專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)等的火花塞。
背景技術(shù)：
火花塞例如安裝到內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動機(jī))等的燃燒裝置，用于燃燒室內(nèi)的混合氣的著火。另外，火花塞具有:絕緣體，具有軸孔；中心電極，插通上述軸孔的前端側(cè)；主體配件，設(shè)置于絕緣體的外周；和接地電極，接合到主體配件的前端部，且在與中心電極之間形成火花放電間隙(例如，參照專利文獻(xiàn)I等)。
而且，絕緣體具有:長腳部，形成于該絕緣體的前端部，露出在燃燒室內(nèi)；和錐部，從該長腳部的后端向后端側(cè)延伸，其外徑向后端側(cè)擴(kuò)徑。并且，上述錐部直接或間接地卡定到在主體配件的內(nèi)周突出形成的臺階部,從而絕緣體卡定到主體配件。
而且，近年來，謀求火花塞的小型化(小徑化)，與之相伴要求絕緣體的小徑化。在這樣的小徑化的絕緣體中，其壁厚較小。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-108478號公報發(fā)明內(nèi)容
另外，為了應(yīng)對環(huán)境限制的強(qiáng)化，提案有謀求精簡化、高增壓和高壓縮化等的高效率發(fā)動機(jī)。在上述發(fā)動機(jī)中，在其動作時，對火花塞施加有非常大的振動，并且通過火花塞加熱到高溫。并且，在上述高效率發(fā)動機(jī)中，由于如下理由，容易產(chǎn)生上述長腳部和錐部的邊界部中的絕緣體的破裂。
即，在伴隨內(nèi)燃機(jī)的動作(振動)對火花塞施加沖擊時，在絕緣體中，尤其是對外徑急劇變化的部位施加有應(yīng)力。因此，應(yīng)力集中施加到外徑急劇變化的上述長腳部和錐部的邊界部。在此，在高效率發(fā)動機(jī)中，絕緣體更容易過熱，對絕緣體施加的應(yīng)力也較大。因此，由于上述邊界部過熱，容易成為該邊界部的機(jī)械強(qiáng)度降低的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，由于對上述邊界部施加較大的應(yīng)力，故容易產(chǎn)生上述邊界部中絕緣體的破裂。
而且，絕緣體的熱量從上述錐部傳導(dǎo)到上述主體配件的臺階部，從而向發(fā)動機(jī)側(cè)引導(dǎo)。因此，位于錐部及其附近的部位更容易急速冷卻，另一方面，如上所述在高效率發(fā)動機(jī)中，絕緣體進(jìn)一步被加熱到高溫。因此,對位于錐部及其附近的部位施加有較大的熱沖擊。其結(jié)果是，在位于錐部的附近并且較薄壁的(機(jī)械強(qiáng)度較低)長腳部和錐部的邊界部中，施加有較大的熱沖擊，因此有可能產(chǎn)生絕緣體的破裂。
并且，在小徑化且絕緣體為較薄壁的火花塞中，更有可能產(chǎn)生上述邊界部中的絕緣體的破裂。
本發(fā)明是鑒于上述內(nèi)容而發(fā)明的，其目的在于，在小徑化的火花塞中，防止長腳部和錐部的邊界部的過熱，并且緩和施加到上述邊界部的熱沖擊，從而更切實地防止上述邊界部中的絕緣體的破裂，實現(xiàn)優(yōu)異的耐久性。
以下，分項說明適于解決上述目的的各構(gòu)成。此外，根據(jù)需要，說明對應(yīng)的構(gòu)成所特有的作用效果。
構(gòu)成1.一種火花塞，具有:
絕緣體，具有沿軸線方向延伸的軸孔；
中心電極，插入并設(shè)置于上述軸孔的前端側(cè)；
主體配件，配置于上述絕緣體的外周，
上述絕緣體具有:
長腳部，位于前端部；以及
錐部，從該長腳部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，朝向上述軸線方向后端側(cè)擴(kuò)徑，
上述主體配件具有:
臺階部，向徑向內(nèi)側(cè)突出，具有直接或間接地卡定上述錐部的卡定面；以及
外螺紋部，位于該臺階部的外周側(cè)，用于螺合到燃燒裝置的安裝孔，
上述火花塞的特征在于，
上述外螺紋部的螺紋徑為M12以下，
將經(jīng)過上述長腳部與上述錐部的邊界且與上述軸線正交的截面中的上述絕緣體的截面積設(shè)為B (mm2)，
將經(jīng)過上述卡定面的前端且與上述軸線正交的截面中的上述主體配件的截面積設(shè)為C (mm2)時，
