JP4738503B2 - プラズマジェット点火プラグの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマジェット点火プラグの製造方法に関する。

従来、自動車用の内燃機関であるエンジンの点火プラグには、火花放電により混合気への着火を行うスパークプラグが使用されている。近年では、内燃機関の一層の高出力化や低燃費化が求められている。そのため、燃焼の広がりが速く、着火限界空燃比のより高い希薄混合気に対して着火可能なプラズマジェット点火プラグの開発が進められている。

例えば、下記特許文献１記載のプラズマジェット点火プラグは、中心電極と接地電極との間の火花放電間隙の周囲を絶縁体でとりかこむことで、小さな容積の凹部（キャビティ）を放電空間として形成した構造を有している。

特開２００７−２８７６６６号公報

従来、このようなプラズマジェット点火プラグは、概ね次のような手順（１）〜（３）で製造していた。（１）主体金具の先端に設けられた接地電極取り付け部に、中心に貫通孔が設けられた板状の接地電極を嵌め合い公差にて圧入。（２）主体金具と接地電極とをレーザ溶接によって接合。（３）接地電極が溶接された主体金具内に、中心電極が予め組み付けられた絶縁体を所定の係合部に加締めることにより保持。

しかし、上述のような製造方法では、手順（３）において、主体金具内に絶縁体を保持させる際に、絶縁体が接地電極に必要以上の圧力で押しつけられる可能性があった。そのため、絶縁体と接地電極との間に僅かな隙間を設けることで、このような問題を解消していた。しかし、絶縁体と接地電極との間に隙間があると、この隙間にプラズマの持つエネルギが漏出してしまい、着火性の低下を招くおそれがあった。

このような問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、絶縁体と接地電極間の隙間をなくすためのプラズマジェット点火プラグの実用的な製造方法を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、中心に貫通孔を有する板状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
前記主体金具の先端よりも前記絶縁体の先端が後端側に位置するように、前記絶縁体を前記主体金具の内部に組み付ける組付工程と、
前記絶縁体の先端面から突出している前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
前記除去工程後の前記主体金具の先端部に、前記接地電極を配置し、該接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程とを含む製造方法。

このような製造方法であれば、絶縁体の先端面から突出している主体金具の先端部の少なくとも一部を除去した上で、主体金具の先端部に接地電極を溶接する。そのため、絶縁体と接地電極間の隙間をなくしたプラズマジェット点火プラグを製造することが可能になる。

［適用例２］適用例１に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、更に、前記除去工程に先立って、前記主体金具が前記絶縁体の先端面から突出している突出量を測定する測定工程を備え、前記除去工程では、前記測定された突出量に基づいた所定量、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する製造方法。このような製造方法であれば、絶縁体の先端面から突出している主体金具の突出量を測定し、この測定された突出量に基づいた所定量、主体金具の先端部を除去することができる。そのため、主体金具の先端面と絶縁体の先端面とを正確に合わせることが可能になる。

［適用例３］軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、中心に貫通孔を有する板状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
板状の電極母材の中央部に、前記貫通孔の形成された貴金属部材を接合することで前記接地電極を製造する接地電極製造工程と、
前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
前記主体金具の先端よりも前記絶縁体の先端が後端側に位置するように、前記絶縁体を前記主体金具の内部に組み付ける組付工程と、
前記絶縁体の先端面から突出している前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
前記除去工程後の前記主体金具の先端部に、前記接地電極を配置し、該接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程とを含む製造方法。

このような製造方法であれば、絶縁体と接地電極間の隙間をなくしたプラズマジェット点火プラグを製造することが可能になる。更に、接地電極の中央部には、貫通孔の形成された貴金属部材が接合されるので、プラズマジェット点火プラグの耐久性を向上させることができる。

［適用例４］適用例３に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、更に、前記除去工程に先立って、前記主体金具が前記絶縁体の先端面から突出している突出量を測定する測定工程を備え、前記除去工程では、前記測定された突出量に基づいた所定量、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する製造方法。このような製造方法であれば、主体金具の先端面と絶縁体の先端面とを正確に合わせることが可能になる。

［適用例５］適用例３または適用例４に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記接地電極製造工程では、前記貴金属部材を、前記電極母材の一方の面からレーザ溶接することによって接合し、前記溶接工程では、前記接地電極の前記一方の面を、前記主体金具の先端部とは逆側に向けて、前記接地電極と前記主体金具との溶接を行う製造方法。このような製造方法であれば、レーザ溶接の溶接痕によって、接地電極と絶縁体との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。

［適用例６]軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、一つまたは複数の棒状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
前記主体金具の先端よりも前記絶縁体の先端が後端側に位置するように、前記絶縁体を前記主体金具の内部に組み付ける組付工程と、
前記絶縁体の先端面から突出している前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
前記除去工程後の前記主体金具の先端部に、前記接地電極を配置し、該接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程とを含む製造方法。

