CN105322444A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

一种火花塞，抑制在电极端头和熔融部之间的裂纹和氧化皮的产生以及发展。设Pa1为相对于轴线处于一侧的熔融部(455)中的在轴线方向上距离端面(453)最远的点。设Pa2为处于另一侧的同样的点。设Pa3为相对于轴线处于一侧的熔融部中的距离轴线最远的点。设Pa4为处于另一侧的同样的点。设Pa5为在相对于轴线处于一侧的熔融部中的在轴线方向上与端面最近的点。设Pa6为另一侧的同样的点。设RL为作为通过点Pa3和点Pa4的直线的基准线。设C1为基准线和点Pa5的距离。设D1为基准线和点Pa1的距离。设C2为基准线和点Pa6的距离。设D2为基准线和点Pa2的距离。火花塞满足C1≥D1，并且C2≥D2。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及火花塞的电极。

背景技术

以往，存在在火花塞的接地电极设置贵金属制的电极端头的技术(专利文件1)。在该现有技术中，电极端头被焊接在构成接地电极的电极母材上。即，在焊接时，电极端头经由电极端头的局部和电极母材的局部熔融而得到的熔融部被焊接到电极母材上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/167972号宣传手册

发明内容

近年来，由于内燃机的高压缩化以及高增压化，火花塞的接地电极暴露在比以往高的温度中。因此，在燃料燃烧时的接地电极的温度和燃烧与燃烧之间的接地电极的温度的差比以往变大。其结果是，由于电极端头的热膨胀率和熔融部的热膨胀率之差，在电极端头和熔融部之间容易产生裂纹，由于该裂纹所致容易生成氧化皮。因此，难以确保火花塞的高寿命。

用于解决问题的手段

本发明是为了解决所述的问题而完成的，能够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。该一种火花塞，具备接地电极，该接地电极具有电极母材以及一端侧是柱状且以贵金属为主要成分的端头，经由将所述端头与所述电极母材熔合的熔融部，所述端头的另一端侧的至少一部分与所述电极母材接合。并且，在经过所述柱状部分的中心轴的截面，将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于一侧且在所述中心轴的方向上距离所述端头的一端侧的面最远的点设为第1点，将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于另一侧且在所述中心轴的方向上距离所述端头的一端侧的面最远的点设为第2点，所述第1点和所述第2点处于在与所述中心轴垂直的方向上比各自从所述中心轴到所述柱状部分的外侧面的长度的2/3更靠近所述中心轴的位置。在所述截面，将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于所述一侧且距离所述中心轴最远的点设为第3点，将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于所述另一侧且距离所述中心轴最远的点设为第4点，将连结所述第3点和所述第4点的线设为基准线。将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于所述一侧且在所述中心轴的方向上与所述端头的所述一端侧的面最近的点设为第5点，将所述第5点与所述基准线之间的距离设为C1。将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于所述另一侧且在所述中心轴的方向上与所述端头的所述一端侧的面最近的点设为第6点，将所述第6点与所述基准线之间的距离设为C2。将所述第1点和所述基准线之间的距离设为D1。将所述第2点和所述基准线之间的距离设为D2。此时，满足C1≥D1并且C2≥D2的关系。

如果设为这样的方式，与成为C1<D1或C2<D2的方式相比，则能够较多设置在熔融部的端头的成分。其结果，能够使在熔融部和端头的界面的热膨胀的差变小，并能够抑制在熔融部和端头界面的裂纹的产生以及氧化皮的发展。

此外，“第1点和第2点处于在与所述中心轴垂直的方向上比各自从所述中心轴到所述柱状部分的外侧面的长度的2/3更靠近所述中心轴的位置。”意味着(i)从中心轴到第1点的长度(距离)比从中心轴到两个前端部分的外侧面中的处于与第1点同一侧的外侧面的长度(距离)的2/3小，并且(ii)从中心轴到达第2点的长度(距离)比从中心轴到达两个前端部分的外侧面中的处于与第2点同一侧的外侧面的长度(距离)的2/3小。

(2)在所述方式的火花塞中，能够设为满足C1/D1≥1.2并且C2/D2≥1.2的关系的方式。

如果设为这样的方式，与成为C1/D1<1.2或者C2/D2<1.2的方式相比，能够使在熔融部的端头的成分较多。其结果，能够使在熔融部和端头的界面的热膨胀的差较小，并能够抑制在熔融部和端头之间界面的裂纹的产生以及氧化皮的发展。

