JP5744763B2 - Spark plug - Google Patents

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Description

本発明は、電極に貴金属チップが取り付けられたスパークプラグに関する。   The present invention relates to a spark plug in which a noble metal tip is attached to an electrode.

スパークプラグには、電極の耐久性を高めるために、電極に貴金属チップが取り付けられたものが知られている。スパークプラグの電極に用いられる貴金属チップは、火花放電や酸化に対する耐久性が電極母材よりも優れた貴金属(例えば、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウムなど)、あるいはそのような貴金属を主成分とする合金により形成されており、溶融溶接(例えば、レーザー溶接、アーク溶接、ガス溶接など)を用いて電極に取り付けられている。   A spark plug is known in which a noble metal tip is attached to an electrode in order to increase the durability of the electrode. The noble metal tip used for the electrode of the spark plug is a noble metal (for example, platinum, iridium, ruthenium, rhodium, etc.) having superior durability against spark discharge and oxidation than the electrode base material, or such noble metal as a main component. It is formed of an alloy and is attached to the electrode using fusion welding (for example, laser welding, arc welding, gas welding, etc.).

電極に対する貴金属チップの取り付け構造の一つとしては、レーザーの照射が比較的に容易な電極の先端部側に偏って電極母材の外側から貴金属チップの外周をレーザー溶接した構造が提案されていた(例えば、特許文献1を参照)。その他、電極母材との間に中間母材を介することによって貴金属チップの全周にわたってほぼ均等にレーザー溶接した構造も提案されていた(例えば、特許文献2を参照)。   As one of the structures for attaching the noble metal tip to the electrode, there has been proposed a structure in which the outer periphery of the noble metal tip is laser-welded from the outside of the electrode base material, biased toward the tip of the electrode where laser irradiation is relatively easy (For example, see Patent Document 1). In addition, a structure in which laser welding is performed almost uniformly over the entire circumference of the noble metal tip by interposing an intermediate base material with the electrode base material has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

貴金属チップと母材(電極母材または中間母材)とは、溶融溶接による溶融部を介して接合されている。貴金属チップと母材との間を接合している溶融部には、貴金属チップと母材との間の熱膨張差に起因して熱応力が発生する。この熱応力は溶融部に亀裂を生じさせる要因となり、その亀裂の進行によっては電極から貴金属チップが脱落してしまうおそれがある。   The noble metal tip and the base material (electrode base material or intermediate base material) are joined to each other through a fusion part by fusion welding. A thermal stress is generated in the melted portion joining the noble metal tip and the base material due to a difference in thermal expansion between the noble metal tip and the base material. This thermal stress causes a crack in the melted portion, and the noble metal tip may fall off the electrode depending on the progress of the crack.

特開2005−183167号公報JP 2005-183167 A 特開2009−283262号公報JP 2009-283262 A

従来、貴金属チップと母材との間を接合している溶融部の配置を考慮することによって、貴金属チップの脱落を防止することについて十分な検討がなされていなかった。   Conventionally, sufficient consideration has not been made to prevent the noble metal tip from falling off by considering the arrangement of the melted portion joining the noble metal tip and the base material.

本発明は、上述した課題を踏まえ、電極の耐久性を向上させたスパークプラグを提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a spark plug with improved electrode durability.

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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
本発明の一形態は、軸線方向に延びる中心電極と、基端部および先端部を有する接地電極を備え、前記接地電極の前記先端部側の側面には溶融溶接を用いて貴金属チップが取り付けられたスパークプラグを提供する。このスパークプラグにおいて、前記貴金属チップには前記溶融溶接による溶融部が、前記貴金属チップの外周と、前記中心電極の軸線と平行な前記貴金属チップの中心軸との間の範囲に形成されており;前記中心軸に最も近い前記溶融部の最深点を通りつつ前記中心軸に直交する平面において、前記平面上に現れる前記溶融部の全体形状は、該全体形状の重心が前記中心軸よりも前記基端部側に位置する形状であり;前記溶融部は、前記平面における前記中心軸よりも前記基端部側で前記外周に沿って前記外周の5%以上40%以下の範囲で連続している。この形態によれば、接地電極において先端部側よりも熱引きの良い基端部側に溶融部が偏っているため、先端部側に偏って溶融部が形成されている場合や、貴金属チップの全周にわたって溶融部がほぼ均等に形成されている場合と比較して、溶融部に発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップの脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグにおける接地電極の耐久性を向上させることができる。また、熱応力による亀裂により溶融部が全域にわたって断裂してしまうことを抑制し、貴金属チップの脱落を防止することができる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
One aspect of the present invention includes a center electrode extending in the axial direction, and a ground electrode having a base end portion and a tip end portion, and a noble metal tip is attached to a side surface of the ground electrode on the tip end side using fusion welding. Provide spark plugs. In this spark plug, the noble metal tip has a fusion zone formed by fusion welding formed in a range between an outer periphery of the noble metal tip and a central axis of the noble metal tip parallel to the axis of the center electrode; In the plane perpendicular to the central axis while passing through the deepest point of the molten part closest to the central axis, the overall shape of the molten part appearing on the plane is such that the center of gravity of the overall shape is more The shape is located on the end side; the melting portion is continuous in the range of 5% to 40% of the outer periphery along the outer periphery on the base end side with respect to the central axis in the plane. . According to this aspect, since the melted portion is biased toward the base end side, which has better heat dissipation than the tip end side, in the ground electrode, the melted portion is formed biased toward the tip end side, or the noble metal tip Compared with the case where the melted part is formed almost uniformly over the entire circumference, the thermal stress generated in the melted part is reduced, and as a result, the noble metal tip can be prevented from falling off. As a result, the durability of the ground electrode in the spark plug can be improved. Moreover, it can suppress that a fusion | melting part ruptures over the whole region by the crack by a thermal stress, and can prevent the drop of a noble metal tip.

[適用例1]適用例1のスパークプラグは、基端部および先端部を有する接地電極を備え、前記接地電極の前記先端部側の側面には溶融溶接を用いて貴金属チップが取り付けられたスパークプラグであって、前記貴金属チップには前記溶融溶接による溶融部が前記貴金属チップの外周と前記貴金属チップの軸との間の範囲に形成されており、前記軸に最も近い前記溶融部の最深点を通りつつ前記軸に直交する平面において、前記平面上に現れる前記溶融部の全体形状は、該全体形状の重心が前記軸よりも前記基端部側に位置する形状であることを特徴とする。この適用例によれば、接地電極において先端部側よりも熱引きの良い基端部側に溶融部が偏っているため、先端部側に偏って溶融部が形成されている場合や、貴金属チップの全周にわたって溶融部がほぼ均等に形成されている場合と比較して、溶融部に発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップの脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグにおける接地電極の耐久性を向上させることができる。 [Application Example 1] A spark plug according to Application Example 1 includes a ground electrode having a base end portion and a tip end portion, and a spark in which a noble metal tip is attached to a side surface on the tip end side of the ground electrode using fusion welding. The noble metal tip has a melted portion formed by fusion welding formed in a range between an outer periphery of the noble metal tip and an axis of the noble metal tip, and is the deepest point of the melted portion closest to the axis. In the plane orthogonal to the axis while passing through, the overall shape of the melted portion appearing on the plane is a shape in which the center of gravity of the overall shape is located closer to the base end side than the axis . According to this application example, in the ground electrode, the melting part is biased toward the base end part side, which has better heat dissipation than the tip end side. Compared with the case where the melted portion is formed almost uniformly over the entire circumference, the thermal stress generated in the melted portion is reduced, and thus the noble metal tip can be prevented from falling off. As a result, the durability of the ground electrode in the spark plug can be improved.

[適用例2]前記貴金属チップは、前記外周を囲む中間母材に対して前記溶融溶接によって接合されていると共に、前記中間母材を介して前記接地電極に取り付けられていても良い。この適用例によれば、基端部側に偏った溶融部を容易に形成することができる。 Application Example 2 The noble metal tip may be joined to the intermediate base material surrounding the outer periphery by the fusion welding, and may be attached to the ground electrode via the intermediate base material. According to this application example, it is possible to easily form a melted portion that is biased toward the base end side.

[適用例3]前記溶融部は、前記平面における前記軸よりも前記基端部側で前記外周に沿って前記外周の5%以上40%以下の範囲で連続していても良い。この適用例によれば、熱応力による亀裂により溶融部が全域にわたって断裂してしまうことを抑制し、貴金属チップの脱落を防止することができる。 Application Example 3 The melting portion may be continuous in the range of 5% or more and 40% or less of the outer periphery along the outer periphery on the base end side with respect to the axis in the plane. According to this application example, it is possible to suppress the melted portion from being torn across the entire area due to cracks due to thermal stress, and to prevent the noble metal tip from falling off.

[適用例4]前記平面において、前記最深点に対して前記軸を挟んだ反対側に、前記外周を構成する外周面が存在しても良い。この適用例によれば、最深点に対して軸を挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、最深点側の溶融部に生じる熱応力を軽減することができる。 Application Example 4 In the plane, an outer peripheral surface constituting the outer periphery may exist on the opposite side of the shaft with respect to the deepest point. According to this application example, it is possible to suppress the thermal stress from mutually affecting the opposite side of the shaft with respect to the deepest point, and to reduce the thermal stress generated in the melted portion on the deepest point side.

[適用例5]前記平面において、前記溶融部の各部に対して前記軸を挟んだ反対側に、前記外周を構成する外周面が存在しても良い。この適用例によれば、溶融部の各部に対して軸を挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、溶融部の各部に生じる熱応力を軽減することができる。 Application Example 5 In the plane, an outer peripheral surface constituting the outer periphery may exist on the opposite side of the shaft with respect to each part of the melting portion. According to this application example, it is possible to suppress the thermal stress from affecting each part of the melted part and the opposite side across the shaft, and to reduce the thermal stress generated in each part of the melted part.

[適用例6]前記接地電極は、前記側面を構成する外層部と、前記外層部の内側かつ前記貴金属チップよりも前記基端部側に形成されている芯部とを有し、前記芯部は前記外層部よりも熱伝導率が大きいとしても良い。この適用例によれば、貴金属チップよりも基端部側における接地電極の熱引きが向上するため、溶融部に発生する熱応力を一層軽減することができる。 Application Example 6 The ground electrode includes an outer layer portion that constitutes the side surface, and a core portion that is formed inside the outer layer portion and closer to the base end portion side than the noble metal tip. May have a higher thermal conductivity than the outer layer portion. According to this application example, since the heat extraction of the ground electrode on the base end side than the noble metal tip is improved, the thermal stress generated in the melted portion can be further reduced.

[適用例7]前記溶融部は、前記外周側から前記軸に向かって前記溶融溶接を行うことによって形成されていても良い。この適用例によれば、溶融溶接によって貴金属チップを容易に取り付けることができる。 Application Example 7 The melting portion may be formed by performing the fusion welding from the outer peripheral side toward the shaft. According to this application example, the noble metal tip can be easily attached by fusion welding.

本発明の形態は、スパークプラグの形態に限るものではなく、例えば、スパークプラグの電極、スパークプラグを備える内燃機関、スパークプラグの製造方法などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。   The form of the present invention is not limited to the form of a spark plug, and can be applied to various forms such as an electrode of a spark plug, an internal combustion engine having a spark plug, and a method of manufacturing a spark plug. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit of the present invention.

スパークプラグを示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing a spark plug. スパークプラグの接地電極を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows the ground electrode of a spark plug. 貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of a noble metal tip. 貴金属チップの断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section of a noble metal tip. スパークプラグの製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process of a spark plug. 貴金属チップの取り付け構造に関する評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result regarding the attachment structure of a noble metal tip. 貴金属チップの取り付け構造に関する評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result regarding the attachment structure of a noble metal tip. 第1変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in a 1st modification. 第2変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in a 2nd modification. 第3変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in a 3rd modification. 第4変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in a 4th modification. 第5変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in a 5th modification. 第6変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in a 6th modification. 第7変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in a 7th modification. 第8変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in an 8th modification. 第9変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in a 9th modification. 第10変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in a 10th modification. 第2実施形態における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in 2nd Embodiment. 第2実施形態におけるスパークプラグの製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process of the spark plug in 2nd Embodiment. 第3実施形態における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment structure of the noble metal chip | tip in 3rd Embodiment.

A.第1実施形態:
A−1.スパークプラグの構成:
図1は、スパークプラグ100を示す部分断面図である。図1には、スパークプラグ100の軸心である軸線CA1を境界として、紙面右側にスパークプラグ100の外観形状を図示し、紙面左側にスパークプラグ100の断面形状を図示した。以下の説明では、スパークプラグ100における紙面下側を「先端側」と呼び、紙面上側を「後端側」と呼ぶ。
A. First embodiment:
A-1. Spark plug configuration:
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a spark plug 100. FIG. 1 illustrates the external shape of the spark plug 100 on the right side of the drawing with the axis CA1 being the axis of the spark plug 100 as a boundary, and the cross-sectional shape of the spark plug 100 on the left side of the drawing. In the following description, the lower side of the spark plug 100 is referred to as “front end side”, and the upper side of the paper is referred to as “rear end side”.

スパークプラグ100は、中心電極10と、絶縁碍子20と、主体金具30と、接地電極40とを備える。スパークプラグ100の接地電極40には、貴金属チップ450が取り付けられている。本実施形態では、スパークプラグ100の軸線CA1は、中心電極10、絶縁碍子20および主体金具30の各部材の軸心でもある。   The spark plug 100 includes a center electrode 10, an insulator 20, a metal shell 30, and a ground electrode 40. A noble metal tip 450 is attached to the ground electrode 40 of the spark plug 100. In the present embodiment, the axis CA1 of the spark plug 100 is also the axis of each member of the center electrode 10, the insulator 20, and the metal shell 30.

