JP3225626B2 - 内燃機関用スパークプラグの製造方法 - Google Patents
内燃機関用スパークプラグの製造方法Info
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Description
される貴金属チップの改良に係わるものであり、特にこ
のチップの耐熱耐久性を向上させるようにする内燃機関
用スパ−クプラグの製造方法に関するものである。
プラグは、対向設定される中心電極と接地電極を備え、
この両電極間に高電圧を印加することにより火花放電を
発生させ、内燃機関の気筒内に充満され燃料と空気との
混合気に着火させるようにしている。このため、一対の
電極部材の対向する部分にそれぞれ貴金属により構成し
た放電用チップを取り付け、このチップの相互間に火花
放電のための間隙が形成されるように構成している。
の長寿命化を図るため、例えば特開昭60−26237
4号公報に示されるように、中心電極及び接地電極の火
花放電部において、放電層部材と応力緩和層部材とによ
り複合化して構成したチップを接合することが考えられ
ている。
各電極部材に接合する際、接合界面に十分な密着性を有
する、通電条件により抵抗溶接をすると、複合チップの
緩和層部材と電極部材の接合界面に発生するジュ−ル熱
により、緩和層部材が溶融し、外周部に線状のバリとな
って飛散し、大幅な薄肉化を生ずる。
し、失火をまねく。またバリの発生による緩和層部材の
薄肉化は、複合チップの目的である応力軽減機能が損な
われ、そのため複合チップと電極部材の接合界面への熱
応力が集中し、接合界面に亀裂や、酸化が進行し、複合
チップの脱落につながり、スパ−クプラグの長寿命化の
目的を達成することができなくなる。
る。図6は、従来の複合チップを十分な密着性を有する
ように抵抗溶接した場合の模式断面図を示す。
への負荷が大きすぎ、図6の如く、放電層部材32と緩
和層部材33が積層されたチップ31は、溶接時の発熱
により熱変形が生じ、特に緩和層部材33の変形が激し
く、接合部外周部に線状のバリ33aとなって溶融飛散
し、放電層部材32に比較し、甚だしい薄肉化ならび
に、偏肉を生じる。
に対し、低融点材料であり、また接地電極30の熱容量
が大きいために、接合界面で発生したジュ−ル熱によっ
て、緩和層部材33のみ溶融が生じたためである。
肉は、上述の如く、緩和層部材33の本来の目的であ
る、熱応力緩和効果を損ない、接合界面への熱応力が集
中し、接合界面に亀裂や、酸化が進行し、チップ31の
脱落につながる。またバリ33aの発生は、中心電極と
接地電極との間隔である火花間隙での短絡を誘発し失火
につながってしまう。
3の溶融を回避するために、通電電流の低電流化を行っ
てきたが、接合界面の密着性からは高電流化が望まし
く、通電電流条件の設定による緩和層部材の変形防止を
行うことは、困難であった。
のであり、緩和層部材が電極に十分に密着させることが
できるとともに、緩和層部材の変形を防いだスパークプ
ラグの製造方法を提供するものである。
ハウジングと、該ハウジング内部に設けられた絶縁碍子
と、該絶縁碍子に挿入された中心電極と、前記ハウジン
グから延出され前記中心電極と火花間隙が形成されるよ
うに設けられた接地電極とからなる内燃機関用スパーク
プラグの前記中心電極又は前記接地電極の少なくとも一
方に、貴金属部材を主成分とする放電層部材と該放電層
部材の線膨張係数と前記中心電極又は接地電極の線膨張
係数との間の線膨張係数を有する緩和層部材が積層され
た複合チップを接合する内燃機関用スパークプラグの製
造方法において、 前記複合チップを前記中心電極又は前
記接地電極の少なくとも一方に抵抗溶接により接合する
工程が、第1の通電工程と第2の通電工程とを有し、第
1の通電工程における溶接電流値(A)をXとし、第2
の通電工程における溶接電流値(A)をYとすると、 X<1000(A) Y> 800(A) Y≦X+300(A) に囲まれた領域における通電条件にて、第1および第2
の通電工程を行う内燃機関用スパークプラグの製造方法
を提供するものである。
り、中心電極又は接地電極に接合するとき、第1の通電
工程と第2の通電工程とを所定の条件の溶接電流値とし
たので、第1の通電工程により、電極母材と複合チップ
との熱的及び電気的な接触が確保され、第2の通電工程
時には、抵抗溶接の発熱が緩和層部材に集中することな
く、緩和層部材及び中心電極又は接地電極にバランス良
く発熱させることができ、良好な状態で、複合チップを
中心電極又は接地電極に接合させることができる。
