JP6069082B2 - Spark plug and manufacturing method thereof - Google Patents

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本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a spark plug used for an internal combustion engine or the like and a manufacturing method thereof.

内燃機関等に使用されるスパークプラグは、例えば、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、軸孔の先端側に挿設された中心電極と、絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、主体金具の先端部に固定された棒状の接地電極とを備えている。また、接地電極の先端部と中心電極の先端部との間には間隙が形成され、当該間隙に電圧を印加することで、火花放電を生じさせるようになっている。   A spark plug used for an internal combustion engine or the like includes, for example, an insulator having an axial hole extending in the axial direction, a center electrode inserted on the tip end side of the axial hole, and a cylindrical shape provided on the outer periphery of the insulator A metal shell and a bar-shaped ground electrode fixed to the tip of the metal shell are provided. Further, a gap is formed between the tip of the ground electrode and the tip of the center electrode, and a spark discharge is generated by applying a voltage to the gap.

また、火花放電に対する耐消耗性の向上を図るべく、接地電極のうち中心電極の先端部と対向する部位に、貴金属合金などの耐久性に優れる金属からなるチップを接合し、当該チップと中心電極の先端部との間に前記間隙を形成する技術が知られている(例えば、特許文献1等参照)。   Further, in order to improve wear resistance against spark discharge, a tip made of a metal having excellent durability such as a noble metal alloy is joined to a portion of the ground electrode facing the tip of the center electrode, and the tip and the center electrode There is known a technique for forming the gap between the front end portion of each of them (for example, see Patent Document 1).

特開2012−89353号公報JP 2012-89353 A

ところで近年では、燃費性能の向上等を図るために、内燃機関等の高圧縮化が進んでおり、このような内燃機関等においては、チップが極めて高温となりやすい。そのため、接地電極とチップとの間で生じる熱膨張差(熱応力)がより大きなものとなりやすく、接地電極からチップが脱落してしまうおそれがある。   By the way, in recent years, in order to improve the fuel efficiency, etc., the compression of the internal combustion engine or the like has been advanced, and in such an internal combustion engine or the like, the tip tends to be extremely hot. For this reason, the difference in thermal expansion (thermal stress) generated between the ground electrode and the chip tends to be larger, and the chip may fall off the ground electrode.

特に、耐消耗性の向上を図るべく、チップの外径を比較的大きなものとした場合〔例えば、接地電極の幅Aに対するチップの外径Bの割合(B/A)が0.5以上である場合〕には、チップが非常に高温となりやすく、チップの脱落がより一層懸念される。   In particular, when the outer diameter of the chip is made relatively large in order to improve wear resistance [for example, the ratio of the outer diameter B of the chip to the width A of the ground electrode (B / A) is 0.5 or more. In some cases, the tip is likely to be very hot, and there is a greater concern about tipping off.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、接地電極に対するチップの接合強度を十分に高めることができ、チップの脱落をより確実に防止することができるスパークプラグ及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a spark plug capable of sufficiently increasing the bonding strength of the chip to the ground electrode and more reliably preventing the chip from falling off. It is to provide a manufacturing method.

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。   Hereinafter, each configuration suitable for solving the above-described object will be described in terms of items. In addition, the effect specific to the corresponding structure is added as needed.

構成1.本構成のスパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
自身の基端部が前記主体金具の先端部に固定された棒状の接地電極と、
前記接地電極のうち前記中心電極側に位置する面に対して、自身の一部が埋没した状態で接合されるとともに、前記中心電極との間で間隙を形成するチップとを備えるスパークプラグであって、
前記チップの中心軸を含み、前記接地電極の中心軸と平行な断面において、
前記チップの中心軸よりも前記接地電極の先端側における、前記接地電極に対する前記チップの埋没部分の面積S1(mm2)が、前記チップの中心軸よりも前記接地電極の基端側における、前記接地電極に対する前記チップの埋没部分の面積S2(mm2)よりも大きく、
前記接地電極に埋没する前記軸線方向における前記チップの先端側の端面が、前記接地電極のうち前記中心電極側に位置する面に対して傾斜していることを特徴とする。
Configuration 1. The spark plug of this configuration includes a cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction;
A center electrode inserted on the tip side of the shaft hole;
A cylindrical metal shell provided on the outer periphery of the insulator;
A rod-shaped ground electrode whose base end is fixed to the tip of the metal shell;
A spark plug comprising: a chip that is bonded to a surface of the ground electrode that is located on the center electrode side in a state where a part of the ground electrode is buried and that forms a gap with the center electrode. And
In a cross section including the central axis of the chip and parallel to the central axis of the ground electrode,
The area S1 (mm 2 ) of the buried portion of the chip with respect to the ground electrode on the tip end side of the ground electrode with respect to the center axis of the chip is greater than the center axis of the chip on the base end side of the ground electrode. area of immersed part of said tip for the ground electrode S2 (mm 2) much larger than the,
The tip end surface of the tip in the axial direction embedded in the ground electrode is inclined with respect to the surface of the ground electrode located on the center electrode side .

上記構成1によれば、接地電極の先端側におけるチップの埋没量に相当する面積S1が、接地電極の基端側におけるチップの埋没量に相当する面積S2よりも大きくなるように構成されている。従って、チップのうち接地電極に埋没する部位がいわば楔形状となるため、接地電極からチップに対して、チップを挟み込む方向の力を加えることができる。さらに、高温下においては、熱膨張量が大きな接地電極の先端側から、チップのうちその中心軸よりも接地電極の先端側に位置する部分に対して、大きな挟み込み力を加えることができる。これらの結果、接地電極に対するチップの接合強度を十分に高めることができ、チップの脱落をより確実に防止することができる。   According to the configuration 1, the area S1 corresponding to the tip burying amount on the distal end side of the ground electrode is configured to be larger than the area S2 corresponding to the tip burying amount on the proximal end side of the ground electrode. . Accordingly, since the portion of the chip that is buried in the ground electrode has a so-called wedge shape, a force in the direction of sandwiching the chip can be applied from the ground electrode to the chip. Further, at a high temperature, a large pinching force can be applied from the tip end side of the ground electrode having a large thermal expansion amount to a portion of the chip located closer to the tip end side of the ground electrode than the central axis. As a result, the bonding strength of the chip to the ground electrode can be sufficiently increased, and the chip can be more reliably prevented from falling off.

構成2.本構成のスパークプラグは、上記構成1において、S1/S2≧1.05を満たすことを特徴とする。   Configuration 2. The spark plug of this configuration is characterized in that, in the above configuration 1, S1 / S2 ≧ 1.05 is satisfied.

上記構成2によれば、接地電極からチップに加わる挟み込み力をより増大させることができる。従って、接合強度を一層向上させることができ、チップの脱落をより一層確実に防止することができる。   According to the configuration 2, it is possible to further increase the sandwiching force applied to the chip from the ground electrode. Therefore, the bonding strength can be further improved, and the chip can be more reliably prevented from falling off.

構成3.本構成のスパークプラグは、上記構成1又は2において、S1/S2≦1.50を満たすことを特徴とする。   Configuration 3. The spark plug of this configuration is characterized in that, in the above configuration 1 or 2, S1 / S2 ≦ 1.50 is satisfied.

S1/S2を過度に大きなものとすると、接地電極のうちチップが接合された部位において微小な空間が多数形成されてしまうが、上記構成3によれば、S1/S2≦1.50とされているため、前記空間の形成をより確実に防止することができる。従って、接地電極における機械的強度の低下を抑制することができ、接地電極に対するチップの接合強度(特に機械的負荷に対する)を高めることができる。その結果、チップの脱落防止効果を一層向上させることができる。   If S1 / S2 is excessively large, a lot of minute spaces are formed in the portion of the ground electrode where the chip is bonded. According to the above configuration 3, S1 / S2 ≦ 1.50. Therefore, the formation of the space can be prevented more reliably. Therefore, it is possible to suppress a decrease in mechanical strength of the ground electrode, and it is possible to increase the bonding strength of the chip to the ground electrode (especially against mechanical load). As a result, the chip drop prevention effect can be further improved.

