等離子流火花塞及其製造方法

2023-07-18 05:45:46

專利名稱：等離子流火花塞及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種等離子流火花塞及其製造方法，該火花塞用於產生等離子體並點燃內燃機中的空氣-燃料混合物。
背景技術：
傳統地，例如汽車用內燃機的火花塞通過火花塞放電來點燃空氣-燃料混合物。 近年來，要求內燃機具有高的輸出和低的燃料消耗。為了滿足這樣的要求，已知使用等離子流火花塞，由於等離子流火花塞提供燃燒的快速擴散，並呈現出能夠可靠地點燃甚至具有較高的點火極限空燃比的稀空氣-燃料混合物的高點火性能。該等離子流火花塞具有以下結構由陶瓷等形成的絕緣體環繞中心電極和與金屬殼成一體的接地電極之間的火花放電間隙，由此形成被稱為腔的小容積放電空間。向火花放電間隙施加高電壓以進行火花放電。由於介電擊穿的相應出現，可以在較低的電壓下作用電流。這樣，由於還受到能量供給影響的放電狀態的變化，在腔內產生等離子體。由於接地電極位於具有腔的絕緣體的前面，因此，接地電極具有形成在其中的被稱為孔的洞。等離子體通過孔向外發射，由此點燃空氣-燃料混合物。此外，如果在接地電極和絕緣體之間存在間隙，並且如果在等離子體通過孔發射的過程中，則等離子體的能量洩漏到該間隙中，並且洩漏到與前述間隙連通的、金屬殼和絕緣體之間的間隙中，通過孔發射的等離子體的能量減少，由此導致點火性能削弱。為了解決該問題，已經提出一種等離子流火花塞，其中，絕緣體(殼體)被設置成與接地電極(外部電極)緊密接觸，使得絕緣體和接地電極之間不存在間隙(例如，參考日本特開 2006-294257號公報)。在該公報所公開的等離子流火花塞中，接地電極和金屬殼一體形成，使得接地電極(金屬殼的與接地電極對應的一部分)相對於金屬殼正確定位。因此，絕緣體的尺寸管理將足以在絕緣體和接地電極之間建立緊密接觸。當通過金屬殼保持絕緣體時，絕緣體的前端部抵接接地電極。在等離子流火花塞的製造過程中，由於通過彎邊由金屬殼保持絕緣體，因此，絕緣體可能產生位移；然而，難以嚴密地管理該位移。在某些移位狀態下，彎邊外力可以絕緣體前端部強有力地抵靠接地電極的方式施加到絕緣體，可能導致絕緣體破損。

發明內容
已經實現本發明，用於解決上述問題，本發明的目的是提供一種等離子流火花塞， 其被構造成能夠減少洩漏到絕緣體和布置在絕緣體的前方的接地電極之間的間隙以及與前述間隙連通的、金屬殼和絕緣體之間的間隙中的等離子體的能量，並且避免絕緣體強有力地碰撞接地電極。
為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，提供一種等離子流火花塞，其包括 中心電極；絕緣體，其具有沿軸向延伸的軸孔，並且以在軸孔的前端部內容納中心電極的前端面的方式將中心電極保持在軸孔內；腔，其形成在絕緣體的前端部中，並且形成為由軸孔的壁面和中心電極的前端面所限定的凹部的形狀；金屬殼，其相對於與軸向垂直的徑向從外側環繞和保持絕緣體；以及接地電極，其布置在絕緣體的前端部的相對於所述軸向的前方，並且具有接觸部和連通部，該接觸部與絕緣體的前端部環狀接觸，使得當從軸向觀察時，腔的開口位於接觸部的內側，該連通部用於建立所述腔和外界大氣之間的連通。在等離子流火花塞中，接地電極相對於軸向不與金屬殼接觸，而是相對於與軸向垂直的徑向與金屬殼接觸，並且通過被接合到金屬殼的外周部與金屬殼電連接。根據本發明的第一方面，在接地電極的接觸部與絕緣體的前端部接觸的狀態下， 接地電極被接合到金屬殼，由此封閉了可形成在接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙以及可形成在絕緣體和金屬殼之間的間隙。因此，如果這些間隙沒有被封閉，則在腔內產生的等離子體發射時，等離子體的能量可洩漏到間隙中；然而，根據本發明，防止這種能量洩漏， 由此防止點火性能削弱。此外，在接地電極的接觸部與絕緣體的前端部接觸、並且接地電極和金屬殼相對於軸向彼此不接觸的狀態下，接地電極被接合到金屬殼。在接地電極和金屬殼之間沿著軸向設置的相關聯的間隙吸收了沿著軸向的組裝誤差，該誤差可在將絕緣體保持在金屬殼中的過程中產生。這樣，在製造過程中，當接地電極的外周部被接合到金屬殼時，上述構造避免了接地電極的接觸部強有力地碰撞絕緣體的前端部。因此，絕緣體不會由於接觸部強有力地碰撞絕緣體的前端部所引起的應力的增加而破損。在根據本發明的等離子流火花塞中，接地電極與絕緣體的前端部接觸。在這裡， 術語「接觸」不僅意味著它們彼此接觸的狀態，而且意味著它們以較弱的壓力彼此抵靠的狀態。「以較弱的壓力彼此抵靠」意味著接地電極和絕緣體的前端部以它們之間的相關聯的壓力的大小不會導致絕緣體損壞的方式彼此抵靠。也就是說，絕緣體的前端部不會強有力地碰撞接地電極，使得在絕緣體中產生的應力沒有增大。具體地，接地電極和絕緣體的前端部以大小足以防止從腔發射的等離子體的洩漏，並且不必防止從燃燒室接收的燃燒壓力的洩漏的壓力彼此抵靠。根據本發明的第二方面，提供一種等離子流火花塞，其包括中心電極；絕緣體， 其具有沿軸向延伸的軸孔，並且以在軸孔的前端部內容納中心電極的前端面的方式將中心電極保持在軸孔內；腔，其形成在絕緣體的前端部中，並且形成為由軸孔的壁面和中心電極的前端面所限定的凹部；金屬殼，其相對於與軸向垂直的徑向從外側環繞和保持絕緣體； 以及接地電極，其布置在絕緣體的前端部的相對於軸向的前方，並且具有接觸部和連通部， 接觸部與絕緣體的前端部環狀接觸，使得當從軸向觀察時，腔的開口位於接觸部的內側，連通部用於建立所述腔和外界大氣之間的連通。在等離子流火花塞中，接地電極是通過將電極基部金屬和接觸構件接合在一起而形成的複合構件。電極基部金屬相對於軸向不與絕緣體接觸，而是與金屬殼接觸，並且通過被接合到金屬殼的外周部與金屬殼電連接。接觸構件具有接觸部。電極基部金屬的一部分和接觸構件形成連通部。根據本發明的第二方面，在接地電極的接觸部與絕緣體的前端部接觸的狀態下， 接地電極被接合到金屬殼，由此封閉了可形成在接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙以及可形成在絕緣體和金屬殼之間的間隙。因此，如果這些間隙沒有被封閉，則在腔內產生的
4等離子體發射時，等離子體的能量可洩漏到間隙中；然而，根據本發明，防止了這種能量的洩漏，從而防止點火性能削弱。此外，接地電極是通過將電極基部金屬和接觸構件接合在一起而形成的合成構件。因此，在製造過程中，用於將電極基部金屬的外周部接合到金屬殼的步驟、以及用於在接觸構件與絕緣體的前端部接觸的狀態下將接觸構件接合到電極基部金屬的步驟可以彼此分開。電極基部金屬和絕緣體前端部之間的沿著軸向的間隙吸收了沿著軸向的組裝誤差，該誤差可在將絕緣體保持在金屬殼中的過程中產生。這樣，在製造過程中，當接地電極的外周部被接合到金屬殼時，上述構造避免了接地電極強有力地碰撞絕緣體的前端部。因此，絕緣體不會由於接觸部強有力地碰撞絕緣體的前端部所引起的應力的增加而破損。根據本發明的第三方面，除本發明的第二方面的構造之外，接地電極的電極基部金屬具有位於相對於徑向的最內側的向內突出部；接地電極的接觸構件具有向外突出部， 該向外突出部的外周位於向內突出部的內周的徑向外側；並且向外突出部布置在向內突出部的相對於軸向的後方。根據本發明的第三方面，接觸構件的向外突出部被布置在電極基部金屬的向內突出部的相對於軸向的後方，其中，電極基部金屬用於形成接地電極。這樣，接觸構件的向外突出部被保持在絕緣體的前端部和電極基部金屬向內突出部之間。因此，即使當由於等離子流火花塞長期使用導致接觸構件和電極基部金屬之間的接合狀態出現劣化時，電極基部金屬也可以防止接觸構件的脫落(掉落)。根據本發明的第四方面，除本發明的第二方面的構造之外，所述接地電極的電極基部金屬具有位於相對於徑向的最內側的向內突出部；接地電極的接觸構件具有向外突出部，該向外突出部的外周位於向內突出部的內周的徑向外側；並且接地電極的外周部被接合到金屬殼，使得向外突出部布置在向內突出部的相對於軸向的前方。根據本發明的第四方面，接觸構件的向外突出部被布置在接觸構件的向內突出部的相對於軸向的前方，並且在通過使用向外突出部定位接觸構件的同時，接觸構件和電極基部金屬被接合在一起。這可以防止接觸構件的偏軸布置。根據本發明的第五方面，除本發明的第一至第四方面中的任意一個的構造之外， 接地電極的連通部的內周壁的至少一部分由貴金屬製成的貴金屬構件形成。為了在腔內產生等離子體，在接地電極和中心電極之間施加高能量。因此，等離子體具有高能量，導致接地電極的消耗。根據本發明的第五方面，接地電極的連通部的內周壁的至少一部分由貴金屬構件形成，由此減少了由等離子體的高能量所引起的接地電極的消
