專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)等使用的火花塞。
背景技術(shù)：
諸如內(nèi)燃機(jī)等的燃燒裝置使用的火花塞例如包括中心電極，其沿軸線方向延伸； 絕緣體，其設(shè)置在中心電極的外周；筒狀的金屬殼，其安裝到絕緣體的外周；以及接地電極，其基端部接合到金屬殼的前端部。接地電極以其大致中間部分被彎曲地被布置，從而使得接地電極的遠(yuǎn)端部與中心電極的前端部相對(duì)，由此，在中心電極的前端部與接地電極的遠(yuǎn)端部之間形成火花放電間隙。此外，最近提出一項(xiàng)技術(shù)通過將貴金屬電極頭接合到中心電極的前端部的火花放電間隙形成部或接地電極的遠(yuǎn)端部的火花放電間隙形成部，以增強(qiáng)耐消耗性。在該情況，構(gòu)成貴金屬電極頭的貴金屬合金昂貴，因此，為了抑制制造成本的增加，考慮使用較薄的貴金屬電極頭。當(dāng)貴金屬電極頭與中心電極彼此接合時(shí)，通常使用利用YAG激光的激光焊接(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。即，激光束間歇地照射到貴金屬電極頭和中心電極之間的邊界部的外周上，從而通過熔化各成分形成熔融部來(lái)將貴金屬電極頭和中心電極接合到一起。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]特開2003-17214號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，為了維持足夠的接合強(qiáng)度，需要增大照射能量以使熔融部進(jìn)一步向內(nèi)側(cè) (軸線側(cè))深入。然而，在使用YAG激光的情況下，熔融部的在外周側(cè)的體積較大。因此，如果使用較薄的貴金屬電極頭，熔融部的外周側(cè)成為形成接地電極和熔融部之間的火花放電間隙的表面(放電表面)，從而不能充分地獲得通過安裝貴金屬電極頭而增強(qiáng)耐消耗性的工作效果。在該方面，已經(jīng)考慮到通過減小激光束的照射能量而減小熔融部的體積以防止熔融部露出到放電表面。然而，減小熔融部導(dǎo)致貴金屬電極頭和中心電極之間的接合強(qiáng)度減小，由此貴金屬電極頭可能會(huì)脫落。這些問題不僅會(huì)由貴金屬電極頭接合到中心電極的前端部的情況引起，還會(huì)由在接地電極的遠(yuǎn)端部上設(shè)置突出部且貴金屬電極頭接合到突出部的情況引起。鑒于上述情形而研發(fā)了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供如下火花塞其能夠防止貴金屬電極頭脫落并增強(qiáng)耐消耗性，同時(shí)抑制制造成本增加。用于解決問題的方案下面，將以逐條的方式說(shuō)明適于實(shí)現(xiàn)上述目的的構(gòu)造。特別地，當(dāng)需要時(shí)，將添加各構(gòu)造所特有的作用效果。
第一方面一種火花塞，其包括棒狀的中心電極，其沿軸線方向延伸；絕緣體，其設(shè)置在所述中心電極的外周；金屬殼，其設(shè)置在所述絕緣體的外周；接地電極，其從所述金屬殼的前端部延伸；以及貴金屬電極頭，其被接合到所述中心電極的前端部，并且在所述接地電極和所述貴金屬電極頭之間形成間隙，其中，所述中心電極和所述貴金屬電極頭經(jīng)由熔融部彼此接合，所述熔融部由所述中心電極的成分和所述貴金屬電極頭的成分熔合而成；所述貴金屬電極頭和所述中心電極之間的界面的面積被設(shè)定成是所述貴金屬電極頭的在所述貴金屬電極頭的外表面最接近所述熔融部的部位處的與所述貴金屬電極頭的軸線垂直的橫截面積的5%以下；在包含所述軸線的截面中，假設(shè)所述熔融部的露出到外表面的部分沿著所述軸線的長(zhǎng)度為A，且所述貴金屬電極頭的寬度為B，其中A、B的單位均為mm，則滿足 A彡0. 6且B/A彡6 ；而且所述熔融部的沿著所述軸線的長(zhǎng)度為A/1. 5的部位位于比從所述貴金屬電極頭的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B/4的位置徑向向外的位置。根據(jù)第一方面，為了通過減小熔融部的體積而進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性等，優(yōu)選地，可以以如下方式構(gòu)造熔融部熔融部的沿軸線的長(zhǎng)度被設(shè)定為A/1. 5的部位比從貴金屬電極頭的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B/5的位置徑向向外，更優(yōu)選地，熔融部的沿軸線的長(zhǎng)度被設(shè)定為 A/1. 5的部位比從貴金屬電極頭的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B/6的位置徑向向外。第二方面根據(jù)第一方面的火花塞，所述中心電極在其中設(shè)置有散熱促進(jìn)部，所述散熱促進(jìn)部由在熱傳導(dǎo)性方面優(yōu)于所述中心電極的外周的材料制成，且假設(shè)從所述散熱促進(jìn)部到所述熔融部的最短長(zhǎng)度為C，其中C的單位為mm，則滿足C彡2. 0。第三方面一種火花塞，其包括棒狀的中心電極，其沿軸線方向延伸；絕緣體，其設(shè)置在所述中心電極的外周；金屬殼，其設(shè)置在所述絕緣體的外周；接地電極，其從所述金屬殼的前端部延伸；以及貴金屬電極頭，其被接合到設(shè)置于所述接地電極的遠(yuǎn)端部上的突出部，并且在所述中心電極和所述貴金屬電極頭之間形成間隙，其中，所述突出部和所述貴金屬電極頭經(jīng)由熔融部彼此接合，所述熔融部由所述突出部的成分和所述貴金屬電極頭的成分熔合而成；所述貴金屬電極頭和所述突出部之間的界面的面積被設(shè)定成是所述貴金屬電極頭的在所述貴金屬電極頭的外表面的最接近所述熔融部的部位處的與所述貴金屬電極頭的軸線方向垂直的橫截面積的5%以下；在包含所述軸線的截面中，假設(shè)所述熔融部的露出到外表面的部分沿所述貴金屬電極頭的軸線方向的長(zhǎng)度為A，且所述貴金屬電極頭的寬度為 B，其中A、B的單位為mm，則滿足A彡0. 6且B/A彡6 ；而且所述熔融部的沿著所述貴金屬電極頭的軸線方向的長(zhǎng)度為A/1. 5的部位位于比從所述熔融部的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B/4的位置徑向向外的位置。第四方面根據(jù)第一到第三方面中的任一方面的火花塞，其中，滿足AS 0.4。第五方面根據(jù)第一到第四方面中的任一方面的火花塞，其中，在所述貴金屬電極頭的軸線上，假設(shè)從所述貴金屬電極頭的形成所述間隙的表面到所述熔融部的中心或到所述界面的中心的長(zhǎng)度為D，其中D的單位為mm，則滿足0. 1彡D_(A/2)彡0. 6。
