JP2009302066A - スパークプラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 過酷な熱サイクル試験においても、中間部材と外側電極母材との間に大きな隙間が生じにくく、また、外側電極チップと中間部材との溶融金属部にえぐれが生じにくいスパークプラグの製造方法を提供すること。
【解決手段】 スパークプラグ１００は、中心電極１３０と、接地電極チップ１４３を中間部材１４２を介して接地電極母材１４１に接合してなる接地電極１４０とを備える。そして、スパークプラグ１００の製造方法は、中間部材１４２に突起部１４２ｐを設け、この突起部１４２ｐを用いて、中間部材１４２と接地電極母材１４１とをプロジェクション溶接することにより、中間部材１４２と接地電極母材１４１とを接合する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、内燃機関用のスパークプラグの製造方法に関し、特に、外側電極チップを中間部材を介して外側電極母材に接合した外側電極を有するスパークプラグの製造方法に関する。

従来より、中心電極と、外側電極チップを中間部材を介して外側電極母材に接合した外側電極とを備えるスパークプラグが知られている。例えば特許文献１や特許文献２に、このようなスパークプラグが開示されている。
特許文献１では、スパークプラグのうち外側電極を、次のように製造している。即ち、棒状の耐蝕性卑金属製部材（中間部材）の先端に、チップ状の耐火花消耗性電極材（外側電極チップ）を、ＴＩＧ溶接またはレーザ溶接で接合し、その後、この耐蝕性卑金属製部材（中間部材）を適当寸法にカットする。そして、この耐蝕性卑金属製部材（中間部材）と外側電極（外側電極母材）とを平面同士で接触させて抵抗溶接を行い、外側電極を形成する（特許文献１の特許請求の範囲等を参照）。

また、特許文献２では、外側電極を次のように製造している。即ち、互いに平行な第１面と第２面を有する中間部材を予め作製し、この中間部材の第１面にチップ（外側電極チップ）をレーザ溶接する。次に、この中間部材の第２面と電極母材（外側電極母材）の接合面とを平面同士で接触させて抵抗溶接を行い、外側電極を形成する（特許文献２の特許請求の範囲等を参照）。この中間部材と電極母材（外側電極母材）との抵抗溶接は、中間部材の周縁部分を電気抵抗溶接機で押さえ付けながら電流を流して行っている（特許文献２の図４及びその説明箇所等参照）。

特開平８−２９８１７８号公報 特開２００４−１３４２０９号公報

しかしながら、特許文献１，２の製造方法で製造したスパークプラグは、高温に加熱した後に自然冷却する熱サイクルを多数回繰り返す熱サイクル試験を行うと、中間部材と外側電極母材との間のうち径方向中央部分に大きな隙間が生じ、中間部材と外側電極母材との接合信頼性が低下するおそれがある。また、外側電極チップと中間部材との溶融金属部に、合金が外側から部分的に消失したえぐれが生じる場合もある。

中間部材と外側電極母材との間の径方向中央部分に大きな隙間が生じるのは、次のような理由に由るものと考えられる。即ち、中間部材と外側電極母材を抵抗溶接する際には、中間部材の周縁部分を外側電極母材に押さえ付けているため、この周縁部分においては、中間部材と外側電極母材が互いに溶け合って確実に溶接される。しかし、中間部材の径方向中央部分は加圧してないため、この中央部分においては、中間部材と外側電極母材が確実には溶接されないことがある。このため、熱サイクル試験を行うと、そのときの熱応力により、確実には溶接されていない径方向中央部分に大きな隙間が生じるものと考えられる。

また、外側電極チップと中間部材との溶融金属部にえぐれが生じるのは、次のような理由に由るものと考えられる。即ち、上記のように中間部材と外側電極母材との間の径方向中央部分に大きな隙間があると、外側電極チップから外側電極母材への熱引きが悪くなるので、熱サイクル試験において、外側電極チップと中間部材との溶融金属部が高温に晒される。そうすると、この溶融金属部が高温酸化し、これにより溶融金属部を構成する合金が徐々に消失してえぐれが生じるものと考えられる。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、外側電極チップを中間部材を介して外側電極母材に接合してなる外側電極を有するスパークプラグについて、過酷な熱サイクル試験を行っても、中間部材と外側電極母材との間に大きな隙間が生じにくく、また、外側電極チップと中間部材との溶融金属部にえぐれが生じにくいスパークプラグの製造方法を提供することを目的とする。

その解決手段は、中心電極と、この中心電極と放電ギャップを隔てて離間し、外側電極チップを中間部材を介して外側電極母材に接合してなる外側電極と、を備えるスパークプラグの製造方法であって、前記中間部材及び前記外側電極母材の少なくともいずれかに設けられた突起部を用いて、前記中間部材と前記外側電極母材とをプロジェクション溶接するプロジェクション溶接工程を備えるスパークプラグの製造方法である。

