專利名稱：火花塞及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火的火花塞及其制造方法，尤其涉及在內(nèi)部具有電阻體的火花塞及其制造方法。
背景技術(shù)：
用于機(jī)動車發(fā)動機(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從而形成火花放電間隙的接地電極。而且，公知有如下火花塞以防止伴隨發(fā)動機(jī)的動作產(chǎn)生的電波噪聲為目的，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，近年來的機(jī)動車等的內(nèi)燃機(jī)為了謀求高輸出化以及高效率化、自由的發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)以及發(fā)動機(jī)自身的小型化等，謀求小型化的火花塞的開發(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免的。但是，若使絕緣體小徑化，則現(xiàn)有的火花塞的設(shè)計(jì)中，負(fù)載壽命性能降低，端子配件對絕緣體的固定力降低。
對于上述課題，例如，專利文 獻(xiàn)I的權(quán)利要求1中記載有“ · · ·上述導(dǎo)電性玻璃密封層的直徑D在3. 3mm以下的范圍內(nèi)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的火花塞”。根據(jù)該發(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，耐振動性能以及電阻體負(fù)載壽命特性優(yōu)異，并且小徑化”(參考段落編號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2009-245816號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
本發(fā)明的課題是提供負(fù)載壽命性能優(yōu)異的火花塞及其制造方法。
用于解決課題的手段
作為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，保持在上述軸孔的一端側(cè)；
端子配件，保持在上述軸孔的另一端側(cè)；以及
連接部，在上述軸孔內(nèi)將上述中心電極和上述端子配件電連接，
上述火花塞的特征在于，
上述連接部包括氣孔率為5. 0%以下的電阻體。
上述⑴的優(yōu)選的方式的特征在于
(ii)上述電阻體的氣孔率為4. 0%以下，
(iii)若將上述軸孔的配置有上述電阻體的部位中的內(nèi)徑設(shè)為連接部直徑(B)， 則上述連接部直徑(B)為2. 9mm以下，并且上述電阻體的氣孔率為1. 2%以下，
(iv)上述端子配件具有容納于上述軸孔的第二構(gòu)成部，
將上述軸孔中的保持有上述端子配件的一側(cè)設(shè)為上述軸線方向的后端側(cè)時(shí)，
若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度設(shè)為充填長度(D)、將從上述中心電極的后端到上述第二構(gòu)成部的前端的長度設(shè)為連接部長度 (C),則表不充填長度(D)與連接部長度(C)的差相對于上述充填長度(D)的比例的收縮率 ((D-C) /D) X 100 為 38% 以上 67% 以下，
(V)若將上述軸孔的配置有上述電阻體的部位中的內(nèi)徑設(shè)為連接部直徑(B)，則上述連接部直徑(B)為2. 9mm以下。
作為用于解決上述課題的其他手段，
(vi) —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，保持在上述軸孔的一端側(cè)；
端子配件，具有容納于上述軸孔的第二構(gòu)成部，且上述端子配件保持在上述軸孔的另一端側(cè)；以及
連接部，在上述軸孔內(nèi)將上述中心電極和上述端子配件電連接，至少具有電阻體，
上述火花塞的特征在于，
將上述軸孔中的保持有上述端子配件的一側(cè)設(shè)為上述軸線方向的后端側(cè)時(shí)，
若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度設(shè)為充填長度(D)、將從上述中心電極的后端到上述第二構(gòu)成部的前端的長度設(shè)為連接部長度(C),則表不充填長度(D)與連接部長度(C)的差相對于上述充填長度(D)的比例的收縮率 ((D-C) /D) X 100 為 35% 以上。
上述(vi)的優(yōu)選的方式的特征在于
(vii)上述收縮率((D-C)/D) X 100 為 69% 以下，
(viii)若將上述軸孔的配置有上述電阻體的部位中的內(nèi)徑設(shè)為連接部直徑(B)， 則上述連接部直徑(B)為2. 9mm以下，并且上述收縮率((D-C)/D) X 100為38%以上67%以下，
(ix)上述連接部包括氣孔率為5. 0%以下的電阻體。
作為上述⑴以及(vi)的優(yōu)選的方式，
(x)上述第二構(gòu)成部的前端部具有凹凸?fàn)畹谋砻?，若將上述前端部的直徑設(shè)為前端部直徑(A)，則上述前端部直徑(A)與上述連接部直徑(B)的比(A/B)為O. 85以上O. 97 以下。
