CN117882257A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够增大架部的反作用力的火花塞(10)。火花塞具备从前端侧向后端侧沿着轴线延伸的绝缘体(11)和配置于绝缘体的外周的筒状的主体配件(30)。主体配件在自身的内周具备：架部(32)，包括与绝缘体直接或经由其他构件(41)相接触的朝后端面(42)和位于朝后端面的前端侧的朝前端面(44)；第一面(45)，从朝前端面向前端侧延伸；及第二面(46)，从朝后端面向后端侧延伸。在包含轴线的截面中，朝前端面与第一面所成的角A和朝后端面与第二面所成的角B之间具有A≤1.15B的关系，角A≥90°，角B≥90°。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及火花塞。

背景技术

在具备绝缘体和配置于绝缘体的外周的筒状的主体配件的火花塞中，在专利文献1公开的现有技术中，支承绝缘体的架部设置于主体配件的内周。绝缘体直接或经由其他构件紧贴于架部，减少燃烧气体从架部与绝缘体之间的泄漏。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2011-118087号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在现有技术中，为了进一步减少燃烧气体从架部与绝缘体之间的泄漏，要求增大推回绝缘体的架部的反作用力的技术。

本发明是为了应对该要求而完成的，其目的在于提供一种能够增大架部的反作用力的火花塞。

用于解决课题的手段

为了实现该目的，本发明的火花塞具备：绝缘体，从前端侧向后端侧沿着轴线延伸；及筒状的主体配件，配置于绝缘体的外周。主体配件在自身的内周具备：架部，包括与绝缘体直接或经由其他构件相接触的朝后端面和位于朝后端面的前端侧的朝前端面；第一面，从朝前端面向前端侧延伸；及第二面，从朝后端面向后端侧延伸。在包含轴线的截面中，朝前端面与第一面所成的角A和朝后端面与第二面所成的角B之间具有A≤1.15B的关系，角A≥90°，角B≥90°。

发明效果

根据第一方式，在包含轴线的截面中，架部的朝前端面与主体配件的第一面所成的角A和架部的朝后端面与主体配件的第二面所成的角B之间具有A≤1.15B的关系，角B≥90°。能够确保架部的体积，增大架部在轴线方向上开始塑性变形的力，因此能够增大将绝缘体在轴线方向上推回的架部的反作用力。并且，由于角A≥90°，因此与角A＜90°的情况相比，能够减弱朝前端面的前端的电场。由此，能够减少在朝前端面的前端产生的不希望的放电(所谓的内跳火)。

根据第二方式，在第一方式中，在设有架部的主干部的外周设有外螺纹。外螺纹的公称直径越小，即主干部的外径越小，则主干部的厚度越薄，架部以小的力开始塑性变形，因此观察到架部的反作用力降低的倾向。特别是在外螺纹的公称直径为12mm以下时，在第一方式中改善架部的反作用力的下降的倾向变得显著。

根据第三方式，在第一或第二方式中，绝缘体的第三面与主体配件的第一面的径向的内侧相对，绝缘体的第四面与第三面的后端相连。主体配件的朝前端面与第一面之间的边界相对于绝缘体的第三面与第四面之间的边界的位置，在轴线方向上位于1mm以内的范围。由于能够减少主体配件与绝缘体之间的燃烧气体滞留的空间，因此能够减少燃烧气体所包含的碳附着于绝缘体的量。因此，能够减少由附着于绝缘体的碳引起的不希望的放电(内跳火)。

根据第四方式，在第一至第三方式中，在设有架部的主干部的外周设有外螺纹。向外螺纹的外周伸出的凸缘部包括与主干部的后端相邻的座面。主体配件的第二面与朝后端面之间的边界和座面之间的轴线方向的距离越长，则主体配件的热膨胀量越大，因此在主体配件的温度上升时绝缘体向架部施加的力下降，观察到架部的反作用力下降的倾向。特别是在距离为24mm以上时，在第一方式中改善架部的反作用力的降低的倾向变得显著。

