專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火的火花塞，尤其涉及在內(nèi)部具有電阻體的火花塞。
背景技術(shù)：
用于機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火的火花塞通常具有:筒狀的主體配件；配置于該主體配件的內(nèi)孔的筒狀的絕緣體；配置于該絕緣體的前端側(cè)軸孔的中心電極；配置于另一端側(cè)軸孔的端子配件；以及一端與主體配件的前端側(cè)接合、另一端與中心電極相對(duì)而形成火花放電間隙的接地電極。而且，還公知有如下火花塞:以防止電波噪聲的發(fā)生為目的，在軸孔內(nèi)的中心電極與端子配件之間設(shè)置有電阻體。
然而，近年的機(jī)動(dòng)車等內(nèi)燃機(jī)為了謀求高輸出化以及高效率化，自由的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)以及發(fā)動(dòng)機(jī)自身的小型化等，謀求小型化的火花塞的開(kāi)發(fā)。為了使火花塞小型化，絕緣體的內(nèi)孔徑的小徑化是不可避的。但是，若使絕緣體小徑化，則在現(xiàn)有的火花塞的設(shè)計(jì)中，存在負(fù)載壽命性能降低、或端子配件對(duì)絕緣體的固定力降低的情況。另外，在作為火花塞的制造工序之一的將端子配件插入軸孔內(nèi)的工序中絕緣體破壞而不良品發(fā)生率上升。
對(duì)于上述課題，例如，在專利文獻(xiàn)I的權(quán)利要求1中記載有:“一種火花塞，其特征在于，...上述導(dǎo)電性玻璃密封層的直徑D在3.3mm以下的范圍，并且上述導(dǎo)電性玻璃密封層與上述電阻體的接合面形成為曲面狀”。根據(jù)本發(fā)明，記載有:“能夠提供一種火花塞，強(qiáng)化電阻體與導(dǎo)電性玻璃密封層的密合性，耐振動(dòng)性能以及電阻體負(fù)載壽命特性優(yōu)異，并且小徑化”(參照段落編號(hào)0012欄。)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-245816號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
本發(fā)明的課題在于提供一種火花塞，負(fù)載壽命性能和端子配件對(duì)絕緣體的固定力優(yōu)異，降低在將端子配件壓入絕緣體的軸孔時(shí)絕緣體產(chǎn)生破壞所產(chǎn)生的不良品發(fā)生率。
用于解決課題的手段
作為用于解決上述課題的手段，
(I) 一種火花塞,具有:
絕緣體,具有沿著軸線方向延伸的軸孔；
中心電極，保持于上述軸孔的一端側(cè)；
端子配件，保持于上述軸孔的另一端側(cè)；以及
連接部，在上述軸孔內(nèi)電連接上述中心電極和上述端子配件，
上述端子配件具有從上述軸孔露出的第一構(gòu)成部和容納于上述軸孔的第二構(gòu)成部，
在將上述端子配件中的上述第一構(gòu)成部側(cè)設(shè)為上述軸線方向的后端側(cè)時(shí)，
上述軸孔具有中徑部，配置有上述第二構(gòu)成部的前端部的，
若將上述第二構(gòu)成部的前端部的直徑設(shè)為前端部直徑(A)，
將上述中徑部的內(nèi)徑設(shè)為中徑部直徑(B)，
將從上述中心電極的后端到構(gòu)成上述連接部的連接部件的后端的長(zhǎng)度設(shè)為充填長(zhǎng)度⑶，
將從上述中心電極的后端到上述第二構(gòu)成部的前端的長(zhǎng)度設(shè)為連接部長(zhǎng)度(C)，
則上述第二構(gòu)成部的前端部與上述中徑部之間的距離((B-A)/2)為0.02mm以上0.2mm以下，
收縮量(D-C)為6mm以上27mm以下，并且
上述第二構(gòu)成部的常溫下的維氏硬度為IOOHv以上430Hv以下。
上述(I)的優(yōu)選方式是:
(2)上述第二構(gòu)成部具有在上述第二構(gòu)成部中的上述前端部以外的部位中外徑最小的外徑最小部，若將上述外徑最小部的直徑設(shè)為外徑最小部直徑(E)，則上述外徑最小部直徑(E)與上述前端部直徑(A)的比(E/Α)為0.85以上1.16以下；
(3)在上述中徑部直徑⑶為3.2mm以下，且將上述距離((B-A)/2)設(shè)為X、將上述比(E/Α)設(shè)為Y時(shí)，滿足如下式⑴ (iv)
(i)X ≤0.19
(ii)Y ≥ X+0.8
(iii)Y ≤ 0.8 5
