CN104577713A - 火花塞 - Google Patents
火花塞 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104577713A CN104577713A CN201410532268.XA CN201410532268A CN104577713A CN 104577713 A CN104577713 A CN 104577713A CN 201410532268 A CN201410532268 A CN 201410532268A CN 104577713 A CN104577713 A CN 104577713A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- noble metal
- metal tip
- melt region
- concentric circles
- central shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/39—Selection of materials for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
- H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
一种火花塞,提高贵金属端头的接合强度并抑制贵金属端头脱落。该火花塞具备电极,该电极具有贵金属端头和母材,在从母材至贵金属端头的范围形成有熔融区域,贵金属端头的直径为2mm以上,在与贵金属端头的中心轴正交并通过熔融区域中最接近中心轴的点的剖面,熔融区域具备形成在比同心圆A的圆周靠中心侧区域的多个中心侧熔融部,同心圆A是贵金属端头的外形线的同心圆且具有贵金属端头直径的90%长度的直径,位于同心圆A上的熔融区域中的同心圆A上的长度之和为同心圆A的圆周长度的30%以上,位于直径与贵金属端头的外形线的直径相同的同心圆B上的熔融区域中的同心圆B上的长度之和为同心圆B的圆周长度的30%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种火花塞。
背景技术
作为火花塞,公知一种将由耐火花消耗性和耐氧化性优异的贵金属(例如铂、铱、钌、铑)或以贵金属为主要成分的合金形成的电极端头(以下称为“贵金属端头”)与中心电极和接地电极(以下也统一简称为“电极”)接合的火花塞(例如,参照专利文献1)。通常,贵金属端头通过激光焊接与母材(电极或用于与电极接合的中间部件)接合。具体而言,通过沿着贵金属端头的外周照射激光,将贵金属与母材接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第4705129号公报
专利文献2:日本特开2002-93547号公报
专利文献3:日本特开2005-183167号公报
专利文献4:日本特开2007-87969号公报
专利文献4:日本特开2005-50732号公报
作为贵金属端头,特别是,在使用直径为2mm以上这种比较大型的端头的情况下,有时不沿着贵金属端头的整个外周连续照射激光,而是对沿着贵金属端头外周的多个部位进行激光照射。在这种情况下,作为提高贵金属端头的接合强度的方法,考虑增大对每个部位的激光照射输出功率的方法,或增加进行激光照射的部位的数量的方法。通过采用这些方法,能够扩大通过激光照射而形成的、贵金属端头和母材熔合的熔融区域。
然而,即使像上述那样使通过激光照射而施加的能量增加来扩大熔融区域,想要提高贵金属端头的接合强度,有时也难以充分地确保随着火花塞的使用而使电极暴露在冷热循环中时的贵金属的耐久性。例如当使通过激光照射而施加的能量增加时,通常熔融区域中的贵金属的含有量增加,但是,熔融区域中的贵金属的含有量增加的结果是,在熔融区域和母材之间,线膨胀系数差变大,在电极暴露在冷热循环中时贵金属端头容易从母材脱落。
而且,在使用中间部件作为母材的情况下,由于使利用激光照射而施加的能量增加,因此激光照射时的母材的温度上升,母材容易变形。当将焊接在以上述方式变形的母材上的贵金属端头与电极接合时,由于在母材和电极之间产生间隙,因此从贵金属端头向电极的热传递效率降低。当从贵金属端头向电极的热传递效率降低时,在利用火花塞形成火花时,贵金属端头和母材处于过热状态,贵金属端头容易脱落。因此,希望提高贵金属端头的接合强度,并且抑制暴露在冷热循环中的电极中的贵金属端头的脱落。
发明内容
本发明为了解决上述课题而完成,能够实现为以下方式。
(1)根据本发明的一种方式,提供一种火花塞,具备电极,所述电极具有含有贵金属剖面圆形的贵金属端头以及以围绕该贵金属端头的外周的方式配置的母材,所述贵金属端头焊接于所述母材,在从所述母材至所述贵金属端头的范围形成有所述母材和所述贵金属端头相互熔合的熔融区域。所述火花塞的特征在于,其中,所述贵金属端头的直径为2mm以上,在与所述贵金属端头的中心轴CL1正交并通过所述熔融区域中的最接近所述中心轴CL1的点的剖面中,所述熔融区域具备形成在比同心圆A的圆周靠所述贵金属端头的中心侧的区域的多个中心侧熔融部,所述同心圆A是所述贵金属端头的外形线的同心圆且具有所述贵金属端头的直径的90%长度的直径,位于所述同心圆A上的所述熔融区域的在所述同心圆A上的长度之和为所述同心圆A的圆周的长度的30%以上,位于同心圆B上的所述熔融区域的在所述同心圆B上的长度之和为所述同心圆B的圆周的长度的30%以上,所述同心圆B具有与所述贵金属端头的所述外形线的直径相同的直径。
根据该方式的火花塞,即使在使用直径为2mm以上这种直径比较大的贵金属端头而通过形成具备多个中心侧熔融部的形状的熔融区域来焊接贵金属端头和母材的情况下,也能够确保在贵金属端头内形成的熔融区域的体积,能够提高贵金属端头和母材之间的接合强度。而且,能够抑制贵金属端头从母材脱落。
(2)上述方式的火花塞,也可以是,在所述熔融区域中,所述剖面中的与所述同心圆B的圆周重合的部分中构成所述贵金属端头的金属的含有比例为10质量%以下。
根据该方式的火花塞,在熔融区域和贵金属端头之间,线膨胀系数差变得更大,在熔融区域和母材之间,线膨胀系数差变得更小。因此,当火花塞被暴露在冷热循环中而产生裂纹时,与其它部位相比,在贵金属端头的内部形成的贵金属端头和熔融区域的边界部中更容易产生裂纹,能够抑制贵金属端头的脱落。
(3)在上述方式的火花塞中,也可以是,所述熔融区域具备包含所述中心侧熔融部中的任一个且彼此分离的多个独立熔融部,在所述剖面中,各个所述独立熔融部的中心轴CL2从与该中心轴CL2平行且通过所述贵金属端头的中心轴CL1的直线分离。
根据该方式的火花塞,在各个独立熔融部中,同心圆A上的长度和同心圆B上的长度变得更长,因此能够削减应该形成的独立熔融部的数量。因此,能够抑制在形成熔融区域时施加在贵金属端头和母材整体上的能量(热量),能够抑制母材随着熔融区域的形成而变形,能够提高电极的耐久性。
(4)在上述方式的火花塞中,也可以是,各个所述独立熔融部中的所述中心轴CL2相对于与各个所述中心轴CL2平行且通过所述贵金属端头的中心轴CL1的各个直线都在相同侧分离。
根据该方式的火花塞,在电极整体中,能够更容易地确保各个独立熔融部中的同心圆B上的长度之和与同心圆A上的长度之和。而且,能够简化用于形成熔融区域的动作,能够提高加工性。
(5)在上述方式的火花塞中,也可以是,所述贵金属端头由铱或铱合金形成。
根据该方式的火花塞,贵金属端头与熔融区域和母材之间的线膨胀系数的差变大,因此能够特别显著地获得提高贵金属端头和母材之间的接合强度并提高电极的耐久性的效果。
