專(zhuān)利名稱(chēng)：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在內(nèi)燃機(jī) 中產(chǎn)生電火花而點(diǎn)燃燃料的火花塞(點(diǎn)火火花塞)。
背景技術(shù)：
以往，為了實(shí)現(xiàn)火花塞中的接地電極的耐久性能以及點(diǎn)火性能的提高，提出了如下一種火花塞該火花塞具有接地電極，關(guān)于該接地電極，通過(guò)電阻焊接將貴金屬電極頭以自接地電極母材的頂端突出的狀態(tài)埋設(shè)于接地電極母材(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I )。在將貴金屬電極頭埋設(shè)于接地電極母材而成的接地電極中，在內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的熱量的作用下，有時(shí)會(huì)在接地電極母材與貴金屬電極頭之間的接合部處形成氧化皮，若過(guò)度地形成氧化皮，則成為貴金屬電極頭自接地電極母材剝離的主要原因。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2009 - 129908號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
_6] 發(fā)明要解決的問(wèn)題以往，沒(méi)有充分研究埋入接地電極母材的貴金屬電極頭的埋入量對(duì)于氧化皮的形成帶來(lái)的影響。根據(jù)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高火花塞的耐久性能的技術(shù)。_9] 用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題的至少一部分而完成的，并能夠以下述方式或適用例來(lái)實(shí)現(xiàn)。(適用例I)適用例I的火花塞的特征在于，包括棒狀的中心電極，其沿軸線(xiàn)方向延伸；絕緣電瓷，其設(shè)于上述中心電極的外周；主體金屬殼體，其設(shè)于上述絕緣電瓷的外周；以及接地電極，其與上述主體金屬殼體相接合，在該接地電極與上述中心電極之間形成間隙，該接地電極包括接地電極母材和長(zhǎng)方體狀的貴金屬電極頭，上述接地電極母材自上述主體金屬殼體朝向上述中心電極延伸，并具有作為上述中心電極側(cè)的端面的第I母材面及與上述第I母材面相鄰接的第2母材面，上述貴金屬電極頭通過(guò)電阻焊接以自上述第I母材面及上述第2母材面突出的狀態(tài)埋設(shè)于上述接地電極母材，并具有與上述中心電極相對(duì)的相對(duì)面；上述接地電極母材的與中心軸線(xiàn)正交的截面的截面面積S為I. 8mm2 ^ S ^ 3. 2mm2,上述貴金屬電極頭埋入上述第2母材面的埋入深度A和上述貴金屬電極頭沿著埋入上述第2母材面的方向的厚度即電極頭厚度B之間的關(guān)系滿(mǎn)足O. 4 ( CA/B)^ 0.8。根據(jù)適用例I的火花塞，能夠在將貴金屬電極頭埋設(shè)于接地電極母材時(shí)，抑制接地電極母材中的枝狀晶體的形成，并且能夠抑制在接地電極母材與貴金屬電極頭之間的接合部處形成氧化皮。其結(jié)果，能夠提高火花塞的耐久性能。(適用例2)在適用例I的火花塞中，其特征在于，O.6 ^(A/B)^ O. 8。根據(jù)適用例2的火花塞,能夠進(jìn)一步抑制在接地電極母材與貴金屬電極頭之間的接合部處形成氧化皮。(適用例3)在適用例I或2所述的火花塞中，其特征在于，上述貴金屬電極頭埋入上述第I母材面的長(zhǎng)度C和上述貴金屬電極頭沿著埋入上述第I母材面方向的長(zhǎng)度即電極頭長(zhǎng)度D之間的關(guān)系滿(mǎn)足0.6<(C/D)< 1.0。根據(jù)適用例3的火花塞，能夠提高接地電極母材與貴金屬電極頭之間的接合強(qiáng)度。(適用例4)在適用例I至3中任一項(xiàng)所述的火花塞中，其特征在于，上述第2母材面是與上述軸線(xiàn)方向正交的平面，上述貴金屬電極頭沿著與上述軸線(xiàn)方向正交且與上述第I母材面平行的方向的寬度即電極頭寬度E和上述第2母材面沿著與上述第I母材面平行的方向的寬度即平面寬度F之間的關(guān)系滿(mǎn)足(E/FX O. 5。根據(jù)適用例4的火花塞，能夠抑制當(dāng)在接地電極母材上電阻焊接貴金屬電極頭時(shí)，產(chǎn)生自接地電極母材的內(nèi)部向外側(cè)鼓出的膨脹部。其結(jié)果，能夠防止因膨脹部而導(dǎo)致的接地電極母材的劣化。
(適用例5)在適用例I至4中任一項(xiàng)所述的火花塞中,其特征在于,上述相對(duì)面與上述中心電極的端面或側(cè)面相對(duì)。根據(jù)適用例5的火花塞，能夠在中心電極的端面或側(cè)面與接地電極的貴金屬電極頭之間產(chǎn)生火花。(適用例6)在適用例I至5中任一項(xiàng)所述的火花塞中，其特征在于，上述貴金屬電極頭沿著該貴金屬電極頭埋入上述第I母材面的方向的長(zhǎng)度即電極頭長(zhǎng)度D滿(mǎn)足
I.Imm ^ D ^ I. 3_。根據(jù)適用例6的火花塞,能夠在不會(huì)損壞火花塞的點(diǎn)火性能的前提下提聞火花塞的耐久性能。本發(fā)明的方式并不限于火花塞的方式，例如，也能夠適用于火花塞的接地電極、具有火花塞的內(nèi)燃機(jī)、火花塞的制造方法等各種方式。此外，本發(fā)明并不限定于任意上述方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，當(dāng)然能夠以各種方式來(lái)實(shí)施。


