JPH07506698A - 点火プラグ用導電性シール材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 点火プラグ用導電性シール材料 公知技術 本発明は、独立請求項の概念による点火プラグ用の接触コア（Ｋｏｎｔａｋｔｐ ａｋｅｔ）のための導電性シール材料に関する。シール材料は、点火プラグの絶 縁体中の中心電極の緊密な封止並びに電波障害の防止のために使用される。また 、この封止部材は、抵抗封止部材（Ｗｉｄｅｒｓｔａｎｄｓｅｉｎｓｃｈｍｅｌ ｚｕｎｇ）とも呼称される。この場合、抵抗封止部材は、中心電極の接続側の部 分および点火側の部分でそれぞれ良好な導電性の接触コアとその間の抵抗コアか らなる。

ドイツ連邦共和国特許第２２４５４０３号明細書の記載から、溶融可能成分とし てのホウケイ酸塩ガラスと導電性成分としての黒鉛およびカーボンブラックを含 有する接触コアのための概念を形成するシール材料は公知である。更に、黒鉛だ けを導電性成分として含有するシール材料は、黒鉛の必要とされる高い容積分お よび後処理の際に黒鉛の高い容積分から生じる困難のため並びに不十分な気密性 のために不適当である。

接触コアのシール材料の公知の組成を有する点火プラグは、高い熱負荷の際に、 接触コア中に含有されているカーボンブラックが中心電極に接して燃焼すること によって破損することを観察することができた。また、金属粉末によるカーボン ブラックの代替は、高い電気負荷の際に不十分な安定性により失敗に終る。

抵抗コアは、ガラスおよび使用された封止温度で溶融しないシール材料としての 別の無機添加剤並びに導電性成分としての炭素からなる。この場合、炭素は、カ ーボンブラックおよび／または炭素を用いて形成される有機結合剤として添加さ れる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第３２２６３４０号明細書の記載から、特 に、有機結合剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を使用することは 公知である。

本発明の利点 抵抗封止部材のためのシールコアおよび接触コアとしての機能のために必要とさ れた黒鉛含量は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２２４５４０３号明細書に記 載された欠点を生じるような程度に高く調節されていなくともよいことが見出さ れた。これとは異なり、請求項１の特徴部に記載された接触コア用の本発明によ るシール材料は、接触コアの製造に使用されるシール材料が微粒状でかつ凝集す る傾向のカーボンブラックを有するものよりも明らかに良好に後加工されるとい う利点を有する。

請求項２から８までのいずれか１項に記載された方法によって、請求項１に記載 された抵抗封止部材の有利な他の形成は可能である。微粒状黒鉛のより高い酸化 傾向のために、黒鉛が５μｍを下履るできるだけ僅かな粒含量を有することは、 特に有利である０粒度は、粒度が増大するにつれて常に減少し続ける黒鉛粒間で の接触位置の数によって上に向かって制限される。約２０〜５０μｍ、好ましく は３０〜４０μｍの平均粒度を有するできるだけ狭い粒分布は特に好ましいもの であり、この場合、１０μｍ未満の粒度の割合は、５％以下であり、９６μｍを 上履る粒度の割合は１０％未満でなければならない。黒鉛の酸化の減少のために 、接触コアは、還元剤として、微粒状のアルミニウム粉末４容量％ま・でを含有 していてもよい。高い電気的負荷の際の特に良好な安定性は、シール材料の封止 後に、接触コアが中心電極の接続側の部分で、点火側の中心電極での接触コアよ りも肉厚である場合に達成される。

図面 本発明の実施例は図示され、かつ以下の記載に詳説されている。唯一の図面は、 点火プラグを断面図で示す。

実施例 図示された点火プラグは、金属性のプラグケーシング１０中へ気密にフランジ付 けされた絶縁体１１からなり、該絶縁体の絶縁体穿孔１２中に、接続側の中心電 極１３および点火側の中心部１４が装入されている。絶縁体穿孔１２の中心部分 中には、接続側の中心電極が点火側の中心電極１４と電気的に接続されている抵 抗封止部材１５．１６．１７が使用されている。

