火花塞的制作方法

专利名称：火花塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在中心电极的前端部和配置在接地电极上的贵金属端头之间形 成有火花间隙的火花塞。
背景技术：
在火花塞中，不但要求用于实现免维护的长寿命化，还要求小型化的电极提高 点火性能并且提高燃烧效率，为了满足这些要求，广泛使用在中心电极处的火花放电部 位接合有钼、铱等贵金属端头的火花塞。另外，为了进一步提高点火性能，提出了不但 在中心电极处配置贵金属端头，还在接地电极(外侧电极)处配置贵金属端头(例如参照 日本特开2004-134209号公报)。如上述专利文献中所提出的，在将贵金属端头固定至接地电极时，通过激光熔 接将贵金属端头固定在不同于接地电极的部件(中间部件)上，然后，通过电阻焊接将接 合有该贵金属端头的中间部件接合至接地电极。

发明内容
近年来，为了实现引擎自身的高性能化并且提高输出，要求进一步改良接地电 极处配置有贵金属端头的火花塞。更具体地，从提高点火性能和提高耐久性的观点看 来，要求抑制接地电极侧的贵金属端头的中心轴和中心电极侧的贵金属端头的中心轴之 间的轴偏离。因此，考虑了例如如下的方案在对经由中间部件固定有接地电极侧贵金 属端头的接地电极进行弯曲加工以使接地电极侧贵金属端头和中心电极侧贵金属端头相 对之后，在把持中间部件的状态下经由中间部件使接地电极移动，从而矫正接地电极侧 贵金属端头和中心电极侧贵金属端头之间的轴偏离。然而，在不考虑中间部件和接地电极的机械特性的情况下进行上述这种把持中 间部件并矫正轴偏离时，会产生中间部件发生变形，并且导致轴偏离变大的问题。本发明的目的在于，鉴于上述问题，着眼于以往未尝试过的中间部件和接地电 极的机械特性，获得一种火花塞，即使在接地电极的弯曲加工之后进行配置在接地电极 处的贵金属端头的中心轴和中心电极的中心轴之间的轴偏离矫正，也能够适当地进行轴 偏离矫正，并能够提高点火特性和耐久性。为了实现上述目的，按照如下所述构成本发明的一个方式的火花塞。即，一种 火花塞，具有中心电极；绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，在该轴孔内保持上述 中心电极；主体配件，包围并保持上述绝缘体；以及接地电极，其基端部与上述主体配 件接合，并且上述基端部与前端部之间的中间部弯曲，以使上述前端部与上述中心电极 的前端部相对，在该接地电极的上述前端部中与上述中心电极的上述前端部相对的位置 处配置有贵金属端头，在上述中心电极的上述前端部和上述贵金属端头之间形成火花间 隙，上述贵金属端头接合在不同于上述接地电极的中间部件的顶面上并与上述中间部件 成为一体，并且上述中间部件的底面与上述接地电极接合，从而上述贵金属端头配置在上述接地电极上，上述中间部件的平均硬度高于上述接地电极中除了上述中间部以外的 部分的平均硬度。在上述结构的火花塞中，中间部件的平均硬度高于接地电极中除中间部以外的 部分的平均硬度。因此，即使在接地电极的弯曲加工之后进行配置在接地电极处的贵 金属端头的中心轴和中心电极的中心轴之间的轴偏离矫正，也能够适当地进行轴偏离矫 正。因此，能够抑制轴偏离引起仅贵金属端头的一部分消耗，并且能够提高点火性和耐 久性。上述的火花塞可以为下面的方式。例如，如果接地电极的平均硬度小于维氏硬 度180Hv，则可以在没有特别的障碍的情况下执行接地电极的弯曲加工，并且能够更适 当地进行贵金属端头的中心轴和中心电极的中心轴之间的轴偏离矫正。另外，如果中间 部件的平均硬度在维氏硬度ISOHv以上，则能够更适当地进行贵金属端头的中心轴和中 心电极的中心轴之间的轴偏离矫正。在上述结构的火花塞中，上述中间部件在上述接地电极一侧形成有粗径部，在 上述贵金属端头一侧形成有细径部，在上述粗径部和上述细径部中，至少上述细径部由 沿着与上述贵金属端头的中心轴大致平行的方向的纤维状的金属组织构成。如果是这 种结构，则在矫正贵金属端头的轴偏离时，能够增强应对中间部件所受到的应力的抵抗 力。