专利名称：火花塞及其制造方法
技术领域：
本发明涉及内燃机等所使用的火花塞及其制造方法。
背景技术：
内燃机等燃烧装置中使用的火花塞例如包括沿轴线方向延伸的中心电极、在中心电极的外周设置的绝缘体、组装于绝缘体的外侧的筒状的主体配件、基端部与主体配件的前端部接合的接地电极。接地电极中，以其前端部与中心电极的前端部相对的方式，自身的大致中间部分折返而配置，由此在中心电极的前端部及接地电极的前端部之间形成火花放电间隙。近年来，周知在中心电极及接地电极的前端部中形成火花放电间隙的部位设置贵金属片以提高耐消耗性的技术。在贵金属片和接地电极等的接合时，一般使用基于YAG激光的激光焊接(例如参照专利文献1等)。即，在贵金属片和接地电极等的边界部分的外周间歇地照射激光束，形成使各种成分熔融而成的熔融部，由此将贵金属片和接地电极等接
I=I O专利文献专利文献1 日本特开2003-17214号公报
发明内容
但是，为了维持充分的接合强度而使熔融部进一步进入接地电极等的内侧，需要增大照射能量，但在使用了 YAG激光的情况下，在外周面(照射面)侧熔融部的体积变得比较大。因此，熔融部的外周面侧有可能向火花放电间隙侧露出，或在外周面侧贵金属片有可能变成极薄的薄壁。其结果是，会担心通过设置贵金属片而提高耐消耗性的这一作用效果不能充分显现。相对于此，可考虑通过减少激光束的照射能量，而减小熔融部的体积，防止熔融部向火花放电间隙侧的露出。但是，熔融部的减少会导致贵金属片和接地电极等之间的接合强度降低。因此，会导致贵金属片和熔融部及边界部分上的氧化皮扩展，作为结果，有可能产生贵金属片脱落这样的情况。另外，也可考虑通过使贵金属片厚壁化，而防止熔融部向火花放电间隙侧露出。但是，由于构成贵金属片的贵金属合金昂贵，因此若使贵金属片成为厚壁的部件，则制造成本有可能显著增大。反而为了抑制制造成本而希望使贵金属片薄壁化是实际情况。本发明鉴于上述情况而创立，其目的在于提供一种火花塞及其制造方法，该火花塞能够抑制制造成本的增大并防止贵金属片的脱落，而且能够提高耐消耗性。以下，对于适于解决上述目的的各构成分项进行说明。此外，根据需要对对应的构成补充说明特有的作用效果。构成1.本构成的火花塞，包括具有沿轴线方向贯通的轴孔的筒状的绝缘体；
插设于所述轴孔的中心电极；设于所述绝缘体的外周的筒状的主体配件；配置于所述主体配件的前端部的接地电极；及柱体的贵金属片，其自身的一个端面与所述接地电极的前端部接合，自身的另一端面与所述中心电极的前端部之间形成间隙，所述火花塞的特征在于，所述贵金属片经由熔融部与所述接地电极接合，所述熔融部为通过从所述贵金属片自身的侧面侧照射激光束或电子束而形成的、所述贵金属片自身与所述接地电极熔合而成的部位，所述熔融部为被照射了所述激光束或电子束的一侧的部位，包括向所述接地电极的表面露出的露出面，在包括所述贵金属片的中心轴且与被照射了所述激光束或电子束的一侧的所述接地电极的侧面正交的截面中，所述贵金属片自身的一个端面的3/4以上与所述接地电极接合，并且，设所述贵金属片的中心轴方向上的所述熔融部的厚度中最厚部分的厚度为 TX (mm)、所述激光束或电子束的照射方向上的所述熔融部的长度中最长部分的长度为 LX (mm)时，满足 1. 5 彡 LX/TX,引出通过所述熔融部和所述贵金属片的边界中的部位AX和部位BX的第1直线， 所述部位AX位于所述贵金属片位于所述露出面侧的一方的侧面的外形线和所述贵金属片的中心轴的中间，所述部位BX位于所述贵金属片的另一方的侧面的外形线和所述贵金属片的中心轴的中间，并引出通过所述部位BX且沿所述贵金属片的另一端面的外形线延伸的第2直线，关于所述第1直线和所述第2直线形成的角中的锐角的角度α X(° )，以所述第 2直线为基准，设在所述贵金属片侧形成所述角度α X时为+侧、在所述接地电极侧形成所述角度α X时为-侧时，满足-15彡 αΧ 彡 25。另外，“与被照射了所述激光束或电子束的一侧的所述接地电极的侧面正交的截面”是指沿着激光束等的照射方向的截面。根据上述构成1，在包括贵金属片的中心轴且沿着激光束等的照射方向的截面中， 使贵金属片的一个端面(底面)的3/4以上相对于接地电极接合。即，在贵金属片的一个端面与接地电极之间介有充分宽广的熔融部。因此，能够通过熔融部更可靠地吸收伴随热膨张产生的、贵金属片和接地电极之间的热应力差，能够抑制贵金属片及接地电极和熔融部的边界部分中的氧化皮的扩展。其结果是，能够更可靠地防止贵金属片的脱落。另一方面，虽然担心因形成宽广的熔融部而在熔融部中特别是被照射了激光束等一侧的部位(露出面侧的部位)上体积会增大，但根据上述构成1，构成为使熔融部中最厚部分的厚度TX(mm)和所述熔融部中最长部分的长度LX(mm)满足1. 5 ( LX/TX。因此，即使形成上述的宽广的熔融部，也能够将熔融部的厚度抑制成充分小的尺寸，进而能够使熔融部的体积比较小。由此，能够减少贵金属片中在接合时熔融的部分，即使为了抑制制造成本的增大而使用了比较薄的部件作为贵金属片，也能够使贵金属片在接合后具有充分的厚度。
