CN107534271B - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明以提高火花塞的主体配件中的绝缘子的保持力为目的。火花塞(100)具备：绝缘子(10)，具有沿轴线方向(OD)延伸的贯通孔(59)并形成为大致筒状，在贯通孔(59)的轴线方向(OD)前端侧具备中心电极(20)；以及主体配件(50)，形成为大致筒状，在轴线方向(OD)后端具有敛紧部(53)，在内插有绝缘子(10)的状态下，敛紧部(53)被敛紧而保持绝缘子(10)，敛紧部(53)在基于包含轴线(OL)的平面的剖面中，最接近绝缘子(10)的最接近点(N)和通过最接近点(N)且垂直于轴线(OL)的第一垂直线(Lv1)与敛紧部(53)的外周(532)相交的交点(I)之间的距离A为A≥1.7mm，且敛紧部(53)的基端(534)的壁厚t为t≥1.20mm。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及火花塞。

背景技术

汽油发动机等内燃机的点火中使用的火花塞具备用于将火花塞安装于发动机盖的主体配件。该主体配件形成为大致筒状，通过在内插有具备中心电极的绝缘子的状态下，对主体配件的敛紧部进行敛紧而组装于绝缘子(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-164147号公报

在内燃机中，因高增压或高压缩比化，内燃机的燃烧室内的压力增加。因此，从火花塞的前端侧(形成火花间隙的一侧)向后端(基端)侧按压绝缘子的力增大，因此绝缘子可能从主体配件脱落。因此，期望提高主体配件中的绝缘子的保持力。

发明内容

本发明为了解决上述的课题而完成，能够作为以下的方式来实现。

(1)根据本发明的一方式，提供一种火花塞。该火花塞具备：绝缘子，具有沿轴线方向延伸的贯通孔并形成为大致筒状，在所述贯通孔的所述轴线方向前端侧具备中心电极；以及主体配件，形成为大致筒状，在所述轴线方向后端具有敛紧部，在内插有所述绝缘子的状态下，所述敛紧部被进行敛紧而保持所述绝缘子，所述敛紧部在基于包含所述轴线的平面的剖面中，最接近所述绝缘子的最接近点和通过所述最接近点且垂直于所述轴线的第一垂直线与所述敛紧部的外周相交的交点之间的距离A为A≥1.7mm，且所述敛紧部的基端的壁厚t为t≥1.20mm。根据该方式的火花塞，提高了敛紧部的敛紧强度，因此在供火花塞的前端侧配置的内燃机的燃烧室内的压力增加的情况下，能够降低因燃烧室内的压力，而绝缘子从主体配件脱落的可能性。

(2)在上述方式的火花塞的基础上，可以的是，所述敛紧部在所述剖面中，通过所述敛紧部的外周的基端且平行于所述轴线的平行线和所述最接近点之间的距离B与通过所述敛紧部的外周的基端且垂直于所述轴线的第二垂直线和所述敛紧部的外周之间的距离中的最大的距离C的比C/B为0.7≤C/B≤1.5。这样也提高敛紧部的敛紧强度，因此能够降低绝缘子从主体配件脱落的可能性。

本发明能够用各种方式来实现，例如能够用火花塞的制造方法、主体配件等方式来实现。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的火花塞的概略结构的局部剖视图。

图2是表示组装前的主体配件的概略结构的局部剖视图。

图3是将敛紧部的一部分放大并概略性地示出的局部剖视图(C/B＝1.0)。

图4是敛紧部的局部剖视图(C/B＝1.5)。

图5是敛紧部的局部剖视图(曲线部基点与外周基点E1不一致的例子)。

图6是敛紧部的局部剖视图(最接近点N的其他例)。

具体实施方式

A.实施方式：

A1.火花塞的结构：

图1是表示本发明的一实施方式的火花塞100的概略结构的局部剖视图。图1中，在火花塞100的中心轴即轴线OL(火花塞100的中心轴和主体配件50的中心轴一致)的右侧示出了火花塞100的外观结构，在轴线OL的左侧示出了火花塞100的截面结构。以后将与沿着轴线OL的方向平行的方向称为轴线方向OD。并且，使轴线方向OD为附图中的上下方向，将下侧(后述的接地电极30配置的一侧)称为前端侧，将上侧(后述的端子配件40配置的一侧)称为后端侧。

