CN111799657B - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火花塞，能够抑制火花塞的松动。火花塞的特征在于，具备筒状的主体金属件，上述主体金属件具有在外周形成有外螺纹的安装螺纹部，在沿着上述主体金属件的轴线的方向上，上述外螺纹的有效直径最大的有效直径最大部存在于比上述安装螺纹部的中央靠后端侧，上述有效直径成为极大值的有效直径极大部存在于比上述有效直径最大部靠前端侧。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及火花塞。

背景技术

点火用火花塞向内燃机例如汽油发动机的安装动作是通过使形成于火花塞的主体金属件的外表面的螺纹部与设于发动机缸盖的内螺纹螺合来进行的。并且，螺纹部的有效直径通常是一致的(例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2015-225774号公报

发明内容

发明要解决的课题

另外，一般，使螺纹部越长，则配置发动机的水套的场所的自由度越高，因此优选。但是，在使螺纹部的有效直径一致的情况下，螺纹部的长度越长，则螺纹部与发动机缸盖接触的面积越大，结果是每单位面积的面压力下降。因此，存在如下的课题：在受到基于发动机的燃烧循环的振动时，螺纹部越长则火花塞越容易松动。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述课题而作出，能够作为以下的形态来实现。

(1)根据本发明的一形态，提供一种火花塞。该火花塞具备筒状的主体金属件，上述主体金属件具有在外周形成有外螺纹的安装螺纹部，在沿着上述主体金属件的轴线的方向上，上述外螺纹的有效直径为最大的有效直径最大部存在于比上述安装螺纹部的中央靠后端侧，上述有效直径为极大值的有效直径极大部存在于比上述有效直径最大部靠前端侧。一般，主体金属件中，与后端侧相比前端侧更容易受到来自发动机内的热量，因此有膨胀的倾向。但是，根据本形态的火花塞，在将火花塞固定于发动机缸盖的情况下，在有效直径最大部处面压力增大，并且比有效直径最大部靠前端侧的有效直径极大部也热膨胀，由此在有效直径极大部处面压力也增大。因此，抑制了火花塞的摇晃，结果是能够抑制火花塞的松动。

(2)在上述形态的火花塞的基础上，也可以是，在沿着上述轴线的方向上，上述有效直径极大部存在于比上述安装螺纹部的中央靠前端侧。根据本形态的火花塞，与有效直径极大部存在于比安装螺纹部的中央靠后端侧的情况相比，有效直径最大部与有效直径极大部之间的距离变长，与发动机缸盖接触的位置彼此间的距离变远。因此，抑制了火花塞的摇晃，结果是能够更加有效地抑制火花塞的松动。

(3)在上述形态的火花塞的基础上，也可以是，沿着上述轴线的方向上的上述安装螺纹部的长度为26.5mm以上。根据本形态的火花塞，能够适当地使用于一般有容易产生松动倾向的安装螺纹部的长度较长这一形态的火花塞。

(4)在上述形态的火花塞的基础上，也可以是，上述火花塞还具备：绝缘体，配置于上述主体金属件的内周，并具有轴孔；及中心电极，配置于上述轴孔，并具备向外周侧突出的凸缘部，上述绝缘体具备在上述轴孔中向内周侧突出的轴孔内台阶部，上述轴孔内台阶部与上述凸缘部相接，在沿着上述轴线的方向上，上述有效直径极大部存在于比上述轴孔内台阶部与上述凸缘部接触的部分的后端靠前端侧。根据本形态的火花塞，来自发动机内的热量经由有效直径极大部而从主体金属件高效地放出，因此热导出良好。

(5)在上述形态的火花塞的基础上，也可以是，上述火花塞还具备配置于上述主体金属件的内周并具有轴孔的绝缘体，上述绝缘体具备向外周突出的绝缘体台阶部，上述主体金属件具备向内周突出的金属件内台阶部，上述绝缘体台阶部经由密封件而与上述金属件内台阶部相接，在沿着上述轴线的方向上，上述有效直径极大部存在于比上述金属件内台阶部的后端靠前端侧。根据本形态的火花塞，来自发动机内的热量经由有效直径极大部而从主体金属件高效地放出，因此热导出良好。

