专利名称：火花塞的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于内燃机的火花塞，所述火花塞包括铱合金点火端，该铱合金点火端连接到中心电极和接地电极中的至少一个的相对部分上，该中心电极和接地电极跨过介于它们之间的放电间隙而相对。本实用新型可用于诸如车辆、热电联产设备、气压泵等使用的各种类型的火花塞。
背景技术：
通常，一个火花塞具有中心电极、保持所述中心电极的绝缘装置、用于保持并固定所述绝缘装置的壳体以及接地电极，该接地电极的一端部与所述壳体相连，另一端部跨过放电间隙与所述中心电极相对。
对于这种类型的火花塞，为了确保较长使用寿命以满足发动机的高性能以及易于维护需求，铱合金点火端被设置在中心电极或接地电极的火花放电部上，所述火花放电部是面向放电间隙的中心电极或接地电极的一个相对部分。
铱合金在热膨胀系数方面不同于电极基底材料(例如镍合金等等)。因此，应当防止铱合金点火端由于热应力的产生而从电极上脱落。为此，应用了一种激光焊接技术，以在所述铱合金点火端和所述电极基底材料之间形成熔合层，从而使得所述熔合层与所述铱合金和所述电极基底材料相比，具有一个居中的热膨胀系数，进而减少作用在所述铱合金点火端和所述电极之间的热应力，并且确保两者之间良好的粘合性能。
按照这种激光焊接方法，所述铱合金点火端事先通过电阻焊等方法和所述电极基底材料结合在一起，随后激光照射至所述铱合金点火端的整个圆周上，同时所述结合组件围绕所述铱合金点火端的轴线旋转。
在这种情况下，激光焊接性能极大程度地受到每一激光照射位置处的点火端和电极基底材料结构的影响。如果铱合金和电极基底材料的结构相对于激光束在每一激光照射位置不一致，则所述被焊接部分的熔融过程在每一激光照射位置是不同的。所述铱合金点火端和所述电极基底材料之间的粘合性能不能得以确保。相应地，已有的铱合金点火端通常构造成圆柱形，以使得当所述点火端在焊接过程中绕其轴线旋转时，所述点火端的结构在每一激光照射位置是不变的。
但是，使所述铱合金点火端构造成圆柱形，大体需要滚压工序、拉丝工序以及许多其它工序(例如，参见与美国专利US5,977,695相对应的日本专利No.3000955)。
此外，为了减少制造成本，通常建议采用如下的铱合金点火端，所述点火端沿与其轴线垂直的平面所取的横截面为方形或六边形结构，并且通过激光焊接粘合到所述电极上(例如，参见与美国专利US 5,977,695相对应的日本专利No.3000955)。
但是，按照本专利的发明者所进行的评估，横截面为方形或六边形结构的点火端具有较小的顶角或面角，因此由于边缘效应，将使得所述点火端和所述电极的焊接部产生较大的应力集中。因此，所述方形或六边形点火端与圆柱形点火端相比，不能提供令人满意的粘合性能。
发明内容
考虑到前述问题，本实用新型的目的是提供一种不仅能够简化铱合金点火端的制造及加工步骤，并且能够确保通过激光焊接操作而粘合在电极基底材料上的铱合金点火端的粘合性能。
尽管本实用新型的发明者认识到在激光焊接操作中圆形点火端所带来的良好的粘合性能，但是他们把重点放在制造圆柱形铱合金点火端所需的复杂加工步骤的缺陷上。因此，本实用新型的发明者研究将非圆柱形点火端的粘合性能提高至可与圆柱形点火端相比较的一个级别上的可能。
更准确地说，在所述杆状铱合金点火端沿垂直于其轴线的平面所取的横截面区域为非圆形时仍可适用的情况下，加工所述点火端的步骤能够大大简化。因此，本实用新型研究了就粘合性能而言点火端的横截面区域的非圆度的允许范围。
为此，本实用新型的发明者假设，在所有与所述横截面区域的可见外轮廓线的至少三个部分接触的假想圆中存在一个具有最大直径的外接圆，以及在所有与所述外接圆共轴的内切圆中的存在一个具有最大直径的内切圆(参见图3A和图3B)。
