JP4746192B2

JP4746192B2 - スパークプラグの製造方法及びスパークプラグ

Info

Publication number: JP4746192B2
Application number: JP2001069155A
Authority: JP
Inventors: 英己寺村; 守無笹; 友聡加藤; 清博近藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: JP2002270333A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパークプラグの製造方法及びスパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスパークプラグは、絶縁碍子の先端面から下方に突出するようにされた中心電極と、この中心電極に対向して配設され一端が主体金具に接合された平行接地電極とを備え、中心電極と平行接地電極との間の気中ギャップに火花放電させて燃料混合ガスに着火するものが一般的である。このような平行対向型スパークプラグに対し、耐汚損性を改善した内燃機関用のスパークプラグとしてセミ沿面放電型スパークプラグと呼ばれるものが知られている。これは、火花放電ギャップにて発生する火花が、常時あるいは条件により、絶縁碍子表面を経由したセミ沿面放電形態にて伝播するように構成したものである。
【０００３】
例えば、セミ沿面放電型スパークプラグと称されるものは、中心貫通孔を有する絶縁碍子と、中心貫通孔に保持され絶縁碍子の先端部に配設された中心電極と、絶縁碍子の先端部を自身の先端面から突出するように保持する主体金具と、主体金具に一端が接合され他端が中心電極の側周面若しくは絶縁碍子の側周面に対向するように配設されたセミ沿面接地電極を備える。そして、沿面放電時には、セミ沿面接地電極の発火面と絶縁碍子表面との間が気中放電となる以外は、絶縁碍子先端面の表面に沿う形態にて飛火する形となる。このセミ沿面放電型のスパークプラグによれば、絶縁体表面を這う形で火花放電が生ずるため、汚損物質が絶えず焼き切られる形となり、気中放電型のスパークプラグと比べて耐汚損性が向上する。
【０００４】
さらに、そのような平行対向型とセミ沿面放電型の両機能を組み合わせたハイブリッド型スパークプラグが提供され、これによると、絶縁体の先端面が汚損していない場合でもセミ沿面ギャップで飛火するように各部寸法設定を行っているため、耐汚損性を達成しつつもチャンネリングを効果的に抑制し、かつ着火性を向上することが可能となった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような平行接地電極とセミ沿面接地電極を備えてなるハイブリッド型スパークプラグは、エンジン条件、エンジン特性等に起因して特定のギャップでの飛火割合が経時変化する可能性がある。特に、ハイブリッド型スパークプラグにおいては、各部の寸法設定を行うことによりくすぶりを生じた場合のみならずくすぶりが生じていなくともセミ沿面ギャップにて飛火することとなるが、このように中心電極側面の飛火割合の高いスパークプラグにおいてはその中心電極側面の火花消耗が問題となる。
【０００６】
また、セミ沿面接地電極と中心電極の電極間の火花は絶縁碍子先端面を這うよう進行するため、例えば図１１における領域Ｃのような、凸部頂点付近より後方側において火花の衝突する割合が高く、スパークプラグの長期使用に伴いこの領域に偏消耗が生じる可能性があることが判明した。
【０００７】
本発明の解決すべき課題は、平行接地電極とセミ沿面接地電極を備えてなるハイブリッド型スパークプラグにおいて、中心電極の側周面において火花による衝撃が頻繁に生じる位置を効果的に保護し、火花消耗に対する耐久性向上を達成しうるスパークプラグの製造方法及びその製造方法により製造されるスパークプラグを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
