CN107508146B - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制绝缘体相对于主体金属壳体的偏心的火花塞。在包含中心轴线的截面中，重叠部的轴线方向的长度L除以筒部中的与台阶部连接的连接位置处的外周的半径与腿部中的与台阶部连接的连接位置处的外周的半径之差D所得的值L/D为1.2以上，所述重叠部是主体金属壳体上的供密封件接触于主体金属壳体的金属接触面、与将绝缘体上的供密封件接触于绝缘体的接触面向与中心轴线正交的方向投影而落在主体金属壳体上的投影面相重叠的部分。通过满足L/D≥1.2，能够确保密封件在径向上对绝缘体的约束力，因此能够抑制绝缘体相对于主体金属壳体的偏心。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种火花塞，尤其涉及一种能够抑制绝缘体相对于主体金属壳体的偏心的火花塞。

背景技术

在使用于内燃机的火花塞中，在主体金属壳体连接有与中心电极相对的接地电极，主体金属壳体安装在保持中心电极的绝缘体的外周(例如专利文献1)。火花塞通过在中心电极与接地电极之间进行火花放电，对曝露在两电极之间的混合气进行点火，从而形成火焰核。近年来，从内燃机的设计等的观点考虑，要求火花塞的小径化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－12410号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，由于伴随着火花塞的小径化，使得主体金属壳体的内周面与绝缘体的外周面之间的距离变短，因此，当绝缘体相对于主体金属壳体的偏心变得显著时，有可能发生主体金属壳体(尤其是顶端附近)与绝缘体之间的放电(以下称为“横向跳火”)。

本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的在于，提供一种能够抑制绝缘体相对于主体金属壳体的偏心的火花塞。

用于解决问题的方案和发明的效果

为了达成该目的而采用技术方案1所述的火花塞，绝缘体具有：圆筒状的筒部，其沿着中心轴线配置；圆筒状的腿部，其外径小于筒部的外径；以及台阶部，该台阶部具有外周面，该台阶部的外周面将腿部的外周面和筒部的外周面连起来。中心电极沿着中心轴线配置在绝缘体的内侧。筒状的主体金属壳体的主体部配置在筒部的径向外侧，与主体部的轴线方向的顶端连接的凸起部的向径向内侧伸出的后端面与台阶部的外周面相对。在台阶部与凸起部之间配置有密封件。与主体金属壳体连接的接地电极与中心电极相对。

在包含中心轴线的截面中，重叠部的轴线方向的长度L除以筒部中的同台阶部连接的连接位置处的外周的半径与腿部中的同台阶部连接的连接位置处的外周的半径之差D所得的值L/D为1.2以上，所述重叠部是主体金属壳体上的供密封件接触于主体金属壳体的金属接触面、与将绝缘体上的供密封件接触于绝缘体的接触面向与中心轴线正交的方向投影而落在主体金属壳体上的投影面相重叠的部分长度。D对施加于密封件的压力产生影响，L对约束绝缘体的密封件的面积产生影响。通过满足L/D≥1.2，能够确保密封件在径向上对绝缘体的约束力，因此具有能够抑制绝缘体相对于主体金属壳体的偏心的效果。

采用技术方案2所述的火花塞，在密封件中，与凸起部的后端面和台阶部的外周面接触的第1部配置于凸起部的后端面与台阶部的外周面之间，与主体部的内周面和筒部的外周面接触的第2部配置于主体部的内周面与筒部的外周面之间。与凸起部的内周面和腿部的外周面接触的第3部配置于凸起部的内周面与腿部的外周面之间，凸起部的内周面与后端面相连且配置在腿部的径向外侧。由于密封件的第1部、第2部以及第3部约束绝缘体，因此，不仅具有技术方案1的效果，还能够提高抑制绝缘体相对于主体金属壳体的偏心的效果。

采用技术方案3所述的火花塞，在主体金属壳体中，设于自凸起部的后端面到凸起部的内周面的范围内的突出部比凸起部的内周面朝向与中心轴线正交的方向突出。由于密封件的一部分配置于突出部与绝缘体之间，因此，与未设有突出部的情况相比，能够增大密封件的约束力。因此，不仅具有技术方案1或技术方案2的效果，还能够提高抑制绝缘体相对于主体金属壳体的偏心的效果。

采用技术方案4所述的火花塞，在包含中心轴线的截面中，突出部的距凸起部的内周面的高度除以凸起部的内周面与腿部的外周面之间的间隙的距离所得的值为0.93以下，因此能够不使突出部与绝缘体接触。因此，不仅具有技术方案3的效果，还具有能够防止因突出部的接触而导致绝缘体的损伤的效果。