本发明可以通过除了上述方式之外的各种方式实现,例如,可以通过火花塞的制造方法等方式实现。
附图说明
图1是火花塞的局部剖视图。
图2是表示接地电极的前端部的构成的剖视图。
图3是表示将贵金属端头安装在基部上的工序的说明图。
图4是表示接地电极的前端部的状态的俯视图。
图5是表示端头接合体中的TP含有剖面的状态的剖视图。
图6是用于说明接地电极的特征的说明图。
图7是用于说明接地电极的特征的说明图。
图8是表示作为贵金属端头和第一熔融区域的边界的边界部E的说明图。
图9是表示对贵金属端头和保持部件之间的接合强度进行检测的结果的说明图。
图10是表示对贵金属端头和保持部件之间的接合强度进行检测的结果的说明图。
图11是表示第一熔融区域的形状的说明图。
图12是表示对贵金属端头和保持部件之间的接合强度进行检测的结果的说明图。
图13是示意性表示端头接合体的状态的剖视图。
图14是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
图15是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
图16是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
图17是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
图18是表示TP含有剖面的状态的剖视图。
图19是表示含有端头中心轴CL1的剖面的状态的剖视图。
图20是表示中心电极的前端部的状态的剖视图。
图21是表示含有端头中心轴CL1的剖面的状态的剖视图。
具体实施方式
A.第一实施方式
A-1.火花塞的构成:
图1是利用作为本发明实施方式的火花塞的制造方法而制造的火花塞100的局部剖视图。如图1所示,火花塞100具有沿着轴线Ax伸长的细长形状。在图1中,由单点划线表示的轴线Ax的右侧表示外观主视图,轴线Ax的左侧表示以通过火花塞100的中心轴的剖面对火花塞100剖切后的剖视图。在以下的说明中,在与轴线Ax平行的方向上,将图1的下侧称作前端侧,将图1的上侧称作后端侧。
火花塞100具备绝缘子10、中心电极20、接地电极30、端子配件40和主体配件50。从绝缘子10的一端突出的杆状的中心电极20通过绝缘子10的内部,与设置在绝缘子10的另一端的端子配件40电连接。中心电极20的外周由绝缘子10保持,绝缘子10的外周在从端子配件40分离的位置由主体配件50保持。
在与主体配件50电连接的接地电极30和中心电极20的前端之间形成作为产生火花的间隙的火花间隙。火花塞100经由主体配件50而被安装在内燃机的发动机盖200上所设置的安装螺孔201中。当对端子配件40施加2万~3万伏的高电压时,在中心电极30和接地电极30之间所形成的火花间隙产生火花。
绝缘子10是对例如矾土的陶瓷材料进行烧制而形成的绝缘体。绝缘子10是在中心形成有容纳中心电极20和端子配件40的轴孔12的筒状的部件。在绝缘子10的轴向中央形成有增大外径的中央主体部19。在比中央主体部19靠端子配件40侧形成有将端子配件40和主体配件50之间绝缘的后端侧主体部18。在比中央主体部19靠中心电极20侧形成有外径比后端侧主体部18小的前端侧主体部17,在前端侧主体部17的前侧形成有外径比前端侧主体部17小且随着朝向前端侧外径逐渐变小的长脚部13。
主体配件50是围绕并保持绝缘子10的从后端侧主体部18的一部分至长脚部13的部位的圆筒形的配件。在本实施方式中,主体配件50由低碳钢形成,对整体实施镀镍或镀锌等电镀处理。主体配件50具备工具卡合部51、安装螺纹部52和衬垫支撑部54。
主体配件50的工具卡合部51供将火花塞100安装在发动机盖200上的工具(未图示)嵌合。主体配件50的安装螺纹部52具有与发动机盖200的安装螺纹孔201螺合的螺纹牙。主体配件50的衬垫支撑部54在安装螺纹部52的后端侧从安装螺纹部52向径向的外周侧突出而形成为凸缘状。
而且,作为实心的大致圆环状部件的衬垫5以与衬垫支撑部54的前端侧端部接触的方式嵌合并插入到主体配件50。利用该衬垫5,确保火花塞100的衬垫支撑部54和发动机盖200之间的密封性。针对衬垫5的具体结构和制造方法将在下文进行说明。另外,主体配件50的前端面57形成为在中央部具有开口的圆形状,在该中央部,中央电极20从绝缘子10的长脚部13突出。
在主体配件50的、比工具卡合部51靠后端侧设置有薄壁的压接部53。而且,在衬垫支撑部54和工具卡合部51之间设置有与压接部53相同的薄壁的压缩变形部58。在主体配件50的从工具卡合部51至压接部53为止的内周面与绝缘子10的后端侧主体部18的外周面之间,设置有圆环状的环状部件6、7,进而在两环状部件6、7之间填充滑石(talc)9的粉末。
在制造火花塞100时,向前端侧按压压接部53以使其向内侧弯曲,从而进行使压缩变形部58压缩变形的压接加工。通过进行压接加工,经由环状部件6、7和滑石9,绝缘子10在主体配件50内向前端侧被按压。通过该按压,滑石9在轴线Ax方向上压缩而使主体配件50内的气密性提高。
而且,在主体配件50的内周,位于绝缘子10的长脚部13的基端的绝缘台阶部15经由环状的密封片8而被按压于在安装螺纹部52的位置形成的配件内台阶部56。该密封片8是保持主体配件50和绝缘子10之间的气密性的部件,防止燃烧气体流出。
中心电极20是将导热性比电极母材21优异的芯材25埋设在形成为有底筒状的电极母材21的内部的杆状的部件。在本实施方式中,电极母材21由以镍为主要成分的镍合金形成,芯材25由铜或以铜为主要成分的铜合金形成。中心电极20在电极母材21的前端从绝缘子10的轴孔12突出状态下插入到绝缘子10的轴孔12中,经由陶瓷电阻3和密封体4而与端子配件40电连接。
接地电极30是杆状的部件,其基端被焊接到主体配件50的前端面57上。接地电极30的前端侧向与轴线Ax交叉的方向弯曲,接地电极30的前端部在轴线Ax上与中心电极20的前端面相对。为了提高耐火花消耗性和耐氧化消耗性,在接地电极30的前端部中的与中心电极20相对的位置配置有贵金属端头70。
A-2.接地电极的详细构成
图2是表示接地电极30的前端部的构成的剖视图。如图2所示,接地电极30具备基部32、贵金属端头70和保持部件76。
基部32是杆状的部件,由例如镍或镍合金这种耐腐蚀性高的金属形成。在基部32的前端部且与中心电极20相对的位置(图2所示的形成火花间隙SG的位置)形成有凹部35(参照图2)。在凹部35内,贵金属端头70和保持部件76相对于基部32接合。凹部35的剖面是圆形的,并具有形成为平坦面的底面36。
贵金属端头70是大致圆柱形状,由耐火花消耗性和耐氧化性优异的贵金属形成。在本实施方式中,贵金属使用铱或以铱为主要成分的铱合金。在本实施方式中,使用直径为2mm以上的端头作为贵金属端头70。贵金属端头70的直径的上限例如可以是10mm。另外,在本实施方式中,虽然贵金属端头70的中心轴(以下称作“端头中心轴CL1”)与火花塞100的轴线Ax大致一致,但也可以为不一致的形状。
保持部件76是用于将贵金属端头70与接地电极30接合的中间部件。保持部件76被形成为大致圆筒形状,贵金属端头70插入到其中空部分。保持部件76例如可以由镍形成,或由以镍为主要成分的镍合金形成。另外,本实施方式的保持部件76相当于本申请的权利要求书中的“母材”。
