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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-05
(45)【発行日】2024-01-16
(54)【発明の名称】プラグキャップ及びこれを備えた点火コイル
(51)【国際特許分類】
F02P 13/00 20060101AFI20240109BHJP
【ＦＩ】
F02P13/00 303D
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020056936
(22)【出願日】2020-03-27
(65)【公開番号】P2021156210
(43)【公開日】2021-10-07
【審査請求日】2023-01-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 美孝
【審査官】津田 真吾
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－２３０７６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３２１６６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２０１２１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２１４１１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－５４７２２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｐ １３／００
Ｈ０１Ｔ １３／０４
Ｈ０１Ｆ ３８／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
先端側に開放部（１１１）を有し、前記開放部からスパークプラグ（３）が挿入されるプラグキャップ（１）であって、前記プラグキャップの先端部の内周面には、前記プラグキャップの軸方向（Ｚ）に直交する断面の形状が非円形となる非円形面部（１０）が前記軸方向に延在するよう形成されており、
前記非円形面部の、前記軸方向に直交する断面の形状は、オーバル形状であり、
前記プラグキャップに前記スパークプラグが取り付けられたとき、前記非円形面部は、前記スパークプラグの絶縁碍子（３１）に密着し、
前記軸方向に直交する前記非円形面部の断面形状に囲まれる仮想図形の重心（Ｃ）を通り、前記非円形面部の部位同士を前記軸方向に直交する方向に連結する仮想線分のうち最長のものを最長線分（Ｓ L ）と定義したとき、
前記非円形面部の前記軸方向の長さは、前記最長線分の長さＤ L よりも長い、プラグキャップ。
【請求項2】
前記非円形面部の先端は、前記開放部に形成されている、請求項１に記載のプラグキャップ。
【請求項3】
前記最長線分の長さＤLと、前記スパークプラグの前記絶縁碍子における前記プラグキャップが取り付けられる部位（３１１ａ）の最大径ＤIとは、｛（ＤI－ＤL
）／ＤI
｝×１００≦８、を満たす、請求項１又は２に記載のプラグキャップ。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか一項に記載のプラグキャップを備える点火コイル（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プラグキャップ及びこれを備えた点火コイルに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、スパークプラグとプラグキャップとを組み付ける際の組付荷重を小さくすべく、内周面に多数の凹部を形成したプラグキャップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平８－１３０１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載のプラグキャップにおいては、微小な凹部が多数点在するよう構成されており、スパークプラグとプラグキャップの凹部との間に空隙が形成されやすい。そのため、特許文献１に記載のプラグキャップにおいては、耐電圧を向上させる観点から改善の余地がある。
【0005】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、スパークプラグを挿入しやすく、耐電圧の向上を図りやすいプラグキャップ及びこれを備えた点火コイルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様は、先端側に開放部（１１１）を有し、前記開放部からスパークプラグ（３）が挿入されるプラグキャップ（１）であって、
前記プラグキャップの先端部の内周面には、前記プラグキャップの軸方向（Ｚ）に直交する断面の形状が非円形となる非円形面部（１０）が前記軸方向に延在するよう形成されており、
前記非円形面部の、前記軸方向に直交する断面の形状は、オーバル形状であり、
前記プラグキャップに前記スパークプラグが取り付けられたとき、前記非円形面部は、前記スパークプラグの絶縁碍子（３１）に密着し、
前記軸方向に直交する前記非円形面部の断面形状に囲まれる仮想図形の重心（Ｃ）を通り、前記非円形面部の部位同士を前記軸方向に直交する方向に連結する仮想線分のうち最長のものを最長線分（Ｓ L ）と定義したとき、
