole) is the radial direction of the core 31 corresponding to the main body 30a. Since it is formed to be larger than the thickness t1, cracks are unlikely to occur in the core body 31 corresponding to the extension 30b, and the occurrence of spark leakage is also suppressed.
[0024]
Returning to FIG. 1, the core body 31 has a through hole 35 in the direction of the axis O that communicates with the core body side hole 31 b on the front end side, and the long spring-like cap-side first terminal portion 9 is disposed here. On the other hand, a counterbore 31c is formed at the rear end of the core body 31 in the axial direction, and a coil holding covering portion 36 (in this embodiment, the outer surface covering portion 32 and the inner surface thereof is made of an elastic polymer material (for example, silicon rubber) A coil mounting hole 37 is formed. The ignition coil IC is electrically connected to the terminal fitting 4 of the spark plug body 5 via the cap-side first terminal portion 9 by pushing the integrally molded mounting portion 80 into the coil mounting hole 37. Then, a high voltage is applied to the spark discharge gap g formed between the center electrode 51 and the ground electrode 50 by the ignition coil IC through the cap-side first terminal portion 9, the terminal fitting 4, and the center electrode 51. . The spring-like cap-side first terminal portion 9 is compressed and elastically deformed between a high voltage terminal (not shown) of the ignition coil IC and the terminal fitting 4, and is formed between the inner surface of the insertion hole 15 and the protruding portion 14a. It is held by friction and functions to ensure electrical contact between the ignition coil IC and the terminal fitting 4 by its elastic restoring force.
[0025]
Next, in FIG. 2, a ring-shaped socket metal fitting (hereinafter also referred to as a socket metal fitting 10) forming the cap-side metal fitting 10 is integrated with the end of the cap body 11 on the side where the insertion hole 15 is opened. . By pushing the protruding portion 14a of the insulator 14 and the terminal fitting 4 into the insertion hole 15, the sensor output terminal portion 6 attached to the metal shell 2 and the socket fitting 10 are brought into contact with each other. Further, by engaging and fixing the plug cap 12 to the spark plug body 5 with the cap body 11, the cap side first terminal portion 9 and the socket fitting 10 as the cap side second terminal portion are connected to the terminal fitting 4 and the sensor. The plug cap 12 is accommodated in the plug hole PH while being detachably coupled to the output terminal portion 6. When the plug cap 12 is attached to the spark plug body 5, the rear edge of the ring-shaped socket fitting 10 in the direction of the axis O is positioned on the front side of the front edge of the tool engaging portion 2a, and the socket The rear edge of the connection end 8c of the sensor output lead wire 8 coupled to the metal fitting 10 is positioned on the front side of the rear edge of the tool engaging portion 2a. As a result, the entire connection end portion 8c forming the non-shield portion 71 is positioned so as to overlap with the metal shell 2 in the direction of the axis O.
[0026]
As described above, the metal shell 2 is formed with the attachment portion 16 to the internal combustion engine on the front end side in the axis O direction, and the sensor holding portion 17 in the circumferential direction corresponding to the rear end position of the attachment portion 16 in the axis O direction. Is protruding.
[0027]
On the other hand, the sensor cover 19 positioned in front of the sensor holding portion 17 has a bottom portion 19a that comes into contact with and covers the front end surface of the pressure sensor assembly 18, and rises rearward in the axis O direction from the outer peripheral edge of the bottom portion 19a. A side wall portion 19 b that is formed in a cylindrical shape and covers the outer peripheral surface of the pressure sensor assembly 18 is formed. The pressure sensor assembly 18 includes a ring-shaped plate packing 59, a pressure sensor 3 made of a ring-shaped piezoelectric ceramic element, a ring-shaped electrode plate 60, and a ring-shaped electrode cover from the side close to the bottom 19a of the ring-shaped sensor cover 19. The insulating plate 61 has a structure in which the insulating plates 61 are laminated in this order, and the attachment portion 16 of the metal shell 2 is inserted into a hole formed in each central portion. Further, the lead portion 62 from the electrode plate 60 is pulled out backward through a slit formed in the insulating plate 61. Then, when the mounting portion 16 of the metal shell 2 is fitted into the ring-shaped sensor cover 19 and the pressure sensor assembly 18 from the front end side in the axis O direction, the rear end side of the pressure sensor assembly 18 is the sensor holding portion. 17 is supported in contact with the front end face.