本発明によれば、中間部材及び外側電極母材の少なくともいずれかに設けられた突起部を用いて、両部材をプロジェクション溶接するプロジェクション溶接工程を備える。これにより、従来の抵抗溶接の場合よりも中間部材と外側電極母材とを広い面積に亘って確実に溶接できる。従って、製造されたスパークプラグに過酷な熱サイクル試験を行ったときに、中間部材と外側電極母材との間に大きな隙間が生じるのを防止できる。また、中間部材と外側電極母材とを広い面積に亘って確実に溶接できるため、外側電極チップから外側電極母材への熱引きが良好になる。従って、製造されたスパークプラグに過酷な熱サイクル試験を行ったときに、外側電極チップと中間部材との溶融金属部に高温酸化によるえぐれが生じることを防止できる。

なお、「突起部」は、中間部材にのみ設けてもよいし、外側電極母材にのみ設けてもよいし、両部材にそれぞれ設けてもよい。また、「突起部」は、１つだけ設けてもよいし、複数設けてもよい。また、「突起部」は、プロジェクション溶接に適する形態とすればよく、その形状は適宜変更できる。例えば、円柱形状や角柱形状とすることができる。また、その先端面を球面としたり、先端を尖らせた形状とすることもできる。

更に、上記のスパークプラグの製造方法であって、前記突起部は、前記プロジェクション溶接の際に前記中間部材の周縁よりも径方向内側に配置される形態で、前記中間部材及び前記外側電極母材の少なくともいずれかに設けられてなるスパークプラグの製造方法とすると良い。

前述したように、中間部材と外側電極母材との間、このうち特に径方向中央部分に、大きな隙間が生じると、外側電極チップから外側電極母材への熱引きが悪くなり、熱サイクル試験において、外側電極チップと中間部材との溶融金属部に高温酸化によるえぐれが生じやすい。
これに対し本発明では、突起部を、プロジェクション溶接の際に中間部材の周縁よりも径方向内側に配置される形態で、中間部材及び外側電極母材の少なくともいずれかに設けている。このため、前述のプロジェクション溶接を行えば、中間部材と外側電極母材の間のうち、中間部材の周縁よりも径方向内側の部分が確実に溶接されやすいので、この径方向内側の部分に大きな隙間を生じることを防止できる。従って、製造されたスパークプラグに過酷な熱サイクル試験を行ったときに、外側電極チップと中間部材との溶融金属部に高温酸化によるえぐれが生じることをより確実に防止できる。

更に、上記のスパークプラグの製造方法であって、前記突起部は、前記プロジェクション溶接の際に前記中間部材の径方向中央に配置される形態で、前記中間部材及び前記外側電極母材の少なくともいずれかに設けられてなるスパークプラグの製造方法とすると良い。

本発明では、突起部を、プロジェクション溶接の際に中間部材の径方向中央に配置される形態で、中間部材及び外側電極母材の少なくともいずれかに設けている。このため、前述のプロジェクション溶接を行えば、中間部材と外側電極母材の間のうち、熱引きに特に寄与する、中間部材の径方向中央の部分が確実に溶接されやすいので、この径方向中央の部分に大きな隙間を生じることをより確実に防止できる。従って、製造されたスパークプラグに過酷な熱サイクル試験を行ったときに、外側電極チップと中間部材との溶融金属部に高温酸化によるえぐれが生じることを更に確実に防止できる。

更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、前記突起部は、その軸線方向と直交する断面の平均断面積が０．０３ｍｍ² 以上０．２ｍｍ² 以下で、その突出長さが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であるスパークプラグの製造方法とすると良い。

突起部の平均断面積が０．０３ｍｍ² 未満と小さ過ぎたり、０．２ｍｍ² を超える場合や、その突出長さが０．０５ｍｍ未満と小さすぎたり、０．２ｍｍを超える場合には、プロジェクション溶接の際、中間部材と外側電極母材とを広い面積に亘って確実に溶接することが困難となる場合もある。
これに対し本発明では、突起部の平均断面積を０．０３ｍｍ² 以上０．２ｍｍ² 以下とし、その突出長さを０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下としているので、プロジェクション溶接の際、中間部材と外側電極母材とを広い面積に亘ってより確実に溶接できる。
なお、「平均断面積」は、突起部のうち、その軸線方向と直交する断面の断面積について、突起部の軸線方向先端から軸線方向基端までを平均した値を指す。また、突起部が複数存在する場合には、「平均断面積」は、これらの突起部の平均断面積を合わせた値を指す。

