火花塞的制造方法及火花塞与流程

本发明涉及一种在汽车用发动机等内燃机中使用的火花塞的制造方法及火花塞。

背景技术：

一直以来，公知有安装于汽车用发动机等内燃机并用于内燃机的点火的火花塞。作为这种火花塞，例如公知有如下结构的火花塞，其包括：绝缘体，其是沿轴线方向延伸并具有轴孔的筒状体，在外周面上具有外径从后端侧朝向前端侧变小的缩径外表面；主体金属外壳，其是沿轴线方向延伸并具有供绝缘体插入的通孔的筒状体，在外周具有安装用螺纹部，在内周面上具有内径从后端侧朝向前端侧变小的缩径内表面；中心电极，其以前端部自绝缘体突出的方式保持于该绝缘体；以及接地电极，其配置于主体金属外壳的前端部且自身的前端部与中心电极的前端相对。

作为上述结构的火花塞，有在绝缘体的缩径外表面与主体金属配件的缩径内表面之间配置板密封件并利用板密封件来确保绝缘体与主体金属外壳之间的气密性的火花塞。即，在这种火花塞中，在通过对主体金属外壳的后端部进行弯边来将绝缘体与主体金属配件固定起来时，利用弯边载荷来压溃板密封件，从而确保绝缘体与主体金属外壳之间的气密性。

若欲像上述那样使用板密封件来确保绝缘体与主体金属外壳之间的气密性的话，则在施加弯边载荷使板密封件变形时，板密封件以按压绝缘体的方式变形，而有可能导致绝缘体产生裂纹，即，有可能产生所谓的挤压裂纹(日文：絞り割れ)。

因此，提出了不使用板密封件来制造火花塞的方法。在该方法中，将主体金属外壳的缩径内表面的角度设定为小于绝缘体的缩径外表面的角度，通 过施加弯边载荷来使主体金属外壳的缩径内表面变形，从而不使用板密封件就能确保气密性(例如，参照专利文献1。)。即，在该方法中，在将绝缘体插入到主体金属外壳内时，使主体金属外壳的缩径内表面的内周侧端部抵接于绝缘体的缩径外表面，之后施加弯边载荷并使主体金属外壳的缩径内表面变形，从而对主体金属外壳和绝缘体之间进行气密密封。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭48－26687号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，在上述方法中，在施加弯边载荷来使主体金属外壳的缩径内表面变形时，主体金属外壳的缩径内表面的内周侧端部以向绝缘体侧突出的方式变形。因此，在施加了弯边载荷时，以向绝缘体侧突出的方式变形的部位按压绝缘体，有可能导致绝缘体产生裂纹。另外，将火花塞安装于内燃机进行使用时，以向绝缘体侧突出的方式变形的部位由于热膨胀等而按压绝缘体，有可能导致绝缘体产生裂纹。

本发明是应对上述以往的情况而做成的。本发明的目的在于提供一种能够防止绝缘体在制造中途、安装于内燃机进行使用时产生裂纹的火花塞的制造方法及火花塞。

用于解决问题的方案

在本发明的火花塞的制造方法的一技术方案中，该火花塞包括：绝缘体，其是具有沿轴线方向延伸的轴孔的筒状体，在外周面上具有外径从后端侧朝向前端侧变小的缩径外表面；筒状的主体金属外壳，其具有沿轴线方向延伸并供所述绝缘体插入的通孔；以及中心电极，其以前端部自所述绝缘体突出的方式保持于该绝缘体的前端侧；该火花塞的制造方法的特征在于，包括： 在所述主体金属外壳的内周面中的、在插入有所述绝缘体时与所述缩径外表面在所述轴线方向上相对的相对面上形成自该相对面突出的环状的凸部的工序；从所述主体金属外壳的后端侧插入所述绝缘体并使所述缩径外表面与所述凸部相抵接的工序；以及沿所述轴线方向按压所述绝缘体和所述主体金属外壳并使所述凸部变形的工序。

在本发明的火花塞的制造方法中，在制造一种在形成于绝缘体的缩径外表面(密封面)和主体金属外壳的与该缩径外表面在轴线方向上相对的相对面(突部(日文：棚部))之间进行气密密封的结构的火花塞时，在相对面上形成自该相对面突出的环状的凸部。接着，从主体金属外壳的后端侧插入绝缘体，使缩径外表面与凸部相抵接。然后，通过沿轴线方向按压绝缘体和主体金属外壳，从而使凸部变形。另外，使该凸部变形的工序也可以与对主体金属外壳的后端部向径向内侧弯边从而将绝缘体和主体金属外壳固定起来的工序同时进行。