構成4.本構成のスパークプラグの製造方法は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記チップを前記接地電極に接合する接合工程を含み、
前記接合工程においては、前記接地電極のうち前記チップが接合される接合予定面に対して前記チップのうち前記接地電極に接合される被接合面を2°以上12°以下傾斜させ、前記チップのうち前記接地電極の先端側に配置される部位を前記接地電極に接触させた上で、前記接地電極に対して前記チップを押圧しつつ、前記接地電極及び前記チップ間を通電することにより、前記チップを前記接地電極に接合することを特徴とする。
Configuration 4. The spark plug manufacturing method according to the present configuration is the spark plug manufacturing method according to any one of claims 1 to 3,
A bonding step of bonding the chip to the ground electrode;
In the bonding step, a surface to be bonded of the chip to be bonded to the ground electrode is inclined by 2 ° or more and 12 ° or less with respect to a bonding planned surface of the chip to which the chip is bonded, By contacting the ground electrode with a portion disposed on the tip side of the ground electrode, while pressing the chip against the ground electrode, by energizing between the ground electrode and the chip, A chip is bonded to the ground electrode.

上記構成4によれば、前記面積S1を前記面積S2よりも大きくしつつ、面積S2に対して面積S1が過度に大きくなってしまうこと(つまり、S1/S2>1.50となってしまう)ことをより確実に防止できる。すなわち、上記構成4によれば、簡易な手法により、上記構成1及び構成3を満たす(つまり、チップの接合強度が極めて優れる)スパークプラグを得ることができる。   According to the configuration 4, the area S1 is excessively larger than the area S2 while the area S1 is larger than the area S2 (that is, S1 / S2> 1.50). This can be prevented more reliably. That is, according to the configuration 4, a spark plug satisfying the configuration 1 and the configuration 3 (that is, the chip bonding strength is extremely excellent) can be obtained by a simple method.

構成5.本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成4において、前記接合工程においては、前記接地電極のうち前記チップが接合される接合予定面に対して前記チップのうち前記接地電極に接合される被接合面を3°以上12°以下傾斜させることを特徴とする。   Configuration 5. In the spark plug manufacturing method according to the present configuration, in the configuration 4, in the bonding step, the surface to be bonded to the ground electrode of the chip is bonded to the planned bonding surface of the ground electrode to which the chip is bonded. The joining surface is inclined by 3 ° or more and 12 ° or less.

上記構成5によれば、製造されたスパークプラグにおいて、より確実にS1/S2≧1.05を満たすものとすることができる。つまり、チップの接合強度がより一層良好なものとされたスパークプラグを容易に得ることができる。   According to the above configuration 5, the manufactured spark plug can more reliably satisfy S1 / S2 ≧ 1.05. That is, it is possible to easily obtain a spark plug in which the chip bonding strength is further improved.

スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。It is a partially broken front view which shows the structure of a spark plug. スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。It is a partially broken expanded front view which shows the structure of the front-end | tip part of a spark plug. 接地電極及び接地電極側チップを示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show a ground electrode and a ground electrode side chip | tip. 接地電極に対する接地電極側チップの埋没状態を説明するための拡大断面図である。It is an expanded sectional view for demonstrating the embedding state of the ground electrode side chip | tip with respect to a ground electrode. 接合工程における、接地電極及び接地電極側チップの相対位置関係を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the relative positional relationship of a ground electrode and a ground electrode side chip | tip in a joining process. (a),(b)は、電極屈曲試験の手法を説明するための模式図である。(A), (b) is a schematic diagram for demonstrating the method of an electrode bending test.

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、スパークプラグ1を示す一部破断正面図である。尚、図1では、スパークプラグ1の軸線CL1方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ1の先端側、上側を後端側として説明する。   Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a spark plug 1. In FIG. 1, the direction of the axis CL <b> 1 of the spark plug 1 is the vertical direction in the drawing, the lower side is the front end side of the spark plug 1, and the upper side is the rear end side.

スパークプラグ1は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子2、これを保持する筒状の主体金具3などから構成されるものである。   The spark plug 1 includes an insulator 2 as a cylindrical insulator, a cylindrical metal shell 3 that holds the insulator 2, and the like.

絶縁碍子2は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部10と、当該後端側胴部10よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部11と、当該大径部11よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部12と、当該中胴部12よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部13とを備えている。加えて、絶縁碍子2のうち、大径部11、中胴部12、及び、大部分の脚長部13は、主体金具3の内部に収容されている。そして、中胴部12と脚長部13との連接部にはテーパ状の段部14が形成されており、当該段部14にて絶縁碍子2が主体金具3に係止されている。   As is well known, the insulator 2 is formed by firing alumina or the like, and in its outer portion, a rear end side body portion 10 formed on the rear end side, and a front end than the rear end side body portion 10. A large-diameter portion 11 that protrudes radially outward on the side, a middle body portion 12 that is smaller in diameter than the large-diameter portion 11, and a tip portion that is more distal than the middle body portion 12. The leg length part 13 formed in diameter smaller than this on the side is provided. In addition, of the insulator 2, the large diameter portion 11, the middle trunk portion 12, and most of the leg long portions 13 are accommodated inside the metal shell 3. A tapered step portion 14 is formed at the connecting portion between the middle body portion 12 and the long leg portion 13, and the insulator 2 is locked to the metal shell 3 at the step portion 14.

さらに、絶縁碍子2には、軸線CL1に沿って軸孔4が貫通形成されており、当該軸孔4の先端側には中心電極5が挿設されている。当該中心電極5は、熱伝導性に優れる金属(例えば、銅や銅合金等)からなる内層5A、及び、ニッケル(Ni)を主成分とする合金からなる外層5Bを備えている。さらに、中心電極5の先端部には、耐消耗性に優れる金属(例えば、Pt、Ir、Pd、Rh、Ru、及び、Re等のうち1種類以上を含有する金属など)からなる円柱状の中心電極側チップ31が設けられている。また、中心電極5は、全体として棒状(円柱状)をなし、絶縁碍子2の先端から突出している。   Further, a shaft hole 4 is formed through the insulator 2 along the axis CL <b> 1, and a center electrode 5 is inserted on the tip side of the shaft hole 4. The center electrode 5 includes an inner layer 5A made of a metal (for example, copper or copper alloy) excellent in thermal conductivity, and an outer layer 5B made of an alloy containing nickel (Ni) as a main component. Further, the tip portion of the center electrode 5 is a cylindrical shape made of a metal with excellent wear resistance (for example, a metal containing one or more of Pt, Ir, Pd, Rh, Ru, Re, etc.). A center electrode side tip 31 is provided. The center electrode 5 has a rod shape (cylindrical shape) as a whole and protrudes from the tip of the insulator 2.

加えて、軸孔4の後端側には、絶縁碍子2の後端から突出した状態で端子電極6が挿入、固定されている。   In addition, a terminal electrode 6 is inserted and fixed on the rear end side of the shaft hole 4 in a state of protruding from the rear end of the insulator 2.

さらに、軸孔4の中心電極5と端子電極6との間には、円柱状の抵抗体7が配設されている。当該抵抗体7の両端部は、導電性のガラスシール層8,9を介して、中心電極5と端子電極6とにそれぞれ電気的に接続されている。   Further, a cylindrical resistor 7 is disposed between the center electrode 5 and the terminal electrode 6 of the shaft hole 4. Both ends of the resistor 7 are electrically connected to the center electrode 5 and the terminal electrode 6 through conductive glass seal layers 8 and 9, respectively.

