專利名稱：火花塞的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內燃機用火花塞，更具體地，涉及一種其內安裝有電阻體的火花塞。
背景技術：
一般地，作為其內安裝有電阻體的火花塞，具有如下結構的火花塞，該火花塞具 有筒狀絕緣體；通孔，其沿絕緣體的軸線方向形成于絕緣體內部；端子金屬件(terminal metalpiece)，其由從通孔的一端插入并固定到該端的金屬制成；中心電極，其由從通孔的 另一端插入并固定的金屬制成；以及電阻體，其被布置于通孔中的端子金屬件和中心電極 之間(例如，參考專利文件1)。電阻體由玻璃粉末和例如炭黑粉末或金屬粉末等的導電材 料的混合物制成，然而，電阻體中的金屬含量并不高。因此，在許多情況下，難以直接接合中 心電極和由金屬制成的端子金屬件。所以，通常采用如下的構造來提高接合力在該構造 中，在端子金屬件和中心電極之間設置由玻璃粉末和相對大量的金屬粉末的混合物制成的 導電玻璃密封層。具有這種電阻體的火花塞的制造方法如下。首先，在將中心電極插入和固定于絕緣體的通孔后，填充導電玻璃粉末。然后，填 充具有電阻體成分的原料粉末，再填充導電玻璃粉末，最后從中心電極的相反側壓配安裝 端子金屬件，從而獲得組合單元。接著，該組合單元被置于加熱爐中并被加熱至高于玻璃軟 化溫度的溫度，然后沿端子金屬件的軸線方向推動端子金屬件，從而壓緊各層。如上所述， 獲得位于電阻體和中心電極側的導電玻璃密封層和位于端子金屬件側的導電玻璃密封層。 另外，以導電玻璃密封層介于端子金屬件和電阻體之間以及介于中心電極和電阻體之間的 方式將端子金屬件和中心電極接合至電阻體并且將之固定至絕緣體(下文中，用于形成各 層的過程稱為“層形成過程”)。專利文件1中公開的火花塞在端子金屬件的與導電玻璃密封層發(fā)生接觸的部分 的表面區(qū)域處設置有由特定材料制成的金屬層，并且通過增大端子金屬件和導電玻璃密封 層之間的接合力來防止例如接合狀態(tài)劣化等問題。[專利文件1]特開平11-339925號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題然而，近年來，為了通過例如增大閥直徑和自由處理用于更多冷卻液的水套 (water jacket)等的方式而獲得具有更高的發(fā)動機輸出功率和更高的發(fā)動機效率的能力 的發(fā)動機設計，或者為了通過減小發(fā)動機自身的尺寸而節(jié)省空間，在車輛設計領域都強烈 要求減小火花塞的直徑。為了達到這一目的，不可避免地要減小絕緣體的直徑。然而，為了保證絕緣體所需的耐電壓特性和機械強度，需要預定的徑向厚度。因 此，必須減小絕緣體的通孔的直徑，換句話說，必須減小電阻體和導電玻璃密封層的直徑。
但是，當絕緣體的通孔的直徑減小時，難以充分填充導電玻璃粉末。而且，存在電 阻體和導電玻璃密封層之間的機械強度，尤其是電阻體和導電玻璃密封層之間的接合部的 機械強度不足的趨勢。因此，在一些情況下，當來自發(fā)動機的振動或沖擊作用于火花塞時， 在電阻體和導電玻璃密封層的接合面處發(fā)生剝離，但是這一現(xiàn)象不發(fā)生在通孔直徑為約 3. 9mm的現(xiàn)有火花塞中，因此存在電連接的問題。專利文件1中公開的火花塞在端子金屬件的表面區(qū)域處設置有由特定材料制成 的金屬層，并且該火花塞被構造成通過增大端子金屬件和導電玻璃密封層之間的接合力來 防止接合狀態(tài)劣化或端子金屬件的脫落。因此，這涉及與本發(fā)明的以減小火花塞直徑為目 的的技術不同的技術。為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是通過增強電阻體和導電玻璃密封層之間的 粘著性，提供一種具有優(yōu)異的耐振動性能和電阻體負荷壽命特性并且直徑減小的火花塞。用于解決問題的方案通過具有如下結構的火花塞達到本發(fā)明的目的(1) 一種火花塞，所述火花塞包括筒狀金屬殼；絕緣體，所述絕緣體具有沿所述金屬殼的軸線方向形成于所述絕緣體內的通孔， 并且所述絕緣體被以從所述金屬殼露出的方式保持在所述金屬殼中；中心電極，所述中心電極被插入固定至所述通孔的一端部；端子金屬件，所述端子金屬件被插入固定至所述通孔的另一端部；電阻體，所述電阻體在所述通孔中被設置在所述中心電極和所述端子金屬件之 間，并且在所述軸線方向上與所述中心電極分離開；導電玻璃密封層，所述導電玻璃密封層在所述通孔中被無間隙地設置在所述電阻 體和所述中心電極之間；以及接地電極，所述接地電極被電連接至所述金屬殼，并且以在所述接地電極的前端 部和所述中心電極之間形成預定的火花放電間隙的方式構造所述接地電極，其中，所述導電玻璃密封層的直徑D小于等于3. 