(3)在所述方式的火花塞中，设置为所述端头的另一端侧不与所述电极母材直接接触，而是设为经由所述熔融部与所述电极母材接合的方式。

在这样的方式中，热膨胀系数不同的端头和母材隔着具有在它们的中间的热膨胀系数的熔融部而被配置。因此，在端头与接地电极之间的接合部分能够抑制裂纹的产生。

本发明也能够以火花塞以外种种的方式来实现。例如，能够通过接地电极、接地电极的焊接方法、接地电极的制造方法以及火花塞的制造方法等的方式来实现。

附图说明

图1是表示火花塞10的部分截面的说明图。

图2是表示在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450的附近的结构的剖视图以及俯视图。

图3是表示在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450的附近的其他的结构的剖视图。

图4是表示在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450的附近的其他的结构的剖视图。

图5是表示在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450的附近的其他的结构的剖视图。

图6是表示在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450的附近的其他的结构的剖视图。

图7是表示耐剥离性试验的结果的表。

具体实施方式

A.第1实施方式：

A1.火花塞的整体构成：

图1是表示火花塞10部分截面的说明图。在图1中，以火花塞10的轴心、即轴线CA作为边界，从轴线CA向纸面左侧图示有火花塞10的外观形状，从轴线CA向纸面右侧图示有火花塞10的截面形状。在本实施方式的说明中，将火花塞10中的图1的纸面下侧称为“前端侧”，将图1的纸面上侧称为“后端侧”。

火花塞10具有中心电极100、绝缘体200、主体配件300以及接地电极400。在本实施方式中，火花塞10的轴线CA也是中心电极100、绝缘体200以及主体配件300的各部件的轴心。

火花塞10在前端侧具有形成在中心电极100和接地电极400之间的的间隙SG。火花塞10的间隙SG也称作“火花间隙”。火花塞10能够构成为以使形成有间隙SG的前端侧从燃烧室920的内壁910突出的状态安装于内燃机90。在将火花塞10安装于内燃机90的状态下，在对中心电极100施加了高电压(例如，1万～3万伏)的情况下，在间隙SG产生火花放电。在间隙SG产生的火花放电实现对在燃烧室920的混合气体的引燃。

图1图示了互相正交的XYZ轴。图1的XYZ轴与在后述的其他的图的XYZ轴对应。

在图1的XYZ轴中，X轴是与Y轴以及Z轴正交的轴。在沿着X轴的X轴方向中，+X轴方向是从图1纸面里侧向纸面跟前的方向，-X轴方向是+X轴方向的反方向。

在图1的XYZ轴中，Y轴是与X轴以及Z轴正交的轴。在沿着Y轴的Y轴方向中，+Y轴方向是从图1纸面右侧向纸面左侧的方向，-Y轴方向是+Y轴方向的反方向。

在图1的XYZ轴中，Z轴是沿着轴线CA的轴。在沿着Z轴的Z轴方向(轴线方向)中，+Z轴方向是从火花塞10的后端侧向前端侧的方向，-Z轴方向是+Z轴方向的反方向。

火花塞10的中心电极100是具有导电性的电极。中心电极100具有将轴线CA向中心延伸的棒状的形状。在本实施方式中，中心电极100是由以镍(Ni)为主要成分的镍合金(例如，铬镍铁合金601(“INCONEL”注册商标))组成。在本说明书的说明中，所谓“主要成分”意味着以质量％对该构成中所包含的各成分进行比较时最大量地含有的成分。中心电极100的前端侧从绝缘体200的前端侧突出。中心电极100与端子金属配件190电连接。

火花塞10的绝缘体200是具有电绝缘性的绝缘子。绝缘体200具有将轴线CA向中心延伸的筒状的形状。在本实施方式中，通过烧制绝缘性陶瓷材料(例如，氧化铝)来制造绝缘体200。绝缘体200具有作为将轴线CA向中心延伸而成的贯通孔的轴孔290。在绝缘体200的轴孔290中，以将中心电极100从绝缘体200的前端侧突出的状态将中心电极100保持在轴线CA上。

火花塞10的主体配件300是具有导电性的金属体。主体配件300具有将轴线CA向中心延伸而成的筒状的形状。在本实施方式中，主体配件300是在形成为筒状的低碳钢上进行了镀镍的部件。在其他的实施方式中，主体配件300既可以是镀锌的部件，也可以是未进行电镀的部件(无电镀)。主体配件300以与中心电极100电绝缘的状态通过铆接固定在绝缘体200的外侧面。主体配件300的前端侧形成有端面310。绝缘体200与中心电极100一起从端面310的中央向+Z轴方向突出。在端面310接合有接地电极400。

