專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)用火花塞及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)中使用的火花塞及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等的內(nèi)燃機(jī)中使用的火花塞構(gòu)成為通過(guò)在中心電極和接地電極之間的火花放電間隙中產(chǎn)生火花，從而對(duì)供給到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的混合氣體進(jìn)行點(diǎn)火。近些年，出于應(yīng)對(duì)氣體排放限制和提高燃料消耗率的觀(guān)點(diǎn)，積極地進(jìn)行著稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)、直噴發(fā)動(dòng)機(jī)、低氣體排放發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的開(kāi)發(fā)。對(duì)于這樣的內(nèi)燃機(jī)，要求比以往著火性更優(yōu)秀的火花塞。作為著火性?xún)?yōu)秀的火花塞，已知在接地電極設(shè)有突出部的情況，例如可以列舉出在接地電極上焊接耐磨損性?xún)?yōu)秀的銥合金或鉬合金等貴金屬電極頭而形成突出部的結(jié)構(gòu) (參考專(zhuān)利文獻(xiàn)1等)。不過(guò)，由于銥合金、鉬合金等貴金屬電極頭價(jià)格高昂，因此存在著導(dǎo)致制造成本的增大的可能。因此，提出了通過(guò)對(duì)接地電極自身進(jìn)行加工來(lái)形成由與構(gòu)成接地電極的材料相同的材料構(gòu)成的突出部的技術(shù)(例如，參考專(zhuān)利文獻(xiàn)2等)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2003-317896號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2006-286469號(hào)公報(bào)然而，在從接地電極突出設(shè)置的突出部中，存在著熱量難以傳遞，耐磨損性低的問(wèn)題。在此，在如上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示，利用銥合金、鉬合金等貴金屬電極頭形成突部的情況下，貴金屬合金的耐磨損性?xún)?yōu)秀，因此即使傳熱不是那么好，上述突出部也能夠維持可耐使用的程度的耐磨損性。然而，在如上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2所示，加工接地電極自身形成突出部的情況下，由于構(gòu)成接地電極的合金比貴金屬合金在耐磨損性方面差，因此如果傳熱不好的話(huà)， 存在著突出部的磨損急劇地發(fā)展的可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述情況而做出的，其目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)用火花塞及其制造方法，對(duì)于具有由與接地電極相同的材料構(gòu)成的突出部的火花塞，能夠?qū)崿F(xiàn)突出部的傳熱性能的提高，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)耐磨損性的提高。以下對(duì)適于實(shí)現(xiàn)上述目的的各構(gòu)成分項(xiàng)進(jìn)行說(shuō)明。并且，根據(jù)需要對(duì)對(duì)應(yīng)的構(gòu)成記述其特有的作用效果。結(jié)構(gòu)1、本結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)用火花塞具備在軸線(xiàn)方向上延伸的棒狀的中心電極；設(shè)置在上述中心電極的外周的大致圓筒狀的絕緣體；設(shè)置在上述絕緣體的外周的大致筒狀的主體配件；以及接地電極，從上述主體配件的前端部延伸，并且在自身的前端部與上述中心電極的前端部之間形成間隙，該內(nèi)燃機(jī)用火花塞的特征在于，在上述接地電極的前端部，向上述中心電極側(cè)突出并與上述中心電極的前端部之間形成上述間隙的突出部由與上述接地電極相同的材料形成，并且至少上述突出部的平均結(jié)晶粒徑在20 μ m以上200 μ m以下。