这样，形成自相对面突出的凸部，按压该凸部并使其变形，由此，不用使用板密封件就能够确保气密性。即，根据本发明，与不形成凸部而直接使相对面与缩径外表面在整个相对面上相抵接并处于按压状态的情况相比，能够提高在按压状态下抵接的部分的表面压力，不用使用板密封件就能够获得高气密性。

另外，形成于相对面的凸部在被按压时在该位置变形，不会像作为其他构件的板密封件那样在按压力的作用下偏移。因而，被按压时，能够防止以从相对面的、与缩径外表面相对的部位向外周侧或内周侧突出的方式变形而使绝缘体破损的情况。另外，在沿轴向按压绝缘体和主体金属外壳并施加弯边载荷时，由于绝缘体的缩径外表面的角部不与主体金属外壳相接触，因此应力未施加于角部，能够防止产生裂纹。而且，由于变形了的部位不会向外周侧或内周侧突出，因此在将火花塞安装于内燃机进行使用时施加热量而产生了热膨胀的情况下，也能够防止突出的部分按压绝缘体而导致绝缘体产生裂纹的现象。

优选的是，在形成凸部的工序中，以凸部的顶点位于相对面中的比与缩径外表面相对的部位的中央靠外周侧的位置的方式形成环状的凸部。由此，能够更可靠地防止凸部以向内周侧突出的方式变形。绝缘体的比缩径外表面靠内周侧(前端侧)的部分成为腿部，由于暴露于燃烧气体中而成为高温，因此绝缘体的比缩径外表面靠内周侧的部分是产生更多热膨胀的部位。因此，若变形了的部位向内周侧突出，则变形了的部位由于热膨胀等而按压绝缘体的腿部外表面并使其破损的可能性提高。因而，通过防止凸部以向内周侧突出的方式变形，能够更可靠地防止绝缘体破损。

另外，本发明的火花塞包括：绝缘体，其是具有沿轴线方向延伸的轴孔的筒状体，在外周面上具有外径从后端侧朝向前端侧变小的缩径外表面；筒状的主体金属外壳，其具有沿轴线方向延伸并供所述绝缘体插入的通孔；以及中心电极，其以前端部自所述绝缘体突出的方式保持于该绝缘体的前端侧；该火花塞的特征在于，所述主体金属外壳在内周面上具有相对面和至少一个接触部，该相对面与所述缩径外表面在所述轴线方向上相对，该接触部设于所述相对面且呈环状连续，所述缩径外表面与所述接触部直接接触，在所述接触部的内周侧和外周侧中的至少一侧，在所述缩径外表面与所述相对面之间形成有间隙。

在上述结构的本发明的火花塞中，绝缘体的缩径外表面与主体金属外壳的相对面在接触部处直接接触，在接触部的内周侧和外周侧中的至少一侧，在缩径外表面与相对面之间形成有间隙。这样，缩径外表面与相对面不是在整个相对面相接触，而是在接触部的内周侧和外周侧中的至少一侧在缩径外表面与相对面之间形成有间隙的结构。由此，与设为缩径外表面和相对面在整个相对面相接触的结构的情况相比，能够提高接触部的表面压力，不用使用板密封件就能够获得高气密性。

优选的是，上述间隙形成于接触部的内周侧和外周侧这两侧。由此，能够防止接触部按压绝缘体的侧面而使绝缘体破损的情况。

另外，在该情况下，优选的是，位于接触部的内周侧的间隙大于位于接 触部的外周侧的间隙。绝缘体的比缩径外表面靠内周侧(前端侧)的部分成为腿部，由于暴露于燃烧气体中而成为高温，因此绝缘体的比缩径外表面靠内周侧的部分是产生更多热膨胀的部位。因此，通过设为不易从接触部对内周侧的腿部施加按压力的结构，从而能够进一步降低绝缘体破损的可能性。

上述接触部能够利用如下方法等来形成：预先在主体金属外壳的相对面上形成呈环状连续的凸部，沿轴向按压绝缘体和主体金属外壳并施加弯边载荷，对主体金属外壳的后端部向径向内侧弯边并利用将绝缘体和主体金属外壳固定起来时的按压力使凸部变形。

