CN102365799B - 火花塞、其制造装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明使火花塞的主金属部件和绝缘体间的径向位移变得更小。当制造具备主金属部件和绝缘体的火花塞时，通过限制主金属部件和绝缘体之间在与轴向交叉的径向上的相对位移，在允许金属壳体和绝缘体之间沿轴向(O-O)的相对位移的同时，使得主金属部件的轴和绝缘体的轴之间的偏差量变得小于或等于预定值，从而组装金属壳体和绝缘体。

Description

火花塞、其制造装置和制造方法

技术领域

本发明涉及一种制造火花塞的技术。

背景技术

已知存在一种用于内燃机的火花塞，该火花塞包括：金属壳体，其由工具配合部和安装螺纹部形成；陶瓷绝缘体(绝缘子)，其沿轴向插入金属壳体的通孔中；中心电极，其固定于陶瓷绝缘体中；以及接地电极，其固定于金属壳体的前端部；从而，火花塞可在中心电极的前端部和接地电极之间发生火花放电。

专利文献1：

日本特开专利公报平10-32077号

专利文献2：

日本特开专利公报2007-80638号

专利文献3：

日本特开专利公报平8-306468号

专利文献4：

日本特开专利公报2006-79954号

发明内容

近来，存在着减小火花塞的直径以提高内燃机的设计灵活性的需求。随着火花塞的直径变小，金属壳体的前端部的内径减小。另一方面，因为施加有高电压的中心电极受到电气或机械特性方面的限制，故难以将中心电极的外径减至极小的尺寸。于是，火花塞的直径减小导致中心电极的前端部和金属壳体的前端部之间的距离更短。在这种情况下，随着陶瓷绝缘体的轴和金属壳体的轴之间的偏差量增大，中心电极和金属壳体之间的最短距离缩短，会出现火花塞可能在金属壳体的前端部和中心电极之间发生火花放电的问题。不仅在火花塞的直径减小的情况中，而且在包括中心电极和接地电极间的距离(火花隙)增大的情况等各种情况中都存在这样的问题。

为解决上述传统问题而作出了本发明。本发明一个目的在于提供一种减小火花塞中金属壳体的轴和绝缘体的轴之间的偏差量的技术。

可以下列实施例或应用例来实现本发明，以便解决至少部分上述问题。

[应用例1]

一种火花塞的制造方法，所述火花塞包括：中心电极；绝缘体，其具有沿中心电极的轴向延伸的轴孔，并且用于将中心电极沿轴向保持在轴孔的前侧中；以及筒状金属壳体，其将绝缘体围绕并保持在内；所述制造方法包括：通过从金属壳体的开口后端沿轴向插入绝缘体而将绝缘体组装在金属壳体中，其中，金属壳体和绝缘体的组装包括限制金属壳体和绝缘体之间在与轴向交叉的径向上的相对位移，从而在允许金属壳体和绝缘体在轴向上的相对位移的同时，使得金属壳体的轴和绝缘体的轴之间的偏差量变得小于或等于预定值。

[应用例2]

根据应用例1的火花塞的制造方法，其中，所述限制包括：设置第一定位部件；使金属壳体的前端部沿轴向与第一定位部件接触，从而限制金属壳体在径向上的位移；设置可相对于第一定位部件而沿轴向移动的第二定位部件；并且使绝缘体的前端部沿轴向与第二定位部件接触，从而限制绝缘体在径向上的位移。

[应用例3]

根据应用例2的火花塞的制造方法，其中，所述第一定位部件具有外径在轴向上向前侧增大的第一锥形表面；其中，所述第二定位部件具有内径在轴向上向前侧减小的第二锥形表面；并且其中，使金属壳体的前端部和绝缘体的前端部分别与第一锥形表面和第二锥形表面接触。

[应用例4]

根据应用例3的火花塞的制造方法，其中，所述第一锥形表面和第二锥形表面中的至少一个为圆锥形。

[应用例5]

根据应用例2～4之任一个的火花塞的制造方法，其中，所述第二定位部件由树脂制成。

[应用例6]

根据应用例2～5之任一个的火花塞的制造方法，其中，所述第一定位部件和第二定位部件由弹性部件沿轴向向后侧偏置。

[应用例7]

根据应用例6的火花塞的制造方法，其中，所述弹性部件为弹簧。

[应用例8]

根据应用例1～7之任一个的火花塞的制造方法，其中，所述组装包括将滑石填入金属壳体和绝缘体之间的空间中并沿轴向向前侧按压滑石。

[应用例9]

根据应用例1～7之任一个的火花塞的制造方法，其中，所述组装包括使金属壳体的开口后端卷曲，从而使绝缘体保持在金属壳体中。

[应用例10]

通过根据应用例1～9之任一项所述的制造方法而制造的火花塞。

[应用例11]

