JP2017111981A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】固定部材を用いて接地電極チップを接地電極母材に固定する点火プラグにおいて、電極チップのがたつきを低減する。
【解決手段】点火プラグは、中心電極と、第１面と第１面の裏面である第２面とを有すると共に第１面から第２面まで貫通する貫通孔を有する接地電極母材と、中心電極との間に間隙を形成し、放電面と放電面の裏面である大径面とを有し、大径面を含む一部が貫通孔内に配置され、放電面が貫通孔から中心電極側に露出する接地電極チップと、大径面から放電面に向かう方向を第１方向とし、その反対方向を第２方向としたとき、貫通孔内における大径面より第２方向側の部分に配置される固定部材と、を備える。接地電極母材の第２面と交差する側面に露出しつつ、固定部材と接地電極母材とを跨ぐ溶融部を備え、溶融部の第２方向と垂直な方向の最大長さは、溶融部の第２方向の最大長さより長い。
【選択図】 図２

Description

本明細書は、内燃機関等において燃料ガスに点火するための点火プラグに関する。

従来から、内燃機関に、点火プラグが用いられている。点火プラグは、間隙（ギャップ）を形成する接地電極を有している。接地電極には、例えば、接地電極母材と、接地電極母材に固定された貴金属製の電極チップと、を備える電極が利用されている。例えば、特許文献１には、接地電極母材の先端部に、チップ固定用の孔を設け、チップ固定用の孔内に電極チップを配置する技術が開示されている。この技術では、チップ固定用の孔において、電極チップの放電面とは反対側に固定部材を配置し、固定部材を接地電極母材に固定することによって、電極チップを接地電極母材に固定している。

特開昭６２−２６８０７９号公報

しかしながら、上記の技術では、固定部材を接地電極母材に固定する手段について、十分な工夫がされているとは言えなかった。このために、固定部材を接地電極母材に精度良く固定することができず、例えば、接地電極母材に対して水平に固定されるべき固定部材が、接地電極母材に対して傾いて固定されてしまう場合があった。この結果、電極チップと固定部材との間に想定外の隙間が生じ、電極チップががたついてしまう可能性があった。

本明細書は、固定部材を用いて接地電極チップを接地電極母材に固定する点火プラグにおいて、電極チップのがたつきを低減する技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］中心電極と、
前記中心電極に面する第１面と前記第１面の裏面である第２面とを有すると共に、前記第１面から前記第２面まで貫通し、前記第２面における第２の径が前記第１面における第１の径より大きな貫通孔を有する接地電極母材と、
前記中心電極との間に間隙を形成し、前記第１の径より小さな径を有する放電面と、前記第１の径より大きく、前記第２の径より小さな径を有する前記放電面の裏面である大径面と、を有し、前記大径面を含む一部が前記貫通孔内に配置され、前記放電面が前記貫通孔から前記中心電極側に露出する接地電極チップと、
前記大径面から前記放電面に向かう方向を第１方向とし、その反対方向を第２方向とするとき、前記貫通孔内における前記大径面より前記第２方向側の部分に配置される固定部材と、
を備え、
前記貫通孔を形成する前記接地電極母材の内面と、前記固定部材の前記第１方向側の面と、によって前記電極チップが保持される点火プラグであって、
前記接地電極母材の前記第２面と交差する側面に露出しつつ、前記固定部材と前記接地電極母材とを跨ぐ溶融部を備え、
前記溶融部の前記第２方向と垂直な方向の最大長さは、前記溶融部の前記第２方向の最大長さより長いことを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、接地電極母材と固定部材とは、接地電極母材の側面に露出しつつ、固定部材と接地電極母材とを跨ぐ溶融部によって、接合されている。このような溶融部は、接地電極母材の側面から固定部材の側面に向かって第１方向と交差する方向にレーザを照射するレーザ溶接によって形成される。この結果、例えば、接地電極母材の第２面に向かって第１方向と平行にレーザを照射する場合と比較して、固定部材の意図しない傾きが発生する可能性を低減できる。したがって、接地電極母材に対して固定部材を精度良く固定することができるので、電極チップのがたつきを低減することができる。

［適用例２］適用例１に記載の点火プラグであって、
前記溶融部は、前記接地電極チップと非接触であることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、溶融部は、接地電極チップと非接触であるので、接地電極母材と接地電極チップとの間に発生する熱応力が、溶融部に付与されることを抑制できる。この結果、当該熱応力に起因する不具合、例えば、溶融部の割れや接地電極母材の変形を抑制できる。

［適用例３］適用例１または２に記載の点火プラグであって、
前記溶融部は、自身の前記第１方向の端の全てが、前記電極チップの前記大径面より前記第２方向に位置することを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、溶融部は、接地電極チップと非接触であるので、接地電極母材と接地電極チップとの間に発生する熱応力が、溶融部に付与されることを抑制できる。この結果、当該熱応力に起因する不具合、例えば、溶融部の割れや接地電極母材の変形を抑制できる。

［適用例４］適用例１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記溶融部は、自身の前記第２方向の端の全てが、前記接地電極母材の前記第２面より前記第１方向に位置することを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、接地電極母材や固定部材より高温環境下で劣化しやすい溶融部が、高温に曝されやすい接地電極母材の第２方向の面に露出しない。この結果、溶融部の劣化を抑制することができる。

［適用例５］適用例１〜４のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記固定部材を前記第２方向に沿って投影して得られる前記固定部材の外形を示す線のうち、前記溶融部と重なる部分の線長の合計は、前記外形を示す線の全体の線長の１０％以上であることを特徴とする、点火プラグ。

上記構成によれば、固定部材を接地電極母材に対して十分な強度で固定することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関や、その点火プラグを用いた点火装置を搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。