此外，本实用新型的发明者将上述内切圆直径B与上述外接圆直径A的比值B/A，作为在激光焊接操作中用于评价所述点火端粘合性能的所述铱合金点火端非圆度的参数。当比值B/A接近1时，所述横截面的结构接近于圆形。当比值B/A远离1时，所述横截面的结构偏离圆形结构。
作为结果，本实用新型的发明者已经得出结论，当比值B/A在接近圆形的一个预定范围内时，所述非圆柱形铱合金点火端能够确保具有和圆柱形铱合金点火端相同的粘合性能。如此一来，本实用新型是基于发明者获得的试验数据和评估。
为了实现本实用新型的上述及其它的目的，本实用新型提供了一种火花塞，其包括中心电极；保持所述中心电极的绝缘装置；保持并固定所述绝缘装置的壳体；以及接地电极，所述接地电极的一端部连接到所述壳体上，另一端部与所述中心电极相对，在所述另一端部与所述中心电极之间具有放电间隙。由杆状铱合金制成的铱合金点火端，连接到所述中心电极和所述接地电极中的至少一个的面向所述放电间隙的部分上。根据本实用新型的火花塞，所述铱合金点火端沿垂直于其轴线的平面所取的横截面区域为非圆结构。在所述铱合金点火端的所述横截面区域，当假设所有与所述横截面区域的可见外轮廓线的至少三个部分接触的假想圆中的一个外接圆具有最大直径A，以及所有与所述外接圆共轴的内切圆中的一个内切圆具有最大直径B时，所述直径B与所述直径A的比值B/A等于或大于0.8，并且小于1。所述横截面区域的可见外轮廓线由至少七个直线单元或曲线单元顺序连接构成，并且每一线单元与相邻线单元之间的夹角不小于125°，且不大于235°。
按照本实用新型的火花塞，所述火花塞点火端的形状沿垂直于其轴线平面所取的横截面呈非圆形。因此，本实用新型使得有可能选择性地使用横截面结构为多边形或非圆形的多种类型的铱合金点火端。与圆柱形结构的点火端相比，非圆柱形结构的点火端能够大大地减少加工的成本。因此，加工所述铱合金点火端的工序能够得以简化。
本实用新型的发明者已经通过试验证实，即使所述铱合金点火端的横截面结构为非圆形，但是当比值B/A等于或大于0.8且小于1时，所获得的粘合性能等同于所述圆柱形点火端的粘合性能。
此外，按照本实用新型的火花塞，所述点火端横截面的可见外轮廓线由至少七条直线或曲线单元顺序连接而构成，并且每一线单元与相邻线单元之间的夹角不小于125°，且不大于235°。
相应地，本实用新型提供一种火花塞，其使得能够简化铱合金点火端的加工步骤，并且能够确保在激光焊接操作中所述铱合金点火端的粘合性能。
所述比值B/A优选不大于0.96。
优选地，基于下面的原因，所述外接圆的直径A优选不小于0.3毫米，且不大于1.5毫米。
如果所述外接圆的直径A小于0.3毫米，则即使所述铱合金点火端具有良好的耐耗损性，所述铱合金点火端的热容量也太小。当所述点火端温度升高时，所述点火端的耗损将加剧，从而无法得到令人满意的使用寿命。另一方面，如果所述外接圆的直径大于1.5毫米，即使通过激光焊接的方法形成一个作为缓解层的熔合层，所述点火端的尺寸也将过大而不能减少热应力以确保足够粘合性能。
所述铱合金点火端优选包括50％重量或更多的铱以及至少一种添加物，并且熔点不低于2000℃。为了确保满意的点火耐损耗性，所述铱合金的熔点不低于2000℃是重要的，所述铱合金取决于本身具有高熔点的铱的良好特性。此外，使用不包括添加物的纯铱点火端将面临铱氧化以及挥发的问题。
所述铱合金点火端中所包括的至少一种添加物优选选自铂、铑、镍、钨、钯、锇、钌、铝、钇以及三氧化二钇。这些添加物具有在所述点火端的表面形成薄膜的作用，并且相应地有效抑制铱的氧化及挥发。