因此，能够更适当地矫正贵金属端头的轴偏离。在上述结构的火花塞中，上述中间部件中的上述贵金属端头一侧的至少一半的 部分由沿着与上述贵金属端头的中心轴大致平行的方向的纤维状的金属组织构成。根据 这种结构，在矫正贵金属端头的轴偏离时，也能够增强应对中间部件所受到的应力的抵 抗力。因此，能够更适当地矫正贵金属端头的轴偏离。在上述结构的火花塞中，还可以在上述中间部件和上述贵金属端头之间形成有 熔合该中间部件和该贵金属端头的熔融部。在上述结构的火花塞中，从上述接地电极的接合有上述中间部件的面到上述熔 融部的表面中的上述贵金属端头一侧的端部的距离为0.3mm以上。如果是这种结构，则 由于容易把持中间部件，因此能够适当地矫正贵金属端头的轴偏离。在上述结构的火花塞中，从上述贵金属端头的前端面到上述熔融部的表面中的 上述贵金属端头一侧的端部的距离为0.1mm以上。如果是这种结构，则能够抑制贵金属 端头的前端部消耗。在上述结构的火花塞中，上述熔融部的平均硬度在维氏硬度ISOHv以上。如果 是这种结构，则在把持熔融部的情况下也能够适当地矫正贵金属端头的轴偏离。在上述结构的火花塞中，中间部件和接地电极可以由相同组分比的合金材料形 成。在这样的情况下，能够提高中间部件和接地电极的接合强度。在上述结构的火花塞中，可以以钼(Pt)为主要成分，并包含铱(Ir)、铑(Rh)、 镍(Ni)、钨(W)、钯(Pd)、钌(Ru)、铼(Re)中的至少一种金属而形成上述贵金属端 头。如果采用这样的贵金属端头，则能够通过贵金属端头组分的性质来抑制贵金属端头 自身的消耗。在上述结构的火花塞中，在上述中心电极的上述前端部接合有中心电极侧贵金 属端头，该中心电极侧贵金属端头与上述贵金属端头相对。这样，由于在相对配置的贵金属端头之间形成火花间隙，因此提高了点火性能和耐久性。在上述结构的火花塞中，可以以铱(Ir)为主要成分，并包含钼(Pt)、铑(Rh)、 镍(Ni)、钨(W)、钯(Pd)、钌(Ru)、铼(Re)、铝(Al)、氧化铝(Al2O3)、钇(Y)、氧 化钇(Y2O3)中的至少一种金属而形成上述中心电极侧贵金属端头。如果采用这样的中心 电极侧贵金属端头，则能够通过中心电极侧贵金属端头组分的性质来抑制中心电极侧贵 金属端头自身的消耗。


图1是作为本发明的实施例的火花塞100的局部剖视图。图2是放大示出火花塞100中的中心电极20的前端附近的放大图。图3是示出火花塞的制造流程的流程图。图4是示意地示出图3的制造流程中的操作情况的说明图。图5是示出图3的制造流程中端头轴偏离调整后的情况的说明图。图6是示出用于将电极端头80安装在接地电极30上的中间部件81和电极端头 80的材料的变化时的各平均硬度的关系和评价结果的说明图。图7是示出计算作为图6中的评价项目的向外弯曲次数的情况的说明图。图8是接地电极30的前端部31的周围的放大剖视图。
具体实施例方式下面，根据实施例对本发明的实施方式进行说明。图1是作为本发明实施例的 火花塞100的局部剖视图，图2是放大示出火花塞100中的中心电极20的前端附近的放 大图。此外，在下面的说明中，在进行有关上下方向的说明时，将图1所示的火花塞100 的轴线O的方向作为上下方向，将下侧作为火花塞100的前端侧，将上侧作为后端侧进行 说明。如图1所示，火花塞100包括绝缘子10，作为绝缘体；主体配件50，其保持 该绝缘子10;中心电极20，其在绝缘子10内保持于轴线O方向上；接地电极30;以及 端子配件40，其设置在绝缘子10的后端部。众所周知，通过烧制氧化铝等来形成绝缘子10，并且绝缘子10具有在轴的中心 处形成有向轴线O方向延伸的轴孔12的筒形状。在轴线O方向的大致中央处形成外径 最大的凸缘部19，在其后端侧(图1中的上侧)形成后端侧主体部18。在凸缘部19的 前端侧(图1中的下侧)形成外径比后端侧主体部18的外径小的前端侧主体部17，而且 在该前端侧主体部17的前端侧形成外径比前端侧主体部17的外径小的脚部13。