专利名称：制造火花塞的方法
背景技术：
本发明涉及一种制造火花塞的方法。
至今已经提出了如下种类的多种火花塞，其中把由包含Pt、Ir等作为主要成分的金属制成的贵金属末端焊接到电极的一端上，以便提高对火花消耗的抵抗力。由于其极性在火花放电时常常设置为负的中心电极侧经受火花的强烈附着并且易于消耗，所以贵金属薄片当用在中心电极中时能产生起弧效应。然而，随着这样的火花塞对于高输出发动机或贫燃烧发动机的应用的增加，贵金属薄片也在地电极侧增加采用，以便满足地电极侧具有对于火花消耗的高抵抗力的要求。至今，在地电极侧的贵金属薄片由Pt系合金制造，并且焊接到由Ni合金等制成的地电极的主体上。
本发明概述在贵金属薄片和电极主体的接合时，首先把贵金属薄片放置在电极主体上。金属薄片和电极主体然后夹持在激励电极之间，并且在压紧的同时通过向激励电极供给电流而加热。然而，通过这种方法，在焊接时把过大压力施加到贵金属薄片和电极主体的接合表面上，从而诸如裂纹之类的缺陷易于在焊接后保留在贵金属薄片与电极主体之间的接合表面中，因而有可能引起贵金属薄片和电极主体当经受循环加热和冷却时容易彼此分离的问题。
特别是，为了更有效地抑制地电极侧的火花消耗，最近正在检验贵金属薄片的材料从至今一直主要使用的Pt系合金变化到具有更高耐热性的Ir系合金。然而，由于由Ir系合金制成的贵金属薄片具有高熔点，所以当通过电阻焊接合时，由于不足的熔化等在贵金属薄片与电极主体之间于易于引起有缺陷的接合界面，因而导致上述裂纹或分离易于发生的问题。而且，除不足的熔化之外，在构成贵金属薄片的Ir系合金与构成地电极主体的Ni系合金之间的线性膨胀系数的较大差别是裂纹和分离的原因。
为了减轻由线性膨胀系数差别引起的缺陷，已经提出在贵金属薄片与电极主体之间插入一个具有介于贵金属薄片与电极主体之间的线性膨胀系数的中间件。然而，如果通过电阻焊使中间件插入在其之间和通过向其施加较高压力焊接贵金属薄片和电极主体，则当中间件与贵金属薄片一起大部分切成电极主体时，在中间件和贵金属薄片的接合部分处易于引起裂纹或分离，因而不能够满意地解决以上问题。
因而本发明的一个目的在于，提供一种制造火花塞的方法，这种火花塞在把贵金属薄片焊接到地电极的电极主体上时在贵金属薄片和地电极主体的接合表面处几乎不引起诸如裂纹或分离之类的缺陷。
为了实现以上目的，本发明提供一种制造火花塞的方法，这种火花塞包括一个地电极，带有一个电极主体；和一个贵金属薄片，通过在其之间插入一个中间件接合到电极主体上，贵金属薄片布置成面对着一个中心电极并且在其之间限定一个火花放电间隙，该方法包括步骤在把贵金属薄片接合到电极主体上之前，把中间件和贵金属薄片接合在一起，并且由此形成一个贵金属薄片和中间件组件；把贵金属薄片和中间件组件以这样一种方式放置在电极主体上，从而允许中间件接触电极主体；及把贵金属薄片和中间件组件的电极主体和中间件焊接在一起，同时限制贵金属薄片和中间件组件的电极主体和中间件的相对运动，而不用通过使用另外一个件把推力施加到在中间件与贵金属薄片之间的接合面上。
在本发明的方法中，把贵金属薄片一次接合到中间件上，并且实现贵金属薄片和中间件组件的中间件与电极主体的接触。电极主体和中间件在限制其相对运动的同时焊接在一起，而不用通过使用另外一个件把用来推动彼此贴紧的推力施加到电极主体和中间件上。即，由于焊接中间件和贵金属薄片而不像在先有技术电阻焊中那样经受这样一个过大的力，所以变得有可能可靠地保护火花塞免于在中间件与贵金属薄片之间的接合面处引起裂纹或分离缺陷。
在贵金属薄片和中间件组件的生产中，最好通过激光束焊接实现中间件和贵金属薄片的接合。激光束焊接能更容易地集中热量，并且使焊接深度更大，因而使得有可能可靠地防止在中间件与贵金属薄片之间的接合面处引起裂纹或分离。
而且，通过激光束焊接或通过电阻焊能进行中间件和电极主体的焊接。具体地说，在采用电阻焊的情况下，在中间件与贵金属薄片之间的接合面处没有过大压力的任何可能性，并且不必担心在它们之间的接合面处出现裂纹或分离。