另外,在本实施方式中,优选的是,保持部件76的中空部分的内径和贵金属端头70的直径的差Δd1为0.01mm以上,0.1mm以下。当Δd1比0.1mm大时,贵金属端头70的外周面和保持部件76的内周面之间的间隙过大,可能发生贵金属端头70和保持部件76的接合强度的降低和从贵金属端头70向基部32侧的热传导效率的降低。另一方面,当Δd1比0.01mm小时,在将贵金属端头70插入到保持部件76的中空部分内时,保持部件76的内壁被切削而产生毛刺,可能发生贵金属端头70和保持部件76的位置关系产生偏移、贵金属端头70和保持部件76的接合强度降低。
如图2所示,在本实施方式中,保持部件76的厚度(端头中心轴CL1方向的长度)T1比贵金属端头70的厚度T0小。而且,贵金属端头70和保持部件76都以与凹部35的底面36接触的方式配置在基部32的凹部35内。而且,凹部35的深度与保持部件76的厚度T1大致相同。因此,贵金属端头70的一部分(与中心电极20相对侧的部分)从保持部件76和基部32的表面突出。另外,凹部35的内径和保持部件76的直径的差Δd2与上述Δd1相同,优选为0.01mm以上、0.1mm以下。
图3是表示将贵金属端头70安装在基部32上的工序的说明图。在图3(A)中表示接合贵金属端头70和保持部件76的状态以及激光照射的方向(箭头α)。在以下的说明中,将一体接合后的贵金属端头70和保持部件76称作“端头接合体31”。进而,在图3(A)中,用空心箭头表示将端头接合体31嵌入到基部32的凹部35内的状态。在图3(B)中,表示接合端头接合体31和基部32的状态以及沿激光照射的方向(箭头β)。
这样一来,在本实施方式中,贵金属端头76通过激光焊接与保持部件76接合,形成端头接合体31。接着,通过端头接合体31与基部32接合,贵金属端头70间接地(经由保持部件76)与基部32接合。
如图3(A)所示,在本实施方式中,在贵金属端头70插入到保持部件76的中空部分的状态下,利用从外周侧朝向端头中心轴CL1沿与端头中心轴CL1垂直的方向照射激光的激光焊接,贵金属端头70和保持部件76相互接合。更具体地说,利用在沿着保持部件76外周的多个位置进行的激光焊接而形成的、从保持部件76的外周面至贵金属端头70内部的多个熔融区域60(下文称作“第一熔融区域60”),贵金属端头70和保持部件76成为一体。第一熔融区域60相当于本申请的权利要求书中的“熔融区域”。
如图3(B)所示,在本实施方式中,端头接合体31插入到凹部35内,利用电阻焊接与凹部35的底面36接合。进而,在保持部件76的外周和凹部35的内周的边界附近,通过朝向与中心电极20相对的面而与端头中心轴CL1平行地照射激光,端头接合体31和基部32被激光焊接。更具体地说,通过由激光焊接形成的多个熔融区域65(下文称作“第二熔融区域65”),端头接合体31与接地电极30接合。
图4是表示接地电极30的前端部且与中心电极20相对侧的面的状态的俯视图。在图4中,将图2所示的剖面的位置以2-2剖面表示。在图4中,用虚线表示在接地电极30的表面未显示的第一熔融区域60的位置。如图4所示,在本实施方式中,设置有16个第一熔融区域60,各个第一熔融区域60大致等间距地形成。
而且,在本实施方式中,设置有16个第二熔融区域65。如图4所示,各个第二熔融区域65大致均等地配置在不与第一熔融区域60发生干扰的位置(以端头中心轴CL1为中心,每隔22.5°错开的位置)。另外,在图2中,为了表示剖面中的第一熔融区域60和第二熔融区域65的位置关系,用虚线表示在2-2剖面中未显示的第一熔融区域60和第二熔融区域65。
如图2所示,第一熔融区域60以从保持部件76的外周面延伸至贵金属70内部的方式形成。在图2中,将第一熔融区域60中最接近端头中心轴CL1的点以点TP表示。
图5是表示端头接合体31的剖面且与端头中心轴CL1正交并通过点TP的剖面的状态的剖视图。在以下的说明中,将与端头中心轴CL1正交并通过点TP的剖面也称作“TP含有剖面”。在图5中,省略了第二熔融区域65的图示。而且,在图2中,将图5所示的TP含有剖面的位置以5-5剖面表示。
如上所述,在本实施方式中,各个第一熔融区域60利用激光照射而形成,并且大致均等地配置(以端头中心轴CL1为中心,每隔一定角度θ错开的位置)。为了形成这样的第一熔融区域60,可以是,例如在贵金属端头70和保持部件76接合时,使贵金属端头70和保持部件76以端头中心轴CL1为中心旋转,每旋转预定角度而进行激光照射。此时,激光照射高度(从贵金属端头70的底面至激光照射轴为止的、沿着端头中心轴CL1方向的距离)在各个第一熔融区域60中相同即可。
在图5中,将TP含有剖面上的各个第一熔融区域60中的与激光照射轴一致的直线表示为各个第一熔融区域60的中心轴CL2。如图5所示,相邻的第一熔融区域60的中心轴CL2之间的角度在本实施方式中均为θ=22.5°,但也可以不均等。其中,如果上述角度在端头接合体31整体范围均等,则接合强度在端头接合体31整体上均等,因此优选上述角度均等。
在如上所述通过从保持部件76的外周侧朝向端头中心轴CL1沿与端头中心轴CL1垂直方向照射激光而形成第一熔融区域60的情况下,在激光照射轴上形成点TP。另外,在图2中,将贵金属端头70的外周和点TP之间的距离以熔深k来表示。在本实施方式中,用于形成各个第一熔融区域60的激光照射功率大致均等,各个第一熔融区域60的熔深k均等。
图6和图7是用于说明本实施方式的接地电极30的特征的说明图。与图5相同地,图6和图7表示端头接合体31中的TP含有剖面的状态。进而,在图6和图7中,将贵金属端头70的外形线(贵金属端头70焊接前的假想外周)的同心圆且具有贵金属端头70的直径的90%的长度的直径的同心圆以同心圆A来表示。而且,在图6和图7中,将具有与贵金属端头70的外形线相同直径的同心圆(即贵金属端头70焊接前的假想外周)以同心圆B来表示。
在本实施方式中,各个第一熔融区域60形成为越过上述同心圆A而向着端头中心轴CL1方向伸长。在图7中,将各个第一熔融区域60的一部分且形成为比同心圆A靠端头中心轴CL1侧的部分通过标注剖面线而表示为中心侧熔融部62。
另外,为了观察火花塞中TP含有剖面的状态,从与中心电极20相对面侧沿着端头中心轴CL对端头接合体31逐渐地进行少量切削,以使与端头中心轴CL1垂直的面始终露出,并测量同心圆B与第一熔融区域60的最深部分之间的距离,在最深部分的深度成为最深为止重复进行该动作即可。在逐渐地少量切削端头接合体时,例如每次切削5μm厚度即可。
采用如下方式可以测量在第一熔融区域60露出的贵金属端头70的剖面中同心圆B与第一熔融区域60的最深部分之间的距离:对上述剖面进行摄像,通过图像处理对第一熔融区域60进行细线化,并利用最小二乘法等使该第一熔融区域60的图像近似为直线,求导出第一熔融区域60的中心轴CL2。通过测量以上述方式求出的中心轴CL2上的距离,能够求得同心圆B与第一熔融区域60的最深部分之间的距离。
在图6中,将各个第一熔融区域60中位于上述同心圆A上的部分(同心圆A的圆周中通过各个第一熔融区域60的部分)作为“第一熔融外周部分C”而以粗线表示。在本实施方式中,各个第一熔融区域60中的第一熔融外周部分C的长度之和为同心圆A的圆周的长度的30%以上。通过使各个第一熔融区域60中第一熔融外周部分C的长度之和相对于同心圆A的圆周的长度的比例(以下也称作“同心圆A上部比例”)为30%以上,能够充分确保第一熔融区域60向贵金属端头70内伸长而形成的程度,能够提高贵金属端头70和保持部件76的接合强度。
但是,同心圆A上部比例越大,则在照射激光来形成第一熔融区域60时施加到端头接合体31的能量越多,存在端头接合体31成为过热状态的倾向。因此,为了抑制端头接合体31成为过热状态而变形的不良状况,优选同心圆A上部比例为90%以下,进一步优选为85%以下。
