專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火花塞。
背景技術(shù)：
以往，作為提高耐污損性能并且實(shí)現(xiàn)小型化的火花塞，例如，專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的火花塞。在該技術(shù)中，通過(guò)將火花塞的點(diǎn)火部附近的主體配件與絕緣體之間形成的間隙變小，提高耐污損性能并且實(shí)現(xiàn)小型化。在上述小型化的火花塞中，絕緣體的直徑也變小，因此絕緣體的折損強(qiáng)度的提高成為課題。特別是，要求提高用于確保氣密的填充物與絕緣體的接觸部分的強(qiáng)度。此外，上述要求不限于使形成于主體配件與絕緣體之間的間隙變小的火花塞，而 是對(duì)火花塞整體共同的要求?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2002-260917號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2005-183177號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的課題而發(fā)明的，其目的在于提供一種能夠提高火花塞的絕緣體的折損強(qiáng)度的技術(shù)。用于解決課題的手段本發(fā)明為了解決上述課題中至少一部分，本發(fā)明可以采取以下的方式或適用例。[適用例I]一種火花塞，具有棒狀的中心電極；絕緣體，形成為大致筒狀，在軸線方向上具有貫通孔，并且在上述貫通孔的前端側(cè)具有上述中心電極；主體配件，形成為大致筒狀，內(nèi)插上述絕緣體，且以形成于自身的內(nèi)周的臺(tái)階部上卡定了形成于上述絕緣體的外周的支撐部的狀態(tài)保持上述絕緣體；以及環(huán)狀的填充物，固定并介于上述絕緣體的外周的支撐部與上述主體配件的內(nèi)周的臺(tái)階部之間，上述火花塞的特征在于，在包含上述軸線的剖面中，將上述絕緣體的支撐部和形成于比該絕緣體的支撐部靠前端側(cè)的絕緣體主體部相連接的連接點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)A，將上述絕緣體的支撐部和上述填充物相接觸的部分中最內(nèi)周側(cè)的位置、與從上述主體配件的臺(tái)階部的最內(nèi)周側(cè)的端部延伸且平行于上述軸線的假想直線與上述絕緣體的支撐部交叉位置比較從而將更靠外周側(cè)的位置設(shè)為點(diǎn)B，將從上述點(diǎn)A到上述點(diǎn)B的沿著上述絕緣體的表面的路徑的長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)時(shí)，滿足O. 6mm < L的關(guān)系式。根據(jù)適用例1，在絕緣體中從應(yīng)力集中的點(diǎn)A到點(diǎn)B的路徑的長(zhǎng)度大于預(yù)定值，因此能夠提聞火花塞的絕緣體的折損強(qiáng)度。[適用例2]
根據(jù)適用例I所述的火花塞，其特征在于，上述絕緣體的支撐部在前端側(cè)具有曲線部，經(jīng)由該曲線部而與上述絕緣體主體部連接，將上述曲線部的曲率半徑設(shè)為R時(shí)，滿足O. 6mm ^ R ^ I. 5mm 的關(guān)系式。根據(jù)適用例2，將曲線部的曲率半徑設(shè)為預(yù)定的范圍，因此能夠抑制氣密性的降低，并且能夠提高火花塞的絕緣體的強(qiáng)度。[適用例3]根據(jù)適用例I或2所述的火花塞，其特征在于，上述絕緣體的支撐部和上述填充物相接觸的部分中位于最內(nèi)周側(cè)的點(diǎn)BI位于比上述假想直線靠外周側(cè)，在包含上述軸線的剖面中，將上述絕緣體的支撐部和上述填充物相接觸的兩個(gè)接觸面中的一個(gè)接觸面的長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)2時(shí)，滿足O. 3mm ( L2的關(guān)系式。根據(jù)適用例3，將接觸面的長(zhǎng)度設(shè)為大于預(yù)定值，因此能夠抑制氣密性的降低，并 且能夠提高火花塞的絕緣體的強(qiáng)度。[適用例4]根據(jù)適用例I至3中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，將比上述主體配件的臺(tái)階部靠前端側(cè)的主體配件架子部的內(nèi)周的半徑設(shè)為rl，將上述絕緣體主體部中與上述主體配件架子部的前端相對(duì)的部分的外周的半徑設(shè)為r2時(shí)，滿足rl-r2 ( O. 5mm的關(guān)系式。根據(jù)適用例4，能夠抑制未燃?xì)怏w侵入形成于主體配件架子部與絕緣體主體部之間的間隙，因此能夠提高火花塞的耐污損性能。[適用例5]根據(jù)適用例I至4中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，滿足L<0. 9_的關(guān)系式。根據(jù)適用例5，能夠抑制因絕緣體的壁厚變小而引起的折損強(qiáng)度的降低。[適用例6]根據(jù)適用例I至5中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，為了將上述火花塞安裝于被安裝部件，形成于上述主體配件的外周面的安裝螺紋部的螺紋徑為M12以下。根據(jù)適用例6，能夠提高安裝螺紋部的螺紋徑為M12以下的火花塞的絕緣體的折損強(qiáng)度。此外，本發(fā)明能夠以各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，能夠以火花塞的制造方法和制造裝置等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。


