JP6869202B2 - Spark plug - Google Patents
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Description
本発明はスパークプラグに関し、特に磁性体を内蔵したスパークプラグに関するものである。 The present invention relates to a spark plug, and more particularly to a spark plug containing a magnetic material.
放電時に発生する電波ノイズを抑えるために、主体金具の内側に絶縁保持された導電体の周囲に磁性体を配置したスパークプラグが知られている(特許文献1)。特許文献2に開示された技術では、磁性体は種類が異なる複数の磁性材料を含有する。 A spark plug in which a magnetic material is arranged around a conductor insulated and held inside a main metal fitting is known in order to suppress radio wave noise generated during discharge (Patent Document 1). In the technique disclosed in Patent Document 2, the magnetic material contains a plurality of different types of magnetic materials.
しかしながら上記従来の技術では、電波ノイズの抑制のための十分な工夫がなされていない。 However, in the above-mentioned conventional technique, sufficient measures for suppressing radio wave noise have not been made.
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、より効果的にノイズを抑制できるスパークプラグを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a spark plug capable of suppressing noise more effectively.
この目的を達成するために本発明のスパークプラグは、円筒状の主体金具と、主体金具の内側に絶縁保持され先端側から後端側へと軸線方向に延びる導電体と、導電体の周囲に配置される磁性体と、を備えている。磁性体は、透磁率の周波数特性が異なる磁性材料でそれぞれ形成される複数の磁性部材を備え、複数の磁性部材は、複数の磁性部材の全体の体積に対する、複数の磁性部材のうち磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材の体積の割合が最も大きい。 In order to achieve this object, the spark plug of the present invention has a cylindrical main metal fitting, a conductor that is insulated and held inside the main metal fitting and extends in the axial direction from the front end side to the rear end side, and around the conductor. It is equipped with a magnetic material to be arranged. The magnetic material includes a plurality of magnetic members each formed of magnetic materials having different magnetic permeability frequency characteristics, and the plurality of magnetic members are made of a magnetic material among the plurality of magnetic members with respect to the total volume of the plurality of magnetic members. The ratio of the volume of the member having the highest frequency showing the maximum peak of magnetic permeability is the largest.
請求項1記載のスパークプラグによれば、複数の磁性部材は、複数の磁性部材の全体の体積に対する、複数の磁性部材のうち磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材の体積の割合が最も大きい。ここで、透磁率の最大ピークを示す周波数が高い磁性材料ほど(つまり、ノイズの高周波成分に対して抑制機能を備える磁性材料ほど)、その最大ピークが低くなることが知られている。よって、ノイズの高周波成分の抑制効果が比較的低い部材の体積を最も大きくすることで、ノイズ抑制が低周波成分に偏らないように制御しながら、複数の磁性部材を用いることで広くなったノイズ抑制可能な周波数帯域の全域で、十分なノイズ抑制効果を得ることができる。 According to the spark plug according to claim 1, the plurality of magnetic members are the volumes of the member having the highest frequency indicating the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material among the plurality of magnetic members with respect to the total volume of the plurality of magnetic members. The ratio of is the largest. Here, it is known that a magnetic material having a higher frequency showing the maximum peak of magnetic permeability (that is, a magnetic material having a function of suppressing a high frequency component of noise) has a lower maximum peak. Therefore, by maximizing the volume of the member having a relatively low effect of suppressing the high frequency component of noise, the noise becomes wider by using a plurality of magnetic members while controlling the noise suppression so as not to be biased to the low frequency component. A sufficient noise suppression effect can be obtained in the entire range of the suppressable frequency band.
請求項2記載のスパークプラグによれば、複数の磁性部材のうち、磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材の少なくとも一部は、主体金具の後端よりも後端側に配置される。ここで、主体金具の後端よりも先端側では、導電体を流れる電流の高周波成分の一部は主体金具を流れる。しかし、主体金具の後端よりも後端側では、電流の高周波成分のほぼ全てが導電体を流れる。従って、磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材の少なくとも一部を、主体金具の後端よりも後端側に配置することにより、導電体を流れる電流の高周波成分を抑制し易くできる。よって、請求項1の効果に加え、ノイズの高周波成分を抑制し易くできる。 According to the spark plug according to claim 2, at least a part of the members having the highest frequency showing the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material among the plurality of magnetic members is located on the rear end side of the main metal fitting. Be placed. Here, on the tip side of the rear end of the main metal fitting, a part of the high frequency component of the current flowing through the conductor flows through the main metal fitting. However, on the rear end side of the main metal fitting, almost all of the high frequency components of the current flow through the conductor. Therefore, by arranging at least a part of the member having the highest frequency showing the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material on the rear end side of the main metal fitting, the high frequency component of the current flowing through the conductor is suppressed. It can be made easy. Therefore, in addition to the effect of claim 1, it is possible to easily suppress the high frequency component of noise.
請求項3記載のスパークプラグによれば、複数の磁性部材のうち主体金具の後端よりも先端側に配置される先端部分は、複数の磁性部材のうち磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材の体積の割合が最も小さい。ここで、主体金具の後端よりも先端側では、導電体を流れる電流の高周波成分の一部は主体金具を流れる。また、電流の低周波成分は、主体金具の存在に関わらずほぼ全てが導電体を流れる。従って、先端部分において、透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材の体積の割合を最も小さくすることにより、請求項1又は2の効果に加え、ノイズの高周波成分を抑制しつつ、低周波成分を抑制し易くできる。 According to the spark plug according to claim 3, the tip portion of the plurality of magnetic members arranged closer to the tip side than the rear end of the main metal fitting indicates the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material among the plurality of magnetic members. The volume ratio of the member with the highest frequency is the smallest. Here, on the tip side of the rear end of the main metal fitting, a part of the high frequency component of the current flowing through the conductor flows through the main metal fitting. In addition, almost all of the low-frequency components of the current flow through the conductor regardless of the presence of the main metal fittings. Therefore, in addition to the effect of claim 1 or 2, by minimizing the volume ratio of the member having the highest frequency showing the maximum peak of magnetic permeability at the tip portion, the low frequency is suppressed while suppressing the high frequency component of noise. It is possible to easily suppress the components.