在图7中,将各个第一熔融区域60中位于上述同心圆B上的部分(同心圆B的圆周中通过各个第一熔融区域60的部分)作为“第二熔融外周部分D”而以粗线表示。在本实施方式中,各个第一熔融区域60中的第二熔融外周部分D的长度之和为同心圆B的圆周的长度的30%以上。通过使各个第一熔融区域60中的第二熔融外周部分D的长度之和相对于同心圆B的圆周的长度的比例(以下也称作“同心圆B上部比例”)为30%以上,能够充分确保第一熔融区域60向贵金属端头70内伸长而形成的程度,能够提高贵金属端头70和保持部件76的接合强度。
但是,同心圆B上部比例越大,则在照射激光来形成第一熔融区域60时施加到端头接合体31的能量越多,存在端头接合体31由此成为高温的倾向。因此,为了抑制端头接合体31成为过热状态而变形的不良状况,优选同心圆B上部比例为90%以下,进一步优选为85%以下。
而且,在本实施方式中,在第一熔融区域60中,TP含有剖面的第二熔融外周部分D中的构成贵金属端头70的金属的含有比例为10质量%以下。在构成贵金属端头70的金属是合金的情况下,该含有比例是指该合金的各种成分元素的质量%之和。在下文中将上述“TP含有剖面的第二熔融外周部分D中的构成贵金属端头70的金属的含有比例”也简单称作“第二熔融外周部分D中的贵金属比例”。
在第一熔融区域60中,在求取上述第二熔融外周部分D中的贵金属比例时,首先,重复进行如上所述的从表面切削端头接合体31的动作、和测量同心圆B与第一熔融区域60的最深部分之间距离的动作,使TP含有剖面露出。接着,向TP含有剖面中的第一熔融区域60的第二熔融外周部分D的部分照射加速后的电子射线,使用EPMA(电子探针微量分析器,))/WDS(波长扩散型X射线分光计,wavelengthdispersive X-ray spectrometer)来测量第一熔融区域60的组成即可。在本实施方式中,在形成于端头接合体31的各个第一熔融区域60中,第二熔融外周部分D中的贵金属比例为10质量%以下。
另外,第一熔融区域60的组成通常在整个第一熔融区域60大致恒定。例如,在第一熔融区域60中,即使在最近端头中心轴CL1(最深)的部位、和最远离上述最深部位的保持部件76的外周附近之间对构成贵金属端头70的金属的含有比例进行比较,通常偏差小于2质量%。在本实施方式中,规定TP含有剖面的第二熔融外周部分D作为用于测量第一熔融区域60中的构成贵金属端头70的金属的含有比例的基准位置。
在上述这样的端头接合体31中,第一熔融区域60中的熔深k(贵金属端头70的外周和点TP之间的距离)越大,则由形成第一熔融区域60而实现的接合强度越强。因此,优选第一熔融区域60中的熔深k的大小超过同心圆B(贵金属端头70的剖面的熔融前的假想外周)的直径的5%。
但是,从抑制焊接时激光照射能量的观点出发,优选熔深k的大小为小于同心圆B直径的50%,进一步优选为40%以下。通常,在使用直径2~10mm左右的贵金属端头70的情况下,当将第一熔融区域60的第二熔融外周部分D中的贵金属比例抑制在10质量%以下时,熔深k的大小为同心圆B的直径的30%以下。
根据以上述方式构成的本实施方式的火花塞,(i)各个第一熔融区域60中的第二熔融外周部分D的长度之和相对于同心圆B的圆周的长度的比例(同心圆B上部比例)为30%以上,(ii)各个第一熔融区域60中的第一熔融外周部分C的长度之和相对于同心圆A的圆周的长度的比例(同心圆A上部比例)为30%以上。因此,在使用直径2mm以上的直径比较大的贵金属端头70时,即使在设置多个彼此分离的第一熔融区域60的情况下,也能够确保在贵金属端头70中形成的第一熔融区域60的体积,能够提高贵金属端头70和保持部件76之间的接合强度。
在端头接合体31中,通过使得用于焊接的激光照射的次数进一步增加,例如通过使得用于形成第一熔融区域60的激光照射的位置相互接近,相邻的第一熔融区域60彼此重叠地形成,在同心圆A的整个圆周上,能够使第一熔融区域60成为从同心圆A的圆周扩展到端头中心轴CL1侧的形状。然而,当以这种方式使激光照射的次数增加时,可能产生因如下原因引起的不良状况:因照射而施加在端头接合体31上的能量过剩,使端头接合体31过热。
在本实施方式中,通过采用上述(i)和(ii)的构成,即使在使用直径2mm以上的直径比较大的贵金属端头70的情况下,也能够抑制激光照射的次数,并同时确保在贵金属端头70中形成的第一熔融区域60的体积,能够提高贵金属端头70和保持部件76之间的接合强度。
而且,根据本实施方式,在端头接合体31中,形成有彼此分离的多个中心侧熔融部62,并且满足具备上述(i)和(ii)的构成这样的构成必要条件,因此能够提高抑制贵金属端头70从保持部件76脱落的效果。
即,由于贵金属端头70的构成材料和第一熔融区域60的构成材料的线膨胀系数不同,因此当随着火花塞100的使用而暴露在冷热循环中时,贵金属端头70和第一熔融区域60的边界部分可能产生裂纹。在本实施方式中,通过满足上述构成必要条件,多个第一熔融区域60进入到贵金属端头70内而形成,并且确保未熔融的贵金属端头70的部分和第一熔融区域60的边界面积更宽,能够抑制贵金属端头70的脱落。
图8是表示贵金属端头70和第一熔融区域60的边界即边界部E的说明图。图8(A)表示TP含有剖面的状态,图8(B)表示包括第一熔融区域60和端头中心轴CL1的剖面的状态。边界部E在贵金属端头70内以图8所示的形状(嵌入到贵金属端头70内的形状)形成,由此,即使火花塞100暴露在冷热循环中而在边界部E产生裂纹,第一熔融区域60也能够像楔体那样与贵金属端头70卡合,因此,能够抑制贵金属端头70的脱落。
特别是,在本实施方式中,(iii)在第一熔融区域60中,TP含有剖面的第二熔融外周部分D中的构成贵金属端头70的金属的含有比例(第二熔融外周部分D中的贵金属的比例)为10质量%以下。其结果是,在第一熔融区域60的构成材料和贵金属端头70的构成材料之间,线膨胀系数差进一步变大,在第一熔融区域60的构成材料和保持部件76的构成材料之间,线膨胀系数差进一步变小。
因此,当火花塞100被暴露在冷热循环中时,相比于与图7所示的第二熔融外周部分D对应的位置(贵金属端头70焊接前的假想外周),在图8所示的边界部E更容易产生裂纹。当在图7所示的第二熔融外周部分D产生裂纹时,虽然贵金属端头70容易从保持部件76脱落,但是由于在边界部E容易产生裂纹,如上所述第一熔融区域60与贵金属端头70卡合而抑制贵金属端头70的脱落。
而且,在本实施方式中,通过满足上述(iii)的构成必要条件,能够抑制用于焊接贵金属端头70和保持部件76的激光的照射能量。因此,在焊接工序中能够抑制端头接合体31过热,能够抑制因过热而引起的保持部件76的变形等不良状况。
图9是表示检测结果的说明图,该检测结果是制造使同心圆B上部比例、以及熔深k相对于同心圆B的直径的比例不同的多个接地电极30并对贵金属端头70和保持部件76之间的接合强度进行检测后的结果。如图9所示,准备同心圆B上部比例为20%、30%和50%的三种端头接合体31。并且,准备熔深k相对于同心圆B的直径的比例为2%、5%和10%的端头接合体31。
在一个端头接合体31上形成的第一熔融区域60的数量统一为16个。为了检测上述接合强度,使用铱制的贵金属端头作为贵金属端头70,使用镍制的保持部件作为保持部件76。
通过调节用于形成第一熔融区域60的激光照射时的输出功率和激光照射时间,能够控制同心圆B上部比例和熔深k相对于同心圆B的直径的比例。对激光照射的输出功率和照射时间进行各种变更而制造不同的样品,针对各样品,检测TP含有剖面中的同心圆B上部比例和相对于同心圆B的直径的熔深k。接着,确定成为图9所示的同心圆B上部比例和相对于同心圆B的直径的熔深k的照射条件,并使用以所确定的条件重新制造的样品来检测接合强度。
