火花塞及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火花塞。
【背景技術(shù)】
[0002]火花塞具備中心電極和接地電極。中心電極由絕緣體保持，接地電極固定于收納該絕緣體的主體配件。中心電極和接地電極之間形成有用于產(chǎn)生火花放電的間隙即火花間隙?；鸹ㄈㄟ^在火花間隙產(chǎn)生火花放電而將被供給到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)的氣體點(diǎn)火。
[0003]在此，作為火花塞，公知有等離子流火花塞(下述專利文獻(xiàn)I等)。在等離子流火花塞中，接地電極接合到主體配件的內(nèi)周面從而與主體配件一體化，中心電極和接地電極之間的火花間隙被絕緣體包圍，從而形成也稱為腔室的容積小的放電空間。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn):
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-224345號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:美國(guó)專利第6064144號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在等離子流火花塞中，如上所述，接地電極與主體配件的內(nèi)壁面接合。在等離子流火花塞中，希望接地電極相對(duì)于主體配件的接合性確保為高的水平。
[0009]在上述專利文獻(xiàn)I的技術(shù)的課題是，抑制因絕緣子的前端部強(qiáng)力按壓到接地電極而絕緣子破損的情況，對(duì)于確保接地電極相對(duì)于主體配件的接合性沒有特別的考慮。不限于專利文獻(xiàn)I這樣的等離子流火花塞，例如在上述專利文獻(xiàn)2這樣的主體配件的內(nèi)壁面焊接有接地電極的類型的火花塞中，對(duì)于提高接地電極相對(duì)于主體配件的接合性也仍然存在改良的余地。
[0010]本發(fā)明正是為了解決上述課題而作出的，可以作為以下的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011](I)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種火花塞。該火花塞可以是，具備:軸狀的中心電極；筒狀的絕緣體，在內(nèi)部收納上述中心電極的至少后端側(cè)的部位；接地電極，以與上述中心電極的前端部之間具有間隙的方式配置；以及筒狀的主體配件，具有收納上述絕緣體的貫通孔，在上述主體配件的上述貫通孔的內(nèi)壁面上固定有上述接地電極，其特征在于，上述接地電極經(jīng)由上述接地電極和上述主體配件相互融合而成的熔融部而固定于上述主體配件，在包含作為上述熔融部中最后端側(cè)的部位的上述熔融部的底部和上述貫通孔的中心軸的剖面中，上述恪融部的恪融深度是上述接地電極在上述中心軸方向上的厚度的5 %以上，該熔融深度是在沿著上述貫通孔的中心軸方向的、上述熔融部的底部與包含上述接地電極的前端側(cè)的面的外形線的假想直線之間的距離，并且與連接位于上述中心軸方向上的上述熔融部的前端側(cè)及后端側(cè)的上述主體配件的內(nèi)壁面的端點(diǎn)之間的假想直線相比位于上述主體配件的外周側(cè)的配件側(cè)部位的面積為上述熔融部整體的面積的10%以上。
[0012](2)也可以是，上述熔融部在上述剖面中，上述熔融深度是上述中心軸方向上的上述接地電極的厚度的15%以上，并且上述配件側(cè)部位的面積是上述熔融部整體的面積的20%以上。根據(jù)該方式的火花塞，能夠高水平地確保接地電極和主體配件之間的接合性。
[0013](3)也可以是，上述方式的火花塞的上述熔融部在上述剖面中，上述熔融深度是上述中心軸方向上的上述接地電極的厚度的25%以上。根據(jù)該方式的火花塞，能夠高水平地確保接地電極和主體配件之間的接合性。
