专利名称：火花塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种火花塞。
背景技术：
以往，作为将贵金属端头接合于火花塞的接地电极的方法，公知的是例如以下专利文献所公开的方法。在专利文献1所公开的方法中，使贵金属端头完全熔融，再与接地电极接合。该方法能够提高接地电极和贵金属端头的焊接强度，然而存在如下问题由于在贵金属端头的放电面上也包含接地电极母材的熔融成分，因此造成火花耐久性能降低。此外，在专利文献2所公开的方法中，使贵金属端头的外周部熔融，再与接地电极接合。但是在该方法中存在如下问题接地电极和贵金属端头的中心部的焊接强度较弱，而且贵金属端头和熔融部上产生裂缝，其结果有可能造成贵金属端头的剥离。此外，作为将贵金属端头与接地电极接合的方法，公知的还有使用电阻焊的方法。 但是在该方法中存在如下问题由于接地电极和贵金属端头的边界面的熔融部的层比较薄，而且随着近几年发动机的高输出化使火花塞的使用环境也变为更加高温且严格的环境，因此难以确保焊接强度，其结果有可能造成贵金属端头的剥离。专利文献1 日本特表2004-517459号公报专利文献2 美国专利申请公开第2007/0103046号说明书
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够提高接地电极和贵金属端头的焊接强度的技术。为了解决上述技术问题的至少一部分，本发明可以采取以下方式或者适用例。[适用例1]本发明的火花塞包括绝缘体，具有在轴线方向貫通的轴孔；中心电极，设置于所述轴孔的前端侧；大致筒形的主体配件，保持所述绝缘体；接地电极，一端安装于所述主体配件的前端部，另一端与所述中心电极的前端部相对；以及贵金属端头，设置于所述接地电极的与所述中心电极的前端部相对的面上，与所述中心电极之间形成火花放电间隙，所述火花塞的特征在于，在所述接地电极和所述贵金属端头之间的至少一部分上具有将所述接地电极和所述贵金属端头熔合而形成的熔融部，在将所述熔融部的在所述轴线方向的厚度中最厚部分的厚度设为A、将所述熔融部的在所述接地电极的长度方向的长度中最长部分的长度设为B的情况下，满足1. 5彡B/A的关系。[适用例2]根据适用例1所述的火花塞，其特征在于，在以通过所述接地电极的中心轴并且与所述轴线方向平行的平面切断所述熔融部的情况下，所述熔融部的厚度为A/1. 3的部分形成于从所述熔融部的熔融方向后端至B/2的范围内。
[适用例3]根据适用例1或2所述的火花塞，其特征在于，在将所述贵金属端头的在所述接地电极的长度方向的长度设为C的情况下，满足C < B的关系。[适用例4]本发明的火花塞包括绝缘体，具有在轴线方向貫通的轴孔；中心电极，设置于所述轴孔的前端侧；大致筒形的主体配件，保持所述绝缘体；接地电极，一端安装于所述主体配件的前端部，另一端与所述中心电极的侧面相对；以及贵金属端头，设置于所述接地电极的与所述中心电极的侧面相对的面上，与所述中心电极之间形成火花放电间隙，所述火花塞的特征在于，在所述接地电极和所述贵金属端头之间的至少一部分上具有将所述接地电极和所述贵金属端头熔合而形成的熔融部，越靠向所述轴线方向前端侧则所述熔融部的在所述接地电极的长度方向的厚度变得越厚。[适用例5]根据适用例4所述的火花塞，其特征在于，越靠向所述轴线方向前端侧，在与所述轴线方向垂直的方向并且与所述接地电极的长度方向垂直的方向的所述熔融部的宽度变得越大。[适用例6]根据适用例4或5所述的火花塞，其特征在于，在将所述熔融部的在所述接地电极的长度方向的厚度中最厚部分的厚度设为D、将所述熔融部的在所述轴线方向的长度中最长部分的长度设为E的情况下，满足1. 5 ^ E/D的关系。[适用例7]根据适用例6所述的火花塞，其特征在于，在以通过所述接地电极的中心轴并且与所述轴线方向平行的平面切断所述熔融部的情况下，所述熔融部的厚度为D/1. 3的部分形成于从所述熔融部的熔融方向后端至E/2的范围内。[适用例8]根据适用例4到7中任一项所述的火花塞，其特征在于，在将所述熔融部的在所述轴线方向的长度中最长部分的长度设为E、将所述贵金属端头的在所述轴线方向的长度设为F的情况下，满足F彡E的关系。[适用例9]根据适用例1到8中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述贵金属端头具有与所述中心电极之间形成火花放电间隙的放电面，所述贵金属端头自身的至少一部分埋设于所述接地电极上所形成的槽部分中，在所述槽部分和所述贵金属端头之间且与所述贵金属端头的放电面垂直的部分上也形成有连接所述槽部分和所述贵金属端头的所述熔融部。[适用例10]根据适用例1到9中任一项所述的火花塞，其特征在于，在所述贵金属端头的与所述中心电极相对的面上不形成所述熔融部。[适用例11]根据适用例1到10中任一项所述的火花塞，其特征在于，在将从所述贵金属端头的放电面至所述熔融部的最接近所述放电面的位置的深度设为Li、将从所述贵金属端头的放电面至所述熔融部的离所述放电面最远的位置的深度设为L2的情况下，满足
