CN103339809B - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明的课题为提供中心电极良好地固定于轴孔内的火花塞。本发明的火花塞包括：绝缘体，包括：轴孔，沿轴线方向延伸；第一内周面，形成轴孔的前端侧；第二内周面，形成轴孔的后端侧且具有比第一内周面更大的内径；以及架部，连接第一内周面和第二内周面；中心电极，通过塑性加工而成形，包括：大径部，支撑于架部；突出部，从大径部向后端侧突出；以及圆柱状的脚部，与大径部相邻且突出到由第一内周面包围的空间中；和密封部，用于使中心电极固定于轴孔内，如果将具有能够包围突出部的最小直径的虚拟圆筒的直径设为A(mm)、将大径部的最大直径设为B(mm)、将在第一内周面所包围的空间中存在的脚部的平均直径设为C(mm)，则在C＜A时，A-C≤B-A。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的点火的火花塞。

背景技术

用于机动车发动机等内燃机的点火用的火花塞通常包括：筒状的主体配件；配置在该主体配件的内孔中的筒状的绝缘体；配置在该绝缘体的前端侧轴孔中的中心电极；配置在另一端侧轴孔中的端子配件；和一端与主体配件的前端侧接合且另一端与中心电极相对而形成火花放电间隙的接地电极。

中心电极配置为具有配置在轴孔的前端侧的脚部和在该脚部的后端侧的比脚部直径大的大径部，该大径部支撑在作为绝缘体的轴孔的内径改变的部分的架部。在大径部的后端侧进一步设置有比大径部直径小的突出部，在大径部及突出部的外周部分即在大径部及突出部与绝缘体之间设置有密封部件，中心电极通过该密封部件固定在轴孔内。

在专利文献1中，作为通过改善密封部件的填充性而充分地提高中心电极所需要的耐冲击性那样的火花塞，记载有：“一种火花塞…将贯穿设置在上述中心电极的头部沿直径方向纵贯的平行槽的、从平行槽的端部到中心电极的周缘部的距离设为B，进而将随着上述平行槽的贯穿设置而在中心电极的头部形成的突起的高度设为C，在上述情况下，13≤B/A≤4010≤C/A≤35”（参照专利文献1的权利要求1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-266055号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了将中心电极良好地固定于轴孔内，密封部件均匀地设置在中心电极的外周即可。但是，在中心电极的突出部不是相对于中心电极的轴线的轴对称的形状的情况下，例如，在圆柱状的突出部的轴线形成为相对于中心电极的轴线向直径方向偏离的情况下，不能放射状地均匀地形成在中心电极和绝缘体之间的空间，因此产生密封部件的厚度厚的部分和厚度薄的部分。其结果是，在火花塞应用于实机的情况下，存在如下可能性：由于振动或高温状态所造成的热膨胀等，密封部件的薄的部分成为弱点而使中心电极在轴孔内晃荡。

本发明的课题为，提供一种火花塞，具有中心电极，该中心电极使表示中心电极的突出部的轴线和脚部的轴线的偏离宽度的偏心量减少并且使表示在突出部的侧面形成的凹陷的深度的凹陷量减少，从而在突出部的外周沿周向均匀地形成密封部件，其结果是，中心电极良好地固定于轴孔内。

用于解决课题的手段

作为用于解决上述课题的手段，

（1）一种火花塞，包括：

绝缘体，包括：轴孔，沿轴线方向延伸；第一内周面，形成所述轴孔的前端侧；第二内周面，形成所述轴孔的后端侧且具有比所述第一内周面更大的内径；以及架部，连接所述第一内周面和所述第二内周面；

中心电极，通过塑性加工而成形，包括：大径部，支撑于所述架部；突出部，从所述大径部向后端侧突出；以及圆柱状的脚部，与所述大径部相邻且突出到由所述第一内周面包围的空间中；和

密封部，用于使所述中心电极固定于所述轴孔内，

所述火花塞的特征在于，

如果将具有能够包围所述突出部的最小直径的虚拟圆筒的直径设为A（mm）、将所述大径部的最大直径设为B（mm）、将在所述第一内周面所包围的空间中存在的所述脚部的平均直径设为C（mm），则在C＜A时，

A-C≤B-A。

上述（1）的火花塞的优选方式如下：

（2）其特征在于，在通过突出部的轴线方向长度L’除以所述脚部的平均直径C而得到的值（L’/C）为1以上时，

将通过所述突出部的体积V除以所述脚部的剖面积D而得到的成形前突出部长度（V/D）设为L，所述成形前突出部长度L和所述突出部的轴线方向长度L’的差（L-L’）相对于所述成形前突出部长度L的比例即压缩率（L-L’）/L×100（%）为13%以下。

