JP2023061701A - Ignition plug - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は点火プラグに関する。 The present disclosure relates to spark plugs.
例えば車両に搭載される内燃機関には、燃料への点火を行うための点火プラグが設けられる。点火プラグは、中心電極と接地電極とを備えており、これらの電極間で火花放電を生じさせることで燃料への点火を行う。火花放電に対する耐久性を高めるために、中心電極及び接地電極のうちの少なくとも一方は、電極基材に放電チップを溶接した構成とされることが多い。 For example, an internal combustion engine mounted on a vehicle is provided with a spark plug for igniting fuel. A spark plug has a center electrode and a ground electrode, and ignites fuel by generating spark discharge between these electrodes. In order to increase durability against spark discharge, at least one of the center electrode and the ground electrode is often constructed by welding a discharge tip to the electrode base material.
内燃機関の動作中においては、電極基材と放電チップとを繋ぐ溶接部において熱応力が生じる。熱応力の大きさによっては、溶接部において亀裂が生じ、放電チップが剥離又は脱落してしまう場合がある。下記特許文献１には、このような放電チップの脱落等を防止するための構成として、電極基材と放電チップとが対向する接合面の全体において溶接固定を行うのではなく、接合面の一部に空洞を形成した状態で溶接固定を行うことで、熱応力を緩和することについて記載されている。 During operation of the internal combustion engine, thermal stress is generated at the weld connecting the electrode base material and the discharge tip. Depending on the magnitude of the thermal stress, cracks may occur at the welded portion, and the discharge tip may come off or come off. In Patent Document 1 below, as a configuration for preventing such falling off of the discharge tip, instead of performing welding fixation on the entire joint surface where the electrode base and the discharge tip face each other, one of the joint surfaces is disclosed. It describes that the thermal stress is relieved by performing welding fixation in a state in which a cavity is formed in the part.
上記特許文献１に記載された点火プラグのように、空洞の形成により接合面積を小さくすれば、熱応力を緩和することができる。しかしながら、接合面積を小さくすると、溶接の強度自体が低下してしまうので、却って放電チップの脱落等が生じやすくなってしまうことも起こり得る。上記特許文献１に記載された点火プラグは、空洞、すなわち未溶接部の具体的な形状や配置について、更なる改良の余地がある。 As in the ignition plug described in Patent Document 1, if the bonding area is reduced by forming a cavity, the thermal stress can be alleviated. However, when the bonding area is reduced, the welding strength itself is lowered, so that the discharge tip may become more likely to come off. The spark plug described in Patent Document 1 has room for further improvement with respect to the specific shape and arrangement of the cavity, that is, the unwelded portion.
本開示は、熱応力に伴う放電チップの脱落等を抑制することのできる点火プラグ、を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a spark plug capable of suppressing dropout of a discharge tip due to thermal stress.
本開示に係る点火プラグは、軸孔（２１）の形成された絶縁碍子（２０）と、軸孔の中心軸（ＣＸ１）に沿った一方側の端部となる位置において、絶縁碍子に保持された中心電極（３０）と、絶縁碍子を外周側から保持する主体金具（５０）と、主体金具から伸びており、中心電極と一部が対向する接地電極（６０）と、を備える。中心電極及び接地電極のうちの少なくとも一方は、電極基材（１００）と、電極基材に対し溶接により固定された放電チップ（２００）と、を有している。中心電極と接地電極とが互いに対向する方向、である対向方向に沿って見た場合において、放電チップのうち電極基材側の表面であって、当該表面の中心となる位置には、有底又は無底の穴であるチップ側中心穴（２２０）が形成されており、電極基材と放電チップとを繋ぐ溶接部が形成されている範囲は、放電チップの外側面（２０１）を外側から包含する範囲であり、且つ、チップ側中心穴の内側面（２２１）よりも内側まで入り込む範囲であり、チップ側中心穴の内側においては、溶接部が形成されていない領域が存在している。 The spark plug according to the present disclosure includes an insulator (20) in which a shaft hole (21) is formed, and is held by the insulator at a position corresponding to one end along a central axis (CX1) of the shaft hole. a center electrode (30), a metal shell (50) for holding an insulator from the outer peripheral side, and a ground electrode (60) extending from the metal shell and partly facing the center electrode. At least one of the center electrode and the ground electrode has an electrode base (100) and a discharge tip (200) welded to the electrode base. When viewed along the direction in which the center electrode and the ground electrode face each other, the surface of the discharge chip on the side of the electrode substrate, which is the center of the surface, has a bottomed Alternatively, the tip side center hole (220), which is a bottomless hole, is formed, and the range where the weld connecting the electrode base material and the discharge tip is formed is the outer surface (201) of the discharge tip from the outside. It is a range that includes and extends to the inner side of the inner surface (221) of the tip-side center hole. Inside the tip-side center hole, there is a region where no weld is formed.
電極基材と放電チップとの溶接面に沿って、連続して伸びている溶接部の長さが長くなるほど、生じる熱応力は大きくなる。上記構成の点火プラグでは、チップ側中心穴が形成されている中心部分において、溶接部が形成されていない領域が存在しているため、当該領域において溶接部が途切れることとなる。例えば、放電チップが円柱形状である場合には、連続して伸びている溶接部の長さは、当該円柱形状の半径程度に抑えられる。上記構成の点火プラグでは、未溶接部の面積を小さく抑えながらも、連続して伸びている溶接部の長さを効率的に短くすることができる。その結果、溶接の強度を十分に確保しながら、熱応力に伴う放電チップの脱落等を抑制することができる。 The longer the continuous welded portion extends along the welded surface between the electrode base material and the discharge tip, the greater the generated thermal stress. In the spark plug configured as described above, since there is a region in which the welded portion is not formed in the central portion where the tip-side center hole is formed, the welded portion is interrupted in this region. For example, when the discharge tip has a cylindrical shape, the length of the continuously extending welded portion is limited to about the radius of the cylindrical shape. In the spark plug having the above configuration, the length of the continuously extending welded portion can be efficiently shortened while keeping the area of the unwelded portion small. As a result, it is possible to prevent the discharge tip from coming off due to thermal stress, etc., while ensuring sufficient welding strength.
