JP2011501859A - 誘導溶接され、レーザ溶接補強された着火先端部を備えた点火装置、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

絶縁体が内部に固定されているハウジングを備える内燃機関用の点火装置と、その製造方法とを提供する。中心電圧が絶縁体内に装着される。接地電極はハウジングから延在しており、接地電極の一部分が、中心電極からのスパークギャップを規定している。中心電極は着火先端部を有しており、最初に、抵抗溶接継手が着火先端部を中心電極に結合し、実質的に着火先端部の材料から形成される重なり合った第１の溶接プールからなる連続したビードがさらに着火先端部を電極に結合する。第１の溶接プールから径方向に外側に形成された重なり合った第２の溶接プールからなる連続したビードが、第１の溶接プールから中心電極の外面にまで延在する丸みのある肩部表面を形成する。

Description

発明の背景
１．技術分野
この発明は、概して、スパークプラグおよび他の点火装置に関し、より特定的には、貴金属の着火先端部を有する電極とその製造方法とに関する。

２．関連技術
スパークプラグの分野においては、耐侵食性を向上させ、スパークプラグの中心電極と接地電極との間の破壊電圧を低減させることが引き続き必要とされている。貴金属電極、より一般的には、標準的な金属電極に適用される貴金属の着火先端部を用いたさまざまな設計が提案されてきた。典型的には、着火先端部は、パッドまたはリベットとして形成され、電極の端部に溶接される。

貴金属を用いて着火先端部を製造時において、しばしばニッケル合金から作製される電極材料に貴金属の着火先端部材料を取付ける際の確実性を向上させることが引き続き必要とされている。たとえば、本願の譲受人に譲渡された米国特許第６，１３２，２７７号においては、貴金属は、抵抗溶接された電極の平坦な表面に配置され、そこに抵抗溶接される。さらに、貴金属の着火先端部の所望の形状は好ましくは抵抗溶接後に形成され、次いで再び抵抗溶接されて、着火先端部が電極に固定され得るが、これは、形成プロセス中に緩められてもよいし、または、最初の抵抗溶接中に堅個に取付けられなくてもよい。

米国特許第５，８１１，９１５号には、貴金属片が電極に固定されているスパークプラグの別の製造が開示される。第′９１５号特許では、最初に貴金属片を電極に抵抗溶接することによってイリジウムまたはその合金からなる貴金属片を取付ける工程が教示される。抵抗溶接プロセス中には、貴金属片は溶解せずに残り、電極に向かって押込まれることにより、溶解した電極材料に沈み込み、これにより、当該貴金属片の外周のまわりに突起部が形成される。その後、レーザビームが、４５度の入射角度で、電極の突起部上における概して互いに反対側に位置する２つの点として示される点位置に当てられて、これにより、電極における衝突した突起部と、突起部付近の貴金属片の側面とを溶解させる。したがって、レーザ溶接継手が、溶解した電極材料に予め沈み込められているその下面の上で延在して貴金属片の側面にまで達する。次いで、電極をその軸を中心として回転させることにより、貴金属片の外周に沿って全体的に別の周辺レーザ溶接が行なわれる。

米国特許第６，７０５，００９号には、貴金属が中心電極に固定されているスパークプラグの別の製造が開示される。第′００９号特許では、最初の抵抗溶接または摩擦溶接によって、連続した貴金属ワイヤの平坦な端部を中心電極における先細の点火先端部の平坦な端部に取付ける工程が教示される。最初の溶接中に、ワイヤの端部によって、中心電極の端部との平坦な突合せ溶接継手が形成される。次いでワイヤが切断され、第２の溶接部が、切断されたワイヤと中心電極との間における最初の溶接継手の外周のまわりにレーザによって形成される。

米国特許第６，８１９，０３１号には、貴金属の着火先端部が電極に固定されているスパークプラグの別の製造が開示される。第′０３１号特許では、仮の抵抗溶接またはジグによって貴金属片を中心電極に取付け、次いで、貴金属片と中心電極との界面の円周全体にわたってレーザ溶接部を形成して、第１の溶接層を形成する工程が教示されている。次いで、中心電極の長手方向軸に沿ってレーザの位置をずらして、界面の円周全体に第２の溶接部を形成する。これにより、その後、溶接層を追加することが可能となり、追加された各々の溶接層が電極の長手方向軸に沿って軸方向にずらされる。