采用技术方案5所述的火花塞，主体金属壳体至少在主体部的外周面具有公称直径为10mm以下的螺纹部。对于包括公称直径为10mm以下的螺纹部的火花塞，当绝缘体相对于主体金属壳体的偏心变得显著时，容易产生横向跳火，但能够利用密封件来抑制绝缘体相对于主体金属壳体的偏心，因此，不仅具有技术方案1～技术方案4中任一项的效果，还具有能够抑制横向跳火的效果。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的火花塞的剖视图。

图2是将由图1的II所示的部分放大地图示后的火花塞的剖视图。

图3是第2实施方式的火花塞的剖视图。

图4是第3实施方式的火花塞的剖视图。

附图标记说明

10、110、130、火花塞；20、111、131、主体金属壳体；26、主体部；27、132、凸起部；29、螺纹部；31、133、后端面；33、134、内周面；40、接地电极；50、135、绝缘体；53、筒部；54、136、台阶部；55、腿部；56、58、外周面；60、120、140、密封件；61、121、第1部；62、122、第2部；63、123、第3部；64、124、141、金属接触面；65、125、142、接触面；70、中心电极；104、105、138、139、连接位置；112、突出部；D、差；G、间隙的距离；H、突出部的高度；L、重叠部的长度；O、中心轴线。

具体实施方式

以下，关于本发明的优选实施方式，参照附图进行说明。图1是本发明的第1实施方式的火花塞10被包含中心轴线O的面剖切所得到的剖视图。在图1中，将纸面下侧称为火花塞10的顶端侧，将纸面上侧称为火花塞10的后端侧。如图1所示那样，火花塞10具有主体金属壳体20、接地电极40、绝缘体50以及中心电极70。

主体金属壳体20是固定于内燃机的螺纹孔(未图示)的大致圆筒状的构件，主体金属壳体20由具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成。主体金属壳体20自后端侧向顶端侧去沿着中心轴线O按照端部21、工具卡合部22、槽部23、座部24、主体部26、凸起部27，伸长部28的顺序连接。端部21以及槽部23是用于紧固绝缘体50的部位，工具卡合部22是在将火花塞10安装于内燃机时供扳手等工具卡合的部位。在本实施方式中，主体金属壳体20是通过冷锻造加工等成形的。

凸起部27是向主体部26的径向内侧伸出的部位，其内径形成得比主体部26的内径小。凸起部27的后端面31随着自后端侧朝向顶端侧去而缩径。比座部24靠顶端侧的主体部26、凸起部27以及伸长部28在外周面形成有螺纹部29。在座部24与螺纹部29之间嵌入有环状的垫片95。在螺纹部29嵌在内燃机的螺纹孔时，垫片95被夹在座面25和内燃机(发动机缸盖)之间，从而将主体金属壳体20与内燃机之间的间隙密封。

接地电极40具有：电极母材41，其为金属制(例如镍基合金制)，且接合在主体金属壳体20的顶端(伸长部28的端面)；以及电极头42，其接合于电极母材41的顶端。电极母材41是以与中心轴线O相交的方式朝向中心轴线O弯曲的棒状的构件。电极头42是由铂、铱、钌、铑等贵金属或者以它们为主要成分的合金形成的构件，电极头42接合在与中心轴线O相交的位置。

绝缘体50是由机械特性、高温下的绝缘性优异的氧化铝等形成的大致圆筒状的构件。绝缘体50自后端侧向顶端侧去沿着中心轴线O按照后部51、突出部52、筒部53、台阶部54、腿部55的顺序连接，形成有沿着中心轴线O贯通的轴孔59。绝缘体50***主体金属壳体20，在绝缘体50的外周固定主体金属壳体20。绝缘体50的后部51的后端以及腿部55的顶端分别自主体金属壳体20露出。腿部55配置在主体金属壳体20的伸长部28的径向内侧。伸长部28的内周面32与腿部55的外周面58隔开规定的间隔地相对。

突出部52是向后部51的径向外侧伸出的部位，突出部52配置在主体金属壳体20的槽部23的径向内侧。筒部53配置在主体部26的径向内侧，腿部55配置在伸长部28的径向内侧。位于筒部53与腿部55之间的台阶部54形成有随着朝向顶端侧去而缩径的内周面以及外周面57(参照图2)。

密封件60是由比构成主体金属壳体20的金属材料软质的软钢板等金属材料形成的圆环状的板构件。可以根据需要，对密封件60实施渗碳处理、碳氮共渗处理。若将主体金属壳体20的端部21朝向绝缘体50向径向内侧弯边，则借助配置在绝缘体50的后部51外周的环状构件93、93以及夹在环状构件93、93之间的滑石等填充材料94，朝向主体金属壳体20的凸起部27按压绝缘体50。其结果，使密封件60被凸起部27和绝缘体50的台阶部54夹持，从而使密封件60塑性变形。密封件60气密地闭塞凸起部27与台阶部54之间的间隙。