而且，根据上述构成1，构成为，第1直线和第2直线形成的角中的锐角的角度 αΧ(° )满足aX<25，S卩，相对于贵金属片的另一端面，熔融部中与贵金属片的一个端面的中央部分接触的部位的倾斜角比较小。通过这样构成，能够更可靠地防止形成熔融部的前端部(被照射了激光束等的部位的相反侧)、露出面侧的部位相对于贵金属片过度进入的形状，换言之，能够更可靠地防止在贵金属片中形成过度薄的薄壁部分。其结果是，在贵金属片消耗的初期阶段(耐久性优良的贵金属片充分存在的阶段)，能够有效地抑制与贵金属片相比耐消耗性较差的熔融部向所述间隙侧露出的情况。如以上所述，根据上述构成1，通过满足1. 5 ( LX/TX、及-15彡α X彡25，即使使用比较薄的薄壁的贵金属片，也能够在焊接后充分维持贵金属片的厚度，并且能够有效地抑制消耗初期的熔融部向间隙侧的露出。其结果是，能够抑制制造成本并飞跃性地提高耐消耗性。构成2.本构成的火花塞在上述构成1的基础上，其特征在于，所述贵金属片自身的一个端面的整个区域与所述接地电极接合，在包括所述贵金属片的中心轴且与被照射了所述激光束或电子束的一侧的所述接地电极的侧面正交的截面中，引出通过所述熔融部和所述贵金属片的边界中的部位CX和部位DX的第3直线， 所述部位CX为所述熔融部和所述贵金属片的边界与所述贵金属片的一方的侧面的外形线交叉的部位，所述部位DX为所述熔融部和所述贵金属片的边界与所述贵金属片的另一方的侧面的外形线交叉的部位，并引出通过所述部位DX且沿所述贵金属片的另一端面的外形线延伸的第4直线，关于所述第3直线和所述第4直线形成的角中的锐角的角度β Χ(° )，以所述第 4直线为基准，设在所述贵金属片侧形成所述角度β X时为+侧、在所述接地电极侧形成所述角度β X时为-侧时，满足-15彡 βΧ 彡 25。根据上述构成2，由于贵金属片的一个端面的整个区域相对于接地电极接合，因此能够通过熔融部更进一步可靠地吸收贵金属片和接地电极之间的热应力差。其结果是，能够更有效地抑制贵金属片等和熔融部的边界部分中的氧化皮的扩展，能够更进一步可靠地防止贵金属片的脱落。另外，根据上述构成2，构成为，第3直线和第4直线形成的角中的锐角的角度 βΧ(° )满足βΧ<25，Β卩，贵金属片的另一端面和熔融部中与贵金属片接触的部位大致平行。因此，能够防止在贵金属片的一部分形成薄壁部分，能够更有效地抑制熔融部伴随贵金属片的消耗而向间隙侧露出。其结果是，能够进一步提高耐消耗性。构成3.本构成的火花塞在上述构成2的基础上，其特征在于，所述第1直线和所述第3直线形成的角中的锐角的角度YX为15°以下。根据上述构成3，第1直线和第3直线形成的角中的角度YX为15°以下。S卩，构成为，熔融部中与贵金属片接触的部分呈大致平坦状，极力抑制了熔融部相对于贵金属片的进入。因此，能够进一步抑制熔融部在贵金属片消耗时向间隙侧的露出，能够进一步提高耐消耗性。构成4.本构成的火花塞的制造方法，是上述构成1 3中任一项所记载的火花塞的制造方法，其特征在于，包括接合工序，通过照射激光束或电子束而形成所述熔融部，并将所述贵金属片与所述接地电极接合；切断工序，在所述接合工序之后，将被照射了所述激光束或电子束的一侧的所述熔融部及所述接地电极切断。根据上述构成4，通过切断工序，在从接地电极的前端面侧照射了激光束等的情况下，能够减少接地电极前端部相对于贵金属片的突出量，另外，在从与接地电极的前端面相邻的侧面侧照射激光束等的情况下，能够减少接地电极的宽度。因此，在制造出的火花塞中，能够极力抑制接地电极对于火焰核的成长的阻碍，从而能够提高着火性。构成5.本构成的火花塞的制造方法在上述构成4的基础上，其特征在于，在所述切断工序中，将被照射了所述激光束或电子束的一侧的所述熔融部、所述接地电极及所述贵金属片切断。根据上述构成5，在切断工序中除了熔融部及接地电极以外还将贵金属片切断，因此能够进一步减少接地电极相对于贵金属片的前端部的突出量及接地电极的宽度。其结果是，能够进一步提高着火性。另外，在照射了激光束等的一侧，熔融部变得比较厚，贵金属片变得比较薄，但根据上述构成5，通过切断工序能够将贵金属片中比较薄的薄壁部位除去。由此，能够使上述构成1的角度αΧ及上述构成2的角度βΧ更接近于0° (即，使熔融部中与贵金属片接触的部位相对于贵金属片的另一端面更接近于平行)。因此，能够使贵金属片的厚度在整体上大致均等，能够进一步抑制熔融部相对于所述间隙侧的露出。其结果是，在制造出的火花塞中，能够更进一步提高耐消耗性。构成6.