專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在中心電極的前端部和配置在接地電極上的貴金屬端頭之間形 成有火花間隙的火花塞。
背景技術(shù)：
在火花塞中，不但要求用于實(shí)現(xiàn)免維護(hù)的長(zhǎng)壽命化，還要求小型化的電極提高 點(diǎn)火性能并且提高燃燒效率，為了滿足這些要求，廣泛使用在中心電極處的火花放電部 位接合有鉬、銥等貴金屬端頭的火花塞。另外，為了進(jìn)一步提高點(diǎn)火性能，提出了不但 在中心電極處配置貴金屬端頭，還在接地電極(外側(cè)電極)處配置貴金屬端頭(例如參照 日本特開2004-134209號(hào)公報(bào))。如上述專利文獻(xiàn)中所提出的，在將貴金屬端頭固定至接地電極時(shí)，通過激光熔 接將貴金屬端頭固定在不同于接地電極的部件(中間部件)上，然后，通過電阻焊接將接 合有該貴金屬端頭的中間部件接合至接地電極。

發(fā)明內(nèi)容
近年來，為了實(shí)現(xiàn)引擎自身的高性能化并且提高輸出，要求進(jìn)一步改良接地電 極處配置有貴金屬端頭的火花塞。更具體地，從提高點(diǎn)火性能和提高耐久性的觀點(diǎn)看 來，要求抑制接地電極側(cè)的貴金屬端頭的中心軸和中心電極側(cè)的貴金屬端頭的中心軸之 間的軸偏離。因此，考慮了例如如下的方案在對(duì)經(jīng)由中間部件固定有接地電極側(cè)貴金 屬端頭的接地電極進(jìn)行彎曲加工以使接地電極側(cè)貴金屬端頭和中心電極側(cè)貴金屬端頭相 對(duì)之后，在把持中間部件的狀態(tài)下經(jīng)由中間部件使接地電極移動(dòng)，從而矯正接地電極側(cè) 貴金屬端頭和中心電極側(cè)貴金屬端頭之間的軸偏離。然而，在不考慮中間部件和接地電極的機(jī)械特性的情況下進(jìn)行上述這種把持中 間部件并矯正軸偏離時(shí)，會(huì)產(chǎn)生中間部件發(fā)生變形，并且導(dǎo)致軸偏離變大的問題。本發(fā)明的目的在于，鑒于上述問題，著眼于以往未嘗試過的中間部件和接地電 極的機(jī)械特性，獲得一種火花塞，即使在接地電極的彎曲加工之后進(jìn)行配置在接地電極 處的貴金屬端頭的中心軸和中心電極的中心軸之間的軸偏離矯正，也能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行軸 偏離矯正，并能夠提高點(diǎn)火特性和耐久性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按照如下所述構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)方式的火花塞。即，一種 火花塞，具有中心電極；絕緣體，具有沿軸線方向延伸的軸孔，在該軸孔內(nèi)保持上述 中心電極；主體配件，包圍并保持上述絕緣體；以及接地電極，其基端部與上述主體配 件接合，并且上述基端部與前端部之間的中間部彎曲，以使上述前端部與上述中心電極 的前端部相對(duì)，在該接地電極的上述前端部中與上述中心電極的上述前端部相對(duì)的位置 處配置有貴金屬端頭，在上述中心電極的上述前端部和上述貴金屬端頭之間形成火花間 隙，上述貴金屬端頭接合在不同于上述接地電極的中間部件的頂面上并與上述中間部件 成為一體，并且上述中間部件的底面與上述接地電極接合，從而上述貴金屬端頭配置在上述接地電極上，上述中間部件的平均硬度高于上述接地電極中除了上述中間部以外的 部分的平均硬度。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，中間部件的平均硬度高于接地電極中除中間部以外的 部分的平均硬度。因此，即使在接地電極的彎曲加工之后進(jìn)行配置在接地電極處的貴 金屬端頭的中心軸和中心電極的中心軸之間的軸偏離矯正，也能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行軸偏離矯 正。因此，能夠抑制軸偏離引起僅貴金屬端頭的一部分消耗，并且能夠提高點(diǎn)火性和耐 久性。上述的火花塞可以為下面的方式。例如，如果接地電極的平均硬度小于維氏硬 度180Hv，則可以在沒有特別的障礙的情況下執(zhí)行接地電極的彎曲加工，并且能夠更適 當(dāng)?shù)剡M(jìn)行貴金屬端頭的中心軸和中心電極的中心軸之間的軸偏離矯正。另外，如果中間 部件的平均硬度在維氏硬度ISOHv以上，則能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行貴金屬端頭的中心軸和中 心電極的中心軸之間的軸偏離矯正。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，上述中間部件在上述接地電極一側(cè)形成有粗徑部，在 上述貴金屬端頭一側(cè)形成有細(xì)徑部，在上述粗徑部和上述細(xì)徑部中，至少上述細(xì)徑部由 沿著與上述貴金屬端頭的中心軸大致平行的方向的纖維狀的金屬組織構(gòu)成。