JP2008034393A - Spark plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスパークプラグ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a spark plug and a manufacturing method thereof.
従来、特許文献1記載のスパークプラグが知られている。このスパークプラグは、筒状の主体金具を備えており、この主体金具内には、主体金具の軸方向に延在し、両端を主体金具の両端から突出させた筒状の絶縁体が固定されている。また、主体金具の軸方向には中心電極が延在し、中心電極の先端は絶縁体の先端から突出され、中心電極の後端は絶縁体内に固定されている。一方、主体金具には接地電極の一端が固定され、接地電極の他端部は中心電極との間に放電ギャップを形成している。中心電極及び接地電極は、各々Inconel(登録商標)600等のNi合金等からなる電極母材と、放電ギャップ側を形成する位置にIrを含むPt合金等の耐火花消耗材からなるチップとを有している。
Conventionally, the spark plug of
このスパークプラグの中心電極は、以下ように製造される。まず、フランジ部と、このフランジ部の一面から突出する凸部とを有するチップを製作する。そして、このチップの凸部とは反対側の他面を電極母材の放電ギャップ側の接合面にレーザ溶接して中心電極とする。この際、チップのフランジ部と電極母材との間に溶融部が形成される。 The center electrode of this spark plug is manufactured as follows. First, a chip having a flange portion and a convex portion protruding from one surface of the flange portion is manufactured. Then, the other surface opposite to the convex portion of the tip is laser welded to the joint surface on the discharge gap side of the electrode base material to form a center electrode. At this time, a melted portion is formed between the flange portion of the chip and the electrode base material.
このスパークプラグでは、チップのフランジ部の直径が凸部の直径より大きいため、一般的な円柱状のチップに比べ、広範囲に溶融部が形成される。また、フランジ部と電極母材との間に溶融部が形成されるため、レーザ溶接により生じる電極母材の飛散による溶接部の小径化を防止することができる。こうして、このスパークプラグでは、電極母材とチップとの接合強度を確保することができる。 In this spark plug, since the diameter of the flange portion of the tip is larger than the diameter of the convex portion, the melted portion is formed in a wider range than a general cylindrical tip. Moreover, since a fusion | melting part is formed between a flange part and an electrode base material, the diameter reduction of the welding part by scattering of the electrode base material which arises by laser welding can be prevented. Thus, with this spark plug, the bonding strength between the electrode base material and the tip can be ensured.
しかし、上記従来のスパークプラグでは、溶融部がフランジ部の外周から内部方向に単に一定距離以上存在することとされているため、チップの形状によっては、電極母材とチップとの接合強度の確保が難しい場合もあり得る。つまり、例えばフランジ部と円柱状の凸部とからなるチップを採用し、その凸部の直径が比較的大きい場合、溶融部はフランジ部の外周近傍にのみ形成され、フランジ部の中心部近傍においては溶融部の存在しない部分が広範囲に存在することとなる。そのため、このような場合には、電極母材とチップとの接合強度を十分に確保することができず、スパークプラグの耐久性を長期に亘って維持することが困難となる。 However, in the above-described conventional spark plug, since the melted portion is merely a certain distance or more in the inner direction from the outer periphery of the flange portion, the bonding strength between the electrode base material and the tip is ensured depending on the shape of the tip. Can be difficult. That is, for example, when a chip composed of a flange portion and a columnar convex portion is adopted and the diameter of the convex portion is relatively large, the melted portion is formed only near the outer periphery of the flange portion, and in the vicinity of the center portion of the flange portion. In this case, a portion where no melted portion exists is present in a wide range. Therefore, in such a case, the bonding strength between the electrode base material and the tip cannot be sufficiently ensured, and it becomes difficult to maintain the durability of the spark plug for a long period of time.
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、電極母材とチップとの接合強度を確実に確保することのできるスパークプラグ及びその製造方法を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and it is a problem to be solved to provide a spark plug capable of reliably ensuring the bonding strength between an electrode base material and a chip and a manufacturing method thereof. It is said.