請求項4記載のスパークプラグによれば、複数の磁性部材のうち主体金具の後端よりも後端側に配置される後端部分は、複数の磁性部材のうち磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材の体積の割合が最も大きい。ここで、主体金具の後端よりも先端側では、導電体を流れる電流の高周波成分の一部は主体金具を流れる。しかし、主体金具の後端よりも後端側では、電流の高周波成分のほぼ全てが導電体を流れる。従って、透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材を後端部分に多く配置することにより、請求項1から3のいずれかの効果に加え、ノイズの高周波成分を抑制し易くできる。 According to the spark plug according to claim 4, the rear end portion of the plurality of magnetic members arranged on the rear end side of the main metal fitting is the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material among the plurality of magnetic members. The ratio of the volume of the member having the highest frequency indicating is the largest. Here, on the tip side of the rear end of the main metal fitting, a part of the high frequency component of the current flowing through the conductor flows through the main metal fitting. However, on the rear end side of the main metal fitting, almost all of the high frequency components of the current flow through the conductor. Therefore, by arranging a large number of members having the highest frequency showing the maximum peak of magnetic permeability at the rear end portion, in addition to the effect of any one of claims 1 to 3, it is possible to easily suppress the high frequency component of noise.
請求項5記載のスパークプラグによれば、複数の磁性部材は、第1部材と、自身の少なくとも一部が第1部材の少なくとも一部よりも径方向の外側に配置される第2部材と、を含む。第1部材を構成する磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数は、第2部材を構成する磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数よりも高い。ここで、透磁率の最大ピークを示す周波数が高い磁性材料ほど(つまり、ノイズの高周波成分に対して抑制機能を備える磁性材料ほど)、その最大ピークが低くなることが知られている。よって、第2部材よりも透磁率の最大ピークを示す周波数が高い第1部材を、第2部材よりも導電体の近くに配置することで、請求項1から4のいずれかの効果に加え、ノイズ抑制が低周波成分に偏らないように制御しながら、複数の磁性部材を用いることで広くなったノイズ抑制可能な周波数帯域の全域で、十分なノイズ抑制効果を得ることができる。 According to the spark plug according to claim 5, the plurality of magnetic members include a first member and a second member in which at least a part of itself is arranged radially outside of at least a part of the first member. including. The frequency indicating the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material constituting the first member is higher than the frequency indicating the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material constituting the second member. Here, it is known that a magnetic material having a higher frequency showing the maximum peak of magnetic permeability (that is, a magnetic material having a function of suppressing a high frequency component of noise) has a lower maximum peak. Therefore, by arranging the first member having a higher frequency showing the maximum peak of magnetic permeability than the second member closer to the conductor than the second member, in addition to the effect of any one of claims 1 to 4, the effect can be added. By using a plurality of magnetic members while controlling the noise suppression so as not to be biased to the low frequency component, it is possible to obtain a sufficient noise suppression effect over the entire frequency band in which the noise can be suppressed.
請求項6記載のスパークプラグによれば、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体は、主体金具に外周側から保持される。導電体の周囲であって軸孔の内部に配置される磁性体の一部は、主体金具の後端よりも先端側に配置される。これにより、磁性体が全て主体金具の後端よりも後端側に配置される場合に比べて、磁性部材の体積を増やすことができるので、磁性部材による電波ノイズの抑制効果をより高めることができる。 According to the spark plug according to claim 6, the insulator having a shaft hole extending in the axial direction is held by the main metal fitting from the outer peripheral side. A part of the magnetic material around the conductor and arranged inside the shaft hole is arranged closer to the tip side than the rear end of the main metal fitting. As a result, the volume of the magnetic member can be increased as compared with the case where all the magnetic materials are arranged on the rear end side of the main metal fitting, so that the effect of suppressing radio wave noise by the magnetic member can be further enhanced. it can.
また、複数の磁性部材のうち体積抵抗率が最も低い部材は、その部材の全体が、主体金具の後端よりも後端側に配置される。その結果、主体金具と導電体との間に体積抵抗率が最も低い部材が配置されないようにできるので、請求項1から5のいずれかの効果に加え、主体金具と導電体との間の絶縁性を確保できる。 Further, the member having the lowest volume resistivity among the plurality of magnetic members is arranged on the rear end side of the main metal fitting as a whole. As a result, since the member having the lowest volume resistivity can be prevented from being arranged between the main metal fitting and the conductor, in addition to the effect of any one of claims 1 to 5, the insulation between the main metal fitting and the conductor can be prevented. Sex can be secured.
請求項7記載のスパークプラグによれば、軸線方向に互いに接する接触面を有する複数の磁性部材は、互いに合わさる凹凸が接触面に形成されているので、磁性部材をずれ難くできる。その結果、請求項6の効果に加え、振動等による磁性部材の破損を抑制できる。 According to the spark plug according to claim 7, since the plurality of magnetic members having contact surfaces in contact with each other in the axial direction are formed with irregularities that meet each other on the contact surfaces, the magnetic members can be prevented from slipping. As a result, in addition to the effect of claim 6, damage to the magnetic member due to vibration or the like can be suppressed.
請求項8記載のスパークプラグによれば、複数の磁性部材は、固定部材を介して互いに固定されているので、請求項1から7のいずれかの効果に加え、振動等による磁性部材の破損を抑制できる。 According to the spark plug according to claim 8, since the plurality of magnetic members are fixed to each other via the fixing member, in addition to the effect of any one of claims 1 to 7, the magnetic member may be damaged due to vibration or the like. Can be suppressed.