(iv)Y≤ 1.06X+0.96 ；
(4)上述比(E/A)為1.00以上1.16以下；
(5)上述中徑部直徑⑶為2.9mm以下；
(6)上述第二構(gòu)成部的常溫下的維氏硬度為150Hv以上350Hv以下；
(7)上述第二構(gòu)成部具有具備凹凸?fàn)畹谋砻娴墓潭ú?，上述固定部的上述軸線方向長(zhǎng)度為3mm以上25mm以下。
發(fā)明效果
本發(fā)明的火花塞的上述距離((B-A)/2)、上述收縮量(D-C)以及上述第二構(gòu)成部的常溫下的維氏硬度在預(yù)定的范圍內(nèi)，因此能夠提供一種火花塞，負(fù)載壽命性能和端子配件對(duì)絕緣體的固定力優(yōu)異，降低在將端子配件壓入絕緣體的軸孔時(shí)絕緣體產(chǎn)生破壞所產(chǎn)生的不良品發(fā)生率。
本發(fā)明的火花塞的上述比(E/Α)在預(yù)定的范圍內(nèi)，因此負(fù)載壽命性能更優(yōu)異。
在本發(fā)明的火花塞的上述中徑部直徑(B)為3.2mm以下、且將上述距離((B-A)/2)設(shè)為X、將比(E/Α)設(shè)為Y時(shí)，滿足上述式(i) (iv)，因此負(fù)載壽命性能更進(jìn)一步優(yōu)異。
本發(fā)明的火花塞的固定部的軸線方向長(zhǎng)度在預(yù)定的范圍內(nèi)，因此端子配件對(duì)絕緣體的固定力更優(yōu)異。
若本發(fā)明的火花塞的上述中徑部直徑⑶為2.9mm以下，則對(duì)于負(fù)載壽命性能和端子配件對(duì)絕緣體的固定力的提高，效果更進(jìn)一步變好。


[圖1]圖1是本發(fā)明所涉及的火花塞的一個(gè)實(shí)施例的火花塞的剖面整體說(shuō)明圖。
[圖2]圖2(a)以及圖2(b)是本發(fā)明所涉及的火花塞的端子配件的一個(gè)實(shí)施例的端子配件的剖面說(shuō)明圖。
[圖3]圖3是本發(fā)明所涉及的火花塞的一個(gè)實(shí)施例的火花塞的主要部分剖面說(shuō)明圖。
[圖4]圖4是表示距離((B-A)/2)與比(E/Α)的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施方式
圖1表示本發(fā)明所涉及的火花塞的一個(gè)實(shí)施例的火花塞。圖1是本發(fā)明所涉及的火花塞的一個(gè)實(shí)施例的火花塞I的剖面整體說(shuō)明圖。此外，將絕緣體的軸線設(shè)為O、在圖1中將紙面下方設(shè)為軸線O的前端方向、將紙面上方設(shè)為軸線O的后端方向，從而進(jìn)行說(shuō)明。
該火花塞I具有:絕緣體3，具有沿著軸線O方向延伸的軸孔2 ;中心電極4，保持于上述軸孔2的前端側(cè)；端子配件5，保持于上述軸孔2的后端側(cè)；連接部6，在上述軸孔2內(nèi)將上述中心電極4和上述端子配件5電連接；主體配件7，容納上述絕緣體；以及接地電極8，配置為一端與上述主體配件7的前端面接合并且另一端與上述中心電極4隔著間隙而相對(duì)。
上述主體配件7具有大致圓筒形狀，形成為容納并保持絕緣體3。在主體配件7中的前端方向的外周面形成有螺紋部9，利用該螺紋部9使火花塞I安裝到未圖示的內(nèi)燃機(jī)的汽缸頭。主體配件7可由導(dǎo)電性的鋼鐵材料例如低碳鋼形成。該螺紋部9為了謀求小徑化而優(yōu)選M12以下。
上述絕緣體3經(jīng)由滑石(talc) 10或填充物11等保持于主體配件7的內(nèi)周部。絕緣體3的軸孔2具有:小徑部12，在軸線O的前端側(cè)保持中心電極4 ;中徑部14，容納連接部6，內(nèi)徑大于小徑部12的內(nèi)徑且經(jīng)由第一臺(tái)階部13與小徑部12相鄰；大徑部16，內(nèi)徑大于該中徑部14的內(nèi)徑且經(jīng)由第二臺(tái)階部15而與中徑部14相鄰。絕緣體3在絕緣體3中的前端方向的端部從主體配件7的前端面突出的狀態(tài)下固定到主體配件7。絕緣體3優(yōu)選是具有機(jī)械強(qiáng)度、熱強(qiáng)度、電氣強(qiáng)度等的材料，作為這樣的材料，例舉例如以氧化鋁為主體的陶瓷燒結(jié)體。
上述中心電極4容納于軸孔2的小徑部12，在軸孔2的第一臺(tái)階部13卡定有設(shè)置于中心電極4的后端的直徑大的凸緣部17，以前端從絕緣體3的前端面突出的狀態(tài)相對(duì)于主體配件7進(jìn)行絕緣保持。中心電極4優(yōu)選由具有熱傳導(dǎo)性以及機(jī)械強(qiáng)度等的材料形成，例如由Inconel (商標(biāo)名)等Ni基合金形成。中心電極4的軸心部也可以由Cu或Ag等熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的金屬材料形成。