(6)在上述形态的火花塞的基础上，也可以是，在沿着上述轴线的方向上，上述有效直径极大部存在于上述金属件内台阶部。根据本形态的火花塞，来自发动机内的热量经由有效直径极大部而从主体金属件高效地放出，因此热导出良好。

另外，本发明能够以各种形态来实现，例如能够以安装有火花塞的发动机缸盖等方式来实现。

附图说明

图1是表示火花塞的局部截面的说明图。

图2是表示安装螺纹部的外螺纹的有效直径的位移的图。

图3是说明火花塞的有效直径最大部及有效直径极大部的位置关系的图。

图4是表示第二实施方式中的外螺纹的有效直径的位移的图。

具体实施方式

A.第一实施方式：

图1是表示火花塞100的局部截面的说明图。在图1中，以火花塞100的轴心即轴线CA为边界，而在纸面右侧图示火花塞100的外观形状，在纸面左侧图示火花塞100的截面形状。在本实施方式的说明中，将图1中的下方侧称为火花塞100的前端侧，将图1中的上方侧称为火花塞100的后端侧。

火花塞100具备：绝缘体10，具有沿着轴线CA的轴孔12；中心电极20，设置于轴孔12中；筒状的主体金属件50，配置于绝缘体10的外周；及接地电极30，接地电极30的基端被固定于主体金属件50。

绝缘体10是通过对以氧化铝为主的陶瓷材料进行烧固而形成的绝缘子。绝缘体10是配置于主体金属件50的内周的部件，是在中心形成有在前端侧收容中心电极20的一部分并在后端侧收容端子配件40的一部分的轴孔12的筒状的部件。在绝缘体10的轴向中央，形成有外径较大的中央主体部19。在中央主体部19的后端侧，形成有外径比中央主体部19的外径小的后端侧主体部18。在中央主体部19的前端侧，形成有外径比后端侧主体部18的外径小的前端侧主体部17。在前端侧主体部17的更前端侧处，形成有越靠近中心电极20侧则外径越小的长腿部13。

主体金属件50是包围并保持从绝缘体10的后端侧主体部18的一部分到长腿部13的部位的筒状的金属件。主体金属件50由例如低碳钢形成，并且整体被实施了镀镍或镀锌等镀敷处理。主体金属件50从后端侧依次具备工具卡合部51、密封部54及安装螺纹部52。用于将火花塞100安装于发动机缸盖90的工具与工具卡合部51嵌合。安装螺纹部52是在主体金属件50的外周整周地形成有外螺纹的部分，是拧入发动机缸盖90的安装螺纹孔93的部分。密封部5在安装螺纹部52的根部呈凸缘状地形成。通过弯折板体而形成的环状的垫片65嵌插于密封部54与发动机缸盖90之间。主体金属件50的前端侧的端面57是中空的圆状，绝缘体10的长腿部13的前端和中心电极20的前端从其中央突出。

在主体金属件50的比工具卡合部51靠后端侧处，设有厚度较薄的铆接部53。另外，在密封部54与工具卡合部51之间，设有与铆接部53相同地厚度较薄的压缩变形部58。在主体金属件50的从工具卡合部51到铆接部53的内周面与绝缘体10的后端侧主体部18的外周面之间夹设有圆环状的环部件66、67，在这些环部件66、67间还填充有滑石69的粉末。在制造火花塞100时，通过将铆接部53向内侧弯折并按压于前端侧，从而压缩变形部58发生压缩变形。通过该压缩变形部58的压缩变形，经由环部件66、67及滑石69而在主体金属件50内向前端侧按压绝缘体10。并且，通过该按压，滑石69被沿着轴线CA方向压缩，由此提高了主体金属件50内的气密性。

在主体金属件50上形成有向内周突出的金属件内台阶部56。另外，在沿着轴线CA的方向上，将金属件内台阶部56的后端的位置设为P2。另外，在绝缘体10上，形成有位于长腿部13的后端并向外周突出的绝缘体台阶部15。在主体金属件50的内周，金属件内台阶部56经由环状的密封件68而与绝缘体台阶部15接触。该密封件68是保持主体金属件50与绝缘体10之间的气密性的部件，防止燃烧气体的流出。在本实施方式中，作为密封件，使用板密封件。

中心电极20是在电极部件21的内部埋设有导热性比电极部件21优异的芯材22的棒状的部件。电极部件21由以镍为主要成分的镍合金形成，芯材22由铜或以铜为主要成分的合金形成。在中心电极20的前端侧的端部也可以接合由例如铱合金等形成的贵金属电极头。

