CN102177629B - 火花塞及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种具有接地电极(30)的火花塞(100)，在火花塞(100)中，突起部(36)的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm，从末端面(31)到压凹部(37)的宽度B满足关系式0.4mm≤B≤2.5mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于产生电火花以点火内燃机中的燃料的火花塞(点火塞)，尤其涉及火花塞的接地电极。
背景技术
为了在不给火花塞的接地电极设置贵金属电极头的情况下提高火花塞的点火性能，先前已经提出了通过在接地电极上进行加压加工(press working)来形成突起部。专利文献1公开了通过被称为“锻压”的加压加工工艺在接地电极上形成突起部的技术。非专利文献1公开了通过被称为“挤压”的另一种加压加工工艺在接地电极上形成突起部的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-286469号公报
非专利文献
非专利文献1：Shin Nishioka et al.，“Super Ignition Spark Plug with Wear Resistive Electrode”，SAE TECHNICAL PAPER SERIES 2008-01-0092，2008年4月发行。
然而，还没有充分地考虑通过加压加工在接地电极上形成这样的突起部。例如，当接地电极由于加压加工而变形超过其塑性范围并且由此产生裂纹或断裂时，存在接地电极的耐久性恶化的问题。在通过加压加工而形成的接地电极的形状受限的情况下，根据接地电极的形状，当接地电极由于内燃机中的过多的蓄热而被氧化时，也存在接地电极的耐久性恶化的问题。
发明内容
发明要解决的问题
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种用于提高具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性的技术。
用于解决问题的方案
本发明用于解决至少一部分上述问题并且能够以下述实施方式或适用例实现。
[适用例1]
根据适用例1，提供一种火花塞，其包括：轴状的中心电极；陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及接地电极，其以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙的方式接合到所述金属壳，所述接地电极具有面对所述中心电极的前端的相对面、位于与所述中心电极的前端所在侧相反的一侧的背面、通过挤压形成于所述相对面并从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出的突起部以及由于通过挤压形成所述突起部而在所述背面制成并且从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷的压凹部，其中，所述突起部的从所述相对面突出的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm；而且从所述接地电极的末端到所述压凹部的宽度B满足关系式0.4mm≤B≤2.5mm。在适用例1的火花塞中，可以有效地提高从接地电极的末端到压凹部这部分的散热特性。因此，可以改善具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性。
[适用例2]
优选地，根据适用例1的火花塞的特征在于，所述宽度B满足关系式0.4mm≤B≤1.1mm。在适用例2的火花塞中，不仅可以有效地提高从接地电极的末端到压凹部这部分的散热特性，而 且还可以有效地提高突起部的散热特性。由此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性。
[适用例3]
优选地，根据适用例1或2的火花塞的特征在于，从所述接地电极的侧端到所述压凹部的宽度C满足关系式0.4mm≤C≤0.8mm。在适用例3的火花塞中，不仅可以有效地提高从接地电极的末端到压凹部这部分的散热特性，而且还可以有效地提高从接地电极的侧端到压凹部这部分的散热特性。由此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性。
[适用例4]
优选地，根据适用例1-3中任一项的火花塞的特征在于，当从所述突起部朝向所述中心电极的前端突出的突出方向观察时，所述突起部位于所述压凹部的内侧。在适用例4的火花塞中，在挤出成型接地电极时，由于突起部的位置沿从压凹部的底面角部区域放射状地施加的剪切力的方向移位，从而可以防止突起部中及其周围发生裂纹。由此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性。