本発明のスパークプラグの製造方法は、筒状の主体金具と、該主体金具の軸方向に延在し、両端を該主体金具の両端から突出させて該主体金具内に固定された筒状の絶縁体と、該主体金具の軸方向に延在し、先端を該絶縁体の先端から突出させて後端が該絶縁体内に固定された中心電極と、該主体金具に一端が固定され、他端部と該中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とからなり、該中心電極及び該接地電極の少なくとも一方は各々電極母材と該放電ギャップを形成する位置に耐火花消耗材からなるチップとを有するスパークプラグの製造方法において、 The spark plug manufacturing method of the present invention includes a cylindrical metal shell, and a cylindrical metal shell that extends in the axial direction of the metal shell and is fixed in the metal shell with both ends projecting from both ends of the metal shell. An insulator, a central electrode that extends in the axial direction of the metal shell, has a tip protruded from the tip of the insulator, and a rear end is fixed in the insulator; one end is fixed to the metal shell; A ground electrode that forms a discharge gap between the end and the center electrode, and at least one of the center electrode and the ground electrode is formed from a spark consumable material at a position where the discharge gap is formed with the electrode base material, respectively. In a method for manufacturing a spark plug having a chip,
前記チップとして、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなるものを製作する第1工程と、
前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面に該フランジ部の該凸部とは反対側の他面を抵抗溶接により仮止めする第2工程と、
該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該接合面に該フランジ部をレーザにより溶接する第3工程とを備えたことを特徴とする。
As the chip, a first step of manufacturing a flange portion and a convex portion protruding from one surface of the flange portion;
A second step of temporarily fixing the other surface of the flange portion opposite to the convex portion to the joint surface on the discharge gap side of the electrode base material in at least one of the center electrode and the ground electrode by resistance welding;
The melted portion exists in the electrode base material and the chip so as to pass through the inside of the other surface from the intersection of the virtual extension line of the bus line constituting the side surface of the convex portion and the other surface of the flange portion. And a third step of welding the flange portion to the joint surface by laser.
本発明のスパークプラグの製造方法では、第1工程において、フランジ部と、このフランジ部の一面から突出する凸部とからなるチップを製作する。次いで、第2工程において、中心電極及び接地電極の少なくとも一方における電極母材の放電ギャップ側の接合面にフランジ部の他面を抵抗溶接により仮止めする。そして、第3工程において、チップを電極母材の接合面にフランジ部をレーザにより溶接する。この際、凸部の側面を構成する母線の仮想延長線とフランジ部の他面との交点より他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように溶接する。ここで、母線とは、チップの凸部が円柱状、角柱状、円錐状、角錐状、円錐台状又は角錐台状である場合において、凸部の側面上に延び、チップの凸部の中心軸と同一平面を構成し得る線をいう。これにより、フランジ部の中心部近傍において溶融部の存在しない部分が広範囲に存在することを防止することができる。そのため、電極母材の接合面にフランジ部が確実に接合されることとなる。 In the spark plug manufacturing method of the present invention, in the first step, a chip including a flange portion and a convex portion protruding from one surface of the flange portion is manufactured. Next, in the second step, the other surface of the flange portion is temporarily fixed to the bonding surface on the discharge gap side of the electrode base material in at least one of the center electrode and the ground electrode by resistance welding. In the third step, the flange is welded to the joint surface of the electrode base material by a laser in the third step. At this time, welding is performed so that a melted portion exists in the electrode base material and the tip through the inner side on the other surface from the intersection of the virtual extension line of the bus bar constituting the side surface of the convex portion and the other surface of the flange portion. . Here, the generatrix refers to the center of the convex portion of the chip extending on the side surface of the convex portion when the convex portion of the chip is cylindrical, prismatic, conical, pyramidal, truncated cone or truncated pyramid. A line that can form the same plane as the axis. Thereby, it can prevent that the part which does not have a fusion | melting part exists widely in the center part vicinity of a flange part. Therefore, the flange portion is reliably bonded to the bonding surface of the electrode base material.
したがって、本発明のスパークプラグの製造方法によれば、電極母材とチップとの接合強度を確実に確保することができる。 Therefore, according to the spark plug manufacturing method of the present invention, the bonding strength between the electrode base material and the chip can be reliably ensured.
