專利名稱：電熱塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在預(yù)熱柴油機(jī)氣缸內(nèi)的陶瓷電熱塞或預(yù)熱水的加熱塞中的電熱塞。
背景技術(shù)：
如圖7所示，現(xiàn)有的電熱塞90具有棒狀的陶瓷加熱器91；筒狀外筒92，其在使該陶瓷加熱器91的前端部91a及后端部91b突出的狀態(tài)下通過過盈配合保持陶瓷加熱器91；和筒狀的主體配件93，其自身的前端部接合到外筒92的后端部外周面92a。該陶瓷加熱器91在沿軸線O方向延伸的陶瓷加熱器主體911的前端部911a上設(shè)有通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱部912，并具有用于通電的一對(duì)導(dǎo)線部913，所述導(dǎo)線部913以從發(fā)熱部912露出到陶瓷加熱器主體911的后端側(cè)911b外周面的方式延伸。而且，由棒狀的中軸94和筒狀部件95進(jìn)行向該陶瓷加熱器91的通電，其中，所述中軸94位于比陶瓷加熱器91靠軸線O方向后方側(cè)的位置，而且沿軸線方向延伸并與外部電連接；所述筒狀部件95自身的前端部951通過焊料接合到陶瓷加熱器91的后端側(cè)911b的外周面，自身的后端部952通過緊固接合到中軸94的前端部94a的外周面，以與導(dǎo)線部913的一方和中軸94電連接(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。而且，作為該筒狀部件95的材料，考慮緊固等，可以使用不銹鋼、銅等具有彈性力的金屬彈性材料。
專利文獻(xiàn)1特開平9-42671號(hào)公報(bào)(圖3)發(fā)明內(nèi)容但是，對(duì)于使用專利文獻(xiàn)1中所述金屬彈性體的筒狀部件95，存在下述擔(dān)憂，即，在通過焊料接合到陶瓷加熱器91上時(shí)，不能充分地得到相對(duì)陶瓷加熱器91的夾緊力。當(dāng)將該電熱塞90安裝并用在內(nèi)燃機(jī)等上時(shí)，雖然在陶瓷加熱器91和筒狀部件95上施加熱負(fù)荷會(huì)引起兩者共同膨脹，但是這時(shí)，筒狀部件95比陶瓷加熱器91更易膨脹。這樣，當(dāng)使用不能充分獲得筒狀部件95相對(duì)上述陶瓷加熱器91的夾緊力的電熱塞90時(shí)，在陶瓷加熱器91和筒狀部件95之間會(huì)產(chǎn)生間隙。而且，盡管在陶瓷加熱器91和筒狀部件95的間隙中有焊料，但是，當(dāng)焊料和陶瓷的浸濕性不充分時(shí)，在焊料和陶瓷加熱器91之間也會(huì)產(chǎn)生間隙。這樣，氧氣侵入該間隙中后，會(huì)氧化露出的導(dǎo)線部913的露出面，從而導(dǎo)線部913和筒狀部件95的接觸電阻上升，另外，還存在電熱塞90的導(dǎo)電性下降的擔(dān)憂。
本發(fā)明就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種能在內(nèi)燃機(jī)等使用時(shí)，防止陶瓷加熱器和筒狀部件之間產(chǎn)生間隙，從而防止導(dǎo)電性下降的電熱塞。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明(權(quán)利要求1所述的發(fā)明)提供了一種電熱塞，其具有棒狀的陶瓷加熱器，該陶瓷加熱器包括沿軸線方向延伸的陶瓷加熱器主體、埋設(shè)在該陶瓷主體的前端部并通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱部、和一端連接到該發(fā)熱部，另一端露出到該陶瓷加熱器主體的后端部外周面的一對(duì)導(dǎo)線部；沿軸線方向延伸并和外部電連接的棒狀中軸；以及由金屬材料制成的筒狀部件，該筒狀部件具有接合到上述陶瓷加熱器的后端側(cè)外周面的前端部和接合到上述中軸的前端側(cè)外周面的后端部，并電連接上述一對(duì)導(dǎo)線部的一方與上述中軸，其特征在于，上述筒狀部件在25℃時(shí)的維氏硬度為200HV以上。
