CN103138160A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

一种火花塞，在小径化的火花塞中，更切实地防止长脚部和锥部的边界中的绝缘体的破裂，实现优异的耐久性。火花塞（1）具有绝缘子（2）和主体配件（3）。绝缘子具有位于前端部的长脚部（10）和从长脚部的后端向后端侧延伸、朝向后端侧扩径的锥部（11）。主体配件具有：台阶部（17），向径向内侧突出，具有卡定锥部的卡定面（17S）；以及外螺纹部（19），位于台阶部的外周侧，外螺纹部的螺纹径为M12以下。将经过长脚部与锥部的边界且与轴线(CL1)正交的截面中的绝缘子的截面积设为B(mm²)，将经过卡定面的前端经过且与轴线正交的截面中的主体配件的截面积设为C(mm²)时，满足2.80≤C/B≤3.50。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及用于内燃机等的火花塞。

背景技术

火花塞例如安装到内燃机(发动机)等的燃烧装置，用于燃烧室内的混合气的着火。另外，火花塞具有：绝缘体，具有轴孔；中心电极，插通上述轴孔的前端侧；主体配件，设置于绝缘体的外周；和接地电极，接合到主体配件的前端部，且在与中心电极之间形成火花放电间隙(例如，参照专利文献1等)。

而且，绝缘体具有：长脚部，形成于该绝缘体的前端部，露出在燃烧室内；和锥部，从该长脚部的后端向后端侧延伸，其外径向后端侧扩径。并且，上述锥部直接或间接地卡定到在主体配件的内周突出形成的台阶部，从而绝缘体卡定到主体配件。

而且，近年来，谋求火花塞的小型化(小径化)，与之相伴要求绝缘体的小径化。在这样的小径化的绝缘体中，其壁厚较小。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-108478号公报

发明内容

另外，为了应对环境限制的强化，提案有谋求精简化、高增压和高压缩化等的高效率发动机。在上述发动机中，在其动作时，对火花塞施加有非常大的振动，并且通过火花塞加热到高温。并且，在上述高效率发动机中，由于如下理由，容易产生上述长脚部和锥部的边界部中的绝缘体的破裂。

即，在伴随内燃机的动作(振动)对火花塞施加冲击时，在绝缘体中，尤其是对外径急剧变化的部位施加有应力。因此，应力集中施加到外径急剧变化的上述长脚部和锥部的边界部。在此，在高效率发动机中，绝缘体更容易过热，对绝缘体施加的应力也较大。因此，由于上述边界部过热，容易成为该边界部的机械强度降低的状态，在该状态下，由于对上述边界部施加较大的应力，故容易产生上述边界部中绝缘体的破裂。

而且，绝缘体的热量从上述锥部传导到上述主体配件的台阶部，从而向发动机侧引导。因此，位于锥部及其附近的部位更容易急速冷却，另一方面，如上所述在高效率发动机中，绝缘体进一步被加热到高温。因此，对位于锥部及其附近的部位施加有较大的热冲击。其结果是，在位于锥部的附近并且较薄壁的(机械强度较低)长脚部和锥部的边界部中，施加有较大的热冲击，因此有可能产生绝缘体的破裂。

并且，在小径化且绝缘体为较薄壁的火花塞中，更有可能产生上述边界部中的绝缘体的破裂。

本发明是鉴于上述内容而发明的，其目的在于，在小径化的火花塞中，防止长脚部和锥部的边界部的过热，并且缓和施加到上述边界部的热冲击，从而更切实地防止上述边界部中的绝缘体的破裂，实现优异的耐久性。

以下，分项说明适于解决上述目的的各构成。此外，根据需要，说明对应的构成所特有的作用效果。

构成1.一种火花塞，具有：

绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，***并设置于上述轴孔的前端侧；

主体配件，配置于上述绝缘体的外周，

上述绝缘体具有：

长脚部，位于前端部；以及

锥部，从该长脚部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，朝向上述轴线方向后端侧扩径，

上述主体配件具有：

台阶部，向径向内侧突出，具有直接或间接地卡定上述锥部的卡定面；以及

外螺纹部，位于该台阶部的外周侧，用于螺合到燃烧装置的安装孔，

上述火花塞的特征在于，

上述外螺纹部的螺纹径为M12以下，

将经过上述长脚部与上述锥部的边界且与上述轴线正交的截面中的上述绝缘体的截面积设为B(mm²)，

将经过上述卡定面的前端且与上述轴线正交的截面中的上述主体配件的截面积设为C(mm²)时，

满足2.80≤C/B≤3.50。

根据上述构成1，外螺纹部的螺纹径为M12以下，从而火花塞为小径化。因此，很有可能产生长脚部和锥部的边界部中的绝缘体的破裂。

对此，根据上述构成1，将经过长脚部与锥部的边界且与轴线正交的截面中的绝缘体的截面积设为B(mm²)、将经过卡定面的前端且与轴线正交的截面中的主体配件的截面积设为C(mm²)时，满足C/B≤3.50。即，相对于与上述边界部的受热量相当的截面积B，与将绝缘体的热量传导到燃烧装置时的热引导路径的长度相当的截面积C没有过度大。因此，上述边界部的热量能够迅速传导到燃烧装置，能够更切实地抑制上述边界部的过热。其结果是，更切实地防止上述边界部的机械强度降低，能够有效防止施加应力时的绝缘体破裂。

