JP2005251727A - スパークプラグおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 接地電極とハウジングとの接合強度を確実に確保可能にする。
【解決手段】 接地電極４０がハウジング１０に沈み込むように溶接することにより、接地電極４０とハウジング１０とは溶着状態になって強固に接合される。また、ハウジング１０の一端面のみならず、ハウジング１０の内周面にも溶接されるため、溶接面積が増加して接地電極とハウジングとの接合強度を高めることができる。抵抗溶接することにより、レーザ溶接よりも溶接時の溶接部の温度が低くなるため、溶接部が徐冷されて凝固割れが発生し難く、接合強度をより確実に確保することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、火花放電により混合気に着火するスパークプラグおよびその製造方法に関するものである。

従来のスパークプラグは、Ｉｒ（イリジウム）合金よりなる接地電極を、ハウジング端面にレーザ溶接により直接接合している（例えば、特許文献１参照）。また、ハウジング端面にＮｉ基合金からなる母材を固定し、Ｉｒを５０重量％以上含むＩｒ合金材を母材内部に挿入してレーザ溶接している（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２２２６８６号公報 特開２００１−２１０４４７号公報

従来技術のレーザ溶接による接合では、溶接面積が小さくなるため、接地電極とハウジングとの接合強度を確保できない恐れがあった。同様にハウジング端面にＮｉ基合金からなる母材を固定する接合においても、溶接面積の制約から接地電極とハウジングとの接合強度を確保できない恐れがあった。尚、レーザ溶接の場合、レーザ照射時に溶接部の温度が極めて高くなるため、レーザ照射後に溶接部が急冷されて凝固割れが発生しやすく、接地電極とハウジングとの接合強度を確実に確保することが困難であった。

また、近年、エンジンの高出力、低燃費、低排出ガス等の傾向により、従来のエンジンに比べて高温の燃焼雰囲気となる。よって、スパークプラグで最も高温となる接地電極が高温にさらされると、上記のように溶接部に凝固割れを起こしたスパークプラグでは溶接部に亀裂が発生し、接地電極が脱落することがあった。

そこで、発明者らは、抵抗溶接の方法により、接地電極とハウジングとを接合することについて検討した。このことについて、図１９を参照して説明する。図１９は、抵抗溶接により、接地電極４０をハウジング１０に接合する様子を示した図であり、（ａ）は抵抗溶接前を示した図、（ｂ）は抵抗溶接後を示した図である。

抵抗溶接の方法では、溶接部となる部分、すなわち接地電極４０とハウジング１０との接触部分に電流を流すことにより、接地電極４０およびハウジング１０を溶融してハウジング１０に溶接する。したがって、接地電極４０とハウジング１０との間に電流を流すために電極５１０、５２０が用いられる。

この電極５１０、５２０は、接地電極４０をハウジング１０側に加圧する上電極５１０およびハウジング１０の内部に設置される下電極５２０である。上電極５１０は円柱状をなしており、下電極５２０は絶縁碍子を保持するためにハウジング１０の内部に設けられた段差１４に接触する形状をなしている。

図１９（ａ）に示されるように、まず、ハウジング１０の内部に下電極５２０を設置すると共に、ハウジング１０の一端に接地電極４０を載せる。このとき、下電極５２０は、ハウジング１０の内部において段差１４に接触している。この後、上電極５１０をハウジング１０側に移動させて接地電極４０を加圧しつつ上電極５１０と下電極５２０との間に電流を流す。そして、接地電極４０およびハウジング１０を溶融させながら上電極５１０をハウジング１０側に加圧することで接地電極４０をハウジング１０の突起部１３に沈み込ませて溶接する。

しかしながら、上記図１９に示される抵抗溶接の方法では、接地電極４０の曲げ形状がＬ字型の一般のスパークプラグと比較して、中心電極先端面に対向する接地電極放電面を中心電極先端面と平行になるように火花放電ギャップを調整することが非常に困難である。これは、溶接時における接地電極４０の沈み込み量Ｃ（接地電極４０の放電面とハウジング１０内部に設けられた段差１４との間の距離；図１９（ｂ）参照）のばらつきにより、ハウジング１０に対する接地電極４０の位置がばらついてしまうため、火花放電ギャップを確保するために火花放電ギャップを調整すると接地電極４０が傾いてしまうことが原因である。

