CN103004040B - 火花塞及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的火花塞中在绝缘体的轴孔内将中心电极和端子配件电连接的连接部包括气孔率为5.0%以下的电阻体，在其他发明的火花塞中将从中心电极的后端到构成连接部的连接部件的后端的长度设为充填长度D、将从中心电极的后端到端子配件的前端的长度设为连接部长度C，则收缩率((D-C)/D)×100为35%以上，本发明的火花塞的制造方法在以端子配件与形成连接部的连接部形成用粉末接触的方式配置在轴孔内的工序中，将从绝缘体的后端到从轴孔露出的端子配件的第一构成部的前端的轴线方向的长度设为露出长度(H)mm、将配置有轴孔的连接部形成用粉末的部位中的内径设为粉末部直径B'mm时，露出长度H和粉末部直径B'满足(1)H≥-3.1B'+18、(2)H≥-0.85B'+11、(3)B≤5的式。

Description

火花塞及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于内燃机的点火的火花塞及其制造方法，尤其涉及在内部具有电阻体的火花塞及其制造方法。

背景技术

用于机动车发动机等内燃机的点火的火花塞通常具有：筒状的主体配件；配置于该主体配件的内孔的筒状的绝缘体；配置于该绝缘体的前端侧轴孔的中心电极；配置于另一端侧轴孔的端子配件；以及一端与主体配件的前端侧接合、另一端与中心电极相对从而形成火花放电间隙的接地电极。而且，公知有如下火花塞：以防止伴随发动机的动作产生的电波噪声为目的，在轴孔内的中心电极与端子配件之间设置有电阻体。

然而，近年来的机动车等的内燃机为了谋求高输出化以及高效率化、自由的发动机设计以及发动机自身的小型化等，谋求小型化的火花塞的开发。为了使火花塞小型化，绝缘体的内孔径的小径化是不可避免的。但是，若使绝缘体小径化，则现有的火花塞的设计中，负载寿命性能降低，端子配件对绝缘体的固定力降低。

对于上述课题，例如，专利文献1的权利要求1中记载有：“···上述导电性玻璃密封层的直径D在3.3mm以下的范围内且上述导电性玻璃密封层与上述电阻体的接合面形成为曲面状的火花塞”。根据该发明，记载有：“能够提供一种火花塞，强化电阻体与导电性玻璃密封层的密合性，耐振动性能以及电阻体负载寿命特性优异，并且小径化”(参考段落编号0012栏)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-245716号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的课题是提供负载寿命性能优异的火花塞及其制造方法。

用于解决课题的手段

作为解决上述课题的手段

(i)一种火花塞，具有：

绝缘体，具有沿着轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，保持在上述轴孔的一端侧；

端子配件，保持在上述轴孔的另一端侧；以及

连接部，在上述轴孔内将上述中心电极和上述端子配件电连接，

上述火花塞的特征在于，

上述连接部包括气孔率为5.0%以下的电阻体。

上述(i)的优选的方式的特征在于：

(ii)上述电阻体的气孔率为4.0%以下，

(iii)若将上述轴孔的配置有上述电阻体的部位中的内径设为连接部直径(B)，则上述连接部直径(B)为2.9mm以下，并且上述电阻体的气孔率为1.2%以下，

(iv)上述端子配件具有容纳于上述轴孔的第二构成部，

将上述轴孔中的保持有上述端子配件的一侧设为上述轴线方向的后端侧时，

若将从上述中心电极的后端到构成上述连接部的连接部件的后端的长度设为充填长度(D)、将从上述中心电极的后端到上述第二构成部的前端的长度设为连接部长度(C)，则表示充填长度(D)与连接部长度(C)的差相对于上述充填长度(D)的比例的收缩率((D-C)/D)×100为38%以上67%以下，

(v)若将上述轴孔的配置有上述电阻体的部位中的内径设为连接部直径(B)，则上述连接部直径(B)为2.9mm以下。

作为用于解决上述课题的其他手段，

(vi)一种火花塞，具有：

绝缘体，具有沿着轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，保持在上述轴孔的一端侧；

端子配件，具有容纳于上述轴孔的第二构成部，且上述端子配件保持在上述轴孔的另一端侧；以及

连接部，在上述轴孔内将上述中心电极和上述端子配件电连接，至少具有电阻体，

上述火花塞的特征在于，

将上述轴孔中的保持有上述端子配件的一侧设为上述轴线方向的后端侧时，

若将从上述中心电极的后端到构成上述连接部的连接部件的后端的长度设为充填长度(D)、将从上述中心电极的后端到上述第二构成部的前端的长度设为连接部长度(C)，则表示充填长度(D)与连接部长度(C)的差相对于上述充填长度(D)的比例的收缩率((D-C)/D)×100为35%以上。

上述(vi)的优选的方式的特征在于：

(vii)上述收缩率((D-C)/D)×100为69%以下，

(viii)若将上述轴孔的配置有上述电阻体的部位中的内径设为连接部直径(B)，则上述连接部直径(B)为2.9mm以下，并且上述收缩率((D-C)/D)×100为38%以上67%以下，

