火花塞的制作方法
【专利摘要】本发明实现点火性的提高与接地电极的耐久性的提高。接地电极在与中心电极的顶端面之间形成间隙。接地电极的顶端部具有作为顶端变细的端部的锥形端部。锥形端部包括作为与中心电极相对的表面的相对面和作为以夹着相对面的方式配置的表面的一对锥形面。锥形端部的表面上的相对面与锥形面之间的交界和中心电极之间的最短距离为间隙的距离的1.2倍距离以下。在含有芯部的顶端并且作为与轴线方向正交的截面的正交截面上，芯部的截面的至少一部分在正交截面上通过与锥形面对应的线段的后端、且配置在比与线段垂直的直线靠顶端侧的区域内。另外，在正交截面上，与锥形面对应的线段和芯部的截面之间的最短距离为0.2mm～1.5mm。
【专利说明】火花塞
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种火花塞。
【背景技术】
[0002] -直以来，在内燃机中使用了火花塞。作为火花塞的结构，例如使用了具有中心电 极与接地电极的结构。中心电极与接地电极形成用于产生火花的间隙。另外，为了抑制使 由接地电极吸收热量引起的熄灭火焰的作用（也称作灭火作用），提出了一种将接地电极 的顶端部形成为顶端变细的锥形状的技术。
[0003] 现有抟术f献
[0004] 专利f献
[0005] 专利文献1 :日本特开平5 - 159856号公报
[0006] 专利文献2 :日本特开平5 - 159857号公报
[0007] 专利文献3 :日本特开2001 - 351761号公报
【发明内容】
[0008] 发明要解决的问是页
[0009] 可是，在将接地电极的顶端部形成为锥形状的情况下，虽然提高了点火性，但是有 时接地电极的耐久性降低。例如，在将接地电极的顶端部形成为锥形状的情况下，顶端部变 细，即，接地电极的体积变小。因而，接地电极的温度易于升高。若接地电极的温度升高，则 由于接地电极的表面的氧化等，接地电极有时易于消耗。
[0010] 本发明的主要优点是实现点火性的提高与接地电极的耐久性的提高。
[0011] 用于解决问题的方案
[0012] 本发明是为了解决上述问题的至少一部分而做成的，能够作为以下应用例来实 现。
[0013] [应用例1]
[0014] -种火花塞，其包括：
[0015] 中心电极，其沿轴线方向延伸；
[0016] 绝缘体，其具有沿上述轴线方向延伸的轴孔，并在上述轴孔内插设有上述中心电 极；
[0017] 主体金属壳体，其配置于上述绝缘体的外周；以及
[0018] 接地电极，其与上述主体金属壳体电导通，并在与上述中心电极的顶端面之间形 成间隙；其中，
[0019] 上述接地电极具有包括母材和芯部在内的棒状的主体部，该芯材是形成上述接地 电极的表面的至少一部分的部分，该芯部埋设于上述母材内且导热率比上述母材的导热率 商，
[0020] 上述接地电极的上述主体部的顶端部配置在与上述中心电极的顶端面相对的位 置，
[0021] 上述主体部的上述顶端部包括锥形端部，该锥形端部是顶端变细的端部，具有作 为与上述中心电极相对的表面的相对面和作为以夹着上述相对面的方式配置的表面的一 对锥形面，
[0022] 在将上述中心电极的顶端面沿着上述轴线方向进行投影的情况下，上述锥形端部 的至少一部分配置在与上述投影的上述中心电极的顶端面重叠的范围内，
[0023] 上述锥形端部的表面上的上述相对面与上述锥形面之间的边界和上述中心电极 之间的最短距离为上述间隙的距离的1. 2倍距离以下，
[0024] 在作为包括上述芯部的顶端并与上述轴线方向正交的截面的正交截面上，
[0025] 上述芯部的截面的至少一部分在上述正交截面上通过与上述锥形面对应的线段 的后端、且配置在比与上述线段垂直的直线靠顶端侧的区域内，