本构成的火花塞，包括具有沿轴线方向贯通的轴孔的筒状的绝缘体；插设于所述轴孔的中心电极；设于所述绝缘体的外周的筒状的主体配件；及柱体的贵金属片，其自身的一个端面与所述中心电极的前端部接合，所述火花塞的特征在于，所述贵金属片经由熔融部与所述中心电极接合，所述熔融部为通过从所述贵金属片自身的侧面侧照射激光束或电子束而形成的、所述贵金属片自身与所述中心电极熔合而成的部位，所述熔融部为照射了所述激光束或电子束的一侧的部位，包括向所述中心电极的表面露出的露出面，在包括所述贵金属片的中心轴且通过所述露出面的中心的截面中，所述贵金属片自身的一个端面的3/4以上与所述中心电极接合，并且，设所述贵金属片的中心轴方向上的所述熔融部的厚度中最厚部分的厚度为 TY (mm)、所述激光束或电子束的照射方向上的所述熔融部的长度中最长部分的长度为 LY (mm)时，满足 1. 5 彡 LY/TY,引出通过所述熔融部和所述贵金属片的边界中的部位AY和部位BY的第5直线， 所述部位AY位于所述贵金属片位于所述露出面侧的一方的侧面的外形线和所述贵金属片的中心轴的中间，所述部位BY位于所述贵金属片的另一方的侧面的外形线和所述贵金属片的中心轴的中间，并引出通过所述部位BY且沿所述贵金属片的另一端面的外形线延伸的第6直线，关于所述第5直线和所述第6直线形成的角中的锐角的角度α Y(° )，以所述第 6直线为基准，设在所述贵金属片侧形成所述角度α Y时为+侧、在所述中心电极侧形成所述角度α Y时为-侧时，满足-15彡 αΥ彡 25。根据上述构成6，与通过上述构成1起到的作用效果同样的作用效果在中心电极和与其接合的贵金属片的关系中也能获得。即，在与中心电极接合的贵金属片中，能够更加可靠地抑制其剥离，从而能够飞跃性地提高耐消耗性。另外，也可以以满足上述构成1及构成6双方的方式构成火花塞。该情况下，能够更进一步抑制所述间隙伴随火花放电的增大，能够在更长的期间进行火花放电。构成7.本构成的火花塞在上述构成6的基础上，其特征在于，所述贵金属片自身的一个端面的整个区域与所述中心电极接合，在包括所述贵金属片的中心轴且通过所述露出面的中心的截面中，引出通过所述熔融部和所述贵金属片的边界中的部位CY和部位DY的第7直线， 所述部位CY为所述熔融部和所述贵金属片的边界与所述贵金属片的一方的侧面的外形线交叉的部位，所述部位DY为所述熔融部和所述贵金属片的边界与所述贵金属片的另一方的侧面的外形线交叉的部位，并引出通过所述部位DY且沿所述贵金属片的另一端面延伸的第8直线，关于所述第7直线和所述第8直线形成的角中的锐角的角度β Υ(° )，以所述第 8直线为基准，设在所述贵金属片侧形成所述角度β Y时为+侧、在所述中心电极侧形成所述角度β Y时为-侧时，满足-15彡 βΥ 彡 25。根据上述构成7，与通过上述构成2起到的作用效果同样的作用效果在中心电极和与其接合的贵金属片的关系中也能获得。构成8.本构成的火花塞在上述构成7的基础上，其特征在于，所述第5直线和所述第7直线形成的角中的锐角的角度YY为15°以下。根据上述构成8，与通过上述构成3起到的作用效果同样的作用效果在中心电极和与其接合的贵金属片的关系中也能获得。
图1是表示火花塞的构成的局部剖切正视图。图2是表示火花塞的前端部的构成的局部剖切放大正视图。图3是表示熔融部的构成的放大剖面示意图。图4是表示第2实施方式中的火花塞的前端部的构成的局部剖切放大正视图。图5是表示第2实施方式中的熔融部的构成的放大剖面示意图。图6是表示机上火花试验中的角度α X和消耗体积的关系的图表。图7是表示机上火花试验中的角度β X和消耗体积的关系的图表。
图8是表示耐久性评价试验中的角度YX和消耗体积的关系的图表。图9是表示另一实施方式中的火花塞的前端部的构成的局部剖切放大正视图。图10是表示另一实施方式中的熔融部的构成的部分放大剖视图。图11是表示另一实施方式中的贵金属片等的构成的部分放大剖视图。图12是表示另一实施方式中的贵金属片等的构成的部分放大剖视图。图13是表示另一实施方式中的接地电极等的构成的部分放大剖视图。图14是表示另一实施方式中的接地电极等的构成的部分放大剖视图。图15是表示另一实施方式中的贵金属片等的构成的部分放大剖视图。图16是表示另一实施方式中的熔融部的构成的部分放大剖视图。图17是表示另一实施方式中的贵金属片的构成的部分放大俯视图。图18是表示另一实施方式中的熔融部的构成的部分放大俯视图。图19是表示另一实施方式中的火花塞的前端部的构成的局部剖切放大正视图。标号说明1,41...火花塞2…绝缘件(绝缘体)3…主体配件4…轴孔5…中心电极27…接地电极32，42…贵金属片32F,42F-(贵金属片的)另一端面33，43…火花放电间隙(间隙)35，45…熔融部35E，45E …露出面CLl…轴线CL2，CL3…(贵金属片的)中心轴Ll…第1直线L2…第2直线L3…第3直线L4…第4直线L5···第 5 直线L6···第 6 直线L7···第 7 直线L8…第8直线