附图说明

图1是一实施方式的火花塞的单侧剖视图。

图2是将图1的II所示的部分放大的火花塞的局部剖视图。

图3是主体配件的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。图1是一实施方式的火花塞10的以轴线O为界的单侧剖视图。在图1中，将纸面下侧称为火花塞10的前端侧，将纸面上侧称为火花塞10的后端侧(在图2及图3中也相同)。如图1所示，火花塞10具备绝缘体11及主体配件30。

绝缘体11是由高温下的绝缘性、机械特性优异的氧化铝等形成的大致圆筒状的构件。在绝缘体11形成有沿着轴线O延伸的轴孔12。绝缘体11具备在轴线方向的中央向径向的外侧伸出的伸出部13、与伸出部13的前端侧相邻的第一部14及与伸出部13的后端侧相邻的第二部16。伸出部13在绝缘体11的整周上连续。

在第一部14的外周设有朝前端面15。在本实施方式中，朝前端面15是在第一部14的整周上连续的圆锥面。朝前端面15也可以是在第一部14的整周上连续的、与轴线O垂直的面。

在绝缘体11的轴孔12的前端侧配置有中心电极17。中心电极17是保持于绝缘体11的棒状的电极。中心电极17在母材中埋设有导热性优异的芯材。母材由以Ni为主体的合金或由Ni构成的金属材料形成。芯材由铜或以铜为主成分的合金形成。芯材可以省略。

中心电极17在绝缘体11的轴孔12中与端子配件18电连接。端子配件18是连接高压电缆(未图示)的棒状的构件，由具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成。

主体配件30是由具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成的大致圆筒状的构件。主体配件30从前端侧向后端侧依次连接有主干部31、凸缘部34、弯曲部36、工具卡合部37及敛缝部38。

主干部31在内周设置有架部32，在外周设置有外螺纹33。架部32配置于绝缘体11的朝前端面15的前端侧。火花塞10通过外螺纹33安装于发动机(未图示)的火花塞孔。外螺纹33的公称直径例如为6mm-12mm。

与主干部31的后端相邻的凸缘部34包括座面35。凸缘部34的外径比外螺纹33的外径大。座面35是朝向前端侧的圆环状的面。在外螺纹33紧固于火花塞孔的螺纹时，通过座面35在外螺纹33产生轴力。在本实施方式中，座面35是与轴线O垂直的面。座面35也可以是根据火花塞孔的形状而随着朝向前端侧而缩径的圆锥面(所谓的锥形片类型)。

弯曲部36连接凸缘部34和工具卡合部37。弯曲部36利用弯曲变形的弹性力产生使凸缘部34和工具卡合部37在轴线方向上分离的方向的力。工具卡合部37是在将外螺纹33拧入火花塞孔的螺纹时供扳手等工具卡合的部位。敛缝部38是朝向径向的内侧弯曲的圆环状的部位。敛缝部38位于比绝缘体11的伸出部13靠后端侧的位置。在绝缘体11的伸出部13与敛缝部38之间，在绝缘体11的第二部16的整周上设置有填充有滑石等粉末的密封部39。

接地电极40是与主体配件30的主干部31连接的棒状的金属制(例如镍基合金制)的构件。接地电极40与中心电极17之间形成火花间隙。

图2是将图1的II所示的部分放大的火花塞10的包含轴线O的局部剖视图。设置于主干部31的架部32包括朝后端面42、与朝后端面42的前端侧相邻的连接面43及与连接面43的前端侧相邻且位于朝后端面42的前端侧的朝前端面44。在本实施方式中，朝后端面42是在主干部31的整周上连续的圆锥面。朝后端面42也可以是在主干部31的整周上连续的与轴线O垂直的面。