中心貫通孔を有する絶縁碍子と、前記中心貫通孔に保持され前記絶縁碍子の先端部に配設されるとともに、軸状の本体部を有し、その本体部の先端部に貴金属チップを有する中心電極と、前記絶縁碍子の先端部を自身の先端面から突出するように保持する主体金具と、その主体金具の前記先端面に一端が接合され他端が前記中心電極の先端面に対向して主気中ギャップを形成するように配設された平行接地電極とを備えるとともに、前記主体金具に一端が接合され他端が前記中心電極の側周面若しくは前記絶縁碍子の側周面の少なくともいずれか一方に対向してセミ沿面ギャップを形成するように配設された複数のセミ沿面接地電極を備えるスパークプラグの製造方法であって、前記中心電極の電極母材となる軸状部材において、その軸線方向における一方を前方側とした場合の側面前端又は側面前端寄りに、該軸状部材よりも耐火花消耗性の高い金属からなる耐火花消耗用金属部材を接合して接合体を形成する接合工程と、前記接合体の側面前端部に対し、前記電極母材と前記耐火花消耗用金属部材の双方に跨る形で除去加工を施して、前記中心電極の軸線と平行な仮想平面に対して投影したときにその正射影像において、軸線方向において内燃機関へ向かう側を前方側とするその軸線方向前方側に向かうにつれて段階的及び／又は連続的に径が縮径する縮径部を形成しつつ、該縮径部の軸線方向中間位置において前記仮想平面における外面外形線が外向きに凸となる凸部の凸部頂点を、前記絶縁端子の先端からの距離が０．５ｍｍ以内で前記軸線方向後方側に位置させるように前記耐火花消耗用金属部材に形成することにより前記中心電極の先端部を形成する先端部形成工程と、前記先端部の前方側に貴金属チップを接合する貴金属チップ接合工程と、を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法を提供する。
【０００９】
上記製造方法によるスパークプラグのごとく、中心電極において絶縁碍子先端面から軸線方向後方側の位置に凸部頂点が設定されるように凸部を形成すれば、電界集中の生じやすい凸部頂点とセミ沿面接地電極との間に絶縁碍子が位置するようになるため、セミ沿面放電の火花が絶縁碍子の先端に密着しやすく、絶縁碍子表面の火花清浄作用により耐汚損性に効果がある。そして、その火花消耗の予想される凸部において耐火花消耗用金属部材を配置すれば、この部位の火花消耗が効果的に抑制されることとなるため、耐久性に優れたスパークプラグとなり、上記方法によればこのようなスパークプラグの効率的製造が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一例たるスパークプラグ１００の部分断面図である。周知のように、アルミナ等からなる絶縁碍子１は、その後端部に沿面距離を稼ぐためのコルゲーション１Ａを、先端部に内燃機関の燃焼室に曝される脚長部１Ｂを備え、その軸中心には中心貫通孔１Ｃを備えている。中心貫通孔１Ｃには、貴金属チップを有する場合にはインコネル（商標名）６００又は６０１等の、鉄６〜２０質量％、クロム１４〜２５質量％、その他の不純物３％以下、所望によりアルミニウム１〜２質量％、残部としてニッケル５８質量％以上含有するニッケル系金属等からなる電極母材２ｎを少なくとも表層部に有する中心電極２が保持され、中心電極２は絶縁碍子１の先端面から突出するようにされている。
【００１１】
中心電極２は中心貫通孔１Ｃの内部に設けられたセラミック抵抗３を経由して上方の端子金具４に電気的に接続されている。端子金具４には図示しない高圧ケーブルが接続され高電圧が印加される。上記絶縁碍子１は主体金具５に囲まれ保持部５１及びかしめ部５Ｃによって支持されている。主体金具５は低炭素鋼材で形成され、スパークプラグレンチと嵌合する工具係合部（六角部５Ａ）と、ねじの呼びが例えばＭ１４Ｓのねじ部５Ｂとを備えている。主体金具５はそのかしめ部５Ｃにより絶縁碍子１にかしめられ、主体金具５と絶縁碍子１が一体にされる。かしめによる密閉を完全なものとするため、主体金具５と絶縁碍子１との間に板状のパッキング部材６とワイヤ状のシール部材７，８が介在され、シール部材７，８の間にはタルク（滑石）９の粉末が充填されている。また、ねじ部５Ｂの後端、即ち、主体金具５の座面５２にはガスケット１０が嵌挿されている。