前記非円形面部の前記軸方向の長さは、前記最長線分の長さＤ L よりも長い、プラグキャップにある。
前記プラグキャップの先端部の内周面には、前記プラグキャップの軸方向（Ｚ）に直交する断面の形状が非円形となる非円形面部（１０）が前記軸方向に延在するよう形成されており、
前記非円形面部の、前記軸方向に直交する断面の形状は、オーバル形状であり、
前記プラグキャップに前記スパークプラグが取り付けられたとき、前記非円形面部は、前記スパークプラグの絶縁碍子（３１）に密着し、
前記軸方向に直交する前記非円形面部の断面形状に囲まれる仮想図形の重心（Ｃ）を通り、前記非円形面部の部位同士を前記軸方向に直交する方向に連結する仮想線分のうち最長のものを最長線分（Ｓ L ）と定義したとき、
前記非円形面部の前記軸方向の長さは、前記最長線分の長さＤ L よりも長い、プラグキャップにある。
【発明の効果】
【0007】
前記態様のプラグキャップにおいて、プラグキャップの先端部の内周面には、プラグキャップの軸方向に直交する断面の形状が非円形となる非円形面部が軸方向に延在するよう形成されている。このように、非円形面部が軸方向に延在していることにより、プラグキャップへスパークプラグを挿入しやすい。また、非円形面部が軸方向に延在していることにより、プラグキャップの内周面に凹部が多数点在している場合に比べ、プラグキャップとこれに挿入されるスパークプラグの絶縁碍子との間に空隙が形成されることを防止しやすく、プラグキャップの耐電圧を向上させやすい。
【0008】
以上のごとく、前記態様によれば、スパークプラグを挿入しやすく、耐電圧の向上を図りやすいプラグキャップ及びこれを備えた点火コイルを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態１における、プラグキャップの正面図。
【図2】実施形態１における、プラグキャップの底面図
【図3】実施形態１における、プラグキャップの一部断面正面図。
【図5】実施形態１における、点火コイルにスパークプラグを取り付けた様子を示す一部断面正面図。
【図6】実施形態１における、プラグキャップの開放部にスパークプラグの碍子頭部が当接したときの様子を示すプラグキャップ及びスパークプラグの一部断面正面図。
【図7】実施形態１における、プラグキャップの開放部にスパークプラグの碍子頭部が当接したときの様子を示すプラグキャップ及びスパークプラグの一部断面側面図。
【図9】実施形態１における、プラグキャップにスパークプラグが組み付いた状態における一部断面平面図。
【図10】実施形態１の変形形態における、点火コイルにスパークプラグを取り付けた様子を示す一部断面正面図。
【図11】実験例１における、碍子径９ｍｍであり、コルゲーションを有さないスパークプラグを用いた実験結果を示すグラフであり、長軸締め代率と最大荷重との関係を示すグラフ。
【図12】実験例１における、碍子径９ｍｍであり、コルゲーションを有するスパークプラグを用いた実験結果を示すグラフであり、長軸締め代率と最大荷重との関係を示すグラフ。
【図13】実験例２における、碍子径１０．５ｍｍであり、コルゲーションを有さないスパークプラグを用いた実験結果を示すグラフであり、長軸締め代率と最大荷重との関係を示すグラフ。
【図14】実験例２における、碍子径１０．５ｍｍであり、コルゲーションを有するスパークプラグを用いた実験結果を示すグラフであり、長軸締め代率と最大荷重との関係を示すグラフ。
【図15】実験例３における、コルゲーションを有さないスパークプラグを用いた実験結果を示すグラフであり、挿入深さと挿入荷重との関係を示すグラフ。
【図16】実験例３における、コルゲーションを有するスパークプラグを用いた実験結果を示すグラフであり、挿入深さと挿入荷重との関係を示すグラフ。
【図21】実施形態３における、非円形面部を通るプラグキャップの断面図。
【図22】実施形態３の第一変形形態における、非円形面部を通るプラグキャップの断面図。
【図23】実施形態３の第二変形形態における、非円形面部を通るプラグキャップの断面図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
【0011】
＜プラグキャップ１＞
まず、本形態のプラグキャップ１について説明する。
図２、図３に示すごとく、プラグキャップ１は、先端側に開放部１１１を有する。図５に示すごとく、プラグキャップ１は、開放部１１１からスパークプラグ３が挿入される。図４に示すごとく、プラグキャップ１の先端部の内周面には、プラグキャップ１の軸方向Ｚに直交する断面の形状が非円形となる非円形面部１０が軸方向Ｚに延在するよう形成されている。
以後、本形態のプラグキャップ１につき詳説する。
まず、本形態のプラグキャップ１について説明する。
図２、図３に示すごとく、プラグキャップ１は、先端側に開放部１１１を有する。図５に示すごとく、プラグキャップ１は、開放部１１１からスパークプラグ３が挿入される。図４に示すごとく、プラグキャップ１の先端部の内周面には、プラグキャップ１の軸方向Ｚに直交する断面の形状が非円形となる非円形面部１０が軸方向Ｚに延在するよう形成されている。
以後、本形態のプラグキャップ１につき詳説する。
【0012】