第六方面根據(jù)第一到第五方面中的任一方面的火花塞，其中，在所述貴金屬電極頭的軸線上，假設(shè)從所述貴金屬電極頭的形成所述間隙的表面到所述熔融部的中心或到所述界面的中心的長(zhǎng)度為D，其中D的單位為mm，則滿足0. 3彡D彡0. 5。第七方面根據(jù)第一到第六方面中的任一方面的火花塞，其中，在所述貴金屬電極頭的軸線上，假設(shè)所述熔融部的厚度為E，其中E的單位為mm，則滿足E > 0. 0。第八方面根據(jù)第六或第七方面的火花塞，其中，在包括所述軸線的截面中，假設(shè)所述熔融部的從與所述貴金屬電極頭的中心軸線垂直并經(jīng)過所述熔融部的在所述貴金屬電極頭的軸線方向上的中央部的直線起位于所述貴金屬電極頭所在側(cè)的部分的截面積為X，且所述貴金屬電極頭的截面積為Y，其中X、Y的單位為mm2，則滿足0. 025 ( X/(X+Y) ( 0. 50。發(fā)明的效果根據(jù)第一方面的火花塞，貴金屬電極頭和中心電極之間的界面的面積被設(shè)定成是貴金屬電極頭的與貴金屬電極頭的軸線垂直的方向上的橫截面積的5%以下。換言之，在形成熔融部之前，熔融部形成在中心電極和貴金屬電極頭之間的接觸區(qū)域的95%以上的區(qū)域。因此，貴金屬電極頭牢固地接合到中心電極，從而增強(qiáng)了抗振等的機(jī)械強(qiáng)度。此外，如上所述，熔融部形成在95%以上的區(qū)域，假設(shè)熔融部的露出到外表面的部分沿軸線的長(zhǎng)度為Α，且貴金屬電極頭的寬度為B，則熔融部形成為滿足Β/Α < 6。因此，在使用期間由于中心電極和貴金屬電極頭之間的熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生的應(yīng)力差能夠被在較大區(qū)域上形成為具有足夠厚度的熔融部吸收，從而防止中心電極和貴金屬電極頭之間形成裂紋(斷裂)。結(jié)果，由于增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度并且充分地確保了中心電極和貴金屬電極頭之間的接合強(qiáng)度，所以能夠防止貴金屬電極頭脫落。另外，根據(jù)第一方面，熔融部的沿著軸線的長(zhǎng)度為Α/1. 5的部位被構(gòu)造成位于比從貴金屬電極頭的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)Β/4的位置徑向向外的位置。即，以下述方式形成熔融部徑向外側(cè)的部分的長(zhǎng)度從熔融部的外表面沿著軸線方向朝內(nèi)側(cè)(軸線側(cè))較陡地減少， 而在位于徑向內(nèi)側(cè)的部分中，上述長(zhǎng)度的沿著軸線的減少量較小。因此，當(dāng)熔融部的位于徑向更向內(nèi)的部分被維持為較薄時(shí)，熔融部可能會(huì)到達(dá)中心(軸線側(cè))側(cè)。因此，即使熔融部如上所述地形成于較大區(qū)域，熔融部的體積也可以形成為較小。因此，可以減少貴金屬電極頭的在接合時(shí)被熔融的部分，由此，即使使用具有較薄厚度的貴金屬電極頭，貴金屬電極頭 31在接合后仍具有足夠的厚度(體積)。結(jié)果，可以增強(qiáng)耐消耗性，同時(shí)抑制制造成本。根據(jù)第二方面的火花塞，從熔融部到散熱促進(jìn)部的最短距離C為2. Omm以下。因此，熔融部的熱和與熔融部相鄰的貴金屬電極頭的熱可以被有效地傳遞到具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性的散熱促進(jìn)部。結(jié)果，可以可靠地防止貴金屬電極頭的過熱，從而進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性。根據(jù)第三方面的火花塞，在貴金屬電極頭被接合到接地電極的突出部的情況下， 在中心電極和貴金屬電極頭之間的關(guān)系中奏效的第一方面的效果可以在所述突出部和貴金屬電極頭之間的關(guān)系中奏效。根據(jù)第四方面的火花塞，由于熔融部的外表面的沿著軸線的長(zhǎng)度小到0. 4mm以下，所以可以進(jìn)一步減小熔融部的體積。因此，可以進(jìn)一步確保接合后的貴金屬電極頭的厚度，從而進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性。根據(jù)第五方面的火花塞，由于D_(A/2)被設(shè)定為0. 1以上，所以可以充分地確保貴金屬電極頭的厚度，從而進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性。根據(jù)第六方面的火花塞，由于設(shè)定了 D > 0. 3，所以具有優(yōu)良耐消耗性的貴金屬電極頭具有足夠的厚度。同時(shí)，由于滿足D <0.5，所以可以抑制貴金屬電極頭的體積過大，從而可靠地防止貴金屬電極頭的過熱。因此，這些效果協(xié)同作用，進(jìn)一步增強(qiáng)了耐消耗性。此外，通過將D_(A/2)設(shè)定為0.6mm以下，可以防止貴金屬電極頭過厚。因此，可以更可靠地防止使用期間貴金屬電極頭的過熱，從而獲得優(yōu)良的耐消耗性。根據(jù)第七方面的火花塞，熔融部在貴金屬電極頭的中心軸線上的厚度E大于 0. 0mm，換言之，熔融部形成于中心電極頭(或突出部)和貴金屬電極頭之間的整個(gè)區(qū)域。因此，可以將貴金屬電極頭更牢固地接合到中心電極，并且可以由熔融部更可靠地吸收中心電極(突出部)和貴金屬電極頭之間產(chǎn)生的應(yīng)力差。結(jié)果，可以進(jìn)一步增強(qiáng)中心電極和貴金屬電極頭之間的接合強(qiáng)度，并且可以進(jìn)一步增強(qiáng)貴金屬電極頭的耐脫落性。根據(jù)第八方面的火花塞，在貴金屬電極頭的體積與熔融部的體積之間的關(guān)系中， 由于滿足0. 025 ^ X/ (X+Y)(即，熔融部的體積相對(duì)于貴金屬電極頭的體積足夠大)，所以可以進(jìn)一步增強(qiáng)貴金屬電極頭的接合強(qiáng)度。同時(shí)，由于滿足ΧΛΧ+Υ)即，防止貴金屬電極頭的體積相對(duì)于熔融部的體積過大)，所以可以更可靠地防止貴金屬電極頭的過熱，從而進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性。


圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的火花塞的構(gòu)造的部分剖視主視圖；圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的火花塞的前端部的構(gòu)造的部分剖視放大圖；圖3是示意性地示出根據(jù)第一實(shí)施方式的熔融部等的構(gòu)造的部分放大剖視圖；圖4是示意性地示出根據(jù)第一實(shí)施方式的熔融部及貴金屬電極頭等的截面積的部分放大剖視圖；圖5是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的火花塞的構(gòu)造的部分剖視主視圖；圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的火花塞的前端部的構(gòu)造的部分剖視主視圖；圖7是示意性地示出根據(jù)第二實(shí)施方式的熔融部等的構(gòu)造的部分放大剖視圖；圖8是示意性地示出根據(jù)第二實(shí)施方式的熔融部和貴金屬電極頭的截面積的部分放大剖視圖；圖9是示出B/A與氧化皮比率的關(guān)系的圖，其中樣品的界面率為5%或10% ；圖10是示出A/1. 5的形成位置與間隙增量的關(guān)系的圖；圖11是示出D_(A/2)的值與間隙增量的關(guān)系的圖；圖12是示出長(zhǎng)度D與間隙增量的關(guān)系的圖；圖13是示出X/(X+Y)的值與間隙增量的關(guān)系的圖；圖14是示出熔融部與散熱促進(jìn)部之間的最短長(zhǎng)度C與間隙增量的關(guān)系的圖；圖15是示出不同形狀的熔融部的部分放大剖視圖；圖16是示出根據(jù)另一實(shí)施方式的中心電極的前端部的構(gòu)造的部分放大剖視圖17是示出根據(jù)另一實(shí)施方式的火花塞的構(gòu)造的部分放大主視圖。
具體實(shí)施例方式[實(shí)施方式1]下面將參照

實(shí)施方式。圖1是示出火花塞1的部分剖視正視圖。在圖1 中，火花塞1的軸線CLl的方向被認(rèn)為是圖中的上下方向，將圖的下側(cè)認(rèn)為是火花塞1的前端部而圖的上側(cè)是火花塞1的后端部來(lái)進(jìn)行說(shuō)明?；鸹ㄈ?包括用作絕緣體的筒狀絕緣體2、保持該絕緣體的筒狀金屬殼3等。正如公知的，絕緣體2通過燒結(jié)氧化鋁等而形成，并且絕緣體2的外形包括后端側(cè)主體部10，形成于絕緣體2的后端側(cè)；大徑部11，以徑向向外突出的方式形成于后端側(cè)主體部10的前端側(cè)；中間主體部12，其形成于大徑部11的前端側(cè)，中間主體部12的直徑小于大徑部11的直徑；以及腿部13，其形成于中間主體部12的前端側(cè)，腿部13的直徑小于中間主體部12的直徑。在絕緣體2中，大徑部11、中間主體部12及大部分的腿部13被容納在金屬殼3中。錐狀臺(tái)階部14形成在腿部13和中間主體部12之間的連結(jié)部中，并且絕緣體2借助臺(tái)階部14被結(jié)合地緊固到金屬殼3。另外，軸向孔4沿著軸線CLl以貫穿絕緣體2的方式形成于絕緣體2。中心電極5 被固定插入到軸向孔4的前端側(cè)。中心電極5整體上為棒狀(柱狀)，并且從絕緣體2的前端部突出。而且，中心電極5包括由含鎳(Ni)為主要成分的Ni合金制成的外層5B以及由熱傳導(dǎo)性優(yōu)于Ni合金的銅、銅合金或純鎳制成并且用作散熱促進(jìn)部的內(nèi)層5A。另外，由貴金屬合金(例如，銥合金)制成的柱狀貴金屬電極頭31通過后面將要詳述的熔融部35接合到柱狀中心電極5的前端部。在本實(shí)施方式中，以使貴金屬電極頭31的中心軸線與軸線 CLl 一致的方式將貴金屬電極頭31接合到中心電極5。此外，貴金屬電極頭31的外徑是較小的直徑(例如，0. 7mm)。端子電極6在從絕緣體2的后端部突出的狀態(tài)下被固定插入到軸向孔4的后端側(cè)。此外，柱狀電阻器7被設(shè)置在軸向孔4中并且位于中心電極5和端子電極6之間。 電阻器7的兩端分別通過導(dǎo)電玻璃密封層8和9電連接到中心電極5和端子電極6。此外，金屬殼3是由諸如低碳鋼等金屬制的筒狀體，且用于將火花塞1安裝到諸如內(nèi)燃機(jī)、燃料電池重整器(reformer)等燃燒裝置的螺紋部(外螺紋部)15形成于金屬殼的外周。另外，座部16形成于螺紋部15的后端側(cè)的外周，且環(huán)狀墊圈18被安裝在在螺紋部 15的后端部處設(shè)置的帶螺紋頸部17的周圍。而且，在將火花塞1緊固到內(nèi)燃機(jī)等時(shí)用于結(jié)合例如扳手等工具且具有六邊形截面輪廓的工具結(jié)合部19被設(shè)置在金屬殼3的后端側(cè)。 彎邊部20被設(shè)置在金屬殼的后端部以保持絕緣體2。還有，在金屬殼3的內(nèi)周設(shè)置有錐狀臺(tái)階部21，以結(jié)合地緊固絕緣體2。絕緣體2 從金屬殼3的后端側(cè)插入到前端側(cè)。在絕緣體的臺(tái)階部14保持結(jié)合地緊固到金屬殼3的臺(tái)階部21的狀態(tài)下，在金屬殼3的后端側(cè)設(shè)置的開口部被徑向向內(nèi)地彎邊；即，形成彎邊部 20，由此緊固絕緣體2。環(huán)形板狀密封件22被夾在絕緣體2的臺(tái)階部14和金屬殼3的臺(tái)階部22之間。由此保持燃燒室內(nèi)的氣密性，從而防止進(jìn)入絕緣體2的露出到燃燒室內(nèi)部的腿部13與金屬殼3的內(nèi)周之間的間隙中的燃料空氣泄漏到外部。
另外，為了增強(qiáng)由彎邊獲得的密封，環(huán)狀圈構(gòu)件23和M在金屬殼3的后端側(cè)被置于金屬殼3和絕緣體2之間，且環(huán)狀圈構(gòu)件23和M之間的空間被填充有云母(滑石)25 粉。具體地，金屬殼3利用板狀密封件22、環(huán)狀圈構(gòu)件23和M以及云母25保持絕緣體2。而且，接地電極27被接合到金屬殼3的前端部26。接地電極27被布置成使其大致中間部分被彎曲，從而使得接地電極的遠(yuǎn)端側(cè)側(cè)面與中心電極5的前端部相對(duì)。接地電極27具有由外層27A和內(nèi)層27B構(gòu)成的兩層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，外層27A由Ni合金 (例如，INC0NEL 600或INC0NEL 601 (兩者都是注冊(cè)商標(biāo)))制成。同時(shí)，內(nèi)層27B由作為熱傳導(dǎo)性方面優(yōu)于Ni合金的金屬的銅合金等制成。此外，由貴金屬合金(例如，鉬合金等)制成的柱狀貴金屬電極頭32被接合到接地電極27的與貴金屬電極頭31的前端面相對(duì)的遠(yuǎn)端部位。作為間隙的火花放電間隙33 形成于貴金屬電極頭31和貴金屬電極頭32之間，且在基本上沿著軸線CLl的方向上發(fā)出火花放電。另外，在本實(shí)施方式中，通過使用光纖激光或電子束的激光焊接對(duì)中心電極5的金屬成分和貴金屬電極頭31的金屬成分焊接而形成熔融部35 (后面將說(shuō)明形成熔融部35 的方法)。此外，在本實(shí)施方式中，如圖2和圖3所示，沒有使中心電極5和貴金屬電極頭 31彼此直接接觸(換言之，貴金屬電極頭31和中心電極5之間沒有形成界面)，且中心電極5和貴金屬電極頭31經(jīng)由熔融部35彼此接合。如圖15所示，熔融部35可以形成為使得中心電極5和貴金屬電極頭31彼此直接接觸處的界面Bo形成在貴金屬電極頭31和中心電極5之間。