耗 ο根據本發明的第六方面，除本發明的第一至第五方面中的任意一個的構造之外， 絕緣體的前端部具有與接觸部接合的接合部。根據本發明的第六方面，接地電極的接觸部與絕緣體的前端部的接合部接合，由此可以防止接觸構件的偏軸布置。此外，接觸部和接合部在它們之間的界面處彼此緊密接觸，由此封閉了可形成在接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙以及可形成在絕緣體和金屬殼之間的間隙，這些間隙位於界面的徑向外側。根據本發明的第七方面，提供一種等離子流火花塞的製造方法，等離子流火花塞包括中心電極；絕緣體，其具有沿軸向延伸的軸孔，並且以在軸孔的前端部內容納中心電極的前端面的方式將中心電極保持在軸孔內；腔，其形成在絕緣體的前端部中，並且形成為由軸孔的壁面和中心電極的前端面所限定的凹部的形狀；金屬殼，其相對於與軸向垂直的徑向從外側環繞和保持絕緣體；以及接地電極，其布置在絕緣體的前端部的相對於軸向的前方，並且具有接觸部和連通部，該接觸部與絕緣體的前端部環狀接觸，使得當從軸向觀察時，腔的開口位於接觸部的內側，該連通部用於建立腔和外界大氣之間的連通。該製造方法包括絕緣體保持步驟，用於在金屬殼中保持絕緣體，在絕緣體中保持中心電極；布置步驟，用於在絕緣體保持步驟之後，將接地電極布置在絕緣體的前端部的相對於軸向的前方， 並且相對於軸向不與金屬殼接觸，並且使得設置在接地電極上的接觸部與絕緣體的前端部接觸；以及接地電極接合步驟，用於在接觸部保持與絕緣體接觸的狀態下將接地電極的外周部接合到金屬殼。在根據本發明的第七方面的等離子流火花塞的製造方法中，在將接地電極接合到金屬殼之前，絕緣體被保持在金屬殼中。因此，在保持過程中，不存在按壓絕緣體的前端部的物體，由此可以防止絕緣體的破損。絕緣體通常通過彎邊被保持在金屬殼中。當接地電極被接合到金屬殼時，可以通過調整接地電極相對於絕緣體的前端部的位置來吸收相關聯的組裝誤差。此外，當布置接地電極時，接地電極的接觸部與絕緣體的前端部接觸。在保持該狀態的同時，接地電極被接合到金屬殼，由此封閉了可形成在接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙以及可形成在絕緣體和金屬殼之間並且與前述間隙連通的間隙。在使用如此製造的等離子流火花塞時，在腔內產生的等離子體發射時，可以減少洩漏到這些間隙中的能量， 從而防止點火性能削弱。根據本發明的第八方面，除本發明的第七方面的構造之外，接地電極是通過將貴金屬構件接合到電極基部金屬而形成的複合構件，電極基部金屬的一部分和貴金屬構件構成連通部；製造方法還包括貴金屬構件接合步驟，用於將貴金屬構件接合到電極基部金屬， 貴金屬構件接合步驟在布置步驟之前；並且在接地電極接合步驟中，在設置在電極基部金屬和貴金屬構件中的至少一個上的接觸部保持與絕緣體的前端部接觸的狀態下將電極基部金屬的外周部接合到金屬殼。在使用如此製造的等離子流火花塞時，為了在腔內產生等離子體，在接地電極和中心電極之間施加高能量。因此，等離子體具有高能量，導致接地電極的消耗。根據本發明的第八方面，通過使用接地電極製成等離子流火花塞，在布置步驟之前，該接地電極通過將貴金屬構件接合到電極基部金屬而形成，由此減少了由等離子體的高能量所引起的接地電極的消耗。根據本發明的第九方面，提供一種等離子流火花塞的製造方法，等離子流火花塞包括中心電極；絕緣體，其具有沿軸向延伸的軸孔，並且以在軸孔的前端部內容納中心電極的前端面的方式將中心電極保持在所述軸孔內；腔，其形成在絕緣體的前端部中，並且形成為由軸孔的壁面和中心電極的前端面所限定的凹部的形狀；金屬殼，其相對於與軸向垂直的徑向從外側環繞和保持絕緣體；以及接地電極，其布置在絕緣體的前端部的相對於軸向的前方，並且具有接觸部和連通部，該接觸部與絕緣體的前端部環狀接觸，使得當從軸向觀察時，腔的開口位於接觸部的內側，該連通部用於建立腔和外界大氣之間的連通。接地電極是通過將電極基部金屬和接觸構件接合在一起而形成的複合構件。電極基部金屬具有位於相對於徑向的最內側的向內突出部，並且相對於軸向不與絕緣體接觸，而是與金屬殼接觸。接觸構件具有接觸部和向外突出部，該向外突出部的外周位於向內突出部的內周的徑向外側。電極基部金屬的一部分和接觸構件構成連通部。製造方法包括絕緣體保持步驟， 用於在金屬殼中保持絕緣體，在絕緣體中保持中心電極；布置步驟，其具有接觸構件布置步驟，用於在絕緣體保持步驟之後，將接觸構件布置在絕緣體的前端部；電極基部金屬布置步驟，用於將電極基部金屬布置在絕緣體的前端部的相對於軸向的前方，同時將接觸構件布置在電極基部金屬的連通部中，使得電極基部金屬的向內突出部被布置在接觸構件的向外突出部的相對於軸向的前方；以及接地電極接合步驟，用於將接地電極的電極基部金屬的外周部接合到金屬殼；接觸構件接合步驟，用於在接地電極接合步驟之後，在接觸構件與絕緣體的前端部接觸的狀態下將接觸構件和電極基部金屬接合在一起。根據本發明的第九方面，接地電極是通過將電極基部金屬和接觸構件接合在一起而形成的複合構件；接觸構件具有向外突出部；並且電極基部金屬被接合到金屬殼，使得向外突出部被保持在電極基部金屬的向內突出部和絕緣體的前端部之間。由此，可以防止接觸構件的脫落(掉落)。此外，在將電極基部金屬接合到金屬殼的步驟之後，在接觸構件與絕緣體的前端部接觸的狀態下，接觸構件被接合到電極基部金屬，由此封閉了可形成在接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙以及可形成在絕緣體和金屬殼之間並且與前述間隙連通的間隙。也就是說，接地電極接合步驟和接觸構件接合步驟可以彼此分開，其中，接地電極接合步驟用於將電極基部金屬的外周部接合到金屬殼，接觸構件接合步驟用於在接觸構件與絕緣體的前端部接觸的狀態下將接觸構件接合到電極基部金屬。如在本發明的上述方面的情況下，在將電極基部金屬接合到金屬殼之前，絕緣體被保持在金屬殼中；因此， 吸收沿著軸向的組裝誤差，該誤差可在將絕緣體保持在金屬殼中的過程中出現，由此防止絕緣體的破損。根據本發明的第十方面，提供一種等離子流火花塞的製造方法，該等離子流火花塞包括中心電極；絕緣體，其具有沿軸向延伸的軸孔，並且以在軸孔的前端部內容納中心電極的前端面的方式將中心電極保持在軸孔內；腔，其形成在絕緣體的前端部中，並且形成為由軸孔的壁面和中心電極的前端面所限定的凹部的形狀；金屬殼，其相對於與軸向垂直的徑向從外側環繞和保持絕緣體；以及接地電極，其布置在絕緣體的前端部的相對於軸向的前方，並且具有接觸部和連通部，該接觸部與絕緣體的前端部環狀接觸，使得當從軸向觀察時，腔的開口位於接觸部的內側，連通部用於建立腔和外界大氣之間的連通。接地電極是通過將電極基部金屬和貴金屬構件接合在一起而形成的複合構件。電極基部金屬具有位於相對於所述徑向的最內側的向內突出部。貴金屬構件具有向外突出部，該向外突出部的外周位於向內突出部的內周的徑向外側。電極基部金屬的一部分和貴金屬構件構成連通部。該製造方法包括絕緣體保持步驟，用於在金屬殼中保持絕緣體，在絕緣體中保持中心電極；電極基部金屬布置步驟，用於將電極基部金屬布置成使得設置在電極基部金屬上的接觸部與絕緣體的前端部接觸；接地電極接合步驟，用於在電極基部金屬布置步驟之後，將接地電極的電極基部金屬的外周部接合到金屬殼；貴金屬構件布置步驟，用於將貴金屬構件布置在電極基部金屬的連通部中，使得貴金屬構件的向外突出部與電極基部金屬的向內突出部重疊，並且被布置在電極基部金屬的向內突出部的相對於軸向的前方；以及貴金屬構件接合步驟，用於將貴金屬構件和電極基部金屬接合在一起。
