專利名稱：內(nèi)燃機用火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機中使用的火花塞。
背景技術(shù)：
火花塞安裝到內(nèi)燃機(發(fā)動機)上，用于燃燒室內(nèi)的混合氣體的打火。一般情況下，火花塞具有絕緣體，其具有沿軸線方向延伸的軸孔；中心電極，插通到該軸孔中；主體配件，設(shè)置在絕緣體的外周。并且，主體配件的外周面上形成有螺紋部，用于與內(nèi)燃機的頭部的安裝孔螺合；螺紋頸，從上述螺紋部的后端向后端側(cè)延伸；擴徑部，形成在螺紋頸的后端側(cè)，直徑比上述螺紋頸大；以及座部，連接上述螺紋頸及擴徑部。并且，在上述螺紋頸的外周上，與上述座部抵接地設(shè)置環(huán)形的墊圈。并且，當(dāng)火花塞安裝到內(nèi)燃機時，通過螺紋耦合的軸力，上述墊圈緊密接觸于上述內(nèi)燃機的頭部，從而保持燃燒室內(nèi)的氣密性(例如參照專利文獻1等)。而從實現(xiàn)更優(yōu)良的氣密性的角度出發(fā)，可以是不設(shè)置襯墊、使上述座部和頭部直接緊密接觸的構(gòu)成(例如參照專利文獻2等)。專利文獻1 特開2008-108478號公報專利文獻2 特開2001-118659號公報

發(fā)明內(nèi)容
但在這種類型的火花塞中，會因座部、頭部的細(xì)小的損傷、應(yīng)變等而破壞氣密性。并且近些年來，從提高發(fā)動機頭部的布局自由度等角度出發(fā)，要求火花塞的小型化(小徑化)，可使上述主體配件的擴徑部、螺紋部小徑化。在此，伴隨著擴徑部的小徑化， 座部的面積必然減少，并且隨著螺紋部的小徑化，螺紋耦合產(chǎn)生的軸力會減少。即，在小徑化的火花塞中，難以充分確保座部及頭部之間的密封性，進而容易導(dǎo)致燃燒室內(nèi)的氣密性下降。本發(fā)明鑒于以上情況而出現(xiàn)，其目的在于提供一種可確保燃燒室內(nèi)的充分的氣密性、并可滿足小徑化需求的內(nèi)燃機用火花塞。以下對適于實現(xiàn)上述目的的各構(gòu)成分項進行說明。并且，根據(jù)需要對對應(yīng)的構(gòu)成記述其特有的作用效果。構(gòu)成1.本構(gòu)成的內(nèi)燃機用火花塞具有在軸線方向上延伸的棒狀的中心電極；設(shè)置在上述中心電極的外周的大致圓筒狀的絕緣體；設(shè)置在上述絕緣體外周的大致筒狀的主體配件；以及接地電極，從上述主體配件的前端部延伸，并且在自身的前端部與上述中心電極的前端部之間形成間隙，在上述主體配件的外周面形成有與內(nèi)燃機的頭部的安裝孔螺合的螺紋部；
形成在上述螺紋部的后端側(cè)的螺紋頸；形成在上述螺紋頸的后端側(cè)，直徑比上述螺紋頸大的擴徑部；以及位于上述螺紋頸及上述擴徑部之間的座部，并且當(dāng)上述螺紋部與上述內(nèi)燃機的頭部的安裝孔螺合時，上述座部與上述頭部緊密接觸，其特征在于，上述螺紋部的螺紋徑為M14，上述座部的硬度的維氏硬度是250Hv以下，且大于上述頭部中與上述座部接觸的部分的硬度。根據(jù)上述構(gòu)成1，座部的硬度大于頭部中與座部接觸的部分的硬度。因此，對頭部進行多次火花塞的安裝/取下等時，可有效抑制伴隨著與頭部的接觸的座部的塑性變形。 并且，座部中與頭部接觸的部位的硬度的維氏硬度是250Hv以下，因此即使進行多次火花塞的安裝/取下等時，頭部也不易產(chǎn)生變形。因此根據(jù)該構(gòu)成1，可切實防止從確保氣密性的角度而言非常重要的座部及頭部的損壞、應(yīng)變等。結(jié)果可切實密封座部和頭部之間，進而在燃燒室內(nèi)實現(xiàn)良好的氣密性。此外，在將內(nèi)燃機用火花塞安裝到內(nèi)燃機的頭部而形成的內(nèi)燃機用火花塞的安裝構(gòu)造中，可將上述技術(shù)思想具體化。構(gòu)成2.本構(gòu)成的內(nèi)燃機用火花塞的特征在于，在上述構(gòu)成1中，上述螺紋部的螺紋徑為M12以下，上述座部的硬度的維氏硬度是200HV以下。螺紋部的螺紋徑小徑化時，鑒于螺紋部的強度，必須使將火花塞組裝到內(nèi)燃機時的締結(jié)轉(zhuǎn)矩較小。但如果締結(jié)轉(zhuǎn)矩較小，則軸力減少。因此，座部相對頭部的緊密接觸變得不充分，燃燒室內(nèi)的氣密性可能會降低。并且，當(dāng)螺紋部的螺紋徑小徑化時，多次進行火花塞的安裝/取下等時易發(fā)生頭部變形。因此，如上述構(gòu)成2所示，螺紋部的螺紋徑為M12以下的小徑化的火花塞如上所述，雖然氣密性更可能下降，但根據(jù)本構(gòu)成2，座部中與頭部接觸的部分的硬度的維氏硬度是200Hv以下。因此，可使座部更切實地緊密接觸于頭部，可切實密封座部和頭部之間。并且，在多次進行火花塞的安裝/取下等時，可切實防止頭部變形。結(jié)果在燃燒室內(nèi)可確保良好的氣密性。構(gòu)成3.本構(gòu)成的內(nèi)燃機用火花塞的特征在于，在上述構(gòu)成1或2中，上述座部中， 與上述頭部接觸的部位表面的十點平均粗糙度為12. 5 μ m以下。根據(jù)上述構(gòu)成3，座部中與頭部接觸的部位表面的十點平均粗糙度為12. 5μπι以下。因此，可使座部更切實地緊密接觸于頭部，進一步提高燃燒室內(nèi)的氣密性。構(gòu)成4.本構(gòu)成的內(nèi)燃機用火花塞的特征在于，在上述構(gòu)成1至3的任意一項中， 上述主體配件的外周面上形成連接部，該連接部連接上述座部的前端及上述螺紋頸的后端，并且在包括上述軸線的截面中，該連接部與上述軸線所成的角度大于上述軸線和上述座部所成的角度，設(shè)上述擴徑部的外徑為Α、上述螺紋頸的外徑變得最小的部分的外徑為B、上述座部和上述連接部的邊界部分的外徑為C時，滿足下式(1)及式O)