另一方面，在上述截面积C为过度小的情况(将绝缘体的热量传导到燃烧装置时的热引导路径的长度极端短的情况)下，上述边界部非常急剧冷却。因此，对上述边界部施加较大的热冲击，有可能发生上述边界部中绝缘体的破裂。

对此，根据上述构成1，构成为满足2.80≤C/B。因此，能够防止上述边界部急剧冷却，能够缓和施加到上述边界部的热冲击。其结果是，能够更切实地防止因热冲击而产生的上述边界部中的绝缘体的破裂。

综上所述，根据上述构成1，能够更切实地实现抑制长脚部和锥部的边界部中因过热而产生的机械强度的降低、和缓和热冲击这两方。其结果是，能够有效抑制上述边界部中的绝缘体的破裂，能够实现优异的耐久性。

构成2.本构成的火花塞根据上述构成1，其特征在于，

上述绝缘体具有：

中间主体部，从上述锥部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，与上述长脚部相比为大径；以及

扩径部，从该中间主体部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，外径朝向上述轴线方向后端侧扩径，

将经过上述中间主体部与上述扩径部的边界且与上述轴线正交的截面中的上述绝缘体的截面积设为A(mm²)、将上述火花塞的质量设为M(g)时，满足M/A≤1.40(g/mm²)。

如上所述，在施加因振动等而产生的冲击时，对绝缘体中外径急剧变化的部位施加应力。因此，应力集中施加到外径急剧变化的中间主体部和扩径部的边界部。在该边界部中，尽管难以产生过热或施加较大的热冲击等，但由于应力的集中，故有可能产生绝缘体的破裂。

对此，根据上述构成2，将火花塞的质量设为M(g)、将经过中间主体部与扩径部的边界且与轴线正交的截面中的绝缘体的截面积设为A(mm²)时，满足M/A≤1.40(g/mm²)。即，在施加冲击时，对中间主体部和扩径部的边界部施加有与质量M对应的应力，但由于与上述边界部的机械强度相当的截面积A充分大，故上述边界部能够充分抵抗上述应力。其结果是，能够更切实地防止中间主体部和扩径部的边界部中的绝缘体的破裂，与通过上述构成1实现的长脚部和锥部的边界部中的绝缘体的破裂抑制效果相辅相成而能够进一步实现优异的耐久性。

构成3.本构成的火花塞根据上述构成1或2，上其特征在于，

上述绝缘体具有：

中间主体部，从上述锥部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，与上述长脚部相比为大径；

扩径部，从该中间主体部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，外径朝向上述轴线方向后端侧扩径；

大径部，从该扩径部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，与上述中间主体部相比为大径；以及

缩径部，从该大径部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，外径朝向上述轴线方向后端侧缩径，

在包含上述轴线的截面中，将连接上述大径部的外形线与上述缩径部的外形线的边界点和上述中间主体部的外形线与上述扩径部的外形线的边界点的直线设为直线L1、将连接上述中间主体部的外形线与上述扩径部的外形线的边界点和上述长脚部的外形线与上述锥部的外形线的边界点的直线设为直线L2、将上述直线L1和上述直线L2所构成的角中较小的角的角度设为G时，满足G≥163°。

根据上述构成3，构成为满足G≥163°，从绝缘体的中间主体部至扩径部的部位中，其外径缓慢变化。因此，能够分散对中间主体部和扩径部的边界部施加的应力。其结果是，能够更进一步切实地抑制中间主体部和扩径部的边界部中的绝缘体的破裂，能够进一步实现耐久性的提高。

构成4.本构成的火花塞根据上述构成1至3中任一构成，其特征在于，将沿着上述轴线的上述长脚部的长度设为K(mm)、将上述火花塞的质量设为M(g)时，满足(M/B)×K≤25.0(g/mm)。

根据上述构成4，将长脚部的长度设为K(mm)、将火花塞的质量设为M(g)，构成为满足(M/B)×K≤25.0(g/mm)。即，在对绝缘体施加冲击时，对长脚部和锥部的边界部，施加与质量M和长度K的乘积对应的应力，但通过满足(M/B)×K≤25.0，与上述边界部的机械强度相当的截面积B充分大。因此，上述边界部能够充分抵抗上述应力。因此，能够更进一步切实地抑制长脚部和锥部的边界部中的绝缘体的破裂，能够更进一步提高耐久性。

