CN102204043B - 火花塞及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种可抑制发生消火花等、提高点火性的火花塞及其制造方法。在火花塞的接地电极(27)上形成和中心电极(5)相对的凸部(28)。在凸部(28)的前端面上，在其中央具有贵金属端头(32)，并且与该贵金属端头(32)的周围相邻地具有环形的熔融部(33)，进一步在其外周侧具有环形的电极母材面。并且，在含有贵金属端头(32)的凸部(28)的前端与中心电极(5)之间形成火花放电间隙(35)。

Description

火花塞及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机等的内燃机中使用的火花塞及其制造方法。

背景技术

一般情况下，汽车发动机等的内燃机中使用的火花塞的结构是，通过在中心电极和接地电极之间的火花放电间隙中产生火花放电，点燃提供到内燃机的燃烧室中的混合气体。

近年来，从应对排气限制、提高燃料效率的角度出发，正积极开发贫燃发动机、直喷式发动机、低排放发动机等内燃机。在这种内燃机中，为了点燃混合气体，要求比现有的点火性强的火花塞。

作为提高点火性的火花塞，在接地电极一侧具有凸部的装置已被公知。

例如包括以下装置：在由镍合金等形成的接地电极的电极母材上，焊接具有良好耐火花消耗性、耐氧化消耗性的铱合金、铂合金等贵金属端头而形成凸部；代替贵金属端头，加工接地电极的电极母材本身而形成凸部(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2006-286469号公报

发明内容

但是，在内燃机一侧，为了提高点火性，大多为燃烧室内的混合气体的流速加速的高旋流的装置。在这种内燃机中，发生火花放电间隙中产生的火花被吹动而失火的所谓消火花等问题的可能性增加。

本发明鉴于以上情况而产生，其目的在于提供一种可抑制消火花等的产生、提高点火性的火花塞及其制造方法。

以下分项说明适于解决上述课题等的各结构。此外，根据需要对相应的结构记载其特有的作用效果等。

结构1：本结构的火花塞具有：中心电极，在轴线方向上延伸；绝缘体，保持该中心电极；主体配件，保持该绝缘体；接地电极，本身的基端部接合到该主体配件的前端部，弯曲并被以本身的前端部的内侧面面向上述中心电极的前端部的方式固定；以及贵金属端头，与上述接地电极的内侧面接合；在上述中心电极与上述接地电极的贵金属端头之间形成火花放电间隙；上述火花塞的特征在于，在上述接地电极的内侧面形成有柱状的凸部，该凸部由以镍为主要成分的该接地电极的电极母材构成，且沿着上述轴线方向突出；在上述凸部的前端面上，接合有剖面积小于该凸部的前端面的面积的上述贵金属端头，并且在该贵金属端头的周围的至少一部分形成有由上述接地电极的电极母材构成的放电容许面；上述火花放电间隙为上述轴线方向上的、从上述中心电极的放电面到上述接地电极的贵金属端头的放电面的距离，上述火花放电间隙的间隔为0.8mm以上；上述接地电极的贵金属端头的突出尺寸为上述轴线方向上的、从上述接地电极的贵金属端头的放电面到上述接地电极的内侧面的距离，上述突出尺寸为0.5mm以上；在与上述轴线方向正交的平面上投影上述中心电极的放电面和上述接地电极的贵金属端头的放电面时，上述中心电极的放电面的投影图像不超出到上述接地电极的贵金属端头的放电面的投影图像的区域外。

根据上述结构1，在接地电极上形成的凸部的前端面上，接合主要构成放电面的贵金属端头，并且在该贵金属端头的周围形成由以镍为主要成分的电极母材构成的放电容许面。

这样一来，通常情况下在中心电极和接地电极的贵金属端头之间进行放电，而在旋流等影响下有火花流动时，贵金属端头周围的放电容许面(镍母材部分)作为放电面发挥作用，维持放电。

作为电极母材的镍合金和构成贵金属端头的铱、铂等贵金属相比，易于氧化。因此，在使用火花塞时，在燃烧室内暴露于高温气氛中，从而在电极母材表面形成氧化膜。一般情况下，金属氧化物和铱、铂等贵金属相比功函数较小，因此在形成了氧化膜的电极母材部分产生放电时，易于维持放电。

结果是，使用贵金属端头抑制电极耐久性降低，并且可抑制产生消火花等，提高点火性。

但在与轴线方向正交的平面上投影中心电极的放电面和接地电极的贵金属端头的放电面时，在中心电极的放电面的投影图像突出到接地电极的贵金属端头的放电面的投影图像的区域外的情况下，火花易于飞溅到放电容许面(镍母材部分)，耐久性会降低。即，为了提高耐久性而设置贵金属端头的意义变得不大。

