CN105247747A - 内燃机用的火花塞的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种制造火花塞(1)的方法，在该火花塞(1)中，中心电极(2)和接地电极(3)的至少一方具备放电基端(5)。在基端制作工序中，将放电部(51)和母材接合部(52)相互接合而制作放电基端(5)，该放电部(51)配置在火花放电间隙(11)侧，该母材接合部(52)由熔点比放电部(51)低的材料构成，并且与电极母材(30)接合。在预接合工序中，通过电阻焊接，将放电基端(5)经由母材接合部(52)预接合到电极母材(30)。在正式接合工序中，通过激光焊接，以放电部(51)的侧面(511)和电极母材(30)的表面(31)通过不具有尖锐的边缘的连结面(523)平滑地连结的方式，将放电基端(5)接合到电极母材(30)。

Description

内燃机用的火花塞的制造方法

技术领域

本发明涉及制造内燃机用的火花塞的方法，在该内燃机用的火花塞中，在相互之间形成火花放电间隙且对置地配置的中心电极和接地电极的至少一方具备放电基端。

背景技术

在汽车发动机等的内燃机中，为了改善油耗，例如要求低排气量且进行增压(Supercharging)的高效率发动机。在这些高效率发动机中，为了提高点火性能，采用了在中心电极及接地电极的至少某一方具有放电基端(DischargeChip)的高性能的火花塞。

作为放电基端，为了确保耐消耗性，例如使用Pt、Ir、Ru、Rh、Pd、Os等贵金属或稀有金属。但是，从降低成本和抑制资源枯竭的观点来说，减少高熔点材料的使用量被作为重要课题。为了解决该课题，提出了由与电极母材接合的母材接合部和面对火花放电间隙的放电部的复合材料(CladMaterial)构成放电基端的火花塞。并且，在专利文献1中公开了制造由通过电阻焊接(ResistanceWelding)和扩散接合(DiffusionBonding)将母材接合部和放电部接合而形成的复合材料构成的放电基端的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2013/015262号

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述专利文献1所记载的放电基端(复合电极)中存在以下的问题。即，该放电基端是将放电部和母材接合部接合而成，所以在两者之间容易产生台阶。因此，在放电基端的侧部容易出现母材接合部的尖锐的角部。这样，将该放电基端用在火花塞的接地电极或中心电极时，母材接合部的尖锐的角部附近的电场强度变高。因此，放电火花容易飞溅到放电基端的侧部的、母材接合部的尖锐的角部，难以形成正常的放电火花。

在此，虽然消除放电部和母材接合部之间的台阶即可，但是专利文献1所记载的制造方法的情况下，难以得到没有台阶的放电基端。即，在上述制造方法中，通过电阻焊接将贵金属基端(放电部)接合到带状基材(母材接合部)后，将基材和贵金属基端成为一体的部分冲裁下来，所以在贵金属基端和基材之间产生台阶。即，在冲裁后，基材的直径比贵金属基端的直径更大。

此外，通过对将放电部的材料和母材接合部的材料粘合而成的复合板进行冲裁而制作放电基端，能够得到在放电部和母材接合部之间没有台阶的放电基端。但是，将冲裁后的复合板再生时，需要将2种材料分离，存在再生成本变高的问题。

相反，在冲裁后将放电部和母材接合部接合的情况下，为了使两者的接合面积成为一定，需要使母材接合部的直径比放电部的直径更大。其结果，在母材接合部和放电部之间产生台阶，母材接合部的尖锐的角部在放电基端的侧部形成。

本发明是在该背景下做出的，提供一种能够抑制火花飞溅到母材接合部的内燃机用的火花塞的制造方法。

解决课题所采用的技术手段

本发明提供一种制造内燃机用的火花塞的方法，在该内燃机用的火花塞中，在相互之间形成火花放电间隙且对置地配置的中心电极和接地电极的至少一方，以朝向上述火花放电间隙突出的方式具备与电极母材接合的放电基端。该方法包括：

基端制作工序，将放电部和母材接合部相互接合而制作上述放电基端，上述放电部配置在上述火花放电间隙侧，上述母材接合部由熔点比该放电部低的材料构成，并且与上述电极母材接合；

预接合工序，通过电阻焊接，经由上述母材接合部将上述放电基端预接合到上述电极母材；以及

正式接合工序，通过激光焊接，以上述放电部的侧面和上述电极母材的表面通过没有尖锐的边缘(Edge)的连结面平滑地连结的方式，将上述放电基端接合到上述电极母材。

发明的效果

根据上述方法，在得到的火花塞中，在放电基端的侧部不会出现母材接合部的尖锐的角部。即，能够防止电场强度局部变高的部位在母材接合部形成。其结果，能够抑制火花向母材接合部飞溅。