如果是這 種結(jié)構(gòu)，則在矯正貴金屬端頭的軸偏離時(shí)，能夠增強(qiáng)應(yīng)對(duì)中間部件所受到的應(yīng)力的抵抗 力。因此，能夠更適當(dāng)?shù)爻C正貴金屬端頭的軸偏離。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，上述中間部件中的上述貴金屬端頭一側(cè)的至少一半的 部分由沿著與上述貴金屬端頭的中心軸大致平行的方向的纖維狀的金屬組織構(gòu)成。根據(jù) 這種結(jié)構(gòu)，在矯正貴金屬端頭的軸偏離時(shí)，也能夠增強(qiáng)應(yīng)對(duì)中間部件所受到的應(yīng)力的抵 抗力。因此，能夠更適當(dāng)?shù)爻C正貴金屬端頭的軸偏離。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，還可以在上述中間部件和上述貴金屬端頭之間形成有 熔合該中間部件和該貴金屬端頭的熔融部。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，從上述接地電極的接合有上述中間部件的面到上述熔 融部的表面中的上述貴金屬端頭一側(cè)的端部的距離為0.3mm以上。如果是這種結(jié)構(gòu)，則 由于容易把持中間部件，因此能夠適當(dāng)?shù)爻C正貴金屬端頭的軸偏離。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，從上述貴金屬端頭的前端面到上述熔融部的表面中的 上述貴金屬端頭一側(cè)的端部的距離為0.1mm以上。如果是這種結(jié)構(gòu)，則能夠抑制貴金屬 端頭的前端部消耗。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，上述熔融部的平均硬度在維氏硬度ISOHv以上。如果 是這種結(jié)構(gòu)，則在把持熔融部的情況下也能夠適當(dāng)?shù)爻C正貴金屬端頭的軸偏離。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，中間部件和接地電極可以由相同組分比的合金材料形 成。在這樣的情況下，能夠提高中間部件和接地電極的接合強(qiáng)度。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，可以以鉬(Pt)為主要成分，并包含銥(Ir)、銠(Rh)、 鎳(Ni)、鎢(W)、鈀(Pd)、釕(Ru)、錸(Re)中的至少一種金屬而形成上述貴金屬端 頭。如果采用這樣的貴金屬端頭，則能夠通過貴金屬端頭組分的性質(zhì)來抑制貴金屬端頭 自身的消耗。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，在上述中心電極的上述前端部接合有中心電極側(cè)貴金 屬端頭，該中心電極側(cè)貴金屬端頭與上述貴金屬端頭相對(duì)。這樣，由于在相對(duì)配置的貴金屬端頭之間形成火花間隙，因此提高了點(diǎn)火性能和耐久性。在上述結(jié)構(gòu)的火花塞中，可以以銥(Ir)為主要成分，并包含鉬(Pt)、銠(Rh)、 鎳(Ni)、鎢(W)、鈀(Pd)、釕(Ru)、錸(Re)、鋁(Al)、氧化鋁(Al2O3)、釔(Y)、氧 化釔(Y2O3)中的至少一種金屬而形成上述中心電極側(cè)貴金屬端頭。如果采用這樣的中心 電極側(cè)貴金屬端頭，則能夠通過中心電極側(cè)貴金屬端頭組分的性質(zhì)來抑制中心電極側(cè)貴 金屬端頭自身的消耗。


圖1是作為本發(fā)明的實(shí)施例的火花塞100的局部剖視圖。圖2是放大示出火花塞100中的中心電極20的前端附近的放大圖。圖3是示出火花塞的制造流程的流程圖。圖4是示意地示出圖3的制造流程中的操作情況的說明圖。圖5是示出圖3的制造流程中端頭軸偏離調(diào)整后的情況的說明圖。圖6是示出用于將電極端頭80安裝在接地電極30上的中間部件81和電極端頭 80的材料的變化時(shí)的各平均硬度的關(guān)系和評(píng)價(jià)結(jié)果的說明圖。圖7是示出計(jì)算作為圖6中的評(píng)價(jià)項(xiàng)目的向外彎曲次數(shù)的情況的說明圖。圖8是接地電極30的前端部31的周圍的放大剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是作為本發(fā)明實(shí)施例的 火花塞100的局部剖視圖，圖2是放大示出火花塞100中的中心電極20的前端附近的放 大圖。此外，在下面的說明中，在進(jìn)行有關(guān)上下方向的說明時(shí)，將圖1所示的火花塞100 的軸線O的方向作為上下方向，將下側(cè)作為火花塞100的前端側(cè)，將上側(cè)作為后端側(cè)進(jìn)行 說明。