(C-B) /2 ≥0. 3mm......(1)(A-C) /2 ≥ 0. 7mm......(2)。當(dāng)上述座部的面積較大時，為了使座部緊密接觸于頭部，需要進一步增大安裝火花塞時的締結(jié)力。但在小徑化的火花塞等中，需要進行減少締結(jié)力，增大締結(jié)力不一定很容
易ο鑒于這一點，通過上述構(gòu)成4，使連接部不接觸頭部、僅座部緊密接觸地構(gòu)成。這樣一來，與相當(dāng)于座部及連接部的部位的整個面緊密接觸于頭部時相比，可減少與頭部緊密接觸的部位的面積。結(jié)果是，不用增大安裝火花塞時的締結(jié)力，可使火花塞(座部)更切實地緊密接觸于頭部，在燃燒室內(nèi)更容易地實現(xiàn)優(yōu)良的氣密性。此外，(C-B)/2 < 0. 3mm時，即使連接部的面積相對減小時，座部的面積必然增大， 上述作用效果可能無法充分發(fā)揮。而當(dāng)(A-C)/2< 0.7mm時，S卩，座部面積過小時，即使將座部牢固地緊密接觸于頭部，座部及頭部間的密封性也變得不充分，燃燒室內(nèi)的氣密性可能會降低。此外，上述構(gòu)成4在螺紋徑小徑化為M12以下、且座部及連接部所對應(yīng)的部位的面積較大的火花塞中尤其有效。即存在以下情況即使在將螺紋部小徑化的情況下，因與使用的工具的關(guān)系等而無法使工具扣合部變小，以至無法使擴徑部與螺紋部一并小徑化。這種情況下，與座部及連接部對應(yīng)的部位的面積增大，另一方面，隨著螺紋的小徑化，需要使締結(jié)力進一步減小。即，螺紋部為M12以下小徑化、且與座部及連接部對應(yīng)的部位的面積增大的火花塞中，確保燃燒室內(nèi)的氣密性是非常困難的。而通過上述構(gòu)成4，如上所述，可減少與頭部緊密接觸的部位的面積。因此，即使是安裝小徑化的火花塞時的較小的締結(jié)力，也可充分確保座部及頭部間的密封性。構(gòu)成5.本構(gòu)成的內(nèi)燃機用火花塞的特征在于，在上述構(gòu)成4中，使包括上述軸線的截面中的、上述軸線和上述座部所成的角度為60度以上、70度以下。根據(jù)上述構(gòu)成5，軸線和座部所成的角度(座部角度)為60度以上，因此可防止座部咬入到頭部，即使在多次進行火花塞的安裝/取下時，也可確保良好的氣密性。另一方面，因座部角度為70度以下，所以可充分提高座部對頭部的緊密接觸性，可實現(xiàn)良好的氣密性。構(gòu)成6.本構(gòu)成的內(nèi)燃機用火花塞具有在軸線方向上延伸的棒狀的中心電極；設(shè)置在上述中心電極的外周的大致圓筒狀的絕緣體；設(shè)置在上述絕緣體外周的大致筒狀的主體配件；以及接地電極，從上述主體配件的前端部延伸，并且自身的前端部與上述中心電極的前端部之間形成間隙，在上述主體配件的外周面上形成有與內(nèi)燃機的頭部的安裝孔螺合的螺紋部；形成在上述螺紋部的后端側(cè)的螺紋頸；形成在上述螺紋頸的后端側(cè)，直徑比上述螺紋頸大的擴徑部；以及位于上述螺紋頸及上述擴徑部之間的座部，其特征在于，
上述座部的表面設(shè)有被覆層，該被覆層覆蓋該表面，并且當(dāng)上述螺紋部與上述內(nèi)燃機的頭部的安裝孔螺合時，與上述頭部緊密接觸，上述被覆層通過以下材料形成其軟化點為200°C以上，且硬度比上述頭部中與上述被覆層接觸的部分的硬度小。根據(jù)上述構(gòu)成6，被覆層的硬度小于頭部中與上述被覆層接觸的部分的硬度，因此可使被覆層較切實地緊密接觸于頭部，并且可切實抑制頭部的損傷。并且，形成被覆層的材料的軟化點為200°C以上，因此在火花塞使用時的高溫環(huán)境下，可抑制被覆層的熱變形。即， 根據(jù)本構(gòu)成6，通過這些作用效果可充分確保燃燒室內(nèi)的氣密性。此外，作為形成被覆層的材料，例如包括耐熱性橡膠(例如氟橡膠等)、耐熱性樹脂(例如聚酰胺系樹脂、聚酰亞胺系樹脂、氟樹脂、或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為代表的聚酯樹脂等)、或鋅等金屬材料等。并且這些材料中，因彈性可變形的材料在將火花塞相對頭部多次安裝/取下時，也可防止被覆層的變形，因此優(yōu)選使用。并且，如上述構(gòu)成4等所示，在具有連接部的火花塞中，也可適用本構(gòu)成6的技術(shù)思想，用被覆層覆蓋座部及連接部的至少座部表面。構(gòu)成7.本構(gòu)成的內(nèi)燃機用火花塞的特征在于，在上述構(gòu)成6中，上述被覆層的硬度的維氏硬度為IOOHv以下，并且上述被覆層中與上述頭部接觸的部位表面的十點平均粗糙度為12.5μπι以下。