對(duì)于本發(fā)明的電熱塞，筒狀部件的25℃時(shí)的維氏硬度為200HV以上。這樣，由于所述筒狀部件比現(xiàn)有的硬，所以在與陶瓷加熱器接合時(shí)，能相對(duì)陶瓷加熱器得到充分的夾緊力。因此，能防止在內(nèi)燃機(jī)等使用時(shí)，在陶瓷加熱器和筒狀部件之間產(chǎn)生間隙，從而能防止電熱塞的導(dǎo)電性下降。在維氏硬度不足200HV時(shí)，不能充分地得到上述效果。另一方面，筒狀部件在25℃時(shí)的維氏硬度最好在500HV以下。當(dāng)維氏硬度超過500HV時(shí)，加工性惡化，另外，在與陶瓷加熱器接合時(shí)，存在陶瓷加熱器折斷的擔(dān)憂。對(duì)于筒狀部件和陶瓷加熱器的接合，可以通過焊料接合，也可以通過過盈配合接合。
而且，對(duì)于上述電熱塞，如權(quán)利要求2所述，優(yōu)選的是，上述筒狀部件的前端部通過過盈配合接合到上述陶瓷加熱器的后端側(cè)外周面。與通過焊料接合筒狀部件和陶瓷加熱器相比，通過過盈配合接合它們能充分地得到夾緊力。而且，能降低制造成本。另外，在過盈配合的情況下，如果使用現(xiàn)有的硬度低的筒狀部件，在相對(duì)于陶瓷加熱器接合時(shí)，筒狀部件會(huì)相對(duì)于陶瓷加熱器過度變形，從而存在不能相對(duì)于陶瓷加熱器充分得到夾緊力的擔(dān)憂。但是，通過使用本發(fā)明，在筒狀部件和陶瓷加熱器接合時(shí)，能相對(duì)陶瓷加熱器得到充分的夾緊力。因此，能防止在內(nèi)燃機(jī)等使用時(shí)，在陶瓷加熱器和筒狀部件之間產(chǎn)生間隙，從而能防止電熱塞的導(dǎo)電性下降。另外，作為過盈配合，可以考慮壓入或熱裝、冷裝等。在它們中，壓入是優(yōu)選的。壓入在制造上容易進(jìn)行過盈配合。另外，對(duì)于壓入，由于筒狀部件在制造時(shí)不會(huì)經(jīng)受冷熱，所以筒狀部件能保持充分高的硬度。
當(dāng)沿陶瓷加熱器的軸向觀察筒狀部件的前端部時(shí)，最好過盈配合15％以上的筒狀部件。當(dāng)不足15％時(shí)，與陶瓷加熱器的過盈配合量降低，筒狀部件上產(chǎn)生龜裂。另一方面，筒狀部件的過盈配合最好為90％以下。當(dāng)超過90％時(shí)，筒狀部件的后端部降低，與中軸的接合部位降低，可能不能有效地獲得應(yīng)力降低效果。
可是，當(dāng)使本發(fā)明的筒狀部件比現(xiàn)有的硬時(shí)，會(huì)出現(xiàn)下述問題。近年來，伴隨柴油機(jī)的直噴化，陶瓷加熱器的前端部直接配置在燃燒室內(nèi)。這時(shí)，由于柴油機(jī)的燃燒壓力等，陶瓷加熱器的前端部被反復(fù)向軸線方向后端側(cè)推壓，結(jié)果，陶瓷加熱器沿軸線方向振動(dòng)。如果在如專利文獻(xiàn)1所述的、由玻璃密封96固定中軸和主體配件的電熱塞(參照?qǐng)D7)上使用本發(fā)明的高硬度筒狀部件，則相對(duì)于陶瓷加熱器向軸線方向后方施加的壓力不能由筒狀部件緩和，而是施加在中軸上，從而存在玻璃密封96損壞的擔(dān)憂。這樣，中軸和主體配件短路，或中軸從主體配件脫落。