结合附图，通过下面的详细描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征以及有益效果将变得更明显，其中图1是按照本实用新型优选实施例的火花塞整体结构的半剖视图；图2是图1所示火花塞的点火放电部分及其邻近区域的放大剖视图；图3A以及图3B是图1所示杆状铱合金点火端沿垂直于其轴线的平面所取的端部横截面区域的视图；图4A以及图4B是用于解释将所述杆状铱合金点火端与所述电极基底材料粘合在一起的方法的视图；图5A至图5F是用于发明者的评估试验的各种类型杆状铱合金点火端的端部横截面结构的视图；图6是解释评价粘合性能的参数—脱落率的定义的视图；图7是在评估试验中使用的各种类型杆状铱合金点火端的横截面结构与所述脱落率之间关系的图表；图8是在评估试验中使用的各种类型杆状铱合金点火端的B/A比值与所述脱落率之间关系的图表；图9是横截面为八边形的另一杆状铱合金点火端的B/A比值与所述脱落率之间关系的图表；图10A至图10E示出了所述可见外轮廓线包括至少一个曲线单元的不同点火端横截面区域的示例的视图；图11A是解释激光焊接操作的视图，其中所使用的8点等角激光束只照射至八边形点火端相应的多面体的面上；图11B是解释激光焊接操作的视图，其中所使用的8点等角激光束只照射在八边形点火端相应的顶点上；以及图12A以及图12B是解释另一种激光焊接操作的视图。
具体实施方式
下面将参照附图对本实用新型的优选实施例进行描述。
下面将参照附图对本实用新型的优选实施例进行描述。图1是按照本实用新型优选实施例的火花塞S1整体结构的半剖视图。图2是图1所示火花塞S1的点火放电部分及其邻近区域的放大剖视图。
火花塞S1用于车辆的内燃机。火花塞S1插入并固定在一个螺纹孔中，所述螺纹孔在构成发动机的燃烧室的一个气缸头(未示出)中开口。
火花塞S1具有一个柱状金属壳体10，所述壳体10由一种低碳钢或者一种类似的导电钢部件制成。金属壳体10具有一个外螺纹部分(未示出)。火花塞S1通过将金属壳体10的螺纹部分接合到所述气缸头螺纹孔中，被牢固地固定在内燃机的气缸头上，从而使得一个中心电极30以及一个接地电极40暴露于所述发动机的燃烧室中。一个由氧化铝(Al2O3)等制成且具有良好绝缘特性的圆柱形绝缘装置20固定在金属壳体10的内侧。绝缘装置20的一端部(即末端)21突伸出金属壳体10的轴端部11(即末端)。
中心电极30被牢固地支承在所述绝缘装置20的一个轴向孔22中。换言之，中心电极30通过所述绝缘装置20与金属壳体10绝缘。中心电极30是一个圆柱形且具有内层以及外层的金属杆件，所述内层由铜或具有良好导热性能的类似金属件制造而成，所述外层由镍基合金、铁基合金、钴基合金或具有良好的耐热性以及耐腐蚀性的类似金属件制成。如图2所示，中心电极30的一端部31突伸出所述绝缘装置20的端部21。
接地电极40是一个形状为弯曲直角杆或类似形状的金属杆件，并且由镍基合金等制造而成。接地电极40包括一个大致沿平行中心电极30轴线方向延伸的支腿部41以及一个大致沿垂直中心电极30轴线方向延伸的相对部42。支腿部41的一端部(最末端一侧)焊接至金属壳体10的轴端部11。支腿部41的另一端部在其中间区域弯曲且连续变化，或合并入位于所述基底电极40末端一侧的所述相对部42。所述相对部42和位于中心电极30轴线方向上的中心电极30的末端(即顶部)相对而设置。
由杆状铱(iridium)合金制成的贵金属点火端50粘合到中心电极30的所述端部31上，以作为中心电极点火端。由杆状铱合金制成的另一贵金属点火端60粘合在接地电极40的相对部42，以作为一个接地电极点火端。接地电极点火端60以及所述中心电极点火端50之间形成一个放电间隙70。
如图2所示，通过作用于中心电极点火端50的整个圆周面上的激光焊接，所述中心电极点火端50被焊接至作为电极基底材料的中心电极30上。类似地，通过作用于接地电极点火端60的整个圆周面上的激光焊接，接地电极点火端60被焊接至作为电极基底材料的接地电极40上。所施加的激光焊接使得所述中心电极点火端50和电极基底材料30之间形成熔合层35，接地电极点火端60和所述电极基底材料40之间形成熔合层45。换言之，杆状电极点火端50、60分别通过熔合层35、45和电极基底材料30、40粘合在一起。
