JP4370047B2 - イグニッションコイルユニット及びそれを用いた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、イグニッションコイルユニット及びそれを用いた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ユニットとしては、例えば特開平６−５２９６７号公報等に開示されたものが知られている。その構造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。この出力リード線は、主体金具の後方に長く伸びた形でセンサケースから引き出されるのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、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。このような場合、従来の圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットでは、以下のような問題を生じやすい欠点がある。すなわち、シリンダヘッド周辺は、その機構複雑化に伴い当然省スペース化が望まれている。特に、最近のエンジンでは、ディストリビュータや高圧ケーブルを廃止するために、個別に用意されたイグニッションコイルを各スパークプラグに直結した構造のものが増えているが、コイルユニットの数が増えること、及びそれらのことごとくがシリンダヘッド周辺に集中することを考えれば、スペース不足の問題はますます深刻化している。にもかかわらず、従来の圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットには、これに貢献しようとする技術思想が皆無であったに近い。具体的には、プラグホールの奥にスパークプラグを取り付ければ、プラグホールの上部には丸々開きスペースが生じるにもかかわらず、その有効活用が全く図られていない。また、シリンダヘッド部の複雑化により、スパークプラグが取り付けられるバルブ周辺のスペースも減少しており、プラグホールの内径にも寸法上の制約が生じやすくなっている。従って、前述のように圧力センサからのリード線が長く延びた状態になっていては、仮にプラグホール内のスペース活用を図るにしても、これが邪魔になって支障をきたしやすい。
【０００４】
本発明の課題は、圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットに適用したときに、全体をコンパクトに構成できて周辺スペースの有効活用を図ることができるイグニッションコイルユニットと、それを用いた圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットとを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために本発明のイグニッションコイルユニットは、圧力センサを内蔵したスパークプラグ本体に取り付けて使用され、イグニッションコイルと、イグニッションコイルの外周面を取り囲む形態の、磁路形成用の筒状のヨーク部材とを有し、そのヨーク部材に圧力センサからのセンサ出力リード線が収容されるセンサ出力リード線収容部が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットは、主体金具に圧力センサが一体化されるとともに、軸線方向前端側に火花放電ギャップが、同じく後端側にユニット火花放電ギャップに高電圧を印加するための端子金具が形成されたスパークプラグ本体と、上記本発明のイグニッションコイルユニットとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によると、ヨーク部材に形成されたセンサ出力リード線収容部にセンサ出力リード線（以下、単にリード線ともいう）の少なくとも一部を収納することで、イグニッションコイル周辺にてリード線の存在により半径方向に生ずるデッドスペースが削減され、イグニッションコイルユニットひいてはそれを用いた圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットの全体をコンパクトに構成できる。
【０００８】
ヨーク部材は、板状の軟磁性金属板材を筒状に丸めることにより、その丸めた向きにおける両縁間にセンサ出力リード線収容部となるスリットを形成したものとすることができる。例えば、軟磁性金属板材として加工性があまり良好でない珪素鋼板を使用する場合、押出や深絞り成形等の塑性加工により筒状形態を直接得ることは一般には困難であるから、上記のような板材の曲げ加工を採用せざるを得ず、スリットが不可避的に発生してしまう事情がある。しかしながら、上記の構成では、板材から筒状物を得る際にいわば副産物的に発生していたスリットを、リード線収容部として積極活用することで構成のコンパクト化を一層合理的に図ることができる。なお、リード線として軟鉄あるいは磁性ステンレス鋼等の軟磁性金属からなるシールド被覆により覆ったシールド線を用いると、スリットを軟磁性体のシールド被覆により補填することができ、ひいてはスリットによる磁路断面積減少を抑制することが可能となる。
【０００９】
上記の構成では、特に、イグニッションコイルをスパークプラグ本体の後方において軸線方向に結合する形で配置し、該イグニッションコイルをプラグホール内に収容できるように構成した場合に、狭いプラグホール内においてリード線が邪魔にならず、省スペース化の効果が一層大きい。これにより、複雑化が進む自動車用ガソリンエンジン等におけるプラグホール内径減少にも柔軟に対応することが可能となる。
