JP5859909B2 - ケーブル一体型プラグおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スパークプラグとプラグケーブルとが一体で形成されたケーブル一体型プラグ、および、その製造方法に関するものである。

内燃機関の点火のために用いる点火装置は、点火のための火花を発生させるスパークプラグを備える。このようなスパークプラグでは、一般に、中心電極と接地電極との間に火花が形成される空間であるギャップが形成されている。スパークプラグのギャップに火花を形成する方法としては、中心電極に高電圧を印加する方法の他、交流電力（高周波）を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５１−７７７１９号公報

火花形成のために交流電力を用いる場合には、直流電圧の印加のみを行なう場合に比べて、信号線とスパークプラグの電気的な接続状態を充分に維持することが、より強く望まれる。交流電力を用いる場合に、信号線とスパークプラグの接触が不十分になると、例えば、電波の漏れが他の機器でノイズとして影響を与えたり、反射が起こることで十分な交流電力を点火のために供給できなくなりエンジン失火の原因となる可能性があるためである。また、信号線とスパークプラグの接触が不十分な場所があると、その部分が抵抗となって発熱したり、接触が途切れて隙間が生じると、放電が起こって電力ロスが大きくなる可能性があるためである。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、点火のために交流電力を用いる点火装置において、スパークプラグと信号線の電気的な接続状態を充分に維持して、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を目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実施することが可能である。
［形態１］
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、を有するスパークプラグと、
該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ためのプラグケーブルと、
を備えるケーブル一体型プラグにおいて、
前記プラグケーブルは、
該プラグケーブルの中心線に沿って延出して設けられた内部導体と、
前記プラグケーブルの外表面に形成される外部導体と、
前記プラグ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、前記プラグ側端子と接続するプラグケーブル端子と、
前記外部導体と前記内部導体との間に設けられ、前記外部導体と前記内部導体の間を絶縁するプラグケーブル内絶縁体と、
を備え、
前記外部導体は、外周部に、工具を係合させるための工具係合部を備え、
前記スパークプラグは、前記主体金具の外表面において、前記外部導体と固着され、
前記プラグケーブル内絶縁体は、樹脂によって形成される樹脂部と、ゴムによって形成されるゴム層とを含んでおり、
前記ゴム層は、前記内部導体および前記スパークプラグの外表面と、前記外部導体の内表面とを覆うように形成されていることを特徴とする
ケーブル一体型プラグ。
このような形態のケーブル一体型プラグによれば、外部導体が主体金具に固着されているため、スパークプラグに交流電力を供給する際に、ケーブル一体型プラグに対して何らかの外力が加わる場合であっても、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。また、プラグケーブルに工具係合部を設けているため、スパークプラグにプラグケーブルを取り付けても、スパークプラグを支障無く内燃機関に取り付けることが可能になる。さらに、ケーブル一体型プラグにおいてフラッシュオーバーを抑制する効果を高めることができる。特に、ケーブル一体型プラグの温度が昇降する場合であっても、プラグケーブル内絶縁体と、外部導体およびスパークプラグとの間の密着状態を維持する効果を高め、フラッシュオーバーを抑制できる。一般に、ゴム層は樹脂部よりも弾性率が小さく変形しやすいため、外部導体と樹脂部の間にゴム層を配置することで、プラグケーブル内絶縁体と外部導体との間の隙間の発生を抑制可能となる。

［適用例１］
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、を有するスパークプラグと、
該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ためのプラグケーブルと、
を備えるケーブル一体型プラグにおいて、
前記プラグケーブルは、
該プラグケーブルの中心線に沿って延出して設けられた内部導体と、
前記プラグケーブルの外表面に形成される外部導体と、
前記プラグ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、前記プラグ側端子と接続するプラグケーブル端子と、
前記外部導体と前記内部導体との間に設けられ、前記外部導体と前記内部導体の間を絶縁するプラグケーブル内絶縁体と、
を備え、
前記外部導体は、外周部に、工具を係合させるための工具係合部を備え、
前記スパークプラグは、前記主体金具の外表面において、前記外部導体と固着されていることを特徴とする
ケーブル一体型プラグ。

適用例１に記載のケーブル一体型プラグによれば、外部導体が主体金具に固着されているため、スパークプラグに交流電力を供給する際に、ケーブル一体型プラグに対して何らかの外力が加わる場合であっても、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。また、プラグケーブルに工具係合部を設けているため、スパークプラグにプラグケーブルを取り付けても、スパークプラグを支障無く内燃機関に取り付けることが可能になる。

［適用例２］
適用例１記載のケーブル一体型プラグであって、前記主体金具は、径方向外側に張り出して設けられると共に、前記ケーブル一体型プラグを内燃機関に取り付けたときには前記内燃機関の表面に接する台座部を備え、前記スパークプラグは、前記台座部において、前記外部導体と固着されていることを特徴とするケーブル一体型プラグ。
適用例２に記載のケーブル一体型プラグによれば、主体金具に外部導体を固着する際に、固着部位の長さをより長く確保することができる。そのため、主体金具と外部導体との間の固着強度を高め、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３］
適用例１記載のケーブル一体型プラグであって、前記主体金具は、該主体金具の後端部に、前記プラグ内絶縁体に対して前記主体金具を加締める加締部を備え、前記スパークプラグは、前記加締部において前記外部導体と固着されていることを特徴とするケーブル一体型プラグ。
適用例３に記載のケーブル一体型プラグによれば、主体金具において、アンテナとなり得るような枝分かれ構造が外部導体の固着部から形成されることを抑制できる。これにより、スパークプラグにおいて、アンテナ形成に起因するエネルギロスを抑制することができる。