更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、製造に用いる前記中間部材は、前記プロジェクション溶接の際に抵抗溶接機により押圧される鍔部を有し、この鍔部の厚みが０．２ｍｍ以上であるスパークプラグの製造方法とすると良い。

中間部材のうち、抵抗溶接機により押圧される鍔部の厚みが０．２ｍｍ未満と薄すぎると、プロジェクション溶接の際にこの鍔部に反り等の変形が生じて、溶接に不具合が起こることがある。
これに対し本発明では、抵抗溶接機により押圧される鍔部の厚みを０．２ｍｍ以上としている。従って、プロジェクション溶接の際に、鍔部に変形を生じさせることなく、中間部材と外側電極母材とをより確実に溶接できる。

更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、製造に用いる前記中間部材は、Ｎｉを８０ｗｔ％以上含むＮｉ合金からなるスパークプラグの製造方法とすると良い。

前述したように、外側電極チップから外側電極母材への熱引きが悪いと、過酷な熱サイクル試験を行った際に、外側電極チップと中間部材との溶融金属部に高温酸化によるえぐれが生じやすい。
そこで、本発明では、中間部材を、Ｎｉを８０ｗｔ％以上含むＮｉ合金からなるものとしている。このため、中間部材の熱伝導性が高く、外側電極チップから外側電極母材への熱引きが良好になる。従って、過酷な熱サイクル試験を行った際に、外側電極チップと中間部材との溶融金属部にえぐれが生じることをより確実に防止できる。

更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、製造に用いる前記中間部材は、Ｎｉ合金からなるＮｉ合金部と、このＮｉ合金部に内包されたＣｕ金属部と、を有するスパークプラグの製造方法とすると良い。

前述したように、外側電極チップから外側電極母材への熱引きが悪いと、過酷な熱サイクル試験を行った際に、外側電極チップと中間部材との溶融金属部に高温酸化によるえぐれが生じやすい。
そこで、本発明では、中間部材を、Ｎｉ合金からなるＮｉ合金部と、このＮｉ合金部に内包されたＣｕ金属部とを有するものとしている。熱伝導性が極めて高いＣｕ金属部を有するので、中間部材全体の熱伝導性も高く、外側電極チップから外側電極母材への熱引きが良好になる。従って、過酷な熱サイクル試験を行った際に、外側電極チップと中間部材との溶融金属部にえぐれが生じることをより確実に防止できる。

更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、ヘッダ加工またはプレス加工により、前記中間部材及び前記外側電極母材の少なくともいずれかに前記突起部を設ける突起部形成工程を備えるスパークプラグの製造方法とする良い。

本発明によれば、ヘッダ加工またはプレス加工により、中間部材及び外側電極母材の少なくともいずれかに、突起部を設ける。このようにすれば、容易かつ確実に、突起部を形成できる。

実施形態１に係るスパークプラグの側面図である。 実施形態１に係るスパークプラグのうち、中心電極及び接地電極付近の部分拡大図である。 実施形態１に係るスパークプラグのうち、接地電極の先端付近の部分拡大断面図である。 実施形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、（ａ）は製造に用いる中間部材の側面図であり、（ｂ）はこの中間部材の突起部側から見た平面図である。 実施形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、接地電極チップを中間部材にレーザ溶接する様子を示す説明図である。 実施形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、接地電極チップを中間部材に溶接した後の様子を示す説明図である。 実施形態１に係るスパークプラグの製造方法に関し、中間部材を接地電極母材にプロジェクション溶接する様子を示す説明図である。 変形形態に係るスパークプラグの製造方法に関し、製造に用いる中間部材の側面図である。 実施形態２に係るスパークプラグに関し、（ａ）は製造に用いる中間部材の側面図であり、（ｂ）はこの中間部材の突起部側から見た平面図である。 実施形態３に係るスパークプラグに関し、（ａ）は製造に用いる中間部材の側面図であり、（ｂ）はこの中間部材の突起部側から見た平面図である。 実施形態４に係るスパークプラグに関し、接地電極母材の先端部の側面図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に本実施形態１に係るスパークプラグ１００を示す。また、図２に中心電極１３０及び接地電極（外側電極）１４０付近を示し、更に、図３に接地電極１４０の先端付近の部分断面を示す。このスパークプラグ１００は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられて使用に供される内燃機関用のスパークプラグである。

スパークプラグ１００は、図１に示すように、主体金具１１０と、絶縁体１２０と、中心電極１３０と、接地電極１４０とを備える。
このうち主体金具１１０は、低炭素鋼からなり、軸線ＡＸ方向に延びる筒状をなす。主体金具１１０は、径大なフランジ部１１０ｆと、これより基端側（図中、上方）に位置し、スパークプラグ１００をシリンダーヘッドに取り付ける際に工具を係合させる断面六角形状の工具係合部１１０ｍと、更にその基端側に位置し、絶縁体１２０を主体金具１１０に加締め固定するための加締部１１０ｎとを有する。また、フランジ部１１０ｆの先端側（図中、下方）には、フランジ部１１０ｆより細径で、外周にスパークプラグ１００をシリンダーヘッドにネジ止めするための取付ねじ部１１０ｇが形成された先端部１１０ｓを有する。