构成5.本构成的火花塞根据上述构成1至4中的任一构成，其特征在于，上述绝缘体具有：

中间主体部，从上述锥部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，与上述长脚部相比为大径；以及

扩径部，从该中间主体部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，外径朝向上述轴线方向后端侧扩径，

并且在上述轴孔内设置有玻璃密封部，该玻璃密封部通过烧成包含玻璃粉末的玻璃粉末混合物而成，固定上述绝缘体、上述中心电极和上述端子电极中的至少一个，

上述玻璃密封部的后端与上述中间主体部和上述扩径部的边界相比位于上述轴线方向前端侧。

为了固定中心电极等和绝缘体，在轴孔内设置有玻璃密封部。在此，玻璃密封部通过烧成玻璃粉末混合物而形成，在烧成时，对位于其外周的绝缘体施加热应力。此时，若中间主体部和扩径部的边界部位于玻璃密封部的外周，则与为了抵抗应力的集中而要求高机械强度的部位无关地，该边界部由于热应力的影响，故有可能其机械的强度降低。

对此，根据上述构成5，玻璃密封部的后端与中间主体部和扩径部的边界相比位于轴线方向前端侧。即，在上述边界的内周侧没有配置玻璃密封部。因此，在烧成时，来自玻璃密封部的热应力没有施加到中间主体部和扩径部的边界部。其结果是，能够更切实地抑制上述边界部的强度降低，进而能够更有效防止上述边界部中的绝缘体的破裂。

附图说明

图1是表示火花塞的构成的局部剖切主视图。

图2是表示绝缘子相对于主体配件的卡定部分等的放大剖视图。

图3是用于说明在从长脚部到锥部的外形线弯曲时的、长脚部和锥部的边界的放大剖视图。

图4是表示中间主体部和扩径部等的放大剖视图。

图5是用于说明角度G的绝缘子的放大剖视图。

图6是用于说明在从中间主体部到弯曲部的外形线弯曲时的、中间主体部和弯曲部的边界的放大剖视图。

图7是表示长脚部的长度K等的绝缘子前端部的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明一个实施方式。图1是表示火花塞1的局部剖切主视图。此外，图1中，将火花塞1的轴线CL1方向设为附图中的上下方向、将下侧设为火花塞1的前端侧、将上侧设为后端侧，从而进行说明。

火花塞1由作为呈筒状的绝缘体的绝缘子2、和配置于该绝缘子2的外周的筒状的主体配件3等构成。

绝缘子2公知通过烧成氧化铝等而形成，在其外形部，从前端侧依次具有长脚部10、锥部11、中间主体部12、扩径部13、大径部14、缩径部15和后端侧主体部16。

长脚部10形成于绝缘子2的前端部，且构成为至少其前端侧的外径朝向轴线CL1方向后端侧而逐渐扩径。锥部11从长脚部10的后端向轴线CL1方向后端侧延伸，其外径朝向轴线CL1方向后端侧而扩径。中间主体部12从锥部11的后端向轴线CL1方向后端侧延伸，与长脚部10相比为大径，并且沿着轴线CL1方向具有一定的外径。扩径部13从中间主体部12的后端向轴线CL1方向后端侧延伸，其外径朝向轴线CL1方向后端侧而扩径。大径部14从扩径部13的后端向轴线CL1方向后端侧延伸，与中间主体部12相比为大径，并且沿着轴线CL1方向具有一定的外径。缩径部15从大径部14的后端向轴线CL1方向后端侧延伸，其外径朝向轴线CL1方向后端侧而缩径。后端侧主体部16从缩径部15的后端朝向轴线CL1方向后端侧延伸，其大部分沿着轴线CL1具有一定的外径。

而且，绝缘子2中的长脚部10的前端部和后端侧主体部16的最前端部以外的部位露出于主体配件3的外部，锥部11、中间主体部12、大径部14等容纳于主体配件3的内部。另外，绝缘子2通过上述锥部11卡定到主体配件3。

而且，在绝缘子2中贯通形成有沿着轴线CL1延伸的轴孔4，在该轴孔4的前端侧***设置有中心电极5。该中心电极5具有由热传导性优异的金属〔例如，铜、铜合金、纯镍(Ni)等〕构成的内层5A、和由以Ni为主成分的Ni合金构成的外层5B。另外，中心电极5的整体呈棒状(圆柱状)，其前端部分从绝缘子2的前端突出。

