CN103579907A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

一种火花塞，实现耐久性的提高并且显著地提高端头相对于中心电极的接合强度。包括与中心电极（5）接合的端头（31），中心电极的线膨胀率比端头的线膨胀率大。端头具有：间隙形成部（31X），其自身的最大宽度为1.2mm以上，其与接地电极（27）之间形成火花放电间隙（28）；和与中心电极接合的被接合部（31Y）。在从熔融部（33）的外表面的前端向轴线（CL1）方向前端侧0.1mm的位置（A），被接合部自身在包含轴线的剖面中的宽度比间隙形成部在剖面中的宽度小。在将被接合部在剖面的位置（A）的宽度设为Dtw（mm）、将熔融部的外表面的前端的部位在剖面中的宽度设为Dw（mm）时，满足Dtw/Dw≤1.1。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机等的火花塞。

背景技术

火花塞安装于内燃机（发动机）等，用于对燃烧室内的混合气体等进行点火。火花塞通常包括：绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔；中心电极，插通于轴孔的前端侧；主体配件，设置于绝缘体的外周；和接地电极，固定在主体配件的前端部。而且，在接地电极的前端部和中心电极的前端部之间形成的间隙施加高电压而产生火花放电，从而对混合气体等进行点火。

但是，如果由于中心电极随着火花放电等产生的消耗而使上述间隙增大，则为了产生火花放电，也要增大需要的电压（放电电压）。而且，如果放电电压过度增大，则不能产生火花放电（导致所谓失火）。

因此，为了谋求耐久性（耐消耗性）的提高，可以想到如下方法：将由铱或铂等耐消耗性优异的金属构成的外径较大的端头接合在中心电极的前端部。并且，与这样的端头相一致地，中心电极的前端部的外径也较大并且与端头的外径相同。但是，在中心电极由镍合金等形成且端头由铱合金等形成的情况等、中心电极的线膨胀率与端头的线膨胀率相比更大的情况下，如果增大中心电极的前端部的外径，则在驱动内燃机时等的高温下，施加于中心电极及端头的接合部分的热应力变得非常大。其结果是，有在接合部分容易产生裂缝而使端头从中心电极脱落的可能性。

对此，想到使中心电极的前端部的外径与端头的外径相比更小的方法（例如，参照专利文献1等）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-83662号公报

发明内容

但是，在上述专利文献1所记载的技术中，由于较大直径的端头的影响，端头及中心电极间的热膨胀差也会变大，最终在两者的接合部分施加大的热应力。其结果是，有在接合部分容易产生裂缝而发生端头的脱落的可能性。

本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种火花塞，能够使端头中的与接地电极之间形成间隙的部位较宽（大直径），从而实现耐久性的提高并且显著地提高端头相对于中心电极的接合强度。

以下，对于适用于解决上述目的的各结构进行分项说明。另外，根据需要附记对应的结构所特有的作用效果。

结构1.本结构的火花塞，包括：

筒状的绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，插通于所述轴孔的前端侧；

筒状的主体配件，设置在所述绝缘体的外周；

接地电极，配置在所述主体配件的前端部；和

金属制的端头，该端头自身的基端部与所述中心电极的前端部接合，在该端头自身的前端部和所述接地电极的前端部之间形成间隙，

所述端头自身与所述中心电极相融合而形成遍及在所述端头自身的基端外周部和所述中心电极的前端外周部之间的全周面的熔融部，所述端头通过所述熔融部与所述中心电极接合，

所述火花塞的特征在于，

所述中心电极的线膨胀率比所述端头的线膨胀率大，

所述端头具有：间隙形成部，该间隙形成部自身在包含所述轴线的剖面中的最大宽度为1.2mm以上，并且在所述间隙形成部与所述接地电极之间形成所述间隙；和被接合部，位于比所述间隙形成部更靠近所述熔融部侧的位置，并且与所述熔融部相邻而与所述中心电极接合，

在从所述熔融部的外表面的前端向所述轴线方向前端侧0.1mm的位置A，所述被接合部自身在包含所述轴线的剖面中的宽度比所述间隙形成部在所述剖面中的宽度小，并且，

在将所述被接合部自身在所述剖面的所述位置A的宽度设为Dtw毫米、将所述熔融部的外表面的前端的部位在所述剖面中的宽度设为Dw毫米时，满足Dtw/Dw≤1.1。

根据上述结构1，端头具有在包含轴线的剖面中的最大宽度为1.2mm以上的间隙形成部，在该间隙形成部和接地电极之间形成间隙。因此，能够使到失火为止的端头的消耗体积充分大，从而能够实现耐久性的提高。

另一方面，如上述结构1所述，在增大端头（间隙形成部）的宽度并且使中心电极的线膨胀率比端头的线膨胀率大的情况下，有在端头及中心电极的接合部分中产生裂缝进而使端头脱落的可能性。

关于这一点，根据上述结构1，端头包括被接合部，在间隙形成部和中心电极（熔融部）之间的、从熔融部的外表面的前端向前端侧0.1mm的位置A，被接合部自身的宽度比间隙形成部的宽度小，并且，在将被接合部自身在位置A的宽度设为Dtw（mm）、将熔融部的外表面的前端的宽度（相当于中心电极的前端部的宽度）设为Dw（mm）时，满足Dtw/Dw≤1.1。也就是说，端头中的位于从熔融部的前端到比该前端更向前端侧靠近0.1mm的位置之间的部位、即在端头对于中心电极的接合部及其附近的由于热膨胀而在端头和中心电极之间产生热膨胀差的部位比间隙形成部宽度窄，并且具有与中心电极的前端部的宽度相比更小的宽度。因此，能够充分地减少端头（被接合部）及中心电极间的热膨胀差，从而能够有效地降低施加于端头及中心电极的接合部分的热应力。其结果是，能够显著地提高端头相对于中心电极的接合强度，从而能够更加切实地防止端头的脱落。

结构2.本结构的火花塞的特征在于，在上述结构1中，满足Dtw≤Dw。

根据上述结构2，构成为满足Dtw≤Dw，因此能够进一步减少端头（被接合部）及中心电极间的热膨胀差。因此，能够进一步降低施加于端头及中心电极的接合部分的热应力，从而能够实现接合强度的进一步提高。

结构3.本结构的火花塞的特征在于，在上述结构1或2中，在所述端头及所述中心电极中的一个所设置的突部嵌合于所述端头及所述中心电极中的另一个所设置的凹部的状态下，所述中心电极与所述端头接合。

根据上述结构3，在端头及中心电极中的一个所设置的突部嵌合于端头及中心电极中的另一个所设置的凹部的状态下，中心电极与端头接合。因此，在接合时，能够防止端头相对于中心电极的沿直径方向移动，从而能够更加切实地防止在中心电极的中心轴和端头的中心轴之间发生偏离。因此，所形成的熔融部在其全周充分地融合中心电极和端头，能够更加切实地防止在熔融部的一部分中中心电极的融合量和端头的融合量的平衡失衡。其结果是，能够进一步提高接合强度，从而能够更加切实地防止端头的脱落。

结构4.本结构的火花塞的特征在于，在上述结构3中，所述凹部设置于所述端头，

所述凹部在所述剖面中的最大宽度为所述宽度Dtw的1/3以下。

根据上述结构4，凹部的最大宽度为宽度Dtw的1/3以下。因此，能够充分地确保端头中的位于凹部的外周侧的部位的壁厚，从而能够有效地抑制随着设置凹部而造成的端头的强度降低。其结果是，在端头被施加振动等时，能够更加切实地防止端头发生断裂，进而能够更加切实地防止端头的脱落。

结构5.本结构的火花塞的特征在于，在上述结构3或4中，所述凹部设置于所述端头，

所述凹部的底面位于比所述被接合部中的在所述剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端更靠近后端侧的位置。

根据上述结构5，凹部的底面构成为位于比被接合部中的在包含轴线的剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端更靠近后端侧的位置。即，并不是在遍及被接合部中的宽度较窄的部位（强度容易降低的部位）的轴线方向全区域形成凹部，而是只在上述宽度较窄的部位的沿轴线方向的一部分形成凹部。因此，能够有效地抑制被接合部中的、宽度较窄的部位的强度降低，在端头被施加振动等时，能够更加切实地防止端头发生断裂。其结果是，能够极其有效地防止端头的脱落。

结构6.本结构的火花塞的特征在于，在上述结构1至5的任一个中，所述端头由铱（Ir）或以Ir作为主成分的金属形成。

根据上述结构6，端头由Ir或以Ir作为主成分的金属形成。因此，能够与设置宽度较宽的间隙形成部这一点相辅相成，从而实现极其优异的耐久性。

另一方面，Ir或以Ir作为主成分的金属相对较脆，在端头由Ir或以Ir作为主成分的金属形成的情况下，在对端头及中心电极的接合部分施加热应力时，端头容易发生破碎。但是，通过采用上述结构1，能够有效地减少热应力，因此在如上述结构6那样的端头由Ir等形成的情况下，也能够更加切实地防止端头的破碎。换句话说，在端头由Ir或以Ir作为主成分的金属形成而特别容易发生由热应力造成的端头的破碎的情况下，上述结构1等非常有效。

附图说明

图1是表示火花塞的结构的部分剖视主视图。

图2是表示接地电极的结构的仰视图。

图3是表示中心电极及端头的结构的局部放大剖视图。

图4是表示端头的另一例子的局部放大剖视图。

图5是表示端头的另一例子的局部放大剖视图。

图6是表示中心电极及端头的另一例子的局部放大剖视图。

图7是表示电压施加部的大致结构等的示意图。

图8是表示样品1的结构的局部放大剖视图。

图9是表示样品2的结构的局部放大剖视图。

图10是表示样品3的结构的局部放大剖视图。

图11是表示样品4的结构的局部放大剖视图。

图12是表示样品11的结构的局部放大剖视图。

图13是表示样品12的结构的局部放大剖视图。

图14是表示在另一实施方式中的中心电极及端头的结构的局部放大剖视图。

图15是表示在另一实施方式中的接地电极的结构的部分剖视放大主视图。

图16是表示在另一实施方式中的接地电极的结构的仰视图。

具体实施方式

以下，参照附图对一实施方式进行说明。图1是表示火花塞1的部分剖视主视图。并且，在图1中，将火花塞1的轴线CL1方向作为附图中的上下方向、将下侧作为火花塞1的前端侧、将上侧作为后端侧而进行说明。

火花塞1由绝缘子2和保持该绝缘子2的筒状的主体配件3等构成，绝缘子2为构成筒状的绝缘体。

如公知的那样，烧制氧化铝等而形成绝缘子2，在其外形部中包括：在后端侧形成的后端侧主体部10；比该后端侧主体部10更靠近前端侧且形成为沿直径方向向外突出的大径部11；比该大径部11更靠近前端侧且形成为与该大径部11相比直径更小的中间主体部12；和比该中间主体部12更靠近前端侧且形成为与该中间主体部12相比直径更小的长脚部13。此外，绝缘子2中的大径部11、中间主体部12及大部分的长脚部13容纳在主体配件3的内部。而且，在中间主体部12和长脚部13的连接部形成有圆锥状的台阶部14，绝缘子2通过该台阶部14卡定于主体配件3。

进而，在绝缘子2中贯通形成有沿着轴线CL1延伸的轴孔4，将中心电极5插入并固定于该轴孔4的前端侧。该中心电极5由以镍（Ni）作为主成分的金属形成，整体上构成棒状（圆柱状）。并且，中心电极5的前端部分从绝缘子2的前端突出。进而，由预定的金属（在本实施方式中为铱（Ir）或将Ir作为主成分的金属）构成的端头31的基端部与中心电极5的前端部接合。并且，在本实施方式中，构成中心电极5的金属的线膨胀率与构成端头31的金属的线膨胀率相比更大。

此外，以从绝缘子2的后端突出的状态将端子电极6插入并固定于轴孔4的后端侧。

进而，在轴孔4的中心电极5和端子电极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分别与中心电极5和端子电极6电连接。

此外，上述主体配件3由低碳钢等金属形成为筒状，在其外周面形成螺纹部（阳螺纹部）15，该螺纹部15用于将火花塞1安装于内燃机或燃料电池改质器等燃烧装置。并且，底座部16朝向外周侧而突出形成在螺纹部15的后端侧，环状的衬垫18嵌入螺纹部15后端的螺纹颈17。进而，在主体配件3的后端侧设置有用于在将主体配件3安装于燃烧装置时供扳手等工具卡合的剖面六边形的工具卡合部19和朝向直径方向内侧弯曲的铆接部20。

并且，在主体配件3的内周面设置有用于卡定绝缘子2的圆锥状的台阶部21。而且，绝缘子2从主体配件3的后端侧朝向前端侧插入该主体配件3，绝缘子2以自身的台阶部14卡定于主体配件3的台阶部21的状态向直径方向内侧铆接于主体配件3的后端侧的开口部，即绝缘子2通过形成上述铆接部20而固定于主体配件3。并且，圆环状的密封片22介于台阶部14、21之间。由此，保持燃烧室内的气密性，并防止进入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料气体泄露到外部。

进而，为了使由铆接实现的密封更加完善，在主体配件3的后端侧，环状的环部件23、24介于主体配件3和绝缘子2之间，并将滑石（talc）25的粉末填充在环部件23、24间。即，主体配件3经由密封片22、环部件23、24及滑石25而保持绝缘子2。

并且，如图2所示，由预定的金属（例如，以Ni作为主成分的金属等）形成的接地电极27配置在主体配件3的前端部26，该接地电极27的配置在端头31的外周的部位构成以轴线CL1为中心的环状。接地电极27的前端面（上述环状部位的内周面全区域）与端头31的后述的间隙形成部31X的外周面相对。而且，在间隙形成部31X的外周面和接地电极27的前端面之间形成作为间隙的火花放电间隙28，从而在该火花放电间隙28中大致沿与轴线CL1正交的方向进行火花放电。

接着，对于作为本发明的特征部分的中心电极5及与其接合的端头31的结构进行说明。

如图3所示，端头31通过其自身和中心电极5相融合而成的环状的熔融部33而与中心电极5接合。在将端头31配置在中心电极5的前端面上后，通过对中心电极5及端头31的接触部的外周全区域照射激光束或电子束而形成熔融部33。因此，本实施方式中的熔融部33形成为遍及在端头31的基端外周部和中心电极5的前端外周部之间的全周面。进而，在本实施方式中，端头31自身的中心轴与中心电极5的中心轴配置在同一轴上。并且，“端头31的中心轴与中心电极5的中心轴配置在同一轴上”的含义不仅包括两个中心轴严格一致的情况，也包括在两个中心轴之间存在一些轴偏离的情况。

并且，在本实施方式中，端头31具有间隙形成部31X。间隙形成部31X位于端头31的最前端部并且构成圆柱状。并且，间隙形成部31X自身的外径比中心电极5的前端部的外径更大，其外径（在包括轴线CL1的剖面中的宽度）为1.2mm以上。由此，能够使随着火花放电所造成的到失火为止的端头31的消耗体积充分地增大，从而能够确保良好的耐久性。特别是在本实施方式中，在间隙形成部31X的外周面全区域和接地电极27的前端面之间形成环状的火花放电间隙28，因此能够在间隙形成部31X的外周面全区域中产生火花放电，从而能够更有效地利用端头31。其结果是，能够使到失火为止的端头31的消耗体积飞跃性增大，从而能够实现优异的耐久性。

如上所述，通过在端头31设置直径较大的间隙形成部31X，能耐实现消耗体积的增大，但是在将端头31中的直径较大的部分（相当于间隙形成部31X的部分）直接与中心电极5接合的情况下，在内燃机等的动作时，在中心电极5及端头31间的热膨胀差变得非常大。其结果是，有在中心电极5及端头31的接合部分产生裂缝而使端头31从中心电极5脱落的可能性。

因此，在本实施方式中，端头31设置有被接合部31Y，在从熔融部33的外表面的前端向轴线CL1方向前端侧0.1mm的位置A，被接合部31Y自身在包含轴线CL1的剖面中的宽度（沿着与轴线CL1正交的方向的长度）比间隙形成部31X在上述剖面中的宽度小（在本实施方式中，被接合部31Y自身的外径比间隙形成部31X的外径小），该被接合部31Y与熔融部33相邻而与中心电极5接合。并且，在包含轴线CL1的剖面中，在将被接合部31Y在上述位置A的宽度设为Dtw（mm）、将熔融部33的外表面的前端的部位在上述剖面中的宽度设为Dw（mm）时，构成为满足Dtw/Dw≤1.1（更优选满足Dtw≤Dw）。即，被接合部31Y中的与中心电极5接合的部位的附近的宽度Dtw为宽度Dw（相当于中心电极5中的被接合部31Y所接合的部位的宽度）的1.1倍以下（更优选为1.0倍以下）。由此，能够减少中心电极5及端头31间的热膨胀差，从而实现抑制裂缝的产生。特别是在本实施方式中，从熔融部33的外表面的前端到至少比该前端更向轴线CL1方向前端侧0.1mm的位置之间，被接合部31Y在上述剖面中的宽度Dtw为熔融部33的外表面的前端的部位的宽度Dw的1.1倍以下。其结果是，更加切实地发挥上述热膨胀差的减少效果。并且，在本实施方式中，宽度Dw为预定值（例如，1.0mm）以下。

并且，在本实施方式中，被接合部31Y的基端部构成为沿着轴线CL1方向而具有恒定的外径的圆柱状，但是被接合部31Y的形状并不限定于此。因此，例如，如图4所示，也可以是被接合部31Y的基端部向着轴线CL1方向前端侧逐渐直径缩小的形状。并且，例如，如图5所示，也可以是被接合部31Y的基端部向着轴线CL1方向前端侧逐渐直径扩大的形状。其中，即使在这样的情况下，也满足Dtw/Dw≤1.1。

此外，在本实施方式中，在包含轴线CL1的剖面中，隔着轴线CL1而位于一侧的熔融部33的外表面的前端、和隔着轴线CL1而位于另一侧的熔融部33的外表面的前端设置在沿着轴线CL1方向的相同的位置，但是也可以是位于一侧的熔融部33的外表面的前端、和位于另一侧的熔融部33的外表面的前端在轴线CL1方向上偏离。在这样的情况下，“熔融部33的外表面的前端的部位的宽度Dw”是指在包含轴线CL1的剖面中、隔着轴线CL1位于一侧的熔融部33及隔着轴线CL1位于另一侧的熔融部33这双方所在的范围的前端的、熔融部33的外表面的宽度。

回到图3，在本实施方式中，在中心电极5的前端面的中心设置有沿着轴线CL1而具有恒定的外径的圆柱状的突部5P，在端头31（被接合部31Y）的基端面（位于中心电极5侧的面）的中心设置有沿着轴线CL1方向而具有恒定的内径的凹陷状的凹部31H。而且，在突部5P嵌合于凹部31H的状态下，端头31与中心电极5接合。

并且，在包含轴线CL1的剖面中，沿着与轴线CL1正交的方向的凹部31H的最大宽度为上述宽度Dtw的1/3以下。即，构成为被接合部31Y中的位于凹部31H的外周侧的部位的壁厚充分大。

此外，凹部31H的底面31B构成为，位于比被接合部31Y中的、在包含轴线CL1的剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端31E更靠近后端侧的位置。

并且，并非必须设置突部5P或凹部31H，如图6所示，也可以不设置突部和凹部。

进而，如图7所示，在本实施方式中，在通过具有点火线圈92、電源93、点火器94的电压施加部91产生火花放电时，对端子电极6施加正极性的高电压，进而对中心电极5施加正极性的高电压（换句话说，接地电极27为负极性）。在火花放电时，正极性侧比负极性侧难于消耗，因此通过上述结构，能够抑制形成火花放电间隙28的接地电极27的前端面、及间隙形成部31X的外周面中的相对面积小的间隙形成部31X的外周面的消耗。其结果是，能够更加切实地防止火花放电间隙28的大小急剧增大，从而能够实现更加良好的耐久性。

如以上详述的那样，根据本实施方式，端头31具有在包含轴线CL1的剖面中的最大宽度为1.2mm以上的间隙形成部31X，在该间隙形成部31X和接地电极27间形成火花放电间隙28。因此，能够使到失火为止的端头31的消耗体积充分大，从而能够实现耐久性的提高。

并且，在本实施方式中，端头31包括被接合部31Y，在上述位置A，被接合部31Y自身的宽度比间隙形成部31X的宽度小，并且，在将被接合部31Y自身在位置A的宽度设为Dtw（mm）、将熔融部33的外表面的前端的宽度（相当于中心电极5的前端部的宽度）设为Dw（mm）时，满足Dtw/Dw≤1.1。也就是说，从端头31中的位于从熔融部33的前端到比该前端更向前端侧靠近0.1mm的位置之间的部位、即在端头31对于中心电极5的接合部及其附近的、由于热膨胀而在端头31和中心电极5之间产生热膨胀差的部位比间隙形成部31X宽度窄，并且具有与中心电极5的前端部的宽度相比更小的宽度。因此，能够充分地减少端头31（被接合部31Y）及中心电极5间的热膨胀差，从而能够有效地降低施加于端头31及中心电极5的接合部分的热应力。其结果是，能够显著地提高端头31相对于中心电极5的接合强度，从而能够更加切实地防止端头31的脱落。

进而，构成为在中心电极5所设置的突部5P嵌合于端头31所设置的凹部31H的状态下，中心电极5与端头31接合。因此，在接合时，能够更加切实地防止在中心电极5的中心轴和端头31的中心轴之间发生偏离。因此，所形成的熔融部33在其全周充分地融合中心电极5和端头31，能够更加切实地防止在熔融部33的一部分中中心电极5的融合量和端头31的融合量的平衡失衡。其结果是，能够进一步提高接合强度，从而能够更加切实地防止端头31的脱落。

此外，凹部31H在包含轴线CL1的剖面中的最大宽度为宽度Dtw的1/3以下。因此，能够充分地确保端头31中的位于凹部31H的外周侧的部位的壁厚，从而能够有效地抑制随着设置凹部31H而造成的端头31的强度降低。其结果是，在端头31被施加振动等时，能够更加切实地防止端头31发生断裂，进而能够更加切实地防止端头31的脱落。

并且，凹部31H的底面31B构成为位于比被接合部31Y中的在包含轴线CL1的剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端31E更靠近后端侧的位置。因此，能够有效地抑制被接合部31Y中的宽度较窄的部位的强度降低，在端头31被施加振动等时，能够更加切实地防止端头31发生断裂。其结果是，能够极其有效地防止端头31的脱落。

接着，为了确认通过上述实施方式实现的作用效果，制作相当于比较例的火花塞的样品1～3及相当于实施例的火花塞的样品4、5，对于各样品进行机上冷热试验。机上冷热试验的概要如下。即，对于样品，反复进行预定次数的如下内容：通过预定的燃烧器在大气压下使端头的温度达到900℃后，使端头的温度达到200℃。此后，确认在端头和中心电极的接合部分是否产生裂缝。并且，对于样品5，还进行将端头的温度从900℃变更到1000℃（即，更严苛的条件）的机上冷热试验并确认有无裂缝。在表1中表示该试验的试验结果。

并且，如图8所示，样品1（比较例）未在端头中设置被接合部，将端头中的相当于间隙形成部的直径较大的部位与具有与该部位相同的外径的中心电极接合，在包含轴线的剖面中，将端头的宽度设为3.0mm，将宽度Dtw设为3.0mm，将宽度Dw设为3.0mm。

并且，如图9所示，样品2（比较例）未在端头中设置被接合部，将端头中的相当于间隙形成部的直径较大的部位与直径比该部位小的中心电极接合，在包含轴线的剖面中，将端头的宽度设为3.0mm，将宽度Dtw设为3.0mm，将宽度Dw设为2.5mm。

此外，如图10所示，样品3（比较例）在端头中设置间隙形成部及被接合部，将被接合部与中心电极接合，另一方面满足Dtw/Dt=1.2。

如图11所示，样品4（实施例）在端头中设置间隙形成部及被接合部，将被接合部与中心电极接合，并且满足Dtw/Dt=1.1。

并且，如图6所示，样品5（实施例）在端头中设置间隙形成部及被接合部，将被接合部与中心电极接合，并且满足Dtw=Dt。并且，在包含轴线的剖面中，将端头的宽度设为3.0mm，将宽度Dtw设为2.0mm，将宽度Dt设为2.0mm。

【表1】

样本No.	900℃-200℃冷热试验时	1000℃-200℃冷热试验时
			1	产生裂缝	-
2	产生裂缝	-
			3	产生裂缝	-
4	无裂缝	产生裂缝
			5	无裂缝	无裂缝

如表1所示，可知未设置被接合部并将直径较大的间隙形成部与中心电极接合的样品（样品1、2）和Dtw/Dt＞1.1的样品（样品3）在端头及中心电极的接合部分产生裂缝，接合强度差。认为其原因在于端头及中心电极间的热膨胀差变大而对接合部分施加大的负荷。

与此相对地，可知将被接合部与中心电极接合并且满足Dtw/Dw≤1.1的样品（样品4、5）未在接合部分产生裂缝，具有优异的接合强度。认为这是基于如下理由实现的：能够充分减少被接合部中的与中心电极接合的部位及其附近（即，由于热膨胀而使被接合部和中心电极间产生热膨胀差的部位）的热膨胀量，能够有效地减少端头及中心电极间的热膨胀差。

并且，特别是Dtw=Dw的样品（样品5）即使在试验时的端头的温度为1000℃、条件非常严苛的情况下，也确认不产生裂缝而具有极其优异的接合强度。

根据上述试验的结果，为了实现耐久性的提高，在端头的最大外径（最大宽度）较大的情况下，为了使端头相对于中心电极的接合强度良好，优选构成为将端头中的直径较小（宽度较窄）的被接合部与中心电极接合，并且满足Dtw/Dw≤1.1。

并且，为了实现接合强度的进一步提高，优选构成为满足Dtw=Dw。

接着，分别制作100个如下样品：在中心电极的前端面及被接合部的基端面（对于中心电极的被接合面）为平坦状、中心电极的中心轴和端头的中心轴重合的状态下，将被接合部的基端面配置在中心电极的前端面上，接着，通过激光焊接将端头及中心电极接合的火花塞的样品（无突部）；以及，在将突部设置在中心电极的前端面并且将凹部设置在被接合部的基端面、突部嵌合于凹部、在中心电极的中心轴和端头的中心轴重合的状态下，通过激光焊接将端头及中心电极接合的火花塞的样品（有突部）。而且，在接合后，测量在各样品中沿着与轴线正交的方向的、端头的中心轴相对于中心电极的中心轴的轴偏离量。接着，每隔0.02mm划分轴偏离量的范围，并对于无突部的样品和有突部的样品分别求出符合各范围的样品的个数。在表2中表示该试验的结果。

【表2】

如表2所示，在突部嵌合于凹部后，可知将端头及中心电极接合的样品（有突部）能够显著地减少轴偏离量，从而能够精度良好地使中心电极和端头轴重合。认为其原因在于，在焊接时，抑制了端头相对于中心电极的沿端头的直径方向的移动。并且，即使在将突部设置于端头而将凹部设置于中心电极的情况下，也得到同样的结果。

根据上述试验的结果，从提高中心电极及端头的轴重合精度的观点来看，在将端头及中心电极中的一个所设置的突部嵌合于端头及中心电极中的另一个所设置的凹部的状态下，优选将端头接合于中心电极。并且，通过使中心电极及端头精度良好地轴重合，在接合时，能够使中心电极及端头在周方向全区域中充分地融合，从而能够实现接合强度的进一步提高。

接着，制作对凹部（突部）的宽度、凹部（突部）的沿着轴线的长度进行各种变更的火花塞的样品11～13，对各样品进行JIS B8031所规定的耐冲击性试验（对样品进行以每分钟400次的比例施加10分钟冲击的试验）。而且，在试验后，确认端头是否发生断裂。在表3中表示该试验的结果。

并且，如图12所示，样品11将凹部设置于端头并且将突部设置于中心电极，将凹部在包含轴线的剖面中的最大宽度设为宽度Dtw的1/2。并且，如图13所示，样品12将凹部设置于端头并且将突部设置于中心电极，将凹部的底面设置为比被接合部中的在上述剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端更靠近前端侧。此外，如图3所示，样品13将凹部设置于端头并且将突部设置于中心电极，将凹部在包含轴线的剖面中的最大宽度设为宽度Dw的1/3，并且，将凹部的底面设置为比被接合部中的在上述剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端更靠近后端侧。

并且，各样品的端头的外表面形状（例如，间隙形成部的宽度等）相同。

【表3】

如表3所示，可知凹部在包含轴线的剖面中的最大宽度超过宽度Dtw的1/3的样品（样品11）发生端头的断裂，在施加振动等时，容易发生端头的脱落。认为其理由在于，被接合部的沿着直径方向的壁厚变小，从而端头的强度降低。

并且，确认在将凹部的底面设置为比被接合部中的在上述剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端更靠近前端侧的样品（样品12）中端头也发生断裂。认为其理由在于，在被卡合部中的在上述剖面中的宽度为1.1Dw以下的部位（强度容易变得不充分的部位）的全区域中形成凹部，因此降低了上述部位的强度。

与此相对地，可知将凹部在包含轴线的剖面中的最大宽度设为宽度Dtw的1/3以上并且将凹部的底面设置为比被接合部中的在上述剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端更靠近后端侧的样品（样品13）未发生端头的断裂，具有优异的耐冲击性。认为这是基于如下理由实现的：充分地确保被接合部中的位于凹部的外周侧的部位的壁厚，以及，只在被卡合部中的在上述剖面中的宽度为1.1Dw以下的部位的一部分形成凹部，从而充分地抑制上述部位的强度降低。

根据上述试验的结果，为了实现耐冲击性的提高并更加切实地防止振动等所造成的端头的脱落，优选将凹部在包含轴线的剖面中的最大宽度设为宽度Dtw的1/3以上，将凹部的底面设置在比被接合部中的在上述剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端更靠近后端侧的位置。

并且，并不限定于上述实施方式的记载内容，也可以例如如下这样实施。当然，也可以是以下未例示的其他应用例、变更例。

（a）在上述实施方式中，中心电极5由单一的金属形成，但是中心电极5也可以是多层结构，该多层结构包括由热传导性优异的金属（例如，铜或铜合金、纯Ni等）构成的内层和由以Ni作为主成分的金属构成的外层。在这种情况下，中心电极5的线膨胀率是指中心电极5中的与端头31接合的部位的线膨胀率。

（b）在上述实施方式中，是中心电极5所设置的突部5P嵌合于端头31所设置的凹部31H的结构，但是，如图14所示，也可以是端头31所设置的突部31P嵌合于中心电极5所设置的凹部5H的结构。

（c）在上述实施方式中，接地电极27的配置在端头31的外周的部位为环状，但是接地电极27的形状并不限于此。因此，如图15所示，例如也可以是接地电极37的形状为在中心部分弯曲的棒状而在接地电极37的前端部侧面和端头31（间隙形成部31X）的前端面之间形成火花放电间隙38。并且，如图16所示，也可以是沿周方向等间隔地设置多个接地电极47A、47B、47C、47D。

（d）在上述实施方式中，对于接地电极27与主体配件3的前端部26接合的情况进行了具体化，但是也能够适用于以对主体配件的一部分（或者预先与主体配件焊接的前端配件的一部分）进行切削的方式形成接地电极的情况（例如，日本特开2006-236906号公报等）。

（e）在上述实施方式中，工具卡合部19为剖面六边形，但是工具卡合部19的形状并不限于这样的形状。例如，工具卡合部19也可以是Bi-HEX（变形12边形）形状〔ISO22977：2005（E）〕等。

（f）在上述实施方式中，端头31为圆柱状，但是端头31的形状并不限于此。因此，端头也可以是多棱柱状（例如四棱柱状）。

Claims (6)

1.一种火花塞，包括：

筒状的绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，插通于所述轴孔的前端侧；

筒状的主体配件，设置在所述绝缘体的外周；

接地电极，配置在所述主体配件的前端部；和

金属制的端头，该端头自身的基端部与所述中心电极的前端部接合，在该端头自身的前端部和所述接地电极的前端部之间形成间隙，

所述端头自身与所述中心电极相融合而形成遍及在所述端头自身的基端外周部和所述中心电极的前端外周部之间的全周面的熔融部，所述端头通过所述熔融部与所述中心电极接合，

所述火花塞的特征在于，

所述中心电极的线膨胀率比所述端头的线膨胀率大，

所述端头具有：间隙形成部，该间隙形成部自身在包含所述轴线的剖面中的最大宽度为1.2毫米以上，并且在所述间隙形成部与所述接地电极之间形成所述间隙；和被接合部，位于比所述间隙形成部更靠近所述熔融部侧的位置，并且与所述熔融部相邻而与所述中心电极接合，

在从所述熔融部的外表面的前端向所述轴线方向前端侧0.1毫米的位置A，所述被接合部自身在包含所述轴线的剖面中的宽度比所述间隙形成部在所述剖面中的宽度小，并且，

在将所述被接合部自身在所述剖面的所述位置A的宽度设为Dtw毫米、将所述熔融部的外表面的前端的部位在所述剖面中的宽度设为Dw毫米时，满足Dtw/Dw≤1.1。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

满足Dtw≤Dw。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

在所述端头及所述中心电极中的一个所设置的突部嵌合于所述端头及所述中心电极中的另一个所设置的凹部的状态下，所述中心电极与所述端头接合。

4.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，

所述凹部设置于所述端头，

所述凹部在所述剖面中的最大宽度为所述宽度Dtw的1/3以下。

5.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，

所述凹部设置于所述端头，

所述凹部的底面位于比所述被接合部中的在所述剖面中的宽度为1.1Dw以上的部位的后端更靠近后端侧的位置。

6.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

所述端头由铱或以铱作为主成分的金属形成。

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