JP2022054246A - Spark plug - Google Patents

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Abstract

To provide a spark plug capable of making it less likely that cracks will occur at a bonding interface between an electrode base metal and a metal member.SOLUTION: A spark plug forms a spark discharge by applying a voltage between a center electrode and a ground electrode 14. A ground electrode 14 has an electrode base material 40, a metal member 60 embedded in and bonded to a tip of the electrode base material 40, and a precious metal tip 50 bonded to the electrode base material 40 and the metal member 60. The linear expansion coefficient of the metal member 60 is smaller than the linear expansion coefficient of the electrode base material 40 and is equal to or larger than the linear expansion coefficient of the precious metal tip 50. The metal member 60 has a shape that can constrain the thermal expansion of the electrode base metal 40.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、スパークプラグに関する。 This disclosure relates to spark plugs.

従来、電圧の印加に基づき中心電極と接地電極との間に火花放電を形成するスパークプラグがある。このようなスパークプラグでは、その長寿命化や着火性の向上の要求を満たすために、接地電極の電極母材の先端部に貴金属チップが接合されているものがある。一方、接地電極の電極母材と貴金属チップとでは材質が異なるため、それらの線膨張係数に差異が生じ易い。具体的には、貴金属チップの線膨張係数よりも電極母材の線膨張係数の方が大きい。そのため、それらが熱膨張すると、電極母材の熱膨張量の方が貴金属チップの熱膨張量よりも大きくなり易いため、それらの熱膨張量の差異に応じた応力が貴金属チップと電極母材との接合界面に発生する可能性がある。このような応力は、それらの接合界面に亀裂等を発生させる要因となる。 Conventionally, there is a spark plug that forms a spark discharge between a center electrode and a ground electrode based on the application of a voltage. Some such spark plugs have a precious metal chip bonded to the tip of the electrode base material of the ground electrode in order to meet the demands for extending the life and improving the ignitability. On the other hand, since the electrode base material of the ground electrode and the noble metal chip are made of different materials, the coefficient of linear expansion thereof tends to be different. Specifically, the coefficient of linear expansion of the electrode base material is larger than the coefficient of linear expansion of the precious metal chip. Therefore, when they thermally expand, the thermal expansion amount of the electrode base material tends to be larger than the thermal expansion amount of the noble metal chip, and the stress according to the difference in the thermal expansion amount is between the noble metal chip and the electrode base material. May occur at the junction interface of. Such stress causes cracks and the like to occur at their joint interfaces.

そこで、従来、下記の特許文献1に記載のスパークプラグでは、接地電極の電極母材と貴金属チップとの間に、それらの線膨張係数の中間の値の線膨張係数を有する金属部材を設けるようにしている。金属部材は、貴金属チップよりも若干大きい径を有している。特許文献1に記載のスパークプラグでは、貴金属チップ及び金属部材が抵抗溶接により同時に電極母材に接合される。このような構成によれば、電極母材及び貴金属チップのそれぞれの熱膨張量に差異が生じた場合であっても、部材間の熱膨張量の差異を金属部材により吸収することができるため、それらの接合界面に亀裂等が発生し難くなる。 Therefore, conventionally, in the spark plug described in Patent Document 1 below, a metal member having a linear expansion coefficient having a value intermediate to those linear expansion coefficients is provided between the electrode base material of the ground electrode and the noble metal chip. I have to. The metal member has a diameter slightly larger than that of the precious metal chip. In the spark plug described in Patent Document 1, the precious metal chip and the metal member are simultaneously joined to the electrode base material by resistance welding. According to such a configuration, even if there is a difference in the amount of thermal expansion between the electrode base material and the noble metal chip, the difference in the amount of thermal expansion between the members can be absorbed by the metal member. Cracks and the like are less likely to occur at their joint interfaces.

特許第5068221号公報Japanese Patent No. 5068221

近年の車両では、内燃機関の熱効率を向上させるために、接地電極が晒される温度環境が更に過酷になっている。具体的には、接地電極は、内燃機関の気筒内で混合気が燃焼した際に最高温度に達する。その後、その熱が接地電極の電極母材からスパークプラグのハウジングに伝達されることにより接地電極の温度は徐々に低下するとともに、その後に混合気が燃焼すると接地電極の温度は再び最高温度に達する。このように接地電極の温度は上昇及び降下を繰り返すことから、接地電極は温度差の大きい環境下に晒されていると言える。 In recent vehicles, the temperature environment to which the ground electrode is exposed has become more severe in order to improve the thermal efficiency of the internal combustion engine. Specifically, the ground electrode reaches the maximum temperature when the air-fuel mixture burns in the cylinder of the internal combustion engine. After that, the heat is transferred from the electrode base material of the ground electrode to the housing of the spark plug, so that the temperature of the ground electrode gradually decreases, and when the air-fuel mixture burns thereafter, the temperature of the ground electrode reaches the maximum temperature again. .. Since the temperature of the ground electrode repeatedly rises and falls in this way, it can be said that the ground electrode is exposed to an environment with a large temperature difference.

一方、近年の車両では、内燃機関の熱効率を向上させるために燃焼温度が従来よりも上昇しているため、接地電極に発生する温度差が従来よりも大きくなっている。接地電極に発生する温度差が大きくなると、その電極母材及び貴金属チップのそれぞれの熱膨張量の差異も当然大きくなる。そのため、特許文献1に記載のスパークプラグのように電極母材と貴金属チップとの間に金属部材を設けただけでは、部材間の熱膨張量の差異を金属部材により吸収しきれずに、例えば電極母材と金属部材との間の接合界面に亀裂が発生するおそれがある。このような亀裂が頻繁に発生して更に進展すると、電極母材から金属部材が剥離したり、貴金属チップが脱落したりする可能性があるため、好ましくない。 On the other hand, in recent vehicles, the combustion temperature is higher than before in order to improve the thermal efficiency of the internal combustion engine, so that the temperature difference generated in the ground electrode is larger than before. As the temperature difference generated in the ground electrode increases, the difference in the amount of thermal expansion between the electrode base material and the noble metal chip naturally increases. Therefore, if a metal member is provided between the electrode base material and the noble metal chip as in the spark plug described in Patent Document 1, the difference in the amount of thermal expansion between the members cannot be completely absorbed by the metal member, for example, an electrode. Cracks may occur at the joint interface between the base metal and the metal member. If such cracks frequently occur and further propagate, the metal member may peel off from the electrode base material or the precious metal chip may fall off, which is not preferable.

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極母材と金属部材との接合界面に亀裂を発生し難くすることが可能なスパークプラグを提供することにある。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a spark plug capable of making it difficult for cracks to occur at the bonding interface between an electrode base material and a metal member.

上記課題を解決するスパークプラグ(10)は、中心電極(13)と接地電極(14)との間に電圧を印加することにより火花放電を形成する。接地電極は、電極母材(40)と、電極母材の先端部に埋め込まれて接合される金属部材(60,100)と、電極母材及び金属部材の少なくとも一方に接合される貴金属チップ(50)と、を有する。金属部材の線膨張係数は、電極母材の線膨張係数よりも小さく、且つ貴金属チップの線膨張係数以上である。金属部材は、電極母材の熱膨張を拘束可能な形状を有している。 The spark plug (10) that solves the above problems forms a spark discharge by applying a voltage between the center electrode (13) and the ground electrode (14). The ground electrode includes an electrode base material (40), a metal member (60, 100) embedded in the tip of the electrode base material and bonded, and a precious metal chip (60,100) bonded to at least one of the electrode base material and the metal member. 50) and. The coefficient of linear expansion of the metal member is smaller than the coefficient of linear expansion of the electrode base material and is greater than or equal to the coefficient of linear expansion of the noble metal chip. The metal member has a shape capable of restraining the thermal expansion of the electrode base material.

