JP2020053173A - Ignition plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、点火プラグに関するものである。 The present invention relates to a spark plug.
従来から、内燃機関に、点火プラグが用いられている。また、点火によって発生する電波ノイズを抑制するために、絶縁体の貫通孔内において、中心電極と端子金具との間にコイルを含む接続部を設ける技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, an ignition plug has been used in an internal combustion engine. In addition, in order to suppress radio noise generated by ignition, a technology has been proposed in which a connection portion including a coil is provided between a center electrode and a terminal in a through hole of an insulator (for example, Patent Document 1). ).
しかしながら、コイルの周囲の構造については十分に工夫がなされているとは言えなかった。このために、電波ノイズの減衰性能の向上や接続部内のクラックの低減をはかる余地があった。 However, it cannot be said that the structure around the coil has been sufficiently devised. For this reason, there is room for improving the attenuation performance of radio wave noise and reducing cracks in the connection portion.
本発明の目的は、点火プラグにおいて、コイルを含む接続部による電波ノイズの減衰性能を向上するとともに、接続部内のクラックを低減できる技術を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for improving the attenuating performance of radio noise by a connection portion including a coil in an ignition plug and reducing a crack in the connection portion.
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、以下の適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples.
[適用例1]軸線方向に延びる貫通孔を有する絶縁体と、
前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
前記貫通孔内で、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、
を備える点火プラグであって、
前記接続部は、
導電性の材料で形成された螺旋状のコイルと、
前記コイルに接するとともに前記コイルの径方向内側に配置され、1種以上の鉄含有酸化物を含有する棒状の芯部と、
前記コイルに接するとともに前記コイルの径方向外側を被覆し、1種以上の鉄含有酸化物を含有する筒状の外筒部と、
を備え、
前記芯部の直径をD1(単位:mm)とし、前記外筒部の径方向の厚さをD2(単位:mm)とするとき、
0.15≦(D2/D1)≦0.92を満たすことを特徴とする、点火プラグ。
[Application Example 1] An insulator having a through hole extending in an axial direction,
A center electrode at least partially inserted at the tip side of the through-hole,
Terminal fittings at least partially inserted on the rear end side of the through hole,
In the through-hole, a connection portion for electrically connecting the center electrode and the terminal fitting,
A spark plug comprising:
The connection unit is
A helical coil formed of a conductive material,
A rod-shaped core portion that is arranged in contact with the coil and radially inside the coil and contains one or more iron-containing oxides,
A cylindrical outer cylinder portion that contacts the coil and covers the outside in the radial direction of the coil, and contains one or more iron-containing oxides,
With
When the diameter of the core is D1 (unit: mm) and the thickness of the outer cylinder in the radial direction is D2 (unit: mm),
A spark plug characterized by satisfying 0.15 ≦ (D2 / D1) ≦ 0.92.
この構成によれば、鉄含有酸化物で形成された芯部の直径D1と、鉄含有酸化物で形成された外筒部の厚さD2と、が0.15≦(D2/D1)≦0.92を満たすので、コイルを含む接続部による電波ノイズの減衰性能を向上できる。さらに、接続部は、芯部と外筒部とを備えるので、芯部と外筒部とが1個の部材で構成される場合よりも製造時に接続部内にクラックが発生することを抑制できる。したがって、コイルを含む接続部による電波ノイズの減衰性能を向上するとともに、接続部内のクラックを低減できる。 According to this configuration, the diameter D1 of the core portion formed of the iron-containing oxide and the thickness D2 of the outer cylindrical portion formed of the iron-containing oxide satisfy 0.15 ≦ (D2 / D1) ≦ 0. .92, it is possible to improve the attenuating performance of the radio noise by the connecting portion including the coil. Further, since the connection portion includes the core portion and the outer cylinder portion, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the connection portion at the time of manufacturing as compared with the case where the core portion and the outer cylinder portion are formed of one member. Therefore, it is possible to improve the attenuating performance of the radio noise by the connecting portion including the coil and reduce the crack in the connecting portion.
[適用例2]適用例1に記載の点火プラグであって、
前記外筒部の気孔率は、前記芯部の気孔率よりも高いことを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 2 The spark plug according to application example 1,
The porosity of the outer cylinder portion is higher than the porosity of the core portion.
この構成によれば、製造時に接続部にクラックが発生することをさらに抑制できる。 According to this configuration, it is possible to further suppress the occurrence of cracks in the connection portion during manufacturing.
[適用例3]適用例2に記載の点火プラグであって、
前記外筒部の気孔率は、20%以下であることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 3 The spark plug according to application example 2,
The porosity of the outer cylindrical portion is not more than 20%.
この構成によれば、外筒部の全体の強度、および、微細構造の強度の低下を抑制して、接続部の耐久性、および、耐衝撃性の低下を抑制できる。 According to this configuration, it is possible to suppress a decrease in the overall strength of the outer cylindrical portion and the strength of the microstructure, and to suppress a decrease in the durability and impact resistance of the connection portion.
[適用例4]適用例1〜3のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記コイルは、カーボンとカーボン化合物から選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成された線材と、前記線材を被覆する金属製の被覆部と、を備えることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 4 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 3,
The coil is characterized by comprising a wire formed of a material containing at least one material selected from carbon and a carbon compound as a main component, and a metal covering portion that covers the wire. Spark plug.
この構成によれば、線材が酸素と触れることを抑制できるので、線材の劣化を抑制できるので、線材の耐久性、ひいては、接続部の耐久性を向上できる。 According to this configuration, the contact of the wire with oxygen can be suppressed, so that the deterioration of the wire can be suppressed, so that the durability of the wire and, consequently, the durability of the connection portion can be improved.
[適用例5]適用例4に記載の点火プラグであって、
前記被覆部は、NiとNiBとから選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 5 The spark plug according to application example 4, wherein
The spark plug according to claim 1, wherein the covering portion is formed of a material mainly containing at least one material selected from Ni and NiB.
この構成によれば、Niが有する磁性によって、接続部による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。 According to this configuration, due to the magnetism of Ni, the attenuation performance of radio wave noise by the connection portion can be further improved.
[適用例6]適用例1〜3のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記コイルは、NiとNiBとから選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 6 The spark plug according to any one of application examples 1 to 3,
The spark plug according to claim 1, wherein the coil is formed of a material mainly containing at least one material selected from Ni and NiB.
この構成によれば、Niが有する磁性によって、接続部による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。 According to this configuration, due to the magnetism of Ni, the attenuation performance of radio wave noise by the connection portion can be further improved.
[適用例7]適用例1〜6のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記芯部と前記外筒部との少なくとも一方のCuの含有率は、酸化物(CuO)換算値で、0.5重量%以上、7重量%以下であることを特徴とする、点火プラグ。
Application Example 7 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 6,
The spark plug according to claim 1, wherein the content of Cu in at least one of the core and the outer cylinder is 0.5% by weight or more and 7% by weight or less in terms of oxide (CuO).