火花塞10的接地电极400是具有导电性的电极。接地电极400具有电极母材410和电极端头450。电极母材410具有从主体配件300的端面310向+Z轴方向延伸之后向轴线CA弯曲的形状。电极母材410的后端侧与主体配件300接合。电极母材410的前端侧与电极端头450接合。电极端头450在与中心电极100之间形成有间隙SG。

在本实施方式中，电极母材410的材质与中心电极100同样地，是以镍(Ni)为主要成分的镍合金。在本实施方式中，电极端头450的材质是以铂(Pt)为主要成分、含有10质量％的镍(Ni)的合金。在其他的实施方式中，电极端头450的材质是与电极母材410相比耐久性优异的材质即可，也可以是纯粹的贵金属(例如，铂(Pt)、铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)等)，还可以是以这些的贵金属为主要成分的合金。

A2.接地电极的电极端头附近的结构：

图2是表示在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450的附近的结构的剖视图以及俯视图。电极端头450具有大致圆柱状的形状。电极端头450以火花塞10的轴线CA和电极端头450的圆柱中心轴一致的方式配置于接地电极400。

在接地电极400设置电极端头450时，进行以下这样的处理。首先，电极端头450被配置在电极母材410上的预定位置。并且，电极端头450与电极母材410被电阻焊接。其结果是，电极端头450与电极母材410被临时固定。此后，对于电极端头450与电极母材410接触的部位从电极端头450的周围照射激光，电极端头450与电极母材410被激光焊接。此外，激光焊接能够使用气体激光、固体激光、半导体激光等任意的激光。

在激光焊接时，从电极端头450的外周向电极端头450的轴线CA的方向、即向从电极端头450侧向电极母材410侧的方向照射激光。从电极端头450的周围向电极端头450以及电极母材410对处于以轴线CA为中心相互成大致均等的角度位置的10～20个位置进行激光的照射。

其结果是，电极端头450的局部和电极母材410的局部被熔融，从而使它们熔合而形成熔融部455。在熔融部455被冷却并固化时，在电极端头450中，在轴线方向上，与露出的一侧端面453相反一侧的端部454和电极母材410经由熔融部455而被接合。在未熔融的电极端头450中，处于与电极母材410相反一侧的端部450p具有圆柱状的形状。因此，端面453是圆形。此外，图2上段的剖视图是经过轴线CA，包含接地电极400向轴线CA延伸的方向的A-A截面RP的剖视图(参照图2下段)。在本实施方式中，截面RP是不包含熔融部455中的最后由被照射的激光熔融的部分WPL的面。

此外，在本说明书中，在记述形成有熔融部455之后的状态的情况下，将在最初与电极母材410一起被准备了的电极端头450中未熔融的部分称为“电极端头450”。另外，在记述形成熔融部455之后的状态的情况下，将在最初与电极端头450一起被准备了的电极母材410中的未熔融的部分称为“电极母材410”。