滿足2.80 彡 C/B 彡 3.50。
根據(jù)上述構(gòu)成1，外螺紋部的螺紋徑為M12以下，從而火花塞為小徑化。因此，很有可能產(chǎn)生長腳部和錐部的邊界部中的絕緣體的破裂。
對此，根據(jù)上述構(gòu)成1，將經(jīng)過長腳部與錐部的邊界且與軸線正交的截面中的絕緣體的截面積設(shè)為B(mm2)、將經(jīng)過卡定面的前端且與軸線正交的截面中的主體配件的截面積設(shè)為C(mm2)時，滿足C/B ( 3.50。即，相對于與上述邊界部的受熱量相當(dāng)?shù)慕孛娣eB，與將絕緣體的熱量傳導(dǎo)到燃燒裝置時的熱引導(dǎo)路徑的長度相當(dāng)?shù)慕孛娣eC沒有過度大。因此，上述邊界部的熱量能夠 迅速傳導(dǎo)到燃燒裝置，能夠更切實地抑制上述邊界部的過熱。其結(jié)果是，更切實地防止上述邊界部的機(jī)械強(qiáng)度降低，能夠有效防止施加應(yīng)力時的絕緣體破裂。
另一方面，在上述截面積C為過度小的情況(將絕緣體的熱量傳導(dǎo)到燃燒裝置時的熱引導(dǎo)路徑的長度極端短的情況)下，上述邊界部非常急劇冷卻。因此，對上述邊界部施加較大的熱沖擊，有可能發(fā)生上述邊界部中絕緣體的破裂。
對此，根據(jù)上述構(gòu)成I，構(gòu)成為滿足2.80 ( C/Bo因此，能夠防止上述邊界部急劇冷卻，能夠緩和施加到上述邊界部的熱沖擊。其結(jié)果是，能夠更切實地防止因熱沖擊而產(chǎn)生的上述邊界部中的絕緣體的破裂。
綜上所述，根據(jù)上述構(gòu)成1，能夠更切實地實現(xiàn)抑制長腳部和錐部的邊界部中因過熱而產(chǎn)生的機(jī)械強(qiáng)度的降低、和緩和熱沖擊這兩方。其結(jié)果是，能夠有效抑制上述邊界部中的絕緣體的破裂，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的耐久性。
構(gòu)成2.本構(gòu)成的火花塞根據(jù)上述構(gòu)成1，其特征在于，
上述絕緣體具有:
中間主體部，從上述錐部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，與上述長腳部相比為大徑；以及
擴(kuò)徑部，從該中間主體部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，外徑朝向上述軸線方向后端側(cè)擴(kuò)徑，
將經(jīng)過上述中間主體部與上述擴(kuò)徑部的邊界且與上述軸線正交的截面中的上述絕緣體的截面積設(shè)為A(mm2)、將上述火花塞的質(zhì)量設(shè)為M(g)時，滿足M/A彡1.40 (g/mm2)。
如上所述，在施加因振動等而產(chǎn)生的沖擊時，對絕緣體中外徑急劇變化的部位施加應(yīng)力。因此，應(yīng)力集中施加到外徑急劇變化的中間主體部和擴(kuò)徑部的邊界部。在該邊界部中，盡管難以產(chǎn)生過熱或施加較大的熱沖擊等，但由于應(yīng)力的集中，故有可能產(chǎn)生絕緣體的破裂。
對此，根據(jù)上述構(gòu)成2，將火花塞的質(zhì)量設(shè)為M(g)、將經(jīng)過中間主體部與擴(kuò)徑部的邊界且與軸線正交的截面中的絕緣體的截面積設(shè)為A(mm2)時，滿足M/AS 1.40 (g/mm2)。即，在施加沖擊時，對中間主體部和擴(kuò)徑部的邊界部施加有與質(zhì)量M對應(yīng)的應(yīng)力，但由于與上述邊界部的機(jī)械強(qiáng)度相當(dāng)?shù)慕孛娣eA充分大，故上述邊界部能夠充分抵抗上述應(yīng)力。其結(jié)果是，能夠更切實地防止中間主體部和擴(kuò)徑部的邊界部中的絕緣體的破裂，與通過上述構(gòu)成I實現(xiàn)的長腳部和錐部的邊界部中的絕緣體的破裂抑制效果相輔相成而能夠進(jìn)一步實現(xiàn)優(yōu)異的耐久性。
構(gòu)成3.本構(gòu)成的火花塞根據(jù)上述構(gòu)成I或2，上其特征在于，
上述絕緣體具有:
中間主體部，從上述錐部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，與上述長腳部相比為大徑；
