火花塞的制作方法

本发明涉及火花塞，特别是涉及将绝缘体卡定于主体配件的火花塞。

背景技术：

在绝缘体卡定于主体配件的火花塞中，专利文献1公开了使用金属制的密封垫将主体配件与绝缘体之间气密的技术。如果增大主体配件及绝缘体向密封垫施加的载荷，则气密性升高，但是如果过变形的密封垫压迫绝缘体，则在绝缘体会产生破裂。在专利文献1的技术中，调整主体配件与绝缘体的间隙的形状而抑制密封垫的过变形，能抑制绝缘体的破裂的发生并确保气密。

专利文献1：国际公开第2010/035717号

然而，在上述现有技术中，存在不过度增大绝缘体卡定于主体配件时的载荷而提高主体配件与绝缘体之间的气密性的要求。

技术实现要素：

本发明为了满足该要求而作出，其目的在于提供一种能够抑制绝缘体的破裂的发生并确保主体配件与绝缘体之间的气密的火花塞。

为了实现该目的，本发明的火花塞具备：绝缘体，从前端侧向后端侧沿轴线延伸；及筒状的主体配件，配置在绝缘体的外周侧，主体配件在自身的内周具有台阶部，该台阶部向径向内侧突出，且具备直接或经由其他构件将绝缘体卡定的后端侧朝向面。台阶部具备：第一凸部，具有后端侧朝向面；第二凸部，在相比第一凸部靠前端侧的位置与第一凸部相邻；及连接部，将第一凸部与第二凸部连接，在观察包含轴线的截面时，连接部在与轴线垂直的方向上存在于后端侧朝向面中的与绝缘体或其他构件接触的部分所在的范围内。

【发明效果】

根据第一方案记载的火花塞，将台阶部的第一凸部与第二凸部连接的连接部在与轴线垂直的方向上存在于第一凸部的后端侧朝向面中的与绝缘体或其他构件接触的部分所在的范围内。由此，在绝缘体卡定于主体配件时第一凸部从绝缘体受到轴线方向的前端侧的力时，沿后端侧朝向面在第一凸部产生拉伸应力，沿着第二凸部相邻的连接部侧的面在第一凸部产生压缩应力。其结果是，通过第一凸部的弹性变形产生的反作用力直接或经由其他构件能够使后端侧朝向面紧贴于绝缘体。由此，能够确保主体配件的台阶部与绝缘体的气密。

此外，在绝缘体经由其他构件而卡定于后端侧朝向面的情况下，第一凸部发生弹性变形而抑制其他构件的过变形，因此能够抑制其他构件成为原因的绝缘体的破裂的发生。在绝缘体与后端侧朝向面接触的情况下，由于不存在其他构件，因此能够抑制其他构件成为原因的绝缘体的破裂的发生。

根据第二方案记载的火花塞，在包含轴线的截面中，通过连接部并沿着轴线的假想直线上的第一凸部的长度比假想直线上的第二凸部的长度短。由此，能够使受到轴线方向的前端侧的力的第一凸部容易发生弹性变形。其结果是，能够确保通过第一凸部的弹性变形而产生的反作用力，因此除了第一方案的效果之外，还能够提高气密性。

根据第三方案记载的火花塞，在包含轴线的截面中，从通过连接部并沿着轴线的假想直线至第二凸部的最靠径向内侧的位置的距离比从假想直线至第一凸部的最靠径向内侧的位置的距离长。由此，通过第二凸部能够使受到轴线方向的前端侧的力的第一凸部向连接部施加的载荷容易分散。其结果是，除了第一方案或第二方案的效果之外，还能够使第一凸部难以压曲。

根据第四方案记载的火花塞，绝缘体直接卡定于后端侧朝向面。由于能够省略介于台阶部与绝缘体之间的其他构件，因此除了第一方案至第三方案中的任一效果之外，还能够削减部件个数，并能够防止其他构件的过变形成为原因的绝缘体的破裂的发生。

