专利名称：火花塞及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种火花塞(点火塞，ignition plug)，其用于产生电火花以对内燃机中的燃料进行点火，更特别地，本发明涉及一种火花塞的接地电极。
背景技术：
为了不在火花塞的接地电极上设置贵金属电极头而改进火花塞的点火性能，早已经提案了通过加压加工而在接地电极上形成突出部。专利文件1公开了通过一种被称为 “锻压”的加压加工工艺在接地电极上形成突出部的技术。非专利文件1公开了通过另一种被称为“挤压(extrusion pressing) ”的加压加工工艺在接地电极上形成突出部的技术。现有技术文件专利文件专利文件1 日本特开2006-286469号公报非专利文件非专利文件1 :Shin Nishioka 等的 “Super Ignition Spark Plug with Wear Resistive Electrode", SAE TECHNICAL PAPER SERIES 2008-01-0092，2008 年 4 月出版然而，通过加压加工在接地电极上形成这种突出部未被充分地考虑。例如，存在如下问题由于加压加工中接地电极变形超过其塑性区由此发生裂纹或断裂，接地电极的耐久性劣化。在接地电极可由加压加工而形成的形状受限的情况下，还存在如下问题根据接地电极的形状，由于接地电极归因于内燃机中的过度蓄热而氧化，接地电极的耐久性劣化。
发明内容
发明要解决的问题鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种用于改进具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性的技术。用于解决问题的方案做出了本发明，以解决上述问题的至少一部分，并且本发明可以实现为下列的实施方式或适用例。[适用例1]根据适用例1，提供一种火花塞，其包括轴状的中心电极；陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及接地电极，其被接合到所述金属壳，以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙，所述接地电极具有面对所述中心电极的前端的相对面；与所述中心电极的前端背对的背面；通过挤压形成在所述相对面上并且从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出的突出部；以及由于通过挤压形成所述突出部而形成于所述背面并且从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷的压凹部， 其中，所述突出部从所述相对面突出的突出量A满足关系式0. 4mm < A < 1. Omm ；以及所述压凹部到达所述接地电极的末端。在适用例1的火花塞中，可以有效地增大接地电极的末端的散热特性。因此，可以改善具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性。[适用例2]优选地，根据适用例1的火花塞的特征在于，从所述接地电极的侧端到所述压凹部的宽度C满足关系式0. 4mm < C < 0. 8mm。在适用例2的火花塞中，不仅能够有效地增加接地电极的末端的散热特性，而且还能够有效地增加接地电极的侧端的散热特性。因此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性。[适用例3]优选地，根据适用例1的火花塞的特征在于，所述压凹部延伸到所述接地电极的末端和侧端两者。在适用例3的火花塞中，不仅能够有效地增加接地电极的末端的散热特性，而且还能够有效地增加接地电极的侧端的散热特性。因此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性。[适用例4]优选地，根据适用例1至3中的任一适用例的火花塞的特征在于，从所述接地电极的末端到所述突出部的宽度K满足关系式Omm彡K彡0. 