上述接地電極8形成為例如大致棱柱體，設(shè)計(jì)其形狀以及構(gòu)造，以使一端與主體配件7的前端面接合，在中途彎曲成大致L字，其前端部與中心電極4的前端部經(jīng)由間隙而相對(duì)。接地電極8由與形成中心電極4的材料相同的材料形成。
也可以在上述中心電極4與上述接地電極8相對(duì)的面設(shè)置有由鉬合金以及銥合金等形成的貴金屬端頭29、30，還可以僅在上述中心電極4和上述接地電極8中的任一方設(shè)置有貴金屬端頭。在本方式的火花塞I中，在上述中心電極4和上述接地電極8均設(shè)置有貴金屬端頭29、30，在各貴金屬端頭29、30之間形成有火花放電間隙g。
上述端子配件5是用于從外部向中心電極4施加用于在中心電極4與接地電極8之間進(jìn)行火花放電的電壓的端子。端子配件5具有:第一構(gòu)成部18，外徑大于軸孔2的內(nèi)徑，從軸孔2露出，其一部分與絕緣體3的軸線O方向的后端側(cè)端面抵接；第二構(gòu)成部19，從第一構(gòu)成部18的軸線O方向的前端側(cè)端面沿著前端方向延伸,容納于軸孔2。端子配件5由例如低碳鋼等形成，在其表面通過(guò)電鍍等形成Ni金屬層。
本方式中的上述第二構(gòu)成部19具有作為從軸線O方向的前端朝向軸線O的后端方向直至Imm左右的部位的前端部20、和比上述前端部20更位于軸線O的后端側(cè)且與第一構(gòu)成部18相鄰的主體部22。如下所述，上述第二構(gòu)成部19具有在軸線O方向的前端側(cè)具備凹凸?fàn)畹谋砻娴墓潭ú?5，在該固定部25的后端側(cè)存在有主體部22中外徑最小的外徑最小部21，在其后端側(cè)存在有外徑大于外徑最小部21的外徑大部36。前端部20容納于中徑部14，外徑大部36容納于大徑部16。在本方式的火花塞I中，包括前端部20的固定部25、外徑最小部21和外徑大部36各自的外徑不同，因此在固定部25與外徑最小部21之間形成第一臺(tái)階部23，在外徑最小部21與外徑大部36之間形成第二臺(tái)階部24。
此外，本方式的火花塞I中的第二構(gòu)成部19是具有三種不同的外徑的多段狀的圓柱體，但也可以是外徑不變的圓柱形狀，還可以是具有兩種不同外徑的形狀，還可以是具有比三種更多的不同外徑的形狀。如圖2所示，也可以例如第二構(gòu)成部19a、19b構(gòu)成為從前端側(cè)按順序從第一配件31a、31b到第五配件35a、35b外徑不同的多個(gè)圓柱形狀部。此時(shí)，如圖2(a)所示，也可以是從前端側(cè)按順序而外徑變小，第三配件33a的外徑最小，進(jìn)而朝向后端而外徑變大的形狀，與之相反，也可以是從前端側(cè)按順序而外徑變大，第三配件的外徑最大，進(jìn)而朝向后端而外徑變小的形狀(未圖示)。另外，如圖2(b)所示，也可以是從前端側(cè)按順序朝向后端側(cè)而外徑變大的形狀，與之相反也可以是從前端側(cè)按順序朝向后端側(cè)而外徑變小的形狀(未圖示)。
另外，關(guān)于本方式中的固定部25，對(duì)第二構(gòu)成部19的前端附近的外周面實(shí)施滾花加工。第二構(gòu)成部19的前端附近的表面具有通過(guò)例如滾花加工形成的凹凸構(gòu)造，從而端子配件5與連接部6的密合性良好，其結(jié)果是，端子配件5和絕緣體3牢固地固定。因此，第二構(gòu)成部19優(yōu)選在與第二構(gòu)成部19的連接部6接觸的前端附近具有固定部25。
上述連接部6在軸孔2內(nèi)配置在中心電極4與端子配件5之間，將中心電極4和端子配件5電連接。連接部6具有電阻體26，通過(guò)該電阻體26防止電波噪聲的發(fā)生。在本方式中，連接部6在電阻體26與中心電極4之間具有第一密封層27,在電阻體26與端子配件5之間具有第二密封層28，第一密封層27和第二密封層28密封固定絕緣體3、中心電極4和端子配件5。
電阻體26能夠由電阻材料構(gòu)成，該電阻材料通過(guò)燒結(jié)包括鈉硼硅酸鹽玻璃等玻璃粉末、ZrO2等陶瓷粉末、碳黑等非金屬導(dǎo)電性粉末和/或Zn、Sb、Sn、Ag、Ni等金屬粉末等的電阻體組成物形成。該電阻體5的電阻值通常為100Ω以上。