【００１０】
上記イグニッションコイルユニットは、スパークプラグ本体側に形成された火花放電高電圧印加用の端子金具にユニットイグニッションコイルを電気的に接続するためのユニット側第一端子部と、スパークプラグ本体側に形成されたセンサ出力端子部にユニットセンサ出力リード線を電気的に接続するためのユニット側第二端子部とを有してユニットスパークプラグ本体に着脱可能に構成することができる。そして、ユニットスパークプラグ本体に装着することにより、ユニット側第一端子部とユニット側第二端子部とがユニット端子金具とユニットセンサ出力端子部とに、それぞれ着脱可能に接続されるように構成することができる。
【００１１】
上記の構成によれば、スパークプラグ本体側にイグニッションコイル及びセンサ出力リード線とを接続するためのユニット側第一端子部とユニット側第二端子部とを形成する一方、イグニッションコイル及びセンサ出力リード線が組み込まれたコイルユニットがスパークプラグ本体とは別体に用意され、そのコイルユニット側の係合部をスパークプラグ本体に係合させることで、ユニット側第一端子部とユニット側第二端子部とに端子金具とセンサ出力端子部とがそれぞれ結合される。従って、スパークプラグ本体を先に内燃機関側に取り付けておき、その取り付けられたスパークプラグ本体にコイルユニットを取り付けることで、センサ出力リード線は、スパークプラグ本体の取付操作の影響を何ら受けることなく、スパークプラグ本体側への圧力センサにいわば後付け接続することができる。従って、スパークプラグ本体を取り付ける際に、工具等へのリード線巻きつきといった不具合が全く生じなくなる。さらに、圧力センサへのリード線の接続とイグニッションコイルのスパークプラグ本体への接続とが一挙に完了するので、取付作業を一層能率的に行なうことができる。
【００１２】
上記構成においては、センサ出力リード線の後端を、コイルユニットに一体化された出力取出コネクタに接続しておくことができる。この場合、コイルユニットはスパークプラグ本体に対して軸線周りに相対的に回転可能に係合するようにしておけば、スパークプラグ本体のシリンダヘッドへの取付位相角がばらついた場合でも、コイルユニットをスパークプラグ本体に対して軸線周りに回転させることで、出力取出コネクタの周方向位置を自由に調整することができる。これにより、センサ出力の供給先となる制御回路等からの信号線をコネクタに接続する際に、位置的な不都合が生じなくなる。
【００１３】
また、コイルユニットに組み込まれるイグニッションコイルは、一方が一次コイルとなり他方が二次コイルとなる第一コイルと第二コイルとの各々の軸線が、該スパークプラグ本体の軸線と一致する形態となるように配置することができる。軸線方向においてイグニッションコイルをスパークプラグ本体の後方に結合することで、圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットは、半径方向の寸法が減じた軸線方向に長い全体の形態を呈するものとなり、例えば深いプラグホールの底にスパークプラグを取り付けた場合でも、プラグホール内のスパークプラグ本体上方の空間を活用して、ここにイグニッションコイルを収納することが可能となる。このようにすることで、複雑化したシリンダヘッド周辺の省スペース化に大きく寄与することができる。特に、第一コイルの内側に第二コイルを同軸的に配した構成とすれば、圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットの軸線方向の寸法削減にも寄与できるので、一層効果が大きい。
【００１４】
【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。
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１の全体構成を示す一部を切欠いた分解斜視図である。該圧力センサ内蔵型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とコイルユニット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（図２参照）が一体化されるとともに、軸線Ｏ（図２）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ための端子金具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（図２参照）が形成されている。
【００１５】
図２は、圧力センサ内蔵型スパークプラグユニット１の組立状態における縦断面図である。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、シリンダヘッドのねじ孔（図示せず）にねじ込んで取り付けるための雌ねじ部を外周面に有する取付部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、図３に示すように、取付部１６の内周面には、軸状の絶縁体１４を止めるための周方向のリブ５２が形成されている。
【００１６】
絶縁体２の内部には図示しない貫通孔が軸線方向に形成され、図２に示すように、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。
