CN108475899A

CN108475899A - 火花塞

Info

Publication number: CN108475899A
Application number: CN201680073887.4A
Authority: CN
Inventors: 长谷川征信; 坂仓靖
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-08-31
Also published as: JP6270802B2; JP2017111982A; US10270227B2; WO2017104097A1; DE112016005813T5; US20180375300A1

Abstract

本发明抑制接地电极端头从接地电极母材脱落。火花塞具备：中心电极；接地电极母材，具有第一面和第二面，并且具有从第一面贯通至第二面的贯通孔；接地电极端头，具有放电面及作为放电面的背面的大径面，包括大径面在内的一部分配置于贯通孔内，放电面从贯通孔向中心电极侧露出；及固定部件，在将从大径面向放电面的方向设为第一方向并将其相反方向设为第二方向时，配置于贯通孔内的比大径面靠第二方向侧的部分。关于固定部件中的配置于贯通孔内的部分沿着第一方向的最大长度，在通过固定部件的中心轴且沿着第一方向的截面中，接地电极母材与固定部件的边界处的熔融部的从第一方向的端部至第二面沿着第一方向的长度是固定部件中的配置于贯通孔内的部分沿着第一方向的最大长度的50％以上。

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，例如利用具备接地电极母材及固定于接地电极母材的贵金属制的接地电极端头的电极。例如，在专利文献1中，公开了在接地电极母材的前端部设置端头固定用的孔、并在端头固定用的孔内配置接地电极端头的技术。在该技术中，在端头固定用的孔中，在接地电极端头的与放电面相反的一侧配置固定部件，将固定部件固定于接地电极母材，从而将接地电极端头固定于接地电极母材。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭62－268079号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在上述技术中，关于将固定部件固定于接地电极母材的具体结构，不能说进行足够的钻研。因此，有可能无法以足够的强度将固定部件固定于接地电极母材，导致接地电极端头从接地电极母材脱落。

本说明书公开了如下技术：在具备用于将接地电极端头固定于接地电极母材的固定部件的火花塞中，提高将固定部件固定于接地电极母材的强度，抑制接地电极端头从接地电极母材脱落。

用于解决课题的技术方案

本说明书所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；接地电极母材，具有面向所述中心电极的第一面及作为所述第一面的背面的第二面，并且具有贯通孔，该贯通孔从所述第一面贯通至所述第二面且所述第二面中的第二直径大于所述第一面中的第一直径；接地电极端头，具有放电面和作为所述放电面的背面的大径面，在所述放电面与所述中心电极之间形成间隙且所述放电面具有比所述第一直径小的直径，所述大径面具有比所述第一直径大且比所述第二直径小的直径，所述接地电极端头的包括所述大径面在内的一部分配置于所述贯通孔内，所述放电面从所述贯通孔向所述中心电极侧露出；及固定部件，在将从所述大径面向所述放电面的方向设为第一方向并且将所述第一方向的相反方向设为第二方向时，所述固定部件配置于所述贯通孔内的比所述大径面靠所述第二方向侧的部分，通过形成所述贯通孔的所述接地电极母材的内表面及所述固定部件的所述第一方向侧的面来保持所述接地电极端头，所述火花塞的特征在于，所述固定部件中的配置于所述贯通孔内的部分沿着所述第一方向的最大长度是所述接地电极母材的形成有所述贯通孔的部分沿着所述第一方向的最大长度的50％以上，在通过所述固定部件的中心轴并且沿着所述第一方向的截面中，具有以横跨所述接地电极母材和所述固定部件的方式设置的熔融部，在所述截面中，所述接地电极母材与所述固定部件的边界处的所述熔融部的从第一方向侧的端部至所述第二面沿着所述第一方向的长度是所述固定部件中的配置于所述贯通孔内的部分沿着所述第一方向的最大长度的50％以上。

根据上述结构，固定部件中的配置于贯通孔内的部分沿着第一方向的最大长度是接地电极母材沿着第一方向的最大长度的50％以上，接地电极母材与固定部件的边界处的熔融部的从第一方向的端部至接地电极母材的第二面沿着第一方向的长度是固定部件中的配置于贯通孔内的部分沿着第一方向的最大长度的50％以上。其结果是，能够充分地确保熔融部沿着第一方向的长度，所以，能够提高将固定部件固定于接地电极母材的强度。因此，能够抑制接地电极端头从接地电极母材脱落。

[应用例2]根据应用例1所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极端头具有：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，相比所述端头主体位于所述第二方向侧，并且包括所述大径面，所述贯通孔包括：小径部分，具有比所述放电面大且比所述凸缘部小的直径；及大径部分，相比所述小径部分位于所述第二方向侧，并且具有比所述凸缘部大的直径，所述接地电极母材形成有位于所述贯通孔内的所述小径部分与所述大径部分之间的台阶部，所述凸缘部的所述第一方向侧的面由所述台阶部支撑。

根据上述结构，凸缘部的第一方向侧的面由台阶部支撑，所以，能够提高将接地电极端头固定于接地电极母材的强度。另外，能够抑制形成于接地电极端头的放电面与中心电极之间的间隙在使用火花塞的期间等变动。