按照上述的实施例，铱合金点火端50、60粘合到中心电极30、接地电极40的表面上，中心电极30、接地电极40的表面跨过放电间隙70而彼此相对。然而，本实用新型还适用于仅在中心电极30或接地电极40上具有一个铱合金点火端的火花塞。
此外，每一铱合金点火端50和60包括50％重量或更多的铱以及至少一种添加物。每一铱合金点火端50和60的熔点不小于2000℃。铱合金点火端50和60的添加物选自铂、铑、镍、钨、钯、锇、钌、铝、钇以及三氧化二钇。
为了确保满意的点火耐损耗性，所述铱合金的熔点不低于2000℃是重要的，所述铱合金取决于本身具有高熔点的铱的良好特性。
此外，使用不包括添加物的纯铱点火端将面临铱氧化以及挥发的问题。为了解决这一问题，采用上述的添加物材料使得发动机工作期间在所述点火端表面有可能形成薄膜，因此可以有效地抑制铱的氧化以及挥发。
此外，按照上述的实施例，所述杆状铱合金点火端50和60采用一种独特的结构，以使得沿垂直于所述点火端轴线的平面所所取的所述横截面区域(下面称作点火端横截面区域)的结构为非圆形。图3A以及图3B示出了相应的铱合金点火端50和60的点火端横截面区域55的实例。图3A所示的点火端横截面区域55是正八边形或等边八边形，图3B所示的点火端横截面区域55是不对称八边形。
在如图3A以及图3B所示的点火端横截面区域55中，假设与所述点火端横截面区域55的所有外轮廓线至少三个部分接触的假想圆中的一个外接圆C1具有最大直径A，同时所有与外接圆C1共轴的内切圆中的一个内切圆C2具有最大直径B。
按照图3A所示的实例，外接圆C1与正八边形的八个顶点相接触。内切圆C2与所述正八边形的八个线单元接触。另一方面，按照图3B所示的实例，外接圆C1只是与不对称八边形的八个顶点中位于上半部的四个顶点相接触。内切圆C2只与所述不对称八边形的八个线单元中位于上部以及下部的两个线单元接触。按照本实施例，所述比值B/A(即直径B与直径A的比值)等于或大于0.8，且小于1。
一个已有的公知制造方法可用于制造火花塞S1。下面将参照图4A以及图4B，描述将铱合金点火端50和60与相应的电极基底材料30和40粘合在一起的方法。图4A以及4B作为示例，用于解释中心电极点火端50与电极基底材料30的粘合。然而，同样的示例将用于解释接地电极点火端60与所述电极基底材料40的粘合。
首先，铱合金点火端50和60优选按照上述现有技术文献所描述的方法对铱合金坯料进行滚压、拉丝以及切削加工而形成。
如图4A所示，铱合金点火端50预先通过电阻焊和电极基底材料30(即中心电极)的一端部31一体地连接。一束激光R照射至铱合金点火端50的整个圆周表面，同时结合组件围绕铱合金点火端50的轴线旋转。按照所示的实施例，中心电极30具有一个从所述一端部31外凸的小径部分。当所述激光束R从侧面照射时，中心电极30的小径部分被熔融。
因此，如图4B所示，所述激光束R的照射使得所述电极基底材料和所述铱合金被熔融并混合在一起而形成熔合层35。所述杆状点火端50的一端部通过熔合层35粘合到中心电极30。与所述铱合金以及所述电极基底材料相比，熔合层35具有一个居中的热膨胀系数，并相应地减少了作用于所述铱合金点火端和所述电极基底材料之间的热应力，从而确保两者之间的良好粘合性能。
下面将对上述实施例中所述比值B/A应当被设置成等于或大于0.8且小于1.0的原因予以解释。这一最优选择基于针对所述点火端横截面结构和所述粘合性能之间关系而进行的下列评估结果。