絶縁体１２０は、アルミナ系セラミックからなり、主体金具１１０によって周囲が取り囲まれ、その先端部１２０ｓが主体金具１１０の先端面１１０ｓｃから先端側（図中、下方）に突出すると共に、基端部１２０ｋが主体金具１１０の加締部１１０ｎから基端側（図中、上方）に突出している。絶縁体１２０には、軸線ＡＸ方向に沿った軸孔が穿設され、その先端側（図中、下方）には中心電極１３０が、一方、基端側（図中、上方）には高電圧を中心電極１３０に導く端子金具１５０が、挿入され固定されている。

中心電極１３０は、絶縁体１２０の先端面１２０ｓｃから先端側（図中、下方）に突出した状態で絶縁体１２０に保持されている。この中心電極１３０は、図２に示すように、基端側（図中、上方）に位置する中心電極母材１３１と、先端側（図中、下方）に位置する中心電極チップ１３３とからなる。
このうち、中心電極母材１３１は、円柱形状をなし、熱伝導性が高いＣｕからなるＣｕ金属部を、Ｎｉを８０ｗｔ％以上含むＮｉ合金（具体的には、インコネル（登録商標）６００）からなる高Ｎｉ合金部で包囲することにより構成されている。
中心電極チップ１３３は、円柱形状をなし、中心電極母材１３１にレーザ溶接で接合され、先端側（図中、下方）に向かって突出している。この中心電極チップ１３３は、貴金属合金、具体的にはＩｒ−Ｐｔ合金からなる。

一方、接地電極１４０は、図２及び図３に示すように、先端側（図中、下方）に位置する接地電極母材（外側電極母材）１４１と、基端側（図中、上方）に位置する接地電極チップ（外側電極チップ）１４３と、これらの間に介在する中間部材１４２とからなる。
このうち、接地電極母材１４１は、熱伝導性が高いＣｕからなるＣｕ金属部１４１ｇを、Ｎｉを８０ｗｔ％以上含むＮｉ合金（具体的には、インコネル（登録商標）６０１）からなる高Ｎｉ合金部１４１ｈで取り囲むことにより構成されている。この接地電極母材１４１は、その基端部１４１ｋが主体金具１１０の先端面１１０ｓｃに接合され、先端部１４１ｓが軸線ＡＸ側に向けて屈曲されてなり、径方向内側を向く内側側面１４１ｍが、中心電極１３０の中心電極チップ１３３と対向するように配置されている。

中間部材１４２（図４参照）は、径大な円柱形状をなし先端側（図中、下方）に位置するフランジ部（鍔部）１４２ｄと、これよりも径小な円柱形状をなし基端側（図中、上方）に位置する円柱部１４２ｅとからなる。この中間部材１４２は、全体がＮｉを８０ｗｔ％以上含むＮｉ合金（具体的には、インコネル（登録商標）６０１）からなる。

中間部材１４２（フランジ部１４２ｄ）と接地電極母材１４１とは溶接により接合されているので、図３に示すように、中間部材１４２と接地電極母材１４１との間には、中間部材１４２と接地電極母材１４１とが互いに溶融混合して固化した溶融金属部１４５が形成されている。特に本実施形態１では、中間部材１４２と接地電極母材１４１とが後述するプロジェクション溶接により接合されているので、中間部材１４２と接地電極母材１４１とが、中間部材１４２の径方向中央を中心として、広い面積に亘って確実に溶接されている。

接地電極チップ１４３（図５参照）は、円柱形状をなし、貴金属合金、具体的にはＰｔ−Ｒｈ合金からなる。この接地電極チップ１４３は、中間部材１４２の円柱部１４２ｅに接合され、基端側（図３中、上方）に向かって突出し、中心電極チップ１３３と対向している。接地電極チップ１４３と中間部材１４２とは、レーザ溶接により接合しているので、接地電極チップ１４３と中間部材１４２との間には、接地電極チップ１４３と中間部材１４２とが互いに溶融混合して固化した溶融金属部１４６が形成されている。
また、この接地電極チップ１４３の接地電極母材１４１の内側側面１４１ｍからの突出長さＨは、０．８０ｍｍである。また、接地電極チップ１４３と中心電極チップ１３３との間隙は、火花放電を生じさせる放電ギャップＧとなっている。