[应用例3]根据应用例2所述的火花塞，其特征在于，所述端头主体的所述第二方向的端部的直径相对于所述凸缘部的直径的比率为76％以上且95％以下。

根据上述结构，端头主体的第二方向的端部的直径相对于凸缘部的直径的比率为76％以上，从而能够确保放电面的直径，所以，能够提高耐消耗性。另一方面，端头主体的第二方向的端部的直径相对于凸缘部的直径的比率为95％以下，从而能够确保凸缘部的径向的宽度，所以，能够进一步提高将接地电极端头固定于接地电极母材的强度。

[应用例4]根据应用例1～3中任一项所述的火花塞，其特征在于，具有：绝缘体，保持所述中心电极；及主体金属件，配置于所述绝缘体的径向的周围，所述接地电极母材具有作为与所述主体金属件连接的端部的连接端，与在从所述接地电极端头的中心朝向所述连接端的方向上延伸的假想线交叉的位置处的所述熔融部到达所述接地电极端头。

在接地电极母材的连接端侧，连接端连接于主体金属件，所以，除热性优良。根据上述结构，与在朝向连接端的方向上延伸的假想线交叉的位置处的熔融部到达接地电极端头，所以，能够进一步提高从由于火花或被火花引燃的燃料气体而变成高温的接地电极端头向接地电极母材的连接端侧的除热性。

[应用例5]根据应用例4所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极母材在与所述连接端相反的一侧具有作为不与所述主体金属件连接的端部的自由端，与在从所述接地电极端头的中心朝向所述自由端的方向上延伸的假想线交叉的位置处的所述熔融部未到达所述接地电极端头。

在接地电极母材的自由端侧，自由端未连接于主体金属件，所以，除热性差，容易变成高温。当与容易变成高温的自由端接近的熔融部到达接地电极端头时，由于热应力而容易在熔融部产生裂纹。根据上述结构，与在朝向自由端的方向上延伸的假想线交叉的位置处的熔融部未到达接地电极端头，所以，能够抑制由于热应力而在熔融部产生裂纹。

[应用例6]根据应用例1～5中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极端头是铱和铱合金中的任一方。

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来实现。

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是从前端侧向后端方向看去的接地电极的前端部的附近的概略图。

图4是激光焊接前的接地电极的前端部的剖视图。

图5是示出火花塞的制造方法的一个例子的流程图。

图6是接地电极30的制造方法的说明图。

图7是放大地示出第二实施方式的火花塞的接地电极的前端部的附近的局部剖视图。

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(也称为中心轴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”。在与轴线CL平行的方向中，将图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，将以轴线CL为中心且位于与轴线CL垂直的面上的圆的径向简称为“径向”，将该圆的圆周方向简称为“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、主体金属件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)的内部，形成有内径向前端方向LD逐渐变小的缩内径部16。第二缩外径部11的外径向后端方向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)或者包含镍作为主要成分的合金(例如，NCF600、NCF601)来形成。在这里，“主要成分”意味着含有率最高的成分(下同)。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)和导电性材料(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。

主体金属件50是具有沿着轴线CL延伸并贯通主体金属件50的插入孔59的大致圆筒状的部件。主体金属件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插入到主体金属件50的插入孔59。主体金属件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。在主体金属件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)向插入孔59的外部露出。在主体金属件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)向插入孔59的外部露出。

主体金属件50具有向后端方向BD依次排列的躯干部55、底座部54、变形部58、工具卡合部51及铆接部53。底座部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。在底座部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。

主体金属件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的内径向前端方向LD逐渐变小。在主体金属件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，形成主体金属件50的后端侧的端部。铆接部53向径向的内侧弯曲。

在主体金属件50的后端侧，在主体金属件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是由主体金属件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。并且，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，在主体金属件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，并且，对主体金属件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金属件50与绝缘体10之间向外部泄漏。另外，将主体金属件50固定于绝缘体10。

接地电极30接合于主体金属件50的前端侧的端部。接地电极30具有接地电极母材33、接地电极端头38及固定部件39。在本实施方式中，接地电极母材33是棒状的部件。接地电极母材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金属件50的前端侧的端部连接的连接端332。接地电极母材33的另一端是自由端333。接地电极母材33从连接于主体金属件50的连接端332向前端方向LD延伸，向轴线CL弯曲。并且，接地电极母材33向与轴线CL垂直的方向延伸，直至自由端333。

将接地电极母材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。将接地电极端头38和固定部件39固定于前端部331。接地电极端头38在与中心电极20的放电面20s1(前端侧的表面)之间形成间隙(空隙)g。接地电极母材33例如使用Ni或者包含Ni作为主要成分的合金(例如，NCF600、NCF601)来形成。此外，接地电极母材33也可以具有包括形成表面的表面部及埋设于表面部的芯部的双层构造。在该情况下，表面部例如使用Ni或者包含Ni作为主要成分的合金来形成，芯部使用热导率比表面部高的材料(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。该截面是通过固定部件39的轴线CL并且沿着轴线方向的截面。图3是从前端侧向后端方向BD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的剖视图。如图2所示，上述前端部331沿与轴线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朝向自由端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朝向连接端332的方向也称为连接端方向CD。