[适用例5]
优选地，根据适用例4的火花塞的特征在于，所述突起部的重心与所述压凹部的重心之间的偏移量D满足关系式0mm≤D≤0.3mm。在适用例5的火花塞中，可以限制突起部上的负荷的偏移。因此，可以更有效地防止突起部中及其周围的裂纹。
[适用例6]
优选地，根据适用例1-5中任一项的火花塞的特征在于，在所述突起部的底端区域和所述接地电极的侧端之间的平坦面区 域的距离E1与从所述底端区域到所述接地电极的侧端的距离E2的比满足关系式0.4≤E1/E2≤1。在适用例6的火花塞中，可以限制突起部及其周围的变形量。因此，可以更有效地防止突起部中及其周围的裂纹。
[适用例7]
根据适用例7，提供一种火花塞，其包括：轴状的中心电极；陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及接地电极，其以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙的方式接合到所述金属壳，所述接地电极具有面对所述中心电极的前端的相对面、位于与所述中心电极的前端所在侧相反的一侧的背面、通过挤压形成于所述相对面并从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出的突起部以及由于通过挤压形成所述突起部而在所述背面制成并且从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷的压凹部，其中，所述突起部的从所述相对面突出的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm；而且从所述接地电极的侧端到所述压凹部的宽度C满足关系式0.4mm≤C≤0.8mm。在适用例7的火花塞中，可以有效地提高从接地电极的侧端到压凹部这部分的散热特性。因此，可以改善具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性。
[适用例8]
根据适用例8，提供一种火花塞的制造方法，所述火花塞包括：轴状的中心电极；陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及接地电极，其以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙的方式接合到所述金属壳，所述制造方法包括：以下述方式通过挤压在所述接地电极的面对所述中心电极的前端的相对面形成突起 部：使所述突起部从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出，并使所述突起部从所述相对面突出的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm；而且以下述方式在所述接地电极的位于与所述中心电极的前端所在侧相反的一侧的背面形成压凹部：使所述压凹部从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷，并且使从所述接地电极的末端到所述压凹部的宽度B满足关系式0.4mm≤B≤2.5mm。通过适用例8的火花塞的制造方法可以形成具有优异的散热特性的接地电极，同时防止由于加压加工在接地电极中出现裂纹或断裂。
这里，本发明的实施方式不限于火花塞及其制造方法。本发明能够被具体化为多种形式，诸如火花塞的接地电极、接地电极的制造方法以及具有接地电极的内燃机等。另外，本发明不限于上述实施方式，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式变型。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的火花塞的部分剖视示意图。
图2是示出根据本发明的上述一个实施方式的火花塞的接地电极的详细结构的示意图。
图3是接地电极的沿着图2的线X-X截取的放大剖视图。
图4是接地电极的沿着图3的线Y-Y截取的放大剖视图。
图5是根据本发明的上述一个实施方式的从接地电极的背面侧观察时接地电极的局部放大图。
图6是根据本发明的上述一个实施方式的接地电极的制造方法的流程图。
图7是示出根据本发明的上述一个实施方式的接地电极的 制造状态的示意图。
图8是示出根据本发明的上述一个实施方式的接地电极的制造状态的示意图。
图9是根据本发明的上述一个实施方式的第一至第三变型例的接地电极的示意图。
图10是根据本发明的上述一个实施方式的第四至第八变型例的接地电极的示意图。
图11是示出检验突出量A对点火性能的影响的评价实验的结果的图。
图12是示出检验突出量A对耐久性能的影响的评价实验的结果的图。
图13A是示出检验宽度B对耐久性能的影响的评价实验的结果的图。
图13B是示出检验宽度B对耐久性能的影响的评价实验的结果的图。