【００１２】
主体金具５の先端面５Ｄには、少なくとも表層部をなす母材がニッケル合金からなる平行接地電極１１が溶接により接合されている。平行接地電極１１は中心電極２の先端面と軸方向に対向し、中心電極２と平行接地電極１１とで主気中ギャップ（α）を形成している。また、例えば六角部５Ａの対辺寸法は１６ｍｍであり、主体金具５の座面５２から先端面５Ｄまでの長さは例えば１９ｍｍに設定されている。この寸法設定は、ＪＩＳ：Ｂ８０３１に規定されている１４ｍｍ小形六角形の、Ａ寸法が１９ｍｍのスパークプラグの基準寸法である。なお、平行接地電極１１は、その先端部の温度を低減させ、火花消耗を抑えるために、内部に母材よりも熱伝導性の良好な材料（例えばＣｕや純Ｎｉ又はその複合材料等）からなる良熱伝導材を有していても良い。
【００１３】
この実施の形態に係るスパークプラグ１００では、平行接地電極１１とは別に、複数のセミ沿面接地電極１２を備えている。セミ沿面接地電極１２は少なくとも表層部をなす母材がニッケル合金からなり、その一端が主体金具５の先端面５Ｄに溶接により接合され、他端の端面１２Ｃが中心電極２の側周面２Ａ若しくは脚長部１Ｂの側周面１Ｅに対向するように配設されている。図３の底面図に示すように、２個のセミ沿面接地電極１２はそれぞれ平行接地電極１１から９０゜ずれた位置に配設され、セミ沿面接地電極１２同士は略１８０゜ずれた位置に配設されている。
【００１４】
また、図３は、絶縁碍子１の先端部を軸線３０の方向前方側から平面視した状態を表しているが、セミ沿面接地電極１２は他端の端面１２Ｃにおいて、絶縁碍子１の中心貫通孔１Ｃの先端開口径よりも大きな幅を有するものとなっている。図２に示すように、各セミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃと中心電極２の側周面２Ａとの間にはセミ沿面ギャップ（β）（図１）が所定のギャップ間隔βにてそれぞれ形成され、各セミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃと脚長部１Ｂの側周面１Ｅとの間でセミ沿面碍子ギャップ（γ）（図１）が所定のギャップ間隔γにてそれぞれ形成されている。
【００１５】
また、平行接地電極１１の中心電極２と対向する側面１１Ａと中心電極２の前方側先端面２Ｂとの間で主気中ギャップ（α）がギャップ間隔αにて形成され、さらに、絶縁碍子１の先端より前方側に突出する中心電極２の先端面２Ｂと絶縁碍子１の先端との距離Ｈ（以下、「突き出し量Ｈ」ともいう）が所定の値となるよう設定される。また、軸線方向における絶縁碍子１の先端面高さ位置とセミ沿面接地電極の端面１２Ｃの後端側縁の高さ位置の距離が所定距離Ｅｍｍとなっている。なお、これらα、β、γ、Ｅ、Ｈの数値は下記の関係に設定するとよい。即ち、０．７ｍｍ≦α（ｍｍ）≦（０．８（β−γ）＋γ）（ｍｍ）とすると、正常時においても所定割合でセミ沿面ギャップの火花放電を起こさせることができる。なお、β、γ、Ｅ、Ｈについては、以下の関係、即ち、β（ｍｍ）≦２．２ｍｍ、０．４ｍｍ≦γ（ｍｍ）≦（α−０．１）（ｍｍ）、Ｅ（ｍｍ）≦０．５ｍｍ、及び１．０ｍｍ≦Ｈ（ｍｍ）≦４．０ｍｍをそれぞれ満たすようにすると、さらに以下の効果を達成できる。
【００１６】
β（ｍｍ）≦２．２ｍｍ、０．４ｍｍ≦γ（ｍｍ）≦（α−０．１）（ｍｍ）とすると、絶縁碍子の表面が「くすぶり」の状態になった時にセミ沿面接地電極と中心電極との間で、より確実に、セミ沿面放電を生じさせることができる。セミ沿面ギャップ（β）の距離βが２．２ｍｍより大きいと、セミ沿面接地電極と中心電極との間で放電が生ぜず、中心電極と主体金具の絶縁碍子取付部付近との間で絶縁碍子の脚長部表面に沿って放電する、いわゆるフラッシュオーバーが発生する確率が高くなる。また、セミ沿面碍子ギャップ（γ）の距離γが０．４ｍｍより小さいと、セミ沿面接地電極と絶縁碍子との間にカーボンによるブリッジが生じ放電不能になる確率が高くなる。
【００１７】