請求項9記載のスパークプラグによれば、磁性材料はMn−Znフェライト及びNi−Znフェライトを含有する。Mn−Znフェライトはノイズの低周波成分を抑制し易く、Ni−Znフェライトはノイズの高周波成分を抑制し易い。従って、請求項1から8のいずれかの効果に加え、これらの組合せにより各周波数帯域におけるノイズ抑制効果を制御しながら、広い周波数帯域でノイズ抑制効果を得ることができる。 According to the spark plug according to claim 9, the magnetic material contains Mn-Zn ferrite and Ni-Zn ferrite. Mn—Zn ferrite easily suppresses the low frequency component of noise, and Ni—Zn ferrite easily suppresses the high frequency component of noise. Therefore, in addition to the effect of any one of claims 1 to 8, it is possible to obtain the noise suppression effect in a wide frequency band while controlling the noise suppression effect in each frequency band by combining these.
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図1は第1実施の形態におけるスパークプラグ10の軸線Oを境にした片側断面図である。図1では、紙面下側をスパークプラグ10の先端側、紙面上側をスパークプラグ10の後端側という(図3から図5においても同じ)。スパークプラグ10は、主体金具20と、主体金具20に絶縁保持された導電体30と、導電体30の周囲に配置された磁性体40と、を備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a one-sided cross-sectional view of the
絶縁体11は、主体金具20と導電体30とを電気的に絶縁するための部材であり、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等により形成されている。絶縁体11は、軸線Oに沿って軸孔が貫通することにより、第1内周面12、第2内周面13及び第3内周面14が、後端側から先端側へ順に形成されている。第1内周面12、第2内周面13及び第3内周面14の順に内径が小さくなる。
The
絶縁体11は、軸線方向の中央に外径が最も大きい大径部15が形成されている。大径部15の内側に、第1内周面12と第2内周面13との境界が位置する。絶縁体11の外周面には、大径部15よりも先端側であって、第3内周面14の径方向の外側に全周に亘って先端向き面16が形成されている。
The
主体金具20は、絶縁体11の外周に配置される円筒状の部材である。主体金具20は、導電性を有する金属材料(例えば低炭素鋼等)によって形成されている。主体金具20は、絶縁体11の先端向き面16を取り囲む胴部21と、胴部21の後端側に連接される座部24と、座部24の後端側に連接される屈曲部25と、屈曲部25に先端側が連接される工具係合部26と、工具係合部26の後端側に連接される後端部27と、を備えている。胴部21は、エンジン(図示せず)のねじ穴に螺合するおねじ22が外周に形成されており、絶縁体11の先端向き面16を先端側から係止する棚部23が内周に形成されている。座部24は、エンジンのねじ穴とおねじ22との隙間を塞ぐための部位であり、胴部21の外径よりも外径が大きく形成されている。
The main metal fitting 20 is a cylindrical member arranged on the outer periphery of the
屈曲部25は、主体金具20を絶縁体11に組み付けるときに、塑性変形(屈曲)させて加締め固定するための部位である。工具係合部26は、エンジンのねじ穴におねじ22を締め付けるときに、レンチ等の工具を係合させる部位である。工具係合部26及び屈曲部25は、絶縁体11の大径部15を取り囲む。後端部27は径方向の内側へ向けて屈曲し、大径部15よりも後端側に位置する。後端部27が屈曲した位置によって主体金具20の後端28の位置が決まる。主体金具20は、棚部23及び後端部27によって、絶縁体11の先端向き面16及び大径部15を保持する。接地電極29は主体金具20に接続される金属製(例えばニッケル基合金製)の部材である。
The
導電体30は複数の部材からなり、軸線Oに沿って先端側から後端側へと延び、絶縁体11を介して主体金具20の内側に絶縁保持されている。導電体30は、本実施形態では中心電極31、端子金具32及び抵抗体33を備えている。
The
中心電極31は棒状の部材であり、銅製または銅合金製の芯材がニッケル又はニッケル基合金で覆われている。中心電極31は、第2内周面13と第3内周面14との境界に係止され、絶縁体11の先端から先端が露出する。中心電極31は、接地電極29と火花ギャップを介して対向する。端子金具32は、高圧ケーブル(図示せず)が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料(例えば低炭素鋼等)によって形成されている。端子金具32は、先端側が絶縁体11の第2内周面13の内側に挿入され、外周面が第1内周面12から離間した状態で、絶縁体11の後端に固定されている。
The
抵抗体33は、スパーク時に発生する電波ノイズを抑えるための部材であり、第2内周面13の内側に配置されている。抵抗体33は、主成分であるガラス粒子、ガラス以外のセラミック粒子、及び、導電性材料を含む組成物で形成されている。第1接続部34は、中心電極31と抵抗体33とを接続する導電性を有する部材である。第2接続部35は、抵抗体33と端子金具32とを接続する導電性を有する部材である。第1接続部34及び第2接続部35によって中心電極31、端子金具32及び抵抗体33が接続され、導電体30が形成される。導電体30はスパーク時に電流が流れる。
The