次いで、上記スパークプラグ１００の製造方法について説明する。
まず、公知の手法により、中心電極母材１３１と中心電極チップ１３３とを有する中心電極１３０を作製する。具体的には、中心電極チップ１３３を中心電極母材１３１にレーザ溶接して、中心電極１３０を作製する。

そして、公知の手法により、この中心電極１３０を、別途形成した絶縁体１２０に組み付けると共に、端子金具１５０等も絶縁体１２０に組み付け、ガラスシールを行う。また、主体金具１１０を用意し、公知の手法により、主体金具１１０に棒状の接地電極母材１４１（中間部材１４２及び接地電極チップ１４３が接合されておらず、屈曲加工もされていない状態の接地電極母材１４１）を接合する。その後、公知の手法により、この接地電極母材１４１を接合した主体金具１１０に、中心電極１３０等を組み付けた絶縁体１２０を組み付け、加締め等を行う。

一方、これとは別に、ヘッダ加工により、図４に示す、突起部１４２ｐを有する中間部材１４２を作製する。この工程が本発明の突起部形成工程に相当する。この溶接前の中間部材１４２は、厚みＤが０．２５ｍｍで径大なフランジ部（鍔部）１４２ｄと、このフランジ部１４２ｄの一方の主面の径方向中央に設けられた径小な円柱部１４２ｅと、フランジ部１４２ｄの他方の主面の径方向中央に設けられた、後述するプロジェクション溶接を行うための１つの突起部１４２ｐとからなる。従って、突起部１４２ｐは、中間部材１４２の周縁１４２ｆよりも径方向内側であって、更には中間部材１４２の径方向中央に配置されている。この突起部１４２ｐは、断面積（平均断面積）Ｓが０．０７ｍｍ² 、突出長さＬが０．１０ｍｍの円柱形状をなしている。
なお、この突起部形成工程においては、ヘッダ加工の代わりにプレス加工を行うことにより、突起部１４２ｐを有する中間部材１４２を形成してよい。

また別途、円柱形状の接地電極チップ１４３を用意しておく。そして、図５に示すように、この接地電極チップ１４３を中間部材１４２の円柱部１４２ｅの中央上に載置し、図中に矢印で示すようにレーザ光ＬＳを照射して、接地電極チップ１４３と中間部材１４２とをレーザ溶接する。これにより、図６に示すように、接地電極チップ１４３と中間部材１４２との間に、両部材が互いに溶融混合して固化した溶融金属部１４６が形成される。

次に、プロジェクション溶接工程において、図７に示すように、接地電極チップ１４３が接合された中間部材１４２を、接地電極母材１４１にプロジェクション溶接する。具体的には、抵抗溶接機ＴＹにより、中間部材１４２のフランジ部１４２ｄの周囲を押圧して、中間部材１４２の突起部１４２ｐを接地電極母材１４１に圧接させ、電流を流して突起部１４２ｐにその電流を集中させ、中間部材１４２と接地電極母材１４１とをプロジェクション溶接する。これにより、図３に示したように、径方向中央部分を中心とした広い範囲に亘って、中間部材１４２と接地電極母材１４１とが互いに溶融混合して固化した溶融金属部１４５が形成される。

その後は、接地電極１４０を軸線ＡＸ側に曲げて所定形状とし、中心電極１３０との間に放電ギャップＧを形成すれば、上記スパークプラグ１００が完成する。

以上で説明したように、本実施形態１では、中間部材１４２に突起部１４２ｐに設けて、この突起部１４２ｐを用いて、中間部材１４２と接地電極母材１４１とをプロジェクション溶接している。このようにすることで、従来の抵抗溶接の場合に比して、中間部材１４２と接地電極母材１４１とを径方向中央を中心として広い面積に亘って確実に溶接できる。従って、製造されたスパークプラグ１００に後述する過酷な熱サイクル試験を行ったときに、中間部材１４２と接地電極母材１４１との間に大きな隙間が生じるのを防止できる。

特に、突起部１４２ｐを、中間部材１４２の周縁１４２ｆよりも径方向内側、更に具体的には、径方向中央に配置している。これにより、中間部材１４２と接地電極母材１４１とを、特に熱引きに寄与する径方向中央を中心とした広い面積に亘って確実に溶接できるため、接地電極チップ１４３から接地電極母材１４１への熱引きが良好になる。従って、製造されたスパークプラグ１００に後述する過酷な熱サイクル試験を行ったときに、接地電極チップ１４３と中間部材１４２との溶融金属部１４６に高温酸化によるえぐれが生じることを防止できる。