このスパークプラグの製造方法は、接合面は接地電極における電極母材の放電ギャップ側のものとすることができる。つまり、この製造方法は、中心電極における電極母材にチップを溶接する場合のみならず、より強固に溶接しないといけない接地電極における電極母材にチップを溶接する場合にも使用することができる。 In this spark plug manufacturing method, the joining surface can be on the discharge gap side of the electrode base material in the ground electrode. That is, this manufacturing method can be used not only when the tip is welded to the electrode base material in the center electrode, but also when the tip is welded to the electrode base material in the ground electrode that must be welded more firmly.
このスパークプラグの製造方法では、凸部の側面を構成する母線の仮想延長線とフランジ部の他面との交点間の最大距離をDとし、交点よりD/5以上他面上の内側を通る溶融部が存在することが好ましい。発明者らの試験結果によれば、これにより電極母材の接合面にフランジ部が確実に接合されるからである。 In this spark plug manufacturing method, the maximum distance between the intersections of the virtual extension line of the bus bar constituting the side surface of the convex portion and the other surface of the flange portion is D, and the inner side on the other surface is passed by D / 5 or more from the intersection point. It is preferable that a melting part exists. This is because, according to the test results of the inventors, the flange portion is reliably bonded to the bonding surface of the electrode base material.
このスパークプラグの製造方法では、第1工程では、電極母材及びチップの中間的な融点又は線膨張係数をもち、フランジ部の他面より大きい面を有する板状の中間部材を製作し、第2工程では、接合面とチップとの間に中間部材を設けることが好ましい。こうであれば、レーザ照射により中間部材と電極母材及びチップとがなじみ易く、また中間部材と電極母材及びチップとの間に生じる熱応力差を小さくすることができる。このため、電極母材と中間部材との間又は中間部材とチップとの間に剥離が生じ難い。 In this spark plug manufacturing method, in the first step, a plate-shaped intermediate member having an intermediate melting point or linear expansion coefficient between the electrode base material and the chip and having a surface larger than the other surface of the flange portion is manufactured. In the two steps, it is preferable to provide an intermediate member between the bonding surface and the chip. In this case, the intermediate member, the electrode base material, and the tip can be easily combined with each other by laser irradiation, and the thermal stress difference generated between the intermediate member, the electrode base material, and the tip can be reduced. For this reason, peeling hardly occurs between the electrode base material and the intermediate member or between the intermediate member and the chip.
第2工程では、接合面に中間部材を抵抗溶接により仮止めした後、中間部材にフランジ部の他面を抵抗溶接により仮止めすることが好ましい。これにより、レーザ溶接時に中間部材及びチップが移動することを防止でき、電極母材とチップとを確実に溶接することができる。 In the second step, it is preferable that the intermediate member is temporarily fixed to the joint surface by resistance welding, and then the other surface of the flange portion is temporarily fixed to the intermediate member by resistance welding. As a result, the intermediate member and the tip can be prevented from moving during laser welding, and the electrode base material and the tip can be reliably welded.
このスパークプラグの製造方法では、接合面が接地電極における電極母材の放電ギャップ側のものである場合、接地電極を中心電極の一端側とは反対方向に屈曲した状態において、チップを接地電極に溶接することが好ましい。これにより、レーザ照射角の制限を回避することができるため、最適なレーザ照射角によりチップを接地電極に溶接することができる。 In this spark plug manufacturing method, when the joining surface is on the discharge gap side of the electrode base material in the ground electrode, the tip is used as the ground electrode in a state where the ground electrode is bent in the direction opposite to the one end side of the center electrode. It is preferable to weld. Thereby, since the restriction | limiting of a laser irradiation angle can be avoided, a chip | tip can be welded to a ground electrode with an optimal laser irradiation angle.
