专利名称：火花塞及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种在内燃机中通过电力产生火花点燃燃料的火花塞，尤其涉及一种火花塞的接地电极。
背景技术：
在现有技术中，为了在接地电极中不使用贵金属端头而提高火花塞的点火性能， 提出了通过冲压加工在接地电极上形成突起部的技术。专利文献1公开了通过作为冲压加工中的一种的“冲压锻造成型”来形成接地电极的突起部的技术。非专利文献1公开了通过作为冲压加工中的一种的“挤出冲压”在接地电极上形成突起部的技术。具体而言公开了以下技术从接地电极的上方用加工销进行冲压而形成凹部，从而在冲压凹部背面形成突起部。
专利文献1 日本特开2006-286469号公报 非专利文献l:Shin Nishioka 等著，“Super Ignition Spark Plug with Wear Resistive Electrode", SAE TECHNICAL PAPER SERIES 2008-01-0092，2008 年 4 月发行
发明内容
但在现有技术中，并未充分考虑通过冲压加工在接地电极上形成突起部的情况。 例如，在挤出冲压中，通过加工销冲压接地电极而形成凹部时，存在以下情况加工销咬合接地电极，拔出加工销时产生破坏等，缩短加工销等工具寿命。并且，因加工销的冲压及拔出，产生超过接地电极的塑性限度的变形，接地电极发生龟裂、破坏，造成接地电极的耐久性降低。
本发明鉴于以上课题而做出，其第1目的在于，通过冲压加工在接地电极上形成突起部时，降低加工销向接地电极中咬合。并且，第2目的在于，通过防止接地电极龟裂、破坏，提高接地电极的耐久性。
本发明用于解决上述课题中的至少一部分，能够以下述方式或应用例实现。
(应用例1) 应用例1的火花塞具有轴状的中心电极；绝缘子，保持上述中心电极的外周；主体配件，保持上述绝缘子的外周；以及接地电极，与上述主体配件接合，与上述中心电极之间形成火花间隙；上述接地电极具有突起部，通过使用加工销进行挤出冲压而形成，与上述中心电极相对；和冲压凹部，随着通过上述挤出冲压而形成突起部，形成在上述突起部的背面上；上述火花塞的特征在于，上述冲压凹部包括与上述加工销接触的第1部位和未与上述加工销接触的第2部位，设上述第2部位的深度为Bi、上述冲压凹部的深度为B2，满足 B1/B2 彡 0. 05。
根据应用例1的火花塞，使未与加工销接触的第2部分的比例为一定以上，从而能够减小冲压凹部中与加工销接触的比例。其结果是，加工销和冲压凹部的摩擦阻力变小，因此能够减少加工销与接地电极咬合。
(应用例2) 根据应用例1所述的火花塞，在与上述冲压凹部的底面平行且由上述冲压凹面的侧面划分的面中，将包含上述第1部位和上述第2部位之间的边界最多的面作为边界面，设上述边界面的面积为C、上述冲压凹部的底面的面积为D，满足0. 83 ( C/D ( 1. 60。
根据应用例2的火花塞，除了能够减少加工销与接地电极咬合外，还能够将突起部形成为作为目标的良好形状。
(应用例3) 根据应用例1或应用例2所述的火花塞，上述接地电极在一端具有与上述主体配件接合的接合部，在另一端具有包括前端面的前端部，上述前端面与上述中心电极的轴向大致平行，在与上述中心电极的轴向平行且通过上述突起部的重心的剖面中、与上述前端面正交的上述接地电极的剖面上，设通过与上述中心电极相对的一侧的上述接地电极的前端部及上述突起部的根部中的上述接地电极的前端侧根部的直线为E1，设通过上述前端侧根部及上述突起部的根部中的上述接地电极的后端侧根部的直线为E2，由上述El和上述 E2形成的角度E满足0°彡E彡5°。
根据应用例3的火花塞，通过抑制比突起部靠近前端一侧的接地电极的变形量， 能够减少加工销与接地电极咬合。
(应用例4) 根据应用例1至应用例3的任意一项所述的火花塞，在从上述突起部竖立的根部到上述接地电极的侧端之间连续的平坦表面的距离Fl与从上述根部到上述接地电极的侧端为止的距离F2之比满足0. 4 < F1/F2 ^ 1.0o 根据应用例4的火花塞，通过抑制突起部周围的变形量，尤其能够抑制突起部及其周围发生龟裂(裂纹)。结果能够提高接地电极的耐久性。