通过制造分别具备图9所示的多种接地电极30的火花塞,针对这些火花塞进行振动试验,来评价接合强度。即,将所制造的各火花塞以20N·m的紧固扭矩安装在使用与发动机盖相同的铝材而制成的铝衬套上,实施ISO11565的3.4.4项所示的振动试验。具体而言,向火花塞的轴线Ax方向施加加速度30G±2G、频率50~500Hz、扫描频率为1倍频程/分钟的振动。此时,将使用燃烧器对火花塞进行加热的动作、停止加热并对火花塞进行冷却的动作作为1次循环,重复这些动作。
每一次循环的上述加热的动作是在800℃下加热2分钟,每一次循环的上述冷却的动作是1分钟。接着,测量至贵金属端头70脱落为止的循环次数。在图9中,将至贵金属端头70脱落为止的循环次数小于500的情况记作“×”,将至脱落为止的循环次数为500以上且小于1000的情况记作“○”,将至脱落为止的循环次数为1000以上的情况记作“◎”。
如图9所示,通过将同心圆B上部比例设定为30%以上,确认能够使接合强度显著地提高。但是,当熔深k相对于同心圆B的直径的比例为2%时,即使同心圆B上部比例为50%以上,接合强度也不充分。而且,通过使熔深k相对于同心圆B的直径的比例成为5%以上,能够实现更充分的接合强度。
图10是表示检测结果的说明图,该检测结果是指制造同心圆B上部比例恒定为30%、并使同心圆A上部比例不同的多种接地电极30,并对贵金属端头70和保持部件76之间的接合强度进行检测的结果。如图10所示,准备同心圆A上部比例为20%、30%和50%的三种端头接合体31。所使用的贵金属端头70和保持部件76的条件与在图9中表示结果的样品相同,在一个端头接合体31上形成的第一熔融区域60的数量统一为16个。而且,利用与已在图9中表示结果的接合强度的评价方法相同的方法对接合强度进行检测,接合强度的评价结果的记载方法也与图9相同。
图11是表示在图10中表示结果的样品(同心圆A上部比例为20%和30%的样品)中的第一熔融区域60的形状的说明图。同心圆A上部比例为50%的样品以恒定的输出功率进行用于形成第一熔融区域60的激光照射,因此,如图5示意性所示,第一熔融区域60的除了前端部(接近端头中心轴CL1侧的部分)之外的部分具有宽度大致恒定的形状。与此相对地,如图11所示,同心圆A上部比例为20%和30%的样品成为前端部(比同心圆B接近端头中心轴CL1的一侧的部分)的宽度更细的形状。
为了形成这种形状的第一熔融区域60,首先,以较大的输出功率即第一输出功率照射激光,形成熔融区域直至贵金属端头70的较深的位置,形成包含上述宽度较细的前端部在内的部分。此后,使激光照射的输出功率降低至较低的第二输出功率,抑制贵金属端头70的熔融,并同时促进熔点比贵金属端头70低的保持部件76的熔融,增大第一熔融区域60中的在保持部件76中形成的部分的宽度。
通过调节上述第一输出功率和第二输出功率、以及以各自的输出功率照射激光的时间,能够控制同心圆B上部比例和同心圆A上部比例。对上述第一输出功率和第二输出功率、以及以各自的输出功率照射激光的时间进行各种变更而制作不同的样品,针对各种样品,检测TP含有剖面中的同心圆B上部比例和同心圆A上部比例。接着,确定同心圆B上部比例为30%且同心圆A上部比例为图11所示的各值的照射条件,使用在所确定的条件下重新制造的样品来检测接合强度。
如图10所示,通过使同心圆A上部比例成为30%以上,确认能够使接合强度显著提高。
图12是表示检测结果的说明图,该检测结果是指制造同心圆B上部比例为30%、且熔深k相对于同心圆B的直径的比例为5%、并使第二熔融外周部分D中的贵金属比例不同的多种接地电极30并对贵金属端头70和保持部件76之间的接合强度进行检测的结果。如图12所示,准备第二熔融外周部分D中的贵金属比例为5质量%、10质量%和11质量%的三种端头接合体31。
所使用的贵金属端头70的条件和保持部件76的构成材料与在图9中表示结果的样品相同,在一个端头接合体31上形成的第一熔融区域60的数量统一为16个。而且,利用与已在图9中表示结果的接合强度的评价方法相同的方法对接合强度进行检测,接合强度的评价结果的记载方法也与图10相同。
通过调节用于形成第一熔融区域60的激光照射时的输出功率、激光照射时间和保持部件76的厚度,能够控制同心圆B上部比例、熔深k相对于同心圆B的直径的比例和第二熔融外周部分D中的贵金属比例。
制造对激光的输出功率、照射时间和保持部件76的厚度进行各种变更的不同的样品,针对各种样品,检测TP含有剖面中的同心圆B上部比例、相对于同心圆B的直径的熔深k以及第二熔融外周部分D中的贵金属比例。接着,确定同心圆B上部比例和相对于同心圆B的直径的熔深k成为上述值且第二熔融外周部分D中的贵金属比例成为图12所示的值的条件,使用在所确定的条件下重新制造的样品来检测接合强度。图12中的加热温度表示与已在图9中表示结果的接合强度的评价方法相同的评价方法中的加热动作时的加热温度。
如图12所示,通过使第二熔融外周部分D中的贵金属比例成为10质量%以下,即使暴露在加热温度为1000℃这样的极其严酷的冷热循环中,也确认能够显著地提高接合强度。
B.第二实施方式
图13是示意性地表示第二实施方式的火花塞具备的端头接合体31的、TP含有剖面的状态的剖视图。在包含第二实施方式在内的以后的实施方式的说明中,对与第一实施方式共同的部分标注相同的参考标号并省略详细的说明。
在第二实施方式中,与第一实施方式相同地,形成彼此分离的多个第一熔融区域60,但是与第一实施方式不同地在于,每个第一熔融区域60的中心轴CL2与端头中心轴CL1不相交。即第一熔融区域60的中心轴CL2从与该中心轴CL2平行且通过端头中心轴CL1的直线CL3分离。
在第二实施方式中,上述中心轴CL2和上述直线CL3的距离D1(下文也称作偏移量D1)在各个第一熔融区域60中是恒定的值。具体而言,在图13中,偏移量D1是贵金属端头70的半径R(同心圆B的半径R)的四分之三。
而且,在第二实施方式中,各个第一熔融区域60的中心轴CL2相对于对应的直线CL3而配置在相同侧(偏移的朝向相同)。即,在TP含有剖面中,当在以端头中心轴CL1为中心的恒定的旋转方向上逐次追寻全部的直线CL3时,与各个直线CL3对应的中心轴CL2相对于上述转动方向始终配置在相同侧。
在这样的第二实施方式中,通过调节激光照射的输出功率、激光照射的时间和保持部件76的厚度,与第一实施方式相同地,满足上述(i)~(iii)的构成必要条件。即,(i)第一熔融区域60的同心圆B上部比例为30%以上,(ii)第一熔融区域60的同心圆A上部比例为30%以上,(iii)第一熔融区域60的第二熔融外周部分D中的贵金属比例为10质量%以下。
另外,在如上述第二实施方式那样、各个第一熔融区域60的中心轴CL2与端头中心轴CL1不相交的情况下,通常,在第一熔融区域60中最接近端头中心轴CL1的点即点TP不在第一熔融区域60的中心轴CL2上(参照图13)。但是,在利用恒定的输出功率的激光照射来形成第一熔融区域60的情况下,通常,与端头中心轴CL1正交的剖面中的通过点TP的剖面和通过第一熔融区域60的中心轴CL2的剖面一致。
根据以上述方式构成的第二实施方式的火花塞,能够实现与第一实施方式相同的效果。进而,在第二实施方式中,由于第一熔融区域60的中心轴CL2从与该中心轴CL2平行且通过端头中心轴CL1的直线CL3分离,因此能够抑制由于用于形成第一熔融区域60的激光照射而施加在端头接合体31整体上的能量(热量)。