米国特許第６，８２７，６２０号には、貴金属が電極に固定されているスパークプラグの別の製造が開示される。第′６２０号特許では、仮の抵抗溶接によって貴金属片を中心電極に取付け、その後、最後のレーザ溶接部を形成する工程が教示される。貴金属片は、イリジウムまたはイリジウム合金材料からなる柱状の要素である。仮の抵抗溶接中、貴金属片は、柱状の貴金属片のうち未溶解部分を、好ましくは０．１ｍｍ以下の電極に埋込むのに十分な力で押圧される。

貴金属の着火先端部を備えたすべての公知の電極製造工程は、上述のものも含めて、どれも潜在的に欠点を有している。起こり得る欠点としては、製造コストの増大、使用可能な着火先端部材料の種類数が制限されていること、またはこれらの組合わせが挙げられる。したがって、本発明は、この明細書中で説明および／または参照されている中でも特に、公知の製造時に生じるこれらおよび他のいずれかの起こり得る問題を解決することを目的としている。

発明の概要
本発明に従って製造された内燃機関のための点火装置は、開口部を有するハウジングと、ハウジング内に固定された絶縁体とを含む。絶縁体は、ハウジングにおける開口部を介して露出された端部を有する。中心電極が絶縁体内に装着されている。中心電極が有する外面は、絶縁体を越えて端部にまで延在している。接地電極がハウジングから延在しており、当該接地電極の一部分は、中心電極の端部とは反対側に位置して、それとの間にスパークギャップを規定している。中心電極は、初めに抵抗溶接継手によってその端部に結合されている貴金属の着火先端部を備える。重なり合ったレーザ溶接プールからなる連続したビードが着火先端部の外周のまわりに延在して、さらに、着火先端部を中心電極に結合する。溶接プールは、着火先端部から中心電極の外面へと延在する丸みのある肩部の少なくとも一部分を形成する。

本発明の別の局面は、点火装置のための電極アセンブリを含む。電極アセンブリは、外面を備えた電極体と、下面および外周を備えた着火先端部とを有する。抵抗溶接継手は、下面が外面の下方で第１の距離だけ埋め込まれるように、着火先端部の下面を電極体に結合させる。重なり合ったレーザ溶接プールからなる連続したビードが着火先端部の外周にわたって形成される。この場合、レーザ溶接プールは、電極体の外面の下方において、第１の距離よりも長い第２の距離だけ延在している。

本発明のさらに別の局面は、内燃機関のための点火装置の製造方法を含む。当該方法は、ハウジングを設けるステップと、絶縁体を、その端部がハウジング内の開口部を介して露出されるようにハウジング内に固定するステップとを含む。次いで、外面を有する中心電極体を絶縁体内に装着するが、この場合、中心電極体の着火先端部領域が絶縁体を越えて延在するようにする。次いで、外面を有する接地電極体をハウジングから延在させる。この場合、接地電極体の着火先端部領域が中心電極体の着火先端部領域とは反対側に位置して、それとの間にスパークギャップを規定している。さらに、貴金属から形成される着火先端部材料からなる少なくとも１つの予備成形片を設ける。さらに、着火先端部材料の少なくとも１片を中心電極体または接地電極体のうち少なくとも１つに抵抗溶接して、着火先端部を少なくとも部分的に形成する。この場合、抵抗溶接継手によって着火先端部の下面が規定されるが、これは外面の下方における第１の距離に該当する。次いで、重なり合ったレーザ溶接プールからなる連続したビードを着火先端部の外周にわたってレーザ溶接する。この場合、溶接プールは、外面の下方において第１の距離よりも長い第２の距離だけ延在している。

