JP4964281B2 - スパークプラグ - Google Patents
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Description
軸線方向に延びる中心電極と、前記中心電極の先端を露出させつつ前記中心電極の外周に形成された絶縁体と、前記絶縁体の外周に形成された主体金具と、前記主体金具に接合された接地電極と、を備え、前記接地電極は、先端部分が前記中心電極の端面と対向するように配置された母材と、前記先端部分に設けられ、前記中心電極側に突状に形成された突状部と、を有し、前記母材と前記突状部は、同一の金属を主成分とする材料により形成され、抵抗溶接により接合されたスパークプラグであって、前記母材と前記突状部は、前記母材の比抵抗をR(μΩcm)とし、前記突状部の比抵抗をS(μΩcm)としたとき、R>Sの関係が成立するように形成されている、スパークプラグ。
適用例1のスパークプラグであって、前記母材と前記突状部は、ニッケルを主成分とする材料により形成されている。適用例2のスパークプラグによれば、安価なニッケルを主成分として母材と突状部とを形成できる。よって、コストを削減できる。
適用例1または適用例2のスパークプラグであって、前記母材と前記突状部は、R−S≧20の関係が成立するように形成されている。適用例3のスパークプラグによれば、(母材の比抵抗R)−(突状部の比抵抗S)≧20とすることにより、十分な溶接強度の向上を図ることができる。
適用例1ないし適用例3いずれかのスパークプラグであって、前記先端部分と前記突状部との溶接部分の面積は、1.1mm2以上である。一般的に、溶接部分の面積が大きくなると、材料の中心部分では溶接性が悪化し、溶接強度が低下するが、適用例4のスパークプラグによれば、接地電極の先端部分と突状部の溶接部分の面積が1.1mm2以上であっても、R−S≧20とすることにより、溶接強度を向上させることができる。
適用例1ないし適用例4いずれかのスパークプラグであって、前記突状部の先端に、貴金属合金が溶接されている。適用例5のスパークプラグによれば、突状部の先端に貴金属合金が溶接されている。従って、突状部全体を貴金属で形成する場合に比して、安価に、耐久性を向上できる。
適用例1ないし適用例5のスパークプラグであって、前記突状部の外周面における前記母材との境界部分は、レーザ溶接されている。適用例6のスパークプラグによれば、母材と突状部とは、抵抗溶接された上で、外周境界部分にレーザ溶接が施されている。従って、母材と突状部との溶接強度を更に向上できる。
軸線方向に延びる中心電極と、前記中心電極の先端を露出させつつ前記中心電極の外周に形成された絶縁体と、前記主体金具に接合された接地電極であって、先端部分が前記中心電極の端面と対向するように配置された母材と、前記先端部分に設けられ、前記中心電極側に突状に形成された突状部と、を備える接地電極と、備えるスパークプラグの製造方法であって、前記母材と同一金属を主成分とする材料を用いて、前記母材の比抵抗よりも小さい比抵抗となるように部材を形成し、前記部材を、前記先端部分の前記中心電極側に抵抗溶接する。適用例7のスパークプラグの製造方法によれは、母材と同一金属を主成分とする材料を用いて、母材の比抵抗よりも小さい比抵抗となるように形成された部材が、先端部の中心電極側に抵抗溶接される。従って、部材に比して体積の大きい母材の溶融を促進でき、溶接強度を向上させることができる。
適用例7のスパークプラグの製造方法であって、前記部材の先端に、貴金属合金を溶接した後、前記部材を前記先端部分の前記中心電極側に抵抗溶接する。適用例8のスパークプラグの製造方法によれば、突状部全体を貴金属で形成する場合に比して、安価に、耐久性の向上されたスパークプラグを製造できる。
A1.スパークプラグの構成:
図1は、スパークプラグ100の部分断面を主に示す説明図である。スパークプラグ100は、絶縁碍子10と、中心電極20と、接地電極30と、端子金具40と、主体金具50とを備える。絶縁碍子10の一端から突出する棒状の中心電極20は、絶縁碍子10の内部を通じて、絶縁碍子10の他端に設けられた端子金具40に電気的に接続されている。中心電極20の外周は、絶縁碍子10によって絶縁され、絶縁碍子10の外周は、端子金具40から離れた位置で主体金具50によって保持されている。主体金具50に電気的に接続された接地電極30は、火花を発生させる隙間である火花ギャップを中心電極20の先端との間に形成する。スパークプラグ100は、内燃機関(図示しない)のエンジンヘッド200に設けられた取付ネジ孔201に主体金具50を介して取り付けられ、2万〜3万ボルトの高電圧が端子金具40に印加されると、中心電極20と接地電極30との間に形成された火花ギャップに火花が発生する。
比抵抗R−比抵抗S≧20 …(式2)
図5は、第1実施例における接地電極母材35に突状部36を溶接する工程を示すフローチャートである。図6は、接地電極母材35に対する突状部36の溶接について説明するための図である。図6(a)は、抵抗溶接による溶接を示しており、図6(b)は、レーザ溶接による溶接を示している。
図7は、第1実施例における突状部36の破断試験について説明する説明図である。また、表1は、第1実施例における破断試験で用いたサンプル材の成分を示す一覧表であり、表2には、第1実施例における破断試験の評価結果を示す表である。
(1)各種比抵抗値の違う材料(ニッケルが主成分の材料)を準備し、一般的な交流式抵抗溶接電源を用いて溶接を行う。なお、比抵抗値は、アルバック理工株式会社製、金属用電気抵抗測定装置(TER2000RH)を使用して、4端子測定法にて測定した。