具体实施例方式以下，对于实施方式参照附图进行说明。〔第1实施方式〕图1是表示火花塞1的局部剖切正视图。另外，图1中设火花塞1的轴线CLl方向为图面中的上下方向、下侧为火花塞1的前端侧、上侧为后端侧而进行说明。火花塞1包括作为呈筒状的绝缘体的绝缘件2、保持绝缘件2的筒状的主体配件3寸。绝缘件2如周知的那样焙烧氧化铝等而形成，在其外形部上，包括形成于后端侧的后端侧胴部10、在该后端侧胴部10的前端侧向径方向外侧突出形成的大径部11、在该大径部11的前端侧形成为直径比该大径部11细的中胴部12、在该中胴部12的前端侧形成为直径比该中胴部12细的腿长部13。而且，绝缘件2中的大径部11、中胴部12、及大部分的腿长部13收容于主体配件3的内部。并且，在中胴部12和腿长部13的连接部形成有锥状的台阶部14，利用该台阶部14使绝缘件2卡定于主体配件3。而且，绝缘件2上沿轴线CLl贯通形成有轴孔4，在该轴孔4的前端侧插入并固定有中心电极5。该中心电极5包括由热传导性优良的铜或铜合金构成的内层5A、及由以镍 (Ni)为主成分的Ni合金构成的外层5B。而且，中心电极5作为整体形成为棒状(圆柱状)， 其前端面平坦地形成，并且从绝缘件2的前端突出。另外，在中心电极5的前端部设有由规定的贵金属合金(例如钼合金、铱合金)构成的圆柱状的贵金属部31。另外，在轴孔4的后端侧以从绝缘件2的后端突出的状态插入并固定有端子电极 6。而且，在轴孔4的中心电极5和端子电极6之间配置有圆柱状的电阻体7。该电阻体7的两端部经由导电性的玻璃密封层8、9分别与中心电极5和端子电极6电连接。而且，所述主体配件3通过低碳钢等金属形成为筒状，在其外周面形成有用于将火花塞1安装于燃烧装置(例如内燃机、燃料电池改性器等)的安装孔的螺纹部(外螺纹部)15。另外，在螺纹部15的后端侧的外周面形成有座部16，在螺纹部15后端的螺纹头17 上嵌入有环状的垫圈18。而且，在主体配件3的后端侧，设有用于在将主体配件3安装于所述燃烧装置时卡合扳手等工具的剖面六角形状的工具卡合部19，在后端部设有用于保持绝缘件2的敛缝部20。另外，在主体配件3的内周面设有用于卡定绝缘件2的锥状的台阶部21。并且，绝缘件2从主体配件3的后端侧朝向前端侧插入，在自身的台阶部14卡定于主体配件3的台阶部21的状态下，通过将主体配件3的后端侧的开口部向径方向内侧敛缝，即通过形成上述敛缝部20而固定。另外，在绝缘件2及主体配件3双方的台阶部14、21之间，介有圆环状的板衬垫22。由此，保持燃烧室内的气密性，防止进入向燃烧室内暴露的绝缘件2的腿长部13和主体配件3的内周面的间隙的燃料气体向外部泄漏。而且，为了使敛缝形成的密闭更加完全，在主体配件3的后端侧，在主体配件3和绝缘件2之间介有环状的环部材23、24，在环部材23J4之间填充滑石25的粉末。S卩，主体配件3经由板衬垫22、环部材23J4及滑石25保持绝缘件2。另外，如图2所示，在主体配件3的前端部沈上，利用位于大致中间部分的弯曲部 27B折返，接合有其前端部与中心电极5的前端部(贵金属部31)相对的棒状的接地电极 27。该接地电极27由以Ni为主成分的Ni合金(例如以Ni为主成分、且含有硅、铝、及稀土类元素中的至少一种的合金)构成。另外，接地电极27中的与所述贵金属部31相对向的部位上接合有圆柱状的贵金属片32的一个端面。该贵金属片32由规定的贵金属合金(例如含有铱、钼、铑、钌、钯、及铼中的至少一种的贵金属合金)构成。另外，在本实施方式中，所述贵金属片32为了抑制制造成本，而形成比较薄的薄壁(例如0. 3mm以上0. 6mm以下)，另一方面，为了提高耐消耗性，另一端面(放电面)32F的面积形成为比较大的面积〔例如形成为0. 35mm2以上(即贵金属片32的外径为0. 7mm以上)〕。而且，在贵金属片32的另一端面32F和所述贵金属部31之间形成有作为间隙的火花放电间隙33，在该火花放电间隙33中沿轴线CLl的方向上进行火花放电。而且，在本实施方式中，在接地电极27设有孔部，通过设置于该孔部然后焊接，贵金属片32在自身的一部分埋入接地电极27的状态下接合。此处，贵金属片32经由熔融部 35与接地电极27接合，所述熔融部35为从自身的侧面及接地电极27的侧面(是指与接合有贵金属片32的面相邻的面)侧照射激光束或电子束从而形成自身和接地电极27熔合而成的熔融部。另外，本实施方式中，从接地电极27的前端面27F侧照射有激光束或电子束。因此，熔融部35在被照射激光束或电子束的一侧的部位具备向接地电极27的前端面 27F露出的露出面35E。而且，本实施方式中，通过调节激光束、电子束的输出等，如图3 (另外，图3中，为了便于说明，省略了剖面线)所示，在包括贵金属片32的中心轴CL2并且与被照射激光束或电子束的一侧的接地电极27的侧面(本实施方式中为接地电极27的前端面27F)正交的截面中，贵金属片32的一个端面(底面)的3/4以上(本实施方式中为一个端面的整个区域)与接地电极27接合。