磁性体40は、端子金具32の周囲の第1内周面12の内側に配置される部材である。磁性体40は、初透磁率(以下「透磁率」と称す)の周波数特性が異なる磁性材料でそれぞれ形成される複数の磁性部材からなる。磁性体40を構成する複数の磁性部材は、第1部材41、第2部材42及び第3部材43を含んでいる。第1部材41、第2部材42及び第3部材43は外径および内径が同一で、軸線方向の長さが異なる円筒状の部材である。本実施形態では第1部材41の軸線方向の長さが最も長い。即ち第1部材41の体積が最も大きい。
The
第1部材41、第2部材42及び第3部材43は、先端側から後端側へ第2部材42、第1部材41、第3部材43の順に配置されている。第2部材42は、先端側が、主体金具20の後端28よりも先端側に存在し、残りの部分が、主体金具20の後端28よりも後端側に存在する。第1部材41及び第3部材43は、全体が、主体金具20の後端28よりも後端側に存在する。第3部材43は、主体金具20の後端28から最も離れた位置にある。
The
第1部材41及び第2部材42はNi−Znフェライトで形成され、第3部材43はMn−Znフェライトで形成されている。第1部材41と第2部材42との間、及び、第1部材41と第3部材43との間には固定部材44が介在する。固定部材44は、第1部材41、第2部材42及び第3部材43を互いに固定する。
The
固定部材44は、例えば、第1部材41、第2部材42及び第3部材43を互いに接着する接着剤、第1部材41、第2部材42及び第3部材43の隙間に充填される充填材が挙げられる。固定部材44は、各部材が対面する部位の全体に配置しても良いし、部分的に配置しても良い。固定部材44は有機物、無機物を問わない。無機物の固定部材44としては、ガラス、セメント等が挙げられる。固定部材44が第1部材41、第2部材42及び第3部材43を互いに固定すると、振動等による第1部材41、第2部材42及び第3部材43の破損を抑制できる。
The fixing
複数の磁性部材(第1部材41、第2部材42及び第3部材43)は、主体金具20の後端28を境にして、後端28よりも先端側に配置される先端部分45と、後端28よりも後端側に配置される後端部分46と、に区分される。第2部材42が先端部分45を占め、第2部材42、第1部材41及び第3部材43が後端部分46に配置されている。第2部材42が先端部分45を占めるので、先端部分45における第1部材41の体積の割合は、第3部材43の体積の割合と同じく0%である(即ち、第1部材41の割合が最も小さい)。また、後端部分46において第1部材41の体積の割合は最も大きい。
The plurality of magnetic members (
スパークプラグ10は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、押出成形等によって第1部材41及び第2部材42の成形体を得た後、これらを焼成して第1部材41、第2部材42及び第3部材43を得る。
The
次に、絶縁体11の後端側から中心電極31を挿入し、中心電極31を第2内周面13と第3内周面14との境界で係止する。次いで、第1接続部34の原料粉末を中心電極31の周りに充填した後、圧縮用棒材(図示せず)を用いて、第2内周面13の内側に充填した第1接続部34の原料粉末を予備圧縮する。
Next, the
次に、第2内周面13の内側に抵抗体33の原料粉末を供給して、第1接続部34の原料粉末の上に抵抗体33の原料粉末を充填する。圧縮用棒材(図示せず)を用いて、第2内周面13の内側に充填した抵抗体33の原料粉末を予備圧縮した後、第2内周面13の内側に第2接続部35の原料粉末を充填する。圧縮用棒材(図示せず)を用いて、第2内周面13に充填した第2接続部35の原料粉末を予備圧縮する。
Next, the raw material powder of the
次いで、絶縁体11の第1内周面12の内側に第2部材42、第1部材41及び第3部材43を順に挿入する。このときに各部材の間に固定部材44を介在する。次に、絶縁体11を炉内に移送し、例えば抵抗体33、第1接続部34及び第2接続部35の各原料粉末に含まれるガラス成分の軟化点より高い温度まで加熱する。加熱後、第2部材42、第1部材41及び第3部材43の内側に端子金具32を挿入し、端子金具32によって第2接続部35の原料粉末を軸方向へ圧縮する。この結果、絶縁体11の内部に抵抗体33、第1接続部34及び第2接続部35が形成される。
Next, the
次に絶縁体11を炉外へ移送し、予め接地電極29が接合された主体金具20を、絶縁体11の外周に組み付ける。次いで、接地電極29の先端が中心電極31と対向するように接地電極29を屈曲して、スパークプラグ10を得る。
Next, the
図2は第1部材41、第2部材42及び第3部材43を構成する磁性材料の周波数特性の模式図である。図2では横軸に周波数をとり、縦軸に透磁率をとる。μ′は複素透磁率の実数成分(インダクタンス成分)であり、μ″は複素透磁率の虚数成分(抵抗成分)である。μ′はある周波数まではほぼ一定の値をとるが、周波数が高くなると磁界の変化に磁束密度が追随できなくなり、位相の遅れが生じる。このため周波数の増加に伴いμ′が減少しμ″が増加する。第1部材41、第2部材42及び第3部材43はμ′が低下し始める周波数の近くでμ″が最大ピークを示す。
FIG. 2 is a schematic diagram of the frequency characteristics of the magnetic materials constituting the
第1部材41を構成する磁性材料(Ni−Znフェライト)の透磁率の最大ピークを示す周波数は最も高い。第2部材42を構成する磁性材料(Ni−Znフェライト)の透磁率の最大ピークを示す周波数は2番目に高い。第3部材43を構成する磁性材料(Mn−Znフェライト)の透磁率の最大ピークを示す周波数は最も低い。第1部材41、第2部材42及び第3部材43はμ″が高い周波数で使われると、抵抗成分によってそれぞれその帯域のノイズを熱に変換し吸収する。
The frequency showing the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material (Ni—Zn ferrite) constituting the
なお、第1部材41、第2部材42及び第3部材43の中で、第3部材43の体積抵抗率が最も低く、第2部材42の体積抵抗率が最も高い。体積抵抗率は直流4端子法によって測定された抵抗値に基づいて算出する値である。第1部材41及び第2部材42はNi,Znの割合を異ならせること等により、透磁率の最大ピークを示す周波数および体積抵抗率が設定される。本実施形態では、第1部材41の初透磁率は120、体積抵抗率は1×105Ω・mであり、第2部材42の初透磁率は1500、体積抵抗率は1×106Ω・mであり、第3部材43の初透磁率は5000、体積抵抗率は0.3Ω・mである。但し、これは一例であり、これに限られるものではない。