如圖1所示，火花塞100包括絕緣子10，作為絕緣體；主體配件50，其保持 該絕緣子10;中心電極20，其在絕緣子10內(nèi)保持于軸線O方向上；接地電極30;以及 端子配件40，其設(shè)置在絕緣子10的后端部。眾所周知，通過燒制氧化鋁等來形成絕緣子10，并且絕緣子10具有在軸的中心 處形成有向軸線O方向延伸的軸孔12的筒形狀。在軸線O方向的大致中央處形成外徑 最大的凸緣部19，在其后端側(cè)(圖1中的上側(cè))形成后端側(cè)主體部18。在凸緣部19的 前端側(cè)(圖1中的下側(cè))形成外徑比后端側(cè)主體部18的外徑小的前端側(cè)主體部17，而且 在該前端側(cè)主體部17的前端側(cè)形成外徑比前端側(cè)主體部17的外徑小的腳部13。腳部13 越靠近前端側(cè)外徑越小，并且在火花塞100安裝于內(nèi)燃機(jī)的引擎頭200上時(shí)暴露在燃燒室 中。在腳部13和前端側(cè)主體部17之間形成階梯部15。如圖2所示，中心電極20是具有如下結(jié)構(gòu)的棒狀電極在該結(jié)構(gòu)中，在由 INCONEL(商標(biāo)名)600或601等鎳或以鎳為主要成分的合金制成的電極母材21內(nèi)部，埋 設(shè)熱傳導(dǎo)性比電極母材21好的、由銅或者以銅為主要成分的合金制成的芯材25。通常， 通過將芯材25填入形成為有底筒狀的電極母材21的內(nèi)部，從底側(cè)進(jìn)行擠壓成形并拉長(zhǎng)從 而制成中心電極20。芯材25雖然在主體部分具有大致一定的外徑，但在前端側(cè)形成為細(xì)頭形狀。更詳細(xì)地說，在中心電極20中，電極母材21的前端部分包括朝向前端外徑變小 的錐狀的電極母材基座22、熔融部23、以及電極端頭70，在包含該電極端頭70的電極母 材基座22的前端側(cè)的部分從絕緣子10的前端部11突出。為了提高電極端頭70的耐火花 消耗性，將高熔點(diǎn)的貴金屬作為主要成分形成電極端頭70。作為該電極端頭70，由例如 銥(Ir)或者通過以Ir作為主要成分添加有鉬(Pt)、銠(Rh)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈀(Pd)、 釕(Ru)、錸(Re)、鋁(Al)、氧化鋁(Al2O3)、釔(Y)、氧化釔(Y2O3)中的至少一種的Ir 合金來形成，并且廣泛使用Ir_5Pt合金(含有5質(zhì)量％的鉬的銥合金)、Ir-llRu-8Rh-lNi 合金(含有11質(zhì)量％的釕、8質(zhì)量％的銠、1質(zhì)量％的鎳的銥合金)等。在本實(shí)施例中， 從電極端頭70和熔融部23的界面到電極端頭70的前端的軸線方向的最短距離(端頭長(zhǎng) 度)為 0.5 1.2mm。熔融部23通過電極端頭70在電極母材基座22上熔接而形成，例如通過進(jìn)行激 光照射而產(chǎn)生的熱量使得電極母材基座22和電極端頭70熔融的激光熔接來形成熔融部 23。即，在將電極端頭70配置在電極母材基座22的前端面的狀態(tài)下，對(duì)準(zhǔn)電極母材基 座22和電極端頭70的界面照射激光，并且在界面的全周進(jìn)行照射。在該激光熔接中， 通過激光照射來使兩種材料(電極母材基座22的構(gòu)成材料和電極端頭70的貴金屬)熔融 混合，因此電極端頭70和電極母材基座22牢固接合，并且形成連接電極母材基座22和 電極端頭70的熔融部23。該熔融部23通過上述兩種材料的熔融，形成為兩種材料的合果。中心電極20在軸孔12內(nèi)朝向后端側(cè)延伸設(shè)置，經(jīng)由密封體4和陶瓷電阻3(參 照?qǐng)D1)電連接至后方(圖1中的上方)的端子配件40。高壓線纜(未示出)經(jīng)由插頭 (未示出)連接至端子配件40從而施加高電壓。接地電極30由耐腐蝕性好的金屬構(gòu)成，作為一個(gè)例子，使用INCONEL(商標(biāo) 名)600或601等鎳合金。該接地電極30的與自身的長(zhǎng)度方向相正交的方向上的橫截面 具有大致長(zhǎng)方形的形狀，其基端部32通過熔接與主體配件50的前端面57接合，其前端 部31和基端部32之間的中間部33彎曲，以使得該前端部31的一個(gè)側(cè)面與中心電極20 的電極端頭70在軸線O上相對(duì)。在接地電極30的前端部31，將電極端頭80配置在與 接合在中心電極20上的電極端頭70相對(duì)的位置處。與中心電極20側(cè)的電極端頭70相同，電極端頭80是以貴金屬作為為主要成 分形成的貴金屬端頭，在本實(shí)施例中，由以鉬(Pt)作為主要成分，添加有銥(Ir)、銠 (Rh)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈀(Pd)、釕(Ru)、錸(Re)中的至少一種以上的Pt合金形成， 并且廣泛使用Pt_20Rh合金(含有20質(zhì)量％的銠的鉬合金)、Pt-20Ir_5Rh (含有20質(zhì)量％ 的銥和5質(zhì)量％的銠的鉬合金)等。