4mm。在适用例4的火花塞中，能够进一步增加接地电极的末端的散热特性。[适用例5]优选地，根据适用例1至4中的任一适用例的火花塞的特征在于，当从所述突出部面对所述中心电极的方向观察时，所述突出部位于所述压凹部的内侧。在适用例5的火花塞中，由于在挤出形成接地电极时，突出部的位置沿从压凹部的角部区放射状地施加的剪切力的方向变位，因此可以防止突出部及其周围发生裂纹。因此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极的火花塞的耐久性。[适用例6]根据适用例6，提供一种火花塞的制造方法，所述火花塞包括轴状的中心电极； 陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及接地电极，其被接合到所述金属壳，以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙，所述制造方法包括通过挤压以如下方式在所述接地电极的面对所述中心电极的前端的相对面上形成突出部使所述突出部从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出，并且使所述突出部从所述相对面突出的突出量A满足关系式0. 4mm< AS 1.0mm;以及以如下方式在所述接地电极的与所述中心电极的前端背对的背面形成压凹部使所述压凹部从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷并且使所述压凹部延伸到所述接地电极的末端。通过适用例6 的火花塞的制造方法，可以形成如下接地电极接地电极具有优异的散热特性，同时防止由加压加工而在接地电极中形成裂纹或断裂。这里，本发明的实施方式不限于火花塞及其制造方法。本发明可以实现为各种形式，例如火花塞的接地电极、接地电极的制造方法以及具有接地电极的内燃机。此外，本发明不限于上述实施方式，并且在不背离本发明的范围的前提下可以变形为各种形式。
图1是根据本发明的一个实施方式的火花塞的局部剖视示意图。图2是示出根据本发明的上述一个实施方式的火花塞的接地电极的细节结构的示意图。图3是根据本发明的上述一个实施方式的从接地电极的末端面侧观察的接地电极的一部分的放大图。图4是沿图3的线Y-Y截取的接地电极的一部分的放大截面图。图5是根据本发明的上述一个实施方式的从接地电极的背面侧观察的接地电极的一部分的放大图。图6是根据本发明的上述一个实施方式的接地电极的制造方法的流程图。图7是示出接地电极30的制造状态的示意图。图8是示出接地电极30的制造状态的示意图。图9是示出根据本发明的上述一个实施方式的第一变形例的接地电极的三视图的图。图10是示出根据本发明的上述一个实施方式的第二变形例的接地电极的三视图的图。图11是示出根据本发明的上述一个实施方式的第三变形例的接地电极的三视图的图。图12A是示出根据本发明的上述一个实施方式的第四变形例的接地电极的三视图的图。图12B是示出根据本发明的上述一个实施方式的第五变形例的接地电极的三视图的图。图12C是示出根据本发明的上述一个实施方式的第六变形例的接地电极的三视图的图。图13是示出用于检验突出量A对点火性能的影响的评价试验的结果的图。图14是示出用于检验突出量A对耐久性能的影响的评价试验的结果的图。图15是示出用于检验接地电极的压凹部与接地电极的末端面的位置关系对耐久性能的影响的评价试验的结果的图。图16是根据比较例的接地电极的示意图。图17是示出用于检验宽度C对耐久性能的影响的评价试验的结果的图。图18是示出用于检验宽度K对耐久性能的影响的评价试验的结果的图。图19是示出用于检验宽度K对成形性的影响的评价试验的结果的图。
