JP5986014B2 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents
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[形態1]中心電極と、前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔内に前記中心電極を保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を保持する主体金具と、前記中心電極よりも先端側に配置される接地電極と、前記中心電極と前記接地電極とのうちの一方の電極に接合された電極チップと、を有するスパークプラグの製造方法であって、
(a)前記一方の電極と前記電極チップとを、互いに接して配置する工程と、
(b)前記一方の電極と前記電極チップとのうち、少なくとも一方において、他方と接する接合面とは反対の反対面を、押さえ冶具を用いて前記反対面から前記接合面に向かう方向に押す工程と、
(c)前記一方の電極と前記電極チップとを、前記接合面において溶接する工程と、
を備え、
前記工程(b)は、前記押さえ冶具として、前記反対面を押す平らな押面を有し、前記押面の第1直径が前記反対面の第2直径よりも小さい冶具を用いて実行され、
前記第1直径と前記第2直径との差は、0.1mm以上であり、
前記押面の面積は、前記反対面の面積の50%以上である、ことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この形態のスパークプラグの製造方法によれば、押さえ治具の押面の第1直径は、一方の電極(中心電極または接地電極)または電極チップの反対面の第2直径よりも小さいので、押面において反対面に接しない領域が生じることを抑制できる。このため、溶接により生じた塵が押面に付着することを抑制できるので、押面に付着した塵による一方の電極または電極チップの損傷を抑制できる。加えて、押面は平らな面であることから、押面によって押されることによる一方の電極または電極チップの損傷を抑制できると共に、溶接加工時において、一方の電極または電極チップから押さえ治具への熱伝導性を向上させることができる。このため、溶接加工時(工程(b))において、一方の電極または電極チップが高温となることを抑制できるので、一方の電極または電極チップにおける過度の溶融を抑制でき、塵の発生を抑制できる。また、押面の第1直径と反対面の第2直径との差は、0.1mm以上であるため、押面と反対面とが好ましい位置関係から互いにずれて接した場合であっても、押面において反対面に接しない部分が生じることを抑制できる。このため、溶接により生じた塵が押面に付着することを抑制できる。加えて、押面の面積が非常に小さくなることを抑制できるので、押面によって押されることによる反対面の損傷を抑制しつつ、一方の電極または電極チップから押さえ治具への熱伝導性を向上できる。したがって、一方の電極または電極チップが高温となることを抑制できるので、一方の電極または電極チップにおける過度の溶融を抑制でき、塵の発生を抑制できる。
A1.スパークプラグの構成:
図1は、本発明の一実施形態としての製造方法により製造されたスパークプラグの部分断面図である。スパークプラグ300は、軸線OLに沿った細長形状を有している。図1において、軸線OLの右側は、外観正面図を示している。図1において、軸線OLの左側は、スパークプラグ300の中心軸を通る断面でスパークプラグ300を切断した断面図を示している。なお、以下では、軸線OLに沿った図1の下方側(後述する接地電極10が配置されている側)を先端側と呼び、軸線OLに沿った図1の上方側(後述する端子金具40が配置されている側)を後端側と呼ぶ。
図3は、本発明の一本実施形態としてのスパークプラグの製造方法の手順を示すフローチャートである。主体金具50と、絶縁碍子30と、中心電極20と、接地電極10と、中心電極チップ70と、貴金属チップ61と、中間チップ64とが準備される(ステップS105)。なお、このステップS105において準備される中心電極20には、中心電極チップ70は接合されていない。同様に、ステップS105において準備される接地電極10には、複合チップ60は接合されていない。また、S105において準備される接地電極10は、図1,2に示すように屈曲していない。
図8は、比較例としての、従来における貴金属チップ61と柱状部62とのレーザー溶接箇所を拡大して示す説明図である。比較例の押さえ治具900において、端面S10は、貴金属チップ61の反対面S2と接触している。なお、端面S10の平面形状は、略円形である。図8に示すように、押さえ治具900の端面S10の直径R10は、貴金属チップ61の反対面S2の直径R2よりも大きい。換言すると、押さえ治具900の端面S10には、貴金属チップ61の反対面S2と接触しない領域(非接触部901)が生じている。このため、レーザー光LBを、貴金属チップ61と柱状部62との境界部分に照射することにより生じた塵spが、押さえ治具900の非接触部901に付着している。したがって、次回に新たな複合チップを製作する際、また、次回に新たに中心電極20と中心電極チップ70とをレーザー溶接する際に、非接触部901に付着した塵spが貴金属チップ61または中心電極チップ70と接触することにより、貴金属チップ61または中心電極チップ70が損傷するおそれがある。