圖I是表不作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的火花塞100的局部剖視圖。圖2是擴(kuò)大而表示絕緣子10的支撐部15附近的剖視圖。圖3是表示第2實(shí)施方式的火花塞IOOb中的絕緣子IOb的支撐部15b附近的放大圖。圖4是表示第3實(shí)施方式的火花塞IOOc中的絕緣子IOc的支撐部15c附近的放大圖。圖5是以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖6是表示爬電距離L與絕緣子的強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。圖7是以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。
圖8是表示爬電距離L與絕緣子的強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。圖9是以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)以及氣密判定試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖10是表示曲率半徑R與絕緣子的強(qiáng)度提高率的關(guān)系的圖表。圖11是以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)以及氣密判定試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖12是表示曲率半徑R與絕緣子的強(qiáng)度提高率的關(guān)系的圖表。圖13是以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)以及氣密判定試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。

圖14是表示接觸長(zhǎng)度L2與絕緣子的強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。圖15是以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)以及氣密判定試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖16是表示接觸長(zhǎng)度L2與絕緣子的強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。圖17是表示變形例的火花塞IOOd中的絕緣子10的支撐部15附近的放大圖。圖18是表示變形例的火花塞IOOe中的絕緣子10的支撐部15附近的放大圖。圖19是表示變形例的火花塞IOOf中的絕緣子10的支撐部15附近的放大圖。圖20是表示變形例的火花塞IOOg中的絕緣子10的支撐部15附近的放大圖。
具體實(shí)施例方式接下來(lái)，基于實(shí)施例并按照以下的順序說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。A.第I實(shí)施方式B.第2實(shí)施方式C.第3實(shí)施方式D.實(shí)驗(yàn)例Dl.關(guān)于爬電距離L的實(shí)驗(yàn)例D2.關(guān)于曲率半徑R實(shí)驗(yàn)例D3.關(guān)于接觸長(zhǎng)度L2的實(shí)驗(yàn)例E.變形例A.第I實(shí)施方式圖I是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的火花塞100的局部剖視圖。此外，在圖I中，將火花塞100的軸線方向OD設(shè)為附圖中的上下方向、將下側(cè)設(shè)為火花塞100的前端側(cè)、將上側(cè)設(shè)為后端側(cè)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明?；鸹ㄈ?00具有絕緣子10、主體配件50、中心電極20、接地電極30、和端子配件40。中心電極20以沿著軸線方向OD延伸的狀態(tài)保持于絕緣子10內(nèi)。絕緣子10作為絕緣體起作用，主體配件50內(nèi)插該絕緣子10。端子配件40設(shè)置于絕緣子10的后端部。絕緣子10通過(guò)燒成氧化鋁等而形成，且具有在軸中心形成了向軸線方向OD延伸的軸孔12的筒形狀。在軸線方向OD的大致中央形成有外徑最大的凸緣部19，在其后端側(cè)(圖I中的上側(cè))形成有后端側(cè)主體部18。在比凸緣部19靠前端側(cè)(圖I中的下側(cè))形成有外徑小于后端側(cè)主體部18的前端側(cè)主體部17，而且在比該前端側(cè)主體部17靠前端側(cè)形成有外徑小于前端側(cè)主體部17的長(zhǎng)腳部13。長(zhǎng)腳部13越靠近前端側(cè)越縮徑，在火花塞100安裝于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)頭200時(shí)，暴露于其燃燒室。