如图2、4所示，接地电极母材33的前端部331具有位于后端侧的第一面33s1即与中心电极20面对的第一面33s1及作为第一面33s1的背面的第二面33s2即位于前端侧的第二面33s2。在前端部331的与中心电极20的放电面20s1相向的位置处，形成有从第一面33s1贯通至第二面33s2的贯通孔335。如图4所示，贯通孔335具备：小径部分335a，具有第一直径R1；及大径部分335b，相比小径部分335a位于前端侧，并且具有比第一直径R1大的第二直径R2。并且，在接地电极母材33处，形成有位于贯通孔335内的小径部分335a与大径部分335b之间的台阶部335c。这样，在贯通孔335中，第二面33s2的第二直径R2(图4)大于第一面33s1的第一直径R1(图4)。

如图2、图4所示，接地电极端头38具有后端侧的放电面38s1及作为放电面38s1的背面(即、前端侧的面)的大径面38s2。将从大径面38s2向放电面20s1的方向(在本实施方式中是后端方向BD)也称为第一方向，将第一方向的相反方向(在本实施方式中是前端方向LD)也称为第二方向。

放电面38s1是在与中心电极20的放电面20s1之间形成间隙g的面。接地电极端头38具有包括放电面38s1的端头主体381及包括大径面38s2且相比端头主体381位于前端侧的凸缘部382。端头主体381的直径向中心电极20、即从前端侧向后端侧地从直径R5直线地缩径至直径R4。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的直径大于端头主体381的前端的直径R5及后端的直径R4。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，大径面38s2的直径R3(图4)大于放电面38s1的直径R4(端头主体381的后端的直径R4)。并且，放电面38s1的直径R4小于贯通孔335的第一面33s1中的第一直径R1(小径部分335a的直径)。大径面38s2的直径R3大于贯通孔335的第一面33s1中的第一直径R1，并且比第二面33s2中的第二直径R2(大径部分335b的直径R2)稍小。

在这里，将凸缘部382的后端的直径(放电面38s1侧的直径)设为R7。此外，在本实施方式中，凸缘部382具有直径不根据沿着轴线方向的位置而变化的圆柱形状，所以，凸缘部382的后端的直径R7与凸缘部382的前端的直径R3(大径面38s2的直径R3)相等。端头主体381的前端的直径R5相对于凸缘部382的直径R7的比率为76％以上且96％以下。在图2、图4的例子中，端头主体381的前端的直径R5相对于直径R7的比率为约80％。端头主体381的前端的直径R5与贯通孔335的小径部分335a的直径R1大致相等。

接地电极端头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(Ir)。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或者以Ir作为主要成分的铱合金来形成接地电极端头38。

如图2所示，接地电极端头38中的包括大径面38s2在内的一部分配置于贯通孔335内，放电面20s1从贯通孔335向中心电极20侧露出。具体来说，接地电极端头38的凸缘部382的整体位于贯通孔335的大径部分335b内的后端侧，端头主体381的前端侧的大部分位于贯通孔335的小径部分335a内。并且，端头主体381的包括放电面38s1在内的后端侧的一部分从贯通孔335向后端侧突出。凸缘部382的后端面382s抵接于贯通孔335内的台阶部335c，由台阶部335c从后端侧进行支撑。

如图2、图4所示，固定部件39具有大致圆柱状的外形。接地电极端头38、贯通孔335、固定部件39的轴线CL与火花塞100的轴线CL相同。固定部件39在贯通孔335的大径部分335b内，配置于比接地电极端头38的大径面38s2靠前端侧的部分。固定部件39的后端面39s1抵接于接地电极端头38的大径面38s2。即，固定部件39从前端侧支撑接地电极端头38(凸缘部382)。固定部件39的前端面39s2位于与接地电极母材33的第二面33s2大致相同的平面上。此外，激光焊接前的固定部件39的直径R6与贯通孔335的大径部分335b的直径R2大致相同。

根据以上的说明可知，接地电极端头38通过形成贯通孔335的接地电极母材33的内表面及固定部件39的后端侧的面来保持。

如图2所示，固定部件39中的配置于贯通孔335内的部分沿着轴线方向的最大长度L1是接地电极母材33的形成有贯通孔335的部分(即、前端部331)沿着轴线方向的最大长度L2的50％以上。在图2的例子中，最大长度L1是最大长度L2的约60％。此外，最大长度L1更优选为最大长度L2的60％以上，进一步优选为70％以上。最大长度L1相对于最大长度L2的比率越高，则越能够提高固定部件39的接合强度。此外，最大长度L1一定低于最大长度L2的100％，如果考虑接地电极端头38的厚度，则低于最大长度L2的90％。

在图2的例子中，固定部件39的大致整体配置于贯通孔335内，所以，最大长度L1与固定部件39沿着轴线方向的长度大致相等。假设在固定部件39的一部分比第二面33s2向前端侧突出的情况下，将固定部件39中的除了该突出的部分以外的部分沿着轴线方向的最大长度设为最大长度L1。最大长度L1也可以称作从固定部件39的后端至接地电极母材33的前端部331的第二面33s2的沿着轴线方向的最大长度(距离)。