具体实施例方式下面，将详细说明适用本发明的火花塞，以更清楚地阐明本发明的构成和效果。A实施方式A-I火花塞的结构图1是根据本发明的一个实施方式的火花塞100的局部剖视示意图。火花塞100 包括陶瓷绝缘体10、中心电极20、接地电极30、金属端子配件40和金属壳50。中心电极20 为棒状并且以从陶瓷绝缘体10的一端突出的方式被置于陶瓷绝缘体10的该一端。金属端子配件40被置于陶瓷绝缘体10的另一端。中心电极20和金属端子配件40通过陶瓷绝缘体10的内部彼此电连接，中心电极20的外周被陶瓷绝缘体10绝缘。陶瓷绝缘体10的外周在离开金属端子配件40的位置处被金属壳50保持。接地电极30电连接到金属壳50，并且被配置成在接地电极30与中心电极20的前端之间限定火花间隙G，在该火花间隙G中产生火花。火花塞100经由金属壳50被安装到内燃机(未示出)的发动机盖200的螺纹安装孔201中。当20000伏 30000伏的高压被施加到金属端子配件40时，在中心电极20 和接地电极30之间的火花间隙G中产生火花。火花塞100的陶瓷绝缘体10是通过烧结诸如氧化铝等陶瓷材料而形成的绝缘体。 陶瓷绝缘体10为筒状，在其中心形成轴向孔12，从而在轴向孔12中收容中心电极20和金属端子配件40。陶瓷绝缘体10包括形成在其轴向中间位置的凸缘部19，该凸缘部19具有增大的直径。陶瓷绝缘体10还包括形成在比凸缘部19靠近金属端子配件40的位置处的后端主体部18，以在金属端子配件40和金属壳50之间提供绝缘。陶瓷绝缘体10还包括形成在比凸缘部19靠近中心电极20的位置处的前端主体部17，前端主体部17的外径比后端主体部18的外径小；陶瓷绝缘体10还包括形成在比前端主体部17靠近陶瓷绝缘体10的前端的腿部13，腿部13的外径比前端主体部17的外径小，并且腿部13的外径朝向中心电极20逐渐减小。火花塞100的金属壳50是圆筒状的金属配件，其适于在其内部包围和保持陶瓷绝缘体10的从后端主体部18的一定区域到腿部13的部分。在本实施方式中，金属壳50由低碳钢制成。金属壳50包括工具接合部51、安装螺纹部52、密封部M和前端面57。金属壳57的工具接合部51适于与用于将火花塞100安装到发动机盖200的工具(未示出)接合。金属壳50的安装螺纹部52具有能够螺纹接合到发动机盖200的螺纹安装孔201中的螺纹。金属壳50的密封部M在安装螺纹部52的底部形成为凸缘状。通过弯曲板材而形成的环形垫圈5被插在密封部M和发动机盖200之间。金属壳50的前端面57在安装螺纹部52的前端形成为中空圆形，从而被腿部13包围的中心电极20从前端面57的中央突出ο火花塞100的中心电极20是通过在带底的筒状的电极母材21中埋设导热性比电极母材21的导热性高的芯材25而制成的电极。在本实施方式中，电极母材21由诸如 hconel (商标)等含镍作为主要成分的镍合金制成，芯材25由铜或含铜作为主要成分的合金制成。中心电极20被插入到陶瓷绝缘体10的轴向孔12中，电极母材21的前端从陶瓷绝缘体10的轴向孔12突出，中心电极20经由陶瓷电阻器3和密封构件4与金属端子配件 40电连接。火花塞100的接地电极30是接合到金属壳50的前端面57的电极，接地电极30 沿与中心电极20的轴向相交的方向弯曲成面对中心电极20的前端。在本实施方式中，接地电极30由诸如Inconel (商标)等含镍作为主要成分的镍合金制成。图2是示出接地电极30的细节结构的示意图。接地电极30具有末端面31，其构成接地电极30的末端；相对面32，其被定义为接地电极30的面对中心电极20的面；以及背面33，其被定义为接地电极30的位于相对面32的背侧并且与接地电极30背对的面。 接地电极30还具有通过挤压而在相对面32上形成的突出部36，突出部36面对中心电极 20的前端并且朝向中心电极20的前端突出。由此，在突出部36和中心电极20之间限定火花间隙G。突出部36的重心大致位于中心电极20的中心轴线的延长线上。此外，接地电极30具有形成在背面33中的位于突出部36的背部位置的压凹部37，压凹部37是由于挤压形成突出部36而形成的。压凹部37朝向中心电极20的前端凹陷，并且延伸到达末端面 31。在本实施方式中，突出部36是截面为圆形的圆柱形突出部；压凹部37是截面为四边形的四边形柱状凹部。图3是从末端面31侧观察的接地电极30的一部分的放大图。图4是沿图3的线 Y-Y截取的接地电极30的一部分的放大截面图。图5是从背面33侧观察的接地电极30的一部分的放大图。