CN108879331B - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火花塞，在确保主体金属件后端部变形的容易性的同时抑制主体金属件的凸部的变形。火花塞具备具有缩外径面的绝缘体和配置于绝缘体的外周的主体金属件。主体金属件具备：后端部，从后端侧固定绝缘体；弯曲的变形部，位于比后端部靠前端侧；及凸部，位于比变形部靠前端侧，从前端侧支撑绝缘体的缩外径面。在包括轴线的截面中，凸部的后端面中的沿着特定表面的表层部分的硬度的平均值高于后端部的硬度的平均值以及变形部的硬度的平均值。或者仅在以下区域包括马氏体组织，该区域至少包括表层部分并且将后端部以及变形部排除在外。

Description

火花塞

技术领域

本说明书涉及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

火花塞安装于内燃机等，用于对燃烧室内的燃料气体进行引燃。在火花塞的公知的构造中，在筒状的主体金属件具备设于内周侧的凸部，筒状的绝缘体具备外径缩径的缩外径部。于是，通过在组装时对主体金属件的后端部进行施铆，配置在主体金属件的贯通孔内的绝缘体的缩外径部经由填充物压靠于主体金属件的凸部。其结果是，确保绝缘体与主体金属件之间的气密性(例如，专利文献1)。

然而，从内燃机的设计的自由度的确保等观点出发，谋求火花塞的小径化。另一方面，为了提高火花塞的引燃性，存在施加到火花塞的电压变高的趋势。因此，为了确保绝缘体的耐电压性，需要确保绝缘体的壁厚，因而绝缘体的小径化困难。因此，在主体金属件的壁厚变薄的趋势下，主体金属件的强度的确保成为课题。

在专利文献1中，公开了一种通过对主体金属件的螺纹牙的基端部进行淬火而使主体金属件部分地硬化的技术。由此，在施铆时，能够确保主体金属件后端部变形的容易性，并且防止在螺纹牙的基端部产生龟裂、破断。

专利文献1：日本特开2007-280942号公报

发明内容

但是，在专利文献1中，对主体金属件的凸部没有进行任何研究，存在凸部过度变形的可能性。

本说明书公开了一种技术，在火花塞中，在确保主体金属件后端部变形的容易性的同时抑制主体金属件的凸部的变形。

本说明书公开的技术能够作为以下的应用例来实现。

[应用例1]一种火花塞，具备：绝缘体，是沿着轴线的方向延伸的筒状体，并具有朝向前端侧而外径缩小的缩外径面；及筒状的主体金属件，配置于上述绝缘体的外周，上述主体金属件具备：后端部，随着朝向后端侧而向上述绝缘体的外周面弯曲，从后端侧直接或者经由其它部件固定上述绝缘体；变形部，位于比上述后端部靠前端侧，并以向径向外侧伸出的方式弯曲；及凸部，位于比上述变形部靠前端侧，朝向径向内侧伸出，并从前端侧直接或经由其它部件支撑上述绝缘体的上述缩外径面，在沿着上述轴线将上述绝缘体的上述缩外径面投影于上述凸部的后端面时将上述后端面中的上述缩外径面重叠的面作为特定表面时，在包括上述轴线的截面中，沿着上述特定表面的表层部分的硬度的平均值高于上述后端部的硬度的平均值以及上述变形部的硬度的平均值。

根据上述结构，凸部的沿着特定表面的表层部分的硬度的平均值高于后端部的硬度的平均值以及变形部的硬度的平均值。其结果是，能够确保主体金属件的后端部以及变形部变形的容易性，并且抑制主体金属件的凸部的变形。因此，例如，在组装时对后端部进行施铆时，能够抑制在后端部以及变形部产生裂纹。另外，例如，能够抑制如下的不良情况：凸部因从绝缘体的缩外径面对凸部施加的力而变形，绝缘体因变形的凸部而损坏。

[应用例2]应用例1所述的火花塞中，上述凸部具有：上述后端面；前端面，位于比上述后端面靠前端侧，朝向前端侧而内径扩大；及中间面，位于上述后端面与上述前端面之间，在上述截面中，在将上述凸部中的区域作为第一区域时，该区域夹在经过表示上述中间面的线的前端且垂直于上述轴线的直线与表示上述特定表面的线之间并且比经过表示上述特定表面的线的径向外侧的端部且沿着上述轴线的直线靠径向内侧，上述第一区域的硬度的平均值高于上述后端部的硬度的平均值以及上述变形部的硬度的平均值。

根据上述结构，第一区域的硬度的平均值高于后端部的硬度的平均值以及变形部的硬度的平均值，因此能够进一步抑制凸部的变形。

[应用例3]应用例1或者2所述的火花塞中，上述主体金属件具有螺纹部，该螺纹部至少形成于上述主体金属件自身的外周面中的形成有上述凸部的上述后端面的上述轴线的方向的范围，在上述截面中，在将上述螺纹部具有的多个谷部中的与上述后端面的径向外侧的端部最接近的上述谷部作为特定谷部，将上述螺纹部具有的多个山部中的与上述特定谷部相邻的两个山部作为特定山部，将上述主体金属件中的夹在经过上述特定山部且垂直于上述轴线的两个直线之间并且比经过上述后端面的径向外侧的端部且沿着上述轴线的直线靠径向外侧的区域作为第二区域时，上述第二区域的硬度的平均值高于上述变形部的硬度的平均值以及上述后端部的硬度的平均值。

根据上述结构，第二区域的硬度的平均值高于后端部的硬度的平均值，因此能够抑制在螺纹部的特定谷部的附近产生螺纹切削。

[应用例4]一种火花塞，具备：绝缘体，是沿着轴线的方向延伸的筒状体，并具有朝向前端侧而外径缩小的缩外径面；及筒状的主体金属件，配置于上述绝缘体的外周，上述主体金属件具备：后端部，随着朝向后端侧而向上述绝缘体的外周面弯曲，从后端侧直接或者经由其它部件固定上述绝缘体；变形部，位于比上述后端部靠前端侧，并以向径向外侧伸出的方式弯曲；及凸部，位于比上述变形部靠前端侧，朝向径向内侧伸出，并从前端侧直接或经由其它部件支撑上述绝缘体的上述缩外径面，在沿着上述轴线将上述绝缘体的上述缩外径面投影于上述凸部的后端面时将上述后端面中的上述缩外径面重叠的面作为特定表面时，在包括上述轴线的截面中，仅在以下区域包括马氏体组织，该区域至少包括沿着上述特定表面的表层部分并且将上述后端部以及上述变形部排除在外。