附图说明

图1是第一实施方式的火花塞的半剖视图。

图2是将图1的一部分放大的火花塞的剖视图。

图3是第二实施方式的火花塞的剖视图。

标号说明

10、60火花塞

11绝缘体

30、61主体配件

37、70台阶部

41、71第一凸部

42、72第二凸部

43、73连接部

44、74后端侧朝向面

49、79范围

50、80假想直线

62密封垫(其他构件)

d1、d2距离

l1、l2长度

o轴线

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的优选的实施方式。图1是本发明的第一实施方式的火花塞10的以轴线o为界的半剖视图。在图1中，将纸面下侧称为火花塞10的前端侧，将纸面上侧称为火花塞10的后端侧(在图2及图3中也相同)。如图1所示，火花塞10具备绝缘体11及主体配件30。

绝缘体11是由高温下的绝缘性或机械特性优异的氧化铝等形成的大致圆筒状的构件。绝缘体11沿轴线o贯通有轴孔。在形成轴孔的绝缘体11的内周面12的前端侧形成有朝向后端侧并随着朝向前端侧而缩径的倾斜面13。绝缘体11从后端侧向前端侧依次连接有后端部14、大径部15、小径部16及前端部17。大径部15是绝缘体11中的外径最大的部位。小径部16是与大径部15相比外径小的部位。在小径部16的前端侧，隔着卡定部18而邻接有与小径部16相比外径小的前端部17。卡定部18随着朝向前端侧而缩径。

中心电极20是向轴孔的前端侧插入并沿轴线o保持于绝缘体11的棒状的电极。中心电极20在沿轴线o方向延伸的轴部21连接有相对于轴部21向轴直角方向突出的头部22。头部22卡定于倾斜面13。中心电极20将导热性优异的芯材埋设于母材。母材通过以ni为主体的合金或由ni构成的金属材料形成，芯材通过铜或以铜为主成分的合金形成。此外，也可以省略芯材。

端子配件23是连接有高压线缆(未图示)的棒状的构件，通过具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成。端子配件23将前端侧插入于绝缘体11的轴孔。端子配件23通过含有玻璃的导体等而与中心电极20的头部22电连接。

主体配件30是通过具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成的大致圆筒状的构件。主体配件30具备：主体部31，包围绝缘体11的从前端部17至小径部16；座部32，与主体部31的后端侧连接；连结部33，与座部32的后端侧连接；工具卡合部34，与连结部33的后端侧连接；及后端部35，与工具卡合部34的后端侧连接。主体部31在外周形成有与发动机(未图示)的螺纹孔螺合的外螺纹36。主体部31在整周上在内周形成有向径向的内侧突出的台阶部37。

座部32是用于堵塞发动机(未图示)的螺纹孔与外螺纹36的间隙的部位，与主体部31相比外径形成得大。连结部33是在将主体配件30组装于绝缘体11时弯曲状地塑性变形的部位。工具卡合部34是在发动机的螺纹孔拧紧外螺纹36时，使扳手等工具卡合的部位。后端部35是朝向径向的内侧弯折的部位，相比绝缘体11的大径部15位于后端侧。在绝缘体11的后端部14的外周的整周，在大径部15与后端部35之间设有填充了滑石粉等粉末的密封部38。

主体配件30的台阶部37相比绝缘体11的卡定部18位于前端侧。当向绝缘体11组装主体配件30时，主体配件30的从台阶部37至后端部35的部分经由密封部38向绝缘体11的从小径部16至大径部15的部分施加轴线o方向的压缩载荷。其结果是，主体配件30保持绝缘体11。接地电极39是与主体配件30的主体部31接合的棒状的金属制(例如镍基合金制)的构件。接地电极39在与中心电极20之间形成火花间隙。

