專利名稱：內(nèi)燃機用火花塞及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在汽車、熱電同時供給系統(tǒng)、氣體壓送用泵等中使用的內(nèi)燃機用火花
塞及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，如圖25所示，有作為例如導(dǎo)入到汽車等的內(nèi)燃機的燃燒室中的混合氣的點 火機構(gòu)使用的內(nèi)燃機用火花塞9(例如參照專利文獻1)。
該火花塞9具有中心電極94和接地電極95。 該接地電極95固定在安裝金屬配件92上，并且具有安裝在接地電極95的中心電 極94側(cè)的面即對置面上、與中心電極94對置地配置的突出部951。 但是，在上述火花塞9中，具有如下的問題。即，在上述火花塞9中，由于通過將其 他部件安裝到接地電極95上而形成突出部951 ，所以火花塞9的制造工序中的工序數(shù)變多。 結(jié)果，有可能難以提高火花塞9的生產(chǎn)性。此外，在通過例如貴金屬等形成突出部951的情 況下，材料成本有可能會變高。 與此相對，有在平板狀的接地電極95上、如圖26所示那樣實施例如彎折加工等而 一體成形凸曲面狀的突出部951而成的火花塞90 (例如參照專利文獻2)。并且，在該火花 塞90中，為了確保突出部951的突出量而需要增加凹部952的深度。 但是，如果增大凹部952的深度，則有可能相應(yīng)地用于接地電極95的熱傳導(dǎo)的路 徑變長。結(jié)果，有可能不能充分地進行接地電極95的熱傳導(dǎo)，難以得到耐熱性良好的火花 塞90。 專利文獻1 :日本特開2003-317896號公報
專利文獻2 :日本特開昭52-36238號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的以往的問題而做出的，目的是提供一種生產(chǎn)性及耐熱性良好
的內(nèi)燃機用火花塞。 第一發(fā)明是一種內(nèi)燃機用火花塞，具備安裝金屬配件，在外周上設(shè)有安裝用螺紋 部；絕緣隔離體，以使隔離體前端部突出的方式保持在上述安裝金屬配件上；中心電極，以 使電極前端部從上述隔離體前端部突出的方式保持在上述絕緣隔離體上；和接地電極，在 該接地電極與該中心電極之間形成火花放電間隙，其特征在于，上述接地電極固定于上述 安裝金屬配件，并且具有在上述接地電極的上述中心電極側(cè)的面即對置面上使上述接地電 極的一部分朝向上述中心電極突出而成的凸部、和從上述接地電極的與上述對置面相反側(cè) 的面即接地電極背面朝向上述對置面形成的凹部；上述凸部配置成軸心的延長線通過形成 上述凹部的區(qū)域；在將上述凹部的開口面積設(shè)為Sl、將上述凸部的與上述火花塞的軸向正 交的截面的平均截面積設(shè)為s時，Sl > s的關(guān)系成立(權(quán)利要求1)。
接著，對本發(fā)明的作用效果進行說明。
上述接地電極具有在該接地電極的上述中心電極側(cè)的面即對置面上使上述接地 電極的一部分朝向上述中心電極突出而成的凸部。即，在本發(fā)明中，凸部是一體成形在接地 電極上的。因此，在如上述那樣通過將凸部一體成形在接地電極上而不將凸部用其他部件 形成的情況下，能夠減少火花塞的制造工序中的工序數(shù)。結(jié)果，能夠提高火花塞的生產(chǎn)性。
此外，如上所述，在通過凸部一體成形在接地電極上而不通過例如由貴金屬形成 的其他部件形成凸部的情況下，能夠降低材料成本，能夠得到低成本的火花塞。
此外，在本發(fā)明的火花塞中，在將上述凹部的開口面積設(shè)為Sl、將上述凸部的與上 述火花塞的軸向正交的截面的平均截面積設(shè)為s時，SI > s的關(guān)系成立。在此，上述凸部 例如能夠通過擠壓接地電極背面的一部分形成凹部而使接地電極的一部分在對置面上突 出來成形，由于有S1 ^s的關(guān)系，即使凹部的深度較小，也能夠使凸部充分地突出。因此， 能夠充分確保凹部附近的接地電極的厚度，所以也能夠充分確保用于接地電極的熱傳導(dǎo)的 路徑。結(jié)果，能夠得到耐熱性良好的火花塞。 此外，由于如上所述那樣接地電極耐熱性良好，所以即使在高溫環(huán)境下朝向凸部 火花放電，也能夠防止凸部的氧化揮發(fā)及熔融，防止凸部耗損。結(jié)果，能夠得到耐火花磨損 性良好的火花塞。 此外，如以上所述，能夠充分確保凹部附近的接地電極的厚度，所以能夠確保接地 電極的強度而防止剪切龜裂。 如以上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供生產(chǎn)性及耐熱性良好的內(nèi)燃機用火花塞。 第二發(fā)明是一種內(nèi)燃機用火花塞的制造方法，其特征在于，在具有用于成形上述凸部
的凸部用腔體的模具上，在使上述凸部用腔體與上述對置面對置的狀態(tài)下載置大致平板狀的
上述接地電極，之后，通過用于形成上述凹部的擠壓夾具，擠壓上述接地電極背面的一部分而