根據(jù)上述構(gòu)成7，被覆層中與頭部接觸的部位的硬度的維氏硬度為IOOHv以下，并且上述被覆層中與頭部接觸的部位表面的十點平均粗糙度為12.5μπι以下。因此，可使火花塞(被覆層)更切實地緊密接觸于頭部，進一步提高燃燒室內(nèi)的氣密性。構(gòu)成8.本構(gòu)成的內(nèi)燃機用火花塞的特征在于，在上述構(gòu)成6或7中，上述被覆層具有5 μ m以上、300 μ m以下的厚度。根據(jù)上述構(gòu)成8，覆蓋座部表面，設(shè)置有具有5 μ m以上厚度的被覆層，因此可使座部(被覆層)更切實地緊密接觸于頭部。結(jié)果可進一步提高氣密性。此外，當(dāng)被覆層的厚度超過300 μ m時，座部和被覆層的緊密接觸性被破壞，因這些原因會導(dǎo)致氣密性下降。因此，優(yōu)選被覆層的厚度為300 μ m以下。


圖1是表示第1實施方式中的火花塞的構(gòu)成的部分截斷主視圖。圖2是表示火花塞對內(nèi)燃機的安裝狀態(tài)的部分截斷主視圖。圖3是表示螺紋徑為M14的樣本中的氣密性評價試驗的結(jié)果的圖表。圖4是表示螺紋徑為M12的樣本中的氣密性評價試驗的結(jié)果的圖表。圖5是表示螺紋徑為MlO的樣本中的氣密性評價試驗的結(jié)果的圖表。圖6是表示座部表面粗糙度和最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖表。圖7是表示第2實施方式中的火花塞的構(gòu)成的部分截斷主視圖。圖8是表示第2實施方式中的被覆層的構(gòu)成的部分放大截面圖。圖9是表示被覆層(座部)表面粗糙度和最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖表。圖10是表示被覆層厚度和最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系、及形成被覆層的材料和最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖表。圖11是表示第3實施方式中的火花塞的構(gòu)成的部分截斷主視圖。圖12是說明座部及連接部的構(gòu)成等的部分放大截面圖。圖13是表示火花塞安裝到內(nèi)燃機的安裝狀態(tài)的部分截斷放大主視圖。圖14是表示第4實施方式中的火花塞的構(gòu)成的部分截斷主視圖。圖15是說明第4實施方式中的被覆層的構(gòu)成等的部分放大截面圖。標(biāo)記的說明1UAUBUC 火花塞(內(nèi)燃機用火花塞)2:絕緣件(絕緣體)3 主體配件4 軸孔5:中心電極15 螺紋部16 螺紋頸17、17A、47、47A 座部17B 連接部18:擴徑部26 主體配件的前端部27 接地電極41:內(nèi)燃機
42 頭部43 安裝孔51A、51B 被覆層CLl 軸線
具體實施例方式(第1實施方式)以下參照

實施方式。圖1是表示內(nèi)燃機用火花塞(以下稱為“火花塞”)1 的部分截斷主視圖。此外在圖1中，以火花塞1的軸線CLl方向為附圖中的上下方向、下側(cè)為火花塞1的前端側(cè)、上側(cè)為后端側(cè)來進行說明?；鸹ㄈ?由呈筒狀的作為絕緣體的絕緣件1、保持它的筒狀的主體配件3等構(gòu)成。眾所周知，絕緣件2通過燒制氧化鋁等而形成，在其外形部上具有形成在后端側(cè)的后端側(cè)主體部10 ；和該后端側(cè)主體部10相比位于前端側(cè)，向外徑外突出形成的大徑部 11 ；和該大徑部11相比位于前端側(cè)，比其細(xì)徑地形成的中部主體部12 ；和該中部主體部12 相比位于前端側(cè)，比其細(xì)徑地形成的長足部13。并且，絕緣件2中，大徑部11、中部主體部 12及大部分長足部13收容在主體配件3的內(nèi)部。并且，在長足部13和中部主體部12的連接部形成有錐形的臺階部14，通過該臺階部14，絕緣件2卡止到主體配件3。進一步，絕緣件2中，沿軸線CLl貫通形成軸孔4，中心電極5插入、固定到該軸孔 4的前端側(cè)。該中心電極5由以下構(gòu)成由銅或銅合金構(gòu)成的內(nèi)層5A;以及由以鎳(Ni)為主要成分的Ni合金構(gòu)成的外層5B。并且，中心電極5整體呈棒狀(圓柱狀)，其前端面平坦地形成，并且從絕緣件2的前端突出。并且，端子電極6在從絕緣件2的后端突出的狀態(tài)下插入、固定到軸孔4的后端側(cè)中。進一步，軸孔4的中心電極5和端子電極6之間，設(shè)置有圓柱狀的電阻體7。該電阻體7的兩端部借助導(dǎo)電性的玻璃密封層8、9，分別電連接到中心電極5和端子電極6。并且，上述主體配件3通過低碳鋼等金屬形成為筒狀。主體配件3的外周面上，沿軸線CL1，從前端側(cè)到后端側(cè)依次設(shè)有螺紋部15、螺紋頸16、座部17及擴徑部18。上述螺紋部15用于螺合到下述內(nèi)燃機41的頭部42的安裝孔43，在本實施方式中，上述螺紋部15的螺紋徑為M14。并且，上述螺紋頸16從上述螺紋部15的后端開始連續(xù)形成，呈比螺紋部15的螺紋徑小徑的圓柱狀。進一步，上述座部17向軸線CLl的方向后端側(cè)擴徑形成，連接螺紋頸16的后端和擴徑部18的前端。此外，在包括上述軸線CLl的截面中，使上述座部17的外形線和上述軸線CLl所成的角度較大(例如60度以上90度以下) 地形成座部17。