CN108292827A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明抑制电极端头的浮起、脱落。火花塞具备：中心电极；电极端头，具有放电面和相反面，该相反面具有比放电面大的直径并且位于与放电面相反的一侧；端头保持部，具有贯通孔；接地电极主体，具有凹部；及熔融部，在端头保持部的外侧面与凹部的内侧面之间的边界的至少一部分上形成。将沿着从电极端头的轴线向接地电极的自由端的方向而延伸的假想线设为第一线，将沿着从电极端头的轴线向接地电极的连接端的方向而延伸的假想线设为第二线。从熔融部中的与第一线交叉的第一部分的中心至电极端头的中心的距离比从熔融部中的与第二线交叉的第二部分的中心至电极端头的中心的距离长，在第一部分，熔融部没有到达电极端头，在第二部分，熔融部到达了电极端头。

Description

火花塞

技术领域

本说明书涉及一种在内燃机等中用于对燃料气体进行点火的火花塞。

背景技术

以往，在内燃机中使用火花塞。火花塞具有形成间隙(空隙)的接地电极。作为接地电极，例如利用具有由贵金属形成的电极端头的电极。在专利文献1中，公开了将电极端头焊接到端头保持部、并将端头保持部焊接到接地电极的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第4705129号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在上述技术中，关于接地电极与端头保持部之间的焊接、端头保持部与电极端头之间的焊接，不能说充分地进行了钻研。因此，在使用火花塞时，在火花塞的接地电极附近暴露于高温环境下的情况下，有可能无法充分地抑制在这些焊接部产生裂纹的不良状况。其结果是，例如在高温环境下，有可能引起电极端头的浮起、脱落。

本说明书公开了在使用端头保持部来将电极端头固定于接地电极的火花塞中在高温环境下抑制电极端头的浮起、脱落的技术。

用于解决课题的技术方案

本说明书公开的技术能够实现为以下的应用例。

[应用例1]一种火花塞，具备：中心电极；电极端头，具有：放电面，在该放电面与所述中心电极之间形成间隙；和相反面，该相反面具有比所述放电面大的直径并且位于与所述放电面相反的一侧；端头保持部，具有在内部配置所述电极端头中的一部分的贯通孔；接地电极主体，具有配置所述电极端头中的包括所述相反面在内的至少一部分及所述端头保持部的凹部，一端是连接于主体配件的连接端，另一端是自由端；及熔融部，在所述端头保持部的外侧面与所述凹部的内侧面之间的边界的至少一部分上形成，将从所述相反面向所述放电面的方向设为第一方向，所述贯通孔的所述第一方向的端部的直径为所述放电面的直径以上、且小于所述相反面的直径，通过形成所述贯通孔的所述端头保持部的内表面及所述凹部的底面来保持所述电极端头，所述火花塞的特征在于，在所述接地电极主体的所述第一方向侧的面上，将沿着从所述电极端头的轴线向所述自由端的方向而延伸的假想线设为第一线，将沿着从所述电极端头的轴线向所述连接端的方向而延伸的假想线设为第二线，在所述接地电极主体的所述第一方向侧的面上，从所述熔融部中的与所述第一线交叉的第一部分的中心至所述电极端头的中心的距离比从所述熔融部中的与所述第二线交叉的第二部分的中心至所述电极端头的中心的距离长，在通过所述第一线和所述电极端头的轴线的截面上，所述第一部分处的所述熔融部的所述第一方向上的长度比所述第一部分处的所述凹部的所述第一方向上的长度长，所述第二部分处的所述熔融部的所述第一方向上的长度比所述第二部分处的所述凹部的所述第一方向上的长度长，在所述第一部分，所述熔融部没有到达所述电极端头，在所述第二部分，所述熔融部到达了所述电极端头。

即使熔融部在接地电极的自由端侧到达电极芯，由于接地电极的自由端侧容易变成高温而且是自由端，所以也无法期待除热。另外，当熔融部在接地电极的自由端侧到达电极端头时，由于自由端侧容易变成高温，所以，由于基于电极端头与端头保持部之间的热膨胀系数之差的热应力，在熔融部容易产生裂纹。另一方面，在接地电极的连接端侧，当熔融部到达电极端头时，除热提高。另外，连接端侧与自由端侧相比不易变成高温，所以，在连接端侧，即使熔融部到达电极端头，也不易产生由热应力导致的熔融部的裂纹。根据上述结构，在自由端侧的第一部分及连接端侧的第二部分，熔融部的第一方向上的长度比凹部的第一方向上的长度长，所以，能够以足够的强度保持电极端头。而且，在第一部分，熔融部没有到达电极端头，在第二部分，熔融部到达了电极端头，所以，能够提高除热，并且抑制在熔融部产生裂纹的不良状况。因此，在高温环境下，能够抑制电极端头的浮起、脱落。

[应用例2]根据应用例1所述的火花塞，其特征在于，所述熔融部在所述端头保持部的外侧面与所述凹部的内侧面之间的边界的全周上形成。

如果这样，则保持电极端头的强度提高，所以，在高温环境下，能够更有效地抑制电极端头的浮起、脱落。

[应用例3]根据应用例1或2所述的火花塞，其特征在于，电极端头具有：端头主体，包括所述放电面；及凸缘部，具有比所述端头主体的直径大的直径，相比所述端头主体而位于所述第一方向的相反侧，并且包括所述相反面，在所述第二部分，所述熔融部到达了所述电极端头的所述凸缘部。