5L2-L1 ( 0. 3mm 的关系。[适用例12]根据适用例1到11中任一项所述的火花塞，其特征在于，在所述熔融部中，在所述贵金属端头的与中心电极相对的面的相反侧所形成的熔融部的与所述贵金属端头的边界的一半以上与所述贵金属端头的放电面平行。[适用例13]根据适用例1到12中任一项所述的火花塞，其特征在于，通过从与所述接地电极和所述贵金属端头的边界平行的方向照射高能束来形成所述熔融部。[适用例14]根据适用例1到13中任一项所述的火花塞，其特征在于，通过从相对于所述接地电极和所述贵金属端头的边界倾斜的方向照射高能束来形成所述熔融部。[适用例15]根据适用例1到14中任一项所述的火花塞，其特征在于，通过将光纤激光或者电子束照射于所述接地电极和所述贵金属端头的边界来形成所述熔融部。另外，本发明可以通过各种方式来实现。例如，可以通过火花塞的制造方法和制造装置、制造系统等方式来实现。根据适用例1的火花塞，能够抑制氧化铁皮的产生，并提高贵金属端头和接地电极的焊接强度。根据适用例2的火花塞，能够抑制因火花消耗造成的火花放电间隙(放电间隙) 的增加，并提高火花塞的耐久性。根据适用例3的火花塞，由于能够通过熔融部将贵金属端头和接地电极的边界的广泛的部分焊接，因此能够提高贵金属端头和接地电极的焊接强度。根据适用例4的火花塞，由于能够适当缓和施加于接地电极的应力，因此能够抑制氧化铁皮的产生以及贵金属端头从接地电极剥离。根据适用例5的火花塞，由于能够适当缓和施加于接地电极的应力，因此能够抑制氧化铁皮的产生以及贵金属端头从接地电极剥离。根据适用例6的火花塞，能够抑制在熔融部附近产生氧化铁皮。根据适用例7的火花塞，能够抑制因火花消耗造成的火花放电间隙的增加，并提高火花塞的耐久性。根据适用例8的火花塞，由于能够通过熔融部将贵金属端头和接地电极的边界的广泛的部分焊接，因此能够提高贵金属端头和接地电极的焊接强度。根据适用例9的火花塞，由于能够通过熔融部将贵金属端头和接地电极之间的更加广泛的部分焊接，因此可以进一步提高贵金属端头和接地电极的焊接强度。根据适用例10的火花塞，由于贵金属端头与熔融部相比具有更加优良的耐火花消耗性，因此能够提高耐火花消耗性。根据适用例11的火花塞，能够抑制随着火花塞的使用造成的放电间隙的增加量， 从而能够进一步提高贵金属端头的耐久性。根据适用例12的火花塞，由于贵金属端头的未被熔融的部分的体积变大，因此能够提高耐火花消耗性。
根据适用例13的火花塞，由于高能束能够使照射对象熔融至深处，因此通过如这样的照射方向也能够形成适宜形状的熔融部。根据适用例14的火花塞，即使通过如这样的照射方向也能够形成适宜形状的熔融部。根据适用例15的火花塞，如果使用光纤激光或者电子束作为高能束，能够使接地电极和贵金属端头的边界熔融至深处，因此能够将接地电极和贵金属端头牢固地接合。
图1是作为本发明的ー实施方式的火花塞100的局部剖视图。图2是火花塞100的中心电极20的前端部22附近的放大图。图3是表示第一实施方式的熔融部98的形状的说明图。图4是表示第二实施方式的熔融部98b的剖面形状的说明图。图5是表示第三实施方式的熔融部98c的剖面形状的说明图。图6是表示第四实施方式的火花塞IOOd的接地电极30d的前端部33d附近的说 明图。图7是表示距接地电极30的前端面31的距离和接地电极30的温度的关系的表。图8是表示熔融部比率B/A和氧化铁皮产生的比例的关系的表。图9是表示机上火花试验后的间隙G的増加量的表。图10是表示其他的实施方式的熔融部98e的说明图。图11是表示其他的实施方式的熔融部98f的说明图。图12是表示其他的实施方式的熔融部98g的说明图。图13是表示其他的实施方式的熔融部98h的说明图。图14是表示其他的实施方式的熔融部98i的说明图。图15是表示其他的实施方式的火花塞IOOj的接地电极30d的前端部33d附近的 说明图。图16是表示其他的实施方式的熔融部98k的说明图。图17是表示其他的实施方式的熔融部981的说明图。标号说明
3..陶瓷电阻
4..密封体
5..垫圈
6..环部件
8..密封片
9..滑石
10 绝缘子
11 前端部
12..轴孑L
13 脚部
15 阶梯部
17..前端侧主体部
18..后端侧主体部
19..凸缘部
20..中心电极
21"电极母材
22..前端部
25..芯材
30..接地电极
30d 接地电极
30i 接地电极
30k 接地电极
301 接地电极
31"前端面
31d 前端面
31k 前端面
32..基部
33..前端部
33d 前端部
33k 前端部
34i 平面部
341 平面部
35k 槽部
40..端子配件
45..边界
50..主体配件
51"工具卡合部
52..安装螺纹部
53..紧固部
54..密封部
55..座面
56..阶梯部
57..前端部
58..弯曲部
59..螺纹颈
88..槽部分
90..中心电极端头
92..前端面
93..侧面
94..熔融方向后端
94d.. 熔融方向后端
95..·接地电极端头
95d.接地电极端头
95e.接地电极端头
95f.接地电极端头
95g.接地电极端头
95h.接地电极端头
95i.接地电极端头
95 j.接地电极端头
95k.接地电极端头
951.接地电极端头
96...成电面
96d.放电面
96 j.放电面
97..·边界
98...溶融部
98b.熔融部
98c.熔融部
98d.熔融部
98e.熔融部
