JP5851927B2 - 点火装置 - Google Patents
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Description
筒状の主体金具と、前記主体金具の内周に配置された筒状のプラグ内絶縁体と、前記プラグ内絶縁体の後端に設けられたプラグ側端子と、を備えるスパークプラグと、
前記スパークプラグにおける火花の形成および/または維持のために前記スパークプラグに交流電力を供給する交流電源と、
前記スパークプラグと前記交流電源とを接続するケーブルと、
を備える点火装置において、
前記ケーブルは、
該ケーブルの中心線に沿って延出する内部導体と、
前記ケーブルの外表面に形成される外部導体と、
前記ケーブルの内部において前記内部導体の先端に設けられたケーブル端子であって、前記プラグ側端子と接続するケーブル端子と、
前記外部導体と前記内部導体との間において、前記外部導体の先端部を除く部位に設けられ、前記外部導体と前記内部導体の間を絶縁するケーブル内絶縁体と、
を備え、
前記ケーブルが前記スパークプラグに接続される前の状態において、前記外部導体の前記先端部は、前記先端部と接触する前記主体金具におけるプラグ側接触部の外接円の径よりも径が小さい内接円を有するケーブル側接触部であって、前記外部導体の径方向に弾性を有するケーブル側接触部を備え、
前記プラグ側接触部と前記ケーブル側接触部とが接するように、前記ケーブル内に前記主体金具が嵌め込まれることを特徴とする
点火装置。
適用例1記載の点火装置であって、前記外部導体の前記先端部は、前記ケーブル側接触部よりも先端側から、前記ケーブル側接触部よりも後端側へと、複数のスリットが形成されていることを特徴とする点火装置。
適用例2に記載の点火装置によれば、ケーブル内へのスパークプラグの嵌め込みの動作を容易化することができる。
適用例2記載の点火装置であって、前記主体金具は、外周方向に張り出し、軸直交断面形状が多角形状であり、前記プラグ側接触部が形成される工具係合部を備え、前記スリットは、前記外部導体の前記先端部に前記工具係合部を嵌め込んだときに前記多角形状の各々の角部と対応する位置に、軸線方向に延出して形成されている点火装置。
適用例3に記載の点火装置によれば、外部導体と工具係合部の接触箇所をより多く確保して、点火を行なうのに必要な交流電力の供給を確実に行なうことができる。
適用例3記載の点火装置であって、前記外部導体の前記先端部において、前記スリットによって互いに離間されて少なくとも前記ケーブル側接触部を含む領域が、平坦面を成し、前記工具係合部における前記プラグ側接触部と、該プラグ側接触部に接する前記ケーブル側接触部とは、線分状に形成されることを特徴とする点火装置。
適用例4に記載の点火装置によれば、外部導体と工具係合部が接触する部位をより大きく確保して、点火を行なうのに必要な交流電力の供給を確実に行なうことができる。
適用例2から4のいずれかに記載の点火装置であって、前記スリットは、前記外部導体の先端から軸線方向に沿って後端側へと延出する長さが、5mm以上であることを特徴とする点火装置。
適用例5に記載の点火装置によれば、外部導体のスリット近傍で振動を吸収する効果を高め、点火を行なうのに必要な交流電力の供給を確実に行なうことができる。
適用例1から5のいずれかに記載の点火装置であって、前記外部導体は、該外部導体の外表面先端から該外部導体の内表面へと至る領域が、曲面状に形成されている点火装置。
適用例6に記載の点火装置によれば、ケーブル内へのスパークプラグの嵌め込みの動作を容易化することができる。
適用例1から6のいずれかに記載の点火装置であって、さらに、前記スパークプラグに火花放電を生じさせるための電圧の印加を行なう放電用電源を備え、前記ケーブル内絶縁体は、ゴムによって形成される円環状のゴム部であって、前記ケーブルが前記スパークプラグに接続される前の状態において前記プラグ内絶縁体の外径よりも小さい内径を有するゴム部を先端に備え、前記ゴム部を含む前記ケーブル内絶縁体の先端部内に、前記プラグ内絶縁体が嵌め込まれることを特徴とする点火装置。
適用例7に記載の点火装置によれば、ケーブル内絶縁体とプラグ内絶縁体との密着性を高めることができるため、放電用電源による電圧印加を行なったときに、プラグ側端子と外部導体との間で、プラグ内絶縁体の表面を経由する短絡を抑制することができる。
適用例7記載の点火装置であって、前記ゴム部は、前記スパークプラグの軸線方向の長さが5mm以上であることを特徴とする点火装置。
