JP5070926B2 - Retaining structure and glow plug - Google Patents

Retaining structure and glow plug Download PDF

Info

Publication number
JP5070926B2
JP5070926B2 JP2007127823A JP2007127823A JP5070926B2 JP 5070926 B2 JP5070926 B2 JP 5070926B2 JP 2007127823 A JP2007127823 A JP 2007127823A JP 2007127823 A JP2007127823 A JP 2007127823A JP 5070926 B2 JP5070926 B2 JP 5070926B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
housing
sealing
glass
holding structure
pin member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007127823A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008281306A (en
Inventor
郁也 安藤
勇一 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2007127823A priority Critical patent/JP5070926B2/en
Priority to DE200810001730 priority patent/DE102008001730A1/en
Publication of JP2008281306A publication Critical patent/JP2008281306A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5070926B2 publication Critical patent/JP5070926B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001Glowing plugs for internal-combustion engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

本発明は、例えば、ディーゼルエンジンのグロープラグに適用されて、ハウジング内に収容したピン部材を封着ガラスにて固定する保持構造に関する。   The present invention relates to a holding structure that is applied to, for example, a glow plug of a diesel engine and fixes a pin member accommodated in a housing with a sealing glass.

ディーゼルエンジンのシリンダ内を予熱するためのグロープラグは、円筒状の金属ハウジング内に、ヒータと一体の金属ピン部材を挿通保持している。金属ピン部材をハウジング内に固定するとともに開口部を封じるために、ハウジングの基端側開口内には封着ガラスが充填され、ハウジングから突出する金属ピン部材の基端部を介して、外部電源からヒータに通電可能となっている。このようなグロープラグ構成は、例えば、特許文献1に記載されている。
特開2004−317499号公報
A glow plug for preheating the inside of a cylinder of a diesel engine has a metal pin member integrated with a heater inserted and held in a cylindrical metal housing. In order to fix the metal pin member in the housing and seal the opening, the base end side opening of the housing is filled with sealing glass, and an external power source is connected via the base end of the metal pin member protruding from the housing. The heater can be energized. Such a glow plug configuration is described in Patent Document 1, for example.
JP 2004-317499 A

封着ガラスは、金属ピン部材をハウジング内に絶縁固定するとともに、開口部を封じてガスや湿気の侵入を防ぐためのもので、一般に、酸化鉛(PbO)を主成分とする鉛含有ガラスが使用されている。ただし、人体に対する鉛の有毒性は従来より知られており、また、鉛を使用した電子機器・部品等を廃棄することで、土壌汚染、地下水汚染につながる懸念があり、環境負荷への対応が重要となっている。   Sealing glass is used to insulate and fix the metal pin member in the housing and to prevent the intrusion of gas and moisture by sealing the opening. Generally, lead-containing glass mainly composed of lead oxide (PbO) is used. in use. However, the toxicity of lead to the human body has been known for some time, and disposal of electronic devices and parts that use lead may lead to soil contamination and groundwater contamination. It is important.

このような背景から、種々の分野で従来の鉛含有材から代替材への移行が進められている。グロープラグ用の封着ガラスにおいても、無鉛化されることが望ましく、グロープラグの使用環境や溶着工程に適した封着ガラスが要求されている。   Against this background, the transition from conventional lead-containing materials to alternative materials is being promoted in various fields. Also in the glow plug sealing glass, it is desirable to be lead-free, and a sealing glass suitable for the environment in which the glow plug is used and the welding process is required.

また、グロープラグ用の封着ガラスは、金属ピン部材とハウジングの間を絶縁しているが、金属部分を防錆メッキする際のメッキ液に浸食される問題がある。この場合、封着ガラス表面に形成されるメッキ膜を介して、金属ピン部材とハウジングが導通してしまうおそれがあり、上記特許文献1では、封着ガラス表面にアルミナリングやOリング等の絶縁部材を埋設することにより、対応している。またその他、市場における腐食成分からも保護が可能となる。   Moreover, the sealing glass for glow plugs insulates between the metal pin member and the housing, but there is a problem that it is eroded by the plating solution when the metal part is subjected to rust prevention plating. In this case, there is a possibility that the metal pin member and the housing are electrically connected through the plating film formed on the surface of the sealing glass. In Patent Document 1, insulation such as an alumina ring or an O-ring is provided on the surface of the sealing glass. It corresponds by burying the member. In addition, protection from corrosive components in the market is possible.

ただし、小径の絶縁部材をグロープラグに組み付けることは容易でなく、部品管理等の手間もかかる。このため、より簡易に封着ガラスを保護、絶縁する手段が望まれている。   However, it is not easy to assemble a small-diameter insulating member to the glow plug, and it takes time and effort to manage components. For this reason, means for protecting and insulating the sealing glass more easily is desired.

そこで、本発明は、ディーゼルエンジンのグロープラグ等に適用されるハウジングとピン部材の保持構造において、ピン部材を固定する封着ガラスを最適化し、封着性能を維持しつつ無鉛化すること、さらには、ハウジングとピン部材の間をより簡易かつ確実に絶縁することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a housing and pin member holding structure applied to a glow plug of a diesel engine, etc., optimizing a sealing glass for fixing the pin member, and making it lead-free while maintaining sealing performance. An object of the present invention is to easily and reliably insulate between the housing and the pin member.

