CN102576982A - 火花塞及火花塞的制造方法 - Google Patents

Abstract

火花塞(1)包括通过挤压成形来形成的具有工具卡合部(19)且沿着轴线(CL1)方向延伸的筒状的主体配件(3)。工具卡合部(19)的与轴正交的剖面形状呈交替地具有多个凸部及凹部的十二角形状。在与轴线(CL1)正交的剖面上，将通过各凸部的位于径向最外侧的部位的圆的直径设为D(mm)，并且将通过各凹部的位于径向最内侧的部位的圆的直径设为d(mm)时，满足0.45≤(D-d)/2≤0.75。由此，在工具卡合部呈十二角形状的火花塞中，能够更确实地抑制组装时工具滑动，并且能够更确实地将工具卡合部形成为所希望的形状。

Description

火花塞及火花塞的制造方法

技术领域

本发明涉及一种内燃机等中所使用的火花塞及其制造方法。

背景技术

火花塞安装于例如内燃机(发动机)等燃烧装置中，用于点燃燃烧室内的混合气体。通常情况下，火花塞包括：具有轴孔的绝缘体；插通于该轴孔的前端侧的中心电极；设置于绝缘体的外周的主体配件；以及设置于主体配件的前端部并且在与中心电极之间形成火花放电间隙的接地电极。此外，主体配件具有在将火花塞安装于燃烧装置时用于与工具卡合的工具卡合部。

作为上述工具卡合部，一般公知有剖面六边形状的工具卡合部，但近年来提出了在外周侧交替地具有多个凸部(峰部)及凹部(谷部)的十二角形状(还称为“Bi-Hex形状”)的工具卡合部(参照例如专利文献1等)。若将该工具卡合部设置为十二角形状，则与工具卡合部为剖面六边形状的情况相比，具有如下优点。

即，随着近年来火花塞的小型化的要求，可能需要主体配件的细径化。在此，从维持强度等观点出发，工具卡合部的壁厚必须确保某一程度，在工具卡合部为剖面六边形状的情况下，需要将主体配件的内径设置得十分小。然而，随着主体配件的内径的小径化，不得不将主体配件中所插通的绝缘体小径化，其结果存在绝缘体的耐电压性能及机械强度下降的可能性。而若将工具卡合部设置为十二角形状，则在将主体配件细径化时，能够不过分减小主体配件的内径而充分维持工具卡合部的壁厚。即，通过将工具卡合部设置为十二角形状，能够实现火花塞的小型化，并能够有效地防止绝缘体的耐电压性能及机械强度下降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-66385号公报

发明内容

然而，考虑到生产效率方面等，具有工具卡合部的主体配件通常是通过实施冷锻造加工(挤压加工)来形成的，但由于十二角形状是比较复杂的形状，因此难以将工具卡合部高精度地形成为所希望的形状。此外，十二角形状的工具卡合部与剖面六边形状的工具卡合部相比其剖面外周形状更接近圆形。因此，在将火花塞安装于燃烧装置时，工具容易相对于工具卡合部滑动，存在对火花塞的安装产生障碍的可能性。

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种火花塞及其制造方法，该火花塞的工具卡合部呈十二角形状，能够更确实地抑制安装时工具滑动，并且能够更确实地将工具卡合部形成为所希望的形状。

以下，分项说明适合实现上述目的的各构成。另外，根据需要对所对应的构成附上特有的作用效果。

构成1.本构成的火花塞包括通过挤压成形来形成的具有工具卡合部的筒状的主体配件，上述工具卡合部的与轴正交的剖面形状呈交替地具有多个凸部及凹部的十二角形状，上述火花塞的特征在于，在上述主体配件的与轴线正交的剖面上，将通过上述各凸部的位于径向最外侧的部位的圆的直径设为D(mm)，并且将通过上述各凹部的位于径向最内侧的部位的圆的直径设为d(mm)时，满足0.45≤(D-d)/2≤0.75。

另外，“十二角形状”是指，将外形为同轴同尺寸的两个大致正六边形重叠为以其轴为中心将一个大致正六边形偏转30度而成的形状，如上所述还称为Bi-Hex形状。

根据上述构成1，工具卡合部形成为：将通过工具卡合部的各凸部中位于径向最外侧的部位的圆(以下还称为“工具卡合部的外接圆”)的直径设为D(mm)，并且将通过工具卡合部的各凹部中位于径向最内侧的部位的圆(以下还称为“工具卡合部的内接圆”)的直径设为d(mm)时，满足0.45≤(D-d)/2≤0.75。即，将(D-d)/2设为足够大，达到0.45mm以上，将工具卡合部的外接圆与内接圆的直径差设置得比较大，从而能够充分确保工具相对于工具卡合部的卡合强度。其结果，能够更确实地防止在安装火花塞时工具相对于工具卡合部滑动。

此外，通常情况下，工具卡合部是通过如下方式来形成的：将内周为与工具卡合部对应的形状的筒状的模具配置在预定的金属原材料(形成主体配件)的外周之后，对上述金属原材料实施挤压加工，使金属原材料的外周部分压接到上述模具的内周部分。在此，根据本构成1，通过将(D-d)/2设为0.75mm以下，在挤压成形时，能够更确实地使金属原材料的材料到达与工具卡合部的凸部对应的模具的凹陷部分的内部。其结果，能够更确实地将工具卡合部形成为所希望的形状。

此外，通过将(D-d)/2设为0.75mm以下，能够防止上述模具的凹陷部分的角度过分减小(形成陡坡)，并且能够更确实地防止在挤压成形时从金属原材料对模具施加过大的应力。其结果，能够实现模具的长寿命化，能够进一步提高生产率。

构成2.本构成的火花塞的特征在于，在上述构成1中，上述主体配件具有直径比上述工具卡合部的直径大的大径部，在将上述大径部的外径设为A(mm)时，满足0.60≤(A-D)/2≤1.00。

