CN101442189A - 内燃机用火花塞及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内燃机用火花塞及其制造方法。该火花塞包括：中心电极；大致筒状的绝缘体；筒状的金属壳；接地电极，其具有接合到金属壳的前端部的基端以及朝向轴线弯曲的远端。接地电极包括设置在基端侧的厚部、设置在远端侧的薄部以及设置在厚部和薄部之间的内周面上的台阶部。贵金属电极头被接合到薄部的内周面并且被部分埋设在薄部的内周面中，并且被布置成在贵金属电极头和中心电极的前端部之间形成间隙。

Description

内燃机用火花塞及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种内燃机用火花塞及其制造方法。

背景技术

一种用于如汽车发动机等内燃机的火花塞包括：中心电极，其沿轴线方向延伸；绝缘体，其布置在中心电极的径向外侧；筒状金属壳，其布置在绝缘体的径向外侧；以及接地电极，其具有接合到金属壳的前端面的基端部。接地电极具有大致矩形形状的截面，接地电极的远端部的内表面被弯曲成面对中心电极的前端部。结果，在中心电极的前端部和接地电极的远端部之间限定火花放电间隙。

近年来，含有贵金属合金的电极头(tip)(贵金属电极头)被分别接合到中心电极的前端部和接地电极的远端部，用于提高耐火花磨损性。另外，为了提高可点燃性或火花传播(propagation)能力，将棱柱状贵金属电极头焊接到接地电极以使该贵金属电极头从接地电极的位于轴线侧的远端面朝向轴线突出，沿与轴线方向垂直的方向在贵金属电极头和中心电极的前端部的外周(中心电极用贵金属电极头的外周)之间进行火花放电(例如参见JP-A-61-45583)。

通常如下制造这种火花塞：将接地电极用贵金属电极头焊接到直棒状接地电极的前端部的预定部分，其后弯曲接地电极。

然而，如上所述，在沿与轴线方向垂直的方向进行火花放电的火花塞中，接地电极的弯曲部变得紧密(tighten)。具体地，为了沿轴线方向进行火花放电，接地电极形成为使得接地电极的远端部到达轴线，并且接地电极能够被容易地弯曲。换句话说，使接地电极的远端部变直不是太难。另一方面，为了沿与轴线方向垂直的方向进行火花放电，不允许接地电极的远端面到达轴线。因此，仍然保留接地电极的远端部处的弯曲形状(即难以使远端部变直)，或者将残留由弯曲引起的应力。如果在接地电极的远端部处残留残余应力的状态下使用火花塞，由于重复冷热循环导致施加到贵金属电极头和接地电极之间的焊接部的应力可能增加，这可使贵金属电极头的耐剥离性劣化。

特别地，近年来，存在对更小直径的火花塞的需求，且金属壳的直径也更小，这可能显著地引起上述问题。另外，当金属壳的直径小时，不仅在沿与轴线方向垂直的方向进行火花放电的类型的火花塞中发现上述问题，而且在沿轴线方向进行火花放电的类型的火花塞中也发现上述问题。

另一方面，通过增大接地电极的弯曲部的曲率(减小曲率半径)，在一定程度上解决了上述问题。然而，在该情况下，不能确保弯曲部的强度，并且可能发生如弯曲部的折损等其它问题。

发明内容

考虑到上述情况完成了本发明，本发明的目的是提供一种内燃机用火花塞及其制造方法，该火花塞能够防止由于由接地电极的弯曲产生的残余应力导致的接地电极的耐剥离性等的劣化。

下面对被分类成适于解决上述问题的每一方面进行说明。如果需要，增加对应的方面特有的作用和效果。

在第一方面中，本发明提供一种内燃机用火花塞，所述火花塞包括：棒状的中心电极，其沿轴线方向延伸；大致筒状的绝缘体，其设置在所述中心电极的外周；筒状的金属壳，其设置在所述绝缘体的外周；接地电极，其具有接合到所述金属壳的前端部的基端和朝向所述轴线弯曲的远端，所述接地电极包括：厚部，其设置在基端侧，薄部，其设置在远端侧，以及台阶部，其设置在所述厚部和所述薄部之间的内周面上；第一贵金属电极头，其被接合到所述薄部的内周面并且被部分埋设在所述薄部的内周面中，所述第一贵金属电极头被布置成在所述第一贵金属电极头和所述中心电极的前端部之间形成间隙。

根据第一方面，通过在其远端朝向轴线弯曲来布置接地电极。因此，在接地电极的远端部，特别是远离接地电极的沿厚度方向的中心(线)的位置，可能残留由弯曲产生的残余应力(例如，压缩应力)。

这样，在第一方面中，接地电极包括设置在基端侧的厚部、设置在远端侧的薄部以及设置在厚部和薄部之间的内周面上的台阶部。然后，将第一贵金属电极头接合到薄部的内周面并且部分埋设在薄部的内周面中。因此，与未设置台阶部和薄部的情况相比，可以使第一贵金属电极头的接合面更靠近接地电极的沿厚度方向的中心。换句话说，第一贵金属电极头的接合部可以被定位在由弯曲产生的残余应力比较小的部分。因此，即使当长时间使用火花塞时，也能够防止由于残余应力导致的耐剥离性的劣化。如果薄部过长，则通过设置厚部和薄部而获得的优势可能减少。这样，从接地电极远端到台阶部的长度(薄部的长度)优选为1.2(mm)以下。

另外，近年来，要求火花塞的直径更小，且金属壳的直径趋于更小。这样，在下面的第二方面中，更有效地获得上述作用和效果。

在第二方面中，本发明提供根据第一方面的火花塞，其中，满足关系B/A≤2.5，其中，当从所述接地电极的侧面观察时，A(mm)是所述接地电极的所述厚部的厚度，以及B(mm)是所述接地电极的内周面的基端和所述接地电极的远端面之间的沿水平方向的距离。

从而，在第二方面中，满足B/A≤2.5，使得接地电极紧密地弯曲，其中，A(mm)是接地电极的厚部的厚度，B(mm)是接地电极的内周面的基端和接地电极的远端面之间的沿水平方向(与轴线方向垂直的方向)的距离。在该情况下，在远离接地电极的沿厚度方向的中心(线)的位置，可能残留由弯曲产生的较大的残余应力。

这样，如上所述，将第一贵金属电极头接合到薄部的内周面并且部分埋设在薄部的内周面中，使得贵金属电极头的接合面更靠近接地电极的沿厚度方向的中心。结果，即使当长时间使用火花塞时，也能够防止由于残余应力导致的耐剥离性的劣化。

从将接地电极用第一贵金属电极头的接合部定位在由弯曲产生的残余应力较小的部分的方面考虑，优选下面的第三方面。

在第三方面中，本发明提供根据第一或第二方面的火花塞，其中，满足关系-0.750≤“长度L2”-“长度L1”≤0.250，其中，当从所述接地电极的侧面观察时，A(mm)是所述接地电极的所述厚部的厚度；L1是作为从所述接地电极的外周线向内周侧移位[A/2]的曲线的中心线；第一点“a”是所述中心线L1与所述接地电极的远端面的交点；第二点“b”是所述中心线L1与包括所述金属壳的前端面的平面的交点；“长度L1”(mm)是所述中心线L1的所述第一点“a”和所述第二点“b”之间的长度；C(mm)是所述远端面的厚度；第一曲线L2是从所述中心线L1向内周侧移位[C-A/2]的曲线；第三点“c”是所述第一曲线L2与所述远端面的交点；第四点“d”是所述第一曲线L2与包括所述金属壳的所述前端面的平面的交点；以及“长度L2”(mm)是所述第一曲线L2的所述第三点“c”和所述第四点“d”之间的长度。

顺便提及，在第三方面中说明“从所述中心线L1向内周侧移位[C-A/2]的曲线”。当[C-A/2]为负值时，即当C<A/2时，第一曲线L2被定位成比中心线L1更靠近外周侧。在该情况下，“长度L2”-“长度L1”为正值。