第一密封層27以及第二密封層28可由密封材料構(gòu)成，該密封材料通過(guò)燒結(jié)包括鈉硼硅酸鹽玻璃等玻璃粉末、Cu、Fe等金屬粉末的密封粉末而形成。第一密封層27以及第二密封層28的電阻值通常為幾百πιΩ以下。
此外，連接部6也可以僅由電阻體26形成，而沒(méi)有第一密封層27和第二密封層28，此外，也可以通過(guò)第一密封層27或第二密封層28中的一個(gè)和電阻體26形成。
以下，有時(shí)將構(gòu)成連接部6的電阻材料和/或密封材料統(tǒng)稱為連接部件、將形成連接部6的電阻體組成物和/或密封粉末統(tǒng)稱為連接粉末。
如圖3所示，本發(fā)明的火花塞在將第二構(gòu)成部19的前端部20的直徑設(shè)為前端部直徑(A)、將中徑部14的內(nèi)徑設(shè)為中徑部直徑(B)、將從中心電極4的后端到構(gòu)成連接部6的連接部件的后端的長(zhǎng)度設(shè)為充填長(zhǎng)度(D)、將從中心電極4的后端到第二構(gòu)成部19的前端的長(zhǎng)度設(shè)為連接部長(zhǎng)度(C)時(shí)，滿足以下的(I) (3)的條件。
(I)第二構(gòu)成部19的前端部20與中徑部14之間的距離((B_A)/2)為0.02mm以上0.2mm以下,優(yōu)選0.1 Qmm以下。
(2)收縮量(D-C)為6mm以上27mm以下。
(3)第二構(gòu)成部19的常溫下的維氏硬度為IOOHv以上430Hv以下，優(yōu)選150Hv以上350Hv以下。
若上述(I)的距離((B-A)/2)和上述(3)的維氏硬度在上述范圍內(nèi)，則能夠抑制第二構(gòu)成部19的向與軸線O正交的方向的彎曲和撓曲。若在后述的沖壓工序即將端子配件5壓入軸孔2時(shí)，端子配件5沒(méi)有必要以上的彎曲和撓曲，則能夠?qū)⑵鋲毫τ行У貍鬟f到形成連接部6的電阻體組成物，因此能夠形成高密度的電阻體26，其結(jié)果是，能夠提供負(fù)載壽命性能優(yōu)異的火花塞。
另外，在上述(I)的距離((B-A)/2)狹窄的情況下，有可能降低端子配件5對(duì)絕緣體3的固定力(以下，有時(shí)成為端子固定力。)，但若上述(2)的收縮量(D-C)在上述范圍內(nèi)，則能夠充分得到連接部件和絕緣體3的內(nèi)周面以及連接部件和第二構(gòu)成部19的前端附近例如固定部25的外周面的接觸面積，因此端子配件5對(duì)絕緣體3的固定力良好。其結(jié)果是，即使火花塞受到持續(xù)振動(dòng)的情況下，也能夠抑制端子配件5在軸孔2內(nèi)晃蕩。
另外，若上述(2)的收縮量(D-C)在上述范圍內(nèi)，則在將端子配件5壓入絕緣體3的軸孔2時(shí)，能夠?qū)⑵鋲毫Τ浞謧鬟f到電阻體組成物，因此得到高密度的電阻體26。
若上述距離((B-A)/2)小于0.02mm，則存在難以將端子配件5插入軸孔2內(nèi)的情況，另外有可能降低端子固定力。若上述距離((B-A)/2)大于0.2mm、尤其大于0.19mm,貝丨J在將端子配件5壓入絕緣體3的軸孔2時(shí)，存在不能將其壓力充分傳遞到電阻體組成物、不能得到高密度的電阻體26的情況。
若上述收縮量(D-C)小于6mm，則有可能端子固定力不充分。另外，有可能得到如下火花塞:在將端子配件5壓入絕緣體3的軸孔2時(shí)，不能將其壓力充分傳遞到電阻體組成物，不能得到高密度的電阻體26，負(fù)載壽命性能變差。若上述收縮量(D-C)大于27mm，則在將端子配件5壓入絕緣體3的軸孔2時(shí)，高的壓力被傳遞到電阻體組成物，因此中徑部14與小徑部12的邊界附近容易破裂，不良品發(fā)生率變高。
若上述維氏硬度小于ΙΟΟΗν，則有可能在將端子配件5壓入絕緣體3的軸孔2時(shí)，不能將其壓力充分傳遞到電阻體組成物，不能得到高密度的電阻體26。若上述維氏硬度大于430Hv，則在將端子配件5壓入絕緣體3的軸孔2時(shí)，高的壓力被傳遞到電阻體組成物，因此中徑部14與小徑部12的邊界附近容易破裂，不良品發(fā)生率變高。
本發(fā)明的火花塞在將上述第二構(gòu)成部19中的外徑最小的上述外徑最小部21的直徑設(shè)為外徑最小部直徑(E)時(shí)，最好是進(jìn)一步滿足以下(4)的條件。
(4)上述外徑最小部直徑(E)與上述前端部直徑(A)的比(E/Α)為0.85以上1.16以下，優(yōu)選1.00以上1.16以下。
上述外徑最小部21是在上述主體部22中外徑最小且軸線O方向的長(zhǎng)度為Imm以上的部位。例如，在圖2(a)所示的端子配件5a中，外徑最小部是第三配件33a，在圖2(b)所示的端子配件5b中，外徑最小部是第一配件31b。