(应用例5) 根据应用例1至应用例4的任意一项所述的火花塞，上述突起部的高度A满足 0. 4mm 彡 A 彡 1. 0mm。
根据应用例5的火花塞，通过使突起部的高度为0. 4mm以上，在将火花塞安装到内燃机并点火时，能够实现稳定的点火性能。并且，通过使突起部的高度为1.0mm以下，能够提高接地电极的耐久性。
本发明的方式不限于火花塞及其制造方法的方式，例如也可适用于火花塞的接地电极及其制造方法、具有火花塞的内燃机等各种方式。并且，本发明不受上述方式的任何限定，在不脱离本发明主旨的范围内，当然能够以各种方式实施。
图1是主要表示火花塞的局部剖面的说明图。
图2是主要表示接地电极的详细结构的说明图。
图3是放大表示以图2中的X-X剖面切断接地电极而得到的面的局部剖视图。
图4是放大表示以图3中的Y-Y剖面切断接地电极而得到的面的局部剖视图。
图5是表示接地电极的制造步骤的流程图。
图6是表示制造接地电极的方式的说明图。
图7是表示制造接地电极的方式的说明图。
图8是表示分析比值(B1/B》对成型性造成的影响的第1评价实验结果的说明图。
图9是表示分析比值(B1/B》对耐久性造成的影响的第2评价实验结果的说明图。
图10是表示分析差值(ΦΟΦ )及比值(C/D)对成型性造成的影响的评价实验结果的说明图。
图11是表示分析角度E对成型性造成的影响的评价实验结果的说明图。
图12是表示分析比值(F1/F2)对成型性造成的影响的评价实验结果的说明图。
图13是表示分析突出量A对点火性能造成的影响的评价实验结果的说明图。
图14是表示分析突出量A对耐久性能造成的影响的评价实验结果的说明图。
图15是表示第1变形例至第3变形例的接地电极的说明图。
图16是表示第4变形例至第8变形例的接地电极的说明图。
附图标记 3陶瓷电阻 4密封体 5 垫圈 10绝缘子 12轴孔 13长脚部 17前端侧主体部 18后端侧主体部 19凸缘部 20中心电极 21电极母材 25芯材 30接地电极 31前端面 32相对面 33背面 34侧端面 35侧端面 36突起部 37冲压凹部 37a第1空间部 37b第2空间部 38接合部 39前端部 40端子配件 50主体配件 51工具扣合部 52安装螺纹部 54密封部 57前端面 100火花塞 200发动机盖 201安装螺纹孔 301电极部件 312前端部 322平坦面 324圆角部 326前端侧相对面 362侧面 364根部 366前端侧根部 368后端侧根部 372侧面 374销接触侧面 376销接触底面 378销非接触侧面 379边界面 610压紧模 614销孔部 620支承模 622成型槽部 624销孔部 630支承销 640加工销
具体实施例方式接着按照以下顺序说明本发明的实施方式及实验结果。
A.各种实施方式 B.实验结果 C.变形例 A.各种实施方式 图1是主要表示火花塞100的局部剖面的说明图。火花塞100具有绝缘子10， 中心电极20，接地电极30，端子配件40、主体配件50。从绝缘子10的一端突出的棒状的中心电极20通过绝缘子10的内部，电连接到绝缘子10的另一端上设置的端子配件40。中心电极20的外周由绝缘子10保持，绝缘子10的外周在与端子配件40分离的位置上由主体配件50保持。电连接到主体配件50的接地电极30从主体配件50向中心电极20突出， 在与中心电极20之间形成作为产生火花时的间隙的火花间隙。火花塞100通过主体配件 50安装到内燃机(未图示)的发动机盖200上设置的安装螺纹孔201，当2万 3万伏的高压施加到端子配件40时，在中心电极20和接地电极30之间产生火花。
火花塞100的绝缘子10是烧制以氧化铝为主的陶瓷材料而形成的绝缘体。绝缘子10是收容中心电极20及端子配件40的轴孔12形成在中心的筒状体。在绝缘子10的轴向中央，形成外径增大的凸缘部19。在比凸缘部19靠近端子配件40的一侧，形成使端子配件40和主体配件50之间绝缘的后端侧主体部18。在比凸缘部19靠近中心电极20的一侧，形成外径小于后端侧主体部18的前端侧主体部17，在前端侧主体部17的进一步前端， 形成外径小于前端侧主体部17、且越靠近中心电极20 —侧则外径越小的长脚部13。
