CN104682202A - 火花塞及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火花塞及其制造方法，能够确保接地电极相对于主体配件的接合性。火花塞(100)具备：中心电极(10)、接地电极(20)、绝缘体(30)、主体配件(50)。中心电极由绝缘体保持，绝缘体由主体配件保持。在接地电极(20)与中心电极10)之间形成有腔室(32s)。接地电极(20)经由熔融部(5)与主体配件(50)的内壁面接合。熔融部(5)在包含熔融最深点(DP)和中心轴(CX)在内的预定的剖面(MS)中，熔融部(5)的熔融深度(MD)相对于接地电极的厚度的百分比比例(MDD)为5％以上，并且包含于主体配件(50)的外周侧的部位的面积(Sm)为整体的面积(S)的10％以上。

Description

火花塞及其制造方法

技术领域

本发明涉及火花塞。

背景技术

火花塞具备中心电极和接地电极。中心电极由绝缘体保持，接地电极固定于收纳该绝缘体的主体配件。中心电极和接地电极之间形成有用于产生火花放电的间隙即火花间隙。火花塞通过在火花间隙产生火花放电而将被供给到内燃机的燃烧室内的气体点火。

在此，作为火花塞，公知有等离子流火花塞(下述专利文献1等)。在等离子流火花塞中，接地电极接合到主体配件的内周面从而与主体配件一体化，中心电极和接地电极之间的火花间隙被绝缘体包围，从而形成也称为腔室的容积小的放电空间。

现有技术文献

专利文献：

专利文献1：日本特开2009-224345号公报

专利文献2：美国专利第6064144号公报

发明内容

在等离子流火花塞中，如上所述，接地电极与主体配件的内壁面接合。在等离子流火花塞中，希望接地电极相对于主体配件的接合性确保为高的水平。

在上述专利文献1的技术的课题是，抑制因绝缘子的前端部强力按压到接地电极而绝缘子破损的情况，对于确保接地电极相对于主体配件的接合性没有特别的考虑。不限于专利文献1这样的等离子流火花塞，例如在上述专利文献2这样的主体配件的内壁面焊接有接地电极的类型的火花塞中，对于提高接地电极相对于主体配件的接合性也仍然存在改良的余地。

本发明正是为了解决上述课题而作出的，可以作为以下的方式来实现。

(1)根据本发明的一个方式，提供一种火花塞。该火花塞可以是，具备：轴状的中心电极；筒状的绝缘体，在内部收纳上述中心电极的至少后端侧的部位；接地电极，以与上述中心电极的前端部之间具有间隙的方式配置；以及筒状的主体配件，具有收纳上述绝缘体的贯通孔，在上述主体配件的上述贯通孔的内壁面上固定有上述接地电极，其特征在于，上述接地电极经由上述接地电极和上述主体配件相互融合而成的熔融部而固定于上述主体配件，在包含作为上述熔融部中最后端侧的部位的上述熔融部的底部和上述贯通孔的中心轴的剖面中，上述熔融部的熔融深度是上述接地电极在上述中心轴方向上的厚度的5％以上，该熔融深度是在沿着上述贯通孔的中心轴方向的、上述熔融部的底部与包含上述接地电极的前端侧的面的外形线的假想直线之间的距离，并且与连接位于上述中心轴方向上的上述熔融部的前端侧及后端侧的上述主体配件的内壁面的端点之间的假想直线相比位于上述主体配件的外周侧的配件侧部位的面积为上述熔融部整体的面积的10％以上。

(2)也可以是，上述熔融部在上述剖面中，上述熔融深度是上述中心轴方向上的上述接地电极的厚度的15％以上，并且上述配件侧部位的面积是上述熔融部整体的面积的20％以上。根据该方式的火花塞，能够高水平地确保接地电极和主体配件之间的接合性。

(3)也可以是，上述方式的火花塞的上述熔融部在上述剖面中，上述熔融深度是上述中心轴方向上的上述接地电极的厚度的25％以上。根据该方式的火花塞，能够高水平地确保接地电极和主体配件之间的接合性。

(4)也可以是，上述方式的火花塞的上述熔融部在上述剖面中，上述熔融深度是上述中心轴方向上的上述接地电极的厚度的40％以上。根据该方式的火花塞，能够高水平地确保接地电极和主体配件之间的接合性。

(5)上述熔融部在上述剖面中，上述配件侧部位的面积是上述熔融部整体的面积的26％以上。根据该方式的火花塞，能够高水平地确保接地电极和主体配件之间的接合性。

(6)也可以是，在上述方式的火花塞中，上述接地电极具有外周端部，该外周端部与上述主体配件的上述贯通孔内的上述内壁面的内周整体接触，上述熔融部形成于上述外周端部的外周侧整体。根据该方式的火花塞，能够高水平地确保主体配件与具有与主体配件的内周整体接触的外周端部的接地电极的接合性。

