專利名稱：火花塞及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)用的火花塞及其制造方法。
背景技術(shù)：
對于機(jī)動車發(fā)動機(jī)等的內(nèi)燃機(jī)的點火所使用的火花塞，為了提高耐火花消耗性， 提出了多種在電極的前端焊接以Pt或Ir等作為主成分的貴金屬片而形成的構(gòu)成方案(例如參照專利文獻(xiàn)1)。特別是，由于中心電極的火花消耗多，所以貴金屬片的使用所帶來的效果大?？墒?，在中心電極母材上焊接這樣的貴金屬片而形成中心電極的情況下，由激光焊接進(jìn)行加工的方式正成為主流。在該焊接中，一般來講，在中心電極母材(M或者M(jìn)合金)的前端面中心將貴金屬片(圓柱體)經(jīng)由一個端面定位地進(jìn)行配置，沿周向熔融這兩個部件的接合面(部分)的外周緣來進(jìn)行接合。另一方面，最近，火花塞的小徑化的要求越發(fā)強(qiáng)烈。基于這樣的火花塞的小徑化的要求，針對中心電極中的貴金屬片的前端與接地電極(外側(cè)電極)的前端之間的火花隙 (是指電極間的標(biāo)準(zhǔn)的火花隙(尺寸)，以下也稱標(biāo)準(zhǔn)間隙)G，要想在貴金屬片的周面與接地電極的靠基端部位(主體配件的靠前端部位)之間確保充分的空間(以下也稱橫向間隙)是困難的。具體來講，將火花隙(尺寸)設(shè)為G，將在接地電極的基端沿著朝向中心電極的內(nèi)表面與主體配件的軸平行地引出的線與由激光焊接產(chǎn)生的焊道的最短間隔(尺寸) 設(shè)為A，此時，根據(jù)火花塞的直徑(安裝螺紋的直徑)，有時該G和A成為AS 3G。存在起因于此、按標(biāo)準(zhǔn)間隙以外的該橫向間隙產(chǎn)生放電(稱為異常放電)的情況。特別是，在火花塞使用于在燃燒室內(nèi)的環(huán)境下存在偏向的直噴發(fā)動機(jī)或渦旋(混合氣流)嚴(yán)格的條件的發(fā)動機(jī)的情況下，在配置成火花塞的接地電極的基端(根部)位于混合氣流的下游時，其產(chǎn)生的危險性高。這樣的標(biāo)準(zhǔn)間隙以外的放電、火星，在無法達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)的燃料點火、導(dǎo)致燃燒性能降低等、導(dǎo)致點火性能降低等的方面是有問題的。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開平11-233233號公報

發(fā)明內(nèi)容
本申請的發(fā)明人著眼于上述那樣的異常放電較多產(chǎn)生在具備通過焊接將貴金屬片固定于中心電極母材而成的中心電極的火花塞中的情況進(jìn)行了研究，了解到該異常放電、橫向火星往往產(chǎn)生在貴金屬片的周圍(側(cè)面)的由焊接產(chǎn)生的焊道部位(在焊接中熔融的金屬凝固的部位)與接地電極的靠基端部位之間。在中心電極母材的端面定位配置貴金屬片的端面并沿周向?qū)⑦@兩個部件的接合面(部分)的外周緣激光焊接的情況下，將隔著該接合面的兩個部件的外周緣熔融，使該熔融的金屬凝固，在該外周緣以相連的形式存留下由包括兩個部件的金屬組成的合金構(gòu)成的焊道。這樣的焊接所形成的焊道其寬度、高度都分別是微小的，而當(dāng)進(jìn)行微細(xì)觀察時，在其表面產(chǎn)生有凹凸，容易造成電場集中。此外，在焊道部分形成有金屬氧化膜，容易引起電子發(fā)射。因此，該凹凸部分容易產(chǎn)生放電，本申請的發(fā)明人認(rèn)為這是導(dǎo)致異常放電的根本原因。于是，本申請的發(fā)明人經(jīng)過繼續(xù)研究和試驗，了解到其決定性的產(chǎn)生原因。這是由于存在以下現(xiàn)象，即，當(dāng)沿周向激光焊接中心電極母材與貴金屬片的接合面(部分)的外周緣時，詳細(xì)的產(chǎn)生機(jī)理將在后敘述，作為該焊接的終端的焊道的最末端部相比其他的焊道部位向中心電極的徑向(以下也單稱為徑向)僅高0.03mm 0. 2mm地局部隆起，形成了凸部(突起或者峰部，以下也單稱為凸部)。在此，本申請的發(fā)明人認(rèn)為，在組裝成火花塞的狀態(tài)下，在該凸部朝向接地電極的基端側(cè)、或是處在與其極其接近的位置的情況下，異常放電的產(chǎn)生頻率高。本申請的發(fā)明人基于該推論，以改變該凸部、即焊道的最末端部相對于接地電極的位置關(guān)系的多種樣例進(jìn)行了試驗，結(jié)果正如該推論那樣。另外，成為該原因的凸部的產(chǎn)生的機(jī)理如下所述。以往，在將貴金屬片焊接在中心電極母材上時，為了提高焊接強(qiáng)度，以沿貴金屬片的周向使焊接部位可靠地形成一周的方式，環(huán)繞一周以上(一周+α)地焊接其周圍。艮口， 環(huán)繞的焊接的終點并不是在作為出發(fā)點的焊接起始點停止，而是在周向適量地超過該起始點的位置。當(dāng)這樣焊接一周以上時，焊道的最末端部也已經(jīng)重疊在熔融后凝固的焊接起始點的焊道之上地形成焊道。另一方面，在該焊道的最末端部之上并沒有形成新的焊道。因此，焊道的最末端部與周向上的其他的焊道部位相比，其表面的形態(tài)不同。并且，其形態(tài)與其他的焊道部位相比，成為在徑向上高的異形的突起或是隆起狀的凸部而顯著存在。另外，這樣的凸部的產(chǎn)生并不限于連續(xù)激光焊接。S卩，在以脈沖(發(fā)振)激光沿周向進(jìn)行焊接的情況下，從焊接起始點重疊一部分焊道，依次沿周向按等角度間隔反復(fù)進(jìn)行多次脈沖激光照射，對兩個部件的接合面的外周緣進(jìn)行焊接。此時，在由環(huán)繞后的最后一次 (終點)的激光照射而形成的最末端部的焊道之上不會形成新的焊道。由此，在根據(jù)脈沖激光焊接的情況下，在焊道的最末端部也會形成凸部。可是，對于對中心電極母材與貴金屬片的接合面的周圍沿周向環(huán)繞一周以上地進(jìn)行激光焊接的手法，并不限于使用一臺激光焊接機(jī)(從一個方向進(jìn)行激光焊接)的情況，有時也使用多臺激光焊接機(jī)。例如，在使用兩臺激光焊接機(jī)、從貴金屬片的前端側(cè)沿軸向觀察時，在隔著該片中心相向的兩處(180度)的位置從兩個方向進(jìn)行激光焊接的情況下，通過使中心電極母材繞其軸線旋轉(zhuǎn)1/2周(也根據(jù)一個脈沖所形成的焊接部的大小，實際上旋轉(zhuǎn)不足1/2周)，能夠環(huán)繞一周以上地進(jìn)行激光焊接。因而，焊接時間縮短，制造效率得到提尚ο另一方面，在這樣焊接的情況下，因為由各焊接機(jī)形成的焊道分別地形成，所以， 焊道的最末端部(以下也稱為終端部或者終端)存在于相向的兩處。因此，在該情況下，在徑向上比較高的異形的突起或隆起狀的凸部在各焊道的終端存在于兩處。同樣，在使用三臺激光焊接機(jī)、從貴金屬片的前端側(cè)沿軸向進(jìn)行觀察時，在該片的周向上的120度等角度間隔的位置上從三個方向繞中心電極母材的軸線環(huán)繞一周以上地進(jìn)行激光焊接的情況下， 凸部在各焊道的終端存在于三個部位。進(jìn)而，本申請的發(fā)明人經(jīng)過銳意研究，結(jié)果了解到，在焊道的終端以外，與周向上的其他的焊道部位相比較，有時也形成焊道的一部分在徑向上高的異形的突起或隆起狀的凸部。其理由如下所述。在中心電極母材的前端上焊接貴金屬片時，將圓柱狀的微小的貴金屬片以同心狀定位并配置在直徑比其大的中心電極母材的前端上，在被按壓的狀態(tài)下進(jìn)行焊接。另一方面，在其定位過程中，有時也會產(chǎn)生大的誤差(偏心誤差)。這樣，在中心電極母材的前端，貴金屬片向一側(cè)偏心地被定位，在對其接合面的外周緣進(jìn)行激光焊接的情況下，貴金屬片偏向其一側(cè)存在地被固定。在這樣的情況下，在作為另一側(cè)的相反側(cè)的接合面的外周緣上，容易存留下焊接的焊接滯留物。另一方面，這樣的焊接滯留物，當(dāng)從前端側(cè)觀察貴金屬片時，與其他的焊道部位相比較，形成在徑向上高的異形的突起或隆起狀的凸部。即，在焊道的終端以外，有時也會因焊接貴金屬片前的定位過程中的其偏心誤差造成凸部的存在。如上所述，當(dāng)從前端側(cè)觀察焊接的貴金屬片時，與其他的焊道部位相比較，在徑向上高的異形的突起或者呈隆起狀存在的凸部，有在焊道的終端部產(chǎn)生的凸部(一個或者多個凸部。