為此，如權(quán)利要求4所述，優(yōu)選的是，上述電熱塞具有以使上述陶瓷加熱器的前端部和后端部突出而保持的外筒；保持該外筒并圍繞中軸前端側(cè)的主體配件；和以位于上述中軸和上述主體配件的間隙中的方式配置的彈性部件。
即，本發(fā)明的電熱塞能通過該彈性部件實(shí)現(xiàn)中軸和主體配件的絕緣。另外，由于彈性部件容許中軸向軸線方向后端側(cè)的移動(dòng)，所以，即使由陶瓷加熱器的長期振動(dòng)或過大的燃燒壓力引起陶瓷加熱器向軸線方向后端側(cè)的移動(dòng)，彈性部件也能將其吸收，從而不會(huì)如現(xiàn)有的玻璃密封那樣被損壞。因此，即使燃燒壓力等使陶瓷加熱器處于被推壓的狀態(tài)，也能通過筒狀部件實(shí)現(xiàn)與陶瓷加熱器接合的中軸和主體配件之間的絕緣，并能防止中軸的脫落。另外，作為彈性部件，例如有襯墊、O形圈等。
而且，如權(quán)利要求5所述，優(yōu)選的是，上述電熱塞具有筒狀絕緣部件，在上述彈性部件和上述主體配件的向后表面接合的同時(shí)，該絕緣部件以推壓上述彈性部件的方式配置在該彈性部件的后端側(cè)。由于該絕緣部件推壓彈性部件，所以燃燒室內(nèi)的混合氣不會(huì)通過電熱塞內(nèi)的間隙放出到外部。另外，絕緣部件最好相對(duì)于主體配件和中軸之間的間隙具有間隔地配置。這樣，即使由陶瓷加熱器的長期振動(dòng)或過大的燃燒壓力引起陶瓷加熱器向軸線方向后端側(cè)的移動(dòng)，也不會(huì)損壞絕緣部件。而且，優(yōu)選的是，上述絕緣部件在垂直于軸線方向的截面上具有絕緣部件占其和中軸的60％以上的部位。由于占據(jù)60％以上，所以能充分地推壓彈性部件。
另外，雖然主體配件的向后表面作為主體配件的貫通孔內(nèi)壁的一部分設(shè)置，但是它可以為與軸線方向垂直地形成的表面，或者為朝向軸線方向的后端側(cè)擴(kuò)大貫通孔內(nèi)徑的錐面。
而且，對(duì)于上述電熱塞，如權(quán)利要求6所述，優(yōu)選的是，筒狀部件的后端部通過焊接接合到中軸的后端側(cè)外周面。這樣，能牢固地接合高硬度的筒狀部件和中軸。另外，筒狀部件和中軸的焊接可以采用電阻焊接、超聲波焊接、激光焊接中的任何一種，筒狀部件和中軸電連接即可。
另外，如權(quán)利要求7所述，本發(fā)明的電熱塞的特征在于，使用25℃時(shí)的維氏硬度為200HV以上的金屬部件，該金屬部件具有通過過盈配合或焊料接合到上述陶瓷加熱器的后端側(cè)外周面的筒狀前端部、和接合到上述中軸的前端側(cè)外周面的后端部，而且該金屬部件電連接上述一對(duì)導(dǎo)線部的一方與上述中軸。由于所述電熱塞使用比現(xiàn)有的硬的金屬部件，所以在與陶瓷加熱器接合時(shí)，能增大筒狀前端部相對(duì)于陶瓷加熱器的夾緊力。因此，能防止在內(nèi)燃機(jī)等使用時(shí)，在陶瓷加熱器和金屬部件的筒狀前端部之間產(chǎn)生間隙，從而能防止電熱塞的導(dǎo)電性下降。另外，在維氏硬度不足200HV時(shí)，不能充分地得到上述效果。另一方面，筒狀部件在25℃時(shí)的維氏硬度最好在500HV以下。當(dāng)維氏硬度超過500HV時(shí)，金屬部件的加工性惡化，另外，在與陶瓷加熱器接合時(shí)，存在陶瓷加熱器折斷的擔(dān)憂。


圖1為表示本發(fā)明實(shí)施方式1的電熱塞1的縱剖圖。
圖2為表示圖1的主要部分的縱剖圖。
圖3為電熱塞1的陶瓷加熱器2的制造工序的說明圖。
圖4為與圖3接續(xù)的電熱塞1的制造工序的說明圖。
圖5為表示圖1的電熱塞1的第一變形例的縱剖圖。
圖6為表示圖1的電熱塞1的第二變形例的縱剖圖。
圖7為現(xiàn)有的電熱塞90的說明圖。