請求項1の発明は、筒状金属ハウジングと、このハウジング内に挿通保持される金属ピン部材と、上記ハウジングの開口端部において、上記ハウジングと上記ピン部材との間に充填される封着ガラスを有しており、上記ピン部材に設けた細径部と、上記ハウジングに設けた太径部との間に保持されて、上記封着ガラスの上記開口側の端面を間隙を有して保護し、該端面を覆うように配置した液状ゴムまたは液状樹脂を硬化させてなる絶縁保護層を設けるとともに、該絶縁保護層より上記開口側にブッシュを装着し、かつ上記封着ガラスとして、実質的に鉛を含有しないガラス成分からなり、ガラス転移点が250℃以上、軟化点温度が450℃以下、線膨張係数が10×10-6以下である封着ガラスを用い、その軟化点温度以上に加熱後冷却する際に上記封着ガラスを介して上記ピン部材に印加される焼嵌め力により、上記ピン部材を上記ハウジング内に溶着固定する保持構造である。 The invention according to claim 1 is a cylindrical metal housing, a metal pin member inserted and held in the housing, and a sealing glass filled between the housing and the pin member at an opening end portion of the housing. And is held between the narrow-diameter portion provided on the pin member and the large-diameter portion provided on the housing, and protects the end surface on the opening side of the sealing glass with a gap. and, the placed liquid rubber or liquid resin so as to cover the end surface provided with an insulating protective layer formed by thermally curing, the bushing is mounted on the opening side of the insulating protective layer, and as the sealing glass, substantially It is made of a glass component that does not contain lead, has a glass transition point of 250 ° C. or higher, a softening point temperature of 450 ° C. or lower, and a linear expansion coefficient of 10 × 10 −6 or lower, and its softening point temperature or higher. To heat after cold The shrink-fitting force applied to the pin member through the sealing glass at the time of, the pin member is a holding structure for welded and fixed in the housing.

本発明の保持構造によれば、封着ガラスが鉛成分を含有しないので、環境負荷が小さく、グロープラグの使用環境において安定で、溶着による金属部分の強度低下も抑制できる。また、線膨張係数が小さく、溶着時に焼嵌め力によってピン部材をハウジング内に強固に固定することができる。液状のゴムまたは樹脂を用い、封着ガラスの表面を覆うように注入して、硬化させることで、容易に絶縁保護層を設けることができる。 According to the holding structure of the present invention, since the sealing glass does not contain a lead component, the environmental load is small, it is stable in the use environment of the glow plug, and the strength reduction of the metal part due to welding can be suppressed. Further, the linear expansion coefficient is small, and the pin member can be firmly fixed in the housing by a shrink-fitting force at the time of welding. An insulating protective layer can be easily provided by using liquid rubber or resin, injecting it so as to cover the surface of the sealing glass, and curing it.

請求項2の発明のように、具体的には、上記ハウジングおよび上記ピン部材の構成材としては、鉄鋼材または炭素鋼が用いられ、所望の焼嵌め力を維持する。   Specifically, as a constituent material of the housing and the pin member, steel material or carbon steel is used to maintain a desired shrink-fitting force.

請求項3の発明のように、上記特性を有する封着ガラスとしては、Bi2 3 を65〜80重量%含有するガラスが、好適に使用される。 As the invention of claim 3, as the sealing glass having the above characteristics, a glass containing 65 to 80% by weight of Bi 2 O 3 is preferably used.

あるいは請求項4の発明のように、上記封着ガラスを、SnO2 およびP2 5 を65〜80%を含有するガラスとすることもでき、同様の効果が得られる。 Or as in the invention of claim 4, the sealing glass, a SnO 2 and P 2 O 5 can also be a glass containing 65% to 80%, the same effect can be obtained.

請求項5の発明のように、ガラス封着部の封着長さを2mm以上とすると、より効果的であり、溶着強度を確保することができる。   When the sealing length of the glass sealing portion is 2 mm or more as in the invention of claim 5, it is more effective and the welding strength can be secured.

請求項6の発明のように、上記ピン部材に印加されるトルクおよび引張り強度を確保するには、その外径を2.5mm以上とするのがよい。また、上記ハウジングの外径を7mm以上とすることが、上記ピン部材の保持強度を確保するために好ましい。   As in the sixth aspect of the invention, in order to ensure the torque and tensile strength applied to the pin member, the outer diameter is preferably 2.5 mm or more. Moreover, it is preferable that the outer diameter of the housing be 7 mm or more in order to ensure the holding strength of the pin member.

請求項7の発明では、上記ハウジングの開口端部内に形成した段付部に当接保持されて、上記封着ガラスの上記開口と反対側の端面を支持する絶縁セラミックリングを設ける。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an insulating ceramic ring that is held in contact with a stepped portion formed in the opening end portion of the housing and supports the end surface of the sealing glass opposite to the opening.

このセラミックリングにより、ピン部材を位置決めし、溶着時に封着ガラスを支持してガラス垂れによる溶着ムラを防止し、強度低下や気密不良を防止することができる。   With this ceramic ring, the pin member can be positioned and the sealing glass can be supported at the time of welding to prevent welding unevenness due to glass dripping, thereby preventing strength reduction and airtight failure.

請求項の発明のように、上記液状ゴムとしては、RTVゴムを用いることができ、安価で取り扱いが容易である。 As in the invention of claim 8 , RTV rubber can be used as the liquid rubber, and it is inexpensive and easy to handle.

請求項の発明のように、上記絶縁保護層の厚さを、最薄部において0.1mm以上とすることで、封着ガラスの表面を保護し、メッキ液による浸食等を効果的に防ぐことができる。 As in the ninth aspect of the invention, the thickness of the insulating protective layer is 0.1 mm or more in the thinnest part, thereby protecting the surface of the sealing glass and effectively preventing erosion by the plating solution. be able to.