在中心电极20的后端侧的端部旁边，形成有向外周侧突出的凸缘部23。凸缘部23与在绝缘体10的轴孔12中向内周侧突出的轴孔内台阶部14从后端侧接触，在绝缘体10内对中心电极20进行定位。中心电极20在中心电极20的后端侧经由密封体64及陶瓷电阻63而与端子配件40电连接。另外，在沿着轴线CA的方向上，将绝缘体10的轴孔内台阶部14与中心电极20的凸缘部23接触的部分中的后端的位置设为P1。

接地电极30由以镍为主要成分的合金形成。接地电极30的基端固定于主体金属件50的端面57。接地电极30从基端32向前端侧沿着轴线CA延伸，并以使前端部33的一侧面与中心电极20的前端面相向的方式使中间部分弯曲。在接地电极30的前端部33的朝向中心电极20侧的面设有贵金属电极头31。贵金属电极头31在自身与中心电极20之间形成有用于火花放电的间隙。贵金属电极头31由例如铂、铱、钌、铑或它们的合金形成。

图2是表示安装螺纹部52的外螺纹的有效直径的位移的图。在图2中，用虚线表示有效直径的位移，为了参考用实线表示外螺纹的螺纹牙的形状。从易于理解内容的观点出发，虚线所示的有效直径的位移表示得比实际的位移量大，不具有作为绝对值的意义。在图2中，纵轴表示外螺纹的有效直径，横轴表示沿着轴线CA的方向的位置。在此，在本说明书中，“外螺纹的有效直径”是表示由JIS B 0205规定的值。

如在图2中所示，在本实施方式的火花塞100中，外螺纹的有效直径为最大的部分即有效直径最大部D1存在于比安装螺纹部52的中央C靠后端侧。在此，“安装螺纹部52的中央C”是指在沿着轴线CA的方向上距最前端侧的螺纹牙及最后端侧的螺纹牙的距离相等的位置。另外，在比有效直径最大部D1靠前端侧处，存在有效直径为极大值的有效直径极大部D2。在此，“有效直径极大部”是指有效直径比自身的前端侧及自身的后端侧大的部分。在本实施方式中，有效直径最大部D1处的有效直径为11.125mm，有效直径极大部D2处的有效直径为11.100mm。

根据本实施方式的火花塞100，在火花塞100被固定于发动机缸盖90时能够抑制火花塞100的松动。以下，对该机理进行说明。

在火花塞100被固定于发动机缸盖90的情况下，一般，与火花塞100的后端侧相比前端侧更容易受到来自发动机内的热量。具体而言，在火花塞100的主体金属件50中，前端侧的温度上升至600℃左右，与此相对，主体金属件50的后端侧的温度仅上升至100℃左右。其结果是，在主体金属件50中，与后端侧相比前端侧更由于热量而膨胀。

在本实施方式的火花塞100中，有效直径最大部D1存在于比安装螺纹部52的中央C靠后端侧。因此，在主体金属件50受到了来自发动机内的热量的情况下，有效直径最大部D1处的热膨胀量比较小。与此相对，存在于比有效直径最大部D1靠前端侧处的有效直径极大部D2的热膨胀量比较大。其该结果是，通过与发动机缸盖90接触，而在有效直径最大部D1处面压力增大，并且在存在于比有效直径最大部D1靠前端侧处的有效直径极大部D2处面压力也变大。因此，抑制了火花塞100的摇晃，结果是能够抑制火花塞100的松动。

另外，本实施方式的火花塞100的有效直径极大部D2处的有效直径大于比有效直径极大部D2靠前端侧的部分的有效直径。因此，能够抑制由于在比有效直径极大部D2靠前端侧的部分产生过度的热膨胀而导致发动机缸盖90的安装螺纹孔93损伤。

此外，如图2所示，在本实施方式的火花塞100中，有效直径极大部D2存在于比安装螺纹部52的中央C靠前端侧。通过这样，与有效直径极大部D2存在于比中央C靠后端侧的位置的情况相比，有效直径最大部D1与有效直径极大部D2之间的距离变长，与发动机缸盖90接触的位置彼此间的距离变远。因此，有效地抑制了火花塞100的摇晃，结果是能够更加有效地抑制火花塞100的松动。