適用例8に記載の点火装置によれば、放電用電源による電圧印加を行なったときに、プラグ側端子と外部導体との間でプラグ内絶縁体の表面を経由する短絡を抑制する効果を、さらに高めることができる。
適用例1から6のいずれかに記載の点火装置であって、さらに、前記スパークプラグに火花放電を生じさせるための電圧の印加を行なう放電用電源を備え、前記ケーブル内絶縁体は、前記ケーブル端子と前記プラグ側端子との結合部の表面、および、前記主体金具後端から突出する前記プラグ内絶縁体における前記プラグ側端子との境界を含む外表面を覆うと共に、前記プラグ内絶縁体上において、前記プラグ内絶縁体の後端から前記主体金具の後端までの軸線方向の距離の、50%以上を覆うように形成されていることを特徴とする点火装置。
適用例9に記載の点火装置によれば、放電用電源による電圧印加を行なうときに、プラグ側端子と外部導体との間でプラグ内絶縁体の表面を経由する短絡を抑制する効果を高めることができる。
適用例7または8に記載の点火装置であって、前記ケーブル内絶縁体は、前記ケーブル端子と前記プラグ側端子との結合部の表面、および、前記主体金具後端から突出する前記プラグ内絶縁体における前記プラグ側端子との境界を含む外表面を覆うと共に、前記プラグ内絶縁体上において、前記プラグ内絶縁体の後端から前記主体金具の後端までの軸線方向の距離の、50%以上を覆うように形成されていることを特徴とする点火装置。
適用例10に記載の点火装置によれば、放電用電源による電圧印加を行なったときに、プラグ側端子と外部導体との間でプラグ内絶縁体の表面を経由する短絡を抑制する効果を高めることができる。
適用例1から6のいずれかに記載の点火装置であって、さらに、前記スパークプラグに火花放電を生じさせるための電圧の印加を行なう放電用電源を備え、前記プラグ内絶縁体と前記外部導体との間に形成される前記ケーブル内絶縁体の、前記スパークプラグの軸線方向に垂直な方向の厚みは、5mm以上であることを特徴とする点火装置。
適用例11に記載の点火装置によれば、放電用電源による電圧印加に伴って、プラグ側端子と外部導体との間でケーブル内絶縁体を厚み方向に横断する短絡が生じることを、抑制する効果を高めることができる。
適用例7から10のいずれかに記載の点火装置であって、前記プラグ内絶縁体と前記外部導体との間に形成される前記ケーブル内絶縁体の、前記スパークプラグの軸線方向に垂直な方向の厚みは、5mm以上であることを特徴とする点火装置。
適用例12に記載の点火装置によれば、放電用電源による電圧印加に伴って、プラグ側端子と外部導体との間でケーブル内絶縁体を厚み方向に横断する短絡が生じることを、抑制する効果を高めることができる。
適用例1から12のいずれかに記載の点火装置であって、前記外部導体の前記先端部は、前記ケーブル側接触部よりも後端側において、径方向内側に突出して前記主体金具に接する突起部を備える点火装置。
適用例13に記載の点火装置によれば、前記ケーブル内に前記主体金具を嵌め込む動作を困難化することなく、外部導体と主体金具との接触部位を増加させることができるため、点火を行なうのに必要な交流電力の供給を確実に行なうことができる。
適用例1から13のいずれかに記載の点火装置であって、さらに、前記外部導体の外周上に設けられ、前記外部導体に対して径方向内側に向かう力を加える締め付け部材を備える点火装置。
適用例14に記載の点火装置によれば、締め付け部材によって、外部導体が径方向外向きに広がるのを抑え、外部導体から主体金具へと作用する径方向内側向きの力を強めることができる。また、外部導体と主体金具とが接触する面積を大きくすることが可能になる。その結果、点火を行なうのに必要な交流電力の供給を確実に行なうことができる。
図1は、本発明の第1の実施形態としての点火装置40の概略構成を表わすブロック図である。点火装置40は、スパークプラグ100と、放電用電源41と、交流電源42と、混合部43と、を備えている。
図3は、スパークプラグ100とプラグケーブル60の結合部の様子を表わす説明図である。図3では、プラグケーブル60については断面を表わし、スパークプラグ100については外観を表わしている。図3に示すように、プラグケーブル60は、内部導体61と、外部導体63と、ケーブル端子65と、ケーブル内絶縁体62と、を備えている。
図8は、第2の実施形態のプラグケーブルが備える外部導体における主体金具との接続の様子を表わす説明図である。以下の説明では、第2の実施形態の点火装置の各部には、第1の実施形態と同じ参照番号を付し、詳しい説明を省略する。図8(A)は、第2の実施形態における外部導体63と主体金具50との接続部Aを含む横断面の一部の様子を表わし、図8(B)は、第1の実施形態における外部導体63と主体金具50との接続部Aを含む横断面の一部の様子を表わす。