この構成によれば、温度上昇により電極母材が熱膨張する環境下であっても、電極母材の熱膨張が金属部材により拘束されるため、電極母材と金属部材との接合界面に亀裂が発生し難くなる。
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
According to this configuration, even in an environment where the electrode base material thermally expands due to a temperature rise, the thermal expansion of the electrode base material is constrained by the metal member, so that the joint interface between the electrode base material and the metal member is cracked. Is less likely to occur.
The reference numerals in parentheses described in the above means and claims are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

本開示のスパークプラグによれば、電極母材と金属部材との接合界面に亀裂を発生し難くすることができる。 According to the spark plug of the present disclosure, it is possible to make it difficult for cracks to occur at the joint interface between the electrode base material and the metal member.

図1は、第1実施形態のスパークプラグの破断断面構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a broken cross-sectional structure of the spark plug of the first embodiment. 図2は、第1実施形態の接地電極の先端部の断面構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a tip portion of the ground electrode of the first embodiment. 図3は、第1実施形態の金属部材の斜視構造を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a perspective structure of the metal member of the first embodiment. 図4は、第1実施形態の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the plan structure of the tip end portion of the ground electrode of the first embodiment. 図5は、第1実施形態の接地電極の製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the ground electrode of the first embodiment. 図6は、第1実施形態の接地電極の製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the ground electrode of the first embodiment. 図7は、第1実施形態の接地電極の動作例を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing an operation example of the ground electrode of the first embodiment. 図8は、第1実施形態の第1変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing the plan structure of the tip of the ground electrode of the first modification of the first embodiment. 図9は、第1実施形態の第1変形例の接地電極の先端部の断面構造を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a tip portion of a ground electrode of a first modification of the first embodiment. 図10は、第1実施形態の第2変形例の金属部材の斜視構造を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a perspective structure of a metal member of a second modification of the first embodiment. 図11は、第1実施形態の第2変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing the plan structure of the tip of the ground electrode of the second modification of the first embodiment. 図12は、第1実施形態の第2変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing the plan structure of the tip of the ground electrode of the second modification of the first embodiment. 図13は、第1実施形態の第3変形例の金属部材の斜視構造を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a perspective structure of a metal member of a third modification of the first embodiment. 図14は、第1実施形態の第3変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing the plan structure of the tip of the ground electrode of the third modification of the first embodiment. 図15は、第1実施形態の第3変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 15 is a plan view showing the plan structure of the tip of the ground electrode of the third modification of the first embodiment. 図16は、第2実施形態の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing the plan structure of the tip end portion of the ground electrode of the second embodiment. 図17は、第2実施形態の変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 17 is a plan view showing the plan structure of the tip of the ground electrode of the modified example of the second embodiment. 図18は、第2実施形態の変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 18 is a plan view showing the plan structure of the tip of the ground electrode of the modified example of the second embodiment. 図19は、第2実施形態の変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 19 is a plan view showing the plan structure of the tip of the ground electrode of the modified example of the second embodiment. 図20は、第3実施形態の接地電極の先端部の断面構造を示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a tip portion of a ground electrode according to a third embodiment. 図21は、第3実施形態の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。FIG. 21 is a plan view showing the plan structure of the tip end portion of the ground electrode of the third embodiment.

以下、スパークプラグの実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
<第1実施形態>
図1に示される本実施形態のスパークプラグ10は内燃機関のエンジンヘッド内に配置される。スパークプラグ10は、電圧の印加に基づき火花放電を形成することによりシリンダ内の混合気を着火する。スパークプラグ10は、ハウジング11と、絶縁碍子12と、中心電極13と、接地電極14とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the spark plug will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components are designated by the same reference numerals as possible in the drawings, and duplicate description is omitted.
<First Embodiment>
The spark plug 10 of the present embodiment shown in FIG. 1 is arranged in the engine head of an internal combustion engine. The spark plug 10 ignites the air-fuel mixture in the cylinder by forming a spark discharge based on the application of a voltage. The spark plug 10 includes a housing 11, an insulating insulator 12, a center electrode 13, and a ground electrode 14.

ハウジング11は、炭素鋼等の金属材料により、スパークプラグ10の中心軸m10を中心に円筒状に形成されている。ハウジング11の下部の外周には、ねじ部11aが形成されている。ねじ部11aを、内燃機関のエンジンヘッドブロックに形成されるねじ穴にねじ込むことにより、スパークプラグ10をエンジンヘッドブロックに固定することができる。ハウジング11の内部には、絶縁碍子12の下端部が同軸上に挿入されている。 The housing 11 is made of a metal material such as carbon steel and is formed in a cylindrical shape around the central axis m10 of the spark plug 10. A threaded portion 11a is formed on the outer periphery of the lower portion of the housing 11. The spark plug 10 can be fixed to the engine head block by screwing the screw portion 11a into a screw hole formed in the engine head block of the internal combustion engine. Inside the housing 11, the lower end of the insulating insulator 12 is coaxially inserted.

絶縁碍子12は、アルミナ等の絶縁材料により中心軸m10を中心に円筒状に形成されている。絶縁碍子12の外周部分にはハウジング11が一体的に組み付けられている。絶縁碍子12の下部に形成される貫通孔12aには中心電極13が挿入されて保持されている。 The insulating insulator 12 is formed in a cylindrical shape around the central axis m10 by an insulating material such as alumina. A housing 11 is integrally assembled to the outer peripheral portion of the insulating insulator 12. The center electrode 13 is inserted and held in the through hole 12a formed in the lower part of the insulating insulator 12.

中心電極13は電極母材20と電極チップ30とを有している。電極母材20は、耐熱性に優れるニッケル(Ni)合金等により、中心軸m10を中心に円柱状に形成されている。具体的には、電極母材20の内材は銅により形成され、その外材はニッケル合金により形成されている。電極母材20の先端部21は絶縁碍子12の下端から露出している。電極チップ30は電極母材20の先端部21に接合されている。電極チップ30は、中心軸m10を中心に円柱状に形成されている。電極チップ30は、高融点で耐消耗性に優れたイリジウム(Ir)を主材料として、イリジウムの高温揮発性を抑制するためにロジウム(Rh)を含むイリジウム合金等により形成されている。なお、電極チップ30は、イリジウム合金に限らず、白金(Pt)を主材料とする白金合金等の貴金属合金により形成されていてもよい。 The center electrode 13 has an electrode base material 20 and an electrode tip 30. The electrode base material 20 is formed of a nickel (Ni) alloy or the like having excellent heat resistance in a columnar shape centered on the central axis m10. Specifically, the inner material of the electrode base material 20 is made of copper, and the outer material thereof is made of nickel alloy. The tip portion 21 of the electrode base material 20 is exposed from the lower end of the insulating insulator 12. The electrode tip 30 is joined to the tip portion 21 of the electrode base material 20. The electrode tip 30 is formed in a columnar shape about the central axis m10. The electrode chip 30 is made of iridium (Ir), which has a high melting point and excellent wear resistance, as a main material, and is made of an iridium alloy containing rhodium (Rh) in order to suppress high-temperature volatility of iridium. The electrode tip 30 is not limited to the iridium alloy, and may be formed of a precious metal alloy such as a platinum alloy containing platinum (Pt) as a main material.

接地電極14は電極母材40と貴金属チップ50とを有している。電極母材40はニッケル合金等により形成されている。電極母材40はハウジング11の下端面に一体的に取り付けられている。電極母材40はハウジング11の下端面から湾曲して延びるように形成されている。電極母材40の先端部401は中心電極13の電極チップ30に対向するように位置している。貴金属チップ50は電極母材40の先端部401に接合されている。貴金属チップ50は、イリジウム合金や白金合金等の貴金属合金、例えばPt-20Ir材等により形成されている。貴金属チップ50は、所定の隙間18を有して電極チップ30に対向して配置されている。以下では、中心電極13の電極チップ30と接地電極14の貴金属チップ50との間に形成される隙間18を「火花放電ギャップ18」と称する。 The ground electrode 14 has an electrode base material 40 and a precious metal chip 50. The electrode base material 40 is made of a nickel alloy or the like. The electrode base material 40 is integrally attached to the lower end surface of the housing 11. The electrode base material 40 is formed so as to be curved and extend from the lower end surface of the housing 11. The tip portion 401 of the electrode base material 40 is located so as to face the electrode tip 30 of the center electrode 13. The precious metal chip 50 is joined to the tip portion 401 of the electrode base material 40. The noble metal chip 50 is formed of a noble metal alloy such as an iridium alloy or a platinum alloy, for example, a Pt-20Ir material. The precious metal chip 50 has a predetermined gap 18 and is arranged so as to face the electrode chip 30. Hereinafter, the gap 18 formed between the electrode tip 30 of the center electrode 13 and the precious metal tip 50 of the ground electrode 14 will be referred to as a “spark discharge gap 18”.