Among the
図1に戻って説明する。スパークプラグ10は、透磁率の周波数特性が異なる第1部材41、第2部材42及び第3部材43が導電体30の周囲に配置されるので、スパーク時に導電体30を電流が流れることによって生じる電波ノイズを広い周波数帯域において抑制できる。
It will be described back to FIG. Since the
スパークプラグ10は、磁性部材の全体の体積に対する、透磁率の最大ピークを示す周波数が高い第1部材41の体積の割合が最も大きい。第1部材41の透磁率の最大ピークは他の第2部材42及び第3部材43の最大ピークに比べて低いが、第1部材41の体積の割合を最も大きくすることにより、第2部材42及び第3部材43によるノイズ抑制に偏重しないように制御しながら、第1部材41、第2部材42及び第3部材43を用いることで広くなったノイズ抑制可能な周波数帯域の全域で、十分なノイズ抑制効果を得ることができる。
In the
ここで、主体金具20の後端28よりも先端側では、導電体30を流れる電流の高周波成分の一部は主体金具20を流れる。しかし、主体金具20の後端28よりも後端側では、電流の高周波成分のほぼ全てが導電体30を流れる。従って、磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数が高い第1部材41の少なくとも一部を、主体金具20の後端28よりも後端側に配置することにより、導電体30を流れる電流の高周波成分を抑制し易くできる。よって、ノイズの高周波成分を抑制し易くできる。
Here, on the tip side of the
特に、第1部材41は主体金具20の後端28よりも後端側に全体が配置されているので、第1部材41の一部が後端28よりも先端側に配置される場合に比べ、第1部材41のうち電流の高周波成分の抑制に寄与する体積を最大にできる。一方、主体金具20の後端28よりも先端側に第1部材41以外の磁性部材を配置できるので、第1部材41以外の磁性部材によって、第1部材41が抑制するノイズの帯域よりも低周波成分を抑制しつつ、第1部材41による高周波成分の抑制効果を高めることができる。
In particular, since the
なお、電流の低周波成分は、主体金具20の存在に関わらずほぼ全てが導電体30を流れる。そこで、先端部分45における第1部材41の体積の割合を最も小さくすることにより、第1部材41以外の体積を相対的に大きくできる。その結果、先端部分45に配置された第1部材41以外の磁性部材によって、導電体30を流れる電流のうち第1部材41が抑制する周波数よりも低周波成分を抑制し易くできる。よって、ノイズの低周波成分を抑制し易くできる。
Almost all of the low-frequency components of the current flow through the
また、後端部分46における第1部材41の体積の割合を最も大きくすることにより、第1部材41の体積を相対的に大きくできる。その結果、後端部分46に配置された第1部材41によって、導電体30を流れる電流の高周波成分を抑制し易くできる。よって、ノイズの高周波成分を抑制し易くできる。
Further, the volume of the
体積抵抗率が最も低い第3部材43の全体が、主体金具20の後端28よりも後端側に配置されるので、導電体30と主体金具20との間に磁性部材を介する貫通漏れ電流を生じ難くできる。よって、主体金具20と導電体30との間の絶縁性を確保できる。
Since the entire
なお、体積抵抗率が最も高い第2部材42は、一部が主体金具20の後端28よりも先端側に配置されている。これにより、第2部材42よりも体積抵抗率が低い第1部材41が主体金具20と導電体30との間に配置される場合に比べ、主体金具20と導電体30との間の絶縁性を向上できる。さらに、第2部材42は、先端側が、主体金具20の後端28よりも先端側に存在し、残りの部分が、主体金具20の後端28よりも後端側に存在する。主体金具20の後端28の前後に亘って第2部材42が配置されているので、電界が集中し易い主体金具20の後端28と磁性体40との間の貫通漏れ電流を生じ難くできる。その結果、主体金具20と導電体30との間の絶縁性をさらに向上できる。
A part of the
Mn−Znフェライトにより形成される第3部材43は、透磁率の最大ピークの周波数を低く、透磁率を高くすることができ、Ni−Znフェライトにより形成される第1部材41及び第2部材42は、第3部材43に比べて透磁率は低いが、透磁率の最大ピークの周波数を高くできる。従って、これらのフェライトの組合せにより、各周波数帯域におけるノイズ抑制効果を制御しながら、広い周波数帯域でノイズ抑制効果を得ることができる。
The
さらに、導電体30の一部に抵抗体33が配置されているので、導電体30を流れる電流の低周波成分を抵抗体33が熱に変換して吸収する。従って、磁性体40によるノイズ減衰効果に加え、抵抗体33によるノイズ減衰効果が得られる。
Further, since the
図3を参照して第2実施の形態について説明する。第1実施形態では、主体金具20の後端28よりも先端側にも磁性部材が配置される場合について説明した。これに対し第2実施形態では、主体金具20の後端28よりも後端側だけに磁性部材が配置される場合について説明する。なお、第1実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図3は第2実施の形態におけるスパークプラグ50の片側断面図である。なお、図3ではスパークプラグ50の座部24よりも先端側の図示が省略されている(図4及び図5においても同じ)。
The second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the case where the magnetic member is arranged on the tip side of the
スパークプラグ50の絶縁体51は、後端側から先端側へ順に、第1内周面52及び第2内周面13が形成されている。第1内周面52は第2内周面13よりも内径が大きい。第1内周面52と第2内周面13との境界は、主体金具20の後端28よりも後端側に位置する。
The