スパークプラグ100の中心電極10は、棒状の電極体である。本実施形態では、中心電極10は、インコネル(登録商標)を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金からなる。中心電極10の外側面は、絶縁碍子20によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極10の先端側は、絶縁碍子20の先端側から突出している。中心電極10の後端側は、絶縁碍子20の後端側へと電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極10の後端側は、シール体16、セラミック抵抗17、シール体18、端子金具19を介して絶縁碍子20の後端側へと電気的に接続されている。   The center electrode 10 of the spark plug 100 is a rod-shaped electrode body. In the present embodiment, the center electrode 10 is made of a nickel alloy mainly composed of nickel such as Inconel (registered trademark). The outer surface of the center electrode 10 is electrically insulated from the outside by an insulator 20. The tip side of the center electrode 10 protrudes from the tip side of the insulator 20. The rear end side of the center electrode 10 is electrically connected to the rear end side of the insulator 20. In the present embodiment, the rear end side of the center electrode 10 is electrically connected to the rear end side of the insulator 20 through the seal body 16, the ceramic resistor 17, the seal body 18, and the terminal fitting 19.

スパークプラグ100の絶縁碍子20は、筒状の絶縁体である。本実施形態では、絶縁碍子20は、アルミナを始めとする絶縁性セラミックス材料を焼成してなる。絶縁碍子20は、軸線CA1に沿った貫通孔である軸孔28を備える。軸孔28には、中心電極10が収容されている。   The insulator 20 of the spark plug 100 is a cylindrical insulator. In this embodiment, the insulator 20 is formed by firing an insulating ceramic material such as alumina. The insulator 20 includes a shaft hole 28 that is a through hole along the axis CA1. The center hole 10 is accommodated in the shaft hole 28.

スパークプラグ100の主体金具30は、筒状の金属体である。本実施形態では、主体金具30は、ニッケルメッキされた低炭素鋼製の金属体である。他の実施形態において、主体金具30は、亜鉛メッキされた低炭素鋼製の金属体であっても良いし、メッキされていない(無メッキの)ニッケル合金製の金属体であっても良い。主体金具30は、中心電極10から電気的に絶縁された状態で絶縁碍子20の外側面にカシメ固定されている。   The metal shell 30 of the spark plug 100 is a cylindrical metal body. In the present embodiment, the metallic shell 30 is a nickel-plated low carbon steel metal body. In other embodiments, the metal shell 30 may be a zinc-plated low-carbon steel metal body or an unplated (non-plated) nickel alloy metal body. The metal shell 30 is caulked and fixed to the outer surface of the insulator 20 while being electrically insulated from the center electrode 10.

主体金具30は、端面31および取付ネジ部32を備える。主体金具30の端面31は、主体金具30の先端側を構成する中空円状の面である。端面31には、接地電極40が接合されている。端面31の中央からは、絶縁碍子20および中心電極10が突出している。主体金具30の取付ネジ部32は、ネジ山が外側面に形成されている円筒状の部位である。本実施形態では、主体金具30の取付ネジ部32を内燃機関200のネジ孔210に螺合させることによって、スパークプラグ100を内燃機関200に取り付けることが可能である。   The metal shell 30 includes an end surface 31 and a mounting screw portion 32. The end surface 31 of the metal shell 30 is a hollow circular surface that forms the tip side of the metal shell 30. A ground electrode 40 is joined to the end face 31. The insulator 20 and the center electrode 10 protrude from the center of the end surface 31. The mounting screw portion 32 of the metal shell 30 is a cylindrical portion having a thread formed on the outer surface. In the present embodiment, the spark plug 100 can be attached to the internal combustion engine 200 by screwing the attachment screw portion 32 of the metal shell 30 into the screw hole 210 of the internal combustion engine 200.

図2は、スパークプラグ100の接地電極40を拡大して示す説明図である。図2(a)には、軸線CA1に直交する方向から見た接地電極40を中心電極10の先端側と共に図示した。図2(b)には、図2(a)の矢視F2b−F2bから見た接地電極40を図示した。スパークプラグ100の接地電極40は、電極母材410と、中間母材430と、貴金属チップ450とを備える。   FIG. 2 is an explanatory view showing the ground electrode 40 of the spark plug 100 in an enlarged manner. In FIG. 2A, the ground electrode 40 as viewed from the direction orthogonal to the axis CA1 is shown together with the distal end side of the center electrode 10. FIG. 2B illustrates the ground electrode 40 viewed from the arrow F2b-F2b in FIG. The ground electrode 40 of the spark plug 100 includes an electrode base material 410, an intermediate base material 430, and a noble metal tip 450.

接地電極40の電極母材410は、屈曲した棒状の電極体である。電極母材410は、主体金具30の端面31から軸線CA1に沿った方向に延びた後、軸線CA1に交差する方向に屈曲している。電極母材410の基端部401は、主体金具30の端面31に接合されている。電極母材410の先端部402は、軸線CA1に交差する方向を向いている。   The electrode base material 410 of the ground electrode 40 is a bent rod-shaped electrode body. The electrode base material 410 extends in a direction along the axis CA1 from the end surface 31 of the metal shell 30, and is bent in a direction intersecting the axis CA1. The base end portion 401 of the electrode base material 410 is joined to the end surface 31 of the metal shell 30. The tip portion 402 of the electrode base material 410 faces the direction intersecting the axis CA1.

電極母材410の側面403は、先端部402側で中心電極10の先端に対向している。先端部402側の側面403には溶融溶接を用いて貴金属チップ450が取り付けられている。本実施形態では、貴金属チップ450は、中間母材430を介して電極母材410に取り付けられている。本実施形態では、貴金属チップ450の取り付けに用いる溶融溶接は、レーザー溶接であるが、他の実施形態では、アーク溶接であっても良いし、ガス溶接であっても良い。   The side surface 403 of the electrode base material 410 faces the tip of the center electrode 10 on the tip portion 402 side. A noble metal tip 450 is attached to the side surface 403 on the distal end portion 402 side by fusion welding. In the present embodiment, the noble metal tip 450 is attached to the electrode base material 410 via the intermediate base material 430. In this embodiment, the fusion welding used to attach the noble metal tip 450 is laser welding, but in other embodiments, arc welding or gas welding may be used.

中心電極10と貴金属チップ450との間には、火花を発生させるための隙間である火花ギャップSGが形成されている。スパークプラグ100を内燃機関200に取り付けた状態で、端子金具19を介して2万〜3万ボルトの高電圧を中心電極10に印加することによって、火花ギャップSGに火花を発生させることが可能である。   A spark gap SG, which is a gap for generating a spark, is formed between the center electrode 10 and the noble metal tip 450. A spark can be generated in the spark gap SG by applying a high voltage of 20,000 to 30,000 volts to the center electrode 10 through the terminal fitting 19 with the spark plug 100 attached to the internal combustion engine 200. is there.

本実施形態では、電極母材410は、四角状の断面を有し、基端部401および先端部402に隣接する4つの側面として、側面403の他、側面404,405,406を有する。電極母材410の側面404は、側面403に対する裏面である。側面405,406は、側面403,403にそれぞれ隣接する面である。   In this embodiment, the electrode base material 410 has a square cross section, and has side surfaces 404, 405, and 406 in addition to the side surface 403 as four side surfaces adjacent to the base end portion 401 and the distal end portion 402. The side surface 404 of the electrode base material 410 is a back surface with respect to the side surface 403. The side surfaces 405 and 406 are surfaces adjacent to the side surfaces 403 and 403, respectively.

電極母材410は、外層部412および芯部414を有する。電極母材410の外層部412は、接地電極40の外表面を構成する。本実施形態では、外層部412は、接地電極40の外表面として、先端部402および側面403,404,405,406を構成する。電極母材410の芯部414は、外層部412の内側かつ貴金属チップ450よりも基端部401側に形成されている。   The electrode base material 410 has an outer layer portion 412 and a core portion 414. The outer layer portion 412 of the electrode base material 410 constitutes the outer surface of the ground electrode 40. In the present embodiment, the outer layer portion 412 constitutes the tip portion 402 and the side surfaces 403, 404, 405, 406 as the outer surface of the ground electrode 40. The core portion 414 of the electrode base material 410 is formed inside the outer layer portion 412 and closer to the base end portion 401 than the noble metal tip 450.

芯部414の熱伝導率TCiは、外層部412の熱伝導率TCeよりも大きい。本実施形態では、外層部412は、インコネル(登録商標)を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金からなる。本実施形態では、芯部414は銅からなる。他の実施形態では、芯部414の材料は、銅を主成分とする合金や、外層部412よりも熱伝導率に優れる他の金属であっても良い。   The thermal conductivity TCi of the core portion 414 is larger than the thermal conductivity TCe of the outer layer portion 412. In the present embodiment, the outer layer portion 412 is made of a nickel alloy containing nickel as a main component including Inconel (registered trademark). In the present embodiment, the core portion 414 is made of copper. In another embodiment, the material of the core portion 414 may be an alloy containing copper as a main component or another metal having a higher thermal conductivity than the outer layer portion 412.

接地電極40の中間母材430は、貴金属チップ450の外周を囲む部材であり、貴金属チップ450と共に電極母材410に埋設されている。本実施形態では、中間母材430の形状は円筒状である。中間母材430の中空部分には貴金属チップ450が挿入されている。中間母材430は、貴金属チップ450に接合されていると共に、電極母材410にも接合されている。これによって、貴金属チップ450は、中間母材430を介して電極母材410に取り付けられている。   The intermediate base material 430 of the ground electrode 40 is a member that surrounds the outer periphery of the noble metal tip 450, and is embedded in the electrode base material 410 together with the noble metal tip 450. In the present embodiment, the intermediate base material 430 has a cylindrical shape. A noble metal tip 450 is inserted into the hollow portion of the intermediate base material 430. The intermediate base material 430 is joined to the noble metal tip 450 and also joined to the electrode base material 410. As a result, the noble metal tip 450 is attached to the electrode base material 410 via the intermediate base material 430.

本実施形態では、中間母材430は、インコネル(登録商標)を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金からなる。本実施形態では、中間母材430の材料は、電極母材410の外層部412と同じ材料であるが、他の実施形態では、外層部412と異なる材料であっても良い。   In the present embodiment, the intermediate base material 430 is made of a nickel alloy containing nickel as a main component including Inconel (registered trademark). In the present embodiment, the material of the intermediate base material 430 is the same material as the outer layer portion 412 of the electrode base material 410, but may be a different material from the outer layer portion 412 in other embodiments.

接地電極40の貴金属チップ450は、火花放電や酸化に対する耐久性が電極母材410よりも優れた貴金属を含有する金属体である。本実施形態では、貴金属チップ450は、白金を主成分とし20質量%のロジウムを含有する合金からなる。貴金属チップ450は、火花放電や酸化に対する耐久性が電極母材410よりも優れた貴金属(例えば、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウムなど)からなる金属体であっても良いし、あるいはそのような貴金属を主成分とする合金からなる金属体であっても良い。   The noble metal tip 450 of the ground electrode 40 is a metal body containing a noble metal that is more resistant to spark discharge and oxidation than the electrode base material 410. In this embodiment, the noble metal tip 450 is made of an alloy containing platinum as a main component and 20% by mass of rhodium. The noble metal tip 450 may be a metal body made of a noble metal (for example, platinum, iridium, ruthenium, rhodium, etc.) having superior durability against spark discharge or oxidation than the electrode base material 410, or such noble metal. The metal body which consists of an alloy which has as a main component may be sufficient.

本実施形態では、貴金属チップ450の形状は円柱状である。本実施形態では、貴金属チップ450の軸CAcは、軸線CA1の延長線上にある。   In the present embodiment, the shape of the noble metal tip 450 is a columnar shape. In the present embodiment, the axis CAc of the noble metal tip 450 is on an extension line of the axis CA1.

図3は、貴金属チップ450の取り付け構造を示す説明図である。図3(a)には、中心電極10の先端側から見た貴金属チップ450の取り付け構造を図示した。図3(b)には、図3(a)の矢視F3b−F3bから見た貴金属チップ450の断面を図示した。以下の説明では、貴金属チップ450の軸CAcよりも基端部401側を「基端部側領域Sbs」と呼び、貴金属チップ450の軸CAcよりも先端部402側を「先端部側領域Stp」と呼ぶ。   FIG. 3 is an explanatory view showing a mounting structure for the noble metal tip 450. FIG. 3A illustrates a structure for attaching the noble metal tip 450 as viewed from the front end side of the center electrode 10. FIG. 3B illustrates a cross section of the noble metal tip 450 viewed from the arrow F3b-F3b in FIG. In the following description, the base end 401 side from the axis CAc of the noble metal tip 450 is referred to as “base end side region Sbs”, and the tip end 402 side from the axis CAc of the noble metal tip 450 is referred to as “tip end side region Stp”. Call it.

図3(b)に示すように、電極母材410の側面403には、中間母材430の外形とほぼ同じ形状に窪んだ凹部416が形成されている。凹部416の内側には、貴金属チップ450および中間母材430が取り付けられている。   As shown in FIG. 3B, the side surface 403 of the electrode base material 410 is formed with a recess 416 that is recessed in substantially the same shape as the outer shape of the intermediate base material 430. A noble metal tip 450 and an intermediate base material 430 are attached inside the recess 416.