在上述突出部，由于傳熱不是很好，因此突出部容易成為高溫。因此，由與接地電極相同的材料構(gòu)成且與貴金屬合金相比耐磨損性差的突出部存在著隨火花放電等而急劇地?fù)p耗的可能。結(jié)構(gòu)2、本結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)用火花塞的特征在于，在上述結(jié)構(gòu)1的基礎(chǔ)上，上述突出部的平均結(jié)晶粒徑在50 μ m以上200 μ m以下。結(jié)構(gòu)3、本結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)用火花塞的特征在于，在上述結(jié)構(gòu)1或2的基礎(chǔ)上，上述接地電極的前端部的平均結(jié)晶粒徑在20 μ m以上200 μ m以下。接地電極越靠其前端側(cè)而傳熱越不那么好，越是接地電極的靠近前端側(cè)的部位越容易達(dá)到高溫。因此，接地電極的前端部容易隨著內(nèi)燃機(jī)的使用而消耗。結(jié)構(gòu)4、本結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)用火花塞的特征在于，在上述結(jié)構(gòu)1至3中的任意一項(xiàng)的基礎(chǔ)上，上述接地電極在自身的大致中間部分具備彎曲部，上述突出部的平均結(jié)晶粒徑比上述彎曲部的平均結(jié)晶粒徑大。一般來(lái)說(shuō)，接地電極為了在其與中心電極之間形成預(yù)定的間隙而形成為向中心電極側(cè)彎曲，然而在接地電極的彎曲部容易隨著內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)作而有應(yīng)力集中。因此，為了防止接地電極的折損，需要充分地確保彎曲部的強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)5、本結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)用火花塞的特征在于，在上述結(jié)構(gòu)1至4中的任意一項(xiàng)的基礎(chǔ)上，上述突出部向上述中心電極側(cè)突出0. 3mm以上1.0mm以下。結(jié)構(gòu)6、本結(jié)構(gòu)的火花塞的制造方法為，上述結(jié)構(gòu)1至5中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)用火花塞的制造方法，其特征在于，該火花塞的制造方法包括加熱工序，加熱上述接地電極的前端部，使該接地電極的前端部的平均結(jié)晶粒徑在20 μ m以上200 μ m以下；以及突出部形成工序，形成上述突出部。結(jié)構(gòu)7、本結(jié)構(gòu)的火花塞的制造方法的特征在于，在上述結(jié)構(gòu)6的基礎(chǔ)上，上述突出部形成工序包括擠壓成形工序，通過(guò)從上述中心電極側(cè)的面的背面?zhèn)葘?duì)上述接地電極的前端部施加擠壓力來(lái)進(jìn)行擠壓成形，從而形成上述突出部。結(jié)構(gòu)8、本結(jié)構(gòu)的火花塞的制造方法的特征在于，在上述結(jié)構(gòu)7的基礎(chǔ)上，在上述擠壓成形工序之前，進(jìn)行上述加熱工序中的加熱處理。結(jié)構(gòu)9、本結(jié)構(gòu)的火花塞的制造方法的特征在于，在上述結(jié)構(gòu)6至8中的任意一項(xiàng)的基礎(chǔ)上，利用上述加熱工序中的加熱處理，使上述接地電極的前端部的維氏硬度達(dá)到 80Hv以上150Hv以下。根據(jù)結(jié)構(gòu)1，在接地電極的前端部設(shè)置由與接地電極相同的材料構(gòu)成的突出部。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)著火性和火焰?zhèn)鞑バ缘奶岣撸⑶遗c利用貴金屬電極頭構(gòu)成突出部的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)制造成本的增大的抑制。