JP5903008B2 - Spark plug - Google Patents
Spark plug Download PDFInfo
- Publication number
- JP5903008B2 JP5903008B2 JP2012162287A JP2012162287A JP5903008B2 JP 5903008 B2 JP5903008 B2 JP 5903008B2 JP 2012162287 A JP2012162287 A JP 2012162287A JP 2012162287 A JP2012162287 A JP 2012162287A JP 5903008 B2 JP5903008 B2 JP 5903008B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal shell
- ground electrode
- base
- axis
- spark plug
- 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
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 146
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 146
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 66
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 23
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 69
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 11
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 9
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 8
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000566 Platinum-iridium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 102220342298 rs777367316 Human genes 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに関する。 The present invention relates to a spark plug used for an internal combustion engine or the like.
スパークプラグは、例えば、内燃機関(エンジン)に取付けられ、燃焼室内の混合気等への着火のために用いられる。一般にスパークプラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、軸孔の先端側に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端面に溶接される棒状の接地電極とを備える(例えば、特許文献1等参照)。 The spark plug is attached to, for example, an internal combustion engine (engine), and is used to ignite an air-fuel mixture or the like in the combustion chamber. In general, a spark plug is welded to an insulator having an axial hole extending in the axial direction, a center electrode inserted into the tip end side of the shaft hole, a metal shell provided on the outer periphery of the insulator, and a tip surface of the metal shell. A rod-shaped ground electrode (see, for example, Patent Document 1).
接地電極は、主体金具の先端面に溶接されるとともに、軸線方向先端側に向けて延び、少なくとも一部が主体金具に埋没する基部を具備する。また、接地電極は、自身の略中間部分において自身の先端部が中心電極と対向するように曲げ返されており、接地電極の先端部と中心電極の先端部との間には間隙が形成される。そして、前記間隙に高電圧が印加され、前記間隙において火花放電を生じさせることで、混合気等への着火がなされるようになっている。 The ground electrode is welded to the front end surface of the metal shell, and includes a base portion that extends toward the front end side in the axial direction and is at least partially buried in the metal shell. In addition, the ground electrode is bent back so that the tip of the ground electrode is opposed to the center electrode at a substantially intermediate portion of the ground electrode, and a gap is formed between the tip of the ground electrode and the tip of the center electrode. The A high voltage is applied to the gap, and a spark discharge is generated in the gap, thereby igniting the air-fuel mixture or the like.
さらに、接地電極は、一般に抵抗溶接により、主体金具に対して若干埋没した状態で溶接される。そして、溶接に伴い、主体金具及び接地電極が相互に溶け合ってなる、いわゆる溶融ダレが形成される。ここで、前記溶融ダレが、主体金具の外周面や内周面にはみ出してしまうと、スパークプラグを内燃機関等に取付ける際に支障が生じてしまったり、中心電極と溶融ダレとの間で絶縁体の表面を這った異常放電が生じてしまったりするおそれがある。そのため、溶接時においては、主体金具に対する接地電極の押圧荷重や両者の接触部分を流れる通電電流を調節し、溶融ダレが主体金具の外周面や内周面にはみ出すのを抑えるようにするのが一般的である。 Furthermore, the ground electrode is generally welded in a state of being slightly buried in the metal shell by resistance welding. Along with welding, a so-called melting sag is formed in which the metal shell and the ground electrode are melted together. Here, if the molten sag protrudes from the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the metal shell, troubles may occur when the spark plug is attached to an internal combustion engine or the like, or insulation may occur between the center electrode and the molten sag. There is a risk of abnormal discharge over the surface of the body. For this reason, during welding, it is necessary to adjust the pressing load of the ground electrode against the metal shell and the energizing current flowing through the contact portion between them to prevent the molten sag from protruding to the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the metal shell. It is common.
ところで近年では、スパークプラグの小型化(小径化)を図るべく、主体金具の小径化が図られている(すなわち、主体金具の外周面に設けられるねじ部のねじ径がより小さなものとされている)。このような小径化された主体金具においては、その先端面(すなわち、接地電極の被溶接面)の幅が小さくなり、主体金具の先端面の幅と接地電極の厚さとの差が非常に小さなものとなる。そして、ねじ径が小さなもの(M10以下)とされ、かつ、前記先端面の幅と接地電極の厚さとの差が非常に小さい場合において、接地電極が、断面矩形状など、中心電極側の面と中心電極とは反対側の面が平坦状とされている場合には、接地電極の幅方向両端部が、主体金具の内周面や外周面に対して極めて接近する。 In recent years, the diameter of the metal shell has been reduced in order to reduce the size (small diameter) of the spark plug (that is, the screw diameter of the screw portion provided on the outer peripheral surface of the metal shell has been made smaller). ) In such a metal shell having a reduced diameter, the width of the tip surface (that is, the surface to be welded of the ground electrode) is small, and the difference between the width of the tip surface of the metal shell and the thickness of the ground electrode is very small. It will be a thing. When the screw diameter is small (M10 or less) and the difference between the width of the tip surface and the thickness of the ground electrode is very small, the ground electrode is a surface on the side of the center electrode such as a rectangular cross section. When the surface opposite to the center electrode is flat, both ends in the width direction of the ground electrode are very close to the inner peripheral surface and outer peripheral surface of the metal shell.
このような構成において、主体金具の外周面や内周面に対する溶融ダレのはみ出しを防止するためには、通電電流を比較的小さなものとし、溶融ダレの形成を抑制することが考えられる。しかしながら、この場合には、主体金具及び接地電極を十分に溶け込ませることができず、主体金具に対する接地電極の溶接強度が不十分となってしまうおそれがある。 In such a configuration, in order to prevent the molten sag from protruding from the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the metal shell, it is conceivable to reduce the energization current to suppress the formation of the molten sag. However, in this case, the metal shell and the ground electrode cannot be sufficiently melted, and the welding strength of the ground electrode to the metal shell may be insufficient.
さらに、主体金具の先端面の幅が小さい場合には、接地電極の断面積も比較的小さなものとせざるを得ず、主体金具及び接地電極の溶接面積も小さなものとなる。このように溶接面積が小さい場合において、内燃機関等の動作に伴う振動等の外力が接地電極に加わった際に、主体金具から接地電極が脱落してしまうことをより確実に防止するためには、より優れた溶接強度を確保することが必要である。ところが、上述のように、接地電極が主体金具の内周面等に対して極めて接近する場合には、溶接強度の向上を図ることが非常に難しい。すなわち、接地電極の断面積が小さく、かつ、主体金具の先端面の幅と接地電極の厚さとの差が非常に小さいスパークプラグにおいては、外力による接地電極の脱落が特に懸念される。 Further, when the width of the front end surface of the metal shell is small, the cross-sectional area of the ground electrode must be relatively small, and the welding area of the metal shell and the ground electrode is also small. In order to more reliably prevent the ground electrode from falling off the metal shell when an external force such as vibration associated with the operation of the internal combustion engine or the like is applied to the ground electrode in such a small welding area. It is necessary to ensure better welding strength. However, as described above, when the ground electrode is very close to the inner peripheral surface of the metal shell, it is very difficult to improve the welding strength. That is, in the spark plug in which the cross-sectional area of the ground electrode is small and the difference between the width of the front end face of the metal shell and the thickness of the ground electrode is very small, there is a particular concern that the ground electrode may fall off due to external force.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外力による接地電極の脱落が特に懸念されるスパークプラグにおいて、溶接強度を十分に確保することができ、接地電極の脱落をより確実に防止することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to ensure sufficient welding strength in a spark plug in which the ground electrode is particularly worried due to an external force. It is to prevent more reliably.