圖I是表不火花塞的局部剖視圖。圖2是放大表示火花塞中的中心電極以及接地電極的說(shuō)明圖。圖3是表示接地電極的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。圖4是表示形成于接地電極的氧化皮、枝狀晶體以及膨脹部的說(shuō)明圖。圖5是表示對(duì)埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)與氧化皮之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查后的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。圖6是表示對(duì)埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)與氧化皮變化率之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查后的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。圖7是表示對(duì)長(zhǎng)度C相對(duì)于電極頭長(zhǎng)度D的比例(C/D)與接合強(qiáng)度之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查后的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。圖8是表示對(duì)電極頭寬度E相對(duì)于平面寬度F的比例(E/F)與膨脹部產(chǎn)生率之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查后的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。圖9是表示變形例中的接地電極母材的截面形狀的說(shuō)明圖。圖10是表示變形例中的接地電極的說(shuō)明圖。圖11是表示接地電極的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。圖12是表示接地電極的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步明確以上所說(shuō)明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及作用，在以下對(duì)適用本發(fā)明的火花塞進(jìn)行說(shuō)明。A.實(shí)施例Α-l.火花塞的結(jié)構(gòu)圖I是表示火花塞100的局部剖視圖。在圖I中，以作為火花塞100的軸線(xiàn)的中心軸線(xiàn)CAl為邊界，在一側(cè)圖示火花塞100的外觀(guān)形狀，在另一側(cè)圖示火花塞100的截面形狀。火花塞100包括中心電極10、絕緣電瓷20、主體金屬殼體30以及接地電極40。在本實(shí)施例中，火花塞100的中心軸線(xiàn)CAl也是中心電極10、絕緣電瓷20、主體金屬殼體30各零件的軸線(xiàn)。
·
在火花塞100中，沿中心軸線(xiàn)CAl方向延伸的棒狀的中心電極10的外周在絕緣電瓷20的作用下電絕緣。中心電極10的一端自絕緣電瓷20的一端突出，中心電極10的另一端與絕緣電瓷20的另一端的端子金屬殼體19電連接。在絕緣電瓷20的外周，以與中心電極10電絕緣的狀態(tài)鉚接固定有主體金屬殼體30。在主體金屬殼體30上電連接有接地電極40，在中心電極10與接地電極40之間形成作為供火花產(chǎn)生的間隙的火花間隙?；鸹ㄈ?00以將主體金屬殼體30與形成于內(nèi)燃機(jī)(未圖示)的氣缸蓋200的安裝螺紋孔210螺紋結(jié)合的狀態(tài)進(jìn)行安裝，若對(duì)中心電極10施加2萬(wàn) 3萬(wàn)伏特的高電壓，則在形成于中心電極10與接地電極40之間的火花間隙中會(huì)產(chǎn)生火花。火花塞100的中心電極10是棒狀的電極，該棒狀的電極是通過(guò)在成形為底筒狀的電極母材的內(nèi)部埋設(shè)有導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于電極母材的芯材而成的。在本實(shí)施例中，中心電極10的電極母材由因科鎳合金(Inconel )(注冊(cè)商標(biāo))為首的以鎳為主要成分的鎳合金構(gòu)成，中心電極10的芯材由銅或以銅為主要成分的合金構(gòu)成。在本實(shí)施例中，通過(guò)焊接在中心電極 ο的電極母材的頂端接合有以銥為主要成分的貴金屬電極頭。在本實(shí)施例中，中心電極10以電極母材的頂端自絕緣電瓷20的一端突出的狀態(tài)固定于絕緣電瓷20，并經(jīng)由密封體