在激光束焊接或电阻焊中，希望向中间件和电极主体施加一个大于一个预定值的推力，以便把它们保持到位和彼此配合接触。为了把推力施加到中间件和电极主体上而不会引起过大力作用在中间件与贵金属薄片之间的接合面上，进行如下步骤。即，在放置步骤中，考虑在其上中间件和电极主体的接合表面的投影面积成为最小的一个投影平面。在投影平面上中间件和电极主体的正交投影中，把一个在其处中间件和电极主体的投影区域彼此重叠的区域定义为一个第一重叠区域，而把一个在其处中间件和贵金属薄片的投影区域彼此重叠的区域定义为一个第二重叠区域。在第一重叠区域中，形成一个不属于第二重叠区域的非重叠区域。然后，把一个用来推动中间件和电极主体彼此配合接触的推力施加到与第一重叠区域的非重叠区域相对应的中间件和电极主体的部分上，并且在这种条件下，把中间件和电极主体焊接在一起。即，通过仅向非重叠区域上施加推力，不把推力施加到中间件和贵金属薄片的接合表面上。
而且，在放置步骤中，电极主体能带有一个在面对着中心电极的侧面处具有一个开放端的通孔或盲孔，并且贵金属薄片和中间件组件能经开放端以这样一种方式插入到通孔或盲孔中，从而允许贵金属薄片和中间件组件从开放端突出。通过把贵金属薄片和中间件组件插入到电极主体的通孔或盲孔中，能限制贵金属薄片和中间件组件及电极主体在跨过其插入方向的方向上的相对运动，因而使得有可能可靠和有效地实现电极主体和中间件的焊接。
在这个实例中，通过借助于一个推压件在插入方向上推压中间件，能产生一个推动力。通过借助于使用推压件主动将中间件推靠到电极主体上，即使通孔或盲孔在直径上大于中间件，也能可靠地限制电极主体和中间件的相对运动。在这个实例中，通过把推压件用作一个焊接电极和通过借助于在与非重叠区域相对应的中间件和电极主体的接合部分处进行的电阻焊进行焊接，能容易和可靠地实现焊接步骤。
贵金属薄片能由Ir合金制成。如上所述，Ir系合金的贵金属薄片具有高熔点，从而当通过常规电阻焊进行贵金属薄片的接合时，易于引起在接合点处的裂纹或分离。然而，借助于本发明，过大压力不会作用在贵金属薄片和中间件的接合表面上，从而几乎不会引起裂纹或分离缺陷，尽管把Ir合金用作用来形成贵金属薄片的材料。在这个实例中，当通过能实现较大熔化深度和高可靠接合的激光束焊接接合由Ir合金制成的贵金属薄片和中间件时，能得到更有效的结果。
而且，通过由具有介于形成贵金属薄片和电极主体的金属之间的线性膨胀系数的金属形成中间件，与其中把贵金属薄片直接接合到电极主体上的情况相比，能减小由线性膨胀系数的差别引起的不利影响，因而使得有可能更有效地防止在贵金属薄片与中间件之间的接合面处引起裂纹或分离。
附图的简要描述
图1是由根据本发明一个实施例的方法制成的火花塞的纵向剖视图；图2是图1火花塞的重要部分的放大剖视图；图3A至3C是用来表明在本发明的方法中的步骤的视图；图4A和4B是用来表明从图3A至3C继续的在本发明的方法中的步骤的视图；图5是用来表明图1至4A和4B的方法的改进的视图；图6是用来表明图1至4A和4B的方法的另一种改进的视图；图7是用来表明图1至4A和4B的方法的进一步改进的视图；图8是用来表明图1至4A和4B的方法的进一步改进的视图；图9是用来表明图1至4A和4B的方法的进一步改进的视图；图10A至10D是用来表明根据本发明另一个实施例的方法的视图；图11是用来表明10A至10D的方法的改进的视图；图12A至12C是用来表明图1至4A和4B的方法的改进的视图；图13A和13B是用来表明根据本发明另外实施例的方法的视图；图14是用来表明根据本发明另外实施例的方法的视图；图15A和15B是用来表明根据本发明另外实施例的方法的视图；及图16A和16B是用来表明根据本发明另外实施例的方法的视图。
