JPWO2012042758A1 - スパークプラグ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の一端側で保持される中心電極と、
前記軸孔の他端側で保持される端子金具と、
前記軸孔内で前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部と、
を備えたスパークプラグにおいて、
前記接続部は、気孔率が5.0%以下である抵抗体を含むことを特徴とするスパークプラグであり、
(ii)前記抵抗体の気孔率が4.0%以下であり、
(iii)前記軸孔の前記抵抗体が配置されている部位における内径を接続部径(B)とすると、前記接続部径(B)が2.9mm以下であり、かつ前記抵抗体の気孔率が1.2%以下であり、
(iv)前記端子金具は、前記軸孔に収容される第二構成部を有し、
前記軸孔における前記端子金具が保持されている側を前記軸線方向の後端側としたとき、
前記中心電極の後端から前記接続部を構成する接続部材の後端までの長さを充填長(D)、前記中心電極の後端から前記第二構成部の先端までの長さを接続部長(C)とすると、充填長(D)と接続部長(C)との差の前記充填長(D)に対する割合を示す収縮率((D−C)/D)×100が38%以上67%以下であり、
(v)前記軸孔の前記抵抗体が配置されている部位における内径を接続部径(B)とすると、前記接続部径(B)が2.9mm以下であることを特徴とする。
(vi)軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の一端側で保持される中心電極と、
前記軸孔に収容される第二構成部を有し、前記軸孔の他端側で保持される端子金具と、
前記軸孔内で前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続し、少なくとも抵抗体を有する接続部と、
を備えたスパークプラグにおいて、
前記軸孔における前記端子金具が保持されている側を前記軸線方向の後端側としたとき、
前記中心電極の後端から前記接続部を構成する接続部材の後端までの長さを充填長(D)、前記中心電極の後端から前記第二構成部の先端までの長さを接続部長(C)とすると、充填長(D)と接続部長(C)との差の前記充填長(D)に対する割合を示す収縮率((D−C)/D)×100が35%以上であることを特徴とするスパークプラグであり、
(vii)前記収縮率((D−C)/D)×100が69%以下であり、
(viii)前記軸孔の前記抵抗体が配置されている部位における内径を接続部径(B)とすると、前記接続部径(B)が2.9mm以下であり、かつ、前記収縮率((D−C)/D)×100が38%以上67%以下であり、
(ix)前記接続部は、気孔率が5.0%以下である抵抗体を含むことを特徴とする。
(x)前記第二構成部の先端部は、凹凸状の表面を備え、前記先端部の直径を先端部径(A)とすると、前記先端部径(A)と前記接続部径(B)との比(A/B)が0.85以上0.97以下であることを特徴とする。
(xi)
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の一端側で保持される中心電極と、
前記軸孔から露出する第一構成部を有し、前記軸孔の他端側で保持される端子金具と、
前記軸孔内で前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部と、
を備えたスパークプラグの製造方法であって、
前記軸孔の一端側に中心電極が配置される第一工程と、
前記接続部を形成する接続部形成用粉末が充填される第二工程と、
前記端子金具の先端部が前記接続部形成用粉末に接触するように前記軸孔内に配置される第三工程と、
前記接続部形成用粉末が加熱されるとともに前記端子金具により荷重を加えられる第四工程と、
を有し、
前記第三工程において、前記軸孔における前記中心電極が配置されている側を前記軸線方向の先端側としたとき、前記絶縁体の後端から前記第一構成部の先端までの前記軸線方向の長さを露出長(H)(mm)、前記軸孔の前記接続部形成用粉末が配置されている部位における内径を粉末部径(B’)(mm)としたときに、露出長(H)と粉末部径(B’)とが次の(1)〜(3)の式を満たすことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
(1)H≧−3.1B’+18
(2)H≧−0.85B’+11
(3)B’≦5
(xii)前記露出長(H)(mm)と前記粉末部径(B’)(mm)とが、H≦2.0B’+22.4を満たし、
(xiii)前記粉末部径(B’)(mm)が、B’≦2.9を満たし、
(xiv)前記露出長(H)(mm)と前記粉末部径(B’)(mm)とが、H≧−3.1B’+19を満たし、
(xv)前記端子金具の先端部は、凹凸状の表面を備え、前記先端部の直径を先端部径(A)とすると、前記先端部径(A)と前記粉末部径(B’)との比(A/B’)が0.85以上0.97以下であることを特徴とする。
(1)H≧−3.1B’+18
(2)H≧−0.85B’+11
(3)B’≦5
図1に示すスパークプラグを、前述した製造工程にしたがって作製した。第二工程において、絶縁体の軸孔内に入れたシール粉末は、ガラス粉末を50質量%、導通成分(金属粉末)を50質量%を混合した粉末であり、抵抗体組成物は、ガラス粉末を80質量%、セラミック粉末を15質量%、カーボンブラックを5質量%を混合した粉末であった。
