專利名稱：火花塞及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生電火花以點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)中的燃料的火花塞(點(diǎn)火塞)，尤其涉及火花塞的接地電極。
背景技術(shù)：
為了在不給火花塞的接地電極設(shè)置貴金屬電極頭的情況下提高火花塞的點(diǎn)火性能，先前已經(jīng)提出了通過在接地電極上進(jìn)行加壓加工(press working)來形成突起部。專利文獻(xiàn)1公開了通過被稱為“鍛壓”的加壓加工工藝在接地電極上形成突起部的技術(shù)。非專利文獻(xiàn)1公開了通過被稱為“擠壓”的另一種加壓加工工藝在接地電極上形成突起部的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-286469號公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn) 1 :Shin Nishioka et al. ,"Super Ignition Spark Plug with Wear Resistive Electrode", SAE TECHNICAL PAPER SERIES 2008-01-0092，2008 年 4 月發(fā)行。然而，還沒有充分地考慮通過加壓加工在接地電極上形成這樣的突起部。例如，當(dāng)接地電極由于加壓加工而變形超過其塑性范圍并且由此產(chǎn)生裂紋或斷裂時(shí)，存在接地電極的耐久性惡化的問題。在通過加壓加工而形成的接地電極的形狀受限的情況下，根據(jù)接地電極的形狀，當(dāng)接地電極由于內(nèi)燃機(jī)中的過多的蓄熱而被氧化時(shí)，也存在接地電極的耐久性惡化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于提高具有加壓加工的接地電極的火花塞的耐久性的技術(shù)。用于解決問題的方案本發(fā)明用于解決至少一部分上述問題并且能夠以下述實(shí)施方式或適用例實(shí)現(xiàn)。[適用例1]根據(jù)適用例1，提供一種火花塞，其包括軸狀的中心電極；陶瓷絕緣體，其保持所述中心電極的外周；金屬殼，其保持所述陶瓷絕緣體的外周；以及接地電極，其以在所述中心電極和所述接地電極之間限定火花間隙的方式接合到所述金屬殼，所述接地電極具有面對所述中心電極的前端的相對面、位于與所述中心電極的前端所在側(cè)相反的一側(cè)的背面、通過擠壓形成于所述相對面并從所述相對面朝向所述中心電極的前端突出的突起部以及由于通過擠壓形成所述突起部而在所述背面制成并且從所述背面朝向所述中心電極的前端凹陷的壓凹部，其中，所述突起部的從所述相對面突出的突出量A滿足關(guān)系式0. 4mm彡A彡1. Omm ；而且從所述接地電極的末端到所述壓凹部的寬度B滿足關(guān)系式 0. 4mm ^ B ^ 2. 5mm。在適用例1的火花塞中，可以有效地提高從接地電極的末端到壓凹部這部分的散熱特性。因此，可以改善具有加壓加工的接地電極的火花塞的耐久性。[適用例2]優(yōu)選地，根據(jù)適用例1的火花塞的特征在于，所述寬度B滿足關(guān)系式 0. 4mm ^ B ^ 1. 1mm。在適用例2的火花塞中，不僅可以有效地提高從接地電極的末端到壓凹部這部分的散熱特性，而且還可以有效地提高突起部的散熱特性。由此，可以進(jìn)一步改善具有加壓加工的接地電極的火花塞的耐久性。[適用例3]優(yōu)選地，根據(jù)適用例1或2的火花塞的特征在于，從所述接地電極的側(cè)端到所述壓凹部的寬度C滿足關(guān)系式0. 4mm彡C彡0. 8mm。在適用例3的火花塞中，不僅可以有效地提高從接地電極的末端到壓凹部這部分的散熱特性，而且還可以有效地提高從接地電極的側(cè)端到壓凹部這部分的散熱特性。由此，可以進(jìn)一步改善具有加壓加工的接地電極的火花塞的耐久性。[適用例4]優(yōu)選地，根據(jù)適用例1-3中任一項(xiàng)的火花塞的特征在于，當(dāng)從所述突起部朝向所述中心電極的前端突出的突出方向觀察時(shí)，所述突起部位于所述壓凹部的內(nèi)側(cè)。在適用例 4的火花塞中，在擠出成型接地電極時(shí)，由于突起部的位置沿從壓凹部的底面角部區(qū)域放射狀地施加的剪切力的方向移位，從而可以防止突起部中及其周圍發(fā)生裂紋。由此，可以進(jìn)一步改善具有加壓加工的接地電極的火花塞的耐久性。[適用例5]優(yōu)選地，根據(jù)適用例4的火花塞的特征在于，所述突起部的重心與所述壓凹部的重心之間的偏移量D滿足關(guān)系式Omm彡D彡0. 3mm。在適用例5的火花塞中，可以限制突起部上的負(fù)荷的偏移。因此，可以更有效地防止突起部中及其周圍的裂紋。[適用例6]優(yōu)選地，根據(jù)適用例1-5中任一項(xiàng)的火花塞的特征在于，在所述突起部的底端區(qū)域和所述接地電極的側(cè)端之間的平坦面區(qū)域的距離El與從所述底端區(qū)域到所述接地電極的側(cè)端的距離E2的比滿足關(guān)系式0. 4 < E1/E2 ^ 1。在適用例6的火花塞中，可以限制突起部及其周圍的變形量。因此，可以更有效地防止突起部中及其周圍的裂紋。[適用例7]根據(jù)適用例7，提供一種火花塞，其包括軸狀的中心電極；陶瓷絕緣體，其保持所述中心電極的外周；金屬殼，其保持所述陶瓷絕緣體的外周；以及接地電極，其以在所述中心電極和所述接地電極之間限定火花間隙的方式接合到所述金屬殼，所述接地電極具有面對所述中心電極的前端的相對面、位于與所述中心電極的前端所在側(cè)相反的一側(cè)的背面、通過擠壓形成于所述相對面并從所述相對面朝向所述中心電極的前端突出的突起部以及由于通過擠壓形成所述突起部而在所述背面制成并且從所述背面朝向所述中心電極的前端凹陷的壓凹部，其中，所述突起部的從所述相對面突出的突出量A滿足關(guān)系式0. 4mm彡A彡1. Omm ；而且從所述接地電極的側(cè)端到所述壓凹部的寬度C滿足關(guān)系式 0. 4mm ^ C ^ 0. 8mm。在適用例7的火花塞中，可以有效地提高從接地電極的側(cè)端到壓凹部這部分的散熱特性。因此，可以改善具有加壓加工的接地電極的火花塞的耐久性。[適用例8]根據(jù)適用例8，提供一種火花塞的制造方法，所述火花塞包括軸狀的中心電極；