本開示によれば、熱応力に伴う放電チップの脱落等を抑制することのできる点火プラグが提供される。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, a spark plug is provided that can suppress drop-off of a discharge tip due to thermal stress.
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。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。 Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and overlapping descriptions are omitted.
第１実施形態に係る点火プラグ１０の構成について、図１を参照しながら説明する。尚、図１においては、点火プラグ１０を、後述の中心軸ＣＸ１を含む面で切断した場合の断面が左側部分に示されている。ただし、点火プラグ１０を構成する部材のうち中心電極３０及び端子金具４０等については、断面ではなくそれぞれの外観が示されている。
A configuration of a
点火プラグ１０は、不図示の内燃機関の各気筒に設けられ、当該気筒の燃焼室において燃料への着火を行うための装置である。点火プラグ１０は、絶縁碍子２０と、中心電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、接地電極６０と、を備えている。
The
絶縁碍子２０は、例えばアルミナ等の絶縁材料により形成された筒状の部材である。絶縁碍子２０には軸孔２１が形成されている。軸孔２１は、絶縁碍子２０をその中心軸に沿って貫くように形成された貫通孔である。軸孔２１の中心軸は、絶縁碍子２０の中心軸と一致している。軸孔２１の中心軸のことを、以下では「中心軸ＣＸ１」とも表記する。絶縁碍子２０を、中心軸ＣＸ１に対し垂直に切断した場合の断面においては、軸孔２１の形状は円形となっている。
The
中心電極３０は、軸孔２１のうち、中心軸ＣＸ１に沿った一方側の端部（図１では下方側の端部）となる位置において、絶縁碍子２０により保持されている部材である。中心電極３０は、電極基材３１と、放電チップ３２と、を有している。
The
電極基材３１は、中心電極３０のうちの殆どの部分を占める金属製の部材である。電極基材３１は棒状の部材であり、その大部分が軸孔２１の内側に配置されている。電極基材３１の一部は、軸孔２１から絶縁碍子２０の外側へと突出しており、その突出している部分の先端には放電チップ３２が溶接固定されている。放電チップ３２は、例えば、イリジウムに対して所定量の白金等を含有させた合金により形成されている。先に述べた絶縁碍子２０は、中心電極３０を外周側から保持している部材、ということができる。
The
端子金具４０は、軸孔２１のうち、中心軸ＣＸ１に沿った他方側の端部（図１では上方側の端部）となる位置において、絶縁碍子２０により保持されている金属製の部材である。端子金具４０は棒状の部材であり、その大部分が軸孔２１の内側に配置されている。端子金具４０の一部は、軸孔２１から絶縁碍子２０の外側へと突出している。この突出している部分は、不図示の外部電源から電圧が印加される電極端子となっている。
The
絶縁碍子２０のうち、中心軸ＣＸ１に沿って中心電極３０が取り付けられている方のことを、以下では「先端側」とも称する。また、絶縁碍子２０のうち、中心軸ＣＸ１に沿って端子金具４０が取り付けられている方のことを、以下では「後端側」とも称する。
The
軸孔２１のうち、端子金具４０と中心電極３０との間には、抵抗体７１が配置されている。抵抗体７１は、端子金具４０から中心電極３０に至る電路の電気抵抗を調整するために配置された部材である。抵抗体７１は、粉末状のガラス及びジルコニアに対し所定量のカーボン粉末を添加した材料、により形成されている。抵抗体７１の電気抵抗は、上記のカーボン添加量によって調整されている。端子金具４０から中心電極３０に至る電路に抵抗体７１が配置されることで、点火プラグ１０の火花放電に伴う電磁ノイズの発生が抑制される。抵抗体７１と中心電極３０との間は、導電性シール層７２を介して電気的に接続されている。同様に、端子金具４０と抵抗体７１との間は、導電性シール層７３を介して電気的に接続されている。導電性シール層７２、７３は、いずれも、粉末状のガラスに対し銅粉末を添加した材料により形成された、導電性を有する層である。
A
主体金具５０は、絶縁碍子２０の一部を外周側から保持している筒状の部材である。主体金具５０は、その全体が金属により形成されている。主体金具５０は、加締められることで絶縁碍子２０に対し固定されており、その状態で絶縁碍子２０を保持している。主体金具５０は、嵌合部５２と、フランジ部５５と、挿入部５６と、を有している。
The
嵌合部５２は、内燃機関に対する点火プラグ１０の取り付け時において、例えばプラグレンチのような工具と嵌合する部分である。中心軸ＣＸ１に沿って見た場合における嵌合部５２の形状は例えば六角形である。
The
フランジ部５５は、内燃機関に点火プラグ１０が取り付けられた際、内燃機関の外表面に対しガスケットＧＫを介して当接する部分である。フランジ部５５は、嵌合部５２よりも先端側となる位置に設けられており、外周側に向けて突出している。
The
挿入部５６は、フランジ部５５よりも更に先端側の部分であって、内燃機関に形成された不図示の挿入孔へと挿入される部分である。挿入部５６の外周面には雄螺子５６１が形成されている。点火プラグ１０が内燃機関に取り付けられる際には、嵌合部５２が工具から受ける力により中心軸ＣＸ１の周りに回転する。これにより、上記挿入孔の内周面に形成された雌螺子と、挿入部５６の雄螺子５６１とが互いに螺合する。これにより、内燃機関に対して点火プラグ１０が締結固定される。点火プラグ１０が内燃機関に取り付けられた状態においては、主体金具５０の電位は、内燃機関と同じ接地電位となる。
The
接地電極６０は、主体金具５０のうち先端側の先端面Ｓから、更に先端側へと伸びるように形成された部材である。先端面Ｓは中心軸ＣＸ１に対し垂直な面である。接地電極６０は、電極基材１００と、放電チップ２００と、を有している。電極基材１００は、接地電極６０のうちの殆どの部分を占める金属製の部材である。電極基材１００は屈曲しており、その一部が、中心軸ＣＸ１に沿って中心電極３０の放電チップ３２と対向した状態となっている。つまり、接地電極６０の電極基材１００は、その一端側が主体金具５０の先端面Ｓに接続されており、他端側が中心電極３０と対向している。電極基材１００のうち中心電極３０と対向する部分には、放電チップ２００が取り付けられている。放電チップ２００は、放電チップ３２と同様に、例えば、イリジウムに対して所定量の白金等を含有させた合金により形成されている。
The
上記構成において、放電チップ２００と放電チップ３２とは、中心軸ＣＸ１に沿って並んでおり互いに対向している。互いに対向する放電チップ２００と放電チップ３２との間に形成された隙間が、火花放電の生じる放電ギャップＧＰとなっている。