作為用于解決上述課題的其他手段，
(xi) —種火花塞的制造方法，該火花塞具有
絕緣體,具有沿著軸線方向延伸的軸孔；
中心電極，保持在上述軸孔的一端側(cè)；
端子配件，具有從上述軸孔露出的第一構(gòu)成部，且上述端子配件保持在上述軸孔的另一端側(cè)；以及
連接部，在上述軸孔內(nèi)將上述中心電極和上述端子配件電連接，
上述火花塞的制造方法的特征在于，包括
在上述軸孔的一端側(cè)配置中心電極的第一工序；
填充形成上述連接部的連接部形成用粉末的第二工序；
上述端子配件的前端部以與上述連接部形成用粉末接觸的方式配置在上述軸孔內(nèi)的第三工序；以及
加熱上述連接部形成用粉末并且通過上述端子配件施加負(fù)荷的第四工序，
在上述第三工序中，將上述軸孔中的配置有上述中心電極的一側(cè)設(shè)為上述軸線方向的前端側(cè)時(shí)，若將從上述絕緣體的后端到上述第一構(gòu)成部的前端的上述軸線方向的長度設(shè)為露出長度(H) (mm)、將上述軸孔的配置有上述連接部形成用粉末的部位中的內(nèi)徑設(shè)為粉末部直徑(B，) (mm)，則露出長度(H)和粉末部直徑(B，)滿足如下的⑴ ⑶式
(I)H 彡-3· 1B，+18
(2)H >-O. 85B，+11
(3)B，<5。
作為上述(xi)的優(yōu)選的方式，
(xii)上述露出長度⑶(mm)和上述粉末部直徑(B’)(mm)滿足H彡2. 0B’+22. 4，·
(xiii)上述粉末部直徑(B，) (mm)滿足B’彡2. 9，
(xiv)上述露出長度(H) (mm)和上述粉末部直徑(B，) (mm)滿足H彡-3. 1B，+19，
(XV)上述端子配件的前端部具有凹凸?fàn)畹谋砻?，若將上述前端部的直徑設(shè)為前端部直徑(A)，則上述前端部直徑(A)與上述粉末部直徑(B’)的比(A/B’)為O. 85以上O. 97 以下。
發(fā)明效果
第I發(fā)明的火花塞包括氣孔率為5. 0%以下尤其4. 0%以下的電阻體，因此能夠提供負(fù)載壽命性能優(yōu)異的火花塞。
第I發(fā)明的火花塞在上述連接部直徑(B)為2. 9mm以下時(shí)，若包括氣孔率為1. 2% 以下的電阻體，則能夠提供負(fù)載壽命性能更進(jìn)一步優(yōu)異的火花塞。
第I發(fā)明的火花塞進(jìn)一步使上述收縮率((D-C) /D) X 100為38%以上67%以下，因此能夠提供負(fù)載壽命性能良好并且端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。另外，能夠提供降低在將端子配件插入絕緣體的軸孔而對形成連接部的連接部形成用粉末施加負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生絕緣體的破壞所引起的不良品發(fā)生率的火花塞。
若第I發(fā)明的火花塞的上述連接部直徑(B)為2. 9mm以下，則負(fù)載壽命性能的提聞的效果更進(jìn)一步變好。
第2發(fā)明的火花塞的上述收縮率((D-C)/D) X 100為35%以上，因此能夠提供負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。
第2發(fā)明的火花塞進(jìn)一步使上述收縮率((D-C)/D) X 100為69%以下，因此能夠提供降低在將端子配件插入絕緣體的軸孔而對連接部形成用粉末施加負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生絕緣體的破壞所引起的不良品發(fā)生率的火花塞。
第2發(fā)明的火花塞在上述連接部直徑(B)為2. 9mm以下時(shí)，若上述收縮率((D-C)/D) X 100為38%以上67%以下、尤其45%以下，則能夠提供負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力更進(jìn)一步優(yōu)異的火花塞，并且能夠提供更進(jìn)一步降低在將端子配件插入絕緣體的軸孔而對連接部形成用粉末施加負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生絕緣體的破壞所引起的不良品發(fā)生率的火花塞。
第2發(fā)明的火花塞進(jìn)一步包括氣孔率為5. 0%以下的電阻體，因此能夠提供負(fù)載壽命性能優(yōu)異的火花塞。
在第I發(fā)明的火花塞以及第2發(fā)明的火花塞中，上述前端部直徑(A)與上述連接部直徑(B)的比(A/B)為O. 85以上O. 97以下，因此容易將電阻體的氣孔率和/或上述收縮率調(diào)整到特定的范圍內(nèi)，其結(jié)果是，能夠提供負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。
本發(fā)明的火花塞的制造方法在上述第三工序中，若上述露出長度(H)和上述粉末部直徑(B’ )滿足上述(1Γ(3)式，則氣孔率和/或上述收縮率在特定的范圍內(nèi)，因此能夠容易制造負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。
