火花塞

摘要

一种火花塞，不改变主体配件的前端面的面积而增加接地电极的截面面积，从而能够提高接地电极的耐折损性。将接地电极（9）的一端焊接到筒状的主体配件（7）的前端面（7a）的火花塞，在上述前端面上将径向的厚度最小的部位的壁厚设为A，将上述前端面的最大内径设为d，将上述前端面的最小外径设为D，将焊接有上述接地电极的部分的上述前端面的壁厚设为K，此时满足如下的式(1)以及(2)，K≥1.1A…(1)K≥(D-d)/2…(2)。

权利要求

1.一种火花塞，具有筒状的主体配件和焊接到上述主体配件的前端面的接地电极，上述火花塞的特征在于，上述前端面具有圆形的外周缘和圆形的内周缘，上述外周缘的中心与上述内周缘的中心偏心，在上述前端面上将径向的厚度最小的部位的壁厚设为A，将上述前端面的最大内径设为d，将上述前端面的最小外径设为D，将焊接有上述接地电极的部分的上述前端面的壁厚设为K，此时满足如下的式(1)以及(2)，K≥1.1A…(1)

K≥(D-d)/2…(2)。

2.如权利要求1所述的火花塞，其特征在于，上述外周缘的中心与上述内周缘的中心偏心0.5mm以上。

说明书

火花塞

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在例如汽车用发动机等内燃机中用于对燃料气体点火的火花塞。

背景技术

[0002] 上述火花塞通常具有：轴状的中心电极；覆盖该中心电极的外周的筒状的绝缘体；与上述绝缘体的外周嵌合的筒状的主体配件；以及一端焊接到上述主体配件的前端面并且另一端与上述中心电极的前端相对配置从而在与上述中心电极之间形成火花放电间隙的接地电极。

[0003] 在这样的火花塞中，近年来伴随内燃机高输出化，接地电极(本领域技术人员之间也称为外侧电极)折损等问题也容易产生。作为其原因，考虑有装置或燃烧振动的共振和高加速度(G)。另外，也与如下内容有密切关系：接地电极以前端侧朝向中心电极侧的方式进行弯曲加工，故在主体配件的安装基端侧容易作用有弯曲力矩，另外安装到直接承受伴随燃烧的冲击波等的位置。

[0004] 在上述火花塞中，为了提高接地电极的耐折损性，增大接地电极的截面面积的方式是有效的。但是，通过增加接地电极的宽度来谋求增大截面面积，则伴随宽度的增加而消焰效果增加，并且着火性降低。

[0005] 因此，通过增加接地电极的板厚谋求增大截面面积。但是，若将接地电极的板厚设为主体配件的前端面的壁厚以上，则接地电极的板厚方向的一部分从主体配件的前端面向径向越出，具有导致焊接强度降低的危险。

[0006] 因此，在下述专利文献1中提出了如下技术：使接地电极的板厚与主体配件的前端面的壁厚一致，并且将接地电极的截面形状设为与主体配件的前端面的弯曲形状一致的弯曲构造，从而不导致因向径向的越出引起的焊接强度的降低，而增加接地电极的截面面积。

[0007] 现有技术文献

[0008] 专利文献1：日本特开2003-7423号公报

[0009] 但是，专利文献文1的火花塞中的主体配件的前端面为内外周缘同心的正圆形，并且在整个圆周上壁厚均等。而且，将接地电极的前端面的外径设为D，将内径设为d，则前端面的壁厚Km为Km=(D-d)/2。

[0010] 因此，在专利文献1的技术中，接地电极的板厚tm即使最大也被限制在(D-d)/2，并没有增加很大的截面面积。

[0011] 因此，考虑将主体配件的前端面的外径D相比以往较大地设定或者将内径d相比以往较小地设定，从而增大主体配件的前端面的壁厚，增加接地电极的板厚，但是在这样的对应中，通过与以往相比改变主体配件的前端面的面积，从而主体配件的热容量变大，对火花塞的耐热性等产生影响，故难以实用。

[0012] 另外，在将接地电极的截面形状设为沿着主体配件的前端面的弯曲的弯曲形状的情况下，与单纯的长方形截面的接地电极比较，具有接地电极难以弯曲并且用于确保火花放电间隙的弯曲加工变得困难的问题。