中心电极70是在形成为有底筒状的电极母材的内部埋设导热性比电极母材优异的芯材73而成的棒状的电极。芯材73由铜或以铜为主要成分的合金形成。中心电极70具有配置在绝缘体50的台阶部54的头部71和沿着中心轴线O向顶端侧延伸的轴部72。

轴部72的顶端自轴孔59露出，且在轴部72的顶端接合有电极头74。电极头74是由铂、铱、钌、铑等贵金属或者以它们为主要成分的合金形成的柱状的构件，电极头74隔着火花间隙与接地电极40的电极头42相对。

端子金属件80是连接有高压电缆(未图示)的棒状的构件，端子金属件80由具有导电性的金属材料(例如低碳钢等)形成。端子金属件80的顶端侧配置在绝缘体50的轴孔59内。

电阻体90是用于抑制在火花产生时产生的电波噪声的构件，电阻体90配置在轴孔59内的、端子金属件80与中心电极70之间的部分。在电阻体90与中心电极70之间配置有具有导电性的玻璃密封件91，在电阻体90与端子金属件80之间配置有具有导电性的玻璃密封件92。玻璃密封件91分别与电阻体90和中心电极70接触，玻璃密封件92分别与电阻体90和端子金属件80接触。其结果，中心电极70与端子金属件80借助玻璃密封件91、92、电阻体90电连接。

火花塞10例如通过以下那样的方法制造。首先，将中心电极70自绝缘体50的轴孔59的靠后部51侧的位置***。中心电极70在轴部72的顶端接合有电极头74。中心电极70配置为头部71被台阶部54支承，且中心电极70的顶端部自轴孔59的顶端露出到外部。

接着，将玻璃密封件91的原料粉末自轴孔59放入，并填充于头部71的周围以及后端侧。使用压缩用棒构件(未图示)，对填充于轴孔59的玻璃密封件91的原料粉末进行预压缩。在成形的玻璃密封件91的原料粉末的成形体之上，填充电阻体90的原料粉末。使用压缩用棒构件(未图示)，对填充于轴孔59的电阻体90的原料粉末进行预压缩。接着，在电阻体90的原料粉末之上，填充玻璃密封件92的原料粉末。使用压缩用棒构件(未图示)，对填充于轴孔59的玻璃密封件92的原料粉末进行预压缩。

之后，将端子金属件80的顶端部81自轴孔59的后端侧***，以顶端部81接触玻璃密封件92的原料粉末的方式配置端子金属件80。接着，例如加热至比各原料粉末所含有的玻璃成分的软化点高的温度，并且将端子金属件80压入直到设于端子金属件80后端侧的伸出部82的顶端面抵接于绝缘体50的后端面，从而利用顶端部81对玻璃密封件91、92以及电阻体90的原料粉末施加轴线方向的载荷。其结果，各原料粉末被压缩、烧结，在绝缘体50的内部形成玻璃密封件91、92以及电阻体90。

接着，在将密封件60(塑性变形前的圆环状的构件)配置在预先接合有接地电极40的主体金属壳体20的凸起部27的后端面31之上之后，将绝缘体50自主体金属壳体20的端部21侧沿轴线方向***。在将环状构件93以及填充材料94***于端部21与绝缘体50之间之后，利用具有与端部21的弯边形状相对应的凹部的治具(未图示)，将端部21向轴线方向按压，使端部21向径向内侧弯曲。

由此，主体金属壳体20和绝缘体50固定在一起。槽部23在施加于主体金属壳体20的载荷的作用下，纵曲、弯曲变形。其结果，借助环状构件93以及填充材料94，绝缘体50的突出部52被端部21向轴线方向顶端侧按压。由此，密封件60被夹在绝缘体50的台阶部54与主体金属壳体20的凸起部27之间。其结果，密封件60塑性变形，密封件60与绝缘体50的台阶部54以及主体金属壳体20的凸起部27密合。

之后，将电极头42接合于接地电极40的电极母材41，并弯曲电极母材41使得接地电极40的电极头42与中心电极70的电极头74在轴线方向上相对，从而获得火花塞10。

参照图2说明密封件60。图2是将由图1的II所示的部分放大地图示后的火花塞10的包含中心轴线O的剖视图。在主体金属壳体20中，主体部26的内周面30与凸起部27的后端面31连接，凸起部27的后端面31与凸起部27的内周面33连接。凸起部27的后端面31随着朝向主体金属壳体20的顶端侧(图2下侧)去而缩径。在绝缘体50中，筒部53的外周面56与台阶部54的外周面57连接，外周面57与腿部55的外周面58连接。台阶部54的外周面57随着朝向绝缘体50的顶端侧(图2下侧)去而缩径。