【００１７】
そして、主体金具２の取付部１６の端面には接地電極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。
【００１８】
また、絶縁体１４は主体金具２の内側に挿通され、図３に示すように、中胴部１４ｃの前端側の段部をリブ５２に引っ掛けて止める一方、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つけられている。
【００１９】
次に、図２に示すように、コイルユニット１２には、高電圧を発生させるためのイグニッションコイル７と、圧力センサ３のセンサ出力リード線８とが組み込まれている。また、イグニッションコイル７に端子金具４を電気的に接続するためのユニット側第一端子部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ユニット側第二端子部１０と、スパークプラグ本体５に自身を着脱可能に係合させるための係合部１１とを有する。
【００２０】
そして、係合部１１にてコイルユニット１２をスパークプラグ本体５に係合・固定することにより、ユニット側第一端子部９とユニット側第二端子部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。すでに説明した通り、この構成によると、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にコイルユニット５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を取り付ける際に、工具等へのリード線８の巻きつきといった不具合が全く生じなくなる。さらに、圧力センサ３へのリード線８の接続とイグニッションコイル７のスパークプラグ本体５への接続とが一挙に完了するので、取付作業を一層能率的に行なうことができる。
【００２１】
また、センサ出力リード線８の後端は、コイルユニット１２に一体化された出力取出コネクタ（以下、単にコネクタともいう）１３に、回路ユニット２９を経由して接続されており、かつコイルユニット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（図３）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、上記のようにコイルユニット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、コイルユニット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。
【００２２】
以下、圧力センサ内蔵型スパークプラグユニット１の構成についてさらに詳しく説明する。図２に示すように、スパークプラグ本体５は、主体金具２の後方側開口部２ａから絶縁体１４を突出させた形態を有し、その絶縁体１４の突出部１４ａ後端に端子金具４が配置される。コイルユニット１２の係合部１１は、絶縁体突出部１４ａを挿入するための挿入孔１５が軸線Ｏ方向に形成された、弾性材料、ここではシリコンゴム等の耐熱性ゴム成形体からなる弾性保持部材１１とされている。その挿入孔１５の奥には、ユニット側第一端子部９が配置されている。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突出部１４ａを軸線Ｏの方向に押し込むことにより、該挿入孔１５の内面にて絶縁体突出部１４ａが保持され、端子金具４がユニット側第一端子部９と接触導通する。弾性保持部材１１を使用することにより、挿通孔１５に絶縁体１４の突出部１４ａを押し込むだけでコイルユニット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、フラッシュオーバ等も生じにくい。
【００２３】
なお、ユニット側第一端子部９はばね状に形成され、この実施例では軸線Оの方向においてカップ状の金具５７内に配置されている。そして、その金具５７にイグニッションコイル７からの図示しないリード部が接続され、ユニット側第一端子部９、端子金具４及び中心電極５１を介して接地電極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。ばね状のユニット側第一端子部９は、金具５７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金具５７と端子金具４との電気的接触を確保する働きをなす。
【００２４】
次に、弾性保持部材１１の挿入孔１５が開口する側の端部には、ユニット側第二端子部１０をなすリング状のソケット金具１０が一体化されている。挿入孔１５に絶縁体１４の突出部１４ａ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。ソケット金具１０をリング状に形成することで、センサ出力端子部６との電気的導通を確実に図ることができる。
【００２５】
次に、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。そして、リング状の圧力センサ組立体１８の内側に、取付部１６が前端側から軸線Ｏ方向に嵌め込まれ、センサ保持部１７の前端面に当接する形で該圧力センサ組立体１８が支持されている。そして、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とを有するセンサカバー１９が設けられている。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長部１９ｃを形成している。そして、延長部１９ｃの後端側に形成された開口部１９ｄにおいて、該延長部１９ｃ内周面と、その内側の主体金具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。