進(jìn)而，根據(jù)結(jié)構(gòu)1，接地電極的前端部中的至少突出部的平均結(jié)晶粒徑為20μπι以上200 μ m以下，是比較大的。因此，通過(guò)在突出部中，由至少20 μ m以上的平均粒徑的結(jié)晶構(gòu)成，從而能夠迅速地進(jìn)行熱傳導(dǎo)。即，本結(jié)構(gòu)的火花塞不必使用貴金屬電極頭，能夠?qū)崿F(xiàn)從接地電極的主體部突出設(shè)置的突出部的傳熱性能的提高，能夠提高耐磨損性。另外，在平均結(jié)晶粒徑不足20 μ m的情況下，熱傳導(dǎo)率較差，存在著無(wú)法充分發(fā)揮上述的作用效果的可能。另一方面，在平均結(jié)晶粒徑超過(guò)200 μ m的情況下，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)傳熱性能的提高，然而存在著在結(jié)晶晶界容易產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而容易在突出部產(chǎn)生缺損的問(wèn)題。根據(jù)結(jié)構(gòu)2，由于突出部的平均結(jié)晶粒徑在50 μ m以上，因此在突出部能夠更加迅速地進(jìn)行熱傳導(dǎo)，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)耐磨損性的進(jìn)一步提高。根據(jù)結(jié)構(gòu)3，由于接地電極的前端部的平均結(jié)晶粒徑形成為20 μ m以上200 μ m以下，因此能夠提高接地電極的整個(gè)前端部的熱傳導(dǎo)率(傳熱性能)。結(jié)果可進(jìn)一步提高耐磨損性。根據(jù)結(jié)構(gòu)4，使得突出部的平均結(jié)晶粒徑比彎曲部的平均結(jié)晶粒徑大，換言之，彎曲部的平均結(jié)晶粒徑較小(例如，不足20μπι)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)彎曲部處的晶界強(qiáng)度(機(jī)械性強(qiáng)度)的提高，能夠更為可靠地防止接地電極在彎曲部折損。根據(jù)結(jié)構(gòu)5，突出部從接地電極的主體部(接地電極中的、除形成于其表面的突出部等以外的平坦部分)向中心電極側(cè)突出0.3mm以上。因此，能夠更為可靠地、且更為有效地起到提高因設(shè)置突出部而得到的著火性以及火焰?zhèn)鞑バ缘淖饔眯Ч?。另一方面，通過(guò)突出部從接地電極的主體部突出，雖然存在著導(dǎo)致突出部的耐磨損性低的問(wèn)題，然而根據(jù)本結(jié)構(gòu)5，由于突出部的突出量在1. Omm以下，因此能夠無(wú)視該假設(shè)。根據(jù)結(jié)構(gòu)6，不實(shí)施復(fù)雜的處理，而通過(guò)單純地實(shí)施加熱處理，使接地電極前端部的平均結(jié)晶粒徑成為20 μ m以上200 μ m以下。即，根據(jù)本結(jié)構(gòu)，能夠比較容易地制造著火性?xún)?yōu)秀且具有充分的耐磨損性的火花塞。根據(jù)結(jié)構(gòu)7，通過(guò)對(duì)接地電極施加擠壓力進(jìn)行擠壓成形，從而形成突出部。因此，例如與實(shí)施切削加工等形成突出部的情況相比，不會(huì)導(dǎo)致制造成本的增大，而能夠比較容易地形成突出部。另一方面，如圖2所示，在通過(guò)實(shí)施擠壓成形形成突出部的情況下，從突出部到主體配件側(cè)的熱傳導(dǎo)的路徑變得更窄。因此，對(duì)于突出部來(lái)說(shuō)，存在著更加難以傳熱的問(wèn)題。這一點(diǎn)通過(guò)采用上述各結(jié)構(gòu)，將突出部的平均結(jié)晶粒徑形成為20 μ m以上200 μ m 以下，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)秀的傳熱性能，從而即使是在通過(guò)擠壓成形形成突出部的情況，也能夠在突出部確保充分的耐磨損性。即，上述各結(jié)構(gòu)對(duì)于利用擠壓成形形成突出部的火花塞特別有效。根據(jù)結(jié)構(gòu)8，由于能夠通過(guò)加熱處理使接地電極的硬度進(jìn)一步減小，因此能夠更加容易地進(jìn)行突出部的擠壓成形。結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)制造效率的提高。此外，能夠有效地抑制擠壓成形所使用的加工用夾具的損耗等，對(duì)于抑制制造成本的增大的方面也是有效的。如結(jié)構(gòu)9那樣，通過(guò)利用實(shí)施加熱處理而將接地電極的前端部的硬度充分減小至維氏硬度80Hv以上150Hv以下，從而能夠更容易地進(jìn)行突出部的形成，能夠?qū)崿F(xiàn)制造效率的進(jìn)一步提高等。