激光焊接的结果是形成的熔融部455在经过轴线CA的截面中具有如在以下说明的形状。如下地决定表示电极端头450的各部位的标号。

451：相对于轴线CA处于一侧(图2中右侧)的电极端头450的圆柱状部分450p的外侧面。

452：相对于轴线CA处于另一侧(图2中左侧)的电极端头450的圆柱状部分450p的外侧面。

453：在轴线方向上与电极母材410所处一侧相反一侧的电极端头450的端面。

如下地决定表示熔融部455的各部位的标号。

Pa1：相对于轴线CA在处于一侧(图2中的右侧)的熔融部455中的在轴线方向上距离端面453最远的点。

Pa2：相对于轴线CA在处于另一侧(图2中的左侧)的熔融部455中的在轴线方向上距离端面453最远的点。

Pa3：相对于轴线CA在处于一侧的熔融部455中的距离轴线CA最远的点。

Pa4：相对于轴线CA在处于另一侧的熔融部455中的距离轴线CA最远的点。

Pa5：相对于轴线CA在处于一侧的熔融部455中的在轴线方向上与端面453最近的点。

Pa6：相对于轴线CA在处于另一侧的熔融部455中的在轴线方向上与端面453最近的点。

Pa7：是电极端头450和电极母材410的界面IS0的端点，且是相对于轴线CA处于一侧的端点。

Pa8：是电极端头450和电极母材410的界面IS0的端点，且是相对于轴线CA处于另一侧的端点。

RL：是作为经过点Pa3和点Pa4的直线的基准线。

如下地决定表示电极端头450的尺寸的标号。

W：在轴线方向上与电极母材410所处一侧相反一侧的一端的电极端头450的宽度(本实施方式中，圆柱状部分450p的圆柱的直径)。

对轴线CA如下地决定表示处于一侧的电极端头450以及熔融部455的各部分的尺寸的标号。

A1：电极端头450的圆柱状部分450p的外侧面451和点Pa7的距离。

B1：电极端头450的圆柱状部分450p的外侧面451和点Pa3的距离。

C1：基准线RL和点Pa5的距离。

D1：基准线RL和点Pa1的距离。

E1：轴线CA和点Pa1的距离。

此外，在本说明书中，直线和点的距离设为从点向直线下垂的垂直线的长度。

对轴线CA如下地决定表示处于另一侧的电极端头450以及熔融部455的各部分的尺寸的标号。

A2：电极端头450的圆柱状部分450p的外侧面452和点Pa8的距离。

B2：电极端头450的圆柱状部分450p的外侧面452和点Pa4的距离。

C2：基准线RL和点Pa6的距离。

D2：基准线RL和点Pa2的距离。

E2：轴线CA和点Pa2的距离。

在本实施方式中，熔融部455在经过轴线CA的截面中具有满足以下的条件的形状。

C1≥D1…··(1)

并且，

C2≥D2…(2)

满足所述式(1)、(2)是指与不满足所述式(1)、(2)的方式相比熔化更多电极端头450而构成熔融部455。即，通过设为这样的方式，与不满足所述式(1)、(2)的方式相比，能够使电极端头450的原材料占熔融部455的原材料的比例较多。其结果是，能够使熔融部455的热膨胀率(线膨胀率)成为接近电极端头450的热膨胀率的值。由此，在火花塞10被安装于发动机、发动机被运转而执行燃烧周期时，因为熔融部455和电极端头450的热膨胀率的差，在熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2的裂纹产生并发展的可能性降低。另外，其结果是，在裂纹部分中氧化皮发展的可能性也降低。

此外，使电极端头450更多地熔化而使电极端头450的原材料占熔融部455的原材料的比例增多，相对地使电极母材410的原材料占熔融部455的原材料的比例减少。其结果是，熔融部455的热膨胀率和电极母材410的热膨胀率的差变大。因而，在熔融部455和电极母材410的界面IS3、IS4的变形也相对地增大。

但是，在熔融部455和电极母材410的界面IS3、IS4与熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2相比处于距离火花间隙SG远的位置(参照图1)。因此，熔融部455和电极母材410的界面IS3、IS4与熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2相比未成为高温。即，如果与熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2相比，高温时和低温时的尺寸的变动量小。因此，在所述方式起到效果的程度上，即使使电极端头450的原材料占熔融部455的原材料的比例较多，在熔融部455和电极母材410的界面IS3、IS4中产生裂纹的可能性也相对地低。

此外，优选在经过轴线CA的任意的截面满足所述式(1)、(2)。但是，通常来说，在理想情况下，火花塞的接地电极的端头被旋转对称地设置。因此，也可以认为在规定截面，如果满足所述式(1)、(2)则能够起到本实施方式的所述的效果。因此，在经过电极端头450的轴线且包含接地电极400延伸的方向的平面RP(参照图2的下段)中判断是否满足所述式(1)、(2)。以下，在对熔融部455的截面形状进行判断时，以该截面RP为基准。此外，在本实施方式中，截面RP是不包含在激光焊接时最后由被照射的激光熔融的部分WPL(参照图2的下段)的面。

另一方面，在本实施方式中，相对于轴线CA在一侧(图2中的右侧)中，熔融部455中距离端面453最远的点Pa1处于在与轴线CA垂直的方向上与从轴线CA到圆柱状部分450p的外侧面451的长度(W/2)的2/3比靠近轴线CA的位置。另外，相对于轴线CA在一侧(图2中的左侧)中，在熔融部455中距离端面453最远的点Pa2位于在与轴线CA垂直的方向上与从轴线CA到圆柱状部分450p的外侧面451的长度(W/2)的2/3比靠近轴线CA的位置。即，熔融部455在经过轴线CA的截面中具有满足以下的条件的形状。