而如本结构1所示，在中心电极的放电面的投影图像不超出到接地电极的贵金属端头的放电面的投影图像的区域外的结构中，在没有旋流等影响的情况下在中心电极和接地电极的贵金属端头之间进行放电，火花因旋流等而流动时，通过放电容许面维持放电。结果可抑制向放电容许面飞溅，抑制耐久性下降。

并且，在火花放电间隙的间隙低于0.8mm的结构、接地电极的贵金属端头的突出尺寸低于0.5mm的结构的火花塞中，本来难于发生消火花等上述问题。因此，在火花放电间隙的间隙为0.8mm以上、且贵金属端头的突出尺寸为0.5mm以上的火花塞中，上述结构1的作用效果更奏效。

其中，“主要成分”是指，材料中质量比最高的成分(下同)。

并且，在将贵金属端头激光焊接到凸部上时，在贵金属端头的周围形成熔融部，但该熔融部是接地电极的电极母材和贵金属端头熔合而成的，因此不包括在“由接地电极的电极母材构成的放电容许面”中。

另一方面，将贵金属端头电阻焊接到凸部时，在进行该焊接时，由于贵金属端头，电极母材表面被压退，从而在该贵金属端头周围形成焊接塌边，该焊接塌边是与电极母材相同的成分组成，因此可包括在“由接地电极的电极母材构成的放电容许面”中。

结构2：本结构的火花塞的特征在于，在上述结构1中，在上述放电容许面的端缘形成有倒角部。

作为倒角部，例如包括弯曲状的R倒角部、锥形的C倒角部等。

根据上述结构2，对放电容许面的端缘、即凸部的前端面和侧面所成的角部实施倒角加工，形成倒角部，从而可抑制角部发生消火花。结果可进一步提高上述结构1的作用效果。

结构3：本结构的火花塞的特征在于，在上述结构1或2中，上述放电容许面形成在上述贵金属端头的整个周围。

根据上述结构3，在贵金属端头的整个周围形成放电容许面，因此即使在火花因旋流等向任意方向流动时，也可切实地维持放电。

结构4：本结构的火花塞的特征在于，在上述结构1至3中的任意一项中，上述凸部的外周和上述贵金属端头的外周的最小距离为0.1mm以上且0.5mm以下。

即使和凸部前端面的面积相比将贵金属端头的剖面积设定得较小的情况下，当两者的外周的最小距离也低于0.1mm而导致放电容许面的面积较小时，可能难于获得上述结构1的作用效果。并且，当两者的外周的最小距离超过0.5mm，放电容许面的面积变大时，可能导致点火性、加工性下降。因此通过采用上述结构4，可防止发生上述问题，并可更切实地获得上述结构1的作用效果。

结构5：本结构的火花塞的特征在于，在上述结构1至4中的任意一项中，上述轴线方向上的、上述贵金属端头从上述凸部的前端面突出的突出尺寸为0mm以上且0.2mm以下。

当贵金属端头的突出尺寸小于0mm时，即贵金属端头和凸部的前端面相比下陷时，中心电极和贵金属端头周围的放电容许面的距离小于中心电极和贵金属端头的距离，因此火花易飞溅到放电容许面，耐久性可能降低。即，为了提高耐久性而设置贵金属的意义变小。并且，当突出尺寸增大到超过0.2mm时，和现有技术一样，发生消火花的可能性增大。鉴于此，在一般情况下，在贵金属端头中进行放电，当火花因旋流等而流动时，为了通过放电容许面维持放电，优选上述结构5。结果可切实地获得上述结构1的作用效果。

结构6：本结构的火花塞的特征是，在上述结构1至5中的任意一项中，相对于上述轴线方向上在上述接地电极的与内侧面相反的外侧面上，在和上述凸部对应的位置上形成有孔部。

结构7：本结构的火花塞的制造方法中，火该火花塞具有：中心电极，在轴线方向上延伸；绝缘体，保持该中心电极；主体配件，保持该绝缘体；接地电极，本身的基端部接合到该主体配件的前端部，弯曲并被以本身的前端部的内侧面面向上述中心电极的前端部的方式固定；柱状的凸部，设置在上述接地电极的内侧面；以及贵金属端头，与上述凸部的前端面接合；在上述中心电极与上述接地电极的贵金属端头及上述凸部的前端面之间形成火花放电间隙；上述火花塞的制造方法的特征在于，具有以下步骤：焊接步骤，在形成为大致直棒状的上述接地电极的原体上焊接上述贵金属端头；挤压步骤，从与焊接有上述贵金属端头的一侧相反的一侧对上述接地电极的原体中至少含有上述贵金属端头的范围实施挤压加工，从而成型为上述凸部；以及弯曲步骤，对上述接地电极的原体进行弯曲加工，使含有上述贵金属端头的上述凸部的前端面面向上述中心电极的前端部，从而形成上述火花放电间隙。