在本發(fā)明的火花塞的制造方法中，若上述露出長度(H)和上述粉末部直徑(B’)滿足H < 2. 0Β’+22. 4，則能夠降低在將端子配件插入絕緣體的軸孔而對連接部形成用粉末施加負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生絕緣體破壞所引起的不良品發(fā)生率。
在本發(fā)明的火花塞的制造方法中，若上述粉末部直徑(B’)為2. 9mm以下，則負(fù)載壽命性能的提高的效果更進(jìn)一步變好。
在本發(fā)明的火花塞的制造方法中，若上述前端部直徑(A)與上述粉末部直徑(B’) 的比(A/B’)為O. 85以上O. 97以下，則容易將電阻體的氣孔率和/或上述收縮率調(diào)整到特定的范圍內(nèi)，因此 能夠容易制造負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。


[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明圖。
[圖2]圖2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明圖。
[圖3]圖3是表示本發(fā)明所涉及的火花塞的制造方法中的制造工序的一例的絕緣體等的剖面說明圖。
[圖4]圖4是表示粉末部直徑與露出長度的關(guān)系圖表。
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的剖面整體說明圖。此外，將絕緣體的軸線設(shè)為O、在圖1 中將紙面下方即保持有中心電極的一側(cè)設(shè)為軸線O的前端方向、將紙面上方即保持有端子配件的一側(cè)設(shè)為軸線O的后端方向，從而進(jìn)行說明。
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)使上述中心電極4與上述端子配件5電連接；主體配件7，容納上述絕緣體3 ;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經(jīng)由間隙而相對。
上述主體配件7具有大致圓筒形狀，且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而使火花塞I安裝到未圖示的內(nèi)燃機(jī)的汽缸頭。主體配件7通過導(dǎo)電性的鋼鐵材料例如低碳鋼而形成。為了謀求該螺紋部9 的小徑化，優(yōu)選設(shè)為M12以下。
上述絕緣體3經(jīng)由滑石(talc) 10或填料11等保持于主體配件7的內(nèi)周部。絕緣體3的軸孔2具有在軸線O的前端側(cè)保持中心電極4的小徑部12、和容納連接部6且內(nèi)徑大于小徑部12的內(nèi)徑的中徑部14，并且在小徑部12與中徑部14之間具有朝向后端側(cè)擴(kuò)徑的錐狀的第一臺階部13。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)下固定于主體配件7。優(yōu)選絕緣體3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容納于小徑部12，在第一臺階部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，在前端從絕緣體3的前端面突出的狀態(tài)下相對于主體配件 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的軸心部也可以通過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，一端與主體配件7的前端面接合，在途中彎曲成大致L字，設(shè)計(jì)其形狀以及構(gòu)造，以使其前端部與中心電極4的前端部經(jīng)由間隙而相對。接地電極8通過與形成中心電極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相對的面設(shè)置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)置貴金屬端頭。在該方式的火花塞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之間形成火花放電間隙g。
上述端子配件5是用于從外部將用于在中心電極4與接地電極8之間進(jìn)行火花放電的電壓施加到中心電極4的端子。端子配件5與軸孔2的內(nèi)徑相比外徑大，從軸孔2露出，具有第一構(gòu)成部18，其一部分與絕緣體3的軸線O方向的后端側(cè)端面抵接；以及大致圓柱狀的第二構(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。上述第二構(gòu)成部19具有位于軸線O的前端側(cè)的前端部20和位于前端部20 與第一構(gòu)成部18之間的主體部21。上述第二構(gòu)成部19中的前端部20和主體部21容納于中徑部14。前端部20具有凹凸?fàn)畹谋砻妫诒痉绞街性谇岸瞬?0的外周面實(shí)施滾花加工。若前端部20的表面具有由例如滾花加工形成的凹凸構(gòu)造，則端子配件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被牢固地固定。端子配件5由例如低碳鋼等形成，在其表面通過電鍍等形成有Ni金屬層。
