CN101772870B - 内燃机用火花塞及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具备安装金属配件(2)、绝缘隔离体(3)、中心电极(4)和接地电极(5)的内燃机用火花塞(1)。接地电极(5)固定于安装金属配件(2)，并且具有在接地电极(5)的中心电极(4)侧的面即对置面(51)上使接地电极(5)的一部分朝向中心电极(4)突出而成的凸部(510)、和从接地电极(5)的与对置面(51)相反侧的面即接地电极背面(52)朝向对置面(51)形成的凹部(520)。凸部(510)配置成轴心的延长线通过形成凹部(520)的区域。在将设凹部(520)的开口部的面积设为S1、将凸部(510)的与火花塞(1)的轴向正交的截面的平均截面积设为s时，S1≥s的关系成立。

Description

内燃机用火花塞及其制造方法

技术领域

本发明涉及在汽车、热电同时供给系统、气体压送用泵等中使用的内燃机用火花塞及其制造方法。 

背景技术

以往，如图25所示，有作为例如导入到汽车等的内燃机的燃烧室中的混合气的点火机构使用的内燃机用火花塞9(例如参照专利文献1)。 

该火花塞9具有中心电极94和接地电极95。 

该接地电极95固定在安装金属配件92上，并且具有安装在接地电极95的中心电极94侧的面即对置面上、与中心电极94对置地配置的突出部951。 

但是，在上述火花塞9中，具有如下的问题。即，在上述火花塞9中，由于通过将其他部件安装到接地电极95上而形成突出部951，所以火花塞9的制造工序中的工序数变多。结果，有可能难以提高火花塞9的生产性。此外，在通过例如贵金属等形成突出部951的情况下，材料成本有可能会变高。 

与此相对，有在平板状的接地电极95上、如图26所示那样实施例如弯折加工等而一体成形凸曲面状的突出部951而成的火花塞90(例如参照专利文献2)。并且，在该火花塞90中，为了确保突出部951的突出量而需要增加凹部952的深度。 

但是，如果增大凹部952的深度，则有可能相应地用于接地电极95的热传导的路径变长。结果，有可能不能充分地进行接地电极95的热传导，难以得到耐热性良好的火花塞90。 

专利文献1：日本特开2003-317896号公报 

专利文献2：日本特开昭52-36238号公报 

发明内容

本发明是鉴于这样的以往的问题而做出的，目的是提供一种生产性及耐热性良好的内燃机用火花塞。 

第一发明是一种内燃机用火花塞，具备：安装金属配件，在外周上设有安装用螺纹部；绝缘隔离体，以使隔离体前端部突出的方式保持在上述安装金属配件上；中心电极，以使电极前端部从上述隔离体前端部突出的方式保持在上述绝缘隔离体上；和接地电极，在该接地电极与该中心电极之间形成火花放电间隙，其特征在于，上述接地电极固定于上述安装金属配件，并且具有在上述接地电极的上述中心电极侧的面即对置面上使上述接地电极的一部分朝向上述中心电极突出而成的凸部、和从上述接地电极的与上述对置面相反侧的面即接地电极背面朝向上述对置面形成的凹部；上述凸部配置成轴心的延长线通过形成上述凹部的区域；在将上述凹部的开口面积设为S1、将上述凸部的与上述火花塞的轴向正交的截面的平均截面积设为s时，S1≥s的关系成立(权利要求1)。 

接着，对本发明的作用效果进行说明。 

上述接地电极具有在该接地电极的上述中心电极侧的面即对置面上使上述接地电极的一部分朝向上述中心电极突出而成的凸部。即，在本发明中，凸部是一体成形在接地电极上的。因此，在如上述那样通过将凸部一体成形在接地电极上而不将凸部用其他部件形成的情况下，能够减少火花塞的制造工序中的工序数。结果，能够提高火花塞的生产性。 

此外，如上所述，在通过凸部一体成形在接地电极上而不通过例如由贵金属形成的其他部件形成凸部的情况下，能够降低材料成本，能够得到低成本的火花塞。 

此外，在本发明的火花塞中，在将上述凹部的开口面积设为S1、将上述凸部的与上述火花塞的轴向正交的截面的平均截面积设为s时，S1≥s的关系成立。在此，上述凸部例如能够通过挤压接地电极背面的一部分形成凹部而使接地电极的一部分在对置面上突出来成形，由于有S1≥s的关系，即使凹部的深度较小，也能够使凸部充分地突出。因此，能够充分确保凹部附近的接地电极的厚度，所以也能够充分确保用于接地电极的热传导的路径。结果，能够得到耐热性良好的火花塞。 

此外，由于如上所述那样接地电极耐热性良好，所以即使在高温环境下朝向凸部火花放电，也能够防止凸部的氧化挥发及熔融，防止凸部耗损。 结果，能够得到耐火花磨损性良好的火花塞。 

此外，如以上所述，能够充分确保凹部附近的接地电极的厚度，所以能够确保接地电极的强度而防止剪切龟裂。 

如以上所述，根据本发明，能够提供生产性及耐热性良好的内燃机用火花塞。 

第二发明是一种内燃机用火花塞的制造方法，其特征在于，在具有用于成形上述凸部的凸部用腔体的模具上，在使上述凸部用腔体与上述对置面对置的状态下载置大致平板状的上述接地电极，之后，通过用于形成上述凹部的挤压夹具，挤压上述接地电极背面的一部分而形成上述凹部，并且通过将上述接地电极的一部分挤出至上述凸部用腔体而形成上述凸部。 