根据上述结构7，在形成凸部前进行贵金属端头的焊接，从而使焊接步骤较为容易进行。进一步，通过挤压加工形成凸部，从而易于确保凸部的所需突出量。

附图说明

图1是表示本实施方式的火花塞的整体的部分切断正视图。

图2是将火花塞的前端部(中心电极及接地电极)附近的主要部分放大的部分切断放大图。

图3是从中心电极一侧向轴线方向观察接地电极的凸部的示意图。

图4是表示接地电极的凸部附近的剖面示意图。

图5是将中心电极及接地电极附近的主要部分放大的部分切断放大图。

图6是表示与轴线方向正交的平面上投影的中心电极的贵金属端头和接地电极的贵金属端头的投影图像的示意图。

图7是将现有的中心电极及接地电极附近的主要部分放大的部分切断放大图。

图8是从中心电极一侧向轴线方向观察其他实施方式中的接地电极的凸部的示意图。

图9是表示其他实施方式中的接地电极的凸部附近的剖面示意图。

图10是表示其他实施方式中的接地电极的凸部附近的剖面示意图。

附图标记

1火花塞

2绝缘子

3主体配件

5中心电极

27接地电极

28凸部

28a电极母材面

29孔部

31、32贵金属端头

33熔融部

35火花放电间隙

C1轴线

X电极母材宽度

Y端头突出尺寸

具体实施方式

以下参照附图说明一个实施方式。图1是表示火花塞1的部分切断正视图。并且在图1中，以火花塞1的轴线C1方向为附图中的上下方向、以下侧为火花塞1的前端侧、上侧为后端侧来进行说明。

火花塞1由长尺状的作为绝缘体的绝缘子2、保持它的筒状的主体配件3等构成。

在绝缘子2上，沿着轴线C1贯通形成轴孔4。并且，轴孔4的前端部一侧插入并固定中心电极5，后端部一侧插入并固定端子电极6。轴孔4内的中心电极5和端子电极6之间配置电阻体7，该电阻体7的两端部经由导电性的玻璃密封层8、9分别电连接到中心电极5及端子电极6。

中心电极5以从绝缘子2的前端突出、端子电极6以从绝缘子2的后端突出的状态分别固定。

另一方面，众所周知，绝缘子2通过烧制氧化铝等而形成，在其外形部上具有：凸缘状的大径部11，在轴线C1方向大致中央部中向径向外侧突出形成；中间主体部12，和该大径部11相比，在前端一侧形成为直径比大径部缩小；长脚部13，和该中间主体部12相比，在前端一侧形成为直径比中间主体部12缩小，暴露于内燃机(发动机)的燃烧室。绝缘子2中，含有大径部11、中间主体部12、长脚部13的前端侧收纳在筒状的主体配件3的内部。并且，在长脚部13和中间主体部12的连接部上形成阶梯部14，通过该阶梯部14，绝缘子2卡定于主体配件3。

主体配件3通过低碳钢等金属形成为筒状，在其外周面形成用于将火花塞1安装到发动机头的螺纹部(阳螺纹部)15。螺纹部15的后端侧的外周面形成基座部16，环形的垫片18嵌入到螺纹部15后端的螺纹颈17。进一步，主体配件3的后端侧设有将主体配件3安装到发动机头时使扳手等工具扣合的剖面为六边形的工具扣合部19，并且在后端部设置用于保持绝缘子2的紧固部20。

并且，主体配件3的内周面设有用于卡定绝缘子2的阶梯部21。并且，绝缘子2从主体配件3的后端侧向前端侧插入，在本身的阶梯部14与主体配件3的阶梯部21卡定的状态下，通过将主体配件3的后端侧的开口部向径向内侧紧固、即通过形成上述紧固部20而固定。此外，绝缘子2及主体配件3两者的阶梯部14、21之间设置圆环状的密封片22。这样一来，可保持燃烧室内的气密性，防止进入到暴露于燃烧室内的绝缘子2的长脚部13和主体配件3的内周面的间隙的燃烧空气泄漏到外部。

