CN107453209B - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确保绝缘体的强度并抑制内跳火的火花塞。具备：绝缘体；主体配件，设置在绝缘体的外周且在内周卡定阶梯部，其中，绝缘体与阶梯部的前端侧邻接，且具有外周面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下的长腿部，长腿部具备：第一部，与阶梯部的前端侧邻接；第二部，与第一部的前端侧邻接，自身的外周面位于比通过第一部的基端和前端的第一直线靠内侧处，并且通过自身的基端和前端的第二直线与第一直线所成的角θ成为θ≥15°；及第三部，与第二部的前端侧邻接，自身的整体上的外径为第二部的前端外径Ds以下，并且至少表示与第二部的前端连结的后端部的外周面的线位于比第二直线靠外侧处，第二部的前端外径Ds和基端外径Dk满足5μm≤(Dk‑Ds)/2≤200μm。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及火花塞。更详细而言，涉及确保绝缘体的强度并抑制了内跳火的火花塞。

背景技术

机动车发动机等内燃机的点火用所使用的火花塞通常具备：筒状的主体配件；筒状的绝缘体，配置于该主体配件的内孔；中心电极，配置于该绝缘体的前端侧内孔；接地电极，具有与主体配件的前端侧接合的一端及与中心电极之间空出火花放电间隙地配置的另一端。并且，火花塞在内燃机的燃烧室内，在形成于中心电极的前端部与接地电极的前端部之间的火花放电间隙产生火花放电，使填充于燃烧室内的燃料燃烧。

然而，伴随着近年来的发动机的高输出化及低燃耗化等的要求而发动机的压缩比升高，存在火花塞的放电电压上升的倾向。因此，有时会发生在绝缘体与主体配件之间等、正规的火花放电间隙以外的部位放电的被称为所谓闪络(flash over)的现象。当闪络发生时，在正规的火花放电间隙发生放电的频度减少，向混合气的引燃性下降。闪络因绝缘破坏而发生，而且包括从绝缘体的前端朝向处于横向的主体配件进行放电的所谓横跳火、从绝缘体的前端朝向主体配件的基端部而沿着绝缘体的外表面进行放电的内跳火。在闪络中，尤其是内跳火随着绝缘体的外表面的凹凸减少而容易发生。

另外，随着发动机的压缩比升高，由于因燃烧室内的压力变动而产生的振动等，存在向绝缘体施加的冲击变得更大的倾向。另一方面，由于火花塞的小径化的要求而要求绝缘体的薄壁化。即，现实情况是尽管因向绝缘体施加的冲击等而存在应力集中容易发生的倾向，但是难以采用使绝缘体为厚壁来确保能耐受应力的强度这样的手法。

这样，伴随着近年来的发动机的性能提高，要求同时实现闪络的抑制和绝缘体的强度的确保的火花塞。

例如，专利文献1记载有“其特征在于，所述绝缘体中的比与所述密封垫相接的位置靠前端侧的部分的外表面的算术平均粗糙度Ra1为3μm以上且15μm以下。…由于算术平均粗糙度Ra1成为3μm以上，因此通过绝缘体的表面的凹凸能抑制闪络。…由于算术平均粗糙度Ra1成为15μm以下，因此能够减小在绝缘体的表面形成的凹凸的凹部上作用的应力，能够抑制绝缘体的折断、龟裂这样的绝缘体的损伤，能够提高火花塞的耐久性。”(专利文献1的0007栏)。

另外，专利文献2的图2示出了在外周面设有阶梯部的绝缘体。通过具有阶梯部，记载有“该阶梯部的电场强度增强，与其他的部分相比火花容易横跳，主体配件5基端侧的跳火减少，在主体配件5前端侧能够引燃。而且，由跳火产生的自我清洁作用进一步升高，不易产生熏烧污损”(专利文献2的0026栏)。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2014-107084号公报

【专利文献2】日本特开2001-143847号公报

发明内容

【发明要解决的问题】

根据专利文献1记载的发明，公开了由于具有外表面的算术平均粗糙度Ra1为3μm以上且15μm以下的绝缘体，因此能够维持绝缘体的耐久性并抑制闪络的情况。专利文献1没有公开在绝缘体的外周面具有阶梯部的情况、及外表面的算术平均粗糙度Ra1为0.5μm以下的绝缘体。