[0014](4)也可以是，上述方式的火花塞的上述熔融部在上述剖面中，上述熔融深度是上述中心軸方向上的上述接地電極的厚度的40%以上。根據(jù)該方式的火花塞，能夠高水平地確保接地電極和主體配件之間的接合性。
[0015](5)上述熔融部在上述剖面中，上述配件側(cè)部位的面積是上述熔融部整體的面積的26%以上。根據(jù)該方式的火花塞，能夠高水平地確保接地電極和主體配件之間的接合性。
[0016](6)也可以是，在上述方式的火花塞中，上述接地電極具有外周端部，該外周端部與上述主體配件的上述貫通孔內(nèi)的上述內(nèi)壁面的內(nèi)周整體接觸，上述熔融部形成于上述外周端部的外周側(cè)整體。根據(jù)該方式的火花塞，能夠高水平地確保主體配件與具有與主體配件的內(nèi)周整體接觸的外周端部的接地電極的接合性。
[0017](7)也可以是，在上述方式的火花塞，上述接地電極具有:圓弧狀的外側(cè)圓弧部，位于外周側(cè)，面向上述貫通孔的內(nèi)壁面；內(nèi)側(cè)環(huán)部，包圍上述中心電極的前端部的外周；以及連接部，架設(shè)于上述外側(cè)圓弧部與上述內(nèi)側(cè)環(huán)部之間，并將上述外側(cè)圓弧部和上述內(nèi)側(cè)環(huán)部連接，上述熔融部至少形成于上述外側(cè)圓弧部中的連接有上述連接部的部位與上述主體配件的壁部之間。根據(jù)該方式的火花塞，能夠高水平地確保主體配件與具有通過連接部連接的外側(cè)圓弧部和內(nèi)側(cè)環(huán)部的接地電極的接合性。
[0018](8)也可以是，在上述方式的火花塞，上述連接部包括從上述內(nèi)側(cè)環(huán)部朝向上述外側(cè)圓弧部延伸成放射狀的多個(gè)柱狀連接部，上述熔融部至少與上述多個(gè)柱狀連接部的各柱狀連接部對(duì)應(yīng)而形成。根據(jù)該方式的火花塞，能夠高水平地確保主體配件與具有外側(cè)圓弧部和內(nèi)側(cè)環(huán)部的接地電極的接合性。
[0019]本發(fā)明還可以通過火花塞以外的種種方式實(shí)現(xiàn)。例如，也可以通過火花塞的制造方法或制造裝置、接地電極和主體配件的接合方法或接合裝置、實(shí)現(xiàn)這些方法或裝置的計(jì)算機(jī)程序、存儲(chǔ)該計(jì)算機(jī)程序的非臨時(shí)性的記錄介質(zhì)等的方式實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是表示等離子流火花塞的結(jié)構(gòu)的概略圖。
[0021]圖2是用于說(shuō)明接地電極相對(duì)于主體配件的安裝狀態(tài)和安裝方法的概略圖。
[0022]圖3是用于說(shuō)明接地電極相對(duì)于主體配件的激光焊接的工序的示意圖。
[0023]圖4是用于說(shuō)明形成熔融部時(shí)的焊接位置的示意圖。
[0024]圖5是說(shuō)明用于規(guī)定熔融部的預(yù)定的剖面的概略圖。
[0025]圖6是用于說(shuō)明上述預(yù)定的剖面中的熔融部的剖面結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。
[0026]圖7是表示接地電極和主體配件的焊接強(qiáng)度的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。
[0027]圖8是表示焊接強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果的散布圖的說(shuō)明圖。
[0028]圖9是表示作為第二實(shí)施方式的等離子流火花塞的多個(gè)結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0029]圖10是表示未跨過接地電極的外周整體形成熔融部的結(jié)構(gòu)中的接地電極和主體配件的焊接強(qiáng)度的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]A.第一實(shí)施方式:
[0031]圖1是表示作為第一實(shí)施方式的等離子流火花塞100 (以下，僅稱為“火花塞100”)的結(jié)構(gòu)的概略圖。在圖1中，以點(diǎn)劃線圖示火花塞100的中心軸CX。另外，在本說(shuō)明書中，也將與中心軸CX平行的方向稱為“中心軸方向”。在圖1中，為了方便而將火花塞100的中心軸CX的紙面左側(cè)以概略剖視圖圖示，中心軸CX的紙面右側(cè)以概略外觀圖圖示。
[0032]火花塞100安裝于將稀薄混合氣體作為燃料氣體使用的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)，用于燃料氣體的點(diǎn)火?；鸹ㄈ?00的前端側(cè)(紙面下側(cè))配置于燃燒室內(nèi)，后端側(cè)(紙面上側(cè))配置于燃燒室的外部。火花塞100在配置于燃燒室內(nèi)的前端側(cè)使等離子產(chǎn)生并噴射，從而能夠確保對(duì)于引燃界限空燃比高的燃料氣的高引燃性。
[0033]火花塞100具備:中心電極10、接地電極20、絕緣體30、端子電極40和主體配件50。中心電極10由軸狀的電極部件構(gòu)成，在內(nèi)部具有由熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的銅等的金屬構(gòu)成的金屬芯13。中心電極10在前端具有由以貴金屬、鎢等為主成分的合金構(gòu)成的圓盤狀的電極端頭15。電極端頭15通過焊接與中心電極一體化。也可以省了電極端頭15。中心電極10在中心軸CX上保持于絕緣體30的軸孔31。中心電極10經(jīng)由保持在絕緣體30的軸孔31的后端側(cè)的端子電極40與外部電源電連接。
[0034]接地電極20是在中央具有貫通孔21的大致圓盤狀的電極部件。在接地電極20的貫通孔21中安裝有大致圓1?狀的貴金屬?而頭26而一體化。也可以省略貴金屬?而頭26。接地電極20在其外周端部與主體配件50的內(nèi)壁面接觸的狀態(tài)下，與主體配件50接合而一體化。在本實(shí)施方式的火花塞100中，通過激光焊接，能夠確保接地電極20相對(duì)于主體配件50的接合強(qiáng)度(焊接強(qiáng)度)。關(guān)于接地電極20相對(duì)于主體配件50的安裝狀態(tài)的詳細(xì)內(nèi)容和安裝方法在下文敘述。
[0035]絕緣體30是具有貫穿其中心的軸孔31的軸狀部件，例如由氧化鋁或氮化鋁等陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成。絕緣體30具有在前端側(cè)延伸的前端側(cè)部位33、位于前端側(cè)部位33的后端的凸緣部36和從凸緣部36向前端側(cè)延伸的后端側(cè)部位37。在前端側(cè)部位33的中心軸方向的中央部附近形成有朝向前端側(cè)的圓環(huán)狀的面積臺(tái)階面35，前端側(cè)部位33的直徑以臺(tái)階面35為邊界前端側(cè)比后端側(cè)變小。凸邊部36是在臺(tái)階面35的后段側(cè)形成為局部的直徑比其他部位大，并向絕緣體30的徑向(與中心軸CX垂直的方向)突出的圓環(huán)狀的部位。絕緣體30的中心軸與火花塞100的中心軸CX —致，并且至少前端側(cè)部位33收納在主體配件50的筒孔51內(nèi)，以后端側(cè)部位37從主體配件50的后端側(cè)開口部延伸出來(lái)的方式保持于主體配件50。
[0036]如上所述，在絕緣體30的前端側(cè)部位33的軸孔31內(nèi)，保持有中心電極10。在絕緣體30的前端部形成有軸孔31的開口直徑縮徑的縮徑開口部32。位于中心電極10的前端的電極端頭15的前端面的周緣部與縮徑開口部32的后端側(cè)的臺(tái)階面抵接而卡定。在火花塞100中，在縮徑開口部32的內(nèi)部空間32s形成有等離子體(詳情后述)。以下，內(nèi)部空間32s也稱為“腔室32s”。在絕緣體30的后端側(cè)部位37的軸孔31內(nèi)保持有作為軸狀的電極部件的端子電極40。在絕緣