このような製造方法であれば、絶縁体と棒状の接地電極間の隙間をなくしたプラズマジェット点火プラグを製造することができる。

［適用例７］適用例６に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、更に、前記除去工程に先立って、前記主体金具が前記絶縁体の先端面から突出している突出量を測定する測定工程を備え、前記除去工程では、前記測定された突出量に基づいた所定量、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する製造方法。このような製造方法であれば、主体金具の先端面と絶縁体の先端面とを正確に合わせることが可能になる。

［適用例８］軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、一つまたは複数の棒状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
棒状の電極母材の先端部に、貴金属部材を接合することで前記接地電極を製造する接地電極製造工程と、
前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
前記主体金具の先端よりも前記絶縁体の先端が後端側に位置するように、前記絶縁体を前記主体金具の内部に組み付ける組付工程と、
前記絶縁体の先端面から突出している前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
前記除去工程後の前記主体金具の先端部に、前記接地電極を配置し、該接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程とを含む製造方法。

このような製造方法であれば、絶縁体と棒状の接地電極間の隙間をなくしたプラズマジェット点火プラグを製造することができる。更に、棒状の接地電極の先端部には、貴金属部材が接合されているので、プラズマジェット点火プラグの耐久性を向上させることができる。

［適用例９］適用例８に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、更に、前記除去工程に先立って、前記主体金具が前記絶縁体の先端面から突出している突出量を測定する測定工程を備え、前記除去工程では、前記測定された突出量に基づいた所定量、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する製造方法。このような製造方法であれば、主体金具の先端面と絶縁体の先端面とを正確に合わせることが可能になる。

［適用例１０］適用例８または適用例９に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記接地電極製造工程では、前記貴金属部材を、前記棒状の電極母材の一方の側面からレーザ溶接することによって接合し、前記溶接工程では、前記接地電極の前記一方の側面を、前記主体金具の先端部とは逆側に向けて、前記接地電極と前記主体金具との溶接を行う製造方法。このような製造方法であれば、レーザ溶接の溶接痕によって、接地電極と絶縁体との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。

［適用例１１］適用例１ないし適用例１０のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記組付工程において、前記主体金具は、前記絶縁体の先端面から０．５ｍｍ以上突出するように、予め長く形成されている製造方法。このような製造方法であれば、主体金具の突出量が予め０．５ｍｍ以上確保されているため、絶縁体と主体金具の組み付けの精度にばらつきが生じても、切削代を確保することができる。

［適用例１２］適用例１ないし適用例１１のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記溶接工程では、前記接地電極と前記主体金具とをレーザ溶接する製造方法。このように、接地電極と主体金具とをレーザ溶接すれば、接地電極と主体金具とを精度良く接合することができる。

なお、上述したプラズマジェット点火プラグの製造方法において、前記溶接工程では、前記接地電極を前記主体金具側に押圧した上で前記レーザ溶接を行ってもよい。このように、接地電極を主体金具側に押圧した上でレーザ溶接を行えば、レーザ溶接時の衝撃によって接地電極が主体金具から浮いてしまうことを抑制することができる。

また、前記除去工程では、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を、前記主体金具の先端面に垂直の方向から切削してもよい。このような製造方法では、例えば、フライス盤を用いることで、主体金具の切削を行うことができる。また、前記除去工程では、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を、前記主体金具の側面から切削してもよい。このような製造方法では、例えば、旋盤を用いることで、主体金具の切断を行うことができる。

プラズマジェット点火プラグ１００の構造を示す部分断面図である。 プラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。 第１実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 第２実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 第３実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 第４実施例で用いる接地電極３０の製造方法を示す図である。 第４実施例における接地電極３０の配置方法を示す図である。 電極母材３３よりも厚い貴金属部材３６を用いてプラズマジェット点火プラグ１００を製造した例を示す図である。 第５実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。 第６実施例で用いる接地電極３０ｂの製造方法を示す図である。 接地電極３０に荷重をかけてレーザ溶接を行う例を示す図である。 接地電極３０と主体金具５０の接合方法のバリエーションを示す図である。 接地電極３０と主体金具５０の接合方法のバリエーションを示す図である。 接地電極３０と主体金具５０の接合方法のバリエーションを示す図である。

以下、本発明の実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法と、この製造方法によって製造されるプラズマジェット点火プラグの構造について説明する。説明の便宜上、まず、プラズマジェット点火プラグの具体的な構造について図面を参照しつつ説明する。