なお、前記各種寸法は、前述したように、X線透過装置及びノギスを用いて該当箇所を測定した。粉末部径(B’)と接続部径(B)とは同じ値であった。
作製したスパークプラグにおける抵抗体の気孔率は、前述した方法により求めた。すなわち、抵抗体の半断面のSEM画像(日本電子株式会社製のSEM(型式:JSM−6460LA)、加速電圧20kV、スポットサイズ50、COMPO像、組成像)から気孔部分の面積割合をSoft Imaging System GmbH社製 Analysis Fiveを用いて測定することにより求めた。
(負荷寿命性能試験)
製造したスパークプラグを350℃の環境下に置き、20kVの放電電圧を印加して、1分間に3600回放電させ、この試験前後のスパークプラグの抵抗体の抵抗値(R0、R1)を測定した。上記試験を10回行い、初期抵抗値R0に対する試験後の抵抗値R1の平均値(R1/R0)が1.5倍以上になった時間を測定した。この時間が長いほど負荷寿命性能が良好である。評価結果を表1及び表2に示す。
放電電圧を25kVにしたこと以外は前記負荷寿命性能試験と同様にして試験を行った。評価結果を表3に示す。
スパークプラグを50本作製したときに、製造工程中に絶縁体が破壊することにより不良品と判定された個数の割合を次の基準にしたがって評価した。評価結果を表1及び表2に示す。
×:30%以上
○:5%以上30%未満
◎:0%を超え5%未満
◎◎:0%
端子金具の第一構成部を治具にて挟み、この治具をオートグラフで引張り、端子金具が絶縁体から引き抜けたときの強さを測定した。端子固着力は次の基準にしたがって評価した。評価結果を表1及び表2に示す。
○:2500N以上3000N未満
◎:3000N以上3500N未満
◎◎:3500N以上、又は、端子金具が破壊
○:R1/R0が1.5倍以上になった時間が250時間を超え、不良発生率の評価結果が「◎◎」又は「◎」、かつ端子固着力試験の評価結果が「◎◎」
◇:R1/R0が1.5倍以上になった時間が50時間を超え250時間以下、不良発生率の評価結果が「◎◎」、かつ端子固着力試験の評価結果が「◎◎」
△:R1/R0が1.5倍以上になった時間が250時間を超え、不良発生率の評価結果が「○」、かつ端子固着力試験の評価結果が「◎◎」
□:R1/R0が1.5倍以上になった時間が250時間を超え、不良発生率の評価結果が「×」、かつ端子固着力試験の評価結果が「◎◎」
▲:R1/R0が1.5倍以上になった時間が50時間以下、不良発生率の評価結果が「◎◎」、かつ端子固着力試験の評価結果が「◎」又は「○」
H=−3.1B’+18・・・(i)
H=−3.1B’+19・・・(ii)
H=−0.85B’+11・・・(iii)
H=−0.85B’+12・・・(iv)
H=2.0B’+22.4・・・(v)
図4に示されるように、露出長(H)及び粉末部径(B’)が、前述の2つの式(i)、(iii)と以下の(vi)式とで囲まれる領域にあるとき、得られたスパークプラグは負荷寿命性能及び端子金具の絶縁体への固着力に優れていた。
B’=5・・・(vi)
B’=2.9・・・(vii)
2 軸孔
3 絶縁体
4 中心電極
5 端子金具
6 接続部
7 主体金具
8 接地電極
9 ネジ部
10 タルク
11 パッキン
12 小径部
13 第一段部
14 中径部
15 シール粉末
16 シール粉末
17 フランジ部
18 第一構成部
19 第二構成部
20 先端部
21 胴部
22 抵抗体
23 第一シール層
24 第二シール層
25 抵抗体組成物
26 プレスピン
27 接続部形成用粉末
29,30 貴金属チップ
(i)軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の一端側で保持される中心電極と、
前記軸孔に収容される第二構成部を有し、前記軸孔の他端側で保持される端子金具と、
前記軸孔内で前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部と、
を備えたスパークプラグにおいて、
前記接続部は、気孔率が5.0%以下である抵抗体を含み、
前記軸孔における前記端子金具が保持されている側を前記軸線方向の後端側としたとき、
前記中心電極の後端から前記接続部を構成する接続部材の後端までの長さを充填長(D)、前記中心電極の後端から前記第二構成部の先端までの長さを接続部長(C)とすると、充填長(D)と接続部長(C)との差の前記充填長(D)に対する割合を示す収縮率((D−C)/D)×100が38%以上67%以下であることを特徴とするスパークプラグであり、
(ii)前記抵抗体の気孔率が4.0%以下であり、
(iii)前記軸孔の前記抵抗体が配置されている部位における内径を接続部径(B)とすると、前記接続部径(B)が2.9mm以下であり、かつ前記抵抗体の気孔率が1.2%以下であり、
(iv)前記軸孔の前記抵抗体が配置されている部位における内径を接続部径(B)とすると、前記接続部径(B)が2.9mm以下であることを特徴とする。
Claims (15)
- 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の一端側で保持される中心電極と、
前記軸孔の他端側で保持される端子金具と、
前記軸孔内で前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部と、
を備えたスパークプラグにおいて、
前記接続部は、気孔率が5.0%以下である抵抗体を含むことを特徴とするスパークプラグ。 - 前記抵抗体の気孔率が4.0%以下であることを特徴とする請求項1に記載のスパークプラグ。