这是因为,与中心轴CL2和端头中心轴CL1相交的情况(图5所示的第一实施方式)相比,为了满足上述(i)和(ii)的构成必要条件所需要的第一熔融区域60的数量变少,而为了形成第一熔融区域60所需的激光照射的次数更少也能实现。即,这是因为,通过中心轴CL2以与端头中心轴CL1不相交的角度形成,即使在形成相同宽度的第一熔融区域60的情况下,与中心轴CL2和端头中心轴CL1相交的情况(图5所示的第一实施方式)相比,各个第一熔融区域60中的第二熔融外周部分D的长度(参照图7)和第一熔融外周部分C的长度(参照图6)也变长。
如果削减在以上述方式进行用于形成第一熔融区域60的激光照射时施加在端头接合体31上的能量,则能够抑制因保持部件76的过热引起的变形,能够提高接地电极30的耐久性。
即,如果保持部件76变形,则在将端头接合体31焊接在基部32上而制造接地电极30时,在端头接合体31和基部32(凹部35的内壁面)之间可能产生间隙。如果在端头接合体31和基部之间产生间隙,则端头接合体31和基部32之间的热传导效率降低,因此在随着火花塞的使用而使接地电极30暴露在冷热循环中时,贵金属端头70或端头接合体31可能成为过热状态。
当引起上述过热状态时,在构成材料不同(线膨胀系数不同)的部位之间产生裂纹或使构成材料氧化,从而使贵金属端头70和端头接合体31容易脱落。或者,当保持部件76变形时,在将接合有贵金属端头70的保持部件76安装于基部32的凹部35时的精度降低,端头接合体31的接合强度(耐久性)可能降低。在第二实施方式中,通过削减在激光照射时施加在端头接合体31上的能量,能够抑制上述不良状况。
另外,中心轴CL2和直线CL3之间的距离D1(偏移量D1)越大,则各个第一熔融区域60中的第二熔融外周部分D的长度和第一熔融外周部分C的长度变得越长,因此能够减少为了满足上述(i)和(ii)的构成必要条件所需要的激光照射的次数。从抑制激光照射的次数而抑制保持部件76的变形的观点出发,优选偏移量D1是贵金属端头70的半径R(同心圆B的半径R)的二分之一以上。偏移量D1是比贵金属端头70的半径R小的值,只要满足上述(i)和(ii)的构成必要条件,则优选偏移量D1尽量大。
图14是表示偏移量D1为贵金属端头70的半径R的二分之一的样品中的TP含有剖面的状态的剖视图。而且,图15是表示偏移量D1为贵金属端头70的半径R的三分之一的样品中的TP含有剖面的状态的剖视图。
在图13、图14和图15所示的样品中,以偏移量D1满足各自的值且在每个样品中都满足上述(i)和(ii)的构成必要条件的方式,设定作为用于形成一个第一熔融区域60的激光照射条件而共通的条件。而且,在每个样品中,都以偏移量D1满足上述值且相邻的第一熔融区域60之间的距离均等的方式形成第一熔融区域60。
C.第三实施方式
图16是表示第三实施方式的端头接合体31中的TP含有剖面的状态的剖视图。在第三实施方式中,与第二实施方式相同地,满足构成必要条件(i)~(iii),并且各个第一熔融区域60的中心轴CL2从与该中心轴CL2平行且通过端头中心轴CL1的直线CL3分离。但是,在第三实施方式中,各个第一熔融区域60中的偏移量D1在端头接合体31整体中不均等。
作为这样的构成,也能够获得与第二实施方式相同的效果。但是,从在端头接合体31整体上确保贵金属端头70和保持部件76之间的接合强度均等的观点出发,优选如第二实施方式那样、偏移量D1在端头接合体31整体中均等。
D.第四实施方式
图17是表示第四实施方式的端头接合体31中TP含有剖面的状态的剖视图。在第四实施方式中,与第二和第三实施方式相同地,满足构成必要条件(i)~(iii),并且各个第一熔融区域60的中心轴CL2从与该中心轴CL2平行且通过端头中心轴CL1的直线CL3分离。
但是,在第四实施方式中,不像第二和第三实施方式那样、各个第一熔融区域60的中心轴CL2相对于对应的直线CL3配置在相同侧,而是具备中心轴CL2相对于对应的直线CL3配置在不同侧的第一熔融区域60。即,具备偏离的朝向不同的第一熔融区域60。
作为这样的构成,也能够获得与第二和第三实施方式相同的效果。但是,当设置偏移方向不同的第一熔融区域60时,特别是在保持部件76和贵金属端头70的边界附近可能产生第一熔融区域60彼此重合的部分。在这样的部分中,由于贵金属比例被很大变更而使线膨胀系数差变得更大,因此容易产生裂纹。
如果为了避免这种情况而以第一熔融区域60彼此不重合的方式来设置偏移的朝向不同的第一熔融区域60,则在端头接合体31整体中,第一熔融区域60的密度和接合强度不均等。而且,难以满足上述(i)和(ii)的构成必要条件。而且,如果偏移的朝向相同,则在用于形成多个第一熔融区域60的激光照射时,例如使安装有贵金属端头70的保持部件76沿一定方向旋转并且照射激光即可,因此加工性较高,但是在使偏移的朝向不同的情况下,激光照射的动作更加复杂化。
因此,优选的是,偏移的朝向像第一~第三实施方式那样,是相同的朝向。
E.第五实施方式
图18是表示第五实施方式的端头接合体31中的TP含有剖面的状态的剖视图。在第五实施方式中,与第二和第三实施方式相同地,满足构成必要条件(i)~(iii)且各个第一熔融区域60的中心轴CL2从与该中心轴CL2平行且通过端头中心轴CL1的直线CL3分离。但是,在第五实施方式中,贵金属端头70不是圆柱状,而形成为圆环状。作为这样的构成,也能够获得与第二和第三实施方式相同的效果。
F.第六实施方式
图19是表示第六实施方式的接地电极130的前端部中、含有端头中心轴CL1的剖面的状态的剖视图。在第六实施方式的接地电极130中,与第一~第五实施方式不同地在于,贵金属端头70不经由保持部件而直接焊接在基部32上。即,在第六实施方式中,焊接贵金属端头70的母材不是保持部件76,而是基部32。
具体而言,贵金属端头70在插入到基部32的凹部35内的状态下、利用从外周侧朝向端头中心轴CL1照射的激光而焊接到基部32上,由此形成第一熔融区域160。作为这样的构成,通过满足上述构成必要条件(i)和(ii)乃至(iii),也能够实现与第一实施方式相同的效果。
G.第七实施方式
图20是表示第七实施方式的中心电极220的前端部的状态的剖视图。如图20所示,电极端头的焊接所涉及的构成也可以代替接地电极30或在接地电极30的基础上适用于中心电极侧。在图20所示的中心电极220中,贵金属端头270配置在电极母材21(参照图1)的前端部所设置的凹部235内,并利用从外周侧朝向端头中心轴CL1照射的激光而焊接到电极母材21上。而且,利用激光焊接,在贵金属端头270和电极母材21之间形成有第一熔融区域260。
作为这样的构成,通过满足上述构成必要条件(i)和(ii)乃至(iii),也能够实现与上述实施方式相同的效果。另外,在图20中,使贵金属端头270和电极母材21直接接触来焊接,但是也可以是与第一~第五实施方式相同地,在贵金属端头270和电极母材21之间配置保持部件76,使用保持部件76作为焊接贵金属端头270的母材。
H.变形例
另外,本发明并不限于上述实施例和实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够在各种各样的方式中实施,例如也可以像下述这样变形。
变形例1(贵金属端头的构成金属的变形)
在上述各实施方式中,虽然贵金属端头由铱或铱合金形成,但是也可以使用不同的贵金属或贵金属合金来形成贵金属端头。例如,也可以是,由从铂、钌、铑中选择的贵金属形成贵金属端头,或由以这样的贵金属作为主要成分的合金形成贵金属端头。
但是,在这些贵金属中,由于铱的线膨胀系数最小,因此在使用铱或铱合金的情况下,在贵金属端头和焊接贵金属端头的母材以及第一熔融区域之间,线膨胀系数的差变得特别大,容易在贵金属端头的外周附近产生裂纹。因此,在由铱或铱合金构成贵金属端头的情况下,通过具备上述构成必要条件(i)和(ii)或进而具备(iii),能够显著地获得抑制贵金属端头脱离的效果。