在長(zhǎng)腳部13與前端側(cè)主體部17之間形成有支撐部15。主體配件50是由低碳鋼材料形成的圓筒狀的配件，且用于將火花塞100固定到內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)頭200。而且，主體配件50將絕緣子10保持于內(nèi)部，通過(guò)主體配件50包圍從絕緣子10的后端側(cè)主體部18的一部分到長(zhǎng)腳部13的部分。另外，主體配件50具有工具卡合部51和安裝螺紋部52。工具卡合部51是嵌合火花塞扳手(未圖示)的部分。主體配件50的安裝螺紋部52是形成有螺紋牙的部分，且與設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的上部的發(fā)動(dòng)機(jī)頭200的安裝螺紋孔201螺合。此外，本實(shí)施方式中的安裝螺紋部52的螺紋徑為M12。在主體配件50的工具卡合部51與安裝螺紋部52之間形成有凸緣狀的密封部54。在安裝螺紋部52與密封部54之間的螺紋頸59嵌入有彎折板狀體而形成的環(huán)狀的襯墊5。在將火花塞100安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)頭200時(shí)，襯墊5在密封部54的底面55與安裝螺紋孔201的開(kāi)口周緣部205之間被擠壓而變形。由于該襯墊5的變形，火花塞100與發(fā)動(dòng)機(jī)頭200之間被封閉，從而防止經(jīng)由安裝螺紋孔201的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的氣密泄漏。在比主體配件50的工具卡合部51靠后端側(cè)設(shè)置有薄壁的鉚接部53。另外，在密 封部54與工具卡合部51之間設(shè)置有與鉚接部53同樣薄壁的屈曲(Buckling)部58。在從主體配件50的工具卡合部51到鉚接部53的內(nèi)周面與絕緣子10的后端側(cè)主體部18的外周面之間介入圓環(huán)狀的環(huán)部件6、7。而且，在兩環(huán)部件6、7之間填充有滑石(talc)9的粉末。若鉚接部53向內(nèi)側(cè)彎折而鉚接，則經(jīng)由環(huán)部件6、7和滑石9而向主體配件50內(nèi)的前端側(cè)按壓絕緣子10。由此，絕緣子10的支撐部15支撐于在主體配件50的內(nèi)周形成的臺(tái)階部56，從而主體配件50與絕緣子10成為一體。此時(shí)，主體配件50與絕緣子10之間的氣密性通過(guò)介于絕緣子10的支撐部15與主體配件50的臺(tái)階部56之間的環(huán)狀的密封片8來(lái)保持，從而防止燃燒氣體的流出。密封片8例如通過(guò)銅、鋁等熱傳導(dǎo)率高的材料來(lái)形成。若密封片8的熱傳導(dǎo)率高，則絕緣子10的熱量高效率地傳到主體配件50的臺(tái)階部56，因此火花塞100的散熱性良好，能夠提高耐熱性。屈曲部58構(gòu)成為在鉚接時(shí)伴隨壓縮力的施加而朝向外彎曲變形，獲得滑石9的壓縮行程而提高主體配件50內(nèi)的氣密性。此外，在主體配件50的比臺(tái)階部56靠前端側(cè)的部分與絕緣子10之間設(shè)置有預(yù)定尺寸的空隙CL。中心電極20為棒狀的電極，具有將芯材25埋設(shè)到電極母材21的內(nèi)部的構(gòu)造。電極母材21通過(guò)Inconel (商標(biāo)名)600或601等的鎳或以鎳為主成分的合金來(lái)形成。芯材25通過(guò)熱傳導(dǎo)性比電極母材21優(yōu)異的銅或以銅為主成分的合金來(lái)形成。通常，在形成為有底筒狀的電極母材21的內(nèi)部填入芯材25，從底側(cè)進(jìn)行擠出成型而拉長(zhǎng)，從而制作中心電極20。芯材25在主體部分大致呈現(xiàn)一定的外徑，但在前端側(cè)形成有縮徑部。另外，中心電極20在軸孔12內(nèi)朝向后端側(cè)延伸設(shè)置，經(jīng)由密封體4和陶瓷電阻3而與端子配件40電連接。在端子配件40中經(jīng)由插頭(未圖示)連接有高壓線纜(未圖示)，且施加有高電壓。中心電極20的前端部22與絕緣子10的前端部11相比突出。中心電極端頭90與中心電極20的前端部22的前端接合。中心電極端頭90具有向軸線方向OD延伸的大致圓柱形狀，為了提高耐火花消耗性，由高融點(diǎn)的貴金屬形成。中心電極端頭90例如通過(guò)銥(Ir)或者以Ir為主成分且添加了鉬(Pt)、銠(Rh)、釕(Ru)、鈀(Pd)、錸(Re)中的一種或兩種以上的Ir合金來(lái)形成。接地電極30由耐腐蝕性高的金屬形成，例如由Inconel(商標(biāo)名)600或601等的鎳合金形成。該接地電極30的底部32通過(guò)焊接而與主體配件50的前端部57接合。另外，接地電極30彎曲，且接地電極30的前端部33與中心電極端頭90相對(duì)。而且，接地電極端頭95與接地電極30的前端部33接合。接地電極端頭95與中心電極端頭90相對(duì)，在接地電極端頭95與中心電極端頭90之間形成有火花放電間隙G。此外,接地電極端頭95能夠通過(guò)與中心電極端頭90相同的材料形成。圖2是擴(kuò)大而表示絕緣子10的支撐部15附近的剖視圖。該圖2表示在包含軸線O的剖面中剖切了火花塞100的狀態(tài)。在此，將圖中下側(cè)設(shè)為前端側(cè)，將與軸線方向OD垂直的方向設(shè)為徑向。如上所述，主體配件50以在形成于自身的內(nèi)周的臺(tái)階部56上卡定了形成于絕緣子10的外周的支撐部15的狀態(tài)來(lái)保持絕緣子10。環(huán)狀的密封片8固定并介于絕緣子10的外周的支撐部15與主體配件50的內(nèi)周的臺(tái)階部56之間。