接着，对本发明的作用效果进行说明。 

通过用于成形上述凹部的挤压夹具，挤压上述接地电极背面的一部分而形成上述凹部，并且，将上述接地电极的一部分挤出至上述凸部用腔体而形成上述凸部。即，根据本发明，由于能够将凸部一体成形在接地电极上，所以能够减少火花塞的制造工序中的工序数。结果，能够提供生产性良好的内燃机用火花塞的制造方法。 

此外，由于不需要通过例如由贵金属形成的其他部件形成凸部，所以能够降低材料成本。 

此外，如上所述将上述接地电极背面的一部分挤压而形成凹部、并且将接地电极的一部分挤出至凸部用腔体而形成凸部。即，根据上述方法，能够使凹部的体积与凸部的体积大致相同。因此，在以使S1≥s的关系成立的方式成形凸部时，即使凹部的深度较小，也能够使凸部充分突出。因而，通过上述方法，能够容易地得到有关第一技术方案的火花塞、即耐热性良好的火花塞。 

如以上所述，根据本发明，能够提供生产性及耐热性良好的内燃机用火花塞的制造方法。 

附图说明

图1是实施例1的火花塞的纵剖视图。 

图2是实施例1的火花塞的前端部的立体图。 

图3(a)是实施例1的接地电极的前端部分的剖视图、图3(b)是实 施例1的接地电极的前端部分的俯视图。 

图4(a)是表示实施例1的成形凸部及凹部之前的状态的说明图、图4(b)是实施例1的成形了凸部及凹部之后的状态的说明图。 

图5是表示实施例1的成形了凸部及凹部之后的状态的说明图。 

图6(a)表示实施例1的成形凸部及凹部之前的状态的火花塞的前端部的说明图、图6(b)表示实施例1的成形了凸部及凹部之后的状态的火花塞的前端部的说明图、图6(c)表示实施例1的形成了火花放电间隙的状态的火花塞的前端部的说明图。 

图7是实施例1的在凸部的根部及凹部的底面部具有曲面的接地电极的前端部分的剖视图。 

图8(a)是实施例2的接地电极的前端部分的剖视图、图8(b)是实施例2的接地电极的前端部分的俯视图。 

图9是实施例3的接地电极的剖视图。 

图10是实施例4的接地电极的剖视图。 

图11是实施例5的接地电极的剖视图。 

图12是实施例6的接地电极的俯视图。 

图13是实施例6的接地电极的俯视图。 

图14是实施例6的接地电极的俯视图。 

图15(a)表示实施例7的用直径与凹部的开口部相同的挤压夹具挤压接地电极背面的一部分的状态的说明图、图15(b)表示实施例7的用直径比凸部的直径小的挤压夹具挤压接地电极背面的一部分的状态的说明图。 

图16是表示实施例7的另一方式的挤压夹具的说明图。 

图17是实施例8的多极型火花塞的前端部分的说明图。 

图18是实施例9的另一方式的火花塞的前端部分的剖视图。 

图19(a)是实施例10的安装在凸部的顶面上的圆柱形状的基片的立体图、图19(b)是实施例10的安装在凸部的顶面上的四方柱形状的基片的立体图、图19(c)是实施例10的安装在凸部的顶面上的圆环形状的基片的立体图。 

图20(a)表示实施例10的形成了凸部的状态的说明图、图20(b)表示实施例10的将基片焊接在凸部的顶面上的状态的说明图、图20(c) 表示实施例10的使接地电极弯曲的状态的说明图。 

图21(a)是实施例11的形成在凸部的顶面上的槽部的俯视图、图21(b)是实施例11的形成在凸部的顶面上的另一方式的槽部的俯视图、图21(c)是实施例11的形成在凸部的顶面上的另一方式的槽部的俯视图、图21(d)是实施例11的形成在凸部的顶面上的另一方式的槽部的俯视图、图21(e)是实施例11的形成在凸部的顶面上的另一方式的槽部的俯视图、图21(f)是实施例11的形成在凸部的顶面上的另一方式的槽部的俯视图。 

