火花塞製造裝置和製造方法

2023-12-07 09:29:31

專利名稱：火花塞製造裝置和製造方法
技術領域：
本發明涉及一種製造火花塞的技術。
背景技術：
已知存在一種用於內燃機的火花塞，該火花塞包括金屬殼體，其由工具配合部和安裝螺紋部形成；陶瓷絕緣體(絕緣子)，其沿軸向插入金屬殼體的通孔中；中心電極，其固定於陶瓷絕緣體中；以及接地電極，其固定於金屬殼體的前端部；從而，火花塞可在中心電極的前端部和接地電極之間發生火花放電。專利文獻1 日本特開專利公報平10-32077號專利文獻2 日本特開專利公報2007-80638號專利文獻3 日本特開專利公報平8-306468號專利文獻4 日本特開專利公報2006-799 號

發明內容
近來，存在著減小火花塞的直徑以提高內燃機的設計靈活性的需求。隨著火花塞的直徑變小，金屬殼體的前端部的內徑減小。另一方面，因為施加有高電壓的中心電極受到電氣或機械特性方面的限制，故難以將中心電極的外徑減至極小的尺寸。於是，火花塞的直徑減小導致中心電極的前端部和金屬殼體的前端部之間的距離更短。在這種情況下，隨著陶瓷絕緣體的軸和金屬殼體的軸之間的偏差量增大，中心電極和金屬殼體之間的最短距離縮短，會出現火花塞可能在金屬殼體的前端部和中心電極之間發生火花放電的問題。不僅在火花塞的直徑減小的情況中，而且在包括中心電極和接地電極間的距離(火花隙)增大的情況等各種情況中都存在這樣的問題。為解決上述傳統問題而作出了本發明。本發明一個目的在於提供一種減小火花塞中金屬殼體的軸和絕緣體的軸之間的偏差量的技術。可以下列實施例或應用例來實現本發明，以便解決至少部分上述問題。[應用例1]一種火花塞的製造方法，所述火花塞包括中心電極；絕緣體，其具有沿中心電極的軸向延伸的軸孔，並且用於將中心電極沿軸向保持在軸孔的前側中；以及筒狀金屬殼體， 其將絕緣體圍繞並保持在內；所述製造方法包括通過從金屬殼體的開口後端沿軸向插入絕緣體而將絕緣體組裝在金屬殼體中，其中，金屬殼體和絕緣體的組裝包括限制金屬殼體和絕緣體之間在與軸向交叉的徑向上的相對位移，從而在允許金屬殼體和絕緣體在軸向上的相對位移的同時，使得金屬殼體的軸和絕緣體的軸之間的偏差量變得小於或等於預定值。[應用例2]根據應用例1的火花塞的製造方法，其中，所述限制包括設置第一定位部件；使金屬殼體的前端部沿軸向與第一定位部件接觸，從而限制金屬殼體在徑向上的位移；設置可相對於第一定位部件而沿軸向移動的第二定位部件；並且使絕緣體的前端部沿軸向與第二定位部件接觸，從而限制絕緣體在徑向上的位移。[應用例3]根據應用例2的火花塞的製造方法，其中，所述第一定位部件具有外徑在軸向上向前側增大的第一錐形表面；其中，所述第二定位部件具有內徑在軸向上向前側減小的第二錐形表面；並且其中，使金屬殼體的前端部和絕緣體的前端部分別與第一錐形表面和第二錐形表面接觸。[應用例4]根據應用例3的火花塞的製造方法，其中，所述第一錐形表面和第二錐形表面中的至少一個為圓錐形。[應用例5]根據應用例2 4之任一個的火花塞的製造方法，其中，所述第二定位部件由樹脂製成。[應用例6]根據應用例2 5之任一個的火花塞的製造方法，其中，所述第一定位部件和第二定位部件由彈性部件沿軸向向後側偏置。[應用例7]根據應用例6的火花塞的製造方法，其中，所述彈性部件為彈簧。[應用例8]根據應用例1 7之任一個的火花塞的製造方法，其中，所述組裝包括將滑石填入金屬殼體和絕緣體之間的空間中並沿軸向向前側按壓滑石。[應用例9]根據應用例1 7之任一個的火花塞的製造方法，其中，所述組裝包括使金屬殼體的開口後端捲曲，從而使絕緣體保持在金屬殼體中。本發明可通過諸如火花塞製造裝置和製造方法以及由所述製造裝置或製造方法所製造的火花塞等各種方式來實現。在應用例1的火花塞製造方法中，在組裝金屬殼體和絕緣體時，允許金屬殼體和絕緣體之間存在沿軸向的相對位移。即使當諸如金屬殼體或絕緣體等火花塞構件的形狀沿軸向存在誤差時，仍可恰當地限制金屬殼體和絕緣體之間在徑向上的相對位移，並且將金屬殼體的軸和絕緣體的軸之間的偏差量降低至較小值。在應用例2的火花塞製造方法中，所述第一定位部件和第二定位部件設置為可相對於彼此以軸向移動。