如果这样，则由于电极端头具有凸缘部，所以，能够将电极端头可靠地保持于接地电极主体。另外，在第二部分，能够使熔融部可靠地到达电极端头。其结果是，在高温环境下，能够更有效地抑制电极端头的浮起、脱落。

此外，本发明能够以各种形式实现，例如能够以火花塞、使用了火花塞的点火装置、搭载该火花塞的内燃机、搭载使用了该火花塞的点火装置的内燃机等形式实现。

附图说明

图1是第一实施方式的火花塞的一个例子的剖视图。

图2是放大地示出第一实施方式的接地电极的前端部的附近的局部剖视图。

图3是从后端侧向前端方向看去的接地电极的前端部的附近的概略图。

图4是第一实施方式的激光焊接前的接地电极的前端部的分解图。

图5是示出火花塞的制造方法的一个例子的流程图。

图6是示出将电极端头和端头保持部配置于凹部内的情形的图。

图7是放大地示出第二实施方式的接地电极的前端部的附近的局部剖视图。

图8是第二实施方式的激光焊接前的接地电极的前端部的分解图。

图9是变形例的接地电极的说明图。

具体实施方式

A.第一实施方式：

A－1.火花塞的结构：

图1是第一实施方式的火花塞的一个例子的剖视图。图示的线CL表示火花塞100的轴线CL。图示的截面是包括轴线CL的截面。下面，将与轴线CL平行的方向也称为“轴线方向”。将与轴线CL平行的方向中的图1中的下方向称为前端方向LD，将上方向也称为后端方向BD。前端方向LD是从后述的端子配件40向电极20、30的方向。另外，以中心轴为中心的圆的径向简称为“径向”，将以中心轴为中心的圆的圆周方向称为“周向”。将前端方向LD的端部简称为前端，将后端方向BD的端部简称为后端。

火花塞100具备绝缘体10、中心电极20、接地电极30、端子配件40、主体配件50、导电性的第一密封部60、电阻体70、导电性的第二密封部80、第一密封件8、滑石9、第二密封件6及第三密封件7。

绝缘体10是具有作为沿着轴线CL延伸并贯通绝缘体10的贯通孔的轴孔12的大致圆筒状的部件。绝缘体10是对氧化铝进行烧成而形成的(也能够采用其他绝缘材料)。绝缘体10具有从前端方向LD侧(下面简称为前端侧)向后端方向BD依次排列的腿部13、第一缩外径部15、第一躯干部17、凸缘部19、第二缩外径部11及第二躯干部18。第一缩外径部15的外径从后端方向BD侧(下面简称为后端侧)向前端方向LD逐渐变小。在绝缘体10的第一缩外径部15的附近(在图1的例子中是第一躯干部17)，形成有从后端侧向前端方向LD内径逐渐变小的缩内径部16。第二缩外径部11的外径从前端侧向后端方向BD逐渐变小。

将沿着轴线CL延伸的棒状的中心电极20插入到绝缘体10的轴孔12的前端侧。中心电极20具有从前端侧向后端方向BD依次排列的腿部25、凸缘部24及头部23。腿部25的前端侧的部分在绝缘体10的前端侧，向轴孔12的外部露出。中心电极20的其他部分配置于轴孔12内。凸缘部24的前端侧的面由绝缘体10的缩内径部16支撑。另外，中心电极20具有电极母材21及埋设于电极母材21的内部的芯材22。电极母材21例如使用镍(Ni)或包含镍作为主要成分的合金(例如，镍铬铁合金(“INCONEL”是注册商标))来形成。在这里，“主要成分”意味着含有率最高的成分(下同)。作为含有率，采用由重量百分比表示的值。芯材22由热导率比电极母材21高的材料(例如，包含铜的合金)形成。

将端子配件40插入到绝缘体10的轴孔12的后端侧。端子配件40使用导电材料(例如，低碳钢等金属)来形成。端子配件40具有从后端侧向前端方向LD依次排列的盖装配部41、凸缘部42及腿部43。盖装配部41在绝缘体10的后端侧，向轴孔12的外部露出。腿部43插入到绝缘体10的轴孔12。

在绝缘体10的轴孔12内，在端子配件40与中心电极20之间，配置有用于抑制电噪声的圆柱状的电阻体70。在电阻体70与中心电极20之间配置有导电性的第一密封部60，在电阻体70与端子配件40之间配置有导电性的第二密封部80。中心电极20与端子配件40经由电阻体70和密封部60、80而电连接。通过使用密封部60、80，层叠的部件20、60、70、80、40间的接触电阻稳定，能够使中心电极20与端子配件40之间的电阻值稳定。此外，电阻体70例如使用作为主要成分的玻璃粒子(例如，B₂O₃－SiO₂系的玻璃)、陶瓷粒子(例如，TiO₂)及导电性材料(例如，Mg)来形成。密封部60、80例如使用与电阻体70相同的玻璃粒子和金属粒子(例如，Cu)来形成。

主体配件50是具有沿着轴线CL延伸并贯通主体配件50的贯通孔59的大致圆筒状的部件。主体配件50使用低碳钢材来形成(也能够采用其他导电材料(例如，金属材料))。将绝缘体10插入到主体配件50的贯通孔59。主体配件50在配置于绝缘体10的径向的周围的状态下，固定于绝缘体10。在主体配件50的前端侧，绝缘体10的前端侧的端部(在本实施方式中是腿部13的前端侧的部分)向贯通孔59的外部露出。在主体配件50的后端侧，绝缘体10的后端侧的端部(在本实施方式中是第二躯干部18的后端侧的部分)向贯通孔59的外部露出。

