JP2013012314A - スパークプラグおよびスパークプラグの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】貴金属チップの軸に向かって外周側から照射されたレーザーによるレーザー溶接を用いて貴金属チップが直接的又は間接的に接合された電極を有するスパークプラグは、レーザー溶接によって形成され、貴金属チップ内への溶け込み深さが異なる複数の溶融部を備える。溶融部のうち、貴金属チップ内に形成される部位をチップ溶融部としたとき、複数のチップ溶融部のうちの軸に最も近い点を通り、かつ、軸に直交する平面において、複数のチップ溶融部の幾何学的重心と軸との距離は、0.2D(Dは、平面における軸を中心とする貴金属チップに内接する円の径)以下である。
【選択図】図4
Description
前記レーザー溶接によって形成され、前記貴金属チップ内への溶け込み深さが異なる複数の溶融部を備え、
前記溶融部のうち、前記貴金属チップ内に形成される部位をチップ溶融部としたとき、前記複数のチップ溶融部のうちの前記軸に最も近い点を通り、かつ、前記軸に直交する平面において、前記複数のチップ溶融部の幾何学的重心と前記軸との距離は、0.2D(Dは、前記平面における前記軸を中心とする前記貴金属チップに内接する円の径)以下である、スパークプラグ。
前記貴金属チップの周囲に配置された中間部材を備え、
前記貴金属チップは、前記レーザー溶接によって前記中間部材を介して前記電極に接合されている、スパークプラグ。
前記中間部材の底面から前記溶融部の前記軸に最も近い点までの前記軸に沿った距離L1は、前記中間部材の厚さT1の0.3倍以上、かつ、0.7倍以下である、スパークプラグ。
前記複数の溶融部は、前記溶け込み深さが平均より深く、かつ、前記軸を挟んで対向する少なくとも1組の前記溶融部を含む、スパークプラグ。
前記溶融部のうち、前記貴金属チップ内に形成される部位をチップ溶融部としたとき、前記貴金属チップは、N箇所(Nは5以上の整数)のチップ溶融部を有し、
前記レーザー溶接は、順次実行されるN回の照射工程を備え、
前記N箇所のチップ溶融部を、任意のチップ溶融部を起点として周に沿って順番にA1〜ANとし、Ai(iは1以上かつN以下の整数)を形成する工程をAi形成工程としたとき、Am形成工程(mは1以上かつ(N−1)以下の整数)とAm+1形成工程との間にAj形成工程(j≠m−1、j≠m、かつ、j≠m+1であり、A0形成工程はAN形成工程を意味する)を有する、スパークプラグの製造方法。
前記複数のチップ溶融部は前記貴金属チップの全周にわたって形成され、
x回目(xは1以上かつ(N−1)以下の整数)の照射工程により形成されるチップ溶融部と(x+1)回目の照射工程により形成されるチップ溶融部との間のチップ溶融部の数をnとしたとき、N、x、及びnは、次の(1)及び(2)の条件を満たす、スパークプラグの製造方法。
(1)1+n≦N−2
(2){(1+n)(x−1)+1}をVx,nとし、Nの整数倍がVx,n未満で最大となる数をNx,nとし、Vx,n−Nx,nをYx,nとしたとき、
Yx1,n=Yx2,nを満たすx1、x2が存在しない(ただし、x1≠x2、x1≦N、x2≦N)
前記レーザー溶接は、所定の回転数γ(rps)で前記貴金属チップをレーザー照射源に対して相対的に回転させつつ実行され、
前記N回の照射工程を実行する周波数fは、
(a)Nが奇数の場合には、f=γ・N/2であり、
(b)N=4u(≠4v−2)(uは2以上の整数、vは3以上の整数)の場合には、f=γ・N/(N/2−1)であり、
(c)N=4v−2(≠4u)の場合には、f=2γ・N/(N−4)であり、
(d)N=4u=4v−2の場合には、f=γ・N/(N/2−1)又はf=2γ・N/(N−4)である、スパークプラグの製造方法。
A.実施例:
A−1.スパークプラグの構成:
A−2.スパークプラグ用接地電極の詳細構成:
A−3.スパークプラグ用接地電極の製造方法:
B.変形例:
A−1.スパークプラグの構成:
図1は、本発明の実施例におけるスパークプラグ100の構成を示す説明図である。図1において、スパークプラグ100の中心軸である軸線OLの右側にはスパークプラグ100の側面構成を示しており、軸線OLの左側にはスパークプラグ100の断面構成を示している。なお、以下の説明では、後述の放電ギャップDG(火花放電のための間隙)側をスパークプラグ100の先端側と呼び、先端側とは反対側を後端側と呼ぶものとする。
図2および図3は、スパークプラグ100用の接地電極30の詳細構成を示す説明図である。図3には、接地電極30の自由端部38付近における中心電極20と対向する側の平面(以下、「内側面31」と呼ぶ)の構成を示している。また、図2には、図3のA1−A1の位置における接地電極30の軸線OLに平行な断面の構成を示している。