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。 Hereinafter, each configuration suitable for solving the above-described object will be described in terms of items. In addition, the effect specific to the corresponding structure is added as needed.
構成1.本構成のスパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設された中心電極と、
外周にねじ部を有し、前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端面に溶接部を介して接合され、前記中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えるスパークプラグであって、
前記接地電極は、
前記主体金具の先端面に前記溶接部を介して接合されるとともに、前記軸線方向先端側に向けて延び、少なくとも一部が前記主体金具に埋没する基部を具備するスパークプラグであって、
前記基部は、前記中心電極側に位置する面と、前記中心電極とは反対側に位置する面とが自身の幅方向に平坦な面を有するとともに、前記軸線と直交する方向に沿った自身の断面積が3mm2以下とされ、
前記ねじ部のねじ径がM10以下とされ、かつ、
前記軸線と直交する方向に沿った前記主体金具の先端面の幅が、前記基部のうち前記主体金具に前記溶接部を介して接合される部位の最大厚さよりも大きい一方で、前記主体金具の先端面の幅と前記最大厚さとの差が0.3mm以下とされ、
前記基部の厚みの線分の垂直二等分線を含み、かつ、前記軸線と平行に延びる断面における、前記軸線に沿った前記基部の最大埋没量を0.10mm以上とし、
前記基部の幅の線分の垂直二等分線を含み、かつ、前記軸線と平行に延びる断面において、前記基部のうち前記主体金具の外周面及び内周面の一方のみが、前記主体金具の先端面に対して最も埋没することを特徴とする。
Configuration 1. The spark plug of this configuration includes a cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction;
A center electrode inserted on the tip side of the shaft hole;
A cylindrical metal shell having a threaded portion on the outer periphery and provided on the outer periphery of the insulator;
A spark plug comprising a ground electrode joined to a front end surface of the metal shell via a welded portion and forming a gap with the center electrode,
The ground electrode is
Together are joined through the weld at the tip surface of the metal shell, extending toward the tip end side in the axial direction, a spark plug having a base portion at least partially buried in the metal shell,
The base portion has a flat surface in the width direction of a surface located on the side of the center electrode and a surface located on the side opposite to the center electrode, and the base portion along a direction perpendicular to the axis. The cross-sectional area is 3 mm 2 or less,
The screw diameter of the screw portion is M10 or less, and
Width of the end face of the metal shell along a direction perpendicular to the axis, the While larger than the metal shell to the maximum area to be joined via a weld thickness of the base of the metal shell The difference between the width of the tip surface and the maximum thickness is 0.3 mm or less,
In a cross section that includes a perpendicular bisector of the thickness of the base and extends in parallel with the axis, the maximum burying amount of the base along the axis is 0.10 mm or more,
In a cross section that includes a vertical bisector of a width line segment of the base portion and extends in parallel with the axis , only one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the metal shell is the base metal. It is characterized by being buried most with respect to the tip surface .
尚、「基部の最大埋没量」とあるのは、断面において、基部のうち主体金具に対して最も埋没している部位の埋没量から、基部のうち主体金具に対して最も埋没していない部位の埋没量を減じた値をいう(以下、同様)。 In addition, the "maximum burial amount of the base" means that the portion of the base that is most buried with respect to the metal shell in the cross section is the portion of the base that is least buried with respect to the metal shell The value obtained by subtracting the amount of burial (hereinafter the same).
上記構成1によれば、基部は、軸線と直交する方向に沿った断面積が3mm2以下とされており、溶接面積が比較的小さなものとされている。また、ねじ部のねじ径がM10以下とされるとともに、軸線と直交する方向に沿った主体金具の先端面の幅は、基部の最大厚さよりも大きい一方で、主体金具の先端面の幅と前記最大厚さとの差が0.3mm以下とされている。すなわち、外力が加わった際に接地電極の脱落が生じやすく、脱落を防止可能な程度の溶接強度を確保しようにも、従前の手法では、十分な溶接強度を確保することが難しい構成となっている。 According to Configuration 1, the base has a cross-sectional area of 3 mm 2 or less along the direction orthogonal to the axis, and the welding area is relatively small. Further, the thread diameter of the thread portion is set to M10 or less, and the width of the front end surface of the metal shell along the direction orthogonal to the axis is larger than the maximum thickness of the base portion, while the width of the front end surface of the metal shell is The difference from the maximum thickness is 0.3 mm or less. In other words, when an external force is applied, the ground electrode is likely to drop off, and it is difficult to ensure sufficient welding strength with the conventional method to secure a welding strength that can prevent the dropping. Yes.
この点、上記構成1によれば、基部の幅の線分の垂直二等分線を含み、かつ、軸線と平行に延びる断面において、主体金具の先端面に対して基部を最も埋没させた位置が、主体金具の外周面及び内周面のいずれか一方のみに位置するように構成されている。すなわち、接地電極に外力が加わった際には、基部及び主体金具の溶接部分のうち内周や外周に対して応力が特に加わるが、この応力が特に加わる部位において、基部が主体金具に対して最も埋没するように構成されている。従って、応力に対して十分に抗することが可能な溶接強度をより確実に確保することができる。 In this regard, according to the configuration 1, the position where the base is most buried with respect to the distal end surface of the metal shell in the cross section including the vertical bisector of the width of the base and extending parallel to the axis. However, it is comprised so that it may be located only in either one of the outer peripheral surface and inner peripheral surface of a metal shell. That is, when an external force is applied to the ground electrode, stress is particularly applied to the inner periphery and outer periphery of the welded portion of the base and the metal shell. It is configured to be buried most. Therefore, it is possible to more surely secure the welding strength that can sufficiently resist the stress.
また、上記構成1によれば、基部の厚さが最大となる線分の垂直二等分線を含み、かつ、軸線と平行に延びる断面における、軸線に沿った基部の最大埋没量(以下、「最大埋没量MB2」と称することもある)が0.10mm以上とされている。すなわち、基部のうち外周や内周以外の部位において、十分な埋没量が確保されるように構成されている。これにより、溶接強度の更なる向上を図ることができ、接地電極の脱落をより確実に防止することができる。 Further, according to the configuration 1, the maximum burying amount of the base portion along the axis (hereinafter, referred to as a cross section including the vertical bisector where the thickness of the base portion is maximum and extending in parallel with the axis line). “Sometimes referred to as“ maximum burying amount MB2 ”) is 0.10 mm or more. That is, it is configured such that a sufficient amount of burial is ensured in a portion other than the outer periphery and the inner periphery in the base portion. Thereby, the further improvement of welding strength can be aimed at and the fall-off of a ground electrode can be prevented more reliably.