而且，对于熔融部35，形成为满足如下的构成。即，构成为，在所述截面中，设贵金属片32的中心轴CL2方向上的熔融部35的厚度中最厚的部分的厚度(熔融部35中的最进入贵金属片32的部位和最进入接地电极27的部位之间的沿所述中心轴CL2的距离)为 TX(mm)、激光束或电子束的照射方向上的熔融部35的长度中最长的部分的长度为LX(mm) 时，满足1. 5彡LX/TX。另外，引出通过熔融部35和贵金属片32的边界中的部位AX和部位BX的第1直线Li，并引出通过所述部位BX且沿贵金属片32的另一端面32F的外形线延伸的第2直线 L2，所述部位AX位于所述露出面35E侧的贵金属片32的一方的侧面SXl的外形线和贵金属片32的中心轴CL2的中间(中央)，所述部位BX位于贵金属片32的另一方的侧面SX2 的外形线和贵金属片32的中心轴CL2的中间。此时，构成为，对于第1直线Ll和第2直线 L2形成的角中的形成于中心轴CL2侧的锐角的角度αΧ(° )，以第2直线L2为基准，设在贵金属片32侧形成角度α X时为+侧、在接地电极27侧形成所述角度α X时为-侧时，满足-15彡αΧ彡25(本实施方式中为0彡α X彡25)。即，构成为，相对于贵金属片32的另一端面32F，熔融部35中的与贵金属片32的一个端面的中央部分接触的部位的倾斜角比较 而且，在所述截面中，引出通过熔融部35和贵金属片32的边界中的部位CX和部位DX的第3直线L3，并引出通过所述部位DX且沿贵金属片32的另一端面32F的外形线延伸的第4直线L4，所述部位CX为熔融部35和贵金属片32的边界与贵金属片32的一方的侧面SXl的外形线交叉的部位，所述部位DX为熔融部35和贵金属片32的边界与贵金属片32的另一方的侧面SX2的外形线交叉的部位。此时，构成为，对于第3直线L3和第4 直线L4形成的角中的形成于中心轴CL2侧的锐角的角度βΧ(° )，以第4直线L4为基准，设在贵金属片32侧形成角度β X时为+侧、在接地电极27侧形成角度β X时为-侧时，满足-15彡βΧ彡25(本实施方式中为0彡βΧ彡25)。即，构成为，相对于贵金属片32的另一端面32F的、从熔融部35中的与贵金属片32接触的部位的一端到另一端的倾斜角(即熔融部35中的与贵金属片32接触的部位的平均倾斜角)比较小。另外，构成为，设第1直线Ll和第3直线L3形成的角中的锐角的角度为截) 时，满足YXS 15。即，形成为熔融部35中的与贵金属片32的一个端面的中央接触的部位相对于贵金属片32的另一端面32F的倾斜角和熔融部35中的与贵金属片32接触的部位相对于所述另一端面32F的平均倾斜角大致相等。因此，熔融部35中的与贵金属片32接触的部位呈大致平坦状。而且，通过熔融部35形成为上述形状，尽管贵金属片32为比较薄的薄壁，熔融部 35也不会向贵金属片32的另一端面32F露出。接着，对如上所述构成的火花塞1的制造方法进行说明。首先，对主体配件3进行预加工。即，对圆柱状的金属原材料(例如铁系原材料、不锈钢原材料)进行冷锻加工等从而形成概形，并且形成贯通孔。然后，施行切削加工从而调整外形，得到主体配件中间体。接着，在主体配件中间体的前端面电阻焊接由Ni合金构成的直棒状的接地电极 27。由于在该焊接时产生所谓的“喇叭口”，因此在除去该“喇叭口”以后，在主体配件中间体的规定部位通过滚压成形而形成螺纹部15。由此，得到焊接有接地电极27的主体配件3。 另外，在焊接有接地电极27的主体配件3上实施镀锌或镀镍。另外，为了提高耐腐蚀性，也可以在其表面进而实施铬酸盐光泽处理。另一方面，与所述主体配件3另行地对绝缘件2进行成形加工。例如使用以氧化铝为主体并包含粘合剂等的原料粉末，调制成形用基体造粒物，并使用该成形用基体造粒物而进行橡胶冲压成形，从而得到筒状的成形体。并且，对于得到的成形体，实施磨削加工而进行整形，并且对整形后的成形体在焙烧炉中进行焙烧，由此得到绝缘件2。另外，与所述主体配件3、绝缘件2另行地制造中心电极5。即，将在中央部配置了用于提高散热性的铜合金等的Ni合金进行锻造加工而制作中心电极5。接着，对于中心电极5的前端部通过激光焊接等而接合由贵金属合金构成的贵金属部31。接着，将如上所述得到的绝缘件2及中心电极5、电阻体7、端子电极6通过玻璃密封层8、9而封装固定。作为玻璃密封层8、9，一般地将硼硅酸盐玻璃和金属粉末混合而调制，将该调制后的材料夹持电阻体7而注入到绝缘件2的轴孔4内，然后从后方利用所述端子电极6进行按压，在焙烧炉内进行加热，由此烧结。另外，此时，也可以在绝缘件2的后端侧胴部10表面同时焙烧釉药层，也可以在事前形成釉药层。然后，将具备如上所述分别制作的中心电极5及端子电极6的绝缘件2和具备接地电极27的主体配件3固定。