具体的には、接地電極４０の沈み込み量Ｃが大きく、接地電極４０の位置がハウジング１０側に沈み込んだ状態で火花放電ギャップを調整すると、接地電極４０はハウジング１０とは反対側に傾けられるため、ハウジング１０の基準面１２と接地電極４０の放電面との平行度を満足できないといった問題が発生する。また、これにより、接地電極４０とハウジング１０との溶接部に剥離方向の大きなストレスが加わるため、接地電極４０とハウジング１０との接合強度を確保できない可能性がある。

本発明は上記点に鑑みて、接地電極とハウジングとの接合強度を確実に確保可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、筒状のハウジング（１０）と、ハウジング（１０）内に絶縁保持された中心電極（３０）と、ハウジング（１０）の一端に溶接されるとともに、放電ギャップを介して中心電極（３０）の先端部に対向する接地電極（４０）とを備えるスパークプラグにおいて、接地電極（４０）は、ハウジング（１０）の一端面からハウジング（１０）の内周面まで連続して溶接されていることを特徴とする。

これによると、接地電極とハウジングとは溶着状態になって強固に接合される。また、ハウジングの一端面のみならず、ハウジングの内周面にも溶接されるため、溶接面積が増加して接地電極とハウジングとの接合強度を高めることができる。したがって、接地電極とハウジングとの接合強度を確実に確保することができる。

請求項２に記載の発明では、接地電極（４０）は抵抗溶接によりハウジング（１０）に溶接されていることを特徴とする。

これによると、請求項１の発明を容易に実施することができる。また、抵抗溶接の場合、レーザ溶接よりも溶接時の溶接部の温度が低くなるため、溶接部が徐冷されて凝固割れが発生し難く、接地電極とハウジングとの接合強度をより確実に確保することができる。

請求項３に記載の発明では、ハウジング（１０）の一端面は、基準面（１２）と、基準面（１２）からハウジング軸方向に向かって突出した突起部（１３）とを有し、接地電極（４０）は突起部（１３）に溶接されていることを特徴とする。

これによると、突起部の突出高さ分だけ接地電極を短くすることができるため、接地電極の熱引き性を向上させることができる。また、突起部の突出高さを適宜に設定することにより、接地電極を、溶接部位からハウジング中心軸に向かって、且つハウジング中心軸に対して直交する方向に延びるものにすることが可能である。その場合、接地電極がさらに短くなり、接地電極の熱引き性をさらに向上させることができる。

請求項４に記載の発明では、接地電極（４０）は、平板形状で、ハウジング（１０）に溶接された部位からハウジング中心軸に向かって直線的に延びていることを特徴とする。

これによると、従来のＬ字状の接地電極よりも、接地電極のエンジン燃焼室への突出量が小さくなるため、エンジン運転中の接地電極の温度が低くなる。

請求項５に記載の発明では、中心電極（３０）の先端部は、基準面（１２）よりもハウジング軸方向に突出し、突起部（１３）は、中心電極（３０）の先端部よりもハウジング軸方向に突出していることを特徴とする。

これによると、中心電極の先端部を基準面よりも突出させているため、火炎核が広がりやすく、着火性を向上させることができる。また、突起部を中心電極の先端部よりもさらに突出させているため、接地電極を短くすることができ、接地電極の熱引き性を向上させることができる。

また、突起部の突出高さを適宜に設定することにより、接地電極を、溶接部位からハウジング中心軸に向かって、且つハウジング中心軸に対して直交する方向に延びるものにすることが可能である。その場合、接地電極がさらに短くなり、接地電極の熱引き性をさらに向上させることができる。

請求項６に記載の発明では、接地電極（４０）におけるハウジング（１０）に沈み込んだ部位の、ハウジング軸方向の寸法を沈み込み量（Ａ）としたとき、沈み込み量（Ａ）が０．４ｍｍ以上であることを特徴とする。

このように、沈み込み量を０．４ｍｍ以上にすることにより、実用上充分な接合強度が得られ、溶接剥がれを防止することができる。

請求項７に記載の発明では、接地電極（４０）におけるハウジング（１０）に沈み込んだ部位の、ハウジング軸方向の寸法を沈み込み量（Ａ）としたとき、沈み込み量が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする。

このように、沈み込み量を１．０ｍｍ以下にすることにより、溶接部バリの大きさを実用上問題ないレベルにすることができる。

請求項８に記載の発明では、接地電極の本体部（４１）の厚さＴと前記沈み込み量Ａとが、Ａ／Ｔ＝０．２〜０．７の関係を満たしていることを特徴としている。このような規定により、接地電極とハウジングとの接合強度を確保しつつ、母材である接地電極の強度を確保することができる。