图5A至图5E示出了用于评估试验的各种类型的杆状铱合金点火端。所述每一杆状铱合金点火端的横截面区域55为正多边形结构。更准确地说，图5A所示的点火端横截面区域55是正四边形(即正方形)。图5B所示的点火端横截面区域55是正六边形。图5C所示的点火端横截面区域55是正七边形。图5D所示的点火端横截面区域55是正八边形。图5E所示的点火端横截面区域55是正十二边形。作为比较，图5F示出了一个具有圆形横截面结构的杆状铱合金点火端。即图5F所示的点火端横截面区域55是圆形。图5A至图5F所示的铱合金点火端相应地被称作“样本1”。
在图5A至图5E中，与所述每一多边形横截面区域55的各个顶点相连的所述外接圆C1的直径A是0.7毫米。图5F所示圆的直径为0.7毫米。
同时，为了评估对铱合金点火端的多边形横截面区域55对称性的限制，准备了各种类型的杆状铱合金点火端。所准备的用于所述这种评估的杆状铱合金点火端全部为八边形，但是B/A比值不同，从0.7到0.92不等(对应于正八边形)。这些八边形杆状铱合金点火端相应地被称作“样本2”。
在上述评估中作为样本1以及样本2所使用的铱合金点火端是铱与铑的混合物(即一种在重量上包括90％铱和10％铑的合金)。一种耐热镍合金用作所述电极基底材料，其上焊接有所述铱合金点火端。将样本1和2中的所述每一点火端焊接在所述电极基底材料上的激光焊接操作，按照图4A以及图4B所示的方法来实现。所述激光束采用8点照射的方式照射在所述粘合面的整个圆周上。
粘合性能的评估通过下列的方式得出。在一个容积为2000cc的发动机中，所述每一铱合金点火端样本承受包括3000个温度周期的热冲击试验。每一温度周期包括在发动机转速为6000rpm的一分钟全速驱动以及一分钟怠速驱动。所述热冲击试验大致等于一个普通汽车10×104千米的行程。在上述热冲击试验中的粘合性能，可通过图6中所确定的脱落率来进行评估。
正如参见图6所示，所述脱落率通过方程式{(Y1+Y2)/X}×100(％)而确定，其中X表示电极基底材料30和铱合金点火端50之间初始粘合接触面的长度，Y1以及Y2表示由于所述热冲击试验已经与电极基底材料30局部脱离的铱合金点火端50的一部分的长度。当所述脱落率不大于25％时，可以认为所述粘合性能得以保证。
图7至图9是针对热冲击试验以及由与所述电极基底材料相粘合的所述铱合金点火端样本1和样本2所导出的脱落率而得出的评估结果。
图7是被试验的铱合金点火端(即样本1)的脱落率的图表，其中铱合金点火端的横截面区域55是不同的。图8是与比值B/A相关的被试验的铱合金点火端(即样本1)的脱落率的图表。所述比值B/A随着所述点火端横截面区域55的变化而变化。图9是与比值B/A相关的另一被试验的铱合金点火端(即样本2)的脱落率的图表。所述比值B/A随着所述八边形点火端横截面形状的对称性的变化而变化。
由图7所示的评估结果能够得出结论，与所述圆形横截面结构相比，尽管所述六边形点火端横截面结构的脱落率的等级不令人满意，但是其达到了一个目标等级。另一方面，所述七边形、八边形以及十二边形点火端横截面的结构，能够确保获得与所述圆形横截面结构相同的可靠粘合性能。
通过微观观察可以证实，对于所述六边形点火端以及所具有的面个数少于六边形点火端的面个数的其他多边形点火端，其不足之处在于，熔融所述点火端的步骤及其程度有很大差异。所述被熔融部分的深度在所述激光照射的每一顶点及其附近区域很浅。由于边缘效应，产生了应力集中。可以相信，所述粘合性能基于这些原因而被降低。
此外，由图9所示的评估结果可以得出结论，当比值B/A被设定成等于或大于0.8时，这使得粘合性能有可能与圆形点火端横截面结构的粘合性能相同。可以相信，当比值B/A等于或大于0.8时，能够充分地减少在激光焊接操作过程中熔融步骤及其程度的差异。
此外，当多边形点火端横截面区域的顶角较小时，应力集中很大。这将会对粘合性能带来不利的影响。考虑到上述的评估结果，所述顶角优选等于或大于125℃。正如参照图7以及图8所示的评估结果所进行的解释，这是因为所具有的面个数等于或大于六边形点火端的面个数的多边形点火端，能够确保具有和所述圆形点火端相同的可靠粘合性能。