连接面43是在主干部31的整周上连续的圆筒面。连接面43可以是在主干部31的整周上连续的圆锥面，也可以是在主干部31的整周上连续的球带。在连接面43为圆锥面的情况下，可以是随着朝向前端侧而内径变小的圆锥面，也可以是随着朝向前端侧而内径变大的圆锥面。

朝前端面44是在主干部31的整周上连续的圆锥面。朝前端面44也可以是在主干部31的整周上连续的与轴线O垂直的面。在本实施方式中，对朝后端面42与连接面43相连的角赋予圆角(圆面)，但也可以代替圆角而对角实施倒角(角面)。同样地对朝前端面44与连接面43相连的角赋予圆角(圆面)，但也可以代替圆角而对角实施倒角(角面)。也可以省略朝后端面42与连接面43相连的角的圆角、倒角。也可以省略朝前端面44与连接面43相连的角的圆角、倒角。

主干部31包括从朝前端面44朝向前端侧延伸的第一面45和从朝后端面42朝向后端侧延伸的第二面46。第一面45是在主干部31的整周上连续的圆筒面。第一面45也可以是在主干部31的整周上连续的圆锥面。在第一面45为圆锥面的情况下，可以是随着朝向前端侧而内径变小的圆锥面，也可以是随着朝向前端侧而内径变大的圆锥面。第二面46是在主干部31的整周上连续的圆筒面。第二面46也可以是在主干部31的整周上连续的圆锥面。在第二面46为圆锥面的情况下，优选内径随着朝向前端侧而变小的圆锥面。

在第一部14的朝前端面15与主体配件30的朝后端面42之间夹设有衬垫41。衬垫41是圆环状的板材。衬垫41的材料是比构成主体配件30的金属材料软质的铁、钢等金属。

第一部14包括与主干部31的第一面45的径向内侧相对的第三面19和与第三面19的后端相连的第四面20。第四面20与朝前端面15的前端侧相邻。第五面22与朝前端面15的后端侧相邻。第五面22是在第一部14的整周上连续的圆筒面。第五面22也可以是在第一部14的整周上连续的圆锥面。在第五面22为圆锥面的情况下，优选第五面22的外径随着朝向后端侧而变大。

第三面19是在第一部14的整周上连续的圆锥面。第三面19的外径随着朝向前端侧而变小。第四面20是在第一部14的整周上连续的圆筒面。第四面20也可以是在第一部14的整周上连续的圆锥面。在第四面20为圆锥面的情况下，第四面20的外径随着朝向前端侧而变小。因此，在图2中，第三面19相对于轴线O(参照图1)的斜率与第四面20相对于轴线O的斜率不同。因此，在第三面19与第四面20之间出现边界21(角)。在角部带有圆角、倒角的情况下，边界21的位置是表示第三面19的线中的除了圆角、倒角以外的直线与表示第四面20的线中的除了圆角、倒角以外的直线的交点的位置。

火花塞10例如通过以下那样的方法制造。首先，将中心电极17插入绝缘体11的轴孔12，以中心电极17的前端从绝缘体11向外部露出的方式配置。接着，将端子配件18插入绝缘体11的轴孔12，将端子配件18与中心电极17电连接。接着，在将衬垫41配置于主体配件30的架部32的朝后端面42之后，向主体配件30插入绝缘体11，在绝缘体11的朝前端面15与主体配件30的朝后端面42之间夹着衬垫41。

接着，在绝缘体11的第二部16与主体配件30之间设置密封部39之后，形成敛缝部38及弯曲部36。由此，主体配件30的从架部32到敛缝部38的部分经由衬垫41及密封部39向从绝缘体11的朝前端面15到伸出部13的部分施加轴线方向的压缩载荷。由此，绝缘体11保持于主体配件30。接着，对接地电极40进行弯曲加工而得到火花塞10。

图3是包含轴线O的主体配件30的局部剖视图。图3是从图2除去绝缘体11和衬垫41的图。架部32在包含轴线O的截面中，朝前端面44与第一面45所成的角A(°)和朝后端面42与第二面46所成的角B(°)之间具有A≤1.15B的关系。角A≥90°。角B≥90°。