而且，端子电极6以从绝缘子2的后端突出的状态***并固定到轴孔4的后端侧。

而且，在轴孔4内的中心电极5与端子电极6之间配置有呈圆柱状的导电性的电阻体7。另外，在轴孔4内的电阻体7的两端侧设置有导电性的玻璃密封部8，该导电性的玻璃密封部8通过使包含导电性物质、玻璃粉末等的玻璃粉末混合物以压缩状态烧成而构成。通过玻璃密封部8，绝缘子2和中心电极5及端子电极6被固定，并且电连接中心电极5和端子电极6。

而且，上述主体配件3通过低碳钢等金属形成为筒状，在其内周形成有向径向内侧突出的台阶部17。台阶部17具有直接或间接卡定上述锥部11的卡定面17S，在本实施方式中，经由圆环状的密封片18，锥部11间接卡定于卡定面17S。此外，在锥部11和台阶部17之间设置上述密封片18，从而保持燃烧室内的气密性，防止进入到在燃烧室内暴露的绝缘子2的长脚部10与主体配件3的内周面的间隙的燃料气体向外部泄露。

而且，在主体配件3的外周面形成有用于将火花塞1螺合到燃烧装置(例如，内燃机、燃料电池改质器等)的安装孔的外螺纹部19，该外螺纹部19的至少一部分位于上述台阶部17的外周侧。另外，在外螺纹部19的后端侧，底座部20朝向外周侧突出形成，环状的衬垫22嵌入外螺纹部19后端的螺纹颈21。而且，在主体配件3的后端侧设置有在将主体配件3安装于燃烧装置时卡合扳手等工具的截面六边形状的工具卡合部23。另外，在主体配件3的后端部设置有朝向径向内侧屈曲的铆接部24。

而且，绝缘子2相对于主体配件3从其后端侧朝向前端侧***，在自身的锥部11经由密封片18而卡定到台阶部17的状态下，使主体配件3的后端侧的开口部向径向内侧铆接、即形成上述铆接部24，从而固定到主体配件3。

另外，为了更完善铆接所产生的密闭，在主体配件3的后端侧，环状的环部件25、26介于主体配件3与绝缘子2之间，在环部件25、26间填充有滑石(talc)27的粉末。即，主体配件3经由密封片18、环部件25、26和滑石27而保持绝缘子2。

另外，在主体配件3的前端部接合有在大致中间部分弯折的棒状的接地电极28。而且，在接地电极28的前端部与中心电极5的前端部之间形成有火花放电间隙29，在该火花放电间隙29，在大致沿着轴线CL1的方向上进行火花放电。

而且，在本实施方式中，为了谋求火花塞1的小型化(小径化)，主体配件3设为小径化，且上述外螺纹部19的螺纹径为M12以下。并且，伴随主体配件3的小径化，配置于主体配件3的内周的绝缘子2也小径化，绝缘子2形成为较薄壁。

然而，在对火花塞1施加由振动等而产生的冲击时，应力经由主体配件3传导到绝缘子2，尤其对绝缘子2中外径急剧变化的部位施加较大的应力。因此，应力集中施加到外径急剧变化的长脚部10和锥部11的边界部31。并且，伴随燃烧装置的动作，在成为上述边界部31过热、边界部31的机械强度降低的状态时，若对绝缘子2施加应力，则如上所述由于绝缘子2为较薄壁，因而有可能在上述边界部31产生绝缘子2的破裂。

因此，在本实施方式中，为了防止因过热产生强度降低而引起的上述边界部31中的绝缘子2的破裂，如图2所示，在将经过长脚部10与锥部11的边界且与轴线CL1正交的截面中的、绝缘子2的截面积设为B(mm²)，将经过卡定面17S的前端且与轴线CL1正交的截面中的主体配件3的截面积设为C(mm²)时，满足C/B≤3.50。

另一方面，在上述截面积C设为过度小的情况(将绝缘子2的热量向燃烧装置侧传导时的热引导路径的长度极端短的情况)下，上述边界部31非常急剧冷却。因此，对边界部31施加较大的热冲击，有可能在边界部31产生绝缘子2的破裂。

鉴于上述内容，在本实施方式中，为了缓和施加到边界部31的热冲击，构成为满足2.80≤C/B。

此外，上述截面积C能够通过将以外螺纹部19中的山部分的外径为直径的圆的面积减去以卡定面17S的前端的内径为直径的圆的面积而算出。

另外，如图3所示，在包含轴线CL1的截面中，在从长脚部10至锥部11的外形线为弯曲线状的情况下，位于长脚部10和锥部11的边界(后述的边界点P3)是指在上述截面中分别下述的假想直线VL1与假想直线VL2的交点CP1。此外，假想直线VL1是指长脚部10的外形线中位于上述弯曲线状的部位的正前端侧的直线状的外形线朝向轴线CL1方向后端侧延长而成直线。另外，假想直线VL2是指锥部11的外形线中位于上述弯曲线状的部位的正后端侧的直线状的外形线朝向轴线CL1方向前端侧延长而成的直线。