進一步，擴徑部18從上述座部17的后端向后端側(cè)延伸，呈圓柱狀。并且， 在上述擴徑部18的后端側(cè)設(shè)置截面六角形狀的工具扣合部19，其用于在將火花塞1安裝到發(fā)動機頭部時，扣合扳手等工具。并且，主體配件3的后端部設(shè)置有用于保持絕緣件2的鉚接部20。進一步，主體配件3的內(nèi)周面設(shè)有錐形的臺階部21，用于將絕緣件2卡止。并且， 絕緣件2從主體配件3的后端側(cè)向前端側(cè)插入，在自身的臺階部14卡止到主體配件3的臺階部21的狀態(tài)下，通過使主體配件3的后端側(cè)的開口部向徑向內(nèi)側(cè)鉚接、即通過形成上述鉚接部20來固定。此外，在絕緣件2及主體配件3雙方的臺階部14、21之間，介入有圓環(huán)狀的板襯墊22。這樣一來，可保持燃燒室內(nèi)的氣密性，使進入到暴露于燃燒室內(nèi)的絕緣件2 的長足部13和主體配件3的內(nèi)周面的間隙的燃燒空氣不泄漏到外部。進一步，為了使鉚接形成的密閉更加完全，在主體配件3的后端側(cè)中，在主體配件 3和絕緣件2之間介入有環(huán)狀的環(huán)形部件23、24，向環(huán)形部件23J4之間填充滑石(夕> ” )25的粉末。即，主體配件3通過板襯墊22、環(huán)形部件23、M及滑石25，保持絕緣件2。并且，主體配件3的前端部沈上結(jié)合有接地電極27，該接地電極自身的大致中間彎曲，自身的前端側(cè)側(cè)面與中心電極5的前端部相對。接地電極27是下述雙層構(gòu)造由Ni 合金(例如因康鎳600、因康鎳601( ^ > 二本 600、^ > 二本 601，均為注冊商標(biāo)))構(gòu)成的外層27A;以及由作為比上述Ni合金導(dǎo)熱電性強的金屬的銅合金或純銅構(gòu)成的內(nèi)層 27B。并且，在上述中心電極5的前端部及接地電極27之間，形成作為間隙的火花放電間隙 33，在該火花放電間隙33中，在大致沿上述軸線CLl的方向上進行火花放電。進一步，在本實施方式中，如圖2所示，在將上述螺紋部15安裝到內(nèi)燃機41的頭部42的安裝孔43時，通過上述座部17緊密接觸于上述頭部42，保持燃燒室內(nèi)的氣密性。 并且，上述座部17的硬度通過采用下述制造方法，以維氏硬度表示為250Hv以下(例如 180Hv)。另一方面，上述頭部42通過以鋁為主要成分的較軟質(zhì)(例如IOOHv)的合金形成。 因此，座部17的硬度大于頭部42的硬度。并且，上述座部17表面的十點平均粗糙度為12. 5 μ m以下(例如10 μ m)，較平滑。 此外，十點平均粗糙度以Jis B0601為規(guī)格。
并且，也可使螺紋部15的螺紋徑小徑化。但螺紋部15的螺紋徑為M12以下時，座部17的硬度的維氏硬度為200Hv以下。接著說明如上構(gòu)成的火花塞1的制造方法。首先提前加工好主體配件3。S卩，通過對圓柱狀的金屬材料(例如S17C、S25C這樣的鐵系材料、不銹鋼材料)實施切削加工，形成貫通孔，并且整理外形，獲得主體配件中間體。因此，本實施方式中的主體配件中間體僅通過實施切削加工而形成，結(jié)果可抑制相當(dāng)于上述座部17的部位的硬度上升。接著，在主體配件中間體的前端面上電阻焊接由Ni合金構(gòu)成的直棒狀的接地電極27。在進行該焊接時，產(chǎn)生所謂“滴流”，因此在去除該“滴流”后，在主體配件中間體的規(guī)定部位上通過滾制形成螺紋部15。進一步，通過對相當(dāng)于上述座部17的部位實施研磨加工等，獲得上述座部17表面的十點平均粗糙度為12. 5 μ m以下、焊接了接地電極27的主體配件3。此外，也可對焊接了接地電極27的主體配件3實施鍍鋅或鍍鎳。并且，為了提高耐蝕性，也可對其表面進一步實施鉻酸鹽處理。另一方面，和上述主體配件3不同，對絕緣件2進行成型加工。例如，使用以氧化鋁為主體、含有粘合劑等的原料粉末，調(diào)制成型用原造粒物，使用它進行橡膠沖壓成型，從而獲得筒狀的成型體。并且，在對獲得的成型體實施研磨加工并整形的基礎(chǔ)上，通過實施燒制加工，獲得絕緣件2。并且，獨立于上述主體配件3、絕緣件2，制造出中心電極5。即，對中央部配置了用于提高散熱性能的銅合金的Ni合金進行鍛造加工，制造出中心電極5。并且，如上獲得的絕緣件2及中心電極5、電阻體7、端子電極6通過玻璃密封層8、 9被密封固定。作為玻璃密封層8、9，一般混合硼硅酸玻璃和金屬粉末并調(diào)制，該調(diào)制過的材料夾持電阻體7，注入到絕緣件2的軸孔4內(nèi)后，從后方通過上述端子電極6擠壓的同時， 在燒制爐內(nèi)通過加熱燒制凝固。并且此時，可對絕緣件2的后端側(cè)主體部10的表面同時燒制釉藥層，也可事先形成釉藥層。之后，具有分別如上制造的中心電極5及端子電極6的絕緣件2、具有接地電極27 的主體配件3被組裝。具體而言，通過將較薄壁地形成的主體配件3的后端側(cè)的開口部向徑向內(nèi)側(cè)鉚接，即通過形成上述鉚接部20來固定。并且，最后通過使接地電極27的前端部分向中心電極5 —側(cè)彎曲，實施調(diào)整中心電極5、及接地電極27間的上述火花放電間隙33的加工，獲得上述火花塞1。