実施形態の点火プラグの一例の断面図である。 実施形態の接地電極３０の先端部３３１の近傍を拡大して示す部分断面図である。 接地電極３０の先端部３３１の近傍の概略図である。 実施形態のレーザ溶接前の接地電極３０の先端部３３１の断面図である。 点火プラグの製造方法の一例を示すフローチャートである。 接地電極３０の製造方法の説明図である。 変形例の接地電極の第１の説明図である。 変形例の接地電極の第２の説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．点火プラグの構成：
図１は、実施形態の点火プラグの一例の断面図である。図示されたラインＣＬは、点火プラグ１００の軸線ＣＬ（中心軸ＣＬとも呼ぶ）を示している。図示された断面は、軸線ＣＬを含む断面である。以下、軸線ＣＬと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。軸線ＣＬと平行な方向のうち、図１における下方向を先端方向ＬＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。先端方向ＬＤは、後述する端子金具４０から電極２０、３０に向かう方向である。また、軸線ＣＬを中心とし、軸線ＣＬと垂直な面上に位置する円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の円周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。先端方向ＬＤの端を、単に、先端とも呼び、後端方向ＢＤの端を、単に、後端とも呼ぶ。

点火プラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、導電性の第１シール部６０と、抵抗体７０と、導電性の第２シール部８０と、第１パッキン８と、タルク９と、第２パッキン６と、第３パッキン７と、を備えている。

絶縁体１０は、軸線ＣＬに沿って延びて絶縁体１０を貫通する貫通孔である軸孔１２を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、アルミナを焼成して形成されている（他の絶縁材料も採用可能である）。絶縁体１０は、後端方向ＢＤに向かって順番に並ぶ、脚部１３と、第１縮外径部１５と、第１胴部１７と、鍔部１９と、第２縮外径部１１と、第２胴部１８と、を有している。第１縮外径部１５の外径は、先端方向ＬＤに向かって、徐々に小さくなる。絶縁体１０の第１縮外径部１５の近傍（図１の例では、第１胴部１７）の内部には、先端方向ＬＤに向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１６が形成されている。第２縮外径部１１の外径は、後端方向ＢＤに向かって、徐々に小さくなる。

絶縁体１０の軸孔１２の先端側には、軸線ＣＬに沿って延びる棒状の中心電極２０が挿入されている。中心電極２０は、後端方向ＢＤに向かって順番に並ぶ、脚部２５と、鍔部２４と、頭部２３と、を有している。脚部２５の先端側の部分は、絶縁体１０の先端側で、軸孔１２の外に露出している。中心電極２０の他の部分は、軸孔１２内に配置されている。鍔部２４の先端側の面は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、支持されている。また、中心電極２０は、電極母材２１と、電極母材２１の内部に埋設された芯材２２と、を有している。電極母材２１は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはニッケルを主成分として含む合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。ここで、「主成分」は、含有率が最も高い成分を意味している（以下、同様）。芯材２２は、電極母材２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、銅を含む合金）で形成されている。

絶縁体１０の軸孔１２の後端側には、端子金具４０が挿入されている。端子金具４０は、導電材料（例えば、低炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。端子金具４０は、先端方向ＬＤに向かって順番で並ぶ、キャップ装着部４１と、鍔部４２と、脚部４３と、を有している。キャップ装着部４１は、絶縁体１０の後端側で、軸孔１２の外に露出している。脚部４３は、絶縁体１０の軸孔１２に挿入されている。

絶縁体１０の軸孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための、円柱状の抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０と中心電極２０との間は、導電性の第１シール部６０が配置され、抵抗体７０と端子金具４０との間には、導電性の第２シール部８０が配置されている。中心電極２０と端子金具４０とは、抵抗体７０とシール部６０、８０とを介して、電気的に接続される。シール部６０、８０を用いることによって、積層される部材２０、６０、７０、８０、４０間の接触抵抗が安定し、中心電極２０と端子金具４０との間の電気抵抗値を安定させることができる。なお、抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子（例えば、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のガラス）と、セラミック粒子（例えば、ＴｉＯ_２）と、導電性材料（例えば、Ｍｇ）と、を用いて形成されている。シール部６０、８０は、例えば、抵抗体７０と同様のガラス粒子と、金属粒子（例えば、Ｃｕ）と、を用いて形成されている。

主体金具５０は、軸線ＣＬに沿って延びて主体金具５０を貫通する挿入孔５９を有する略円筒状の部材である。主体金具５０は、低炭素鋼材を用いて形成されている（他の導電材料（例えば、金属材料）も採用可能である）。主体金具５０の挿入孔５９には、絶縁体１０が挿入されている。主体金具５０は、絶縁体１０の径方向の周囲に配置された状態で、絶縁体１０に固定されている。主体金具５０の先端側では、絶縁体１０の先端側の端部（本実施形態では、脚部１３の先端側の部分）が、挿入孔５９の外に露出している。主体金具５０の後端側では、絶縁体１０の後端側の端部（本実施形態では、第２胴部１８の後端側の部分）が、挿入孔５９の外に露出している。

主体金具５０は、後端方向ＢＤに向かって順番に並ぶ、胴部５５と、座部５４と、変形部５８と、工具係合部５１と、加締部５３と、を有している。座部５４は、鍔状の部分である。胴部５５の外周面には、内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）の取付孔に螺合するためのネジ部５２が形成されている。座部５４とネジ部５２との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット５が嵌め込まれている。

主体金具５０は、変形部５８よりも先端側に配置された、縮内径部５６を有している。縮内径部５６の内径は、後端側から先端方向ＬＤに向かって、徐々に小さくなる。主体金具５０の縮内径部５６と、絶縁体１０の第１縮外径部１５と、の間には、第１パッキン８が挟まれている。第１パッキン８は、鉄製のＯリングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である）。

工具係合部５１の形状は、点火プラグレンチが係合する形状（例えば、六角柱）である。工具係合部５１の後端側には、加締部５３が設けられている。加締部５３は、絶縁体１０の第２縮外径部１１よりも後端側に配置され、主体金具５０の後端側の端を形成する。加締部５３は、径方向の内側に向かって屈曲されている。