在此，將絕緣子10的支撐部15和形成于比絕緣子10的支撐部15靠前端側(cè)的絕緣子主體部14的連接點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)A。將絕緣子10的支撐部15和密封片8的接觸部分中位于最內(nèi)周側(cè)的點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)BI。將從主體配件50的臺(tái)階部56的最內(nèi)周側(cè)的端部延伸、且平行于軸線O的假想直線VL與絕緣子10的支撐部15交叉的點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)B2。在點(diǎn)BI以及點(diǎn)B2中，將更位于外周側(cè)的點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)B。在該圖2所示的例子中，點(diǎn)BI為點(diǎn)B。將從點(diǎn)A到點(diǎn)B的沿著絕緣子10的表面的路徑的長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)。在該情況下，火花塞100優(yōu)選滿足以下的關(guān)系式(I)。O. 6mm < L... (I)其理由如下。此外，以下將L也稱為“爬電距離L”。點(diǎn)A是絕緣子10的支撐部15和絕緣子主體部14相連接的位置，絕緣子10的形狀以點(diǎn)A為起點(diǎn)變化。因此，若對(duì)絕緣子10施加徑向的力，則在點(diǎn)A的位置應(yīng)力集中。點(diǎn)BI是支撐部15和密封片8相接觸的位置，因此在點(diǎn)BI的位置發(fā)生壓縮應(yīng)力。在點(diǎn)B2與點(diǎn)BI相比位于外周側(cè)的情況下，換言之，在密封片8的內(nèi)周與假想直線VL相比位于內(nèi)側(cè)的情況下，點(diǎn)B2成為從主體配件架子部56f受到壓縮斷力的位置。S卩，在點(diǎn)BI以及點(diǎn)B2中，作為更位于外周側(cè)的點(diǎn)的點(diǎn)B成為在支撐部15中應(yīng)力最集中的位置。在此，若爬電距離L變大，換言之應(yīng)力集中的點(diǎn)A和點(diǎn)B的位置變遠(yuǎn)的話，則能夠抑制應(yīng)力的集中，因此能夠提高絕緣子10的折損強(qiáng)度。后述使用上述關(guān)系式(I)來(lái)規(guī)定爬電距離L的依據(jù)。另外，絕緣子10的支撐部15在前端側(cè)具有曲線部15r，經(jīng)由曲線部15r而與絕緣子主體部14連接。此時(shí)，在將曲線部15r的曲率半徑設(shè)為R時(shí)，火花塞100優(yōu)選滿足以下的關(guān)系式⑵。O. 6mm < R < I. 5mm …(2)其理由如下。若曲線部15r的曲率半徑R變大，則能夠抑制點(diǎn)A中的應(yīng)力的集中，因此能夠提高絕緣子10的強(qiáng)度。另一方面，若曲線部15r的曲率半徑R變小，則能夠提高密封片8與絕緣子10之間的氣密性。因此，若將曲線部15r的曲率半徑R設(shè)為上述關(guān)系式
(2)的范圍，則能夠確保密封片8與絕緣子10之間的氣密性，并且提高絕緣子10的折損強(qiáng)度。后述將曲率半徑R規(guī)定為上述關(guān)系式(2)的數(shù)值范圍的依據(jù)。而且，如圖2的剖視圖所示，在點(diǎn)BI與假想直線VL相比位于外周側(cè)的情況下，將絕緣子10的支撐部15和密封片8相接觸的兩個(gè)接觸面中的一個(gè)接觸面的長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)2。此夕卜，兩個(gè)接觸面中的另一個(gè)接觸面位于相對(duì)于軸線O而對(duì)稱的位置，但在該圖2中沒(méi)有描繪。在該情況下，火花塞100優(yōu)選滿足以下的關(guān)系式(3)。O. 3mm < L2 …(3)其理由如下。此外，以下將L2也稱為“接觸長(zhǎng)度L2”。若接觸長(zhǎng)度L2變大，則密封片8與絕緣子10的接觸面積變大，因此能夠提高密封片8與絕緣子10之間的氣密性。因此，若將接觸長(zhǎng)度L2設(shè)為上述關(guān)系式(3)的范圍，則能夠提高密封片8與絕緣子10之間的氣密性。后述將接觸長(zhǎng)度L2規(guī)定為上述關(guān)系式(3)的數(shù)值范圍的依據(jù)。而且，將比主體配件50的臺(tái)階部56靠前端側(cè)的主體配件架子部56f的內(nèi)周的半徑設(shè)為rl，將絕緣子主體部14的外周的半徑設(shè)為r2。而且，將半徑rl減去半徑r2的值設(shè)為間隙量C。在該情況下，火花塞100優(yōu)選滿足以下的關(guān)系式(4)。