プラグキャップ１は、弾性変形可能、かつ電気的絶縁性を有する材料（例えばシリコーンラバー等のゴム）からなり、図１、図３に示すごとく、一方向に長尺な筒状に形成されている。以後、プラグキャップ１の長手方向（すなわち軸方向Ｚ）をＺ方向という。また、プラグキャップ１における、Ｚ方向のスパークプラグ３が嵌合される側（図１、図３の紙面下側）先端側といい、その反対側（図１、図３の紙面上側）を基端側という。また、以後、単に断面といったときは、特に断らない限り、Ｚ方向に直交する断面を意味するものとする。
【0013】
プラグキャップ１は、先端側から順に、第一部位１１、第二部位１２、第三部位１３、及び第四部位１４を備える。第一部位１１は、外径がＺ方向において略不変の部位である。第二部位１２は、基端側に向かうほど外径が拡径するテーパ状の部位である。第三部位１３は、第二部位１２よりもＺ方向に長尺であり、かつ、第二部位１２に比べて、基端側に向かうほど緩やかに拡径する部位である。第四部位１４は、外周側に突出した部位であり、プラグキャップ１の基端部に形成されている。
【0014】
図４に示すごとく、非円形面部１０の断面形状は、オーバル形状である。オーバル形状は、例えば、楕円形、長円形、卵形等を含む。本形態において、非円形面部１０の断面形状は、楕円形である。非円形面部１０は、Ｚ方向の各位置における断面形状が互いに略同形状となるよう、Ｚ方向に略まっすぐ形成されている。非円形面部１０は、凹凸を備えない円筒平面状に形成されている。
【0015】
前述のごとく、非円形面部１０は、Ｚ方向に延在している。非円形面部１０がＺ方向に延在しているとは、例えば、非円形面部１０のＺ方向の長さが、非円形面部１０の最小肉厚よりも大きいことを意味する。本形態において、非円形面部１０のＺ方向の長さは、非円形面部１０の断面形状における短軸の長さ（後述の長さＤS）よりも長い。さらに、本形態においては、Ｚ方向において、非円形面部１０は、非円形面部１０の断面形状における長軸の長さよりも長い領域に形成されている。本形態において、非円形面部１０は、プラグキャップ１の内周面における、第二部位１２と第三部位１３との境界部周辺から、プラグキャップ１の内側空間の先端の開放部１１１まで形成されている。なお、非円形面部１０は、プラグキャップ１の先端部（例えばＺ方向の中央位置から先端側の部位）のいずれかの領域に形成されていればよく、必ずしもプラグキャップ１の先端縁（開放部１１１）まで形成されていなくてもよい。以後、非円形面部１０の断面形状における、非円形面部１０の短軸方向をＸ方向といい、長軸方向をＹ方向という。Ｘ方向とＹ方向とＺ方向とは、互いに直交している。
【0016】
プラグキャップ１の内周面における非円形面部１０の基端側に隣接する部位は、その断面形状が略真円状の円形面部１７である。Ｚ方向における非円形面部１０と円形面部１７との境界部の位置は、Ｚ方向におけるプラグキャップ１の第二部位１２と第三部位１３との境界部付近である。非円形面部１０の基端部は、基端側に向かうほど断面形状が円形に近付く変形部１５である。変形部１５も、非円形面部１０を構成している。
【0017】
また、図４に示すごとく、プラグキャップ１におけるＺ方向の非円形面部１０が形成された領域は、外周面１６が、非円形面部１０と略平行な楕円形に形成されている。非円形面部１０が存在する領域のプラグキャップ１の断面形状は、内周面の短軸方向と外周面１６の短軸方向とが互いに一致しているとともに、第一部位１１の内周面の長軸方向と外周面１６の長軸方向とが互いに一致している。そして、プラグキャップ１における非円形面部１０の基端側の部位は、外周面１６の断面形状が略真円形に形成されている。
【0018】
＜点火コイル２＞
次に、プラグキャップ１を備える点火コイル２につき説明する。
図５に示すごとく、点火コイル２は、高電圧を発生させるコイル部２１と、コイル部２１の先端部に嵌合されたプラグキャップ１とを備える。
次に、プラグキャップ１を備える点火コイル２につき説明する。
図５に示すごとく、点火コイル２は、高電圧を発生させるコイル部２１と、コイル部２１の先端部に嵌合されたプラグキャップ１とを備える。
【0019】
コイル部２１は、ケース２２内に、互いに磁気的に結合された図示しない一次コイル及び二次コイルを収容している。また、コイル部２１は、ケース２２からケース２２の外部に向かって突出するコネクタ部２３を有する。コネクタ部２３は、一次コイルと外部電源とを電気的に接続するためのコネクタである。
【0020】
そして、コイル部２１の先端部にプラグキャップ１の基端部が嵌合されている。図示は省略するが、プラグキャップ１の内側には、コイル部２１の二次コイルの出力電圧をスパークプラグ３に伝えるための導電部材（例えばＺ方向に弾性変形可能なコイルバネ）が配置されている。そして、例えば点火コイル２を内燃機関等に取り付けた状態においては、プラグキャップ１の先端部にスパークプラグ３が挿入される。プラグキャップ１にスパークプラグ３が挿入された状態において、プラグキャップ１内の導電部材は、スパークプラグ３の端子金具３３に接続し、これにより、コイル部２１の二次コイルとスパークプラグ３とが電気的に接続される。
【0021】
スパークプラグ３は、絶縁碍子３１、ハウジング３２、端子金具３３、中心電極３４、及び接地電極３５を有する。絶縁碍子３１は、アルミナ等からなり、全体として筒状に形成されている。ハウジング３２は、その内側に絶縁碍子３１を保持している。端子金具３３は、一部が絶縁碍子３１内に挿入されているとともに、基端部（すなわち後述の碍子頭部３１１）が絶縁碍子３１から突出している。中心電極３４は、一部が絶縁碍子３１の内側に挿入されているとともに他の一部が絶縁碍子３１から先端側に突出している。中心電極３４は、絶縁碍子３１内の導電経路を介して端子金具３３と導通している。接地電極３５は、ハウジング３２の先端に取り付けられて中心電極３４との間に火花放電を発生させる。