以下也稱為焊道末端的凸部、或者單稱為凸部)、在將貴金屬片以同心狀定位并配置在中心電極母材的前端時所產(chǎn)生的因比較大的偏心誤差導(dǎo)致的凸部(以下也稱為因偏心誤差導(dǎo)致的凸部、或者單稱為凸部)。并且，中心電極中的這樣的凸部在朝向接地電極的基端側(cè)而存在或是位于與其接近的位置的情況下，異常放電的產(chǎn)生頻率高。本發(fā)明是基于上述見解而做出的，其目的在于在作為中心電極在中心電極母材上激光焊接貴金屬片而成的火花塞中，降低或防止中心電極與接地電極的標(biāo)準(zhǔn)間隙以外的異常放電的產(chǎn)生，防止點火性能的降低。為了達(dá)成上述目的，技術(shù)方案1所述的發(fā)明是一種火花塞，該火花塞具有中空軸狀的絕緣部件和主體配件，上述絕緣部件在前端配置有中心電極，上述主體配件包圍該絕緣部件并在前端具備與上述中心電極形成火花隙的接地電極，上述中心電極通過在中心電極母材的前端焊接貴金屬片而成，通過對該中心電極母材與該貴金屬片的接合面的周圍沿周向環(huán)繞一周以上地進(jìn)行激光焊接而成，其特征在于，將上述中心電極與上述接地電極之間的火花隙設(shè)為G，將在上述接地電極的基端中沿著朝向上述中心電極的內(nèi)表面與上述主體配件的軸X平行地引出的線和由激光焊接所形成的焊道之間的最短間隔設(shè)為A，則G和A處于A彡3G的尺寸關(guān)系，在從上述貴金屬片的前端側(cè)沿軸向觀察該火花塞時，由環(huán)繞的激光焊接所形成的焊道中、在徑向上形成得相對較高的凸部的頂部，不存在于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線上， 而是處于在上述周向上與該直線分離的位置。另外，在本申請中，所說的火花塞的前端，是指火花塞自身的軸向(長度方向)的設(shè)有中心電極或者接地電極的一側(cè)的端部，在關(guān)于這些電極或主體配件或者絕緣部件等構(gòu)成部件以及部位(或者部分)稱前端時，也指與其對照那側(cè)的端部。另外，對于火花塞的放電部的電極所使用的“貴金屬片”，由Pt(白金)或Ir(銥)單體或者將它們作為主成分的合金構(gòu)成的片是其代表例。技術(shù)方案2所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1所述的火花塞，其特征在于，在周向上存在多個上述凸部，上述凸部的頂部均不存在于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線上、且處于在上述周向上與該直線分離的位置。
技術(shù)方案3所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1所述的火花塞，其特征在于，在周向上存在多個上述凸部，上述周向上的間隔最大的兩個凸部所構(gòu)成的該周向上的間隔的部位朝向上述接地電極的基端側(cè)，上述兩個凸部各自的頂部處于在上述周向上與將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線分離的位置。技術(shù)方案4所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1 3中任意一項所述的火花塞，其特征在于，在從上述貴金屬片的前端側(cè)沿軸向觀察上述火花塞時，將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線與將由環(huán)繞的激光焊接所形成的焊道中在徑向上形成得相對較高的凸部的頂部和上述貴金屬片的中心連接起來的直線所成的角度θ被保持為45度以上。另外，技術(shù)方案5所述的發(fā)明，在技術(shù)方案4的火花塞中，其特征在于，上述角度θ 被保持為90度以上。技術(shù)方案6所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1 5中任意一項所述的火花塞，其特征在于，上述接地電極從上述主體配件的前端向前方延伸，且自身的前端被向該貴金屬片側(cè)折彎，以在與構(gòu)成上述中心電極的貴金屬片的前端面之間形成火花隙。并且，技術(shù)方案7所述的發(fā)明，在技術(shù)方案6的火花塞中，其特征在于，上述接地電極中，在朝向上述中心電極側(cè)的內(nèi)表面和該內(nèi)表面兩側(cè)的各面所成的各角部中，至少對與從上述絕緣部件的前端向軸向突出的上述中心電極的突出長度對應(yīng)的部分進(jìn)行倒角。另外，技術(shù)方案8所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1 5中任意一項所述的火花塞，其特征在于，上述接地電極從上述主體配件的前端向前方延伸，且自身的前端被向該貴金屬片側(cè)折彎，以在與構(gòu)成上述中心電極的貴金屬片的外周面之間形成火花隙。并且，技術(shù)方案9 所述的發(fā)明，在技術(shù)方案8的火花塞中，上述接地電極中，在朝向上述中心電極側(cè)的內(nèi)表面和該內(nèi)表面兩側(cè)的各面所成的各角部中，至少從與上述絕緣部件的前端對應(yīng)的軸向商的位置到接地電極自身的前端進(jìn)行倒角。另外，技術(shù)方案10所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1 9中任意一項所述的火花塞，其特征在于，在上述接地電極上激光焊接有貴金屬片。并且，技術(shù)方案11所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1 10中任意一項所述的火花塞，其特征在于，上述激光焊接是脈沖激光焊接。技術(shù)方案12所述的發(fā)明是一種火花塞的制造方法，包括如下工序?qū)⒃谇岸撕附佑匈F金屬片的中心電極等構(gòu)成部件內(nèi)插到中空軸狀的絕緣部件內(nèi)、 在該中心電極的后方配置端子電極等構(gòu)成部件、在該絕緣部件內(nèi)固定中心電極等構(gòu)成部件、組裝絕緣部件組裝體的工序，將內(nèi)插并固定有中心電極等構(gòu)成部件的上述絕緣部件組裝體從在自身的前端設(shè)有接地電極的筒狀的主體配件的后端側(cè)內(nèi)插到該主體配件的內(nèi)側(cè)的工序，以及對于內(nèi)插到該主體配件內(nèi)的該絕緣部件組裝體、通過對該主體配件進(jìn)行鉚接而將該絕緣部件組裝體固定在該主體配件內(nèi)的鉚接工序；其特征在于，當(dāng)制造技術(shù)方案1 11中任意一項所述的火花塞時，將繞上述主體配件的軸線的上述接地電極的位置作為規(guī)定位置，對該主體配件進(jìn)行定位，并且，在從將上述絕緣部件組裝體內(nèi)插到上述主體配件之前到在上述鉚接工序中鉚接該主體配件的期間，由檢測機(jī)構(gòu)沿上述貴金屬片的周向檢測上述焊道的徑向高度，且基于該檢測數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)上述凸部的上述頂部相對于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線的繞軸線的位置。技術(shù)方案13所述的發(fā)明是一種火花塞的制造方法，包括如下工序?qū)⒃谇岸撕附佑匈F金屬片的中心電極等構(gòu)成部件內(nèi)插到中空軸狀的絕緣部件內(nèi)、 在該中心電極的后方配置端子電極等構(gòu)成部件、在該絕緣部件內(nèi)固定中心電極等構(gòu)成部件、組裝絕緣部件組裝體的工序，將內(nèi)插并固定有中心電極等構(gòu)成部件的上述絕緣部件組裝體從在自身的前端設(shè)有接地電極的筒狀的主體配件的后端側(cè)內(nèi)插到該主體配件的內(nèi)側(cè)的工序，以及對于內(nèi)插到該主體配件內(nèi)的該絕緣部件組裝體、通過對該主體配件進(jìn)行鉚接而將該絕緣部件組裝體固定在該主體配件內(nèi)的鉚接工序；其特征在于，當(dāng)制造技術(shù)方案1 11中任意一項所述的火花塞時，將繞上述主體配件的軸線的上述接地電極的位置作為規(guī)定位置，對該主體配件進(jìn)行定位，另一方面，在將上述絕緣部件組裝體內(nèi)插到上述主體配件之前，由檢測機(jī)構(gòu)沿上述貴金屬片的周向檢測上述焊道的徑向高度，且基于該檢測數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)上述凸部的上述頂部相對于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線的繞軸線的位置。