根据专利文献2记载的发明，公开了由于在绝缘体的外周面具有阶梯部而不易发生熏烧污染的情况。专利文献2没有公开阶梯部的大小及绝缘体的外表面的算术平均粗糙度Ra。

本发明目的在于提供一种确保绝缘体的强度并抑制闪络中的内跳火的火花塞。

【用于解决课题的方案】

用于解决所述课题的方案是，

(1)一种火花塞，具备：

筒状的绝缘体，具有在轴线方向上延伸的轴孔，且在自身的外周侧面具有朝向前端而外径减小的阶梯部；

中心电极，设置在所述轴孔的前端侧；及

主体配件，设置在所述绝缘体的外周且具有筒状，将所述阶梯部卡定于自身的内周，

所述火花塞的特征在于，

所述绝缘体具有长腿部，所述长腿部与所述阶梯部的前端侧邻接，且自身的外周面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，

所述长腿部具备：

第一部，与所述阶梯部的前端侧邻接，从自身的基端朝向前端缩径；

第二部，与所述第一部的前端侧邻接，从自身的基端朝向前端缩径，在剖切了所述长腿部时显现的包含所述轴线的剖切面中，表示该第二部自身的外周面的线位于比通过所述第一部的基端和前端的第一直线靠内侧处，并且通过该第二部的基端和前端的第二直线与所述第一直线所成的前端侧角度θ成为θ≥15°；及

第三部，与所述第二部的前端侧邻接，自身的整体上的外径为所述第二部的前端外径Ds以下，并且在所述剖切面中至少表示与所述第二部的前端连结的后端部的外周面的线位于比所述第二直线靠外侧处，

所述第二部的所述前端外径Ds与基端外径Dk的关系满足5μm≤(Dk-Ds)/2≤200μm。

所述(1)的火花塞的优选的形态如以下所述。

(2)在所述(1)的火花塞中，

所述中心电极在自身的后端侧具有向外侧伸出的伸出部，

所述绝缘体其所述轴孔具有将所述中心电极的所述伸出部卡定的内侧阶梯部，其自身的内周面中的与所述中心电极对向的部位的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，

在剖切了所述绝缘体时显现的包含所述轴线的剖切面中，

线段T₁表示所述轴孔中与所述内侧阶梯部的前端侧邻接且从自身的基端朝向前端呈直线状地延伸的部位，线段T₂表示所述绝缘体的前端面，在将所述线段T₁向前端方向延长所得到的假想线L₁与所述线段T₂向径向内侧延长所得到的假想线L₂的交点设为a时，

从所述线段T₁的前端至所述交点a为止的距离d₁和从所述线段T₂的所述轴线侧的端至所述交点a为止的距离d2都为200μm以下。

(3)在所述(1)或所述(2)的火花塞中，所述外周面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下。

(4)在所述(1)～所述(3)中任一记载的至少一个火花塞中，所述第二部的基端处于从所述阶梯部中的卡定于所述主体配件的部位的前端向前端方向分离3mm以上的位置。

(5)在所述(1)～所述(4)中任一记载的至少一个火花塞中，所述第二部的所述前端外径Ds与基端外径Dk的关系满足5μm≤(Dk-Ds)/2≤50μm。

【发明效果】

本发明的绝缘体由于长腿部的外周面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，因此能够抑制应力集中于长腿部的外周面，能够确保所希望的强度。而且，本发明的长腿部具有所述第一部、所述第二部、所述第三部，所述第二部的前端外径Ds与基端外径Dk的关系满足5μm≤(Dk-Ds)/2≤200μm，因此能够抑制内跳火。由此，根据本发明，能够提供一种同时实现绝缘体的所希望的强度的确保和耐内跳火性的火花塞。

附图说明

图1是本发明的火花塞的一实施例的火花塞的局部剖视整体说明图。

图2是将图1所示的火花塞的绝缘体剖切时出现的包含轴线的剖切面的主要部分剖视说明图。

图3是示出将图1所示的火花塞的绝缘体剖切时出现的包含轴线的剖切面的前端部的主要部分剖视说明图。

图4是关于本发明的绝缘体，示出另一实施方式的主要部分剖视说明图。

图5是关于本发明的绝缘体，示出又一实施方式的主要部分剖视说明图。

图6是关于本发明的绝缘体，示出再一实施方式的主要部分剖视说明图。

【符号说明】

1 火花塞

2 轴孔

3、203、303、403 绝缘体

4、204、304、404 中心电极

4a 伸出部

5 端子配件

6 主体配件

7 接地电极

8 阶梯部

8a 内侧阶梯部

9 接受部

12 连接部

13 突缘部

14 后端侧主体部

15 前端侧主体部

16 长腿部

17 螺纹部

18 气密部

20 工具卡合部

21 紧固部

22、23 环构件

24 滑石

27 外层

28 芯部

41、51、61、71 第一部

42、52、62、72 第二部、阶梯

43、53、63、73 第三部

G 间隙

Dk 第二部的基端外径

Ds 第二部的前端外径

具体实施方式

(第一实施方式)