接地电极30的Y-Y截面被定义为大致沿接地电极30从金属壳50朝向中心电极20突出的方向通过中心电极20的中心轴线的截面。接地电极30除了末端面31、相对面32和背面33之外还具有侧端面34和35。接地电极30的侧端面34、35与末端面31、相对面32和背面33中的每个面都相交，并且构成接地电极30的侧端。在本实施方式中，相对面32和背面33之间的距离、即接地电极30 的厚度T被设定为1. 5mm ；侧端面34和35之间的距离、即接地电极30的宽度W被设定为 2. 8mm。如图3和图4所示，接地电极30的突出部36包括侧面区362和底端区364。突出部36的侧面区362大致沿突出部36从相对面32突出的方向、即大致沿朝向中心电极 20的方向延伸。突出部36的底端区364从相对面32升高并且连续到侧面区362。在本实施方式中，突出部36的侧面区362形成为与相对面32大体垂直，突出部36的底端区 364形成为大致直角的角部。优选地，突出部36从相对面32突出的突出量A满足关系式 0. 4mm彡A彡1. 0mm。还优选地，从突出部36的侧面区362到接地电极30的末端面31的宽度K满足关系式Omm < K < 0. 4mm。稍后将详细说明突出量A和宽度K的评价值。此外，如图3和图4所示，接地电极30的压凹部37包括底面区371、侧面区372和角部区374。压凹部37的底面区371与背面33大致平行地延伸到末端面31，并且构成压凹部37的底部。稍后将详细说明压凹部37与末端面31的位置关系。压凹部37的侧面区372大致沿着压凹部37从背面33朝向相对面32凹陷的方向、即朝向中心电极20的方向延伸。压凹部37的角部区374从底面区371延伸到侧面区 372。在本实施方式中，压凹部37的侧面区372形成为与压凹部37的底面区371和接地电极30的背面33大致垂直；压凹部37的角部区374形成为大致直角的角部。优选地，压凹部37的侧面区372和接地电极30的侧端面34、35之间的宽度C满足关系式C = 0 ( S卩，压凹部37延伸到达侧端面34、35)，或者满足关系式0. 4mm < C < 0. 8mm。稍后将详细说明宽度C的评价值。如图5所示，当从背面33侧观察接地电极30时、即当沿突出部36面对中心电极 20的方向观察接地电极30时，突出部36优选地位于压凹部37内。也就是，如图3所示，优选地，突出部36的底端区364在内侧距压凹部37的侧面区372的距离F为Omm以上。稍后还将详细说明距离F的评价值。A-2火花塞的制造方法接地电极30的制造方法是火花塞100的制造方法的一部分，下面将对接地电极30 的制造方法进行说明。图6是接地电极30的制造方法的流程图。图7和图8是示出接地电极30的制造状态的示意图。为了制造接地电极30，制备电极构件301作为接地电极30 的材料并且电极构件301被焊接到金属壳50 (步骤S110)。在本实施方式中，电极构件301 是截面为大致矩形的镍合金的棒材。
在电极构件301被焊接到金属壳50(步骤S110)之后，电极构件301被置于加压模具610和接收模具620之间的位置(步骤S120)。加压模具610和接收模具620是用于挤压的模具组件。如图7所示，接收模具620具有形成为与电极构件301的形状大致相同的形状的成形槽622，从而电极构件301被装配到接收模具620的成形槽622中。加压模具610具有销孔614，销孔614形成为与接收模具620的成形槽622对准，从而与接地电极 30的压凹部37的位置对应。此外，接收模具620具有销孔624，销孔6M形成为与接地电极30的突出部36的位置对应。在将电极构件301置于加压模具610和接收模具620之间的位置(步骤S120)之后，接收销630被插入到接收模具620的销孔624中(步骤S130)。接收销630的直径与接收模具620的销孔624的直径大致相同，并且接收销630用于根据接收销630插入销孔 624中的插入量来调节突出部36的突出量A。在将接收销630插入到销孔624中(步骤S130)之后，加工销640被加压插入到加压模具610的销孔614中，由此对电极构件301进行挤压(步骤S140)。