請求項10の発明は、請求項1ないしのいずれか1項に記載の保持構造を備えるグ
ロープラグの発明であり、上記ハウジングの上記開口に装着したブッシュを貫通して上記ピン部材の基端部を外部に取り出し、上記ピン部材の先端側に接続したヒータ部への通電用端子とした。
A tenth aspect of the present invention is a glow plug comprising the holding structure according to any one of the first to ninth aspects, wherein a base end of the pin member passes through a bush attached to the opening of the housing. The portion was taken out and used as a terminal for energizing the heater portion connected to the tip side of the pin member.

具体的には、この保持構造をグロープラグに適用することができ、ヒータへ通電するためのピン部材を、ハウジング内に確実に保持し、両者の絶縁を確保することができる。   Specifically, this holding structure can be applied to a glow plug, and a pin member for energizing the heater can be reliably held in the housing, and insulation between the two can be ensured.

以下、図面により本発明の第1実施形態について詳細に説明する。図1(a)は、本発明の保持構造を適用したディーゼルエンジンのグロープラグ1の全体構成図であり、図1(b)にはその主要部を拡大して示す。図1(a)において、本実施形態のグロープラグ1は、金属ハウジングHと、このハウジングH内に挿通保持される通電用の金属ピン部材としての中軸ピン3と、中軸ピン3と一体のヒータ4を有している。ハウジングH内には、上端開口H1側の端部において、中軸ピン3とハウジングHとの間に封着ガラス2が充填された封着部11が構成され、中軸ピン3をハウジングH内に溶着固定している。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 (a) is an overall configuration diagram of a glow plug 1 of a diesel engine to which the holding structure of the present invention is applied, and FIG. 1 (b) shows an enlarged main part thereof. 1A, a glow plug 1 according to the present embodiment includes a metal housing H, a middle shaft pin 3 as a current-carrying metal pin member inserted and held in the housing H, and a heater integrated with the middle shaft pin 3. 4. In the housing H, a sealing portion 11 in which the sealing glass 2 is filled between the middle shaft pin 3 and the housing H is formed at the end on the upper end opening H1 side, and the middle shaft pin 3 is welded in the housing H. It is fixed.

ハウジングHは略円筒形状で、中間部外周に取付用のねじ部が形成されている。中軸ピン3は、基端側がハウジングHの上端開口H1から突出し、先端側が接続金具42によってヒータ4と接続されている。ヒータ4は公知のセラミックヒータで、外周がスリーブ41によって保持され、スリーブ41に覆われない先端ヒータ部がエンジンシリンダ内に露出している。これにより、ハウジングHから突出する中軸ピン3の基端部31が通電用の端子となり、図示しない外部電源からピン部材3を介してヒータ4に通電することで、シリンダ内を予熱可能としている。セラミックヒータは、通常、絶縁性セラミックよりなる基体内にU字状に成形した導電性セラミックよりなる発熱体を埋設した構成となっている。   The housing H has a substantially cylindrical shape, and a screw portion for attachment is formed on the outer periphery of the intermediate portion. The middle shaft pin 3 has a proximal end protruding from the upper end opening H <b> 1 of the housing H and a distal end connected to the heater 4 by a connection fitting 42. The heater 4 is a known ceramic heater, the outer periphery of which is held by a sleeve 41, and a tip heater portion that is not covered by the sleeve 41 is exposed in the engine cylinder. As a result, the base end portion 31 of the central shaft pin 3 protruding from the housing H becomes a terminal for energization, and the heater 4 is energized from an external power source (not shown) through the pin member 3 so that the inside of the cylinder can be preheated. The ceramic heater usually has a configuration in which a heating element made of a conductive ceramic formed in a U shape is embedded in a base made of an insulating ceramic.

ハウジングHおよび中軸ピン3の構成材としては、ここでは、鉄鋼材または炭素鋼を使用している。ハウジングHおよび中軸ピン3の少なくとも外表面には、防錆メッキが施されており、図示しない防錆メッキ膜で被覆されている。防錆メッキ後、中軸ピン3の基端部31に合成樹脂製のブッシュ51を外挿し、さらにナット52を螺着してハウジングHの上端開口H1を閉鎖する。   As a constituent material of the housing H and the central shaft pin 3, here, steel material or carbon steel is used. At least outer surfaces of the housing H and the central shaft pin 3 are rust-proof plated and are covered with a rust-proof plating film (not shown). After the rust-proof plating, a synthetic resin bush 51 is extrapolated to the base end portion 31 of the central shaft pin 3, and a nut 52 is screwed to close the upper end opening H1 of the housing H.

図1(b)は、グロープラグ1の封着部11を拡大して示す図である。図示するように、封着部11を構成するハウジングHの上端部は、内周径が段付に拡径しており、段付部H2上に絶縁セラミックリング6が当接保持されている。セラミックリング6は、中軸ピン3に外挿されてハウジングH内で位置決め(芯だし)するともに、中軸ピン3とハウジングHの間の絶縁を確保する。また、封着ガラス2の下端面を支持して溶着時のガラス垂れによる溶着ムラを抑制し、強度低下や気密不良が生じるのを防止する。セラミックリング6は、溶着時に封着ガラス2により一体に固定されるので、構成材料としては、ガラス溶着温度(例えば500℃)に耐えられる絶縁性セラミック材料、例えば、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、チタニア、石英、窒化珪素、窒化アルミニウム等を用いることができる。   FIG. 1B is an enlarged view showing the sealing portion 11 of the glow plug 1. As shown in the drawing, the inner peripheral diameter of the upper end portion of the housing H constituting the sealing portion 11 is increased stepwise, and the insulating ceramic ring 6 is held in contact with the stepped portion H2. The ceramic ring 6 is extrapolated to the center shaft pin 3 and positioned (centered) in the housing H, and also ensures insulation between the center shaft pin 3 and the housing H. In addition, the lower end surface of the sealing glass 2 is supported to suppress welding unevenness due to glass dripping at the time of welding, thereby preventing a decrease in strength and poor airtightness. Since the ceramic ring 6 is integrally fixed by the sealing glass 2 at the time of welding, as a constituent material, an insulating ceramic material that can withstand a glass welding temperature (for example, 500 ° C.), for example, alumina, magnesia, zirconia, titania, Quartz, silicon nitride, aluminum nitride, or the like can be used.