变形例2(焊接方法的变形)
贵金属端头和母材之间的焊接除了上述各个实施方式所示的激光焊接之外,也可以利用例如电弧焊接或电子束焊接来进行。通过从母材的外周朝向贵金属端头照射能量来进行焊接,只要能够形成沿着照射轴的第一熔融区域,就能与各个实施方式相同地适用于本发明。
变形例3(第一熔融区域的组成的变形)
在上述各个实施方式中,在第一熔融区域中,TP含有剖面的第二熔融外周部分D中的构成贵金属端头70的金属的含有比例成为10质量%以下(构成必要条件(iii)),但是也可以采用不同的构成。即使不满足构成必要条件(iii),通过至少满足构成必要条件(i)和(ii),即使在使用直径为2mm以上的直径比较大的贵金属端头的情况下,也能够获得提高贵金属端头的接合强度并提高耐久性的上述效果。
变形例4(第一熔融区域的形状的变形)
在上述各个实施方式中,第一熔融区域由彼此分离的多个独立熔融部构成,但是,也可以是,第一熔融部彼此不完全分离而存在第一熔融区域彼此重合的区域。具体而言,例如在保持部件76等母材中,相邻的第一熔融区域也可以形成为彼此重合,还可以是,在端头接合体31整体中,第一熔融区域连续地设置。而且,在贵金属端头整体中,各个第一熔融区域的熔深k(参照图2)也可以不均等。
在任一种情况下,通过第一熔融区域具备在比同心圆A靠端头中心轴CL1侧的区域形成的多个中心侧熔融部、并满足上述构成必要条件(i)和(ii)、或进而满足(iii),也能够获得与上述实施方式相同的效果。
变形例5(第一熔融区域的配置的变形)
图21是表示包括作为其他变形例的中心电极320中的端头中心轴CL1在内的剖面的状态的剖视图。在上述各实施方式中,作为第一熔融区域,设置有激光照射高度(从贵金属端头的底面至激光照射轴为止的、沿着端头中心轴CL1方向的距离)相同的多个第一熔融区域。与此相对地,在图21所示的变形例中,沿着端头中心轴CL1具备多段激光照射高度相同的多个第一熔融区域的组。
在这种情况下,在激光照射高度共同的各个组中,通过具备上述构成必要条件(i)和(ii)、或进而具备(iii),也能够获得与实施方式相同的效果。这种构成也可以适用于接地电极,而且,也可以使用保持部件作为用于焊接的母材。
本发明并不限于上述实施方式和实施例、以及变形例,在不脱离其主旨的范围内,能够在各种构成中实现本发明。例如,为了解决上述课题的一部分或全部,或为了实现上述效果的一部分或全部,与在说明书发明内容部分所记载的各种方式中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征能够进行适当地更换、组合。而且,这些技术特征只要在说明书中未说明是必不可少的,就可以适当地进行删除。
Claims (5)
1.一种火花塞,具备电极,该电极具有含有贵金属的剖面圆形的贵金属端头以及以围绕该贵金属端头的外周的方式配置的母材,所述贵金属端头焊接于所述母材,在从所述母材至所述贵金属端头的范围形成有所述母材和所述贵金属端头相互熔合的熔融区域,所述火花塞的特征在于,
所述贵金属端头的直径为2mm以上,
在与所述贵金属端头的中心轴CL1正交并通过所述熔融区域中的最接近所述中心轴CL1的点的剖面中,
所述熔融区域具备形成在比同心圆A的圆周靠所述贵金属端头的中心侧的区域的多个中心侧熔融部,所述同心圆A是所述贵金属端头的外形线的同心圆且具有所述贵金属端头的直径的90%长度的直径,
位于所述同心圆A上的所述熔融区域的在所述同心圆A上的长度之和为所述同心圆A的圆周的长度的30%以上,
位于同心圆B上的所述熔融区域的在所述同心圆B上的长度之和为所述同心圆B的圆周的长度的30%以上,所述同心圆B具有与所述贵金属端头的所述外形线的直径相同的直径。
2.根据权利要求1所述的火花塞,其中,
在所述熔融区域中,构成所述剖面中的与所述同心圆B的圆周重合的部分中的所述贵金属端头的金属的含有比例为10质量%以下。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞,其中,
所述熔融区域具备包含所述中心侧熔融部中的任一个且彼此分离的多个独立熔融部,
在所述剖面中,各个所述独立熔融部的中心轴CL2从与该中心轴CL2平行且通过所述贵金属端头的中心轴CL1的直线分离。
4.根据权利要求3所述的火花塞,其中,
各个所述独立熔融部中的所述中心轴CL2相对于与各个所述中心轴CL2平行且通过所述贵金属端头的中心轴CL1的各个直线都在相同侧分离。
5.根据权利要求1所述的火花塞,其中,
所述贵金属端头由铱或铱合金形成。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013-213516 | 2013-10-11 | ||
JP2013213516A JP5890368B2 (ja) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | スパークプラグ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104577713A true CN104577713A (zh) | 2015-04-29 |
CN104577713B CN104577713B (zh) | 2017-04-12 |
Family
ID=51655661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410532268.XA Expired - Fee Related CN104577713B (zh) | 2013-10-11 | 2014-10-10 | 火花塞 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9160146B2 (zh) |
EP (1) | EP2860831A1 (zh) |
JP (1) | JP5890368B2 (zh) |
CN (1) | CN104577713B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108808456A (zh) * | 2017-05-02 | 2018-11-13 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞的制造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050134160A1 (en) * | 2003-12-19 | 2005-06-23 | Denso Corporation | Spark plug designed to enhance strength of joint of noble metal member to ground electrode |
EP2124301A2 (en) * | 2008-05-21 | 2009-11-25 | NGK Spark Plug Company Limited | Spark plug |
JP2013012314A (ja) * | 2011-06-28 | 2013-01-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグおよびスパークプラグの製造方法 |
CN103138161A (zh) * | 2012-11-01 | 2013-06-05 | 昆明富尔诺林科技发展有限公司 | 用于火花塞的贵金属合金复合材料电极及其制造方法 |