进一步，为了进一步完善紧固形成的密封，在主体配件3的后端侧，在主体配件3和绝缘子2之间设置环状的环部件23、24，向环部件23、24之间填充滑石(talc)25的粉末。即，主体配件3通过密封片22、环部件23、24及滑石25保持绝缘子2。

主体配件3的前端面26上接合大致呈L字状的接地电极27。即，接地电极27在上述主体配件3的前端面26上焊接其基端部，并且前端侧弯折，其内侧面与中心电极5的前端部相对地配置。

在此参照图2详细说明中心电极5及接地电极27的结构。图2是将火花塞1的前端部(中心电极5及接地电极27)附近的主要部分放大的部分切断放大图。

中心电极5及接地电极27的电极母材由以镍为主要成分的镍(Ni)合金构成。但中心电极5的内部，为提高导热性，嵌入由铜或铜合金构成的传导芯。这样一来，中心电极5由内层5A及外层5B构成，内层5A由铜或铜合金构成，外层5B由Ni合金构成。

中心电极5整体呈棒状，并且，其前端侧的直径缩小。在中心电极5的前端，呈圆柱状的贵金属端头31通过电阻焊接、激光焊接等接合。

并且，在与其相对的接地电极27的内侧面27a上，与贵金属端头31相对地形成凸部28。凸部28沿着轴线C1方向从接地电极27的内侧面27a向中心电极5一侧突出，是沿着与轴线C1方向正交的径向(图2左右方向)的剖面形状大致为圆形的圆柱状。凸部28如下所述通过从接地电极27的外侧面27b实施挤压加工而形成。因此，在接地电极27的外侧面27b上，开口有挤压加工时形成的有底孔部29。

凸部28的前端面上，圆柱状的贵金属端头32通过激光焊接接合。贵金属端头32通过以铱、铂等贵金属为主要成分的贵金属合金形成。

如图3、4所示，贵金属端头32的剖面积设定得小于凸部28的前端面的面积。因此，凸部28的前端面的结构是：在中央具有贵金属端头32，并与该贵金属端头32的周围相邻地具有激光焊接时形成的环形的熔融部33、及其外周侧上的环形的电极母材面28a。该电极母材面28a构成本实施方式中的放电容许面。本实施方式中的电极母材面28a形成在贵金属端头32的整个周围，凸部28的径向的宽(凸部28的外周、与包括贵金属端头32及熔融部33的区域的外周的最小距离)设定为0.1mm以上、0.5mm以下。

并且如图4所示，贵金属端头32与凸部28的电极母材面28a接合为同一面或从该电极母材面28a突出。在本实施方式中，从凸部28的电极母材面28a到贵金属端头32的放电面(与中心电极5的贵金属端头31相对的面)32a为止的在轴线C1方向上的距离、即贵金属端头32的突出尺寸Y设定为0mm以上、0.2mm以下。

在上述结构中，在中心电极5和凸部28之间，形成作为火花放电间隙的火花放电间隙35。并且，一般情况下，主要在上述贵金属端头31、32之间进行放电，而火花因旋流等的影响而流动时，贵金属端头32周围的电极母材面28a作为放电面发挥作用，维持放电。

结果是，根据上述结构的火花塞1，可抑制接地电极27的耐久性降低，并且可抑制消火花等的发生，且提高点火性。

接着说明上述结构的火花塞1的制造方法。首先，预先加工好主体配件3。即，将圆柱状的金属材料(例如S17C、S25C这样的铁类材料、不锈钢材料)通过冷锻加工形成贯通孔，制造出大致形状。之后，通过实施切削加工整理外形，获得主体配件中间体。

接着制造接地电极27的原体。具体而言，首先铸造、退火Ni合金而制造接地电极27的原体。例如使用真空熔解炉调制Ni合金的熔体，在真空铸造下从各熔体调制成铸块后，将该铸块进行热加工、拉线加工等，加工为预定的尺寸及形状，制造出接地电极27的原体。

接着将这样形成的接地电极27的原体电阻焊接到主体配件中间体的前端面。之后在主体配件中间体的预定部位实施轧制而形成螺纹部15。这样一来，获得焊接了接地电极27的原体的主体配件3。对焊接了接地电极27的原体的主体配件3实施镀锌或镀镍等。