一种火花塞的制造装置，所述火花塞包括：中心电极；绝缘体，其具有沿所述中心电极的轴向延伸的轴孔，并且用于将所述中心电极沿所述轴向保持在所述轴孔的前侧中；以及筒状金属壳体，其用于将所述绝缘体围绕并保持在该筒状金属壳体内，所述制造装置配置为通过从所述金属壳体的开口后端沿所述轴向插入所述绝缘体而将所述绝缘体组装在所述金属壳体中，所述制造装置包括：第一定位部件，其用于使所述金属壳体在与所述轴向交叉的径向上定位；第二定位部件，其用于使所述绝缘体在所述径向上定位，所述第一定位部件和所述第二定位部件可相对于彼此而沿所述轴向移动，并且用于限制所述金属壳体和所述绝缘体在所述径向上的相对位移，从而在允许所述金属壳体和所述绝缘体沿所述轴向的相对位移的同时，使得所述金属壳体的轴和所述绝缘体的轴之间的偏差量变得小于或等于预定值。

本发明可通过诸如火花塞制造装置和制造方法以及由所述制造装置或制造方法所制造的火花塞等各种方式来实现。

在应用例1的火花塞制造方法中，在组装金属壳体和绝缘体时，允许金属壳体和绝缘体之间存在沿轴向的相对位移。即使当诸如金属壳体或绝缘体等火花塞构件的形状沿轴向存在误差时，仍可恰当地限制金属壳体和绝缘体之间在径向上的相对位移，并且将金属壳体的轴和绝缘体的轴之间的偏差量降低至较小值。

在应用例2的火花塞制造方法中，所述第一定位部件和第二定位部件设置为可相对于彼此以轴向移动。由于使金属壳体的前端部和绝缘体的前端部分别与所述第一定位部件和第二定位部件接触，故在更易于实现金属壳体和绝缘体之间在轴向上的相对位移的同时，可限制金属壳体和绝缘体之间在径向上的相对位移。

在应用例3的火花塞制造方法中，还可通过使金属壳体的前端部和绝缘体的前端部分别与第一定位部件的第一锥形表面和第二定位部件的第二锥形表面接触，从而更易于限制金属壳体和绝缘体之间在径向上的相对位移。

在应用例4的火花塞制造方法中，由于将锥形表面制成圆锥形，故可易于制造定位部件。

在应用例5的火花塞制造方法中，由于与绝缘体接触的第二定位部件由树脂制成，故可防止对绝缘体的污染。

在应用例6的火花塞制造方法中，可通过沿轴向向后侧偏置所述第一定位部件和第二定位部件，而更易于限制金属壳体和绝缘体之间在径向上的相对位移。

在应用例7的火花塞制造方法中，可通过将弹簧用作弹性部件而易于偏置定位部件。

在应用例8的火花塞制造方法中，由于在轴向上向前侧按压滑石从而对绝缘体向前侧施加荷载，故可更易于限制金属壳体和绝缘体之间在径向上的相对位置关系。

在应用例9的火花塞制造方法中，由于使金属壳体的开口后端卷曲从而对绝缘体向前侧施加荷载，故可更易于限制金属壳体和绝缘体之间在径向上的相对位置关系。

附图说明

图1为根据本发明所制造的火花塞的一个例子的局部截面图。

图2为表示火花塞的一部分制造工艺的工艺图。

图3为根据本发明的一个实施例的用于将内轴固定绝缘体组装至未完成的金属壳体中的组装装置的截面图。

图4为组装装置的组装座和加压夹具的放大截面图。

图5为图4的剖开部分的放大截面图。

图6为表示采用根据比较例的组装座而将内轴固定绝缘体组装至未完成的金属壳体中的工艺步骤的工艺图。

图7为表示内轴固定绝缘体的中心和未完成的金属壳体的中心之间发生偏差的状态的示意图。

图8为表示根据本发明的另一实施例的将内轴固定绝缘体组装至未完成的金属壳体中的工艺步骤的工艺图。

具体实施方式

A.第一实施例

A1.火花塞的构造

图1为可根据本发明而制造的火花塞100的局部截面图。在以下说明中，在图1中将火花塞100的轴向OD设定为垂直方向；并且将图1的下侧和上侧分别称作火花塞100的前侧和后侧。图1的轴线O-O右侧表示火花塞100的外观，而图1的轴线O-O左侧表示沿轴线O-O(中央轴)截取的火花塞100的横截面。