磁性体53は、端子金具32の周囲の第1内周面52の内側に配置されている。磁性体53を構成する複数の磁性部材は、第1部材54、第2部材55及び第3部材56を含んでいる。第1部材54、第2部材55及び第3部材56は外径および内径が同一で、軸線方向の長さが異なる円筒状の部材である。本実施形態では第1部材54の軸線方向の長さが最も長い。即ち第1部材54の体積が最も大きい。
The
第1部材54及び第2部材55はNi−Znフェライトで形成され、第3部材56はMn−Znフェライトで形成されている。第1部材54、第2部材55及び第3部材56は固定部材44(図1参照)により互いに固定されている。第1部材54を構成する磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数は最も高い。第2部材55を構成する磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数は2番目に高い。第3部材56を構成する磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数は最も低い。体積抵抗率は第3部材56が最も低く、第2部材55が最も高い。第1部材41及び第2部材42はNi,Znの割合を異ならせること等により、透磁率の最大ピークを示す周波数および体積抵抗率が設定される。
The
スパークプラグ50によれば、主体金具20の後端28よりも後端側に第1部材54及び第2部材55を配置することにより、主体金具20の後端28よりも先端側に配置される磁性材料を省きつつ、導電体30を流れる電流の高周波成分を抑制できる。さらに、主体金具20の後端28よりも後端側に第3部材56を配置することにより、導電体30を流れる電流の低周波成分を抑制しつつ、磁性体53と主体金具20との間に磁性部材を介する貫通漏れ電流を生じ難くできる。
According to the
図4を参照して第3実施の形態について説明する。第1及び第2実施形態では、第1部材41、第2部材42及び第3部材43が、径方向に重複しないで軸線方向に並ぶ場合について説明した。これに対し第3実施形態では、第1部材62の一部の径方向の外側に第2部材65が配置される場合について説明する。なお、第1実施形態および第2実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図4は第3実施の形態におけるスパークプラグ60の片側断面図である。
The third embodiment will be described with reference to FIG. In the first and second embodiments, the case where the
スパークプラグ60に内蔵された磁性体61は、端子金具32の周囲の第1内周面52の内側に配置されている。磁性体61を構成する複数の磁性部材は第1部材62及び第2部材65を含んでいる。第1部材62は、端子金具32及び第1内周面52に接触する円筒状の第1部63と、第1部63の後端の径方向の内側の部位から後端側に向かって突出する円筒状の第2部64と、を備えている。第2部材65は、第1部材62の第1部63の後端側かつ第2部64の径方向の外側に配置される円筒状の部材である。
The
第1部材62及び第2部材65は主体金具20の後端28よりも後端側に全体が配置されている。第1部材62の体積は第2部材65の体積よりも大きい。第1部材62及び第2部材65は固定部材44(図1参照)により互いに固定されている。
The
第1部材62はNi−Znフェライト製であり、第2部材65はMn−Znフェライト製である。第1部材62の透磁率の最大ピークを示す周波数は、第2部材65の透磁率の最大ピークを示す周波数よりも高い。一方、第2部材65の体積抵抗率は第1部材62の体積抵抗率よりも低い。
The
第1部材62を構成する磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数は、第2部材65を構成する磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数よりも高いので、第1部材62の透磁率の最大ピークは第2部材65の透磁率の最大ピークより低い(図2参照)。よって、第2部材65よりも透磁率の最大ピークを示す周波数が高い第1部材62を、第2部材65よりも導電体30の近くに配置することで、ノイズ抑制が低周波成分に偏らないように制御しながら、複数の磁性部材を用いることで広くなったノイズ抑制可能な周波数帯域の全域で、十分なノイズ抑制効果を得ることができる。
Since the frequency indicating the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material constituting the
図5(a)を参照して第4実施の形態について説明する。第3実施形態では、磁性体が2つの磁性部材(第1部材62及び第2部材65)からなる場合について説明した。これに対し第4実施形態では、磁性体61が3つの磁性部材からなる場合について説明する。なお、第1実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図5(a)は第4実施の形態におけるスパークプラグ70の片側断面図である。
The fourth embodiment will be described with reference to FIG. 5 (a). In the third embodiment, the case where the magnetic material is composed of two magnetic members (
スパークプラグ70に内蔵された磁性体71は、端子金具32の周囲の第1内周面12の内側に配置されている。磁性体71を構成する複数の磁性部材は、円筒状に形成された第1部材72、第2部材78及び第3部材82を含んでいる。第1部材72及び第2部材78はNi−Znフェライト製であり、第3部材82はMn−Znフェライト製である。透磁率の最大ピークを示す周波数は、第1部材72、第2部材78、第3部材82の順に高い。体積抵抗率は第3部材82が最も低い。第1部材72の体積は、第1部材72、第2部材78及び第3部材82の中で最も大きい。第1部材72、第2部材78及び第3部材82は固定部材44(図1参照)により互いに固定されている。
The