通常情况下，主体配件具有比工具卡合部直径大的大径部和位于工具卡合部与大径部之间的比较薄的槽部。该槽部在进行固定主体配件和绝缘体的铆接加工时，沿着轴向收缩变形，由此从主体配件对绝缘体施加轴向力，两者更牢固地固定。

此外，通常情况下，主体配件是通过沿着轴向对预定的金属原材料实施挤压加工来形成大致形状之后，通过切削加工等调整外形来制造的。更具体地说，将内周形成为与工具卡合部及大径部对应的形状的模具配置在上述金属原材料的外周之后，沿着轴向对金属原材料实施挤压加工，使金属原材料的外周部分压接到上述模具的内周部分，从而形成具有与工具卡合部相同的剖面形状的多棱柱部和具有与上述大径部相同的剖面形状且与上述多棱柱部的前端连接的圆柱部。并且，对上述多棱柱部的前端部实施切削加工等加工，从而形成槽部，并且进一步实施各种加工来制造具有工具卡合部及大径部的主体配件。

这样，在主体配件的中间体中，与工具卡合部相当的部位(多棱柱部)和与大径部相当的部位(圆柱部)能够以连接的状态形成。然而，关于多棱柱部(工具卡合部)的外接圆的直径与圆柱部(大径部)的外径的直径差，本申请发明人在认真分析之后明白了根据两者的直径差，存在无法将工具卡合部及大径部形成为所希望的形状的可能性。即，在直径差大的情况下，在进行挤压成形时，需要向上述模具中与圆柱部相当的部位移动更多的材料，其结果材料难以向上述模具中形成多棱柱部(工具卡合部)的部位移动。因此，形成多棱柱部(工具卡合部)的材料不足，存在无法将工具卡合部(尤其是凸部)形成为所希望的形状的可能性。另一方面，在直径差小的情况下，在进行挤压成形后，多棱柱部(工具卡合部)的外周形状容易显露于圆柱部(大径部)的外周形状。因此，存在无法将圆柱部(大径部)形成为所希望的形状(圆筒状)的可能性。

对此，根据上述构成2，将主体配件的大径部的外径设为A(mm)，并且将工具卡合部的外接圆的直径设为D(mm)时，将两者的直径差设定为满足0.60≤(A-D)/2≤1.00。因此，能够更确实地防止工具卡合部的凸部的材料不足及大径部变形，能够更确实地将两者形成为所希望的形状。

构成3.本构成的火花塞的特征在于，在上述构成1或2中，在将形成上述工具卡合部的位置的上述主体配件的内径设为B(mm)时，满足1.30≤(d-B)/2≤1.40。

根据上述构成3，将形成工具卡合部的位置的主体配件的内径设为B(mm)，并且将工具卡合部的内接圆的直径设为d(mm)时，将两者的直径差设定为满足1.30≤(d-B)/2≤1.40。即，通过将(d-B)/2设定为1.30mm以上，能够充分确保工具卡合部的壁厚。由此，例如将位于工具卡合部的后端侧的部位(铆接部)向径向内侧倾倒而实施固定绝缘体和主体配件的铆接加工时等，能够更确实地防止在对工具卡合部施加大负荷时工具卡合部上产生破损或变形。

此外，通过将(d-B)/2设定为1.40mm以下，能够更确实地防止各制品之间工具卡合部及大径部的尺寸上产生偏差。其结果，能够进一步提高生产率。

构成4.本构成的火花塞的特征在于，在上述构成1至3的任一项中，包括在上述主体配件的内周侧所固定的绝缘体，并且上述主体配件具有铆接部，该铆接部从上述工具卡合部的后端向后端侧延伸，通过与上述绝缘体直接或间接地卡定来固定上述绝缘体，在将形成上述工具卡合部的位置的上述主体配件的内径设为B(mm)，并且将上述铆接部的基端部的外径设为C(mm)时，满足0.70≤(C-B)/2≤1.00。

根据上述构成4，将形成工具卡合部的位置的主体配件的内径设为B(mm)，并且将铆接部的基端部的外径设为C(mm)时，将两者的直径分别设定为满足0.70≤(C-B)/2≤1.00。即，通过将(C-B)/2设为0.70mm以上，能够充分确保铆接部的壁厚。因此，能够进一步增大从铆接部对绝缘体施加的轴向力，能够进一步提高主体配件与绝缘体的固定性。此外，能够有效地防止由于与燃烧装置动作等相伴的震动引起铆接部进行恢复变形，这一点也能够提高主体配件与绝缘体的固定性。

另一方面，(C-B)/2被设为1.00mm以下，防止铆接部过分增厚。因此，能够更确实地防止在进行铆接加工时工具卡合部也随着铆接部的变形而变形的状况。

构成5.本构成的火花塞的特征在于，在上述构成1至4的任一项中，满足0.45≤(D-d)/2≤0.65。

根据上述构成5，工具卡合部形成为，工具卡合部的外接圆的直径D(mm)及内接圆的直径d(mm)满足(D-d)/2≤0.65。因此，能够更确实地将工具卡合部形成为所希望的形状，并且能够更确实地防止模具破损，能够进一步提高加工性。

构成6.本构成的火花塞的特征在于，在上述构成1至5的任一项中，上述主体配件具有位于上述工具卡合部与上述大径部之间的槽部，在将沿着上述轴线的上述槽部的长度设为H(mm)，并且将上述槽部的厚度设为T(mm)时，满足T≥0.7及3.0≤H/T≤5.5。