本発明の別の局面は、点火装置の製造方法を含む。当該方法は、外面を有する電極体と、貴金属の着火先端部材料からなる予備成形片とを設けるステップを含む。次いで、着火先端部材料を当該電極体に抵抗溶接して、着火先端部を少なくとも部分的に形成し、外面の下方において第１の距離だけ着火先端部の下面を規定する。さらに、着火先端部の外周上にわたって、重なり合ったレーザ溶接プールからなる連続したビードをレーザ溶接する。この場合、溶接プールが、外面の下方において第１の距離よりも長い第２の距離だけ延在するようにされている。

本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、現在好ましい実施例および最良の形態についての以下の詳細な説明、ならびに添付の図面に関連付けて考慮されると、より容易に理解されるだろう。添付の図面においては、同様の特徴には同様の参照符号が付される。

本発明の現在好ましい一実施例に従って製造された、中心電極および接地電極を有するスパークプラグを示す部分側面図である。 本発明の現在好ましい一実施例に従った接地電極の製造時における最初のステップを示す拡大された部分側面図である。 抵抗溶接プロセス実行後の接地電極を示す拡大された部分側断面図である。 形成プロセス実行後の接地電極を示す拡大された部分側断面図である。 レーザ溶接プロセス中のレーザビームの向きを示す、接地電極の拡大された部分側断面図である。 レーザ溶接プロセス実行後の接地電極を示す拡大された部分側断面図である。 完成した状態の接地電極を示す拡大された部分上面図である。 本発明の現在好ましい一実施例に従った中心電極の製造時における最初のステップを示す拡大された部分側面図である。 抵抗溶接プロセスの実行後における中心電極を示す拡大された部分側断面図である。 レーザ溶接プロセス中におけるレーザビームの向きを示す、中心電極の拡大された部分側断面図である。 レーザ溶接プロセス実行後の中心電極を示す拡大された部分側断面図である。 形成プロセス実行後の完成した状態にある中心電極を示す拡大された側断面図である。 本発明の現在好ましい別の実施例に従った、レーザ溶接プロセス中におけるレーザビームの向きを示す中心電極の拡大された部分側面図である。 レーザ溶接プロセス完了後における、現在好ましい一完成状態で示される中心電極の拡大された側断面図である。 レーザ溶接プロセス完了後における現在好ましい別の完成状態で示される中心電極の拡大された側断面図である。 図１３と同様の図であり、図１５の中心電極の製造時に用いられるレーザ溶接プロセス中におけるレーザビームの向きを示す。 図１５の中心電極の製造時に用いられるレーザ溶接プロセス中に得られるレーザの概略的な経路を示す平面図である。

現在好ましい実施例の詳細な説明
図面をさらに詳細に参照すると、図１は、本発明についての現在好ましい一製造方法に従って製造されたスパークプラグ１０の着火端部を示す。スパークプラグ１０は、金属製のケーシングまたはハウジング１２と、ハウジング１２内に固定された絶縁体１４と、中心電極１６と、接地電極１８と、中心電極１６および接地電極１８上で互いに対向して配置されたそれぞれ対応する一対の着火先端部２０、２２とを含む。ハウジング１２は、金属製の外殻として従来の態様で製造可能であり、標準的なねじ山２４と環状の下方端部２６とを含み得る。環状の下方端部２６からは、接地電極１８が溶接されるかまたはそれに取付けられるなどして延在している。同様に、スパークプラグ１０の他のすべての構成要素は（図示されないものを含めて）、本発明に従って製造される着火先端部２０、２２を備える中心電極１６および／または接地電極１８を除いては、公知の技術および材料を用いて製造可能である。

公知のとおり、ハウジング１２の環状端部２６は開口部２８を規定しており、好ましくは、そこを通って絶縁体１４が延在する。中心電極１６は、概して、ガラス封着によって、または他の任意の好適な技術を用いて絶縁体１４内に装着される。中心電極１６は、好適な任意の断面形状を有し得るが、一般的には、断面は概して円筒形であり、着火先端部２０とは反対側の端部において直径が広くなっている弓形のフレア型または先細り型であるため、絶縁体１４内での端部の据付けまたは封止が容易になる。中心電極１６は、概して、絶縁体１４から出て、露出された軸方向端部３０を通って延在する。中心電極１６は、たとえば、スパークプラグ製造の分野で周知のとおり、さまざまなＮｉおよびＮｉベースの合金などの如何なる好適な導体からも製造され、ＣｕまたはＣｕベースの合金芯を覆うこのような材料被覆をも含み得る。