密封件60具有第1部61、第2部62以及第3部63。第1部61是与凸起部27的后端面31和台阶部54的外周面57接触且配置于后端面31与外周面57之间的部位。第2部62是与主体部26的内周面30和筒部53的外周面56接触且配置于内周面30与外周面56之间的部位。第3部63是与凸起部27的内周面33和腿部55的外周面58接触且配置于内周面33与外周面58之间的部位。

第1部61、第2部62以及第3部63是在将主体金属壳体20组装于绝缘体50时通过密封件60的塑性变形而产生的部位，第1部61、第2部62以及第3部63形成为一体。由于形成有第2部62和第3部63，因此在主体金属壳体20上的自主体部26跨凸起部27的部位上形成有密封件60接触于主体金属壳体20的金属接触面64。同样地，在绝缘体50上的自筒部53跨腿部55的部位上形成有密封件60接触于绝缘体50的接触面65。

长度L是将接触面65向与中心轴线O(参照图1)正交的方向投影而落在主体金属壳体20上的投影面与金属接触面64相重叠的重叠部的轴线方向的长度。当因振动等而使绝缘体50相对于主体金属壳体20沿径向相对移动时，密封件60中的相当于重叠部的部位(长度L的区域)会承受压缩载荷，因此，能约束绝缘体50相对于主体金属壳体20的径向的移动。长度L越大，越能够抑制绝缘体50相对于主体金属壳体20的轴倾斜。

密封件60受到通过台阶部54作用于绝缘体50和主体金属壳体20的轴线方向的载荷。台阶部54的外周面57的面积会对由作用于绝缘体50和主体金属壳体20的轴线方向的载荷施加于密封件60的压力产生影响。若轴线方向的载荷的大小相同，则台阶部54的外周面57的轴线方向的投影面的面积越小，基于轴线方向载荷的密封件60的压力越大。密封件60的压力垂直地作用于凸起部27的后端面31，与中心轴线O正交的方向上的分力作为约束力作用于主体金属壳体20和绝缘体50。密封件60的压力越大，即台阶部54的外周面57的径向的长度越小，能够使对绝缘体50的径向上的移动进行约束的约束力越大。

台阶部54的外周面57的径向的长度是筒部53中的同台阶部54连接的连接位置105处的外周的半径与腿部55中的同台阶部54连接的连接位置104处的外周的半径之差D。在本实施方式中，在腿部55的外周面58与台阶部54的外周面57之间的分界、筒部53的外周面56与台阶部54的外周面57之间的分界分别设有圆角，因此，连接位置104、105通过以下方式求取。此外，由于连接位置104、105的求取方法相同，因此，在此说明连接位置104的求取方法，省略连接位置105的求取方法的说明。

首先，求取将台阶部54的外周面57向径向外侧延长的直线100与将腿部55的外周面58沿着中心轴线O(参照图1)延长的直线101之间的交点102。接着，划一条通过交点102且与中心轴线O正交的垂线103，将绝缘体50的外表面与垂线103之间的交点作为连接位置104。在分界设有倒角的情况下，用与此同样的方式求取连接位置。在腿部55的外周面58与台阶部54的外周面57之间的分界、筒部53的外周面56与台阶部54的外周面57之间的分界具有角的情况(没有设有圆角、倒角的情况)下，该分界的角为连接位置。

长度L和差D是根据绝缘体50的尺寸、绝缘体50与主体金属壳体20之间的间隙的大小、主体金属壳体20的后端面31的相对于中心轴线O的倾斜度、绝缘体50的外周面57的相对于中心轴线O的倾斜度、密封件60的厚度、密封件60的形状、绝缘体50的轴线方向的载荷的大小等而设定的。对火花塞10进行设定，使得长度L除以差D所得的值L/D为1.2以上。通过满足L/D≥1.2，能够确保密封件60在径向上对绝缘体50的约束力。由此，能够抑制绝缘体50相对于主体金属壳体20的偏心。

密封件60具有进入主体部26与筒部53之间的第2部62和进入凸起部27与腿部55之间的第3部63。由于密封件60的第1部61、第2部62以及第3部63约束绝缘体50，因此能够确保重叠部的轴线方向的长度L。由于能够抑制绝缘体50相对于中心轴线O(参照图1)的轴倾斜，因此能够提高抑制绝缘体50相对于主体金属壳体20的偏心的效果。

由于后端面31和外周面57相对于中心轴线O倾斜，因此，对于沿与后端面31和外周面57垂直的方向作用于后端面31和外周面57的载荷，该载荷的与轴线垂直的方向的分力作用于第1部61。与此相对，第2部62和第3部63沿着中心轴线O配置，因此，与第1部61相比，能够增大与轴线垂直的方向的约束力。因此，能够提高抑制绝缘体50相对于主体金属壳体20的偏心的效果。