上述連接部6在軸孔2內(nèi)配置于中心電極4與端子配件5之間，使中心電極4與端子配件5電連接。連接部6具有電阻體22，通過該電阻體22防止電波噪聲的發(fā)生。連接部6在電阻體22與中心電極4之間具有第一密封層23，在電阻體22與端子配件5之間具有第二密封層24，第一密封層23和第二密封層24密封固定絕緣體3與中心電極4、和絕緣體3與端子配件5。
電阻體22可由電阻材料構(gòu)成，該電阻材料通過將鈉硼硅酸鹽玻璃等玻璃粉末、 ZrO2等陶瓷粉末、炭黑等非金屬導(dǎo)電性粉末、和/或含有Zn、Sb、Sn、Ag、Ni等金屬粉末等的電阻體組成物燒結(jié)而形成。該電阻體22的電阻值通常為100Ω以上。
第一密封層23以及第二密封層24可由密封材料構(gòu)成，該密封材料通過將含有鈉硼硅酸鹽玻璃等玻璃粉末、Cu、Fe等金屬粉末的密封粉末燒結(jié)而形成。第一密封層23以及第二密封層24的電阻值通常為數(shù)IOOmΩ以下。
此外，連接部6也可以僅由電阻體22形成，而不是第一密封層23和第二密封層 24，此外也可以通過由第一密封層23或第二密封層24中的一個(gè)和電阻體22形成。以下， 也將構(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，也將形成連接部6的電阻體組成物和/或密封粉末統(tǒng)稱為連接部形成用粉末。
對于第I發(fā)明的火花塞，上述連接部6中的電阻體22的氣孔率為5. 0%以下，優(yōu)選 4. 0%以下，更優(yōu)選1. 2%以下，通常O. 3%以上。若上述電阻體22的氣孔率在上述范圍內(nèi)，則能夠提供負(fù)載壽命性能優(yōu)異的火花塞。電阻體22的氣孔率低即電阻體的氣孔小，并且在其數(shù)量少的電阻體中流過高能量的電流時(shí)在電阻體中分散有多個(gè)導(dǎo)通路徑，從而推定電阻體的電阻值難以上升。若電阻體22的氣孔率超過5. 0%，則電阻體22的電阻值容易在較短的時(shí)間上升，負(fù)載壽命性能變差。另外，若氣孔率高，則電阻容易集中于一部分，該部分劣化。
另外，如圖2所示，將從上述中心電極4的后端到構(gòu)成上述連接部6中的第二密封層24的密封材料的后端的長度設(shè)為充填長度(D)、將從上述中心電極4的后端到上述第二構(gòu)成部19的前端的長度設(shè)為連接部長度(C)，則優(yōu)選收縮率((D-C)/D) XlOO為38%以上 67%以下,該收縮率表不充填長度(D)與連接部長度(C)的差相對于上述充填長度(D)的比例。若上述收縮率((D-C)/D) X 100在上述范圍內(nèi)，則發(fā)現(xiàn)能夠得到密度高的電阻體、且負(fù)載壽命性能良好。另外，在第二構(gòu)成部19的前端部20的外周適當(dāng)充填有連接部件，因此能夠提供端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。另外，若在上述收縮率的范圍內(nèi)，則能夠抑制在將端子配件5插入軸孔2而對形成連接部6的連接部形成用粉末施加負(fù)荷時(shí)絕緣體 3破壞，因此能夠降低不良品發(fā)生率。
上述第二構(gòu)成部19的前端部20具有凹凸?fàn)畹谋砻?，若將前端?0的直徑設(shè)為前端部直徑(A)、將配置有軸孔2的電阻體22的部位中的內(nèi)徑設(shè)為連接部直徑(B)，則優(yōu)選上述前端部直徑(A)與上述連接部直徑(B)的比(A/B)為O. 85以上O. 97以下。若上述前端部20具有凹凸?fàn)畹?表面，則前端部20與密封材料的接觸面積增大，前端部20與第二密封層24的密合性良好，因此端子配件5和絕緣體3被牢固地固定。另外，若上述比(A/B)在上述范圍內(nèi)，則在將端子配件5插入軸孔2且對連接部形成用粉末施加負(fù)荷時(shí)能夠?qū)毫亩俗优浼?有效地傳遞到連接部形成用粉末，因此容易將上述氣孔率和/或上述收縮率調(diào)整到適合的范圍。其結(jié)果是，能夠提供負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。
對于第I發(fā)明的火花塞，若上述連接部直徑(B)為2. 9mm以下，則對于將氣孔率設(shè)為上述范圍內(nèi)而產(chǎn)生的負(fù)載壽命性能的提高的效果高。
第2發(fā)明的火花塞優(yōu)選上述收縮率((D-C)/D) X 100為35%以上69%以下。上述收縮率((D-C)/D) X 100在上述范圍內(nèi)，則得到密度高的電阻體，因此負(fù)載壽命性能優(yōu)異， 并且在第二構(gòu)成部19的前端部20的外周適當(dāng)充填有連接部件，因此能夠提供端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。若上述收縮率((D-C)/D) X 100小于35%，則電阻體22的電阻值容易在較短的時(shí)間上升，負(fù)載壽命性能變差。若上述收縮率((D-C)/D) X 100小于69%， 則能夠抑制在將端子配件5插入軸孔2而對形成連接部6的連接部形成用粉末施加負(fù)荷時(shí)絕緣體3破壞。
對于第2發(fā)明的火花塞，在上述連接部直徑(B)為2. 9mm以下時(shí)，優(yōu)選上述收縮率 ((D-C) /D) X 100為38%以上67%以下。上述連接部直徑⑶為2. 9mm以下，并且上述收縮率((D-C)/D) X 100在上述范圍內(nèi)，則·能夠提供負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力更進(jìn)一步優(yōu)異的火花塞，此外能夠更進(jìn)一步抑制在將端子配件5插入軸孔2而對形成連接部6的連接部形成用粉末施加負(fù)荷時(shí)絕緣體3破壞。