图22是实施例11的具有用于形成槽部的槽形成部的动模的立体图。 

图23是实施例12的、表示凹部520的开口部523的面积S1与凸部510的截面的平均截面积s的关系即S1/s和凸部510的突出量h之间的关系的曲线图。 

图24是实施例13的、表示凹部520的深度H与接地电极5的厚度T的关系即H/T和接地电极5的温度之间的关系的曲线图。 

图25是以往例的火花塞的剖视图。 

图26是以往例的火花塞的前端部的剖视图。 

标号说明 

1火花塞 

2安装金属配件 

20安装用螺纹部 

3绝缘隔离体 

30隔离体前端部 

4中心电极 

40电极前端部 

5接地电极 

51对置面 

510凸部 

52接地电极背面 

520凹部 

具体实施方式

在第一发明及第二发明中，上述内燃机用火花塞例如可以作为汽车、 热电同时供给系统、气体压送用泵等的内燃机的点火机构使用。 

此外，在第一发明及第二发明的火花塞中，将插入到内燃机的燃烧室内的一侧设为前端侧、将其相反侧设为基端侧进行说明。 

另外，凸部的平均截面积s是凸部的体积除以凸部的突出量而得的值。 

此外，在上述内燃机用火花塞中，优选的是，在将上述凹部的与上述火花塞的轴向正交的截面的平均截面积设为S2时，S2≥s成立(技术方案2)。 

在这种情况下，即使凹部的深度较小，也能够使凸部充分地突出。因此，能够得到生产性及耐热性良好的火花塞。 

另外，凹部的平均截面积S2是凹部的体积除以凹部的深度除而得的值。 

此外，在上述内燃机用火花塞中，优选的是，在将上述接地电极的厚度设为T、将上述火花塞的轴向上的上述凹部的深度设为H时，H≤(3/4)T的关系成立(技术方案3)。 

在这种情况下，能够充分确保凹部附近的接地电极的厚度。结果，能够得到耐热性更好的火花塞。 

此外，优选的是，上述凸部和上述凹部是大致圆柱形状，在将上述凸部的直径设为d、将上述凹部的直径设为D时，D≥d的关系成立(技术方案4)。 

在这种情况下，也能够得到生产性及耐热性良好的火花塞。 

此外，在上述内燃机用火花塞中，优选的是，在将上述火花塞的轴向上的上述凸部的突出量设为h、将上述火花塞的轴向上的上述凹部的深度设为H时，H≤2h的关系成立(技术方案5)。 

在这种情况下，能够使凸部充分地突出并且充分地确保凹部附近的接地电极的厚度。结果，能够得到点火性及耐热性足够好的火花塞。 

此外，更优选的是H≤h。 

此外，优选的是，上述凸部在与上述中心电极对置的顶面上具有向上述接地电极背面侧凹陷的槽部(技术方案6)。 

在这种情况下，能够使凸部的顶面上的角部的全长变长。由此，能够形成多个强电场部，能够降低需求电压。结果，能够提高火花塞的点火性。 

此外，也可以是，在上述凸部上，在与上述中心电极对置的顶面上， 焊接有由以Pt、Ir、Rh、W中的任意一种为主成分的贵金属形成的基片(chip)(技术方案7)。 

在这种情况下，能够得到点火性良好的低成本的火花塞。即，在如上述那样在凸部的顶面上还安装有贵金属的基片的情况下，即使使从对置面突出的突出量相同，与只是在对置面上安装基片的情况相比，也能够使所使用的贵金属的量减少与接地电极上形成凸部相当的量。因此，能够降低火花塞的材料成本。此外，由于将基片安装在比凸部的顶面更接近于电极前端部的方向上，所以与仅设置凸部的情况相比能够降低需求电压，能够提高火花塞的点火性。 

此外，在第二发明中，优选的是，上述接地电极在使宽度方向的两侧面抵接于在上述模具上设置的侧方抵接面的状态下被上述挤压夹具挤压(技术方案9)。 

在这种情况下，在通过挤压夹具挤压接地电极的一部分时，能够防止接地电极向宽度方向延展而变形，能够可靠地使凸部突出。 

此外，优选的是，上述接地电极在使前端部分抵接于在上述模具上设置的前端抵接面的状态下被上述挤压夹具挤压(技术方案10)。 

在这种情况下，在通过挤压夹具挤压接地电极的一部分时，能够防止接地电极向前端方向延展而变形，能够可靠地使凸部突出。 

此外，优选的是，在上述模具中，插入配置有能够相对于上述凸部用腔体滑动的动模，该动模将与上述接地电极对置的模面形成为平面状，在将上述接地电极的一部分挤出至上述凸部用腔体而成形上述凸部时，通过上述动模的模面成形上述凸部的顶面(技术方案11)。 

在这种情况下，能够通过平板状的模面将凸部的顶面成形为平面状，由此容易在凸部的顶面与侧面之间形成角部。 

在此，在将火花塞安装到内燃机中使用的情况下，在初始状态下，火花从电极前端部朝向上述角部放电。并且，通过该火花放电，凸部从上述角部起逐渐损耗，在上述角部消失后凸部整体的损耗不断发展，火花放电间隙扩大。即，在通过上述方法制造的火花塞中，能够使凸部首先从上述角部开始损耗。因而，凸部的寿命、即火花塞的寿命变长与凸部具有上述角部相对应的量。 

此外，通过进行动模的位置调整，能够容易地调整凸部的突出量。 

进而，由于动模能够相对于凸部用腔体滑动，所以在将凸部成形之后，能够容易地将接地电极从模具脱模。 

此外，优选的是，在形成上述凸部时，通过上述挤压夹具将上述接地电极背面的一部分挤压两次以上(技术方案12)。 

在这种情况下，能够在凸部的顶面上可靠地形成角部。即，即使通过挤压夹具的一次挤压不能在顶面上充分形成角部，也能够通过挤压二次以上而在顶面上可靠地形成角部。由此，能够降低需求电压，能够得到点火性良好的火花塞。 

此外，优选的是，上述模具具有动模，所述动模具有用于在上述凸部的与上述中心电极对置的顶面上形成向上述接地电极背面侧凹陷的槽部的槽形成部(技术方案13)。 

在这种情况下，与技术方案6同样，能够形成多个强电场部而降低需求电压，能够提高火花塞的点火性。 

此外，优选的是，在形成上述凸部之后，在该凸部的与上述中心电极对置的顶面上焊接由以Pt、Ir、Rh、W的任一种为主成分的贵金属形成的基片。 

在这种情况下，与技术方案7同样，能够降低火花塞的材料成本，并且能够提高火花塞的点火性。 

实施例 

(实施例1) 