图14是示出检验宽度C对耐久性能的影响的评价实验的结果的图。
图15是示出检验距离F对成型性的影响的评价实验的结果的图。
图16是示出检验重心偏移量D对成型性的影响的评价实验的结果的图。
图17是示出检验比(E1/E2)对成型性的影响的评价实验的结果的图。
具体实施方式
下面将说明使本发明具体化的火花塞，以更清楚地阐明本发明的构成和效果。
A.实施方式
A-1.火花塞的结构
图1是根据本发明的一个实施方式的火花塞100的部分剖视示意图。火花塞100包括陶瓷绝缘体10、中心电极20、接地电极30、金属端子配件(metal terminal fitting)40以及金属壳50。中心电极20为棒状并且以从陶瓷绝缘体10的一端突出的方式被放置在陶瓷绝缘体10的该一端中。金属端子配件40被放置在陶瓷绝缘体10的另一端中。中心电极20和金属端子配件40通过陶瓷绝缘体10的内部彼此电连接，而中心电极20的外周被陶瓷绝缘体10绝缘。陶瓷绝缘体10的外周在远离金属端子配件40的位置处被金属壳50保持。接地电极30电连接到金属壳50并且被配置为在接地电极30和中心电极20的前端之间限定火花间隙G，其中，在火花间隙G中产生火花。火花塞100经由金属壳50被安装在内燃机(未示出)的发动机盖200的螺纹安装孔201中。当将20000伏到30000伏的高压施加到金属端子配件40时，在中心电极20和接地电极30之间的火花间隙G中产生火花。
火花塞100的陶瓷绝缘体10是通过烧结诸如氧化铝等陶瓷材料而制成的绝缘体。陶瓷绝缘体10为筒状，轴向孔12形成在陶瓷绝缘体10的中央，以将中心电极20和金属端子配件40容置于其中。陶瓷绝缘体10包括形成在其轴向中央位置处的具有增大的直径的凸缘部19。陶瓷绝缘体10还包括形成于比凸缘部19靠近金属端子配件40的位置处的后端侧主体部18，以在金属端子配件40和金属壳50之间提供绝缘。陶瓷绝缘体10还包括前端侧主体部17和长腿部13，前端侧主体部17形成于比凸缘部19靠近中心电极20的位置处，且前端侧主体部17被制成为外径小于后端侧主体部18的外径，长腿部13形成于比前端侧主体部17靠近陶瓷绝缘体10的前端的位置处，并且长腿部13以如下方式被 制成为外径小于前端侧主体部17的外径：长腿部13的外径朝向中心电极20逐渐地减少。
火花塞100的金属壳50为筒状的金属配件，其适于将陶瓷绝缘体10的从后端侧主体部18的某区域到长腿部13的部分包围并保持在其中。在本实施方式中，金属壳50由低碳钢制成。金属壳50包括工具接合部51、安装螺纹部52、密封部54以及前端面57。金属壳50的工具接合部51适于与用于将火花塞100安装到发动机盖200的工具(未示出)接合。金属壳50的安装螺纹部52具有能螺纹接合到发动机盖200的螺纹安装孔201中的螺纹。金属壳50的密封部54在安装螺纹部52的底部处形成为凸缘状。通过弯曲板材而形成的环状垫圈5被插入在密封部54和发动机盖200之间。金属壳50的前端面57在安装螺纹部52的前端形成为中空圆状，以使得被长腿部13覆盖的中心电极20通过前端面57的中央突出。
火花塞100的中心电极20是通过在有底筒状的电极母材21中埋设热传导性比电极母材21好的芯材25而制成的电极。在本实施方式中，电极母材21由诸如Inconel(商标)等包含镍作为主要成分的镍合金制成；且芯材25由铜或包含铜作为主要成分的合金制成。以电极母材21的前端从陶瓷绝缘体10的轴向孔12突出的方式，将中心电极20插入陶瓷绝缘体10的轴向孔12中，并且使中心电极20经由陶瓷电阻3和密封构件4电连接到金属端子配件40。
火花塞100的接地电极30是接合到金属壳50的前端面57并以面对中心电极20的前端的方式沿与中心电极20的轴线方向交叉的方向弯曲的电极。在本实施方式中，接地电极30由诸如Inconel(商标)等包含镍作为主要成分的镍合金制成。
图2是示出接地电极30的详细结构的示意图。接地电极30具有末端面31、相对面32和背面33，末端面31构成接地电极30的末端，相对面32被限定为接地电极30的面对中心电极20的面，背面33被限定为接地电极30的位于相对面32的背侧并且位于与中心电极20的前端所在侧相反一侧的面。接地电极30还具有以下述方式通过挤压而形成在相对面32上的突起部36：使突起部36面对中心电极20的前端并且朝向中心电极20的前端突出。由此，火花间隙G被限定在突起部36和中心电极20之间。另外，由于通过挤压而形成突起部36，接地电极30具有在突起部36的背面的位置处形成在背面33中的压凹部37。突起部36的重心和压凹部37的重心在中心电极20的中心轴线的延长线上基本上彼此并列。在本实施方式中，突起部36为圆形截面的圆柱状突起；压凹部37为圆形截面的圆柱状凹陷。
图3是沿着图2中的线X-X截取的接地电极30的放大剖视图。图4是沿着图3中的线Y-Y截取的接地电极30的局部放大剖视图。图5是从背面33侧观察时的接地电极30的局部放大图。接地电极30的X-X截面被限定为经过中心电极20的中心轴线并且与接地电极30从金属壳50朝向中心电极20突出的方向相交。另一方面，接地电极30的Y-Y截面被限定为经过中心电极20的中心轴线并且基本上沿着接地电极30从金属壳50朝向中心电极20突出的方向延伸。