根據本發明的第十方面，在電極基部金屬與絕緣體的前端部接觸的狀態下，電極基部金屬被接合到金屬殼，由此可靠地封閉了接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙。由於貴金屬構件與被固定到金屬殼上的電極基部金屬接合，因此，不包括可動元件，由此有利於接合過程。可以通過將貴金屬構件的向外突出部疊放在電極基部金屬的向內突出部上來定位貴金屬構件，由此防止貴金屬構件的偏軸布置。如在本發明的上述方面的情況下，在電極基部金屬被接合到金屬殼之前，絕緣體被保持在金屬殼中；因此，吸收絕緣體的組裝誤差，由此防止絕緣體的破損。根據本發明的第十一方面，提供一種等離子流火花塞的製造方法，該等離子流火花塞包括中心電極；絕緣體，其具有沿軸向延伸的軸孔，並且以在軸孔的前端部內容納中心電極的前端面的方式將中心電極保持在軸孔內；腔，其形成在所述絕緣體的前端部中，並且形成為由軸孔的壁面和中心電極的前端面所限定的凹部；金屬殼，其相對於與軸向垂直的徑向從外側環繞和保持絕緣體；以及接地電極，其布置在絕緣體的前端部的相對於軸向的前方，並且具有接觸部和連通部，該接觸部與絕緣體的前端部環狀接觸，使得當從軸向觀察時，腔的開口位於接觸部的內側，該連通部用於建立腔和外界大氣之間的連通。接地電極是通過將電極基部金屬和接觸構件接合在一起而形成的複合構件。電極基部金屬相對於所述軸向不與絕緣體接觸，而是與金屬殼接觸。接觸構件具有接觸部。電極基部金屬的一部分和接觸構件構成連通部。該製造方法包括絕緣體保持步驟，用於在金屬殼中保持絕緣體， 在絕緣體中保持中心電極；電極基部金屬布置步驟，用於在絕緣體保持步驟之後，將電極基部金屬布置在絕緣體的前端部的相對於軸向的前方；接地電極接合步驟，用於將接地電極的電極基部金屬的外周部接合到金屬殼；接觸構件布置步驟，用於將接觸構件布置在電極基部金屬的連通部中，並且使接觸構件沿著軸向移動，以使接觸部與絕緣體的前端部接觸； 以及接觸構件接合步驟，用於在接觸部保持與絕緣體的前端部接觸的狀態下將接觸構件接合到電極基部金屬。根據本發明的第十一方面，首先，電極基部金屬被接合到金屬殼；然後，在將接觸構件布置在電極基部金屬的連通部中時，接觸構件被調整在適當位置以使其與絕緣體的前端部接觸；在該狀態下，接觸構件被接合到電極基部金屬。通過該步驟，可以可靠地封閉接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙，而不用考慮電極基部金屬的布置位置。如在本發明的上述方面的情況下，在電極基部金屬被接合到金屬殼之前，絕緣體被保持在金屬殼中；因此，吸收絕緣體的組裝誤差，由此防止絕緣體的破損。根據本發明的第十二方面，除本發明的第七至第十一方面中的任意一個的構造之外，絕緣體的前端部具有與設置在接地電極上的接觸部接合的接合部，並且接觸部與接合部接合。根據本發明的第十二方面，接地電極的接觸部與設置在絕緣體的前端部的接合部接合，由此接地電極和絕緣體可以相對於彼此可靠地定位，並且可以更可靠地封閉接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙。


圖1是根據本發明的第一實施例的等離子流火花塞的局部剖視圖；圖2是第一實施例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖3是示出第一實施例的等離子流火花塞的製造過程的一部分的圖；圖4是根據第一實施例的變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖5是根據第一實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖6是根據第一實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖7是根據第一實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖8是根據第一實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖9是根據第一實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖10是根據第一實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖11是根據本發明的第二實施例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖12是示出第二實施例的等離子流火花塞的製造過程的一部分的圖；圖13是根據第二實施例的變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖14是根據第二實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖15是根據第二實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖16是根據本發明的第三實施例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖17是示出第三實施例的等離子流火花塞的製造過程的一部分的圖；圖18是根據第三實施例的變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖19是根據第三實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖20是根據第三實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖21是根據本發明的第四實施例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖22是示出第四實施例的等離子流火花塞的製造過程的一部分的圖；圖23是根據第四實施例的變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；圖M是根據第四實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖；以及圖25是根據第四實施例的另一個變形例的等離子流火花塞的前端部的放大剖視圖。
具體實施例方式第一實施例將參考

根據本發明的第一實施例的等離子流火花塞100。首先，將參考圖1和2說明等離子流火花塞100的結構。圖1以部分截面的方式示出了第一實施例的等離子流火花塞100。圖2是用放大比例尺示出了等離子流火花塞100的前端部的剖視圖。在下文的說明中，圖1中的等離子流火花塞100的軸線0的方向被稱為垂直方向，並且圖1中的等離子流火花塞100的下側被稱為等離子流火花塞100的前側，圖1中的等離子流火花塞100的上側被稱為等離子流火花塞100的後側。圖1所示的第一實施例的等離子流火花塞包括絕緣體10 ；保持絕緣體10的金屬殼50 ；沿著軸線0的方向被保持在絕緣體10中的中心電極20 ；焊接到金屬殼50的前端部 65的接地電極30 ；以及設置在絕緣體10的後端部上的金屬端子40。眾所周知，絕緣體10由氧化鋁等通過燒結形成，並且是具有沿軸線0的方向延伸的軸孔12的筒狀絕緣構件。絕緣體10具有凸緣部19和後主幹部18，凸緣部19位於相對於軸線0的方向的大致中央，並且具有大外徑，後主幹部18位於凸緣部19的後方。後主幹部18的後端部的外圓周面是波紋狀的，用於增大金屬殼50和金屬端子40之間的漏電距離。絕緣體10還具有前主幹部17和腿部13，該前主幹部17位於凸緣部19的前方，並且具有小於後主幹部18的外徑，該腿部13位於前主幹部17的前方，並且具有小於前主幹部17 的外徑。此外，絕緣體10還具有位於腿部13和前主幹部17之間的臺階部14。軸孔12的與腿部13的內圓周部對應的一部分被形成為直徑小於軸孔12的與前主幹部17、凸緣部19和後主幹部18的內圓周部對應的其它部分的直徑的電極容納部15。 電極容納15保持中心電極20。如圖2所示，軸孔12的位於電極容納部15的前方的一部分的直徑進一步減小，以使其用作前端小直徑部61。前端小直徑部61在絕緣體10的前端部16處開口。絕緣體10的前端部16具有環狀的頂端接合部62，該頂端接合部62環繞前端小直徑部61的開口，並且形成為凹部。稍後將說明的貴金屬電極頭36的向外突出部37 與頂端接合部62接合。中心電極20是由例如INC0NEL(商標名)600或601等鎳合金形成的圓柱狀電極棒，並且具有由如銅等具有優良導熱性的材料形成的金屬芯23。由主要含有貴金屬和鎢 (W)的合金形成的圓盤狀電極頂端25被焊接到中心電極20的前端部21，使得電極頂端25 與中心電極20成一體。在第一實施例中，「中心電極」包括被焊接到中心電極20的電極頂端25。如圖1所示，中心電極20的朝向中心電極20的後端布置的一部分的直徑增大，由此形成凸緣形狀。中心電極20的凸緣部抵接軸孔12的電極容納部15的臺階區域，由此中心電極20位於電極容納部15內。如圖2所示，中心電極20的前端部21的前端面沈的圓周(更具體地，在中心電極20的前端部21處接合到中心電極20的電極頂端25的前端面 26的圓周)抵接軸孔12的位於電極容納部15和前端小直徑部61之間的臺階部，電極容納部15和前端小直徑部61具有不同的直徑。通過採用該構造，軸孔12的前端小直徑部61的壁面和中心電極20的前端面沈限定形成為封閉帶底的筒狀並且具有小容積的放電空間。 在等離子流火花塞100中，穿過形成在接地電極30和中心電極20之間的火花放電間隙進行火花放電，並且火花放電的路徑延伸通過放電空間。該放電空間被稱為腔60。在火花放電時，在腔60中產生等離子體，並且等離子體從前端部16的開66朝前發射。腔60可以環繞電極容納部15的位於前端小直徑部61的後方、並且具有比前端小直徑部61大的直徑的一部分的方式形成。
