JP2021099175A - Glow plug - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の始動補助として使用されるグロープラグに関する。 The present invention relates to glow plugs used as starting aids for internal combustion engines such as diesel engines.
ディーゼルエンジンの始動補助用に使用されるグロープラグは一般的に、ヒータと、ヒータが挿入される外筒を有しており、ヒータは、ろう付けなど導電性を有する接合部によって外筒に固定されている。こうして、ヒータに含まれる電極と外筒とが電気的に接続され、ヒータに含まれる発熱部への電極供給が可能となっている。一方、セラミックスヒータの周方向外周部に露出させた電極を覆うように第1のメタライズ部を形成するとともに、第1のメタライズ部よりも先端側の金属製外筒の先端部に対応する位置に、表面濡れ性改善のための第2のメタライズ部を形成する、セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。これにより、セラミックスヒータと金属製外筒とをロウ付けにより接合する際に、接合部以外へのロウ材の回り込みをできる限り防止し、できる限り少ない量のロウ材を効率的に接合部に供給することを可能としている。 Glow plugs used to assist the starting of diesel engines generally have a heater and an outer cylinder into which the heater is inserted, and the heater is fixed to the outer cylinder by a conductive joint such as brazing. Has been done. In this way, the electrodes included in the heater and the outer cylinder are electrically connected, and the electrodes can be supplied to the heat generating portion included in the heater. On the other hand, a first metallized portion is formed so as to cover the exposed electrodes on the outer peripheral portion in the circumferential direction of the ceramic heater, and at a position corresponding to the tip portion of the metal outer cylinder on the tip side of the first metallized portion. , A method for manufacturing a ceramic heater type glow plug that forms a second metallized portion for improving surface wettability has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As a result, when the ceramic heater and the metal outer cylinder are joined by brazing, the brazing material is prevented from wrapping around other than the joint as much as possible, and the brazing material in the smallest possible amount is efficiently supplied to the joint. It is possible to do.
ヒータは熱源であり、さらにヒータは燃焼室の熱にさらされるため、ヒータ上に形成されたメタライズ部には熱応力が与えられる。また、グロープラグは車両に配置されるため、グロープラグにはエンジンの稼働や車両の走行などにより振動や加速度が与えられ、これによりメタライズ部にも応力が与えられる。しかしながら、上記特許文献1ではこのような熱応力や応力によってメタライズ部が剥離して導通不良が発生する可能性を低減させる必要性は考慮されていない。このため、メタライズ部における導通信頼性の向上において改善の余地があった。 Since the heater is a heat source and the heater is exposed to the heat of the combustion chamber, thermal stress is applied to the metallized portion formed on the heater. Further, since the glow plug is arranged in the vehicle, vibration and acceleration are applied to the glow plug due to the operation of the engine and the running of the vehicle, which also applies stress to the metallized portion. However, Patent Document 1 does not consider the need to reduce the possibility that the metallized portion is peeled off due to such thermal stress or stress to cause conduction failure. Therefore, there is room for improvement in improving the continuity reliability in the metallized portion.
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ヒータの発熱部に電力を供給するための経路における導通信頼性を向上させたグロープラグを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a glow plug having improved conduction reliability in a path for supplying electric power to a heat generating portion of a heater.
本発明に係るグロープラグは、発熱部を含むロッド状のヒータと、前記ヒータの外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ複数のメタライズ部と、前記ヒータが挿入される、導電性を有する外筒と、前記複数のメタライズ部を覆うように前記ヒータと前記外筒との間に配置され、前記ヒータを前記外筒に接合させる、導電性を有する接合部と、を備える。前記ヒータは、前記発熱部に導通する電極であって、前記ヒータの外周面に一部が露出するように配置された電極をさらに含み、前記複数のメタライズ部は、前記電極にそれぞれが接触するように配置されている。 In the glow plug according to the present invention, a rod-shaped heater including a heat generating portion, a plurality of metallized portions arranged in the axial direction with a gap so as to cover a part of the outer peripheral surface of the heater, and the heater are inserted. A conductive outer cylinder and a conductive joint portion arranged between the heater and the outer cylinder so as to cover the plurality of metallized portions and for joining the heater to the outer cylinder. Be prepared. The heater is an electrode that conducts to the heat generating portion, and further includes an electrode that is arranged so as to partially expose the outer peripheral surface of the heater, and the plurality of metallized portions each come into contact with the electrode. It is arranged like this.