(7)也可以是，在上述方式的火花塞，上述接地电极具有：圆弧状的外侧圆弧部，位于外周侧，面向上述贯通孔的内壁面；内侧环部，包围上述中心电极的前端部的外周；以及连接部，架设于上述外侧圆弧部与上述内侧环部之间，并将上述外侧圆弧部和上述内侧环部连接，上述熔融部至少形成于上述外侧圆弧部中的连接有上述连接部的部位与上述主体配件的壁部之间。根据该方式的火花塞，能够高水平地确保主体配件与具有通过连接部连接的外侧圆弧部和内侧环部的接地电极的接合性。

(8)也可以是，在上述方式的火花塞，上述连接部包括从上述内侧环部朝向上述外侧圆弧部延伸成放射状的多个柱状连接部，上述熔融部至少与上述多个柱状连接部的各柱状连接部对应而形成。根据该方式的火花塞，能够高水平地确保主体配件与具有外侧圆弧部和内侧环部的接地电极的接合性。

本发明还可以通过火花塞以外的种种方式实现。例如，也可以通过火花塞的制造方法或制造装置、接地电极和主体配件的接合方法或接合装置、实现这些方法或装置的计算机程序、存储该计算机程序的非临时性的记录介质等的方式实现。

附图说明

图1是表示等离子流火花塞的结构的概略图。

图2是用于说明接地电极相对于主体配件的安装状态和安装方法的概略图。

图3是用于说明接地电极相对于主体配件的激光焊接的工序的示意图。

图4是用于说明形成熔融部时的焊接位置的示意图。

图5是说明用于规定熔融部的预定的剖面的概略图。

图6是用于说明上述预定的剖面中的熔融部的剖面结构的概略剖视图。

图7是表示接地电极和主体配件的焊接强度的验证实验的结果的说明图。

图8是表示焊接强度的试验结果的散布图的说明图。

图9是表示作为第二实施方式的等离子流火花塞的多个结构例的概略图。

图10是表示未跨过接地电极的外周整体形成熔融部的结构中的接地电极和主体配件的焊接强度的验证实验的结果的说明图。

具体实施方式

A.第一实施方式：

图1是表示作为第一实施方式的等离子流火花塞100(以下，仅称为“火花塞100”)的结构的概略图。在图1中，以点划线图示火花塞100的中心轴CX。另外，在本说明书中，也将与中心轴CX平行的方向称为“中心轴方向”。在图1中，为了方便而将火花塞100的中心轴CX的纸面左侧以概略剖视图图示，中心轴CX的纸面右侧以概略外观图图示。

火花塞100安装于将稀薄混合气体作为燃料气体使用的内燃机的燃烧室内，用于燃料气体的点火。火花塞100的前端侧(纸面下侧)配置于燃烧室内，后端侧(纸面上侧)配置于燃烧室的外部。火花塞100在配置于燃烧室内的前端侧使等离子产生并喷射，从而能够确保对于引燃界限空燃比高的燃料气的高引燃性。

火花塞100具备：中心电极10、接地电极20、绝缘体30、端子电极40和主体配件50。中心电极10由轴状的电极部件构成，在内部具有由热传导性优异的铜等的金属构成的金属芯13。中心电极10在前端具有由以贵金属、钨等为主成分的合金构成的圆盘状的电极端头15。电极端头15通过焊接与中心电极一体化。也可以省了电极端头15。中心电极10在中心轴CX上保持于绝缘体30的轴孔31。中心电极10经由保持在绝缘体30的轴孔31的后端侧的端子电极40与外部电源电连接。

接地电极20是在中央具有贯通孔21的大致圆盘状的电极部件。在接地电极20的贯通孔21中安装有大致圆筒状的贵金属端头26而一体化。也可以省略贵金属端头26。接地电极20在其外周端部与主体配件50的内壁面接触的状态下，与主体配件50接合而一体化。在本实施方式的火花塞100中，通过激光焊接，能够确保接地电极20相对于主体配件50的接合强度(焊接强度)。关于接地电极20相对于主体配件50的安装状态的详细内容和安装方法在下文叙述。