符號(hào)說明1、90、400、500…電熱塞，2…陶瓷加熱器，21…陶瓷加熱器主體，22…發(fā)熱部，23、24…導(dǎo)線部，3、403、503…外筒，31…突出部，4…主體配件，5…中軸，46…陶瓷環(huán)，7…玻璃填充層，8…絕緣套筒，9…端子配件，100…筒狀部件，200…復(fù)合成形體，211、212…分割成形體，220…發(fā)熱部粉末成形體。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1為表示作為本發(fā)明一例的電熱塞1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視圖。圖2為放大地表示其主要部分的視圖。電熱塞1主要有陶瓷加熱器2、保持該加熱器的外筒3、保持該外筒3的主體配件4、和配置在陶瓷加熱器2的后端側(cè)的中軸5。
陶瓷加熱器2具有棒狀形式的陶瓷加熱器主體21；埋設(shè)在陶瓷加熱器主體21的前端部的發(fā)熱部22；和給發(fā)熱部22通電并從陶瓷加熱器主體21的后端部外周面露出的一對(duì)導(dǎo)線部23、24。陶瓷加熱器主體21由以氮化硅(Si3N4)為主要成分的絕緣性陶瓷制成。發(fā)熱部22由碳化鎢(WC)、二硅化鉬(MoSi2)、及二硅化鎢(WSi2)等導(dǎo)電性陶瓷和絕緣性陶瓷的混合物制成，并形成為U字狀。導(dǎo)線部23、24由和發(fā)熱部22電阻率不同的導(dǎo)電性陶瓷及絕緣陶瓷的混合物制成。
外筒3為在后端側(cè)設(shè)有沿徑向突出的突出部31的SUS630、SUS430等不銹鋼的筒狀部件，在使陶瓷加熱器2的前端部和后端部突出的狀態(tài)下將其保持在外筒內(nèi)側(cè)。而且，以使S40C制成的主體配件4的前端面4a和外筒3的突出部31的后端面31a接觸的方式配合主體配件4和外筒3，并進(jìn)一步通過激光進(jìn)行焊接。外筒3電連接一方的導(dǎo)線部24及主體配件4。
而且，主體配件4在其外周面設(shè)有用于將電熱塞1固定到發(fā)動(dòng)機(jī)體上的螺紋部41，和配合扳手或扳子等的工具接合部43。另外，當(dāng)固定到發(fā)動(dòng)機(jī)體上時(shí)，外筒3的突出部31接觸發(fā)動(dòng)機(jī)體的固定部。主體配件4的沿軸線方向延伸的貫通孔42由前端側(cè)的小徑孔42a、位于后端側(cè)并相對(duì)于小徑孔42a擴(kuò)徑的大徑孔42b、及連接小徑孔42a和大徑孔42b的階梯部42c構(gòu)成。
接著，陶瓷加熱器2的后端部外周面2a被壓入SUS630、SUS430等不銹鋼筒狀部件100的前端部101，并和導(dǎo)線部23(和與外筒連接的導(dǎo)線部不同的導(dǎo)線部)導(dǎo)通。另一方面，筒狀部件100的后端部102使用電阻焊接、激光焊接等接合到中軸5的前端部外周面。另外，在中軸5和陶瓷加熱器1之間沿軸線方向設(shè)置0.4mm的間隙。
該筒狀部件100在25℃時(shí)的維氏硬度為420HV。這樣，由于筒狀部件100具有200HV以上的維氏硬度，所以當(dāng)筒狀部件100接合到陶瓷加熱器2上時(shí)，能相對(duì)于陶瓷加熱器2得到充分的夾緊力。因此，能防止在內(nèi)燃機(jī)等使用時(shí)，在陶瓷加熱器2和筒狀部件100之間產(chǎn)生間隙，從而能防止電熱塞的導(dǎo)電性下降。另外，作為該筒狀部件100，可以使用SUS430的加工硬化材料或SUS630的時(shí)效硬化材料等。