而且，如上所述，在对绝缘子2施加冲击时，尤其对绝缘子2中外径急剧变化的部位施加较大的应力，因此也有可能在中间主体部12和长脚部13的边界部32产生绝缘子2的破裂。

对此，在本实施方式中，为了防止上述边界部32中的绝缘子2的破裂，在将火花塞1的质量设为M(g)、如图4所示将经过中间主体部12与扩径部13的边界且与轴线CL1正交的截面中的绝缘子的截面积设为A(mm²)时，满足M/A≤1.40(g/mm²)。

而且，为了谋求对边界部32施加的应力的降低，如图5(图5中仅表示绝缘子2)所示，在将分别下述的直线L1与直线L2所构成的角中较小的角度设为G时，满足G≥163°。此外，直线L1是指在包含轴线CL1的截面中将大径部14的外形线与缩径部15的外形线的边界点P1、和中间主体部12的外形线与扩径部13的外形线的边界点P2进行连接的直线。另外，直线L2是指在包含轴线CL1的截面中将上述边界点P2、和长脚部10的外形线与锥部11的外形线的边界点P3进行连接的直线。

此外，如图6所示，在包含轴线CL1的截面中从中间主体部12至扩径部13的外形线为弯曲线状的情况下，中间主体部12和扩径部13的边界(边界点P2)是指在上述截面中分别下述的假想直线VL3和假想直线VL4的交点CP2。在此，假想直线VL3是指中间主体部12的外形线中位于上述弯曲线状的部位的正前端侧的直线状的外形线朝向轴线CL1方向后端侧延长而成的直线。另外，假想直线VL4是指扩径部13的外形线中位于上述弯曲线状的部位的正后端侧的直线状的外形线朝向轴线CL1方向前端侧延长而成的直线。

而且，在包含轴线CL1的截面中，在从大径部14至缩径部15的外形线为弯曲线状的情况下，上述边界点P1是指大径部14的外形线中位于上述弯曲线状的部位的正前端侧的直线状的外形线朝向轴线CL1方向后端侧延长而成的假想直线、与缩径部15的外形线中位于上述弯曲线状的部位的正后端侧的直线状的外形线朝向轴线CL1方向前端侧延长而成的假想直线的交点。

而且，在本实施方式中，为了进一步切实地防止施加冲击时的上述边界部31中的绝缘子2的破裂，如图7所示，将沿着轴线CL1的长脚部10的长度设为K(mm)时，满足(M/B)×K≤25.0(g/mm)(此外，如上所述，M为火花塞1的质量，B为经过长脚部10与锥部11的边界且与轴线CL1正交的截面中的绝缘子2的截面积)。

而且，为了提高上述边界部32的机械强度、进一步切实地防止边界部32中的绝缘子2的破裂，在本实施方式中，如图1所示，上述玻璃密封部8的后端与中间主体部12和扩径部13的边界(边界部32)相比位于轴线CL1方向前端侧。即，在上述边界部32的内周侧没有配置玻璃密封部8。

如以上详细叙述那样，根据本实施方式，构成为满足C/B≤3.50。即，相对于与上述边界部31的受热量相当的截面积B，与将绝缘子2的热量向燃烧装置传导时的热引导路径的长度相当的截面积C没有过度大。因此，能够将上述边界部31的热量向燃烧装置迅速传导，能够更切实地抑制绝缘子2的过热。其结果是，能够更切实地防止上述边界部31中的绝缘子2的机械强度的降低，能够有效防止施加应力时的绝缘子2的破裂。

另一方面，在本实施方式中，构成为满足2.80≤C/B，因此能够防止上述边界部31急剧冷却。其结果是，能够缓和施加于边界部31的热冲击。其结果是，能够更切实地防止因热冲击引起的上述边界部31中的绝缘子2的破裂。

综上所述，根据本实施方式，在长脚部10和锥部11的边界部31，能够更切实地实现抑制因过热引起的机械强度的降低、和热冲击的缓和这两方。其结果是，能够有效抑制上述边界部31中的绝缘体的破裂，能够实现优异的耐久性。

而且，在本实施方式中，构成为满足(M/B)×K≤25.0(g/mm)。即，在对绝缘子2施加冲击时，对上述边界部31施加有与质量M和长度K的乘积对应的应力，但通过满足(M/B)×K≤25.0，与上述边界部31的机械强度相当的截面积B充分大。因此，上述边界部31能够充分抵抗上述应力。因此，能够更进一步切实地抑制上述边界部31中的绝缘子2的破裂，能够更进一步提高耐久性。