如图8所示，在加工销640加压插入销孔614中时，电极构件301的与加压模具610的销孔614邻接的部分被加工销640加压凹陷，以限定压凹部37 ；电极构件301的与接收模具620的销孔拟4邻接的部分被加工销640挤出，以限定突出部36。在挤压电极构件301 (步骤S140)之后，从模具移除具有突出部36和压凹部37的电极构件301(步骤S150)。然后，弯曲从模具移除的电极构件301(步骤S160)。由此，完成接地电极30。尽管在本实施方式中通过对已经预先焊接到金属壳50的电极构件301进行挤压和弯曲而制造接地电极30，但是可以想到，根据另一实施方式，可以通过如下方式制造接地电极30 在将电极构件301焊接到金属壳50之前对电极构件301进行挤压和弯曲； 或者，对电极构件301进行挤压，并且在将电极构件301焊接到金属壳50之后，对电极构件 301进行弯曲。A-3变形例图9是示出根据上述实施方式的第一变形例的接地电极30的三视图的图。在图 9中，示出从侧端面34侧、从末端面31侧和从背面33侧观察的根据第一变形例的接地电极30的三视图。除了压凹部37具有倾斜区378之外，第一变形例的接地电极30与上述实施方式的接地电极类似，该倾斜区378以如下方式倾斜压凹部37的开口部朝向背面33变
觅ο图10是示出根据上述实施方式的第二变形例的接地电极30的三视图的图。在图 10中，示出从侧端面34侧、从末端面31侧和从背面33侧观察的根据第二变形例的接地电极30的三视图。除了压凹部37在与背面33邻接的部位具有加宽的加宽区379之外，第二变形例的接地电极30与上述实施方式的接地电极类似。在这种情况下，加宽区379的矩形截面的尺寸比底面区371的矩形轮廓大。此外，优选地，从加宽区379到接地电极30的侧端面；34、35的距离C满足关系式0. 4mm彡C彡0. 8mm。图11是示出根据上述实施方式的第三变形例的接地电极30的三视图的图。在图 11中，示出从侧端面34侧、从末端面31侧和从背面33侧观察的根据第三变形例的接地电极30的三视图。除了压凹部37延伸到达末端面31以及侧端面34和35两者之外，第三变形例的接地电极30与上述实施方式的接地电极类似。稍后将详细说明压凹部37和末端面31的位置关系以及压凹部37和侧端面34、35的位置关系。图12A是示出根据上述实施方式的第四变形例的接地电极30的三视图的图。在图12A中，示出从侧端面34侧、从末端面31侧和从背面33侧观察的根据第四变形例的接地电极30的三视图。除了以下特征之外侧端面34和35具有以使接地电极30的宽度朝向末端面31逐渐减小的方式形成的渐窄区342和352 ；压凹部37如第三变形例的情况那样延伸到达末端面31以及侧端面34和35两者；以及当从背面33侧观察接地电极30时， 突出部36的形状为矩形，第四变形例的接地电极30与上述实施方式的接地电极类似。图12B是示出根据上述实施方式的第五变形例的接地电极30的三视图的图。在图12B中，示出从侧端面34侧、从末端面31侧和从背面33侧观察的根据第五变形例的接地电极30的三视图。除了以下特征之外末端面31相对于背面33朝向压凹部37倾斜；当从背面33侧观察接地电极30时，突出部36的形状为矩形；以及突出部36的侧面延伸到达末端面31，第五变形例的接地电极30与上述实施方式的接地电极类似。图12C是示出根据上述实施方式的第六变形例的接地电极30的三视图的图。在图12C中，示出从侧端面34侧、从末端面31侧和从背面33侧观察的根据第六变形例的接地电极30的三视图。除了以下特征之外当从背面33侧观察接地电极30时，突出部36的和压凹部37的位于与末端面31所在侧相反的一侧的表面的形状为半圆形，第六变形例的接地电极30与第五变形例的接地电极类似。A-4突出量A的评价值图13是示出用于检验突出量A对点火性能的影响的评价试验的结果的图。在图13 中，以突出量A为横轴、以燃烧波动率为20%时的点火正时为纵轴绘制试验结果。