由於使金屬殼體的前端部和絕緣體的前端部分別與所述第一定位部件和第二定位部件接觸，故在更易於實現金屬殼體和絕緣體之間在軸向上的相對位移的同時，可限制金屬殼體和絕緣體之間在徑向上的相對位移。在應用例3的火花塞製造方法中，還可通過使金屬殼體的前端部和絕緣體的前端部分別與第一定位部件的第一錐形表面和第二定位部件的第二錐形表面接觸，從而更易於限制金屬殼體和絕緣體之間在徑向上的相對位移。在應用例4的火花塞製造方法中，由於將錐形表面製成圓錐形，故可易於製造定位部件。在應用例5的火花塞製造方法中，由於與絕緣體接觸的第二定位部件由樹脂製成，故可防止對絕緣體的汙染。在應用例6的火花塞製造方法中，可通過沿軸向向後側偏置所述第一定位部件和第二定位部件，而更易於限制金屬殼體和絕緣體之間在徑向上的相對位移。在應用例7的火花塞製造方法中，可通過將彈簧用作彈性部件而易於偏置定位部件。在應用例8的火花塞製造方法中，由於在軸向上向前側按壓滑石從而對絕緣體向前側施加荷載，故可更易於限制金屬殼體和絕緣體之間在徑向上的相對位置關係。在應用例9的火花塞製造方法中，由於使金屬殼體的開口後端捲曲從而對絕緣體向前側施加荷載，故可更易於限制金屬殼體和絕緣體之間在徑向上的相對位置關係。


圖1為根據本發明所製造的火花塞的一個例子的局部截面圖。圖2為表示火花塞的一部分製造工藝的工藝圖。圖3為根據本發明的一個實施例的用於將內軸固定絕緣體組裝至未完成的金屬殼體中的組裝裝置的截面圖。圖4為組裝裝置的組裝座和加壓夾具的放大截面圖。圖5為圖4的剖開部分的放大截面圖。圖6為表示採用根據比較例的組裝座而將內軸固定絕緣體組裝至未完成的金屬殼體中的工藝步驟的工藝圖。圖7為表示內軸固定絕緣體的中心和未完成的金屬殼體的中心之間發生偏差的狀態的示意圖。圖8為表示根據本發明的另一實施例的將內軸固定絕緣體組裝至未完成的金屬殼體中的工藝步驟的工藝圖。
具體實施例方式A.第一實施例Al.火花塞的構造圖1為可根據本發明而製造的火花塞100的局部截面圖。在以下說明中，在圖1 中將火花塞100的軸向OD設定為垂直方向；並且將圖1的下側和上側分別稱作火花塞100 的前側和後側。圖1的軸線0-0右側表示火花塞100的外觀，而圖1的軸線0-0左側表示沿軸線0-0(中央軸)截取的火花塞100的橫截面。火花塞100具有陶瓷絕緣體10，陶瓷絕緣體10是由燒結氧化鋁等製成的絕緣體。 陶瓷絕緣體10為圓筒狀。軸孔12沿中央軸形成於陶瓷絕緣體10中以便沿軸向OD延伸。 陶瓷絕緣體10包括法蘭部19，其沿軸向OD大致形成於陶瓷絕緣體10的中央，並具有最大外徑；後主體部18，其形成於法蘭部19的後側，並具有滾花11以增大表面長度而提高絕緣性能；前主體部17，其形成於法蘭部19的前側，並且前主體部17的外徑小於後主體部18 的外徑；以及腿部13，其形成於前主體部17的前側，並且腿部13的外徑小於前主體部17的外徑。腿部13的外徑向前側減小，並且當火花塞100安裝於內燃機的發動機頭200上時， 腿部13暴露於內燃機的燃燒室內部。陶瓷絕緣體10還包括介於腿部13和前主體部17之間的臺階部15。火花塞100具有保持在陶瓷絕緣體10的軸孔12的前側內的中心電極20，使得中心電極20沿中央軸0-0而從陶瓷絕緣體10的前側向後側延伸，而中心電極20的前端部從陶瓷絕緣體10的前端伸出。中心電極20為棒狀，並具有電極體21和嵌入電極體21中的芯25。電極體21由鎳或諸如hcOne1600或601 (商標，鉻鎳鐵合金)等鎳基合金製成。芯 25由導熱性比電極體21高的銅或銅基合金製成。通常，通過將電極體21形成為有底筒狀， 在電極體21中安裝芯25，然後從底側擠壓由此形成的材料，從而製造出中心電極20。芯25 具有外徑基本一致的主體部以及朝著前側變尖的前端部。火花塞100還具有保持在陶瓷絕緣體10的軸孔12後側的金屬端40，並且金屬端40通過陶瓷電阻3和密封部件4而與中心電極20電連接。這裡，中心電極20、密封部件4、陶瓷電阻3以及金屬端40合稱為「內軸」; 而被中心電極20、密封部件4、陶瓷電阻3以及金屬端40(作為電極軸)所附著的陶瓷絕緣體10稱為「內軸固定絕緣體102」。火花塞100具有金屬殼體50，金屬殼體50是由低碳鋼等製成的筒狀金屬件。金屬殼體50通過圍繞陶瓷絕緣體10的由後主體部18的部分直到腿部13的區域而將陶瓷絕緣體10保持在內。