绝缘体30是具有贯穿其中心的轴孔31的轴状部件，例如由氧化铝或氮化铝等陶瓷烧结体构成。绝缘体30具有在前端侧延伸的前端侧部位33、位于前端侧部位33的后端的凸缘部36和从凸缘部36向前端侧延伸的后端侧部位37。在前端侧部位33的中心轴方向的中央部附近形成有朝向前端侧的圆环状的面积台阶面35，前端侧部位33的直径以台阶面35为边界前端侧比后端侧变小。凸边部36是在台阶面35的后段侧形成为局部的直径比其他部位大，并向绝缘体30的径向(与中心轴CX垂直的方向)突出的圆环状的部位。绝缘体30的中心轴与火花塞100的中心轴CX一致，并且至少前端侧部位33收纳在主体配件50的筒孔51内，以后端侧部位37从主体配件50的后端侧开口部延伸出来的方式保持于主体配件50。

如上所述，在绝缘体30的前端侧部位33的轴孔31内，保持有中心电极10。在绝缘体30的前端部形成有轴孔31的开口直径缩径的缩径开口部32。位于中心电极10的前端的电极端头15的前端面的周缘部与缩径开口部32的后端侧的台阶面抵接而卡定。在火花塞100中，在缩径开口部32的内部空间32s形成有等离子体(详情后述)。以下，内部空间32s也称为“腔室32s”。在绝缘体30的后端侧部位37的轴孔31内保持有作为轴状的电极部件的端子电极40。在绝缘体30的轴孔31内的中心电极10与端子电极40之间配置有电阻体45。在电阻体45的前端侧和后端侧分别配置有第一个第二玻璃密封部件46、47。中心电极10和端子电极40经由被第一和第二玻璃密封部件46、47夹着的电阻体45相互电连接。由此，在火花塞100中，能够抑制火花放电产生时的电波噪声的产生。此外，也可以省略电阻体45。

主体配件50是中心具有筒孔51的大致圆筒状的部件，构成火花塞100的壳体。主体配件50例如由碳钢等金属构成。主体配件50的中心轴与火花塞100的中心轴CX一致。主体配件50具有在内燃机的安装孔(省略图示)内配置的配件前端侧部位50a和在安装孔外配置的配件后端侧部位50b。

如上所述，在配件前端侧部位50a的筒孔51的前端侧开口端部55安装有接地电极20。另外，在配件前端侧部位50a的筒孔51内收纳有在绝缘体30的前端侧部位33保持的中心电极10。在配件前端侧部位50a的外周面形成有螺纹部52s，该螺纹部52s与在内燃机的安装孔的内周面设置的螺纹槽螺合，该螺纹部52s切出有用于将火花塞100固定于内燃机的燃烧室的螺纹槽。

配件后端侧部位50b具有用于将绝缘体30固定于后端侧的开口端部的压紧部54。压紧部54在绝缘体30的凸边部36收纳于筒孔51内、绝缘体30的前端部卡合于筒孔51内的突起部53的状态下，通过从内侧压紧配件后端侧部位50b的后端侧的开口部端部而形成。另外，在压紧部54的内壁面和绝缘体30的凸边部36的后端侧的面之间配置有填充有滑石粉末的滑石层70和环状的密封环71、72。由此，能够确保主体配件50和绝缘体30之间的气密性。

配件后端侧部位50b进而从后端侧开始依次具有工具卡合部56、薄壁部57、凸缘部58。工具卡合部56是具有向径向突出的多边形剖面的部位，形成于与压紧部54相邻的位置。工具卡合部56在火花塞100向内燃机安装时卡合扳手等工具。薄壁部57是工具卡合部56和凸缘部58之间的部位。薄壁部57是主体配件50中壁厚最薄的部位，在形成压紧部54时，由于施加到主体配件50的外力而向外侧稍微弯曲。

凸缘部58是向主体配件50的径向(垂直于中心轴CX的方向)突出的圆环状的部位，形成于配件后端侧部位50b的前端侧的端部。凸缘部58在火花塞100安装于内燃机时配置于燃烧室的外侧。在凸缘部58的前端侧的面上配置有环状的垫圈73。衬垫73在火花塞100安装于内燃机时被凸缘部58压溃，将燃烧室和主体配件50之间密封。

图2是用于说明接地电极20相对于主体配件50的安装状态和安装方法的概略图。在图2的纸面上段图示了沿中心轴方向观察时的接地电极20的正面侧。在本说明书中，所谓接地电极20中的“正面”是朝向安装于火花塞100时的前端侧的面，所谓“背面”是朝向后端侧的面。在图2的纸面下段图示了接地电极20接合到主体配件50后的火花塞100的概略剖面结构。在图2的纸面下段，花塞100通过与图1相反的朝向即将纸面上侧设为前端侧并将纸面下侧设为后端侧的朝向来图示。在图2中，示出纸面上段的接地电极20和纸面下段的接地电极20相互对应。