[0026] 与上述锥形面对应的上述线段和上述芯部的上述截面之间的最短距离为 0· 2mm ?1. 5mm〇
[0027] 根据该结构，在包括芯部的顶端并与轴线方向正交的截面上，芯部的截面的至少 一部分通过与锥形面对应的线段的后端、且配置在比与上述线段垂直的直线靠顶端侧的区 域内，与锥形面对应的线段和芯部的截面之间的最短距离为〇. 2_?1. 5_，因此能够实现 点火性的提高与接地电极的耐久性的提高。
[0028] [应用例2]
[0029] 根据应用例1所述的火花塞，其中，
[0030] 上述芯部的包括至少上述顶端的部分由熔点为摄氏1350度以上的材料形成。
[0031] 根据该结构，能够抑制接地电极的破损。
[0032] [应用例3]
[0033] 根据应用例2所述的火花塞，其中，
[0034] 上述芯部包括导热率比上述母材的导热率高的第1芯部和设置在上述母材与上 述第1芯部之间、且导热率比上述第1芯部的导热率高的第2芯部，
[0035] 在上述正交截面上，上述接地电极的顶端侧的截面结构为上述第1芯部与上述母 材的双层结构，上述接地电极的后端侧的截面结构为上述第1芯部、上述第2芯部以及上述 母材的3层结构。
[0036] 根据该结构，通过设置第1芯部和导热率比第1芯部的导热率高的第2芯部，从而 接地电极的导热性提高，因此能够抑制接地电极的消耗。另外，由于在接地电极的顶端侧未 配置有第2芯部，因此能够抑制由第2芯部的温度上升引起的接地电极的破损。
[0037] [应用例4]
[0038] 根据应用例1至3中任一项所述的火花塞，其中，
[0039] 上述接地电极还包括与上述中心电极的顶端面相对的贵金属电极头。
[0040] 根据该结构，能够抑制间隙变大。
[0041] [应用例5]
[0042] 根据应用例4所述的火花塞，其中，
[0043] 上述贵金属电极头通过激光焊接固定于上述母材，
[0044] 上述接地电极的上述主体部包括熔融部，该熔融部含有上述母材的成分与上述贵 金属电极头的成分，
[0045] 在上述接地电极的截面中的、含有在上述相对面上沿着上述接地电极的长度方向 延伸并将上述相对面二等分的线、并且作为与上述相对面正交的截面的二分截面中，
[0046] 在将与上述相对面的延伸方向正交、并且与上述熔融部的截面重叠的直线中的、 最顶端侧的直线称作第1直线、将最后端侧的直线称作第2直线、
[0047] 将上述熔融部的上述截面的面积称作第1面积S1、
[0048] 将上述接地电极的上述主体部的截面中的由上述第1直线与上述第2直线夹持的 部分的面积称作第2面积S2的情况下，
[0049] 面积比S1/S2小于1/3,并且上述芯部的截面延伸至比上述第2直线靠上述接地电 极的顶端侧，并且上述芯部的截面远离上述熔融部的截面。
[0050] 根据该结构，与比率S1/S2为1/3以上的情况（S卩，熔融部的截面的面积比较大的 情况）相比，能够抑制接地电极的导热性降低。另外，由于芯部远离熔融部，因此能够抑制 贵金属电极头与母材之间的接合强度降低。
[0051] [应用例6]
[0052] 根据应用例4所述的火花塞，其中，
[0053] 上述贵金属电极头通过激光焊接固定于上述母材，
[0054] 上述接地电极的上述主体部包括熔融部，该熔融部含有上述母材的成分与上述贵 金属电极头的成分，
[0055] 在上述接地电极的截面中的、含有在上述相对面上沿着上述接地电极的长度方向 延伸并将上述相对面二等分的线、并且作为与上述相对面正交的截面的二分截面中，
[0056] 在将与上述相对面的延伸方向正交、并且与上述熔融部的截面重叠的直线中的、 最顶端侧的直线称作第1直线、将最后端侧的直线称作第2直线、
[0057] 将上述熔融部的上述截面的面积称作第1面积S1、
[0058] 将上述接地电极的上述主体部的截面中的由上述第1直线与上述第2直线夹持的 部分的面积称作第2面积S2的情况下，