請求項９に記載の発明では、突起部（１３）における周方向の長さが、接地電極（４０）の幅よりも広いことを特徴とする。

これによると、接地電極とハウジングとの接合面積を充分確保することができるため、接地電極の熱引き性を確保して、接地電極の耐熱性悪化を防止することができる。

請求項１０に記載の発明では、突起部（１３）は、ハウジング（１０）の一端面における周方向の１／２以下の範囲に形成されていることを特徴とする。

これによると、火炎核の拡がりが突起部によって阻害されるのを回避することができるため、着火性悪化を防止することができる。

請求項１１に記載の発明のように、Ｎｉを５０ｗ％以上、または、Ｆｅを５０ｗ％以上含有する接地電極（４０）を用いることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

請求項１２に記載の発明では、円柱状の上電極（５１）と、電極部およびストッパ部を有して構成される下電極（５２）と、を用意する工程と、ハウジング（１０）の一端に接地電極（４０）を載せると共に、ハウジング（１０）の内部に下電極（５２）を設置し電極部を段差（１４）に接触させる工程と、上電極（５１）をハウジング（１０）側に移動させて接地電極（４０）を加圧しつつ上電極（５１）と下電極（５２）との間に電流を流しながら、接地電極（４０）が下電極（５２）のストッパ部の端面（５２ａ）に接触するまで上電極（５１）を下電極（５２）側に加圧し、接地電極（４０）をハウジング（１０）の一端に抵抗溶接する工程と、を含んでいることを特徴としている。

このように、接地電極（４０）を上電極（５１）および下電極（５２）のストッパ部で挟み込んで抵抗溶接する。このとき、接地電極（４０）が下電極（５２）のストッパ部の端面（５２ａ）に押さえつけられることとなる。したがって、接地電極（４０）の位置は、下電極（５２）のストッパ部の端面（５２ａ）によって決まる。これにより、ハウジング（１０）に対する接地電極（４０）の位置を規定することができる。また、ハウジング１０の基準面１２と接地電極（４０）との平行度を確保することができる。このため、接地電極（４０）をハウジング（１０）に接合した後、接地電極（４０）をハウジング（１０）に対して傾ける必要がなくなり、接地電極（４０）とハウジング（１０）との接合強度を確保することができる。

請求項１３に記載の発明では、上電極（５１）および下電極（５２）を用意する工程では、下電極（５２）として電極部とストッパ部とが一体成形されているものを用意することを特徴としている。このように、下電極（５２）において電極部とストッパ部とを一体としたものを採用することで、下電極（５２）を容易にハウジング（１０）内部に挿入することができる。

請求項１４に記載の発明では、上電極（５１）および下電極（５２）を用意する工程では、上電極（５１）および下電極（５２）として、銅合金電極で構成されるものを用意することを特徴としている。このように、上電極（５１）および下電極（５２）において銅合金、例えばクロム銅を採用できる。

請求項１５に記載の発明では、抵抗溶接する工程では、上電極（５１）および下電極（５２）にて接地電極（４０）をハウジング（１０）の一端に定圧溶接することを特徴としている。これにより、接地電極（４０）をハウジング（１０）の一端に沈み込ませて溶接することができる。

請求項１６に記載の発明では、上電極（５１）および下電極（５２）を用意する工程では、ハウジング（１０）として、少なくとも前記接地電極（４０）が溶接される部位に、前記ハウジング（１０）の中空部側に沿って前記ハウジングの一端から突出する突起（１５）を有したものを用意することを特徴としている。これにより、接地電極（４０）をハウジング（１０）に抵抗溶接する際、抵抗溶接の初期段階においてこの突起（１５）に電流を集中して流すことができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。以下では、図１９に示す構成要素と同一のものには、同一符号を記してある。図１は第１実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図、図２は図１の要部（火花放電部）を拡大して示す正面図、図３は図２の底面図である。

図１に示すように、スパークプラグは、炭素鋼等の金属からなる筒状のハウジング１０を有しており、このハウジング１０は、図示しないエンジンのシリンダブロックに固定するための取付ネジ部１１を備えている。ハウジング１０の一端面には、基準面１２と、基準面１２からハウジング軸方向に向かって突出した突起部１３とが形成されている。

ハウジング１０の内部には、アルミナセラミック（Ａｌ_２Ｏ_３）等の絶縁体からなる筒状の碍子２０が固定されている。碍子２０の軸孔２１に中心電極３０が固定され、中心電極３０は碍子２０を介してハウジング１０に絶縁保持されている。中心電極３０の先端部は、碍子２０の先端部から露出するとともに、ハウジング１０の基準面１２よりもハウジング軸方向に突出している。また、ハウジング１０の突起部１３は、中心電極３０の先端部よりもハウジング軸方向にさらに突出している。