另外，中軸5和主體配件4之間設(shè)有間隙(處于絕緣狀態(tài))，在該間隙中以接觸主體配件4的階梯部42c的方式嵌入橡膠制的O形圈6。而且，在O形圈6的后端側(cè)嵌入絕緣套筒7。具體地說，絕緣套筒7由小徑部71和比小徑部71直徑大的大徑部72構(gòu)成，小徑部71插入主體配件4的大徑孔42b中，絕緣套筒的前端面7a(小徑部的前端面71a)推壓O形圈6。另一方面，大徑部72位于主體配件4的后端側(cè)，大徑部72的前端面72a接觸主體配件4的后端面4b。另外，防止絕緣套筒7脫落的壓環(huán)8的前端面8a抵靠在絕緣套筒7的后端面7b(大徑部72的后端面72b)上。壓環(huán)8通過緊固固定到設(shè)置在中軸5后端部的壓花部51上。
這樣，由于O形圈6以接觸主體配件4的階梯部42c的方式設(shè)置在中軸5和主體配件4的間隙中，所以，能實(shí)現(xiàn)中軸5和主體配件4的絕緣，同時(shí)，即使由陶瓷加熱器2的長期振動(dòng)或過大的燃燒壓力引起陶瓷加熱器2向軸線方向后端側(cè)的移動(dòng)，O形圈6也不會(huì)像現(xiàn)有的玻璃密封那樣被損壞。因此，能防止中軸5的脫落。
而且，由于具有從后端側(cè)推壓O形圈6的絕緣套筒7，所以燃燒室內(nèi)的混合氣不會(huì)通過電熱塞內(nèi)的間隙放出到外部。
另外，在本實(shí)施例中，O形圈6相當(dāng)于權(quán)利要求范圍中的彈性部件，絕緣套筒7相當(dāng)于權(quán)利要求范圍中的絕緣部件。而且，主體配件4的后端面4b相當(dāng)于專利請(qǐng)求保護(hù)范圍中的主體配件的向后表面。
下面，說明電熱塞1的制造方法。首先，如圖3所示，通過注射成形制造將發(fā)熱部22和導(dǎo)線部23、24一體化的發(fā)熱部粉末成形體220。而且，通過預(yù)先模壓成形用于形成陶瓷加熱器主體21的原料粉末，準(zhǔn)備上下分體形成的作為主體成形體的分割成形體211、212。事先在這些分割成形體211、212的對(duì)合面上形成對(duì)應(yīng)于發(fā)熱部粉末成形體200的形狀的凹部，然后將發(fā)熱部粉末成形體200收容到所述凹部中，再將上述分割預(yù)備成形體以上述對(duì)合面配合，另外，如圖3(b)所示，通過加壓·壓縮形成將它們一體化的復(fù)合成形體200。
對(duì)如此得到的復(fù)合成形體200脫粘合劑處理后，通過熱壓等在1700℃以上，例如，在約1800℃前后進(jìn)行燒成，由此得到燒成體，再進(jìn)一步將外周表面研磨成圓筒狀，則得到陶瓷加熱器2。而且，如圖4所示，采用壓入等過盈配合方式使筒狀部件100的前端部101與陶瓷加熱器2配合，以使該前端部101和導(dǎo)線部23電連接。另外，同樣地，采用壓入等過盈配合方式將外筒3配合到該陶瓷加熱器2上，以使外筒3和導(dǎo)線部24電連接。
而且，通過激光焊接將中軸5的前端部焊接到筒狀部件100的后端部102上。具體地說，將中軸5的前端部插入筒狀部件100的后端側(cè)102，然后沿徑向整個(gè)圓周激光焊接重疊部分。而且，將主體配件4從中軸5的后端側(cè)插入，使主體配件4的前端面4a和外筒3的突出部31的后端面31a接觸，通過激光焊接接合。
接著，從中軸5的后端側(cè)順次插入O形圈6、絕緣套筒7、壓環(huán)8，向前端側(cè)推壓壓環(huán)8的同時(shí)朝向中軸5緊固壓環(huán)8，由此，完成圖1所示的電熱塞1。另外，由于向前端側(cè)推壓壓環(huán)8，所以，O形圈6成為被壓入主體配件4的階梯孔42c中的狀態(tài)。
實(shí)施例[實(shí)施例1]下面，為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，進(jìn)行如下評(píng)估。