98f.熔融部
98g.熔融部
98h.熔融部
98i.熔融部
98k.熔融部
981.熔融部
99g.熔融部
99h.熔融部
100.火花塞
100b 火花塞
100c 火花塞
IOOd 火花塞
IOOe 火花塞
IOOf 火花塞
IOOg 火花塞
IOOh 火花塞
IOOi 火花塞
IOOj 火花塞
100k 火花塞
1001…火花塞200…引擎头201…安装螺纹孔205…开口周缘部
具体实施例方式接下来，按照以下的顺序对本发明的火花塞的实施方式进行说明。A.第一实施方式、B.第二实施方式、C.第三实施方式、D.第四实施方式、E.与电极的温度相关的实验例、 F.与氧化铁皮相关的实验例、G.与间隙G的增加量相关的实验例、H.其他的实施方式。A.第一实施方式Al.火花塞的结构图1是作为本发明的一实施方式的火花塞100的局部剖视图。 另外，在图1中，将火花塞100的轴线方向OD作为附图的上下方向，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。火花塞100具有绝缘子10、主体配件50、中心电极20、接地电极30以及端子配件 40。中心电极20以在绝缘子10内沿轴线方向OD延伸的状态被保持。绝缘子10发挥绝缘体的功能，主体配件50保持该绝缘子10。端子配件40设置于绝缘子10的后端部。另外， 在图2中详细说明中心电极20和接地电极30的结构。绝缘子10由烧制氧化铝等而形成，并具有在轴中心处形成向轴线方向OD延伸的轴孔12的筒形状。在轴线方向OD的大致中央形成有外径最大的凸缘部19，在其后端侧(图 1的上侧)形成有后端侧主体部18。在凸缘部19的前端侧(图1的下侧)形成有外径比后端侧主体部18的外径小的前端侧主体部17，在前端侧主体部17的前端侧形成有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，当火花塞100安装于内燃机的引擎头200时，该脚部13暴露于燃烧室内。在脚部13和前端侧主体部17之间形成有阶梯部15。主体配件50为由低碳钢材形成的圆筒形的配件，用于将火花塞100固定于内燃机的引擎头200。此外，主体配件50将绝缘子10保持于内部，包围从绝缘子10的后端侧主体部18的一部分至脚部13的部位。此外，主体配件50具有工具卡合部51、安装螺纹部52。工具卡合部51为火花塞扳手(未图示)嵌合的部位。主体配件50的安装螺纹部52为形成有螺纹的部位，与设置于内燃机上部的引擎头200的安装螺纹孔201螺合。在主体配件50的工具卡合部51和安装螺纹部52之间形成有凸缘状的密封部M。 在安装螺纹部52和密封部M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圈5。在将火花塞100安装于引擎头200时，垫圈5在密封部M的座面55和安装螺纹孔 201的开口周缘部205之间被挤压而变形。通过该垫圈5的变形使火花塞100与引擎头200 之间密封，从而防止通过安装螺纹孔201向发动机内泄漏气体。在主体配件50的工具卡合部51的后端侧设置有薄的紧固部53。此外，在密封部 54和工具卡合部51之间与紧固部53类似地设置有薄的弯曲部58。圆环状的环部件6、7 介于主体配件50的从工具卡合部51至紧固部53的内周表面和绝缘子10的后端侧主体部 18的外周表面之间。另外在两个环部件6、7之间填充有滑石(Talc)9的粉末。通过使紧固部53弯向内侧而进行紧固，绝缘子10经由环部件6、7和滑石9被按压向主体配件50内的前端侧。由此，绝缘子10的阶梯部15被主体配件50的内周上形成的阶梯部56支撑，主体配件50与绝缘子10形成一体。此时，主体配件50和绝缘子10之间的气密性被介于绝缘子10的阶梯部15和主体配件50的阶梯部56之间的环状的密封片8所保持，从而防止燃烧气体流出。弯曲部58具有在紧固时随着压缩力的增加而向外弯曲变形的结构，延长滑石 9的压缩行程并提高主体配件50内的气密性。另外，在主体配件50的阶梯部56的前端侧和绝缘子10之间设置有预定尺寸的间隙CL。图2是火花塞100的中心电极20的前端部22附近的放大图。中心电极20为具有将芯材25埋设于电极母材21内部的构造的棒状电极。电极母材21由以“INC0NEL”(商标名)600或者601等镍或者镍为主要成分的合金形成。芯材25由以与电极母材21相比具有更优良的导热性的铜或者铜为主要成分的合金形成。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，但在前端侧形成为外径变小此外，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(图1)电连接至端子配件40 (图 1)。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。中心电极20的前端部22与绝缘子10的前端部11相比更加突出。中心电极端头 90接合于中心电极20的前端部22的前端。中心电极端头90呈在轴线方向OD延伸的大致圆柱形，为了提高耐火花消耗性，由高熔点的贵金属形成。