金屬殼體50包括工具配合部51和安裝螺紋部52。工具配合部51與火花塞扳手 (未圖示)配合。安裝螺紋部52形成有螺紋，並且被旋到內燃機頂部的發動機頭200的安裝螺紋孔201中。通過將金屬殼體50的安裝螺紋部52螺旋配合到發動機頭200的安裝螺紋孔201中，使火花塞100固定於內燃機的發動機頭200。金屬殼體50還在工具配合部51和安裝螺紋部52之間包括帶法蘭的密封部54。 通過使片狀材料彎曲而形成的環形墊片5配合於安裝螺紋部52和密封部M之間的螺紋頸 59上，當將火花塞100安裝於發動機頭200上時，在密封部M的支撐面55和安裝螺紋孔 201的開口邊緣205之間發生擠壓與變形，從而在火花塞100和發動機頭200之間實現密封，並防止燃燒氣體通過安裝螺紋孔201而洩漏。而且，金屬殼體50包括薄捲曲部53，其形成在工具配合部51的後側；和薄彎曲部58，其以與捲曲部53同樣的方式形成在工具配合部51和密封部M之間。在陶瓷絕緣體10的後主體部18的外周面以及金屬殼體50的工具配合部51與捲曲部53的內周面之間夾有環狀部件6、7。在這些環狀部件6和7之間填充有滑石粉(滑石)9。通過使金屬殼體50的後端捲曲而使捲曲部53向內彎曲，從而將金屬殼體50和陶瓷絕緣體10固定在一起。在陶瓷絕緣體10的臺階部15和金屬殼體50的內周面的臺階部56之間保持有環狀板片密封墊8，以便在金屬殼體50和陶瓷絕緣體10之間保持氣密性並防止燃燒氣體洩漏。在捲曲時，通過施加壓縮力，使彎曲部58向外彎曲變形，從而增加滑石9的壓縮長度並提高金屬殼體50的氣密性。火花塞100具有與金屬殼體50的前端部連接並向中央軸0-0彎曲的接地電極30。接地電極30由諸如hconel 600 (商標，鉻鎳鐵合金)等高耐腐蝕性鎳合金製成。可通過焊接而使接地電極30和金屬殼體50連接。接地電極30包括面向中心電極20的前端部33。雖然圖中未圖示，然而將高壓電纜通過插頭(未圖示)而連接於金屬端40，從而通過高壓電纜而在金屬端40和發動機頭20之間施加高電壓，以便在接地電極30和中心電極 20之間發生火花放電。儘管圖1中未圖示，然而為提高耐火花損耗性，在每個中心電極20和接地電極30 固定有以高熔點貴金屬為主要成分的電極末端。更具體地，電極末端固定於中心電極20的前端面，所述電極末端由銥(Ir)或包含鉬(Pt)、銠(1 )、釕(Ru)、鈀(Pd)和錸(Re)中的一種或兩種以上添加元素的銥基合金製成。由鉬或鉬基合金製成的電極末端向著中心電極 20而固定於接地電極30的前端部33的表面。A2.火花塞的製造工藝圖2為表示根據本發明的第一實施例的火花塞100(圖1)的部分製造工藝的工藝圖。在圖2的製造工藝中，首先準備內軸固定絕緣體102和未完成的金屬殼體50a。未完成的金屬殼體50a具有將分別形成為金屬殼體50(圖1)的捲曲部53和彎曲部58的筒狀部 53a和筒狀部58a。如圖2的(a)所示，將板片密封墊8和內軸固定絕緣體102沿軸向OD依次插入未完成的金屬殼體50a中。在將內軸固定絕緣體102插入未完成的金屬殼體50a中後，如圖 2的(b)所示，在內軸固定絕緣體102和未完成的金屬殼體50a之間布置環狀部件7，然後， 將滑石9填入內軸固定絕緣體10 和未完成的金屬殼體50a之間的空間中。此時，滑石9 被填入筒狀部53a後端附近的區域中。在布置環狀部件7並填充滑石9後，從上側沿軸向OD按壓滑石9，然後沿軸向OD 壓緊。當沿軸向OD壓入環狀部件7和滑石9時，將內軸固定絕緣體102朝著未完成的金屬殼體50a內的前端推入並且組裝在未完成的金屬殼體50a中。接下來，在滑石9的上端布置環狀部件6。在圖2的工藝步驟之後，對未完成的金屬殼體50a進行捲曲，從而形成具有捲曲部 53和彎曲部58的金屬殼體50。S卩，可認為圖2的工藝步驟對應於將內軸固定絕緣體102 組裝入金屬殼體50中的步驟。圖3為用於將內軸固定絕緣體102組裝入未完成的金屬殼體50a中的組裝裝置的截面圖。如圖3所示，未完成的金屬殼體50a放置在組裝裝置的組裝座400上，在未完成的金屬殼體50a中已插入有其內填充有滑石9的內軸固定絕緣體102。通過組裝裝置的滑石壓入裝置500而從上側壓入滑石9。