位于工具卡合部与大径部之间的槽部由于铆接加工而沿着轴向收缩，并沿着径向弯曲变形，但若槽部沿着径向的变形量过大，则槽部的外径大于工具卡合部的凹部的直径，存在无法准确地将工具卡合到工具卡合部的可能性。因此，为了减小槽部沿着径向的变形量，考虑缩短槽部的长度。然而，若槽部的长度相对于槽部的厚度过小，则在进行铆接加工时几乎不产生槽部沿着径向的变形。其结果，从槽部向工具卡合部施加的沿着轴向的应力增大，在工具卡合部上可能会产生变形。

对此，根据上述构成6，将槽部的厚度T设为足够厚，达到0.7mm以上，在进行铆接加工时，能够使槽部沿着径向的变形量比较小。此外，设定为3.0≤H/T，相对于槽部的厚度，槽部的长度被确保为某一程度的大小，因此能够有效地抑制在进行铆接加工时从槽部对工具卡合部沿着轴向施加过大的应力。其结果，能够更确实地防止槽部的外径变得过大及工具卡合部上产生变形这双方，能够更确实地将工具准确地卡合到工具卡合部。

另外，相对于槽部的厚度，将槽部的长度确保为某一程度的大小对于防止工具卡合部变形这一点是有效的，但若相对于槽部的厚度将槽部的长度设定为过大，则从主体配件对绝缘体施加的轴向力减小，存在两者之间的气密性受损的可能性。

鉴于此，根据上述构成6，槽部的长度H被设定为满足H/T≤5.5。由此，结合厚度T被设定为0.7mm以上，能够使从主体配件向绝缘体施加的轴向力足够大。其结果，能够更确实地防止气密性下降。

构成7.本构成的火花塞的制造方法，上述火花塞为上述构成1至6中任一项所述的火花塞，该火花塞的制造方法的特征在于，上述主体配件具有：大径部，位于上述工具卡合部的前端侧，直径大于上述工具卡合部的直径；和槽部，位于上述工具卡合部与上述大径部之间，上述工具卡合部、大径部及槽部以如下方式形成：通过上述挤压成形来形成具有与上述工具卡合部相同的剖面形状的多棱柱部以及具有与上述大径部相同的剖面形状且与上述多棱柱部的前端连接的圆柱部之后，对上述多棱柱部的前端部实施加工。

如上述构成7所述，也可以将上述各构成的技术思想具体化为火花塞的制造方法。在该情况下，能够获得与上述构成1等相同的作用效果。

附图说明

图1是表示火花塞的构成的局部剖切正视图。

图2是表示工具卡合部的构成的端面剖视图。

图3是表示主体配件的后端部的构成的放大剖视图。

图4是用于说明铆接部的基端部的放大剖面示意图。

图5是表示主体配件的制造过程中的第1模具等的剖视图。

图6是表示主体配件的制造过程中的第2模具等的剖视图。

图7是表示主体配件的制造过程中的第3模具等的剖视图。

图8是表示主体配件的制造过程中的第4模具等的剖视图。

图9(a)是表示主体配件中间体的构成的正视图，(b)是表示主体配件中间体的构成的俯视图。

图10是表示主体配件等的构成的正视图。

图11是表示用于说明卡合性评价试验的试验方法的机动扳手等的构成的局部剖面正视图。

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的局部剖切正视图。另外，在图1中，以火花塞1的轴线CL1方向为图中的上下方向，以下侧为火花塞1的前端侧，以上侧为后端侧来进行说明。

火花塞1由筒状的绝缘子(绝缘体)2及保持该绝缘子2的筒状的主体配件3等构成。

众所周知，绝缘子2是烧制氧化铝等而形成的，其外形部包括：形成于后端侧的后端侧主体部10；在比该后端侧主体部10靠前端侧的位置向径向外侧突出形成的凸缘部11；在比该凸缘部11靠前端侧的位置形成为直径比该凸缘部11细的中间主体部12；以及在比该中间主体部12靠前端侧的位置形成为直径比该中间主体部12细的长脚部13。此外，绝缘子2中的凸缘部11、中间主体部12及大部分长脚部13容纳于主体配件3的内部。并且，在中间主体部12与长脚部13的连接部形成有锥状的台阶部14，绝缘子2通过该台阶部14卡定于主体配件3。

此外，在绝缘子2中沿着轴线CL1贯通形成有轴孔4，在该轴孔4的前端侧插入并固定有由Ni合金构成的中心电极5。中心电极5整体上为棒状(圆柱状)，其前端部分从绝缘子2的前端突出。

此外，在轴孔4的后端侧以从绝缘子2的后端突出的状态插入并固定有端子电极6。

此外，在轴孔4的中心电极5与端子电极6之间，配置有圆柱状的电阻体7。该电阻体7的两端部经由导电性的玻璃密封层8、9而与中心电极5及端子电极6分别电连接。

此外，上述主体配件3由低碳钢等金属形成为筒状，在其外周面上形成有用于将火花塞1安装于内燃机、燃料电池改质器等燃烧装置的螺纹部(外螺纹部)15。此外，在螺纹部15的后端侧的外周面形成有向径向外侧膨出的大径部16，在螺纹部15后端的螺纹颈17嵌入有环状的衬垫18。此外，在主体配件3的后端侧，设置有将主体配件3安装于燃烧装置时用于与扳手等工具卡合的工具卡合部19(在后文详细说明工具卡合部19的形状等)。此外，在工具卡合部19的后端侧设置有用于保持绝缘子2的铆接部20。此外，在大径部16与工具卡合部19之间形成有比较薄且中央部向径向外侧弯曲的槽部21。