使用图1～图7对有关本发明的实施例的内燃机用的火花塞进行说明。 

本例的火花塞1如图1所示，具备：安装金属配件2，在外周上设有安装用螺纹部20；绝缘隔离体3，以使隔离体前端30突出的方式保持在安装金属配件2上；中心电极4，以使电极前端部40从隔离体前端30突出的方式保持在绝缘隔离体3上；和接地电极5，在与该中心电极4之间形成火花放电间隙G。 

接地电极5如图1～图3所示，固定在安装金属配件2上，并且具有在接地电极5的中心电极4侧的面即对置面51上使接地电极5的一部分朝向中心电极4突出而成的凸部510、和从接地母材50的与对置面51相反侧的面即接地电极背面52朝向对置面51形成的凹部520。 

并且，凸部510配置为，使其轴心的延长线通过形成凹部520的区域。 

此外，在本例的火花塞1中，当将凹部520的开口部523的面积设为S1、将凸部510的与火花塞1的轴向正交的截面的平均截面积设为s时，S1≥s的关系成立。另外，凸部510的平均截面积s是凸部510的体积v除以突出量h而得的值v/h。 

此外，在本例中，凸部510及凹部520都是大致圆柱形状。因而，例如如图3所示，如果将凸部510的直径设为d、将凹部520的直径设为D，则在本例的火花塞1中，D≥d的关系成立。 

上述火花塞1例如可以作为汽车、热电同时供给系统、气体压送泵等的内燃机的点火机构使用。 

火花塞1如上所述，具有在外周上具有安装用螺纹部20的安装金属配件2。并且，在安装用螺纹部20上，螺合着内燃机的燃烧室(图示省略)的壁部。此外，安装金属配件2的前端面上，接合着接地电极5的一端，将接地电极5弯曲成形为使形成在接地电极5的另一端上的凸部510配置在与中心电极4的电极前端部40对置的位置上。 

本例的中心电极4的电极前端部40可以做成由包括例如Ir、Rh、Ru等的贵金属的基片构成的结构。 

此外，接地电极5例如可以由以Ni为主成分而含有Ti的Ni基合金构成。 

此外，在本例的火花塞1中，例如可以将凸部510的直径d设为1.5mm、将凹部520的直径D设为1.7mm、将接地电极5的宽度W设为2.8mm。即，在本例的火花塞1中，除了如上述那样D≥d的关系成立以外，还有W＞D的关系成立。 

此外，接地电极5的厚度T例如可以设为1.6mm。即，在本例的火花塞1中，H≤(3/4)T的关系成立。 

凸部510的顶面511形成为平坦面，并且在顶面511与侧面512之间具有角部513。 

另外，如图7所示，可以由曲面形成凸部510的根部514，此外，也可以由曲面形成凹部520的底面角部524。在这种情况下，通过使凸部510的根部514的曲率半径及凹部520的底面角部524的曲率半径分别为0.1mm以上，能够在加工后抑制根部514及底面角部524的应力集中。由此，即使在发动机运转时的冷热环境中也能够抑制接地电极5的龟裂。 

另外，本例的火花塞1的轴向的凸部510的突出量h是0.7mm，火花塞1的轴向的凹部520的深度H是1.1mm。这样，在本例的火花塞1中为H＞h，凹部520的体积比凸部510的体积大，这是因为，在成形凸部510时，接地电极5的一部分不论怎样都会延展到凸部510以外的部分。因而，优选的是例如将接地电极5的与轴向正交的截面尽可能做成矩形形状等，抑制向凸部510以外的部分延展。 

另外，突出量h并不限于上述的值，例如可以设为0.3mm≤h≤1.1mm。 

在h≥0.3mm的情况下，能够提高火花塞的点火性。即，通过使接地电极5的对置面51从通过放电火花对混合气体点火而成的初始火焰离开0.3mm以上，能够使初始火焰容易延烧，能够提高火花塞的点火性。 

此外，在h≤1.1mm的情况下，能够抑制凸部510的前端部的温度上升，抑制发动机运转中的过早点火。 

接着，示出上述各尺寸的测量方法的一例。 

即，例如在如图3所示那样截断了接地电极5的加工部分的截面中测量各部的尺寸。在该测量中，例如既可以使用投影机以10倍等的倍率投影来进行测量，也可以使用放大照片进行测量。 

具体而言，凸部510的直径d测量上述截面中的凸部510的宽度方向的长度。此外，凹部520的直径D测量上述截面中的凹部520的宽度方向的长度。 

此外，凸部510的突出量h在上述截面中测量从接地电极5的对置面51到凸部510的顶面511的长度。此外，同样地，凹部520的深度H测量从接地电极5的接地电极背面52到凹部520的底面部521的距离。 

接着，使用图4～图6，对本例的火花塞1的制造方法进行说明。 

首先，如图6(a)所示，将中心电极4等插通到固定着大致平板状的接地电极5的安装金属配件2的内侧。 

接着，如图4(a)所示，将上述接地电极5在使凸部用腔体61与对置面51对置的状态下载置于模具6，所述模具6具有用于成形凸部510的大致圆柱形状的凸部用腔体61。此外，此时，接地电极5如图4、图5所示，在使宽度方向的两侧面53及前端部分54抵接于在模具6上设置的侧方抵接面63及前端抵接面64上的状态下载置于模具6。 