脚部13 越靠近前端侧外径越小，并且在火花塞100安装于内燃机的引擎头200上时暴露在燃烧室 中。在脚部13和前端侧主体部17之间形成阶梯部15。如图2所示，中心电极20是具有如下结构的棒状电极在该结构中，在由 INCONEL(商标名)600或601等镍或以镍为主要成分的合金制成的电极母材21内部，埋 设热传导性比电极母材21好的、由铜或者以铜为主要成分的合金制成的芯材25。通常， 通过将芯材25填入形成为有底筒状的电极母材21的内部，从底侧进行挤压成形并拉长从 而制成中心电极20。芯材25虽然在主体部分具有大致一定的外径，但在前端侧形成为细头形状。更详细地说，在中心电极20中，电极母材21的前端部分包括朝向前端外径变小 的锥状的电极母材基座22、熔融部23、以及电极端头70，在包含该电极端头70的电极母 材基座22的前端侧的部分从绝缘子10的前端部11突出。为了提高电极端头70的耐火花 消耗性，将高熔点的贵金属作为主要成分形成电极端头70。作为该电极端头70，由例如 铱(Ir)或者通过以Ir作为主要成分添加有钼(Pt)、铑(Rh)、镍(Ni)、钨(W)、钯(Pd)、 钌(Ru)、铼(Re)、铝(Al)、氧化铝(Al2O3)、钇(Y)、氧化钇(Y2O3)中的至少一种的Ir 合金来形成，并且广泛使用Ir_5Pt合金(含有5质量％的钼的铱合金)、Ir-llRu-8Rh-lNi 合金(含有11质量％的钌、8质量％的铑、1质量％的镍的铱合金)等。在本实施例中， 从电极端头70和熔融部23的界面到电极端头70的前端的轴线方向的最短距离(端头长 度)为 0.5 1.2mm。熔融部23通过电极端头70在电极母材基座22上熔接而形成，例如通过进行激 光照射而产生的热量使得电极母材基座22和电极端头70熔融的激光熔接来形成熔融部 23。即，在将电极端头70配置在电极母材基座22的前端面的状态下，对准电极母材基 座22和电极端头70的界面照射激光，并且在界面的全周进行照射。在该激光熔接中， 通过激光照射来使两种材料(电极母材基座22的构成材料和电极端头70的贵金属)熔融 混合，因此电极端头70和电极母材基座22牢固接合，并且形成连接电极母材基座22和 电极端头70的熔融部23。该熔融部23通过上述两种材料的熔融，形成为两种材料的合果。中心电极20在轴孔12内朝向后端侧延伸设置，经由密封体4和陶瓷电阻3(参 照图1)电连接至后方(图1中的上方)的端子配件40。高压线缆(未示出)经由插头 (未示出)连接至端子配件40从而施加高电压。接地电极30由耐腐蚀性好的金属构成，作为一个例子，使用INCONEL(商标 名)600或601等镍合金。该接地电极30的与自身的长度方向相正交的方向上的横截面 具有大致长方形的形状，其基端部32通过熔接与主体配件50的前端面57接合，其前端 部31和基端部32之间的中间部33弯曲，以使得该前端部31的一个侧面与中心电极20 的电极端头70在轴线O上相对。在接地电极30的前端部31，将电极端头80配置在与 接合在中心电极20上的电极端头70相对的位置处。与中心电极20侧的电极端头70相同，电极端头80是以贵金属作为为主要成 分形成的贵金属端头，在本实施例中，由以钼(Pt)作为主要成分，添加有铱(Ir)、铑 (Rh)、镍(Ni)、钨(W)、钯(Pd)、钌(Ru)、铼(Re)中的至少一种以上的Pt合金形成， 并且广泛使用Pt_20Rh合金(含有20质量％的铑的钼合金)、Pt-20Ir_5Rh (含有20质量％ 的铱和5质量％的铑的钼合金)等。电极端头80预先通过激光熔接等方式接合在不同于接地电极30的中间部件81 的顶面上。即，电极端头80和中间部件81经由通过熔接产生的熔融部82成为一体。与 接地电极30相同，中间部件81由INCONEL 600或INCONEL 601的镍合金形成。中间 部件81具有柱状的形状，在接地电极30侧形成粗的外径，经由阶梯部在电极端头80侧 形成细的外径。下面将中间部件81的粗外径部分称为下端凸缘部83，将细外径的部分 称为细径部84。