如上所述，接地电极20具有在中央具备贯通孔21的大致圆盘状的形状。接地电极20在其外周端面22与主体配件50的前端侧开口端部55的内壁面55s接触的状态下安装。接地电极20的背面侧中的外周缘部在主体配件50的筒孔51内朝向前端侧与台阶面52d相对。另外，接地电极20的背面侧中的贯通孔21周围的内周缘部与绝缘体30的缩径开口部32周围的前端面34相对。贵金属端头26安装为与接地电极20的贯通孔21的内周壁面卡合。形成于绝缘体30的前端腔室32s与贵金属端头26的筒孔26c连通，经由筒孔26c与外部连通。即，可解释为腔室32s经由接地电极20的贯通孔21与外部连通。

腔室32s配置在中心电极10的前端部的电极端头15与接地电极20的贯通孔21内的贵金属端头26之间。在火花塞100中，在腔室32s内，形成有中心电极10与接地电极20之间的火花放电的路径。即，火花塞100的火花间隙被绝缘体30包围。在火花塞100中，在经由端子电极40(图1)而对中心电极10施加高电压时，在中心电极10与接地电极20之间产生火花放电，通过该火花放电在腔室32s内形成等离子体。该等离子体从腔室32s经由接地电极20的贯通孔21(更具体而言，贵金属端头26的筒孔26c)向前端侧喷射，从而燃烧室内的燃料气体点火。

接地电极20如下所述安装在主体配件50的配件前端侧部位50a中的筒孔51内而一体化。接地电极20的直径与主体配件50的前端侧开口端部55的开口直径大致相同。首先，接地电极20的外周端面22与主体配件50的前端侧开口端部55中的内壁面55s成为面接触，以其中心轴与中心轴CX一致的方式嵌入在主体配件50的筒孔51内。

如上所述，配件前端侧部位50a的筒孔51内形成有朝向前端侧的圆环状的台阶面52d。接地电极20的外周端部配置为卡止到筒孔51的台阶面52d。

接地电极20在载置于配件前端侧部位50a的台阶面52d上之后，通过激光焊接而相对于配件前端侧部位50a的筒壁部52接合。通过该激光焊接，在接地电极20的外周端部和配件前端侧部位50a的前端侧开口端部55的筒壁部52之间形成有接地电极20的构成材料和主体配件50的构成材料相互熔融结合而成的熔融部5。

图3是用于说明接地电极20相对于主体配件50的激光焊接的工序的示意图。在图3中图示了接地电极20嵌入在前端侧开口端部55内的状态下的图2的A-A剖切的位置中的主体配件50的概略剖面。另外，图3示意性地图示激光焊接工序中的激光射出部200的移动轨迹。在对于接地电极20的激光焊接的工序中，从激光焊接机的激光射出部200跨过接地电极20的外周整体地以预定的间隔多次(例如80～120次左右)射出激光。由此，多个熔融部5以跨过接地电极20的外周整体在相邻的熔融部彼此在端部相互重合而连接的状态形成。

图4是用于说明形成熔融部5时的焊接位置的示意图。图4中图示了激光焊接前的接地电极20和主体配件50的配件前端侧开口端部55的边界的概略剖面。另外，在图4中图示了在分别不同的位置上射出激光时的多个激光射出部200。在形成熔融部5时，激光射出部200相对于接地电极20或主体配件50的径向(纸面水平方向)保持预先设定的预定角度θ，并朝向形成熔融部5的位置射出激光。

在此，接地电极20或主体配件50在径向上的熔融部5的形成位置根据该径向上的激光射出部200的位置的不同而被调整。在本说明书中，将形成熔融部5时的该径向上的激光射出部200的位置称为“焊接位置”。焊接位置通过以下移动距离来表示，即该移动距离是将向接地电极20的外周端面22和主体配件50的内壁面55s的边界位置射出激光时的激光射出部200的位置作为原点，激光射出部200相对于该原点的移动距离。另外，焊接位置是以激光射出部200接近配件前端侧开口部55的筒壁部52的方向(朝向外周侧的方向)作为正方向，将远离筒壁部52的方向(朝向内周侧的方向)作为负方向。

另外，在火花塞100中，接地电极20在燃烧室内直接暴露于高的燃烧压力，因此，优选接地电极20和主体配件50以更高的焊接强度接合。本发明的发明人发现，通过使熔融部5以在以下说明的预定的剖面MS中具有预定的熔融深度和预定的面积的方式形成，能够确保接地电极20和主体配件50之间的高的焊接强度。