第1部材72及び第2部材78はNi,Znの割合を異ならせること等により、透磁率の最大ピークを示す周波数および体積抵抗率が設定される。本実施形態では、第1実施形態と同様に、第1部材72の初透磁率は120、体積抵抗率は1×105Ω・mであり、第2部材78の初透磁率は1500、体積抵抗率は1×106Ω・mであり、第3部材82の初透磁率は5000、体積抵抗率は0.3Ω・mである。但し、これは一例であり、これに限られるものではない。
The frequency and volume resistivity indicating the maximum peak of magnetic permeability are set in the
第1部材72は、端子金具32及び第1内周面12に接触する円筒状の第1部73と、第1部73の先端の径方向の内側の部位から先端側に向かって突出する円筒状の第2部74と、第1部73の後端の径方向の内側の部位から後端側に向かって突出する円筒状の第3部75と、を備えている。第2部材78に接触する第1部材72の接触面76には、第1部73と第2部74との段差によって凹凸が形成される。第3部材82に接触する第1部材72の接触面77には、第1部73と第3部75との段差によって凹凸が形成される。
The
第2部材78は、端子金具32及び第1内周面12に接触する円筒状の第1部79と、第1部79の後端の径方向の外側の部位から後端側に向かって突出する円筒状の第2部80と、を備えている。第2部材78の第2部80は、第1部材72の第2部74の径方向の外側に配置される。第1部材72に接触する第2部材78の接触面81には、第1部79と第2部80との段差によって凹凸が形成される。
The
第3部材82は、端子金具32及び第1内周面12に接触する円筒状の第1部83と、第1部83の先端の径方向の外側の部位から先端側に向かって突出する円筒状の第2部84と、を備えている。第3部材82の第2部84は、第1部材72の第3部75の径方向の外側に配置される。第1部材72に接触する第3部材82の接触面85には、第1部83と第2部84との段差によって凹凸が形成される。
The
磁性体71は、主体金具20の後端28を境にして、後端28よりも先端側に配置される先端部分86と、後端28よりも後端側に配置される後端部分87と、に区分される。第2部材78が先端部分86を占め、第2部材78、第1部材72及び第3部材82が後端部分87に配置されている。第2部材78が先端部分86を占めるので、先端部分86における第1部材72の体積の割合は第3部材82の体積の割合と同じく0%である(即ち、第1部材72の割合が最も小さい)。また、後端部分87において第1部材72の体積の割合は最も大きい。
The
第1部材72の第2部74は第2部材78の第2部80に比べて導電体30に近いので、導電体30に電流が流れることによって生じる磁界の影響を受け易い。よって、第1部材72の第2部74によるノイズ抑制効果を発現し易くできる。同様に、第1部材72の第3部75は第3部材82の第2部84に比べて導電体30に近いので、導電体30に電流が流れることによって生じる磁界の影響を受け易くできる。よって、第1部材72による高周波成分のノイズ抑制効果を発現し易くできる。これにより、第2部材78や第3部材82によるノイズ抑制に偏重するのを防ぎ、第1部材72、第2部材78及び第3部材82による広帯域のノイズ抑制効果が得られる。
Since the
第2部材78の第2部80は第1部材72の第2部74に比べて導電体30から遠いが、第2部材78の透磁率の最大ピークは第1部材72の透磁率の最大ピークに比べて大きいので、導電体30から離れていても第2部材78によるノイズ抑制効果は確保できる。同様に、第3部材82の第2部84は第1部材72の第3部75に比べて導電体30から遠いが、第3部材82の透磁率の最大ピークは第1部材72の透磁率の最大ピークに比べて大きいので、第3部材82によるノイズ抑制効果を確保できる。これにより、第2部材78や第3部材82によるノイズ抑制に偏重するのを防ぎ、第1部材72、第2部材78及び第3部材82による広帯域のノイズ抑制効果が得られる。
The
第1部材72及び第2部材78の接触面76,81に、互いに合わさる凹凸が形成されているので、第1部材72及び第2部材78の位置を径方向へずれ難くできる。その結果、振動等による第1部材72及び第2部材78の破損を抑制できる。同様に、第1部材72及び第3部材82の接触面77,85に、互いに合わさる凹凸が形成されているので、第1部材72及び第3部材82の位置を径方向へずれ難くできる。その結果、振動等による第1部材72及び第3部材82の破損を抑制できる。
Since the contact surfaces 76 and 81 of the
図5(b)を参照して第5実施の形態について説明する。第4実施形態では、第1部材72の接触面77の一部が第3部材82の接触面85の一部の径方向の内側に位置する場合、第2部材78の接触面81の一部が第1部材72の接触面76の一部の径方向の外側に位置する場合について説明した。これに対し第5実施形態では、第2部材78の接触面94の一部が第1部材72の接触面92の径方向の中央に位置する場合について説明する。なお、第1実施形態および第4実施形態において説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図5(b)は第5実施の形態におけるスパークプラグ90の断面図である。図5(b)では軸線Oを境にした片側の図示が省略されている。
The fifth embodiment will be described with reference to FIG. 5 (b). In the fourth embodiment, when a part of the
スパークプラグ90の第1部材72は、第1部73の先端の径方向の内側および外側の部位から先端側へそれぞれ突出する円筒状の第2部91を備えている。第2部材78に接触する第1部材72の接触面92には、第1部73と第2部91との段差によって凹凸が形成される。第2部材78は、第1部79の後端の径方向の中央の部位から後端側へ突出する円筒状の第2部93を備えている。第2部材78の第2部93は、第1部材72の第2部91の間に配置される。第1部材72に接触する第2部材78の接触面94には、第1部79と第2部93との段差によって凹凸が形成される。接触面92,94の凹凸が互いに径方向に接触することにより、第1部材72及び第2部材78の径方向の移動が規制される。その結果、第1部材72及び第2部材78を径方向にずれ難くできるので、振動等による第1部材72及び第2部材78の破損を抑制できる。
The
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily inferred.