接地電極１８が示されているが、これは、限定ではなく例示を目的として、概して長方形の断面形状を有し９０度をなす従来の弓形のエルボー形状をなしている。接地電極１８は、電気的および熱的な連通をもたらすように一方の端部３２がハウジング１２に取付けられており、好ましくは、概して中心電極１６に対向する自由端３４において終端している。着火部分または端部は、接地電極１８の自由端３４に隣接して規定されており、中心電極１６の対応する着火端部とともに、それとの間にスパークギャップ３６を規定する。しかしながら、当業者であれば、接地電極１８が多くの構成、形状およびサイズを有し得ることを容易に理解するだろう。

着火先端部２０、２２は、スパークギャップ３６にわたって電子を放出したり受取ったりするための点火面２１、２３を設けるようにそれぞれ対応する電極１６、１８の着火端部に配置される。着火先端面２１に等しく適用される表面２３について図７に図示されるような着火先端面２１、２３を上方から見ると、着火先端面２１、２３が、後に説明する製造方法によって少なくとも部分的に提供される概して円形の幾何学的形状を有していることが分かる。現在好ましい多くの実施例である着火先端部２０、２２は比較的軟質の貴金属からなり、摂氏約２４４７度の溶融温度を有し広く用いられている公知の着火先端部の貴金属、すなわちイリジウム（Ｉｒ）よりも低い融点を有している。ここで用いられる好ましい貴金属は、摂氏約１，７６９度の溶融温度を有するプラチナ（Ｐｔ）、または、その合金、たとえば、さらにより低い溶融温度を有するプラチナ−ニッケル（Ｐｔ−Ｎｉ）などである。しかしながら、以下に説明するとおり、現在好ましいいくつかの実施例では、イリジウム、イリジウム合金、または他の貴金属およびさらに標準的な非貴金属を用いることができる。

本発明に従うと、着火先端部２０、２２は、まず、それぞれ対応する電極１６、１８に抵抗溶接され、次いで、少なくとも部分的にレーザ溶接されて、さらに、取付け部を電極に固定して、着火先端部２０、２２と電極１６、１８との間に形成される溶接継手に酸化が不所望に侵入するのを防ぐ。抵抗溶接継手により、それぞれの電極１６、１８の外面４２の下方に第１の距離（ｄ）だけ埋込まれた下面４０が規定される。レーザ溶接継手により、重なり合った溶接プール４４が規定される。重なり合った溶接プール４４は、それぞれの電極１６、１８の外面４２の下方において、第１の距離（ｄ）よりも長い第２の距離（Ｄ）だけ延在する。確実な溶接継手を設けるのを支援し、酸化の侵入を阻止するのを支援するために、それぞれの着火先端部２０、２２にレーザ溶接プール４４からのアンダーカットが起こらないようにレーザ溶接継手が形成される。これにより、レーザ溶接プール４４の各々は、それぞれの着火先端部２０、２２に堅く結合された側壁４６を形成する。この場合、側壁４６は、着火先端部２０、２２の中心軸４８と概して平行であり、および／または、外面４２の下方において延在するのに応じて着火先端部２０、２２の中心軸４８から径方向に外側に延在する。