火花塞100的主体配件50是包围并保持从绝缘子10的后端侧主体部18的一部分到长脚部13的部位的圆筒状的配件，在本实施例中，由低碳钢构成。主体配件50具有 工具扣合部51、安装螺纹部52、密封部M及前端面57。主体配件50的工具扣合部51与将火花塞100安装到发动机盖200的工具(未图示)嵌合。主体配件50的安装螺纹部52具有与发动机盖200的安装螺纹孔201螺合的螺纹牙。主体配件50的密封部M在安装螺纹部52的根部形成为凸缘状，在密封部M和发动机盖200之间，嵌合插入将板体弯曲而形成的环状垫圈5。主体配件50的前端面57是形成在安装螺纹部52前端的中空圆形的面，在前端面57的中央，突出有被长脚部13包围的中心电极20。
火花塞100的中心电极20是在有底筒状的电极母材21内部埋入导热性比电极母材21良好的芯材25而成的棒状的电极。在本实施例中，电极母材21由因科镍合金(注册商标)等以镍为主要成分的镍合金构成，芯材25由铜或以铜为主要成分的合金构成。中心电极20以电极母材21的前端从绝缘子10的轴孔12突出的状态插入到绝缘子10的轴孔 12，通过陶瓷电阻3及密封体4电连接到端子配件40。
火花塞100的接地电极30是如下电极接合到主体配件50的前端面57，向与中心电极20的轴向交叉的方向弯曲，并与中心电极20的前端相对。在本实施例中，接地电极 30由因科镍合金(注册商标)等以镍为主要成分的镍合金构成。
图2是主要表示接地电极30的详细结构的说明图。接地电极30具有与主体配件50接合的接合部38 ；构成接地电极30的前端部39的前端面31 ；接地电极30的表面中与中心电极20相对的相对面32 ；与相对面32相反侧的背向接地电极30的背面33。接地电极30的相对面32上，通过挤出冲压形成与中心电极20的前端相对突出的突起部36。在突起部36和中心电极20之间，形成火花间隙G。接地电极30的背面33中，伴随着通过挤出冲压形成突起部36，在突起部36的背后形成冲压凹部37。突起部36及冲压凹部37的重心大致沿着中心电极20的中心轴的延长线排列。在本实施例中，突起部36是具有圆形剖面的圆柱状的突起，冲压凹部37是具有圆形剖面的圆柱状或大致圆柱状的凹部。
图3是放大表示以图2中的X-X剖面切断接地电极30的面的局部剖视图。图4 是放大表示以图3中的Y-Y剖面切断接地电极30的面的局部剖视图。其中，X-X剖面是通过中心电极20的中心轴的面，是与接地电极30从主体配件50向中心电极20突出的方向 (图2的左右方向)垂直的面，Y-Y剖面是通过中心电极20的中心轴的面，是与接地电极30从主体配件50向中心电极20突出的方向大致平行的面。
接地电极30除了前端面31、相对面32、背面33外，进一步具有侧端面34、35(图 3)。接地电极30的侧端面34、35是与图2所示的前端面31、相对面32、背面33分别交叉的面，构成接地电极30的侧端。在本实施例中，相对面32和背面33之间的距离、即接地电极30的厚度T(图3)是1. 5mm，侧端面34和侧端面35之间的距离、即接地电极30的电极宽 W 是 2. 8mm。
如图3及图4所示，接地电极30的冲压凹部37具有加工销(后述)接触的销接触底面376 ；侧面372。进一步，侧面372具有加工销接触的销接触侧面374 ；加工销不接触的销非接触侧面378。即，冲压凹部37具有由销接触侧面374包围的大致圆锥台的第1 空间部37a ；由销非接触侧面378包围的大致圆锥台的第2空间部37b。并且，在冲压凹部 37内，形成包括销接触侧面374和销非接触侧面378的边界的边界面379。本实施例的边界面379与销接触底面376平行。此外，销接触侧面374和销非接触侧面378的边界不在与销接触底面376平行的一个面上时，在与销接触底面376平行的面中，确定含有最多边界的面，在确定的面中，将由侧面372划分的区域作为边界面379。冲压凹部37的销接触底面 376是和背面33大致平行的面，是构成冲压凹部37的底的面。冲压凹部37的销接触侧面 374是大致沿着冲压凹部37从背面33朝向相对面32凹陷的方向、即朝向中心电极20的方向的面。销非接触侧面378是形成在背面33和销接触侧面374之间的弯曲的面。其中，设由销非接触侧面378形成的部位(即第2部位37b)的深度为Bi、冲压凹部37的深度为B2 时，优选B1/B2彡0. 05。稍后论述深度B 1和深度B2的比的依据。