B1.変形例1:
上述した実施形態の押さえ冶具100は、両端に縮径部111を有し、2つの縮径部111が胴部112に接続された構造を有していたが、本発明は、これに限定されない。図9は、変形例における押さえ冶具の構造を概略的に示す平面図である。図9では、4種類の押さえ冶具100a,100b,100c,100dの構造を示している。
上記実施形態において、レーザー溶接機200は、パルス発振によるラップ照射を行っていたが、パルス発振に代えて、連続発振(CW)を行う構成を採用してもよい。また、上記実施形態においてレーザー溶接を用いる各工程では、レーザー溶接に代えて、電子ビーム溶接、抵抗溶接など、任意の方式の溶接を採用することができる。これらの構成においても、上記実施形態と同様な効果を奏する。また、上記実施形態において、複合チップ60(鍔状部63)は、接地電極10に対して抵抗溶接により接合されていたが、抵抗溶接に代えて、レーザー溶接や電子ビーム溶接により接合されてもよい。また、上記実施形態では、中心電極20には、中心電極チップ70が接合(溶接)されていたが、中心電極チップ70に代えて、複合チップ60と同様な複合チップが接合された構成を採用してもよい。この構成では、複合チップを構成する中間チップは、請求項における電極チップに相当する。また、上記実施形態では、接地電極10の端部11には、複合チップ60が接合(溶接)されていたが、複合チップ60に代えて、貴金属チップ61が直接接合された構成を採用してもよい。この構成では、貴金属チップ61は請求項における電極チップに相当する。
上記実施形態において、中心電極チップ70に用いられる材料はIr合金あり、貴金属チップ61に用いられる材料はPt合金であったが、本発明は、これに限定されるものではない。中心電極チップ70に用いられる材料をPt合金とし、貴金属チップ61に用いられる材料をIr合金とすることもできる。
上記実施形態において、押さえ冶具100,100a,100b,100c,100dは、同一材料による均一な組成を有していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、縮径部111と胴部112とを、互いに異なる材料により形成してもよい。また、例えば、縮径部111のうち押面S1に近い部分を、他の部分の材料とは異ならせることもできる。これらの構成では、縮径部111全体または縮径部111のうち押面S1に近い部分を、電極材料の硬度よりも高い硬度を持つ材料により形成することが好ましい。
上記実施形態において、押面S1の中心位置と反対面S2の中心位置とは一致していたが、本発明はこれに限定されない。押面S1の中心位置と反対面S2の中心位置とが一致しない構成であってもよい。このような構成であっても、押面S1の直径が反対面S2の直径よりも小さいので、押面S1のうち、反対面S2の内側に位置しない領域(換言すると、反対面S2からはみ出た領域)を、押面S1の直径が反対面S2の直径以上である構成に比べて小さくすることができる。したがって、レーザー光の照射により生じた塵spの、押面S1への付着を抑制することができる。
上記実施形態では、「直径」とは、縮径部111の端面または電極材料の任意の位置における直径を意味していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、「直径」として、縮径部111の端面または電極材料の平均径(任意の位置で測定した直径の平均値)を採用してもよい。この構成では、縮径部111の端面の平均径は、電極材料(貴金属チップ61または中心電極チップ70)の平均径よりも小さい。
上記実施形態において、押さえ冶具100,100a,100b,100c,100dの押面S1、貴金属チップ61の反対面S2、中心電極チップ70の上端面S5の平面形状は、いずれも略円形に限定されない。例えば、多角形や、弧と直線を混合させた形状でも良い。なお、多角形や、弧と直線を混合させた形状など、略円形とは異なる形状とする場合、「直径」とは、中心軸に垂直な方向で最大の幅を意味する。また、上記実施形態において、押さえ冶具100,100a,100b,100c,100dの押面S1、貴金属チップ61の反対面S2、中心電極チップ70の上端面S5の平面形状は、いずれも略中央に窪みが設けられた略円形等でも良い。
上記実施形態では、主体金具50に接地電極10を接合した後(ステップS115の後)に、接地電極10と複合チップ60とを接合していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、接地電極10と複合チップ60とを溶接した後に、主体金具50に接地電極10を接合してもよい。この構成では、接地電極10と複合チップ60との接合部分にレーザー光を照射する際に、レーザー光が主体金具50によって遮られることがない。したがって、この構成では、接地電極10と複合チップ60との接合に容易にレーザー溶接を採用できる。
11,12…端部
20…中心電極
21…端部
30…絶縁碍子
31…軸孔
32…中央胴部
33…後端側胴部
34…先端側胴部