第一直线48是被第一直线48和主干部31的内周包围的面积49与被第一直线48切取的架部32的面积50相等的直线。角A是第一直线48与第一面45所成的角。朝前端面44与第一面45之间的边界47是主干部31的内周与第一直线48的交点。

第二直线52是被第二直线52和主干部31的内周包围的面积53与被第二直线52切取的架部32的面积54相等的直线。角B是第二直线52与第二面46所成的角。朝后端面42与第二面46之间的边界51是主干部31的内周与第二直线52的交点。

若满足A≤1.15B，则在将边界47的轴线方向的位置固定的状态下，能够确保架部32的体积的大小。能够增大架部32被绝缘体11的朝前端面15按压而在轴线方向上开始塑性变形的力，因此能够增大架部32的轴线方向的反作用力。因此，能够减少燃烧气体从主干部31的朝后端面42与第一部14的朝前端面15之间泄漏。其结果是，能够减少绝缘体11被泄漏的燃烧气体急剧加热而在绝缘体11产生的裂纹。

由于角B≥90°，因此能够使得在架部32的朝后端面42的附近无法形成尖锐的部分。当存在尖锐的部分时，架部32的尖锐的部分被绝缘体11的朝前端面15按压，载荷集中而尖锐的部分容易塑性变形。若在架部32没有尖锐的部分，则能够降低架部32的朝后端面42的附近的塑性变形，因此能够增大架部32的轴线方向的反作用力。

由于角A≥90°，因此与角A＜90°的情况相比，能够减弱朝前端面44的前端(朝前端面44与连接面43相连的角)的电场。由此，能够减少在朝前端面44的前端产生的不希望的放电(所谓的内跳火)。

在A＞1.15B的情况下，当使边界47的轴线方向的位置向前端侧移动时，能够避免架部32的体积变小。在该情况下，朝前端面44与第一部14之间的空间的体积减小边界47的轴线方向的位置向前端侧移动的量。由于燃烧气体容易滞留于朝前端面44与第一部14之间的空间，因此燃烧气体所包含的碳附着于第一部14的外周的量有可能增加。即，当使边界47的轴线方向的位置向前端侧移动而成为A＞1.15B时，附着于第一部14的外周的碳成为原因的不希望的放电(内跳火)可能会增加。因此，优选满足A≤1.15B的条件的架部32。

为了确保架部32的反作用力，架部32需要一定程度的大小。架部32的边界47与边界51之间的轴线方向的距离L优选为1mm-7mm。朝后端面42的径向的长度H(从第二面46到连接面43的高度)优选为0.1mm-2.5mm。

优选架部32的朝前端面44与主干部31的第一面45之间的边界47相对于第一部14(参照图2)的第三面19与第四面20之间的边界21的位置，在轴线方向上位于1mm以内的范围R。在本实施方式中，边界47相对于边界21位于前端侧的1mm以内。由此，能够避免第一部的第三面19与架部32之间的空间变窄。另外，边界47也可以相对于边界21位于后端侧的1mm以内。由此，能够使第一部的第四面20与主干部31之间的空间不变宽。

若第一部的第三面19与架部32之间的空间变窄，或者第一部的第四面20与主干部31之间的空间变宽，则燃烧气体容易滞留于该空间。若为了减少燃烧气体的滞留而将边界47相对于边界21配置于轴线方向的前端侧的1mm以内，则能够减少主干部31与第一部14之间的供燃烧气体滞留的空间。由于燃烧气体难以滞留于主干部31与第一部14之间的空间，因此能够减少燃烧气体所包含的碳附着于第一部14的量。因此，能够减少附着于第一部14的碳成为原因的不希望的放电(内跳火)。

