CN113396513A

CN113396513A - 火花塞

Info

Publication number: CN113396513A
Application number: CN202080012315.1A
Authority: CN
Inventors: 伴谦治; 后泽达哉
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2040-11-19
Also published as: JP7216802B2; US11715933B2; US20220360051A1; WO2021140756A1; JPWO2021140756A1; DE112020006495T5; CN113396513B

Abstract

火花塞(100)具备中心电极(20)、在内侧绝缘保持中心电极(20)的筒状的主体配件(50)及与中心电极(20)的前端部对向的接地电极(30)，其中，主体配件(50)具有在与轴向交叉的方向上贯通的贯通孔(55)，接地电极(30)具备：压入部(31)，向贯通孔(55)插入而固定于主体配件(50)；突出部(133)，向主体配件(50)的内侧突出；及插通部(32)，配置于压入部(31)与突出部(133)之间，向贯通孔(55)插通而与贯通孔(55)的内表面之间形成间隙，贯通孔(55)的内表面与插通部(32)的外表面(32A)之间的角度α为0°<α<90°的范围。

Description

火花塞

技术领域

本公开涉及火花塞。

背景技术

作为火花塞，已知有例如日本特开2019-46660号公报所记载的火花塞。该火花塞具备中心电极、筒状的主体配件、将中心电极与主体配件之间绝缘的绝缘体及与中心电极的前端部对向的大致圆柱形状的接地电极端头。在主体配件形成有孔部。接地电极端头压入于筒状的主体配件的孔部，向主体配件的内侧突出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-46660号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在将接地电极端头向筒状的主体配件的孔部压入并使其向主体配件的内侧突出的结构中，担心因车辆的振动而在主体配件的孔部的边缘与接地电极端头的外表面接触的部分产生裂纹。

用于解决课题的手段

本公开的火花塞具备中心电极、在内侧绝缘保持所述中心电极的筒状的配件及与所述中心电极的前端部对向的接地电极，其中，所述配件具有在与轴向交叉的方向上贯通的贯通孔，所述接地电极具备：固定部，向所述贯通孔插入而固定于所述配件；突出部，向所述配件的内侧突出；及插通部，配置于所述固定部与所述突出部之间，向所述贯通孔插通而与所述贯通孔的内表面之间形成间隙，所述贯通孔的内表面与所述插通部的外表面之间的角度α为0°<α<90°的范围。

发明效果

根据本公开，能够抑制由配件的贯通孔的边缘与接地电极的外表面接触引起的裂纹的产生。

附图说明

图1是实施方式1的火花塞的剖视图。

图2是将图1的火花塞的前端部放大的剖视图。

图3是示出压入于贯通孔的状态的接地电极的剖视图。

图4是将主体配件中的贯通孔的附近放大而示出的剖视图。

图5是将主体配件的周壁的内表面侧的贯通孔的附近放大而示出的图。

图6是示出向具有不同的扩径部的贯通孔压入了接地电极的状态的剖视图。

图7是示出压入于实施方式2的贯通孔的状态的接地电极的剖视图。

图8是将实施方式3的火花塞的前端部放大的剖视图。

图9是示出实施方式3的接地电极压入于贯通孔的状态的剖视图。

图10是示出实施方式3的接地电极的立体图。

具体实施方式

[本公开的实施方式的说明]

首先，列举本公开的实施方案并进行说明。

(1)本公开的火花塞具备中心电极、在内侧绝缘保持所述中心电极的筒状的配件及与所述中心电极的前端部对向的接地电极，其中，所述配件具有在与轴向交叉的方向上贯通的贯通孔，所述接地电极具备：固定部，向所述贯通孔插入而固定于所述配件；突出部，向所述配件的内侧突出；及插通部，配置于所述固定部与所述突出部之间，向所述贯通孔插通而与所述贯通孔的内表面之间形成间隙，所述贯通孔的内表面与所述插通部的外表面之间的角度α为0°<α<90°的范围。

根据本结构，由于配件中的贯通孔的内表面与接地电极中的插通部的外表面之间的角度α为0°<α<90°的范围，所以即使在产生了车辆的振动等的情况下也能够抑制配件的贯通孔的边缘向接地电极的外表面的接触。由此，能够抑制由配件的贯通孔的边缘与接地电极的外表面接触引起的裂纹的产生。