此外，在主体配件3的内周面设置有用于卡定绝缘子2的锥状的台阶部22。并且，绝缘子2在从主体配件3的后端侧朝向前端侧插入从而自身的台阶部14卡定于主体配件3的台阶部22的状态下，将主体配件3的后端侧的开口部向径向内侧铆接，即形成上述铆接部20，从而绝缘子2被固定。另外，在绝缘子2及主体配件3双方的台阶部14、22之间，夹设有圆环状的密封片23。由此，保持燃烧室内的气密性，防止暴露于燃烧室内的绝缘子2的长脚部13与主体配件3的内周面的间隙中所进入的燃料气体向外部漏出。

此外，为了进一步完善通过铆接来实现的密闭，在主体配件3的后端侧，在主体配件3与绝缘子2之间夹设有环状的环部件24、25，在环部件24、25之间填充有滑石(talc)26的粉末。即，主体配件3经由密封片23、环部件24、25以及滑石26来保持绝缘子2。

此外，在主体配件3的前端部接合有接地电极27，该接地电极27由Ni合金构成，并且大致中间部分弯曲，从而前端部与中心电极5的前端部相对。此外，在该接地电极27的前端部与中心电极5的前端部之间形成有火花放电间隙28。并且，在火花放电间隙28，在大致沿着轴线CL1的方向上进行火花放电。

此外，在本实施方式中，如图2所示，上述工具卡合部19在与轴线CL1正交的剖面上呈交替地具有多个凸部19A及凹部19B的十二角形状。此外，工具卡合部19构成为，在与轴线CL1正交的剖面上，将通过各凸部19A中位于径向最外侧的部位的圆(外接圆)CC的直径设为D(mm)，并且将通过各凹部19B中位于径向最内侧的部位的圆(内接圆)IC的直径设为d(mm)时，满足0.45≤(D-d)/2≤0.75[优选0.45≤(D-d)/2≤0.65]。另外，在本实施方式中，工具卡合部19的外接圆的直径D小于主体配件3的大径部16的外径。

此外，如图3所示，主体配件3形成为，将主体配件3的大径部16的外径设为A(mm)，将形成有工具卡合部19的位置处的主体配件3的内径设为B(mm)时，满足0.60≤(A-D)/2≤1.00及1.30≤(d-B)/2≤1.40。

并且，在本实施方式中，将铆接部20的基端部的外径设为C(mm)时，0.70≤(C-B)/2≤1.00。另外，“铆接部20的基端部”是指，如图4所示，“在包含轴线CL1的剖面上，画出铆接部20的外周面和工具卡合部19的外周面的共同切线CT，在上述铆接部20及共同切线CT的切点PC1与工具卡合部19及共同切线CT的切点PC2之间，主体配件3上与上述共同切线CT的距离最大的部位”。

此外，在本实施方式中，工具卡合部19的尺寸为14mm以下(例如12mm以下)。

此外，在将沿着轴线CL1的槽部21的长度设为H(mm)，并且将槽部21的厚度设为T(mm)时，满足T≥0.7及3.0≤H/T≤5.5(参照图3)。另外，在槽部21的厚度沿着轴线CL1方向不同的情况下，“槽部21的厚度”是指，沿着轴线CL1方向的槽部21的前端与后端的中间部的主体配件3的厚度。

接着，说明上述构成的火花塞1的制造方法。

首先，预先加工好主体配件3。即，准备由S17C或S25C这样的铁类原材料、不锈钢原材料等构成的圆柱状的金属原材料。

接着，使用图5所示的第1模具M1等，对上述金属原材料进行冷挤压成形。即，第1模具M1具有沿着轴线CL1方向、后端侧形成为大径且前端侧形成为小径的空腔C1。并且，在空腔C1的大径部分插入上述金属原材料，在空腔C1的前端侧配置筒状的套筒S1及插入于该套筒S1且前端部比套筒S1的空腔C1侧的面向后端侧突出的销PI1。之后，从空腔C1的后方侧插入具有与上述空腔C1的大径部分大致相同外径的冲头PU1，从而将上述金属原材料向轴线CL1方向前端侧进行挤压成形。由此，得到前端侧形成为小径并且在前端部具有孔部HA1的第1工件W1。

接着，使用图6所示的第2模具M2对上述第1工件W1进行冷挤压成形。即，第2模具M2具有后端侧形成为大径而前端侧形成为小径的空腔C2。并且，从后方侧向空腔C2中插入上述第1工件W1，在空腔C2的前端侧配置筒状的套筒S2及插入于该套筒S2且前端部比套筒S2的空腔C2侧的面向后端侧突出的销PI2。之后，从空腔C2的后方侧插入具有比上述空腔C2的大径部分的内径小的外径的冲头PU2。由此，第1工件W1被挤压成形，从而得到在前端侧具有孔部HA2且在后端侧具有孔部HB2的第2工件W2。

接着，用图7所示的第3模具M3，对上述第2工件W2进行冷挤压成形。即，第3模具M3具有后端侧形成为大径而前端侧形成为小径的空腔C3。并且，从后方侧向空腔C3插入上述第2工件W2，并且在空腔C3的前端侧配置套筒S3及前端部比套筒S3向后端侧突出的销PI3。并且，从空腔C3的后方侧插入具有比空腔C3的大径部分的内径小的外径且在外周具有台阶的冲头PU3。由此，第2工件W2被挤压成形，得到在前端侧具有孔部HA3且在后端侧具有孔部HB3的第3工件W3。