若上述⑷的比(E/Α)在上述范圍內(nèi)，則能夠更進(jìn)一步抑制第二構(gòu)成部19的向與軸線O正交的方向的彎曲和撓曲，而且負(fù)載壽命性能優(yōu)異。而且，若外徑最小部直徑(E)大于前端部直徑(A)即比值(E/Α)大于I，則第二構(gòu)成部19的強(qiáng)度變高，抑制彎曲和撓曲，而且能夠在將絕緣體3插入軸孔2內(nèi)時(shí)減少絕緣體3破裂的情況。若上述端子配件5具有在與軸孔2之間存在適當(dāng)?shù)拈g 隙的外徑，則在將端子配件5壓入絕緣體3的軸孔2時(shí)，能夠?qū)⒍俗优浼?插入軸孔2內(nèi)，而絕緣體不會(huì)破裂。
本發(fā)明的火花塞在中徑部直徑(B)為3.2mm以下、且將上述距離((B-A)/2)設(shè)為X、將上述比(E/Α)設(shè)為Y時(shí)，最好是進(jìn)一步滿足如下的式⑴ (iv)。
⑴0.02 彡 X 彡 0.19
(ii)Y 彡 X+0.8
(iii)Y ^ 0.85
(iv)Y ^ 1.06X+0.96
圖4是表示與將上述距離((B-A)/2)作為X軸、將上述比(E/Α)作為Y軸、且上述式⑴ (iv)的等號(hào)成立的式對(duì)應(yīng)的直線的圖。在滿足上述式⑴ (iv)時(shí)，圖4中X和Y處于被直線⑴ (5)包圍的區(qū)域。
在上述式(i) 0.02彡X彡0.19時(shí)，即圖4中X在被直線⑴和直線⑵夾著的區(qū)域時(shí)，如上所述，能夠更進(jìn)一步抑制第二構(gòu)成部19的向與軸線O正交的方向的彎曲和撓曲。
若X在上述范圍內(nèi)時(shí)，且滿足上述式(ii)Y彡X+0.8和上述式(iii)Y>0.85jP圖4中X在被直線⑴和(2)夾著的區(qū)域，Y在大于直線(3)和直線⑷的區(qū)域，則能夠更進(jìn)一步抑制第二構(gòu)成部19的向與軸線O正交的方向的彎曲和撓曲。Y即比值(E/Α)表示主體部22中最細(xì)部分的寬度相對(duì)于端子配件的前端部的寬度的比，X即距離((B-A)/2)表示前端部20與軸孔2的間隙。與上述間隙變大相比，前端部20的寬度與主體部22的寬度的差變小更能夠抑制第二構(gòu)成部19的彎曲和撓曲，而且主體部22比前端部20粗，更能夠抑制第二構(gòu)成部19的強(qiáng)度變高從而彎曲和撓曲。然而，若Y變大，則盡管第二構(gòu)成部19的彎曲和撓曲被抑制，但隨著Y超過(guò)1.0，主體部22比前端部20粗，盡管表示前端部20與軸孔2的間隙的X能夠維持在預(yù)定的范圍，但由于主體部22粗，因此有可能在將端子配件5插入軸孔2內(nèi)時(shí)絕緣體3破裂。因此，最好是滿足上述式(iv)Y彡1.06X+0.96，即圖4中Y處于小于直線(5)的區(qū)域。
本發(fā)明的火花塞在將上述固定部25的軸線O方向長(zhǎng)度設(shè)為固定部長(zhǎng)度(F)時(shí)，最好是進(jìn)一步滿足以下(5)的條件。
(5)固定部長(zhǎng)度(F)為3mm以上25mm以下。
若上述(5)的固定部長(zhǎng)度(F)在上述范圍內(nèi)，則更進(jìn)一步提高端子固定力。
若本發(fā)明的火花塞的上述中徑部直徑⑶為2.9mm以下，則對(duì)于負(fù)載壽命性能的提聞和端子固定力的提聞，效果更進(jìn)一步變好。
上述(A) (F)各自的尺寸能夠通過(guò)使用X射線透視裝置從與軸線O正交的方向拍攝火花塞并測(cè)定該部位而獲得。如圖3所示，對(duì)于前端部直徑(A)，測(cè)定例如從第二構(gòu)成部19的前端朝向軸線O的后端方向Imm的部位中的與軸線O正交的方向的距離。對(duì)于中徑部直徑(B)，測(cè)定上述部位中的中徑部14的與軸線O正交的方向的距離。對(duì)于連接部長(zhǎng)度(C)，測(cè)定從中心電極4的后端到第二構(gòu)成部19的前端的軸線O方向的長(zhǎng)度。對(duì)于充填長(zhǎng)度(D)，測(cè)定從中心電極4的后端到連接部件的后端的軸線O方向的長(zhǎng)度。對(duì)于外徑最小部直徑(E)，測(cè)定第二構(gòu)成部19中外徑最小且軸線O方向的長(zhǎng)度為Imm以上的部位中的與軸線O正交的方向的距離。對(duì)于固定部長(zhǎng)度(F)，測(cè)定在第二構(gòu)成部19表面設(shè)置的凹凸?fàn)畹牟糠值妮S線O方向的長(zhǎng)度。