图2是将图1的一部分(台阶部37附近)放大的包含火花塞10的轴线o(参照图1)的剖视图。台阶部37具备从主体配件30的主体部31朝向径向的内侧(图2右侧)突出的第一凸部41和从主体部31朝向径向的内侧突出的第二凸部42。第二凸部42在第一凸部41的前端侧(图2下侧)与第一凸部41相邻。连接部43将第一凸部41与第二凸部42连接。

第一凸部41具备后端侧朝向面44及前端侧朝向面45。后端侧朝向面44与绝缘体11的卡定部18相对。后端侧朝向面44是将绝缘体11卡定的面，并随着朝向轴线o方向(图2上下方向)的前端侧而缩径。在本实施方式中，后端侧朝向面44与绝缘体11的卡定部18接触。前端侧朝向面45是与连接部43相连的面，并随着朝向前端侧而扩径。

第二凸部42从后端侧向前端侧依次连接有第一面46、第二面47及第三面48。第一面46是朝向后端侧的面，并随着朝向前端侧而缩径。第二面47是朝向与轴线o垂直的方向(绝缘体11的前端部17侧)的面。第三面48是朝向前端侧的面，并随着朝向前端侧而扩径。

连接部43是将第一凸部41的前端侧朝向面45与第二凸部42的第一面46连接的相当于谷底的面。连接部43在与轴线o垂直的方向(图2左右方向)上存在于后端侧朝向面44中的与绝缘体11接触的部分所在的范围49内。由此，绝缘体11卡定于主体配件30，在向绝缘体11组装主体配件30时，当第一凸部41从绝缘体11受到轴线o方向的前端侧(图2下侧)的力时，沿后端侧朝向面44在第一凸部41产生拉伸应力，沿前端侧朝向面45在第一凸部41产生压缩应力。其结果是，通过在第一凸部41产生的后端侧(图2上侧)的反作用力，能够使后端侧朝向面44紧贴于绝缘体11。由此，即使不过度增大绝缘体11向主体配件30施加的载荷，也能够确保台阶部37与绝缘体11的气密。

另外，由于使后端侧朝向面44与绝缘体11接触，因此可以省略介于台阶部37与绝缘体11之间的密封垫。由于能够省略密封垫，相应地能够削减部件个数，进而能够防止由于密封垫的过变形而导致的绝缘体11的小径部16或前端部17的破裂的发生。

在本实施方式中，在包含轴线o的截面中(参照图2)，通过连接部43且与轴线o平行的假想直线50与后端侧朝向面44所成的角θ1(锐角侧)大于假想直线50与前端侧朝向面45所成的角θ2(锐角侧)(θ1>θ2)。由此，与θ1≤θ2的情况相比，能够使从绝缘体11受到力的第一凸部41难以压曲，能够增大在第一凸部41产生的后端侧的反作用力。由此，能够提高气密性。

在包含轴线o的截面中，假想直线50上的第一凸部41的长度l1比假想直线50上的第二凸部42的长度l2短(l1<l2)。由此，与l1≥l2的情况相比，使受到轴线方向的前端侧的力的第一凸部41容易发生弹性变形，能够确保由于第一凸部41的弹性变形而产生的反作用力。由此，能够提高第一凸部41与绝缘体11的气密性。

此外，长度l1是指从后端侧朝向面44与假想直线50的交点至连接部43的线段的长度。长度l2是指从通过第三面48的前端51的假想直线50的垂线与假想直线50的交点至连接部43的线段的长度。连接部43以1点与假想直线50相切，因此假想直线50上的连接部43的长度为0。

在包含轴线o的截面中，从假想直线50至第二凸部42的最靠径向内侧的位置的距离d2比从假想直线50至第一凸部41的最靠径向内侧的位置的距离d1长。由此，通过第二凸部42能够使受到轴线方向的前端侧的力的第一凸部41向连接部43施加的载荷容易分散。其结果是，能够使第一凸部41难以压曲。此外，连接部43被修圆，因此与连接部43存在角的情况相比，能够使载荷更容易分散。