(ix)上述连接部包括气孔率为5.0%以下的电阻体。

作为上述(i)以及(vi)的优选的方式，

(x)上述第二构成部的前端部具有凹凸状的表面，若将上述前端部的直径设为前端部直径(A)，则上述前端部直径(A)与上述连接部直径(B)的比(A/B)为0.85以上0.97以下。

作为用于解决上述课题的其他手段，

(xi)一种火花塞的制造方法，该火花塞具有：

绝缘体，具有沿着轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，保持在上述轴孔的一端侧；

端子配件，具有从上述轴孔露出的第一构成部，且上述端子配件保持在上述轴孔的另一端侧；以及

连接部，在上述轴孔内将上述中心电极和上述端子配件电连接，

上述火花塞的制造方法的特征在于，包括：

在上述轴孔的一端侧配置中心电极的第一工序；

填充形成上述连接部的连接部形成用粉末的第二工序；

上述端子配件的前端部以与上述连接部形成用粉末接触的方式配置在上述轴孔内的第三工序；以及

加热上述连接部形成用粉末并且通过上述端子配件施加负荷的第四工序，

在上述第三工序中，将上述轴孔中的配置有上述中心电极的一侧设为上述轴线方向的前端侧时，若将从上述绝缘体的后端到上述第一构成部的前端的上述轴线方向的长度设为露出长度(H)(mm)、将上述轴孔的配置有上述连接部形成用粉末的部位中的内径设为粉末部直径(B’)(mm)，则露出长度(H)和粉末部直径(B’)满足如下的(1)~(3)式

(1)H≥-3.1B’+18

(2)H≥-0.85B’+11

(3)B’≤5。

作为上述(xi)的优选的方式，

(xii)上述露出长度(H)(mm)和上述粉末部直径(B’)(mm)满足H≤2.0B’+22.4，

(xiii)上述粉末部直径(B’)(mm)满足B’≤2.9，

(xiv)上述露出长度(H)(mm)和上述粉末部直径(B’)(mm)满足H≥-3.1B’+19，

(xv)上述端子配件的前端部具有凹凸状的表面，若将上述前端部的直径设为前端部直径(A)，则上述前端部直径(A)与上述粉末部直径(B’)的比(A/B’)为0.85以上0.97以下。

发明效果

第1发明的火花塞包括气孔率为5.0%以下尤其4.0%以下的电阻体，因此能够提供负载寿命性能优异的火花塞。

第1发明的火花塞在上述连接部直径(B)为2.9mm以下时，若包括气孔率为1.2%以下的电阻体，则能够提供负载寿命性能更进一步优异的火花塞。

第1发明的火花塞进一步使上述收缩率((D-C)/D)×100为38%以上67%以下，因此能够提供负载寿命性能良好并且端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。另外，能够提供降低在将端子配件插入绝缘体的轴孔而对形成连接部的连接部形成用粉末施加负荷时产生绝缘体的破坏所引起的不良品发生率的火花塞。

若第1发明的火花塞的上述连接部直径(B)为2.9mm以下，则负载寿命性能的提高的效果更进一步变好。

第2发明的火花塞的上述收缩率((D-C)/D)×100为35%以上，因此能够提供负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。

第2发明的火花塞进一步使上述收缩率((D-C)/D)×100为69%以下，因此能够提供降低在将端子配件插入绝缘体的轴孔而对连接部形成用粉末施加负荷时产生绝缘体的破坏所引起的不良品发生率的火花塞。

第2发明的火花塞在上述连接部直径(B)为2.9mm以下时，若上述收缩率((D-C)/D)×100为38%以上67%以下、尤其45%以下，则能够提供负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力更进一步优异的火花塞，并且能够提供更进一步降低在将端子配件插入绝缘体的轴孔而对连接部形成用粉末施加负荷时产生绝缘体的破坏所引起的不良品发生率的火花塞。

第2发明的火花塞进一步包括气孔率为5.0%以下的电阻体，因此能够提供负载寿命性能优异的火花塞。

在第1发明的火花塞以及第2发明的火花塞中，上述前端部直径(A)与上述连接部直径(B)的比(A/B)为0.85以上0.97以下，因此容易将电阻体的气孔率和/或上述收缩率调整到特定的范围内，其结果是，能够提供负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。

本发明的火花塞的制造方法在上述第三工序中，若上述露出长度(H)和上述粉末部直径(B’)满足上述(1)~(3)式，则气孔率和/或上述收缩率在特定的范围内，因此能够容易制造负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。

在本发明的火花塞的制造方法中，若上述露出长度(H)和上述粉末部直径(B’)满足H≤2.0B’+22.4，则能够降低在将端子配件插入绝缘体的轴孔而对连接部形成用粉末施加负荷时产生绝缘体破坏所引起的不良品发生率。