Ａ．プラズマジェット点火プラグの構造：
図１は、プラズマジェット点火プラグ１００の構造を示す部分断面図である。また、図２は、プラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。なお、図１において、プラズマジェット点火プラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、上側をプラズマジェット点火プラグ１００の先端側、下側を後端側として説明する。

図１に示すように、プラズマジェット点火プラグ１００は、絶縁体としての絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線Ｏ方向に保持された中心電極２０と、主体金具５０の先端部５９に溶接された接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０とを備えている。

絶縁碍子１０は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸線Ｏ方向に軸孔１２を有する筒状の絶縁部材である。軸線Ｏ方向の略中央には外径の最も大きな鍔部１９が形成されており、これより後端側には後端側胴部１８が形成されている。また、鍔部１９より先端側には後端側胴部１８より外径の小さな先端側胴部１７と、その先端側胴部１７よりも先端側で先端側胴部１７よりも更に外径の小さな脚長部１３とが形成されている。この脚長部１３と先端側胴部１７との間は段状に形成されている。

図２に示すように、軸孔１２のうち脚長部１３の内周にあたる部分は、先端側胴部１７、鍔部１９および後端側胴部１８の内周にあたる部分よりも縮径された電極収容部１５として形成されている。この電極収容部１５の内部には中心電極２０が保持される。また、軸孔１２は電極収容部１５の先端側において内周が更に縮径されており、先端小径部６１として形成されている。そして、先端小径部６１の内周は絶縁碍子１０の先端面１６に連続し、軸孔１２の開口部１４を形成している。

中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のＮｉ系合金等で形成された円柱状の電極棒で、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２３を有している。そして先端部２１には、貴金属やタングステンを主成分とする合金からなる円盤状の電極チップ２５が、中心電極２０と一体となるように溶接されている。なお、本実施の形態では、中心電極２０と一体になった電極チップ２５も含め「中心電極」と称する。この電極チップ２５は、中心電極２０の構造から省略することも可能である。

中心電極２０の後端側は鍔状に拡径され、この鍔状の部分が軸孔１２内において電極収容部１５の起点となる段状の部位に当接されており、電極収容部１５内で中心電極２０が位置決めされている。また、中心電極２０の先端部２１の先端面２６（より具体的には電極チップ２５の先端面２６）の周縁が、径の異なる電極収容部１５と先端小径部６１との間の段部に当接された状態となっている。この構成により、軸孔１２の先端小径部６１の内周面と、中心電極２０の先端面２６とで包囲された容積の小さな凹部６０（以下、「キャビティ６０」ともいう）が形成されている。接地電極３０と中心電極２０との間の火花放電間隙において行われる火花放電は、このキャビティ６０内の空間や壁面を通過する。そして、この火花放電によって絶縁破壊された後に印加されるエネルギによって、キャビティ６０内でプラズマが形成される。このプラズマは、開口部１４の開口端１１から噴出される。

図１に示すように、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられた金属とガラスの混合物からなる導電性のシール体４を経由して、後端側の端子金具４０に電気的に接続されている。このシール体４により、中心電極２０および端子金具４０は、軸孔１２内で固定されると共に導通される。端子金具４０にはプラグキャップ（図示外）を介して点火制御装置（図示外）に接続された高圧ケーブル（図示外）が接続される。

主体金具５０は、内燃機関（図示外）のエンジンヘッド（図示外）にプラズマジェット点火プラグ１００を固定するための円筒状の金具であり、絶縁碍子１０を取り囲むようにして保持している。主体金具５０は鉄系の材料より形成され、図示外のプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、内燃機関に設けられたエンジンヘッドに螺合するねじ部５２とを備えている。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には加締部５３が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８との間には円環状のリング部材６，７が介在されており、更に両リング部材６，７の間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。この加締部５３が加締められることにより、リング部材６，７およびタルク９を介して絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。これにより、図２に示すように、脚長部１３と先端側胴部１７との間の段状の部位が、主体金具５０の内周面に段状に形成された係止部５６に環状のパッキン８０を介して支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体に組み付けられる。このパッキン８０によって、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密は保持され、燃焼ガスの流出が防止される。また、図１に示すように、工具係合部５１とねじ部５２との間には鍔部５４が形成されており、ねじ部５２の後端側近傍、すなわち鍔部５４の座面５５にはガスケット５が嵌挿されている。

主体金具５０の先端部５９には、厚みが１ｍｍ程度の板状の接地電極３０が設けられている。接地電極３０は耐火花消耗性に優れた金属から構成されており、例えば、インコネル（商標名）６００または６０１等のＮｉ系合金が用いられる。図２に示すように、接地電極３０は中央に貫通孔３１を有する円盤状に形成されており、その厚み方向を軸線Ｏ方向に揃え、絶縁碍子１０の先端面１６に当接した状態で、主体金具５０の先端に接合されている。接地電極３０の貫通孔３１は、その最小内径が、少なくとも絶縁碍子１０の開口部１４（開口端１１）の内径以上の大きさを有するように形成されており、この貫通孔３１を介し、キャビティ６０の内部と外気とが連通されるように構成されている。