发明效果

根据本发明的火花塞，在C＜A时，A-C≤B-A，因此能够形成如下中心电极：使表示中心电极的突出部的轴线和脚部的轴线的偏离宽度的偏心量减少，并且使表示在突出部的侧面形成的凹陷的深度的凹陷量减少。由此，在突出部的外周沿周向均匀地形成密封部件，其结果是，能够提供中心电极良好地固定于轴孔内的火花塞。

根据本发明的火花塞，在通过突出部的轴线方向长度L’除以上述脚部的平均直径C而得到的值（L’/C）为1以上时，压缩率（L-L’）/L×100（%）为13%以下，因此能够更进一步减少偏心量及凹陷量，其结果是，能够提供中心电极更加良好地固定于轴孔内的火花塞。

附图说明

图1是作为本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞的整体剖视说明图。

图2是作为本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞的主要部分剖视说明图。

图3是表示本发明中的中心电极的制造工序的一个例子的工序图。

图4是表示本发明中的中心电极的制造工序的一个例子的工序图。

图5是用于说明偏心量的说明图。

图6是用于说明凹陷量的说明图。

图7是表示凹模D8的轴配置为相对于凹模D7的轴偏离的情况的说明图。

图8是用于说明压缩率的说明图。

图9是表示L’/C和偏心量的关系的图。

具体实施方式

图1表示作为本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞。图1是作为本发明所涉及的火花塞的一个实施例的火花塞1的整体剖视说明图。另外，将绝缘体的轴线设为O、在图1中将纸面下方设为轴线O的前端方向、将纸面上方设为轴线O的后端方向而进行说明。

该火花塞1包括：绝缘体3，具有沿轴线O方向延伸的轴孔2；中心电极4，通过密封部件6固定在上述轴孔2的前端侧；端子配件5，配置在上述轴孔2的后端侧；主体配件7，容纳上述绝缘体3；接地电极8，配置为一端与上述主体配件7的前端面接合并且另一端经由间隙g与上述中心电极4相对。

上述主体配件7具有大致圆筒形状，且形成为容纳并保持绝缘体3。在主体配件7的前端方向的外周面形成有螺纹部9，利用该螺纹部9而将火花塞1安装到未图示的内燃机的汽缸盖。主体配件7能够由导电性的钢铁材料例如低碳钢形成。为了谋求该螺纹部9的小径化，优选设为M12以下。

上述接地电极8的形状及构造设计为具有例如大致棱柱状，一端与主体配件7的前端面接合，在途中弯曲成大致L字，其前端部经由间隙g与中心电极4的前端部相对。接地电极8由与形成中心电极4的材料相同的材料形成。

上述端子配件5是用于从外部将用于在中心电极4与接地电极8之间进行火花放电的电压施加到中心电极4的端子。端子配件5具有：凸缘部10，其外径比轴孔2的内径更大而从轴孔2露出，其一部分抵接于绝缘体3的轴线O方向的后端侧端面；和大致圆柱状的棒状部11，从凸缘部10的轴线O方向的前端侧端面向前端方向延伸并容纳在轴孔2中。端子配件5由例如低碳钢等形成，在其表面通过电镀等形成Ni金属层。

经由滑石（talc）12或填料13等将上述绝缘体3保持于主体配件7的内周部。绝缘体3包括：第一内周面14，形成上述轴孔2的前端侧；第二内周面15，形成上述轴孔2的后端侧，具有比上述第一内周面14更大的内径；和架部16，连接上述第一内周面14和上述第二内周面15。绝缘体3在其前端方向的端部从主体配件7的前端面突出的状态下固定于主体配件7。优选绝缘体3是具有机械强度、热强度、电气强度等的材料，作为这样的材料，举例如以氧化铝为主体的陶瓷烧结体。

上述中心电极4具有：头部17，支撑于上述架部16；和大致圆柱状的脚部18，其与上述头部17相邻且突出到由上述第一内周面14包围的空间中，中心电极4在前端从绝缘体3的前端面突出的状态下绝缘保持于主体配件7。上述头部17具有：大径部19，与脚部18相比直径更大，支撑于架部16；和突出部20，与大径部19相比直径更小，从上述大径部19的后端向后端侧突出。