除了末端面31、相对面32和背面33之外，接地电极30还具有侧端面34和35。接地电极30的侧端面34、35与末端面31、相对面32和背面33均相交并且构成接地电极30的侧端。在本实施方式中，相对面32和背面33之间的距离、即接地电极30的厚度T被设定为1.5mm；侧端面34、35之间的距离、即接地电极30的宽度W被设定为2.8mm。
如图3和图4所示，接地电极30的突起部36包括侧面区域362和底端区域364。突起部36的侧面区域362基本上沿着突起部36从相对面32突出的方向、即朝向中心电极20的方向延伸。突起部36的底端区域364从相对面32升高并且延续到侧面区域362。在本实施方式中，突起部36的侧面区域362形成为基本上垂直于相对面32；突起部36的底端区域364形成为大致直角的角部。优选地，突起部36从相对面32突出的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm。后面将详细讨论突出量A的评价值。
如图3所示，接地电极30的相对面32包括平坦面区域322和圆角区域324。相对面32的平坦面区域322从突起部36的底端区域364向接地电极30的侧端面34、35平坦地延伸。相对面32的圆角区域324具有与突起部36形成之前的接地电极30的材料构件的初始圆角对应并且由接地电极30的材料构件的初始圆角的归因于突起部36的形成的变形而导致的曲面轮廓。优选地，在突起部36的底端区域364和相对面32的圆角区域324之间的平坦面区域322的距离E1与从突起部36的底端区域364到侧端面34、35的距离E2的比满足关系式0.4≤(E1/E2)≤1。后面将详细讨论E1和E2之间的距离比的评价值。
另外，如图3和图4所示，接地电极30的压凹部37包括底面区域371、侧面区域372和角部区域374。压凹部37的底面区域371基本上平行于背面33地延伸并且构成压凹部37的底。压凹部37的侧面区域372基本上沿着压凹部37从背面33朝向相对面32凹陷的方向、即朝向中心电极20的方向延伸。压凹部37的角部区域374从底面区域371延伸到侧面区域372。在本实施方式中，压凹部37的侧面区域372基本上与压凹部37的底面区域371以及接地电极30的背面33垂直地形成；压凹部37的角部区域374形成为大致直角的角部。优选地，压凹部37的侧面区域372与接地电极30的末端面31之间的宽度B满足关系式0.4mm≤B≤2.5mm。还优 选的是，压凹部37的侧面区域372与接地电极30的侧端面34、35之间的宽度C满足关系式0.4mm≤C≤0.8mm。后面将详细讨论宽度B和宽度C的评价值。
如图4和图5所示，当从背面33侧观察、即当沿突起部36面对中心电极20的方向观察接地电极30时，突起部36优选地位于压凹部37的内侧。也就是说，如图4所示，突起部36的底端区域364在内侧距压凹部37的侧面区域372的距离F大于等于0mm，而且，如图5所示，突起部36的重心366与压凹部37的重心376之间的偏移量D满足关系式0mm≤D≤0.3mm。后面也将详细讨论重心偏移量D和距离F的评价值。
A-2.火花塞的制造方法
下面将接着说明作为火花塞100的制造方法的一部分的接地电极30的制造方法。图6是接地电极30的制造方法的流程图。图7和图8是示出接地电极30的制造状态的示意图。为了制造接地电极30，制备作为接地电极30的材料的电极构件301并且将电极构件301焊接到金属壳50(步骤S110)。在本实施方式中，电极构件301是大致矩形截面的镍合金棒材。
在将电极构件301焊接到金属壳50(步骤S110)之后，将电极构件301放置在加压模具610和接收模具620之间(步骤S120)。加压模具610和接收模具620是用于挤压的模具组件。如图7所示，接收模具620具有形成为与电极构件301的形状大致相同的形状的成型槽部622，使得电极构件301被收容在接收模具620的成型槽部622中。加压模具610具有以与接地电极30的压凹部37位置对应的方式形成为与接收模具620的成型槽部622对齐的销孔614。另外，接收模具620具有以与接地电极30的突起部36位置对应的方式形成的销孔624。
在将电极构件301放置在加压模具610和接收模具620之间 的适当位置(步骤S120)之后，将接收销630插入接收模具620的销孔624中(步骤S130)。接收销630与接收模具620的销孔624的直径大致相同并且用于根据接收销630在销孔624中的插入量调整突起部36的突出量A。