在第二密封層28的后端側(cè)確認(rèn)有附著于軸孔2的內(nèi)周面的密封材料。該密封材料的位于軸線O方向的最后端側(cè)的部位成為惡、封材料的后端。在后述的沖壓工序如，充填在軸孔2內(nèi)的密封粉末被施加負(fù)荷和熱量并壓縮而成為構(gòu)成第二密封層28的密封材料。另一方面，密封粉末的一部分成為附著于軸孔2的內(nèi)周面的密封材料而殘留。因此，位于軸線O最后端的密封材料的位置推定為與在沖壓工序前充填在軸孔2內(nèi)的密封粉末的后端的位置相同。由此，充填長(zhǎng)度(D)與連接部長(zhǎng)度(C)的差(D-C)表示沖壓工序前后的連接部6的軸線O方向的收縮長(zhǎng)度。
此外,在該實(shí)施方式中，連接部6具有第一密封層27、電阻體26和第二密封層28,從軸線O的前端方向按順序配置有第一密封層27、電阻體26、第二密封層28，但也可以是以下方式:沒(méi)有第一密封層27和第二密封層28,僅由電阻體26形成連接部6的方式；由電阻體26和第一密封層27形成連接部6的方式；以及由電阻體26和第二密封層28形成連接部6的方式。因此，在該實(shí)施方式中，附著于軸孔2的內(nèi)周面而殘存的成分是構(gòu)成第二密封層28的密封材料，但例如在沒(méi)有第二密封層28而由第一密封層27和電阻體26形成連接部6的方式的情況下，作為附著于軸孔2的內(nèi)周面而殘存的成分，確認(rèn)有構(gòu)成電阻體26的電阻材料。在該情況下，從中心電極4的后端到電阻材料的位于軸線O方向的最后端側(cè)的部位的軸線O方向的長(zhǎng)度成為充填長(zhǎng)度(D)。
上述第二構(gòu)成部19的常溫下的維氏硬度能夠通過(guò)如下方式獲得:將在距離第二構(gòu)成部19的前端2mm的位置沿著與軸線O正交的面剖切而得到的剖面進(jìn)行研磨，對(duì)于該研磨面中的任意的五點(diǎn)，基于JISZ2244來(lái)測(cè)定硬度，算出這些的平均值。上述第二構(gòu)成部19的常溫下的維氏硬度能夠通過(guò)選擇端子配件的材質(zhì)、使碳量變化、或者使熱處理?xiàng)l件變化來(lái)調(diào)整。
上述火花塞I通過(guò)例如如下方式來(lái)制造。
首先，通過(guò)公知的方法以預(yù)定的形狀制作中心電極4、接地電極8、主體配件7、端子配件5和絕緣體3 (準(zhǔn)備工序)，通過(guò)激光焊接等在主體配件7的前端面接合接地電極8的一端部(接地電極接合工序)。
另一方面，將中心電極4插入絕緣體3的軸孔2內(nèi)，將中心電極4的凸緣部17卡定于軸孔2的第一臺(tái)階部13，將中心電極4配置于小徑部12 (中心電極配置工序)。
接下來(lái)，將形成第一密封層27的密封粉末、形成電阻體26的電阻體組成物、和形成第二密封層28的密封粉末按該順序放入上述軸孔2內(nèi)的后端側(cè)，將沖壓銷插入軸孔2內(nèi)并以60N/mm2以上的壓力進(jìn)行預(yù)備壓縮，在中徑部14中充填密封粉末和電阻體組成物(充填工序)。
接下來(lái)，從上述軸孔2內(nèi)的后端側(cè)插入端子配件5的前端部20，以前端部20與密封粉末接觸的方式配置端子配件5 (配置工序)。
接下來(lái)，將連接粉末以被包含于密封粉末的玻璃粉末的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上的溫度例如800 1000°C的溫度加熱3 30分鐘，并且壓入直至端子配件5的第一構(gòu)成部18的前端面與絕緣體3的后端面抵接為止，壓縮加熱密封粉末和電阻體組成物(沖壓工序)。
由此，燒結(jié)密封粉末和電阻體組成物而形成電阻體26、第一密封層和第二密封層。此時(shí)，滿足上述(I) (3)的條件的火花塞將壓力從端子配件5有效傳遞至電阻體組成物，因此能夠得到高密度的電阻體26。
另外，在凸緣部17與軸孔2的間隙和前端部20與軸孔2的間隙充填有密封材料，在軸孔2內(nèi)密封固定中心電極4和端子配件5。此時(shí)，滿足上述(2)的條件的火花塞I在前端部20與軸孔2的間隙適當(dāng)?shù)爻涮钣忻芊獠牧?，因此端子配?對(duì)絕緣體3的固定力優(yōu)巳升。
接下來(lái)，將固定有中心電極4和端子配件5等的絕緣體3安裝到接合有接地電極8的主體配件7 (安裝工序)。
最后，將接地電極8的前端部向中心電極4側(cè)彎折，接地電極8的一端與中心電極4的前端部相對(duì)，從而制造火花塞I。