図9は、外部導体63に設けたスリット67のスリット長さαが異なるときの接続部A近傍の様子を模式的に表わす説明図である。図9(A)は、スリット長さαが、より長い状態を表わし、図9(B)は、スリット長さαが、より短い状態を表わす。スリット長さαを異ならせると、板バネ状の接続片66の長さが変わり、外部導体63から主体金具50へと、外部導体63の横断面の径方向に働く弾性力の大きさが変化する。そのため、振動を吸収して接触を維持する効果が変化する。そこで、スリット長さαが異なる複数種類の外部導体63を用意し、各々の外部導体63を用いて第1の実施形態と同様に点火装置40を組み立て、図6に示す振動試験を行ない、スリット長さαの影響を調べた。振動の条件、直流電圧印加の条件、および交流電力供給の条件は、既述した振動試験と同じ条件とした。3方向のうち、Z方向に振動させたときの結果を、代表して以下の表3に示す。オシロスコープの波形によれば、表3に結果を示した振動試験では、点火がうまく行なえなかった場合はいずれも、交流印加が不十分となる場合であった。そのため、表3では、点火が支障無く行なわれた回数を「プラズマ発生回数」と記載し、点火が支障無く行なわれた割合を「プラズマ発生割合」と記載している。
図10は、上記スリット長さαの他に、直流電圧印加時の短絡抑制に係る条件について検討した内容を示す説明図である。具体的には、ゴム部64の軸線Ax方向の長さ、絶縁碍子10においてケーブル内絶縁体62に覆われる軸線Ax方向の長さの割合、および、ケーブル内絶縁体62の厚み、の各条件について検討した。
図12は、第3の実施形態の点火装置におけるスパークプラグとプラグケーブルとの結合部の様子を、図3と同様に表わす説明図である。第3の実施形態において、第1の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明は省略する。第3の実施形態の点火装置は、第1の実施形態に比べて、プラグケーブル60に代えてプラグケーブル260を備える点が異なっている。プラグケーブル260は、プラグケーブル60と同様の構成に加えて、さらに、締め付け部材269を備える。
図13は、第4の実施形態の点火装置におけるスパークプラグとプラグケーブルとの接続部の様子を表わす説明図である。第4の実施形態において、第1の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明は省略する。第4の実施形態の点火装置は、第1の実施形態に比べて、プラグケーブル60に代えてプラグケーブル360を備える点が異なっている。プラグケーブル360は、外部導体63に代えて外部導体363を備える。そして、外部導体363の先端部に、スリット67および接続片66に代えてプリーツ部366を備えている。
図14は、第5の実施形態の点火装置におけるスパークプラグとプラグケーブルとの結合部の様子を表わす説明図である。第5の実施形態において、第1の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明は省略する。第5の実施形態の点火装置は、第1の実施形態に比べて、プラグケーブル60に代えてプラグケーブル460を備える点が異なっている。プラグケーブル460は、外部導体63に代えて外部導体463を備える。そして、外部導体463の先端部に、スリット67および接続片66に代えて、スリット467を有する拡径部466を備えている。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
I1−1.接続部Aの位置に係る変形:
第1ないし第5の実施形態では、接続部Aを構成する主体金具50側のプラグ側接触部59を、工具係合部51の後端角部に形成したが、異なる構成としても良い。以下に、スパークプラグとプラグケーブルの結合の様子に係る変形例について説明する。
図17は、スパークプラグとプラグケーブルの結合部に係るさらに他の変形例として、接続部Aが、軸線Ax方向に沿って複数箇所設けられる例を表わす説明図である。図17では、外部導体63に代えて外部導体763が用いられている。外部導体763には、周方向に延出すると共に径方向内側に屈曲された接触凹部769が形成されている。接触凹部769は、その内径が、工具係合部51の最長径およびガスケット受け部54の外径よりも小さく形成されている。そして、外部導体763内にスパークプラグ100を嵌め込んだときには、接触凹部769は圧縮変形部58の近傍に位置し、外部導体763は、接触凹部769の先端側および後端側の2カ所で主体金具と接触する。具体的には、外部導体763は、接触凹部769の後端側のケーブル側接触部68Aで、工具係合部51の先端角部(プラグ側接触部59A)と接触する。また、接触凹部769の先端側のケーブル側接触部68Bで、ガスケット受け部54の後端角部(プラグ側接触部59B)と接触する。