加えて、前記主体金具3は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ1を燃焼装置(例えば、内燃機関や燃料電池改質器等)の取付孔に取付けるためのねじ部(雄ねじ部)15が形成されている。また、ねじ部15よりも後端側の外周面には径方向外側に突出する座部16が形成され、ねじ部15後端のねじ首17にはリング状のガスケット18が嵌め込まれている。さらに、主体金具3の後端側には、主体金具3を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部19が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子2を保持するための加締め部20が設けられている。   In addition, the metal shell 3 is formed in a cylindrical shape from a metal such as low carbon steel, and a spark plug 1 is attached to the outer peripheral surface of the metal shell 3 such as an internal combustion engine or a fuel cell reformer. A threaded portion (male threaded portion) 15 for attachment to the hole is formed. Further, a seat portion 16 projecting radially outward is formed on the outer peripheral surface on the rear end side of the screw portion 15, and a ring-shaped gasket 18 is fitted on the screw neck 17 on the rear end of the screw portion 15. Further, on the rear end side of the metal shell 3, a tool engaging portion 19 having a hexagonal cross section for engaging a tool such as a wrench when the metal shell 3 is attached to the combustion device is provided. 1 is provided with a caulking portion 20 for holding the insulator 2.

また、主体金具3の内周面には、絶縁碍子2を係止するためのテーパ状の段部21が設けられている。そして、絶縁碍子2は、主体金具3に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部14が主体金具3の段部21に係止された状態で、主体金具3の後端側開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部20を形成することによって主体金具3に固定されている。尚、段部14,21間には、円環状の板パッキン22が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子2の脚長部13と主体金具3の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。   A tapered step portion 21 for locking the insulator 2 is provided on the inner peripheral surface of the metal shell 3. The insulator 2 is inserted from the rear end side to the front end side of the metal shell 3, and the step 14 of the metal shell 3 is locked to the step 21 of the metal shell 3. It is fixed to the metal shell 3 by caulking the rear end side opening portion radially inward, that is, by forming the caulking portion 20. An annular plate packing 22 is interposed between the step portions 14 and 21. Thereby, the airtightness in the combustion chamber is maintained, and the fuel gas entering the gap between the leg long portion 13 of the insulator 2 exposed to the combustion chamber and the inner peripheral surface of the metal shell 3 is prevented from leaking outside.

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具3の後端側においては、主体金具3と絶縁碍子2との間に環状のリング部材23,24が介在され、リング部材23,24間にはタルク(滑石)25の粉末が充填されている。すなわち、主体金具3は、板パッキン22、リング部材23,24及びタルク25を介して絶縁碍子2を保持している。   Further, in order to make the sealing by caulking more complete, annular ring members 23 and 24 are interposed between the metal shell 3 and the insulator 2 on the rear end side of the metal shell 3, and the ring member 23 , 24 is filled with powder of talc (talc) 25. That is, the metal shell 3 holds the insulator 2 via the plate packing 22, the ring members 23 and 24, and the talc 25.

また、図2に示すように、主体金具3の先端部26には、棒状をなす接地電極27の基端部が固定されている。接地電極27は、Niを主成分とする合金等により形成されるとともに、自身の略中間部分にて曲げ返されている。また、本実施形態において、接地電極27は、断面矩形状をなすとともに、自身の長手方向に沿った幅が一定となるように構成されている。   In addition, as shown in FIG. 2, a base end portion of a rod-like ground electrode 27 is fixed to the distal end portion 26 of the metal shell 3. The ground electrode 27 is formed of an alloy containing Ni as a main component, and is bent back at a substantially middle portion thereof. In the present embodiment, the ground electrode 27 has a rectangular cross section and is configured to have a constant width along its longitudinal direction.

加えて、接地電極27の先端部には、抵抗溶接により、耐消耗性に優れる金属(例えば、Pt、Ir、Pd、Rh、Ru、及び、Re等のうち1種類以上を含有する金属など)からなる円柱状の接地電極側チップ32(本発明の「チップ」に相当する)が接合されている。そして、中心電極5の先端部(中心電極側チップ31)と、接地電極側チップ32との間には、間隙としての火花放電間隙33が形成されており、火花放電間隙33にて軸線CL1にほぼ沿った方向で火花放電が生じるように構成されている。尚、接地電極側チップ32は、Pt、又は、Ptを主成分(「主成分」とあるのは、材料中、最も質量比の高い成分を指すものである)とする合金により構成することが好ましい。また、前記合金にNiを含有させることが好ましく、Niの含有量は、30質量%以下とすることがより好ましく、5質量%以上25質量%以下とすることが一層好ましく、10質量%以上20質量%以下とすることがさらに好ましい。   In addition, a metal having excellent wear resistance by resistance welding (for example, a metal containing one or more of Pt, Ir, Pd, Rh, Ru, Re, etc.) is provided at the tip of the ground electrode 27. A cylindrical ground electrode side chip 32 (corresponding to the “chip” of the present invention) is joined. A spark discharge gap 33 is formed as a gap between the tip of the center electrode 5 (center electrode side tip 31) and the ground electrode side tip 32, and the spark discharge gap 33 has an axis CL1. It is comprised so that a spark discharge may arise in the direction along substantially. The ground electrode side chip 32 may be made of Pt or an alloy containing Pt as a main component (“main component” means a component having the highest mass ratio in the material). preferable. The alloy preferably contains Ni, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 20% by mass. More preferably, it is less than or equal to mass%.

さらに、接地電極側チップ32は、接地電極27の幅方向に沿った中央部分に接合されている。また、接地電極側チップ32は、接地電極27のうち中心電極5側に位置する内周側面27Sに対して、自身の厚さ方向に沿った少なくとも一部が埋没した状態で接地電極27に接合されている。   Further, the ground electrode side chip 32 is bonded to the central portion along the width direction of the ground electrode 27. The ground electrode side chip 32 is bonded to the ground electrode 27 in a state where at least a part of the ground electrode 27 along the thickness direction of the inner peripheral side surface 27S located on the center electrode 5 side of the ground electrode 27 is buried. Has been.

尚、本実施形態では、図3に示すように、接地電極側チップ32が接合された部位における接地電極27の幅をA(mm)とし、接地電極側チップ32の外径をB(mm)としたとき、B/A≧0.5を満たすように構成されている。すなわち、内燃機関等の動作時において、接地電極側チップ32の受熱量が比較的多い一方で、接地電極側チップ32の熱が接地電極27を介して主体金具3側へと伝導しにくく、接地電極側チップ32がより高温となりやすい構成とされている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the width of the ground electrode 27 at the portion where the ground electrode side chip 32 is joined is A (mm), and the outer diameter of the ground electrode side chip 32 is B (mm). In this case, B / A ≧ 0.5 is satisfied. That is, during the operation of the internal combustion engine or the like, the amount of heat received by the ground electrode side tip 32 is relatively large, but the heat of the ground electrode side tip 32 is not easily conducted to the metal shell 3 side via the ground electrode 27. The electrode side chip 32 is configured to be easily heated.