(2)与所述插通部之间形成间隙的所述贯通孔的内表面是规定的角度的倾斜面。

这样一来，能够容易地进行贯通孔的内表面的形成。

(3)与所述插通部之间形成间隙的所述贯通孔的内表面是曲面。

这样一来，能够使供插通部插通的贯通孔的内表面与供固定部压入的贯通孔的内表面的交界部平滑，因此能够进一步抑制由配件的贯通孔的边缘与接地电极的外表面接触引起的裂纹的产生。

(4)所述插通部是关于向所述贯通孔的插通方向而外径恒定的形状。

这样一来，由于插通部为恒定的外径，所以能够容易地进行接地电极的形成。

(5)所述插通部朝向所述配件的内侧而外径减小。

这样一来，能够容易地进行接地电极向贯通孔的插入作业。

(6)所述贯通孔关于与所述轴向交叉的方向而内径恒定。

这样一来，能够容易地进行贯通孔的加工。

[本公开的实施方式1的详情]

以下，参照附图来说明本公开的火花塞的具体例。需要说明的是，本公开不限定于这些例示，由权利要求书表示，意在包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。

<火花塞的整体结构>

图1是实施方式1的火花塞100的剖视图。图2是将图1的火花塞100的前端部放大的剖视图。图1、图2的单点划线表示火花塞100的轴线AX。将与轴线AX垂直的面上的圆的径向简称作“径向”，将该圆的周向简称作“周向”。将图1中的下方向称作前端方向FD，将图1中的上方向称作后端方向BD。将图1、图2中的下侧称作火花塞100的前端侧，将图1、图2中的上侧称作火花塞100的后端侧。

火花塞100向内燃机安装，为了对内燃机的燃烧室内的混合气点火而使用。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、电阻体70及导电性的密封构件60、80。

<绝缘体>

绝缘体10是沿着轴线AX延伸且具有贯通绝缘体10的轴孔12的大致圆筒状的构件。绝缘体10例如使用氧化铝等陶瓷而形成。绝缘体10具备凸缘部19、后端侧主干部18、前端侧主干部17、缩外径部15及长腿部13。

凸缘部19是绝缘体10中的位于轴线方向的大致中央的部分。后端侧主干部18位于比凸缘部19靠后端侧处，具有比凸缘部19的外径小的外径。前端侧主干部17位于比凸缘部19靠前端侧处，具有比后端侧主干部18的外径小的外径。长腿部13位于比前端侧主干部17靠前端侧处，具有比前端侧主干部17的外径小的外径。长腿部13的外径越靠前端侧则越被缩径，在火花塞100安装于未图示的内燃机时，暴露于其燃烧室。缩外径部15是形成于长腿部13与前端侧主干部17之间且外径从后端侧朝向前端侧缩径的部分。

绝缘体10的内周侧的结构具备位于后端侧的大内径部12L、位于比大内径部12L靠前端侧处且内径比大内径部12L小的小内径部12S及缩内径部16。缩内径部16是形成于大内径部12L与小内径部12S之间且内径从后端侧朝向前端侧缩径的部分。

<主体配件50>

主体配件50作为整体而为圆筒形状，能够向内燃机的发动机盖固定，由导电性的金属材料(例如，低碳钢材)形成。在主体配件50形成有沿着轴线AX贯通的通孔59。主体配件50配置于绝缘体10的径向的周围。即，在主体配件50的通孔59内插入、保持有绝缘体10。绝缘体10的后端比主体配件50的后端向后端侧突出。

主体配件50作为整体而设置成以轴线AX为中心呈圆筒状。在主体配件50的内部绝缘保持有中心电极20。主体配件50具备供火花塞扳手等工具卡合的六棱柱形状的工具卡合部51、用于向内燃机安装的安装螺纹部52及形成于工具卡合部51与安装螺纹部52之间的凸缘状的座部54。安装螺纹部52的公称直径例如是M8～M18。