封着ガラス2としては、実質的に鉛を含有しないガラス成分からなり、ガラス転移点が250℃以上、軟化点温度が450℃以下、線膨張係数が10×10-6以下であるガラスを用いる。エンジンルーム等の使用環境がより高温化(200℃レベル)していることから、ガラス材の強度低下を防止するには、想定される環境温度より十分高い250℃以上のガラス転移点を有していることが望ましい。また、軟化点温度が高いと溶着処理温度が高くなり、ハウジングH、中軸ピン3を構成する炭素鋼が鈍って、低強度化することから、ガラスの軟化点温度が、金属強度への影響の小さい450℃以下であることが望ましい。さらに、封着後に焼嵌め力を維持するために、線膨張係数を一般的な鉄鋼材より小さい10×10-6以下とすることで、中軸ピン3の保持強度を確保することができる。 The sealing glass 2 is made of a glass component substantially containing no lead, having a glass transition point of 250 ° C. or higher, a softening point temperature of 450 ° C. or lower, and a linear expansion coefficient of 10 × 10 −6 or lower. . Since the use environment such as the engine room is higher (200 ° C level), it has a glass transition point of 250 ° C or higher, which is sufficiently higher than the assumed environmental temperature to prevent the strength of the glass material from decreasing. It is desirable that In addition, when the softening point temperature is high, the welding processing temperature is high, and the carbon steel constituting the housing H and the central shaft pin 3 is dulled and the strength is lowered. Therefore, the softening point temperature of the glass has an influence on the metal strength. It is desirable that the temperature be as small as 450 ° C. or less. Furthermore, in order to maintain the shrink-fitting force after sealing, the holding strength of the central shaft pin 3 can be ensured by setting the linear expansion coefficient to 10 × 10 −6 or less, which is smaller than that of a general steel material.

具体的には、封着ガラス2として、Bi2 3 を65〜80重量%含有するガラス、あるいは、SnO2 とP2 5 を65〜80%を含有するガラスを使用することができる。また、所望の特性が得られる範囲で、Al2 3 、SiO2 、ZnO等の通常のガラス成分、不可避不純物等、その他の成分を適宜含有することができる。 Specifically, as the sealing glass 2, glass containing 65 to 80% by weight of Bi 2 O 3 or glass containing 65 to 80% of SnO 2 and P 2 O 5 can be used. In addition, other components such as ordinary glass components such as Al 2 O 3 , SiO 2 , and ZnO, unavoidable impurities, and the like can be appropriately contained within a range in which desired characteristics can be obtained.

封着ガラス2によるハウジングHと中軸ピン3の溶着工程は、例えば、次のようにして実施される。まず、ハウジングH内に予めヒータ4と一体とした中軸ピン3を挿通配置し、セラミックリング6を装着した後、その上面に封着ガラス2を配置する。封着ガラス2は、ペレット状とすることもできるが、円柱状の成形体としたものを用いると、作業が容易で、溶着ムラが生じにくい。その後、所定の溶着温度に加熱することで、ガラスが溶融して中軸ピン3とハウジングHの間に隙間なく充填され、さらに冷却される過程で、中軸ピン3とハウジングHとを溶着固定する。この際、封着ガラス2の上面の位置はわずかに下降する。   The welding process of the housing H and the central shaft pin 3 by the sealing glass 2 is performed as follows, for example. First, the center shaft pin 3 integrated with the heater 4 is inserted into the housing H in advance and the ceramic ring 6 is mounted, and then the sealing glass 2 is disposed on the upper surface thereof. The sealing glass 2 can be in the form of a pellet, but if a cylindrical molded body is used, the operation is easy and uneven welding is less likely to occur. Thereafter, by heating to a predetermined welding temperature, the glass is melted and filled between the middle shaft pin 3 and the housing H without any gap, and further, the middle shaft pin 3 and the housing H are welded and fixed in the process of being cooled. At this time, the position of the upper surface of the sealing glass 2 is slightly lowered.

溶着温度はガラス軟化点以上とし、高温となるほど中軸ピン3とハウジングHの硬度が低下することから、通常600℃以下、例えば500℃程度に設定するのがよい。この時、封着ガラス2の線膨張係数をハウジングHと中軸ピン3の構成材料より小さくしたので、ハウジングHが熱膨張した後、収縮する際に、封着ガラス2および中軸ピン3に印加される焼嵌め力(面圧)によって、強固な固定とすることができる。   The welding temperature is set to be equal to or higher than the glass softening point, and the higher the temperature, the lower the hardness of the central shaft pin 3 and the housing H. At this time, since the linear expansion coefficient of the sealing glass 2 is made smaller than that of the constituent material of the housing H and the central shaft pin 3, it is applied to the sealing glass 2 and the central shaft pin 3 when the housing H contracts after thermal expansion. It can be firmly fixed by the shrink fitting force (surface pressure).