主干部31的第二面46与朝后端面42之间的边界51(参照图3)和座面35(参照图1)之间的轴线方向的距离D越长，则主干部31的热膨胀量越大。当安装有火花塞10的发动机(未图示)工作而主体配件30的温度上升时，由于主干部31的热膨胀，绝缘体11的朝前端面15与主体配件30的朝后端面42之间的距离变长，绝缘体11施加于架部32的力下降，观察到架部32的反作用力下降的倾向。通过A≤1.15B的关系来改善架部32的反作用力的下降的倾向特别是在距离D为24mm以上时变得显著。距离D例如为24mm-40mm。

外螺纹33(参照图1)的公称直径越小，即主干部31的外径越小，则主干部31的厚度越薄，架部32以小的力开始塑性变形，因此观察到架部32的反作用力下降的倾向。通过A≤1.15B的关系来改善架部32的反作用力的下降的倾向特别是在外螺纹33的公称直径为12mm以下时变得显著。

实施例

通过实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于该实施例。

(试验1)

试验者制作实施方式中的火花塞10的样品，进行了调查主体配件30的架部32的角A与角B的关系及外螺纹33的公称直径给气密性带来的影响的试验。试验者准备了外螺纹33的公称直径为10mm、12mm、14mm且设置有角A与角B的比率A/B＝1.15、1.20、1.25的架部32的主体配件30和第一部14的外径不同的三种绝缘体11。架部32的边界47与边界51之间的轴线方向的距离L为2.2mm，朝后端面42的径向的长度H为0.6mm，架部32的边界51与座面35之间的轴线方向的距离D为17mm。使架部32的角B(B≥90°)恒定，通过改变角A的大小来改变A/B的值。

在主体配件30的朝后端面42载置衬垫41，向主体配件30插入绝缘体11，使衬垫41介于绝缘体11的朝前端面15与主体配件30的朝后端面42之间。在绝缘体11的第二部16与主体配件30之间设置密封部39之后，通过敛缝部38经由密封部39对绝缘体11的伸出部13施加轴线方向的恒定的力。由此得到各种样品。

将样品在150℃的气氛中保持30分钟后，在该状态下对主体配件30的主干部31与绝缘体11的第一部14之间施加1.8MPa的空气压，进行测定空气从敛缝部38与绝缘体11之间的泄漏量的气密性试验。将空气的泄漏量为每分钟1mL以下评价为Y，将空气的泄漏量多于每分钟1mL评价为N。结果记载于表1。

[表1]

根据表1，在A/B＝1.15时，在外螺纹33的公称直径为10mm、12mm、14mm的全部样品中评价为Y。在A/B＝1.20及A/B＝1.25时，外螺纹33的公称直径为14mm的样品的评价为Y，但外螺纹33的公称直径为10mm及12mm的样品的评价为N。

可知外螺纹33的公称直径为10mm及12mm的样品在A/B＝1.15时，与A/B＞1.15时相比，气密性变高。推测架部在轴线方向上推回绝缘体11的反作用力在A/B＝1.15时比在A/B＞1.15时变大，因此气密性变高。在A/B＜1.15时，与A/B＝1.15时相比，架部32的体积变大，因此架部32的反作用力进一步变大。因此可知，A/B≤1.15时能够满足气密性。还可知在外螺纹33的公称直径为12mm以下时提高气密性的效果提高。

(试验2)

试验者制作实施方式中的火花塞10的样品，进行了调查主体配件30的架部32的角A与角B的关系及架部32的边界51与座面35之间的距离D对气密性造成的影响的试验。试验者准备了距离D为17mm、19mm、22mm、24mm、26mm且设置有角A与角B的比率A/B＝1.15、1.20、1.25的架部32的主体配件30和朝前端面15与凸缘部34之间的距离不同的5种绝缘体11。架部32的边界47与边界51之间的轴线方向的距离L为2.2mm，朝后端面42的径向的长度H为0.6mm，外螺纹33的公称直径为14mm。使架部32的角B(B≥90°)恒定，通过改变角A的大小来改变A/B的值。