在主体配件50的安装螺纹部52与座部54之间嵌插有金属制的环状的垫圈5。垫圈5在火花塞100安装于内燃机时将火花塞100与内燃机的发动机盖之间的间隙密封。

主体配件50还具备设置于工具卡合部51的后端侧的薄壁的敛紧部53和设置于座部54与工具卡合部51之间的薄壁的压缩变形部58。在主体配件50中的从工具卡合部51到敛紧部53的部位的内周面与绝缘体10的后端侧主干部18的外周面之间形成的环状的区域配置有环状的线密封件6、7。在该区域中的2个线密封件6、7之间填充有滑石(talc)9的粉末。敛紧部53的后端被向径向内侧折弯，固定于绝缘体10的外周面。主体配件50的压缩变形部58在制造时通过固定于绝缘体10的外周面的敛紧部53一边被向径向内侧弯曲一边被向前端侧按压而压缩变形。通过压缩变形部58的压缩变形，绝缘体10经由线密封件6、7及滑石9而在主体配件50内被朝向前端侧按压。在主体配件50中的安装螺纹部52的内周侧的位置形成有台阶部57。绝缘体10的缩外径部15经由环状的板密封件8而由台阶部57按压，板密封件8夹持于缩外径部15与台阶部57之间。需要说明的是，能够省略板密封件8。其结果，绝缘体10通过来自敛紧部53的按压力和来自台阶部57的按压力而固定于主体配件50。另外，通过板密封件8而防止内燃机的燃烧室内的混合气从主体配件50与绝缘体10之间的间隙向外部泄露。在主体配件50的前端侧设置有将绝缘体10的长腿部13及中心电极20呈圆筒形状地包围的周壁50A。

<中心电极>

中心电极20具备沿着轴线AX延伸的棒状的中心电极主体21和发火部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。即，中心电极20的后端侧配置于轴孔12内。中心电极主体21被设为耐腐蚀性和耐热性高的金属例如镍(Ni)制或镍(Ni)被包含得最多的合金(例如，NCF600、NCF601等Ni合金)制。中心电极主体21也可以具有包含由Ni或Ni合金形成的母材和埋设于该母材的内部的芯部的2层构造。在该情况下，芯部例如由热传导性比母材优异的铜(Cu)或铜(Cu)被包含得最多的合金形成。

中心电极主体21具备设置于轴线方向的规定的位置的凸缘部24、比凸缘部24靠后端侧的部分即头部23及比凸缘部24靠前端侧的部分即腿部25。凸缘部24由绝缘体10的缩内径部16从前端侧支承。即，中心电极主体21卡定于缩内径部16。腿部25的前端侧即中心电极主体21的前端侧比绝缘体10的前端向前方侧突出。发火部29接合于中心电极主体21的前端。发火部29由铱(Ir)、铂(Pt)等高融点的贵金属或贵金属被包含得最多的合金形成。需要说明的是，能够省略发火部29并将中心电极主体部21的前端设为发火部。

<端子配件>

端子配件40是在轴线方向上延伸的棒状的构件。端子配件40从后端侧向绝缘体10的轴孔12插通，在轴孔12内位于比中心电极20靠后端侧处。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的表面例如为了防蚀而形成有Ni等的镀层。

端子配件40具备形成于轴线方向的规定位置的凸缘部42、位于比凸缘部42靠后端侧处的点火线圈连接部41及比凸缘部42靠前端侧的腿部43。端子配件40的点火线圈连接部41比绝缘体10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。在点火线圈连接部41电连接有未图示的点火线圈，对点火线圈连接部41施加用于产生放电的高电压。

<电阻体>

电阻体70在绝缘体10的轴孔12中配置于端子配件40的前端与中心电极20的后端之间。电阻体70例如具有1[kΩ]以上的电阻值(例如，5[kΩ])，具有降低火花产生时的电波噪声的功能。电阻体70例如由包含作为主成分的玻璃颗粒、玻璃以外的陶瓷颗粒及导电性材料的组成物形成。

在轴孔12中的电阻体70的前端与中心电极20的后端部之间设定有间隙，该间隙被导电性的密封构件60填埋。另一方面，在轴孔12中的电阻体70的后端与端子配件40的前端部之间设定有间隙，该间隙被导电性的密封构件80填埋。即，密封构件60与中心电极20和电阻体70分别接触，将中心电极20和电阻体70分离。密封构件80与电阻体70和端子配件40分别接触，将电阻体70和端子配件40分离。这样，密封构件60、80将中心电极20和端子配件40经由电阻体70而电连接且物理连接。密封构件60、80由具有导电性的材料(例如包含B₂O₃-SiO₂系等的玻璃颗粒和金属颗粒(Cu、Fe等)的组成物)形成。

