火花塞的制作方法
【專利摘要】一種火花塞，用于提高玻璃密封層和電阻器之間的密封性。該火花塞包括：電阻器，在絕緣體的貫通孔內(nèi)配置在中心電極和端子配件之間，并且在軸線方向上與中心電極分離地配置；以及導(dǎo)電性玻璃密封層，設(shè)置在該電阻器和中心電極之間，將電阻器和中心電極電連接，導(dǎo)電性玻璃密封層的直徑為3.9mm以下，導(dǎo)電性玻璃密封層和電阻器的接合面在中心電極側(cè)被設(shè)為凸形狀。在該火花塞中，將接合面的從后端到前端的長度設(shè)為α，將導(dǎo)電性玻璃密封層的軸線方向上的最大長度設(shè)為β，并滿足α/β≥0.4的關(guān)系。
【專利說明】
火花塞
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種使用玻璃密封的火花塞。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，公知有一種在筒狀的絕緣體的內(nèi)部裝入有電阻器的火花塞(例如，參照專利文獻I)。在這種火花塞中，在絕緣體的貫通孔的一端部側(cè)配置有端子配件，并且，在另一端部側(cè)配置有中心電極。電阻器配置在該端子配件和中心電極之間。
[0003]收納在絕緣體的貫通孔中的電阻器由炭黑粉末及金屬粉末等導(dǎo)電性物質(zhì)和玻璃粉末的混合物構(gòu)成。由于電阻器中的金屬的含量并不高，因此與金屬制的端子配件和中心電極的直接的接合是很困難的情況較多。因此，在電阻器和端子配件之間或者在電阻器和中心電極之間也進行通過配置比電阻器含有更多的量的金屬粉末的導(dǎo)電性玻璃密封層來提尚接合力。
[0004]在以下示出這樣的帶有電阻器的火花塞的制造工序的一例。
[0005](I)在將中心電極配置在絕緣體的貫通孔中后，填充導(dǎo)電性玻璃粉末，此后，填充電阻器組合物的原料粉末，進一步再填充導(dǎo)電性玻璃粉末，最后插入端子配件，從而制作完成組裝體。
[0006](2)將該組裝體送入到加熱爐內(nèi)，加熱至在電阻器組合物以及導(dǎo)電性玻璃粉末中所包含的玻璃的軟化點以上。由此，在電阻器組合物的原料粉末以及導(dǎo)電性玻璃粉末中所包含的玻璃熔融。
[0007](3)此后，在玻璃熔融的狀態(tài)下將端子配件沿該端子配件的軸向推入，保持支撐狀態(tài)直到玻璃固化為止，從而在電阻器的前后形成有導(dǎo)電性玻璃密封層。其結(jié)果是，端子配件和中心電極分別經(jīng)由導(dǎo)電性玻璃密封層與電阻器接合并且固定于絕緣體。
[0008]記載于專利文獻I的火花塞在即使將導(dǎo)電性玻璃密封層的直徑設(shè)為3.3mm以下的情況下，通過將導(dǎo)電性玻璃密封層和電阻器的接合面設(shè)為曲面，抑制接合面上的剝離的產(chǎn)生。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010]專利文獻
[0011 ] 專利文獻I:日本特開2009-245716號公報
[0012]通過將導(dǎo)電性玻璃密封層和電阻器的接合面設(shè)為曲面，能夠提高兩者的接合強度，但優(yōu)選即使在暴露于比以往更高的燃燒壓力的情況下，導(dǎo)電性玻璃密封和絕緣體的氣密也足夠。如果中心電極側(cè)的導(dǎo)電性玻璃密封層和絕緣體的氣密受損，則產(chǎn)生變得無法維持作為火花塞的氣密的擔憂。存在這樣的密封性的降低特別是在想要將火花塞小徑化時容易產(chǎn)生的擔憂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，為了解決該問題，本申請在帶有電阻器的小徑的火花塞中提供一種能夠確保足夠的氣密性的火花塞。