一方、前記セミ沿面碍子ギャップ（γ）の距離γが主気中ギャップ（α）の距離α−０．１ｍｍより大きくなると、「くすぶり」時においても、セミ沿面接地電極との間のセミ沿面ギャップ（γ）で放電するより、平行電極との間の主気中ギャップ（α）で放電してしまう確率が高くなる。
【００１８】
また、Ｅ≦＋０．５（＋はセミ沿面接地電極の端面の下端縁が絶縁碍子の先端面から前方に離れる方向）とすると、セミ沿面放電の火花による絶縁碍子表面の火花清浄作用を効果的に維持することができる。Ｅが＋０．５ｍｍより大きいと、セミ沿面放電の火花が絶縁碍子の先端面に密着せず、絶縁碍子表面の火花清浄作用の効果が低下する。
【００１９】
さらに、１．０≦Ｈ≦４．０とすると、セミ沿面放電による中心電極の電極消耗を小さく抑制することができる。さらに、平行接地電極との間の主気中ギャップαでの火花放電による着火性と、セミ沿面接地電極のセミ沿面放電による着火性との乖離を小さくすることができる。放電電極の変化に伴う着火性の変化による内燃機関のトルク変動を極力抑制することができる。中心電極の突き出し量Ｈが１．０ｍｍより小さいと中心電極側周の電極消耗が大きくなる。
【００２０】
一方、中心電極の突き出し量Ｈが４．０ｍｍより大きいとセミ沿面放電による着火性が主気中ギャップ（α）での着火性に比べて低下し、両者の着火性が乖離して好ましくない。
【００２１】
なお、図３においては、セミ沿面接地電極１２の端面１２Ｃは平面状に形成されているが、絶縁碍子２の側周面に沿って略一様な間隔のセミ沿面ギャップが形成されるよう、端面１２Ｃを、例えば打抜加工等により絶縁碍子２の軸線３０を中心とする円筒面状に形成することもできる。
【００２２】
また、セミ沿面接地電極１２も平行接地電極１１と同様に、内部にＣｕや純Ｎｉ又はその複合材料等からなる良熱伝導材を有していても良い。この場合、セミ沿面接地電極１２は、表層部を形成する母材と、内層部を形成するとともに母材よりも熱伝導性の良好な材料（例えばＣｕや純Ｎｉ又はその複合材料等）からなる良熱伝導材とを有するものとなる。
【００２３】
次に図４を参照しつつ中心電極について説明する。図４には、絶縁碍子１及び中心電極２における各部分の寸法、位置関係を説明するために、それらを中心電極２の軸線と平行な仮想平面に対して投影した場合のその正射影像を示している。なお、本発明において、中心電極２の軸線を中心軸線と称し、その軸線方向を中心軸線方向と称する。そして、中心電極２は、自身の中心軸線方向において内燃機関へ向かう側（即ち、主気中ギャップに臨む側）を前方側とするその中心軸線方向前方側に段階的及び／又は連続的に径が縮径する縮径部２ｓが形成されるとともに、該縮径部２ｓの中心軸線方向における中間位置に、当該仮想平面における外面外形線が外向き（即ち、中心電極において外部側に向かう向き）に凸となる凸部２ｋが形成される。
【００２４】
具体的には中心電極２は、絶縁碍子１の内部において後方側に形成される基部２ｐと、主気中ギャップに面する先端部において該基部２ｐよりも径小とされる径小部２ｑとの間において先端に向かうにつれ段階的及び／又は連続的に径が減少する移行部が形成される。そして、当該正射影像での移行部の中間位置又は基部２ｐと移行部に跨る位置における絶縁碍子１の開口に臨む位置に凸部２ｋが形成されることとなる。なお、本実施例においては貴金属チップ１０５が径小部２ｑをなす形となっており、この貴金属チップ１０５は、前方側に向かうにつれ縮径される電極母材２ｎの前端にレーザ溶接等により溶融部１０６を形成する形で接合されている。
【００２５】
そして、中心軸線方向において中心電極２の先端に向かう側を前方側として、凸部頂点Ｐが絶縁碍子１の先端より中心軸線方向後方側に位置するように設定される。なお、その凸部頂点Ｐと絶縁碍子１の先端（図４では先端面１Ｄ）との中心軸線方向における距離Ｌ_１は例えば０．５ｍｍ以内となるよう設定される。これにより耐汚損性効果が生じ、かつ着火性が良好となるようになっている。
【００２６】