如圖1所示，中心電極20在前主幹部17內經由導電密封物質4與金屬端子40電連接，該導電密封物質是金屬和玻璃的混合物，並且被設置在軸孔12中。密封物質4將中心電極20和金屬端子40固定在軸孔12中，同時在中心電極20和金屬端子40之間建立電連接。金屬端子40在軸孔12中向後延伸，並且金屬端子40的後端部41從絕緣體10的後端向絕緣體10的外部突出。高電壓電纜(未示出)經由插頭(未示出)連接到後端部41， 並且高電壓從點火裝置(未示出)施加到後端部41。接著，將說明金屬殼50。金屬殼50是用於將等離子流火花塞100固定到內燃機的發動機頭部(未示出)的筒狀金屬構件。金屬殼50環繞絕緣體10的從腿部13到後主幹部18的前端部的區域，由此將絕緣體10保持在它的筒狀孔59中。金屬殼50由低碳鋼形成，並且具有從金屬殼50的大致軸向中央區域朝前延伸的安裝部52。外螺紋形成在安裝部52的外圓周面上，並且與形成在發動機頭部的安裝孔(未示出)的壁面上的內螺紋接合。考慮到耐熱性，不鏽鋼，INC0NEL(商標名)等可用於形成金屬殼50。凸緣狀密封部M形成在安裝部52的後側。通過彎曲板材形成的環狀墊片5被裝配到位於密封部M和安裝部52之間的區域。當等離子流火花塞100被安裝到發動機頭部的安裝孔(未示出)時，墊片5在坐落面55之間被擠壓和變形，由此在它們之間提供密封以防止燃燒氣體通過安裝孔流出，該坐落面陽是密封部M的前定向面，也是安裝孔的開口附近的發動機頭部的表面。工具接合部51形成在密封部M的後側，並且未示出的火花塞專用扳手被裝配到工具接合部51。薄的帶壁的彎邊部53設置在工具接合部51的後側。薄的帶壁的彎曲部 58設置在工具接合部51和密封部M之間。環狀圈構件6，7插入在金屬殼50的從工具接合部51到彎邊部53的內圓周面和絕緣體10的後主幹部18的外圓周面之間；此外，環狀圈構件6，7之間的空間填充有滑石9的粉末。如圖2所示，安裝部52的內圓周面具有臺階部56。絕緣體10的臺階部14經由環狀密封填料80放置在臺階部56上。如圖1所示，當彎邊部53的端部以徑向向內彎曲的方式彎邊時，經由圈構件6，7和滑石9朝前按壓絕緣體10。在該彎邊過程中，彎曲部58被加熱，並且伴隨著壓縮力的施加而膨脹變形，由此增大彎邊部53的壓縮行程。通過該步驟，絕緣體10的從臺階部14到凸緣部19的一部分被保持在金屬殼50的彎邊部53和臺階部56 之間，由此絕緣體10被金屬殼50 —體地保持。密封填料80提供金屬殼50和絕緣體10之間的氣密性密封，由此防止燃燒氣體通過筒狀孔59流出。接著，將說明布置在金屬殼50的前端部65中的接地電極30。圖2所示的接地電極30是通過將鎳合金的電極基部金屬33和貴金屬的貴金屬電極頭36接合在一起而形成的複合構件。接地電極30被形成為圓盤狀，並且具有形成在其徑向中央的連通孔(連通部 31)。貴金屬電極頭36被布置在電極基部金屬33的徑向內側，並被接合到電極基部金屬 33。接地電極30的外周部35 (即電極基部金屬33的外周部35)與形成在金屬殼50 的前端部65的內圓周面上的臺階接合部57接合；在如此接合的狀態下，外周部35和臺階接合部57之間的界面經受雷射焊接，由此，接地電極30和金屬殼50被接合在一起。電極基部金屬33和貴金屬電極頭36合作形成接地電極30的連通部31。連通部31具有用於建立腔60和外界大氣之間的連通的開口。術語「外周部」表示接地電極30的被接合到金屬殼50的一部分。在第一實施例中，接地電極30被形成為圓盤狀；這樣，接地電極30的徑向外圓周部與「外周部」對應。即使當所述接地電極30不形成為圓盤狀時，接地電極30的徑向外周部也被接合到金屬殼50。第一實施例的貴金屬電極頭36形成為筒狀，並且構成連通部31的一部分；具體地，其形成連通部31的內圓周壁70。貴金屬電極頭36具有從貴金屬電極頭36的後端部的外圓周面以凸緣狀徑向向外突出的向外突出部37。電極基部金屬33形成為圓盤狀，並且在其徑向中央具有孔，該孔部分地構成連通部31。與貴金屬電極頭36 —樣，電極基部金屬33 具有從電極基部金屬33的孔的壁的前端部以凸緣狀徑向向內突出的向內突出部34。貴金屬電極頭36的向外突出部37布置在電極基部金屬33的向內突出部34的後方。由於該構造，即使當電極基部金屬33和貴金屬電極頭36之間的接合出現劣化時，也可以防止貴金屬電極頭36朝前掉落。絕緣體10的前端部16具有頂端接合部62，該頂端接合部62是形成在絕緣體1的前端面的凹部，並且與貴金屬電極頭36的向外突出部37接合。頂端接合部62以環繞腔60 的開口 66的方式形成為環狀。貴金屬電極頭36的向外突出部37與頂端接合部62接合， 由此與絕緣體10的前端部16環狀接觸。向外突出部37的與頂端接合部62接合併且與絕緣體10的前端部16環狀接觸的一部分是接觸部38。當從軸線0的方向觀察時，腔60的開口 66位於接觸部38的內側。電極基部金屬33的非接觸部39設置在電極基部金屬33的後側，並且在不接觸前端部16的情況下面向絕緣體10的前端部16。貴金屬電極頭36封閉接地電極30和絕緣體10的前端部16之間的間隙以及與前述間隙連通的、金屬殼50和絕緣體10前端部16之間的間隙，並且建立腔60和外界大氣之間的連通。當在腔60內產生的等離子體向外發射時，該構造防止等離子體的能量洩漏到接地電極30和絕緣體10的前端部16之間的間隙以及金屬殼50和絕緣體10的前端部16之間的間隙。貴金屬電極頭 36與本發明中的「接觸構件」和「貴金屬構件」對應。在第一實施例的如此構造的等離子流火花塞100的製造過程中，為了封閉接地電極30和絕緣體10的前端部16之間的間隙以及絕緣體10和金屬殼50之間的間隙，以防止在等離子體發射時等離子體的能量洩漏到這些間隙中，在將接地電極30接合到金屬殼50 之前，絕緣體10被保持在金屬殼50中。接著，將參考圖3說明等離子流火花塞100的製造方法。圖3部分地示出第一實施例的等離子流火花塞100的製造過程。在等離子流火花塞100的製造過程中，絕緣體10被插入已經在一個獨立的步驟中製備的金屬殼50的筒狀孔59中，其中，已經在安裝有中心電極20 (具有接合到中心電極20 的電極頂端2 和金屬端子40的狀態下，在一個獨立的步驟中製備絕緣體10。使絕緣體 10的臺階部14經由密封填料80放置在金屬殼50的筒狀孔59的臺階部56上。在該狀態下，金屬殼50的彎邊部53 (參見圖1)被彎邊，由此，絕緣體10的從臺階部14到凸緣部19 的一部分被保持在彎邊部53和金屬殼50的臺階部56之間，這樣，絕緣體10被一體地保持在金屬殼50中(絕緣體保持步驟)。接著，具有向外突出部37的筒狀貴金屬電極頭36以向外突出部37面向絕緣體10 的方式布置在絕緣體10的前端部16的前方(布置步驟中的接觸構件布置步驟)。此時，貴金屬電極頭36布置在向外突出部37面向絕緣體10的前端部16的頂端接合部62的位置。 此外，具有向內突出部；34突出的孔的圓盤狀電極基部金屬33以向內突出部34位於貴金屬電極頭36的向外突出部37的前方、並且向內突出部34和向外突出部37相對於軸線0的方向彼此重疊的方式布置在絕緣體10前端部16的前方(布置步驟中的電極基部金屬布置步驟)。電極基部金屬33的外周部35被裝配並接合到金屬殼50的臺階接合部57。此時， 電極基部金屬33的非接觸部39維持在不與絕緣體10的前端部16接觸的狀態。以向外突出部37插入電極基部金屬33的向內突出部34和絕緣體10的頂端接合部62之間的位置限制的方式布置貴金屬電極頭36。沿著電極基部金屬33的外周部35和金屬殼50的臺階接合部57之間的界面的整個圓周用雷射束照射該界面，由此將金屬殼50和接地電極30的電極基部金屬33焊接在一起(接地電極接合步驟)。此時，貴金屬電極頭36處於非固定狀態。