限定ではなく例示を目的として図２に図示されるとおり、それぞれの電極１６、１８の製造時には、予備成形されたＰｔパッド５０は、ここでは、好ましくは弓形、凸形または球形の表面５２として、より好ましくは概して球形またはボール形のものとして表わされており、その外面４２上に配置される。次いで、パッド５０が電極１６、１８に抵抗溶接される。抵抗溶接プロセス中、パッド５０の外面５２が凸形であれば、概して矢印５６で示されるように、抵抗溶接プロセス中に除去されるべき酸化物５４が外面４２上に形成される。したがって、パッド５０の概して球形の表面５２が、溶接軸（図示せず）の力を受けて電極１６、１８の外面４２に押し込まれると、酸化物５４が溶接継手から外向きに押し出される。加えて、概して凸形の形状は、少なくとも初めのうちは一地点として、理論的にはパッド５０と電極１６、１８との間に設けられる最小の接触面積を表わしており、これが、抵抗溶接プロセス中にパッド５０とそれぞれの電極１６、１８との間の電気抵抗を増大させ、こうして、抵抗溶接プロセス中に生じる熱を増大させる。これにより、結合されている異種材料の溶融材料間に良好な結合をもたらすことによって確実な抵抗溶接継手が容易に形成される。これらの両方の材料からなる好適な溶接プールが形成され、パッド５０が電極１６、１８の外面４２の下方において所望の深さ（ｄ）にまで押圧されると、印加された電流がオフにされ、設けられた溶接プールが、概して酸化介在物なしで凝固することが可能となる。

次いで、図３に図示のとおり、パッド５０の一部５８は、所望の最終形状を得るためにさらなる成形を必要とする可能性がある。したがって、パッド５０は、それぞれの着火先端部２０、２２の着火面２１、２３が、図４に図示のとおり、概して平坦になり、電極１６、１８の外面４２に対して平行になるように鋳造され得るか、または成形され得る。

着火先端部２０、２２が形成されると、レーザ溶接継手６０が設けられることにより、たとえば、限定ではなく例示を目的として、ランプ励起パルスＮＤ−ＹＡＧレーザを備えたＧＳＩ ＪＫ４５０の４５０ワット・ルモニクス・トレパニング・ヘッド（450 Watt-Lumonics trepanning head）などの、着火先端部２０、２２とそれぞれの電極１６、１８との間の結合部の機械的強度が高められる。レーザが如何なる商標名のものであってもよく、連続的なウェーブＹＡＧ、ＣＯ２または他のレーザタイプが使用可能であることが理解されるはずである。好ましい一実施例においては、レーザ溶接エネルギが約ｌ〜１．５Ｊ／パルスの間で調整され、溶接周波数が約７５〜８５Ｈｚの間で調整され、光スポット直径が約０．００８〜０．０１０インチの間で調整されて、直径が約０．０２０インチの個々の溶接プールがもたらされる。レーザ溶接を実行するために、レーザヘッドと、これによりレーザビーム６２とが、電極１６、１８と、静止した状態で固定されたそれぞれの着火先端部２０、２２とのまわりでトレパニングされた。レーザヘッドをトレパニングするための好ましい速度は、約１４０〜１６０ｒｐｍであり、パルス／スポット溶接の好ましい数は約３０〜３３である。特定の用途に応じて、上述のパラメータが変更可能であり、さらに必要に応じて、ワークピースを回転させ、レーザビームを静止させたままにできることが認識されるはずである。レーザ溶接プロセス中には、たとえばアルゴンなどのカバーガスを使用することも好ましく、この場合、カバーガスの流量を、用途に最も適したものとなるように、たとえば約０．２ｃｆｍなどに制御することができる。

図５に図示のとおり、レーザビーム６２は、好ましくは、溶接面４２に対して約８０〜９０度の向きに維持される。加えて、レーザビームの焦点は、好ましくは、着火先端パッドの外周６４に可能な限り近づけて維持され、好ましくは、最初の抵抗溶接プロセス中に着火先端部２０、２２とそれぞれ対応する電極体１６、１８との間で露出された溶接継手のシーム６６にわたって維持され、これにより、図７に図示のとおり、パルスレーザ溶接によって形成される重なり合った溶接プール４４からなる連続したビードでシーム６６が完全に覆われる。上述のとおり、これにより、着火先端部材料と電極材料との間の結合部の強度が改善される一方で、着火先端部２０、２２とそれぞれ対応する電極１６、１８との間に設けられた溶接継手への酸素の侵入も抑制される。