このスパークプラグ10では、中心電極13の上部に中心軸部材15及び端子部16が電気的に接続されている。端子部16には、高電圧を印加する外部回路が接続される。外部回路により端子部16に高電圧が印加されると、中心電極13の電極チップ30と接地電極14の貴金属チップ50との間に火花放電が形成される。このスパークプラグ10が形成する火花放電により内燃機関の気筒内の混合気が着火することにより混合気が燃焼する。 In the spark plug 10, the central shaft member 15 and the terminal portion 16 are electrically connected to the upper portion of the central electrode 13. An external circuit that applies a high voltage is connected to the terminal portion 16. When a high voltage is applied to the terminal portion 16 by an external circuit, a spark discharge is formed between the electrode chip 30 of the center electrode 13 and the noble metal chip 50 of the ground electrode 14. The spark discharge formed by the spark plug 10 ignites the air-fuel mixture in the cylinder of the internal combustion engine, so that the air-fuel mixture burns.

次に、接地電極14の構造について詳しく説明する。
図2に示されるように、接地電極14は、電極母材40の先端部に埋め込まれる金属部材60を更に備えている。図3に示されるように、金属部材60は、直方体状に形成される直方体部61と、直方体部61の長手方向の両端部にそれぞれ一体的に形成される第1端部62及び第2端部63とを有している。第1端部62及び第2端部63は台形柱状に形成されている。第1端部62の一側面620及び第2端部63の一側面630は直方体部61の長手方向において互いに対向するように配置されている。また、第1端部62の他側面621及び第2端部63の他側面631も同様に直方体部61の長手方向において互いに対向するように配置されている。金属部材60は、電極母材40の線膨張係数よりも小さく、且つ貴金属チップ50の線膨張係数以上の線膨張係数を有する材料により形成されている。具体的には、金属部材60は、白金主体の白金合金等の貴金属合金、例えばPt-20Ni材等により形成されている。
Next, the structure of the ground electrode 14 will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the ground electrode 14 further includes a metal member 60 embedded in the tip end portion of the electrode base material 40. As shown in FIG. 3, the metal member 60 has a rectangular parallelepiped portion 61 formed in a rectangular parallelepiped shape, and first end portions 62 and second ends integrally formed at both ends of the rectangular parallelepiped portion 61 in the longitudinal direction, respectively. It has a unit 63. The first end portion 62 and the second end portion 63 are formed in a trapezoidal columnar shape. One side surface 620 of the first end portion 62 and one side surface 630 of the second end portion 63 are arranged so as to face each other in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped portion 61. Further, the other side surface 621 of the first end portion 62 and the other side surface 631 of the second end portion 63 are also arranged so as to face each other in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped portion 61. The metal member 60 is made of a material having a linear expansion coefficient smaller than the linear expansion coefficient of the electrode base material 40 and equal to or higher than the linear expansion coefficient of the noble metal chip 50. Specifically, the metal member 60 is formed of a noble metal alloy such as a platinum alloy mainly composed of platinum, for example, a Pt-20Ni material.

図2に示されるように、金属部材60は、電極母材40の表面400に形成される挿入溝402に埋め込まれている。電極母材40の表面400は、電極母材40において中心電極13に対向する外面である。金属部材60の底面602は挿入溝402の底面402bに接触している。金属部材60は、少なくともその底面602が抵抗溶接により挿入溝402の底面402bに接合されている。金属部材60は、電極母材40の表面400から露出するように電極母材40に埋め込まれている。電極母材40の表面400から露出する金属部材60の外面600には貴金属チップ50が接合されている。以下では、金属部材60において貴金属チップ50が接合されている外面600を「接合面600」とも称する。金属部材60は、その接合面600が電極母材40の表面400と面一となるように電極母材40に埋め込まれている。 As shown in FIG. 2, the metal member 60 is embedded in the insertion groove 402 formed in the surface 400 of the electrode base material 40. The surface 400 of the electrode base material 40 is an outer surface of the electrode base material 40 facing the center electrode 13. The bottom surface 602 of the metal member 60 is in contact with the bottom surface 402b of the insertion groove 402. At least the bottom surface 602 of the metal member 60 is joined to the bottom surface 402b of the insertion groove 402 by resistance welding. The metal member 60 is embedded in the electrode base material 40 so as to be exposed from the surface 400 of the electrode base material 40. A precious metal chip 50 is bonded to the outer surface 600 of the metal member 60 exposed from the surface 400 of the electrode base material 40. Hereinafter, the outer surface 600 to which the precious metal chip 50 is bonded in the metal member 60 is also referred to as a “joining surface 600”. The metal member 60 is embedded in the electrode base material 40 so that the joint surface 600 thereof is flush with the surface 400 of the electrode base material 40.

図4に示されるように、電極母材40の先端部401は、その中心軸m10に直交する断面形状が矩形状となるように形成されている。図中に示される矢印Xで示される方向は電極母材40の先端部401の長手方向を示し、矢印Yで示される方向はその短手方向を示している。金属部材60の第1端部62の一側面620と第2端部63の一側面630との間には、電極母材40の一部分である部位41が挟み込まれている。同様に、電極母材40の第1端部62の他側面621と第2端部63の他側面631との間にも、電極母材40の一部分である部位42が挟み込まれている。 As shown in FIG. 4, the tip portion 401 of the electrode base material 40 is formed so that the cross-sectional shape orthogonal to the central axis m10 is rectangular. The direction indicated by the arrow X in the figure indicates the longitudinal direction of the tip portion 401 of the electrode base material 40, and the direction indicated by the arrow Y indicates the lateral direction thereof. A portion 41, which is a part of the electrode base material 40, is sandwiched between one side surface 620 of the first end portion 62 of the metal member 60 and one side surface 630 of the second end portion 63. Similarly, a portion 42 which is a part of the electrode base material 40 is sandwiched between the other side surface 621 of the first end portion 62 of the electrode base material 40 and the other side surface 631 of the second end portion 63.

なお、以下では、第1端部62の側面620,621及び第2端部63の側面630,631を含め、中心軸m10を中心とする周方向に沿った金属部材60の外面を「外周面601」と称する。金属部材60は、その底面602だけでなく、その外周面601が抵抗溶接により電極母材40の挿入溝402の内周面402aに接合されていてもよい。 In the following, the outer surface of the metal member 60 along the circumferential direction around the central axis m10, including the side surfaces 620 and 621 of the first end portion 62 and the side surfaces 630 and 631 of the second end portion 63, is referred to as an “outer peripheral surface”. It is called "601". The metal member 60 may have not only its bottom surface 602 but also its outer peripheral surface 601 joined to the inner peripheral surface 402a of the insertion groove 402 of the electrode base material 40 by resistance welding.

図2に示されるように、貴金属チップ50は、その底面が電極母材40及び金属部材60に接触するように配置されている。具体的には、図4に示されるように、貴金属チップ50の底面は、金属部材60の直方体部61に接触するとともに、電極母材40の部位41,42及びそれらの周辺の部分に接触するように配置されている。貴金属チップ50の底面は抵抗溶接により電極母材40及び金属部材60に接合されている。 As shown in FIG. 2, the precious metal chip 50 is arranged so that its bottom surface is in contact with the electrode base material 40 and the metal member 60. Specifically, as shown in FIG. 4, the bottom surface of the noble metal chip 50 contacts the rectangular parallelepiped portion 61 of the metal member 60, and also contacts the portions 41 and 42 of the electrode base material 40 and the peripheral portions thereof. It is arranged like this. The bottom surface of the precious metal chip 50 is joined to the electrode base material 40 and the metal member 60 by resistance welding.

