火花塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種火花塞。
【背景技術(shù)】
[0002]作為火花塞，公知一種將由耐火花消耗性和耐氧化性優(yōu)異的貴金屬(例如鉬、銥、釕、銠)或以貴金屬為主要成分的合金形成的電極端頭(以下稱為“貴金屬端頭”)與中心電極和接地電極(以下也統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為“電極”)接合的火花塞(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。通常，貴金屬端頭通過(guò)激光焊接與母材(電極或用于與電極接合的中間部件)接合。具體而言，通過(guò)沿著貴金屬端頭的外周照射激光，將貴金屬與母材接合。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特許第4705129號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2002 - 93547號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2005 - 183167號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2007 - 87969號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2005 - 50732號(hào)公報(bào)
[0010]作為貴金屬端頭，特別是，在使用直徑為2mm以上這種比較大型的端頭的情況下，有時(shí)不沿著貴金屬端頭的整個(gè)外周連續(xù)照射激光，而是對(duì)沿著貴金屬端頭外周的多個(gè)部位進(jìn)行激光照射。在這種情況下，作為提高貴金屬端頭的接合強(qiáng)度的方法，考慮增大對(duì)每個(gè)部位的激光照射輸出功率的方法，或增加進(jìn)行激光照射的部位的數(shù)量的方法。通過(guò)采用這些方法，能夠擴(kuò)大通過(guò)激光照射而形成的、貴金屬端頭和母材熔合的熔融區(qū)域。
[0011]然而，即使像上述那樣使通過(guò)激光照射而施加的能量增加來(lái)擴(kuò)大熔融區(qū)域，想要提高貴金屬端頭的接合強(qiáng)度，有時(shí)也難以充分地確保隨著火花塞的使用而使電極暴露在冷熱循環(huán)中時(shí)的貴金屬的耐久性。例如當(dāng)使通過(guò)激光照射而施加的能量增加時(shí)，通常熔融區(qū)域中的貴金屬的含有量增加，但是，熔融區(qū)域中的貴金屬的含有量增加的結(jié)果是，在熔融區(qū)域和母材之間，線膨脹系數(shù)差變大，在電極暴露在冷熱循環(huán)中時(shí)貴金屬端頭容易從母材脫落。
[0012]而且，在使用中間部件作為母材的情況下，由于使利用激光照射而施加的能量增力口，因此激光照射時(shí)的母材的溫度上升，母材容易變形。當(dāng)將焊接在以上述方式變形的母材上的貴金屬端頭與電極接合時(shí)，由于在母材和電極之間產(chǎn)生間隙，因此從貴金屬端頭向電極的熱傳遞效率降低。當(dāng)從貴金屬端頭向電極的熱傳遞效率降低時(shí)，在利用火花塞形成火花時(shí)，貴金屬端頭和母材處于過(guò)熱狀態(tài)，貴金屬端頭容易脫落。因此，希望提高貴金屬端頭的接合強(qiáng)度，并且抑制暴露在冷熱循環(huán)中的電極中的貴金屬端頭的脫落。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明為了解決上述課題而完成，能夠?qū)崿F(xiàn)為以下方式。
[0014](I)根據(jù)本發(fā)明的一種方式，提供一種火花塞，具備電極，所述電極具有含有貴金屬剖面圓形的貴金屬端頭以及以圍繞該貴金屬端頭的外周的方式配置的母材，所述貴金屬端頭焊接于所述母材，在從所述母材至所述貴金屬端頭的范圍形成有所述母材和所述貴金屬端頭相互熔合的熔融區(qū)域。所述火花塞的特征在于，其中，所述貴金屬端頭的直徑為2mm以上，在與所述貴金屬端頭的中心軸CLl正交并通過(guò)所述熔融區(qū)域中的最接近所述中心軸CLl的點(diǎn)的剖面中，所述熔融區(qū)域具備形成在比同心圓A的圓周靠所述貴金屬端頭的中心側(cè)的區(qū)域的多個(gè)中心側(cè)熔融部，所述同心圓A是所述貴金屬端頭的外形線的同心圓且具有所述貴金屬端頭的直徑的90%長(zhǎng)度的直徑，位于所述同心圓A上的所述熔融區(qū)域的在所述同心圓A上的長(zhǎng)度之和為所述同心圓A的圓周的長(zhǎng)度的30%以上，位于同心圓B上的所述熔融區(qū)域的在所述同心圓B上的長(zhǎng)度之和為所述同心圓B的圓周的長(zhǎng)度的30%以上，所述同心圓B具有與所述貴金屬端頭的所述外形線的直徑相同的直徑。