【００２６】
センサカバー１９の延長部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、延長部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、延長部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。
【００２７】
図４に示すように、圧力センサ組立体１８は、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する。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６１ａを経て後方に引き出される。図３に示すように、リード部６２は、さらにセンサ保持部１７に形成された軸線Ｏ方向の貫通部（孔又は切欠）１７ａを通り、その後方の主体金具外周面上に端部を位置させる。なお、センサカバー１９と主体金具２との間は、貫通部（孔又は切欠）１７ａとともにこれを埋めるゴム充填シール部６４によりシールされ、そのゴム充填シール部６４の後端部分は主体金具２のセンサ保持部１７後方に位置する外周面を覆う形で延長されている。リード部６２の端部は、このシール延長部６４ａの外周面に露出する形で位置決めされている。そして、そのさらに外側には、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が一体化されている。また、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、コイルユニット１２（すなわち弾性保持部材１１）を軸線Ｏの周りに回転させた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。
【００２８】
また、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の側に加圧することにより密着させ、その加圧状態を維持しつつレーザー溶接部６５を形成して固定される。スパークプラグ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。
【００２９】
次に、本実施例においては、弾性保持部材１１の挿通孔１５が開口する側の端部が円筒状のソケット金具支持部２１とされている。そして、その内周面にソケット金具１０が一体化されている。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。
【００３０】
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の延長部（側壁部）１９ｃの内周面と当接して圧縮弾性変形する突出部２１ａを形成することができる。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、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、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、環状に連続していない突出部、例えば散点状の凸部を採用したりすることもできる。
【００３１】
図２に戻り、コイルユニット１２においてイグニッションコイル７は、一方が一次コイルとなり他方が二次コイルとなる第一コイル２２と第二コイル２３との各々の軸線が、該スパークプラグ本体５の軸線Ｏと一致する形態となるように配置されている。図３に示す通り、スパークプラグ本体５のプラグ取付部１６を、内燃機関側のプラグホールＰＨの底に形成されたプラグ取付孔ＴＨに取り付けた取付状態においては、弾性保持部材１１とコイル収納部２４とは、プラグホールＰＨ内に収容されることが予定されている。これにより、深いプラグホールＰＨの底にスパークプラグ１を取り付けた場合でも、プラグホールＰＨ内のスパークプラグ本体５の上方に生ずる空間を活用して、ここにイグニッションコイル７が収納され、シリンダヘッド周辺の省スペース化に大きく寄与する。この場合、弾性保持部材１１とコイル収納部２４との軸線方向の合計寸法は、当然に、プラグホールＰＨの深さに対応して設定しておく必要がある。
【００３２】
また、図２に示すように、コイル収納部２４の後端には、取付状態においてプラグホールＰＨ外に位置する形で、回路部１２９と、センサ出力リード線８が接続されるコネクタ部１３とが組み込まれたヘッド部３０が一体形成されている。回路部１２９をコイル収納部２４の後端に設け、これをプラグホールＰＨ外に出すことで、プラグホールＰＨ内は、その内面形状に対応したコイル収納部２４の収納空間として、より効率的に活用されることとなる。また、コネクタ部１３がプラグホールＰＨの外へ出ていることで、該コネクタ部１３への信号線ケーブル等の接続が容易となることはいうまでもない。
【００３３】