在圖3中，為便於說明而省略了環狀部件7。組裝座400包括接收模具410、座底420、殼體限制部件430、用於向上側偏置殼體限制部件430的外彈簧440、絕緣體限制部件450以及用於向上側偏置絕緣體限制部件 450的內彈簧460。在這些結構部件中，接收模具410、座底420、殼體限制部件430、外彈簧 440以及內彈簧460每個均由諸如工具鋼的高強度金屬材料製成。另一方面，絕緣體限制部件450優選地由樹脂製成以防止陶瓷絕緣體10的汙染，如後所述，會使陶瓷絕緣體10與絕緣體限制部件450接觸。外彈簧440與座底420保持接觸，以便對殼體限制部件430施加大於未完成的金屬殼體50a的重量的荷載，從而向上側抬高殼體限制部件430。於是，未完成的金屬殼體50a處於相對於接收模具410浮動的狀態。而且，內彈簧460與座底420保持接觸，以便對絕緣體限制部件450施加大於內軸固定絕緣體102的重量的荷載，從而向上側抬高絕緣體限制部件450。於是，內軸固定絕緣體102處於相對於未完成的金屬殼體50a浮動的狀態。在第一實施例中，雖然由彈簧440和彈簧460將殼體限制部件430和絕緣體限制部件450向上側(即向後側)偏置，然而，作為替代，可通過任何其他方式而對殼體限制部件430和絕緣體限制部件450進行偏置。例如，可使用橡膠部件或空氣彈簧以替代彈簧440、460，從而對殼體限制部件430和絕緣體限制部件450進行偏置。總而言之，殼體限制部件430和絕緣體限制部件450可由各種彈性部件偏置。滑石壓入裝置500包括荷載傳遞單元510，其用於傳遞壓力荷載；加壓夾具520， 其用於壓入滑石9 ；保持單元530，其用於保持未完成的金屬殼體50a ；導引部件M0，其用於將加壓夾具520限制為以軸線0-0方向移動；以及分離機構550，其用於在組裝後使未完成的金屬殼體50a與滑石壓入裝置500分離。分離機構550由三個結構部件551 553構成。組裝裝置的各構成部件每個均可由諸如工具鋼的高強度金屬材料製成。由於分離機構 550的操作和功能與本發明無關，故這裡省略了對分離機構550的操作和功能的說明。荷載傳遞單元510包括壓力荷載接收部511，其用於直接從壓床接收荷載；和傳遞部512，其用於將來自壓力荷載接收部511的荷載傳遞至加壓夾具520。沿軸向OD施加於壓力荷載接收部511的荷載通過傳遞部512而傳遞至加壓夾具520。保持單元530包括彈簧施壓部531、彈簧532、彈簧收納部533、彈簧力傳遞部 534、用於保持導引部件540的導引保持部535、殼體接觸部536以及用於固定彈簧力傳遞部 534的外周的外周固定部537。導引部件540用於將加壓夾具520的移動方向限制在軸線 0-0方向，並且導引部件540通過螺釘固定於導引保持部535。將塞STP通過螺釘固定於彈簧施壓部531。一旦加壓夾具520的大直徑部522的前端5M與塞STP接觸，便將荷載沿軸向OD施加於彈簧施壓部531。施加於彈簧施壓部531 的荷載通過彈簧532、彈簧收納部533、彈簧力傳遞部534以及導引保持部535而傳遞給殼體接觸部536。在殼體接觸部536的前端中央形成錐形表面538。當使未完成的金屬殼體50a的工具配合部51的後端與錐形表面538接觸時，對浮動在組裝座400的接收模具410上的未完成的金屬殼體50a沿軸向OD施加荷載，從而將未完成的金屬殼體50a推向殼體限制部件430。於是，在未完成的金屬殼體50a的前端位置被殼體限制部件430所限制的同時，未完成的金屬殼體50a向下方移動並推壓接收模具410。此外，當通過加壓夾具520壓入滑石9時，對在未完成的金屬殼體50a上浮動的內軸固定絕緣體102沿軸向OD施加荷載。於是，在內軸固定絕緣體102的前端位置被絕緣體限制部件450所限制的同時，內軸固定絕緣體102向下方移動並被推入未完成的金屬殼體 50a 中。圖4為組裝座400和加壓夾具520的放大截面圖。圖5為圖4的剖開部分的放大截面圖。在圖4中，為便於說明而省略了環狀部件6、7。組裝座400的接收模具410包括沿著軸向OD的法蘭部417、418，它們具有不同外徑；和主體部419，它的外徑小於法蘭部418的外徑。接收模具410由法蘭部417、418固定於組裝裝置中。