对于中心电极端头90，由例如铱(Ir)或以Ir为主要成分添加有白金(Pt)、铑(1 )、钌(Ru)、钯(Pd)、铼(Re)中的一种或者两种以上的Ir合金形成。接地电极30由耐腐蚀性强的金属形成，例如，由“INC0NEL”(商标名)600或者601 等镍合金形成。该接地电极30的基部32通过焊接接合于主体配件50的前端部57。此外， 接地电极30弯曲，从而接地电极30的前端部33与中心电极20的前端部22相对，而且还与中心电极端头90的前端面92相对。另外，接地电极端头95经由熔融部98接合于接地电极30的前端部33。接地电极端头95的放电面96与中心电极端头90的前端面92相对，在接地电极端头95的放电面 96与中心电极端头90的前端面92之间形成有间隙G。另外，接地电极端头95可以由与中心电极端头90同样的材料形成。A2.各部分的形状和尺寸图3(A)是从沿着轴线方向OD的方向观察接地电极30 的前端部33的图。图3(B)是表示图3(A)中的B-B剖面的图。如图3⑶所示，接地电极端头95埋设于接地电极30上所形成的槽部分88中，且在接地电极端头95和接地电极30 之间的至少一部分上形成有熔融部98。通过溶合接地电极端头95和接地电极30而形成熔融部98，该熔融部98含有接地电极端头95和接地电极30两者的成分。因此，熔融部98 具有接地电极端头95和接地电极30中间的组成。另外，实际上从沿着轴线方向OD的方向看不见熔融部98的大部分，然而为了便于说明，在图3(A)中也画有熔融部98。在以下表示的附图中也一样。此外，接地电极端头95和接地电极30的边界上画有虚线(图3(B))，但实际上形成有熔融部98的部分是使接地电极端头95和接地电极30成为一体地熔融，消除表示边界的虚线。在以下表示的附图中也一样。能够通过从大致平行于接地电极30和接地电极端头95的边界的方向LD向该边
11界照射高能束来形成熔融部98。作为用于形成熔融部98的高能束优选使用例如光纤激光或电子束。特别是如果使用光纤激光，能够使接地电极30和接地电极端头95的边界熔融至深处，因此能够牢固地接合接地电极30和接地电极端头95。此处，如图3(B)所示，优选熔融部98的与接地电极端头95的放电面96垂直的方向的厚度Ax沿着朝向接地电极30的前端的方向TD (以下也称为接地电极30的长度方向 TD。)逐渐变厚。对其理由进行说明。如后文所述，在火花塞100的使用状态下，接地电极 30的温度沿着朝向接地电极30的前端的方向TD逐渐变高。因此，越靠近前端面31则施加于接地电极30的应力变得越大。由于熔融部98具有接地电极30和接地电极端头95的中间的热膨胀率，因此能够缓和施加于接地电极30的应力。因此，如果使熔融部98的厚度 Ax随着朝向接地电极30的前端的方向TD逐渐变厚，则能够适当缓和施加于接地电极30的应力，从而能够抑制氧化铁皮的产生，并能抑制接地电极端头95从接地电极30剥离。换言之，优选在火花塞100的使用状态下，在接地电极端头95的温度越高的部位使熔融部98的与接地电极端头95的放电面96垂直的方向的厚度Ax越厚。同样，如图3(A)所示，优选熔融部98的与接地电极30的前端面31平行的方向且与接地电极端头95的放电面96平行的方向的宽度Wx沿着朝向接地电极30的前端的方向 TD逐渐变大。其理由与上述熔融部98的厚度Ax沿着朝向接地电极30的前端的方向TD逐渐变厚的理由相同。按照所述方式，由于能够适当缓和施加于接地电极30的应力，因此能抑制氧化铁皮的产生，并能抑制接地电极端头95从接地电极30剥离。此外，如图3(B)所示，将熔融部98的与接地电极端头95的放电面96垂直的方向的厚度Ax中最厚部分的厚度设为A。换言之，熔融部98的轴线方向OD上的厚度Ax中最厚的部分的厚度设为A。此外，将熔融部98的与接地电极30的前端面31垂直的方向的长度中最长部分的长度设为B。换言之，将熔融部98的在接地电极30的长度方向TD的长度中最长部分的长度设为B。在该情况下，优选火花塞100满足以下的关系式(1)。1. 5 < B/ A- (1)。如果满足上述关系式(1)而形成熔融部98，则能够抑制在熔融部98附近产生氧化铁皮。对其理由在后文中有所记述。此外，以下也将B/A称为熔融部比率。另外，如图3(B)所示，以通过接地电极30的中心轴(B-B轴)且与轴线方向OD平行的平面将熔融部98切断的情况下，优选熔融部98的厚度Ax为A/1. 3的部分P形成于从熔融部98的熔融方向后端94至B/2的范围内。即，优选从熔融部98的熔融方向后端94 至熔融部98的厚度Ax为A/1. 3的部分P的距离X在B/2以下。如果将熔融部98设置成这样的形状，能够抑制因火花消耗造成的间隙G的增加，从而能够提高火花塞的耐久性。其理由如下文所述。当熔融部98的厚度为A/1. 3的部分P位于比ΒΛ更靠向熔融方向前端侧(B/1. 4 等)，因火花放电造成接地电极端头95逐渐消耗时，熔融部98容易露出于放电面，因此间隙 G容易增加。但是，如果熔融部98的厚度为A/1. 3的部分P位于与B/2相比更靠向熔融方向后端94侧(B/2，B/3)，则熔融部98难以露出于放电面，并能够抑制间隙G的增加量。另外，如图3(B)所示，优选接地电极端头95埋设于接地电极30上所形成的槽部分88中。此外，将接地电极端头95的在与接地电极30的前端面31垂直的方向的长度设为C。