この構成によれば、0.5重量%以上のCuを添加することで、製造時の焼成温度を低下させても芯部や外筒部を緻密化することができる。製造時の焼成温度を低下させることによって、コイルの劣化を抑制することで、電波ノイズの減衰性能を向上できる。過度に多量のCuが添加されると、芯部や外筒部の透磁率が低下して、電波ノイズの減衰性能が低下するが、Cuの含有率が7重量%以下であれば、透磁率の低下を抑制できる。したがって、Cuの含有率を、0.5重量%以上7重量%以下とすることで、接続部による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。 According to this configuration, by adding 0.5% by weight or more of Cu, it is possible to densify the core and the outer cylinder even if the firing temperature during production is lowered. By lowering the firing temperature at the time of manufacturing, the deterioration of the coil is suppressed, so that the attenuation performance of radio noise can be improved. When an excessively large amount of Cu is added, the magnetic permeability of the core and the outer cylinder decreases, and the attenuation performance of radio wave noise decreases. However, when the Cu content is 7% by weight or less, the magnetic permeability decreases. Can be suppressed. Therefore, by setting the content of Cu to be 0.5% by weight or more and 7% by weight or less, the attenuation performance of the radio noise by the connection portion can be further improved.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。 The present invention can be realized in various aspects, for example, in an aspect of an ignition plug, an ignition device using the ignition plug, an internal combustion engine equipped with the ignition plug, and the like.
A.第1実施形態:
A−1.点火プラグの構成:
図1は、第1実施形態の点火プラグ100の断面図である。図1の断面は、点火プラグ100の軸線AXを含む断面である。軸線AXと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。軸線AXを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、軸線AXを中心とする円の円周方向を「周方向」とも呼ぶ。軸線AXと平行な方向のうち、図1における下方向を先端方向DFと呼び、上方向を後端方向DRとも呼ぶ。先端方向DFは、後述する端子金具40から電極20、30に向かう方向である。また、図1における先端方向DF側を点火プラグ100の先端側と呼び、図1における後端方向DR側を点火プラグ100の後端側と呼ぶ。
A. First embodiment:
A-1. Configuration of spark plug:
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
点火プラグ100は、絶縁体10と、中心電極20と、接地電極30と、端子金具40と、主体金具50と、第1シール部60と、抵抗体70と、第2シール部75と、ノイズフィルタ200と、第3シール部80と、先端側パッキン8と、タルク9と、第1後端側パッキン6と、第2後端側パッキン7と、を備えている。
The
絶縁体10は、軸線AXに沿って延びて絶縁体10を貫通する貫通孔12を有する略円筒状の部材である。絶縁体10は、アルミナなどの絶縁性のセラミックスを焼成して形成されている。絶縁体10は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、脚部13と、第1縮外径部15と、先端側胴部17と、鍔部19と、第2縮外径部11と、後端側胴部18と、を有している。
The
鍔部19は、絶縁体10の最大外径部分である。鍔部19よりも先端側の第1縮外径部15の外径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。絶縁体10の第1縮外径部15の近傍(図1の例では、先端側胴部17)には、後端側から先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部16が形成されている。鍔部19よりも後端側の第2縮外径部11の外径は、先端側から後端側に向かって、徐々に小さくなる。
The
絶縁体10の貫通孔12の先端側には、中心電極20が挿入されている。中心電極20は、軸線AXに沿って延びる棒状の部材である。中心電極20は、電極母材21と、電極母材21の内部に埋設された芯材22と、を有している。電極母材21は、例えば、ニッケルを主成分として含む合金(例えば、NCF600、NCF601)を用いて形成されている。芯材22は、電極母材21よりも熱伝導率が高い材料(例えば、銅を含む合金)で形成されている。
A
また、中心電極20の外観形状に着目すると、中心電極20は、先端方向DF側の端を形成する脚部25と、脚部25の後端側に設けられた鍔部24と、鍔部24の後端側に設けられた頭部23と、を有している。頭部23と鍔部24とは、貫通孔12内に配置され、鍔部24の先端方向DF側の面は、絶縁体10の縮内径部16によって、支持されている。脚部25の先端側の部分は、絶縁体10の先端側で、貫通孔12の外に露出している。
Focusing on the outer shape of the
絶縁体10の貫通孔12の後端側には、端子金具40が挿入されている。端子金具40は、導電材料(例えば、低炭素鋼等の金属)を用いて形成されている。端子金具40の表面には、防食のための金属層が形成され得る。例えば、Ni層がメッキで形成される。端子金具40は、鍔部42と、鍔部42より後端側の部分を形成するキャップ装着部41と、鍔部42より先端側の部分を形成する脚部43と、を有している。キャップ装着部41は、絶縁体10の後端側で、貫通孔12の外に露出している。脚部43は、絶縁体10の貫通孔12に挿入されている。
At the rear end side of the through
絶縁体10の貫通孔12内において、端子金具40と中心電極20との間には、電気的なノイズを抑制するための抵抗体70が配置されている。抵抗体70は、例えば、1KΩ以上の抵抗値(例えば、5KΩ)を有し、後述するノイズフィルタ200とともに火花発生時の電波ノイズを低減する機能を有する。抵抗体70は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。
In the through
絶縁体10の貫通孔12内において、抵抗体70と端子金具40との間には、電波ノイズを低減するためのノイズフィルタ200が配置されている。ノイズフィルタ200の詳細は、後述する。
In the through
貫通孔12内において、抵抗体70と中心電極20との間は、抵抗体70と中心電極20とに接触する導電性の第1シール部60が配置されている。抵抗体70とノイズフィルタ200との間には、抵抗体70とノイズフィルタ200とに接触する導電性の第2シール部75が配置されている。ノイズフィルタ200と端子金具40との間には、ノイズフィルタ200と端子金具40とに接触する導電性の第3シール部80が配置されている。シール部60、75、80は、導電性を有する材料、例えば、B2O3−SiO2系等のガラス粒子と金属粒子(Cu、Feなど)とを含む組成物で形成されている。
In the through
中心電極20と端子金具40とは、抵抗体70とノイズフィルタ200とシール部60、75、80とを介して、電気的、かつ、物理的に接続される。以下、貫通孔12内で、中心電極20と端子金具40とを接続する複数の部材60、70、75、200、80の全体を、「接続部CT」とも呼ぶ。
The