如以上詳細(xì)所述，根據(jù)本實施方式，座部17的硬度大于頭部42的硬度。因此，即使在多次進行火花塞1到頭部42的安裝、取下等時，也可有效抑制伴隨著與頭部的接觸的座部17的塑性變形。并且，座部17的硬度的維氏硬度為250Hv以下(螺紋部15的螺紋徑為M12以下時，為200Hv以下)，因此在多次進行火花塞的安裝/取下等時，頭部42也難以發(fā)生變形。因此根據(jù)本實施方式，可切實防止從確保燃燒室內(nèi)的氣密性的角度而言非常重要的座部17及頭部42的損傷、應(yīng)變等。結(jié)果可切實密封座部17和頭部42之間，并在燃燒室內(nèi)實現(xiàn)良好的氣密性。并且，座部17的硬度的維氏硬度為200Hv以下時，可進一步切實防止座部17及頭部42的損傷、應(yīng)變等，并且可使座部17更切實地緊密接觸于頭部42。由此，可進一步提高燃燒室內(nèi)的氣密性。
進一步，座部17表面的十點平均粗糙度為12. 5μπι以下，因此可更切實地使座部 17緊密接觸于頭部42，進一步提高燃燒室內(nèi)的氣密性。并且，對于座部17，其外形線和上述軸線CLl形成為呈較大的角度。這樣一來，在將火花塞1安裝到內(nèi)燃機41時，可更切實地防止座部17咬入到頭部42，實現(xiàn)氣密性的進一
步提尚。接著為了確認(rèn)上述實施方式起到的作用效果，進行了氣密性評價試驗。氣密性評價試驗的概要如下。即，制造出對螺紋部的螺紋徑及座部的硬度進行各種變更的火花塞的樣本，并制造模擬發(fā)動機頭部的、對與座部接觸的部位的硬度(頭部的硬度)進行各種變更的鋁制的試驗臺。并且，將樣本以15Ν·πι的締結(jié)轉(zhuǎn)矩安裝到試驗臺上，并且將各樣本加熱到150°C的同時，在通過空氣持續(xù)加壓1. 5MPa的壓力的狀態(tài)下，測定來自樣本及試驗臺間的每1分鐘的空氣的泄漏量(ml/分)，最后將樣本從試驗臺取下，對各樣本進行5次(即， 對同一試驗臺各進行5次同一樣本的安裝、取下)。其中，在全部5次試驗中，當(dāng)空氣泄漏量小于anl/分時，認(rèn)為能夠?qū)崿F(xiàn)良好的氣密性，做出“〇”的評價，而當(dāng)空氣的泄漏量為ani/ 分以上的次數(shù)為1次以上時，認(rèn)為氣密性不充分，做出“X”的評價。并且，試驗后確認(rèn)試驗臺有變形時，認(rèn)為存在燃燒室內(nèi)的氣密性不足的可能性，做出“■”的評價。圖3 圖5表示氣密性評價試驗的結(jié)果。此外，圖3表示樣本的螺紋徑為M14時的試驗結(jié)果，圖4表示螺紋徑為M12時的試驗結(jié)果。并且，圖5表示螺紋徑為MlO時的試驗結(jié)果。如圖3 圖5所示，座部的硬度小于頭部的硬度時，可知燃燒室內(nèi)的氣密性不充分?？梢哉J(rèn)為這是因為，通過使座部的硬度小于頭部的硬度，座部易塑性變形，反復(fù)安裝/ 取下火花塞時的座部的變形變得明顯。與之相對，對于座部硬度為頭部硬度以上的樣本，可知其實現(xiàn)了良好的氣密性。這是因為，通過使座部硬度為頭部硬度以上，可盡量抑制座部的塑性變形。但螺紋部的螺紋徑為M14的樣本中座部硬度超過250Hv的、及螺紋部的螺紋徑為M12以下的樣本中座部的硬度超過200Hv的，試驗后的試驗臺中確認(rèn)了變形。因此，可以說，為了在燃燒室內(nèi)確保良好的氣密性，使座部的硬度大于頭部的硬度、并使螺紋部的螺紋徑為M14時，使座部的硬度為 250Hv以下，當(dāng)螺紋部的螺紋徑為M12以下時，使座部的硬度為200Hv以下是有意義的。接著，制造對螺紋部的螺紋徑及座部表面的十點平均粗糙度(座部表面粗糙度) 進行各種變更的火花塞的樣本，在對締結(jié)轉(zhuǎn)矩進行各種變更的基礎(chǔ)上，將各樣本安裝到模擬發(fā)動機頭部的鋁制的試驗臺。并且，將樣本加熱到150°C的同時，在通過空氣持續(xù)施加 1. 5MPa的壓力的狀態(tài)下，按照各樣本確定來自樣本及試驗臺之間的每1分鐘的空氣泄漏量為aiil/分以上時的締結(jié)轉(zhuǎn)矩(最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩)。此外，可以說，越是最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩小的樣本， 越容易實現(xiàn)充分的氣密性，即在氣密性方面是有利的。圖6是表示座部表面粗糙度和最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖表。并且在圖6中，螺紋徑為M14的樣本的試驗結(jié)果用黑色圓繪圖，螺紋徑為M12的樣本的試驗結(jié)果用黑色三角繪圖，螺紋徑為MlO的樣本的試驗結(jié)果用黑色菱形繪圖。并且，各樣本的座部的硬度為150Hv，試驗臺中與座部接觸的部位的硬度為ΙΟΟΗν。如圖6所示，可知對于座部表面粗糙度為12. 5 μ m以下的樣本，最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩是較小的恒定值，座部表面粗糙度超過12. 5μπι的樣本的最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩增大。