電極母材410の凹部416は、凹部底面417および凹部側面418によって構成されている。電極母材410の凹部底面417は、貴金属チップ450の軸CAcに交わる面である。電極母材410の凹部側面418は、貴金属チップ450の軸CAcに沿った面である。   The recess 416 of the electrode base material 410 is constituted by a recess bottom surface 417 and a recess side surface 418. The concave bottom surface 417 of the electrode base material 410 is a surface that intersects the axis CAc of the noble metal tip 450. The concave side surface 418 of the electrode base material 410 is a surface along the axis CAc of the noble metal tip 450.

中間母材430は、第1端面431と、第2端面432と、外周面435と、内周面438とを有する。中間母材430の第1端面431および第2端面432は、貴金属チップ450の軸CAcに交わる面であり、相互に対向している。中間母材430の外周面435および内周面438は、貴金属チップ450の軸CAcに沿った面である。   The intermediate base material 430 has a first end surface 431, a second end surface 432, an outer peripheral surface 435, and an inner peripheral surface 438. The first end surface 431 and the second end surface 432 of the intermediate base material 430 are surfaces that intersect the axis CAc of the noble metal tip 450 and face each other. The outer peripheral surface 435 and the inner peripheral surface 438 of the intermediate base material 430 are surfaces along the axis CAc of the noble metal tip 450.

貴金属チップ450は、第1のチップ端面451と、第2のチップ端面452と、チップ外周面455とを有する。貴金属チップ450における第1のチップ端面451および第2のチップ端面452は、貴金属チップ450の軸CAcに交わる面であり、相互に対向している。中間母材430のチップ外周面455は、貴金属チップ450の軸CAcに沿った面である。   The noble metal tip 450 has a first tip end surface 451, a second tip end surface 452, and a tip outer peripheral surface 455. The first tip end surface 451 and the second tip end surface 452 in the noble metal tip 450 are surfaces that intersect the axis CAc of the noble metal tip 450 and face each other. Chip outer peripheral surface 455 of intermediate base material 430 is a surface along axis CAc of noble metal tip 450.

中間母材430の第1端面431は、電極母材410の側面403と同一平面上に位置している。中間母材430の第2端面432は、電極母材410の凹部底面417に当接している。中間母材430の外周面435は、電極母材410の凹部側面418に当接している。中間母材430の内周面438は、貴金属チップ450のチップ外周面455に当接している。   The first end surface 431 of the intermediate base material 430 is located on the same plane as the side surface 403 of the electrode base material 410. The second end surface 432 of the intermediate base material 430 is in contact with the concave bottom surface 417 of the electrode base material 410. The outer peripheral surface 435 of the intermediate base material 430 is in contact with the concave side surface 418 of the electrode base material 410. The inner peripheral surface 438 of the intermediate base material 430 is in contact with the chip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450.

貴金属チップ450における第1のチップ端面451は、電極母材410の側面403よりも中心電極10側に位置しており、中心電極10の先端側に対向する。貴金属チップ450における第2のチップ端面452は、電極母材410の凹部底面417に当接している。第1のチップ端面451側におけるチップ外周面455は、電極母材410の側面403から突出しており、第2のチップ端面452側におけるチップ外周面455は、中間母材430の内周面438に当接している。   The first tip end surface 451 of the noble metal tip 450 is positioned closer to the center electrode 10 than the side surface 403 of the electrode base material 410 and faces the tip side of the center electrode 10. The second tip end surface 452 of the noble metal tip 450 is in contact with the concave bottom surface 417 of the electrode base material 410. The chip outer peripheral surface 455 on the first chip end surface 451 side protrudes from the side surface 403 of the electrode base material 410, and the chip outer peripheral surface 455 on the second chip end surface 452 side is on the inner peripheral surface 438 of the intermediate base material 430. It is in contact.

図3に示すように、接地電極40は、溶融部420および溶融部440を有する。溶融部420は、溶融溶接によって電極母材410と中間母材430とを接合する際に電極母材410と中間母材430とが溶融して形成された部位である。溶融部440は、溶融溶接によって中間母材430と貴金属チップ450とを接合する際に中間母材430と貴金属チップ450とが溶融して形成された部位である。本実施形態では、電極母材410と中間母材430との溶融溶接によって溶融部420が形成される前に、中間母材430と貴金属チップ450との溶融溶接によって溶融部440が形成される。本実施形態では、溶融部420,430を形成する溶融溶接は、レーザー溶接である。   As shown in FIG. 3, the ground electrode 40 has a melting part 420 and a melting part 440. The melting portion 420 is a portion formed by melting the electrode base material 410 and the intermediate base material 430 when the electrode base material 410 and the intermediate base material 430 are joined by fusion welding. The melting part 440 is a part formed by melting the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 when the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 are joined by fusion welding. In the present embodiment, the melted portion 440 is formed by melt welding of the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 before the melted portion 420 is formed by melt welding of the electrode base material 410 and the intermediate base material 430. In the present embodiment, the fusion welding that forms the fusion parts 420 and 430 is laser welding.

レーザー溶接によって電極母材410と中間母材430とを接合する際には、貴金属チップ450が接合された中間母材430を電極母材410の凹部416に挿入した状態で、電極母材410の凹部側面418と中間母材430の外周面435との境界に、貴金属チップ450の軸CAcに沿ってレーザーを照射する。これによって、図3に示すように、電極母材410と中間母材430とのレーザー溶接による溶融部420の形状は、電極母材410の側面403から凹部側面418に沿った円柱状となる。本実施形態では、図3(a)に示すように、溶融部440に干渉しない複数の個所に溶融部420が形成されている。   When the electrode base material 410 and the intermediate base material 430 are joined by laser welding, the intermediate base material 430 to which the noble metal tip 450 is joined is inserted into the recess 416 of the electrode base material 410, and the electrode base material 410 Laser is irradiated along the axis CAc of the noble metal tip 450 to the boundary between the concave side surface 418 and the outer peripheral surface 435 of the intermediate base material 430. As a result, as shown in FIG. 3, the shape of the melted portion 420 by laser welding of the electrode base material 410 and the intermediate base material 430 becomes a columnar shape from the side surface 403 of the electrode base material 410 along the concave side surface 418. In the present embodiment, as shown in FIG. 3A, the melting part 420 is formed at a plurality of locations that do not interfere with the melting part 440.

レーザー溶接によって中間母材430と貴金属チップ450とを接合する際には、中間母材430の内周面438の内側に貴金属チップ450を挿入した状態で、中間母材430の外周面435から貴金属チップ450の軸CAcに向けてレーザーを照射する。これによって、図3に示すように、中間母材430と貴金属チップ450とのレーザー溶接による溶融部440の形状は、中間母材430の外周面435から貴金属チップ450の軸CAcに向かう凸状となる。本実施形態では、図3(a)に示すように、4個所に溶融部440が形成されている。   When the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 are joined by laser welding, the noble metal is inserted from the outer peripheral surface 435 of the intermediate base material 430 with the noble metal tip 450 inserted inside the inner peripheral surface 438 of the intermediate base material 430. Laser is irradiated toward the axis CAc of the chip 450. As a result, as shown in FIG. 3, the shape of the melted portion 440 by laser welding between the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 is a convex shape from the outer peripheral surface 435 of the intermediate base material 430 toward the axis CAc of the noble metal tip 450. Become. In the present embodiment, as shown in FIG. 3A, melted portions 440 are formed at four locations.

中間母材430と貴金属チップ450とのレーザー溶接による溶融部440は、母材領域443およびチップ領域445を有する。溶融部440の母材領域443は、中間母材430の外周から内周にわたって形成されている。溶融部440のチップ領域445は、貴金属チップ450の外周から内部に向けて形成されている。図3には、母材領域443にシングルハッチングを施し、チップ領域445にクロスハッチングを施した。   A fusion zone 440 obtained by laser welding between the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 has a base material region 443 and a tip region 445. The base material region 443 of the melting part 440 is formed from the outer periphery to the inner periphery of the intermediate base material 430. The tip region 445 of the melting part 440 is formed from the outer periphery of the noble metal tip 450 toward the inside. In FIG. 3, the base material region 443 is subjected to single hatching, and the chip region 445 is subjected to cross hatching.

図4は、図3(b)の矢視F4−F4から見た貴金属チップ450の断面を示す説明図である。図3(b)の矢視F4−F4によって示す平面PLは、貴金属チップ450に形成されている溶融部440において貴金属チップ450の軸CAcに最も近い最深点Pdpを通り、貴金属チップ450の軸CAcに直交する平面である。   FIG. 4 is an explanatory view showing a cross section of the noble metal tip 450 viewed from the arrow F4-F4 in FIG. A plane PL indicated by arrows F4-F4 in FIG. 3B passes through the deepest point Pdp closest to the axis CAc of the noble metal tip 450 in the melting part 440 formed in the noble metal tip 450, and the axis CAc of the noble metal tip 450 is obtained. It is a plane orthogonal to.

図4に示すように、溶融部440の最深点Pdpを通る平面PLにおいて、平面PL上に現れる溶融部440におけるチップ領域445の全体形状の重心Gmtは、貴金属チップ450の軸CAcよりも基端部401側、すなわち基端部側領域Sbsに位置する。すなわち、溶融部440の最深点Pdpを通る平面PLにおいて、平面PL上に現れる溶融部440の全体形状は、その全体形状の重心Gmtが貴金属チップ450の軸CAcよりも基端部401側に位置する形状である。図4に示す例では、重心Gmtは、平面PL上の4個所に現れるチップ領域445全体の重心である。図3(a)には、平面PL上に現れる溶融部440、最深点Pdpおよび重心Gmtを重ね合わせて図示した。   As shown in FIG. 4, in the plane PL passing through the deepest point Pdp of the melting part 440, the center of gravity Gmt of the entire shape of the tip region 445 in the melting part 440 appearing on the plane PL is more proximal than the axis CAc of the noble metal tip 450. It is located on the part 401 side, that is, on the base end side region Sbs. That is, in the plane PL passing through the deepest point Pdp of the melted portion 440, the overall shape of the melted portion 440 that appears on the plane PL is such that the center of gravity Gmt of the overall shape is located closer to the base end 401 side than the axis CAc of the noble metal tip 450. Shape. In the example shown in FIG. 4, the center of gravity Gmt is the center of gravity of the entire chip region 445 appearing at four locations on the plane PL. In FIG. 3A, the melted portion 440, the deepest point Pdp, and the center of gravity Gmt appearing on the plane PL are shown superimposed.

貴金属チップ450における溶融部440は、平面PLにおける基端部側領域Sbsにおいて、貴金属チップ450の外周に沿って、貴金属チップ450の外周の5%以上40%以下の範囲で連続している。すなわち、平面PLにおける基端部側領域Sbsで貴金属チップ450の外周に沿って連続する溶融部440の連続長を「Lmt」とし、貴金属チップ450の外周長を「Lcf」としたとき、外周長Lcfに対する連続長Lmtの百分率である連続長比Rctは5%以上40%以下である。なお、連続長比Rctの評価については後述する。   The melted part 440 in the noble metal tip 450 is continuous in the range of 5% to 40% of the outer periphery of the noble metal tip 450 along the outer periphery of the noble metal tip 450 in the base end side region Sbs on the plane PL. That is, when the continuous length of the melted portion 440 continuous along the outer periphery of the noble metal tip 450 in the base end region Sbs on the plane PL is “Lmt” and the outer peripheral length of the noble metal tip 450 is “Lcf”, the outer peripheral length The continuous length ratio Rct, which is a percentage of the continuous length Lmt with respect to Lcf, is 5% or more and 40% or less. The evaluation of the continuous length ratio Rct will be described later.

本実施形態では、図4に示すように、平面PLにおいて、溶融部440の最深点Pdpから貴金属チップ450の軸CAcを通る直線LN上には、溶融部440が存在しない。すなわち、平面PLにおいて、溶融部440の最深点Pdpに対して貴金属チップ450の軸CAcを挟んだ反対側には、貴金属チップ450のチップ外周面455が存在する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the melting part 440 does not exist on the straight line LN passing through the axis CAc of the noble metal tip 450 from the deepest point Pdp of the melting part 440 in the plane PL. That is, in the plane PL, the tip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450 exists on the opposite side of the deepest point Pdp of the melting portion 440 with the axis CAc of the noble metal tip 450 interposed therebetween.

A−2.スパークプラグの製造工程:
図5は、スパークプラグ100の製造工程を示す工程図である。スパークプラグ100の製造工程では、接地電極40を製造するために、電極母材410、中間母材430および貴金属チップ450を用意する(プロセスP110)。本実施形態では、貴金属チップ450の取り付けに先立って用意される電極母材410は、真っ直ぐに延びた線材であり、完成品のスパークプラグ100における電極母材410のように屈曲していない。
A-2. Spark plug manufacturing process:
FIG. 5 is a process diagram showing the manufacturing process of the spark plug 100. In the manufacturing process of the spark plug 100, an electrode base material 410, an intermediate base material 430, and a noble metal tip 450 are prepared to manufacture the ground electrode 40 (process P110). In the present embodiment, the electrode base material 410 prepared prior to the attachment of the noble metal tip 450 is a wire extending straight and is not bent like the electrode base material 410 in the finished spark plug 100.