また、本発明のスパークプラグは、筒状の主体金具と、該主体金具の軸方向に延在し、両端を該主体金具の両端から突出させて該主体金具内に固定された筒状の絶縁体と、該主体金具の軸方向に延在し、先端を該絶縁体の先端から突出させて後端が該絶縁体内に固定された中心電極と、該主体金具に一端が固定され、他端部と該中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とからなり、該中心電極及び該接地電極の少なくとも一方は各々電極母材と該放電ギャップを形成する位置に耐火花消耗材からなるチップとを有するスパークプラグにおいて、 The spark plug of the present invention includes a cylindrical metal shell and a cylindrical insulating member that extends in the axial direction of the metal shell, and that is fixed in the metal shell with both ends protruding from both ends of the metal shell. A body electrode, a central electrode extending in the axial direction of the metal shell, the tip protruding from the tip of the insulator, and a rear end fixed to the insulator, and one end fixed to the metal shell And a ground electrode that forms a discharge gap between the center electrode and the center electrode, and at least one of the center electrode and the ground electrode is composed of an electrode base material and a spark-resistant consumable material at a position where the discharge gap is formed. In a spark plug having a tip,
前記チップは、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなり、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面には、該フランジ部の該凸部とは反対側の他面が抵抗溶接により仮止めされ、かつ該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該フランジ部がレーザにより溶接されていることを特徴とする。 The tip includes a flange portion and a convex portion protruding from one surface of the flange portion, and at least one of the center electrode and the ground electrode has a flange on a joint surface on the discharge gap side of the electrode base material. The other surface of the portion opposite to the convex portion is temporarily fixed by resistance welding, and on the other surface from the intersection of the virtual extension line of the bus forming the side surface of the convex portion and the other surface of the flange portion The flange portion is welded by a laser so that a melted portion exists in the electrode base material and the tip through the inside of the electrode.
本発明のスパークプラグでは、チップがフランジ部と凸部とからなり、レーザ溶接により、凸部の側面を構成する母線の仮想延長線とフランジ部の他面との交点より他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在している。そのため、フランジ部の中心部近傍において溶融部の存在しない部分が広範囲に存在することがない。こうして、電極母材の接合面にフランジ部が確実に接合されるため、電極母材とチップとの接合強度を確保することができ、スパークプラグの耐久性を長期に亘って維持することが可能となる。 In the spark plug of the present invention, the tip is composed of a flange portion and a convex portion, and by laser welding, the inner side on the other surface from the intersection of the virtual extension line of the bus bar constituting the side surface of the convex portion and the other surface of the flange portion. As described above, a melted portion exists in the electrode base material and the tip. Therefore, there is no wide area in the vicinity of the center portion of the flange portion where no melted portion exists. In this way, since the flange portion is securely joined to the joining surface of the electrode base material, the joining strength between the electrode base material and the tip can be secured, and the durability of the spark plug can be maintained over a long period of time. It becomes.
溶融部はチップの成分を20〜80質量%含有することが好ましい。発明者らの試験結果によれば、溶融部におけるチップの成分が20質量%未満又は80質量%を超える場合、電極母材とチップとがなじみ難く、また電極母材とチップとの間に生じる熱応力差が大きいため、電極母材とチップとの接合強度を確保することができない虞がある。これに対し、溶融部がチップの成分を20〜80質量%含有すれば、電極母材とチップとがなじみ易く、また電極母材とチップとの間に生じる熱応力差が小さいため、電極母材とチップとの接合強度を確保し易い。特に、溶融部はチップの成分を30〜60質量%含有することがより好ましい。こうであれば、電極母材とチップとの接合強度を確実に確保することができる。 The melting part preferably contains 20 to 80% by mass of the components of the chip. According to the test results of the inventors, when the component of the tip in the melted portion is less than 20% by mass or more than 80% by mass, the electrode base material and the tip are difficult to be combined, and are generated between the electrode base material and the tip. Since the thermal stress difference is large, there is a possibility that the bonding strength between the electrode base material and the chip cannot be ensured. On the other hand, if the melted portion contains 20 to 80% by mass of the component of the tip, the electrode base material and the tip are easily compatible, and the difference in thermal stress generated between the electrode base material and the tip is small. It is easy to ensure the bonding strength between the material and the chip. In particular, it is more preferable that the melting part contains 30 to 60% by mass of the chip components. In this case, the bonding strength between the electrode base material and the tip can be reliably ensured.
以下、本発明のスパークプラグ及びその製造方法を具体化した実施形態及び試験を図面1〜10を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments and tests embodying the spark plug of the present invention and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.