[0014]本發(fā)明用于解決上述的問題的至少一部分，并能夠作為以下的方式或者應(yīng)用例而實現(xiàn)。
[0015](I)作為本發(fā)明的一實施方式，提供一種火花塞。該火花塞可以包括:筒狀的主體配件;絕緣體，保持于所述主體配件的內(nèi)部，并在所述絕緣體的內(nèi)部形成有沿著所述主體配件的軸線方向的貫通孔；中心電極，插入固定于所述絕緣體的所述貫通孔的一端部;端子配件，插入固定于所述絕緣體的所述貫通孔的另一端部；電阻器，在所述貫通孔內(nèi)配置在所述中心電極和所述端子配件之間，并且在所述軸線方向上與所述中心電極分離地配置；以及導(dǎo)電性玻璃密封層，在所述貫通孔內(nèi)設(shè)置在所述電阻器和所述中心電極之間，將所述電阻器和所述中心電極電連接。在該火花塞中，所述導(dǎo)電性玻璃密封層的直徑可以為3.9mm以下，所述導(dǎo)電性玻璃密封層和所述電阻器的接合面可以在所述中心電極側(cè)為凸形狀。并且，在將所述軸線方向上的所述接合面的從后端到前端的長度設(shè)為α，將所述導(dǎo)電性玻璃密封層的所述軸線方向上的最大長度設(shè)為β時，可以設(shè)為滿足0.4的關(guān)系。
[0016]在涉及的火花塞中，玻璃密封層和電阻器的緊貼性較好，在將火花塞設(shè)置于燃燒室的情況下，變得容易確保玻璃密封層和電阻器之間的密封性。因此，能夠確保作為火花塞的氣密性。
[0017](2)在這樣的火花塞中，可以將從所述接合面到所述中心電極的所述軸線方向上的最短距離γ設(shè)為3mm以上。這樣一來，能夠更加提高密封性。
[0018](3)并且，在火花塞中，可以將所述最大長度β設(shè)為Ilmm以上。這樣一來，能夠進一步確保密封性。
[0019](4)并且，可以將所述導(dǎo)電性玻璃密封層的所述直徑設(shè)為3.0mm以下。這樣一來，SP使是小徑化的火花塞，也能夠確保作為火花塞的氣密性。其結(jié)果是，能夠有助于火花塞的小徑化。
[0020](5)在這樣的火花塞中，在所述主體配件的外周形成有螺紋部，該螺紋部的直徑可以為Μ12以下。這樣一來，即使是這樣地小徑化的火花塞，作為火花塞能夠確保氣密性。其結(jié)果是，能夠有助于火花塞的小徑化。
【附圖說明】
[0021]圖1為示出作為本發(fā)明的一實施方式的火花塞的構(gòu)造的主要部分剖視圖。
[0022]圖2為示出本實施方式的火花塞的制造順序的流程圖。
[0023]圖3為示出電阻器的基材的制作順序的流程圖。
[0024]圖4為玻璃密封層和電阻器的接合面的放大剖視圖。
[0025]圖5為示出各樣品的評價結(jié)果的說明圖。
【具體實施方式】
[0026]Α.實施方式:
[0027]Al.火花塞的結(jié)構(gòu):
[0028]圖1為示出作為本發(fā)明的一實施方式的火花塞的構(gòu)造的概要剖視圖?；鸹ㄈ?00包括主體配件1、絕緣體2、中心電極3、接地電極4和端子配件13。在圖1中，將火花塞100的長度方向上的中心作為軸線O而表示。并且，沿著軸線，分別將接地電極4側(cè)稱為火花塞100的前端側(cè)，將端子配件13側(cè)稱為后端側(cè)。
[0029]主體配件I由碳鋼等的金屬呈中空圓筒狀形成，構(gòu)成火花塞100的殼體。前端側(cè)收納于主體配件I的內(nèi)部的絕緣體2由陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，并沿軸線O形成有貫通孔6。在貫通孔6的一端部側(cè)插入以及固定有端子配件13的一部分，在另一端部側(cè)插入以及固定有中心電極