技術(shù)方案14所述的發(fā)明，在技術(shù)方案12或者13的火花塞的制造方法中，其特征在于，上述檢測機(jī)構(gòu)通過由相機(jī)拍攝而進(jìn)行圖像處理來實現(xiàn)。技術(shù)方案15所述的發(fā)明，在技術(shù)方案12或者13的火花塞的制造方法中，其特征在于，上述檢測機(jī)構(gòu)通過激光測量來實現(xiàn)。發(fā)明的效果也如上所述，在中心電極母材的前端面激光焊接貴金屬片時，在對接合面的周圍沿周向環(huán)繞一周以上地進(jìn)行焊接的情況下，在該焊接過程中形成的焊道的最末端部(終點部位)，與周向的其他的焊道部位相比較，形成在徑向上相對為異形的突起或由隆起產(chǎn)生的高的凸部。并且，在從上述貴金屬片的前端側(cè)沿軸向觀察火花塞時，在該凸部的頂部存在于將貴金屬片的中心與接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線上那樣的情況下，該凸部與接地電極的靠基端的部位的距離最短。此外，在該凸部的部分容易集中電場，容易產(chǎn)生異常放電。在這樣的狀況下，在將火花隙(尺寸)設(shè)為G、將在接地電極的基端沿著朝向中心電極的內(nèi)表面與主體配件的軸平行地引出的線和由激光焊接所產(chǎn)生的焊道之間的最短間隔(尺寸)設(shè)為A時，若該G和A處于A彡3G的尺寸關(guān)系，則特別是在以渦旋流從中心電極朝向接地電極的基端側(cè)流動那樣的配置方式將火花塞安裝在缸蓋上的情況下，容易產(chǎn)生異常放電。對此，本申請的技術(shù)方案1所述的發(fā)明所涉及的火花塞，具有A < 3G的尺寸關(guān)系。 并且，在從上述貴金屬片的前端側(cè)沿軸(塞的軸線)方向觀察該火花塞時，由環(huán)繞的激光焊接所形成的焊道中、在徑向上形成得相對較高的凸部的頂部不存在于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線上，而是處于在上述周向上與該直線分離的位置。因而，能夠有效地防止或降低異常放電的產(chǎn)生。其結(jié)果，根據(jù)本申請的發(fā)明，提高了標(biāo)準(zhǔn)間隙之間的火星率，因此，可獲得能夠提高燃料點火性能這樣的極為重要的效果。另外，從防止異常放電產(chǎn)生的觀點出發(fā)，構(gòu)成焊道的最末端部的在徑向上形成得相對較高的凸部的頂部位于在上述周向上與該直線盡量分離的位置，這在組裝成火花塞時是優(yōu)選的。另外，這樣的火花塞將具備焊接貴金屬片而成的中心電極的絕緣部件內(nèi)插到筒狀的在前端具有接地電極的主配件體內(nèi)，在從貴金屬片的前端側(cè)沿上述軸向觀察時，確認(rèn)構(gòu)成該焊道的最末端部的凸部的頂部的位置進(jìn)行組裝即可。即，在這樣觀察時，確認(rèn)的是該頂部不存在于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向的中心連接起來的直線上，而是位于在上述周向上與該直線分離的位置。并且，根據(jù)需要，在主配件體內(nèi)使固定了中心電極等的絕緣部件繞其軸旋轉(zhuǎn)適當(dāng)角度，使得作為焊道的最末端部的凸部的頂部不是接地電極的基端側(cè)，優(yōu)選朝向其相反側(cè)，在主體配件上固定絕緣部件而組裝成火花塞即可。也如上述那樣，若使用多臺激光焊接機(jī)從多個方向進(jìn)行激光焊接的話，則形成多個上述凸部。例如，設(shè)成其為兩臺從在周向相向的位置的兩個方向進(jìn)行激光照射，使中心電極母材繞軸線旋轉(zhuǎn)例如135度，在該旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行適量的脈沖焊接，在該情況下，焊道末端的凸部成為兩處。因此，在這樣的情況下，如技術(shù)方案2所述的那樣，以存在于周向的兩處凸部的頂部均不存在于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線上、且處于在上述周向上與上述直線分離的位置的方式，在火花塞的組裝過程中確定其位置關(guān)系即可。在該情況下，兩個凸部彼此之間(優(yōu)選的是兩個凸部的周向的中間部位或者靠中間部位)的在徑向形成得相對較低的焊道部位，存在于將上述貴金屬片的中心與上述接地電極的基端的周向的中心連接的直線上是優(yōu)選的。另外，設(shè)成使用三臺激光焊接機(jī)，在周向按等角度間隔配置，從三個方向進(jìn)行激光照射，使中心電極母材繞軸線旋轉(zhuǎn)例如80度來進(jìn)行焊接，在該情況下，凸部成為三個部位。因此，在該情況下，其中的任意兩個凸部彼此之間(優(yōu)選的是兩個凸部的周向的中間部位或者靠中間部位)的在徑向形成得相對較低的焊道部位，存在于將上述貴金屬片的中心與上述接地電極的基端的周向的中心連接的直線上是優(yōu)選的。另外，也如上述那樣，焊道末端的凸部根據(jù)激光焊接的方向的數(shù)量、即焊接焊道的數(shù)量，其產(chǎn)生數(shù)量有所不同。并且，在使用多臺激光焊接機(jī)在周向從多個方向進(jìn)行激光焊接的情況下，各激光焊接機(jī)所承擔(dān)的焊接范圍(周向的角度范圍)基本相同。因而，焊道的周向的長度對應(yīng)于所使用的激光焊接機(jī)的數(shù)量成為將貴金屬片的外周(一周)按等角度間隔分割的長度，這是普通的。因此，焊道末端的凸部的周向的間隔成為大致均等的(角度間隔)間隔。另一方面，由偏心誤差形成的凸部在定位精度高的情況下不會產(chǎn)生或者能夠予以忽視。因而，在能夠忽視由偏心誤差形成的凸部的情況下，在具有多個焊道末端的凸部時，如技術(shù)方案2所述的那樣，所有凸部的頂部均以位于在上述周向上與上述直線分離的位置的方式，按與上述接地電極的基端的位置關(guān)系設(shè)定其位置即可。另一方面，由偏心誤差產(chǎn)生的凸部是與焊道末端的凸部的數(shù)量或其位置無關(guān)地產(chǎn)生的問題。因而，焊接方向與一個或多個無關(guān)，有時兩個凸部也在接近的位置產(chǎn)生。在這樣的情況下，如技術(shù)方案3所述的發(fā)明那樣，周向的間隔最大的兩個凸部所構(gòu)成的該周向的間隔的部位朝向上述接地電極的基端側(cè)，這兩個凸部各自的頂部位于在上述周向上與將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線分離的位置即可。在此，間隔最大的兩個凸部所構(gòu)成的該周向的間隔的部位朝向上述接地電極的基端側(cè)， 也就是說，該間隔的部位也包括存在于將上述貴金屬片的中心與上述接地電極的基端的周向的中心連接的直線上的情況。但是，更為優(yōu)選的是，這兩個頂部位于在上述周向上隔著 (跨過)該直線與該直線分離大致相同或相同的間隔(角度)的位置。即，將這兩個頂部彼此之間的中間部位設(shè)成該直線所通過的位置關(guān)系是優(yōu)選的。另外，在本發(fā)明中，焊道的最末端部所構(gòu)成的凸部的頂部如技術(shù)方案4所述的那樣，角度θ保持為45度以上，由此可獲得防止異常放電產(chǎn)生的效果，如技術(shù)方案5所述的那樣，角度θ保持為90度以上，由此能夠大致完全消除其產(chǎn)生。另外，本發(fā)明的火花塞如技術(shù)方案6、7所述的那樣，火花隙不僅具體化為處于構(gòu)成中心電極的貴金屬片的前端面與接地電極之間的形式，而且也具體化為處于構(gòu)成中心電極的貴金屬片的外周面與接地電極之間的形式。并且，在這些火花塞中，如技術(shù)方案7、9所述的那樣，通過對接地電極中的該各角部形成倒角，消除了在該角部尖突的角(邊緣)，所以能夠相應(yīng)地減少電場集中的產(chǎn)生，因而，異常放電的進(jìn)一步降低或防止效果得以提高。另外，在上述的火花塞中，貴金屬片也焊接在接地電極母材上而構(gòu)成接地電極，這在提高其耐火花消耗性的方面是優(yōu)選的。


