JP2017183102A - スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スパークプラグ1は、取付金具2の内側に保持される長軸状の中心電極3と、上記中心電極と対向する先端対向部51を有する接地電極5と、該先端対向部の対向部表面511から軸方向Xに突出して、上記中心電極の先端部31との間に火花放電ギャップGを形成する凸部52と、上記凸部の表面を覆う貴金属被覆層6を備える。該貴金属被覆層は、上記凸部の突出端面53を覆う端面被覆層61と、上記突出端面に続く上記凸部の側面54の少なくとも一部を覆う側面被覆層62とを有し、該側面被覆層の付根部63が上記先端対向部内に埋設されていると共に、上記付根部の少なくとも一部が上記対向部表面に沿って外側へ延出して延設部64を形成している。
【選択図】図1
Description
筒状の取付金具(2)の内側に保持される長軸状の中心電極(3)と、
該中心電極と上記取付金具との間に介設される絶縁碍子(4)と、
上記取付金具の先端側に固定され、上記中心電極と対向する先端対向部(51)を有する接地電極(5)と、
該先端対向部に設けられ、上記中心電極側の対向部表面(511)から軸方向(X)に突出して、上記中心電極の先端部(31)との間に火花放電ギャップ(G)を形成する凸部(52)と、
上記凸部の表面を覆う貴金属被覆層(6)と、を備えるスパークプラグ(1)において、
該貴金属被覆層は、上記凸部の突出端面(53)を覆う端面被覆層(61)と、上記突出端面に続く上記凸部の側面(54)の少なくとも一部を覆う側面被覆層(62)とを有しており、
該側面被覆層は、上記突出端面と反対側に位置する付根部(63)が、上記先端対向部内に埋設されていると共に、上記付根部の少なくとも一部が上記対向部表面に沿って外側へ延出して、延設部(64)を形成している、スパークプラグにある。
板状の上記先端対向部に、上記貴金属被覆層となる板状の貴金属チップを抵抗溶接し、該貴金属チップの少なくとも一部を上記先端対向部に埋設させる第1工程と、
上記貴金属チップが埋設された部位において、上記先端対向部の一部を上記対向部表面側へ押出加工して、上記端面被覆層と上記側面被覆層とで被覆された上記凸部を形成すると共に、上記側面被覆層の上記付根部から上記対向部表面に沿って外側へ延出する上記延設部を一体的に形成する第2工程と、を備えるスパークプラグの製造方法にある。
なお、括弧内の符号は、参考のために付したものであり、本発明はこれら符号により限定されるものではない。
内燃機関用のスパークプラグに係る実施形態1について、図面を参照しながら説明する。図1、図2に示すように、スパークプラグ1は、筒状の取付金具2と、その内側に保持される長軸状の中心電極3と、中心電極3と取付金具2との間に介設される筒状の絶縁碍子4と、取付金具2の先端側に固定される接地電極5を備えている。接地電極5は、絶縁碍子4の先端側に突出する中心電極3と対向する先端対向部51を有する。図1、図2において、スパークプラグ1は、同軸的に配置された取付金具2と中心電極3と絶縁碍子4の軸方向Xが、図の上下方向となり、中心電極3と接地電極5とが対向配置される先端側が、図の下端側となっている。
上記実施形態1のスパークプラグ1について、以下の方法で、接地電極5の貴金属被覆層6の耐剥離性を評価した。スパークプラグ1は、貴金属被覆層6に設けた延設部64の延出長さLを0〜0.2mmの範囲で変更したものを用いた(すなわち、0.03mm、0.07mm、0.1mm、0.2mm)。
これらスパークプラグ1を、公知の冷熱サイクル試験ベンチを用いて、冷熱ストレスならびに耐酸化性に対する評価を行った。この冷熱サイクル試験ベンチは、スパークプラグ1を規定の温度に制御・保持することができる。今回の試験条件は、150℃と1000℃を交互に繰り返し各6分間ずつを1サイクルとした条件を適用した。サイクル数は、200サイクルとした。評価サンプルは、冷熱試験後に、接地電極5の縦断面(すなわち、図3に示す断面)を観察し、下記式1により剥離長さ率を算出して、剥離長さ率が40%以下となるものを良品、40%を超えるものを不良品とした。
式1:剥離長さ率=[(L1+L2)/L0]×100(単位:%)
式中、L0は、貴金属被覆層6の軸直方向Yの全長であり、L1は、軸直方向Yの両端部の一方における剥離長さであり、L2は、軸直方向Yの両端部の他方における剥離長さである。評価サンプルは同一延出長さ品各20個評価した。
図9に実施形態2として示すように、接地電極5において、貴金属被覆層6の付根部63に続く延設部64は、少なくとも一部が、先端対向部51に埋設されていればよい。具体的には、延設部64の厚さtに対する埋設部分の厚さt1の割合が、10%以上であればよく、延設部64の表面の一部(例えば、端面被覆層61側に位置する表面)が、対向部表面511の外側(すなわち、図の上側)に露出していてもよい。これは、耐剥離性の向上には、上記図8に示したように、延設部64の延出長さLが重要であり、電極母材との対向部表面511と平行な界面が埋設されていることで、耐剥離性を向上させる十分な効果が得られるためと推察される。好適には、延設部64の厚さtに対する埋設部分の厚さt1の割合が、30%以上となるようにするとよい。
図10に実施形態3として示すように、接地電極5において、貴金属被覆層6の付根部63に続く延設部64は、少なくとも一部に設けられていればよい。また、延設部64の幅(すなわち、延出長さL)は、一定でなくともよい。具体的には、付根部63の外周に、円形の外形を有する延設部64を、円形の端面被覆層61に対して偏芯させて配置し、延設部64の延出長さLが徐々に変化するようにする。このとき、好適には、延出長さLが最小となる位置を、燃焼室内の混合気流Fを受ける側に設け、混合気流Fと反対側において、最大延出長さLmとなるようにするとよい。このような延設部64は、貴金属被覆層6となる円形の貴金属チップ6Aを先端対向部51に積層する際に、凸部52に対して偏芯配置することで、容易に作製することができる。
図11に実施形態4として示すように、接地電極5において、貴金属被覆層6の付根部63に続く延設部64を、混合気流Fと反対側の半部にのみ設けることもできる。ここでは、延設部64の外形を半円弧状として、延出長さLが徐々に変化し、混合気流Fと反対側の位置において最大延出長さLmとなるようにしている。この場合には、貴金属使用量をさらに低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。