擴(kuò)徑部，從該中間主體部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，外徑朝向上述軸線方向后端側(cè)擴(kuò)徑；
大徑部，從該擴(kuò)徑部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，與上述中間主體部相比為大徑；以及
縮徑部，從該大徑部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，外徑朝向上述軸線方向后端側(cè)縮徑，
在包含上述軸線的截面中，將連接上述大徑部的外形線與上述縮徑部的外形線的邊界點和上述中間主體部的外形線與上述擴(kuò)徑部的外形線的邊界點的直線設(shè)為直線L1、將連接上述中間主體部的外形線與上述擴(kuò)徑部的外形線的邊界點和上述長腳部的外形線與上述錐部的外形線的邊界點的直線設(shè)為直線L2、將上述直線LI和上述直線L2所構(gòu)成的角中較小的角的角度設(shè)為G時，滿足GS 163°。
根據(jù)上述構(gòu)成3，構(gòu)成為滿足G > 163°，從絕緣體的中間主體部至擴(kuò)徑部的部位中，其外徑緩慢變化。因此,能夠分散對中間主體部和擴(kuò)徑部的邊界部施加的應(yīng)力。其結(jié)果是，能夠更進(jìn)一步切實地抑制中 間主體部和擴(kuò)徑部的邊界部中的絕緣體的破裂，能夠進(jìn)一步實現(xiàn)耐久性的提聞。
構(gòu)成4.本構(gòu)成的火花塞根據(jù)上述構(gòu)成I至3中任一構(gòu)成,其特征在于,將沿著上述軸線的上述長腳部的長度設(shè)為K(mm)、將上述火花塞的質(zhì)量設(shè)為M(g)時，滿足(M/B) XK ^ 25.0 (g/mm)。根據(jù)上述構(gòu)成4，將長腳部的長度設(shè)為K(mm)、將火花塞的質(zhì)量設(shè)為M(g)，構(gòu)成為滿足(M/B) XK^ 25.0 (g/mm)。即，在對絕緣體施加沖擊時，對長腳部和錐部的邊界部，施加與質(zhì)量M和長度K的乘積對應(yīng)的應(yīng)力，但通過滿足(M/B) XK^ 25.0，與上述邊界部的機(jī)械強(qiáng)度相當(dāng)?shù)慕孛娣eB充分大。因此，上述邊界部能夠充分抵抗上述應(yīng)力。因此，能夠更進(jìn)一步切實地抑制長腳部和錐部的邊界部中的絕緣體的破裂，能夠更進(jìn)一步提高耐久性。構(gòu)成5.本構(gòu)成的火花塞根據(jù)上述構(gòu)成I至4中的任一構(gòu)成,其特征在于,上述絕緣體具有:中間主體部，從上述錐部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，與上述長腳部相比為大徑；以及擴(kuò)徑部，從該中間主體部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，外徑朝向上述軸線方向后端側(cè)擴(kuò)徑，并且在上述軸孔內(nèi)設(shè)置有玻璃密封部，該玻璃密封部通過燒成包含玻璃粉末的玻璃粉末混合物而成，固定上述絕緣體、上述中心電極和上述端子電極中的至少一個，上述玻璃密封部的后端與上述中間主體部和上述擴(kuò)徑部的邊界相比位于上述軸線方向前端側(cè)。為了固定中心電極等和絕緣體，在軸孔內(nèi)設(shè)置有玻璃密封部。在此，玻璃密封部通過燒成玻璃粉末混合物而形成，在燒成時，對位于其外周的絕緣體施加熱應(yīng)力。此時，若中間主體部和擴(kuò)徑 部的邊界部位于玻璃密封部的外周，則與為了抵抗應(yīng)力的集中而要求高機(jī)械強(qiáng)度的部位無關(guān)地，該邊界部由于熱應(yīng)力的影響，故有可能其機(jī)械的強(qiáng)度降低。對此，根據(jù)上述構(gòu)成5，玻璃密封部的后端與中間主體部和擴(kuò)徑部的邊界相比位于軸線方向前端側(cè)。即，在上述邊界的內(nèi)周側(cè)沒有配置玻璃密封部。因此，在燒成時，來自玻璃密封部的熱應(yīng)力沒有施加到中間主體部和擴(kuò)徑部的邊界部。其結(jié)果是，能夠更切實地抑制上述邊界部的強(qiáng)度降低，進(jìn)而能夠更有效防止上述邊界部中的絕緣體的破裂。