上述大径部19从轴线O方向的前端侧按顺序具有扩径部23、最大直径部24和缩径部25，在缩径部25的后端侧连续设置有突出部20。上述扩径部23支撑于上述架部16，从而中心电极4固定在轴孔2内。在这样的实施方式中，扩径部23形成为圆锥状，最大直径部24的外周面形成为圆柱状，缩径部25与圆柱状的最大直径部24和与该最大直径部24相比外径更小的圆柱状的突出部20相连接而形成为与轴线O正交的平面。

在这样的实施方式中，上述突出部20形成为圆柱状，在上述突出部20的与大径部19相反一侧的端部形成有倒圆锥状的凹部26。如果形成凹部26，则密封部件6和头部17增大接触面积，因此密封部件6和头部17变得容易密合。

上述脚部18包括：圆柱状的轴状部，与上述大径部19相邻且突出到由上述第一内周面14包围的空间中；中径部，与该轴状部相邻且与轴状部相比外径更小；小径部，与该中径部相邻且与中径部相比外径更小；和前端部30，与该小径部相邻，由小径部的外径进行缩径而具有圆锥台形。在该方式中，上述前端部30整体从绝缘体3的前端面露出，但是也可以是只有上述前端部30的一部分从绝缘体3的前端面露出，也可以是小径部的一部分和前端部30的整体从绝缘体3的前端面露出。

中心电极4优选由具有热传导性及机械强度等的材料形成，例如，由英科耐尔（Inconel，商标名）600等Ni基合金形成。另外，中心电极4并不限于通过Ni基合金等一个种类的材料而形成的单一结构，也可以是两层结构，具有：通过Ni基合金等而形成的外层27；和由与上述外层27相比热传导率更高的材料形成的内层28，被该外层27包围在内部。也可以是层结构，具有：外层；内层，被该外层包围在内部；和一层以上的层，被该内层包围在内部且彼此相邻的层通过不同材料而形成。能够举例如Cu、Cu合金、Ag或Ag合金等作为形成上述内层28的材料。

上述密封部件6通过设置在由上述架部16、上述第二内周面15和上述头部17包围的空间中而将上述中心电极4固定在上述轴孔2内。能够对包括硼硅酸钠玻璃等玻璃粉末、Cu、Fe等金属粉末的密封粉末进行烧结而形成密封部件6。密封部件6的电阻值通常为数百mΩ以下。

经由上述密封部件6在中心电极4和端子配件5之间设置电阻体21。电阻体21将中心电极4和端子配件5电连接，通过该电阻体21防止电波噪声的产生。能够对含有硼硅酸钠玻璃等玻璃粉末、ZrO₂等陶瓷粉末、炭黑等非金属导电性粉末和/或Zn、Sb、Sn、Ag、Ni等金属粉末等的电阻体组成物进行烧结而形成电阻体21。该电阻体21的电阻值通常为100Ω以上。

在这样的方式中，在电阻体21和端子配件5之间设置有由与上述密封部件6相同的材料形成的第二密封部件22，端子配件5密封并固定于绝缘体3。根据需要设置第二密封部件22，在没有第二密封部件22的情况下，通过上述电阻体21将端子配件5密封并固定于绝缘体3。

如图2（a）所示，如果该火花塞将具有能够包围突出部20的最小直径的虚拟圆筒的直径设为A(mm)，将大径部19的最大直径设为B(mm)，将脚部18的平均直径设为C(mm)，则在C＜A时，A-C≤B-A。换句话说，在突出部20比脚部18粗时，大径部19的直径和突出部20的直径的差与突出部20的直径和脚部18的直径的差相比更大。如图2（b）所示，通过满足上述关系式，能够形成满足如下条件的中心电极4：使表示中心电极4的突出部20的轴线X和脚部18的轴线Y的偏离宽度的偏心量a减少，并且，使表示在突出部20的侧面形成的凹陷33的深度的凹陷量b减少。

在火花塞的制造工序中，在组装中心电极4和绝缘体3时，插入轴孔2中的中心电极4配置为使脚部18的轴线Y和绝缘体3的轴线O一致。在配置偏心量a大的中心电极的情况下，突出部20的轴线X相对于绝缘体3的轴线O较大地偏离，因此在突出部20和第二内周面15之间形成宽阔的空间和狭小的空间，从成为向直径方向偏离的空间。通过将形成密封部件6的密封粉末填充到该空间中并加热压缩而成为密封部件6，通过该密封部件6将中心电极4固定在轴孔2内。如果并没有沿轴线O的直径方向均匀地形成上述空间而部分地存在狭小的空间，则填充至该狭小的空间的密封粉末的填充量变少，在该部分中的中心电极4对于绝缘体3的固定力变弱。即使在凹陷33形成在突出部20的侧面的情况下也产生同样的情况。即，如图2（b）所示，如果在突出部20的侧面有凹陷33，则在与存在凹陷33的部分对应的空间中密封粉末的填充量增多，但是相对地在其他空间中密封粉末的填充量减少。由此，无法在中心电极4的外周均匀地形成密封部件6，因此无法将中心电极4沿周向均匀地固定于绝缘体3，从而密封部件6的量相对少的部分成为弱点。其结果是，在火花塞应用于实机的情况下，有时由于振动或高温状态所造成的热膨胀等使中心电极4在轴孔2内晃荡。