【0022】
絶縁碍子３１は、ハウジング３２から基端側に突出する碍子頭部３１１を有する。本形態において、碍子頭部３１１は、外形がＺ方向にまっすぐ形成された円筒状を呈している。図５～図７に示すごとく、碍子頭部３１１の基端部の外周端部には、基端側に向かうほど縮径するよう面取りされてなる面取部３１２が形成されている。面取部３１２は、スパークプラグ３の碍子頭部３１１をプラグキャップ１に挿入しやすくするためのものである。スパークプラグ３は、碍子頭部３１１がプラグキャップ１内に挿入されるとともに密着する。なお、プラグキャップ１の内周面に、スパークプラグ３を挿入しやすくするための液体潤滑油（すなわちグリース）やタルク等の固体潤滑剤を塗布してもいい。
【0023】
図５に示すごとく、碍子頭部３１１は、その基端面の位置が、Ｚ方向におけるプラグキャップ１の第二部位１２の略中央部の位置となるまでプラグキャップ１の内側に挿入される。スパークプラグ３と点火コイル２とが組み付いた状態において、碍子頭部３１１の基端面の位置は、非円形面部１０の変形部１５よりも先端側に位置している。すなわち、スパークプラグ３と点火コイル２とが組み付いた状態において、プラグキャップ１における碍子頭部３１１との接触面の全体は、非円形面部１０における変形部１５以外の部位によって構成される。
【0024】
ここで、図８に示すごとく、非円形面部１０の断面形状に囲まれる仮想図形の重心Ｃを通り、非円形面部１０の部位同士をＺ方向に直交する方向に連結する無数の仮想線分のうち最長のものを最長線分ＳLと定義する。前記仮想図形は、非円形面部１０に囲まれる楕円形の二次元領域であり、前記仮想図形の重心Ｃとは、当該仮想図形の単位面積当たりの質量が一定と想定した場合の当該仮想図形の重心Ｃである。本形態において、仮想図形の重心Ｃは、断面楕円形状の非円形面部１０の長軸と短軸との交点である。最長線分ＳLは、非円形面部１０の断面形状における長軸である。
【0025】
図６、図８に示すごとく、最長線分ＳLの長さＤLと、スパークプラグ３の絶縁碍子３１におけるプラグキャップ１が取り付けられる部位（以後、「被装着碍子部３１１ａ」という。）の最大径ＤIとは、｛（ＤI－ＤL
）／ＤI
｝×１００≦８、を満たす。図５に示すごとく、被装着碍子部３１１ａは、碍子頭部３１１の面取部３１２以外の部位の略全体である。図６、図８に示すごとく、式｛（ＤI－ＤL
）／ＤI
｝×１００は、被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIに対する、被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIと最長線分ＳLの長さＤLとの差の割合（以後、「長軸締め代率」ということもある）を示している。本形態において、長軸締め代率（すなわち式｛（ＤI－ＤL
）／ＤI
｝×１００）は、被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIに対する、Ｙ方向のプラグキャップ１の非円形面部１０と被装着碍子部３１１ａとの締め代との割合である。なお、長軸締め代率は、８％以下であれば良いため、例えば長軸締め代率がマイナス（つまり、最長線分ＳLの長さＤLが被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIよりも大きい）となっていてもよい。長軸締め代率は、プラグキャップ１の製造しやすさの観点から、マイナス３％以上が好ましい。
【0026】
また、図８に示すごとく、仮想図形の重心Ｃを通り、非円形面部１０の部位同士をＺ方向に直交する方向に連結する無数の仮想線分のうち最短のものを最短線分ＳSと定義する。本形態においては、最短線分ＳSは、非円形面部１０の断面形状における短軸である。また、最短線分ＳSの長さをＤSとする。この場合、最短線分ＳSの長さＤ
Sと被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIとは、１０≦｛（ＤI－ＤS
）／ＤI
｝×１００≦２５、を満たす。図７、図８に示すごとく、式｛（ＤI－ＤS
）／ＤI
｝×１００は、被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIに対する、被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIと最短線分ＳSの長さＤ
Sとの差の割合（以後、「短軸締め代率」ということもある）を示している。本形態において、短軸締め代率（すなわち式｛（ＤI－ＤS
）／ＤI
｝×１００）は、被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIに対する、Ｘ方向のプラグキャップ１の非円形面部１０と被装着碍子部３１１ａとの締め代との割合である。なお、短軸締め代率を１０％以上とすることで、プラグキャップ１の耐電圧を十分に確保することができる。更に、短軸締め代率を２５％以下とすることで、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入荷重が過度に大きくなることを防止することができる。
【0027】