陶瓷絕緣體，其保持所述中心電極的外周；金屬殼，其保持所述陶瓷絕緣體的外周；以及接
地電極，其以在所述中心電極和所述接地電極之間限定火花間隙的方式接合到所述金屬
殼，所述制造方法包括以下述方式通過擠壓在所述接地電極的面對所述中心電極的前端
的相對面形成突起部使所述突起部從所述相對面朝向所述中心電極的前端突出，并使所
述突起部從所述相對面突出的突出量A滿足關(guān)系式0. 4mm < A < 1. Omm ；而且以下述方式
在所述接地電極的位于與所述中心電極的前端所在側(cè)相反的一側(cè)的背面形成壓凹部使所
述壓凹部從所述背面朝向所述中心電極的前端凹陷，并且使從所述接地電極的末端到所述
壓凹部的寬度B滿足關(guān)系式0. 4mm < B < 2. 5mm。通過適用例8的火花塞的制造方法可以
形成具有優(yōu)異的散熱特性的接地電極，同時(shí)防止由于加壓加工在接地電極中出現(xiàn)裂紋或斷 m農(nóng)。這里，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于火花塞及其制造方法。本發(fā)明能夠被具體化為多種形式，諸如火花塞的接地電極、接地電極的制造方法以及具有接地電極的內(nèi)燃機(jī)等。另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，而是可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下以各種方式變型。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的火花塞的部分剖視示意圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的上述一個(gè)實(shí)施方式的火花塞的接地電極的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是接地電極的沿著圖2的線X-X截取的放大剖視圖。圖4是接地電極的沿著圖3的線Y-Y截取的放大剖視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的上述一個(gè)實(shí)施方式的從接地電極的背面?zhèn)扔^察時(shí)接地電極的局部放大圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的上述一個(gè)實(shí)施方式的接地電極的制造方法的流程圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的上述一個(gè)實(shí)施方式的接地電極的制造狀態(tài)的示意圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的上述一個(gè)實(shí)施方式的接地電極的制造狀態(tài)的示意圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的上述一個(gè)實(shí)施方式的第一至第三變型例的接地電極的示意圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的上述一個(gè)實(shí)施方式的第四至第八變型例的接地電極的示意圖。圖11是示出檢驗(yàn)突出量A對點(diǎn)火性能的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
圖12是示出檢驗(yàn)突出量A對耐久性能的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖13A是示出檢驗(yàn)寬度B對耐久性能的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖13B是示出檢驗(yàn)寬度B對耐久性能的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖14是示出檢驗(yàn)寬度C對耐久性能的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖15是示出檢驗(yàn)距離F對成型性的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
圖16是示出檢驗(yàn)重心偏移量D對成型性的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖17是示出檢驗(yàn)比(E1/E2)對成型性的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式下面將說明使本發(fā)明具體化的火花塞，以更清楚地闡明本發(fā)明的構(gòu)成和效果。A.實(shí)施方式A-1.火花塞的結(jié)構(gòu)圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的火花塞100的部分剖視示意圖。火花塞100包括陶瓷絕緣體10、中心電極20、接地電極30、金屬端子配件(metal terminal fitting)40以及金屬殼50。中心電極20為棒狀并且以從陶瓷絕緣體10的一端突出的方式被放置在陶瓷絕緣體10的該一端中。金屬端子配件40被放置在陶瓷絕緣體10的另一端中。中心電極20和金屬端子配件40通過陶瓷絕緣體10的內(nèi)部彼此電連接，而中心電極 20的外周被陶瓷絕緣體10絕緣。陶瓷絕緣體10的外周在遠(yuǎn)離金屬端子配件40的位置處被金屬殼50保持。接地電極30電連接到金屬殼50并且被配置為在接地電極30和中心電極20的前端之間限定火花間隙G，其中，在火花間隙G中產(chǎn)生火花?；鸹ㄈ?00經(jīng)由金屬殼50被安裝在內(nèi)燃機(jī)(未示出)的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋200的螺紋安裝孔201中。