主体金具50は、軸線AXに沿って延びて主体金具50を貫通する貫通孔59を有する略円筒状の部材である。主体金具50は、例えば、低炭素鋼材などの金属材料を用いて形成されている。主体金具50の表面には、Niメッキなどの防食のための金属層が形成され得る。主体金具50の貫通孔59には、絶縁体10が挿入され、主体金具50は、絶縁体10の外周に固定されている。主体金具50の先端側では、絶縁体10の先端(本実施形態では、脚部13の先端側の部分)が、貫通孔59の外に露出している。主体金具50の後端側では、絶縁体10の後端(本実施形態では、後端側胴部18の後端側の部分)が、貫通孔59の外に露出している。
The
主体金具50は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、胴部55と、座部54と、変形部58と、工具係合部51と、加締部53と、を有している。座部54は、鍔状の部分である。座部54の先端方向DF側の胴部55の外径は、座部54の外径よりも、小さい。胴部55の外周面には、内燃機関(例えば、ガソリンエンジン)の取付孔に螺合するためのネジ部52が形成されている。座部54とネジ部52との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット5が嵌め込まれている。
The
主体金具50は、変形部58よりも先端方向DF側に配置された、縮内径部56を有している。縮内径部56の内径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。主体金具50の縮内径部56と、絶縁体10の第1縮外径部15と、の間には、先端側パッキン8が挟まれている。先端側パッキン8は、例えば、鉄などの金属材料を用いて形成されたOリングである。
The
主体金具50の変形部58は、径方向外側(軸線AXから離れる方向)に向かって中央部が突出するように、変形している。変形部58の後端側には、工具係合部51が設けられている。工具係合部51の形状は、プラグレンチが係合する形状(例えば、六角柱)である。工具係合部51の後端側には、工具係合部51よりも肉厚が薄い加締部53が設けられている。加締部53は、絶縁体10の第2縮外径部11よりも後端側に配置され、主体金具50の後端(すなわち、後端方向DR側の端)を形成する。加締部53は、径方向の内側に向かって屈曲されている。
The
主体金具50の後端側では、主体金具50の内周面と、絶縁体10の外周面と、の間に、環状の空間SPが形成されている。本実施形態では、この空間SPは、主体金具50の加締部53および工具係合部51と、絶縁体10の第2縮外径部11および後端側胴部18と、に囲まれた空間である。この空間SP内の後端側には、第1後端側パッキン6が配置され、この空間SP内の先端側には、第2後端側パッキン7が配置されている。本実施形態では、これらの後端側パッキン6、7は、例えば、鉄などの金属材料を用いて形成されたCリングである。空間SP内における2つの後端側パッキン6、7の間には、タルク(滑石)9の粉末が充填されている。
On the rear end side of the
点火プラグ100の製造時には、加締部53が内側に折り曲がるように加締められる。そして、加締部53が先端方向DF側に押圧される。これにより、変形部58が変形し、パッキン6、7とタルク9とを介して、絶縁体10が、主体金具50内で、先端側に向けて押圧される。先端側パッキン8は、第1縮外径部15と縮内径部56との間で押圧され、そして、主体金具50と絶縁体10との間をシールする。以上により、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具50と絶縁体10との間を通って外に漏れることが、抑制される。また、主体金具50が、絶縁体10に、固定される。
When the
接地電極30は、主体金具50の先端(すなわち、先端方向DF側の端)に接合されている。本実施形態では、接地電極30は、棒状の電極である。接地電極30は、主体金具50から先端方向DFに向かって延び、軸線AXに向かって曲がって、先端部31に至る。先端部31は、中心電極20の先端面20s1(先端方向DF側の表面20s1)との間でギャップgを形成する。また、接地電極30は、主体金具50に、電気的に導通するように、接合されている(例えば、レーザ溶接)。接地電極30は、接地電極30の表面を形成する母材35と、母材35内に埋設された芯部36と、を有している。母材35は、例えば、インコネルを用いて形成されている。芯部36は、母材35よりも熱伝導率が高い材料(例えば、純銅)を用いて形成されている。
The
A−2.ノイズフィルタ200の構成
図2は、ノイズフィルタ200の断面図である。図2の断面は、図1と同様に軸線AXを含む断面である。ノイズフィルタ200は、螺旋状のコイル220と、コイル220の径方向内側に配置された棒状の芯部210と、コイル220の径方向外側を被覆する筒状の外筒部230と、を備えている。芯部210とコイル220と外筒部230とは、それぞれ、別部材である。
A-2. FIG. 2 is a sectional view of the
コイル220は、芯部210の外周面に沿って、芯部210の先端から後端まで螺旋城に巻き回された導電性の線材222から構成される。線材222は、例えば、純金属、合金、カーボン、カーボン化合物、酸化物導電材のいずれかである。例えば、金属または合金としては、Pt,Zn,Fe,Ni,Ag,Cr,Sn,Cuのうち一種以上の元素を含む金属又は合金、具体例としては、純Pt、ステンレス(例えば、SUS304)、パーマロイ(Fe−Ni合金)、インコネル(Ni−Cr−Fe合金)、センダスト(Fe−Si−Al合金)、純NiやNiB、あるいは、NiとNiBとの合金が用いられる。カーボンまたはカーボン化合物としては、例えば、純カーボン(C)、TiC、WC、SiC、TaCが用いられる。酸化物導電材としては、例えば、SrCoO3、(La,Sr)MnO3が用いられる。
The
線材222がカーボン、カーボン化合物を用いて形成される場合には、線材222は、純金属や合金などの金属製の被覆部221(図2)によって被覆され得る。被覆部221は、例えば、Pt、Au、Ag、Cr、Niのうち一種以上の元素を含む金属又は合金が用いられる。特に、被覆部221には、純NiやNiB、あるいは、NiとNiBとの合金が用いられ得る。被覆部221には、無電解めっき、電解めっきによって形成される。被覆部221の膜厚は、例えば、5μm以上10μm以下の範囲とされる。線材222が、純金属、合金、酸化物導電材のいずれかで形成される場合は、被覆部221は設けられなくてもよい。
When the
線材222の直径d(線径とも呼ぶ)は、例えば、0.1mm以上0.5mm以下の範囲とされる。コイル220のピッチは、例えば、0.2mm以上0.5mm以下の範囲とされる。
The diameter d (also referred to as a wire diameter) of the
線材222の先端は、ノイズフィルタ200の先端に露出しており、第2シール部75(図1)と接触している。線材222の後端は、ノイズフィルタ200の後端に露出しており、第3シール部80(図1)と接触している。これによって、線材222の先端は、第2シール部75、抵抗体70、第1シール部60を介して中心電極20と電気的に接続される。線材222の後端は、第3シール部80を介して端子金具40と電気的に接続される。
The tip of the
芯部210と外筒部230とは、磁性体であり、いずれも鉄含有酸化物を用いて形成されている。鉄含有酸化物は、例えば、広義のフェライト、具体例としては、NiFe2O4、(Ni,Zn)Fe2O4、CaFe2O4、(Mn,Zn)Fe2O4、MnFe2O4、CoFe2O4、BaFe12O19、MgFe2O4、(Co,Zn)Fe2O4、Y3Fe5O12、(Ni,Zn,Cu)Fe2O4、(Ni,Cu)Fe2O4、(Mn,Zn,Cu)Fe2O4、(Ca,Zn)Fe2O4のうち、一種以上の酸化物が用いられる。芯部210を形成する材料と外筒部230を形成する材料とは、同じであっても良いし、異なっていても良い。
The
芯部210は、軸線AXに沿って延びる円柱形状を有している。芯部210の外周面は、コイル220に接触している。芯部210は、多孔体である。芯部210の全体積に占める空孔の割合を気孔率ARi(単位は%)とする。
The
外筒部230は、軸線AXに沿って延びる円筒形状を有している。外筒部230の外周面は、コイル220に接触している。外筒部230は、多孔体である。外筒部230の全体積に占める空孔の割合を気孔率ARo(単位は%)とする。
The
芯部210の軸線方向の長さと、外筒部230の軸線方向の長さとは、ほぼ等しい。芯部210と外筒部230の軸線方向の長さ(ノイズフィルタ200の長さ)は、例えば、5mm以上40mm以下の範囲とされる。
The axial length of the