火花塞100具有陶瓷绝缘体10，陶瓷绝缘体10是由烧结氧化铝等制成的绝缘体。陶瓷绝缘体10为圆筒状。轴孔12沿中央轴形成于陶瓷绝缘体10中以便沿轴向OD延伸。陶瓷绝缘体10包括：法兰部19，其沿轴向OD大致形成于陶瓷绝缘体10的中央，并具有最大外径；后主体部18，其形成于法兰部19的后侧，并具有滚花11以增大表面长度而提高绝缘性能；前主体部17，其形成于法兰部19的前侧，并且前主体部17的外径小于后主体部18的外径；以及腿部13，其形成于前主体部17的前侧，并且腿部13的外径小于前主体部17的外径。腿部13的外径向前侧减小，并且当火花塞100安装于内燃机的发动机头200上时，腿部13暴露于内燃机的燃烧室内部。陶瓷绝缘体10还包括介于腿部13和前主体部17之间的台阶部15。

火花塞100具有保持在陶瓷绝缘体10的轴孔12的前侧内的中心电极20，使得中心电极20沿中央轴O-O而从陶瓷绝缘体10的前侧向后侧延伸，而中心电极20的前端部从陶瓷绝缘体10的前端伸出。中心电极20为棒状，并具有电极体21和嵌入电极体21中的芯25。电极体21由镍或诸如Inconel600或601(商标，铬镍铁合金)等镍基合金制成。芯25由导热性比电极体21高的铜或铜基合金制成。通常，通过将电极体21形成为有底筒状，在电极体21中安装芯25，然后从底侧挤压由此形成的材料，从而制造出中心电极20。芯25具有外径基本一致的主体部以及朝着前侧变尖的前端部。火花塞100还具有保持在陶瓷绝缘体10的轴孔12后侧的金属端40，并且金属端40通过陶瓷电阻3和密封部件4而与中心电极20电连接。这里，中心电极20、密封部件4、陶瓷电阻3以及金属端40合称为“内轴”；而被中心电极20、密封部件4、陶瓷电阻3以及金属端40(作为电极轴)所附着的陶瓷绝缘体10称为“内轴固定绝缘体102”。

火花塞100具有金属壳体50，金属壳体50是由低碳钢等制成的筒状金属件。金属壳体50通过围绕陶瓷绝缘体10的由后主体部18的部分直到腿部13的区域而将陶瓷绝缘体10保持在内。

金属壳体50包括工具配合部51和安装螺纹部52。工具配合部51与火花塞扳手(未图示)配合。安装螺纹部52形成有螺纹，并且被旋到内燃机顶部的发动机头200的安装螺纹孔201中。通过将金属壳体50的安装螺纹部52螺旋配合到发动机头200的安装螺纹孔201中，使火花塞100固定于内燃机的发动机头200。

金属壳体50还在工具配合部51和安装螺纹部52之间包括带法兰的密封部54。通过使片状材料弯曲而形成的环形垫片5配合于安装螺纹部52和密封部54之间的螺纹颈59上，当将火花塞100安装于发动机头200上时，在密封部54的支撑面55和安装螺纹孔201的开口边缘205之间发生挤压与变形，从而在火花塞100和发动机头200之间实现密封，并防止燃烧气体通过安装螺纹孔201而泄漏。

而且，金属壳体50包括：薄卷曲部53，其形成在工具配合部51的后侧；和薄弯曲部58，其以与卷曲部53同样的方式形成在工具配合部51和密封部54之间。在陶瓷绝缘体10的后主体部18的外周面以及金属壳体50的工具配合部51与卷曲部53的内周面之间夹有环状部件6、7。在这些环状部件6和7之间填充有滑石粉(滑石)9。通过使金属壳体50的后端卷曲而使卷曲部53向内弯曲，从而将金属壳体50和陶瓷绝缘体10固定在一起。在陶瓷绝缘体10的台阶部15和金属壳体50的内周面的台阶部56之间保持有环状板片密封垫8，以便在金属壳体50和陶瓷绝缘体10之间保持气密性并防止燃烧气体泄漏。在卷曲时，通过施加压缩力，使弯曲部58向外弯曲变形，从而增加滑石9的压缩长度并提高金属壳体50的气密性。

火花塞100具有与金属壳体50的前端部连接并向中央轴O-O弯曲的接地电极30。接地电极30由诸如Inconel 600(商标，铬镍铁合金)等高耐腐蚀性镍合金制成。可通过焊接而使接地电极30和金属壳体50连接。接地电极30包括面向中心电极20的前端部33。

虽然图中未图示，然而将高压电缆通过插头(未图示)而连接于金属端40，从而通过高压电缆而在金属端40和发动机头20之间施加高电压，以便在接地电极30和中心电极20之间发生火花放电。

尽管图1中未图示，然而为提高耐火花损耗性，在每个中心电极20和接地电极30固定有以高熔点贵金属为主要成分的电极末端。更具体地，电极末端固定于中心电极20的前端面，所述电极末端由铱(Ir)或包含铂(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、钯(Pd)和铼(Re)中的一种或两种以上添加元素的铱基合金制成。由铂或铂基合金制成的电极末端向着中心电极20而固定于接地电极30的前端部33的表面。