16、陶瓷電阻17、密封體18而與絕緣電瓷20的另一端的端子金屬殼體19電連接?；鸹ㄈ?00的絕緣電瓷20為燒結(jié)以氧化鋁為首的絕緣性陶瓷材料而形成的零件。絕緣電瓷20為具有用于對(duì)中心電極10進(jìn)行容納的軸孔28的筒狀體，該絕緣電瓷20自中心電極10所突出的一側(cè)沿中心軸線(xiàn)CAl依次具有長(zhǎng)支承部22、第I電瓷主體部24、電瓷凸緣部25及第2電瓷主體部26。絕緣電瓷20的長(zhǎng)支承部22是朝向中心電極10突出的一側(cè)去而外徑逐漸變小的筒狀的部位。絕緣電瓷20的第I電瓷主體部24是具有比長(zhǎng)支承部22的外徑大的外徑的筒狀的部位。絕緣電瓷20的電瓷凸緣部25是具有比第I電瓷主體部24的外徑更大的外徑的筒狀的部位。絕緣電瓷20的第2電瓷主體部26是具有比電瓷凸緣部25的外徑小的外徑的筒狀的部位，并在主體金屬殼體30與端子金屬殼體19之間確保有充分的絕緣距離。在本實(shí)施例中，火花塞100的主體金屬殼體30是鍍鎳的低碳鋼制的構(gòu)件，但在其他實(shí)施方式中，也可以是鍍鋅的低碳鋼制的構(gòu)件，也可以是無(wú)鍍層的鎳合金制的構(gòu)件。在本實(shí)施例中，主體金屬殼體30相對(duì)于絕緣電瓷20的鉚接固定是冷加工鉚接，但在其他實(shí)施方式中，也可以是熱加工鉚接。主體金屬殼體30自中心電極10所突出的一側(cè)沿中心軸線(xiàn)CAl依次具有端面31、安裝螺紋部32、主體部34、槽部35、工具卡合部36以及鉚接部38。主體金屬殼體30的端面31是形成于安裝螺紋部32的頂端的呈中空?qǐng)A狀的面，在端面31上接合有接地電極40，自端面31的中央突出有被絕緣電瓷20的長(zhǎng)支承部22包圍的中心電極10。主體金屬殼體30的安裝螺紋部32是在外周處具有與氣缸蓋200的安裝螺紋孔210螺紋結(jié)合的螺紋牙的圓筒狀的部位。主體金屬殼體30的主體部34設(shè)置為與槽部35相鄰接，該主體部34是比槽部35向外周方向伸出的凸緣狀部，并朝向氣缸蓋200壓縮墊片50。主體金屬殼體30的槽部35設(shè)置在主體部34與工具卡合部36之間，該槽部35是當(dāng)將主體金屬殼體30鉚接固定于絕緣電瓷20時(shí)向外周方向鼓出的部位。主體金屬殼體30的工具卡合部36設(shè)置為與槽部35相鄰接，該工具卡合部36是比槽部35向外周方向伸出的凸緣狀部，并成形為與用于將火花塞100安裝于氣缸蓋200的 工具(未圖示)相卡合的形狀。主體金屬殼體30的鉚接部38設(shè)置為與工具卡合部36相鄰接，且該鉚接部38是被塑性加工成當(dāng)將主體金屬殼體30鉚接固定于絕緣電瓷20時(shí)與絕緣電瓷20的第2電瓷主體部26緊密接觸的部位。在主體金屬殼體30的鉚接部38與絕緣電瓷20的電瓷凸緣部25之間的區(qū)域內(nèi)形成有填充了粉末的滑石(talc)的填充部63，填充部63被密封件62、64密封。圖2是放大示出在火花塞100中的中心電極10以及接地電極40的說(shuō)明圖。火花塞100的接地電極40利用焊接與主體金屬殼體30接合，且在該接地電極40與中心電極10之間形成火花間隙G。在本實(shí)施例中，在棒狀的中心電極10的頂端形成有與中心軸線(xiàn)CAl正交的端面11以及沿著中心軸線(xiàn)CAl的側(cè)面12，在接地電極40與中心電極10的側(cè)面12之間形成火花間隙G。接地電極40具有接地電極母材41以及貴金屬電極頭42。接地電極40的接地電極母材41是自主體金屬殼體30朝向中心電極10而延伸的電極，接地電極母材41的中心軸線(xiàn)CA2在自主體金屬殼體30向沿中心軸線(xiàn)CAl的方向延伸之后，向朝著中心電極10并與中心軸線(xiàn)CA I交叉的方向彎曲。在本實(shí)施例中，接地電極母材41的外層由因科鎳合金(Inconel )(注冊(cè)商標(biāo))為首的以鎳為主要成分的鎳合金構(gòu)成，接地電極母材41的內(nèi)層由導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于外層的銅或以銅為主要成分的合金構(gòu)成。接地電極40的貴金屬電極頭42是由含有貴金屬的材料形成的長(zhǎng)方體狀的構(gòu)件，該貴金屬電極頭42通過(guò)電阻焊接以朝向中心電極10的側(cè)面12突出的狀態(tài)埋設(shè)于接地電極母材41。在本實(shí)施例中，貴金屬電極頭42由以鉬為主要成分并含有20質(zhì)量％銠的貴金屬合金構(gòu)成。圖3是示出接地電極40的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。在圖3中圖示了從面對(duì)接地電極母材41的彎曲形狀的方向觀(guān)察到的接地電極40的側(cè)視圖以及從中心電極10側(cè)觀(guān)察到的接地電極40的主視圖。接地電極40的接地電極母材41包括第I母材面411、第2母材面412、第3母材面413、第4母材面414以及第5母材面415。接地電極母材41的第I母材面411是位于中心電極10側(cè)的端面。在本實(shí)施例中，第I母材面411是沿著中心電極10的中心軸線(xiàn)CA I的平面。接地電極母材41的第2母材面412是在與第I母材面411相鄰接的側(cè)面中的、位于彎曲形狀的內(nèi)側(cè)的側(cè)面的部位。在本實(shí)施例中，第2母材面412是與中心電極10的中心軸線(xiàn)CAl正交的平面。接地電極母材41的第3母材面413是在與第I母材面411相鄰接的側(cè)面中的、位于彎曲形狀的外側(cè)的側(cè)面的部位。接地電極母材41的第4母材面414以及第5母材面415是與第I母材面411相鄰接的側(cè)面中的、在第2母材面412與第3母材面413之間擴(kuò)展的側(cè)面。在本實(shí)施例中，與中心軸線(xiàn)CA2正交的接地電極母材41的截面形狀是大致矩形狀，且是在其四條邊中的、與第2母材面412以及第3母材面413相對(duì)應(yīng)的兩條相對(duì)邊相互平行、并且與第4母材面414以及第5母材面415相對(duì)應(yīng)的兩條相對(duì)邊向外側(cè)彎曲的形狀。