上述連接部6中的電阻體22的氣孔率為5. 0%以下，優(yōu)選4. 0%以下，更優(yōu)選1. 2% 以下。電阻體的氣孔率通常為O. 3%以上。
上述第二構(gòu)成部19的前端部20具有凹凸?fàn)畹谋砻妫鲜銮岸瞬恐睆?A)與上述連接部直徑(B)的比(A/B)優(yōu)選為O. 85以上O. 97以下。若上述前端部20具有凹凸?fàn)畹谋砻?，則前端部20與密封材料的接觸面積增大，前端部20與第二密封層24的密合性良好， 因此端子配件5和絕緣體3被牢固地固定。另外，若上述比(A/B)在上述范圍內(nèi)，則在將端子配件5插入軸孔2而對連接部形成用粉末施加負(fù)荷時(shí)能夠?qū)毫亩俗优浼?有效地傳遞到連接部形成用粉末，因此容易將上述氣孔率和/或上述收縮率調(diào)整到適合的范圍。其結(jié)果是，能夠提供負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。
將電阻體22沿著軸線O方向剖切，對該剖切面實(shí)施鏡面研磨，對該研磨面進(jìn)行SHM 觀察(例如，加速電壓20kV、光點(diǎn)尺寸50、COMPO像、組成像)而獲取拍攝有研磨面整體的圖像，根據(jù)該圖像測定氣孔部分的面積比例，從而能夠求出上述氣孔率。氣孔的面積比例能夠使用例如Soft Imaging System GmbH公司制造的Analysis Five來測定。在使用該圖像解析軟件的情況下，設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝?，以在研磨面的整體圖像中選擇出氣孔部分。
上述(A)Id)各自的尺寸通過使用X射線透視裝置從與軸線ο正交的方向拍攝火花塞并測定該部位而獲得。如圖2所示，前端部直徑(A)是例如測定從第二構(gòu)成部19的前端向軸線O的后端方向偏移Imm的部位中的與軸線O正交的方向的距離。連接部直徑(B) 是測定電阻體22的軸線O方向上的中心部分中的中徑部14的與軸線O正交的方向的距離。 連接部長度(C)是測定從中心電極4的后端到第二構(gòu)成部19的前端的軸線O方向的長度。 充填長度(D)是測定從中心電極4的后端到構(gòu)成第二密封層24的密封材料的后端的軸線O 方向的長度。在第二密封層24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。附著于該軸孔2的內(nèi)周面的密封材料的軸線O方向的后端成為密封材料的后端。在后述的第四工序之前充填在軸孔2內(nèi)的密封粉末被施加負(fù)荷和熱并壓縮從而成為構(gòu)成第二密封層24 的密封材料，另一方面，密封粉末的一部分作為附著于軸孔2的內(nèi)周面的密封材料而殘留。 因此，位于軸線O的最后端的密封材料的位置推定為與施加負(fù)荷和熱之前充填在軸孔2內(nèi)的密封粉末的后端的位置相同。由此，充填長度(D)與連接部長度(C)的差(D-C)表示第四工序前后的連接部6的軸線O方向的收縮長度。
此外,在該實(shí)施方式中,連接部6具有第一密封層23、電阻體22和第二密封層24, 從軸線O的前端方向順序配置有第一密封層23、電阻體22、第二密封層24，但也可以是如下方式?jīng)]有第一密封層23和第二密封層24而僅由電阻體22形成連接部6的方式；由電阻體22和第一密封層23形成連接部6的方式；由電阻體22和第二密封層24形成連接部6 的方式。因此，在圖1以及2所示的實(shí)施方式的火花塞I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24的密封材料，但例如在沒有第二密封層24，而由第一密封層23 和電阻體22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22的電阻材料。在該情況下，從中心電極4的后端到位于電阻材料的軸線O 方向的最后端側(cè)的部位的軸線O方向的長度成為充填長度(D)。
上述火花塞I例如如下進(jìn)行制造。以下以在火花塞I的制造工序中配置和固定絕緣體、中心電極和端子配件的工序?yàn)橹行倪M(jìn)行說明(參照圖3)。
首先，通過公知的方法將中心電極4、接地電極8、主體配件7、端子配件5以及絕緣體3制作成預(yù)定的形狀(準(zhǔn)備工序)，通過激光焊接等而將接地電極8的一端部接合到主體配件7的前端面(接地電極接合工序)。
另一方面，在絕緣體3的軸孔2內(nèi)插入中心電極4，將中心電極4的凸緣部17卡定于軸孔2的第一臺階部13，并且在小徑部12配置中心電極4 (第一工序)。
接下來，按順序從上述軸孔2內(nèi)的后端側(cè)放入形成第一密封層23的密封粉末15、 形成電阻體22的電阻體組成物25以及形成第二密封層24的密封粉末16，將沖壓銷(press pin) 26插入在軸孔2內(nèi)，以60N/mm2以上的壓力進(jìn)行預(yù)備壓縮，在中徑部14充填密封粉末 15、16和電阻體組成物25 (第二工序)。
接下來，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16接觸的方式配置端子配件5 (第三工序)。