只要能够抑制绝缘体50相对于主体金属壳体20的偏心，就能够使主体金属壳体20的伸长部28的内周面32与绝缘体50的腿部55的外周面58之间的间隔在整周范围内大致相等。其结果，例如即使是在螺纹部29的公称直径为10mm以下的小径的火花塞10的情况下，也能够抑制横向跳火。这是因为横向跳火容易在伸长部28的内周面32与腿部55的外周面58之间的间隔较小的部位产生。

接下来，参照图3来说明第2实施方式。在第2实施方式中，说明在主体金属壳体111的凸起部27的后端面31与内周面33之间的分界形成有突出部112的情况。此外，对于在第1实施方式中说明了的部分，标注相同的附图标记并在以下省略说明。图3是第2实施方式的火花塞110的包含中心轴线O的剖视图。在图3中，将主体金属壳体111的凸起部27的附近放大地图示。

火花塞110包括主体金属壳体111和绝缘体50。在主体金属壳体111中，主体部26的内周面30与凸起部27的后端面31连接，凸起部27的后端面31与凸起部27的内周面33连接。凸起部27的后端面31随着朝向主体金属壳体111的顶端侧(图3下侧)去而缩径。在凸起部27的后端面31与内周面33之间的分界形成有突出部112。突出部112呈圆环状存在于凸起部27的后端面31与内周面33之间的分界。突出部112的距凸起部27的内周面33的高度H被设定为凸起部27的内周面33与腿部55的外周面58之间的间隙的距离G的0.93以下。

此外，对于主体金属壳体111，在利用冷锻造加工形成外形之后，利用切削加工来形成主体部26和凸起部27。对于主体金属壳体111，代替将通过冷锻造加工而加工固化了的部分切削去除，在主体部26的内周面30和凸起部27的后端面31形成切削痕(未图示)。在该时刻，还未形成突出部112。

密封件120具有第1部121、第2部122以及第3部123。第1部121是与凸起部27的后端面31和台阶部54的外周面57接触且配置于后端面31与外周面57之间的部位。第2部122是与主体部26的内周面30和筒部53的外周面56接触且配置于内周面30与外周面56之间的部位。

第3部123是与突出部112和腿部55的外周面58接触且配置于突出部112与外周面58之间的部位。第3部123与突出部112的顶部(测得距内周面33的高度为H的部位)和腿部55的外周面58接触。

说明向绝缘体50组装主体金属壳体111的方法。在将密封件120(塑性变形前的圆环状的构件)配置在预先接合有接地电极40(参照图1)的主体金属壳体111的凸起部27的后端面31之上之后，将绝缘体50***主体金属壳体111。接着，借助环状构件93以及填充材料94，利用主体金属壳体111的端部21将绝缘体50的突出部52向轴线方向顶端侧按压，将密封件120按压于绝缘体50的台阶部54和主体金属壳体111的凸起部27。其结果，凸起部27塑性变形而形成突出部112，密封件120塑性变形而形成第1部121、第2部122以及第3部123，密封件120与台阶部54和凸起部27密合。

第1部121、第2部122以及第3部123形成为一体，从而在主体金属壳体111上的自主体部26跨凸起部27的部位上形成有密封件120接触于主体金属壳体111的金属接触面124。同样地，在绝缘体50上的自筒部53跨腿部55的部位上形成有密封件120接触于绝缘体50的接触面125。与第1实施方式同样地，对火花塞110进行设定，使得长度L除以差D所得的值L/D为1.2以上，该长度L是将接触面125向与中心轴线O(参照图1)正交的方向投影而落在主体金属壳体111上的投影面与金属接触面124相重叠的重叠部的轴线方向的长度。

在火花塞110中，由于在比凸起部27的内周面33朝向与中心轴线O正交的方向突出的突出部112与绝缘体50之间配置有第3部123(密封件120的一部分)，因此，与未设有突出部112的情况相比，能够增大第3部123的约束力。尤其是，由于第3部123与突出部112的顶部和腿部55的外周面58接触，因此，与金属接触面124不包含突出部112的顶部的情况相比，能够增大第3部123的约束力。

对于火花塞110，在包含中心轴线O的截面中，突出部112的距凸起部27的内周面33的高度H除以凸起部27的内周面33与腿部55的外周面58之间的间隙的距离G所得的值H/G为0.93以下，因此，在使用时，能够不使突出部112与绝缘体50接触。由于能够防止因突出部112的接触而导致的绝缘体50的损伤，因此能够兼顾密封件120的约束力的提升和长寿命化。