電極端頭80預(yù)先通過激光熔接等方式接合在不同于接地電極30的中間部件81 的頂面上。即，電極端頭80和中間部件81經(jīng)由通過熔接產(chǎn)生的熔融部82成為一體。與 接地電極30相同，中間部件81由INCONEL 600或INCONEL 601的鎳合金形成。中間 部件81具有柱狀的形狀，在接地電極30側(cè)形成粗的外徑，經(jīng)由階梯部在電極端頭80側(cè) 形成細(xì)的外徑。下面將中間部件81的粗外徑部分稱為下端凸緣部83，將細(xì)外徑的部分 稱為細(xì)徑部84?？梢酝ㄟ^例如下述方式來制作中間部件81 :準(zhǔn)備與下端凸緣部83相當(dāng)?shù)拇侄鹊陌魻罱饘俨牧希ㄟ^對(duì)該金屬材料實(shí)施作為塑性加工中的一種的首部加工來形 成細(xì)徑部84。另外，還可以通過下述方式制作準(zhǔn)備比下端凸緣部83粗的棒狀金屬材 料，通過首部加工來形成下端凸緣部83和細(xì)徑部84這兩者。如下進(jìn)行電極端頭80在接地電極30 (更詳細(xì)地說是前端部31)上的配置將接 合了電極端頭80的中間部件81的下端凸緣部83的底面按壓在接地電極30的前端部31 的一個(gè)側(cè)面即端頭安裝面31S上，通過對(duì)下端凸緣部83進(jìn)行電阻焊接等方式來接合至接 地電極30的前端部31。如上所述，接地電極30的中間部33處被彎曲，從而使得電極端頭80的前端面 和中心電極20上的電極端頭70的前端面這兩個(gè)端面彼此相對(duì)。因此，在電極端頭70和 電極端頭80之間形成火花間隙GA，在本實(shí)施例的火花塞100中，在將該火花間隙GA設(shè) 置為0.3 1.5mm之后，如后面所述，使得電極端頭80的軸線O’相對(duì)于電極端頭70 的軸線O的偏離，即電極端頭70的前端面和電極端頭80的前端面之間的平行度偏離、 或者說電極端頭80的前端面和接地電極30的前端部31中接合了中間部件81的端頭安裝 面31S之間的平行度偏離小于4°。在本實(shí)施例中，如上所述，將形成火花間隙GA的電 極端頭80的、從接地電極30的前端部31的側(cè)面起的端頭長(zhǎng)度設(shè)為與電極端頭70相同的 0.5 1.2mm。主體配件50是用于將火花塞固定在內(nèi)燃機(jī)的引擎頭200上的圓筒狀配件。主體 配件50將絕緣子10保持在內(nèi)部，以包圍從絕緣子10的后端側(cè)主體部18的一部分到腳部 13的部分。主體配件50由低碳鋼材形成，包括未示出的用于與火花塞扳手嵌合的工具扣 合部51、形成有與設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上部的引擎頭200的安裝螺紋孔201螺合的螺紋線的安裝 螺紋部52。在本實(shí)施例中，將該安裝螺紋部52的外徑M (標(biāo)稱徑)設(shè)為MlO M12。在主體配件50的工具扣合部51和安裝螺紋部52之間形成有凸緣狀的封閉部 54。安裝螺紋部52和封閉部54之間的螺紋頸59中插入有通過彎折板體而形成的環(huán)狀的 墊片5。在將火花塞100安裝至引擎頭200時(shí)，墊片5在封閉部54的座面55和安裝螺紋 孔201的開口周緣部205之間被擠壓變形。通過該墊片5的變形來使火花塞100和引擎 頭200之間密封，從而防止經(jīng)由安裝螺紋孔201向引擎內(nèi)部泄漏氣體。在主體配件50的工具扣合部51的后端側(cè)設(shè)置有薄的緊固部53。另外，在封閉 部54和工具扣合部51之間設(shè)置有與緊固部53類似的薄的彎折部58。圓環(huán)狀的連接部件 6、7介于主體配件50的從工具扣合部51到緊固部53的內(nèi)表面和絕緣子10的后端側(cè)主體 部18的外表面之間，并且還在兩個(gè)連接部件6、7之間填充滑石(Talc) 9的粉末。通過使 緊固部53彎向內(nèi)側(cè)而進(jìn)行緊固，由此經(jīng)由連接部件6、7和滑石9在主體配件50內(nèi)部向 前端側(cè)按壓絕緣子10。由此，在主體配件50的內(nèi)周，在安裝螺紋部52的位置形成的階 梯部56處，經(jīng)由環(huán)狀的密封片8來支撐絕緣子10的階梯部15，并且使主體配件50和絕 緣子10成為一體。此時(shí)，通過密封片8來保持主體配件50和絕緣子10之間的氣密性， 從而防止燃燒氣體流出。在進(jìn)行緊固時(shí)，彎折部58隨著施加壓縮力而向外彎曲變形，延 長(zhǎng)滑石9的軸線O方向的壓縮長(zhǎng)度以提高主體配件50內(nèi)部的氣密性。此外，在階梯部 56的前端側(cè)的主體配件50和絕緣子10之間設(shè)置有預(yù)定尺寸的間隙C。接著，說明上述的火花塞100的制造流程。