接收模具410還包括殼體收納部412，其形成於法蘭部417的上側，並且殼體收納部412的內徑大致等於未完成的金屬殼體50a的密封部M的外徑；和插入部414，其大致穿過法蘭部417、418的中央而延伸至主體部419，並且插入部414的內徑大於未完成的金屬殼體50a的安裝螺紋部52的外徑。此外，在主體部419中形成有導孔416，導孔416 的內徑大於插入部414的內徑。座底420用於在其上收納外彈簧440，並包括環形部422，它的外徑大致等於接收模具410的主體部419的外徑；和板狀部424，它的下端從環形部422在徑向上向內側延伸。 在板狀部似4的中央形成有其內徑比內彈簧460的內徑小的通孔426，從而可防止在插入未完成的金屬殼體50a和組裝內軸固定絕緣體102時壓力上升。儘管圖中未圖示，然而座底 420通過螺釘等固定於接收模具410。殼體限制部件430包括錐形部432，其形成於殼體限制部件430的鄰近未完成的金屬殼體50a的一側(即殼體限制部件430的上側)，並且錐形部432的外徑沿軸向OD (在圖3中即向下方)逐漸增加；和主體部434，它的外徑大致等於接收模具410的導孔416的內徑。於是，殼體限制部件430可相對於接收模具410在軸線0-0方向上移動。主體部434 的上端面436校準為與軸線0-0垂直，於是通過上端面436與插入部414的下端面415的接觸來確定殼體限制部件430的上限位置。在殼體限制部件430中沿軸線0-0形成有導孔 438，以插入絕緣體限制部件450。絕緣體限制部件450為筒狀，並包括筒狀主體部452，它的外徑大致等於殼體限制部件430的導孔438的內徑；和法蘭部454，其形成於主體部452的下方。由於主體部452 的外徑大致等於導孔438的內徑，故絕緣體限制部件450可相對於殼體限制部件430而在軸線0-0方向上移動。由於在主體部452的下方形成有法蘭部454，故通過法蘭部妨4與殼體限制部件430的接觸來確定絕緣體限制部件件450相對於殼體限制部件430的上限位置。絕緣體限制部件450具有在其鄰近內軸固定絕緣體102的一側(即絕緣體限制部件 450的上側)形成且內徑沿軸向OD(在圖3中即向下方)逐漸減小的錐形孔456。在絕緣體限制部件450中還形成有內徑大致恆定的通孔458。在殼體限制部件430上鄰近未完成的金屬殼體50a的位置，形成有錐形部432，使得錐形部432的外徑沿軸向OD逐漸增大。當在未完成的金屬殼體50a中組裝內軸固定絕緣體102時，通過未完成的金屬殼體50a的前端部與殼體限制部件430的錐形部432的接觸，而在徑向上限制未完成的金屬殼體50a的前端部的位置。於是，組裝後使未完成的金屬殼體50a的前端部的中心與軸線0-0對準。而且，在絕緣體限制部件450中鄰近內軸固定絕緣體102的位置處形成有錐形孔456，使得錐形孔456的內徑沿軸向OD逐漸減小。當在未完成的金屬殼體50a中組裝內軸固定絕緣體102時，通過陶瓷絕緣體10、即內軸固定絕緣體102的前端部與絕緣體限制部件450的錐形孔456的接觸，而在徑向上限制內軸固定絕緣體102的前端部的位置。於是，組裝後使內軸固定絕緣體102的前端部的中心與軸線 0-0對準。如上所述，在第一實施例中，通過使內軸固定絕緣體102和未完成的金屬殼體50a 沿軸線0-0移動，限制內軸固定絕緣體102和未完成的金屬殼體50a在徑向上的相對位移， 從而將內軸固定絕緣體102和未完成的金屬殼體50a組裝在一起。因此，組裝後內軸固定絕緣體102的前端部的中心與未完成的金屬殼體50a的前端位置的中心基本上可彼此對準。由於內軸固定絕緣體102為筒狀，故在組裝時可防止中心電極10前端的電極末端受到損壞。