次に、電極母材40、貴金属チップ50、及び金属部材60の接合方法について詳しく説明する。
本実施形態のスパークプラグ10では、その接地電極14の製造工程において、電極母材40に金属部材60を接合する第1接合工程が行われた後、電極母材40及び金属部材60に貴金属チップ50を接合する第2接合工程が行われる。
Next, a method of joining the electrode base material 40, the precious metal chip 50, and the metal member 60 will be described in detail.
In the spark plug 10 of the present embodiment, in the manufacturing process of the ground electrode 14, after the first joining step of joining the metal member 60 to the electrode base material 40 is performed, the noble metal chip is attached to the electrode base material 40 and the metal member 60. A second joining step of joining 50 is performed.

第1接合工程では、まず、図5に矢印で示されるように、電極母材40の挿入溝402に金属部材60を挿入する。挿入溝402の内周面402aは金属部材60の外周面601よりも若干大きい形状を有している。また、挿入溝402の深さH11は金属部材60の厚さH12よりも若干短い。挿入溝402に金属部材60を嵌め合わせた後、抵抗溶接電極80を金属部材60の外面600に接触させて金属部材60及び電極母材40に電流を流しつつ、抵抗溶接電極80から金属部材60に外力を付与することにより金属部材60を電極母材40に押し込む。これにより、金属部材60の底面602と電極母材40の挿入溝402の底面402bとの接触部分に発生するジュール熱により、それらが抵抗溶接により接合される。また、より融点の低い電極母材40がジュール熱により軟化するため、抵抗溶接電極80から金属部材60に付与される外力により金属部材60が電極母材40に次第に埋め込まれる。金属部材60は、その外面600が電極母材40の表面400と面一となるまで電極母材40に押し込まれる。この過程で生成される溶接バリにより、金属部材60の外周面601と電極母材40の挿入溝402の内周面402aとの間に形成される隙間が埋められる。このとき、金属部材60の外周面601と電極母材40の挿入溝402の内周面402aとを抵抗溶接により接合してもよい。このようにして電極母材40に金属部材60を埋め込んだ後、金属部材60の外面600に形成される溶接バリを除去する工程を行って、図6に示されるような電極母材40に金属部材60が埋め込まれた一次成型品90の成型を完了する。 In the first joining step, first, as shown by an arrow in FIG. 5, the metal member 60 is inserted into the insertion groove 402 of the electrode base material 40. The inner peripheral surface 402a of the insertion groove 402 has a shape slightly larger than the outer peripheral surface 601 of the metal member 60. Further, the depth H11 of the insertion groove 402 is slightly shorter than the thickness H12 of the metal member 60. After fitting the metal member 60 into the insertion groove 402, the resistance welded electrode 80 is brought into contact with the outer surface 600 of the metal member 60, and a current is passed through the metal member 60 and the electrode base material 40 from the resistance welded electrode 80 to the metal member 60. The metal member 60 is pushed into the electrode base material 40 by applying an external force to the electrode base material 40. As a result, they are joined by resistance welding due to Joule heat generated at the contact portion between the bottom surface 602 of the metal member 60 and the bottom surface 402b of the insertion groove 402 of the electrode base material 40. Further, since the electrode base material 40 having a lower melting point is softened by Joule heat, the metal member 60 is gradually embedded in the electrode base material 40 by the external force applied from the resistance welded electrode 80 to the metal member 60. The metal member 60 is pushed into the electrode base material 40 until its outer surface 600 is flush with the surface 400 of the electrode base material 40. The welding burrs generated in this process fill the gap formed between the outer peripheral surface 601 of the metal member 60 and the inner peripheral surface 402a of the insertion groove 402 of the electrode base material 40. At this time, the outer peripheral surface 601 of the metal member 60 and the inner peripheral surface 402a of the insertion groove 402 of the electrode base material 40 may be joined by resistance welding. After embedding the metal member 60 in the electrode base material 40 in this way, a step of removing the welding burrs formed on the outer surface 600 of the metal member 60 is performed, and the metal is formed in the electrode base material 40 as shown in FIG. The molding of the primary molded product 90 in which the member 60 is embedded is completed.

続いて、第2接合工程として、図6に示される一次成型品90に対して貴金属チップ50を接合する工程が行われる。具体的には、図6に矢印で示されるように金属部材60の略中央部に貴金属チップ50を配置した後、貴金属チップ50を抵抗溶接により電極母材40及び金属部材60に接合させる。 Subsequently, as a second joining step, a step of joining the precious metal chip 50 to the primary molded product 90 shown in FIG. 6 is performed. Specifically, after arranging the noble metal chip 50 in the substantially central portion of the metal member 60 as shown by an arrow in FIG. 6, the noble metal chip 50 is joined to the electrode base material 40 and the metal member 60 by resistance welding.

次に、本実施形態のスパークプラグ10の動作例について説明する。
内燃機関の気筒内で混合気が燃焼すると、気筒内に晒されている接地電極14の温度が急激に上昇することで電極母材40が熱膨張する。この際、本実施形態のスパークプラグ10では、図4に示されるように、電極母材40の部位41,42が金属部材60の第1端部62及び第2端部63に挟み込まれており、且つ電極母材40の線膨張係数よりも金属部材60の線膨張係数の方が小さいため、電極母材40の部位41,42の伸びが金属部材60により抑制される。したがって、電極母材40と金属部材60との間に伸び量の差異が生じ難くなるため、それらの接合界面に応力が発生し難い。そのため、電極母材40と金属部材60との接合界面に亀裂等が発生し難い。
Next, an operation example of the spark plug 10 of the present embodiment will be described.
When the air-fuel mixture burns in the cylinder of the internal combustion engine, the temperature of the ground electrode 14 exposed in the cylinder rises sharply, so that the electrode base material 40 thermally expands. At this time, in the spark plug 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the portions 41 and 42 of the electrode base material 40 are sandwiched between the first end portion 62 and the second end portion 63 of the metal member 60. Moreover, since the linear expansion coefficient of the metal member 60 is smaller than the linear expansion coefficient of the electrode base material 40, the elongation of the portions 41 and 42 of the electrode base material 40 is suppressed by the metal member 60. Therefore, it is difficult for a difference in the amount of elongation to occur between the electrode base material 40 and the metal member 60, and it is difficult for stress to be generated at their joint interfaces. Therefore, cracks and the like are unlikely to occur at the joint interface between the electrode base material 40 and the metal member 60.

また、貴金属チップ50は電極母材40の部位41,42の周辺に接合されているため、電極母材40の部位41,42の伸びが抑制されることで、貴金属チップ50と電極母材40との接合界面にも応力が発生し難くなっている。よって、それらの接合界面にも亀裂等が発生し難い。 Further, since the noble metal chip 50 is bonded to the periphery of the portions 41 and 42 of the electrode base material 40, the elongation of the portions 41 and 42 of the electrode base material 40 is suppressed, so that the noble metal chip 50 and the electrode base material 40 are bonded. It is difficult for stress to be generated at the junction interface with. Therefore, cracks and the like are unlikely to occur at their joint interfaces.