根据第三方面，中心线L1和第一曲线L2可彼此比较接近(当然，可以彼此重叠)。换句话说，接合第一贵金属电极头的平坦面被定位在由弯曲产生的残余应力较小的部分，从而能够更可靠地获得第一方面的作用和效果。

在第四方面中，本发明提供根据第三方面的火花塞，其中，所述第一贵金属电极头从所述接地电极的所述远端面突出，以及满足以下关系：0.5≤D≤1.5；0.1≤E≤0.5；以及(“长度L3”-“长度L2”)/D≤0.30，其中，当从所述接地电极的侧面观察时，第五点“e”是所述第一贵金属电极头的位于所述第一贵金属电极头的突出端面的相对侧的基端面与所述薄部的内周面的交点；第二曲线L3是从所述中心线L1移位且穿过所述第五点“e”的曲线；第六点“f”是所述第二曲线L3与所述接地电极的所述远端面的交点；第七点“g”是所述第二曲线L3与包括所述金属壳的所述前端面的平面的交点；“长度L3”(mm)是所述第二曲线L3的所述第六点“f”和所述第七点“g”之间的长度；D(mm)是所述远端面和所述第五点“e”之间的距离；以及E(mm)是所述第一贵金属电极头相对所述薄部的内周面的埋设量。

根据第四方面，贵金属电极头从接地电极的(轴线侧的)远端面突出。在该情况下，当在中心电极和贵金属电极头的沿突出方向的突出端部之间进行火花放电时，能够提高可点燃性或火花传播能力以及耐火花消耗性。

根据第四方面，在薄部内周面上，与接合第一贵金属电极头的部分的径向距离对应的D满足0.5≤D≤1.5，且第一贵金属电极头相对薄部内周面的埋设量E满足0.1≤E≤0.5。因此，几乎不形成氧化皮(oxide scale)，结果，能够进一步提高耐剥离性。这里，如果D小于0.5mm，则不能确保足够的接合面积。另一方面，如果D大于1.5mm，则第一贵金属电极头到接地电极的熔合难以变得均一，结果，接合强度(焊接强度)变得不均一，耐剥离性可能劣化。

如果贵金属电极头的埋设量E小于0.1mm，则焊接不充分，不能充分地确保接合强度。另一方面，如果E大于0.5mm，则提高了接合强度，但是焊接变得困难。特别地，当通过电阻焊接进行接合时，使第一贵金属电极头埋设在接地电极中大于0.5mm需要过大的电流流过，并且在接地电极的母材中，形成被称作树枝状晶体(dendrite)的熔化凝固物，这可能使抗氧化性劣化。

此外，在第四方面中，满足(“长度L3”-“长度L2”)/D≤0.30，其中，第二曲线L3是从中心线L1移位以穿过第五点“e”的曲线，“长度L3”(mm)是第二曲线L3的第六点“f”和第七点“g”之间的长度。这里，(“长度L3”-“长度L2”)/D表示第一贵金属电极头的位于接地电极远端部上的接合面相对于水平面的倾斜，当该值超过0.3时，可能使耐剥离性劣化。

从接地电极的厚部的厚度A与接地电极的远端面的厚度C之间的关系考虑，可采用下面的第五方面或第六方面。

在第五方面中，本发明提供根据第三或第四方面的火花塞，其中，满足关系0.30×A≤C≤0.95×A。

可采用第六方面代替第五方面。

在第六方面中，本发明提供根据第三或第四方面的火花塞，其中，满足0.40×A≤C≤0.80×A。

根据第五或第六方面，贵金属电极头的接合部可以被定位在由弯曲产生的残余应力较小的部分。特别地，通过采用第六方面，能够更可靠地获得提高耐剥离性的作用和效果。

在第七方面中，本发明提供根据第一至第六方面中的任一方面的火花塞，其中，所述中心电极包括焊接到所述中心电极的主体的前端的第二贵金属电极头，所述中心电极的所述主体与所述第二贵金属电极头经由熔化结合部彼此接合，在所述熔化结合部中，所述中心电极的所述主体和所述第二贵金属电极头中包含的金属成分熔化在一起，在所述第二贵金属电极头的外周面和所述第一贵金属电极头之间形成所述间隙，以及满足关系F≥1.05×G，其中：F(mm)是所述第一贵金属电极头和所述熔化结合部之间的最短距离，以及G(mm)是所述间隙的最短距离。

如在第七方面中那样，当中心电极包括熔化结合部和中心电极用第二贵金属电极头时，如果沿与轴线交叉的方向、例如沿横向或倾斜方向进行火花放电，则可能在熔化结合部和第一贵金属电极头之间发生火花放电。这样，在第七方面中，满足F≥1.05×G，其中，F(mm)是第一贵金属电极头和熔化结合部之间的最短距离，G(mm)是间隙的最短距离。因此，能够使熔化结合部和第一贵金属电极头之间的飞火率(flying sparks ratio)很低，并且能够可靠地防止由熔化结合部和第一贵金属电极头之间的火花放电产生的故障，例如，第二贵金属电极头的脱落。

在第八方面中，本发明提供根据第一至第七方面中的任一方面的火花塞，其中，通过切割或按压直棒状的所述接地电极的远端部来形成所述台阶部和所述薄部，其后，将所述第一贵金属电极头焊接到所述接地电极，其后，弯曲所述接地电极。

当加工接地电极时，例如，如在第八方面中那样，通过切割由厚度均匀的厚部形成的直棒状的接地电极的远端部的一部分或者通过按压接地电极的远端部，来形成台阶部和薄部。另外，焊接第一贵金属电极头，其后，弯曲接地电极，因此，能够容易地微调间隙。另一方面，与在弯曲之后焊接第一贵金属电极头的情况相比，残余应力更容易传递到第一贵金属电极头的接合面。然而，如上所述，第一贵金属电极头被焊接到通过切割或按压形成的薄部的内周面。因此，第一贵金属电极头的接合部可以被定位在由弯曲产生的残余应力较小的部分，使得能够防止耐剥离性的劣化。

在第九方面中，本发明提供根据第一至第八方面中的任一方面的火花塞，其中，所述第一贵金属电极头呈棱柱状。

如在第九方面中那样，棱柱状的第一贵金属电极头能够抑制放电电压的增加。特别地，当在第一贵金属电极头和中心电极的前端部的外周之间进行放电时，容易实现稳定的火花放电。

在第十方面中，本发明提供根据第一至第九方面中的任一方面的火花塞，其中，所述台阶部的深度大于所述第一贵金属电极头的厚度。

根据第十方面，台阶部的深度大于第一贵金属电极头的厚度，因此，薄部变薄。因此，能够使由薄部的弯曲产生的残余应力更小，结果，能够可靠地获得上述作用和效果。

上述方面的火花塞中的放电方向不受特别限制，而可以是如下面的第十一方面、第十二方面或第十三方面所示的放电方向。

在第十一方面中，本发明提供根据第一至第十方面中的任一方面的火花塞，其中，所述第一贵金属电极头从所述接地电极的远端面突出，以及所述第一贵金属电极头的沿突出方向的突出端面被布置成面对所述中心电极的前端部，以基本上沿着与所述轴线方向垂直的方向进行火花放电。

如在第十一方面中那样，认为在沿横向(水平方向)进行火花放电的火花塞中实现上述任一方面的技术构思。因此，能够进一步提高火花传播能力。

特别地，在第十一方面的火花塞中，接地电极的远端面未到达轴线，在接地电极的远端部可能残留由弯曲产生的应力。然而，如上所述，第一贵金属电极头的接合部可以被定位在由弯曲产生的残余应力较小的部分。因此，即使长时间使用火花塞，也能够防止由残余应力引起的耐剥离性的劣化。