图1是本发明的火花塞的一实施例的火花塞1的局部剖视整体说明图。需要说明的是，在图1中，以纸面下方即配置后述的接地电极7的一侧为轴线O的前端方向，以纸面上方即配置端子配件5的一侧为轴线O的后端方向进行说明。

如图1所示，火花塞1具备：大致筒状的绝缘体3，具有在轴线O方向上延伸的轴孔2；大致棒状的中心电极4，设置在所述轴孔2内的前端侧；端子配件5，设置在所述轴孔2内的后端侧；连接部12，配置在所述轴孔2内的所述中心电极4与所述端子配件5之间；大致筒状的主体配件6，设置在所述绝缘体3的外周；接地电极7，具有在所述主体配件6的前端固定的基端部及隔着间隙G而与中心电极4相对配置的前端部。

绝缘体3是具有后端侧主体部14、突缘部13、前端侧主体部15、阶梯部8、长腿部16的筒状体，在筒状体的内侧空间中内装有中心电极4，在筒状体的内表面具备将中心电极4卡定的内侧阶梯部8a。后端侧主体部14收容端子配件5，使端子配件5与主体配件6绝缘。突缘部13位于绝缘体3的大致中央部，并向径向外侧突出。前端侧主体部15位于突缘部13的前端侧，具有比突缘部13小的外径，并收容连接部12。阶梯部8位于前端侧主体部15的前端侧或者与前端侧主体部15的前端侧邻接，具有比前端侧主体部15小的外径，与前端侧主体部15及长腿部16相比朝向前端的缩径率变大。阶梯部8与后述的接受部9接触。长腿部16位于阶梯部8的前端侧，具有比阶梯部8小的外径，并收容中心电极4。绝缘体3以绝缘体3的前端方向的端部从主体配件6的前端突出的状态固定于主体配件6。在绝缘体3的与形成于外表面的阶梯部8大致对应的内周面的位置，形成有以将大径内表面与小径内表面连接的方式形成为锥状的内侧阶梯部8a。绝缘体3优选由具有机械强度、热强度、电气强度的材料形成，作为这样的材料，可列举例如以氧化铝为主体的陶瓷烧结体。关于本发明的特征部分的绝缘体3的详情在后文叙述。

连接部12配置在轴孔2内的中心电极4与端子配件5之间，将中心电极4及端子配件5固定在轴孔2内并将它们电连接。

主体配件6具有大致筒状，以通过内装绝缘体3而保持绝缘体3的方式形成。在主体配件6的前端方向的外周面设有螺纹部17。利用该螺纹部17向未图示的内燃机的缸盖装配火花塞1。主体配件6在螺纹部17的后端侧具有凸缘状的气密部18，在气密部18的后端侧具有用于使扳子或扳手等工具卡合的工具卡合部20，在工具卡合部20的后端侧具有紧固部21。在紧固部21及工具卡合部20的内周面与绝缘体3的外周面之间形成的环状的空间配置环状的环构件22、23及滑石24，绝缘体3固定于主体配件6。主体配件6在比气密部18靠前端侧的内周具有向径向内侧呈圆环状地突出的接受部9。接受部9卡定阶梯部8，从而绝缘体3固定于主体配件6。需要说明的是，也可以在接受部9与阶梯部8之间配置环状的密封垫(未图示)，将绝缘体经由密封垫而卡定于主体配件。主体配件6的位于比接受部9靠前端侧处的内周面构成为，与长腿部16空出空间，而且，与长腿部16的外周面分离。主体配件6可以由导电性的钢铁材料，例如，低碳钢形成。

端子配件5是用于从外部向中心电极4施加用于在中心电极4与接地电极7之间进行火花放电的电压的端子。端子配件5以其一部分从绝缘体3的后端侧露出的状态插入到轴孔2内并通过连接部12固定。端子配件5可以由低碳钢等金属材料形成。