圖1是火花塞的整體說明用的縱剖視圖及其主要部分(前端部分)的放大圖。圖2是火花塞的主要部分(前端部分)的進(jìn)一步的放大圖。圖3是從火花塞的前端側(cè)觀察圖2時的圖。圖4是在圖3中將接地電極在其基端切斷的圖及示意性地表示中心電極的焊接焊道的放大圖。圖5是圖2的M部的放大圖。圖6是說明中心電極用的貴金屬片的焊接工序的從前端側(cè)觀察的圖。圖7是在接地電極的靠基端部位的內(nèi)表面?zhèn)仍O(shè)置倒角的說明用剖視圖。圖8是說明火花塞的其他例的部分放大圖。圖9是示意性地說明從兩個方向激光焊接中心電極母材與貴金屬片時的焊接焊道的、從前端側(cè)觀察到的放大圖。圖10是在圖9中附加了由偏心誤差產(chǎn)生的凸部的圖。圖11是形成由偏心誤差產(chǎn)生的凸部的工序的說明圖。圖12是在示意性地說明從一個方向激光焊接中心電極母材與貴金屬片時的焊接焊道的從前端側(cè)觀察到的放大圖中附加了由偏心誤差產(chǎn)生的凸部的圖。圖13是本發(fā)明的火花塞的制造方法的說明圖。
具體實施例方式基于圖1 圖6對將本發(fā)明所涉及的火花塞具體化的實施方式例進(jìn)行詳細(xì)說明。 首先，對本方式的火花塞的整體構(gòu)成進(jìn)行說明，由于該火花塞以及作為其構(gòu)成部件的主體配件、絕緣部件(絕緣子)等自身的材質(zhì)以及其基本構(gòu)成與以往公知的產(chǎn)品相同，所以，對它們進(jìn)行簡單說明。另外，圖1是用于說明火花塞101的整體的半縱剖視圖以及其主要部分(前端部分)的放大圖，圖2是其主要部分(前端部分)的進(jìn)一步的放大圖。如圖1所示那樣，本例的火花塞101，以中空軸狀的陶瓷制的絕緣部件21和筒狀的主體配件41作為主體，如下構(gòu)成；其中，絕緣部件21使焊接貴金屬片1而成的中心電極11 從前端20突出，主體配件41以包圍該絕緣部件21的形式將其固定，并在前端40具備接地電極51。在絕緣部件21的中心的軸孔23內(nèi)，由密封玻璃31以從前端(圖1下端)20突出的形式固定中心電極母材10，在該密封玻璃31的后方(圖1上方)，夾著電阻體33、經(jīng)由密封玻璃31b將端子電極35以其后端(圖1上端)從絕緣部件21的后端突出的方式固定。 固定有這樣的中心電極11等的絕緣部件(以下也稱為絕緣部件組裝體)21，從后端側(cè)內(nèi)插到主體配件41的內(nèi)側(cè)，如下所述那樣組裝成火花塞101。S卩，絕緣部件(絕緣部件組裝體)21的靠前端20的部位的前端朝向面(環(huán)狀臺階部)25，經(jīng)由襯墊43推壓到形成在主體配件41的內(nèi)側(cè)的靠前端的部位上的后端朝向面(卡止凸緣)42上地進(jìn)行內(nèi)插。接著，在本例中，在絕緣部件21的中間部位，在外周呈突出狀設(shè)置的固定用凸緣26的后方與主體配件41后方的大徑筒部的內(nèi)側(cè)之間，夾設(shè)0形圈37、滑石 38、0形圈37。然后，將主體配件41的后端的鉚接用圓筒部45向內(nèi)側(cè)彎折，而且朝向前端側(cè)壓縮使其塑性變形。這樣，通過在主體配件41內(nèi)固定已固定有中心電極11等的絕緣部件21來組裝成火花塞101。另外，這樣的火花塞101，經(jīng)由設(shè)置在主體配件41的靠前端的部位的外周面上的安裝螺紋46，在擰入用的多邊形部47上放置塞扳手等工具，擰入到未圖示的缸蓋的塞孔(螺紋孔)中，將落座用的環(huán)狀凸緣部48推壓到缸蓋的座面上，安裝于缸接著，對構(gòu)成本發(fā)明的重點之處的火花塞101的前端的電極部位進(jìn)行說明(參照圖1 圖6)。在本方式中，在中空軸狀(筒狀)的陶瓷制的絕緣部件21的前端20的中央， 中心電極11的前端突出地設(shè)置。但是，該中心電極11如圖1、圖2、圖5所示那樣，由除了靠前端的一部分以外配置在絕緣部件21內(nèi)的圓柱狀的中心電極母材10和焊接在該中心電極母材10的前端面13上的直徑比中心電極母材10的外徑((p2.0mm)小的圓柱狀的貴金屬片1(外徑(p0.6mm、長度0. 8mm)構(gòu)成。并且，這兩者如以下所說明的那樣進(jìn)行激光焊接。 另外，在中心電極母材10內(nèi)，雖未圖示，但配置有銅合金制的中軸。另外，在本例中，中心電極母材10、接地電極51由hconel 600 (Inconel公司的商標(biāo))等的Ni系耐熱合金或者!^e 系耐熱合金構(gòu)成。進(jìn)而，貴金屬片1由以Pt或者Ir作為主成分的合金構(gòu)成，利用用于火花塞101的以往公知的貴金屬制作。另一方面，如圖2所示那樣，在呈筒狀的主體配件41的前端40，通過焊接固定有接地電極51。該接地電極51從主體配件41的前端40，以靠基端(根部)52的部位順沿于主體配件41以及絕緣部件21的軸X的形式向前方(圖1、2下方)延伸。并且，靠前端55 的部位經(jīng)由圓弧狀部53向中心電極11側(cè)彎曲。在本例中，在接地電極51的前端55中、焊接到與在基端52朝向中心電極11側(cè)的內(nèi)表面56相連的面上的貴金屬片(圓板)57，以與構(gòu)成中心電極11的貴金屬片1的前端面3保持標(biāo)準(zhǔn)間隙G的方式形成(參照圖2、圖5)。 另外，該間隙G設(shè)定成0. 7mm 1. 3mm。該接地電極51如圖4所示那樣，其橫斷面形狀呈矩形，從基端(根部)52朝向前端呈大致相同的橫斷面。另外，從主體配件41的前端40側(cè)觀看，該矩形的長邊58在主體配件41的前端(環(huán)狀部)40順沿于周向(切線方向)地配置并固定(圖4參照)。另外，如圖2所示那樣，在接地電極51的基端52或者靠基端52的部位的內(nèi)表面56，沿著該內(nèi)表面56、且與主體配件41及火花塞101的軸X平行地引出線Li， 該線Ll到將貴金屬片1與中心電極母材10焊接在一起的焊道6的表面的、與軸X垂直的最短間隔(距離)A(以下也稱為橫向間隙A)被設(shè)定成A 的尺寸關(guān)系。另外，具體來講，A設(shè)定為1. 3mm 3. 9mm0另一方面，在本方式中，如圖5所示那樣，中心電極母材10的靠前端的部位，經(jīng)由形成為尖端變細(xì)的錐形的圓錐臺部10b，形成于圖5中由虛線表示的直徑0. 9mm的圓柱部 10c，在其前端面13上激光焊接貴金屬片1。另外，圖5表示焊接后的方式，圓柱部IOc的周面在熔融之后，形成了焊道6。另外，該焊接將貴金屬片1的端面5定位并配置在中心電極母材10的前端面13上，將這兩個部件的接合面5、13的外周緣沿周向在一周(360度)+ α 度的周長(角度)的范圍進(jìn)行焊接(參照圖6)。并且，如圖4、圖6所放大表示的那樣，由該焊接形成的焊道6中的最末端部的(圖4、圖6的上方)6e，構(gòu)成與其他的焊道6的部位相比向半徑外方形成得高若干量H的(隆起的)凸部(圖4、圖6中的影線部)7，從軸X方向觀察，該凸部7中的周向的中央構(gòu)成向半徑外方突出最大的頂部8。另外，在本例中，焊道 6的寬度處于0.4mm 0.8mm的范圍，其深度處于0. Imm 0. 3mm的范圍。并且，從貴金屬片1的前端3觀察的凸部7的高度(突出最大高度)、即、與其他的焊道6的部位相比向半徑外方突出的量H為0. 03mm 0. 2mm左右。在這樣的本方式中，最末端部(終點)的焊道6e所構(gòu)成的凸部7，在從貴金屬片 1的前端3側(cè)沿軸X方向觀察火花塞101時，如下地進(jìn)行配置。即，配置在如下位置上將貴金屬片1的中心Cl (軸X)與接地電極51的基端52的周向(矩形的長邊58)的中心C2 連接的直線Si、和將環(huán)繞的焊道6的最末端部(終點)6e中的凸部7的頂部8與中心電極 11(貴金屬片1)的中心Cl連接的直線S2所成的角度θ為90度(參照圖4、圖6)。S卩，在本方式中，處于環(huán)繞的焊道6的最末端部(終點)6e的凸部7的頂部8，不僅沒有存在于將中心電極11 (貴金屬片1)的中心Cl與接地電極51的基端52的周向(長邊58的寬度) 的中心C2連接的直線Sl之上，而且如圖4、圖6所示那樣，處于在周向上作為角度θ與該直線Sl積極地分離90度的位置。通過這樣的構(gòu)成，在本方式中，可獲得能夠積極地防止或者降低接地電極51的靠基端52的部位與焊接貴金屬片1而成的焊道6之間產(chǎn)生異常放電的特有效果。另外，在本方式中，例示了使環(huán)繞的焊道6的最末端部(終點)6e中的凸部7的頂部8在周向上與直線S 1分離90度的情況，但該角度θ根據(jù)基于火花塞的尺寸、種類(安裝螺紋的直徑的差異)的橫向間隙A與標(biāo)準(zhǔn)間隙G的尺寸關(guān)系等，即使在45度或者60度、 比90度小的情況下，也可與所形成的角度θ相應(yīng)地獲得防止產(chǎn)生異常放電的效果。