首先，調(diào)查筒狀部件100的硬度和導(dǎo)電性的關(guān)系。將WC等導(dǎo)電性陶瓷和絕緣性陶瓷制成的發(fā)熱部22和導(dǎo)線部23、24埋設(shè)在以Si3N4為主要成分的陶瓷加熱器主體21中，制造棒狀的陶瓷加熱器2。而且，陶瓷加熱器2的直徑為3.3mm，長度為42mm，發(fā)熱部22埋設(shè)在距陶瓷加熱器2的前端1～6mm的位置。接著，相對(duì)于陶瓷加熱器2壓入維氏硬度分別不同的筒狀部件100的前端部101。該筒狀部件100長6.5mm、直徑4.0mm、內(nèi)徑3.2mm，而且，分別準(zhǔn)備25℃時(shí)維氏硬度為100HV、150HV、200HV、250HV、300HV、350HV、400HV的所述筒狀部件100。具體地說，維氏硬度100HV的部件使用SUS430的退火材料，維氏硬度150HV的部件使用SUS430的加工硬化材料，維氏硬度200HV的部件使用SUS430的加工硬化材料，維氏硬度250HV的部件使用SUS430的加工硬化材料，維氏硬度300HV的部件使用SUS630的固溶材料，維氏硬度350HV的部件使用SUS630的時(shí)效硬化材料，維氏硬度400HV的部件使用SUS630的時(shí)效硬化材料。另外，所謂的SUS430的退火材料，是指對(duì)通過拉拔加工形成為規(guī)定粗細(xì)的SUS430的棒材進(jìn)行退火，之后，通過切削制成筒狀的材料。所謂的SUS430的加工硬化材料，是指對(duì)通過拉拔加工形成為規(guī)定粗細(xì)的SUS430的棒材進(jìn)行退火，而且，再度進(jìn)行拉拔加工，以達(dá)到規(guī)定的硬度，之后，通過切削制成筒狀的材料。所謂的SUS630的固溶材料，是指使SUS630原料固溶化，之后，通過切削加工形成的材料。另外，所謂的SUS630的時(shí)效硬化材料，是指固溶SUS630原料，之后，通過切削加工形成規(guī)定形狀，而且，根據(jù)JISG4303(1991年版)進(jìn)行時(shí)效處理、以形成規(guī)定硬度的材料。陶瓷加熱器2和筒狀部件100的重疊部分的長度為4mm。接著，焊接筒狀部件100的后端部102和中軸5，之后，接合外筒3和主體配件4，制成電熱塞1。
而且，使用公知的方法測定該電熱塞1的陶瓷加熱器2和筒狀部件100的接觸電阻。之后，給電熱塞1通電，對(duì)陶瓷加熱器進(jìn)行1分鐘的加熱，以使陶瓷加熱器2和筒狀部件100的重疊部分的溫度成為200℃，之后，進(jìn)行30秒的自然冷卻，將上述過程作為一個(gè)循環(huán)，進(jìn)行50000次循環(huán)。另外，重疊部分的溫度通過在筒狀部件100的外周表面設(shè)置熱電偶來測定。而且，200℃為比一般的內(nèi)燃機(jī)使用的電熱塞1的重疊部分的溫度高的溫度，將該200℃設(shè)定為目標(biāo)。而且，再度測定陶瓷加熱器2和筒狀部件100的接觸電阻，比較通電前的接觸電阻和通電后的接觸電阻，將接觸電阻的上升為50mΩ以下的電熱塞1判定為○，將接觸電阻的上升超過50mΩ的電熱塞1判定為×。結(jié)果如表1所示。
表1

根據(jù)表1，筒狀部件100的維氏硬度為200HV以上的電熱塞1，接觸電阻的上升為50mΩ以下，與之相對(duì)，筒狀部件100的維氏硬度為150HV以下的電熱塞1，接觸電阻的上升超過50mΩ。這樣，通過使筒狀部件100具有200HV以上的維氏硬度，可以抑制接觸電阻的上升，從而能得到良好的導(dǎo)電性。