最佳实施例的详细描述首先参照图1，一个火花塞一般由100指示，并且包括一个圆柱形金属壳1；一个绝缘体2，装配在金属壳1中，并且带有从金属壳1突出的端部；一个中心电极3，布置在绝缘体2内，并且带有从绝缘体2突出的引导端部；及一个地电极4，在一端处焊接或否则固定到金属壳1上，并且弯曲成使另一个端部面对着中心电极3的引导端部(即端表面)。地电极4包括一个电极主体4m和一个通过在其之间插入一个中间件33接合到电极主体4m上的贵金属薄片32。贵金属薄片32面对着中心电极3，从而在其之间形成一个火花放电间隙g。中心电极3带有一个主体3m和一个焊接到主体3m一端上的贵金属薄片31。贵金属薄片32、31由包含Ir作为主要成分(大于重量的50％)的贵金属合金和从由Pt、Rh、Ru和Re组成的组选择的占总重量的3至50％的至少一种辅助贵金属元素制成。
绝缘体2由诸如氧化铝或氮化铝之类的陶瓷烧结体形成，并且带有一个其中装配中心电极3的孔。而且，金属壳1是管形的，并且由诸如低碳钢之类的金属制成。金属壳1构成火花塞100的外罩，并且在其外表面上带有用来把火花塞100附着到发动机块(未表示)上的螺纹部分。
地电极4和中心电极3分别带有电极主体4m、3m，并且电极主体4m、3m的至少表层部分由Ni合金制成。这里，形成电极主体4m、3m的至少表层部分的材料称作电极基体材料，即电极主体4m、3m的材料这里用来指示电极基体材料。电极主体4m、3m的具体材料的一个例子是Inconel 600(商标名，并且包含76％重量的Ni、15.5％重量的Cr、8％重量的Fe及少量添加元素或杂质的其余部分)、或Inconel 601(商标名，并且包含60.5％重量的Ni、23％重量的Cr、14％重量的Fe及少量添加元素或杂质的其余部分)。同时，在地电极4和中心电极3中，嵌有由Cu或Cu合金制成的热传递加速部分4c、3c。
而且，提供到地电极4的一个中间件33由具有介于分别构成贵金属薄片32和电极主体4m的金属(电极基体材料)之间的线性膨胀系数的金属制成。具体地说，能采用Ir-Ni合金或Ir-Ni-Rh合金。例如，如果贵金属薄片32由包含Ir重量97％或更小和从由Pt、Rh、Ru和Re组成的组选择的3％或更大的至少一种元素的金属制成，则中间件33能由包含Ir和Rh总重量的30％或更大及Rh和Ni总重量的20％或更大的金属制成。同时，更希望中间件33包含Ni作为不可缺少的成分，因为电极主体4m由包含Ni作为主要成分的电极基体金属制成，从而能使在其之间的膨胀系数和熔点的差别较小。
如图2中所示，中心电极3的引导端部分3a逐渐变细以便向引导端减小横截面，并且带有一个扁平的引导端面。在扁平引导端面上放置贵金属薄片31。借助于激光束焊接、电子束焊接、电阻焊等通过沿接合面的边缘形成一个焊接部分B，把贵金属薄片31接合到中心电极3的引导端部分3a上。
地电极4的电极主体4m形成有在侧表面处带有开放端的通孔4v。向通孔4v中插入中间件33。中间件33在引导端侧逐渐变细以便减小横截面积，并且带有一个其上放置贵金属薄片32的引导端面。通过环形、圆周激光束焊接部分B把贵金属薄片32接合到中间件33上。在从其贵金属薄片32突出以便暴露于外部的侧面处，即在其中布置通孔4v一个第二开放端SO的侧面处，通孔4v的内圆周表面带有一个使第二开放端SO减小横截面积的环形、径向向内的突出部分4s。中间件33在锥形表面33t处与形成在突出部分4s处的锥形表面4t啮合，并且由此防止从地电极主体4m上滑落或分离，及通过借助于电阻焊在锥表面33t与锥表面4t之间的接合面处形成的一个焊接部分R接合到地电极主体4m上。
参照图3A-3B和4A-4B，将描述制造上述火花塞100的方法。该方法基本上包括如下三个步骤。
(1)在接合到电极主体4m上之前，把中间件33和贵金属薄片32接合在一起以形成一个贵金属薄片和中间件组件34(接合步骤)。
(2)把贵金属薄片和中间件组件34以这样一种方式放置在电极主体34上，从而允许中间件33接触电极主体4m(放置步骤)。