可以通过例如下述方式来制作中间部件81 :准备与下端凸缘部83相当的粗度的棒状金属材料，通过对该金属材料实施作为塑性加工中的一种的首部加工来形 成细径部84。另外，还可以通过下述方式制作准备比下端凸缘部83粗的棒状金属材 料，通过首部加工来形成下端凸缘部83和细径部84这两者。如下进行电极端头80在接地电极30 (更详细地说是前端部31)上的配置将接 合了电极端头80的中间部件81的下端凸缘部83的底面按压在接地电极30的前端部31 的一个侧面即端头安装面31S上，通过对下端凸缘部83进行电阻焊接等方式来接合至接 地电极30的前端部31。如上所述，接地电极30的中间部33处被弯曲，从而使得电极端头80的前端面 和中心电极20上的电极端头70的前端面这两个端面彼此相对。因此，在电极端头70和 电极端头80之间形成火花间隙GA，在本实施例的火花塞100中，在将该火花间隙GA设 置为0.3 1.5mm之后，如后面所述，使得电极端头80的轴线O’相对于电极端头70 的轴线O的偏离，即电极端头70的前端面和电极端头80的前端面之间的平行度偏离、 或者说电极端头80的前端面和接地电极30的前端部31中接合了中间部件81的端头安装 面31S之间的平行度偏离小于4°。在本实施例中，如上所述，将形成火花间隙GA的电 极端头80的、从接地电极30的前端部31的侧面起的端头长度设为与电极端头70相同的 0.5 1.2mm。主体配件50是用于将火花塞固定在内燃机的引擎头200上的圆筒状配件。主体 配件50将绝缘子10保持在内部，以包围从绝缘子10的后端侧主体部18的一部分到脚部 13的部分。主体配件50由低碳钢材形成，包括未示出的用于与火花塞扳手嵌合的工具扣 合部51、形成有与设置在内燃机上部的引擎头200的安装螺纹孔201螺合的螺纹线的安装 螺纹部52。在本实施例中，将该安装螺纹部52的外径M (标称径)设为MlO M12。在主体配件50的工具扣合部51和安装螺纹部52之间形成有凸缘状的封闭部 54。安装螺纹部52和封闭部54之间的螺纹颈59中插入有通过弯折板体而形成的环状的 垫片5。在将火花塞100安装至引擎头200时，垫片5在封闭部54的座面55和安装螺纹 孔201的开口周缘部205之间被挤压变形。通过该垫片5的变形来使火花塞100和引擎 头200之间密封，从而防止经由安装螺纹孔201向引擎内部泄漏气体。在主体配件50的工具扣合部51的后端侧设置有薄的紧固部53。另外，在封闭 部54和工具扣合部51之间设置有与紧固部53类似的薄的弯折部58。圆环状的连接部件 6、7介于主体配件50的从工具扣合部51到紧固部53的内表面和绝缘子10的后端侧主体 部18的外表面之间，并且还在两个连接部件6、7之间填充滑石(Talc) 9的粉末。通过使 紧固部53弯向内侧而进行紧固，由此经由连接部件6、7和滑石9在主体配件50内部向 前端侧按压绝缘子10。由此，在主体配件50的内周，在安装螺纹部52的位置形成的阶 梯部56处，经由环状的密封片8来支撑绝缘子10的阶梯部15，并且使主体配件50和绝 缘子10成为一体。此时，通过密封片8来保持主体配件50和绝缘子10之间的气密性， 从而防止燃烧气体流出。在进行紧固时，弯折部58随着施加压缩力而向外弯曲变形，延 长滑石9的轴线O方向的压缩长度以提高主体配件50内部的气密性。此外，在阶梯部 56的前端侧的主体配件50和绝缘子10之间设置有预定尺寸的间隙C。接着，说明上述的火花塞100的制造流程。图3是示出塞的制造流程的流程图， 图4是示意地示出图3的制造流程中的操作情况的说明图，图5是示出制造流程中端头轴偏离调整后的情况的说明图。如图3所示，首先，准备中心电极20、绝缘子10以及主体 配件50(步骤S100)。此时，在中心电极2中，经由熔融部23，已将电极端头70接合在 电极母材基座22上。另外，在主体配件50的前端面，通过熔接固定接地电极30的基端 部32。