さらに、中心軸線方向において凸部頂点Ｐより後方側位置であって、かつ絶縁碍子１の中心軸線方向前方側の先端（図４の例では先端面１Ｄ）を基点とする中心軸線方向後方側０．５ｍｍ以内の中心電極２の表層部（側周面２Ａ（図２）を含む部分）において、耐火花消耗用金属部１０１が形成される。さらに、耐火花消耗用金属部１０１により凸部２ｋが形成され、かつ凸部頂点Ｐを中心軸線方向にまたぐ構成にて耐火花消耗用金属部１０１が配置される。具体的には、耐火花消耗用金属部１０１の中心軸線方向における端縁が、凸部頂点Ｐに関して両側に配置される。なお、耐火花消耗用金属部１０１の端縁とは、貴金属又は貴金属合金により当該耐火花消耗用金属部を構成する場合にはその貴金属成分が５０質量％以上である領域と５０％未満である領域との境界を意味し、後述するＮｉ含有量が９０質量％以上である金属にて当該耐火花消耗用金属部を構成する場合には、その９０質量％以上である領域と９０％未満である領域との境界を意味する。
【００２７】
また、具体的な貴金属は、例えばＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＲｅの少なくともいずれかを主成分とする金属又は該金属を主体とする複合材料にて構成することができる。また、貴金属を主成分とせずに、耐火花消耗用金属部をＮｉ含有量が９０質量％以上である金属にて構成してもよい。これらを採用することにより、耐火花消耗用金属部１０１を耐熱性と耐腐食性とに優れるものとでき、ひいては耐火花消耗用金属部１０１の消耗を抑制してスパークプラグ１００（図１）の耐久性を向上させることができる。
【００２８】
なお、本発明において図５のように、正射影像において凸部２ｋの外形線が連続的に屈曲するような形状を有するスパークプラグにおいては、凸部頂点Ｐを以下のごとく規定する。即ち、図５（ｂ）の拡大図にて示されるように、その屈曲する凸部２ｋを挟んだ両側の直線部Ｓ_１及びＳ_２の外形線をそれぞれ延長する延長線Ａ，Ｂを設定し、それら延長線Ａ，Ｂの交点を凸部頂点Ｐとして規定する。そして、この凸部頂点Ｐと絶縁碍子先端の中心軸線方向における距離が上記範囲に設定されるよう形状が調整される。
【００２９】
次に、上記したような耐火花消耗用金属部を備えるスパークプラグの製造方法について説明する。まず概要を述べると、本発明の製造方法は、図２のような中心電極２の電極母材２ｎとなる軸状部材（例えば図６の例では軸状部材２０１）において、その軸状部材の軸線方向における一方を前方側とした場合の側面前端又は側面前端寄りに、該軸状部材２０１よりも耐火花消耗性の高い金属からなる耐火花消耗用金属部材（例えば、板状チップ２０３：図６）を接合して接合体を形成する接合工程を含む。なお、本発明において、軸状部材の軸線を軸状部材軸線と称し、その軸線方向を軸状部材軸線方向とも称する。
【００３０】
さらに、その接合工程後において軸状部材の接合体の側面前端部に対し、電極母材２ｎ（軸状部材）と耐火花消耗用金属部材（板状チップ２０３等：図６）の双方に跨る形で塑性加工及び／又は除去加工を施すことにより、図２のように中心電極２の先端部において縮径部を凸部２ｋを有する形で形成する先端部形成工程が実施される。そして、その先端部形成工程後に先端部の前方側に貴金属チップ１０５（図４）を接合する貴金属チップ接合工程が行われることとなる。なお、本発明において、最終的に上記スパークプラグ１００（図２）に備えられる耐火花消耗用金属部１０１となる部材を耐火花消耗用金属部材と称し、中心電極２の一部として最終的に形成された部位を耐火花消耗用金属部１０１と称しており、これらを区別して記載している。
【００３１】
以下具体的な例について述べる。図６の例では、軸状部材２０１の側周面に耐火花消耗用金属部材としての板状チップ２０３を接合し、それを切削加工等の除去加工を行うことにより中心電極２の先端部を形成するといった方法について示している。なお、左側を斜視図、右側を側面断面図若しくはそれに準ずる図としている（図７以降においても同様である）。まず、図６（ａ）のように、軸状部材２０１の側周面に板状又は略板状の板状チップ２０３を抵抗溶接等により軸状部材２０１の側面上に接合する。この接合する前段階として、円柱部材の側壁の一部が除去され、先端寄りに自身の軸線（軸状部材軸線２３０）と平行となる側壁面を有するよう形状調整された軸状部材２０１を切削加工等の除去加工、或いは鍛造加工等の塑性加工により形成する。そして、その軸状部材軸線と平行に形成される側壁面の表面に板状チップ２０３を接合することとなる。