主体金具５０の後端側では、主体金具５０の内周面と、絶縁体１０の外周面と、の間に、環状の空間ＳＰが形成されている。本実施形態では、この空間ＳＰは、主体金具５０の加締部５３および工具係合部５１と、絶縁体１０の第２縮外径部１１および第２胴部１８と、に囲まれた空間である。この空間ＳＰ内の後端側には、第２パッキン６が配置されている。この空間ＳＰ内の先端側には、第３パッキン７が配置されている。本実施形態では、これらのパッキン６、７は、鉄製のＣリングである（他の材料も採用可能である）。空間ＳＰ内における２つのパッキン６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。

点火プラグ１００の製造時には、加締部５３が内側に折り曲がるように加締められる。そして、加締部５３が先端側に押圧される。これにより、変形部５８が変形し、パッキン６、７とタルク９とを介して、絶縁体１０が、主体金具５０内で、先端側に向けて押圧される。第１パッキン８は、第１縮外径部１５と縮内径部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。以上により、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁体１０との間を通って外に漏れることが、抑制される。また、主体金具５０が、絶縁体１０に、固定される。

接地電極３０は、主体金具５０の先端側の端に接合されている。接地電極３０は、接地電極母材３３と、接地電極チップ３８と、固定部材３９と、を有している。本実施形態では、接地電極母材３３は、棒状の部材である。接地電極母材３３の一端は、主体金具５０の先端側の端に、電気的に導通するように、例えば、抵抗溶接によって、接続されている接続端３３２である。接地電極母材３３の他端は、自由端３３３である。接地電極母材３３は、主体金具５０に接続された接続端３３２から先端方向ＬＤに向かって延び、軸線ＣＬに向かって曲がっている。そして、接地電極母材３３は、軸線ＣＬと垂直な方向に延びて自由端３３３に至る。

接地電極母材３３のうち、軸線ＣＬと垂直な方向に延びる部分を先端部３３１とも呼ぶ。先端部３３１には、接地電極チップ３８と、固定部材３９と、が固定されている。接地電極チップ３８は、中心電極２０の放電面２０ｓ１（先端側の表面）との間で間隙（ギャップ）ｇを形成する。接地電極母材３３は、例えば、Ｎｉ又はＮｉを主成分として含む合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。なお、接地電極母材３３は、表面を形成する表面部と、表面部に埋設された芯部と、を含む二層構造を有していても良い。この場合には、表面部は、例えば、Ｎｉ又はＮｉを主成分として含む合金を用いて形成され、芯部は、表面部よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅）を用いて形成される。

図２は、実施形態の接地電極３０の先端部３３１の近傍を拡大して示す部分断面図である。図３は、接地電極３０の先端部３３１の近傍の概略図である。図３（Ａ）には、先端部３３１を先端側から見たときの外観図が示されている。図３（Ｂ）には、先端部３３１を側面３３７側から見たときの外観図が示されている。図２の断面は、図３（Ａ）の波線ＶＬで接地電極母材３３を切断した断面である。図２の断面は、固定部材３９の軸線ＣＬを通り、かつ、軸線方向に沿う断面である、と言うことができる。図４は、実施形態のレーザ溶接前の接地電極３０の先端部３３１の断面図である。図２に示すように、上述した先端部３３１は、軸線ＣＬと垂直な方向に延びている。ここで、軸線ＣＬと垂直な方向であって、軸線ＣＬから自由端３３３に向かう方向を、自由端方向ＦＤとも呼ぶ。また、軸線ＣＬと垂直な方向であって、自由端方向ＦＤとは反対方向、すなわち、軸線ＣＬから接続端３３２に向かう方向を、接続端方向ＣＤとも呼ぶ。

図２、４に示すように、接地電極母材３３の先端部３３１は、後端側に位置する第１面３３ｓ１、すなわち、中心電極２０と面する第１面３３ｓ１と、第１面３３ｓ１の裏面である第２面３３ｓ２、すなわち、先端側に位置する第２面３３ｓ２と、を有している。さらに、先端部３３１は、自由端３３３側の側面３３４（自由端方向ＦＤ側の側面３３４）と、自由端方向ＦＤと垂直な方向側の側面３３６、３３７と、を有している。さらに、先端部３３１は、図３に示すように、側面３３４と側面３３６との間の曲面形状の側面３３８と、側面３３４と側面３３７との間の曲面形状の側面３３９と、を有している。これらの側面３３４、３３６、３３７、３３８、３３９は、第２面３３ｓ２と交差する面である。

先端部３３１の中心電極２０の放電面２０ｓ１と対向する位置には、第１面３３ｓ１から第２面３３ｓ２まで貫通する貫通孔３３５が形成されている。図４に示すように、貫通孔３３５は、第１の径Ｒ１を有する小径部分３３５ａと、小径部分３３５ａより先端側に位置し、第１の径Ｒ１より大きな第２の径Ｒ２を有する大径部分３３５ｂと、を有している。そして、接地電極母材３３には、貫通孔３３５内における小径部分３３５ａと大径部分３３５ｂとの間に位置する段部３３５ｃが形成されている。このように、貫通孔３３５では、第２面３３ｓ２における第２の径Ｒ２（図４）が、第１面３３ｓ１における第１の径Ｒ１（図４）より大きい。

図２、図４に示すように、接地電極チップ３８は、後端側の放電面３８ｓ１と、放電面３８ｓ１の裏面である（すなわち、先端側の面である）大径面３８ｓ２と、を有している。大径面３８ｓ２から放電面２０ｓ１に向かう方向（本実施形態では、後端方向ＢＤ）を第１方向とも呼び、その反対方向（本実施形態では、先端方向ＬＤ）を第２方向とも呼ぶ。