(実施形態)
先ず、図1に示すように、第1工程S10において、1〜20質量%のRh、1〜10質量%のPt、1〜5質量%のY2O3及びNi1〜20質量%の少なくともいずれかを含むIr合金製、又は20〜60質量%のRh、10〜40質量%のIr及び1〜20質量%Niの少なくともいずれかを含むPt合金製の耐火花消耗材からなるチップ1を製作する。なお、中心電極30及び接地電極40の両方にチップ1を付ける場合(図9参照)、同一材料のチップ1を使用してもよいし、別材料のチップ1を使用してもよい。このチップ1は、図2に示すように、フランジ部1bと、このフランジ部1bの一面1cから突出する凸部1aとから構成されている。フランジ部1bは直径L=1(mm)、厚さ0.2(mm)の円板状をなし、凸部1aは直径R=0.6(mm)、厚さ0.5(mm)の円柱状をなしている。
(Embodiment)
First, as shown in FIG. 1, in a first step S10, 1 to 20 mass% of Rh, 1 to 10 wt% of Pt, any at least 5 wt% of Y 2 O 3 and Ni1~20 wt% Or a
また、図3に示すように、40質量%のNiを含有するIr合金からなる中間部材2を製作する。この中間部材2は、直径L=1.2(mm)、厚さ0.2(mm)の円板状をなしている。
Further, as shown in FIG. 3, an
そして、図1に示す第2工程S20では、図3に示すように、中心電極30に中間部材2を抵抗溶接して仮止めする。この中心電極30は、Inconel(登録商標)600のNi合金を電極母材とする直径2.5(mm)のものである。その際、まず中心電極30の放電ギャップ側の接合面32に中間部材2を配置する。そして、中間部材2上に第1電気抵抗溶接機50を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電することにより、中心電極30に中間部材2を抵抗溶接して仮止めする。
In the second step S20 shown in FIG. 1, the
続いて、図4に示すように、中心電極30に仮止めした中間部材2上にチップ1のフランジ部1bを配置する。そして、フランジ部1bの一面1c上に第2電気抵抗溶接機60を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電する。なお、第2電気抵抗溶接機60はチップ1の先端面に接触しない構造になっている。これにより、チップ1の先端面が抵抗溶接による影響を受けないようにしている。そして、中間部材2にフランジ部1bの他面1dを抵抗溶接により仮止めする。こうして、中心電極30に中間部材2とチップ1とが仮止される。
Subsequently, as shown in FIG. 4, the
次に、図1に示す第3工程S30では、図5の矢印で示すようにレーザを照射し、中心電極30の接合面32にチップ1のフランジ部1bを溶接する。この際、図6に示すように、円柱状の凸部1aの側面上に延び、凸部1aの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部1bの他面1dとの交点間の最大距離をDとし、交点から溶融部3の他面1d上の最深部までの距離をaとすると、aの大きさがD/5以上になるようにする。そして、電極母材とチップ1とに溶融部が存在するようにする。これにより、溶融部3はチップ1の成分を30〜60質量%含有する。なお、この実施形態では、Dと凸部1の直径Rとは一致する。
Next, in the third step S <b> 30 shown in FIG. 1, laser irradiation is performed as indicated by the arrow in FIG. At this time, as shown in FIG. 6, a virtual extension line of a bus line that extends on the side surface of the cylindrical
その後、図9に示すように、先端が突出するように絶縁体62内に中心電極30を組み込み、絶縁体62内の中心電極30の後端に端子63を挿入する。そして、これらを主体金具60に組み込む。
Thereafter, as shown in FIG. 9, the
次に、図1に示す第4工程S40では、図9に示すように、予め主体金具60に溶接された接地電極40を製作する。この接地電極40は、中心電極30と同様、Inconel(登録商標)600のNi合金を電極母材とする幅2.5(mm)のものである。図7又は図8に示すように、接地電極40は中心電極30の一端側とは反対方向に屈曲した状態にされている。
Next, in the fourth step S40 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 9, the
そして、図3に示すように、接地電極40に中間部材2を抵抗溶接して仮止めする。その際、まず接地電極40の放電ギャップ側の接合面42に中間部材2を配置する。そして、中間部材2上に第1電気抵抗溶接機50を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電することにより、接地電極40に中間部材2を抵抗溶接して仮止めする。
Then, as shown in FIG. 3, the
続いて、図4に示すように、接地電極40に仮止めした中間部材2上にチップ1のフランジ部1bを配置する。そして、フランジ部1bの一面1c上に第2電気抵抗溶接機60を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電することにより、中間部材2にフランジ部1bの他面1dを抵抗溶接により仮止めする。こうして、接地電極40にも中間部材2とチップ1とが仮止される。