當(dāng)將20000伏到 30000伏的高壓施加到金屬端子配件40時(shí)，在中心電極20和接地電極30之間的火花間隙 G中產(chǎn)生火花。火花塞100的陶瓷絕緣體10是通過燒結(jié)諸如氧化鋁等陶瓷材料而制成的絕緣體。 陶瓷絕緣體10為筒狀，軸向孔12形成在陶瓷絕緣體10的中央，以將中心電極20和金屬端子配件40容置于其中。陶瓷絕緣體10包括形成在其軸向中央位置處的具有增大的直徑的凸緣部19。陶瓷絕緣體10還包括形成于比凸緣部19靠近金屬端子配件40的位置處的后端側(cè)主體部18，以在金屬端子配件40和金屬殼50之間提供絕緣。陶瓷絕緣體10還包括前端側(cè)主體部17和長腿部13，前端側(cè)主體部17形成于比凸緣部19靠近中心電極20的位置處，且前端側(cè)主體部17被制成為外徑小于后端側(cè)主體部18的外徑，長腿部13形成于比前端側(cè)主體部17靠近陶瓷絕緣體10的前端的位置處，并且長腿部13以如下方式被制成為外徑小于前端側(cè)主體部17的外徑長腿部13的外徑朝向中心電極20逐漸地減少?；鸹ㄈ?00的金屬殼50為筒狀的金屬配件，其適于將陶瓷絕緣體10的從后端側(cè)主體部18的某區(qū)域到長腿部13的部分包圍并保持在其中。在本實(shí)施方式中，金屬殼50由低碳鋼制成。金屬殼50包括工具接合部51、安裝螺紋部52、密封部M以及前端面57。金屬殼50的工具接合部51適于與用于將火花塞100安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)蓋200的工具(未示出) 接合。金屬殼50的安裝螺紋部52具有能螺紋接合到發(fā)動(dòng)機(jī)蓋200的螺紋安裝孔201中的螺紋。金屬殼50的密封部M在安裝螺紋部52的底部處形成為凸緣狀。通過彎曲板材而形成的環(huán)狀墊圈5被插入在密封部M和發(fā)動(dòng)機(jī)蓋200之間。金屬殼50的前端面57在安裝螺紋部52的前端形成為中空圓狀，以使得被長腿部13覆蓋的中心電極20通過前端面57 的中央突出?；鸹ㄈ?00的中心電極20是通過在有底筒狀的電極母材21中埋設(shè)熱傳導(dǎo)性比電極母材21好的芯材25而制成的電極。在本實(shí)施方式中，電極母材21由諸如Inconel (商標(biāo))等包含鎳作為主要成分的鎳合金制成；且芯材25由銅或包含銅作為主要成分的合金制成。以電極母材21的前端從陶瓷絕緣體10的軸向孔12突出的方式，將中心電極20插入陶瓷絕緣體10的軸向孔12中，并且使中心電極20經(jīng)由陶瓷電阻3和密封構(gòu)件4電連接到金屬端子配件40。火花塞100的接地電極30是接合到金屬殼50的前端面57并以面對中心電極20 的前端的方式沿與中心電極20的軸線方向交叉的方向彎曲的電極。在本實(shí)施方式中，接地電極30由諸如Inconel (商標(biāo))等包含鎳作為主要成分的鎳合金制成。圖2是示出接地電極30的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖。接地電極30具有末端面31、相對面32和背面33，末端面31構(gòu)成接地電極30的末端，相對面32被限定為接地電極30的面對中心電極20的面，背面33被限定為接地電極30的位于相對面32的背側(cè)并且位于與接地電極30所在側(cè)相反一側(cè)的面。接地電極30還具有以下述方式通過擠壓而形成在相對面 32上的突起部36 使突起部36面對中心電極20的前端并且朝向中心電極20的前端突出。 由此，火花間隙G被限定在突起部36和中心電極20之間。另外，由于通過擠壓而形成突起部36，接地電極30具有在突起部36的背面的位置處形成在背面33中的壓凹部37。突起部36的重心和壓凹部37的重心在中心電極20的中心軸線的延長線上基本上彼此并列。在本實(shí)施方式中，突起部36為圓形截面的圓柱狀突起；壓凹部37為圓形截面的圓柱狀凹陷。圖3是沿著圖2中的線X-X截取的接地電極30的放大剖視圖。圖4是沿著圖3中的線Y-Y截取的接地電極30的局部放大剖視圖。圖5是從背面33側(cè)觀察時(shí)的接地電極30 的局部放大圖。接地電極30的X-X截面被限定為經(jīng)過中心電極20的中心軸線并且與接地電極30從金屬殼50朝向中心電極20突出的方向相交。另一方面，接地電極30的Y-Y截面被限定為經(jīng)過中心電極20的中心軸線并且基本上沿著接地電極30從金屬殼50朝向中心電極20突出的方向延伸。除了末端面31、相對面32和背面33之外，接地電極30還具有側(cè)端面34和35。接地電極30的側(cè)端面34、35與末端面31、相對面32和背面33均相交并且構(gòu)成接地電極30 的側(cè)端。在本實(shí)施方式中，相對面32和背面33之間的距離、即接地電極30的厚度T被設(shè)定為1. 5mm ；側(cè)端面34、35之間的距離、即接地電極30的寬度W被設(shè)定為2. 8mm。如圖3和圖4所示，接地電極30的突起部36包括側(cè)面區(qū)域362和底端區(qū)域364。 突起部36的側(cè)面區(qū)域362基本上沿著突起部36從相對面32突出的方向、即朝向中心電極 20的方向延伸。突起部36的底端區(qū)域364從相對面32升高并且延續(xù)到側(cè)面區(qū)域362。在本實(shí)施方式中，突起部36的側(cè)面區(qū)域362形成為基本上垂直于相對面32 ；突起部36的底端區(qū)域364形成為大致直角的角部。優(yōu)選地，突起部36從相對面32突出的突出量A滿足關(guān)系式0. 4mm < A < 1. 0mm。后面將詳細(xì)討論突出量A的評價(jià)值。如圖3所示，接地電極30的相對面32包括平坦面區(qū)域322和圓角區(qū)域324。相對面32的平坦面區(qū)域322從突起部36的底端區(qū)域364向接地電極30的側(cè)端面34、35平坦地延伸。相對面32的圓角區(qū)域3 具有與突起部36形成之前的接地電極30的材料構(gòu)件的初始圓角對應(yīng)并且由接地電極30的材料構(gòu)件的初始圓角的歸因于突起部36的形成的變形而導(dǎo)致的曲面輪廓。