(3)把电极主体4m及贵金属薄片和中间件组件34焊接在一起，条件是防止它们相对于彼此运动，而不用通过使用另一个件把推力施加到在中间件33与贵金属薄片32之间的接合面上(焊接步骤)。
首先，如图3A的步骤1中所示，用于中间件33的一个毛坯件或工件133通过切去头部形成有一个扁平引导端面133a和一个锥形表面33t，并且把圆盘形式的贵金属薄片32放置在用于中间件33的工件133的引导端面133a上。然后，如在图3B中的步骤2中所示，把一个激光束LB施加到工件133和贵金属薄片32上沿其接合表面的外部圆周周缘，由此形成在贵金属薄片32与圆柱形工件133之间延伸的环形焊接部分B。同时，如果工件133在其后端部分处带有一个多余长度部分133W，则能切去多余长度部分133W，如图3C的步骤3中所示(当然，如果没有任何多余长度部分，则能省去步骤3)。以这种方式，把工件133形成带有锥形表面33t的中间件33，并且与贵金属薄片32接合以构成贵金属薄片和中间件组件34。
然后，如图4A的步骤4中所示，电极主体4m形成有在面对着中心电极3的侧面处带有一个开放端的通孔4v。然后，在上述放置步骤中，把贵金属薄片和中间件组件34经第一开放端PO插入到通孔4v中，以便允许贵金属薄片32从第二开放端SO突出。形成在通孔4v的内表面中的锥形表面4t用作电极侧啮合表面，并且形成在中间组件34的中间件33中的锥形表面33t用作中间件侧啮合表面。通过锥形表面4t和锥形表面33t的啮合，防止中间件33在把它插入到通孔4v中的插入方向上脱落。
这样，中间件33和电极主体4m形成有一个放置在另一个上的接合表面，即通孔4v的锥形表面4t和中间件33的锥形表面33t层叠或一个放置在另一个上。下文，接合表面由用于中间件33侧的标号指示，即由33t指示。
这里，考虑一个允许中间件33和电极主体4m的接合表面33t的投影面积变得最小的投影平面P。在这个实施例中，投影平面P是一个以直角相交中间件33的轴线O的平面。在投影平面P上在中间件33和电极主体4m的正交投影中，把在其处中间件33和电极主体4m的投影区域彼此重叠的区域定义为一个第一重叠区域33t′，而把在其处中间件33和贵金属薄片32的投影区域彼此重叠的区域定义为一个第二重叠区域J′。在这个实施例中，第一重叠区域33t′与锥形表面(接合表面)33t的投影区域相对应，而第二重叠区域J′与中间件33和贵金属薄片32的接合界面J的投影区域相对应(在图4A中，中间件33和贵金属薄片32的接合部分表示在它们焊接之后放入的状态下)。因而，第一重叠区域33t′作为整体形成一个不属于第二重叠区域J′的非重叠区域。
图4B的步骤5表明焊接步骤。首先，用来推动中间件33和电极主体4m彼此配合地接触的推动力施加到与第一重叠区域的非重叠区域相对应的中间件33的一部分上，即这里施加到锥形表面(接合表面)33t上，并且在这种条件下，把中间件33和电极主体4m焊接在一起。在这个实施例中，电极主体4m和中间件33的所有接合表面4t、33t与非重叠区域相对应，从而推力不可避免地仅施加到与非重叠区域相对应的中间件33和电极主体4m的部分(接合表面4t、33t)上。
而且，当在插入方向上借助于一个推压件50推动或推压中间件33时，在锥形表面33t(非重叠区域)处能可靠地产生一个用来推动中间件33贴紧电极主体4m的锥形表面4t的推动力。在步骤5中，推压件50用作一个焊接电极，并且在是对应于非重叠区域的一部分的锥形表面33t处进行电阻焊。
在图4A和4B中表示的实施例中，如在步骤4中所示，经第一开放端PO把贵金属薄片和中间件组件34插入到通孔4v中并且布置在其内，从而贵金属薄片32从第二开放端SO突出。如步骤5中所示，实现一个支撑件51与围绕第二开放端S0的电极主体4m的一部分的接触，以便不与贵金属薄片32干涉。具体地说，通过把在与贵金属薄片32相对应的位置处带有一个凹下部分51a的电极用作支撑件51并且允许贵金属薄片32接收在凹下部分51a内，避免上述干涉。在这种条件下，定位在第一开放端PO内的中间件33借助于构成推压件50的电极压紧支撑件51。通过在这种条件下在推压件50与支撑件51之间供给一个焊接电流52，在锥形表面33t(非重叠区域)处能形成电阻焊部分R。