圖1是表示火花塞的構(gòu)成的局部剖切主視圖。圖2是表示絕緣子相對于主體配件的卡定部分等的放大剖視圖。圖3是用于說明在從長腳部到錐部的外形線彎曲時的、長腳部和錐部的邊界的放大剖視圖。圖4是表示中間主體部和擴(kuò)徑部等的放大剖視圖。圖5是用于說明角度G的絕緣子的放大剖視圖。圖6是用于說明在從中間主體部到彎曲部的外形線彎曲時的、中間主體部和彎曲部的邊界的放大剖視圖。圖7是表示長腳部的長度K等的絕緣子前端部的放大剖視圖。
具體實施例方式以下，參照

一個實施方式。圖1是表示火花塞I的局部剖切主視圖。此夕卜，圖1中，將火花塞I的軸線CLl方向設(shè)為附圖中的上下方向、將下側(cè)設(shè)為火花塞I的前端側(cè)、將上側(cè)設(shè)為后端側(cè)，從而進(jìn)行說明?；鸹ㄈ鸌由作為呈筒狀的絕緣體的絕緣子2、和配置于該絕緣子2的外周的筒狀的主體配件3等構(gòu)成。絕緣子2公知通過燒成氧化鋁等而形成，在其外形部，從前端側(cè)依次具有長腳部
10、錐部11、中間主體部12、擴(kuò)徑部13、大徑部14、縮徑部15和后端側(cè)主體部16。長腳部10形成于絕緣子2的前端部，且構(gòu)成為至少其前端側(cè)的外徑朝向軸線CLl方向后端側(cè)而逐漸擴(kuò)徑。錐部11從長腳部10的后端向軸線CLl方向后端側(cè)延伸，其外徑朝向軸線CLl方向后端側(cè)而擴(kuò)徑。中間王體部12從維部11的后端向軸線CLl方向后端側(cè)延伸，與長腳部10相比為大徑，并且沿著軸線CLl方向具有一定的外徑。擴(kuò)徑部13從中間主體部12的后端向軸線CLl方向后端側(cè)延伸，其外徑朝向軸線CLl方向后端側(cè)而擴(kuò)徑。大徑部14從擴(kuò)徑部13的后端向軸線CLl方向后端側(cè)延伸，與中間主體部12相比為大徑，并且沿著軸線CLl方向具有一定的外徑?？s徑部15從大徑部14的后端向軸線CLl方向后端側(cè)延伸，其外徑朝向軸線CLl方向后端側(cè)而縮徑。后端側(cè)主體部16從縮徑部15的后端朝向軸線CLl方向后端側(cè)延伸，其大部分沿著軸線CLl具有一定的外徑。而且，絕緣子2中的長腳部10的前端部和后端側(cè)主體部16的最前端部以外的部位露出于主體配件3的外部，錐部11、中間主體部12、大徑部14等容納于主體配件3的內(nèi)部。另外，絕緣子2通過上述錐部11卡定到主體配件3。而且，在絕緣子2中貫通形成有沿著軸線CLl延伸的軸孔4，在該軸孔4的前端側(cè)插入設(shè)置有中心電極5。該中心電極5具有由熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的金屬〔例如，銅、銅合金、純鎳(Ni)等〕構(gòu)成的內(nèi)層5A、和由以Ni為主成分的Ni合金構(gòu)成的外層5B。另外，中心電極5的整體呈棒狀(圓柱狀)，其前端部分從絕緣子2的前端突出。而且，端子電極6以從絕緣子2的后端突出的狀態(tài)插入并固定到軸孔4的后端側(cè)。而且，在軸孔4內(nèi)的中心電極5與端子電極6之間配置有呈圓柱狀的導(dǎo)電性的電阻體7。另外，在軸孔4內(nèi)的電阻體7的兩端側(cè)設(shè)置有導(dǎo)電性的玻璃密封部8，該導(dǎo)電性的玻璃密封部8通過使包含導(dǎo)電性物質(zhì)、玻璃粉末等的玻璃粉末混合物以壓縮狀態(tài)燒成而構(gòu)成。通過玻璃密封部8，絕緣子2和中心電極5及端子電極6被固定，并且電連接中心電極5和端子電極6。而且，上述主體配件3通過低碳鋼等金屬形成為筒狀，在其內(nèi)周形成有向徑向內(nèi)側(cè)突出的臺階部17。臺階部17具有直接或間接卡定上述錐部11的卡定面17S，在本實施方式中，經(jīng)由圓環(huán)狀的密封片18,錐部11間接卡定于卡定面17S。此外,在錐部11和臺階部17之間設(shè)置上述密封片18，從而保持燃燒室內(nèi)的氣密性，防止進(jìn)入到在燃燒室內(nèi)暴露的絕緣子2的長腳部10與主體配件3的內(nèi)周面的間隙的燃料氣體向外部泄露。而且，在主體配件3的外周面形成有用于將火花塞I螺合到燃燒裝置(例如，內(nèi)燃機(jī)、燃料電池改質(zhì)器等)的安裝孔的外螺紋部19，該外螺紋部19的至少一部分位于上述臺階部17的外周側(cè)。另外，在外螺紋部19的后端側(cè)，底座部20朝向外周側(cè)突出形成，環(huán)狀的襯墊22嵌入外螺紋部19后端的螺紋頸21。