以上のように構成されたプラズマジェット点火プラグ１００では、混合気への点火の際に、まず、中心電極２０と接地電極３０との間に高電圧を印加し、火花放電を行う。このときに生じた絶縁破壊によって、中心電極２０と接地電極３０との間には比較的低電圧で電流を流すことができるようになる。そこで更に、中心電極２０と接地電極３０との間に電力を供給することで放電状態を遷移させ、キャビティ６０内でプラズマを形成する。こうして形成されたプラズマが貫通孔３１（いわゆるオリフィス）を通じて噴出されると、混合気への着火が行われる。

Ｂ．第１実施例：
図３は、本発明の第１実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図３に示すように、本実施例では、まず、別の製造工程において中心電極２０が予め組み付けられた絶縁碍子１０を準備する（ステップＳ１００：準備工程）。そして、この絶縁碍子１０を主体金具５０内に挿入し、主体金具５０の加締部５３を加締めて、主体金具５０内に絶縁碍子１０を組み付ける（ステップＳ１１０：組付工程）。この主体金具５０の先端部は、予め、規定の寸法よりも、０．５ｍｍ以上長く形成されている。

続いて、レーザ式の距離測定器を用いて、主体金具５０の先端面５７から絶縁碍子１０の先端面１６までの距離（以下、突出量Ｘという）を測定する（ステップＳ１２０：測定工程）。この突出量Ｘは、距離測定器を用いて、所定の位置から主体金具５０の先端面５７までの距離と、絶縁碍子１０の先端面１６までの距離とを計測し、その差を求めることで測定することができる。なお、距離の測定は、レーザ式の距離測定器以外にも、超音波式の測定器や、ノギスなどの種々の測定器を用いることができる。

突出量Ｘを測定すると、続いて、絶縁碍子１０が保持された主体金具５０を、バイスを用いてフライス盤に固定する。そして、フライスの刃を主体金具５０の先端面５７に垂直方向から押し当て、軸線Ｏに沿って突出量Ｘだけ、主体金具５０の先端部を切削して除去する（ステップＳ１３０：除去工程）。本実施例では、フライスの刃の加工径は、主体金具５０の外径よりも大きいこととする。

主体金具５０の先端部を切削すると、切削後の主体金具５０の先端面５７に、接地電極３０を配置する（ステップＳ１４０）。そして、接地電極３０と主体金具５０の境界部分を全周、レーザ溶接する（ステップＳ１５０：溶接工程）。以上で説明した一連の工程によって、プラズマジェット点火プラグ１００が完成する。

以上で説明した第１実施例の製造方法では、主体金具５０を予め規定よりも長めに形成することで、絶縁碍子１０を主体金具５０内に組み付けた際に、必ず、主体金具５０の先端部が絶縁碍子１０の先端面１６よりも突出した状態とする。そして、この状態で、主体金具５０の突出量を測定し、測定された分だけ、主体金具５０の先端部を切削する。このような製造方法によれば、上記ステップＳ１１０における組付工程において、主体金具５０内の絶縁碍子１０の固定位置に製品毎にバラツキが生じても、高い精度で、主体金具５０の先端面５７と絶縁碍子１０の先端面１６とを水平に合わせることができる。この結果、接地電極３０と絶縁碍子１０の先端面１６との間に隙間が生じることを抑制することができるので、意図した着火性能を有するプラズマジェット点火プラグ１００を製造することが可能になる。なお、本実施例の製造方法において、絶縁碍子１０の先端面から主体金具５０の先端面までの距離が予め定まっている場合や目測で切削が可能な場合等には、図３のステップＳ１２０における突出量Ｘの測定（測定工程）は省略することが可能である。

また、本実施例では、絶縁碍子と主体金具との組み付け公差が最大０．４ｍｍ程度であることを考慮し、主体金具５０の先端部を、規定の寸法よりも予め０．５ｍｍ以上長く形成している。そのため、絶縁碍子と主体金具の組み付けの精度にばらつきが生じても、必要な切削代を確保することができる。

Ｃ．第２実施例：
図４は、本発明の第２実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図４に示すように、本実施例では、まず、第１実施例で説明したステップＳ１００〜Ｓ１２０と同様に、中心電極２０が組み付けられた絶縁碍子１０を準備し（ステップＳ２００：準備工程）。これを主体金具５０内に組み付け（ステップＳ２１０：組付工程）、主体金具５０の先端面５７から絶縁碍子１０の先端面１６までの突出量Ｘを測定する（ステップＳ２２０：測定工程）。