加えて、本実施形態では、接地電極27に対する接地電極側チップ32の埋没部分が、次の態様となるように構成されている。すなわち、図4(図4では、図示の便宜上、接地電極27や接地電極側チップ32に図1等で付されているハッチングを省略している)に示すように、接地電極側チップ32の中心軸CL2(本実施形態において、中心軸CL2は軸線CL1と一致する)を含み、接地電極27の中心軸CL3と平行な断面を取る。このとき、中心軸CL2よりも接地電極27の先端側における、接地電極27に対する接地電極側チップ32の埋没部分BR1(図4中、斜線を付した部位)の面積S1(mm2)が、中心軸CL2よりも接地電極27の基端側における、接地電極27に対する接地電極側チップ32の埋没部分BR2(図4中、散点模様を付した部位)の面積S2(mm2)よりも大きなものとされている。尚、本実施形態では、接地電極27に埋没する接地電極側チップ32の端面が、接地電極27の内周側面27Sに対して傾斜するように構成されている。 In addition, in this embodiment, the buried portion of the ground electrode side chip 32 with respect to the ground electrode 27 is configured to be in the following manner. That is, as shown in FIG. 4 (in FIG. 4, for convenience of illustration, the hatching attached to the ground electrode 27 and the ground electrode side chip 32 in FIG. 1 etc. is omitted), the center of the ground electrode side chip 32 is shown. The cross section includes the axis CL2 (in the present embodiment, the central axis CL2 coincides with the axis CL1) and takes a cross section parallel to the central axis CL3 of the ground electrode 27. At this time, the area S1 (mm 2 ) of the buried portion BR1 (the hatched portion in FIG. 4) of the ground electrode side chip 32 with respect to the ground electrode 27 on the tip side of the ground electrode 27 with respect to the central axis CL2 is the center. More than the area S2 (mm 2 ) of the buried portion BR2 of the ground electrode side chip 32 with respect to the ground electrode 27 (portion with a dotted pattern in FIG. 4) on the base end side of the ground electrode 27 than the axis CL2. It is said that. In the present embodiment, the end surface of the ground electrode side chip 32 buried in the ground electrode 27 is configured to be inclined with respect to the inner peripheral side surface 27S of the ground electrode 27.

さらに、本実施形態では、1.05≦S1/S2≦1.50を満たすように構成されている。尚、前記断面において、接地電極側チップ32のうち接地電極27に埋没している部分の面積(面積S1及び面積S2の和)が0.295mm2以上0.55mm2以下とされている。 Furthermore, in this embodiment, it is configured to satisfy 1.05 ≦ S1 / S2 ≦ 1.50. Note that in the cross section, the area of the portion buried in the ground electrode 27 of the ground electrode tip 32 (the sum of the areas S1 and area S2) is a 0.295Mm 2 or 0.55 mm 2 or less.

尚、埋没部分BR1,BR2は、前記断面において、内周側面27Sの外形線のうち接地電極27の基端部側に位置する直線を接地電極27の先端側に延長してなる仮想線VLよりも接地電極27の内部側に位置する部分ということができる。   Note that the buried portions BR1 and BR2 have a virtual line VL formed by extending a straight line located on the base end side of the ground electrode 27 out of the outline of the inner peripheral side surface 27S to the distal end side of the ground electrode 27 in the cross section. It can also be said that the portion is located inside the ground electrode 27.

次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ1の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the spark plug 1 comprised as mentioned above is demonstrated.

まず、主体金具3を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材(例えば、鉄系素材やステンレス素材)に対して冷間鍛造加工等を施すことで概形を形成するとともに、貫通孔を形成する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。   First, the metal shell 3 is processed in advance. That is, a rough shape is formed by performing a cold forging process or the like on a cylindrical metal material (for example, an iron-based material or a stainless steel material), and a through hole is formed. Thereafter, the outer shape is adjusted by cutting to obtain a metal shell intermediate.

続いて、主体金具中間体の先端面に直棒状の接地電極27を抵抗溶接する。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部15が転造によって形成される。これにより、接地電極27の溶接された主体金具3が得られる。また、接地電極27の溶接された主体金具3には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性の向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理を施すこととしてもよい。   Subsequently, a straight bar-shaped ground electrode 27 is resistance-welded to the front end surface of the metal shell intermediate. When the welding is performed, so-called “sag” is generated. After the “sag” is removed, the threaded portion 15 is formed by rolling at a predetermined portion of the metal shell intermediate body. Thereby, the metal shell 3 to which the ground electrode 27 is welded is obtained. The metal shell 3 to which the ground electrode 27 is welded is galvanized or nickel plated. In order to improve the corrosion resistance, the surface may be further subjected to chromate treatment.

一方、前記主体金具3とは別に、絶縁碍子2を成形加工しておく。すなわち、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用素地造粒物を調製するとともに、当該成形用素地造粒物を用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体を得る。そして、研削加工が施すことで、得られた成形体を整形するとともに、整形されたものを焼成炉で焼成することにより、絶縁碍子2が得られる。   On the other hand, the insulator 2 is formed separately from the metal shell 3. That is, by using raw material powder mainly composed of alumina and containing a binder or the like, a green compact for molding is prepared, and by performing rubber press molding using the green granule for molding, a cylindrical molded body Get. And the insulator 2 is obtained by shaping | molding the obtained molded object by baking, and baking the shape | molded thing with a baking furnace.

また、前記主体金具3、絶縁碍子2とは別に、中心電極5を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したNi合金に鍛造加工を施すことで、中心電極5を作製する。さらに、レーザー溶接等により、中心電極5の先端部に対して中心電極側チップ31を接合する。   Separately from the metal shell 3 and the insulator 2, the center electrode 5 is manufactured. That is, the center electrode 5 is produced by forging a Ni alloy in which a copper alloy or the like for improving heat dissipation is arranged at the center. Further, the center electrode side tip 31 is joined to the tip of the center electrode 5 by laser welding or the like.

次に、上記のようにして得られた絶縁碍子2及び中心電極5と、抵抗体7と、端子電極6とが、ガラスシール層8,9によって封着固定される。ガラスシール層8,9としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体7を挟むようにして絶縁碍子2の軸孔4内に注入された後、後方から端子電極6で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱することにより焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子2の後端側胴部10表面に釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。   Next, the insulator 2 and the center electrode 5, the resistor 7, and the terminal electrode 6 obtained as described above are sealed and fixed by the glass seal layers 8 and 9. The glass seal layers 8 and 9 are generally prepared by mixing borosilicate glass and metal powder, and the prepared material is injected into the shaft hole 4 of the insulator 2 with the resistor 7 interposed therebetween. After being done, it is baked and hardened by heating in the firing furnace while pressing with the terminal electrode 6 from the rear. At this time, the glaze layer may be fired simultaneously on the surface of the rear end body portion 10 of the insulator 2 or the glaze layer may be formed in advance.

その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極5及び端子電極6を備える絶縁碍子2と、接地電極27を備える主体金具3とが固定される。より詳しくは、主体金具3に絶縁碍子2を挿通した上で、比較的薄肉に形成された主体金具3の後端側開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部20を形成することによって絶縁碍子2と主体金具3とが固定される。   Thereafter, the insulator 2 provided with the center electrode 5 and the terminal electrode 6 and the metal shell 3 provided with the ground electrode 27 are fixed. More specifically, after the insulator 2 is inserted through the metal shell 3, the rear end side opening of the metal shell 3 formed relatively thin is crimped radially inward, that is, the crimp portion 20 is formed. By doing so, the insulator 2 and the metal shell 3 are fixed.