回路部１２９は、イグニッションコイル７への通電・遮断を司るイグナイタ（図示せず）を含むものであり、また、本実施例ではセンサ出力リード線８を経て入力されるセンサ出力の変換回路を含むものである。この変換回路は、次の少なくとも１つの機能を有するものとして構成することができる：
▲１▼電荷電圧変換回路；
▲２▼電圧変換回路（例えば電圧増幅回路）；
▲３▼電流変換回路（例えば電流増幅回路）；
▲４▼インピーダンス変換回路。
【００３４】
図７は、回路部１２９をセンサ出力変換回路として構成した一例を示すものである。オペアンプＩＣ１の２つの負入力端子に、圧力センサ３（図２）からの信号線が接続され、正入力端子が接地されて、接地レベルを基準電圧として設定している。燃焼室内にて圧力が発生すると圧力センサ３（図２）に電荷が発生し、オペアンプＩＣに接続された負帰還コンデンサＣ１により電圧変換される。オペアンプＩＣは、この負帰還コンデンサＣ１とともに、圧力センサ３にて発生する電荷を、増幅された電圧信号として出力する電荷電圧変換回路を構成する。なお、負帰還コンデンサＣ１と並列に挿入された抵抗Ｒ１は、オペアンプＩＣの出力飽和を防止するためのものであり、圧力センサ３からの信号線上に設けられた抵抗Ｒ２は、オペアンプＩＣの端子保護用である。オペアンプＩＣの出力は、図示しない配線部を介してコネクタ１３に供給される。なお、センサからの入力電圧に対するインピーダンス変換のみを目的とする場合は、回路部１２９は、図７（ｂ）に示すような電圧フォロワ回路とすることもできる。
【００３５】
図２（ａ）に戻り、ヘッド部３０は、コイル収納部２４の後端部外周面にゴムリング６９を介して取り付けられた樹脂ベース６６を有し、その後端面にはイグニッションコイル７の後端部に対応する位置に回路ケース６７が一体形成されて、ここに回路部１２９が収容されている。また、コネクタ１３は回路ケース６７の側面から側方に突出する形で形成されており、信号線ケーブルのプラグを接続するための開口部１３ａが形成されている。なお、樹脂ベース６６には、軸線Ｏに関してコネクタ１３と反対側の位置に、コイルユニット１２をシリンダヘッド側に固定するためのボルトを挿通するボルト孔６８が形成されている。また、本実施例では、回路ケース６７の側壁の一部を、ケース本体６７ｂとは別体に形成されたコネクタプレート１１３にて形成し、そのコネクタプレート１１３にコネクタ１３が形成されている。
【００３６】
なお、プラグホール内の円筒状の空間を有効活用するために、図１に示すように、弾性保持部材１１は円筒状に形成され、その軸線方向後端側には、これに対応する外径の円筒状のコイル収納部２４を結合して、両者が一体の筒状形態をなすように構成している。また、図２（ａ）に示すように、弾性保持部材１１においては、円筒状の本体部１１ａの前端側にソケット金具支持部２１を、本体部１１の外径よりも縮径された形にて一体化される円筒状に形成している。ソケット金具支持部２１を差込保持部２０に挿入したときに、ソケット金具支持部２１を縮径した分だけ本体部１１ａの外周面が、センサカバー１９の外周面と面一の状態に近づくので、よりデッドスペースが生じにくくなっている。
【００３７】
次に、コイルユニット１２は、イグニッションコイル７の外周面を取り囲む形態の、磁路形成用の筒状のヨーク部材２５を有している。そして、そのヨーク部材２５の外周面上において軸線Ｏ方向に、センサ出力リード線８を収容するセンサ出力リード線収容部２６が形成されている。具体的には、ヨーク部材２５は、板状の軟磁性金属板材、例えば複数枚の珪素鋼板を積層したものを幅方向に筒状に丸めることにより、その幅方向両縁間にセンサ出力リード線収容部２６となるスリットを形成したものである（以下、スリット２６ともいう）。このスリット２６にセンサ出力リード線８を収容することで、コイル収納部２４の外側にリード線８がはみ出さず、デッドスペース削減効果が一層高められている。また、これに対応して、センサ出力リード線８の一部（ここでは先端側部分）が弾性保持部材１１の内部に埋設されており、同様の効果を挙げている。
【００３８】
本実施例では、センサ出力リード線８は、絶縁被覆カバー８ｃで覆った芯線８ａの外側を、シールド被覆８ｂにて覆った同軸シールドケーブルとして構成されている。シールド被覆８ｂは、導体である金属線を編み合わせて形成したものであるが、その材質として軟鋼細線やニッケル細線などの軟磁性材料を採用すれば、ヨーク部材２５のスリット２６が軟磁性材料で埋まり、磁路断面積の減少を補うことができる。
【００３９】
また、ヨーク部材２５の外周面は、樹脂製のコイルケース２７で覆われている。コイルケース２７には、ヨーク部材２５側のスリット２６と対応する位置に、当該スリット２６と対応する形状のケース側収容空間が形成され、それらスリット２６とケース側収容空間とが一体的にセンサ出力リード線収容部２００（図５（ｃ）参照）を形成する。コイルケース２７にケース側収容空間を形成することで、ヨーク部材２５をコイルケース２７で覆った後でも、スリット２６とケース側収容空間とが一体化したセンサ出力リード線収容部２００にセンサ出力リード線８を挿入すればよいから、組立てが容易である。
【００４０】
例えば、図５（ａ）及び（ｃ）に示すように、コイルケース２７には、スリット２６に沿ってその内側に入り込む溝形成部２７ａを一体に設けることができる。この場合、ケース側収容空間は、スリット２６に倣う形態にて溝形成部２７ａに形成された有底溝２７ｂとすることができる。このようにすると、スリット２６がコイルケース２７と一体の溝形成部２７ａにより埋められるので、コイルケース２７のイグニッションコイル７に対する密閉性を高めることができる。また、樹脂製の溝形成部２７ａに形成された有底溝２７ｂ内にセンサ出力リード線８を圧入するようにすれば、有底溝２７ｂ内にセンサ出力リード線８をより安定的に保持することができる。