在将接收销630插入销孔624(步骤S130)之后，将加工销640压插到加压模具610的销孔614中，由此使电极构件301经受挤压(步骤S140)。如图8所示，在将加工销640压插到销孔614中时，电极构件301的邻近加压模具610的销孔614的部分被加工销640加压并且凹陷以限定压凹部37；电极构件301的邻近接收模具620的销孔624的部分被加工销640挤出以限定突起部36。
在挤压电极构件301(步骤S140)之后，从加压模具和接收模具移除具有突起部36和压凹部37的电极构件301(步骤S150)。然后，弯曲从加压模具和接收模具移除的电极构件301(步骤S160)。由此，完成接地电极30。尽管在本实施方式中通过使事先已经被焊接到金属壳50的电极构件301经受挤压和弯曲来制造接地电极30，但是可以想到的是，根据另外的实施方式，可以在将电极构件301焊接到金属壳50之前通过使电极构件301经受挤压和弯曲来制造接地电极30，或者通过使电极构件301经受挤压，并在将电极构件30焊接到金属壳501之后使电极构件30经受弯曲来制造接地电极30。
A-3.变型例
图9是根据上述实施方式的第一至第三变型例的接地电极30的示意图。在图9中，在与图2的X-X截面对应的X-X截面中和与图3的Y-Y截面对应的Y-Y截面中示出根据第一至第三变型例的各接地电极30。
除了突起部36的底端区域364和压凹部37的角部区域374被设置为大约45°角倒角的角部形式以外，第一变型例的接地电极 30与上述实施方式的接地电极30类似。在图9的第一变型例中，在突起部36的底端区域364与相对面32的圆角区域324之间的平坦面区域322的距离E1以及从突起部36的底端区域364到侧端面34、35的距离E2分别比上述实施方式中的距离E1和E2短底端区域364的长度。另外，在图9的第一变型例中，突起部36在内侧距压凹部37的侧面区域372的距离F大于0mm。
除了突起部36的底端区域364和压凹部37的角部区域374被设置为弯曲的圆角部的形式以外，第二变型例的接地电极30与上述实施方式中的接地电极30类似。在图9的第二变型例中，在突起部36的底端区域364与相对面32的圆角区域324之间的平坦面区域322的距离E1以及从突起部36的底端区域364到侧端面34、35的距离E2分别比上述实施方式中的距离E1和E2短底端区域364的长度。在图9的第二变型例中，突起部36在内侧距压凹部37的侧面区域372的距离F大于0mm。
除了压凹部37的侧面区域372以直径朝深度方向减小的方式倾斜以外，第三变型例的接地电极30与上述实施方式中的接地电极30类似。在图9的第三变型例中，突起部36在内侧距压凹部37的侧面区域372的距离F大于0mm。
图10是根据上述实施方式的第四至第八变型例的接地电极30的示意图。在图10中，示出根据第四至第八变型例的各接地电极30的从背面33侧观察时的局部放大图。
除了当从背面33侧观察接地电极30时，圆形的突起部36位于方形的压凹部37的内侧以外，第四变型例的接地电极30与上述实施方式中的接地电极30类似。除了当从背面33侧观察接地电极30时，方形的突起部36位于圆形的压凹部37的内侧以外，第五变型例的接地电极30与上述实施方式中的接地电极30类似。除了当从背面33侧观察接地电极30时，椭圆形的突起部36 位于椭圆形的压凹部37的内侧以外，第六变型例的接地电极30与上述实施方式中的接地电极30类似。除了当从背面33侧观察接地电极30时，三角形的突起部36位于矩形的压凹部37的内侧以外，第七变型例的接地电极30与上述实施方式中的接地电极30类似。除了当从背面33侧观察接地电极30时，矩形的突起部36位于三角形的压凹部37的内侧以外，第八变型例的接地电极30与上述实施方式中的接地电极30类似。根据本实施方式，接地电极30的突起部36和压凹部37可以变型成诸如不仅第四至第八变型例的形状而且还有其它多边形或由多条曲线限定的形状等任意形状。
A-4.突出量A的评价值
图11是示出检验突出量A对点火性能的影响的评价试验的结果的图。在图11中，通过横轴为突出量A且纵轴为燃烧波动率为20％的点火定时来绘出实验结果。这里，通过由燃烧压力确定指示平均有效压力(IMEP)、基于500个数据样本的平均值和标准偏差、根据下面的表达式获得燃烧波动率：燃烧波动率＝(标准偏差/平均值)×100％。在图11中以内燃机的曲柄角为单位来表示燃烧波动率达到20％的点火定时。为了图11的评价实验，制备了火花塞100的多个实验样品。各样品的突起部36的直径被设定为1.5mm；各样品的突起部36的突出量A彼此不同。通过将火花塞100的各实验样品安装到排气量为2000cc的DOHC汽油发动机并且以-550mmHg的吸气压力、750rpm的发动机转速使发动机空转来获得图11的实验结果。图11的实验结果表明，当突出量A变得小于0.4mm时点火性能急剧降低。
