CN110350398A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火花塞，在中心电极的后端侧填充有导电性密封材料，能够抑制在中心电极与导电性密封材料之间产生间隙。在火花塞中，绝缘体(3)具备呈第一孔部(11)与第二孔部(12)经由台阶部(13)而连结的形态的贯通孔(3A)，贯通孔沿轴线的方向延伸。中心电极(4)具备配置在第二孔部内且支撑于台阶部的凸缘部(44)和从凸缘部向第一孔部侧延伸的轴部(42)，且热膨胀率比绝缘体大。导电性密封材料(61)的热膨胀率比中心电极小且在第二孔部内至少填充于中心电极与电阻体(63)之间。中心电极具有从自身的后端朝向顶端侧连续的凹部，凹部在轴线的方向上至少设于凸缘部的最大外径部(44B)的位置。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞。

背景技术

专利文献1公开了火花塞的一例。专利文献1所公开的火花塞具备筒状的绝缘体、保持于绝缘体的内侧的中心电极、在与中心电极之间形成火花放电间隙的接地电极及在中心电极的基端侧保持于绝缘体的内侧的电阻体。而且，在电阻体与中心电极之间填充有导电性密封材料(玻璃密封材料)。该火花塞将电阻体配置在绝缘体的内部，因此能够抑制从中心电极产生的电波杂音，将导电性密封材料(玻璃密封材料)以紧密贴合于电阻体的两侧的形态配置，因此能够提高绝缘体内的密封性，并且确保对中心电极的导电路。

专利文献1：日本特开平9-266055号公报

发明内容

但是，在这种火花塞中，由于在绝缘体与中心电极之间热膨胀率差易于增大，因此存在着在制造过程中产生由热膨胀率差引起的间隙的可能性。

例如，在使用热压成型来进行玻璃封装的情况下，能够采用如下这样的方法：在将中心电极、导电性密封材料(作为原料的粉末材料)、电阻体、端子配件等配置在形成于绝缘体的贯通孔内之后，通过对这些部件进行加热而使粉末材料熔融，此后，通过冷却而使熔融的导电性密封材料固化并粘合在中心电极与电阻体之间。但是，中心电极与绝缘体的热膨胀率差越大，则在冷却过程中中心电极的热收缩的程度与绝缘体相比越是增大，在中心电极的边界面附近容易产生间隙。在贯通孔内中心电极所占的比例越大，则越容易产生这样的热膨胀率差的影响，尤其可能发生在配置于中心电极的后端侧的凸缘部附近。

本发明为了解决上述的课题而完成，其目的在于提供一种在中心电极的后端侧填充有导电性密封材料的火花塞中能够抑制在中心电极与导电性密封材料之间产生间隙且能够提高中心电极与导电性密封材料的粘合性的结构。

本发明之一的火花塞具备：筒状的主体金属件，在所述主体金属件自身的顶端侧连接有接地电极；绝缘体，具备贯通孔且所述贯通孔沿轴线的方向延伸，所述贯通孔呈第一孔部与内径比所述第一孔部大的第二孔部经由台阶部而连结的形态；中心电极，具备配置在所述第二孔部内且支撑于所述台阶部的凸缘部和从所述凸缘部向所述第一孔部侧延伸的轴部，且热膨胀率比所述绝缘体大；电阻体，配置在所述第二孔部内，且所述电阻体自身的顶端与所述中心电极的后端分隔开地配置；及导电性密封材料，热膨胀率比所述中心电极小，且在所述第二孔部内至少填充于所述中心电极与所述电阻体之间，所述中心电极具有从自身的后端侧朝向顶端侧连续的凹部，所述凹部在所述轴线的方向上至少设于所述凸缘部的最大外径部的位置，所述导电性密封材料从所述中心电极的后端进入到所述凹部内。

上述火花塞中，在凸缘部的最大外径部的位置处，未利用中心电极的材料来构成凸缘部内的整个区域，而利用热膨胀率比中心电极小的导电性密封材料来构成内部的一部分区域。由于是这样的结构，能够在凸缘部的最大外径部处抑制中心电极的壁厚，能够在整个最大外径部上抑制热膨胀、热收缩。因此，能够缩小加热工序中的膨胀量、冷却工序中的收缩量，能够有效地抑制由于绝缘体与中心电极的热膨胀率差而在最大外径部附近产生间隙的情况。并且，在上述火花塞中，以在轴线的方向上从中心电极的后端到达最大外径部的方式形成凹部，并使导电性密封材料进入到该凹部的内部，因此能够确保在中心电极的后端侧处导电性密封材料与中心电极接触的面积更大。因此，能够有效地提高导电性密封材料与中心电极的粘合性。

本发明的火花塞也可以是，在通过轴线的任意的平面方向上剖切而得到的剖切面中，在轴线的方向上的凸缘部的最大外径部的位置处，凹部的内径α相对于凸缘部的外径β的比例α/β为40％以上。

据此，在凸缘部的最大外径部的位置处，能够确保凹部的比例更大，因此能够进一步抑制最大外径部处中心电极的壁厚，能够进一步缩小加热工序中的膨胀量、冷却工序中的收缩量。并且，在通过轴线的任意的平面方向上剖切而得到的剖切面中α/β为40％以上，因此能够在整个周向上缩小中心电极的壁厚，能够更切实地抑制在最大外径部附近产生由热膨胀率差引起的间隙的情况。