封着ガラス2の上端面側には、封着ガラス2を防錆メッキ処理液から保護するために、液状ゴムまたは液状樹脂を硬化させた絶縁保護層7が設けられる。絶縁保護層7は、溶着工程において封着ガラス2となる成形体を配置した後、その上端面を覆うように液状ゴムまたは液状樹脂を注入し、硬化させることで容易に形成される。液状ゴムとしては、例えばRTVゴム(Room Temperature Vulcanizable;室温加硫ゴム)が挙げられ、低コストで、容易に硬化するため、好適に用いられる。特に一液型シリコーンRTVゴムは作業性が良好で、封着ガラス2との濡れ性に優れ、耐熱性等の特性にも優れる。RTVゴム以外にも、液状で封着ガラス2表面に塗布または注入した後、溶着処理時の熱等で硬化可能なゴムまたは樹脂、例えば液状エポキシ樹脂等を用いることもできる。   An insulating protective layer 7 in which liquid rubber or liquid resin is cured is provided on the upper end surface side of the sealing glass 2 in order to protect the sealing glass 2 from the rust preventive plating solution. The insulating protective layer 7 is easily formed by placing a molded body that becomes the sealing glass 2 in the welding step, and then injecting and curing liquid rubber or liquid resin so as to cover the upper end surface thereof. Examples of the liquid rubber include RTV rubber (room temperature vulcanizable rubber), and are preferably used because they are easily cured at low cost. In particular, the one-pack type silicone RTV rubber has good workability, excellent wettability with the sealing glass 2, and excellent properties such as heat resistance. In addition to the RTV rubber, it is also possible to use a rubber or resin, such as a liquid epoxy resin, which can be cured by heat or the like during the welding process after being applied or injected into the surface of the sealing glass 2 in a liquid state.

本発明で使用する無鉛ガラスは、粘性が高く、従来のグロープラグのように、ガラス上面にセラミック製の絶縁リングを配置した場合、ハウジングH内部が封着処理により高温となった時のエア抜きが困難になり、封着ガラス2に気泡が発生するおそれがある。これに対し、液状ゴムまたは液状樹脂よりなる絶縁保護層7であれば、エア抜きが可能で気泡の発生を防止できる。また、アルミナリングやOリングのような部品管理や、別工程にて装着する手間がかからず、メッキ処理後の取り外しも不要である。   The lead-free glass used in the present invention has high viscosity, and when a ceramic insulating ring is disposed on the upper surface of the glass like a conventional glow plug, the air is released when the inside of the housing H becomes hot due to the sealing treatment. May become difficult and bubbles may be generated in the sealing glass 2. On the other hand, if the insulating protective layer 7 is made of liquid rubber or liquid resin, air can be removed and generation of bubbles can be prevented. In addition, it does not require parts management such as alumina ring or O-ring, and labor for mounting in a separate process, and it is not necessary to remove after plating.

好適には、メッキ処理液、更にはその他腐食成分から保護するために、絶縁保護層7の厚さを、最薄部で0.1mm以上となるようにするとよい。また、絶縁保護層7と封着ガラス2とが密着せず、少なくとも一部において0.1mm以上の間隙が形成されていると、ガラスの膨張によるゴムの押し上げを防止することができる。さらに、絶縁保護層7の形成位置において、隣接する中軸ピン3に細径部32を設け、ハウジングH内周面に太径部H3を設けると、硬化後のゴムまたは樹脂をハウジングH内に安定して保持することができる。また、細径部32および太径部H3によりセラミックリング6が自重で落下しやすくなり装着が容易になる。   Preferably, the thickness of the insulating protective layer 7 should be 0.1 mm or more at the thinnest part in order to protect it from the plating treatment liquid and other corrosive components. Further, when the insulating protective layer 7 and the sealing glass 2 are not in close contact with each other and a gap of 0.1 mm or more is formed at least in part, it is possible to prevent the rubber from being pushed up due to the expansion of the glass. Further, when the insulating protective layer 7 is formed at the position where the adjacent middle shaft pin 3 is provided with the small diameter portion 32 and the housing H is provided with the large diameter portion H3, the cured rubber or resin is stabilized in the housing H. Can be held. In addition, the ceramic ring 6 is easily dropped by its own weight due to the small-diameter portion 32 and the large-diameter portion H3, so that the mounting becomes easy.

焼嵌めによる中軸ピン3の保持強度を確保するために、封着部11の各部寸法が設定される。例えば、中軸ピン3に印加されるトルクおよび引張り強度を確保するには、中軸ピン3の外径が2.5mm以上であることが必要であり、この場合、封着部11の封着長さを2mm以上、ハウジングHの外径を7mm以上とすることが焼嵌め力を維持するために望ましい。ここで封着部11の封着長さは、焼嵌め力が維持されている部位の軸方向長であり、図1(b)では、セラミックリング6に接する封着ガラス2の下端面から中軸ピン3の細径部32までの長さとなる。本実施形態では、例えば、中軸ピン3の外径を4mm、最小径となる細径部32の外径を3.5mm、封着部11の封着長さを5mm、ハウジングHの外径を11mmとしている。また、絶縁保護層7の厚さは0.2mmとした。   In order to ensure the holding strength of the central shaft pin 3 by shrink fitting, each part size of the sealing part 11 is set. For example, in order to ensure the torque and tensile strength applied to the middle shaft pin 3, it is necessary that the outer diameter of the middle shaft pin 3 is 2.5 mm or more. In this case, the sealing length of the sealing portion 11 Is 2 mm or more and the outer diameter of the housing H is preferably 7 mm or more in order to maintain the shrink-fitting force. Here, the sealing length of the sealing portion 11 is the axial length of the portion where the shrink-fitting force is maintained. In FIG. 1B, the central axis extends from the lower end surface of the sealing glass 2 in contact with the ceramic ring 6. This is the length up to the small diameter portion 32 of the pin 3. In the present embodiment, for example, the outer diameter of the central shaft pin 3 is 4 mm, the outer diameter of the small diameter portion 32 that is the minimum diameter is 3.5 mm, the sealing length of the sealing portion 11 is 5 mm, and the outer diameter of the housing H is 11 mm. The thickness of the insulating protective layer 7 was 0.2 mm.