另一方面，和上述主体配件3独立地成型加工为绝缘子2。例如，使用以氧化铝为主体、含有粘合剂等的原料粉末，调制成型用坯料造粒物，使用它进行橡胶压片成型，从而获得筒状的成型体。对获得的成型体实施研磨加工并调整外形。并且，调整外形而得到的材料投入到烧制炉中被烧制。烧制后进行各种研磨加工，从而获得绝缘子2。

并且，与上述主体配件3、绝缘子2独立地制造好中心电极5。其中，由Ni合金构成的外层5B被锻造加工，在其中央部设置由铜或铜合金构成的内层5A。进一步在其前端部上，通过电阻焊接、激光焊接等接合贵金属端头31。

并且，如上获得的绝缘子2及中心电极5、电阻体7、端子电极6通过玻璃密封层8、9密封固定。作为玻璃密封层8、9，一般混合硼硅酸玻璃和金属粉末而调制，该调制的材料夹着电阻体7而注入到绝缘子2的轴孔4内后，在从后方按压端子电极6的状态下，在烧制炉内烧制凝固。

之后，具有分别如上制造的中心电极5及端子电极6的绝缘子2、具有接地电极27的原体的主体配件3被组装。具体而言，通过将较薄的主体配件3的后端侧的开口部向径向内侧紧固，即通过形成上述紧固部20来固定。

接着在组装了绝缘子2的主体配件3上的接地电极27的原体的预定部位上，通过激光焊接接合贵金属端头32。该步骤相当于本实施方式中的焊接步骤。

此外，激光焊接贵金属端头32时，例如在接地电极27的原体的预定部位上预先电阻焊接贵金属端头32，对该电阻焊接的贵金属端头32的周围照射激光，从而激光焊接贵金属端头32和接地电极27的原体。因此，在贵金属端头32周围，在进行该焊接时，形成作为接地电极27的电极母材的Ni合金、与作为贵金属端头32的成分的贵金属合金熔合而成的熔融部33。

并且，从接地电极27的原体的相反侧对贵金属端头32的焊接部位进行挤压加工，形成凸部28及孔部29。该步骤相当于本实施方式中的挤压步骤。

制造这种接地电极27的原体时，可采用使用具有可形成孔部的冲头的公知的挤压加工机的方法等。

作为挤压加工机，例如包括具有以下部件的挤压加工机等：冲头；具有该冲头贯通的贯通孔的板状的压紧模；支承模，具有收纳接地电极27的原体的槽状的收纳部及设置在该收纳部内的贯通孔，在上表面配置压紧模；支承销，插入到该支承模的贯通孔中。

使用该挤压加工机对接地电极27的原体进行挤压加工时，在将接地电极27的原体收纳到收纳部的支承模的上表面上重叠固定压紧模，从压紧模的贯通孔向接地电极27的原体挤压冲头，从而作为接地电极27时的凸部28被支承销支承并从支承模的贯通孔被挤压出来。此时，通过调整冲头的形状及尺寸，可调整孔部29的形状及尺寸，并且通过调整上述支承模的贯通孔及/或上述支承销的形状及尺寸，可调整凸部28的形状及尺寸。

并且，最后通过弯曲接地电极27的原体，形成最终形状的接地电极27，形成火花放电间隙35。该步骤相当于本实施方式中的弯曲步骤。此时，调整中心电极5前端的贵金属端头31和包括接地电极27侧的贵金属端头32的凸部28的前端面之间的间隙。

经过上述一系列步骤，制造出具有上述构造的火花塞1。

接着为了确认本实施方式产生的作用效果，分别制造一个上述电极母材面28a的宽X(以下称为电极母材宽X)及贵金属端头32的突出尺寸Y(以下称为端头突出尺寸Y)不同的各种试样，进行桌上火花放电试验，进行各种评价。以下记载其实验结果。

此外，作为试样，将电极母材宽X设定为0mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm的试样分别作为组A～组H，对于组B～H将端头突出尺寸Y设定为-0.1mm(贵金属端头32的放电面32a比凸部28的电极母材面28a凹陷)、0mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm的试样分别作为试样1～6制造出来。

并且，作为桌上火花放电试验，进行火花飞溅性能试验及火花飞溅位置确认试验这两种试验。

在火花飞溅性能试验中，在设定为0.4Mpa的大气氛围的腔室内安装各试样，在向火花放电间隙35之间提供流速为5.0m/sec的气流的状态下，分别进行100次火花放电。并且，通过视频影像及放电波形的测定对各试样确认消火花(放电中断)的发生次数，验证消火花发生率。其评价结果如表1所示。