第二凸部42具有随着朝向前端侧而扩径的第三面48，因此与不存在第三面48而第二面47连续至主体配件30的前端的情况相比，能够确保主体部31与前端部17的间隙。由此，能够抑制由于混合气的不完全燃烧等产生的碳引起的前端部17的污损，能够抑制泄漏的产生。

另外，第二凸部42被第一面46、第二面47及第三面48包围，因此与不存在朝向径向的内侧的第二面47(在第一面46上连接第三面48)的情况相比，能够增大第二凸部42的截面二次矩。其结果是，能够增大第二凸部42的压曲载荷，因此第二凸部42能够承受第一凸部41向连接部43施加的载荷。由此，能够使第一凸部41更难以压曲。

参照图3，说明第二实施方式。在第一实施方式中，说明了主体配件30将绝缘体11直接卡定的火花塞10。相对于此，在第二实施方式中，说明主体配件61经由密封垫62(另外构件)而将绝缘体11卡定的情况。此外，关于与第一实施方式中说明的部分相同的部分，标注同一标号而省略以下的说明。图3是第二实施方式的火花塞60的包含轴线o(参照图1)的剖视图。图3图示出与图2图示的部分同样的部分。

火花塞60具备绝缘体11及主体配件61。主体配件61是通过具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成的大致圆筒状的构件。主体配件61的主体部31在整周上在内周形成有向径向的内侧(图3右侧)突出的台阶部70。台阶部70相比绝缘体11的卡定部18位于前端侧。在卡定部18与台阶部70之间介有密封垫62。密封垫62是通过与构成主体配件61的金属材料相比软质的软钢板等金属材料形成的圆环状的板材。

当向绝缘体11组装主体配件61时，主体配件61的从台阶部70至后端部35(参照图1)的部分经由密封部38及密封垫62向绝缘体11的从小径部16至大径部15(参照图1)的部分施加轴线o方向(图3上下方向)的压缩载荷。其结果是，主体配件61保持绝缘体11。密封垫62通过该压缩载荷而变形并沿轴线o方向被压缩。

台阶部70具备从主体部31朝向径向的内侧突出的第一凸部71、从主体部31朝向径向的内侧突出的第二凸部72。第二凸部72在第一凸部71的前端侧(图3下侧)与第一凸部71相邻。连接部73将第一凸部71与第二凸部72连接。

第一凸部71具备后端侧朝向面74及前端侧朝向面75。后端侧朝向面74与绝缘体11的卡定部18相对。后端侧朝向面74是将绝缘体11卡定的面，并随着朝向轴线o方向(图3上下方向)的前端侧而缩径。在本实施方式中，后端侧朝向面74与密封垫62接触。前端侧朝向面75是与连接部73相连的面，并随着朝向前端侧而扩径。

第二凸部72从后端侧向前端侧依次连接第一面76、第二面77及第三面78。第一面76是朝向后端侧的面，并随着朝向前端侧而缩径。第二面77是朝向与轴线o垂直的方向(绝缘体11的前端部17侧)的面。第三面78是朝向前端侧的面，并随着朝向前端侧而扩径。

连接部73是将第一凸部71的前端侧朝向面75与第二凸部72的第一面76连接的相当于谷底的面。连接部73在与轴线o垂直的方向(图3左右方向)上存在于后端侧朝向面74中的与密封垫62接触的部分所在的范围79内。

由此，绝缘体11卡定于主体配件61，在向绝缘体11组装主体配件61时，如果第一凸部71从绝缘体11受到轴线o方向的前端侧(图3下侧)的力，则沿着后端侧朝向面74在第一凸部71产生拉伸应力，沿着前端侧朝向面75在第一凸部71产生压缩应力。其结果是，通过在第一凸部71产生的后端侧(图3上侧)的反作用力，能够经由密封垫62使后端侧朝向面74紧贴于绝缘体11的卡定部18。由此，即使不过度增大绝缘体11向主体配件61施加的载荷，也能够确保主体配件61的台阶部70与绝缘体11的气密。此外，由于第一凸部71发生弹性变形而抑制密封垫62的过变形，因此能够抑制由密封垫62导致的绝缘体11的小径部16或前端部17的破裂的发生。