圖1是表示本實(shí)施方式中的火花塞的構(gòu)成的部分截?cái)嘀饕晥D。圖2是表示火花塞前端部的構(gòu)成的部分截?cái)嘀饕晥D。圖3是用于示出突出部的結(jié)構(gòu)等的部分放大圖。
圖4是示出耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中突出部的平均結(jié)晶粒徑與突出部的消耗量的關(guān)系的圖表。圖5是表示其他實(shí)施方式中的突出部的構(gòu)成的部分截?cái)嘀饕晥D。圖6是表示其他實(shí)施方式中的突出部的構(gòu)成的部分截?cái)嘀饕晥D。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1 火花塞(內(nèi)燃機(jī)用火花塞)；2 絕緣件(火花塞用絕緣體)；3 主體配件；4 軸孔；5:中心電極；27 接地電極；28 突出部；30:彎曲部；35 火花放電間隙(間隙)。
具體實(shí)施例方式以下參照

一個(gè)實(shí)施方式。圖1是表示內(nèi)燃機(jī)用火花塞(以下稱(chēng)為“火花塞”)1的部分截?cái)嘀饕晥D。此外在圖1中，以火花塞1的軸線(xiàn)CLl方向?yàn)楦綀D中的上下方向、下側(cè)為火花塞1的前端側(cè)、上側(cè)為后端側(cè)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明?；鸹ㄈ?由呈筒狀的作為絕緣體的絕緣件2、保持它的筒狀的主體配件3等構(gòu)成。眾所周知，絕緣件2通過(guò)燒制氧化鋁等而形成，在其外形部上具有形成在后端側(cè)的后端側(cè)主體部10 ；和該后端側(cè)主體部10相比位于前端側(cè)，向外徑外方突出形成的大徑部 11 ；和該大徑部11相比位于前端側(cè)，比其細(xì)徑地形成的中部主體部12。此外，絕緣件2具有在比上述中部主體部12靠前端側(cè)，比其細(xì)徑地形成的長(zhǎng)足部13。該長(zhǎng)足部13是在將火花塞1組裝到內(nèi)燃機(jī)時(shí)暴露于該內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的部位。并且，在上述長(zhǎng)足部13和中部主體部12的連接部形成有錐形的臺(tái)階部14，通過(guò)該臺(tái)階部14，絕緣件2卡止到主體配件3。進(jìn)一步，絕緣件2中，沿軸線(xiàn)CLl貫通形成軸孔4，中心電極5插入、固定到該軸孔 4的前端側(cè)。該中心電極5整體呈棒狀(圓柱狀)，其前端面平坦地形成，并且從絕緣件2 的前端突出。此外，中心電極5包括由銅或銅合金構(gòu)成的內(nèi)層5A;以及由以鎳(Ni)為主要成分的Ni合金構(gòu)成的外層5B。進(jìn)而，在上述中心電極5的前端部接合有由貴金屬合金 (例如銥合金)形成的圓柱狀的貴金屬電極頭31。并且，端子電極6在從絕緣件2的后端突出的狀態(tài)下插入、固定到軸孔4的后端側(cè)。進(jìn)一步，軸孔4的中心電極5和端子電極6之間，設(shè)置有圓柱狀的電阻體7。該電阻體7的兩端部借助導(dǎo)電性的玻璃密封層8、9，分別電連接到中心電極5和端子電極6。并且，上述主體配件3由低碳鋼等金屬形成為筒狀，在其外周面形成用于將火花塞1安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)頭的螺紋部(外螺紋部)15。此外，在螺紋部15的后端側(cè)的外周面形成有座部16，在螺紋部15后端的螺紋頸17嵌入環(huán)狀的墊圈18。進(jìn)而，在主體配件3的后端側(cè)設(shè)有截面呈六角形狀的工具扣合部19，上述工具扣合部19用于在將火花塞1安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)頭時(shí)扣合扳手等工具，并且，在后端部設(shè)有用于保持絕緣件2的鉚接部20。