换言之，将接地电极端头95的在接地电极30的长度方向TD的长度设为C。此外，如上所述，将熔融部98的与接地电极30的前端面31垂直方向的长度中最长部分的长度设为B。换言之，将熔融部98的在接地电极30的长度方向TD的长度中最长部分的长度设为B。 在该情况下，优选火花塞100满足以下的关系式O)。C^B-(2)0按照所述方式，能够通过熔融部98将接地电极端头95和接地电极30的边界中广泛的部分焊接，因此能够提高接地电极端头95和接地电极30的焊接强度。此外，如图3(B)所示，优选熔融部98不形成于接地电极端头95的放电面96。换言之，优选在接地电极端头95的与中心电极20相对的面96上不形成熔融部98。这是由于接地电极端头95与熔融部98相比具有优良的耐火花消耗性。因此，如果不在接地电极端头95的放电面96上形成熔融部98，则能够提高耐火花消耗性。另外，如图3(B)所示，将从接地电极端头95的放电面96至熔融部98和接地电极端头95的边界中最接近放电面96的部分的深度设为Li。此外，将从接地电极端头95的放电面96至熔融部98和接地电极端头95的边界中离放电面96最远的部分的深度设为L2。 在该情况下，优选火花塞100满足以下的关系式(3)。L2-L1 ( 0. 3mm…(3)。按照所述方式，能够抑制随着火花塞100的使用造成的间隙G的增加量，能够进一步提高接地电极端头 95的耐久性。另外，在后文中记载了规定成上述关系式(3)的根据。此外，以下也将L2-L1 称为熔融部高低差LA (LA = L2-L1)。B.第二实施方式图4是表示第二实施方式的火花塞IOOb中的熔融部98b的剖面形状的说明图。优选接地电极端头95的至少一部分埋设于接地电极30上所形成的槽部分 88中，熔融部98b也形成于接地电极30的槽部分和接地电极端头95之间的与接地电极端头95的放电面96大致垂直的部分97 (边界97)。按照所述方式，由于能够通过熔融部98b 将接地电极端头95和接地电极30的边界中更加广泛的部分焊接，因此能够进一步提高接地电极端头95和接地电极30的焊接强度。另外，通过使光纤激光或者电子束的照射时间比形成如图3(B)所示的熔融部98 时的照射时间长，能够形成像这样形状的熔融部98b。或者，还可以通过增加光纤激光或者电子束的照射输出来形成熔融部98b。C.第三实施方式图5是表示第三实施方式的火花塞IOOc的熔融部98c的剖面形状的说明图。如图5所示，优选接地电极端头95的与中心电极20相对的面96(放电面 96)的相反侧上形成的熔融部98c的与接地电极端头95的边界45的一半以上与接地电极端头95的放电面96平行。按照所述方式，由于能够使接地电极端头95中未被光纤激光等熔融的部分的体积变大，因此能够提高耐火花消耗性。另外，能够通过从相对于接地电极30和接地电极端头95的边界倾斜的方向BD照射光纤激光或者电子束来形成像这样形状的熔融部98c。D.第四实施方式图6㈧是表示第四实施方式的火花塞IOOd的接地电极30d的前端部33d附近的说明图。图6(B)是放大表示接地电极30d的前端部33d的说明图。图 6(C)是从与放电面96d垂直的方向观察接地电极端头95d的图。在该火花塞IOOd中，接地电极30d的前端面31d与中心电极端头90的侧面93相对。如果将中心电极端头90作为中心电极20的一部分，则也可以认为接地电极30d的前端部33d与中心电极20的侧面93相对。S卩，该火花塞IOOd为所谓的横放电型火花塞，放电方向与轴线方向OD垂直。如图6(A)所示，接地电极端头95d设置于接地电极30d的与中心电极20的侧面93 (中心电极端头90的侧面93)相对的面31d上，并与中心电极20 (中心电极端头90)之间形成火花放电间隙。此外，在接地电极30d和接地电极端头95d之间的至少一部分上存在将接地电极30d和接地电极端头95d熔合而形成的熔融部98d。如图6(B)所示，优选熔融部98d的在与接地电极端头95d的放电面96d垂直的方向的厚度Dx沿着火花塞IOOd的轴线方向OD逐渐变厚。换言之，优选越靠向轴线方向OD 的前端侧则熔融部98d的在接地电极30d的长度方向TD的厚度Dx变得越厚。这是由于横放电型火花塞的接地电极30d的前端面31d附近的温度沿着轴线方向OD变高。因此，如果将熔融部98d设置成象这样的形状，则与图3(B)所示的火花塞100的情况相同，能够适当缓和施加于接地电极30的应力，因此能够抑制氧化铁皮的产生，并能够抑制接地电极端头 95d从接地电极30d剥离。同样，如图6(C)所示，优选熔融部98d的在与火花塞IOOd的轴线方向OD垂直的方向且与接地电极端头95d的放电面96d平行的方向的宽度Wxd沿着火花塞IOOd的轴线方向OD逐渐变大。换言之，优选越靠向轴线方向OD的前端侧则熔融部98d的在与轴线方向 OD垂直的方向且与接地电极30d的长度方向TD垂直的方向的宽度Wxd变得越大。按照所述方式，由于与图3(A)所示的火花塞100的情况相同，能够适当缓和施加于接地电极30的应力，因此能够抑制氧化铁皮的产生，并能够抑制接地电极端头95d从接地电极30d剥离。此外，如图6(B)所示，将熔融部98d的在与接地电极端头95d的放电面96d垂直的方向的厚度Dx中最厚部分的厚度设为D。