3mm,以及所述導電玻璃密封層與所述電阻體之間的接合面是曲面。(2)根據(jù)上述(1)所述的火花塞，其特征在于，所述導電玻璃密封層的直徑D在不小于1. 9mm且小于3. Omm的范圍。(3)根據(jù)上述⑴或(2)所述的火花塞，其特征在于，假設所述接合面的表面積為Sa，并且所述導電玻璃密封層的垂直于所述軸線方向 并且包括所述接合面的邊緣部的截面的面積為Si，則Sa/Sl大于等于1. 1。(4)根據(jù)上述(1)至(3)中任一項所述的火花塞，其特征在于，假設所述接合面的表面積為Sa，并且所述導電玻璃密封層的垂直于所述軸線方向 并且包括所述接合面的邊緣部的截面的面積為Si，則Sa/Sl大于等于1. 5。(5)根據(jù)上述(1)至(4)中任一項所述的火花塞，其特征在于，所述通孔的徑向截面為圓形，所述中心電極和所述端子金屬件之間的軸向距離L小于等于16mm，
5
假設所述電阻體的最大直徑為DR，并且所述電阻體的在所述通孔中無間隙地僅設 置有所述電阻體的那部分的軸向長度為M,則DR2/M小于等于2. 2。(6)根據(jù)上述(1)至(5)中任一項所述的火花塞，其特征在于，所述端子金屬件和所述電阻體彼此分離開，第二導電玻璃密封層在所述通孔中被無間隙地設置在所述端子金屬件和所述電 阻體之間，以及所述電阻體與所述第二導電玻璃密封層之間的第二接合面為曲面，并且該曲面的 頂部面向所述中心電極。(7)根據(jù)上述(6)所述的火花塞，其特征在于，假設所述第二接合面的表面積為Sb，并且所述第二導電玻璃密封層的垂直于所述 軸線方向并且包括所述第二接合面的邊緣部的截面的面積為S2，則Sb/S2大于等于1. 1。(8)根據(jù)上述(6)或(7)所述的火花塞，其特征在于，假設所述第二接合面的表面積為Sb，并且假設所述第二導電玻璃密封層的垂直于 所述軸線方向并且包括所述第二接合面的邊緣部的截面的面積為S2，則Sb/S2大于等于 1. 5。(9)根據(jù)上述(1)至(8)中任一項所述的火花塞，其特征在于，所述導電玻璃密封層由包含玻璃粉末和金屬粉末的混合物形成，所述電阻體由包含玻璃粉末、陶瓷粉末和非金屬導電粉末導電性粉末的混合物形 成，以及所述導電玻璃密封層中所包含的玻璃粉末的成分與所述電阻體中所包含的玻璃粉末的成分互不相同。(10)根據(jù)上述(1)至(9)中任一項所述的火花塞，其特征在于，安裝用外螺紋小于等于M10，其中，所述外螺紋形成在所述金屬外殼金屬殼上用以 用于安裝至相對的對象構件。在結構(1)中，電阻體和中心電極通過被夾在二者之間的導電玻璃密封層而接 合。由于接合至電阻體的導電玻璃密封層的直徑D小于等于3. 3mm(D ^ 3. 3mm)并且電阻 體的接合面為曲面，所以即使減小了導電玻璃密封層的直徑D，仍然能夠增大導電玻璃密 封層與電阻體的接合面的面積。從而，接合面的接合力能夠增大至大于等于現(xiàn)有技術的大 小。因此，能夠防止由于作用在火花塞上的振動或沖擊而引起的接合面處的剝離或導通不 良(connection failure)，從而提高火花塞的可靠性。另外，由于火花塞的小直徑，所以提 高了發(fā)動機設計的設計自由度，能夠獲得直徑減小的發(fā)動機。另外，接合面可以是具有曲面 形狀的任意形狀，例如，可采用碗狀的曲面形狀、具有多個凹凸的曲面形狀和波浪狀的曲面 形狀。在結構⑵中，由于導電玻璃密封層的直徑D在不小于1. 9mm至小于3. Omm的范 圍內(1.9mm≤ D < 3.0mm)，所以可以進一步減小火花塞的直徑。另外，能夠進一步提高發(fā) 動機設計的自由度，并且能夠獲得直徑減小的發(fā)動機。在結構(3)中，假設導電玻璃密封層與電阻體的接合面的表面積為Sa，導電玻璃 密封層的截面面積為Si，則Sa/Sl大于等于1. 1 (Sa/Sl彡1. 1)。因此，即使導電玻璃密封層 的直徑D小，仍然能夠增大導電玻璃密封層與電阻體的接合面的面積，從而能夠使接合力增大至大于等于現(xiàn)有技術中的接合力。為了進一步增大接合力，可以采用結構(4)，即Sa/ Sl大于等于1.5(Sa/Sl彡1.5)的結構。因此，能夠防止接合部處的諸如剝離和導通不良等 問題，從而能夠提供可靠性高的火花塞。在結構(5)中，假設電阻體的最大直徑為DR，電阻體(電阻體的被無間隙地設置的 部分)的軸向最短距離為M，則DR2/M小于等于2.2(DR2/M彡2.2)。