この態様によれば、電極に接触するメタライズ部を複数に分割することができる。このため、たとえば複数のメタライズ部の一部が電極から剥離するなどして導通に不具合が生じた場合でも、他のメタライズ部によって導通を確保することができる。このため、導通
信頼性を向上させることができる。
According to this aspect, the metallized portion in contact with the electrode can be divided into a plurality of parts. Therefore, even if a problem occurs in conduction due to, for example, a part of a plurality of metallized portions peeling off from the electrodes, continuity can be ensured by another metallized portion. Therefore, the continuity reliability can be improved.
3つ以上の前記メタライズ部を有していてもよい。この態様によれば、例えば2つのメタライズ部が電極から剥離するなどして導通に不具合が生じた場合でも、他のメタライズ部によって導通を確保することができる。このため、導通信頼性をさらに向上させることができる。 It may have three or more metallized portions. According to this aspect, even if there is a problem in conduction due to, for example, two metallizing portions being separated from the electrodes, conduction can be ensured by another metallizing portion. Therefore, the continuity reliability can be further improved.
前記複数のメタライズ部の少なくとも1つは、前記電極の露出部を通るように軸方向に貫通する少なくとも1つのスリットを有していてもよい。この態様によれば、電極に接触するメタライズ部をさらに分割することができるため、導通信頼性をさらに向上させることができる。なお、複数のメタライズ部の少なくとも1つは、前記電極の露出部を通るように軸方向に貫通する複数のスリットを有していてもよい。 At least one of the plurality of metallized portions may have at least one slit that penetrates in the axial direction so as to pass through the exposed portion of the electrode. According to this aspect, since the metallized portion in contact with the electrode can be further divided, the conduction reliability can be further improved. At least one of the plurality of metallized portions may have a plurality of slits penetrating in the axial direction so as to pass through the exposed portion of the electrode.
前記複数のメタライズ部の少なくとも1つは、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていてもよい。この態様によれば、メタライズ部を用いてエンジンの燃焼室からのガスを遮蔽することができる。このため、ガス漏洩に対する対策のコストを低減することができる。 At least one of the plurality of metallized portions may be formed in a continuous tubular shape surrounding the outer peripheral surface of the heater. According to this aspect, the metallized portion can be used to shield the gas from the combustion chamber of the engine. Therefore, the cost of measures against gas leakage can be reduced.
本発明により、ヒータの発熱部に電力を供給するための経路における導通信頼性を向上させたグロープラグを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a glow plug having improved conduction reliability in a path for supplying electric power to a heat generating portion of a heater.
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとりうる。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment shown below is an example, and various embodiments can be taken within the scope of the present invention.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るグロープラグ10の軸線に沿った断面図である。グロープラグ10は、内燃機関の燃焼室内(予燃焼型の内燃機関の場合には予燃焼室、直噴型の内燃機関の場合には内燃機関の燃焼室)に先端が挿入されて保持され、その先端が発熱することで内燃機関の始動を補助する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the axis of the