尚、基部のうち主体金具に対して最も埋没する位置を、主体金具の外周面や内周面に位置させることは、主体金具の外周面や内周面に対して溶融ダレを積極的にはみ出させるような条件で、主体金具に接地電極を溶接することでなされる。主体金具の外周面や内周面に溶融ダレをはみ出させることで、主体金具の先端面の最内周や最外周を凹状に変形させることができ、その結果、基部のうち主体金具に対して最も埋没する位置を、主体金具の外周面や内周面とすることができる。また、溶接時において、溶融ダレがはみ出る程度の比較的大きな通電電流を流すことにより、主体金具及び接地電極が十分に溶け込む点も、溶接強度の向上を寄与する。 It should be noted that the position where the base metal is most buried with respect to the metal shell is positioned on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the metal shell. Under such conditions, the ground electrode is welded to the metallic shell. By letting molten sag protrude from the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the metal shell, the innermost circumference and outermost circumference of the front end surface of the metal shell can be deformed into a concave shape. The most buried position can be the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the metallic shell. In addition, during welding, a relatively large energization current that causes the molten sag to flow out is allowed to flow so that the metal shell and the ground electrode are sufficiently melted, which contributes to an improvement in welding strength.
尚、主体金具の内周面等にはみ出した溶融ダレを切除することで、溶融ダレがはみ出すことに伴う不具合を回避することができる。 It should be noted that by cutting away the molten sag that protrudes from the inner peripheral surface or the like of the metal shell, it is possible to avoid problems associated with the sag of the molten metal.
構成2.本構成のスパークプラグは、上記構成1において、前記基部の幅の線分の垂直二等分線を含み、かつ、前記軸線と平行に延びる断面における、前記軸線に沿った前記基部の最大埋没量を0.05mm以上0.5mm以下としたことを特徴とする。
上記構成2によれば、基部の幅の線分の垂直二等分線を含み、かつ、軸線と平行に延びる断面において、基部の最大埋没量(以下、「最大埋没量MB1」と称することもある)が0.05mm以上とされている。従って、溶接強度を一層確実に向上させることができる。
According to the
ところで、前記最大埋没量を増大させるためには、通電電流ひいては発熱量を増大させる必要がある。しかしながら、発熱量を過度に増大させてしまうと、主体金具及び接地電極の溶接界面において、接地電極等に含有される成分の析出状態が通常とは異なるものとなってしまい、溶接強度の低下を招いてしまうおそれがある。 By the way, in order to increase the maximum amount of burying, it is necessary to increase the energization current and hence the heat generation amount. However, if the calorific value is excessively increased, the precipitation state of the components contained in the ground electrode and the like at the welding interface between the metal shell and the ground electrode will be different from the usual, resulting in a decrease in welding strength. There is a risk of being invited.
この点、上記構成2によれば、最大埋没量MB1が0.5mm以下とされているため、通電電流ひいては発熱量の過度の増大を抑制することができる。従って、溶接界面における成分の析出状態の変化を一層確実に防止することができ、溶接強度の低下防止を図ることができる。その結果、最大埋没量MB1を0.05mm以上とすることによる作用効果を十分に発揮させることができる。
In this respect, according to the above-described
構成3.本構成のスパークプラグは、上記構成1又は2において、前記基部の厚みの線分の垂直二等分線を含み、かつ、前記軸線と平行に延びる断面における、前記軸線に沿った前記基部の最大埋没量を0.15mm以上とし、
前記基部の幅の線分の垂直二等分線を含み、かつ、前記軸線と平行に延びる断面における、前記軸線に沿った前記基部の最大埋没量を0.10mm以上0.4mm以下としたことを特徴とする。
The maximum burying amount of the base along the axis in a cross section including a perpendicular bisector of the width of the base and extending in parallel with the axis is 0.10 mm or more and 0.4 mm or less. It is characterized by.
上記構成3によれば、最大埋没量MB2が0.15mm以上とされるとともに、最大埋没量MB1が0.10mm以上とされている。従って、溶接強度を一段と高めることができる。
According to the
また、上記構成3によれば、最大埋没量MB1が0.4mm以下とされているため、通電電流ひいては発熱量の過度の増大をより効果的に抑制することができる。従って、溶接界面における成分の析出状態の変化をより一層確実に防止することができ、溶接強度の低下防止を非常に効果的に図ることができる。その結果、溶接強度の更なる向上を図ることができる。
Moreover, according to the said
構成4.本構成のスパークプラグは、上記構成1乃至3のいずれかにおいて、前記接地電極は、ニッケル又はこれを主成分とする合金からなることを特徴とする。 Configuration 4. The spark plug of this configuration is characterized in that, in any one of the above configurations 1 to 3, the ground electrode is made of nickel or an alloy mainly composed of nickel.
尚、「主成分」とあるのは、材料中、最も質量比の高い成分をいう。 The “main component” means a component having the highest mass ratio in the material.
上記構成4によれば、接地電極は、Ni又はNiを主成分とする合金から形成されている。従って、接地電極の熱伝導性を向上させることができ、優れた耐消耗性を実現することができる。 According to Configuration 4, the ground electrode is formed of Ni or an alloy containing Ni as a main component. Therefore, the thermal conductivity of the ground electrode can be improved, and excellent wear resistance can be realized.
構成5.本構成のスパークプラグは、上記構成1乃至4のいずれかにおいて、前記接地電極は、Niを93質量%以上、イットリウム(Y)を含む希土類元素を0.05質量%以上0.45質量%以下含有することを特徴とする。
尚、「希土類元素」としては、Yの他に、ランタン(La)、セリウム(Ce)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ジスプロシウム(Dy)、エルビウム(Er)、及び、イッテルビウム(Yb)を挙げることができる。 As the “rare earth element”, in addition to Y, lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), samarium (Sm), dysprosium (Dy), erbium (Er), and ytterbium (Yb) Can be mentioned.
上記構成5によれば、接地電極は、Niを93質量%以上含有する金属により形成されている。従って、接地電極の熱伝導性を向上させることができ、優れた耐消耗性を実現することができる。
According to the
一方で、Niを多量に含有する金属は高温下で粒成長しやすく、上記構成5のように、Niを多量に含む金属により接地電極を形成する場合には、高温下において、接地電極を構成する金属の粒成長が懸念される。
On the other hand, a metal containing a large amount of Ni tends to grow at high temperatures, and when the ground electrode is formed of a metal containing a large amount of Ni as in the
この点、上記構成5によれば、接地電極に希土類元素が一種以上含有されるとともに、希土類元素の含有量が0.05質量%以上とされている。従って、接地電極を構成する金属の粒成長をより確実に抑制することができ、耐消耗性を一層向上させることができる。
In this regard, according to the
尚、希土類元素の含有量を過度に大きなものとしてしまうと、高温下において接地電極の表面に発汗粒が生じやすくなってしまう。発汗粒が生じてしまうと、その発汗粒の存在により中心電極と接地電極との間に形成された間隙が局所的に狭くなってしまい、ひいては着火性の低下を招いてしまうおそれがある。この点、上記構成5によれば、希土類元素の含有量が0.45質量%以下と十分に小さなものとされている。従って、発汗粒の発生を効果的に抑制することができ、着火性の低下をより確実に防止することができる。
If the rare earth element content is excessively high, sweat particles are likely to be generated on the surface of the ground electrode at high temperatures. If sweat particles are generated, the gap formed between the center electrode and the ground electrode is locally narrowed due to the presence of the sweat particles, which may lead to a decrease in ignitability. In this regard, according to the
尚、Niを多量に含む金属により接地電極を形成した場合には、上述の通り、接地電極の熱伝導性が向上するため、主体金具に接地電極を溶接する際に主体金具及び接地電極を十分に溶け込ませるために、通電電流ひいては発熱量をある程度増大させる必要がある。しかしながら、接地電極に希土類元素が含有されている場合において、発熱量を増大させてしまうと、溶接界面における希土類元素の析出状態に変化が生じてしまうおそれがある。その結果、溶接界面にクラックが生じやすくなってしまい、溶接強度が低下してしまうおそれがある。 In addition, when the ground electrode is formed of a metal containing a large amount of Ni, as described above, the thermal conductivity of the ground electrode is improved, so that the metal shell and the ground electrode are sufficient when welding the ground electrode to the metal shell. Therefore, it is necessary to increase the energization current and thus the heat generation amount to some extent. However, in the case where the ground electrode contains a rare earth element, if the heat generation amount is increased, the precipitation state of the rare earth element at the welding interface may change. As a result, cracks are likely to occur at the weld interface, and the weld strength may be reduced.