在本发明的火花塞中，也可以是，台阶部具有随着靠近第一孔部而内径逐渐缩小的锥部。而且，也可以是，凸缘部的顶端侧的表面与锥部的表面接触，凹部的顶端与锥部的顶端相比更靠第一孔部侧。

据此，能够在轴线的方向上至少在从中心电极的后端到锥部的顶端的范围内减少中心电极的壁厚，能够抑制在该范围内产生间隙。并且，由于凹部的深度(轴线的方向的长度)变得更大，能够使导电性密封材料与中心电极接触的面积更大，能够进一步提高导电性密封材料与中心电极的粘合性。

在本发明的火花塞中，也可以是，导电性密封材料进入到凸缘部的外周面与贯通孔的内周面之间。而且，也可以是，凹部自身的顶端配置于比导电性密封材料中配置在中心电极的外侧的部分的顶端在轴线的方向上更靠接地电极侧。

这样，如果导电性密封材料进入到凸缘部的外周面与贯通孔的内周面之间，则进一步提高凸缘部的外周面与贯通孔的内周面之间的密封性。不过，在该结构中，如果凸缘部的壁厚较大，则在加热工序、冷却工序中凸缘部的膨胀量或收缩量增大，因此在凸缘部的外周面与导电性密封材料之间容易产生间隙。但是，根据本发明，通过使导电性密封材料进入到凹部内而能够在整个凸缘部上抑制热膨胀、热收缩，因此能够切实地抑制在凸缘部的外周面附近产生间隙的情况。并且，凹部的深度(轴线的方向的长度)变得更大，因此能够使导电性密封材料与中心电极接触的面积更大，能够进一步提高导电性密封材料与中心电极的粘合性。

在本发明的火花塞中，也可以是，凸缘部在比最大外径部靠顶端侧的位置具有随着靠近轴部而外径逐渐缩小的缩径部。而且，也可以是，凹部在轴线的方向上比缩径部的后端靠轴部侧的位置具有内径比最大外径部处的最大内径小的小径部。

在如本发明这样设置有凹部的结构中，通过将凹部形成得更深，能够在轴线的方向上确保能够抑制热膨胀率差的区域更大，且能够进一步提高导电性密封材料与中心电极的粘合性。但是，在缩径部(随着靠近轴部而外径逐渐缩小的部分)形成在凸缘部的顶端侧的结构中，如果将内径较大的凹部以到达缩径部的内部的方式形成，则缩径部处的壁厚变小，存在强度不足的可能性。但是，如上述的结构这样，如果将小径部(内径比最大外径部处的最大内径小的部分)设置于在凹部中比缩径部的后端靠轴部侧的位置，则能够确保在缩径部处壁厚更大，且能够将凹部形成得更深。

在本发明的火花塞中，也可以是，在凹部的后端侧设置有随着靠近后端而内径逐渐增大的扩径部。

如果这样设置扩径部，则在制造工序中导电性密封材料的原料易于进入到凹部内，因此易于提高在凹部内导电性密封材料的密度。

根据作为本发明之一的上述的火花塞，能够抑制在中心电极与导电性密封材料之间产生间隙的情况，且能够提高中心电极与导电性密封材料的粘合性。

附图说明

图1是示出第一实施方式的火花塞的一例的剖面概要图。

图2是放大示出第一方式的火花塞中的中心电极的后端部附近的放大剖视图。

图3是放大示出第二方式的火花塞中的中心电极的后端部附近的放大剖视图。

图4是放大示出变形例1的火花塞中的中心电极的后端部附近的放大剖视图。

图5是放大示出变形例2的火花塞中的中心电极的后端部附近的放大剖视图。

图6是放大示出变形例3的火花塞中的中心电极的后端部附近的放大剖视图。

具体实施方式

A.第一实施方式

A1.火花塞的基本结构

图1是示出作为本发明的第一实施方式的火花塞1的整体结构的剖面概要图。在图1中图示出的线CL示出火花塞1的中心轴。在图1中图示出的剖面为在中心轴CL的位置处沿中心轴CL剖切而得到的剖切面。

在以下的说明书中，也将中心轴CL称为“轴线CL”，也将与中心轴CL平行的方向称为“轴线的方向”。另外，将轴线的方向设为前后方向，将在轴线的方向上靠跳火部的一侧(火花放电间隙g侧)设为火花塞1的前侧，将在轴线的方向上端子配件5突出的一侧设为后侧。此外，也将在轴线的方向上靠跳火部的一侧称为火花塞1的顶端侧，也将在轴线的方向上与跳火部相反一侧称为后端侧。

火花塞1具备绝缘体3、中心电极4、端子配件5、主体金属件7、电连接部60及接地电极8。

主体金属件7为在自身的顶端侧连接有接地电极8的筒状(具体地说，大致圆筒形状)的构件，且以容纳并保持绝缘体3的一部分的方式形成。在主体金属件7的顶端方向的外周面形成有螺纹部9，利用该螺纹部9将火花塞1安装到未图示的内燃机的汽缸盖。

