火花塞的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种火花塞。
【背景技术】
[0002]作为火花塞，公知一种将由耐火花消耗性和耐氧化性优异的贵金属(例如钼、铱、钌、铑)或以贵金属为主要成分的合金形成的电极端头(以下称为“贵金属端头”)与中心电极和接地电极(以下也统一简称为“电极”)接合的火花塞(例如，参照专利文献I)。通常，贵金属端头通过激光焊接与母材(电极或用于与电极接合的中间部件)接合。具体而言，通过沿着贵金属端头的外周照射激光，将贵金属与母材接合。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特许第4705129号公报
[0006]专利文献2:日本特开2002 - 93547号公报
[0007]专利文献3:日本特开2005 - 183167号公报
[0008]专利文献4:日本特开2007 - 87969号公报
[0009]专利文献4:日本特开2005 - 50732号公报
[0010]作为贵金属端头，特别是，在使用直径为2mm以上这种比较大型的端头的情况下，有时不沿着贵金属端头的整个外周连续照射激光，而是对沿着贵金属端头外周的多个部位进行激光照射。在这种情况下，作为提高贵金属端头的接合强度的方法，考虑增大对每个部位的激光照射输出功率的方法，或增加进行激光照射的部位的数量的方法。通过采用这些方法，能够扩大通过激光照射而形成的、贵金属端头和母材熔合的熔融区域。
[0011]然而，即使像上述那样使通过激光照射而施加的能量增加来扩大熔融区域，想要提高贵金属端头的接合强度，有时也难以充分地确保随着火花塞的使用而使电极暴露在冷热循环中时的贵金属的耐久性。例如当使通过激光照射而施加的能量增加时，通常熔融区域中的贵金属的含有量增加，但是，熔融区域中的贵金属的含有量增加的结果是，在熔融区域和母材之间，线膨胀系数差变大，在电极暴露在冷热循环中时贵金属端头容易从母材脱落。
[0012]而且，在使用中间部件作为母材的情况下，由于使利用激光照射而施加的能量增力口，因此激光照射时的母材的温度上升，母材容易变形。当将焊接在以上述方式变形的母材上的贵金属端头与电极接合时，由于在母材和电极之间产生间隙，因此从贵金属端头向电极的热传递效率降低。当从贵金属端头向电极的热传递效率降低时，在利用火花塞形成火花时，贵金属端头和母材处于过热状态，贵金属端头容易脱落。因此，希望提高贵金属端头的接合强度，并且抑制暴露在冷热循环中的电极中的贵金属端头的脱落。
【发明内容】
[0013]本发明为了解决上述课题而完成，能够实现为以下方式。
[0014](I)根据本发明的一种方式，提供一种火花塞，具备电极，所述电极具有含有贵金属剖面圆形的贵金属端头以及以围绕该贵金属端头的外周的方式配置的母材，所述贵金属端头焊接于所述母材，在从所述母材至所述贵金属端头的范围形成有所述母材和所述贵金属端头相互熔合的熔融区域。所述火花塞的特征在于，其中，所述贵金属端头的直径为2mm以上，在与所述贵金属端头的中心轴CLl正交并通过所述熔融区域中的最接近所述中心轴CLl的点的剖面中，所述熔融区域具备形成在比同心圆A的圆周靠所述贵金属端头的中心侧的区域的多个中心侧熔融部，所述同心圆A是所述贵金属端头的外形线的同心圆且具有所述贵金属端头的直径的90%长度的直径，位于所述同心圆A上的所述熔融区域的在所述同心圆A上的长度之和为所述同心圆A的圆周的长度的30%以上，位于同心圆B上的所述熔融区域的在所述同心圆B上的长度之和为所述同心圆B的圆周的长度的30%以上，所述同心圆B具有与所述贵金属端头的所述外形线的直径相同的直径。
[0015]根据该方式的火花塞，即使在使用直径为2mm以上这种直径比较大的贵金属端头而通过形成具备多个中心侧熔融部的形状的熔融区域来焊接贵金属端头和母材的情况下，也能够确保在贵金属端头内形成的熔融区域的体积，能够提高贵金属端头和母材之间的接合强度。而且，能够抑制贵金属端头从母材脱落。
[0016](2)上述方式的火花塞，也可以是，在所述熔融区域中，所述剖面中的与所述同心圆B的圆周重合的部分中构成所述贵金属端头的金属的含有比例为10质量％以下。
[0017]根据该方式的火花塞，在熔融区域和贵金属端头之间，线膨胀系数差变得更大，在熔融区域和母材之间，线膨胀系数差变得更小。因此，当火花塞被暴露在冷热循环中而产生裂纹时，与其它部位相比，在贵金属端头的内部形成的贵金属端头和熔融区域的边界部中更容易产生裂纹，能够抑制贵金属端头的脱落。
[0018](3)在上述方式的火花塞中，也可以是，所述熔融区域具备包含所述中心侧熔融部中的任一个且彼此分离的多个独立熔融部，在所述剖面中，各个所述独立熔融部的中心轴CL2从与该中心轴CL2平行且通过所述贵金属端头的中心轴CLl的直线分离。
[0019]根据该方式的火花塞，在各个独立熔融部中，同心圆A上的长度和同心圆B上的长度变得更长，因此能够削减应该形成的独立熔融部的数量。因此，能够抑制在形成熔融区域时施加在贵金属端头和母材整体上的能量(热量)，能够抑制母材随着熔融区域的形成而变形，能够提高电极的耐久性。
[0020](4)在上述方式的火花塞中，也可以是，各个所述独立熔融部中的所述中心轴CL2相对于与各个所述中心轴CL2平行且通过所述贵金属端头的中心轴CLl的各个直线都在相同侧分离。