并且，销接触侧面374的结构是，因加工销的形状、冲压条件而不同，与接地电极 30的背面33及冲压凹部37的销接触底面376垂直，或以一定程度倾斜。在本实施例中， 销接触侧面374倾斜，以使冲压凹部37的直径随着从销接触底面376靠近背面33而变大。 该冲压凹部37的形状通过用加工销冲压接地电极30而形成，上述加工销随着靠近前端直径变小。其中，设销接触侧面374和销非接触侧面378的边界地点下的冲压凹部37的直径(即边界面379的直径)为Φ C、冲压凹部37的销接触底面376的直径为Φ D时，优选满足-0.1mm彡ΦΟΦ 彡0.4mm。稍后论述直径ΦC和直径ΦD的差的依据。此外，差值 (ΦΟ-φ )为负值时的形状在以下情况下产生形成突起部36，将加工销640从接地电极 30拔出后，冲压凹部37的背面33附近的销接触侧面374变形。
并且，设边界面379的面积为C、销接触底面376的面积为D时，优选满足 0. 83 ( (C/D) < 1. 60。稍后论述面积C和面积D的比的依据。
如图4所示，设通过与中心电极20相对的一侧的上述接地电极30的前端部312、 及突起部36的根部中的接地电极30的前端侧根部366的直线为Ε1，设通过前端侧根部 366、及突起部36的根部中的接地电极的后端侧根部368的直线为Ε2时，由直线El和直线 Ε2形成角度E(° )(其中E是90°以下的范围)。即，前端侧相对面326(相对面32中，比突起部36靠近前端侧的面)从通过前端侧根部366和后端侧根部368的面开始以角度E 向背面33 —侧倾斜。该角度E在通过加工销640冲压接地电极30而形成冲压凹部37时形成。此外，前端侧相对面326也可以不倾斜，而与通过前端侧根部366和后端侧根部368 的面平行，由直线El和直线E2形成的角度E优选满足0°。稍后论述角度E的依据。
如图3所示，接地电极30的相对面32具有平坦面322、圆角部324。相对面32 的平坦面322是从突起部36的根部364到接地电极30的侧端面34、35之间连续的平坦的表面。相对面32的圆角部3 是，在突起部36成型前的接地电极30的部件中原来存在的圆的角部随着突起部36的成型变形而形成的弯曲的表面。优选突起部36的根部364到相对面32的圆角部3M为止连续的平坦面322的距离F1、与突起部36的根部364到侧端面 34、35的距离F2的比满足0.4^ F1/F2 ^ 1.0o稍后论述距离Fl和距离F2的比的依据。
如图3及图4所示，接地电极30的突起部36具有侧面362 ；根部364、366、368。 突起部36的侧面362是大致沿着突起部36从相对面32突出的方向、即大致沿着朝向中心电极20的方向的面。突起部36的根部364、366、368是突起部36从相对面32立起而与侧面362连接的部位。在本实施例中，突起部36的侧面362与相对面32大致垂直，突起部 36的根部364形成为大致直角的角部。突起部36从相对面32突出的突出量A优选满足 0. 4mm ^ A ^ 1. 0mm。稍后论述突出量A的依据。
接着说明作为制造火花塞100的制造步骤的一部分的接地电极30的制造步骤。 图5是表示接地电极30的制造步骤的流程图。图6及图7是表示制造接地电极30的情况的说明图。在制造接地电极30时，首先准备作为接地电极30的材料的电极部件301 (步骤 S110)。在本实施例中，电极部件301是具有大致长方形的剖面的棒状的镍合金。
准备了电极部件301后(步骤Sl 10)，在压紧模610和支承模620之间配置电极部件301(步骤S120)。压紧模610及支承模620是用于挤出冲压的模具。如图6所示，支承模620上，形成与电极部件301大致相同形状的成型槽部622，电极部件301收容在支承模620的成型槽部622中。对应于支承模620上形成的成型槽部622的位置，在压紧模610 上，在和接地电极30的冲压凹部37对应的位置上形成销孔部614，支承模620上，在和接地电极30的突起部36对应的位置上形成销孔部624。
在压紧模610和支承模620之间配置电极部件301后(步骤S120，图7 (A))，将支承销630插入到支承模620的销孔部6 (步骤S130)。支承销630是与支承模620的销孔部拟4的直径大致相同的销，根据将支承销630插入到销孔部拟4的插入量，可调整突起部 36的突出量A。