图12是示出检验突出量A对耐久性能的影响的评价实验的结果的图。在图12中，通过横轴为突出量A且纵轴为火花间隙G的增量来绘出实验结果。为了图12的评价实验，制备了火花塞 100的多个实验样品。各样品的突起部36的直径被设定为1.5mm；各样品的突起部36的突出量A彼此不同。通过将火花塞100的各样品安装到排气量为2000cc的DOHC汽油发动机，并且在节气门全开的状态下以5000rpm的发动机转速驱动发动机400小时，然后测量火花间隙G的增量来获得图12的实验结果。图12的实验结果表明当突出量A变得大于1.0mm时，火花间隙G的增量急剧增大到0.2mm的可接受极限以上。
因此，鉴于图11所示的点火性能，突出量A优选为0.4mm以上，鉴于图12所示的耐久性，突出量A优选为1.0mm以下。换言之，突出量A优选地满足0.4mm≤A≤1.0mm。
A-5.宽度B的评价值
图13A和图13B是示出检验宽度B对耐久性能的影响的评价实验的结果的图。在图13A中，通过横轴为宽度B且纵轴为末端面31的温度来绘出实验结果。在图13B中，通过横轴为宽度B且纵轴为突起部36的温度来绘出实验结果。为了图13A和图13B的评价实验，制备火花塞100的多个实验样品。各样品的从接地电极30的末端面31到压凹部37的宽度B彼此不同。另一方面，在火花塞100的这些实验样品中，接地电极30的厚度T被设定为1.5mm；接地电极30的电极宽度W被设定为2.8mm；突起部36的突出量A被设定为0.7mm；突起部36的直径被设定为1.5mm；压凹部37的深度被设定为0.7mm；压凹部37的直径被设定为1.7mm；从接地电极30的侧端面34、35到压凹部37的宽度C被设定为0.5mm。火花塞100的样品经受1000次通过燃烧器在950℃加热2分钟且在室温冷却1分钟的循环。通过测量接地电极30的末端面31的靠近背面33的部分在1000次加热/冷却实验操作循环之后的温度来获得图13A的实验结果。通过测量突起部36的侧面区域362的靠近末端面31的部分在1000次加热/冷却实验操 作循环之后的温度来获得图13B的实验结果。
图13A的实验结果表明，当宽度B变得小于0.4mm或变得大于2.5mm时末端面31的温度急剧升高到1000℃的可接受极限以上。因此，鉴于图13A所示的耐久性，宽度B优选地满足0.4mm≤B≤2.5mm。
在图13B的评价实验中，当宽度B为0.4mm、0.6mm、1.0mm和1.1mm时，突起部36分别达到962℃、955℃、957℃和960℃的温度。当宽度B小于0.4mm时，突起部36的温度急剧升高。当宽度B为0.3mm和0.2mm时，突起部36分别达到985℃和1005℃的温度。另外，当宽度B大于1.1mm时，突起部36的温度急剧升高。当宽度B为1.3mm、1.5mm和2.0mm时，突起部36分别达到978℃、981℃和985℃的温度。上述结果表明，当宽度B满足0.4mm≤B≤1.1mm时，突起部36的温度保持在960℃附近，当宽度B变得小于0.4mm或变得大于1.1mm时，突起部36的温度急剧升高到超过970℃。
由于接地电极30的突起部36是产生于突起部36和中心电极20的前端之间的火花发生飞火的部分，所以突起部36的消耗量随着突起部36的温度的升高而增大。因此，突起部36的耐久性随着突起部36的温度的降低而提高。因此，鉴于图13B所示的耐久性，宽度B更优选地满足0.4mm≤B≤1.1mm。
A-6.宽度C的评价值
图14是示出检验宽度C对耐久性能的影响的评价实验的结果的图。在图14中，通过横轴为宽度C且纵轴为侧端面34、35的温度来绘出实验结果。为了图14的评价实验，制备火花塞100的多个实验样品。各样品的从接地电极30的侧端面34、35到压凹部37的宽度C彼此不同。另一方面，在火花塞100的这些实验样品中，接地电极30的厚度T被设定为1.5mm；接地电极30的电极宽度W被设定为2.8mm；突起部36的突出量A被设定为0.7mm；压凹部37的深度被设定为0.7mm；从接地电极30的末端面31到压凹部37的宽度B被设定为0.6mm；压凹部37的直径被设定为(电极宽度W-(2×宽度C))mm；突起部36的直径被设定为(压凹部37的直径-0.2)mm(最大为1.7mm)。通过使火花塞100的实验样品经受1000次通过燃烧器在950℃加热2分钟并在室温冷却1分钟的循环，然后测量接地电极30的侧端面34、35的靠近背面33的部分的温度，来获得图14的实验结果。
图14的实验结果表明，当宽度C变得小于0.4mm时，侧端面34、35的温度急剧升高到1000℃的可接受极限以上。另外，当宽度C大于0.8mm时，不利于通过挤压来加工接地电极30。因此，鉴于图14所示的耐久性并且鉴于成型性，宽度C优选地满足0.4mm≤C≤0.8mm。
A-7.距离F的评价值
图15是示出检验距离F对成型性的影响的评价实验的结果的图。在图15中，表格列出了突起部36的底端区域364在内侧距压凹部37的侧面区域372的距离F以及挤压接地电极30时接地电极30中的关于距离F的裂纹发生率。这里，从背面33侧观察时当突起部36突出到压凹部37的外侧时，距离F为负值。在图15的评价实验中，通过调整突起部36的直径来改变距离F；接地电极30的厚度T被设定为1.5mm；接地电极30的电极宽度W被设定为2.8mm；压凹部37的深度被设定为1.0mm；压凹部37的直径被设定为1.7mm；重心偏移量D被设定为0mm；比(E1/E2)被设定为1。在图15的评价实验中，接地电极30的距离F不同的多个实验样品经受挤压，然后检查裂纹的发生或者不发生。