[0021]根据该方式的火花塞，在电极整体中，能够更容易地确保各个独立熔融部中的同心圆B上的长度之和与同心圆A上的长度之和。而且，能够简化用于形成熔融区域的动作，能够提高加工性。
[0022](5)在上述方式的火花塞中，也可以是，所述贵金属端头由铱或铱合金形成。
[0023]根据该方式的火花塞，贵金属端头与熔融区域和母材之间的线膨胀系数的差变大，因此能够特别显著地获得提高贵金属端头和母材之间的接合强度并提高电极的耐久性的效果。
[0024]本发明可以通过除了上述方式之外的各种方式实现，例如，可以通过火花塞的制造方法等方式实现。
【附图说明】
[0025]图1是火花塞的局部剖视图。
[0026]图2是表示接地电极的前端部的构成的剖视图。
[0027]图3是表示将贵金属端头安装在基部上的工序的说明图。
[0028]图4是表示接地电极的前端部的状态的俯视图。
[0029]图5是表示端头接合体中的TP含有剖面的状态的剖视图。
[0030]图6是用于说明接地电极的特征的说明图。
[0031]图7是用于说明接地电极的特征的说明图。
[0032]图8是表示作为贵金属端头和第一熔融区域的边界的边界部E的说明图。
[0033]图9是表示对贵金属端头和保持部件之间的接合强度进行检测的结果的说明图。
[0034]图10是表示对贵金属端头和保持部件之间的接合强度进行检测的结果的说明图。
[0035]图11是表示第一熔融区域的形状的说明图。
[0036]图12是表示对贵金属端头和保持部件之间的接合强度进行检测的结果的说明图。
[0037]图13是示意性表示端头接合体的状态的剖视图。
[0038]图14是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
[0039]图15是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
[0040]图16是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
[0041]图17是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
[0042]图18是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
[0043]图19是表示含有端头中心轴CLl的剖面的状态的剖视图。
[0044]图20是表示中心电极的前端部的状态的剖视图。
[0045]图21是表示含有端头中心轴CLl的剖面的状态的剖视图。
【具体实施方式】
[0046]A.第一实施方式
[0047]A-1.火花塞的构成:
[0048]图1是利用作为本发明实施方式的火花塞的制造方法而制造的火花塞100的局部剖视图。如图1所示，火花塞100具有沿着轴线Ax伸长的细长形状。在图1中，由单点划线表示的轴线Ax的右侧表示外观主视图,轴线Ax的左侧表示以通过火花塞100的中心轴的剖面对火花塞100剖切后的剖视图。在以下的说明中，在与轴线Ax平行的方向上，将图1的下侧称作前端侧，将图1的上侧称作后端侧。
[0049]火花塞100具备绝缘子10、中心电极20、接地电极30、端子配件40和主体配件50。从绝缘子10的一端突出的杆状的中心电极20通过绝缘子10的内部，与设置在绝缘子10的另一端的端子配件40电连接。中心电极20的外周由绝缘子10保持，绝缘子10的外周在从端子配件40分离的位置由主体配件50保持。
[0050]在与主体配件50电连接的接地电极30和中心电极20的前端之间形成作为产生火花的间隙的火花间隙。火花塞100经由主体配件50而被安装在内燃机的发动机盖200上所设置的安装螺孔201中。当对端子配件40施加2万?3万伏的高电压时，在中心电极30和接地电极30之间所形成的火花间隙产生火花。
[0051]绝缘子10是对例如矾土的陶瓷材料进行烧制而形成的绝缘体。绝缘子10是在中心形成有容纳中心电极20和端子配件40的轴孔12的筒状的部件。在绝缘子10的轴向中央形成有增大外径的中央主体部19。在比中央主体部19靠端子配件40侧形成有将端子配件40和主体配件50之间绝缘的后端侧主体部18。在比中央主体部19靠中心电极20侧形成有外径比后端侧主体部18小的前端侧主体部17，在前端侧主体部17的前侧形成有外径比前端侧主体部17小且随着朝向前端侧外径逐渐变小的长脚部13。
[0052]主体配件50是围绕并保持绝缘子10的从后端侧主体部18的一部分至长脚部13的部位的圆筒形的配件。在本实施方式中，主体配件50由低碳钢形成，对整体实施镀镍或镀锌等电镀处理。主体配件50具备工具卡合部51、安装螺纹部52和衬垫支撑部54。
[0053]主体配件50的工具卡合部51供将火花塞100安装在发动机盖200上的工具(未图示)嵌合。主体配件50的安装螺纹部52具有与发动机盖200的安装螺纹孔201螺合的螺纹牙。主体配件50的衬垫支撑部54在安装螺纹部52的后端侧从安装螺纹部52向径向的外周侧突出而形成为凸缘状。
[0054]而且，作为实心的大致圆环状部件的衬垫5以与衬垫支撑部54的前端侧端部接触的方式嵌合并插入到主体配件50。利用该衬垫5，确保火花塞100