此外，主體配件3的內(nèi)周面設(shè)有錐形的臺(tái)階部21，用于將絕緣件2卡止。并且，絕緣件2從主體配件3的后端側(cè)向前端側(cè)插入，在自身的臺(tái)階部14卡止到主體配件3的臺(tái)階部21的狀態(tài)下，通過(guò)使主體配件3的后端側(cè)的開(kāi)口部向徑向內(nèi)側(cè)鉚接、即通過(guò)形成上述鉚接部20來(lái)固定。此外，在絕緣件2及主體配件3雙方的臺(tái)階部14、21之間，介入有圓環(huán)狀的板襯墊22。這樣一來(lái)，可保持燃燒室內(nèi)的氣密性，使進(jìn)入到暴露于燃燒室內(nèi)的絕緣件2的長(zhǎng)足部13和主體配件3的內(nèi)周面之間的空間的燃燒空氣不泄漏到外部。進(jìn)一步，為了使鉚接形成的密閉更加完全，在主體配件3的后端側(cè)中，在主體配件 3和絕緣件2之間介入有環(huán)狀的環(huán)形部件23、24，向環(huán)形部件23、24之間填充滑石(夕> ” )25的粉末。即，主體配件3通過(guò)板襯墊22、環(huán)形部件23、24及滑石25，保持絕緣件2。此外，在主體配件3的前端部26接合有由Ni合金等構(gòu)成的接地電極27。更為詳細(xì)地來(lái)說(shuō)，接地電極27構(gòu)成為其基端部焊接于上述主體配件3的前端部26，并且其大致中間部分彎曲。在上述貴金屬電極頭31與后述的接地電極27的突出部28之間，形成作為間隙的火花放電間隙35，在該火花放電間隙35中，在大致沿上述軸線(xiàn)CLl的方向上進(jìn)行火花放電。此外，如圖2所示，在接地電極27的內(nèi)側(cè)面27a形成與上述貴金屬電極頭31相對(duì)的突出部28。該突出部28沿軸向CLl方向從接地電極27的內(nèi)側(cè)面27a朝向中心電極5側(cè)突出。更為詳細(xì)地來(lái)說(shuō)，突出部28從接地電極27的內(nèi)側(cè)面27a向中心電極5側(cè)突出0. 3mm 以上1. Omm以下。此外，突出部28的沿與軸向CLl正交的方向的截面形狀為大致圓形的圓柱狀(參考圖3)。并且，如后所述，突出部28是通過(guò)按壓接地電極27的外側(cè)面27b而被擠壓加工得到的。因此，在接地電極27的外側(cè)面27b開(kāi)有在擠壓加工時(shí)形成的有底的孔部29。此外， 接地電極27中的被夾持在突出部28的基端部的外周部分和孔部29的底面的外周部分之間的部位比接地電極27的其他部位薄。即，從突出部28到主體配件3側(cè)的熱傳導(dǎo)的路徑比較窄。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，使接地電極27的前端部的平均結(jié)晶粒徑在20 μ m以上 200μπι以下。另外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)接地電極27的前端部實(shí)施加熱處理，從而促進(jìn)接地電極27的前端部的晶粒成長(zhǎng)，進(jìn)而使得接地電極27的平均結(jié)晶粒徑在20 μ m以上 200 μ m以下。由此，接地電極27的前端部的平均結(jié)晶粒徑變得比接地電極27的彎曲部30 的平均結(jié)晶粒徑(例如不到20 μ m)大。另外，上述“平均結(jié)晶粒徑”能夠如下所述地測(cè)定。即，在切斷突出部28后，在該突出部28的內(nèi)部(例如位于突出部28的與前端面和側(cè)面相距0. Imm以上內(nèi)側(cè)的部位)的截面實(shí)施蝕刻處理。并且，將上述截面放大能夠觀(guān)察金屬組織的程度的預(yù)定倍率(例如80 倍)并拍攝。接著，在拍攝的圖像上劃出預(yù)定長(zhǎng)度的直線(xiàn)(例如長(zhǎng)度為40mm的直線(xiàn)；另外， 在放大80倍的情況下，該直線(xiàn)在放大前的截面中相當(dāng)于長(zhǎng)0. 5mm的直線(xiàn))后，測(cè)定該直線(xiàn)通過(guò)的晶粒的數(shù)量。然后，將上述預(yù)定長(zhǎng)度除以上述預(yù)定倍率來(lái)得到上述直線(xiàn)的實(shí)際的長(zhǎng)度(上述例子的話(huà)，為“0. 5mm”)后，再除以對(duì)該直線(xiàn)的長(zhǎng)度測(cè)定的晶粒的數(shù)量，從而能夠測(cè)定平均結(jié)晶粒徑。