[0028]
Further, the side wall portion 19b of the sensor cover 19 is extended rearward from the rear end edge of the pressure sensor assembly 18 in the axis O direction to form an extending portion 19c. In the opening 19d formed on the rear end side of the extending portion 19c, a ring-shaped gap between the inner peripheral surface of the extending portion 19c and the outer peripheral surface of the metal shell 2 inside the ring-shaped socket metal fitting 10 is provided. It becomes the insertion holding part 20 of. By using the extending portion 19c of the sensor cover 19 to form a ring-shaped gap that forms the insertion holding portion 20, and the socket metal fitting 10 is inserted therein, the extending portion 19c serves as a guide to form a ring-shaped gap. Connection operation with the sensor output terminal portion 6 can be performed very easily. Further, since the extending portion 19c restrains the movement of the socket fitting 10 in the radial direction, a stable connection state can be maintained.
[0029]
A ring-shaped sensor output terminal portion 6 is disposed between the socket metal fitting 10 and the metal shell 2 so as to be electrically connected to the end portion of the lead portion 62. Specifically, as shown in FIG. 1B, the sensor output terminal portion 6 is integrated as an annular metal plating layer on the outer peripheral surface of the terminal base 63 formed in a ring shape with an insulating material such as resin. 2, the sensor output terminal portion 6 is fixed to the metal shell 2 in an insulated state by fitting the terminal base 63 into the outer peripheral surface of the metal shell 2. In this embodiment, the engagement rib 63a formed in the circumferential direction is fitted on the inner circumferential surface of the terminal base 63 to the engagement recess 2f (see FIG. 2) formed in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the metal shell 2. As a result, the terminal base 63 is fixed to the metal shell 2 in a form that is prevented from coming off in the direction of the axis O.
[0030]
As shown in FIG. 2, the rear end portion of the lead portion 62 is a penetrating portion (hole or notch) 63c in the axis O direction formed in the lead portion holding portion 63b protruding from the front end surface of the terminal base 63 (FIG. 1 ( b), the tip of which is inserted into and contacted with the sensor output terminal 6. A gap formed between the lead portion 62 and the through portion 63c and between the pressure sensor assembly 18 and the sensor cover 19 is a filling seal portion made of an insulating polymer material (rubber, synthetic resin, etc.). It is filled with 64.
[0031]
Both the socket metal fitting 10 and the sensor output terminal portion 6 are formed in a ring shape so as to be capable of relative rotation, and any desired when the plug cap 12 (that is, the cap body 11) is rotated around the axis O. Electrical conduction can be ensured at the angular position.
[0032]
Returning again to FIG. 1, the inner peripheral edge of the bottom portion 19 a of the sensor cover 19 is sealed and coupled to the outer peripheral surface of the base end portion of the mounting portion 16 of the metal shell 2 by a circumferential laser welding portion 65. The sensor cover 19 is put on the outside of the pressure sensor assembly 18, and then the bottom portion 19a is pressed and adhered to the pressure sensor assembly 18 in the direction of the axis O, while maintaining the pressurized state. A laser weld 165 is formed and fixed. When the spark plug unit 1 is mounted, the bottom 19a of the sensor cover 19 is pressed through the gasket GK at the opening peripheral edge of the mounting screw hole TH on the cylinder head side, and vibration is transmitted to the pressure sensor assembly 18. Although the pressure is detected, the configuration as described above increases the close contact state between the bottom portion 19a and the pressure sensor assembly 18, and the pressure detection accuracy is improved.
[0033]
Next, in the present embodiment, a cylindrical socket fitting support portion 21 made of an elastic polymer material (for example, silicon rubber) is formed at the end of the cap body 11 on the side where the insertion hole 15 opens, A socket fitting 10 is integrated on the peripheral surface. Specifically, the opening side end portion of the insertion hole 15 in the cap body 11 is expanded in diameter by thinning the wall portion 136 forming the insertion portion 15 in the radial direction, and a tool for accommodating the tool engaging portion 2a. An engaging portion accommodating portion 15b is formed. The wall 136 is extended forward in the axial direction, and the extension is used as the socket metal support 21, and the socket metal 10 is integrated therewith.