在第十二方面中，本发明提供根据第一至第十方面中的任一方面的火花塞，其中，所述第一贵金属电极头从所述接地电极的远端面突出，以及所述第一贵金属电极头的位于沿所述轴线方向的端部的端面被布置成面对所述中心电极的前端部，以基本上沿着所述轴线方向进行火花放电。

如在第十二方面中那样，可以在以某种方式沿纵向进行火花放电的火花塞中实现上述方面的技术构思。

在第十三方面中，本发明提供根据第一至第十方面中的任一方面的火花塞，其中，所述第一贵金属电极头从所述接地电极的远端面突出，以及所述第一贵金属电极头的沿突出方向的突出端面被布置成面对所述轴线的位于比所述中心电极更远的前端侧的一部分，以相对于所述轴线方向倾斜地进行火花放电。

如在第十三方面中那样，可以在沿倾斜方向进行火花放电的火花塞中实现上述方面的技术构思。

在第十四方面中，本发明提供根据第一至第十三方面中的任一方面的火花塞，其中，所述接地电极的所述薄部的内周面具有与所述轴线方向垂直的平坦面。

根据第十四方面，接合贵金属电极头的表面是平坦面，使得与贵金属电极头被接合到曲面或斜面的情况相比，能够使接合状态稳定。

在第十五方面中，本发明提供一种火花塞的制造方法，所述火花塞包括：棒状的中心电极，其沿轴线方向延伸；大致筒状的绝缘体，其设置在所述中心电极的外周；筒状的金属壳，其设置在所述绝缘体的外周；接地电极，其具有接合到所述金属壳的前端部的基端以及朝向所述轴线弯曲的远端，所述接地电极包括设置在基端侧的厚部、设置在远端侧的薄部以及设置在所述厚部和所述薄部之间的内周面上的台阶部；贵金属电极头，其被接合到所述接地电极的远端部的内周面并且被部分埋设在所述接地电极的所述远端部的内周面中，所述贵金属电极头被布置成在所述贵金属电极头和所述中心电极的前端部之间形成间隙，所述制造方法包括：朝向所述轴线弯曲所述接地电极；以及将所述贵金属电极头接合到所述接地电极的所述远端部的内周面，其中，在朝向所述轴线弯曲所述接地电极之后，将所述贵金属电极头接合到所述接地电极的所述远端部的内周面。

根据第十五方面，在朝向轴线弯曲接地电极之后，将贵金属电极头接合到接地电极的远端部(薄部)。因此，能够抑制由弯曲产生的接地电极的弯曲应力施加到贵金属电极头，且能够进一步提高贵金属电极头的耐剥离性。

在第十六方面中，本发明提供根据第十五方面的制造方法，所述制造方法还包括：使所述接地电极的所述远端部的内周面平坦化，其中，在朝向所述轴线弯曲所述接地电极之后、但是在将所述贵金属电极头接合到所述接地电极的所述远端部的内周面之前，使所述接地电极的所述远端部的内周面平坦化。

当采用第十五方面时，由于接地电极的弯曲，接地电极的接合贵金属电极头的部分被弯曲，最后，将贵金属电极头接合到接地电极变得比较困难。另外，将贵金属电极头接合到接地电极变得比较困难，使得这些部件之间的接合强度变得不足。特别地，当通过电阻焊接来接合贵金属电极头时，由于接地电极的弯曲，贵金属电极头和接地电极之间的接触部变得比较小，使得将贵金属电极头接合到接地电极变得更加困难，最后，接合强度可能劣化。

这样，根据第十六方面，在弯曲接地电极之后，在接合贵金属电极头之前，使接地电极的远端部(薄部)的内周面平坦化。因此，能够将贵金属电极头比较容易且稳定地接合到接地电极，因此，能够进一步提高这些部件的接合强度。结果，能够进一步提高贵金属电极头的耐剥离性。

在第十七方面中，本发明提供根据第十五或第十六方面的制造方法，所述制造方法还包括：将前端部接合了所述接地电极的所述金属壳装配到安装了所述中心电极的所述绝缘体，其中，在将所述贵金属电极头接合到所述接地电极的所述远端部的内周面之后，将所述金属壳和所述绝缘体彼此装配。

在火花塞的制造方法中，通常，在将具有尚未弯曲(直棒状)的接地电极的金属壳和具有中心电极的绝缘体彼此装配之后，将贵金属电极头接合到接地电极，然后弯曲接地电极。然而，如在第十五方面中那样，在接合贵金属电极头之前弯曲接地电极的情况下，如果使用在接合贵金属电极头之前将金属壳和绝缘体彼此装配的上述方法，则接地电极的远端部和中心电极的前端部的位置彼此比较接近，使得不能确保用于接合贵金属电极头的充足空间。

这样，根据第十七方面，在接合贵金属电极头之后，将金属壳和绝缘体彼此装配，从而能够确保用于将贵金属电极头接合到接地电极的充足空间。结果，能够大大提高操作性。另外，能够更可靠且更精确地将贵金属电极头接合到接地电极，因此，能够进一步提高接合强度。

附图说明

图1是示出了本实施例的火花塞的构造的部分剖视图；

图2是火花塞的部分放大剖视图；

图3是以放大方式示出主要部分的示意性侧视图；

图4是示意性示出接地电极的主要部分以说明中心线等的概念的侧视图；

图5A是示意性示出接地电极的主要部分的侧视图，图5B是示出从突出侧的突出端面侧观察的接地电极的主视图(未示出背面侧)；

图6A和图6B是用于说明第一曲线和第二曲线等的概念的图，其中，图6A是示意性示出接地电极的远端部的侧视图，图6B是示意性示出接地电极的基端部的侧视图；

图7A和图7B是用于说明评价实验中要使用的样品的概念的两个剖视图(为了方便，未示出阴影)；

图8是示出了在接地电极样品中达到50％氧化皮的循环次数和远端直线长度ST的关系的曲线图，在该接地电极样品中，接触面的距离D1和远端直线长度ST不同地变化；

图9是示出了耐久时间和B/A的关系的曲线图，示出了加热和振动试验结果；

图10是示出了在样品中达到50％氧化皮的循环次数和(“长度L2”-“长度L1”)的值的关系的曲线图，在该样品中，(“长度L3”-“长度L2”)/D的值不同地变化；

图11是示出了在样品中达到50％氧化皮的循环次数和(“长度L3”-“长度L2”)/D的值的关系的曲线图，在该样品中，(“长度L2”-“长度L1”)的值不同地变化；

图12是示出了在贵金属电极头的埋设量E不同地变化的样品中达到50％氧化皮的循环次数和与接触面的距离对应的D的关系的曲线图，当接合贵金属电极头时，贵金属电极头与该接触面接触；

图13是示出了达到50％氧化皮的循环次数和远端面的厚度C与主要部分的厚度A的比值的关系的曲线图；

图14是示出了熔化结合部与贵金属电极头之间的飞火率和F/G的关系的曲线图；

图15是示出了接地电极等的放大主视图，用于说明第二实施例的火花塞的制造方法；

图16是示出了接地电极等的放大主视图，用于说明第二实施例的火花塞的制造方法；

图17是示出了贵金属电极头等的放大主视图，用于说明第二实施例的火花塞的制造方法；

图18是示出了绝缘体2等的放大主视图，用于说明第二实施例的火花塞的制造方法；

图19是示出了在根据不同的制造方法制造的样品中达到50％氧化皮的循环次数的曲线图；

图20是以放大方式示出另一个实施例的火花塞的主要部分的示意性侧视图；以及

图21是以放大方式示出另一个实施例的火花塞的主要部分的示意性侧视图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施例进行说明。然而，本发明不应该被解释为限于该实施例。

第一实施例

图1是火花塞1的部分剖视图。在说明书中，火花塞1的轴线CL1方向(也被称为轴向)与图1中的上下方向对应。另外，图1中的下侧与火花塞1的前端侧对应，图1中的上侧与火花塞1的基端侧对应。