なお、コイル220(線材222、被覆部221)、芯部210、外筒部230について例示された材料が用いられる場合に、必ずしも100%が例示された材料で形成される必要はなく、不純物等の他の成分を含んでも良い。コイル220(線材222、被覆部221)、芯部210、外筒部230は、例示された材料を主成分とする材料で形成されることが好ましい。例示された材料を主成分とするとは、例示された材料の含有量(単位は、重量%)が最も多いことを意味する。例えば、本実施形態では、芯部210や外筒部230には、後述するように焼成温度を低くするためにCuやCuOが添加されても良い。
When the materials exemplified for the coil 220 (the
ここで、図2に示すように、芯部210の直径をD1(単位:mm)とし、外筒部230の径方向の厚さをD2(単位:mm)とする。芯部210の直径D1と、外筒部230の厚さD2と、の測定方法は、以下のとおりである。
Here, as shown in FIG. 2, the diameter of the
ノイズフィルタ200を、軸線AXを含む面で切断する。該切断面のうち、ノイズフィルタ200を軸線方向に3等分した中央部分CP(長さ(L/3)の中央部分(図2))を鏡面研磨する。鏡面研磨された中央部分CPから、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて1視野で観察できる領域EAを撮影してSEM画像を得る。領域EAは、線材222の断面が20個以上含まれるように、設定される。領域EAのSEM画像を画像解析することによって、領域EA内の芯部210の面積S1と、領域EAの軸線方向の長さL1(図2)と、を算出する。画像解析には、Soft imaging System GmbH社製のAnalysis Fiveを用いた。算出された面積S1を長さL1で除することによって、芯部210の直径D1を算出する(D1=(S1/L1))。
The
領域EA内のノイズフィルタ200全体の面積Sを算出する。算出された面積Sを上述した長さL1で除することによって、ノイズフィルタ200の全体の直径D(図2)を算出する(D=(S/L1))。さらに、以下のように線材222の直径dを算出する。先ず領域EA中の線材222の本数n(nは2以上の整数)と、領域EA中の線材222の全ての面積S2と、を画像解析により算出する。S2をnで除することで、線材222の1本当たり平均断面積S3を求める。S3=π×(d/2)2の式を用いて、直径dを算出する。なお、直径dは、線材222が被覆部221によって被覆されている場合には、被覆部221を含む直径である。ノイズフィルタ200の全体の直径D、芯部210の直径D1、線材222の直径dと、を用いて、D2={D−D1−(2×d)}/2の式に従って、外筒部230の厚さD2を算出する。
The area S of the
上述した芯部210の気孔率ARiの測定方法は、以下のとおりである。上述した鏡面研磨された中央部分CPから、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて、芯部210における200μm×200μmの矩形領域を10カ所に亘って撮影して10個のSEM画像を得る。撮影は、加速電圧15kV、作動距離10〜12mmの条件で行われる。SEM画像をSoft imaging System GmbH社製のAnalysis Fiveを用いて画像解析することによって、緻密部と気孔部とを区別する二値化画像を作成する。具体的には、SEM画像のうちの二次電子像と反射電子像と確認し、反射電子像における結晶粒界を示す部分(濃色の境界)にラインを引き、結晶粒界の位置を明確にする。反射電子像の結晶粒界のエッジが維持されるレベルで、反射電子像に平滑化処理を施す。平滑化後の反射電子像の各画素を画素の明るさごとにカウントし、横軸に明るさ、縦軸に画素数(頻度)を取ったヒストグラムを作成する。ヒストグラムには、緻密部に対応するピークと、気孔部に対応するピークと、が現れるので、2個のピークの中間の明るさを二値化の閾値に設定する。設定された閾値を用いて、反射電子像を二値化して二値化画像を得る。二値化画像において、緻密部の面積Smと気孔部の面積Saとをそれぞれ算出し、画像全体の面積(Sm+Sa)に占める気孔部の面積Saを芯部210の気孔率ARiとして算出した(ARi={Sa/(Sm+Sa)}×100)。
The method for measuring the porosity ARi of the core 210 described above is as follows. Using the SEM (scanning electron microscope), a rectangular region of 200 μm × 200 μm in the
外筒部230の気孔率ARoは、芯部210の気孔率ARiと同様の方法によって算出される。
The porosity ARo of the
外筒部230の材料(例えば、鉄含有酸化物の種類)およびCuの含有率(単位:重量%)は、上述した鏡面研磨された中央部分CPの表面において外筒部230の部分を構成する元素の種類と量とを、電子線微小分析(Electron Probe Micro Analysis:EPMA)によって、分析することで測定される。芯部210のCuの含有率(単位:重量%)についても同様の方法によって測定される。
The material (for example, the type of the iron-containing oxide) and the Cu content (unit:% by weight) of the outer
線材222が金属製の被覆部221で被覆されているか否かは、例えば、上述した鏡面研磨された中央部分CPにおいて線材222の表面部分を構成する元素の種類と量とを、エネルギー分散型X線分析(EDS)によって、分析することで判定できる。
Whether or not the
A−3.製造方法
図3、図4を参照してノイズフィルタ200の製造方法を中心に、点火プラグ100の製造方法について説明する。図3は、製造方法のフローチャートである。図4は、製造方法の説明図である。
A-3. Manufacturing Method A method of manufacturing the
S10では、公知の方法で作製された鉄含有酸化物の粉末を用いて棒状体を形成する。具体的には、鉄含有酸化物の粉末と、バインダーと、を混合して得られる混合物を、金型を用いて棒状体に成形する。このとき、混合物に占める鉄含有酸化物の粉末が高いほど、完成される芯部210の気孔率ARiが低くなる。
In S10, a rod is formed using an iron-containing oxide powder produced by a known method. Specifically, a mixture obtained by mixing the powder of the iron-containing oxide and the binder is formed into a rod-shaped body using a mold. At this time, the porosity ARi of the completed
S20では、棒状体を鉄含有酸化物の種類に応じた温度で焼成する。焼成には、例えば、電気炉が用いられる。このとき、焼成温度が高いほど、完成される芯部210の気孔率ARiが低くなる。
In S20, the rod is fired at a temperature corresponding to the type of the iron-containing oxide. For firing, for example, an electric furnace is used. At this time, as the firing temperature is higher, the porosity ARi of the completed
S30では、焼成された棒状体を研磨加工して、所定の寸法の芯部210を作製する(図4(A))。
In S30, the fired rod is polished to form a
S40では、外周面に線材222を巻き付けて芯部210の外周面に接するコイル220を形成する(図4(B))。
In S40, the
S50では、鉄含有酸化物のシートをコイル220の外周に筒状に巻き付ける。鉄含有酸化物のシートは、鉄含有酸化物の粉末と、バインダーと、を混合して得られる混合物を、ドクターブレード法などの公知の方法で成形して得られる。このとき、混合物に占める鉄含有酸化物の粉末が高いほど、完成される外筒部230の気孔率ARoが低くなる。
In S50, a sheet of the iron-containing oxide is wound around the
S60では、鉄含有酸化物のシートを、鉄含有酸化物のシートが巻き付けられたコイル220および芯部210とともに加熱することで、鉄含有酸化物のシートを焼成する。これによって、ノイズフィルタ200が完成する(図4(C))。焼成には、例えば、電気炉が用いられる。このとき、焼成温度が高いほど、完成される芯部210および外筒部230の気孔率ARi、ARoが低くなる。