また、図６～図８に示すごとく、碍子頭部３１１の基端面の外径をＤBとする。碍子頭部３１１の基端部には面取部３１２が存在するため、碍子頭部３１１の基端面の外径ＤBは、被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIよりも小さい。このとき、碍子頭部３１１の基端面の外径ＤB、非円形面部１０の断面形状の短軸の長さＤS、最長線分ＳLの長さＤL、及び被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIは、ＤB＜ＤS＜ＤL＜ＤIの関係を満たす。
【0028】
すなわち、碍子頭部３１１の基端面の外径ＤBは、非円形面部１０の断面形状における短軸の長さＤS及び最長線分ＳLの長さＤLのいずれよりも小さい。それゆえ、碍子頭部３１１をプラグキャップ１内に挿入するとき、碍子頭部３１１の基端面を非円形面部１０内に容易に挿入させやすい。さらに、被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIは、非円形面部１０の断面形状における短軸の長さＤS及び最長線分ＳLの長さＤLのいずれよりも大きい。それゆえ、碍子頭部３１１をプラグキャップ１内に挿入する際においては、碍子頭部３１１が、プラグキャップ１を径方向に押し広げるよう弾性変形させつつ挿入され、碍子頭部３１１がプラグキャップ１内に挿入された状態においては、プラグキャップ１の非円形面部１０が碍子頭部３１１の外周面の全周に密着する。本形態において、碍子頭部３１１の最大径を構成する部位の周長（すなわちＤI×π）に対する非円形面部１０の断面形状における周長の割合は、０．７５以上、０．９０以下である。非円形面部１０の断面形状における周長は、汎用の、断面円形の内周面を備えるプラグキャップの周長と同等である。
【0029】
次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態のプラグキャップ１において、プラグキャップ１の先端部の内周面には、プラグキャップ１のＺ方向に直交する断面の形状が非円形となる非円形面部１０がＺ方向に延在するよう形成されている。このように、非円形面部１０がＺ方向に延在していることにより、プラグキャップ１へスパークプラグ３を挿入しやすい。また、非円形面部１０がＺ方向に延在していることにより、プラグキャップ１の内周面に凹部が多数点在している場合に比べ、プラグキャップ１とこれに挿入されるスパークプラグ３の絶縁碍子３１との間に空隙が形成されることを防止しやすく、プラグキャップ１の耐電圧を向上させやすい。
本形態のプラグキャップ１において、プラグキャップ１の先端部の内周面には、プラグキャップ１のＺ方向に直交する断面の形状が非円形となる非円形面部１０がＺ方向に延在するよう形成されている。このように、非円形面部１０がＺ方向に延在していることにより、プラグキャップ１へスパークプラグ３を挿入しやすい。また、非円形面部１０がＺ方向に延在していることにより、プラグキャップ１の内周面に凹部が多数点在している場合に比べ、プラグキャップ１とこれに挿入されるスパークプラグ３の絶縁碍子３１との間に空隙が形成されることを防止しやすく、プラグキャップ１の耐電圧を向上させやすい。
【0030】
すなわち、本形態において、プラグキャップ１内にスパークプラグ３の碍子頭部３１１を挿入する際、図７に示すごとく、碍子頭部３１１のハウジング３２から遠い側の端部が、プラグキャップ１の非円形面部１０に当たる。ここで、前述のごとく、非円形面部１０の寸法は、Ｘ方向の短軸よりもＹ方向の長軸の方が長い。そのため、碍子頭部３１１とプラグキャップ１の内壁との間の面圧は、非円形面部１０におけるＸ方向の両側部分（以後「短軸部」という。）よりも、プラグキャップ１におけるＹ方向の両側部分（以後「長軸部」という。）の方が小さくなる。したがって、本形態のプラグキャップ１に絶縁碍子３１を挿入する際、短軸部よりも、長軸部の方が絶縁碍子３１との間の動摩擦係数が小さくなり、断面円形のプラグキャップに碍子頭部３１１を挿入する場合より挿入荷重が低くなる。つまり、円形断面のプラグキャップに円形の碍子頭部３１１を挿入する場合、プラグキャップと碍子頭部３１１との間の動摩擦係数は、周方向において略均等となるが、本形態においては、プラグキャップ１の非円形面部１０と碍子頭部３１１との間の動摩擦係数は、周方向において不均一となるものと考えられる。この動摩擦抵抗の不均一が、本形態のプラグキャップ１が、スパークプラグ３を挿入する際の挿入荷重を低くできる理由の一つであると考えられる。
【0031】
また、碍子頭部３１１のハウジング３２から遠い側の端部がプラグキャップ１の非円形面部１０に当たった状態から、碍子頭部３１１をプラグキャップ１内にさらに挿入していくと、プラグキャップ１と碍子頭部３１１との接触面積は増加していき、これに伴い、挿入荷重が増加していく。このとき、図９に示すごとく、プラグキャップ１はゴム等の弾性部材で形成されているため、その弾性により、プラグキャップ１の非円形面部１０は、碍子頭部３１１における断面円形の外周面に倣うように円形に変化していく。ここで、プラグキャップ１に対する碍子頭部３１１の挿入は、所定の速度をもって実施されるため、その速度に応じた変形抵抗がプラグキャップ１に発生し、非円形面部１０は、ある時間その形状を保とうとする。そのため、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入の初期の状態、すなわち前述のように非円形面部１０と碍子頭部３１１との動摩擦係数が周方向において不均一な状態、がある時間続いた後、最終的に非円形面部１０と碍子頭部３１１とが全周において密着する。このように、プラグキャップ１の変形抵抗によって、非円形面部１０と碍子頭部３１１との動摩擦係数が周方向において不均一な状態がある時間続くことも、挿入荷重が低くなる理由であると考えられる。