更に本実施形態１では、突起部１４２ｐの断面積（平均断面積）Ｓを０．０３ｍｍ² 以上０．２ｍｍ² 以下（具体的には０．０７ｍｍ² ）とし、突出長さＬを０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下（具体的には０．１０ｍｍ）としている。このため、プロジェクション溶接の際、中間部材１４２と接地電極母材１４１とを広い面積に亘ってより確実に溶接できる。
また、抵抗溶接機ＴＹにより押圧されるフランジ部１４２ｄの厚みＤを０．２ｍｍ以上（具体的には０．２５ｍｍ）としている。従って、プロジェクション溶接の際の押圧によっても、フランジ部１４２ｄに反りなどの変形を生じさせることなく、中間部材１４２と外側電極母材１４１とをより確実に溶接できる。

更に本実施形態１では、中間部材１４２全体を、Ｎｉを８０ｗｔ％以上含むＮｉ合金からなるものとしている。このため、中間部材１４２の熱伝導性が高く、接地電極チップ１４３から接地電極母材１４１への熱引きが良好になる。従って、後述する過酷な熱サイクル試験を行った際に、接地電極チップ１４３と中間部材１４２との溶融金属部１４６にえぐれが生じることをより確実に防止できる。
また、本実施形態１では、ヘッダ加工により、中間部材１４２に突起部１４２ｐを設けている。このようにすれば、容易かつ確実に、中間部材１４２に突起部１４２ｐを形成できる。

（実施例）
本実施形態の効果を検証するために、本発明に係る実施例として、表１に示すように、突起部１４２ｐの断面積（平均断面積）Ｓを０．０３ｍｍ² 〜０．２５ｍｍ² の範囲で異ならせ、突出長さＬを０．０３ｍｍ〜０．２８ｍｍの範囲で異ならせ、また、中間部材１４２のフランジ部１４２ｄの厚みＤを０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲で異ならせ、それ以外は上記実施形態１と同様にして、１５種類のスパークプラグ１００を製造した。
一方、比較例として、突起部１４２ｐを設けずに、それ以外は上記実施形態１と同様にして、スパークプラグを製造した。

次に、これらのスパークプラグ１００について次のような熱サイクル試験を行った。即ち、１０００℃で２分間加熱し、その後１分間自然冷却するサイクルを１０００サイクル行った。そして試験後、中間部材１４２と接地電極母材１４１との溶融金属部１４５を観察した。
具体的には、中間部材１４２の軸線を通る平面で接地電極１４０を切断し、その断面をエッチング処理する。そして、その断面において中間部材１４２と接地電極母材１４１との接合面を観察し、酸化スケールの進行度合いを測定する。中間部材１４２（具体的にはフランジ部１４２ｄ）の軸線に直交する方向の長さに対する、酸化スケールの合計長さ（接合されていない部分の合計長さ）を、酸化スケールの割合として算出する。この酸化スケールの割合が１０％未満であった場合を、非常に良好な結果と判断して、表中に「◎」と表示した。また、酸化スケールの割合が１０％以上５０％以下であった場合を、比較的良好な結果と判断して、表中に「○」と表示した。一方、酸化スケールの割合が５０％を超えた場合を、良好でない結果と判断して、表中に「×」と表示した。

その結果、突起部１４２ｐを設けた実施例１〜１５では、酸化スケールの割合が大きくても５０％以内に留まっており、良好な結果であった。これらに対し、突起部１４２ｐを設けなかった比較例では、酸化スケールの割合が５０％を超えた。このことから、突起部１４２ｐを設けてプロジェクション溶接を行うことで、中間部材１４２と接地電極母材１４１との接合状態が良好になり、過酷な熱サイクル試験にも耐え得ることが判る。

次に、各実施例１〜１５の結果について詳しく検討する。突起部１４２ｐの断面積Ｓを０．０３ｍｍ² 〜０．２０ｍｍ² の範囲内とし、突出長さＬを０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲内とした実施例１〜１１では、いずれも酸化スケールの割合が１０％未満と小さく、非常に良好な結果であった。

これに対し、突起部１４２ｐの断面積Ｓを０．０１５ｍｍ² または０．２５ｍｍ² とした実施例１２，１３では、酸化スケールの割合が１０％以上５０％以下と比較的小さく、比較的良好な結果であったが、上述の実施例１〜１１と比較すると、酸化スケールの割合が大きくなっていた。このことから、突起部１４２ｐの断面積Ｓを０．０３ｍｍ² 〜０．２０ｍｍ² の範囲内とするのが好ましいことが判る。

また、突出長さＬを０．０３ｍｍまたは０．２８ｍｍとした実施例１４，１５では、酸化スケールの割合が１０％以上５０％以下と比較的小さく、比較的良好な結果であったが、前述の実施例１〜１１と比較すると、酸化スケールの割合が大きくなっていた。このことから、突出長さＬを０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲内とするのが好ましいことが判る。