火花塞1包括用作绝缘材料的绝缘体2和保持绝缘体2的筒状金属壳3。

绝缘体2具有沿着轴线CL1贯通该绝缘体2的轴向孔4。中心电极5被插入并固定到轴向孔4的前端部，而端子电极6被插入并固定到轴向孔4的基端部。电阻器7被布置在轴向孔4中的中心电极5和端子电极6之间。电阻器7的两端经由导电性玻璃密封层8和9分别电连接到中心电极5和端子电极6。

中心电极5被固定成从绝缘体2的前端突出，并且以从绝缘体2的基端突出的状态固定端子电极6。通过焊接将含有铱作为主要成分的贵金属电极头(中心电极用贵金属电极头)31接合到中心电极5的前端。

另一方面，通过烧结氧化铝等形成绝缘体2，该绝缘体2具有包括凸缘状大直径部11、中间主干部(barrel portion)12、腿部13的外形，该凸缘状大直径部11在轴线CL1方向的大致中央部径向向外突出，该中间主干部12被布置在大直径部11的前端侧且直径小于大直径部11的直径，该腿部13被布置在中间主干部12的前端侧且直径小于中间主干部12的直径且暴露于内燃机的燃烧室。包括大直径部11、中间主干部12和腿部13的绝缘体2的前端部容纳在筒状金属壳3中。台阶部14形成在腿部13和中间主干部12之间的连接部分并且使绝缘体2与金属壳3牢固地接合。

金属壳3含有如低碳钢等金属且形成为筒状。金属壳3的外周面设置有用于将火花塞1安装到发动机的缸盖的螺纹部15(外螺纹部)。座部16形成在螺纹部15的基端侧的外周面上。环状垫圈18被装配到形成在螺纹部15的基端的螺纹颈部17。当金属壳3被安装到缸盖时用于接合如扳手等工具的截面为六边形的工具接合部19被布置在金属壳3的基端侧。另外，用于在其基端部保持绝缘体2的弯边部20被布置在金属壳3的基端侧。

金属壳3的内周面设置有用于接合绝缘体2的台阶部21。从金属壳3的基端侧朝向前端侧插入绝缘体2，绝缘体2的台阶部14与金属壳3的台阶部21牢固地接合。在该状态下，金属壳3的基端侧的开口径向向内拧紧，即形成弯边部20，结果，绝缘体2被牢固地固定。环状板片密封垫(plate packing)22被置于绝缘体2的台阶部14和金属壳3的台阶部21之间。因此，保持了燃烧室的气密性，使得进入绝缘体2的暴露于燃烧室的腿部13和金属壳3的内周面之间的间隙的燃料空气不能向外泄漏。

另外，为了通过弯边更加完全地密封，环状的环构件23、24被置于金属壳3和金属壳3的基端侧的绝缘体2之间，且用滑石粉25填充环构件23和24之间的间隙。换句话说，金属壳3借助于板片密封垫22、环构件23和24以及滑石粉25来保持绝缘体2。

接地电极27被接合到金属壳3的前端面26。更具体地，接地电极27包括焊接到金属壳3的前端面26的基端部以及朝向轴线CL1侧弯曲使得远端部的远端面几乎能够精确地面对贵金属电极头31的外周面的远端部。在本实施例中，接地电极27设置有被布置成面对贵金属电极头31的贵金属电极头(接地电极用贵金属电极头)32。更具体地，贵金属电极头32被焊接到接地电极27，使得贵金属电极头32的一部分被埋设在接地电极27中，并且贵金属电极头32的其它部分从接地电极27的轴线CL1侧的远端面27s朝向轴线CL1突出(参见图2)。贵金属电极头31和32之间的间隙用作火花放电间隙33。因此，在本实施例中，将沿与轴线CL1方向基本上垂直的方向进行火花放电。

如图2所示，中心电极5的主体包括含有铜或铜合金的内层5A和含有镍(Ni)合金的外层5B。中心电极5的主体包括直径减小的前端部，整体上呈棒状(圆柱状)，且具有形成为平坦面的前端面。圆柱状贵金属电极头31置于该前端面上，并且对得到的接合区域的外边缘进行激光束焊接或电子束焊接等。结果，贵金属电极头31和中心电极5的主体熔化在一起，形成熔化结合部41。换句话说，通过熔化结合部41的牢固固定将贵金属电极头31接合到中心电极5的主体的前端。

另一方面，接地电极27具有包括内层27A和外层27B的双层结构。本实施例中的外层27B含有如INCONEL(商品名)600或601等镍合金，而内层27A含有作为导热性比上述镍合金的导热性优异的金属的铜合金或纯铜。由于设置了内层27A，因此能够提高散热性。在本实施例中，基本地，接地电极27具有大致矩形形状的截面。

虽然上面已经说明了布置在中心电极5侧的贵金属电极头31含有铱作为主要成分的事实，但是布置在接地电极27侧的贵金属电极头32含有这样的贵金属合金，该贵金属合金含有20质量％的量的铑以及如铂等主要成分。然而，提及这些材料成分作为例子，但不限于此。例如，如下制造贵金属电极头31和32。首先，制备含有铱或铂作为主要成分的坯料，然后，使各合金元素混合且熔化以形成上述预定成分，然后，再次形成用于熔化合金的坯料，并且对该坯料进行热锻和热轧(槽轧)。其后，对该坯料进行抽丝，结果，获得棒状材料。其后，将该棒状材料切割成具有预定长度，结果，能够获得圆柱状贵金属电极头31和棱柱状贵金属电极头32。

如上所述，被接合到接地电极27的贵金属电极头32从接地电极27的轴线CL1侧的远端面27s朝向轴线CL1突出。特别地，在本实施例中，如图2和图3所示，接地电极27包括被定位在接地电极27的基端侧的厚部271、被定位在接地电极27的远端侧的薄部272以及设置在厚部271和薄部272之间的内周面侧(图2和图3中的下表面侧)的台阶部273。在本实施例中，薄部272的内周面具有沿与轴线CL1垂直的方向延伸的平坦面27f。换句话说，将接地电极27的远端部的内周侧开槽为钩状从而设置台阶部273和平坦面27f。贵金属电极头32被焊接到平坦面27f且被部分埋设在平坦面27f中。

如图3所示，满足B/A≤2.5，其中，当从接地电极27的侧面观察时，A(mm)是接地电极27的厚部271的厚度，B(mm)是接地电极27的内周面的基端和接地电极27的远端面之间的沿水平方向(在一些情况下，被称为“径向”)的距离。因此，以比较紧密的方式弯曲接地电极27。

此外，在本实施例中，如图4所示，当从接地电极27的侧面观察时，L1是作为从接地电极27的外周线27o向内周侧移位(偏移)[A/2]的曲线的中心线，第一点“a”是中心线L1与接地电极27的远端面27s的交点，第二点“b”是中心线L1与接地电极27的被接合到金属壳3的前端面26的基端部的交点(中心线L1与包括金属壳3的前端面26的平面的交点)，“长度L1”(mm)是中心线L1的第一点“a”和第二点“b”之间的长度。

此外，C(mm)是接地电极27的远端面的厚度(也参见图5A和图5B等)，第一曲线L2是从中心线L1向内周侧移位[C-A/2]的曲线，第三点“c”是第一曲线L2与远端面27s的交点，第四点“d”是第一曲线L2与接地电极27的被接合到金属壳3的前端面26的基端部的交点(第一曲线L2与包括金属壳3的前端面26的平面的交点)，“长度L2”(mm)是第一曲线L2的第三点“c”和第四点“d”之间的长度。在该情况下，在本实施例中，满足-0.750≤“长度L2”-“长度L1”≤0.250。