图3是说明火花塞100中的有效直径最大部D1及有效直径极大部D2的位置关系的图。在本实施方式中，在沿着轴线CA的方向上，有效直径极大部D2存在于比绝缘体10的轴孔内台阶部14与中心电极20的凸缘部23接触的部分的后端P1靠前端侧。

在此，在主体金属件50受到来自发动机内的热量的情况下，热量经由有效直径最大部D1和有效直径极大部D2而向发动机缸盖90传导，由此从主体金属件50放出。根据本实施方式，有效直径极大部D2存在于比轴孔内台阶部14与凸缘部23接触的部分的后端P1靠前端侧，因此与存在于比后端P1靠后端侧的情况相比，热量经由有效直径极大部D2而从主体金属件50高效地放出。因此，根据本实施方式的火花塞100，热导出良好。

另外，在本实施方式中，在沿着轴线CA的方向上，有效直径极大部D2存在于与金属件内台阶部56的后端P2相同的位置。也就是说，在本实施方式中，在沿着轴线CA的方向上，有效直径极大部D2存在于金属件内台阶部56的位置。在此，在绝缘体10或中心电极20受到来自发动机内的热量的情况下，热量经由密封件68及金属件内台阶部56而传导到主体金属件50之后，经由有效直径极大部D1或有效直径极大部D2而向发动机缸盖90传导。根据本实施方式，在沿着轴线CA的方向上，有效直径极大部D2存在于金属件内台阶部56的位置，因此热量经由有效直径极大部D2而从主体金属件50高效地放出。因此，根据本实施方式的火花塞100，热导出良好。

在本实施方式中，沿着轴线CA的方向上的安装螺纹部52的长度为26.5mm以上。在此，“安装螺纹部52的长度”表示从最前端的螺纹牙到密封部54的前端侧的面的长度。一般，安装螺纹部52的长度越长，则安装螺纹部52的外螺纹与发动机缸盖90的内螺纹的接触的面积越大，越有容易发生松动的倾向，但根据本形态的火花塞，能够有效地抑制松动。另外，沿着轴线CA的方向上的安装螺纹部52的长度的下限不限于此，例如也可以为18mm以上。另外，沿着轴线CA的方向上的安装螺纹部52的长度的上限不作特别限定，从火花塞100的制造容易度的观点出发，优选为70mm以下，更优选为50mm以下。

B.第二实施方式

图4是表示第二实施方式中的外螺纹的有效直径的位移的图。在图4中，也是与图2相同地，用虚线表示有效直径的位移，为了参考用实线表示外螺纹的螺纹牙的形状。从易于理解内容的观点出发，虚线所示的有效直径的位移表示得比实际的位移量大，不具有作为绝对值的意义。在图4中，纵轴表示外螺纹的有效直径，横轴表示沿着轴线CA的方向上的位置。在第二实施方式中，与第一实施方式相比，外螺纹的有效直径的位移的方式不同，但除此以外的结构相同。

在第一实施方式中，在沿着轴线CA的方向上，有效直径极大部D2存在于与金属件内台阶部56的后端P2相同的位置，但在第二实施方式中，有效直径极大部D2存在于比金属件内台阶部56的后端P2靠前端侧。通过这样，根据第二实施方式，在主体金属件50受到来自发动机的热量的情况下，热量经由有效直径极大部D2而从主体金属件50高效地放出。因此，根据本实施方式的火花塞100，热导出良好。

C.其他实施方式：

本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部或者为了达成上述效果的一部分或全部，与发明内容部分记载的各形态中的技术特征对应的实施方式中的技术特征能够适当地进行替换或组合。另外，只要该技术特征在本说明书中并未作为必不可少的技术特征进行说明，就能够适当削除。

在上述实施方式中，如图2所示，在沿着主体金属件50的轴线CA的方向上，有效直径极大部D2存在于比安装螺纹部52的中央C靠前端侧。但是，不限于此。在沿着主体金属件50的轴线CA的方向上，有效直径极大部D2也可以存在于安装螺纹部52的中央C，还可以存在于比安装螺纹部52的中央C靠后端侧。