主体配件50具有从前端侧向后端方向BD依次排列的躯干部55、基座部54、变形部58、工具卡合部51及铆接部53。基座部54是凸缘状的部分。在躯干部55的外周面，形成有用于与内燃机(例如，汽油发动机)的安装孔螺合的螺纹部52。在基座部54与螺纹部52之间，嵌入有将金属板折弯而形成的环状的垫圈5。

主体配件50具有相比变形部58配置于前端侧的缩内径部56。缩内径部56的内径从后端侧向前端方向LD逐渐变小。在主体配件50的缩内径部56与绝缘体10的第一缩外径部15之间，夹有第一密封件8。第一密封件8是铁制的O形环(也能够采用其他材料(例如，铜等金属材料))。

工具卡合部51的形状是供火花塞扳手进行卡合的形状(例如，六棱柱)。在工具卡合部51的后端侧设置有铆接部53。铆接部53相比绝缘体10的第二缩外径部11配置于后端侧，形成主体配件50的后端侧的端部。铆接部53向径向的内侧弯曲。

在主体配件50的后端侧，在主体配件50的内周面与绝缘体10的外周面之间形成有环状的空间SP。在本实施方式中，该空间SP是由主体配件50的铆接部53和工具卡合部51及绝缘体10的第二缩外径部11和第二躯干部18包围的空间。在该空间SP内的后端侧配置有第二密封件6。在该空间SP内的前端侧配置有第三密封件7。在本实施方式中，这些密封件6、7是铁制的C形环(也能够采用其他材料)。将滑石9的粉末填充于空间SP内的2个密封件6、7之间。

在制造火花塞100时，将铆接部53以向内侧折弯的方式进行铆接。然后，将铆接部53向前端侧按压。由此，变形部58发生变形，经由密封件6、7和滑石9，在主体配件50内将绝缘体10向前端侧按压。在第一缩外径部15与缩内径部56之间按压第一密封件8，于是，对主体配件50与绝缘体10之间进行密封。通过以上所述，抑制内燃机的燃烧室内的气体通过主体配件50与绝缘体10之间向外部泄漏。另外，主体配件50固定于绝缘体10。

接地电极30接合于主体配件50的前端侧的端部。接地电极30具有电极主体33、电极端头38及端头保持部39。在本实施方式中，电极主体33是棒状的部件。电极主体33的一端是为了实现电导通而通过例如电阻焊接而与主体配件50的前端侧的端部连接的连接端332。电极主体33的另一端是自由端333。电极主体33从连接于主体配件50的连接端332向前端方向LD延伸，并向轴线CL弯曲。于是，电极主体33向与轴线CL垂直的方向延伸，达到自由端333。将电极主体33中的向与轴线CL垂直的方向延伸的部分也称为前端部331。将电极端头38和端头保持部39固定于前端部331的后端侧的面上。电极端头38在其与中心电极20的前端面20s1(前端侧的表面)之间形成间隙(空隙)g。电极主体33具有形成电极主体33的表面的母材35及埋设于母材35内的芯部36。母材35例如使用Ni或包含Ni作为主要成分的合金(例如，镍铬铁合金)来形成。芯部36使用热导率比母材35高的材料(例如，纯铜)来形成。

图2是放大地示出第一实施方式的接地电极30的前端部331的附近的局部剖视图。图3是从后端侧向前端方向LD看去的接地电极30的前端部331的附近的概略图。图4是第一实施方式的激光焊接前的接地电极30的前端部331的分解图。如图2所示，上述前端部331向与轴线CL垂直的方向延伸。在这里，将作为与轴线CL垂直的方向的、从轴线CL向自由端333的方向也称为自由端方向FD。另外，将作为与轴线CL垂直的方向的、与自由端方向FD相反的方向、即从轴线CL向连接端332的方向也称为连接端方向CD。

如图2、图4所示，电极端头38具有后端侧的放电面38s1及与放电面38s1相反的一侧(即、前端侧)的相反面38s2。放电面38s1是在与中心电极20的前端面20s1之间形成间隙g的面。电极端头38具有包括放电面38s1的端头主体381及包括相反面38s2并且相比端头主体381位于前端侧的凸缘部382。端头主体381的外径向中心电极20、即从前端侧向后端侧直线地进行缩径。即，端头主体381具有具备所谓的锥形状的外侧面381s的圆锥台形状。凸缘部382的外径大于端头主体381的前端及后端的直径。电极端头的轴线CL与火花塞100的轴线CL相同。根据该说明可知，相反面38s2的直径R2(图4)大于放电面38s1的直径R1(图4)。

电极端头38使用包含火花消耗性优良的贵金属作为主要成分的合金来形成。在本实施方式中，作为主要成分的贵金属是铱。此外，Ir在贵金属中熔点高、并且耐火花消耗性优良。因此，优选使用Ir或包含Ir作为主要成分的合金来形成电极端头38。

如图4所示，端头保持部39具有圆柱状的外形。在端头保持部39形成有贯通孔395。贯通孔395的轴线CL与火花塞100的轴线CL相同。贯通孔395的轴线CL与端头保持部39的圆柱状的外形的轴线Co相互平行。端头保持部39的圆柱状的外形的轴线Co相对于贯通孔395的轴线CL向自由端方向FD偏移。因此，如图4所示，向接地电极30焊接之前的端头保持部39的外侧面391中的从轴线CL看去位于自由端方向FD的部分与轴线CL之间的距离Lf(图4)比端头保持部39的外侧面391中的从轴线CL看去位于连接端方向CD的部分与轴线CL之间的距离Lc长。