3。并且，在貫通孔6內(nèi)，在端子配件13和中心電極3之間配置有電阻器15。電阻器15的兩端部分別經(jīng)由導(dǎo)電性玻璃密封層16以及端子配件側(cè)導(dǎo)電性玻璃密封層17與中心電極3以及端子配件13電連接。位于比電阻器15靠前端側(cè)的位置的導(dǎo)電性玻璃密封層16與本申請發(fā)明中的導(dǎo)電性玻璃密封層相當。
[0030]電阻器15作為端子配件13和中心電極3之間的電阻而發(fā)揮功能，從而抑制火花放電時的電波噪音(Noise)的產(chǎn)生。電阻器15由陶瓷粉末、導(dǎo)電材料、玻璃和粘合劑(粘結(jié)劑)構(gòu)成。在本實施方式中，電阻器15經(jīng)過后述的制作順序而被制作。
[0031]中心電極3在前端形成有點火部31，并以點火部31暴露的狀態(tài)配置在貫通孔6內(nèi)。接地電極4的一端與主體配件I焊接。并且，接地電極4的另一端側(cè)向側(cè)方彎曲，其前端部32配置成經(jīng)由間隙與中心電極3的點火部31相對。
[0032]在具有上述結(jié)構(gòu)的火花塞100的主體配件I的外周形成有螺紋部5?；鸹ㄈ?00使用該螺紋部5安裝于發(fā)動機的氣缸蓋等。
[0033]A2.火花塞的制造:
[0034]圖2為示出本實施方式的火花塞的制造順序的流程圖。圖3為示出電阻器的基材的制作順序的流程圖。如圖2所示，在制造本實施方式的火花塞100時，首先，制作電阻器15的基材(步驟S105)。如圖3所示，在電阻器15的基材的制作中，首先，使各材料用濕式球磨機混合(步驟S205)。在本實施方式中，步驟S205的各材料是指陶瓷粉末、導(dǎo)電材料和粘合劑。作為陶瓷粉末，例如，能夠采用包含ZrO2以及T12的陶瓷粉末。作為導(dǎo)電材料，例如，能夠采用炭黑。作為粘合劑(有機粘合劑)，例如，能夠采用多聚羧酸等的分散劑。添加作為溶劑的水并使用濕式球磨機攪拌使該各材料混合。這時，各材料被混合，但各材料的分散程度比較低。
[0035]接著，使混合后的各材料用高速剪切攪拌機分散(步驟S210)。高速剪切攪拌機為通過基于刮刀(攪拌葉片)的強力的剪切力而使材料較強地分散并使材料混合的攪拌機。作為高速剪切攪拌機，例如，能夠采用軸向攪拌機(Axial mi xer)。通過基于高速剪切攪拌機的混合，各材料的分散程度上升。
[0036]立即將由步驟S210得到的材料通過噴霧干燥法而造粒(步驟S215)。在步驟S215中得到的粉體中添加玻璃(粗粒玻璃粉末)和水并將它們混合(步驟S220)，使混合后的混合物干燥(步驟S225)，從而電阻器15的基材(粉體)完成。另外，作為在上述的步驟S220的混合中使用的混合器，例如，能夠使用萬能混合器。
[0037]在完成電阻器15的基材的制作后，如圖2所示，將中心電極3插入到絕緣體2的貫通孔6中(步驟S110)。將導(dǎo)電性玻璃粉末填充到貫通孔6中并壓縮(步驟S115)。該壓縮能夠通過例如將棒狀的夾具插入到貫通孔6中，按壓堆積的導(dǎo)電性玻璃粉末而實現(xiàn)。通過步驟S115形成的導(dǎo)電性玻璃粉末的層經(jīng)過后述的加熱壓縮工序，成為圖1的導(dǎo)電性玻璃密封層16。作為導(dǎo)電性玻璃粉末，例如，能夠采用將銅粉末和硼硅酸鈣玻璃粉末混合后的粉末。