形成上述凹部，并且通過將上述接地電極的一部分擠出至上述凸部用腔體而形成上述凸部。 接著，對本發(fā)明的作用效果進行說明。 通過用于成形上述凹部的擠壓夾具，擠壓上述接地電極背面的一部分而形成上述 凹部，并且，將上述接地電極的一部分擠出至上述凸部用腔體而形成上述凸部。即，根據(jù)本 發(fā)明，由于能夠?qū)⑼共恳惑w成形在接地電極上，所以能夠減少火花塞的制造工序中的工序 數(shù)。結(jié)果，能夠提供生產(chǎn)性良好的內(nèi)燃機用火花塞的制造方法。 此外，由于不需要通過例如由貴金屬形成的其他部件形成凸部，所以能夠降低材 料成本。 此外，如上所述將上述接地電極背面的一部分擠壓而形成凹部、并且將接地電極 的一部分擠出至凸部用腔體而形成凸部。即，根據(jù)上述方法，能夠使凹部的體積與凸部的體 積大致相同。因此，在以使S1 ^s的關(guān)系成立的方式成形凸部時，即使凹部的深度較小，也 能夠使凸部充分突出。因而，通過上述方法，能夠容易地得到有關(guān)第一技術(shù)方案的火花塞、 即耐熱性良好的火花塞。 如以上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供生產(chǎn)性及耐熱性良好的內(nèi)燃機用火花塞的制 造方法。


圖1是實施例1的火花塞的縱剖視圖。
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圖2是實施例1的火花塞的前端部的立體圖。 圖3 (a)是實施例1的接地電極的前端部分的剖視圖、圖3 (b)是實施例1的接地 電極的前端部分的俯視圖。 圖4(a)是表示實施例1的成形凸部及凹部之前的狀態(tài)的說明圖、圖4(b)是實施 例1的成形了凸部及凹部之后的狀態(tài)的說明圖。 圖5是表示實施例1的成形了凸部及凹部之后的狀態(tài)的說明圖。 圖6(a)表示實施例1的成形凸部及凹部之前的狀態(tài)的火花塞的前端部的說明圖、
圖6 (b)表示實施例1的成形了凸部及凹部之后的狀態(tài)的火花塞的前端部的說明圖、圖6 (c)
表示實施例1的形成了火花放電間隙的狀態(tài)的火花塞的前端部的說明圖。 圖7是實施例1的在凸部的根部及凹部的底面部具有曲面的接地電極的前端部分
的剖視圖。 圖8 (a)是實施例2的接地電極的前端部分的剖視圖、圖8 (b)是實施例2的接地 電極的前端部分的俯視圖。 圖9是實施例3的接地電極的剖視圖。
圖10是實施例4的接地電極的剖視圖。
圖11是實施例5的接地電極的剖視圖。
圖12是實施例6的接地電極的俯視圖。
圖13是實施例6的接地電極的俯視圖。
圖14是實施例6的接地電極的俯視圖。 圖15(a)表示實施例7的用直徑與凹部的開口部相同的擠壓夾具擠壓接地電極背
面的一部分的狀態(tài)的說明圖、圖15(b)表示實施例7的用直徑比凸部的直徑小的擠壓夾具
擠壓接地電極背面的一部分的狀態(tài)的說明圖。 圖16是表示實施例7的另一方式的擠壓夾具的說明圖。 圖17是實施例8的多極型火花塞的前端部分的說明圖。 圖18是實施例9的另一方式的火花塞的前端部分的剖視圖。 圖19(a)是實施例10的安裝在凸部的頂面上的圓柱形狀的基片的立體圖、圖 19(b)是實施例10的安裝在凸部的頂面上的四方柱形狀的基片的立體圖、圖19(c)是實施 例10的安裝在凸部的頂面上的圓環(huán)形狀的基片的立體圖。 圖20(a)表示實施例10的形成了凸部的狀態(tài)的說明圖、圖20 (b)表示實施例10 的將基片焊接在凸部的頂面上的狀態(tài)的說明圖、圖20(c)表示實施例10的使接地電極彎曲 的狀態(tài)的說明圖。 圖21(a)是實施例11的形成在凸部的頂面上的槽部的俯視圖、圖21(b)是實施例 11的形成在凸部的頂面上的另一方式的槽部的俯視圖、圖21(c)是實施例ll的形成在凸部 的頂面上的另一方式的槽部的俯視圖、圖21(d)是實施例ll的形成在凸部的頂面上的另一 方式的槽部的俯視圖、圖21(e)是實施例ll的形成在凸部的頂面上的另一方式的槽部的俯 視圖、圖21(f)是實施例11的形成在凸部的頂面上的另一方式的槽部的俯視圖。
圖22是實施例11的具有用于形成槽部的槽形成部的動模的立體圖。
圖23是實施例12的、表示凹部520的開口部523的面積Sl與凸部510的截面的 平均截面積s的關(guān)系即Sl/s和凸部510的突出量h之間的關(guān)系的曲線圖。
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圖24是實施例13的、表示凹部520的深度H與接地電極5的厚度T的關(guān)系即H/ T和接地電極5的溫度之間的關(guān)系的曲線圖。圖25是以往例的火花塞的剖視圖。圖26是以往例的火花塞的前端部的剖視圖。標號說明1火花塞2安裝金屬配件20安裝用螺紋部3絕緣隔離體30隔離體前端部4中心電極40電極前端部5接地電極51對置面510凸部52接地電極背面520凹部
具體實施例方式
在第一發(fā)明及第二發(fā)明中，上述內(nèi)燃機用火花塞例如可以作為汽車、熱電同時供 給系統(tǒng)、氣體壓送用泵等的內(nèi)燃機的點火機構(gòu)使用。 此外，在第一發(fā)明及第二發(fā)明的火花塞中，將插入到內(nèi)燃機的燃燒室內(nèi)的一側(cè)設(shè) 為前端側(cè)、將其相反側(cè)設(shè)為基端側(cè)進行說明。 另外，凸部的平均截面積s是凸部的體積除以凸部的突出量而得的值。 此外，在上述內(nèi)燃機用火花塞中，優(yōu)選的是，在將上述凹部的與上述火花塞的軸向
正交的截面的平均截面積設(shè)為S2時，S2 > s成立(技術(shù)方案2)。 在這種情況下，即使凹部的深度較小，也能夠使凸部充分地突出。因此，能夠得到 生產(chǎn)性及耐熱性良好的火花塞。 另外，凹部的平均截面積S2是凹部的體積除以凹部的深度除而得的值。 此外，在上述內(nèi)燃機用火花塞中，優(yōu)選的是，在將上述接地電極的厚度設(shè)為T、將上
述火花塞的軸向上的上述凹部的深度設(shè)為H時，H《(3/4) T的關(guān)系成立(技術(shù)方案3)。 在這種情況下，能夠充分確保凹部附近的接地電極的厚度。結(jié)果，能夠得到耐熱性