而且，在主體配件3的后端側(cè)設(shè)置有在將主體配件3安裝于燃燒裝置時卡合扳手等工具的截面六邊形狀的工具卡合部23。另外，在主體配件3的后端部設(shè)置有朝向徑向內(nèi)側(cè)屈曲的鉚接部24。而且，絕緣子2相對于主體配件3從其后端側(cè)朝向前端側(cè)插入，在自身的錐部11經(jīng)由密封片18而卡定到臺階部17的狀態(tài)下，使主體配件3的后端側(cè)的開口部向徑向內(nèi)側(cè)鉚接、即形成上述鉚接部24，從而固定到主體配件3。另外，為了更完善鉚接所產(chǎn)生的密閉，在主體配件3的后端側(cè)，環(huán)狀的環(huán)部件25、26介于主體配件3與絕緣子2之間，在環(huán)部件25、26間填充有滑石(talc) 27的粉末。SP，主體配件3經(jīng)由密封片18、環(huán)部件25、26和滑石27而保持絕緣子2。另外，在主體配件3的前端部接合有在大致中間部分彎折的棒狀的接地電極28。而且，在接地電極28的前端部與中心電極5的前端部之間形成有火花放電間隙29，在該火花放電間隙29，在大致沿著軸線CLl的方向上進(jìn)行火花放電。而且，在本實施方式中，為了謀求火花塞I的小型化(小徑化)，主體配件3設(shè)為小徑化，且上述外螺紋部19的螺紋徑為M12以下。并且，伴隨主體配件3的小徑化，配置于主體配件3的內(nèi)周的絕緣子2也小徑化,絕緣子2形成為較薄壁。然而，在對火花塞I施加由振動等而產(chǎn)生的沖擊時，應(yīng)力經(jīng)由主體配件3傳導(dǎo)到絕緣子2，尤其對絕緣子2中外徑急劇變化的部位施加較大的應(yīng)力。因此，應(yīng)力集中施加到外徑急劇變化的長腳部10和錐部11的邊界部31。并且，伴隨燃燒裝置的動作，在成為上述邊界部31過熱、邊界部31的機(jī)械強(qiáng)度降低的狀態(tài)時，若對絕緣子2施加應(yīng)力，則如上所述由于絕緣子2為較薄壁，因而有可能在上述邊界部31產(chǎn)生絕緣子2的破裂。因此，在本實施方式中，為了防止因過熱產(chǎn)生強(qiáng)度降低而引起的上述邊界部31中的絕緣子2的破裂，如圖2所示，在將經(jīng)過長腳部10與錐部11的邊界且與軸線CLl正交的截面中的、絕緣子2的截面積設(shè)為B (mm2)，將經(jīng)過卡定面17S的前端且與軸線CLl正交的截面中的主體配件3的截面積設(shè)為C (mm2)時，滿足C/B < 3.50。另一方面，在上述截面積C設(shè)為過度小的情況(將絕緣子2的熱量向燃燒裝置側(cè)傳導(dǎo)時的熱引導(dǎo)路徑的長度極端短的情況)下，上述邊界部31非常急劇冷卻。因此，對邊界部31施加較大的熱沖擊，有可能在邊界部31產(chǎn)生絕緣子2的破裂。鑒于上述內(nèi)容，在本實施方式中，為了緩和施加到邊界部31的熱沖擊，構(gòu)成為滿足 2.80< C/Bo此外，上述截面積C能夠通過將以外螺紋部19中的山部分的外徑為直徑的圓的面積減去以卡定面17S的前端的內(nèi)徑為直徑的圓的面積而算出。另外，如圖3所示，在包含軸線CLl的截面中，在從長腳部10至錐部11的外形線為彎曲線狀的情況下，位于長腳部10和錐部11的邊界(后述的邊界點P3)是指在上述截面中分別下述的假想直線VLl與假想直線VL2的交點CP1。此外，假想直線VLl是指長腳部10的外形線中位于上述彎曲線狀的部位的正前端側(cè)的直線狀的外形線朝向軸線CLl方向后端側(cè)延長而成直線。另外，假想直線VL2是指錐部11的外形線中位于上述彎曲線狀的部位的正后端側(cè)的直線狀的外形線朝向軸線CLl方向前端側(cè)延長而成的直線。而且，如上所述，在對絕緣子2施加沖擊時，尤其對絕緣子2中外徑急劇變化的部位施加較大的應(yīng)力，因此也有可能在中間主體部12和長腳部13的邊界部32產(chǎn)生絕緣子2的破裂。對此，在本實施方式中，為了防止上述邊界部32中的絕緣子2的破裂，在將火花塞I的質(zhì)量設(shè)為M(g)、如圖4所示將經(jīng)過中間主體部12與擴(kuò)徑部13的邊界且與軸線CLl正交的截面中的絕緣子的截面積設(shè)為A (mm2)時，滿足M/AS 1.40 (g/mm2)。