接地电极母材33的形成有贯通孔335的部分(即、前端部331)沿着轴线方向的最大长度L2也可以称作前端部331的从第一面33s1至第二面33s2沿着轴线方向的最大长度(距离)。

如图3所示，在固定部件39的外侧面39s3与形成贯通孔335的大径部分335b的接地电极母材33的内侧面的边界BL，在整周上形成有熔融部82。在图3中，划有阴影线的部分是熔融部82中的在接地电极母材33的第二面33s2露出的部分。熔融部82通过与接地电极母材33的第二面33s2垂直地照射激光而形成。

如图2所示，熔融部82在图2的截面中，以横跨固定部件39的外侧面39s3与形成贯通孔335的大径部分335b的接地电极母材33的内侧面的边界BL的方式设置。

熔融部82是包括相互熔融了的接地电极母材33的成分和固定部件39的成分的部分。接地电极母材33与固定部件39经由熔融部82接合。因此，熔融部82既能够称为将接地电极母材33与固定部件39接合的接合部，也能够称为将接地电极母材33与固定部件39接合的焊道。

另外，关于熔融部82，即使接地电极母材33与固定部件39由相同的材料(例如，NCF600)形成，由于是在高温下熔融而形成的，因而，熔融部82的例如粒径等细微的构造与接地电极母材33、固定部件39不同。因此，例如通过将接地电极30剖切而使图2的截面露出，并对该截面实施蚀刻处理之后进行观察，能够明确地确定接地电极母材33、固定部件39与熔融部82的边界。

在图2的截面中，熔融部82的沿着轴线方向的长度(深度)L3是固定部件39中的配置于贯通孔335内的部分沿着轴线方向的最大长度L1的50％以上。在这里，熔融部82的沿着轴线方向的长度(深度)L3能够定义为接地电极母材33与固定部件39的边界BL处的熔融部82的从后端端至接地电极母材33的前端部331的第二面33s2沿着轴线方向的长度。

根据在图2中由波浪线的圆C1、C2包围的部分可知，在图2的例子中，接地电极母材33与固定部件39的边界BL仅残留有少量。熔融部82的沿着轴线方向的长度L3是固定部件39的上述最大长度L1的约95％。此外，长度L3更优选为最大长度L1的70％以上，进一步优选为80％以上，特别优选为90％以上。长度L3相对于最大长度L1的比率越高，则越能够提高固定部件39的接合强度。此外，在第一实施方式中，根据由波浪线的圆C1、C2包围的部分可知，熔融部82在固定部件39与接地电极母材33的边界BL的整周上都未到达接地电极端头38的凸缘部382。即，熔融部82的后端在整周上都相比接地电极端头38的大径面38s2位于前端侧。换言之，长度L3相对于最大长度L1的比率低于100％。

根据以上说明的第一实施方式的火花塞100，固定部件39中的配置于贯通孔335内的部分沿着轴线方向的最大长度L1是接地电极母材33的形成有贯通孔335的部分沿着轴线方向的最大长度L2的50％以上，并且，接地电极母材33与固定部件39的边界BL处的熔融部82的从后端侧的端部至接地电极母材33的前端部331的第二面33s2沿着轴线方向的长度L3是固定部件39的配置于贯通孔335内的部分沿着轴线方向的最大长度L1的50％以上。其结果是，能够充分地确保熔融部82沿着轴线方向的长度，所以，能够提高将固定部件39固定于接地电极母材33的强度。特别是，固定部件39所处的火花塞100的前端由于与燃烧室内的温度变高的部分最接近，所以，在使用火花塞100时，温度变得极高，所以，熔融部82、固定部件39容易受到损伤。在第一实施方式的火花塞100的情况下，通过充分地确保熔融部82的沿着轴线方向的长度，能够提高特别是高温环境下的强度。

进一步地，接地电极端头38的凸缘部382的后端面382s由贯通孔335内的台阶部335c支撑。其结果是，凸缘部382的后端面382s与台阶部335c以面相接触，所以，能够提高将接地电极端头38固定于接地电极母材33的强度。另外，能够抑制形成于接地电极端头38的放电面38s1与中心电极20的放电面20s1之间的间隙(空隙)在使用火花塞100的期间变动。

进一步地，端头主体381的前端的直径R5相对于凸缘部382的直径R7的比率(R5/R7)为76％以上且95％以下。由此，能够提高火花塞100的耐消耗性，并且能够进一步提高将接地电极端头38固定于接地电极母材33的强度。具体来说，比率(R5/R7)为76％以上，从而能够抑制放电面20s1的直径R4变得过小，确保放电面20s1的直径R4，所以，能够提高火花塞100的耐消耗性。另外，比率(R5/R7)为95％以下，从而能够确保凸缘部382的径向的宽度(凸缘部382的后端面382s的宽度)，所以，能够进一步提高将接地电极端头38固定于接地电极母材33的强度。

进一步地，在第一实施方式的火花塞100中，接地电极端头38是铱和铱合金中的任一方。在这样利用在高温环境下使用的铱、铱合金的火花塞100中，能够进一步提高将接地电极端头38固定于接地电极母材33的强度。