圖3是示出塞的制造流程的流程圖， 圖4是示意地示出圖3的制造流程中的操作情況的說明圖，圖5是示出制造流程中端頭軸偏離調(diào)整后的情況的說明圖。如圖3所示，首先，準(zhǔn)備中心電極20、絕緣子10以及主體 配件50(步驟S100)。此時(shí)，在中心電極2中，經(jīng)由熔融部23，已將電極端頭70接合在 電極母材基座22上。另外，在主體配件50的前端面，通過熔接固定接地電極30的基端 部32。接下來，露出中心電極20的前端部(詳細(xì)地說是電極端頭70、熔融部23和電極 母材基座22)，并且組裝絕緣子10以使絕緣子10覆蓋中心電極20的外周(步驟S110)。 然后，在絕緣子10的外周組裝主體配件50，以使絕緣子10的前端部從主體配件50的前 端面突出(例如突出約2mm以上)(步驟S120)，通過將中間部件81的下端凸緣部83接 合至接地電極30的端頭安裝面31S，來將另行準(zhǔn)備的經(jīng)由熔融部82與中間部件81成為 一體的電極端頭80固定至接地電極30(步驟S130)，對(duì)接地電極30進(jìn)行加工以使其向中 心電極20側(cè)彎曲(步驟S140)。在對(duì)該接地電極30進(jìn)行彎曲加工時(shí)，如圖4(A)所示，在接地電極30的彎曲位 置處推壓用于形成具有預(yù)定的曲率半徑的中間部33的彎曲夾具JB，通過彎曲使得接地電 極30的前端部31與電極端頭70相對(duì)。通過該彎曲加工，如圖4(B)所示，接地電極30 彎曲而具有使電極端頭70和電極端頭80大致相對(duì)的預(yù)定的曲率半徑。由此，以上述預(yù) 定的尺寸形成電極端頭70和電極端頭80之間的相對(duì)間隔即火花間隙GA。在本實(shí)施例中，在通過上述接地電極30的彎曲加工形成火花間隙GA之后，進(jìn) 行電極端頭80的軸偏離調(diào)整(步驟S150)。在該軸偏離調(diào)整中，對(duì)于本實(shí)施例，如圖 4(C)所示，通過端頭把持夾具JG在中間部件81的下端凸緣部83側(cè)夾持中間部件81，并 通過端頭把持夾具JG調(diào)整電極端頭80的軸偏離，以使得電極端頭80的前端面和電極端 頭70的前端面之間的平行度偏差、或者電極端頭80的前端面和接地電極30的前端部31 中的電極端頭80的端頭安裝面31S之間的平行度偏差小于4°。在該軸偏離調(diào)整之后， 如圖5所示，電極端頭80的軸線O'與電極端頭70的軸線O的交叉角度θ小于4°， 電極端頭80的前端面和電極端頭70的前端面在該角度范圍內(nèi)大致平行地相對(duì)。接著，對(duì)本實(shí)施例的火花塞100的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明。圖6是示出中間部件81 和接地電極30的材料變化時(shí)的各平均硬度的關(guān)系和評(píng)價(jià)結(jié)果的說明圖，圖7是示出計(jì)算 作為圖6中的評(píng)價(jià)項(xiàng)目的向外彎曲次數(shù)的情況的說明圖。圖6中的例如試樣No.l的火花塞的中間部件81和接地電極30這兩者均由圖中 材料A所表示的INCONEL 600形成，接地電極30的平均硬度在維氏硬度下為161Hv， 中間部件81 (更詳細(xì)地說是除熔融部82以外的中間部件81和下端凸緣部83)的平均硬度 為164Hv。另外，熔融部82的平均硬度為210Hv。在本實(shí)施例中，該平均硬度按日本 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS Z 2224/試験力4.903N)為基準(zhǔn)執(zhí)行，接地電極30的平均硬度為例如包含 在圖5所示的中間部件81的接合部位周圍的測(cè)量區(qū)域HR中的10個(gè)點(diǎn)的測(cè)量硬度的平均 值。此外，接地電極30的平均硬度可以是除了彎曲的中間部33以外的部位的硬度，也 可以是靠近接地電極30的基端部32的部位的硬度。中間部件81的平均硬度是除熔融部 82以外的范圍，即熔融部82的下端凸緣部83 —側(cè)的中間部件81以及下端凸緣部83的表 面上的3個(gè)點(diǎn)的測(cè)量硬度的平均值。在這種情況下，可以將10個(gè)點(diǎn)處的測(cè)量硬度的平均 值作為中間部件81的平均硬度。此外，在不能充分獲取用于測(cè)量硬度的面積的情況下， 可以使用以同樣條件制造的多個(gè)火花塞，并將在10個(gè)點(diǎn)處的測(cè)量硬度的平均值作為平均 硬度。在這種情況下，彎曲實(shí)驗(yàn)也使用利用多個(gè)火花塞進(jìn)行的平均值。