In S60, the iron-containing oxide sheet is fired by heating the iron-containing oxide sheet together with the
S70では、絶縁体10の貫通孔12内に、他の部材とともに、ノイズフィルタ200を配置する(図4(D))。具体的には、まず、絶縁体10の貫通孔12の後端方向DR側の開口14から、中心電極20を挿入する。図1で説明したように、中心電極20は、絶縁体10の縮内径部16によって支持されることによって、貫通孔12内の所定位置に配置される。次に、第1シール部60、抵抗体70、第2シール部75のそれぞれの材料粉末60P、70P、75Pが貫通孔12内に開口14から順次に投入される。投入された粉末材料は、開口14から挿入される棒を用いて圧縮成形される。次に、ノイズフィルタ200と、第3シール部80の粉末材料80Pとが、貫通孔12内に開口14から順次に投入される。
In S70, the
S80では、絶縁体10を加熱しつつ、開口14から端子金具40を貫通孔12に挿入する。絶縁体10は、各材料粉末に含まれるガラス成分の軟化点よりも高い所定温度まで加熱される。端子金具40は、絶縁体10が所定温度に加熱された状態で、挿入される。この結果、各材料粉末が圧縮および焼結されて、シール部60、75、80と、抵抗体70と、が形成される。また、ノイズフィルタ200が第3シール部80と第2シール部75との間に固定される。
In S80, the terminal fitting 40 is inserted into the through
その後、絶縁体10の外周に主体金具50を組み付け、主体金具50に接地電極30を固定する。さらに、接地電極30を屈曲して、ギャップgが形成されて、点火プラグを完成させる。
Thereafter, the
本実施形態の点火プラグ100では、芯部210の直径D1と、外筒部230の径方向の厚さD2とは、0.15≦(D2/D1)≦0.92を満たす。この結果、コイル220を含むノイズフィルタ200による電波ノイズの減衰性能を向上できる。さらに、ノイズフィルタ200は、芯部210と外筒部230とを備えるので、芯部210と外筒部230とが1個の部材で構成される場合よりも製造時にノイズフィルタ200にクラックが発生することを抑制できる。したがって、ノイズフィルタ200による電波ノイズの減衰性能を向上するとともに、ノイズフィルタ200内のクラックを低減できる。
In the
より詳しくは、コイル220の内側および外側に磁性体である鉄含有酸化物が存在すると、コイル220のリアクタンスが増大するので、電波ノイズの減衰性能が向上する。芯部210の直径D1と、外筒部230の径方向の厚さD2と、はともに大きいほど電波ノイズの減衰性能が向上するが、ノイズフィルタ200は、絶縁体10の貫通孔12内に配置される。このために、(D1+2×D2)が貫通孔12の径を越えることはできない。このために、D1とD2との比をどの程度に設定すれば良いかを評価すべく、後述する評価試験が行われ、電波ノイズの減衰性能を向上できる(D2/D1)の範囲は、0.15≦(D2/D1)≦0.92であることが見いだされた。(D2/D1)が0.15未満であると、外筒部230の厚さD2が過度に小さいために外筒部230による電波ノイズの減衰性能の向上が見込めないと考えられる。また、(D2/D1)が0.95より大きいと、芯部210の直径D1が過度に小さいために芯部210による電波ノイズの減衰性能の向上が見込めないと考えられる。これに対して、0.15≦(D2/D1)≦0.92を満たす場合には、芯部210と外筒部230との両方の寄与によって電波ノイズの減衰性能が向上すると考えられる。
More specifically, when an iron-containing oxide, which is a magnetic substance, exists inside and outside the
本実施形態の点火プラグ100では、外筒部230の気孔率ARoは、芯部210の気孔率ARiよりも高いことが好ましい。この結果、製造時に接続部にクラックが発生することをさらに抑制できる。例えば、図3のS60の焼成の際に、外筒部230の熱膨張率と、コイル220(線材222)の熱膨張率と、の差に起因して、コイル220と外筒部230との境界にクラックが発生し得る。また、図3のS80のシール部60、75、80の圧縮・焼結時には、上述した熱膨張率の差や端子金具40によって加えられる圧力によって、コイル220と外筒部230との境界や外筒部230の内部にクラックが発生し得る。外筒部230の気孔率ARoを高くすることで、コイル220と外筒部230との境界や、外筒部230の内部に発生する応力を吸収することができるのでクラックの発生を抑制できる。なお、芯部210の気孔率ARiも高くすると、コイル220内に配置される磁性体の体積が低下して電波ノイズの減衰性能が低下し得るが、外筒部230の気孔率ARoだけを高くすることで電波ノイズの減衰性能の低下を抑制できる。
In the
本実施形態の点火プラグ100では、さらに、外筒部230の気孔率ARoは、芯部210の気孔率ARiよりも高く、かつ、外筒部230の気孔率ARoは、20%以下であることが好ましい。外筒部230の気孔率ARoが過度に大きいと、外筒部230の全体の強度、および、微細構造の強度が低下して、ノイズフィルタ200の耐久性、および、耐衝撃性が低下する。外筒部230の気孔率ARoは、20%以下であれば、外筒部230の全体の強度、および、微細構造の強度の低下を抑制して、ノイズフィルタ200の耐久性、および、耐衝撃性の低下を抑制できる。
In the
さらに、本実施形態の点火プラグ100では、線材222が、カーボンとカーボン化合物から選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成される場合に、線材222を被覆する金属製の被覆部221(図2)を備えることが好ましい。カーボンとカーボン化合物は、酸素に触れることで酸化されて劣化する。線材222(コイル220)が劣化すると、電波ノイズの減衰性能が低下する。線材222が被覆部221によって被覆されていれば、線材222が酸素と触れることを抑制できるので、線材222の劣化を抑制できるので、線材222の耐久性、ひいては、ノイズフィルタ200の耐久性を向上できる。
Further, in the
さらに、本実施形態の点火プラグ100では、被覆部221が設けられる場合に、被覆部221は、NiとNiBとから選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることが好ましい。この場合には、Niが有する磁性によって、ノイズフィルタ200による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。
Furthermore, in the
さらに、本実施形態の点火プラグ100では、コイル220(線材222)は、NiとNiBとから選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることが好ましい。この場合には、Niが有する磁性によって、ノイズフィルタ200による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。
Furthermore, in the
さらに、本実施形態の点火プラグ100では、芯部210と外筒部230との少なくとも一方のCuの含有率は、酸化物(CuO)換算値で、0.5重量%以上、7重量%以下であることが好ましい。0.5重量%以上のCuを添加することで、図3のS60での焼成温度を低下させても芯部210や外筒部230を緻密化することができる。製造時の焼成温度を低下させることによって、コイル220(線材222)の劣化を抑制することで、ノイズフィルタ200による電波ノイズの減衰性能を向上できる。過度に多量のCuが添加されると、芯部210や外筒部230の透磁率が低下して、電波ノイズの減衰性能が低下するが、Cuの含有率が7重量%以下であれば、透磁率を抑制できる。したがって、Cuの含有率を、0.5重量%以上7重量%以下とすることで、ノイズフィルタ200による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できる。
Further, in the
B.評価試験:
B−1.点火プラグのサンプルの構成
点火プラグの複数種類のサンプルを用いた評価試験について説明する。以下に示す表1、表2には、各サンプルのそれぞれの構成を示している。
B. Evaluation test:
B-1. Configuration of ignition plug sample An evaluation test using a plurality of types of ignition plug samples will be described. Tables 1 and 2 below show the respective configurations of each sample.