C (=rl~r2) ^ O. 5mm ... (4)其理由如下。若例如在出廠(predelivery)時(shí)在電極溫度為450°C以下的低溫環(huán)境下使用火花塞，則產(chǎn)生較多未燃?xì)怏w。若長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)這樣的未燃?xì)怏w發(fā)生狀況，則絕緣子成為所謂的“熏黑”或“灰霧”的狀態(tài)，表面被碳等導(dǎo)電性物質(zhì)污損而容易產(chǎn)生動(dòng)作不良。特別是，若未燃?xì)怏w侵入到形成于主體配件架子部56f與絕緣子主體部14之間的間隙內(nèi)，絕緣子的表面被污損，則在該間隙內(nèi)產(chǎn)生火花放電，難以正常的點(diǎn)火。在此，若間隙量C為O. 5mm以下，則能夠抑制未燃?xì)怏w的侵入，能夠抑制該間隙中的絕緣子的表面被污損，并且能夠使火花塞100小型化。而且，上述爬電長(zhǎng)度L優(yōu)選滿足以下的關(guān)系式(5)。L^O. 9mm …(5)其理由如下。如上所述，若爬電距離L變大，則絕緣子10的強(qiáng)度提高，但爬電距離L越大，絕緣子主體部14的外周的半徑r2越小。于是，由于絕緣子10的壁厚變小，絕緣子10的強(qiáng)度開(kāi)始降低。因此，若爬電距離L為預(yù)定值以下，則絕緣子主體部14的外周的半徑r2為預(yù)定值以上，因此能夠抑制因絕緣子10的壁厚變小而引起的絕緣子10的折損強(qiáng)度的降低。后述將爬電距離L規(guī)定為關(guān)系式(5)的數(shù)值范圍的依據(jù)。由此，在第I實(shí)施方式中，以滿足上述關(guān)系式的方式構(gòu)成火花塞，因此能夠提高絕緣子10的折損強(qiáng)度。此外，火花塞100不需要滿足上述全部關(guān)系式，只要滿足上述關(guān)系式中任一關(guān)系式以上即可。其中，若火花塞100構(gòu)成為滿足上述全部條件，則能夠更適當(dāng)?shù)靥岣呓^緣子10的折損強(qiáng)度。B.第2實(shí)施方式圖3是表示第2實(shí)施方式的火花塞IOOb中的絕緣子IOb的支撐部15b附近的放大圖。與圖2所示的第I實(shí)施方式不同的點(diǎn)僅是絕緣子IOb的形狀不同，其他結(jié)構(gòu)與第I實(shí)施方式相同。在該絕緣子IOb的支撐部15b的前端側(cè)沒(méi)有形成曲線部15r，支撐部15b構(gòu)成為直線狀。對(duì)于沒(méi)有形成曲線部151■的火花塞100b，若滿足除了上述關(guān)系式(2)以外的任一關(guān)系式，則能夠提高絕緣子IOb的折損強(qiáng)度。C.第3實(shí)施方式
圖4是表示第3實(shí)施方式的火花塞IOOc中的絕緣子IOc的支撐部15c附近的放大圖。與圖2所示的第I實(shí)施方式不同的點(diǎn)僅是絕緣子IOc的形狀和密封片8的形狀存在不同，其他結(jié)構(gòu)與第I實(shí)施方式相同。在該絕緣子IOc的支撐部15c的前端側(cè)沒(méi)有形成曲線部15r，比支撐部15b的點(diǎn)BI靠前端側(cè)的部分彎曲。另外，密封片8的內(nèi)周的半徑r3與主體配件架子部56f的內(nèi)周的半徑rl相等。因此，點(diǎn)BI與點(diǎn)B2為一致的點(diǎn)成為點(diǎn)B。對(duì)于沒(méi)有形成曲線部151■的火花塞100c，若滿足除了上述關(guān)系式(2)以外的任一關(guān)系式，則能夠提高絕緣子IOc的折損強(qiáng)度。D.實(shí)驗(yàn)例Dl.關(guān)于爬電距離L的實(shí)驗(yàn)例為了研究絕緣子的強(qiáng)度與爬電距離L的關(guān)系，使用爬電距離L不同的多個(gè)樣品來(lái)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。在用于該試驗(yàn)的樣品中，通過(guò)使絕緣子主體部14的直徑φ(=半徑ι·2·2)變化而使爬電距離L變化。在強(qiáng)度試驗(yàn)中，從徑向?qū)嚯x絕緣子的前端I. 5mm的部分施加荷 重,測(cè)量絕緣子折損時(shí)的荷重。此外,在本實(shí)驗(yàn)例中,對(duì)M14(IS0米制螺紋)和M12這兩種直徑的火花塞進(jìn)行了試驗(yàn)。以下所示的其他實(shí)驗(yàn)例也如此。圖5是以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖6是表示爬電距離L(mm)與絕緣子的強(qiáng)度(kN)的關(guān)系的圖表。該圖5以及圖6是M14類型、曲率半徑R=O的火花塞中的試驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)圖5以及圖6可知，若爬電距離L變大，則絕緣子的強(qiáng)度提高。具體而言，可知爬電距離L優(yōu)選O. 5mm以上，更優(yōu)選O. 6mm以上,特別優(yōu)選O. 7mm以上。另一方面，還可知若爬電距離L超過(guò)預(yù)定值，則絕緣子的強(qiáng)度降低。因此，若爬電距離L小于預(yù)定值，則能夠抑制絕緣子的強(qiáng)度的降低。具體而言，可知爬電距離L優(yōu)選I. Omm以下，更優(yōu)選O. 9mm以下,特別優(yōu)選O. 8mm以下。圖7是以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖8是表示爬電距離L(mm)與絕緣子的強(qiáng)度(kN)的關(guān)系的圖表。該圖7以及圖8是M12類型、曲率半徑R=O的火花塞中的試驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)圖7以及圖8可知，爬電距離L優(yōu)選O. 5mm以上，更優(yōu)選O. 6mm以上，特別優(yōu)選O. 7mm以上。