In the above configuration, the
中心電極３０と接地電極６０とが互いに対向する方向、すなわち、上記の放電チップ３２と放電チップ２００とが互いに対向する方向のことを、以下では「対向方向」とも称する。本実施形態の対向方向は、中心軸ＣＸ１に沿った方向となっている。
The direction in which the
内燃機関の動作時においては、点火プラグ１０の端子金具４０と、内燃機関のボディとの間に、パルス状の高電圧が印加される。この高電圧は、互いに対向する放電チップ２００と放電チップ３２との間との間に印加されることとなり、放電ギャップＧＰにおいて火花放電を生じさせる。尚、放電チップ２００及び放電チップ３２のうち、いずれか一方が設けられていない態様であってもよい。
During operation of the internal combustion engine, a pulse-like high voltage is applied between the
接地電極６０の具体的な構成について説明する。尚、以下に説明する接地電極６０の構成は、これと対向する中心電極３０にも適用し得るものである。接地電極６０及び中心電極３０のうちの少なくとも一方が、以下に説明する構成を有していればよい。後に説明する他の実施形態についても同様である。
A specific configuration of the
図２には、接地電極６０の放電チップ２００及びその近傍の部分を、対向方向に沿って中心電極３０側から見た状態が示されている。また、図３には、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面が示されている。
FIG. 2 shows the
本実施形態においては、放電チップ２００は略円柱形状となっている。このため、図２に示されるように、対向方向に沿って見た場合においては、放電チップ２００の外側面２０１の形状は円形となっている。
In this embodiment, the
放電チップ２００にはチップ側中心穴２２０が形成されている。チップ側中心穴２２０は、放電チップ２００のうち電極基材１００側の表面（つまり円形の表面）の中心となる位置を通る無底の穴であって、対向方向に沿って放電チップ２００を直線状に貫く貫通穴として形成されている。チップ側中心穴２２０は円形の穴である。チップ側中心穴２２０の中心軸ＣＸ２は、円柱形状である放電チップ２００の中心軸と一致しており、先に述べた中心軸ＣＸ１とも一致している。尚、チップ側中心穴２２０は、放電チップ２００のうち電極基材１００側の表面の中心を含む範囲に形成されていればよく、中心軸ＣＸ２が放電チップ２００の中心軸と一致していなくてもよい。
A tip-
放電チップ２００は、レーザー溶接により電極基材１００に対し溶接固定されている。図２、３において符号「３００」が付されている部分は、電極基材１００と放電チップ２００とを繋いでいる溶接部である。当該部分のことを、以下では「溶接部３００」とも称する。溶接部３００は、放電チップ２００を溶接固定する際において、母材である放電チップ２００及び電極基材１００の一部が一旦融解し、その後凝固した部分、ということができる。
The
溶接部３００は、放電チップ２００の外側面２０１よりも外側まで広がっており、また、チップ側中心穴２２０の内側面２２１よりも内側まで広がっている。このため、図２のように対向方向に沿って見た場合において、溶接部３００が形成されている範囲は、放電チップ２００の外側面２０１を外側から包含する範囲であり、且つ、チップ側中心穴２２０の内側面２２１よりも内側まで入り込む範囲となっている。溶接部３００は、外側面２０１から内側面２２１に至るまでの範囲において、途中で途切れることなく連続して形成されている。
Welded
ただし、チップ側中心穴２２０の中心軸ＣＸ２が通る部分においては、溶接部３００は形成されていない。このため、電極基材１００のうち放電チップ２００側の表面１１０であって、チップ側中心穴２２０と対向する部分には、チップ側中心穴２２０よりも小さい未溶接部が存在している。図２、３においては、この未溶接部に符号「１１１」が付してある。この未溶接部のことを、以下では「未溶接部１１１」とも称する。未溶接部１１１は、対向方向に沿って見た場合において、「チップ側中心穴２２０の内側において溶接部３００が形成されていない領域」ということができる。
However, welded
溶接部３００のうち未溶接部１１１の直上においては、溶接部３００を対向方向に沿って貫く貫通穴が形成されている。対向方向に沿って見た場合において、当該貫通穴は、チップ側中心穴２２０よりも小さく、チップ側中心穴２２０の内側面２２１の内側に包含されている。本実施形態のように、チップ側中心穴２２０が円形の穴である場合には、上記貫通穴の内径は、チップ側中心穴２２０の内径よりも小さい。
Directly above
接地電極６０を以上のような構成としたことの利点を説明するために、比較例に係る構成について説明する。図４には、比較例に係る接地電極６０Ａの構成が、図３と同様の視点で描かれている。この比較例では、放電チップ２００にチップ側中心穴２２０が形成されていない。このため、図３等に示される未溶接部１１１が形成されておらず、未溶接部１１１の直上にある溶接部３００の貫通穴も形成されていない。溶接部３００は、電極基材１００と放電チップ２００とが互いに対向する面の全体に亘って形成されている。
In order to explain the advantage of having the
このような構成においては、連続して伸びている溶接部３００の長さが、放電チップ２００の直径程度まで長くなる。その結果、電極基材１００と放電チップ２００との熱膨張差に起因した熱応力が大きくなり、当該熱応力に起因して、図４において「ＣＲ１」で示されるような亀裂が生じやすくなる。このような亀裂は、放電チップ２００の剥離や脱落の原因となるので好ましくない。
In such a configuration, the length of continuously extending welded
これに対し、本実施形態に係る接地電極６０では、チップ側中心穴２２０が形成されている中心部分が未溶接部１１１となっており、中心部分において溶接部３００が途切れた状態となっている。これにより、連続して伸びている溶接部３００の長さが、放電チップ２００の半径程度に抑えられている。
On the other hand, in the
尚、熱応力を小さくするという観点においては、中心部分に限らずあらゆる部分に未溶接部を形成し、未溶接部全体の面積を大きくすることが好ましい。しかしながら、この場合には、接合面積が小さくなり過ぎて溶接の強度自体が低下してしまうので、却って放電チップ２００の脱落等が生じやすくなってしまう可能性がある。