此外，限定所述点火端横截面区域的所有线单元不必是直线。其中的一部分或所有的线单元可以由曲线构成。只要所述点火端的顶角(即两个相邻的线单元的夹角)满足上述的关系，所述铱合金点火端的粘合性能就能够确保。
此外，所述多边形点火端横截面区域的一部分顶点可以凹入。在这种情况下，所述凹入顶点的顶角优选不大于235℃，这样一来，由所述边缘效应带来的应力集中能够被减少到与所述外凸顶点相同的程度。
基于上述的评估结果，本实施例采用如下特有的方案，各个铱合金点火端50和60的点火端横截面区域55(即沿垂直于所述点火端轴线的平面所取的横截面区域)为非圆形结构，并且点火端横截面区域55中的比值B/A(即内切圆C2的直径B与外接圆C1的直径A的比值)被设定成等于或大于0.8，且小于1.0。
按照这种方案，铱合金点火端50和60的点火端横截面区域55能够由非圆形状的材料例如多面体杆制造而成。与所述圆柱形点火端相比，铱合金点火端50和60的制造以及加工成本能够被大大地减少。所述制造以及加工步骤能够被简化。
实验证明，即使所述点火端横截面区域的结构为非圆结构，将比值B/A设定成等于或大于0.8且小于1.0，可以确保具有与所述圆柱形点火端相同的良好粘合性能。
相应地，上述的实施例提供了一种火花塞，所述火花塞不仅能够简化所述铱合金点火端的制造以及加工步骤，而且能够确保通过激光焊接操作被焊接到所述电极基底材料上的所述点火端的粘合性能。
所述比值B/A的上限优选是0.96。在图8所示的实验结果中，比值B/A为0.96大致是具有十二边形点火端横截面区域的点火端所具有的比值B/A。因此，这是被实验证明的用于确保所述粘合性能的比值B/A的上限。
此外，为了实现所述点火端横截面区域55的比值B/A的上述优选范围，所述点火端横截面区域55的可见外轮廓线由至少七个直线或曲线单元(即线部分)顺序连接而成，并且每一线单元与相邻线单元的夹角在125℃-235℃之间。下面将对采用上述方案的原因进行描述。
图10A至图10E示出了所述点火端横截面区域55的不同实例，所述横截面区域的可见外轮廓线包括至少一个曲线部分作为线单元的组成部分。可以改变上述实施例的铱合金点火端50和60，从而具有图10A至图10E所示的点火端横截面区域55。在图10C以及图10D所示的点火端横截面区域55的实例中，所述两个相邻的线单元之间形成了一个内凹的部分。图10E示出了一个椭圆形的点火端横截面区域55，其中其短轴半径与长轴半径的比值等于或大于0.8，且小于1.0。
此外，按照上述的实施例，基于如下的原因，所述外接圆C1的直径A不小于0.3毫米，且不大于1.5毫米。
如果所述外接圆C1的直径A小于0.3毫米，则即使所述铱合金点火端具有良好的耐耗损性，所述铱合金点火端的热容量也太小。当所述点火端温度升高时，所述点火端的耗损将加剧，从而无法得到令人满意的使用寿命。另一方面，如果所述外接圆C1的直径大于1.5毫米，即使通过激光焊接的方法形成一个作为缓解层的熔合层，所述点火端的尺寸也将过大而不能减少热应力以确保足够粘合性能。
此外，按照上述的实施例，铱合金点火端50和60沿其整个圆周面通过激光焊接粘合到中心电极30与接地电极40的面向所述放电间隙70的相对部分(即电极基底材料)上。
当在同样的情况下实施所述激光焊接时，即使所述激光束照射在粘合接触面的任意部分，也能够确保所述粘合可靠性。例如，图11A以及图11B示出了8点等角照射的激光焊接操作，其中8点照射中的每个照射在相同的情况下作用于具有正八边形横截面结构的铱合金点火端50上，该正八边形横截面结构预先和电极基底材料30结合在一起。在图11A所示的激光焊接操作中，8点等角激光束只是照射在八边形点火端的各个多面体面上。在图11B所示的激光焊接操作中，8点等角激光束只是照射在八边形点火端的各个顶点上。