在本实施方式中，在包含轴线o的截面中(参照图3)，通过连接部73且与轴线o平行的假想直线80与后端侧朝向面74所成的角θ1(锐角侧)为假想直线80与前端侧朝向面75所成的角θ2(锐角侧)以下(θ1≤θ2)。由此，与θ1>θ2的情况相比，能够抑制从绝缘体11受到力的第一凸部71的反作用力，容易抑制密封垫62的过变形。

在包含轴线o的截面中，假想直线80上的第一凸部71的长度l1比假想直线80上的第二凸部72的长度l2短(l1<l2)。由此，与l1≥l2的情况相比，容易使受到轴线方向的前端侧的力的第一凸部71发生弹性变形，能够确保通过第一凸部71的弹性变形而产生的反作用力。由此，经由密封垫62能够提高第一凸部71与绝缘体11的气密性。

此外，长度l1是指从后端侧朝向面74与假想直线80的交点至连接部73的后端的线段的长度。长度l2是指从第三面78与假想直线80的交点至连接部73的前端的线段的长度。连接部73与假想直线80线接触。假想直线80与连接部73相切的连接部73的长度l3为0.1mm以下。由于连接部73的长度l3成为0.1mm以下，因此第二凸部72能够使受到轴线方向的前端侧的力的第一凸部71向连接部73施加的载荷容易分散。由此，能够抑制第一凸部71的压曲。

在包含轴线o的截面中，从假想直线80至第二凸部72的最靠径向内侧的位置的距离d2比从假想直线80至第一凸部71的最靠径向内侧的位置的距离d1短(d1>d2)。由此，与d1≤d2的情况相比，能够延长第二凸部72的第二面77与绝缘体11的前端部17的空间距离，因此能够抑制由于混合气的不完全燃烧等而产生的碳的堆积等，在中心电极20(参照图1)与接地电极39之间容易产生规定的火花放电。

以上，基于实施方式而说明了本发明，但是本发明不受上述实施方式的任何限定，能够容易推测到在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改良变形的情况。例如，第一凸部41、71及第二凸部42、72的形状或尺寸(距离d1、d2及长度l1、l2、l3)为一例，可以适当设定。

在实施方式中，说明了第一凸部41、71的前端侧朝向面45、75形成为随着朝向前端侧而扩径的圆锥状(圆锥面)的情况，但是未必局限于此。当然可以将前端侧朝向面45、75形成为与轴线o垂直的面。

在实施方式中，说明了第二凸部42、72的第一面46、76形成为随着朝向前端侧而缩径的圆锥状(圆锥面)的情况，但是未必局限于此。当然可以将第一面46、76形成为与轴线o垂直的面。

在实施方式中，说明了第二凸部42、72具备朝向径向的内侧的第二面47、77(圆筒面)的情况，但是未必局限于此。当然可以省略第二面47、77而在第一面46、76上连接第三面48、78。

在实施方式中，说明了第二凸部42、72的第三面48、78形成为随着朝向前端侧而扩径的圆锥状(圆锥面)的情况，但是未必局限于此。当然可以将第三面48、78形成为与轴线o垂直的面。

在实施方式中，说明了第二凸部42、72具备第三面48、78的情况，但是未必局限于此。当然可以省略第三面48、78而使第二面47、77连续至主体配件30的前端。

在第一实施方式中，说明了第一凸部41将绝缘体11直接卡定的情况，但是未必局限于此。当然可以如第二实施方式那样，在第一凸部41与绝缘体11之间介有密封垫62(其他构件)。同样，在第二实施方式中，当然也可以省略密封垫62而第一凸部71将绝缘体11直接卡定。

在实施方式中，说明了在主体配件30上接合1个接地电极39的情况，但是未必局限于此。当然可以将多个接地电极接合于主体配件30。