優(yōu)選地，在突起部36的底端區(qū)域364和相對面32的圓角區(qū)域324 之間的平坦面區(qū)域322的距離El與從突起部36的底端區(qū)域364到側(cè)端面34、35的距離E2 的比滿足關(guān)系式0.4 < (E1/E2) ^ I0后面將詳細(xì)討論El和E2之間的距離比的評價(jià)值。另外，如圖3和圖4所示，接地電極30的壓凹部37包括底面區(qū)域371、側(cè)面區(qū)域372和角部區(qū)域374。壓凹部37的底面區(qū)域371基本上平行于背面33地延伸并且構(gòu)成壓凹部37的底。壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372基本上沿著壓凹部37從背面33朝向相對面32 凹陷的方向、即朝向中心電極20的方向延伸。壓凹部37的角部區(qū)域374從底面區(qū)域371 延伸到側(cè)面區(qū)域372。在本實(shí)施方式中，壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372基本上與壓凹部37的底面區(qū)域371以及接地電極30的背面33垂直地形成；壓凹部37的角部區(qū)域374形成為大致直角的角部。優(yōu)選地，壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372與接地電極30的末端面31之間的寬度 B滿足關(guān)系式0. 4mm < B < 2. 5mm。還優(yōu)選的是，壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372與接地電極30 的側(cè)端面；34、35之間的寬度C滿足關(guān)系式0. 4mm < C < 0. 8mm。后面將詳細(xì)討論寬度B和寬度C的評價(jià)值。如圖4和圖5所示，當(dāng)從背面33側(cè)觀察、即當(dāng)沿突起部36面對中心電極20的方向觀察接地電極30時(shí)，突起部36優(yōu)選地位于壓凹部37的內(nèi)側(cè)。也就是說，如圖4所示， 突起部36的底端區(qū)域364在內(nèi)側(cè)距壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372的距離F大于等于0mm，而且，如圖5所示，突起部36的重心366與壓凹部37的重心376之間的偏移量D滿足關(guān)系式 Omm ^ D ^ 0. 3mm。后面也將詳細(xì)討論重心偏移量D和距離F的評價(jià)值。A-2.火花塞的制造方法下面將接著說明作為火花塞100的制造方法的一部分的接地電極30的制造方法。 圖6是接地電極30的制造方法的流程圖。圖7和圖8是示出接地電極30的制造狀態(tài)的示意圖。為了制造接地電極30，制備作為接地電極30的材料的電極構(gòu)件301并且將電極構(gòu)件 301焊接到金屬殼50 (步驟Sl 10)。在本實(shí)施方式中，電極構(gòu)件301是大致矩形截面的鎳合金棒材。在將電極構(gòu)件301焊接到金屬殼50(步驟S110)之后，將電極構(gòu)件301放置在加壓模具610和接收模具620之間(步驟S120)。加壓模具610和接收模具620是用于擠壓的模具組件。如圖7所示，接收模具620具有形成為與電極構(gòu)件301的形狀大致相同的形狀的成型槽部622，使得電極構(gòu)件301被收容在接收模具620的成型槽部622中。加壓模具 610具有以與接地電極30的壓凹部37位置對應(yīng)的方式形成為與接收模具620的成型槽部 622對齊的銷孔614。另外，接收模具620具有以與接地電極30的突起部36位置對應(yīng)的方式形成的銷孔624。在將電極構(gòu)件301放置在加壓模具610和接收模具620之間的適當(dāng)位置(步驟 S120)之后，將接收銷630插入接收模具620的銷孔624中(步驟S130)。接收銷630與接收模具620的銷孔624的直徑大致相同并且用于根據(jù)接收銷630在銷孔624中的插入量調(diào)整突起部36的突出量A。在將接收銷630插入銷孔624(步驟S130)之后，將加工銷640壓插到加壓模具 610的銷孔614中，由此使電極構(gòu)件301經(jīng)受擠壓(步驟S140)。如圖8所示，在將加工銷 640壓插到銷孔614中時(shí)，電極構(gòu)件301的鄰近加壓模具610的銷孔614的部分被加工銷 640加壓并且凹陷以限定壓凹部37 ；電極構(gòu)件301的鄰近接收模具620的銷孔624的部分被加工銷640擠出以限定突起部36。在擠壓電極構(gòu)件301 (步驟S140)之后，從加壓模具和接收模具移除具有突起部36 和壓凹部37的電極構(gòu)件301 (步驟S150)。然后，彎曲從加壓模具和接收模具移除的電極構(gòu)件301(步驟S160)。由此，完成接地電極30。盡管在本實(shí)施方式中通過使事先已經(jīng)被焊接到金屬殼50的電極構(gòu)件301經(jīng)受擠壓和彎曲來制造接地電極30，但是可以想到的是，根據(jù)另外的實(shí)施方式，可以在將電極構(gòu)件301焊接到金屬殼50之前通過使電極構(gòu)件301經(jīng)受擠壓和彎曲來制造接地電極30，或者通過使電極構(gòu)件301經(jīng)受擠壓，并在將電極構(gòu)件30焊接到金屬殼501之后使電極構(gòu)件30經(jīng)受彎曲來制造接地電極30。A-3.變型例圖9是根據(jù)上述實(shí)施方式的第一至第三變型例的接地電極30的示意圖。在圖9 中，在與圖2的X-X截面對應(yīng)的X-X截面中和與圖3的Y-Y截面對應(yīng)的Y-Y截面中示出根據(jù)第一至第三變型例的各接地電極30。除了突起部36的底端區(qū)域364和壓凹部37的角部區(qū)域374被設(shè)置為大約45°角倒角的角部形式以外，第一變型例的接地電極30與上述實(shí)施方式的接地電極30類似。在圖9的第一變型例中，在突起部36的底端區(qū)域364與相對面32的圓角區(qū)域3 之間的平坦面區(qū)域322的距離El以及從突起部36的底端區(qū)域364到側(cè)端面34、35的距離E2分別比上述實(shí)施方式中的距離El和E2短底端區(qū)域364的長度。