该火花塞可以具有多个上述接触部，这些接触部至少具有设于相对面中的径向内侧的第1接触部和设于比第1接触部靠径向外侧的位置的第2接触部。这样，由于接触部有多个，因此气密性进一步提高。另外，接触部并不限于两个，也可以设为3个以上。

发明的效果

根据本发明，能够防止绝缘体在制造中途、安装于内燃机进行使用时，产生裂纹。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的火花塞的整体概略结构的图。

图2是放大表示实施方式的火花塞的主要部分结构的图。

图3是放大表示实施方式的火花塞的制造中途的主要部分结构的图。

图4是放大实施方式的火花塞的主要部分结构来表示制造工序的图。

图5是放大表示实施方式的火花塞的主要部分结构的图。

图6是放大表示凸部的变形例的火花塞的主要部分结构的图。

图7是放大表示凸部的另一变形例的火花塞的主要部分结构的图。

图8是放大表示凸部的再一变形例的火花塞的主要部分结构的图。

附图标记说明

10……绝缘电瓷；14……缩径外表面；20……中心电极；30……接地电极；50……主体金属外壳；57……相对面；58……接触部；59……凸部；100……火花塞。

具体实施方式

以下，对于本发明的详细内容，参照附图来说明实施方式。

图1是表示本发明的一实施方式的火花塞100的整体概略结构的图，图2是放大表示火花塞100的主要部分结构的图。以下，将火花塞100的轴线O方向设为附图中的上下方向、将下侧设为火花塞100的前端侧、将上侧设为后端侧来进行说明。

如图1所示，火花塞100具备由低碳钢等金属构成并沿轴线O方向延伸的圆筒状的主体金属外壳50。在该主体金属外壳50的内侧支承有圆筒状的绝缘电瓷(绝缘体)10，该圆筒状的绝缘电瓷10由氧化铝等陶瓷烧结体构成且以前端部11自主体金属外壳50的端面突出的方式配置。

绝缘电瓷10是对氧化铝等进行烧制而形成的、在轴线O方向上具有轴孔12的筒状的绝缘构件。在轴线O方向的大致中央形成有外径最大的凸缘部19，在比凸缘部19靠后端侧的位置形成有外径比凸缘部19的外径小的后端侧主体部18。另外，在比凸缘部19靠前端侧的位置形成有外径比凸缘部19的外径小的前端侧主体部17，在前端侧主体部17的进一步靠前端侧的位置形成有外径比前端侧主体部17的外径小的腿部13。在前端侧主体部17与腿部13之间形成有台阶部15，该台阶部15具有从后端侧朝向前端侧缩径的缩径外表面14。腿部13越向前端侧越缩径。

在该绝缘电瓷10的轴孔12内，以前端部22自绝缘电瓷10的端面突出的方式配置有中心电极20。中心电极20是如下的棒状的电极：在由因科镍合金600(商标名)、因科镍合金601(商标名)等镍系合金等构成的电极母材的中心部埋设有由用于促进散热的铜或铜合金等构成的芯材23。

中心电极20保持在绝缘电瓷10的形成有腿部13的部分的轴孔12内。另外，中心电极20经由设于轴孔12的内部的密封体4和电阻体3电连接于保持在形成有后端侧主体部18的部分的轴孔12内的连接端子40。连接端子40的后端部41自绝缘电瓷10的后端露出，在该后端部41借助火花塞帽(未图示。)连接高压线缆(未图示。)，从而能够被施加高电压。

主体金属外壳50以从绝缘电瓷10的凸缘部19附近的后端侧主体部18包围凸缘部19、前端侧主体部17以及腿部13的方式保持着绝缘电瓷10。主体金属外壳50由低碳钢材形成，并包括供六角扳手等工具卡合的工具卡合部51和用于与设于内燃机上部的发动机缸盖相螺合的螺纹部52。在工具卡合部51的后端侧形成有用于通过向内周侧弯折来将绝缘电瓷10和主体金属外壳50固定起来的弯边部53。在螺纹部52的后端侧形成有形成为凸缘状的座部54。另外，在座部54与工具卡合部51之间形成有压缩变形部55。