更详细地说，向主体配件3插通绝缘件2之后将形成为比较薄的薄壁的主体配件3的后端侧的开口部向径方向内侧敛缝，即形成上述敛缝部20，由此将绝缘件2和主体配件3固定。接着，将贵金属片32接合于接地电极27的前端部。即，在接地电极27的前端部形成具有与贵金属片32的外径大致相等的内径的孔部后，在该孔部的底面上载置贵金属片32。然后，通过规定的压紧销支撑贵金属片32后，一边沿接地电极27的宽度方向使激光的照射位置移动，一边从接地电极27的前端面27F侧向接地电极27及贵金属片32的接触面照射光纤激光或电子束等高能量激光束。由此，形成熔融部35，将贵金属片32接合于接地电极27。另外，将光纤激光等的照射方向设定为与贵金属片32的另一端面32F平行的方向。而且，以贵金属片32的一个端面的3/4以上与接地电极27接合并且熔融部35成为上述形状的方式设定激光束等的照射条件。具体而言，能够通过降低激光束等的加工速度(缩短照射时间)而使所述角度αX及角度β X比较大、能够通过提高加工速度而使所述角度αΧ及角度βΧ比较小，基于这一点，使输出能量比较大的基础上，使加工速度比较快，进行激光束等的照射。另外，在贵金属片32的外径、构成贵金属片32等的材料不同的情况下，能够通过适宜调整激光束等的输出及照射时间、激光束等的照射方式〔使激光为连续波或断续波(脉冲)等〕等而形成具有上述构成的熔融部35。将贵金属片32接合后，使接地电极27的大致中间部分向中心电极5侧弯曲，在接地电极27中形成弯曲部27Β。然后，通过调整贵金属部31及贵金属片32之间的火花放电间隙33的大小，得到上述的火花塞1。如以上所详细说明的，根据本实施方式，在包括贵金属片32的中心轴CL2且沿激光束等的照射方向的截面中，将贵金属片32的一个端面(底面)的3/4以上接合于接地电极27。即，在贵金属片32的一个端面和接地电极27之间介有充分宽广的熔融部35。因此， 能够通过熔融部35可靠地吸收伴随热膨张而产生的、贵金属片32和接地电极27之间的热应力差，能够抑制贵金属片32、接地电极27和熔融部35的边界部分上的氧化皮的扩展。其结果是，能够更可靠地防止贵金属片32的脱落。另一方面，虽然担心因形成宽广的熔融部35而在熔融部35中的特别是被照射了激光束等一侧的部位(露出面35Ε侧的部位)上体积会增大，但构成为使熔融部35的厚度 TX(mm)及长度LX(mm)满足1. 5 ( LX/TX。因此，即使形成上述的宽广的熔融部35，也能够将熔融部35的厚度抑制成充分小的尺寸，进而能够使熔融部35的体积比较小。由此，能够减少贵金属片32中在接合时熔融的部分，即使使用了比较薄的贵金属片32，也能够使贵金属片32在接合后具有充分的厚度。而且，构成为第1直线Ll和第2直线L2形成的角的角度α X( ° )满足αΧ<25。因此，能够更可靠地防止形成熔融部35的前端部或露出面35Ε侧的部位相对于贵金属片32过度地进入的形状(换言之，在贵金属片32中形成过度薄的薄壁部分)。其结果是，在贵金属片32的消耗的初期阶段，能够有效地抑制与贵金属片32相比耐消耗性较差的熔融部35向火花放电间隙33侧露出的情况。如以上所述，根据本实施方式，通过满足1.5彡LX/TX、及-15彡α X彡25，即使使用比较薄的贵金属片32，也能够在焊接后充分维持贵金属片32的厚度，并且能够有效地抑制消耗初期的熔融部35向火花放电间隙33侧露出。其结果是，能够抑制制造成本并且飞跃性地提高耐消耗性。另外，构成为，关于第3直线L3和第4直线L4形成的角中的角度βΧ(° )，满足25，而且，关于第1直线Ll和第3直线L3形成的角的角度γΧ，满足 Y X < 15。由此，能够进一步抑制贵金属片32消耗时熔融部35向火花放电间隙33侧露出， 能够更进一步提高耐消耗性。〔第2实施方式〕
接着，关于第2实施方式，以其与上述第1实施方式的不同点为中心进行说明。如图4所示，本第2实施方式中的火花塞41在中心电极5的前端部经由通过照射激光束或电子束而形成的熔融部45接合有贵金属片42。另一方面，在接地电极27上未设有贵金属片， 而是在贵金属片42和接地电极27之间形成作为间隙的火花放电间隙43。另外，关于熔融部45，形成为满足如下的构成。即，如图5(另外，在图5中，为了便于说明而省略剖面线)所示，在包括贵金属片42的中心轴CL3且通过熔融部45的露出面 45E的中心的截面中，贵金属片42的一个端面的3/4以上(本实施方式中为一个端面的整个区域)与中心电极5接合。而且，在所述截面中，构成为，在设贵金属片42的中心轴CL3方向上的熔融部45 的厚度中的最厚部分的厚度为TY(mm)、激光束或电子束的照射方向上的熔融部45的长度中的最长部分的长度为LY(mm)的情况下满足1. 5 ( LY/TY。