該抵抗封止部材は、この実施例中では、接続側の中心部１３に隣接している第一 の接触コア１５、点火側の中心電極１４と接触している第二の接触コア１６およ び双方の接触コア１５．１６の間に配置された抵抗コ１１７からなる。接触コア １５および１６並びに抵抗コア１７の組成については更に下に記載されている。

点火プラグの材料電極は、１８で示されている。

封止された状態で、点火側の中心電極１４と抵抗コア１７との間の最小高さは０ ．５ｍｍであり、抵抗コア１７と接続側の中心電極１３との間の最小高さは２ｍ ｍである。前記の要求の理由は、封止過程の際に侵入する酸素に対する接触コア １５．１６の密閉機能にある。酸素が抵抗コア１７にまで浸透する場合には、炭 素の一部は酸化され、このことによって抵抗値が部分的に上昇する。高い電気的 負荷での点火プラグの運転の際に、高められた抵抗値を有する位置で多くのエネ ルギーが変換される。このことによって、前記の位置での温度は上昇し、このこ とがプラグの破壊をまねきうる。

双方の接触コア１５．１６および抵抗コア１７のためには、抵抗性もしくは導電 性シール材料が使用される。接触コア１５．１６および抵抗コア１７のシール材 料は、この実施例の場合、質量％での以下の組成のＬｉ−Ｃａ−ホウケイ酸塩ガ ラスを含有する：５ｉｎｓ　５１ Ｂｏｏｒ　３７ ＬｉｙＯ４ 接触コア１５．１６の製造のために使用される導電性シール材料は、容量％での 以下の組成を有するニガラス（粒度　６３〜４００μｍ）６４．２ＳｉＣ（粒度 １５０〜２１０ｕｍ）　１５．０アルミニウム粉末（粒度約８ｕｍ）　０．８黒 鉛（粒度　５〜８０μｍ）　２０．０ガラス、ＳｊＣおよびアルミニウム粉末を 乾燥状態で混合する。引続き、黒鉛を、結合剤としてのデキストリン水溶液を用 いて、ガラス、ＳｉＣ粒およびアルミニウム粒の試料の上に被覆させる。デキス トリンの含量は、約１％である。この後、混合物を乾燥させる。

引続き、粗大含分を、篩別によって破壊するかもしくは分離する。

抵抗材料の製造のために、抵抗前混合物（Ｗｉｄｅｒｓｔａｎｄｓｖｏｒｍｉｓ ｃｈｕｎｇ）を製造する。６にΩの抵抗のための抵抗前混合物は、質量％での以 下の組成を有する：サーマルブラック　３．７ ＺｒＯｔ　８１．０ ガラス（粒度く６３μｍ）　１５．３ 最終的に、抵抗前混合物は、容量％での以下の組成での他のガラスおよび溶融コ ランダムと合わせられるニガラス（粒度　６３〜４００ｕｍ）　５９．０溶融コ ランダム　２５，０ （粒度１２０〜２５０　Ｈｚ　ｍ　） 抵抗前混合物　１６．０ ガラスと溶融コランダムを乾燥状態で混合する。引続き、前粉砕された抵抗前混 合物を、精製されたＣａ−カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の水溶液を用 いて粗大なガラス粒およびコランダム粒の上に被覆させる。完成した抵抗材料中 でのＣＭＣの含量は、０゜１〜１．０質量％、好ましくは０．２質量％である。

最終的に、この混合物を乾燥させ、かつ粗大成分を篩別によって破壊するかもし くは分離する。抵抗コア１７の抵抗値は、カーボンブラック含量、抵抗前混合物 およびＣＭＣ量の変化によって調節することができる。

