JP3050245B2 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents

スパークプラグの製造方法

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JP3050245B2 JP3202489A JP20248991A JP3050245B2 JP 3050245 B2 JP3050245 B2 JP 3050245B2 JP 3202489 A JP3202489 A JP 3202489A JP 20248991 A JP20248991 A JP 20248991A JP 3050245 B2 JP3050245 B2 JP 3050245B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,内燃機関用スパークプ
ラグの製造方法,特にスパークプラグの中心電極又は接
地電極の少なくとも一方に,中心電極を接合する際の抵
抗溶接方法に関する。
【0002】
【従来技術】内燃機関用スパークプラグにおいては,そ
の中心電極又は接地電極にチップを接合したものがあ
る。このチップは,放電に対する耐消耗性,耐熱性を図
るためなどを目的として,設けられるものである。ま
た,該チップの材料としては,白金等の貴金属材料等が
用いられている。また,上記チップは,従来,抵抗溶接
により接合されている(例えば,特公昭59−2152
号公報参照)。
【0003】そして,上記公報に示されるチップ接合法
は,中心電極におけるチップ接合面を充分に広い面積と
しておき,チップを抵抗溶接した後に中心電極の先端部
分を所定の小径に後加工する方法を持っている。このよ
うに,チップ接合面の溶接面積を大きく保持しておくの
は,抵抗溶接時の熱で中心電極が座屈するおそれがある
ためである。
【0004】
【解決しようとする課題】しかしながら,上記製造方法
においては,次の問題がある。即ち,中心電極は,その
直径が1.5〜3.0mmと小さく熱容量が小さい。一
方,抵抗溶接は,チップ接合面を赤熱すると共にチップ
と中心電極との間に圧力を加えて溶接する方法である。
それ故,かかる赤熱と圧力に耐えて,中心電極を座屈さ
せることなくチップを抵抗溶接するためには,その抵抗
溶接条件が限定されてしまう。
【0005】換言すれば,座屈の主要因は,溶接部分を
赤熱する溶接電流及び同時に加える圧力にある。そし
て,溶接電流及び加圧力は,溶接すべきチップの径が大
きくなる程,増大させる必要がある。そのため,チップ
を抵抗溶接するに当たって座屈を生じさせないようにす
るためには,チップの径に制約が生ずる。また,座屈を
生じさせることなく大径のチップを抵抗溶接しようとす
れば,充分な溶接ができないことがある。
【0006】本発明はかかる従来の問題点に鑑み,大径
のチップであっても,中心電極又は接地電極に座屈を生
じさせることなく,抵抗溶接することができるスパーク
プラグの製造方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題の解決手段】本発明は,スパークプラグにおける
中心電極及び接地電極の少なくとも一方の電極に抵抗溶
接によりチップを接合するに当たり,上記電極のチップ
接合面を第1溶接治具の開口端面と同一面又はこれより
内側に位置させた状態で,上記第1溶接治具により上記
電極の側面を把持することにより,上記第1溶接治具が
上記電極の固定及び通電経路を兼ね かつ上記第1溶接
治具とは異なる第2溶接治具により上記チップを上記チ
ップ接合面の方向へ加圧し,上記チップを上記電極に対
して抵抗溶接することを特徴とする内燃機関用スパーク
プラグの製造方法にある。本発明において最も注目すべ