［適用例４］
適用例１ないし３いずれか記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、
前記内部導体の先端に設けられた前記プラグケーブル端子と、前記スパークプラグの前記プラグ側端子とを接続する第１の工程と、
前記内部導体と、該内部導体に接続された前記スパークプラグとを、前記外部導体となる筒状部材内に配置する第２の工程と、
前記外部導体と前記主体金具とを固着させる第３の工程と、
前記第３の工程の後に、前記内部導体および前記スパークプラグと、前記外部導体との間の空間に、前記プラグケーブル内絶縁体を形成する第４の工程と、
を備えるケーブル一体型プラグの製造方法。

適用例４に記載のケーブル一体型プラグの製造方法によれば、適用例１ないし３いずれか記載のケーブル一体型プラグを容易に製造することができ、適用例１ないし３いずれか記載のケーブル一体型プラグと同様の効果を奏することができる。

［適用例５］
適用例４記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、前記第４の工程は、ゴムによって構成される前記プラグケーブル内絶縁体を形成する工程であるケーブル一体型プラグの製造方法。
適用例５に記載のケーブル一体型プラグの製造方法によれば、ケーブル一体型プラグにおいてフラッシュオーバーを抑制する効果を高めることができる。

［適用例６］
適用例４記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、前記第４の工程は、樹脂によって構成される前記プラグケーブル内絶縁体を形成する工程であるケーブル一体型プラグの製造方法。
適用例６に記載のケーブル一体型プラグの製造方法によれば、ケーブル一体型プラグにおいてフラッシュオーバーを抑制する効果を高めることができる。

［適用例７］
請求項４記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、前記プラグケーブル内絶縁体は、ゴムによって形成されるゴム層と、樹脂によって形成される樹脂部とを備え、前記第４の工程は、前記内部導体および前記スパークプラグの外表面と、前記外部導体の内表面とを覆うように、前記ゴム層を形成する工程と、前記外部導体内において、前記ゴム層に囲まれて形成された空間に、前記樹脂部を形成する工程と、を備えるケーブル一体型プラグの製造方法。
適用例７に記載のケーブル一体型プラグの製造方法によれば、ケーブル一体型プラグにおいてフラッシュオーバーを抑制する効果を高めることができる。特に、ケーブル一体型プラグの温度が昇降する場合であっても、プラグケーブル内絶縁体と外部導体の密着状態を維持する効果を高め、フラッシュオーバーを抑制できる。一般に、ゴム層は樹脂部よりも弾性率が小さく変形しやすいため、外部導体と樹脂部の間にゴム層を配置することで、プラグケーブル内絶縁体と外部導体との間の隙間の発生を抑制可能となる。

［適用例８］
適用例４ないし７いずれか記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、前記第３の工程は、溶接によって前記外部導体と前記主体金具とを固着させる工程であるケーブル一体型プラグの製造方法。
適用例８に記載のケーブル一体型プラグの製造方法によれば、外部導体と主体金具の間の固着強度を高めることができる。

［適用例９］
適用例４ないし７いずれか記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、前記第３の工程は、前記外部導体内に前記主体金具を圧入することによって、前記外部導体と前記主体金具とを固着させる工程であるケーブル一体型プラグの製造方法。
適用例９に記載のケーブル一体型プラグの製造方法によれば、外部導体と主体金具の間の固着強度を高めることができる。

［適用例１０］
適用例４ないし７いずれか記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、前記第３の工程は、前記主体金具に対して前記外部導体を加締めることによって、前記外部導体と前記主体金具とを固着させる工程であるケーブル一体型プラグの製造方法。
適用例１０に記載のケーブル一体型プラグの製造方法によれば、外部導体と主体金具の間の固着強度を高めることができる。

［適用例１１］
適用例８記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、前記第３の工程は、前記外部導体の先端と前記主体金具とを、溶接により固着させる工程であるケーブル一体型プラグの製造方法。
適用例１１に記載のケーブル一体型プラグの製造方法によれば、外部導体において、溶接箇所の近傍の変形を抑制することができ、ケーブル一体型プラグを内燃機関に取り付ける動作において、外部導体の変形に起因する不都合が発生することを抑制できる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、スパークプラグを備える点火装置や、その製造方法、あるいは、スパークプラグの取り付け方法などの形態で実現することが可能である。

点火装置の概略構成を表わすブロック図である。 スパークプラグの構成を示す部分断面図である。 ケーブル一体型プラグの構成を示す説明図である。 ケーブル一体型プラグの外観を表わす説明図である。 ケーブル一体型プラグの製造方法を示す工程図である。 エンジンヘッドに取り付けたケーブル一体型プラグを表わす説明図である。 外部導体と主体金具の接続部の様子を拡大して示す説明図である。 ケーブル一体型プラグの構成を示す説明図である。 ケーブル一体型プラグの構成を示す説明図である。 外部導体の外観を表わす斜視図である。 外部導体内にスパークプラグを配置した様子を模式的に表わす断面図である。 外部導体を圧縮変形部に対して加締める工程を模式的に表わす断面図である。

Ａ．第１の実施形態：
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。

スパークプラグ１００は、中心電極２０と接地電極３０とを備え、これらの電極間に火花放電を生じさせると共に交流プラズマを発生させることによって、スパークプラグ１００が取り付けられた図示しない内燃機関の燃料に点火する装置である。スパークプラグ１００の詳しい構成については後に説明する。