(表1)

在表1中，将消火花发生率小于10％的试样作为具有特别良好的火花飞溅性能，评价为“◎”，将消火花发生率为10％以上且小于20％的试样作为具有良好的火花飞溅性能，评价为“○”。另一方面，对消火花发生率为20％以上的试样作为火花飞溅性能有问题，评价为“×”。但表1所示的评价表示本试验中的相对评价，判断为不可(×)的未必一定不可作为产品使用。

从表1可知，对于电极母材宽度X为0mm的组A，消火花发生率为28％，和其他组B～H相比，消火花发生率极高。此外，对于电极母材宽度X为0mm、即贵金属端头32的周围不具有电极母材面28a(放电容许面)的组A(参照图7)，因与端头突出尺寸Y无关，所以在该火花飞溅性能试验中，仅进行了贵金属端头32的厚度为0.3mm的试样(相当于端头突出尺寸Y为0.3mm)的试验。

并且，对于组B～H，比较试样1～4和试样5、6可知，在端头突出尺寸Y为0.3mm以上的试样5、6中，消火花发生率变大。这是因为，中心电极5到凸部28的电极母材面28a的火花放电间隙35的间隔实质上变长。

考虑以上结果来判断，对于电极母材宽度X，优选设定为0.1mm以上，端头突出尺寸Y优选设定为0.2mm以下。进一步，电极母材宽度X为0.6mm以上的组G、H中，各试样1～6均与组F的材料相比基本没有消火花发生率的变化，因此对于电极母材宽度X的上限，考虑到点火性、加工性的下降等，优选为0.5mm以下。

并且，在火花飞溅位置确认试验中，将各试样安装到设定为0.4MPa大气氛围的腔替内，不提供气流地分别进行100次火花放电。并且，通过视频影像对各试样确认接地电极27一侧的火花飞溅位置，验证朝向贵金属端头32的放电面32a的飞溅率。其评价结果如表2、表3、表4所示。此外，表2、表3、表4中为了方便仅表示组B、D、F、H的试样1～4。

表2

表2表示中心电极5的贵金属端头31的直径φ1(参照图5)为0.8mm、接地电极27的贵金属端头32的直径φ2(参照图5)为0.8mm的试样的评价结果。

表3

表3表示中心电极5的贵金属端头31的直径φ1为0.8mm、接地电极27的贵金属端头32的直径φ2为0.7mm的试样的评价结果。

表4

表4表示中心电极5的贵金属端头31的直径φ1为0.8mm、接地电极27的贵金属端头32的直径φ2为0.9mm的试样的评价结果。

从表2可知，对于端头突出尺寸Y设定为-0.1mm的试样1，各组B、D、F、H中，到贵金属端头32的放电面32a的飞溅率和其他试样2～4相比极低。即，到凸部28的电极母材面28a的飞溅率较高。这是因为，当贵金属端头32的放电面32a比凸部28的电极母材面28a位于凹陷的位置时，即使在没有旋流等影响的情况下，由于中心电极5(贵金属端头31)和贵金属端头32的周围的电极母材面28a的距离小于中心电极5(贵金属端头31)和贵金属端头32的放电面32a的距离，因此火花也易飞溅到凸部28的电极母材面28a。

因此，考虑到作为接地电极27的电极母材的Ni合金的耐久性低于贵金属端头32，优选将端头突出尺寸Y设定为0mm以上而提高耐久性。

比较表2和表3所示的结果可知，和中心电极5的贵金属端头31的直径φ1相比，接地电极27的贵金属端头32的直径φ2较小时，各组B、D、F、H的各试样中，到贵金属端头32的放电面32a的飞溅率极低。即，到凸部28的电极母材面28a的飞溅率较高。这是因为，在轴线C1方向上与中心电极5的贵金属端头31的放电面31a(参照图5)相对的凸部28的电极母材面28a的面积大。

另一方面，比较表2和表4所示的结果可知，和中心电极5的贵金属端头31的直径φ1相比，接地电极27的贵金属端头32的直径φ2较大时，和两个贵金属端头31、32的直径φ1、φ2相同的时一样，各组B、D、F、H的各试样中，到贵金属端头32的放电面32a的飞溅率较高。并且，在和中心电极5的贵金属端头31的直径φ1相比接地电极27的贵金属端头32的直径φ2较大时、及两个贵金属端头31、32的直径φ1、φ2相同时，消火花发生率基本没有差别。