在該實(shí)例中，貴金屬電極頭31和中心電極5之間的界面Bo的面積被設(shè)定成是貴金屬電極頭31的貴金屬電極頭31的最接近熔融部35的外表面部位處的在與軸線 CLl垂直的方向上的橫截面積的5%以下。換言之，在熔融部35形成之前，在中心電極5和貴金屬電極頭31之間的接觸區(qū)域的95%以上的區(qū)域上形成熔融部35?；氐綀D3，在包含軸線CLl的截面中，假設(shè)熔融部35的露出到外表面的部分沿軸線 CLl的長(zhǎng)度為Al (mm)，且貴金屬電極頭31的寬度(S卩“貴金屬電極頭31在與軸線CLl垂直的方向上的長(zhǎng)度”)為Bl (mm)，則將熔融部35和貴金屬電極頭31的尺寸設(shè)定為使得滿足 B1/A1 彡 6。此外，熔融部35的露出到外表面的部分具有較小尺寸(對(duì)應(yīng)于所稱的焊珠(bead) 的直徑)，使得長(zhǎng)度Al滿足Al < 0. 6，即熔融部35不過度地大。另外，在包含軸線CLl的截面中，熔融部35的沿著軸線CLl的長(zhǎng)度為A1/1. 5的部位比從貴金屬電極頭31的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B1/4的位置徑向靠外。即，熔融部35形成為使得熔融部35沿軸線CLl的長(zhǎng)度在從熔融部35的外表面起的徑向外側(cè)(在熔融部35的外周面上的部分與從貴金屬電極頭31的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B1/4的位置之間)朝向徑向內(nèi)側(cè) (軸線CLl側(cè))的部分處下降較快，而所述長(zhǎng)度沿軸線CLl的下降量在位于徑向內(nèi)側(cè)的部分上較小。因此，在本實(shí)施方式中，在包含軸線CLl的截面中，熔融部35與貴金屬電極頭31 之間的界面以及熔融部35與中心電極5之間的界面分別形成為朝向熔融部35的外周凹陷的曲線狀。此外，假設(shè)從設(shè)置在中心電極5的內(nèi)層5A到熔融部35的最短長(zhǎng)度是Cl (mm)，則內(nèi)層5A在中心電極5中的形成位置被設(shè)定為滿足0 < Cl < 2. 0，即，從內(nèi)層5A到熔融部35 的長(zhǎng)度較短。
另外，在軸線CLl上(在貴金屬電極頭31的中心軸線上)，假設(shè)從貴金屬電極頭 31的形成火花放電間隙33的表面到熔融部35的中心CWl的長(zhǎng)度為Dl (mm)，則貴金屬電極頭31在軸線CLl的方向上的長(zhǎng)度(厚度)被設(shè)定為滿足0. 1 ( Dl-(Al/2)彡0. 6和 0. 3彡Dl彡0. 5。在本實(shí)例中，如果界面Bo形成在貴金屬電極頭31和中心電極5之間，則長(zhǎng)度Dl是指從貴金屬電極頭31的形成火花放電間隙33的表面(前端表面)到界面Bo的在軸線CLl上(在貴金屬電極頭31的中心軸線上)的長(zhǎng)度。在本實(shí)施方式中，如前所述，由于中心電極5不與貴金屬電極頭31直接接觸，所以界面沒有形成在中心電極5和貴金屬電極頭31之間。因此，熔融部35的沿軸線CLl (貴金屬電極頭31的中心軸線)的厚度El (mm)滿足El >0。如圖4所示，在包含軸線CLl的截面中，假設(shè)熔融部35的從與軸線CLl垂直的并且經(jīng)過熔融部35的在軸線CLl方向上的中央部(中心CWl)的直線Ll起位于貴金屬電極頭31所在側(cè)的部分(圖4中以斜線示出的部分)的截面積是Xl (mm2)，且貴金屬電極頭31 的截面積(圖4中以分散點(diǎn)示出的部分)是Yl (mm2)，則熔融部35的形狀和貴金屬電極頭 31的形狀等被設(shè)定為滿足0. 025 ( X1/(X1+Y1) ( 0. 5。下面，將說(shuō)明如上所述構(gòu)造的火花塞1的制造方法。首先，預(yù)制金屬殼3。S卩，在柱狀金屬材料(例如，鐵材料或不銹鋼材料)上進(jìn)行冷鍛操作，以在材料中形成通孔并且使金屬材料形成大體形狀。然后，對(duì)金屬材料進(jìn)行切削操作，以使金屬材料形成預(yù)定的外形，從而獲得金屬殼中間半成品。然后，由Ni合金制造的棒狀接地電極27通過電阻焊被焊接到金屬殼中間半成品的前端面。作為焊接的結(jié)果而產(chǎn)生了所謂的“毛刺(sagging)”，所以去除“毛刺”。然后，借助于滾花在金屬殼中間半成品的預(yù)定區(qū)域形成螺紋部15。由此，獲得了已經(jīng)焊接有接地電極27的金屬殼3。在已經(jīng)焊接有接地電極27的金屬殼3上進(jìn)行鍍鋅或者鍍鎳。特別地，為了提高防腐蝕性，可以在表面上進(jìn)行鉻酸鹽處理。同時(shí)，與金屬殼3獨(dú)立地預(yù)先成型絕緣體2。例如，通過利用包括作為主要成分的氧化鋁并且還包括粘和劑等的粉末材料來(lái)制備用于成型的顆粒狀基材，并且通過利用該顆粒狀基材來(lái)進(jìn)行膠壓成型(rubber press molding)，由此獲得筒狀的成型元件。這樣獲得的成型元件被研削(grind)并由此被修整。這樣修整后的元件被置于加熱爐(kiln)內(nèi)燒結(jié)(sinter)，由此獲得絕緣體2。獨(dú)立于金屬殼3和絕緣體2，預(yù)先制造中心電極5。具體地，Ni合金被鍛造以制造中心電極5，在該中心電極5中，為了增強(qiáng)散熱特性，銅合金等被設(shè)置于M合金的中央部。 接著，將貴金屬電極頭31激光焊接到中心電極5的前端部。更具體地，在柱狀貴金屬電極頭31的近端面載置在中心電極5(外層5B)的前端面上的狀態(tài)下，貴金屬電極頭31由理想的壓銷(pressing pin)支撐，而中心電極5等以軸線CLl作為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，諸如光纖激光或電子束等高能激光束間歇地照射到中心電極 5和貴金屬電極頭31之間的接觸表面的外周上。結(jié)果，形成了由多個(gè)沿周向布置的熔融區(qū)域構(gòu)成的熔融部35，使得貴金屬電極頭31接合到中心電極5的前端部。具體說(shuō)明在本實(shí)施方式中激光束的照射狀態(tài)，該激光束從理想的激光源以300W照射大約5ms以形成一個(gè)熔融區(qū)域。在本實(shí)例中，在形成貴金屬電極頭31的外徑的材料與形成貴金屬電極頭31等的材料不同的情況下，可以通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整激光束的輸出、照射時(shí)間、中心電極5的轉(zhuǎn)速或者施