[0038]將在步驟S105中制作的電阻器15的基材(粉體)填充到貫通孔6中并壓縮(步驟S120)，而且，將導(dǎo)電性玻璃粉末填充到貫通孔6中并壓縮(步驟S125)。通過步驟S120形成的粉末的層經(jīng)過后述的加熱壓縮工序，成為在圖1中示出的電阻器15。同樣地，通過步驟S125形成的粉末的層經(jīng)過后述的加熱壓縮工序，成為在圖1中示出的端子配件側(cè)導(dǎo)電性玻璃密封層17。另外，作為在步驟SI 25中使用的導(dǎo)電性玻璃粉末能夠使用與在步驟SI 15中使用的導(dǎo)電性玻璃粉末相同的粉末。并且，步驟SI20、S125中的壓縮方法能夠采用與步驟SI 15中的壓縮方法相同的方法。
[0039]將端子配件13的一部分插入到貫通孔6中，對絕緣體2整體進行加熱并從端子配件13側(cè)施加預(yù)定的壓力(步驟S130)。通過該加熱壓縮工序，填充于貫通孔6的各材料被壓縮以及燒制，在貫通孔6內(nèi)形成有導(dǎo)電性玻璃密封層16、端子配件側(cè)導(dǎo)電性玻璃密封層17和電阻器15。
[0040]將接地電極與主體配件I接合(步驟S135)，將絕緣體2插入于主體配件I(步驟S140)，鉚接主體配件1(步驟S145)。通過步驟S145的鉚接工序，絕緣體2固定于主體配件I。接著，對與主體配件I接合的接地電極的前端進行彎曲加工(步驟S150)，在圖1中示出的接地電極4完成。此后，未圖示的襯墊裝配于主體配件1(步驟S155)，火花塞100完成。
[0041 ] 接著，說明這樣制作的火花塞100的導(dǎo)電性玻璃密封層16和電阻器15的形狀。電阻器15和導(dǎo)電性玻璃密封層16的接合面朝向?qū)щ娦圆Ａ芊鈱?6側(cè)即朝向火花塞100的前端側(cè)被設(shè)為凸形狀。圖4為示出電阻器15和導(dǎo)電性玻璃密封層16的接合面的放大剖視圖。在本實施方式中，將電阻器15和導(dǎo)電性玻璃密封層16的外徑設(shè)為R，而且，規(guī)定以下的三個量α、
β、γ ο
[0042]α:電阻器15和導(dǎo)電性玻璃密封層16的接合面的從后端到前端的沿著軸線O的長度(根據(jù)需要稱為“凸起量”)。
[0043]β:導(dǎo)電性玻璃密封層16的軸線方向上的最大長度(根據(jù)需要稱為“密封材料長度”)。
[0044]γ:從電阻器15和導(dǎo)電性玻璃密封層16的接合面到中心電極3的軸線O方向上的最短距離(根據(jù)需要稱為“電阻器間距離”)。
[0045]這些量α、β、γ通過將制作的火花塞100以與軸線O垂直的平面切割，將剖面在軸線O方向上切削而測定。在圖4中，首先在用A-A線示出的位置切割，如果從此處向火花塞100的后端側(cè)以維持與軸線O垂直的平面的方式切削，則最初為僅絕緣體2和中心電極3暴露于剖面的狀態(tài)，但很快導(dǎo)電性玻璃密封層16暴露。此處成為密封材料長度β的一端。如果進一步切削，則中心電極3從剖面中消失，成為僅絕緣體2和導(dǎo)電性玻璃密封層16。該位置成為電阻器間距離γ的一端。如果進一步切削，則在剖面的中心出現(xiàn)電阻器15。此處為上述電阻器間距離γ的另一端，成為凸起量α的一端。
[0046]在該狀態(tài)下，在剖面的最外周存在絕緣體2，在其內(nèi)側(cè)呈環(huán)狀地存在導(dǎo)電性玻璃密封層16，在中心存在電阻器15。如果從此處進一步切削剖面，則環(huán)狀的導(dǎo)電性玻璃密封層16的寬度逐漸地變窄，很快成為環(huán)狀的某處中斷的狀態(tài)。這樣一來，在導(dǎo)電性玻璃密封層16只要有一個部位存在缺失的位置之前的位置成為凸起量α以及密封材料長度β的另一端。后述的實施例的各尺寸α、β、γ通過這樣的方法測定。并且，電阻器15以及導(dǎo)電性玻璃密封層16的外徑R通過調(diào)整絕緣體2的貫通孔6內(nèi)徑而設(shè)為所希望的尺寸。在以下的說明中，將電阻器15和導(dǎo)電性玻璃密封層16的外徑R稱為密封直徑。