From the viewpoint of reducing the thermal stress, it is preferable to form the unwelded portion not only in the central portion but also in every portion to increase the area of the entire unwelded portion. However, in this case, since the bonding area becomes too small and the welding strength itself is lowered, there is a possibility that the
この点、本実施形態では、チップ側中心穴２２０を放電チップ２００の中心に形成することで、未溶接部の面積を小さく抑えながらも、連続して伸びている溶接部の長さを効率的に短くしている。その結果、溶接の強度を十分に確保しながら、熱応力に伴う放電チップ２００の脱落等を従来よりも抑制している。尚、以上の説明は、チップ側中心穴２２０とは別の位置に、追加の未溶接部を形成するような構成を除外するものではない。
In this regard, in the present embodiment, by forming the tip-
図５には、他の比較例に係る接地電極６０Ｂの構成が、図３や図４と同様の視点で描かれている。この比較例では、チップ側中心穴２２０が、無底の穴ではなく有底の穴として形成されている。このチップ側中心穴２２０は、内側面２２１と、底部２２２とによって区画されている。この比較例における底部２２２は、中心軸ＣＸ２に対し垂直な面となっているので、底部２２２と内側面２２１との境界にはコーナー部が形成されている。
FIG. 5 depicts the configuration of a
また、この比較例においては、未溶接部１１１が、チップ側中心穴２２０の内側面２２１よりも外側の範囲まで広がっている。チップ側中心穴２２０の内側面２２１から内側の部分には、溶接部３００が形成されていない。
Also, in this comparative example, the
このような比較例の構成においても、チップ側中心穴２２０の部分に未溶接部１１１が形成されるので、本実施形態と同様に熱応力を低減する効果が得られる。しかしながら、この比較例では、チップ側中心穴２２０の底部２２２と内側面２２１との境界にコーナー部が形成されるので、応力の集中しやすいこのコーナー部を起点として、図５の「ＣＲ２」で示されるような亀裂が生じる可能性がある。このような亀裂は、放電チップ２００が破損する原因となるので好ましくない。
Also in the configuration of the comparative example, the
これに対し、本実施形態に係る接地電極６０では、チップ側中心穴２２０が無底の貫通穴として形成されているので、亀裂の起点となるようなコーナー部が存在しない。これにより、放電チップ２００が破損してしまう可能性が小さくなっている。
On the other hand, in the
また、図５の比較例においては、中心部にある未溶接部１１１が、チップ側中心穴２２０の内側面２２１よりも外側まで入り込んでおり、その更に外側にある溶接部３００に繋がっている。このように、未溶接部１１１が内側面２２１よりも外側まで入り込んでいる状態は、放電チップ２００の溶接を抵抗溶接で行った場合において特に生じやすい。
In addition, in the comparative example of FIG. 5, the
このような構成においては、電極基材１００と放電チップ２００との熱膨張差に起因して、未溶接部１１１の外周端を起点とした亀裂が生じやすくなる。図５においては、このように生じる亀裂の例が「ＣＲ３」として示されている。このような亀裂は、図３のＣＲ１と同様に、放電チップ２００の剥離や脱落の原因となるので好ましくない。
In such a configuration, due to the difference in thermal expansion between the
これに対し、本実施形態に係る接地電極６０では、溶接部３００が、チップ側中心穴２２０の内側面２２１よりも内側まで広がっているので、未溶接部１１１の外周端を起点としたＣＲ３のような亀裂は生じにくくなっている。
On the other hand, in the
以上に説明したように、本実施形態に係る接地電極６０では、放電チップ２００の中心にチップ側中心穴２２０を形成し、その内側まで入り込むように溶接部３００を形成しながら、中心に未溶接部１１１を形成している。このような構成により、溶接部３００における亀裂の発生を抑制し、熱応力に伴う放電チップ２００の脱落等を十分に抑制することが可能となっている。
As described above, in the
第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図６には、本実施形態に係る接地電極６０の構成が、図３と同様の視点で描かれている。
A second embodiment will be described. In the following, points different from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted as appropriate. FIG. 6 shows the configuration of the
本実施形態では、図５の比較例と同様に、チップ側中心穴２２０が無底の穴ではなく有底の穴として形成されている。本実施形態でも、チップ側中心穴２２０は円形の穴である。このチップ側中心穴２２０のうち、図６における点線ＤＬ１よりも下方側（電極基材１００側）の部分では、チップ側中心穴２２０の内径は深さに寄らず均一となっている。点線ＤＬ１よりも上方側、すなわち、チップ側中心穴２２０の底部２２２の近傍部分においては、中心軸ＣＸ２に沿って底部２２２に近づくほど、チップ側中心穴２２０の内径が次第に小さくなっている。具体的には、点線ＤＬ１よりも上方側の範囲においては、チップ側中心穴２２０の底部２２２の内面が球面（正確には半球面）となっている。
In this embodiment, as in the comparative example of FIG. 5, the chip-
このような構成においては、図５の比較例とは異なり、底部２２２にはコーナー部が形成されていないので、図５の「ＣＲ２」で示されるような亀裂は生じにくくなっている。このような構成でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。
In such a configuration, unlike the comparative example in FIG. 5, the corner portion is not formed in the
尚、底部２２２の内面は、コーナー部が形成されないように曲面となっているのであれば、本実施形態のような半球面となっていなくてもよい。
Note that the inner surface of the