根据上述结构，仅在至少包括沿着特定表面的表层部分并且将后端部以及变形部排除在外的区域包括马氏体组织，因此凸部的表层部分的硬度高于后端部以及变形部的硬度。其结果是，能够确保主体金属件后端部以及变形部变形的容易性，并且提高主体金属件的凸部的强度。因此，例如，在组装时对后端部进行施铆时，能够抑制在后端部以及变形部产生裂纹。另外，例如，能够抑制如下的不良情况：凸部因从绝缘体的缩外径面经由填充物对凸部施加的压力而变形，绝缘体因变形的凸部而损坏。

[应用例5]应用例4所述的火花塞中，上述凸部具有：上述后端面；前端面，位于比上述后端面靠前端侧，朝向前端侧而内径扩大；及中间面，位于上述后端面与上述前端面之间，在上述截面中，在将上述凸部中的以下区域作为第一区域时，该区域夹在经过表示上述中间面的线的前端且垂直于上述轴线的直线与表示上述特定表面的线之间并且比经过表示上述特定表面的线的径向外侧的端部且沿着上述轴线的直线靠径向内侧，上述第一区域包括上述马氏体组织。

根据上述结构，第一区域包括马氏体组织，因此第一区域的硬度高于后端部以及变形部的硬度。其结果是，能够进一步抑制凸部的变形。因此，例如，能够进一步抑制凸部的变形。

[应用例6]应用例4或者5所述的火花塞中，上述主体金属件具有螺纹部，该螺纹部至少形成于上述主体金属件自身的外周面中的形成有上述凸部的上述后端面的上述轴线的方向的范围，在上述截面中，在将上述螺纹部具有的多个谷部中的与上述后端面的径向外侧的端部最接近的上述谷部作为特定谷部，将上述螺纹部具有的多个山部中的与上述特定谷部相邻的两个山部作为特定山部，将上述主体金属件中的夹在经过上述特定山部且垂直于上述轴线的两个直线之间并且比经过上述后端面的径向外侧的端部且沿着上述轴线的直线靠径向外侧的区域作为第二区域时，上述第二区域包括上述马氏体组织。

根据上述结构，第二区域包括马氏体组织，因此第二区域的硬度高于后端部的硬度。其结果是，能够抑制在螺纹部的特定谷部的附近产生螺纹切削。

[应用例7]应用例1～6中任一项所述的火花塞中，上述螺纹部的直径是M12以下。

在螺纹部的直径是M12以下的情况下，主体金属件、凸部的壁厚容易变薄，因此抑制凸部的变形的必要性高。根据上述结构，在抑制凸部的变形的必要性高的火花塞中，能够抑制凸部的变形。

[应用例8]一种制造方法，是应用例1～7中任一项所述的火花塞的制造方法，所述制造方法具有：第一工序，准备上述主体金属件和上述绝缘体；第二工序，仅对上述主体金属件中的第一部分进行淬火；及第三工序，将上述绝缘体组装于淬火后的上述主体金属件，上述第三工序包括以下工序：对上述主体金属件的后端进行施铆而形成上述后端部以及上述变形部，将上述绝缘体的上述缩外径面直接或经由其它部件按压于上述后端面，在上述第三工序后的火花塞中间体的截面中，上述第一部分包括沿着上述凸部的上述特定表面的上述表层部分，上述第一部分以外的第二部分包括在上述第三工序中变形而形成上述后端部以及上述变形部的部分。

根据上述结构，在第三工序中，能够抑制在施铆时在后端部以及变形部产生裂纹，并且抑制因凸部过度变形引起的不良情况。

[应用例9]一种制造方法，是应用例1～7中任一项的火花塞的制造方法，所述制造方法具备：第一工序，准备对包括第一部分和第二部分的部分进行了淬火的上述主体金属件和上述绝缘体；第二工序，仅对上述主体金属件中的上述第二部分进行回火；及第三工序，将上述绝缘体组装于回火后的上述主体金属件，上述第三工序包括以下工序：对上述主体金属件的后端进行施铆而形成上述后端部以及上述变形部，将上述绝缘体直接或经由其它部件按压于上述后端面，在上述第三工序后的火花塞中间体的截面中，上述第一部分包括沿着上述凸部的上述特定表面的上述表层部分，上述第一部分以外的上述第二部分包括在上述第三工序中变形而形成上述后端部以及上述变形部的部分。

根据上述结构，在第三工序中，能够抑制在施铆时在后端部以及变形部产生裂纹，并且抑制因凸部过度变形引起的不良情况。

需要说明的是，本说明书所公开的技术能够通过各种方式实现，能够通过例如火花塞、使用火花塞的点火装置、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、火花塞的电极等的方式实现。

附图说明

图1是示出包括火花塞的轴线CO的截面CS的图。

图2是主体金属件的第一说明图。

图3是主体金属件的第二说明图。

图4是示出第一实施方式的火花塞的制造工序的流程图。

图5是主体金属件的施铆的第一说明图。

图6是主体金属件的施铆的第二说明图。

图7是示出第二实施方式的火花塞的制造工序的流程图。

具体实施方式

A.第一实施方式：

A-1.火花塞的结构：

图1是示出包括本实施方式的火花塞100的轴线CO的截面CS的图。图1的单点划线表示火花塞100的轴线CO。与轴线CO平行的方向(图1的上下方向)也称为轴线方向。轴线CO设为中心，与轴线CO垂直的面上的圆的径向也仅称为“径向”，该圆的周向也仅称为“周向”。图1中的下方向称为前端方向FD，上方向也称为后端方向BD。图1中的下侧称为火花塞100的前端侧，图1中的上侧称为火花塞100的后端侧。