クプラグの中心電極又は接地電極に、予め放電層部材と
緩和層部材とが積層された複合チップを抵抗溶接にて接
合する際に、X<1000(A),Y> 800
(A),Y≦X+300(A)に囲まれた領域における
通電条件にて、第1および第2の通電工程を行うことに
より、緩和層部材の溶融に起因する不具合の発生が無
く、スパークプラグの長寿命化の目的が達成でき、信頼
性を向上させることができる。
の断面構造を示したもので、金属材料によって構成され
た円筒状のハウジング1を備え、このハウジング1は、
ネジ溝2を用いて図示しない内燃機関のシリンダヘッド
部に装着されるもので、ガスケット3によってシリンダ
ヘッドに取り付けられた状態で気密が保持されるように
している。
4の下端部が同軸的に嵌め込み設定されるもので、この
絶縁碍子4の中心孔部4aには、この絶縁碍子4の下端
部分に対応して中心電極5が挿入固定されている。この
中心電極5は内材が銅で構成され、外材がNi基合金に
よって構成された円柱体でなり、その先端部5aが絶縁
碍子4の下端から露出されるようにしている。
中軸6が挿入されるもので、絶縁碍子4の上方に突出す
る中軸6の一端部6aは、点火電圧信号の供給される端
子7を構成している。この絶縁碍子4の中空部の中軸6
の他端部6bと中心電極5の他端部5bとの間には、導
電性のグラスシ−ル材8によって中軸6と中心電極5と
が加熱溶着され、電気的に接続されるようになってい
る。
電極5の一端部5aには、貴金属によって構成された放
電電極を構成する第1のチップ9が溶接取り付けられて
いる。
プ9と小間隔で対向する位置には、ハウジング21から
一体的に延出された接地電極10が設定されるもので、
この接地電極10のチップ9に対向する放電可能な位置
には、第2のチップ11が抵抗溶接にて取り付けられて
いる。そしてチップ9および11との間には火花放電の
ための間隙12が形成されるようにする。
第2のチップ11の溶接取り付け前の初期断面構造を示
すものである。第1実施例においては、放電層部材20
として、白金を主成分とする耐消耗性の優れた性質を有
する合金である、80重量%Ptと20重量%Irから
なり、厚さが0.4mmのものを使用した。
む貴金属を主成分とする合金である、80重量%Ptと
20重量%Niからなり、厚さが0.2mmのものを使
用した。
母材である接地電極10との接合界面に発生する熱応力
を軽減するために、放電層部材20と接地電極10との
間に介在されるように設けられるもので、この緩和層部
材21の線膨張係数は、放電層部材20と接地電極10
を構成する母材の線膨張係数との間の値に設定されるよ
うにしている。
接によって接合する第1実施例の製造方法を示す。ま
ず、チップ11は接地電極10に設置され、抵抗溶接機
の溶接電極棒25にて加圧されつつ、図示しない通電手
段にて、通電される。この通電電流によって、チップ1
1と接地電極10との接合界面にジュ−ル熱が発生して
接合される。
電工程である初回目の通電工程としては、チップ43に
加圧力25Kg、通電時間10サイクル、通電電流80
0Aで溶接する。
電工程における通電電流を1000Aで溶接した。以上
のように、第1実施例においては、チップ11に直接、
大電流にて抵抗溶接するのではなく、2度にわたり、抵
抗溶接を分けて行うことによって、図4の如く、溶接後
のチップ11は溶接時の発熱により熱変形が生じている
が、緩和層部材21での溶融がほとんど無く、バリの発
生や薄肉化、偏肉も生ぜず、接地電極10に埋設された
良好な密着性を有する状態で接合される。
電工程が、低電流条件で溶接を実施するため、接合界面
で発生するジュ−ル熱が少なく、緩和層部材21での溶
融が発生しないが、第1の通電工程によって、溶接後の
接合界面においては、熱的、及び電気的な接合を確保す
ることができる。
が投入されても、緩和層部材21と接地電極10とが間
には、熱的、及び電気的な接合が確保されているため、
接合界面で発生するジュ−ル熱は、接地電極10に伝達
され、緩和層部材21の発熱が抑制されるとともに、接
地電極10の軟化を促し、チップ11が接地電極10に
埋設されて接合されることとなるのである。
緩和効果を発揮する緩和層部材21の溶接後の厚さが確
保でき、かつ接合界面は充分な密着性を有し、また接地
電極10に埋設されるため、燃焼ガスに直接曝される事
なく、酸化の発生も抑制される。
り、放電層部材と緩和層部材が融点の異なる材料より構
成された複合チップにおいても、高電流通電条件の設定
が可能となり、接合界面の高信頼性を確保する事が可能