这里，通过由燃烧压力确定图示平均有效压力(IMEP)、基于500个数据样本的平均值和标准偏差， 根据下面的公式来获得燃烧波动率燃烧波动率=(标准偏差/平均值)X 100(%)。图 13以内燃机的曲轴角为单位示出燃烧波动率达到20%时的点火正时。为了图13的评价试验，制备火花塞100的多个试验样品。在各样品中，突出部36的直径被设定为1. 5mm ；各样品的突出部36的突出量A彼此不同。通过将这些火花塞100的试验样品均安装到排气量为2000cc的DOHC汽油发动机并且在进气压力为-550mmHg、发动机转速为750rpm的条件下使发动机空转而获得图13的试验结果。图13的试验结果示出，当突出量A小于0. 4mm时， 点火性能急剧下降。图14是示出用于检验突出量A对耐久性能的影响的评价试验的结果的图。在图 14中，以突出量A为横轴、以火花间隙G的增大量为纵轴绘制试验结果。为了图14的评价试验，制备火花塞100的多个试验样品。在各样品中，突出部36的直径被设定为1. 5mm ；各样品的突出部36的突出量A彼此不同。通过将这些火花塞100的试验样品均安装到排气量为2000cc的DOHC汽油发动机并且在节气门全开状态下以5000rpm的发动机转速驱动发动机400小时，然后测量火花间隙G的增大量，而获得图14的试验结果。图14的试验结果示出，当突出量A大于1. Omm时，火花间隙G的增大量急剧增加到0. 2mm的可接受极限以上。因此，鉴于图13所示的点火性能，突出量A优选为0.4mm以上，鉴于图14的耐久性，突出量A优选为1.0mm以下。换言之，突出量A优选地满足0. 4mm彡A彡1.0mm。A-5压凹部37和末端面31之间的位置关系的评价图15是示出用于检验压凹部37与末端面31的位置关系对耐久性能的影响的评
9价试验的结果的图。图16是根据比较例的接地电极30c的示意图。在比较例的接地电极 30中，压凹部37形成在离开末端面31的位置，在压凹部37的侧面区372与末端面31之间留有一定宽度B。在图15中，在根据上述实施方式的压凹部37延伸到达末端面31的接地电极30的宽度B为0的条件下，以宽度B为横轴、以末端面31的温度为纵轴绘制试验结果。为了图15的评价试验，制备具有上述一个实施方式的压凹部37延伸到达末端面31的接地电极30的火花塞100的试验样品，并且制备具有从压凹部37到末端面31的宽度B改变的接地电极30c的火花塞100的多个试验样品。在这些火花塞100的试验样品中，接地电极30、30c的厚度T被设定为1. 5mm ；接地电极30、30c的电极宽度W被设定为2. 8mm ；突出部36的突出量A被设定为0. 7mm ；突出部36的直径被设定为1. 5mm ；压凹部37的深度被设定为0. 7mm ；压凹部37的宽度被设定为1. 7mm ；从接地电极30的侧端面34、35到压凹部 37的宽度C被设定为0. 5mm。对火花塞100的各试验样品均进行利用燃烧器在950°C的温度加热2分钟然后在室温下冷却1分钟的1000个循环。此后，对于接地电极30，通过测量末端面31的位于靠近底面区371的部位的温度；以及对于接地电极30c，通过测量末端面 31的位于靠近背面33的部位的温度，而获得图15的试验结果。由图15的试验结果示出，当宽度B大于Omm时，末端面31的温度急剧增大到 IOOO0C的可接受极限以上。因此，优选地，压凹部37和末端面31满足宽度B为Omm这种位置关系、即压凹部37延伸到达末端面31。A-6宽度C的评价值图17是示出用于检验宽度C对耐久性能的影响的评价试验的结果的图。在图17 中，在压凹部37延伸到达侧端面34、35的接地电极30的宽度C为0的条件下，以宽度C为横轴、以侧端面34、35的温度为纵轴绘制试验结果。为了图17的评价试验，制备火花塞100 的多个试验样品。各样品的从接地电极30的侧端面34、35到压凹部37的宽度C彼此不同。 在火花塞100的各试验样品中，接地电极30的厚度T被设定为1. 5mm ；接地电极30的电极宽度W被设定为2. 8mm ；突出部36的突出量A被设定为0. 7mm ；压凹部37的深度被设定为 0. 