また更に、実施例５〜７については、表２に示すように、製造したスパークプラグ１００を外観検査して、中間部材１４２に反りが発生しているか否かを調べた。反りが発生していないサンプルは、良好なものと判断して、表中に「◎」と表示した。一方、反りが発生したサンプルは、反りに関しては良好でないものと判断して、表中に「×」と表示した。

その結果、中間部材１４２のフランジ部１４２ｄの厚みＤを０．２０ｍｍまたは０．２５ｍｍとした実施例６，７では、中間部材１４２に反りが発生していなかった。一方、厚みＤを０．１５ｍｍとした実施例５では、中間部材１４２のフランジ部１４２ｄに反りが発生していた。このことから、反りの点に関しては、中間部材１４２のフランジ部１４２ｄの厚みＤを少なくとも０．２０ｍｍ以上の厚みとするのが好ましいことが判る。

（変形形態）
次いで、上記実施形態１の変形形態について説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図８に本変形形態のスパークプラグ５００の製造に用いる中間部材５４２を示す。本変形形態では、製造に用いる中間部材５４２が上記実施形態１の中間部材１４２（図４参照）と異なるのみで、それ以外は上記実施形態１と同様である。

この中間部材５４２は、その外観形状は上記実施形態１の中間部材１４２と同じである。即ち、径大なフランジ部（鍔部）５４２ｄと、このフランジ部５４２ｄの一方の主面の径方向中央に設けられた径小な円柱部５４２ｅと、フランジ部５４２ｄの他方の主面の径方向中央に設けられた１つの突起部５４２ｐとからなる。
しかしながら、その内部は上記実施形態１の中間部材１４２と異なる。即ち、この中間部材５４２は、熱伝導性が高いＣｕからなるＣｕ金属部５４２ｇを有し、これをＮｉを８０ｗｔ％以上含むＮｉ合金（具体的には、インコネル（登録商標）６０１）からなる高Ｎｉ合金部５４２ｈで取り囲むことにより構成されている。

この中間部材５４２は、熱伝導性が極めて高いＣｕ金属部５４２ｇを有するので、中間部材５４２全体の熱伝導性も高く、接地電極チップ１４３から接地電極母材１４１への熱引きが良好になる。従って、前述したような過酷な熱サイクル試験を行った際に、接地電極チップ１４３と中間部材５４２との溶融金属部にえぐれが生じることをより確実に防止できる。

（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について説明する。なお、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図９に本実施形態２のスパークプラグ２００の製造に用いる中間部材２４２を示す。本実施形態２では、製造に用いる中間部材２４２が上記実施形態１の中間部材１４２（図４参照）と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態１と同様である。

この中間部材２４２は、ＣｕからなるＣｕ金属部２４２ｇをＮｉ合金からなる高Ｎｉ合金部２４２ｈが覆っており、径大なフランジ部２４２ｄと径小な円柱部２４２ｅとを有する形態をなす。そして、フランジ部２４２ｄには、プロジェクション溶接を行うための突起部２４２ｐが、中間部材２４２の周縁２４２ｆよりも径方向内側に複数（２つ）設けられている。このように突起部２４２ｐを複数設け、これらの突起部２４２ｐを用いて中間部材２４２と接地電極母材１４１とをプロジェクション溶接しても、中間部材２４２と接地電極母材１４１とを中間部材２４２の径方向中央付近を含む広い面積に亘って確実に溶接できる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、同様な作用・効果を奏する。

（実施形態３）
次いで、第３の実施の形態について説明する。なお、上記実施形態１または２と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図１０に本実施形態３のスパークプラグ３００の製造に用いる中間部材３４２を示す。本実施形態３では、製造に用いる中間部材３４２が上記実施形態１，２の中間部材１４２，２４２と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態１，２と同様である。

この中間部材３４２は、ＣｕからなるＣｕ金属部３４２ｇをＮｉ合金からなる高Ｎｉ合金部３４２ｈが覆っており、径大なフランジ部３４２ｄと、径小な円柱部３４２ｅと、その間に位置するテーパ部３４２ｆとを有する形態をなす。そして、フランジ部３４２ｄの径方向中央には、プロジェクション溶接を行うための突起部３４２ｐが１つ設けられている。このようにテーパ部３４２ｆを有する中間部材３４２においても、突起部３４２ｐを用いて中間部材３４２と接地電極母材１４１とをプロジェクション溶接すれば、中間部材３４２と接地電極母材１４１とを中間部材３４２の径方向中央を中心として広い面積に亘って確実に溶接できる。その他、上記実施形態１または２と同様な部分は、同様な作用・効果を奏する。

（実施形態４）
次いで、第４の実施の形態について説明する。なお、上記実施形態１〜３のいずれかと同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図１１に本実施形態４のスパークプラグ４００の製造に用いる接地電極母材４４１を示す。本実施形態４では、製造に用いる接地電極母材４４１が上記実施形態１〜３の接地電極母材１４１と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態１等と同様である。