図２に示す様に、中心電極３０は、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体をなす本体部３１と、この本体部３１にレーザ溶接やアーク溶接等により固定された円板状のＩｒ合金製のチップ３２から構成されている。

図２、図３に示すように、接地電極４０は、Ｎｉ基合金であるインコネル（登録商標）からなる平板形状の本体部４１と、この本体部４１にレーザ溶接やアーク溶接等により固定された板状のＰｔ（白金）合金製のチップ４２から構成されている。接地電極４０の本体部４１は、ハウジング１０の突起部１３に抵抗溶接により接合されており、その溶接部位からハウジング中心軸に向かって、且つハウジング中心軸に対して直交して、直線的に延びている。そして、接地電極４０のチップ４２が放電ギャップを介して中心電極３０のチップ３２に対向している。

接地電極４０の本体部４１は、図２に破線で示すようにハウジング１０の突起部１３に当てられた状態で加圧および通電されることにより、突起部１３との当接面が融解して、図２に実線で示すようにハウジング１０の突起部１３に沈み込み、ハウジング１０の突起部１３の端面からハウジング１０の突起部１３の内周面まで連続して溶接されている。

本例では、中心電極３０のチップ３２の先端部からハウジング１０の基準面１２までのハウジング軸方向の寸法Ｌ１は０．５ｍｍ、接地電極４０の付根部Ｍからハウジング１０の基準面１２までのハウジング軸方向の寸法Ｌ２は１．０ｍｍに設定している。

本実施形態によれば、接地電極４０がハウジング１０に沈み込むように溶接されているため、接地電極４０とハウジング１０とは溶着状態になって強固に接合される。また、ハウジング１０の一端面のみならず、ハウジング１０の内周面にも溶接されるため、溶接面積が増加して接地電極４０とハウジング１０との接合強度を高めることができる。

また、抵抗溶接の場合、レーザ溶接よりも溶接時の溶接部の温度が低くなるため、溶接部が徐冷されて凝固割れが発生し難く、接地電極４０とハウジング１０との接合強度をより確実に確保することができる。

また、接地電極４０をハウジング１０の突起部１３に溶接しており、これにより突起部１３の突出高さ分だけ接地電極４０を短くすることができるため、接地電極４０の熱引き性を向上させることができる。また、突起部１３の突出高さを適宜に設定することにより、接地電極４０を、溶接部位からハウジング中心軸に向かって、且つハウジング中心軸に対して直交する方向に延びるものにすることが可能である。その場合、接地電極４０がさらに短くなり、接地電極４０の熱引き性をさらに向上させることができる。

また、中心電極３０の先端部をハウジング１０の基準面１２よりも突出させているため、火炎核が広がりやすく、着火性を向上させることができる。また、ハウジング１０の突起部１３を中心電極３０の先端部よりもさらに突出させているため、接地電極４０を短くすることができ、接地電極４０の熱引き性を向上させることができる。

続いて、上記図１、図２に示されるスパークプラグにおいて、接地電極４０をハウジング１０に抵抗溶接する方法について図を参照して説明する。まず、抵抗溶接を行う際のハウジング１０の形状について説明する。図４はハウジング１０の突起部１３に段差を設けた図である。図４（ａ）は、接地電極４０からハウジング１０側を見た図であり、図４（ｂ）は、スパークプラグにおいて接地電極４０近傍を拡大した断面図である。なお、接地電極４０に接合されるチップ４２を省略してある。

図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、ハウジング１０として、ハウジング１０の一端に設けられた突起部１３と、突起部１３の先端においてハウジング１０の中空部側に沿って突出する突起１５を有したものを用意する。

図５は、本実施形態において接地電極４０をハウジング１０に抵抗溶接する様子を示した図であり、（ａ）は抵抗溶接前、（ｂ）は抵抗溶接後の接地電極近傍を示した図である。

まず、抵抗溶接を行うにあたり、上電極５１と下電極５２とを用意する。上電極５１は、接地電極４０をハウジング１０の突起部１３に加圧する電極であり、例えば円柱状をなしている。また、下電極５２は、ハウジング１０の内部に設置されると共に、ハウジング１０の内部形状と同じ形状をなしており、その先端部分がハウジング１０の基準面１２から突出した状態になっている。具体的には、ハウジング１０内部の段差１４に接触する電極部および電極部に備えられたストッパ部を有して構成される。このストッパ部がハウジング１０の基準面１２から突出した状態とされる。また、下電極５２において、電極部およびストッパ部は一体成形されている。このような上電極５１および下電極５２に、例えば銅合金、詳しくはクロム銅が採用される。