火花塞100具备作为绝缘体的绝缘子10、中心电极20、接地电极(外侧电极)30、端子配件40和主体配件50。绝缘子10是收容中心电极20及端子配件40的轴孔12形成于中心的筒状的绝缘体，例如对以氧化铝为代表的陶瓷材料进行烧制来形成。中心电极20是在形成为有底筒状的覆盖件21的内部埋设有热传导性比覆盖件21优异的芯材25的大致棒状的电极。中心电极20由绝缘子10保持，绝缘子10由主体配件50保持。接地电极30是弯曲的大致棒状的电极，安装于主体配件50的前端侧。端子配件40安装于绝缘子10的后端侧。在接地电极30的自由端与中心电极20的前端之间形成火花间隙G。

图2是表示组装前的主体配件50的概略结构的局部剖视图。图2中，在主体配件50的中心轴即轴线OL的右侧示出了主体配件50的外观结构，在轴线OL的左侧示出了主体配件50的截面结构。主体配件50是具有沿着轴线方向OD的贯通孔59且将绝缘子10的一部分收容于贯通孔59内并保持的大致圆筒状的配件。通过使在主体配件50的外周形成的螺纹牙与在发动机盖200(图1)上形成的螺纹孔201(图1)螺合，能够将火花塞组装于发动机盖200。主体配件50由例如低碳钢这样的金属形成。

主体配件50从轴线方向后端侧起依次主要具备敛紧部53、工具卡合部51、压缩变形部55、密封部54和螺纹部52。

敛紧部53形成为大致圆环状，以壁厚从与工具卡合部51连接的根部(以下也称为“敛紧部基端”。)朝向敛紧部前端536(轴线方向后端)变薄的方式形成线形的锥形(锥形角度θ0)。即，敛紧部基端534的壁厚t1(以下也称为敛紧部基端壁厚t1。)大于敛紧部前端536的壁厚t2。在本实施方式中，敛紧部基端534的壁厚t1为1.20mm以上。如图1所示，在火花塞100的成品中，以使敛紧部53向内侧折弯的方式进行敛紧。关于敛紧部53，后文进行详述。

工具卡合部51为俯视大致正六边形形状，在将火花塞100向发动机盖安装时供工具(火花塞扳手)嵌合。

在螺纹部52的外表面形成有在将火花塞100向发动机盖安装时与发动机盖的螺纹孔螺合的螺纹牙。并且，在螺纹部52的内周形成有向内侧突出的台阶部56。如后述那样，绝缘子10的缩径部15由台阶部56支承(图1)。

密封部54以与螺纹部52连续的方式形成于螺纹部52与工具卡合部51之间，在火花塞100安装于发动机盖时，防止经由在发动机盖上形成的螺纹孔的发动机内的气体的泄漏。在向发动机盖上安装火花塞100时，如图1所示，在螺纹部52与密封部54之间嵌插将板体折弯而形成的环状的垫圈5。密封部54经由垫圈5对发动机盖的螺纹孔进行密封，由此防止经由螺纹孔的发动机内的混合气体的泄漏。

压缩变形部55设于工具卡合部51与密封部54之间。压缩变形部55以在对敛紧部53进行敛紧时伴随于压缩力的施加而朝外挠曲变形的方式(图1)构成为薄壁，提高了主体配件50内的气密性。详细而言，如图1所示，在主体配件50的从工具卡合部51朝向敛紧部53的内周面与绝缘子10的外周面之间插入安装有圆环状的环部件6、7。而且，在两环部件6、7间填充有滑石(talc)9的粉末。以使敛紧部53向内侧折弯的方式进行敛紧时，经由环部件6、7及滑石9将绝缘子10朝向主体配件50内的前端侧按压。由此，绝缘子10的缩径部15支承于在主体配件50的内周形成的台阶部56，主体配件50和绝缘子10成为一体。此时，主体配件50与绝缘子10之间的气密性通过在绝缘子10的缩径部15与主体配件50的台阶部56之间插入安装的环状的板衬垫8来保持，防止燃烧气体的流出。板衬垫8由例如铜或铝等热传导率高的材料形成。板衬垫8的热传导率高时，绝缘子10的热高效地向主体配件50的台阶部56传递，因此火花塞100的散热变好，能够提高耐热性。压缩变形部55在进行敛紧时伴随于压缩力的施加而朝外挠曲变形，获得滑石9的压缩冲程而提高主体配件50内的气密性。需要说明的是，在主体配件50的比台阶部56靠前端侧处与绝缘子10之间设有规定尺寸的间隙CL。