この接地電極母材４４１は、ＣｕからなるＣｕ金属部４４１ｇをＮｉ合金からなる高Ｎｉ合金部４４１ｈが覆っている。そして、接地電極母材４４１の先端部４４１ｓのうち、内側側面４４１ｍの所定位置には、プロジェクション溶接を行うための突起部４４１ｐが１つ設けられている。この突起部４４１ｐは、プロジェクション溶接を行う際、接地電極母材４４１に接地電極チップ１４３が接合された中間部材１４２を配置した時に、中間部材１４２の周縁よりも径方向内側、具体的には径方向中央に配置される。

このように接地電極母材４４１に突起部４４１ｐを設け、この突起部４４１ｐを用いて中間部材１４２と接地電極母材４４１とをプロジェクション溶接しても、中間部材１４２と接地電極母材４４１とを中間部材１４２の径方向中央を中心として広い面積に亘って確実に溶接できる。なお、本実施形態４の突起部４４１ｐ付きの接地電極母材４４１は、プレス加工により形成することができる。その他、上記実施形態１〜３のいずれかと同様な部分は、同様な作用・効果を奏する。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１〜４に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
上記実施形態１〜３では、中間部材１４２，２４２，３４２にのみ突起部１４２ｐ，２４２ｐ，３４２ｐを設け、上記実施形態４では、接地電極母材４４１にのみ突起部４４１ｐを設けているが、中間部材と接地電極母材の両方に突起部を設けてもよい。このようにしても、これらの突起部を用いたプロジェクション溶接により、中間部材と接地電極母材とを広い面積に亘って確実に溶接できる。

１００，２００，３００，４００，５００ スパークプラグ
１３０ 中心電極
１３１ 中心電極母材
１３３ 中心電極チップ
１４０ 接地電極（外側電極）
１４１，４４１ 接地電極母材（外側電極母材）
１４１ｇ，４４１ｇ Ｃｕ金属部
１４１ｈ，４４１ｈ 高Ｎｉ合金部
１４２，２４２，３４２，５４２ 中間部材
１４２ｄ，２４２ｄ，３４２ｄ，５４２ｄ フランジ部（鍔部）
２４２ｇ，３４２ｇ，５４２ｇ Ｃｕ金属部
２４２ｈ，３４２ｈ，５４２ｈ 高Ｎｉ合金部
１４２ｐ，２４２ｐ，３４２ｐ，４４１ｐ，５４２ｐ 突起部
１４３ 接地電極チップ（外側電極チップ）
１４５ 溶融金属部
１４６ 溶融金属部
ＡＸ 軸線
Ｇ 放電ギャップ
Ｌ 突出長さ
Ｄ 厚み
ＴＹ 抵抗溶接機

Claims (8)

1. 中心電極と、この中心電極と放電ギャップを隔てて離間し、外側電極チップを中間部材を介して外側電極母材に接合してなる外側電極と、を備えるスパークプラグの製造方法であって、
   前記中間部材及び前記外側電極母材の少なくともいずれかに設けられた突起部を用いて、前記中間部材と前記外側電極母材とをプロジェクション溶接するプロジェクション溶接工程を備える
   スパークプラグの製造方法。
2. 請求項１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記突起部は、
   前記プロジェクション溶接の際に前記中間部材の周縁よりも径方向内側に配置される形態で、前記中間部材及び前記外側電極母材の少なくともいずれかに設けられてなる
   スパークプラグの製造方法。
3. 請求項２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記突起部は、
   前記プロジェクション溶接の際に前記中間部材の径方向中央に配置される形態で、前記中間部材及び前記外側電極母材の少なくともいずれかに設けられてなる
   スパークプラグの製造方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記突起部は、
   その軸線方向と直交する断面の平均断面積が０．０３ｍｍ² 以上０．２ｍｍ² 以下で、その突出長さが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である
   スパークプラグの製造方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
   製造に用いる前記中間部材は、
   前記プロジェクション溶接の際に抵抗溶接機により押圧される鍔部を有し、この鍔部の厚みが０．２ｍｍ以上である
   スパークプラグの製造方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
   製造に用いる前記中間部材は、
   Ｎｉを８０ｗｔ％以上含むＮｉ合金からなる
   スパークプラグの製造方法。
7. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
   製造に用いる前記中間部材は、
   Ｎｉ合金からなるＮｉ合金部と、
   このＮｉ合金部に内包されたＣｕ金属部と、を有する
   スパークプラグの製造方法。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
   ヘッダ加工またはプレス加工により、前記中間部材及び前記外側電極母材の少なくともいずれかに前記突起部を設ける突起部形成工程を備える
   スパークプラグの製造方法。

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