図18は、スパークプラグとプラグケーブルの結合部に係るさらに他の変形例として、主体金具と接触するための突起部を、外部導体の内壁から突出して設ける例を表わす説明図である。図18(A)、図18(B)では、それぞれ、外部導体63に代えて外部導体863A、863Bが用いられている。外部導体863A、863Bには、図17の外部導体763と同様の接触凹部769が形成され、工具係合部51の先端角部とガスケット受け部54の後端角部に対応する2カ所で、接続部Aが形成されている。さらに、外部導体863A、863Bは、その内表面から突出して周方向に延出するように設けられ突起部80を備えている。図18(A)では、突起部80は、工具係合部51の後端角部よりも後端寄りの工具係合部側面において、主体金具50と接触する。また、図18(B)では、突起部80は、ガスケット受け部54の後端角部よりも先端寄りのガスケット受け部側面において、主体金具50と接触する。図18では、突起部80と主体金具50とが接触する部位を、接続部Eとして示している。このように、突起部80を設けて、外部導体と主体金具との接続部を増加させることにより、点火を行なうのに必要な交流電力の供給を確実に行なう効果をさらに高めることができる。
既述した第1〜第5の実施形態では、プラグケーブルが備えるケーブル内絶縁体62は、先端にゴム部64を備えることとしたが、ゴム部64を備えないこととしても良い。ケーブル内絶縁体62全体で、ケーブル内絶縁体62と絶縁碍子10との間の密着性が許容できる程度に確保されていれば良い。
第1〜第5の実施形態では、スパークプラグ100に対して、放電用電源41から直流電圧を印加すると共に、交流電源42から交流電力を供給したが、異なる構成としても良い。交流電源42から供給される交流電力のみを用いて、点火の動作を行なうこととしても良い。少なくとも交流電源42からスパークプラグ100に対して電力供給する点火装置に本願構成を適用することで、点火を行なうのに必要な交流電力の確保に係る既述した効果が得られる。
5…ガスケット
6,7…リング部材
8…板パッキン
9…タルク
10…絶縁碍子
12…軸孔
13…脚長部
15…碍子段部
17…先端側胴部
18…後端側胴部
19…中央胴部
20…中心電極
21…電極母材
25…芯材
30…接地電極
32…端子金具
33…プラグ側端子
40…点火装置
41…放電用電源
42…交流電源
43…混合部
44…コイル
45…コンデンサ
46…第1の伝送路
47…第2の伝送路
50…主体金具
51…工具係合部
52…取付ネジ部
53…加締部
54…ガスケット受け部
56…金具内段部
57…先端面
58…圧縮変形部
59…プラグ側接触部
60、160、260、360、460、560…プラグケーブル
61…内部導体
62…ケーブル内絶縁体
63、163、363、463、563、663、763、863…外部導体
64…ゴム部
65…ケーブル端子
66…接続片
67、467…スリット
68…ケーブル側接触部
69…曲面部
70…振動試験装置
71…固定治具
72…模擬エンジンヘッド
73…台座部
80…突起部
100…スパークプラグ
200…エンジンヘッド
201…取付ネジ孔
202…プラグホール
269…締め付け部材
366…プリーツ部
466…拡径部
569、669B、669C、769…接触凹部
669A…屈曲部
Claims (14)
- 筒状の主体金具と、前記主体金具の内周に配置された筒状のプラグ内絶縁体と、前記プラグ内絶縁体の後端に設けられたプラグ側端子と、を備えるスパークプラグと、
前記スパークプラグにおける火花の形成および/または維持のために前記スパークプラグに交流電力を供給する交流電源と、
前記スパークプラグと前記交流電源とを接続するケーブルと、
を備える点火装置において、
前記ケーブルは、
該ケーブルの中心線に沿って延出する内部導体と、
前記ケーブルの外表面に形成される外部導体と、
前記ケーブルの内部において前記内部導体の先端に設けられたケーブル端子であって、前記プラグ側端子と接続するケーブル端子と、
前記外部導体と前記内部導体との間において、前記外部導体の先端部を除く部位に設けられ、前記外部導体と前記内部導体の間を絶縁するケーブル内絶縁体と、
を備え、