换言之，将熔融部98d的在接地电极30d的长度方向TD的厚度Dx中最厚部分的厚度设为D。此外，将熔融部98d的在火花塞IOOd的轴线方向OD的长度中最长部分的长度设为E。在该情况下，优选火花塞IOOd满足以下的关系式0)。1.5<Ε/1>·44)。按照所述方式，与图3(B)所示的火花塞100的情况相同，能够抑制在熔融部98d附近产生氧化铁皮。其理由与图3(B)所示的火花塞100的情况相同，并在后文中有记述。另外，如图6(B)所示，在以通过接地电极30d的中心轴且与轴线方向OD的平行的平面将熔融部98d切断的情况下，优选熔融部98d的厚度Dx为D/1. 3的部分Q形成于从熔融部98d的熔融方向后端94d至E/2的范围内。即，优选从熔融部98d的熔融方向后端94d 至熔融部98d的厚度Dx为D/1. 3的部分Q的距离X在E/2以下。如果将熔融部98d设置成象这样的形状，与图3(B)所示的火花塞100的情况相同，能够抑制因火花消耗造成的间隙 G的增加，并能够提高火花塞的耐久性。其理由与图3(B)所示的火花塞100的情况相同。此外，如图6(B)所示，将接地电极端头95d的在火花塞IOOd的轴线方向OD的长度设为F。此外，如上所述，将熔融部98d的在轴线方向OD的长度中最长部分的长度设为 E。在该情况下，优选火花塞IOOd满足以下的关系式(5)。F ^ E-(5) 0按照所述方式，与图3(B)所示的火花塞100的情况相同，由于能够通过熔融部98d将接地电极端头95d和接地电极30d的边界中的广泛的部分焊接，因此能够提高接地电极端头95d和接地电极30d 的焊接强度。另外，如图6⑶所示，将从接地电极端头95d的放电面96d至熔融部98d和接地电极端头95d的边界中最接近放电面96d的部分的深度设为Ldl。此外，将从接地电极端头 95d的放电面96d至熔融部98d和接地电极端头95d的边界中离放电面96d最远的部分的深度设为Ld2。在该情况下，优选火花塞IOOd满足以下的关系式(6)。Ld2-Ldl ^ 0. 3mm…(6)。按照所述方式，与图3(B)所示的火花塞100的情况相同，能够抑制随着火花塞IOOd 的使用造成的间隙G的增加量，还可以进一步提高接地电极端头95d的耐久性。另外，规定为上述关系式(6)的根据与规定为上述关系式(3)的根据相同，在后文中有记述。E.与电极的温度相关的实验例对于图3所示结构的火花塞进行了以下实验调查离接地电极30的前端面31的距离和在该距离的接地电极30的温度的关系。图7是表示离接地电极30的前端面31的距离和接地电极30的温度的关系的表。 图7的横轴表示离接地电极30的前端面31的距离，纵轴表示在该距离的接地电极30的温度。另外，在本实验例中，将接地电极30的与设置有接地电极端头95的面相反侧的面的温度作为接地电极30的温度进行了测定。根据该图7能够理解离接地电极30的前端面31 越近温度越高，随着离前端面31越远温度变得越低。因此，如图3(B)所示，使接地电极30 的温度越高的部位的熔融部98的厚度Ax越厚，S卩，使熔融部98的厚度Ax沿着朝向接地电极30的前端的方向TD逐渐变厚，从而能够适当缓和施加于接地电极30的应力，并能够抑制氧化铁皮的产生。在图6中表示的火花塞IOOd也同样优选熔融部98d的厚度Dx越靠向轴线方向OD的前端侧越厚。F.与氧化铁皮相关的实验例对于图3所示结构的火花塞，为了调查熔融部比率 B/A和氧化铁皮产生比例的关系，进行了冷热试验。当进行冷热试验时，在熔融部98附近产生了氧化铁皮。此处，氧化铁皮产生的比例为氧化铁皮的长度与熔融部98的长度B(图 3(B))的比例。在冷热试验中，首先利用燃烧器对接地电极30加热两分钟，使接地电极30的温度上升至1100°C。然后关闭燃烧器，逐渐冷却接地电极30 —分钟，再利用燃烧器对接地电极 30加热两分钟使接地电极30的温度上升至1100°C。重复该循环1000次，从半剖面测量在熔融部98附近产生的氧化铁皮的长度。此外，由测量到的氧化铁皮的长度求出氧化铁皮产生的比例。图8是表示熔融部比率B/A和氧化铁皮产生的比例的关系的表。图8的横轴表示熔融部比率B/A，纵轴表示氧化铁皮产生的比例。根据该图8能够理解随着熔融部比率B/A 变大，氧化铁皮产生的比例变小。这是由于如果熔融部比率B/A变大，则占有接地电极端头 95和接地电极30的边界面的熔融部98的体积变大，从而接地电极端头95和接地电极30 的边界面上难以产生氧化铁皮。此外，如果熔融部比率B/A在1. 5以上，则氧化铁皮产生的比例变为0%。因此，优选使熔融部比率B/A在1.5以上地形成熔融部98。在图6表示的火花塞IOOd中也同样优选使熔融部比率E/D在1. 5以上地形成熔融部98d。Gl.与间隙G的增加量相关的实验例1 对于图3所示结构的火花塞，为了调查熔融部高低差LA( = L2-L1)和试验后的间隙G的增加量的关系，使用熔融部高低差LA不同的样本进行了机上火花试验。在本实验例中，在压力为0.4MPa的大气氛围气中进行了 100 小时的频率为60Hz的放电。图9㈧是表示熔融部高低差LA和试验后的间隙G的增加量的关系的表。图9㈧ 的横轴表示熔融部高低差LA，纵轴表示进行了 100小时的机上火花试验以后的间隙G的增加量(mm)。