接着，用图8所示的第4模具M4，对第3工件W3进行冷挤压成形。即，第4模具M4由筒状的前端侧模具M41和筒状的后端侧模具M42同轴状地一体化而形成，并且具有在轴线CL1方向上延伸的空腔C4。在此，后端侧模具M42的内周部分的前端侧形成为大径，而后端侧形成为小径。并且，大径部分的内周面形成为与上述大径部16的形状对应的圆筒状。另一方面，小径部分的内周面中至少前端侧形成为与上述十二角形状的工具卡合部19对应的形状，并具有与凸部19A对应的凹陷部分和与凹部19B对应的突出部分。返回制造方法的说明，从后方侧向上述空腔C4插入上述第3工件W3，并且在空腔C4的前端侧配置套筒S4及前端部比上述套筒S4向后端侧突出的销PI4。之后，从空腔C4的后方侧插入在外周具有台阶的冲头PU4，使第3工件W3的外周面向第4模具M4的内周面压接。由此，如图9所示，得到包括具有与工具卡合部19相同的剖面形状的多棱柱部32和具有与上述大径部16相同的剖面形状且与上述多棱柱部32的前端连接的圆柱部33的主体配件中间体31。另外，在主体配件中间体31的前端侧形成有孔部HA5，在后端侧形成有孔部HB5(参照图8)。

之后，通过冲孔冲头(抜き打ちパンチ)等而贯通上述主体配件中间体31的孔部HA5和孔部HB5。此外，对多棱柱部32的前端侧等实施切削加工等，从而如图10所示在大径部16与工具卡合部19之间形成圆筒状的上述槽部21，并且上述多棱柱部32形成为工具卡合部19，上述圆柱部33形成为大径部16。

之后，在主体配件中间体31的前端面电阻焊接上述直棒状的接地电极27。在进行该焊接时产生所谓的“塌边”，因此在去除该“塌边”之后，通过滚压成形来在主体配件中间体31的预定部位形成螺纹部15。由此，得到焊接有接地电极27的主体配件3。此外，在焊接有接地电极27的主体配件3上实施镀锌或镀镍。另外，为了提高耐蚀性，也可以在其表面上进一步实施铬酸盐处理。

另一方面，与上述主体配件3分开而成形加工绝缘子2。例如，使用以氧化铝为主体且含有粘合剂等的原料粉末，调制成形用基础造粒物，并使用其进行橡胶冲压成形，从而获得筒状的成形体。并且，对所获得的成形体实施研磨加工来调整外形，之后实施烧制加工，从而获得绝缘子2。

此外，与上述主体配件3、绝缘子2分开而制造中心电极5。即，对Ni合金实施锻造加工、切削加工等来制作中心电极5。

并且，如上所述获得的绝缘子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被密封固定。作为玻璃密封层8、9，通常混合硼硅酸玻璃和金属粉末而调制，该调制而得到的物质以夹着电阻体7的方式注入到绝缘子2的轴孔4内之后，在从后方按压上述端子电极6的状态下，在烧制炉内烘烧。另外，此时也可以在绝缘子2的后端侧主体部10的表面同时烧制釉层，也可以预先形成釉层。

之后，组装如上所述分别制作的具有中心电极5及端子电极6的绝缘子2和具有接地电极27的主体配件3。更具体而言，将形成为比较薄壁的主体配件3的后端侧的开口部向径向内侧铆接，即形成上述铆接部20，从而进行固定。另外，通过铆接加工，上述槽部21向径向外侧弯曲。

并且，最后弯曲接地电极27的大致中间部分，从而实施调整上述火花放电间隙28的加工，获得上述的火花塞1。

如上所述，根据本实施方式，工具卡合部19形成为，在工具卡合部19的外接圆CC的直径D(mm)和工具卡合部19的内接圆IC的直径d(mm)之间满足0.45≤(D-d)/2≤0.75的关系式。即，将(D-d)/2设置得足够大，达到0.45mm以上，使工具卡合部19的外接圆CC与内接圆IC的直径差比较大，从而能够充分确保工具相对于工具卡合部19的卡合强度。其结果，在安装火花塞1时，能够更确实地防止工具相对于工具卡合部19滑动。

此外，通过将(D-d)/2设为0.75mm以下，在挤压成形时，能够使第3工件W3的材料更确实地到达与工具卡合部19的凸部19A对应的后端侧模具M42的凹陷部分的内部。其结果，能够更确实地将工具卡合部19形成为所希望的形状。

此外，通过将(D-d)/2设为0.75mm以下，能够防止后端侧模具M42的凹陷部分的角度过分减小(形成陡坡)，并且能够更确实地抑制在挤压成形时从第3工件W3对后端侧模具M42施加过大的应力。其结果，能够实现后端侧模具M42的长寿命化，能够进一步提高生产率。

此外，根据本实施方式，主体配件3的大径部16的外径A(mm)及工具卡合部19的外接圆CC的直径D(mm)之间满足0.60≤(A-D)/2≤1.00地设置两者的直径差。因此，能够更确实地防止工具卡合部19的凸部19的材料不足及大径部16变形，能够更确实地将两者形成为所希望的形状。

此外，形成有工具卡合部19的位置的主体配件3的内径B(mm)与工具卡合部19的内接圆IC的直径d(mm)之间满足1.30≤(d-B)/2≤1.40而设定两者的直径差。即，通过将(d-B)/2设为1.30mm以上，能够充分确保工具卡合部19的壁厚，能够更确实地防止在实施对工具卡合部19施加大负荷的铆接加工时工具卡合部19上产生破裂或变形。

此外，通过将(d-B)/2设为1.40mm以下，能够更确实地防止各制品之间工具卡合部19及大径部16的尺寸上产生偏差。其结果，能够进一步提高生产率。

并且，关于主体配件3的内径B(mm)及铆接部20的基端部的外径C(mm)，将两者的直径分别设定为满足0.70≤(C-B)/2≤1.00。即，通过将(C-B)/2设为0.70mm以上，能够充分确保铆接部20的壁厚。因此，能够进一步增大从铆接部20对绝缘子2施加的轴向力，能够进一步提高主体配件3与绝缘子2的固定性。此外，能够有效地防止由于燃烧装置动作时的震动等引起铆接部20进行恢复变形，这一点也能够提高主体配件3与绝缘子2的固定性。