此外，通过激光焊接使母材接合部的一部分和电极母材的一部分熔融并凝固，从而将放电基端接合到电极母材，所以容易使母材接合部的外形成为沿着放电部的侧面和电极母材的表面的形状。因此，能够容易地以放电部的侧面和电极母材的表面平滑连接的方式，将放电基端接合到电极母材。

如以上那样，根据本发明，能够提供一种能够抑制火花向母材接合部飞溅的内燃机用的火花塞的制造方法。

附图说明

图1是实施例1中的火花塞的前端部的侧面图。

图2是实施例1中的通过基端制作工序得到的放电基端的(a)正面图、(b)俯视图。

图3是表示实施例1中的通过预接合工序将放电基端预接合到电极母材的状态的正面图。

图4是表示实施例1中的通过正式接合工序将放电基端焊接到电极母材的状态的正面图。

图5是说明实施例1中的激光焊接的情形的截面说明图。

图6是表示实施例1中的通过正式接合工序将放电基端焊接到电极母材的状态的截面说明图。

图7是实施例2中的火花塞的前端部的侧面图。

图8是说明实施例2中的激光焊接的情形的截面说明图。

图9是表示实施例2中的通过正式接合工序将放电基端焊接到电极母材的状态的截面说明图。

具体实施方式

在上述内燃机用的火花塞中，可以是中心电极具备上述放电基端，也可以是接地电极具备上述放电基端，还可以是中心电极和接地电极的双方具备上述放电基端。

上述火花塞例如能够作为汽车发动机等的内燃机的燃烧室内的点火机构来使用。

此外，在上述基端制作工序中得到的上述放电基端，上述母材接合部的直径可以比上述放电部的直径大。这种情况下，在上述基端制作工序中，容易稳定地进行放电部和母材接合部的接合。但是，如果母材接合部的直径比放电部的直径大，则在两者之间产生台阶，出现母材接合部的尖锐的角部。如果在出现该尖锐的角部的状态下将放电基端接合到电极母材，则火花塞的放电火花容易飞溅到母材接合部。在此，如上述那样，在上述正式接合工序中，以放电部的侧面和电极母材的表面通过不具有尖锐的边缘的连结面来平滑地连结的方式，将放电基端接合到电极母材，从而能够除去母材接合部的尖锐的角部。由此，能够有效抑制火花向母材接合部飞溅。

【实施例】

(实施例1)

使用图1～图6说明上述内燃机用的火花塞的制造方法的实施例。

通过本例的制造方法得到的火花塞1如图1所示，在相互之间形成火花放电间隙11而对置地配置的中心电极2和接地电极3，以朝向火花放电间隙11突出的方式分别具备与电极母材20、30接合的放电基端4、5。

在本例中，接地电极3中的放电基端5是将放电部51和母材接合部52相互接合而成的，该放电部51配置在火花放电间隙11侧，该母材接合部52由熔点比放电部51低的材料构成，并且与电极母材30接合。另一方面，中心电极2中的放电基端4不是复合部件。

本例的火花塞1的制造方法具有下述的基端制作工序、预接合工序、正式接合工序。即，通过以下的工序，形成在电极母材30上接合放电基端5而成的接地电极3。

在基端制作工序中，如图2所示，将放电部51和母材接合部52相互接合，制作放电基端5。在预接合工序中，如图3所示，通过电阻焊接将放电基端5经由母材接合部52预接合到电极母材30。在正式接合工序中，如图4所示，通过激光焊接使母材接合部52的一部分和电极母材30的一部分熔融并凝固，由此，以放电部51的侧面511和电极母材30的表面通过不具有尖锐的边缘的连结面523平滑地连结的方式，将放电基端5接合到电极母材30。

如图1所示，接地电极3的电极母材30从火花塞1的壳体12的前端朝向前端侧(图1的下侧)延伸，并且向中心轴侧弯曲。中心电极2的电极母材20被保持在绝缘件13的内侧，该绝缘件13被保持在壳体12的内侧。壳体12及接地电极3的电极母材30均由镍合金构成。此外，中心电极2的电极母材20也由镍合金构成。

而且，接地电极3的电极母材30具备在火花塞1的轴方向(以下简称为“塞轴方向”)上与中心电极2对置的对置面31，在该对置面31上接合着放电基端5。此外，在塞轴方向上与对置面31对置的、中心电极2的电极母材20的前端接着合放电基端4。在本例中，中心电极2的放电基端4不是复合部件，例如由铱合金等的贵金属基端构成。即，由贵金属构成的放电基端4通过焊接等接合到中心电极2的电极母材20的前端。

另一方面，接地电极3的放电基端5如上述那样，由将放电部51和母材接合部52相互接合而成的复合部件构成。在形成具备由该复合部件构成的放电基端5的接地电极3时，进行上述的基端制作工序、预接合工序、正式接合工序。以下具体说明各工序的一例。