中心电极4以其前端从绝缘体3的前端突出的状态固定在绝缘体3的轴孔2内，且与主体配件6保持绝缘。进而言之，中心电极4在其后端侧具有向外侧伸出的伸出部4a。该伸出部4a具备能够与长腿部16的内侧阶梯部8a卡合的卡合面，例如形成为锥状的锥面，且呈圆环状地突出形成于中心电极4的外侧面。该实施方式的中心电极4通过外层27和芯部28形成，该外层27由Ni合金等构成，该芯部28由导热率比Ni合金高的材料构成，且形成为同心地埋入于该外层27的内部的轴心部。作为形成芯部28的材料，可列举例如Cu、Cu合金、Ag、Ag合金、纯Ni等。需要说明的是，该实施方式的中心电极4具有芯部28，但也可以没有芯部而通过单一的材料形成。

接地电极7为例如大致棱柱状，基端部接合于主体配件6的前端，在中途弯折成大致L字状，前端部以与中心电极4之间隔着间隙G相对的方式配置。该实施方式的间隙G是中心电极4的前端与接地电极7的前端部侧面的最短距离。该间隙G通常设定为0.3～1.5mm。接地电极7可以由Ni合金等使用于接地电极的公知的材料形成。而且，接地电极7可以与中心电极4同样地通过通过外层27和芯部28形成，该外层27通过Ni合金等形成，该芯部28通过导热率比Ni合金高的材料形成，且形成为同心地埋入于该外层27的内部的轴心部。

接下来，关于本发明的特征部分的绝缘体，在以下进行说明。

如图1及图2所示，关于绝缘体3，绝缘体3的整个表面中的至少长腿部16的外周面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，优选为0.1μm以下。当长腿部16的外周面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，尤其是0.1μm以下时，在向长腿部16施加了冲击的情况下，由于其外周面没有应力容易集中的凹凸，因此能够抑制应力集中于外周面的情况，能够确保所希望的强度。绝缘体3不仅是长腿部16的外周面，而且绝缘体3的内周面中的与中心电极4相接的部位的算术平均粗糙度Ra也优选处于所述范围内，更优选绝缘体3的整个表面的算术平均粗糙度Ra处于所述范围内。

算术平均粗糙度Ra可以使用表面粗糙度测定器，遵照JIS B 0601进行测定。

当长腿部16的外周面的算术平均粗糙度Ra处于所述范围内时，绝缘体3的强度提高，但是容易进行沿着所述外周面的放电(以下，有时称为沿面放电)而发生内跳火。作为使内跳火难以发生的方法，可考虑将绝缘体3的前端外周缘的角进行倒角或者形成为曲面。然而，该方法虽然能够抑制内跳火，但是容易发生横跳火。而且，如果绝缘体3的前端外周缘未被倒角或者未形成为曲面，则在制造绝缘体3的过程中，由于绝缘体3彼此的碰撞等而可能会发生缺损。因此，绝缘体3的前端外周缘优选被倒角或者成为曲面。本发明的发明者们发现了如下情况：虽然由于使长腿部16的外周面的算术平均粗糙度为所述范围内而耐内跳火性劣化，但是通过在长腿部16的外周面设置后述的具有特定的大小的阶梯即后述的第二部，能利用该阶梯来遮挡沿着长腿部16的外周面的放电路(进行“沿面放电”的放电路)，能够抑制内跳火的发生。

以下，参照图2，对于具有阶梯即第二部42的长腿部16进行说明。在图2中，为了简便起见，仅示出绝缘体3和中心电极4。该实施方式的长腿部16具有从基端朝向前端缩径的锥形部，长腿部16的前端外周缘朝向前端而缩径率增大并形成平缓的曲面，前端是与轴线O正交的平坦面。该实施方式的绝缘体3的长腿部16从基端朝向前端依次具有第一部41、第二部42、第三部43。第二部42具有与通过对绝缘体3的处于前端外周缘的曲面进行切口而得到的形状相同的形状。第一部41位于阶梯部8的前端侧，从第一部41的基端朝向前端缩径。第一部41的基端侧为锥形部，前端侧的外周面朝向前端而缩径率增大并成为平缓的曲面。第二部42与第一部41的前端侧邻接，从第二部42的基端朝向前端缩径为锥形状。如图2所示，在将长腿部16剖切时出现的包含轴线O的剖切面S1中，第二部42优选为，表示第二部42的外周面的线T42位于比通过第一部41的基端和前端的第一直线L41靠内侧处，并且通过该第二部42的基端和前端的第二直线L42与第一直线L41所成的前端侧角度θ为θ≥15°且θ<90°。第三部43的基端侧缩径为锥形状，前端侧的外周面朝向前端而缩径率增大并形成平缓的曲面，并与绝缘体3的平坦的前端面连结。第三部43位于第二部42的前端侧，第三部43的整体的外径为第二部42的前端外径Ds以下，并且所述剖切面S1中的至少表示与第二部42的前端连结的第三部43的后端部的外周面的线T43位于比第二直线L42靠外侧处。需要说明的是，第一部41的基端是阶梯部8与第一部41的交界，是缩径率较大地变化的点。第一部41的前端即第二部42的基端及第二部42的前端也是缩径率较大地变化的点。