另外，在本实施方式中，构成为满足M/A≤1.40(g/mm²)。即，在施加冲击时，对中间主体部12和扩径部13的边界部32施加有与质量M对应的应力，但与上述边界部32的机械强度相当的截面积A充分大。因此，上述边界部32能够充分抵抗上述应力。其结果是，能够更切实地防止上述边界部32中的绝缘子2的破裂，与上述边界部31中的绝缘子2的破裂抑制效果相辅相成而能够实现更优异的耐久性。

而且，构成为满足G≥163°，且在从绝缘子2中的中间主体部12至扩径部13的部位，其外径缓慢变化。因此，能够使对边界部32施加的应力分散。其结果是，能够更进一步切实地抑制边界部32中的绝缘子2的破裂，能够实现进一步耐久性的提高。

而且，玻璃密封部8的后端与中间主体部12和扩径部13的边界相比位于轴线CL1方向前端侧，在上述边界的内周侧没有配置玻璃密封部8。因此，在烧成时，来自玻璃密封部8的热应力能够不施加到边界部32。其结果是，更切实地抑制边界部32的强度降低，进而能够更有效防止上述边界部32中的绝缘子2的破裂。

接着，为了确认上述实施方式所达到的作用效果，通过将外螺纹部的螺纹径设为M10或M12、且对上述截面积B、C(mm²)进行各种变更，制作变更了C/B的值的火花塞的样品，对各样品进行实机冷热试验和热冲击试验。

实机冷热试验的概要如下。即，将样品安装到预定的发动机后，加热燃烧室内直至发生提前点火(早期着火)，接着，反复进行10次发动机为空转状态的冷热循环。之后，观察样品的绝缘子，确认绝缘子(尤其是长脚部与锥部的边界部)中有无破裂。

另外，热冲击试验的概要如下。即，将样品安装到通过空气使内部气冷的预定的套管。在此基础上，使用燃烧器将样品的绝缘子的前端部(位于火花放电间隙的附近的部位)加热到900℃，并且进行基于JISB8031所规定的耐冲击性试验的冲击试验(冲程22mm)，对样品施加1小时的冲击。之后，观察样品的绝缘子，确认绝缘子(尤其是长脚部与锥部的边界部)中有无破裂。

表1表示螺纹径为M10的样品中的两个试验的试验结果，表2表示螺纹径为M12的样品中的两个试验的试验结果。此外，分别准备20根C/B相同的样品，在各试验中，对C/B相同的10根样品进行试验。并且，在全部的10根样品中，在没有确认出绝缘子的破裂的情况下做出“○”的评价，另一方面，在10根样品中至少一根中，在确认出绝缘子的破裂的情况下做出“×”的评价。另外，在表1和表2中，作为参考，表示了上述卡定面的前端中的主体配件的内径D1、长脚部与锥部的边界中的绝缘子的外径D2、和轴孔的前端侧开口直径D3。而且，各样品均将工具卡合部的对边尺寸设为14mm。

表1

螺纹径：M10

表2

螺纹径：M12

如表1和表2所示，可知C/B小于2.80的样品由于实机冷热试验的冷热循环的反复而在绝缘子产生破裂。这是因为，由于长脚部和锥部的边界部与发动机之间的距离小，故在空转时上述边界部急剧冷却，对边界部施加了较大的热冲击。

另外，确认了C/B大于3.50的样品在进行热冲击试验时产生了绝缘子的破裂。这是因为，由于长脚部和锥部的边界部与发动机之间的距离大，故不能将上述边界部的热量迅速引导到发动机侧，上述边界部过热，导致其强度降低。

与之相对，在两个试验中，可知满足2.80≤C/B≤3.50的样品没有发生绝缘子的破裂，具有优异的耐久性。

根据上述两个试验的结果，为了防止长脚部和锥部的边界部的过热并且缓和上述边界部施加的热冲击，从而有效防止长脚部和锥部的边界部中的绝缘子的破裂，优选满足2.80≤C/B≤3.50。

接着，在主体配件的螺纹径设为M10或M12的基础上，通过变更上述质量M(g)和上述截面积A(mm²)，制作将M/A(g/mm²)的值设为各种不同并且将角度G(°)进行各种变更的火花塞的样品，对各样品进行落下试验。

落下试验的概要如下。即，在将样品安装到预定的套管的状态下，从2.5m的高度落下。之后，观察样品的绝缘子，确认绝缘子(尤其是中间主体部与扩径部的边界部)中有无破裂。

表3~表5表示螺纹径为M10的样品的试验结果，表6~表8表示螺纹径为M12的样品的试验结果。此外，分别准备10根M/A和角度G相同的样品，对各样品进行落下试验。并且，在全部的10根样品中，在没有确认出绝缘子的破裂的情况下，作为破裂抑制效果非常优异而做出“◎”的评价，在10根样品中1~5本的样品中，在确认出绝缘子的破裂的情况下，作为具有优异的破裂抑制效果而做出“○”的评价，另一方面，在10根样品中6~10根样品中，在确认出绝缘子的破裂的情况下，作为破裂抑制效果稍稍变差而做出“△”的评价。另外，在表3~表8中，作为参考，表示了上述中间主体部的外径D4、和轴孔中配置有玻璃密封部的部位的内径D5。而且，各样品均将工具卡合部的对边尺寸设为14mm。而且，在螺纹径为M10的样品中C/B为3.38，在螺纹径为M12的样品中C/B为3.21。