Subsequently, as shown in FIG. 4, the
次に、図1に示す第5工程S50では、図5の矢印で示すようにレーザを照射し、接地電極40の接合面42にチップ1のフランジ部1bを溶接する。この際、図6に示すように、円柱状の凸部1aの側面上に延び、凸部1aの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部1bの他面1dとの交点間の最大距離をDとし、交点から溶融部3の他面1d上の最深部までの距離をaとすると、aの大きさがD/5以上になるようにする。そして、電極母材とチップ1とに溶融部が存在するようにする。これにより、溶融部3はチップ1の成分を30〜60質量%含有する。なお、この実施形態では、Dは凸部1の直径Rと一致する。
Next, in the fifth step S50 shown in FIG. 1, laser irradiation is performed as indicated by the arrow in FIG. At this time, as shown in FIG. 6, a virtual extension line of a bus line that extends on the side surface of the cylindrical
そして、図7及び図8に示すように、チップ1を溶接した接地電極40の電極母材の一端を中心電極30側に屈曲する。こうして、図9に示すスパークプラグが得られる。
Then, as shown in FIGS. 7 and 8, one end of the electrode base material of the
このスパークプラグの製造方法では、円柱状の凸部1aの側面上に延び、凸部1aの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部1bの他面1dとの交点間の最大距離Dに対して、交点よりD/5以上他面1d上の内側に溶融部3が存在する。このため、フランジ部1bの中心部近傍において溶融部3の存在しない部分が広範囲に存在することを防止することができる。そのため、電極母材の接合面32、42にフランジ部1bが確実に接合されることとなる。
In this spark plug manufacturing method, a virtual extension line of a bus bar that extends on the side surface of the cylindrical
さらに、このスパークプラグの製造方法では、中間部材2が電極母材及びチップ1の中間的な融点及び線膨張係数をもつことから、レーザ照射により中間部材2と電極母材及びチップ1とがなじみ易く、また中間部材2と電極母材及びチップ1との間に生じる熱応力差を小さくすることができる。このため、電極母材と中間部材2との間又は中間部材2とチップ1との間に剥離が生じ難い。
Further, in this spark plug manufacturing method, since the
また、このスパークプラグの製造方法では、接合面32、42に中間部材2を抵抗溶接により仮止めした後、中間部材2にフランジ部1bの他面1dを抵抗溶接により仮止めするため、レーザ溶接時に中間部材2及びチップ1が移動することを防止でき、電極母材とチップ1とを確実に溶接することができる。
In this spark plug manufacturing method, the
したがって、本実施形態のスパークプラグの製造方法では、電極母材とチップ1との接合強度を確実に確保することができる。
Therefore, in the spark plug manufacturing method of the present embodiment, the bonding strength between the electrode base material and the
また、このスパークプラグの製造方法では、接地電極40を中心電極30の一端側とは反対方向に屈曲した状態において、チップ1を接地電極40に溶接している。このため、レーザ照射角の制限を回避することができ、最適なレーザ照射角によりチップ1を接地電極40に溶接することができる。
Further, in this spark plug manufacturing method, the
こうして得られたスパークプラグは、図9に示すように、筒状の主体金具60を備えており、この主体金具60内には、主体金具60の軸方向に延在し、両端を主体金具60の両端から突出させた筒状の絶縁体62が固定されている。また、主体金具60の軸方向には中心電極30が延在し、中心電極30の先端は絶縁体62の先端から突出され、中心電極30の後端は絶縁体62内に固定されている。一方、主体金具60には接地電極40の一端が固定され、接地電極40の他端部は中心電極30との間に放電ギャップを形成している。中心電極30及び接地電極40にはチップ1が放電ギャップを維持しながら対向して設けられている。
As shown in FIG. 9, the spark plug thus obtained includes a
このスパークプラグでは、チップ1がフランジ部1bと凸部1aとからなり、レーザ溶接により、円柱状の凸部1aの側面上に延び、凸部1aの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部1bの他面1dとの交点より他面1d上の内側を通り電極母材とチップ1とに溶融部3が存在している。そのため、フランジ部1bの中心部近傍において溶融部3の存在しない部分が広範囲に存在することがない。こうして、電極母材の接合面32、42にフランジ部1bが確実に接合されるため、電極母材とチップ1との接合強度を確保することができ、スパークプラグの耐久性を長期に亘って維持することが可能となる。