(2)溶接条件は荷重200N、溶接周波数:60Hz、溶接サイクル:10サイクル、電流値1kAで実施。
(3)外側母材は幅2.5mm、高さ1.4mmを使用、突状部36を形成するニッケルチップは高さ(長さ)1mm、径φ1mmの円柱状を使用。
0本:A
1〜3本(剥れ発生数が評価対象のサンプル数の10%以下):B
4〜30本:C
表3は、第1実施例における破断試験2の評価結果を示す表である。第1実施例では、以下の条件で破断試験2を行った。
(1)接地電極母材35の比抵抗値Rを55μΩcmとし、ニッケルチップ36aの比抵抗値Sを55μΩcmとした組み合わせ(サンプル5)と、接地電極母材35の比抵抗値Rを55μΩcmとし、ニッケルチップの比抵抗値Sを35μΩcmとした組み合わせ(サンプル2)で、それぞれ共に接地電極30のサイズを幅2.8mm、対向面32からの高さ1.5mmとして、ニッケルチップ36aを高さ(長さ)0.9mmに固定。
(2)溶接条件は荷重200N、溶接周波数:60Hz、溶接サイクル:10サイクル、電流値1kAで実施(破断試験1と同一条件)。
(3)溶接面の面積Aを0.5mm〜2.5mmまで変化させる。
(1)突状部の中心電極20に対向する端面に、貴金属が溶接されていてもよい。図8は、変形例(1)における接地電極30の先端部分の拡大図である。図8に示すように、変形例突状部は二層の突状部であり、二層突状部436は、接地電極母材35を構成する主成分と同一の主成分(ニッケル)を含む材料により形成されたニッケルチップ36a(ニッケルチップ部材36a)が接地電極母材35に抵抗溶接され、ニッケルチップ部材36aの、中心電極20に対向する端面上に貴金属チップ36bが溶接されることによって形成されている。溶接部36cは、ニッケルチップ部材36aと貴金属チップ36bとの溶接部分を表す。ニッケルチップ部材36aと貴金属チップ36bとの溶接方法は公知の種々の溶接方法、例えば、レーザ溶接を利用できる。こうすることにより、接地電極30の耐久性を向上できる。
4…シール体
5…ガスケット
10…絶縁碍子
12…軸孔
13…脚長部
17…先端側胴部
18…後端側胴部
19…鍔部
20…中心電極
21…中心電極母材
25…芯材
30…接地電極
31…先端面
32…対向面
33…背面
35…接地電極母材
36…突状部
36a…ニッケルチップ
36b…貴金属チップ
36c…溶接部
40…端子金具
50…主体金具
51…工具係合部
52…取付ネジ部
54…シール部
57…先端面
100…スパークプラグ
200…エンジンヘッド
201…取付ネジ孔
300…抵抗溶接部
310…レーザ溶接部
350…溶接面
436…突状部
500…抵抗溶接用電極
Claims (6)
- 軸線方向に延びる中心電極と、
前記中心電極の先端を露出させつつ前記中心電極の外周に形成された絶縁体と、
前記絶縁体の外周に形成された主体金具と、
前記主体金具に接合された接地電極と、を備え、
前記接地電極は、先端部分が前記中心電極の端面と対向するように配置された母材と、前記先端部分に設けられ、前記中心電極側に突状に形成された突状部と、を有し、
前記母材と前記突状部は、少なくとも、ケイ素およびマンガンのいずれか一方が含有されている同一の金属を主成分とする材料により形成され、抵抗溶接により接合されたスパークプラグであって、
前記母材と前記突状部は、前記母材の比抵抗をR(μΩcm)とし、前記突状部の比抵抗をS(μΩcm)としたとき、R−S≧20の関係が成立するように形成されており、
前記先端部分と前記突状部との溶接部分の面積は、1.1mm2以上である、
スパークプラグ。 - 請求項1記載のスパークプラグであって、
前記母材と前記突状部は、ニッケルを主成分とする材料により形成されている、
スパークプラグ。 - 請求項1または請求項2に記載のスパークプラグであって、
前記突状部の先端に、貴金属合金が溶接されている、
スパークプラグ。 - 請求項1ないし請求項3いずれか記載のスパークプラグであって、
前記突状部の外周面における前記母材との境界部分は、レーザ溶接されている、
スパークプラグ。 - 軸線方向に延びる中心電極と、前記中心電極の先端を露出させつつ前記中心電極の外周に形成された絶縁体と、前記主体金具に接合された接地電極であって、先端部分が前記中心電極の端面と対向するように配置された母材と、前記先端部分に設けられ、前記中心電極側に突状に形成された突状部と、を有し、前記母材は、少なくとも、ケイ素およびマンガンのいずれか一方が含有されている金属を主成分とする材料により形成されている接地電極と、備えるスパークプラグの製造方法であって、
前記母材と同一金属を主成分とする材料を用いて、前記母材の比抵抗をR(μΩcm)とし、前記突状部の比抵抗をS(μΩcm)としたとき、R−S≧20の関係が成立するように前記突状部を形成するための部材を形成し、
前記先端部分と前記部材により形成される前記突状部との溶接部分の面積が1.1mm2以上となるように、前記部材を、前記先端部分の前記中心電極側に抵抗溶接する、
スパークプラグの製造方法。 - 請求項5記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記部材の先端に、貴金属合金を溶接した後、前記部材を前記先端部分の前記中心電極側に抵抗溶接する、
スパークプラグの製造方法。
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