更好的火花塞。 此外，優(yōu)選的是，上述凸部和上述凹部是大致圓柱形狀，在將上述凸部的直徑設(shè)為 d、將上述凹部的直徑設(shè)為D時，D > d的關(guān)系成立(技術(shù)方案4)。
在這種情況下，也能夠得到生產(chǎn)性及耐熱性良好的火花塞。 此外，在上述內(nèi)燃機用火花塞中，優(yōu)選的是，在將上述火花塞的軸向上的上述凸部 的突出量設(shè)為h、將上述火花塞的軸向上的上述凹部的深度設(shè)為H時，H《2h的關(guān)系成立 (技術(shù)方案5)。
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在這種情況下，能夠使凸部充分地突出并且充分地確保凹部附近的接地電極的厚 度。結(jié)果，能夠得到點火性及耐熱性足夠好的火花塞。
此外，更優(yōu)選的是H《h。 此外，優(yōu)選的是，上述凸部在與上述中心電極對置的頂面上具有向上述接地電極 背面?zhèn)劝枷莸牟鄄?技術(shù)方案6)。 在這種情況下，能夠使凸部的頂面上的角部的全長變長。由此，能夠形成多個強電 場部，能夠降低需求電壓。結(jié)果，能夠提高火花塞的點火性。 此外，也可以是，在上述凸部上，在與上述中心電極對置的頂面上，焊接有由以Pt、
Ir、Rh、W中的任意一種為主成分的貴金屬形成的基片(chip)(技術(shù)方案7)。 在這種情況下，能夠得到點火性良好的低成本的火花塞。即，在如上述那樣在凸部
的頂面上還安裝有貴金屬的基片的情況下，即使使從對置面突出的突出量相同，與只是在
對置面上安裝基片的情況相比，也能夠使所使用的貴金屬的量減少與接地電極上形成凸部
相當?shù)牧俊Ｒ虼?，能夠降低火花塞的材料成本。此外，由于將基片安裝在比凸部的頂面更接
近于電極前端部的方向上，所以與僅設(shè)置凸部的情況相比能夠降低需求電壓，能夠提高火
花塞的點火性。 此外，在第二發(fā)明中，優(yōu)選的是，上述接地電極在使寬度方向的兩側(cè)面抵接于在上 述模具上設(shè)置的側(cè)方抵接面的狀態(tài)下被上述擠壓夾具擠壓(技術(shù)方案9)。
在這種情況下，在通過擠壓夾具擠壓接地電極的一部分時，能夠防止接地電極向 寬度方向延展而變形，能夠可靠地使凸部突出。 此外，優(yōu)選的是，上述接地電極在使前端部分抵接于在上述模具上設(shè)置的前端抵 接面的狀態(tài)下被上述擠壓夾具擠壓(技術(shù)方案10)。 在這種情況下，在通過擠壓夾具擠壓接地電極的一部分時，能夠防止接地電極向 前端方向延展而變形，能夠可靠地使凸部突出。 此外，優(yōu)選的是，在上述模具中，插入配置有能夠相對于上述凸部用腔體滑動的動 模，該動模將與上述接地電極對置的模面形成為平面狀，在將上述接地電極的一部分擠出 至上述凸部用腔體而成形上述凸部時，通過上述動模的模面成形上述凸部的頂面(技術(shù)方 案ll)。 在這種情況下，能夠通過平板狀的模面將凸部的頂面成形為平面狀，由此容易在 凸部的頂面與側(cè)面之間形成角部。 在此，在將火花塞安裝到內(nèi)燃機中使用的情況下，在初始狀態(tài)下，火花從電極前端 部朝向上述角部放電。并且，通過該火花放電，凸部從上述角部起逐漸損耗，在上述角部消 失后凸部整體的損耗不斷發(fā)展，火花放電間隙擴大。即，在通過上述方法制造的火花塞中， 能夠使凸部首先從上述角部開始損耗。因而，凸部的壽命、即火花塞的壽命變長與凸部具有 上述角部相對應(yīng)的量。 此外，通過進行動模的位置調(diào)整，能夠容易地調(diào)整凸部的突出量。 進而，由于動模能夠相對于凸部用腔體滑動，所以在將凸部成形之后，能夠容易地
將接地電極從模具脫模。 此外，優(yōu)選的是，在形成上述凸部時，通過上述擠壓夾具將上述接地電極背面的一 部分擠壓兩次以上(技術(shù)方案12)。
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在這種情況下，能夠在凸部的頂面上可靠地形成角部。即，即使通過擠壓夾具的 一次擠壓不能在頂面上充分形成角部，也能夠通過擠壓二次以上而在頂面上可靠地形成角 部。由此，能夠降低需求電壓，能夠得到點火性良好的火花塞。 此外，優(yōu)選的是，上述模具具有動模，所述動模具有用于在上述凸部的與上述中心 電極對置的頂面上形成向上述接地電極背面?zhèn)劝枷莸牟鄄康牟坌纬刹?技術(shù)方案13)。
在這種情況下，與技術(shù)方案6同樣，能夠形成多個強電場部而降低需求電壓，能夠 提高火花塞的點火性。 此外，優(yōu)選的是，在形成上述凸部之后，在該凸部的與上述中心電極對置的頂面上 焊接由以Pt、 Ir、 Rh、W的任一種為主成分的貴金屬形成的基片。 在這種情況下，與技術(shù)方案7同樣，能夠降低火花塞的材料成本，并且能夠提高火 花塞的點火性。
實施例
(實施例1) 使用圖1 圖7對有關(guān)本發(fā)明的實施例的內(nèi)燃機用的火花塞進行說明。
本例的火花塞1如圖1所示，具備安裝金屬配件2，在外周上設(shè)有安裝用螺紋部 20 ;絕緣隔離體3，以使隔離體前端30突出的方式保持在安裝金屬配件2上；中心電極4，以 使電極前端部40從隔離體前端30突出的方式保持在絕緣隔離體3上；和接地電極5，在與 該中心電極4之間形成火花放電間隙G。 接地電極5如圖1 圖3所示，固定在安裝金屬配件2上，并且具有在接地電極5 的中心電極4側(cè)的面即對置面51上使接地電極5的一部分朝向中心電極4突出而成的凸 部510、和從接地母材50的與對置面51相反側(cè)的面即接地電極背面52朝向?qū)χ妹?1形成 的凹部520。 并且，凸部510配置為，使其軸心的延長線通過形成凹部520的區(qū)域。 此外，在本例的火花塞1中，當將凹部520的開口部523的面積設(shè)為Sl、將凸部510