在本发明的火花塞的制造方法中，若上述粉末部直径(B’)为2.9mm以下，则负载寿命性能的提高的效果更进一步变好。

在本发明的火花塞的制造方法中，若上述前端部直径(A)与上述粉末部直径(B’)的比(A/B’)为0.85以上0.97以下，则容易将电阻体的气孔率和/或上述收缩率调整到特定的范围内，因此能够容易制造负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。

附图说明

图1是本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞的剖面整体说明图。

图2是本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞的主要部分剖面说明图。

图3是表示本发明所涉及的火花塞的制造方法中的制造工序的一例的绝缘体等的剖面说明图。

图4是表示粉末部直径与露出长度的关系图表。

具体实施方式

图1表示本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞。图1是本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞1的剖面整体说明图。此外，将绝缘体的轴线设为O、在图1中将纸面下方即保持有中心电极的一侧设为轴线O的前端方向、将纸面上方即保持有端子配件的一侧设为轴线O的后端方向，从而进行说明。

该火花塞1具有：绝缘体3，具有沿着轴线O方向延伸的轴孔2；中心电极4，保持于上述轴孔2的前端侧；端子配件5，保持于上述轴孔2的后端侧；连接部6，在上述轴孔2内使上述中心电极4与上述端子配件5电连接；主体配件7，容纳上述绝缘体3；以及接地电极8，配置为一端与上述主体配件7的前端面接合并且另一端与上述中心电极4经由间隙而相对。

上述主体配件7具有大致圆筒形状，且形成为容纳并保持绝缘体3。在主体配件7中的前端方向的外周面形成有螺纹部9，利用该螺纹部9而使火花塞1安装到未图示的内燃机的汽缸头。主体配件7通过导电性的钢铁材料例如低碳钢而形成。为了谋求该螺纹部9的小径化，优选设为M12以下。

上述绝缘体3经由滑石(talc)10或填料11等保持于主体配件7的内周部。绝缘体3的轴孔2具有在轴线O的前端侧保持中心电极4的小径部12、和容纳连接部6且内径大于小径部12的内径的中径部14，并且在小径部12与中径部14之间具有朝向后端侧扩径的锥状的第一台阶部13。绝缘体3在绝缘体3中的前端方向的端部从主体配件7的前端面突出的状态下固定于主体配件7。优选绝缘体3是具有机械强度、热强度、电气强度等的材料，作为这样的材料，例举例如以氧化铝为主体的陶瓷烧结体。

上述中心电极4容纳于小径部12，在第一台阶部13卡定有设置于中心电极4的后端的直径大的凸缘部17，在前端从绝缘体3的前端面突出的状态下相对于主体配件7进行绝缘保持。中心电极4优选由具有热传导性以及机械强度等的材料形成，例如由Inconel(商标名)等Ni基合金形成。中心电极4的轴心部也可以通过Cu或Ag等热传导性优异的金属材料形成。

上述接地电极8形成为例如大致棱柱体，一端与主体配件7的前端面接合，在途中弯曲成大致L字，设计其形状以及构造，以使其前端部与中心电极4的前端部经由间隙而相对。接地电极8通过与形成中心电极4的材料相同的材料形成。

也可以在上述中心电极4与上述接地电极8相对的面设置由铂合金以及铱合金等形成的贵金属端头29、30，还可以仅在上述中心电极4和上述接地电极8中的任一方设置贵金属端头。在该方式的火花塞1中，在上述中心电极4和上述接地电极8均设置有贵金属端头29、30，在各贵金属端头29、30之间形成火花放电间隙g。

上述端子配件5是用于从外部将用于在中心电极4与接地电极8之间进行火花放电的电压施加到中心电极4的端子。端子配件5与轴孔2的内径相比外径大，从轴孔2露出，具有：第一构成部18，其一部分与绝缘体3的轴线O方向的后端侧端面抵接；以及大致圆柱状的第二构成部19，从第一构成部18的轴线O方向的前端侧端面沿着前端方向延伸，容纳于轴孔2。上述第二构成部19具有位于轴线O的前端侧的前端部20和位于前端部20与第一构成部18之间的主体部21。上述第二构成部19中的前端部20和主体部21容纳于中径部14。前端部20具有凹凸状的表面，在本方式中在前端部20的外周面实施滚花加工。若前端部20的表面具有由例如滚花加工形成的凹凸构造，则端子配件5与连接部6的密合性良好，其结果是，端子配件5和绝缘体3被牢固地固定。端子配件5由例如低碳钢等形成，在其表面通过电镀等形成有Ni金属层。

上述连接部6在轴孔2内配置于中心电极4与端子配件5之间，使中心电极4与端子配件5电连接。连接部6具有电阻体22，通过该电阻体22防止电波噪声的发生。连接部6在电阻体22与中心电极4之间具有第一密封层23，在电阻体22与端子配件5之间具有第二密封层24，第一密封层23和第二密封层24密封固定绝缘体3与中心电极4、和绝缘体3与端子配件5。