[0034]
The socket fitting support portion 21 is inserted into the insertion holding portion 20 together with the socket fitting 10 while being compressed in the radial direction, and the socket fitting 10 is biased toward the sensor output terminal portion 6 by its elastic return force. To do. According to this configuration, the socket metal fitting 10 is backed up by the elastic restoring force of the socket metal fitting support portion 21 made of rubber or the like, so that the radial movement of the socket metal fitting 10 is prevented, and the sensor output terminal portion The contact conduction state with 6 can be further ensured.
[0035]
In this case, an elastic protrusion that abuts on the inner peripheral surface of the extending portion (side wall portion) 19c of the sensor cover 19 and compresses and elastically deforms when inserted into the insertion holding portion 20 on the outer peripheral surface of the socket metal support portion 21. A portion 21a (see FIG. 2) can be formed. The connection between the socket fitting 10 and the sensor output terminal portion 6 can be further ensured by the elastic restoring force of the elastic protrusion 21a. Moreover, in this embodiment, although the elastic protrusion part 21a is made into the cyclic | annular convex part formed in the circumferential direction of the socket metal support part 21, by adopting such an annular convex part, it is elastic. The protrusion 21a can improve the sealing airtightness between the socket metal support 21 and the sensor cover 19, and can improve the waterproof effect. In this case, if two or more ridges are formed at a predetermined interval, better sealing performance can be secured. On the other hand, when a very high sealing property is not required, only one ridge is formed, or an intermittent form other than the ridge, such as a dot-like protrusion, is adopted as the form of the elastic protrusion 21a. You can also
[0036]
According to the configuration of the spark plug unit 1, the spark plug body 5 is first attached to the side of the internal combustion engine such as an automobile engine at the attachment portion 16, and the plug cap 12 is retrofitted to the attached spark plug body 5. be able to. Thereby, when attaching the spark plug main body 5, the trouble of winding of the lead wire 8 around a tool etc. does not arise at all. The metal shell 2 is grounded via the cylinder head SH, and the connection end 8c and the metal shell 2 are positioned so that the entire connection end 8c and the metal shell 2 overlap each other in the axial direction of the insulator 14. Since the arrangement relationship with the metal shell 2 is determined, the metal shell 2 functions as an auxiliary shield part that shields the non-shield part 71, and radio wave noise leaking from the insulator 14 of the spark plug body 5 is caused by the lead wire 8. Can be prevented or suppressed.
[0037]
The rear end of the sensor output lead 8 is connected to an output extraction connector (hereinafter also simply referred to as a connector) 13. The shield coating 8b is connected to a ground terminal (not shown) in the connector 13 and grounded. The plug cap 12 is engaged with the spark plug body 5 so as to be relatively rotatable around the axis O. The mounting screw hole TH formed in the cylinder head of an automobile engine often has a thread starting position that is not constant, and when the male screw of the mounting portion 16 is screwed with a specified tightening torque, a spark is generated. The attachment phase angle of the plug body 5 to the cylinder head SH may vary. In this case, if the connector 13 is non-rotatably coupled around the axis O with respect to the spark plug body 5, the final circumferential position of the connector 13 varies due to the variation in the mounting phase angle. Depending on the case, there may be a problem when the signal line cable from the control circuit side is connected to the connector 13. However, the circumferential position of the connector 13 can be freely adjusted by rotating the plug cap 12 around the axis with respect to the spark plug body 5 as described above. However, when adjustment of the circumferential position of the connector 13 is not required, the key line is formed on one of the plug cap 12 and the spark plug main body 5 and the other is formed with a convex portion that engages with the other. You may employ | adopt the structure couple | bonded around O so that rotation is impossible.
[0038]
Hereinafter, various modifications of the spark plug unit according to the present invention will be described. 4 to 7, the same reference numerals are given to portions conceptually common with the spark plug unit 1 of FIGS. 1 to 3, and detailed description thereof is omitted. In the spark plug units 100 and 200 of FIGS. 4 and 6, at a position corresponding to the connection end 8c, a circumferential direction separate from the metal shell 2 between the spark plug body 5 and the connection end 8c. Shield rings 45, 46 and 61 are arranged.
[0039]
4A, the front edge of the shield ring 45 integrally formed with the protruding portion 14a of the insulator 14 by plating or the like is ahead of the rear edge of the rear opening 2c of the metal shell 2. And is electrically connected to the rear edge of the rear opening 2c of the metal shell 2 at the caulking portion 2b. A separate cylindrical shield ring 46 as shown in FIG. 6B may be fitted into the protruding portion 14 a of the insulator 14. As described above, in the spark plug unit 100 of the first modified example shown in FIG. 4, the shield rings 45 and 46 function as a grounding conduction part for grounding the discharge voltage in the same manner as the metal shell 2.