グロープラグ10は、ヒータ12、外筒14、およびハウジング16を有する。ヒータ12は、その軸方向に延在するロッド状の部材である。外筒14は、導電性を有する金属で形成されており、先端が露出するようにヒータ12の後端側の一部が挿入され固定される。ハウジング16も筒状の部材である。外筒14は、その後端側の一部がハウジング16に挿入され固定される。
The
ヒータ12は、セラミックヒータであり、導電性セラミックス30、および導電性セラミックス30を覆う絶縁性セラミックス32を有する。導電性セラミックス30は、発熱部34と、リード36と、を有する。
The
発熱部34は、U字形に形成されている。発熱部34は、リード36よりも高抵抗性を有する発熱抵抗体である。発熱部34は、焼結により形成された焼結体であり、導電性セラミックスにより形成されている。発熱部34は、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)などを含む炭化物、窒化物、珪化物などを主成分とする材料により形成されている。
The
リード36は、無機導電体である炭化タングステン(WC)を主成分とし、これに窒化珪素(Si3N4)が添加されている。リード36もまた、焼結により形成された焼結体である。
The
絶縁性セラミックス32もまた、焼結により形成された焼結体である。絶縁性セラミックス32は、発熱部34及びリード36を覆っている。すなわち、発熱部34及びリード36は、絶縁性セラミックス32に埋設されている。
The insulating ceramic 32 is also a sintered body formed by sintering. The insulating ceramic 32 covers the
グロープラグ10は、リードワイヤ17、外部接続端子18、インシュレータ20、およびラウンドピン22をさらに有する。リードワイヤ17は、その先端がヒータ12の後端に接続されている。外部接続端子18は、その先端がリードワイヤ17の後端に接続されており、その後端周辺でインシュレータ20に保持されている。外部接続端子18の後端部はハウジング16から突出している。外部接続端子18の後端部は、ラウンドピン22に固定されている。
The
図2は、図1の領域Pの拡大図である。リード36は、軸方向に延在する正側リード36aおよび負側リード36bからなる。正側リード36aおよび負側リード36bは、U字型の発熱部34の2つの端部にそれぞれ接続されている。
FIG. 2 is an enlarged view of the region P of FIG. The
ヒータ12は、正側電極40、および負側電極50をさらに有する。正側電極40は、その一部がヒータ12の後端から露出するように、ヒータ12の後端部に埋設されている。負側電極50は、その一部がヒータ12の外周面に露出するようにヒータ12の外周面周辺に埋設されている。
The
正側リード36aは、ヒータ12の後端まで軸線方向に延在している。正側リード36aの後端は、正側電極40に接続されている。正側電極40の露出箇所は、キャップ状の接続部42に接触し且つ覆われている。この接続部42にリードワイヤ17の先端が接続されている。こうして、リードワイヤ17は、接続部42、正側電極40、正側リード36aを介して発熱部34に電気的に接続されており、リードワイヤ17から発熱部34に発熱のための電力が供給される。
The
負側リード36bは、ヒータ12の後端の手前まで軸方向に延在している。負側リード36bの後端は、負側電極50に接続されている。
The
図3は、図2の領域Qの拡大図である。グロープラグ10は、メタライズ部52および接合部54をさらに有する。メタライズ部52は、銀ろうにチタンを加えた物質をセラミック表面に焼き付ける処理により、ヒータ12の表面に固着される。第1の実施形態では、メタライズ部52は、第1メタライズ部52a、第2メタライズ部52b、および第3メタライズ部52cからなる。
FIG. 3 is an enlarged view of the region Q of FIG. The
外筒14は、その内周面が、収容されたヒータ12の外周面とろう付による接合部54を介して接合される。このとき接合部54は、第1メタライズ部52a、第2メタライズ部52b、および第3メタライズ部52cを覆うようにヒータ12と外筒14との間に配置され、ヒータ12を外筒14に接合させる。第1の実施形態ではろう付けに銀ろうが用
いられるが、他の導電性を有する材料が用いられてもよい。また、接合部54の接合方法はろう付に限られず、他の接合方法であってもよい。こうして、負側リード36bは、負側電極50、メタライズ部52、および接合部54を介して外筒14に電気的に接続される。
The outer peripheral surface of the
図4は、図3の視点Rから第1の実施形態に係るグロープラグ10を見た図である。ヒータ12は熱源であり、さらにヒータ12はエンジンの燃焼室からの熱にさらされるため、セラミックスで形成されたヒータ12と金属で形成された外筒14との間の熱膨張率の差によって、ヒータ12上に形成されたメタライズ部52には熱応力が与えられる。また、グロープラグ10は車両に配置されるため、グロープラグ10にはエンジンの稼働や車両の走行などにより振動や加速度が与えられ、これによりヒータ12と外筒14との間に引っ張り力が与えられ、メタライズ部52にも応力が与えられる。
FIG. 4 is a view of the
このような熱応力や応力によってメタライズ部52がヒータ12から剥離することによる導通信頼性の低下を抑制すべく、第1の実施形態では、第1メタライズ部52a、第2メタライズ部52b、および第3メタライズ部52cは、ヒータ12の外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ。また、第1メタライズ部52a、第2メタライズ部52b、および第3メタライズ部52cは、負側電極50にそれぞれが接触するように配置されている。これにより、負側電極50に接触するメタライズ部を複数に分割することができる。このため、たとえば第1メタライズ部52a、第2メタライズ部52b、および第3メタライズ部52cの一部が負側電極50から剥離するなどして導通に不具合が生じた場合でも、他のメタライズ部によって導通を確保することができる。このため、導通信頼性を向上させることができる。
In order to suppress a decrease in conduction reliability due to the
第1の実施形態では、第1メタライズ部52a、第2メタライズ部52b、および第3メタライズ部52cの3つのメタライズ部を有する。ただし、メタライズ部の数は3つに限定されず、2つ、または4つ以上であってもよい。
In the first embodiment, it has three metallizing units, a