【0032】
また、非円形面部１０の断面形状は、オーバル状である。それゆえ、非円形面部１０の形状を簡素にしやすい。
【0033】
また、非円形面部１０の先端は、開放部１１１に形成されている。つまり、非円形面部１０は、プラグキャップ１に形成された貫通穴の先端まで形成されている。それゆえ、プラグキャップ１へスパークプラグ３の挿入した挿入開始時から挿入完了時までの間における少なくとも挿入開始時付近の挿入荷重を低減しやすい。
【0034】
また、最長線分ＳLの長さＤLと、被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIとは、｛（ＤI－ＤL
）／ＤI
｝×１００≦８、を満たす。それゆえ、プラグキャップ１へのスパークプラグ３の挿入荷重を低減しやすい。なお、この数値については後述の実験例において裏付けられる。
【0035】
以上のごとく、本形態によれば、スパークプラグを挿入しやすく、耐電圧の向上を図りやすいプラグキャップ及びこれを備えた点火コイルを提供することができる。
【0036】
なお、本形態においては、碍子頭部３１１がまっすぐ円筒状に形成されており、いわゆるコルゲーションを備えない例を示したが、図１０に示すごとく、碍子頭部３１１がコルゲーション３１１ｂを備えていてもよい。コルゲーション３１１ｂは、端子金具３３とハウジング３２との間の沿面距離を稼ぎ、端子金具３３とハウジング３２との間のフラッシュオーバーの発生を抑制する（すなわち耐電圧を向上させる）ためのものであり、Ｚ方向において外形が変動する凹凸状に形成される。
【0037】
（実験例１）
本例は、プラグキャップ１の長軸締め代率と、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入性との関係を実験により評価した例である。なお、本例以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本例は、プラグキャップ１の長軸締め代率と、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入性との関係を実験により評価した例である。なお、本例以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【0038】
本例においては、プラグキャップ１の内周面における碍子頭部３１１と密着する面部（以後、密着面部という）の断面形状が円形である試料Ａ１、Ａ２と、当該断面形状が楕円形状である試料Ａ３～Ａ８の合計８つの試料を準備した。当該８つの試料は、互いに密着面部の断面形状における周長を同等としつつ、密着面部の断面形状における縦横比を種々変更したものである。各試料のプラグキャップ１の各種寸法を、下記表１に示す。
【0039】
【表1】
【0040】
表１に記載の「長軸長さ」は、密着面部の断面形状に囲まれる仮想図形の重心Ｃを通り、かつ、密着面部の部位同士をＺ方向に直交する方向に連結する無数の仮想線分のうち、最長の線分の長さである。また、表１に記載の「短軸長さ」は、密着面部の断面形状に囲まれる仮想図形の重心Ｃを通り、かつ、密着面部の部位同士をＺ方向に直交する無数の仮想線分のうち、最長の線分の長さである。密着面部の断面形状が楕円形である試料Ａ３～Ａ８においては、長軸長さは実施形態１において説明した長さＤLであり、短軸長さは実施形態１において説明した長さＤSである。また、密着面部の断面形状が円形である試料Ａ１、Ａ２においては、公差により、長軸長さ、短軸長さに０．１ｍｍ以下の差が生じているが、長軸長さと短軸長さの差が０．１ｍｍ以下程度のように小さいものは、楕円形ではなく円形として扱う。また、表１に記載の「延在長さ」は、試料Ａ３～試料Ａ８のそれぞれにおいて、プラグキャップ１の先端からの非円形面部１０のＺ方向の延在長さである。
【0041】
そして、これらの試料Ａ１～Ａ８のプラグキャップ１のそれぞれに対して、碍子頭部３１１の被装着碍子部３１１ａの最大径ＤI（なお、表１においては「碍子径」と表記している。）が９ｍｍのスパークプラグ３を挿入したときの最大荷重を測定した。本例においては、各試料に対して、スパークプラグ３を２００ｍｍ／ｍｉｎ、１００ｍｍ／ｍｉｎ、１０ｍｍ／ｍｉｎのそれぞれの速度で挿入した場合の最大荷重を測定した。結果を図１１、図１２に示す。図１１は、用いたスパークプラグ３の碍子頭部３１１にコルゲーション３１１ｂが形成されていない場合の結果であり、図１２は、用いたスパークプラグ３の碍子頭部３１１にコルゲーション３１１ｂが形成されている場合の結果である。なお、コルゲーション３１１ｂが形成されていない碍子頭部３１１を備えたスパークプラグ３を、各試料のプラグキャップ１に挿入する場合の挿入深さは３０ｍｍとし、コルゲーション３１１ｂが形成されている碍子頭部３１１を備えたスパークプラグ３を、各試料のプラグキャップ１に挿入する場合の挿入深さは２５ｍｍとした。挿入深さとは、各試料のプラグキャップ１にスパークプラグ３を挿入した後の、プラグキャップ１と碍子頭部３１１との密着部のＺ方向長さである。また、図１１、図１２の各直線は、各挿入速度における結果に関する線形近似曲線である。
【0042】