A2.主体配件的敛紧部的结构：

图3～6是将敛紧部53的一部分(图1中的X部)放大并概略性地示出的局部剖视图。图3～6中，示出了表示敛紧部53的敛紧状态的距离A、B、C、角度θ1(后述)及敛紧部基端壁厚t1。

对敛紧部53进行敛紧时，向主体配件50的贯通孔59插通绝缘子10，在敛紧前的状态(图2)下通过公知的方法(例如日本特开2002-164147中记载的方法)，利用敛紧用配件将敛紧部53向轴线方向前端方向按压来进行敛紧。通过敛紧用配件的凹部的形状，调整上述的距离A、B、C及角度θ1。在本说明书中，根据敛紧部53的基于包含轴线OL的平面的剖面中的形状，使用以下定义的五个要素中的几个来表示敛紧状态。以下，基于图3来说明表示敛紧部53的敛紧状态的要素。如图3所示，敛紧部53被向内侧敛紧，其前端以与绝缘子10隔开微小的间隙的方式配置。(1)距离A：在将敛紧部53中的最接近绝缘子10的点设为最接近点N，将通过最接近点N且与轴线OL正交的直线设为第一垂直线Lv1的情况下，将第一垂直线Lv1与敛紧部53的外周532相交的点设为交点I时，将最接近点N和交点I之间的距离定义为距离A。(2)距离B：将敛紧部53的外周532中的基端设为外周基点E1，将通过外周基点E1且与轴线OL平行的平行线Lh和最接近点N之间的距离定义为距离B。(3)距离C：将通过外周基点E1且与轴线OL正交的第二垂直线Lv2和敛紧部53的外周面532之间的距离中的最大的距离定义为距离C。(4)曲线部角度θ1：将敛紧部53的外周532的曲线部的基端即曲线部基点E2处的切线Lt与第一垂直线Lv1的角度定义为曲线部角度θ1。图3中，敛紧部53从敛紧部基端534开始弯曲，外周基点E1和曲线部基点E2一致。如图3所示，切线Lt与第一垂直线Lv1的角度和切线Lt与第二垂直线Lv2的角度相同，切线Lt与第一垂直线Lv1的角度θ1表示敛紧部53的曲线部的基点处的角度。(5)敛紧部基端壁厚t1：将敛紧部基端534的壁厚定义为敛紧部基端壁厚t1。本实施方式中的敛紧部基端壁厚t1相当于权利要求中的敛紧部的基端的壁厚t。

图3是表示距离C和距离B的比C/B＝1.0的例子，图4是表示C/B＝1.5的例子。如图3、4所示，C/B根据敛紧部53的敛紧部前端536侧的弯曲程度(角度)而变化。即，C/B越小，敛紧部53的敛紧部前端536侧越深地弯曲。在此，敛紧部53的内周面和与轴线OL平行的线的角度越小，弯曲程度越浅(0°时未弯曲)，敛紧部53的内周面和与轴线OL平行的线的角度越大，弯曲程度越深。为了表示敛紧部前端536侧的弯曲程度而使用例如敛紧部53的内周538与环部件6的切点处的切线和与轴线OL平行的线的角度时，角度越大，C/B越小。并且，距离A根据敛紧部53的敛紧部前端536侧的弯曲程度和敛紧部53的壁厚而变化。在本说明书中，使用上述定义的距离C和距离B的比C/B以及距离A来表示敛紧部53的敛紧状态。

图5表示曲线部基点E2与外周基点E1不一致的例子。图3、4中，敛紧部53从敛紧部基端534开始弯曲，曲线部基点E2与外周基点E1一致。相对于此，在图5所示的例子中，敛紧部53从敛紧部基端534到任意的高度为止未弯曲(敛紧前的状态)，在任意的高度处开始弯曲，因此曲线部基点E2与外周基点E1不一致。即，敛紧部53的外周在通过轴线OL的剖面中具有直线部和曲线部。在本说明书中，将该曲线部的基端(敛紧部53的基端侧的一端)定义为曲线部基点E2。