在下一步中，貴金屬電極頭36被向後按壓，使得向外突出部37與絕緣體10的頂端接合部62接合，由此定位貴金屬電極頭36。通過該步驟，防止貴金屬電極頭的偏軸布置。此外，由於貴金屬電極頭36 被向後按壓，因此，貴金屬電極頭36和頂端接合部62彼此緊密接觸，由此封閉了貴金屬電極頭36和絕緣體10的前端部16之間的間隙以及部分地構成接地電極30的電極基部金屬 33和絕緣體10的前端部16之間的間隙。在貴金屬電極頭保持在受壓狀態的同時，沿著貴金屬電極頭36和電極基部金屬33之間的界面的整個圓周用雷射束照射該界面，由此將貴金屬電極頭36和電極基部金屬33焊接在一起(接觸構件接合步驟)。貴金屬電極頭36和電極基部金屬33 —體地形成連通部31。通過上述步驟，接地電極30被接合到金屬殼50的前端部65，由此完成了圖1所示的等離子流火花塞100。如上所述，在接地電極30被接合到金屬殼50之前，絕緣體10通過彎邊被保持在金屬殼50中；因此，在彎邊過程中，沒有物體抵接絕緣體10的前端部16，由此使絕緣體10的前端部16避免承受強有力的外部壓力。在製造過程中，當絕緣體10通過彎邊被保持在金屬殼50中時，絕緣體10的前端部16可產生沿著軸線0的方向的位移；也就是說，組裝誤差可增大。即使在該情況下，在將電極基部金屬33接合到金屬殼50的步驟中，該組裝誤差也可以被電極基部金屬33和絕緣體10的前端部16之間的沿著軸線0的方向的間隙吸收。此外，可以通過使貴金屬電極頭36與絕緣體10的前端部16接觸來封閉可形成在接地電極30的電極基部金屬33和絕緣體10的前端部16之間的間隙，貴金屬電極頭36具有連通部31的一部分和接觸部38。因此，等離子體的能量沒有洩漏到上述間隙中，由此可以防止點火性能削弱。此外，由於貴金屬電極頭36被布置成向外突出部37與電極基部金屬33的向內突出部34相對於軸線0的方向重疊，因此，在將電極基部金屬33的布置接合到貴金屬電極頭36的製造過程中，貴金屬電極頭36不會掉落。即使當由於等離子流火花塞100的長期使用導致貴金屬電極頭36和電極基部金屬33之間的接合狀態出現劣化時， 也可以防止貴金屬電極頭36的掉落。第一實施例的等離子流火花塞100可以以各種其它形狀變形。例如，如在圖4所示的等離子流火花塞101的情況下，絕緣體110的前端部116可以不具有頂端接合部。在進行貴金屬電極頭191與電極基部金屬33的接合過程中，通過以貴金屬電極頭191被向後按壓以使貴金屬電極頭191的接觸部120與絕緣體110的前端部116接觸的方式進行雷射焊接，可以以足夠令人滿意的狀態封閉接地電極171 (電極基部金屬3 和絕緣體110的前端部116之間的間隙。
此外，如在圖5和圖6分別示出的等離子流火花塞102和等離子流火花塞103的情況下，貴金屬電極頭192、193的沿著軸線0的方向的長度可以被加長或縮短。這向貴金屬電極頭192、193與電極基部金屬33之間的邊界區域提供臺階幾何形狀。在以貴金屬電極頭192、193的接觸部121、122與絕緣體110的前端部116接觸的狀態下雷射焊接貴金屬電極頭192、193和電極基部金屬33的過程中，臺階幾何形狀有利於雷射束以相對於軸線0 的銳角作用到它們之間的界面。這防止雷射束穿過貴金屬電極頭192、193和電極基部金屬 33的接觸面之間的間隙，由此建立更可靠的接合狀態。如在圖7所示的等離子流火花塞104的情況下，貴金屬電極頭194的向外突出部 131可以直徑朝後增大的錐狀形成。在該情況下，電極基部金屬184的孔具有與向外突出部 131相對於軸線0重疊的錐狀部132。由此，在將電極基部金屬184的布置接合到貴金屬電極頭194的製造過程中，貴金屬電極頭194不會掉落。即使在使用具有錐狀的向外突出部的貴金屬電極頭的情況下，如分別示出的等離子流火花塞105和等離子流火花塞106的圖8和圖9所示，貴金屬電極頭195、196的沿著軸線0的方向的長度可以被加長或縮短。這向貴金屬電極頭195、196與電極基部金屬184 之間的邊界區域提供臺階幾何形狀。在以貴金屬電極頭195、196的接觸部124、125與絕緣體110的前端部116接觸的狀態下雷射焊接貴金屬電極頭195、196和電極基部金屬184的過程中，臺階幾何形狀有利於雷射束以相對於軸線0的銳角作用到它們之間的界面。這可以建立更可靠的接合狀態。如圖10所示的等離子流火花塞107—樣，貴金屬電極頭197可以不具有向外突出部，只要貴金屬電極頭197的外周位於電極基部金屬33的向內突出部34的徑向外側。即使在該情況下，與第一實施例類似，也可以防止貴金屬電極頭197的掉落。當然，可以與第一實施例類似的方式進行接合過程；具體地，在電極基部金屬33被接合到金屬殼150之後， 在貴金屬電極頭197被向後按壓、以維持貴金屬電極頭197的接觸部126與絕緣體110的前端部116接觸的同時，電極基部金屬33和貴金屬電極頭197被接合在一起。作為選擇， 可以進行接地電極接合步驟，使得在電極基部金屬33被向後按壓、並且貴金屬電極頭197 與絕緣體110的前端部116接觸的同時，電極基部金屬33的外周部35被接合到金屬殼150 的臺階接合部157。通過該步驟，電極基部金屬33可以更靠近絕緣體110布置；這樣，可以向金屬殼150的臺階接合部157與電極基部金屬33的外周部35之間的邊界區域提供臺階幾何形狀。因此，由於先前提到的理由，可以建立更可靠的接合狀態。在圖7到圖10所示的上述變形例中，接地電極174、177 (圖8和圖9中未示出)可以通過與第一實施例類似的步驟被接合到金屬殼50。該步驟允許電極基部金屬174、184、 198(非接觸部140、141、142)與絕緣體110的前端部116之間的間隙吸收沿著軸線0的方向的組裝誤差，該組裝誤差可在將絕緣體110保持在金屬殼50的過程中產生。這樣，在絕緣體110的前端部116免於承受強有力的外部壓力的狀態下，前端部116和接地電極174、 177之間的間隙可以通過貴金屬電極頭194、195、196、197來封閉。如在圖4到圖8所示的等離子流火花塞101到105的情況下，貴金屬電極頭191、192、193、194、195的內圓周壁可以用作連通部的內圓周壁71、72、73、74、75。如在圖9和圖10所示的等離子流火花塞106 和107的情況下，貴金屬電極頭196、197的內圓周壁可以部分地構成連通部的內圓周壁76、 77。
在第一實施例中，向外突出部37以凸緣狀設置在筒狀貴金屬電極頭36上。然而， 向外突出部37不必形成為連續的凸緣狀，也可以僅形成為突出部。這同樣適用於電極基部金屬33的向內突出部34。向外突出部37和向內突出部34的形狀沒有特別的限制，只要當貴金屬電極頭36和電極基部金屬33接合在一起時，向外突出部37和向內突出部34相對於軸線0的方向彼此重疊。第二實施例接著，將參考

根據本發明的第二實施例的等離子流火花塞200。首先，將參考圖11說明等離子流火花塞200的結構。圖11是用放大比例尺示出等離子流火花塞 200的前端部的剖視圖。第二實施例的等離子流火花塞200與第一實施例的等離子流火花塞100在結構上的不同之處在於接地電極230形成為不同的形狀，並且絕緣體210的前端部216不具有頂端接合部。這樣，這裡將說明等離子流火花塞200的前端部的結構，將省略或簡要地說明與第一實施例類似的其它結構特徵。 如圖11所示，與第一實施例類似，布置在金屬殼50的前端部65中的接地電極230 是通過將電極基部金屬233和貴金屬電極頭236接合在一起而形成的複合構件。接地電極 230形成為圓盤狀，並且在其徑向中央具有連通孔(連通部231)。貴金屬電極頭236形成為圓筒狀。電極基部金屬233形成為圓盤狀，並且在其徑向中央具有孔，該孔部分地構成連通部231。貴金屬電極頭236和電極基部金屬233在貴金屬電極頭236的外圓周面面向電極基部金屬233的孔的圓周壁面的狀態下在彼此之間的界面處被雷射焊接在一起。貴金屬電極頭236與電極基部金屬233的孔一起構成接地電極230的連通部231。連通部231經由由連通部231的內圓周壁78環繞的連通孔建立腔60與外界大氣之間的連通。接地電極230的外周部235(即，電極基部金屬233的外周部23 與形成在金屬殼50的前端部65中的臺階接合部57接合；在如此接合的狀態下，外周部235與臺階接合部57之間的界面經受雷射焊接，由此接地電極230和金屬殼50被接合在一起。設置在貴金屬電極頭236的後端上的接觸部127與絕緣體210的前端部216接觸。當從軸線0的方向觀察時，腔60的開66位於接觸部127的內側。