因此，對于通常由電極 之間的高電壓火花引起的波動噪聲(wave noises)，可通過電阻體抑制波動噪聲的產生，因 此能夠抑制波動噪聲對諸如車載音響或車載電腦等聲學裝置的影響。另外，由于中心電極 和端子金屬件之間的軸向距離L小于等于16mm(L彡16mm)，所以在具有不大于3mm的小直 徑的電阻體的火花塞中，能夠長時間地防止火花塞的振動和沖擊對導電玻璃密封層與電阻 體的接合面造成影響。因此，能夠提供具有長壽命的小火花塞。在結構(6)中，因為電阻體與第二導電玻璃密封層的第二接合面是曲面，所以能 夠增大電阻體與第二導電玻璃密封層的第二接合面的面積。因此，即使當?shù)诙щ姴Ａ?封層的直徑小時，仍然能夠使第二導電玻璃密封層與電阻體的接合力增大至大于等于現(xiàn)有 技術中的接合力的大小。因此，能夠防止由于作用在火花塞上的振動或沖擊引起的第二接 合部的諸如剝離和導通不良等問題，從而提高火花塞的可靠性。在結構(7)中，假設第二導電玻璃密封層與電阻體的第二接合面的表面積為Sb， 第二導電玻璃密封層的截面面積為S2，則Sb/S2大于等于1. 1 (Sb/S2彡1. 1)。因此，即使 第二導電玻璃密封層的直徑小，第二導電玻璃密封層與電阻體的第二接合面的面積仍然較 大。從而能夠使該接合面處的接合力增大至大于等于現(xiàn)有技術中的接合力的大小。為了進 一步增大接合力，可以采用結構(8)，即Sb/S2大于等于1.5(Sb/S2彡1.5)的結構。因此， 能夠防止接合部處的諸如剝離和導通不良等問題，從而能夠提供可靠性高的火花塞。在結構(9)中，導電玻璃密封層由玻璃粉末和金屬粉末的混合物形成，電阻體由 玻璃粉末、陶瓷粉末和非金屬導電性粉末的混合物形成。另外，由于導電玻璃密封層中所包 含的玻璃粉末的成分與電阻體中所包含的玻璃粉末的成分互不相同，所以導電玻璃密封層 和電阻體能夠牢固地彼此接合。因此，能夠提供具有優(yōu)異的耐振動性能和耐沖擊性能并且 壽命長的火花塞。在結構(10)中，由于形成于金屬殼用于安裝至對象構件的安裝用外螺紋小于等 于M10，所以能夠顯著地表現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的火花塞的效果，即火花塞中絕緣體、電極、電阻體 和導電玻璃密封層都具有小直徑。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠增強電阻體與導電玻璃密封層之間的粘著性，從而提供一種具 有優(yōu)異的耐振動性能和優(yōu)異的電阻體負荷壽命特性并且直徑小的火花塞。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的火花塞的剖面圖。圖2是圖1的火花塞的主截面的放大圖。圖3是示出了當導電玻璃密封層的直徑和接合面的形狀改變時，利用接合面的表 面積Sa和接合面的截面面積Sl得到的比值Sa/Sl的比較的概念圖。附圖標記說明
11 金屬殼12 絕緣體12a、12b 絕緣體的兩個端部13:中心電極13a:中心電極的前端部14 接地電極14a:接地電極的一端部14b 接地電極的另一端部14c:接地電極的中間部15 外螺紋16 通孔16a 通孔的一端部16b 通孔的另一端部17 端子金屬件17a 端子金屬件的前端部18:電阻體19:第一導電玻璃密封層20:第二導電玻璃密封層23 第一導電玻璃密封層與電阻體的接合面23a 第一導電玻璃密封層與電阻體的接合面的頂部23b 第一導電玻璃密封層與電阻體的接合面的邊緣部24:第二導電玻璃密封層與電阻體的接合面(第二接合面)23a 第二導電玻璃密封層與電阻體的接合面的頂部23b 第二導電玻璃密封層與電阻體的接合面的邊緣部100 火花塞D 導電玻璃密封層的直徑DR:電阻體的直徑L 中心電極和端子金屬件之間的軸向距離
M 電阻體的無間隙地設置于通孔中的部分軸向長度Sa 第一導電玻璃密封層與電阻體的接合面的表面積Sb 第二導電玻璃密封層與電阻體的接合面的表面積(第二接合面的表面積)Sl 第一導電玻璃密封層的垂直于軸線方向并且包括接合面的邊緣部的截面的面 積S2 第二導電玻璃密封層的垂直于軸線方向并且包括接合面的邊緣部的截面的面 積g:火花放電間隙
具體實施例方式以下將參照