[0015]根據(jù)該方式的火花塞，即使在使用直徑為2mm以上這種直徑比較大的貴金屬端頭而通過(guò)形成具備多個(gè)中心側(cè)熔融部的形狀的熔融區(qū)域來(lái)焊接貴金屬端頭和母材的情況下，也能夠確保在貴金屬端頭內(nèi)形成的熔融區(qū)域的體積，能夠提高貴金屬端頭和母材之間的接合強(qiáng)度。而且，能夠抑制貴金屬端頭從母材脫落。
[0016](2)上述方式的火花塞，也可以是，在所述熔融區(qū)域中，所述剖面中的與所述同心圓B的圓周重合的部分中構(gòu)成所述貴金屬端頭的金屬的含有比例為10質(zhì)量％以下。
[0017]根據(jù)該方式的火花塞，在熔融區(qū)域和貴金屬端頭之間，線膨脹系數(shù)差變得更大，在熔融區(qū)域和母材之間，線膨脹系數(shù)差變得更小。因此，當(dāng)火花塞被暴露在冷熱循環(huán)中而產(chǎn)生裂紋時(shí)，與其它部位相比，在貴金屬端頭的內(nèi)部形成的貴金屬端頭和熔融區(qū)域的邊界部中更容易產(chǎn)生裂紋，能夠抑制貴金屬端頭的脫落。
[0018](3)在上述方式的火花塞中，也可以是，所述熔融區(qū)域具備包含所述中心側(cè)熔融部中的任一個(gè)且彼此分離的多個(gè)獨(dú)立熔融部，在所述剖面中，各個(gè)所述獨(dú)立熔融部的中心軸CL2從與該中心軸CL2平行且通過(guò)所述貴金屬端頭的中心軸CLl的直線分離。
[0019]根據(jù)該方式的火花塞，在各個(gè)獨(dú)立熔融部中，同心圓A上的長(zhǎng)度和同心圓B上的長(zhǎng)度變得更長(zhǎng)，因此能夠削減應(yīng)該形成的獨(dú)立熔融部的數(shù)量。因此，能夠抑制在形成熔融區(qū)域時(shí)施加在貴金屬端頭和母材整體上的能量(熱量)，能夠抑制母材隨著熔融區(qū)域的形成而變形，能夠提高電極的耐久性。
[0020](4)在上述方式的火花塞中，也可以是，各個(gè)所述獨(dú)立熔融部中的所述中心軸CL2相對(duì)于與各個(gè)所述中心軸CL2平行且通過(guò)所述貴金屬端頭的中心軸CLl的各個(gè)直線都在相同側(cè)分離。
[0021]根據(jù)該方式的火花塞，在電極整體中，能夠更容易地確保各個(gè)獨(dú)立熔融部中的同心圓B上的長(zhǎng)度之和與同心圓A上的長(zhǎng)度之和。而且，能夠簡(jiǎn)化用于形成熔融區(qū)域的動(dòng)作，能夠提高加工性。
[0022](5)在上述方式的火花塞中，也可以是，所述貴金屬端頭由銥或銥合金形成。
[0023]根據(jù)該方式的火花塞，貴金屬端頭與熔融區(qū)域和母材之間的線膨脹系數(shù)的差變大，因此能夠特別顯著地獲得提高貴金屬端頭和母材之間的接合強(qiáng)度并提高電極的耐久性的效果。
[0024]本發(fā)明可以通過(guò)除了上述方式之外的各種方式實(shí)現(xiàn)，例如，可以通過(guò)火花塞的制造方法等方式實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是火花塞的局部剖視圖。
[0026]圖2是表示接地電極的前端部的構(gòu)成的剖視圖。
[0027]圖3是表示將貴金屬端頭安裝在基部上的工序的說(shuō)明圖。
[0028]圖4是表示接地電極的前端部的狀態(tài)的俯視圖。
[0029]圖5是表示端頭接合體中的TP含有剖面的狀態(tài)的剖視圖。
[0030]圖6是用于說(shuō)明接地電極的特征的說(shuō)明圖。
[0031]圖7是用于說(shuō)明接地電極的特征的說(shuō)明圖。
[0032]圖8是表示作為貴金屬端頭和第一熔融區(qū)域的邊界的邊界部E的說(shuō)明圖。
[0033]圖9是表示對(duì)貴金屬端頭和保持部件之間的接合強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果的說(shuō)明圖。
[0034]圖10是表示對(duì)貴金屬端頭和保持部件之間的接合強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果的說(shuō)明圖。