此外，在模具6中，插入配置有能够相对于凸部用腔体61滑动的动模 610。该动模610将与接地电极5对置的模面611形成为平面状。另外，通过调整凸部用腔体61内的动模610的位置，能够变更凸部510的突出量h。 

此外，挤压夹具7与凸部用腔体61同样由大致圆柱形状构成，并且构成为，使与挤压夹具7的可动方向正交的截面的截面积大于凸部用腔体61的截面积，以使得在火花塞1中S1≥s的关系成立。 

并且，通过使用上述模具6及上述挤压夹具7对平板状的接地电极5实施冷锻加工而成形凸部510。具体而言，如图4(b)、图5所示，通过挤压夹具7挤压接地电极背面52的一部分而形成凹部520，并且，将接地电极5的一部分挤出至凸部用腔体61而成形凸部510。即，对置面51的一部分被挤出，该被挤出的量的接地电极5突出到凸部用腔体61的内部而成形凸部510。 

此外，在通过挤压夹具7挤出接地电极背面52的一部分时，如图4(b)、图5所示，接地电极5在抵接于上述侧方抵接面63及上述前端抵接面64的状态下被挤压夹具7挤压。因而，能够使凸部510充分地突出与挤压对置面51的一部分相当的量。但是，如上所述，有时并不是被挤压夹具7挤压出的凹部520的全部体积都成为凸部510，所以优选地将接地电极5的与轴向正交的截面尽可能地做成矩形形状并使接地电极5充分地抵接于侧方抵接面63及前端抵接面64。即，根据上述方法，能够使凹部520的体积与凸部510的体积大致接近于相等，能够构成H≥h的关系成立的火花塞。 

此外，凸部510的顶面511通过接地电极5的一部分抵接于动模610的模面611而成形。 

接着，将动模610向接地电极5的方向挤出而将凸部510从凸部用腔体61拔出，由此使实施了加工的接地电极5从模具6脱模。 

接着，如图6(c)所示，将接地电极5弯曲成形为使电极前端部40与凸部510对置。由此，在电极前端部40与凸部510之间形成火花放电间隙G。 

接着，对本发明的作用效果进行说明。 

接地电极5在接地电极5的中心电极4侧的面即对置面510上具有使接地电极5的一部分朝向中心电极4突出而成的凸部510。即，在本例中，凸部510是一体成形在接地电极5上的结构。因此，不需要设置将通过其他部件形成的凸部安装在接地电极5上的工序，所以能够减少火花塞1的 制造工序的工序数。 

此外，如上所述，凸部510是一体成形在接地电极5上的结构，所以不需要通过例如由贵金属形成的其他部件形成凸部510。因而，能够降低材料成本，能够得到低成本的火花塞1。 

结果，能够提高火花塞1的生产性。 

此外，在本例的火花塞1中，在将凹部520的开口部523的面积设为S1、将凸部510的截面的平均截面积设为s时，S1≥s的关系成立。在此，能够通过挤压接地电极背面52的一部分形成凹部520而使得在对置面51上接地电极5的一部分突出，从而成形凸部510，由于有S1≥s的关系，所以即使凹部520的深度H较小，也能够使凸部510充分地突出。因此，能够充分地确保凹部520附近的接地电极5的厚度，所以也能够充分确保用于接地电极5的热传导的路径。结果，能够得到耐热性良好的火花塞1。 

此外，接地电极5耐热性良好，所以即使在高温环境下在凸部510上火花放电，也能够防止凸部510的氧化挥发及熔融，能够防止凸部510耗损。结果，能够得到耐火花磨损性良好的火花塞1。 

此外，如上所述，能够充分确保凹部520附近的接地电极5的厚度，所以能够确保接地电极5的强度而防止剪切龟裂。 

此外，在火花塞1中，H≤(3/4)T的关系成立。由此，能够充分确保接地电极5的从凹部520的深度H到对置面51的厚度。因此，能够得到耐热性更好的火花塞1。 

此外，由于凸部510和凹部520是大致圆柱形状，D≥d的关系成立，所以能够得到在生产性及耐热性方面更好的火花塞1。 

此外，接地电极5在使前端部分54抵接于在模具6上设置的侧方抵接面63及前端抵接面64的状态下被挤压夹具7挤压。由此，在通过挤压夹具7挤压接地电极5时，能够防止接地电极5向宽度方向及前端方向延展而变形，能够使突出部510可靠地突出。 

此外，在模具6中，插入配置有能够相对于凸部用腔体61滑动的动模610，该动模610将与接地电极5对置的模面611形成为平面状，在将接地电极5的一部分挤出至凸部用腔体61而成形凸部510时，通过动模610的模面611成形凸部510的顶面511。由此，通过平板状的模面611能够将凸部510的顶面511形成为平面状，容易在凸部510的顶面511与侧面512 之间形成角部513。 

在此，在将火花塞1安装在内燃机中使用的情况下，在初始状态下，火花从电极前端部40朝向角部513放电。并且，通过火花放电，凸部510从角部513逐渐耗损，在角部513消失后凸部510整体的耗损不断发展，火花放电间隙G扩大。即，在通过上述方法制造的火花塞1中，能够使凸部510首先从角部513耗损。因而，凸部510的寿命、即火花塞1的寿命能够延长与凸部510具有角部513相当的量。 