另一方面，從抑制絕緣子的強(qiáng)度的降低的觀點(diǎn)出發(fā)，爬電距離L優(yōu)選I. Omm以下，更優(yōu)選O. 9mm以下,特別優(yōu)選O. 8mm以下。D2.關(guān)于曲率半徑R實(shí)驗(yàn)例為了研究絕緣子的強(qiáng)度與曲線部15r的曲率半徑R的關(guān)系，使用曲率半徑R不同的多個(gè)樣品來(lái)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。而且，還使用這些樣品，進(jìn)行判定是否確保了密封片8與絕緣子10之間的氣密性的氣密判定試驗(yàn)。強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)方法與上述試驗(yàn)方法相同。其中，為了研究各樣品的絕緣子的強(qiáng)度相對(duì)于曲率半徑R=O的樣品提高了多少，對(duì)爬電距離L相同且曲率半徑R不同的樣品也進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，求出強(qiáng)度的提高率。在氣密判定試驗(yàn)中，反復(fù)進(jìn)行5次基于ISO規(guī)格的氣密試驗(yàn)(IS011565 sec. 3. 5 200°C、2MPa環(huán)境下)。而且，確認(rèn)汽缸內(nèi)部的氣密，泄漏量小于ImL/分的樣品評(píng)價(jià)為良好“〇”，泄漏量為ImL/分以上的樣品評(píng)價(jià)為尚可“Λ”。
圖9以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)以及氣密判定試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖10是表示曲率半徑R(mm)與絕緣子的強(qiáng)度提高率(%)的關(guān)系的圖表。該圖9以及圖10是M14類型、絕緣子主體部14的直徑φ(=半徑r2_2)=7.4mm的火花塞中的試驗(yàn)結(jié)果。在圖9中，除了表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還表示各樣品的絕緣體的強(qiáng)度相對(duì)于曲率半徑R=O的樣品提高了多少的強(qiáng)度提高率(%)。根據(jù)該圖9以及圖10可知，若曲率半徑R變大，則絕緣子的強(qiáng)度提高。具體而言，可知曲率半徑R優(yōu)選O. 5mm以上，更優(yōu)選O. 6mm以上,特別優(yōu)選I. Omm以上。另一方面，可知若曲率半徑R為預(yù)定值以下，則能夠抑制氣密性的降低。具體而言，曲率半徑R優(yōu)選小于I. 75mm,更優(yōu)選I. 50mm以下。圖11是以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)以及氣密判定試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖12是表示曲率半徑R(mm)與絕緣子的強(qiáng)度提高率(%)的關(guān)系的圖表。該圖11以及圖12是M12類型、絕緣子主體部14的直徑φ(=半徑r2.2)=5.7mm的火花塞中的試驗(yàn)結(jié)果。 根據(jù)該圖11以及圖12可知，從絕緣子的強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，曲率半徑R優(yōu)選O. 5mm以上，更優(yōu)選O. 6mm以上,特別優(yōu)選I. Omm以上。另一方面,從氣密性的觀點(diǎn)出發(fā)，曲率半徑R優(yōu)選小于I. 75mm,更優(yōu)選I. 50mm以下。D3.關(guān)于接觸長(zhǎng)度L2的實(shí)驗(yàn)例為了研究絕緣子的強(qiáng)度與接觸長(zhǎng)度L2的關(guān)系，使用接觸長(zhǎng)度L2不同的多個(gè)樣品來(lái)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。而且，還使用這些樣品，進(jìn)行判定是否確保了密封片8與絕緣子10之間的氣密性的氣密判定試驗(yàn)。強(qiáng)度試驗(yàn)以及氣密判定試驗(yàn)的試驗(yàn)方法與上述試驗(yàn)方法相同。圖13以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)以及氣密判定試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖14是表示接觸長(zhǎng)度L2 (mm)與絕緣子的強(qiáng)度(kN) i的關(guān)系的圖表。該圖13以及圖14是M14類型、曲率半徑R=0、絕緣子主體部14的直徑φ(=半徑r2*2)=6.3mm的火花塞中的試驗(yàn)結(jié)果。另外，在圖13中，還記載了各樣品中的爬電距離L以及密封片8的內(nèi)周的半徑r3與主體配件架子部56f的內(nèi)周的半徑rl的差即徑差rd(=r3-rl) (mm)。根據(jù)該圖13以及圖14可知，若接觸長(zhǎng)度L2變短，則氣密性降低。因此，若接觸長(zhǎng)度L2為預(yù)定值以上，則能夠抑制氣密性的降低。具體而言，可知接觸長(zhǎng)度L2優(yōu)選大于O. 25mm,更優(yōu)選O. 30mm以上。另外，可知徑差rd優(yōu)選小于O. 32mm,更優(yōu)選O. 28mm以下。