贯通孔395包括后端侧的孔395a及相比后端侧的孔395a位于前端侧并且具有比后端侧的孔395a的直径大的直径的前端侧的孔395b。后端侧的孔395a的形状对应于电极端头38的端头主体381的前端侧的一部分的形状，从前端侧向后端侧直线地进行缩径。前端侧的孔395b的形状对应于电极端头38的凸缘部382的形状，具有与凸缘部382的外形大致相等的直径。并且，在后端侧的孔395a与前端侧的孔395b之间形成台阶部395c。贯通孔395的后端的直径R3(图4)为放电面38s1的直径R1(图4)以上、并且小于相反面38s2的直径R2。其结果是，如图2所示，电极端头38中的包括相反面38s2在内的一部分(凸缘部382的整体及端头主体381的后端侧的一部分)嵌合于贯通孔395。并且，台阶部395c与凸缘部382的后端侧的面382s(图4)抵接，从而适当地抑制电极端头38的浮起、脱落。

如图2、4所示，在电极主体33的表面中的与中心电极20的前端面20s1相向的位置，形成有向前端方向LD凹陷的凹部335。如图4所示，焊接端头保持部39之前的凹部335的形状是大致圆柱形状。凹部335的大致圆柱形状的轴线Co与端头保持部39的圆柱状的外形的轴线Co相同。凹部335形成于电极主体33的母材35的部分。焊接端头保持部39之前的凹部335具有内侧面335s1和底面335s2。在凹部335的内部，配置电极端头38中的包括相反面38s2在内的前端侧的一部分及包围电极端头38的端头保持部39。

如图3所示，在端头保持部39的外侧面与凹部335的内侧面之间的边界，在全周上形成有熔融部82。在图3中，划有阴影线的部分是熔融部82中的向电极主体33的后端侧的表面33s露出的部分。熔融部82通过向与表面33s垂直的方向照射激光而形成。熔融部82的轴线方向上的长度(深度)L1(图2)在全周上比端头保持部39的轴线方向上的长度L2长。另外，熔融部82的轴线方向上的长度L1(图2)在全周上比凹部335的轴线方向上的长度(深度)L3长。端头保持部39的轴线方向上的长度L2与凹部335的轴线方向上的长度L3大致相同。

在将端头保持部39激光焊接到电极主体33之后，通过形成贯通孔395的端头保持部39的内表面及凹部335的底面335s2，将电极端头38保持于电极主体33。

在这里，如图3所示，在电极主体33的表面33s上，将从电极端头38的轴线CL向自由端方向FD延伸的假想线设为第一线VL1，将从电极端头38的轴线CL向连接端方向CD上升的假想线设为第二线VL2。此时，在电极主体33的表面33s上，将在图3中阴影线所示的熔融部82中的与第一线VL1交叉的部分设为第一部分PT1，将熔融部82中的与第二线VL2交叉的部分设为第二部分PT2。从第一部分PT1的中心CP1至电极端头38的中心(即、轴线CL)的距离Df比从第二部分PT2的中心CP2至电极端头38的中心的距离Dc长。这是由于，如上所述，端头保持部39的圆柱状的外形的轴线Co相对于贯通孔395的轴线CL向自由端方向FD偏移，所以，如图4所示，焊接之前的端头保持部39的外侧面391中的从轴线CL看去位于自由端方向FD的部分与轴线CL之间的距离Lf比焊接之前的端头保持部39的外侧面391中的从轴线CL看去位于连接端方向CD的部分与轴线CL之间的距离Lc长。

在这里，图2可以说是用包括电极端头38的轴线CL、第一线VL1及第二线VL2的面剖切接地电极30及中心电极20而得到的剖视图。在该剖视图中，呈现出熔融部82中的上述第一部分PT1的截面及第二部分PT2的截面。如图2所示，在第一部分PT1，熔融部82未到达电极端头38。即，如圆C1所示，在第一部分PT1，熔融部82与电极端头38分离。并且，如图2所示，在第二部分PT2，熔融部82到达电极端头38(具体来说，电极端头38的凸缘部382)。即，如圆C2所示，在第二部分PT2，电极端头38的凸缘部19的一部分由于激光焊接而熔化，成为熔融部82的一部分。因此，如圆C2所示，在第二部分PT2，电极端头38的凸缘部382与熔融部82接触。

此外，如上所述，熔融部82的轴线方向上的长度L1(图2)在全周上比凹部335的轴线方向上的长度L3长。因此，无论在第一部分PT1还是在第二部分PT2，熔融部82的轴线方向上的长度L1都比凹部335的轴线方向上的长度L3长。

A－2.火花塞的制造方法：

图5是示出火花塞的制造方法的一个例子的流程图。在步骤S120中，形成组装体。组装体是进行图1所示的火花塞100的制造工序中的接地电极30的电极主体33的弯曲及电极端头38和端头保持部39向电极主体33上的安装之前的状态。在图5的表示步骤S120的框中，示出表示组装体100x的中心电极20的附近的局部剖视图。组装体100x具有绝缘体10、固定于绝缘体10的主体配件50及插入到绝缘体10的轴孔12的中心电极20。另外，将直线状的电极主体33x作为弯曲之前的电极主体33而接合于主体配件50。此外，在图中，省略电极主体33x的母材35和芯部36的图示。在后述的其他图中，也有时省略母材35和芯部36的图示。另外，作为形成组装体的方法，能够采用公知的各种方法，省略详细说明。