接下来，露出中心电极20的前端部(详细地说是电极端头70、熔融部23和电极 母材基座22)，并且组装绝缘子10以使绝缘子10覆盖中心电极20的外周(步骤S110)。 然后，在绝缘子10的外周组装主体配件50，以使绝缘子10的前端部从主体配件50的前 端面突出(例如突出约2mm以上)(步骤S120)，通过将中间部件81的下端凸缘部83接 合至接地电极30的端头安装面31S，来将另行准备的经由熔融部82与中间部件81成为 一体的电极端头80固定至接地电极30(步骤S130)，对接地电极30进行加工以使其向中 心电极20侧弯曲(步骤S140)。在对该接地电极30进行弯曲加工时，如图4(A)所示，在接地电极30的弯曲位 置处推压用于形成具有预定的曲率半径的中间部33的弯曲夹具JB，通过弯曲使得接地电 极30的前端部31与电极端头70相对。通过该弯曲加工，如图4(B)所示，接地电极30 弯曲而具有使电极端头70和电极端头80大致相对的预定的曲率半径。由此，以上述预 定的尺寸形成电极端头70和电极端头80之间的相对间隔即火花间隙GA。在本实施例中，在通过上述接地电极30的弯曲加工形成火花间隙GA之后，进 行电极端头80的轴偏离调整(步骤S150)。在该轴偏离调整中，对于本实施例，如图 4(C)所示，通过端头把持夹具JG在中间部件81的下端凸缘部83侧夹持中间部件81，并 通过端头把持夹具JG调整电极端头80的轴偏离，以使得电极端头80的前端面和电极端 头70的前端面之间的平行度偏差、或者电极端头80的前端面和接地电极30的前端部31 中的电极端头80的端头安装面31S之间的平行度偏差小于4°。在该轴偏离调整之后， 如图5所示，电极端头80的轴线O'与电极端头70的轴线O的交叉角度θ小于4°， 电极端头80的前端面和电极端头70的前端面在该角度范围内大致平行地相对。接着，对本实施例的火花塞100的评价实验进行说明。图6是示出中间部件81 和接地电极30的材料变化时的各平均硬度的关系和评价结果的说明图，图7是示出计算 作为图6中的评价项目的向外弯曲次数的情况的说明图。图6中的例如试样No.l的火花塞的中间部件81和接地电极30这两者均由图中 材料A所表示的INCONEL 600形成，接地电极30的平均硬度在维氏硬度下为161Hv， 中间部件81 (更详细地说是除熔融部82以外的中间部件81和下端凸缘部83)的平均硬度 为164Hv。另外，熔融部82的平均硬度为210Hv。在本实施例中，该平均硬度按日本 工业标准(JIS Z 2224/試験力4.903N)为基准执行，接地电极30的平均硬度为例如包含 在图5所示的中间部件81的接合部位周围的测量区域HR中的10个点的测量硬度的平均 值。此外，接地电极30的平均硬度可以是除了弯曲的中间部33以外的部位的硬度，也 可以是靠近接地电极30的基端部32的部位的硬度。中间部件81的平均硬度是除熔融部 82以外的范围，即熔融部82的下端凸缘部83 —侧的中间部件81以及下端凸缘部83的表 面上的3个点的测量硬度的平均值。在这种情况下，可以将10个点处的测量硬度的平均 值作为中间部件81的平均硬度。此外，在不能充分获取用于测量硬度的面积的情况下， 可以使用以同样条件制造的多个火花塞，并将在10个点处的测量硬度的平均值作为平均 硬度。在这种情况下，弯曲实验也使用利用多个火花塞进行的平均值。
另外，如图7所示，在对该试样No.l的火花塞进行从中心电极20移开接地电极 30而在基端部32处向外侧反复弯曲的弯曲实验的情况下，经过7次弯曲，基端部32从 主体配件50断开，另外，还显示出在进行图3的步骤S150的轴偏离调整之后，电极端头 80的轴线O'与电极端头70的轴线O的交叉角度θ (参照图5)的测量结果为5°。在本实施例中，如果向外侧弯曲的次数小于3次，则当以正常的制造步骤弯曲 图4所示的接地电极30时，接地电极30有时可能会从其基端部32断开，因而判断为不 良(NG)。关于轴线的交叉角度θ，当为4°以上时，由于如下的原因判断为不良(NG)。 该交叉角度θ越大，电极端头80的前端面相对于中心电极20侧的电极端头70的前端 面越倾斜。