此外，通过进行动模610的位置调整，能够容易地调整凸部510的突出量h。 

进而，由于动模610能够相对于凸部用腔体61滑动，所以在将凸部510成形后，能够容易地将接地电极5从模具6脱模。 

如上所述，根据本例，能够提供生产性及耐热性良好的内燃机用火花塞及其制造方法。 

(实施例2) 

本例如图8所示，是凸部510和凹部520是大致四方柱形状的接地电极5的例子。即，本例的接地电极5使用具有大致四方柱形状的凸部用腔体61的模具6和大致四方柱形状的挤压夹具7制造而成。 

在本例的火花塞1中，在将凸部510的与火花塞1的轴向正交的截面的截面积设为a、将凹部520的与火花塞1的轴向正交的截面的截面积设为A时，A≥a的关系成立。在此，凸部510及凹部520从火花塞1的轴向观察时的形状都是正方形状。即，凸部510的一边的长度x与凹部520的一边的长度w具有w＞x的关系。 

此外，凹部520的一边的长度w与接地电极5的宽度W具有W＞w的关系。 

除此以外，具有与实施例1同样的结构及作用效果。 

(实施例3) 

本例如图9所示，是具有平行于接地电极5的轴向截断时的截面是大致长方形状的凸部510、和平行于接地电极5的轴向截断时的截面是大致梯形状的凹部520的接地电极5的例子。 

即，在凹部520中，在平行于接地电极5的轴向截断时的截面上表示的凹部520的侧面522的两条轮廓线为锥状，以使凹部520的平均截面积 S2随着从接地电极背面52朝向对置面51侧而变小。并且，在沿火花塞1的轴向观察本例的接地电极5时，凹部520的底部521的面积小于凹部520的开口部523的面积。 

在本例中，如图9所示，凹部520的开口部523的面积S1大于凸部510的面积s。此外，凹部520的平均截面积S2也大于凸部510的面积s大。 

在此，凹部520的平均截面积S2是凹部520的体积V除以凹部520的深度H而得的值V/H。 

除此以外，具有与实施例1同样的结构及实施效果。 

(实施例4) 

本例如图10所示，是具有平行于接地电极5的轴向截断时的截面都是大致梯形状的凸部510及凹部520的接地电极5的例子。 

在本例中，凹部520的开口部523的面积S1大于凸部510的平均截面积s。此外，凹部520的平均截面积S2也大于凸部510的平均截面积s。 

在此，凸部510的平均截面积s是凸部510的体积v除以突出量h而得的值v/h。此外，凹部520的平均截面积S2是凹部520的体积V除以凹部520的深度H而得的值V/H。 

除此以外，具有与实施例1同样的结构及作用效果。 

(实施例5) 

本例如图11所示，是具有平行于接地电极5的轴向截断时的截面是大致长方形状的凸部510、和在平行于接地母材50的轴向截断时的截面中表示的曲线是半椭圆弧形状的凹部520的接地电极5的例子。 

在本例中，凹部520的开口部523的面积S1大于凸部510的面积s。此外，凹部520的平均截面积S2也大于凸部510的面积s。 

在此，凹部520的平均截面积S2是从凹部520的开口部523到底部521之间的、凹部520的与轴向的方向正交的截面上的截面积的平均值。 

除此以外，具有与实施例1同样的结构及作用效果。 

(实施例6) 

本例如图12～图14所示，是凸部510和凹部520具有各种形状的接地电极5的例子。 

图12所示的接地电极5具有都是六边柱形状的凸部510及凹部520。 

此外，图13所示的接地电极5具有都是椭圆柱形状的凸部510及凹部520。 

此外，图14所示的接地电极5是将实施例2的大致四方柱形状的凸部510和凹部520都以火花塞1的轴向为中心旋转大致45°而成的结构。 

由此，凸部510及凹部520的形状有多种，但在这些情况下，除了凸部510及凹部520的形状以外具有与实施例1同样的结构。并且，在这些情况下也具有与实施例1同样的作用效果。 

此外，本发明的火花塞1并不限定于上述形态。 

(实施例7) 

本例如图15、图16所示，是通过挤压夹具7挤压接地电极背面52的一部分而形成凸部510的挤压工序的变形例。 

即，图15表示进行两次上述挤压工序的状态。并且，如图15(a)所示，在第一次挤压工序中，使用直径与凹部520的开口部523的直径相同的挤压夹具7a形成凸部510。 

接着，如图15(b)所示，在第二次挤压工序中，使用直径小于凸部510的直径的挤压夹具7b使凸部510进一步突出。 

在本例的情况下，能够在凸部510上可靠地形成角部513。 

此外，图16表示通过具有直径相互不同的挤压部71、72的挤压夹具7c进行挤压工序的状态。具体而言，如该图所示，挤压夹具7c具有配设在挤压方向的前端侧并且直径小于凸部510的直径的挤压部71、和从该挤压部71后端部向与挤压方向相反的方向进一步延伸设置并且直径小于凹部520的开口部523的直径的挤压部72。 

在这种情况下，也与上述图15所示的情况同样，能够在凸部510上可靠地形成角部513。 

除此以外，与实施例1是同样的。 

(实施例8) 