[0047]B.實施例:
[0048]基于上述的實施方式，以密封直徑R為3.0mm和3.9mm制造共計15種類的火花塞100(樣品I?15)。樣品I?15使上述尺寸α、β、γ不同地制作。這些樣品通過改變加熱壓縮工序中的加熱溫度而調(diào)整α/β的值。另外，α/β的值也可以通過改變在加熱壓縮工序中施加的壓力而調(diào)整。
[0049]針對被制造的各火花塞100，評價了氣密性。氣密性的評價如下所述地進行。利用螺紋部5將樣品I?15的火花塞100裝配于與內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒室相當?shù)臏y試裝置的加壓室，以常溫在加壓室內(nèi)施加預(yù)定壓力的壓縮空氣一分鐘，測定來自火花塞100的后端側(cè)的泄露量。使壓縮空氣的壓力變化，根據(jù)來自火花塞100的后端(貫通孔6的后端)的泄露量成為每分鐘1.5mL(毫升)以下的壓縮空氣的壓力處于哪個范圍來評價氣密性，將此在圖5中作為符號A至F來表示。如果即使將壓縮空氣的壓力提高到1MPa泄露量也為1.5mL/分以下，則設(shè)為評價A，以下依次，泄露量成為1.5mL/分以下的壓縮空氣的壓力為，
[0050]如果7.5MPa，則設(shè)為評價B，
[0051]如果5.0MPa，則設(shè)為評價C，
[0052]如果3.0MPa，則設(shè)為評價D，
[0053]如果2.5MPa，則設(shè)為評價E，
[0054]如果2.0MPa，則設(shè)為評價F。
[0055]根據(jù)樣品I?15的氣密性的評價結(jié)果，即使密封直徑R為3.9mm以下，如果導(dǎo)電性玻璃密封層16和電阻器15的接合面在中心電極3側(cè)為凸形狀且α/?^ 4.0，則氣密性評價也為E以上。以下，將α/β稱為“密封材料長度比”。如果除了密封材料長度比α/β > 4.0的條件之外，電阻器間距離γ還在3.0mm以上，則氣密性評價為C以上。如果除此之外，密封材料長度β為I Imm以上，則氣密性評價為B以上。如果研究密封直徑R和密封材料長度比α/β相同的值的樣品，例如對樣品7、9、11 (密封直徑R = 3.0、密封材料長度比α/β = 4.0)和樣品8、1、12 (同R =3.9、同α/β = 4.0)進行比較，則可知存在電阻器間距離γ越大，氣密性評價越高的傾向。并且，如果對各樣品進行比較，則存在密封材料長度β越長，氣密性評價越高的傾向，特別是，密封材料長度Ilmm的樣品的氣密性評價都為B以上。如果滿足這三個條件(α/β ^ 4.0、γ> 3.0mm,β> 11mm)，則即使密封直徑R為3.0mm，氣密性評價也為B以上。
[0056]C.變形例:
[0057]導(dǎo)電性玻璃密封層16只要通過熔融包含玻璃粉末以及金屬粉末的混合物而形成即可，在上述實施方式中，混合銅粉末和硼硅酸鈣玻璃粉末并使用，但也可以使用其他金屬材料和玻璃粉末。并且，作為導(dǎo)電性物質(zhì)，也可以使用炭黑和石墨的粉末來替代金屬粉末。
[0058]并且，在上述實施方式中，作為電阻器15的基材，分別作為陶瓷粉末采用包含ZrO2以及T12的陶瓷粉末，作為導(dǎo)電材料采用炭黑，作為粘合劑(有機粘合劑)采用多聚羧酸等的分散劑，但也可以采用其他材料。例如，作為導(dǎo)電材料，能夠使用包含A1、Zn、Fe、Cu、Mg、Sn、T1、Zr、Ag和Ga中的任何一個種類以上的金屬的金屬粉末。