放電面３８ｓ１は、中心電極２０の放電面２０ｓ１との間に、間隙ｇを形成する面である。接地電極チップ３８は、放電面３８ｓ１を含むチップ本体３８１と、大径面３８ｓ２を含み、チップ本体３８１より先端側に位置する鍔部３８２と、を有している。チップ本体３８１の径は、中心電極２０に向かって、すなわち、先端側から後端側に向かって、径Ｒ５から径Ｒ４まで直線的に縮径している。すなわち、チップ本体３８１は、いわゆるテーパ状の外側面３８１ｓを有する円錐台形状を有している。鍔部３８２の径は、チップ本体３８１の先端の径Ｒ５および後端の径Ｒ４より大きい。電極チップの軸線ＣＬは、点火プラグ１００の軸線ＣＬと同じである。この説明から解るように、大径面３８ｓ２の径Ｒ３（図４）は、放電面３８ｓ１の径Ｒ４（チップ本体３８１の後端の径Ｒ４）より大きい。そして、放電面３８ｓ１の径Ｒ４は、貫通孔３３５の第１面３３ｓ１における第１の径Ｒ１（小径部分３３５ａの径）より小さい。大径面３８ｓ２の径Ｒ３（鍔部３８２の径Ｒ３）は、貫通孔３３５の第１面３３ｓ１における第１の径Ｒ１より大きく、第２面３３ｓ２における第２の径Ｒ２（大径部分３３５ｂの径Ｒ２）より僅かに小さい。チップ本体３８１の先端の径Ｒ５は、貫通孔３３５の小径部分３３５ａの径Ｒ１と、ほぼ等しい。

接地電極チップ３８は、火花消耗性に優れた貴金属を主成分として含む合金を用いて、形成されている。本実施形態では、主成分となる貴金属は、イリジウム（Ｉｒ）である。なお、Ｉｒは、貴金属の中でも融点が高く、そして、耐火花消耗性に優れている。従って、Ｉｒ、または、Ｉｒを主成分とするイリジウム合金を用いて、接地電極チップ３８を形成することが好ましい。

図２に示すように、接地電極チップ３８のうち、大径面３８ｓ２を含む一部は、貫通孔３３５内に配置され、放電面２０ｓ１は、貫通孔３３５から中心電極２０側に露出している。具体的には、接地電極チップ３８の鍔部３８２の全体は、貫通孔３３５の大径部分３３５ｂ内の後端側に位置し、チップ本体３８１の先端側の大部分は、貫通孔３３５の小径部分３３５ａ内に位置している。そして、チップ本体３８１の放電面３８ｓ１を含む後端側の一部は、貫通孔３３５から後端側に突出している。鍔部３８２の後端面３８２ｓは、貫通孔３３５内の段部３３５ｃに当接しており、段部３３５ｃによって後端側から支持されている。

図２、図４に示すように、固定部材３９は、略円柱状の外形を有している。接地電極チップ３８、貫通孔３３５、固定部材３９の軸線ＣＬは、点火プラグ１００の軸線ＣＬと同じである。固定部材３９は、貫通孔３３５の大径部分３３５ｂ内において、接地電極チップ３８の大径面３８ｓ２より先端側の部分に配置されている。固定部材３９の後端面３９ｓ１は、接地電極チップ３８の大径面３８ｓ２に当接している。すなわち、固定部材３９は、接地電極チップ３８（鍔部３８２）を先端側から支持している。固定部材３９の先端面３９ｓ２は、接地電極母材３３の第２面３３ｓ２と、ほぼ同じ平面上に位置している。なお、レーザ溶接前の固定部材３９の径Ｒ６は、貫通孔３３５の大径部分３３５ｂの径Ｒ２と、ほぼ同じである。

以上の説明から解るように、接地電極チップ３８は、貫通孔３３５を形成する接地電極母材３３の内面と、固定部材３９の後端面３９ｓ１と、によって保持されている。

図２に示すように、固定部材３９のうち、貫通孔３３５内に配置された部分の軸線方向に沿った長さＬ１は、接地電極母材３３の貫通孔３３５が形成されている部分（すなわち、先端部３３１）の軸線方向に沿った長さＬ２の５０％以上である。図２の例では、長さＬ１は、長さＬ２の約６０％である。図２の例では、固定部材３９のほぼ全体が、貫通孔３３５内に配置されているので、長さＬ１は、固定部材３９の軸線方向に沿った長さにほぼ等しい。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、接地電極３０は、接地電極母材３３と、固定部材３９と、を接合するための複数個（図３（Ａ）、（Ｂ）の例では、９個）の溶融部８２を備えている。

複数個の溶融部８２のそれぞれは、接地電極母材３３の先端部３３１の側面に露出しつつ、固定部材３９と接地電極母材３３とを跨いでいる。具体的には、複数個の溶融部８２のそれぞれは、軸線ＣＬおよび自由端方向ＦＤと垂直な方向（図３（Ａ）の縦方向）に沿って延びる棒形状を有している。そして、複数個の溶融部８２のそれぞれの一方の端は、側面３３４、３３６、３３７、３３８、３３９のうちのいずれかに露出し、他方の端は、固定部材３９を軸線ＣＬに沿って投影して得られる固定部材３９の外形を示す外形線ＯＬ（図３（Ａ））より内側に位置している。図３（Ａ）の例では、外形線ＯＬは、固定部材３９の外側面３９ｓ３と、貫通孔３３５の大径部分３３５ｂを形成する接地電極母材３３の内側面と、が位置する円、すなわち、固定部材３９と接地電極母材３３との境界ＢＬを示す円と同じ円である。

側面３３７に露出する３個の溶融部８２は、図３（Ｂ）に示すように、自由端方向ＦＤに沿って、略等間隔に並んでいる。同様に、側面３３６に露出する３個の溶融部８２は、自由端方向ＦＤに沿って、略等間隔に並んでいる。側面３３４、３３８、３３９にそれぞれ露出する３個の溶融部８２は、軸線ＣＬと各側面とを結ぶ垂線に沿って延びている。

図２、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、複数個の溶融部８２のそれぞれでは、軸線方向と垂直な方向の最大長さＬｂが、軸線方向に沿った最大長さＬａより長い。これは、後述するように、複数個の溶融部８２のそれぞれが、側面３３４、３３６、３３７、３３８、３３９に対して、第２面３３ｓ２と交差する方向に（具体的には、それぞれの側面に略垂直に）、レーザを照射することによって、形成されているためである。