[0040]
That is, as shown in FIG. 5, the metal shell 2 is extended by the shield rings 45 and 46 that are electrically connected and grounded. Therefore, the first creeping distance L1 in this embodiment is represented by the shortest distance obtained by measuring the distance between the terminal fitting 4 and the shield rings 45 and 46 along the surface of the protruding portion 14a of the insulator 14. Further, in the cross section of FIG. 5 including the axis O of the metal shell 2, the first creepage distance L1 is measured along the surface of the insulator 14 from the front edge of the terminal metal 4 to the rear edges of the shield rings 45 and 46. In other words, distance.
[0041]
On the other hand, in the spark plug unit 200 of the second modification shown in FIG. 6A, the shield ring 61 is integrated with the shield coating 8b. Specifically, as shown in FIGS. 6B and 6C, the corresponding edge of the shield ring 61 formed by rolling a strip-shaped metal plate into a cylindrical shape is connected to the shield coating 8b via the folded connection portion 60. It has a structure that is coupled to. The socket fitting 10 is integrated with the socket fitting support 21.
[0042]
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the shield ring 61 is disposed so as to be in contact with the outer surface of the main body 30 a of the elastic holding portion 30. In such a case, the terminal point on the sensor output lead wire 8 side at the second creepage distance L2 means a contact point P2 between the outer surface of the elastic holding portion 30 and the shield ring 61.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pressure sensor built-in type spark plug unit according to an embodiment of the present invention and a perspective view of a terminal ring thereof.
2 is a longitudinal sectional view showing a main part of the spark plug unit of FIG. 1;
3 is a partially enlarged view of FIG. 2 and its XX and YY axis cross-sectional views.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a first modification of a spark plug unit with a built-in pressure sensor of the present invention and a perspective view showing a modification of a shield ring.
5 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of FIG. 4;
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second modification of the spark plug unit with a built-in pressure sensor of the present invention, an enlarged partial sectional view of a shield ring, and a sectional view taken along the line BB.
7 is an enlarged vertical sectional view of the main part of FIG.
[Explanation of symbols]
1,100,200 Spark plug unit with built-in pressure sensor
2 metal shell
3 Pressure sensor
4 Terminal bracket
5 Spark plug body
8 Sensor output lead wire
8b Shield coating
12, 112, 212 Plug cap
14 Insulator
14a protrusion
15 Insertion hole (opening)
30 Inner surface covering part (elastic holding part)
30a body
30b extension
31 Core (Reinforcing member)
32 Outer surface coating
45, 46, 61 Shield ring
L1 First creepage distance
L2 Second creepage distance
d1 Outer diameter of body
d2 Outer diameter of extension
t1 radial thickness of the core corresponding to the body
t2 radial thickness of core corresponding to extension
O axis

Claims

A spark plug main body in which a pressure sensor is assembled to a cylindrical metal shell, and an insulator having a terminal metal fitting is disposed at the tip of a protruding portion protruding from one end of the metal shell;
The protrusion has an opening disposed inside, and an elastic holding portion made of an elastic polymer material is disposed on the inner surface of the opening, and the reinforcement made of a polymer material harder than the elastic holding portion. A plug cap comprising a member and detachably attached to the spark plug body;
A sensor output lead in which at least a part of the reinforcing member and the elastic holding portion is located between the protruding portion and itself, and is connected to the pressure sensor to lead the sensor output to the outside and is covered with a shield coating A spark plug unit with a built-in pressure sensor,
The shortest distance of the distance between the terminal metal fitting and the metal shell measured along the surface of the protruding portion of the insulator is L1, and the outer surface of the elastic holding portion from the terminal metal fitting to the terminal point on the sensor output lead wire side. the shortest distance measured through when a L2, satisfy the relationship of L2> L1,
The elastic holding portion includes a main body portion that accommodates the protruding portion of the insulator, and an extension portion that extends from the main body portion and covers the whole while contacting the terminal fitting. The outer diameter of the extension portion is formed smaller than the diameter, and the radial thickness of the reinforcing member corresponding to the extension portion is formed larger than the radial thickness of the reinforcing member corresponding to the main body portion. the pressure sensor built-in spark plug unit, characterized in that that.