[0059]本發(fā)明不限定于上述的實施方式、實施例和變形例，能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)以各種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。例如，與記載于發(fā)明的概要的欄的各方式中的技術(shù)特征對應(yīng)的實施方式、實施例和變形例中的技術(shù)特征為了解決上述的問題的一部分或者全部，或者，為了達成上述的效果的一部分或者全部，能夠適當?shù)剡M行替換和組合。并且，如果該技術(shù)特征沒有在本說明書中作為必須的技術(shù)特征而被說明，則能夠適當?shù)剡M行刪除。
[0060]標號說明
[0061 ]I…主體配件
[0062]2…絕緣體
[0063]3…中心電極
[0064]4…接地電極
[0065]5...螺紋部
[0066]6…貫通孔
[0067]丨3…端子配件
[0068]15…電阻器
[0069]16…導(dǎo)電性玻璃密封層
[0070]17…端子配件側(cè)導(dǎo)電性玻璃密封層
[0071]31...點火部
[0072]32...前端部
[0073]100…火花塞
[0074]0...軸線。
【主權(quán)項】
1.一種火花塞， 包括:筒狀的主體配件； 絕緣體，保持于所述主體配件的內(nèi)部，并在所述絕緣體的內(nèi)部形成有沿著所述主體配件的軸線方向的貫通孔； 中心電極，插入固定于所述絕緣體的所述貫通孔的一端部； 端子配件，插入固定于所述絕緣體的所述貫通孔的另一端部； 電阻器，在所述貫通孔內(nèi)配置在所述中心電極和所述端子配件之間，并且在所述軸線方向上與所述中心電極分離地配置；以及 導(dǎo)電性玻璃密封層，在所述貫通孔內(nèi)設(shè)置在所述電阻器和所述中心電極之間，將所述電阻器和所述中心電極電連接， 所述火花塞的特征在于， 所述導(dǎo)電性玻璃密封層的直徑為3.9mm以下， 所述導(dǎo)電性玻璃密封層和所述電阻器的接合面朝向所述中心電極側(cè)為凸形狀， 在將所述軸線方向上的所述接合面的從后端到前端的長度設(shè)為α， 將所述導(dǎo)電性玻璃密封層的所述軸線方向上的最大長度設(shè)為β時， 滿足α/β 2 0.4的關(guān)系。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其中， 從所述接合面到所述中心電極的所述軸線方向上的最短距離γ為3mm以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其中， 所述最大長度β為I Imm以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其中， 所述導(dǎo)電性玻璃密封層的所述直徑為3.0mm以下。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其中， 在所述主體配件的外周形成有螺紋部，該螺紋部的直徑為Μ12以下。
【文檔編號】H01T13/20GK106025801SQ201610177098
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】巖崎喜知, 吉田治樹, 本田稔貴
【申請人】日本特殊陶業(yè)株式會社