[0059] 面积比S1/S2为1/3以上，并且上述芯部的截面与上述熔融部的截面相接触。
[0060] 根据该结构，与比率S1/S2小于1/3的情况（S卩，熔融部的截面的面积比较小的情 况）相比，能够抑制贵金属电极头与母材之间的接合强度降低。另外，由于芯部与熔融部相 接触，因此能够抑制接地电极的导热性降低。
[0061] 另外，本发明能够以各种形态实现，例如，能够以火花塞、搭载有该火花塞的内燃 机等形态实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0062] 图1是火花塞100的剖视图。
[0063] 图2是表示火花塞100的电极20、30的结构的简要图。
[0064] 图3是表示火花塞100a的电极20、30a的结构的简要图。
[0065] 图4是表示火花塞100b的电极20、30b的结构的简要图。
[0066] 图5是表示熔融部的剖视图。
[0067] 图6是表示熔融部的剖视图。
[0068] 图7是表示评价试验的结果的图表。
[0069] 附图标记说明
[0070] 5…衬垫；6…第1后端侧密封件；7…第2后端侧密封件；8…顶端侧密封件；9… 滑石；10···绝缘电磁；11···第2缩外径部；12···通孔；12···轴孔；13···腿部；15···第1缩外 径部；17…顶端侧主干部；18…后端侧主干部；19…凸缘部；20…中心电极；20sl···顶端面； 21…电极母材；22…芯材；30、30a ;30b…接地电极；31···顶端部；31tsi…相对面；31tso… 外表面；31tsl…第1锥形面；31ts2…第2锥形面；31sl…第1侧面；31s2…第2侧面； 31se…顶端面；31si···内表面；31so···外表面；32···腿部；35、35a···母材；36、36a···芯部； 36t…顶端；36al…第1芯部；36a2…第2芯部；36at…顶端；38…贵金属电极头；38si... 表面；40···端子件；41…帽安装部；42···凸缘部；43···腿部；50···主体金属壳体；51…工具 卡合部；52…螺纹部；53…弯边部；54…密封部；55…主干部；56…缩内径部；58…变形部； 59…通孔；60…导电性密封件；70…电阻体；80…导电性密封件；100、100a、100b…火花塞； 30el…第1端；30e2···第2端；g…火花间隙（间隙）；CL···中心轴线（轴线）。
【具体实施方式】
[0071] A.第1实施例：
[0072] A1.火花塞的结构：
[0073] 图1是第1实施例的火花塞100的剖视图。图示的线CL表示火花塞100的中心 轴线。以下，将中心轴线CL也称作"轴线CL"，将与中心轴线CL平行的方向也称作"轴线方 向",将以中心轴线CL为中心的圆的径向也简称作"径向"，将以中心轴线CL为中心的圆的 圆周方向也称作"周向"。图中的第1方向D1是与轴线CL平行的方向。如后所述，形成火 花间隙g(也简称作"间隙g"）的中心电极20与接地电极30形成了火花塞100的第1方 向D1侧的端部。以下，将这样的第1方向D1侧也称作"火花塞100的顶端侧（或者，简称 作"顶端侧"将第1方向D1的相反方向侧也称作"火花塞100的后端侧（或者，简称作 "后端侧")"。另外，图中的第2方向D2与第3方向D3是相互垂直的方向，均是与第1方向 D1垂直的方向。以下，将第1方向D1也简称作"+D1方向"，将第1方向D1的相反方向也简 称作"一 D1方向"。关于其他方向，同样地使用" + "或"一"符号来确定方向。另外，将+D1 方向侧也简称作"+D1侧"，将一 D1方向侧也简称作"一 D1侧"。其他方向侧也是同样的。