接下来，参照图4来说明第3实施方式。在第1实施方式和第2实施方式中，说明了密封件60包括第2部62和第3部63、密封件120包括第2部122和第3部123的情况。与此相对，在第3实施方式中，说明包括不具有第2部和第3部的密封件140的火花塞130。此外，对于在第1实施方式中说明的部分，标注相同的附图标记并在以下省略说明。图4是第3实施方式的火花塞130的包含中心轴线O的剖视图。图4将主体金属壳体131的凸起部132的附近放大地图示。

火花塞130包括主体金属壳体131和绝缘体135。在主体金属壳体131中，主体部26的内周面30与凸起部132的后端面133连接，凸起部132的后端面133与凸起部132的内周面134连接。凸起部132的后端面133随着朝向主体金属壳体131的顶端侧(图4下侧)去而缩径。在绝缘体135中，筒部53的外周面56与台阶部136的外周面137连接，外周面137与腿部55的外周面58连接。台阶部136的外周面137随着朝向绝缘体135的顶端侧(图4下侧)去而缩径。

密封件140与凸起部132的后端面133和台阶部136的外周面137接触且配置于后端面133与外周面137之间。在主体金属壳体131上的自主体部26跨凸起部132的部位上形成有密封件140接触于主体金属壳体131的金属接触面141。同样地，在绝缘体135上的自筒部53跨腿部55的部位上形成有密封件140接触于绝缘体135的接触面142。

与第1实施方式同样地，对火花塞130进行设定，使得长度L除以差D所得的值L/D为1.2以上，该长度L是将接触面142向与中心轴线O(参照图1)正交的方向投影而落在主体金属壳体131上的投影面与金属接触面141相重叠的重叠部的轴线方向的长度。差D是筒部53中的与台阶部136连接的连接位置139处的外周的半径与腿部55中的与台阶部136连接的连接位置138处的外周的半径之差。由于火花塞130被设定为L/D≥1.2，因此，除了密封件60的第2部62和第3部63所产生的效果以外，能够实现与第1实施方式相同的作用效果。

实施例

通过实施例进一步详细地说明本发明，但是本发明并不限定于该实施例。

试样1～试样10

在试样1～试样10中，对于形成于主体金属壳体外周的螺纹部的公称直径为10mm(公称直径为M10)的火花塞，使密封件的重叠部的长度L与差D之比L/D不同。差D是通过绝缘体的尺寸来设定的。长度L是通过使在将主体金属壳体组装于绝缘体时(将主体金属壳体弯边时)的轴线方向的载荷不同来设定的。在将主体金属壳体组装于绝缘体时，使用治具(未图示)进行了定心，以使绝缘体的中心轴线与主体金属壳体的中心轴线之间的距离(轴偏移)变小。

轴偏移是使用三维测量机测量出的。将试样固定在三维测量机，使三维测量机的探头与主体金属壳体的伸长部的内周面的顶端接触，检测伸长部的内周面的圆的坐标值，算出伸长部(内周面)的中心的坐标A。接着，使探头与绝缘体的腿部的外周面的、同伸长部(内周面)的圆相交的部分接触，检测腿部的外周面的圆的坐标，算出腿部(外周面)的中心的坐标B。记录下坐标B相对于坐标A的位置和坐标A与坐标B之间的距离。

通过使用X射线透视装置非破坏地观察包含中心轴线O的截面来测量长度L。在包含中心轴线O的截面中，密封件在隔着中心轴线O的两侧的两处出现，因此，L取出现在中心轴线O两侧的密封件的两处的平均值。非破坏观察的结果是，在试样7～试样10中，如在第1实施方式中说明那样在密封件上形成了第1部、第2部以及第3部。

对测量了长度L和轴偏移后的试样进行振动试验，在振动试验后，再次测量了轴偏移。振动试验参考了ISO11565(2006年版)3.4.4。对于对试样施加的振动，以每分钟1倍频程的速率扫描频率50Hz～500Hz的正弦振动。振动的加速度为30G(294m/s²)。在试验中，一边重复对试样施加如下的热循环一边向与试样的中心轴线正交的方向对试样施加了48小时的振动，热循环是：花30分钟自50℃升温到200℃，之后以200℃保持30分钟，再花1小时自200℃冷却到50℃。

对于试验前的坐标B相对于坐标A的位置和试验后的坐标B相对于坐标A的位置进行比较，并对坐标B的因试验而移动了的距离(轴偏移量)进行评价。在评价中，将轴偏移量为0.022mm以下的试样评价为“良好(○)”，将轴偏移量大于0.022mm的试样评价为“差(×)”。基准值的0.022mm是根据主体金属壳体的组装时(弯边时)的轴偏移的标准值和此时的平均值±3σ(标准偏差)的区间求取的。将试样1～试样10的L(mm)、D(mm)、L/D、轴偏移量(mm)和评价表示在表1中。