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。图6是接地电极30的制造方法的说明图。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的接地电极母材33的弯曲及接地电极端头38和固定部件39向接地电极母材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的主体金属件50及插入到绝缘体10的轴孔12的中心电极20。另外，将直线状的接地电极母材33x作为弯曲之前的接地电极母材33而接合于主体金属件50。作为形成组装体100x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，将贯通孔335形成于接地电极30的接地电极母材33x。贯通孔335的形状如参照图4而说明的那样。贯通孔335例如使用钻头等切削工具而形成于弯曲之前的接地电极母材33x。

在步骤S140中，如图6(A)所示，在已形成的贯通孔335内，将接地电极端头38和固定部件39按该顺序依次从贯通孔335的前端侧(图6(A)的上侧)进行配置。此时，接地电极端头38的端头主体381相比贯通孔335向后端侧(图6(A)的下侧)突出，所以，在接地电极母材33x配置于形成有凹部HL的支撑台ST上的状态下，进行接地电极端头38和固定部件39的配置。

在S150中，通过手动压机HP，将固定部件39的前端面39s2向后端方向BD进行冲压。由此，将固定部件39向后端方向BD压入至由固定部件39的后端面39s1和贯通孔335内的台阶部335c夹持凸缘部382的位置。在将固定部件39压入至该位置的状态下，以使固定部件39的前端面39s2成为相比接地电极母材33的前端部331的第二面向前端侧仅稍微突出(例如，0.1mm)的状态的方式，确定固定部件39的沿着轴线方向的长度。由此，能够通过手动压机HP，将固定部件39高精度地压入至预定的位置。

在步骤S160中，固定部件39与接地电极母材33通过激光焊接而接合。图6(B)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与接地电极母材33的第二面33s2垂直地照射到贯通孔335的内侧面与固定部件39的外侧面39s3的边界BL上。此外，如图3所示，在接地电极母材33与固定部件39的边界BL的整周上进行激光LZ的照射。例如，通过激光LZ在24处以12Hz的速度进行照射，从而在边界BL的整周上形成熔融部82。其结果是，形成图2、图3的熔融部82。

在步骤S170中，使接地电极母材33x弯曲而形成间隙g。即，如图2所示，以使中心电极20的放电面20s1与接地电极端头38的放电面38s1彼此相向的方式，使接地电极母材33x向中心电极20弯曲。

A－3.评价试验：

A－3－1.第一评价试验

使用火花塞100的样品来进行评价试验。在第一评价试验中，如表1所示，制作6种火花塞的样品1～6。在该样品中，不安装接地电极端头38，而仅将固定部件39焊接到接地电极母材33。各样品共同的尺寸如下所述。

凸缘部382的轴线方向上的长度L5：0.2mm

固定部件39的外径R6：3.3mm

接地电极母材33的从第一面33s1至第二面33s2为止的长度L2：1.5mm

固定部件39的材质：NCF600

接地电极母材33的材质：NCF600

[表1]

编号	1	2	3	4	5	6
							L1(mm)	1.2	1.1	1	0.9	0.75	0.6
L1/L2(％)	80	73.3	66.7	60	50	40
							高温强度	A	A	A	A	A	B

在6种样品1～6中，固定部件39的沿着轴线方向的长度及贯通孔335的大径部分335b的沿着轴线方向的长度分别设为1.2mm、1.1mm、1mm、0.9mm、0.75mm、0.6mm。由此，在6种样品1～6中，如表1所示，固定部件39中的配置于贯通孔335内的部分沿着轴线方向的最大长度L1分别设为1.2mm、1.1mm、1mm、0.9mm、0.75mm、0.6mm。此外，熔融部82的沿着轴线方向的长度L3被调整为长度L1的50％。

在6种样品1～6中，通过如上所述调整最大长度L1，从而将长度L1相对于长度L2的比率(L1/L2)分别调整为80％、73.3％、66.7％、60％、50％、40％。

关于样品1～6，进行高温强度试验。在高温强度试验中，使用高频加热装置将各样品的固定部件39的附近加热至摄氏1050度。并且，在加热后的状态下，使用金属棒，对固定部件39的后端面39s1向前端方向LD施加1000N(牛顿)的载荷。

其后，从接地电极母材33的第二面33s2侧观察各样品，确认在熔融部82是否发生断裂。将熔融部82发生断裂的样品的评价设为“B”，将熔融部82未发生断裂的样品的评价设为“A”。

评价的结果如表1所示。长度L1相对于长度L2的比率(L1/L2)低于50％的样品、即(L1/L2)为40％的样品6的评价是“B”。(L1/L2)为50％以上的样品、即(L1/L2)为50％、60％、66.7％、73.3％、80％的样品1～5的评价是“A”。通过将(L1/L2)设为50％以上，能够使固定部件39与接地电极母材33的边界BL的轴线方向的长度变长，由此，能够使熔融部82的轴线方向上的长度变长。认为这是为了由此能够提高将固定部件39接合于接地电极母材33的强度。