绝缘体3隔着滑石10及填料14而保持于主体金属件7的内周部，且以顶端部(前端部)附近从主体金属件7的顶端面(前端面)突出的状态固定于主体金属件7。贯通孔3A为在绝缘体3的顶端部(前端部)与后端部之间贯通形成的轴孔，且沿轴线CL的方向延伸。贯通孔3A具有在绝缘体3的顶端侧保持中心电极4的第一孔部11及在第一孔部11的后方侧容纳电连接部60的第二孔部12。第一孔部11及第二孔部12的内周面均为以轴线CL为中心的圆筒面，且第二孔部12的内周面的直径(内径)比第一孔部11的内周面的直径(内径)大。并且，在第一孔部11与第二孔部12之间，作为贯通孔3A的一部分而设置有锥状的台阶部13，该台阶部13以随着靠后方侧而内周面的直径增大的方式朝向后方侧扩径。第一孔部11在从台阶部13的顶端(前端)到绝缘体3的顶端(前端)为止的范围内为恒定的内径，第二孔部12在从台阶部13的后端到比端子配件5的顶端(前端)靠后方侧的预定位置为止的范围内为恒定的内径。这样，绝缘体3的贯通孔3A呈第一孔部11与内径比第一孔部11大的第二孔部12经由台阶部13而连结的形态。绝缘体3优选为具有机械强度、热强度、电气强度等的材料，作为这样的材料，例如可举出将氧化铝作为主体的陶瓷烧结体。绝缘体3的热膨胀率比中心电极4的热膨胀率小，且比导电性密封材料61及第二密封材料62的热膨胀率小。

中心电极4形成为保持在贯通孔3A的顶端侧(前端侧)且一部分以从绝缘体3的顶端面突出的形态露出的结构，且以与主体金属件7绝缘的状态被保持。中心电极4以在后端侧形成有凸缘部44且在凸缘部44的前侧连结有外径比凸缘部44小的轴部42且在凸缘部44的后侧连结有外径比凸缘部44小的筒状部45的结构容纳在贯通孔3A内。凸缘部44以配置在第二孔部12内且卡定于贯通孔3A的台阶部13的结构支撑于台阶部13。筒状部45为从凸缘部44的后端向后方侧延伸的部分，且与凸缘部44一起配置在第二孔部12内。轴部42为从凸缘部44向第一孔部11侧延伸的部分，且插通于第一孔部11内。

中心电极4优选以具有导热性及机械强度等的材料形成，例如以Inconel(铬镍铁合金)(商标名)等Ni基合金形成。中心电极4的轴心部也可以由Cu或Ag等导热性优异的金属材料形成。中心电极4的热膨胀率比绝缘体3的热膨胀率大，且比导电性密封材料61及第二密封材料62的热膨胀率大。

接地电极8形成为，一端接合于主体金属件7的顶端面(前端面)，在中途呈大致L字状弯曲，其顶端部与中心电极4的顶端部(前端部)隔着间隙地相对。接地电极8由与形成中心电极4的材料相同的材料形成。

在中心电极4与接地电极8相对的面设置有由铂合金及铱合金等形成的贵金属端头29、30。在各贵金属端头29、30之间构成火花放电间隙g。此外，也可以省略中心电极4及接地电极8中的一方或双方的贵金属端头。

端子配件5用于将用于在中心电极4与接地电极8之间进行火花放电的电压从外部施加到中心电极4。端子配件5保持在贯通孔3A的另一端侧(后端侧)且一部分突出到比绝缘体3的后端部靠后方侧的位置而配置。端子配件5的顶端侧部分的表面为通过例如压花加工等形成的凹凸结构，由此提高端子配件5与第二密封材料62的紧密贴合性，牢固地固定端子配件5与绝缘体3。端子配件5例如由低碳钢等形成，在其表面通过镀敷等形成有Ni金属层。

电连接部60在贯通孔3A的内部配置在中心电极4与端子配件5之间。电连接部60在贯通孔3A的内部将中心电极4与端子配件5电连接，作为使它们导通的导通路径而发挥功能。电连接部60具备电阻体63、导电性密封材料61及第二密封材料62。

电阻体63为具有导电性并作为端子配件5与中心电极4之间的电阻而发挥功能的部分，配置在第二孔部12内，且自身的顶端(前端)与中心电极4的后端分隔开地配置。电阻体63通过作为电阻而发挥功能，对火花放电时的电波杂音(噪声)的产生进行抑制。电阻体63由将含有玻璃粉末和含碳的导电性粉末的电阻体组成物烧结而形成的电阻材料形成。

导电性密封材料61及第二密封材料62为对贯通孔3A的内部进行密封的层。导电性密封材料61及第二密封材料62能够将包含硼硅酸钠玻璃等的玻璃粉末和Cu、Fe等的金属粉末在内的密封粉末烧结而形成。导电性密封材料61及第二密封材料62的热膨胀率均比中心电极4的热膨胀率小，且比绝缘体3的热膨胀率大。

导电性密封材料61为在贯通孔3A内对绝缘体3和中心电极4进行封装固定的部分，且在第二孔部12内填充在中心电极4与电阻体63之间。导电性密封材料61在贯通孔3A内以紧密贴合于中心电极4的后端部附近的表面且紧密贴合于电阻体63的顶端面(前端面)的形态配置在中心电极4与电阻体63之间，将中心电极4与电阻体63电连接，作为中心电极4与电阻体63之间的导通路径而发挥功能。

第二密封材料62为在贯通孔3A内对绝缘体3和端子配件5进行封装固定的导电性的密封材料，且在第二孔部12内配置在端子配件5与电阻体63之间。第二密封材料62在第二孔部12内以紧密贴合于电阻体63的后端面且紧密贴合于端子配件5的顶端部附近(前端部附近)的表面的形态配置在端子配件5与电阻体63之间，将端子配件5与电阻体63电连接，作为端子配件5与电阻体63之间的导通路径而发挥功能。