根據(jù)本發(fā)明的火花塞的示意性實施方式。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的火花塞的剖面圖。圖2是示出了圖1的火花塞的主要部分的 放大圖。如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的火花塞100包括筒狀金屬殼11 ；絕緣體12，其 具有沿金屬殼11的軸線方向形成于絕緣體12內部的通孔16，并且絕緣體12以其兩端部 12a和12b從金屬殼11露出的方式被插入金屬殼11中；中心電極13，其以前端部13a露出 的方式被插入并固定至通孔16的一端部16a(圖中的下側)；端子金屬件17，其以后端部 17a露出的方式被插入并固定至通孔16的另一端部16b (圖中的上側)；電阻體18，其被設 置在通孔16中的中心電極13和端子金屬件17之間，并且在軸線方向上分別與中心電極13 和端子金屬件17分離開；第一導電玻璃密封層19，其被無間隙地設置在通孔16中的電阻 體18和中心電極13之間；第二導電玻璃密封層20，其被無間隙地設置在通孔16中的電阻 體18和端子金屬件17之間；以及大致L形狀的接地電極14，其一端部(基部)14a通過電 阻焊接等被接合至金屬殼11，其中間部14c則以另一端部14b與中心電極13的前端部13a 相對的方式被彎曲。在下面的說明中，相對于金屬殼11的軸線方向，布置有中心電極13的一側被稱為 前側，并且其相反側(布置有端子金屬件的一側)被稱為后側。金屬殼11由碳鋼制成，并且在金屬殼11的外周面上沿周向形成安裝用的外螺 紋15，該外螺紋15用于安裝到例如發(fā)動機等的內燃機的氣缸蓋(對象構件(opponent member))。為了減小直徑，內螺紋15被設定為等于或小于M10。絕緣體12由諸如氧化鋁等陶瓷燒結體形成。以通孔16的徑向截面在軸線方向上呈大致均勻的圓形的方式形成通孔16，通孔 16的內徑被設定在1. 9mm至3. 3mm的范圍。因此，第一導電玻璃密封層19和第二導電玻璃 密封層20的直徑D被設定在1. 9mm至3. 3mm的范圍(S卩，1. 9mm彡D彡3. 3mm)。另外，通孔16的僅前側部分的直徑減小而形成臺階部{在圖中，這部分的內徑記 作dl(見圖2)}。另外，由于電阻體18在通孔16中被布置在端子金屬件17和中心電極13之間，以 及第一導電玻璃密封層19和第二導電玻璃密封層20被布置在電阻體18的兩端部，因此電 阻體18通過第一導電玻璃密封層19和第二導電玻璃密封層20與中心電極13和端子金屬 件17電連接。第一導電玻璃密封層19和第二導電玻璃密封層20及電阻體18形成導電接 合層(bonding layer)，稍后將說明它們的組成等。中心電極13由諸如Inconel (Inconel 商品名)等具有優(yōu)異的耐熱性和耐腐蝕性 的M合金制成，并且中心電極13被形成為圓柱狀。另外，通過激光焊接等將貴金屬電極頭 21接合至中心電極13的前端，其中貴金屬電極頭21由例如包含銥作為主要成分并且含有 5%質量百分比的鉬的合金(Ir-5Pt)制成，并且貴金屬電極頭21被形成為圓柱狀。絕緣體 12的通孔16的內徑dl (小直徑部的內徑)略大于中心電極13的外徑Dl，并且在中心電極 13和通孔16之間形成例如0. Imm至0. 5mm的徑向間隙C。設置徑向間隙C是為了避免由 于中心電極13和絕緣體12的熱膨脹系數(shù)不同所導致的熱膨脹量之間的差異。接地電極14由具有優(yōu)異的耐熱性和耐腐蝕性的Ni合金制成，并且被形成為大致 棱柱狀。另外，圓柱狀的貴金屬電極頭22通過激光焊接等被接合至與中心電極13的貴金 屬電極頭21相對的位置，其中貴金屬電極頭22由例如含鉬作為主要成分并且含Rh或Ir作為副成分的Pt合金制成。因為接地電極14的基部14a被接合至金屬殼11，所以金屬殼 11與接地電極14彼此電連接。因此，沿軸線方向在中心電極13的貴金屬電極頭21和接地電極14的貴金屬電極 頭22之間形成火花放電間隙g?；鸹ǚ烹婇g隙g的尺寸被設定為例如約0. 9mm。通過在該狀 態(tài)下在接地電極14和中心電極13之間施加高電壓，在火花放電間隙g中產生火花放電，從 而允許根據(jù)本發(fā)明的火花塞100用作諸如發(fā)動機等內燃機的點火源(ignition source) 0端子金屬件17由例如低碳鋼制成，并且在端子金屬件17的表面通過電鍍等涂 覆Ni基金屬層。端子金屬件17和中心電極13之間的軸向距離L被設定為小于或等于 16mm (L ^ 16mm)。通過使用例如上述的層形成過程燒結預定量的玻璃粉末、陶瓷粉末、非金屬導電 性粉末等形成電阻體18。電阻體18的電阻例如大致為5kQ。通過適量配合SiO2、B2O5, Na2O和BaO等獲得的硼硅酸鹽玻璃是玻璃粉末的示例。 &02是陶瓷粉末的示例。碳黑或石墨是非金屬導電性粉末的示例。