在基端制作工序中，首先准备由熔点较高(例如熔点1700℃以上)的材料构成的放电部51和由熔点比放电部51低的材料构成的母材接合部52。作为放电部51的材料，例如可以使用Pt(铂)、Ir(铱)、Ru(钌)、Rh(铑)、Pd(钯)、Os(锇)等。此外，作为母材接合部52，例如可以使用Ni(镍)合金。另外，作为该Ni合金，例如可以使用熔点1400～1450℃的镍合金。

通过对这些金属部件进行冲裁加工等，分别制作圆柱形状的放电部51及母材接合部52。并且，母材接合部52的直径比放电部51的直径大。

如图2所示，对于这样形成的圆柱形状的放电部51和母材接合部52，一边使两者的中心轴一致，一边在轴方向上重合。然后，在将两者相互按压的状态下进行热处理，将放电部51和母材接合部52通过扩散接合而接合。由此，得到作为复合部件(CladMaterial)的放电基端5。因此，在放电基端5中的放电部51和母材接合部52的界面附近，形成了放电部51和母材接合部52各自的材料的原子相互向对方侧扩散的扩散层(图示略)。

在上述基端制作工序中得到的放电基端5，母材接合部52的直径比放电部的直径大。因此，在该阶段，在母材接合部52和放电部51之间形成有台阶，在该台阶部分存在母材接合部52的尖锐的角部521。

在预接合工序中，如图3所示，将在基端制作工序中得到的放电基端5预接合到电极母材30的对置面31。预接合通过电阻焊接来进行。即，使放电基端5在母材接合部52侧的面上抵接到电极母材30的对置面31上的规定位置。然后，将放电基端5和电极母材30夹持在一对电阻焊接的电极之间，同时在放电基端5和电极母材30之间流过电流。由此，通过焦耳热将放电基端5焊接到电极母材30上而完成预接合。

接着，在正式接合工序中，如图4所示，通过激光焊接将放电基端5接合到电极母材30。即，如图5所示，对于预接合到电极母材30的放电基端5，从其接合部的周围照射激光L。在此，激光L从遍及与电极母材30的接合部的全周的多个部位照射。此外，以比放电部51的熔点更低的温度进行激光焊接。即，在正式接合工序中，不使放电部51熔融，而是使母材接合部52的一部分和电极母材30的一部分熔融。由此，如图6所示，在母材接合部52的外周部，以环状形成母材接合部52和电极母材30融化并凝固而成的熔融部522。

此外，通过该激光焊接，如图4、图6所示，母材接合部52的尖锐的角部521(图3、图5)在形状上被除去，形成将放电部51的侧面511和电极母材30的表面(对置面31)平滑地连结的连结面523。在该连结面523中，穿过放电基端5的中心轴的平面的截面形状是将曲线和直线平滑地连结的形状，不具有尖锐的边缘。

接下来说明本例的作用效果。

在上述正式接合工序中，通过激光焊接使母材接合部52的一部分和电极母材30的一部分熔融并凝固，从而将放电基端5接合到电极母材30。由此，以放电部51的侧面511和电极母材30的对置面31通过不具有尖锐的边缘的连结面523被连结的方式，将放电基端5接合到电极母材30。因此，在得到的火花塞1中，在放电基端5的侧部不会出现母材接合部52的尖锐的角部521(图3)，能够防止电场强度局部变高的部位形成在母材接合部52。其结果，能够抑制火花向母材接合部52飞溅。

此外，如上述那样，通过激光焊接使母材接合部52的一部分和电极母材30的一部分熔融并凝固，从而将放电基端5接合到电极母材30，所以容易使得母材接合部52的外形如图4那样，成为沿着放电部51的侧面511和电极母材30的对置面31的形状。因此，能够容易地以放电部51的侧面511和电极母材30的对置面31通过不具有尖锐的边缘的连结面523而被连结的方式，将放电基端5接合到电极母材30。

此外，在基端制作工序中得到的放电基端5(图2)，母材接合部52的直径比放电部51的直径大。由此，容易稳定地进行放电部51和母材接合部52的接合。即，能够容易地使放电部51的端面的整个面与母材接合部52抵接，所以容易使对于母材接合部52的接合面积成为一定，能够稳定地得到接合强度。但是，在母材接合部52的直径比放电部51的直径大的情况下，在两者之间产生台阶，出现母材接合部52的尖锐的角部521。如果在出现了该尖锐的角部521的状态下将放电基端5接合到电极母材30，则火花塞1的放电火花容易飞溅到母材接合部52。在此，如上述那样，在正式接合工序中，以放电部51的侧面511和电极母材30的对置面31通过不具有尖锐的边缘的连结面523连结的方式，将放电基端5接合到电极母材30，从而能够如图4所示，除去母材接合部52的尖锐的角部521。由此，能够从放电部51的侧面511直到电极母材30的表面(对置面31)，将放电基端5的侧面通过不具有尖锐的边缘的连结面523平滑地连结。其结果，能够有效地抑制火花飞溅到母材接合部52。