电阻体22可由电阻材料构成，该电阻材料通过将钠硼硅酸盐玻璃等玻璃粉末、ZrO₂等陶瓷粉末、炭黑等非金属导电性粉末、和/或含有Zn、Sb、Sn、Ag、Ni等金属粉末等的电阻体组成物烧结而形成。该电阻体22的电阻值通常为100Ω以上。

第一密封层23以及第二密封层24可由密封材料构成，该密封材料通过将含有钠硼硅酸盐玻璃等玻璃粉末、Cu、Fe等金属粉末的密封粉末烧结而形成。第一密封层23以及第二密封层24的电阻值通常为数100mΩ以下。

此外，连接部6也可以仅由电阻体22形成，而不是第一密封层23和第二密封层24，此外也可以通过由第一密封层23或第二密封层24中的一个和电阻体22形成。以下，也将构成连接部6的电阻材料和/或密封材料统称为连接部件，也将形成连接部6的电阻体组成物和/或密封粉末统称为连接部形成用粉末。

对于第1发明的火花塞，上述连接部6中的电阻体22的气孔率为5.0%以下，优选4.0%以下，更优选1.2%以下，通常0.3%以上。若上述电阻体22的气孔率在上述范围内，则能够提供负载寿命性能优异的火花塞。电阻体22的气孔率低即电阻体的气孔小，并且在其数量少的电阻体中流过高能量的电流时在电阻体中分散有多个导通路径，从而推定电阻体的电阻值难以上升。若电阻体22的气孔率超过5.0%，则电阻体22的电阻值容易在较短的时间上升，负载寿命性能变差。另外，若气孔率高，则电阻容易集中于一部分，该部分劣化。

另外，如图2所示，将从上述中心电极4的后端到构成上述连接部6中的第二密封层24的密封材料的后端的长度设为充填长度(D)、将从上述中心电极4的后端到上述第二构成部19的前端的长度设为连接部长度(C)，则优选收缩率((D-C)/D)×100为38%以上67%以下，该收缩率表示充填长度(D)与连接部长度(C)的差相对于上述充填长度(D)的比例。若上述收缩率((D-C)/D)×100在上述范围内，则发现能够得到密度高的电阻体、且负载寿命性能良好。另外，在第二构成部19的前端部20的外周适当充填有连接部件，因此能够提供端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。另外，若在上述收缩率的范围内，则能够抑制在将端子配件5插入轴孔2而对形成连接部6的连接部形成用粉末施加负荷时绝缘体3破坏，因此能够降低不良品发生率。

上述第二构成部19的前端部20具有凹凸状的表面，若将前端部20的直径设为前端部直径(A)、将配置有轴孔2的电阻体22的部位中的内径设为连接部直径(B)，则优选上述前端部直径(A)与上述连接部直径(B)的比(A/B)为0.85以上0.97以下。若上述前端部20具有凹凸状的表面，则前端部20与密封材料的接触面积增大，前端部20与第二密封层24的密合性良好，因此端子配件5和绝缘体3被牢固地固定。另外，若上述比(A/B)在上述范围内，则在将端子配件5插入轴孔2且对连接部形成用粉末施加负荷时能够将压力从端子配件5有效地传递到连接部形成用粉末，因此容易将上述气孔率和/或上述收缩率调整到适合的范围。其结果是，能够提供负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。

对于第1发明的火花塞，若上述连接部直径(B)为2.9mm以下，则对于将气孔率设为上述范围内而产生的负载寿命性能的提高的效果高。

第2发明的火花塞优选上述收缩率((D-C)/D)×100为35%以上69%以下。上述收缩率((D-C)/D)×100在上述范围内，则得到密度高的电阻体，因此负载寿命性能优异，并且在第二构成部19的前端部20的外周适当充填有连接部件，因此能够提供端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。若上述收缩率((D-C)/D)×100小于35%，则电阻体22的电阻值容易在较短的时间上升，负载寿命性能变差。若上述收缩率((D-C)/D)×100小于69%，则能够抑制在将端子配件5插入轴孔2而对形成连接部6的连接部形成用粉末施加负荷时绝缘体3破坏。

对于第2发明的火花塞，在上述连接部直径(B)为2.9mm以下时，优选上述收缩率((D-C)/D)×100为38%以上67%以下。上述连接部直径(B)为2.9mm以下，并且上述收缩率((D-C)/D)×100在上述范围内，则能够提供负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力更进一步优异的火花塞，此外能够更进一步抑制在将端子配件5插入轴孔2而对形成连接部6的连接部形成用粉末施加负荷时绝缘体3破坏。

上述连接部6中的电阻体22的气孔率为5.0%以下，优选4.0%以下，更优选1.2%以下。电阻体的气孔率通常为0.3%以上。

上述第二构成部19的前端部20具有凹凸状的表面，上述前端部直径(A)与上述连接部直径(B)的比(A/B)优选为0.85以上0.97以下。若上述前端部20具有凹凸状的表面，则前端部20与密封材料的接触面积增大，前端部20与第二密封层24的密合性良好，因此端子配件5和绝缘体3被牢固地固定。另外，若上述比(A/B)在上述范围内，则在将端子配件5插入轴孔2而对连接部形成用粉末施加负荷时能够将压力从端子配件5有效地传递到连接部形成用粉末，因此容易将上述气孔率和/或上述收缩率调整到适合的范围。其结果是，能够提供负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。