同时，在图4A和4B中，电极主体4m布置成允许第一开放端PO定位在较高地方。因而，当把贵金属薄片和中间件组件34插入到通孔4v中时，借助于作用在中间件33上的重力实现中间件33的锥形表面33t(非重叠区域)和通孔4v的锥形表面4t彼此接触，因而通过重力使中间件33压紧锥形表面4t。这种推动力对于电阻焊不总是足够的。然而，由于把中间件33插入到通孔4v中，所以限制中间件33和电极主体4m在与插入方向相交的方向上的运动。即，能限制两者的接合表面(锥形表面非重叠区域)的相对运动。因而，通过采用激光焊接，能接合中间件33和电极主体4m而没有任何问题。图5表示其中激光束焊接部分Q形成为从电极主体4m的引导端面侧延伸到中间件33的一个例子。而且，图6表示其中一个环形激光束焊接部分U形成为在电极主体4m与中间件33之间延伸的一个例子。而且，如图7中所示，能提供激光束焊接部分Q和电阻焊部分R。
同时，可行的是，中间件侧接合表面不是锥形表面33t，而是带有图8中所示一个扁平台阶表面33s或图9中所示多个扁平台阶表面33s1、33s2的阶梯圆周表面。中间件33由于台阶表面33s(图8)或台阶表面33s1、33s2(图9)的提供因而横截面积步进地减小。而且，通孔4v的内圆周表面分级，以便具有与台阶表面33s啮合的台阶表面4j(图8)或与台阶表面33s1、33s2啮合的台阶表面4j1、4j2(图9)。在台阶表面33s(图8)处或在台阶表面33s1、33s2(图9)处，能分别形成一个电阻焊部分或诸部分R。
下文，参照图10A至10D将描述一种根据本发明另一个实施例制造火花塞的方法。
在图10A中，中间件33的引导端表面(第一端表面)33a是一个其上放置贵金属薄片32的接合表面。中间件33形成有一个在对其不接合贵金属薄片32的第二端面33e处带有一个开放端的凹下部分或盲孔33h(步骤1)。借助于盲孔33h，中间件33形成有一个与引导端表面33a相邻的薄壁部分33w。通过把激光束焊接应用于盲孔33h的底部(即，把激光束照射到盲孔33h的底部上)，能把中间件33和贵金属薄片32焊接在一起。这样的焊接具有这样一个优点即使在通过把激光束焊接应用于中间件33的侧表面不能得到足够焊接深度的情况下，也能得到提高的接合强度。
在这个实施例中，一个激光束焊接部分B首先形成为沿贵金属薄片32和中间件33的接合表面的外周缘延伸(步骤2)。而且，把激光束LB从盲孔33h的开放端侧照射向其底部，由此形成透过薄壁部分33w进入贵金属薄片32的另一个激光束焊接部分BW(步骤3)。在这种连接中，能以相反顺序执行步骤2和步骤3。
然后，如图10D的步骤4中所示，放置步骤和焊接步骤基本上与图4A和4B中表示的相同，从而只描述它们之间的差别。中间件33形成为截头圆锥形，并且带有一个几乎作为整体逐渐变细的外圆周表面33t。电极主体4m的通孔4v带有一个与中间件33的锥形外圆周表面对应逐渐变细的内圆周表面4t。锥形内和外圆周表面4t和33t通过一个电阻焊部分R接合在一起。同时，如图11中所示，用来形成激光束焊接部分BW的盲孔33h能填充有一种金属填充物33f。这种填充能通过例如堆焊实现。
而且，沿与中间件33的接合方向O垂直的平面得到的中间件的横截面形状不限于圆形，而是能是诸如矩形之类的各种形状。例如，如图12A至12C中所示，如果当希望使贵金属薄片32的横截面面积较大时采用由点划线指示和具有圆形横截面的中间件33′，则有可能发生这样一种情形，其中电极主体4m的宽度d′不足或太小，并且变得难以把中间件33′成功地嵌在电极主体4m中。在这个实例中，有效地是，采用不具有圆形横截面但具有诸如图12B中所示的矩形横截面之类的扁平横截面的中间件。即，假定中间件33具有一个短边d和一个长边1的横截面，的确以这样一种方式把中间件33嵌在电极主体4m中，从而拉长短边d的方向与电极主体4m的宽度d′方向重合。同时，如图12C中所示，通过从中心轴M的径向相对侧压下截头圆锥工件33c或通过诸如磨削之类的加工减小厚度能生产具有这样一个扁平形状的中间件33。