この点、上記構成1等を採用することで、上記構成5のように、Niを93質量%以上、希土類元素を0.05質量%以上0.45質量%以下含有する金属により接地電極が形成され、溶接強度の低下が懸念される場合であっても、優れた溶接強度を確保することができる。換言すれば、上記構成1等は、Niを93質量%以上、希土類元素を0.05質量%以上0.45質量%以下含有する金属により接地電極を形成した場合において、特に有効である。
In this regard, by adopting the above configuration 1 or the like, a ground electrode is formed of a metal containing 93 mass% or more of Ni and rare earth elements of 0.05 mass% or more and 0.45 mass% or less as in the
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、スパークプラグ1を示す一部破断正面図である。尚、図1では、スパークプラグ1の軸線CL1方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ1の先端側、上側を後端側として説明する。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a spark plug 1. In FIG. 1, the direction of the axis CL <b> 1 of the spark plug 1 is the vertical direction in the drawing, the lower side is the front end side of the spark plug 1, and the upper side is the rear end side.
スパークプラグ1は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子2、これを保持する筒状の主体金具3などから構成されるものである。
The spark plug 1 includes an
絶縁碍子2は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部10と、当該後端側胴部10よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部11と、当該大径部11よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部12と、当該中胴部12よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部13とを備えている。加えて、絶縁碍子2のうち、大径部11、中胴部12、及び、大部分の脚長部13は、主体金具3の内部に収容されている。そして、中胴部12と脚長部13との連接部にはテーパ状の段部14が形成されており、当該段部14にて絶縁碍子2が主体金具3に係止されている。
As is well known, the
さらに、絶縁碍子2には、軸線CL1に沿って延びる軸孔4が貫通形成されており、当該軸孔4の先端側には中心電極5が挿入、固定されている。中心電極5は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル(Ni)等〕からなる内層5Aと、Niを主成分とする合金からなる外層5Bとを備えている。また、中心電極5は、全体として棒状(円柱状)をなし、その先端部分が絶縁碍子2の先端から突出している。
Further, the
加えて、軸孔4の後端側には、絶縁碍子2の後端から突出した状態で端子電極6が挿入、固定されている。
In addition, a terminal electrode 6 is inserted and fixed on the rear end side of the shaft hole 4 in a state of protruding from the rear end of the
さらに、軸孔4の中心電極5と端子電極6との間には、円柱状の抵抗体7が配設されている。当該抵抗体7の両端部は、導電性のガラスシール層8,9を介して、中心電極5と端子電極6とにそれぞれ電気的に接続されている。
Further, a
加えて、前記主体金具3は、低炭素鋼等(例えば、S25Cなど)の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ1を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部(雄ねじ部)15が形成されている。また、ねじ部15の後端側には座部16が外周側に向けて突出形成されており、ねじ部15後端のねじ首17にはリング状のガスケット18が嵌め込まれている。さらに、主体金具3の後端側には、主体金具3を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部19と、径方向内側に向けて屈曲する加締め部20とが設けられている。尚、本実施形態では、スパークプラグ1の小型化を図るべく、主体金具3が小径化されており、ねじ部15のねじ径がM10以下とされている。
In addition, the
また、主体金具3の内周面には、絶縁碍子2を係止するためのテーパ状の段部21が設けられている。そして、絶縁碍子2は、主体金具3に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部14が主体金具3の段部21に係止された状態で、主体金具3の後端側開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部20を形成することによって主体金具3に固定されている。尚、段部14,21間には、円環状の板パッキン22が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子2の脚長部13と主体金具3の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
A
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具3の後端側においては、主体金具3と絶縁碍子2との間に環状のリング部材23,24が介在され、リング部材23,24間には滑石(タルク)25の粉末が充填されている。すなわち、主体金具3は、板パッキン22、リング部材23,24及び滑石25を介して絶縁碍子2を保持している。
Further, in order to make the sealing by caulking more complete,
また、図2(a),(b)に示すように、主体金具3の先端面26には棒状の接地電極27が溶接されている。接地電極27は、その基端面を主体金具3の先端面26に対して押圧しつつ、接地電極27と先端面26との接触部分に通電することにより、前記先端面26に溶接されている。尚、溶接に伴い、主体金具3及び接地電極27が溶け合ってなる金属が前記接触部分の外側にはみ出すことで、いわゆる溶融ダレ(不図示)が形成される。ここで、溶融ダレが主体金具3の外周面にはみ出した場合には、スパークプラグ1を内燃機関等に取付ける際に支障が生じてしまうおそれがあり、溶融ダレが主体金具3の内周面にはみ出した場合には、中心電極5と溶融ダレとの間で絶縁碍子2の表面を這った異常放電が生じてしまうおそれがある。そのため、従前においては、主体金具3に対して接地電極27を溶接する際の押圧荷重や通電電流は、主体金具3の内周面等に対する溶融ダレのはみ出しを極力防止できるような値に設定されるのが一般的である。
Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, a rod-shaped
加えて、接地電極27は、Ni又はNiを主成分とする合金により形成されており、本実施形態では、Niを93質量%以上含有するとともに、イットリウム(Y)を含む希土類元素を0.05質量%以上0.45質量%以下含有する金属から形成されている。希土類元素としては、Yの他に、ランタン(La)、セリウム(Ce)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ジスプロシウム(Dy)、エルビウム(Er)、及び、イッテルビウム(Yb)を挙げることができる。
In addition, the
尚、主体金具3に対して接地電極27を溶接する際の通電電流を増大させ、発熱量を増大させた場合には、主体金具3及び接地電極27の溶接界面において、接地電極27等に含有される成分(本実施形態では、希土類元素)の析出状態に変化が生じる。析出状態に変化が生じた場合には、溶接界面にクラックが生じやすくなり、溶接強度の低下が生じやすくなる。
In addition, when the energization current at the time of welding the
接地電極27の説明に戻り、接地電極27は、自身の略中間部分にて曲げ返されており、自身の先端側側面と中心電極5の先端部との間には、間隙としての火花放電間隙28が形成されている。そして、当該火花放電間隙28に電圧が印加されることで、火花放電間隙28において軸線CL1にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。尚、接地電極27は、主体金具3の先端面26に溶接された後に、自身の略中間部分において曲げ返される。
Returning to the description of the
加えて、接地電極27は、前記先端面26に溶接されるとともに、軸線CL1方向先端側に向けて延び、少なくとも一部が主体金具3に埋没する基部271を備えている。基部271は、図3〔図3は、図2(a)のJ−J線断面図である〕に示すように、中心電極5側に位置する面27Cと、中心電極5とは反対側に位置する面27Bとが、自身の幅方向に平坦な面を有している。すなわち、基部271を通り、接地電極27の中心軸と直交する断面において、面27B,27Cの外形線はそれぞれ直線状をなすように構成されている。特に本実施形態において、接地電極27のうち少なくとも基部271(本実施形態では、接地電極27の全域)は、断面矩形状をなすように構成されている。