<贯通孔>

如图2所示，在主体配件50的前端侧的周壁50A形成有在主体配件50的径向上贯通的贯通孔55。接地电极30通过向该贯通孔55压入而被固定。如图4、图5所示，贯通孔55例如是正圆形状，贯通孔55的内周面具备直径恒定的定径部55A和在中心电极20侧的开口缘部配置且遍及整周而扩径的扩径部56A。定径部55A关于贯通孔55的轴线CL的方向遍及大体全长(扩径部56A以外的全长)而设置。扩径部56A从定径部55A的端部遍及整周而呈锥状地扩径。在本实施方式中，贯通孔55的轴线CL与扩径部56A的内表面之间的角度α1(α)被设为45°。需要说明的是，角度α1不限于此，例如，如图6所示，也可以设置使与插通部32的外表面32A之间的角度α1成为30°的扩径部56B。即，角度α1是至少在贯通孔55的内表面的开口缘不形成边缘且在贯通孔55的开口缘与插通部32之间形成间隙的角度(0°<α1<90°)即可。

<接地电极>

接地电极30是正圆的圆柱形状，被设为包含贵金属而构成的接地电极端头，例如，由铱(Ir)、铂(Pt)等高融点的贵金属或贵金属被包含得最多的合金形成。接地电极30在轴线AX的方向上配置于主体配件50的前端与中心电极20的前端之间的位置。

如图3所示，接地电极30具备向贯通孔55压入的压入部31、向主体配件50的内侧突出的突出部33及配置于压入部31与突出部33之间且向贯通孔55插通而与贯通孔55的内表面之间形成间隙的插通部32。压入部31插入于贯通孔55，遍及周向的整周且遍及接地电极30的轴线方向的全长而与贯通孔55的内周面无间隙地接触。压入部31对应于请求保护的范围中的“固定部”。

如图2所示，突出部33配置于主体配件50的周壁50A内，前端部与中心电极20的前端部对向。在中心电极20与突出部33的内表面之间形成有间隙G。间隙G是产生放电的所谓火花间隙。

如图3所示，插通部32配置于贯通孔55中的扩径部56A的内侧，插通部32的外表面32A与扩径部56A的内表面之间的角度被设为α1(0°<α1<90°)，在插通部32与扩径部56A之间形成间隙S。

<实施方式1的作用、效果>

根据以上说明的本实施方式的火花塞100，由于主体配件50的贯通孔55中的扩径部56A的内表面与接地电极30中的插通部32的外表面之间的角度α1成为0°<α1<90°的范围，所以在贯通孔55的开口缘不形成边缘(edge)。由此，即使在产生了发动机的振动等的情况下，也能够抑制由主体配件50的贯通孔55的边缘与接地电极30的外表面接触引起的裂纹的产生。

[本公开的实施方式2的详情]

接着，一边参照图7一边对变更了实施方式1的贯通孔55的扩径部56A、56B的结构的实施方式2进行说明。以下，关于与实施方式1相同的结构，标注同一标号，省略其说明。

贯通孔110的扩径部111以将主体配件50的周壁50A在径向上贯通的形态设置。贯通孔110的内周面(内表面)具备直径恒定的定径部110A(内周面)和在中心电极20侧(的开口缘部)遍及整周而扩径的扩径部111。扩径部111的内表面被设为曲面，扩径部111的孔径朝向中心电极20侧(开口缘侧)呈圆弧状地扩径。扩径部111的圆弧的曲率半径R例如能够设为0.1[mm]。通过接地电极30的插通部32配置于扩径部111的内侧，在插通部32的外表面32A与扩径部111的内表面之间形成比0°大且比90°小的角度。

根据实施方式2，能够使供插通部32插通的扩径部111的内表面与贯通孔110中的供压入部31压入的部分的内表面110A的交界部110B平滑，因此能够进一步抑制由主体配件50的贯通孔110的边缘与接地电极30的外表面接触引起的裂纹的产生。

[本公开的实施方式3的详情]

接着，一边参照图8～图10一边对局部变更了上述实施方式的接地电极30的结构的实施方式3进行说明。以下，关于与上述实施方式相同的结构，标注同一标号，省略其说明。

如图8所示，在主体配件50的周壁50A设置有在径向上延伸的贯通孔120，接地电极130通过压入而固定于该贯通孔120。贯通孔120被设为遍及贯通孔120的轴线方向的全长而具有恒定的内径的正圆孔状。主体配件50的前端位于比中心电极20的前端靠前方侧处。

如图10所示，接地电极130具备向贯通孔120压入的圆柱状的压入部31和与压入部31相连的圆锥状的小径部131。如图9所示，压入部31遍及周向的整周且遍及压入部31的轴线方向的全长而与贯通孔120的内周面无间隙地接触。