图15的实验结果表明，当距离F变成负值时裂纹发生率急剧增大。因此，距离F优选为大于或等于0mm。
A-8.重心偏移量D的评价值
图16是示出检验重心偏移量D对成型性的影响的评价实验的结果的图。在图16中，表格列出了突起部36的重心366和压凹部37的重心376之间的重心偏移量D和挤压接地电极30时接地电极30中的关于重心偏移量D的裂纹发生率。在图16的评价实验中，突起部36的直径根据重心偏移量D而变化；接地电极30的厚度T被设定为1.5mm；接地电极30的电极宽度W被设定为2.8mm；压凹部37的深度被设定为1.0mm；压凹部37的直径被设定为1.7mm；距离F被设定为0mm；比(E1/E2)被设定为1。在图16的评价实验中，接地电极30的重心偏移量D不同的多个实验样品经受挤压，然后检查裂纹的发生或者不发生。
图16的实验结果表明，当重心偏移量D变得大于0.3mm时裂纹发生率急剧增大。因此，重心偏移量D优选地满足0mm≤D≤0.3mm。
A-9.比(E1/E2)的评价值
图17是示出检验比(E1/E2)对成型性的影响的评价实验的结果的图。在图17中，表格列出了表示接地电极30的相对面32上的平坦面区域322的比例的比(E1/E2)和挤压接地电极30时接地电极30中的关于所述比(E1/E2)的裂纹发生率。在图17的评价实验中，接地电极30的厚度T被设定为1.5mm；接地电极30的电极宽度W被设定为2.8mm；压凹部37的深度被设定为1.0mm；压凹部37的直径被设定为1.7mm；突起部36的直径被设定为1.5mm；重心偏移量D被设定为0mm；距离F被设定为0mm。在图17的评价实验中，接地电极30的比(E1/E2)不同的多个实验样品经受挤压，然后检查裂纹的发生或者不发生。
图17的实验结果表明，当比(E1/E2)变得小于0.4时裂纹发生率急剧增大。因此，比(E1/E2)优选地满足0.4≤(E1/E2) ≤1。
A-10.效果
如上所述，火花塞100被构造成：突起部36的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm，从接地电极30的末端面31到压凹部37的宽度B满足关系式0.4mm≤B≤2.5mm，因此，可以有效地提高从接地电极30的末端面31到压凹部37这部分的散热特性。由此，可以改善具有加压加工的接地电极30的火花塞100的耐久性。
由于从接地电极30的末端面31到压凹部37的宽度B满足0.4mm≤B≤1.0mm，所以不仅可以有效地提高从接地电极30的末端面31到压凹部37这部分的散热特性，还可以有效地提高突起部36的散热特性。由此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极30的火花塞100的耐久性。
由于从接地电极30的侧端面34、35到压凹部37的宽度C满足关系式0.4mm≤C≤0.8mm，所以不仅可以有效地提高从接地电极30的末端面31到压凹部37这部分的散热特性，还可以有效地提高从接地电极30的侧端面34、35到压凹部37这部分的散热特性。由此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极30的火花塞100的耐久性。
此外，当从面对中心电极20的方向观察时突起部36位于压凹部37的内侧。这在挤压接地电极30时，会导致突起部36的位置沿从压凹部37的角部区域374放射状地施加的剪切力的方向移位，从而可以有效地防止突起部36中及其周围发生裂纹。由此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极30的火花塞100的耐久性。
由于突起部36和压凹部37之间的重心偏移量D满足关系式0mm≤D≤0.3mm，所以还可以限制突起部36上的负荷的偏移。由此，可以更有效地防止突起部36中及其周围的裂纹。
由于表示接地电极30的相对面32上的平坦面区域322的比例的比(E1/E2)满足关系式0.4≤(E1/E2)≤1，所以可以限制突起部36及其周围的变形量。由此，可以更有效地防止突起部36中及其周围的裂纹。
B.其它实施方式
虽然已经参照具体实施方式说明了本发明，但是本发明并不限于上述实施方式。毋庸赘言，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以对上述实施方式进行各种变型和改变。
Claims (10)
1.一种火花塞，其包括：
轴状的中心电极；
陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；
金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及