接地電極40的貴金屬電極頭42通過(guò)電阻焊接以自接地電極母材41的第I母材面411以及第2母材面412突出的狀態(tài)埋設(shè)于接地電極母材41。貴金屬電極頭42包括第I電極頭面421以及第2電極頭面422。貴金屬電極頭42的第I電極頭面421是長(zhǎng)方體狀的貴金屬電極頭42的六個(gè)面中的、未埋入于接地電極母材41的兩個(gè)平面中的一個(gè)平面。在本實(shí)施例中，第I電極頭面421是沿著接地電極母材41的第I母材面411的平面、即沿著中心電極10的中心軸線(xiàn)CAl的平面。在本實(shí)施例中，第I電極頭面421是與中心電極10的側(cè)面12相對(duì)的相對(duì)面，在第I電極頭面421與中心電極10的側(cè)面12之間形成火花間隙G0貴金屬電極頭42的第2電極頭面422是長(zhǎng)方體狀的貴金屬電極頭42的六個(gè)面中的、未埋入于接地電極母材41的兩個(gè)平面中的另一個(gè)平面。在本實(shí)施例中，第2電極頭面422是 沿著接地電極母材41的第2母材面412的平面、即與中心電極10的中心軸線(xiàn)CAl正交的平面。圖4是示出形成于接地電極40的氧化皮OS、枝狀晶體DD以及膨脹部BG的說(shuō)明圖。在圖4中，在接地電極40的側(cè)視圖以及主視圖中示意性地圖示了氧化皮OS、枝狀晶體DD以及膨脹部BG。氧化皮OS是由于接地電極40過(guò)熱而形成在接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合部處的，成為貴金屬電極頭42自接地電極母材41剝離的主要原因。枝狀晶體DD是由于在將貴金屬電極頭42電阻焊接于接地電極母材41時(shí)的過(guò)大電流而形成在接地電極母材41的內(nèi)部的，成為導(dǎo)致接地電極母材41的強(qiáng)度降低的主要原因。膨脹部BG是在將貴金屬電極頭42電阻焊接于接地電極母材41時(shí)自接地電極母材41的第4母材面414以及第5母材面415的內(nèi)部向外側(cè)鼓出的部位，成為導(dǎo)致容易腐蝕的接地電極母材41劣化的主要原因?；氐綀D3的說(shuō)明，從謀求抑制枝狀晶體DD以及氧化皮OS的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，在與接地電極母材41的中心軸線(xiàn)CA2正交的截面的截面面積S為“I. 8mm2彡S彡3. 2mm2”的情況下，貴金屬電極頭42埋入于接地電極母材41的第2母材面412的埋入深度A和貴金屬電極頭42沿埋入于該第2母材面412的方向的厚度即電極頭厚度B之間的關(guān)系，優(yōu)選的是滿(mǎn)足“O. 4彡(A/Β)彡O. 8”，更優(yōu)選的是滿(mǎn)足“O. 6彡(A/Β)彡O. 8”，進(jìn)一步優(yōu)選的是滿(mǎn)足“O. 7 ((A/Β)彡O. 8”，最優(yōu)選的是滿(mǎn)足“(A/B)= 0.8”。另外，接地電極母材41的截面面積S是沿著中心軸線(xiàn)CA2距離第I母材面411為2mm的部位的截面面積。與埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)相關(guān)的評(píng)價(jià)值見(jiàn)后述。從實(shí)現(xiàn)提高接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合強(qiáng)度的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,貴金屬電極頭42埋入于接地電極母材41的第I母材面411的長(zhǎng)度C和貴金屬電極頭42沿埋入于該第I母材面411的方向的長(zhǎng)度即電極頭長(zhǎng)度D之間的關(guān)系，優(yōu)選的是滿(mǎn)足“O. 6 ((C/D) < 1.0”。另外，從點(diǎn)火性能的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，貴金屬電極頭42的電極頭長(zhǎng)度D優(yōu)選的是滿(mǎn)足“I. Imm彡D彡1.3mm”。與長(zhǎng)度C相對(duì)于電極頭長(zhǎng)度D的比例(C/D)相關(guān)的評(píng)價(jià)值見(jiàn)后述。從實(shí)現(xiàn)防止接地電極母材41劣化的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，貴金屬電極頭42的與中心電極10的中心軸線(xiàn)CAl正交并沿與接地電極母材41的第I母材面411平行的方向的寬度即電極頭寬度E，與第2母材面412的沿與第I母材面411平行的方向的寬度即平面寬度F之間的關(guān)系，優(yōu)選的是滿(mǎn)足(E/FX O. 5。與電極頭寬度E相對(duì)于平面寬度F的比例(E/F)相關(guān)的評(píng)價(jià)值見(jiàn)后述。A- 2.與埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)相關(guān)的評(píng)價(jià)值圖5是表示對(duì)埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)與氧化皮之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查后的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。