将电阻体22沿着轴线O方向剖切，对该剖切面实施镜面研磨，对该研磨面进行SEM观察(例如，加速电压20kV、光点尺寸50、COMPO像、组成像)而获取拍摄有研磨面整体的图像，根据该图像测定气孔部分的面积比例，从而能够求出上述气孔率。气孔的面积比例能够使用例如Soft Imaging System GmbH公司制造的Analysis Five来测定。在使用该图像解析软件的情况下，设定适当的阈值，以在研磨面的整体图像中选择出气孔部分。

上述(A)~(D)各自的尺寸通过使用X射线透视装置从与轴线O正交的方向拍摄火花塞并测定该部位而获得。如图2所示，前端部直径(A)是例如测定从第二构成部19的前端向轴线O的后端方向偏移1mm的部位中的与轴线O正交的方向的距离。连接部直径(B)是测定电阻体22的轴线O方向上的中心部分中的中径部14的与轴线O正交的方向的距离。连接部长度(C)是测定从中心电极4的后端到第二构成部19的前端的轴线O方向的长度。充填长度(D)是测定从中心电极4的后端到构成第二密封层24的密封材料的后端的轴线O方向的长度。在第二密封层24的后端侧确认有附着于轴孔2的内周面的密封材料。附着于该轴孔2的内周面的密封材料的轴线O方向的后端成为密封材料的后端。在后述的第四工序之前充填在轴孔2内的密封粉末被施加负荷和热并压缩从而成为构成第二密封层24的密封材料，另一方面，密封粉末的一部分作为附着于轴孔2的内周面的密封材料而残留。因此，位于轴线O的最后端的密封材料的位置推定为与施加负荷和热之前充填在轴孔2内的密封粉末的后端的位置相同。由此，充填长度(D)与连接部长度(C)的差(D-C)表示第四工序前后的连接部6的轴线O方向的收缩长度。

此外，在该实施方式中，连接部6具有第一密封层23、电阻体22和第二密封层24，从轴线O的前端方向顺序配置有第一密封层23、电阻体22、第二密封层24，但也可以是如下方式：没有第一密封层23和第二密封层24而仅由电阻体22形成连接部6的方式；由电阻体22和第一密封层23形成连接部6的方式；由电阻体22和第二密封层24形成连接部6的方式。因此，在图1以及2所示的实施方式的火花塞1中，附着于轴孔2的内周面而残存的成分是构成第二密封层24的密封材料，但例如在没有第二密封层24，而由第一密封层23和电阻体22形成连接部6的方式的情况下，作为附着于轴孔2的内周面而残存的成分确认有构成电阻体22的电阻材料。在该情况下，从中心电极4的后端到位于电阻材料的轴线O方向的最后端侧的部位的轴线O方向的长度成为充填长度(D)。

上述火花塞1例如如下进行制造。以下以在火花塞1的制造工序中配置和固定绝缘体、中心电极和端子配件的工序为中心进行说明(参照图3)。

首先，通过公知的方法将中心电极4、接地电极8、主体配件7、端子配件5以及绝缘体3制作成预定的形状(准备工序)，通过激光焊接等而将接地电极8的一端部接合到主体配件7的前端面(接地电极接合工序)。

另一方面，在绝缘体3的轴孔2内插入中心电极4，将中心电极4的凸缘部17卡定于轴孔2的第一台阶部13，并且在小径部12配置中心电极4(第一工序)。

接下来，按顺序从上述轴孔2内的后端侧放入形成第一密封层23的密封粉末15、形成电阻体22的电阻体组成物25以及形成第二密封层24的密封粉末16，将冲压销(press pin)26插入在轴孔2内，以60N/mm2以上的压力进行预备压缩，在中径部14充填密封粉末15、16和电阻体组成物25(第二工序)。

接下来，从上述轴孔2内的后端侧插入端子配件5的前端部20，以前端部20与密封粉末16接触的方式配置端子配件5(第三工序)。

接下来，以在密封粉末15、16含有的玻璃粉末的玻璃软化点以上的温度、例如800~1000℃的温度对连接部形成用粉末27加热3~30分钟，并且端子配件5的第一构成部18的前端面压入直至与绝缘体3的后端面抵接，对连接部形成用粉末27施加负荷(第四工序)。

由此，烧结构成连接部形成用粉末27的密封粉末15、16以及电阻体组成物25而形成第一密封层23、第二密封层24以及电阻体22。另外，在凸缘部17与轴孔2的间隙以及前端部20与轴孔2的间隙充填有构成第一密封层23以及第二密封层24的密封材料，在轴孔2内密封固定有中心电极4和端子配件5。