本例如图17所示，是具有2个接地电极5的多极型火花塞1的例子。 

即，本例的火花塞1具备2个具有凸部510的接地电极5。具体而言，2个接地电极5以使各自的凸部510的顶面511夹着中心电极4相互对置的方式安装于安装金属配件2。 

此外，各自的凸部510朝向中心电极4的前端部突出。 

在本例的情况下，能够得到点火性良好的火花塞1。 

除此以外，与实施例1相同。 

(实施例9) 

本例如图18所示，是构成为只有安装在中心电极4的前端部上的电极前端部40位于比绝缘隔离体3的隔离体前端部30更靠火花塞1的轴向的前端侧的火花塞1的例子。 

在本例的情况下，能够得到确保良好的耐烘烧性并降低需求电压的火花塞。 

除此以外，与实施例1相同。 

(实施例10) 

本例如图19、图20所示，是具有在凸部510的顶面511上还焊接着由贵金属形成的基片516的接地电极5的火花塞1的例子。 

作为基片516，例如可以使用以Pt、Ir、Rh、W的任一种为主成分的贵金属。 

此外，基片516能够将图19(a)所示那样的圆柱形状的结构、图19(b)所示那样的长方体形状的结构、图19(c)所示那样的圆环形状的结构根据凸部510的突出量h变更各种高度而形成。 

结合图20对本例的火花塞1的制造顺序进行说明。 

即，如图20(a)所示，与上述实施例1同样，通过用挤压夹具7挤压接地电极5的一部分而形成凸部510。 

接着，如图20(b)所示，在凸部510的前端部上，通过例如电阻焊接而焊接基片516。另外，在基片516较长等的情况下，为了提高焊接的可靠性，也可以同时采用电阻焊接和激光焊接。 

接着，如图20(c)所示，以使由贵金属形成的基片516及凸部510与中心电极4的电极前端部40相面对的方式使接地电极5弯曲。 

通过以上的顺序，能够制造本例的火花塞1。 

在如本例那样在凸部510的顶面511上进而安装由贵金属形成的基片516的情况下，即使使从对置面51突出的突出量h相同，与仅将基片516安装在对置面51上的情况相比，也能够将所使用的贵金属的量减少与在接地电极5上形成凸部510相当的量。因此，能够降低火花塞1的材料成本。此外，由于将基片516安装在比凸部510的顶面511更接近于电极前端部 40的方向上，所以与仅设置了凸部510的情况相比能够降低需求电压，能够提高火花塞1的点火性。 

除此以外，与实施例1相同。 

(实施例11) 

本例如图21所示，是在顶面511上形成了各种形状的槽部515的接地电极5的例子。 

在凸部510的顶面511上，可以形成例如图21(a)所示那样的3个圆柱形状的槽部515、图21(b)所示那样将3个直线状的槽部515结合于顶面511的中心的结构、图21(c)所示那样将2条直线状的槽部515并列而成的结构等各种形状的槽部515。 

此外，在凸部510的顶面511上，可以形成如图21(d)所示那样将多个直线状的槽部515并列而成的结构、如图21(e)所示那样的栅格状的结构、如图21(f)所示那样使2条直线状的槽部515在顶面511的中心交叉的结构等各种形状的槽部515。 

并且，各个槽部515在凸部510的顶面511上向接地电极背面52侧凹陷地形成。 

此外，例如在形成图21(a)所示那样的圆柱形状的槽部515时，能够使用具有模面611的动模610，所述模面611具备图22所示的与槽部515的形状反图案的圆柱形状的槽形成部615。 

除此以外，与实施例1相同。 

(实施例12) 

本例如图23所示，是研究表示凹部520的开口部523的面积S1与凸部510的截面的平均截面积s的关系的S1/s、和凸部510的突出量h之间的关系的例子。 

具体而言，通过将凹部520的深度H固定为1.2mm、将凹部520的直径D固定为1.8mm、将接地电极5的厚度T固定为1.6mm、将接地电极5的宽度W固定为2.8mm，并变更凸部510的直径d，制造出S1/s的值各种各样地不同的接地电极5(关于标号参照图3)。 

并且，测量各个情况下的凸部510的突出量h。 

将测量结果在图23中表示。 

由该图可知，在S1/s≥1的情况下，凸部510的突出量h超过0.7mm， 能够使凸部510充分地突出。 

另一方面，在S1/s＜1的情况下，凸部510的突出量h不到0.7mm，可知难以使凸部510充分地突出。特别是在S1/s＜0.8的情况下，由于为H＞2h，所以很难说能够充分确保热传导的路径。 

由以上可知，从使凸部510充分地突出的观点来看，S1/s≥1非常重要。 

另外，在本例中，通过凸部510为圆柱形状的接地电极5进行了实验，但在凸部510的侧面512及凹部520的侧面522为锥状的情况下也能够得到同样的结果。 

(实施例13) 

本例如图24所示，是研究凹部520的深度H与接地电极5的厚度T的关系的H/T、和接地电极5的温度之间的关系的例子。 

具体而言，通过将凹部520的直径D固定为2.0mm、将凸部510的直径d固定为1.5mm、将接地电极5的宽度W固定为2.8mm、将接地电极5的厚度T固定为1.6mm，并各种各样地变更凹部520的深度H，制造出H/T的值各种各样地不同的接地电极5(关于标号，参照图3)。 