[0035]圖11是表示第一熔融區(qū)域的形狀的說(shuō)明圖。
[0036]圖12是表示對(duì)貴金屬端頭和保持部件之間的接合強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果的說(shuō)明圖。
[0037]圖13是示意性表示端頭接合體的狀態(tài)的剖視圖。
[0038]圖14是表示TP含有剖面的狀態(tài)的剖視圖。
[0039]圖15是表示TP含有剖面的狀態(tài)的剖視圖。
[0040]圖16是表示TP含有剖面的狀態(tài)的剖視圖。
[0041]圖17是表示TP含有剖面的狀態(tài)的剖視圖。
[0042]圖18是表示TP含有剖面的狀態(tài)的剖視圖。
[0043]圖19是表示含有端頭中心軸CLl的剖面的狀態(tài)的剖視圖。
[0044]圖20是表示中心電極的前端部的狀態(tài)的剖視圖。
[0045]圖21是表示含有端頭中心軸CLl的剖面的狀態(tài)的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]A.第一實(shí)施方式
[0047]A-1.火花塞的構(gòu)成:
[0048]圖1是利用作為本發(fā)明實(shí)施方式的火花塞的制造方法而制造的火花塞100的局部剖視圖。如圖1所示，火花塞100具有沿著軸線Ax伸長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)形狀。在圖1中，由單點(diǎn)劃線表示的軸線Ax的右側(cè)表示外觀主視圖,軸線Ax的左側(cè)表示以通過(guò)火花塞100的中心軸的剖面對(duì)火花塞100剖切后的剖視圖。在以下的說(shuō)明中，在與軸線Ax平行的方向上，將圖1的下側(cè)稱作前端側(cè)，將圖1的上側(cè)稱作后端側(cè)。
[0049]火花塞100具備絕緣子10、中心電極20、接地電極30、端子配件40和主體配件50。從絕緣子10的一端突出的桿狀的中心電極20通過(guò)絕緣子10的內(nèi)部，與設(shè)置在絕緣子10的另一端的端子配件40電連接。中心電極20的外周由絕緣子10保持，絕緣子10的外周在從端子配件40分離的位置由主體配件50保持。
[0050]在與主體配件50電連接的接地電極30和中心電極20的前端之間形成作為產(chǎn)生火花的間隙的火花間隙?；鸹ㄈ?00經(jīng)由主體配件50而被安裝在內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋200上所設(shè)置的安裝螺孔201中。當(dāng)對(duì)端子配件40施加2萬(wàn)?3萬(wàn)伏的高電壓時(shí)，在中心電極30和接地電極30之間所形成的火花間隙產(chǎn)生火花。
[0051]絕緣子10是對(duì)例如礬土的陶瓷材料進(jìn)行燒制而形成的絕緣體。絕緣子10是在中心形成有容納中心電極20和端子配件40的軸孔12的筒狀的部件。在絕緣子10的軸向中央形成有增大外徑的中央主體部19。在比中央主體部19靠端子配件40側(cè)形成有將端子配件40和主體配件50之間絕緣的后端側(cè)主體部18。在比中央主體部19靠中心電極20側(cè)形成有外徑比后端側(cè)主體部18小的前端側(cè)主體部17，在前端側(cè)主體部17的前側(cè)形成有外徑比前端側(cè)主體部17小且隨著朝向前端側(cè)外徑逐漸變小的長(zhǎng)腳部13。
[0052]主體配件50是圍繞并保持絕緣子10的從后端側(cè)主體部18的一部分至長(zhǎng)腳部13的部位的圓筒形的配件。在本實(shí)施方式中，主體配件50由低碳鋼形成，對(duì)整體實(shí)施鍍鎳或鍍鋅等電鍍處理。主體配件50具備工具卡合部51、安裝螺紋部52和襯墊支撐部54。
[0053]主體配件50的工具卡合部51供將火花塞100安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋200上的工具(未圖示)嵌合。主體配件50的安裝螺紋部52具有與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋200的安裝螺紋孔201螺合的螺紋牙。主體配件50的襯墊支撐部54在安裝螺紋部52的后端側(cè)從安裝螺紋部52向徑向的外周側(cè)突出而形成為凸緣狀。
[0054]而且，作為實(shí)心的大致圓環(huán)狀部件的襯墊5以與襯墊支撐部54的前端側(cè)端部接觸的方式嵌合并插入到主體配件50。利用該襯墊5，確?；鸹ㄈ?00