表1

	L(mm)	D(mm)	L/D	偏移(mm)	评价
						试样1	0.512	0.775	0.66	0.034	×
试样2	0.618	0.775	0.80	0.056	×
						试样3	0.610	0.775	0.79	0.088	×
试样4	0.671	0.775	0.87	0.025	×
						试样5	0.765	0.775	0.99	0.085	×
试样6	0.556	0.525	1.06	0.027	×
						试样7	0.630	0.525	1.20	0.020	○
试样8	0.661	0.525	1.26	0.016	○
						试样9	0.710	0.525	1.35	0.015	○
试样10	0.859	0.525	1.64	0.012	○

如表1所示，满足L/D≥1.2的试样7～试样10全部满足了轴偏移量的基准。与此相对，处于L/D＜1.2的范围内的试样1～试样6不满足轴偏移量的基准。由于在该试验中对试样施加热循环，因此，主体金属壳体重复进行轴线方向的膨胀和收缩，由此使主体金属壳体的组装时施加于密封件的压力降低。并且，由于试样被沿与轴线垂直的方向施加振动，因此容易产生轴偏移。

与此相对，通过使试样7～试样10满足L/D≥1.2，与试样1～试样6相比，能够提高在主体金属壳体的组装时施加于密封件的压力。即使因热循环而使在主体金属壳体的组装时施加于密封件的压力一定程度地降低，也能够确保密封件对绝缘体的约束力。其结果，可以推断出减小了试验前后的轴偏移量。

因而，即使是螺纹部的公称直径为10mm(公称直径为M10)的火花塞，也能够抑制安装于内燃机之后的随时间流逝发生的轴偏移，因此能够抑制可能由轴偏移导致的横向跳火。

另外，在试样7～试样10中，在密封件60(参照图2)上形成有第1部61、第2部62以及第3部63，因此，不仅存在与凸起部27的后端面31和台阶部54的外周面57接触的第1部61，而且，第2部62与主体部26和筒部53接触，第3部63与凸起部27的内周面33和腿部55的外周面58接触。其结果，能够利用第2部62和第3部63来获得与轴线垂直的方向的约束力，因此能够抑制绝缘体50相对于主体金属壳体20的轴偏移。

试样11～试样24

在试样11～试样24中，对于形成于主体金属壳体外周的螺纹部的公称直径为10mm(公称直径为M10)的火花塞，使形成于主体金属壳体的内周面的突出部的高度H同主体金属壳体与绝缘体之间的间隙的距离G之比H/G不同。距离G是通过主体金属壳体和绝缘体的尺寸来设定的。突出部的高度H是通过使在将主体金属壳体组装于绝缘体时(将主体金属壳体弯边时)的轴线方向的载荷不同来设定的。在将主体金属壳体组装于绝缘体时，使用治具(未图示)进行了定心，以使绝缘体的中心轴线与主体金属壳体的中心轴线之间的距离(轴偏移)变小。

通过使用X射线透视装置非破坏地观察包含中心轴线O的截面来测量突出部的高度H和距离G。在包含中心轴线O的截面中，突出部在隔着中心轴线O的两侧的两处出现，因此，高度H和距离G取出现在中心轴线O两侧的两处突出部的平均值。

对测量了高度H和距离G后的试样进行了与试样1～试样10相同的振动试验。使用X射线透视装置观察在试验后的试样的突出部附近的绝缘体上有无裂纹等损伤。在评价中，将在绝缘体上未产生裂纹等损伤的试样评价为“良好(○)”，将在绝缘体上产生了裂纹等损伤的试样评价为“差(×)”。将试样11～试样24的H(mm)、G(mm)、H/G(％)和评价表示在表2中。

表2

	H(mm)	G(mm)	H/G(％)	评价
					试样11	0.000	0.257	0.0	○
试样12	0.012	0.251	4.8	○
					试样13	0.024	0.250	9.6	○
试样14	0.061	0.253	24.1	○
					试样15	0.071	0.251	28.3	○
试样16	0.059	0.279	21.1	○
					试样17	0.082	0.277	29.6	○
试样18	0.082	0.267	30.7	○
					试样19	0.099	0.275	36.0	○
试样20	0.144	0.279	51.6	○
					试样21	0.070	0.075	93.3	×
试样22	0.231	0.246	93.9	×
					试样23	0.099	0.100	99.0	×
试样24	0.217	0.218	99.5	×

