(57)【要約】【課題】十分な電気伝導性、耐摩耗性及び耐熱性を有しつつ、グロープラグとしての寿命を全うするまでに問題のない耐食性を備えたグロープラグ用ピン端子を提供する。【解決手段】グロープラグ用ピン端子３は、キャップ８０が被冠されることにより外部からの通電を行うための導電板８１が自身の表面に当接する軸部１ａと、一端側で軸部１ａと一体をなす中軸嵌合部１ｂとからなる。中軸嵌合部１ｂの一端面にはグロープラグの後端側へ突出した棒状の中軸９２と嵌合する凹部１ｃが凹設され、中軸嵌合部１ｂの外周面にはキャップ８０を係止する係止凹部１ｄが凹設されている。ピン端子３の母材５は鉄系金属からなる。このピン端子３は、母材５の表面側に形成されためっき層６をもつ。めっき層６は、銅を主成分とする厚さが９μｍ以上の下地層６ａと、最表面側に形成され、ニッケル、錫又は銀を主成分とする表面層６ｂとを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャップが被冠されることにより外部からの通電を行うための導電板が自身の表面に当接する軸部と、一端側で該軸部と一体をなす中軸嵌合部とからなり、該中軸嵌合部の一端面にはグロープラグの後端側へ突出した棒状の中軸と嵌合する凹部が凹設され、該中軸嵌合部の外周面には該キャップを係止する係止凹部が凹設され、母材が鉄系金属からなるグロープラグ用ピン端子であって、
少なくとも前記軸部は前記母材の表面側に形成されためっき層をもち、該めっき層は、銅を主成分とする厚さが９μｍ以上の下地層と、最表面側に形成され、ニッケル、錫又は銀を主成分とする表面層とを有することを特徴とするグロープラグ用ピン端子。
【請求項２】
前記表面層はニッケルを主成分とすることを特徴とする請求項１記載のグロープラグ用ピン端子。
【請求項３】
前記下地層は前記母材上に形成され、前記表面層は該下地層上に形成されていることを特徴とする請求項２記載のグロープラグ用ピン端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はグロープラグ用ピン端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来のグロープラグが開示されている。このグロープラグは、図５に示すように、筒状の主体金具９０と、発熱部９１ａを有する発熱チューブ９１と、棒状の中軸９２と、発熱コイル９６とを備えている。発熱チューブ９１は、主体金具９０内に固定され、主体金具９０の一端側から発熱部９１ａを突出させている。中軸９２は、主体金具９０内に配置され、一端側が発熱チューブ９１内に位置している。また、中軸９２は、他端部がグロープラグの他端側へ突出している。発熱コイル９６は、発熱チューブ９１内に配置され、一端部がその発熱チューブ９１の一端側と接合され、他端部が中軸９２の一端部と直接的又は間接的に接合されている。
【０００３】
このグロープラグには、ピン端子９３が主体金具９０との間にＯリング９４及びインシュレータ９５を介して中軸９２の他端部に嵌合され得る。このピン端子９３は軸部９３ａと中軸嵌合部９３ｂとからなる。軸部９３ａは、キャップ８０が被冠されることにより、外部からの通電を行うための導電板８１が自身の表面に当接するものである。中軸嵌合部９３ｂは、ピン端子９３の一端側で軸部９３ａと一体をなすものである。中軸嵌合部９３ｂの一端面には中軸９２と嵌合する凹部９３ｃが凹設され、中軸嵌合部９３ｂの外周面にはキャップ８０を係止する係止凹部９３ｄが凹設されている。公知のピン端子９３は、母材が快削鋼等の鉄系金属からなり、この母材上には、電気伝導性、耐摩耗性及び耐熱性の観点から、ニッケルを主成分とするめっき層が形成されている。
【０００４】
キャップ８０は、カップ状のキャップ本体８２と、キャップ本体８２の奥側に設けられた固定部材８３によって奥側から開口側に向かって延びた状態で固定された導電板８１とからなる。キャップ本体８２内の開口側には内側に突出する係止凸部８２ａが形成されている。導電板８１はバッテリーに繋がるリード線８４に接続されている。
【０００５】
このグロープラグは、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに主体金具９０の雄ねじ９０ａが螺合されることにより、発熱チューブ９１の発熱部９１ａがディーゼルエンジンの燃焼室に位置される。そして、主体金具９０がシリンダヘッドに接地される一方、キャップ８０がピン端子９３に被冠され、ピン端子９３がバッテリーに繋げられる。発熱コイル９６に通電が行われれば、発熱チューブ９１内に配置された発熱コイル９６が発熱することで発熱部９１ａが赤熱し、これによりディーゼルエンジンの始動が補助されることとなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４９３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年においては、グロープラグ用ピン端子９３に高い電気伝導性のみならず、耐摩耗性、耐熱性及び耐食性までもが求められるようになってきている。