从以上结果可知，如图6所示，优选以下结构：在与轴线C1方向正交的平面上投影中心电极5的贵金属端头31的放电面31a和接地电极27的贵金属端头32的放电面32a时，中心电极5的贵金属端头31的放电面31a的投影图像31x不超出到接地电极27的贵金属端头32的放电面32a的投影图像32x的区域外。

接着为了确认本实施方式的作用效果，作为比较例，对图7所示的贵金属端头32的周围不具有电极母材面28a(放电容许面)的火花塞，轴线C1方向上接地电极27的内侧面27a到贵金属端头32的放电面32a为止的距离、即贵金属端头32的突出尺寸Z(以下称为端头突出尺寸Z)、及火花放电间隙35的间隔G(以下称为间隙间隔G)不同的各种试样分别制作出一个，在和上述火花飞溅性能试验相同的条件下进行同样的试验，验证消火花发生率。其评价结果如表5所示。

作为试样，将间隙间隔G设定为0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.1mm的试样分别作为组J～组M，对于上述各组，制作端头突出尺寸Z设定为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm的试样分别作为试样1～5制造。此外，各试样中，中心电极5的贵金属端头31的直径φ1设定为0.8mm，接地电极27的贵金属端头32的直径φ2设定为0.8mm。

表5

在表5中，将消火花发生率小于20％的试样作为具有良好火花飞溅性能，评价为“○”。另一方面，将消火花发生率为20％以上的试样作为火花飞溅性能有问题，评价为“×”。但表5所示的评价是本试验中的相对评价，判断为“×”的试样未必一定不可作为产品使用。

从表5可知，对于间隙间隔G为0.6mm、0.7mm的组J、K，在端头突出尺寸Z不同的所有试样1～5中，消火花发生率小于20％，和其他组L、M、N相比，可知消火花发生率较低。即，在间隙间隔G小于0.8mm的结构中，可知本来就难于发生消火花等。

并且，对于组L、M、N，比较试样1、2和试样3～5可知，在试样1、2中，消火花发生率小于20％，和端头突出尺寸Z为0.5mm以上的试样3～5相比，可知消火花发生率较低。即，在端头突出尺寸Z小于0.5mm的结构中，可知本来就难发生消火花等。

根据上述结果来判断，在间隙间隔G为0.8mm以上且端头突出尺寸Z为0.5mm以上的试样中，易于发生消火花等，因此上述本实施方式的各种作用效果更加奏效。

此外，不限于上述实施方式的记载内容，例如也可如下实施。

(a)在上述实施方式中，凸部28的电极母材面28a的宽X设定为0.1mm以上、0.5mm以下。但不限于此，也可以是如下结构：至少贵金属端头32的剖面积设定得小于凸部28的前端面的面积，在凸部28的前端面中，在贵金属端头32的周围形成电极母材面28a。但可从上述验证结果可知，优选电极母材面28a的宽X为0.1mm以上、0.5mm以下。

(b)在上述实施方式中，贵金属端头32的突出尺寸Y设定为0mm以上、0.2mm以下，但突出尺寸Y不限于此。从上述验证结果可知，突出尺寸Y进一步优选0mm以上、0.2mm以下。

(c)上述实施方式中的贵金属端头31、32由铱合金、铂合金形成，但不限于此，也可由以其他贵金属为主要成分的贵金属合金形成。并且，也可以是省略中心电极5一侧的贵金属端头31的结构，但从提高耐久性的角度出发，优选中心电极5一侧也具有贵金属端头31。

(d)在上述实施方式中，通过激光焊接将贵金属端头32接合到接地电极27，但不限于此，也可以是通过电阻焊接等其他方法接合的结构。在电阻焊接时，不形成熔融部33，因此除了贵金属端头32以外的大部分为电极母材面28a。

(e)作为凸部28、贵金属端头32，不限于上述实施方式的圆形(圆柱形状、剖面圆形端头)，也可采用不同形状、例如多边形(棱柱形状、方形端头)。例如如图8、9所示，也可以是如下结构：在接地电极27的前端部上，形成沿着该接地电极27的前端面向轴线C1方向(图9上下方向)突出的四棱柱形状的凸部28，并且在该凸部28的前端面(图9上侧)上，将沿着与轴线C1方向正交的方向(图8、9左右方向)的剖面形状为四边形(长方形)的贵金属端头32沿着接地电极27的前端面配置。