另外，如圖7所示，在對(duì)該試樣No.l的火花塞進(jìn)行從中心電極20移開接地電極 30而在基端部32處向外側(cè)反復(fù)彎曲的彎曲實(shí)驗(yàn)的情況下，經(jīng)過7次彎曲，基端部32從 主體配件50斷開，另外，還顯示出在進(jìn)行圖3的步驟S150的軸偏離調(diào)整之后，電極端頭 80的軸線O'與電極端頭70的軸線O的交叉角度θ (參照?qǐng)D5)的測(cè)量結(jié)果為5°。在本實(shí)施例中，如果向外側(cè)彎曲的次數(shù)小于3次，則當(dāng)以正常的制造步驟彎曲 圖4所示的接地電極30時(shí)，接地電極30有時(shí)可能會(huì)從其基端部32斷開，因而判斷為不 良(NG)。關(guān)于軸線的交叉角度θ，當(dāng)為4°以上時(shí)，由于如下的原因判斷為不良(NG)。 該交叉角度θ越大，電極端頭80的前端面相對(duì)于中心電極20側(cè)的電極端頭70的前端 面越傾斜。這樣當(dāng)電極端頭80的前端面傾斜時(shí)，火花間隙GA的放電在傾斜的電極端頭 80的前端面中最接近于中心電極20側(cè)的電極端頭70的部位集中起來，因此該電極端頭 80的前端面中最接近于中心電極20側(cè)的電極端頭70的部位容易被消耗。而且，上述端 頭前端面的傾斜越大，火花間隙GA隨著端頭前端面的消耗也隨之變大，因此放電的穩(wěn)定 性、點(diǎn)火性能降低。因此，將4°以上的軸線交叉角度θ判斷為不良(NG)。在圖6所示的Nal 16中，根據(jù)上述向外側(cè)彎曲次數(shù)和交叉角度θ這兩項(xiàng) 評(píng)價(jià)判定為良品(OK)的是Νο.2 3、5、8、10以及13 15的火花塞100，在這些火 花塞中，Νο.2 3以及5的中間部件81和接地電極30這兩者由材料A(INCONEL 600) 制成，No.8、10以及13的中間部件81和接地電極30這兩者由材料B (INCONEL 601) 制成，No.14 15的中間部件81由材料A(INCONEL 600)制成，接地電極30由材料 B (INCONEL 601)制成。而且，在這些試樣編號(hào)的火花塞100中，能夠確認(rèn)中間部件81 的平均硬度比接地電極30的如圖5所示的其接合部位周圍的測(cè)量區(qū)域HR中的接地電極 30的平均硬度高。而且，還可以確認(rèn)接地電極30的平均硬度小于維氏硬度180Hv，并且 中間部件81的平均硬度在維氏硬度ISOHv以上，優(yōu)選為200Hv以上。另外，能夠確認(rèn) 熔融部82的平均硬度為180Hv以上，大概為200 300Hv的平均硬度。也就是說，在制造火花塞100的情況下，在準(zhǔn)備經(jīng)由中間部件81來接合電極端 頭80的接地電極30時(shí)，在由材料A(INCONEL 600)或材料B(INCONEL 601)中的某一 種來形成這兩種部件之后，如果規(guī)定中間部件81的接合條件以及將接地電極30在其基端 部32熔接至主體配件50的條件，以使得在火花塞100完成后的狀態(tài)下接地電極30的平 均硬度和中間部件81的平均硬度之間的關(guān)系成為上述的關(guān)系，則將滿足上述的評(píng)價(jià)項(xiàng)目 (向外側(cè)彎曲的次數(shù)和交叉角度Θ)。因此，如果在上述規(guī)定的條件下進(jìn)行中間部件81 的接合以及接地電極30的熔接，則能夠避免接地電極30破損，而且，可以簡(jiǎn)化電極端頭 80的軸偏離調(diào)整，因此優(yōu)選。除了如上所述規(guī)定接合條件以外，還可以做如下的規(guī)定。通常，在中間部件81 的接合或接地電極30的熔接中，由于退火而導(dǎo)致硬度降低。因此，在預(yù)見到硬度降低， 并且由材料A (INCONEL 600)或材料B (INCONEL 601)中的某一種來形成中間部件81或 接地電極30的情況下，進(jìn)行淬火來預(yù)先提高硬度是有效的。而且，在上述Νο.2 3、5、8、10以及13 15的試樣編號(hào)的火花塞100中， 由于中心電極20側(cè)的電極端頭70和與其相對(duì)的接地電極30側(cè)的電極端頭80只偏離小的 交叉角度(小于4° )，因此能夠抑制隨著端頭消耗而導(dǎo)致火花間隙GA增大。因此，能夠抑制被認(rèn)為是由于電極端頭80消耗而引起的點(diǎn)火不良或耐久性降低，能夠提高點(diǎn)火性 和耐久性。而且，能夠確保接地電極30與主體配件50的熔接強(qiáng)度。在上述No.l 16的火花塞100中，根據(jù)向外側(cè)彎曲次數(shù)評(píng)價(jià)項(xiàng)目判定為不良 (NG)的No.4、9、12以及16的試樣中，由于接地電極30的平均硬度為ISOHv以上，接 地電極30過硬，因此，在彎曲接地電極30時(shí)需要使用較大的力。因此，基端部32熔接 位置處所受到的應(yīng)力也變大，由于受到超出熔接強(qiáng)度的應(yīng)力作用，因此向外側(cè)彎曲次數(shù) 減少。也就是說，能夠確認(rèn)，為了滿足用于評(píng)價(jià)避免接地電極30熔接斷裂的向外彎曲次 數(shù)，需要使接地電極30的平均硬度為小于180Hv。