即，可以明確知道，座部表面粗糙度超過12. 5μπι的樣本中，難于使座部及頭部緊密接觸，即難于確保座部及頭部間的密封性。因此，可以說，從實現(xiàn)良好的氣密性的角度出發(fā)，使座部表面粗糙度為12. 5μπι以下是有意義的。(第2實施方式)接著對于第2實施方式，參照附圖的同時特別以與第1實施方式的不同點為中心進行說明。本第2實施方式中的火花塞IA和上述第1實施方式相比，如圖7所示，其特征在于，覆蓋主體配件3的座部47的表面地設(shè)置被覆層51Α。被覆層51Α的軟化點為200°C以上，且由硬度比上述頭部42的硬度小的材料(例如氟樹脂等)形成。具體而言，上述被覆層51A的硬度的維氏硬度為IOOHv以下。并且如圖8所示，上述被覆層5IA的厚度TH是5 μ m以上、300 μ m以下的足夠大的配件。并且，被覆層51A中與上述頭部42接觸的部位的表面的十點平均粗糙度為12.5μπι 以下。并且，在第2實施方式中，和上述第1實施方式相比，座部47的硬度不同。S卩，座部47的硬度的維氏硬度超過200Ην(例如220Ην)。以上根據(jù)第2實施方式，被覆層51Α的硬度小于頭部42的硬度，因此可使被覆層 51Α切實緊密接觸到頭部42，并且可切實抑制頭部42的損傷。并且，形成被覆層51Α的材料的軟化點為200°C以上，因此在使用火花塞時的高溫環(huán)境下，可抑制被覆層51A的熱變形。 即，根據(jù)第2實施方式，通過這些作用效果可充分確保燃燒室內(nèi)的氣密性。進一步，形成被覆層51A的氟樹脂可彈性變形，因此多次將火花塞對頭部42安裝 /取下時，也可切實防止被覆層5IA的變形。并且，因被覆層51A的厚度設(shè)定為5 μ m以上、300 μ m以下，因此可使火花塞(被覆層51A)更切實地緊密接觸于頭部42，實現(xiàn)氣密性的進一步提高。并且，被覆層51A的硬度的維氏硬度為IOOHv以下，并且上述被覆層51B中與頭部接觸的部位表面的十點平均粗糙度為12. 5 μ m以下，因此可更切實地使火花塞(被覆層 51A)緊密接觸到頭部。接著為了確認(rèn)上述第2實施方式起到的作用效果，制造出設(shè)置了由氟樹脂形成、 表面粗糙度分別不同的被覆層的樣本，及不設(shè)置被覆層、對座部的表面粗糙度進行各種變更的樣本，對各樣本測定上述最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩。圖9是表示被覆層(座部)的表面粗糙度和最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖表。并且在圖9中，對設(shè)置了被覆層的樣本的試驗結(jié)果用黑色圓繪圖，對未設(shè)置被覆層的樣本的試驗結(jié)果用黑色四角繪圖。并且，使各樣本的座部的硬度為 150Hv，試驗臺中與座部接觸的部位的硬度為ΙΟΟΗν。并且，對于設(shè)置了被覆層的樣本，使被覆層的厚度為50 μ m。如圖9所示，設(shè)置了被覆層的樣本與未設(shè)置被覆層的樣本相比，可知無論表面粗糙度的大小如何，最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩均變小。因此，從易于實現(xiàn)良好的氣密性的角度出發(fā)，覆蓋座部地設(shè)置被覆層是有意義的。此外還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被覆層的表面粗糙度超過12. 5 μ m時，最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩略有增大。 因此，為了更切實地實現(xiàn)更良好的氣密性，優(yōu)選使上述被覆層表面的十點平均粗糙度為 12. 5μπι 以下。接著在螺紋部的螺紋徑為MlO或Μ12的基礎(chǔ)上，制造出具有覆蓋座部表面、并由氟樹脂或鍍鋅形成的、厚度進行了各種變更的被覆層的火花塞的樣本，對各樣本測定上述最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩。圖10是表示被覆層的厚度和最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖表。此外，在通過氟樹脂形成被覆層時，該被覆層的硬度的維氏硬度是60Hv，而通過鍍鋅形成被覆層時，該被覆層的硬度的維氏硬度是120Hv。并且，在圖10中，將通過鍍鋅形成被覆層、螺紋徑為M12的樣本的試驗結(jié)果用黑色圓繪圖，將通過鍍鋅形成被覆層、螺紋徑為 MlO的樣本的試驗結(jié)果用黑三角繪圖。并且，將通過氟樹脂形成被覆層、螺紋徑為M12的樣本的試驗結(jié)果用黑四角繪圖，將通過氟樹脂形成被覆層、螺紋徑為MlO的樣本的試驗結(jié)果用叉標(biāo)記繪圖。如圖10所示，可知被覆層的厚度為5μπι以上的樣本的最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩是較小的恒定值，被覆層的厚度小于5μπι的樣本的最小締結(jié)轉(zhuǎn)矩增大。這是因為，通過使被覆層的厚度為5 μ m以上的足夠大的尺寸，可提高樣本相對于試驗臺的緊密接觸性。