E1<W/3…(3)

并且，

E2<W/3…(4)

通过设为这样的方式，与不满足所述式(3)、(4)的方式相比，熔融部455和电极端头450在更宽广的界面IS1、IS2接触。另外，熔融部455和电极母材410与不满足所述式(3)、(4)的方式相比，也在更宽广的界面IS3、IS4接触。因此，电极端头450经由熔融部455被坚固地接合到电极母材410。

此外，本实施方式的熔融部455也满足以下的条件。

A1+A2>B1+B2

满足所述的式子是指相对于从熔融部455的外侧面451、452向外部的扩展量(B1+B2)，从外侧面451、452的内部(轴线CA侧)的扩展量(A1+A2)大。在这样的方式中，向熔融部455的外侧面451、452的外面流出的熔融部455少，在熔融部455的外侧面451、452的内部，更多电极端头450熔化，形成与熔融部455的界面。其结果是，能够将熔融部455的电极母材410侧的端部454与熔融部455以更大的面积坚固地接合。

A3.接地电极的电极端头附近的其他的结构：

图3是表示在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450附近的其他结构的剖视图。在图2的方式中，在截面RP内，熔融部455的形状相对于轴线CA不对称。与此相对，在图3所示的方式中，在截面RP内，熔融部455的形状相对于轴线CA大致对称。关于其他的点，图3的熔融部455的形状与图2的熔融部455的形状相同。此外，在本说明书中，“相对某条线大致对称”是指在将两个图形中的一个以该直线为轴反转时、具有90％以上的面积的部分与另一个的图形重叠。

例如与图2的方式的熔融部455的生成相比，通过使以电极端头450以及电极母材410的轴心CA为中心的各方向的质量更均质地接近、并使激光焊接时的激光的输出稳定等方法生成图3的方式的熔融部455。在图3方式中也能够满足所述式(1)～(4)的条件。

如前所述，在激光焊接时，从电极端头450的周围向电极端头450以及电极母材410对处于以轴线CA为中心相互成大致均等的角度位置的10～20个位置进行激光的照射。并且，所形成的熔融部455的三维形状优选以轴线CA为中心地旋转对称(参照图3)。在这样的方式中，对熔融部455的局部应力难于集中，其结果是，裂纹难以产生。因此，能够进一步降低在熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2产生并发展裂纹的可能性。

此外，电极端头450的原材料(例如，铂(Pt)、铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)等)的熔点比作为电极端头450的原材料的镍合金的熔点高。因此，通过激光的照射，在电极端头450与电极母材410的界面IS0附近的预定的范围的温度成为电极端头450的熔点和电极母材410的熔点之间的温度的情况下，相对于该部位的电极母材410的熔融，电极端头450不熔融。其结果是，成为如在图2的点Pa7附近那样地，熔融部455与未熔融的电极端头450的端面相接。

图4是示出在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450的附近的其他的结构的剖视图。在图2的方式中，在截面RP内，熔融部455未分布在轴线CA的附近。并且，存在电极端头450和电极母材410相接的界面IS0。与此相对，在图4示出的方式中，熔融部455从相对于轴线CA而位于一侧的电极端头450的外侧面451经过轴线CA附近，到达相对于轴线CA而处于另一侧的电极端头450的外侧面452。并且，在相对于轴线CA而处于另一侧的熔融部455中的距离端面453最远的点Pa2处于轴线CA上。关于其他的点，图4的熔融部455的形状与图2的熔融部455的形状相同。

图4的方式的熔融部455例如与图2的方式的熔融部455比能够通过高激光的输出、使激光的照射对象位置为在轴线上更靠近电极端头450端面453的位置等方法来生成。在图4的方式中也能够满足所述式(1)～(4)的条件。

电极端头450的原材料(例如，铂(Pt)、铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)等)的热膨胀系数比作为电极端头450的原材料的镍合金的热膨胀系数小2～3成。因此，在电极端头450和电极母材410的界面IS0存在的方式(参照图2及图3)中，由于发动机的热循环的温度变化，在界面IS0中比其他界面IS1～IS4产生大的失真。并且，在界面IS0的一端(参照在图2以及图3的点Pa7、Pa8)失真最大，存在从那里产生裂纹的可能性。并且，该裂纹不仅在界面IS0上发展，也在熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2发展，存在最终达到电极端头450从电极母材410的脱落的可能性。