JP2013143211A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4092889B2 (ja) | 2000-07-10 | 2008-05-28 | 株式会社デンソー | スパークプラグ |
JP4271379B2 (ja) * | 2001-02-08 | 2009-06-03 | 株式会社デンソー | スパークプラグ |
JP4070230B2 (ja) * | 2002-08-29 | 2008-04-02 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 |
JP4069826B2 (ja) * | 2003-07-30 | 2008-04-02 | 株式会社デンソー | スパークプラグおよびその製造方法 |
JP2005100747A (ja) * | 2003-09-24 | 2005-04-14 | Osaka Gas Co Ltd | ガスエンジン用点火プラグ |
JP4438794B2 (ja) | 2006-12-27 | 2010-03-24 | 株式会社デンソー | スパークプラグおよびその製造方法 |
KR101562410B1 (ko) * | 2007-12-20 | 2015-10-21 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | 스파크 플러그 및 그 제조방법 |
WO2010058835A1 (ja) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | 日本特殊陶業株式会社 | 内燃機関用スパークプラグ |
DE102010000689A1 (de) * | 2010-01-05 | 2011-07-07 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode |
-
2013
- 2013-10-11 JP JP2013213516A patent/JP5890368B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-10-03 US US14/506,141 patent/US9160146B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-10-06 EP EP20140187747 patent/EP2860831A1/en not_active Withdrawn
- 2014-10-10 CN CN201410532268.XA patent/CN104577713B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050134160A1 (en) * | 2003-12-19 | 2005-06-23 | Denso Corporation | Spark plug designed to enhance strength of joint of noble metal member to ground electrode |
EP2124301A2 (en) * | 2008-05-21 | 2009-11-25 | NGK Spark Plug Company Limited | Spark plug |
JP2013012314A (ja) * | 2011-06-28 | 2013-01-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグおよびスパークプラグの製造方法 |
JP2013143211A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
CN103138161A (zh) * | 2012-11-01 | 2013-06-05 | 昆明富尔诺林科技发展有限公司 | 用于火花塞的贵金属合金复合材料电极及其制造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108808456A (zh) * | 2017-05-02 | 2018-11-13 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞的制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9160146B2 (en) | 2015-10-13 |
JP2015076355A (ja) | 2015-04-20 |
EP2860831A1 (en) | 2015-04-15 |
CN104577713B (zh) | 2017-04-12 |
JP5890368B2 (ja) | 2016-03-22 |
US20150102720A1 (en) | 2015-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101486108B1 (ko) | 스파크 플러그 | |
CN101359811B (zh) | 内燃机用火花塞及火花塞的制造方法 | |
EP2325959A1 (en) | Spark plug | |
KR101550089B1 (ko) | 스파크 플러그의 제조방법 | |
US9083155B2 (en) | Spark plug with an improved separation resistance of a noble metal tip | |
JP5914582B2 (ja) | スパークプラグ | |
CN102292887A (zh) | 火花塞 | |
CN101442186B (zh) | 火花塞 | |
CN103931065A (zh) | 火花塞 | |
JP2010272212A (ja) | スパークプラグ | |
JP6105694B2 (ja) | スパークプラグ | |
KR20180066138A (ko) | 스파크 플러그 | |
CN104577713A (zh) | 火花塞 | |
CN101904065B (zh) | 火花塞 | |
US9627856B2 (en) | Electrode beam welded spark plugs for industrial electrodes | |
JP2016003817A (ja) | グロープラグ | |
US11367999B2 (en) | Spark plug and method of producing central electrode thereof | |
JP6489754B2 (ja) | グロープラグ | |
JP2021082542A (ja) | スパークプラグの製造方法 | |
CN106253060B (zh) | 火花塞 | |
JP2018010767A (ja) | 点火プラグの製造方法 | |
JP2024103912A (ja) | スパークプラグ | |
JP6426566B2 (ja) | スパークプラグおよびその製造方法 | |
JP2020119798A (ja) | 点火プラグ | |
JP2010205492A (ja) | スパークプラグ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170412 Termination date: 20201010 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |