CN103872583A

CN103872583A - 火花塞

Info

Publication number: CN103872583A
Application number: CN201410097914.4A
Authority: CN
Inventors: 吉崎博俊; 宫下直道; 无笹守
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: CN103872583B; WO2012017944A1; KR101428950B1; CN103053084A; EP2602886B1; US20130169141A1; KR20130039764A; EP2602886A1; EP2602886A4; US8766521B2

Abstract

一种火花塞。在将表面形成有镍镀层的金属壳（50）以螺纹联接的方式装配到安装孔（91）内的过程中，在不锈钢制成的垫圈（60）被夹在突出部（54）和开口周缘（92）之间但未被压缩的状态中，垫圈（60）的各表面不与垫圈的其他表面接触。在沿着轴线（O）的方向的截面中，垫圈（60）在点X这一个点处与突出部（54）接触，垫圈（60）在点Y这一个点处与开口周缘（92）接触，并且点Y位于点X的径向外侧，此外，点Y位于突出部（54）的支持面（55）的最大外径（Dz）的径向内侧。

Description

火花塞

本申请为申请号为201180038341.2（对应的国际申请号为PCT/JP2011/067453）、国际申请日为2011年7月29日、发明名称为“火花塞”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有密封来自内燃机中的安装孔的气密泄漏的密封构件的火花塞。

背景技术

一般，通过使形成在金属壳的外周的螺纹与形成在内燃机的安装孔中的内螺纹螺纹联接而将火花塞装配至内燃机。在金属壳的外周安装有环形密封构件（垫圈）以防止燃烧室内的通过安装孔的气密泄漏。一般的垫圈通过将环形地形成的金属板在厚度方向上折回，例如使得截面（形成后的与周向垂直的截面）为S形，来制备。当安装火花塞时，垫圈被夹在金属壳的突出部与安装孔的开口周缘之间并被压缩。垫圈由于螺纹联接而变形，并且与突出部和开口周缘中的每一个之间的密合（adhesion）以及在突出部和开口周缘中的每一个上的轴向力（由于紧固引起的压缩而导致的在轴向上施加的反作用力）被提高，以便封住气密泄漏。

近年来，内燃机被小型化并且性能被提高，具有发动机的振动被加强的趋势。此外，存在着燃烧室内的温度被提高的趋势。在垫圈中，当轴向力由于发动机的振动引起的变形或者由于与驱动和停止相关联的加热和冷却循环导致的蠕变变形而减小以至于使得螺纹联接松弛时，可能使密合劣化。在该情形下，已知一种火花塞，其通过在提高垫圈的材料强度并抑制紧固后的塑性变形以确保轴向力的同时限定垫圈的形状（折回），来确保安装时的变形并且维持密合（例如参见专利文献1）。

在直喷式发动机中，朝向燃烧室的内部突出的接地电极、燃料喷出口以及火花放电间隙之间的定位关系影响点火性。因此，期望在火花塞被装配到发动机时，接地电极的方向（内燃机内的上述定位关系）能够由于螺钉的转动而被自由地调节。在该情形下，已知，在维持扭矩的同时安装火花塞时的螺纹紧固确保垫圈能够被挤压的幅度（压缩位移上的变化）（例如，参见专利文献2）。在专利文献2中，垫圈的压缩位移上的变化被确保为0.5mm或更大，其结果是在给定轴向力被维持的状态下螺钉的转动被确保为0.5转至1转或更大，使得能够调节接地电极的方向。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开2004-134120号公报

专利文献2：日本特开2000-266186号公报

发明内容

然而，在专利文献1中，发动机的振动与发动机的较高性能相关联地被增大了，最终产生的大的力被施加于火花塞，并且在垫圈与突出部之间或者在垫圈与开口周缘之间可能产生滑移，导致螺纹联接松开。

在专利文献2中，用于确保垫圈的压缩位移上的变化的挤压裕度部分被确保在垫圈的径向上比在轴向上大。垫圈易于由于在安装过程中被挤压而在径向上变宽，因此在挤压裕度部分的形状上径向较大的垫圈可能从突出部突出。

已做出本发明以解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种火花塞，其能够确保经由密封构件被螺纹联接到装配孔内的金属壳的抗松开性，并且当密封构件被挤压时能够在抑制密封构件从突出部突出的同时确保充分大小的挤压裕度。

本发明的第一方面提供一种火花塞，其包括：

中心电极；

绝缘体，该绝缘体具有轴向孔并且在所述轴向孔的前端侧内保持所述中心电极；

筒状的金属壳，该金属壳在周向上包围并保持所述绝缘体，所述金属壳具有形成在所述金属壳的外周的螺纹，并且所述金属壳具有形成为比所述螺纹靠近基端侧的突出部，所述突出部从所述金属壳的所述外周向外突出并且在周向上包围所述外周；

接地电极，在所述接地电极和所述中心电极之间形成火花放电间隙；和

密封构件，该密封构件具有通过使环形板在厚度方向上多次折回而形成的环形构造，并且所述密封构件被从外侧同轴地安装在所述金属壳的位于所述螺纹与所述突出部之间的区域，其中，在所述金属壳被以螺纹联接的方式装配到带有内螺纹的安装孔内的状态中，所述密封构件在所述突出部和所述安装孔的开口周缘之间被压缩，并且所述密封构件密封所述突出部与所述开口周缘之间的空间，

其中，在所述金属壳被以螺纹联接的方式向所述安装孔内装配的过程中，在所述密封构件被夹在所述突出部和所述开口周缘之间而未被压缩的状态中，

所述密封构件的通过折回而彼此面对的表面彼此不接触，并且

当在包括所述火花塞的轴线的平面中观看所述密封构件的截面时，所述密封构件在第一接触点这一个点处与所述突出部接触，所述密封构件在第二接触点这一个点处与所述开口周缘接触，并且所述第二接触点位于所述第一接触点的径向外侧。

当火花塞被装配到内燃机的安装孔内时，密封构件在金属壳的突出部与安装孔的开口周缘之间被压缩，并且与突出部和开口周缘面接触以维持通过安装孔的气密泄漏。如果密封构件与突出部以及与开口周缘之间的摩擦力被增大了，则能够确保金属壳的抗松开性。在该示例中，本发明人已证实了如果取下火花塞，则在密封构件与开口周缘之间的滑移比在密封构件与突出部之间的滑移更加易于发生。通过将板材料折回而形成的密封构件具有弹簧特性，并且主要在折回部上进行由压缩引起的变形。为此原因，如果在第一接触点这一个点处进行未被压缩的密封构件与突出部之间的接触，并且在第二接触点这一个点处进行密封构件与开口周缘之间的接触，则即使密封构件被压缩了，第一接触点与第二接触点之间的在径向上的位置关系也被维持。此外，如果第二接触点位于第一接触点的径向外侧，则由与开口周缘接触的第二接触点所绘制出的虚拟圆的直径能够大于由与突出部接触的第一接触点所绘制出的虚拟圆的直径。结果，密封构件与开口周缘之间的摩擦力能够被制得大于密封构件与突出部之间的摩擦力。为此原因，能够使得密封构件与突出部之间的滑移平滑以便抑制密封构件与开口周缘之间的滑移。因此，能够增大用相同紧固扭矩进行紧固时的轴向力，并且能够确保抗松开性。

当在密封构件未被压缩的状态中存在着密封构件的表面彼此接触的区域时，与密封构件的压缩相关联的变形被表面的接触限制。为此原因，当密封构件被压缩时，除了上述第一接触点和第二接触点之外还出现了与表面的接触区域相对应地抵着突出部和开口周缘产生阻力的区域。因此，在该密封构件中，刚开始压缩之后，在第一接触点和第二接触点处抵着突出部和开口周缘产生的阻力受到与表面的接触区域相对应地抵着突出部和开口周缘产生的阻力的影响。如第一方面中，如果在密封构件未被压缩的状态中密封构件的表面没有彼此接触，则在第一接触点和第二接触点处抵着突出部和开口周缘的阻力由于密封构件的弹簧特性而被充分增大。此外，即使由于压缩而导致出现了密封构件的表面彼此接触的区域，密封构件的阻力也被维持。因此，在表面的接触区域发生后，在第一接触点和第二接触点处抵着突出部和开口周缘产生的阻力轻微地受到与表面的接触区域相对应地抵着突出部和开口周缘产生的阻力的影响。因此，通过根据第一实施方式的密封构件的使用，与具有在未被压缩的状态中表面彼此接触的结构的密封构件相比，维持了第一接触点和第二接触点之间的在径向上的位置关系。因此，抵着开口周缘产生的摩擦力能够被维持成大于抵着突出部产生的摩擦力。即，除非在未被压缩的状态中密封构件的任意表面与另一表面接触，否则能够增大用相同紧固扭矩进行紧固时的轴向力，使得能够确保抗松开性。

在第一方面中，所述第二接触点可以位于所述金属壳的所述突出部的面对着所述密封构件的表面的最大外径Dz的内侧。为了确保当金属壳被螺纹连接至安装孔内时密封构件与突出部之间以及与开口周缘之间的密合，优选的是确保密封构件的弹簧特性（压缩后维持的阻力）。为了确保弹簧特性，期望密封构件与突出部以及与开口周缘的接触位置、即第一接触点和第二接触点的位置两者被配置在突出部和开口周缘的相对的表面内。因此，优选的是，位于第一接触点的径向上外周侧的第二接触点位于通常以比开口周缘的面积小的面积形成的突出部的最大外径Dz的内侧（在径向上的内周侧）。

本发明的第二方面提供一种火花塞，其包括：

中心电极；

密封构件，该密封构件具有被从外侧同轴地安装在所述金属壳的位于所述螺纹与所述突出部之间的区域的环形构造，其中，在所述金属壳被以螺纹联接的方式装配到带有内螺纹的安装孔内的状态中，所述密封构件在所述突出部和所述安装孔的开口周缘之间被压缩，并且所述密封构件密封所述突出部与所述开口周缘之间的空间，

其中，在所述金属壳被以螺纹联接的方式装配到所述安装孔内并且所述密封构件被夹在所述突出部和所述开口周缘之间并被压缩了时，所述密封构件与所述突出部面接触并且与所述开口周缘面接触，并且

在所述金属壳被从所述安装孔取下时，观察由所述密封构件留在所述突出部上的和留在所述开口周缘上的接触痕迹，当d1₀代表所述突出部所在侧的接触痕迹的外径并且d1_h代表该接触痕迹的内径时，通过表达式（1）获得该接触痕迹的等价摩擦直径D1，并且当d2₀代表所述开口周缘所在侧的接触痕迹的外径并且d2_h代表该接触痕迹的内径时，通过表达式（2）获得该接触痕迹的等价摩擦直径D2，满足D1＜D2，

其中，

表达式（1）

D 1 = \frac{2 ({d 1}_{0}^{3} - {d 1}_{h}^{3})}{3 ({d 1}_{0}^{2} - {d 1}_{h}^{2})} - - - (1)

表达式（2）

D 2 = \frac{2 ({d 2}_{0}^{3} - {d 2}_{h}^{3})}{3 ({d 2}_{0}^{2} - {d 2}_{h}^{2})} - - - (2) .

当火花塞被装配至内燃机的安装孔内时，密封构件在金属壳的突出部与安装孔的开口周缘之间被压缩，并且与突出部和开口周缘面接触以维持通过安装孔的气密泄漏。如果密封构件与突出部以及与开口周缘之间的摩擦力被增大了，则能够确保金属壳的抗松开性。在该示例中，本发明人已证实了，当取下火花塞时，在密封构件与开口周缘之间的滑移比在密封构件与突出部之间的滑移更加易于发生。因此，如果密封构件与开口周缘之间的摩擦力被制得高于密封构件与突出部之间的摩擦力，则能够抑制密封构件与开口周缘之间的滑移。即，能够增加取下火花塞所需的反转扭矩，并且能够抑制螺纹联接的松开。在该情形下，在第二方面中，当取下火花塞时，观察由于与密封构件的面接触而在突出部以及在开口周缘上产生的接触痕迹，并且测量其外径和内径以获得突出部所在侧的等价摩擦直径D1和开口周缘所在侧的等价摩擦直径D2。在该情况下，如果满足D1＜D2，则密封构件与开口周缘之间的摩擦力能够制得高于密封构件与突出部之间的摩擦力。结果，能够抑制密封构件与开口周缘之间的滑移以确保松开性。如果满足D1＜D2，则当安装火花塞时，易于在密封构件和突出部之间发生滑移，并且能够增大用相同紧固扭矩进行紧固时的轴向力。结果，能够确保抗松开性。

从以上事实可知，如果将安装时密封构件与突出部以及与开口周缘的接触状态调节成满足D1<D2，则能够确保抗松开性。例如，在密封构件即将由于将火花塞安装到安装孔内的螺纹联接而开始被压缩的状态中，观看与被夹在突出部和开口周缘之间的密封构件的周向垂直的截面。优选的是使用具有如下所述截面形状的密封构件：该截面具有密封构件与突出部接触所在的一个点以及与开口周缘接触所在的一个点，并且与突出部接触的点位于与开口周缘接触的点的内周侧。利用上述构造，被压缩的密封构件与突出部的接触在与突出部接触的点的位置附近进行，并且接触痕迹的等价摩擦直径D1能够接近通过该点的圆周的直径。同样，被压缩的密封构件与开口周缘的接触在与开口周缘接触的点附近进行，并且接触痕迹的等价摩擦直径D2能够接近通过该点的圆周的直径。因此，如果与突出部接触的点位于与开口周缘接触的点的内周侧，则易于满足D1＜D2。等价摩擦直径意味着“当具有转动摩擦力的环形接触被具有相同的转动摩擦力的圆形接触来代替时圆的直径”。

在第二方面中，所述金属壳的所述突出部的面对着所述密封构件的表面的最大外径为Dz，可以满足Dz＞D2。等价摩擦直径D1和D2分别对应于密封构件与突出部的接触直径和密封构件与开口周缘的接触直径。为了确保密封构件相对于突出部和相对于开口周缘的密合，优选的是，确保密封构件的弹簧特性（压缩后维持的阻力）。为了确保弹簧特性，期望密封构件与突出部以及与开口周缘的接触位置两者被配置在突出部和开口周缘的相对的表面内。因此，优选的是，对应于突出部以及开口周缘的接触直径的等价摩擦直径D1和D2小于通常以比开口周缘的面积小的面积形成的突出部的最大外径Dz，即，满足Dz＞D2。

在第一方面和第二方面中，所述密封构件可以由不锈钢制成，并且在所述金属壳的表面可以形成有镍镀层。近年来，随着内燃机的小型化和较高性能，内燃机的振动比传统内燃机的振动强，并且内燃机内的温度具有与传统技术相比升高的趋势。如果刚性高的不锈钢被用于密封构件，则抵抗由于与内燃机的驱动和停止相关联的加热和冷却循环所引起的蠕变变形的耐久性高并且不锈钢对于密封构件是有效的。如果在金属壳的表面形成镍镀层，则获得抗腐蚀性的效果。然而，形成有镍镀层的金属壳在螺纹接合的摩擦力上比形成有锌镀层的一般金属壳大。因此，已知当用相同紧固扭矩进行紧固时，由紧固产生的轴向力变得小于形成有锌镀层的金属壳的由紧固产生的轴向力。在该情形下，如在第一方面和第二方面中，密封构件与安装孔的开口周缘之间的摩擦力被加强，并且归功于不锈钢制成的密封构件的蠕变变形引起的松开被进一步抑制。利用上述构造，与在金属壳的表面形成镍镀层相关联的紧固过程中轴向力上的减小被补偿，并且还获得充分的反转扭矩（大于传统扭矩的扭矩），使得能够确保抗松开性。

在根据第一方面或第二方面的火花塞中，当在包括所述密封构件的中心轴线的平面中观看所述密封构件的截面时，所述密封构件的所述截面具有从该密封构件的一个端部连续至该密封构件的另一端部的螺旋形状，其中，所述另一端部位于所述一个端部的内侧。在所述密封构件的所述截面中，所述密封构件包括：第一延伸部，该第一延伸部的一端为所述螺旋形状的所述一个端部，所述第一延伸部朝向其另一端大致直线地延伸，所述第一延伸部的所述另一端比所述第一延伸部的所述一端靠所述密封构件的径向内侧，使得所述第一延伸部的沿所述径向的成分大于沿所述密封构件的轴向的成分；第二延伸部，该第二延伸部大致直线地延伸，使得所述第二延伸部的沿所述轴向的成分大于沿所述径向的成分；第一连接部，该第一连接部通过曲率半径为r的曲线连接所述第一延伸部的所述另一端与所述第二延伸部的一端；第三延伸部，该第三延伸部在所述第二延伸部的径向外侧的位置处大致直线地延伸，使得所述第三延伸部的沿所述轴向的成分大于沿所述径向的成分；第二连接部，该第二连接部通过在远离所述第一延伸部的方向上弯曲的曲线连接所述第二延伸部的另一端和所述第三延伸部的一端；和第三连接部，该第三连接部的一端被连接至所述第三延伸部的另一端，所述第三连接部的另一端为所述螺旋形状的所述另一端部，并且所述第三连接部具有位于所述第一延伸部和所述第二连接部之间的区域，并且所述第三连接部在所述轴向上与所述第一延伸部和所述第二连接部重叠。所述密封构件位于所述第一延伸部与所述金属壳的所述突出部接触的一侧，并且以使得所述金属壳位于所述第二延伸部的径向内侧的方式被安装到所述金属壳。在所述密封构件在所述金属壳被螺纹联接至所述安装孔内之前被安装于所述金属壳的状态中，假设所述密封构件的所述轴向上的高度为h并且所述第二延伸部在满足h/2的位置处的厚度为t。另外，在所述密封构件的所述径向上，假设所述第三延伸部的距离所述密封构件的所述中心轴线最远的区域距离所述中心轴线的径向距离为R1，并且所述第二延伸部的距离所述密封构件的所述中心轴线最近的区域距离所述中心轴线的径向距离为R2。在该情形下，可以满足2×t≤r≤（R1-R2）/2，并且可以满足h≥（R1-R2）。

密封构件的截面形状被限定为使得能够确保被压缩的密封构件的大小，并且能够在维持由于密封构件引起的气密性的状态下调节带螺纹的构件在周向上的方向。具体地，通过满足2×t≤r≤（R1-R2）/2能够确保密封构件的可成型性。如果满足r≤（R1-R2）/2，则能够确保压缩密封构件时的挤压裕度的大小，并且能够调节带螺纹的构件在周向上的方向。如果满足h≥（R1-R2），则能够增加中心轴线方向上的挤压裕度，并且能够在确保挤压裕度的状态下抑制被挤压的密封构件在径向上的膨胀。

在第一方面或第二方面中，在所述密封构件的所述截面中，所述另一端部可以位于在所述径向上比所述一个端部靠近所述中心轴线的位置。在密封构件的截面形状中，如果另一端部位于比一个端部靠近中心轴线的位置，则第一延伸部与突出部的接触位置的以距中心轴线的距离作为半径的等价摩擦直径能够被制得小于第二连接部与开口周缘的接触位置的以距中心轴线的距离为半径的等价摩擦直径。结果，能够降低在安装带螺纹的构件时的紧固扭矩，并且能够增加在取下带螺纹的构件时的反转扭矩，因此能够确保抗松开性。

在第一方面或第二方面中，当在所述轴向上压缩所述密封构件时的压缩负载被设定为F，并且基于F/{π（R12-R22）}计算出对所述密封构件施加的附加压力P时，当所述附加压力P在60MPa与130MPa之间的范围时将所述金属壳螺纹联接到所述安装孔内的转动角度可以等于或高于90°但低于360°。此外，当所述附加压力P落在60MPa与130MPa之间的范围时将所述金属壳螺纹联接到所述安装孔内的所述转动角度可以等于或高于180°但低于360°。

如果能够确保90°或更高的转动角度，则能够将带螺纹的构件在周向上的方向调节成使得带螺纹的构件在周向上的方向不影响装配了带螺纹的构件的装置的驱动。此外，如果能够确保180°或更高的转动角度，则能够将带螺纹的构件在周向上的方向调节成对于装配了带螺纹的构件的装置的驱动优选的方向。转动角度低于360°的原因是因为360°的转动角度使得带螺纹的构件在周向上的方向能够被调节到任意方向，这是所需的且充分的。

在第一方面或第二方面中，在所述金属壳被螺纹联接至所述安装孔内之前，当在所述第二延伸部的满足h/2且在被安装在所述金属壳上的所述密封构件的截面中是所述厚度t的中心的位置处测量所述密封构件的硬度时，维氏硬度可以等于或高于200Hv且等于或低于450Hv。如果密封构件能够确保200Hv或更高且450Hv或更低的维氏硬度，则密封构件能够获得充分的弹簧特性，并且能够在调节带螺纹的构件在周向上的方向时确保充分的轴向力。

在第一方面或第二方面中，当观看未被安装至所述金属壳的所述密封构件的截面时，所述第三连接部的从所述一端侧朝向所述另一端侧的方向以40°或更高且70°或更低的角度与所述轴向交叉。如果在密封构件的截面中第三连接部的从一端侧朝向另一端侧的方向以40°或更高的角度与轴向交叉，则当密封构件被压缩时第二延伸部和第三延伸部在径向上膨胀，并且密封构件由于弹簧特性而变形，由此使得充分的轴向力能够被确保。具有大于70°的角度的密封构件难以制造。

附图说明

图1是火花塞1的局部剖面图。

图2是示出垫圈60的截面和整体构造的图。

图3是示出火花塞1被安装至发动机缸盖90并且垫圈60在被夹在金属壳50的突出部54与安装孔91的开口周缘92之间未被压缩的状态的局部剖面图。

图4是示出火花塞1被安装至发动机缸盖90并且垫圈60被夹在金属壳50的突出部54和安装孔91的开口周缘92之间并且被压缩的状态的局部剖面图。

图5是示出当从发动机缸盖90取下火花塞1时由于垫圈60而留在金属壳50的突出部54和安装孔91的开口周缘92上的接触痕迹J和K的图。

图6是示出公称直径为M10的火花塞中的反转扭矩（returntorque）与紧固扭矩的比率与等价摩擦直径比率之间的关系的图表。

图7是示出公称直径为M12的火花塞中的反转扭矩与紧固扭矩的比率与等价摩擦直径比率之间的关系的图表。

图8是示出公称直径为M14的火花塞中的反转扭矩与紧固扭矩的比率与等价摩擦直径比率之间的关系的图表。

图9是示出作为一个变型例的垫圈68的与周向垂直的截面的图。

图10是示出作为另一变型例的垫圈69的与周向垂直的截面的图。

图11是示出垫圈100在尚未被安装在火花塞2上的状态下的周向截面的图。

图12是示出垫圈100在已经被安装在火花塞2上的状态下的周向截面的图。

图13是示出火花塞2被安装至发动机缸盖90并且垫圈100被夹在金属壳50的突出部54和安装孔91的开口周缘92之间并被压缩的状态的局部剖面图。

图14是示出接地电极30的方向与点火提前角（BTDC）之间的关系的图表。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来说明根据本发明的第一实施方式的火花塞。首先，将参照图1和图2给出对安装有作为根据本发明的密封构件的示例的垫圈60的火花塞1的结构的说明。通过将各个组成部件组装到金属壳50内来完成火花塞1。因此，为了方便，在以下说明中，假设金属壳50的轴线与火花塞1的轴线O一致。参见图2，用N表示尚未被组装到火花塞1内的垫圈60的中心轴线。然而，为了便于说明，在垫圈60已经被组装到火花塞1内的状态中，假设垫圈60的中心轴线与轴线O一致。参见图1，将假设火花塞1的轴线O的方向是图中的上下方向、图中下侧为火花塞1的前端侧、图中上侧为后端侧来进行说明。

如图1所示，火花塞1包括绝缘体10，该绝缘体10在轴向孔12内在前端侧保持中心电极并且在后端保持金属端子40。火花塞1包括金属壳50，该金属壳50在周向上包围绝缘体10的径向外周并且保持绝缘体10。金属壳50的前端面57被接合至接地电极30。接地电极30被弯曲使得前端31侧面对中心电极20，并且火花放电间隙GAP被限定在前端31与布置在中心电极20上的贵金属电极头80之间。

首先，将说明绝缘体10。众所周知通过烧制氧化铝来形成绝缘体10，并且绝缘体10的形状被形成为在轴向中央具有在轴线O的方向上延伸的轴向孔12的筒体的形状。在绝缘体10的轴线O的方向上的大致中央处形成有外径最大的凸缘部19。在凸缘部19的后端侧（图1中的上侧）形成有后端筒部18。在凸缘部19的前端侧（图1中的下侧）形成有外径小于后端筒部18的前端筒部17。在前端筒部17的前端侧形成有外径小于前端筒部17的长腿部13。长腿部13的外径朝向前端侧减小。当火花塞1被安装至内燃机的发动机缸盖90（参见图3）时，长腿部13暴露在发动机的燃烧室（未示出）内。在长腿部13和前端筒部17之间形成有台阶部15。

接着，将说明中心电极20。如上所述，绝缘体10在轴向孔12的前端侧保持中心电极20。中心电极20具有导热性好的铜制成的金属芯25被配置在由诸如INCONEL（商标）600或601等镍合金制成的基材24的内部的结构。中心电极20的前端22从绝缘体10的前端面突出，并且外径朝向前端侧减小。前端22的前端面被接合至贵金属电极头80用于提高耐火花消耗性。绝缘体10在轴向孔12内具有密封体4和陶瓷电阻3。中心电极20经由密封体4和陶瓷电阻3被电连接至保持在轴向孔12的后端侧的金属端子40。当使用火花塞1时，将金属端子40与点火线圈（未示出）连接用于施加高电压。

接着，将在后面说明接地电极30。接地电极30是由抗腐蚀性高的金属（作为示例，诸如INCONEL（商标）600或601等的镍合金）制成的并且被形成为截面为大致矩形的杆的形状的电极。接地电极30在一端侧具有通过焊接被接合至金属壳50的前端面57的基部32。接地电极30在另一端侧具有朝向中心电极20的前端22侧弯曲的前端31侧。火花放电间隙GAP被限定在接地电极30的前端31和中心电极20的贵金属电极头80之间。

接着，将说明金属壳50。金属壳50是由低碳钢制成的筒状金属。如上所述，金属壳50包围从绝缘体10的后端筒部18的一部分延伸至长腿部13的区域的外周以保持绝缘体10。金属壳50包括：工具接合部51，未示出的火花塞扳手可被装配在该工具接合部51上；和带螺纹的安装部52，该安装部52具有待螺纹联接到发动机缸盖90的安装孔91（参见图3）的内螺纹内的螺纹。根据该实施方式的金属壳50是根据安装部52的螺纹的公称直径为M10的标准来制造的。公称直径不限于M10，而可以是M12或M14，或者可以是M8。在金属壳50的表面形成有镍镀层。

在金属壳50的工具接合部51和安装部52之间形成有呈凸缘形式的径向向外突出的突出部54。安装部52和突出部54之间的区域称作“螺钉头59”，并且后面将说明的垫圈60被装配至螺钉头59。

在金属壳50的工具接合部51的后端侧布置有薄的弯边部53。与弯边部53的情况一样，在突出部54和工具接合部51之间形成有薄的弯曲部58。在金属壳50的内周在安装部52的位置处形成有台阶部56。环板状密封件8配置在台阶部56上。圆环构件6和7被夹在金属壳50的从工具接合部51延伸至弯边部53的内周面与绝缘体10的后端筒部18的外周面之间。圆环构件6和7之间的空间被滑石的粉末（滑石）9填充。弯边部53以向内弯曲以由此在金属壳50内经由圆环构件6和7以及滑石9朝向前端侧对绝缘体10加压的方式弯边。在台阶部15经由板状密封件8被金属壳50的台阶部56支撑的状态下，被弯边部53加压的绝缘体10与金属壳50成为一体。金属壳50与绝缘体10之间的气密性由板状密封件8来维持以防止燃烧气体泄漏。上述弯曲部58被构造成由于在弯边过程中的压缩力的添加而向外弯曲并变形。滑石9的压缩长度在轴线O的方向上加长以提高气密性。

接着，将说明垫圈60。图2中示出的垫圈60是通过使奥氏体不锈钢或铁素体不锈钢制成的单个环形板经受板的厚度方向上的折回加工而环形地制造的。当垫圈60被安装在金属壳50上时，环形垫圈60的中心轴线N与轴线O的方向一致，并且垫圈60被装配至螺钉头59（参见图1）。当火花塞1的金属壳50被螺纹联接至发动机缸盖90的安装孔91内时，垫圈60在安装孔91的开口周缘92与金属壳50的突出部54的支持面55（面对垫圈60的表面，参见图1）之间被压缩变形（参见图4）。垫圈60在整周上与开口周缘92和突出部54紧密接触，以由此密封燃烧室（未示出）内的通过安装孔91的气密泄漏。

垫圈60可以由例如具有JIS（日本工业标准）所规定的如下标准编号的不锈钢（SUS）制成。作为奥氏体不锈钢的示例，可以使用SUS201、SUS202、SUS301、SUS301J、SUS302、SUS302B、SUS304、SUS304L、SUS304N1、SUS304N2、SUS304LN、SUS305、SUS309S、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS316N、SUS316LN、SUS316J1、SUS316J1L、SUS317、SUS317L、SUS317J1、SUS321、SUS347、SUSXM15J1，等等。作为铁素体不锈钢的示例有SUS405、SUS410L、SUS429、SUS430、SUS430LX、SUS430J1L、SUS434、SUS436L、SUS436JIL、SUS444、SUS445J1、SUS445J2、SUS447J1、SUSXM27，等等。与由铁制成的常用的垫圈相比，由上述不锈钢制成的垫圈刚性高。因此，抵抗由于与发动机的驱动和停止相关联的加热和冷却循环而引起的蠕变变形的耐久性高，并且难以发生由于垫圈的变形而引起的螺纹联接的松开。

顺便提一句，在第一实施方式中，为了提高抗腐蚀性的目的在金属壳50的表面形成有镍镀层。另一方面，在常用的金属壳的表面形成有锌镀层。与形成有锌镀层的金属壳相比，形成有镍镀层的金属壳在由于螺纹的接合而引起的摩擦力上大。已知当使用相同的紧固扭矩进行紧固时，在形成有镍镀层的金属壳中，由紧固产生的轴向力小于形成有锌镀层的金属壳的由紧固产生的轴向力。

为了抑制由于在金属壳的表面形成镍镀层而使得难以确保紧固过程中充分的轴向力所引起的螺纹联接的松开，优选的是，加强垫圈与金属壳之间以及垫圈与发动机缸盖之间的摩擦力。优选的是，增大取下（松开）螺钉所需的反转扭矩。在该情形下，本发明人观察，在使用模仿发动机缸盖的铝套筒的情况下，当金属壳被螺纹联接到形成在铝套筒中的安装孔内时，在垫圈与金属壳之间以及垫圈与发动机缸盖之间发生滑移的状况。结果发现，在紧固的过程中，在垫圈和金属壳之间易于发生滑移，并且在垫圈和铝套筒之间难以发生滑移。另一方面，发现：在松开的过程中，垫圈和金属壳之间难以发生滑移，并且垫圈与铝套筒之间易于发生滑移。从以上事实可知，如果垫圈与铝套筒即发动机缸盖之间的摩擦力被制得高于垫圈与金属壳之间的摩擦力，则能够提高抵抗螺纹联接松开的能力（抗松开性）。

在该情形下，在第一实施方式中，如下所述地规定（prescribe）垫圈60的构造。首先，如图2所示，让我们考虑垫圈60未被作为产品使用、即垫圈60还没有被压缩（未被压缩）的状态。在该状态下的垫圈60中，规定：通过沿厚度方向将环形板折回而制造出的垫圈60的任何表面均不与该垫圈的其他表面接触（以下为了方便也称作“规定1”）。换言之，规定：当观看未使用的垫圈60的与周向垂直的截面时，垫圈60的由于将板折回而彼此面对的表面彼此不接触（如图2所示在表面彼此面对的部分处限定出间隙G）。

此外，如图3所示，在火花塞1被螺纹联接到发动机缸盖90的安装孔91内的过程中，垫圈60在被夹在金属壳50的突出部54与安装孔91的开口周缘92之间的状态下未被压缩。在沿着轴线O的方向的截面（火花塞1的包括了轴线O的截面）中观看垫圈60。在该情况下，规定：垫圈60与突出部54的支持面55在一个点X处彼此接触，并且垫圈60与开口周缘92在一个点Y处彼此接触。规定：点Y位于点X的径向外侧（在远离轴线O的一侧）（以下为了方便也称作“规定2”）。如图3所示，规定：点X位于突出部54的支持面55的最大外径Dz的内侧（在轴线O侧）（以下为了方便也称作“规定3”）。点X和点Y分别与本发明中的“第一接触点”和“第二接触点”对应。

首先，将说明规定2。根据第一实施方式的垫圈60是通过使环形板经受折回加工来制造的。如图3所示，当通过周向截面观看时，垫圈60的形状被形成为使得垫圈60在一个点X处与突出部54的支持面55接触。因此，如图2所示，当压缩开始时，垫圈60通过如图2所示的由沿着垫圈60的全周上的点X绘制出的虚拟圆65如图3所示地与突出部54的支持面55线接触。同样，如图3所示，当通过周向截面观看时，垫圈60被形成为使得垫圈60在一个点Y处与开口周缘92接触。因此，当压缩开始时，垫圈60通过如图2所示的由沿着垫圈60的全周上的点Y绘制出的虚拟圆66与开口周缘92线接触。通过将板折回制造出的垫圈60具有弹簧特性。参见图3，当金属壳50被紧固至发动机缸盖90以在轴线O的方向上压缩垫圈60时，垫圈60在点X（虚拟圆65）与点Y（虚拟圆66）之间经受来自弹簧力的负载。如图4所示，当金属壳50被发动机缸盖90紧固并且垫圈60在突出部54和开口周缘92之间被压缩时，垫圈60主要在板的具有弹簧特性的折回部处变形（被压扁）。变形的影响在点X和点Y的位置处小，并且点X和点Y之间的径向上的位置关系被维持。

在该示例中，如上所述，当金属壳50被紧固至发动机缸盖90时，在垫圈60与金属壳50之间易于发生滑移，而在垫圈60与发动机缸盖90之间难以发生滑移。在该情形下，垫圈60和金属壳50之间产生的摩擦力被设定为小于垫圈60与发动机缸盖90之间产生的摩擦力。于是，如果垫圈60与金属壳50之间的滑移变得更平滑，则金属壳50能够容易地被紧固。另一方面，如上所述，当金属壳50被从发动机缸盖90上松开时，在垫圈60与金属壳50之间难以发生滑移，并且在垫圈60与发动机缸盖90之间易于发生滑移。在该情形下，垫圈60与发动机缸盖90之间产生的摩擦力被设定为大于在垫圈60与金属壳50之间产生的摩擦力。如果垫圈60与发动机缸盖90之间的滑移被抑制，则金属壳50的紧固能够难以被松开。

因此，沿着虚拟圆66在垫圈60与开口周缘92之间产生的摩擦力被设定为大于沿着虚拟圆65在垫圈60与突出部54的支持面55之间产生的摩擦力。利用该构造，金属壳50与发动机缸盖90能够容易地彼此紧固，并且紧固能够难以被松开。为了实现该构造，与开口周缘92接触的点Y所绘制出的虚拟圆66的直径L2可以被设定为大于与突出部54的支持面55接触的点X所绘制出的虚拟圆65的直径L1。即，如规定2中所规定的，当通过周向截面（包括轴线O的截面）观看垫圈60时，未被压缩的垫圈60可以在点X处与突出部54的支持面55并且在点Y处与开口周缘92接触。点Y可以位于点X的径向外侧。

接着，将说明规定1。如图3所示，当根据第一实施方式的垫圈60处于金属壳50尚未被紧固至发动机缸盖90的未被压缩状态时，垫圈60的任何表面均不与该垫圈的其他表面接触。即，由于将板折回而彼此面对的表面之间具有间隙G（参见图2），并且彼此不接触。在压缩的初始阶段，垫圈60在一个点X处与突出部54的支持面55接触。所以，研究出了作为用于评价垫圈60与突出部54的支持面55之间产生的大致摩擦力的指数的已知的等价摩擦直径（同上）。在该情况中，虚拟圆65的直径对应于垫圈60与突出部54的支持面55之间的等价摩擦直径。同样，虚拟圆66的直径对应于垫圈60与开口周缘92之间的等价摩擦直径。

如图4所示，当金属壳50被紧固了并且垫圈60在突出部54和开口周缘92之间沿轴线O的方向被压缩时，垫圈60首先主要在板的具有弹簧特性的折回部处变形（被压扁）。当垫圈60进一步被压缩时，垫圈60的在轴线O的方向上彼此面对的表面彼此接触。具体地，在第一实施方式中，在点S1和T1的位置处没有间隙G（参见图2），并且垫圈60的表面彼此接触。于是，在与点S1的在轴线O的方向上的位置对应的点S2的位置处开始发生抵着突出部54的支持面55的阻力（drag）。同样，在与点T1的位置对应的点T2的位置处开始发生抵着开口周缘92的阻力。因此，板的在折回部上的变形被限制，并且当垫圈60在点S2处与突出部54的支持面55接触并在点T2处与开口周缘92接触时，在两者之间开始发生阻力。结果，垫圈60与突出部54的支持面55之间的等价摩擦直径变得大于虚拟圆65的直径。垫圈60与开口周缘92之间的等价摩擦直径变得小于虚拟圆66的直径。

然而，在点X的位置处抵着突出部54的支持面55的阻力和在点Y的位置处抵着开口周缘92的阻力通过板的折回部的弹簧特性被充分地加强直到在点S1和点T1的位置处表面彼此接触，并且阻力在接触后被维持。因此，与不同于第一实施方式的、具有在未被压缩状态下表面彼此接触的结构的垫圈相比，垫圈60与突出部54的支持面55之间的等价摩擦直径变得大于虚拟圆65的直径，但在大小上变得接近后者。垫圈60与开口周缘92之间的等价摩擦直径变得小于虚拟圆66的直径，但在大小上变得接近后者。因此，与具有在未被压缩的状态下表面彼此接触的结构的垫圈相比，根据第一实施方式的垫圈60能够被维持在垫圈60与开口周缘92之间产生的摩擦力大于垫圈60与突出部54的支持面55之间产生的摩擦力的状态。即，如规定1中规定的，如果在垫圈60未被压缩的状态下垫圈60的任何表面彼此均不接触，则金属壳50和发动机缸盖90能够容易地彼此紧固，并且紧固能够难以松开。

接着，将说明规定3。为了确保当金属壳50被紧固至发动机缸盖90时垫圈60与突出部54之间以及垫圈60与开口周缘92之间的密合，优选的是，确保垫圈60的弹簧特性（压缩后维持的阻力）。为了确保弹簧特性，期望垫圈60与突出部54的接触位置以及垫圈60与开口周缘92的接触位置、即点X和点Y的位置两者配置在突出部54和开口边缘92的相对的表面内。因此，优选的是，位于点X的外周侧的点Y位于通常以比开口周缘92的面积小的面积形成的突出部54的最大外径Dz的内侧（在径向上的内周侧）。

此外，在第一实施方式中，基于后面将说明的实施方式的结果来设置下面的规定。如图4所示，金属壳50被螺纹联接至安装孔91内，并且垫圈60被夹在突出部54和开口周缘92之间并被压缩。由于压缩而被压扁了的垫圈60与突出部54面接触并且与开口周缘92面接触。然后，如图5所示，从安装孔91取出金属壳50以观察留在突出部54中的与垫圈60的接触痕迹J和留在开口周缘92中的与垫圈60的接触痕迹K。当假设突出部54所在侧的接触痕迹J的外径为d1₀并且其内径为d1_h时，通过表达式（1）来获得接触痕迹J的等价摩擦直径D1。

[数学式3]

D 1 = \frac{2 ({d 1}_{0}^{3} - {d 1}_{h}^{3})}{3 ({d 1}_{0}^{2} - {d 1}_{h}^{2})} - - - (1)

同样，当假设开口周缘92所在侧上的接触痕迹K的外径为d2₀并且其内径为d2_h时，相似地，通过表达式（2）来获得接触痕迹K的等价摩擦直径D2。

[数学式4]

D 2 = \frac{2 ({d 2}_{0}^{3} - {d 2}_{h}^{3})}{3 ({d 2}_{0}^{2} - {d 2}_{h}^{2})} - - - (2) .

其中，满足D1＜D2。

当火花塞1被装配至发动机缸盖90的安装孔91内时，垫圈60在金属壳50的突出部54和安装孔91的开口周缘92之间被压缩。垫圈60与突出部54以及与开口周缘92面接触以维持通过安装孔91的气密泄漏。如果垫圈60与突出部54之间以及垫圈60与开口周缘92之间的摩擦力被加强了，则能够确保金属壳50的抗松开性。在该示例中，本发明人已证实：如果火花塞1被取下，则在垫圈60与开口周缘92之间比在垫圈60与突出部54之间更易于发生滑移。因此，如果垫圈60与开口周缘92之间的摩擦力被设定为高于垫圈60与突出部54之间的摩擦力，则能够抑制垫圈60与开口周缘92之间的滑移。即，可以增大取下火花塞1所需的反转扭矩，并且能够抑制螺纹联接的松开。在该情形下，当取下火花塞1时，观察由于与垫圈60的面接触而在突出部54和开口周缘92上产生的接触痕迹J和K。测量出外径d1₀和d2₀以及内径d1_h和d2_h以获得如上所述的突出部54所在侧的等价摩擦直径D1和开口周缘92所在侧的等价摩擦直径D2。在该情况下，如果满足D1＜D2，则垫圈60与开口周缘92之间的摩擦力能够被设定为高于垫圈60与突出部54之间的摩擦力。结果，垫圈60与开口周缘92之间的滑移能够被抑制以确保抗松开性。

如上所述，垫圈60由不锈钢制成，并且在金属壳50的表面形成有镍镀层。由不锈钢制成的垫圈60在抵抗由于与发动机的驱动和停止相关联的加热和冷却循环而引起的蠕变变形的耐久性上高，并且有效。如果镍镀层形成于金属壳50的表面，则获得了抗腐蚀性的效果。然而，如上所述，形成有镍镀层的金属壳50在由紧固产生的轴向力上被降低了。在该情形下，当在第一实施方式中时，如果满足D1＜D2，则垫圈60与安装孔91的开口周缘92之间的摩擦力被加强。此外，由归因于不锈钢制成的垫圈60的蠕变变形引起的螺纹联接的松开被抑制。利用上述构造，与金属壳50的表面上的镍镀层的形成相关联的紧固过程中轴向力的降低被补偿，并且获得了充分的反转扭矩（大于传统扭矩的扭矩）从而能够确保抗松开性。

如图5所示，优选的是，金属壳50的突出部54的面对着垫圈60的表面的最大外径Dz满足Dz＞D2。等价摩擦直径D1和D2分别对应于垫圈60与突出部54的接触直径和垫圈60与开口周缘92的接触直径。为了确保垫圈60与突出部54之间的密合以及垫圈60与开口周缘92之间的密合，优选的是，确保垫圈60的弹簧特性（压缩后维持的阻力）。为了确保弹簧特性，期望垫圈60与突出部54的接触位置和垫圈60与开口周缘92的接触位置两者配置在突出部54和开口周缘92的相对的表面内。因此，优选的是，对应于垫圈60与开口周缘92的接触直径的等价摩擦直径D2小于通常以比开口周缘92的面积小的面积形成的突出部54的最大外径Dz，即，满足Dz＞D2。

这样，在将火花塞1安装在发动机缸盖90上时，当取下火花塞1时观察垫圈60与金属壳50的突出部54的接触痕迹J以及垫圈60与安装孔91的开口周缘92的接触痕迹K。获得了接触痕迹J的等价摩擦直径D1和接触痕迹K的等价摩擦直径D2，并且通过下面的示例确认了当满足D1＜D2时能够增大反转扭矩。

实施例1

作为火花塞的试件1，制备了金属壳的安装部的螺纹的公称直径为M10并且表面形成有锌镀层的火花塞，并且将不锈钢制成的并且具有表1中的类型A所示出的S形截面的垫圈装配到火花塞内。在表1中示出的垫圈的所有截面中，右手侧表示内周侧，并且左手侧表示外周侧。假设在垫圈的上侧面对金属壳的突出部所在侧的状态下将垫圈安装至金属壳。即，沿着与图1中的垫圈60的方向相同的方向将类型A1的垫圈安装至火花塞。

[表1]

用10N·m的紧固扭矩将该试件1安装至铝套筒，接着将其取下并且观察留在开口周缘中的接触痕迹K。此外，在使组装方向相反的状态下将类型A1的新垫圈组装到试件1的火花塞内。同样，进行火花塞相对于铝套筒的安装和拆卸。留在铝套筒的开口周缘中的接触痕迹对应于垫圈与突出部的接触痕迹J，并且被视作接触痕迹J。接触痕迹J的外径d1₀为11.473mm，并且内径d1_h为10.890mm。计算出的接触痕迹J的等价摩擦直径D1为11.184mm。接触痕迹K的外径d2₀为12.304mm，并且内径d2_h为11.693mm。计算出的接触痕迹K的等价摩擦直径D2为12.001mm。获得的等价摩擦直径比率（D2/D1）为1.07，并且满足D1＜D2。

如表1所示，制备具有与类型A1的垫圈组装方向相反的垫圈组装方向的类型A2的垫圈，并且将其作为试件2组装到与试件1的火花塞相同的火花塞内。同样，在试件2中，进行火花塞相对于铝套筒的安装和拆卸，并观察接触痕迹J和接触痕迹K。在试件2中获得的接触痕迹J的等价摩擦直径D1与接触痕迹K的等价摩擦直径D2的等价摩擦直径比率（D2/D1）为0.93，并且在试件2中满足D1≥D2。

制备具有表1中的类型B1栏所示出的截面形状的不锈钢制成的垫圈，并且将其作为试件3沿表1的方向（截面形状的右手侧是内周侧的方向）组装到与试件1的火花塞相同的火花塞内。此外，制备使类型B1的垫圈相反的类型B2的垫圈，并且将其作为试件4组装到与试件1的火花塞相同的火花塞内。同样，制备具有表1中的类型C1栏中示出的截面形状的不锈钢制成的垫圈，并且将其作为试件5沿表1的方向（截面形状的右手侧为内周侧）组装到与试件1的火花塞相同的火花塞内。此外，制备使类型C1的垫圈相反的类型C2的垫圈，并且将其作为试件6组装到与试件1的火花塞相同的火花塞内。同样，在各试件3至6中，进行火花塞相对于铝套筒的安装和拆卸，并且观察接触痕迹J和接触痕迹K。在试件3至6中的接触痕迹J的等价摩擦直径D1与接触痕迹K的等价摩擦直径D2的等价摩擦直径比率（D2/D1）依次为1.05、0.95、1.06和0.94。试件3和5中满足D1＜D2，并且试件4和6中满足D1≥D2。编辑好的试件1至6中的等价摩擦直径比率示出在表2中。

[表2]

接着，用10N·m的紧固扭矩将与上述条件相同的条件下新制造出的各试件1至6安装至新制备出的铝套筒，并且在遵从ISO11565的振动条件下进行振动的同时以200℃加热16小时。之后，从铝套筒取下各试件，并且测量拆卸过程中所施加的各反转扭矩。在各试件中，获得反转扭矩与紧固扭矩的比率（反转扭矩/紧固扭矩）（参见表2）。反转扭矩与紧固扭矩的比率与等价摩擦直径比率之间的关系示出在图6的图表中，获得该比率作为在公称直径为M10的试件1至6上进行的评价试验的结果。图6的图表中所附的数字表示试件编号，并且为这些数字添加的括号中的符号表示垫圈的截面形状的类型。

如表2所示，分别组装有类型A1、B1和C1的垫圈的试件1、3和5的反转扭矩与紧固扭矩的比率为0.71至0.77。与此相反，分别组装有类型A2、B2和C2的垫圈的试件2、4和6的反转扭矩与紧固扭矩的比率为0.43至0.45。如图6所示，显然组装有类型A1、B1和C1的垫圈的试件1、3和5在反转扭矩与紧固扭矩的比率上大于组装有类型A2、B2和C2的垫圈的试件2、4和6。类型A1、B1和C1的所有垫圈的等价摩擦直径（D2/D1）都大于1，并且满足D1＜D2。另一方面，类型A2、B2和C2的所有垫圈的等价摩擦直径比率（D2/D1）都等于或小于1，并且满足D1≥D2。如上所述，类型A2、B2和C2的所有垫圈都仅仅使类型A1、B1和C1的垫圈的组装方向相反。从这方面明显发现，等价摩擦直径比率大于1并且能够满足D1＜D2的垫圈能够增大反转扭矩与紧固扭矩的比率。

实施例2

在安装部的螺纹的公称直径为M12的火花塞中，和实施例1一样，制备组装有类型A1至C2的垫圈的试件7至12，并且确认等价摩擦直径比率。和实施例1中一样，在金属壳的表面形成有锌镀层。在各试件7至12中，进行火花塞相对于铝套筒的安装和拆卸，并且观察接触痕迹J和接触痕迹K。试件7至12中的接触痕迹J的等价摩擦直径D1与接触痕迹K的等价摩擦直径D2的等价摩擦直径比率（D2/D1）依次为1.06、0.94、1.04、0.96、1.05和0.95。在试件7、9和11中满足D1＜D2，并且在试件8、10和12中满足D1≥D2。编辑好的试件7至12中的等价摩擦直径比率示出在表3中。

[表3]

接着，用15N·m的紧固扭矩将与上述条件相同的条件下新制造出的各试件7至12安装至新制备出的铝套筒，并且在遵从ISO11565的振动条件下进行振动的同时以200℃加热16小时。之后，测量各试件的反转扭矩，并且获得反转扭矩与紧固扭矩的比率（反转扭矩/紧固扭矩）（参见表3）。反转扭矩与紧固扭矩的比率与等价摩擦直径比率之间的关系示出在图7的图表中，获得该比率作为在公称直径为M12的试件7至12上进行的评价试验的结果（图表中的数字与图6中的那些数字相同）。

如表3所示，分别组装有类型A1、B1和C1的垫圈的试件7、9和11的反转扭矩与紧固扭矩的比率为0.52至0.56。与此相反，分别组装有类型A2、B2和C2的垫圈的试件8、10和12的反转扭矩与紧固扭矩的比率为0.38至0.40。如图7所示，显然组装有类型A1、B1和C1的垫圈的试件7、9和11在反转扭矩与紧固扭矩的比率上大于组装有类型A2、B2和C2的垫圈的试件8、10和12。因此，甚至在M12的火花塞中，也获得了与M10的火花塞的结果相同的结果。已经确认，如果垫圈的等价摩擦直径比率（D2/D1）大于1并且能够满足D1＜D2，则甚至在M12的火花塞中也能够增大反转扭矩与紧固扭矩的比率。

实施例3

此外，甚至在安装部的螺纹的公称直径为M14的火花塞中，也和实施例1和2中一样，制备组装有类型A1至C2的垫圈的试件13至18，并且确认等价摩擦直径比率。与实施例1和2中一样，在金属壳的表面形成有锌镀层。在各试件13至18中，进行火花塞相对于铝套筒的安装和拆卸，并且观察接触痕迹J和接触痕迹K。试件13至18中的接触痕迹J的等价摩擦直径D1与接触痕迹K的等价摩擦直径D2的等价摩擦直径比率（D2/D1）依次为1.05、0.95、1.03、0.97、1.04和0.96。在试件13、15和17中满足D1＜D2，并且在试件14、16和18中满足D1≥D2。编辑好的试件13至18中的等价摩擦直径比率示出在表4中。

[表4]

接着，用20N·m的紧固扭矩将与上述条件相同的条件下新制造出的各试件13至18安装至新制备出的铝套筒，并且在遵从ISO11565的振动条件下进行振动的同时以200℃加热16小时。之后，测量各试件的反转扭矩，并且获得反转扭矩与紧固扭矩的比率（反转扭矩/紧固扭矩）（参见表4）。反转扭矩与紧固扭矩的比率与等价摩擦直径比率之间的关系示出在图8的图表中，获得该比率作为在公称直径为M14的试件13至18上进行的评价试验的结果（图表中的数字与图6中的那些数字相同）。

如表4所示，分别组装有类型A1、B1和C1的垫圈的试件13、15和17的反转扭矩与紧固扭矩的比率为0.66至0.71。与此相反，分别组装有类型A2、B2和C2的垫圈的试件14、16和18的反转扭矩与紧固扭矩的比率为0.56至0.60。如图8所示，显然组装有类型A1、B1和C1的垫圈的试件13、15和17在反转扭矩与紧固扭矩的比率上大于组装有类型A2、B2和C2的垫圈的试件14、16和18。因此，甚至在M14的火花塞中，也获得了与M10和M12的火花塞的结果相同的结果。已经确认，如果垫圈的等价摩擦直径比率（D2/D1）大于1并且能够满足D1＜D2，则甚至在M14的火花塞中也能够增大反转扭矩与紧固扭矩的比率。

实施例4

接着，在镍镀层形成于金属壳的表面并且组装有不锈钢制成的垫圈的火花塞中，进行了热振动松开试验以便确认获得了反转扭矩。在该实施例中，制备了火花塞的五种类型的试件。在试件21中，在金属壳上形成有锌镀层，并且将铁制成的类型A1的垫圈组装到金属壳内。在试件22中，在金属壳上形成有镍镀层，并且将铁制成的类型A1的垫圈组装到金属壳内。在试件23中，在金属壳上形成有镍镀层，并且将铁制成的类型A2的垫圈组装到金属壳内。在试件24中，在金属壳上形成有锌镀层，并且将不锈钢制成的类型A1的垫圈组装到金属壳内。在试件25中，在金属壳上形成有镍镀层，并且将不锈钢制成的类型A1的垫圈组装到金属壳内。

接着，用10N·m的紧固扭矩将各试件21至25安装至铝套筒，并且进行了在遵从ISO11565的振动条件下振动的同时以200℃将各试件21至25加热16小时的试验。试验之后，从铝套筒上取下各试件，并且测量在取下过程中所施加的各反转扭矩。测量结果示出在表5中。

[表5]

如表5所示，试件21至25的反转扭矩依次为2.9、1.7、0.9、7.7和6.7[N·m]。从试件21与试件22的比较可以看出，当金属壳的表面上的镀层从锌变成镍时，反转扭矩减小。在螺纹的接合上的摩擦力上，镍镀层大于锌镀层。当用相同的紧固扭矩进行紧固时，在由紧固产生的轴向力上，形成有镍镀层的金属壳变得小于形成有锌镀层的金属壳。因此，由于金属壳的表面的镀层的改变减小了反转扭矩。

从试件22与试件23的比较可以看出，如果使用了类型A1（D1＜D2）的垫圈，则即使紧固过程中产生的轴向力减小了，如实施例1中说明的那样，也能够确保反转扭矩充分地大于使用类型A2（D1≥D2）的垫圈时的反转扭矩。从试件21与试件24的比较中已发现，当垫圈的材料从铁变成不锈钢时，难以发生由垫圈的变形（蠕变变形）引起的螺纹联接的松开，并且反转扭矩变大。在试件24与试件25的比较中已发现，当金属壳的表面的镀层从锌变成镍时，不管垫圈的材料如何，反转扭矩均被劣化了，和试件21与试件22的比较结果一样。然而，从试件21与试件25的比较中已确认，即使组装过程中产生的轴向力由于在金属壳的表面形成有镍镀层而减小了，如果由不锈钢制成并且满足D1＜D2的垫圈被组装至金属壳，则也能够防止由于垫圈的变形而引起的螺纹联接的松开。另外，可以确认能够加强垫圈与安装孔的开口周缘之间的摩擦力，并且能够获得充分的反转扭矩以提高抗松开性。

实施例5

此外，甚至在安装部的螺纹的公称直径为M12的火花塞中，也和实施例4中一样，制备在金属壳的表面形成有锌镀层或镍镀层并且组装有铁或不锈钢制成的垫圈的试件26至30（参见表6），并且进行了热振动松开试验。试验方法与实施例4中的方法相同，并且不同之处仅在于：在将各试件26至30安装至铝套筒时，为了安装使用了15N·m的紧固扭矩。试验之后，从铝套筒上取下各试件，并且测量在取下过程中所施加的各反转扭矩。测量结果示出在表6中。

[表6]

如表6所示，试件26至30的反转扭矩依次为3.5、2.1、1.0、8.4和7.2[N·m]。作为试件彼此比较的结果，获得了与实施例4中的效果相同的效果。因此，能够确认，即使在金属壳的表面形成有镍镀层，如果将不锈钢制成的并且满足D1＜D2的垫圈组装至金属壳，则甚至在M12的火花塞中也能够获得充分的反转扭矩以提高抗松开性。

实施例6

此外，甚至在安装部的螺纹的公称直径为M14的火花塞中，也与实施例4和5中一样，制备在金属壳的表面形成有锌镀层或镍镀层并且组装有铁或不锈钢制成的垫圈的试件31至35（参见表7），并且进行了热振动松开试验。试验方法与实施例4中的方法相同，并且不同之处仅在于：在将各试件31至35安装至铝套筒时，为了安装使用了20N·m的紧固扭矩。试验之后，从铝套筒上取下各试件，并且测量在取下过程中所施加的各反转扭矩。测量结果示出在表7中。

[表7]

如表7所示，试件31至35的反转扭矩依次为7.4、3.9、1.9、14.2和11.1[N·m]。作为试件彼此比较的结果，获得了与实施例4和5中的效果相同的效果。因此，能够确认，即使在金属壳的表面形成有镍镀层，如果将不锈钢制成的并且满足D1＜D2的垫圈组装至金属壳，则甚至在M14的火花塞中也能够获得充分的反转扭矩以提高抗松开性。

不用说可以在根据第一实施方式的火花塞1上做出多种变型。在垫圈60的截面形状上，第一实施方式举例说明了与周向垂直的截面的形状为S形。然而，截面形状不限于S形。例如，当利用图9和图10中示出的垫圈68和69时，可以通过在厚度方向上将环形板折回多次并且在与周向垂直的截面的形状上在处于未被压缩状态下满足上述规定1和2来形成垫圈。即，各垫圈68和69可以满足在未被压缩的状态下垫圈的各表面彼此不接触（具有间隙G）（规定1）。此外，垫圈68和69可以满足如下条件：各垫圈68和69在点X和点Y中的一个点处与突出部54的支持面55并且在点X和点Y中的另一个点处和开口周缘92接触，并且点Y位于点X的径向上的外周侧（规定2）。图9和图10分别示出垫圈68和69的与周向垂直的截面，其中，在各垫圈68和69中，右手侧为内周侧（轴线O所在侧），并且左手侧为外周侧。假设在图9和图10的截面中，在各垫圈的上侧面对突出部54所在侧的状态下将各垫圈68和69安装至金属壳50。

第一实施方式举例说明了垫圈60的截面形状为S形。然而，截面形状不限于S形。例如，垫圈60可以具有表1中的类型B1或C1所示的截面形状，或者其他截面形状。在垫圈中，通过基于从发动机缸盖90上取下火花塞1时观察到的垫圈60与突出部54的接触痕迹J以及垫圈60与开口周缘92的接触痕迹K而获得的等价摩擦直径D1和D2可以满足D1＜D2。

为了使等价摩擦直径D1和D2满足D1＜D2，可以使用具有如下截面形状的垫圈：例如，在朝向金属壳的组装方向（轴向）上，在与垫圈的周向垂直的截面中位于突出部所在侧的边缘的点被配置在位于开口周缘所在侧的边缘的点的内周侧。例如，在将火花塞装配到安装孔内时，在垫圈即将由于螺纹联接而开始被压缩的状态中，观察被夹在突出部和开口周缘之间的垫圈的与周向垂直的截面。可以使用具有如下截面形状的垫圈：在截面中，垫圈在一个点处与突出部接触并且在一个点处与开口周缘接触，并且与突出部接触的点位于与开口周缘接触的点的内周侧。更具体地，与图2中示出的垫圈60一样，可以以如下方式制造垫圈60：使得点X和点Y被形成为在与周向垂直的截面的位于组装方向上的两侧的点，并且点X位于点Y的内周侧。

垫圈60的截面上的点X是，在将火花塞1装配至安装孔91内时、在垫圈60即将由于螺纹联接而开始被压缩的状态中，被夹在突出部54和开口周缘92之间的垫圈60与突出部54接触所在的唯一的点。即，垫圈60在开始压缩时通过沿着垫圈60的全周由点X绘制出的虚拟圆65与突出部54线接触。同样，垫圈60的截面上的点Y是，在垫圈60即将由于螺纹联接而开始被压缩的状态中，垫圈60与开口周缘92接触所在的唯一的点。即，垫圈60在开始压缩时通过沿着垫圈60的全周由点Y绘制出的虚拟圆66与开口周缘92线接触。垫圈60以如下方式形成：点X和点Y形成在垫圈60的截面内，并且由点X绘制出的虚拟圆65的直径L1小于由点Y绘制出的虚拟圆66的直径L2。利用以上配置，垫圈60主要在点X的位置处与突出部54接触，并且接触痕迹J的等价摩擦直径D1可以接近L1。同样，垫圈60主要在点Y的位置处与开口周缘92接触，并且接触痕迹K的等价摩擦直径D2可以接近L2。因此，如果满足L1＜L2，则易于满足D1＜D2。

接着，将说明根据第二实施方式的火花塞2（参见图13）。在根据第二实施方式的火花塞2中，垫圈100在形状上不同于第一实施方式的垫圈60。火花塞2的其他构造与第一实施方式中的火花塞1（参见图1）中的那些构造相同。因此，在下文中，将说明垫圈100，火花塞2的构造将适当地参照火花塞1，并且将省略其说明。按照安装部52的螺纹的公称直径为M12的标准制造出根据第二实施方式的火花塞2的金属壳50。公称直径不限于M12，而可以是M10、M14或M8。

与第一实施方式的垫圈60（参见图2）一样，图13中示出的垫圈100是通过使奥氏体不锈钢或铁素体不锈钢制成的单个环形板经受沿板的厚度方向的折回加工而环形地制造出的。当垫圈100被安装在金属壳50上时，环形垫圈100的中心轴线N（参见图12）与轴线O的方向一致，并且垫圈100被装配至螺钉头59。在该情况下，垫圈100以如下方式被安装在螺钉头59上：后面将说明的第一延伸部110所在侧面对金属壳50的突出部54，并且螺钉头59位于后面将说明的第二延伸部120的内侧。当垫圈100被安装在金属壳50上时，图13中示出的垫圈100以在中心轴线N的方向上被压缩并且在径向上膨胀的方式变形。防止垫圈100从螺钉头59脱出。在下文中，将给出尚未被安装在金属壳50上（即，垫圈在中心轴线N的方向上未被压缩）的垫圈100的说明。

如图11所示，根据第二实施方式的垫圈100是通过沿厚度方向在三个部分处将上述环形板折回而使得与周向垂直的截面（换言之，在包括中心轴线N在内的平面内观看垫圈100的截面，以下称作“周向截面”）的形状变成螺旋形而制造出的。更具体地，在周向截面中垫圈100以从一个端部101连续至另一端部102同时端部102位于端部101的内侧的方式呈螺旋形。例如，为了制造具有四个或更多折回部的垫圈，或者为了制造不具有螺旋形周向截面并且在表里反向的厚度方向上被折回的垫圈，需要进行具有至少五个处理过程的加压成型加工。可以通过使得板的一个表面侧总是为低谷侧的所谓单方向弯曲（one-waybending）来制造根据第二实施方式的垫圈100。具体地，可以通过具有四个处理过程的加压成型来形成垫圈100，因此垫圈100在成型性上好。在下文中，将说明垫圈100的构造。为了方便，假设垫圈100的周向截面包括六个区域：第一延伸部110、第二延伸部120、第三延伸部130、第一连接部140、第二连接部150和第三连接部160。

在周向截面中，第一延伸部110是具有如下形状的区域：包括垫圈100的一个端部101作为该第一延伸部的一端111，并且朝向该第一延伸部的另一端112直线地延伸。第一延伸部110的另一端112配置在所述一端111的径向内侧。在周向截面中，第二延伸部120是具有如下形状的区域：从第二延伸部的一端121朝向第二延伸部的另一端122直线地延伸，使得在中心轴线N的方向上的成分（component）大于在径向上的成分。第二延伸部120的一端121配置得比另一端122靠近第一延伸部110所在侧。同样，在周向截面中，第三延伸部130是具有如下形状的区域：从第三延伸部的一端131朝向第三延伸部的另一端132直线地延伸，使得中心轴线N的方向上的成分大于在径向上的成分。第三延伸部130的另一端132配置得比所述一端131靠近第一延伸部110。第三延伸部130配置在第二延伸部120的径向外侧。

第一连接部140是将第一延伸部110的另一端112连接至第二延伸部120的一端121的区域。第一连接部140是在垫圈100的制造过程中被弯曲的以上三个区域中的一个区域。尽管后面将说明，当垫圈100在金属壳50被安装在螺钉头59上时被压缩时，在周向截面中，第一连接部140以形状被形成为沿着曲率半径为r的曲线的状态将第一延伸部110连接至第二延伸部120。在事先制造垫圈100时，将第一连接部140弯曲，使得当安装中垫圈100被压缩时第一连接部140的形状被形成为沿着曲率半径为r的曲线的方式。

第二连接部150是将第二延伸部120的另一端122连接至第三延伸部的一端131的区域。与以上第一连接部140一样，第二连接部150是在垫圈100的制造过程中被弯曲的区域中的一个。在周向截面中，第二连接部150的形状通过弯曲而形成为沿着在中心轴线N的方向上远离第一延伸部110的方向被弯曲而成的U形曲线。

第三连接部160是其一端161被连接至第三延伸部130的另一端132并且其另一端162作为垫圈100的另一端部102的区域。同样，第三连接部160也是在制造垫圈100的过程中被弯曲的区域中的一个。第三连接部160的另一端162被弯曲成位于所述一端161的径向内侧。在该情况下，另一端162在径向上位于第二延伸部120与第三延伸部130之间，并且在中心轴线N的方向上位于第一延伸部110和第二连接部150之间。利用该构造，第三连接部160的另一端162被配置在垫圈100的螺旋形状的内部，并且在中心轴线N的方向上位于与第一延伸部110和第二连接部150的重叠的位置处。

因此垫圈100被形成在周向截面中为螺旋形状，以由此确保垫圈100内部的空间。内部空间起到当火花塞2被装配至发动机缸盖90时（参见图13）垫圈100被挤压时的挤压裕度（crushmargin）的作用。在第二实施方式中，为了调节当火花塞2被装配至发动机缸盖90时接地电极30（参见图1）朝向燃烧室的内部突出的方向的目的，期望确保垫圈100中的挤压裕度的大小。为了获得充分的轴向力以确保当垫圈100被压缩时的气密性的目的，期望使得垫圈100的第二延伸部120和第三延伸部130以在径向上确实地膨胀的方式变形。在该情形下，在制造垫圈100的过程中规定将第三连接部160弯曲时的弯曲角度θ。更具体地，规定：从第三连接部160的被连接至第三延伸部130的另一端132的一端161侧延伸至第三连接部160的作为垫圈100的另一端102的另一端162侧的方向以40°或更大并且70°或更小的角度与中心轴线N的方向交叉。

在第三连接部160尚未被弯曲的状态中，从第三连接部160的一端161朝向另一端162延伸的方向与从第三延伸部130的一端131朝向其另一端132延伸的方向一致，并且直线地延伸。在弯曲第三连接部160时，将第三连接部160弯曲成使得从第三连接部160的一端161延伸至其另一端162的方向与从第三延伸部130的一端131延伸至其另一端132的方向交叉而成的角度θ等于或大于40°且等于或小于70°。然而，在第三连接部160已经被弯曲之后，从一端161延伸至另一端162的方向取决于弯曲位置而不同。在第二实施方式中，在垫圈100的制造过程中，在一端161附近将第三连接部160弯曲，并且在另一端162附近维持延伸方向。因此，为了方便，研究第三连接部160的在另一端162附近的延伸方向（用虚拟线163表示）与第三延伸部130的延伸方向（用虚拟线164表示）交叉而成的角度θ。

根据后面将说明的实施例7，如果虚拟线163和虚拟线164彼此交叉而成的角度θ大于70°，则垫圈100不能成型。如果虚拟线163和虚拟线164彼此交叉而成的角度θ小于40°，则在将垫圈100安装在金属壳50上时，第二延伸部120和第三延伸部130在压缩过程中不能以在径向上膨胀的方式变形。

接着，将参照图12和图13说明已经被安装在金属壳50上的垫圈100（在中心轴线N的方向上被压缩变形并且在径向上膨胀变形的垫圈）。垫圈100在被安装在金属壳50上的状态中如图12所示在中心轴线N的方向上被压缩。由于压缩，垫圈100的周向截面在径向上膨胀，并且垫圈的内径变得小于金属壳50的螺纹的外径，因此防止垫圈100从螺钉头59脱出。可以在垫圈100的在周向上的多个部位处进行用于进一步减小垫圈100的内径的局部压缩。

图13示出的火花塞2处于金属壳50被装配到发动机缸盖90的安装孔91内并且垫圈100被夹在金属壳50的突出部54和安装孔91的开口周缘92之间的状态。在图13的状态中，垫圈100尚未由于紧固金属壳50而在中心轴线N的方向上被压缩。当从该状态进一步进行紧固时，虽然未图示，但垫圈100在中心轴线N的方向上在金属壳50的突出部54与安装孔91的开口周缘92之间被压缩，并且接着变形为在径向上膨胀。在该情况下，垫圈100由于弹簧特性而在使第二延伸部120与第三延伸部130彼此远离的方向上弯曲。结果，在维持突出部54与开口周缘92上的轴向力（由于与紧固相关联的压缩而在中心轴线N的方向上施加的反作用力）的状态下使垫圈100变形。

为了确保由在突出部54与开口周缘92之间被压缩的垫圈100产生的气密性，重点在于向垫圈100施加适当的压缩力。在该情形下，当假设使垫圈100在中心轴线N的方向上压缩的压缩负载为F时，通过P=F/{π（R12-R22）}来计算用于将适当压缩力添加至垫圈100的压力（附加压力）P。如图12所示，假设在垫圈100的周向截面中，第三延伸部130中的距离中心轴线N最远的区域距离中心轴线N的半径距离为R1。同样，假设第二延伸部120中的距离中心轴线N最近的区域距离中心轴线N的半径距离为R2。

根据后面将说明的实施例8，已发现期望附加压力P等于或大于60MPa且等于或小于130MPa。如果附加压力P小于60MPa，则难以确保由垫圈100产生的气密性。如果附加压力P大于130MPa，则难以确保强度，并且金属壳50可能由于紧固而破损。

为了确保附加压力P的上述范围，需要通过确保垫圈100的硬度来获得弹簧特性，并且需要获得使垫圈100压缩的充分的轴向力。根据后面将说明的实施例9，已发现当在图12中所示的垫圈100的周向截面上的点S处测量垫圈100的硬度时，维氏硬度优选地等于或高于200Hv且等于或低于450Hv。在已经被安装在金属壳50上的垫圈100的周向截面中，其中该金属壳尚未被装配到发动机缸盖90，假设垫圈100在中心轴线N的方向上的高度为h。假设在中心轴线N的方向上的高度为h/2的区域第二延伸部120的厚度为t。假设厚度为t的中央位置为上述点S。

如果垫圈100在点S处的维氏硬度低于200Hv，则垫圈100不能获得充分的弹簧特性，并且当垫圈100由于紧固而被压缩时，垫圈100可能会塑性地变形并松开。如果垫圈100在点S处的维氏硬度高于450Hv，则当垫圈100由于紧固而被压缩时，垫圈100可能会破损或开裂。

如上所述，根据第二实施方式的垫圈100具有用于调节当火花塞2被装配至发动机缸盖90时接地电极30朝向燃烧室的内部突出的方向的挤压裕度。然而，由于需要确保垫圈100的气密性，所以期望确保即使挤压裕度被挤压了附加压力P也等于或大于60MPa且等于或小于130MPa。因此，根据后面将说明的实施例10，为了除了确保附加压力P的范围之外还确保火花塞2的点火性，期望接地电极30的方向能够被调节至少90°或更大的角度。如果接地电极30的方向能够调节的角度小于90°，则可能难以将接地电极30的方向调节成用于减小对点火性的影响的方向。如果接地电极30能够被调节360°（一圈），则能够将方向调节成所有方向，因此其上限被设定为360°。

此外，根据将在下面说明的实施例10，已发现如果接地电极30的方向能够被调节180°或更大的角度，则能够确实地确保火花塞2的点火性。如果接地电极30能够调节的角度小于180°，则可能难以将接地电极30的方向调节成用于使得对点火性的影响能够被进一步减小的方向。由于与上述原因相同的原因，接地电极30的方向调节的上限被设定为360°。

在第二实施方式中，为了防止被压扁的垫圈从突出部54突出同时确保挤压裕度具有充分的大小以调节接地电极30的方向，规定垫圈100的周向截面的形状。如上所述，假设垫圈100在中心轴线N的方向上的高度为h、第二延伸部120在h/2的位置处的厚度为t并且第一连接部140的曲率半径为r。假设第三延伸部130的距离中心轴线N最远的区域的半径距离为R2。在该情况中，满足2×t≤r≤（R1-R2）/2，并且满足h≥（R1-R2）。

在垫圈100中，第二延伸部120和第三延伸部130是当挤压裕度在中心轴线N的方向上被挤压时由于压扁而在径向上膨胀的部分。挤压裕度在中心轴线N的方向上的大小通过第二延伸部120和第三延伸部130来确保。如上所述，为了调节接地电极30的方向，需要确保一定程度的尺寸来作为在中心轴线N的方向上的挤压尺寸。因此，如果h小于R1-R2，并且径向上的挤压裕度大于中心轴线N的方向上的挤压裕度，则当垫圈100被挤压时的径向大小大于当h等于或大于R1-R2时的径向大小。于是，垫圈100可能从突出部54突出，或者可能被螺钉头59卡住。结果，可能无法进行充分的紧固。根据将在下面说明的实施例11发现，不能确保充分的角度（具体地为180°或更大）作为用于调节接地电极30的方向的角度。

为了使垫圈100确保在中心轴线N的方向上被挤压的大小，优选的是，第一连接部140的曲率半径r较小。当曲率半径r较大时，由第一连接部140占据的在中心轴线N的方向上的大小变得较大。于是，难以确保第二延伸部120的在中心轴线N的方向上的大小，并且不能确保充分的挤压裕度。根据将在下面说明的实施例11，发现了如果曲率半径r大于（R1-R2）/2，则不能确保充分的裕度。

另一方面，当曲率半径r较小时，在制造垫圈100时第一连接部140中的由于折回加工而引起的应变量变得较大。于是，第一连接部140的弯曲痕迹由于被施加至弯曲的负载而起皱，在垫圈100被压缩时，第一连接部140以弯曲痕迹作为起点破损或者被挤坏，并且难以确保第二延伸部120中的弹簧特性。根据将在下面说明的实施例12发现，曲率半径r小于第二延伸部120的厚度t的两倍，第一连接部140可能在垫圈100的制造过程中破损或被挤坏。

垫圈100可以由与实施方式1中一样的不锈钢（SUS）制成。根据将在下面说明的实施例13，确认了抗松开性在垫圈100由不锈钢（SUS）制成的情况与垫圈100由铁（Fe）制成的情况之间不同，并且很明显垫圈100优选地由不锈钢制成。

此外，在将在下面说明的实施例13中已确认的是，甚至根据垫圈100被安装在金属壳50的螺钉头59上的方向，在抗松开性上也存在不同。具体地，根据第二实施方式的垫圈100以如下方式制造：在周向截面中，第二延伸部120所在侧被配置在径向内侧，并且第三延伸部130所在侧被配置在径向外侧。在第一延伸部110所在侧面对突出部54的状态下将垫圈100安装在螺钉头59上。与此相反，具有被以如下方式构造的垫圈（试件143）：第二延伸部所在侧被配置在径向外侧，并且第三延伸部所在侧被配置在径向内侧，并且在第一延伸部所在侧面对突出部54的状态下将垫圈安装在螺钉头59上。具有被以如下方式构造的垫圈（试件144）：第二延伸部所在侧被配置在径向内侧，并且第三延伸部所在侧被配置在径向外侧，并且在第二连接部所在侧面对突出部54的状态下将垫圈安装在螺钉头59上。在所有构造的垫圈中，发现取下（松开）螺钉所需的轴向力（反转扭矩）与第二实施方式的垫圈100中的取下（松开）螺钉所需的轴向力相比均变小了，并且抗松开性被劣化了。

将通过等价摩擦直径的比较来说明该现象。如图13所示，如上所述，当垫圈100被安装在金属壳50的螺钉头59上时，垫圈100在中心轴线N的方向上被压缩。在将安装有垫圈100的金属壳50装配到安装孔91内并且使金属壳螺纹联接到安装孔内时，在压缩的初始阶段垫圈100在一个点X处与突出部54接触。在研究作为用于评价垫圈100与突出部54之间产生的实质的摩擦力的指数的已知等价摩擦直径时，以点X的径向距离作为半径的虚拟圆的直径对应于垫圈100与突出部54之间的等价摩擦直径。同样，垫圈100也在一个点Y处与安装孔91的开口周缘92接触。为此原因，垫圈100与开口周缘92之间的等价摩擦直径对应于以点Y的径向距离作为半径的虚拟圆的直径。

在该实施例中，等价摩擦直径意味着“当具有与环形接触的转动摩擦力相同的转动摩擦力的圆形接触代替环形接触时圆的直径”。为了提高抗松开性，垫圈与金属壳以及垫圈与发动机缸盖之间的摩擦力被加强以增大反转扭矩。本发明人观察了，在使用模仿发动机缸盖的铝套筒的情况下，当金属壳被螺纹联接到形成在铝套筒内的安装孔内时，在垫圈与金属壳之间以及垫圈与铝套筒之间发生滑移的状况。结果，发现了在紧固过程中，在垫圈与金属壳之间易于发生滑移，并且在垫圈与铝套筒之间难以发生滑移。另一方面，发现：在松开的过程中，垫圈和金属壳之间难以发生滑移，并且垫圈与铝套筒之间易于发生滑移。从该事实可以看出，如果垫圈与铝套筒、即发动机缸盖之间的摩擦力被加强得超过垫圈与金属壳之间的摩擦力，则能够提高抵抗螺纹联接松开的能力（抗松开性）。

根据实施例13，试件143的垫圈的垫圈与开口周缘之间的等价摩擦直径与第二实施方式的垫圈100（试件141）的相同，但是试件143的垫圈的垫圈与突出部之间的等价摩擦直径比第二实施方式的垫圈100（试件141）的大。即，在紧固过程中未用较大扭矩紧固的情况下，安装有试件143的垫圈的金属壳不能获得与安装有第二实施方式的垫圈100的金属壳50相等的紧固力。换言之，当用相同的扭矩对安装有试件143的垫圈的金属壳以及安装有第二实施方式的垫圈100的金属壳50进行紧固时，安装有第二实施方式的垫圈100的金属壳50的反转扭矩较大。

与第二实施方式的垫圈100（试件141）相比，试件144的垫圈的垫圈与开口周缘之间的等价摩擦直径较小，并且垫圈与突出部之间的等价摩擦直径较大。因此，当用相同扭矩对这些垫圈都进行紧固时，安装有第二实施方式的垫圈100的金属壳50中的紧固力和反转扭矩两者均大于安装有试件144的垫圈的金属壳的紧固力和反转扭矩。

实施例7

确认了在垫圈100的制造过程中通过在弯曲第三连接部160时规定弯曲角度θ而获得的效果。首先，通过模拟确认了由于角度θ的大小的不同而导致能否利用加压成型机来进行成型。在图11中示出的垫圈100的周向截面中，作为模拟利用加压成型机的成型加工的结果，能够成型出第三连接部160的弯曲角度θ为0°至70°的垫圈，因此试件被评价为好。然而，发现作为模拟成型加工的结果在加压成型机中不能加工出角度θ为90°的垫圈，因此试件被评价为差。

接着，通过模拟已经确认了由于角度θ的大小的不同而导致的在成型出的垫圈被压缩时行为的不同。通过已知的FEM分析来进行模拟。在角度θ为40°或更大的垫圈的情况中，当垫圈在中心轴线N的方向上被压缩时，第一延伸部110被加压、第一连接部140被弯曲并且第一延伸部110的一端111所在侧向下移动。于是，第一延伸部110与第三连接部160的另一端162接触，并且另一端162随之被第一延伸部110加压并以进入到挤压裕度内部的方式向下移动。当压缩进一步继续时，第二延伸部120经由第一连接部140被第一延伸部110加压，该第一延伸部110经受来自第三连接部160的另一端162的阻力。第二延伸部120在径向上向内弯曲，并且第二延伸部120在中心轴线N的方向上的长度缩短。同样，在另一端162处经受来自第一延伸部110的阻力的第三连接部160对第三延伸部130加压，第三延伸部130在径向上向外弯曲，并且第三延伸部130在中心轴线N的方向上的长度缩短。结果，挤压裕度在径向上膨胀的同时在中心轴线N的方向上被压缩，并且以期望的构造被挤压。因此，试件被评价为好。

另一方面，在角度θ为小于40°的垫圈的情况中，和以上说明一样，第一连接部140由于在中心轴线N的方向上的压缩而弯曲，并且第一延伸部110抵接第三连接部160的另一端162。于是，第三连接部160的另一端162被第一延伸部110加压，并且第三连接部160在垂直方向上抵接第一延伸部110的表面的状态下被加压。结果，第三连接部160与第三延伸部130一起在径向上向外弯曲，并且挤压裕度变形为平行四边形。在没有产生第二延伸部120和第三延伸部130在径向上膨胀的弯曲的情况下，挤压裕度在中心轴线N的方向上被挤压。为此原因，虽然挤压裕度被挤压了，但是没有获得第二延伸部120和第三延伸部130的弹簧特性，并且不能确保轴向力。因此，该试件被评价为差。以上评价试验的结果示出在表8中。

[表8]

从表8可以清楚地发现，如果在垫圈100的制造过程中将弯折第三连接部160时的弯曲角度θ规定为等于或大于40°且等于或小于70°，则获得了在成型性和压缩时的变形方面均具有期望构造的挤压裕度的垫圈100。

实施例8

接着，为了确认垫圈100确保气密性和抗松开性所需的附加压力P的目的，进行了评价试验。使不锈钢制成的并且厚度为0.5mm的环形板经受加压成型加工，以制造垫圈100的五个试件。在该情况中，如图12所示，作为确认周向截面中垫圈100的各个尺寸的结果，第一连接部140的曲率半径r为1mm，径向距离R1为8.15mm，并且径向距离R2为6mm。用彼此不同的紧固扭矩（压缩负载F）将在金属壳50的螺钉头59上安装有垫圈100的试件的火花塞2的五个试件装配至铝套筒（未示出）。具体地，在装配火花塞2的各个试件时的附加压力P（通过P=F/{π（R1²-R2²）}计算出）被设定为30、60、100、130和190[MPa]。在该情况中，在用190MPa的附加压力P装配出的火花塞2的试件中，金属壳50破损。因此，考虑到强度该试件被评价为差，并且尚未进行以下的抗松开性和气密性的评价试验。

对装配有火花塞2的试件的铝套筒执行了ISO11565示出的振动试验。具体地，在以200℃将装配有火花塞2的试件的铝套筒加热的状态下，在火花塞2的试件的轴向和其垂直方向每一个上进行8小时的加速度为30G±2G、频率为50至500Hz并且扫频速率为1-octave/min（倍频程/分钟）的振动。然后，在进行了振动试验之后，将已装配有火花塞2的试件的铝套筒中的每一个用填充有溶液（例如乙醇）的容器覆盖。从对应于燃烧室所在侧的开口施加1.5MPa的空气压力至铝套筒的安装孔的内部，并且测量每分钟的漏气量。具有等于或小于5cc的漏气量的试件因为能够通过垫圈100充分地维持气密性而被评价为好，并且具有大于5cc的漏气量的试件因为试件不能维持气密性而被评价为差。

此外，从铝套筒上取下火花塞2，并且在该情况下，测量取下金属壳50所需的扭矩（反转扭矩），并且获得百分比形式的反转扭矩与紧固扭矩的比率（反转扭矩/紧固扭矩）。如果反转扭矩等于或大于紧固扭矩的10%，则试件因为抵抗松开的性能（抗松开性）好而被评价为好。如果反转扭矩小于10%，则试件因为抵抗松开的性能低而被评价为差。评价试验的结果示出在表9中。

[表9]

P[MPa]	30	60	100	130	190
						抗松开性	好	好	好	好	-
气密性	差	好	好	好	-
						强度（抗破裂性）	好	好	好	好	差

如表9所示，以30至130[MPa]的附加压力P装配的垫圈100的所有试件在抵抗松开的性能上均为好。在气密性上，以60至130[MPa]的附加压力P装配的垫圈100的试件能够维持充分的气密性。另一方面，以30[MPa]的附加压力P装配的垫圈100的试件不能维持气密性。因此，如果在装配火花塞2时的附加压力P在60与130[MPa]之间的范围，则在维持弹簧特性以挤压挤压裕度的状态下第二延伸部120和第三延伸部130变形。因此发现，作为垫圈100，试件获得了充分的轴向力，并且能够确保抗松开性和气密性。

实施例9

接着，当挤压裕度被挤压时，为了确认第二延伸部120和第三延伸部130在维持弹簧特性的状态下变形所需的硬度的目的，进行了评价试验。通过在制造不锈钢的加工中多样地改变退火条件来制备维氏硬度不同并且厚度为0.5mm的九种类型的板。然后，利用九种类型的板来制备具有与实施例8中的尺寸条件相同的尺寸条件的垫圈100的试件。单独地制备出与垫圈100的九个试件相同的试件，并且各个试件的在点S处测量出的维氏硬度为150、180、200、250、325、380、400、450和460[Hv]。在试验负载为1.961N并且负载保持时间为10秒的条件下以遵从JISZ2244的试验方法测量维氏硬度。然后，用给定紧固扭矩将安装有制成的垫圈100的试件的火花塞2的九个试件装配至铝套筒（未示出），并且在与实施例8中的条件相同的条件下执行振动试验。试验之后，从铝套筒上取下各火花塞2，并且测量各反转扭矩。和实施例8中一样对抗松开性进行了评价。同样，在抗松开性的评价中，如果反转扭矩等于或大于紧固扭矩的20%，则试件因为抗松开性优异而被评价为非常好。

将安装有垫圈100的九种类型的试件的火花塞2的试件再次装配至各个铝套筒，并且在该情况下，逐渐增加紧固扭矩。然后，如果金属壳50破损（例如，螺纹破损），则取下垫圈100的试件以观察外观。如果垫圈100的试件破损或开裂，则这些试件被评价为差，如果垫圈100的试件没有破损或开裂，则试件被评价为好。评价试验的结果示出在表10中。

[表10]

如表10所示，发现了具有450Hv或更低的维氏硬度的垫圈100没有由于足以使金属壳50破损的紧固扭矩的压缩而破损或开裂，但是具有超过450Hv的维氏硬度的垫圈100破损了或开裂了。发现具有低于200Hv的维氏硬度的垫圈100由于加热和振动而产生了塑性变形，并且其轴向力减小了。发现了如果垫圈100的维氏硬度设定为250Hv或更高，则能够确保充分的抗松开性。因此，发现了如果垫圈100的维氏硬度等于或高于200Hv且等于或低于450Hv，则第二延伸部120和第三延伸部130能够获得充分的弹簧特性，并且垫圈100能够获得充分的轴向力以确保抗松开性。

实施例10

接着，为了研究确保火花塞2的点火性所需的接地电极30的方向所能够调节的角度的目的，进行了评价试验。在该实施例中，制备有接地电极30的方向能够在0°与180°之间的范围调节的垫圈100的八个试件，其中挤压裕度的尺寸能够使与安装部52的螺纹的节距的1/2一样大的尺寸被挤压。将垫圈100的各个试件安装在火花塞2的各个试件上，并且用60MPa的附加压力P将各火花塞2装配到试验用汽车发动机（1.6L，四缸）上。在该情况中，作为点火性最佳的方向，接地电极30在燃烧室（未示出）内的方向设定为0°，并且以八个试件中的接地电极30的方向相继错开45°的状态安装接地电极30。为了方便，从0°开始依次地将各个试件设定为试件121至128。当接地电极30的方向没有被调节时，从试件121开始点火提前角（BTDC）依次为42、41、37.5、37、35、37.5、41和41.5[°]。评价试验的结果示出在表11中。

[表11]

如表11所示，当垫圈100内没有挤压裕度，使得接地电极30的方向不能被调节时，如果火花塞2被安装成如试件125中所示在点火提前角为35°时接地电极30的方向（180°）上，则点火提前角不能从35°开始改变，并且不能提高点火性。当垫圈100的挤压裕度小并且接地电极30的方向仅能够最高调节45°时，即使火花塞2被安装成如试件125中所示，接地电极30的方向也被以+45°调节，使得能够将点火提前角从35°提高至37.5°。另一方面，当火花塞2被安装成如试件122所示在点火提前角为41°时的接地电极30的方向（45°）上时，如果接地电极30的方向被以+45°调节，则点火提前角可以下降至37.5°。在该情况中，除非调节接地电极30的方向，否则能够获得41°作为点火提前角。同样，当垫圈100的挤压裕度稍大并且接地电极30的方向最高可调节90°时，在试件125中，接地电极30的方向被以+90°调节，使得点火提前角能够从35°提高至41°。此外，当垫圈100的挤压裕度大并且接地电极30的方向最高可调节至180°时，在试件125中，能够将点火提前角从35°提高至42°。

因此，调节点火提前角的自由度可以随着接地电极30的方向所能够调节的角度变大而增加。如表11所示，例如，当安装有接地电极30的方向最高可调节90°的垫圈100时，在各个试件121至128中，接地电极30的方向在直到+90°的范围内被调节，使得依次获得42、41、37.5、37.5、41、41.5、42和42[°]作为点火提前角的最佳值（最大值）。这些最大值中的最小值是在试件122和123中表现出的点火提前角的最大值41°。因此，能够确认的是，如果接地电极30的方向最高可调节180°，则能够将点火提前角的最小值从接地电极30的方向不能被调节时的由试件125表现出的35°开始提高至41°。如图14所示，数值在35°与42°之间的范围内的点火提前角的平均值为39°。然而，发现了如果接地电极30的方向能够被调节至少180°或更高的角度，则能够确实地将点火提前角调节成高于平均值，并且能够确实地确保火花塞2的点火性。

实施例11

接着，为了确认由规定垫圈100的周向截面的形状所获得的效果的目的，进行了评价试验。首先，制备在厚度上不同并且由不锈钢制成的多个环形板，并且在加压成型时调节弯曲部和弯曲角度以制备垫圈100的16种类型的试件101至116。在试件101至116中，第一连接部140的曲率半径r在0.4mm与1.2mm之间的范围内变化。第二延伸部120的厚度t在0.3mm与0.5mm之间的范围内变化。此外，径向距离R1与径向距离R2的组合在大小上不同，并且应当为挤压裕度的1/2大小的（R1-R2）/2的大小（为了方便，称作“W”）在0.8mm与1.075mm之间的范围内变化。作为通过h/（R1-R2）获得挤压裕度的高宽比C的结果，C在0.938与1.475之间的范围内变化。表12示出了比较各个试件中的厚度t、曲率半径r、挤压裕度的1/2的大小W以及挤压裕度的高宽比C的表。

[表12]

试件	t	r	W=（R1-R2）/2	C=h/（R1-R2）
					101	0.3	0.4	0.8	1.475
102	0.3	0.6	0.8	1.475
					103	0.3	0.8	0.8	1.475
104	0.4	0.5	0.975	1.323
					105	0.4	0.7	0.975	1.323
106	0.4	0.9	0.975	1.323
					107	0.5	0.6	1.075	1.302
108	0.5	0.8	1.075	1.302
					109	0.5	1.0	1.075	1.302
110	0.5	1.2	1.075	1.302
					111	0.3	0.4	0.8	0.938
112	0.3	0.6	0.8	0.938
					113	0.4	0.5	0.975	1.000

114	0.4	0.7	0.975	1.000
					115	0.5	0.6	1.075	0.977
116	0.5	0.8	1.075	0.977

将表12中示出的各个试件101至116安装在火花塞2的各个试件上，并且将火花塞2安装至铝套筒。确认了使得挤压裕度能够最高被挤压安装部52的螺纹节距的1/2节距的大小的试件（即，接地电极30的方向能够被调节180°或更高角度的试件）。可调节的试件被判定为好，并且不可调节的试件被判定为差。评价试验的结果示出在表13中。在表13中，需要注意的是各试件中的曲率半径r的大小与挤压裕度的高宽比C之间的关系。

[表13]

试件	r	C	判定
				101	0.50W	1.475	好
111	0.50W	0.938	差
				104	0.51W	1.323	好
113	0.51W	1.000	好
				107	0.56W	1.302	好
115	0.56W	0.977	差
				105	0.72W	1.323	好
114	0.72W	1.000	好
				108	0.74W	1.302	好
116	0.74W	0.977	差
				102	0.75W	1.475	好
112	0.75W	0.938	差
				106	0.92W	1.323	好
109	0.93W	1.302	好

103	1.00W	1.475	好
				110	1.12W	1.302	差

如表13所示，在试件101至109、113和114中，接地电极30的方向能够被调节180°或更高的角度。发现了在高宽比C低于1并且挤压裕度在径向上较大的试件111、112、115和116中，接地电极30的方向不能被调节180°或更高的角度。发现了在曲率半径r大于W的试件110中，接地电极30的方向不能被调节180°或更高的角度。因此，可以确认：如果曲率半径r等于或低于W（即，（R1-R2）/2）并且高宽比C等于或高于1（即，如果挤压裕度在中心轴线N的方向上较大，并且满足h≥（R1-R2）），则接地电极30的方向能够被调节180°或更高的角度。

实施例12

此外，在各个试件101至116中，还评价了在形成第一连接部140时的可成型性。在通过制造试件101至116的垫圈100中使用的加压成型使第一连接部140弯曲之后，观察弯曲痕迹的外观。在该情况下，能够确认第一连接部140的弯曲痕迹起皱并开裂或被挤坏的试件被评价为差，并且弯曲痕迹平滑弯曲的试件被评价为好。评价试验的结果示出在表14中。在表14中，需要注意的是各试件中曲率半径r的大小与厚度t之间的关系。

[表14]

试件	r	判定
			107	1.20t	差
115	1.20t	差
			104	1.25t	差
113	1.25t	差
			101	1.33t	差

111	1.33t	差
			108	1.60t	差
116	1.60t	差
			105	1.75t	差
114	1.75t	差
			102	2.00t	好
109	2.00t	好
			112	2.00t	好
106	2.25t	好
			110	2.40t	好
103	2.67t	好

如表14所示，在曲率半径r是厚度t的两倍大或更大的试件102、103、106、109、110和112中，第一连接部140的弯曲痕迹没有起皱，并且平滑地弯曲，成型性好。另一方面，确认了在曲率半径r小于厚度t的两倍的试件101、104、105、107、108、111和113至116中，第一连接部140的弯曲痕迹起皱了。在实施例11中，将安装至铝套筒的火花塞2取下，并且观察了各试件中第一连接部140的弯曲痕迹。结果，确认了在曲率半径r小于厚度t的两倍的试件101、104、105、107、108、111和113至116中，第一连接部140的弯曲痕迹开裂了或被挤坏了。

实施例13

接着，为了确认垫圈100的材料、垫圈100被安装在金属壳50上的方向以及周向截面的形状上的不同对抗松开性产生的影响的目的，进行了评价试验。首先，与在实施例8中一样，使不锈钢制成并且厚度为0.5mm的环形板经受加压成型加工，以制造出第二实施方式中的垫圈100的试件141。作为垫圈100在周向截面中的各个尺寸，第一连接部140的曲率半径r为1mm，径向距离R1为8.15mm，并且径向距离R2为6mm。制造出具有和试件141一样的尺寸并且由铁（Fe）制成的试件142。此外，制造出在周向截面上的形状为试件141的镜像体的试件143。制造出在金属壳50的螺钉头59上分别安装有各个试件的火花塞2的试件。此外，制备出在螺钉头59上安装有通过使试件141在中心轴线N的方向上反向而获得的试件144的火花塞2的试件。

用15N·m的扭矩将安装有各个试件141至144的火花塞2分别装配至铝套筒，并且进行了与实施例8中的振动试验相同的振动试验。此外，从铝套筒将各火花塞2取下，并且在该情况下，测量取下金属壳50所需的扭矩（反转扭矩）。评价试验的结果示出在表15中。

[表15]

如表15所示，试件141的反转扭矩为7.9N·m，而试件142至144则分别为4.7、6.7和4.4[N·m]，并且发现抗松开性被劣化了。在试件141和143中，作为基于与突出部54的接触痕迹（用点X表示）获得的各等价摩擦直径的结果，等价摩擦直径为13.5mm和14.8mm。基于与开口周缘92的接触痕迹（用点Y表示）的等价摩擦直径在试件141和143之间相等。当周向截面形成镜像体时，等价摩擦直径的比率在突出部54所在侧和开口周缘92所在侧之间不同。通过将试件141和143彼此比较确认了该事实。

不用说可以对根据第二实施方式的火花塞2进行各种变型。垫圈100是通过沿厚度方向在三个部分处弯折环形板而制造的。然而，垫圈100也可以通过在两个部分、或者四个或更多部分处弯折环形板来制造。垫圈100的周向截面可以不是沿着垫圈100的全周均为相同的构造。即，垫圈100可以在垫圈100的周向上部分地具有图12中示出的周向截面的形状。

图12中示出的垫圈100的周向截面的形状是当垫圈100被安装在金属壳50的螺钉头59上时垫圈100在中心轴线N的方向上被压缩的状态。不限于该构造，在垫圈100被安装在螺钉头59的状态下，垫圈100的形状可以形成为如图11所示的周向截面，并且可以形成为在将火花塞2紧固到安装孔91内时由于压缩而如图12所示的周向截面。

Claims

1.一种火花塞，其包括：

中心电极；

其中，

表达式（1）

D 1 = \frac{2 ({d 1}_{0}^{3} - {d 1}_{h}^{3})}{3 ({d 1}_{0}^{2} - {d 1}_{h}^{2})} - - - (1)

表达式（2）

D 2 = \frac{2 ({d 2}_{0}^{3} - {d 2}_{h}^{3})}{3 ({d 2}_{0}^{2} - {d 2}_{h}^{2})} - - - (2) .

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，当假设所述金属壳的所述突出部的面对所述密封构件的表面的最大外径为Dz时，满足Dz＞D2。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，所述密封构件由不锈钢制成，并且在所述金属壳的表面形成有镍镀层。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的火花塞，其特征在于，

当在包括所述密封构件的中心轴线的平面中观看所述密封构件的截面时，所述密封构件的所述截面具有从该密封构件的一个端部连续至该密封构件的另一端部的螺旋形状，其中，所述另一端部位于所述一个端部的内侧，

在所述密封构件的所述截面中，所述密封构件包括：

第一延伸部，该第一延伸部的一端为所述一个端部，所述第一延伸部朝向其另一端大致直线地延伸，所述第一延伸部的所述另一端比所述第一延伸部的所述一端靠所述密封构件的径向内侧，使得所述第一延伸部的沿所述密封构件的径向的成分大于沿所述密封构件的轴向的成分；

第二延伸部，该第二延伸部大致直线地延伸，使得所述第二延伸部的沿所述轴向的成分大于沿所述径向的成分；

第一连接部，该第一连接部通过曲率半径为r的曲线连接所述第一延伸部的所述另一端与所述第二延伸部的一端；

第三延伸部，该第三延伸部在所述第二延伸部的径向外侧的位置处大致直线地延伸，使得所述第三延伸部的沿所述轴向的成分大于沿所述径向的成分；

第二连接部，该第二连接部通过在远离所述第一延伸部的方向上弯曲的曲线连接所述第二延伸部的另一端和所述第三延伸部的一端；和

第三连接部，该第三连接部的一端被连接至所述第三延伸部的另一端，所述第三连接部的另一端为所述另一端部，并且所述第三连接部具有位于所述第一延伸部和所述第二连接部之间的区域，并且所述第三连接部在所述轴向上与所述第一延伸部和所述第二连接部重叠，

所述密封构件位于所述第一延伸部与所述金属壳的所述突出部接触的一侧，并且以使得所述金属壳位于所述第二延伸部的径向内侧的方式被安装到所述金属壳，

在所述密封构件在所述金属壳被螺纹联接至所述安装孔内之前被安装于所述金属壳的状态中，当h代表所述密封构件的所述轴向上的高度并且t代表所述第二延伸部在满足h/2的位置处的厚度时，

在所述密封构件的所述径向上，当R1代表所述第三延伸部的距离所述密封构件的所述中心轴线最远的区域距离所述中心轴线的径向距离，并且R2代表所述第二延伸部的距离所述密封构件的所述中心轴线最近的区域距离所述中心轴线的径向距离时，满足2×t≤r≤（R1-R2）/2，并且满足h≥（R1-R2）。

5.根据权利要求4所述的火花塞，其特征在于，在所述密封构件的所述截面中，所述密封构件的所述另一端部位于在所述径向上比所述一个端部靠近所述中心轴线的位置。

6.根据权利要求4或5所述的火花塞，其特征在于，当假设在所述轴向上压缩所述密封构件的压缩负载为F并且通过F/{π（R1²-R2²）}计算出对所述密封构件施加的附加压力P时，当所述附加压力P在60MPa与130MPa之间的范围时，将所述金属壳螺纹联接到所述安装孔内的转动角度等于或高于90°且低于360°。

7.根据权利要求6所述的火花塞，其特征在于，当所述附加压力P在60MPa与130MPa之间的范围时，将所述金属壳螺纹联接到所述安装孔内的所述转动角度等于或高于180°且等于或低于360°。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的火花塞，其特征在于，在所述金属壳被螺纹联接至所述安装孔内之前，当在所述第二延伸部的满足h/2且在被安装于所述金属壳的所述密封构件的截面中是所述厚度t的中心的位置处测量所述密封构件的硬度时，维氏硬度等于或高于200Hv且等于或低于450Hv。

9.根据权利要求4至8中的任一项所述的火花塞，其特征在于，当观看被安装至所述金属壳之前的所述密封构件的截面时，从所述第三连接部的所述一端所在侧朝向所述第三连接部的所述另一端所在侧延伸的方向以等于或大于40°且等于或小于70°的角度与所述轴向交叉。