In this spark plug, the
また、このスパークプラグでは、溶融部3がチップ1の成分を30〜60質量%含有しているため、電極母材とチップ1とがなじみ易く、また電極母材とチップ1との間に生じる熱応力差が小さいため、電極母材とチップ1との接合強度を確実に確保することができる。
Moreover, in this spark plug, since the fusion | melting
(試験)
実施形態のスパークプラグの製造方法についての効果を確認する試験を行った。まず、実施形態と同様の合金であり、同様の形状をしたチップ1及び中間部材2を製作した。ただし、チップ1として、図6に示すように、円柱状の凸部1aの側面上に延び、凸部1aの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部1bの他面1dとの交点間の最大距離をD(凸部1の直径Rと同じ。以下、「凸部1の直径R」という。)とし、D=0.6(mm)、0.8(mm)、1.0(mm)、1.2(mm)の4種類のものを製作した。また、フランジ部1bの直径は各凸部1の直径Rより0.4mm大きい。
(test)
A test was conducted to confirm the effect of the method for manufacturing the spark plug of the embodiment. First, the
このチップ1を実施形態の中心電極30及び接地電極40と同様の合金の電極母材に実施形態と同様の方法でレーザ溶接した。ただし、実施形態のように中間部材2を用いる場合と、中間部材2を用いず、直接チップ1を電極母材にレーザ溶接した場合とについて試験を行った。
The
試験内容を以下に示す。まず、チップ1を電極母材にレーザ溶接する際、凸部1aの側面を構成する仮想延長線とフランジ部1bの他面1dとの交点から溶融部3の他面1d上の最深部までの距離(以下、「溶け深さ」という。)をaとして、チップ1の種類毎に所定の溶け深さaの溶融部3を形成した。そして、バーナーで溶融部を2分間加熱した後、常温にて1分間徐冷した。これを50時間繰り返した後、酸化スケールの長さを調べた。ここで、酸化スケールとは、熱応力差によりチップ1の断面に生じたひび割れやチップ1の剥離をいう。バーナー温度は900°C及び950°Cとした。
The test contents are shown below. First, when laser welding the
試験結果を表1〜4に示す。表1は凸部1の直径R=0.6(mm)のものについての試験結果であり、表2は凸部1の直径R=0.8(mm)のものについての試験結果であり、表3は凸部1の直径R=1.0(mm)のものについての試験結果であり、表4は凸部1の直径R=1.2(mm)のものについての試験結果である。各表において、フランジ部1bの直径をLとして、○はスケールの長さbがL/3より小さいものであり、△は酸化スケールの長さbがL/3以上、L/2より小さいものであり、×は酸化スケールの長さbがL/2以上のものである。
Test results are shown in Tables 1-4. Table 1 shows the test results for the
表1〜4により、溶け深さaがD/5以上であれば試験結果が全て○であり、スケールの長さbがL/3より小さい。この試験結果より、溶融部3の溶け深さaがD/5以上であれば、電極母材とチップ1との接合強度を確実に確保することができることがわかる。
According to Tables 1 to 4, if the melting depth a is D / 5 or more, the test results are all ◯, and the scale length b is smaller than L / 3. From this test result, it can be seen that if the melting depth a of the melted
なお、実施形態の製造方法では、例えば、図10(a)〜(c)に示すように、様々な形状のチップ71〜73を採用することもできる。図10(a)に示すチップ71は凸部71aがテーパ面を有するものである。図10(b)に示すチップ72はフランジ部72bがテーパ面を有するものである。図10(c)に示すチップ73は凸部73aがテーパ面を有し、凸部73aの底面73cの径とフランジ部72bの径とが一致しているものである。このようなチップ71〜73であっても、本発明の効果を奏することができる。
In the manufacturing method of the embodiment, for example, as shown in FIGS. 10A to 10C, chips 71 to 73 having various shapes can be employed. A
また、実施形態の製造方法では、凸部、フランジ部ともに円形形状をしているが、これに限らず、多角形(例えば三角形、四角形)のチップを使用してもよい。また、凸部とフランジ部とが同一形状でなくてもよい。 In the manufacturing method of the embodiment, both the convex portion and the flange portion have a circular shape. However, the present invention is not limited to this, and a polygonal chip (for example, a triangle or a square) may be used. Moreover, a convex part and a flange part do not need to be the same shape.