本發(fā)明所涉及的火花塞用作機(jī)動(dòng)車用的內(nèi)燃機(jī)例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等火花塞，在設(shè)置于劃分形成內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的頭(未圖示)的螺紋孔中螺合有上述螺紋部10，固定到預(yù)定的位置。本發(fā)明所涉及的火花塞也能夠用于任何內(nèi)燃機(jī)，但在小徑化的火花塞中尤其發(fā)揮效果，因此能夠適合用于要求火花塞的省空間化的內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)明所涉及的火花塞不限于上述實(shí)施例，在能夠?qū)崿F(xiàn)本申請(qǐng)發(fā)明的目的的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變更。例如，上述火花塞I具有在端子配件5的前端附近實(shí)施滾花加工的固定部25，但固定部的表面只要是與密封材料的密合性良好的形狀例如凹凸?fàn)睿蜎](méi)有特別限定，也可以是通過(guò)螺紋切削加工等形成的形狀。另外，也可以固定部25的外周面整體是凹凸?fàn)?，還可以表面的一部分是凹凸?fàn)睢?br> 對(duì)于本發(fā)明所涉及的火花塞，第一構(gòu)成部的軸線方向長(zhǎng)度和直徑不限，通過(guò)滿足上述(I) (3)、尤其(I) (5)的必要條件，能夠得到一種火花塞，負(fù)載壽命性能和端子配件對(duì)絕緣體的固定力優(yōu)異，降低在將端子配件壓入絕緣體的軸孔時(shí)絕緣體產(chǎn)生破壞所產(chǎn)生的不良品發(fā)生率。
實(shí)施例
<火花塞的制作>
按照上述制造工序制作圖1所示的火花塞。通過(guò)使前端部直徑(A)、外徑最小部直徑(E)、固定部長(zhǎng)度(F)、中徑部直徑⑶、連接部長(zhǎng)度(C)和充填長(zhǎng)度⑶變化，制作表I所示的各種尺寸的火花塞。
上述各種尺寸通過(guò)使用X射線透視裝置來(lái)測(cè)定。
此外，端子配件通過(guò)低碳鋼來(lái)制造，通過(guò)調(diào)整其成分來(lái)使維氏硬度變化。如上所述，第二構(gòu)成部的常溫下的維氏硬度基于JISZ2244來(lái)測(cè)定。
〈評(píng)價(jià)方法〉
(負(fù)載壽命性能試驗(yàn))
將所制造的火花塞放置在350°C的環(huán)境下，施加20kV的放電電壓，I分鐘放電3600次，從而測(cè)定該試驗(yàn)前后的火花塞的電阻體的電阻值(IVR1)。進(jìn)行10次上述試驗(yàn)，測(cè)定試驗(yàn)后的電阻值R1相對(duì)于初期電阻值Rtl的平均值(R/R。)成為1.5倍以上的時(shí)間，該時(shí)間越長(zhǎng)負(fù)載壽命性能越良好，按照如下基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。
1:小于150小時(shí)
2:150小時(shí)以上、小于200小時(shí)
3 9:在200小時(shí)以上時(shí)，每50小時(shí)加I點(diǎn)
10:550小時(shí)以上
(端子固定力試驗(yàn))
使用夾具夾住金屬端子的第一構(gòu)成部，使用記錄軌跡器拉伸該夾具，測(cè)定金屬端子從絕緣體拔出時(shí)的強(qiáng)度。端子固定力按照如下基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。
1:小于 2500N
5:2500N 以上、小于 3500N
10:3500N以上或端子配件破壞
(絕緣體破壞所產(chǎn)生的不良發(fā)生率的評(píng)價(jià))
在制作20根火花塞時(shí)，將由于在制造工序中絕緣體破壞因而判定為不良品的個(gè)數(shù)的比例按照如下基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。
1: 30% 以上
5:5% 以上、小于 30%
10:小于 5%
此外，按照如下基準(zhǔn)進(jìn)行表2中的綜合判定。
X:在上述三個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目中存在小于5點(diǎn)的評(píng)價(jià)的情況
O:在上述三個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目中存在5點(diǎn)的評(píng)價(jià)結(jié)果且其他是5點(diǎn)以上的情況