而且，引出通过熔融部45和贵金属片42的边界中的部位AY和部位BY的第5直线L5，并引出通过部位BY且沿贵金属片42的另一端面42F(参照图4)的外形线延伸的第 6直线L6，所述部位AY位于贵金属片42的位于所述露出面45E侧的一方的侧面SYl的外形线和贵金属片42的中心轴CL3的中间(中央)，所述部位BY位于贵金属片42的另一方的侧面SY2的外形线和贵金属片42的中心轴CL3的中间。此时，构成为，关于第5直线L5 和第6直线L6形成的角中的在中心轴CL3侧形成的锐角的角度α Y )，以第6直线L6为基准，设在贵金属片42侧形成角度α Y时为+侧、在中心电极5侧形成角度α Y时为-侧时，满足-15彡α Y彡25 (在本实施方式中为0彡α Y彡25)。另外，在所述截面中，引出通过熔融部45和贵金属片42的边界中的部位CY和部位DY的第7直线L7，并引出通过部位DY且沿贵金属片42的另一端面42F延伸的第8直线 L8，所述部位CY为熔融部45和贵金属片42的边界与贵金属片42的一方的侧面SYl的外形线交叉的部位，所述部位DY为熔融部45和贵金属片42的边界与贵金属片42的另一方的侧面SY2的外形线交叉的部位。此时，关于第7直线L7和第8直线L8形成的角中的在中心轴CL3侧形成的锐角的角度β Y )，构成为，以第8直线L8为基准，设在贵金属片42侧形成角度β Y时为+侧、在中心电极5侧形成角度β Y时为-侧时，满足-15彡βΥ彡25(在本实施方式中βΥ<25)。而且，关于第5直线L5和第7直线L7形成的角中的锐角的角度)，构成为满足YY彡15。如以上所详细说明的，根据本第2实施方式，与通过上述第1实施方式取得的作用效果同样的作用效果在中心电极5和与其接合的贵金属片42的关系中也能获得。S卩，在与中心电极5接合的贵金属片42中，能够更可靠地抑制其剥离，并且飞跃性地提高了耐消耗性。接着，为了确认通过上述实施方式获得的作用效果，制作设定贵金属片的一个端面相对于接地电极的熔融比例为1/2、3/4、或1(表示一个端面的整个区域与接地电极接合)的火花塞的样品，针对各样品进行机上冷热试验。机上冷热试验的概要如下。即，对于样品，以在大气气氛下为了使贵金属片的温度达到950°C而利用燃烧器加热2分钟后并缓冷1分钟为1个循环，实施1000个循环。然后，在1000个循环结束后观察样品截面，由此计测在该边界面上形成的氧化皮的长度相对于熔融部和贵金属片及接地电极的边界面的长度的比例(氧化皮比例)。此处，氧化皮比例为50%以下的样品，认为贵金属片的耐剥离性优良而作出“〇”的评价，氧化皮比例超过50 %的样品，认为耐剥离性较差而作出“ X ”的评价。表1中示出针对各样品的机上冷热试验的试验结果。另外，在以下的试验中，对于在接地电极上设有贵金属片的样品进行了试验，但可认为在中心电极上设有贵金属片的情况下也具有同样的倾向。另外，对各样品都使用在焊接前外径为0. 9mm、厚度为0. 4mm的贵金属片ο表1
权利要求
1.一种火花塞，包括具有沿轴线方向贯通的轴孔的筒状的绝缘体； 插设于所述轴孔的中心电极； 设于所述绝缘体的外周的筒状的主体配件； 配置于所述主体配件的前端部的接地电极；及柱体的贵金属片，其自身的一个端面与所述接地电极的前端部接合，自身的另一端面与所述中心电极的前端部之间形成间隙，所述火花塞的特征在于，所述贵金属片经由熔融部与所述接地电极接合，所述熔融部为通过从所述贵金属片自身的侧面侧照射激光束或电子束而形成的、所述贵金属片自身与所述接地电极熔合而成的部位，所述熔融部为被照射了所述激光束或电子束的一侧的部位，包括向所述接地电极的表面露出的露出面，在包括所述贵金属片的中心轴且与被照射了所述激光束或电子束的一侧的所述接地电极的侧面正交的截面中，所述贵金属片自身的一个端面的3/4以上与所述接地电极接合，并且， 设所述贵金属片的中心轴方向上的所述熔融部的厚度中最厚部分的厚度为TX(mm)、所述激光束或电子束的照射方向上的所述熔融部的长度中最长部分的长度为LX(mm)时，满足 1. 5 < LX/TX,引出通过所述熔融部和所述贵金属片的边界中的部位AX和部位BX的第1直线，所述部位AX位于所述贵金属片位于所述露出面侧的一方的侧面的外形线和所述贵金属片的中心轴的中间，所述部位BX位于所述贵金属片的另一方的侧面的外形线和所述贵金属片的中心轴的中间，并引出通过所述部位BX且沿所述贵金属片的另一端面的外形线延伸的第2直线， 关于所述第1直线和所述第2直线形成的角中的锐角的角度αΧ(° )，以所述第2直线为基准，设在所述贵金属片侧形成所述角度α X时为+侧、在所述接地电极侧形成所述角度α X时为-侧时，满足-15彡αΧ^ 25ο