A2.火花塞的制造工艺

图2为表示根据本发明的第一实施例的火花塞100(图1)的部分制造工艺的工艺图。在图2的制造工艺中，首先准备内轴固定绝缘体102和未完成的金属壳体50a。未完成的金属壳体50a具有将分别形成为金属壳体50(图1)的卷曲部53和弯曲部58的筒状部53a和筒状部58a。

如图2的(a)所示，将板片密封垫8和内轴固定绝缘体102沿轴向OD依次插入未完成的金属壳体50a中。在将内轴固定绝缘体102插入未完成的金属壳体50a中后，如图2的(b)所示，在内轴固定绝缘体102和未完成的金属壳体50a之间布置环状部件7，然后，将滑石9填入内轴固定绝缘体102a和未完成的金属壳体50a之间的空间中。此时，滑石9被填入筒状部53a后端附近的区域中。

在布置环状部件7并填充滑石9后，从上侧沿轴向OD按压滑石9，然后沿轴向OD压紧。当沿轴向OD压入环状部件7和滑石9时，将内轴固定绝缘体102朝着未完成的金属壳体50a内的前端推入并且组装在未完成的金属壳体50a中。接下来，在滑石9的上端布置环状部件6。

在图2的工艺步骤之后，对未完成的金属壳体50a进行卷曲，从而形成具有卷曲部53和弯曲部58的金属壳体50。即，可认为图2的工艺步骤对应于将内轴固定绝缘体102组装入金属壳体50中的步骤。

图3为用于将内轴固定绝缘体102组装入未完成的金属壳体50a中的组装装置的截面图。如图3所示，未完成的金属壳体50a放置在组装装置的组装座400上，在未完成的金属壳体50a中已插入有其内填充有滑石9的内轴固定绝缘体102。通过组装装置的滑石压入装置500而从上侧压入滑石9。在图3中，为便于说明而省略了环状部件7。

组装座400包括：接收模具410、座底420、壳体限制部件430、用于向上侧偏置壳体限制部件430的外弹簧440、绝缘体限制部件450以及用于向上侧偏置绝缘体限制部件450的内弹簧460。在这些结构部件中，接收模具410、座底420、壳体限制部件430、外弹簧440以及内弹簧460每个均由诸如工具钢的高强度金属材料制成。另一方面，绝缘体限制部件450优选地由树脂制成以防止陶瓷绝缘体10的污染，如后所述，会使陶瓷绝缘体10与绝缘体限制部件450接触。

外弹簧440与座底420保持接触，以便对壳体限制部件430施加大于未完成的金属壳体50a的重量的荷载，从而向上侧抬高壳体限制部件430。于是，未完成的金属壳体50a处于相对于接收模具410浮动的状态。而且，内弹簧460与座底420保持接触，以便对绝缘体限制部件450施加大于内轴固定绝缘体102的重量的荷载，从而向上侧抬高绝缘体限制部件450。于是，内轴固定绝缘体102处于相对于未完成的金属壳体50a浮动的状态。在第一实施例中，虽然由弹簧440和弹簧460将壳体限制部件430和绝缘体限制部件450向上侧(即向后侧)偏置，然而，作为替代，可通过任何其他方式而对壳体限制部件430和绝缘体限制部件450进行偏置。例如，可使用橡胶部件或空气弹簧以替代弹簧440、460，从而对壳体限制部件430和绝缘体限制部件450进行偏置。总而言之，壳体限制部件430和绝缘体限制部件450可由各种弹性部件偏置。

滑石压入装置500包括：荷载传递单元510，其用于传递压力荷载；加压夹具520，其用于压入滑石9；保持单元530，其用于保持未完成的金属壳体50a；导引部件540，其用于将加压夹具520限制为以轴线O-O方向移动；以及分离机构550，其用于在组装后使未完成的金属壳体50a与滑石压入装置500分离。分离机构550由三个结构部件551～553构成。组装装置的各构成部件每个均可由诸如工具钢的高强度金属材料制成。由于分离机构550的操作和功能与本发明无关，故这里省略了对分离机构550的操作和功能的说明。

荷载传递单元510包括：压力荷载接收部511，其用于直接从压床接收荷载；和传递部512，其用于将来自压力荷载接收部511的荷载传递至加压夹具520。沿轴向OD施加于压力荷载接收部511的荷载通过传递部512而传递至加压夹具520。

保持单元530包括：弹簧施压部531、弹簧532、弹簧收纳部533、弹簧力传递部534、用于保持导引部件540的导引保持部535、壳体接触部536以及用于固定弹簧力传递部534的外周的外周固定部537。导引部件540用于将加压夹具520的移动方向限制在轴线O-O方向，并且导引部件540通过螺钉固定于导引保持部535。