的與火花塞1的軸向正交的截面的平均截面積設(shè)為s時，Sl > s的關(guān)系成立。另外，凸部
510的平均截面積s是凸部510的體積v除以突出量h而得的值v/h。 此外，在本例中，凸部510及凹部520都是大致圓柱形狀。因而，例如如圖3所示，
如果將凸部510的直徑設(shè)為d、將凹部520的直徑設(shè)為D，則在本例的火花塞1中，D > d的
關(guān)系成立。 上述火花塞1例如可以作為汽車、熱電同時供給系統(tǒng)、氣體壓送泵等的內(nèi)燃機的 點火機構(gòu)使用。 火花塞1如上所述，具有在外周上具有安裝用螺紋部20的安裝金屬配件2。并且，
在安裝用螺紋部20上，螺合著內(nèi)燃機的燃燒室(圖示省略)的壁部。此外，安裝金屬配件
2的前端面上，接合著接地電極5的一端，將接地電極5彎曲成形為使形成在接地電極5的
另一端上的凸部510配置在與中心電極4的電極前端部40對置的位置上。 本例的中心電極4的電極前端部40可以做成由包括例如Ir、Rh、Ru等的貴金屬的
基片構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。 此外，接地電極5例如可以由以Ni為主成分而含有Ti的Ni基合金構(gòu)成。此外，在本例的火花塞1中，例如可以將凸部510的直徑d設(shè)為1. 5mm、將凹部520
9的直徑D設(shè)為1. 7mm、將接地電極5的寬度W設(shè)為2. 8mm。 S卩，在本例的火花塞1中，除了如 上述那樣D > d的關(guān)系成立以外，還有W > D的關(guān)系成立。 此外，接地電極5的厚度T例如可以設(shè)為1.6mm。即，在本例的火花塞l中， H《(3/4)T的關(guān)系成立。 凸部510的頂面511形成為平坦面，并且在頂面511與側(cè)面512之間具有角部513。
另外，如圖7所示，可以由曲面形成凸部510的根部514，此外，也可以由曲面形成 凹部520的底面角部524。在這種情況下，通過使凸部510的根部514的曲率半徑及凹部 520的底面角部524的曲率半徑分別為0. lmm以上，能夠在加工后抑制根部514及底面角部 524的應(yīng)力集中。由此，即使在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的冷熱環(huán)境中也能夠抑制接地電極5的龜裂。
另外，本例的火花塞1的軸向的凸部510的突出量h是O. 7mm，火花塞1的軸向的 凹部520的深度H是1. lmm。這樣，在本例的火花塞1中為H > h，凹部520的體積比凸部 510的體積大，這是因為，在成形凸部510時，接地電極5的一部分不論怎樣都會延展到凸 部510以外的部分。因而，優(yōu)選的是例如將接地電極5的與軸向正交的截面盡可能做成矩 形形狀等，抑制向凸部510以外的部分延展。 另外，突出量h并不限于上述的值，例如可以設(shè)為O. 3mm《h《1. lmm。
在h > 0. 3mm的情況下，能夠提高火花塞的點火性。即，通過使接地電極5的對置 面51從通過放電火花對混合氣體點火而成的初始火焰離開0. 3mm以上，能夠使初始火焰容 易延燒，能夠提高火花塞的點火性。 此外，在h《1. lmm的情況下，能夠抑制凸部510的前端部的溫度上升，抑制發(fā)動 機運轉(zhuǎn)中的過早點火。 接著，示出上述各尺寸的測量方法的一例。 S卩，例如在如圖3所示那樣截斷了接地電極5的加工部分的截面中測量各部的尺
寸。在該測量中，例如既可以使用投影機以io倍等的倍率投影來進行測量，也可以使用放
大照片進行測量。 具體而言，凸部510的直徑d測量上述截面中的凸部510的寬度方向的長度。此 外，凹部520的直徑D測量上述截面中的凹部520的寬度方向的長度。
此外，凸部510的突出量h在上述截面中測量從接地電極5的對置面51到凸部 510的頂面511的長度。此外，同樣地，凹部520的深度H測量從接地電極5的接地電極背 面52到凹部520的底面部521的距離。 接著，使用圖4 圖6，對本例的火花塞1的制造方法進行說明。 首先，如圖6 (a)所示，將中心電極4等插通到固定著大致平板狀的接地電極5的
安裝金屬配件2的內(nèi)側(cè)。 接著，如圖4(a)所示，將上述接地電極5在使凸部用腔體61與對置面51對置的 狀態(tài)下載置于模具6，所述模具6具有用于成形凸部510的大致圓柱形狀的凸部用腔體61。 此外，此時，接地電極5如圖4、圖5所示，在使寬度方向的兩側(cè)面53及前端部分54抵接于 在模具6上設(shè)置的側(cè)方抵接面63及前端抵接面64上的狀態(tài)下載置于模具6。
此外，在模具6中，插入配置有能夠相對于凸部用腔體61滑動的動模610。該動模 610將與接地電極5對置的模面611形成為平面狀。另外，通過調(diào)整凸部用腔體61內(nèi)的動 模610的位置，能夠變更凸部510的突出量h。