通过图11A和图11B所示的激光焊接操作可以证实，粘合可靠性与所述8点等角激光束的位置无关。因此，按照上述的实施例，使得有可能所述激光束，或者只照射在所述八边形点火端的各个多面体的面上，或者只照射在所述八边形点火端的各个顶点上，或者照射在所述八边形点火端的各个多面体的面以及顶点上。因此，上述实施例具有如下的优点，即所述焊接条件无需根据所述点火端的结构而变化，同时所述激光束的照射位置不需要限定。
此外，按照图4A和图4B所示的实施例，中心电极30具有一个从一端部31外凸的小径部分。当激光R从侧面方向照射时，中心电极30的小径部分被熔融。但是，省略小径部分也是可能的。
例如，如图12A所示，有可能将铱合金点火端50放置并结合在不具有小径部分的电极基底材料30的一个平直端面上，同时所述激光R从斜上方照射。可选地，如图12B所示，有可能将铱合金点火端50放置且结合到电极基底材料30的端面上形成的凹槽中，同时所述激光R从斜上方照射。换言之，上述的实施例对通过激光焊接粘合在一起的所述点火端和所述电极基底材料的相对关系以及激光束的照射角度没有严格的限制。
从前面的描述可明显看出，本实用新型的优选实施例提供了一种火花塞，其包括一个中心电极(30)；一个保持所述中心电极的绝缘装置(20)；一个保持并固定所述绝缘装置的壳体(10)；以及一个接地电极(40)，所述接地电极的一端部连接到所述壳体上，另一端部跨过一个放电间隙(70)而与所述中心电极相对，所述放电间隙介于所述接地电极的另一端部和所述中心电极之间；其中一个由杆状铱合金制成的铱合金点火端(50，60)，连接到所述中心电极和所述接地电极中的至少一个的面向所述放电间隙的部分上，其特征在于所述铱合金点火端沿垂直于其轴线的平面所取的横截面区域(55)为非圆结构，在所述铱合金点火端的所述横截面区域，当假设所有与所述横截面区域的外轮廓线的至少三个部分接触的假想圆中的一个外接圆(C1)具有最大直径A，以及所有与所述外接圆(C1)共轴的内切圆中的一个内切圆(C2)具有最大直径B时，所述直径B与所述直径A的比值B/A等于或大于0.8，并且小于1，所述横截面区域(55)的可见外轮廓线由至少七个直线单元或曲线单元顺序连接构成，并且每一线单元与相邻线单元之间的夹角不小于125°，且不大于235°。
上面括号中的附图标记与上述本实用新型优选实施例中所披露的元件或部分相关联或相对应。
按照本实用新型的火花塞，所述铱合金点火端沿垂直于其轴线的平面所取的横截面区域的形状为非圆形。因此，这就使得有可能使用横截面结构为多边形或非圆形的各种类型的铱合金点火端。同时与点火端为圆柱形的情况相比，其加工以及制造成本也能够大大地减小。因此，制造或加工所述铱合金点火端的步骤能够被简化。
相应地，本实用新型提供一种能够简化所述铱合金点火端加工步骤并且能够在激光焊接操作中确保所述铱合金点火端的粘合性能的火花塞。
优选地，所述比值B/A不大于0.96。
优选地，所述外接圆(C1)的直径A不小于0.3毫米，且不大于1.5毫米。
所述铱合金点火端优选包括50％重量或更多的铱以及至少一种添加物，并且熔点不低于2000℃。
所述铱合金点火端(50，60)中所包括的至少一种添加物优选选自铂、铑、镍、钨、钯、锇、钌、铝、钇以及三氧化二钇。这些添加物具有在所述点火端的表面形成薄膜的作用，并因此有效抑制铱的氧化及挥发。