となった。
目の抵抗溶接との関係を詳細に検討してみた。図5は、
初回の溶接電流値と第2回目の溶接電流値との関係を示
す関係図である。ここで、図5中に、良好な接合である
ものには○、不良であったものには、×を記した。
例と同様の80重量%Ptと20重量%Irからなり、
厚さが0.4mmの放電層部材と、80重量%Ptと2
0重量%Niからなり、厚さが0.2mmの緩和層部材
とを用いた。
10および通電電流の立ち上がりであるスロープを3と
統一し、第1回目と第2回目の抵抗溶接における溶接電
流値のみを変化させた。
値が高すぎてしまう領域Aにおいては、初回の通電で従
来の如く、緩和層部材に0.6mm以上のバリが生じて
しまう。
まう領域Bにおいては、チップが接地電極に十分な接合
強度をもって接合することができない。さらに、初回溶
接電流値に対して、第2回目の溶接電流値が高すぎる領
域Cにおいては、やはり第2回目の溶接電流値によっ
て、0.6mm以上のバリが生じてしまう。
電流値との関係は、第1回目の溶接電流値をX、第2回
目の溶接電流値をYとした場合に、 図5における領域Aは、X<1000(A) 図5における領域Bは、Y> 800(A) 図5における領域Cは、Y≦X+300(A) と表すことができる。ここで、(A)は、アンペアを示
す。
域に囲まれた領域である領域Dであることがわかる。ま
た、以上のような結果は、加圧力を変化させた場合に
も、同様な傾向の結果を示すことを確認することができ
た。
される第2のチップについて説明したが、当然中心電極
の先端部に接合される第1のチップを同様の通電工程を
実施することにより、このスパ−クプラグの寿命の延長
と共に、信頼性を向上させる効果が期待できるものであ
る。
電工程を初回目の溶接とし、第2の通電工程を第2回目
の溶接に対応させたが、本発明はこれに限られるもので
はなく、第1の通電工程および第2の通電工程を、それ
ぞれ複数回行ってもよいことはいうまでもない。
造を示す断面構造図である。
れる前の複合チップの初期断面である。
ある。
れる後の複合チップの断面である。
示す特性図である。
示す模式断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ハウジングと、 該ハウジング内部に設けられた絶縁碍子と、 該絶縁碍子に挿入された中心電極と、 前記ハウジングから延出され前記中心電極と火花間隔が
形成されるように設けられた接地電極とからなる内燃機
関用スパークプラグの前記中心電極又は前記接地電極の
少なくとも一方に、貴金属部材を主成分とする放電層部
材と該放電層部材の線膨張係数と前記中心電極又は接地
電極の線膨張係数との間の線膨張係数を有する緩和層部
材が積層された複合チップを接合する内燃機関用スパー
クプラグの製造方法において、前記複合チップの接合時は、 前記中心電極又は前記接地電極の少なくとも一方と前記
複合チップの熱的及び電気的な接触を確保する第1の通
電工程と、 前記複合チップと前記中心電極又は前記接地電極の少な
くとも一方との接合界面で所望の密着性を確保する第2
の通電工程とを有し、 かつ、前記第1の通電工程と前記第2の通電工程との溶
接電流値の通電条件が、 前記第1の通電工程における溶接電流値(A)をXと
し、前記第2の通電工程における溶接電流値(A)をY
とすると、 X<1000(A) Y>800(A) Y≦X+300(A) に囲まれた領域における通電条件とし、前記第1の通電
工程と前記第2の通電工程の少なくとも2度にわたり、
抵抗溶接を分けて行なうことにより、前記複合チップ
を、前記中心電極又は前記接地電極の少なくとも一方に
接合することを特徴とする内燃機関用スパ−クプラグの
製造方法。
Priority Applications (3)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP25646192A Expired - Lifetime JP3225626B2 (ja) | 1992-08-12 | 1992-09-25 | 内燃機関用スパークプラグの製造方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1992
- 1992-09-25 JP JP25646192A patent/JP3225626B2/ja not_active Expired - Lifetime
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