顺便说明“从中心线L1向内周侧移位[C-A/2]的曲线”。当[C-A/2]为负值时，即当C<A/2时，第一曲线L2被定位成比中心线L1更靠近外周侧。在图中，示出了[C-A/2]为正值的情况。

另外，在本实施例中，当从接地电极27的侧面观察时，第五点“e”是贵金属电极头32的突出侧的突出端面的相对侧(图6A中的左侧)的基端面32b与平坦面27f的交点，第二曲线L3是从中心线L1移位从而穿过第五点“e”的曲线。第六点“f”是第二曲线L3与接地电极27的远端面27s的交点，第七点“g”是第二曲线L3与接地电极27的被接合到金属壳3的前端面26的基端部的交点(第二曲线L3与包括金属壳3的前端面26的平面的交点)，“长度L3”(mm)是第二曲线L3的第六点“f”和第七点“g”之间的长度。

在本实施例中，满足0.5≤D≤1.5，其中，D(mm)是远端面27s和第五点“e”之间的距离。此外，满足0.1≤E≤0.5，其中，E(mm)是贵金属电极头32相对平坦面27f的埋设量。此外，还满足(“长度L3”-“长度L2”)/D≤0.30。

另外，在本实施例中，如图5A和图5B所示，满足0.30×A≤C≤0.95×A，特别地，满足0.40×A≤C≤0.80×A。

此外，上面说明了中心电极5的主体和中心电极用贵金属电极头31经由熔化结合部41接合，在本实施例中，如图3所示，满足F≥1.05×G，其中，F(mm)是熔化结合部41和贵金属电极头32之间的最短距离，G(mm)是火花放电间隙33的最短距离。因此，抑制了熔化结合部41和贵金属电极头32之间的火花放电。

接着，将给出火花塞1的制造方法的说明，重点说明接地电极27等的制造过程。首先，对金属壳3进行预处理。更具体地，对圆柱状金属材料(例如，如S15C或S25C等不锈材料或铁基材料)进行冷锻以形成通孔并且形成其轮廓。其后，对得到的材料进行切割处理以调整轮廓，从而获得金属壳中间体。

另一方面，制造截面为矩形形状的用于接地电极27的半成品材料。也就是说，用于接地电极27的半成品材料是尚未弯曲的棒状材料。例如，可以如下获得尚未弯曲的接地电极27。

具体地，制备含有用于内层27A的金属材料的芯部和含有用于外层27B的金属材料的有底筒状体(两者均未示出)。其后，通过将芯部装配到有底筒状体的凹部而形成杯状材料。其后，对具有双层结构的杯状材料进行冷细化(cold thinning)处理。例如，可以提及使用模具等的抽丝处理或者使用阴模等的挤出成型处理作为冷细化处理。其后，对得到的材料进行例如型锻处理(swaging process)，结果，形成直径减小的棒状体。

其后，通过电阻焊接将尚未弯曲且尚未安装电极头的接地电极27(棒状体)接合到金属壳中间体的前端面。由于在进行电阻焊接时产生所谓的“垂流物(sag)”，因此，进行去除“垂流物”的操作。在该例子中，在进行型锻处理、切割处理等之后，根据电阻焊接接合尚未弯曲的接地电极27。然而，在进行细化处理之后，棒状体可被接合到金属壳中间体。其后，可进行型锻处理，然后可进行切割处理。如果这样，当进行型锻处理时，能够在保持金属壳中间体的状态下将接合到金属壳中间体的前端面的棒状体从前端侧导入到型锻机的加工部分(型锻模)中。因此，不必特意将棒状体设定得长从而在进行型锻处理时确保用于保持该棒状体的一部分。

其后，通过攻螺纹在金属壳中间体的预定部分形成螺纹部15。结果，获得焊接有弯曲前的接地电极27的金属壳3。对金属壳3和其它元件进行镀锌或镀镍。为了提高耐腐蚀性，可对金属壳3的表面进一步进行铬酸盐处理。

通过切割或按压使接地电极27的远端部开槽为钩状以形成平坦面27f(薄部272和台阶部273)。可在对螺纹部15进行螺纹成型(roll-threading)之后或之前进行开槽。当在对螺纹部15进行螺纹成型之前进行开槽时，可在将接地电极27焊接到金属壳中间体之前或之后进行开槽。

另一方面，如上所述，制备棱柱状贵金属电极头32，且通过电阻焊接将该贵金属电极头32接合到接地电极27。此时，在贵金属电极头32压靠接地电极27的平坦面27f的状态下进行电阻焊接，使得贵金属电极头32在平坦面27f中的埋设量E(mm)满足0.1≤E≤0.5。为了使焊接更可靠，在焊接之前，进行焊接部处的镀层去除，或者在电镀步骤中对要进行焊接的部分应用掩模。还可以在稍后说明的装配之后(弯曲之前)焊接贵金属电极头32。

另一方面，独立于金属壳3来成型绝缘体2。例如，使用含有氧化铝作为主要成分和粘合剂的原料粉末来制备用于成型的基本颗粒材料(basis granulation material)，并且使用该基本颗粒材料进行橡胶按压成型，结果，获得筒状成型体。对得到的成型体进行研磨和成型。其后，将成型后的成型体放入烘焙炉中进行烘焙，结果，获得绝缘体2。

另外，独立于金属壳3和绝缘体2制造中心电极5。具体地，对镍基合金进行锻造并且将铜芯部布置在镍基合金的中间，以提高散热性，从而获得主体。其后，通过激光束焊接等将上述贵金属电极头31接合到中心电极的前端部。

借助于玻璃密封材料(未示出)将获得的中心电极5和端子电极6密封地固定到绝缘体2的轴向孔4，贵金属电极头31被接合到该中心电极5。通常，将通过将硼硅酸盐玻璃和金属粉末混合在一起制备而形成的密封材料用作玻璃密封材料。其后，首先使中心电极5处于被插入到绝缘体2的轴向孔4中的状态，然后将制备的密封材料放入绝缘体2的轴向孔4中，然后从背面按压端子电极6，并且在烘焙炉中烘焙这些部件。此时，可在绝缘体2的基端侧的主干部的表面上同时烘焙釉层，或者可预先形成釉层。

其后，将具有分别如上所述构造的中心电极5和端子电极6的绝缘体2以及具有如上所述构造的直棒状接地电极27的金属壳3组装在一起。更具体地，对金属壳3的形成为比较薄的基端部进行冷弯边或热弯边，因此保持该基端部使得由金属壳3从圆周方向围绕绝缘体2的一部分。

最后，弯曲直棒状接地电极27，并且对中心电极5(贵金属电极头31)和接地电极27(贵金属电极头32)之间的火花放电间隙33进行调整处理。

由下面这一系列的步骤制造如上所述构造的火花塞1。

如上面详细说明的那样，根据本实施例，棱柱状贵金属电极头32被焊接成从接地电极27的远端面27s朝向轴线CL1突出，并且沿横向进行火花放电。因此，能够提高可点火性或火花传播能力以及耐火花磨损性。

另一方面，本实施例的接地电极27比较紧密地弯曲，在接地电极27的远端部，特别地，在远离轴线CL1的位置，可残留由弯曲产生的比较大的残余应力(例如，压缩应力)。这样，在本实施例中，接地电极27的远端部的内侧被开槽成包括平坦面27f，贵金属电极头32被焊接到平坦面27f且被部分埋设在平坦面27f中。可以使贵金属电极头32的接合面更靠近接地电极27的沿厚度方向的中心。换句话说，贵金属电极头32的接合部可以被定位在由弯曲产生的残余应力比较小的部分。因此，即使当长时间使用火花塞时，也能够防止由残余应力引起的耐剥离性的劣化。