将支承销630插入到销孔部6M后(步骤S130)，通过将加工销64冲压插入到支承模610的销孔部614，挤出冲压加工施加到电极部件301 (步骤S140)。如图7(B)所示， 加工销640冲压插入到销孔部614时，在电极部件301中与压紧模610的销孔部614相邻的部位被加工销640按压而下陷，从而形成冲压凹部37，在电极部件301中与支承模620的销孔部6M相邻的部位被加工销640向销孔部6M压出而形成突起部36。
冲压凹部37被加工销640按压而下陷时，位于加工销640的周围附近的电极部件 301的表面向加工销640的冲压方向(图7(B)中下方)引入。这样一来，冲压凹部37的侧面372上，形成加工销640接触的销接触侧面374和加工销640不接触的销非接触侧面 378(图 7(C))。
对电极部件301进行挤出冲压加工后(步骤S140)，将在电极部件301中形成了突起部36及冲压凹部37的电极部件301从模具取出(步骤S150)。之后，通过弯曲从模具取出的电极部件301 (步骤S160)，完成接地电极30。
在本实施例中，对预先焊接到主体配件50上的电极部件301实施挤出冲压及弯曲而制造接地电极30，但在其他实施方式中，也可在焊接到主体零件50前实施挤出冲压及弯曲而制造接地电极30，也可焊接到主体配件50后实施弯曲。
B.实验结果 图8是表示分析比值(B1/B2)对成型性造成的影响的第1评价实验结果的说明图。图8表示表示加工销640不接触的第2部位的深度Bl与冲压凹部37的深度B2的比例的比值(B1/B》表示在该比值(B1/B》下通过加工销640冲压接地电极30时加工销640 咬合到接地电极30的比例的咬合发生率。在图8的评价实验中，接地电极30的厚度T为 1. 5mm,接地电极30的电极宽W为2. 8mm,突起部36的突出量A为0. 7mm,突起部36的直径为1. 5mm，冲压凹部37的深度为0. 7mm，冲压凹部37的销接触谋面376的直径为1. 7mm，直径Φ C和直径Φ D的差值(ΦΟΦΕ))为0mm。并且，加工销640的冲压速度在比值(B1/B2) 为0. 1时为每秒0. 5mm，通过变更冲压速度来变更比值(B1/B》。在图8的评价实验中，对比值(B1/B》不同的多个接地电极30进行利用了加工销640的挤出冲压，求出加工销640 咬合接地电极30的比例。此外，咬合的发生通过挤出冲压后加工销640是否可用手轻易地从接地电极30拔出来进行判断，当不容易拔出时，判断发生了咬合。
根据图8的实验结果可知，表示加工销640不接触的第2部位的深度Bl与冲压凹部37的深度B2的比例的比值(B1/B2)为0. 05以上时，咬合发生率急剧减少。因此，比值 (B1/B2)优选满足(B1/B2)彡 0. 05。
图9是表示分析比值(B1/B2)对接地电极的耐久性造成的影响的第2评价实验结果的说明图。图9表示比值(B 1/B2)使用具有该比值(B1/B2)的冲压凹部37的火花塞 100进行加热振动试验，在进行该试验后的接地电极30中是否产生裂纹。在图9的评价实验中，分别准备具有比值(B1/B》不同的接地电极30的火花塞100。其中，B1/B2为0.02 的接地电极30使用不产生加工销640的咬合的电极。并且，图9的评价实验中使用的接地电极30的其他尺寸(厚度T、电极宽W等)和第1评价实验相同。如下进行加热振动试验 将准备的火花塞100安装到夹具上，通过用燃烧器加热，使接地电极30的温度为1000°C，在该温度状态下，在加速度28G(G为重力加速度)、振幅5mm、频率40Hz的条件下使接地电极振动10分钟。
根据图9的实验结果，在比值(B1/B2)为0. 05以上的接地电极30中未产生裂纹。 而在比值(B1/B2)为0. 02的接地电极30中产生裂纹。因此，满足比值(B1/B2)彡0. 05的接地电极30可防止发生裂纹，具有满足该条件的接地电极30的火花塞100可提高耐久性。