另一方面，在盡管滿足了向外側(cè)彎曲次數(shù)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，但根據(jù)交叉角度θ的評(píng) 價(jià)項(xiàng)目而判定為不良(NG)的試樣No.l、6 7以及11中，雖然接地電極30的平均硬度 小于180Hv，但中間部件81的平均硬度低于180Hv。能夠預(yù)想到，由于中間部件81的 平均硬度較低，因此在進(jìn)行軸偏離調(diào)整時(shí)導(dǎo)致電極端頭80的軸偏離。也就是說，能夠確 認(rèn)，為了抑制這種電極端頭80的軸偏離而使得滿足預(yù)定的交叉角度θ，需要使中間部件 81的平均硬度為180Ην以上。盡管在上面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方 式，不言而喻，能夠在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)采用各種結(jié)構(gòu)。例如，如圖8所示，可以將從接地電極30的端頭安裝面31S到熔融部82表面的 上端的距離Ll設(shè)為0.3mm以上。圖8是接地電極30的前端部31的周圍的放大剖視圖。 如上所述，電極端頭80由鉬等貴金屬形成，因此，雖然硬度很高(大概300Hv)，但由于 其晶體結(jié)構(gòu)而具有容易從晶界碎裂的性質(zhì)。與此相對(duì)，由鎳合金和貴金屬混合而成的熔 融部82雖然具有ISOHv以上的較高硬度(參照?qǐng)D6)，但與貴金屬相比，容易從晶界碎裂 的性質(zhì)得到了緩解。在此，如上所述，如果將從接地電極30的端頭安裝面31S到熔融部 82表面的上端的距離Ll設(shè)為0.3mm以上，則能夠充分確保用于使端頭把持夾具JG與中 間部件81以及熔融部82接觸的接觸部位，因此不會(huì)接觸到容易發(fā)生碎裂的電極端頭80， 并且能夠容易地進(jìn)行軸偏離調(diào)整。此外，考慮到在上述實(shí)施例中將端頭長(zhǎng)度規(guī)定為0.5 1.2mm，因此可以將該距離Ll的上限設(shè)為0.5mm左右。另外，還可以將從電極端頭80的前端面到熔融部82表面的上端的距離L2設(shè)為 0.1mm以上。熔融部82具有與電極端頭80相比耐氧化性及耐火花性較差的性質(zhì)。因 此，在將電極端頭80和中間部件81接合時(shí)，假如熔融部82被包含在電極端頭80的前端 面，則存在該部分被選擇性地消耗的可能性。但是，如上所述，如果將從電極端頭80的 前端面到熔融部82表面的上端的距離L2設(shè)為0.1mm以上，則能夠抑制這種電極端頭80 的前端部的消耗。此外，考慮到在上述實(shí)施例中將端頭長(zhǎng)度規(guī)定為0.5 1.2mm，因此 可以將該距離L2的上限設(shè)為0.4mm左右。另外，在包含細(xì)徑部84和下端凸緣部83的中間部件81中，至少細(xì)徑部84可以 由沿平行于電極端頭80的軸線O'方向的纖維狀金屬組織構(gòu)成。可以通過對(duì)作為中間部 件81的基礎(chǔ)的金屬材料進(jìn)行拉伸加工來形成具有這種纖維狀組織的中間部件81。這樣， 如果由沿平行于電極端頭80的軸線O'方向的纖維狀金屬組織來構(gòu)成中間部件81，則在 矯正電極端頭80的軸偏離時(shí)，能夠增加應(yīng)對(duì)中間部件81所受到的應(yīng)力的抵抗力。因此， 能夠更恰當(dāng)?shù)爻C正電極端頭80的軸偏離。另外，如果使中間部件81形成為具有這樣的纖維狀金屬組織，則在火花塞100受到引擎振動(dòng)時(shí)，能夠抑制由于振動(dòng)導(dǎo)致中間部件81 變形。這種效果在將火花塞100安裝至高輸出或高轉(zhuǎn)速的引擎時(shí)尤其顯著。此外，在上 述實(shí)施例中，通過首部加工來形成細(xì)徑部84，因此，有可能在細(xì)徑部84中靠近下端凸緣 部83的部分存在不平行于電極端頭80的軸線O'的金屬組織。然而，即使在這種情況 下，也可以認(rèn)為細(xì)徑部84實(shí)質(zhì)上由沿平行于電極端頭80的軸線O'方向的纖維狀金屬組 織構(gòu)成。 在上述的實(shí)施例中，中間部件81由細(xì)徑部84和下端凸緣部83構(gòu)成。然而，也 可以省略下端凸緣部83。S卩，中間部件81整體上也可以形成為直圓柱狀。在這種情況 下，上述的纖維狀金屬組織優(yōu)選形成在中間部件81的熔融部82側(cè)的至少一半的部分。