长腿部16的第二部42的前端外径Ds与第二部42的基端外径Dk的关系满足以下的式(1)。

5μm≤(Dk-Ds)/2≤200μm…(1)

由于长腿部16具有满足(1)的第二部42即阶梯，因此即使长腿部16的外周面的算术平均粗糙度Ra小于规定的值，也能够抑制内跳火的发生。第二部42的前端外径Ds与基端外径Dk的关系优选满足以下的式(2)。

5μm≤(Dk-Ds)/2≤50μm…(2)

当长腿部16具有满足(2)的第二部42时，能够进一步同时实现绝缘体3的强度的确保和内跳火的发生的抑制。如果第二部42的前端外径Ds与基端外径Dk的关系(Dk-Ds)/2小于5μm，则无法抑制内跳火。如果第二部42的前端外径Ds与基端外径Dk的关系(Dk-Ds)/2超过200μm，则应力容易集中于第二部42，无法确保所希望的强度。而且，如果前端侧角度θ小于15°，则将沿着长腿部16的外周面的放电路遮挡的效果小，无法抑制内跳火的发生。如果第二部42从与轴线O正交的面朝向后端倾斜时，应力容易集中于第二部42，无法确保所希望的强度。

该实施方式的绝缘体3具有1个阶梯即1个第二部42，但是绝缘体3在第三部43也可以具有1个以上的与第二部42同样的阶梯。而且，第二部42可以处于长腿部16的任意位置，但是第二部42的基端优选处于从阶梯部8中的卡定于主体配件6的部位的前端向前端方向分离了3mm以上的位置。当第二部42处于所述位置时，能够进一步抑制内跳火，进一步提高引燃性。

绝缘体3的形成轴孔2的内周面中的与中心电极4相对的部位的算术平均粗糙度Ra优选为0.5μm以下。而且，绝缘体3的前端内周缘未被倒角或未成为曲面，绝缘体3的前端面与内周面优选垂直配置。即，绝缘体3的前端内周缘如图3所示，在将绝缘体3剖切时出现的包含轴线O的剖切面S1中，将表示轴孔2的线段T1向前端方向延长的假想线L1与将表示绝缘体3的前端面的线段T2向径向内侧延长的假想线L2的交点为a时，从线段T1的前端至交点a为止的距离d1和从所述线段T2的轴线O侧的端至交点a为止的距离d2都优选为200μm以下。

这样，在绝缘体3的前端内周缘处，如果距离d1和距离d2都为200μm以下，且绝缘体3的内周面中的与中心电极4相对的部位的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，则能够抑制预点火的发生并提高绝缘体3的前端部的强度。如果绝缘体的前端内周缘未被倒角或者未成为曲面，绝缘体的内周面直至其前端接近中心电极时，绝缘体3的前端容易从中心电极4受热，容易发生因绝缘体的前端被过热而发生的预点火。因此，以往的绝缘体的前端内周缘被倒角或者形成曲面。另一方面，该实施方式的绝缘体3的内周面的算术平均粗糙度Ra比以往小，为0.5μm以下，因此绝缘体3的内周面的比表面积变小，即使在绝缘体3的内周面直至其前端接近中心电极4的情况下，绝缘体3的前端也难以从中心电极4受热。因此，该实施方式的绝缘体3在绝缘体3的前端内周缘处，距离d1和距离d2都为200μm以下，即使确保绝缘体3的前端部的壁厚，而提高绝缘体3的前端部的强度，由于绝缘体3的内周面中的与中心电极4接触的部位的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，因此也能够抑制预点火的发生。

(第二实施方式)

该实施方式的绝缘体203除了阶梯即第二部52处于长腿部216的锥形部的中途的情况以外，具有与第一实施方式的绝缘体3同样的结构。如图4所示，该实施方式的长腿部216从基端朝向前端依次具有第一部51、第二部52、第三部53。第二部52以将锥形部切口的方式设置。第一部51以与阶梯部208的前端侧邻接的方式设置，从第一部51的基端朝向前端而缩径为锥形状。第二部52以与第一部51的前端侧邻接的方式设置，从第二部52的基端朝向前端缩径为锥形状。第三部53以与第二部52的前端侧邻接的方式设置，从第三部53的基端朝向前端缩径为锥形状，前端侧的外周面朝向前端而缩径率增大并形成平缓的曲面，并与绝缘体203的平坦的前端面连结。