此外，擠壓夾具7與凸部用腔體61同樣由大致圓柱形狀構(gòu)成，并且構(gòu)成為，使與擠 壓夾具7的可動方向正交的截面的截面積大于凸部用腔體61的截面積，以使得在火花塞1 中SI > s的關(guān)系成立。 并且，通過使用上述模具6及上述擠壓夾具7對平板狀的接地電極5實施冷鍛加 工而成形凸部510。具體而言，如圖4(b)、圖5所示，通過擠壓夾具7擠壓接地電極背面52 的一部分而形成凹部520，并且，將接地電極5的一部分擠出至凸部用腔體61而成形凸部 510。 S卩，對置面51的一部分被擠出，該被擠出的量的接地電極5突出到凸部用腔體61的 內(nèi)部而成形凸部510。 此外，在通過擠壓夾具7擠出接地電極背面52的一部分時，如圖4(b)、圖5所示， 接地電極5在抵接于上述側(cè)方抵接面63及上述前端抵接面64的狀態(tài)下被擠壓夾具7擠 壓。因而，能夠使凸部510充分地突出與擠壓對置面51的一部分相當?shù)牧?。但是，如上?述，有時并不是被擠壓夾具7擠壓出的凹部520的全部體積都成為凸部510，所以優(yōu)選地將 接地電極5的與軸向正交的截面盡可能地做成矩形形狀并使接地電極5充分地抵接于側(cè)方 抵接面63及前端抵接面64。即，根據(jù)上述方法，能夠使凹部520的體積與凸部510的體積 大致接近于相等，能夠構(gòu)成H > h的關(guān)系成立的火花塞。 此外，凸部510的頂面511通過接地電極5的一部分抵接于動模610的模面611 而成形。 接著，將動模610向接地電極5的方向擠出而將凸部510從凸部用腔體61拔出， 由此使實施了加工的接地電極5從模具6脫模。 接著，如圖6(c)所示，將接地電極5彎曲成形為使電極前端部40與凸部510對置。 由此，在電極前端部40與凸部510之間形成火花放電間隙G。
接著，對本發(fā)明的作用效果進行說明。 接地電極5在接地電極5的中心電極4側(cè)的面即對置面510上具有使接地電極5 的一部分朝向中心電極4突出而成的凸部510。 S卩，在本例中，凸部510是一體成形在接地 電極5上的結(jié)構(gòu)。因此，不需要設(shè)置將通過其他部件形成的凸部安裝在接地電極5上的工 序，所以能夠減少火花塞1的制造工序的工序數(shù)。 此外，如上所述，凸部510是一體成形在接地電極5上的結(jié)構(gòu)，所以不需要通過例 如由貴金屬形成的其他部件形成凸部510。因而，能夠降低材料成本，能夠得到低成本的火 花塞1。 結(jié)果，能夠提高火花塞1的生產(chǎn)性。 此外，在本例的火花塞1中，在將凹部520的開口部523的面積設(shè)為Sl、將凸部510 的截面的平均截面積設(shè)為s時，Sl > s的關(guān)系成立。在此，能夠通過擠壓接地電極背面52 的一部分形成凹部520而使得在對置面51上接地電極5的一部分突出，從而成形凸部510， 由于有Sl > s的關(guān)系，所以即使凹部520的深度H較小，也能夠使凸部510充分地突出。因 此，能夠充分地確保凹部520附近的接地電極5的厚度，所以也能夠充分確保用于接地電極 5的熱傳導(dǎo)的路徑。結(jié)果，能夠得到耐熱性良好的火花塞1。 此外，接地電極5耐熱性良好，所以即使在高溫環(huán)境下在凸部510上火花放電，也 能夠防止凸部510的氧化揮發(fā)及熔融，能夠防止凸部510耗損。結(jié)果，能夠得到耐火花磨損 性良好的火花塞l。
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此外，如上所述，能夠充分確保凹部520附近的接地電極5的厚度，所以能夠確保 接地電極5的強度而防止剪切龜裂。 此外，在火花塞1中，H《(3/4)T的關(guān)系成立。由此，能夠充分確保接地電極5的 從凹部520的深度H到對置面51的厚度。因此，能夠得到耐熱性更好的火花塞1。
此外，由于凸部510和凹部520是大致圓柱形狀，D > d的關(guān)系成立，所以能夠得 到在生產(chǎn)性及耐熱性方面更好的火花塞1。 此外，接地電極5在使前端部分54抵接于在模具6上設(shè)置的側(cè)方抵接面63及前 端抵接面64的狀態(tài)下被擠壓夾具7擠壓。由此，在通過擠壓夾具7擠壓接地電極5時，能 夠防止接地電極5向?qū)挾确较蚣扒岸朔较蜓诱苟冃?，能夠使突出?10可靠地突出。
此外，在模具6中，插入配置有能夠相對于凸部用腔體61滑動的動模610，該動模 610將與接地電極5對置的模面611形成為平面狀，在將接地電極5的一部分擠出至凸部 用腔體61而成形凸部510時，通過動模610的模面611成形凸部510的頂面511。由此， 通過平板狀的模面611能夠?qū)⑼共?10的頂面511形成為平面狀，容易在凸部510的頂面 511與側(cè)面512之間形成角部513。 在此，在將火花塞1安裝在內(nèi)燃機中使用的情況下，在初始狀態(tài)下，火花從電極前 端部40朝向角部513放電。并且，通過火花放電，凸部510從角部513逐漸耗損，在角部 513消失后凸部510整體的耗損不斷發(fā)展，火花放電間隙G擴大。S卩，在通過上述方法制造 的火花塞1中，能夠使凸部510首先從角部513耗損。因而，凸部510的壽命、即火花塞1 的壽命能夠延長與凸部510具有角部513相當?shù)牧俊?此外，通過進行動模610的位置調(diào)整，能夠容易地調(diào)整凸部510的突出量h。
進而，由于動模610能夠相對于凸部用腔體61滑動，所以在將凸部510成形后，能 夠容易地將接地電極5從模具6脫模。 如上所述，根據(jù)本例，能夠提供生產(chǎn)性及耐熱性良好的內(nèi)燃機用火花塞及其制造 方法。(實施例2) 本例如圖8所示，是凸部510和凹部520是大致四方柱形狀的接地電極5的例子。 即，本例的接地電極5使用具有大致四方柱形狀的凸部用腔體61的模具6和大致四方柱形 狀的擠壓夾具7制造而成。 在本例的火花塞1中，在將凸部510的與火花塞1的軸向正交的截面的截面積設(shè) 為a、將凹部520的與火花塞1的軸向正交的截面的截面積設(shè)為A時，A > a的關(guān)系成立。 在此，凸部510及凹部520從火花塞1的軸向觀察時的形狀都是正方形狀。即，凸部510的 一邊的長度x與凹部520的一邊的長度w具有w > x的關(guān)系。 此外，凹部520的一邊的長度w與接地電極5的寬度W具有W〉 w的關(guān)系。