表3

螺纹径：M10

表4

螺纹径：M10

表5

螺纹径：M10

表6

螺纹径：M12

表7

螺纹径：M12

表8

螺纹径：M12

如表3~表8所示，可知对于满足M/A≤1.40的样品，中间主体部和扩径部的边界部中的绝缘子的破裂抑制效果优异。这是因为，由于与中间主体部和扩径部的边界部中的机械强度相当的截面积A相对于在落下时与施加于上述边界部的应力相当的火花塞的质量M充分大，故上述边界部能够充分抵抗上述应力。

而且，可知满足G≥163°的样品也是绝缘子的破裂抑制效果优异。这是因为，由于从中间主体部至扩径部，其外径缓慢变化，故在落下时上述边界部施加的应力分散。

另外，确认了尤其是满足M/A≤1.40和G≥163°这两方的样品具有非常优异的破裂抑制效果。

根据上述试验的结果，从更有效防止中间主体部和扩径部的边界部中的绝缘子的破裂且更进一步实现优异的耐久性的观点出发，更优选满足M/A≤1.40或G≥163°，更进一步优选满足M≤1.40和G≥163°这两方。

接着，在主体配件的螺纹径为M10或M12的基础上，通过变更上述质量M(g)、上述截面积B(mm²)、和长脚部的长度K(mm)，制作(M/B)×K(g/mm)的值为各种不同的火花塞的样品，对各样品进行从2.5m至3.0m变更落下距离的上述落下试验。此外，在该试验中，确认长脚部与锥部的边界部中有无破裂。

表9~表11表示螺纹径为M10的样品的试验结果，表12~表14表示螺纹径为M12的样品的试验结果。此外，分别准备10根(M/B)×K相同的样品，对各样品进行落下试验。并且，在全部的10根样品中，在没有确认出绝缘子的破裂的情况下，作为破裂抑制效果非常优异而做出“○”的评价，另一方面，在10根样品中至少一根中，在确认出绝缘子的破裂的情况下，作为稍稍容易产生破裂而做出“△”的评价。另外，在表9~表14中，作为参考，表示了上述内径D1、外径D2、开口直径D3、截面积C和C/B。而且，各样品均将工具卡合部的对边尺寸设为14mm，角度G设为163°，且M/A≤1.40。

表9

螺纹径：M10

表10

螺纹径：M10

表11

螺纹径：M10

表12

螺纹径：M12

表13

螺纹径：M12

表14

螺纹径：M12

如表9~表14所示，可知在满足(M/B)×K≤25.0的样品中，从高度3.0m的距离落下，不受更大的冲击的影响，而能够有效抑制长脚部和锥部的边界部中的绝缘子的破裂。这是因为，由于与上述边界部的机械强度相当的截面积B充分大，故上述边界部具备能够充分抵抗与质量M和长度K的乘积对应的应力的强度。

根据上述试验的结果，为了更有效防止长脚部和锥部的边界部中的绝缘子的破裂、而且实现优异的耐久性，进一步优选满足(M/B)×K≤25.0。

接着，以中间主体部和扩径部的边界为基准，将轴线方向前端侧设为+侧、将轴线方向后端侧设为-侧，变更轴线内中的玻璃密封部的配置位置，从而制作使从上述边界至玻璃密封部的后端的距离X(mm)进行各种不同的火花塞的样品，对各样品进行挠曲试验。

挠曲试验的概要如下。即，将火花塞固定于预定的试验台之后，基于JIS B8031所规定的绝缘体弯曲强度试验，对绝缘子的后端部施加负荷，计测在中间主体部和扩径部的边界部产生绝缘子的破裂时的负荷(破坏负荷)。

表15表示该试验的试验结果。此外，样品的螺纹径为M10或M12，将螺纹径为M10的样品的C/B设为3.33，将螺纹径为M12的样品的C/B设为3.21。另外，各样品均满足M/A≤1.40和(M/B)×K≤25.0。

表15

如表15所示，可知距离X为正数的样品即玻璃密封部的后端与中间主体部和扩径部的边界相比位于前端侧、且在上述边界的内侧没有配置玻璃密封部的样品的破坏负荷更大，具有优异的机械强度。这是因为，能够更切实地防止在烧成玻璃密封部时产生的热应力施加到中间主体部和扩径部的边界部。