きことは,電極(即ち,中心電極又は接地電極)にチッ
プを接合するに当たり,上記第1溶接治具により電極を
把持すると共に電極のチップ接合面を第1溶接治具の開
口端面と同一面又はそれより内側に位置させた状態で
上記第2溶接治具により上記チップを上記チップ接合面
の方向へ加圧して抵抗溶接することにある。
【0008】上記第1溶接治具は,電極の固定及び抵抗
溶接時の通電経路を兼ねた役割を有する。更に第1溶接
治具は,後述のごとく,抵抗溶接時の発熱を効率良く外
部へ放散させる役割も有する。そのため,第1溶接治具
は,例えば電極の側面に密着する挟着凹部を有すること
が好ましい(図1,図2参照)。また,第1溶接治具
は,電極のチップ接合面において,チップが溶接される
部位よりも外側の周縁部分にも密着させるよう構成する
ことが好ましい(図6参照)。これにより,一層中心電
極の座屈を防止できる。
【0009】また,第1溶接治具は銅合金,銅−クロム
合金などを用いる。特に銅−クロム合金は通電性,伝熱
性及び強度に優れており,好ましい材料である。また,
抵抗溶接時には,電極におけるチップを接合する面であ
るチップ接合面を,第1溶接治具の開口端面と同一面又
はこれより内側に位置させる。つまり,チップ接合面が
開口端面よりも第1溶接治具の内方側に位置する状態に
セッティングする。そのため,チップ接合面の外側,つ
まり電極の側面は第1溶接治具によって囲まれた状態と
なる。
【0010】また,上記開口端面とは,電極のチップ接
合面が第2溶接治具と対向する側の,第1溶接治具の面
をいう(図1参照)。また,チップ接合面を開口端面よ
りも内側に位置させる距離は,チップ厚みを越える場合
には,第2溶接治具第1溶接治具端面との接触が生ず
る可能性があり,また電極固定時のバラツキを考慮する
とチップ厚みの1/2以下が好ましい。また,チップは
中心電極,接地電極のいずれか一方又は双方に接合す
る。
【0011】
【作用及び効果】本発明においては,中心電極又は接地
電極にチップを接合するに当たっては,上記第1溶接治
具によりチップの側面を把持すると共にチップ接合面を
第1溶接治具の開口端面と同一面又はそれより内側に位
置させて,上記第2溶接治具により上記チップを上記チ
ップ接合面の方向へ加圧する。そのため,第1溶接治具
と溶接部分との間の,溶接電流経路及び熱伝導経路の距
離が最短となる。それ故,溶接に必要な発熱を溶接界面
近傍に限定することが可能となる。
【0012】また,電極の側面は第1溶接治具により把
持されているので,その形状が保持され,上記発熱,軟
化によって電極が従来のごとく座屈するということはな
い。また,それ故,大径のチップを抵抗溶接する際に,
大きな溶接電流,加圧力を与えても,座屈することがな
い。したがって,本発明によれば,中心電極又は接地電
極に座屈を生じさせることなく,抵抗溶接することがで
きる,スパークプラグの製造方法を提供することができ
る。
【0013】
【実施例】
実施例1 本発明の実施例にかかるスパークプラグの製造方法につ
き,図1〜図4を用いて説明する。まず,初めに,本発
明の製造方法により得られるスパークプラグにつき,説
明する。本例のスパークプラグは,図3に示すごとく,
絶縁碍子55の中に挿置した中心電極3とハウジング5
3の下方に取付けた接地電極4とよりなり,中心電極3
の放電面部には本発明に関連するチップ10が溶接され
ている。
【0014】上記ハウジング53は,円筒状でその下部
にネジ部530を有し,更にその下端に上記接地電極4
を接合している。絶縁碍子55は高純度のアルミナより
なり,リング状の気密パッキン51,リング52を介し
てハウジング53の内孔にカシメ固定されている。中心
電極3は,内部が銅で,外部が耐熱性の優れたNi−C
r合金,Ni−Cr−Fe合金等からなる。また,円筒