如表2所示，在满足H/G≤0.93的试样11～试样20中，绝缘体全部未产生裂纹等损伤。与此相对，在处于H/G＞0.93的范围内的试样21～试样24中，在绝缘体上产生了裂纹等损伤。在该试验中，可知，容易产生主体金属壳体与绝缘体之间的轴偏移，但在满足H/G≤0.93的试样11～试样20中，能够防止突出部碰撞到绝缘体，因此能够防止绝缘体的损伤。

另外，通过将密封件的一部分配置于突出部与绝缘体之间，能够利用突出部在径向上对密封件的一部分进行加压。由于能够相应地增大对绝缘体的约束力，因此能够进一步抑制绝缘体相对于主体金属壳体的轴偏移。

以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，能够容易地推断出，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改良变形。例如，接地电极40、密封件60的形状只是一个例子，能够适当地设定。同样地，主体金属壳体20、绝缘体50的形状、大小等也只是一个例子，能够适当地设定。

在上述实施方式中，针对在接地电极40设有电极头42、在中心电极70设有电极头74的情况进行了说明，但并不一定限于此，当然也能够省略电极头42、74。

在上述实施方式中，针对内置有电阻体90的火花塞10进行了说明，但并不一定限于此，当然也能够省略电阻体90。在该情况下，利用玻璃密封件91来接合端子金属件80和中心电极70。

在上述实施方式中，针对主体金属壳体20的端部21借助环状构件93以及填充材料94来紧固绝缘体50的情况进行了说明，但并不一定限于此。当然也能够省略环状构件93以及填充材料94，将主体金属壳体20的端部21向绝缘体50的突出部52弯边。

在第1实施方式中说明了在密封件60上形成有第2部62和第3部63的情况，在第2实施方式中说明了在密封件120上形成有第2部122和第3部123的情况，但并不一定限于此。只要满足L/D≥1.2的条件，当然能够适当设定密封件的形状、大小等并省略第2部62、122和第3部63、123中的任意一者。在该情况下，由于满足L/D≥1.2的条件，因此能够确保密封件对绝缘体50的约束力，从而能够抑制主体金属壳体20、111与绝缘体50之间的轴偏移。

Claims (5)

1.一种火花塞，该火花塞包括：

绝缘体，该绝缘体具有：圆筒状的筒部，其沿着中心轴线配置；圆筒状的腿部，其外径小于所述筒部的外径；以及台阶部，该台阶部具有外周面，该台阶部的外周面将所述腿部的外周面和所述筒部的外周面连起来；

中心电极，该中心电极沿着所述中心轴线配置在所述绝缘体的内侧；

筒状的主体金属壳体，该主体金属壳体具有：主体部，其配置在所述筒部的径向外侧；以及凸起部，其与所述主体部的轴线方向的顶端连接并且向径向内侧伸出，该凸起部的后端面与所述台阶部的所述外周面相对；

密封件，其配置在所述台阶部与所述凸起部之间；以及

接地电极，其与所述主体金属壳体连接，该接地电极与所述中心电极相对，

该火花塞的特征在于，

在包含所述中心轴线的截面中，重叠部的轴线方向的长度除以所述筒部中的同所述台阶部连接的连接位置处的外周的半径与所述腿部中的同所述台阶部连接的连接位置处的外周的半径之差所得的值为1.2以上，所述重叠部是所述主体金属壳体上的供所述密封件接触于所述主体金属壳体的金属接触面、与将所述绝缘体上的供所述密封件接触于所述绝缘体的接触面向与所述中心轴线正交的方向投影而落在所述主体金属壳体上的投影面相重叠的部分。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

所述密封件具有：

第1部，该第1部与所述凸起部的所述后端面和所述台阶部的所述外周面接触，且该第1部配置于所述凸起部的所述后端面与所述台阶部的所述外周面之间；

第2部，该第2部与所述主体部的内周面和所述筒部的所述外周面接触，且该第2部配置于所述主体部的所述内周面与所述筒部的所述外周面之间；以及

第3部，该第3部与所述凸起部的内周面和所述腿部的所述外周面接触，且该第3部配置于所述凸起部的内周面与所述腿部的所述外周面之间，所述凸起部的内周面与所述后端面相连且配置在所述腿部的径向外侧。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述主体金属壳体具有突出部，该突出部设于自所述凸起部的所述后端面到所述凸起部的内周面的范围内，且比所述凸起部的内周面朝向与所述中心轴线正交的方向突出，

所述密封件的一部分配置于所述突出部与所述绝缘体之间。

4.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，

在包含所述中心轴线的截面中，所述突出部的距所述凸起部的所述内周面的高度除以所述凸起部的所述内周面与所述腿部的所述外周面之间的间隙的距离所得的值为0.93以下。

5.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

所述主体金属壳体至少在所述主体部的外周面具有螺纹部，

所述螺纹部的公称直径为10mm以下。