複数個の溶融部８２のそれぞれの後端は、接地電極チップ３８の先端（すなわち、接地電極チップ３８の大径面３８ｓ２）より先端側（先端方向ＬＤ）に位置している。これによって、複数個の溶融部８２は、接地電極チップ３８と非接触となっている。

複数個の溶融部８２のそれぞれの先端は、接地電極母材３３の先端部３３１の第２面３３ｓ２より後端側（後端方向ＢＤ）に位置している。換言すれば、複数個の溶融部８２は、接地電極母材３３の先端部３３１の第２面３３ｓ２に、露出していない。

ここで、上述した固定部材３９を軸線ＣＬに沿って投影して得られる固定部材３９の外形を示す外形線ＯＬ（図３（Ａ））の全体の線長をＬｔとする。そして、中心軸ＣＬに沿って見た場合に、外形線ＯＬのうち、複数個の溶融部８２と重なる複数個の部分ＰＬ（図３（Ａ））の線長の合計をＬｐとする。外形線ＯＬの全体の線長Ｌｔに対する線長の合計Ｌｐの比率（Ｌｐ／Ｌｔ）は、１０％以上である。図３（Ａ）の例では、比率（Ｌｐ／Ｌｔ）は、約４０％である。比率（Ｌｐ／Ｌｔ）は、３０％以上であることが、より好ましく、５０％以上であることが、さらに、好ましく、７０％以上であることが特に好ましい。

溶融部８２は、互いに溶融した、接地電極母材３３の成分と、固定部材３９の成分と、を含む部分である。接地電極母材３３と、固定部材３９と、は、溶融部８２を介して接合されている。したがって、溶融部８２は、接地電極母材３３と固定部材３９とを接合する接合部とも言うこともでき、接地電極母材３３と固定部材３９とを接合するビードとも言うことができる。

また、溶融部８２は、接地電極母材３３と固定部材３９とが、同じ材料（例えば、ＮＣＦ６００）で形成されていたとしても、高温で溶融されて形成されていることによって、溶融部８２は、接地電極母材３３や固定部材３９とは、例えば、粒径等の微細な構造が異なっている。このために、例えば、接地電極３０を切断して、図２の断面を露出させて、当該断面にエッチング処理を施した後に観察することで、接地電極母材３３と固定部材３９と溶融部８２との境界は明確に特定することができる。

Ａ−２．点火プラグの製造方法：
図５は、点火プラグの製造方法の一例を示すフローチャートである。図６は、接地電極３０の製造方法の説明図である。ステップＳ１２０では、組立体が形成される。組立体は、図１に示す点火プラグ１００の製造工程のうち、接地電極３０の接地電極母材３３の屈曲と、接地電極母材３３上への接地電極チップ３８と固定部材３９との取り付けを行う前の状態のものである。図５のステップＳ１２０を示す箱の中には、組立体１００ｘの中心電極２０の近傍を示す部分断面図が示されている。組立体１００ｘは、絶縁体１０と、絶縁体１０に固定された主体金具５０と、絶縁体１０の軸孔１２に挿入された中心電極２０と、を有している。また、主体金具５０には、直線状の接地電極母材３３ｘが、曲げる前の接地電極母材３３として、接合されている。組立体１００ｘを形成する方法としては、公知の種々の方法を採用可能であり、詳細な説明を省略する。

ステップＳ１３０では、接地電極３０の接地電極母材３３ｘに、貫通孔３３５が形成される。貫通孔３３５の形状は、図４を参照して説明した通りである。貫通孔３３５は、曲げる前の接地電極母材３３ｘに、例えば、ドリル等の切削工具を用いて、形成される。

ステップＳ１４０では、図６（Ａ）に示すように、形成済の貫通孔３３５内に、接地電極チップ３８と固定部材３９とが、この順序で、貫通孔３３５の先端側（図６（Ａ）の上側）から、配置される。このとき、貫通孔３３５より後端側（図６（Ａ）の下側）に、接地電極チップ３８のチップ本体３８１が突出するので、接地電極母材３３ｘは、凹部ＨＬが形成された支持台ＳＴ上に配置された状態で、接地電極チップ３８と固定部材３９の配置が行われる。

Ｓ１５０では、ハンドプレスＨＰによって、固定部材３９の先端面３９ｓ２が後端方向ＢＤに向かってプレスされる。これによって、固定部材３９の後端面３９ｓ１と、貫通孔３３５内の段部３３５ｃとによって、鍔部３８２が挟持される位置まで、固定部材３９が後端方向ＢＤに押し込まれる。この位置まで固定部材３９が押し込まれた状態で、固定部材３９の先端面３９ｓ２は、接地電極母材３３の先端部３３１の第２面より先端側に僅か（例えば、０．１ｍｍ）だけ突出した状態になるように、固定部材３９の軸線方向に沿った長さが決められている。これにより、ハンドプレスＨＰによって、固定部材３９を所定の位置まで精度良く押し込むことができる。

ステップＳ１６０では、固定部材３９と接地電極母材３３とがレーザ溶接（例えば、ＹＡＧレーザ）によって接合される。図６（Ｂ）に示すように、レーザ溶接は、所定の押さえ部材ＰＰによって、固定部材３９の先端面３９ｓ２が後端方向ＢＤに向かって押圧された状態で、実行される。図６（Ｂ）の矢印ＬＺは、レーザ溶接のためのレーザの照射を概念的に示している。レーザＬＺは、側面３３４、３３６、３３７、３３８、３３９の所定の位置に、側面３３４、３３６、３３７、３３８、３３９に対して垂直に、それぞれ照射される。この結果、図２、図３の溶融部８２が形成される。

ステップＳ１７０では、接地電極母材３３ｘが曲げられて、間隙ｇが形成される。すなわち、図２に示すように、中心電極２０の放電面２０ｓ１と、接地電極チップ３８の放電面３８ｓ１とが、互いに対向するように、接地電極母材３３ｘが中心電極２０に向かって曲げられる。