◎:在上述三個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目中全部高于5點(diǎn)且全部低于10點(diǎn)時(shí)
◎◎:上述三個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的結(jié)果全部為10點(diǎn)時(shí)
[表 I]
權(quán)利要求
1.一種火花塞,具有: 絕緣體，具有沿著軸線方向延伸的軸孔； 中心電極，保持于上述軸孔的一端側(cè)； 端子配件，保持于上述軸孔的另一端側(cè)；以及 連接部，在上述軸孔內(nèi)電連接上述中心電極和上述端子配件， 上述端子配件具有從上述軸孔露出的第一構(gòu)成部和容納于上述軸孔的第二構(gòu)成部， 在將上述端子配件中的上述第一構(gòu)成部側(cè)設(shè)為上述軸線方向的后端側(cè)時(shí)， 上述軸孔具有中徑部，配置有上述第二構(gòu)成部的前端部， 若將上述第二構(gòu)成部的前端部的直徑設(shè)為前端部直徑(A)， 將上述中徑部的內(nèi)徑設(shè)為中徑部直徑(B)， 將從上述中心電極的后端到構(gòu)成上述連接部的連接部件的后端的長(zhǎng)度設(shè)為充填長(zhǎng)度(D), 將從上述中心電極 的后端到上述第二構(gòu)成部的前端的長(zhǎng)度設(shè)為連接部長(zhǎng)度(C)， 則上述第二構(gòu)成部的前端部與上述中徑部之間的距離((B-A)/2)為0.02mm以上0.2mm以下， 收縮量(D-C)為6mm以上27mm以下，并且 上述第二構(gòu)成部的常溫下的維氏硬度為IOOHv以上430Hv以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于， 上述第二構(gòu)成部具有在上述第二構(gòu)成部中的上述前端部以外的部位中外徑最小的外徑最小部，若將上述外徑最小部的直徑設(shè)為外徑最小部直徑(E)，則上述外徑最小部直徑(E)與上述前端部直徑㈧的比(E/Α)為0.85以上1.16以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征在于， 在上述中徑部直徑(B)為3.2mm以下，且將上述距離((B-A)/2)設(shè)為X、將上述比(E/A)設(shè)為Y時(shí)，滿足如下式(i) (iv) (i)X^ 0.19(ii)Y彡 X+0.8(iii)Y彡 0.85 (iv)Y^ 1.06X+0.96。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火花塞，其特征在于， 上述比(E/Α)為1.00以上1.16以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 上述中徑部直徑(B)為2.9mm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 上述第二構(gòu)成部的常溫下的維氏硬度為150Hv以上350Hv以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的火花塞，其特征在于， 上述第二構(gòu)成部具有具備凹凸?fàn)畹谋砻娴墓潭ú?，上述固定部的上述軸線方向長(zhǎng)度為3mm以上25mm以下。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供一種火花塞，負(fù)載壽命性能和端子配件對(duì)絕緣體的固定力優(yōu)異，降低在將端子配件壓入絕緣體的軸孔時(shí)絕緣體產(chǎn)生破壞所產(chǎn)生的不良品發(fā)生率。本發(fā)明的火花塞的特征在于，端子配件的前端部與絕緣體的中徑部之間的距離((B-A)/2)為0.02mm以上0.2mm以下，連接部的收縮量(D-C)為6mm以上27mm以下，并且端子配件的常溫下的維氏硬度為100Hv以上430Hv以下。
文檔編號(hào)H01T13/20GK103140998SQ20118004770
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者吉田治樹(shù), 本田稔貴 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社