この評価試験では、互いに構成が異なる30種類のサンプルが、評価された。30種類のサンプルの間では、表1、2に示すように、コイル220と、芯部210と、外筒部230と、の構成の少なくとも一方が互いに異なっている。サンプル1〜25は、上記実施形態のサンプルであり、サンプル26〜30は、比較のための比較サンプルである。
In this evaluation test, 30 types of samples having different configurations were evaluated. As shown in Tables 1 and 2, at least one of the configuration of the
コイル220の線材222の材料には、Pt、SUS304、C、TiC、SrCoO3、(La,Sr)MnO3、インコネル、Mo、SiC、WC、TiC、TaC、Niのいずれかが用いられた。線材222の直径d(線径)は、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.5mmのいずれかに設定された。サンプル15〜21では、線材222はカーボンまたはカーボン化合物を用いて形成され、線材222は膜厚8μmの被覆部221で被覆された。被覆部221の材料には、Pt、Au、Ag、Cr、Niのいずれかが用いられた。他のサンプルでは、被覆部221は設けられていない。
The material of the
芯部210の材料には、表1、2に示すように上述した鉄含有酸化物のいずれかが用いられた。ただし、比較のためのサンプル30では、芯部210の材料として、磁性体ではないAl2O3(アルミナ)が用いられた。芯部210の気孔率ARiは、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%のいずれかに設定された。気孔率ARiは、図3のS10で用いられる混合物(棒状体)に占める鉄含有酸化物の粉末の割合と、S20での焼成温度と、を調整することによって変更された。気孔率ARiは、上述した方法によって測定された。サンプル23〜25では、芯部210にCuが添加された。サンプル23〜25のCuの含有率は、酸化物(CuO)換算値で、0.5重量%、7重量%、2.5重量%とされた。他のサンプルでは、芯部210にCuは添加されていない。なお、Cuの含有率は、上述したEPMA分析によって測定された。芯部210の直径D1は、1.2mm、1.3mm、1.5mm、1.7mm、2mmのいずれかに設定された。芯部210の直径D1は、図3のS30の研磨加工によって調整された。芯部210の直径D1は、上述した方法で測定された。
As shown in Tables 1 and 2, any of the iron-containing oxides described above was used as the material of the
外筒部230の材料には、表1、2に示すように上述した鉄含有酸化物のいずれかが用いられた。ただし、比較のためのサンプル29では、外筒部230の材料として、磁性体ではないAl2O3(アルミナ)が用いられた。外筒部230の気孔率ARoは、5%、7%、9%、11%、12%、13%、14%、16%、17%、18%、20%、22%、24%、25%、27%、29%、31%のいずれかに設定された。気孔率ARoは、図3のS50で用いられる混合物(シート)に占める鉄含有酸化物の粉末の割合と、S60での焼成温度と、を調整することによって変更された。気孔率ARoは、上述した方法によって測定された。サンプル23〜25では、外筒部230にCuが添加された。サンプル23〜25のCuの含有率は、酸化物(CuO)換算値で、0.5重量%、7重量%、2.5重量%とされた。他のサンプルでは、外筒部230にCuは添加されていない。なお、Cuの含有率は、上述したEPMA分析によって測定された。外筒部230の厚さD2は、0.15mm、0.2mm、0.4mm、0.45mm、0.65mm、0.7mm、0.9mm、1mm、1.15mm、1.2mmのいずれかに設定された。外筒部230の厚さD2は、図3のS50で用いられる混合物(シート)の厚さによって調整された。外筒部230の厚さD2は、上述した方法で測定された。
As shown in Tables 1 and 2, any of the iron-containing oxides described above was used as the material of the outer
表1、2には、さらに、外筒部230の径方向の厚さD2を芯部210の直径D1で除した値(D2/D1)が示されている。
Tables 1 and 2 further show a value (D2 / D1) obtained by dividing the radial thickness D2 of the outer
なお、各サンプルでは、絶縁体10の貫通孔12の径は、ノイズフィルタ200の直径{D1+(2×D2)}に応じて、ノイズフィルタ200を挿入できるサイズに調整された。また、サンプルにおいて、ノイズフィルタ200の軸線方向の長さLは、17mmとされ、コイル220のピッチは、およそ0.4mmとされた。
In each sample, the diameter of the through
なお、芯部210および外筒部230にCuが添加されたサンプル23〜25では、図3のS20およびS60での焼成の温度が、他のサンプルよりも低くされている。上述したように、Cuを添加することで、Cuを添加しない場合と比較して、焼成の温度を低くしても芯部210および外筒部230を緻密に形成できるためである。例えば、サンプル23〜25の焼成温度は、摂氏1000度以下であり、他のサンプルの焼成温度は、摂氏1100度以上とされた。
In
B−2.試験の内容とその結果
評価試験として、ノイズ試験と、耐衝撃性試験と、クラック発生率の確認と、を行った。その結果は、各サンプル1〜30について表3に示すとおりである。
B-2. Test contents and results As an evaluation test, a noise test, an impact resistance test, and confirmation of a crack occurrence rate were performed. The results are as shown in Table 3 for each of the samples 1 to 30.
ノイズ試験では、JASO D002−2(日本自動車技術会伝送規格D−002−2)の「自動車−電波雑音特性−第2部:防止器の測定方法」に記載のボックス法に従って、各サンプルのノイズの減衰量(単位はdB)を測定した。なお、ボックス法における信号発生器および電圧計としてネットワークアナライザーを使用した。電圧150mVにて、30MHz、60MHz、100MHzの3つの周波数について、ノイズの減衰量を測定した。表3の数値は、ノイズの減衰量の絶対値である。絶対値が大きいほど、ノイズの減衰量が大きく、ノイズの減衰性能が優れている。 In the noise test, the noise of each sample was measured in accordance with the box method described in "Automobile-Radio noise characteristics-Part 2: Measurement method of preventer" of JASO D002-2 (Transmission Standard D-002-2 of the Japan Automobile Engineers Association). (In dB) was measured. Note that a network analyzer was used as a signal generator and a voltmeter in the box method. At a voltage of 150 mV, the amount of noise attenuation was measured at three frequencies of 30 MHz, 60 MHz, and 100 MHz. The numerical values in Table 3 are the absolute values of the noise attenuation. The larger the absolute value, the larger the amount of noise attenuation, and the better the noise attenuation performance.
「耐久前」は、後述する耐久試験を行う前のノイズ試験の結果を示し、「耐久後」は、耐久試験を行った後のノイズ試験の結果を示している。耐久試験は、室温において、10kVの放電電圧で、点火プラグのサンプルに200時間放電させる試験である。このような耐久試験によってノイズフィルタ200の劣化が進行し、ノイズの減衰量が減少し得る。
“Before endurance” indicates the result of a noise test before the endurance test described below, and “after endurance” indicates the result of the noise test after the endurance test. The durability test is a test in which a spark plug sample is discharged for 200 hours at a discharge voltage of 10 kV at room temperature. Such a durability test may cause the deterioration of the
耐久前の30MHz、60MHz、100MHzのノイズの減衰量の基準値をそれぞれ25dB、30dB、35dBとし、耐久後の30MHz、60MHz、100MHzのノイズの減衰量の基準値をそれぞれ15dB、20dB、25dBとして、ノイズの減衰量を評価した。 The reference values of the attenuation of the noise of 30 MHz, 60 MHz, and 100 MHz before the endurance are 25 dB, 30 dB, and 35 dB, respectively, and the reference values of the attenuation of the noise of 30 MHz, 60 MHz, and 100 MHz after the endurance are 15 dB, 20 dB, and 25 dB, respectively. The amount of noise attenuation was evaluated.