突出量Ｘを測定すると、続いて、絶縁碍子１０が保持された主体金具５０を、旋盤のチャックに水平方向に固定する。そして、旋盤の刃（バイト）を主体金具５０の先端部の側面に押し当て、軸線Ｏに沿って突出量Ｘだけ、主体金具５０の先端部を切削して除去する（ステップＳ２３０：除去工程）。

主体金具５０の先端部を切削すると、第１実施例のステップＳ１４０，Ｓ１５０と同様に、切削後の主体金具５０の先端面５７に、接地電極３０を配置し（ステップＳ２４０）、接地電極３０と主体金具５０とをレーザ溶接する（ステップＳ２５０：溶接工程）。以上で説明した一連の工程によって、プラズマジェット点火プラグ１００が完成する。

以上で説明した第２実施例によれば、フライス盤ではなく、旋盤を用いることで、絶縁碍子１０の先端面１６と主体金具５０の先端面５７とを水平に合わせることができる。なお、本実施例の製造方法においても、絶縁碍子１０の先端面から主体金具５０の先端面までの距離が予め定まっている場合や目測で切削が可能な場合等には、図４のステップＳ２２０における突出量Ｘの測定（測定工程）は省略することが可能である。

Ｄ．第３実施例：
図５は、本発明の第３実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図５に示すように、本実施例では、まず、第１実施例で説明したステップＳ１００〜Ｓ１２０と同様に、中心電極２０が組み付けられた絶縁碍子１０を準備し（ステップＳ３００：準備工程）。これを主体金具５０内に組み付け（ステップＳ３１０：組付工程）、主体金具５０の先端面５７から絶縁碍子１０の先端面１６までの突出量Ｘを測定する（ステップＳ３２０：測定工程）。本実施例では、主体金具５０の先端部は、予め、規定の寸法よりも、接地電極３０の厚み分（約１ｍｍ）、長く形成されている。

突出量Ｘを測定すると、続いて、絶縁碍子１０が保持された主体金具５０を、エンドミルがセットされたフライス盤のバイスに固定する。エンドミルとしては、その加工径が、主体金具５０の外径よりも小さく、主体金具５０の内径よりも大きいものを採用する。主体金具５０を、バイスに固定すると、エンドミルの中心軸と主体金具５０の中心軸とを一致させる。そして、エンドミルを主体金具５０の先端面５７に垂直方向から押し当てることで、主体金具５０の先端部の内周側を突出量Ｘだけ切削して除去する（ステップＳ３３０：除去工程）。こうすることで、主体金具５０の先端部の一部が切削されて、段部５８が形成される。

主体金具５０の先端部に段部５８が形成されると、この段部５８内に、接地電極３０を配置する（ステップＳ３４０）。そして、接地電極３０と主体金具５０の境界を全周、レーザ溶接する（ステップＳ３５０：溶接工程）。以上で説明した一連の工程によって、プラズマジェット点火プラグ１００が完成する。

以上で説明した第３実施例によれば、エンドミルを利用することで、主体金具５０の先端部に段部を形成し、この段部に、接地電極３０を接合することができる。そのため、接地電極３０の配置を正確に行うことが可能になる。なお、本実施例の製造方法においても、絶縁碍子１０の先端面から主体金具５０の先端面までの距離が予め定まっている場合や目測で切削が可能な場合等には、図５のステップＳ３２０における突出量Ｘの測定（測定工程）は省略することが可能である。

Ｅ．第４実施例：
上述したプラズマジェット点火プラグ１００の先端に設けられた接地電極３０は、Ｎｉ系合金の金属によって形成されている。これに対して、第４実施例では、接地電極３０として、Ｎｉ系合金の電極母材の中央に、貴金属部材が接合された電極を用いる。

図６は、本実施例で用いる接地電極３０の製造方法を示す図である。図示するように、この製造方法では、まず、中心に開口部３５を有する電極母材３３を用意する（ステップＳ４００）。そして、この電極母材３３の開口部３５に、予め、中心に貫通孔３１が形成されたリング状の貴金属部材３６を圧入する（ステップＳ４１０）。この貴金属部材３６の厚みは、電極母材３３の厚みと同一である。貴金属部材３６は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）を主成分として、プラチナ（Ｐｔ）やロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）等を添加したＩｒ合金によって形成することができる。また、プラチナ（Ｐｔ）を主成分として、イリジウム（Ｉｒ）やロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）等を添加した合金によっても形成することができる。

電極母材３３の開口部３５に貴金属部材３６を圧入すると、最後に、貴金属部材３６と電極母材３３の境界を、接地電極３０の一方の面について、全周、レーザ溶接する（ステップＳ４２０）。