将塞STP通过螺钉固定于弹簧施压部531。一旦加压夹具520的大直径部522的前端524与塞STP接触，便将荷载沿轴向OD施加于弹簧施压部531。施加于弹簧施压部531的荷载通过弹簧532、弹簧收纳部533、弹簧力传递部534以及导引保持部535而传递给壳体接触部536。在壳体接触部536的前端中央形成锥形表面538。

当使未完成的金属壳体50a的工具配合部51的后端与锥形表面538接触时，对浮动在组装座400的接收模具410上的未完成的金属壳体50a沿轴向OD施加荷载，从而将未完成的金属壳体50a推向壳体限制部件430。于是，在未完成的金属壳体50a的前端位置被壳体限制部件430所限制的同时，未完成的金属壳体50a向下方移动并推压接收模具410。

此外，当通过加压夹具520压入滑石9时，对在未完成的金属壳体50a上浮动的内轴固定绝缘体102沿轴向OD施加荷载。于是，在内轴固定绝缘体102的前端位置被绝缘体限制部件450所限制的同时，内轴固定绝缘体102向下方移动并被推入未完成的金属壳体50a中。

图4为组装座400和加压夹具520的放大截面图。图5为图4的剖开部分的放大截面图。在图4中，为便于说明而省略了环状部件6、7。

组装座400的接收模具410包括：沿着轴向OD的法兰部417、418，它们具有不同外径；和主体部419，它的外径小于法兰部418的外径。接收模具410由法兰部417、418固定于组装装置中。接收模具410还包括：壳体收纳部412，其形成于法兰部417的上侧，并且壳体收纳部412的内径大致等于未完成的金属壳体50a的密封部54的外径；和插入部414，其大致穿过法兰部417、418的中央而延伸至主体部419，并且插入部414的内径大于未完成的金属壳体50a的安装螺纹部52的外径。此外，在主体部419中形成有导孔416，导孔416的内径大于插入部414的内径。

座底420用于在其上收纳外弹簧440，并包括：环形部422，它的外径大致等于接收模具410的主体部419的外径；和板状部424，它的下端从环形部422在径向上向内侧延伸。在板状部424的中央形成有其内径比内弹簧460的内径小的通孔426，从而可防止在插入未完成的金属壳体50a和组装内轴固定绝缘体102时压力上升。尽管图中未图示，然而座底420通过螺钉等固定于接收模具410。

壳体限制部件430包括：锥形部432，其形成于壳体限制部件430的邻近未完成的金属壳体50a的一侧(即壳体限制部件430的上侧)，并且锥形部432的外径沿轴向OD(在图3中即向下方)逐渐增加；和主体部434，它的外径大致等于接收模具410的导孔416的内径。于是，壳体限制部件430可相对于接收模具410在轴线O-O方向上移动。主体部434的上端面436校准为与轴线O-O垂直，于是通过上端面436与插入部414的下端面415的接触来确定壳体限制部件430的上限位置。在壳体限制部件430中沿轴线O-O形成有导孔438，以插入绝缘体限制部件450。

绝缘体限制部件450为筒状，并包括：筒状主体部452，它的外径大致等于壳体限制部件430的导孔438的内径；和法兰部454，其形成于主体部452的下方。由于主体部452的外径大致等于导孔438的内径，故绝缘体限制部件450可相对于壳体限制部件430而在轴线O-O方向上移动。由于在主体部452的下方形成有法兰部454，故通过法兰部454与壳体限制部件430的接触来确定绝缘体限制部件件450相对于壳体限制部件430的上限位置。绝缘体限制部件450具有在其邻近内轴固定绝缘体102的一侧(即绝缘体限制部件450的上侧)形成且内径沿轴向OD(在图3中即向下方)逐渐减小的锥形孔456。在绝缘体限制部件450中还形成有内径大致恒定的通孔458。

在壳体限制部件430上邻近未完成的金属壳体50a的位置，形成有锥形部432，使得锥形部432的外径沿轴向OD逐渐增大。当在未完成的金属壳体50a中组装内轴固定绝缘体102时，通过未完成的金属壳体50a的前端部与壳体限制部件430的锥形部432的接触，而在径向上限制未完成的金属壳体50a的前端部的位置。于是，组装后使未完成的金属壳体50a的前端部的中心与轴线O-O对准。而且，在绝缘体限制部件450中邻近内轴固定绝缘体102的位置处形成有锥形孔456，使得锥形孔456的内径沿轴向OD逐渐减小。当在未完成的金属壳体50a中组装内轴固定绝缘体102时，通过陶瓷绝缘体10、即内轴固定绝缘体102的前端部与绝缘体限制部件450的锥形孔456的接触，而在径向上限制内轴固定绝缘体102的前端部的位置。于是，组装后使内轴固定绝缘体102的前端部的中心与轴线O-O对准。