状の絶縁碍子55の軸穴551内には,上部に端子56
1を有する中軸56が挿入され,導電性のガラスシール
材54によって加熱融着され,中心電極3と一体化され
ている。接地電極4の上面と中心電極3の下面との間に
火花ギャップが形成されている。
【0015】次に,上記チップ10を中心電極3に抵抗
溶接する方法につき,図1及び図2を用いて説明する。
まず,中心電極3の側面を第1溶接治具としての溶接治
具9により把持し,かつ該中心電極3のチップ接合面3
1を溶接治具9の開口端面95よりも深さtだけ内側に
位置させ,固定する。その後,上記中心電極のチップ接
合面31の上に,チップ10を置き,第2溶接治具とし
ての抵抗溶接用電極8を下降させてチップ10をチップ
接合面31の方向へ加圧する。そして,上記抵抗溶接用
電極8と溶接治具9との間に溶接電流を通電する。これ
により,チップ10は,図4に示すごとく,中心電極3
のチップ接合面31上に溶接される。
【0016】また,上記溶接治具9は,図1及び図2に
示すごとく,2つ割りに構成されており,その内側には
半円状の凹状把持部91を有する。そして,該凹状把持
部91の形状は,中心電極3の側面と同形状である。そ
のため,溶接治具9は,中心電極3の側面に密着する。
本例によれば,チップ10が溶接されるチップ接合面3
1上の溶接界面と溶接治具9との間,即ち溶接電流経路
及び熱伝導経路の距離が,最短となる。
【0017】そのため,溶接に必要な発熱を,溶接界面
近傍に限定することが可能となる。また,中心電極3の
側面は,溶接治具9の凹状把持部91により把持されて
いるので,その形状が保持され,上記発熱によって中心
電極3が座屈することもない。また,溶接治具9の凹状
把持部91は,中心電極3の側面に密着しているので,
溶接電流の通電抵抗が少なく,また熱放散の効率にも優
れている。それ故,大径のチップを抵抗溶接する際に
も,大きな電流,加圧力を与えても,座屈することがな
い。
【0018】実施例2 本例は,図5に示すごとく,中心電極3の先端部を,当
初より細径状部30に加工しておき,この細径状部30
のチップ接合面31上に,チップ10を抵抗溶接するも
のである。また,本例は,チップ接合面31の径より若
干小さい程度のチップ10を溶接するものである。
【0019】本例の溶接治具9は,中心電極3の細径状
部30の側面を把持するための凹状把持部92を有す
る。本例においては,チップ接合面31の径よりも若干
小さい程度のチップ10を抵抗溶接する。換言すれば,
実施例1に比してチップ接合面31の径に対するチップ
10の径が大きい。かかる大径のチップは,前記従来法
では,抵抗溶接が不可能であった(従来例の項参照)。
しかし,本例によれば,実施例1と同様の作用効果を得
ることができ,大径のチップ10を容易に溶接すること
ができる。
【0020】実施例3 本例は,図6に示すごとく,実施例1において,溶接治
具9の上方開口部に,厚みtを有する突出部97を設け
たものである。そして,中心電極3の側面を溶接治具9
の凹状把持部91により把持する。このとき,中心電極
3のチップ接合面31の上面周縁は突出部97の下端に
接触している。そのため,チップ接合面31は,溶接治
具9の開口端面95よりも深さt(つまり突出部97の
厚みt)だけ,内側に位置することとなる。チップ10
の抵抗溶接は実施例1と同様に行う。本例においても実
施例1と同様の効果を得ることができる。
【0021】実施例4 次に具体例につき図7を用いて説明する。本例において
は,上記実施例1で示した抵抗溶接方法において,中心
電極3のチップ接合面31を,溶接治具の開口端面95
よりも内側ないし突出させた種々の状態で,抵抗溶接を
行った。そして,中心電極3の座屈状態を測定した。
【0022】図7において,曲線Aはチップが直径2.