接地電極40の各部材を用意した後(プロセスP110)、中間母材430と貴金属チップ450とをレーザー溶接してなるチップ接合体を作成する(プロセスP120)。具体的には、中間母材430の内側に貴金属チップ450を挿入した後、中間母材430の外周面435から貴金属チップ450の軸CAcに向けてレーザーを照射して、溶融部440の重心Gmtが貴金属チップ450の軸CAcからずれた位置になるように中間母材430と貴金属チップ450とをレーザー溶接する。これによって、中間母材430および貴金属チップ450に溶融部440が形成される。   After preparing each member of the ground electrode 40 (process P110), a chip joined body formed by laser welding the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 is created (process P120). Specifically, after the noble metal tip 450 is inserted inside the intermediate base material 430, a laser is irradiated from the outer peripheral surface 435 of the intermediate base material 430 toward the axis CAc of the noble metal tip 450, and the center of gravity Gmt of the melting part 440 is obtained. Is laser welded to the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 so that the position is shifted from the axis CAc of the noble metal tip 450. As a result, a melting portion 440 is formed in the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450.

チップ接合体を作成した後(プロセスP120)、チップ接合体と電極母材410とを抵抗溶接する(プロセスP130)。具体的には、溶融部440の重心Gmtが貴金属チップ450の軸CAcよりも電極母材410の基端部401側になるようにチップ接合体を電極母材410の凹部416に挿入した後、チップ接合体と電極母材410とを加圧しつつ、チップ接合体および電極母材410に電流を流すことによって、チップ接合体を電極母材410の凹部底面417に抵抗溶接する。他の実施形態では、抵抗溶接(プロセスP130)を省略しても良い。   After creating the chip assembly (process P120), the chip assembly and the electrode base material 410 are resistance-welded (process P130). Specifically, after inserting the chip assembly into the recess 416 of the electrode base material 410 so that the center of gravity Gmt of the melting part 440 is closer to the base end part 401 side of the electrode base material 410 than the axis CAc of the noble metal tip 450, The chip assembly is resistance-welded to the concave bottom surface 417 of the electrode base material 410 by applying a current to the chip joint and the electrode base material 410 while pressurizing the chip joint and the electrode base material 410. In other embodiments, resistance welding (process P130) may be omitted.

チップ接合体と電極母材410とを抵抗溶接した後(プロセスP130)、チップ接合体と電極母材410とをレーザー溶接する(プロセスP140)。具体的には、電極母材410の凹部側面418と中間母材430の外周面435との境界に、貴金属チップ450の軸CAcに沿ってレーザーを照射して、電極母材410と中間母材430とをレーザー溶接する。これによって、電極母材410および中間母材430に溶融部420が形成される。   After resistance welding the chip assembly and the electrode base material 410 (process P130), the chip assembly and the electrode base material 410 are laser-welded (process P140). Specifically, the boundary between the concave side surface 418 of the electrode base material 410 and the outer peripheral surface 435 of the intermediate base material 430 is irradiated with a laser along the axis CAc of the noble metal tip 450, so that the electrode base material 410 and the intermediate base material 430 and laser welding. As a result, a melting portion 420 is formed in the electrode base material 410 and the intermediate base material 430.

チップ接合体と電極母材410とをレーザー溶接した後(プロセスP140)、スパークプラグ100を構成する各部材の組み付け(プロセスP150)を経て、スパークプラグ100を完成させる。本実施形態では、チップ接合体と電極母材410とをレーザー溶接した電極中間品を主体金具30に溶接してから、主体金具30に他の部材を組み付け、最後に、主体金具30に溶接した電極中間品を折り曲げて接地電極40を完成させる。   After the chip assembly and the electrode base material 410 are laser-welded (process P140), the spark plug 100 is completed through assembly of each member constituting the spark plug 100 (process P150). In the present embodiment, an electrode intermediate product obtained by laser welding the chip assembly and the electrode base material 410 is welded to the metal shell 30, and then another member is assembled to the metal shell 30 and finally welded to the metal shell 30. The ground electrode 40 is completed by bending the electrode intermediate product.

A−3.貴金属チップの取り付け構造に関する評価:
図6および図7は、貴金属チップ450の取り付け構造に関する評価結果を示すグラフである。図6および図7の評価試験では、溶融部440の重心Gmtおよび連続長比Rctが異なる複数の試料について、形状特性および耐久性を評価した。
A-3. Evaluation of precious metal tip mounting structure:
6 and 7 are graphs showing the evaluation results regarding the mounting structure of the noble metal tip 450. In the evaluation tests of FIGS. 6 and 7, the shape characteristics and durability were evaluated for a plurality of samples having different centroids Gmt and continuous length ratios Rct of the melted portion 440.

図6および図7の評価試験における形状特性の評価では、各試料について、レーザー溶接によって中間母材430と貴金属チップ450とを接合した後、レーザー溶接時の熱による中間母材430の変形である溶接ダレの有無を目視で確認した。中間母材430の溶接ダレは、中間母材430と電極母材410との間に隙間を形成して貴金属チップ450の熱引きを阻害する要因になる。その他、中間母材430の溶接ダレは、電極母材410に対する貴金属チップ450の取り付けを阻害してスパークプラグ100の着火性を低下させる要因にもなる。   In the evaluation of the shape characteristics in the evaluation tests of FIGS. 6 and 7, for each sample, the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 are joined by laser welding, and then the intermediate base material 430 is deformed by heat during laser welding. The presence or absence of welding sag was confirmed visually. The welding sag of the intermediate base material 430 forms a gap between the intermediate base material 430 and the electrode base material 410 and becomes a factor that hinders heat extraction of the noble metal tip 450. In addition, the welding sag of the intermediate base material 430 also hinders the attachment of the noble metal tip 450 to the electrode base material 410 and becomes a factor of reducing the ignitability of the spark plug 100.

図6および図7の評価試験における耐久性の評価では、各試料を6気筒コージェネレーションエンジンに取り付け、定格出力で1000時間の運転(耐久試験)を行った後、溶融部440の最深点Pdpを通る平面PLが現れるまで貴金属チップ450を研磨し、その研磨断面である平面PLを顕微鏡にて観察した。顕微鏡による平面PLの観察において、貴金属チップ450の外周に沿った亀裂が全箇所の溶融部440の全域に完全に入っている完全断裂の有無を確認した。溶融部440の完全断裂は、貴金属チップ450が脱落してしまう要因になる。   In the durability evaluation in the evaluation tests of FIGS. 6 and 7, each sample was attached to a 6-cylinder cogeneration engine, and after 1000 hours of operation (durability test) at the rated output, the deepest point Pdp of the melting part 440 was determined. The noble metal tip 450 was polished until the passing plane PL appeared, and the plane PL, which is the polished cross section, was observed with a microscope. In the observation of the plane PL with a microscope, it was confirmed whether or not there was complete fracture in which cracks along the outer periphery of the noble metal tip 450 were completely included in the entire melted portion 440. The complete tearing of the melting part 440 becomes a factor that the noble metal tip 450 falls off.

図6の評価試験では、溶融部440の重心Gmtが基端部側領域Sbsにあり、かつ、溶融部440の連続長比Rctが「3%」、「5%」、「10%」、「25%」、「40%」、「45%」の各値となる試料をそれぞれ30個用意した。   In the evaluation test of FIG. 6, the center of gravity Gmt of the melting part 440 is in the proximal end side region Sbs, and the continuous length ratio Rct of the melting part 440 is “3%”, “5%”, “10%”, “ Thirty samples each having values of “25%”, “40%”, and “45%” were prepared.

図6の各試料には、各値の連続長比Rctを満たす溶融部440が貴金属チップ450の軸CAcを中心に複数の個所に配置されている。図6の各試料における溶融部440の個数は、連続長比Rctが「3%」の試料で25個、「5%」の試料で16個、「10%」の試料で8個、「25%」の試料で3個、「40%」の試料で2個、「45%」の試料で2個である。   In each sample of FIG. 6, the melted portions 440 that satisfy the continuous length ratio Rct of each value are arranged at a plurality of locations around the axis CAc of the noble metal tip 450. The number of melted portions 440 in each sample of FIG. 6 is 25 for the sample having the continuous length ratio Rct of “3%”, 16 for the sample of “5%”, 8 for the sample of “10%”, “25” 3 for the “%” sample, 2 for the “40%” sample, and 2 for the “45%” sample.

図7の評価試験では、溶融部440の重心Gmtが貴金属チップ450の軸CAcとほぼ同じ位置にあり、かつ、溶融部440の連続長比Rctが「3%」、「5%」、「10%」、「25%」、「40%」、「45%」の各値となる試料をそれぞれ30個用意した。   In the evaluation test of FIG. 7, the center of gravity Gmt of the melting portion 440 is substantially the same position as the axis CAc of the noble metal tip 450, and the continuous length ratio Rct of the melting portion 440 is “3%”, “5%”, “10 30 samples each having values of “%”, “25%”, “40%”, and “45%” were prepared.

図7の各試料には、各値の連続長比Rctを満たす溶融部440が貴金属チップ450の軸CAcを中心に等間隔で複数の個所に配置されている。図7の各試料における溶融部440の個数は、図6の各試料と同様に、連続長比Rctが「3%」の試料で25個、「5%」の試料で16個、「10%」の試料で8個、「25%」の試料で3個、「40%」の試料で2個、「45%」の試料で2個である。   In each sample in FIG. 7, melting portions 440 satisfying the continuous length ratio Rct of each value are arranged at a plurality of locations at equal intervals around the axis CAc of the noble metal tip 450. The number of the melted portions 440 in each sample in FIG. 7 is 25 for the sample with the continuous length ratio Rct of “3%”, 16 for the sample with “5%”, and “10%” as in each sample in FIG. 8 samples, 3 samples of “25%”, 2 samples of “40%”, and 2 samples of “45%”.

図6および図7には、連続長比Rct毎に、中間母材430に溶接ダレが発生した試料の個数、および溶融部440に完全断裂が発生した試料の個数を示した。図6および図7における総合評価の基準は次の通りである。
○(優):溶接ダレおよび完全断裂の両方の発生個数が5個以下
△(良):溶接ダレおよび完全断裂の一方の発生個数が5個以下
×(不可):溶接ダレおよび完全断裂の両方の発生個数が6個以上
6 and 7 show the number of samples in which welding sag occurs in the intermediate base material 430 and the number of samples in which complete tearing occurs in the fusion zone 440 for each continuous length ratio Rct. The criteria for comprehensive evaluation in FIGS. 6 and 7 are as follows.
○ (excellent): Number of occurrences of both welding sag and complete tearing is 5 or less △ (good): Number of occurrences of either welding sag and complete tearing is 5 or less × (impossible): Both welding sag and complete tearing Number of occurrences of 6 or more

図6および図7の評価結果によれば、中間母材430の溶接ダレを抑制する観点からすると、連続長比Rctは40%以下が好ましく、25%以下が更に好ましく、10%以下が一層好ましいことが分かる。この結果の要因は、連続長比Rctが小さくなる程、溶融部440の連続長Lmtが短くなり、レーザー溶接時にレーザーを中間母材430に連続して照射する時間も短くなるため、レーザー溶接時における中間母材430の温度上昇を抑制可能であることが考えられる。   According to the evaluation results of FIG. 6 and FIG. 7, from the viewpoint of suppressing welding sag of the intermediate base material 430, the continuous length ratio Rct is preferably 40% or less, more preferably 25% or less, and even more preferably 10% or less. I understand that. The cause of this result is that as the continuous length ratio Rct decreases, the continuous length Lmt of the fusion zone 440 decreases, and the time for continuously irradiating the intermediate base material 430 with laser during laser welding also decreases. It is conceivable that the temperature rise of the intermediate base material 430 can be suppressed.

図6および図7の評価結果によれば、溶融部440の完全断裂を防止する観点からすると、連続長比Rctは5%以上が好ましく、10%以上が更に好ましく、25%以上が一層好ましいことが分かる。この結果の要因は、連続長比Rctが大きくなる程、溶融部440の連続長Lmtが長くなり、溶融部440の両端にまで至る亀裂の進展を抑制可能であることが考えられる。   According to the evaluation results of FIG. 6 and FIG. 7, from the viewpoint of preventing complete tearing of the fusion zone 440, the continuous length ratio Rct is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and even more preferably 25% or more. I understand. The cause of this result is considered to be that the continuous length Lmt of the melted part 440 becomes longer as the continuous length ratio Rct increases, and the progress of cracks reaching both ends of the melted part 440 can be suppressed.

図6の評価結果と図7の評価結果とを比較すると、いずれの連続長比Rctであっても、溶融部440の重心Gmtが基端部側領域Sbsにある図6の試料は、溶融部440の重心Gmtが貴金属チップ450の軸CAcとほぼ同じ位置にある図7の試料よりも、溶融部440における完全断裂の発生個数が少ないことが分かる。この結果の要因の一つとしては、溶融部440が貴金属チップ450の外周にほぼ均等に配置されており溶融部440の全域にほぼ均等に熱応力が発生してしまう図7の試料よりも、溶融部440が偏っている図6の試料の方が、溶融部440の各部に発生する熱応力の相互作用を緩和可能であることが考えられる。その他の要因としては、基端部401を介して主体金具30へと熱が伝達される基端部側領域Sbsの方が先端部側領域Stpよりも熱引きに優れるため、溶融部440が基端部側領域Sbsに偏っている図6の試料の方が、溶融部440に発生する熱応力を効果的に低減可能であることが考えられる。   Comparing the evaluation result of FIG. 6 and the evaluation result of FIG. 7, the sample of FIG. 6 in which the center of gravity Gmt of the melting part 440 is in the proximal end side region Sbs is obtained at any melting length at any continuous length ratio Rct. It can be seen that the number of occurrences of complete tearing in the melted portion 440 is smaller than that of the sample of FIG. As one of the factors of this result, the melting portion 440 is arranged almost evenly on the outer periphery of the noble metal tip 450, and the thermal stress is generated almost uniformly over the entire area of the melting portion 440, than the sample of FIG. It is conceivable that the sample of FIG. 6 in which the melting part 440 is biased can alleviate the interaction of thermal stress generated in each part of the melting part 440. Another factor is that the base end portion side region Sbs where heat is transferred to the metal shell 30 via the base end portion 401 is superior in heat sinking to the tip end portion side region Stp. It can be considered that the sample of FIG. 6 that is biased toward the end side region Sbs can effectively reduce the thermal stress generated in the melting portion 440.