根据上述试验的结果，为了进一步提高中间主体部和扩径部的边界部中的机械强度、且进一步提高耐久性，优选玻璃密封部的后端与中间主体部和扩径部的边界相比位于轴线方向前端侧。

此外，不限于上述实施方式的记载内容，例如也可以如下进行实施。不必说，显然也可以是以下未例示的其他应用例、变更例。

(a)在上述实施方式中，火花塞1通过在火花放电间隙29中产生火花放电，对燃料气体进行着火，但能够适应本发明的技术思想的火花塞的构成不限于此。因此，例如，在绝缘子的前端部具有腔部(空间)，对于通过喷出腔部中生成的等离子体而对燃料气体进行着火的火花塞(等离子体喷射火花塞)，也可以适用本发明的技术思想。

(b)在上述实施方式中，为了确保燃烧室内中高气密性，设置有滑石27。与之相对，对于不具有滑石27而能够确保燃烧室内高气密性的火花塞，也可以适用本发明的技术思想。因此，例如，对于如下的火花塞也可以适用本发明的技术思想：不具有衬垫22而形成为锥状的底座部20的前端面直接接触到发动机头的类型(圆锥片类型)的火花塞；不具备环部件25、26和滑石27而通过热铆接形成的铆接部24直接接触到绝缘子2的缩径部15的类型(热铆接类型)的火花塞。

在(c)上述实施方式中，具体说明了接地电极28接合到主体配件3的前端部的情况，但也能够适用于通过削出主体配件的一部分(或，预先溶接到主体配件的前端配件的一部分)而形成接地电极的情况(例如，日本特开2006-236906号公报等)。

(d)在上述实施方式中，工具卡合部23为截面六边形状，但关于工具卡合部23的形状，不限于上述形状。例如，也可以是Bi-HEX(变形12边)形状〔ISO22977：2005(E)〕等。

Claims (5)

1.一种火花塞，具有：

绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔；

中心电极，***并设置于上述轴孔的前端侧；

主体配件，配置于上述绝缘体的外周，

上述绝缘体具有：

长脚部，位于前端部；以及

锥部，从该长脚部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，朝向上述轴线方向后端侧扩径，

上述主体配件具有：

台阶部，向径向内侧突出，具有直接或间接地卡定上述锥部的卡定面；以及

外螺纹部，位于该台阶部的外周侧，用于螺合到燃烧装置的安装孔，

上述火花塞的特征在于，

上述外螺纹部的螺纹径为M12以下，

将经过上述长脚部与上述锥部的边界且与上述轴线正交的截面中的上述绝缘体的截面积设为B(mm²)，

将经过上述卡定面的前端且与上述轴线正交的截面中的上述主体配件的截面积设为C(mm²)时，

满足2.80≤C/B≤3.50。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

上述绝缘体具有：

中间主体部，从上述锥部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，与上述长脚部相比为大径；以及

扩径部，从该中间主体部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，外径朝向上述轴线方向后端侧扩径，

将经过上述中间主体部与上述扩径部的边界且与上述轴线正交的截面中的上述绝缘体的截面积设为A(mm²)、将上述火花塞的质量设为M(g)时，满足M/A≤1.40(g/mm²)。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

上述绝缘体具有：

中间主体部，从上述锥部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，与上述长脚部相比为大径；

扩径部，从该中间主体部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，外径朝向上述轴线方向后端侧扩径；

大径部，从该扩径部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，与上述中间主体部相比为大径；以及

缩径部，从该大径部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，外径朝向上述轴线方向后端侧缩径，

在包含上述轴线的截面中，将连接上述大径部的外形线与上述缩径部的外形线的边界点和上述中间主体部的外形线与上述扩径部的外形线的边界点的直线设为直线L1、将连接上述中间主体部的外形线与上述扩径部的外形线的边界点和上述长脚部的外形线与上述锥部的外形线的边界点的直线设为直线L2、将上述直线L1和上述直线L2所构成的角中较小的角的角度设为G时，满足G≥163°。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的火花塞，其特征在于，

将沿着上述轴线的上述长脚部的长度设为K(mm)、将上述火花塞的质量设为M(g)时，满足(M/B)×K≤25.0(g/mm)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的火花塞，其特征在于，

上述绝缘体具有：

中间主体部，从上述锥部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，与上述长脚部相比为大径；以及

扩径部，从该中间主体部的后端向上述轴线方向后端侧延伸，外径朝向上述轴线方向后端侧扩径，

并且在上述轴孔内设置有玻璃密封部，该玻璃密封部通过烧成包含玻璃粉末的玻璃粉末混合物而成，固定上述绝缘体、上述中心电极和上述端子电极中的至少一个，

上述玻璃密封部的后端与上述中间主体部和上述扩径部的边界相比位于上述轴线方向前端侧。

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