【００４１】
なお、コイルユニット１２内は防水のため樹脂充填することができる。この場合、ヨーク部材２５は、スリット２６が溝形成部２７ａにて塞がれた状態にて、自身の内側に配置されたイグニッションコイル７との隙間を樹脂１５０（図６（ｂ）も参照）にて充填することができる。スリット２６をコイルケース２７の溝形成部２７ａで塞ぐことで、未硬化の樹脂をヨーク部材２５とイグニッションコイル７との間に流し入れる際に、スリット２６から樹脂が流れ出すことを防止することができる。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、イグニッションコイル７を収納するコイル収納部２４は、弾性保持部材１１と別体形成されて該弾性保持部材１１の後端側に嵌合されている。このようにすると、図５（ａ）に示すように、弾性保持部材１１側の第一アセンブリ８０と、コイル収納部２４側の第二アセンブリ８１とを別段取りにて組み立てた後、図５（ｂ）に示すように結合すればよいから、２つの組立工程を並行して（あるいは別場所にて）行なうことが可能となり、組立工程の利便性向上及び組立て時間の短縮を図ることが可能となる。
【００４３】
本実施例では、弾性保持部材１１の挿通孔１５を、後端部にて開放させるとともに、その開放部を接続孔１５ａとして使用している。そして、コイル収納部２４側に形成された接続プラグ部材７３（この実施例でコイルケース２７に結合されている）を接続孔１５ａに押し込むことにより、弾性保持部材１１とコイル収納部２４とが着脱可能に結合されるようになっている。接続プラグ部材７３は筒状とされ、その内側空間は、ユニット側第一端子部９の収納部として利用されている。また、カップ状の金具を同軸的にはめ込むことにより、その固定部としても機能している。なお、接続プラグ部材７３の外周面には、抜け止め用の環状のリブ７３ａが複数形成されている。上記の構成においては、センサ出力リード線８の前端部の、弾性保持部材１１に対する周方向の固定位置と、ヨーク部材２５に形成されたセンサ出力リード線収容部２００（スリット２６）の周方向位置とが互いに一致するように、コイル収納部２４が弾性保持部材１１の後端側に結合することができる。これにより、センサ出力リード線８に不要なねじれが生じず、また最小限の長さのセンサ出力リード線８ですむので経済的である。
【００４４】
以下、イグニッションコイルユニット１２の組立て方法について、さらに説明する。図５（ａ）に示すように、スリット２６内に溝形成部２７ａを配置した状態で、ヨーク部材２５の外側をコイルケース２７にて覆い、コイル収納部２４側の第二アセンブリ８１を組み立てる（図５（ｃ）参照；ただし、樹脂１５０は未充填の状態である）。次いで、別途組み立てた第一アセンブリ８０に第二アセンブリ８１を結合し、センサ出力リード線８を有底溝２７ｂに押し込む。また、図５（ｂ）に示すように、センサ出力リード線８の後端部は、回路部１２９に接続しておく。この状態で、ヘッド部３０を、樹脂ベース６６に形成された貫通孔６６ａにて、コイルケース２７の後端部に嵌着する。
【００４５】
次いで、図６（ａ）に示すように、樹脂ベース６６の貫通孔６６ａの開口縁とコイルケース２４の外周面との交差位置、樹脂ベース６６あるいはケース本体６７ｂとコネクタプレート１１３との継ぎ目部など、樹脂漏洩の見込まれる部材継ぎ目部をゴムポッティング部１６０，１６１により封止する。そして、その状態で、図６（ｂ）に示すように、ヘッド部３０のケース本体６７ｂの開口６７ａからコイルケース２４内に樹脂１５０を流し入れ、硬化させる。これにより、ヨーク部材２５とイグニッションコイル７との隙間など、樹脂流入側の開口端に連通するコイルケース２４内の空隙部が、樹脂１５０により充填される。なお、本実施例では、回路部１２がモールドされるよう、樹脂１５０をケース本体６７ｂ内にオーバーフローさせている。
【００４６】
次に、図１に示すように、コイル収納部２４は円筒状の外観形態を有するものであるが、本実施例では、図２に示すように、コイル収納部２４内において第二コイル２３が第一コイル２２の内側に位置するように同心的に配置されている。このようにすることで、イグニッションコイル７の全体の長さ方向寸法を削減でき、コンパクト化が実現されている。具体的には、第二コイル２３の内側に軟磁性材料からなるコア２９が配置され、ヨーク部材２５は第二コイル２３の外周面を取り囲む形態にて配置されている。ヨーク部材２５の軸線方向両端部は、それぞれコア２９の両端に対応する位置まで延びており、イグニッションコイル７内で発生した磁束に対し、それら両端部を除いて略閉じた形態の磁路が形成されている。
【００４７】
具体的には、コア２９は積層珪素鋼板から削り出された円形断面の軸状を呈するものであり、両端部には、バイアス磁界印加用の永久磁石２９ａ，２９ａが配置されている。このバイアス磁界印加により、磁束飽和点に到達する磁界レベルが引き上げられ、電流変換効率を高めることができる。そして、そのコア２９が、図２（ｂ）に示すように、コアケースを兼ねた樹脂製の内ボビン（外周面には、図示しない巻線用の螺旋溝が形成してある）７０に収容され、その外面に第二コイル（本実施例では二次コイル）２３が巻線形成されている。なお、内ボビン７０は、軸線方向先端側が閉じた筒状形状とされ、その端面には、金具５７の後端部を位置決めするための凹部７０ａが形成されている。