接下来，将固定有中心电极4以及端子配件5等的绝缘体3组装到接合有接地电极8的主体配件7(组装工序)。

最后，将接地电极8的前端部向中心电极4侧弯折，接地电极8的一端与中心电极4的前端部相对，从而制造出火花塞1。

此外，作为上述第二工序中的充填在轴孔内的电阻体组成物25以及密封粉末16，可使用具有上述组成的电阻体组成物25以及密封粉末16。

本发明的火花塞的制造方法在上述第三工序中，将从绝缘体3的后端到第一构成部18的前端的轴线O方向的长度设为露出长度(H)(mm)、将轴孔2的配置有连接部形成用粉末27的部位中的内径设为粉末部直径(B’)(mm)时，露出长度(H)和粉末部直径(B’)满足如下(1)~(3)式。

(1)H≥-3.1B’+18

(2)H≥-0.85B’+11

(3)B’≤5

图4示出表示上述(1)~(3)式的曲线图。若露出长度(H)和粉末部直径(B’)满足上述(1)~(3)式，则能够容易制造负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。

第三工序中的配置在轴孔2内的端子配件5的第二构成部19以露出长度(H)的长度露出，而不插入到轴孔2内。第四工序中端子配件5被压入到轴孔2内，直至露出长度(H)大致成为0，从而对连接部形成用粉末27施加负荷，因此如上述(1)以及(2)式所示，若露出长度(H)大于特定的值，则连接部形成用粉末27通过端子配件5而适度地被压缩加热。其结果是，所形成的电阻体22的气孔率以及上述收缩率成为适合的范围。即，得到电阻体22的气孔率为5.0%以下、上述收缩率为35%以上的火花塞。

此外，粉末部直径(B’)越小端子配件5的强度越低，因此端子配件5在被压入到轴孔2内时容易弯曲。因此，粉末部直径(B’)为上述(3)B’≤5的范围，尤其在(5)B’≤2.9中，若粉末部直径(B’)越小露出长度(H)越大，则电阻体的气孔率以及上述收缩率成为适合的范围，负载寿命性能提高。然而，若露出长度(H)的值过大，且在(4)H≤2.0B’+22.4的范围外，则在通过端子配件5对连接部形成用粉末27施加负荷时，绝缘体3的第一台阶部13附近破坏或产生龟裂从而有可能不良品发生率变高。

露出长度(H)和粉末部直径(B’)进一步在B’≤2.9时优选满足(6)H≥-3.1B’+19，在B’≥2.9时优选满足(7)H≥-0.85B’+12。若满足上述(6)、(7)式则能够制造负载寿命性能更进一步优异的火花塞。

端子配件5的前端部20优选具有凹凸状的表面，此外，前端部直径(A)和粉末部直径(B’)的比(A/B’)优选0.85以上0.97以下。若前端部20的表面具有凹凸构造，则前端部20与密封材料的接触面积增大，前端部20与第二密封层24的密合性良好，因此端子配件5和绝缘体3被牢固地固定。另外，若上述比(A/B’)在上述范围内，则在通过端子配件5对连接部形成用粉末27施加负荷时能够有效地传递压力，因此能够制造具有适合的电阻体的气孔率和/或上述收缩率的火花塞。因此，能够容易制造负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异的火花塞。

使用X射线透视装置从与轴线O正交的方向拍摄，测定从中心电极4的后端到端子配件5的前端部之间的中心部分中的轴孔2的内径，从而能够得到上述粉末部直径(B’)。

本发明所涉及的火花塞用作机动车用的内燃机例如汽油发动机等的火花塞，在设置于划分形成内燃机的燃烧室的头(未图示)的螺纹孔中螺合有上述螺纹部9，固定到预定的位置。本发明所涉及的火花塞也能够用于任何内燃机，但在小径化的火花塞中尤其发挥效果，因此能够适合用于要求火花塞的省空间化的内燃机。

本发明所涉及的火花塞不限于上述实施例，在能够实现本申请发明的目的的范围中可进行各种变更。例如，上述火花塞1中，对端子配件5的前端部20实施滚花加工，但只要前端部20的表面是与密封材料的密合性良好形状例如凹凸状则没有特别限定，也可以是通过螺纹切削加工等形成的形状。另外，也可以前端部20的外周面整体为凹凸状，还可以表面的一部分为凹凸状。

实施例

<火花塞的制作>

按照上述制造工序制作图1所示的火花塞。在第二工序中，放入绝缘体的轴孔内的密封粉末是混合50质量%的玻璃粉末和50质量%的导通成分(金属粉末)的粉末，电阻体组成物是混合80质量%的玻璃粉末、15质量%的陶瓷粉末和5质量%的炭黑的粉末。

放入到轴孔内的密封粉末和电阻体组成物通过冲压销以100N/mm2的压力进行预备压缩。在第四工序中，对构成电阻体组成物和密封粉末的连接部形成用粉末以900℃加热10分钟并且将端子配件插入到轴孔内。