火花塞100在形成于详情后述的中心电极20与接地电极30之间的间隙(放电间隙)产生放电。火花塞100安装于内燃机，用于对内燃机的燃烧室内的燃料气体进行引燃。火花塞100具备作为绝缘体的绝缘体10、中心电极20、接地电极30、端子配件40、主体金属件50及密封垫片5。

绝缘体10通过烧制氧化铝等而形成。绝缘体10沿着轴线方向延伸，并且是具有作为贯通绝缘体10的贯通孔的轴孔12的大致圆筒形状的部件。绝缘体10具备凸缘部19、后端侧主体部18、前端侧主体部17、长腿部13。后端侧主体部18位于凸缘部19的后端侧，具有比凸缘部19的外径小的外径。前端侧主体部17位于凸缘部19的前端侧，具有比凸缘部19的外径小的外径。长腿部13位于前端侧主体部17的前端侧，具有比前端侧主体部17的外径小的外径。长腿部13在火花塞100安装于内燃机(未图示)时，暴露于其燃烧室。在长腿部13与前端侧主体部17之间，形成有朝向前端侧而外径缩径的缩外径面15(台阶部)。

主体金属件50由导电性的金属材料具体而言碳钢材形成，并且是用于将火花塞100固定于内燃机的发动机缸帽(图示省略)的圆筒状的配件。主体金属件50形成有沿着轴线CO贯通的贯通孔59。主体金属件50配置于绝缘体10的径向的周围(即，外周)。即，在主体金属件50的贯通孔59内插入并保持有绝缘体10。绝缘体10的前端比主体金属件50的前端更向前端侧突出。绝缘体10的后端比主体金属件50的后端更向后端侧突出。

主体金属件50具备：供火花塞扳手卡合的六棱柱形状的工具卡合部51；用于安装于内燃机的安装部52；及形成在工具卡合部51与安装部52之间的伸出部54。

安装部52包括形成在自身的外周面的螺纹部52N，在火花塞100安装于内燃机的安装状态下，与设于内燃机的发动机缸帽的螺纹孔(图示省略)螺合。螺纹部52N的公称直径是例如M12以下，例如M12、M10、M8。

伸出部54是在安装部52的后端侧向径向外侧伸出的凸缘状的部分。伸出部54如后所述在火花塞100安装于内燃机的安装状态下经由密封垫片5遍及整周地与内燃机的安装面连接。

在主体金属件50的安装部52与伸出部54之间，嵌入有详情后述的金属制的环状的密封垫片5。密封垫片5在火花塞100安装于内燃机的安装状态下，对火花塞100与内燃机(发动机缸帽)的间隙进行密封。

主体金属件50还具备设于工具卡合部51的后端侧的薄壁的后端部53和设于伸出部54与工具卡合部51之间的薄壁的变形部58。在主体金属件50中的从工具卡合部51至后端部53的部位的内周面与绝缘体10的后端侧主体部18的外周面之间形成的环状的区域，配置有环状的环部件6、7。在该区域中的两个环部件6、7之间，填充有滑石9的粉末。

主体金属件50还具备形成于安装部52的内周的凸部56。换言之，主体金属件50在自身的外周面中的形成有凸部56的轴线的方向的范围，形成有螺纹部52N。凸部56经由金属制的环状的密封片8，支撑绝缘体10的缩外径面15。后述主体金属件50的详情。

中心电极20具备沿着轴线方向延伸的棒状的中心电极主体21和中心电极端头29。中心电极主体21保持于绝缘体10的轴孔12的内部的前端侧的部分。中心电极主体21具有包括电极母材21A、埋设于电极母材21A的内部的芯部21B的构造。电极母材21A例如使用镍或者以镍为主成分的合金(例如，NCF600，NCF601)而形成。芯部21B由与形成电极母材21A的合金相比热传导性优异的铜或者以铜为主成分的合金形成，在本实施方式中由铜形成。

另外，中心电极主体21具备：设于轴线方向的预定的位置的凸缘部24(也称为法兰部)；作为比凸缘部24靠后端侧的部分的头部23(电极头部)；及作为比凸缘部24靠前端侧的部分的腿部25(电极腿部)。凸缘部24支撑于绝缘体10的台阶部16。腿部25的前端部分即中心电极主体21的前端比绝缘体10的前端更向前端侧突出。

中心电极端头29是具有大致圆柱形状的部件，例如，使用激光焊接接合于中心电极主体21的前端(腿部25的前端)。中心电极端头29由以高融点的贵金属为主成分的材料形成。中心电极端头29是例如使用铱(Ir)、Ir等贵金属、或者以该贵金属为主成分的合金而形成的贵金属端头。

接地电极30具备接合于主体金属件50的前端的接地电极主体31和四棱柱形状的接地电极端头39。接地电极主体31是四边形截面的弯曲的棒状体。接地电极主体31具有作为两端面的自由端面311和接合端面312。接合端面312例如通过电阻焊而接合于主体金属件50的前端侧的面50A。由此，主体金属件50与接地电极主体31电连接。

接地电极主体31例如使用镍或者以镍为主成分的合金(例如NCF600，NCF601)而形成。接地电极主体31也可以是具有母材和芯部的双层构造，该母材使用由耐腐食性高的金属(例如，镍合金)形成，该芯部由热传导性高的金属(例如，铜)形成，并埋设于母材。接地电极端头39与中心电极端头29同样地，是使用铱(Ir)、Ir等贵金属、或者以该贵金属为主成分的合金而形成的贵金属端头。接地电极端头39例如使用激光焊接或电阻焊而接合于接地电极主体31的自由端面311的附近的后端侧的面。

作为中心电极端头29的前端侧的面的第一放电面295和作为接地电极端头39的后端面的第二放电面395形成上述的放电间隙。

端子配件40是沿着轴线方向延伸的棒状的部件。端子配件40由导电性的金属材料(例如，低碳钢)形成，在端子配件40的表面，通过电镀等形成用于防腐蚀的金属层(例如，Ni层)。端子配件40具备：形成在轴线方向的预定位置的凸缘部42(端子凸缘部)；位于比凸缘部42靠后端侧的帽安装部41；及比凸缘部42靠前端侧的腿部43(端子腿部)。端子配件40的帽安装部41比绝缘体10更向后端侧露出。端子配件40的腿部43插入于绝缘体10的轴孔12。在帽安装部41安装有高压线缆(图示外)所连接的火花塞帽，施加用于产生放电的高电压。