[0074] 火花塞100包括绝缘电磁10、中心电极20、接地电极30、端子件40、主体金属壳体 50、导电性密封件60、电阻体70、导电性密封件80、顶端侧密封件8、滑石9、第1后端侧密封 件6以及第2后端侧密封件7。
[0075] 绝缘电磁10是具有沿着中心轴线CL延伸并贯穿绝缘电磁10的通孔12 (也称作 "轴孔12"）的大致圆筒形状的构件。绝缘电磁10通过烧制氧化铝而形成（也能够采用其 他绝缘材料）。绝缘电磁10从顶端侧朝向后端侧依次排列有腿部13、第1缩外径部15、顶 端侧主干部17、凸缘部19、第2缩外径部11以及后端侧主干部18。
[0076] 凸缘部19是位于绝缘电磁10的轴向的大致中央的部分，是绝缘电磁10的最大外 径部分。在凸缘部19的顶端侧设有顶端侧主干部17。在顶端侧主干部17的顶端侧设有第 1缩外径部15。第1缩外径部15的外径从后端侧朝向顶端侧去逐渐地变小。在第1缩外 径部15的顶端侧设有腿部13。在火花塞100安装于内燃机（未图示）的状态下，腿部13 暴露于燃烧室。
[0077] 在凸缘部19的后端侧设有第2缩外径部11。第2缩外径部11的外径从顶端侧朝 向后端侧去逐渐地变小。在第2缩外径部11的后端侧设有后端侧主干部18。
[0078] 在绝缘电磁10的通孔12的顶端侧插入有中心电极20。中心电极20是沿着中心 轴线CL延伸的棒状的构件。中心电极20包括电极母材21和埋设于电极母材21的内部的 芯材22。电极母材21例如使用作为以镍为主要成分的合金的因科镍合金（"INCONEL"是 注册商标）来形成。芯材22例如由含有铜的合金形成。中心电极20的后端侧的一部分配 置在绝缘电磁10的通孔12内，中心电极20的顶端侧的一部分暴露于绝缘电磁10的顶端 侧。
[0079] 在绝缘电磁10的通孔12的后端侧插入有端子件40。端子件40是沿着中心轴线 CL延伸的棒状的构件。端子件40使用低碳钢来形成（但是，也能够采用其他导电材料（例 如，金属材料））。端子件40包括凸缘部42、形成比凸缘部42靠后端侧的部分的帽安装部 41以及形成比凸缘部42靠顶端侧的部分的腿部43。帽安装部41暴露于绝缘电磁10的后 端侧。腿部43插入（压入）绝缘电磁10的通孔12内。
[0080] 在绝缘电磁10的通孔12内，在端子件40与中心电极20之间配置有电阻体70。 电阻体70减少火花产生时的电波噪声。电阻体70例如由含有B 203 - Si02系等的玻璃粒 子、Ti02等的陶瓷粒子、以及碳粒子、金属等的导电材料的组合物形成。
[0081] 在通孔12内，电阻体70与中心电极20之间的间隙被导电性密封件60填埋。电 阻体70与端子件40之间的间隙被导电性密封件80填埋。其结果，中心电极20与端子件 40借助电阻体70与导电性密封件60、80电连接。导电性密封件例如使用上述各种玻璃粒 子与金属粒子（Cu、Fe等）来形成。
[0082] 主体金属壳体50是用于将火花塞100固定于内燃机的发动机缸盖（图不省略）的 圆筒状的部件。主体金属壳体50使用低碳钢材来形成（也能够采用其他导电材料（例如， 金属材料））。在主体金属壳体50上形成有沿着中心轴线CL贯穿的通孔59。在主体金属 壳体50的通孔59内插入有绝缘电磁10,主体金属壳体50固定于绝缘电磁10的外周。绝 缘电磁10的顶端（即，+D1侧的端）自主体金属壳体50的顶端暴露，绝缘电磁10的后端 自主体金属壳体50的后端暴露。
[0083] 主体金属壳体50从顶端侧朝向后端侧依次排列有主干部55、密封部54、变形部 58、工具卡合部51以及弯边部53。密封部54的形状为大致圆柱形状。在密封部54的顶端 侧设有主干部55。主干部55的外径小于密封部54的外径。在主干部55的外周面上形成 有用于螺纹接合于内燃机的安装孔的螺纹部52。在密封部54与螺纹部52之间嵌插有使金 属板弯折而形成的环状的衬垫5。