并且可知，與通過鍍鋅形成被覆層的樣本相比，通過氟樹脂形成被覆層的樣本可實現(xiàn)更良好的氣密性。這是因為，通過氟樹脂形成的被覆層具有較低的硬度，樣本可緊密接觸于試驗臺。因此，從進一步提高氣密性的角度出發(fā)，優(yōu)選在座部表面設(shè)置被覆層，并且使該被覆層的厚度為5μπι以上，進一步優(yōu)選使被覆層的硬度較低(IOOHv以下)。但被覆層過厚時，提高氣密性這一作用效果可能無法充分發(fā)揮。因此，可以說被覆層的厚度優(yōu)選為300 μ m 以下。(第3實施方式)接著對于第3實施方式，以與第1實施方式的不同點為中心進行說明。本第3實施方式中的火花塞IB如圖11所示，尤其是座部17A的構(gòu)成不同。S卩，在上述第1實施方式中，上述座部17的前端與上述螺紋頸16的后端連接地構(gòu)成，但在本第3 實施方式中，在座部17A的前端和螺紋頸16的后端之間形成連接部17B。并且，上述螺紋部15的螺紋徑小徑化為M12以下，而上述擴徑部18、工具扣合部 19和之前基本是同樣的大小。因此如圖12所示，設(shè)上述擴徑部18的前端的外徑為A(mm)、 上述螺紋頸16中外徑變得最小的部分的外徑為B (mm)時，(A-B)/2為0. 8mm以上，即A-B為 1.6mm以上(例如2. Omm以上)的較大的值。此外，使擴徑部18極端大徑化時，對于組裝了火花塞IB的發(fā)動機，會損壞布局的自由度。因此，上述擴徑部18的前端的外徑為19.0mm 以下。進一步，在該第3實施方式中，上述座部17A及連接部17B的邊界位置如下設(shè)定。 即，設(shè)座部17A和連接部17B的邊界部分的外徑為C(mm)時，(C-B)/2為0. 3mm以上，且 (A-C)/2為0. 7mm以上地確定座部17A和連接部17B的邊界位置。并且，座部17A及連接部17B均是朝向軸線CLl方向前端側(cè)而變細(xì)的錐形，但在包括軸線CLl的截面中，與座部17A的外形線(的延長線)和軸線CLl所成的角度α 1相比， 連接部17Β的外形線(的延長線)和軸線CLl所成的角度α 2較大。因此如圖13所示，在將火花塞IB安裝到內(nèi)燃機41的頭部42的安裝孔43時，連接部17Β不與頭部42接觸，僅底部17Α緊密接觸于頭部42。并且，在該第3實施方式中，上述座部17Α的外形線和軸線CLl所成的角度α 1為 60度以上、70度以下。根據(jù)該第3實施方式，在包括軸線CLl的截面中，與軸線CLl和座部17Α所成的角度α 相比，軸線CLl和連接部17B所成的角度a 2較大。即，在將火花塞IB安裝到內(nèi)燃機41時，僅座部17A緊密接觸于頭部42地構(gòu)成。這樣一來，與座部17A及連接部17B整個面緊密接觸于頭部42時相比，可減少緊密接觸于頭部42的部位的面積，不增大締結(jié)力即可更切實地使火花塞IB緊密接觸于頭部42。結(jié)果可充分確保燃燒室內(nèi)的氣密性。并且，通過使(C-B)/2 < 0. 3mm,可防止座部17A的面積過度增大，并且通過使 (A-C)/2 < 0. 7mm，可充分維持座部17A的面積。因此，可進一步切實防止氣密性降低。進一步，軸線CLl和座部17A所成的角度α 1為60度以上，因此可防止座部17A 陷入到頭部42中，即使在多次進行火花塞IB的安裝/取下時，也可確保良好的氣密性。另一方面，上述角度α 1為70度以下，因此可充分提高座部17Α對頭部42的緊密接觸性，實現(xiàn)良好的氣密性。(第4實施方式)接著對于第4實施方式，參照附圖的同時以與第3實施方式的不同點為中心進行說明。該第4實施方式中的火花塞IC和上述第3實施方式相比，如圖14、15所示，其特征在于，覆蓋主體配件3的底部47Α表面地設(shè)置有被覆層51Β(圖14中附加了散點花紋的部位)。此外，被覆層51Β和上述第2實施方式中的被覆層51Α —樣，由軟化點為200°C以上、且維氏硬度為IOOHv以下(例如60Hv以下)的硬度較小的材料(例如氟樹脂等)形成。 因此，上述被覆層51B的硬度小于上述頭部42的硬度。并且，被覆層51B的表面粗糙度為 12. 5μπι以下，其厚度TH為5μπι以上、300μπι以下。接著為了確認(rèn)上述第3實施方式起到的作用效果，使螺紋部的螺紋徑為Μ12或 Μ10,并使工具扣合部為ΗΕΧ16或ΗΕΧ14，在此基礎(chǔ)上對(C-B)/2的值及(A-C)/2的值進行各種變更，從而制造多個對座部及連接部的邊界部分的位置進行了各種變更的火花塞的樣本，對各樣本進行上述氣密性評價試驗。并且在該試驗中，當(dāng)空氣的泄漏量為0. 1 (ml/分) 以下時，可實現(xiàn)極良好的氣密性，做出“◎”的評價，當(dāng)空氣的泄漏量為0. 1 (ml/分)以上、 小于0.2(ml/分)時，可實現(xiàn)良好的氣密性，做出“〇”的評價。另一方面，當(dāng)空氣的泄漏量為0.2(ml/分)以上時，氣密性略為不佳，做出“Δ”的評價。此外，對于螺紋徑為M12的樣本，A-B為3. 6mm，對于螺紋徑為MlO的樣本，A-B為3. 5mm。并且，對于座部的外形線和軸線所成的角度(座部角度)，各樣本均為63度。進一步，各樣本到試驗臺的安裝以規(guī)定的締結(jié)轉(zhuǎn)矩進行。表1及表2表示評價試驗的結(jié)果。此外，表1表示螺紋徑M12、HEX16的樣本的結(jié)果，表2表示螺紋徑M10、HEX14的樣本的結(jié)果。并且各表中一并表示了座部的面積。(表1)