第３実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図７には、本実施形態に係る接地電極６０の構成が、図３と同様の視点で描かれている。
A third embodiment will be described. In the following, points different from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted as appropriate. FIG. 7 shows the configuration of the
本実施形態に係る放電チップ２００の構成は、第２実施形態（図６）に係る放電チップ２００の構成と同じである。本実施形態では、電極基材１００に基材側中心穴１２０が形成されており、この点において第２実施形態と異なっている。基材側中心穴１２０は、電極基材１００のうち放電チップ２００側の表面１１０のうち、チップ側中心穴２２０と対向する部分に形成されている。基材側中心穴１２０は有底の穴であり且つ円形のとして形成されている。基材側中心穴１２０の中心軸ＣＸ３は、チップ側中心穴２２０の中心軸ＣＸ２と一致している。基材側中心穴１２０のうち、図７における点線ＤＬ２よりも上方側（放電チップ２００側）の部分では、基材側中心穴１２０の内径は均一となっている。当該内径は、チップ側中心穴２２０の内径と等しい。
The configuration of the
本実施形態においては、基材側中心穴１２０の内径と、チップ側中心穴２２０の内径と、が互いに一致していることにより、チップ側中心穴２２０の内側には未溶接部１１１が形成されていない。ただし、本実施形態でも第１実施形態等と同様に、溶接部３００は、チップ側中心穴２２０の内側面２２１よりも内側まで広がっており、更にその内側においては、溶接部３００の中心を貫くように貫通穴が形成されている。この貫通穴（図７において符号３０１が付された部分）は、「チップ側中心穴２２０の内側において溶接部３００が形成されていない領域」に該当する。上記貫通穴の内径は、チップ側中心穴２２０の内径よりも小さい。このため、未溶接部１１１が形成されていない本実施形態においても、第１実施形態で説明したものと同様の効果が得られる。
In this embodiment, the inner diameter of the base-
図７における点線ＤＬ２よりも下方側、すなわち、基材側中心穴１２０の底部１２２の近傍部分においては、中心軸ＣＸ３に沿って底部１２２に近づくほど、基材側中心穴１２０の内径が次第に小さくなっている。具体的には、点線ＤＬ２よりも下方側の範囲においては、基材側中心穴１２０の底部１２２の内面が球面（正確には半球面）となっている。
Below the dotted line DL2 in FIG. 7, that is, in the vicinity of the
電極基材１００のうち放電チップ２００に対し溶接されている部分においては、基材側中心穴１２０の内側における肉が抜かれていることにより、電極基材１００の弾性変形が比較的生じやすくなっている。このため、電極基材１００と放電チップ２００との熱膨張差を吸収し、溶接部３００の亀裂を更に生じにくくさせるという効果が得られる。
In the portion of the
また、チップ側中心穴２２０の底部２２２と同様に、基材側中心穴１２０の底部１２２においても、コーナー部が形成されていない。このため、電極基材１００においても、コーナー部を起点とした亀裂は生じにくくなっている。尚、底部１２２の内面は、コーナー部が形成されないように曲面となっているのであれば、本実施形態のような半球面となっていなくてもよい。
Further, similarly to the
尚、以上のような効果を奏するにあたっては、基材側中心穴１２０の中心軸ＣＸ３と、チップ側中心穴２２０の中心軸ＣＸ２とは、互いに一致していなくてもよい。また、基材側中心穴１２０の内径と、チップ側中心穴２２０の内径とは、互いに一致していなくてもよい。
It should be noted that the center axis CX3 of the substrate-
第４実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図８には、本実施形態に係る接地電極６０の構成が、図３と同様の視点で描かれている。
A fourth embodiment will be described. In the following, points different from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted as appropriate. FIG. 8 shows the configuration of the
本実施形態に係る放電チップ２００の構成は、第３実施形態（図７）に係る放電チップ２００の構成と同じである。また、本実施形態でも第３実施形態と同様に、電極基材１００には基材側中心穴１２０が形成されている。
The configuration of the
ただし、本実施形態における基材側中心穴１２０は、有底ではなく無底の穴として形成されている。基材側中心穴１２０は円形の貫通穴であり、その中心軸ＣＸ３は中心軸ＣＸ２と一致している。基材側中心穴１２０の内径は、チップ側中心穴２２０の内径よりも小さく、溶接部３００の中心に形成された貫通穴の内径よりも小さい。その結果、電極基材１００のうち放電チップ２００側の表面１１０であって、チップ側中心穴２２０の周囲の部分には、本実施形態でも第１実施形態と同様の未溶接部１１１が形成されている。このような構成の本実施形態においても、第１実施形態で説明したものと同様の効果が得られる。
However, the substrate-
基材側中心穴１２０のうち、放電チップ２００とは反対側の端部は、電極基材１００のうち表面１１０とは反対側の表面１３０において開口している。つまり、基材側中心穴１２０のうち放電チップ２００とは反対側の端部は、点火プラグ１０の周囲の空間へと開放されている。このため、チップ側中心穴２２０の内部空間は密閉空間とはなっておらず、基材側中心穴１２０を介して、点火プラグ１０の周囲の空間へと繋がっている。
The end of the substrate-
このような構成においては、チップ側中心穴２２０の内部空間にある空気が、熱膨張によりその体積を増加させた場合であっても、当該空気は基材側中心穴１２０を通って外部へと流出する。このため、基材側中心穴１２０の内部空間において気圧が上昇することはなく、気圧の上昇に伴って溶接部３００に亀裂が生じてしまうような事態を防止することができる。
In such a configuration, even if the air in the internal space of the chip-
第５実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図９には、本実施形態に係る接地電極６０の放電チップ２００及びその近傍の部分を、対向方向に沿って中心電極３０側から見た状態が示されている。また、図１０には、図９のＸ－Ｘ断面が示されている。図１１には、本実施形態に係る接地電極６０を、対向方向に沿って放電チップ２００とは反対側から見た状態が示されている。