10加激光束的方法(例如，激光是否被選擇為連續(xù)波、斷續(xù)波(脈沖)等)來(lái)形成上述構(gòu)造的熔融部35。然后，由玻璃密封層8和9來(lái)固定密封這樣獲得的絕緣體2、中心電極5、電阻器7 以及端子電極6。通常通過將硼硅酸鹽玻璃和金屬粉混合在一起來(lái)制備玻璃密封層8和9。 這樣制備的物質(zhì)以使得電阻器7被夾在中間的方式灌注到軸向孔4中，隨后，在絕緣體2在加熱爐中被加熱的狀態(tài)下，由端子電極6從后方壓靠制備的物質(zhì)，由此燒制并硬化玻璃密封層。此時(shí)，還可以同時(shí)在絕緣體2后端側(cè)主體部10的表面上燒結(jié)釉層，或者事先形成釉層。隨后，如上所述制造的具有中心電極5和端子電極6的絕緣體2與具有接地電極 27的金屬殼3被組裝在一起。更具體地，在金屬殼3的后端側(cè)較薄地形成的開口部徑向向內(nèi)被彎邊；即，形成了彎邊部20，由此將絕緣體2和金屬殼3緊固在一起。接著，將貴金屬電極頭32電阻焊或者激光焊到接地電極27的經(jīng)受了鍍層去除的遠(yuǎn)端部。最后，將接地電極27的中間部分朝向中心電極5所在側(cè)彎曲，并且進(jìn)行用于調(diào)整貴金屬電極頭31和32之間的火花放電間隙33的大小的加工，從而獲得火花塞1。如前面詳細(xì)所述的，根據(jù)本實(shí)施方式，貴金屬電極頭31和中心電極5之間的界面的面積被設(shè)定成是貴金屬電極頭31在與貴金屬電極頭31的軸線(軸線CLl)垂直的方向上的截面積的5%以下。換言之，在熔融部35形成之前，在中心電極5和貴金屬電極頭31 之間的接觸區(qū)域的95%以上形成熔融部35。因此，貴金屬電極頭31堅(jiān)固地接合到中心電極5，從而增強(qiáng)了抗振等機(jī)械強(qiáng)度。此外，在95%以上的區(qū)域形成熔融部35，并且假設(shè)熔融部35的露出到外表面的部分沿軸線CLl的長(zhǎng)度為Al (mm)，且貴金屬電極頭31的寬度為Bl (mm)，則熔融部35形成為滿足B1/A1彡6。因此，由于中心電極5和貴金屬電極頭31在使用過程中的熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生的應(yīng)力差可以被形成為在較大的區(qū)域上具有足夠厚度的熔融部35吸收，從而防止在中心電極5和貴金屬電極頭31之間形成裂紋(斷裂)。結(jié)果，由于增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度并且充分地確保了中心電極5和貴金屬電極頭31之間的接合強(qiáng)度，所以增強(qiáng)了貴金屬電極頭31的耐脫落性。另外，根據(jù)該實(shí)施方式，熔融部35的沿著軸線CLl的長(zhǎng)度為A1/1. 5的部位被構(gòu)造為比從貴金屬電極頭31的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B1/4的位置在徑向上靠外。因此，當(dāng)熔融部35 的位于徑向上更靠?jī)?nèi)的部分被保持為較薄時(shí)，熔融部35可能會(huì)到達(dá)中心(軸線)側(cè)。因此， 即使熔融部35如上所述地形成在較大區(qū)域，也可以使熔融部35的體積形成為較小。因此， 可以減少貴金屬電極頭31的在接合時(shí)熔融的部分，由此，即使使用具有較薄厚度的貴金屬電極頭31，貴金屬電極頭31在接合之后仍具有足夠的厚度(體積)。因此，可以在抑制制造成本的同時(shí)獲得優(yōu)良的耐消耗性。此夕卜，由于從熔融部35到內(nèi)層5A的最短長(zhǎng)度Cl是2. Omm以下，所以熔融部35的熱和貴金屬電極頭31的熱能夠被有效地傳遞給具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性的內(nèi)層5A。結(jié)果，可以可靠地防止貴金屬電極頭31的過熱，從而進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性。另外，由于熔融部35的外表面沿軸線CLl的長(zhǎng)度為小到0. 4mm以下，所以能夠進(jìn)一步減小熔融部35的體積。因此，可以進(jìn)一步確保接合之后貴金屬電極頭31的厚度，從而進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性。
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此外，由于Dl_(Al/2)被設(shè)定為0. Imm以上，所以可以充分地確保貴金屬電極頭31 的厚度，從而進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性。另一方面，通過將Dl-(AlA)設(shè)定為0.6mm以下，可以防止貴金屬電極頭31過厚。因此，可以更可靠地防止由于貴金屬電極頭31的過熱引起的耐消耗性的劣化。另外，由于設(shè)定0.5，所以可以防止貴金屬電極頭31的過熱，使得貴金屬電極頭31具有足夠的厚度。因此，可以更加增強(qiáng)耐消耗性。此外，根據(jù)本實(shí)施方式，熔融部35在貴金屬電極頭31的中心軸線上的厚度El大于0mm，換言之，熔融部35被形成在中心電極5和貴金屬電極頭31之間的整個(gè)區(qū)域。因此， 中心電極5和貴金屬電極頭31之間的接合強(qiáng)度可以被進(jìn)一步增強(qiáng)，而且可以進(jìn)一步增強(qiáng)貴金屬電極頭31的耐脫落性。另外，由于貴金屬電極頭31的尺寸和中心電極5的尺寸在貴金屬電極頭31的體積與中心電極5的體積的尺寸關(guān)系被設(shè)定為滿足0. 025 ( X1/(X1+Y1) ( 0. 5，所以可以更可靠地防止貴金屬電極頭31的過熱，從而增強(qiáng)耐消耗性。[實(shí)施方式2]下面，將特別地基于第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式的不同來(lái)說(shuō)明第二實(shí)施方式。 在第二實(shí)施方式中，如圖5所示，與第一實(shí)施方式類似，火花塞IA包括絕緣體2、金屬殼3、 中心電極5以及接地電極37，但是接地電極37的遠(yuǎn)端部被接合到突出部38，該突出部38 由Ni合金制成并且朝向中心電極5所在側(cè)突出。貴金屬電極頭42經(jīng)由熔融部46被接合到突出部38的前端部。在該接合中，貴金屬電極頭42以使得貴金屬電極頭42的中心軸線與貴金屬電極頭的軸線CLl 一致的方式被接合到突出部38。此外，貴金屬電極頭42的外徑為較小直徑(例如，0. 7mm)。通過熔融突出部38的金屬成分(Ni合金)和貴金屬電極頭42的金屬成分(例如， 鉬合金)來(lái)形成熔融部46。此外，如圖6和圖7所示，貴金屬電極頭42和突出部38之間的界面積被設(shè)定成是貴金屬電極頭42的在貴金屬電極頭42最接近熔融部46的外表面部位處的沿與軸線CLl垂直的方向的橫截面積的5%以下。在第二實(shí)施方式中，由于熔融部46 形成于貴金屬電極頭42和突出部38之間的整個(gè)區(qū)域，所以貴金屬電極頭42和突出部38 之間沒有界面。