A2.第一方式的详细结构

接下来，对第一方式的详细结构进行说明。图2是放大示出第一方式的火花塞1中的中心电极的后端部附近的放大剖视图。

在图2的例子中，中心电极4的凸缘部44具有最大外径部44B和缩径部44A。最大外径部44B为在凸缘部44中外周面的直径最大的部分，具体地说，外周面形成为圆筒面，在轴线的方向的预定范围(区域AR1)内构成为外径恒定的外径恒定部。缩径部44A以从最大外径部44B的顶端(前端)向前侧连续的方式配置成比最大外径部44B靠顶端侧，成为随着靠近轴部42而外径逐渐缩小的锥形状且尖细形状。在图2的例子中，缩径部44A的后端与最大外径部44B的顶端(前端)一致，缩径部44A的顶端(前端)与轴部42的后端一致。

在图2的例子中，形成贯通孔3A的一部分的台阶部13具有锥部13A。具体地说，台阶部13整体构成为锥部13A，锥部13A的后端与第二孔部12的顶端(前端)一致，锥部13A的顶端(前端)与第一孔部11的后端一致。锥部13A随着靠近第一孔部11而内径逐渐缩小，锥部13A的后端的内径与第二孔部12的内径一致，锥部13A的顶端的内径与第一孔部11的内径一致。凸缘部44的顶端侧的表面与这样构成的锥部13A的表面接触。具体地说，形成凸缘部44的缩径部44A的表面与锥部13A的表面接触的结构。

中心电极4在这样构成的凸缘部44附近具有从中心电极4的后端4A朝向顶端4B(图1)侧连续的凹部46。凹部46为形成以轴线CL为中心沿轴线CL朝向前侧凹陷的形状的孔部。凹部46的深度方向为轴线的方向(前后方向)，凹部46的最深的位置为凹部46的顶端(前端)。由于以上述方式形成凹部46，在中心电极4中，在轴线的方向上形成有凹部46的区域的形状为中空形状(具体地说，大致圆筒状)。

如图2所示，凹部46至少在轴线的方向上设置在凸缘部44的最大外径部44B的位置。在图2中，将在轴线的方向上设置有最大外径部44B的范围设为区域AR1而示出，在图2的例子中，以遍及设置有最大外径部44B的范围(区域AR1)整体的方式形成有凹部46。即，凹部46的顶端46A(前端)与最大外径部44B的顶端(前端)相比更靠顶端侧(前侧)。具体地说，凹部46的顶端46A与锥部13A的顶端(前端)相比更靠第一孔部11侧，以在轴线的方向上遍及锥部13A的整个范围的方式设置凹部46。

凹部46具有内周面构成为以轴线CL为中心的圆筒面的圆筒面部48、形成为比圆筒面部48靠后方侧的扩径部49及形成为比圆筒面部48靠前方侧的小径部47。

圆筒面部48在轴线方向的预定范围内形成，且在该预定范围为恒定的内径D1。圆筒面部48以横跨筒状部45和凸缘部44的方式形成，圆筒面部48的顶端(前端)在轴线的方向上的区域AR1内处于靠近最大外径部44B的顶端(前端)的位置。此外，在图2中，以附图标记D1表示圆筒面部48的内径(凹部46的最大内径)，以附图标记D2表示最大外径部44B的外径(凸缘部44的最大外径)，以附图标记D3表示第二孔部12的内径。

扩径部49形成于凹部46的后端侧，且以随着靠近凹部46的后端而内径逐渐增大的方式形成。在图2的例子中，中心电极4的后端4A是扩径部49的后端，也是凹部46的后端。扩径部49的顶端(前端)与圆筒面部48的后端一致，扩径部49的顶端(前端)的内径与圆筒面部48的内径D1一致。扩径部49的内周面为随着靠近凹部46的后端而逐渐扩宽的锥面。

小径部47为内径比圆筒面部48的内径D1小的部分，且为以随着靠近凹部46的顶端(前端)而内径逐渐缩小的方式形成的部分。圆筒面部48的内径D1为最大外径部44B处的最大内径，小径部47的内径比该最大内径小。小径部47的后端处于在轴线的方向上与缩径部44A的后端44Z相同的位置或比缩径部44A的后端稍靠后方侧的位置，小径部47的顶端(前端)处于在轴线的方向上比缩径部44A的顶端44Y(前端)靠顶端侧(前侧)的位置。这样，小径部47的至少一部分设置于在轴线的方向上比缩径部44A的后端44Z靠轴部42侧的位置，具体地说，以在轴线的方向上遍及设置有缩径部44A的范围整体的方式设置。在图2的例子中，由于小径部47以在轴线的方向上遍及设置有缩径部44A的范围整体地随着靠顶端侧(前侧)而内径逐渐缩小的方式配置，在缩径部44A处易于确保中心电极4的壁厚。

导电性密封材料61从中心电极4的后端进入到凹部46内，填充于整个凹部46内。进而，导电性密封材料61以沿周向围绕中心电极4的后端侧的一部分的形态进入到中心电极4的外周面与绝缘体3的内周面之间。具体地说，导电性密封材料61进入到筒状部45的外周面与绝缘体3的内周面之间，以围绕筒状部45整个周向的形态配置。进而，导电性密封材料61进入到最大外径部44B的外周面与绝缘体3的内周面之间，以围绕最大外径部44B整个周向的形态配置。在导电性密封材料61中配置于中心电极4的外侧的部分的顶端61A(前端)例如处于最大外径部44B的顶端(前端)的位置或比该位置靠顶端侧(前侧)的位置(例如，缩径部44A与锥部13A之间的位置)。而且，凹部46配置成自身的顶端46A在轴线的方向上比上述顶端61A靠顶端侧(接地电极8侧)。