与此相对，在图4所示的方式中，电极端头450的电极母材410侧的端部454全部经由熔融部455被接合到电极母材410。并且，在电极端头450与电极母材410之间存在熔融部455而不存在电极端头450和电极母材410的界面IS0(参照图2以及图3)。因此，能够降低裂纹从接地电极400内部(界面IS0)向熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2发展的可能性。

图5是示出在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450的附近的其他的结构的剖视图。在图2的方式中，在截面RP内，由向电极端头450的外侧面451照射的激光所形成的熔融部455未到达轴线CA。另外，由向电极端头450的外侧面452照射的激光所形成的熔融部455也未达到轴线CA。与此相对，在图5的方式中，由向电极端头450的外侧面451照射的激光所形成的熔融部455夹着轴线CA而达到相反侧。由照射到电极端头450的外侧面452的激光所形成的熔融部455也夹着轴线CA达到相反侧。其结果是，熔融部455和电极母材410的界面IS3、IS4与图2的方式相比具有复杂的曲面。关于其他的点，图5的熔融部455的形状与图2的熔融部455的形状相同。

例如，与图2的方式的熔融部455的生成相比，可通过使激光的直径变细、激光的功率变高等方法生成图5的方式的熔融部455。在图5的方式中也能够满足所述式(1)～(4)的条件。

在图5的方式中，对于表示熔融部455和电极母材410的界面IS3、IS4的边界以急剧变化的角度描绘折弯曲的复杂的曲线。因此，即使在熔融部455和电极母材410的界面IS3、IS4上产生裂纹，该裂纹也难于沿着界面IS3、IS4发展。

另外，熔融部455和电极母材410以互相啮合的方式被配置。换言之，以电极母材410的凸部嵌合到熔融部455的凹部、熔融部455的凸部嵌合到电极母材410的凹部的方式配置熔融部455和电极母材410。因此，即使在熔融部455和电极母材410的界面IS3、IS4中产生裂纹，熔融部455也难于从电极母材410脱落。

图6是表示在火花塞10的接地电极400设置的电极端头450的附近的其他的结构的剖视图。在图4方式中，在截面RP内，熔融部455的形状相对于轴线CA不对称。与此相对，在图6示出的方式中，在截面RP内，熔融部455的形状相对于轴线CA大致对称。并且，在熔融部455中的距离端面453最远的点Pa1、Pa2是同一个点。另外，在图6示出的方式中，在熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2中，距离电极端头450的端面453最远的点Pa9位于比图4的方式靠近电极端头450的端面453的位置(图4以及图6的上方)。关于其他的点，图6的熔融部455的形状与图4的熔融部455的形状相同。

例如，与图4的方式的熔融部455生成相比，可通过使激光的直径变粗、将激光的照射对象位置设为在轴线方向上更靠近电极端头450的端面453的位置等方法形成图6的方式的熔融部455。在图6方式中也能够满足所述式(1)～(4)的条件。

如前所述，熔融部455的3维形状优选以轴线CA为中心旋转对称(参照图6)。在那样的方式中，难以形成在熔融部455的局部容易产生裂纹的部位。因此，能够进一步降低在熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2上裂纹产生并发展的可能性。

另外，在轴线方向上，遍及电极端头450的端部454整体，熔融部455在电极端头450和电极母材410之间较厚地存在。因此，通过熔融部455容易吸收电极端头450的热膨胀率和电极母材410的热膨胀率之间的差异。因而，能够进一步降低在熔融部455和电极端头450的界面IS1、IS2、以及熔融部455和电极母材410之间界面IS3、IS4上产生裂纹并发展的可能性。

此外，在本实施方式的电极端头450相当于“用于解决问题的手段”中的“端头”。轴心CA相当于“中心轴”。截面RP相当于“经过中心轴的截面”。点Pa1～Pa6分别相当于“第1点”～“第6点”。

A4.实施例：

使用将所述的各尺寸设定为各种各样的值而生成的样品，进行了评价电极端头450的耐剥离性的试验。此外，在试验时，准备了在电极端头450与电极母材410的界面IS0存在的试料即在电极端头450的底面的熔化残余的试料(参照图2、图3以及图5)、以及界面IS0即未熔化残余的试料(参照图4以及图6)。用于试验的火花塞的接地电极具有以下的构成。

电极母材的材质：铬镍铁合金601(英文：INCONEL601)