次に、本発明の効果を確認するために、上述した方法で図1(a)、(b)に示した構造のグロープラグ1を作製し、評価を行った。封着ガラス2としては、Bi2 3 を65〜80重量%含有するガラス(実施例1)と、SnO2 とP2 5 を65〜80%を含有するガラス(実施例2)を使用した。表1に、これら実施例1、2のガラスの物性値(ガラス転移点、軟化点、線膨張係数)を、従来の鉛ガラスの物性値とともに示した。 Next, in order to confirm the effect of the present invention, the glow plug 1 having the structure shown in FIGS. 1A and 1B was manufactured and evaluated by the method described above. As the sealing glass 2, a glass containing 65 to 80% by weight of Bi 2 O 3 (Example 1) and a glass containing 65 to 80% of SnO 2 and P 2 O 5 (Example 2) are used. did. Table 1 shows the physical property values (glass transition point, softening point, linear expansion coefficient) of the glasses of Examples 1 and 2 together with the physical property values of the conventional lead glass.

さらに、各実施例および従来例について、溶着強度を評価するためにピントルク試験を実施して結果を表1に併記した。試験方法は、図2(b)に示すように、中軸ピン3に回転方向の捩りを与えることによって行い、所定の荷重を印加した時の溶着部の剥離ないし部材の破断の有無を調べた。また、この試験結果と、封着ガラス2の線膨張係数および一般的な鉄鋼材の線膨張係数との関係を図2(a)に示した。   Further, for each of the examples and the conventional examples, a pin torque test was performed in order to evaluate the welding strength, and the results are also shown in Table 1. As shown in FIG. 2B, the test method was performed by applying a twist in the rotational direction to the central shaft pin 3, and the presence or absence of peeling of the welded portion or breaking of the member when a predetermined load was applied was examined. Moreover, the relationship between this test result, the linear expansion coefficient of the sealing glass 2, and the linear expansion coefficient of a general steel material was shown to Fig.2 (a).

表1に明らかなように、実施例1、2とも、溶着強度試験において溶着部が剥離する前に、中軸ピン3の破断が生じており、封着部11が強固に溶着していることがわかった。この結果は、従来例の鉛ガラスを用いた場合と同等であり、ガラスの物性値(ガラス転移点、軟化点、線膨張係数)も、従来の鉛ガラスの物性値とほぼ同等であることから、実施例1、2の封着ガラス2を用いることで、溶着強度を低下させることなく、無鉛化が可能であることがわかる。   As is clear from Table 1, in both Examples 1 and 2, the center pin 3 was broken before the welded part peeled off in the weld strength test, and the sealed part 11 was firmly welded. all right. This result is equivalent to the case of using the lead glass of the conventional example, and the physical property values (glass transition point, softening point, linear expansion coefficient) of the glass are almost the same as those of the conventional lead glass. It can be seen that by using the sealing glass 2 of Examples 1 and 2, lead-free can be achieved without reducing the welding strength.

また、図2(a)より、実施例1、2の封着ガラス2はいずれも、従来の鉛ガラスと同様に、一般的な鉄鋼材の線膨張係数(10×10-6)より小さくなっている。図3は、溶着後に中軸ピン3と封着ガラス2へ印加される面圧(焼嵌め力)をFEM解析した結果であり、ハウジングHが熱膨張した後、収縮することにより中軸ピン3の外周面、封着ガラス2の外周面に、焼嵌めによる締め付け力が作用していることがわかる。このように、封着ガラス2の線膨張係数が一般的な鉄鋼材の線膨張係数(10×10-6)より小さい場合には、焼嵌め力による中軸ピン3の保持強度が確保可能である。封着ガラス2の線膨張係数が一般的な鉄鋼材と同等以上となると、面圧(焼嵌め力)が0となり、中軸ピン3の保持強度が得られない。 Further, from FIG. 2 (a), both of the sealing glasses 2 of Examples 1 and 2 are smaller than the linear expansion coefficient (10 × 10 −6 ) of a general steel material, like the conventional lead glass. ing. FIG. 3 is a result of FEM analysis of the surface pressure (shrink fit force) applied to the central shaft pin 3 and the sealing glass 2 after welding. The outer periphery of the central shaft pin 3 is contracted after the housing H is thermally expanded and contracted. It can be seen that a tightening force by shrink fitting acts on the outer surface of the surface and the sealing glass 2. Thus, when the linear expansion coefficient of the sealing glass 2 is smaller than the linear expansion coefficient (10 × 10 −6 ) of a general steel material, it is possible to ensure the holding strength of the central shaft pin 3 by the shrink-fit force. . When the linear expansion coefficient of the sealing glass 2 is equal to or greater than that of a general steel material, the surface pressure (shrinkage fitting force) becomes 0, and the holding strength of the central shaft pin 3 cannot be obtained.