(f)在上述实施方式中，电极母材面28a在贵金属端头32的整个周围形成，但不限于此，如图8、9所示，也可以是在贵金属端头32的周围的至少一部分形成电极母材面28a的结构。但优选在贵金属端头32的整个周围形成电极母材面28a，这样一来，火花因旋流等向任意方向流动时，也可切实地维持放电。

(g)不限于上述实施方式，如图10所示，也可以是如下结构：对电极母材面28a的端缘施加倒角加工，设置倒角部28b。并且在图10中，作为倒角部28b，示例了弯曲形状的R倒角部，但不限于此，也可采用锥形的C倒角部等。

其中，对于电极母材宽X及端头突出尺寸Y不同的上述组A～组H的试样1～6，比较验证分别在电极母材面28a端缘设置倒角部28b时的消火花发生率、及未设置倒角部28b时的消火花发生率。在和上述实施方式的火花飞溅性能试验相同的条件下对各试样进行相同的试验，其结果如表6所示。

表6

在表6中，将消火花发生率小于10％的试样作为特别具有良好的火花飞溅性能，评价为“◎”，将消火花发生率为10％以上且小于20％的试样作为具有良好的火花飞溅性，评价为“○”。此外，表6中为了方便仅表示组B、D、F、G、H的试样4～6。

从表6可知，在所有试样中，在电极母材面28a的端缘设置倒角部28b时，和不设置时相比，可降低消火花发生率。这是因为，通过形成倒角部28a，可飞溅的放电容许面的面积实质上增加。

Claims (6)

1.一种火花塞，具有：中心电极，在轴线方向上延伸；绝缘体，保持该中心电极；主体配件，保持该绝缘体；接地电极，本身的基端部接合到该主体配件的前端部，弯曲并被以本身的前端部的内侧面面向上述中心电极的前端部的方式固定；以及贵金属端头，与上述接地电极的内侧面接合；在上述中心电极与上述接地电极的贵金属端头之间形成火花放电间隙；上述火花塞的特征在于，

在上述接地电极的内侧面形成有柱状的凸部，该凸部由以镍为主要成分的该接地电极的电极母材构成，且沿着上述轴线方向突出，

在上述凸部的前端面上接合有剖面积小于该凸部的前端面的面积的上述贵金属端头，并且在该贵金属端头的周围的至少一部分形成有由上述接地电极的电极母材构成的放电容许面，

上述火花放电间隙为上述轴线方向上的、从上述中心电极的放电面到上述接地电极的贵金属端头的放电面为止的距离，上述火花放电间隙的间隔为0.8mm以上，

上述接地电极的贵金属端头的突出尺寸为上述轴线方向上的、从上述接地电极的贵金属端头的放电面到上述接地电极的内侧面为止的距离，上述突出尺寸为0.5mm以上，

在与上述轴线方向正交的平面上投影上述中心电极的放电面和上述接地电极的贵金属端头的放电面时，上述中心电极的放电面的投影图像不超出到上述接地电极的贵金属端头的放电面的投影图像的区域外，

上述凸部的外周和上述贵金属端头的外周的距离为0.1mm以上且0.5mm以下。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

在上述放电容许面的端缘形成有倒角部。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

上述放电容许面形成在上述贵金属端头的整个周围。

4.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

上述轴线方向上的、上述贵金属端头从上述凸部的前端面突出的突出尺寸为0mm以上且0.2mm以下。

5.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

相对于上述轴线方向在上述接地电极的与内侧面相反的外侧面上，在和上述凸部对应的位置上形成有孔部。

6.一种火花塞的制造方法，该火花塞具有：中心电极，在轴线方向上延伸；绝缘体，保持该中心电极；主体配件，保持该绝缘体；接地电极，本身的基端部接合到该主体配件的前端部，弯曲并被以本身的前端部的内侧面面向上述中心电极的前端部的方式固定；柱状的凸部，设置在上述接地电极的内侧面；以及贵金属端头，与上述凸部的前端面接合；在上述中心电极与上述接地电极的贵金属端头及上述凸部的前端面之间形成火花放电间隙；

上述火花塞的制造方法的特征在于，具有以下步骤：

焊接步骤，在形成为大致直棒状的上述接地电极的原体上焊接上述贵金属端头；

挤压步骤，从与焊接有上述贵金属端头的一侧相反的一侧对上述接地电极的原体中至少含有上述贵金属端头的范围实施挤压加工，从而成型为上述凸部；以及

弯曲步骤，对上述接地电极的原体进行弯曲加工，使含有上述贵金属端头的上述凸部的前端面面向上述中心电极的前端部，从而形成上述火花放电间隙。

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