在绝缘体10的轴孔12内，在端子配件40的前端(腿部43的前端)与中心电极20的后端(头部23的后端)之间，配置有用于减少放电发生时的电波噪声的电阻体70。电阻体70由包括例如作为主成分的玻璃颗粒、玻璃以外的陶瓷颗粒、导电性材料的组成物形成。在轴孔12内，电阻体70与中心电极20的间隙通过导电性密封件60填埋。电阻体70与端子配件40的间隙通过导电性密封件80填埋。导电性密封件60、80由包括例如玻璃颗粒和金属颗粒(Cu，Fe等)的组成物形成。

A-2.主体金属件50的结构

图2是主体金属件50的第一说明图。在图2(A)中，示出图1的区域AR1的放大图。区域AR1是包括主体金属件50的后端部53、工具卡合部51、变形部58、伸出部54的部分。

后端部53在制造时通过施铆，随着朝向后端侧而向绝缘体10(后端侧主体部18)的外周面10S弯曲。后端部53的后端与绝缘体10的外周面10S相接触。

变形部58位于后端部53的前端侧。变形部58以向径向外侧(图2(A)的右侧)伸出的方式弯曲。

图2(B)示出图1的区域AR2的放大图。区域AR2是主体金属件50的安装部52中的凸部56的附近的部分。凸部56位于上述后端部53以及变形部58的前端侧。凸部56从主体金属件50(安装部52)的形成贯通孔59的内周面朝向径向内侧(图2(B)的左侧)伸出。

凸部56在截面CS中具有大致梯形。凸部56具有后端面56B、位于后端面56B的前端侧的前端面56F、位于后端面56B与前端面56F之间的中间面56M。后端面56B经由密封片8，从前端侧支撑绝缘体10的缩外径面15。凸部56的后端面56B的附近经由例如金属制的环状的密封片8，通过从绝缘体10受到的压力而变形。因此，凸部56的后端面56B的附近部分成为歪斜的梯形。

主体金属件50包括高硬度部分HA、低硬度部分SA。

高硬度部分HA在图2(B)的截面CS中，是夹在与轴线CO垂直的两条直线HL1、HL2之间的部分。高硬度部分HA是遍及整周地进行后述的局部淬火的部分。通过淬火，在高硬度部分HA形成有马氏体组织。高硬度部分HA也可以包括残存的组织(例如，铁氧体组织、渗碳体组织、奥氏体组织)，而不相变为马氏体组织。

低硬度部分SA是除了高硬度部分HA之外的部分。即，低硬度部分SA在截面CS中，是比上述直线HL1靠后端侧的部分和比直线HL2靠前端侧的部分。低硬度部分SA是不进行局部淬火的部分。低硬度部分SA不包括马氏体组织，例如包括铁氧体组织和渗碳体组织。

高硬度部分HA的硬度高于低硬度部分SA的硬度。例如，高硬度部分HA的维氏硬度是400～500Hv，低硬度部分SA的维氏硬度是150～300Hv。高硬度部分HA的维氏硬度优选比低硬度部分SA的维氏硬度高100Hv以上。需要说明的是，实际上，高硬度部分HA与低硬度部分SA的边界并不是直线，虽然不是能够严密地区别，但为了方便，在图2中，使用直线HL1、HL2表示边界。图3、图6也一样。

在本实施方式中，如图2(A)所示，低硬度部分SA包括后端部53的整体、变形部58的整体、工具卡合部51的整体、伸出部54的整体。如图2(A)所示，低硬度部分SA还包括安装部52中的比直线HL1靠后端侧的部分和安装部52中的比直线HL2靠前端侧的部分。

在本实施方式中，如图2(B)所示，高硬度部分HA包括凸部56的整体和安装部52中的包括凸部56所处的轴线方向的范围且比凸部56靠径向外侧的部分。

更详细而言，高硬度部分HA包括凸部56中的内侧区域HAa和外侧区域HAb。

在此，沿着轴线CO将绝缘体10的缩外径面15投影于凸部56的后端面56B时将缩外径面15重叠的面作为特定表面SS。换言之，在将经过缩外径面15的径向外侧的端部Pa且沿着轴线CO的直线作为直线VL1时，特定表面SS是后端面56B中的比直线VL1靠径向内侧的部分。直线VL1也可以称为经过特定表面SS的径向外侧的端部Pc且沿着轴线CO的直线。

内侧区域HAa在截面CS中，是夹在经过表示中间面56M的线的前端Pd且垂直于轴线CO的直线HL3与特定表面SS之间并且比上述直线VL1靠径向内侧的区域。

内侧区域HAa包括表层部分HAs。表层部分HAs在截面CS中，是沿着特定表面SS的部分。更具体而言，表层部分HAs是沿着特定表面SS的厚度ΔH的表层部分，ΔH是0.5mm。

外侧区域HAb是由缩外径面15、上述VL1、上述直线HL3、经过缩外径面15的径向外侧的端部Pb且沿着轴线CO的直线VL2包围的区域。

高硬度部分HA还包括安装部52中的凸部相邻区域HAc。凸部相邻区域HAc是相对于上述凸部56的外侧区域HAb而与径向外侧相邻的矩形的部分。

图3是主体金属件50的第二说明图。图3(A)示出与图2(B)相同的截面。高硬度部分HA还包括安装部52中的凸部后端附近区域HAd。在截面CS中，将螺纹部52N具有的多个谷部中的与后端面56B的径向外侧的端部Pb(也称为凸部56的后端Pb)最接近的谷部作为特定谷部Vn。在截面CS中，将螺纹部52N具有的多个山部中的与特定谷部Vn的后端侧和前端侧相邻的两个山部作为特定山部Mb、Mf。此时，凸部后端附近区域HAd是夹在经过特定山部Mb、Mf且垂直于轴线CO的两个直线HL4、HL5之间并且比上述直线VL2靠径向外侧的区域。