另外，在圖9的第一變型例中， 突起部36在內(nèi)側(cè)距壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372的距離F大于0mm。除了突起部36的底端區(qū)域364和壓凹部37的角部區(qū)域374被設(shè)置為彎曲的圓角部的形式以外，第二變型例的接地電極30與上述實(shí)施方式中的接地電極30類似。在圖9 的第二變型例中，在突起部36的底端區(qū)域364與相對面32的圓角區(qū)域3 之間的平坦面區(qū)域322的距離El以及從突起部36的底端區(qū)域364到側(cè)端面34、35的距離E2分別比上述實(shí)施方式中的距離El和E2短底端區(qū)域364的長度。在圖9的第二變型例中，突起部36 在內(nèi)側(cè)距壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372的距離F大于0mm。除了壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372以直徑朝深度方向減小的方式傾斜以外，第三變型例的接地電極30與上述實(shí)施方式中的接地電極30類似。在圖9的第三變型例中，突起部 36在內(nèi)側(cè)距壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372的距離F大于0mm。圖10是根據(jù)上述實(shí)施方式的第四至第八變型例的接地電極30的示意圖。在圖10 中，示出根據(jù)第一至第三變型例的各接地電極30的從背面33側(cè)觀察時(shí)的局部放大圖。除了當(dāng)從背面33側(cè)觀察接地電極30時(shí)，圓形的突起部36位于方形的壓凹部37 的內(nèi)側(cè)以外，第四變型例的接地電極30與上述實(shí)施方式中的接地電極30類似。除了當(dāng)從背面33側(cè)觀察接地電極30時(shí)，方形的突起部36位于圓形的壓凹部37的內(nèi)側(cè)以外，第五變型例的接地電極30與上述實(shí)施方式中的接地電極30類似。除了當(dāng)從背面33側(cè)觀察接地電極30時(shí)，橢圓形的突起部36位于橢圓形的壓凹部37的內(nèi)側(cè)以外，第六變型例的接地電極30與上述實(shí)施方式中的接地電極30類似。除了當(dāng)從背面33側(cè)觀察接地電極30時(shí)，三角形的突起部36位于矩形的壓凹部37的內(nèi)側(cè)以外，第七變型例的接地電極30與上述實(shí)施方式中的接地電極30類似。除了當(dāng)從背面33側(cè)觀察接地電極30時(shí)，矩形的突起部36位于三角形的壓凹部37的內(nèi)側(cè)以外，第六變型例的接地電極30與上述實(shí)施方式中的接地電極30類似。根據(jù)本實(shí)施方式，接地電極30的突起部36和壓凹部37可以變型成諸如不僅第四至第八變型例的形狀而且還有其它多邊形或由多條曲線限定的形狀等任意形狀。A-4.突出量A的評價(jià)值圖11是示出檢驗(yàn)突出量A對點(diǎn)火性能的影響的評價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。在圖11中， 通過橫軸為突出量A且縱軸為燃燒波動(dòng)率為20%的點(diǎn)火定時(shí)來繪出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這里，通過由燃燒壓力確定指示平均有效壓力(IMEP)、基于500個(gè)數(shù)據(jù)樣本的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差、根據(jù)下面的表達(dá)式獲得燃燒波動(dòng)率燃燒波動(dòng)率=(標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值)X 100%。在圖11中以內(nèi)燃機(jī)的曲柄角為單位來表示燃燒波動(dòng)率達(dá)到20%的點(diǎn)火定時(shí)。為了圖11的評價(jià)實(shí)驗(yàn)， 制備了火花塞100的多個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品。各樣品的突起部36的直徑被設(shè)定為1. 5mm ；各樣品的突起部36的突出量A彼此不同。通過將火花塞100的各實(shí)驗(yàn)樣品安裝到排氣量為2000cc 的DOHC汽油發(fā)動(dòng)機(jī)并且以-550mmHg的吸氣壓力、750rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速使發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)來獲得圖11的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖11的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)突出量A變得小于0.4mm時(shí)點(diǎn)火性能急劇降低。圖12是示出檢驗(yàn)突出量A對耐久性能的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。在圖12中， 通過橫軸為突出量A且縱軸為火花間隙G的增量來繪出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為了圖12的評價(jià)實(shí)驗(yàn)， 制備了火花塞100的多個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品。各樣品的突起部36的直徑被設(shè)定為1. 5mm ；各樣品的突起部36的突出量A彼此不同。