図１１及び図１２から、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入速度が２００ｍｍ／ｍｉｎ、１００ｍｍ／ｍｉｎ、及び１０ｍｍ／ｍｉｎのいずれの場合であっても、試料Ａ１、Ａ２よりも、試料Ａ３～Ａ８の方が最大荷重が小さくなることが分かる。すなわち、プラグキャップ１の密着面部の断面形状を、試料Ａ３～Ａ８のように楕円形状とすることにより、試料Ａ１、Ａ２のような円形状の場合よりも最大荷重を抑制でき、挿入性が良くなることが分かる。
【0043】
さらに、図１１及び図１２から、長軸締め代率が小さくなるほど最大荷重が小さくなることが分かる。特に、長軸締め代率を８％以下の試料Ａ５～Ａ８は、最大荷重が１９６Ｎ以下となり、一層挿入性が良くなることが分かる。ここで、人がプラグキャップ１に対してスパークプラグ３を挿入する際に発生させることができる力は、様々な性別、年齢を考慮すると１９６Ｎ（すなわち２０ｋｇｆ）以下であることが多いため、最大荷重を１９６Ｎ以下とすることが挿入性確保の観点から好ましい。また、長軸締め代率が５％以下の試料Ａ７、試料Ａ８については、一層最大荷重を低減できていることが分かる。
【0044】
また、図１１及び図１２から、挿入速度が高いほど、長軸締め代率を低下させたときの最大荷重の低減度合い（すなわち、図１１や図１２のグラフの傾き）が大きくなることが分かる。これは、次のような理由によるものと考えられる。すなわち、挿入速度が高い程、プラグキャップ１の変形抵抗が大きくなり、プラグキャップ１の形状が楕円形から碍子頭部３１１の外周面に沿った円形に変わるタイミングが遅くなる。これにより、挿入速度が高い程、碍子頭部３１１が全周においてプラグキャップ１に密着するタイミングが遅れる結果、挿入速度が高い程、プラグキャップ１全体としての動摩擦係数が低減するためであると考えられる。ここで、プラグキャップ１に対してスパークプラグ３を組み付ける際の挿入速度は、１００ｍｍ／ｍｉｎ以上であることが、生産性向上の観点から現実的である。
【0045】
さらに、同様の実験を、プラグキャップ１の延在長さを１０ｍｍとし、かつ、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入速度を、挿入荷重の観点で一番条件の厳しい２００ｍｍ／ｍｉｎとした場合についても行った。本実験においては、下記表２に示すごとく、前記試料Ａ４に対して延在長さを１０ｍｍとした試料Ａ４ａと、前記試料Ａ５に対して延在長さを１０ｍｍとした試料Ａ５ａとを用意し、前述と同様の実験を行った。結果を図１１、図１２において、ひし形のプロット及び一点鎖線で表した線形近似曲線で示している。
【0046】
【表2】
【0047】
図１１、図１２における、試料Ａ４の丸プロットと試料Ａ４ａのプロットとの比較、及び試料Ａ５の丸プロットと試料Ａ５ａのプロットとの比較から、延在長さを長くすることにより、最大荷重を小さくできることが分かる。そして、全ての試料において、長尺締め代率を８％以下にすることにより、最大荷重を１９６Ｎ以下にすることができることが分かる。また、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入荷重低減の観点から、長尺締め代率を８％以下としつつ、延在長さを４ｍｍ以上とすることが好ましく、延在長さを１０ｍｍ以上とすることがさらに好ましいといえる。
【0048】
（実験例２）
本例は、プラグキャップ１に挿入するスパークプラグ３の碍子径を１０．５ｍｍとして、実験例１と同様の実験を行った。本例においては、密着面部の断面形状が円形である試料Ｂ１、Ｂ２と、当該断面形状が楕円形状である試料Ｂ３～Ｂ８の合計８つの試料を準備した。当該８つの試料は、互いに密着面部の断面形状における周長を同等としつつ、密着面部の断面形状における縦横比を種々変更したものである。各試料のプラグキャップ１の各種寸法を、下記表３に示す。
本例は、プラグキャップ１に挿入するスパークプラグ３の碍子径を１０．５ｍｍとして、実験例１と同様の実験を行った。本例においては、密着面部の断面形状が円形である試料Ｂ１、Ｂ２と、当該断面形状が楕円形状である試料Ｂ３～Ｂ８の合計８つの試料を準備した。当該８つの試料は、互いに密着面部の断面形状における周長を同等としつつ、密着面部の断面形状における縦横比を種々変更したものである。各試料のプラグキャップ１の各種寸法を、下記表３に示す。
【0049】
【表3】
【0050】
本例においては、実験例１と同様の条件で最大荷重を測定した。結果を図１３、図１４に示す。図１３は、用いたスパークプラグ３の碍子頭部３１１にコルゲーションが形成されていない場合の結果であり、図１４は、用いたスパークプラグ３の碍子頭部３１１にコルゲーションが形成されている場合の結果である。また、図１３の曲線は、各プロットに関する指数近似曲線であり、図１４の直線は、各プロットに関する線形近似曲線である。
【0051】
【0052】
さらに、同様の実験を、プラグキャップ１の延在長さを１０ｍｍとした場合についても行った。本実験においては、下記表４に示すごとく、前記試料Ｂ４に対して延在長さを１０ｍｍとした試料Ｂ４ａと、前記試料Ｂ５に対して延在長さを１０ｍｍとした試料Ｂ５ａとを用意し、前述と同様の実験を行った。結果を図１３、図１４において、ひし形のプロット及び一点鎖線で表した線形近似曲線で示している。
【0053】
【表4】
【0054】