图6表示最接近点N的其他例。在图3～5的例子中，敛紧部前端536的形状在敛紧前后大致未变形，敛紧部53的内周的前端成为最接近点N。在图6所示的例子中，敛紧部前端536的形状由于利用敛紧用模具进行敛紧时的载荷而变形，敛紧部的前端面比内周的前端更接近绝缘子10。在这样的情况下，最接近点N成为与敛紧部53的内周的前端不同的点。需要说明的是，不管敛紧部前端536的形状的变形的有无，在本说明书中，都将敛紧部53的基于包含轴线OL的平面的剖面中最接近绝缘子10的点定义为最接近点N。

在本实施方式中，为了提高敛紧部53的敛紧强度，使敛紧部基端壁厚t1≥1.20mm，使距离A≥1.7mm。而且，优选设为0.7≤C/B≤1.5。并且，优选50°≤曲线部角度θ1≤85°。敛紧部基端534的角度(外周基点E1处的切线和第二垂直线Lv2的角度)设为70°以上且90°以下。这是因为在设为小于70°时，存在工具卡合部51朝外挠曲变形的可能性。需要说明的是，优选设为距离A≤距离B。这是因为距离A＞距离B为敛紧部基端534的角度大于90°的情况，如上述一样，存在工具卡合部51朝外挠曲变形的可能性。

B.评价试验结果：制作在上述实施方式的结构的绝缘子10上组装了主体配件50(对敛紧部53进行了敛紧)的样品，进行评价敛紧部53的敛紧强度的两种评价试验。第一评价试验是评价上述的距离A对敛紧强度的影响的试验，第二评价试验是评价C/B对敛紧强度的影响的试验。在评价试验中，使用压缩试验装置(岛津制作所制，自动绘图仪AG-X系列)从样品的绝缘子10的前端侧施加压缩载荷，并且监测自动绘图仪显示的最大载荷(N)，将向绝缘子10施加的压缩载荷(N)的最大值设为敛紧强度(N)。

B-1.第一评价试验：关于第一评价试验中使用的多个样品，主体配件50的敛紧部53的内径相同(直径17.87mm)，通过变更外径D来变更壁厚t1。敛紧部53的高度h(图2)及锥形角度θ0(图2)相同。并且，在所有的样品中，C/B＝1.5。C/B通过敛紧用模具的凹部的形状来调整。通过敛紧用模具进行敛紧时的载荷在75～120kN的范围内适当变更。第一评价试验结果示出于表1。表1示出了距离A(图3)与敛紧强度(N)的关系，并且示出了敛紧部基端壁厚t1及外径D。需要说明的是，在高增压或高压缩比化的内燃机的燃烧室内配置火花塞(距离A＝1.6mm)并运转内燃机时，绝缘子10从主体配件50脱离。主体配件50的敛紧部53的距离A为1.6时的敛紧强度是16,668N，因此若敛紧强度为17,000N以上，则判断为绝缘子保持于主体配件。表1中，在敛紧部基端534的外径(直径)适当的范围内进行了试验。

[表1]

距离A(mm)	敛紧强度(N)	敛紧部基端壁厚t1(mm)	敛紧部基端外径(mm)
				1.30	15520	0.93	19.7
1.40	15903	1.00	19.9
				1.50	16286	1.06	20.0
1.60	16668	1.13	20.1
				1.65	16860	1.17	20.2
1.70	17051	1.20	20.3
				1.80	17434	1.27	20.4
1.90	17817	1.34	20.5
				2.00	18200	1.40	20.7
2.10	18583	1.47	20.8
				2.20	18965	1.54	20.9
2.30	19348	1.61	21.1
				2.40	19731	1.67	21.2
2.50	20114	1.74	21.4
				2.60	20497	1.81	21.5
2.70	20880	1.88	21.6
				2.80	21262	1.95	21.8
2.90	21645	2.01	21.9
				3.00	22028	2.08	22.0

在表1示出的距离A的范围中，相对于距离A的敛紧强度无最大点，距离A越大，敛紧强度越大。并且，在距离A为1.7mm以上的情况下，敛紧强度成为17,000N以上。根据该结果可知，在距离A为1.7mm以上的情况下，能获得17,000N以上的敛紧强度。