但是，根据本发明的火花塞，设置有使偏心量a及凹陷量b减少的中心电极4，因此在将中心电极4组装于绝缘体3后，能够在突出部20和第二内周面15之间围绕轴线O均匀地形成空间。由此，能够将密封粉末沿周向均匀地填充在该空间中，因此能够提供中心电极4良好地固定于轴孔2的火花塞。

如果在C＜A时，A-C≤B-A，则能够形成使偏心量a及凹陷量b减少的中心电极4的原因在于，在中心电极4的制造工序中的顺序。因此，为了使对于本发明的理解变得容易，首先，以中心电极4的制造方法作为中心，在以下说明火花塞1的制造方法的一个例子。

图3及图4是表示中心电极的制造工序的说明图。首先，将英科耐尔600等形成中心电极的Ni基合金制线材料切断为预定的长度，对切断的线材的两端面进行打击而形成平面，从而形成圆柱状外壳部件41。接着，通过由图4（a）所示的凹模D1、凸模P1及销p1构成的锻造装置61对该圆柱状外壳部件41进行冷锻造。具体地说，通过将圆柱状外壳部件41插入凹模D1的圆孔d1内并以凸模P1进行冲孔而形成中间外壳部件42，该中间外壳部件42的剖面形状为圆柱状，在其上端面具有浅的凹槽，其下端面的外周具有圆的形状。另外，销p1为用于将成形后的中间外壳部件42从凹模D1的圆孔d1推出的卸料销（kickout pin）。

进而，通过由图4（b）所示的凹模D2、凸模P2及销p2构成的锻造装置62对该中间外壳部件42进行冷锻造。具体地说，通过将中间外壳部件42插入凹模D2的圆孔d2内并以凸模P1进一步进行冲孔而形成具有深的凹槽43的杯状外壳部件45。另外，销p2为用于将成形后的杯状外壳部件45从凹模D2的圆孔d2推出的卸料销。

另一方面，将Cu、Cu合金、Ag、及Ag合金等热传导性优异的金属制线材料切断为预定的长度，对切断的线材的两端面进行打击而成形为平面，从而形成圆柱状芯材51。接着，对该圆柱状芯材51进行冷锻造而形成具有头部的圆柱状芯材52。接着，如图4（c）所示，将具有头部的圆柱状芯材52能够活动地嵌合在杯状外壳部件45的凹槽43中而形成嵌合体，将该嵌合体插入凹模D3的圆孔d3内，通过以凸模P3进行平行冲孔而形成图3所示的第一复合体71。另外，销p3为将成形后的第一复合体71从凹模D3的圆孔d3推出的卸料销。

如图4（d）所示，将该第一复合体71插入凹模D4的圆孔d4内并以凸模P4进行按压而进行前方挤出成形，从而使第一复合体71的前端侧细径化，形成图3所示的圆棒状的挤出成形体73。在该挤出成形体的前端侧形成与第一复合材71相比外径更小的圆棒状的轴状部74，在其后端侧形成未实施前方挤出成形而维持直径大的后端部72。

接着，通过将挤出成形体73的后端侧的包含后端部72的部分切断，形成图3所示的具有轴状部74的第二复合体75。

接着，如图4（e）所示，将第二复合体75插入凹模D5的圆孔d5内并以凸模P5进行按压而进行前方挤出成形，从而使第二复合体75的轴状部74进一步细径化，形成图3所示的具有台阶的第3复合体77。在该第3复合体77的轴状部74的前端侧形成与轴状部74相比外径更小的圆棒状的小径部76。

接着，如图4（f）所示，将第3复合体77插入凹模D6的圆孔d6内，以凸模P6进行按压而进行压穿成形，从而使第3复合体77的轴状部74的前端侧进一步细径化，形成图3所示的具有双台阶的第4复合体78。在该第4复合体78的轴状部74和小径部76之间，形成与轴状部74相比外径更小、与小径部76相比外径更大的圆轴状的中径部79。

接着，如图4（g）所示，在第4复合体78的一部分从凹模D7的后端露出的状态下，将第4复合体78的一部分插入凹模D7的圆孔d7中。在凹模D7的圆孔d7的后端侧设置有与圆孔d7相比内径更大的圆孔d71。接着，以将从凹模D7的后端露出的第4复合体78插入凹模D8的圆孔d8中的方式配置凹模D8。此时，以使凹模D7的圆孔d7的轴线N和凹模D8的圆孔d8的轴M一致的方式配置凹模D8。另外，圆孔d8的内径形成为比圆孔d7大而比圆孔d71小。接着，以凸模P7按压第4复合体78，使第4复合体78的后端部分发生塑性变形，进而按压到使第4复合体78充满凹模D7的圆孔d71为止，从而在第4复合体78的后端形成大径部19和突出部20。由此，形成中心电极4。

另外，在该中心电极的制造方法的例子中，对于中心电极由外层27和内层28形成的例子进行了说明，但是内层进一步由两个以上的层形成的中心电极或由同一种类的材料形成的中心电极也能够由相同的方法形成。

另一方面，通过公知的方法，以预定的形状制作接地电极8、主体配件7、端子配件5及绝缘体3。

将中心电极4插入绝缘体3的轴孔2内，将中心电极4的扩径部23卡定于轴孔2的架部16，将脚部18配置在由第一内周面14包围的空间中，将头部17配置在由第二内周面15包围的空间中。此时，脚部18的直径与由第二内周面15包围的空间的内径相比略小，该脚部18具有能将中心电极4插入轴孔2内的程度的空隙。因此，能够以使脚部18的轴线Y和绝缘体3的轴线O几乎一致的方式将中心电极4配置在轴孔2内。

接着，将形成密封部件6的密封粉末、形成电阻体21的电阻体组成物、以及形成第二密封部件22的密封粉末以此顺序从上述轴孔2内的后端侧放入，将冲压销插入轴孔2内并以60N/mm²以上的压力进行预压缩。根据本发明所涉及的火花塞，设置有使偏心量a及凹陷量b减少的中心电极4，因此在突出部20和第二内周面15之间沿轴线O的直径方向均匀地形成空间。因此，能够将密封粉末沿周向均匀地填充在该空间中。

接着，以从上述轴孔2内的后端侧插入端子配件5的棒状部11并使棒状部11与密封粉末接触的方式配置端子配件5。

接着，在密封粉末所包含的玻璃粉末的玻璃软化点以上的温度例如800～1000℃的温度下，将密封粉末及电阻体组成物加热3～30分钟，并且将端子配件5的凸缘部10的前端面压入到与绝缘体3的后端面抵接，从而压缩并加热密封粉末及电阻体组成物。

像这样对密封粉末及电阻体组成物进行烧结而形成电阻体21、密封部件6及第二密封部件22，通过密封部件6及第二密封部件22使中心电极4及端子配件5密封并固定在轴孔2内。根据本发明，在中心电极4和第二内周面15之间沿周向均匀地形成密封部件6，因此能够提供中心电极4良好地固定于轴孔2的火花塞。

接着，将固定有中心电极4及端子配件5等的绝缘体3组装于主体配件7，该主体配件7的前端面通过激光焊接等与接地电极8接合。

最后以将接地电极8的前端部向中心电极4侧弯曲而使接地电极8的一端与中心电极4的前端部相对的方式制造火花塞1。

如果在C＜A时A-C≤B-A，则像上述这样通过塑性加工而形成的中心电极能够使偏心量a及凹陷量b减少。

本发明的中心电极4以C＜A作为前提，即以突出部20的直径比脚部18的直径大作为前提。在C＞A即突出部20的直径比脚部18的直径小的情况下，在形成上述中心电极4的工序中，需要进一步追加使突出部比脚部细的工序。因此，从使中心电极4的制造工序的简略化的观点来看，本发明的中心电极4为C＜A。另外，在C＝A即突出部20的直径与脚部18的直径相等的情况下，在形成突出部20和大径部19的工序中，在将从凹模D7的上端露出的第4复合体78插入凹模D8的圆孔d8中而配置凹模D8时，存在压弯第4复合体78的可能性。

通过后述的实验数据表示如下内容：如果在C＜A时A-C≤B-A，则中心电极4使偏心量a及凹陷量b减少。对于根据中心电极的形状能够调整偏心量a及凹陷量b的内容，能够进行如下这样的定性说明。

存在如下可能性：（A-C）的值越大，即突出部20与脚部18相比越粗，则偏心量a变得越大。如图4（g）所示，在形成突出部20和大径部19的工序中，首先，将第4复合体78插入凹模D7的圆孔d7中，再将从凹模D7的后端露出的第4复合体78插入凹模D8的圆孔d8中而配置凹模D8。此时，以使凹模D7的圆孔d7的轴线N和凹模D8的圆孔d8的轴线M一致的方式配置凹模D8。但是，也有时不能以使轴线N和轴线M完全一致的方式配置凹模D8。其中，如图5所示，即使在配置为轴N和轴M不一致而偏离的情况下，第4复合体78的一部分也从凹模D7的后端露出，因此凹模D8的圆孔d8的内周面与第4复合体78接触，轴不会进一步偏离。即，轴线N和轴线M的偏离宽度最大为（A-C）/2。如果配置为凹模D7的轴N与凹模D8的轴M偏离，则对应于该偏离宽度而确定表示脚部18的轴线Y和突出部20的轴线X的偏离宽度的偏心量a。因此，存在（A-C）的值越大，则轴线N和轴线M的偏离宽度变得越大的可能性，因此（A-C）的值越小，则能够使偏心量a变得越小。

存在如下可能性：（A-C）的值越大，即突出部20与脚部18相比越粗，则凹陷量b变得越大。如图4（g）所示，在形成突出部20和大径部19的工序中，将第4复合体78插入凹模D7的圆孔d7中，至此配置凹模D8后，以凸模P7按压第4复合体78，使第4复合体78的后端部发生塑性变形，并按压到使第4复合体78充满圆孔d71为止。此时，如图6所示，如果第4复合体78不是以完全充满凹模D8的圆孔d8的方式发生塑性变形，则有在突出部20的侧面形成凹陷33的可能性。如图6（a）所示，在以轴线N和轴线M一致的方式配置的情况下，凹陷量b的最大值变为（A-C）/2。并且，如图6（b）所示，在轴线N和轴线M以例如（A-C）/2的偏离宽度配置的状态下以凸模P7按压第4复合体78的情况下，凹陷量b的最大值变为（A-C）。总之，存在（A-C）的值越大则凹陷量b变得越大的可能性，而（A-C）的值越小，则能够使凹陷量b变得越小。

并且，（B-A）的值具有比0大的、某程度的大小即可。即，如图7所示，在大径部19的直径与突出部20的直径相比相同或仅是略大而已的情况下，在形成突出部20和大径部19的工序中，在轴N与轴M偏离的状态下配置凹模D7和凹模D8的情况下，存在突出部20比大径部19的侧面更向直径方向突出的可能性。由此，在设计为将轴孔2在第二内周面15的内径作为能够插入大径部19的最小直径的情况下，存在由于突出部20在直径方向上过于突出而发生不能将中心电极4插入轴孔2中的可能性。

并且，为了使凹陷33难以在突出部20形成，优选（B-A）的值具有某程度的大小。如图4（g）所示，在形成突出部20和大径部19的工序中，将第4复合体78插入凹模D7的圆孔d7中，至此在配置凹模D8后，以凸模P7按压第4复合体78，使第4复合体78的后端部发生塑性变形，并按压到使第4复合体78充满圆孔d71为止。此时，如果在第4复合体78已充满凹模D7的圆孔d71后仍然继续按压第4复合体78，则存在凹模D7破损的可能性。因此，如果第4复合体78充满了圆孔d71，则按压结束。在（B-A）的值接近0即大径部19的直径和突出部20的直径几乎相同的情况下，即使第4复合体78充满与圆孔d7相比直径更大的圆孔d71，有时第4复合体78也无法充满凹模D8的圆孔d8。有时该第4复合体78所未充满的部分成为凹陷33而形成突出部20。

如图8所示，在本发明的中心电极4中，在突出部20的轴线方向长度L’除以脚部18的平均直径C而得到的值（L’/C）为1以上时，优选为3以下时，将突出部20的体积V除以脚部18的剖面积D而得到的成形前突出部长度（V/D）设为L，成形前突出部长度L和突出部20的轴线方向长度L’的差（L-L’）相对于成形前突出部长度L的比例即压缩率（upsetting ratio）（L-L’）/L×100（%）为13%以下。如果满足上述关系式，则能够更进一步减少偏心量a及凹陷量b，其结果是，能提供中心电极4更加良好地固定于轴孔2内的火花塞。

如图4（g）所示，在形成突出部20和大径部19的工序中，上述压缩率表示在以凸模P7将第4复合体78沿轴线M方向压缩时的、形成突出部20的部分的压缩率。在值（L’/C）为1以上时，突出部20相对于脚部18变粗。如果将第4复合体78的形成突出部20的突出部形成部80以超过13%的压缩率进行压缩，则突出部20的直径与第4复合体78相比增大到预定比例以上。第4复合体78的直径与脚部18的直径相同，因此突出部20的直径与脚部18的直径相比增大到预定比例以上，像上述这样，存在偏心量a及凹陷量b增大的可能性。

能够通过千分尺测定突出部20的虚拟圆筒的直径A、大径部19的最大直径B、脚部18的平均直径C，并且能够通过投影机测定突出部20的轴线方向长度L’。

关于上述直径A，能够从与中心电极4的轴正交的方向观察而测定突出部20的最大宽度、每当使中心电极4旋转60°而测定突出部20的最大宽度、将这些的测定值中的最大值作为直径A。关于上述最大直径B，能够从中心电极4的后端方向观察而测定多个方向的直径并将测定的直径中的最大直径作为最大直径B。关于上述脚部18的平均直径C，在像本实施方式的中心电极4这样直径以多台阶状变化的情况下，对脚部18的直径最大的轴状部74的直径的平均直径进行测定。首先，将从轴状部74的前端沿轴线O向后端方向1mm的位置作为测定开始点，对在该测定开始点的正交的两方向的脚部18的直径进行测定。同样地，对从该测定开始点向后端方向每隔1mm的五个点的两方向的直径进行测定，通过计算这些10个点的测定值的算术平均值，能够得到平均直径C。

另外，大径部19的前端为从中心电极4的前端向后端的、由脚部18的平均直径C开始扩大直径的位置。换句话说，将在脚部18和大径部19的边界附近的、具有与平均直径C相比总是更大的外径的部位的轴线O方向的前端位置作为大径部19的前端。并且，大径部19的后端为从中心电极4的后端向前端的、由突出部20的直径A开始扩大直径的位置。换句话说，将在突出部20和大径部19的边界附近的、具有与直径A相比总是更大的外径的部位的轴线O方向的后端位置作为大径部19的后端。

能够根据脚部18的平均直径C计算脚部18的剖面积D。并且，能够通过计算求出突出部20的体积V。通过偏心度测定器能够测定偏心量a，通过千分尺或投影机能够测定凹陷量b。

本发明所涉及的火花塞用于机动车用的内燃机例如汽油发动机等的火花塞，上述螺纹部与划分并形成内燃机的燃烧室的盖部（未图示）所设置的螺纹孔相螺合，从而固定在预定的位置。本发明所涉及的火花塞能够应用于任意的内燃机。

本发明所涉及的火花塞并不限于上述实施例，在能够实现本申请发明的目的的范围内，能够进行各种改变。例如，与螺纹直径无关，只要满足上述必要条件，本发明所涉及的火花塞就能够提供中心电极良好地固定于轴孔内的火花塞。

上述中心电极4的头部17的形状并不限于上述实施例，例如，大径部及突出部也可以是圆柱状或鼓形状。并且，也可以在大径部及突出部的表面上实施螺纹加工及滚花加工。

既可以在上述中心电极4和上述接地电极8的相对的面设置由铂合金及铱合金等形成的贵金属端头31、32，也可以只在上述中心电极4及上述接地电极8的任一方设置贵金属端头。在本方式的火花塞1中，上述中心电极4及上述接地电极8两者均设置有贵金属端头31、32，在各贵金属端头31、32之间形成火花放电间隙g。

实施例

＜中心电极的制作＞

按照上述制造工序制作具有与图1所示的中心电极相同形状的中心电极。使具有能够将突出部包围在内部的最小直径的虚拟圆筒的直径（A）、大径部的最大直径（B）、脚部的平均直径（C）、脚部的剖面积（D）、突出部的体积（V）、突出部的轴线方向长度（L’）改变，从而制作具有表1及表2所示的各种尺寸的中心电极。

关于上述各种尺寸，通过千分尺如上所述地测定（A）、（B）、（C），通过投影机如上所述地测定（L’）。（D）及（V）是由上述测定值通过计算而求出的。突出部为圆柱形状并在后端部具有倒圆锥状的凹槽，脚部为多台阶状的圆柱形状。

另外，制成的中心电极为层结构，具有：由以Cu为主成分的金属形成的内层；和由以Ni为主成分的金属形成的外层，将该内层包围在内部。

＜中心电极的尺寸和偏心量及凹陷量的关系＞

关于制成的中心电极，通过偏心度测定器（主体：ユニバーサルパンチ社（Universal Punch Corporation）制K1-10型；千分表（dial testindicator）：株式会社三丰制TI-123H）测定偏心量（a），通过投影机测定凹陷量（b）。在表1中表示测定结果。

如表1所示，（B-A）-（A-C）的值变得越大，则偏心量（a）及凹陷量（b）变得越小。如图7所示，如果偏心量（a）为（B-A）/2以上的值而轴线X相对于轴线Y偏心（B-A）/2以上的值，则突出部从大径部的直径方向的端面过于突出，存在中心电极向轴孔内的插入性变差的可能性，并且存在不能均匀地填充密封粉末的可能性。因此，如果将（B-A）/2的值作为偏心量（a）的容许值，则在（B-A）-（A-C）的值为0以上时，偏心量（a）变得比容许值更小。

具有偏心量（a）及凹陷量（b）小的中心电极的本发明的火花塞能够在突出部的外周沿周向均匀地形成密封部件，因此能够使中心电极良好地固定于轴孔内。

[表1]

＜压缩率和偏心量的关系＞

制作压缩率以及突出部的轴线方向长度（L’）相对于脚部的平均直径（C）的比例（L’/C）不同的各种中心电极，通过偏心度测定器测定偏心量（a）。

压缩率由如下的式计算。

式：（L-L’）/L×100

另外，通过投影机测定突出部的轴线方向长度（L’），用突出部的体积（V）除以脚部的剖面积（D）而求出成形前突出部长度（L）。突出部的体积（V）及脚部的剖面积（D）是由（A）、（C）、（L’）的测定值通过计算求出的。突出部为圆柱形状并在后端部具有倒圆锥状的凹槽，脚部为多台阶状的圆柱形状。在表2及图9中表示结果。

如图9所示，如果在（L’/C）为1以上时，压缩率为13%以下，则与压缩率为14%及15%时相比，偏心量（a）更小。具有偏心量（a）小的中心电极的本发明的火花塞能够在突出部的外周沿周向均匀地形成密封部件，因此能够使中心电极良好地固定于轴孔内。

[表2]

标号说明

1  火花塞

2  轴孔

3  绝缘体

4   中心电极

5   端子配件

6   密封部件

7   主体配件

8   接地电极

9   螺纹部

10  凸缘部

11  棒状部

12  滑石

13  填料

14  第一内周面

15  第二内周面

16  架部

17  头部

18  脚部

19  大径部

20  突出部

21  电阻体

22  第二密封部件

23  扩径部

24  最大直径部

25  缩径部

26  凹部

27  外层

28  内层

30  前端部

31、32  贵金属端头

33  凹陷

41  圆柱状外壳部件

42  中间外壳部件

43  凹槽

45  前端部分

46  杯状外壳部件

51  圆柱状芯材

52  具有头部的圆柱状芯材

61、62、63、64、65、66、67  锻造装置

71  复合体

72  后端部

73   挤出成形体

74   轴状部

75   第二复合体

76   小径部

77   第3复合体

78   第4复合体

79   中径部

80   突出部形成部

75   头部形成部

Claims (1)

1.一种火花塞，包括：

绝缘体，包括沿轴线方向延伸的轴孔、形成所述轴孔的前端侧的第一内周面、形成所述轴孔的后端侧且具有比所述第一内周面更大的内径的第二内周面、以及连接所述第一内周面和所述第二内周面的架部；

中心电极，通过塑性加工而成形，包括支撑于所述架部的大径部、从所述大径部向后端侧突出的突出部、以及与所述大径部相邻且突出到由所述第一内周面包围的空间中的圆柱状的脚部；和

密封部，用于使所述中心电极固定于所述轴孔内，

所述火花塞的特征在于，

如果将具有能够包围所述突出部的最小直径的虚拟圆筒的直径设为A毫米、将所述大径部的最大直径设为B毫米、将在所述第一内周面所包围的空间中存在的所述脚部的平均直径设为C毫米，则满足C＜A且A-C≤B-A，

通过突出部的轴线方向长度L’除以所述脚部的平均直径C而得到的值(L’/C)为1以上，

将通过所述突出部的体积V除以所述脚部的剖面积D而得到的成形前突出部长度(V/D)设为L，所述成形前突出部长度L和所述突出部的轴线方向长度L’的差(L-L’)相对于所述成形前突出部长度L的比例即压缩率(L-L’)/L×100％为13％以下。