接地电极的宽度：2.5mm

电极端头的材质：以铂(Pt)主要成分并含有铑(Rh)20质量％的合金。

此外，“接地电极的宽度”是关于接地电极延伸的方向以及与轴线方向垂直的方向(X轴方向)的能够安装电极端头的表面的尺寸。此外，能够安装电极端头的部分在接地电极延伸的方向(Y轴方向)具有宽度以上的充分的尺寸。

在排气量1.5L的4气缸发动机的一个气缸安装作为试验品的火花塞，对于其他的气缸安装在整个实验相同的火花塞来进行了试验。关于试验，反复进行100小时如下的处理：以节流阀全开(发动机转速：5000rpm)的状态运行1分钟，此后停止运行1分钟。

在经过火花塞的轴线CA、包含接地电极400向轴线CA延伸的方向的截面RP(参照图2的下段)中，通过测量在电极端头和熔融部的界面的氧化皮的大小来进行评价。更具体地说，基于相对于在向轴线方向投影了氧化皮时的与轴线CA垂直的方向(在图2中的Y轴方向)的氧化皮的长度的合计值的W的比例Ra来评价耐剥离性。此外，在本实施方式中，截面RP是不包含激光焊接时最后由被照射的激光熔融了的部分WPL(参照图2下段)的面。

图7是表示在如上的条件下进行的耐剥离性试验的结果的表。在图7的表中，各尺寸的单位全部是“mm”。在图7的表中，对于相对于氧化皮的长度的合计值的W的比例Ra为50％以下的赋予表示“优”的双重圆。对于Ra比50％大且90％以下的赋予表示“良”的圆。对于Ra为90％以上的赋予表示“劣”的X。此外，在表中没有表示，但试料1～15的火花塞全都满足所述式(3)以及(4)的条件。

在图7的表中，关于试料3～5、试料7～10以及试料12～15，C1/D1、C2/D2都是1.0以上，并且都满足所述式(1)、(2)。关于这些的试料，耐剥离性是“优”(双重圆)或是“良”(圆)。据此可知，在所述式(1)、(2)都满足的火花塞中耐剥离性良好。

并且，在图7的表中，试料3～5、试料8～10以及试料13～15都满足以下的式(5)、(6)。关于这些的试料，耐剥离性是“优”(双重圆)。据此可知，在下列式(5)、(6)都满足的火花塞中耐剥离性更加良好。

C1/D1≥1.2…(5)

C2/D2≥1.2…(6)

具备具有满足式(5)以及(6)的形状的熔融部455的火花塞与不满足所述式(5)、(6)的方式相比，能够使电极端头450的原材料占熔融部455的原材料中的比例更多。其结果是，能够将熔融部455的热膨胀率(线膨胀率)设为与电极端头450的热膨胀率接近的值。由此，在发动机运行而执行燃烧周期时，在熔融部455和电极端头450的界面上产生裂纹并发展的可能性降低。另外，其结果是，在裂纹部分中能够进一步降低氧化皮发展的可能性。

另外，在图7的表中，试料3～5、试料9～10和试料15都满足所述式(1)、(2)，并且是端头底面的没有熔化残余的试料(参照图4以及图6)。关于这些的试料，耐剥离性是“优”(双重圆)。据此可知，在满足所述式(1)、(2)并且端头底面的没有熔化残余的火花塞(参照图4)中，耐剥离性更加良好。

B.变形例：

B1.变形例1：

在所述实施方式中，在与电极母材410接合之前的电极端头450是圆柱，在与电极母材410接合之后的电极端头450的端部450p具有圆柱状的形状。但是，在与电极母材接合之前的电极端头也可以具有四棱柱或六棱柱等其他的形状。并且，在与电极母材接合之后的电极端头的端部也可以具有四棱柱或六棱柱等其他的形状。但是，电极端头以及电极端头的端部优选具有柱状的形状，更加优选具有以轴为中心的旋转对称的形状。

此外，在本说明书中，“柱状”是指沿着预定的方向、且在与该方向垂直的任意的截面的截面形状为一定的3维形状。并且，“柱状的形状中心轴”是与柱状部分延伸的方向平行的轴，即经过在与柱状部分延伸的方向垂直的面的柱状部分的截面的矩心的轴。

B2.变形例2：

在图2的实施方式中，熔融部455的形状满足A1+A2>B1+B2的条件。但是，熔融部455的形状也可以成为A1+A2≤B1+B2这样。

B3.变形例3：

在图2～图6示出的实施方式中，在熔融部455中距离轴线CA最远的点Pa3、Pa4处于电极母材410的表面上。因此，作为经过点Pa3和点Pa4的直线的基准线RL与表示电极母材410的表面的线一致。但是，点Pa3和点Pa4不一定需要处于电极母材410的表面上。