以上の方法で接地電極３０を製造すると、後は、上述した第１〜３実施例と同様の工程で、プラズマジェット点火プラグ１００の製造を行う。ただし、接地電極３０を主体金具５０の先端面５７に配置する際には、図７に示すように、レーザ溶接をした面が、主体金具５０の先端面５７とは逆側に向くように配置する。こうすることで、溶接痕によって、接地電極３０と絶縁碍子１０との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。

以上で説明した第４実施例によれば、接地電極３０の中央部に貴金属部材３６を接合するため、耐久性に優れたプラズマジェット点火プラグ１００を製造することが可能になる。

なお、上述した第４実施例では、電極母材３３と貴金属部材３６の厚みは同一とした。これに対して、貴金属部材３６の厚みは、電極母材３３の厚みよりも大きくすることが可能である。

図８は、電極母材３３よりも厚い貴金属部材３６を用いてプラズマジェット点火プラグ１００を製造した例を示す図である。図示するように、貴金属部材３６が、電極母材３３よりも厚く形成されていたとしても、貴金属部材３６が、絶縁碍子１０の先端面１６に当接していれば、接地電極３０と絶縁碍子１０との間に隙間が生じることを抑制することができる。そのため、このような態様であっても、意図した着火性能を有するプラズマジェット点火プラグ１００を製造することが可能になる。なお、このような態様において、図８に示すように、電極母材３３と貴金属部材３６の上面側を水平に合わせた場合には、フライス盤や旋盤で切削する主体金具の先端部の突出量Ｘ’は、以下の式（１）のように算出することができる。

Ｘ’＝Ｘ−Ｙ＋Ｚ …（１）
（ただし、Ｘは、絶縁碍子１０の先端面１６から主体金具５０の先端面５７までの距離。Ｙは、貴金属部材３６の厚み。Ｚは、電極母材３３の厚み。）

Ｆ．第５実施例：
上述した第１ないし第４実施例では、中央に貫通孔３１を有する円盤状の接地電極３０を主体金具５０の先端部に接合した。これに対して、本実施例では、棒状（例えば、四角柱状）の接地電極を主体金具５０の先端部に接合する。

図９は、本発明の第５実施例としてのプラズマジェット点火プラグの製造方法を示す図である。図９に示すように、本実施例では、まず、第１実施例で説明したステップＳ１００〜Ｓ１２０と同様に、中心電極２０が組み付けられた絶縁碍子１０を準備し（ステップＳ５００：準備工程）。これを主体金具５０内に組み付け（ステップＳ５１０：組付工程）、主体金具５０の先端面５７から絶縁碍子１０の先端面１６までの突出量Ｘを測定する（ステップＳ５２０：測定工程）。

突出量Ｘを測定すると、続いて、絶縁碍子１０が保持された主体金具５０を、バイスを用いてフライス盤に固定する。そして、フライスの刃を主体金具５０の先端面５７に垂直方向から押し当て、軸線Ｏに沿って突出量Ｘだけ、主体金具５０の先端部を切削して除去する（ステップＳ５３０：除去工程）。

主体金具５０の先端部を切削すると、切削後の主体金具５０の先端面５７に、棒状の接地電極３０ｂをその側面が主体金具５０および絶縁碍子１０に接触するように配置し（ステップＳ５４０）、この接地電極３０ｂと主体金具５０とを抵抗溶接する（ステップＳ５５０：溶接工程）。以上で説明した一連の工程によって、プラズマジェット点火プラグ１００が完成する。なお、ステップＳ５５０では、接地電極３０ｂを主体金具５０に対してレーザ溶接することとしてもよい。

以上で説明した第５実施例によれば、棒状に形成された接地電極３０ｂと絶縁碍子１０の先端面１６との間に隙間が生じることを抑制することができる。なお、本実施例の製造方法において、絶縁碍子１０の先端面から主体金具５０の先端面までの距離が予め定まっている場合や目測で切削が可能な場合等には、図９のステップＳ５２０における突出量Ｘの測定（測定工程）は省略することが可能である。また、本実施例では、主体金具５０の先端部をフライスの刃で切削することとしたが、第２実施例のように旋盤で切削してもよいし、第３実施例のようにエンドミルで切削してもよい。また、本実施例では、棒状の接地電極３０ｂを一つだけ主体金具５０に接合したが、棒状の接地電極３０ｂを複数、主体金具５０に接合してもよい。このとき、上記ステップＳ５４０では、主体金具５０上における接地電極３０ｂの設置間隔が均等になるように各接地電極３０ｂを配置すると好適である。