发明内容

[0013] 因此，本发明的目的在于提供一种火花塞，与解决上述问题相关，不改变主体配件的前端面的面积而增加接地电极的截面面积，从而能够提高接地电极的耐折损性。

[0014] 本发明的上述目的通过下述结构来实现。

[0015] (1)一种火花塞，具有筒状的主体配件和焊接到上述主体配件的前端面的接地电极，上述火花塞的特征在于，在上述前端面上将径向的厚度最小的部位的壁厚设为A，将上述前端面的最大内径设为d，将上述前端面的最小外径设为D，将焊接有上述接地电极的部分的上述前端面的壁厚设为K，此时满足如下的式(1)以及(2)，

[0016] K≥1.1A…(1)

[0017] K≥(D-d)/2…(2)。

[0018] (2)如上述(1)所述的火花塞，其特征在于，上述前端面具有圆形的外周缘和圆形的内周缘，并且上述外周缘的中心与上述内周缘的中心偏心0.5mm以上。

[0019] 根据上述(1)的结构，在焊接有接地电极的部分的上述前端面的壁厚K为1.1A以上且(D-d)/2以上的部分焊接有接地电极。因此，与上述前端面的内外周缘为同心的正圆形的、上述前端面的外径为D且内径为d即以往的主体配件的情况比较，即使前端面的截面面积与以往相同被限制，由于在相比以往较厚的壁厚的部分焊接有接地电极，故也能够提高耐折损性。

[0020] 而且，在上述(1)的结构中，在主体配件的前端面上将壁厚最小的部位的壁厚设为A，将上述前端面的最大内径设为d，将上述前端面的最小外径设为D，将上述前端面上的焊接有上述接地电极的部分的壁厚设为K，此时在满足K≥1.1A且K≥(D-d)/2这两个条件的部分进行焊接，故接地电极的板厚相比以往切实能够变厚。因此，不改变主体配件的前端面的面积而通过增加接地电极的板厚来增加接地电极的截面面积，从而能够提高接地电极的耐折损性。

[0021] 而且，主体配件的前端面上的焊接有接地电极的部分的壁厚设定为大于以往的主体配件的壁厚。因此，接地电极的截面形状即使不设为沿着主体配件的前端面的弯曲的弯曲形状而保持单纯的长方形截面，与以往相比也能够增加接地电极的板厚。

[0022] 因此，将接地电极的截面形状设定为单纯的长方形，从而能够容易进行用于确保火花放电间隙的弯曲加工等。

[0023] 根据上述(2)的结构，通过调整前端面的外周缘与内周缘的偏心量α，从而能够调整焊接有接地电极的部分的前端面上的最大壁厚。而且，通过将偏心量α设定为0.5mm以上的大小，从而主体配件的前端面的半周以上为壁厚大于(D-d)/2的区域，容易确保耐折损性显著提高的板厚的接地电极的焊接所适用的壁厚的焊接区域。

[0024] 根据本发明的火花塞，与前端面的内外周缘为同心的正圆形即以往的主体配件的情况比较，主体配件的前端面的壁厚并非均等，即使前端面的截面面积与以往相同被限制，也能够形成相比以往较厚的壁厚的部分。

[0025] 而且，根据本发明的火花塞，焊接接地电极的部分能够相比以往设成壁厚，接地电极的板厚能够相比以往切实变厚。因此，不改变主体配件的前端面的面积而通过增加接地电极的板厚来增加接地电极的截面面积，从而能够提高接地电极的耐折损性。

[0026] 而且，根据本发明的火花塞，主体配件的前端面上的焊接有接地电极的部分自身的壁厚设定为大于以往的主体配件的壁厚。因此，接地电极的截面形状即使不设为沿着主体配件的前端面的弯曲的弯曲形状而保持单纯的长方形截面，与以往相比也能够增加接地电极的板厚。

[0027] 因此，将接地电极的截面形状设定为单纯的长方形，从而能够容易进行用于确保火花放电间隙的弯曲加工等。

附图说明

[0028] 图1是本发明的火花塞的第1实施方式的纵向剖面图。

[0029] 图2是图1的主要部分的放大图。

[0030] 图3(a)是图1所示的主体配件的侧视图，图3(b)是图3(a)的X1向视图。

[0031] 图4是图1所示的主体配件的前端面的放大图。

[0032] 图5是检查主体配件的前端面所焊接的接地电极的耐折损性的方法的说明图。

[0033] 图6是表示如下内容的图表：为了确认第1实施方式的作用及效果，在使前端面的内外周缘的偏心量不同的多个主体配件上焊接板厚不同的接地电极从而测定耐折损性的结果，以及接触面的壁厚比与接地电极的破断次数的关系。