通過將火花塞100的各樣品安裝到排氣量為2000cc的 DOHC汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，并且在節(jié)氣門全開的狀態(tài)下以5000rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)400小時(shí)，然后測量火花間隙G的增量來獲得圖12的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖12的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)突出量 A變得大于1. Omm時(shí)，火花間隙G的增量急劇增大到0. 2mm的可接受極限以上。因此，鑒于圖11所示的點(diǎn)火性能，突出量A優(yōu)選為0.4mm以上，鑒于圖12所示的耐久性，突出量A優(yōu)選為1.0mm以下。換言之，突出量A優(yōu)選地滿足0. 4mm彡A彡1.0mm。A-5.寬度B的評價(jià)值圖13A和圖1 是示出檢驗(yàn)寬度B對耐久性能的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。在圖13A中，通過橫軸為寬度B且縱軸為末端面31的溫度來繪出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在圖13B中，通過橫軸為寬度B且縱軸為突起部36的溫度來繪出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為了圖13A和圖13B的評價(jià)實(shí)驗(yàn)，制備火花塞100的多個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品。各樣品的從接地電極30的末端面31到壓凹部37 的寬度B彼此不同。另一方面，在火花塞100的這些實(shí)驗(yàn)樣品中，接地電極30的厚度T被設(shè)定為1.5mm;接地電極30的電極寬度W被設(shè)定為2. 8mm ；突起部36的突出量A被設(shè)定為 0. 7mm ；突起部36的直徑被設(shè)定為1. 5mm ；壓凹部37的深度被設(shè)定為0. 7mm ；壓凹部37的直徑被設(shè)定為1. 7mm ；從接地電極30的側(cè)端面34、35到壓凹部37的寬度C被設(shè)定為0. 5mm。 火花塞100的樣品經(jīng)受1000次通過燃燒器在950°C加熱2分鐘且在室溫冷卻1分鐘的循環(huán)。通過測量接地電極30的末端面31的靠近背面33的部分在100次加熱/冷卻實(shí)驗(yàn)操作循環(huán)之后的溫度來獲得圖13A的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過測量突起部36的側(cè)面區(qū)域362的靠近末端面31的部分在100次加熱/冷卻實(shí)驗(yàn)操作循環(huán)之后的溫度來獲得圖13B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖13A的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)寬度B變得小于0. 4mm或變得大于2. 5mm時(shí)末端面31 的溫度急劇升高到1000°c的可接受極限以上。因此，鑒于圖13A所示的耐久性，寬度B優(yōu)選地滿足0. 4mm彡B彡2. 5_。在圖1 的評價(jià)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)寬度B為0. 4mm、0. 6mm、l. Omm和1. Imm時(shí)，突起部36 分別達(dá)到962°C、955°C、957°C和960°C的溫度。當(dāng)寬度B小于0. 4mm時(shí)，突起部36的溫度急劇升高。當(dāng)寬度B為0. 3mm和0. 2mm時(shí)，突起部36分別達(dá)到985°C和1005°C的溫度。 另外，當(dāng)寬度B大于1. Imm時(shí)，突起部36的溫度急劇升高。當(dāng)寬度B為1.3mm、1.5mm和 2. Omm時(shí)，突起部36分別達(dá)到978°C、981°C和985°C的溫度。上述結(jié)果表明，當(dāng)寬度B滿足 0.4mm彡B彡1. Imm時(shí)，突起部36的溫度保持在960°C附近，當(dāng)寬度B變得小于0. 4mm或變得大于1. Imm時(shí)，突起部36的溫度急劇升高到超過970°C。由于接地電極30的突起部36是產(chǎn)生于突起部36和中心電極20的前端之間的火花發(fā)生飛火的部分，所以突起部36的消耗量隨著突起部36的溫度的升高而增大。因此，突起部36的耐久性隨著突起部36的溫度的降低而提高。因此，鑒于圖1 所示的耐久性，寬度B更優(yōu)選地滿足0. 4mm < B < 1. 1mm。A-6.寬度C的評價(jià)值圖14是示出檢驗(yàn)寬度C對耐久性能的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。在圖14中， 通過橫軸為寬度C且縱軸為側(cè)端面34、35的溫度來繪出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為了圖14的評價(jià)實(shí)驗(yàn)， 制備火花塞100的多個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品。各樣品的從接地電極30的側(cè)端面34、35到壓凹部37 的寬度C彼此不同。另一方面，在火花塞100的這些實(shí)驗(yàn)樣品中，接地電極30的厚度T被設(shè)定為1. 5mm ；接地電極30的電極寬度W被設(shè)定為2. 8mm ；突起部36的突出量A被設(shè)定為 0. 7mm ；壓凹部37的深度被設(shè)定為0. 7mm ；從接地電極30的末端面31到壓凹部37的寬度 B被設(shè)定為0.6mm;壓凹部37的直徑被設(shè)定為(電極寬度W-O X寬度C)) mm ；突起部36的直徑被設(shè)定為(壓凹部37的直徑-0. 