[0084] 主体金属壳体50的主干部55具有缩内径部56。缩内径部56配置在绝缘电磁10 的比凸缘部19靠顶端侧的位置。缩内径部56的内径从后端侧朝向顶端侧去逐渐地变小。 在主体金属壳体50的缩内径部56与绝缘电磁10的第1缩外径部15之间夹有顶端侧密封 件8。顶端侧密封件8为铁制的0形环。作为顶端侧密封件8的材料，也能够采用其他材料 (例如，铜等金属材料）。
[0085] 在密封部54的后端侧设有壁厚比密封部54的壁厚薄的变形部58。变形部58以 中央部朝向径向的外侧（远离中心轴线CL的方向）突出的方式变形。在变形部58的后端 侧设有工具卡合部51。工具卡合部51的形状为供火花塞扳手卡合的形状（例如，六棱柱）。 在工具卡合部51的后端侧设有壁厚比工具卡合部51的壁厚薄的弯边部53。弯边部53配 置在绝缘电磁10的比第2缩外径部11靠后端侧的位置，并形成主体金属壳体50的后端 (即，一 D1侧的端）。弯边部53朝向径向的内侧弯曲。
[0086] 在主体金属壳体50的后端侧的部分的内周面与绝缘电磁10的外周面之间形成有 环状的空间SP。该空间SP是弯边部53与第2缩外径部11之间的、由主体金属壳体50的 内周面与绝缘电磁10的外周面包围的空间。在该空间SP内的后端侧配置有第1后端侧密 封件6,在空间SP内的顶端侧配置有第2后端侧密封件7。在本实施例中，这些后端侧密封 件6、7为铁制的C形环（也能够采用其他材料）。在空间SP内的两个后端侧密封件6、7之 间填充有滑石（Talc)9的粉末。
[0087] 通过以使弯边部53向内侧弯折的方式进行弯边，从而隔着密封件6、7和滑石9在 主体金属壳体50内朝向顶端侧按压绝缘电磁10。由此，在第1缩外径部15与缩内径部56 之间按压顶端侧密封件8。然后，顶端侧密封件8对主体金属壳体50与绝缘电磁10之间进 行密封。根据以上，内燃机的燃烧室内的气体通过主体金属壳体50与绝缘电磁10之间向 外泄漏的情况得到抑制。
[0088] 接地电极30是接合于主体金属壳体50的顶端（S卩，+D1侧的端）的棒状的电极。 接地电极30自主体金属壳体50向D1方向延伸，并朝向中心轴线CL弯曲，直至顶端部31。 顶端部31在与中心电极20的顶端面20sl (+D1侧的表面20sl)之间形成间隙g。另外，接 地电极30以与主体金属壳体50电导通的方式接合于（例如，激光焊接）主体金属壳体50。 接地电极30包括形成接地电极30的表面的母材35和埋设于母材35内的芯部36。母材 35例如使用因科镍合金来形成。芯部36使用导热率比母材35的导热率高的材料（例如， 纯铜）来形成。
[0089] A2.电极的结构：
[0090] 图2是表示火花塞100的电极20、30的结构的简要图。图2的（A)表示火花塞100 的第1方向D1侧的局部剖视图（具体地说，包括中心轴线CL的剖视图），图2的⑶表示 接地电极30的截面（具体地说，与中心轴线CL正交的截面），图2的（C)表示朝向+D1方 向观察到的接地电极30的简要图，图2的（D)表示电极20、30的立体图。另外，在图2的 ⑷中的中心轴线CL的右侧，示出了朝向+D3方向观察到的中心电极20与绝缘电磁10的 外观。另外，图2的（B)是图2的（A)的B1 - B1截面。
[0091] 接地电极30使用截面为矩形状的棒状的构件来形成。如图2的（A)所示，接地电 极30包括腿部32和顶端部31，该腿部32是包括接合于主体金属壳体50的第2端30e2的 部分，该顶端部31是包括与第2端30e2相反侧的第1端30el的部分，并连接于腿部32,。 腿部32自第2端30e2朝向第1方向D1侧延伸，然后，朝向中心轴线CL弯曲。自第2端 30e2朝向中心轴线CL的方向为第2方向D2。顶端部31在比中心电极20靠+D1侧的位置 从中心轴线CL的一 D2侧沿+D2方向延伸至中心轴线CL的+D2侧的第1端30el。顶端部 31包括第1端30el和与中心电极20的顶端面20sl ( S卩，+D1侧的表面20sl)相对的部分。