これらのことから、図6および図7に総合評価として示すように、スパークプラグ100は、溶融部440の重心Gmtが基端部側領域Sbsに位置する条件を満たすことが好ましく、溶融部440の連続長比Rctが5%以上40%以下である条件を満たすことが更に好ましい。   Accordingly, as shown in FIG. 6 and FIG. 7 as a comprehensive evaluation, the spark plug 100 preferably satisfies the condition that the center of gravity Gmt of the melting portion 440 is located in the base end side region Sbs. It is more preferable that the continuous length ratio Rct satisfies the condition of 5% to 40%.

A−4.効果:
以上説明した第1実施形態のスパークプラグ100によれば、接地電極40において先端部402側よりも熱引きの良い基端部401側に溶融部440が偏っているため、先端部402側に偏って溶融部440が形成されている場合や、貴金属チップ450の全周にわたって溶融部440がほぼ均等に形成されている場合と比較して、溶融部440に発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップ450の脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグ100における接地電極40の耐久性を向上させることができる。
A-4. effect:
According to the spark plug 100 of the first embodiment described above, the melting portion 440 is biased toward the base end portion 401 side with better heat dissipation than the distal end portion 402 side in the ground electrode 40, and thus is biased toward the distal end portion 402 side. Compared with the case where the melted portion 440 is formed and the case where the melted portion 440 is formed almost uniformly over the entire circumference of the noble metal tip 450, the thermal stress generated in the melted portion 440 is reduced, and consequently the noble metal The chip 450 can be prevented from falling off. As a result, the durability of the ground electrode 40 in the spark plug 100 can be improved.

また、貴金属チップ450が中間母材430を介して接地電極40に取り付けられているため、基端部401側に偏った溶融部440を用意に形成することができる。   In addition, since the noble metal tip 450 is attached to the ground electrode 40 via the intermediate base material 430, the melted portion 440 that is biased toward the base end portion 401 side can be prepared.

また、溶融部440の連続長比Rctが5%以上40%以下であるため、熱応力による亀裂により溶融部が全域にわたって断裂してしまうことを抑制し、貴金属チップの脱落を防止することができる。   Further, since the continuous length ratio Rct of the melted portion 440 is 5% or more and 40% or less, it is possible to suppress the melted portion from being broken all over by cracks due to thermal stress and to prevent the noble metal tip from falling off. .

また、図4に示すように、平面PLにおいて、溶融部440の最深点Pdpに対して貴金属チップ450の軸CAcを挟んだ反対側には、貴金属チップ450のチップ外周面455が存在するため、溶融部440の最深点Pdpに対して貴金属チップ450の軸CAcを挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、最深点Pdp側の溶融部440に生じる熱応力を軽減することができる。   Further, as shown in FIG. 4, in the plane PL, the tip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450 is present on the opposite side of the deepest point Pdp of the melted portion 440 with the axis CAc of the noble metal tip 450 therebetween. It is possible to suppress the thermal stress from affecting the deepest point Pdp of the melting portion 440 and the opposite side of the noble metal tip 450 across the axis CAc, thereby reducing the thermal stress generated in the melting portion 440 on the deepest point Pdp side. be able to.

また、接地電極40は、外層部412よりも熱伝導率が大きい芯部414を貴金属チップ450よりも基端部401側に有することから、貴金属チップ450よりも基端部401側における接地電極40の熱引きが向上するため、溶融部440に発生する熱応力を一層軽減することができる。   Further, since the ground electrode 40 has a core portion 414 having a higher thermal conductivity than the outer layer portion 412 on the base end portion 401 side with respect to the noble metal tip 450, the ground electrode 40 on the base end portion 401 side with respect to the noble metal tip 450. Therefore, the thermal stress generated in the melting part 440 can be further reduced.

また、溶融部440は、貴金属チップ450における第2のチップ端面452側から軸CAcに向かってレーザーを照射することによって形成されているため、レーザー溶接によって貴金属チップ450を容易に取り付けることができる。   Moreover, since the fusion | melting part 440 is formed by irradiating a laser toward the axis | shaft CAc from the 2nd tip end surface 452 side in the noble metal tip 450, the noble metal tip 450 can be attached easily by laser welding.

A−5.変形例:
図8〜図17は、第1〜第10変形例における貴金属チップ450の取り付け構造をそれぞれ示す説明図である。図8〜図17には、図3(a)と同様に、中心電極10の先端側から見た貴金属チップの取り付け構造を、平面PLに現れる重心Gmtと重ね合わせて図示した。図8〜図17では、電極母材と中間母材との溶融溶接による溶融部の図示を省略した。
A-5. Variation:
FIGS. 8 to 17 are explanatory views respectively showing the attachment structure of the noble metal tip 450 in the first to tenth modified examples. 8 to 17, similarly to FIG. 3A, the noble metal tip mounting structure viewed from the front end side of the center electrode 10 is shown superimposed on the center of gravity Gmt appearing on the plane PL. In FIG. 8 to FIG. 17, illustration of the melted portion by fusion welding of the electrode base material and the intermediate base material is omitted.

図8に図示した取り付け構造を有する第1変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の溶融部440に代えて、溶融部440とは形状が異なる溶融部440aが形成されている点を除き、第1実施形態と同様である。図8に示すように、第1変形例では、平面PL上の4個所に溶融部440aが形成されている。そのうちの最も大きな溶融部440aは、基端部側領域Sbsに形成されている。その他の3個所の溶融部440aは、貴金属チップ450の外周に沿って相互に間を置いて形成されている。第1変形例においても、溶融部440aの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。   The spark plug 100 of the first modified example having the mounting structure illustrated in FIG. 8 is different from the first embodiment in that a melted portion 440a having a shape different from that of the melted portion 440 is formed instead of the melted portion 440 of the first embodiment. This is the same as in the first embodiment. As shown in FIG. 8, in the first modified example, melted portions 440a are formed at four locations on the plane PL. The largest melting part 440a among them is formed in the base end part side region Sbs. The other three melted portions 440a are formed along the outer periphery of the noble metal tip 450 with a gap therebetween. Also in the first modification, the center of gravity Gmt of the melting part 440a is located in the base end part side region Sbs.

図9に図示した取り付け構造を有する第2変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の溶融部440に代えて、溶融部440とは形状が異なる溶融部440bが形成されている点を除き、第1実施形態と同様である。図9に示すように、第2変形例では、平面PL上の6個所に溶融部440bが形成されている。これら6個所の溶融部440bは、基端部側領域Sbsに4個所、先端部側領域Stpに2個所の割合で、それぞれほぼ同じ大きさで等間隔に配置されている。第2変形例においても、溶融部440bの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。   The spark plug 100 of the second modified example having the mounting structure illustrated in FIG. 9 is different from the first embodiment in that a melted portion 440b having a shape different from that of the melted portion 440 is formed instead of the melted portion 440 of the first embodiment. This is the same as in the first embodiment. As shown in FIG. 9, in the second modified example, melted portions 440b are formed at six locations on the plane PL. These six melted portions 440b are arranged at equal intervals with substantially the same size in a ratio of four in the proximal end side region Sbs and two in the distal end side region Stp. Also in the second modified example, the center of gravity Gmt of the melting part 440b is located in the base end part region Sbs.

図10に図示した取り付け構造を有する第3変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の溶融部440に代えて、溶融部440とは形状が異なる溶融部440cが形成されている点を除き、第1実施形態と同様である。図10に示すように、第3変形例では、平面PL上の基端部側領域Sbsに集中して1個所に溶融部440cが形成されている。そのため、平面PLにおいて、溶融部440cの各部に対して貴金属チップ450の軸CAcを挟んだ反対側に、貴金属チップ450のチップ外周面455が存在する。第3変形例においても、溶融部440cの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。   The spark plug 100 of the third modified example having the mounting structure illustrated in FIG. 10 is different from the first embodiment in that a melting part 440c having a shape different from that of the melting part 440 is formed instead of the melting part 440 of the first embodiment. This is the same as in the first embodiment. As shown in FIG. 10, in the third modification example, a melting portion 440 c is formed at one location so as to concentrate on the base end side region Sbs on the plane PL. Therefore, on the plane PL, the chip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450 exists on the opposite side of the melted portion 440c with the axis CAc of the noble metal tip 450 interposed therebetween. Also in the third modified example, the center of gravity Gmt of the melting part 440c is located in the base end part region Sbs.

図11に図示した取り付け構造を有する第4変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の溶融部440に代えて、溶融部440とは形状が異なる溶融部440dが形成されている点を除き、第1実施形態と同様である。図11に示すように、第4変形例では、平面PL上の基端部側領域Sbsにおける貴金属チップ450の外周のほぼ全域にわたり連続して溶融部440dが形成されている。そのため、平面PLにおいて、溶融部440dの各部に対して貴金属チップ450の軸CAcを挟んだ反対側に、貴金属チップ450のチップ外周面455が存在する。第4変形例においても、溶融部440dの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。   The spark plug 100 of the fourth modified example having the mounting structure illustrated in FIG. 11 is different from the first embodiment in that a melted portion 440d having a shape different from that of the melted portion 440 is formed instead of the melted portion 440 of the first embodiment. This is the same as in the first embodiment. As shown in FIG. 11, in the fourth modified example, the melted portion 440 d is continuously formed over almost the entire outer periphery of the noble metal tip 450 in the base end side region Sbs on the plane PL. Therefore, on the plane PL, the tip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450 exists on the opposite side of the melted portion 440d with the axis CAc of the noble metal tip 450 interposed therebetween. Also in the fourth modified example, the center of gravity Gmt of the melting portion 440d is located in the base end portion side region Sbs.

図12に図示した取り付け構造を有する第5変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の溶融部440に代えて、溶融部440とは形状が異なる溶融部440eが形成されている点を除き、第1実施形態と同様である。図12に示すように、第5変形例では、基端部側領域Sbsに1個所、先端部側領域Stpに2個所の溶融部440eが形成されている。第5変形例においても、溶融部440eの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。図12には、溶融部440eの各部と軸対称になる領域を一点鎖線で図示した。第5変形例では、溶融部440eの各部は、溶融部440eの他の部位と貴金属チップ450の軸CAcを基準に軸対称になる位置を避けて形成されている。そのため、平面PLにおいて、溶融部440eの各部に対して貴金属チップ450の軸CAcを挟んだ反対側に、貴金属チップ450のチップ外周面455が存在する。   The spark plug 100 of the fifth modified example having the mounting structure illustrated in FIG. 12 is different from the first embodiment in that a melting portion 440e having a shape different from that of the melting portion 440 is formed instead of the melting portion 440 of the first embodiment. This is the same as in the first embodiment. As shown in FIG. 12, in the fifth modified example, one melting portion 440e is formed in the base end side region Sbs and two locations in the tip end side region Stp. Also in the fifth modification, the center of gravity Gmt of the melting portion 440e is located in the base end portion side region Sbs. In FIG. 12, a region that is axially symmetric with respect to each portion of the melting portion 440e is illustrated by a one-dot chain line. In the fifth modification, each part of the melting part 440e is formed avoiding a position that is axially symmetric with respect to the other part of the melting part 440e and the axis CAc of the noble metal tip 450. Therefore, on the plane PL, the chip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450 exists on the opposite side of the melted portion 440e with the axis CAc of the noble metal tip 450 interposed therebetween.

図13に図示した取り付け構造を有する第6変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の中間母材430に代えて中間母材430とは形状が異なる中間母材430fを備える点、および第1実施形態の溶融部440に代えて溶融部440とは形状が異なる溶融部440fが形成されている点を除き、第1実施形態と同様である。第6変形例の中間母材430fは、外周が四角形である点を除き、第1実施形態の中間母材430と同様である。図13に示すように、第6変形例では、基端部側領域Sbsに2個所、先端部側領域Stpに1個所、基端部側領域Sbsおよび先端部側領域Stpに跨って2個所に、溶融部440fがそれぞれ形成されている。第6変形例においても、溶融部440fの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。   The spark plug 100 of the sixth modified example having the mounting structure illustrated in FIG. 13 includes an intermediate base material 430f having a shape different from that of the intermediate base material 430 in place of the intermediate base material 430 of the first embodiment, and It is the same as that of 1st Embodiment except the point which is replaced with the fusion | melting part 440 of 1 embodiment, and the melting part 440f from which a shape differs from the fusion | melting part 440 is formed. The intermediate base material 430f of the sixth modification is the same as the intermediate base material 430 of the first embodiment except that the outer periphery is a quadrangle. As shown in FIG. 13, in the sixth modified example, there are two places in the base end side area Sbs, one place in the tip end side area Stp, and two places across the base end side area Sbs and the tip end side area Stp. , Melting portions 440f are respectively formed. Also in the sixth modification, the center of gravity Gmt of the melting portion 440f is located in the base end portion side region Sbs.