图5是说明用于规定熔融部5的预定的剖面MS的概略图。图5示出了与接合有接地电极20后的主体配件50的图3相同的剖切位置中的概略剖面的一部分。在图5中，仅仅图示了跨过接地电极20的外周整体形成的多个熔融部5中的任意一个熔融部5。

在剖面MS(用双点划线图示)是由熔融部5的熔融最深点DP和主体配件50的中心轴(中心轴CX)规定的面。另外，所谓“熔融部5的熔融最深点DP”是在熔融部5中位于最后端侧的部位。即，是指在熔融部5中向中心轴方向的熔入深度达到最大的底部，也是在中心轴方向上的距离从由形成有熔融部5的接地电极20的外周端面22的前端侧的面规定的假想平面最大的部位。

图6是用于说明上述预定的剖面MS中的熔融部5的剖面结构的概略剖视图。在本说明书中，将剖面MS中的熔融部5的熔融深度MD相对于接地电极20在中心轴方向上的厚度T的百分比比例称为“熔融深度比例MDD”(下述的式(1))。在此，“熔融部5的熔融深度MD”是指熔融最深点DP和由形成有熔融部5的接地电极20的前端侧的面规定的假想直线VL(由点划线图示)之间的最大距离。

MDD＝(MD/T)×100…(1)

另外，在本说明书中，将剖面MS中的熔融部5的主体配件50侧的面积Sm相对于预定的剖面MS中的熔融部5整体的面积S所占的百分比比例称为“熔融面积比例MSD”(下述的式(2))。在此，“剖面MS中的熔融部5的主体配件50侧的面积Sm”是指，在剖面MS中，连接位于熔融部5的前端侧和后端侧的主体配件50的内壁面55s的端点EPa、EPb之间而成的假想边界直线BL(由双点划线图示)的主体配件50的外周侧(筒壁部52侧)所包含的熔融部5的面积。

MSD＝(Sm/S)×100…(2)

熔融部5的熔融深度比例MDD可以通过形成熔融部5时的激光输出来调整。另外，熔融面积比例MSD可以通过形成熔融部5时的激光输出和焊接位置来调整。

在本实施方式的火花塞100中，各熔融部5以在剖切面MS中熔融深度比例MDD为5％以上、且熔融面积比例MSD为10％以上的方式形成(下述不等式(3))。

MDD≥5％且MSD≥10％…(3)

由此，能够确保接地电极20和主体配件50之间的高的焊接强度。

在此，各熔融部5更优选为，预定的剖面MS中的熔融深度比例MDD为15％以上，且熔融面积比例MSD为20％以上(下述不等式(3a))。

MDD≥15％且MSD≥20％…(3a)

或者，各熔融部5优选为，预定的剖面MS中的熔融深度比例MDD为20％以上，或者熔融面积比例MSD为20％以上(下述不等式(3b))。

MDD≥20％且MSD≥20％…(3b)

另外，各熔融部5的预定的剖面MS中的熔融面积比例MSD为90％以下即可(MSD≤90％)，优选为80％以下(MSD≤80％)。更优选的是，预定的剖面MS中的熔融面积比例MSD为60％以下(MSD≤60％)。

另外，在本实施方式的火花塞100中，不是在形成于接地电极20的外周的所有熔融部5的剖面中满足上述不等式(3)的关系亦可。在本实施方式的火花塞100中，在形成于接地电极20的外周的实质上的大多数的熔融部5的剖面中满足上述不等式(3)的关系即可。具体来说，在本实施方式中，在所有熔融部5中的超过九成的熔融部5的剖面中满足上述不等式(3)的关系即可。

图7是表示接地电极20和主体配件50的焊接强度的验证实验的结果的说明图。在该验证实验中，进行了本实施方式的火花塞100所使用的接地电极20相对于激光焊接的主体配件50的实验体(样品S01～S 16)的焊接强度的实验。在各样品S01～S 16中，各熔融部5以图7的表所示的焊接位置和激光输出形成。另外，在任一样品S01～S 16中，为了跨过接地电极20的外周整体形成熔融部5，而进行了100次激光射出。

通过在焊接强度的实验后，将任意的熔融部5切出与预定的剖面MS相当的剖面来测定各样品S01～S16的熔融面积比例MSD及熔融深度MD、熔融深度比例MDD。在样品S01～S16的焊接强度的实验通过利用压缩实验机(负荷容量：50kN)，以十字头速度5mm/min向接地电极20施加中心轴方向的负荷来进行。另外，图7的表所示的焊接强度的测定结果是对于各样品S01～S16的每个样品分别进行三次测定的结果的平均值。