表1、表2に示すように、芯部210および外筒部230の材料に鉄含有酸化物を用い、かつ、0.15≦(D2/D1)≦0.92を満たす実施形態のサンプル1〜25のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、基準を上回った。サンプル1〜25のノイズの減衰量は、線材222の材料や線径、芯部210や外筒部230の気孔率やCu含有率がいずれであっても、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、基準を上回った。
As shown in Tables 1 and 2, sample 1 of the embodiment using an iron-containing oxide as the material of the
これに対して、芯部210の材料にAl2O3を用いた比較サンプル30のノイズの減衰量は、0.15≦(D2/D1)≦0.92を満たしているにも関わらずに、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、基準を下回った。また、外筒部230にAl2O3を用いたサンプル29のノイズの減衰量は、0.15≦(D2/D1)≦0.92を満たしているにも関わらずに、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、基準を大幅に下回った。
On the other hand, the noise attenuation amount of the
(D2/D1)が0.15より小さな比較サンプル26、28のノイズの減衰量は、芯部210および外筒部230の材料に鉄含有酸化物を用いているにも関わらずに、耐久前、耐久後の両方で、少なくとも1つの周波数について、基準を下回った。(D2/D1)が0.95より大きなサンプル27のノイズの減衰量は、芯部210および外筒部230の材料に鉄含有酸化物を用いているにも関わらずに、耐久前、耐久後の両方で、少なくとも1つの周波数について、基準を下回った。
The noise attenuation of the comparative samples 26 and 28 in which (D2 / D1) is smaller than 0.15 is higher than that before the endurance despite the fact that the
以上の結果から、芯部210および外筒部230の材料に鉄含有酸化物を用い、かつ、0.15≦(D2/D1)≦0.92を満たすことで、ノイズフィルタ200による電波ノイズの減衰性能を向上できることが見いだされた。
From the above results, by using an iron-containing oxide as the material of the
さらに、ノイズフィルタ200の耐久性の評価値として、耐久後と耐久前との減衰量の変化量ΔN(単位はdB)を算出した。変化量ΔNは、耐久前の30MHz、60MHz、100MHzのノイズの減衰量を、それぞれ、A30、A60、A100とし、耐久後の30MHz、60MHz、100MHzのノイズの減衰量を、それぞれ、B30、B60、B100とすると、以下の式で算出される。
ΔN={(B30−A30)+(B60−A60)+(B100−A100)}/3
表1、表2に示すように、変化量ΔNは、いずれも負の値である。これは、耐久後は、ノイズフィルタ200の劣化によって、ノイズの減衰量が低下するためである。変化量ΔNの絶対値が小さいほど、ノイズの減衰量の低下幅が小さく、ノイズフィルタ200の耐久性が高いことを示している。
Further, as an evaluation value of the durability of the
ΔN = {(B30-A30) + (B60-A60) + (B100-A100)} / 3
As shown in Tables 1 and 2, the variation ΔN is a negative value. This is because the
表1、表2に示すように、実施形態のサンプル1〜25のうち、外筒部230の気孔率ARoが芯部210の気孔率ARiよりも高く、かつ、外筒部230の気孔率ARoが20%以下であるサンプル10〜25では、変化量ΔNの絶対値が、4.3以下であった。これに対して、実施形態のサンプル1〜25のうち、外筒部230の気孔率ARoが芯部210の気孔率ARi以下であるサンプル1〜5、および、外筒部230の気孔率ARoが20%より大きなサンプル6〜9では、変化量ΔNの絶対値が、7.7以上であった。
As shown in Tables 1 and 2, among the samples 1 to 25 of the embodiment, the porosity ARo of the outer
以上の結果から、実施形態の点火プラグ100において、外筒部230の気孔率ARoを芯部210の気孔率ARiよりも高くし、かつ、外筒部230の気孔率ARoを20%以下とすることによって、ノイズフィルタ200の耐久性の低下を抑制できることが解った。
From the above results, in the
さらに、サンプル10〜25のうち、線材222を金属製の被覆部221で被覆したサンプル15〜21では、変化量ΔNの絶対値が、1.3以下であった。また、サンプル10〜25のうち、線材222がNiで形成されたサンプル22〜25では、変化量ΔNの絶対値が、1.3以下であった。これに対して、サンプル10〜25のうち、被覆部221を設けておらず、線材222がNiとは異なる材料で形成されたサンプル10〜14では、変化量ΔNの絶対値が、4以上であった。
Furthermore, among
以上の結果から、線材222を金属製の被覆部221で被覆することで、ノイズフィルタ200の耐久性を向上できることが解った。なお、線材222がNiで形成される場合には、被覆部221がなくても耐久性に優れているのは、Niが酸化による劣化が発生し難い材料であるためであると考えられる。
From the above results, it was found that the durability of the
さらに、表1、表2に示すように、線材222を金属製の被覆部221で被覆したサンプル15〜21のうち、被覆部221をNiで形成したサンプル19〜20のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、被覆部221をNi以外の金属で形成したサンプル15〜18よりも大きかった。例えば、耐久前の30MHzのノイズの減衰量は、サンプル19〜20では38以上であるのに対して、サンプル15〜18では、33以下であった。また、耐久後の30MHzのノイズの減衰量は、サンプル19〜20では36以上であるのに対して、サンプル15〜18では、33以下であった。
Further, as shown in Tables 1 and 2, of the
以上の結果から、被覆部221をNiで形成することによって、ノイズフィルタ200による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できることが解った。なお、この減衰性能の向上は、Niが有する磁性に起因すると考えられる。このことから、被覆部221は、純Niに限らず、Niを主成分とする材料や、NiBを主成分とする材料や、NiとNiBとの合金で形成されても良いと推定できる。すなわち、一般的に言えば、被覆部221は、NiとNiBとから選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成されることで、減衰性能を向上できると推定できる。
From the above results, it was found that by forming the covering
さらに、表1、表2に示すように、線材222がNiで形成されたサンプル22〜25のうち、芯部210および外筒部230に0.5重量%以上7重量%以下のCuが添加されたサンプル23〜25のノイズの減衰量は、耐久前、耐久後の両方で、全ての周波数について、芯部210および外筒部230にCuが添加されていないサンプル22よりも大きかった。例えば、耐久前の30MHzのノイズの減衰量は、サンプル23〜25では41以上であるのに対して、サンプル22では、38であった。また、耐久後の30MHzのノイズの減衰量は、サンプル23〜25では40以上であるのに対して、サンプル22では、37であった。
Further, as shown in Tables 1 and 2, of the
以上の結果から、芯部210および外筒部230に0.5重量%以上7重量%以下のCuを添加することによって、ノイズフィルタ200による電波ノイズの減衰性能をさらに向上できることが解った。なお、この減衰性能の向上は、Cuを添加することで芯部210および外筒部230の焼成の温度を低下させたことに起因すると考えられる。このことから、線材222がNiで形成される場合に限らず、線材222がいずれの材料で形成される場合であっても、芯部210および外筒部230の焼成の温度を低下させれば、線材222の劣化を抑制できると考えられる。したがって、芯部210および外筒部230に0.5重量%以上7重量%以下のCuを添加することによって、線材222がいずれの材料で形成される場合であっても、電波ノイズの減衰性能をさらに向上できると考えられる。
From the above results, it was found that the addition of 0.5% by weight or more and 7% by weight or less of Cu to the
次に耐衝撃性試験について説明する。耐衝撃性試験は、JIS B8031:2006の7.4の規定に準じて実施された。具体的には、各サンプルを耐衝撃性試験装置に取り付け、衝呈(振動振幅)を22mmに設定して、毎分400回の衝撃を60分間に亘ってサンプルに衝撃を加えた。その後、各サンプルの中心電極20と端子金具40との間の電気的な導通を確認した。各サンプルにつき20個ずつ耐衝撃性試験を行い、導通が確認できないサンプルの割合(単位:%)をNG率として算出した。なお、耐衝撃性試験は、実施形態のサンプル1〜25について実施し、比較サンプル26〜30については実施しなかった。
Next, the impact resistance test will be described. The impact resistance test was carried out in accordance with JIS B8031: 2006, 7.4. Specifically, each sample was attached to an impact resistance test apparatus, the impact (vibration amplitude) was set to 22 mm, and the impact was applied to the sample 400 times per minute for 60 minutes. Thereafter, electrical continuity between the
表1、表2に示すように、実施形態のサンプル1〜25のうち、外筒部230の気孔率ARoが芯部210の気孔率ARiよりも高く、かつ、外筒部230の気孔率ARoが20%以下であるサンプル10〜25では、NG率が、5%以下であった。これに対して、実施形態のサンプル1〜25のうち、外筒部230の気孔率ARoが芯部210の気孔率ARi以下であるサンプル1〜5、および、外筒部230の気孔率ARoが20%より大きなサンプル6〜9では、NG率が、10%以上であった。
As shown in Tables 1 and 2, among the samples 1 to 25 of the embodiment, the porosity ARo of the outer
以上の結果から、実施形態の点火プラグ100において、外筒部230の気孔率ARoを芯部210の気孔率ARiよりも高くし、かつ、外筒部230の気孔率ARoを20%以下とすることによって、ノイズフィルタ200の耐衝撃性の低下を抑制できることが解った。