In addition, the
さらに、本実施形態では、上述の通り、主体金具3の小径化が図られていることから、軸線CL1と直交する方向に沿った主体金具3の先端面26の幅W1が比較的小さなものとされている(尚、本実施形態において、幅W1は、主体金具3の周方向において一定とされている)。また、幅W1が比較的小さい、すなわち、溶接対象面の面積が比較的小さいことから、基部271は、軸線CL1と直交する方向に沿った自身の断面積が3mm2以下とされている。すなわち、主体金具3と接地電極27との溶接面積が比較的小さく、十分な溶接強度を確保することが難しい構成とされている。
Furthermore, in the present embodiment, as described above, since the
また、接地電極27は、外力による変形等を防止すべく、その厚さがある程度大きなものとされており、基部271の最大厚さT1は、幅W1よりも小さいものの、幅W1と最大厚さT1との差は0.3mm以下となっている。尚、上述の通り、接地電極27は、面27B,27Cが接地電極27の幅方向に平坦な面を有するため、主体金具3の内周面や外周面に対して、基部271の幅方向の両端部が最も接近している。
The
ところで、本実施形態のように、ねじ部15のねじ径がM10以下とされるとともに、幅W1と最大厚さT1との差が0.3mm以下とされており、基部271の幅方向両端部が主体金具3の内周面や外周面に著しく接近している場合には、主体金具3に対して接地電極27を溶接する際に、主体金具3の内周面や外周面に溶融ダレがはみ出しやすく、溶融ダレのはみ出しを防止するためには、溶接時における押圧荷重や通電電流を比較的小さなものとせざるを得ない。しかしながら、押圧荷重や通電電流を小さくすると、主体金具3に対する基部271の埋没量や、両者の溶け込み量が減少してしまうため、両者の溶接強度が不十分となってしまうおそれがある。
By the way, as in this embodiment, the screw diameter of the
また、本実施形態のように、基部271の断面積が3mm2以下とされている場合には、溶接強度が不十分なものとなりやすく、主体金具3から接地電極27が比較的容易に脱落してしまうおそれがある。すなわち、本実施形態におけるスパークプラグ1は、基部271の断面積を考慮すると、より優れた溶接強度を確保する必要があるものの、ねじ部15のねじ径や先端面26の幅W1と厚さT1との差が小さいため、十分な溶接強度を確保することが難しい構成となっている。
Further, when the cross-sectional area of the
そこで、本実施形態では、溶接時における押圧荷重や通電電流を特段小さくすることなく、主体金具3に対して接地電極27を溶接することで、主体金具3の内周面や外周面にあえて溶融ダレをはみ出させ、溶融ダレのはみ出しに伴い、先端面26の最内周部や最外周部を変形させる。これにより、図4に示すように、基部271の幅の線分SG1の垂直二等分線PM1を含み、かつ、軸線CL1と平行に延びる断面をとったとき、図5(図5は、図4のK−K線断面図である)に示すように、主体金具3の先端面26に対して基部271を最も埋没させた位置271Mが、主体金具3の外周面3G又は内周面3N(本実施形態では、主体金具3の外周面3G)に位置するように構成されている。すなわち、外力が加えられた際に応力の集中する部位において、主体金具3に対して基部271が十分に埋没し、非常に優れた溶接強度が確保されるように構成されている。
Therefore, in the present embodiment, the
尚、本実施形態では、主体金具3に対する接地電極27の溶接後、所定の治具により、主体金具3の外周面や内周面にはみ出した溶融ダレが切除される。
In the present embodiment, after the
さらに、本実施形態では、基部271の外周や内周以外の部位において良好な溶接強度を確保すべく、図6に示すように、基部271の厚さが最大となる線分SG2の垂直二等分線PM2を含み、かつ、軸線CL1と平行に延びる断面をとったとき、図7(図7は、図6のL−L線断面図である)に示すように、軸線CL1に沿った基部271の最大埋没量MB2が0.10mm以上(より好ましくは、0.15mm以上)とされている。
Furthermore, in the present embodiment, in order to ensure good welding strength at the portions other than the outer periphery and inner periphery of the
また、本実施形態では、一層優れた溶接強度を実現すべく、図5に示すように、基部271の幅の線分SG1の垂直二等分線PM1を含み、かつ、軸線CL1と平行に延びる断面における、軸線CL1に沿った基部271の最大埋没量MB1が0.05mm以上(より好ましくは、0.10mm以上)とされている。尚、「基部271の最大埋没量」とあるのは、基部271のうち主体金具3に対して最も埋没している部位の埋没量から、基部271のうち主体金具3に対して最も埋没していない部位の埋没量を減じた値をいう。
Further, in the present embodiment, in order to realize even better welding strength, as shown in FIG. 5, the vertical bisector PM1 of the line segment SG1 of the width of the
尚、最大埋没量MB1を0.05mm以上とするにあたっては、例えば、主体金具3に対して接地電極27を溶接する際に、発熱量を増大させることが考えられるが、発熱量を過度に増大させてしまうと、溶接界面において、接地電極27に含有される成分(希土類元素)の析出状態に変化が生じてしまう。この場合には、最大埋没量MB1を0.05mm以上としたことによる溶接強度の向上効果が十分に発揮されないおそれがある。
Note that when the maximum burying amount MB1 is set to 0.05 mm or more, for example, when the
そこで、本実施形態では、最大埋没量MB1が0.5mm以下(より好ましくは、0.4mm以下)とされており、溶接時における発熱量の増大抑制が図られている。 Therefore, in the present embodiment, the maximum burying amount MB1 is 0.5 mm or less (more preferably 0.4 mm or less), and an increase in the amount of heat generated during welding is suppressed.
以上詳述したように、本実施形態によれば、主体金具3の先端面26に対して基部271を最も埋没させた位置271Mが、主体金具3の外周面に位置するように構成されている。すなわち、接地電極27に外力が加わった際には、基部271及び主体金具3の溶接部分のうち内周や外周に対して応力が特に加わるが、この応力が特に加わる部位において、基部271が主体金具3に対して最も埋没するように構成されている。従って、応力に対して十分に抗することが可能な溶接強度をより確実に確保することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the
また、最大埋没量MB2が0.10mm以上とされており、基部271のうち外周や内周以外の部位において、十分な埋没量が確保されるように構成されている。これにより、溶接強度の更なる向上を図ることができ、接地電極27の脱落をより確実に防止することができる。
In addition, the maximum burying amount MB2 is set to 0.10 mm or more, and a sufficient amount of burying is ensured in a portion of the
さらに、本実施形態では、最大埋没量MB1が0.05mm以上とされている。従って、溶接強度を一層確実に向上させることができる。 Furthermore, in the present embodiment, the maximum burying amount MB1 is set to 0.05 mm or more. Therefore, the welding strength can be improved more reliably.
加えて、最大埋没量MB1が0.5mm以下とされているため、通電電流ひいては発熱量の過度の増大を抑制することができる。従って、溶接界面における成分の析出状態の変化を一層確実に防止することができ、溶接強度の低下防止を図ることができる。その結果、最大埋没量MB1を0.05mm以上とすることによる作用効果を十分に発揮させることができる。 In addition, since the maximum burying amount MB1 is set to 0.5 mm or less, it is possible to suppress an excessive increase in the energization current and thus the calorific value. Therefore, it is possible to prevent the change in the precipitation state of components at the welding interface more reliably, and to prevent the welding strength from being lowered. As a result, the effect by making the maximum burying amount MB1 0.05 mm or more can be sufficiently exhibited.