以上説明した実施形態の点火プラグ１００によれば、接地電極母材３３の第２面３３ｓ２と交差する側面３３４、３３６、３３７、３３８、３３９に露出しつつ、固定部材３９と接地電極母材３３とを跨ぐ溶融部８２を備えている。そして、溶融部８２の軸線方向（先端方向ＬＤ）と垂直な方向の最大長さＬｂは、溶融部８２の軸線方向の最大長さＬａより長い。このような溶融部８２は、上述したように、接地電極母材３３の側面３３６、３３７から固定部材３９の側面に向かって軸線方向と交差する方向にレーザを照射するレーザ溶接によって形成される。この結果、例えば、接地電極母材３３の第２面３３ｓ２側から、軸線方向と平行にレーザを照射する場合と比較して、固定部材３９の意図しない傾きが発生する可能性を低減できる。したがって、接地電極母材３３に対して固定部材３９を精度良く固定することができるので、電極チップのがたつきを低減することができる。

より詳しくは、仮に、図６（Ｂ）の接地電極母材３３と固定部材３９との境界ＢＬに沿って、境界ＢＬと平行に（すなわち、軸線方向と平行に）、レーザを照射することによって、軸線方向に延びる溶融部を形成するとする。そして、例えば、接地電極母材３３の第２面３３ｓ２の位置Ｐ１に対して、位置Ｐ２より先にレーザを照射して溶融部を形成し、その後に、位置Ｐ２にレーザを照射して溶融部を形成するとする。この場合には、位置Ｐ１に対してレーザを照射して溶融部を形成したときに、固定部材３９の位置Ｐ１に対して後端方向ＢＤの力（図６（Ｂ）の下向きの力）が働く。この結果、固定部材３９が傾いて、固定部材３９の位置Ｐ２が、先端方向ＬＤに（図６（Ｂ）の上向きに）浮き上がり、固定部材３９と接地電極チップ３８との間に想定外の隙間が生じる場合がある。本実施形態によれば、溶融部８２を形成する際に、固定部材３９には、後端方向ＢＤの力が働かないので、このような不具合を低減して、接地電極母材３３に対して固定部材３９を精度良く固定することができる。

さらには、本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように、押さえ部材ＰＰによって、固定部材３９の浮き上がりを防ぎながら、レーザ溶接を行うことができるので、接地電極母材３３に対して固定部材３９を、さらに、精度良く固定することができる。

さらには、本実施形態では、本実施形態では、溶融部８２は、自身の後端（後端方向ＢＤの端）の全てが、接地電極チップ３８の大径面３８ｓ２より先端方向ＬＤに位置している。これによって、溶融部８２は、接地電極チップと非接触である。この結果、接地電極母材３３と接地電極チップ３８との間に発生する熱応力が、溶融部８２に付与されることを抑制できる。この結果、当該熱応力に起因する不具合を抑制できる。詳細に説明すると、接地電極チップ３８と接地電極母材３３とは、材料が互いに異なるので、互いに線膨張係数が異なるために、高温環境下では、接合部分に高い熱応力が発生しやすい。接地電極チップ３８と接地電極母材３３とが溶融部８２によって接合されていると、このような熱応力によって、溶融部８２の割れ、あるいは、接地電極母材３３の変形が生じ得る。本実施形態によれば、溶融部８２は、接地電極チップと非接触である、すなわち、接地電極チップ３８と接地電極母材３３とが溶融部８２によって接合されていないので、このような不具合を抑制できる。

さらに、本実施形態では、溶融部８２は、自身の先端（先端方向ＬＤの端）の全てが、接地電極母材３３の第２面３３ｓ２より後端方向ＢＤに位置している。溶融部８２は、レーザ溶接によって一旦溶融されているので、接地電極母材３３や固定部材３９より高温環境下で劣化しやすい。接地電極母材３３の第２面３３ｓ２は、使用時に、内燃機関の燃焼室内の高温部に最も近づくので、高温に曝されやすい。上記構成によれば、劣化しやすい溶融部８２が、高温に曝されやすい接地電極母材３３の第２面３３ｓ２に露出しないので、溶融部８２の劣化を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、固定部材３９を軸線ＣＬに沿って投影して得られる固定部材３９の外形を示す外形線ＯＬの全体の線長Ｌｔに対する、外形線ＯＬのうち複数個の溶融部８２と重なる複数個の部分ＰＬの線長の合計Ｌｐの比率（Ｌｐ／Ｌｔ）は、１０％以上である。この結果、固定部材３９を接地電極母材３３に対して十分な強度で固定することができる。

Ａ−３．評価試験：
点火プラグ１００のサンプルを用いて評価試験が行われた。第１評価試験では、表１に示すように、５種類の点火プラグのサンプル１〜５が作製された。各サンプルに共通な寸法は、以下の通りである。
放電面２０ｓ１の径Ｒ４＝２．８ｍｍ
チップ本体３８１の先端の径Ｒ５＝２．９ｍｍ
鍔部３８２の径Ｒ３＝３．３ｍｍ
鍔部３８２の軸線方向に沿った長さＬ４（厚さ）＝０．２ｍｍ
接地電極チップ３８の軸線方向に沿った長さＬ３＝０．８ｍｍ
固定部材３９の径Ｒ６＝３．３ｍｍ
固定部材３９の軸線方向に沿った長さＬ１＝１．１ｍｍ
貫通孔３３５の小径部分３３５ａの径Ｒ１＝２．８５ｍｍ
貫通孔３３５の大径部分３３５ｂの径Ｒ２＝３．３ｍｍ
接地電極母材３３の先端部３３１の軸線方向に沿った長さＬ２＝１．５ｍｍ
固定部材３９の材質：ＮＣＦ６００
接地電極母材３３の材質：ＮＣＦ６００

５種類のサンプル１〜５では、溶融部８２の個数や太さを調節することによって、上述した比率（Ｌｐ／Ｌｔ）が、それぞれ、５％、１０％、２５％、５０％、８０％に調整された。なお、ＹＡＧレーザでは、固定部材３９と接地電極母材３３との境界ＢＬのうち、接続端３３２側の部分については、溶融部８２を形成することができないために、比率（Ｌｐ／Ｌｔ）が８０％より大きなサンプルを作製できなかった。