接下來，以在密封粉末15、16含有的玻璃粉末的玻璃軟化點(diǎn)以上的溫度、例如 80(Tl000°C的溫度對連接部形成用粉末27加熱3 30分鐘，并且端子配件5的第一構(gòu)成部 18的前端面壓入直至與絕緣體3的后端面抵接，對連接部形成用粉末27施加負(fù)荷(第四工序)。
由此，燒結(jié)構(gòu)成連接部形成用粉末27的密封粉末15、16以及電阻體組成物25而形成第一密封層23、第二密封 層24以及電阻體22。另外，在凸緣部17與軸孔2的間隙以及前端部20與軸孔2的間隙充填有構(gòu)成第一密封層23以及第二密封層24的密封材料，在軸孔2內(nèi)密封固定有中心電極4和端子配件5。
接下來，將固定有中心電極4以及端子配件5等的絕緣體3組裝到接合有接地電極8的主體配件7 (組裝工序)。
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，從而制造出火花塞I。
此外，作為上述第二工序中的充填在軸孔內(nèi)的電阻體組成物25以及密封粉末16， 可使用具有上述組成的電阻體組成物25以及密封粉末16。
本發(fā)明的火花塞的制造方法在上述第三工序中，將從絕緣體3的后端到第一構(gòu)成部18的前端的軸線O方向的長度設(shè)為露出長度(H) (mm)、將軸孔2的配置有連接部形成用粉末27的部位中的內(nèi)徑設(shè)為粉末部直徑(B’ ) (mm)時(shí)，露出長度(H)和粉末部直徑(B’ ) 滿足如下(1Γ(3)式。
(I)H 彡-3· 1Β，+18
(2)Η 彡-O. 85Β’ +11
(3)B，<5
圖4示出表示上述⑴ ⑶式的曲線圖。若露出長度⑶和粉末部直徑(B’ )滿足上述(1Γ(3)式，則能夠容易制造負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。
第三工序中的配置在軸孔2內(nèi)的端子配件5的第二構(gòu)成部19以露出長度(H)的長度露出，而不插入到軸孔2內(nèi)。第四工序中端子配件5被壓入到軸孔2內(nèi)，直至露出長度 (H)大致成為0，從而對連接部形成用粉末27施加負(fù)荷，因此如上述(I)以及(2)式所示， 若露出長度(H)大于特定的值，則連接部形成用粉末27通過端子配件5而適度地被壓縮加熱。其結(jié)果是，所形成的電阻體22的氣孔率以及上述收縮率成為適合的范圍。S卩，得到電阻體22的氣孔率為5. 0%以下、上述收縮率為35%以上的火花塞。
此外，粉末部直徑(B’ )越小端子配件5的強(qiáng)度越低，因此端子配件5在被壓入到軸孔2內(nèi)時(shí)容易彎曲。因此，粉末部直徑(B’)為上述(3)B’<5的范圍，尤其在(5)Β’<2.9 中，若粉末部直徑(B’ )越小露出長度(H)越大，則電阻體的氣孔率以及上述收縮率成為適合的范圍，負(fù)載壽命性能提高。然而，若露出長度(H)的值過大，且在(4)Η彡2.0Β’ +22.4 的范圍外，則在通過端子配件5對連接部形成用粉末27施加負(fù)荷時(shí)，絕緣體3的第一臺階部13附近破壞或產(chǎn)生龜裂從而有可能不良品發(fā)生率變高。
露出長度⑶和粉末部直徑(B’)進(jìn)一步在B’彡2. 9時(shí)優(yōu)選滿足(6) H彡-3. 1Β，+19，在B，彡2. 9時(shí)優(yōu)選滿足(7)H彡-O. 85Β，+12。若滿足上述(6)、(7)式則能夠制造負(fù)載壽命性能更進(jìn)一步優(yōu)異的火花塞。
端子配件5的前端部20優(yōu)選具有凹凸?fàn)畹谋砻?，此外，前端部直?A)和粉末部直徑(B’ )的比(Α/Β’ )優(yōu)選O. 85以上O. 97以下。若前端部20的表面具有凹凸構(gòu)造，則前端部20與密封材料的接觸面積增大，前端部20與第二密封層24的密合性良好，因 此端子配件5和絕緣體3被牢固地固定。另外，若上述比(Α/Β’ )在上述范圍內(nèi)，則在通過端子配件5對連接部形成用粉末27施加負(fù)荷時(shí)能夠有效地傳遞壓力，因此能夠制造具有適合的電阻體的氣孔率和/或上述收縮率的火花塞。因此，能夠容易制造負(fù)載壽命性能以及端子配件對絕緣體的固定力優(yōu)異的火花塞。
使用X射線透視裝置從與軸線O正交的方向拍攝，測定從中心電極4的后端到端子配件5的前端部之間的中心部分中的軸孔2的內(nèi)徑，從而能夠得到上述粉末部直徑(B’)。
本發(fā)明所涉及的火花塞用作機(jī)動車用的內(nèi)燃機(jī)例如汽油發(fā)動機(jī)等的火花塞，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9，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)本申請發(fā)明的目的的范圍中可進(jìn)行各種變更。例如，上述火花塞I中，對端子配件5的前端部20實(shí)施滾花加工，但只要前端部20的表面是與密封材料的密合性良好形狀例如凹凸?fàn)顒t沒有特別限定，也可以是通過螺紋切削加工等形成的形狀。另外，也可以前端部20的外周面整體為凹凸?fàn)?，還可以表面的一部分為凹凸?fàn)睢?br> 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。在第二工序中，放入絕緣體的軸孔內(nèi)的密封粉末是混合50質(zhì)量％的玻璃粉末和50質(zhì)量％的導(dǎo)通成分(金屬粉末)的粉末，電阻體組成物是混合80質(zhì)量％的玻璃粉末、15質(zhì)量％的陶瓷粉末和5質(zhì)量％的炭黑的粉末。