如圖5所示，在第一實施例中，殼體限制部件430的錐形部432的外表面和絕緣體限制部件450的錐形孔456的內表面均為圓錐形。然而，錐形部432的外表面和錐形孔456 的內表面不限於圓錐形，並且只要錐形部432外表面的外徑沿特定方向(軸向0D)增大且錐形孔456內表面的內徑沿特定方向減小，那麼錐形部432的外表面和錐形孔456的內表面可以為各種形狀。例如，錐形部432的外表面可形成為具備圓柱面區域的錐形表面，以便與金屬殼體50的前端部的外表面配合。錐形孔456的內表面可形成為具備圓錐面區域和曲面區域的錐形表面，以便與陶瓷絕緣體10的前端部的外表面配合。然而，為易於控制徑向位置，錐形表面優選地為圓錐形。A3.比較例圖6為表示通過比較例的組裝座400b而將內軸固定絕緣體102組裝在未完成的金屬殼體50a中的工藝步驟的工藝圖。比較例的組裝座400b不同於第一實施例的組裝座 400之處在於，組裝座400b具有在接收模具410和座底420之間嵌入的單個限制部件470 和單個彈簧480。在比較例中，內軸固定絕緣體102和未完成的金屬殼體50a沿徑向的位移由所述單個限制部件470和所述單個彈簧480所限制。比較例的其他配置與第一實施例相同。限制部件470包括錐形部472，它的外徑沿軸向OD逐漸增大而內徑沿軸向OD逐漸減小；法蘭部474，它的外徑大致等於導孔416的內徑；以及主體部476，其位於錐形部 472和法蘭部474之間。在比較例中，限制部件470可沿軸線0-0移動，並且被彈簧480向上側偏置。當使未完成的金屬殼體50a的前端部的內表面和內軸固定絕緣體102的前端部的外表面同時與限制部件470的錐形部472接觸時，未完成的金屬殼體50a的前端部和內軸固定絕緣體102的前端部均在徑向上受到限制，使得未完成的金屬殼體50a的前端部和內軸固定絕緣體102的前端部的中心與軸線0-0對準。然而，存在這樣的情況，即由於內軸固定絕緣體102、未完成的金屬殼體50a、板片密封墊8等的形狀誤差，未完成的金屬殼體50a 的前端部的內表面和內軸固定絕緣體102的前端部的外表面不能同時與限制部件470的錐形部472接觸。在此情況中，未完成的金屬殼體50a的前端部的內表面或內軸固定絕緣體 102的前端部的外表面在徑向上未受到限制。這導致未完成的金屬殼體50a的前端部的內表面或者內軸固定絕緣體102的前端部的外表面與軸線0-0發生偏差。圖7為表示在內軸固定絕緣體102的前端部的中心和未完成的金屬殼體50的前端部的中心之間發生偏差的偏心狀態的示意圖，其中，圖7的(a)表示偏心狀態下的火花塞 100的部分的側面外觀；而圖7的(b)表示偏心狀態下的中心電極20、陶瓷絕緣體10以及金屬殼體50的前端位置。在圖7的(b)中，金屬殼體50的中心由點劃線表示；而中心電極 20和陶瓷絕緣體10 (內軸固定絕緣體)的中心由虛線表示。如圖7的(a)所示，中心電極20的前端部和接地電極30的前端部33之間的距離 (火花隙)dg設定為給定尺寸。另一方面，由於中心電極20的中心和金屬殼體50的中心彼此發生偏差，中心電極20和金屬殼體50之間的最短距離dc減小。當距離dg和距離dc之差變小時，火花塞更可能在中心電極20和金屬殼體50之間發生火花放電，而不是在中心電極20和接地電極30的前端部33之間。在中心電極20和金屬殼體50之間發生火花放電會導致內燃機無法恰當點火。此外，由於中心電極20和金屬殼體50之間發生火花放電，可能造成中心電極20和金屬殼體50的損耗。相比之下，在第一實施例中，陶瓷絕緣體10的前端部的中心和金屬殼體50的前端部的中心可保持與軸線0-0基本對準。由於中心電極20的中心與陶瓷絕緣體10的中心基本上一致，故中心電極20的中心與金屬殼體50的前端部的中心基本上一致。於是，中心電極20和金屬殼體50的前端部之間的距離dc可保持在足夠大的值。因此，在第一實施例中， 可防止在中心電極20和金屬殼體50的內表面之間發生火花，並可在內燃機中實現可靠的恰當點火且減少火花塞100的損耗。B.第二實施例圖8為表示根據本發明的第二實施例的將內軸固定絕緣體102組裝在未完成的金屬殼體50a中的工藝步驟的工藝圖。在圖8的工藝步驟中，對其中已插入內軸固定絕緣體 102的未完成的金屬殼體50a進行捲曲。在將其中已插入內軸固定絕緣體102的未完成的金屬殼體50a放置在組裝座400上後，通過將捲曲工具600從上側沿軸向OD壓在未完成的金屬殼體50a上而進行該捲曲步驟。捲曲工具600為筒狀。在捲曲工具600中形成有通孔610，通孔610的內徑大於構成內軸固定絕緣體102的陶瓷絕緣體10(圖1)的後主體部18的外徑。捲曲工具600包括曲面部612，其形成於通孔610的下邊緣(即前端)並形成為與捲曲部53的外表面配合的形狀；和接觸部614，其圍繞曲面部612的外周而形成，並形成為與工具配合部51的後端的外表面配合的形狀。