図8は、本実施例におけるスパークプラグ100用の接地電極30の製造方法を示すフローチャートである。最初に、電極チップ70と中間部材76とを、径方向溶融部81を形成するレーザー溶接を用いて接合し、チップ接合体を製造する(ステップS110)。次に、接地電極30を所定の長さに切断する切断加工を行い(ステップS120)、接地電極30の内側面31に凹部35を形成する穴加工を行う(ステップS130)。その後、チップ接合体を接地電極30の凹部35内に挿入してチップ接合体と接地電極30とを抵抗溶接し(ステップS140)、最後に、チップ接合体と接地電極30とを、厚さ方向溶融部83を形成するレーザー溶接により接合する(ステップS150)。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
図9は、第1変形例における径方向溶融部81aの形成順序を示す説明図である。第1変形例では、径方向溶融部81aの形成順序が、図4に示した実施例とは異なっている。図9(a)には、図4(a)と同様に、レーザー照射高さL1に対応する平面における各径方向溶融部81aの形状を示すと共に、各径方向溶融部81aが形成される順番を括弧付きの数字で示している。また、図9(b)には、図4(b)と同様に、一連のレーザー溶接によって径方向溶融部81aが順に形成されていく経過を示している。
図10は、第2変形例における径方向溶融部81bの形成順序を示す説明図である。第2変形例では、径方向溶融部81bの形成順序が、図4に示した実施例とは異なっている。図10(a)には、図4(a)と同様に、レーザー照射高さL1に対応する平面における各径方向溶融部81bの形状を示すと共に、各径方向溶融部81bが形成される順番を括弧付きの数字で示している。また、図10(b)には、図4(b)と同様に、一連のレーザー溶接によって径方向溶融部81bが順に形成されていく経過を示している。
(1)1+n≦N−2
(2){(1+n)(x−1)+1}をVx,nとし、Nの整数倍がVx,n未満で最大となる数をNx,nとし、Vx,n−Nx,nをYx,nとしたとき、Yx1,n=Yx2,nを満たすx1、x2が存在しない(ただし、x1≠x2、x1≦N、x2≦N)」と表現できる。上記条件(1)は、上述したように各径方向溶融部81bを任意の径方向溶融部81bを起点として周に沿って順番にA1〜ANと表したとき、2回目のレーザー照射工程により形成される径方向溶融部81bがANである場合(すなわち、1+n=N−1の場合)を避けるための条件である。また、上記条件(2)は、x回目のレーザー照射工程までに数える径方向溶融部81bの数は(1+n)(x−1)+1であることから、この{(1+n)(x−1)+1}をVx,nとし、Nの整数倍がVx,n未満で最大となる数をNx,nとし、Vx,n−Nx,nをYx,nとしたとき、Yx1,n=Yx2,nを満たすx1、x2が存在する(つまり、x1回目のレーザー照射工程とx2回目のレーザー照射工程とが同じ位置で実行される)ことを避けるための条件である。なお、「複数の径方向溶融部81bが電極チップ70の全周にわたって形成され」とは、電極チップ70の全周にわたって複数の径方向溶融部81bが均等間隔で配置されていることまでを意味するものではなく、電極チップ70の全周にわたって複数の径方向溶融部81bが満遍なく配置されていることを意味する。
図11は、第3変形例における径方向溶融部81cの形成順序を示す説明図である。第3変形例では、径方向溶融部81cの数Nが9個である点が、図4に示した実施例とは異なっている。図11には、図4(b)と同様に、一連のレーザー溶接によって径方向溶融部81cが順に形成されていく経過を示している。なお、上述したように、本明細書では、図11のように径方向溶融部81cの形成経過を示す図においては、各径方向溶融部81cの溶け込み深さkを便宜的にすべて同一に表現している。
図12は、第4変形例における径方向溶融部81dの形成順序を示す説明図である。第4変形例では、径方向溶融部81dの数Nが10個である点が、図4に示した実施例とは異なっている。図12には、図4(b)と同様に、一連のレーザー溶接によって径方向溶融部81dが順に形成されていく経過を示している。なお、上述したように、本明細書では、図12のように径方向溶融部81dの形成経過を示す図においては、各径方向溶融部81dの溶け込み深さkを便宜的にすべて同一に表現している。
図13は、第5変形例における径方向溶融部81eの形成順序を示す説明図である。第5変形例では、径方向溶融部81eの数Nが12個である点が、図4に示した実施例とは異なっている。図13には、図4(b)と同様に、一連のレーザー溶接によって径方向溶融部81eが順に形成されていく経過を示している。なお、上述したように、本明細書では、図13のように径方向溶融部81eの形成経過を示す図においては、各径方向溶融部81eの溶け込み深さkを便宜的にすべて同一に表現している。