(第三实施方式)

该实施方式的绝缘体303除了阶梯即第二部62处于长腿部316的锥形部与形成于前端外周缘的曲面的交界的情况、及第二部62的形状为凹状的情况以外，具有与第一实施方式的绝缘体3同样的结构。如图5所示，该实施方式的长腿部316从基端朝向前端依次具有第一部61、第二部62、第三部63。第一部61以与阶梯部308的前端侧邻接的方式设置，从第一部61的基端朝向前端缩径为锥形状。第二部62以与第一部61的前端侧邻接的方式设置，朝向前端缩径为凹状。在图5所示的剖切面S3中，表示第二部62的线T62是朝向轴线O3凹陷的曲线。第三部63以与第二部62的前端侧邻接的方式，其外周面朝向前端而缩径率增大并形成平缓的曲面，并与绝缘体303的平坦的前端面连结。

(第四实施方式)

该实施方式的绝缘体403除了阶梯即第二部72的形状为凸状的情况以外，具有与第二实施方式的绝缘体203同样的结构。如图6所示，该实施方式的长腿部416从后端朝向前端依次具有第一部71、第二部72、第三部73。第一部71以与阶梯部408的前端侧邻接的方式设置，从第一部71的基端朝向前端而缩径为锥形状。第二部72以与第一部71的前端侧邻接的方式设置，朝向前端呈凸状地缩径。在图6所示的剖切面S4中，表示第二部72的线T72是朝向外侧呈凸状地鼓出的曲线。第三部73以与第二部72的前端侧邻接的方式设置，从第三部73的基端朝向前端缩径为锥形状，前端侧的外周面朝向前端而缩径率增大并形成平缓的曲面，并与绝缘体403的平坦的前端面连结。

由于内燃机的运转中的燃烧室内的压力变动引起的振动等而向火花塞1的前端部施加了冲击的情况下、及将火花塞1安装于内燃机时等向火花塞1的前端部施加了冲击的情况下等，应力容易集中于绝缘体3、203、303及403的曝露于燃烧气体的部分即长腿部16、216、316及416的外周面。此外，绝缘体3、203、303及403越薄壁化，则应力越集中于所述外周面而容易破损。另一方面，上述的实施方式的火花塞1的绝缘体3、203、303及403的长腿部16、216、316及416的外周面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，因此能够抑制应力集中于所述外周面的情况，能够确保所希望的强度。而且，所述外周面具有第一部41、51、61及71、第二部42、52、62及72、第三部43～73，第二部42、52、62及72的前端外径Ds与基端外径Dk的关系满足5μm≤(Dk-Ds)/2≤200μm，因此即使所述外周面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，也能够抑制内跳火。

本发明的火花塞的一实施例的火花塞1例如可以如下制造。

绝缘体3可以通过对于由原料粉末成形的成形体进行烧制来进行制作。具体而言，将作为主成分的氧化铝与作为烧结助剂发挥功能的Si、Mg、Ca、Ba等元素的化合物混合来准备原料粉末。向原料粉末添加及混合聚羧酸钠(分散剂)或水及乙醇等溶剂来调制成形用浆料。接下来，将成形用浆料通过喷雾干燥法等进行喷雾干燥，然后与树脂进行加压加热混合，由此来调制成形用造粒物。通过对得到的成形用造粒物进行注塑成形而得到成形体。

在注塑成形中，使用得到具有前述的形状的绝缘体3的模具。在该模具的内周面预先设有能够形成第一部41、第二部42及第三部43的图案。根据注塑成形，仅通过在模具的内周面设置所希望的图案就能够容易地形成第一部41、第二部42及第三部43，并且能够容易地使绝缘体3的外周面等表面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，进而为0.1μm以下。

接下来，将形成为所希望的形状的成形体在大气气氛下预烧，进行脱脂。接下来，将脱脂后的成形体以1350℃～1600°进行1～24小时烧制。根据希望在烧制后附上瓷釉进行精烧制，由此得到绝缘体3。