A fifth embodiment will be described. In the following, points different from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted as appropriate. FIG. 9 shows a state of the
本実施形態に係る放電チップ２００の形状は、第１実施形態に係る放電チップ２００の形状（図３）と同じである。本実施形態では、電極基材１００の形状において第１実施形態と異なっている。具体的には、本実施形態の電極基材１００には筒状突起１５０が設けられている。筒状突起１５０は、電極基材１００のうち放電チップ２００側の表面１１０から、中心電極３０側へと突出する円筒状の突起であって、放電チップ２００を外側から囲むように形成されている。筒状突起１５０の突出高さは、放電チップ２００の高さよりも小さく、且つ、溶接部３００の厚さよりも大きいことが好ましい。このような筒状突起１５０は、後に説明するように押出成形により形成することができる。
The shape of the
本実施形態の溶接部３００は、筒状突起１５０の外側面１５１から、チップ側中心穴２２０の内側面２２１に至る範囲において、途中で途切れることなく連続して形成されている。図９に示されるように、溶接部３００は、筒状突起１５０の外側面１５１よりも外側まで広がっており、また、チップ側中心穴２２０の内側面２２１よりも内側まで広がっている。チップ側中心穴２２０の中心軸ＣＸ２が通る部分においては、本実施形態でも未溶接部１１１が形成されている。
The welded
ところで、電極基材１００をレーザー溶接により接合する際においては、溶接部３００の最外周部分において気泡の小爆発が生じること等に起因して、内側に入り込むような凹部が形成されてしまうことがある。図５においては、符号「３１０」が付されている部分に、上記のような凹部が形成された例が示されている。溶接部３００の最外周部分に凹部が形成されると、当該凹部を起点として、図５の「ＣＲ４」で示されるような亀裂が生じる可能性がある。また、凹部が形成されていない場合であっても、溶接部３００の最外周部分では、放電チップ２００と溶接部３００との界面部分などから、図５の「ＣＲ５」で示されるような亀裂が生じる可能性もある。このように、溶接部３００の最外周部分は、熱膨張に起因した亀裂が比較的生じやすい部分となっている。
By the way, when the
そこで、本実施形態に係る点火プラグ１０では、放電チップ２００の外側を囲むように予め筒状突起１５０を形成しておくことで、筒状突起１５０が存在しない場合に比べて、溶接部３００の最外周部分を放電チップ２００から外側へと遠ざけることとしている。このような構成においては、溶接部３００の最外周部分において図５の「ＣＲ４」や「ＣＲ５」で示されるような亀裂が生じたとしても、当該亀裂が進行し放電チップ２００の脱落等が生じるまでに要する時間を長くすることができる。その結果として、熱応力に伴う放電チップの脱落等を更に抑制することが可能となっている。
Therefore, in the
以上のような接地電極６０の製造方法について説明する。先ず、図１２に示されるような上型４１０と下型４２０とが用意される。上型４１０には、筒状突起１５０に対応した円形の溝である凹部４１１が形成されている。また、下型４２０には、円形の平坦面である面４２１と、面４２１の中央に形成された円形の凹部４２２と、が形成されている。上型４１０と下型４２０とが互いに対向する方向に沿って見た場合において、面４２１は、凹部４１１の全体を包含する領域に設けられている。
A method of manufacturing the
上型４１０と下型４２０との間に電極基材１００を挟みこんでプレスすると、電極基材１００のうち表面１１０の一部が凹部４１１の内側へと押し出され、これにより筒状突起１５０が形成される。このとき、電極基材１００の表面１３０は面４２１によって押込まれる。これにより、表面１１０における筒状突起１５０の形成が促進される。最終的には、表面１３０には図１１に示されるような円形の凹部１３１が形成される。
When the
続いて、図１３に示されるように、表面１１０のうち筒状突起１５０の内側の部分に、放電チップ２００が設置される。その後、レーザー溶接が施される。レーザー溶接では、図１４に示されるように、筒状突起１５０の外周側から矢印ＡＲに沿ってレーザーが当てられ、これにより溶接部３００が形成されて行く。周方向に沿ってレーザーを当てて行くことで、全周に亘って溶接部３００が形成され、図１０等に示されるような接地電極６０が完成する。尚、レーザー溶接を行う際には、中心軸ＣＸ２の近傍部分において図１０の未溶接部１１１が形成されるように、溶接の条件が適宜設定される。
Subsequently, as shown in FIG. 13, the
第６実施形態について説明する。以下では、上記の第５実施形態と異なる点について主に説明し、第５実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図１５には、本実施形態に係る接地電極６０の構成が、図１０と同様の視点で描かれている。
A sixth embodiment will be described. In the following, points different from the fifth embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the fifth embodiment will be omitted as appropriate. FIG. 15 shows the configuration of the
本実施形態に係る接地電極６０の構成は、第５実施形態（図１０）に係る接地電極６０の放電チップ２００を、第２実施形態（図６）に係る放電チップ２００に置き換えた構成となっている。このような構成においても、第５実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。本実施形態と同様に、電極基材１００に筒状突起１５０を設けた構成は、これまでに説明した各実施形態の構成においても採用することができる。
The configuration of the
第７実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図１６には、本実施形態に係る接地電極６０の構成が、中心軸ＣＸ２に対し垂直な方向から見た側面視で描かれている。また、図１７には、図６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面が示されている。