ここで、図５（ａ）に示されるように、下電極５２においてハウジング１０の基準面１２から突出した部分の端面５２ａと接地電極４０の放電面との間に隙間が設けられている。また、図５（ａ）に示されるように、ハウジング１０内部の段差１４と、下電極５２の端面５２ａとの間の寸法がＣとされている。この寸法Ｃは、ハウジング１０に対する接地電極４０の位置を規定するための寸法である。

また、下電極５２は、ハウジング１０の内部において、絶縁碍子２０を保持する段差１４に接触した状態になっている。

続いて、図５（ｂ）に示されるように、上電極５１をハウジング１０側に移動させて接地電極４０を加圧しつつ上電極５１と下電極５２との間に電流を流す。この際、上電極５１を下電極５２側に押し込む加圧力は、例えば４０ｋｇｆであり、電流値は、例えば２．６ｋＡである。

上記のように上電極５１と下電極５２との間に電流を流すと、電流を流し始めた初期の段階では、電流は上電極５１から接地電極４０、突起１５、突起部１３、ハウジング１０の胴部、そしてハウジング１０内部の段差１４を介して下電極５２に流れる。つまり、ハウジング１０の突起１５に電流が集中して流れるため、突起１５が十分に溶融されるのである。この後、突起部１３が溶融し始める。

ハウジング１０の突起１５および突起部１３が溶融している際に、上電極５１によって接地電極４０がハウジング１０側に押し込まれるため、接地電極４０がハウジング１０の突起部１３に沈み込むように溶接される。このとき、接地電極４０の放電面が下電極５２の端面５２ａに押さえつけられることとなる。したがって、接地電極４０の位置は、下電極５２の端面５２ａによって寸法Ｃになる。

上記のようにして接地電極４０をハウジング１０の突起部１３に定圧溶接する。これにより、ハウジング１０に対する接地電極４０の位置を規定することができる。また、接地電極４０の放電面と、ハウジング１０の基準面１２との平行度を確保することができる。なお、下電極５２の端面５２ａには接地電極４０のチップ４２が収納される穴が設けられており、接地電極４０がハウジング１０側に押し込まれると接地電極４０のチップ４２がその穴に挿入されるようになっている。

また、抵抗溶接の初期の段階で、ハウジング１０の突起１５に集中して電流が流れ、突起１５が十分に溶融される。このため、突起１５部分とその部分に対応する接地電極４０とが確実に溶接され、ハウジング１０の突起部１３において突起１５が存在した部分における接合強度を確保することができる。これにより、後述する引っ張り強度のばらつきを抑制することができる。

以上が、接地電極４０をハウジング１０に抵抗溶接する方法である。このようにして接地電極４０をハウジング１０に接合した後、中心電極３０等が設置された絶縁碍子２０をハウジング１０に挿入し、ハウジング１０の端部をかしめ固定することで図１に示されるスパークプラグが完成する。

次に、本実施形態のスパークプラグにおける溶接部の接合強度の評価結果について説明する。接地電極４０におけるハウジング１０に沈み込んだ部位の、ハウジング軸方向の寸法を沈み込み量Ａ（図２参照）としたとき、沈み込み量Ａをパラメータとして溶接部の引っ張り強度を測定して、溶接部の接合強度を評価した。

ここで、沈み込み量は、次のようにして求めた。図２に示すように、接地電極４０の本体部４１の厚さＴを測定する。また、接地電極４０の本体部４１において、ハウジング１０に沈み込んだ部位の厚さＢ（以下、沈み込み部厚さという）を測定する。より詳細には、沈み込み部厚さＢは、突起部１３の外周面から１．５ｍｍ内側の点Ｎで測定した、本体部４１のハウジング軸方向寸法である。そして、Ａ＝Ｔ−Ｂ、にて沈み込み量Ａを求めた。

因みに、この評価に用いたスパークプラグの仕様は以下の通りである。すなわち、ハウジング１０の材質はＳ２５Ｃ、接地電極４０の本体部４１の材質はＮｉ基合金であるインコネル（登録商標）、本体部４１の厚さＴは１．６ｍｍ、本体部４１の幅Ｗ（図３参照）は３．３ｍｍである。