另一方面，(C-B)/2被设为1.00mm以下，防止铆接部20过分增厚。因此，能够更确实地防止在进行铆接加工时工具卡合部19也随着铆接部20的变形而变形的状况。

此外，槽部21的厚度T(mm)及槽部21的长度H(mm)构成为满足T≥0.7及3.0≤H/T≤5.5。由此，能够防止在进行铆接加工时工具卡合部19变形，能够更确实地将工具卡合部19形成为所希望的形状。此外，能够充分增大从主体配件3向绝缘子2施加的轴向力，在绝缘子2与主体配件3之间能够确保优良的气密性。

接着，为了确认通过上述实施方式获得的作用效果，进行了卡合性评价试验及加工性评价试验。

另外，卡合性评价试验的概要如下。即，制作在与轴线正交的剖面上将工具卡合部的外接圆的直径D(mm)及工具卡合部的内接圆的直径d(mm)变更为各种尺寸的火花塞的样品。并且，如图11所示，使用机动扳手(impact wrench)IW将各样品紧固于铁制的试验台TB，确认紧固时在机动扳手IW与工具卡合部19之间是否产生滑动。在此，对于在机动扳手IW与工具卡合部19之间产生了滑动的样品，认为卡合强度不充分，做出“×”的评价，对于在机动扳手IW与工具卡合部19之间没有产生滑动的样品，认为卡合强度优良，做出“○”的评价。另外，样品的紧固是在机动扳手IW的转速为6000rpm的条件下紧固5秒钟来进行的。

此外，加工性评价试验的概要如下。即，准备多个将内周形状(尤其是形成多棱柱部的部位)变更为各种尺寸的后端侧模具，以将上述直径D及直径d变更为各种尺寸。并且，对各后端侧模具进行多次对上述第3工件实施冷挤压加工而形成主体配件中间体的成形作业。在此，在主体配件中间体的多棱柱部(工具卡合部)没有形成为所希望的形状，或在比较早的阶段后端侧模具上产生了破损的情况下，认为加工性差，做出“×”的评价。另一方面，在能够将多棱柱部(工具卡合部)形成为所希望的形状，进行了大量成形作业之后在后端侧模具上仍没有产生破损的情况下，认为加工性优良，做出“○”的评价。此外，在能够将多棱柱部(工具卡合部)形成为所希望的形状，并且更难以产生后端侧模具的破损的情况下，认为加工性非常好，做出“◎”的评价。

表1表示将直径D及直径d变更为各种尺寸时的卡合性评价试验的试验结果及加工性评价试验的试验结果。另外，工具卡合部(多棱柱部)的尺寸被设定为12mm或14mm。此外，在加工性评价试验的试验结果为“○”或“◎”的情况下，进行卡合性评价试验。

[表1]

如表1所示，可知在(D-d)/2小于0.45mm时，在机动扳手IW与工具卡合部之间产生了滑动，卡合强度不充分。

此外，可知在使用内周形状形成为(D-d)/2大于0.75mm的后端侧模具的情况下加工性差。这是因为，为了增大(D-d)，需要减小后端侧模具的内周部分中与工具卡合部的凸部相当的凹陷部分的角度，但是由于减小了凹陷部分的角度，所以即使向后端侧模具的内周面挤压第3工件，第3工件的材料也没有到达凹陷部分的内部，此外即使能够使第3工件的材料到达凹陷部分的内部，在该情况下对后端侧模具施加了过大的应力。

相对于此，可知在将(D-d)/2设为0.45mm以上且0.75mm以下时卡合性及加工性双方优良。这是因为，由于将(D-d)/2设为足够大，达到0.45mm以上，因此充分确保了机动扳手等工具对工具卡合部的卡合强度，另一方面由于将(D-d)/2设为0.75mm以下，因此能够使第3工件的材料比较容易到达后端侧模具的凹陷部分的内部，此外能够有效地抑制从第3工件对后端侧模具施加过大的应力。

此外，确认了：尤其在将(D-d)/2设为0.45mm以上且0.65mm以下时，卡合性优良，并且能够更确实地防止后端侧模具破损，加工性更优良。

根据以上试验结果，可以说为了提高工具卡合部的卡合性及加工性双方，优选的是，工具卡合部的外接圆的直径D(mm)及工具卡合部的内接圆的直径d(mm)满足0.45≤(D-d)/2≤0.75的关系式。此外，从进一步提高加工性的观点考虑，更优选0.45≤(D-d)/2≤0.65。

接着，准备多个将内周形状(尤其是形成圆柱部及多棱柱部的部位)变更为各种尺寸的后端侧模具，以将大径部的直径A(mm)及工具卡合部的外接圆的直径D(mm)变更为各种尺寸，使用各后端侧模具进行成形性评价试验。另外，成形性评价试验是进行多次使用所准备的各后端侧模具对上述第3工件实施冷挤压加工而形成主体配件中间体的成形工序来进行的。在该试验中，在圆柱部及多棱柱部形成为所希望的形状的情况下，认为成形性优良，做出“○”的评价，而在圆柱部或多棱柱部没有形成为所希望的形状的情况(即，在圆柱部的外周面上出现从多棱柱部的凸部延伸的应变，或多棱柱部的凸部没有形成为所希望的形状的情况)下，认为成形性差，做出“×”的评价。表2表示直径A及直径D的值等和成形性评价试验的试验结果。另外，工具卡合部的尺寸被设定为12mm或14mm。

[表2]

如表2所示，在使用内周部分形成为(A-D)/2小于0.60mm的后端侧模具的情况下，在圆柱部的外周面上出现从多棱柱部的凸部延伸的应变，显然成形性差。这是因为，多棱柱部的直径(工具卡合部的外接圆的直径)与圆柱部的直径之差过小，因此在形成圆柱部时，多棱柱部的外周形状容易显露于圆柱部的外周部分。