B-2.第二评价试验：在第二评价试验中，对于将距离A固定为1.7mm、2.3mm、2.9mm且变更了图3示出的距离C和距离B的比C/B的多个样品，评价了敛紧强度。距离A及C/B通过适当变更敛紧部基端壁厚t1、敛紧前的敛紧部53的高度h(图2)及曲线部角度θ1来进行调整。

[表2]

如表2所示，在使C/B恒定的情况下，距离A越大，敛紧强度越大。在使距离A恒定的情况下，敛紧强度在C/B＝0.8时最大，随着C/B变得比0.8大，敛紧强度下降。如上述一样，这是因为C/B越大，敛紧部53的敛紧部前端536侧的弯曲程度越浅。并且，C/B过小时，无法进行敛紧。在距离A为1.7mm的情况下，0.7≤C/B≤1.5时，敛紧强度成为17,000N以上。在距离A为2.3mm及2.9mm的情况下，0.6≤C/B时，敛紧强度成为17,000N以上。根据该结果可知，在距离A为1.7mm以上且0.7≤C/B≤1.5的情况下，也能获得17,000N以上的敛紧强度。需要说明的是，第二评价试验中，敛紧强度成为17,000N以上的是曲线部角度θ1为50°以上且85°以下。

根据以上的试验结果，在主体配件50的敛紧部53中，若距离A为1.7mm以上，则获得17,000N以上的敛紧强度的可能性较高，即能提高主体配件50中的绝缘子的保持力，能抑制绝缘子10从主体配件50脱落。而且，0.7≤C/B≤1.5时，获得17,000N以上的敛紧强度的可能性变高。

C.变形例：本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够用各种结构来实现。例如，发明内容一栏中记载的各方式中的技术性特征所对应的实施方式中的技术性特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了达成上述的效果的一部分或全部，能够适当进行替换或组合。并且，若该技术性特征在本说明书中不是作为必须的内容来说明的，则能够适当删除。例如，也能够进行如下那样的变形。

C-1.第一变形例：火花塞100中的绝缘子10的直径、主体配件50的敛紧部53的壁厚及高度不限定于上述实施方式。只要至少距离A(图3)为1.7mm以上即可。只要以使各值处于该范围内的方式适当设定敛紧部53的壁厚及高度、曲线部角度θ1即可。而且，优选以成为0.7≤C/B≤1.5的方式设定敛紧部53的壁厚及高度。

C-2.第二变形例：在上述实施方式中，示出了在主体配件50的从工具卡合部51朝向敛紧部53的内周面与绝缘子10的外周面之间插入安装有圆环状的环部件6、7且在两环部件6、7间填充有滑石(talc)9的粉末的例子，但是也可以形成为不具备环部件6、7及滑石9的结构。即，也可以形成为主体配件50的敛紧部53直接按压绝缘子10的结构。

标号说明

5…垫圈

6…环部件

8…板衬垫

9…滑石

10…绝缘子

12…轴孔

15…缩径部

20…中心电极

21…覆盖件

25…芯材

30…接地电极

40…端子配件

50…主体配件

51…工具卡合部

52…螺纹部

53…敛紧部

54…密封部

55…压缩变形部

56…台阶部

59…贯通孔

100…火花塞

Claims (2)

1.一种火花塞，具备：

绝缘子，具有沿轴线方向延伸的贯通孔并形成为大致筒状，在所述贯通孔的所述轴线方向前端侧具备中心电极；以及

主体配件，形成为大致筒状，在所述轴线方向后端具有敛紧部，在内插有所述绝缘子的状态下，通过所述敛紧部敛紧来保持所述绝缘子，

所述敛紧部在基于包含所述轴线的平面的剖面中，最接近所述绝缘子的最接近点和通过所述最接近点且垂直于所述轴线的第一垂直线与所述敛紧部的外周相交的交点之间的距离A为A≥1.7mm，且所述敛紧部的所述轴线方向前端侧的一端即基端的壁厚t为t≥1.20mm。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

所述敛紧部在所述剖面中，通过所述敛紧部的外周的基端且平行于所述轴线的平行线和所述最接近点之间的距离B与通过所述敛紧部的外周的基端且垂直于所述轴线的第二垂直线和所述敛紧部的外周之间的距离中的最大的距离C的比C/B为0.7≤C/B≤1.5。