接著，對(duì)使用維氏硬度為200HV以上的筒狀部件100的電熱塞1的中軸5和主體配件4的固定裝置和耐久性的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查。首先，分別準(zhǔn)備10個(gè)電熱塞1，所述電熱塞具有實(shí)施例1使用的維氏硬度為100HV、200HV、300HV的筒狀部件100。另外，作為實(shí)施例，主體配件4和中軸5的固定裝置使用本實(shí)施例中說明的橡膠制(氟化橡膠)的O形圈6及絕緣套筒7。另一方面，作為比較例，使用專利文獻(xiàn)1中的玻璃密封96。而且，將該電熱塞1分別安裝在排氣量3000cc的直噴共軌式(帶中間冷卻器的渦輪增壓機(jī))的柴油機(jī)上，然后給電熱塞1通電并驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。之后，停止電熱塞1的通電，將陶瓷加熱器2和筒狀部件100的重疊部分保持在100℃以下，同時(shí)，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)250小時(shí)。然后，將電熱塞1從發(fā)動(dòng)機(jī)取出，觀察在電熱塞1的陶瓷加熱器2上是否產(chǎn)生裂紋，并統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生裂紋的電熱塞1的個(gè)數(shù)。結(jié)果如表2所示。


根據(jù)表2，使用維氏硬度為100HV的筒狀部件100的電熱塞1中，與比較例的2個(gè)電熱塞1上產(chǎn)生裂紋的情況相比，在實(shí)施例的電熱塞1上沒有產(chǎn)生裂紋。另一方面，使用維氏硬度為200HV的筒狀部件100的電熱塞1中，與比較例的8個(gè)電熱塞1上產(chǎn)生裂紋的情況相比，在實(shí)施例的電熱塞1上沒有產(chǎn)生裂紋。另外，對(duì)于使用維氏硬度為300HV的筒狀部件100的電熱塞1，與比較例的9個(gè)電熱塞1上產(chǎn)生裂紋的情況相比，在實(shí)施例的電熱塞1上沒有產(chǎn)生裂紋。這樣，筒狀部件100的維氏硬度為200HV以上的電熱塞1中，與采用玻璃密封96不能充分地抑制裂紋的情況相比，使用如本發(fā)明電熱塞1中那樣的O形圈6及絕緣套筒7可以有效地抑制裂紋。
另外，本發(fā)明不限于上述具體的實(shí)施方式，可以與目的、用途相對(duì)應(yīng)地在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變化。例如，盡管在實(shí)施方式1的電熱塞1中，使用整體具有圓筒形狀的筒狀部件100，但是代替它，可以使用僅是與陶瓷加熱器2接合的前端部為筒狀形狀、其它部分為板狀的金屬部件，或者使用前端部和后端部為筒狀、其間由板狀的中間部連接的金屬部件。而且，盡管在外筒3上設(shè)置突出部31，但是不限于此，如圖5所示，也可以設(shè)置圓筒狀的外筒403。這樣，可以減少制造外筒時(shí)的工序、降低成本。而且，如圖6所示，也可以設(shè)置使圓筒的后端側(cè)擴(kuò)徑的外筒503。這樣，可以使主體配件前端固定在外筒的大徑部和小徑部的邊界部上，從而可以制成能容易定位的外筒。
而且，盡管在實(shí)施方式1的電熱塞1中，發(fā)熱部22被埋設(shè)在陶瓷加熱器主體21中，但是，不限于此，也可以露出到陶瓷加熱器主體21的前端部外周面。
盡管參照特定的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以進(jìn)行各種變化和變形。
本申請(qǐng)以2004年2月19日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(特愿2004-043378)為基礎(chǔ)，其內(nèi)容包含在此用作參考。