在图3(B)中，示出包括轴线CO的截面中的与图3(A)在周向的位置不同的截面。在该截面中，与后端面56B的径向外侧的端部Pb最接近的特定谷部是两个谷部Vn1、Vn2。在这种情况下，高硬度部分HA包括两个凸部后端附近区域HAe1、HAe2。

凸部后端附近区域HAe1是夹在经过与特定谷部Vn1的后端侧和前端侧相邻的两个特定山部Mbb、Mm且垂直于轴线CO的两个直线HL4b、HLm之间并且比上述直线VL2靠径向外侧的区域。凸部后端附近区域HAe2是夹在经过与特定谷部Vn2的后端侧和前端侧相邻的两个特定山部Mm、Mfb且垂直于轴线CO的两个直线HLm、HL5b之间并且比上述直线VL2靠径向外侧的区域。

A-3.火花塞100的制造方法

接着，关于火花塞100的制造方法，以主体金属件50的制造方法为中心进行说明。图4是表示第一实施方式的火花塞100的制造工序的流程图。

在S10中，分别准备施铆前的主体金属件50m、绝缘体10。主体金属件50m由碳钢形成，接地电极30已焊接。在主体金属件50m形成有螺纹部52N(螺纹牙)，但未形成电镀层。在绝缘体10组装了在轴孔12组装的部件(中心电极20、导电性密封件60、80、电阻体70、端子配件40)。

在S20中，在主体金属件50m的凸部56的附近局部地执行淬火，形成上述高硬度部分HA。在本实施方式中，从主体金属件50的外周侧或者内周侧进行照射激光的激光淬火。激光淬火是公知的技术，因此省略详情。

在S30中，对激光淬火后的主体金属件50m实施电镀处理，在主体金属件50m的表面形成电镀层。电镀是例如Ni电镀或者Zn电镀。由此，电镀处理在淬火后执行。这是因为，假如，在电镀处理后执行淬火时，电镀层被剥离。另外，如上所述，螺纹部52N(螺纹牙)在淬火处理前形成。这是因为，假如即使要在淬火处理后形成螺纹部52N，由于主体金属件50m的硬度过度高，因此也不能进行形成螺纹部52N的滚轧加工。

在S40中，在主体金属件50m组装绝缘体10。图5、图6是主体金属件的施铆的说明图。在图5(A)中图示出施铆前的主体金属件50m和绝缘体10。在施铆前的主体金属件50的后端部53m与绝缘体10的外周面10S之间配置有环部件6、7、滑石9的状态下，后端部53m被施铆。其结果是，如图5(B)所示，在截面CS中，直线状的后端部53m成形为弯曲的后端部53。从图5(B)的状态起，如箭头Y1所示，后端部53m从后端侧向前端侧进一步被压入。其结果是，在截面CS中，直线状的变形部58m通过压缩变形如箭头Y3所示进行变形，成形为弯曲的变形部58。于是，绝缘体10的凸缘部19如箭头Y2所示，经由环部件6、7、滑石9，向前端侧被压入。其结果是，在图6中如箭头Y4所示，绝缘体10的缩外径面15经由密封片8，按压凸部56的后端面56B(特定表面SS)。通过该按压力，在截面CS中，具有没有歪斜的梯形的凸部56m变形，成形歪斜的凸部56(图2(B))。

由此，在本工序中，通过对后端部53进行施铆，绝缘体10从后端侧经由环部件6、7、滑石9，固定于主体金属件50。另外，通过密封片8，防止内燃机的燃烧室内的气体从主体金属件50与绝缘体10的间隙向外部泄露。

在S50中，接地电极30弯折，形成中心电极20与接地电极30之间的间隙。在S60中，密封垫片5安装于主体金属件50，火花塞100完成。

根据以上说明的本实施方式的火花塞100，高硬度部分HA所包括的表层部分HAs的硬度的平均值高于低硬度部分SA所包括的后端部53的硬度的平均值以及变形部58的硬度的平均值。其结果是，能够确保主体金属件50的后端部53以及变形部58变形的容易性，并且抑制主体金属件50的凸部56的变形。因此，例如，在绝缘体10和主体金属件50的组装时(图4的S30)对后端部53进行施铆时，能够抑制在后端部53以及变形部58发生裂纹。另外，例如，能够抑制如下的不良情况：凸部56因从绝缘体10的缩外径面15经由密封片8对凸部56施加的力而变形，绝缘体10因变形的凸部56而损伤。

具体而言，在凸部56的表层部分HAs的硬度过度低的情况下，在绝缘体10和主体金属件50的组装时，凸部56变形的量过度变大。在这种情况下，例如，凸部56的后端面56B的径向内侧的端部的附近因变形而向径向内侧突出的突出量变大，该突出的部分与绝缘体10的外周面10S接触。由此，存在绝缘体10受损而绝缘体10的绝缘性能降低的不良情况、产生绝缘体10的割裂的可能性。

另一方面，在后端部53以及变形部58的硬度过度高的情况下，在绝缘体10和主体金属件50的组装时后端部53以及变形部58弯曲时，存在在后端部53以及变形部58产生裂纹的不良情况。

因此，假如，在整个主体金属件50为相同硬度的情况下，例如如果以避免在后端部53以及变形部58产生裂纹的方式降低整个主体金属件50的硬度，则凸部56的变形量增大，可能产生绝缘体10的损坏、割裂。另外，如果为了不产生绝缘体10的损坏、割裂而提高整个主体金属件50的硬度，则在后端部53以及变形部58可能产生裂纹。根据本实施方式，表层部分HAs的硬度的平均值高于后端部53的硬度的平均值以及变形部58的硬度的平均值，因此能够抑制这样的不良情况。

例如，如图2(A)所示，在截面CS中，在经过后端部53的厚度方向的中心的线上，测定沿着后端部53的长边方向等间隔排列的五个点P1～P5中的维氏硬度。该五个点P1～P5的维氏硬度的平均值计算为后端部53的硬度的平均值。维氏硬度的测定例如基于JISZ2244：2009来执行。