具有連通部231的一部分和接觸部127 的貴金屬電極頭236封閉絕緣體210的前端部216與接地電極230之間的間隙。電極基部金屬233的非接觸部143設置在電極基部金屬233的後側，並且在不接觸前端部216的情況下面向絕緣體210的前端部216。與第一實施例類似，在腔60內產生的等離子體向外發射時，該構造防止等離子體的能量洩漏到接地電極230和絕緣體210的前端部216之間的間隙以及與前述間隙連通的、金屬殼50和絕緣體210之間的間隙。貴金屬電極頭236與本發明中的「接觸構件」和「貴金屬構件」對應。接著，將參考圖12說明第二實施例的等離子流火花塞200的製造方法。圖12部分地示出等離子流火花塞200的製造過程。如圖12所示，即使在第二實施例的等離子流火花塞200的製造過程中，絕緣體 210通過彎邊被一體地保持在已經在一個獨立的步驟中製備的金屬殼50中，其中，已經在安裝有中心電極20和金屬端子40(參見圖1)的狀態下，在一個獨立的步驟中製備絕緣體 210(絕緣體保持步驟)。接著，具有孔的圓盤狀電極基部金屬233被布置在絕緣體210的前端部216的前方(電極基部金屬布置步驟)。在該步驟中，電極基部金屬233的外周部235被裝配到金屬殼50的臺階接合部57，並與金屬殼50的臺階接合部57接合。此時，電極基部金屬233被維持在不與絕緣體210的前端部216接觸的狀態。在該狀態下，沿著電極基部金屬233的外周部235與金屬殼50的臺階接合部57之間的界面的整個圓周用雷射束照射該界面，由此將金屬殼50和接地電極230的電極基部金屬233接合在一起(接地電極接合步驟)。然後，筒狀貴金屬電極頭236被插入電極基部金屬233的孔中，並且被布置在連通部231中(接觸構件布置步驟)。貴金屬電極頭236處於非固定狀態。在下一步驟中，貴金屬電極頭236被向後按壓，由此封閉貴金屬電極頭236和絕緣體210的前端部216之間的間隙、接地電極230的電極基部金屬233和絕緣體210的前端部216之間的間隙、以及與電極基部金屬233和絕緣體210的前端部216之間的間隙連通的、金屬殼50和絕緣體210之間的間隙。在貴金屬電極頭236保持在受壓狀態的同時，沿著貴金屬電極頭236和電極基部金屬233之間的界面的整個圓周用雷射束照射該界面，由此將貴金屬電極頭236和電極基部金屬233焊接在一起(接觸構件接合步驟)。貴金屬電極頭236和電極基部金屬233 一體地形成連通部231。通過上述步驟，接地電極230被接合到金屬殼50的前端部，由此完成了第二實施例的等離子流火花塞200。即使在第二實施例中，在絕緣體210通過彎邊被保持在金屬殼50之後，接地電極 230被接合到金屬殼50 ；因此，在製造過程中，絕緣體210不可能出現破損。此外，可以通過具有接觸部127並部分地構成連通部231的貴金屬電極頭236封閉可形成在接地電極230 的電極基部金屬233和絕緣體210的前端部216之間的間隙，以及與前述間隙連通的、可形成在金屬殼50和絕緣體210之間的間隙，由此可以防止點火性能削弱。第二實施例的等離子流火花塞200可以以各種其它形狀變形。例如，與第一實施例類似，如在圖13和圖14分布別示出的等離子流火花塞201和等離子流火花塞202的情況下，貴金屬電極頭291、292的沿著軸線0的方向的長度可以加長或縮短，以向貴金屬電極頭四1、292和電極基部金屬233之間的邊界的區域提供臺階幾何形狀。在以貴金屬電極頭 291,292的接觸部128、129與絕緣體210的前端部216接觸的狀態下雷射焊接貴金屬電極頭四1、四2和電極基部金屬33的過程中，臺階幾何形狀防止雷射束穿過貴金屬電極頭四1、 292的接觸面和電極基部金屬233之間的間隙，從而建立更可靠的接合狀態。此外，如在圖15所示的等離子流火花塞203的情況下，筒狀貴金屬電極頭293可以具有凸緣狀的向外突出部M7，該向外突出部247從貴金屬電極頭四3的前端部的外圓周面徑向向外突出。此外，電極基部金屬283可以具有臺階狀的頂端安裝部對4，該頂端安裝部M4以前側的孔徑較大的臺階狀形成在電極基部金屬觀3的孔的壁上。由於該構造特徵，與第一實施例類似，可以通過調整沿著軸線0的方向布置貴金屬電極頭293的位置封閉電極基部金屬283和絕緣體210的前端部216之間的間隙，並且頂端安裝部244可以防止貴金屬電極頭293的偏軸布置。由於使用具有該向外突出部247的貴金屬電極頭四3，沿著軸線0方向布置貴金屬電極頭293的位置的調整受到限制(當向外突出部247抵接頂端安裝部244時，向外突出部247不能進一步向後移動)，因此，另外使用用於調整貴金屬電極頭 293的布置位置的電極基部金屬283是更可行的。此外，以從接地電極273的與臺階接合部 257接合的位置朝前突出的方式設置金屬殼250的臺階接合部257是更可行的。在將臺階接合部257和電極基部金屬觀3的外周部245接合在一起的過程中，該臺階接合部257有利於雷射束以相對於軸線0的銳角作用，由此建立更可靠的接合狀態。與第一實施例的變形例類似，如在圖14和圖15所示的等離子流火花塞202、203的情況下，貴金屬電極頭292 的內圓周壁可以用作連通部的內圓周壁161、162。此外，如在圖13所示的等離子流火花塞 201的情況下，貴金屬電極頭的內圓周壁可以部分地構成連通部的內圓周壁160。第三實施例接著，將參考

根據本發明的第三實施例的等離子流火花塞300。首先，將參考圖16說明等離子流火花塞300的結構。圖16是用放大比例尺示出了等離子流火花塞 300的前端部的剖視圖。與第二實施例類似，第三實施例的等離子流火花塞300與第一實施例的等離子流火花塞100在結構上的不同之處在於接地電極330形成為不同的形狀，並且絕緣體310的前端部316不具有頂端接合部。因此，這裡將說明等離子流火花塞300的前端部的結構，將省略或簡要說明與第一實施例類似的其它結構特徵。如圖16所示，布置在金屬殼50的前端部65中的接地電極330是通過將電極基部金屬333和貴金屬電極頭336接合在一起而形成的複合構件。接地電極330形成為圓盤狀， 並且在其徑向中央具有連通孔(連通部331)。貴金屬電極頭336和電極基部金屬333分別形成為圓盤狀(環狀)，並且在其徑向中央分別具有孔。貴金屬電極頭336的厚度比電極基部金屬333的厚度小。電極基部金屬333具有臺階狀的頂端安裝部334，該頂端安裝部334 以後側直徑較大的臺階狀形成在電極基部金屬333的孔的壁上。貴金屬電極頭336被布置成貴金屬電極頭336的外周部337與頂端安裝部334接合，並且貴金屬電極頭336的背面 (與厚度方向垂直的表面)與電極基部金屬333的背面齊平。貴金屬電極頭336的外周部 337被雷射焊接到電極基部金屬333。貴金屬電極頭336與電極基部金屬333的孔一起構成接地電極330的連通部331。接地電極330的外周部335(即，電極基部金屬333的外周部335)與金屬殼50的前端部65的臺階接合部57接合，使得接地電極330的被接合到貴金屬電極頭336的一側面向絕緣體310。此外，在接地電極330與絕緣體310的前端部316接觸的狀態下，接地電極330被雷射焊接到金屬殼50，由此接地電極330和金屬殼50被焊接在一起。通過接地電極330和絕緣體310的前端部316彼此接觸，封閉了接地電極330和絕緣體310的前端部316之間的間隙，以及與前述間隙連通的、金屬殼50和絕緣體310之間的間隙。貴金屬電極頭336和電極基部金屬333的面向絕緣體310的前端部316、並與絕緣體310的前端部 316接觸的一部分共同用作接觸部320。金屬殼50和電極基部金屬333的非接觸部340相對於軸線0的方向彼此不接觸。與第一和第二實施例類似，在腔60內產生的等離子體向外發射時，該構造防止等離子體的能量洩漏到接地電極330和絕緣體310的前端部316之間的間隙。貴金屬電極頭336與本發明中的「貴金屬構件」對應。接著，將參考圖17說明第三實施例的等離子流火花塞300的製造方法。圖17部分地示出了等離子流火花塞300的製造過程。如圖17所示，即使在第三實施例的等離子流火花塞300的製造過程中，絕緣體 310通過彎邊被一體地保持在已經在一個獨立的步驟中製備的金屬殼50中，其中，已經在安裝有中心電極20和金屬端子40(參見圖1)的狀態下，在一個獨立的步驟中製備絕緣體 310(絕緣體保持步驟)。