根据该图9(A)能够理解熔融部高低差LA越小则间隙G的增加量越小，从而能够提高接地电极端头95的耐久性。此外，如果使熔融部高低差LA在0. 3以下，则能够将间隙G的增加量抑制在0. 1mm，从而能够进一步提高接地电极端头95的耐久性。因此，优选使熔融部高低差LA在0. 3mm以下来形成熔融部98。在图6表示的火花塞IOOd中也同样优选使熔融部高低差LA在0. 3mm以下来形成熔融部98d。G2.与间隙G的增加量相关的实验例2 对于图3所示结构的火花塞，为了调查熔融部98的厚度Ax为A/1. 3的部分P离熔融部98的熔融方向后端94的距离X与试验后的间隙G的增加量的关系，利用距离X不同的样本进行了机上火花试验。试验条件与上述熔融部高低差LA相关的机上火花试验相同。图9(B)是表示距离X和试验后的间隙G的增加量的关系的表。图9(B)的横轴表示距离X，纵轴表示进行了 100小时的机上火花试验以后的间隙G的增加量(mm)。根据该图9 (B)能够理解距离X越小则间隙G的增加量越小，从而能够提高接地电极端头95的耐久性。此外，如果使距离X在B/2以下，即，如果使熔融部98的厚度Ax为A/1. 3的部分P 形成于从熔融部98的另一端侧至B/2的范围，则能够将间隙G的增加量抑制在0. Imm,从而能够进一步提高接地电极端头95的耐久性。因此，优选使距离X在B/2以下来形成熔融部 98。在图6所示的火花塞IOOd中也同样优选使距离X在E/2以下来形成熔融部98d。H.其他实施方式另外，本发明并不限定于上述实施例和实施方式，在不脱离主旨的范围内还可以以多种方式实施，例如还可以按照以下的实施方式实施。图10是表示其他实施方式的火花塞IOOe的熔融部98e的说明图。图10(A)是从沿着轴线方向OD的方向观察接地电极30的前端部33的图，图10 (B)是表示图10(A)中的 B-B剖面的图。在以下的图11或者图14中也一样。如该图10所示，还可以使接地电极端头95e的大致一半从接地电极30的前端面31突出，并且不使熔融部98e形成于该突出的部分。图11是表示其他实施方式的火花塞IOOf的熔融部98f的说明图。如该图11所示，接地电极端头95f的形状还可以是圆柱状，此外，还可以不使接地电极端头95f从接地电极30的前端面31突出。图12是表示其他实施方式的火花塞IOOg的熔融部98g的说明图。如该图12所示，接地电极端头95g的形状还可以是圆柱状，此外，还可以通过从沿着轴线方向OD的方向照射光纤激光或者电子束而在接地电极端头95g的外周部形成熔融部99g。按照所述方式， 能够进一步提高接地电极端头95g的焊接强度。图13是表示其他实施方式的火花塞IOOh的熔融部98h的说明图。如该图13所示，还可以通过从沿着轴线方向OD的方向照射光纤激光或者电子束而在接地电极端头％h 的外周部形成熔融部99h。按照所述方式，能够进一步提高接地电极端头95h的焊接强度。图14是表示其他实施方式的火花塞IOOi的熔融部98i的说明图。如该图14所示，接地电极端头95i的形状还可以是圆柱状，此外还可以不在接地电极30i设置槽部，而将接地电极端头95i配置于接地电极30i的平面部34i。图15(A)是表示其他实施方式的火花塞IOOj的接地电极30d的前端部33d附近的说明图。图15(B)是放大表示接地电极30d的前端部33d的说明图。图15(C)是从与放电面96j垂直的方向观察接地电极端头95j的图。该火花塞IOOj为与如图6所示的第四实施方式的火花塞IOOd相同的横放电型火花塞。但是，在该火花塞IOOj中，接地电极端头 95j的形状为圆柱状。如此，在横放电型的火花塞中还可以使接地电极端头95j的形状为圆柱状。
图16是表示其他实施方式的火花塞IOOk的熔融部9 的说明图。该火花塞IOOk 与图6所示的第四实施方式的火花塞IOOd相同为横放电型的火花塞。但是，在该火花塞 IOOk中，在接地电极30k的前端部33k附近设置有槽部35k。如此，还可以在横放电型的火花塞中将槽部3 设置在接地电极30k上。此外，在该情况下，优选通过从与接地电极30k 的前端面31k倾斜的方向照射光纤束等高能束来形成熔融部98k。图17是表示其他实施方式的火花塞1001的熔融部981的说明图。如该图17所示，还可以使接地电极端头951在轴线方向OD的长度大于或者等于垂直于轴线方向OD的方向的长度。此外，还可以不把槽部设置在接地电极301上，而将接地电极端头951配置于接地电极301的平面部341上。
权利要求
1.一种火花塞，包括绝缘体，具有在轴线方向貫通的轴孔； 中心电极，设置于所述轴孔的前端侧； 大致筒形的主体配件，保持所述绝缘体；接地电极，一端安装于所述主体配件的前端部，另一端与所述中心电极的前端部相对;以及贵金属端头，设置于所述接地电极的与所述中心电极的前端部相对的面上，与所述中心电极之间形成火花放电间隙， 所述火花塞的特征在于，在所述接地电极和所述贵金属端头之间的至少一部分上具有将所述接地电极和所述贵金属端头熔合而形成的熔融部，在将所述熔融部的在所述轴线方向的厚度中最厚部分的厚度设为A、将所述熔融部的在所述接地电极的长度方向的长度中最长部分的长度设为B的情况下，满足1. 5 ^ B/A的关系。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，在以通过所述接地电极的中心轴并且与所述轴线方向平行的平面切断所述熔融部的情况下，所述熔融部的厚度为A/1. 3的部分形成于从所述熔融部的熔融方向后端至B/2的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，在将所述贵金属端头的在所述接地电极的长度方向的长度设为C的情况下，满足CSB 的关系。