使前端部直径(A)、连接部直径(B)、粉末部直径(B’)、连接部长度(C)、充填长度(D)以及露出长度(H)如表1~表3所示变化，从而制作火花塞。

此外，对于上述各种尺寸，如上所述使用X射线透视装置以及游标卡尺测定该部位。粉末部直径(B’)和连接部直径(B)是相同的值。

所制作的火花塞中的电阻体的气孔率通过上述方法求出。即，根据电阻体的半剖面的SEM图像(日本电子株式会社制的SEM(型号：JSM-6460LA)，加速电压20kV、光点尺寸50、COMPO像、组成像)，使用Soft Imaging System GmbH公司制造的Analysis Five测定气孔部分的面积比例从而求出。

<评价方法>

(负载寿命性能试验)

将所制造火花塞放置在350℃的环境下，施加20kV的放电电压，1分钟放电3600次，测定该试验前后的火花塞的电阻体的电阻值(R₀、R₁)。进行10次上述试验，测定试验后的电阻值R₁相对于初期电阻值R₀的平均值(R₁/R₀)成为1.5倍以上的时间。该时间越长负载寿命性能越良好。评价结果如表1以及表2所示。

(严酷的试验条件下的负载寿命性能试验)

除了将放电电压设为25kV以外，与上述负载寿命性能试验进行同样的试验。评价结果如表3所示。

(绝缘体破坏所产生的不良发生率的评价)

在制作50根火花塞时，按照如下基准评价在制造工序中绝缘体破坏而判定为不良品的个数的比例。评价结果如表1以及表2所示。

×：30%以上

○：5%以上、小于30%

◎：超过0%、小于5%

◎◎：0%

(端子固定力试验)

使用夹具夹住端子配件的第一构成部，使用自动绘图仪拉伸该夹具，测定端子配件从绝缘体拔出时的强度。端子固定力按照如下基准进行评价。评价结果如表1以及表2所示。

○：2500N以上、小于3000N

◎：3000N以上、小于3500N

◎◎：3500N以上或端子配件破坏

[表1]

[表2]

[表3]

如表1~表3所示，包含在本发明的范围的火花塞的负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异，另一方面，本发明的范围外的火花塞在负载寿命性能试验中，电阻体的电阻值上升，上述(R₁/R₀)的值直至成为1.5倍以上的时间短，负载寿命性能变差，并且端子配件对绝缘体的固定力也变差。

表示露出长度(H)与粉末部直径(B’)的关系的曲线图如图4所示。表1、2所示的评价结果按照如下基准进行分类，以符号的种类的不同来表示。

○：R₁/R₀成为1.5倍以上的时间超过250小时，不良发生率的评价结果为“◎◎”或“◎”，并且端子固定力试验的评价结果为“◎◎”

◇：R₁/R₀成为1.5倍以上的时间超过50小时且250小时以下，不良发生率的评价结果为“◎◎”，并且端子固定力试验的评价结果为“◎◎”

△：R₁/R₀成为1.5倍以上的时间超过250小时，不良发生率的评价结果为“○”，并且端子固定力试验的评价结果为“◎◎”

□：R₁/R₀成为1.5倍以上的时间超过250小时，不良发生率的评价结果为“×”，并且端子固定力试验的评价结果为“◎◎”

▲：R₁/R₀成为1.5倍以上的时间为50小时以下，不良发生率的评价结果为“◎◎”，并且端子固定力试验的评价结果为“◎”或“○”

描绘成为符号“▲”与符号“◇”，符号“◇”与符号“○”，符号“○”“△”与“□”的边界的直线，得到如下五个式。

H=-3.1B’+18…(i)

H=-3.1B’+19…(ii)

H=-0.85B’+11…(iii)

H=-0.85B’+12…(iv)

H=2.0B’+22.4…(v)

如图4所示，露出长度(H)以及粉末部直径(B’)位于由上述两个式(i)、(iii)和以下的(vi)式包围区域时，所得到的火花塞的负载寿命性能以及端子配件对绝缘体的固定力优异。

B’=5…(vi)

此外，除非粉末部直径(B’)越小露出长度(H)的下限值越大，否则不能得到良好的评价结果，以以下的(vii)式为边界，表示得到良好的评价结果的露出长度(H)的下限值的边界线的倾斜发生变化。换言之，在B’≤2.9的情况下，在露出长度(H)的值大于上述(i)式时、尤其大于上述(ii)式时，得到良好的评价结果，在B’≥2.9的情况下，在露出长度(H)的值大于上述(iii)式时、尤其大于上述(iv)式时，得到良好的评价结果。另外，露出长度(H)的值小于上述(v)式时不良发生率低。

B’=2.9…(vii)

标号说明

1火花塞

2轴孔

3绝缘体

4中心电极

5端子配件

6连接部

7主体配件

8接地电极

9螺纹部

10滑石

11填料

12小径部

13第一台阶部

14中径部

15密封粉末

16密封粉末

17凸缘部

18第一构成部

19第二构成部

20前端部

21主体部

22电阻体

23第一密封层

24第二密封层

25电阻体组成物

26冲压销

27连接部形成用粉末

29、30贵金属端头

Claims (14)