2)mm(最大為1. 7mm)。通過使火花塞100的實(shí)驗(yàn)樣品經(jīng)受1000次通過燃燒器在950°C加熱2分鐘并在室溫冷卻1分鐘的循環(huán)，然后測量接地電極30的側(cè)端面34、35的靠近背面33的部分的溫度，來獲得圖14的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖14的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)寬度C變得小于0.4mm時(shí)，側(cè)端面34、35的溫度急劇升高到1000°c的可接受極限以上。另外，當(dāng)寬度C大于0. 8mm時(shí)，不利于通過擠壓來加工接地電極30。因此，鑒于圖14所示的耐久性并且鑒于成型性，寬度C優(yōu)選地滿足 0. 4mm ^ C ^ 0. 8mm。A-7.距離F的評價(jià)值圖15是示出檢驗(yàn)距離F對成型性的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。在圖15中，表格列出了突起部36的底端區(qū)域364在內(nèi)側(cè)距壓凹部37的側(cè)面區(qū)域372的距離F以及擠壓接地電極30時(shí)接地電極30中的關(guān)于距離F的裂紋發(fā)生率。這里，從背面33側(cè)觀察時(shí)當(dāng)突起部36突出到壓凹部37的外側(cè)時(shí)，距離F為負(fù)值。在圖15的評價(jià)實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)整突起部36的直徑來改變距離F ；接地電極30的厚度T被設(shè)定為1. 5mm ；接地電極30的電極寬度 W被設(shè)定為2. 8mm ；壓凹部37的深度被設(shè)定為1. Omm ；壓凹部37的直徑被設(shè)定為1. 7mm ；重心偏移量D被設(shè)定為Omm;比(E1/E2)被設(shè)定為1。在圖15的評價(jià)實(shí)驗(yàn)中，接地電極30的距離F不同的多個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品經(jīng)受擠壓，然后檢查裂紋的發(fā)生或者不發(fā)生。圖15的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)距離F變成負(fù)值時(shí)裂紋發(fā)生率急劇增大。因此，距離F 優(yōu)選為大于或等于0mm。A-8.重心偏移量D的評價(jià)值圖16是示出檢驗(yàn)重心偏移量D對成型性的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。在圖16 中，表格列出了突起部36的重心366和壓凹部37的重心376之間的重心偏移量D和擠壓接地電極30時(shí)接地電極30中的關(guān)于重心偏移量D的裂紋發(fā)生率。在圖16的評價(jià)實(shí)驗(yàn)中， 突起部36的直徑根據(jù)重心偏移量D而變化；接地電極30的厚度T被設(shè)定為1. 5mm ；接地電極30的電極寬度W被設(shè)定為2. 8mm ；壓凹部37的深度被設(shè)定為1. Omm ；壓凹部37的直徑被設(shè)定為1.7mm;距離F被設(shè)定為Omm;比(E1/E2)被設(shè)定為1。在圖16的評價(jià)實(shí)驗(yàn)中，接地電極30的重心偏移量D不同的多個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品經(jīng)受擠壓，然后檢查裂紋的發(fā)生或者不發(fā)生。
圖16的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)重心偏移量D變得大于0.3mm時(shí)裂紋發(fā)生率急劇增大。 因此，重心偏移量D優(yōu)選地滿足Omm < D < 0. 3mm。A-9.比(E1/E2)的評價(jià)值圖17是示出檢驗(yàn)比(E1/E2)對成型性的影響的評價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。在圖17中， 表格列出了表示接地電極30的相對面32上的平坦面區(qū)域322的比例的比(E1/E》和擠壓接地電極30時(shí)接地電極30中的關(guān)于所述比(E1/E2)的裂紋發(fā)生率。在圖17的評價(jià)實(shí)驗(yàn)中，接地電極30的厚度T被設(shè)定為1. 5mm ；接地電極30的電極寬度W被設(shè)定為2. 8mm ；壓凹部37的深度被設(shè)定為1. Omm ；壓凹部37的直徑被設(shè)定為1. 7mm ；突起部36的直徑被設(shè)定為1. 5mm ；重心偏移量D被設(shè)定為Omm ；距離F被設(shè)定為0mm。在圖17的評價(jià)實(shí)驗(yàn)中，接地電極30的比(E1/E》不同的多個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品經(jīng)受擠壓，然后檢查裂紋的發(fā)生或者不發(fā)生。圖17的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)比(E1/E2)變得小于0. 4時(shí)裂紋發(fā)生率急劇增大。因此， 比(E1/E2)優(yōu)選地滿足 0. 4 ( (E1/E2) ( 1。A-10.效果如上所述，火花塞100被構(gòu)造成突起部36的突出量A滿足關(guān)系式 0.4mm彡A彡1. 0mm，從接地電極30的末端面31到壓凹部37的寬度B滿足關(guān)系式 0. 4mm ^ B ^ 2. 5mm,因此，可以有效地提高從接地電極30的末端面31到壓凹部37這部分的散熱特性。由此，可以改善具有加壓加工的接地電極30的火花塞100的耐久性。由于從接地電極30的末端面31到壓凹部37的寬度B滿足0. 4mm彡B彡1. 0mm， 所以不僅可以有效地提高從接地電極30的末端面31到壓凹部37這部分的散熱特性，還可以有效地提高突起部36的散熱特性。