From the above results, in the
次にクラック発生率について説明する。作製されたサンプルを軸線AXを含む断面で切断し、当該切断面を目視で確認することによって、ノイズフィルタ200にクラックが発生しているか否かを確認した。各サンプルにつき20個ずつクラックを確認し、クラックが発生したサンプルの割合が10%未満であるサンプルの評価を「A」とし、クラックが発生したサンプルの割合が10%未満であるサンプルの評価を「B」とした。なお、クラックの確認は、実施形態のサンプル1〜25について実施し、比較サンプル26〜30については実施しなかった。
Next, the crack occurrence rate will be described. The prepared sample was cut along a cross section including the axis AX, and the cut surface was visually checked to determine whether or not cracks had occurred in the
表1、表2に示すように、実施形態のサンプル1〜25のうち、外筒部230の気孔率ARoが芯部210の気孔率ARiよりも高いサンプル6〜25の評価は、「A」であった。これに対して、実施形態のサンプル1〜25のうち、外筒部230の気孔率ARoが芯部210の気孔率ARi以下であるサンプル1〜5の評価は、「B」であった。
As shown in Tables 1 and 2, among the samples 1 to 25 of the embodiment, the evaluation of the
以上の結果から、実施形態の点火プラグ100において、外筒部230の気孔率ARoを芯部210の気孔率ARiよりも高くすることで、製造時にノイズフィルタ200にクラックが発生することをさらに抑制できることが解った。
From the above results, in the
C.変形例
(1)図1の点火プラグ100では、接続部CTは、抵抗体70を含んでいる。これに代えて、接続部CTは、抵抗体70を含んでいなくても良い。この場合には、接続部CTは、第3シール部80とノイズフィルタ200と第2シール部75とで構成される。そして、第2シール部75は、ノイズフィルタ200と中心電極20とに接触する。
C. Modification (1) In the
(2)図1の点火プラグ100では、接続部CTにおいて、抵抗体70が先端側に位置し、ノイズフィルタ200が後端側に位置している。これに代えて、抵抗体70が後端側に位置し、ノイズフィルタ200が先端側に位置しても良い。
(2) In the
(3)上記実施形態では、芯部210と外筒部230とは共に多孔体であるが、芯部210と外筒部230の一方または両方は、緻密(気孔率が0又は実質的に0)であっても良い。
(3) In the above embodiment, both the
(4)図1の点火プラグ100の構成は、一例であり、種々の構成を採用可能である。例えば、中心電極20のうちのギャップgを形成する部分に、貴金属チップを設けても良い。また、接地電極30のうちのギャップgを形成する部分に、貴金属チップを設けてもよい。貴金属チップの材料としては、イリジウムや白金等の貴金属を含む合金を採用可能である。
(4) The configuration of the
また、図1の点火プラグ100では、接地電極30の先端部31が、中心電極20の先端方向D1側を向く面である先端面20s1と対向して、ギャップgを形成している。この代わりに、接地電極30の先端部が、中心電極20の外周面と対向して、ギャップを形成してもよい。
Further, in the
また、図1の点火プラグ100に代えて、主体金具50の先端側に、ギャップgを覆うとともに貫通孔が設けられたキャップを設けたプレチャンバ−プラグが採用されても良い。
Further, instead of the
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。 As described above, the present invention has been described based on the embodiment and the modified examples. However, the above-described embodiment of the present invention is for facilitating understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and the present invention includes equivalents thereof.
5…ガスケット、6…第1後端側パッキン、7…第2後端側パッキン、8…先端側パッキン、9…タルク、10…絶縁体、11…第2縮外径部、12…貫通孔、13…脚部、14…開口、15…第1縮外径部、16…縮内径部、17…先端側胴部、18…後端側胴部、19…鍔部、20…電極、20…中心電極、21…電極母材、22…芯材、23…頭部、24…鍔部、25…脚部、30…接地電極、31…先端部、35…母材、36…芯部、40…端子金具、41…キャップ装着部、42…鍔部、43…脚部、50…主体金具、51…工具係合部、52…ネジ部、53…加締部、54…座部、55…胴部、56…縮内径部、58…変形部、59…貫通孔、60…第1シール部、75…第2シール部、80…第3シール部、100…点火プラグ、200…ノイズフィルタ、210…芯部、220…コイル、221…被覆部、222…線材、230…外筒部
Claims (7)
前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
前記貫通孔内で、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、
を備える点火プラグであって、
前記接続部は、
導電性の材料で形成された螺旋状のコイルと、
前記コイルに接するとともに前記コイルの径方向内側に配置され、1種以上の鉄含有酸化物を含有する棒状の芯部と、
前記コイルに接するとともに前記コイルの径方向外側を被覆し、1種以上の鉄含有酸化物を含有する筒状の外筒部と、
を備え、
前記芯部の直径をD1(単位:mm)とし、前記外筒部の径方向の厚さをD2(単位:mm)とするとき、
0.15≦(D2/D1)≦0.92を満たすことを特徴とする、点火プラグ。 An insulator having a through hole extending in an axial direction;
A center electrode at least partially inserted at the tip side of the through-hole,
Terminal fittings at least partially inserted on the rear end side of the through hole,
In the through-hole, a connection portion for electrically connecting the center electrode and the terminal fitting,
A spark plug comprising:
The connection unit is
A helical coil formed of a conductive material,
A rod-shaped core portion that is arranged in contact with the coil and radially inside the coil and contains one or more iron-containing oxides,
A cylindrical outer cylinder portion that contacts the coil and covers the outside in the radial direction of the coil, and contains one or more iron-containing oxides,
With
When the diameter of the core is D1 (unit: mm) and the thickness of the outer cylinder in the radial direction is D2 (unit: mm),
A spark plug characterized by satisfying 0.15 ≦ (D2 / D1) ≦ 0.92.
前記外筒部の気孔率は、前記芯部の気孔率よりも高いことを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1, wherein
The porosity of the outer cylinder portion is higher than the porosity of the core portion.
前記外筒部の気孔率は、20%以下であることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 2, wherein
The porosity of the outer cylindrical portion is not more than 20%.
前記コイルは、カーボンとカーボン化合物から選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成された線材と、前記線材を被覆する金属製の被覆部と、を備えることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1,
The coil is characterized by comprising a wire formed of a material containing at least one material selected from carbon and a carbon compound as a main component, and a metal covering portion that covers the wire. Spark plug.
前記被覆部は、NiとNiBとから選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 4, wherein
The spark plug according to claim 1, wherein the covering portion is formed of a material mainly containing at least one material selected from Ni and NiB.
前記コイルは、NiとNiBとから選択される1種以上の材料を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to claim 1,
The spark plug according to claim 1, wherein the coil is formed of a material mainly containing at least one material selected from Ni and NiB.
前記芯部と前記外筒部との少なくとも一方のCuの含有率は、酸化物(CuO)換算値で、0.5重量%以上、7重量%以下であることを特徴とする、点火プラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 6,
The spark plug according to claim 1, wherein the content of Cu in at least one of the core and the outer cylinder is 0.5% by weight or more and 7% by weight or less in terms of oxide (CuO).
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