而且，為了謀求對邊界部32施加的應(yīng)力的降低，如圖5 (圖5中僅表示絕緣子2)所示，在將分別下述的直線L1與直線L2所構(gòu)成的角中較小的角度設(shè)為G時，滿足GS 163°。此外，直線L1是指在包含軸線CLl的截面中將大徑部14的外形線與縮徑部15的外形線的邊界點P1、和中間主體部12的外形線與擴(kuò)徑部13的外形線的邊界點P2進(jìn)行連接的直線。另外，直線L2是指在包含軸線CLl的截面中將上述邊界點P2、和長腳部10的外形線與錐部11的外形線的邊界點P3進(jìn)行連接的直線。此外，如圖6所示，在包含軸線CLl的截面中從中間主體部12至擴(kuò)徑部13的外形線為彎曲線狀的情況下，中間主體部12和擴(kuò)徑部13的邊界(邊界點P2)是指在上述截面中分別下述的假想直線VL3和假想直線VL4的交點CP2。在此，假想直線VL3是指中間主體部12的外形線中位于上述彎曲線狀的部位的正前端側(cè)的直線狀的外形線朝向軸線CLl方向后端側(cè)延長而成的直線。另外，假想直線VL4是指擴(kuò)徑部13的外形線中位于上述彎曲線狀的部位的正后端側(cè)的直線狀的外形線朝向軸線CLl方向前端側(cè)延長而成的直線。而且，在包含軸線CLl的截面中，在從大徑部14至縮徑部15的外形線為彎曲線狀的情況下，上述邊界點Pl是指大徑部14的外形線中位于上述彎曲線狀的部位的正前端側(cè)的直線狀的外形線朝向軸線CLl方向后端側(cè)延長而成的假想直線、與縮徑部15的外形線中位于上述彎曲線狀的部位的正后端側(cè)的直線狀的外形線朝向軸線CLl方向前端側(cè)延長而成的假想直線的交點。而且，在本實施方式中，為了進(jìn)一步切實地防止施加沖擊時的上述邊界部31中的絕緣子2的破裂，如圖7所示，將沿著軸線CLl的長腳部10的長度設(shè)為K(mm)時，滿足(M/B) XK≤25.0 (g/mm)(此外，如上所述，M為火花塞I的質(zhì)量，B為經(jīng)過長腳部10與錐部11的邊界且與軸線CLl正交的截面中的絕緣子2的截面積)。而且，為了提高上述邊界部32的機(jī)械強(qiáng)度、進(jìn)一步切實地防止邊界部32中的絕緣子2的破裂，在本實施方式中，如圖1所示，上述玻璃密封部8的后端與中間主體部12和擴(kuò)徑部13的邊界(邊界部32)相比位于軸線CLl方向前端側(cè)。即，在上述邊界部32的內(nèi)周側(cè)沒有配置玻璃密封部8。如以上詳細(xì)敘述那樣，根據(jù)本實施方式，構(gòu)成為滿足C/B ≤3.50。即，相對于與上述邊界部31的受熱量相當(dāng)?shù)慕孛娣eB，與將絕緣子2的熱量向燃燒裝置傳導(dǎo)時的熱引導(dǎo)路徑的長度相當(dāng)?shù)慕孛娣eC沒有過度大。因此，能夠?qū)⑸鲜鲞吔绮?1的熱量向燃燒裝置迅速傳導(dǎo)，能夠更切實地抑制絕緣子2的過熱。其結(jié)果是，能夠更切實地防止上述邊界部31中的絕緣子2的機(jī)械強(qiáng)度的降低，能夠有效防止施加應(yīng)力時的絕緣子2的破裂。另一方面，在本實施方式中，構(gòu)成為滿足2.80 ≤ C/B,因此能夠防止上述邊界部31急劇冷卻。其結(jié)果是，能夠緩和施加于邊界部31的熱沖擊。其結(jié)果是，能夠更切實地防止因熱沖擊引起的上述邊界部31中的絕緣子2的破裂。綜上所述，根據(jù)本實施方式，在長腳部10和錐部11的邊界部31，能夠更切實地實現(xiàn)抑制因過熱引起的機(jī)械強(qiáng)度的降低、和熱沖擊的緩和這兩方。其結(jié)果是，能夠有效抑制上述邊界部31中的絕緣體的破裂，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的耐久性。而且，在本實施方式中，構(gòu)成為滿足(M/B) XK≤ 25.0 (g/mm)。即，在對絕緣子2施加沖擊時，對上述邊界部31施加有與質(zhì)量M和長度K的乘積對應(yīng)的應(yīng)力，但通過滿足(M/B) XK ≤25.0，與上述邊界部31的機(jī)械強(qiáng)度相當(dāng)?shù)慕孛娣eB充分大。因此，上述邊界部31能夠充分抵抗上述應(yīng)力。因此，能夠更進(jìn)一步切實地抑制上述邊界部31中的絕緣子2的破裂，能夠更進(jìn)一步提聞耐久性。另外，在本實施方式中，構(gòu)成為滿足Μ/A彡1.40 (g/mm2)。即，在施加沖擊時，對中間主體部12和擴(kuò)徑部13的邊界部32施加有與質(zhì)量M對應(yīng)的應(yīng)力，但與上述邊界部32的機(jī)械強(qiáng)度相當(dāng)?shù)慕孛娣eA充分大。