如上所述，在第一实施例中，通过使内轴固定绝缘体102和未完成的金属壳体50a沿轴线O-O移动，限制内轴固定绝缘体102和未完成的金属壳体50a在径向上的相对位移，从而将内轴固定绝缘体102和未完成的金属壳体50a组装在一起。因此，组装后内轴固定绝缘体102的前端部的中心与未完成的金属壳体50a的前端位置的中心基本上可彼此对准。由于内轴固定绝缘体102为筒状，故在组装时可防止中心电极10前端的电极末端受到损坏。

如图5所示，在第一实施例中，壳体限制部件430的锥形部432的外表面和绝缘体限制部件450的锥形孔456的内表面均为圆锥形。然而，锥形部432的外表面和锥形孔456的内表面不限于圆锥形，并且只要锥形部432外表面的外径沿特定方向(轴向OD)增大且锥形孔456内表面的内径沿特定方向减小，那么锥形部432的外表面和锥形孔456的内表面可以为各种形状。例如，锥形部432的外表面可形成为具备圆柱面区域的锥形表面，以便与金属壳体50的前端部的外表面配合。锥形孔456的内表面可形成为具备圆锥面区域和曲面区域的锥形表面，以便与陶瓷绝缘体10的前端部的外表面配合。然而，为易于控制径向位置，锥形表面优选地为圆锥形。

A3.比较例

图6为表示通过比较例的组装座400b而将内轴固定绝缘体102组装在未完成的金属壳体50a中的工艺步骤的工艺图。比较例的组装座400b不同于第一实施例的组装座400之处在于，组装座400b具有在接收模具410和座底420之间嵌入的单个限制部件470和单个弹簧480。在比较例中，内轴固定绝缘体102和未完成的金属壳体50a沿径向的位移由所述单个限制部件470和所述单个弹簧480所限制。比较例的其他配置与第一实施例相同。

限制部件470包括：锥形部472，它的外径沿轴向OD逐渐增大而内径沿轴向OD逐渐减小；法兰部474，它的外径大致等于导孔416的内径；以及主体部476，其位于锥形部472和法兰部474之间。在比较例中，限制部件470可沿轴线O-O移动，并且被弹簧480向上侧偏置。

当使未完成的金属壳体50a的前端部的内表面和内轴固定绝缘体102的前端部的外表面同时与限制部件470的锥形部472接触时，未完成的金属壳体50a的前端部和内轴固定绝缘体102的前端部均在径向上受到限制，使得未完成的金属壳体50a的前端部和内轴固定绝缘体102的前端部的中心与轴线O-O对准。然而，存在这样的情况，即由于内轴固定绝缘体102、未完成的金属壳体50a、板片密封垫8等的形状误差，未完成的金属壳体50a的前端部的内表面和内轴固定绝缘体102的前端部的外表面不能同时与限制部件470的锥形部472接触。在此情况中，未完成的金属壳体50a的前端部的内表面或内轴固定绝缘体102的前端部的外表面在径向上未受到限制。这导致未完成的金属壳体50a的前端部的中心或者内轴固定绝缘体102的前端部的外表面的中心与轴线O-O发生偏差。

图7为表示在内轴固定绝缘体102的前端部的中心和未完成的金属壳体50的前端部的中心之间发生偏差的偏心状态的示意图，其中，图7的(a)表示偏心状态下的火花塞100的部分的侧面外观；而图7的(b)表示偏心状态下的中心电极20、陶瓷绝缘体10以及金属壳体50的前端位置。在图7的(b)中，金属壳体50的中心由点划线表示；而中心电极20和陶瓷绝缘体10(内轴固定绝缘体)的中心由虚线表示。

如图7的(a)所示，中心电极20的前端部和接地电极30的前端部33之间的距离(火花隙)dg设定为给定尺寸。另一方面，由于中心电极20的中心和金属壳体50的中心彼此发生偏差，中心电极20和金属壳体50之间的最短距离dc减小。当距离dg和距离dc之差变小时，火花塞更可能在中心电极20和金属壳体50之间发生火花放电，而不是在中心电极20和接地电极30的前端部33之间。在中心电极20和金属壳体50之间发生火花放电会导致内燃机无法恰当点火。此外，由于中心电极20和金属壳体50之间发生火花放电，可能造成中心电极20和金属壳体50的损耗。

相比之下，在第一实施例中，陶瓷绝缘体10的前端部的中心和金属壳体50的前端部的中心可保持与轴线O-O基本对准。由于中心电极20的中心与陶瓷绝缘体10的中心基本上一致，故中心电极20的中心与金属壳体50的前端部的中心基本上一致。于是，中心电极20和金属壳体50的前端部之间的距离dc可保持在足够大的值。因此，在第一实施例中，可防止在中心电极20和金属壳体50的内表面之间发生火花，并可在内燃机中实现可靠的恰当点火且减少火花塞100的损耗。