【００４８】
そして、第二コイル２３の外側には樹脂製の外ボビン７１が配置されている。外ボビン７１も筒状に構成され、外周面には図示しない巻線用の螺旋溝が形成してあり、ここに第一コイル（本実施例では一次コイル）２２が巻線形成されている。
【００４９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。以下、いくつかの変形例について説明する。
【００５０】
まず、図２（ｃ）に示すように、ヨーク部材側スリット２６にリード線８を挿入した後、外側をスリットのないコイルケース２７で覆ってしまうこともできる。このようにすると、一旦収納したリード線８が、以後の工程途中でヨーク部材側スリット２６から外れてしまったり、リード線８を何かに引っ掛けて断線させてしまったりする不具合を防止できる利点がある。
【００５１】
また、図８に示すように、回路部１２９はイグナイタのみを含むものとし、センサ出力を、別途設けたセンサ出力用コネクタ１７０から取り出して、コイルユニット１２の外部にある図示しない変換回路に導くようにしてもよい。図８のイグニッションコイルユニット２１２では、ヘッド部３０の樹脂ベース６６の側面にセンサ出力用コネクタ１７０を一体形成している（図２と共通する部分には同一の符号を付与して詳細な説明は省略する）。図９は、その組立て方法の一例を示すものである。
【００５２】
まず、図９（ａ）に示すようにヨーク部材２５の外側を、後述するケース側スリット２８（図９（ｄ））を形成しない状態のコイルケース２７にて覆い、（ｂ）に示すようにヘッド部３０を取り付けた後、ヨーク部材２５とその内側に配置されたイグニッションコイル７との隙間及びスリット２６とを一括して樹脂充填することにより、（ｃ）に示す状態とする。そして、（ｄ）に示すように、コイルケース２７のスリット２６に対応する部分と、スリット２６内の樹脂充填部とを除去することにより、ケース側スリット２８を形成しつつこれを開口内縁部とする溝状のセンサ出力リード線収容部（１２６）を刻設する。
【００５３】
そして、そのセンサ出力リード線収容部（１２６）にセンサ出力リード線８を嵌め入れ、センサ出力用コネクタ１７０に対し、突出基端位置に形成された端子部１７１にて接続することにより、図８に示すイグニッションコイルユニット２１２（スパークプラグ本体５を取り付けた状態にて示している）が得られる。上記構成によると、コイルケース２７に図５（ｃ）のような溝形成部２７ａを形成する必要がなくなる。なお、センサ出力用コネクタ１７０と端子部１７１との接続部は、ゴムポッティング部等の保護用被覆２５０により覆うことが望ましい。ここでは、保護用被覆２５０を環状のゴムポッティング部として形成している。
【００５４】
また、センサ出力リード線の一端がスパークプラグ本体側に着脱不能に一体化され、そのセンサ出力リード線をイグニッションコイルユニット側のセンサ出力リード線収容部に収容する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例たるイグニッションコイルユニットを用いた圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットの一例を示す一部切欠分解斜視図。
【図２】図１の圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットを組立状態にて示す縦断面図。
【図３】図２の一部を拡大して示す半断面図。
【図４】センサカバー及びセンサ組立体の構造を示す分解斜視図。
【図５】図２のイグニッションコイルユニットの、組立て方法の一例を示す工程説明図。
【図６】図５に続く工程説明図。
【図７】回路部の構成例をいくつか示す図。
【図８】本発明のイグニッションコイルユニットの変形例を用いた圧力センサ内蔵型スパークプラグユニットを組立状態にて示す縦断面図。
【図９】図８のイグニッションコイルユニットの組立て方法の一例を示す工程説明図。

Claims (14)

1. 圧力センサ（３）を内蔵したスパークプラグ本体（５）に取り付けて使用され、イグニッションコイル（７）と、前記イグニッションコイル（７）の外周面を取り囲む形態の、磁路形成用の筒状のヨーク部材（２５）とを有し、そのヨーク部材（２５）に、前記圧力センサ（３）に接続されるセンサ出力リード線（８）が収容されるセンサ出力リード線収容部（２６）が形成されていることを特徴とするイグニッションコイルユニット（１２）。
2. 前記ヨーク部材（２５）は、板状の軟磁性金属板材を筒状に丸めることにより、その丸めた向きにおける両縁間に前記センサ出力リード線収容部（２６）となるスリットを形成したものである請求項１記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
3. 前記ヨーク部材（２５）の外周面が樹脂製のコイルケース（２７）で覆われてなり、かつ該コイルケース（２７）には、ヨーク部材（２５）側のスリット（２６）と対応する位置に、当該スリット（２６）と対応する形状のケース側収容空間が形成され、それらスリット（２６）とケース側収容空間（２７ｂ，２８）とが一体的に前記センサ出力リード線収容部を形成する請求項２記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