这里，为了确定上述效果，形成了多种样品，并且进行了多种评价。下面说明实验结果。

在说明本实施例的效果的评价之前，对以下情况进行了多种实验：贵金属电极头被焊接到接地电极的内周面以使其沿轴线方向突出，内周面未被开槽(即，接地电极仅由厚部形成)。首先，如图7A所示，距离D1被定义为当从接地电极的侧面观察时内周面的当接合贵金属电极头时接触贵金属电极头的接触面的两端之间的距离(与上述实施例中的“D”对应)，直线长度ST被定义为接地电极的从截面看为平坦面的远端部的长度[即，远端内侧面形成为平坦面(截面为直线)的部分的长度]。制备距离D1被设定为0.5mm、1.0mm和1.5mm的样品，并且为每个D1设定多个直线长度ST，然后针对每个样品评价氧化皮的发展趋势。具体地，制造距离D1和远端直线长度ST不同地变化的接地电极样品(未开槽)，并且进行台式燃烧器评价试验(desk burnertest)。台式燃烧器评价试验包括重复的循环，且每个循环包括：用燃烧器加热样品2分钟，使得远端温度达到1100℃；然后慢慢冷却样品1分钟。其后，通过观察样品的截面，来测量形成的氧化皮的长度K(参见图7A的示意图)与接地电极和贵金属电极头之间的界面区域的长度J(也参见图7A)的比率，并且估算当氧化皮比率超过50％时的循环次数。这里，剥离界限被定义为当氧化皮比率超过50％时的循环次数小于1000。然而，当甚至在重复冷热循环1500次之后氧化皮比率也没有超过50％时，评价为耐剥离性足够，并且在达到1500次循环时结束试验。图8中示出了该试验的结果。

如图8所示，发现：在距离D1为0.5mm至1.5mm的范围内，当接地电极的远端部的直线长度ST为1.0mm以上时，达到50％氧化皮的循环次数超过1000。换句话说，当接地电极的远端部的直线长度ST为1.0mm以上时，不必担心贵金属电极头的耐剥离性。另一方面，发现：当接地电极的远端部的直线长度ST仅小于1.0mm时，不利地影响贵金属电极头的耐剥离性。换句话说，当在接地电极远端部上残留弯曲应力时，贵金属电极头的耐剥离性容易劣化。

从试验的结果看出，当接地电极的远端部(内侧)的直线长度ST为1.0mm以上时，不必担心贵金属电极头的耐剥离性。这样，制造不同地变化使得接地电极的远端部(内侧)的直线长度ST变成1.0mm，接地电极的厚部的厚度A变为1.0mm、1.3mm和1.6mm，B/A的值变为“1.5”、“2.0”、“2.5”和“3.0”的样品，并且对该样品进行耐热和耐振动试验。具体地，在每个样品中的接地电极的弯曲部被加热到900℃的同时，对该弯曲部持续施加频率为200Hz的振动，测量直到弯曲部折损所需的时间(耐久时间)。当在10小时或更长时间内没有发生折损时，评价为具有足够的折损强度。图9中示出了该情况的结果。

如图9所示，当B/A的值为2.5以上时，折损强度是足够的。另一方面，当B/A的值小于2.5时，弯曲部容易折损，且不能获得足够的折损强度。换句话说，如果强制弯曲接地电极以确保接地电极的远端部(内侧)的直线长度为1.0mm以上，则弯曲部的折损强度可能劣化。

另一方面，在本实施例中，对B/A的值必须为2.5以下的接地电极进行开槽，以形成薄部272和台阶部273。换句话说，当B/A的值为2.5以下时，为了确保预定的直线长度，不可避免地进行高曲率的强制弯曲，这使得折损强度劣化。另一方面，在本实施例中，通过由开槽形成平坦面27f，即使当B/A的值为2.5以下时，也不会产生由于高曲率的强制弯曲导致的折损强度的劣化，确保了足够的直线长度，且防止了耐剥离性的劣化。

接着，制造如下样品：相对于上述中心线L1的第一点“a”和第二点“b”之间的“长度L1”不同地变化第一曲线L2的第三点“c”和第四点“d”之间的“长度L2”以及第二曲线L3的第六点“f”和第七点“g”之间的“长度L3”，对该样品进行台式燃烧器评价试验(与上述试验相同)，且估算当氧化皮比率超过50％时的循环次数。在该试验之后，在通过对接地电极的远端部开槽来设置平坦面的情况下进行多种试验。换句话说，氧化皮比率意味着具有平坦面的接地电极中的如图7B的示意图所示的形成的氧化皮的长度K与接地电极和贵金属电极头之间的界面区域的长度J的比率。图10和图11中示出了试验的结果。然而，图10示出了在(“长度L3”-“长度L2”)/D的值为“0”、“0.1”、“0.2”、“0.3”和“0.4”的样品中当(“长度L2”-“长度L1”)的值在-1.0至0.5的范围内不同地变化时达到50％氧化皮的循环次数。图11示出了在(“长度L2”-“长度L1”)的值为“-0.75”、“-0.5”、“-0.25”、“0”和“0.25”的样品中当(“长度L3”-“长度L2”)/D的值在0至0.4的范围内不同地变化时达到50％氧化皮的循环次数。

如图10所示，在“长度L1”和“长度L2”之间的关系中，在(“长度L2”-“长度L1”)的值在“-0.75”至“0.25”的范围内的情况下，当氧化皮比率超过50％时的循环次数超过1000，从而示出了满意的耐剥离性。考虑其原因是：中心线L1和第一曲线L2变得彼此比较接近，并且焊接了贵金属电极头32的平坦面27f被定位在由弯曲产生的残余应力较小的部分，使得获得稳定的接合强度。另一方面，发现：当(“长度L2”-“长度L1”)的值不在上述范围内时，耐剥离性劣化。

然而，当(“长度L3”-“长度L2”)/D的值超过0.3(例如是0.4)时，即使(“长度L2”-“长度L1”)的值在上述范围内，耐剥离性也劣化。这也可以参见图11的曲线图。换句话说，(“长度L3”-“长度L2”)/D表示贵金属电极头32的位于接地电极27的远端部处的接合面相对水平面的倾斜，如果该值超过“0.3”，则担心该值将使耐剥离性劣化。

接着，估算贵金属电极头32的埋设量E(mm)为“0.05”、“0.1”、“0.2”、“0.3”和“0.5”的样品在与当从接地电极的侧面观察时内周面的当接合贵金属电极头时接触贵金属电极头32的接触面的两端之间的距离对应的D(mm)在0.3mm至1.7mm的范围内不同地变化时的达到50％氧化皮的循环次数。图12中示出了结果。

如该图所示，当距离D满足0.5≤D≤1.5时，耐剥离性变得优良。另一方面，当D小于0.5mm时，耐剥离性不足。考虑其原因是：不能确保足够的接合面积。另一方面，当D大于1.5mm时，耐剥离性也不足。考虑其原因是：如果D超过1.5mm，则贵金属电极头到接地电极的熔合难以变得均一，结果，焊接强度变得不均一。

发现：当贵金属电极头的埋设量E(mm)满足0.1≤E≤0.5时，耐剥离性变得优良。另一方面，当E小于0.1mm时，耐剥离性不足。考虑其原因是：焊接不充分，不能确保满意的接合强度。此外，当E大于0.5mm时，提高了接合强度，然而，焊接变得困难。实际上，尝试过制造E＝0.6mm的样品，证明了该样品很难制造。即使能够制造该样品，当贵金属电极头埋设大于0.5mm时，需要过大的电流流过，并且在接地电极的母材中形成被称为树枝状晶体的熔化凝固物。因此，由于熔化凝固物的存在导致抗氧化性劣化。

接着，估算接地电极的远端面的厚度C(mm)不同地变化的样品中达到50％氧化皮的循环次数。图13中示出了结果。如该图所示，发现：通过满足0.30×A≤C≤0.95×A，达到50％氧化皮的循环次数超过500。特别地，发现：通过满足0.35×A≤C≤0.80×A或0.40×A≤C≤0.80×A，达到50％氧化皮的循环次数超过1000。另一方面，当C小于0.30×A或大于0.95×A时，达到50％氧化皮的循环次数小于500。考虑其原因是：贵金属电极头的接合部被定位在由弯曲产生的残余应力较大的部分。