关于以上述方式构成的火花塞1，在通过轴线CL的任意的平面方向上剖切而得到的剖切面中，在轴线的方向上的凸缘部44的最大外径部44B的位置(图2所示的区域AR1的位置)处，凹部46的内径α相对于凸缘部44的外径β的比例α/β为40％以上。具体地说，在与轴线CL正交且通过最大外径部44B的任意的假想平面中，为“在通过轴线CL的任意的平面方向上剖切而得到的剖切面中，凹部46的内径α相对于凸缘部44的外径β的比例α/β为40％以上的关系”即可。例如，在预定区域AR1内与轴线CL正交的任意的假想平面P1中，为“在通过轴线CL的任意的平面方向上剖切而得到的剖切面中，凹部46的内径α相对于凸缘部44的外径β的比例α/β为40％以上的关系”即可。更优选的是，在与轴线CL正交的假想平面中的通过最大外径部44B的任意的假想平面中，可以为“在通过轴线CL的所有的平面方向的各剖切面中，凹部46的内径α相对于凸缘部44的外径β的比例α/β为40％以上的关系”。

作为确定是否成为这样的关系的方法，通过CT(computed tomography：计算机断层扫描)技术来确定火花塞1中的最大外径部44B的位置，在该位置处沿与轴线CL正交的平面方向进行切断研磨，在该剖切面利用扫描型电子显微镜(SEM：Scanning ElectronMicroscope)进行确认，来确认在该剖切面中在通过轴线CL且与轴线CL正交的任意的方向上凹部46的内径α相对于凸缘部44的外径β的比例α/β是否为40％以上即可。

另外，在与轴线CL正交的假想平面中的、通过比中心电极4中的最大外径部44B靠后端侧的部分(具体地说，筒状部45)的任意的假想平面中，可以为“在通过轴线CL的所有的平面方向的各剖切面中，凹部46的内径α相对于凸缘部44的外径β的比例α/β为40％以上的关系”。

A3.第二方式

接下来，参照图3等来对第二方式的火花塞201进行说明。第二方式的火花塞201仅在将图2所示的第一方式的火花塞1的区域Z(贯通孔3A内的区域中的从电阻体63的顶端(前端)到台阶部13的顶端(前端)附近为止的区域)的结构替换成图3所示的区域Z的结构这一点上与第一方式的火花塞1不同，除此以外与第一方式的火花塞1相同。具体地说，第二方式的火花塞201的中心电极及导电性密封材料的结构与第一方式的火花塞1不同，中心电极及导电性密封材料以外的结构与第一方式的火花塞1相同。因此，对于在火花塞201中除了中心电极及导电性密封材料以外的结构，标注与第一方式的火花塞1相同的附图标记并省略详细的说明。

第二方式的火花塞201的中心电极204为除了将图2所示的凹部46变更为图3所示的凹部246这一点以外与第一方式的火花塞1的中心电极4相同的结构。因此，对于在中心电极204中形成与中心电极4(图2)相同的结构的部分，标注与中心电极4相同的附图标记并省略详细的说明。

在图3的例子中，凹部246也以从中心电极204的后端朝向顶端侧(前侧)凹陷的方式形成，且在轴线的方向上至少设置在凸缘部44的最大外径部44B的位置。在图3中，将在轴线的方向上设置有最大外径部44B的范围示出为区域AR1，以遍及设置有最大外径部44B的范围(区域AR1)整体或几乎整体的方式设置有凹部246。凹部246的顶端246A(前端)可以在轴线的方向上位于与最大外径部44B的顶端(前端)相同的位置，也可以比最大外径部44B的顶端(前端)靠顶端侧(前侧)，也可以比最大外径部44B的顶端(前端)靠后端侧。凹部246整体为内周面构成为以轴线CL为中心的圆筒面的圆筒面部248。圆筒面部248在轴线的方向上从后端246B到顶端246A为止的整个范围内为恒定的内径D1。在这样的结构中，也能够使导电性密封材料61进入到凹部246内，能够至少在最大外径部44B的位置处减少中心电极4的壁厚且在内部填充导电性密封材料61。

A4.效果

如图2所示，第一方式的火花塞1中，在凸缘部44的最大外径部44B的位置处，未利用中心电极4的材料来构成凸缘部44内的整个区域，而利用热膨胀率比中心电极4小的导电性密封材料61来构成内部的一部分区域。由于是这样的结构，能够在凸缘部44的最大外径部44B处抑制中心电极4的壁厚，且能够在最大外径部44B的位置处抑制热膨胀、热收缩。因此，在制造火花塞1时，能够在最大外径部44B的位置处缩小加热工序中的膨胀量、冷却工序中的收缩量，能够有效地抑制由于绝缘体3与中心电极4的热膨胀率差而在最大外径部44B附近产生间隙的情况。假设在最大外径部44B附近产生间隙，则容易以该间隙为起点而产生裂纹等，存在损害气密性、粘合性的可能性，但是，根据图2的结构，能够使这样的不良情况不易发生。并且，在火花塞1中，以在轴线的方向上从中心电极4的后端到达最大外径部44B为止的方式形成凹部46，并使导电性密封材料61进入到该凹部46的内部，因此能够确保在中心电极4的后端侧处导电性密封材料61与中心电极4接触的面积更大。因此，能够有效地提高导电性密封材料61与中心电极4的粘合性。另外，在图3所示的第二方式的火花塞201中也获得相同的效果。