在螺纹部52的内周侧，以位于绝缘电瓷10的台阶部15的前端侧的方式形成有朝向内周侧突出的突部56，该突部56的后端侧的面的一部分成为在轴线O方向上与绝缘电瓷10的缩径外表面14相对的相对面57。如图2所示，在该相对面57上形成有至少一个自相对面57突出并与绝缘电瓷10的缩径外表面14直接接触的以环状连续的接触部58。在本实施方式中，在该接触部58的外周侧，在相对面57与缩径外表面14之间形成有外周侧间隙80，在接触部58的内周侧，在相对面57与缩径外表面14之间形成有内周侧间隙81。另外，对于上述外周侧间隙80与内周侧间隙81，只要形成有至少一者即可。

这样，相对面57与缩径外表面14之间不是在整个相对面相接触，而是仅在接触部58的局部与缩径外表面14相接触，因此能够提高所接触的部分的表面压力，无需使用板密封件就能够确保所需的气密性。另外，在本实施方式中，由于在接触部58的外周侧与内周侧这两侧形成有外周侧间隙8 0和内周侧间隙81，因此能够防止在产生了热膨胀等的情况下接触部58按压绝缘电瓷10的侧面而使其破损的情况。

而且，在本实施方式中，内周侧间隙81大于外周侧间隙80。在此，绝缘 电瓷10的比缩径外表面14靠内周侧(前端侧)的部分成为腿部13，由于暴露于燃烧气体中而成为高温，因此绝缘电瓷10的比缩径外表面14靠内周侧的部分是产生更多热膨胀的部位。因此，通过设为不易对内周侧的腿部13施加按压力的结构，从而能够进一步降低绝缘电瓷10破损的可能性。

如图1所示，在主体金属外壳50的工具卡合部51与绝缘电瓷10的后端侧主体部18之间配置有环状的环构件6、7，而且在两环构件6、7之间填充有滑石(talc)9的粉末。在制造火花塞100时，通过施加弯边载荷来对工具卡合部51的后端侧的弯边部53进行弯边，由此，在主体金属外壳50内隔着环构件6、7和滑石9朝向前端侧按压绝缘电瓷10。由此，压缩变形部55变形，绝缘电瓷10的前端侧主体部17与腿部13之间的台阶部15支承在形成于主体金属外壳50的内周的突部56上，主体金属外壳50与绝缘电瓷10形成为一体。在座部54与螺纹部52之间嵌插有防止燃烧室的气体泄漏的垫圈5。

在主体金属外壳50的前端部，通过焊接固定有接地电极30。接地电极30由上述的因科镍合金600(标名)、因科镍合金601(商标名)等构成。该接地电极30与自身的长度方向正交的横截面为大致长方形，呈弯曲的方棒状的外形。而且，方棒状的基端侧的基部32焊接于主体金属外壳50的轴线方向前端侧的前端面。另一方面，该接地电极30的与基部32相反侧的前端部31以与中心电极20的前端部22相对的方式弯曲。于是，在中心电极20的前端部22与接地电极30的前端部31的相对部分之间形成了火花放电间隙。

接着，参照图4说明火花塞100的制造方法。

首先，制造配置有中心电极20和连接端子等的绝缘电瓷10，并且，通过对金属材料实施冷锻等，如图4的(a)所示，制造突部56比通常情况向后端侧延伸的主体金属外壳50。

接着，通过切削等对突部56的后端侧进行加工，如图4的(b)所示，在突部56的后端侧形成包括相对面57在内的缩径内周面和自相对面57突出的凸部59。凸部59后来被按压而变形并成为接触部58。另外，如图5所示，该凸部59在相对面57的整周上形成为环状。

接着，从主体金属外壳50的后端侧插入绝缘电瓷10，如图4的(c)所示，使凸部59与绝缘电瓷10的缩径外表面14相抵接。在该情况下，如图3所示，在将绝缘电瓷10从主体金属外壳50的后端侧插入后，凸部59配置成凸部59的顶点60(与缩径外表面14之间的抵接位置)位于与绝缘电瓷10的缩径外表面14相对的相对面57的部位(在图3中为虚线与虚线之间)。

另外，在本实施方式中，在缩径外表面14与相对面57相对的区域(在图3中为虚线与虚线之间)，凸部59的顶点60与缩径外表面14相抵接的抵接位置被设定成为比该区域的中央靠外周侧的位置。即，从该区域的外周侧端部到抵接位置的距离D1与从该区域的内周侧端部到抵接位置的距离D2之间的关系被设定成为D2＞D1的关系。