即，上述界面的面積與貴金屬電極頭42的與貴金屬電極頭42的軸線方向正交的截面積的比率被設(shè)定為0%，且熔融部46的在貴金屬電極頭42的軸線上的厚度E2 被設(shè)定為大于0. 0mm。假設(shè)熔融部46的在貴金屬電極頭42的軸線方向上的露出到外表面的部分的長(zhǎng)度為A2 (mm)，且貴金屬電極頭42的寬度(即“貴金屬電極頭42在與貴金屬電極頭42的中心軸線垂直的方向上的長(zhǎng)度”)是B2 (mm)，則包含軸線CLl的截面被設(shè)定成滿足B2/A2 < 6。 另外，熔融部46的沿著貴金屬電極頭42的軸線方向的長(zhǎng)度為A2/1. 5的部位比從貴金屬電極頭46的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B2/4的位置在徑向上靠外。另外，長(zhǎng)度A2被設(shè)定為0. 4mm以下。另外，在貴金屬電極頭42的軸線上，假設(shè)從貴金屬電極頭42的形成火花放電間隙33的表面到熔融部46的中心CW2的長(zhǎng)度為D2 (mm)，則長(zhǎng)度D2被設(shè)定為滿足 0. 1 彡 D2-(A2/2)彡 0. 6 和 0. 3 彡 D2 彡 0. 5。如圖8所示，在包含軸線CLl的截面中，假設(shè)熔融部46的從與貴金屬電極頭42的中心軸線垂直的并且經(jīng)過熔融部46的在貴金屬電極頭42的軸線方向上的中央部(中心CW2)的直線L2起位于貴金屬電極頭42所在側(cè)的部分(圖8中以斜線示出的部分)的截面積是X2 (mm2)，且貴金屬電極頭42的截面積(圖8中以分散點(diǎn)示出的部分)是Y2 (mm2)，則熔融部46的尺寸和貴金屬電極頭42的尺寸等被設(shè)定為滿足0. 025 ( X2/(X2+Y2) < 0. 5。下面，將說(shuō)明如上所述構(gòu)造的火花塞IA的制造方法，特別地，說(shuō)明將突出部38接合到接地電極37的方法以及將貴金屬電極頭42接合到突出部38的方法。當(dāng)將突出部38接合到接地電極37時(shí)，首先，截面為大致梯形并且由Ni合金制成的突出部38被激光焊到貴金屬電極頭42。即，在貴金屬電極頭42的端面被放置于突出部 38的一個(gè)端面上的狀態(tài)下，在突出部和貴金屬電極頭被保持的狀態(tài)下，突出部38等以突出部38的中心軸線為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，諸如光纖激光或電子束等高能激光束被間歇地照射到突出部38和貴金屬電極頭42之間的接觸表面的外表面上。在該實(shí)例中，該激光束從理想的激光源以300W照射大約5ms以形成一個(gè)熔融區(qū)域。隨后，形成了由多個(gè)沿周向布置的熔融區(qū)域構(gòu)成的熔融部46，使得貴金屬電極頭42被接合到突出部38。在本實(shí)例中，在形成貴金屬電極42的外徑的材料與形成貴金屬電極42等的材料不同的情況下，可以通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整激光束的輸出、照射時(shí)間、突出部38的轉(zhuǎn)速或施加激光束的方法(例如，激光是否被選擇為連續(xù)波或斷續(xù)波(脈沖)等)而形成如上所述構(gòu)造的熔融部46。隨后，接合有貴金屬電極頭42的突出部38被接合到接地電極37。S卩，突出部38 被設(shè)置在形成為直棒狀的接地電極37上。在理想的電阻焊設(shè)備的焊接電極棒壓靠在突出部38的內(nèi)部(錐形部)之后，電流從焊接電極棒被施加到突出部38所在側(cè)。結(jié)果，接地電極37和突出部38之間的接觸部被熔融，使得突出部38被電阻焊到接地電極37。此時(shí)，盡管本實(shí)施方式的突出部38的截面呈大致梯形，例如，還可以使用一端為膨大的刀刃狀的大致柱狀突出部38。在本實(shí)例中，當(dāng)進(jìn)行電阻焊時(shí)，可以通過將焊接電極棒壓在刀刃狀部分以將電流施加到該部分而將突出部38接合到接地電極37。根據(jù)第二實(shí)施方式，在接地電極37的突出部38被接合到貴金屬電極頭42的情況下，在中心電極5和貴金屬電極頭31之間的關(guān)系中的根據(jù)第一實(shí)施方式奏效的工作效果也在突出部38和貴金屬電極頭42之間的關(guān)系中奏效。[實(shí)驗(yàn)證明]為了確認(rèn)在上述實(shí)施方式中的奏效的工作效果，通過變換將貴金屬電極頭焊接到中心電極的焊接條件，而將貴金屬電極頭和中心電極之間的界面與貴金屬電極頭的在貴金屬電極頭最接近熔融部的外表面部位處的沿與貴金屬電極頭的軸線方向垂直的方向的橫截面積的面積比率(界面率)被設(shè)定為5%或10%之后，制造出火花塞樣品，然后，各樣品均經(jīng)受實(shí)驗(yàn)臺(tái)燃燒器實(shí)驗(yàn)(desk burner test)，其中，在火花塞樣品中，貴金屬電極頭的寬度B(mm)與熔融部的露出到外表面的部分沿貴金屬電極頭的軸線方向的長(zhǎng)度A(mm)的比率 (B/A)進(jìn)行各種變更。下面給出實(shí)驗(yàn)臺(tái)燃燒器實(shí)驗(yàn)的概要。即，一個(gè)循環(huán)被設(shè)定為在樣品被燃燒器加熱 2分鐘直到貴金屬電極頭的溫度達(dá)到900°C之后，然后樣品被退火1分鐘。進(jìn)行1000個(gè)循環(huán)，在1000個(gè)循環(huán)完成之后，觀察各樣品的截面以測(cè)量形成在熔融部、中心電極和貴金屬電極頭之間的界面上的氧化皮的長(zhǎng)度與該界面的長(zhǎng)度的比率(氧化皮比率)。圖9示出了關(guān)于界面率為5%或10%的樣品的B/A與氧化皮比率的關(guān)系。在本實(shí)例中，在圖9中，界面率被設(shè)定為5%的樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果由黑圓(·)繪示，而界面率被設(shè)定為10%的樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果由叉(X)繪示。此外，使用外徑為0.7mm的貴金屬電極頭。如圖9所示，對(duì)于界面率為10 %的樣品來(lái)說(shuō)，可以看到氧化皮比率超過50 %，因此貴金屬電極頭接合到中心電極的接合強(qiáng)度不足。原因是中心電極和貴金屬電極頭之間的直接接觸區(qū)域較大(換言之，熔融部的體積較小)。因此，認(rèn)為熔融部不能充分地吸收在中心電極和貴金屬電極頭之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力差，由此，不能充分地防止氧化范圍的產(chǎn)生。此外，對(duì)于B/A超過6的樣品來(lái)說(shuō)，可以看到氧化皮比率超過50%。原因是熔融部相對(duì)于貴金屬電極頭較薄。