如圖8的(a)所示，當使曲面部6 與未完成的金屬殼體50a的上側筒狀部53a 接觸時，將荷載沿軸向OD施加給未完成的金屬殼體50a，以便將未完成的金屬殼體50a向殼體限制部件430推動。於是，在未完成的金屬殼體50a的前端位置被殼體限制部件430限制的同時，未完成的金屬殼體50a向下方移動並被推向接收模具410。在將未完成的金屬殼體50a推向接收模具410的同時，通過將捲曲工具600沿軸向OD壓在未完成的金屬殼體50a上，使得筒狀部53a沿著捲曲工具600的曲面部612而彎曲，從而形成捲曲部53。在形成捲曲部53後，當捲曲工具600進一步向下方移動時，圍繞曲面部612外周形成的接觸部614與工具配合部51接觸。然後，將荷載施加給工具配合部 51，以使工具配合部51下方的筒狀部58a彎曲，從而形成彎曲部58。在該捲曲步驟中，沿軸向OD對滑石9和環狀部件6、7施壓，以便通過陶瓷絕緣體 10的法蘭部19而沿軸向OD對內軸固定絕緣體102施加荷載。通過沿軸向OD對內軸固定絕緣體102施加荷載，將內軸固定絕緣體102推向絕緣體限制部50。然後，在內軸固定絕緣體102的前端位置被絕緣體限制部件450限制的同時，內軸固定絕緣體102向下方移動並組裝在未完成的金屬殼體50a中。如上所述，如同第一實施例中的情況，在第二實施例中，將內軸固定絕緣體102和未完成的金屬殼體50a組裝在一起，使得內軸固定絕緣體102的前端部的中心和金屬殼體 50的前端部的中心大致與軸線0-0對準。於是，中心電極20(圖1)的中心基本上與金屬殼體50(圖1)的前端部的中心一致，從而中心電極20和金屬殼體50的前端部之間的距離可保持在足夠大的值。因此，可防止在中心電極20和金屬殼體50的內表面之間發生火花放電，並且在內燃機中實現可靠的恰當點火且減少火花塞100的損耗。附圖標記的說明
3:陶瓷電阻 4:密封部件 5:墊片 6、7:環狀部件 8 板片密封墊 9:滑石 10:陶瓷絕緣體 11:滾花 12:軸孔 13:腿部 15:臺階部 17:前主體部 18 後主體部19 法蘭部 20:中心電極 21:電極體 25 芯 30:接地電極 33:前端部 40:金屬端 50:金屬殼體 50a:未完成的金屬殼體 51:工具配合部 52:安裝螺紋部 53:捲曲部53a:筒狀部 54 密封部陽支撐面 56:臺階部 58:彎曲部 58a:筒狀部 59 螺紋頸 100 火花塞 102:內軸固定絕緣體 200:發動機頭 201:安裝螺紋孔 205:開口邊緣 400,400b 組裝座 410 接收模具 412 殼體收納部414 插入部 415 下端面 416 導孔 417、418 法蘭部419 主體部 420 座底 422 環形部似4 板狀部 似6 通孔 430 殼體限制部件 432 錐形部 434 主體部 436 上端面 438:導孔 440:外彈簧 450 絕緣體限制部件452 主體部 454 法蘭部 456:錐形孔 458:通孔 460:內彈簧 470 限制部件 472 錐形部 474: 法蘭部 476:主體部 480:彈簧 500:滑石壓入裝置 510 荷載傳遞單元511 壓力荷載接收部 512 傳遞部 520 加壓夾具 522 大直徑部 5 前端 530 保持單元 531 彈簧施壓部 532 彈簧 533 彈簧收納部 534 彈簧力傳遞部 535:導引保持部 536:殼體接觸部 537:外周固定部 538 錐形表面 M0:導引部件 550 分離機構 600:捲曲工具 610 通孔612 曲面部 614: 接觸部 STP 塞
權利要求
1.一種火花塞的製造方法，所述火花塞包括中心電極；絕緣體，其具有沿所述中心電極的軸向延伸的軸孔，並且用於將所述中心電極沿所述軸向保持在所述軸孔的前側中；以及筒狀金屬殼體，其用於將所述絕緣體圍繞並保持在該筒狀金屬殼體內；所述製造方法包括通過從所述金屬殼體的開口後端沿所述軸向插入所述絕緣體而將所述絕緣體組裝在所述金屬殼體中，其中，所述金屬殼體和所述絕緣體的所述組裝包括限制所述金屬殼體和所述絕緣體之間在與所述軸向交叉的徑向上的相對位移，從而在允許所述金屬殼體和所述絕緣體之間沿所述軸向的相對位移的同時，使得所述金屬殼體的軸和所述絕緣體的軸之間的偏差量變得小於或等於預定值。