1.一种火花塞，具有：

绝缘体，具有沿着轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，保持在上述轴孔的一端侧；

端子配件，保持在上述轴孔的另一端侧；以及

连接部，在上述轴孔内将上述中心电极和上述端子配件电连接，

上述火花塞的特征在于，

上述连接部包括气孔率为5.0%以下的电阻体，

上述端子配件具有容纳于上述轴孔的第二构成部，

将上述轴孔中的保持有上述端子配件的一侧设为上述轴线方向的后端侧时，

若将从上述中心电极的后端到构成上述连接部的连接部件的后端的长度设为充填长度(D)、将从上述中心电极的后端到上述第二构成部的前端的长度设为连接部长度(C)，则表示充填长度(D)与连接部长度(C)的差相对于上述充填长度(D)的比例的收缩率((D-C)/D)×100为38%以上67%以下。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

上述电阻体的气孔率为4.0%以下。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

若将上述轴孔的配置有上述电阻体的部位中的内径设为连接部直径(B)，则上述连接部直径(B)为2.9mm以下，并且上述电阻体的气孔率为1.2%以下。

4.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

若将上述轴孔的配置有上述电阻体的部位中的内径设为连接部直径(B)，则上述连接部直径(B)为2.9mm以下。

5.一种火花塞，具有：

绝缘体，具有沿着轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，保持在上述轴孔的一端侧；

端子配件，具有容纳于上述轴孔的第二构成部，且上述端子配件保持在上述轴孔的另一端侧；以及

连接部，在上述轴孔内将上述中心电极和上述端子配件电连接，至少具有电阻体，

上述火花塞的特征在于，

将上述轴孔中的保持有上述端子配件的一侧设为上述轴线方向的后端侧时，

若将从上述中心电极的后端到构成上述连接部的连接部件的后端的长度设为充填长度(D)、将从上述中心电极的后端到上述第二构成部的前端的长度设为连接部长度(C)，则表示充填长度(D)与连接部长度(C)的差相对于上述充填长度(D)的比例的收缩率((D-C)/D)×100为35%以上。

6.根据权利要求5所述的火花塞，其特征在于，

上述收缩率((D-C)/D)×100为69%以下。

7.根据权利要求5或6所述的火花塞，其特征在于，

若将上述轴孔的配置有上述电阻体的部位中的内径设为连接部直径(B)，则上述连接部直径(B)为2.9mm以下，并且上述收缩率((D-C)/D)×100为38%以上67%以下。

8.根据权利要求5或6所述的火花塞，其特征在于，

上述连接部包括气孔率为5.0%以下的电阻体。

9.根据权利要求4所述的火花塞，其特征在于，

容纳于上述轴孔的第二构成部的前端部具有凹凸状的表面，若将上述前端部的直径设为前端部直径(A)，则上述前端部直径(A)与上述连接部直径(B)的比(A/B)为0.85以上0.97以下。

10.一种火花塞的制造方法，该火花塞具有：

绝缘体，具有沿着轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，保持在上述轴孔的一端侧；

端子配件，具有从上述轴孔露出的第一构成部，且上述端子配件保持在上述轴孔的另一端侧；以及

连接部，在上述轴孔内将上述中心电极和上述端子配件电连接，

上述火花塞的制造方法的特征在于，包括：

在上述轴孔的一端侧配置中心电极的第一工序；

填充形成上述连接部的连接部形成用粉末的第二工序；

上述端子配件的前端部以与上述连接部形成用粉末接触的方式配置在上述轴孔内的第三工序；以及

加热上述连接部形成用粉末并且通过上述端子配件施加负荷的第四工序，

在上述第三工序中，将上述轴孔中的配置有上述中心电极的一侧设为上述轴线方向的前端侧时，若将从上述绝缘体的后端到上述第一构成部的前端的上述轴线方向的长度设为露出长度(H)(mm)、将上述轴孔的配置有上述连接部形成用粉末的部位中的内径设为粉末部直径(B’)(mm)，则露出长度(H)和粉末部直径(B’)满足如下的(1)～(3)式

(1)H≥-3.1B’+18

(2)H≥-0.85B’+11

(3)B’≤5。

11.根据权利要求10所述的火花塞的制造方法，其特征在于，

上述露出长度(H)(mm)和上述粉末部直径(B’)(mm)满足H≤2.0B’+22.4。

12.根据权利要求10或11所述的火花塞的制造方法，其特征在于，

上述粉末部直径(B’)(mm)满足B’≤2.9。

13.根据权利要求12所述的火花塞的制造方法，其特征在于，

上述露出长度(H)(mm)和上述粉末部直径(B’)(mm)满足H≥-3.1B’+19。

14.根据权利要求10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状的表面，若将上述前端部的直径设为前端部直径(A)，则上述前端部直径(A)与上述粉末部直径(B’)的比(A/B’)为0.85以上0.97以下。

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