這是由于，標(biāo)準(zhǔn)間隙(尺寸)G、在上述的接地電極51的基端52或者靠基端52的部位的內(nèi)表面 56中與軸X平行地引出的線Li、和中心電極母材10到焊接貴金屬片1而成的焊道6的表面的與軸X垂直的最短間隔A的尺寸關(guān)系，根據(jù)火花塞的種類或螺紋尺寸(安裝螺紋直徑) 的差異而有所不同。即，對于安裝螺紋46的直徑比較大的類型，由于A尺寸自身也被確保較大，所以即使角度θ小，異常放電也應(yīng)不易產(chǎn)生。另一方面，對于安裝螺紋直徑小的火花塞，橫向間隙A基本上是小的，容易產(chǎn)生異常放電。因而，在將本發(fā)明具體化到安裝螺紋直徑小的火花塞中時，角度θ優(yōu)選的是設(shè)定成為大角度，從火花塞的組裝作業(yè)的基準(zhǔn)點出發(fā)，也優(yōu)選設(shè)定成90度 180度。另外，本方式的火花塞101通過如下所述那樣的組裝過程來獲得。關(guān)于火花塞101 的組裝也如上述那樣，首先，將在前端焊接貴金屬片1而成的中心電極11等與以往同樣地內(nèi)插到絕緣部件21內(nèi)等，形成絕緣部件組裝體。重要的是，在如上所述將該絕緣部件組裝體從后端側(cè)內(nèi)插到主體配件41的內(nèi)側(cè)、將其后端的鉚接用圓筒部45鉚接之前的檢查。即， 在此之前，確認(rèn)焊接貴金屬片1而成的焊道6之中的最末端部6e的凸部7的頂部8是否處于繞軸X相對于接地電極51的基端52保持所希望的角度θ的位置上。并且，在沒有這樣保持的情況下，在主體配件41內(nèi)使絕緣部件組裝體繞軸X適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，變更凸部7的位置而成為所希望的角度Θ。S卩，在這樣確認(rèn)凸部7的位置位于所希望的位置上之后，最后，只要如上所述對鉚接用圓筒部45進(jìn)行鉚接并在其內(nèi)部固定絕緣部件組裝體即可。在此，對在中心電極母材10的前端面13激光焊接貴金屬片1的情況進(jìn)行更為詳細(xì)的說明(參照圖5、圖6)。另外，關(guān)于該焊接，相對于作為向絕緣部件21組裝之前的部件的、中心電極母材10的前端面13定位并配置貴金屬片1的端面5，沿周向由以往公知的激光焊接法將這兩個部件的接合面(部分)的外周緣焊接即可。即，在該焊接過程中，如圖 6所示那樣，例如由脈沖激光對隔著接合面的兩個部件的外周緣進(jìn)行焊接，從焊接起始點 (圖6的右斜上方的K點)起，以在由一次照射的脈沖激光焊接所形成的焊道6的一部分上重疊由下一次脈沖激光焊接所形成的焊道6的方式、依次沿周向(圖6中為右旋)按等角度間隔(圖6中為45度間隔)反復(fù)進(jìn)行多次脈沖激光照射(圖6中為8發(fā))。并且，在兩個部件的接合面(部分)的外周緣環(huán)繞地進(jìn)行焊接。此時，關(guān)于該焊接，進(jìn)行到焊道6在周向成為一周(360度)+ α度，即，從軸X方向觀察，在由以K點為中心所照射的第1次脈沖激光所形成的焊道上，由第8發(fā)(最后一發(fā))脈沖激光所形成的焊道6e重疊角度α的量。 這樣，作為最后一發(fā)(終點)的焊接部分的焊道6e與其他部分不同，在該焊道6e之上沒有重疊地形成焊道。因此，最后的焊道6e與其他的焊道6的部位相比較，如圖6所示意性地放大示出的那樣，在從貴金屬片1的前端3側(cè)沿軸X方向觀察火花塞101時，不可避免地形成與其他部分相比向半徑方向外側(cè)隆起H量的凸部(峰部)7。換言之，該凸部7的位置是焊道的最末端部。另外，關(guān)于由脈沖激光所形成的焊道，在沿軸X方向觀察時，該凸部7的中央構(gòu)成頂部8。接著，對于圖4、圖6中的直線S 1與直線S2所成的角度θ，逐個地準(zhǔn)備(在0 120度的范圍內(nèi))進(jìn)行了各種變更的火花塞101的樣例，分別配置到加壓腔內(nèi)，在0. 4MPa的氣壓條件下，按照各樣例實施100次的火花放電試驗。在該試驗中，測定標(biāo)準(zhǔn)間隙G以外的異常放電(橫向火星)的產(chǎn)生次數(shù)，求算橫向火星的產(chǎn)生率，確認(rèn)該角度(Θ)形成的差異。 另外，按照標(biāo)準(zhǔn)間隙G與橫向間隙A的尺寸關(guān)系次序，異常放電的產(chǎn)生的容易程度基本上不同，因而，對該尺寸關(guān)系不同的四種樣例分別進(jìn)行試驗。另外，關(guān)于該試驗，向圖2、圖3的箭頭Y方向(從中心電極11朝向接地電極51) 以流速7. Om/sec提供氣流，而在容易產(chǎn)生異常放電的環(huán)境條件下進(jìn)行實施。另外，標(biāo)準(zhǔn)間隙G與橫向間隙A的尺寸關(guān)系為A = G、A = 2G、A = 3G、A = 4G這四種。此外，這些參數(shù)若按火花塞101的安裝螺紋直徑來講，則從A小的參數(shù)起，分別與M8、M10、M12、M14的類型相當(dāng)。試驗的結(jié)果如表1所示。
接地電極-焊接焊道的最末端部之間的角度θ如表1所示，可知當(dāng)與G、A的尺寸關(guān)系無關(guān)地增大角度(Θ)時，橫向火星的產(chǎn)生率并沒有增大，其產(chǎn)生率大體上可靠降低了。這樣的試驗結(jié)果正好證實了本發(fā)明的效果。特別是，如A = G、A = 2G以及A = 3G的樣例所示，可知對于安裝螺紋直徑小的火花塞101，在角度(Θ)為45度時，異常放電(橫向火星)的產(chǎn)生率急劇降低。因此，可知本發(fā)明在這樣的小徑的火花塞101中在角度(θ )為這樣的角度時獲得了顯著的效果。進(jìn)而，在角度(θ ) 為90度的情況下，也包括A = G的樣例，在任意一個樣例中，都能夠使該產(chǎn)生率為0。即，在本發(fā)明中，對于將角度(Θ)設(shè)為90度以上而進(jìn)行組裝的火花塞101，能夠消除因焊道的最末端部的凸部7所造成的異常放電的產(chǎn)生。因此，根據(jù)本發(fā)明的火花塞，能夠可靠地提高標(biāo)準(zhǔn)間隙G的火星率，燃料點火性也可靠地得到提高，可以獲得這樣的顯著效果。另外，在本發(fā)明中，為了更為提高其效果，優(yōu)選的是還使接地電極51形成如下的結(jié)構(gòu)。也就是說，在上述方式中，接地電極51，以從主體配件41的前端40向前方延伸而在與構(gòu)成中心電極11的貴金屬片1的前端面3之間形成火花隙(標(biāo)準(zhǔn)間隙)G的方式，將自身的前端陽向貴金屬片1側(cè)彎折而形成。在這樣的接地電極51中，在朝向中心電極11側(cè)的內(nèi)表面56與該內(nèi)表面56兩側(cè)的各面59、59所成的各角部之中(參照圖7)，至少對與中心電極11從絕緣部件21的前端20在軸X方向突出的突出長度對應(yīng)的部分(圖2的區(qū)域 R)形成倒角60。這樣，與在此形成倒角60相應(yīng)地，在該角部不易產(chǎn)生電場集中，因而，相應(yīng)地能夠更為有效地防止異常放電的產(chǎn)生。另外，倒角60并不限于傾斜倒角、圓角倒角，優(yōu)選的是盡量設(shè)定成為大角度。另外，各角部還優(yōu)選沿著接地電極51延伸的方向、在盡量長的區(qū)域(范圍)中形成倒角。本發(fā)明并不限定于上述的內(nèi)容，在不脫離其重點的范圍中能夠適當(dāng)?shù)丶右宰兏鼇磉M(jìn)行具體化。例如，在上述方式的火花塞101中，以貴金屬片焊接在中心電極側(cè)和接地電極側(cè)雙方的情況進(jìn)行了說明，但在本發(fā)明中，能夠廣泛地適用到僅在中心電極側(cè)焊接貴金屬片的火花塞中。進(jìn)而，在上述內(nèi)容中，接地電極51從主體配件41的前端40向前方延伸，以在與構(gòu)[表 1]