另外，在所述实施方式中，因为电极母材410的表面是平面，所以在点Pa3、Pa4处于电极母材410的表面上的所述实施方式中，截面RP的电极母材410的表面和基准线RL一致。但是，电极母材410的表面也可以不是平面。

即使在电极母材410的表面上不存在点Pa3、Pa4，或者，接合有电极端头的电极母材的表面不是平面的方式中，只要满足基于基准线RL所决定的所述式(1)、(2)，在与不满足所述式(1)、(2)的方式相比，能将熔融部455的热膨胀率(线膨胀率)设为与电极端头450的热膨胀率接近的值。因此，能够抑制在电极端头和熔融部界面的裂纹以及氧化皮的产生以及发展。

B4.变形例4：

在图2、图3以及图5所示的实施方式中，存在电极端头450和电极母材410的界面IS0。并且，在图4以及图6所示的实施方式中，不存在界面IS0，电极端头450的端部454全部与熔融部455接合。但是，电极端头450向熔融部455的接合方式也可以是其他的方式。例如，电极端头450的端部454也可以具有熔融部455以及电极母材410以外的构成的界面。

B5.变形例5：

在所述实施例子中，对电极端头的直径W为0.8mm、1.0mm以及1.5mm的进行了试验。但是，即使电极端头的直径W是其他的大小，只要满足所述式(1)、(2)，与不满足所述式(1)、(2)的方式相比，能够使熔融部的热膨胀率为接近电极端头的热膨胀率的值。因此，能够抑制在电极端头和熔融部的界面的裂纹以及氧化皮的产生以及发展。

B6.变形例6：

在所述实施方式中，成为对熔融部的截面形状进行判断时的基准的截面RP是不包含熔融部455中的最后由被照射的激光熔融了的部分WPL的面。但是，成为对于熔融部的截面形状进行判断时的基准的截面也可以包含熔融部455中的最后由被照射了的激光熔融了的部分WPL。

本发明不限于所述的实施方式或实施例，在不脱离其主旨的范围内能够由各种结构来实现。例如，为了解决所述的技术问题的一部分或全部，或者为了实现所述的效果的一部分或者全部，可对与在发明内容一栏所记载的各方式中的技术的特征对应的实施方式、实施例以及变形例中的技术的特征进行适宜地更换或组合。另外，如果该技术的特征没有作为本说明书中必须的技术特征进行说明，则能够适宜地进行删除。

Claims (3)

1.一种火花塞，具备接地电极，所述接地电极具有电极母材以及一端侧是柱状且以贵金属为主要成分的端头，经由将所述端头与所述电极母材熔合的熔融部，所述端头的另一端侧的至少一部分与所述电极母材接合，

在经过所述柱状部分的中心轴的截面，将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于一侧且在所述中心轴的方向上距离所述端头的一端侧的面最远的点设为第1点，将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于另一侧且在所述中心轴的方向上距离所述端头的一端侧的面最远的点设为第2点，所述第1点和所述第2点处于在与所述中心轴垂直的方向上比各自从所述中心轴到所述柱状部分的外侧面的长度的2/3更靠近所述中心轴的位置，

所述火花塞的特征在于，

在所述截面，将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于所述一侧且距离所述中心轴最远的点设为第3点，将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于所述另一侧且距离所述中心轴最远的点设为第4点，将连结所述第3点和所述第4点的线设为基准线，

将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于所述一侧且在所述中心轴的方向上与所述端头的所述一端侧的面最近的点设为第5点，将所述第5点与所述基准线之间的距离设为C1，

将所述熔融部中的相对于所述中心轴处于所述另一侧且在所述中心轴的方向上与所述端头的所述一端侧的面最近的点设为第6点，将所述第6点与所述基准线之间的距离设为C2，

将所述第1点和所述基准线之间的距离设为D1，

将所述第2点和所述基准线之间的距离设为D2，此时，

满足C1≥D1并且C2≥D2的关系。

2.如权利要求1所述的火花塞，其中，

满足C1/D1≥1.2并且C2/D2≥1.2的关系。

3.如权利要求1或2所述的火花塞，其中，

所述端头的另一端侧不与所述电极母材直接接触，而经由所述熔融部与所述电极母材接合。