图8是表示各样品S01～S16的焊接强度的试验结果的散布图的说明图。在图8中，以熔融深度比例MDD作为纵轴，以熔融面积比例MSD作为横轴，图示各样品S01～S16的焊接强度的测定结果的散布图。在熔融深度比例MDD为5％以上且熔融面积比例MSD为10％以上的样品S01～S08、S10、S12～S16中，焊接强度大于3000N。在熔融深度比例MDD为15％以上且熔融面积比例MSD为20％以上的样品S01～S08、S12～S16中，焊接强度大于3500N。

在熔融深度比例MDD为20％以上或熔融面积比例MSD为20％以上的样品S02～S07、S12～S16，也确保了3900N以上的焊接强度。在熔融面积比例MSD为26％以上的样品S03～S05、S08、S12～S16中，确保了3700N以上的焊接强度。在熔融深度比例MDD为25％以上的样品S02～S07、S12～S16中，确保了3900N以上的焊接强度。在熔融面积比例MSD为26％以上的样品S03～S05、S07、S08、S13～S16中，确保了3700N以上的焊接强度。在熔融深度比例MDD为25％以上且熔融面积比例MSD为26％以上的样品S03～S05、S07、S13～S16中，确保了3900N以上的焊接强度。在熔融深度比例MDD为25％以上且熔融面积比例MSD为30％以上的样品S04、S05、S07、S14～S16中，焊接强度确保4000N以上。在熔融深度比例MDD为40％以上的样品S12～S16中，确保了4500N以上的焊接强度。在熔融深度比例MDD为40％以上且熔融面积比例MSD为26％以上的样品S13～S16中，确保了4600N以上的焊接强度。

如上所述，根据本实施方式的火花塞100，跨过接地电极20的外周整体形成的各熔融部5在预定的剖面MS中的熔融深度比例MDD及熔融面积比例MSD得到了适当的规定。因此，能够确保接地电极20和主体配件50之间的焊接强度。

B.第二实施方式：

在上述第一实施方式中，以跨过接地电极20的外周整体形成熔融部5的结构进行了说明。与此相对地，以下，在不是大致圆盘形状的接地电极20A形成有熔融部5的结构作为本发明的第二实施方式来说明。此外，在以下的说明中，对于与第一实施方式共通的要素使用相同的标号。

图9是表示具有作为本发明的第二实施方式的火花塞100A的接地电极20A的概略图。图9示出接合有接地电极20A后的主体配件50的与图2的A-A剖切相当的位置中的概略剖面。图9以虚线示出中心电极10的配置位置。另外，图9以点划线示出各柱状连接部82的中心轴CY。

第二实施方式的火花塞100A通过在中心电极10与接地电极20A之间的火花间隙产生的火花放电来点火燃料气体。第二实施方式的火花塞100A除了中心电极10的前端部位从绝缘体30的前端部延伸的点和接地电极20A的结构不同的点以外，与第一实施方式的火花塞100的结构相同。第二实施方式的接地电极20A以其中心轴与火花塞的中心轴CX一致的方式安装于主体配件50的前端侧的端部从而与主体配件50一体化。以下，将火花塞的中心轴CX作为接地电极20A的中心轴来说明。

接地电极20A具有中央环状部80、三个柱状连接部82和三个圆弧状连接部83。中央环状部80是在中央具有贯通孔81的大致圆环状的部位，位于接地电极20的中心。中央环状部80与内侧环部相当。在第二实施方式的火花塞中，中心电极10的前端配置在接地电极20A的中央环状部80中的贯通孔81内的中心，在贯通孔81内形成火花间隙。各柱状连接部82以中央环状部80的外周端部为起点延伸为放射状，并且相对于中心轴方向具有倾斜角而向前端侧延伸。柱状连接部82以中央环状部80为中心大致等间隔排列，使得在朝向中心轴方向观察时，各自的中心轴CY间的角度大致相等。在各柱状连接部82的与中心轴CX侧相反一侧的端部设置有圆弧状连接部83。各柱状连接部82与圆弧状连接部83的中央部位连接。各圆弧状连接部83在中心轴CX的圆周状弯曲成大致圆弧状而延伸。圆弧状连接部83与外侧圆弧部相当。