除此以外，具有與實施例1同樣的結(jié)構(gòu)及作用效果。
(實施例3) 本例如圖9所示，是具有平行于接地電極5的軸向截斷時的截面是大致長方形狀 的凸部510、和平行于接地電極5的軸向截斷時的截面是大致梯形狀的凹部520的接地電極 5的例子。 S卩，在凹部520中，在平行于接地電極5的軸向截斷時的截面上表示的凹部520的側(cè)面522的兩條輪廓線為錐狀，以使凹部520的平均截面積S2隨著從接地電極背面52朝 向?qū)χ妹?1側(cè)而變小。并且，在沿火花塞1的軸向觀察本例的接地電極5時，凹部520的 底部521的面積小于凹部520的開口部523的面積。 在本例中，如圖9所示，凹部520的開口部523的面積Sl大于凸部510的面積s。 此外，凹部520的平均截面積S2也大于凸部510的面積s大。 在此，凹部520的平均截面積S2是凹部520的體積V除以凹部520的深度H而得 的值V/H。 除此以外，具有與實施例1同樣的結(jié)構(gòu)及實施效果。
(實施例4) 本例如圖10所示，是具有平行于接地電極5的軸向截斷時的截面都是大致梯形狀 的凸部510及凹部520的接地電極5的例子。 在本例中，凹部520的開口部523的面積Sl大于凸部510的平均截面積s。此外， 凹部520的平均截面積S2也大于凸部510的平均截面積s。 在此，凸部510的平均截面積s是凸部510的體積v除以突出量h而得的值v/h。 此外，凹部520的平均截面積S2是凹部520的體積V除以凹部520的深度H而得的值V/H。
除此以外，具有與實施例1同樣的結(jié)構(gòu)及作用效果。
(實施例5) 本例如圖11所示，是具有平行于接地母材50的軸向截斷時的截面是大致長方形 狀的凸部510、和在平行于接地母材50的軸向截斷時的截面中表示的曲線是半橢圓弧形狀 的凹部520的接地電極5的例子。 在本例中，凹部520的開口部523的面積Sl大于凸部510的面積s。此外，凹部 520的平均截面積S2也大于凸部510的面積s。 在此，凹部520的平均截面積S2是從凹部520的開口部523到底部521之間的、 凹部520的與軸向的方向正交的截面上的截面積的平均值。
除此以外，具有與實施例1同樣的結(jié)構(gòu)及作用效果。
(實施例6) 本例如圖12 圖14所示，是凸部510和凹部520具有各種形狀的接地電極5的 例子。 圖12所示的接地電極5具有都是六邊柱形狀的凸部510及凹部520。
此夕卜，圖13所示的接地電極5具有都是橢圓柱形狀的凸部510及凹部520。
此外，圖14所示的接地電極5是將實施例2的大致四方柱形狀的凸部510和凹部 520都以火花塞1的軸向為中心旋轉(zhuǎn)大致45。而成的結(jié)構(gòu)。 由此，凸部510及凹部520的形狀有多種，但在這些情況下，除了凸部510及凹部 520的形狀以外具有與實施例1同樣的結(jié)構(gòu)。并且，在這些情況下也具有與實施例1同樣的 作用效果。 此外，本發(fā)明的火花塞1并不限定于上述形態(tài)。
(實施例7) 本例如圖15、圖16所示，是通過擠壓夾具7擠壓接地電極背面52的一部分而形成 凸部510的擠壓工序的變形例。
即，圖15表示進行兩次上述擠壓工序的狀態(tài)。并且，如圖15(a)所示，在第一次擠 壓工序中，使用直徑與凹部520的開口部523的直徑相同的擠壓夾具7a形成凸部510。
接著，如圖15(b)所示，在第二次擠壓工序中，使用直徑小于凸部510的直徑的擠 壓夾具7b使凸部510進一步突出。 在本例的情況下，能夠在凸部510上可靠地形成角部513。 此外，圖16表示通過具有直徑相互不同的擠壓部71 、72的擠壓夾具7c進行擠壓 工序的狀態(tài)。具體而言，如該圖所示，擠壓夾具7c具有配設(shè)在擠壓方向的前端側(cè)并且直徑 小于凸部510的直徑的擠壓部71、和從該擠壓部71后端部向與擠壓方向相反的方向進一步 延伸設(shè)置并且直徑小于凹部520的開口部523的直徑的擠壓部72。 在這種情況下，也與上述圖15所示的情況同樣，能夠在凸部510上可靠地形成角 部513。 除此以外，與實施例1是同樣的。
(實施例8) 本例如圖17所示，是具有2個接地電極5的多極型火花塞1的例子。 S卩，本例的火花塞1具備2個具有凸部510的接地電極5。具體而言，2個接地電
極5以使各自的凸部510的頂面511夾著中心電極4相互對置的方式安裝于安裝金屬配件2。 此外，各自的凸部510朝向中心電極4的前端部突出。
在本例的情況下，能夠得到點火性良好的火花塞1。
除此以外，與實施例1相同。
(實施例9) 本例如圖18所示，是構(gòu)成為只有安裝在中心電極4的前端部上的電極前端部40 位于比絕緣隔離體3的隔離體前端部30更靠火花塞1的軸向的前端側(cè)的火花塞1的例子。
在本例的情況下，能夠得到確保良好的耐烘燒性并降低需求電壓的火花塞。
除此以外，與實施例1相同。
(實施例IO) 本例如圖19、圖20所示，是具有在凸部510的頂面511上還焊接著由貴金屬形成 的基片514的接地電極5的火花塞1的例子。 作為基片514，例如可以使用以Pt、 Ir、Rh、W的任一種為主成分的貴金屬。