當(dāng) 然，不論是否有下端凸緣部83，中間部件81的整體都可以由沿平行于電極端頭80的軸線 O'方向的纖維狀金屬組織來構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種火花塞，具有中心電極；絕緣體，具有沿軸線方向延伸的軸孔，在該軸孔 內(nèi)保持上述中心電極；主體配件，在圓周方向包圍并保持上述絕緣體；以及接地電極， 其基端部與上述主體配件接合，并且上述基端部與前端部之間的中間部彎曲，以使上述 前端部與上述中心電極的前端部相對(duì)，在該接地電極的上述前端部中與上述中心電極的 上述前端部相對(duì)的位置處配置有貴金屬端頭，在上述中心電極的上述前端部和上述貴金 屬端頭之間形成火花間隙，上述火花塞的特征在于，上述貴金屬端頭接合在與上述接地電極分體的中間部件的頂面上并與上述中間部件 成為一體，并且上述中間部件的底面與上述接地電極接合，從而上述貴金屬端頭固定在 上述接地電極上，上述中間部件的平均硬度高于上述接地電極中除了上述中間部以外的部分的平均硬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于，上述接地電極的平均硬度小于維氏硬度180Hv。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，上述中間部件的平均硬度為維氏硬度ISOHv以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，上述中間部件在上述接地電極一側(cè)形成粗徑部，在上述貴金屬端頭一側(cè)形成細(xì)徑 部，在上述粗徑部和上述細(xì)徑部中，至少上述細(xì)徑部由沿著與上述貴金屬端頭的中心軸 大致平行的方向的纖維狀的金屬組織構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，上述中間部件中的上述貴金屬端頭一側(cè)的至少一半的部分由沿著與上述貴金屬端頭 的中心軸大致平行的方向的纖維狀的金屬組織構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，在上述中間部件和上述貴金屬端頭之間形成有熔合該中間部件和該貴金屬端頭的熔 融部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的火花塞，其特征在于，從上述接地電極的接合有上述中間部件的面到上述熔融部的表面中的上述貴金屬端 頭一側(cè)的端部的距離為0.3mm以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的火花塞，其特征在于，從上述貴金屬端頭的前端面到上述熔融部的表面中的上述貴金屬端頭一側(cè)的端部的 距離為0.1mm以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，上述熔融部的平均硬度為維氏硬度ISOHv以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，上述中間部件和上述接地電極由相同組分比的合金材料形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，以鉬(Pt)為主要成分，并包含銥(Ir)、銠(Rh)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈀(Pd)、釕 (Ru)、錸(Re)中的至少一種金屬而形成上述貴金屬端頭。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，在上述中心電極的上述前端部接合中心電極側(cè)貴金屬端頭，該中心電極側(cè)貴金屬端 頭與上述貴金屬端頭相對(duì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的火花塞，其特征在于，以銥(Ir)為主要成分，并包含鉬(Pt)、銠(Rh)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈀(Pd)、釕 (Ru)、錸(Re)、鋁(Al)、氧化鋁(Al2O3)、釔(Y)、氧化釔(Y2O3)中的至少一種金屬而 形成上述中心電極側(cè)貴金屬端頭。
全文摘要
一種火花塞(100)，包括中心電極(20)、絕緣體(10)、主體配件(50)以及接地電極(30)。接地電極(30)的前端部(31)的與中心電極(20)的前端部相對(duì)的位置處配置有貴金屬端頭(80)。貴金屬端頭(80)接合在不同于接地電極(30)的中間部件(81)的頂面上并與中間部件(81)成為一體，并且中間部件(81)的底面與接地電極(30)接合，從而將貴金屬端頭(80)固定在接地電極(30)上。中間部件(81)形成為其平均硬度高于除了接地電極(30)的彎曲部分即中間部(33)以外的部分的接地電極(30)的平均硬度。
文檔編號(hào)H01T13/39GK102017340SQ20098011442
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者布目健二 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社