[0034] 图7(a)是本发明的火花塞的第2实施方式中的主体配件的侧视图，图7(b)是图7(a)的X2向视图。

[0035] 图8(a)是本发明的火花塞的第3实施方式中的主体配件的侧视图，图8(b)是图8(a)的X3向视图。

[0036] 图9是本发明的火花塞的第4实施方式中的主体配件的前端面的形状的说明图。

[0037] 图10是本发明的火花塞的第5实施方式中的主体配件的前端面的形状的说明图。

具体实施方式

[0038] 以下，参照附图详细说明本发明的火花塞的优选的实施方式。

[0039] 图1~图4表示本发明的火花塞的第1实施方式，图1是本发明的火花塞的第1实施方式的纵向剖面图，图2是图1的主要部分的放大图，图3(a)是图1所示的主体配件的侧视图，图3(b)图3(a)的X1向视图，图4是图1所示的主体配件的前端面的放大图。

[0040] 如图1和图2所示，该第1实施方式的火花塞1具有沿着中心轴线O垂直的轴状的中心电极3；设置在该中心电极3的外周的筒状的绝缘体5；与绝缘体5的外周嵌合的筒状的主体配件7；以及一端9a焊接到主体配件7的前端面7a并且另一端9b与中心电极3的前端相对配置从而在与中心电极3之间形成火花放电间隙G的接地电极9。

[0041] 在本实施方式中，主体配件7的前端面7a的内外周缘的形状形成为筒壁的壁厚在圆周方向的一部分的区域大于其他区域。

[0042] 更详细地说明的话，在本实施方式的情况下，如图3和图4所示，前端面7a的内周缘11为直径d的正圆形，外周缘13为直径D的正圆形。但是，如图4所示，通过使内周缘11的中心O2从外周缘13的中心O1仅仅偏心距离α，从而形成为一部分的区域的壁厚较大。

[0043] 由此，在前端面7a为使正圆形彼此偏心的形状的情况下，如图4所示，在偏心方向延伸的线段(通过中心O 1和O2的线段)Y1-Y2上相对的两个位置中的一方(图4中右端的部位)，前端面7a的壁厚为最小值，在另一方(图4中左端的部位)前端面7a的壁厚为最大值。

[0044] 在本实施方式的情况下，在前端面7a上与偏心量α对应而使一部分变大的壁厚的值变化。在本实施方式的情况下，将壁厚增加的区域中的一部分的区域设定为焊接接地电极9的部分S。

[0045] 在本实施方式的情况下，焊接接地电极9的部分S以如下条件设定。如图4所示，在前端面7a上将壁厚最小的部位的壁厚设为A，将前端面7a的内周缘11的直径设为d，将前端面7a的外周缘13的直径设为D，将上述前端面7a上的焊接有上述接地电极9的区域即焊接区域中的壁厚设为K，此时将满足K≥1.1A且K≥(D-d)/2这两个条件的区域设定为焊接接地电极9的部分S。

[0046] 在图4的情况下，焊接接地电极9的部分S设为包含在前端面7a上壁厚最大的部位的壁厚Kmax的范围。在此，Kmax=α+(D-d)/2。

[0047] 在本实施方式的情况下，在焊接接地电极9的部分S焊接的接地电极9的横截面形状为单纯的长方形，并且以容纳于焊接接地电极9的部分S的方式设定宽度W和板厚度T。作为板厚度T，以不从焊接接地电极9的部分S越出的范围设定为尽量大的值。具体而言，设为TKmax。

[0048] 此外，图4所示的尺寸t表示在内周缘11和外周缘13同心的情况下的壁厚。

[0049] 在本实施方式的情况下，前端面7a的内周缘和外周缘的偏心量α设定为0.5mm以上的大小。

[0050] 在如以上说明的第1实施方式的火花塞1中，主体配件7的前端面7a以圆周方向的一部分的区域相比其他区域筒壁的壁厚增加的方式设定前端面7a的形状。

[0051] 因此，与前端面的内外周缘为同心的正圆形的、前端面的外径为D且内径为d即以往的主体配件的情况比较，主体配件7的前端面7a的壁厚并非均等，即使前端面7a的截面面积与以往相同被限制，如图4所示，也能够形成相比以往较厚的壁厚的区域。

[0052] 而且，在第1实施方式的火花塞1中，在主体配件7的前端面7a上将壁厚最小的部位的壁厚设为A，将前端面7a的内周缘11的直径设为d，将前端面7a的外周缘13的直径设为D，将前端面7a上的焊接有接地电极9的部分S中的前端面7a的壁厚设为K，此时满足K≥1.1A且K≥(D-d)/2这两个条件。因此，接地电极9的板厚能够相比以往切实变厚。