随后，在贵金属电极头32和熔化结合部41之间的最短距离F(mm)与火花放电间隙33的最短距离G(mm)之比、即F/G不同地变化的火花塞样品中，估算熔化结合部和贵金属电极头之间的飞火率。具体地，将火花塞样品安装到预定加压室的内部(压力：0.4Mpa，大气环境)，通过从视觉上观察冒火花时的图像来计算飞火率。图14中示出了结果。

如该图所示，当F/G为“1.05”以上时，熔化结合部和贵金属电极头之间的飞火率明显小，也就是说，进行正常的火花放电。另一方面，发现：当F/G小于“1.05”时，熔化结合部和贵金属电极头之间的飞火率大大增加。从这些结果看出，为了避免熔化结合部处的飞火，优选将F/G设定为“1.05”以上。

第二实施例

接着，将参照图15至图19说明第二实施例。然而，该第二实施例具有火花塞的制造方法的特征，从而，下文将主要说明火花塞的制造方法、特别是说明与上述第一实施例的不同之处。

在第一实施例中，在将贵金属电极头32焊接到被接合到金属壳3的前端部的直棒状接地电极27的远端部(薄部272)的内周面之后，金属壳3和具有中心电极5的绝缘体2彼此装配。其后，通过弯曲接地电极27，获得火花塞1。

另一方面，在该第二实施例中，首先，如图15所示，在绝缘体2和金属壳3彼此装配之前，朝向轴线CL1弯曲接合到金属壳3的前端部的直棒状接地电极27。该直棒状接地电极27略长于第一实施例中的接地电极27。因此，能够更可靠地弯曲接地电极27，因此，能够更可靠地使接地电极27的远端部变直。

接着，如图16所示，切割接地电极27的远端部(该图中的阴影部分)，通过切割或按压将切割后的接地电极27的远端部的内部(该图中的用点表示的部分)开槽为钩状以形成平坦面27f(薄部272和台阶部273)。还可以在通过按压接地电极27的远端部形成平坦面27f之后，切割接地电极27的远端部。

接着，如图17所示，在贵金属电极头32压靠接地电极27的平坦面27f的同时进行电阻焊接，以将贵金属电极头32接合到接地电极27。

然后，如图18所示，通过将具有接地电极27的金属壳3和具有中心电极5等的绝缘体2彼此装配来获得火花塞1。在将金属壳3和绝缘体2彼此装配之后，可稍微弯曲接地电极27以微调火花放电间隙33的尺寸(在该情况下，向接地电极27施加弯曲应力，然而，弯曲应力非常小，因此不会使贵金属电极头32的耐剥离性劣化)。

如以上详细说明的那样，根据第二实施例，能够抑制接地电极27的由弯曲产生的弯曲应力被施加到贵金属电极头32。结果，能够进一步提高贵金属电极头32的耐剥离性。

另外，将贵金属电极头32接合到形成在接地电极27的远端部(薄部272)的内周面上的平坦面27f，使得能够比较容易地将贵金属电极头接合到接地电极27。结果，能够进一步提高贵金属电极头32的接合强度，并且能够进一步提高贵金属电极头32的耐剥离性。

在接合贵金属电极头32之后，将金属壳3和绝缘体2彼此装配，从而能够确保用于将贵金属电极头32接合到接地电极27的充足空间。结果，能够大大提高操作性。此外，能够更可靠且更精确地将贵金属电极头32接合到接地电极27，因此，能够进一步提高接合强度。

接着，为了确定由本实施例的制造方法获得的作用和效果，对根据第一实施例的制造方法制造的火花塞样品1(在接合贵金属电极头之后弯曲接地电极)以及根据第二实施例的制造方法制造的火花塞样品2(在弯曲接地电极之后接合贵金属电极头)进行上述台式燃烧器评价试验，并且测量达到50％氧化皮的循环次数。图19中示出了试验结果。

如图19所示，证明在两个样品中，达到50％氧化皮的循环次数超过1000且火花塞具有优良的耐剥离性。特别地，在样品2中，证明达到50％氧化皮的循环次数为1500以上，使得火花塞具有极好的耐剥离性。考虑其原因是：能够防止接地电极的由弯曲产生的弯曲应力被施加到贵金属电极头。

本发明不限于上述实施例，并且下面的变型例适用于本发明。

(a)在以上实施例中，在借助于电阻焊接将贵金属电极头32接合到接地电极27的情况下示例了贵金属电极头32，然而，本发明不限于电阻焊接。因此，可通过激光焊接或电子束焊接来接合贵金属电极头。

(b)在以上实施例中，示出了设置有一个接地电极27的火花塞，然而，可以在具有两个以上的接地电极的火花塞中实现本发明。

(c)在上述实施例中，使用具有大致矩形截面的接地电极27，然而，也允许接地电极的背面侧弯曲或具有梯形截面。

(d)在以上实施例中，示例了通过焊接将贵金属电极头31接合到中心电极5的主体的前端的情况，然而，可以省略该中心电极用贵金属电极头31。在该情况下，主体形成中心电极5。

(e)在以上实施例中，为了方便说明，接地电极27被说明为具有简单的双层结构。然而，接地电极27b可具有三层结构或包括四层以上的多层结构。优选外层27B的内侧的层含有导热性比外层27B的导热性优异的金属。例如，在外层27B的内侧，可设置由铜合金或纯铜制成的中间层，在中间层的内侧，可设置由纯镍制成的最内层。也可使用仅具有单一镍层的接地电极27来代替多层结构。

(f)在以上实施例中，贵金属电极头32从接地电极27的远端面27s朝向轴线CL1突出，并且在中心电极用贵金属电极头31的外周和贵金属电极头32之间形成火花放电间隙33。换句话说，在以上实施例中，基本上沿着与轴线CL1方向垂直的方向(即横向)进行火花放电。另一方面，如图20所示，贵金属电极头32的沿轴线CL1方向的端面(图中的下端面)被布置成面对中心电极用贵金属电极头31的前端面(或中心电极5的前端面)。换句话说，可以在基本上沿着轴线CL1方向进行火花放电的火花塞中实现本发明。

如图21所示，贵金属电极头32的沿突出方向的突出端面也可以被布置成面对轴线CL1的位于比中心电极用贵金属电极头31更远的前端侧的一部分。换句话说，可以在相对轴线CL1方向倾斜地进行火花放电的火花塞中实现本发明。

(g)在以上实施例中，没有特别提及台阶部273的深度和贵金属电极头32的厚度之间的关系，然而，更优选台阶部273的深度大于贵金属电极头32的厚度。因此，薄部272变得更薄，能够使薄部272处的由弯曲产生的残余应力更小。

(h)如果薄部272过长，则即使在上述实施例中没有特别提及，通过设置厚部271和薄部272获得的优势也可能减少。这样，从接地电极27的远端面27s到台阶部273的长度(薄部272的长度)优选为1.2mm以下。

本申请基于2007年11月20日提交的日本专利申请No.2007-300824、2007年12月28日提交的日本专利申请No.2007-338712和2008年5月2日提交的日本专利申请No.2008-120065，上述申请的全部内容通过引用包含于此。

Claims (19)

1.一种内燃机用火花塞(1)，所述火花塞(1)包括：

棒状的中心电极(5)，其沿轴线(CL1)方向延伸；

大致筒状的绝缘体(2)，其设置在所述中心电极(5)的外周；

筒状的金属壳(3)，其设置在所述绝缘体(2)的外周；

接地电极(27)，其具有接合到所述金属壳(3)的前端部的基端和朝向所述轴线(CL1)弯曲的远端，所述接地电极(27)包括：

厚部(271)，其设置在基端侧，

薄部(272)，其设置在远端侧，以及

台阶部(273)，其设置在所述厚部(271)和所述薄部(272)之间的内周面上；

第一贵金属电极头(32)，其被接合到所述薄部(272)的内周面并且被部分埋设在所述薄部(272)的内周面中，所述第一贵金属电极头(32)被布置成在所述第一贵金属电极头(32)和所述中心电极(5)的前端部之间形成间隙(33)。