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述贵金属片自身的一个端面的整个区域与所述接地电极接合，并且， 在包括所述贵金属片的中心轴且与被照射了所述激光束或电子束的一侧的所述接地电极的侧面正交的截面中，引出通过所述熔融部和所述贵金属片的边界中的部位CX和部位DX的第3直线，所述部位CX为所述熔融部和所述贵金属片的边界与所述贵金属片的一方的侧面的外形线交叉的部位，所述部位DX为所述熔融部和所述贵金属片的边界与所述贵金属片的另一方的侧面的外形线交叉的部位，并引出通过所述部位DX且沿所述贵金属片的另一端面的外形线延伸的第4直线， 关于所述第3直线和所述第4直线形成的角中的锐角的角度βΧ(° )，以所述第4直线为基准，设在所述贵金属片侧形成所述角度β X时为+侧、在所述接地电极侧形成所述角度β X时为-侧时，满足-15 ( βΧ ^ 25ο
3.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于，所述第1直线和所述第3直线形成的角中的锐角的角度YX为15°以下。
4.一种火花塞的制造方法，是权利要求1 3中任一项所述的火花塞的制造方法，其特征在于，包括接合工序，通过照射激光束或电子束而形成所述熔融部，并将所述贵金属片与所述接地电极接合；切断工序，在所述接合工序之后，将被照射了所述激光束或电子束的一侧的所述熔融部及所述接地电极切断。
5.根据权利要求4所述的火花塞的制造方法，其特征在于，在所述切断工序中，将被照射了所述激光束或电子束的一侧的所述熔融部、所述接地电极及所述贵金属片切断。
6.一种火花塞，包括具有沿轴线方向贯通的轴孔的筒状的绝缘体；插设于所述轴孔的中心电极；设于所述绝缘体的外周的筒状的主体配件；及柱体的贵金属片，其自身的一个端面与所述中心电极的前端部接合，所述火花塞的特征在于，所述贵金属片经由熔融部与所述中心电极接合，所述熔融部为通过从所述贵金属片自身的侧面侧照射激光束或电子束而形成的、所述贵金属片自身与所述中心电极熔合而成的部位，所述熔融部为被照射了所述激光束或电子束的一侧的部位，包括向所述中心电极的表面露出的露出面，在包括所述贵金属片的中心轴且通过所述露出面的中心的截面中， 所述贵金属片自身的一个端面的3/4以上与所述中心电极接合，并且， 设所述贵金属片的中心轴方向上的所述熔融部的厚度中最厚部分的厚度为TY(mm)、所述激光束或电子束的照射方向上的所述熔融部的长度中最长部分的长度为LY(mm)时，满足 1. 5 < LY/TY,引出通过所述熔融部和所述贵金属片的边界中的部位AY和部位BY的第5直线，所述部位AY位于所述贵金属片位于所述露出面侧的一方的侧面的外形线和所述贵金属片的中心轴的中间，所述部位BY位于所述贵金属片的另一方的侧面的外形线和所述贵金属片的中心轴的中间，并引出通过所述部位BY且沿所述贵金属片的另一端面的外形线延伸的第6直线， 关于所述第5直线和所述第6直线形成的角中的锐角的角度αΥ(° )，以所述第6直线为基准，设在所述贵金属片侧形成所述角度α Y时为+侧、在所述中心电极侧形成所述角度α Y时为-侧时，满足-15彡α Y ^ 25ο
7.根据权利要求6所述的火花塞，其特征在于，所述贵金属片自身的一个端面的整个区域与所述中心电极接合，并且，在包括所述贵金属片的中心轴且通过所述露出面的中心的截面中， 引出通过所述熔融部和所述贵金属片的边界中的部位CY和部位DY的第7直线，所述部位CY为所述熔融部和所述贵金属片的边界与所述贵金属片的一方的侧面的外形线交叉的部位，所述部位DY为所述熔融部和所述贵金属片的边界与所述贵金属片的另一方的侧面的外形线交叉的部位，并引出通过所述部位DY且沿所述贵金属片的另一端面延伸的第8直线， 关于所述第7直线和所述第8直线形成的角中的锐角的角度βΥ(° )，以所述第8直线为基准，设在所述贵金属片侧形成所述角度β Y时为+侧、在所述中心电极侧形成所述角度β Y时为-侧时，满足-15彡β Y ^ 25ο
8.根据权利要求7所述的火花塞，其特征在于，所述第5直线和所述第7直线形成的角中的锐角的角度YY为15°以下。
全文摘要
本发明提供一种火花塞及其制造方法，能够防止贵金属片的脱落并提高耐消耗性。火花塞(1)包括绝缘件(2)、中心电极(5)、主体配件(3)、接地电极(27)、与两电极(5、27)中的至少一方接合的贵金属片。贵金属片经由通过从贵金属片自身的侧面侧照射激光束或电子束而形成的熔融部而与电极(5、27)接合，在包括贵金属片的中心轴的规定截面中，贵金属片的一个端面的3/4以上与电极(5、27)接合。设熔融部中最厚部分的厚度为TX(mm)、熔融部中在所述激光束等的照射方向上最长部分的长度为LX(mm)时，满足1.5≤LX/TX，规定的两直线形成的角度αX或角度αY满足-15≤αX(αY)≤25。
文档编号H01T13/32GK102394473SQ201110191070
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月4日 优先权日2010年7月2日
发明者中山胜稔, 坂柳伸彰 申请人:日本特殊陶业株式会社