具备该绝缘体3的火花塞1例如如下制造。即，将形成为规定的形状的中心电极4插设于得到的绝缘体3的轴孔2，而且将形成连接部12的组成物预备压缩并填充于轴孔2内。接下来，从轴孔2内的端部压入端子配件5并对组成物进行压缩加热。这样组成物烧结而形成连接部12。接下来，将插设有中心电极4及端子配件5的绝缘体3向形成为规定的形状的主体配件6插入，并使阶梯部8卡定于接受部9，由此向主体配件6安装绝缘体3。在向主体配件6安装绝缘体3之前或之后，将接地电极7通过阻焊等而接合于主体配件6的前端部附近。最后，将接地电极7的前端部向中心电极4侧折弯，使接地电极7的前端部与中心电极4的前端相对而制造火花塞1。

本发明的火花塞被使用作为机动车用的内燃机例如汽油发动机等的点火栓，所述螺纹部与设置在对内燃机的燃烧室进行划分形成的缸盖(未图示)上的螺纹孔螺合，从而将该火花塞固定在规定的位置。本发明的火花塞也可以使用于任意的内燃机。本发明的火花塞的绝缘体具有所希望的强度并且难以发生内跳火，因此能够良好地使用于燃烧室内的压缩比高且容易发生振动等的内燃机。

本发明的火花塞没有限定为前述的实施方式，在能够实现本申请发明的课题的范围内能够进行各种变更。

例如，在本发明的绝缘体的长腿部形成的阶梯即第二部的形状、个数及配置等没有特别限定为前述的实施方式，根据火花塞要求的性能等而适当设定。

【实施例】

[试验例1]

(火花塞的制造)

如前所述制造了具有图1所示的结构的火花塞，即绝缘体的长腿部的外周面的算术平均粗糙度Ra、所述外周面的阶梯(第二部)的前端外径Ds与基端外径Dk的关系(Dk-Ds)/2、从阶梯部中的卡定于主体配件的部位的前端至阶梯(第二部)的基端的距离H如表1所示互不相同的火花塞。需要说明的是，在绝缘体设置阶梯的情况下，表1所示的火花塞均是，阶梯如图4所示处于锥形部的中途，通过第一部的基端和前端的第一直线与通过第二部的基端和前端的第二直线所成的前端侧角度θ处于15°≤θ<90°的范围。而且，长腿部的外周面的算术平均粗糙度使用非接触三维测定装置NH-3(三鹰光机株式会社制)，遵照JIS B0601进行测定。

表1所示的火花塞的尺寸如以下所述。

主体配件的螺纹的标称：M12

从绝缘体的前端至阶梯部中的卡定于主体配件的部位的前端的距离：18mm

绝缘体的前端的外径：4.0mm

绝缘体的前端的厚度：0.5mm

绝缘体的长腿部的基端的外径：9.5mm

绝缘体的长腿部的基端的厚度：3.4mm

(引燃性试验)

关于表1所示的各样品，准备了火花放电间隙G为1.00mm、1.05mm、1.10mm的火花塞，将各火花塞配置在腔室内，向中心电极施加高电压并利用相机拍摄了放电的情况。需要说明的是，主体配件前端附近的主体配件与绝缘体的距离调节成避免发生横跳火的长度，因此在该引燃性试验中，观测到内跳火。关于各火花塞，将高电压施加的次数设为100次，观察在各次拍摄而得到的图像，对漏泄次数进行了计数。将漏泄次数为30次以下的情况判定为“○”，将比30％大的情况判定为“×”，如下通过分数评价了引燃性。结果如表1所示。

1分：火花放电间隙G为1.00mm且“×”

2分：火花放电间隙G为1.00mm且“○”，或者

火花放电间隙G为1.05mm且“×”

3分：火花放电间隙G为1.05mm且“○”，或者

火花放电间隙G为1.10mm且“×”

4分：火花放电间隙G为1.10mm且“○”

(绝缘体的强度试验)

对于表1所示的各样品进行了弯曲试验。具体而言，使用自动绘图仪，从周向上的不同的三方向对于绝缘体的前端部施加与轴线正交的方向的载荷，对于各样品，测定了各5次的绝缘体发生了破坏时的载荷(破坏载荷)。将样品5设为以往品的火花塞的代表例，将该以往品的弯曲试验的评价设为1分，通过各火花塞的平均破坏载荷与以往品的平均破坏载荷之差，利用分数评价了绝缘体的强度。结果如表1所示。