次に、接合工程において、接地電極27の先端部に接地電極側チップ32を接合する。具体的には、まず、接地電極27の先端部における亜鉛メッキ等を除去した上で、図5に示すように、主体金具3に対して接地電極27を軸線CL1側へと若干傾斜させておく。これにより、接地電極27のうち接地電極側チップ32が接合される接合予定面である内周側面27Sに対して接地電極側チップ32のうち接地電極27に接合される被接合面32Sを角度θだけ傾斜させる。本実施形態では、角度θが2°以上12°以下(より好ましくは、3°以上12°以下)となるように主体金具3に対する接地電極27の傾斜角度が設定されている。尚、接合前における接地電極側チップ32は、一定の厚さを有するものとされている。   Next, in the joining step, the ground electrode side chip 32 is joined to the tip of the ground electrode 27. Specifically, first, after removing zinc plating and the like at the tip of the ground electrode 27, the ground electrode 27 is slightly inclined toward the axis CL1 side with respect to the metal shell 3 as shown in FIG. . As a result, the surface to be joined 32S of the ground electrode side chip 32 to be joined to the ground electrode 27 with respect to the inner peripheral side surface 27S to be joined to the ground electrode side chip 32 of the ground electrode 27 is angle θ. Just tilt. In the present embodiment, the inclination angle of the ground electrode 27 with respect to the metal shell 3 is set so that the angle θ is 2 ° or more and 12 ° or less (more preferably, 3 ° or more and 12 ° or less). Note that the ground electrode side chip 32 before joining has a certain thickness.

次いで、接地電極27に対して接地電極側チップ32を接触させた上で、所定の溶接電極棒WRにより、接地電極27に対して接地電極側チップ32を押圧しつつ、接地電極27及び接地電極側チップ32間を所定の電流値で通電する。これにより、接地電極側チップ32は、その厚さ方向に沿った一部が接地電極27に埋没した状態で接地電極27に溶接される。   Next, after the ground electrode side tip 32 is brought into contact with the ground electrode 27, the ground electrode 27 and the ground electrode 27 are pressed while pressing the ground electrode side tip 32 against the ground electrode 27 with a predetermined welding electrode rod WR. The side chips 32 are energized with a predetermined current value. Thereby, the ground electrode side chip 32 is welded to the ground electrode 27 in a state in which a part along the thickness direction is buried in the ground electrode 27.

尚、上述の通り、内周側面27Sに対して被接合面32Sが傾斜しているため、接地電極側チップ32のうち接地電極27の先端側に配置される部位のみが接地電極27に接触した状態で溶接が開始される。そのため、通電により、接地電極側チップ32のうち接地電極27の先端側に配置される部位と接地電極27との接触部分が特に高温となり、接地電極側チップ32のうち接地電極27の先端側に配置される部位が接地電極27に対して比較的深く埋没することとなる。尚、接地電極側チップ32のうち接地電極27の先端側に配置される部位が深く埋没することで、接地電極27のうち前記部位に隣接する部位は膨出変形する。   As described above, since the bonded surface 32S is inclined with respect to the inner peripheral side surface 27S, only the portion of the ground electrode side chip 32 disposed on the tip side of the ground electrode 27 is in contact with the ground electrode 27. Welding is started in the state. For this reason, due to energization, the contact portion between the ground electrode 27 and the portion disposed on the tip side of the ground electrode 27 in the ground electrode side tip 32 becomes particularly high temperature, and the tip of the ground electrode 27 in the ground electrode side tip 32 is placed on the tip side. The part to be disposed is buried relatively deeply with respect to the ground electrode 27. In addition, when the site | part arrange | positioned in the front end side of the ground electrode 27 among the ground electrode side chips | tips 32 is deeply buried, the site | part adjacent to the said site | part of the ground electrode 27 bulges and deforms.

接地電極27に対する接地電極側チップ32の埋没がある程度進むと、接地電極側チップ32のうち接地電極27の基端側に配置される部位と接地電極27とが接触するが、この状態では接地電極27と接地電極側チップ32との接触面積が十分に大きくなっている。従って、接地電極側チップ32のうち接地電極27の基端側に配置される部位と接地電極27との接触部分は高温となりにくく、接地電極側チップ32のうち接地電極27の基端側に配置される部位の接地電極27に対する埋没量は比較的小さなものとなる。これにより、前記面積S1を容易に前記面積S2よりも大きくすることができる。   When the ground electrode 27 is buried in the ground electrode 27 to some extent, the ground electrode 27 comes into contact with a portion of the ground electrode chip 32 disposed on the base end side of the ground electrode 27. In this state, the ground electrode 27 is in contact with the ground electrode 27. The contact area between 27 and the ground electrode side chip 32 is sufficiently large. Therefore, the portion of the ground electrode side chip 32 that is disposed on the proximal end side of the ground electrode 27 and the contact portion between the ground electrode 27 are unlikely to become high temperature, and the ground electrode side chip 32 is disposed on the proximal end side of the ground electrode 27. The buried amount of the portion to be grounded with respect to the ground electrode 27 is relatively small. Thereby, the area S1 can be easily made larger than the area S2.

また、接地電極側チップ32のうち接地電極27の基端側に配置される部位は、押圧されることで潰れ変形し、結果的に、当該部位の最大厚さは、接地電極側チップ32のうち接地電極27の先端側に配置される部位の最大厚さよりも小さなものとなる。尚、接地電極側チップ32を押圧する際の荷重や通電電流、溶接前における接地電極側チップ32の形状、角度θを変更することで、前記面積S1,S2ひいてはS1/S2を変更することができる。   Further, a portion of the ground electrode side chip 32 that is disposed on the proximal end side of the ground electrode 27 is crushed and deformed by being pressed, and as a result, the maximum thickness of the portion is that of the ground electrode side chip 32. Of these, the thickness is smaller than the maximum thickness of the portion disposed on the tip side of the ground electrode 27. The area S1, S2 and thus S1 / S2 can be changed by changing the load and energizing current when pressing the ground electrode side tip 32, the shape of the ground electrode side tip 32 before welding, and the angle θ. it can.

接地電極側チップ32の接合後、接地電極27を中心電極5側に屈曲させるとともに、中心電極5(中心電極側チップ31)及び接地電極側チップ32間に形成された火花放電間隙33の大きさを調整することで、上述したスパークプラグ1が得られる。   After joining the ground electrode side chip 32, the ground electrode 27 is bent toward the center electrode 5 side, and the size of the spark discharge gap 33 formed between the center electrode 5 (center electrode side chip 31) and the ground electrode side chip 32 is increased. By adjusting the above, the above-described spark plug 1 is obtained.

以上詳述したように、本実施形態によれば、面積S1が面積S2よりも大きくなるように構成されている。従って、接地電極側チップ32のうち接地電極27に埋没する部位がいわば楔形状となるため、接地電極27から接地電極側チップ32に対して、接地電極側チップ32を挟み込む方向の力を加えることができる。さらに、高温下においては、熱膨張量が大きな接地電極27の先端側から、接地電極側チップ32のうちその中心軸CL2よりも接地電極27の先端側に位置する埋没部分BR1に対して、大きな挟み込み力を加えることができる。これらの結果、接地電極27に対する接地電極側チップ32の接合強度を十分に高めることができ、接地電極側チップ32の脱落をより確実に防止することができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the area S1 is configured to be larger than the area S2. Therefore, since the portion embedded in the ground electrode 27 of the ground electrode side chip 32 has a so-called wedge shape, a force in a direction to sandwich the ground electrode side chip 32 is applied from the ground electrode 27 to the ground electrode side chip 32. Can do. Further, under high temperature, the ground electrode 27 having a large thermal expansion amount is larger than the buried portion BR1 located on the tip side of the ground electrode 27 with respect to the center axis CL2 in the ground electrode side chip 32 from the tip side of the ground electrode 27. A pinching force can be applied. As a result, the bonding strength of the ground electrode side chip 32 to the ground electrode 27 can be sufficiently increased, and the ground electrode side chip 32 can be more reliably prevented from falling off.

特に本実施形態では、S1/S2≧1.05とされているため、接地電極27から接地電極側チップ32に加わる挟み込み力をより増大させることができる。従って、接合強度を一層向上させることができ、接地電極側チップ32の脱落をより一層確実に防止することができる。   In particular, in the present embodiment, since S1 / S2 ≧ 1.05, the pinching force applied from the ground electrode 27 to the ground electrode side chip 32 can be further increased. Accordingly, the bonding strength can be further improved, and the ground electrode side chip 32 can be more reliably prevented from falling off.