另一方面，可知若接觸長(zhǎng)度L2變小，則爬電距離L變大，因此絕緣子的強(qiáng)度提高。具體而言，可知接觸長(zhǎng)度L2優(yōu)選O. 50mm以下，更優(yōu)選O. 45mm以下，特別優(yōu)選O. 35mm以下。另外，可知徑差rd優(yōu)選O. IOmm以上，更優(yōu)選O. 15mm以上，特別優(yōu)選O. 23mm以上。圖15以表格形式表示絕緣子的強(qiáng)度試驗(yàn)以及氣密判定試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。圖16是表示接觸長(zhǎng)度L2 (mm)與絕緣子的強(qiáng)度(kN)的關(guān)系的圖表。該圖15以及圖16是M12類型、曲率半徑R=0、絕緣子主體部14的直徑φ(=·^徑r2*2)=4.6mm的火花塞中的試驗(yàn)結(jié)果O根據(jù)該圖15以及圖16可知，從氣密性的觀點(diǎn)出發(fā)，接觸長(zhǎng)度L2優(yōu)選大于O. 25mm,更優(yōu)選O. 30mm以上。另外,可知徑差rd優(yōu)選小于O. 32mm,更優(yōu)選O. 28mm以下。另一方面，可知從絕緣子的強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，接觸長(zhǎng)度L2優(yōu)選O. 50_以下，更優(yōu)選O. 45mm以下，特別優(yōu)選O. 35mm以下。另外，可知徑差rd優(yōu)選O. IOmm以上，更優(yōu)選O. 15mm以上，特別優(yōu)選O. 23mm以上。E.變形例此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例或?qū)嵤┓绞?，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可以實(shí)施各種方式，例如還可以進(jìn)行如下變形。圖17是表示變形例的火花塞IOOd中的絕緣子10的支撐部15附近的放大圖。該圖17所示的火花塞IOOd的絕緣子10以及主體配件50的形狀與圖2所示的實(shí)施方式相同，僅密封片8d的形狀不同。在圖2以及圖3所示的實(shí)施方式中，密封片8的內(nèi)周的半徑r3大于主體配件架子部56f的內(nèi)周的半徑rl，但圖17的變形例所示，也可以密封片8d的內(nèi)周的半徑r3小于半徑rl。在半徑r3小于半徑rl的情況下，點(diǎn)B2作為點(diǎn)B，求出爬電距離L。圖18是表示變形例的火花塞IOOe中的絕緣子10的支撐部15附近的放大圖。與圖2所示的第I實(shí)施方式不同的點(diǎn)僅是絕緣子主體部14b的外周隨著接近前端側(cè)而縮小， 其他結(jié)構(gòu)與第I實(shí)施方式相同。如該圖18所示，在絕緣子主體部14b的外周隨著接近前端側(cè)而縮小的情況下，在絕緣子主體部14b中，將與主體配件架子部56f的前端56t相對(duì)的部分的外周的半徑定義為r2，從而算出間隙量C。在該情況下，火花塞IOOe也與上述實(shí)施方式同樣地，優(yōu)選滿足上述關(guān)系式(4)。說(shuō)明該理由。未燃?xì)怏w向形成于主體配件架子部56f與絕緣子主體部14b之間的間隙的侵入受到主體配件架子部56f的前端56t與絕緣子主體部14b之間所形成的間隙的大小的影響。因此，若使火花塞IOOe滿足上述關(guān)系式(4)，則與上述實(shí)施方式同樣能夠抑制未燃?xì)怏w的侵入，能夠抑制絕緣子的表面被污損。由此，絕緣子主體部14b的外周也可以是隨著接近前端側(cè)而縮小的形狀。此外，在上述第I至第3實(shí)施方式中，絕緣子主體部14的外周的半徑為一定。因此，在上述第I至第3實(shí)施方式中，在絕緣子主體部14中，在將與主體配件架子部56f的前端相對(duì)的部分的外周的半徑定義為r2的情況、和將絕緣子主體部14的外周的半徑定義為r2的情況下，半徑r2的值相同。S卩，在上述第I至第3實(shí)施方式中，也能夠?qū)霃絩2定義為絕緣子主體部14中與主體配件架子部56f的前端相對(duì)的部分的外周的半徑。另外，雖然省略圖示，但絕緣子主體部的外周也可以是隨著接近前端側(cè)而增大的形狀。即，絕緣子主體部的外周也可以隨著接近前端側(cè)而變形。此外，絕緣子主體部可以定義為在絕緣子中具有與主體配件架子部56f相對(duì)的面的部分，該相對(duì)的面可以定義為相對(duì)于軸線方向OD傾斜±5度以內(nèi)的面。圖19是表示變形例的火花塞IOOf中的絕緣子10的支撐部15附近的放大圖。與圖3所示的第2實(shí)施方式不同的點(diǎn)是絕緣子主體部14b的外周隨著接近前端側(cè)而縮小，其他結(jié)構(gòu)與第2實(shí)施方式相同。另外，半徑r2的定義可以與圖18所示的火花塞IOOe的情況相同?；鸹ㄈ鸌OOf與上述實(shí)施方式同樣優(yōu)選滿足上述關(guān)系式(4)。圖20是表示變形例的火花塞IOOg中的絕緣子10的支撐部15附近的放大圖。與圖4所示的第3實(shí)施方式不同的點(diǎn)是絕緣子主體部14b的外周隨著接近前端側(cè)而縮小，其他結(jié)構(gòu)與第3實(shí)施方式相同。另外，半徑r2的定義可以與圖18所示的火花塞IOOe的情況相同?；鸹ㄈ鸌OOg與上述實(shí)施方式同樣優(yōu)選滿足上述關(guān)系式(4)。標(biāo)號(hào)說(shuō)明3…陶瓷電阻