さらに、接地電極27は、Niを93質量%以上含有する金属により形成されている。従って、接地電極27の熱伝導性を向上させることができ、優れた耐消耗性を実現することができる。
Further, the
一方で、Niを多量に含む金属により接地電極27を形成する場合には、高温下において、接地電極27を構成する金属の粒成長が懸念されるが、本実施形態では、接地電極27に希土類元素が一種以上含有されるとともに、希土類元素の含有量が0.05質量%以上とされている。従って、接地電極27を構成する金属の粒成長をより確実に抑制することができ、耐消耗性を一層向上させることができる。
On the other hand, in the case where the
また、接地電極27における希土類元素の含有量が0.45質量%以下と十分に小さなものとされている。従って、発汗粒の発生を効果的に抑制することができ、着火性の低下をより確実に防止することができる。
In addition, the content of rare earth elements in the
次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、基部の幅の線分の垂直二等分線を含み、かつ、軸線と平行に延びる断面において、基部のうち主体金具の先端面に対して最も埋没する位置(最埋没位置)を、主体金具の外周面、内周面、又は、これら以外とするとともに、ねじ部のねじ径、主体金具の先端面の幅W1から基部の最大厚さT1を減じた値(W1−T1)、基部の断面積、及び、最大埋没量MB1,MB2を種々変更したスパークプラグのサンプルを少なくとも5本ずつ作製し、各サンプルについて、溶接強度評価試験を行った。 Next, in order to confirm the effect achieved by the above embodiment, in the cross section including the perpendicular bisector of the width of the base portion and extending in parallel with the axis, the front end surface of the metal shell of the base portion In contrast, the most buried position (most buried position) is the outer peripheral surface, inner peripheral surface, or other than that of the metal shell, and the maximum thickness of the base from the screw diameter of the threaded portion and the width W1 of the distal end surface of the metal shell At least five spark plug samples in which the value (W1-T1) obtained by subtracting the thickness T1, the cross-sectional area of the base, and the maximum burial amounts MB1 and MB2 are changed are prepared, and a weld strength evaluation test is performed on each sample. went.
溶接強度評価試験の概要は、次の通りである。すなわち、各サンプルにおいて、接地電極を繰り返し折り曲げ、溶接部分において接地電極が破断した(主体金具から接地電極が脱落した)回数(破断回数)を計測するとともに、破断回数の平均値(平均破断回数)を算出した。ここで、平均破断回数が4.5回以上となったサンプルは、極めて優れた溶接強度を有するとして「☆」の評価を下し、平均破断回数が3.5回以上4.5回未満となったサンプルは、優れた溶接強度を有するとして「◎」の評価を下すこととし、平均破断回数が2.5回以上3.5回未満となったサンプルは、良好な溶接強度を有するとして「○」の評価を下すこととした。一方で、平均破断回数が2.5回未満となったサンプルは、溶接強度に劣るとして「×」の評価を下すこととした。表1及び表2に、当該試験の試験結果を示す。 The outline of the weld strength evaluation test is as follows. That is, in each sample, the ground electrode was repeatedly bent, and the number of times that the ground electrode was broken at the welded portion (the ground electrode was dropped from the metal shell) (number of breaks) was measured, and the average number of times of breakage (average number of breaks) Was calculated. Here, the sample whose average number of breaks was 4.5 times or more was rated as “☆” as having an extremely excellent weld strength, and the average number of breaks was 3.5 times or more and less than 4.5 times. The sample with the excellent fracture strength was evaluated as “◎”, and the sample with an average number of fractures of 2.5 times or more and less than 3.5 times was considered to have good weld strength. It was decided to give an “O” evaluation. On the other hand, a sample having an average number of fractures of less than 2.5 was evaluated as “x” because it was inferior in welding strength. Tables 1 and 2 show the test results of the test.
尚、最埋没位置や、最大埋没量MB1,MB2等は、主体金具に対して接地電極を溶接する際の通電電流や押圧荷重を調節することで変更した。例えば、通電電流を比較的小さなものとすることで、溶融ダレの形成(すなわち、主体金具の外周面や内周面への溶融ダレのはみ出し)を抑制し、最埋没位置を主体金具の外周面及び内周面以外の位置とすることができる。また、通電電流を比較的大きなものとすることで、溶融ダレを積極的に形成する(主体金具の外周面や内周面に対して溶融ダレをはみ出させる)ことができ、最埋没位置を主体金具の内周面や外周面とすることができる。さらに、通電電流や押圧荷重を増減させることで、最大埋没量MB1,MB2を増減させることができる。 The most buried position, the maximum buried amount MB1, MB2, etc. were changed by adjusting the energizing current and the pressing load when welding the ground electrode to the metal shell. For example, by making the energization current relatively small, the formation of melting sag (that is, the protrusion of molten sag to the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the metal shell) is suppressed, and the most buried position is set to the outer peripheral surface of the metal shell. And it can be set as positions other than an internal peripheral surface. In addition, by making the energization current relatively large, it is possible to actively form a molten sag (extinguish the molten sag from the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the metal shell), and the main burying position is mainly It can be the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the metal fitting. Furthermore, the maximum burying amounts MB1 and MB2 can be increased or decreased by increasing or decreasing the energization current or the pressing load.
また、各サンプルともに、Niを93質量%含有するとともに、希土類元素を0.05質量%以上0.45質量%以下含有する金属により接地電極を形成した。加えて、基部は、断面矩形状とした。 In each sample, a ground electrode was formed of a metal containing 93% by mass of Ni and 0.05% by mass or more and 0.45% by mass or less of rare earth elements. In addition, the base has a rectangular cross section.
表1及び表2に示すように、最埋没位置を主体金具の内周面及び外周面以外の位置としたサンプル(サンプル1〜11)のうち、ねじ部のねじ径をM10超としたサンプルや、W1−T1を0.3mm超としたサンプル(サンプル1〜5)は、良好な溶接強度を有することが分かった。これは、ねじ部のねじ径やW1−T1が比較的大きく、基部の外周や内周と主体金具の内周面や外周面との距離が比較的大きかったため、通電電流を比較的大きなものとしても、主体金具の内周面や外周面に溶融ダレをはみ出させることなく、主体金具及び接地電極を十分に溶け込ませることができたためであると考えられる。 As shown in Table 1 and Table 2, among samples (samples 1 to 11) in which the most buried position is a position other than the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the metallic shell, It was found that the samples (samples 1 to 5) with W1-T1 exceeding 0.3 mm had good welding strength. This is because the screw diameter of the threaded portion and W1-T1 are relatively large, and the distance between the outer periphery and inner periphery of the base and the inner peripheral surface and outer peripheral surface of the metal shell is relatively large. This is also considered to be because the metal shell and the ground electrode could be sufficiently melted without causing melt sag to protrude from the inner and outer peripheral surfaces of the metal shell.