図14に図示した取り付け構造を有する第7変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の中間母材430に代えて中間母材430とは形状が異なる中間母材430gを備える点、第1実施形態の溶融部440に代えて溶融部440とは形状が異なる溶融部440gが形成されている点、および第1実施形態の貴金属チップ450に代えて貴金属チップ450とは形状が異なる貴金属チップ450gを備える点を除き、第1実施形態と同様である。第7変形例の中間母材430gは、四角筒状である点を除き、第1実施形態の中間母材430と同様である。第7変形例の貴金属チップ450gは、四角柱状である点を除き、第1実施形態の貴金属チップ450と同様である。図14に示すように、第7変形例では、基端部側領域Sbsに2個所、先端部側領域Stpに1個所、基端部側領域Sbsおよび先端部側領域Stpに跨って2個所に、溶融部440gがそれぞれ形成されている。第7変形例においても、溶融部440gの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。   The spark plug 100 of the seventh modified example having the mounting structure shown in FIG. 14 includes an intermediate base material 430g having a shape different from that of the intermediate base material 430 in place of the intermediate base material 430 of the first embodiment. A melting part 440g having a shape different from that of the melting part 440 is formed instead of the melting part 440 of the embodiment, and a noble metal chip 450g having a shape different from that of the noble metal chip 450 instead of the noble metal chip 450 of the first embodiment. Except for the point provided with, it is the same as the first embodiment. The intermediate base material 430g of the seventh modified example is the same as the intermediate base material 430 of the first embodiment, except that it is a quadrangular cylindrical shape. The noble metal tip 450g of the seventh modification is the same as the noble metal tip 450 of the first embodiment except that it is a quadrangular prism shape. As shown in FIG. 14, in the seventh modified example, there are two places in the base end side area Sbs, one place in the tip end side area Stp, and two places across the base end side area Sbs and the tip end side area Stp. The melted portions 440g are respectively formed. Also in the seventh modification, the center of gravity Gmt of the melting portion 440g is located in the base end portion side region Sbs.

図15に図示した取り付け構造を有する第8変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の中間母材430に代えて中間母材430とは形状が異なる中間母材430hを備える点、第1実施形態の溶融部440に代えて溶融部440とは形状が異なる溶融部440hが形成されている点、および第1実施形態の貴金属チップ450に代えて貴金属チップ450とは形状が異なる貴金属チップ450hを備える点を除き、第1実施形態と同様である。第8変形例の中間母材430hは、三角筒状である点を除き、第1実施形態の中間母材430と同様である。第8変形例の貴金属チップ450hは、三角柱状である点を除き、第1実施形態の貴金属チップ450と同様である。図15に示すように、第8変形例では、中間母材430および貴金属チップ450hにおける三角形の角の一つは、側面406に向けられている。図15に示すように、第8変形例では、基端部側領域Sbsに3個所、先端部側領域Stpに1個所に、溶融部440hがそれぞれ形成されている。第8変形例においても、溶融部440hの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。   The spark plug 100 of the eighth modified example having the mounting structure illustrated in FIG. 15 includes an intermediate base material 430h having a shape different from that of the intermediate base material 430 in place of the intermediate base material 430 of the first embodiment. A melted portion 440h having a shape different from that of the melted portion 440 is formed instead of the melted portion 440 of the embodiment, and a noble metal tip 450h having a shape different from that of the noble metal tip 450 instead of the noble metal tip 450 of the first embodiment. Except for the point provided with, it is the same as the first embodiment. The intermediate base material 430h of the eighth modification is the same as the intermediate base material 430 of the first embodiment, except that it is triangular. The noble metal tip 450h of the eighth modification is the same as the noble metal tip 450 of the first embodiment except that it has a triangular prism shape. As shown in FIG. 15, in the eighth modification, one of the triangular corners of the intermediate base material 430 and the noble metal tip 450 h is directed to the side surface 406. As shown in FIG. 15, in the eighth modified example, three melting portions 440h are formed in the base end portion side region Sbs and one portion in the tip end portion region Stp, respectively. Also in the eighth modification, the center of gravity Gmt of the melting portion 440h is located in the base end portion side region Sbs.

図16に図示した取り付け構造を有する第9変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の中間母材430に代えて中間母材430とは形状が異なる中間母材430iを備える点、および第1実施形態の溶融部440に代えて溶融部440とは形状が異なる溶融部440iが形成されている点を除き、第1実施形態と同様である。図16に示すように、第9変形例では、貴金属チップ450の軸CAcは、中間母材430iの中心に対して先端部402側に偏った位置にある。第9変形例では、貴金属チップ450は、先端部402側で電極母材410に当接している。図16に示すように、第9変形例では、3個所に溶融部440iが形成されている。そのうちの最も大きな溶融部440iは、基端部側領域Sbsに形成されている。その他の2個所の溶融部440iは、貴金属チップ450の外周に沿って相互に間を置いて形成されている。第9変形例においても、溶融部440iの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。   The spark plug 100 of the ninth modification having the mounting structure illustrated in FIG. 16 includes an intermediate base material 430i having a shape different from that of the intermediate base material 430 in place of the intermediate base material 430 of the first embodiment, and It is the same as that of 1st Embodiment except the point which is replaced with the fusion | melting part 440 of 1 embodiment, and the fusion | melting part 440i from which a shape differs from the fusion | melting part 440 is formed. As shown in FIG. 16, in the ninth modification, the axis CAc of the noble metal tip 450 is in a position biased toward the tip end portion 402 side with respect to the center of the intermediate base material 430i. In the ninth modification, the noble metal tip 450 is in contact with the electrode base material 410 on the distal end portion 402 side. As shown in FIG. 16, in the ninth modified example, melted portions 440i are formed at three locations. Among them, the largest melted portion 440i is formed in the base end portion side region Sbs. The other two melted portions 440 i are formed along the outer periphery of the noble metal tip 450 with a gap therebetween. Also in the ninth modification, the center of gravity Gmt of the melting portion 440i is located in the base end portion side region Sbs.

図17に図示した取り付け構造を有する第10変形例のスパークプラグ100は、第1実施形態の中間母材430に代えて中間母材430とは形状が異なる中間母材430jを備える点、第1実施形態の溶融部440に代えて溶融部440とは形状が異なる溶融部440jが形成されている点、および第1実施形態の貴金属チップ450とは形状が異なる貴金属チップ450jを備える点を除き、第1実施形態と同様である。図17に示すように、第10変形例の中間母材430jは、U字筒状である点を除き、第1実施形態の中間母材430と同様である。第10変形例の貴金属チップ450jは、四角柱状である点を除き、第1実施形態の貴金属チップ450と同様である。第10変形例では、貴金属チップ450jの軸CAcは、中間母材430jの中心に対して先端部402側に偏った位置にある。第10変形例では、貴金属チップ450jは、先端部402側で電極母材410に当接している。図17に示すように、第10変形例では、基端部側領域Sbsに2個所、基端部側領域Sbsおよび先端部側領域Stpに跨って2個所に、溶融部440jがそれぞれ形成されている。第10変形例においても、溶融部440jの重心Gmtは、基端部側領域Sbsに位置する。   The spark plug 100 of the tenth modification having the mounting structure illustrated in FIG. 17 includes an intermediate base material 430j having a shape different from that of the intermediate base material 430 in place of the intermediate base material 430 of the first embodiment. Except for the point that a melted part 440j having a shape different from that of the melted part 440 is formed instead of the melted part 440 of the embodiment and a noble metal tip 450j having a shape different from that of the noble metal tip 450 of the first embodiment, This is the same as in the first embodiment. As shown in FIG. 17, the intermediate base material 430j of the tenth modification is the same as the intermediate base material 430 of the first embodiment except that it is U-shaped. The noble metal tip 450j of the tenth modification is the same as the noble metal tip 450 of the first embodiment except that it is a quadrangular prism shape. In the tenth modified example, the axis CAc of the noble metal tip 450j is in a position biased toward the tip end portion 402 side with respect to the center of the intermediate base material 430j. In the tenth modification, the noble metal tip 450j is in contact with the electrode base material 410 on the distal end portion 402 side. As shown in FIG. 17, in the tenth modified example, the melted portions 440j are formed at two locations in the base end portion side region Sbs and at two locations straddling the base end portion side region Sbs and the tip end portion side region Stp, respectively. Yes. Also in the tenth modification, the center of gravity Gmt of the melting portion 440j is located in the base end portion side region Sbs.

以上説明した第1〜第10変形例(図8〜図17)のスパークプラグ100によれば、第1実施形態と同様に、接地電極40において先端部402側よりも熱引きの良い基端部401側に溶融部440a〜440jが偏っているため、先端部402側に偏って溶融部が形成されている場合や、貴金属チップ450の全周にわたって溶融部がほぼ均等に形成されている場合と比較して、溶融部440a〜440jに発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップ450の脱落を防止することができる。なお、第1〜第10変形例(図8〜図17)においても、溶融部440a〜440jの連続長比Rctが5%以上40%以下であることが好ましい。   According to the spark plug 100 of the first to tenth modified examples (FIGS. 8 to 17) described above, as in the first embodiment, the base end portion of the ground electrode 40 that has better heat dissipation than the end portion 402 side. Since the melted portions 440a to 440j are biased toward the 401 side, the melted portions are formed biased toward the distal end portion 402 side, or the melted portions are formed almost uniformly over the entire circumference of the noble metal tip 450. In comparison, the thermal stress generated in the melted portions 440a to 440j is reduced, so that the noble metal tip 450 can be prevented from falling off. Also in the first to tenth modified examples (FIGS. 8 to 17), it is preferable that the continuous length ratio Rct of the melted portions 440a to 440j is 5% to 40%.

また、第3〜第5変形例(図10〜図12)のスパークプラグ100によれば、平面PLにおいて、溶融部440c〜440eの各部に対して貴金属チップ450の軸CAcを挟んだ反対側には、貴金属チップ450のチップ外周面455が存在するため、溶融部440c〜440eの各部に対して貴金属チップ450の軸CAcを挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、溶融部440c〜440eの各部に生じる熱応力を軽減することができる。   Further, according to the spark plug 100 of the third to fifth modified examples (FIGS. 10 to 12), on the plane PL, on the opposite side of the melted portions 440c to 440e with the axis CAc of the noble metal tip 450 interposed therebetween. Since the chip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450 is present, it is possible to suppress the thermal stress from affecting each other of the melted portions 440c to 440e and the opposite side across the axis CAc of the noble metal tip 450, The thermal stress generated in each part of the melting parts 440c to 440e can be reduced.

B.第2実施形態:
B−1.スパークプラグの構成:
図18は、第2実施形態における貴金属チップ450sの取り付け構造を示す説明図である。図18(a)には、側面403側から見た貴金属チップ450sの取り付け構造を、平面PLに現れる最深点Pdpおよび重心Gmtと重ね合わせて図示した。図18(b)には、図18(a)の矢視F18b−F18bから見た貴金属チップ450sの断面を図示した。
B. Second embodiment:
B-1. Spark plug configuration:
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a mounting structure for the noble metal tip 450s in the second embodiment. In FIG. 18A, the attachment structure of the noble metal tip 450s viewed from the side surface 403 side is shown superimposed on the deepest point Pdp and the center of gravity Gmt appearing on the plane PL. FIG. 18B illustrates a cross section of the noble metal tip 450s viewed from the arrow F18b-F18b in FIG.

図18に図示した取り付け構造を有する第2実施形態のスパークプラグ100は、中間母材430を介さずに貴金属チップ450sが電極母材410に直接的に取り付けられている点を除き、第1実施形態と同様である。第2実施形態の貴金属チップ450sは、第2のチップ端面452側におけるチップ外周面455が電極母材410の凹部側面418に当接している点を除き、第1実施形態の貴金属チップ450と同様である。第2実施形態の溶融部440sは、溶融溶接によって電極母材410と貴金属チップ450sとを接合する際に電極母材410と貴金属チップ450sとが溶融して形成された部位である。本実施形態では、溶融部440sを形成する溶融溶接は、レーザー溶接である。   The spark plug 100 according to the second embodiment having the mounting structure shown in FIG. 18 is the first embodiment except that the noble metal tip 450s is directly attached to the electrode base material 410 without the intermediate base material 430. It is the same as the form. The noble metal tip 450s of the second embodiment is the same as the noble metal tip 450 of the first embodiment except that the tip outer peripheral surface 455 on the second tip end face 452 side is in contact with the concave side surface 418 of the electrode base material 410. It is. The melting part 440s of the second embodiment is a part formed by melting the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s when the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s are joined by fusion welding. In the present embodiment, the fusion welding that forms the fusion zone 440s is laser welding.

レーザー溶接によって電極母材410と貴金属チップ450sとを接合する際には、貴金属チップ450sを電極母材410の凹部416に挿入した状態で、電極母材410の側面403と貴金属チップ450sのチップ外周面455との境界に向けてレーザーを照射する。これによって、図18に示すように、電極母材410と貴金属チップ450sとのレーザー溶接による溶融部440sは、電極母材410と貴金属チップ450sとの境界から貴金属チップ450sの軸CAc側に向けて傾斜した凸状となる。本実施形態では、図18(a)に示すように、基端部側領域Sbsの5個所に溶融部440sが形成されている。   When joining the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s by laser welding, the side surface 403 of the electrode base material 410 and the outer periphery of the tip of the noble metal tip 450s in a state where the noble metal tip 450s is inserted into the recess 416 of the electrode base material 410. Laser irradiation is performed toward the boundary with the surface 455. Accordingly, as shown in FIG. 18, the melted portion 440s by laser welding between the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s is directed from the boundary between the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s toward the axis CAc of the noble metal tip 450s. It becomes an inclined convex shape. In the present embodiment, as shown in FIG. 18A, melted portions 440s are formed at five locations in the base end side region Sbs.