此外，在使用内周部分形成为(A-D)/2超过1.00mm的后端侧模具的情况下，无法将多棱柱部的凸部形成为所希望的形状，可知成形性差。这是因为，相对于多棱柱部的直径(工具卡合部的外接圆的直径)，圆柱部的直径过大，因此需要向后端侧模具中与圆柱部相当的部位移动更多的材料，其结果，材料难以向后端侧模具中与多棱柱部相当的部位移动。

而在使用内周部分形成为(A-D)/2为0.60mm以上且1.00mm以下的后端侧模具的情况下，能够将多棱柱部及圆柱部双方成形为所希望的形状，确认了成形性优良。因此，为了提高挤压成形时的主体配件的成形性，优选大径部的直径A及工具卡合部的外接圆的直径D满足0.60≤(A-D)≤1.00。

接着，制作在与轴线正交的剖面上将工具卡合部的内接圆的直径d(mm)及形成工具卡合部的位置的主体配件的内径B(mm)变更为各种尺寸的主体配件的样品，并且对各样品进行强度评价试验。另外，在强度评价试验中，进行将各主体配件的样品与绝缘子固定的铆接加工，确认是否有工具卡合部的破损或变形。在此，在工具卡合部上确认了破损或变形的情况下，认为工具卡合部的强度不充分，做出“×”的评价，而在工具卡合部上没有确认到破损等的情况下，认为工具卡合部具有足够的强度，做出“○”的评价。

此外，准备多个将内周形状(尤其是形成多棱柱部及圆柱部的部位)变更为各种尺寸的后端侧模具，以将上述直径d及直径B变更为各种尺寸，并且使用各后端侧模具进行上述成形性评价试验。在此，在圆柱部及多棱柱部形成为所希望的形状的情况下，认为成形性优良，做出“○”的评价。而在主体配件中间体的圆柱部及多棱柱部大致形成为所希望的形状，但所制造的多个主体配件中间体之间圆柱部或棱柱部彼此在尺寸上产生一些偏差的情况下，认为成形性略差，做出“△”的评价。

表3表示工具卡合部的内接圆的直径d及主体配件的内径B的值和强度评价试验及成形性评价试验的试验结果。另外，工具卡合部的尺寸被设定为12mm或14mm。

[表3]

如表3所示，可知满足(d-B)/2小于1.30mm的主体配件的样品在实施了铆接加工时在工具卡合部上产生了破损或变形。这是因为，工具卡合部的壁厚过薄。此外，在使用内周部分形成为(d-B)/2超过1.40mm的后端侧模具的情况下，多棱柱部及圆柱部的尺寸产生一些偏差，可知成形性略差。

而在将(d-B)/2设为1.30mm以上且小于1.40mm的情况下，确认了工具卡合部具有足够的强度，并且能够有效地抑制尺寸偏差。因此，可以说从工具卡合部确保足够的强度，并提高成形性的观点出发，优选的是，工具卡合部的内接圆的直径d及主体配件的内径B满足1.30≤(d-B)/2≤1.40的关系式。

接着，制作将形成工具卡合部的位置的主体配件的内径B(mm)及铆接部的基端部的外径C(mm)变更为各种尺寸的火花塞的样品，并且对各样品进行耐震动评价试验。另外，在耐震动评价试验中，进行60分钟JIS B8061规格的耐震动性试验之后，确认主体配件的铆接部上是否有松动。在此，在铆接部上产生了松动的情况下，认为耐震动性不充分，做出“×”的评价，而在铆接部上没有确认到松动的情况下，认为耐震动性优良，做出“○”的评价。

此外，制作将上述主体配件的内径B及铆接部的基端部的外径C变更为各种尺寸的主体配件的样品，并且对各样品进行上述强度评价试验，确认工具卡合部上是否有变形。在此，在工具卡合部上确认到变形的情况下，认为进行铆接加工时工具卡合部的强度不充分，做出“×”的评价，而在没有确认到工具卡合部变形的情况下，认为工具卡合部具有足够的强度，做出“○”的评价。

表4表示将上述主体配件的内径B及铆接部的基端部的外径C变更为各种尺寸的样品的耐震动评价试验的试验结果及强度评价试验的试验结果。另外，工具卡合部的尺寸被设定为12mm或14mm。此外，在强度评价试验的试验结果为“○”的情况下，进行耐震动性评价试验。

[表4]

如表4所示，可知在(C-B)/2超过1.00mm的情况下，进行铆接加工时工具卡合部变形。这是因为，铆接部的基端部过厚，因此工具变形部随着铆接部的变形而变形。

此外，在(C-B)/2小于0.70mm时，在铆接部产生松动，可知主体配件与绝缘子的固定性可能受损。这是因为，铆接部的基端部过薄，因此铆接部容易由于震动而进行恢复变形。

而在将(C-B)/2设为0.70mm以上且1.00mm以下的情况下，确认了能够抑制铆接加工时的工具卡合部的变形，并且即使在受到震动的情况下，也能够在主体配件与绝缘子之间维持牢固的固定状态。因此，可以说从防止工具卡合部变形并且实现优良的耐震动性的观点出发，优选主体配件的内径B及铆接部的基端部的外径C满足0.70≤(C-B)/2≤1.00的关系式。