利用与试验1相同的方法制作各种样品，进行与试验1相同的气密性试验。将空气的泄漏量为每分钟1mL以下评价为Y，将空气的泄漏量多于每分钟1mL评价为N。结果记载于表2。

[表2]

根据表2，在A/B＝1.15时，在距离D为17mm-26mm的所有样品中评价为Y。A/B＝1.20时，距离D为17mm-22mm的样品的评价为Y，距离D为24mm-26mm的样品的评价为N。A/B＝1.25时，距离D为17mm的样品的评价为Y，距离D为19mm-26mm的样品的评价为N。

可知距离D为24mm及26mm的样品在A/B＝1.15时，与A/B＞1.15时相比，气密性变高。推测架部在轴线方向上推回绝缘体11的反作用力在A/B＝1.15时比在A/B＞1.15时变大，因此气密性变高。在A/B＜1.15时，与A/B＝1.15时相比，架部32的体积变大，因此架部32的反作用力进一步变大。因此可知，A/B≤1.15时能够满足气密性。还可知在距离D为24mm以上时提高气密性的效果提高。

以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但本发明不受上述实施方式的任何限定，能够容易地推测在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改良变形。

在实施方式中，对主体配件30的敛缝部38经由密封部39向绝缘体11的伸出部13施加轴线方向的力的情况进行了说明，但未必限定于此。在省略密封部39而主体配件30的敛缝部38对绝缘体11的伸出部13施加轴线方向的力的情况下，也能够实现与本实施方式同样的作用效果。

在实施方式中，对利用电弧放电的火花塞10进行了说明，但未必限定于此。当然也可以将本发明应用于其他火花塞。作为其他火花塞，例如可举出利用电晕放电、电介质阻挡放电的火花塞。

在实施方式中，对主体配件30的朝后端面42经由衬垫41而与绝缘体11的朝前端面15相接触的情况进行了说明，但未必限定于此。当然能够省略衬垫41而使主体配件30的朝后端面42与绝缘体11的朝前端面15直接接触。

附图标记说明

10火花塞

11绝缘体

19第三面

20第四面

21第三面与第四面之间的边界

30主体配件

31主干部

32架部

33外螺纹

34凸缘部

35座面

41衬垫(其他部件)

42朝后端面

44朝前端面

45第一面

46第二面

47朝前端面与第一面之间的边界

51第二面与朝后端面之间的边界

O轴线

Claims (4)

1.一种火花塞，具备：

绝缘体，从前端侧向后端侧沿着轴线延伸；及

筒状的主体配件，配置于所述绝缘体的外周，

所述主体配件在自身的内周具备：

架部，包括与所述绝缘体直接或经由其他构件相接触的朝后端面和位于所述朝后端面的前端侧的朝前端面；

第一面，从所述朝前端面向前端侧延伸；及

第二面，从所述朝后端面向后端侧延伸，其中，

在包含所述轴线的截面中，

所述朝前端面与所述第一面所成的角A和所述朝后端面与所述第二面所成的角B之间具有A≤1.15B的关系，所述角A≥90°，所述角B≥90°。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，

所述主体配件具备在内周设置所述架部并在外周设有外螺纹的主干部，

所述外螺纹的公称直径为12mm以下。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其中，

所述绝缘体具备与所述第一面的径向的内侧相对的第三面和与所述第三面的后端相连的第四面，

所述朝前端面与所述第一面之间的边界相对于所述第三面与所述第四面之间的边界的位置在轴线方向上位于1mm以内的范围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的火花塞，其中，

所述主体配件具备：

主干部，在内周设置所述架部，在外周设有外螺纹；及

凸缘部，包括与所述主干部的后端相邻的座面，向所述外螺纹的外周伸出，

所述第二面与所述朝后端面之间的边界和所述座面之间的轴线方向的距离为24mm以上。