電極母材410と貴金属チップ450sとのレーザー溶接による溶融部440sは、母材領域441sおよびチップ領域445sを有する。溶融部440sの母材領域441sは、電極母材410における側面403と凹部側面418との境界を含む部位に形成されている。溶融部440sのチップ領域445sは、貴金属チップ450sの外周から内部に向けて形成されている。図18には、母材領域441sにシングルハッチングを施し、チップ領域445sにクロスハッチングを施した。   A melted portion 440 s by laser welding between the electrode base material 410 and the noble metal tip 450 s has a base material region 441 s and a tip region 445 s. The base material region 441 s of the melting part 440 s is formed at a part including the boundary between the side surface 403 and the concave side surface 418 in the electrode base material 410. The tip region 445s of the melting part 440s is formed from the outer periphery to the inside of the noble metal tip 450s. In FIG. 18, the base material region 441s is single-hatched and the chip region 445s is cross-hatched.

図18に示すように、溶融部440sの最深点Pdpを通る平面PLにおいて、平面PL上に現れる溶融部440sにおけるチップ領域445sの全体形状の重心Gmtは、貴金属チップ450sの軸CAcよりも基端部401側、すなわち基端部側領域Sbsに位置する。図18に示す例では、重心Gmtは、平面PL上の5個所に現れるチップ領域445s全体の重心である。   As shown in FIG. 18, in the plane PL passing through the deepest point Pdp of the melting part 440s, the center of gravity Gmt of the entire shape of the chip region 445s in the melting part 440s appearing on the plane PL is more proximal than the axis CAc of the noble metal tip 450s. It is located on the part 401 side, that is, on the base end side region Sbs. In the example shown in FIG. 18, the center of gravity Gmt is the center of gravity of the entire chip region 445s appearing at five locations on the plane PL.

貴金属チップ450sにおける溶融部440sは、平面PLにおける基端部側領域Sbsにおいて、貴金属チップ450sの外周に沿って、貴金属チップ450sの外周の5%以上40%以下の範囲で連続している。すなわち、貴金属チップ450sの外周長Lcfに対する溶融部440sの連続長Lmtの百分率である連続長比Rctは5%以上40%以下である。   The melted portion 440s in the noble metal tip 450s is continuous in the range of 5% or more and 40% or less of the outer periphery of the noble metal tip 450s along the outer periphery of the noble metal tip 450s in the base end side region Sbs on the plane PL. That is, the continuous length ratio Rct, which is a percentage of the continuous length Lmt of the fusion zone 440s with respect to the outer peripheral length Lcf of the noble metal tip 450s, is 5% or more and 40% or less.

本実施形態では、図18(a)に示すように、基端部側領域Sbsに集中して5個所に溶融部440sが形成されている。そのため、平面PLにおいて、溶融部440sの各部に対して貴金属チップ450sの軸CAcを挟んだ反対側には、貴金属チップ450sのチップ外周面455が存在する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 18 (a), melted portions 440s are formed at five locations concentrated on the base end portion side region Sbs. Therefore, on the plane PL, the tip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450s exists on the opposite side of the melted portion 440s with respect to the axis CAc of the noble metal tip 450s.

B−2.スパークプラグの製造工程:
図19は、第2実施形態におけるスパークプラグ100の製造工程を示す工程図である。スパークプラグ100の製造工程では、接地電極40を製造するために、電極母材410および貴金属チップ450sを用意する(プロセスP210)。本実施形態では、貴金属チップ450sの取り付けに先立って用意される電極母材410は、真っ直ぐに延びた線材であり、完成品のスパークプラグ100における電極母材410のように屈曲していない。
B-2. Spark plug manufacturing process:
FIG. 19 is a process diagram showing a manufacturing process of the spark plug 100 according to the second embodiment. In the manufacturing process of the spark plug 100, in order to manufacture the ground electrode 40, an electrode base material 410 and a noble metal tip 450s are prepared (process P210). In this embodiment, the electrode base material 410 prepared prior to the attachment of the noble metal tip 450s is a straight wire that is not bent like the electrode base material 410 in the finished spark plug 100.

接地電極40の各部材を用意した後(プロセスP210)、電極母材410と貴金属チップ450sとを抵抗溶接する(プロセスP230)。具体的には、電極母材410の凹部416に貴金属チップ450sを挿入した後、電極母材410と貴金属チップ450sとを加圧しつつ、電極母材410および貴金属チップ450sに電流を流すことによって、電極母材410の凹部底面417に貴金属チップ450sを抵抗溶接する。他の実施形態では、抵抗溶接(プロセスP230)を省略しても良い。   After preparing each member of the ground electrode 40 (process P210), the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s are resistance-welded (process P230). Specifically, by inserting the noble metal tip 450s into the recess 416 of the electrode base material 410, and then applying a current to the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s while applying pressure to the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s, A noble metal tip 450 s is resistance welded to the concave bottom surface 417 of the electrode base material 410. In other embodiments, resistance welding (process P230) may be omitted.

電極母材410と貴金属チップ450sとを抵抗溶接した後(プロセスP230)、電極母材410と貴金属チップ450sとを溶融溶接する(プロセスP240)。具体的には、溶融部440sの重心Gmtが貴金属チップ450sの軸CAcよりも電極母材410の基端部401側になるように、電極母材410の側面403と貴金属チップ450sのチップ外周面455との境界に向けてレーザーを照射して、電極母材410と貴金属チップ450sとをレーザー溶接する。これによって、電極母材410および貴金属チップ450sに溶融部440sが形成される。本実施形態では、貴金属チップ450sの取り付けに用いる溶融溶接は、レーザー溶接であるが、他の実施形態では、アーク溶接であっても良いし、ガス溶接であっても良い。   After the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s are resistance welded (process P230), the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s are melt welded (process P240). Specifically, the side surface 403 of the electrode base material 410 and the chip outer peripheral surface of the noble metal tip 450s so that the center of gravity Gmt of the melting portion 440s is closer to the base end portion 401 side of the electrode base material 410 than the axis CAc of the noble metal tip 450s. A laser is irradiated toward the boundary with 455, and the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s are laser welded. As a result, a melting part 440s is formed in the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s. In the present embodiment, the fusion welding used for attaching the noble metal tip 450s is laser welding, but in other embodiments, arc welding or gas welding may be used.

電極母材410と貴金属チップ450sとをレーザー溶接した後(プロセスP240)、スパークプラグ100を構成する各部材の組み付け(プロセスP250)を経て、スパークプラグ100を完成させる。本実施形態では、電極母材410と貴金属チップ450sとをレーザー溶接した電極中間品を主体金具30に溶接してから、主体金具30に他の部材を組み付け、最後に、主体金具30に溶接した電極中間品を折り曲げて接地電極40を完成させる。   After the electrode base material 410 and the noble metal tip 450s are laser-welded (process P240), the spark plug 100 is completed through the assembly of the members constituting the spark plug 100 (process P250). In this embodiment, an electrode intermediate product obtained by laser welding the electrode base material 410 and the noble metal tip 450 s is welded to the metal shell 30, and then another member is assembled to the metal shell 30 and finally welded to the metal shell 30. The ground electrode 40 is completed by bending the electrode intermediate product.

B−3.効果:
以上説明した第2実施形態のスパークプラグ100によれば、接地電極40において先端部402側よりも熱引きの良い基端部401側に溶融部440sが偏っているため、溶融部440sに発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップ450sの脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグ100における接地電極40の耐久性を向上させることができる。
B-3. effect:
According to the spark plug 100 of the second embodiment described above, the melting portion 440s is biased toward the base end portion 401 side with better heat sinking than the tip end portion 402 side in the ground electrode 40, so that the melting portion 440s is generated. Thermal stress is reduced, and as a result, the noble metal tip 450s can be prevented from falling off. As a result, the durability of the ground electrode 40 in the spark plug 100 can be improved.

また、溶融部440sの連続長比Rctが5%以上40%以下であるため、熱応力による亀裂により溶融部が全域にわたって断裂してしまうことを抑制し、貴金属チップの脱落を防止することができる。   In addition, since the continuous length ratio Rct of the melted part 440s is 5% or more and 40% or less, it is possible to prevent the melted part from being broken all over due to cracks due to thermal stress, and to prevent the noble metal tip from falling off. .

また、図18に示すように、平面PLにおいて、溶融部440sの各部に対して貴金属チップ450sの軸CAcを挟んだ反対側には、貴金属チップ450sのチップ外周面455が存在するため、溶融部440sの各部に対して貴金属チップ450sの軸CAcを挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、溶融部440sの各部に生じる熱応力を軽減することができる。   Further, as shown in FIG. 18, in the plane PL, the chip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450 s exists on the opposite side of each part of the fusion portion 440 s with the axis CAc of the noble metal tip 450 s. It is possible to suppress the thermal stress from affecting each part of 440 s and the opposite side across the axis CAc of the noble metal tip 450 s, thereby reducing the thermal stress generated in each part of the melting part 440 s.

C.第3実施形態:
図20は、第3実施形態における貴金属チップ450tの取り付け構造を示す説明図である。図20(a)には、図20(b)の矢視F20a−F20aから見た貴金属チップ450tの断面を図示した。図20(b)には、側面404側から見た貴金属チップ450tの取り付け構造を図示した。
C. Third embodiment:
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a mounting structure for the noble metal tip 450t in the third embodiment. FIG. 20A illustrates a cross section of the noble metal tip 450t viewed from the arrow F20a-F20a in FIG. FIG. 20B shows a mounting structure for the noble metal tip 450t as viewed from the side surface 404 side.

図20に図示した取り付け構造を有する第3実施形態のスパークプラグ100は、電極母材410に代えて電極母材410tを備える点、貴金属チップ450に代えて貴金属チップ450tを備える点、および第2実施形態の溶融部440sに代えて溶融部440sとは形状が異なる溶融部440tが形成されている点を除き、第2実施形態と同様である。第3実施形態の電極母材410tは、第2実施形態の凹部416に代えて、貫通孔を形成する面である貫通孔側面419を備える点を除き、第2実施形態の電極母材410と同様である。第3実施形態の貴金属チップ450tは、電極母材410の側面403と側面404との間の厚さよりも軸CAc方向に長い円柱状である点を除き、第2実施形態の貴金属チップ450と同様である。第3実施形態におけるスパークプラグ100の製造工程は、溶接の位置が異なる点を除き、第2実施形態と同様である。   The spark plug 100 of the third embodiment having the mounting structure illustrated in FIG. 20 includes an electrode base material 410t instead of the electrode base material 410, a point including a noble metal tip 450t instead of the noble metal tip 450, and a second feature. The second embodiment is the same as the second embodiment except that a melted portion 440t having a shape different from that of the melted portion 440s is formed instead of the melted portion 440s of the embodiment. The electrode base material 410t of the third embodiment is the same as the electrode base material 410 of the second embodiment except that the electrode base material 410t includes a through-hole side surface 419 that is a surface that forms a through-hole, instead of the recess 416 of the second embodiment. It is the same. The noble metal tip 450t of the third embodiment is the same as the noble metal tip 450 of the second embodiment except that the noble metal tip 450t has a cylindrical shape that is longer in the axis CAc direction than the thickness between the side surface 403 and the side surface 404 of the electrode base material 410. It is. The manufacturing process of the spark plug 100 in the third embodiment is the same as that of the second embodiment except that the welding position is different.

第3実施形態では、貴金属チップ450tにおける第1のチップ端面451は、電極母材410tの側面403よりも中心電極10側に位置しており、中心電極10の先端側に対向する。貴金属チップ450tにおける第2のチップ端面452は、電極母材410tの側面404と同一平面上に位置している。第1のチップ端面451側におけるチップ外周面455は、電極母材410tの側面403から突出しており、第2のチップ端面452側におけるチップ外周面455は、電極母材410tの貫通孔側面419に当接している。   In the third embodiment, the first tip end surface 451 of the noble metal tip 450t is located closer to the center electrode 10 than the side surface 403 of the electrode base material 410t, and faces the tip side of the center electrode 10. The second tip end surface 452 of the noble metal tip 450t is located on the same plane as the side surface 404 of the electrode base material 410t. The chip outer peripheral surface 455 on the first chip end surface 451 side protrudes from the side surface 403 of the electrode base material 410t, and the chip outer peripheral surface 455 on the second chip end surface 452 side is on the through-hole side surface 419 of the electrode base material 410t. It is in contact.

溶融溶接によって電極母材410tと貴金属チップ450tとを接合する際には、電極母材410tにおける貫通孔側面419の内側に貴金属チップ450tを挿入した状態で、電極母材410tの貫通孔側面419と貴金属チップ450tのチップ外周面455との境界に、貴金属チップ450tの軸CAcに沿ってレーザーを照射する。これによって、図20に示すように、電極母材410tと貴金属チップ450tとの溶融溶接による溶融部440tは、電極母材410tの側面403から貫通孔側面419に沿った円柱状となる。本実施形態では、図20(b)に示すように、基端部側領域Sbsの5個所に溶融部440tが形成されている。   When the electrode base material 410t and the noble metal tip 450t are joined by fusion welding, the through hole side surface 419 of the electrode base material 410t is inserted with the noble metal tip 450t inside the through hole side surface 419 of the electrode base material 410t. A laser is irradiated along the axis CAc of the noble metal tip 450 t to the boundary between the noble metal tip 450 t and the chip outer peripheral surface 455. As a result, as shown in FIG. 20, a melted portion 440t formed by fusion welding of the electrode base material 410t and the noble metal tip 450t has a cylindrical shape extending from the side surface 403 of the electrode base material 410t along the through-hole side surface 419. In the present embodiment, as shown in FIG. 20B, melted portions 440t are formed at five locations in the base end portion side region Sbs.