1分：平均破坏载荷之差小于0.1kN

5分：平均破坏载荷之差为0.1kN以上且小于0.2kN

10分：平均破坏载荷之差为0.2kN以上

【表1】

如表1所示，处于本发明的范围内的样品1～4、8～11、13～15的引燃性及绝缘体的强度的评价结果都良好，相对于此，处于本发明的范围外的样品5～7、12的引燃性及绝缘体的强度的评价结果中的至少一方差。具体而言，绝缘体的长腿部的外周面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下且没有阶梯的样品6及7的引燃性差。绝缘体的长腿部的外周面的算术平均粗糙度Ra为1μm的样品5的绝缘体的强度的评价结果差。而且，阶梯的前端外径Ds与基端外径Dk的关系(Dk-Ds)/2为300μm的样品12的阶梯部分破坏，绝缘体的强度的评价结果差。

[试验例2]

与试验例1同样地制造了绝缘体的内周面中的与中心电极接触的部位的算术平均粗糙度Ra、图3所示的绝缘体的前端内周缘附近的距离d1及距离d2如表2所示互不相同的火花塞。火花塞的尺寸除了表2所示的尺寸以外与试验例1相同。

关于各样品，与试验例1同样，进行了引燃性试验和绝缘体的强度试验。结果如表2所示。

【表2】

如表2所示，与距离d1及距离d2中的大的一方的值为300μm的样品16相比，绝缘体的内周面中的与中心电极接触的部位的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下且距离d1及距离d2都为200μm以下的样品17～20的绝缘体的强度的评价结果良好。根据上述的结果可知，距离d1及距离d2都为200μm以下的绝缘体具有良好的强度。

[试验例3]

除了第一直线与第二直线所成的前端侧角度θ为表3所示的值之外，与试验例1同样地制造了与样品1相同的火花塞。火花塞的尺寸除了表3所示的尺寸以外，与试验例1相同。

关于各样品，与试验例1同样，进行了引燃性试验和绝缘体的强度试验。结果如表3所示。

【表3】

如表3所示，第一直线与第二直线所成的前端侧角度为15度以上的火花塞与前端侧角度小于15度的火花塞相比，引燃性优异。

Claims (5)

1.一种火花塞，具备：

筒状的绝缘体，具有在轴线方向上延伸的轴孔，且在自身的外周侧具有朝向前端而外径减小的阶梯部；

中心电极，设置在所述轴孔的前端侧；及

主体配件，设置在所述绝缘体的外周且具有筒状，将所述阶梯部卡定于自身的内周，

所述火花塞的特征在于，

所述绝缘体具有长腿部，所述长腿部与所述阶梯部的前端侧邻接，且自身的外周面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，

所述长腿部具备：

第一部，与所述阶梯部的前端侧邻接，从自身的基端朝向前端缩径；

第二部，与所述第一部的前端侧邻接，从自身的基端朝向前端缩径，在剖切了所述长腿部时显现的包含所述轴线的剖切面中，表示该第二部自身的外周面的线位于比通过所述第一部的外周面的基端和前端的第一直线靠内侧处，并且通过该第二部的外周面的基端和前端的第二直线与所述第一直线所成的前端侧角度θ成为θ≥15°；及

第三部，与所述第二部的前端侧邻接，自身的整体上的外径为所述第二部的前端外径Ds以下，并且在所述剖切面中至少表示与所述第二部的前端连结的后端部的外周面的线位于比所述第二直线靠外侧处，

所述第二部的所述前端外径Ds与基端外径Dk的关系满足5μm≤(Dk-Ds)/2≤200μm。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

所述中心电极在自身的后端侧具有向外侧伸出的伸出部，

所述绝缘体的所述轴孔具有将所述中心电极的所述伸出部卡定的内侧阶梯部，自身的内周面中的与所述中心电极对向的部位的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以下，

在剖切了所述绝缘体剖时显现的包含所述轴线的剖切面中，

线段T₁表示所述轴孔中与所述内侧阶梯部的前端侧邻接且从自身的基端朝向前端呈直线状地延伸的部位，线段T₂表示所述绝缘体的前端面，

在将所述线段T₁向前端方向延长所得到的假想线L₁与所述线段T₂向径向内侧延长所得到的假想线L₂的交点设为a时，

从所述线段T₁的前端至所述交点a为止的距离d₁和从所述线段T₂的所述轴线侧的端至所述交点a为止的距离d2都为200μm以下。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述长腿部的所述外周面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm以下。

4.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述第二部的基端处于从所述阶梯部中的卡定于所述主体配件的部位的前端向前端方向分离3mm以上的位置。

5.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述第二部的所述前端外径Ds与基端外径Dk的关系满足5μm≤(Dk-Ds)/2≤50μm。

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