同样地，如图2(A)所示，在截面CS中，在经过变形部58的厚度方向的中心的线上，测定沿着变形部58的长边方向等间隔排列的五个点P6～P10中的维氏硬度。该五个点P6～P10的维氏硬度的平均值计算为变形部58的硬度的平均值。

另外，如图2(B)所示，在截面CS中，在经过表层部分HAs的厚度方向的中心的线上，测定沿着表层部分HAs的长边方向等间隔排列的五个点P11～P15中的维氏硬度。该五个点P11～P15的维氏硬度的平均值计算为表层部分HAs的硬度的平均值。经过表层部分HAs的厚度方向的中心的线是例如从特定表面SS起分离0.25mm的线。

而且，在上述实施方式中，在截面CS中，凸部56的内侧区域HAa(图2(B))的硬度的平均值高于后端部53的硬度的平均值以及变形部58的硬度的平均值。因此，不仅表层部分HAs的硬度高，而且包括比表层部分HAs靠前端侧的部分的内侧区域HAa的硬度也高，因此能够进一步抑制凸部56的变形。因此，能够进一步抑制因凸部56的变形引起的绝缘体10的损坏、割裂。

而且，在上述实施方式中，在截面CS中，位于凸部56的后端的附近的凸部后端附近区域HAd(图3(A))的硬度的平均值高于后端部53的硬度的平均值以及变形部58的硬度的平均值。其结果是，在绝缘体10和主体金属件50的组装时，能够抑制在凸部56的缩外径面15的径向外侧的端部Pb与特定谷部Vn之间产生割裂(所谓螺纹切削)。在绝缘体10和主体金属件50的组装时，凸部56的硬度因淬火而变高，因此与不进行淬火的情况相比，凸部56的变形量变少。与其相应地，应力集中于凸部56的后端面56B的径向外侧的端部Pb的附近，该部分的应力容易变高。因此，在本实施方式中，以径向外侧的端部Pb为起点，容易产生螺纹切削，但通过提高凸部后端附近区域HAd的硬度，能够抑制螺纹切削。

同样地，在上述实施方式中，在图3(B)的截面中，位于凸部56的后端的附近的两个凸部后端附近区域HAe1、HAe2的硬度的平均值高于后端部53的硬度的平均值以及变形部58的硬度的平均值。其结果是，在绝缘体10和主体金属件50的组装时，能够抑制在凸部56的缩外径面15的径向外侧的端部Pb与两个特定谷部Vn1、Vn2之间产生螺纹切削。

而且，在上述实施方式中，在截面CS中，外侧区域HAb、凸部相邻区域HAc(图3(A))的硬度的平均值高于后端部53的硬度的平均值以及变形部58的硬度的平均值。由此，通过提高凸部56的周边的区域的硬度，在绝缘体10和主体金属件50的组装时，特别能够抑制凸部56变形。

需要说明的是，上述各区域HAa、HAd、HAe1、HAe2、HAb、HAc的硬度的平均值的测定如下进行。首先，在测定对象的区域内，将充足个数(例如，5～10个)测定点以不集中于一方的方式分散地决定。于是，分别测定该测定点的维氏硬度，将该多个维氏硬度的平均值计算为测定对象的区域的硬度的平均值。

而且，根据本实施方式的火花塞100，仅在包括表层部分HAs的高硬度部分HA包括马氏体组织。在包括后端部53以及变形部58的低硬度部分SA不包括马氏体组织。其结果是，表层部分HAs的硬度高于后端部53以及变形部58的硬度。因此，如上所述，能够确保后端部53以及变形部58中的变形的容易性，并且提高主体金属件50的凸部56的强度。

例如，在以包括轴线CO的截面剖切火花塞100，对该截面CS进行镜面研磨后，使用金属显微镜进行观察。由此，在截面CS中，能够判定马氏体组织的有无。

另外，仅在包括凸部56的内侧区域HAa(图2(B))的高硬度部分HA包括马氏体组织。在包括后端部53以及变形部58的低硬度部分SA不包括马氏体组织。因此，不仅表层部分HAs，而且包括比表层部分HAs靠前端侧的部分的内侧区域HAa的硬度也高于后端部53以及变形部58，因此能够进一步抑制凸部56的变形。

另外，在本实施方式中，仅在包括凸部后端附近区域HAd、HAe1、HAe2的高硬度部分HA包括马氏体组织。在包括后端部53以及变形部58的低硬度部分SA不包括马氏体组织。其结果是，凸部后端附近区域HAd的硬度高于后端部53以及变形部58，因此能够抑制在特定谷部Vn、Vn1、Vn2的附近产生螺纹切削。

而且，在本实施方式中，螺纹部52N的直径是M12以下。在螺纹部52N的直径是M12以下的情况下，主体金属件50、凸部56的壁厚容易变薄，因而凸部56的强度的确保是困难的，因此抑制凸部56的变形的必要性高。根据上述结构，在抑制凸部56的变形的必要性高的火花塞100中，能够抑制凸部56的变形。

而且，上述实施方式的火花塞100的制造方法(图4)具备：准备主体金属件50和绝缘体10的第一工序(图4的S10)；仅对主体金属件50中的高硬度部分HA进行淬火的第二工序(图4的S20)；及将绝缘体10组装于淬火后的主体金属件50的第三工序(图4的S40)。根据该制造方法，能够抑制在施铆时在后端部53以及变形部58产生裂纹，并且抑制因凸部56过度变形引起的不良情况(绝缘体10的损坏、割裂)。

由以上的说明可知，上述实施方式的内侧区域HAa是第一区域的示例，凸部后端附近区域Had、HAe1、HAe2是第二区域的示例。另外，高硬度部分HA是第一部分的示例，低硬度部分SA是第二部分的示例。

B.第二实施方式

图7是示出第二实施方式的火花塞100的制造工序的流程图。在S10B中，分别准备施铆前的主体金属件50m、绝缘体10。其中，在第二实施方式中，主体金属件50m被整体进行淬火处理，整体包括马氏体组织。例如，使用公知的热处理炉，执行淬火或者执行淬火和低温回火，从而制作出整体包括马氏体组织的主体金属件50m。或者，通过对预定的预硬钢(已淬火的钢材)进行切削加工，制作出主体金属件50。绝缘体10与采用第一实施方式的制造方法(图4)准备的绝缘体10相同。