接地电极，其以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙的方式接合到所述金属壳，所述接地电极具有面对所述中心电极的前端的相对面、位于与所述中心电极的前端所在侧相反的一侧的背面、通过挤压形成于所述相对面并从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出的突起部以及由于通过挤压形成所述突起部而在所述背面制成并且从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷的压凹部，
其中，所述突起部的从所述相对面突出的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm；而且
从所述接地电极的末端到所述压凹部的宽度B满足关系式0.4mm≤B≤2.5mm。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述宽度B满足关系式0.4mm≤B≤1.1mm。
3.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，从所述接地电极的侧端到所述压凹部的宽度C满足关系式0.4mm≤C≤0.8mm。
4.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于，从所述接地电极的侧端到所述压凹部的宽度C满足关系式0.4mm≤C≤0.8mm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的火花塞，其特征在于，当从所述突起部朝向所述中心电极的前端突出的突出方向观察时，所述突起部位于所述压凹部的内侧。
6.根据权利要求5所述的火花塞，其特征在于，所述突起部的重心与所述压凹部的重心之间的偏移量D满足关系式0mm≤D≤0.3mm。
7.根据权利要求1、2、3、4和6中任意一项所述的火花塞，其特征在于，在所述突起部的底端区域和所述接地电极的侧端之间的平坦面区域的距离E1与从所述底端区域到所述接地电极的侧端的距离E2的比满足关系式0.4≤E1/E2≤1。
8.根据权利要求5所述的火花塞，其特征在于，在所述突起部的底端区域和所述接地电极的侧端之间的平坦面区域的距离E1与从所述底端区域到所述接地电极的侧端的距离E2的比满足关系式0.4≤E1/E2≤1。
9.一种火花塞，其包括：
轴状的中心电极；
陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；
金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及
接地电极，其以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙的方式接合到所述金属壳，所述接地电极具有面对所述中心电极的前端的相对面、位于与所述中心电极的前端所在侧相反的一侧的背面、通过挤压形成于所述相对面并从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出的突起部以及由于通过挤压形成所述突起部而在所述背面制成并且从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷的压凹部，
其中，所述突起部的从所述相对面突出的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm；而且
从所述接地电极的侧端到所述压凹部的宽度C满足关系式0.4mm≤C≤0.8mm。
10.一种火花塞的制造方法，所述火花塞包括：轴状的中心电极；陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及接地电极，其以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙的方式接合到所述金属壳，所述制造方法包括：
以下述方式通过挤压在所述接地电极的面对所述中心电极的前端的相对面形成突起部：使所述突起部从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出，并使所述突起部从所述相对面突出的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm；而且
以下述方式在所述接地电极的位于与所述中心电极的前端所在侧相反的一侧的背面形成压凹部：使所述压凹部从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷，并且使从所述接地电极的末端到所述压凹部的宽度B满足关系式0.4mm≤B≤2.5mm。
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