图10是表示分析差值(ΦΟΦ )及比值(C/D)对成型性造成的影响的评价实验结果的说明图。图10表示销接触侧面374和销非接触侧面378的边界地点的冲压凹部37 的直径Φ C和销接触底面376的直径Φ D的差值(ΦΟΦ )；表示在该差值(ΦΟΦ )下通过加工销640冲压接地电极30时加工销640咬合接地电极30的比例的咬合发生率；表示突起部36未变成目标形状的比例的次品发生率。并且，图10还表示根据直径Φ 和直径Φ(计算出的销接触底面376的面积C、及边界面379的面积D。在图10的评价实验中， 接地电极30的厚度T为1. 5mm，接地电极30的电极宽W为2. 8mm,作为目标的突起部36的突出量A为0. 7mm，作为目标的突起部36的直径为1.5mm，冲压凹部37的深度为0. 7mm，冲压凹部37的销接触底面376的直径为1. 7mm,比值(B1/B2)为0. 1。差值(Φ C- Φ D)为Omm 以下时，使用圆柱形状的加工销640，差值(Φ C-Φ D)大于Omm时，使用越靠近前端直径越小的锥形的加工销640。在图10的评价实验中，对差值(ΦΟΦ )(换言之是比值(C/D))不同的多个接地电极30，进行利用了加工销640的挤出冲压，求出加工销640咬合到接地电极30的比例。此外，咬合的发生以和图8的评价实验相同的方法判断。并且，检查挤出冲压后的突起部36的形状是否变为目标突起部36的形状(突出量A :0. 7mm，直径1. 5mm)， 当未变为目标突起部36的形状时，判断为产生次品。
根据图10的实验结果可知，当差值(ΦΟΦ )为-0. Imm以上时，咬合的发生率急剧减少，当差值(Φ(:-Φ )为0.4mm以下时，次品发生率急剧减少。因此，差值(ΦΟΦ ) 优选满足-0.1mm彡(ΦΟ-ΦΟ)彡0.4mm。并且，根据图10的实验结果可知，当(C/D)小于 0. 83时(即面积C小于面积D)，冲压凹部37对加工销640的咬合力(即冲压凹部37保持加工销640的力)增加，咬合发生率变高。另一方面，比值(C/D)大于1. 60时(即面积C 大于面积D)，以一定的力冲压插入加工销640时，通过加工销640施加到电极部件301的力在宽度方向(径向)上分散，因此未形成目标突起部36的比例(次品发生率)变高。因此，比值(C/D)优选满足0. 83彡C/D彡1. 60。
图11是表示分析角度E对成型性造成的影响的评价实验结果的说明图。图11表示由通过前端侧根部366和后端侧根部368的直线E1、通过相对面32中位于接地电极30 的前端的前端部312和前端侧根部366的直线E2形成的角度E(其中E是90°以下的范围)；表示在该角度E下通过加工销640冲压接地电极30时加工销640咬合接地电极30 的比例的咬合发生率。在图11的评价实验中，接地电极30的厚度T为1. 5mm，接地电极30 的电极宽W为2. 8mm,突起部36的突出量A为0. 7mm,突起部36的直径为1. 5mm,冲压凹部 37的深度为0. 7mm，冲压凹部37的销接触底面376的直径为1. 7mm,比值(B1/B2)为0，差值(ΦΟΦ )为0mm。并且，咬合的发生以和图8的评价实验同样的方法来判断。
根据图11的实验结果可知，角度E为5°以下时咬合发生率急剧减小。因此，角度 E优选满足0°。
图12是表示分析比值(F1/F2)对成型性造成的影响的评价实验结果的说明图。图 11表示表示接地电极30的相对面32中的平坦面322的比例的比值(F1/M)表示在该比值(F1/M)下用加工销640挤出冲压接地电极30而加工时接地电极30中产生裂纹的比例的裂纹发生率。在图12的评价实验中，接地电极30的厚度T为1. 5mm，接地电极30的电极宽W为2. 8mm,冲压凹部37的深度为1. 0mm,冲压凹部37的直径为1. 7mm,突起部36的直径为1.5mm，比值(B1/B2)为0. 1，差值(ΦΟΦ )为0mm。在图12的评价实验中，对比值 (F1/F2)不同的多个接地电极30进行利用了加工销640的挤出冲压后，检查成型后的接地电极30中是否产生裂纹。
根据图12的实验结果可知，比值(F1/F2)小于0. 4时，裂纹发生率急剧增加。因此，比值(F1/F2)优选满足0. 4彡(F1/F2)彡1. 0。