前記ケーブルが前記スパークプラグに接続される前の状態において、前記外部導体の前記先端部は、前記先端部と接触する前記主体金具におけるプラグ側接触部の外接円の径よりも径が小さい内接円を有するケーブル側接触部であって、前記外部導体の径方向に弾性を有するケーブル側接触部を備え、
前記プラグ側接触部と前記ケーブル側接触部とが接するように、前記ケーブル内に前記主体金具が嵌め込まれることを特徴とする
点火装置。 - 請求項1記載の点火装置であって、
前記外部導体の前記先端部は、前記ケーブル側接触部よりも先端側から、前記ケーブル側接触部よりも後端側へと、複数のスリットが形成されていることを特徴とする
点火装置。 - 請求項2記載の点火装置であって、
前記主体金具は、外周方向に張り出し、軸直交断面形状が多角形状であり、前記プラグ側接触部が形成される工具係合部を備え、
前記スリットは、前記外部導体の前記先端部に前記工具係合部を嵌め込んだときに前記多角形状の各々の角部と対応する位置に、軸線方向に延出して形成されている
点火装置。 - 請求項3記載の点火装置であって、
前記外部導体の前記先端部において、前記スリットによって互いに離間されて少なくとも前記ケーブル側接触部を含む領域が、平坦面を成し、
前記工具係合部における前記プラグ側接触部と、該プラグ側接触部に接する前記ケーブル側接触部とは、線分状に形成されることを特徴とする
点火装置。 - 請求項2から4のいずれかに記載の点火装置であって、
前記スリットは、前記外部導体の先端から軸線方向に沿って後端側へと延出する長さが、5mm以上であることを特徴とする
点火装置。 - 請求項1から5のいずれかに記載の点火装置であって、
前記外部導体は、該外部導体の外表面先端から該外部導体の内表面へと至る領域が、曲面状に形成されている
点火装置。 - 請求項1から6のいずれかに記載の点火装置であって、さらに、
前記スパークプラグに火花放電を生じさせるための電圧の印加を行なう放電用電源を備え、
前記ケーブル内絶縁体は、ゴムによって形成される円環状のゴム部であって、前記ケーブルが前記スパークプラグに接続される前の状態において前記プラグ内絶縁体の外径よりも小さい内径を有するゴム部を先端に備え、前記ゴム部を含む前記ケーブル内絶縁体の先端部内に、前記プラグ内絶縁体が嵌め込まれることを特徴とする
点火装置。 - 請求項7記載の点火装置であって、
前記ゴム部は、前記スパークプラグの軸線方向の長さが5mm以上であることを特徴とする
点火装置。 - 請求項1から6のいずれかに記載の点火装置であって、さらに、
前記スパークプラグに火花放電を生じさせるための電圧の印加を行なう放電用電源を備え、
前記ケーブル内絶縁体は、前記ケーブル端子と前記プラグ側端子との結合部の表面、および、前記主体金具後端から突出する前記プラグ内絶縁体における前記プラグ側端子との境界を含む外表面を覆うと共に、前記プラグ内絶縁体上において、前記プラグ内絶縁体の後端から前記主体金具の後端までの軸線方向の距離の、50%以上を覆うように形成されていることを特徴とする
点火装置。 - 請求項7または8に記載の点火装置であって、
前記ケーブル内絶縁体は、前記ケーブル端子と前記プラグ側端子との結合部の表面、および、前記主体金具後端から突出する前記プラグ内絶縁体における前記プラグ側端子との境界を含む外表面を覆うと共に、前記プラグ内絶縁体上において、前記プラグ内絶縁体の後端から前記主体金具の後端までの軸線方向の距離の、50%以上を覆うように形成されていることを特徴とする
点火装置。 - 請求項1から6のいずれかに記載の点火装置であって、さらに、
前記スパークプラグに火花放電を生じさせるための電圧の印加を行なう放電用電源を備え、
前記プラグ内絶縁体と前記外部導体との間に形成される前記ケーブル内絶縁体の、前記スパークプラグの軸線方向に垂直な方向の厚みは、5mm以上であることを特徴とする
点火装置。 - 請求項7から10のいずれかに記載の点火装置であって、
前記プラグ内絶縁体と前記外部導体との間に形成される前記ケーブル内絶縁体の、前記スパークプラグの軸線方向に垂直な方向の厚みは、5mm以上であることを特徴とする
点火装置。 - 請求項1から12のいずれかに記載の点火装置であって、
前記外部導体の前記先端部は、前記ケーブル側接触部よりも後端側において、径方向内側に突出して前記主体金具に接する突起部を備える
点火装置。 - 請求項1から13のいずれかに記載の点火装置であって、さらに、
前記外部導体の外周上に設けられ、前記外部導体に対して径方向内側に向かう力を加える締め付け部材を備える
点火装置。
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