B.第二实施例

图8为表示根据本发明的第二实施例的将内轴固定绝缘体102组装在未完成的金属壳体50a中的工艺步骤的工艺图。在图8的工艺步骤中，对其中已插入内轴固定绝缘体102的未完成的金属壳体50a进行卷曲。在将其中已插入内轴固定绝缘体102的未完成的金属壳体50a放置在组装座400上后，通过将卷曲工具600从上侧沿轴向OD压在未完成的金属壳体50a上而进行该卷曲步骤。

卷曲工具600为筒状。在卷曲工具600中形成有通孔610，通孔610的内径大于构成内轴固定绝缘体102的陶瓷绝缘体10(图1)的后主体部18的外径。卷曲工具600包括：曲面部612，其形成于通孔610的下边缘(即前端)并形成为与卷曲部53的外表面配合的形状；和接触部614，其围绕曲面部612的外周而形成，并形成为与工具配合部51的后端的外表面配合的形状。

如图8的(a)所示，当使曲面部612与未完成的金属壳体50a的上侧筒状部53a接触时，将荷载沿轴向OD施加给未完成的金属壳体50a，以便将未完成的金属壳体50a向壳体限制部件430推动。于是，在未完成的金属壳体50a的前端位置被壳体限制部件430限制的同时，未完成的金属壳体50a向下方移动并被推向接收模具410。

在将未完成的金属壳体50a推向接收模具410的同时，通过将卷曲工具600沿轴向OD压在未完成的金属壳体50a上，使得筒状部53a沿着卷曲工具600的曲面部612而弯曲，从而形成卷曲部53。在形成卷曲部53后，当卷曲工具600进一步向下方移动时，围绕曲面部612外周形成的接触部614与工具配合部51接触。然后，将荷载施加给工具配合部51，以使工具配合部51下方的筒状部58a弯曲，从而形成弯曲部58。

在该卷曲步骤中，沿轴向OD对滑石9和环状部件6、7施压，以便通过陶瓷绝缘体10的法兰部19而沿轴向OD对内轴固定绝缘体102施加荷载。通过沿轴向OD对内轴固定绝缘体102施加荷载，将内轴固定绝缘体102推向绝缘体限制部50。然后，在内轴固定绝缘体102的前端位置被绝缘体限制部件450限制的同时，内轴固定绝缘体102向下方移动并组装在未完成的金属壳体50a中。

如上所述，如同第一实施例中的情况，在第二实施例中，将内轴固定绝缘体102和未完成的金属壳体50a组装在一起，使得内轴固定绝缘体102的前端部的中心和金属壳体50的前端部的中心大致与轴线O-O对准。于是，中心电极20(图1)的中心基本上与金属壳体50(图1)的前端部的中心一致，从而中心电极20和金属壳体50的前端部之间的距离可保持在足够大的值。因此，可防止在中心电极20和金属壳体50的内表面之间发生火花放电，并且在内燃机中实现可靠的恰当点火且减少火花塞100的损耗。

附图标记的说明

3：陶瓷电阻    4：密封部件    5：垫片    6、7：环状部件    8：板片密封垫    9：滑石    10：陶瓷绝缘体    11：滚花    12：轴孔    13：腿部    15：台阶部    17：前主体部    18：后主体部19：法兰部    20：中心电极    21：电极体    25：芯    30：接地电极    33：前端部    40：金属端    50：金属壳体    50a：未完成的金属壳体    51：工具配合部    52：安装螺纹部    53：卷曲部53a：筒状部    54：密封部    55：支撑面    56：台阶部    58：弯曲部    58a：筒状部    59：螺纹颈    100：火花塞    102：内轴固定绝缘体    200：发动机头    201：安装螺纹孔    205：开口边缘    400、400b：组装座    410：接收模具    412：壳体收纳部414：插入部    415：下端面    416：导孔    417、418：法兰部419：主体部    420：座底    422：环形部    424：板状部    426：通孔    430：壳体限制部件    432：锥形部    434：主体部    436：上端面    438：导孔    440：外弹簧    450：绝缘体限制部件452：主体部    454：法兰部    456：锥形孔    458：通孔    460：内弹簧    470：限制部件    472：锥形部    474：法兰部    476：主体部    480：弹簧    500：滑石压入装置    510：荷载传递单元511：压力荷载接收部    512：传递部    520：加压夹具    522：大直径部    524：前端    530：保持单元    531：弹簧施压部    532：弹簧    533：弹簧收纳部    534：弹簧力传递部    535：导引保持部    536：壳体接触部    537：外周固定部    538：锥形表面540：导引部件    550：分离机构    600：卷曲工具    610：通孔612：曲面部    614：接触部    STP：塞

Claims (17)