A－3－2.第二评价试验

在第二评价试验中，如表2所示，关于第一评价试验的样品4(L1＝0.9mm)，变更熔融部82的沿着轴线方向的长度L3，从而制作5种火花塞的样品7～11。

[表2]

编号	7	8	9	10	11
						L3(mm)	0.3	0.45	0.6	0.75	0.9
L3/L1(％)	33.3	50	66.7	83.3	100
						弯曲强度	B	A	A	A	A

如表2所示，在5种样品7～11中，熔融部82的沿着轴线方向的长度L3设为0.3mm、0.45mm、0.6mm、0.75mm、0.9mm。由此，在5种样品7～11中，将长度L3相对于长度L1的比率(L3/L1)分别调整为33.3％、50％、66.7％、83.3％、100％。这些样品的其他部分的结构与第一评价试验的样品4相同。

关于样品7～11，以使接地电极母材33的前端部331的第二面33s2以曲率R＝2.0mm呈凸状地弯曲的方式进行使接地电极母材33弯曲的弯曲试验。该弯曲试验在常温下进行。

评价的结果如表2所示。长度L3相对于长度L1的比率(L3/L1)低于50％的样品、即(L3/L1)为33.3％的样品7的评价是“B”。(L3/L1)为50％以上的样品、即(L3/L1)为50％、66.7％、83.3％、100％的样品8～11的评价是“A”。通过将(L3/L1)设为50％以上，能够使熔融部82的轴线方向的长度变长。认为这是为了由此能够提高将固定部件39接合于接地电极母材33的强度。

根据第一评价试验和第二评价试验能够确认，固定部件39中的配置于贯通孔335内的部分沿着轴线方向的最大长度L1是接地电极母材33的前端部331沿着轴线方向的最大长度L2的50％以上，并且，接地电极母材33与固定部件39的边界处的熔融部82的从后端至接地电极母材33的第二面33s2沿着轴线方向的长度L3是固定部件39中的配置于贯通孔335内的部分沿着轴线方向的最大长度L1的50％以上，这从提高强度的观点出发是优选的。

A－3－3.第三评价试验

在第三评价试验中，凸缘部382的直径R7是共同的值3.3mm，如表3所示，制作端头主体381的前端的直径R5分别设为2mm、2.3mm、2.5mm、2.7mm、2.9mm、3.15mm、3.2mm的7种接地电极端头38的样品12～18。此外，端头主体381的沿着轴线方向的长度在各样品中设为共同的值0.4mm。

在7种样品12～18中，通过如上所述调整端头主体381的前端的直径R5，将端头主体381的前端的直径R5相对于凸缘部382的直径R7的比率(R5/R7)分别调整为61％、70％、76％、82％、88％、95％、97％。

[表3]

编号	12	13	14	15	16	17	18
								R5(mm)	2	2.3	2.5	2.7	2.9	3.15	3.2
R5/R7(％)	61	70	76	82	88	95	97
								强度	A	A	A	A	A	A	B
耐消耗性	B	B	A	A	A	A	A

关于这些接地电极端头38的样品12～18，分别进行强度试验和耐消耗性试验。

在强度试验中，在使接地电极端头38的各样品嵌合于形成有对应的形状的贯通孔335的接地电极母材33的状态下，使用金属棒，对各样品(接地电极端头38)的大径面38s2向后端方向BD施加150N(牛顿)的载荷。

作为施加该载荷的结果，将凸缘部382发生断裂的样品的评价设为“B”，将凸缘部382不发生断裂的样品的评价设为“A”。

评价的结果如表3所示。端头主体381的前端的直径R5相对于凸缘部382的直径R7的比率(R5/R7)大于95％的样品、即(R5/R7)为97％的样品18的评价是“B”。(R5/R7)为95％以下的样品、即(R5/R7)为61％、70％、76％、82％、88％、95％的样品12～17的评价是“A”。认为这是由于，通过将(R5/R7)设为95％以下，能够抑制凸缘部382断裂而接地电极端头38脱落，并且提高将接地电极端头38固定于接地电极母材33的强度。

在耐消耗性试验中，使用接地电极端头38的各样品来组装火花塞100。并且，在气压0.6MPa的氮气环境的腔室内，在500个小时内实施以1秒60次的频度对各样品的火花塞进行点火的试验。此外，在各样品中，将初始的空隙设为0.3mm。

在试验后，在接地电极端头38的各样品中，将初始的放电面38s1的整体由于消耗而未残存的样品的评价设为“B”，将初始的放电面38s1的至少一部分未消耗而残存的样品的评价设为“A”。

评价的结果如表3所示。(R5/R7)低于76％的样品、即(R5/R7)为61％、70％的样品12、13的评价是“B”。(R5/R7)为76％以上的样品、即(R5/R7)为76％、82％、88％、95％、97％的样品14～18的评价是“A”。认为这是由于，通过将(R5/R7)设为76％以上，能够抑制放电面38s1的直径变得过小，并提高对消耗性。

根据第三评价试验能够确认，端头主体381的后端的直径R5相对于凸缘部382的直径R7的比率为76％以上且95％以下，这从提高强度及提高耐消耗性的观点出发是优选的。