接着，对将槽部的厚度T(mm)及槽部的长度H(mm)变更为各种尺寸的主体配件和绝缘子通过铆接加工来固定而成的火花塞的样品，评价工具对工具卡合部的卡合性，并对各样品进行气密性评价试验。另外，卡合性的评价是通过工具能否对工具卡合部正常卡合来进行的，在能够正常卡合工具的情况下，做出“○”的评价，在工具的卡合上产生了不良的情况下，做出“×”的评价。此外，在气密性评价试验中，对各样品进行30分钟规定为JIS B8031的7.4的耐震动性试验(将样品安装于预定的试验装置，以每分钟400次施加震动的试验)之后，进行规定为相同规格的7.5的气密性试验(将样品在150℃的氛围中保持30分钟之后，对样品的前端部施加1.5MPa的气压的试验)。在此，对于没有确认到来自绝缘子及主体配件之间的空气泄漏的样品，认为气密性优良，做出“○”的评价，而对于确认到空气泄漏的样品，认为气密性差，做出“×”的评价。表5表示各样品的与卡合性相关的评价及气密性的评价。

[表5]

如表5所示，可知通过设为T≥0.7mm并且满足3.0≤H/T，能够将工具相对于工具卡合部正常卡合。这是因为，通过设为T≥0.7，能够使沿着径向的槽部的变形量比较小，并且通过设为3.0≤H/T，能够有效地减小铆接加工时从槽部向工具卡合部施加的沿着轴向的应力，能够抑制工具卡合部变形。

此外，确认了设为T≥0.7mm并且H/T≤5.5的样品具有优良的气密性。这是因为，由于将厚度T确保为一定程度的大小，并且防止了长度H相对于厚度T过大，因此能够使从主体配件向绝缘体施加的轴向力足够大。

根据以上试验结果，为了能够将工具相对于工具卡合部更确实地卡合并且实现优良的气密性，优选满足T≥0.7mm及3.0≤H/T≤5.5。

另外，不限定于上述实施方式的记载内容，例如也可以如下实施。当然，也可以是以下没有例示的其他应用例、变更例。

(a)在上述实施方式中，工具卡合部19的尺寸为14mm以下，但工具卡合部19的尺寸不限定于此。

(b)在上述实施方式中，没有特别规定主体配件3的尺寸(直径)，但如上所述工具卡合部为十二角形状时尤其有利于小径化的主体配件。因此，例如在螺纹部15的螺纹径为M12以下的主体配件中也可以适用本发明的技术思想。

(c)在上述实施方式中，工具卡合部19的凸部19A中位于径向最外侧的部位为有棱角的形状，但该部位的形状不限定于此。因此，例如也可以将该部位设为倒角形状或剖面弯曲形状(R形状)。在该情况下，能够比较容易减小工具卡合部19的外接圆的直径D，关于工具卡合部19，能够更容易满足0.45≤(D-d)/2≤0.75(0.65)的关系式。此外，在将上述部位设为倒角形状或剖面弯曲形状时，也可以使用与将形成凸部19A的部位构成为倒角形状等对应的形状的后端侧模具。通过使用这样的后端侧模具，能够更确实地将工具卡合部形成为所希望的形状，并且能够减小挤压成形时向模具施加的应力，其结果能够进一步提高生产率。

(d)虽然在上述实施方式中没有特别记载，但也可以在中心电极5的前端部及接地电极27的前端部中的至少一方设置由贵金属合金(例如Pt合金或Ir合金等)构成的贵金属端头。

(e)在上述实施方式中，具体说明了在主体配件3的前端部接合接地电极27的情况，但也能够适用于削去主体配件的一部分(或预先在主体配件上焊接的前端配件的一部分)而形成接地电极的情况(例如日本特开2006-236906号公报等)。

标号说明

1...火花塞

2...绝缘子(绝缘体)

3...主体配件

16...大径部

19...工具卡合部

19A...凸部

19B...凹部

20...铆接部

21...槽部

32...多棱柱部

33...圆柱部

CL1...轴线

Claims (7)

1.一种火花塞，包括通过挤压成形来形成的具有工具卡合部的筒状的主体配件，

上述工具卡合部的与轴正交的剖面形状呈交替地具有多个凸部及凹部的十二角形状，

上述火花塞的特征在于，

在上述主体配件的与轴线正交的剖面上，将通过上述各凸部的位于径向最外侧的部位的圆的直径设为D(mm)，并且将通过上述各凹部的位于径向最内侧的部位的圆的直径设为d(mm)时，

满足0.45≤(D-d)/2≤0.75。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

上述主体配件具有直径比上述工具卡合部的直径大的大径部，

在将上述大径部的外径设为A(mm)时，

满足0.60≤(A-D)/2≤1.00。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

在将形成上述工具卡合部的位置的上述主体配件的内径设为B(mm)时，

满足1.30≤(d-B)/2≤1.40。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的火花塞，其特征在于，

还包括在上述主体配件的内周侧所固定的绝缘体，并且，

上述主体配件具有铆接部，该铆接部从上述工具卡合部的后端向后端侧延伸，通过与上述绝缘体直接或间接地卡定来固定上述绝缘体，

在将形成上述工具卡合部的位置的上述主体配件的内径设为B(mm)，并且将上述铆接部的基端部的外径设为C(mm)时，

满足0.70≤(C-B)/2≤1.00。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的火花塞，其特征在于，

满足0.45≤(D-d)/2≤0.65。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述主体配件具有位于上述工具卡合部与上述大径部之间的槽部，

在将沿着上述轴线的上述槽部的长度设为H(mm)，并且将上述槽部的厚度设为T(mm)时，

满足T≥0.7及3.0≤H/T≤5.5。

7.一种火花塞的制造方法，上述火花塞为权利要求1至6中任一项所述的火花塞，该火花塞的制造方法的特征在于，

上述主体配件具有：大径部，位于上述工具卡合部的前端侧，直径大于上述工具卡合部的直径；和

槽部，位于上述工具卡合部与上述大径部之间，

上述工具卡合部、大径部及槽部以如下方式形成：通过上述挤压成形来形成具有与上述工具卡合部相同的剖面形状的多棱柱部以及具有与上述大径部相同的剖面形状且与上述多棱柱部的前端连接的圆柱部之后，对上述多棱柱部的前端部实施加工。

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