Sso 橫向火星的產(chǎn)生率(。/0)成中心電極11的貴金屬片1的前端面3之間形成火花隙G的方式將自身的前端55向該貴金屬片1側(cè)彎折，將本發(fā)明在這樣的電極結(jié)構(gòu)的火花塞101中具體化而進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限定于這樣的火花隙構(gòu)成。例如，如圖8所示的火花塞201那樣，也在如下的電極結(jié)構(gòu)中具體化，即，接地電極 51從主體配件41的前端40向前方延伸，以在其與構(gòu)成中心電極11的貴金屬片1的外周面2之間形成火花隙G的方式、將自身的前端55向貴金屬片1側(cè)彎折。也就是說，在該火花塞201中，接地電極51的基端52從主體配件41的前端40沿著軸X方向前方延伸，且前端55經(jīng)由中間的圓弧狀部53向中心電極11的軸X側(cè)彎曲，在彎曲的接地電極51的前端陽與構(gòu)成中心電極11的貴金屬片1的外周面2之間形成火花隙G。另外，在該圖中，例示了也在接地電極51的前端55焊接貴金屬片59的情況。在這樣的火花隙G的結(jié)構(gòu)之中，中心電極11由中心電極母材10和焊接在其前端的貴金屬片1構(gòu)成，所以，由于由該焊接所形成的焊道6的存在，與上述火花塞101同樣也存在異常放電的問題。并且，本發(fā)明對于這樣的火花隙G的結(jié)構(gòu)也同樣起作用是顯而易見的。另外，在該結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是，對接地電極51中的朝向中心電極11側(cè)的內(nèi)表面56與該內(nèi)表面56兩側(cè)的各面59所成的各角部形成上述那樣的倒角60，此時優(yōu)選的是，至少在從與絕緣部件21的前端20對應(yīng)的軸X方向的位置起到自身的前端55為止的區(qū)域(似)形成倒角。進(jìn)而，也可以對接地電極51的前端面55b的外周緣進(jìn)行倒角。另外，在具有如圖8所示那樣的火花隙G的火花塞201中，將在接地電極51的基端52沿著朝向中心電極11的內(nèi)表面56與主體配件41的軸X平行地引出的線Ll與焊接貴金屬片1的焊道6的最短間隔設(shè)為A，在該A與火花隙G具有A < 3G的尺寸關(guān)系的情況下，當(dāng)將上述的角度θ設(shè)定為與前述情況相同時，可以獲得與火花塞101的情況大致相同的效果。在上述各方式中，以從一個方向進(jìn)行激光焊接的情況進(jìn)行了說明，接下來，基于圖 9對作為從多個方向進(jìn)行激光焊接的情況的一例的從兩個方向進(jìn)行激光焊接的情況進(jìn)行說明。但是，在本例中，除了在從前端面?zhèn)扔^察貴金屬片時的焊道中的凸部存在于相向的兩處的位置上這點以外，與上述的凸部存在于一個部位的情況基本上相同。因此，以下以該凸部的存在狀態(tài)與接地電極的位置關(guān)系為中心，僅對其不同點進(jìn)行說明，對相同的部位標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。在以下的例子中也同樣。在圖9中，在中心電極母材的前端面上以同心狀對圓柱狀的貴金屬片進(jìn)行定位， 在其接合面的隔著中心Cl相向的兩處(180度)的位置，以能夠從兩個方向?qū)υ摻雍厦娴耐庵芫夁M(jìn)行激光焊接的方式配置激光焊接機(jī)。并且，在中心電極母材的前端面上以同心狀對圓柱狀的貴金屬片進(jìn)行定位以后，進(jìn)行脈沖激光焊接。圖9示意表示了如下狀態(tài)的焊接焊道6、6e，即，在定位之后，使中心電極母材繞其軸線旋轉(zhuǎn)接近1/2周(例如135度)，在各方向上，從旋轉(zhuǎn)開始時(停止時)的位置的第1發(fā)(1st)脈沖激光焊接到最后的第4發(fā) (4th)脈沖激光焊接，分別按等角度間隔在四處進(jìn)行脈沖激光焊接。在這樣的本例中，如圖9中標(biāo)注影線進(jìn)行標(biāo)示的那樣，在從貴金屬片的前端側(cè)沿軸向觀察時，相對于由各第1發(fā)(1st) 第3發(fā)(3rd)脈沖激光焊接所形成的焊道6，由最后的第4發(fā)(4th)脈沖激光焊接所形成的焊道6e，在從其軸向觀察時，其兩側(cè)重疊地形成在之前的第3發(fā)的焊道6和由另一臺激光焊接機(jī)所形成的第1發(fā)(1st)的焊道6之上。由此，最后的第4發(fā)Gth)的焊道6e存在于貴金屬片的隔著中心Cl相向的兩處(180度)的位置上，此處構(gòu)成相比其他焊道6的部位向半徑外方高若干量H地形成的(隆起的)凸部 (圖9中的影線部)7，從軸向觀察時，該凸部7的周向的中央構(gòu)成向半徑外方突出最大的頂部8。即，在該圖中，存在兩處在徑向比較高的異形的突起或隆起狀的凸部7。因此，在這樣的在本例中，在組裝成火花塞時，如圖9所示那樣，這兩個凸部7的兩個頂部8都不存在于將貴金屬片的中心Cl與接地電極51的基端52的周向的中心C2連接的直線Sl上、且位于在周向上與直線Sl分離的位置即可。另外，在本例中，由于兩個凸部7在周向上位于相向的位置，所以，優(yōu)選的是，兩個凸部7的周向的中間部位或者靠中間的部位的、在徑向上相對較低地形成的焊道6的部位， 存在于將貴金屬片的中心Cl與接地電極51的基端52的周向的中心連接的直線Sl上。換言之，如圖9所示那樣，直線Sl和將各凸部7的頂部8與貴金屬片的中心C 1連接的直線 S2所成的角度θ優(yōu)選設(shè)為90度(或者大約90度)。另外，在周向按等角度間隔從三個方向進(jìn)行激光焊接的情況下，雖未圖示，但由于凸部彼此之間的角度間隔為120度，所以角度 θ最大為60度，優(yōu)選以保持至少45度以上的方式來調(diào)節(jié)與主體配件的接地電極51的關(guān)系位置，組裝成火花塞。另外，在上述內(nèi)容中，以通過從兩個方向進(jìn)行激光焊接而使兩處的最后焊道6e形成凸部7的情況進(jìn)行了說明，而圖10表示的是除了這樣的凸部7以外還存在由與其無關(guān)地產(chǎn)生的偏心誤差所形成的凸部7b的情況的一例。圖10表示的是如下情況在前例中，如圖 11所示那樣，在中心電極母材10的前端面13上以同心狀對圓柱狀的貴金屬片1進(jìn)行定位時，如圖11的B所示那樣，貴金屬片1在中心電極母材10的前端面13中以在箭頭E方向存在相對大的偏心誤差Dl的狀態(tài)被定位，如圖11的C所示那樣，以該狀態(tài)進(jìn)行焊接。艮口， 在該情況下，即使不是最末端部的焊道6e，如圖10的右斜上方所示那樣，其焊道6也形成在徑向上形成得相對較高的凸部7b。這樣，在圖10中，凸部的數(shù)量與兩個焊道末端的凸部7 一共形成了三處。在該構(gòu)成中，周向上的間隔最大的兩個凸部、S卩、其間不存在由偏心誤差所產(chǎn)生的凸部的焊道末端6e的兩個凸部7之間在周向上的間隔最大，所以，如圖10所示那樣，該焊道末端6e的兩個凸部7所形成的該周向上的間隔的部位朝向接地電極51的基端52 —側(cè)， 這兩個凸部7各自的頂部8位于在周向上與直線Sl分離的位置即可，其中，上述直線Sl將貴金屬片的中心Cl和接地電極51的基端52的周向上的中心連接起來。S卩，在本例中，焊道末端6e的兩個凸部7結(jié)果被保持成與前例相同的位置關(guān)系。另外，在從一個方向進(jìn)行激光焊接的情況下，如圖11所示那樣，有時貴金屬片1也會在中心電極母材10的前端面13中以存在相對較大的偏心誤差Dl的狀態(tài)被焊接。在該情況下，如圖12所示那樣，在周向上存在焊道末端6e的凸部7和由偏心誤差所產(chǎn)生的凸部 7b這兩處凸部。另外，在圖12中，由偏心誤差所產(chǎn)生的凸部7b的位置以與圖10所示情況相同的情況表示。另一方面，由偏心誤差所產(chǎn)生的凸部7b的位置與焊道后端6e無關(guān)地產(chǎn)生。因而，如圖12所示那樣，兩個凸部7、7b也有時處于接近的位置。在這樣的情況下，在這兩個凸部7、7b接近存在的一側(cè)和隔著中心Cl的相反側(cè)，這兩個凸部7、7b的周向上的間隔變大。因此，在這樣的情況下，該周向上的間隔最大的兩個凸部7、7b所形成的該周向上的間隔的部位(焊道6)可以朝向上述接地電極51的基端52 —側(cè)，這兩個凸部7、7b各自的頂部8位于在周向上與直線Sl分離的位置，其中，上述直線Sl將貴金屬片的中心Cl與接地電極51的基端52的周向上的中心連接起來。在圖12中，直線Sl和直線S2所成的角度θ大約為90度，但也可以按照使該角度θ更大的方式、使接地電極51的基端52在圖 12中相對地移動到由單點劃線所示的位置。即，也可以設(shè)成在朝向接地電極51的基端52 的周向部位(半周部位)不存在兩個凸部7、7b。如上所述，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，在從貴金屬片的前端側(cè)沿軸向觀察火花塞時， 在由環(huán)繞的激光焊接所產(chǎn)生的焊道之中，在徑向形成得相對較高的凸部(焊道末端的凸部、由偏心誤差所產(chǎn)生的凸部)的頂部并不存在于將貴金屬片的中心與接地電極的基端的周向的中心連接起來的直線上，而是位于在上述周向上與該直線盡量分離的位置。