さらに、電極母材40は、熱膨張により、その短手方向Yよりも長手方向Xに伸びやすい。図7に拡大して示されるように、電極母材40の第1端部62の一側面620と第2端部63の一側面630との間に挟まれている電極母材40の部位41が長手方向Xに伸びるように変形した場合、その伸びの方向が、長手方向Xに平行な方向から、金属部材60の第1端部62の一側面620に沿った方向に変化する。そのため、電極母材40の部位41の外側に位置する部位43の伸び量と比較すると、電極母材40の部位41の伸び量の方が小さくなる。このような電極母材40の伸び量の差異は、電極母材40の第1端部62の他側面621と第2端部63の他側面631との間に挟まれている電極母材40の部位42と、その外側に位置する部位44との間にも生じる。このような電極母材40の部分的な伸び量の差異により、電極母材40が長手方向Xに伸びるように変化するほど、金属部材60の第1端部62の側面620,621及び第2端部63の側面630,631に電極母材40が押さえ付けられることとなる。結果的に、電極母材40と金属部材60との接合力を更に向上させることが可能となっている。 Further, the electrode base material 40 is more likely to extend in the longitudinal direction X than in the lateral direction Y due to thermal expansion. As shown enlarged in FIG. 7, the portion 41 of the electrode base material 40 sandwiched between one side surface 620 of the first end portion 62 of the electrode base material 40 and one side surface 630 of the second end portion 63. Is deformed to extend in the longitudinal direction X, the direction of the elongation changes from a direction parallel to the longitudinal direction X to a direction along one side surface 620 of the first end portion 62 of the metal member 60. Therefore, the amount of elongation of the portion 41 of the electrode base material 40 is smaller than the amount of elongation of the portion 43 located outside the portion 41 of the electrode base material 40. Such a difference in the amount of elongation of the electrode base material 40 is caused by the electrode base material 40 sandwiched between the other side surface 621 of the first end portion 62 of the electrode base material 40 and the other side surface 631 of the second end portion 63. It also occurs between the site 42 and the site 44 located outside the site 42. Due to such a difference in the amount of partial elongation of the electrode base material 40, the side surfaces 620, 621 and the second of the first end portion 62 of the metal member 60 change so that the electrode base material 40 extends in the longitudinal direction X. The electrode base material 40 is pressed against the side surfaces 630 and 631 of the end portion 63. As a result, it is possible to further improve the bonding force between the electrode base material 40 and the metal member 60.

一方、金属部材60に貴金属チップ50が接合されており、且つ金属部材60が貴金属チップ50と同一の線膨張係数を有していれば、接地電極14の温度の上昇及び降下が繰り返されたとしても、金属部材60及び貴金属チップ50が一体的に熱膨張及び熱収縮を行い易くなる。そのため、金属部材60と貴金属チップ50との熱膨張量の差異に起因する応力が、それらの接合部分に発生し難いため、それらの接合界面に亀裂や剥離が生じ難い。 On the other hand, if the noble metal chip 50 is bonded to the metal member 60 and the metal member 60 has the same coefficient of linear expansion as the noble metal chip 50, it is assumed that the temperature of the ground electrode 14 is repeatedly raised and lowered. Also, the metal member 60 and the noble metal chip 50 can easily undergo thermal expansion and contraction integrally. Therefore, stress due to the difference in the amount of thermal expansion between the metal member 60 and the noble metal chip 50 is unlikely to be generated at their joint portions, so that cracks and peeling are unlikely to occur at their joint interfaces.

以上説明した本実施形態のスパークプラグ10によれば、以下の(1)~(6)に示される作用及び効果を得ることができる。
(1)接地電極14は、電極母材40と、電極母材40の先端部に埋め込まれて接合される金属部材60と、電極母材40及び金属部材60の両方に接合される貴金属チップ50とを有している。金属部材60の線膨張係数は、電極母材40の線膨張係数よりも小さく、且つ貴金属チップ50の線膨張係数以上である。貴金属チップ50は、電極母材40の熱膨張を拘束可能な形状を有している。この構成によれば、温度上昇により電極母材40が熱膨張する環境下であっても、電極母材40の熱膨張が金属部材60により拘束されるため、電極母材40と金属部材60との接合界面に亀裂が発生し難くなる。
According to the spark plug 10 of the present embodiment described above, the actions and effects shown in the following (1) to (6) can be obtained.
(1) The ground electrode 14 is a noble metal chip 50 bonded to both the electrode base material 40, the metal member 60 embedded in the tip of the electrode base material 40 and bonded, and the electrode base material 40 and the metal member 60. And have. The coefficient of linear expansion of the metal member 60 is smaller than the coefficient of linear expansion of the electrode base material 40 and is greater than or equal to the coefficient of linear expansion of the noble metal chip 50. The noble metal chip 50 has a shape capable of restraining the thermal expansion of the electrode base material 40. According to this configuration, even in an environment where the electrode base material 40 thermally expands due to a temperature rise, the thermal expansion of the electrode base material 40 is constrained by the metal member 60, so that the electrode base material 40 and the metal member 60 Cracks are less likely to occur at the joint interface of.

(2)金属部材60は、電極母材40において中心電極13に対向する表面400から露出するように電極母材40に埋め込まれている。貴金属チップ50は金属部材60に接合されている。この構成によれば、貴金属チップ50において電極母材40に接合されている部分と比較すると、金属部材60に接合されている部分の方が、部材間の熱膨張量の差異に起因する応力が発生し難い。そのため、貴金属チップ50を金属部材60に接合させることで、亀裂等を発生し難くすることができる。結果的に、電極母材40及び金属部材60からの貴金属チップ50の脱落を回避することができるため、スパークプラグ10の寿命を改善することができる。 (2) The metal member 60 is embedded in the electrode base material 40 so as to be exposed from the surface 400 facing the center electrode 13 in the electrode base material 40. The precious metal chip 50 is joined to the metal member 60. According to this configuration, the stress caused by the difference in the amount of thermal expansion between the members is higher in the portion joined to the metal member 60 than in the portion joined to the electrode base material 40 in the precious metal chip 50. Hard to occur. Therefore, by joining the precious metal chip 50 to the metal member 60, it is possible to prevent cracks and the like from occurring. As a result, it is possible to prevent the precious metal chip 50 from falling off from the electrode base material 40 and the metal member 60, so that the life of the spark plug 10 can be improved.

(3)電極母材40は、熱膨張により長手方向Xに伸びやすい。これを考慮し、図2に示されるように、金属部材60は、電極母材40の短手方向Yに沿った長さよりも電極母材40の長手方向Xに沿った長さの方が長い形状を有している。すなわち、金属部材60の長手方向が、電極母材40が伸び易い方向に一致している。この構成によれば、電極母材40の伸びを金属部材60により拘束し易くなるため、より的確に亀裂の発生等を抑制できる。 (3) The electrode base material 40 tends to extend in the longitudinal direction X due to thermal expansion. In consideration of this, as shown in FIG. 2, the length of the metal member 60 along the longitudinal direction X of the electrode base material 40 is longer than the length of the electrode base material 40 along the lateral direction Y. It has a shape. That is, the longitudinal direction of the metal member 60 coincides with the direction in which the electrode base material 40 is easily stretched. According to this configuration, the elongation of the electrode base material 40 can be easily restrained by the metal member 60, so that the generation of cracks and the like can be suppressed more accurately.

(4)金属部材60は、その接合面600が電極母材40の表面400と面一となるように電極母材40に埋め込まれている。この構成によれば、貴金属チップ50を金属部材60だけでなく電極母材40にも接触させることができるため、貴金属チップ50を金属部材60及び電極母材40の両方に接合させることができる。結果的に、貴金属チップ50の接合強度を向上させることができる。 (4) The metal member 60 is embedded in the electrode base material 40 so that the joint surface 600 thereof is flush with the surface 400 of the electrode base material 40. According to this configuration, since the noble metal chip 50 can be brought into contact with not only the metal member 60 but also the electrode base material 40, the noble metal chip 50 can be bonded to both the metal member 60 and the electrode base material 40. As a result, the bonding strength of the precious metal chip 50 can be improved.

(5)金属部材60は、貴金属チップ50と同一の材料により形成されていてもよい。この構成によれば、金属部材の線膨張係数と貴金属チップ50の線膨張係数とを互いに一致させることができるため、それらが一体的に熱膨張及び熱収縮し易くなる。結果的に、それらの接合界面に亀裂等が発生し難くなる。 (5) The metal member 60 may be made of the same material as the precious metal chip 50. According to this configuration, the coefficient of linear expansion of the metal member and the coefficient of linear expansion of the noble metal chip 50 can be made to match each other, so that they are likely to be integrally thermally expanded and contracted. As a result, cracks and the like are less likely to occur at their joint interfaces.