2.如權利要求1所述的火花塞的製造方法，其中，所述限制包括設置第一定位部件； 使所述金屬殼體的前端部沿所述軸向與所述第一定位部件接觸，從而限制所述金屬殼體在所述徑向上的位移；設置可相對於所述第一定位部件而沿所述軸向移動的第二定位部件； 並且使所述絕緣體的前端部沿所述軸向與所述第二定位部件接觸，從而限制所述絕緣體在所述徑向上的位移。
3.如權利要求2所述的火花塞的製造方法，其中，所述第一定位部件具有外徑沿所述軸向向前側增大的第一錐形表面；而且，所述第二定位部件具有內徑沿所述軸向向前側減小的第二錐形表面；並且，使所述金屬殼體的前端部和所述絕緣體的前端部分別與所述第一錐形表面和所述第二錐形表面接觸。
4.如權利要求3所述的火花塞的製造方法，其中，所述第一錐形表面和所述第二錐形表面中的至少一個為圓錐形。
5.如權利要求2 4之任一項所述的火花塞的製造方法，其中，所述第二定位部件由樹脂製成。
6.如權利要求2 5之任一項所述的火花塞的製造方法，其中，所述第一定位部件和所述第二定位部件由彈性部件沿所述軸向向後側偏置。
7.如權利要求6所述的火花塞的製造方法，其中，所述彈性部件為彈簧。
8.如權利要求1 7之任一項所述的火花塞的製造方法，其中，所述組裝包括將滑石填入所述金屬殼體和所述絕緣體之間的空間中並沿所述軸向向前側按壓所述滑石。
9.如權利要求1 8之任一項所述的火花塞的製造方法，其中，所述組裝包括使所述金屬殼體的所述開口後端捲曲，從而使所述絕緣體保持在所述金屬殼體中。
10.通過根據權利要求1 9之任一項所述的製造方法而製造的火花塞。
11.一種火花塞的製造裝置，所述火花塞包括中心電極；絕緣體，其具有沿所述中心電極的軸向延伸的軸孔，並且用於將所述中心電極沿所述軸向保持在所述軸孔的前側中； 以及筒狀金屬殼體，其用於將所述絕緣體圍繞並保持在該筒狀金屬殼體內，所述製造裝置配置為通過從所述金屬殼體的開口後端沿所述軸向插入所述絕緣體而將所述絕緣體組裝在所述金屬殼體中，所述製造裝置包括第一定位部件，其用於使所述金屬殼體在與所述軸向交叉的徑向上定位；第二定位部件，其用於使所述絕緣體在所述徑向上定位，所述第一定位部件和所述第二定位部件可相對於彼此而沿所述軸向移動，並且用於限制所述金屬殼體和所述絕緣體在所述徑向上的相對位移，從而在允許所述金屬殼體和所述絕緣體沿所述軸向的相對位移的同時，使得所述金屬殼體的軸和所述絕緣體的軸之間的偏差量變得小於或等於預定值。
12.如權利要求11所述的火花塞的製造裝置，其中，所述第一定位部件具有外徑沿所述軸向向前側增大的第一錐形表面；並且其中，所述第二定位部件具有內徑沿所述軸向向前側減小的第二錐形表面。
13.如權利要求12所述的火花塞的製造裝置，其中，所述第一錐形表面和所述第二錐形表面中的至少一個為圓錐形。
14.如權利要求11 13之任一項所述的火花塞的製造裝置，其中，所述第二定位部件由樹脂製成。
15.如權利要求11 14之任一項所述的火花塞的製造裝置，還包括用於將所述第一定位部件和所述第二定位部件沿所述軸向而向後側偏置的彈性部件。
16.如權利要求15所述的火花塞的製造裝置，其中，所述彈性部件為彈簧。
17.如權利要求11 16之任一項所述的火花塞的製造裝置，還包括用於通過將滑石填入所述金屬殼體和所述絕緣體之間的空間中並沿所述軸向向前側按壓所述滑石而將所述絕緣體組裝在所述金屬殼體中的單元。
18.如權利要求11 17之任一項所述的火花塞的製造裝置，還包括用於通過捲曲所述金屬殼體的所述開口後端而將所述絕緣體組裝在所述金屬殼體中的單元。
全文摘要
本發明使火花塞的主金屬部件和絕緣體間的徑向位移變得更小。當製造具備主金屬部件和絕緣體的火花塞時，通過限制主金屬部件和絕緣體之間在與軸向交叉的徑向上的相對位移，在允許金屬殼體和絕緣體之間沿軸向(O-O)的相對位移的同時，使得主金屬部件的軸和絕緣體的軸之間的偏差量變得小於或等於預定值，從而組裝金屬殼體和絕緣體。
文檔編號H01T21/02GK102365799SQ20108001547
公開日2012年2月29日 申請日期2010年6月7日 優先權日2009年7月29日
發明者久禮圭祐, 弓野次郎 申請人:日本特殊陶業株式會社