在S20B中，对包括主体金属件50m的后端侧的后端部53和变形部58且不包括凸部56的部分，局部地执行回火，使包括后端部53和变形部58的部分的硬度低于包括凸部56的部分。局部的回火例如使用高频加热装置来执行。例如，通过对该部分执行高温回火，该部分的马氏体组织消失，该部分的组织成为索氏体组织(细微的渗碳体和铁氧体的混合组织)。执行回火的部分是例如图5(A)所示的轴线方向的范围RG内的部分，即由后端部53、工具卡合部51、变形部58、伸出部54构成的部分。未执行回火的部分、即维持着包括马氏体组织的状态的部分是比范围RG靠前端侧的部分，即包括安装部52、凸部56的部分。

图7的S30～S60的处理与图4的S30～S60的处理相同，因此省略说明。

根据以上说明的第二实施方式，火花塞100的制造方法(图4)具备：准备对包括应成为高硬度部分的部分和应成为低硬度部分的部分整个进行了淬火的主体金属件50和绝缘体10的第一工序(图7的S10B)；仅对主体金属件50中的应成为低硬度部分的部分(包括变形部58以及后端部53的部分)进行回火的第二工序(图7的S20B)；及将绝缘体10组装于回火后的主体金属件50的第三工序(图7的S30)。根据该制造方法，通过S20B，与第一实施方式同样地，高硬度部分(未回火部分)的硬度高于包括后端部53和变形部58的部分(回火的部分)的硬度。由此，与第一实施方式同样地，能够抑制在施铆时在后端部53以及变形部58产生裂纹，并且抑制因凸部56过度变形引起的不良情况(绝缘体10的损坏、割裂)。

C.变形例

(1)在上述第一实施方式的制造方法中，作为图4的S20的淬火，使用激光淬火。取而代之，也可以使用高频淬火。激光淬火具有能够淬火的深度比高频淬火浅的缺点，但具有不需要低温回火、使用冷却剂的冷却处理的、由淬火产生的部件的变形(歪斜)小的优点。与应制作的主体金属件50的厚度、尺寸等对应地，选择适当的淬火方法。

另外，作为主体金属件50的材料使用低碳钢，在该碳钢不包括形成马氏体组织所需的充分的碳的情况下，也可以在淬火前，进行使应成为高硬度部分HA的部分的碳浓度增加的浸碳处理。

(2)上述第一实施方式的主体金属件50的高硬度部分HA和低硬度部分SA的范围(图2)是一例，不限于此。高硬度部分HA也可以仅是表层部分HAs。另外，高硬度部分HA也可以仅是内侧区域HAa(包括表层部分HAs)。另外，高硬度部分HA也可以是仅包括表层部分HAs、凸部后端附近区域Had、HAe1、HAe2的区域。由此，高硬度部分HA优选至少包括表层部分HAs。

同样地，包括马氏体组织的部分也可以仅是表层部分HAs。另外，包括马氏体组织的部分也可以仅是内侧区域HAa(包括表层部分HAs)。另外，包括马氏体组织的部分也可以是仅包括表层部分Has和凸部后端附近区域Had、HAe1、HAe2的区域。由此，包括马氏体组织的部分优选至少包括表层部分HAs。

低硬度部分SA也可以是至少包括后端部53和变形部58的范围，也可以是仅包括后端部53和变形部58的范围。具体而言，在第二实施方式的图7的S20B中，也可以仅后端部53和变形部58成为回火的对象。

同样地，不包括马氏体组织的部分只要是至少包括后端部53和变形部58的范围即可，也可以是仅包括后端部53和变形部58的范围。

(3)上述第一实施方式的火花塞100的具体的构造是一例，并不限于此。例如，也可以省略密封片8，绝缘体10的缩外径面15直接按压于凸部56的后端面56B。另外，也可以省略环部件6、7、滑石9，环部件6、7、滑石9所存在的部分是主体金属件的一部分。即，配置有环部件6、7、滑石9的间隙是实心。在这种情况下，当后端部53被按压时，包括后端部53的主体金属件的一部分直接被绝缘体10的凸缘部19按压。

另外，螺纹部52N的直径也可以是大于M12的直径，例如也可以是M14、M16。

例如，接地电极30、中心电极20、绝缘体10等的材质、尺寸、形状等能够进行变更。例如，在主体金属件50中，也可以省略镀锌或者镀镍。另外，绝缘体10的材质也可以是氧化铝以外的各种绝缘性陶瓷。

以上，基于实施方式、变形例说明了本发明，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要思想以及权利要求书的范围的情况下，可以进行变更、改良，并且在本发明中包括其等价物。

附图标记说明

5…密封垫片、6…环部件、8…密封片、9…滑石、10…绝缘体、10S…外周面、12…轴孔、13…长腿部、15…缩外径面、16…台阶部、17…前端侧主体部、18…后端侧主体部、19…凸缘部、20…中心电极、21…中心电极主体、21A…电极母材、21B…芯部、23…头部、24…凸缘部、25…腿部、29…中心电极端头、30…接地电极、31…接地电极主体、39…接地电极端头、40…端子配件、41…帽安装部、42…凸缘部、43…腿部、50…主体金属件、51…工具卡合部、52…安装部、52N…螺纹部、53…后端部、54…伸出部、56…凸部、56B…后端面、56F…前端面、56M…中间面、56m…凸部、58…变形部、59…贯通孔、60…导电性密封件、70…电阻体、80…导电性密封件、100…火花塞、295…第一放电面、311…自由端面、312…接合端面、395…第二放电面、HAe1、HAe2…凸部后端附近区域、HA…高硬度部分、SS…特定表面、HAa…内侧区域、HAb…外侧区域、HAc…凸部相邻区域、HAd…凸部后端附近区域、HAs…表层部分。

Claims (9)