【００３２】
そして、先端部形成工程において、縮径部２ｓ（即ち径小部２ｑ及び基部２ｐから径小部２ｑに至るまでの移行部：図４参照）として予定された部分を残す形にて、接合体２１０の前端部を形成する板状チップ２０３及び軸状部材２０１の一部を除去し、残された板状チップ２０３が凸部２ｋを形成するように図６（ｂ）のごとく除去加工を行う。具体的には、接合体２１０を先端に向かうにつれ縮径するようテーパ状に除去加工を施し、テーパ部２０９の後方側端部において板状チップ２０３の一部にて凸部２ｋが形成されることとなる。
【００３３】
本実施例においては、上記除去加工によりテーパ部２０９の前端縁に続く形にて円柱状に円柱部２１１が形成される。そして、図６（ｃ）にて示されるように、その円柱部２１１の前方側の面において例えば円柱状又は円板上に形成される貴金属チップ１０５を重ね、それら円柱部２１１及び貴金属チップ１０５の側周面における接合部をレーザ溶接等により接合して最終的に図６（ｄ）のような中心電極２が得られることとなる。軸状部材２０１は電極母材２ｎを構成し、板状チップ２０３は耐火花消耗用金属部２０１を構成することとなる。なお、図６のように、軸状部材の側周面に耐火花消耗用金属部材を接合し、得られた接合体に対し除去加工（具体的には切削加工）のみを施して先端部を形成するようにすれば、複雑な工程を採らずとも先端部形状を迅速に形成できる。
【００３４】
また、次のようにしてもよい。即ち、図６（ａ）のような軸状部材２０１の側周面に板状に接合された耐火花消耗用金属部材２０３に対し、図７（ａ）のように、スエージング加工を施して、耐火花消耗用金属部材の露出面（図７の例では、板状チップが変形してなる変形部２３９の露出面）と軸状部材２０１の側周面とが連続的な曲面形状をなすように二次接合体２５０を形成する二次接合体形成工程を行う。そして、図６（ｂ）の場合と同様に、縮径部２ｓ（図４）として予定された部分を残す形にて、二次接合体２５０の前端部を形成する変形部２３９及び軸状部材２０１の一部を除去し、残された耐火花消耗用金属部材（変形部２３９）が凸部２ｋを形成するように除去加工を行うこととなる。このように、側周面に耐火花消耗用金属部材を接合した後に、所望の形状の二次接合体を形成するようにすれば、得られる中心電極の形状をより精度高くすることができる。また、例えば単一の軸状部材にて径の異なる複数の中心電極を製造するといったことも可能となる。
【００３５】
また、図８ように、塑性加工による先端部形成方法を用いてもよい。図８の例では、以下のように接合工程を行う。即ち先端部において、径の異なる２つの円柱部が軸状部材軸線２３０の方向に続く形にて連続的かつ段状に一体形成される軸状部材２０１を用意する。この軸状部材２０１においては、前方側（最終的に中心電極２の前方側となる側）の円柱部２０１ａが後方側の円柱部２０１ｂより小径となるよう同軸的に形成されている。
【００３６】
そして、孔２４３ａを有するよう環状に形成される耐火花消耗用金属部材としての環状チップ２４３を、その前方側の円柱部２０１ａの外周を囲む形で接合して図８（ｂ）のような接合体２１０を形成する。なお、孔２４３ａは円柱部２０１ａとほぼ同一径を有するよう調整し、環状チップ２４３の外径は軸状部材２０１の外径とほぼ同一となるよう調整される。そして、先端部形成工程においては、接合体２１０に対し型鍛造により先端部を形成することとなるが、少なくとも前方側円柱部２０１ａの一部を環状チップ２４３より前方側に押し出す形で縮径部２ｓ（図４）として予定される部分を形成し、円柱部２１１及びテーパ部２０９が形成されることとなる。一方、同図のように環状チップ２４３の一部が凸部２ｋを形成するように形状調整がなされる。このように、除去加工を用いずに塑性加工（具体的には鍛造加工）のみにて中心電極の先端部を形成するようにすれば、工程数の削減に寄与し、ひいては製造の迅速化、製造コスト削減に寄与する。なお、このようにして得られた図８（ｃ）のような成形体に対して貴金属チップを接合する方法、即ち貴金属チップ接合工程に関しては、図６と同様とできる。