[0092] 另外，如图2的（A)所示，接地电极30包括形成表面的母材35和埋设于母材35 内的芯部36。芯部36自第2端30e2延伸至顶端部31的中途。在此，将芯部36的两端中 的、最靠近接地电极30的顶端部31的端36t称作"顶端36t"。图2的⑶所示的截面是 含有芯部36的顶端36t、并与中心轴线CL正交的截面。
[0093] 如图2的（A)?图2的（D)所示，顶端部31具有作为一 D1侧的表面的内表面31si、 作为+D1侧的表面的外表面31so、作为+D3侧的表面的第1侧面31sl以及作为一 D3侧的 表面的第2侧面31s2。内表面31si与外表面31so均是与中心轴线CL正交的平面。两个 侧面31sl、31s2均是与D3方向垂直的平面。内表面31si与中心电极20的顶端面20sl相 对。顶端面20sl是与中心轴线CL正交的平面。另外，内表面31si与顶端面20sl形成火 花间隙g。图2的㈧中的距离Dg表示间隙距离（以下也称作"间隙距离Dg"）。间隙距 离Dg是形成间隙g的两个面20sl、31si之间的最短距离。
[0094] 如图2的（A)?图2的⑶所示，顶端部31包括锥形端部31t，该锥形端部31t 是朝向第1端30el去逐渐地变细的顶端变细的端部。锥形端部31t包括作为一 D1侧的 表面的相对面31tsi、作为+D1侧的表面的外表面31tso、作为+D3侧的表面的第1锥形面 31tsl、作为一 D3侧的表面的第2锥形面31ts2以及作为+D2侧的表面的顶端面31se。相 对面31tsi是顶端部31的内表面31si的一部分，与中心电极20的顶端面20sl相对并形 成间隙g。外表面31tso是接地电极30的外表面31so的一部分。顶端面31se与接地电极 30的第1端30el相对应。第1锥形面31tsl连接第1侧面31sl与顶端面31se。第2锥 形面31ts2连接第2侧面31s2与顶端面31se。
[0095] 如图2的（C)所示，相对面31tsi的形状是宽度朝向+D2方向逐渐地变窄的梯形。 虽然省略图示，但是外表面31tso的形状也是与相对面31tsi的形状相同的梯形。以下，将 表示相对面31tsi的梯形的平行的两个边Ub、Lb中的、比较短的边Ub称作"上底Ub"，将比 较长的边Lb称作"下底Lb"。上底Ub是形成相对面31tsi与顶端面31se之间的交界的边 缘线。一对锥形面31tsl、31ts2配置为夹着相对面31tsi。两个锥形面31tsl、31ts2之间 的距离（与第3方向D3平行的距离）朝向+D2方向去逐渐地变短。
[0096] 在图2的（C)中示出了对称面CLa。该对称面CLa是包括中心轴线CL、并与第2 方向D2平行的平面。接地电极30的结构相对于该对称面CLa面对称。图2的（A)所示的 接地电极30截面是该对称面CLa上的截面。如图2的（C)所示，对称面CLa上的截面是包 括在锥形端部31t的相对面31tsi上沿接地电极30的长度方向（在此，第2方向D2)延伸 并将相对面31tsi二等分的线Lt、并且与相对面31tsi正交的截面。以下，将如此将相对面 31tsi二等分的截面也称作"二分截面"。