次いで、上記構造のグロープラグ1において、封着部11の封着長さを変更した場合の保持強度を評価した。封着部11の封着長さは、図1(b)では5mmとしたが、これを1mm、2mmに変更したグロープラグ1を作成し、それぞれについて、同様のピントルク試験を実施し。結果を表2に示す。   Next, in the glow plug 1 having the above structure, the holding strength when the sealing length of the sealing portion 11 was changed was evaluated. Although the sealing length of the sealing part 11 is 5 mm in FIG. 1B, the glow plug 1 is prepared by changing this to 1 mm and 2 mm, and the same pin torque test is performed for each. The results are shown in Table 2.

表2に明らかなように、封着部11の封着長さが2mmの場合には、封着長さが5mmの場合と同様の結果となり(表中に○で記載)、中軸ピン3の破断が生じた。封着長さが1mmの場合には、封着部11の一部に剥離が生じた(表中に△で記載)。これらの結果から、中軸ピン3の保持力を十分維持するには、封着長さが2mm以上であることが望ましいことがわかる。   As is apparent from Table 2, when the sealing length of the sealing part 11 is 2 mm, the result is the same as that when the sealing length is 5 mm (indicated by a circle in the table). Breakage occurred. When the sealing length was 1 mm, peeling occurred in a part of the sealing part 11 (indicated by Δ in the table). From these results, it can be seen that the sealing length is desirably 2 mm or more in order to sufficiently maintain the holding force of the central shaft pin 3.

以上のように、本発明によれば、ディーゼルエンジンのグロープラグ等に適用され。ハウジングとピン部材を溶着する封着ガラスを無鉛化し、かつ封着性能を確保することができる。また、封着ガラスの表面を簡易かつ確実に保護して、ハウジングとピン部材の間の絶縁を確保することができる。   As described above, the present invention is applied to a glow plug of a diesel engine. The sealing glass for welding the housing and the pin member can be made lead-free and the sealing performance can be ensured. In addition, the surface of the sealing glass can be protected easily and reliably, and insulation between the housing and the pin member can be ensured.

なお、本発明の保持構造は、ディーゼルエンジンのグロープラグ等に限らず、他の分野においても利用可能であり、同様の効果を発揮する。   Note that the holding structure of the present invention is not limited to a glow plug of a diesel engine, but can be used in other fields and exhibits the same effect.

本発明の第1実施形態を示し、(a)はグロープラグの全体構成図、(b)は(a)の主要部である封着部構成を示す拡大断面図である。1A and 1B show a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is an overall configuration diagram of a glow plug, and FIG. (a)は本発明実施例における試験結果を示す図、(b)は、本発明実施例における試験方法を説明するための図である。(A) is a figure which shows the test result in this invention Example, (b) is a figure for demonstrating the test method in this invention Example. 本発明実施例におけるFEM解析結果を示す図である。It is a figure which shows the FEM analysis result in this invention Example.

符号の説明Explanation of symbols

H ハウジング(金属ハウジング)
H1 上端開口
1 グロープラグ
11 封着部
2 封着ガラス
3 中軸ピン(金属ピン部材)
31 基端部
4 ヒータ
51 ブッシュ
52 ナット
6 絶縁セラミックリング
6 絶縁保護層
H housing (metal housing)
H1 Upper end opening 1 Glow plug 11 Sealing part 2 Sealing glass 3 Central shaft pin (metal pin member)
31 Base end 4 Heater 51 Bushing 52 Nut 6 Insulating ceramic ring 6 Insulating protective layer

Claims (10)