1.一种火花塞的制造方法，所述火花塞包括：中心电极；绝缘体，其具有沿所述中心电极的轴向延伸的轴孔，并且用于将所述中心电极沿所述轴向保持在所述轴孔的前侧中；以及筒状金属壳体，其用于将所述绝缘体围绕并保持在该筒状金属壳体内；所述制造方法包括：通过从所述金属壳体的开口后端沿所述轴向插入所述绝缘体而将所述绝缘体组装在所述金属壳体中，

其中，所述金属壳体和所述绝缘体的所述组装包括限制所述金属壳体和所述绝缘体之间在与所述轴向交叉的径向上的相对位移，从而在允许所述金属壳体和所述绝缘体之间沿所述轴向的相对位移的同时，使得所述金属壳体的轴和所述绝缘体的轴之间的偏差量变得小于或等于预定值，且

其中，所述限制包括：设置第一定位部件；使所述金属壳体的前端部沿所述轴向与所述第一定位部件接触，从而限制所述金属壳体在所述径向上的位移；设置可相对于所述第一定位部件而沿所述轴向移动的第二定位部件；并且使所述绝缘体的前端部沿所述轴向与所述第二定位部件接触，从而限制所述绝缘体在所述径向上的位移。

2.如权利要求1所述的火花塞的制造方法，其中，所述第一定位部件具有外径沿所述轴向向前侧增大的第一锥形表面；而且，所述第二定位部件具有内径沿所述轴向向前侧减小的第二锥形表面；并且，使所述金属壳体的前端部和所述绝缘体的前端部分别与所述第一锥形表面和所述第二锥形表面接触。

3.如权利要求2所述的火花塞的制造方法，其中，所述第一锥形表面和所述第二锥形表面中的至少一个为圆锥形。

4.如权利要求1所述的火花塞的制造方法，其中，所述第二定位部件由树脂制成。

5.如权利要求1所述的火花塞的制造方法，其中，所述第一定位部件和所述第二定位部件由弹性部件沿所述轴向向后侧偏置。

6.如权利要求5所述的火花塞的制造方法，其中，所述弹性部件为弹簧。

7.如权利要求1所述的火花塞的制造方法，其中，所述组装包括将滑石填入所述金属壳体和所述绝缘体之间的空间中并沿所述轴向向前侧按压所述滑石。

8.如权利要求1所述的火花塞的制造方法，其中，所述组装包括使所述金属壳体的所述开口后端卷曲，从而使所述绝缘体保持在所述金属壳体中。

9.通过根据权利要求1~8之任一项所述的制造方法而制造的火花塞。

10.一种火花塞的制造装置，所述火花塞包括：中心电极；绝缘体，其具有沿所述中心电极的轴向延伸的轴孔，并且用于将所述中心电极沿所述轴向保持在所述轴孔的前侧中；以及筒状金属壳体，其用于将所述绝缘体围绕并保持在该筒状金属壳体内，所述制造装置配置为通过从所述金属壳体的开口后端沿所述轴向插入所述绝缘体而将所述绝缘体组装在所述金属壳体中，所述制造装置包括：

第一定位部件，其用于使所述金属壳体在与所述轴向交叉的径向上定位；

第二定位部件，其用于使所述绝缘体在所述径向上定位，

所述第一定位部件和所述第二定位部件可相对于彼此而沿所述轴向移动，并且用于限制所述金属壳体和所述绝缘体在所述径向上的相对位移，从而在允许所述金属壳体和所述绝缘体沿所述轴向的相对位移的同时，使得所述金属壳体的轴和所述绝缘体的轴之间的偏差量变得小于或等于预定值。

11.如权利要求10所述的火花塞的制造装置，其中，所述第一定位部件具有外径沿所述轴向向前侧增大的第一锥形表面；并且其中，所述第二定位部件具有内径沿所述轴向向前侧减小的第二锥形表面。

12.如权利要求11所述的火花塞的制造装置，其中，所述第一锥形表面和所述第二锥形表面中的至少一个为圆锥形。

13.如权利要求10所述的火花塞的制造装置，其中，所述第二定位部件由树脂制成。

14.如权利要求10所述的火花塞的制造装置，还包括用于将所述第一定位部件和所述第二定位部件沿所述轴向而向后侧偏置的弹性部件。

15.如权利要求14所述的火花塞的制造装置，其中，所述弹性部件为弹簧。

16.如权利要求10所述的火花塞的制造装置，还包括用于通过将滑石填入所述金属壳体和所述绝缘体之间的空间中并沿所述轴向向前侧按压所述滑石而将所述绝缘体组装在所述金属壳体中的单元。

17.如权利要求10所述的火花塞的制造装置，还包括用于通过卷曲所述金属壳体的所述开口后端而将所述绝缘体组装在所述金属壳体中的单元。

Images