[0053] 因此，与以往比较，不改变主体配件7的前端面7a的面积而通过增加接地电极9的板厚来增加接地电极9的截面面积，从而能够提高接地电极9的耐折损性。

[0054] 而且，主体配件7的前端面7a上的焊接有接地电极9的部分S自身的壁厚设定为大于以往的主体配件的壁厚。因此，接地电极9的截面形状即使不设为沿着主体配件7的前端面7a的弯曲的弯曲形状而保持如图4所示的单纯的长方形截面，与以往相比也能够增加接地电极9的板厚。

[0055] 因此，将接地电极9的截面形状设定为单纯的长方形，从而能够容易进行用于确保火花放电间隙G的弯曲加工等。

[0056] 而且，在本实施方式的火花塞1中，通过调整前端面7a的外周缘13和内周缘11的偏心量α，从而能够调整最大壁厚。而且，通过将偏心量α设定为0.5mm以上的大小，主体配件7的前端面7a的半周以上为壁厚大于(D-d)/2的区域，容易确保耐折损性显著提高的板厚的接地电极9的焊接所适用的部分S。

[0057] 本申请的发明人为了证实以上的第1实施方式中的效果，如下述表1所示，将内周缘11和外周缘13没有偏心的以往构造的主体配件的样本与以不脱离第1实施方式的方式附加了偏心量的主体配件样本分别做成11个。

[0058] 此外，如表1所示，在无偏心的主体配件的样本的情况下，实际上也有略微偏心，并且实际的偏心量在0.09mm~0.19mm的范围，平均为0.14mm。另外，在有偏心的本实施方式的主体配件的样本的情况下，实际的偏心量在1.80mm~2.30mm的范围，平均为1.87mm。

[0059] 【表1】

[0060]

[0061] 而且，按照表1所示的各样本的每个主体配件，如以下的表2所示，顺序焊接预先准备的不同板厚的五种接地电极，进行耐折损性的试验。

[0062] 如以下的表2所示，五种接地电极的板厚为1.3mm、1.8mm、2.3mm、2.8mm、3.3mm的5种。

[0063] 耐折损性的试验的方法如图5所示，在样本的主体配件7的前端面7a焊接接地电极9的一端9a。而且，重复如下操作：使用弯折用的夹具21将与立起状态焊接到前端面7a的接地电极9的从前端面7a远离2mm的部位进行90度弯折后，弯曲回到原始的立起状态。

[0064] 下面的表2汇集了上述弯折试验中的测定结果。在表2中，对于表1所示的各样本，按照上述五种各接地电极测定了弯折破断次数。

[0065] 弯折破断次数统计了直到焊接到样本的主体配件的接地电极9破断为止的弯折的重复次数，并且以90度弯折后弯曲回到原始的立起状态计为一次。

[0066] [表2]

[0067]

[0068] *判定基准◎：4次以上○：3～3.5次×：2.5次以下

[0069] 在测定时，与弯折破断次数对应而将耐折损性判定为优秀(◎)、良好(○)、不好(×)的三个等级。优秀(◎)是弯折破断次数为4次以上，良好(○)是弯折破断次数为3~3.5次，不好(×)是弯折破断次数为2.5次以下。

[0070] 在前端面的内周缘的中心相对于外周缘的中心没有偏心的无偏心的以往构造的主体配件的情况下，在板厚较大的两种接地电极(2.8mm、3.3mm)中，结果判定为耐折损性不好。这是因为，接地电极的板厚大于主体配件的前端面的壁厚，接地电极的板厚的一部分的范围越出前端面的厚度之外而焊接，故不能得到充分的焊接强度。

[0071] 另一方面，在前端面的内周缘的中心相对于外周缘的中心偏心的本实施方式的主体配件的情况下，即使在板厚最大的接地电极(3.3mm)中，也判定为耐折损性良好，并且在除此之外的板厚的接地电极的情况下，均判定为耐折损性优秀，与无偏心的情况比较，能够确认明显提高了耐折损性。

[0072] 图6的图表整理了上述弯折试验的测定结果，并且表示上述弯折破断次数与主体配件的前端面的壁厚的关系。

[0073] 在图6的图表中，纵轴为弯折破断次数，横轴为电面壁厚比，从而表示各样本中的弯折破断次数与电面壁厚比的关系。图表中的两条直线表示所有样本的95%所属区域的上限和下限。

[0074] 弯折破断次数为上述定义的那样。

[0075] 电面壁厚比为前端面7a的焊接接地电极9的部分S中的壁厚K与前端面7a上的最小的壁厚A的比值。

[0076] 如图6所示，电面壁厚比与弯折破断次数具有比例关系，在弯折破断次数为3次以上时的电面壁厚比的下限值为1.099。在本发明的第1实施方式中，由于电面壁厚比规定为1.1以上，故在本实施方式的样本中，弯折破断次数均为3以上，能够确认提高了耐折损性。