因此，上述邊界部32能夠充分抵抗上述應(yīng)力。其結(jié)果是，能夠更切實地防止上述邊界部32中的絕緣子2的破裂，與上述邊界部31中的絕緣子2的破裂抑制效果相輔相成而能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)異的耐久性。而且，構(gòu)成為滿足G≥163°，且在從絕緣子2中的中間主體部12至擴(kuò)徑部13的部位，其外徑緩慢變化。因此，能夠使對邊界部32施加的應(yīng)力分散。其結(jié)果是，能夠更進(jìn)一步切實地抑制邊界部32中的絕緣子2的破裂，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步耐久性的提高。而且，玻璃密封部8的后端與中間主體部12和擴(kuò)徑部13的邊界相比位于軸線CLl方向前端側(cè)，在上述邊界的內(nèi)周側(cè)沒有配置玻璃密封部8。因此，在燒成時，來自玻璃密封部8的熱應(yīng)力能夠不施加到邊界部32。其結(jié)果是，更切實地抑制邊界部32的強(qiáng)度降低，進(jìn)而能夠更有效防止上述邊界部32中的絕緣子2的破裂。接著，為了確認(rèn)上述實施方式所達(dá)到的作用效果，通過將外螺紋部的螺紋徑設(shè)為MlO或M12、且對上述截面積B、C(mm2)進(jìn)行各種變更，制作變更了 C/B的值的火花塞的樣品，對各樣品進(jìn)行實機(jī)冷熱試驗和熱沖擊試驗。實機(jī)冷熱試驗的概要如下。即，將樣品安裝到預(yù)定的發(fā)動機(jī)后，加熱燃燒室內(nèi)直至發(fā)生提前點火(早期著火)，接著，反復(fù)進(jìn)行10次發(fā)動機(jī)為空轉(zhuǎn)狀態(tài)的冷熱循環(huán)。之后，觀察樣品的絕緣子，確認(rèn)絕緣子(尤其是長腳部與錐部的邊界部)中有無破裂。另外，熱沖擊試驗的概要如下。即，將樣品安裝到通過空氣使內(nèi)部氣冷的預(yù)定的套管。在此基礎(chǔ)上，使用燃燒器將樣品的絕緣子的前端部(位于火花放電間隙的附近的部位)加熱到900°c，并且進(jìn)行基于JISB8031所規(guī)定的耐沖擊性試驗的沖擊試驗(沖程22mm)，對樣品施加I小時的沖擊。之后，觀察樣品的絕緣子，確認(rèn)絕緣子(尤其是長腳部與錐部的邊界部)中有無破裂。表I表示螺紋徑為MlO的樣品中的兩個試驗的試驗結(jié)果，表2表示螺紋徑為M12的樣品中的兩個試驗的試驗結(jié)果。此外，分別準(zhǔn)備20根C/B相同的樣品，在各試驗中，對C/B相同的10根樣品進(jìn)行試驗。并且，在全部的10根樣品中，在沒有確認(rèn)出絕緣子的破裂的情況下做出“〇”的評價，另一方面，在10根樣品中至少一根中，在確認(rèn)出絕緣子的破裂的情況下做出“X”的評價。另外，在表I和表2中，作為參考，表示了上述卡定面的前端中的主體配件的內(nèi)徑D1、長腳部與錐部的邊界中的絕緣子的外徑D2、和軸孔的前端側(cè)開口直徑D3。而且，各樣品均將工具卡合部的對邊尺寸設(shè)為14mm_。表I螺紋徑:M10
權(quán)利要求
1.一種火花塞,具有: 絕緣體，具有沿軸線方向延伸的軸孔； 中心電極，插入并設(shè)置于上述軸孔的前端側(cè)； 主體配件，配置于上述絕緣體的外周， 上述絕緣體具有: 長腳部，位于前端部；以及 錐部，從該長腳部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，朝向上述軸線方向后端側(cè)擴(kuò)徑， 上述主體配件具有: 臺階部，向徑向內(nèi)側(cè)突出，具有直接或間接地卡定上述錐部的卡定面；以及 外螺紋部，位于該臺階部的外周側(cè)，用于螺合到燃燒裝置的安裝孔， 上述火花塞的特征在于， 上述外螺紋部的螺紋徑為M12以下， 將經(jīng)過上述長腳部與上述錐部的邊界且與上述軸線正交的截面中的上述絕緣體的截面積設(shè)為B (mm2)， 將經(jīng)過上述卡定面的前端且與上述軸線正交的截面中的上述主體配件的截面積設(shè)為C (mm2)時，滿足 2.80 ( C/B ^ 3.50 ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于， 上述絕緣體具有: 