因此，認(rèn)為熔融部不能充分地吸收中心電極和貴金屬電極頭之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力差。同時(shí)，對(duì)于界面率為5%以下并且設(shè)定B/A≤6的樣品來(lái)說(shuō)，可以看到氧化皮比率小于50%，使得貴金屬電極頭被牢固地接合到中心電極，從而可靠地防止貴金屬電極頭從中心電極脫落。這樣，在長(zhǎng)度A被設(shè)定為0. 4mm或0. 6mm之后，熔融部的沿軸線方向的長(zhǎng)度被設(shè)定為A/1. 5的部位分別形成在從貴金屬電極頭的外周向內(nèi)側(cè)Β/6、Β/5、Β/4、B/3或B/2. 5的位置，由此制造火花塞樣品。各樣品均經(jīng)受實(shí)驗(yàn)臺(tái)火花實(shí)驗(yàn)。在本實(shí)例中，下面給出實(shí)驗(yàn)臺(tái)火花實(shí)驗(yàn)的概要。即，在將施加到樣品的電壓的頻率設(shè)定為60Hz之后(即，每分鐘執(zhí)行放電3600次之后)，各樣品被放電100小時(shí)。在過去 100小時(shí)之后，測(cè)量各樣品的火花放電間隙的增量(間隙增量)。圖10示出從貴金屬電極頭的外周起A1/1. 5的部位的形成位置(A/1. 5的形成位置)與間隙增量之間的關(guān)系。在本實(shí)例中，在圖10中，A被設(shè)定為0.6mm的樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果由黑圓(·)繪示，而A被設(shè)定為 0.4mm的樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果由黑矩形(■)繪示。此外，使用外徑為0. 7mm且高度(厚度)為 0. 3mm的貴金屬電極頭。如圖10所示，對(duì)于熔融部的沿軸線的長(zhǎng)度被設(shè)定為A/1. 5的形成位置比距貴金屬電極頭的外周為B/4的位置徑向向外的樣品(即，A/1. 5的形成位置被設(shè)定為Β/6、B/5或 B/4的樣品)，可以看到間隙增量小于0. 1mm，且該樣品具有優(yōu)良的耐消耗性。當(dāng)A/1.5的形成位置被設(shè)定為比從貴金屬電極頭的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B/4的位置徑向靠外時(shí)，認(rèn)為熔融部的形狀可以較薄，使得貴金屬電極頭在接合貴金屬電極頭時(shí)不會(huì)過度熔融，由此可以充分地確保貴金屬電極頭接合之后的厚度。此外，證明A被設(shè)定為0. 4mm以下的樣品的耐消耗性比A被設(shè)定為0. 6mm的樣品的耐消耗性更高。當(dāng)A被設(shè)定為0. 4mm以下時(shí)，認(rèn)為可以充分地確保貴金屬電極頭接合之后的厚度。綜合地考慮兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，為了增強(qiáng)耐消耗性和接合強(qiáng)度兩者，優(yōu)選地將界面率設(shè)定為5%以下，滿足A≤0. 6且B/A≤6，而且熔融部的沿軸線長(zhǎng)度被設(shè)定為A/1. 5的部位的形成位置被形成為比距貴金屬電極頭的外周為B/4的位置徑向向外。此外，考慮到進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性，優(yōu)選地熔融部形成為使得A被設(shè)定為0. 4mm以下。接著，在將熔融部的長(zhǎng)度A設(shè)定為0. 4mm之后，變化從貴金屬電極頭的形成火花放電間隙的表面到熔融部的中心的長(zhǎng)度D，從而制造具有多種變化的D-(A/2)的值的火花塞樣品。各樣品均經(jīng)受用于評(píng)價(jià)耐消耗性的實(shí)驗(yàn)。在本實(shí)例中，給出評(píng)價(jià)耐消耗性的實(shí)驗(yàn)的概要。即，在將本實(shí)例制造的樣品安裝到排氣量(displace me nt volume)為2000cc的V4發(fā)動(dòng)機(jī)之后，中心電極的前端部的目標(biāo)保持溫度為800°C，且在全開狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)100小時(shí)(發(fā)動(dòng)機(jī)速度=5000rpm)。經(jīng)過 100小時(shí)之后，測(cè)量各樣品的火花放電間隙的增量(間隙增量)。圖11示出D-(A/2)的值與間隙增量的關(guān)系。在本實(shí)例中，使用外徑為0. 7mm的貴金屬電極頭。如圖11所示，可以證明對(duì)于D_(A/2)小于0. Imm的樣品，即對(duì)于從熔融部到貴金屬電極頭的前端面(放電表面)的長(zhǎng)度較短的樣品來(lái)說(shuō)，間隙增量超過0. 1mm，從而稍微降低了耐消耗性?？梢哉J(rèn)為由于貴金屬電極頭的體積減小，所以熔融部在較早的階段就被露出到放電表面?？梢宰C明對(duì)于D-(A/2)大于0. 6mm的樣品，即對(duì)于從熔融部到貴金屬電極頭的前端面的長(zhǎng)度較長(zhǎng)的樣品來(lái)說(shuō)，稍微降低了耐消耗性。可以認(rèn)為由于貴金屬電極頭的體積增大得太多，所以貴金屬電極頭的熱難以被導(dǎo)出，使得貴金屬電極頭過熱。另一方面，對(duì)于滿足0. Imm彡D_(A/2)彡0. 6mm的樣品來(lái)說(shuō)，可以看到間隙增量小于0. 1mm，使得該樣品具有非常優(yōu)良的耐消耗性。特別地，可以證明對(duì)于滿足0.2mm彡D-(AA)彡0. 5mm的樣品來(lái)說(shuō)，間隙增量進(jìn)一步減小，使得獲得更加優(yōu)良的耐消耗性。因此，為了進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性，優(yōu)選地將熔融部等形成為滿足 0. Imm彡D-(A/2)彡0. 6mm，更優(yōu)選地，將熔融部等形成為滿足0. 2mm彡D_(A/2)彡0. 5mm。接著，在通過使用多個(gè)具有不同高度(厚度)的貴金屬電極頭制造具有多種變化的長(zhǎng)度D的火花塞的樣品之后，各樣品均經(jīng)受用于評(píng)價(jià)上述耐用性的實(shí)驗(yàn)。圖12示出長(zhǎng)度 D與間隙增量之間的關(guān)系。在本實(shí)例中，貴金屬電極頭的外徑為0. 7mm，且對(duì)貴金屬電極頭進(jìn)行焊接以使熔融部的長(zhǎng)度A為0. 4mm。如圖12所示，對(duì)于滿足0. 3mm彡D彡0. 5mm的樣品來(lái)說(shuō)，可以看到間隙增量減小到0. 08mm程度，從而獲得優(yōu)良的耐消耗性。因此，考慮到進(jìn)一步增強(qiáng)耐消耗性，對(duì)于長(zhǎng)度D 來(lái)說(shuō)優(yōu)選的是將貴金屬電極頭的厚度等設(shè)定為滿足0. 