サンプル１〜５について、常温溶接強度試験と、高温溶接強度試験と、を行った。常温溶接強度試験では、室温下（約摂氏２５度）、金属棒を用いて、接地電極チップ３８の放電面２０ｓ１に対して、先端方向ＬＤに向かって、荷重を負荷して、溶融部８２に破断が生じる破断強度を測定した。高温溶接強度試験では、各サンプルの固定部材３９の近傍が、高周波加熱装置を用いて摂氏１０５０度まで加熱された。そして、加熱された状態で、常温溶接強度試験と同様の方法で破断強度を測定した。

そして、破断強度が１０００Ｎ（ニュートン）未満であるサンプルの評価を「Ｃ」とし、破断強度が１０００Ｎ以上２０００Ｎ未満であるサンプルの評価を「Ｂ」とし、破断強度が２０００Ｎ以上であるサンプルの評価を「Ａ」とした。

評価の結果は、表１に示すとおりである。比率（Ｌｐ／Ｌｔ）が１０％未満であるサンプル、すなわち、比率（Ｌｐ／Ｌｔ）が５％であるサンプル１の評価は、「Ｃ」であった。比率（Ｌｐ／Ｌｔ）が１０％以上であるサンプル、すなわち、比率（Ｌｐ／Ｌｔ）が、それぞれ、１０％、２５％、５０％、８０％であるサンプル１〜５の評価は、「Ａ」であった。評価が「Ｂ」であるサンプルは、なかった。

評価試験によって、比率（Ｌｐ／Ｌｔ）が１０％以上８０％以下である場合には、比率（Ｌｐ／Ｌｔ）が１０％未満であると比較して、固定部材３９を接地電極母材３３に対して十分な強度で固定することができることが解った。

Ｉ．変形例：
（１）上記各実施形態に示す溶融部８２の形状および個数は、一例であり、これに限られない。図７、図８は、変形例の接地電極の説明図である。図７（Ａ）、（Ｂ）、図８（Ａ）、（Ｃ）は、図３（Ａ）と同様に、接地電極母材の先端部３３１を、先端側から後端方向ＢＤに向かって見た図を示している。図８（Ｂ）は、図３（Ｂ）と同様に、先端部３３１の側面３３７側から側面３３６に向かう方向を向いて見た図を示している。

図７（Ａ）の接地電極３０ｂでは、接地電極母材３３ｂは、図２の接地電極母材３３と異なり、曲面状の側面３３８、３３９を有しておらず、平面状の側面３３４、３３６、３３７だけを有している。そして、接地電極３０ｂは、側面３３４、３３６、３３７にそれぞれ露出する３個の溶融部８２ｂを備えている。このように、側面３３４、３３６、３３７のそれぞれに垂直にレーザを照射して、１個ずつの溶融部が形成されても良い。

図７（Ｂ）の接地電極３０ｃでは、接地電極母材３３ｃの形状は、上述した接地電極母材３３ｂと同じである。そして、接地電極３０ｃは、側面３３６に露出する５個の溶融部８２ｃと、側面３３７に露出する５個の溶融部８２ｃと、を備えている。一方、側面３３４に露出する溶融部は形成されていない。１個の側面に露出する溶融部は、複数個であっても良く、溶融部が露出していない側面があっても良い。

図８（Ａ）、（Ｂ）の接地電極３０ｄでは、側面３３６に露出する１個の溶融部８２ｄと、側面３３７に露出する１個の溶融部８２ｄと、が形成されている。これらの溶融部８２ｄは、側面３３６、３３７と平行で、かつ、第２面３３ｓ２と平行な方向に沿った長さが、軸線方向に沿った長さより長い。このような形状の溶融部８２ｄは、例えば、ＹＡＧレーザと比較して形成できる溶融部の形状の自由度が高いファイバーレーザを用いて形成される。

図８（Ｃ）の接地電極３０ｅでは、側面３３４に露出する１個の溶融部８２ｅが形成されている。溶融部８２ｅは、上述した溶融部８２ｄと同様に、側面３３６、３３７と平行で、かつ、第２面３３ｓ２と平行な方向に沿った長さが、軸線方向に沿った長さより長い。溶融部８２ｅは、上述した溶融部８２ｄと同様に、ファイバーレーザを用いて形成される。
溶融部８２ｄを軸線ＣＬに沿って投影して得られる溶融部８２ｄは、軸線方向に沿って見た場合に、固定部材３９を軸線ＣＬに沿って投影して得られる固定部材３９の外形の外形線ＯＬの全体と重なっている。したがって、接地電極３０ｅでは、上述した比率（Ｌｐ／Ｌｔ）は、１００％である。このように、ファイバーレーザを用いれば、比率（Ｌｐ／Ｌｔ）が１００％である接地電極を作製できる。

（２）上記実施形態では、溶融部８２は、接地電極チップ３８と接触していない。これに代えて、少なくとも一部の溶融部８２は、接地電極チップ３８と接触していても良い。例えば、複数個の溶融部８２のうち、接続端方向ＣＤ側に位置する１個の溶融部８２が、接地電極チップ３８の鍔部３８２と接触し、他の溶融部８２は、接地電極チップ３８と接触していなくても良い。

（３）上記実施形態では、溶融部８２は、接地電極母材３３の側面には露出しているが、第２面３３ｓ２には露出していない。これに代えて、少なくとも一部の溶融部８２は、接地電極母材３３の側面に露出し、かつ、接地電極母材３３の第２面３３ｓ２に露出していても良い。例えば、溶融部８２のうち、側面に近い側の端部は、接地電極母材３３の側面に露出し、かつ、接地電極母材３３の第２面３３ｓ２に露出していても良い。