図１３、図１４における、試料Ｂ４のプロットと試料Ｂ４ａのプロットとの比較、及び試料Ｂ５のプロットと試料Ｂ５ａのプロットとの比較から、延在長さを長くすることにより、最大荷重を小さくできることが分かる。そして、全ての試料において、長尺締め代率を８％以下にすることにより、最大荷重を１９６Ｎ以下にすることができることが分かる。また、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入荷重低減の観点から、長尺締め代率を８％以下としつつ、延在長さを４ｍｍ以上とすることが好ましく、延在長さを１０ｍｍ以上とすることがさらに好ましいといえる。
【0055】
（実験例３）
本例は、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入度合いと挿入荷重との関係を実験により評価した例である。
本例は、プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入度合いと挿入荷重との関係を実験により評価した例である。
【0056】
本例においては、実験例１におけるプラグキャップ１の密着面部の断面形状が円形の試料Ａ２と、密着面部の断面形状が楕円形の試料Ａ４、Ａ８に対して、スパークプラグ３を挿入し、挿入度合いごとの挿入荷重を調査した。プラグキャップ１に対するスパークプラグ３の挿入速度は、２００ｍｍ／ｍｉｎとした。そして、この実験を、コルゲーションがないタイプのスパークプラグ３と、コルゲーションがあるタイプのスパークプラグ３とで行った。図１５に、コルゲーションがないタイプのスパークプラグ３を用いた実験結果を示し、図１６に、コルゲーションがあるタイプのスパークプラグ３を用いた実験結果を示している。
【0057】
図１５及び図１６から分かるように、試料Ａ２の結果に比べ、試料Ａ４、Ａ８は、あらゆる挿入深さにおいて、挿入荷重が低くなっている。つまり、プラグキャップ１の密着面部の断面形状を、楕円形とすることにより、当該断面が円形の場合と比べ、挿入の途中においても挿入荷重を低減できていることが分かる。
【0058】
また、挿入深さが２０ｍｍ以上であると、試料Ａ２の挿入荷重と、試料Ａ４、Ａ８のそれぞれの挿入荷重との差が大きくなっていることが分かる。それゆえ、挿入深さが２０ｍｍ以上で、プラグキャップの密着面部の断面形状を楕円形状とすることによる挿入荷重の低減効果を得られやすい。
【0059】
（実施形態２）
本形態は、図１７に示すごとく、実施形態１に対して、非円形面部１０の形状を変更した実施形態である。
本形態は、図１７に示すごとく、実施形態１に対して、非円形面部１０の形状を変更した実施形態である。
【0060】
本形態において、非円形面部１０の断面形状は、角丸三角形状である。本形態においても、非円形面部１０の断面形状に囲まれる仮想図形の重心Ｃを通り、非円形面部１０の部位同士をＺ方向に直交する方向に連結する無数の仮想線分のうち最長のものを最長線分ＳLと定義する。最長線分ＳLの長さＤLと、スパークプラグ３の絶縁碍子３１における被装着碍子部３１１ａの最大径ＤIとは、｛（ＤI－ＤL
）／ＤI
｝×１００≦８、を満たす。
【0061】
また、非円形面部１０の断面形状の仮想的な内接円の直径は、碍子頭部３１１の基端面の外径をＤBよりも大きい。それゆえ、碍子頭部３１１をプラグキャップ１内に挿入するとき、碍子頭部３１１の基端面を非円形面部１０内に容易に挿入させやすい。また、本形態においても、碍子頭部３１１の最大径を構成する部位の周長（すなわちＤI×π）に対する非円形面部１０の断面形状における周長の割合は、０．７５以上、０．９０以下である。それゆえ、碍子頭部３１１をプラグキャップ１内に挿入する際においては、碍子頭部３１１が、プラグキャップ１を径方向に押し広げるよう弾性変形させつつ挿入され、図１８に示すごとく、碍子頭部３１１がプラグキャップ１内に挿入された状態においては、プラグキャップ１の非円形面部１０が碍子頭部３１１の外周面の全周に密着する。
【0062】
また、図１７に示すごとく、プラグキャップ１におけるＺ方向の非円形面部１０が形成された領域は、外周面１６が、非円形面部１０と略平行な三角形状となっている。
【0063】
その他は、実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【0064】
【0065】
（実施形態３）
本形態は、図２１に示すごとく、実施形態２に対して、プラグキャップ１における非円形面部１０に対向する外周面１６の形状を円形としたものである。その他は、実施形態２と同様であり、本形態においても実施形態２と同様の作用効果を有する。
本形態は、図２１に示すごとく、実施形態２に対して、プラグキャップ１における非円形面部１０に対向する外周面１６の形状を円形としたものである。その他は、実施形態２と同様であり、本形態においても実施形態２と同様の作用効果を有する。
【0066】
なお、図２２、図２３に示すごとく、非円形面部１０の断面形状が、角が丸まった正方形や正六角形である場合であっても、非円形面部１０に対向するプラグキャップ１の外周面１６の断面形状を円形にすることも可能である。
【0067】
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
【符号の説明】
【0068】
１ プラグキャップ
１０ 非円形面部
１１１ 開放部
２ 点火コイル
３ スパークプラグ
Ｚ 軸方向
１０ 非円形面部
１１１ 開放部
２ 点火コイル
３ スパークプラグ
Ｚ 軸方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】