在圖5的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，制作多個(gè)貴金屬電極頭42埋入于接地電極母材41的埋入深度A不同的試樣，加熱這些試樣后，切斷接地電極40并確認(rèn)氧化皮OS的形成。具體地說(shuō)，在常溫以及常濕的條件下，對(duì)試樣實(shí)施了 1000周期使用燃燒器將試樣以1000°C加熱2分鐘后，在常溫中冷卻一分鐘的工序后，切斷試樣，計(jì)算接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合部的變化為氧化皮O S的部位的比例即氧化皮變化率。在圖5中通過(guò)將埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)設(shè)定為橫軸、將氧化皮變化率設(shè)定為縱軸，圖示出比例(A/Β)與氧化皮變化率之間的關(guān)系。 用于圖5的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試樣中的、第I組的試樣是在截面面積S為I. 8mm2的接地電極母材41上電阻焊接有電極頭厚度B為O. 4mm的貴金屬電極頭42的試樣，第2組的試樣是在截面面積S為I. Smm2的接地電極母材41上電阻焊接有電極頭厚度B為O. 7mm的貴金屬電極頭42的試樣，第3組的試樣是在截面面積S為3. 2mm2的接地電極母材41上電阻焊接有電極頭厚度B為O. 4mm的貴金屬電極頭42的試樣。這些電阻焊接的條件是交流電源、電流0.5kA (千安培)、負(fù)載50N (牛頓)。在用于圖5的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試樣中，貴金屬電極頭42的電極頭長(zhǎng)度D是I. 2mm±0. 1mm,貴金屬電極頭42的電極頭寬度E是O. 8mm,貴金屬電極頭42的向電極頭長(zhǎng)度D方向的突出量(D — C)是O. 4mm。在制作使用于圖5的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試樣時(shí)，在“(A/B) ( O. 8”的條件下，沒(méi)有確認(rèn)在接地電極母材41上產(chǎn)生枝狀晶體DD。與此相對(duì)，在“ (A/B ) = O. 9 ”的條件下，確認(rèn)以40 % 60%的比例產(chǎn)生了枝狀晶體D D0因而，得知在“(A/Β)彡O. 8”的條件下，抑制枝狀晶體DD的產(chǎn)生。在圖5的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，使用了未確認(rèn)產(chǎn)生枝狀晶體DD的、滿(mǎn)足關(guān)系“(A/Β)彡O. 8”的試樣。如圖5所示，得知對(duì)于第I 3組中的任一組的試樣，在“(A/Β)彡O. 3”的條件下，氧化皮變化率為50%以上，接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合強(qiáng)度明顯降低。與此相對(duì)，得知對(duì)于第I 3組中的任一組的試樣，在“(A/Β)彡O. 4”的條件下，氧化皮變化率被抑制在50%以下，隨著比例(A/Β)增大，氧化皮變化率降低，在“(A/B) = O. 8”的條件下，氧化皮變化率被抑制在10%以下。圖6是表示對(duì)埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)與氧化皮變化率之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查后的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。圖6的評(píng)價(jià)試驗(yàn)在除了將試樣加熱到比圖5的評(píng)價(jià)試驗(yàn)高的溫度這點(diǎn)之外，與圖5的評(píng)價(jià)試驗(yàn)相同。具體地說(shuō)，在圖6的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，在常溫以及常濕的條件下，對(duì)試樣實(shí)施1000個(gè)周期的如下工序使用燃燒器以1100°C將試樣加熱2分鐘之后，在常溫下將試樣冷卻一分鐘。在圖6中，通過(guò)將埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)設(shè)定為橫軸、將氧化皮變化率設(shè)定為縱軸，從來(lái)圖示比例(A/Β)與氧化皮變化率之間的關(guān)系。使用于圖6的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試樣與使用于圖5的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試樣相同。