4.一种火花塞，包括绝缘体，具有在轴线方向貫通的轴孔； 中心电极，设置于所述轴孔的前端侧； 大致筒形的主体配件，保持所述绝缘体；接地电极，一端安装于所述主体配件的前端部，另一端与所述中心电极的侧面相对；以及贵金属端头，设置于所述接地电极的与所述中心电极的侧面相对的面上，与所述中心电极之间形成火花放电间隙， 所述火花塞的特征在于，在所述接地电极和所述贵金属端头之间的至少一部分上具有将所述接地电极和所述贵金属端头熔合而形成的熔融部，越靠向所述轴线方向前端侧则所述熔融部的在所述接地电极的长度方向的厚度变得越厚。
5.根据权利要求4所述的火花塞，其特征在于，越靠向所述轴线方向前端侧，在与所述轴线方向垂直的方向并且与所述接地电极的长度方向垂直的方向的所述熔融部的宽度变得越大。
6.根据权利要求4或5所述的火花塞，其特征在于，在将所述熔融部的在所述接地电极的长度方向的厚度中最厚部分的厚度设为D、将所述熔融部的在所述轴线方向的长度中最长部分的长度设为E的情况下，满足1. 5 ^ E/D的关系。
7.根据权利要求6所述的火花塞，其特征在于，在以通过所述接地电极的中心轴并且与所述轴线方向平行的平面切断所述熔融部的情况下，所述熔融部的厚度为D/1. 3的部分形成于从所述熔融部的熔融方向后端至E/2的范围内。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的火花塞，其特征在于，在将所述熔融部的在所述轴线方向的长度中最长部分的长度设为E、将所述贵金属端头的在所述轴线方向的长度设为F的情况下，满足F ^ E的关系。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述贵金属端头具有与所述中心电极之间形成火花放电间隙的放电面，所述贵金属端头自身的至少一部分埋设于所述接地电极上所形成的槽部分中，在所述槽部分和所述贵金属端头之间且与所述贵金属端头的放电面垂直的部分上也形成有连接所述槽部分和所述贵金属端头的所述熔融部。
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，在所述贵金属端头的与所述中心电极相对的面上不形成所述熔融部。
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，在将从所述贵金属端头的放电面至所述熔融部的最接近所述放电面的位置的深度设为Li、将从所述贵金属端头的放电面至所述熔融部的离所述放电面最远的位置的深度设为 L2的情况下，满足L2-L1 ( 0. 3mm的关系。
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，在所述熔融部中，在所述贵金属端头的与中心电极相对的面的相反侧所形成的熔融部的与所述贵金属端头的边界的一半以上与所述贵金属端头的放电面平行。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的火花塞，其特征在于，通过从与所述接地电极和所述贵金属端头的边界平行的方向照射高能束来形成所述熔融部。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的火花塞，其特征在于，通过从相对于所述接地电极和所述贵金属端头的边界倾斜的方向照射高能束来形成所述熔融部。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的火花塞，其特征在于，通过将光纤激光或者电子束照射于所述接地电极和所述贵金属端头的边界来形成所述熔融部。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种能够提高接地电极和贵金属端头的焊接强度的技術，本发明的火花塞包括绝缘体，具有在轴线方向貫通的轴孔；中心电极，设置于轴孔的前端侧；大致筒形的主体配件，保持绝缘体；接地电极，一端安装于主体配件的前端部，另一端与中心电极的前端部相对；以及贵金属端头，设置于接地电极的与中心电极的前端部相对的面上，与中心电极之间形成火花放电间隙。在接地电极和贵金属端头之间的至少一部分上具有将接地电极和贵金属端头熔合而形成的熔融部。在将熔融部的在轴线方向的厚度中最厚部分的厚度设为A、将熔融部的在接地电极的长度方向的长度中最长部分的长度设为B的情况下，满足1.5≤B/A的关系。
文档编号H01T13/20GK102349207SQ201080011638
公开日2012年2月8日 申请日期2010年3月25日 优先权日2009年3月31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