1.一种火花塞，具备：

绝缘体，是沿着轴线的方向延伸的筒状体，并具有朝向前端侧而外径缩小的缩外径面；及

筒状的主体金属件，配置于上述绝缘体的外周，

上述主体金属件具备：

后端部，随着朝向后端侧而向上述绝缘体的外周面弯曲，从后端侧直接或者经由其它部件固定上述绝缘体；

变形部，位于比上述后端部靠前端侧，并以向径向外侧伸出的方式弯曲；及

凸部，位于比上述变形部靠前端侧，朝向径向内侧伸出，并从前端侧直接或经由其它部件支撑上述绝缘体的上述缩外径面，

在沿着上述轴线将上述绝缘体的上述缩外径面投影于上述凸部的后端面时将上述后端面中的上述缩外径面重叠的面作为特定表面时，

在包括上述轴线的截面中，

沿着上述特定表面的表层部分的硬度的平均值高于上述后端部的硬度的平均值以及上述变形部的硬度的平均值。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

上述凸部具有：

上述后端面；

前端面，位于比上述后端面靠前端侧，朝向前端侧而内径扩大；及

中间面，位于上述后端面与上述前端面之间，

在上述截面中，

在将上述凸部中的以下区域作为第一区域时，该区域夹在经过表示上述中间面的线的前端且垂直于上述轴线的直线与表示上述特定表面的线之间并且比经过表示上述特定表面的线的径向外侧的端部且沿着上述轴线的直线靠径向内侧，

上述第一区域的硬度的平均值高于上述后端部的硬度的平均值以及上述变形部的硬度的平均值。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其中，

上述主体金属件具有螺纹部，该螺纹部至少形成于上述主体金属件自身的外周面中的形成有上述凸部的上述后端面的上述轴线的方向的范围，

在上述截面中，

在将上述螺纹部具有的多个谷部中的与上述后端面的径向外侧的端部最接近的上述谷部作为特定谷部，

将上述螺纹部具有的多个山部中的与上述特定谷部相邻的两个山部作为特定山部，

将上述主体金属件中的夹在经过上述特定山部且垂直于上述轴线的两个直线之间并且比经过上述后端面的径向外侧的端部且沿着上述轴线的直线靠径向外侧的区域作为第二区域时，

上述第二区域的硬度的平均值高于上述变形部的硬度的平均值以及上述后端部的硬度的平均值。

4.一种火花塞，具备：

绝缘体，是沿着轴线的方向延伸的筒状体，并具有朝向前端侧而外径缩小的缩外径面；及

筒状的主体金属件，配置于上述绝缘体的外周，

上述主体金属件具备：

后端部，随着朝向后端侧而向上述绝缘体的外周面弯曲，从后端侧直接或者经由其它部件固定上述绝缘体；

变形部，位于比上述后端部靠前端侧，并以向径向外侧伸出的方式弯曲；及

凸部，位于比上述变形部靠前端侧，朝向径向内侧伸出，并从前端侧直接或经由其它部件支撑上述绝缘体的上述缩外径面，

在沿着上述轴线将上述绝缘体的上述缩外径面投影于上述凸部的后端面时将上述后端面中的上述缩外径面重叠的面作为特定表面时，

在包括上述轴线的截面中，

仅在以下区域包括马氏体组织，该区域至少包括沿着上述特定表面的表层部分并且将上述后端部以及上述变形部排除在外。

5.根据权利要求4所述的火花塞，其中，

上述凸部具有：

上述后端面；

前端面，位于比上述后端面靠前端侧，朝向前端侧而内径扩大；及

中间面，位于上述后端面与上述前端面之间，

在上述截面中，

在将上述凸部中的以下区域作为第一区域时，该区域夹在经过表示上述中间面的线的前端且垂直于上述轴线的直线与表示上述特定表面的线之间并且比经过表示上述特定表面的线的径向外侧的端部且沿着上述轴线的直线靠径向内侧，

上述第一区域包括上述马氏体组织。

6.根据权利要求4或5所述的火花塞，其中，

上述主体金属件具有螺纹部，该螺纹部至少形成于上述主体金属件自身的外周面中的形成有上述凸部的上述后端面的上述轴线的方向的范围，

在上述截面中，

在将上述螺纹部具有的多个谷部中的与上述后端面的径向外侧的端部最接近的上述谷部作为特定谷部，

将上述螺纹部具有的多个山部中的与上述特定谷部相邻的两个山部作为特定山部，

将上述主体金属件中的夹在经过上述特定山部且垂直于上述轴线的两个直线之间并且比经过上述后端面的径向外侧的端部且沿着上述轴线的直线靠径向外侧的区域作为第二区域时，

上述第二区域包括上述马氏体组织。

7.根据权利要求1或4所述的火花塞，其中，

在上述主体金属件的外周面形成有螺纹部，

上述螺纹部的直径是M12以下。

8.一种制造方法，是权利要求1或4所述的火花塞的制造方法，所述制造方法具备：

第一工序，准备上述主体金属件和上述绝缘体；

第二工序，仅对上述主体金属件中的第一部分进行淬火；及

第三工序，将上述绝缘体组装于淬火后的上述主体金属件，

上述第三工序包括以下工序：对上述主体金属件的后端进行施铆而形成上述后端部以及上述变形部，将上述绝缘体的上述缩外径面直接或经由其它部件按压于上述后端面，

在上述第三工序后的火花塞中间体的截面中，

上述第一部分包括沿着上述凸部的上述特定表面的上述表层部分，

上述第一部分以外的第二部分包括在上述第三工序中变形而形成上述后端部以及上述变形部的部分。

9.一种制造方法，是权利要求1或4所述的火花塞的制造方法，所述制造方法具备：

第一工序，准备对包括第一部分和第二部分的部分进行了淬火的上述主体金属件和上述绝缘体；

第二工序，仅对上述主体金属件中的上述第二部分进行回火；及

第三工序，将上述绝缘体组装于回火后的上述主体金属件，

上述第三工序包括以下工序：对上述主体金属件的后端进行施铆而形成上述后端部以及上述变形部，将上述绝缘体直接或经由其它部件按压于上述后端面，

在上述第三工序后的火花塞中间体的截面中，

上述第一部分包括沿着上述凸部的上述特定表面的上述表层部分，

上述第一部分以外的上述第二部分包括在上述第三工序中变形而形成上述后端部以及上述变形部的部分。

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