[0097] 在图2的⑶中，示出了与第1锥形面31tsl对应的第1线段L1和与第2锥形 面31ts2对应的第2线段L2。图中的第1后端E1是第1线段L1的两端中的、远离顶端面 31se的端。另外，第2后端E2是第2线段L2的两端中的、远离顶端面31se的端。第1垂 直线Lol是通过第1后端E1、并与第1线段L1垂直的直线。第2垂直线L 〇2是通过第2后 端E2、并与第2线段L2垂直的直线。在图2的（B)的右侧，切出表示了截面中的一部分的 区域At。该区域At是比第1垂直线Lol靠顶端侧（接地电极30的第1端30el侧）、并且 比第2垂直线L 〇2靠顶端侧的区域。在图2的（B)的截面中，芯部36的一部分配置在该区 域At内。因而，与芯部36未配置在区域At内的情况相比，在内燃机运转时，芯部36能够 使热量容易地自顶端部31向接地电极30的其他部分（在此，腿部32)散发。因而，能够抑 制顶端部31的温度升高和顶端部31的温度较高的状态持续。其结果，能够抑制顶端部31 的消耗（例如，顶端部31的表面的氧化）。
[0098] 图2的（C)、图2的⑶中的虚线所示的区域20slp是能够将中心电极20的顶端 面20sl沿着中心轴线CL(朝向+D1方向）投影在接地电极30上的区域（以下，也称作"投 影区域20slp"）。如图所示，投影区域20slp(即，顶端面20sl)的形状为圆形。锥形端部 31t的一部分与该投影区域20slp重叠。此外，在图2的例子中，相对面31tsi的下底Lb配 置在比中心轴线CL靠+D2侧的位置。但是，下底Lb也可以配置在比中心轴线CL靠一 D2 侧的位置。
[0099] 在图2的（C)、图2的⑶中示出了两条边缘线Lll、L12。第1边缘线L11是形 成相对面31tsi与第1锥形面31tsl之间的交界的边缘线。第2边缘线L12是形成相对面 31tsi与第2锥形面31ts2之间的交界的边缘线。如图所示，这些边缘线Lll、L12均不与 投影区域20slp重叠，而是远离投影区域20slp。图2的（D)所示的距离De是中心电极20 的顶端面20sl与第2边缘线L12之间的最短距离（以下，也称作"边缘距离De"）。在本 实施例中，连接顶端面20sl的边缘与第2边缘线L12的线段的距离同边缘距离De相对应。 该边缘距离De比间隙距离Dg长。但是，一般来说，放电易于在电极的表面中的、像第2边 缘线L12那样比像投影区域20slp那样平坦的面尖锐的部分产生。因而，即使在边缘距离 De比间隙距离Dg长的情况下，放电也能够在顶端面20sl与第2边缘线L12之间产生。如 上所述，接地电极30的结构相对于对称面CLa面对称，因此顶端面20sl与第1边缘线L11 之间的最短距离也和边缘距离De相同。因而，放电也能够在顶端面20sl与第1边缘线L11 之间产生。
[0100] 当放电在接地电极30的内表面31si的内部（例如，投影区域20slp的内部）产 生时，因放电而产生的火焰在扩散至内表面31si的端之后，向间隙g外扩散。另一方面，当 放电在边缘线L11、L12处产生时，因放电而产生的火焰能够立即向间隙g外扩散。因而，当 能够在边缘线Lll、L12处产生放电时，能够提高点火性。
[0101] A3.第1评价试验：
[0102] 说明使用了火花塞100的样品的第1评价试验。在第1评价试验中，使用边缘距 离De相对于间隙距离Dg(图2的（D))的比率De/Dg(以下称作"间隙比率"）相互不同的 6个火花塞100的样品，测量在中心电极20与边缘线（第1边缘线L11或第2边缘线L12) 之间产生的放电的次数相对于在火花塞100中产生的放电的全部次数（在此,1000次）的 比例（以下称作"边缘放电率"）。关于任意样品，都是母材35的材料为因科镍合金，芯部 36的材料为纯铜。
[0103] 以下表1示出了测量结果。
[0104] 【表1】
[0105]
【权利要求】