35…脚長部
40…端子金具
50…主体金具
51…工具係合部
52…ネジ部
53…後端部
54…シール部
57…端面
59…ガスケット
60…複合チップ
61…貴金属チップ
62…柱状部
63…鍔状部
64…中間チップ
70…電極チップ
91,92…溶融部
100,100a,100b,100c,100d…押さえ冶具
111…縮径部
111a…端部
111b…小径部
112…胴部
200…レーザー溶接機
201…ネジ孔
210…第1支持装置
220…第2支持装置
231…第1駆動部
232…第2駆動部
300…スパークプラグ
400…接合装置
500…エンジンヘッド
900…押さえ治具
901…非接触部
G…火花ギャップ
S1…押面
r1…曲率半径
S2…反対面
S3…接合面
S5…上端面
S9…端面
LB…レーザー光
OL…軸線
sp…塵
S10,S11,S13,S14,S15…端面
dr1…重力方向
Claims (9)
- 中心電極と、前記中心電極の軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔内に前記中心電極を保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を保持する主体金具と、前記中心電極よりも先端側に配置される接地電極と、前記中心電極と前記接地電極とのうちの一方の電極に接合された電極チップと、を有するスパークプラグの製造方法であって、
(a)前記一方の電極と前記電極チップとを、互いに接して配置する工程と、
(b)前記一方の電極と前記電極チップとのうち、少なくとも一方において、他方と接する接合面とは反対の反対面を、押さえ冶具を用いて前記反対面から前記接合面に向かう方向に押す工程と、
(c)前記一方の電極と前記電極チップとを、前記接合面において溶接する工程と、
を備え、
前記工程(b)は、前記押さえ冶具として、前記反対面を押す平らな押面を有し、前記押面の第1直径が前記反対面の第2直径よりも小さい冶具を用いて実行され、
前記第1直径と前記第2直径との差は、0.1mm以上であり、
前記押面の面積は、前記反対面の面積の50%以上である、ことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。 - 請求項1に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記工程(b)は、
(b1)前記押面のすべてが前記反対面の内側に位置するように、前記押さえ冶具を配置する工程、を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記押面が前記反対面を押す方向に沿った前記押さえ冶具の断面における、前記押面側の先端の隅の形状は、所定の曲率半径のR形状であり、
前記所定の曲率半径は、0.03mm以上であり、かつ、0.1mm以下である、ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記押さえ冶具のうち、少なくとも前記押面側の材料の硬度は、前記接合面及び前記反対面を有する前記一方の電極または前記電極チップの材料の硬度よりも高い、ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記押さえ冶具のうち、少なくとも前記押面側を構成する材料の熱伝導率は、41W/(m・K)以上である、ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記押さえ冶具は、長手方向を有する棒状の外観形状を有し、一端に前記押面を有し、他端に前記押面と同じ形状の面を有する、ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 請求項6に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記押さえ冶具は、
前記長手方向に沿った両端側にそれぞれ位置し前記押面を有する2つの端部と、
前記長手方向に沿った中央側に位置し、前記2つの端部とそれぞれ接続され、前記第1直径よりも大きな直径を有する胴部と、
を有する、ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記電極チップが前記反対面を有することを特徴とするスパークプラグの製造方法。 - 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記電極チップは、
第1中心電極チップと第1中間チップとから成り、前記第1中間チップが前記中心電極と前記第1中心電極チップとの間に配置されると共に前記中心電極に接合された構造を有する第1複合チップと、
前記中心電極に接合された第2中心電極チップと、
第1接地電極チップと第2中間チップとから成り、前記第2中間チップが前記接地電極と前記第1接地電極チップとの間に配置されると共に前記接地電極に接合された構造を有する第2複合チップと、
前記接地電極に接合された第2接地電極チップと、
のうち、少なくとも1つである、スパークプラグの製造方法。
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