【０００８】
ピン端子９３はキャップ８０の導電板８１を通じて中軸９２に通電を行うものであるため、当然に高い電気伝導性が要求される。
【０００９】
グロープラグの車両への組み付けは、キャップ８０がピン端子９３に被冠されることによって行われる。この際、軸部９３ａは導電板８１を自身の表面に当接させるために摩擦される。この軸部９３ａに耐摩耗性に劣るめっき層がピン端子９３に形成されている場合には、そのめっき層に剥がれを生じやすくなる。また、使用中においては、導電板８１は弾性的に軸部９３ａに当接しているため、エンジン自身やエンジンを搭載した車両が路面から受ける振動によって導電板８１と軸部９３ａとが擦れ合ってしまい、やはり剥がれが生じてしまう虞がある。グロープラグは、ガソリンエンジンで使用されるスパークプラグと比べ、低電圧かつ高電流の通電が行われる。このため、グロープラグのピン端子９３において、最表面側のめっき層に剥がれを生じると、キャップ８０の導電板８１がピン端子９３と密接し難くなり、隙間によってスパッタリングを生じ、これによってバッテリからの導通が不安定となり、ディーゼルエンジンの始動性が損なわれてしまうこととなる。また、その場合には、母材の酸化が進行し、これによって更にスパッタリングが進行しやすくなり、同様にディーゼルエンジンの始動性が損なわれてしまうことにもなる。
【００１０】
また、近年、ピン端子９３が位置するグロープラグの後端部がエンジンヘッドの内部に収容されて取り付けられる形態のエンジンも台頭してきている。このようなエンジンヘッドの内部では、エンジンの駆動によって高温となったエンジンオイルがピン端子９３にかかることがある。また、エンジンオイルの添加成分や燃料の添加成分によって腐食されないようにするため、ピン端子９３は耐食性を備えていることが望まれる。なお、エンジンヘッドの内部に収容される形態に限られず、従前から公知のエンジンへの取付形態であっても、グロープラグのピン端子は、雨滴等の被水の可能性を鑑みれば、高い耐食性を備えていることが望ましい。
【００１１】
なお、特許文献１開示のグロープラグでは、鉄系金属からなる母材上に亜鉛めっきをした上、クロメート処理が施された主体金具９０を採用しており、これにより主体金具９０については耐食性を向上させてはいる。ピン端子９３においては、そのような耐食性ばかりでなく、電気伝導性、耐摩耗性及び耐熱性についても満足が求められることから、同公報開示の技術をそのままピン端子９３に採用することはもとより適切でない。
【００１２】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、十分な電気伝導性、耐摩耗性及び耐熱性を有しつつ、グロープラグとしての寿命を全うするまでに問題のない耐食性を備えたグロープラグ用ピン端子を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者らは、上記課題を解決するため、めっきの技術において「ストライクめっき」なる手段があることに鑑み、これをピン端子の耐食性向上に採用できることを発見し、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、本発明のグロープラグ用ピン端子は、キャップが被冠されることにより外部からの通電を行うための導電板が自身の表面に当接する軸部と、一端側で該軸部と一体をなす中軸嵌合部とからなり、該中軸嵌合部の一端面にはグロープラグの後端側へ突出した棒状の中軸と嵌合する凹部が凹設され、該中軸嵌合部の外周面には該キャップを係止する係止凹部が凹設され、母材が鉄系金属からなるグロープラグ用ピン端子であって、
少なくとも前記軸部は前記母材の表面側に形成されためっき層をもち、該めっき層は、銅を主成分とする厚さが９μｍ以上の下地層と、最表面側に形成され、ニッケル、錫又は銀を主成分とする表面層とを有することを特徴とする。
【００１５】
発明者らの試験結果によれば、ピン端子は、母材が鉄系金属からなり、めっき層の最表面側がニッケル、錫又は銀を主成分とする表面層である場合、銅を主成分とする下地層を形成すれば、グロープラグの寿命よりも長い耐食性を得ることができる。
【００１６】
下地層の厚さが厚くなるほど、ピン端子の耐食性向上の効果が大きくなると考えられるが、この場合には、寸法バラツキが大きくなり、キャップの被冠が困難になるおそれがあるとともに、コスト高を生じる。発明者らの試験結果によれば、下地層の厚さが９μｍ以上であれば、その効果を充分に得ることができる。実用上は、公知の方法によって厚さを充分に制御可能な１５μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