评价方法如以下这样进行。 

即，首先，将没有设置凸部510及凹部520的情况下的接地电极(以下称作比较试料)及各接地电极5加热至730℃。 

接着，测量比较试料及各接地电极5的、比凹部520更接近于前端部分54的部分的温度。 

接着，计算各接地电极5相对于比较试料的温度的增加温度。 

另外，在本例中，相对于比较试料的增加温度的基准为100℃。这是由于，在发生了100℃以上的温度上升的情况下，耐热性下降，接地电极5的寿命可能显著下降。 

将评价结果在图24中表示。 

由该图可知，在H/T≤0.75的情况下，能够使相对于比较试料的增加温度充分小到100℃以下。 

另一方面，在H/T＞0.75的情况下，可知相对于比较试料的增加温度超过100℃，而且温度增加率急剧地增大。 

由以上可知，从接地电极5的热传导的观点来看，H/T≤0.75非常重要。 

另外，在本例中，通过凸部510为圆柱形状的接地电极5进行了实验，但在凸部510的侧面512或凹部520的侧面522为锥状的情况下也能够得到同样的结果。 

Claims (14)

1.一种内燃机用火花塞，具备：安装金属配件，在外周设有安装用螺纹部；绝缘隔离体，以使隔离体前端部突出的方式保持在上述安装金属配件上；中心电极，以使电极前端部从上述隔离体前端部突出的方式保持在上述绝缘隔离体上；以及接地电极，在该接地电极与该中心电极之间形成火花放电间隙，其特征在于，

上述接地电极固定于上述安装金属配件，并且具有在上述接地电极的面对上述中心电极侧的面即对置面上使上述接地电极的一部分朝向上述中心电极突出而成的凸部以及从上述接地电极的与上述对置面相反侧的面即接地电极背面朝向上述对置面形成的凹部；

上述凸部配置成轴心的延长线通过形成上述凹部的区域；

在将上述凹部的开口部的面积设为S1、将上述凸部的与上述火花塞的轴向正交的截面的平均截面积设为s时，S1≥s的关系成立，

上述凸部的上述平均截面积s是将上述凸部的体积除以上述凸部的突出量而得到的值。

2.如权利要求1所述的内燃机用火花塞，其特征在于，

在将上述凹部的与上述火花塞的轴向正交的截面的平均截面积设为S2时，S2≥s成立，

上述凹部的上述平均截面积S2是将上述凹部的体积除以上述凹部的深度而得到的值。

3.如权利要求1或2所述的内燃机用火花塞，其特征在于，

在将上述接地电极的厚度设为T、将上述火花塞的轴向上的上述凹部的深度设为H时，H≤(3/4)T的关系成立。

4.如权利要求1或2所述的内燃机用火花塞，其特征在于，

在上述凸部和上述凹部是大致圆柱形状，将上述凸部的直径设为d、将上述凹部的直径设为D时，D≥d的关系成立。

5.如权利要求1或2所述的内燃机用火花塞，其特征在于，

在将上述火花塞的轴向上的上述凸部的突出量设为h、将上述火花塞的轴向上的上述凹部的深度设为H时，H≤2h的关系成立。

6.如权利要求1或2所述的内燃机用火花塞，其特征在于，

上述凸部在与上述中心电极对置的顶面上具有向上述接地电极背面侧凹陷的槽部。

7.如权利要求1或2所述的内燃机用火花塞，其特征在于，

在上述凸部，在与上述中心电极对置的顶面上，焊接着由以Pt、Ir、Rh的任意一种为主成分的贵金属形成的基片。

8.一种内燃机用火花塞的制造方法，是制造权利要求1～7中任一项所述的内燃机用火花塞的方法，其特征在于，

在具有用于成形上述凸部的凸部用腔体的模具上，在使上述凸部用腔体与上述对置面相对置的状态下载置大致平板状的上述接地电极，之后，通过用于形成上述凹部的挤压夹具，挤压上述接地电极背面的一部分而形成上述凹部，并且将上述接地电极的一部分挤出至上述凸部用腔体而形成上述凸部。

9.如权利要求8所述的内燃机用火花塞的制造方法，其特征在于，

上述接地电极在宽度方向的两侧面抵接于在上述模具上设置的侧方抵接面的状态下被上述挤压夹具挤压。

10.如权利要求8或9所述的内燃机用火花塞的制造方法，其特征在于，

上述接地电极在前端部分抵接于在上述模具上设置的前端抵接面的状态下被上述挤压夹具挤压。

11.如权利要求8或9所述的内燃机用火花塞的制造方法，其特征在于，

在上述模具中，插入配置有能够相对于上述凸部用腔体滑动的动模，该动模将与上述接地电极对置的模面形成为平面状，在将上述接地电极的一部分挤出至上述凸部用腔体而成形上述凸部时，通过上述动模的模面成形上述凸部的顶面。

12.如权利要求8或9所述的内燃机用火花塞的制造方法，其特征在于，

在形成上述凸部时，通过上述挤压夹具将上述接地电极背面的一部分挤压两次以上。

13.如权利要求8或9所述的内燃机用火花塞的制造方法，其特征在于，

上述模具具有动模，所述动模具备用于在上述凸部的与上述中心电极对置的顶面上形成向上述接地电极背面侧凹陷的槽部的槽形成部。

14.如权利要求8或9所述的内燃机用火花塞的制造方法，其特征在于，

在形成上述凸部之后，在该凸部的与上述中心电极对置的顶面上焊接由以Pt、Ir、Rh的任意一种为主成分的贵金属形成的基片。

Images