（４）上記各実施形態に示す接地電極チップ３８の形状は、一例であり、これに限られない。例えば、接地電極チップ３８の鍔部３８２は、無くても良く、接地電極チップ３８は、テーパー形状（円錐台形状）を有するチップ本体３８１だけであっても良い。この場合には、例えば、貫通孔３３５の小径部分３３５ａは、チップ本体３８１の外形に対応して、先端側から後端方向ＢＤに向かって縮径していれば良い。

また、鍔部３８２がある場合には、チップ本体３８１は、テーパー形状ではなく、円柱形状であっても良い。

（５）上記各実施形態に示す固定部材３９の形状は、一例であり、これに限られない。例えば、固定部材３９の形状は、先端側から後端方向ＢＤに向かって縮径するテーパー形状を有していても良い。この場合には、貫通孔３３５の大径部分３３５ｂの形状は、固定部材３９の形状に対応して、テーパー形状を有していれば良い。また、溶融部８２は、テーパー形状を有する固定部材３９と大径部分３３５ｂとの境界に対応して、接地電極母材３３の第２面３３ｓ２に対して斜めに延びるように、形成されていても良い。

固定部材３９は、後端側から先端方向ＬＤを向いて見た形状が、円でなくても良く、他の形状であっても良い。例えば、固定部材３９は、後端側から先端方向ＬＤを向いて見た形状が、自由端方向ＦＤの長さが、自由端方向ＦＤと直交する方向の長さより長い楕円であっても良い。

また、固定部材３９は、ＮＣＦ６００やＮＣＦ６０１を用いて形成されているが、他の耐熱性を有する材料、例えば、ＮＣＦ６００やＮＣＦ６０１とは異なる耐熱ニッケル合金を用いて形成されてもよい。

（６）上記各実施形態では、接地電極チップ３８は、イリジウム合金で形成されているが、イリジウムとは異なる貴金属、あるいは、該貴金属を主成分とする合金で形成されても良い。イリジウムとは異なる貴金属としては、たとえば、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）が採用され得る。

（７）点火プラグの構成としては、図１で説明した構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、中心電極２０のうちの間隙ｇを形成する部分に、電極チップを設けても良い。電極チップの材料としては、イリジウムや白金等の貴金属を含む合金を採用可能である。また、中心電極２０の芯材２２が省略されてもよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

５...ガスケット、６...第２パッキン、７...第３パッキン、８...第１パッキン、９...タルク、１０...絶縁体、１１...第２縮外径部、１２...軸孔、１３...脚部、１５...第１縮外径部、１６...縮内径部、１７...第１胴部、１８...第２胴部、１９...鍔部、２０...中心電極、２０ｓ１...放電面、２１...電極母材、２２...芯材、２３...頭部、２４...鍔部、２５...脚部、３０、３０ｂ...接地電極、３３...接地電極母材、３３ｘ...接地電極母材、３３ｓ１...第１面、３３ｓ２...第２面、３８...接地電極チップ、３８ｓ１...放電面、３８ｓ２...大径面、３９...固定部材、３９ｓ１...後端面、３９ｓ２...先端面、３９ｓ３...外側面、４０...端子金具、４１...キャップ装着部、４２...鍔部、４３...脚部、５０...主体金具、５１...工具係合部、５２...ネジ部、５３...加締部、５４...座部、５５...胴部、５６...縮内径部、５８...変形部、５９...貫通孔、６０...第１シール部、７０...抵抗体、８０...第２シール部、８２...溶融部、１００...点火プラグ、３３１、３３１ｂ...先端部、３３２...接続端、３３３...自由端、３３５...貫通孔、３３５ａ...小径部分、３３５ｂ...大径部分、３３５ｃ...段部、３８１...チップ本体、３８１ｓ...外側面、３８２...鍔部、ｇ...間隙、ＬＤ...先端方向、ＢＤ...後端方向、ＦＤ...自由端方向、ＣＤ...接続端方向、ＢＬ...境界、ＣＬ...軸線、ＨＬ...凹部、ＰＴ１...第１部分、ＰＴ２...第２部分

Claims (5)

1. 中心電極と、
   前記中心電極に面する第１面と前記第１面の裏面である第２面とを有すると共に、前記第１面から前記第２面まで貫通し、前記第２面における第２の径が前記第１面における第１の径より大きな貫通孔を有する接地電極母材と、
   前記中心電極との間に間隙を形成し、前記第１の径より小さな径を有する放電面と、前記第１の径より大きく、前記第２の径より小さな径を有する前記放電面の裏面である大径面と、を有し、前記大径面を含む一部が前記貫通孔内に配置され、前記放電面が前記貫通孔から前記中心電極側に露出する接地電極チップと、
   前記大径面から前記放電面に向かう方向を第１方向とし、その反対方向を第２方向とするとき、前記貫通孔内における前記大径面より前記第２方向側の部分に配置される固定部材と、
   を備え、
   前記貫通孔を形成する前記接地電極母材の内面と、前記固定部材の前記第１方向側の面と、によって前記電極チップが保持される点火プラグであって、
   前記接地電極母材の前記第２面と交差する側面に露出しつつ、前記固定部材と前記接地電極母材とを跨ぐ溶融部を備え、
   前記溶融部の前記第２方向と垂直な方向の最大長さは、前記溶融部の前記第２方向の最大長さより長いことを特徴とする、点火プラグ。
2. 請求項１に記載の点火プラグであって、
   前記溶融部は、前記接地電極チップと非接触であることを特徴とする、点火プラグ。
3. 請求項１または２に記載の点火プラグであって、
   前記溶融部は、自身の前記第１方向の端の全てが、前記電極チップの前記大径面より前記第２方向に位置することを特徴とする、点火プラグ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
   前記溶融部は、自身の前記第２方向の端の全てが、前記接地電極母材の前記第２面より前記第１方向に位置することを特徴とする、点火プラグ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の点火プラグであって、
   前記固定部材を前記第２方向に沿って投影して得られる前記固定部材の外形を示す線のうち、前記溶融部と重なる部分の線長の合計は、前記外形を示す線の全体の線長の１０％以上であることを特徴とする、点火プラグ。

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