如圖6所示，得知對(duì)于第I 3組中的任一組的試樣，在“(A/Β)彡O. 5”的條件下，氧化皮變化率為50%以上，接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合強(qiáng)度明顯降低。與此相對(duì)，得知對(duì)于第I 3組中的任一組的試樣，在“(A/Β)彡O. 6”的條件下，氧化皮變化率被抑制在30%以下，隨著比例(A/Β)增大，氧化皮變化率降低，在“(A/B) = O. 7”的條件下，氧化皮變化率被抑制在20%以下，在“(A/B) = O. 8”的條件下，氧化皮變化率被抑制在10 以下。根據(jù)以上所說(shuō)明的圖5以及圖6的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果，從實(shí)現(xiàn)抑制枝狀晶體DD以及氧化皮O S的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，在接地電極母材41的截面面積S為“ I. 8_2彡S彡3. 2mm2"的情況下，優(yōu)選的是滿(mǎn)足“O. 4彡(A/B) ( O. 8”，更優(yōu)選的是滿(mǎn)足“O. 6彡(A/B) ( O. 8”，進(jìn)一步優(yōu)選的是滿(mǎn)足“O. 7彡(A/B) ( O. 8”，最優(yōu)選的是滿(mǎn)足“(A/B) = O. 8”。A- 3.與長(zhǎng)度C相對(duì)于電極頭長(zhǎng)度D的比例(C/D)相關(guān)的評(píng)價(jià)值·圖7是表示對(duì)長(zhǎng)度C相對(duì)于電極頭長(zhǎng)度D的比例(C/D)與接合強(qiáng)度之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查后的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。在圖7的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，制作多個(gè)貴金屬電極頭42埋入于接地電極母材41的長(zhǎng)度C不同的試樣，評(píng)價(jià)這些試樣中的接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合強(qiáng)度。具體地說(shuō)，在常溫以及常濕的條件下，利用超聲波變幅桿使試樣振動(dòng)，測(cè)量貴金屬電極頭42自接地電極母材41剝離的時(shí)間、即耐久時(shí)間。在圖7中，將長(zhǎng)度C相對(duì)于電極頭長(zhǎng)D的比例(C/D)設(shè)定為橫軸，將耐久時(shí)間設(shè)定為縱軸，從而圖示比例(C/D)與耐久時(shí)間之間的關(guān)系。在圖7的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，使用了長(zhǎng)度C相對(duì)于電極頭長(zhǎng)度D的比例(C/D)為“O. 3”、“O. 4”、“0. 5”、“0. 6”、“0. 8”各值的多個(gè)試樣。在使用于圖7的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試樣中，第I組的試樣是在截面面積S為I. Smm2的接地電極母材41上電阻焊接有電極頭厚度B為O. 4mm的貴金屬電極頭42，第3組的試樣是在截面面積S為3. 2mm2的接地電極母材41上電阻焊接有電極頭厚度B為O. 4_的貴金屬電極頭42的試樣。這些電阻焊接的條件是交流電源、電流O. 5kA、負(fù)載50N。在使用于圖7的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試樣中，貴金屬電極頭42的電極頭長(zhǎng)度D是I. 2mm±0. 1mm,貴金屬電極頭42的電極頭寬度E是O. 8mm,埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)是O. 5。如圖7所示，對(duì)于第1、3組中的任一組的試樣，在“(C/D) ^ 0.5"的條件下，雖然隨著比例(C/D)增大而耐久時(shí)間延長(zhǎng)，但是在30秒以下的耐久時(shí)間的情況下，貴金屬電極頭42自接地電極母材41剝離。與此相對(duì)，在“(C/D)彡O. 6”的條件下，經(jīng)過(guò)100秒也未確認(rèn)到貴金屬電極頭42剝離。根據(jù)以上所說(shuō)明的圖7的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果，從實(shí)現(xiàn)提高接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合強(qiáng)度的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選的是滿(mǎn)足“O. 6 ( (C/D) < I. O”。A-4.與電極頭寬度E相對(duì)于平面寬度F的比例(E/F)相關(guān)的評(píng)價(jià)值圖8是表示對(duì)電極頭寬度E相對(duì)于平面寬度F的比例(E/F)與膨脹產(chǎn)生率之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查后的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖。在圖8的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，制作貴金屬電極頭42的電極頭寬度E不同的多個(gè)試樣，以目視確認(rèn)有無(wú)接地電極母材41的第4母材面414以及第5母材面415所產(chǎn)生的膨脹部BG，計(jì)算在每一個(gè)比例(E/F)的值下產(chǎn)生膨脹部BG的膨脹產(chǎn)生率。在圖8中，將電極頭寬度E相對(duì)于平面寬度F的比例(E/F)設(shè)定為橫軸，將膨脹產(chǎn)生率設(shè)定為縱軸，從而圖示比例(E/F)與膨脹產(chǎn)生率之間的關(guān)系。