此外，本实用新型提供了一种制造火花塞的方法，其中所述火花塞包括一个中心电极(30)、一个保持所述中心电极的绝缘装置(20)、一个保持并固定所述绝缘装置的壳体(10)以及一个接地电极(40)，所述接地电极的一端部连接到所述壳体上，另一端部跨过一个放电间隙(70)与所述中心电极相对，所述放电间隙介于所述接地电极的另一端部和所述中心电极之间，其中由杆状铱合金制成的铱合金点火端(50，60)，连接到所述中心电极和所述接地电极中的至少一个的面向所述放电间隙的部分上，其特征在于所述铱合金点火端沿垂直于其轴线的平面所取的横截面区域(55)呈非圆结构，在所述铱合金点火端的所述横截面区域中，当假设所有与所述横截面区域的可见外轮廓线的至少三个部分接触的假想圆中的一个外接圆(C1)具有最大直径A，以及与所述外接圆(C1)共轴的所述内切圆中的一个内切圆(C2)具有最大直径B时，所述直径B与所述直径A的比值B/A等于或大于0.8，并且小于1。
本实用新型的制造方法包括以下步骤构造所述铱合金点火端的所述横截面区域(55)，以使得外轮廓线由至少七个直线或曲线单元顺序连接构成，并且每一线单元与相邻线单元之间的夹角不小于125°，且不大于235°；以及通过激光焊接方法，将所述铱合金点火端的整个圆周面焊接到所述中心电极和所述接地电极中的至少一个的面向所述放电间隙的所述部分上。
权利要求1.一种火花塞，包括中心电极(30)；保持所述中心电极的绝缘装置(20)；保持并固定所述绝缘装置的壳体(10)；以及接地电极(40)，其一端部连接到所述壳体上，另一端部与所述中心电极相对，在它们之间具有放电间隙(70)；其中，由杆状铱合金制成的铱合金点火端(50，60)，连接到所述中心电极和所述接地电极中的至少一个的面向所述放电间隙的部分上，其特征在于所述铱合金点火端沿垂直于其轴线的平面所取的横截面区域(55)为非圆结构，在所述铱合金点火端的所述横截面区域，当假设所有与所述横截面区域的外轮廓线的至少三个部分相接触的假想圆中的一个外接圆(C1)具有最大直径A，以及所有与所述外接圆(C1)共轴的内切圆中的一个内切圆(C2)具有最大直径B时，所述直径B与所述直径A的比值B/A等于或大于0.8，并且小于1，所述横截面区域(55)的外轮廓线由至少七个直线单元或曲线单元顺序连接构成，并且每一线单元与相邻线单元之间的夹角不小于125°，且不大于235°。
2.如权利要求1所述的火花塞，其特征在于所述比值B/A不大于0.96。
3.如权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于所述外接圆(C1)的直径A不小于0.3毫米，且不大于1.5毫米。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的火花塞，其特征在于所述铱合金点火端(50，60)包括50％重量或更多的铱以及至少一种添加物，并且熔点不低于2000℃。
5.如权利要求4所述的火花塞，其特征在于所述铱合金点火端(50，60)中所包括的所述至少一种添加物选自铂、铑、镍、钨、钯、钌、锇、铝、钇以及三氧化二钇。
专利摘要本实用新型涉及一种火花塞，其中绝缘装置(20)保持在壳体(10)中。中心电极(30)保持在所述绝缘装置(20)中并跨过放电间隙(70)而与接地电极(40)的端部相对。由杆状铱合金制成的铱合金点火端(50，60)粘合在所述中心电极(30)和所述接地电极(40)面向所述放电间隙(70)的相对表面上。所述火花塞点火端沿垂直于其轴线的平面所取的横截面区域的结构为非圆形。在所述铱合金点火端的所述横截面区域中，当假设所有与所述横截面区域的外轮廓线的至少三个部分接触的假想圆中的一个外接圆(C1)具有最大直径A以及与所述外接圆(C1)共轴的所有内切圆中的一个内切圆(C2)具有最大直径B时，所述直径B与所述直径A的比值B/A等于或大于0.8，并且小于1。
文档编号H01T13/20GK2703344SQ20042004246
公开日2005年6月1日 申请日期2004年4月30日 优先权日2004年4月30日
发明者金生启二, 后藤常利 申请人:株式会社电装