Ｇ．第６実施例：
上述した第５実施例では、棒状の接地電極３０ｂを主体金具５０の先端部に接合している。本実施例では、この棒状の接地電極３０ｂの先端に貴金属部材の接合を行う。

図１０は、本実施例で用いる接地電極３０ｂの製造方法を示す図である。図示するように、この製造方法では、まず、棒状の電極母材３３ｂを用意する（ステップＳ６００）。そして、この電極母材３３ｂの端部に、貴金属部材３６ｂを配置し（ステップＳ６１０）、電極母材３３ｂと貴金属部材３６ｂとの境界を、これらの一側面からレーザ溶接する（ステップＳ６２０）。

以上の方法で接地電極３０ｂを製造すると、後は、上述した第５実施例と同様の工程で、プラズマジェット点火プラグ１００の製造を行う。ただし、接地電極３０ｂを主体金具５０の先端面５７に配置する際には、貴金属部材３６ｂ側をプラズマジェット点火プラグ１００の中心側に向けるとともに、電極母材３３ｂ側をプラズマジェット点火プラグ１００の周方向に向ける。そして、接地電極３０ｂのレーザ溶接をした側面が、主体金具５０の先端面５７とは逆側に向くように配置する。こうすることで、溶接痕によって、接地電極３０ｂと絶縁碍子１０との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。

以上で説明した第６実施例によれば、棒状の接地電極３０ｂの先端に貴金属部材３６ｂを接合するため、耐久性に優れたプラズマジェット点火プラグ１００を製造することが可能になる。なお、電極母材３３ｂと貴金属部材３６ｂの厚み（主体金具５０に対して接合された状態における軸線Ｏ方向の寸法）は同一であってもよいし、図８に示したように、貴金属部材３６ｂの厚みが、電極母材３３ｂの厚みよりも大きくてもよい。

Ｈ．変形例：
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以下のような変形が可能である。

上述した各実施例の溶接工程では、接地電極３０を主体金具５０の先端面５７に押圧しつつ、レーザ溶接をすることが好ましい。図１１には、接地電極３０上に、所定の押さえ治具２００を載置し、この押さえ治具２００を用いることで接地電極３０に荷重をかけている例を示している。このように、接地電極３０を主体金具５０の先端部に押圧しながら溶接を行えば、レーザ溶接時の衝撃によって、接地電極３０が、主体金具５０の先端面５７から浮いてしまうことを抑制することができる。なお、接地電極３０上にかける荷重は、接地電極３０が変形せず、かつ、レーザ溶接時の衝撃によって接地電極３０が位置ずれしない荷重であり、概ね、０．１ｋＮないし３ｋＮ程度である（好ましくは、１ｍｍ厚の接地電極３０に対して、１ｋＮ）。

上述した各実施例における測定工程では、絶縁碍子１０の先端面１６の異なる位置において突出量を複数回測定し、その平均値によって、切削を行う長さを決定してもよい。また、複数回測定した中から、最も、突出量が少ない位置に合わせて、切削を行う長さを決定してもよい。つまり、測定された突出量そのものではなく、複数回測定された突出量に基づいて決定される所定量だけ、切削を行うこととしてもよい。このように、複数回の測定に基づいて切削する長さを決定することで、主体金具５０の先端部を精度良く切削することが可能になる。

上述した各実施例の溶接工程では、接地電極３０と主体金具５０との境界に向けてレーザ溶接を行っている。この溶接は、以下のように、種々の態様で行うことが可能である。

図１２ないし図１４は、接地電極３０と主体金具５０の接合方法のバリエーションを示す図である。図１２には、レーザ溶接を行う方向のバリエーションを示している。図示するように、接地電極３０を主体金具５０に接合する際には、接地電極３０と主体金具５０との境界に向かって垂直にレーザ溶接を行うこととしてもよいし、上側や下側から斜め方向にレーザ溶接を行うこととしてもよい。

図１３には、主体金具５０の先端部に段部５８を形成した場合のレーザ溶接の方向のバリエーションを示している。図示するように、主体金具５０の先端部に段部５８が形成されている場合には、接地電極３０と主体金具５０との境界に向かって垂直にレーザ溶接を行うこととしてもよいし、主体金具５０の外側から接地電極３０と主体金具５０の境界に向かって斜め方向にレーザ溶接を行うこととしてもよい。また、主体金具５０の内側から接地電極３０と主体金具５０の境界に向かって斜め方向にレーザ溶接を行うこととしてもよい。

図１４には、主体金具５０の外径よりも小径な接地電極３０が、主体金具５０の先端面５７に載置された例を示している。この場合には、接地電極３０と主体金具５０との境界に対して、主体金具５０の外側から斜め方向にレーザ溶接を行うことで、両者を接合することができる。