電極母材410tと貴金属チップ450tとの溶融溶接による溶融部440tは、母材領域441tおよびチップ領域445tを有する。溶融部440tの母材領域441tは、貫通孔側面419に沿って形成されている。溶融部440tのチップ領域445tは、チップ外周面455に沿って形成されている。図20には、母材領域441tにシングルハッチングを施し、チップ領域445tにクロスハッチングを施した。   A fusion zone 440t by fusion welding of the electrode base material 410t and the noble metal tip 450t has a base material region 441t and a tip region 445t. The base material region 441t of the melting part 440t is formed along the through-hole side surface 419. The chip region 445 t of the melting part 440 t is formed along the chip outer peripheral surface 455. In FIG. 20, the base material region 441t is subjected to single hatching, and the chip region 445t is subjected to cross hatching.

第3実施形態では、図18に示すように、溶融部440tの最深点Pdpを通る平面PLは、電極母材410tの側面404、および貴金属チップ450tにおける第2のチップ端面452と同一平面にある。平面PLにおいて、平面PL上に現れる溶融部440tにおけるチップ領域445tの全体形状の重心Gmtは、貴金属チップ450tの軸CAcよりも基端部401側、すなわち基端部側領域Sbsに位置する。図20に示す例では、重心Gmtは、平面PL上の5個所に現れるチップ領域445t全体の重心である。   In the third embodiment, as shown in FIG. 18, the plane PL passing through the deepest point Pdp of the melting part 440t is flush with the side surface 404 of the electrode base material 410t and the second tip end surface 452 of the noble metal tip 450t. . In the plane PL, the center of gravity Gmt of the entire shape of the tip region 445t in the melting portion 440t appearing on the plane PL is located on the base end portion 401 side, that is, the base end portion side region Sbs from the axis CAc of the noble metal tip 450t. In the example shown in FIG. 20, the center of gravity Gmt is the center of gravity of the entire chip region 445t appearing at five locations on the plane PL.

貴金属チップ450tにおける溶融部440tは、平面PLにおける基端部側領域Sbsにおいて、貴金属チップ450tの外周に沿って、貴金属チップ450tの外周の5%以上40%以下の範囲で連続している。すなわち、貴金属チップ450tの外周長Lcfに対する溶融部440tの連続長Lmtの百分率である連続長比Rctは5%以上40%以下である。   The melted portion 440t in the noble metal tip 450t is continuous in the range of 5% to 40% of the outer circumference of the noble metal tip 450t along the outer circumference of the noble metal tip 450t in the base end side region Sbs on the plane PL. That is, the continuous length ratio Rct, which is a percentage of the continuous length Lmt of the fusion zone 440t with respect to the outer peripheral length Lcf of the noble metal tip 450t, is 5% or more and 40% or less.

本実施形態では、図20(b)に示すように、基端部側領域Sbsに集中して5個所に溶融部440tが形成されている。そのため、平面PLにおいて、溶融部440tの各部に対して貴金属チップ450tの軸CAcを挟んだ反対側には、貴金属チップ450tのチップ外周面455が存在する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 20 (b), melted portions 440t are formed at five locations concentrated on the base end portion side region Sbs. Therefore, in the plane PL, the tip outer peripheral surface 455 of the noble metal tip 450t exists on the opposite side of the melted portion 440t with respect to the axis CAc of the noble metal tip 450t.

以上説明した第3実施形態のスパークプラグ100によれば、接地電極40において先端部402側よりも熱引きの良い基端部401側に溶融部440tが偏っているため、第2実施形態と同様に、溶融部440tに発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップ450tの脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグ100における接地電極40の耐久性を向上させることができる。   According to the spark plug 100 of the third embodiment described above, the melting portion 440t is biased toward the base end portion 401 side with better heat dissipation than the tip end portion 402 side in the ground electrode 40, and thus the same as in the second embodiment. In addition, the thermal stress generated in the melting part 440t is reduced, and as a result, the noble metal tip 450t can be prevented from falling off. As a result, the durability of the ground electrode 40 in the spark plug 100 can be improved.

D.他の実施形態:
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、前述の各実施形態における貴金属チップの取り付け構造を、接地電極40とは異なる他の電極に適用しても良い。
D. Other embodiments:
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, Of course, it can implement with various forms within the range which does not deviate from the meaning of this invention. is there. For example, the noble metal tip mounting structure in each of the above embodiments may be applied to another electrode different from the ground electrode 40.

また、電極母材の断面形状は、四角状に限るものではなく、円形状、楕円形状、三角形状、n角形状(n≧5)など種々の形状で実施することができる。また、電極母材は、外層部412および芯部414からなる多層構造に限るものではなく、単一材料から成る構造や、3層以上の多層構造であっても良い。   The cross-sectional shape of the electrode base material is not limited to a square shape, and can be implemented in various shapes such as a circular shape, an elliptical shape, a triangular shape, and an n-corner shape (n ≧ 5). In addition, the electrode base material is not limited to a multilayer structure including the outer layer portion 412 and the core portion 414, and may be a structure composed of a single material or a multilayer structure of three or more layers.

また、中間母材は、円筒状、三角筒状、四角筒状、U字状に限るものではなく、楕円筒状、n角筒状(n≧5)など種々の形状で実施することができる。   The intermediate base material is not limited to a cylindrical shape, a triangular cylindrical shape, a rectangular cylindrical shape, or a U-shape, and can be implemented in various shapes such as an elliptical cylindrical shape and an n-square cylindrical shape (n ≧ 5). .

また、貴金属チップは、円柱状、三角柱状、四角柱状に限るものではなく、楕円柱状、n角柱状(n≧5)など種々の形状で実施することができる。   Further, the noble metal tip is not limited to a columnar shape, a triangular prism shape, or a quadrangular prism shape, and can be implemented in various shapes such as an elliptical column shape and an n prism shape (n ≧ 5).

また、中間母材と貴金属チップとの溶融溶接による溶融部を、中間母材の外周面から貴金属チップの軸CAcに向けて形成するのではなく、中間母材の内周面と貴金属チップのチップ外周面との境界に沿って形成しても良い。   In addition, instead of forming the melted portion by fusion welding between the intermediate base material and the noble metal tip from the outer peripheral surface of the intermediate base material toward the axis CAc of the noble metal tip, the inner peripheral surface of the intermediate base material and the tip of the noble metal tip You may form along a boundary with an outer peripheral surface.

また、貴金属チップにおける溶融部の連続長比Rctは5%以上40%以下が好ましいが、貴金属チップにおける溶融部の重心Gmtが基端部側領域Sbsに位置するのであれば、連続長比Rctは5%未満であっても良いし、40%を越えても良い。   Further, the continuous length ratio Rct of the melted part in the noble metal tip is preferably 5% or more and 40% or less. However, if the center of gravity Gmt of the melted part in the noble metal tip is located in the base end side region Sbs, the continuous length ratio Rct is It may be less than 5% or may exceed 40%.

また、平面PLにおいて、貴金属チップにおける溶融部の最深点Pdpに対して貴金属チップの軸CAcを挟んだ反対側に、貴金属チップのチップ外周面が存在することが好ましく、貴金属チップにおける溶融部の各部に対して貴金属チップの軸CAcを挟んだ反対側に、貴金属チップのチップ外周面が存在することが更に好ましい。しかしながら、貴金属チップにおける溶融部の重心Gmtが基端部側領域Sbsに位置するのであれば、貴金属チップにおける溶融部の少なくとも一部に対して軸CAcを挟んだ反対側に他の溶融部が存在していても良い。   Further, on the plane PL, the tip outer peripheral surface of the noble metal tip preferably exists on the opposite side of the noble metal tip axis CAc with respect to the deepest point Pdp of the melted portion in the noble metal tip. On the other hand, it is more preferable that the tip outer peripheral surface of the noble metal tip exists on the opposite side of the noble metal tip axis CAc. However, if the center of gravity Gmt of the melted part in the noble metal tip is located in the proximal end side region Sbs, there is another melted part on the opposite side of the noble metal tip across the axis CAc with respect to at least a part of the melted part. You may do it.

10…中心電極
16…シール体
17…セラミック抵抗
18…シール体
19…端子金具
20…絶縁碍子
28…軸孔
30…主体金具
31…端面
32…取付ネジ部
40…接地電極
100…スパークプラグ
200…内燃機関
210…ネジ孔
401…基端部
402…先端部
403,404,405,406…側面
410…電極母材
412…外層部
414…芯部
416…凹部
417…凹部底面
418…凹部側面
419…貫通孔側面
420…溶融部
430…中間母材
431…第1端面
432…第2端面
435…外周面
438…内周面
440,440a〜440j,440s,440t…溶融部
441,443…母材領域
445…チップ領域
450…貴金属チップ
451…第1のチップ端面
452…第2のチップ端面
455…チップ外周面
SG…火花ギャップ
CA1…軸線
CAc…軸
Gmt…重心
PL…平面
Pdp…最深点
Sbs…基端部側領域
Stp…先端部側領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Center electrode 16 ... Sealing body 17 ... Ceramic resistance 18 ... Sealing body 19 ... Terminal metal fitting 20 ... Insulator 28 ... Shaft hole 30 ... Main metal fitting 31 ... End face 32 ... Mounting screw part 40 ... Ground electrode 100 ... Spark plug 200 ... Internal combustion engine 210 ... Screw hole 401 ... Base end portion 402 ... Tip end portion 403, 404, 405, 406 ... Side surface 410 ... Electrode base material 412 ... Outer layer portion 414 ... Core portion 416 ... Concave portion 417 ... Concave bottom surface 418 ... Concave side surface 419 ... Through-hole side surface 420 ... Melting portion 430 ... Intermediate base material 431 ... First end surface 432 ... Second end surface 435 ... Outer peripheral surface 438 ... Inner peripheral surface 440, 440a to 440j, 440s, 440t ... Melting portion 441, 443 ... Base material region 445 ... Chip region 450 ... Precious metal chip 451 ... First chip end face 452 ... Second chip end face 455 ... Chip Peripheral surface SG ... spark gap CA1 ... axis CAc ... axial Gmt ... centroid PL ... plan Pdp ... deepest point Sbs ... base end region Stp ... tip side region

Claims (6)

軸線方向に延びる中心電極と、基端部および先端部を有する接地電極を備え、前記接地電極の前記先端部側の側面には溶融溶接を用いて貴金属チップが取り付けられたスパークプラグであって、
前記貴金属チップには前記溶融溶接による溶融部が前記貴金属チップの外周と、前記中心電極の軸線と平行な前記貴金属チップの中心軸との間の範囲に形成されており、
前記中心軸に最も近い前記溶融部の最深点を通りつつ前記中心軸に直交する平面において、前記平面上に現れる前記溶融部の全体形状は、該全体形状の重心が前記中心軸よりも前記基端部側に位置する形状であり、
前記溶融部は、前記平面における前記中心軸よりも前記基端部側で前記外周に沿って前記外周の5%以上40%以下の範囲で連続していることを特徴とするスパークプラグ。
A spark plug having a center electrode extending in the axial direction, a ground electrode having a base end portion and a tip end portion, and a noble metal tip attached to the side surface on the tip end side of the ground electrode using fusion welding ,
The melted portion by the fusion welding the noble metal tip, and the outer circumference of the noble metal tip is formed in the range between the central axis of the axis parallel to the noble metal tip of the center electrode,
In a plane perpendicular to the closest the said central axis while through the deepest point of the molten portion on the central axis, the overall shape of the molten portion appearing on the plane, the base than the center of gravity is the center axis of the該全body shape Ri shape der positioned on the end,
The spark plug is characterized in that the molten part is continuous in the range of 5% to 40% of the outer periphery along the outer periphery on the base end side of the central axis in the plane .
前記貴金属チップは、前記外周を囲む中間母材に対して前記溶融溶接によって接合されていると共に、前記中間母材を介して前記接地電極に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載スパークプラグ。   2. The noble metal tip is bonded to the intermediate base material surrounding the outer periphery by the fusion welding, and is attached to the ground electrode through the intermediate base material. Spark plug. 前記平面において、前記最深点に対して前記中心軸を挟んだ反対側に、前記外周を構成する外周面が存在することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスパークプラグ。 3. The spark plug according to claim 1, wherein an outer peripheral surface constituting the outer periphery is present on the opposite side of the deepest point across the central axis in the plane. 前記平面において、前記溶融部の各部に対して前記中心軸を挟んだ反対側に、前記外周を構成する外周面が存在することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のスパークプラグ。 The outer surface which comprises the said outer periphery exists in the said plane in the other side which pinched | interposed the said central axis with respect to each part of the said fusion | melting part, The Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. The described spark plug. 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、
前記側面を構成する外層部と、
前記外層部の内側かつ前記貴金属チップよりも前記基端部側に形成されている芯部と
を有し、
前記芯部は前記外層部よりも熱伝導率が大きいことを特徴とするスパークプラグ。
The spark plug according to any one of claims 1 to 4 , wherein
The ground electrode is
An outer layer portion constituting the side surface;
A core portion formed inside the outer layer portion and closer to the base end side than the noble metal tip, and
The spark plug according to claim 1, wherein the core portion has a thermal conductivity larger than that of the outer layer portion.
前記溶融部は、前記外周側から前記中心軸に向かって前記溶融溶接を行うことによって形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のスパークプラグ。 The spark plug according to any one of claims 1 to 5 , wherein the fusion part is formed by performing the fusion welding from the outer peripheral side toward the central axis.
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