A seventh embodiment will be described. In the following, points different from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted as appropriate. FIG. 16 depicts the configuration of the
本実施形態に係る接地電極６０の放電チップ２００では、電極基材１００側の表面に第１溝２３０及び第２溝２４０が形成されている。第１溝２３０及び第２溝２４０はいずれも直線状に形成された溝であって、電極基材１００側の表面から凹状に後退するように形成されている。第１溝２３０は、図１６における左右方向に沿って直線状に伸びるよう形成されている。第２溝２４０は、図１６における紙面奥行き方向に沿って直線状に伸びるよう形成されている。第１溝２３０及び第２溝２４０は、放電チップ２００のうち、対向方向に沿って見た場合の中心となる位置において互いに直交しており、この直交している部分に、有底の穴であるチップ側中心穴２２０が形成されている。第１溝２３０の底部、及び第２溝２４０の底部は、いずれも内面が円弧状に湾曲している。このため、両者の交点であるチップ側中心穴２２０においては、底部２２２の内面が球面（正確には半球面）となっている。
In the
図１７に示されるように、溶接部３００は、放電チップ２００の外側面２０１よりも外側まで広がっており、第１溝２３０の内側面や第２溝２４０の内周面よりも内側まで広がっている。また、本実施形態における未溶接部１１１は、チップ側中心穴２２０の中心軸ＣＸ２が通る部分だけでなく、第１溝２３０及び第２溝２４０のそれぞれの長手方向に沿って伸びるように形成されている。つまり、対向方向に沿って見た場合において、第１溝２３０の内側及び第２溝２４０の内側には、溶接部３００が形成されていない領域が存在している。
As shown in FIG. 17 , the welded
このような構成においては、溶接部３００を介して接合されている面積が更に小さくなるので、熱膨張に伴う応力を低減し、亀裂が発生する可能性を更に小さくすることができる。接合強度を確保し得る範囲であれば、本実施形態のように未溶接部１１１を拡大した構成を採用してもよい。放電チップ２００に第１溝２３０及び第２溝２４０を形成した構成は、これまでに説明した各実施形態の構成においても採用することができる。
In such a configuration, the area joined via the welded
第８実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図１８には、本実施形態に係る接地電極６０の構成が、図２と同様の視点で描かれている。尚、中心軸ＣＸ２を含む面で接地電極６０を切断した場合における断面形状は、図３の断面形状と同様の形状となる。
An eighth embodiment will be described. In the following, points different from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted as appropriate. FIG. 18 shows the configuration of the
本実施形態では、対向方向に沿って見た場合における放電チップ２００の外側面２０１の形状が、円形ではなく矩形となっている。その他の点については第１実施形態と同じである。このような構成でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。
In this embodiment, the shape of the
第９実施形態について説明する。以下では、先に述べた第７実施形態（図１７）と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図１９には、本実施形態に係る接地電極６０の構成が、図１７と同様の視点で描かれている。尚、中心軸ＣＸ２を含む面で接地電極６０を切断した場合における断面形状は、図１６の断面形状と同様の形状となる。
A ninth embodiment will be described. Differences from the seventh embodiment (FIG. 17) described above will be mainly described below, and descriptions of common points with the first embodiment will be omitted as appropriate. FIG. 19 shows the configuration of the
本実施形態でも、対向方向に沿って見た場合における放電チップ２００の外側面２０１の形状が、円形ではなく矩形となっている。その他の点については第７実施形態と同じである。つまり、本実施形態でも、放電チップ２００に第１溝２３０及び第２溝２４０を形成した構成となっている。このような構成でも、第７実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。
Also in this embodiment, the shape of the
第８実施形態（図１８）及び第９実施形態（図１９）と同様に、放電チップ２００の形状を矩形とした構成は、これまでに説明した各実施形態の構成においても採用することができる。
As in the eighth embodiment (FIG. 18) and the ninth embodiment (FIG. 19), the configuration in which the shape of the
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、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およびその配置、条件、形状などは、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 embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Design modifications to these specific examples by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each specific example described above and its arrangement, conditions, shape, etc. are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate. As long as there is no technical contradiction, the combination of the elements included in the specific examples described above can be changed as appropriate.