第1の実施形態では、第1メタライズ部52a、第2メタライズ部52b、および第3メタライズ部52cの3つのメタライズ部すべてが、ヒータ12の外周面を取り囲む連続する筒状に形成されている。すなわち、3つのメタライズ部すべてが、軸方向に貫通するスリットを有していない。しかし、第1メタライズ部52a、第2メタライズ部52b、および第3メタライズ部52cの少なくとも1つがヒータ12の外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていればよい。すなわち、第1メタライズ部52a、第2メタライズ部52b、および第3メタライズ部52cの少なくとも1つが、軸方向に貫通するスリットを有していなければよい。これにより、メタライズ部を用いてエンジンの燃焼室からのガスを遮蔽することができる。このため、ガス漏洩に対する対策のコストを低減することができる。
In the first embodiment, all three metallizing portions of the
(第2の実施形態)
図5は、図3の視点Rから第2の実施形態に係るグロープラグ100を見た図である。以下、第1の実施形態と同一の構成は同一の符号を付して説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 5 is a view of the
第2の実施形態では、メタライズ部52に代えてメタライズ部152が設けられている。メタライズ部152は、第1メタライズ部152aおよび第2メタライズ部152bからなる。第1メタライズ部152aは、負側電極50の露出部を通るように軸方向に貫通する1つのスリット152cを有する。これにより、負側電極50に接触するメタライズ部をさらに分割することができるため、導通信頼性をさらに向上させることができる。
In the second embodiment, the
第2メタライズ部152bは、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成され
ていている。すなわち、第2メタライズ部152bが、軸方向に貫通するスリットを有していない。これにより、第2メタライズ部152bを用いてエンジンの燃焼室からのガスを遮蔽することができる。このため、ガス漏洩に対する対策のコストを低減することができる。
The
第2の実施形態では、ヒータ12の先端側に位置する第2メタライズ部152bが、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。これにより、エンジンの燃焼室からのガスがスリットに入り込むことを回避することができる。
In the second embodiment, the
なお、第2の実施形態においても、ヒータ12の外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ3つ以上のメタライズ部が設けられていてもよい。これら3つ以上のメタライズ部は、負側電極50にそれぞれが接触するように配置されていてもよい。複数のメタライズ部の少なくとも1つは、負側電極50の露出部を通るように軸方向に貫通する1つスリットを有していてもよい。これにより、負側電極50の露出部上でメタライズ部をさらに細かく分割することができる。なお、このときも、エンジンの燃焼室からのガスを遮蔽するため、複数のメタライズ部の少なくとも1つは、ヒータ12の外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。
Also in the second embodiment, three or more metallized portions arranged in the axial direction with a gap may be provided so as to cover a part of the outer peripheral surface of the
(第3の実施形態)
図6は、図3の視点Rから第3の実施形態に係るグロープラグ200を見た図である。以下、上述の実施形態と同一の構成は同一の符号を付して説明を省略する。
(Third Embodiment)
FIG. 6 is a view of the
第3の実施形態では、メタライズ部52に代えてメタライズ部252が設けられている。メタライズ部252は、第1メタライズ部252aおよび第2メタライズ部252bからなる。第1メタライズ部252aは、負側電極50の露出部を通るように軸方向に貫通する2つのスリット252cを有する。なお、スリットの数は2つに限定されないことはもちろんであり、第1メタライズ部252aは、負側電極50の露出部を通るように軸方向に貫通する3つ以上のスリット252cを有していてもよい。これにより、負側電極50に接触するメタライズ部をさらに分割することができるため、導通信頼性をさらに向上させることができる。
In the third embodiment, the
第2メタライズ部252bは、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。すなわち、第2メタライズ部252bが、軸方向に貫通するスリットを有していない。これにより、第2メタライズ部252bを用いてエンジンの燃焼室からのガスを遮蔽することができる。このため、ガス漏洩に対する対策のコストを低減することができる。
The
第3の実施形態では、ヒータ12の先端側に位置する第2メタライズ部252bが、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。これにより、エンジンの燃焼室からのガスがスリットに入り込むことを回避することができる。
In the third embodiment, the
なお、第3の実施形態においても、ヒータ12の外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ3つ以上のメタライズ部が設けられていてもよい。これら3つ以上のメタライズ部は、負側電極50にそれぞれが接触するように配置されていてもよい。複数のメタライズ部の少なくとも1つは、負側電極50の露出部を通るように軸方向に貫通する複数のスリットを有していてもよい。これにより、負側電極50の露出部上でメタライズ部をさらに細かく分割することができる。なお、このときも、エンジンの燃焼室からのガスを遮蔽するため、複数のメタライズ部の少なくとも1つは、ヒータ12の外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。