图13是表示分析突出量A对点火性能造成的影响的评价实验结果的说明图。在图13中，横轴取突出量A，纵轴取燃烧变化率20%的点火时期，以示出实验值。其中，燃烧变化率是指根据燃烧压力求出指示平均有效压力(IMEP，Indicated Mean Effective ^ essure)，并根据500个采样的平均值和标准偏差，作为“(燃烧变化率)=(标准偏差/ 平均值)X 100 ) ”求出的值。在图13中，燃烧变化率20%的点火时期使用内燃机的曲柄角度表示。在图13的评价实验中，准备突起部36的直径为1. 5mm、突起部36的突出量A不同的多个火花塞100。将这些火花塞100安装到排气量2000CC、DOHC型汽油发动机上， 并在吸气压-550mmHg、发动机转数750rpm下进行空转运行，获得图13的实验结果。根据图 13的实验结果可知，突出量A小于0. 4mm时，点火性能急剧下降。
图14是表示分析突出量A对耐久性造成的影响的评价实验结果的说明图。在图 14中，横轴取突出量A，纵轴取火花间隙G的增加量，以示出实验值。在图14的评价实验中，准备突起部36的直径为1.5mm、突起部36的突出量A不同的多个火花塞100。将这些火花塞100安装到排气量2000CC、D0HC型汽油发动机上，并在节流阀全开状态、发动机转数 5000rpm下，运行400小时后，测定火花间隙G的增加量，从而获得图14的实验结果。根据图14的实验结果可知，当突出量A超过1. Omm时，火花间隙G的增加量急剧增加，达到允许界限值即0. 2mm以上。
从图13的结果的点火性能的角度出发，突出量A优选满足0.4mm以上，从图14 的结果的耐久性能的角度出发，突出量A优选满足1.0mm以下。S卩，突出量A优选满足 0. 4mm 彡 A 彡 1. 0mm。
以上参照优选示例的实施例详细说明了本发明。但本发明不限于以上说明的实施例及构成。并且，本发明包括各种变形及相当的结构。进一步，所公开的发明的各要素以各种组合及构成来公开，但它们仅是示例，各要素可更多或更少。并且，要素也可仅有一个。这些方式均包含在本发明的范围内。
C.变形例 此外，本发明不限于上述实施例及实施方式，在不脱离其主旨的范围内可在各种方式下实施，例如可以是如下变形。
Cl.第1变形例至第3变形例 图15是表示第1变形例至第3变形例的接地电极30的说明图。图15中，对第1 变形例至第3变形例中的各接地电极30，示出了相当于图3中说明的剖面的X-X剖面、及相当于图4中说明的剖面的Y-Y剖面。
第1变形例的接地电极30除了不具有从突起部36向前端侧延伸的部分而在接地电极30的前端部39上形成突起部36外，与上述实施例相同。
第2变形例的接地电极30除了冲压凹部37中的由销接触侧面374形成的大致圆柱形状由具有不同的两个直径的大致圆柱形状形成外，和上述实施例相同。该形状可通过组合了前端侧直径小的圆柱及与之连接的后端侧的直径大的圆柱而得到的加工销640冲压接地电极30而形成。
第3变形例的接地电极30除了前端侧相对面326由朝向下方不同地倾斜的两个面构成外，和上述实施例相同。
C2.第4变形例至第8变形例 图16是表示第4变形例至第8变形例的接地电极30的说明图。在图16中，示出从背面33 —侧观察接地电极30的局部放大图。
第4变形例的接地电极30除了从背面33 —侧观察接地电极30时圆形的突起部 36位于四边形的冲压凹部37的内侧外，和上述实施例相同。第5变形例的接地电极30除了从背面33 —侧观察接地电极30时四边形的突起部36位于圆形的冲压凹部37的内侧外，和上述实施例相同。第6变形例的接地电极30除了从背面33 —侧观察接地电极30时椭圆形的突起部36位于椭圆形的冲压凹部37的内侧外，和上述实施例相同。第7变形例的接地电极30除了从背面33 —侧观察接地电极30时三角形的突起部36位于四边形的冲压凹部37的内侧外，和上述实施例相同。第6变形例的接地电极30除了从背面33 —侧观察接地电极30时四边形的突起部36位于三角形的冲压凹部37的内侧外，和上述实施例相同。除了实施例及第4变形例至第8变形例所示的形状外，接地电极30的突起部36及冲压凹部37的形状也可以是根据实施方式而由其他多边形、多个曲线构成的形状。上述各种形状可如下形成使销孔部6 及支承销630的剖面形状与所需的突起部36的形状对应， 使销孔部614及加工销640的剖面形状与所需的冲压凹部37的形状对应。