表面層がニッケルを主成分とする場合、ピン端子は、電気伝導性、耐摩耗性、耐熱性及び耐食性に優れたものとなる。表面層が錫を主成分とする場合、ピン端子は、電気伝導性及び耐食性に優れ、耐摩耗性が良好なものとなる。表面層が銀を主成分とする場合、ピン端子は、電気伝導性、耐熱性及び耐食性に優れ、耐摩耗性が良好である。
【００１８】
したがって、本発明のグロープラグ用ピン端子は、十分な電気伝導性、耐摩耗性及び耐熱性を有しつつ、グロープラグとしての寿命を全うするまでに問題のない耐食性を備えたものとなる。
【００１９】
このピン端子は、電気伝導性に優れためっき層をもつことから、キャップの導電板を通じて中軸に好適に通電を行うことができる。
【００２０】
また、このピン端子は、耐摩耗性に優れためっき層をもつことから、車両への組み付けが行われる際、ギャップが軸部に被冠され、エンジン等の振動によってキャップの導電板と軸部が擦れ合っても、めっき層の剥がれを抑制することができる。このため、このピン端子を用いたグロープラグによれば、キャップの導電板がピン端子と密接し易く、かつ母材の酸化も進行し難いことから、スパッタリングを生じ難い。このため、このグロープラグによれば、バッテリからの導通が安定し、ディーゼルエンジンの始動性を低下してしまう虞を回避することができる。
【００２１】
めっきの方法としては、電気めっき、無電解めっき、溶融めっき等のあらゆる方法を採用することができる。
【００２２】
本発明のグロープラグ用ピン端子は、表面層がニッケルを主成分とすることが好ましい。この場合、上記のように、ピン端子が電気伝導性、耐摩耗性、耐熱性及び耐食性に優れたものとなることに加え、ニッケルは銀と比較して安価であることから、コストの高騰化を抑えることができる。
【００２３】
本発明のグロープラグ用ピン端子は、下地層が母材上に形成され、表面層がその下地層上に形成されていることが好ましい。鉄と銅との物理的な密着性が優れ、銅とニッケルとの物理的な密着性も優れていることから、この場合には、本発明のピン端子は、母材と下地層との密着性及び下地層と表面層との密着性が優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、試験例を図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
まず、図１に示すグロープラグ用ピン端子の切削品（以下、母材という。）１を複数個用意した。切削品１は、図５に示すピン端子９３の母材と同様、鉄系金属からなる。
【００２６】
切削品１は、軸部１ａと、一端側で軸部１ａと一体をなす中軸嵌合部１ｂとからなる。中軸嵌合部１ｂの一端面には凹部１ｃが凹設され、中軸嵌合部１ｂの外周面には係止凹部１ｄが凹設されている。
【００２７】
次に、図２に模式的に示すように、切削品１をめっき槽１０の銅めっきの処理浴１１に所定の時間浸漬した後、取り出した。めっきの方法としては無電解めっきを採用した。こうして、複数のめっき品２を得た。めっき品２は、切削品１の母材５の表面側に銅を主成分とする下地層６ａが形成されている。
【００２８】
そして、図３に模式的に示すように、各めっき品２をめっき槽２０のニッケルめっきの処理浴２１、錫めっきの処理浴２２又は銀めっきの処理浴２３に所定の時間浸漬し、取り出した。めっきの方法は同様である。こうして、表１に示す試験品２〜６、８〜１２、１４〜１８のピン端子３を得た。なお、各処理浴に浸漬する前に水洗、乾燥を行なった。
【００２９】
試験品２〜６、８〜１２、１４〜１８のピン端子３は、図４に示すように、母材５の表面側に形成されためっき層６をもつ。めっき層６は、母材５上に形成され、銅を主成分とする下地層６ａと、下地層６ａ上に形成され、ニッケル、錫又は銀を主成分とする最表面側の表面層６ｂとからなる。
【００３０】
試験品２〜６のピン端子３は表面層６ｂがニッケルを主成分としている。下地層６ａの厚さは、試験品２〜６の順で３μｍ、６μｍ、９μｍ、１２μｍ、１５μｍである。試験品８〜１２のピン端子３は表面層６ｂが錫を主成分としている。下地層６ａの厚さは、試験品８〜１２の順で３μｍ、６μｍ、９μｍ、１２μｍ、１５μｍである。試験品１４〜１８のピン端子３は表面層６ｂが銀を主成分としている。下地層６ａの厚さは、試験品１４〜１８の順で３μｍ、６μｍ、９μｍ、１２μｍ、１５μｍである。各表面層６ｂの厚さはいずれも６μｍである。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
一方、図２に模式的に示すように、切削品１をめっき槽３０のニッケルめっきの処理浴１２、錫めっきの処理浴１３又は銀めっきの処理浴１４に所定の時間浸漬した後、取り出した。めっきの方法は同様である。こうして、表１に示す試験品１、７、１３のピン端子４を得た。
【００３３】
試験品１、７、１３のピン端子４は、母材５の表面側にニッケル、錫又は銀を主成分とする表面層６ｂがそれぞれ一層のみ形成されている。ピン端子４においては、表面層６ｂがめっき層６である。