(6)金属部材60の第1端部62の側面620,621及び第2端部63の側面630,631により電極母材40の部位41,42が部分的に挟み込まれる構造により、電極母材40の熱膨張が拘束されている。この構成によれば、電極母材40の熱膨張を拘束することが可能な構造を容易に実現することができる。 (6) The electrode base material has a structure in which the portions 41 and 42 of the electrode base material 40 are partially sandwiched by the side surfaces 620 and 621 of the first end portion 62 of the metal member 60 and the side surfaces 630 and 631 of the second end portion 63. The thermal expansion of 40 is constrained. According to this configuration, it is possible to easily realize a structure capable of restraining the thermal expansion of the electrode base material 40.

(第1変形例)
次に、第1実施形態のスパークプラグ10の第1変形例について説明する。
本変形例のスパークプラグ10では、接地電極14の第2接合工程において、貴金属チップ50を抵抗溶接により電極母材40及び金属部材60に接合させた後、貴金属チップ50をレーザ溶接により電極母材40及び金属部材60に更に固定する。具体的には、貴金属チップ50の底部の外周部分にレーザを照射することにより貴金属チップ50と金属部材60との接触部分、並びに貴金属チップ50と電極母材40との接触部分を溶融させる。これにより貴金属チップ50の底部の外周部分に、図8及び図9に示されるような溶融部70が形成される。この溶融部70を介して貴金属チップ50が電極母材40及び金属部材60に更に接合される。
(First modification)
Next, a first modification of the spark plug 10 of the first embodiment will be described.
In the spark plug 10 of this modification, in the second bonding step of the ground electrode 14, the precious metal chip 50 is bonded to the electrode base material 40 and the metal member 60 by resistance welding, and then the precious metal chip 50 is bonded to the electrode base material by laser welding. Further fixed to the 40 and the metal member 60. Specifically, by irradiating the outer peripheral portion of the bottom of the noble metal chip 50 with a laser, the contact portion between the noble metal chip 50 and the metal member 60 and the contact portion between the noble metal chip 50 and the electrode base material 40 are melted. As a result, a molten portion 70 as shown in FIGS. 8 and 9 is formed on the outer peripheral portion of the bottom portion of the precious metal chip 50. The precious metal chip 50 is further joined to the electrode base material 40 and the metal member 60 via the molten portion 70.

この構成によれば、貴金属チップ50の接合強度を更に向上させることが可能となる。特に、電極母材40と貴金属チップ50との接合強度を向上させることができるため、例えば冷熱サイクルの環境下であっても、電極母材40と貴金属チップ50との接合界面に亀裂や剥離が生じ難くなる。 According to this configuration, it is possible to further improve the bonding strength of the precious metal chip 50. In particular, since the bonding strength between the electrode base material 40 and the noble metal chip 50 can be improved, cracks and peeling occur at the bonding interface between the electrode base material 40 and the noble metal chip 50 even in an environment of a cold cycle, for example. It becomes difficult to occur.

(第2変形例)
次に、第1実施形態のスパークプラグ10の第2変形例について説明する。
本変形例の金属部材60では、図10に示されるように、その第1端部62及び第2端部63が三角柱状にそれぞれ形成されている。第1端部62の底面622の中央部には直方体部61の一端部が一体的に連結されており、第2端部63の底面632の中央部には直方体部61の他端部が一体的に連結されている。この金属部材60は、図11に示されるように電極母材40の先端部401に埋め込まれている。
(Second modification)
Next, a second modification of the spark plug 10 of the first embodiment will be described.
In the metal member 60 of this modification, as shown in FIG. 10, the first end portion 62 and the second end portion 63 are formed in a triangular columnar shape, respectively. One end of the rectangular parallelepiped portion 61 is integrally connected to the central portion of the bottom surface 622 of the first end portion 62, and the other end portion of the rectangular parallelepiped portion 61 is integrated to the central portion of the bottom surface 632 of the second end portion 63. Are linked together. As shown in FIG. 11, the metal member 60 is embedded in the tip portion 401 of the electrode base material 40.

このような金属部材60を用いた場合であっても、図11に示されるように、金属部材60の第1端部62の底面622と第2端部63の底面632とにより電極母材40の部位41,42を挟み込むことができる。よって、第1実施形態のスパークプラグ10と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。 Even when such a metal member 60 is used, as shown in FIG. 11, the electrode base material 40 is formed by the bottom surface 622 of the first end portion 62 of the metal member 60 and the bottom surface 632 of the second end portion 63. Parts 41 and 42 can be sandwiched. Therefore, the same or similar action and effect as the spark plug 10 of the first embodiment can be obtained.

なお、本変形例のスパークプラグ10では、電極母材40、貴金属チップ50、及び金属部材60の全てを抵抗溶接により接合させるという方法に加えて、金属部材60と電極母材40との接合強度を更に向上させるために、図12に示されるように、溶融部71を介して金属部材60と電極母材40とをレーザ溶接により接合させてもよい。 In the spark plug 10 of this modification, in addition to the method of joining the electrode base material 40, the noble metal chip 50, and the metal member 60 by resistance welding, the joining strength between the metal member 60 and the electrode base material 40 is added. In order to further improve the above, the metal member 60 and the electrode base material 40 may be joined by laser welding via the molten portion 71, as shown in FIG.

(第3変形例)
次に、第1実施形態のスパークプラグ10の第3変形例について説明する。
本変形例の金属部材60では、図13に示されるように、その第1端部62及び第2端部63が直方体状にそれぞれ形成されている。第1端部62の側面623の中央部には直方体部61の一端部が一体的に連結されており、第2端部63の側面633の中央部には直方体部61の他端部が一体的に連結されている。この金属部材60は、図14に示されるように電極母材40の先端部401に埋め込まれている。
(Third modification example)
Next, a third modification of the spark plug 10 of the first embodiment will be described.
In the metal member 60 of this modification, as shown in FIG. 13, the first end portion 62 and the second end portion 63 are formed in a rectangular parallelepiped shape, respectively. One end of the rectangular parallelepiped portion 61 is integrally connected to the central portion of the side surface 623 of the first end portion 62, and the other end portion of the rectangular parallelepiped portion 61 is integrated to the central portion of the side surface 633 of the second end portion 63. Is linked. As shown in FIG. 14, the metal member 60 is embedded in the tip portion 401 of the electrode base material 40.

このような金属部材60を用いた場合であっても、図14に示されるように、金属部材60の第1端部62の側面623と第2端部63の側面633とにより電極母材40の部位41,42を挟み込むことができる。よって、第1実施形態のスパークプラグ10と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。 Even when such a metal member 60 is used, as shown in FIG. 14, the electrode base material 40 is formed by the side surface 623 of the first end portion 62 of the metal member 60 and the side surface 633 of the second end portion 63. Parts 41 and 42 can be sandwiched. Therefore, the same or similar action and effect as the spark plug 10 of the first embodiment can be obtained.