抵抗封止部材の製造のために、絶縁体１１の絶縁体穿孔１２の中へ、嵌め込まれ た点火側の中心電極１４と一緒に、まず、点火側の接触コア１６の導電性のシー ル材料、次に、抵抗コア１７の抵抗材料および最終的に接触コア１５の導電性シ ール材料は充填され、かつパンチを用いて前圧縮される。上側の接触コア１５の 上に、接続側の中心電極１３は載置されかつ圧縮される。こうして予め組み立て られた絶縁体１１は、８５０〜９００℃の温度に加熱される。前記温度で、接続 側の中心電極１３は、接触コア１５の軟化された接触材料中に押し込まれる。

導電性シール材料および抵抗材料の充填量は、充填および前圧縮の後に接続側の 中心側１３が絶縁体１１の前面上に約６〜８ｍｍ突出し、かつ中心電極１３の加 熱お・よび押し込み後に次のコア高さが保持されるような程度に選択される： 点火側の接触コア　０．５〜２ｍｍ 抵抗コア　５〜８ｍｍ 接続側の接触コア　＞　２　ｍ　ｍ 本発明による抵抗封止部材を有する点火プラグを、接触コア中の導電層としてカ ーボンブラックおよび黒鉛を有する点火プラグと比較して、エンジン中で高い熱 負荷で運転した。カーボンブラック含有接触コアを有する点火プラグの場合、既 に約２００時間の運転後に、〉２０メガオームまでの抵抗増大が生じた。前記点 火プラグの場合、中心電極頭部の周囲に、カーボンブランクの燃焼によって、ニ シジン運転中の高い熱負荷に基づいて発生した明らかに多孔質の縁部が確認可能 であった。記載された実施例による本発明による抵抗封止部材を有する点火プラ グは、５００時間の運転後でさえも、僅かな抵抗変化だけを示し、黒鉛の酸化が 指摘される中心電極頭部の周囲に多孔性は確認されなかった。

次の表は、種々の組成および高さを有する接触コアの試験結果を示す。

接触コア中の　点火側の中心電極／　下記の時間後の導電性成分　接触側の中心 電極での　％★）でのい　コア　°゛ Ｆｅ十黒鉛　１．０／３．５　１００時間後２５％黒鉛　２．０／４．５　２０ ０時間後　０％負）沈殿　〉Ｒ−増大３０％

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．本質的に溶融可能なガラス成分および粉末状の導電性成分を含有する中心電 極の接続部と点火部との間の点火プラグ用の導電性シール材料において、導電性 成分が少なくとも、カーボンブラックの結晶構造を殆ど有していない黒鉛を含有 することを特徴とする、点火プラグ用の導電性シール材料。
2. ２．黒鉛がカーボンブラックの結晶構造を有していない、請求項１に記載のシー ル材料。
3. ３．黒鉛が、シール材料中に含有された粉末成分に対して１０〜３０容量％で使 用されている、請求項１または２に記載のシール材料。
4. ４．黒鉛が、シール材料中に含有された粉末成分に対して１８〜２２容量％で使 用されている、請求項３に記載のシール材料。
5. ５．黒鉛が２０〜５０μｍの平均粒度を有する、請求項１から４までのいずれか １項に記載のシール材料。
6. ６．黒鉛が３０〜４０μｍの粒度を有し、かつ１０μｍを下廻る平均粒度の割合 が＜５％であり、かつ９６μｍを上廻る粒度の割合が＜１０％である、請求項５ に記載のシール材料。
7. ７．接続側の中心電極（１３）および点火側の中心電極（１４）に接して、それ ぞれ１つのシール材料が備えられており、かつ封止後に接続側の中心電極（１３ ）に接するシール材料が、点火側の中心電極（１４）に接するシール材料よりも 肉厚である、請求項１から６までのいずれか１項に記載のシール材料。
8. ８．接続側の中心電極（１３）に接するシール材料と点火側の中心電極（１４） に接するシール材料との間に、抵抗材料（１７）が存在し、点火側の中心電極（ １４）のシール材料側の前面と、抵抗材料（１７）のシール材料側の前面との間 の間隔が少なくとも０．５ｍｍであり、接続側の中心電極（１３）のシール材料 側の前面と、抵抗材料側（１７）のシール材料側の前面との間の間隔は少なくと も２ｍｍである、請求項７に記載のシール材料。