また、実施形態の製造方法では、中心電極、接地電極の電極母材がInconel(登録商標)であるが、これに限定されず、Ni又はNi合金、Fe又はFe合金等でもよい。 In the manufacturing method of the embodiment, the electrode base material of the center electrode and the ground electrode is Inconel (registered trademark), but is not limited thereto, and may be Ni or Ni alloy, Fe or Fe alloy, or the like.
本発明はスパークプラグに利用可能である。 The present invention is applicable to a spark plug.
60…主体金具
62…絶縁体
30…中心電極
40…接地電極
1…チップ
1a…凸部
1b…フランジ部
2…中間部材
3…溶融部
32、42…接合面
S10…第1工程
S20…第2工程
S30…第3工程
60 ...
Claims (9)
前記チップとして、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなるものを製作する第1工程と、
前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面に該フランジ部の前記凸部とは反対側の他面を抵抗溶接により仮止めする第2工程と、
該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該接合面に該フランジ部をレーザにより溶接する第3工程とを備えたことを特徴とするスパークプラグの製造方法。 A cylindrical metal shell, a cylindrical insulator that extends in the axial direction of the metal shell, protrudes from both ends of the metal shell, and is fixed in the metal shell, and an axial direction of the metal shell A center electrode with a tip projecting from the tip of the insulator and a rear end fixed in the insulator, and one end fixed to the metal shell, between the other end and the center electrode. A spark plug manufacturing method comprising: a ground electrode forming a discharge gap, wherein at least one of the center electrode and the ground electrode each has an electrode base material and a chip made of a spark-resistant consumable material at a position where the discharge gap is formed In
As the chip, a first step of manufacturing a flange portion and a convex portion protruding from one surface of the flange portion;
A second step of temporarily fixing the other surface of the flange portion opposite to the convex portion by resistance welding to a joint surface on the discharge gap side of the electrode base material in at least one of the center electrode and the ground electrode;
The melted portion exists in the electrode base material and the chip so as to pass through the inside of the other surface from the intersection of the virtual extension line of the bus line constituting the side surface of the convex portion and the other surface of the flange portion. And a third step of welding the flange portion to the joint surface by laser.
前記第2工程では、前記接合面と該チップとの間に該中間部材を設けることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のスパークプラグの製造方法。 In the first step, an intermediate melting point or linear expansion coefficient between the electrode base material and the tip is produced, and a plate-like intermediate member having a surface larger than the other surface of the flange portion is manufactured,
4. The spark plug manufacturing method according to claim 1, wherein, in the second step, the intermediate member is provided between the joint surface and the chip. 5.
前記チップは、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなり、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面には、該フランジ部の該凸部とは反対側の他面が抵抗溶接により仮止めされ、かつ該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該フランジ部がレーザにより溶接されていることを特徴とするスパークプラグ。 A cylindrical metal shell, a cylindrical insulator that extends in the axial direction of the metal shell, protrudes from both ends of the metal shell, and is fixed in the metal shell, and an axial direction of the metal shell A center electrode with a tip projecting from the tip of the insulator and a rear end fixed in the insulator, and one end fixed to the metal shell, between the other end and the center electrode. A spark plug comprising a ground electrode forming a discharge gap, wherein at least one of the center electrode and the ground electrode each has an electrode base material and a tip made of a spark-resistant consumable material at a position where the discharge gap is formed,
The tip includes a flange portion and a convex portion protruding from one surface of the flange portion, and at least one of the center electrode and the ground electrode has a flange on a joint surface on the discharge gap side of the electrode base material. The other surface of the portion opposite to the convex portion is temporarily fixed by resistance welding, and on the other surface from the intersection of the virtual extension line of the bus forming the side surface of the convex portion and the other surface of the flange portion The spark plug is characterized in that the flange portion is welded by a laser so that a melted portion exists between the electrode base material and the tip.
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