此外，基片514能夠?qū)D19(a)所示那樣的圓柱形狀的結(jié)構(gòu)、圖19 (b)所示那樣的 長方體形狀的結(jié)構(gòu)、圖19(c)所示那樣的圓環(huán)形狀的結(jié)構(gòu)根據(jù)凸部510的突出量h變更各 種高度而形成。 結(jié)合圖20對本例的火花塞1的制造順序進行說明。 g卩，如圖20(a)所示，與上述實施例l同樣，通過用擠壓夾具7擠壓接地電極5的 一部分而形成凸部510。 接著，如圖20(b)所示，在凸部510的前端部上，通過例如電阻焊接而焊接基片 514。另外，在基片514較長等的情況下，為了提高焊接的可靠性，也可以同時采用電阻焊接 和激光焊接。 接著，如圖20(c)所示，以使由貴金屬形成的基片514及凸部510與中心電極4的電極前端部40相面對的方式使接地電極5彎曲。
通過以上的順序，能夠制造本例的火花塞1。 在如本例那樣在凸部510的頂面511上進而安裝由貴金屬形成的基片514的情況 下，即使使從對置面51突出的突出量h相同，與僅將基片514安裝在對置面51上的情況相 比，也能夠?qū)⑺褂玫馁F金屬的量減少與在接地電極5上形成凸部510相當?shù)牧?。因此，?夠降低火花塞1的材料成本。此外，由于將基片514安裝在比凸部510的頂面511更接近 于電極前端部40的方向上，所以與僅設(shè)置了凸部510的情況相比能夠降低需求電壓，能夠 提高火花塞1的點火性。
除此以外，與實施例1相同。
(實施例ll) 本例如圖21所示，是在頂面511上形成了各種形狀的槽部515的接地電極5的例子。 在凸部510的頂面511上，可以形成例如圖21 (a)所示那樣的3個圓柱形狀的槽
部515、圖21 (b)所示那樣將3個直線狀的槽部515結(jié)合于頂面511的中心的結(jié)構(gòu)、圖21 (c)
所示那樣將2條直線狀的槽部515并列而成的結(jié)構(gòu)等各種形狀的槽部515。 此外，在凸部510的頂面511上，可以形成如圖21 (d)所示那樣將多個直線狀的槽
部515并列而成的結(jié)構(gòu)、如圖21(e)所示那樣的柵格狀的結(jié)構(gòu)、如圖21(f)所示那樣使2條
直線狀的槽部515在頂面511的中心交叉的結(jié)構(gòu)等各種形狀的槽部515。 并且，各個槽部515在凸部510的頂面511上向接地電極背面52側(cè)凹陷地形成。 此外，例如在形成圖21 (a)所示那樣的圓柱形狀的槽部515時，能夠使用具有模面
611的動模610，所述模面611具備圖22所示的與槽部515的形狀反圖案的圓柱形狀的槽
形成部615。 除此以外，與實施例1相同。
(實施例12) 本例如圖23所示，是研究表示凹部520的開口部523的面積Sl與凸部510的截
面的平均截面積s的關(guān)系的Sl/s、和凸部510的突出量h之間的關(guān)系的例子。 具體而言，通過將凹部520的深度H固定為1.2mm、將凹部520的直徑D固定為
1. 8mm、將接地電極5的厚度T固定為1. 6mm、將接地電極5的寬度W固定為2. 8mm，并變更
凸部510的直徑d，制造出Sl/s的值各種各樣地不同的接地電極5(關(guān)于標號參照圖3)。 并且，測量各個情況下的凸部510的突出量h。 將測量結(jié)果在圖23中表示。 由該圖可知，在Sl/s > 1的情況下，凸部510的突出量h超過0.7mm，能夠使凸部 510充分地突出。 另一方面，在Sl/s < 1的情況下，凸部510的突出量h不到O. 7mm，可知難以使凸 部510充分地突出。特別是在Sl/s < 0. 8的情況下，由于為H > 2h，所以很難說能夠充分 確保熱傳導(dǎo)的路徑。 由以上可知，從使凸部510充分地突出的觀點來看，Sl/s > 1非常重要。 另外，在本例中，通過凸部510為圓柱形狀的接地電極5進行了實驗，但在凸部510
的側(cè)面512及凹部520的側(cè)面522為錐狀的情況下也能夠得到同樣的結(jié)果。
(實施例13) 本例如圖24所示，是研究凹部520的深度H與接地電極5的厚度T的關(guān)系的H/T、 和接地電極5的溫度之間的關(guān)系的例子。 具體而言，通過將凹部520的直徑D固定為2. 0mm、將凸部510的直徑d固定為 1. 5mm、將接地電極5的寬度W固定為2. 8mm、將接地電極5的厚度T固定為1. 6mm，并各種
各樣地變更凹部520的深度H，制造出H/T的值各種各樣地不同的接地電極5 (關(guān)于標號，參 照圖3)。 評價方法如以下這樣進行。 S卩，首先，將沒有設(shè)置凸部510及凹部520的情況下的接地電極(以下稱作比較試 料)及各接地電極5加熱至730°C 。 接著，測量比較試料及各接地電極5的、比凹部520更接近于前端部分54的部分 的溫度。 接著，計算各接地電極5相對于比較試料的溫度的增加溫度。 另外，在本例中，相對于比較試料的增加溫度的基準為10(TC。這是由于，在發(fā)生了 IO(TC以上的溫度上升的情況下，耐熱性下降，接地電極5的壽命可能顯著下降。
將評價結(jié)果在圖24中表示。 由該圖可知，在H/T《0. 75的情況下，能夠使相對于比較試料的增加溫度充分小 到IO(TC以下。 另一方面，在H/T > 0. 75的情況下，可知相對于比較試料的增加溫度超過IO(TC ， 而且溫度增加率急劇地增大。 由以上可知，從接地電極5的熱傳導(dǎo)的觀點來看，H/T《0. 75非常重要。 另外，在本例中，通過凸部510為圓柱形狀的接地電極5進行了實驗，但在凸部510
的側(cè)面512或凹部520的側(cè)面522為錐狀的情況下也能夠得到同樣的結(jié)果。
權(quán)利要求