また、S1/S2≦1.50とされているため、接地電極側チップ32の接合に伴い、接地電極27に微小な空間が形成されてしまうことをより確実に防止できる。従って、接地電極27における機械的強度の低下を抑制することができ、接地電極27に対する接地電極側チップ32の接合強度(特に機械的負荷に対する)を高めることができる。その結果、接地電極側チップ32の脱落防止効果を一層向上させることができる。   Further, since S1 / S2 ≦ 1.50, it is possible to more reliably prevent a minute space from being formed in the ground electrode 27 due to the joining of the ground electrode side chip 32. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the mechanical strength of the ground electrode 27 and to increase the bonding strength of the ground electrode side chip 32 to the ground electrode 27 (particularly to a mechanical load). As a result, the drop prevention effect of the ground electrode side chip 32 can be further improved.

加えて、接合工程においては、角度θが2°以上12°以下となるように構成されている。従って、前記面積S1を前記面積S2よりも大きくしつつ、面積S2に対して面積S1が過度に大きくなってしまうこと(つまり、S1/S2>1.50となってしまう)ことをより確実に防止できる。すなわち、簡易な手法により、接地電極側チップ32の接合強度が極めて優れるスパークプラグ1を得ることができる。   In addition, in the joining step, the angle θ is configured to be 2 ° or more and 12 ° or less. Therefore, the area S1 is made larger than the area S2 while the area S1 is excessively larger than the area S2 (that is, S1 / S2> 1.50). Can be prevented. That is, the spark plug 1 with extremely excellent bonding strength of the ground electrode side chip 32 can be obtained by a simple method.

特に、本実施形態では、主体金具3に対して接地電極27を傾斜させるという簡便な手法で、角度θが2°以上12°以下となるように構成されている。そのため、上述のスパークプラグ1を一層容易に得ることができる。   In particular, in the present embodiment, the angle θ is configured to be 2 ° or more and 12 ° or less by a simple method of inclining the ground electrode 27 with respect to the metal shell 3. Therefore, the above-described spark plug 1 can be obtained more easily.

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、接地電極の幅Aを2.7mmとし、接地電極側チップの外径Bを1.6mmとした上で、面積S1,S2を調節することにより、S1/S2を種々変更したスパークプラグのサンプルと、接地電極の幅Aを4.4mmとし、接地電極側チップの外径Bを2.2mmとした上で、面積S1,S2を調節することにより、S1/S2を種々変更したスパークプラグのサンプルとを複数作製し、各サンプルについて、机上冷熱試験を行った。   Next, in order to confirm the effects achieved by the above embodiment, the area S1 and S2 are adjusted after the width A of the ground electrode is set to 2.7 mm and the outer diameter B of the tip on the ground electrode side is set to 1.6 mm. As a result, the spark plug samples with various changes of S1 / S2 and the width A of the ground electrode are set to 4.4 mm and the outer diameter B of the tip of the ground electrode side is set to 2.2 mm. By adjusting, a plurality of spark plug samples in which S1 / S2 were variously changed were produced, and a desktop cooling test was performed on each sample.

机上冷熱試験の概要は次の通りである。すなわち、所定の高周波加熱装置により、接地電極の先端部が1000℃となるように30秒間加熱した後、2分間放冷することを1サイクルとして、5000サイクル行った。5000サイクル終了後に、接地電極側チップの中心軸を含み接地電極の中心軸と平行な断面を取るとともに、接地電極と接地電極側チップとの境界部分において、接地電極側チップが接地電極から剥離している部分(剥離部分)の長さを測定した。そして、前記境界部分の長さに対する前記剥離部分の長さの割合(剥離割合)を算出した。ここで、剥離割合が30%超40%以下となったサンプルは、高温下において前記境界部分に酸化スケールが生じにくく、熱的負荷に対して良好な耐剥離性を有するとして「○」の評価を下し、剥離割合が30%以下となったサンプルは、熱的負荷に対して非常に良好な耐剥離性を有するとして「◎」の評価を下すこととした。一方で、剥離割合が40%よりも大きくなったサンプルは、高温下において前記境界部分にて酸化スケールが形成されやすく、熱的負荷に対する耐剥離性が不十分であるとして「×」の評価を下すこととした。   The outline of the desk cooling test is as follows. That is, with a predetermined high-frequency heating device, the tip of the ground electrode was heated for 30 seconds so that the temperature became 1000 ° C., and then allowed to cool for 2 minutes, and then 5000 cycles were performed. After the end of 5000 cycles, the ground electrode side chip is separated from the ground electrode at the boundary portion between the ground electrode and the ground electrode side chip while taking a cross section including the central axis of the ground electrode side chip and parallel to the central axis of the ground electrode. The length of the part (peeling part) which has been measured was measured. And the ratio (peeling ratio) of the length of the said peeling part with respect to the length of the said boundary part was computed. Here, a sample having a peeling ratio of more than 30% and not more than 40% is less likely to cause oxide scale at the boundary portion under high temperature, and is evaluated as “◯” because it has good peeling resistance against thermal load. The sample having a peeling ratio of 30% or less was evaluated as “◎” as having very good peeling resistance against a thermal load. On the other hand, a sample having a peeling ratio of more than 40% is evaluated as “x” because an oxide scale is likely to be formed at the boundary portion at a high temperature and the peeling resistance against a thermal load is insufficient. I decided to give it.

表1に、接地電極の幅Aを2.7mmとし、接地電極側チップの外径Bを1.6mmとしたサンプルの試験結果を示し、表2に、接地電極の幅Aを4.4mmとし、接地電極側チップの外径Bを2.2mmとしたサンプルの試験結果を示す。尚、外径Bを1.6mmとした接地電極側チップは、接地電極に対する接合前の厚さを0.4mmとし、外径Bを2.2mmとした接地電極側チップは、接地電極に対する接合前の厚さを1.0mmとした。尚、外径Bを1.6mmとした接地電極側チップは、Pt−10Niにより形成し、外径Bを2.2mmとした接地電極側チップは、Pt−20Niにより形成した。   Table 1 shows the test results of a sample in which the width A of the ground electrode is 2.7 mm and the outer diameter B of the ground electrode side chip is 1.6 mm. Table 2 shows that the width A of the ground electrode is 4.4 mm. The test result of the sample which made the outer diameter B of the ground electrode side chip 2.2 mm is shown. The ground electrode side chip having an outer diameter B of 1.6 mm has a thickness of 0.4 mm before bonding to the ground electrode, and the ground electrode side chip having an outer diameter B of 2.2 mm is bonded to the ground electrode. The previous thickness was 1.0 mm. The ground electrode side chip with an outer diameter B of 1.6 mm was made of Pt-10Ni, and the ground electrode side chip with an outer diameter B of 2.2 mm was made of Pt-20Ni.

Figure 0006069082
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Figure 0006069082
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表1及び表2に示すように、面積S1を面積S2よりも大きくしたサンプルは、良好な耐剥離性を有することが分かった。これは、接地電極側チップのうち接地電極に埋没する部位がいわば楔形状となったため、接地電極から接地電極側チップに対して、接地電極側チップを挟み込む方向の力が加わることとなった点、及び、高温下においては、熱膨張量が大きな接地電極の先端側から、接地電極側チップのうちその中心軸よりも接地電極の先端側に位置する部分に対して、大きな挟み込み力が加わった点によると考えられる。   As shown in Table 1 and Table 2, it was found that the samples in which the area S1 was larger than the area S2 had good peeling resistance. This is because the portion embedded in the ground electrode in the ground electrode side tip has a so-called wedge shape, so that a force in the direction of sandwiching the ground electrode side tip is applied from the ground electrode to the ground electrode side tip. And, under high temperature, a large pinching force was applied from the front end side of the ground electrode having a large thermal expansion amount to a portion of the ground electrode side chip located closer to the front end side of the ground electrode than the center axis thereof. It seems to be due to the point.