また、上述した各実施例では、接地電極３０と主体金具５０とをレーザ溶接によって接合することとしたが、抵抗溶接など、他の溶接方法によって接合することも可能である。また、上述した各実施例では、主体金具５０の先端部を切削することとしたが、研磨や切断などの方法により、主体金具５０の先端部を除去することとしてもよい。

１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１４…開口部
２０…中心電極
２３…金属芯
２５…電極チップ
３０…接地電極
３１…貫通孔
３６…貴金属部材
４０…端子金具
５０…主体金具
６０…凹部（キャビティ）
１００…プラズマジェット点火プラグ
２００…押さえ治具

Claims (12)

1. 軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、中心に貫通孔を有する板状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
   前記主体金具の先端よりも前記絶縁体の先端が後端側に位置するように、前記絶縁体を前記主体金具の内部に組み付ける組付工程と、
   前記絶縁体の先端面から突出している前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
   前記除去工程後の前記主体金具の先端部に、前記接地電極を配置し、該接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程と
   を含む製造方法。
2. 請求項１に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   更に、前記除去工程に先立って、前記主体金具が前記絶縁体の先端面から突出している突出量を測定する測定工程を備え、
   前記除去工程では、前記測定された突出量に基づいた所定量、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する
   製造方法。
3. 軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、中心に貫通孔を有する板状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   板状の電極母材の中央部に、前記貫通孔の形成された貴金属部材を接合することで前記接地電極を製造する接地電極製造工程と、
   前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
   前記主体金具の先端よりも前記絶縁体の先端が後端側に位置するように、前記絶縁体を前記主体金具の内部に組み付ける組付工程と、
   前記絶縁体の先端面から突出している前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
   前記除去工程後の前記主体金具の先端部に、前記接地電極を配置し、該接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程と
   を含む製造方法。
4. 請求項３に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   更に、前記除去工程に先立って、前記主体金具が前記絶縁体の先端面から突出している突出量を測定する測定工程を備え、
   前記除去工程では、前記測定された突出量に基づいた所定量、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する
   製造方法。
5. 請求項３または請求項４に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記接地電極製造工程では、前記貴金属部材を、前記電極母材の一方の面からレーザ溶接することによって接合し、
   前記溶接工程では、前記接地電極の前記一方の面を、前記主体金具の先端部とは逆側に向けて、前記接地電極と前記主体金具との溶接を行う
   製造方法。
6. 軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、一つまたは複数の棒状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
   前記主体金具の先端よりも前記絶縁体の先端が後端側に位置するように、前記絶縁体を前記主体金具の内部に組み付ける組付工程と、
   前記絶縁体の先端面から突出している前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
   前記除去工程後の前記主体金具の先端部に、前記接地電極を配置し、該接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程と
   を含む製造方法。
7. 請求項６に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   更に、前記除去工程に先立って、前記主体金具が前記絶縁体の先端面から突出している突出量を測定する測定工程を備え、
   前記除去工程では、前記測定された突出量に基づいた所定量、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する
   製造方法。
8. 軸孔を有し該軸孔内に中心電極が設けられた絶縁体と、略筒状の主体金具と、一つまたは複数の棒状の接地電極とを備えるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   棒状の電極母材の先端部に、貴金属部材を接合することで前記接地電極を製造する接地電極製造工程と、
   前記中心電極の先端を、前記絶縁体の先端よりも前記軸孔内側に配置させることにより、先端部に凹部を設けた絶縁体を準備する準備工程と、
   前記主体金具の先端よりも前記絶縁体の先端が後端側に位置するように、前記絶縁体を前記主体金具の内部に組み付ける組付工程と、
   前記絶縁体の先端面から突出している前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
   前記除去工程後の前記主体金具の先端部に、前記接地電極を配置し、該接地電極と前記主体金具とを溶接する溶接工程と
   を含む製造方法。
9. 請求項８に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
   更に、前記除去工程に先立って、前記主体金具が前記絶縁体の先端面から突出している突出量を測定する測定工程を備え、
   前記除去工程では、前記測定された突出量に基づいた所定量、前記主体金具の先端部の少なくとも一部を除去する
   製造方法。
10. 請求項８または請求項９に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
    前記接地電極製造工程では、前記貴金属部材を、前記棒状の電極母材の一方の側面からレーザ溶接することによって接合し、
    前記溶接工程では、前記接地電極の前記一方の側面を、前記主体金具の先端部とは逆側に向けて、前記接地電極と前記主体金具との溶接を行う
    製造方法。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
    前記組付工程において、前記主体金具は、前記絶縁体の先端面から０．５ｍｍ以上突出するように、予め長く形成されている
    製造方法。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
    前記溶接工程では、前記接地電極と前記主体金具とをレーザ溶接する
    製造方法。

Images