C3.第9变形例 冲压凹部37中的比值(B1/B2)的变更是通过变更加工销640的冲压速度来进行的，但也可通过变更加工销640中冲压电极部件301的面的表面粗糙度、或变更挤出冲压时的电极部件301的温度等其他冲压加工条件来变更。
C4.第10变形例 并且，在应用例1的火花塞中，上述冲压凹部也可以具有大致圆柱状的形状，设上述冲压凹部中的上述第1部位和上述第2部位之间的大致圆形的边界的直径为Φ(、上述冲压凹部的底面的直径为ΦD时，满足-0. Imm^ ΦC-Φ 彡0.4mm。
这样一来，除了可降低加工销咬合接地电极外，可使突起部形成所需的目标形状。
并且，作为参考，日本特愿2008-267884的公开内容也加入到本说明书中。
权利要求
1.一种火花塞，上述火花塞具有轴状的中心电极；绝缘子，保持上述中心电极的外周；主体配件，保持上述绝缘子的外周；以及接地电极，接合于上述主体配件，与上述中心电极之间形成火花间隙； 上述接地电极具有突起部，通过使用加工销进行挤出冲压而形成，与上述中心电极相对；和冲压凹部，随着通过上述挤出冲压而形成突起部，形成在上述突起部的背面上； 上述火花塞的特征在于，上述冲压凹部包括与上述加工销接触的第1部位和未与上述加工销接触的第2部位， 设上述第2部位的深度为Bi、上述冲压凹部的深度为B2，满足B1/B2彡0. 05。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，在与上述冲压凹部的底面平行且由上述冲压凹面的侧面划分成的面中，将包含上述第 1部位和上述第2部位之间的边界最多的面作为边界面，设上述边界面的面积为C、上述冲压凹部的底面的面积为D，满足0. 83 ( C/D ( 1. 60。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，上述接地电极在一端具有与上述主体配件接合的接合部，在另一端具有包括前端面的前端部，上述前端面与上述中心电极的轴向大致平行，在与上述中心电极的轴向平行且通过上述突起部的重心的剖面中、与上述前端面正交的上述接地电极的剖面上，设通过与上述中心电极相对的一侧的上述接地电极的前端部及上述突起部的根部中的上述接地电极的前端侧根部的直线为E1，设通过上述前端侧根部及上述突起部的根部中的上述接地电极的后端侧根部的直线为E2，由上述El和上述E2形成的角度E满足 0° ^ E ^ 5°。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的火花塞，其特征在于，在从上述突起部竖立的根部到上述接地电极的侧端之间连续的平坦表面的距离Fl与从上述根部到上述接地电极的侧端的距离F2之比满足0. 4 < F1/F2 ( 1. 0。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的火花塞，其特征在于， 上述突起部的高度A满足0. 4mm < A < 1. 0mm。
6.一种火花塞的制造方法， 该火花塞具有轴状的中心电极； 绝缘子，保持上述中心电极的外周； 主体配件，保持上述绝缘子的外周；以及接地电极，接合于上述主体配件，与上述中心电极之间形成火花间隙； 上述火花塞的制造方法的特征在于，通过使用加工销进行挤出冲压而形成与上述中心电极相对的突起部； 随着通过上述挤出冲压形成突起部而在上述突起部的背面上形成冲压凹部，该冲压凹部包括与上述加工销接触的第1部位和未与上述加工销接触的第2部位；设上述第2部位的深度为Bi、上述冲压凹部的深度为B2，上述冲压凹部满足Bi/ B2 彡 0. 05。
全文摘要
在火花塞(100)中，冲压凹部(37)包括与加工销接触的第1部位(374、376)及未与上述加工销接触的第2部位(378)，设上述第2部位的深度为B1、上述冲压凹部的深度为B2时，满足B1/B2≥0.05。
文档编号H01T21/02GK102187536SQ20098014113
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月13日 优先权日2008年10月16日
发明者鬘谷浩平, 中山胜稔 申请人:日本特殊陶业株式会社