2.根据权利要求1所述的火花塞(1)，其特征在于，

满足关系B/A≤2.5，其中，当从所述接地电极(27)的侧面观察时，

A(mm)是所述接地电极(27)的所述厚部(271)的厚度，以及

B(mm)是所述接地电极(27)的内周面的基端和所述接地电极(27)的远端面(27s)之间的沿水平方向的距离。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞(1)，其特征在于，

满足关系-0.750≤“长度L2”-“长度L1”≤0.250，其中，当从所述接地电极(27)的侧面观察时，

A(mm)是所述接地电极(27)的所述厚部(271)的厚度；

L1是作为从所述接地电极(27)的外周线(27o)向内周侧移位[A/2]的曲线的中心线；

第一点“a”是所述中心线L1与所述接地电极(27)的远端面(27s)的交点；

第二点“b”是所述中心线L1与包括所述金属壳(3)的前端面的平面(26)的交点；

“长度L1”(mm)是所述中心线L1的所述第一点“a”和所述第二点“b”之间的长度；

C(mm)是所述远端面的厚度；

第一曲线L2是从所述中心线L1向内周侧移位[C-A/2]的曲线；

第三点“c”是所述第一曲线L2与所述远端面(27s)的交点；

第四点“d”是所述第一曲线L2与包括所述金属壳(3)的所述前端面的平面(26)的交点；以及

“长度L2”(mm)是所述第一曲线L2的所述第三点“c”和所述第四点“d”之间的长度。

4.根据权利要求3所述的火花塞(1)，其特征在于，

所述第一贵金属电极头(32)从所述接地电极(27)的所述远端面(27s)突出，以及

满足以下关系：

0.5≤D≤1.5；

0.1≤E≤0.5；以及

(“长度L3”-“长度L2”)/D≤0.30，

其中，当从所述接地电极(27)的侧面观察时，

第五点“e”是所述第一贵金属电极头(32)的位于所述第一贵金属电极头(32)的突出端面的相对侧的基端面与所述薄部(272)的内周面的交点；

第二曲线L3是从所述中心线L1移位且穿过所述第五点“e”的曲线；

第六点“f”是所述第二曲线L3与所述接地电极(27)的所述远端面(27s)的交点；

第七点“g”是所述第二曲线L3与包括所述金属壳(3)的所述前端面的平面(26)的交点；

“长度L3”(mm)是所述第二曲线L3的所述第六点“f”和所述第七点“g”之间的长度；

D(mm)是所述远端面(27s)和所述第五点“e”之间的距离；以及

E(mm)是所述第一贵金属电极头(32)相对所述薄部(272)的内周面的埋设量。

5.根据权利要求3所述的火花塞(1)，其特征在于，满足关系0.30×A≤C≤0.95×A。

6.根据权利要求3所述的火花塞(1)，其特征在于，满足0.40×A≤C≤0.80×A。

7.根据权利要求1或2所述的火花塞(1)，其特征在于，

所述中心电极(5)包括焊接到所述中心电极的主体的前端的第二贵金属电极头(31)，

所述中心电极(5)的所述主体与所述第二贵金属电极头(31)经由熔化结合部(41)彼此接合，在所述熔化结合部(41)中，所述中心电极(5)的所述主体和所述第二贵金属电极头(31)中包含的金属成分熔化在一起，

在所述第二贵金属电极头(31)的外周面和所述第一贵金属电极头(32)之间形成所述间隙，以及

满足关系F≥1.05×G，其中：

F(mm)是所述第一贵金属电极头(32)和所述熔化结合部(41)之间的最短距离，以及

G(mm)是所述间隙(33)的最短距离。

8.根据权利要求1或2所述的火花塞(1)，其特征在于，通过切割或按压棒状的所述接地电极(27)的远端部来形成所述台阶部(273)和所述薄部(272)，其后，将所述第一贵金属电极头(32)焊接到所述接地电极(27)，其后，弯曲所述接地电极(27)。

9.根据权利要求1或2所述的火花塞(1)，其特征在于，所述第一贵金属电极头(32)呈棱柱状。

10.根据权利要求1或2所述的火花塞(1)，其特征在于，所述台阶部(273)的深度大于所述第一贵金属电极头(32)的厚度。

11.根据权利要求1或2所述的火花塞(1)，其特征在于，

所述第一贵金属电极头(32)从所述接地电极(27)的远端面(27s)突出，以及

所述第一贵金属电极头(32)的沿突出方向的突出端面被布置成面对所述中心电极(5)的前端部，以基本上沿着与所述轴线(CL1)方向垂直的方向进行火花放电。

12.根据权利要求1或2所述的火花塞(1)，其特征在于，

所述第一贵金属电极头(32)从所述接地电极(27)的远端面(27s)突出，以及

所述第一贵金属电极头(32)的位于沿所述轴线(CL1)方向的端部的端面被布置成面对所述中心电极(5)的前端部，以基本上沿着所述轴线(CL1)方向进行火花放电。

13.根据权利要求1或2所述的火花塞(1)，其特征在于，

所述第一贵金属电极头(32)从所述接地电极(27)的远端面(27s)突出，以及

所述第一贵金属电极头(32)的沿突出方向的突出端面被布置成面对所述轴线(CL1)的位于比所述中心电极(5)更远的前端侧的一部分，以相对于所述轴线(CL1)方向倾斜地进行火花放电。

14.根据权利要求1或2所述的火花塞(1)，其特征在于，所述接地电极(27)的所述薄部(272)的内周面具有与所述轴线(CL1)方向垂直的平坦面(27f)。

15.一种火花塞(1)的制造方法，所述火花塞包括：

棒状的中心电极(5)，其沿轴线(CL1)方向延伸；

大致筒状的绝缘体(2)，其设置在所述中心电极(5)的外周；

筒状的金属壳(3)，其设置在所述绝缘体(2)的外周；

接地电极(27)，其具有接合到所述金属壳(3)的前端部的基端以及朝向所述轴线(CL1)弯曲的远端，所述接地电极(27)包括设置在基端侧的厚部(271)、设置在远端侧的薄部(272)以及设置在所述厚部(271)和所述薄部(272)之间的内周面上的台阶部(273)；

贵金属电极头(32)，其被接合到所述接地电极(27)的远端部的内周面并且被部分埋设在所述接地电极(27)的所述远端部的内周面中，所述贵金属电极头(32)被布置成在所述贵金属电极头(32)和所述中心电极(5)的前端部之间形成间隙(33)，

所述制造方法包括：

朝向所述轴线(CL1)弯曲所述接地电极(27)；以及

将所述贵金属电极头(32)接合到所述接地电极(27)的所述远端部的内周面，

其中，在朝向所述轴线(CL1)弯曲所述接地电极(27)之后，将所述贵金属电极头(32)接合到所述接地电极(27)的所述远端部的内周面。

16.根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

使所述接地电极(27)的所述远端部的内周面平坦化，

其中，在朝向所述轴线(CL1)弯曲所述接地电极(27)之后、但是在将所述贵金属电极头(32)接合到所述接地电极(27)的所述远端部的内周面之前，使所述接地电极(27)的所述远端部的内周面平坦化。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

将前端部接合了所述接地电极(27)的所述金属壳(3)装配到安装了所述中心电极(5)的所述绝缘体(2)，

其中，在将所述贵金属电极头(32)接合到所述接地电极(27)的所述远端部的内周面之后，将所述金属壳(3)和所述绝缘体(2)彼此装配。

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