Also in the third embodiment, three or more metallized portions arranged in the axial direction with a gap may be provided so as to cover a part of the outer peripheral surface of the
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention also includes those in which the configurations of the embodiments are appropriately combined or substituted. It is a thing. Further, it is also possible to appropriately rearrange the combination and the order of processing in the embodiment based on the knowledge of those skilled in the art, and to add modifications such as various design changes to the embodiment, and such modifications have been added. Embodiments may also be included in the scope of the present invention.
10 グロープラグ,12 ヒータ,14 外筒,16 ハウジング,18 外部接続端子,20 インシュレータ,22 ラウンドピン,30 導電性セラミックス,32 絶縁性セラミックス,34 発熱部,36 リード,36a 正側リード,36b 負側リード,40 正側電極,42 接続部,44 リードワイヤ,50 負側電極,52 メタライズ部,52a 第1メタライズ部,52b 第2メタライズ部,52c 第3メタライズ部,54 接合部,100 グロープラグ,152 メタライズ部,152a 第1メタライズ部,152b 第2メタライズ部,152c スリット,200 グロープラグ,252 メタライズ部,252a 第1メタライズ部,252b 第2メタライズ部,252c スリット
10 Glow plug, 12 Heater, 14 Outer cylinder, 16 Housing, 18 External connection terminal, 20 Insulator, 22 Round pin, 30 Conductive ceramics, 32 Insulating ceramics, 34 Heat generating part, 36 lead, 36a Positive side lead, 36b Negative Side lead, 40 positive electrode, 42 connection, 44 lead wire, 50 negative electrode, 52 metallize, 52a 1st metallize, 52b 2nd metallize, 52c 3rd metallize, 54 junction, 100 glow plug , 152 Metallize part, 152a 1st metallize part, 152b 2nd metallize part, 152c slit, 200 glow plug, 252 metallize part, 252a 1st metallize part, 252b 2nd metallize part, 252c slit
Claims (5)
前記ヒータの外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ複数のメタライズ部と、
前記ヒータが挿入される、導電性を有する外筒と、
前記複数のメタライズ部を覆うように前記ヒータと前記外筒との間に配置され、前記ヒータを前記外筒に接合させる、導電性を有する接合部と、
を備え、
前記ヒータは、前記発熱部に導通する電極であって、前記ヒータの外周面に一部が露出するように配置された電極をさらに含み、
前記複数のメタライズ部は、前記電極にそれぞれが接触するように配置されていることを特徴とする、グロープラグ。 A rod-shaped heater including a heat generating part and
A plurality of metallized portions arranged in the axial direction with a gap so as to cover a part of the outer peripheral surface of the heater.
With a conductive outer cylinder into which the heater is inserted,
A conductive joint portion arranged between the heater and the outer cylinder so as to cover the plurality of metallized portions and for joining the heater to the outer cylinder.
With
The heater is an electrode that conducts to the heat generating portion, and further includes an electrode that is arranged so as to partially expose the outer peripheral surface of the heater.
A glow plug, wherein the plurality of metallized portions are arranged so as to be in contact with the electrodes.
The glow plug according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the plurality of metallized portions is formed in a continuous tubular shape surrounding the outer peripheral surface of the heater.
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