その一方で、最埋没位置を主体金具の内周面及び外周面以外の位置としたサンプル(サンプル1〜11)のうち、ねじ部のねじ径をM10以下とし、かつ、W1−T1を0.3mm以下としたサンプル(サンプル6〜11)は、溶接強度に劣ることが明らかとなった。これは、ねじ径やW1−T1が比較的小さかったため、主体金具の内周面や外周面に溶融ダレがはみ出ないようにするためには、通電電流を小さくせざるを得ず、その結果、主体金具及び接地電極の溶け込みが不十分となったためであると考えられる。 On the other hand, among the samples (samples 1 to 11) in which the most buried position is a position other than the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the metal shell, the screw diameter of the screw portion is M10 or less, and W1-T1 is set to 0. It was revealed that the samples (samples 6 to 11) having a size of 3 mm or less were inferior in welding strength. This is because the screw diameter and W1-T1 were relatively small, and in order to prevent melting sag from protruding on the inner peripheral surface and outer peripheral surface of the metal shell, the energizing current had to be reduced, and as a result, This is probably because the metal shell and the ground electrode are not sufficiently melted.
また、最大埋没量MB2を0.10mm未満としたサンプル(サンプル12〜17)は、溶接強度が不十分となることが確認された。
Moreover, it was confirmed that the samples (
これに対して、最埋没位置を主体金具の内周面及び外周面のいずれか一方のみとし、かつ、最大埋没量MB2を0.10mm以上としたサンプル(サンプル18〜65)は、ねじ径をM10以下とし、かつ、W1−T1を0.3mm以下とした場合であっても、良好な溶接強度を有することが明らかとなった。これは、次の(1)及び(2)に起因すると考えられる。 In contrast, the only one of the inner and outer peripheral surfaces of the metal shell of the uppermost buried position, and sample the maximum buried amount MB2 was above 0.10 mm (Sample 18-6 5) Screw diameter Even when the thickness was set to M10 or less and W1-T1 was set to 0.3 mm or less, it was revealed that the steel had good welding strength. This is considered to be caused by the following (1) and (2).
(1)通電電流を比較的大きなものとし、主体金具の外周面や内周面に溶融ダレがはみ出したことで、接地電極に外力が加わった際に特に応力が集中しやすい部位において、基部が主体金具に対して最も埋没し、応力に対して十分に抗することが可能な溶接強度が確保されたこと。 (1) When the energizing current is relatively large, and the molten sag protrudes from the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the metal shell, the base portion is located at a location where stress is particularly concentrated when an external force is applied to the ground electrode. Welding strength that is most buried in the metal shell and sufficiently resists stress is secured.
(2)通電電流を比較的大きなものとしたことで、主体金具及び接地電極が十分に溶け込むこととなったこと。 (2) By making the energizing current relatively large, the metal shell and the ground electrode were sufficiently melted.
さらに、最大埋没量MB1を0.05mm以上0.5mm以下としたサンプル(サンプル30〜65)は、一層優れた溶接強度を有することが分かった。これは、最大埋没量MB1を0.05mm以上としたことで、溶接強度の更なる向上が図られたこと、及び、最大埋没量MB1を0.5mm以下としたことで、通電電流(発熱量)の過度の増大を防止でき、溶接界面における成分の析出状態の変化をより確実に防止できたことが相乗的に作用したためであると考えられる。 Furthermore, it turned out that the sample (samples 30-65) which made maximum burying amount MB1 0.05 mm or more and 0.5 mm or less has the further outstanding welding strength. This is because when the maximum burying amount MB1 is set to 0.05 mm or more, the welding strength is further improved, and the maximum burying amount MB1 is set to 0.5 mm or less. It is thought that this is because the excessive increase in the amount of) was prevented, and the change in the precipitation state of the components at the weld interface was more reliably prevented.
加えて、最大埋没量MB1を0.10mm以上0.4mm以下とするとともに、最大埋没量MB2を0.15mm以上としたサンプル(サンプル48〜65)は、極めて優れた溶接強度を有することが明らかとなった。これは、最大埋没量MB1を0.10mm以上とするとともに、最大埋没量MB2を0.15mm以上としたことで、溶接強度がより一層向上した点、及び、最大埋没量MB1を0.4mm以下としたことで、溶接時の発熱を一層抑制することができ、溶接界面における成分の析出状態の変化を非常に効果的に防止できた点に起因すると考えられる。 In addition, it is clear that the samples (samples 48 to 65) having the maximum burying amount MB1 of 0.10 mm or more and 0.4 mm or less and the maximum burying amount MB2 of 0.15 mm or more have extremely excellent welding strength. It became. This is because the maximum burying amount MB1 is set to 0.10 mm or more and the maximum burying amount MB2 is set to 0.15 mm or more, so that the welding strength is further improved, and the maximum burying amount MB1 is set to 0.4 mm or less. This is considered to be due to the fact that heat generation during welding can be further suppressed and the change in the precipitation state of components at the welding interface can be prevented very effectively.
上記試験の結果より、基部の断面積が3mm2以下とされており、より優れた溶接強度の確保が必要である一方で、ねじ部のねじ径がM10以下とされるとともに、W1−T1が0.3mm以下とされており、従前の手法では、十分な溶接強度を確保することが難しいスパークプラグにおいて、良好な溶接強度を実現し、外力による接地電極の脱落をより確実に防止すべく、最大埋没量MB2を0.10mm以上とするとともに、基部の最埋没位置を主体金具の内周面及び外周面のいずれか一方のみとすることが好ましいといえる。 As a result of the above test, the cross-sectional area of the base is 3 mm 2 or less, and it is necessary to ensure better welding strength. On the other hand, the screw diameter of the thread is M10 or less, and W1-T1 is In the spark plug, it is difficult to ensure sufficient welding strength with the conventional method, in order to achieve good welding strength and more reliably prevent the ground electrode from falling off due to external force. It can be said that it is preferable that the maximum burying amount MB2 is set to 0.10 mm or more and that the most burying position of the base is only one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the metal shell.
また、溶接強度の更なる向上を図るべく、最大埋没量MB1を0.05mm以上0.5mm以下とすることがより好ましいといえる。 In order to further improve the welding strength, it can be said that the maximum burying amount MB1 is more preferably 0.05 mm or more and 0.5 mm or less.
さらに、溶接強度を一段と向上させるという観点から、最大埋没量MB1を0.10mm以上0.4mm以下とするとともに、最大埋没量MB2を0.15mm以上とすることがより一層好ましいといえる。 Furthermore, from the viewpoint of further improving the welding strength, it can be said that it is even more preferable that the maximum burying amount MB1 is set to 0.10 mm to 0.4 mm and the maximum burying amount MB2 is set to 0.15 mm or more.
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。 In addition, it is not limited to the description content of the said embodiment, For example, you may implement as follows. Of course, other application examples and modification examples not illustrated below are also possible.