如图2所示，关于第一方式的火花塞1，在通过轴线的任意的平面方向上剖切而得到的剖切面中，在轴线的方向上的凸缘部44的最大外径部44B的位置处，凹部46的内径α相对于凸缘部44的外径β的比例α/β为40％以上。据此，在最大外径部44B的位置处，能够确保凹部46的比例更大，因此能够进一步抑制最大外径部44B处中心电极4的壁厚，能够进一步缩小加热工序中的膨胀量、冷却工序中的收缩量。并且，在通过轴线的任意的平面方向上剖切而得到的剖切面中α/β均为40％以上，因此能够在整个周向上缩小中心电极4的壁厚，能够更切实地抑制在最大外径部44B附近产生由热膨胀率差引起的间隙的情况。此外，图3所示的第二方式的火花塞201也形成相同的结构，获得相同的效果。

在图2所示的第一方式的火花塞1中，台阶部13具有随着靠近第一孔部11而内径逐渐缩小的锥部13A。而且，凸缘部44的顶端侧的表面与锥部13A的表面接触，凹部46的顶端比锥部13A的顶端靠第一孔部11侧。据此，能够在轴线的方向上至少在从中心电极4的后端到锥部13A的顶端为止的范围内减少中心电极4的壁厚，能够抑制在该范围内产生间隙。并且，由于凹部46的深度(轴线的方向的长度)变得更大，能够使导电性密封材料61与中心电极4接触的面积更大，能够进一步提高导电性密封材料61与中心电极4的粘合性。

在图2所示的第一方式的火花塞1中，导电性密封材料61进入到凸缘部44的外周面与贯通孔3A的内周面之间。而且，凹部46配置成自身的顶端46A在轴线的方向上比导电性密封材料61中的配置在中心电极4的外侧的部分的顶端61A靠顶端侧(接地电极8侧)。这样，如果导电性密封材料61进入到凸缘部44的外周面与贯通孔3A的内周面之间，则进一步提高凸缘部44的外周面与贯通孔3A的内周面之间的密封性。不过，在该结构中，如果凸缘部44的壁厚较大，则在加热工序、冷却工序中凸缘部44的膨胀量、收缩量增大，因此在凸缘部44的外周面与导电性密封材料61之间容易产生间隙。但是，根据图2的结构，通过使导电性密封材料61进入到凹部46内而能够在整个凸缘部44上抑制热膨胀、热收缩，能够切实地抑制在凸缘部44的外周面附近产生间隙的情况。并且，凹部46的深度(轴线的方向的长度)大到自身的顶端46A到达比导电性密封材料61的顶端61A靠顶端侧的程度，因此能够使导电性密封材料61与中心电极4接触的面积更大，能够进一步提高导电性密封材料61与中心电极4的粘合性。

在图2所示的第一方式的火花塞1中，凸缘部44在比最大外径部44B靠顶端侧的位置具有随着靠近轴部42而外径逐渐缩小的缩径部44A。而且，凹部46在轴线的方向上比缩径部44A的后端靠轴部42侧的位置具有内径比最大外径部44B处的最大内径(内径D1)小的小径部47。在如火花塞1这样设置有凹部46的结构中，通过将凹部46形成得更深，能够在轴线的方向上确保能够抑制热膨胀率差的区域更大，且能够进一步提高导电性密封材料61与中心电极4的粘合性，但是，在缩径部44A(随着靠近轴部42而外径逐渐缩小的部分)形成在凸缘部44的顶端侧的结构中，如果将内径较大的凹部46以到达缩径部44A的内部的方式形成，则缩径部44A处的壁厚变小，存在强度不足的可能性。但是，如图2所示，如果将小径部47(内径比最大外径部44B处的最大内径小的部分)设置于在凹部46中比缩径部44A的后端靠轴部42侧的位置，则能够确保在缩径部44A处壁厚更大，且能够将凹部46形成得更深。

图2所示的第一方式的火花塞1中，在凹部46的后端侧设置有随着靠近后端而而内径逐渐增大的扩径部49。如果这样设置扩径部49，则在制造工序中导电性密封材料61的原料易于进入到凹部46内，因此易于提高在凹部46内导电性密封材料61的密度。例如，在利用热压成型来进行玻璃封装的情况下，能够采用如下这样的方法：在将中心电极、导电性密封材料(作为原料的粉末材料)、电阻体、端子配件等配置在形成于绝缘体的贯通孔内之后，通过对这些部件进行加热而使粉末材料熔融，此后，通过进行冷却而使熔融的导电性密封材料固化并粘合在中心电极与电阻体之间。在利用这样的工序来进行制造的情况下，如果导电性密封材料61的原料在应成为中心电极4的成型体中难以进入到凹部46内，则在最终制品中凹部46内的导电性密封材料61的密度降低，存在当使用时在凹部46附近发生开裂等的可能性，但如果设置有图2所示的结构这样的扩径部49，则能够不易发生这样的不良情况。

A5.评价试验

接下来，对于为了验证本发明的效果而进行的试验的结果进行说明。

作为用于验证试验的实施例1～18，准备了18种火花塞。18种火花塞形成为与图3所示的第二方式的火花塞201相同的结构。

实施例1～18是将图3所示的内径D1、外径D2、内径D3进行各种变更而得到的。实施例1～6的火花塞的图3所示的内径D1(凹部246的内径)的大小彼此不同，但除此以外是相同的。使实施例7～18的火花塞的图3所示的外径D2(凸缘部44中的最大外径部44B的外径)的大小与实施例1～6不同。实施例7～12的火花塞的图3所示的内径D1(凹部246的内径)的大小彼此不同，但除此以外是相同的。使实施例13～18的火花塞的图3所示的内径D3(第二孔部12的内径)与实施例1～12不同。实施例13～18的火花塞的图3所示的内径D1(凹部246的内径)的大小彼此不同，但除此以外是相同的。