在圖8的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，制作了電極頭寬度E相對(duì)于平面寬度F的比例(E/F)為“O. I”、“O. 2”、“O. 3”、“O. 4”、“O. 5”、“O. 6”、“O. 7”、“O. 8” 各值的多個(gè)試樣。在使用于圖 8的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試樣中，第I組的試樣是在截面面積S為I. Smm2的接地電極母材41上電阻焊接有電極頭厚度B為O. 4mm的貴金屬電極頭42的試樣，第3組的試樣是在截面面積S為
3.2mm2的接地電極母材41上電阻焊接有電極頭厚度B為O. 4mm的貴金屬電極頭42的試樣。這些電阻焊接的條件是交流電源、電流O. 5kA、負(fù)載50N。在使用于圖8的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試樣中，貴金屬電極頭42的電極頭長(zhǎng)度D是I. 2mm±0. 1mm,埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)是O. 5，貴金屬電極頭42向電極頭長(zhǎng)度D方向的突出量(D — C)是O. 4mm。如圖8所示，對(duì)于第1、3組的任一組的試樣，在“(E/F) ( O. 5”的條件下，未確認(rèn)到在接地電極母材41上產(chǎn)生膨脹部BG。與此相對(duì)，在“(E/F)彡O. 6”的條件下，確認(rèn)了在接地電極母材41上產(chǎn)生了膨脹部BG，得知隨著比例(E/F)增大而膨脹產(chǎn)生率增加。根據(jù)以上所說(shuō)明的圖8的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果，從實(shí)現(xiàn)防止接地電極母材41的劣化的 觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選的是滿(mǎn)足“(E/F) ( O. 5”。A - 5.效果根據(jù)以上所說(shuō)明的火花塞100，在接地電極母材41的截面面積S為“I. 8mm2 ^ S ^ 3. 2mm2”的情況下，由于埋入深度A相對(duì)于電極頭厚度B的比例(A/Β)滿(mǎn)足“O. 4 ( (A/B) ( O. 8”，因此能夠在將貴金屬電極頭42埋設(shè)于接地電極母材41時(shí)，抑制接地電極母材41中的枝狀晶體的形成，并且能夠抑制在接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合部處形成氧化皮OS。其結(jié)果，能夠提高火花塞100的耐久性能。此外，由于滿(mǎn)足“O. 6 ( (A/Β)彡O. 8”，因此能夠進(jìn)一步抑制在接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合部處形成氧化皮OS。此外，由于長(zhǎng)度C相對(duì)于電極頭長(zhǎng)度D的比例(C/D)滿(mǎn)足“O. 6 ( (C/D) < I. 0”，因此能夠提高接地電極母材41與貴金屬電極頭42之間的接合強(qiáng)度。此外，通過(guò)使電極頭寬度E相對(duì)于平面寬度F的比例(E/F)滿(mǎn)足“(E/F)(O. 5”，能夠抑制當(dāng)在接地電極母材41上電阻焊接貴金屬電極頭42時(shí)，產(chǎn)生自接地電極母材41的內(nèi)部向外側(cè)鼓出的膨脹部BG。其結(jié)果，能夠防止因膨脹部BG導(dǎo)致的接地電極母材41的劣化。B.變形例圖9是示出在變形例中的接地電極母材的截面形狀的說(shuō)明圖。在圖9中，為了對(duì)t匕，在上格中圖示上述實(shí)施例的截面形狀，在下格中依次圖示了第I變形例、第2變形例以及第3變形例的截面形狀。接地電極母材41的截面形狀并不限于上述實(shí)施例的形狀，也可以是圖9所示的第I變形例 第3變形例的形狀。第I變形例的截面形狀是對(duì)長(zhǎng)方形的四角進(jìn)行了較大倒角的大致八邊形。第2變形例的截面形狀是將第4母材面414以及第5母材面415設(shè)為半圓狀的形狀。第3變形例的截面形狀是將長(zhǎng)方形的四角弄圓而成的形狀。圖10是示出變形例的接地電極40的說(shuō)明圖。在上述實(shí)施例的接地電極40中，將貴金屬電極頭42的第I電極頭面421構(gòu)成為與中心電極10的側(cè)面12相對(duì)的相對(duì)面，但是也可以如圖10所示那樣將貴金屬電極頭42的第2電極頭面422構(gòu)成為與中心電極10的端面11相對(duì)的相對(duì)面。在圖10的變形例中，在接地電極40與中心電極10的端面11之間形成火花間隙G。C.其他實(shí)施方式