中間主體部，從上述錐部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，與上述長腳部相比為大徑；以及 擴(kuò)徑部，從該中間主體部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，外徑朝向上述軸線方向后端側(cè)擴(kuò)徑， 將經(jīng)過上述中間主體部與上述擴(kuò)徑部的邊界且與上述軸線正交的截面中的上述絕緣體的截面積設(shè)為A (mm2)、將上述火花塞的質(zhì)量設(shè)為M(g)時，滿足M/A ( 1.40 (g/mm2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征在于， 上述絕緣體具有: 中間主體部，從上述錐部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，與上述長腳部相比為大徑; 擴(kuò)徑部，從該中間主體部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，外徑朝向上述軸線方向后端側(cè)擴(kuò)徑； 大徑部，從該擴(kuò)徑部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，與上述中間主體部相比為大徑；以及 縮徑部，從該大徑部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，外徑朝向上述軸線方向后端側(cè)縮徑， 在包含上述軸線的截面中， 將連接上述大徑部的外形線與上述縮徑部的外形線的邊界點和上述中間主體部的外形線與上述擴(kuò)徑部的外形線的邊界點的直線設(shè)為直線L1、將連接上述中間主體部的外形線與上述擴(kuò)徑部的外形線的邊界點和上述長腳部的外形線與上述錐部的外形線的邊界點的直線設(shè)為直線L2、將上述直線LI和上述直線L2所構(gòu)成的角中較小的角的角度設(shè)為G時，滿足G > 163°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的火花塞，其特征在于， 將沿著上述軸線的上述長腳部的長度設(shè)為K(mm)、將上述火花塞的質(zhì)量設(shè)為M(g)時，滿足(M/B) XK ^ 25.0 (g/mm)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的火花塞，其特征在于， 上述絕緣體具有: 中間主體部，從上述錐部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，與上述長腳部相比為大徑；以及 擴(kuò)徑部，從該中間主體部的后端向上述軸線方向后端側(cè)延伸，外徑朝向上述軸線方向后端側(cè)擴(kuò)徑， 并且在上述軸孔內(nèi)設(shè)置有玻璃密封部，該玻璃密封部通過燒成包含玻璃粉末的玻璃粉末混合物而成，固定上述絕緣體、上述中心電極和上述端子電極中的至少一個， 上述玻璃密封部的 后端與上述中間主體部和上述擴(kuò)徑部的邊界相比位于上述軸線方向前端側(cè)。
全文摘要
一種火花塞，在小徑化的火花塞中，更切實地防止長腳部和錐部的邊界中的絕緣體的破裂，實現(xiàn)優(yōu)異的耐久性。火花塞(1)具有絕緣子(2)和主體配件(3)。絕緣子具有位于前端部的長腳部(10)和從長腳部的后端向后端側(cè)延伸、朝向后端側(cè)擴(kuò)徑的錐部(11)。主體配件具有臺階部(17)，向徑向內(nèi)側(cè)突出，具有卡定錐部的卡定面(17S)；以及外螺紋部(19)，位于臺階部的外周側(cè)，外螺紋部的螺紋徑為M12以下。將經(jīng)過長腳部與錐部的邊界且與軸線(CL1)正交的截面中的絕緣子的截面積設(shè)為B(mm2)，將經(jīng)過卡定面的前端經(jīng)過且與軸線正交的截面中的主體配件的截面積設(shè)為C(mm2)時，滿足2.80≤C/B≤3.50。
文檔編號H01T13/08GK103138160SQ20121048700
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者島村拓也, 弓野次郎 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社