図６に図示のとおり、個々のレーザ溶接プール４４は、電極１６、１８の外面４２よりも下方で、着火先端部の下面４０の深さ（ｄ）よりも深い所定の深さ（Ｄ）にまで延在する。したがって、レーザ溶接プール４４は、前の抵抗溶接プロセス時に形成された抵抗溶接継手よりも下で延在する。レーザビーム６２の向きが電極１６、１８の外面４２に対して約９０度であれば、レーザ溶接プール４４は、着火先端部２０、２２を規定する材料にアンダーカットを形成することのないように形成される。図６に図示のとおり、レーザ溶接プール４４は、軸方向の断面が概して円錐台形であるトロイド状または環状のリングを形成しており、個々のレーザ溶接プール４４の内側の側壁４６は、それぞれの着火先端部２０、２２に結合されている。凝固した連続的なレーザ溶接プールの側壁４６は、概して、着火先端部２０、２２の中心軸４８に平行であり、および／または、当該中心軸４８から径方向に外側に延在する。

図８に図示のとおり、現在好ましい別の製造においては、特に中心電極１６を参照すると、初めに球形のＰｔパッドを使用するのではなく、中心電極への取付け用の概して円錐台形状の端部１５２を有するＰｔまたはＰｔベースのリベット１５０を用いて着火先端部１２０を形成する。球形または突形の表面に関連付けて上述したように、端部１５２の形状により、最初の抵抗溶接プロセス中に、矢印５６によって図９に示されるように、抵抗の上昇と酸化物の除去とが容易になる。したがって、先の実施例と同様に、Ｐｔリベット１５０が、最初に、中心電極１６の端部外面４２に抵抗溶接される。Ｐｔリベット１５０は、好ましくは端部上で中心に配置される。この場合、概して電極１６の長手方向軸４８に対して同軸となる端部の環状表面７０が露出されたままとなり、概して抵抗溶接プロセスの影響を受けなくなる。その後、上述のとおり、Ｐｔリベット１５０が、さらに、パルスレーザ溶接プロセスにおいて中心電極１６に結合される。中心電極１６が典型的に円筒形であれば、パルスレーザビーム６２を上述のとおりトレパニングすることができるかまたは中心電極１６を回転させることができ、レーザビーム６２を固定位置に維持することができる。レーザ溶接プール４４は、上述したのと同じ様に形成されており、ここでは、中心電極１６の側壁７２から径方向に内側に間隔をあけて形成されているのが示される。したがって、図１１に図示のとおり、概してレーザ溶接プロセスの影響を受けない環状リング７４は、中心電極１６の端部に留まる。レーザ溶接プロセスが完了すると、中心電極１６は完成して使用できるようになったとみなされてもよい。その他の場合には、図１２に図示のとおり、中心電極１６の端部を機械的作業などで形成して、概して連続的なレーザ溶接プール４４から側壁７２にまで延在する先細で円錐形の壁７６を形成することができる。好ましくは、先細の壁７６は、レーザ溶接プール４４に隣接して形成されているが、レーザ溶接プール４４に接したりレーザ溶接プール４４にまで延在したりすることのないようにそこから径方向に外側にわずかに間隔をあけて配置されている。

中心電極１６の現在好ましいさらに別の製造においては、図１３および図１４に図示のとおり、電極１６の側壁７２とレーザ溶接プール４４との間に影響を受けない環状リング７４を残すのではなく、レーザ溶接プール４４が側壁７２に接してまたは実質的にその付近で径方向に外側に延在するようにレーザ溶接を実行することができる。これは、レーザビーム６２のエネルギを増大させることによって、レーザビーム６２の光スポット直径を変えることによって、レーザビーム６２を電極１６の中心軸に対して横方向にずらすことによって、またはこれらの組合わせによって実行可能であり、これにより、レーザビームパルスからの熱エネルギによって影響を受ける面積を増大させ得る。この際に、レーザ溶接プール４４により、好ましくは、図１２に関連付けて説明したような二次的な機械的作業を実行する必要なしに、先細または円錐形の表面７８が形成される。