3mm < D < 0. 5mm。接著，通過多樣地改變貴金屬電極頭的焊接條件，制造熔融部在貴金屬電極頭的軸線上的厚度E為0mm、0. 05mm或0. IOmm的火花塞樣品，之后，各樣品均經(jīng)受上述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)燃燒器實(shí)驗(yàn)。測(cè)量形成的氧化皮的長(zhǎng)度。結(jié)果，如果氧化皮比率為30%以下，則樣品具有優(yōu)良的接合強(qiáng)度，由此被評(píng)價(jià)為“◎”。如果氧化皮比率大于30%并且小于50%，則樣品具有足夠的接合強(qiáng)度，由此被評(píng)價(jià)為“0”。表1示出熔融部的厚度E和評(píng)價(jià)。在本實(shí)例中，熔融部的厚度E為Omm的樣品意味著貴金屬電極頭的軸線上不存在熔融部(其中，界面率被設(shè)定為5%以下)。此外，使用外徑為0.7mm的貴金屬電極頭。另外，以使得熔融部的長(zhǎng)度 A為0. 4mm的方式焊接貴金屬電極頭。表權(quán)利要求
1.一種火花塞，其包括棒狀的中心電極，其沿軸線方向延伸； 絕緣體，其設(shè)置在所述中心電極的外周； 金屬殼，其設(shè)置在所述絕緣體的外周； 接地電極，其從所述金屬殼的前端部延伸；以及貴金屬電極頭，其被接合到所述中心電極的前端部，并且在所述接地電極和所述貴金屬電極頭之間形成間隙，其中，所述中心電極和所述貴金屬電極頭經(jīng)由熔融部彼此接合，所述熔融部由所述中心電極的成分和所述貴金屬電極頭的成分熔合而成；所述貴金屬電極頭和所述中心電極之間的界面的面積被設(shè)定成是所述貴金屬電極頭的在所述貴金屬電極頭的外表面最接近所述熔融部的部位處的與所述貴金屬電極頭的軸線垂直的橫截面積的5%以下；在包含所述軸線的截面中，假設(shè)所述熔融部的露出到外表面的部分沿著所述軸線的長(zhǎng)度為A，且所述貴金屬電極頭的寬度為B，其中A、B的單位均為mm，則滿足A彡0. 6且B/ A彡6 ；而且所述熔融部的沿著所述軸線的長(zhǎng)度為A/1. 5的部位位于比從所述貴金屬電極頭的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B/4的位置徑向向外的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述中心電極在其中設(shè)置有散熱促進(jìn)部，所述散熱促進(jìn)部由在熱傳導(dǎo)性方面優(yōu)于所述中心電極的外周的材料制成，且假設(shè)從所述散熱促進(jìn)部到所述熔融部的最短長(zhǎng)度為C，其中 C的單位為mm，則滿足C彡2. 0。
3.一種火花塞，其包括棒狀的中心電極，其沿軸線方向延伸； 絕緣體，其設(shè)置在所述中心電極的外周； 金屬殼，其設(shè)置在所述絕緣體的外周； 接地電極，其從所述金屬殼的前端部延伸；以及貴金屬電極頭，其被接合到設(shè)置于所述接地電極的遠(yuǎn)端部上的突出部，并且在所述中心電極和所述貴金屬電極頭之間形成間隙，其中，所述突出部和所述貴金屬電極頭經(jīng)由熔融部彼此接合，所述熔融部由所述突出部的成分和所述貴金屬電極頭的成分熔合而成；所述貴金屬電極頭和所述突出部之間的界面的面積被設(shè)定成是所述貴金屬電極頭的在所述貴金屬電極頭的外表面的最接近所述熔融部的部位處的與所述貴金屬電極頭的軸線方向垂直的橫截面積的5%以下；在包含所述軸線的截面中，假設(shè)所述熔融部的露出到外表面的部分沿所述貴金屬電極頭的軸線方向的長(zhǎng)度為A，且所述貴金屬電極頭的寬度為B，其中A、B的單位為mm，則滿足 A彡0. 6且B/A彡6 ；而且所述熔融部的沿著所述貴金屬電極頭的軸線方向的長(zhǎng)度為A/1. 5的部位位于比從所述熔融部的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B/4的位置徑向向外的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，滿足A< 0. 4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，在所述貴金屬電極頭的軸線上，假設(shè)從所述貴金屬電極頭的形成所述間隙的表面到所述熔融部的中心或到所述界面的中心的長(zhǎng)度為D，其中D的單位為mm，則滿足 0. 1 彡 D- (A/2)彡 0. 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，在所述貴金屬電極頭的軸線上，假設(shè)從所述貴金屬電極頭的形成所述間隙的表面到所述熔融部的中心或到所述界面的中心的長(zhǎng)度為D，其中D的單位為mm，則滿足 0. 3 彡 D 彡 0. 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，在所述貴金屬電極頭的軸線上，假設(shè)所述熔融部的厚度為E，其中E的單位為mm，則滿足 E > 0. 0。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的火花塞，其特征在于，在包括所述軸線的截面中，假設(shè)所述熔融部的從與所述貴金屬電極頭的中心軸線垂直并經(jīng)過所述熔融部的在所述貴金屬電極頭的軸線方向上的中央部的直線起位于所述貴金屬電極頭所在側(cè)的部分的截面積為X，且所述貴金屬電極頭的截面積為Y，其中X、Y的單位為 mm2,則滿足 0. 025 ( X/ (X+Y)彡 0. 50。
全文摘要
防止貴金屬電極頭脫落并且增強(qiáng)耐消耗性，同時(shí)抑制制造成本的增大?；鸹ㄈ?1)包括中心電極(5)和貴金屬電極頭(31)。中心電極(5)和貴金屬電極頭(31)經(jīng)由熔融部(35)而彼此接合。貴金屬電極頭(31)和中心電極(5)之間的界面的面積被設(shè)定成是貴金屬電極頭(31)的在貴金屬電極頭(31)的外表面最接近熔融部(35)的部位處與軸線(CL1)垂直的橫截面積的5％以下。在包含軸線(CL1)的截面中，假設(shè)熔融部(35)的露出到外表面的部分沿軸線(CL1)的長(zhǎng)度為A(mm)，且貴金屬電極頭(31)的寬度為B(mm)，則滿足B/A≤6。熔融部(35)的沿著軸線(CL1)的長(zhǎng)度為A/1.5的部位位于比從貴金屬電極頭(31)的外周向內(nèi)進(jìn)去達(dá)B/4的位置徑向向外的位置。
文檔編號(hào)H01T13/16GK102160248SQ20108000263
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者中山勝稔, 坂柳伸彰 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社