小径部131具备向贯通孔120插通的插通部132和向主体配件50的内侧突出的突出部133。插通部132配置于贯通孔120内的中心电极20侧(的开口缘部)，与贯通孔120的内表面之间形成有间隙S。插通部132的外周面132A遍及整周而相对于与贯通孔120的轴线CL平行的方向形成有规定的角度α2(α)。在本实施方式中，角度α2被设为30°。角度α2不限于此，是至少在贯通孔120的内表面的开口缘不形成边缘且在贯通孔120的开口缘与插通部132之间形成间隙的角度α(0°<α<90°)即可。

突出部133被设为配置于主体配件50内且与中心电极20对向的部分。在中心电极20与突出部133的前端部之间形成有间隙G。间隙G是产生放电的所谓火花间隙。

根据实施方式3，由于插通部132朝向主体配件50的内侧而外径减小，所以能够容易地进行接地电极130向贯通孔120的插入作业。

[其他实施方式]

(1)接地电极30、130整体设为了贵金属端头，但不限于此，例如，也可以将至少包含压入部31的接地电极主体设为耐腐食性和耐热性高的金属例如镍(Ni)制或镍(Ni)被包含得最多的合金(例如，NCF600、NCF601等Ni合金)制，在接地电极主体的前端部例如通过激光焊接等焊接而接合由铱(Ir)、铂(Pt)等高融点的贵金属或贵金属被包含得最多的合金形成的贵金属端头(发火部)。

(2)贯通孔55、110、120设为了正圆形状，但不限于此，也可以设为具有长径及短径的长圆形状、多边形状。另外，接地电极30设为了正圆的圆柱状，但不限于此，也可以设为正圆以外的圆柱状、多边形的柱状。

(3)贯通孔55、110、120的轴线CL被设为与主体配件50(及中心电极20)的轴线AX正交的方向，但不限于此，也可以设为与轴线AX交叉的方向。

(4)主体配件50设为了前端开放的形态，但不限于此，也可以是前端被帽覆盖的形态。

(5)突出部33的前端部的侧面和中心电极20的前端面对向，但不限于此，也可以是突出部33的前端面和中心电极20的侧面对向的形态。

(6)接地电极30设为了通过压入(压入部31)而固定于贯通孔55的内周面的形态，但不限于此，也可以是接地电极通过焊接而固定于贯通孔55的内周面的形态。在该情况下，接地电极30也可以是未相对于贯通孔55的内周面遍及整周而接触，是与贯通孔55的内周面的一部分接触的形态。

标号说明

5：垫圈6、7：线密封件8：板密封件9：滑石10：绝缘体12：轴孔12L：大内径部12S：小内径部13：长腿部15：缩外径部16：缩内径部17：前端侧主干部18：后端侧主干部19：凸缘部20：中心电极21：中心电极主体23：头部24：凸缘部25：腿部29：发火部30、130：接地电极31：压入部(固定部)32、132：插通部32A：外表面33、133：突出部40：端子配件41：点火线圈连接部42：凸缘部43：腿部50：主体配件50A：周壁51：工具卡合部52：安装螺纹部53：敛紧部54：座部55、110、120：贯通孔55A、110A：定径部56A、56B、111：扩径部110B：交界部57：台阶部58：压缩变形部59：通孔60、80：密封构件70：电阻体100：火花塞131：小径部132A：外周面AX：轴线BD：后端方向CL：中心轴FD：前端方向G：间隙R：曲率半径S：间隙

Claims

1.一种火花塞，具备：

中心电极；

筒状的配件，在内侧绝缘保持所述中心电极；及

接地电极，与所述中心电极的前端部对向，

其中，所述配件具有在与轴向交叉的方向上贯通的贯通孔，

所述接地电极具备：固定部，向所述贯通孔插入而固定于所述配件；突出部，向所述配件的内侧突出；及插通部，配置于所述固定部与所述突出部之间，向所述贯通孔插通而与所述贯通孔的内表面之间形成间隙，

所述贯通孔的内表面与所述插通部的外表面之间的角度α为0°<α<90°的范围。

2.根据权利要求1所述的火花塞，

与所述插通部之间形成间隙的所述贯通孔的内表面是规定的角度的倾斜面。

3.根据权利要求1所述的火花塞，

与所述插通部之间形成间隙的所述贯通孔的内表面是曲面。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的火花塞，

所述插通部是关于向所述贯通孔的插通方向而外径恒定的形状。

5.根据权利要求1所述的火花塞，

所述插通部朝向所述配件的内侧而外径减小。

6.根据权利要求5所述的火花塞，

所述贯通孔关于与所述轴向交叉的方向而内径恒定。