中心電極１６の現在好ましいさらに別の製造においては、図１５に図示のとおり、レーザ溶接プロセスを実行して、２つの別個の溶接プールの区域を設けることができる。重なり合った第１の溶接プール４４の第１の溶接区域は、ここでは限定ではなく例示の目的でリベット型の着火先端部１２０として表される着火先端部の材料から実質的に形成可能であり、第１の溶接プール４４を囲む第２の溶接プール１４４における径方向に外側にある第２の溶接区域は、実質的に中心電極１６の材料から形成可能である。ここではリベット型の着火先端部を表しているが、着火先端部が、着火先端部２０またはその他のものに関連付けて上述したような好適に形成された如何なる予備成形品からも製造され得ることが認識されるはずである。レーザ溶接出力および速度を、レーザビーム６２に対する中心電極１６の相対運動中に溶接かつ維持される材料に最も適するように予め決定して、第１の溶接プール４４から径方向に外側に延在して中心電極１６の側壁７２の外面にまで達する外面１７６の表面に所望の丸みをもたらすことができる。したがって、レーザ溶接された表面４４、１４４を、ここでは凸形として示される丸みのある表面として完成させて設けることができるか、または、必要に応じて、その後、たとえば表面研削もしくは研磨などの補足的なプロセスを行ってもよい。

図１６および図１７に図示のとおり、溶接プール４４を形成する第１の溶接区域は、たとえば、１対の重なり合った第１の溶接プール４４を形成するために、ダイヤルテーブル（図示せず）の回転固定具上で中心電極１６を約７２０度回転させることなどによって、レーザビーム６２に対して中心電極１６を回転させることによって形成される。次いで、中心電極１６の中心軸４８をレーザビーム６２に対して横方向に移動させて、レーザ出力ハウジングを手動の焦点合わせおよびサーボスライド上に固定させることなどによって中心電極１６の外周端縁８０にレーザビーム６２の焦点を合わせ、これにより、レーザビーム６２を中心電極１６に相対的に移動させることを可能にする。現在好ましい一実施例においては、レーザビーム６２の焦点が概ね中心電極１６の端縁８０に合わされると、レーザビーム６２は、ここでは中心電極１６の中心軸４８によって表される垂直線から約１０度向きが変えられる。しかしながら、結果として得られる溶接プール１４４の所望の幾何学的形態に応じて、中心軸４８からのレーザビーム６２の傾斜角度が中心軸４８から約５〜６０度の向きにされ得ることが認識されるはずである。レーザビーム６２の焦点が所望の傾斜で外端縁８０に概ね合わされると、中心電極１６がダイヤルテーブル上で少なくとも３６０度回転して、重なり合った第２の溶接プール１４４の第２の溶接区域を第１の溶接プール４４から径方向に外側に形成する。レーザビーム６２に対する中心電極１６の回転数は、電極１６および着火先端部１２０に用いられるレーザ出力、溶接時間および材料に応じて異なり得る。着火先端部１２０は、プラチナ、イリジウムまたは他の貴金属などのさまざまな材料から形成されてもよく、たとえば、多層のリベットまたはパッドを含むさまざまな予備成形形状で設けられてもよい。この明細書中に記載された新規のレーザ丸み付けプロセスが標準的な非貴金属の着火先端電極上で利用され得ることがさらに認識されるはずである。第２の溶接プール１４４を形成する第２の溶接区域のレーザ溶接中に、機械加工プロセスの場合と同様に、材料が中心電極１６から除去されず、そこに材料が追加されることもないことが認識されるはずである。

上述の開示および添付の図面に鑑みて、本発明の多くの変更例および変形例が実現可能であることは明らかである。したがって、特に記載のない限り、本発明が添付の特許請求の範囲内で実施され得ることが理解されるはずである。

Claims (21)