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機用火花塞，具有在軸線方向上延伸的棒狀的中心電極； 設(shè)置在上述中心電極的外周的大致圓筒狀的絕緣體； 設(shè)置在上述絕緣體的外周的大致筒狀的主體配件；以及接地電極，從上述主體配件的前端部延伸，并且自身的前端部與上述中心電極的前端部之間形成間隙，在上述主體配件的外周面形成有 與內(nèi)燃機的頭部的安裝孔螺合的螺紋部； 形成在上述螺紋部的后端側(cè)的螺紋頸；形成在上述螺紋頸的后端側(cè)，直徑比上述螺紋頸大的擴徑部；以及位于上述螺紋頸及上述擴徑部之間的座部，并且當(dāng)上述螺紋部與上述內(nèi)燃機的頭部的安裝孔螺合時，上述座部與上述頭部緊密接觸，上述內(nèi)燃機用火花塞的特征在于， 上述螺紋部的螺紋徑為M14，上述座部的硬度的維氏硬度是250Hv以下，且大于上述頭部中與上述座部接觸的部分的硬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于， 上述螺紋部的螺紋徑為M12以下，上述座部的硬度的維氏硬度是200Hv以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于，上述座部中與上述頭部接觸的部位表面的十點平均粗糙度為12. 5μπι以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任意一項所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于，在上述主體配件的外周面形成有連接部，上述連接部連接上述座部的前端及上述螺紋頸的后端，并且在包括上述軸線的截面中，上述連接部與上述軸線所成的角度大于上述軸線和上述座部所成的角度，設(shè)上述擴徑部的外徑為Α、上述螺紋頸的外徑變得最小的部分的外徑為B、上述座部和上述連接部的邊界部分的外徑為C時，滿足下式(1)及式O)(C-B) /2 彡 0. 3mm......(1)(A-C) /2 彡 0. 7mm......(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于，使包括上述軸線的截面中的、 上述軸線和上述座部所成的角度為60度以上、70度以下。
6.一種內(nèi)燃機用火花塞，具有在軸線方向上延伸的棒狀的中心電極； 設(shè)置在上述中心電極的外周的大致圓筒狀的絕緣體； 設(shè)置在上述絕緣體外周的大致筒狀的主體配件；以及接地電極，從上述主體配件的前端部延伸，并且自身的前端部與上述中心電極的前端部之間形成間隙，在上述主體配件的外周面形成有與內(nèi)燃機的頭部的安裝孔螺合的螺紋部； 形成在上述螺紋部的后端側(cè)的螺紋頸；形成在上述螺紋頸的后端側(cè)，直徑比上述螺紋頸大的擴徑部；以及位于上述螺紋頸及上述擴徑部之間的座部， 上述內(nèi)燃機用火花塞的特征在于，上述座部的表面設(shè)有被覆層，該被覆層覆蓋該表面，并且當(dāng)上述螺紋部與上述內(nèi)燃機的頭部的安裝孔螺合時，與上述頭部緊密接觸，上述被覆層通過以下材料形成其軟化點為200°C以上，且硬度比上述頭部中與上述被覆層接觸的部分的硬度小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于， 上述被覆層的硬度的維氏硬度為IOOHv以下，并且上述被覆層中與上述頭部接觸的部位表面的十點平均粗糙度為12. 5μπι以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于， 上述被覆層具有5 μ m以上、300 μ m以下的厚度。
全文摘要
提供一種內(nèi)燃機用火花塞，可確保燃燒室內(nèi)的充分氣密性、并可滿足小徑化需求，火花塞(1)具有中心電極(5)、設(shè)置在中心電極(5)外周的絕緣件(2)、設(shè)置在絕緣件(2)外周的主體配件(3)、從主體配件(3)的前端部延伸的接地電極(27)，在主體配件(3)的外周面形成有與內(nèi)燃機(41)的頭部(42)的安裝孔(43)螺合的螺紋部(15)；形成在螺紋部(15)的后端側(cè)的螺紋頸(16)；直徑比螺紋頸(16)大的擴徑部(18)；連接螺紋頸(16)及擴徑部(18)的座部(17)，當(dāng)螺紋部(15)與安裝孔(43)螺合時，座部(17)與頭部(42)緊密接觸，螺紋部(15)的螺紋徑為M14以下，座部(17)的硬度的維氏硬度在規(guī)定值以下，并大于頭部(42)中與座部(17)接觸的部分的硬度。
文檔編號H01T13/20GK102257687SQ201080003648
公開日2011年11月23日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者九鬼宏昭, 山田裕一, 川地龍馬 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社