一種內(nèi)燃機用火花塞，具備安裝金屬配件，在外周設(shè)有安裝用螺紋部；絕緣隔離體，以使隔離體前端部突出的方式保持在上述安裝金屬配件上；中心電極，以使電極前端部從上述隔離體前端部突出的方式保持在上述絕緣隔離體上；以及接地電極，在該接地電極與該中心電極之間形成火花放電間隙，其特征在于，上述接地電極固定于上述安裝金屬配件，并且具有在上述接地電極的上述中心電極側(cè)的面即對置面上使上述接地電極的一部分朝向上述中心電極突出而成的凸部以及從上述接地電極的與上述對置面相反側(cè)的面即接地電極背面朝向上述對置面形成的凹部；上述凸部配置成軸心的延長線通過形成上述凹部的區(qū)域；在將上述凹部的開口部的面積設(shè)為S1、將上述凸部的與上述火花塞的軸向正交的截面的平均截面積設(shè)為s時，S1≥s的關(guān)系成立。
2. 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于，在將上述凹部的與上述火花塞的軸向正交的截面的平均截面積設(shè)為S2時，S2 > s成
3. 如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于，在將上述接地電極的厚度設(shè)為T、將上述火花塞的軸向上的上述凹部的深度設(shè)為H時， H《(3/4)T的關(guān)系成立。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于， 上述凸部和上述凹部是大致圓柱形狀，在將上述凸部的直徑設(shè)為d、將上述凹部的直徑設(shè)為D時，D^d的關(guān)系成立。
5. 如權(quán)利要求1 4中任一項所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于， 在將上述火花塞的軸向上的上述凸部的突出量設(shè)為h、將上述火花塞的軸向上的上述凹部的深度設(shè)為H時，H《2h的關(guān)系成立。
6. 如權(quán)利要求1 5中任一項所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于， 上述凸部在與上述中心電極對置的頂面上具有向上述接地電極背面?zhèn)劝枷莸牟鄄俊?br> 7. 如權(quán)利要求1 6中任一項所述的內(nèi)燃機用火花塞，其特征在于， 在上述凸部，在與上述中心電極對置的頂面上，焊接著由以Pt、Ir、Rh、W的任意一種為主成分的貴金屬形成的基片。
8. —種內(nèi)燃機用火花塞的制造方法，是制造權(quán)利要求1 7所述的內(nèi)燃機用火花塞的 方法，其特征在于，在具有用于成形上述凸部的凸部用腔體的模具上，在使上述凸部用腔體與上述對置面 相對置的狀態(tài)下載置大致平板狀的上述接地電極，之后，通過用于形成上述凹部的擠壓夾 具，擠壓上述接地電極背面的一部分而形成上述凹部，并且將上述接地電極的一部分擠出 至上述凸部用腔體而形成上述凸部。
9. 如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機用火花塞的制造方法，其特征在于， 上述接地電極在寬度方向的兩側(cè)面抵接于在上述模具上設(shè)置的側(cè)方抵接面的狀態(tài)下被上述擠壓夾具擠壓。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的內(nèi)燃機用火花塞的制造方法，其特征在于， 上述接地電極在前端部分抵接于在上述模具上設(shè)置的前端抵接面的狀態(tài)下被上述擠壓夾具擠壓。
11. 如權(quán)利要求8 10中任一項所述的內(nèi)燃機用火花塞的制造方法，其特征在于， 在上述模具中，插入配置有能夠相對于上述凸部用腔體滑動的動模，該動模將與上述接地電極對置的模面形成為平面狀，在將上述接地電極的一部分擠出至上述凸部用腔體而 成形上述凸部時，通過上述動模的模面成形上述凸部的頂面。
12. 如權(quán)利要求8 11中任一項所述的內(nèi)燃機用火花塞的制造方法，其特征在于， 在形成上述凸部時，通過上述擠壓夾具將上述接地電極背面的一部分擠壓兩次以上。
13. 如權(quán)利要求8 12中任一項所述的內(nèi)燃機用火花塞的制造方法，其特征在于， 上述模具具有動模，所述動模具備用于在上述凸部的與上述中心電極對置的頂面上形成向上述接地電極背面?zhèn)劝枷莸牟鄄康牟坌纬刹俊?br> 14. 如權(quán)利要求8 13中任一項所述的內(nèi)燃機用火花塞的制造方法，其特征在于， 在形成上述凸部之后，在該凸部的與上述中心電極對置的頂面上焊接由以Pt、 Ir、 Rh、W的任意一種為主成分的貴金屬形成的基片。
全文摘要
一種具備安裝金屬配件(2)、絕緣隔離體(3)、中心電極(4)和接地電極(5)的內(nèi)燃機用火花塞(1)。接地電極(5)固定于安裝金屬配件(2)，并且具有在接地電極(5)的中心電極(4)側(cè)的面即對置面(51)上使接地電極(5)的一部分朝向中心電極(4)突出而成的凸部(510)、和從接地電極(5)的與對置面(51)相反側(cè)的面即接地電極背面(52)朝向?qū)χ妹?51)形成的凹部(520)。凸部(510)配置成軸心的延長線通過形成凹部(520)的區(qū)域。在將設(shè)凹部(520)的開口部的面積設(shè)為S1、將凸部(510)的與火花塞(1)的軸向正交的截面的平均截面積設(shè)為s時，S1≥s的關(guān)系成立。
文檔編號H01T21/02GK101772870SQ20088010120
公開日2010年7月7日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者坪田憲佳, 堀恒円, 相田洋孝, 石黑博也, 端無憲, 門脅覺 申請人:株式會社電裝