以上，說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不被上述實(shí)施方式所限定，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)當(dāng)然能夠以各種方式實(shí)施。圖11以及圖12是示出接地電極40的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。圖11以及圖12的接地電極40包括在電阻焊接接地電極母材41與貴金屬電極頭42時(shí)所形成的熔融部44以及鼓出部46。接地電極40的膨出部46是在電阻焊接接地電極母材41與貴金屬電極頭42時(shí)，因接地電極母材41的第I母材面411的一部分鼓出而形成的部位，且該膨出部46覆蓋貴金屬電極頭42的一部分。如圖11以及圖12所圖示，在上述實(shí)施例中說(shuō)明的貴金屬電極頭42的埋入深度A，是在接地電極母材41的第I母材面411上、貴金屬電極頭42埋入于第2母材面412的長(zhǎng)度。接地電極40的熔融部44是因電阻焊接接地電極母材41與 貴金屬電極頭42時(shí)的熔融金屬自接地電極母材41的第2母材面412鼓出而形成的部位，且該熔融部44覆蓋貴金屬電極頭42的一部分。雖然圖11中的貴金屬電極頭42的第2電極頭面422未被熔融部44覆蓋，但是圖12中的貴金屬電極頭42的第2電極頭面422的一部分被熔融部44覆蓋。如圖11以及圖12所圖示，在上述的實(shí)施例中說(shuō)明的貴金屬電極頭42的長(zhǎng)度C是，貴金屬電極頭42自接地電極母材41的第I母材面411向埋入方向存在的、第2電極頭面422的長(zhǎng)度。如圖11所示，在第2電極頭面422未被熔融部44覆蓋的情況下，貴金屬電極頭42的長(zhǎng)度C是自接地電極母材41的第I母材面411至第2電極頭面422的端部的長(zhǎng)度。如圖12所示，在第2電極頭面422的一部分被熔融部44覆蓋的情況下，貴金屬電極頭42的長(zhǎng)度C是自接地電極母材41的第I母材面411至第2電極頭面422與熔融部44之間的邊界的長(zhǎng)度。附圖標(biāo)記說(shuō)明10 中心電極11 端面12 側(cè)面16 密封體17 陶瓷電阻18 密封體19 端子金屬殼體20 絕緣電瓷22 長(zhǎng)支承部24 第I電瓷主體部25 電瓷凸緣部26 第2電瓷主體部28 軸孔30 主體金屬殼體31 端面32 安裝螺紋部34 主體部35 槽部
36具卡合部38鉚接部40接地電極41接地電極母材42貴金屬電極頭44熔融部46鼓出部50墊片 62、64 密封件63填充部100火花塞200氣缸蓋210安裝螺紋孔411第I母材面412第2母材面413第3母材面414 第4母材面415第5母材面421第I電極頭面422第2電極頭面S截面面積A埋入深度B電極頭厚度C長(zhǎng)度D電極頭長(zhǎng)度E電極頭寬度F平面寬度G火花間隙CAl中心軸線(xiàn)CA2中心軸線(xiàn)DD枝狀晶體OS氧化皮BG膨脹部
權(quán)利要求
1.一種火花塞,其特征在于， 該火花塞包括 棒狀的中心電極，其沿軸線(xiàn)方向延伸； 絕緣電瓷，其設(shè)于上述中心電極的外周； 主體金屬殼體，其設(shè)于上述絕緣電瓷的外周；以及 接地電極，其與上述主體金屬殼體相接合，在該接地電極與上述中心電極之間形成間隙， 該接地電極包括接地電極母材和長(zhǎng)方體狀的貴金屬電極頭， 上述接地電極母材自上述主體金屬殼體朝向上述中心電極延伸，并具有作為上述中心電極側(cè)的端面的第I母材面及與上述第I母材面相鄰接的第2母材面， 上述貴金屬電極頭通過(guò)電阻焊接以自上述第I母材面及上述第2母材面突出的狀態(tài)埋設(shè)于上述接地電極母材，并具有與上述中心電極相對(duì)的相對(duì)面； 上述接地電極母材的與中心軸線(xiàn)正交的截面的截面面積S為I. 8mm2彡S彡3. 2mm2,上述貴金屬電極頭埋入上述第2母材面的埋入深度A和上述貴金屬電極頭沿著埋入上述第2母材面的方向的厚度即電極頭厚度B之間的關(guān)系滿(mǎn)足O. 4 ( (A/B) ( O. 8。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其特征在于，O.6 彡(A/B) ( O. 8。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的火花塞，其特征在于， 上述貴金屬電極頭埋入上述第I母材面的長(zhǎng)度C和上述貴金屬電極頭沿著埋入上述第I母材面方向的長(zhǎng)度即電極頭長(zhǎng)度D之間的關(guān)系滿(mǎn)足O. 6 ( (C/D) < I. O。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 上述第2母材面是與上述軸線(xiàn)方向正交的平面， 上述貴金屬電極頭沿著與上述軸線(xiàn)方向正交且與上述第I母材面平行的方向的寬度即電極頭寬度E和上述第2母材面沿著與上述第I母材面平行的方向的寬度即平面寬度F之間的關(guān)系滿(mǎn)足(E/F) ( O. 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 上述相對(duì)面與上述中心電極的端面或側(cè)面相對(duì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 上述貴金屬電極頭沿著該貴金屬電極頭埋入上述第I母材面的方向的長(zhǎng)度即電極頭長(zhǎng)度 D 滿(mǎn)足 I. Imm ^ D ^ I. 3_。
全文摘要
本發(fā)明提供一種火花塞。在火花塞(100)的接地電極(40)中，接地電極母材(41)的截面面積S為1.8mm2≤S≤3.2mm2，貴金屬電極頭(42)埋入于第2母材面(412)的埋入深度A和貴金屬電極頭(42)沿著埋入于第2母材面(412)的方向的電極頭厚度B之間的關(guān)系滿(mǎn)足0.4≤(A/B)≤0.8。
文檔編號(hào)H01T13/20GK102959812SQ20118003077
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者片岡良一 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社