在步骤S130中，将凹部335形成于接地电极30的电极主体33x。凹部335的形状如参照图4说明的那样。凹部335例如使用钻头等切削工具而形成于弯曲之前的电极主体33x。

在步骤S140中，在已形成的凹部335内配置电极端头38和端头保持部39。图6是示出在凹部335内配置有电极端头38和端头保持部39的情形的图。具体来说，在端头保持部39的贯通孔395内配置电极端头38。然后，将该状态的端头保持部39和电极端头38嵌合于凹部335。

在步骤S150中，将端头保持部39激光焊接到凹部335内。图6的箭头LZ概念性地表示用于激光焊接的激光的照射。激光LZ与电极主体33的表面33s垂直地照射到凹部335的内侧面335s1与端头保持部39的外侧面391之间的边界BL上。此外，激光LZ的照射在凹部335的内侧面335s1与端头保持部39的外侧面391之间的边界BL的全周上进行。例如，关于激光LZ的照射，在24处以12Hz的速度进行照射，从而在边界BL的全周上形成熔融部82。其结果是，形成图2、图3的熔融部82。熔融部82是包括相互熔融了的电极主体33(母材35)的成分和端头保持部39的成分的部分。电极主体33与端头保持部39隔着熔融部82而接合。因此，熔融部82也能够称为将电极主体33与端头保持部39接合的接合部，还能够称为将电极主体33与端头保持部39接合的焊道。

另外，关于熔融部82，即使电极主体33与端头保持部39相互由相同的材料(例如，镍铬铁合金600)形成，由于是在高温下熔融而形成的，因而电极主体33、端头保持部39的例如粒径等细微的构造也不同。因此，例如通过在将接地电极30剖切而使图2的截面露出的基础上对该截面实施蚀刻处理之后进行观察，能够明确地确定电极主体33、端头保持部39与熔融部82之间的边界。

在步骤S160中，使电极主体33x弯曲，形成间隙g。即，如图2所示，以使中心电极20的前端面20s1与电极端头38的放电面38s1彼此相向的方式，使电极主体33x向中心电极20弯曲。

A－3.评价试验：

使用火花塞100的样品来进行评价试验。在评价试验中，如表1所示，制作出5种火花塞100的样品1～5。各样品共同的尺寸如下所述。

电极端头38的放电面38s1的外径R1(图4)：2.5mm

电极端头38的相反面38s2的外径R2(图4)：2.8mm

电极端头38的轴线方向上的长度L4(图4)：0.6mm

凸缘部382的轴线方向上的长度L5(图4)：0.1mm

端头保持部39的外径R4(图4)：3.6mm

端头保持部39的轴线方向上的长度L2(图4)：0.4mm

电极主体33的轴线方向上的长度L6(图4)：1.5mm

电极主体33的宽度L7(图3)：4.4mm

熔融部82的轴线方向上的长度L1(图2)：0.5mm

[表1]

在5种样品1～5中，将端头保持部39的轴线Co相对于电极端头38的轴线CL向自由端方向FD的偏移量设为偏置量OF(图3、图4)。在5种样品1～5中，偏置量OF分别不同，设为0、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm。此外，样品1的偏置量OF是0，所以，不是实施方式的火花塞100的样品，而是比较用的样品。此外，在各样品中，电极端头38使用铱合金来形成，电极主体33及端头保持部39使用作为镍合金的镍铬铁合金600来形成。

此外，在比较用的样品1中，在上述第一部分PT1、第二部分PT2这两方，熔融部82到达电极端头38的凸缘部382。另外，在实施方式的火花塞100的样品2～5中，在上述第一部分PT1，熔融部82没有到达电极端头38的凸缘部382，在第二部分PT2，熔融部82到达了电极端头38的凸缘部382。

首先，进行样品1～5的熔融部82的外观的评价。将看不到熔融部82附着到电极端头38的侧面(所谓的熔融塌边的上升)的样品的评价设为“A”，将稍微看到熔融部82附着到电极端头38的侧面的样品的评价设为“B”，将明显地发生了熔融部82附着到电极端头38的侧面的样品的评价设为“C”。

进一步地，关于样品1～5，进行冷热试验。在冷热试验中，对各样品的接地电极30的电极端头38的附近重复进行了1000次的加热与冷却的循环。在1次循环中，使用高频加热器，在2分钟内加热到摄氏950～100度，之后，在1分钟内在空气中进行自然冷却。

之后，进行端头接合性的评价。具体来说，确认电极端头38是否发生浮起、脱落。确认是通过目视和在试验的前后对描摹从与轴线方向垂直的方向看到的电极端头38的外形的结果进行比较而进行的。将看不到电极端头38的浮起、脱落的样品的评价设为“A”，将看到电极端头38的浮起、脱落的样品的评价设为“C”。

进一步地，进行导热性的评价。具体来说，在冷热试验中，使用热电偶来测定出从2分钟的加热结束后起由1分钟的冷却引起的电极端头38的温度的降低量ΔT。并且，将降低量ΔT的平均值为100度以上的样品的评价设为“A”，将降低量ΔT的平均值为50度以上且低于100度的样品的评价设为“B”，将降低量ΔT的平均值低于50度的样品的评价设为“C”。

进一步地，进行接地电极30的变形的评价。具体来说，测定出电极主体33的自由端333在试验之后向图2的箭头AR所示的方向(即、沿着电极端头38的轴线CL的前端方向LD)变形的变形量ΔH。将变形量ΔH为0的样品的评价设为“A”，将变形量ΔH低于1mm的样品的评价设为“B”，将变形量ΔH为1mm以上的样品的评价设为“C”。