1. 一种火花塞，其包括： 中心电极，其沿轴线方向延伸； 绝缘体，其具有沿上述轴线方向延伸的轴孔，并在上述轴孔内插设有上述中心电极； 主体金属壳体，其配置于上述绝缘体的外周；以及 接地电极，其与上述主体金属壳体电导通，并在与上述中心电极的顶端面之间形成间 隙；其中， 上述接地电极具有包括母材和芯部在内的棒状的主体部，该母材是形成上述接地电极 的表面的至少一部分的部分，该芯部埋设于上述母材内且导热率比上述母材的导热率高， 上述接地电极的上述主体部的顶端部配置在与上述中心电极的顶端面相对的位置， 上述主体部的上述顶端部包括锥形端部，该锥形端部是顶端变细的端部，具有作为与 上述中心电极相对的表面的相对面和作为以夹着上述相对面的方式配置的表面的一对锥 形面， 在将上述中心电极的顶端面沿着上述轴线方向进行投影的情况下，上述锥形端部的至 少一部分配置在与上述投影的上述中心电极的顶端面重叠的范围内， 上述锥形端部的表面上的上述相对面与上述锥形面之间的边界和上述中心电极之间 的最短距离为上述间隙的距离的1. 2倍距离以下， 在作为包括上述芯部的顶端并与上述轴线方向正交的截面的正交截面上， 上述芯部的截面的至少一部分在上述正交截面上通过与上述锥形面对应的线段的后 端、且配置在比与上述线段垂直的直线靠顶端侧的区域内， 与上述锥形面对应的上述线段和上述芯部的上述截面之间的最短距离为0. 2mm? 1. 5mm〇
2. 根据权利要求1所述的火花塞，其中， 上述芯部的包括至少上述顶端的部分由熔点为摄氏1350度以上的材料形成。
3. 根据权利要求2所述的火花塞，其中， 上述芯部包括导热率比上述母材的导热率高的第1芯部和设置在上述母材与上述第1 芯部之间、且导热率比上述第1芯部的导热率高的第2芯部， 在上述正交截面上，上述接地电极的顶端侧的截面结构为上述第1芯部与上述母材的 双层结构，上述接地电极的后端侧的截面结构为上述第1芯部、上述第2芯部以及上述母材 的3层结构。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的火花塞，其中， 上述接地电极还包括与上述中心电极的顶端面相对的贵金属电极头。
5. 根据权利要求4所述的火花塞，其中， 上述贵金属电极头通过激光焊接固定于上述母材， 上述接地电极的上述主体部包括熔融部，该熔融部含有上述母材的成分与上述贵金属 电极头的成分， 在上述接地电极的截面中的、含有在上述相对面上沿着上述接地电极的长度方向延伸 并将上述相对面二等分的线、并且作为与上述相对面正交的截面的二分截面中， 在将与上述相对面的延伸方向正交、并且与上述熔融部的截面重叠的直线中的、最顶 端侧的直线称作第1直线、将最后端侧的直线称作第2直线、 将上述熔融部的上述截面的面积称作第1面积si、 将上述接地电极的上述主体部的截面中的由上述第1直线与上述第2直线夹持的部分 的面积称作第2面积S2的情况下， 面积比S1/S2小于1/3,并且上述芯部的截面延伸至比上述第2直线靠上述接地电极的 顶端侧，并且上述芯部的截面远离上述熔融部的截面。
6.根据权利要求4所述的火花塞，其中， 上述贵金属电极头通过激光焊接固定于上述母材， 上述接地电极的上述主体部包括熔融部，该熔融部含有上述母材的成分与上述贵金属 电极头的成分， 在上述接地电极的截面中的、含有在上述相对面上沿着上述接地电极的长度方向延伸 并将上述相对面二等分的线、并且作为与上述相对面正交的截面的二分截面中， 在将与上述相对面的延伸方向正交、并且与上述熔融部的截面重叠的直线中的、最顶 端侧的直线称作第1直线，将最后端侧的直线称作第2直线、 将上述熔融部的上述截面的面积称作第1面积S1、 将上述接地电极的上述主体部的截面中的由上述第1直线与上述第2直线夹持的部分 的面积称作第2面积S2的情况下， 面积比S1/S2为1/3以上，并且上述芯部的截面与上述熔融部的截面相接触。
【文档编号】H01T13/32GK104253377SQ201410305975
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】今井奖 申请人:日本特殊陶业株式会社