图13A和13B表示一个另外的实施例。如图13A中所示，中间件33带有在接合方向O上相对的一个第一端面33x和一个第二端面33y。贵金属薄片32接合到第一端面33x上。中间件33以这样一种方式放置在电极主体4m上，以便实现第二端面33y与电极主体4m接触。贵金属薄片32的接合表面J形成为面积比第一端面33x小。如图13B中所示，在不提供有贵金属薄片32的一个表面区域33p处靠着电极主体4m借助于推压件50推压中间件33。在这种方法中，通过实现推压件50与不装有贵金属薄片32的表面部分33p的接触，能靠着电极主体4m推压中间件33，而不用推压贵金属薄片32，因而有助于防止在贵金属薄片32与中间件33之间的接合面处引起裂纹和防止它们彼此分离。根据上述的投影平面P考虑，中间件33的第二端面33y的整体与第一重叠区域相对应，并且与第二重叠区域相对应的贵金属薄片32的接合表面J完全包括在第二端面33y内。因而，非重叠区域由第二端面33y的表面部分33p的投影区域33p′形成，从而推动力由推压件50施加到与组成投影区域33p′的非重叠区域相对应的中间件33的部分上。
在这个实施例中，推压件50是一个用于电阻焊的电极，并且在与贵金属薄片32相对应的位置处形成有凹下部分50a，以便把一个推压力施加到与非重叠区域相对应的表面部分33p上。用作电极的另一个支撑件51布置在电极主体4m的相对侧上。通过压紧地支撑电极主体4m和中间件33和供给穿过其流动的电流，能形成电阻焊部分R。同时，如图14中所示，中间件33能布置在一个在电极主体4m的一侧处具有一个开放端的盲孔4u内。这样，变得有可能有效地防止中间主体33和电极主体4m移位。
在其中形成通孔4v或盲孔4u以便在其中布置中间件33的所有实施例中，在中间件33与通孔4v或盲孔4u之间的配合能是松配合。然而，配合能是紧配合。通过这样做，能实现使在执行步骤中的灵活性更高的优点，因为即使向下翻转不提供有用来防止贵金属薄片和中间件组件34从电极主体4m滑落的任何装置的电极主体4m侧，也通过紧配合防止贵金属薄片和中间件组件34从电极主体4m滑落。而且，如图15A和15B中所示，不用分别把电极侧啮合表面和中间件侧啮合表面提供到通孔4v的内圆周表面和中间件33的外圆周表面上，能把通孔4v的内圆周表面和中间件33的外圆周表面用作接合表面，并且通过使用紧配合的配合力作为推动力把它们配合地接合在一起。在图15A和15B中，通过与图5类似的一个激光束焊接部分Q，把中间件33和电极主体4m接合在一起。在这个实例中，通孔4v能由图16A和16B中所示的盲孔4u代替。
同时，在使用图16A和16B中所示的盲孔4u的情况下，能使用松配合代替紧配合。即，在其中保持电极主体4m以便允许盲孔4u的开放端保持在上侧的条件下，把贵金属薄片和中间件组件34松配合在盲孔4u中，同时实现中间件33的第二端面33y与盲孔4u的底部4b接触。通过这种方法，推动力不施加到在第二端面33y中形成的非重叠区域上。然而，如图16B中所示，通过把中间件33保持在所示的状态下能形成一个与图15B的类似的激光束焊接部分Q。即，不用借助于另一个件和在接合方向O上把推动力施加到中间件33和贵金属薄片32上，就能把电极主体4m和中间件33焊接在一起同时防止其相对运动。