7mm;压凹部37的宽度被设定为(电极宽度WJ2X宽度C))mm ；突出部36的直径被设定成((压凹部37的宽度)-0. 2)mm(最大为1.7mm)。通过对火花塞100的这些试验样品进行利用燃烧器在950°C的温度加热2分钟然后在室温下冷却1分钟的1000个循环，然后，测量接地电极30的侧端面34、35的位于靠近背面33的部位的温度或位于靠近底面区371的部位的温度，而获得图17的试验结果。由图17的试验结果示出，当宽度C大于Omm且小于0.4mm时，侧端面34、35的温度急剧增大到1000°c的可接受极限以上。此外，当宽度C大于0. 8mm时，不能有利地通过挤压来加工接地电极30。因此，鉴于图17所示的耐久性以及成形性，优选地，宽度C满足C =Omm( S卩、压凹部37延伸到侧端面；34、35)或0. 4mm彡C彡0. 8mm。A-7宽度K的评价值图18是示出用于检验宽度K对耐久性能的影响的评价试验的结果的图。在图18 中，在当突出部36的侧面区362延伸到末端面31时宽度K为0的条件下，以宽度K为横轴、 以末端面31的温度为纵轴绘制试验结果。为了图18的评价试验，制备火花塞100的多个试验样品。各样品的从突出部36到末端面31的宽度K彼此不同。在火花塞100的各试验样品中，接地电极30的厚度T被设定为1. 5mm ；接地电极30的电极宽度W被设定为2. 8mm ；突出部36的突出量A被设定为0. 7mm ；突出部36的直径被设定为1. 5mm ；压凹部37的深度被设定为0. 7mm ；压凹部37的宽度被设定为1. 7mm ；从接地电极30的侧端面34、35到压凹部37的宽度C被设定为0. 5mm。通过对火花塞100的这些试验样品进行利用燃烧器在 950°C的温度加热2分钟然后在室温下冷却1分钟的1000个循环，然后，测量末端面31的位于靠近底面区371的部位的温度，而获得图18的试验结果。由图18的试验结果示出，当宽度K大于0.4mm时，末端面31的温度急剧增大到 IOOO0C的可接受极限以上。因此，优选地，宽度K满足Omm彡K彡0. 4mm。A-8距离F的评价值图19是示出用于检验距离F对成形性的影响的评价试验的结果的图。在图19中， 所述表格列出突出部36的底端区364在内侧距压凹部37的侧面区372的距离F以及在挤压接地电极30时接地电极30关于距离F的裂纹发生率。这里，从背面33侧观察时，当突出部36突出到压凹部37的外侧时，距离F取负值。在图19的评价试验中，通过调节突出部36的直径来改变距离F ；接地电极30的厚度T被设定为1. 5mm ；接地电极30的电极宽度W被设定为2. 8mm ；压凹部37的深度被设定为1. Omm ；压凹部37的宽度被设定为1. 7mm。 对距离F改变的多个接地电极30的试验样品进行挤压，然后检查图19的评价试验中的裂纹是否发生。由图19的试验结果示出，当距离F变为负值时，裂纹发生率急剧增大。因此，优选地，距离F为 匪以上。A-9 效果如上所述，火花塞100被构造成使得突出部36的突出量A满足关系式 0. 4mm ^ A ^ 1. 0mm，压凹部37延伸到达接地电极30的末端面31，由此能够有效增加接地电极30的末端面31的散热特性。因此，可以改善具有加压加工的接地电极30的火花塞 100的耐久性。由于从接地电极30的侧端面34、35到压凹部37的宽度C满足关系式 0. 4mm ^ C ^ 0. 8mm,因此，不仅能够有效地增加从接地电极30的末端面31到压凹部37的部分的散热特性，而且还能够有效地增加从接地电极30的侧端面34、35到压凹部37的部分的散热特性。因此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极30的火花塞100的耐久性。由于压凹部37延伸到接地电极30的末端面31以及侧端面34、35两者，因此不仅能够有效地增加接地电极30的末端面31的散热特性，而且还能够有效地增加接地电极30 的侧端面34、35的散热特性。因此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极30的火花塞 100的耐久性。由于从接地电极30的末端面31到突出部36的宽度K满足关系式 Omm ^ K ^ 0. 4mm,因此可以进一步增大接地电极30的末端面31的散热特性。此外，当从面对中心电极20的方向观察时，突出部36位于压凹部37的内侧。在挤压接地电极30时，这使得突出部36的位置沿从压凹部37的角部区374放射状地施加的剪切力的方向变位，从而可以有效地防止突出部36及其周围发生裂纹。因此，可以进一步改善具有加压加工的接地电极30的火花塞100的耐久性。B其它实施方式尽管上面已经参照具体实施方式