进一步地，进行综合评价。将在上述4个评价项目中即使只有1个“C”评价的样品的评价设为“C”，将在上述4个评价项目中没有“C”评价并且有2个以上的“A”评价的样品的评价设为“A”，将除此以外的样品的评价设为“B”。在综合评价中，偏置量OF为0及0.4mm的样品1、5的评价是“C”，偏置量OF为0.1mm以上且0.3mm以下的样品2、3、4的评价是“A”。

在熔融部82的外观评价中，偏置量OF为0及0.1mm的样品1、2的评价是“A”，偏置量OF为0.2mm、0.3mm的样品3、4的评价是“B”，偏置量OF为0.4mm的样品5的评价是“C”。偏置量OF越大，则在连接端方向CD侧，端头保持部39的外侧面391与电极端头38的外侧面381s的距离越近，所以，熔融部82与电极端头38越接近。因此，认为是熔融部82越容易附着到电极端头38。

在端头接合性的评价中，偏置量OF为0的样品1的评价是“C”，偏置量OF为0.1mm以上且0.4mm以下的样品2～5的评价是“A”。其理由如下所述。接地电极30的连接端方向CD侧由于除热而温度降低，但自由端方向FD侧没有除热，所以温度难以降低。因此，接地电极30中的自由端方向FD侧的温度高于连接端方向CD侧的温度。因此，电极端头38与端头保持部39由于材质不同，所以，热膨胀系数相互不同。具体来说，镍合金制的端头保持部39的热膨胀系数大于贵金属制的电极端头38的热膨胀系数。因此，在变成高温的自由端方向FD侧的第一部分PT1，当熔融部82到达电极端头38时，在该部分产生较大的热应力。其结果是，由于热应力，在熔融部82容易产生裂纹。其结果是，在自由端方向FD侧的第一部分PT1，容易发生电极端头38的浮起、脱落。这样，在偏置量OF为0的样品1中，在温度更高的自由端方向FD侧的第一部分PT1，熔融部82到达电极端头38，所以，容易发生电极端头38的浮起、脱落。另一方面，在偏置量OF不为0的样品2～5中，在高温的自由端方向FD侧的第一部分PT1，熔融部82未到达电极端头38，所以，不易发生电极端头38的浮起、脱落。

在接地电极30的变形的评价中，与端头接合性的评价同样地，偏置量OF为0的样品1的评价是“C”，偏置量OF为0.1mm以上且0.4mm以下的样品2～5的评价是“A”。其理由如下所述。如上所述，在温度变得更高的自由端方向FD侧的第一部分PT1，当熔融部82到达电极端头38时，产生较大的热应力。认为由于该热应力，电极主体33发生变形。这样，在偏置量OF为0的样品1中，在温度更高的自由端方向FD侧的第一部分PT1，熔融部82到达电极端头38，所以，容易发生电极主体33的变形。另一方面，在偏置量OF不为0的样品2～5中，在高温的自由端方向FD侧的第一部分PT1，熔融部82未到达电极端头38，所以，不易发生电极主体33的变形。

在导热性的评价中，偏置量OF为0的样品1的评价是“B”，偏置量OF为0.1mm以上且0.4mm以下的样品2～5的评价是“A”。其理由考虑为如下。在连接端方向CD侧的第二部分PT2，当熔融部82到达电极端头38时，在第二部分PT2，电极端头38与电极主体33隔着熔融部82接合。因此，相比于电极端头38与电极主体33仅仅相接触的情况，能够高效地进行从电极端头38向电极主体33的除热。在偏置量OF为0的样品1中，在连接端方向CD侧的第二部分PT2的附近，熔融部82到达电极端头38的面积与偏置量OF不为0的样品2～5相比而较小。因此，认为偏置量OF为0的样品1与偏置量OF不为0的样品2～5相比，除热性能(即、导热性)差。

基于以上的结果可知，从端头接合性、导热性、接地电极30的变形的观点出发，优选设置偏置量OF，在第一部分PT1，熔融部82没有到达电极端头38，在第二部分PT2，熔融部82到达了电极端头38。并且，从熔融部82的外观的观点出发，偏置量OF过大则不优选。综合来看可知，偏置量OF优选为0.1mm以上且0.3mm以下。

从以上的评价试验也可知，即使熔融部82在接地电极30的自由端333侧到达电极端头38，由于接地电极30的自由端333侧容易变成高温而且是自由端，所以也无法期待除热。另外，熔融部82在接地电极30的自由端333侧到达电极端头38时，由于自由端333侧容易变成高温，所以，由于基于电极端头38与端头保持部39之间的热膨胀系数之差的热应力，在熔融部82容易产生裂纹。另一方面，在接地电极30的连接端332侧，当熔融部82到达电极端头38时，除热提高。另外，连接端332侧与自由端333侧相比，不易变成高温，所以，在连接端332侧，即使熔融部82到达电极端头38，也不易产生由热应力导致的熔融部82的裂纹。因此，根据上述实施方式的火花塞100，在自由端333侧的第一部分PT1及连接端332侧的第二部分PT2，熔融部82的轴线方向上的长度L1比凹部335的轴线方向上的长度L3长，所以，能够以足够的强度保持电极端头38。进一步地，在第一部分PT1，熔融部82没有到达电极端头38，在第二部分PT2，熔融部82到达了电极端头38，所以，能够提高除热，并且抑制在熔融部82产生裂纹的不良状况。因此，在高温环境下，能够抑制电极端头的浮起、脱落。