權(quán)利要求
1.一種電熱塞，其具有棒狀的陶瓷加熱器，該陶瓷加熱器包括沿軸線方向延伸的陶瓷加熱器主體、埋設(shè)在該陶瓷主體的前端部并通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱部、和一端連接到該發(fā)熱部，另一端露出到該陶瓷加熱器主體的后端部外周面的一對(duì)導(dǎo)線部；沿軸線方向延伸并和外部電連接的棒狀中軸；和由金屬材料制成的筒狀部件，該筒狀部件具有接合到所述陶瓷加熱器的后端側(cè)外周面的前端部和接合到所述中軸的前端側(cè)外周面的后端部，并電連接所述一對(duì)導(dǎo)線部的一方與所述中軸，其特征在于，所述筒狀部件在25℃時(shí)的維氏硬度為200HV以上。
2.如權(quán)利要求1所述的電熱塞，其特征在于，所述筒狀部件的前端部通過過盈配合接合到所述陶瓷加熱器的后端側(cè)外周面。
3.如權(quán)利要求2所述的電熱塞，其特征在于，所述過盈配合為壓入。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電熱塞，其特征在于，還具有使所述陶瓷加熱器的前端部和后端部突出而保持的外筒；保持該外筒并圍繞中軸前端側(cè)的主體配件；和以位于所述中軸和所述主體配件的間隙中的方式配置的彈性部件。
5.如權(quán)利要求4所述的電熱塞，其特征在于，還具有筒狀的絕緣部件，在所述彈性部件和所述主體配件的向后表面接合的同時(shí)，該絕緣部件推壓所述彈性部件而配置在該彈性部件的后端側(cè)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電熱塞，其特征在于，所述筒狀部件的后端部通過焊接接合到所述中軸的前端側(cè)外周面。
7.一種電熱塞，其具有棒狀的陶瓷加熱器，該陶瓷加熱器包括沿軸線方向延伸的陶瓷加熱器主體、埋設(shè)在該陶瓷主體的前端部并通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱部、和一端連接到該發(fā)熱部，另一端露出到該陶瓷加熱器主體的后端部外周面的一對(duì)導(dǎo)線部；沿軸線方向延伸并和外部電連接的棒狀中軸；和金屬部件，該金屬部件具有接合到所述陶瓷加熱器的后端側(cè)外周面的筒狀前端部、和接合到所述中軸的前端側(cè)外周面的后端部，而且電連接所述一對(duì)導(dǎo)線部的一方與所述中軸，其特征在于，所述金屬部件在25℃時(shí)的維氏硬度為200HV以上。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能在內(nèi)燃機(jī)等使用時(shí)，防止陶瓷加熱器和筒狀部件之間產(chǎn)生間隙，從而防止導(dǎo)電性下降的電熱塞。本發(fā)明的電熱塞具有棒狀的陶瓷加熱器2；沿軸線方向延伸并和外部電連接的棒狀中軸5；以及由金屬材料制成的筒狀部件100，該筒狀部件具有接合到陶瓷加熱器2的后端側(cè)外周面2a的前端部101和接合到中軸5的前端側(cè)外周面的后端部102，并電連接一對(duì)導(dǎo)線部的一方與中軸5，其特征在于，筒狀部件100在25℃時(shí)的維氏硬度為200HV以上。
文檔編號(hào)H05B3/02GK1806147SQ20058000047
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者吉川孝哉, 村越進(jìn)也 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社