【００３７】
また、図９には、塑性加工及び除去加工を両方用いて先端部形成工程を行う例について示している。図９の例では、図８（ａ）と同様の軸状部材２０１を形成し、同図（ｂ）と同様に環状チップ２４３を前方側円柱部２０１ａの外周を囲む形で接合して接合体２１０を形成する。そして、先端部形成工程においては、図９（ｃ）に示されるように、その接合体２１０を型鍛造等の鍛造加工にて軸状部材２０１の軸線方向に延伸することにより、環状チップ２４３を軸状部材２０１とともにその軸状部材軸線方向に引き伸ばす。
【００３８】
そして、その引き伸ばされた成形体２１２において、図６の場合と同様に、縮径部２ｓ（図４）として予定された部分を残す形にて、接合体２１０の前端部を形成する環状チップ２４３（具体的には環状チップ２４３が変形してなる変形部２４５）及び軸状部材２０１を除去し、図９（ｄ）のように残された変形部２４５が凸部２ｋを形成するように除去加工を行う。本実施例では、この除去加工において図６の場合と同様にテーパ部２０９及び円柱部２１１を形成し、図６と同様に貴金属チップ接合工程を行うこととなる。このように、一旦引き伸ばし工程を行った後に除去工程により先端部を形成するようにすると、単一の軸状部材において様々な径の中心電極を製造できることとなる。
【００３９】
また、図１０のような方法を用いてもよい。図１０（ａ）のように電極母材２ｎ（図２）となるべき軸状部材２０１の先端部に、溝（例えば台形状断面を有するもの）２２０を周方向に沿って形成し、同図（ｂ）のごとく、その溝２２０に線状の貴金属又は貴金属合金、具体的には線状のＰｔ線２５３を周方向に巻く。さらに、同図（ｃ）に示すように、これらを所定速度で回転させながら、レーザービームをＰｔ線２５３及び溝端縁近傍に照射する。これにより、同図（ｃ）に示すようにＰｔ線２５３と軸状部材２０１とが溶融してＰｔ−Ｎｉ合金部２６３が形成される。このように、軸状部材に２０１に溝を形成し、それに対してＰｔ線を巻くようにすれば、軸状部材のみを加工により形状調整し、耐火花消耗用金属部材については汎用性のあるＰｔ線を利用できることとなるため前段階の加工工程の簡素化を図ることができる。
【００４０】
そして、同図（ｄ）に示すように、上記Ｐｔ−Ｎｉ合金部２６３に基づく凸部２ｋが形成されるように、軸状部材２０１及びＰｔ−Ｎｉ合金部２６３の前方側を切削加工等により除去加工を行うようにする。なお、上記のようなＰｔ−Ｎｉ合金部等の貴金属合金に対し鍛造加工等の塑性加工を施して大幅な塑性変形を試みると、貴金属合金部分（具体的にはＰｔ−Ｎｉ合金部２６３）に割れが生じる可能性があるが、本実施例のごとく、切削加工等の除去加工により先端部を形成するようにすればこれが防止でき、中心電極を高品質にて製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例たるスパークプラグの部分断面図。
【図２】図１のスパークプラグの電極近傍を拡大して示す部分断面図。
【図３】図２のスパークプラグの底面図。
【図４】中心軸線に平行な仮想平面における正射影像について概念的に示す図。
【図５】曲面形状の凸部を有するスパークプラグについて示す要部断面図。
【図６】本発明のスパークプラグの製造方法の一例を示す説明図。
【図７】接合工程及び先端部形成工程の別例１を示す説明図
【図８】接合工程及び先端部形成工程の別例２を示す説明図。
【図９】接合工程及び先端部形成工程の別例３を示す説明図。
【図１０】接合工程及び先端部形成工程の別例４を示す説明図。
【図１１】火花消耗の生じる位置について説明する説明図。
【符号の説明】
１絶縁碍子
１Ｄ絶縁碍子の先端面
１Ｅ絶縁碍子の側周面
２中心電極
２ｋ凸部
２ｎ電極母材
２ｍ放熱促進用金属部