因此，若凸部的數(shù)量為一個，則其位置的設(shè)定容易；而在存在多個凸部的情況下，使所有凸部都定位成其頂部位于在周向上與上述直線分離的位置上是重要的。因而，優(yōu)選的是，其周向上的間隔最大的兩個凸部所形成的該周向上的間隔的部位(焊道)朝向上述接地電極的基端側(cè)， 這兩個凸部各自的頂部位于在周向上與將貴金屬片的中心與接地電極的基端的周向的中心連接起來的直線分離相同或者大致相同的距離或者角度間隔的位置。另外，在凸部的數(shù)量在周向存在多個的情況下，其可以與存在一個凸部的情況同樣地作為上述各方式的火花塞而具體化。接下來，對將本發(fā)明具體化的火花塞的制造方法(組裝方法)的具體例進(jìn)行說明。 關(guān)于制法在上述內(nèi)容中雖也進(jìn)行了大致說明，但其中的重點在于如何將本發(fā)明的主要部分具體化的方面。即，重點在于，在從貴金屬片的前端側(cè)沿軸向觀察火花塞時，在由環(huán)繞的激光焊接所形成的焊道之中，在徑向形成得相對較高的凸部的頂部并不存在于將上述貴金屬片的中心與上述接地電極的基端的周向的中心連接的直線上，而是位于在上述周向上與從該直線分離的位置。并且，除了該點以外，與以往公知的火花塞的制造方法無異。在此，以往公知的火花塞包括如下工序?qū)⒃谇岸撕附佑匈F金屬片的中心電極等構(gòu)成部件內(nèi)插到中空軸狀的絕緣部件內(nèi)，在該中心電極的后方配置端子電極等構(gòu)成部件，在該絕緣部件內(nèi)固定中心電極等構(gòu)成部件，組裝成絕緣部件組裝體；將內(nèi)插固定有中心電極等構(gòu)成部件的上述絕緣部件組裝體，從在自身前端設(shè)有接地電極的筒狀的主體配件的后端側(cè)內(nèi)插到該主體配件的內(nèi)側(cè)；鉚接工序，鉚接該主體配件，將內(nèi)插在該主體配件內(nèi)的該絕緣部件組裝體固定在該主體配件內(nèi)。因此，本發(fā)明的火花塞只要以如下方式組裝即可，S卩，在由環(huán)繞的激光焊接所形成的焊道之中，在徑向形成得相對較高的凸部的頂部不存在于將上述貴金屬片的中心與上述接地電極的基端的周向的中心連接的直線上，而是處于在上述周向上與該直線分離的位置。接著，以上述制法為前提基于圖13來說明具體例。準(zhǔn)備如圖13的左圖所示那樣的主體配件41的定位夾具301。該定位夾具301具有能大致無間隙地收納主體配件41的前端側(cè)的安裝螺紋46的部位的孔303，主體配件41 以由其落座用的環(huán)狀凸緣部48支撐在定位夾具301的上表面(孔的開口周緣部)的方式形成。另外，在孔303的內(nèi)部具有凹部(繞主體配件41的軸線定位接地電極51的部分)305， 當(dāng)將前端通過焊接固定有接地電極51的主體配件41以其前端朝下的方式插入到定位夾具 301的孔303中時，通過上述凹部305對接地電極51進(jìn)行定位。然后，將主體配件41從其前端側(cè)插入到孔303內(nèi)，并且將接地電極51插入到凹部305中。由此，主體配件41使其接地電極51繞軸線位于規(guī)定方向地由定位夾具301保持。另外，在該制造階段，接地電極51 呈從主體配件41的前端筆直朝前延伸的形式，其在固定之后的絕緣部件組裝體以后，與中心電極對應(yīng)地彎曲形成。接著，在絕緣部件21內(nèi)固定中心電極等構(gòu)成部件而組裝成絕緣部件組裝體(圖 13的左圖的上方的中間產(chǎn)品)22，由未圖示的組裝用的絕緣部件組裝體供給臂的前端的卡盤把持上述絕緣部件組裝體22，該卡盤能夠?qū)⒔^緣部件組裝體從其后端側(cè)內(nèi)插到主體配件 41中。其中，該卡盤具備對絕緣部件組裝體22繞其軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在這樣的本例中，在將絕緣部件組裝體22內(nèi)插到主體配件41中之前，由檢測機(jī)構(gòu)沿貴金屬片的周向檢測焊接有構(gòu)成絕緣部件組裝體22的其前端的貴金屬片的焊道的徑向高度。并且， 基于該檢測數(shù)據(jù)，對焊道的凸部的頂部相對于將貴金屬片的中心與接地電極51的基端的周向的中心連接的直線的繞軸線的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。即，基于該檢測數(shù)據(jù)，算出該貴金屬片的外周面中應(yīng)朝向接地電極的基端側(cè)的周向的位置(基準(zhǔn)位置)，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以使該基準(zhǔn)位置朝向接地電極的基端側(cè)的方式、在卡盤中對絕緣部件組裝體22進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制。這樣，在卡盤中對絕緣部件組裝體22進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)控制以后，驅(qū)動供給臂，使絕緣部件組裝體22與主體配件41的軸線一致，如圖13的右圖所示那樣，將其插入到主體配件 41內(nèi)。并且，也如上述那樣，在與主體配件41的后方的大徑筒部的內(nèi)側(cè)之間夾設(shè)0形圈37、 滑石38、0形圈37(參照圖1)。而后，進(jìn)行將主體配件41的后端的鉚接用圓筒部45向內(nèi)側(cè)彎折的鉚接，朝向前端側(cè)進(jìn)行壓縮而使其塑性變形。這樣，在將絕緣部件組裝體固定到主體配件內(nèi)之后，通過將接地電極51彎折成規(guī)定形狀，制造出如圖1所示的結(jié)構(gòu)的火花塞101。 另外，絕緣部件組裝體22中的貴金屬片的焊接焊道的徑向的高度檢測，當(dāng)然在鉚接工序之前進(jìn)行即可。因此，也可以在將絕緣部件組裝體22內(nèi)插到主體配件41的過程中或者插入之后進(jìn)行，但如本例那樣，在向主體配件41進(jìn)行內(nèi)插之前進(jìn)行比較容易，因此優(yōu)選。另外，焊道的徑向高度檢測既可以通過利用相機(jī)進(jìn)行拍攝而進(jìn)行放大圖像處理來實現(xiàn)，也可以通過激光測量來實現(xiàn)等，利用各種公知的檢測機(jī)構(gòu)或者測量機(jī)構(gòu)實現(xiàn)即可。在圖13中，表示的是使絕緣部件組裝體22繞軸線旋轉(zhuǎn)一周、利用相機(jī)401在周向從貴金屬片的側(cè)部對焊道的徑向的突出量(外周面的輪郭)進(jìn)行拍攝并進(jìn)行放大圖像處理來實現(xiàn)的情況，但也可以取代相機(jī)拍攝而通過激光測量來實現(xiàn)。另外，焊道的徑向高度也可以利用相機(jī) 401對貴金屬片從其前端側(cè)進(jìn)行拍攝并進(jìn)行放大圖像處理進(jìn)行檢測。通過適當(dāng)?shù)臏y量機(jī)構(gòu)在周向的范圍對焊道的徑向高度進(jìn)行檢測，根據(jù)該檢測數(shù)據(jù)，算出應(yīng)朝向接地電極的基端的面(基準(zhǔn)位置)，與之對應(yīng)地，以使該基準(zhǔn)位置朝向接地電極的基端側(cè)的方式將旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)程序化即可。附圖標(biāo)記說明1貴金屬片3貴金屬片的前端6、6e激光焊接的焊道7在焊道的最末端部、在徑向形成得相對較高的凸部7b由偏心誤差所產(chǎn)生的焊道的凸部8凸部的頂部10中心電極母材
11中心電極13中心電極母材的前端21絕緣部件40主體配件的前端41主體配件51接地電極52接地電極的基端52b接地電極的基端的周向上的中心55接地電極的前端56接地電極的朝向中心電極側(cè)的內(nèi)表面59內(nèi)表面的兩側(cè)的各面60 倒角101、201 火花塞G火花隙(標(biāo)準(zhǔn)間隙)A橫向間隙Cl貴金屬片的前端的中心C2接地電極的基端的周向上的中心Sl連接貴金屬片的前端的中心與接地電極的基端的周向上的中心的直線S2連接焊道的凸部的頂部與貴金屬片的中心的直線θ直線Sl與S2所成的角度X 軸
權(quán)利要求