B.第二实施方式

图7是放大地示出第二实施方式的火花塞的接地电极30b的前端部331b的附近的局部剖视图。与图2同样地，图7的局部剖视图是通过固定部件39的轴线CL并且沿着轴线方向的截面。在第一实施方式中，熔融部82在固定部件39与接地电极母材33的边界BL的整周上都未到达接地电极端头38的凸缘部382。在第二实施方式中，熔融部82在固定部件39与接地电极母材33的边界BL的一部分，到达接地电极端头38的凸缘部382，在其他一部分，未到达接地电极端头38的凸缘部382。其他的第二实施方式的结构与第一实施方式相同。下面，进一步地详细说明。

在这里，如图3所示，在接地电极母材33的第二面33s2上，将从电极端头38的轴线CL朝向自由端方向FD延伸的假想线设为第一线VL1，将从电极端头38的轴线CL朝向连接端方向CD延伸的假想线设为第二线VL2。此时，在接地电极母材33的第二面33s2上，将在图3中用阴影线表示的熔融部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。

在第一实施方式中，在包括第一部分PT1和第二部分PT2的熔融部82中的任一部分，熔融部82都未到达接地电极端头38的凸缘部382(图2)。在第二实施方式中，根据由图7的虚线的圆C1包围的部分可知，与第一实施方式同样地，在第一部分PT1，熔融部82未到达接地电极端头38的凸缘部382。并且，在第二实施方式中，根据由图7的虚线的圆C2包围的部分可知，与第一实施方式不同，在第二部分PT2，熔融部82到达接地电极端头38的凸缘部382。换言之，在第二实施方式中，在第一部分PT1，熔融部82的后端相比接地电极端头38的大径面38s2位于前端侧，在第二部分PT2，熔融部82的后端相比接地电极端头38的大径面38s2位于后端侧。

如果进一步地详细叙述，则在图3中，在以熔融部82中的第二部分PT2为中心的周向的角度θ的范围内，熔融部82到达电极端头38的凸缘部382。在周向的角度θ的范围外，熔融部82未到达电极端头38的凸缘部382。表示到达该电极端头38的熔融部82的范围的角度θ例如优选为超过0度且低于160度，进一步优选为30度以上且低于120度。

此外，在如图7的第二部分PT2处的熔融部82那样，熔融部82的后端相比固定部件39的后端面39s1而达到后端侧的情况下，在该部分，固定部件39与接地电极母材33的边界BL全部熔融而消失。在这样的部分，熔融部82的沿着轴线方向的长度L3b(图7)能够说超过固定部件39的最大长度L1的100％。即，在第二实施方式中，上述长度L3b相对于最大长度L1的比率(L3b/L1)超过100％。例如，在图7的例子中，长度L3b相对于最大长度L1的比率(L3b/L1)超过100％且低于120％。

在这里，在接地电极母材33的连接端332侧，连接端332连接于主体金属件50，所以，除热性优良。根据第二实施方式，如上所述，与在从接地电极端头38的中心朝向连接端332的连接端方向CD上延伸的第一线VL1交叉的位置处的熔融部82到达接地电极端头38。因此，热容易从由于火花或被火花引燃的燃料气体而变成高温的接地电极端头38经由熔融部82向接地电极母材33的连接端332侧传递。例如，如果假设在连接端332侧，接地电极端头38与接地电极母材33未接合，则在接地电极端头38与接地电极母材33的界面处，传热性降低，与第二实施方式相比，热难以从接地电极端头38向接地电极母材33的连接端侧传递。这样，根据第二实施方式，火花塞100的除热性能提高，能够抑制接地电极端头38的温度过度地变高。其结果是，例如，接地电极端头38的温度越高，则耐消耗性越差，而根据第二实施方式，能够提高接地电极端头38的耐消耗性。

在这里，在接地电极母材33的自由端333侧，自由端333未连接于主体金属件，所以，除热性差，容易变成高温。当与容易变成高温的自由端333接近的熔融部82到达接地电极端头38时，由于热应力而在熔融部82容易产生裂纹。这是由于，接地电极端头38与接地电极母材33的材料相互不同，所以，线膨胀系数相互不同，因此，在高温环境下，在接合部分产生热应力。在第二实施方式的火花塞中，与在从接地电极端头38的中心向自由端333的方向上延伸的第二线VL2交叉的位置处的熔融部82未到达接地电极端头38。其结果是，能够抑制由于热应力而在熔融部82产生裂纹。其结果是，例如，能够提高火花塞的高温环境下的耐久性。

I.变形例：

(1)在上述各实施方式中，熔融部82在固定部件39与接地电极母材33的边界BL的整周上形成。不限于此，熔融部也可以形成于固定部件39与接地电极母材33的边界BL的周向的一部分，而不形成于另一部分。例如，熔融部82也可以沿着固定部件39与接地电极母材33的边界BL的周向，空出预定角度的间隔(例如，30度间隔、60度间隔)而分成多个。

(2)上述各实施方式所示的接地电极端头38的形状是一个例子，不限于此。例如，接地电极端头38的凸缘部382也可以没有，接地电极端头38也可以仅是具有锥形形状(圆锥台形状)的端头主体381。在该情况下，例如，贯通孔335的小径部分335a与端头主体381的外形对应地从前端侧向后端方向BD进行缩径即可。