1. 内燃機関のための点火装置であって、
   開口部を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に固定された絶縁体とを含み、前記絶縁体の端部は、前記ハウジングにおける前記開口部を介して露出されており、前記点火装置はさらに、
   前記絶縁体内に装着される中心電極を含み、前記中心電極は、前記絶縁体を越えて自由端にまで延在する外面を有し、着火先端部が前記自由端から延在しており、前記点火装置はさらに、
   前記ハウジングから延在する接地電極を含み、前記接地電極の一部分が前記中心電極の前記着火先端部とは反対側に位置して、それとの間にスパークギャップを規定し、
   前記中心電極は、前記中心電極の前記自由端に前記着火先端部を結合する重なり合った第１のレーザ溶接プールと、前記第１のレーザ溶接プールから径方向に外側にあって、前記第１のレーザ溶接プールから前記中心電極の前記外面にまで延在する環状の丸みのある表面を形成する重なり合った第２の溶接プールとを有する、点火装置。
2. 前記中心電極の前記着火先端部は貴金属である、請求項１に記載の点火装置。
3. 前記着火先端部はプラチナベースである、請求項２に記載の点火装置。
4. 前記第１のレーザ溶接プールは、実質的に着火先端部の溶解した材料から形成され、前記第２の重なり合った溶接プールは、実質的に前記中心電極の溶解した材料から形成される、請求項１に記載の点火装置。
5. 前記第１のレーザ溶接プールおよび前記第２のレーザ溶接プールは互いに別個である、請求項１に記載の点火装置。
6. 前記丸みのある表面は凸形である、請求項１に記載の点火装置。
7. 点火装置のための中心電極であって、
   自由端にまで延在する外面を有する長手の電極体と、
   前記自由端に結合された着火先端部と、
   前記中心電極の前記自由端に前記着火先端部を結合する重なり合った第１のレーザ溶接プールからなる連続したビードと、前記第１のレーザ溶接プールから径方向に外側にあって、前記第１のレーザ溶接プールから前記中心電極の前記外面にまで延在する環状の丸みのある表面を形成する重なり合った第２の溶接プールからなる連続したビードとを含む、中心電極。
8. 前記着火先端部は貴金属である、請求項７に記載の中心電極。
9. 前記着火先端部はプラチナベースである、請求項７に記載の中心電極。
10. 前記第１のレーザ溶接プールは、実質的に前記着火先端部の溶解した材料から形成され、前記第２の重なり合った溶接プールは、実質的に前記中心電極の溶解した材料から形成される、請求項７に記載の中心電極。
11. 前記第１のレーザ溶接プールおよび前記第２のレーザ溶接プールは互いに別個である、請求項７に記載の中心電極。
12. 前記丸みのある表面は凸形である、請求項７に記載の中心電極。
13. 中心電極の製造方法であって、
    自由端にまで延在する外面を有する電極体を設けるステップと、
    着火先端部材料を供給するステップと、
    前記着火先端部材料を前記自由端に抵抗溶接するステップと、
    前記着火先端部材料のまわりで、重なり合った第１のレーザ溶接プールからなる連続したビードをレーザ溶接するステップと、
    前記第１のレーザ溶接プールから径方向に外側にあって、前記第１のレーザ溶接プールから前記電極体の前記外面にまで延在する環状の丸みのある表面を形成する重なり合った第２の溶接プールからなる連続したビードをレーザ溶接するステップとを含む、方法。
14. 前記着火先端部材料を貴金属として供給するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記着火先端部材料をプラチナベースの材料として供給するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 実質的に着火先端部の溶解した材料から前記第１のレーザ溶接プールを形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
17. 実質的に前記中心電極の溶解した材料から前記第２の重なり合った溶接プールを形成するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 凸形の外面を有する前記丸みのある表面を形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
19. 前記着火先端部のまわりで周方向に移動するレーザビームで前記第１の溶接プールを形成し、前記レーザビームを前記第１のレーザ溶接プールから径方向に外側に移動させ、前記第１のレーザ溶接プールのまわりで周方向に移動する前記レーザビームで前記第２の溶接プールを形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
20. 前記レーザビームを前記中心電極体に対して少なくとも７２０度回転させることによって前記第１のレーザ溶接プールを形成するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記レーザビームを前記中心電極体の中心軸から約５〜６０度傾斜させて前記第２のレーザ溶接プールを形成するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

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