図12に実施形態5として示すように、実施形態4と同様の外形が半円弧状の延設部64を、混合気流Fを受ける側の半部とこれと反対側の半部に設けることもできる。このとき、延設部64は、全体が楕円形状の外形となり、延出長さLが徐々に変化して、混合気流Fを受ける側、及びこれと反対側の位置において、最大延出長さLmとなるようにしている。この場合には、燃焼室内の混合気流Fに対して、スパークプラグ1の取付方向が一方向に制限されないので、取付作業性が良好となる。また、延設部64を混合気流Fの流れ方向に配置することで、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。
図13に実施形態6として示すように、接地電極5において、貴金属被覆層6の付根部63に続く延設部64を、矩形の外形とすることもできる。ここでは、延設部64の外形を、一辺の長さが端面被覆層61の径と同等長さの正方形とし、付根部63の外周の4箇所から径方向外方に三角形状をなして延出し、三角形の頂点位置において最大延出長さLmとなるようにしている。この場合には、スパークプラグ1の取付作業性がより良好となり、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。
図14に実施形態7として示すように、接地電極5において、貴金属被覆層6の付根部63に続く延設部64の外形は、円形や矩形に限らず、変形形状とすることができる。ここでは、延設部64の外形を花弁状として、混合気流Fと反対側の位置から付根部63の外周の3/4程度を取り囲むように配置している。この場合も、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。
図15に実施形態8として示すように、接地電極5において、貴金属被覆層6の付根部63に続く延設部64を、混合気流Fと反対側の一部にのみ設けることもできる。ここでは、延設部64の外形を円弧状として、延出長さLが徐々に変化し、混合気流Fと反対側の位置において最大延出長さLmとなるようにしている。この場合には、貴金属使用量をさらに低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。
図16に実施形態9として示すように、実施形態8と同様の外形が円弧状の延設部64を、混合気流Fを受ける側の一部とこれと反対側の一部の2箇所に設けることもできる。このとき、混合気流Fを受ける側及びこれと反対側の位置において、最大延出長さLmとなるように、延出長さLが徐々に変化する。この場合には、取付作業性が良好となり、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。
図17に実施形態10として示すように、実施形態8と同様の外形が円弧状の延設部64を、付根部63の外周の4箇所に設けることもできる。このとき、外周の4箇所において、最大延出長さLmとなるように、延出長さLが徐々に変化する。この場合は、スパークプラグ1の取付性がより良好となり、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。
2 取付金具
3 中心電極
4 絶縁碍子
5 接地電極
51 先端部
52 凸部
6 貴金属被覆層
61 端面被覆層
62 側面被覆層
64 延設部
Claims (8)
- 筒状の取付金具(2)の内側に保持される長軸状の中心電極(3)と、
該中心電極と上記取付金具との間に介設される絶縁碍子(4)と、
上記取付金具の先端側に固定され、上記中心電極と対向する先端対向部(51)を有する接地電極(5)と、
該先端対向部に設けられ、上記中心電極側の対向部表面(511)から軸方向(X)に突出して、上記中心電極の先端部(31)との間に火花放電ギャップ(G)を形成する凸部(52)と、
上記凸部の表面を覆う貴金属被覆層(6)と、を備えるスパークプラグ(1)において、
該貴金属被覆層は、上記凸部の突出端面(53)を覆う端面被覆層(61)と、上記突出端面に続く上記凸部の側面(54)の少なくとも一部を覆う側面被覆層(62)とを有しており、
該側面被覆層は、上記突出端面と反対側に位置する付根部(63)が、上記先端対向部内に埋設されていると共に、上記付根部の少なくとも一部が上記対向部表面に沿って外側へ延出して、延設部(64)を形成している、スパークプラグ。 - 上記側面被覆層は、上記側面の外周全面を覆って設けられる、請求項1に記載のスパークプラグ。
- 上記延設部は、上記付根部の外周全周に設けられる、請求項2に記載のスパークプラグ。
- 上記延設部は、上記付根部の外周の一箇所又は複数箇所に設けられる、請求項2に記載のスパークプラグ。
- 上記延設部は、上記対向部表面における最大延出長さ(Lm)が、0.07mm以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
- 上記延設部の表面は、上記対向部表面と面一である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
- 上記凸部は、上記接地電極の母材の一部からなり、円柱状又は円錐台状の突出形状を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のスパークプラグ。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のスパークプラグを製造する方法であって、
板状の上記先端対向部に、上記貴金属被覆層となる板状の貴金属チップを抵抗溶接し、該貴金属チップの少なくとも一部を上記先端対向部に埋設させる第1工程と、
上記貴金属チップが埋設された部位において、上記先端対向部の一部を上記対向部表面側へ押出加工して、上記端面被覆層と上記側面被覆層とで被覆された上記凸部を形成すると共に、上記側面被覆層の上記付根部から上記対向部表面に沿って外側へ延出する上記延設部を一体的に形成する第2工程と、を備えるスパークプラグの製造方法。
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