由此，可以進(jìn)一步改善具有加壓加工的接地電極30 的火花塞100的耐久性。由于從接地電極30的側(cè)端面34、35到壓凹部37的寬度C滿足關(guān)系式 0. 4mm ^ C ^ 0. 8mm，所以不僅可以有效地提高從接地電極30的末端面31到壓凹部37這部分的散熱特性，還可以有效地提高從接地電極30的側(cè)端面34、35到壓凹部37這部分的散熱特性。由此，可以進(jìn)一步改善具有加壓加工的接地電極30的火花塞100的耐久性。此外，當(dāng)從面對中心電極20的方向觀察時(shí)突起部36位于壓凹部37的內(nèi)側(cè)。這在擠壓接地電極30時(shí)，會(huì)導(dǎo)致突起部36的位置沿從壓凹部37的角部區(qū)域374放射狀地施加的剪切力的方向移位，從而可以有效地防止突起部36中及其周圍發(fā)生裂紋。由此，可以進(jìn)一步改善具有加壓加工的接地電極30的火花塞100的耐久性。由于突起部36和壓凹部37之間的重心偏移量D滿足關(guān)系式Omm彡D彡0. 3mm，所以還可以限制突起部36上的負(fù)荷的偏移。由此，可以更有效地防止突起部36中及其周圍的裂紋。由于表示接地電極30的相對面32上的平坦面區(qū)域322的比例的比(E1/E》滿足關(guān)系式(E1/E2) <1，所以可以限制突起部36及其周圍的變形量。由此，可以更有效地防止突起部36中及其周圍的裂紋。B.其它實(shí)施方式雖然已經(jīng)參照具體實(shí)施方式
說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式。 毋庸贅言，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行各種變型和改變。
權(quán)利要求
1.一種火花塞，其包括 軸狀的中心電極；陶瓷絕緣體，其保持所述中心電極的外周； 金屬殼，其保持所述陶瓷絕緣體的外周；以及接地電極，其以在所述中心電極和所述接地電極之間限定火花間隙的方式接合到所述金屬殼，所述接地電極具有面對所述中心電極的前端的相對面、位于與所述中心電極的前端所在側(cè)相反的一側(cè)的背面、通過擠壓形成于所述相對面并從所述相對面朝向所述中心電極的前端突出的突起部以及由于通過擠壓形成所述突起部而在所述背面制成并且從所述背面朝向所述中心電極的前端凹陷的壓凹部，其中，所述突起部的從所述相對面突出的突出量A滿足關(guān)系式0. 4mm < A < 1. Omm ；而且從所述接地電極的末端到所述壓凹部的寬度B滿足關(guān)系式0. 4mm < B < 2. 5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述寬度B滿足關(guān)系式 0. 4mm ^ B ^ 1. Imm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，從所述接地電極的側(cè)端到所述壓凹部的寬度C滿足關(guān)系式0. 4mm彡C彡0. 8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，當(dāng)從所述突起部朝向所述中心電極的前端突出的突出方向觀察時(shí)，所述突起部位于所述壓凹部的內(nèi)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火花塞，其特征在于，所述突起部的重心與所述壓凹部的重心之間的偏移量D滿足關(guān)系式Omm < D < 0. 3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，在所述突起部的底端區(qū)域和所述接地電極的側(cè)端之間的平坦面區(qū)域的距離El與從所述底端區(qū)域到所述接地電極的側(cè)端的距離E2的比滿足關(guān)系式0. 4 < E1/E2 ^ 1。
7.一種火花塞，其包括 軸狀的中心電極；陶瓷絕緣體，其保持所述中心電極的外周； 金屬殼，其保持所述陶瓷絕緣體的外周；以及接地電極，其以在所述中心電極和所述接地電極之間限定火花間隙的方式接合到所述金屬殼，所述接地電極具有面對所述中心電極的前端的相對面、位于與所述中心電極的前端所在側(cè)相反的一側(cè)的背面、通過擠壓形成于所述相對面并從所述相對面朝向所述中心電極的前端突出的突起部以及由于通過擠壓形成所述突起部而在所述背面制成并且從所述背面朝向所述中心電極的前端凹陷的壓凹部，其中，所述突起部的從所述相對面突出的突出量A滿足關(guān)系式0. 4mm < A < 1. Omm ；而且從所述接地電極的側(cè)端到所述壓凹部的寬度C滿足關(guān)系式0. 4mm < C < 0. 8mm。
8.一種火花塞的制造方法，所述火花塞包括軸狀的中心電極；陶瓷絕緣體，其保持所述中心電極的外周；金屬殼，其保持所述陶瓷絕緣體的外周；以及接地電極，其以在所述中心電極和所述接地電極之間限定火花間隙的方式接合到所述金屬殼，所述制造方法包括以下述方式通過擠壓在所述接地電極的面對所述中心電極的前端的相對面形成突起部使所述突起部從所述相對面朝向所述中心電極的前端突出，并使所述突起部從所述相對面突出的突出量A滿足關(guān)系式0.1. Omm ；而且以下述方式在所述接地電極的位于與所述中心電極的前端所在側(cè)相反的一側(cè)的背面形成壓凹部使所述壓凹部從所述背面朝向所述中心電極的前端凹陷，并且使從所述接地電極的末端到所述壓凹部的寬度B滿足關(guān)系式0. 4mm彡B < 2. 5mm。
全文摘要
提供一種具有接地電極(30)的火花塞(100)，在火花塞(100)中，突起部(36)的突出量A滿足關(guān)系式0.4mm≤A≤1.0mm，從末端面(31)到壓凹部(37)的寬度B滿足關(guān)系式0.4mm≤B≤2.5mm。
文檔編號H01T13/20GK102177629SQ20098014012
公開日2011年9月7日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者中山勝稔, 鬘谷浩平 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社