接著說(shuō)明如上構(gòu)成的火花塞1的制造方法。首先提前加工好主體配件3。S卩，通過(guò)冷鍛加工在圓柱狀的金屬材料(例如，S17C、S25C之類(lèi)的鐵類(lèi)材料或不銹鋼材料)形成貫通孔，制造出大致形狀。此后，通過(guò)實(shí)施切削加工修整外形，得到主體配件中間體。接著，在主體配件中間體的前端面上電阻焊接由Ni合金等構(gòu)成的直棒狀的接地電極27。在進(jìn)行該焊接時(shí)，產(chǎn)生所謂“滴流”，因此在去除該“滴流”后，在主體配件中間體的規(guī)定部位上通過(guò)滾制形成螺紋部15。由此，得到焊接有接地電極27的主體配件3。此外， 對(duì)焊接了接地電極27的主體配件3實(shí)施鍍鋅或鍍鎳。另外，為了提高耐蝕性，也可對(duì)其表面進(jìn)一步實(shí)施鉻酸鹽處理。另一方面，和上述主體配件3分別地，對(duì)絕緣件2進(jìn)行成形加工。例如，使用以氧化鋁為主體、含有粘合劑等的原料粉末，調(diào)制成形用原造粒物，使用它進(jìn)行橡膠沖壓成形， 從而獲得筒狀的成形體。對(duì)于得到的成形體實(shí)施磨削加工來(lái)整形。接著，將整形得到的產(chǎn)品投入燒制爐進(jìn)行燒制，得到絕緣件2。并且，與上述主體配件3、絕緣件2分別地，制造出中心電極5。S卩，對(duì)中央部配置了用于提高散熱性能的銅合金的Ni合金進(jìn)行鍛造加工，制造出中心電極5。接著，將貴金屬電極頭31通過(guò)激光焊接等設(shè)于中心電極5的前端部。并且，如上獲得的絕緣件2及中心電極5、電阻體7、端子電極6通過(guò)玻璃密封層8、 9被密封固定。作為玻璃密封層8、9，一般混合硼硅酸玻璃和金屬粉末并調(diào)制，該調(diào)制過(guò)的材料夾持電阻體7地注入到絕緣件2的軸孔4內(nèi)后，從后方通過(guò)上述端子電極6擠壓的同時(shí)，在燒制爐內(nèi)通過(guò)加熱燒制凝固。并且此時(shí)，可對(duì)絕緣件2的后端側(cè)主體部10的表面同時(shí)燒制釉層，也可事先形成釉層。之后，具有分別如上制造的中心電極5及端子電極6的絕緣件2、具有接地電極27 的主體配件3被組裝。具體而言，通過(guò)將較薄壁地形成的主體配件3的后端側(cè)的開(kāi)口部向徑向內(nèi)側(cè)鉚接，即通過(guò)形成上述鉚接部20來(lái)固定。接著，對(duì)接地電極27的前端部(至少包括上述突出部28的預(yù)定形成位置)實(shí)施加熱處理。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，采用高頻加熱裝置，對(duì)接地電極27的前端部持續(xù)加熱10分鐘以使接地電極27的前端部得到由放射溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)定的1150°C，然后逐漸冷卻。通過(guò)實(shí)施該加熱處理，使得接地電極27的平均結(jié)晶粒徑在20 μ m以上200 μ m以下。此外，通過(guò)該加熱處理使接地電極27的前端部退火，使得該前端部的維氏硬度達(dá)到SOHv以上150Hv以下。另外， 該加熱處理相當(dāng)于本發(fā)明的加熱工序。進(jìn)而，通過(guò)從加熱處理過(guò)的接地電極27的前端部中、上述中心電極5側(cè)的面的背面?zhèn)壤脠A柱狀的加工用夾具施加擠壓力來(lái)進(jìn)行擠壓成形，從而形成上述突出部28和孔部29。另外，該擠壓加工相當(dāng)于本發(fā)明的擠壓成形工序。并且，最后通過(guò)使接地電極27向中心電極5 —側(cè)彎曲，實(shí)施調(diào)整中心電極5(電極頭31)及上述突出部28間的火花放電間隙35的大小的加工，從而獲得火花塞1。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在接地電極27的前端部設(shè)置由與接地電極27相同的材料構(gòu)成的突出部28。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)著火性和火焰?zhèn)鞑バ缘奶岣撸⑶遗c利用貴金屬電極頭構(gòu)成突出部的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)制造成本的增大的抑制。此外，接地電極27的前端部中至少突出部28的平均結(jié)晶粒徑為20 μ m以上 200 μ m以下，是比較大的。因而，不必使用貴金屬電極頭，能夠?qū)崿F(xiàn)從接地電極27的主體部突出設(shè)置的突出部28的傳熱性能的提高，能夠提高耐磨損性。