另外，可以含有諸如Zn、 Sb、SruAg和Ni等金屬粉末，以及諸如糊精等有機粘接劑。通過如下方式形成第一導電玻璃密封層19和第二導電玻璃密封層20 配合預定 量的金屬粉末和預定量的諸如硼硅酸鹽玻璃等玻璃粉末，并且通過例如上述的層形成過程 將配合好的金屬粉末和玻璃粉末燒結在一起，其中金屬粉末包含一種或多種諸如Cu和Fe 等金屬成分。此外，根據(jù)需要，可以添加適量的諸如TiO2等半導體無機化合物粉末。這里，為了增器電阻體18與第一導電玻璃密封層19和第二導電玻璃密封層20之 間的接合，電阻體18及第一導電玻璃密封層19和第二導電玻璃密封層20中所包含的玻璃 粉末的成分可以互不相同。將第一導電玻璃密封層19和第二導電玻璃密封層20加熱至高于玻璃軟化溫度的 溫度，并且在沿軸線方向推動并插入端子金屬件17的同時，第一導電玻璃密封層19填充在 中心電極13和通孔16之間的間隙中，第二導電玻璃密封層20填充在端子金屬件17和通 孔16之間的間隙中，從而填充并密封這些間隙。另外，在此情況下第一導電玻璃密封層19 被接合至中心電極13和電阻體18，同樣地，第二導電玻璃密封層20被接合至電阻體18和 端子金屬件17。第一導電玻璃密封層19的直徑D被設定在1. 9mm至3. 3mm的范圍 (1. 9mm ^ D ^ 3. 3mm)，更優(yōu)選不小于 1. 9mm 至小于 3. Omm 的范圍(1. 9mm ^ D < 3. 0mm)。第一導電玻璃密封層19與電阻體18的接合面23為碗狀(曲面形狀)，其中碗的 頂部23a面向中心電極13。假設接合面23的表面積為Sa且第一導電玻璃密封層19的截 面面積(該截面垂直于軸線方向并且包括接合面23的邊緣部23b)為Si，上述材料被填充 并壓實，使得Sa/Sl大于等于1. 1 (Sa/Sl彡1. 1)。另外，更優(yōu)選地，Sa/Sl大于等于1.5 (Sa/Sl彡1. 5)。如上所述，通過將第一導電玻璃密封層19與電阻體18的接合面23形成為碗狀， 即使減小了第一導電玻璃密封層19的直徑D，仍然能夠增大第一導電玻璃密封層19與電阻 體18的接合面23的面積。因此，第一導電玻璃密封層19與電阻體18之間的接合面23處 的接合力能夠增大至等于或大于現(xiàn)有技術中的接合力。因此，能夠防止由于作用在火花塞 100上的振動或沖擊所導致的接合面23處的諸如剝離或導通不良等問題，從而提高火花塞
10100的可靠性。這里，由于在通孔16和中心電極13之間存在例如約0. Imm至0. 5mm的小間隙C， 所以當振動或沖擊從發(fā)動機等傳遞至火花塞100時，擔心中心電極13相對于絕緣體12的 振動。然而，在本實施方式中，中心電極13通過第一導電玻璃密封層19以大面積Sa，即通 過大的接合力，被接合至電阻體18，因此能夠防止在接合面23處產生剝離。第二導電玻璃密封層20與電阻體18的接合面24也為碗狀(曲面狀)，其中碗的 頂部24a和第一導電玻璃密封層19中一樣面向中心電極13。假設接合面24的表面積為 Sb和第二導電玻璃密封層20的截面面積(該截面垂直于軸線方向并且包括接合面24的邊 緣部24b)為S2，上述材料被填充并壓實，使得Sb/S2大于等于1. 1 (Sb/S2彡1. 1)。另外，更優(yōu)選地，Sb/S2大于等于1. 5(Sb/S2彡1. 5)。如上所述，通過將第二導電玻璃密封層20與電阻體18的接合面24形成為碗狀， 即使減小了第二導電玻璃密封層20的直徑，仍然能夠增大第二導電玻璃密封層20與電阻 體18的接合面24的面積。因此第二導電玻璃密封層20與電阻體18之間的接合面24處 的接合力能夠增大至等于或大于現(xiàn)有技術中的接合力。因此，能夠防止接合面24處的諸如 剝離或導通不良等問題，從而能夠提供可靠性高的火花塞100。另外，第二導電玻璃密封層20遠離振動或沖擊直接作用的中心電極13，因此作用 在第二導電玻璃密封層20與電阻體18的接合面24上的振動或沖擊不大于作用預制體第 一接合面23上的振動或沖擊。因此，由于設定Sb/S2彡1. 1 (優(yōu)選地，Sb/S2彡1. 5)，這是 與第一接合面23的面積比相同的面積比，所以能夠可靠地防止在接合面24處產生剝離。另外，假設電阻體18的軸線方向的最短長度(電阻體18的在通孔16中無間隙地 僅設置有電阻體18的那部分的軸向長度，即從圖中接合面23的邊緣部23b至接合面24的 頂部24a的最短軸向距離)為M并且電阻體18的最大直徑(直徑)為DR，則DR2/M小于等 于 2. 2 (DR2/M 彡 2. 2)。