这样当电极端头80的前端面倾斜时，火花间隙GA的放电在倾斜的电极端头 80的前端面中最接近于中心电极20侧的电极端头70的部位集中起来，因此该电极端头 80的前端面中最接近于中心电极20侧的电极端头70的部位容易被消耗。而且，上述端 头前端面的倾斜越大，火花间隙GA随着端头前端面的消耗也随之变大，因此放电的稳定 性、点火性能降低。因此，将4°以上的轴线交叉角度θ判断为不良(NG)。在图6所示的Nal 16中，根据上述向外侧弯曲次数和交叉角度θ这两项 评价判定为良品(OK)的是Νο.2 3、5、8、10以及13 15的火花塞100，在这些火 花塞中，Νο.2 3以及5的中间部件81和接地电极30这两者由材料A(INCONEL 600) 制成，No.8、10以及13的中间部件81和接地电极30这两者由材料B (INCONEL 601) 制成，No.14 15的中间部件81由材料A(INCONEL 600)制成，接地电极30由材料 B (INCONEL 601)制成。而且，在这些试样编号的火花塞100中，能够确认中间部件81 的平均硬度比接地电极30的如图5所示的其接合部位周围的测量区域HR中的接地电极 30的平均硬度高。而且，还可以确认接地电极30的平均硬度小于维氏硬度180Hv，并且 中间部件81的平均硬度在维氏硬度ISOHv以上，优选为200Hv以上。另外，能够确认 熔融部82的平均硬度为180Hv以上，大概为200 300Hv的平均硬度。也就是说，在制造火花塞100的情况下，在准备经由中间部件81来接合电极端 头80的接地电极30时，在由材料A(INCONEL 600)或材料B(INCONEL 601)中的某一 种来形成这两种部件之后，如果规定中间部件81的接合条件以及将接地电极30在其基端 部32熔接至主体配件50的条件，以使得在火花塞100完成后的状态下接地电极30的平 均硬度和中间部件81的平均硬度之间的关系成为上述的关系，则将满足上述的评价项目 (向外侧弯曲的次数和交叉角度Θ)。因此，如果在上述规定的条件下进行中间部件81 的接合以及接地电极30的熔接，则能够避免接地电极30破损，而且，可以简化电极端头 80的轴偏离调整，因此优选。除了如上所述规定接合条件以外，还可以做如下的规定。通常，在中间部件81 的接合或接地电极30的熔接中，由于退火而导致硬度降低。因此，在预见到硬度降低， 并且由材料A (INCONEL 600)或材料B (INCONEL 601)中的某一种来形成中间部件81或 接地电极30的情况下，进行淬火来预先提高硬度是有效的。而且，在上述Νο.2 3、5、8、10以及13 15的试样编号的火花塞100中， 由于中心电极20侧的电极端头70和与其相对的接地电极30侧的电极端头80只偏离小的 交叉角度(小于4° )，因此能够抑制随着端头消耗而导致火花间隙GA增大。因此，能够抑制被认为是由于电极端头80消耗而引起的点火不良或耐久性降低，能够提高点火性 和耐久性。而且，能够确保接地电极30与主体配件50的熔接强度。在上述No.l 16的火花塞100中，根据向外侧弯曲次数评价项目判定为不良 (NG)的No.4、9、12以及16的试样中，由于接地电极30的平均硬度为ISOHv以上，接 地电极30过硬，因此，在弯曲接地电极30时需要使用较大的力。因此，基端部32熔接 位置处所受到的应力也变大，由于受到超出熔接强度的应力作用，因此向外侧弯曲次数 减少。也就是说，能够确认，为了满足用于评价避免接地电极30熔接断裂的向外弯曲次 数，需要使接地电极30的平均硬度为小于180Hv。另一方面，在尽管满足了向外侧弯曲次数的评价项目，但根据交叉角度θ的评 价项目而判定为不良(NG)的试样No.l、6 7以及11中，虽然接地电极30的平均硬度 小于180Hv，但中间部件81的平均硬度低于180Hv。能够预想到，由于中间部件81的 平均硬度较低，因此在进行轴偏离调整时导致电极端头80的轴偏离。