实施例1～18的结构中，图3所示的凹部246的内周面为以轴线CL为中心的圆筒面(内径D1的圆筒面)，最大外径部44B的外周面为以轴线CL为中心的圆筒面(外径D2的圆筒面)，第二孔部12的内周面也是以轴线CL为中心的圆筒面(内径D3的圆筒面)。这样构成的实施例1～18的各实施例中，在与轴线CL正交且通过最大外径部44B的任意的假想平面中，在通过轴线CL的所有的平面方向上的各剖切面中，凹部46的内径α(内径D1)相对于凸缘部44的外径β(最大外径部44B的外径D2)的比例α/β(D1/D2)为恒定值。

另外，准备了用于与实施例进行比较的比较例1、2。比较例1、2是将图3所示的火花塞201的一部分进行变更而得到的结构，具体地说，是将图3的结构中凹部246内替换成中心电极204的材料而不设置凹部246的结构。

对于这样的实施例1～18及比较例1、2，以如下方式进行了密封性的评价试验。首先，在将具有流动性的树脂容纳在预定的容器内的状态下，使作为样本的火花塞的顶端侧的一部分(图1中的绝缘体3的顶端部附近)进入到树脂内，在这样使绝缘体的顶端部附近进入到树脂内的状态下，使配置有火花塞的空间(树脂外的空间)成为减压状态。树脂使用环氧冷埋树脂(STRUERS(司特尔)制specifics-20)。

具体地说，图3所示的实施例1～18及比较例1、2各自的样本各准备三个。并且对于各自的样本进行上述试验，不过，在各自的实施例中，一个样本以10000Pa的减压状态进行试验，一个样本以5000Pa的减压状态进行试验，一个样本以1000Pa的减压状态进行试验。

并且，对于试验后的各样本，通过研磨，形成在图3所示的最大外径部44B的顶端位置(前端位置)处沿与轴线CL正交的平面方向剖切而得到的半剖面，并通过附属于扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope)的能量散布型X线分析仪(EDS：EnergyDispersive Spectrometer)来确认在最大外径部44B的顶端位置(前端位置)的剖面上是否存在上述树脂。

在实施例1～18及比较例1、2中，将在以10000Pa的减压状态进行了试验的样本中能够确认到树脂的样本设为“△”，将在以5000Pa的减压状态进行了试验的样本中能够确认到树脂的样本设为“○”，将在以1000Pa的减压状态进行了试验的样本中能够确认到树脂的样本设为“◎”，将在以1000Pa的减压状态进行了试验的样本中能够确认到树脂的样本设为“☆”。在表1中示出其结果。

【表1】

由表1显而易见地，在不存在图3所示的凹部246的比较例1、2中以10000Pa的减压状态进行了试验的样本中也确认到树脂，在存在凹部246的实施例1～18中，在以10000Pa的减压状态进行了试验的样本中未确认到树脂。其理由可以认为是由于，在实施例1～18的样本中，通过在图3所示的凹部246内填充导电性密封材料61而减轻在最大外径部44B附近中心电极204与绝缘体3的热膨胀率差的影响，使得在最大外径部44B的边界面不易产生间隙。

另外，由表1显而易见地，在D1/D2(α/β)的比例为40％以上的实施例4～6、9～12、15～18中，在5000Pa的减压状态下也未确认到树脂。其理由可以认为是由于，在图3所示的最大外径部44B的位置处导电性密封材料61所占的比例较大，因此进一步减轻在最大外径部44B附近中心电极204与绝缘体3的热膨胀率差的影响，使得在最大外径部44B的边界面更加不易产生间隙。

＜其他实施方式＞

本发明不限于本说明书的实施方式的各方式、变形例，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者，为了实现上述的效果的一部分或全部，与在发明内容一栏中记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征能够适当地进行替换、组合。只要该技术特征在本说明书中未说明为是必须的，则能够适当删除。作为变更例，例如符合以下的这样的结构。

在上述的实施方式中，凹部的顶端(前端)在轴线的方向上比设置有最大外径部的区域(图2、图3所示的区域AR1)的中心位置靠顶端侧(前侧)，但在上述的实施方式或对上述的实施方式进行变更而得到的任意的例子中，凹部的顶端(前端)也可以在轴线的方向上比设置有最大外径部的区域(图2、图3所示的区域AR1)的中心位置靠后端侧。

在上述的实施方式或对上述的实施方式进行变更而得到的任意的例子中，在最大外径部的范围(区域AR1)的整体上形成有凹部，但也可以在轴线的方向上的最大外径部的范围的至少一部分设置有凹部即可。

另外，凹部处的圆筒面部的内径不限定于图2、图3这样的大小，也可以比其大，还可以比其小。

也可以构成为在图2所示的第一方式的结构中省略扩径部而使圆筒面部到达中心电极的后端，也可以构成为在图2所示的第一方式的结构中省略小径部而使圆筒面部的顶端(前端)处于凹部的顶端(前端)。