例子为了证实根据本发明的方法的效果，进行如下试验。把Ir-40Rh合金(即包含Ir作为主要成分和40％重量的Rh的合金)制备为用来形成在地电极4侧上的贵金属薄片32的材料。这种合金的工件或坯料在1500℃下热煅造，然后在1300℃下热滚压或模煅，及在1200℃下进一步热拉以给出1.4mm直径的合金丝。切断金属丝，并且由此形成1.4mm直径和0.6mm厚度的圆盘形式的薄片。而且，中间件33由Ir-40Ni合金(即包含Ir作为主要成分和40％重量的Ni的合金)制成，并且形成2.2mm直径和0.6mm厚度的圆盘。通过激光束焊接把两者接合在一起，并且由此形成图13A中表示的贵金属薄片和中间件组件34。把贵金属薄片和中间件组件34放置在由Inconel 600(商标名)制成的电极主体的侧表面(具有2.8mm的宽度)上。然后，借助于图13B中表示的方法，即在12A的电流供给下和把一个380N的力仅施加到没有提供有薄片32的中间件33的表面部分上，进行电阻焊，由此形成这个例子的地电极。同时，为了比较，在用一个相等力推压贵金属薄片32的同时，通过电阻焊生产一个地电极。然后，通过使用地电极和中心电极，生产表示在图1中的类型的火花塞的试样(然而，火花间隙是0.4mm)。
对于贵金属薄片32的分离抵抗能力按如下方式测试火花塞。即，使每个火花塞的火花放电间隙侧端经受循环加热和冷却(即，通过使用一个燃烧器加热到1000℃两分钟和空气冷却一分钟)，并且根据在贵金属薄片的分离发生之前火花塞经受的加热和冷却循环的次数估计分离抵抗能力。通过试验结果，证实在其中使用比较例的地电极的火花塞中，在1200次循环之后金属薄片32的分离发生，而与此不同，在其中由本发明的方法生产的示范地电极的火花塞中，甚至在3000次循环之后也没有引起金属薄片32的分离。因而证实，由本发明的方法制造的火花塞具有良好的耐久性。
日本专利申请P2002-051291(提交于2002年2月27日)的全部内容通过参考包括在这里。
尽管参照本发明的某些实施例以上已经描述了本发明，但本发明不限于上述实施例。鉴于以上讲授对于熟悉本专业的技术人员能想到上述实施例的修改和变更。本发明的范围参照如下权利要求书限定。
权利要求
1.一种制造火花塞的方法，这种火花塞包括一个地电极，带有一个电极主体；和一个贵金属薄片，通过在其之间插入一个中间件接合到电极主体上，贵金属薄片布置成面对着一个中心电极并且在其之间限定一个火花放电间隙，该方法包括步骤在把贵金属薄片接合到电极主体上之前，把中间件和贵金属薄片接合在一起，并且由此形成一个贵金属薄片和中间件组件；把贵金属薄片和中间件组件以这样一种方式放置在电极主体上，从而允许中间件接触电极主体；及把电极主体与贵金属薄片和中间件组件的中间件焊接在一起，同时限制电极主体与贵金属薄片和中间件组件的中间件的相对运动，而不用通过使用另一个件把推力施加到在中间件与贵金属薄片之间的接合面上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中焊接步骤包括把电极主体与贵金属薄片和中间件组件的中间件激光束焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的方法，其中焊接步骤包括电阻焊接电极主体与贵金属薄片和中间件组件的中间件。
4.根据权利要求1所述的方法，其中接合步骤包括把中间件和贵金属薄片激光束焊接在一起。
5.根据权利要求1所述的方法，其中放置步骤包括考虑在其上中间件和电极主体的接合表面的投影面积成为最小的一个投影平面；在投影平面上中间件和电极主体的正交投影中，把一个在其处中间件和电极主体的投影区域彼此重叠的区域定义为一个第一重叠区域，把一个在其处中间件和贵金属薄片的投影区域彼此重叠的区域定义为一个第二重叠区域，及把不属于第二重叠区域的第一重叠区域的一部分定义为一个非重叠区域；及其中焊接步骤包括把一个用来推动中间件和电极主体彼此配合接触的推力施加到与第一重叠区域的非重叠区域相对应的中间件的一部分上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中放置步骤包括在电极主体中，形成带有一个在其面对着中心电极的侧面处具有一个开放端的通孔或盲孔之一；并且把贵金属薄片和中间件组件以这样一种方式插入到通孔或盲孔之一中，从而允许贵金属薄片从通孔或盲孔之一的开放端突出。