另外，在上述实施方式的火花塞100中，熔融部82在端头保持部39的外侧面与凹部335的内侧面之间的边界的全周上形成。其结果是，在高温环境下，能够更有效地抑制电极端头的浮起、脱落。

进一步地，电极端头38具有端头主体381和凸缘部382，在第二部分PT2，熔融部82到达电极端头38的凸缘部382。这样，电极端头38具有凸缘部382，所以，能够将电极端头38可靠地保持于电极主体33。另外，在第二部分PT2，能够使熔融部82可靠地到达电极端头。其结果是，在高温环境下，能够更有效地抑制电极端头38的浮起、脱落。

进一步地，在上述实施方式的火花塞100中，端头保持部39的轴线Co相对于电极端头38的轴线CL向自由端方向FD偏移。其结果是，能够容易地实现在第一部分PT1熔融部82没有到达电极端头且在第二部分PT2熔融部82到达了电极端头的结构。

B.第二实施方式

图7是放大地示出第二实施方式的接地电极30b的前端部331b的附近的局部剖视图。图8是第二实施方式的激光焊接前的接地电极30b的前端部331b的分解图。如图8所示，在第二实施方式中，端头保持部39b的形状与第一实施方式的端头保持部39不同。另外，在第二实施方式中，形成于电极主体33b的凹部335b的形状与第一实施方式的凹部335不同。第二实施方式的电极端头38与第一实施方式的电极端头38相同。

如图8所示，第二实施方式的端头保持部39b具有圆柱状的外形。第二实施方式的端头保持部39b具有第一实施方式的端头保持部39(图4)的后端侧的孔395a来作为贯通孔。并且，第二实施方式的端头保持部39b不具有第一实施方式的端头保持部39(图4)的前端侧的孔395b。因此，第二实施方式的端头保持部39b的轴线方向上的长度L2b比第一实施方式的端头保持部39的轴线方向上的长度L2短。

第二实施方式的凹部335b具有：电极端头38的凸缘部382所嵌合的大致圆柱形状的前端侧部分335b1；及相比前端侧部分335b1位于后端侧并且具有比前端侧部分335b1大的直径的后端侧部分335b2。后端侧部分335b2具有端头保持部39b所嵌合的大致圆柱形状。前端侧部分335b1的轴线CL与电极端头38的轴线CL及端头保持部39b的贯通孔395a的轴线CL相同。后端侧部分335b2的轴线Co与端头保持部39b的圆柱状的外形的轴线Co相同。因此，后端侧部分335b2的轴线Co相对于前端侧部分335b1的轴线CL向自由端方向FD偏移。后端侧部分335b2的轴线方向上的长度L3b2与端头保持部39b的轴线方向上的长度L2b相等。另外，前端侧部分335b1的轴线方向上的长度L3b1与电极端头38的凸缘部382的轴线方向上的长度L5相等。

如图7所示，在端头保持部39b激光焊接到电极主体33b之后，通过形成贯通孔395a的端头保持部39b的内表面及凹部335b的底面335b4(即、前端侧部分335b1的底面)将电极端头38保持于电极主体33b。另外，端头保持部39b由形成于前端侧部分335b1与后端侧部分335b2之间的台阶部335b3支撑。

并且，与第一实施方式同样地，从熔融部82中的自由端方向FD侧的第一部分PT1的中心CP1至电极端头38的中心(即、轴线CL)的距离Df比从连接端方向CD侧的第二部分PT2的中心CP2至电极端头38的中心的距离Dc长。

并且，与第一实施方式同样地，熔融部82的轴线方向上的长度L1(图7)在全周上比凹部335的轴线方向上的长度L3(L3b1+L3b2)长。

并且，与第一实施方式同样地，在图7中，如圆C1所示，在第一部分PT1，熔融部82未到达电极端头38。另外，在图7中，如圆C2所示，在第二部分PT2，熔融部82到达电极端头38(具体来说，电极端头38的凸缘部382)。

在第二实施方式中，也与第一实施方式同样地，在第一部分PT1，熔融部82没有到达电极端头38，在第二部分PT2，熔融部82到达了电极端头38，所以，能够提高除热，并且抑制在熔融部82产生裂纹的不良状况。因此，在高温环境下，能够抑制电极端头的浮起、脱落。

I.变形例：

(1)在上述第一实施方式中，熔融部82在端头保持部39的外侧面与凹部335的内侧面之间的边界的全周上形成。不限于此，熔融部也可以在端头保持部39的外侧面与凹部335的内侧面之间的边界的一部分上形成。图9是变形例的接地电极30c的说明图。在图9中，与图3同样地，示出从后端侧向前端方向LD看去的接地电极30c的前端部331c的附近的概略。

在图9的接地电极30c中，熔融部具备位于自由端方向FD侧的第一熔融部82c1及位于连接端方向CD侧的第二熔融部82c2。并且，图9的接地电极30c的熔融部以外的结构与第一实施方式相同。第一熔融部82c1包括与上述第一线VL1交叉的第一部分PT1，第二熔融部82c2包括与上述第二线VL2交叉的第二部分PT2。在图9的接地电极30c中，从电极端头38的轴线CL看去，在与上述第一线VL1、第二线VL2正交的方向上，未形成熔融部。

此外，在图9中，在以第二熔融部82c2中的第二部分PT2为中心的周向的角度θ的范围内，第二熔融部82c2到达电极端头38。在周向的角度θ的范围外，第二熔融部82c2未到达电极端头38。表示到达该电极端头38的熔融部的范围的角度θ例如优选为低于160度，更优选为30度以上且低于120度。