4…密封體5…襯塾6…環(huán)部件8…密封片8d···密封片9…滑石10…絕緣子IOb…絕緣子 IOc…絕緣子11…前端部12…軸孔13…長(zhǎng)腳部14…絕緣子主體部15…支撐部15b…支撐部15c…支撐部15r…曲線部17…前端側(cè)主體部18…后端側(cè)主體部19…凸緣部20…中心電極21…電極母材22…前端部
25…芯材30…接地電極32…底部33…前端部40…端子配件50…主體配件51…工具卡合部52…安裝螺紋部53…鉚接部54…密封部55…底面56…臺(tái)階部56f…主體配件架子部56t…前端57…前端部58…屈曲部
59…螺紋頸90…中心電極端頭95…接地電極端頭100…火花塞
IOOb…火花塞IOOc…火花塞IOOd…火花塞200…發(fā)動(dòng)機(jī)頭201…安裝螺紋孔 205…開(kāi)口周緣部G…火花放電間隙O…軸線L···爬電距離R…曲率半徑L2…接觸長(zhǎng)度OD…軸線方向CL···空隙VL…假想直線
權(quán)利要求
1.一種火花塞,具有 棒狀的中心電極； 絕緣體，形成為大致筒狀，在軸線方向上具有貫通孔，并且在上述貫通孔的前端側(cè)具有上述中心電極； 主體配件，形成為大致筒狀，內(nèi)插上述絕緣體，且以形成于自身的內(nèi)周的臺(tái)階部上卡定了形成于上述絕緣體的外周的支撐部的狀態(tài)保持上述絕緣體；以及 環(huán)狀的填充物，固定并介于上述絕緣體的外周的支撐部與上述主體配件的內(nèi)周的臺(tái)階部之間， 上述火花塞的特征在于， 在包含上述軸線的剖面中， 將上述絕緣體的支撐部和形成于比該絕緣體的支撐部靠前端側(cè)的絕緣體主體部相連接的連接點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)A， 將上述絕緣體的支撐部和上述填充物相接觸的部分中最內(nèi)周側(cè)的位置、與從上述主體配件的臺(tái)階部的最內(nèi)周側(cè)的端部延伸且平行于上述軸線的假想直線與上述絕緣體的支撐部交叉位置比較從而將更靠外周側(cè)的位置設(shè)為點(diǎn)B， 將從上述點(diǎn)A到上述點(diǎn)B的沿著上述絕緣體的表面的路徑的長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)時(shí)，滿足O.6mm < L的關(guān)系式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火花塞，其特征在于， 上述絕緣體的支撐部在前端側(cè)具有曲線部，經(jīng)由該曲線部而與上述絕緣體主體部連接， 將上述曲線部的曲率半徑設(shè)為R時(shí)， 滿足O. 6mm ^ R ^ I. 5mm的關(guān)系式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的火花塞，其特征在于， 上述絕緣體的支撐部和上述填充物相接觸的部分中位于最內(nèi)周側(cè)的點(diǎn)BI位于比上述假想直線靠外周側(cè)， 在包含上述軸線的剖面中， 將上述絕緣體的支撐部和上述填充物相接觸的兩個(gè)接觸面中的一個(gè)接觸面的長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)2時(shí)， 滿足O. 3mm ^ L2的關(guān)系式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 將比上述主體配件的臺(tái)階部靠前端側(cè)的主體配件架子部的內(nèi)周的半徑設(shè)為rl， 將上述絕緣體主體部中與上述主體配件架子部的前端相對(duì)的部分的外周的半徑設(shè)為r2時(shí)， 滿足rl_r2 < O. 5mm的關(guān)系式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 滿足L < O. 9mm的關(guān)系式。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于， 為了將上述火花塞安裝于被安裝部件，形成于上述主體配件的外周面的安裝螺紋部的螺紋徑為M12以下。
全文摘要
提供一種能夠提高火花塞的絕緣體的折損強(qiáng)度的技術(shù)。在包含火花塞的軸線的剖面中，將絕緣體的支撐部和形成于比絕緣體的支撐部靠前端側(cè)的絕緣體主體部相連接的連接點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)A、將絕緣體的支撐部和填充物相接觸的部分中最內(nèi)周側(cè)的位置、與從主體配件的臺(tái)階部的最內(nèi)周側(cè)的端部延伸且平行于軸線的假想直線與絕緣體的支撐部交叉的位置比較從而將更靠外周側(cè)的位置設(shè)為點(diǎn)B、將從點(diǎn)A到點(diǎn)B的沿著絕緣體的表面的路徑的長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)時(shí)，火花塞滿足0.6mm≤L的關(guān)系式。
文檔編號(hào)H01T13/36GK102859816SQ20118001783
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者山田裕一, 九鬼宏昭, 宮下直道, 弓野次郎 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社