4. 前記コイルケース（２７）には、前記スリット（２６）に沿ってその内側に入り込む溝形成部（２７ａ）が一体に設けられ、前記ケース側収容空間（２８）は、前記スリット（２６）に倣う形態にて前記溝形成部（２７ａ）に形成された有底溝（２７ｂ）である請求項３記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
5. 前記ヨーク部材（２５）は、前記スリット（２６）が前記溝形成部（２７ａ）にて塞がれた状態にて、自身の内側に配置された前記イグニッションコイル（７）との隙間が樹脂（１５０）にて充填されている請求項４記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
6. 前記コイルケース（２７）には、前記スリット（２６）に沿ってこれと重なる位置に、前記ケース側収容空間としてのケース側スリット（２８）が形成されている請求項３記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
7. 前記ヨーク部材（２５）の外側を前記ケース側スリット（２８）を形成しない状態のコイルケース（２７）にて覆い、前記ヨーク部材（２５）とその内側に配置された前記イグニッションコイル（７）との隙間及び前記スリット（２６）とを一括して樹脂充填し、その後、前記コイルケース（２７）の前記スリット（２６）に対応する部分と、前記スリット（２６）内の樹脂充填部とを除去することにより、前記ケース側スリット（２８）を形成しつつこれを開口内縁部とする溝状のセンサ出力リード線収容部（１２６）を刻設した請求項６記載のイグニッションコイルユニット（２１２）。
8. スパークプラグ本体（５）側に形成された火花放電高電圧印加用の端子金具（４）に前記イグニッションコイル（７）を電気的に接続するためのユニット側第一端子部（９）と、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）に前記センサ出力リード線（８）を電気的に接続するためのユニット側第二端子部（１０）とを有して前記スパークプラグ本体（５）に着脱可能に構成され、前記スパークプラグ本体（５）に装着することにより、前記ユニット側第一端子部（９）と前記ユニット側第二端子部（１０）とが前記端子金具（４）と前記センサ出力端子部（６）とに、それぞれ着脱可能に接続されるようにした請求項１ないし７のいずれかに記載のイグニッションコイルユニット（２１２）。
9. 前記スパークプラグ本体（５）への装着側端部に、前記ユニット側第二端子部（１０）をなすリング状のソケット金具（１０）が一体化され、前記ソケット金具（１０）の挿入孔（１５）に前記スパークプラグ本体（５）の絶縁体突出部（１４ａ）を押し込むことにより、前記スパークプラグ本体（５）側の前記センサ出力端子部（６）と前記ソケット金具（１０）とが接触導通するようになっている請求項８記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
10. 前記リング状のソケット金具（１０）は前記スパークプラグ本体（５）に対して軸線（Ｏ）周りに相対回転可能とされている請求項９記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
11. 前記イグニッションコイル（７）は、一方が一次コイルとなり他方が二次コイルとなる第一コイル（２２）と第二コイル（２３）との各々の軸線が、該スパークプラグ本体（５）の軸線（Ｏ）と一致する形態となるように配置される請求項１ないし１０のいずれかに記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
12. 前記コイルユニット（１２）には円筒状の外観形態を有するコイル収納部（２４）が形成され、該コイル収納部（２４）内において前記第二コイル（２３）が前記第一コイル（２２）の内側に位置するように同心的に配置されるとともに、前記第二コイル（２３）の内側に軟磁性材料からなるコア（２９）が配置され、前記ヨーク部材（２５）は前記第二コイル（２３）の外周面を取り囲む形態にて配置される請求項１１記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
13. 前記スパークプラグ本体（５）に取り付けるための係合部（１１）と、前記イグニッションコイル（７）を収納するコイル収納部（２４）とが互いに別体に形成され、前記係合部（１１）の後端側に前記コイル収納部（２４）が嵌合されている請求項１ないし１２のいずれかに記載のイグニッションコイルユニット（１２）。
14. 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、同じく後端側に前記火花放電ギャップ（ｇ）に高電圧を印加するための端子金具（４）が形成されたスパークプラグ本体（５）と、
    イグニッションコイル（７）と、前記圧力センサ（３）に接続されるセンサ出力リード線（８）と、前記イグニッションコイル（７）の外周面を取り囲む形態の、磁路形成用の筒状のヨーク部材（２５）とを有し、そのヨーク部材（２５）に前記センサ出力リード線（８）を収容するセンサ出力リード線収容部（２６）が形成されているイグニッションコイルユニット（１２）と、
    を備えた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（１）。

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