在上述实施方式中，在沿着轴线CA的方向上，有效直径极大部D2存在于比绝缘体10的轴孔内台阶部14与中心电极20的凸缘部23接触的部分的后端P1靠前端侧。但是，不限于此，在沿着轴线CA的方向上，有效直径极大部D2也可以存在于与后端P1相同的位置，还可以存在于比后端P1靠后端侧。

在第一实施方式中，在沿着轴线CA的方向上，有效直径极大部D2存在于与金属件内台阶部56的后端P2相同的位置。在第二实施方式中，有效直径极大部D2存在于比金属件内台阶部56的后端P2靠前端侧。但是，不限于此，在沿着轴线CA的方向上，有效直径极大部D2也可以存在于比金属件内台阶部56的后端P2靠后端侧。

在上述实施方式中，如图3所示，金属件内台阶部56相对于比自身靠前端侧的部分及比自身靠后端侧的部分向内周突出。但是，不限于此。金属件内台阶部56只要相对于比自身靠后端侧的部分向内周突出即可。

在上述实施方式中，在沿着轴线CA的方向上，绝缘体台阶部15存在于比轴孔内台阶部14靠前端侧。但是，不限于此，在沿着轴线CA的方向上，绝缘体台阶部15也可以存在于与轴孔内台阶部14相同的位置，还可以存在于比轴孔内台阶部14靠后端侧。另外，从制造火花塞100的观点出发，优选为在沿着轴线CA的方向上，绝缘体台阶部15存在于比轴孔内台阶部14靠前端侧。

附图标记的说明

10…绝缘体

12…轴孔

13…长腿部

14…轴孔内台阶部

15…绝缘体台阶部

17…前端侧主体部

18…后端侧主体部

19…中央主体部

20…中心电极

21…电极部件

22…芯材

23…凸缘部

30…接地电极

31…贵金属电极头

32…基端

33…前端部

40…端子配件

50…主体金属件

51…工具卡合部

52…安装螺纹部

53…铆接部

54…密封部

56…金属件内台阶部

57…端面

58…压缩变形部

63…陶瓷电阻

64…密封体

65…垫片

66，67…环部件

68…密封件

69…滑石

90…发动机缸盖

93…安装螺纹孔

100…火花塞

C…中央

CA…轴线

D1…有效直径最大部

D2…有效直径极大部

P1…后端

P2…后端。

Claims (7)

1.一种火花塞，其特征在于，

所述火花塞具备筒状的主体金属件，所述主体金属件具有在外周形成有外螺纹的安装螺纹部，

在沿着所述主体金属件的轴线的方向上，

所述外螺纹的有效直径为最大的有效直径最大部存在于比所述安装螺纹部的中央靠后端侧，

所述有效直径为极大值的有效直径极大部存在于比所述有效直径最大部靠前端侧，

所述前端侧是用于火花放电的间隙所在的一侧，所述后端侧是与所述前端侧相反的一侧，

所述有效直径为极大值的有效直径极大部是有效直径比自身的前端侧及自身的后端侧大的部分。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

在沿着所述轴线的方向上，所述有效直径极大部存在于比所述安装螺纹部的中央靠前端侧。

3.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

沿着所述轴线的方向上的所述安装螺纹部的长度为26.5mm以上。

4.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于，

沿着所述轴线的方向上的所述安装螺纹部的长度为26.5mm以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述火花塞还具备：

绝缘体，配置于所述主体金属件的内周，并具有轴孔；及

中心电极，配置于所述轴孔，并具备向外周侧突出的凸缘部，

所述绝缘体具备在所述轴孔中向内周侧突出的轴孔内台阶部，

所述轴孔内台阶部与所述凸缘部相接，

在沿着所述轴线的方向上，

所述有效直径极大部存在于比所述轴孔内台阶部与所述凸缘部相接的部分的后端靠前端侧。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述火花塞还具备配置于所述主体金属件的内周并具有轴孔的绝缘体，

所述绝缘体具备向外周突出的绝缘体台阶部，

所述主体金属件具备向内周突出的金属件内台阶部，

所述绝缘体台阶部经由密封件而与所述金属件内台阶部相接，

在沿着所述轴线的方向上，

所述有效直径极大部存在于比所述金属件内台阶部的后端靠前端侧。

7.根据权利要求6所述的火花塞，其特征在于，

在沿着所述轴线的方向上，

所述有效直径极大部存在于所述金属件内台阶部的位置。

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