図６は、上記した評価用スパークプラグにおける溶接部の接合強度の評価結果を示すもので、縦軸は引っ張り強度、横軸は沈み込み量Ａである。図６に示すように、沈み込み量Ａが０．４ｍｍ未満のときには引っ張り強度が低く、溶接剥がれが発生した。そして、沈み込み量Ａが０．４ｍｍ以上の場合には、実用上充分な引っ張り強度が得られ、溶接剥がれは発生しなかった。

一方、 沈み込み量Ａが１．０ｍｍを超えると、溶接部バリが大きくなり、溶接部バリと中心電極３０との隙間が小さくなって、溶接部バリと中心電極３０との間で放電する恐れがある。そして、沈み込み量Ａが１．０ｍｍ以下の場合には、溶接部バリは小さくなり、溶接部バリと中心電極３０との間で放電する恐れはない。

因みに、上記した評価用スパークプラグに対して、接地電極４０の本体部４１の材質をアルミニウム入りインコネルに変更し、本体部４１の幅Ｗを４．１ｍｍに変更したスパークプラグにて、同様の評価を行ったところ、上記した評価用スパークプラグと同様の結果が得られた。すなわち、沈み込み量Ａが０．４ｍｍ以上の場合には、実用上充分な引っ張り強度が得られ、溶接剥がれは発生しなかった。また、沈み込み量Ａが１．０ｍｍ以下の場合には、溶接部バリは小さくなり、溶接部バリと中心電極３０との間で放電する恐れはない。

また、本実施形態では、沈み込み量Ａと接地電極４０の本体部４１の厚さＴとの比Ａ／Ｔは、Ａ／Ｔ＝０．２〜０．７となっている。ここで、Ａ／Ｔの値が大きいほど接地電極４０が突起部１３に沈み込み、Ａ／Ｔの値が小さいほど接地電極４０が突起部１３に沈み込まない状態を指す。このように沈み込み量Ａと接地電極４０の本体部４１の厚さＴとの比を規定することで、接地電極４０のハウジング１０に対する溶接強度を確保しつつ、母材である接地電極４０の強度も確保することができる。

（第２、第３実施形態）
本発明の第２、第３実施形態について説明する。図７は第２実施形態に係るスパークプラグの底面図、図８は第３実施形態に係るスパークプラグの底面図である。なお、これらの実施形態は、ハウジング１０の突起部１３の形成範囲を除き、第１実施形態と同一である。

図７に示す第２実施形態においては、ハウジング１０の突起部１３は、ハウジング１０の一端面における周方向の１／２の範囲に形成されている。これによると、突起部１３がない部分から火炎核が拡がり、換言すると、火炎核の拡がりが突起部１３によって阻害されるのを回避することができるため、着火性悪化を防止することができる。

一方、図８に示す第３実施形態においては、ハウジング１０の突起部１３の周方向の長さが、接地電極４０の幅Ｗよりもわずかに広くなっている。具体的には、ハウジング１０の一端の内径ｄが９ｍｍ、接地電極４０の幅Ｗが３．３ｍｍの場合には、ハウジング１０の突起部１３を、ハウジング１０の一端面における周方向の１／６の範囲に形成している。これにより、接地電極４０とハウジング１０との接合面積を充分確保することができるため、接地電極の熱引き性を確保して、接地電極の耐熱性悪化を防止することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図９は第４実施形態に係るスパークプラグの要部の正面図である。

図９に示すように、本実施形態は、ハウジング１０の突起部１３を廃止し、ハウジング１０の基準面１２に接地電極４０を抵抗溶接により接合している。また、中心電極３０の先端部はハウジング１０内に位置し、換言すると、中心電極３０の先端部は、ハウジング１０の基準面１２から突出していない。また、接地電極４０における中心電極３０との対向面も、ハウジング１０内に位置している。

本例では、中心電極３０のチップ３２の先端部からハウジング１０の基準面１２までのハウジング軸方向の寸法Ｌ１は１．３ｍｍ、接地電極４０の付根部Ｍからハウジング１０の基準面１２までのハウジング軸方向の寸法Ｌ２は０．８ｍｍに設定している。なお、その他の点は第１実施形態と同一である。

本実施形態によると、接地電極４０のエンジン燃焼室への突出量が小さくなるため、エンジン運転中の接地電極４０の温度が低くなる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図１０は第５実施形態に係るスパークプラグの要部の正面図である。