接地电极20A以各圆弧状连接部83的外周圆弧面83s与主体配件50的前端侧开口端部55中的内壁面55s面接触的方式配置在主体配件50的筒孔51内后，通过激光焊接与主体配件50的前端侧开口端部55中的筒壁部52接合。通过该激光焊接，在各圆弧状连接部83与主体配件50的边界位置形成多个熔融部5。多个熔融部5与第一实施方式说明情况相同，以相邻的彼此在端部相互重叠而连接的状态形成。另外，在第二实施方式中，熔融部5也与第一实施方式说明的熔融部5相同，在预定的剖切面MS形成为熔融深度比例MDD和熔融面积比例MSD满足上述不等式(3)的关系。

可解释为在第二实施方式的火花塞100A中，熔融部5形成在与接地电极20A的柱状连接部82对应的位置。接地电极20A与主体配件50间的焊接强度提高到以各柱状连接部82为中心的圆弧状连接部83上的熔融部5的形成范围这样大的范围。各圆弧状连接部83中的熔融部5的形成范围是以柱状连接部82的中心轴CY为中心的范围，优选中心角α为36°以上的范围，更优选中心角α为72°以上的范围。

图10是表示第二实施方式的火花塞100A中的接地电极20A与主体配件50的焊接强度的验证实验的结果的说明图。在该验证实验中，对于以下说明的相互激光焊接的接地电极20A和主体配件50的试验体(样品S20、S21)，进行在与第一实施方式说明的情况相同的条件下的焊接强度的试验。在图10的表中汇总了，表示各样品S20、S21的结构的概略图、熔融部5的形成范围、用于焊接的激光的射出次数、熔融深度MD(熔融深度比例MDD)、熔融面积比例MSD和作为试验结果的焊接强度。

样品S20、S21是在第二实施方式的火花塞100A中使用的接地电极20A和主体配件50的试验体。在样品S20中，熔融部5遍及以三个柱状连接部82各自的中心轴CY为中心的范围并且是中心角α大致36°的范围而形成。在样品S21中，熔融部5遍及以三个柱状连接部82各自的中心轴CY为中心的范围并且是中心角α大致72°的范围而形成。

在该验证实验中，尽管熔融部5没有遍及接地电极20的外周整体而形成，但任一样品S20、S21中，确保了2500N以上的焊接强度。特别是，在样品S21中，确保了3900N的焊接强度，以与第一实施方式说明的遍及接地电极20的外周整体形成熔融部5的样品S01～S08、S12～S16(图7)同程度的水平确保了焊接强度。根据该结构可知，更优选熔融部5在与柱状连接部82对应的位置，遍及接地电极20A的外周的占6成以上的范围而形成。

如上所述，即使是熔融部5没有遍及接地电极20的外周整体而形成的情况，若适当规定熔融部5的熔融深度比例MDD和熔融面积比例MSD，则能够确保接地电极20和主体配件50间的高的焊接强度。另外，在接地电极20的外周缘上适当规定形成有熔融部5的位置和范围，从而能够提高接地电极20和主体配件50之间的焊接强度。

C.变形例：

C1.变形例1：

在上述的各实施方式中，说明了涉及在接地电极20、20A与主体配件50之间形成的熔融部5的适当的熔融深度比例MDD和熔融面积比例MSD。相对于此，上述的各实施方式说明的熔融部5中的熔融深度比例MDD和熔融面积比例MSD的规定不限于上述各实施方式的火花塞100、火花塞100A，可适用于具有与筒状的主体配件的内壁面熔融接合的接地电极的火花塞的熔融部。

C2.变形例2：

上述第一实施方式的接地电极20具有在中央具备贯通孔21的大致圆盘状的形状。上述第二实施方式的接地电极20A具有从中央环状部80延伸的三个柱状连接部82和与各柱状连接部82连接的圆弧状连接部83。相对于此，接地电极20、20A不限于在上述各实施方式中说明的结构，也可以具有其他的结构。例如，接地电极20也可以不是平板的圆盘状，也可以是在中央厚度增加。另外，也可以在表面形成凹凸，也可以外周端的一部分缺欠。第二实施方式的接地电极20A也可以是不具有三个柱状连接部82的结构。接地电极20A也可以是具有一个或两个柱状连接部82的结构，也可以是具有四个以上柱状连接部82的结构。接地电极20A也可以是柱状连接部82不等间隔排列。接地电极20A也可以完全省略圆弧状连接部83，各柱状连接部82与主体配件50的内壁面直接接合的结构。接地电极20A也可以是省略中央环状部80，柱状连接部82的前端部与中心电极10的前端面或侧面相对而形成火花间隙的结构。由此，接地电极20、20A的结构不限于上述各实施方式说明的结构。另外，在形成有火花间隙的发火部的结构也不限于上述各实施方式说明的结构。