這是因為發(fā)明者已經分析并且發(fā)現(xiàn)，對于通常由電極之間的高電壓火花引起的波 動噪聲，當滿足DR2/M ( 2. 2的關系時，電阻體18可抑制波動噪聲的產生。因此，通過采用 根據(jù)本發(fā)明的火花塞100，能夠防止波動噪聲影響諸如車載音響或車載電腦等聲學裝置。另外，在圖2所示的實施方式中，由于DR = D，所以D2/M彡2. 2。(實施例)接著，將參照示出了評價試驗結果的附圖和表格進一步詳細地說明上述第一導電 玻璃密封層19的直徑D、第一導電玻璃密封層19與電阻體18的接合面23的表面積Sa和 中心電極13與端子金屬件17之間的軸向距離L的數(shù)值范圍。圖3示出了當?shù)谝粚щ姴Ａ芊鈱?9的直徑D和接合面23的形狀改變時，接合 面23的表面積Sa和比值Sa/Sl的比較。另外，如圖3(a)至圖3 (η)所示的導電玻璃密封層的直徑D為3. 3mm、3. 0mm、2. 8mm 和2. 5mm,并且可以看出隨著碗狀接合面23的內凹深度的增大，接合面23的表面積Sa也增 大。另外，接合面23的形狀不限于碗狀，只要該形狀能夠增大接合面23的表面積Sa即可， 如圖3(g)所示的圓錐臺形(conicaltrapezoidal shape)也是有效的。另外，也可以采用 未示出的具有多個凹凸的曲面或波浪形曲面。另外，在圖3中，示出了接合面23的形狀，然 而，這些形狀同樣也可以應用于接合面24的表面積Sb。
以下將說明評價試驗。通過在1. 5mm至3. 9mm的范圍改變第一導電玻璃密封層19的直徑D，以及通過使 由第一導電玻璃密封層19與電阻體18的接合面23的表面積Sa和截面面積Sl獲得的比 值(Sa/Sl)在1. 02至3. 00的范圍變化，而制造火花塞的多個試樣。根據(jù)JIS B8031 :2006(內燃機-火花塞)中規(guī)定的耐沖擊性試驗(impact resistance test)，在振幅為22mm、沖擊次數(shù)為400次/分鐘的條件下，持續(xù)1至2小時從 而在火花塞試樣上進行評價試驗(雖然JIS標準中持續(xù)時間為10分鐘，但是此處通過設定 更為嚴格的條件來進行嚴格試驗)。另外，在耐沖擊性試驗之后，根據(jù)JIS B8031 2006中規(guī)定的電阻體負荷壽命試驗 (resistor load life-span test)，施加20士5kV的高壓以產生1. 3X IO7次火花，并且在 放置1小時之后，測量阻值的變化。端子金屬件17與中心電極13之間的軸向距離L均被設定為11mm。另外，直徑D =3. 9mm,該直徑與現(xiàn)有火花塞的直徑相同，并且為了與本發(fā)明進行比較，也在現(xiàn)有火花塞 上進行相同的試驗。在耐沖擊性試驗進行1小時之后，進行過電阻體負荷壽命試驗的火花塞試樣的阻 值變化的評價試驗的結果如表1所示。在耐沖擊性試驗進行2小時之后，進行過電阻體負 荷壽命試驗的火花塞試樣的阻值變化的評價試驗的結果如表2所示。[表1] [表2] 這里，試驗后，那些阻值變化小于等于士 15 %的試樣被評為A，那些小于等于 士25%的試樣被評為B，那些小于等于士30%的試樣被評為C，那些大于等于士30%的試樣 被評為D。另外，在JIS B8031 2006中規(guī)定耐沖擊性試驗后的阻值變化小于等于士 10%， 并且電阻體負荷壽命試驗后的阻值變化小于等于士30%。另外，由于本試驗是在比JIS B8031 :2006的條件更加嚴格的條件下進行的，所以本試驗中那些被評為C和D的試樣并沒
有產品質量問題。如表1所示，作為進行1小時的耐沖擊性試驗和電阻體負荷壽命試驗的結果，直 徑為D = 1. 8mm和1. 5mm并且Sa/Sl = 1. 02和1. 05的火花塞試樣的阻值變化大，但是除 此以外的其它火花塞試樣的阻值變化小于等于士 15%，這個值是良好的。從該結果可以看 出，當直徑D在1. 9mm至3. 3mm的范圍(1. 9mm ≤ D ≤ 3. 3mm)并且Sa/Sl大于等于1. 1 (Sa/ Sl ≥1.1)時，可以獲得達到本發(fā)明的目的(增強小直徑時的接合力)的良好結果。另外，因為直徑D = 3. 9mm與現(xiàn)有技術的火花塞的直徑相同，而本發(fā)明的目的是減 小直徑，所以其被排除在本發(fā)明的范圍之外。另外，如表2所示，作為進行2小時的耐沖擊性試驗和電阻體負荷壽命試驗的結 果，在直徑為D=L 8mm和1. 5mm并且Sa/Sl = 1. 30或更小的火花塞試樣中觀察到大的阻 值變化，但是除此以外的其它火花塞試樣的阻值變化為士 15%，這個值是良好的。從該結果 可以看出，當直徑D在不小于1. 