接著，貴金屬電極頭336的外周部337與電極基部金屬333的頂端安裝部334接合。此時，使電極基部金屬333的背面與貴金屬電極頭336的背面彼此齊平。在該狀態下， 用雷射束照射貴金屬電極頭336和電極基部金屬333之間的界面，由此貴金屬電極頭336 和電極基部金屬333被接合在一起，以形成接地電極330(貴金屬構件接合步驟)。貴金屬電極頭336與電極基部金屬333的孔一起構成接地電極330的連通部331。然後，如此形成的接地電極330被布置在絕緣體310的前端部316的前方(布置步驟)。此時，以如下方式布置接地電極330 接地電極330的露出貴金屬電極頭336的一側 (貴金屬電極頭336的背面與電極基部金屬333的背面齊平的一側)面向絕緣體310的前端部316，並且接地電極330的厚度方向與軸線0的方向重合。接地電極330被向後按壓， 以使接觸部320與絕緣體310的前端部316接觸，由此封閉接地電極330和絕緣體310的前端部316之間的間隙。在該狀態下，沿著接地電極330的外周部335(即，電極基部金屬 333的外周部33 和金屬殼50的臺階接合部57之間的界面的整個圓周用雷射束照射該界面，由此將金屬殼50和接地電極330焊接在一起(接地電極接合步驟)。通過該步驟，接地電極330被接合到金屬殼50的前端部65，由此完成了第三實施例的等離子流火花塞300。 即使在第三實施例中，在絕緣體310通過彎邊被保持在金屬殼50之後，接地電極330被接合到金屬殼50 ；因此，在製造過程中，絕緣體310不可能出現破損。由於在接地電極330被壓向絕緣體310的狀態下進行將接地電極330接合到金屬殼50的步驟，因此，在接地電極 330和絕緣體310的前端部316之間不會形成間隙。這樣，在腔60內產生的等離子體向外發射時，可以避免等離子體的能量洩漏到接地電極330和絕緣體310的前端部316之間的間隙，由此防止點火性能削弱。第三實施例的等離子流火花塞300還可以以各種其它形狀變形。例如，如在圖18 所示的等離子流火花塞301的金屬殼350的情況下，當接地電極330與臺階接合部357接合時，臺階接合部357的前端面可以位於接地電極330的前側面的後方。與上述雷射焊接過程類似，在將臺階接合部357和接地電極330的外周部335接合在一起的過程中，該構造特徵有利於雷射束以相對於軸線0的銳角作用，從而建立更可靠的接合狀態。此外，雖然未示出，但是當接地電極330與臺階接合部357接合時，臺階接合部357的前端面可以位於接地電極330的前側面的前方。此外，如分別示出等離子流火花塞302和等離子流火花塞303的圖19和20所示， 部分地構成接地電極372的連通部341的貴金屬電極頭392可以形成為筒狀，並且可以具有凸緣狀的向外突出部342，該向外突出部342從貴金屬電極頭392的前端部的外圓周面徑向向外突出。此外，電極基部金屬382具有臺階狀的頂端安裝部344，該頂端安裝部344形成在電極基部金屬382的孔的壁上，使得前側的孔徑較大。也就是說，電極基部金屬382被構造成貴金屬電極頭392能夠相對於電極基部金屬382定位。該構造特徵有利於電極基部金屬382和貴金屬電極頭392之間的接合。此外，將貴金屬電極頭392構造成當貴金屬電極頭392被接合到電極基部金屬382 時，一部分貴金屬電極頭392從電極基部金屬382的背面朝後突出，並且在將接地電極372 接合到金屬殼351，350的過程中，使突出部接觸絕緣體310的前端部316是更可行的。與接地電極372的整個背面接觸絕緣體310的前端部316以封閉接地電極372和絕緣體310 的前端部316之間的間隙的情況相比，該做法可以減少接地電極372和絕緣體310的前端部316之間的接觸面積，由此有利於適合封閉間隙的接觸面(接觸部321)的平滑性管理。此外，如在圖19所示的金屬殼351和圖20所示的金屬殼350的情況下，將臺階接合部358、357構造成當接地電極372與臺階接合部358、357接合時，臺階接合部358、357的前端面位於接地電極330的前側面的前方或後方是更可行的。與上述雷射焊接過程類似， 在貴金屬電極頭392的接觸部321與絕緣體310的前端部316接觸的狀態下將臺階接合部 358、357和接地電極372的外周部345接合在一起的過程中，該構造特徵有利於雷射束以相對於軸線0銳角作用，從而建立更可靠的接合狀態。與第一實施例的變形例類似，如在圖19 和圖20分別示出的等離子流火花塞302，303的情況下，貴金屬電極頭392的內圓周壁可以用作連通部的內圓周壁164。作為選擇，如在圖18所示的等離子流火花塞301中，貴金屬電極頭336的內圓周壁可以部分地構成連通部的內圓周壁163。此外，如在圖19和圖20分別示出的等離子流火花塞302，303的情況下，僅貴金屬電極頭392可以具有接觸部321，而電極基部金屬382的非接觸部347可以不與金屬殼351，350和絕緣體310 二者接觸。作為選擇，如在圖18所示的等離子流火花塞301的情況下，貴金屬電極頭336和電極基部金屬 333都可以具有接觸部320，而電極基部金屬333的非接觸部340可以相對於軸線0的方向不與金屬殼350接觸。第四實施例接著，將參考

根據本發明的第四實施例的等離子流火花塞400。首先，將參考圖21說明等離子流火花塞400的結構。圖21是用放大比例尺示出了等離子流火花塞 400的前端部的剖視圖。與第二和第三實施例類似，第四實施例的等離子流火花塞400與第一實施例的等離子流火花塞100在結構上的不同之處在於接地電極430形成為不同的形狀，並且絕緣體 410的前端部416不具有頂端接合部。這樣，這裡將說明等離子流火花塞400的前端部的結構，將省略或簡要說明與第一實施例類似的其它結構特徵。如圖21所示，布置在金屬殼450的前端部465的接地電極430是通過將電極基部金屬433和貴金屬電極頭436接合在一起而形成的複合構件。接地電極430形成為圓盤狀， 並且在其徑向中央具有連通孔(連通部431)。貴金屬電極頭436和電極基部金屬433分別形成為圓盤狀(環狀)，並且在其徑向中央分別具有孔。貴金屬電極頭436的厚度比電極基部金屬433的厚度小。電極基部金屬433具有臺階狀的頂端安裝部434，頂端安裝部434以前側孔徑較大的臺階狀形成在電極基部金屬433的孔的壁上。貴金屬電極頭436被布置成貴金屬電極頭436的外周部437與頂端安裝部434接合，並且貴金屬電極頭436的正面與電極基部金屬333的正面齊平。貴金屬電極頭436的外周部437被雷射焊接到電極基部金屬433。貴金屬電極頭436與電極基部金屬433的孔一起構成接地電極430的連通部431。 在等離子流火花塞400中，電極基部金屬433的內圓周壁的一部分和貴金屬電極頭436的內圓周壁構成連通部431的內圓周壁166。接地電極430的外周部435(即，電極基部金屬433的外周部435)與金屬殼450的前端部465的臺階接合部457接合，使得接地電極430的被接合到貴金屬電極頭436的一側面向前方。此外，在接地電極430與絕緣體410的前端部416接觸的狀態下，接地電極430 被雷射焊接到金屬殼450。通過接地電極430與絕緣體410的前端416彼此接觸，封閉了接地電極430和絕緣體410的前端部416之間的間隙。電極基部金屬433的與絕緣體410的前端部416接觸的一部分用作接觸部420。電極基部金屬433在其面向金屬殼450的一側還具有非接觸部440。非接觸部440相對於軸線0的方向不與金屬殼450接觸。與第三實施例類似，在腔60內產生的等離子體向外發射時，該構造防止等離子體的能量洩漏到接地電極430和絕緣體410的前端部416之間的間隙。貴金屬電極頭436與本發明的「貴金屬構件」對應。接著，將參考圖22說明第四實施例的等離子流火花塞400的製造方法。圖22部分地示出了等離子流火花塞400的製造過程。如圖22所示，即使在第四實施例的等離子流火花塞400的製造過程中，絕緣體 410通過彎邊被一體地保持在已經在一個獨立的步驟中製備的金屬殼50中，其中，已經在安裝有中心電極20和金屬端子40(參見圖1)的狀態下，在一個獨立的步驟中製備絕緣體 410(絕緣體保持步驟)。接著，具有孔的圓盤狀電極基部金屬433被布置在絕緣體410的前端部416的前方(電極基部金屬布置步驟)。在該步驟中，電極基部金屬433的外周部435被裝配到金屬殼450的臺階接合部457，並與金屬殼450的臺階接合部457接合。此外，電極基部金屬433 被壓向絕緣體410的前端部416，由此封閉電極基部金屬433和絕緣體410的前端部416之間的間隙。在該狀態下，沿著電極基部金屬433的外周部435和金屬殼450的臺階接合部 457之間的界面的整個圓周用雷射束照射該界面。