【００３４】
試験品１のピン端子４は表面層６ｂがニッケルを主成分とし、試験品７のピン端子４は表面層６ｂが錫を主成分とし、試験品１３のピン端子４は表面層６ｂが銀を主成分としている。各表面層６ｂの厚さはいずれも６μｍである。
【００３５】
各試験品１〜１８のピン端子３、４に対し、電気伝導性、耐摩耗性、耐熱性及び耐食性を検討するための試験を行なった。
【００３６】
（電気伝導性試験）
各試験品１〜１８のピン端子３、４の凹部１ｃと、軸部１ａの他端とにリード線を接触させてリード線をテープで固定した。また、電源及び電流計を用意し、リード線により各試験品１〜１８のピン端子３、４と電源と電流計とを直列に連結した。そして、一定電圧を印加して電流値を計測した。結果も表１に示す。◎は電流値が○に対して相対的に高いことを示し、◎、○ともにグロープラグのピン端子として使用することに問題がないことを示している。
【００３７】
（耐摩耗性試験）
各試験品１〜１８のピン端子３、４の軸部１ａにキャップ８０（図５参照）を冠した。そして、振動試験機により各試験品１〜１８のピン端子３、４を加速度２００ｍ／ｓｅｃ．2（２０Ｇ）、２５０Ｈｚで８時間振動させた。その後、キャップ８０を外し、キャップ８０と接触していた部分の擦れ痕を確認した。この結果も表１に示す。◎は試験前後において差がなかったことを示し、△はキャップと接触していた部分に擦れ痕がみられたことを示す。
【００３８】
（耐熱性試験）
各試験品１〜１８のピン端子３、４を１６０°Ｃの雰囲気中に１６８時間晒した。そして、取り出して空冷した後、めっき層６、６ｂの剥がれ等を確認した。この結果も表１に示す。◎は試験前後において差がなかったことを示し、○は試験品が変色していたことを示し、×は試験品のめっき層６、６ｂが剥がれていたことを示す。
【００３９】
（耐食性試験）
各試験品１〜１８のピン端子３、４の耐食性を検査するにあたり、ＪＩＳ  Ｚ２３７１に記載された塩水噴霧試験に準じる試験を行い、酸化の度合いを確認した。この結果も表１に示す。赤錆の発生度合いによって各サンプルを評価しており、◎は試験後において赤錆の発生がなかったことを示し、○は軸部９３ａには発生しなかったこと、△は軸部９３ａにも発生したこと、×は全体に赤錆の発生が見られたことを示す。
【００４０】
以上の試験結果によれば、母材５が鉄系金属からなり、めっき層６の最表面側がニッケル、錫又は銀を主成分とする表面層６ｂである場合、銅を主成分とする下地層６ａを形成すれば、ピン端子３の耐食性が向上することがわかる。また、ピン端子３において、下地層６ａの厚さが９μｍ以上であれば、その効果が充分に得られることもわかる。
【００４１】
下地層６ａの厚さが９μｍ以上であるピン端子３は、表面層６ｂがニッケルを主成分とする場合、電気伝導性、耐摩耗性、耐熱性及び耐食性に優れたものとなる。また、このピン端子３は、表面層６ｂが錫を主成分とする場合、電気伝導性及び耐食性に優れ、耐摩耗性が良好なものとなる。さらに、このピン端子３は、表面層６ｂが銀を主成分とする場合、電気伝導性、耐熱性及び耐食性に優れ、耐摩耗性が良好である。
【００４２】
したがって、試験品４〜６、１０〜１２、１６〜１８のピン端子３は、優れた電気伝導性等を有しつつ、耐食性が向上されていることがわかる。
【００４３】
以上において、本発明を試験例に即して説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。例えば、試験例では、グロープラグ用ピン端子の切削品１を用意したが、このように切削加工のみで作製したもののみならず、塑性加工のみで作製されたものや切削加工と塑性加工とをともに行なって作製したもの等を用意してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明はグロープラグに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】試験例に係り、ピン端子の一部破断断面図である。
【図２】試験例に係り、下地層の形成方法又は表面層の形成方法を示す模式断面図である。
【図３】試験例に係り、表面層の形成方法を示す模式断面図である。
【図４】試験例に係り、表面側にめっき層をもつピン端子の拡大断面図である。
【図５】従来のグロープラグ及びピン端子の断面図、並びにキャップの一部破断断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ…軸部
１ｂ…中軸嵌合部
１ｃ…凹部
１ｄ…係止凹部
５…母材
３、４…ピン端子
６…めっき層
６ｂ…表面層、めっき層
６ａ…下地層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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