図14ないし図16は、その他の変形例における径方向溶融部81の形成態様を示す説明図である。図14(a)に示す変形例では、溶け込み深さkの異なる2種類の径方向溶融部81fがそれぞれ5つずつ形成されている。2種類の径方向溶融部81fは、特定平面における複数のチップ溶融部の幾何学的重心Gとチップ中心軸PLとの距離が0.2D以下となるように、中間部材76fの外周に沿って互い違いに配置されている。そのため、図14(a)に示す変形例では、より確実に電極チップ70fの脱落を防止することができる。
4…シール体
5…ガスケット
10…絶縁碍子
12…軸孔
13…脚長部
17…先端側胴部
18…後端側胴部
19…中央胴部
20…中心電極
30…接地電極
31…内側面
35…凹部
36…底面
37…基端部
38…自由端部
40…端子金具
50…主体金具
51…工具係合部
52…ネジ部
54…シール部
57…先端面
70…電極チップ
76…中間部材
81…径方向溶融部
83…厚さ方向溶融部
100…スパークプラグ
k…溶け込み深さ
G…面心
DG…放電ギャップ
OL…軸線
PL…チップ中心軸
AR…規定範囲
AR外…規定範囲
Claims (7)
- 貴金属チップの軸に向かって外周側から照射されたレーザーによるレーザー溶接を用いて前記貴金属チップが直接的又は間接的に接合された電極を有するスパークプラグにおいて、
前記レーザー溶接によって形成され、前記貴金属チップ内への溶け込み深さが異なる複数の溶融部を備え、
前記溶融部のうち、前記貴金属チップ内に形成される部位をチップ溶融部としたとき、前記複数のチップ溶融部のうちの前記軸に最も近い点を通り、かつ、前記軸に直交する平面において、前記複数のチップ溶融部の幾何学的重心と前記軸との距離は、0.2D(Dは、前記平面における前記軸を中心とする前記貴金属チップに内接する円の径)以下である、スパークプラグ。 - 請求項1に記載のスパークプラグにおいて、
前記貴金属チップの周囲に配置された中間部材を備え、
前記貴金属チップは、前記レーザー溶接によって前記中間部材を介して前記電極に接合されている、スパークプラグ。 - 請求項2に記載のスパークプラグにおいて、
前記中間部材の底面から前記溶融部の前記軸に最も近い点までの前記軸に沿った距離L1は、前記中間部材の厚さT1の0.3倍以上、かつ、0.7倍以下である、スパークプラグ。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のスパークプラグにおいて、
前記複数の溶融部は、前記溶け込み深さが平均より深く、かつ、前記軸を挟んで対向する少なくとも1組の前記溶融部を含む、スパークプラグ。 - 貴金属チップの軸に向かって外周側から照射されたレーザーによるレーザー溶接によって形成された溶融部を有する前記貴金属チップを有する電極を有するスパークプラグの製造方法において、
前記溶融部のうち、前記貴金属チップ内に形成される部位をチップ溶融部としたとき、前記貴金属チップは、N箇所(Nは5以上の整数)のチップ溶融部を有し、
前記レーザー溶接は、順次実行されるN回の照射工程を備え、
前記N箇所のチップ溶融部を、任意のチップ溶融部を起点として周に沿って順番にA1〜ANとし、Ai(iは1以上かつN以下の整数)を形成する工程をAi形成工程としたとき、Am形成工程(mは1以上かつ(N−1)以下の整数)とAm+1形成工程との間にAj形成工程(j≠m−1、j≠m、かつ、j≠m+1であり、A0形成工程はAN形成工程を意味する)を有する、スパークプラグの製造方法。 - 請求項5に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記複数のチップ溶融部は前記貴金属チップの全周にわたって形成され、
x回目(xは1以上かつ(N−1)以下の整数)の照射工程により形成されるチップ溶融部と(x+1)回目の照射工程により形成されるチップ溶融部との間のチップ溶融部の数をnとしたとき、N、x、及びnは、次の(1)及び(2)の条件を満たす、スパークプラグの製造方法。
(1)1+n≦N−2
(2){(1+n)(x−1)+1}をVx,nとし、Nの整数倍がVx,n未満で最大となる数をNx,nとし、Vx,n−Nx,nをYx,nとしたとき、
Yx1,n=Yx2,nを満たすx1、x2が存在しない(ただし、x1≠x2、x1≦N、x2≦N) - 請求項5または請求項6に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記レーザー溶接は、所定の回転数γ(rps)で前記貴金属チップをレーザー照射源に対して相対的に回転させつつ実行され、
前記N回の照射工程を実行する周波数fは、
(a)Nが奇数の場合には、f=γ・N/2であり、
(b)N=4u(≠4v−2)(uは2以上の整数、vは3以上の整数)の場合には、f=γ・N/(N/2−1)であり、
(c)N=4v−2(≠4u)の場合には、f=2γ・N/(N−4)であり、
(d)N=4u=4v−2の場合には、f=γ・N/(N/2−1)又はf=2γ・N/(N−4)である、スパークプラグの製造方法。
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