0mm,厚み0.5mmで,溶接電流−加圧力が220
0A−40kgの場合,曲線Bはチップが直径1.0m
m,厚み0.5mmで,溶接電流−加圧力が1000A
−30kgの場合を示している。チップの材料は80P
t(白金)−20Ir(イリジウム)合金である。ま
た,中心電極としては,直径2.5mmのNi−Cr−
Fe合金を用いた。溶接治具は,熱伝導性,強度の点よ
り,Cu−Cr合金材を用いた。
【0023】上記の測定結果を,図7に,横軸に開口端
面からの距離を,縦軸に中心電極の座屈寸法(mm)を
とって示す。上記開口端面からの距離は,開口端面と中
心電極のチップ接合面との間の距離を示し,0(ゼロ)
は同一面,−(マイナス)は溶接治具の内側方向の,+
(プラス)は開口端面より突出している方向の距離(m
m)を示している。同図より知られるごとく,チップ接
合面が開口端面と同一面又はこれより内側方向にあると
きには,座屈が全くないが,チップ接合面が開口端面よ
り突出しその長さが大きくなる程急激に座屈が大きくな
ることが分かる。
【0024】比較例 次に,比較のため,上記実施例1と同様に溶接治具を用
いているが,中心電極のチップ接合面31を溶接治具の
開口端面91よりも突出させて抵抗溶接を行った。そし
て,チップの直径を種々に変えて,チップ径と座屈の程
度を測定した。その結果を,図8及び図9を用いて説明
する。
【0025】即ち,本例においては,チップ接合面31
の直径が2.5mmのNi−Cr−Fe合金の中心電極
3を用い,一方厚み0.5mmの80Pt(白金)−2
0Ir(イリジウム)合金のチップ10を用いた。そし
て,チップの直径を種々に変えて抵抗溶接を行った。ま
た,抵抗溶接後における,中心電極3の座屈程度を,中
心電極の長手方向寸法の変位量で測定した。
【0026】また,溶接治具9としては,Cu−Cr合
金材を用いた。また,いずれの溶接の場合も,中心電極
は溶接治具の開口端面95よりも0.6mm突出させて
固定した。また,溶接電流−加圧力は,800〜220
0A−25〜40kgとした。測定結果を,チップサイ
ズ(直径mm)と座屈寸法との関係につき,図8に示し
た。
【0027】同図より知られるごとく,チップ接合面を
開口端面より突出させて抵抗溶接した場合,チップサイ
ズが大きくなる程,座屈量が増大することが分かる。そ
して,チップの形が1.3mm以上,即ち中心電極にお
けるチップ接合面の径(2.5mm)の半分以上となる
と,座屈が急激に大きくなることが分かる。また,図9
は,上記抵抗溶接において,中心電極3の先端部分33
が座屈したときの状態を示している。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における,抵抗溶接時の断面図。
【図2】図1の平面図。
【図3】実施例1におけるスパークプラグの断面図。
【図4】実施例1におけるチップ溶接した中心電極の側
面図。
【図5】実施例2における抵抗溶接時の断面図。
【図6】実施例3における抵抗溶接時の断面図。
【図7】実施例4における測定結果を示す図。
【図8】比較例における測定結果を示す図。
【図9】比較例における中心電極座屈の説明図。
【符号の説明】
10...チップ, 3...中心電極, 31...チップ接合面, 4...接地電極, 9...溶接治具, 95...開口端面,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01T 13/00 - 21/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スパークプラグにおける中心電極及び接
    地電極の少なくとも一方の電極に抵抗溶接によりチップ
    を接合するに当たり,上記電極のチップ接合面を第1溶接治具の開口端面と同
    一面又はこれより内側に位置させた状態で,上記第1溶
    接治具により上記電極の側面を把持することにより,上
    記第1溶接治具が 上記電極の固定及び通電経路を兼ね かつ上記第1溶接治具とは異なる第2溶接治具により上
    記チップを上記チップ接合面の方向へ加圧し,上記チッ
    プを上記電極に対して抵抗溶接する ことを特徴とする内
    燃機関用スパークプラグの製造方法。
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WO2000031574A1 (fr) * 1998-11-26 2000-06-02 Nippon Ferrule Co., Ltd. Connecteur de fibres optiques et ferrule utilisee pour ledit connecteur, et procede de production de ladite ferrule

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