また特に、S1/S2≧1.05を満たすサンプルは、非常に良好な耐剥離性を有することが確認された。これは、接地電極から接地電極側チップに加わる挟み込み力がより増大したためであると考えられる。   In particular, it was confirmed that the sample satisfying S1 / S2 ≧ 1.05 has very good peeling resistance. This is considered to be because the clamping force applied from the ground electrode to the ground electrode side chip is further increased.

上記試験の結果より、耐剥離性の向上を図るべく、面積S1を面積S2よりも大きくすることが好ましいといえる。   From the results of the above test, it can be said that the area S1 is preferably larger than the area S2 in order to improve the peel resistance.

また、耐剥離性の更なる向上を図るべく、S1/S2≧1.05を満たすことがより好ましいといえる。   Moreover, it can be said that it is more preferable to satisfy S1 / S2 ≧ 1.05 in order to further improve the peel resistance.

次に、接地電極の幅Aを2.7mmとし、接地電極側チップの外径Bを1.6mmとした上で、面積S1,S2を調節することにより、S1/S2を種々変更したチップ付きの接地電極を複数作製し、各接地電極について、電極屈曲試験を行った。電極屈曲試験の概要は次の通りである。すなわち、図6(a),(b)に示すように、接地電極側チップの中心部分が接合された位置において接地電極を直角に屈曲させた。その後、接地電極側チップを観察し、接地電極から接地電極側チップが剥離しているか否かを確認した。ここで、図6(a)に示すように、接地電極側チップの剥離が生じなかった場合には、機械的負荷に対して優れた耐剥離性を有するとして「○」の評価を下すこととした。一方で、図6(b)に示すように、接地電極側チップの少なくとも一部において剥離が生じていた場合には、機械的な負荷に対する耐剥離性が不十分であるとして「×」の評価を下すこととした。表3に、当該試験の結果を示す。尚、接地電極側チップは、接合前における厚さを0.4mmとした。   Next, the width A of the ground electrode is set to 2.7 mm, the outer diameter B of the tip on the ground electrode side is set to 1.6 mm, and the areas S1 and S2 are adjusted so that S1 / S2 is variously changed. A plurality of ground electrodes were prepared, and an electrode bending test was performed on each ground electrode. The outline of the electrode bending test is as follows. That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, the ground electrode is bent at a right angle at the position where the center portion of the ground electrode side chip is joined. Then, the ground electrode side chip | tip was observed and it was confirmed whether the ground electrode side chip | tip peeled from the ground electrode. Here, as shown in FIG. 6A, when the chip on the ground electrode side does not peel off, the evaluation of “◯” is given as having excellent peeling resistance against the mechanical load. did. On the other hand, as shown in FIG. 6 (b), when peeling occurs in at least a part of the ground electrode side chip, the evaluation of “x” is given because the peeling resistance against a mechanical load is insufficient. It was decided that Table 3 shows the results of the test. Note that the thickness of the ground electrode side chip before bonding was 0.4 mm.

Figure 0006069082
Figure 0006069082

表3に示すように、S1/S2≦1.50を満たすことで、機械的負荷に対して優れた耐剥離性を実現できることが明らかとなった。これは、S1/S2を過度に大きなものとすると、接地電極のうち接地電極側チップが溶接された部位において微小な空間が多数形成されてしまうところ、S1/S2≦1.50としたことで、前記空間の形成がより確実に防止され、接地電極における機械的強度の低下が抑制されたためであると考えられる。   As shown in Table 3, it was revealed that excellent peeling resistance with respect to a mechanical load can be realized by satisfying S1 / S2 ≦ 1.50. This is because if S1 / S2 is excessively large, a lot of minute spaces are formed in the ground electrode where the ground electrode side tip is welded, and S1 / S2 ≦ 1.50. This is considered to be because the formation of the space was more reliably prevented and the decrease in mechanical strength of the ground electrode was suppressed.

上記試験の結果より、耐剥離性の更なる向上を図るべく、S1/S2≦1.50を満たすことがより好ましいといえる。   From the results of the above test, it can be said that it is more preferable to satisfy S1 / S2 ≦ 1.50 in order to further improve the peel resistance.

次いで、前記角度θを種々異なるものした上で、接地電極に対して接地電極側チップを接合してなるスパークプラグのサンプルを作製した。そして、作製されたサンプルにおいて、面積S1及び面積S2を測定し、S1,S2の大小関係を調べるとともに、接合に伴い接地電極に微小な空間が形成されているか否かを確認した。ここで、S1>S2を満たすとともに、接地電極に空間が形成されていないサンプルは、熱的負荷及び機械的負荷に対して良好な耐剥離性を有するとして「○」の評価を下すこととした。一方で、S1≦S2となっていたり、接地電極に空間が形成されていたりしたサンプルは、熱的負荷及び機械的負荷の少なくとも一方に対して耐剥離性が不十分であるとして「×」の評価を下すこととした。   Next, a sample of a spark plug formed by joining the ground electrode side tip to the ground electrode after making the angle θ different from each other was produced. Then, in the prepared sample, the area S1 and the area S2 were measured, the magnitude relationship between S1 and S2 was examined, and it was confirmed whether or not a minute space was formed in the ground electrode as a result of bonding. Here, a sample satisfying S1> S2 and having no space formed in the ground electrode is evaluated as “◯” as having good peeling resistance against a thermal load and a mechanical load. . On the other hand, a sample in which S1 ≦ S2 or a space is formed in the ground electrode indicates that the peel resistance is insufficient with respect to at least one of a thermal load and a mechanical load. It was decided to make an evaluation.

表4に、当該試験の結果を示す。尚、各サンプルともに、接地電極の幅Aを2.7mmとし、接地電極側チップの外径Bを1.6mmとした。また、接地電極側チップは、接合前における厚さを0.4mmとした。   Table 4 shows the results of the test. In each sample, the width A of the ground electrode was 2.7 mm, and the outer diameter B of the ground electrode side chip was 1.6 mm. Further, the thickness of the ground electrode side chip before bonding was set to 0.4 mm.

Figure 0006069082
Figure 0006069082

表4に示すように、角度θを2°以上12°以下とした場合には、S1>S2を満たすとともに、接地電極に微小な空間が形成されにくく、熱的負荷及び機械的負荷に対して良好な耐剥離性を有することが分かった。これは、角度θを2°以上としたことで、接地電極側チップのうち接地電極の先端側に位置する部位を接地電極に対して深く入り込ませることができ、また、角度θを12°以下としたことで、面積S1が過度に大きくなってしまうことをより確実に防止できたためであると考えられる。   As shown in Table 4, when the angle θ is not less than 2 ° and not more than 12 °, S1> S2 is satisfied and a minute space is hardly formed in the ground electrode, so that the thermal load and the mechanical load are not affected. It was found to have good peel resistance. This is because, by setting the angle θ to 2 ° or more, a portion of the ground electrode side chip located on the tip side of the ground electrode can be deeply inserted into the ground electrode, and the angle θ is 12 ° or less. This is considered to be because it was possible to more reliably prevent the area S1 from becoming excessively large.

また特に、角度θを3°以上とすることで、S1/S2≧1.05とすることができ、熱的負荷に対する耐剥離性を一層向上できることが確認された。   In particular, by setting the angle θ to 3 ° or more, it was possible to satisfy S1 / S2 ≧ 1.05, and it was confirmed that the peel resistance against thermal load could be further improved.