由此，在按压凸部59而变形时，能够更可靠地防止凸部59向内周侧突出变形的现象，能够更可靠地防止突出的部位按压绝缘电瓷10而导致绝缘电瓷10破损的情况。另外，如上所述，绝缘电瓷10的比缩径外表面14靠内周侧(前端侧)的部分成为腿部13，由于暴露于燃烧气体中而成为高温，因此绝缘电瓷10的比缩径外表面14靠内周侧的部分是产生更多热膨胀的部位。因此，通过设为不易对内周侧的腿部13施加按压力的结构，从而能够进一步降低绝缘电瓷10破损的可能性。

接着，在主体金属外壳50与绝缘电瓷10之间配置图1所示的环构件7、滑石(talc)9、环构件6，施加弯边载荷并以向内侧折叠弯边部53的方式沿轴线方向按压主体金属外壳50和绝缘电瓷10并进行弯边，并且如图4的(d)所示，使凸部59变形从而形成接触部58。此时，压缩变形部55变形从而绝缘电瓷10在主体金属外壳50内向轴向前端侧移动。

像以上那样，不使用板密封件而制造出火花塞100。在该情况下，形成自相对面57突出的凸部59，并按压该凸部59而使其变形，由此，不用使用板密封件就能够确保气密性。即，与不形成凸部59并使相对面57与缩径外表面14在整个相对面上直接抵接的情况相比，能够提高抵接部分的表面压力，不用使用板密封件就能够获得较高的气密性。

另外，形成于相对面57的凸部59被按压时在该位置发生变形，不会像作为其他构件的板密封件那样在按压力的作用下偏移，因此，在被按压时，能够防止以从相对面57的、与缩径外表面14相对的部位向外周侧或内周侧突出的方式变形而使绝缘电瓷10破损的情况。另外，在沿轴向按压绝缘电瓷10和主体金属外壳50并施加弯边载荷时，由于绝缘电瓷10的缩径外表面14的角部不与主体金属外壳50相接触，因此应力未施加于角部，能够防止绝缘电瓷10产生裂纹。而且，由于凸部59不会以向外周侧或内周侧突出的方式变形，因此在将火花塞100安装于内燃机进行使用时施加热量而产生了热膨胀的情况下，也能够防止突出的部分按压绝缘电瓷10而导致绝缘电瓷10产生裂纹。

而且，在本实施方式中，在形成环状的凸部59的工序中，以凸部59的顶点60位于相对面57中比与缩径外表面14相对的部位的中央靠外周侧的位置的方式形成环状的凸部59。由此，能够更可靠地防止凸部59以向内周侧突出的方式变形。绝缘电瓷10的比缩径外表面14靠内周侧(前端侧)的部分成为腿部13，由于暴露于燃烧气体中而成为高温，因此绝缘电瓷10的比缩径外表面14靠内周侧的部分是产生更多热膨胀的部位。因此，若变形后的部位向内周侧突出，则突出的部分由于热膨胀等而按压绝缘电瓷10的腿部13的外表面并使其破损的可能性提高。因而，通过防止凸部59以向内周侧突出的方式变形，能够更可靠地防止绝缘电瓷10的破损。

另外，在主体金属外壳50的相对面57形成的凸部59并不限于截面形状为图3所示的三角形状的凸部，能够使用任意形状的凸部。例如，如图6所示，也可以设为截面形状为梯形形状的凸部59，如图7所示，亦可以设为截面形状为圆弧状的凸部59。另外，形成于主体金属外壳50的相对面57的凸部59并不限于一个，也可以设置多个。例如在图8所示的例子中，形成有设于相对面57的径向内侧的第1凸部59a和设于比该第1凸部59a靠径向外侧的位置的第2凸部59b这两个凸部。在该情况下，完成品的火花塞具有与第1凸部59a对应的第1接触部58a和与第2凸部59b对应的第2接触部58b。通过这样的结构，能够进一步提高气密性。另外，凸部59和接触部58的数量也可以设为3个以 上。

另外，在本实施方式中，在弯边工序中施加弯边载荷时使凸部59变形，但是并不限于此，也可以设为在弯边工序之前插入绝缘电瓷10后的阶段施加预备载荷时使凸部59变形。

以上，对于本发明说明了实施方式，但是本发明并不限定于实施方式，当然能够进行各种变形。