第3実施形態では磁性体61は2個の磁性部材からなり、その他の実施形態では磁性体は3個の磁性部材からなる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。磁性体を構成する磁性部材の数は2個以上(例えば4個や5個など)を適宜設定できる。
In the third embodiment, the case where the
実施形態では導電体30に内蔵する抵抗体33が、絶縁体11の内部で原料粉末を成形して焼成するモノリシックタイプの場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。予め製造された抵抗器を絶縁体11に挿入して抵抗体とすることは当然可能である。また、当然のことながら抵抗体は省略できる。
In the embodiment, the case where the
実施形態では、第2接続部35が原料粉末を焼成して形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。導電性のあるばね等の弾性体により第2接続部35を形成することは当然可能である。
In the embodiment, the case where the second connecting
実施形態では、絶縁体11,51の第1内周面12,52の内径を第2内周面13の内径よりも大きくして、第1内周面12,52と端子金具32との隙間に磁性体40,53,61,71を設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第1内周面12,52の内径を第2内周面13の内径と同じ大きさにする一方、端子金具32を細くして、第1内周面12,52と端子金具32との間に隙間を作り、その隙間に磁性体を設けることは当然可能である。
In the embodiment, the inner diameter of the first inner
第1、第2、第4及び第5実施形態では、軸線方向の先端側から順に第2部材、第1部材、第3部材が配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い第1部材の体積と磁性部材の全体の体積との関係(第1部材の体積が最も大きい)を維持したまま、これらの部材を任意の順番に並べ替えることは当然可能である。体積が最も大きい第1部材によって、ノイズの高周波成分を抑制できるからである。 In the first, second, fourth, and fifth embodiments, the case where the second member, the first member, and the third member are arranged in order from the tip side in the axial direction has been described, but the present invention is not necessarily limited to this. Absent. Arrange these members in any order while maintaining the relationship between the volume of the first member having the highest frequency showing the maximum peak of magnetic permeability and the total volume of the magnetic member (the volume of the first member is the largest). Of course, it is possible to change it. This is because the high frequency component of noise can be suppressed by the first member having the largest volume.
第1及び第5実施形態では、体積抵抗率が最も小さい第3部材43,82を、主体金具20の後端28から最も離れた位置に配置する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第3部材43,82の位置を第1部材41,72と入れ替えることは当然可能である。第1部材41,72と第3部材43,82とを入れ替えても、主体金具20の後端28よりも後端側に、体積抵抗率の最も小さい第3部材43,82の全体を配置できるので、磁性体と主体金具20との間に貫通漏れ電流を生じ難くできるからである。
In the first and fifth embodiments, the case where the
第2実施形態では、体積抵抗率が最も小さい第3部材56を、主体金具20の後端28から最も離れた位置に配置し、第3実施形態では、体積抵抗率が最も小さい第2部材65を、第1部材62の第1部63よりも後端側に配置した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。第3部材56や第2部材65は、絶縁体51の第1内周面52の内側の任意の位置に配置できる。第1内周面52と第2内周面13との境界は主体金具20の後端28よりも後端側にあるので、第3部材56や第2部材65を第1内周面52の内側のどこに配置しても、主体金具20の後端28よりも後端側に、第3部材56や第2部材65の全体を配置できるからである。
In the second embodiment, the
実施形態では、固定部材44によって磁性部材が互いに固定される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。固定部材44を省略することは当然可能である。
In the embodiment, the case where the magnetic members are fixed to each other by the fixing
実施形態では、磁性体40,53,61,71が端子金具30の周囲に配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。中心電極31や抵抗体33等の周囲に磁性体を配置することは当然可能である。端子金具30と同様に、中心電極31や抵抗体33等もスパーク時に電流が流れるので、磁性体によるノイズ抑制効果が得られるからである。
In the embodiment, the case where the
10,50,60,70,90 スパークプラグ
20 主体金具
28 主体金具の後端
30 導電体
40,53,61,71 磁性体
41,54,62,72 第1部材(磁性部材、透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材)
42,55,65,78 第2部材(磁性部材)
43,56,82 第3部材(磁性部材、体積抵抗率が最も小さい部材)
44 固定部材
45,86 先端部分
46,87 後端部分
10, 50, 60, 70, 90
42, 55, 65, 78 Second member (magnetic member)
43, 56, 82 Third member (magnetic member, member with the lowest volume resistivity)
44 Fixing
Claims (9)
前記主体金具の内側に絶縁保持され先端側から後端側へと軸線方向に延びる導電体と、
前記導電体の周囲に配置される磁性体と、を備えるスパークプラグであって、
前記磁性体は、透磁率の周波数特性が異なる磁性材料でそれぞれ形成される複数の磁性部材を備え、
前記複数の磁性部材は、前記複数の磁性部材の全体の体積に対する、前記複数の磁性部材のうち前記磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数が最も高い部材の体積の割合が最も大きいスパークプラグ。 Cylindrical main metal fittings and
A conductor that is insulated and held inside the main metal fitting and extends in the axial direction from the front end side to the rear end side,
A spark plug comprising a magnetic material arranged around the conductor.
The magnetic material includes a plurality of magnetic members each formed of a magnetic material having a different frequency characteristic of magnetic permeability.
The plurality of magnetic members are spark plugs in which the ratio of the volume of the member having the highest frequency indicating the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material among the plurality of magnetic members to the total volume of the plurality of magnetic members is the largest. ..
前記第1部材を構成する磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数は、前記第2部材を構成する磁性材料の透磁率の最大ピークを示す周波数よりも高い請求項1から4のいずれかに記載のスパークプラグ。 The plurality of magnetic members include a first member and a second member in which at least a part of itself is arranged radially outside of at least a part of the first member.
The frequency indicating the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material constituting the first member is higher than the frequency indicating the maximum peak of the magnetic permeability of the magnetic material constituting the second member according to any one of claims 1 to 4. Described spark plug.
前記磁性体は、前記導電体の周囲であって前記軸孔の内部に配置され、
前記磁性体の一部は、前記主体金具の後端よりも先端側に配置され、
前記複数の磁性部材のうち体積抵抗率が最も低い部材は、前記部材の全体が、前記主体金具の後端よりも後端側に配置される請求項1から5のいずれかに記載のスパークプラグ。 The main metal fitting has an insulator that has a shaft hole extending in the axial direction and is held from the outer peripheral side.
The magnetic material is arranged around the conductor and inside the shaft hole.
A part of the magnetic material is arranged closer to the tip side than the rear end of the main metal fitting.
The spark plug according to any one of claims 1 to 5, wherein the member having the lowest volume resistivity among the plurality of magnetic members is such that the entire member is arranged on the rear end side of the main metal fitting. ..
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