9mm至小于3. Omm的范圍(1. 9mm ≤ D < 3. 0mm)并且Sa/Sl 大于等于1.5(Sa/Sl ≥ 1.5)時，可以獲得進一步達到本發(fā)明的目的(增強小直徑時的接合 力)的良好結果。另外，在任意評價試驗中，用于比較試驗的具有直徑D = 3. 9mm的現(xiàn)有火花塞可以 獲得無任何問題的結果?；诒?和表2的試驗結果，通過將直徑減小為D = 2. 9mm，將端子金屬件17與 中心電極13之間的軸向距離L改變?yōu)?mm至22mm的范圍，將比值(Sa/Sl)改變?yōu)?. 5至3. 00的范圍，根據(jù)JIS B8031 2006進行2小時的耐沖擊性試驗之后，再進行電阻體負荷壽 命試驗，其中比值Sa/Sl是基于第一導電玻璃密封層19與電阻體18的接合面23的表面積 Sa和截面面積Sl的比值。表3示出了該試驗之后的阻值變化的測量結果。另外，運用與表1和表2的評價標準相同的評價標準。即使在該情況下，仍然通過 設定與JIS B8031 :2006相比更為嚴格的條件來進行評價試驗。因此，在本試驗中，那些被 評為C或D的試樣并沒有產品質量的問題。[表 3] 如表3所示，當端子金屬件17與中心電極13之間的軸向距離L大于18mm時，可見 阻值變化大。但是，當軸向距離L小于等于16mm時，阻值變化為士 15%，這個值是良好的。 其原因是當端子金屬件17與中心電極13之間的軸向距離L增大時，帶有電阻體成分的原 料粉末(玻璃粉末、陶瓷粉末、非金屬導電性粉末等)或導電玻璃密封層的原料粉末(玻璃 粉末、金屬粉末等)不能被充分地密實。根據(jù)該結果，端子金屬件17與中心電極13之間的 軸向距離L被設定為小于等于16mm。另外，不必說的是上述評價試驗的結果可應用于第二導電玻璃密封層20的直徑 和接合面24的表面積Sb。另外，假設電阻體18的軸向長度(從接合面23的邊緣部23b至接合面24的頂部 24a的軸向距離)為M,以及電阻體18的直徑為DR，將參照示出了評價試驗結果的表格進一 步詳細地說明值DR2/M的數(shù)值范圍。以下將說明評價試驗。通過將電阻體18的直徑DR，即第一導電玻璃密封層19的直徑D改變?yōu)?. 0mm、 2. 5mm和3. 3mm，并且對于各直徑改變的電阻體18也改變該電阻體18的軸向長度M(參見 表4)，從而制造多個火花塞試樣。根據(jù)JASO :D002-2 2004中規(guī)定的現(xiàn)有方法對火花塞試 樣進行評價試驗。評價試驗的結果如表4所示。[表 4] 這里，在被靜電容量影響的500MHz下，與用作比較例的現(xiàn)有產品(D = 3. 9mm, M = 6. 9mm，D2/M = 2. 2，阻值為5kQ)的相比，那些衰減量大于等于現(xiàn)有產品的衰減量的試樣被 評為A，那些衰減量小于現(xiàn)有產品的衰減量的試樣被評為B。如表4所示，當D2/M大于2. 2時，衰減量小。但是，當D2/M小于等于2. 2時，衰減 量良好。根據(jù)該結果，D2/M被設定為小于等于2. 2。在該情況下，可見對于通常由電極之間 的高電壓火花引起的波動噪聲，可通過電阻體抑制波動噪聲的產生，因此能夠抑制波動噪 聲對諸如車載音響或車載電腦等聲學裝置的影響。如上所述，在根據(jù)本實施方式的火花塞100中，能夠增強電阻體18與導電玻璃密 封層19和20之間的粘著性，從而可以獲得具有優(yōu)異的耐振動性能和電阻體負荷壽命特性 并且直徑小的火花塞100。因此，即使火花塞100具有小的直徑，仍然能夠提供與具有大直 徑的現(xiàn)有產品相比性能更好的火花塞100，并且該火花塞100能夠在振動、高溫等惡劣的環(huán) 境中高可靠性地使用。本發(fā)明不限于上述實施方式，而是可以進行適當?shù)淖冃秃透牧肌?br> 雖然已經參照具體實施方式
詳細地說明了本發(fā)明，應當理解，本領域的技術人員 能夠在不背離本發(fā)明的精神和范圍的條件下進行修改和變型。本申請要求2008年3月31日提出的日本專利申請No. 2008-090118的優(yōu)先權，該 日本專利申請的全部內容通過引用包含于此。
權利要求