図１０に示すように、本実施形態は、中心電極３０の先端部がハウジング１０内に位置し、換言すると、中心電極３０の先端部は、ハウジング１０の基準面１２から突出していない。また、接地電極４０の本体部４１における中心電極３０との対向面とハウジング１０の基準面１２とのハウジング軸方向の位置は、一致している。本例では、中心電極３０のチップ３２の先端部からハウジング１０の基準面１２までのハウジング軸方向の寸法Ｌ１は０．５ｍｍに設定している。なお、その他の点は第１実施形態と同一である。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。図１１は第６実施形態に係るスパークプラグの要部の正面図である。

図１１に示すように、本実施形態は、ハウジング１０の突起部１３を廃止し、予めクランク状に曲げた接地電極４０を、ハウジング１０の基準面１２に抵抗溶接により接合している。なお、その他の点は第１実施形態と同一である。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。図１２は第７実施形態に係るスパークプラグの要部の正面図である。

図１２に示すように、本実施形態では、接地電極４０は、ハウジング中心軸に対して斜めになっている。なお、その他の点は第１実施形態と同一である。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。図１３は第８実施形態に係るスパークプラグの要部の正面図、図１４は図１３の底面図である。

図１３、図１４に示すように、本実施形態は、接地電極４０が２つあるいわゆる２極プラグである。具体的には、ハウジング１０の突起部１３を２つ設け、予めＬ字状に曲げた接地電極４０を、各突起部１３に１個ずつ抵抗溶接により接合している。接地電極４０は、ハウジング中心軸に対して直交する方向に延びる片４０ａが溶接され、ハウジング中心軸方向に延びる片４０ｂが中心電極３０のチップ３２に対向して放電面になっている。なお、その他の点は第１実施形態と同一である。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態について説明する。図１５は第９実施形態に係るスパークプラグの要部の正面図、図１６は図１５の底面図である。

図１５、図１６に示すように、本実施形態は、ハウジング１０の突起部１３を２つ設け、１つの接地電極４０の両端を各突起部１３に抵抗溶接により接合している。なお、その他の点は第１実施形態と同一である。

（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態について説明する。図１７は第１０実施形態に係るスパークプラグの要部の正面図である。

図１７に示すように、本実施形態は、ハウジング１０の突起部１３を２つ設け、予め曲げた１つの接地電極４０の両端を、各突起部１３に抵抗溶接により接合している。なお、その他の点は第１実施形態と同一である。

（他の実施形態）
接地電極４０は、Ｎｉを５０ｗ％以上、または、Ｆｅを５０ｗ％以上含有する材質でもよい。

第１実施形態の図４では、抵抗溶接する前のハウジング１０の突起部１３に突起１５を設けているため、接合強度のバラツキを抑制できより好ましいが、図３のように突起部１３に突起を設けなくても良い。

また、例えば第４実施形態のように、ハウジング１０に突起部１３を設けない場合、少なくとも接地電極４０が溶接される部位に突起１５を設けるようにしても良い。図１８はハウジング１０の基準面１２に突起１５を設けた図を示した図である。この図に示されるように、ハウジング１０として、ハウジング１０の一端に設けられた基準面１２の少なくとも接地電極４０が溶接される部位に、ハウジング１０の中空部側に沿ってハウジング１０の一端から突出する突起１５を有するものを用意する。このようなハウジング１０によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図である。 図１の要部を拡大して示す正面図である。 図２の底面図である。 ハウジングの突起部に突起を設けた図であり、（ａ）は接地電極からハウジング側を見た図、（ｂ）は接地電極近傍を拡大した断面図である。 接地電極をハウジングに抵抗溶接する様子を示した図であり、（ａ）は抵抗溶接前、（ｂ）は抵抗溶接後の接地電極近傍の断面図である。 溶接部の沈み込み量Ａと引っ張り強度との関係を示す図である。 第２実施形態に係るスパークプラグの底面図である。 第３実施形態に係るスパークプラグの底面図である。 第４実施形態に係るスパークプラグの正面図である。 第５実施形態に係るスパークプラグの正面図である。 第６実施形態に係るスパークプラグの正面図である。 第７実施形態に係るスパークプラグの正面図である。 第８実施形態に係るスパークプラグの正面図である。 図１３の底面図である。 第９実施形態に係るスパークプラグの正面図である。 図１５の底面図である。 第１０実施形態に係るスパークプラグの正面図である。 ハウジングの基準面に突起を設けた様子を示した図である。 従来の抵抗溶接の方法を示した図である。

符号の説明

１０…ハウジング、３０…中心電極、４０…接地電極。

Claims (16)

1. 筒状のハウジング（１０）と、前記ハウジング（１０）内に絶縁保持された中心電極（３０）と、前記ハウジング（１０）の一端に溶接されるとともに、放電ギャップを介して前記中心電極（３０）の先端部に対向する接地電極（４０）とを備えるスパークプラグにおいて、
   前記接地電極（４０）は、前記ハウジング（１０）の一端面から前記ハウジング（１０）の内周面まで連続して溶接されていることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記接地電極（４０）は抵抗溶接により前記ハウジング（１０）に溶接されていることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記ハウジング（１０）の一端面は、基準面（１２）と、前記基準面（１２）からハウジング軸方向に向かって突出した突起部（１３）とを有し、
   前記接地電極（４０）は前記突起部（１３）に溶接されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグ。
4. 前記接地電極（４０）は、平板形状で、前記ハウジング（１０）に溶接された部位からハウジング中心軸に向かって直線的に延びていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
5. 前記中心電極（３０）の先端部は、前記基準面（１２）よりも前記ハウジング軸方向に突出し、
   前記突起部（１３）は、前記中心電極（３０）の先端部よりも前記ハウジング軸方向に突出していることを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ。
6. 前記接地電極（４０）における前記ハウジング（１０）に沈み込んだ部位の、前記ハウジング軸方向の寸法を沈み込み量（Ａ）としたとき、沈み込み量（Ａ）が０．４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
7. 前記接地電極（４０）における前記ハウジング（１０）に沈み込んだ部位の、前記ハウジング軸方向の寸法を沈み込み量（Ａ）としたとき、沈み込み量が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
8. 前記接地電極（４０）の本体部（４１）の厚さＴと前記沈み込み量Ａとが、Ａ／Ｔ＝０．２〜０．７の関係を満たしていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
9. 前記突起部（１３）における周方向の長さが、前記接地電極（４０）の幅よりも広いことを特徴とする請求項３または５に記載のスパークプラグ。
10. 前記突起部（１３）は、前記ハウジング（１０）の一端面における周方向の１／２以下の範囲に形成されていることを特徴とする請求項３または５に記載のスパークプラグ。
11. 前記接地電極（４０）は、Ｎｉを５０ｗ％以上、または、Ｆｅを５０ｗ％以上含有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
12. 中空であって筒状のハウジング（１０）と、前記ハウジング（１０）内に絶縁保持された中心電極（３０）と、前記ハウジング（１０）の一端に溶接されるとともに、放電ギャップを介して前記中心電極（３０）の先端部に対向する接地電極（４０）とを備えるスパークプラグの製造方法であって、
    円柱状の上電極（５１）と、前記ハウジング（１０）の内部形状と同形状をなしており、前記ハウジング（１０）の内壁面に設けられた段差（１４）に接触することで前記ハウジング（１０）内部に設置される電極部および前記電極部に備えられたストッパ部を有して構成される下電極（５２）と、を用意する工程と、
    前記ハウジング（１０）の一端に前記接地電極（４０）を載せると共に、前記ハウジング（１０）の内部に前記下電極（５２）を設置して前記電極部を前記段差（１４）に接触させる工程と、
    前記上電極（５１）を前記ハウジング（１０）側に移動させて前記接地電極（４０）を加圧しつつ前記上電極（５１）と前記下電極（５２）との間に電流を流しながら、前記接地電極（４０）が前記下電極（５２）のストッパ部の端面（５２ａ）に接触するまで前記上電極（５１）を前記下電極（５２）側に加圧し、前記接地電極（４０）を前記ハウジング（１０）の一端に抵抗溶接する工程と、を含んでいることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
13. 前記上電極（５１）および前記下電極（５２）を用意する工程では、前記下電極（５２）として前記電極部と前記ストッパ部とが一体成形されているものを用意することを特徴とする請求項１２に記載のスパークプラグの製造方法。
14. 前記上電極（５１）および前記下電極（５２）を用意する工程では、前記上電極（５１）および前記下電極（５２）として、銅合金電極で構成されるものを用意することを特徴とする請求項１２または１３に記載のスパークプラグの製造方法。
15. 前記抵抗溶接する工程では、前記上電極（５１）および前記下電極（５２）にて前記接地電極（４０）を前記ハウジング（１０）の一端に定圧溶接することを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載のスパークプラグの製造方法。
16. 前記上電極（５１）および前記下電極（５２）を用意する工程では、前記ハウジング（１０）として、少なくとも前記接地電極（４０）が溶接される部位に、前記ハウジング（１０）の中空部側に沿って前記ハウジング（１０）の一端から突出する突起（１５）を有したものを用意することを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１つに記載のスパークプラグの製造方法。

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