1.一種火花塞，該火花塞具有中空軸狀的絕緣部件和主體配件，所述絕緣部件在前端配置有中心電極，所述主體配件包圍該絕緣部件并在前端具備與上述中心電極形成火花隙的接地電極，上述中心電極通過在中心電極母材的前端焊接貴金屬片而成，且通過對該中心電極母材與該貴金屬片的接合面的周圍沿周向環(huán)繞一周以上地進(jìn)行激光焊接而成， 所述火花塞的特征在于，將上述中心電極與上述接地電極之間的火花隙設(shè)為G，將在上述接地電極的基端沿著朝向上述中心電極的內(nèi)表面與上述主體配件的軸X平行地引出的線和由激光焊接所形成的焊道之間的最短間隔設(shè)為A，則 G和A具有A < 3G的尺寸關(guān)系， 在從上述貴金屬片的前端側(cè)沿軸向觀察該火花塞時，由環(huán)繞的激光焊接所形成的焊道中、在徑向上形成得相對較高的凸部的頂部，不存在于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線上，而是處于在上述周向上與該直線分離的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于， 在周向上存在多個上述凸部，上述凸部的頂部均不存在于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線上、且處于在上述周向上與該直線分離的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于，在周向上存在多個上述凸部，上述周向上的間隔最大的兩個凸部所構(gòu)成的該周向上的間隔的部位朝向上述接地電極的基端側(cè)，上述兩個凸部各自的頂部處于在上述周向上與將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線分離的位置。
4.如權(quán)利要求1 3中任意一項所述的火花塞，其特征在于， 在從上述貴金屬片的前端側(cè)沿軸向觀察上述火花塞時，將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線與將由環(huán)繞的激光焊接所形成的焊道中在徑向上形成得相對較高的凸部的頂部和上述貴金屬片的中心連接起來的直線所成的角度θ被保持為45度以上。
5.如權(quán)利要求4所述的火花塞，其特征在于， 上述角度θ被保持為90度以上。
6.如權(quán)利要求1 5中任意一項所述的火花塞，其特征在于，上述接地電極從上述主體配件的前端向前方延伸，且自身的前端被向該貴金屬片側(cè)折彎，以在與構(gòu)成上述中心電極的貴金屬片的前端面之間形成火花隙。
7.如權(quán)利要求6的所述的火花塞，其特征在于，上述接地電極中，在朝向上述中心電極側(cè)的內(nèi)表面和該內(nèi)表面兩側(cè)的各面所成的各角部中，至少對與從上述絕緣部件的前端向軸向突出的上述中心電極的突出長度對應(yīng)的部分進(jìn)行倒角。
8.如權(quán)利要求1 5中任意一項所述的火花塞，其特征在于，上述接地電極從上述主體配件的前端向前方延伸，且自身的前端被向該貴金屬片側(cè)折彎，以在與構(gòu)成上述中心電極的貴金屬片的外周面之間形成火花隙。
9.如權(quán)利要求8所述的火花塞，其特征在于，上述接地電極中，在朝向上述中心電極側(cè)的內(nèi)表面和該內(nèi)表面兩側(cè)的各面所成的各角部中，至少從與上述絕緣部件的前端對應(yīng)的軸向上的位置到接地電極自身的前端進(jìn)行倒
10.如權(quán)利要求1 9中任意一項所述的火花塞，其特征在于， 在上述接地電極上激光焊接有貴金屬片。
11.如權(quán)利要求1 10中任意一項所述的火花塞，其特征在于， 上述激光焊接是脈沖激光焊接。
12.一種火花塞的制造方法，其包括如下工序?qū)⒃谇岸撕附佑匈F金屬片的中心電極等構(gòu)成部件內(nèi)插到中空軸狀的絕緣部件內(nèi)、在該中心電極的后方配置端子電極等構(gòu)成部件、在該絕緣部件內(nèi)固定中心電極等構(gòu)成部件、組裝絕緣部件組裝體的工序，將內(nèi)插并固定有中心電極等構(gòu)成部件的上述絕緣部件組裝體從在自身的前端設(shè)有接地電極的筒狀的主體配件的后端側(cè)內(nèi)插到該主體配件的內(nèi)側(cè)的工序，以及對于內(nèi)插到該主體配件內(nèi)的該絕緣部件組裝體、通過對該主體配件進(jìn)行鉚接而將該絕緣部件組裝體固定在該主體配件內(nèi)的鉚接工序； 所述火花塞的制造方法的特征在于， 當(dāng)制造權(quán)利要求1 11中任意一項所述的火花塞時，將繞上述主體配件的軸線的上述接地電極的位置作為規(guī)定位置，對該主體配件進(jìn)行定位，并且，在從將上述絕緣部件組裝體內(nèi)插到上述主體配件之前到在上述鉚接工序中對該主體配件進(jìn)行鉚接的期間，由檢測機(jī)構(gòu)沿上述貴金屬片的周向檢測上述焊道的徑向高度，且基于該檢測數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)上述凸部的上述頂部相對于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向的中心連接起來的直線的繞軸線的位置。
13.—種火花塞的制造方法，其包括如下工序?qū)⒃谇岸撕附佑匈F金屬片的中心電極等構(gòu)成部件內(nèi)插到中空軸狀的絕緣部件內(nèi)、在該中心電極的后方配置端子電極等構(gòu)成部件、在該絕緣部件內(nèi)固定中心電極等構(gòu)成部件、組裝絕緣部件組裝體的工序，將內(nèi)插并固定有中心電極等構(gòu)成部件的上述絕緣部件組裝體從在自身的前端設(shè)有接地電極的筒狀的主體配件的后端側(cè)內(nèi)插到該主體配件的內(nèi)側(cè)的工序，以及對于內(nèi)插到該主體配件內(nèi)的該絕緣部件組裝體、通過對該主體配件進(jìn)行鉚接而將該絕緣部件組裝體固定在該主體配件內(nèi)的鉚接工序， 所述火花塞的制造方法的特征在于， 當(dāng)制造權(quán)利要求1 11中任意一項所述的火花塞時，將繞上述主體配件的軸線的上述接地電極的位置作為規(guī)定位置，對該主體配件進(jìn)行定位，并且，在將上述絕緣部件組裝體內(nèi)插到上述主體配件之前，由檢測機(jī)構(gòu)沿上述貴金屬片的周向檢測上述焊道的徑向高度，且基于該檢測數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)上述凸部的上述頂部相對于將上述貴金屬片的中心和上述接地電極的基端的周向上的中心連接起來的直線的繞軸線的位置。
14.如權(quán)利要求12或者13所述的火花塞的制造方法，其特征在于，上述檢測機(jī)構(gòu)通過由相機(jī)拍攝而進(jìn)行圖像處理來實現(xiàn)。
15.如權(quán)利要求12或者13所述的火花塞的制造方法，其特征在于，上述檢測機(jī)構(gòu)通過激光測量來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明的火花塞及其制造方法致力于在具有對中心電極母材與貴金屬片的接合面的周圍進(jìn)行一周以上的激光焊接而成的中心電極的火花塞中，降低或防止中心電極與接地電極的標(biāo)準(zhǔn)間隙以外的異常放電的產(chǎn)生。在將火花隙設(shè)為G、將在接地電極的基端沿著朝向中心電極的內(nèi)表面與主體配件的軸(X)平行地引出的線和由激光焊接所產(chǎn)生的焊道之間的最短間隔設(shè)為A時，形成A≤3G的尺寸關(guān)系。配置成在從貴金屬片(1)的前端側(cè)沿軸(X)方向觀察時，連接貴金屬片(1)的中心與接地電極(51)的基端(52)的周向上的中心的直線(S1)、和連接構(gòu)成由環(huán)繞的激光焊接所產(chǎn)生的焊道(6)的最末端部(6e)的凸部(7)的頂部(8)與貴金屬片(1)的中心的直線(S2)所成的角度(θ)為45度。由于焊道的凸部(7)與接地電極(51)分離角度(θ)，因而不易引起異常放電。
文檔編號H01T13/20GK102165653SQ20098013740
公開日2011年8月24日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者加藤友聰 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社