在上述的实施方式或对上述的实施方式进行变更而得到的任意的例子中，凹部的顶端(前端)在轴线的方向上处于至少比最大外径部的后端靠顶端侧(前侧)的位置即可，也可以比最大外径部B的顶端(前端)靠顶端侧(前侧)或靠后端侧，还可以比缩径部的顶端(前端)靠顶端侧(前侧)或靠后端侧。

在上述的实施方式或对上述的实施方式进行变更而得到的任意的例子中，能够如图4～图6所示地对结构进行变更。此外，图4～图6所示的火花塞301、401、501仅在将图2所示的第一方式的火花塞1的区域Z(贯通孔3A内的区域中的从电阻体63的顶端(前端)到台阶部13的顶端(前端)附近为止的区域)的结构替换成图4～图6各自所示的区域Z的结构这一点上与第一方式的火花塞1不同，除此以外与第一方式的火花塞1相同。图4～图6的火花塞301、401、501的中心电极及导电性密封材料的结构与第一方式的火花塞1不同，中心电极及导电性密封材料以外的结构与第一方式的火花塞1相同。因此，对于在火花塞301、401、501中除了中心电极及导电性密封材料以外的结构，标注与第一方式的火花塞1相同的附图标记，并省略详细的说明。

图4所示的变形例1的火花塞301中，在中心电极304处未在凸缘部44的后方侧设置筒状部，凸缘部44的后端成为中心电极304的后端。在这样的结构的火花塞中形成有从凸缘部44的后端朝向顶端侧(前侧)连续的凹部346。在本例中，在从凸缘部44的后端起预定范围内形成有具有恒定的内径的圆筒面部348，在比圆筒面部348靠顶端侧(前侧)的位置形成有小径部347。在这样的结构的火花塞中，在凹部346内填充有导电性密封材料61。

图5所示的变形例2的火花塞501中，中心电极404的后端部附近(配置在凸缘部44的后方侧的部分)构成为非筒状部，形成为在后方侧突出的形态。凹部446形成为从比中心电极404的后端稍靠前侧的位置朝向顶端侧(前侧)凹陷的形状，且在从凸缘部44的后端起预定范围内形成有具有恒定的内径的圆筒面部448，在比圆筒面部448靠顶端侧(前侧)的位置形成有小径部447。在这样的结构的火花塞中，在凹部446内填充有导电性密封材料61。

图6所示的变形例3的火花塞501中，在中心电极504处未在凸缘部44的后方侧设置筒状部，凸缘部44的后端成为中心电极504的后端。在这样的结构的火花塞中形成有从凸缘部44的后端朝向顶端侧(前侧)连续的凹部546。在本例中，在从凸缘部44的后端起预定范围内形成有扩径部549，在扩径部549的顶端侧(前侧)形成有具有恒定的内径的圆筒面部548。在这样的结构的火花塞中，在凹部546内填充有导电性密封材料61。

附图标记说明

1、201、301、401、501…火花塞

3…绝缘体

3A…贯通孔

4、204、304、404、504…中心电极

5…端子配件

7…主体金属件

8…接地电极

11…第一孔部

12…第二孔部

13…台阶部

13A…锥部

42…轴部

44…凸缘部

44A…缩径部

44B…最大外径部

46、246、346、446、546…凹部

47、347、447…小径部

49、549…扩径部

61…第一密封层(导电性密封材料)

63…电阻体

CL…轴线。

Claims (6)

1.一种火花塞，具备：

筒状的主体金属件，在所述主体金属件自身的顶端侧连接有接地电极；

绝缘体，具备贯通孔且所述贯通孔沿轴线的方向延伸，所述贯通孔呈第一孔部与内径比所述第一孔部大的第二孔部经由台阶部而连结的形态；

中心电极，具备配置在所述第二孔部内且支撑于所述台阶部的凸缘部和从所述凸缘部向所述第一孔部侧延伸的轴部，且热膨胀率比所述绝缘体大；

电阻体，配置在所述第二孔部内，且所述电阻体自身的顶端与所述中心电极的后端分隔开地配置；及

导电性密封材料，热膨胀率比所述中心电极小，且在所述第二孔部内至少填充于所述中心电极与所述电阻体之间，

所述中心电极具有从自身的后端侧朝向顶端侧连续的凹部，

所述凹部在所述轴线的方向上至少设置于所述凸缘部的最大外径部的位置，

所述导电性密封材料从所述中心电极的后端进入到所述凹部内。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

在通过所述轴线的任意的平面方向上剖切而得到的剖切面中，在所述轴线的方向上的所述凸缘部的最大外径部的位置处，所述凹部的内径α相对于所述凸缘部的外径β的比例α/β为40％以上。

3.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

所述台阶部具有随着靠近所述第一孔部而内径逐渐缩小的锥部，

所述凸缘部的顶端侧的表面与所述锥部的表面接触，

所述凹部的顶端与所述锥部的顶端相比更靠所述第一孔部侧。

4.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

所述导电性密封材料进入到所述凸缘部的外周面与所述贯通孔的内周面之间，

所述凹部自身的顶端配置于比所述导电性密封材料中配置在所述中心电极的外侧的部分的顶端在所述轴线的方向上更靠所述接地电极侧。

5.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

所述凸缘部在比所述最大外径部靠顶端侧的位置具有随着靠近所述轴部而外径逐渐缩小的缩径部，

所述凹部在所述轴线的方向上比所述缩径部的后端靠所述轴部侧的位置具有内径比所述最大外径部处的最大内径小的小径部。

6.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

在所述凹部的后端侧设置有随着靠近后端而内径逐渐增大的扩径部。