為了有利於電極基部金屬433的布置位置的調整，臺階接合部457被形成為當電極基部金屬433布置在臺階接合部457中時，臺階接合部457超過被布置的電極基部金屬433朝前突出。這樣，雷射束以相對於軸線0的銳角作用。這使金屬殼450與接地電極430的電極基部金屬433更可靠地接合(接地電極接合步驟)。然後，筒狀貴金屬電極頭436被插入到電極基部金屬433的孔中，並且被布置在連通部431中(接觸構件布置步驟)。在該狀態下，沿著貴金屬電極頭436和電極基部金屬 433之間的界面的整個圓周用雷射束照射該界面，由此貴金屬電極頭436和電極基部金屬 433被焊接在一起(貴金屬構件接合步驟)。貴金屬電極頭436和電極基部金屬433 —體地形成連通部431。通過上述步驟，接地電極430被接合到金屬殼450的前端部465，由此完成了第四實施例的等離子流火花塞400。即使在第四實施例中，在絕緣體410通過彎邊被保持在金屬殼450之後，接地電極 430被接合到金屬殼450 ；因此，在製造過程中，不可能出現絕緣體410的破損。由於在接地電極430被壓向絕緣體410的狀態下進行將接地電極430接合到金屬殼450的步驟，因此， 在接地電極430和絕緣體410的前端部416之間不會形成間隙。因此，可以防止點火性能削弱。第四實施例的等離子流火花塞400還可以以各種其它形狀變形。例如，如在圖23 所示的等離子流火花塞401的金屬殼451的情況下，當接地電極430與臺階接合部458接合時，臺階接合部458的前端面可以位於接地電極430的前側面的後方。與上述雷射焊接過程類似，在將臺階接合部458和接地電極430的外周部435接合在一起的過程中，該構造特徵有利於雷射束以相對於軸線0的銳角作用，從而建立更可靠的接合狀態。此外，如在圖M所示的等離子流火花塞402的情況下，接地電極472可以不具有貴金屬電極頭。此外，在第三和第四實施例的等離子流火花塞中，金屬殼具有臺階安裝部。然而，如在圖25所示的等離子流等離子流火花塞403的情況下，金屬殼453可以不具有臺階安裝部。即使在等離子流火花塞402，403中，當在以下狀態下進行接地電極472，473和金屬殼452，453的接合過程時，在接地電極472，473和絕緣體410的前端部416之間可以不形成間隙接地電極472，473被壓向絕緣體410的前端部416，以使接觸部421，422與前端部416接觸。在等離子流火花塞402，403中，不具有貴金屬電極頭的接地電極472，473 的內圓周壁用作連通部的內圓周壁167，168。在說明第一到第四實施例的等離子流火花塞時都提到筒狀或環狀的貴金屬電極頭。在第三和第四實施例的等離子流火花塞中，通過使用電極基部金屬或被接合到電極基部金屬的貴金屬電極頭來封閉接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙。因此，貴金屬電極頭不必一定形成為筒狀或環狀。也就是說，在第三和第四實施例中，如果至少電極基部金屬形成為環狀，並且電極基部金屬在與絕緣體的前端部接觸的同時被接合到金屬殼，則可以以足夠令人滿意的狀態封閉可形成在電極基部金屬和絕緣體的前端部之間的間隙。因此， 如果作為連通部的一部分的貴金屬電極頭被接合到電極基部金屬，使得在貴金屬電極頭和中心電極之間發生火花放電(即，貴金屬電極頭和中心電極之間的介電擊穿阻力低於電極基部金屬和中心電極之間的介電擊穿阻力)，則貴金屬電極頭足夠使用。在第一到第四實施例的等離子流火花塞中，接觸部朝向接地電極的內圓周壁布置。在第一和第二實施例的等離子流火花塞中，接地電極和絕緣體的前端部之間存在間隙， 但是該間隙不與腔連通，由此在最大可能程度上抑制點火性能削弱。然而，接觸部相對於接地電極的徑向位置不限於上述實施例。例如，接觸部可位於接地電極的徑向中間區域。也就是說，接地電極和絕緣體的前端部之間的間隙可以與腔連通。即使在該情況下，也可以封閉位於接觸部的徑向向外側的、接地電極與絕緣體前端部之間的間隙，以及與前述間隙連通的、金屬殼與絕緣體之間的間隙。然而，考慮到限制點火性能削弱，接地電極與絕緣體的前端部之間的、與腔連通的間隙的容積越小，就越優選。在第一和第二實施例的等離子流火花塞中，通過貴金屬電極頭封閉接地電極和絕緣體之間的間隙。因此，電極基部金屬不必一定形成為環狀；也就是說，貴金屬電極頭形成為足以封閉間隙的筒狀或環狀。也就是說，電極基部金屬可以是適合以貴金屬電極頭與絕緣體的前端部接觸的方式支撐貴金屬電極頭的構件。此外，第一到第四實施例使用貴金屬電極頭作為接觸構件；然而，除了貴金屬之外的導電材料的金屬電極頭也可以用作接觸構件。在說明第一到第四實施例的等離子流火花塞時都提到用於將絕緣體保持在金屬殼中的所謂熱彎邊。然而，保持方法不受特別限制。例如，可以採用不加熱的彎邊；即冷彎邊。此外，在沒有使用滑石的情況下，可以通過直接地或通過密封填料等間接地壓絕緣體的彎邊部的端部來保持絕緣體。此外，可以通過除彎邊之外的方法保持絕緣體。然而，如果採用的保持方法包括朝前壓絕緣體的步驟，則考慮到防止絕緣體的破損，按壓步驟優選在如在根據本發明的製造過程的情況下在沒有物體抵接絕緣體的前端部的狀態下進行。
權利要求
1.一種等離子流火花塞，其包括 中心電極(20)；絕緣體(310，410)，其具有沿軸向延伸的軸孔(12)，並且以在所述軸孔(1 的前端部內容納所述中心電極00)的前端面的方式將所述中心電極00)保持在所述軸孔(1 內； 腔(60)，其形成在所述絕緣體(310，410)的前端部(316，416)中，並且形成為由所述軸孔(1 的壁面和所述中心電極00)的前端面所限定的凹部的形狀；金屬殼(350，351,450,451,452,453)，其相對於與所述軸向垂直的徑向從外側環繞和保持所述絕緣體(310，410)；以及接地電極(330，372，430，472，473)，其布置在所述絕緣體(310，410)的所述前端部 (316，416)的相對於所述軸向的前方，並且具有接觸部(320，321，420，421，422)和連通部 (331，341，431)，所述接觸部(320，321，420，421，422)與所述絕緣體(310，410)的所述前端部(316，416)環狀接觸，使得當從所述軸向觀察時，所述腔(60)的開口(66)位於所述接觸部的內側，所述連通部(331，341，431)用於建立所述腔(60)和外界大氣之間的連通；其中，所述接地電極(330，372，430，472，47 相對於所述軸向不與所述金屬殼(350， 351,450,451,452,453)接觸，而是相對於與所述軸向垂直的徑向與所述金屬殼(350，351， 450，451，452，453)接觸，並且通過被接合到所述金屬殼(350，351，450，451，452，453)的所述接地電極的外周部與所述金屬殼(350，351，450，451，452，453)電連接。
2.根據權利要求1所述的等離子流火花塞，其特徵在於，其中，所述接地電極(300， 372,430)是通過將電極基部金屬(333，382，43 和接觸構件(336，392，436)接合在一起而形成的複合構件，所述接地電極(30，171，174，177，230，273，330，372，430，472，473)的所述連通部(31，231，331，341，431)的內周壁的至少一部分由所述接觸構件形成，所述接觸構件由貴金屬製成。
3.根據權利要求1或2所述的等離子流火花塞，其特徵在於，所述絕緣體(10，110， 210,310,410)的前端部(16，116，216，316，416)具有與所述接觸部(38，120 129，220， 320，321，420，421，422)接合的接合部(62)。
全文摘要
公開了一種等離子流火花塞及其製造方法。在具有凸緣狀的向外突出部(37)的貴金屬電極頭(36)被布置在接地電極(30)的連通部(31)中的狀態下，接地電極(30)的電極基部金屬(33)被布置在金屬殼(50)的臺階接合部(57)中，其中，在金屬殼(50)中保持絕緣體(10)。在貴金屬電極頭(36)壓靠絕緣體(10)的前端部(16)的同時，貴金屬電極頭(36)被接合到電極基部金屬(33)，由此可以封閉接地電極(30)(電極基部金屬(33))和絕緣體(10)的前端部(16)之間的間隙。因此，在腔(60)內產生的等離子體的能量不會洩漏。
文檔編號H01T13/00GK102324700SQ20111024420
公開日2012年1月18日 申請日期2008年3月28日 優先權日2007年3月30日
發明者中村通, 加藤友聰 申請人:日本特殊陶業株式會社