筒状金属ハウジングと、このハウジング内に挿通保持される金属ピン部材と、上記ハウジングの開口端部において、上記ハウジングと上記ピン部材との間に充填される封着ガラスを有しており、上記ピン部材に設けた細径部と上記ハウジングに設けた太径部との間に保持されて、上記封着ガラスの上記開口側の端面を間隙を有して保護し、該端面を覆うように配置した液状ゴムまたは液状樹脂を硬化させてなる絶縁保護層を設けるとともに、該絶縁保護層より上記開口側にブッシュを装着し、かつ上記封着ガラスとして、実質的に鉛を含有しないガラス成分からなり、ガラス転移点が250℃以上、軟化点温度が450℃以下、線膨張係数が10×10-6以下である封着ガラスを用い、その軟化点温度以上に加熱後冷却する際に上記封着ガラスを介して上記ピン部材に印加される焼嵌め力により、上記ピン部材を上記ハウジング内に溶着固定する保持構造。 A cylindrical metal housing, and the metallic pin member is inserted and held within the housing, at the open end of the housing, has a sealing glass that is filled between the housing and the pin member, the It is held between the narrow diameter part provided in the pin member and the large diameter part provided in the housing so as to protect the end face on the opening side of the sealing glass with a gap and to cover the end face. the placed liquid rubber or liquid resin provided with an insulating protective layer formed by thermally curing, the glass component of the bush mounted on the opening side of the insulating protective layer, and as the sealing glass contains substantially no lead The glass transition point is 250 ° C. or higher, the softening point temperature is 450 ° C. or lower, and the linear expansion coefficient is 10 × 10 −6 or lower. Sealing moth The shrink-fitting force applied to the pin member through the scan, holding structure to weld securing the pin member in the housing. 上記ハウジングおよび上記ピン部材は、鉄鋼材または炭素鋼よりなる請求項1に記載の保持構造。   The holding structure according to claim 1, wherein the housing and the pin member are made of steel or carbon steel. 上記封着ガラスは、Bi2 3 を65〜80重量%含有する請求項1または2に記載の保持構造。 The holding structure according to claim 1 or 2, wherein the sealing glass contains 65 to 80% by weight of Bi 2 O 3 . 上記封着ガラスは、SnO2 およびP2 5 を65〜80%を含有する請求項1または2に記載の保持構造。 The holding structure according to claim 1 or 2, wherein the sealing glass contains 65 to 80% of SnO 2 and P 2 O 5 . ガラス封着部の封着長さを2mm以上とした請求項1ないし4のいずれか1項に記載の保持構造。   The holding structure according to any one of claims 1 to 4, wherein a sealing length of the glass sealing portion is 2 mm or more. ガラス封着部において、上記ピン部材の外径を2.5mm以上、上記ハウジングの外径を7mm以上とした請求項1ないし5のいずれか1項に記載の保持構造。   The holding structure according to any one of claims 1 to 5, wherein in the glass sealing portion, the outer diameter of the pin member is 2.5 mm or more, and the outer diameter of the housing is 7 mm or more. 上記ハウジングの開口端部内に形成した段付部に当接保持されて、上記封着ガラスの上記開口と反対側の端面を支持する絶縁セラミックリングを設けた請求項1ないし6のいずれか1項に記載の保持構造。   7. An insulating ceramic ring is provided, which is in contact with and held by a stepped portion formed in the opening end of the housing and supports an end surface of the sealing glass opposite to the opening. The holding structure as described in. 上記液状ゴムは、RTVゴムである請求項1ないし7のいずれか1項に記載の保持構造。   The holding structure according to claim 1, wherein the liquid rubber is RTV rubber. 上記絶縁保護層の厚さを、最薄部において0.1mm以上とした請求項1ないし8のいずれか1項に記載の保持構造。   The holding structure according to any one of claims 1 to 8, wherein a thickness of the insulating protective layer is 0.1 mm or more in a thinnest portion. 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の保持構造を備えるグロープラグであって、上記ハウジングの上記開口に装着したブッシュを貫通して上記ピン部材の基端部を外部に取り出し、上記ピン部材の先端側に接続したヒータ部への通電用端子としたことを特徴とするグロープラグ。   A glow plug comprising the holding structure according to claim 1, wherein a base end portion of the pin member is taken out through a bush attached to the opening of the housing, and the pin A glow plug characterized by being a terminal for energizing a heater connected to the tip side of a member.
JP2007127823A 2007-05-14 2007-05-14 Retaining structure and glow plug Active JP5070926B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007127823A JP5070926B2 (en) 2007-05-14 2007-05-14 Retaining structure and glow plug
DE200810001730 DE102008001730A1 (en) 2007-05-14 2008-05-13 Support structure and glow plug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007127823A JP5070926B2 (en) 2007-05-14 2007-05-14 Retaining structure and glow plug

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008281306A JP2008281306A (en) 2008-11-20
JP5070926B2 true JP5070926B2 (en) 2012-11-14

Family

ID=39986301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007127823A Active JP5070926B2 (en) 2007-05-14 2007-05-14 Retaining structure and glow plug

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5070926B2 (en)
DE (1) DE102008001730A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6271148B2 (en) * 2013-04-19 2018-01-31 日本特殊陶業株式会社 Glow plug
JP2018100804A (en) * 2016-12-21 2018-06-28 京セラ株式会社 heater

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6386291A (en) * 1986-09-27 1988-04-16 株式会社デンソー Ceramic heater and manufacture of the same
JP3552340B2 (en) * 1995-05-25 2004-08-11 株式会社デンソー Glow plug and manufacturing method thereof
JP3951514B2 (en) * 1999-08-11 2007-08-01 日本電気硝子株式会社 Silica tin phosphate glass and sealing material
JP4093342B2 (en) * 2002-02-21 2008-06-04 Agcテクノグラス株式会社 Press frit
JP2004317499A (en) 2003-03-28 2004-11-11 Ngk Spark Plug Co Ltd Temperature sensor
JP4498765B2 (en) * 2004-01-30 2010-07-07 日本山村硝子株式会社 Sealing composition
JP2006327845A (en) * 2005-05-24 2006-12-07 Asahi Techno Glass Corp Press frit

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008001730A1 (en) 2008-12-18
JP2008281306A (en) 2008-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108475658B (en) Electrostatic chuck device
US20090223699A1 (en) Method for manufacturing an electrical leadthrough and an electrical leadthrough manufactured according to said method
JP5363475B2 (en) Spark plug
JP4672597B2 (en) Substrate processing equipment
JPWO2011162074A1 (en) Glow plug, manufacturing method thereof, and heating device
EP3282814B1 (en) Heater
JP5070926B2 (en) Retaining structure and glow plug
JP5552920B2 (en) Ceramic heater
EP1328138B1 (en) Ceramic heater type glow plug and method of manufacturing the glow plug
WO2021060267A1 (en) Cylindrical sputtering target and method for manufacturing same
JP2021132043A (en) High temperature tubular heater
JP6559740B2 (en) Spark plug
JP6668690B2 (en) Ceramic glow plug
KR100371067B1 (en) Assembly method of layered support and angle iron for manufacturing electrical insulator
JP2018170093A (en) Wire with cap
JP6313155B2 (en) heater
KR102414859B1 (en) Sheath heater and heater for manufacturing process use
JPH09257745A (en) Sensor and its manufacture
JP7045161B2 (en) Glow plug
JP2018018739A (en) Ignition plug
JPH065176A (en) Temperature fuse
JP2002130672A (en) Ceramic heater type glow plug and its manufacturing method
JP2007059078A (en) Spark plug and its manufacturing method
JPH02256004A (en) Optical fiber-combined insulator and production thereof
JPS61110786A (en) Electrode device for preventing corrosion

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120315

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120724

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120806

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5070926

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250