上記試験の結果より、良好な耐剥離性を有するスパークプラグをより確実に製造可能とすべく、接合工程において、接地電極のうち接地電極側チップが接合される接合予定面に対して接地電極側チップのうち接地電極に接合される被接合面を2°以上12°以下傾斜させることが好ましいといえる。   From the result of the above test, in order to more reliably manufacture a spark plug having good peeling resistance, in the joining process, the ground electrode side of the ground electrode in the joining process is to be joined to the ground electrode side chip to be joined. It can be said that it is preferable that the surface of the chip to be bonded to the ground electrode is inclined by 2 ° or more and 12 ° or less.

また、一層優れた耐剥離性を有するスパークプラグをより確実に製造可能とすべく、接合工程において、接地電極のうち接地電極側チップが接合される接合予定面に対して接地電極側チップのうち接地電極に接合される被接合面を3°以上12°以下傾斜させることがより好ましいといえる。   Further, in order to more reliably manufacture a spark plug having superior peeling resistance, in the bonding process, the ground electrode side chip is bonded to the bonding planned surface to which the ground electrode side chip is bonded. It can be said that it is more preferable that the surface to be bonded to the ground electrode is inclined by 3 ° or more and 12 ° or less.

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。   In addition, it is not limited to the description content of the said embodiment, For example, you may implement as follows. Of course, other application examples and modification examples not illustrated below are also possible.

(a)上記実施形態において、接地電極側チップ32は円柱状をなしているが、接地電極側チップ32の形状は特に限定されるものではない。従って、例えば、接地電極側チップが直方体状や多角柱状をなすように構成してもよい。尚、この場合には、前記外径Bとあるのは、接地電極側チップの中心軸と直交する平面に対して、前記中心軸に沿って接地電極側チップを投影したときに、接地電極側チップの投影領域を内側に含む最小の円の直径をいう。   (A) In the above embodiment, the ground electrode side chip 32 has a cylindrical shape, but the shape of the ground electrode side chip 32 is not particularly limited. Therefore, for example, the ground electrode side chip may be configured to have a rectangular parallelepiped shape or a polygonal column shape. In this case, the outer diameter B means that the ground electrode side chip is projected when the ground electrode side chip is projected along the central axis with respect to a plane orthogonal to the central axis of the ground electrode side chip. The diameter of the smallest circle that includes the projected area of the chip inside.

(b)上記実施形態では、主体金具3の先端部26に、接地電極27が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部(又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部)を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である(例えば、特開2006−236906号公報等)。   (B) In the above embodiment, the case where the ground electrode 27 is joined to the distal end portion 26 of the metal shell 3 is embodied. However, a part of the metal shell (or the tip metal fitting previously welded to the metal shell) The present invention can also be applied to the case where the ground electrode is formed so as to cut out a part of (see Japanese Patent Laid-Open No. 2006-236906, etc.).

(c)上記実施形態では、工具係合部19は断面六角形状とされているが、工具係合部19の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Bi−HEX(変形12角)形状〔ISO22977:2005(E)〕等とされていてもよい。   (C) In the above embodiment, the tool engaging portion 19 has a hexagonal cross section, but the shape of the tool engaging portion 19 is not limited to such a shape. For example, it may be a Bi-HEX (deformed 12-angle) shape [ISO 22777: 2005 (E)].

1…スパークプラグ、2…絶縁碍子(絶縁体)、3…主体金具、4…軸孔、5…中心電極、27…接地電極、32…接地電極側チップ(チップ)、33…火花放電間隙(間隙)、CL1…軸線、CL2…(接地電極側チップの)中心軸、CL3…(接地電極の)中心軸。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spark plug, 2 ... Insulator (insulator), 3 ... Main metal fitting, 4 ... Shaft hole, 5 ... Center electrode, 27 ... Ground electrode, 32 ... Ground electrode side chip | tip (chip), 33 ... Spark discharge gap ( Gap), CL1... Axis, CL2... Center axis (of ground electrode side tip), CL3... Center axis (of ground electrode).

Claims (5)

軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
自身の基端部が前記主体金具の先端部に固定された棒状の接地電極と、
前記接地電極のうち前記中心電極側に位置する面に対して、自身の一部が埋没した状態で接合されるとともに、前記中心電極との間で間隙を形成するチップとを備えるスパークプラグであって、
前記チップの中心軸を含み、前記接地電極の中心軸と平行な断面において、
前記チップの中心軸よりも前記接地電極の先端側における、前記接地電極に対する前記チップの埋没部分の面積S1(mm2)が、前記チップの中心軸よりも前記接地電極の基端側における、前記接地電極に対する前記チップの埋没部分の面積S2(mm2)よりも大きく、
前記接地電極に埋没する前記軸線方向における前記チップの先端側の端面が、前記接地電極のうち前記中心電極側に位置する面に対して傾斜していることを特徴とするスパークプラグ。
A cylindrical insulator having an axial hole penetrating in the axial direction;
A center electrode inserted on the tip side of the shaft hole;
A cylindrical metal shell provided on the outer periphery of the insulator;
A rod-shaped ground electrode whose base end is fixed to the tip of the metal shell;
A spark plug comprising: a chip that is bonded to a surface of the ground electrode that is located on the center electrode side in a state where a part of the ground electrode is buried and that forms a gap with the center electrode. And
In a cross section including the central axis of the chip and parallel to the central axis of the ground electrode,
The area S1 (mm 2 ) of the buried portion of the chip with respect to the ground electrode on the tip end side of the ground electrode with respect to the center axis of the chip is greater than the center axis of the chip on the base end side of the ground electrode. area of immersed part of said tip for the ground electrode S2 (mm 2) much larger than the,
The spark plug according to claim 1, wherein an end surface of the tip in the axial direction embedded in the ground electrode is inclined with respect to a surface of the ground electrode located on the center electrode side .
S1/S2≧1.05を満たすことを特徴とする請求項1に記載のスパークプラグ。   The spark plug according to claim 1, wherein S1 / S2 ≧ 1.05 is satisfied. S1/S2≦1.50を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のスパークプラグ。   The spark plug according to claim 1, wherein S1 / S2 ≦ 1.50 is satisfied. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記チップを前記接地電極に接合する接合工程を含み、
前記接合工程においては、前記接地電極のうち前記チップが接合される接合予定面に対して前記チップのうち前記接地電極に接合される被接合面を2°以上12°以下傾斜させ、前記チップのうち前記接地電極の先端側に配置される部位を前記接地電極に接触させた上で、前記接地電極に対して前記チップを押圧しつつ、前記接地電極及び前記チップ間を通電することにより、前記チップを前記接地電極に接合することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
A method for manufacturing a spark plug according to any one of claims 1 to 3,
A bonding step of bonding the chip to the ground electrode;
In the bonding step, a surface to be bonded of the chip to be bonded to the ground electrode is inclined by 2 ° or more and 12 ° or less with respect to a bonding planned surface of the chip to which the chip is bonded, By contacting the ground electrode with a portion disposed on the tip side of the ground electrode, while pressing the chip against the ground electrode, by energizing between the ground electrode and the chip, A method of manufacturing a spark plug, comprising bonding a chip to the ground electrode.
前記接合工程においては、前記接地電極のうち前記チップが接合される接合予定面に対して前記チップのうち前記接地電極に接合される被接合面を3°以上12°以下傾斜させることを特徴とする請求項4に記載のスパークプラグの製造方法。   In the bonding step, a bonding surface of the chip to be bonded to the ground electrode is inclined by 3 ° or more and 12 ° or less with respect to a bonding planned surface of the ground electrode to which the chip is bonded. The method for manufacturing a spark plug according to claim 4.
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