進(jìn)而，使得接地電極27的平均結(jié)晶粒徑比彎曲部30的平均結(jié)晶粒徑大，換言之， 彎曲部30的平均結(jié)晶粒徑較小。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)彎曲部30處的晶界強(qiáng)度(機(jī)械性強(qiáng)度) 的提高，能夠更為可靠地防止接地電極27在彎曲部30折損。并且，突出部28從接地電極27的內(nèi)側(cè)面27a向中心電極5側(cè)突出0.3mm以上。因此，能夠更為可靠地、且更為有效地起到提高因設(shè)置突出部28而得到的著火性以及火焰?zhèn)鞑バ蕴岣叩淖饔眯Ч?。另一方面，由于突出?8的突出量在1. Omm以下，因此能夠更為可靠地實(shí)現(xiàn)耐磨損性的提高。另外，參考制造方法，在本實(shí)施方式中，不實(shí)施復(fù)雜的處理，而通過(guò)單純地實(shí)施加熱處理，使接地電極27前端部的平均結(jié)晶粒徑成為20 μ m以上200 μ m以下。S卩，能夠比較容易地制造著火性?xún)?yōu)秀且具有充分的耐磨損性的火花塞1。此外，通過(guò)對(duì)接地電極27進(jìn)行擠壓加工，形成了突出部28，因此與例如實(shí)施切削加工等形成突出部28的情況相比，不會(huì)導(dǎo)致制造成本的增大，能夠比較容易地形成突出部 28。另一方面，在通過(guò)實(shí)施擠壓加工形成突出部28的情況下，雖然會(huì)擔(dān)心導(dǎo)致更加難以傳導(dǎo)來(lái)自突出部28的熱，不過(guò)如上所述，將接地電極27前端部的平均結(jié)晶粒徑形成為20 μ m 以上200 μ m以下，因此即使是通過(guò)擠壓加工形成突出部28的情況下，也能夠確保充分的耐磨損性。并且，對(duì)通過(guò)加熱處理而使硬度減小至維氏硬度SOHv以上150Hv以下的接地電極 27的前端部進(jìn)行擠壓成形，因而能夠更加容易地形成突出部28。結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)制造效率的提高。此外，通過(guò)使接地電極27前端部的硬度較小，能夠有效地抑制擠壓成形所采用的加工用夾具的損耗等，對(duì)于防止制造成本的增大的方面也是有意義的。接著，為了確認(rèn)由本實(shí)施方式所起的作用效果，制作了具有對(duì)前端部(突出部)的平均結(jié)晶粒徑進(jìn)行了種種變更的接地電極的火花塞的樣本，并對(duì)各樣本進(jìn)行了耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的概要如下。即，將制作好的樣本組裝到排氣量為2000cc的四氣缸，并在全開(kāi)狀態(tài)(旋轉(zhuǎn)量=5600rpm)下使發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作100小時(shí)。并且，在經(jīng)過(guò)100 小時(shí)后，測(cè)定各樣本的突出部的消耗量，并且判斷突出部有無(wú)缺損。在圖4中示出突出部的平均結(jié)晶粒徑與突出部的消耗量的關(guān)系。此外，在表1中示出突出部的平均結(jié)晶粒徑與突出部有無(wú)缺損的關(guān)系。另外，在表1中，在未確認(rèn)突出部的缺損的情況下，認(rèn)為是具有優(yōu)良的強(qiáng)度，并作出“A”的評(píng)價(jià)，另一方面，在確認(rèn)突出部有缺損的情況下，認(rèn)為是不具有足夠的強(qiáng)度，并作出“B”的評(píng)價(jià)。如圖4所示，明確了對(duì)于突出部的平均結(jié)晶粒徑不足20 μ m的樣本，突出部的消耗量比較多，耐磨損性不足。另一方面，可知突出部的平均結(jié)晶粒徑在20 μ m以上的樣本能夠有效地抑制突出部的消耗，具有優(yōu)良的耐磨損性。其原因可以考慮為通過(guò)使構(gòu)成突出部的結(jié)晶的粒徑比較大，提高了突出部的熱傳導(dǎo)率。此外，明確了突出部的平均結(jié)晶粒徑在50 μ m以上的樣本能夠進(jìn)一步抑制突出部的消耗，進(jìn)而，突出部的平均結(jié)晶粒徑在100 μ m以上的樣本具有極為優(yōu)良的耐磨損性。(表 1)