一種火花塞，所述火花塞包括筒狀的金屬殼；絕緣體，所述絕緣體具有沿所述金屬殼的軸線方向形成于所述絕緣體內的通孔，并且所述絕緣體被以從所述金屬殼露出的方式保持在所述金屬殼中；中心電極，所述中心電極被插入固定至所述通孔的一端部；端子金屬件，所述端子金屬件被插入固定至所述通孔的另一端部；電阻體，所述電阻體在所述通孔中被設置在所述中心電極和所述端子金屬件之間，并且在所述軸線方向上與所述中心電極分離開；導電玻璃密封層，所述導電玻璃密封層在所述通孔中被無間隙地設置在所述電阻體和所述中心電極之間；以及接地電極，所述接地電極被電連接至所述金屬殼，并且以在所述接地電極的前端部和所述中心電極之間形成預定的火花放電間隙的方式構造所述接地電極，其中，所述導電玻璃密封層的直徑D小于等于3.3mm，以及所述導電玻璃密封層與所述電阻體之間的接合面是曲面。
2.根據(jù)權利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述導電玻璃密封層的直徑D在不小于1. 9mm且小于3. Omm的范圍。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，假設所述接合面的表面積為Sa，并且所述導電玻璃密封層的垂直于所述軸線方向并且 包括所述接合面的邊緣部的截面的面積為Si，則Sa/Sl大于等于1. 1。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的火花塞，其特征在于，假設所述接合面的表面積為Sa，并且所述導電玻璃密封層的垂直于所述軸線方向并且 包括所述接合面的邊緣部的截面的面積為Si，則Sa/Sl大于等于1. 5。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的火花塞，其特征在于， 所述通孔的徑向截面為圓形，所述中心電極和所述端子金屬件之間的軸向距離L小于等于16mm， 假設所述電阻體的最大直徑為DR，并且所述電阻體的在所述通孔中無間隙地僅設置有 所述電阻體的那部分的軸向長度為M,則DR2/M小于等于2. 2。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的火花塞，其特征在于， 所述端子金屬件和所述電阻體彼此分離開，第二導電玻璃密封層在所述通孔中被無間隙地設置在所述端子金屬件和所述電阻體 之間，以及所述電阻體與所述第二導電玻璃密封層之間的第二接合面為曲面，并且該曲面的頂部 面向所述中心電極。
7.根據(jù)權利要求6所述的火花塞，其特征在于，假設所述第二接合面的表面積為Sb，并且所述第二導電玻璃密封層的垂直于所述軸線 方向并且包括所述第二接合面的邊緣部的截面的面積為S2，則Sb/S2大于等于1. 1。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的火花塞，其特征在于，假設所述第二接合面的表面積為Sb，并且假設所述第二導電玻璃密封層的垂直于所述軸線方向并且包括所述第二接合面的邊緣部的截面的面積為S2，則Sb/S2大于等于1. 5。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的火花塞，其特征在于， 所述導電玻璃密封層由包含玻璃粉末和金屬粉末的混合物形成，所述電阻體由包含玻璃粉末、陶瓷粉末和非金屬導電性粉末的混合物形成，以及 所述導電玻璃密封層中所包含的玻璃粉末的成分與所述電阻體中所包含的玻璃粉末 的成分互不相同。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的火花塞，其特征在于，安裝用外螺紋小于等于M10，其中，所述外螺紋形成在所述金屬殼上，用于安裝至對象 構件。
全文摘要
提供一種火花塞，通過增強電阻體與導電玻璃密封層之間的粘著性，從而提供該具有優(yōu)異的耐振動性能和優(yōu)異的電阻體負荷壽命特性并且直徑小的火花塞。布置在絕緣體(12)的通孔(16)中的電阻體(18)和中心電極(13)通過夾在二者之間的導電玻璃密封層(19)而接合。接合至電阻體(18)的導電玻璃密封層(19)的直徑D為大于等于1.9mm并且小于等于3.3mm(1.9mm≤D≤3.3mm)，接合至電阻體(18)的導電玻璃密封層(19)的接合面(23)為碗狀，并且能夠基于接合面(23)的表面積Sa和導電玻璃密封層(19)的截面面積S1獲得的Sa/S1大于等于1.1(Sa/S1≥1.1)。
文檔編號H01T13/20GK101897091SQ20098010133
公開日2010年11月24日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權日2008年3月31日
發(fā)明者加藤友聰, 無笹守, 柴田勉, 鈴木彰 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社