- 前記軸孔の前記抵抗体が配置されている部位における内径を接続部径(B)とすると、前記接続部径(B)が2.9mm以下であり、かつ前記抵抗体の気孔率が1.2%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスパークプラグ。
- 前記端子金具は、前記軸孔に収容される第二構成部を有し、
前記軸孔における前記端子金具が保持されている側を前記軸線方向の後端側としたとき、
前記中心電極の後端から前記接続部を構成する接続部材の後端までの長さを充填長(D)、前記中心電極の後端から前記第二構成部の先端までの長さを接続部長(C)とすると、充填長(D)と接続部長(C)との差の前記充填長(D)に対する割合を示す収縮率((D−C)/D)×100が38%以上67%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスパークプラグ。 - 前記軸孔の前記抵抗体が配置されている部位における内径を接続部径(B)とすると、前記接続部径(B)が2.9mm以下であることを特徴とする請求項1、2及び4のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
- 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の一端側で保持される中心電極と、
前記軸孔に収容される第二構成部を有し、前記軸孔の他端側で保持される端子金具と、
前記軸孔内で前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続し、少なくとも抵抗体を有する接続部と、
を備えたスパークプラグにおいて、
前記軸孔における前記端子金具が保持されている側を前記軸線方向の後端側としたとき、
前記中心電極の後端から前記接続部を構成する接続部材の後端までの長さを充填長(D)、前記中心電極の後端から前記第二構成部の先端までの長さを接続部長(C)とすると、充填長(D)と接続部長(C)との差の前記充填長(D)に対する割合を示す収縮率((D−C)/D)×100が35%以上であることを特徴とするスパークプラグ。 - 前記収縮率((D−C)/D)×100が69%以下であることを特徴とする請求項6に記載のスパークプラグ。
- 前記軸孔の前記抵抗体が配置されている部位における内径を接続部径(B)とすると、前記接続部径(B)が2.9mm以下であり、かつ、前記収縮率((D−C)/D)×100が38%以上67%以下であることを特徴とする請求項6又は7に記載のスパークプラグ。
- 前記接続部は、気孔率が5.0%以下である抵抗体を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載のスパークプラグ。
- 前記第二構成部の先端部は、凹凸状の表面を備え、前記先端部の直径を先端部径(A)とすると、前記先端部径(A)と前記接続部径(B)との比(A/B)が0.85以上0.97以下であることを特徴とする請求項5又は8に記載のスパークプラグ。
- 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の一端側で保持される中心電極と、
前記軸孔から露出する第一構成部を有し、前記軸孔の他端側で保持される端子金具と、
前記軸孔内で前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する接続部と、
を備えたスパークプラグの製造方法であって、
前記軸孔の一端側に中心電極が配置される第一工程と、
前記接続部を形成する接続部形成用粉末が充填される第二工程と、
前記端子金具の先端部が前記接続部形成用粉末に接触するように前記軸孔内に配置される第三工程と、
前記接続部形成用粉末が加熱されるとともに前記端子金具により荷重を加えられる第四工程と、
を有し、
前記第三工程において、前記軸孔における前記中心電極が配置されている側を前記軸線方向の先端側としたとき、前記絶縁体の後端から前記第一構成部の先端までの前記軸線方向の長さを露出長(H)(mm)、前記軸孔の前記接続部形成用粉末が配置されている部位における内径を粉末部径(B’)(mm)としたときに、露出長(H)と粉末部径(B’)とが次の(1)〜(3)の式を満たすことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
(1)H≧−3.1B’+18
(2)H≧−0.85B’+11
(3)B’≦5 - 前記露出長(H)(mm)と前記粉末部径(B’)(mm)とが、H≦2.0B’+22.4を満たすことを特徴とする請求項11に記載のスパークプラグの製造方法。
- 前記粉末部径(B’)(mm)が、B’≦2.9を満たすことを特徴とする請求項11又は12に記載のスパークプラグの製造方法。
- 前記露出長(H)(mm)と前記粉末部径(B’)(mm)とが、H≧−3.1B’+19を満たすことを特徴とする請求項13に記載のスパークプラグの製造方法。
- 前記端子金具の先端部は、凹凸状の表面を備え、前記先端部の直径を先端部径(A)とすると、前記先端部径(A)と前記粉末部径(B’)との比(A/B’)が0.85以上0.97以下であることを特徴とする請求項11〜14のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法。
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