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)用火花塞，其具備在軸線(xiàn)方向上延伸的棒狀的中心電極； 設(shè)置在上述中心電極的外周的大致圓筒狀的絕緣體； 設(shè)置在上述絕緣體的外周的大致筒狀的主體配件；以及接地電極，從上述主體配件的前端部延伸，并且在自身的前端部與上述中心電極的前端部之間形成間隙，該內(nèi)燃機(jī)用火花塞的特征在于，在上述接地電極的前端部，向上述中心電極側(cè)突出并與上述中心電極的前端部之間形成上述間隙的突出部由與上述接地電極相同的材料形成，并且至少上述突出部的平均結(jié)晶粒徑在20 μ m以上200 μ m以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用火花塞，其特征在于， 上述突出部的平均結(jié)晶粒徑在50 μ m以上200 μ m以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)用火花塞，其特征在于， 上述接地電極的前端部的平均結(jié)晶粒徑在20 μ m以上200 μ m以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)用火花塞，其特征在于，上述接地電極在自身的大致中間部分具備彎曲部，上述突出部的平均結(jié)晶粒徑比上述彎曲部的平均結(jié)晶粒徑大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)用火花塞，其特征在于， 上述突出部向上述中心電極側(cè)突出0. 3mm以上1. Omm以下。
6.一種火花塞的制造方法，其為權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)用火花塞的制造方法，該火花塞的制造方法的特征在于，包括加熱工序，加熱上述接地電極的前端部，使該接地電極的前端部的平均結(jié)晶粒徑在 20 μ m以上200 μ m以下；以及突出部形成工序，形成上述突出部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的火花塞的制造方法，其特征在于，上述突出部形成工序包括擠壓成形工序，通過(guò)從上述中心電極側(cè)的面的背面?zhèn)葘?duì)上述接地電極的前端部施加擠壓力來(lái)進(jìn)行擠壓成形，從而形成上述突出部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的火花塞的制造方法，其特征在于， 在上述擠壓成形工序之前進(jìn)行上述加熱工序中的加熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任意一項(xiàng)所述的火花塞的制造方法，其特征在于， 經(jīng)過(guò)上述加熱工序中的加熱處理，使上述接地電極的前端部的維氏硬度達(dá)到SOHv以上150Hv以下。
全文摘要
在具有由與接地電極相同的材料構(gòu)成的突出部的火花塞中，實(shí)現(xiàn)突出部的熱傳導(dǎo)性能的提高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)耐磨損性的提高?；鸹ㄈ?1)具備在軸線(xiàn)(CL1)方向上延伸的棒狀的中心電極(5)；設(shè)置在中心電極(5)的外周的大致圓筒狀的絕緣件(2)；設(shè)置在絕緣件(2)外周的大致筒狀的主體配件(3)；以及接地電極(27)，從主體配件(3)的前端部(26)延伸，并且在自身的前端部與中心電極(5)的前端部之間形成火花放電間隙(35)。在上述接地電極(27)的前端部，向上述中心電極(5)側(cè)突出并與中心電極(5)的前端部之間形成火花放電間隙(35)的突出部(28)由與上述接地電極(27)相同的材料形成。并且，至少上述突出部(28)的平均結(jié)晶粒徑在20μm以上200μm以下。
文檔編號(hào)H01T13/32GK102308447SQ20108000654
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者鈴木彰 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社