另外，在有凸缘部382的情况下，端头主体381也可以不是锥形形状，而是圆柱形状。

(3)上述各实施方式所示的固定部件39的形状是一个例子，不限于此。例如，固定部件39的形状也可以具有从前端侧向后端方向BD进行缩径的锥形形状。在该情况下，贯通孔335的大径部分335b的形状与固定部件39的形状对应地具有锥形形状即可。另外，熔融部82也可以与具有锥形形状的固定部件39和大径部分335b的边界对应地，以相对于接地电极母材33的第二面33s2倾斜地延伸的方式形成。

固定部件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，固定部件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的长度比与自由端方向FD正交的方向的长度长的椭圆。

另外，固定部件39使用NCF600、NCF601来形成，但也可以使用其他具有耐热性的材料、例如与NCF600、NCF601不同的耐热镍合金来形成。

(4)在上述各实施方式中，接地电极端头38由铱合金形成，但也可以由与铱不同的贵金属或者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...中心电极、20s1...放电面、21...电极母材、22...芯材、23...头部、24...凸缘部、25...腿部、30、30b...接地电极、33...接地电极母材、33x...接地电极母材、33s1...第一面、33s2...第二面、38...接地电极端头、38s1...放电面、38s2...大径面、39...固定部件、39s1...后端面、39s2...前端面、39s3...外侧面、40...端子配件、41...盖装配部、42...凸缘部、43...腿部、50...主体金属件、51...工具卡合部、52...螺纹部、53...铆接部、54...底座部、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...前端部、332...连接端、333...自由端、335...贯通孔、335a...小径部分、335b...大径部分、335c...台阶部、381...端头主体、381s...外侧面、382...凸缘部、g...间隙、LD...前端方向、BD...后端方向、FD...自由端方向、CD...连接端方向、BL...边界、CL...轴线、HL...凹部、PT1...第一部分、PT2...第二部分。

Claims

1.一种火花塞，具备：

中心电极；

接地电极母材，具有面向所述中心电极的第一面及作为所述第一面的背面的第二面，并且具有贯通孔，该贯通孔从所述第一面贯通至所述第二面且所述第二面中的第二直径大于所述第一面中的第一直径；

接地电极端头，具有放电面和作为所述放电面的背面的大径面，在所述放电面与所述中心电极之间形成间隙且所述放电面具有比所述第一直径小的直径，所述大径面具有比所述第一直径大且比所述第二直径小的直径，所述接地电极端头的包括所述大径面在内的一部分配置于所述贯通孔内，所述放电面从所述贯通孔向所述中心电极侧露出；及

固定部件，在将从所述大径面朝向所述放电面的方向设为第一方向并且将所述第一方向的相反方向设为第二方向时，所述固定部件配置于所述贯通孔内的比所述大径面靠所述第二方向一侧的部分，

通过形成所述贯通孔的所述接地电极母材的内表面及所述固定部件的所述第一方向侧的面来保持所述接地电极端头，

所述火花塞的特征在于，

所述固定部件中的配置于所述贯通孔内的部分沿着所述第一方向的最大长度是所述接地电极母材的形成有所述贯通孔的部分沿着所述第一方向的最大长度的50％以上，

在通过所述固定部件的中心轴并且沿着所述第一方向的截面中，具有以横跨所述接地电极母材和所述固定部件的方式设置的熔融部，

在所述截面中，所述接地电极母材与所述固定部件的边界处的所述熔融部的从第一方向侧的端部至所述第二面沿着所述第一方向的长度是所述固定部件中的配置于所述贯通孔内的部分沿着所述第一方向的最大长度的50％以上。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

所述接地电极端头具有：

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，相比所述端头主体位于所述第二方向侧，并且包括所述大径面，

所述贯通孔包括：

小径部分，具有比所述放电面大且比所述凸缘部小的直径；及

大径部分，相比所述小径部分位于所述第二方向侧，并且具有比所述凸缘部大的直径，

所述接地电极母材形成有位于所述贯通孔内的所述小径部分与所述大径部分之间的台阶部，

所述凸缘部的所述第一方向侧的面由所述台阶部支撑。

3.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于，

所述端头主体的所述第二方向的端部的直径相对于所述凸缘部的直径的比率为76％以上且95％以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的火花塞，其特征在于，具有：

绝缘体，保持所述中心电极；及

主体金属件，配置于所述绝缘体的径向的周围，

所述接地电极母材具有作为与所述主体金属件连接的端部的连接端，

与在从所述接地电极端头的中心朝向所述连接端的方向上延伸的假想线交叉的位置处的所述熔融部到达所述接地电极端头。

5.根据权利要求4所述的火花塞，其特征在于，

所述接地电极母材在与所述连接端相反的一侧具有作为不与所述主体金属件连接的端部的自由端，

与在从所述接地电极端头的中心朝向所述自由端的方向上延伸的假想线交叉的位置处的所述熔融部未到达所述接地电极端头。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述接地电极端头是铱和铱合金中的任一方。