１０：点火プラグ
２０：絶縁碍子
２１：軸孔
ＣＸ１：中心軸
３０：中心電極
５０：主体金具
６０：接地電極
１００：電極基材
２００：放電チップ
２０１：外側面
２２０：チップ側中心穴
２２１：内側面
10: Spark plug 20: Insulator 21: Shaft hole CX1: Central shaft 30: Center electrode 50: Metal shell 60: Ground electrode 100: Electrode base material 200: Discharge tip 201: Outer surface 220: Tip side center hole 221: Inside side
Claims (16)
前記軸孔の中心軸（ＣＸ１）に沿った一方側の端部となる位置において、前記絶縁碍子に保持された中心電極（３０）と、
前記絶縁碍子を外周側から保持する主体金具（５０）と、
前記主体金具から伸びており、前記中心電極と一部が対向する接地電極（６０）と、を備え、
前記中心電極及び前記接地電極のうちの少なくとも一方は、
電極基材（１００）と、
前記電極基材に対し溶接により固定された放電チップ（２００）と、を有しており、
前記中心電極と前記接地電極とが互いに対向する方向、である対向方向に沿って見た場合において、
前記放電チップのうち前記電極基材側の表面であって、当該表面の中心となる位置には、有底又は無底の穴であるチップ側中心穴（２２０）が形成されており、
前記電極基材と前記放電チップとを繋ぐ溶接部が形成されている範囲は、前記放電チップの外側面（２０１）を外側から包含する範囲であり、且つ、前記チップ側中心穴の内側面（２２１）よりも内側まで入り込む範囲であり、
前記チップ側中心穴の内側においては、前記溶接部が形成されていない領域が存在している点火プラグ。 an insulator (20) having a shaft hole (21);
a center electrode (30) held by the insulator at a position corresponding to one end along the central axis (CX1) of the axial hole;
a metal shell (50) that holds the insulator from the outer peripheral side;
a ground electrode (60) extending from the metal shell and partially facing the center electrode;
at least one of the center electrode and the ground electrode,
an electrode base material (100);
a discharge tip (200) fixed by welding to the electrode base material,
When viewed along the facing direction in which the center electrode and the ground electrode face each other,
A chip-side center hole (220), which is a bottomed or bottomless hole, is formed at a center position of the surface of the discharge chip on the side of the electrode substrate,
The range where the welded portion connecting the electrode base material and the discharge tip is formed is the range that includes the outer surface (201) of the discharge tip from the outside, and the inner surface (201) of the tip-side center hole. 221), and
A spark plug in which a region in which the welded portion is not formed exists inside the tip-side center hole.
前記チップ側中心穴の底部（２２２）の近傍においては、
前記チップ側中心穴の中心軸（ＣＸ２）に沿って前記チップ側中心穴の底部に近づくほど、前記チップ側中心穴の内径が次第に小さくなっている、請求項１に記載の点火プラグ。 the chip-side center hole is a bottomed circular hole,
In the vicinity of the bottom (222) of the chip-side center hole,
2. The spark plug according to claim 1, wherein the inner diameter of said tip-side center hole gradually decreases toward the bottom of said tip-side center hole along the center axis (CX2) of said tip-side center hole.
前記基材側中心穴のうち前記放電チップとは反対側の端部は、周囲の空間へと開放されている、請求項５に記載の点火プラグ。 the substrate-side center hole is a bottomless hole,
6. The spark plug according to claim 5, wherein the end of the substrate-side center hole opposite to the discharge tip is open to the surrounding space.
前記基材側中心穴の底部（１２２）の近傍においては、
前記基材側中心穴の中心軸に沿って前記基材側中心穴の底部に近づくほど、前記基材側中心穴の内径が次第に小さくなっている、請求項５に記載の点火プラグ。 The base-side center hole is a bottomed and circular hole,
In the vicinity of the bottom (122) of the substrate-side center hole,
6. The spark plug according to claim 5, wherein the inner diameter of said substrate-side center hole gradually decreases toward the bottom of said substrate-side center hole along the central axis of said substrate-side center hole.
前記第１溝及び前記第２溝が、前記チップ側中心穴において互いに直交している、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の点火プラグ。 A first groove (230) and a second groove (240), which are linear grooves, are formed on the surface of the discharge chip on the side of the electrode substrate,
13. The spark plug according to any one of claims 1 to 12, wherein said first groove and said second groove are perpendicular to each other in said tip-side center hole.
前記第１溝の内側及び前記第２溝の内側においては、前記溶接部が形成されていない領域が存在している、請求項１３に記載の点火プラグ。 When viewed along the opposing direction,
14. The spark plug according to claim 13, wherein regions in which the welded portion is not formed are present inside the first groove and inside the second groove.
前記放電チップの外側面の形状が円形である、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の点火プラグ。 When viewed along the opposing direction,
15. The spark plug according to any one of claims 1 to 14, wherein the outer surface of said discharge tip has a circular shape.
前記放電チップの外側面の形状が矩形である、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の点火プラグ。 When viewed along the opposing direction,
15. The spark plug according to any one of claims 1 to 14, wherein the shape of the outer surface of said discharge tip is rectangular.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240208 |