５主体金具
１１平行接地電極
１２セミ沿面接地電極
３０中心軸線
１００スパークプラグ
１０１耐火花消耗用金属部
２０１軸状部材
２０３板状チップ（耐火花消耗用金属部材）
２４３環状チップ（耐火花消耗用金属部材）
２５３Ｐｔ線（耐火花消耗用金属部材）
２３０軸状部材軸線
（α）主気中ギャップ
（β）セミ沿面ギャップ
（γ）セミ沿面碍子ギャップ
Ｐ凸部頂点

Claims

中心貫通孔を有する絶縁碍子と、前記中心貫通孔に保持され前記絶縁碍子の先端部に配設されるとともに、軸状の本体部を有し、その本体部の先端部に貴金属チップを有する中心電極と、前記絶縁碍子の先端部を自身の先端面から突出するように保持する主体金具と、その主体金具の前記先端面に一端が接合され他端が前記中心電極の先端面に対向して主気中ギャップを形成するように配設された平行接地電極とを備えるとともに、前記主体金具に一端が接合され他端が前記中心電極の側周面若しくは前記絶縁碍子の側周面の少なくともいずれか一方に対向してセミ沿面ギャップを形成するように配設された複数のセミ沿面接地電極を備えるスパークプラグの製造方法であって、
前記中心電極の電極母材となる軸状部材において、その軸線方向における一方を前方側とした場合の側面前端又は側面前端寄りに、該軸状部材よりも耐火花消耗性の高い金属からなる耐火花消耗用金属部材を接合して接合体を形成する接合工程と、
前記接合体の側面前端部に対し、前記電極母材と前記耐火花消耗用金属部材の双方に跨る形で除去加工を施して、前記中心電極の軸線と平行な仮想平面に対して投影したときにその正射影像において、軸線方向において内燃機関へ向かう側を前方側とするその軸線方向前方側に向かうにつれて段階的及び／又は連続的に径が縮径する縮径部を形成しつつ、該縮径部の軸線方向中間位置において前記仮想平面における外面外形線が外向きに凸となる凸部の凸部頂点を、前記絶縁端子の先端からの距離が０．５ｍｍ以内で前記軸線方向後方側に位置させるように前記耐火花消耗用金属部材に形成することにより前記中心電極の先端部を形成する先端部形成工程と、
前記先端部の前方側に貴金属チップを接合する貴金属チップ接合工程と、
を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
前記接合工程は、前記軸状部材の側面前端又は側面前端寄りに前記耐火花消耗用金属部材が接合された前記接合体に対し、スエージング加工を施すことにより前記耐火花消耗用金属部材の露出面と前記軸状部材の側周面とが連続的な曲面形状をなすように円柱状又は略円柱状の二次接合体を形成する二次接合体形成工程を含む、請求項１に記載のスパークプラグの製造方法。
前記接合工程は、前記軸状部材の先端部において、前記軸線方向に続く径の異なる２つの円柱部を、前方側の円柱部が後方側より小径となるよう同軸的に形成するとともに、環状に形成される耐火花消耗用金属部をその前方側の円柱部の外周を囲む形で接合して接合体を形成し、
前記先端部形成工程において、その接合体を鍛造加工にて前記軸線方向に延伸することにより、前記耐火花消耗用金属部を前記軸状部材とともに軸線方向に引き伸ばし、その引き伸ばされた成形体において、前記除去加工によって前記縮径部を形成させるとともに前記耐火花消耗用金属部材によって前記凸部を形成させる請求項１に記載のスパークプラグの製造方法。
前記接合工程は、前記軸状部材の先端部に、軸線に関する半径方向に凹となる溝を当該軸状部材の周方向に沿って形成した後、該溝内部において該溝に沿う形にて線状又は環状の貴金属又は貴金属合金からなる貴金属電極部材を巻き、さらに、その巻かれた状態にてそれら軸状部材及び貴金属電極部材を溶接させて、側周面表層部において周方向に貴金属又は貴金属合金からなる前記耐火花消耗用金属部材が備えられた前記接合体を形成する請求項１に記載のスパークプラグの製造方法。
請求項１ないし４のいずれかの製造方法を用いて製造されたスパークプラグであって、前記セミ沿面接地電極と対向する前記中心電極の表面において前記凸部頂点に跨る領域に前記耐火花消耗用金属部材が備えられることを特徴とするスパークプラグ。