也就是说，能够确 认，为了抑制这种电极端头80的轴偏离而使得满足预定的交叉角度θ，需要使中间部件 81的平均硬度为180Ην以上。尽管在上面对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方 式，不言而喻，能够在不脱离本发明主旨的范围内采用各种结构。例如，如图8所示，可以将从接地电极30的端头安装面31S到熔融部82表面的 上端的距离Ll设为0.3mm以上。图8是接地电极30的前端部31的周围的放大剖视图。 如上所述，电极端头80由钼等贵金属形成，因此，虽然硬度很高(大概300Hv)，但由于 其晶体结构而具有容易从晶界碎裂的性质。与此相对，由镍合金和贵金属混合而成的熔 融部82虽然具有ISOHv以上的较高硬度(参照图6)，但与贵金属相比，容易从晶界碎裂 的性质得到了缓解。在此，如上所述，如果将从接地电极30的端头安装面31S到熔融部 82表面的上端的距离Ll设为0.3mm以上，则能够充分确保用于使端头把持夹具JG与中 间部件81以及熔融部82接触的接触部位，因此不会接触到容易发生碎裂的电极端头80， 并且能够容易地进行轴偏离调整。此外，考虑到在上述实施例中将端头长度规定为0.5 1.2mm，因此可以将该距离Ll的上限设为0.5mm左右。另外，还可以将从电极端头80的前端面到熔融部82表面的上端的距离L2设为 0.1mm以上。熔融部82具有与电极端头80相比耐氧化性及耐火花性较差的性质。因 此，在将电极端头80和中间部件81接合时，假如熔融部82被包含在电极端头80的前端 面，则存在该部分被选择性地消耗的可能性。但是，如上所述，如果将从电极端头80的 前端面到熔融部82表面的上端的距离L2设为0.1mm以上，则能够抑制这种电极端头80 的前端部的消耗。此外，考虑到在上述实施例中将端头长度规定为0.5 1.2mm，因此 可以将该距离L2的上限设为0.4mm左右。另外，在包含细径部84和下端凸缘部83的中间部件81中，至少细径部84可以 由沿平行于电极端头80的轴线O'方向的纤维状金属组织构成。可以通过对作为中间部 件81的基础的金属材料进行拉伸加工来形成具有这种纤维状组织的中间部件81。这样， 如果由沿平行于电极端头80的轴线O'方向的纤维状金属组织来构成中间部件81，则在 矫正电极端头80的轴偏离时，能够增加应对中间部件81所受到的应力的抵抗力。因此， 能够更恰当地矫正电极端头80的轴偏离。另外，如果使中间部件81形成为具有这样的纤维状金属组织，则在火花塞100受到引擎振动时，能够抑制由于振动导致中间部件81 变形。这种效果在将火花塞100安装至高输出或高转速的引擎时尤其显著。此外，在上 述实施例中，通过首部加工来形成细径部84，因此，有可能在细径部84中靠近下端凸缘 部83的部分存在不平行于电极端头80的轴线O'的金属组织。然而，即使在这种情况 下，也可以认为细径部84实质上由沿平行于电极端头80的轴线O'方向的纤维状金属组 织构成。 在上述的实施例中，中间部件81由细径部84和下端凸缘部83构成。然而，也 可以省略下端凸缘部83。S卩，中间部件81整体上也可以形成为直圆柱状。在这种情况 下，上述的纤维状金属组织优选形成在中间部件81的熔融部82侧的至少一半的部分。当 然，不论是否有下端凸缘部83，中间部件81的整体都可以由沿平行于电极端头80的轴线 O'方向的纤维状金属组织来构成。
权利要求
1.一种火花塞，具有中心电极；绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，在该轴孔 内保持上述中心电极；主体配件，在圆周方向包围并保持上述绝缘体；以及接地电极， 其基端部与上述主体配件接合，并且上述基端部与前端部之间的中间部弯曲，以使上述 前端部与上述中心电极的前端部相对，在该接地电极的上述前端部中与上述中心电极的 上述前端部相对的位置处配置有贵金属端头，在上述中心电极的上述前端部和上述贵金 属端头之间形成火花间隙，上述火花塞的特征在于，上述贵金属端头接合在与上述接地电极分体的中间部件的顶面上并与上述中间部件 成为一体，并且上述中间部件的底面与上述接地电极接合，从而上述贵金属端头固定在 上述接地电极上，上述中间部件的平均硬度高于上述接地电极中除了上述中间部以外的部分的平均硬度。