对本发明进行了说明，然而本发明不限于上述实施方式。无需赘言，本领域的技术人员在不背离本发明的范围的前提下可以对上述实施方式进行各种变形和改变。例如，突出部36的底端区364和压凹部37的角部区374可以设置为约45°的倒角的角部形式或曲面圆角角部的形式。根据实施方式，接地电极30的突出部36和压凹部37可以变形成任何形状，例如圆形、矩形、椭圆形、三角形等多边形形状，或者由多条曲线限定的形状。
权利要求
1.一种火花塞，其包括轴状的中心电极；陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及接地电极，其被接合到所述金属壳，以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙，所述接地电极具有面对所述中心电极的前端的相对面；与所述中心电极的前端背对的背面；通过挤压形成在所述相对面上并且从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出的突出部；以及由于通过挤压形成所述突出部而形成于所述背面并且从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷的压凹部，其中，所述突出部从所述相对面突出的突出量A满足关系式0. 4mm < A < 1. Omm ；以及所述压凹部延伸到所述接地电极的末端。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，从所述接地电极的侧端到所述压凹部的宽度C满足关系式0. 4mm彡C彡0. 8mm。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，所述压凹部延伸到所述接地电极的末端和侧端两者。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的火花塞，其特征在于，从所述接地电极的末端到所述突出部的宽度K满足关系式Omm彡K < 0. 4mm。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的火花塞，其特征在于，当从所述突出部面对所述中心电极的方向观察时，所述突出部位于所述压凹部的内侧。
6.一种火花塞的制造方法，所述火花塞包括轴状的中心电极；陶瓷绝缘体，其保持所述中心电极的外周；金属壳，其保持所述陶瓷绝缘体的外周；以及接地电极，其被接合到所述金属壳，以在所述中心电极和所述接地电极之间限定火花间隙，所述制造方法包括通过挤压以如下方式在所述接地电极的面对所述中心电极的前端的相对面上形成突出部使所述突出部从所述相对面朝向所述中心电极的前端突出，并且使所述突出部从所述相对面突出的突出量A满足关系式0. 4mm < A < 1. Omm ；以及以如下方式在所述接地电极的与所述中心电极的前端背对的背面形成压凹部使所述压凹部从所述背面朝向所述中心电极的前端凹陷并且使所述压凹部延伸到所述接地电极的末端。
全文摘要
提供一种火花塞(100)，其具有接地电极(30)，其中，突出部(36)的突出量A满足关系式0.4mm≤A≤1.0mm，压凹部(37)延伸到接地电极(30)的末端面(31)。
文档编号H01T13/20GK102177630SQ20098014012
公开日2011年9月7日 申请日期2009年10月9日 优先权日2008年10月16日
发明者中山胜稔, 鬘谷浩平 申请人:日本特殊陶业株式会社