なお、本変形例のスパークプラグ10では、電極母材40、貴金属チップ50、及び金属部材60の全てを抵抗溶接により接合させるという方法に加えて、金属部材60と電極母材40との接合強度を更に向上させるために、図15に示されるように、溶融部72を介して金属部材60と電極母材40とをレーザ溶接により接合させてもよい。 In the spark plug 10 of this modification, in addition to the method of joining the electrode base material 40, the noble metal chip 50, and the metal member 60 by resistance welding, the joining strength between the metal member 60 and the electrode base material 40 is added. In order to further improve the above, the metal member 60 and the electrode base material 40 may be joined by laser welding via the molten portion 72, as shown in FIG.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態のスパークプラグ10について説明する。
本実施形態のスパークプラグ10では、金属部材60に代えて、図16に示されるような一対の金属片110,120により構成される金属部材100が用いられている。各金属片110,120は、中心軸m10に直交する断面形状が凹字状となるように形成されている。一対の金属片110,120は、それぞれの開口部111,121が電極母材40の一部分である十字状の部位45を挟んで互いに対向するように配置されている。金属片110,120のそれぞれの底面には切り欠き112,122が形成されている。切り欠き112,122は、開口部111,121に向かうほど幅が狭くなるように形成されており、その中心軸m10に直交する断面形状が台形状をなしている。金属片110,120の切り欠き112,122は、電極母材40の一部分である部位46,47をそれぞれ挟み込んでいる。
<Second Embodiment>
Next, the spark plug 10 of the second embodiment will be described.
In the spark plug 10 of the present embodiment, instead of the metal member 60, a metal member 100 composed of a pair of metal pieces 110 and 120 as shown in FIG. 16 is used. Each of the metal pieces 110 and 120 is formed so that the cross-sectional shape orthogonal to the central axis m10 is concave. The pair of metal pieces 110 and 120 are arranged so that the openings 111 and 121 face each other with the cross-shaped portion 45 which is a part of the electrode base material 40 interposed therebetween. Notches 112 and 122 are formed on the bottom surfaces of the metal pieces 110 and 120, respectively. The cutouts 112 and 122 are formed so that the width becomes narrower toward the openings 111 and 121, and the cross-sectional shape orthogonal to the central axis m10 is trapezoidal. The cutouts 112 and 122 of the metal pieces 110 and 120 sandwich the portions 46 and 47, which are a part of the electrode base material 40, respectively.

次に、本実施形態のスパークプラグ10の動作例について説明する。
本実施形態のスパークプラグ10では、電極母材40が熱膨張した場合、その部位46,47の伸び量よりも、それらの外側に位置する部位48,49の伸び量の方が大きくなる。これらの伸び量の差異により、電極母材40が熱膨張するほど、電極母材40の部位46,47が金属片110,120を電極母材40の部位45に向かう方向に押圧する。このようにして金属片110,120にそれぞれ加わる押圧力により、金属片110,120に挟み込まれている電極母材40の部位45の熱膨張が抑制される。これにより、第1実施形態のスパークプラグ10と同様に、上記の(1),(2),(4),(5)に示される作用及び効果が奏されるようになる。
Next, an operation example of the spark plug 10 of the present embodiment will be described.
In the spark plug 10 of the present embodiment, when the electrode base material 40 is thermally expanded, the amount of elongation of the portions 48 and 49 located outside the portions 46 and 47 is larger than the amount of elongation of the portions 46 and 47. Due to these differences in the amount of elongation, as the electrode base material 40 thermally expands, the portions 46 and 47 of the electrode base material 40 press the metal pieces 110 and 120 toward the portion 45 of the electrode base material 40. In this way, the pressing force applied to the metal pieces 110 and 120 suppresses the thermal expansion of the portion 45 of the electrode base material 40 sandwiched between the metal pieces 110 and 120. As a result, similarly to the spark plug 10 of the first embodiment, the actions and effects shown in the above (1), (2), (4), and (5) are exhibited.

また、本実施形態のスパークプラグ10によれば、以下の(7)に示される作用及び効果を更に得ることができる。
(7)一つの金属片110,120により電極母材40が部分的に挟み込まれる構造により、電極母材40の熱膨張が抑制されている。この構成によれば、電極母材40の熱膨張を拘束することが可能な構造を容易に実現することができる。
Further, according to the spark plug 10 of the present embodiment, the action and effect shown in the following (7) can be further obtained.
(7) The thermal expansion of the electrode base material 40 is suppressed by the structure in which the electrode base material 40 is partially sandwiched by one metal piece 110, 120. According to this configuration, it is possible to easily realize a structure capable of restraining the thermal expansion of the electrode base material 40.

(変形例)
次に、第2実施形態のスパークプラグ10の変形例について説明する。
金属片110,120は、例えば図17に示されるように、中心軸m10を中心とする断面形状が凹字状をなすように形成される一方で、切り欠き112,122を有していない形状に形成されていてもよい。あるいは、図18に示されるように、金属片110,120は、第1実施形態の金属部材60と同一の形状をそれぞれ有するとともに、電極母材40の短手方向Yに並ぶように配置されていてもよい。
(Modification example)
Next, a modification of the spark plug 10 of the second embodiment will be described.
As shown in FIG. 17, for example, the metal pieces 110 and 120 are formed so that the cross-sectional shape centered on the central axis m10 is concave, but the metal pieces 110 and 120 do not have the notches 112 and 122. It may be formed in. Alternatively, as shown in FIG. 18, the metal pieces 110 and 120 have the same shape as the metal member 60 of the first embodiment, and are arranged so as to line up in the lateral direction Y of the electrode base material 40. You may.

金属片110,120が図17及び図18に示されるように形成されている場合であっても、それらにより電極母材40の熱膨張を部分的に拘束することが可能であれば、第2実施形態のスパークプラグ10と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
なお、図17に示される金属片110,120は、図19に示されるように電極母材40に対して溶融部73を介してレーザ溶接により接合されていてもよい。図16に示される金属片110,120、及び図18に示される金属片110,120に関しても、同様にレーザ溶接により電極母材40に接合されていてもよい。
Even when the metal pieces 110 and 120 are formed as shown in FIGS. 17 and 18, if they can partially restrain the thermal expansion of the electrode base material 40, the second It is possible to obtain the same or similar action and effect as the spark plug 10 of the embodiment.
The metal pieces 110 and 120 shown in FIG. 17 may be joined to the electrode base material 40 by laser welding via the melting portion 73 as shown in FIG. The metal pieces 110 and 120 shown in FIG. 16 and the metal pieces 110 and 120 shown in FIG. 18 may also be similarly joined to the electrode base material 40 by laser welding.

<第3実施形態>
次に、第3実施形態のスパークプラグ10について説明する。以下、第1実施形態のスパークプラグ10との相違点を中心に説明する。
図20及び図21に示されるように、本実施形態のスパークプラグ10では、電極母材40の先端部401において中心電極13に対向する表面400とは反対側の背面403に金属部材60が埋め込まれている。金属部材60は電極母材40に抵抗溶接により接合されている。貴金属チップ50の底面は電極母材40の表面400に抵抗溶接により接合されている。また、貴金属チップ50の底部の外周部分は溶融部74を介してレーザ溶接により電極母材40に接合されている。
<Third Embodiment>
Next, the spark plug 10 of the third embodiment will be described. Hereinafter, the differences from the spark plug 10 of the first embodiment will be mainly described.
As shown in FIGS. 20 and 21, in the spark plug 10 of the present embodiment, the metal member 60 is embedded in the back surface 403 of the tip portion 401 of the electrode base material 40 opposite to the surface 400 facing the center electrode 13. It has been. The metal member 60 is joined to the electrode base material 40 by resistance welding. The bottom surface of the precious metal chip 50 is joined to the surface 400 of the electrode base material 40 by resistance welding. Further, the outer peripheral portion of the bottom portion of the noble metal chip 50 is joined to the electrode base material 40 by laser welding via the molten portion 74.

本実施形態のスパークプラグ10でも、金属部材60の第1端部62及び第2端部63が電極母材40の部位81,82を挟み込んでいるため、それらの部位81,82の熱膨張が金属部材60により拘束される。その結果、電極母材40の背面403では、電極母材40の熱膨張量と金属部材60の熱膨張量とに差異が生じ難くなるため、それらの接合界面に応力が発生し難くなる。よって、金属部材60と電極母材40との接合界面に亀裂等が発生し難くなる。また、電極母材40の表面400では、同様に電極母材40の熱膨張量と貴金属チップ50の熱膨張量とに差異が生じ難くなるため、それらの接合界面にも応力が生じ難くなる。よって、電極母材40と貴金属チップ50の接合界面にも亀裂等が発生し難くなる。 Even in the spark plug 10 of the present embodiment, since the first end portion 62 and the second end portion 63 of the metal member 60 sandwich the portions 81 and 82 of the electrode base material 40, the thermal expansion of those portions 81 and 82 occurs. It is restrained by the metal member 60. As a result, on the back surface 403 of the electrode base material 40, it is difficult for a difference between the thermal expansion amount of the electrode base material 40 and the thermal expansion amount of the metal member 60 to occur, so that stress is unlikely to be generated at the joint interface between them. Therefore, cracks and the like are less likely to occur at the joint interface between the metal member 60 and the electrode base material 40. Further, on the surface 400 of the electrode base material 40, it is difficult for a difference between the thermal expansion amount of the electrode base material 40 and the thermal expansion amount of the noble metal chip 50 to occur, so that stress is also unlikely to occur at the bonding interface between them. Therefore, cracks and the like are less likely to occur at the joint interface between the electrode base material 40 and the precious metal chip 50.