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，上述接地电极的平均硬度小于维氏硬度180Hv。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，上述中间部件的平均硬度为维氏硬度ISOHv以上。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的火花塞，其特征在于，上述中间部件在上述接地电极一侧形成粗径部，在上述贵金属端头一侧形成细径 部，在上述粗径部和上述细径部中，至少上述细径部由沿着与上述贵金属端头的中心轴 大致平行的方向的纤维状的金属组织构成。
5.根据权利要求1到3中任一项所述的火花塞，其特征在于，上述中间部件中的上述贵金属端头一侧的至少一半的部分由沿着与上述贵金属端头 的中心轴大致平行的方向的纤维状的金属组织构成。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的火花塞，其特征在于，在上述中间部件和上述贵金属端头之间形成有熔合该中间部件和该贵金属端头的熔 融部。
7.根据权利要求6所述的火花塞，其特征在于，从上述接地电极的接合有上述中间部件的面到上述熔融部的表面中的上述贵金属端 头一侧的端部的距离为0.3mm以上。
8.根据权利要求6或7所述的火花塞，其特征在于，从上述贵金属端头的前端面到上述熔融部的表面中的上述贵金属端头一侧的端部的 距离为0.1mm以上。
9.根据权利要求6到8中任一项所述的火花塞，其特征在于，上述熔融部的平均硬度为维氏硬度ISOHv以上。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的火花塞，其特征在于，上述中间部件和上述接地电极由相同组分比的合金材料形成。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的火花塞，其特征在于，以钼(Pt)为主要成分，并包含铱(Ir)、铑(Rh)、镍(Ni)、钨(W)、钯(Pd)、钌 (Ru)、铼(Re)中的至少一种金属而形成上述贵金属端头。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的火花塞，其特征在于，在上述中心电极的上述前端部接合中心电极侧贵金属端头，该中心电极侧贵金属端 头与上述贵金属端头相对。
13.根据权利要求12所述的火花塞，其特征在于，以铱(Ir)为主要成分，并包含钼(Pt)、铑(Rh)、镍(Ni)、钨(W)、钯(Pd)、钌 (Ru)、铼(Re)、铝(Al)、氧化铝(Al2O3)、钇(Y)、氧化钇(Y2O3)中的至少一种金属而 形成上述中心电极侧贵金属端头。
全文摘要
一种火花塞(100)，包括中心电极(20)、绝缘体(10)、主体配件(50)以及接地电极(30)。接地电极(30)的前端部(31)的与中心电极(20)的前端部相对的位置处配置有贵金属端头(80)。贵金属端头(80)接合在不同于接地电极(30)的中间部件(81)的顶面上并与中间部件(81)成为一体，并且中间部件(81)的底面与接地电极(30)接合，从而将贵金属端头(80)固定在接地电极(30)上。中间部件(81)形成为其平均硬度高于除了接地电极(30)的弯曲部分即中间部(33)以外的部分的接地电极(30)的平均硬度。
文档编号H01T13/39GK102017340SQ20098011442
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月23日 优先权日2008年4月24日
发明者布目健二 申请人:日本特殊陶业株式会社