放入到軸孔內(nèi)的密封粉末和電阻體組成物通過沖壓銷以100N/_2的壓力進(jìn)行預(yù)備壓縮。在第四工序中，對構(gòu)成電阻體組成物和密封粉末的連接部形成用粉末以900°C加熱 10分鐘并且將端子配件插入到軸孔內(nèi)。
使前端部直徑(A)、連接部直徑(B)、粉末部直徑(B’ )、連接部長度(C)、充填長度(D)以及露出長度(H)如表f表3所示變化，從而制作火花塞。
此外，對于上述各種尺寸，如上所述使用X射線透視裝置以及游標(biāo)卡尺測定該部位。粉末部直徑(B’ )和連接部直徑(B)是相同的值。
所制作的火花塞中的電阻體的氣孔率通過上述方法求出。即，根據(jù)電阻體的半剖面的SEM圖像(日本電子株式會社制的SEM(型號JSM-6460LA)，加速電壓20kV、光點(diǎn)尺寸 50、COMPO 像、組成像)，使用 Soft Imaging System GmbH 公司制造的 Analysis Five 測定氣孔部分的面積比例從而求出。
〈評價(jià)方法〉
(負(fù)載壽命性能試驗(yàn))
將所制造火花塞放置在350°C的環(huán)境下，施加20kV的放電電壓，I分鐘放電3600 次，測定該試驗(yàn)前后的火花塞的電阻體的電阻值OVR1)。進(jìn)行10次上述試驗(yàn)，測定試驗(yàn)后的電阻值R1相對于初期電阻值Rtl的平均值(R/I0成為1. 5倍以上的時(shí)間。該時(shí)間越長負(fù)載壽命性能越良好。評價(jià)結(jié)果如表I以及表2所示。
(嚴(yán)酷的試驗(yàn)條件下的負(fù)載壽命性能試驗(yàn))除了將放電電壓設(shè)為25kV以外，與上述負(fù)載壽命性能試驗(yàn)進(jìn)行同樣的試驗(yàn)。評價(jià)結(jié)果如表3所不。
(絕緣體破壞所產(chǎn)生的不良發(fā)生率的評價(jià))
在制作50根火花塞時(shí)，按照如下基準(zhǔn)評價(jià)在制造工序中絕緣體破壞而判定為不良品的個(gè)數(shù)的比例。評價(jià)結(jié)果如表I以及表2所示。
X : 30% 以上
〇5%以上、小于30%
◎:超過 0%、小于 5%
◎◎ 0%
(端子固定力試驗(yàn))
使用夾具夾住端子配件的第一構(gòu)成部，使用自動繪圖儀拉伸該夾具，測定端子配件從絕緣體拔出時(shí)的強(qiáng)度。端子固定力按照如下基準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)結(jié)果如表I以及表2 所示。
O 2500N 以上、小于 3000N
◎ 3000N 以上、小于 3500N
◎◎ 3500N以上或端子配件破壞
[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，保持在上述軸孔的一端側(cè)； 端子配件，保持在上述軸孔的另一端側(cè)；以及 連接部，在上述軸孔內(nèi)將上述中心電極和上述端子配件電連接， 上述火花塞的特征在于， 上述連接部包括氣孔率為5. 0%以下的電阻體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于， 上述電阻體的氣孔率為4. 0%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， 若將上述軸孔的配置有上述電阻體的部位中的內(nèi)徑設(shè)為連接部直徑(B)，則上述連接部直徑⑶為2. 9mm以下，并且上述電阻體的氣孔率為1. 2%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征在于， 上述端子配件具有容納于上述軸孔的第二構(gòu)成部， 將上述軸孔中的保持有上述端子配件的一側(cè)設(shè)為上述軸線方向的后端側(cè)時(shí)， 若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度設(shè)為充填長度(D)、將從上述中心電極的后端到上述第二構(gòu)成部的前端的長度設(shè)為連接部長度(C)，則表不充填長度(D)與連接部長度(C)的差相對于上述充填長度(D)的比例的收縮率((D-C) /D) X 100 為 38% 以上 67% 以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2和4中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 若將上述軸孔的配置有上述電阻體的部位中的內(nèi)徑設(shè)為連接部直徑(B)，則上述連接部直徑⑶為2.9_以下。