7.根据权利要求1所述的方法，其中放置步骤包括在电极主体中，形成一个在面对着中心电极的侧面处带有一个第一开放端和在与面对着中心电极的侧面相对的侧面处带有一个第二开放端的通孔；并且把贵金属薄片和中间件组件经第一开放端插入到通孔中，从而允许贵金属薄片从第二开放端突出，同时允许一个电极侧啮合表面形成在通孔的内表面中和一个中间件侧啮合表面形成在中间件中以便彼此啮合，并且由此防止中间件在其中把中间件插入到通孔中的插入方向上脱开。
8.根据权利要求7所述的方法，其中焊接步骤包括通过借助于一个推压件在插入方向上推压中间件来产生一个推动力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中焊接步骤包括把推压件用作焊接电极；和电阻焊接与非重叠区域相对应的电极主体和中间件的部分。
10.根据权利要求7所述的方法，其中放置步骤包括把贵金属薄片和中间件组件以这样一种方式放置在电极主体上，从而允许中间件定位在电极主体上方，并且允许通过重力使中间件推靠到电极主体上，并且由此把推动力施加到与非重叠区域相对应的电极主体和中间件的部分上。
11.根据权利要求6所述的方法，其中放置步骤包括把贵金属薄片和中间件组件的中间件压配合在通孔和盲孔之一中。
12.根据权利要求10所述的方法，其中焊接步骤包括激光束焊接贵金属薄片和中间件组件的中间件和电极主体。
13.根据权利要求1所述的方法，其中放置步骤包括在电极主体中形成一个盲孔；把对其接合贵金属薄片的中间件的一个端面定义为一个第一端面而把与第一端面相对的中间件的一个端面定义为一个第二端面；及把贵金属薄片和中间件组件以这样一种方式布置在盲孔中，从而允许第二端面接触盲孔的底部表面。
14.根据权利要求5所述的方法，其中放置步骤包括把对其接合贵金属薄片的中间件的一个端面定义为一个第一端面而把与第一端面相对的中间件的一个端面定义为一个第二端面；和把贵金属薄片和中间件组件以这样一种方式放置在电极主体上，从而允许中间件的第二端面接触电极主体，而其中焊接步骤包括借助于一个推压件使与非重叠区域相对应的中间件的一部分推靠到电极主体上。
15.根据权利要求14所述的方法，其中放置步骤包括把贵金属薄片和中间件组件的中间件放置在形成在电极主体中的一个盲孔中，以便在电极主体的一侧处带有一个开放端。
16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在接合步骤之前，把对其接合贵金属薄片的中间件的一个端面定义为一个第一端面而把与第一端面相对的中间件的一个端面定义为一个第二端面；并且在中间件中形成一个在第二端面处带有一个开放端的盲孔，其中焊接步骤包括应用于盲孔底部的激光束焊接，以便把中间件和贵金属薄片焊接在一起。
17.根据权利要求1所述的方法，其中贵金属薄片由一种Ir合金制成。
18.根据权利要求1所述的方法，其中中间件由具有介于形成贵金属薄片和电极主体的金属之间的线性膨胀系数的金属制成。
全文摘要
提供的是一种制造火花塞的方法，这种火花塞带有通过在其之间插入一个中间件接合到地电极的电极主体上的一个贵金属薄片。该方法包括步骤在把贵金属薄片接合到电极主体上之前，把中间件和贵金属薄片接合在一起；把贵金属薄片和中间件组件以这样一种方式放置在电极主体上，从而允许中间件接触电极主体；及电极主体和中间件焊接在一起，同时限制电极主体和中间件的相对运动，而不用把推力施加到在中间件与贵金属薄片之间的接合面上。
文档编号H01T21/00GK1463061SQ0313787
公开日2003年12月24日 申请日期2003年2月27日 优先权日2002年2月27日
发明者松原佳弘, 平松伸一, 石川雅启, 川村和巳 申请人:日本特殊陶业株式会社