C3.变形例3：

在上述第一实施方式中，遍及接地电极20的外周整体形成有熔融部5。相对于此，熔融部5也可以是在第一实施方式的接地电极20，如第二实施方式那样，形成在接地电极20的外周上的多个分散的区域。熔融部5也可以是分别形成于两个不同的区域，也可以是形成在四个以上的不同的区域。熔融部5优选至少形成在接地电极20的全周中的30％以上的区域。另外，更优选形成在接地电极20的全周中的60％以上的区域，进一步优选形成在90％以上的区域。

包括包含绝缘体、中心电极、接地电极的发火部等的结构，本发明不限于上述的实施方式、实施例、变形例。本发明不限于上述实施方式、实施例、变形例，在不脱离其主旨的范围内可以通过各种结构实现。例如，为了解决上述课题的一部分或者全部，或者为了达到上述效果的一部分或全部，可以对与发明内容的部分记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征进行适当的替换、组合。另外，其技术特征只要在说明书中没有作为必须的内容进行说明，就可以适当地删除。

标号说明

5…熔融部

10…中心电极

11…前端部

20…接地电极

21…贯通孔

22…外周端面

26…贵金属端头

26c…筒孔

30…绝缘体

31…轴孔

32…缩径开口部

32s…腔室

33…前端侧部位

35…台阶面

36…凸缘部

37…后端侧部位

40…端子电极

41…后端部

45…电阻体

46、47…第一和第二玻璃密封部件

50…主体配件

50a…配件前端侧部位

50b…配件后端侧部位

51…筒孔

52…筒壁部

52d…台阶面

52s…螺纹部

53…突起部

54…压紧部

55…前端侧开口端部

55s…内壁面

56…工具卡合部

57…薄肉部

58…凸缘部

60…间隙部

61…细孔

70…滑石层

71、72…密封线

73…衬垫

80…中央环状部

81…贯通孔

82…柱状连接部

83…圆弧状连接部

83s…外周圆弧面

100…火花塞

100A…火花塞

CX…中心轴

Claims (8)

1.一种火花塞，具备：

轴状的中心电极；

筒状的绝缘体，在内部收纳上述中心电极的至少后端侧的部位；

接地电极，以与上述中心电极的前端部之间具有间隙的方式配置；以及

筒状的主体配件，具有收纳上述绝缘体的贯通孔，

在上述主体配件的上述贯通孔的内壁面上固定有上述接地电极，

其特征在于，

上述接地电极经由上述接地电极和上述主体配件相互融合而成的熔融部而固定于上述主体配件，

在包含作为上述熔融部中最后端侧的部位的上述熔融部的底部和上述贯通孔的中心轴的剖面中，

上述熔融部的熔融深度是上述接地电极在上述中心轴方向上的厚度的5％以上，该熔融深度是在沿着上述贯通孔的中心轴方向的、上述熔融部的底部与包含上述接地电极的前端侧的面的外形线的假想直线之间的距离，

并且与连接位于上述中心轴方向上的上述熔融部的前端侧及后端侧的上述主体配件的内壁面的端点之间的假想直线相比位于上述主体配件的外周侧的配件侧部位的面积为上述熔融部整体的面积的10％以上。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

上述熔融部在上述剖面中，上述熔融深度是上述中心轴方向上的上述接地电极的厚度的15％以上，并且上述配件侧部位的面积是上述熔融部整体的面积的20％以上。

3.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于，

上述熔融部在上述剖面中，上述熔融深度是上述中心轴方向上的上述接地电极的厚度的25％以上。

4.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，

上述熔融部在上述剖面中，上述熔融深度是上述中心轴方向上的上述接地电极的厚度的40％以上。

5.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，

上述熔融部在上述剖面中，上述配件侧部位的面积是上述熔融部整体的面积的26％以上。

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，

上述接地电极具有外周端部，该外周端部与上述主体配件的上述贯通孔内的上述内壁面的内周整体接触，

上述熔融部形成于上述外周端部的外周侧整体。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述接地电极具有：

圆弧状的外侧圆弧部，位于外周侧，面向上述贯通孔的内壁面；

内侧环部，包围上述中心电极的前端部的外周；以及

连接部，架设于上述外侧圆弧部与上述内侧环部之间，并将上述外侧圆弧部和上述内侧环部连接，

上述熔融部至少形成于上述外侧圆弧部中的连接有上述连接部的部位与上述主体配件的壁部之间。

8.根据权利要求7所述的火花塞，其特征在于，

上述连接部包括从上述内侧环部朝向上述外侧圆弧部延伸成放射状的多个柱状连接部，

上述熔融部至少与上述多个柱状连接部的各柱状连接部对应而形成。