(2)作为电极端头38的形状和端头保持部39、39b的形状，不限于在上述各实施方式中说明的形状，能够采用其他各种形状。例如，电极端头也可以构成为不具备凸缘部382，而仅具备端头主体381。另外，电极端头也可以是外形从前端方向LD向后端方向BD阶梯状地变小。

另外，端头保持部39的从后端侧向前端方向LD看去的形状也可以不是圆，也可以是其他形状。例如，端头保持部39的从后端侧向前端方向LD看去的形状也可以是自由端方向FD上的长度比与自由端方向FD正交的方向上的长度长的椭圆。另外，端头保持部39使用镍铬铁合金600来形成，但也可以使用其他具有耐热性的材料、例如与镍铬铁合金600不同的耐热镍合金来形成。

(3)在上述各实施方式中，熔融部在与电极主体33的表面33s正交的方向上延伸。即，在上述各实施方式的激光焊接中，向与电极主体33的表面33s正交的方向照射激光。作为替代，熔融部也可以相对于电极主体33的表面33s倾斜地延伸。例如，熔融部也可以以在越远离电极主体33的表面33s的位置(即、越深的位置)则越接近电极端头38的轴线CL的方式斜向地倾斜。相反地，熔融部也可以以在越远离电极主体33的表面33s的位置(即、越深的位置)则越远离电极端头38的轴线CL的方式斜向地倾斜。

(4)上述实施例的电极端头38由铱合金形成，但也可以由与铱不同的贵金属或以该贵金属作为主要成分的合金形成。作为与铱不同的贵金属，例如能够采用铂(Pt)、铑(Rh)。

(5)作为火花塞的结构，不限于在图1中说明的结构，能够采用各种结构。例如，也可以将电极端头设置于中心电极20中的形成间隙g的部分。作为电极端头的材料，能够采用包括铱、铂等贵金属的合金。另外，也可以省略中心电极20的芯材22。

以上，基于实施方式、变形例来说明了本发明，但上述发明的实施方式是为了容易理解本发明，并非限定本发明。本发明在不脱离其主旨及权利要求书的情况下能够进行变更、改良，并且在本发明中包括其等价物。

附图标记说明

5...垫圈、6...第二密封件、7...第三密封件、8...第一密封件、9...滑石、10...绝缘体、11...第二缩外径部、12...轴孔、13...腿部、15...第一缩外径部、16...缩内径部、17...第一躯干部、18...第二躯干部、19...凸缘部、20...电极、20...中心电极、20s1...前端面、21...电极母材、22...芯材、23...头部、24...凸缘部、25...腿部、30、30b、30c...接地电极、33、33b...电极主体、35...母材、36...芯部、38...电极端头、38s1...放电面、38s2...相反面、39、39b...端头保持部、40...端子配件、41...盖装配部、42...凸缘部、43...腿部、50...主体配件、51...工具卡合部、52...螺纹部、53...铆接部、54...基座部、55...躯干部、56...缩内径部、58...变形部、59...贯通孔、60...第一密封部、70...电阻体、80...第二密封部、82...熔融部、100...火花塞、331、331b、331c...前端部、332...连接端、333...自由端、335、335b...凹部、381...端头主体、382...凸缘部。

Claims (3)

1.一种火花塞，具备：

中心电极；

电极端头，具有：放电面，在该放电面与所述中心电极之间形成间隙；和相反面，该相反面具有比所述放电面大的直径并且位于与所述放电面相反的一侧；

端头保持部，具有在内部配置所述电极端头中的一部分的贯通孔；

接地电极主体，具有配置所述电极端头中的包括所述相反面在内的至少一部分及所述端头保持部的凹部，一端是连接于主体配件的连接端，另一端是自由端；及

熔融部，在所述端头保持部的外侧面与所述凹部的内侧面之间的边界的至少一部分上形成，

将从所述相反面向所述放电面的方向设为第一方向，所述贯通孔的所述第一方向的端部的直径为所述放电面的直径以上、且小于所述相反面的直径，

通过形成所述贯通孔的所述端头保持部的内表面及所述凹部的底面来保持所述电极端头，

所述火花塞的特征在于，

在所述接地电极主体的所述第一方向侧的面上，将沿着从所述电极端头的轴线向所述自由端的方向而延伸的假想线设为第一线，将沿着从所述电极端头的轴线向所述连接端的方向而延伸的假想线设为第二线，

在所述接地电极主体的所述第一方向侧的面上，从所述熔融部中的与所述第一线交叉的第一部分的中心至所述电极端头的中心的距离比从所述熔融部中的与所述第二线交叉的第二部分的中心至所述电极端头的中心的距离长，

在通过所述第一线和所述电极端头的轴线的截面上，

所述第一部分处的所述熔融部的所述第一方向上的长度比所述第一部分处的所述凹部的所述第一方向上的长度长，

所述第二部分处的所述熔融部的所述第一方向上的长度比所述第二部分处的所述凹部的所述第一方向上的长度长，

在所述第一部分，所述熔融部没有到达所述电极端头，

在所述第二部分，所述熔融部到达了所述电极端头。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

所述熔融部在所述端头保持部的外侧面与所述凹部的内侧面之间的边界的全周上形成。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

电极端头具有：

端头主体，包括所述放电面；及

凸缘部，具有比所述端头主体的直径大的直径，相比所述端头主体而位于所述第一方向的相反侧，并且包括所述相反面，

在所述第二部分，所述熔融部到达了所述电极端头的所述凸缘部。