此外，在正式接合工序中，以比放电部51的熔点低的温度进行激光焊接。由此，能够充分地确保由高熔点材料构成的放电部51的体积及形状，能够确保火花塞1的耐消耗性。

如以上那样，根据本例，能够提供一种能够抑制火花向母材接合部飞溅的内燃机用的火花塞的制造方法。

(实施例2)

如图7～图9所示，在本例中，中心电极2的放电基端4也由将放电部41和母材接合部42相互接合而成的复合材料构成，该放电部41配置在火花放电间隙11侧，该母材接合部42由熔点比放电部41低的材料构成，并且与电极母材20接合。

并且，在形成中心电极2时，也进行实施例1中说明的基端制作工序、预接合工序、正式接合工序。

基端制作工序与实施例1的基端制作工序同样，将放电部41和母材接合部42扩散接合而得到放电基端4。接着，在预接合工序中，如图8所示，将放电基端4通过电阻焊接预接合到中心电极2的电极母材20的前端面21。即，将放电基端4接合前的中心电极2的电极母材20的前端部分具有大致圆锥形状，并且具有前端与轴方向正交的平坦面。使母材接合部42侧抵接到该平坦面即前端面21，而将放电基端4预接合。

接着，在正式接合工序中，通过激光焊接将放电基端4接合到电极母材20。这时，放电基端4的母材接合部42和电极母材20的熔融部422形成为环状。然后，如图9所示，母材接合部42的尖锐的角部421(图8)在形状上被除去，形成将放电部41的侧面411和电极母材20的表面(大致圆锥状部分的侧面22)平滑地连结的连结面423。在该连结面423中，穿过放电基端5的中心轴的平面的截面形状是将曲线和直线平滑地连接件的形成，不具有尖锐的边缘。

其他与实施例1同样。另外，在本例或与本例有关的附图中使用的符号中的、与实施例1所使用的符号相同的符号，如果没有特别说明，表示与实施方式1同样的构成要素等。

在本例的情况下，在中心电极2侧也能够抑制放电火花飞溅到电极母材20。其结果，在中心电极2和接地电极3的放电部41、51彼此之间，能够更可靠地产生正常的放电火花。

其他，具有与实施例1同样的作用效果。

另外，除了上述实施例以外，例如也可以将中心电极构成为与实施例2同样，而接地电极的放电基端由不是复合材料的金属基端构成，或者采用在接地电极不设置放电基端的构成。

符号的说明

1火花塞

11火花放电间隙

2中心电极

20(中心电极的)电极母材

3接地电极

30(接地电极的)电极母材

4(中心电极的)放电基端

41(中心电极的)放电部

42(中心电极的)母材接合部

5(接地电极的)放电基端

51(接地电极的)放电部

52(接地电极的)母材接合部

Claims (3)

1.一种内燃机用的火花塞(1)的制造方法，是制造内燃机用的火花塞(1)的方法，在该内燃机用的火花塞(1)中，在相互之间形成火花放电间隙(11)而对置地配置的中心电极(2)和接地电极(3)的至少一方，以朝向上述火花放电间隙(11)突出的方式具备与电极母材(20、30)接合的放电基端(4、5)，该内燃机用的火花塞(1)的制造方法的特征在于，包括：

基端制作工序，将放电部(41、51)和母材接合部(42、52)相互接合而制作上述放电基端(4、5)，该放电部(41、51)配置在上述火花放电间隙(11)侧，该母材接合部(42、52)由熔点比该放电部(41、51)低的材料构成，并且与上述电极母材(20、30)接合；

预接合工序，通过电阻焊接，将上述放电基端(4、5)经由上述母材接合部(42、52)预接合到上述电极母材(20、30)；以及

正式接合工序，通过激光焊接，以上述放电部(41、51)的侧面(411、511)和上述电极母材(20、30)的表面(22、31)通过不具有尖锐的边缘的连结面(423、523)平滑地连结的方式，将上述放电基端(4、5)接合到上述电极母材(20、30)。

2.如权利要求1所述的内燃机用的火花塞(1)的制造方法，

在上述基端制作工序中得到的上述放电基端(4、5)，上述母材接合部(42、52)的直径比上述放电部(41、51)的直径大。

3.如权利要求1或2所述的内燃机用的火花塞(1)的制造方法，

在上述正式接合工序中，以比上述放电部(41、51)的熔点低的温度进行激光焊接。