放電用電源４１は、スパークプラグ１００の電極間において火花放電を起こさせるために、スパークプラグ１００に対して高電圧（本実施形態では、数万ボルトの高電圧パルス）を供給する直流電源である。本実施形態では、放電用電源４１は、点火コイルを備えている。

交流電源４２は、火花放電を発生させたスパークプラグ１００の電極間に交流プラズマを発生させるために、スパークプラグ１００に対して交流電力を供給する。本実施形態では、交流電源４２によって生成される交流電力の周波数は、交流プラズマを発生させるために、５０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚとすることが好ましく、５００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚとすることがさらに好ましい。

混合部４３は、放電用電源４１に接続する第１の伝送路４６と、交流電源４２に接続する第２の伝送路４７と、第１の伝送路４６および第２の伝送路４７を結合すると共に、スパークプラグ１００に接続する第３の伝送路４８と、を備える。第１の伝送路４６にはコイル（インダクタ）４４が設けられ、交流電源４２から出力される電流の放電用電源４１側への流入が抑制されている。また、第２の伝送路４７にはコンデンサ４５が設けられ、放電用電源４１から出力される電流の交流電源４２側への流入が抑制されている。本実施形態では、交流電源４２からスパークプラグ１００までの交流電力の伝送路である第２の伝送路４７および第３の伝送路４８は、同軸ケーブルとして構成されており、交流電力の反射防止が図られている。第３の伝送路４８の先端には、第３の伝送路４８をスパークプラグ１００に接続するための構造であるプラグケーブル６０が設けられている。本実施形態では、スパークプラグ１００とプラグケーブル６０とは、両者が一体となったケーブル一体型プラグ７０として製造される。ケーブル一体型プラグ７０の詳しい構成およびその製造方法については後述する。なお、放電用電源４１が点火コイルを備える場合には、点火コイルの有する二次コイルを上記コイル４４の代わりとして用い、コイル４４を省略することが可能である。

スパークプラグ１００の中心電極２０は、混合部４３を介して放電用電源４１および交流電源４２に電気的に接続され、スパークプラグ１００の接地電極３０は、電気的に接地されている。そして、点火装置４０では、スパークプラグ１００の電極間における火花放電に伴って交流プラズマが発生するように、放電用電源４１および交流電源４２が制御される。

なお、図１では、点火装置４０は１つのスパークプラグ１００を有しているが、スパークプラグ１００を取り付ける内燃機関が複数の気筒を有する場合には、各気筒に対応してスパークプラグ１００が１つずつ設けられる。本実施形態では、放電用電源４１は各気筒毎に設けている。また、交流電源４２は、複数の気筒に共通して設けており、交流電源４２からの電力は、図示しないディストリビュータを介して各スパークプラグ１００へと供給される。

図２は、スパークプラグ１００の構成を示す部分断面図である。本実施形態では、既述したように、スパークプラグ１００はプラグケーブル６０と一体化してケーブル一体型プラグ７０を構成するが、スパークプラグ１００としては、プラグケーブル６０と一体化することなく使用可能な汎用的なスパークプラグが用いられている。

図２において、一点破線で示す軸線Ａｘの右側は、外観正面図を示し、軸線Ａｘの左側は、スパークプラグ１００の中心軸を通る断面でスパークプラグ１００を切断した断面図を示している。以下の説明では、軸線Ａｘに平行な方向において、図２の下方側を先端側と呼び、図２の上方側を後端側と呼ぶ。なお、図２では、スパークプラグ１００が、内燃機関のエンジンヘッド２００に形成されたプラグホール２０２の底面に設けられた取付ネジ孔２０１に取り付けられる様子を示している。図２では、スパークプラグ１００と一体で製造されるプラグケーブル６０の記載は省略した。

スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具３２と、主体金具５０とを備える。絶縁碍子１０の一端から突出する棒状の中心電極２０は、絶縁碍子１０の内部を通じて、絶縁碍子１０の他端に設けられた端子金具３２に電気的に接続されている。中心電極２０の外周は、絶縁碍子１０によって保持され、絶縁碍子１０の外周は、端子金具３２から離れた位置で主体金具５０によって保持されている。主体金具５０に電気的に接続された接地電極３０は、火花を発生させる隙間である火花ギャップを中心電極２０の先端との間に形成する。端子金具３２に２万〜３万ボルトの高電圧が印加されると、中心電極２０と接地電極３０との間に形成された火花ギャップに火花が発生する。なお、端子金具３２の後端部であって、絶縁碍子１０から露出する部分を、以下、プラグ側端子３３と呼ぶ。

絶縁碍子１０は、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成された絶縁体である。絶縁碍子１０は、中心電極２０および端子金具３２を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の部材である。絶縁碍子１０の軸方向中央には、外径を大きくした中央胴部１９が形成されている。中央胴部１９よりも端子金具３２側には、端子金具３２と主体金具５０との間を絶縁する後端側胴部１８が形成されている。中央胴部１９よりも中心電極２０側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成され、先端側胴部１７の更に先には、先端側胴部１７よりも小さい外径であって先端側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。なお、絶縁碍子１０は、特許請求の範囲の「プラグ内絶縁体」に相当する。

主体金具５０は、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を包囲して保持する円筒状の金具である。本実施形態では、主体金具５０は、低炭素鋼により形成され、全体にニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が施されている。主体金具５０は、プラグ側工具係合部５１と、取付ネジ部５２と、台座部５４とを備える。主体金具５０のプラグ側工具係合部５１は、本実施形態とは異なりスパークプラグ１００をプラグケーブル６０と一体化することなく用いる場合に、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付ける工具（図示せず）が嵌合する部位である。本実施形態では、プラグ側工具係合部５１は、横断面が六角形状に形成されている。主体金具５０の取付ネジ部５２は、エンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合するネジ山を有する。主体金具５０の台座部５４は、取付ネジ部５２の後端側において、取付ネジ部５２よりも径方向の外周側に張り出して、鍔状に形成されている。また、主体金具５０には、台座部５４の先端側端部に接するように、中実の略円環状部材であるガスケット５が嵌挿される。スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けたときには、台座部５４は、ガスケット５を介してエンジンヘッド２００の表面に接する。このとき、ガスケット５によって、スパークプラグ１００の台座部５４とエンジンヘッド２００との間のシール性が確保される。なお、主体金具５０の先端面５７は、中央部に開口を有する円形状に形成されており、その中央部では、絶縁碍子１０の脚長部１３から中心電極２０が突出する。

主体金具５０のプラグ側工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられている。また、台座部５４とプラグ側工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に薄肉の圧縮変形部５８が設けられている。プラグ側工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されており、さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３を内側に折り曲げるようにして先端側に押圧することにより圧縮変形部５８を圧縮変形させる加締加工を行なう。加締加工を行なうことで、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。この押圧により、タルク９が軸線方向に圧縮されて主体金具５０内の気密性が高められる。

また、主体金具５０の内周においては、取付ネジ部５２の位置に形成された金具内段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の脚長部１３の基端に位置する碍子段部１５が押圧されている。この板パッキン８は、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性を保持する部材であり、燃焼ガスの流出が防止される。

中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２５を埋設した棒状の部材である。本実施形態では、電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金から成り、芯材２５は、銅または銅を主成分とする合金から成る。中心電極２０は、電極母材２１の先端が絶縁碍子１０の軸孔１２から突出した状態で絶縁碍子１０の軸孔１２に挿入され、シール体４を介して端子金具３２に電気的に接続されている。

接地電極３０は、耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、ニッケル合金が用いられる。この接地電極３０の基端は、主体金具５０の先端面５７に溶接されている。接地電極３０の先端側は、軸線Ａｘと交差する方向に屈曲されており、接地電極３０の先端部が、中心電極２０の先端面と軸線Ａｘ上で対向している。

図３は、ケーブル一体型プラグ７０の構成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。また、図４は、ケーブル一体型プラグ７０の外観を表わす説明図である。図４（Ａ）は側面図であり、図４（Ｂ）は上面図である。

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。プラグケーブル６０は、放電用電源４１および交流電源４２とスパークプラグ１００とを接続すると共に、エンジンヘッド２００のプラグホール２０２内でスパークプラグ１００を保持している。

内部導体６１は、プラグケーブル６０の中心線に沿って延出して設けられると共に、第３の伝送路４８の先端側の一部を構成する。外部導体６３は、プラグケーブル６０の外表面に設けられている。内部導体６１および外部導体６３は、導電性材料によって形成されており、例えば、アルミニウム合金、銅合金、鉄合金、およびニッケル合金から選択される材料によって形成することができる。

図３および図４に示すように、外部導体６３は、ほぼ均一な厚みに形成された円筒部６７と、円筒部６７の後端側で径方向外側に張り出して鍔状に形成されたケーブル側工具係合部６６と、最も後端側に配置されたゴム嵌合部６９と、を備えている。ケーブル側工具係合部６６は、ケーブル一体型プラグ７０内に組み込まれたスパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付ける際に、工具が嵌合する部位である。本実施形態では、ケーブル側工具係合部６６は、横断面が六角形状に形成されている。このような外部導体６３は、例えば、円筒部６７とケーブル側工具係合部６６とゴム嵌合部６９とを別々に作製した後に、これらを溶接等により接続して製造することができるが、全体を一体で形成しても良い。また、図３および図４に示すように、外部導体６３の先端部には、先端に向かって縮径する縮径部６８が設けられている。縮径部６８は、例えば、円筒部６７の先端部をプレス加工することによって形成すればよい。縮径部６８の先端は、主体金具５０のプラグ側工具係合部５１に、溶接によって固着されている。

なお、プラグケーブル６０は、より細くする（小型化する）ことが望ましいため、外部導体６３の厚み（肉厚）は、できるだけ薄くすることが望ましい。ただし、外部導体６３は、上記したようにスパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付ける際に工具を係合させる部材であるため、充分な剛性を有する必要がある。そのため、外部導体６３の円筒部６７の厚みは、例えば、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとすればよい。

ケーブル端子６５は、内部導体６１の先端に設けられており、プラグケーブル６０とスパークプラグ１００とを接続する際に、スパークプラグ１００の端子金具３２の後端部（プラグ側端子３３）を嵌め込むためのメス端子である。

ケーブル内絶縁体６２は、外部導体６３内の空間を埋めるように、軸線方向に延出して設けられている。すなわち、ケーブル内絶縁体６２は、外部導体６３内で、内部導体６１、ケーブル端子６５とプラグ側端子３３の結合部、および、スパークプラグ１００の絶縁碍子１０におけるプラグ側端子３３との境界を含む外表面、を覆っている。ケーブル内絶縁体６２は、例えば、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ樹脂等から選択される絶縁性の樹脂材料によって形成することができる。あるいは、ケーブル内絶縁体６２は、シリコン系ゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、天然ゴム、フッ素系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム等から選択される絶縁性のゴム材料によって形成することができる。また、ケーブル内絶縁体６２は、セラミックによって形成することもできる。ケーブル一体型プラグ７０の使用環境下で充分に安定な絶縁性材料であればよい。本実施形態では、ケーブル内絶縁体６２を樹脂材料によって形成している。

図５は、ケーブル一体型プラグ７０の製造方法を示す工程図である。ケーブル一体型プラグ７０を製造する際には、まず、ケーブル端子６５を先端に備える内部導体６１と、スパークプラグ１００と、外部導体６３とを用意する（ステップＳ１００）。そして、内部導体６１が備えるケーブル端子６５と、スパークプラグ１００のプラグ側端子３３とを接続する（ステップＳ１１０）。

その後、内部導体６１と接続したスパークプラグ１００を、外部導体６３内に配置する（ステップＳ１２０）。このステップＳ１２０では、外部導体６３の縮径部６８の先端が、主体金具５０の台座部５４に接するように、外部導体６３内にスパークプラグ１００を嵌め込む。そして、外部導体６３の先端とガスケット受け部５４との間を、溶接により固着する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０で行なう溶接は、例えばレーザ溶接とすることができ、レーザ溶接に用いるレーザ光としては、ＹＡＧレーザあるいは炭酸ガスレーザを用いることができる。また、レーザ溶接の他、アーク溶接や電子ビーム溶接など、他の溶接方法を採用しても良い。

その後、外部導体６３内にケーブル内絶縁体６２を形成して（ステップＳ１４０）、ケーブル一体型プラグ７０を完成する。ケーブル内絶縁体６２の形成は、溶融させた樹脂材料を、外部導体６３内の空間に充填することによって行なう。

図６は、ケーブル一体型プラグ７０を、エンジンヘッド２００に取り付けた様子を表わす説明図である。図６に示すように、ケーブル側工具係合部６６の横断面の径は、プラグホール２０２の横断面の径よりも充分に大きく形成されている。また、円筒部６７の横断面の径は、プラグホール２０２の横断面の径よりも一回り小さく形成されている。また、円筒部６７の長さは、ケーブル一体型プラグ７０をエンジンヘッド２００に取り付けたときに、ケーブル側工具係合部６６よりも先端側の構造がプラグホール２０２内に丁度収まる長さとなっている。ケーブル一体型プラグ７０をエンジンヘッド２００に取り付ける際には、ケーブル側工具係合部６６に工具を係合させて、スパークプラグ１００の取付ネジ部５２を取付ネジ孔２０１にねじ込む。その後、外部導体６３のゴム嵌合部６９に、ゴム部材７２を介して、放電用電源４１を構成する点火コイル７４を嵌め込む。点火コイル７４は、例えば、エンジンヘッド２００にネジ止めすればよい。この点火コイル７４は、混合部４３および第３の伝送路４８の一部を備えている（図１参照）。点火コイル７４に対しては、交流電源４２からの交流電流をスパークプラグ１００に対して供給する配線であって、バッテリからの直流電力を点火コイル７４に供給する配線を接続するための図示しないコネクタがさらに接続される。

以上のように構成されたケーブル一体型プラグ７０によれば、外部導体６３が主体金具５０に固着されているため、ケーブル一体型プラグ７０に対して何らかの外力が加わる場合であっても、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。点火を行なうのに必要な交流電力を確実に供給できることに伴い、接続不良に起因する不具合、例えば、電波の漏れが他の機器でノイズとして影響を与えたり、反射が起こることで十分な交流電力を点火のために供給できなくなりエンジン失火を引き起こすといった不具合を抑制できる。また、接続不良に起因する発熱や、接続が途切れて放電が起こることに起因する電力ロスを抑えることができる。

また、このとき、プラグケーブル６０を同軸ケーブルとしており、交流電流流れの往路と復路から成るループの面積を小さくしているため、プラグケーブル６０におけるインダクタンスを削減し、その結果インピーダンスを抑えることができる。さらに、本実施形態では、スパークプラグ１００を嵌め込むためのプラグケーブル６０の表皮部分を、主体金具５０と直接接してアースするための外部導体６３としている。このように、スパークプラグと接続して直流電圧を印加するプラグケーブル、スパークプラグに交流電力を供給するための同軸ケーブル、および同軸ケーブルにおけるスパークプラグとの接触部、を一体化しているため、全体構造を簡素化することができる。

ここで、本実施形態のケーブル一体型プラグ７０では、主体金具５０の台座部５４において、外部導体６３との固着を行なっている。台座部５４は、主体金具５０の中で、横断面の外周の長さが最も長い部位である。そのため、主体金具５０に外部導体６３を固着する際に、台座部５４を用いることで、固着部位の長さを最も長く確保することができる。その結果、主体金具５０と外部導体６３との間の固着強度を高め、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効果を、より高めることができる。

また、本実施形態では、溶融させた樹脂を外部導体６３内に充填することによってケーブル内絶縁体６２を形成し、ケーブル内絶縁体６２とスパークプラグ１００との間を密着させているため、ケーブル一体型プラグ７０におけるフラッシュオーバーを抑制できる。フラッシュオーバーとは、スパークプラグ１００のプラグ側端子３３と外部導体６３の間で、絶縁碍子１０の表面を介して生じる短絡現象である。上記のようにケーブル内絶縁体６２と絶縁碍子１０とを密着させることで、フラッシュオーバーを効果的に抑制可能となる。

なお、ケーブル内絶縁体６２は、既述したように、樹脂材料に代えてゴム材料を用いて形成しても良い。この場合には、溶融させたゴム材料を、外部導体６３内の空間に充填すればよい。ここで、ゴムや樹脂は、外部導体６３を構成する金属に比べて熱膨張率が大きく、冷やすと縮み易い性質を有している。そのため、ケーブル一体型プラグ７０が降温すると、ケーブル内絶縁体６２が外部導体６３よりも大きく縮み、スパークプラグ１００と外部導体６３との間に隙間が生じ、フラッシュオーバーが起こる可能性がある。しかしながら、ゴムは樹脂よりも弾性率が小さく、応力に応じて変形し易い（引っ張られたときに伸び易い）性質を有している。そのため、ケーブル内絶縁体６２をゴムで形成して、ケーブル内絶縁体６２をスパークプラグ１００と密着させることで、ケーブル内絶縁体６２が縮もうとする場合であっても、スパークプラグ１００とケーブル内絶縁体６２との間に隙間が生じることを抑制できる。これにより、フラッシュオーバーを抑えることができる。

また、ケーブル内絶縁体６２は、フラッシュオーバーを許容できる程度に抑制可能であるならば、外部導体６３とは別体で用意しても良い。すなわち、ケーブル内絶縁体６２となる所定形状の部材を樹脂やゴムによって予め作製し、外部導体６３内に嵌め込むことにより、ケーブル内絶縁体６２を形成しても良い。

図７は、外部導体６３と主体金具５０の接続部の様子を拡大して示す説明図である。本実施形態では、外部導体６３の先端で、外部導体６３を主体金具５０に固着させているが、以下に、図７に基づいて、このような固着位置の効果について説明する。

図７（Ａ）は、本実施形態のように、外部導体６３の先端を主体金具５０に固着する場合を示す。例えばレーザ溶接により固着する場合には、図７（Ａ）で矢印αで示した箇所にレーザ光を照射する。これに対して図７（Ｂ）は、外部導体６３の先端よりも後端側で、主体金具５０への固着を行なう場合を示す。図７（Ｂ）においても、レーザ溶接により固着する場合のレーザ光の照射位置を矢印αで示す。図７（Ｂ）に示すように、外部導体６３の先端よりも後端側で固着する場合には、溶接により生じる熱応力の不均一等により、外部導体６３の先端部が径方向外側に広がって反る場合がある。このように外部導体６３の先端部が反ると、ケーブル一体型プラグ７０をプラグホール２０２内に挿入する際に、外部導体６３の先端がプラグホール２０２の内壁面と干渉し得る。これにより、ケーブル一体型プラグ７０の取り付け動作に不都合が生じる可能性がある。本実施形態のように外部導体６３の先端を主体金具５０に固着させる場合には、このような不都合の発生を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、プラグケーブル６０を用いることにより、直流電圧のみを印加して通常用いられる汎用的なスパークプラグを利用して、交流電力の供給をさらに行なう点火装置を得ることが可能になる。すなわち、プラグケーブル６０にケーブル側工具係合部６６を設けているため、プラグケーブル６０を用いることによりプラグ側工具係合部５１を利用した取付ができなくなっても、支障無くケーブル一体型プラグ７０の取付を行なうことができる。

Ｂ．第２の実施形態：
図８は、第２の実施形態のケーブル一体型プラグ１７０の構成を示す説明図である。第２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、詳しい説明を省略する。第２の実施形態のケーブル一体型プラグ１７０では、主体金具５０における外部導体６３の固着場所、および、ケーブル内絶縁体の構成が、第１の実施形態と異なっている。ただし、主体金具５０における外部導体６３の固着場所と、ケーブル内絶縁体の構成の一方のみを、第１の実施形態に対して変更することも可能である。

第２の実施形態のケーブル一体型プラグ１７０は、ケーブル内絶縁体１６２を有するプラグケーブル１６０を備えている。ケーブル内絶縁体１６２は、第１の実施形態のケーブル内絶縁体６２と同様の樹脂によって形成される樹脂部７６と、ゴムによって形成されるゴム層７７とを備える。このようなケーブル内絶縁体１６２を設けるには、図５のステップＳ１４０において、まず、外部導体６３内の空間に溶融させたゴム材料を流し入れる。これにより、外部導体６３内で、内部導体６１、ケーブル端子６５とプラグ側端子３３の結合部、および、絶縁碍子１０の外表面と、外部導体６３の内表面とを覆うように、ゴム層７７を形成する。その後、外部導体６３内であってゴム層７７に覆われた空間内に溶融させた樹脂材料を充填して、樹脂部７６を形成する。

また、第２の実施形態のケーブル一体型プラグ１７０では、外部導体６３は、その先端において、主体金具５０の加締部５３に固着している。そして、外部導体６３の円筒部６７の長さは、外部導体６３の先端を加締部５３に固着して、ケーブル一体型プラグ１７０をエンジンヘッド２００に取り付けたときに、ケーブル側工具係合部６６よりも先端側の構造がプラグホール２０２内に丁度収まる長さとなっている。外部導体６３と加締部５３との固着は、第１の実施形態と同様に、例えばレーザ溶接により行なえばよい。

このような第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第２の実施形態によれば、ゴム層７７および樹脂部７６を備えるケーブル内絶縁体１６２を設けるため、フラッシュオーバーを抑制する効果をより高めることができる。既述したように、ゴムや樹脂から成る部材は、金属製の外部導体６３よりも降温時に縮みやすい。しかしながら、弾性率が小さく変形しやすいゴム部材を、外部導体６３と樹脂部材の間で双方に密着させて配置することで、スパークプラグ１００とケーブル内絶縁体１６２との間に隙間が生じることを抑制できる。これにより、フラッシュオーバーを抑える効果を高めることができる。さらに、第２の実施形態によれば、一般にゴムよりも樹脂の方がコストが低いため、ケーブル内絶縁体全体をゴムにより構成する場合に比べて、ケーブル一体型プラグの製造コストを抑制することができる。

また、第２の実施形態によれば、外部導体６３の先端が、主体金具５０の加締部５３、すなわち、主体金具５０の後端に固着されている。そのため、主体金具５０において、アンテナとなり得るような枝分かれ構造が、外部導体６３の固着部から形成されることを抑制可能となる。これにより、アンテナ形成に起因するエネルギロスを抑制することができる。

Ｃ．第３の実施形態：
図９は、第３の実施形態のケーブル一体型プラグ２７０の構成を示す説明図である。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、詳しい説明を省略する。第３の実施形態のケーブル一体型プラグ２７０では、主体金具５０における外部導体の固着場所と、固着方法とが、第１の実施形態と異なっている。なお、例えばケーブル内絶縁体６２を、第２の実施形態のケーブル内絶縁体１６２に置き換える等の変形も可能である。

第３の実施形態のケーブル一体型プラグ２７０が備える外部導体２６３は、その先端近傍が、主体金具５０の圧縮変形部５８に固着している。そして、外部導体２６３の円筒部６７の長さは、外部導体２６３の先端近傍を圧縮変形部５８に固着して、ケーブル一体型プラグ１７０をエンジンヘッド２００に取り付けたときに、ケーブル側工具係合部６６よりも先端側の構造がプラグホール２０２内に丁度収まる長さとなっている。本実施形態では、外部導体２６３と圧縮変形部５８との固着は、加締めにより行なっている。

図１０は、スパークプラグ１００を取り付ける前の外部導体２６３の外観を表わす斜視図である。図１０に示すように、外部導体２６３は、その先端部に、縮径部６８に代えて２つの切れ込み片７８が形成されている。切れ込み片７８を設ける際には、まず、外部導体２６３において、先端の所定の位置から軸線Ａｘ方向に沿って後端側に延出する切れ込み７８ａを設ける。図１０では、切れ込み７８ａは１カ所のみ表われているが、実際には、外部導体２６３の対向する位置に、２カ所の切れ込み７８ａが設けられる。その後、各々の切れ込み７８ａに連続して周方向に延出する切れ込み７８ｂを設ける。そして、切れ込み７８ｂを設けた後に、得られた切れ込み形状の周方向の長さがさらに短くなるように、各々の切れ込み形状を、軸線Ａｘ方向の切断部７８ｃでさらに切断して、２つの切れ込み片７８を形成する。

図１１は、外部導体２６３を圧縮変形部５８に対して加締める際に、上記した形状の外部導体２６３内にスパークプラグ１００を配置したときの、図１０に示すＡ−Ａ断面の様子を模式的に表わす断面図である。Ａ−Ａ断面とは、外部導体２６３に切れ込み片７８が形成されている部位の断面であって、外部導体２６３内に配置されたスパークプラグ１００の圧縮変形部５８に対応する部位の断面である。図１１では、外部導体２６３に設けられた２つの切れ込み片７８を、便宜上、線分状に表わしている。また、図１１では、スパークプラグ１００の内部構成については記載を省略している。

図１２は、外部導体２６３を圧縮変形部５８に対して加締める様子を、図１１と同様の断面において模式的に表わす説明図である。図１２（Ａ）は、切れ込み片７８を、スパークプラグ１００の圧縮変形部５８を含む領域に巻き付けた様子を表わす。図１２（Ｂ）は、切れ込み片７８を巻き付けた圧縮変形部５８に対して、外周側から金型を押し当てて加締めを行なった様子を表わす。切れ込み片７８を形成する際には、既述した切断部７８ｃでの切断が行なわれるが、これにより、２つの切れ込み片７８の周方向の長さの合計が、圧縮変形部５８の外周の長さに対応する長さとなっている。また、圧縮変形部５８の横断面は円形であるが、本実施形態では、圧縮変形部５８に対して加締めを行なう際には、横断面が六角形である金型を用いている。図１２（Ｂ）は、加締めによって圧縮変形部５８の横断面が六角形に変形した様子を表わしている。

このように、切れ込み片７８を圧縮変形部５８に加締めた後は、外部導体２６３の円筒部６７における切れ込み７８ｂに対応する空隙を塞げばよい。切れ込み７８ｂに対応する空隙を塞ぐ動作は、上記空隙を塞ぐことができれば良く、溶接など種々の手法を採用可能である。例えば、レーザ溶接等の融接を行なっても良く、あるいは、円筒部６７とは別体の金属材料を用いるロウ付けを行なっても良い。

このような第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第３の実施形態によれば、横断面が円形である部位（圧縮変形部５８）において加締めによる固着を行なう際に、横断面が多角形状の金型を用い、圧縮変形部５８ごと、金型の多角形状に変形させている。そのため、加締めの対象となる部位の横断面が円形であっても、加締めによる固着の強度を高めることができる。ただし、固着の強度が充分に得られるならば、横断面が円形である部位に対して、横断面が円形の金型を用いて加締めを行なっても良い。また、第３の実施形態によれば、外部導体２６３の先端部に、帯状の切れ込みを設けて切れ込み形状を形成し、さらにその周方向の長さを短くして切れ込み片７８を形成している。このように、加締めの対象となる圧縮変形部５８の外周の長さに対応した切れ込み片７８において加締めを行なうことで、加締めに伴う外部導体２６３の変形量を抑え、外部導体２６３の加締め変形を容易化することができる。

Ｄ．変形例：
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。

Ｄ１．変形例１：
第１および第２の実施形態では、溶接によって外部導体と主体金具の固着を行ない、第３の実施形態では加締めにより固着を行なっているが、異なる構成としても良い。例えば、圧入やロウ付けにより、外部導体を主体金具に固着しても良い。なお、固着とは、固着し合う部材同士が溶融して接合する方法や（レーザ溶接など）、固着し合う部材間に接着性物質を配置する方法や（ロウ付けなど）、あるいは、固着し合う部材に力を加えて少なくとも外部導体を塑性変形させる方法（加締めや圧入など）を含む。そして、外部導体の弾性変形を利用した単なる嵌め込みは含まない趣旨である。このような固着を行なうことで、軸線方向や周方向など、あらゆる方向に加えられる外力に対して固定状態を維持する強度を高めることができる。

Ｄ２．変形例２：
内部導体６１の先端に設けたケーブル端子６５と、スパークプラグ１００に設けた端子金具３２の接続の形態を異ならせても良い。例えば、ケーブル端子６５側をオス端子とし、スパークプラグ１００の端子金具３２にメス端子を形成しても良い。内部導体６１と端子金具３２とを、支障無く接続できれば良い。

Ｄ３．変形例３：
第１ないし第３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。

４…シール体
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
４８…第３の伝送路
５０…主体金具
５１…プラグ側工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５４…台座部
５６…金具内段部
５７…先端面
５８…圧縮変形部
６０，１６０…プラグケーブル
６１…内部導体
６２，１６２…ケーブル内絶縁体
６３，２６３…外部導体
６５…ケーブル端子
６６…ケーブル側工具係合部
６７…円筒部
６８…縮径部
６９…ゴム嵌合部
７０，１７０，２７０…ケーブル一体型プラグ
７２…ゴム部材
７４…点火コイル
７６…樹脂部
７７…ゴム層
７８…切れ込み片
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

Claims (8)

1. 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、を有するスパークプラグと、
   該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ためのプラグケーブルと、
   を備えるケーブル一体型プラグにおいて、
   前記プラグケーブルは、
   該プラグケーブルの中心線に沿って延出して設けられた内部導体と、
   前記プラグケーブルの外表面に形成される外部導体と、
   前記プラグ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、前記プラグ側端子と接続するプラグケーブル端子と、
   前記外部導体と前記内部導体との間に設けられ、前記外部導体と前記内部導体の間を絶縁するプラグケーブル内絶縁体と、
   を備え、
   前記外部導体は、外周部に、工具を係合させるための工具係合部を備え、
   前記スパークプラグは、前記主体金具の外表面において、前記外部導体と固着され、
   前記プラグケーブル内絶縁体は、樹脂によって形成される樹脂部と、ゴムによって形成されるゴム層とを含んでおり、
   前記ゴム層は、前記内部導体および前記スパークプラグの外表面と、前記外部導体の内表面とを覆うように形成されていることを特徴とする
   ケーブル一体型プラグ。
2. 請求項１記載のケーブル一体型プラグであって、
   前記主体金具は、径方向外側に張り出して設けられると共に、前記ケーブル一体型プラグを内燃機関に取り付けたときには前記内燃機関の表面に接する台座部を備え、
   前記スパークプラグは、前記台座部において、前記外部導体と固着されていることを特徴とする
   ケーブル一体型プラグ。
3. 請求項１記載のケーブル一体型プラグであって、
   前記主体金具は、該主体金具の後端部に、前記プラグ内絶縁体に対して前記主体金具を加締める加締部を備え、
   前記スパークプラグは、前記加締部において前記外部導体と固着されていることを特徴とする
   ケーブル一体型プラグ。
4. 請求項１ないし３いずれか記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、
   前記内部導体の先端に設けられた前記プラグケーブル端子と、前記スパークプラグの前記プラグ側端子とを接続する第１の工程と、
   前記内部導体と、該内部導体に接続された前記スパークプラグとを、前記外部導体となる筒状部材内に配置する第２の工程と、
   前記外部導体と前記主体金具とを固着させる第３の工程と、
   前記第３の工程の後に、前記内部導体および前記スパークプラグと、前記外部導体との間の空間に、前記プラグケーブル内絶縁体を形成する第４の工程と、
   を備え、
   前記第４の工程は、
   前記内部導体および前記スパークプラグの外表面と、前記外部導体の内表面とを覆うように、前記ゴム層を形成する工程と、
   前記外部導体内において、前記ゴム層に囲まれて形成された空間に、前記樹脂部を形成する工程と、
   を備えるケーブル一体型プラグの製造方法。
5. 請求項４記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、
   前記第３の工程は、溶接によって前記外部導体と前記主体金具とを固着させる工程である
   ケーブル一体型プラグの製造方法。
6. 請求項４記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、
   前記第３の工程は、前記外部導体内に前記主体金具を圧入することによって、前記外部導体と前記主体金具とを固着させる工程である
   ケーブル一体型プラグの製造方法。
7. 請求項４記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、
   前記第３の工程は、前記主体金具に対して前記外部導体を加締めることによって、前記外部導体と前記主体金具とを固着させる工程である
   ケーブル一体型プラグの製造方法。
8. 請求項５記載のケーブル一体型プラグの製造方法であって、
   前記第３の工程は、前記外部導体の先端と前記主体金具とを、溶接により固着させる工程である
   ケーブル一体型プラグの製造方法。

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