[0077] 本发明的主体配件的前端部的具体的形状并不限于第1实施方式所示的形状。也可以是以下的图7~图10所示的形状。

[0078] 图7(a)是本发明的火花塞的第2实施方式中的主体配件的侧视图，图7(b)是图7(a)的X2向视图。

[0079] 在该第2实施方式的主体配件7A的情况下，改良了第1实施方式的主体配件7的一部分。改良点如下：主体配件7A的前端面7aA与在内周缘11A上向内径方向突出的凸部23一体形成，从而增加前端面7aA的壁厚，容易进行接地电极9的焊接。

[0080] 在前端面7aA上，使凸部23的内周缘11a的中心相对于外周缘13A的中心偏心。

[0081] 图8(a)是本发明的火花塞的第3实施方式中的主体配件的侧视图，图8(b)是图8(a)的X3向视图。

[0082] 在该第3实施方式的主体配件7B的情况下，改良了第1实施方式的主体配件7的一部分。改良点如下：前端面7aB侧形成为在沿着轴向的长度L1的范围相比基端侧筒壁的壁厚变厚的厚壁部24，从而容易进行接地电极9的焊接。

[0083] 在前端面7aB上，使厚壁部24的内周缘11B的中心相对于外周缘13B的中心偏心。

[0084] 图9是本发明的火花塞的第4实施方式中的主体配件的前端面的形状的说明图。

[0085] 在该第4实施方式的主体配件7C的情况下，外周缘13C不是正圆，而是圆周的一部分区域设为歪曲的形状。即，在外周缘13C的一部分设置有相比正圆的假想线F1更向外侧鼓出的鼓出部26。

[0086] 而且，通过鼓出部26，在圆周方向的一部分的区域形成有相比其他区域筒壁的壁厚增加的区域。

[0087] 由此，在本发明的主体配件的前端面，壁厚增加的区域也可以不是正圆形状的偏心，而是通过在外周缘的一部分形成的鼓出部来确保。

[0088] 如图9所示，在前端面7aC的外周缘13C不是正圆的情况下，焊接接地电极的部分以如下方式设定。

[0089] 即，在前端面7aC上将径向的厚度最小的部位的壁厚设为A，将前端面7aC的最大内径设为d，将前端面7aC的最小外径设为D，将前端面7aC上的焊接有接地电极9的部分中的壁厚设为K，此时将满足K≥1.1A且K≥(D-d)/2这两个条件的区域(以斜线表示)设定为上述焊接区域。

[0090] 图10是本发明的火花塞的第5实施方式中的主体配件的前端面的形状的说明图。

[0091] 在该第5实施方式的主体配件7D的情况下，内周缘11C不是正圆，而是圆周的一部分区域设为歪曲的形状。即，在内周缘11C的一部分设置有相比正圆的假想线F2更向内侧鼓出的鼓出部27。

[0092] 而且，通过鼓出部27，在圆周方向的一部分的区域形成有相比其他区域筒壁的壁厚增加的壁厚增加区域。

[0093] 由此，在本发明的主体配件的前端面上，焊接接地电极的部分也可以不是正圆形状的偏心，而是通过在内周缘的一部分形成的鼓出部来确保。

[0094] 如图10所示，在前端面7aD的内周缘11C不是正圆的情况下，焊接接地电极的部分以如下方式设定。

[0095] 即，在前端面7aD上将壁厚最小的部位的壁厚设为A，将前端面7aD的最大内径设为d，将前端面7aD的最小外径设为D，将前端面7aD上的焊接有接地电极9的部分的壁厚设为K，此时将满足K≥1.1A且K≥(D-d)/2这两个条件的区域(以斜线表示)设定为焊接有接地电极9的部分。

[0096] 在以上说明的第2实施方式~第5实施方式的情况下，也与第1实施方式相同，不改变主体配件的前端面的面积而增加接地电极的截面面积，从而能够提高接地电极的耐折损性。

[0097] 此外，本发明的火花塞不限于上述的各实施方式，也可以进行适当的变形、改良等。

[0098] 另外，在第1实施方式中，将焊接接地电极的部分S设定为壁厚最大的位置。但是，焊接接地电极的部分S的位置不限于上述实施方式，只要是满足上述K≥1.1A和K≥(D-d)/2这两个条件的区域，也可以设定为任意的位置。