このように、本実施形態のスパークプラグ10でも、第1実施形態のスパークプラグ10と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
<他の実施形態>
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
As described above, the spark plug 10 of the present embodiment can also obtain the same or similar action and effect as the spark plug 10 of the first embodiment.
<Other embodiments>
In addition, each embodiment can also be carried out in the following embodiments.

・第2実施形態のスパークプラグ10では、金属部材100が、二つの金属片110,120に限らず、3つ以上の複数の金属片により構成されていてもよい。
・各実施形態の金属部材60の形状は適宜変更可能である。
In the spark plug 10 of the second embodiment, the metal member 100 is not limited to the two metal pieces 110 and 120, but may be composed of three or more metal pieces.
-The shape of the metal member 60 of each embodiment can be changed as appropriate.

・第1実施形態及び第2実施形態のスパークプラグ10では、金属部材60が電極母材40の表面400から突出するように設けられていてもよい。この場合、貴金属チップ50は金属部材60にのみ接合されていてもよい。第3実施形態のスパークプラグ10でも同様に金属部材60が電極母材40の背面403から突出するように設けられていてもよい。 In the spark plugs 10 of the first embodiment and the second embodiment, the metal member 60 may be provided so as to protrude from the surface 400 of the electrode base material 40. In this case, the precious metal chip 50 may be joined only to the metal member 60. Similarly, in the spark plug 10 of the third embodiment, the metal member 60 may be provided so as to protrude from the back surface 403 of the electrode base material 40.

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 -The present disclosure is not limited to the above specific examples. Specific examples described above with appropriate design changes by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the characteristics of the present disclosure. Each element included in each of the above-mentioned specific examples, and their arrangement, conditions, shape, and the like are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed. The combinations of the elements included in each of the above-mentioned specific examples can be appropriately changed as long as there is no technical contradiction.

10:スパークプラグ
13:中心電極
14:接地電極
50:貴金属チップ
40:電極母材
60,100:金属部材
61:直方体部
62:第1端部
63:第2端部
110,120:金属片
10: Spark plug 13: Center electrode 14: Ground electrode 50: Noble metal chip 40: Electrode base material 60, 100: Metal member 61: Rectangular parallelepiped part 62: First end 63: Second end 110, 120: Metal piece

Claims (10)

中心電極(13)と接地電極(14)との間に電圧を印加することにより火花放電を形成するスパークプラグ(10)であって、
前記接地電極は、電極母材(40)と、前記電極母材の先端部に埋め込まれて接合される金属部材(60,100)と、前記電極母材及び前記金属部材の少なくとも一方に接合される貴金属チップ(50)と、を有し、
前記金属部材の線膨張係数は、前記電極母材の線膨張係数よりも小さく、且つ前記貴金属チップの線膨張係数以上であり、
前記金属部材は、前記電極母材の熱膨張を拘束可能な形状を有している
スパークプラグ。
A spark plug (10) that forms a spark discharge by applying a voltage between the center electrode (13) and the ground electrode (14).
The ground electrode is bonded to the electrode base material (40), a metal member (60, 100) embedded and bonded to the tip of the electrode base material, and at least one of the electrode base material and the metal member. With a precious metal chip (50),
The coefficient of linear expansion of the metal member is smaller than the coefficient of linear expansion of the electrode base material and equal to or greater than the coefficient of linear expansion of the noble metal chip.
The metal member is a spark plug having a shape capable of restraining the thermal expansion of the electrode base material.
前記金属部材は、前記電極母材において前記中心電極に対向する表面から露出するように前記電極母材に埋め込まれており、
前記貴金属チップは、前記金属部材に接合されている
請求項1に記載のスパークプラグ。
The metal member is embedded in the electrode base material so as to be exposed from the surface of the electrode base material facing the center electrode.
The spark plug according to claim 1, wherein the precious metal chip is joined to the metal member.
前記電極母材の先端部は、そのスパークプラグの中心軸に直交する断面形状が矩形状なすように形成されており、
前記金属部材は、前記電極母材の短手方向に沿った長さよりも前記電極母材の長手方向に沿った長さの方が長い形状を有している
請求項2に記載のスパークプラグ。
The tip of the electrode base material is formed so that the cross-sectional shape orthogonal to the central axis of the spark plug is rectangular.
The spark plug according to claim 2, wherein the metal member has a shape in which the length along the longitudinal direction of the electrode base material is longer than the length along the lateral direction of the electrode base material.
前記金属部材において前記貴金属チップが接合されている表面を接合面とするとき、
前記金属部材は、前記接合面が前記電極母材の表面と面一となるように前記電極母材に埋め込まれている
請求項2又は3に記載のスパークプラグ。
When the surface of the metal member to which the noble metal chip is joined is used as the joining surface,
The spark plug according to claim 2 or 3, wherein the metal member is embedded in the electrode base material so that the joint surface is flush with the surface of the electrode base material.
前記貴金属チップは、前記電極母材及び前記金属部材の両方に接合されている
請求項2~4のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
The spark plug according to any one of claims 2 to 4, wherein the noble metal chip is bonded to both the electrode base material and the metal member.
前記金属部材は、前記貴金属チップと同一の材料により形成されている
請求項2~5のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
The spark plug according to any one of claims 2 to 5, wherein the metal member is made of the same material as the noble metal chip.
前記金属部材(60)は、直方体状に形成される直方体部(61)と、前記直方体部の長手方向の両端部にそれぞれ一体的に形成される第1端部(62)及び第2端部(63)とを有し、
前記第1端部及び前記第2端部は、前記直方体部の長手方向において前記電極母材を挟んで互いに対向するように配置される側面をそれぞれ有する形状からなり、
前記第1端部の側面及び前記第2端部の側面により前記電極母材が部分的に挟み込まれる構造により、前記電極母材の熱膨張が拘束されている
請求項2~6のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
The metal member (60) has a rectangular parallelepiped portion (61) formed in a rectangular parallelepiped shape, and a first end portion (62) and a second end portion integrally formed at both ends of the rectangular parallelepiped portion in the longitudinal direction, respectively. (63) and
The first end portion and the second end portion each have a shape having side surfaces arranged so as to face each other with the electrode base material interposed therebetween in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped portion.
Any one of claims 2 to 6 in which the thermal expansion of the electrode base material is constrained by the structure in which the electrode base material is partially sandwiched between the side surface of the first end portion and the side surface of the second end portion. Spark plugs described in section.
前記金属部材(100)は、複数の金属片(110,120)からなり、
複数の前記金属片により前記電極母材が部分的に挟み込まれる構造により、前記電極母材の熱膨張が拘束されている
請求項2~7のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
The metal member (100) is composed of a plurality of metal pieces (110, 120).
The spark plug according to any one of claims 2 to 7, wherein the thermal expansion of the electrode base material is restricted by a structure in which the electrode base material is partially sandwiched by a plurality of the metal pieces.
前記金属部材は、その底面が前記電極母材と抵抗溶接により接合され、
前記貴金属チップは、前記電極母材及び前記金属部材と抵抗溶接及びレーザ溶接により接合されている
請求項2~8のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
The bottom surface of the metal member is joined to the electrode base material by resistance welding.
The spark plug according to any one of claims 2 to 8, wherein the noble metal chip is joined to the electrode base material and the metal member by resistance welding and laser welding.
前記金属部材は、前記電極母材において前記中心電極に対向する表面とは反対側の背面に埋め込まれている
請求項1に記載のスパークプラグ。
The spark plug according to claim 1, wherein the metal member is embedded in the back surface of the electrode base material opposite to the surface facing the center electrode.
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