6.—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，保持在上述軸孔的一端側(cè)； 端子配件，具有容納于上述軸孔的第二構(gòu)成部，且上述端子配件保持在上述軸孔的另一端側(cè)；以及 連接部，在上述軸孔內(nèi)將上述中心電極和上述端子配件電連接，至少具有電阻體， 上述火花塞的特征在于， 將上述軸孔中的保持有上述端子配件的一側(cè)設(shè)為上述軸線方向的后端側(cè)時(shí)， 若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度設(shè)為充填長度(D)、將從上述中心電極的后端到上述第二構(gòu)成部的前端的長度設(shè)為連接部長度(C)，則表不充填長度(D)與連接部長度(C)的差相對于上述充填長度(D)的比例的收縮率((D-C) /D) X 100 為 35% 以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的火花塞，其特征在于， 上述收縮率((D-C) /D) X 100為69%以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的火花塞，其特征在于， 若將上述軸孔的配置有上述電阻體的部位中的內(nèi)徑設(shè)為連接部直徑(B)，則上述連接部直徑⑶為2. 9mm以下，并且上述收縮率((D-C)/D) X 100為38%以上67%以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的火花塞，其特征在于， 上述連接部包括氣孔率為5. 0%以下的電阻體。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的火花塞，其特征在于， 上述第二構(gòu)成部的前端部具有凹凸?fàn)畹谋砻?，若將上述前端部的直徑設(shè)為前端部直徑(A)，則上述前端部直徑(A)與上述連接部直徑(B)的比(A/B)為O. 85以上O. 97以下。
11.一種火花塞的制造方法，該火花塞具有 絕緣體，具有沿著軸線方向延伸的軸孔； 中心電極，保持在上述軸孔的一端側(cè)； 端子配件，具有從上述軸孔露出的第一構(gòu)成部，且上述端子配件保持在上述軸孔的另一端側(cè)；以及 連接部，在上述軸孔內(nèi)將上述中心電極和上述端子配件電連接， 上述火花塞的制造方法的特征在于，包括 在上述軸孔的一端側(cè)配置中心電極的第一工序； 填充形成上述連接部的連接部形成用粉末的第二工序； 上述端子配件的前端部以與上述連接部形成用粉末接觸的方式配置在上述軸孔內(nèi)的第三工序；以及 加熱上述連接部形成用粉末并且通過上述端子配件施加負(fù)荷的第四工序， 在上述第三工序中，將上述軸孔中的配置有上述中心電極的一側(cè)設(shè)為上述軸線方向的前端側(cè)時(shí)，若將從上述絕緣體的后端到上述第一構(gòu)成部的前端的上述軸線方向的長度設(shè)為露出長度(H) (mm)、將上述軸孔的配置有上述連接部形成用粉末的部位中的內(nèi)徑設(shè)為粉末部直徑(B’ ) (mm)，則露出長度(H)和粉末部直徑(B’ )滿足如下的( Γ(3)式(1)H≥-3. 1Β，+18(2)H ≥-O. 85Β’ +11(3)Β，≤5。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的火花塞的制造方法，其特征在于， 上述露出長度(H) (mm)和上述粉末部直徑(B’ ) (mm)滿足H ≤2. OB’ +22. 4。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的火花塞的制造方法，其特征在于， 上述粉末部直徑(B’ ) (mm)滿足B’ ≤2. 9。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的火花塞的制造方法，其特征在于， 上述露出長度(H) (mm)和上述粉末部直徑(B’ ) (mm)滿足H≥-3. 1B’ +19。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的火花塞的制造方法，其特征在于， 上述端子配件的前端部具有凹凸?fàn)畹谋砻?，若將上述前端部的直徑設(shè)為前端部直徑(A)，則上述前端部直徑(A)與上述粉末部直徑(B’)的比(A/B’)為O. 85以上O. 97以下。
全文摘要
本發(fā)明的火花塞中在絕緣體的軸孔內(nèi)將中心電極和端子配件電連接的連接部包括氣孔率為5.0%以下的電阻體，在其他發(fā)明的火花塞中將從中心電極的后端到構(gòu)成連接部的連接部件的后端的長度設(shè)為充填長度D、將從中心電極的后端到端子配件的前端的長度設(shè)為連接部長度C，則收縮率((D-C)/D)×100為35%以上，本發(fā)明的火花塞的制造方法在以端子配件與形成連接部的連接部形成用粉末接觸的方式配置在軸孔內(nèi)的工序中，將從絕緣體的后端到從軸孔露出的端子配件的第一構(gòu)成部的前端的軸線方向的長度設(shè)為露出長度(H)mm、將配置有軸孔的連接部形成用粉末的部位中的內(nèi)徑設(shè)為粉末部直徑B'mm時(shí)，露出長度H和粉末部直徑B'滿足(1)H≥-3.1B'+18、(2)H≥-0.85B'+11、(3)B≤5的式。
文檔編號H01T13/20GK103004040SQ20118003548
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者吉田治樹, 本田稔貴, 福島寶壽 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社