(a)上記実施形態における基部271の形状は例示であって、基部271は、中心電極5側に位置する面27Cと、中心電極5とは反対側に位置する面27Bが自身の幅方向に平坦な面を有する形状であればよい。従って、例えば、図8に示すように、中心電極5側の面37C、及び、中心電極5とは反対側に位置する面37Bが幅方向に平坦な面を有し、基部371の外周面のうち面37B及び面37C間に位置する面が外側に凸の湾曲面状をなすように構成してもよい。この場合には、火花放電間隙28と燃料噴射装置との間に接地電極37が位置するような状態で、スパークプラグ1が内燃機関等に取付けられた場合に、接地電極37を回り込む形で、火花放電間隙28に対して燃料ガスが入り込みやすくなる。従って、取付位置の相違に伴う着火性の極端な低下をより確実に防止することができる。
(A) The shape of the base 271 in the above embodiment is an exemplification, and the
(b)上記実施形態では、基部271を最も埋没させた位置271Mが、主体金具3の外周面3Gに位置するように構成されているが、図9に示すように、位置271Mが主体金具3の内周面3Nに位置するように構成してもよい。
(B) In the above embodiment, the
(c)上記実施形態において、接地電極27は、Niを主成分とする単一の金属により形成されているが、接地電極27を、Niを主成分とする金属からなる外層と、当該外層の内部に配置され、熱伝導性に優れる金属(例えば、銅や銅合金、純Niなど)からなる内層とを備える多層構造としてもよい。
(C) In the above embodiment, the
(d)上記実施形態では、中心電極5の先端部と接地電極27の先端部との間に火花放電間隙28が形成されている。これに対して、電極5,27の一方又は双方に、耐消耗性に優れる金属(例えば、白金合金やイリジウム合金等)からなるチップを接合し、火花放電間隙28を、一方の電極5(27)に設けられたチップと他方の電極27(5)との間に形成したり、両電極5,27に設けられた両チップの間に形成したりしてもよい。
(D) In the above embodiment, the
(e)上記実施形態では、工具係合部19は断面六角形状とされているが、工具係合部19の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Bi−HEX(変形12角)形状〔ISO22977:2005(E)〕等とされていてもよい。
(E) In the above embodiment, the
1…スパークプラグ、2…絶縁碍子(絶縁体)、3…主体金具、4…軸孔、5…中心電極、15…ねじ部、27…接地電極、28…火花放電間隙(間隙)、271…基部、CL1…軸線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spark plug, 2 ... Insulator (insulator), 3 ... Main metal fitting, 4 ... Shaft hole, 5 ... Center electrode, 15 ... Screw part, 27 ... Ground electrode, 28 ... Spark discharge gap (gap), 271 ... Base, CL1 ... axis.
Claims (5)
前記軸孔の先端側に挿設された中心電極と、
外周にねじ部を有し、前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端面に溶接部を介して接合され、前記中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えるスパークプラグであって、
前記接地電極は、
前記主体金具の先端面に前記溶接部を介して接合されるとともに、前記軸線方向先端側に向けて延び、少なくとも一部が前記主体金具に埋没する基部を具備するスパークプラグであって、
前記基部は、前記中心電極側に位置する面と、前記中心電極とは反対側に位置する面とが自身の幅方向に平坦な面を有するとともに、前記軸線と直交する方向に沿った自身の断面積が3mm2以下とされ、
前記ねじ部のねじ径がM10以下とされ、かつ、
前記軸線と直交する方向に沿った前記主体金具の先端面の幅が、前記基部のうち前記主体金具に前記溶接部を介して接合される部位の最大厚さよりも大きい一方で、前記主体金具の先端面の幅と前記最大厚さとの差が0.3mm以下とされ、
前記基部の厚みの線分の垂直二等分線を含み、かつ、前記軸線と平行に延びる断面における、前記軸線に沿った前記基部の最大埋没量を0.10mm以上とし、
前記基部の幅の線分の垂直二等分線を含み、かつ、前記軸線と平行に延びる断面において、前記基部のうち前記主体金具の外周面及び内周面の一方のみが、前記主体金具の先端面に対して最も埋没することを特徴とするスパークプラグ。 A cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction;
A center electrode inserted on the tip side of the shaft hole;
A cylindrical metal shell having a threaded portion on the outer periphery and provided on the outer periphery of the insulator;
A spark plug comprising a ground electrode joined to a front end surface of the metal shell via a welded portion and forming a gap with the center electrode,
The ground electrode is
Together are joined through the weld at the tip surface of the metal shell, extending toward the tip end side in the axial direction, a spark plug having a base portion at least partially buried in the metal shell,
The base portion has a flat surface in the width direction of a surface located on the side of the center electrode and a surface located on the side opposite to the center electrode, and the base portion along a direction perpendicular to the axis. The cross-sectional area is 3 mm 2 or less,
The screw diameter of the screw portion is M10 or less, and
Width of the end face of the metal shell along a direction perpendicular to the axis, the While larger than the metal shell to the maximum area to be joined via a weld thickness of the base of the metal shell The difference between the width of the tip surface and the maximum thickness is 0.3 mm or less,
In a cross section that includes a perpendicular bisector of the thickness of the base and extends in parallel with the axis, the maximum burying amount of the base along the axis is 0.10 mm or more,
In a cross section that includes a vertical bisector of a width line segment of the base portion and extends in parallel with the axis , only one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the metal shell is the base metal. A spark plug characterized by being buried most with respect to the tip surface .
前記基部の幅の線分の垂直二等分線を含み、かつ、前記軸線と平行に延びる断面における、前記軸線に沿った前記基部の最大埋没量を0.10mm以上0.4mm以下とした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。 In a cross section that includes a perpendicular bisector of the thickness of the base and extends in parallel with the axis, the maximum burying amount of the base along the axis is 0.15 mm or more,
The maximum burying amount of the base along the axis in a cross section including a perpendicular bisector of the width of the base and extending in parallel with the axis is 0.10 mm or more and 0.4 mm or less. The spark plug according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012162287A JP5903008B2 (en) | 2012-07-23 | 2012-07-23 | Spark plug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012162287A JP5903008B2 (en) | 2012-07-23 | 2012-07-23 | Spark plug |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014022301A JP2014022301A (en) | 2014-02-03 |
JP5903008B2 true JP5903008B2 (en) | 2016-04-13 |
Family
ID=50196934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012162287A Active JP5903008B2 (en) | 2012-07-23 | 2012-07-23 | Spark plug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5903008B2 (en) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4507475B2 (en) * | 2001-08-22 | 2010-07-21 | 株式会社デンソー | Spark plug and manufacturing method thereof |
JP5213767B2 (en) * | 2009-03-16 | 2013-06-19 | 日本特殊陶業株式会社 | Method for measuring displacement of joining position of members, manufacturing method for spark plug |
JP5144818B2 (en) * | 2010-05-13 | 2013-02-13 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP2012089325A (en) * | 2010-10-19 | 2012-05-10 | Denso Corp | Spark plug |
BR112013015609A2 (en) * | 2010-12-20 | 2018-07-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | spark plug and method of making it |
JP5167334B2 (en) * | 2010-12-21 | 2013-03-21 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
-
2012
- 2012-07-23 JP JP2012162287A patent/JP5903008B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014022301A (en) | 2014-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2234226B1 (en) | Spark plug for internal combustion engine and method of manufacturing the same | |
EP2270937B1 (en) | Spark plug | |
US8120235B2 (en) | Spark plug for internal combustion engine and method for manufacturing spark plug | |
CN113383470B (en) | Spark plug | |
JP2008053017A (en) | Spark plug for internal combustion engine | |
JP5616946B2 (en) | Spark plug | |
JP4357993B2 (en) | Spark plug | |
JP5789227B2 (en) | Spark plug | |
EP2469668B1 (en) | Spark plug | |
JP5903008B2 (en) | Spark plug | |
JP5662622B2 (en) | Electrode material and spark plug | |
EP2800216B1 (en) | Spark plug | |
JP4746707B1 (en) | Spark plug | |
EP3065238B1 (en) | Spark plug | |
JP5698686B2 (en) | Spark plug | |
JP2013254670A (en) | Spark plug | |
JP5564070B2 (en) | Spark plug |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140926 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150714 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150907 |
|
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: 20160216 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160311 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5903008 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |