JP6403643B2

JP6403643B2 - Spark plug

Info

Publication number: JP6403643B2
Application number: JP2015144679A
Authority: JP
Inventors: 佑典川嶋; 寛幸間
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: JP2017027764A

Description

この発明は、接地電極にチップが設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 tip is provided on a ground electrode.

自動車エンジン等の内燃機関において、中心電極及び接地電極を形成する材料としては、Ｎｉ合金等が一般に使用される。Ｎｉ合金は、耐酸化性及び耐消耗性に関してＰｔ及びＩｒ等の貴金属を主成分とした貴金属合金に比べると多少劣る。しかし、貴金属に比べて安価であるため接地電極及び中心電極を形成する材料として好適に使用される。 In an internal combustion engine such as an automobile engine, a Ni alloy or the like is generally used as a material for forming a center electrode and a ground electrode. Ni alloys are somewhat inferior to noble metal alloys mainly composed of noble metals such as Pt and Ir in terms of oxidation resistance and wear resistance. However, since it is less expensive than noble metals, it is preferably used as a material for forming the ground electrode and the center electrode.

昨今の排出ガス規制に対して、ガソリンエンジンのダウンサイジングが進められており、それにより犠牲となる出力については過給機の搭載で賄うことが行われている。また、産業用ガスエンジンについても効率向上を目的として高圧縮化が進行している。これらのエンジンに搭載されるスパークプラグに求められる性能としては、耐熱性及び着火性をはじめ、放電電圧上昇に伴う火花放電部の耐火花消耗性の向上が挙げられる。 In response to the recent exhaust gas regulations, downsizing of gasoline engines is being promoted, and the output that is sacrificed by it is covered by the installation of a turbocharger. In addition, industrial gas engines are also being highly compressed for the purpose of improving efficiency. The performance required for the spark plugs mounted on these engines includes, in addition to heat resistance and ignitability, an improvement in spark wear resistance of the spark discharge part accompanying an increase in discharge voltage.

ところで、Ｎｉ合金等で形成された、接地電極の先端部と中心電極の先端部との間で火花放電が生じると、接地電極及び中心電極との対向するそれぞれの先端部が火花消耗を生じ易くなることがある。そこで、接地電極と中心電極との対向するそれぞれの先端部に貴金属製のチップを設け、このチップで火花放電が生じるようにすることで接地電極及び中心電極の耐火花消耗性を向上させる方法が採用されることがある。また、耐火花消耗性をより向上させる方法の一つとして、従来よりも大きなチップを電極に設ける方法が挙げられ、特にチップが消耗され易い接地電極に従来よりも大きなチップを設けると効果的である。 By the way, when spark discharge occurs between the tip portion of the ground electrode and the tip portion of the center electrode formed of Ni alloy or the like, the respective tip portions facing the ground electrode and the center electrode are likely to cause spark consumption. May be. Therefore, there is a method for improving the spark wear resistance of the ground electrode and the center electrode by providing a tip made of a noble metal at each of the opposed tip portions of the ground electrode and the center electrode, and generating a spark discharge at the tip. May be adopted. Further, as one of the methods for further improving the spark wear resistance, there is a method of providing a larger tip on the electrode than in the past, and it is particularly effective to provide a larger tip on the ground electrode where the tip is more easily consumed. is there.

従来からチップを電極に溶接する場合には、抵抗溶接が用いられている。しかしながら、大きなチップを溶接する場合には、接合強度が不足して運転中にチップが剥離して脱落するおそれがある。また、Ｉｒ合金製のチップは耐火花消耗性に優れる一方で、接地電極を形成するＮｉ合金に比べて融点が高いため、抵抗溶接で接地電極に接合しようとすると接地電極が溶けてしまい、所望の形状を維持しつつＩｒ合金からなるチップを接地電極に接合することができない。このような問題に対して、接地電極の側面からチップに対してレーザを照射することにより、抵抗溶接よりも強固に接合する技術が報告されている。 Conventionally, resistance welding is used when welding a tip to an electrode. However, when a large tip is welded, the joining strength is insufficient, and the tip may be peeled off during operation. In addition, while the chip made of Ir alloy is excellent in spark erosion resistance, the melting point is higher than that of Ni alloy forming the ground electrode, so that the ground electrode melts when trying to join to the ground electrode by resistance welding, which is desirable. The chip made of an Ir alloy cannot be bonded to the ground electrode while maintaining the shape. In order to solve such a problem, a technique has been reported in which a chip is irradiated more strongly than resistance welding by irradiating a chip with a laser from the side surface of the ground electrode.

例えば、特許文献１には、「・・・前記貴金属部材（４０ａ）は、この凹部（４１ａ）に埋設され、前記溶融部（４０ｂ）は、前記接地電極（４０）の外周面を起点として先端部が前記凹部（４１ａ）内に位置する前記貴金属部材（４０ａ）の内部に位置するようなくさび形状を有する」（特許文献１の請求項３）スパークプラグが記載されている。 For example, Patent Document 1 states that “... The noble metal member (40a) is embedded in the recess (41a), and the melting portion (40b) has a tip starting from the outer peripheral surface of the ground electrode (40). The portion has a wedge shape so as to be positioned inside the noble metal member (40a) positioned in the recess (41a) "(Claim 3 of Patent Document 1).

特許文献２には、「・・・前記溶融部（４５）は、前記接地電極（４０）の外周側面（４６）から前記Ｉｒ合金チップの側面端部（４７）を通り前記Ｉｒ合金チップの内部まで連続して形成されている」（特許文献２の請求項６）スパークプラグが記載されている。 Patent Document 2 states that “... the melting portion (45) passes from the outer peripheral side surface (46) of the ground electrode (40) to the side end portion (47) of the Ir alloy tip and into the interior of the Ir alloy tip. Are formed continuously "(Claim 6 of Patent Document 2).

特許文献３には、「接地電極母材７の側周面の複数箇所にて、内方側に向かってレーザ溶接して、前記各箇所において接地電極母材７から接地電極２にわたって溶融部８を形成して、接地電極母材７と接地電極２とを接合」（特許文献３の００３０欄）したガスエンジン用点火プラグが開示されている（特許文献３の図３及び図４）。 Patent Document 3 states that “laser welding is performed inward at a plurality of locations on the side circumferential surface of the ground electrode base material 7, and the molten portion 8 extends from the ground electrode base material 7 to the ground electrode 2 at each location. A spark plug for a gas engine is disclosed (FIG. 3 and FIG. 4 of Patent Document 3) in which the ground electrode base material 7 and the ground electrode 2 are joined ”(column 0030 of Patent Document 3).

特開２００５−１８３１６７号公報JP 2005-183167 A 特開２００２−９３５４７号公報JP 2002-93547 A 特開２００５−１００７４７号公報JP 2005-1000074 A1

ところで、特許文献１〜３に示されているように、発明者らがＩｒ合金製のチップを接地電極に埋設し、接地電極の側面からチップの内部に向かってレーザ溶接をすることによりチップを接地電極に接合したスパークプラグを準備し、エンジン耐久試験を行ったところ、チップが脱落し、エンジンが失火する場合があった。よって、Ｉｒ合金製のチップをより強固に接地電極に接合させることが望まれる。 By the way, as shown in Patent Documents 1 to 3, the inventors embed a chip made of an Ir alloy in the ground electrode, and perform laser welding from the side surface of the ground electrode toward the inside of the chip. When a spark plug joined to the ground electrode was prepared and an engine durability test was conducted, the chip dropped out and the engine sometimes misfired. Therefore, it is desirable to bond the Ir alloy chip more firmly to the ground electrode.

この発明は、Ｉｒを主成分とするチップの接地電極からの耐剥離性に優れたスパークプラグを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a spark plug excellent in resistance to peeling from a ground electrode of a chip containing Ir as a main component.

Ｉｒを主成分とするチップを接地電極に接合した場合に、エンジン耐久試験においてチップが接地電極から脱落し、エンジンが失火してしまうという前述の問題を解決すべく発明者らが検討したところ、チップの剥離開始部位はチップにおける接地電極の先端側とは反対側の部位であることが分かった。発明者らは、この部位の接合強度を向上させることによりチップの剥離を抑制できると考えた。 When the inventors studied to solve the above-mentioned problem that the chip falls off the ground electrode in the engine durability test and the engine misfires when the chip mainly composed of Ir is joined to the ground electrode. It was found that the chip peeling start site was the site on the side opposite to the tip side of the ground electrode in the chip. The inventors considered that the peeling of the chip can be suppressed by improving the bonding strength of this part.

前記課題を解決するための手段は、
（１）中心電極に間隙を有して配置された先端部と、主体金具に接合された基端部とを有する接地電極と、
前記接地電極における前記中心電極に対向する対向面に埋設された、Ｉｒを主成分とするチップとを有し、
前記チップと前記接地電極とは、両者の溶融により形成された溶融部により接合されてなるスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記チップの前記基端部側の端面が配置された位置において、前記幅方向に縮径する縮径部を有し、
前記溶融部は、前記チップの前記基端部側の端面を通ると共に、前記接地電極の前記対向面に隣接する側面のうちの一方の側面から前記接地電極の幅方向に対向する他方の側面まで貫通する貫通溶融部を少なくとも有することを特徴とするスパークプラグである。 Means for solving the problems are as follows:
(1) a ground electrode having a distal end portion disposed with a gap in the center electrode and a proximal end portion joined to the metal shell;
A chip mainly composed of Ir embedded in a facing surface of the ground electrode facing the center electrode;
The tip and the ground electrode are spark plugs joined by a melted portion formed by melting both,
The ground electrode has a reduced diameter portion that reduces the diameter in the width direction at a position where the end surface on the base end portion side of the chip is disposed,
The melting portion passes through the end surface of the chip on the base end side, and from one side surface adjacent to the facing surface of the ground electrode to the other side surface facing the width direction of the ground electrode. A spark plug having at least a through-melting portion that penetrates.

前記（１）の好ましい態様として、次の態様を挙げることができる。
（２）前記（１）のスパークプラグにおいて、前記貫通溶融部は、Ｉｒの含有率が４０質量％以下である。
（３）前記（１）又は（２）に記載のスパークプラグにおいて、前記チップは、前記中心電極に対向する放電面の面積が４．５ｍｍ ^２以上である。
The following aspects can be mentioned as a preferable aspect of said (1).
(2) In the spark plug of (1), the penetration melting portion has an Ir content of 40% by mass or less.
(3) In the spark plug according to (1) or (2), the tip has an area of a discharge surface facing the center electrode of 4.5 mm ² or more.

この発明によると、Ｉｒを主成分とするチップと接地電極とは溶融部により接合され、溶融部は、チップにおける接地電極の基端部側の端面を通ると共に、接地電極の前記対向面に隣接する側面のうちの一方の面から接地電極の幅方向に対向する他方の側面まで貫通する貫通溶融部を少なくとも有するので、チップが接地電極の基端部側の端面から剥離することが抑制される。したがって、この発明によると、Ｉｒを主成分とするチップの接地電極からの耐剥離性に優れたスパークプラグを提供することができる。
According to the present invention, the chip containing Ir as a main component and the ground electrode are joined by the melted portion, and the melted portion passes through the end surface of the ground electrode in the base end side and is adjacent to the facing surface of the ground electrode. Since there is at least a through-melting portion penetrating from one of the side surfaces to the other side surface facing the width direction of the ground electrode, the chip is prevented from peeling from the end surface on the base end side of the ground electrode. . Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a spark plug excellent in resistance to peeling from a ground electrode of a chip containing Ir as a main component.

図１は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグの一部断面説明図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view of a spark plug as an embodiment of the spark plug according to the present invention. 図２は、図１に示すスパークプラグの接地電極を拡大して示す概略斜視図である。FIG. 2 is an enlarged schematic perspective view showing a ground electrode of the spark plug shown in FIG. 図３は、図２に示すチップと接地電極との接合構造を示す説明図である。図３（ａ）は、接地電極を中心電極側から見たときのチップと接地電極との接合構造を示す平面説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すチップと接地電極とをＢ方向から見たときのチップと接地電極との接合構造を示す端面説明図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す断面説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a bonding structure between the chip and the ground electrode shown in FIG. FIG. 3A is an explanatory plan view showing a bonding structure between the chip and the ground electrode when the ground electrode is viewed from the center electrode side. FIG. 3B is an end face explanatory view showing a bonding structure between the chip and the ground electrode when the chip and the ground electrode shown in FIG. 3A are viewed from the B direction. FIG. 3C is a cross-sectional explanatory view showing a CC cross section of FIG. 図４は、他の実施形態のチップと接地電極との接合構造を示す平面説明図である。FIG. 4 is an explanatory plan view showing a bonding structure between a chip and a ground electrode according to another embodiment. 図５は、他の実施形態のチップと接地電極との接合構造を示す断面説明図である。FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view showing a bonding structure between a chip and a ground electrode according to another embodiment. 図６は、他の実施形態のチップと接地電極との接合構造を示す平面説明図である。FIG. 6 is an explanatory plan view showing a bonding structure between a chip and a ground electrode according to another embodiment. 図７は、他の実施形態のチップと接地電極との接合構造を示す平面説明図である。FIG. 7 is an explanatory plan view showing a bonding structure between a chip and a ground electrode according to another embodiment. 図８は、他の実施形態のチップと接地電極との接合構造を示す平面説明図である。FIG. 8 is an explanatory plan view showing a bonding structure between a chip and a ground electrode according to another embodiment. 図９は、他の実施形態のチップと接地電極との接合構造を示す平面説明図である。FIG. 9 is an explanatory plan view showing a bonding structure between a chip and a ground electrode according to another embodiment. 図１０は、他の実施形態のチップと接地電極との接合構造を示す平面説明図である。FIG. 10 is an explanatory plan view showing a bonding structure between a chip and a ground electrode according to another embodiment. 図１１は、他の実施形態のチップと接地電極との接合構造を示す平面説明図である。FIG. 11 is an explanatory plan view showing a joint structure between a chip and a ground electrode according to another embodiment.

この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグを図１に示す。図１はこの発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグ１の一部断面全体説明図である。なお、図１では紙面下方すなわち後述する接地電極が配置されている側を軸線Ｏの先端方向、紙面上方を軸線Ｏの後端方向として説明する。 FIG. 1 shows a spark plug as an embodiment of the spark plug according to the present invention. FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view of a spark plug 1 which is an embodiment of a spark plug according to the present invention. In FIG. 1, the lower side of the page, that is, the side on which a ground electrode (to be described later) is disposed is described as the front end direction of the axis O, and the upper side of the page is described as the rear end direction of the axis O.

このスパークプラグ１は、図１に示すように、軸線Ｏ方向に延びる軸孔２を有する略円筒形状の絶縁体３と、前記軸孔２内の先端側に配置された略棒状の中心電極４と、前記軸孔２内の後端側に配置された端子金具５と、前記軸孔２内の前記中心電極４と前記端子金具５との間に配置された接続部６と、前記絶縁体３を保持する略円筒形状の主体金具７と、基端部１６が前記主体金具７の先端に接合されると共に先端部１５が前記中心電極４と間隙Ｇを介して対向するように配置された接地電極８と、前記接地電極８の先端部１５に設けられたチップ９とを備える。 As shown in FIG. 1, the spark plug 1 includes a substantially cylindrical insulator 3 having a shaft hole 2 extending in the direction of the axis O, and a substantially rod-shaped center electrode 4 disposed on the tip side in the shaft hole 2. A terminal fitting 5 disposed on the rear end side in the shaft hole 2, a connecting portion 6 disposed between the center electrode 4 and the terminal fitting 5 in the shaft hole 2, and the insulator. 3 is disposed so that the proximal end portion 16 is joined to the distal end of the metallic shell 7 and the distal end portion 15 is opposed to the central electrode 4 with a gap G therebetween. A ground electrode 8 and a chip 9 provided at the tip 15 of the ground electrode 8 are provided.

絶縁体３は、軸線Ｏ方向に延びる軸孔２を有し、略円筒形状を有している。絶縁体３は、後端側胴部１１と、大径部１２と、先端側胴部１３、脚長部１４とを備えている。後端側胴部１１は、端子金具５を収容し、端子金具５と主体金具７とを絶縁する。大径部１２は、該後端側胴部１１よりも先端側に配置され、径方向外向きに突出している。先端側胴部１３は、該大径部１２の先端側に配置され、大径部１２より小さい外径を有し、接続部６を収容する。脚長部１４は、該先端側胴部１３の先端側に配置され、先端側胴部１３より小さい外径及び内径を有し、中心電極４を収容する。絶縁体３は、絶縁体３における先端方向の端部が主体金具７の先端面から突出した状態で、主体金具７に固定されている。絶縁体３は、機械的強度、熱的強度、電気的強度を有する材料で形成されることが望ましい。このような材料として、例えば、アルミナを主体とするセラミック焼結体が挙げられる。 The insulator 3 has a shaft hole 2 extending in the direction of the axis O and has a substantially cylindrical shape. The insulator 3 includes a rear end side body portion 11, a large diameter portion 12, a front end side body portion 13, and a leg length portion 14. The rear end side body portion 11 accommodates the terminal fitting 5 and insulates the terminal fitting 5 from the metallic shell 7. The large-diameter portion 12 is disposed on the front end side with respect to the rear end side body portion 11 and protrudes outward in the radial direction. The distal end side body portion 13 is disposed on the distal end side of the large diameter portion 12, has an outer diameter smaller than that of the large diameter portion 12, and accommodates the connection portion 6. The long leg portion 14 is disposed on the distal end side of the distal end side body portion 13, has an outer diameter and an inner diameter smaller than the distal end side body portion 13, and accommodates the center electrode 4. The insulator 3 is fixed to the metal shell 7 with the end of the insulator 3 in the distal direction protruding from the tip surface of the metal shell 7. The insulator 3 is desirably formed of a material having mechanical strength, thermal strength, and electrical strength. An example of such a material is a ceramic sintered body mainly composed of alumina.

接続部６は、軸孔２内の中心電極４と端子金具５との間に配置され、中心電極４及び端子金具５を軸孔２内に固定すると共にこれらを電気的に接続する。 The connecting portion 6 is disposed between the center electrode 4 and the terminal fitting 5 in the shaft hole 2, and fixes the center electrode 4 and the terminal fitting 5 in the shaft hole 2 and electrically connects them.

主体金具７は、略円筒形状を有しており、絶縁体３を内装することにより絶縁体３を保持するように形成されている。主体金具７における先端方向の外周面にはネジ部２４が形成されている。このネジ部２４を利用して図示しない内燃機関のシリンダヘッドにスパークプラグ１が装着される。主体金具７は、ネジ部２４の後端側にフランジ状のガスシール部２５を有し、ガスシール部２５の後端側にスパナやレンチ等の工具を係合させるための工具係合部２６、工具係合部２６の後端側に加締め部２７を有する。ネジ部２４の内周面における先端側は、脚長部１４に対して空間を有するように配置されている。主体金具７は、導電性の鉄鋼材料、例えば、低炭素鋼により形成されることができる。 The metal shell 7 has a substantially cylindrical shape, and is formed so as to hold the insulator 3 by incorporating the insulator 3 therein. A threaded portion 24 is formed on the outer peripheral surface of the metal shell 7 in the distal direction. The spark plug 1 is attached to a cylinder head of an internal combustion engine (not shown) using the screw portion 24. The metal shell 7 has a flange-like gas seal portion 25 on the rear end side of the screw portion 24, and a tool engagement portion 26 for engaging a tool such as a spanner or a wrench on the rear end side of the gas seal portion 25. The caulking portion 27 is provided on the rear end side of the tool engaging portion 26. The distal end side of the inner peripheral surface of the screw portion 24 is disposed so as to have a space with respect to the leg long portion 14. The metal shell 7 can be formed of a conductive steel material, for example, low carbon steel.

端子金具５は、中心電極４と接地電極８との間で火花放電を行うための電圧を外部から中心電極４に印加するための端子である。端子金具５は、絶縁体３の後端側からその一部が露出した状態で軸孔２内に挿入されて接続部６により固定されている。端子金具５は、低炭素鋼やクロムモリブデン鋼等の金属材料により形成されることができる。 The terminal fitting 5 is a terminal for applying a voltage for performing a spark discharge between the center electrode 4 and the ground electrode 8 to the center electrode 4 from the outside. The terminal fitting 5 is inserted into the shaft hole 2 in a state where a part thereof is exposed from the rear end side of the insulator 3 and is fixed by the connecting portion 6. The terminal fitting 5 can be formed of a metal material such as low carbon steel or chromium molybdenum steel.

中心電極４は、接続部６に接する後端部２８と、前記後端部２８から先端側に延びる棒状部２９とを有する。中心電極４は、その先端が絶縁体３の先端から突出した状態で絶縁体３の軸孔２内に固定され、主体金具７に対して絶縁保持されている。中心電極４における後端部２８と棒状部２９とは、Ｎｉ合金等の中心電極４に使用される公知の材料で形成されることができる。中心電極４は、Ｎｉ合金等により形成される外層と、Ｎｉ合金よりも熱伝導率の高い材料により形成され、該外層の内部の軸心部に同心に埋め込まれるように形成されてなる芯部とにより形成されてもよい。芯部を形成する材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、純Ｎｉ等を挙げることができる。 The center electrode 4 has a rear end portion 28 in contact with the connection portion 6 and a rod-shaped portion 29 extending from the rear end portion 28 to the front end side. The center electrode 4 is fixed in the shaft hole 2 of the insulator 3 with its tip protruding from the tip of the insulator 3, and is insulated and held with respect to the metal shell 7. The rear end portion 28 and the rod-shaped portion 29 in the center electrode 4 can be formed of a known material used for the center electrode 4 such as a Ni alloy. The center electrode 4 is formed of an outer layer formed of a Ni alloy or the like, and a core formed of a material having a higher thermal conductivity than that of the Ni alloy, and is formed so as to be concentrically embedded in the axial center portion of the outer layer. May be formed. Examples of the material for forming the core include Cu, Cu alloy, Ag, Ag alloy, and pure Ni.

接地電極８は、Ｎｉ合金等の接地電極８に使用される公知の材料で形成されることができる。また、中心電極４と同様にＮｉ合金等により形成される外層と、Ｎｉ合金よりも熱伝導率の高い材料により形成され、該外層の内部の軸心部に同心に埋め込まれるように形成されてなる芯部とにより形成されてもよい。 The ground electrode 8 can be formed of a known material used for the ground electrode 8 such as a Ni alloy. Similarly to the center electrode 4, the outer layer is formed of a Ni alloy or the like, and is formed of a material having a higher thermal conductivity than the Ni alloy, and is formed so as to be concentrically embedded in the axial center portion of the outer layer. It may be formed with a core part.

図１に示すように、接地電極８は、中心電極４に間隙Ｇを有して配置された先端部１５と、主体金具７に接合された基端部１６とを有する。接地電極８は、例えば、略角柱形状に形成されてなり、基端部１６から軸線Ｏに沿った方向に延びた後、軸線Ｏに交差する方向に略Ｌ字状に屈曲している。図２に示すように、接地電極８における先端部１５は、中心電極４に対向する対向面３１と、対向面３１に隣接すると共に接地電極８の幅方向に対向する２つの側面３２，３３と、対向面３１とは反対側に配置される裏面３４と、対向面３１、側面３２，３３、及び裏面３４に隣接する先端面３５とを有する。以下において、接地電極８の先端部１５における長手方向をＸ、幅方向をＹ、軸線Ｏに平行な方向をＺとして説明する。この実施形態の接地電極８の先端部１５は、円柱状のチップ９の形状に沿う相似形状を有する。したがって、側面３２，３３と先端面３５とは円柱状のチップ９の径よりも大きな径を有する円柱の曲面の一部を形成する。先端面３５は、チップ９における接地電極８の先端部１５側の端面４４を通り、かつ接地電極８のＸ方向に直交する面で切断したときの切断面よりも先端部１５側の面である。側面３２，３３は、先端面３５よりも接地電極８の基端部１６側に延びる面である。側面３２，３３は、チップ９における基端部１６側の端面４５が配置された位置において、接地電極８の幅方向Ｙに縮径する縮径部３６を有する。縮径部３６は、チップ９における基端部１６側の端面４５が配置されたＸ方向の位置付近において側面３２，３３間の距離が他の部位に比べて小さい部位である。この実施形態の縮径部３６は、接地電極８の側面３２，３３に形成された角柱状の凹部であり、対向面３１から裏面３４まで切削等により切欠かれている。この実施形態では、縮径部３６は、縮径部３６のＸ方向の幅の中心がチップ９の端面４５とＸ方向に略一致するように配置されている。 As shown in FIG. 1, the ground electrode 8 has a distal end portion 15 disposed with a gap G in the center electrode 4 and a proximal end portion 16 joined to the metal shell 7. The ground electrode 8 is formed, for example, in a substantially prismatic shape, extends from the base end portion 16 in the direction along the axis O, and then bends in a substantially L shape in a direction intersecting the axis O. As shown in FIG. 2, the tip 15 of the ground electrode 8 includes a facing surface 31 that faces the center electrode 4, and two side surfaces 32 and 33 that are adjacent to the facing surface 31 and face the width direction of the ground electrode 8. , A back surface 34 disposed on the opposite side of the facing surface 31, a facing surface 31, side surfaces 32, 33, and a tip surface 35 adjacent to the back surface 34. In the following description, the longitudinal direction at the tip 15 of the ground electrode 8 is X, the width direction is Y, and the direction parallel to the axis O is Z. The tip 15 of the ground electrode 8 of this embodiment has a similar shape that follows the shape of the columnar tip 9. Therefore, the side surfaces 32 and 33 and the tip surface 35 form a part of a cylindrical curved surface having a diameter larger than the diameter of the cylindrical tip 9. The front end surface 35 is a surface closer to the front end portion 15 than the cut surface when passing through the end surface 44 on the front end portion 15 side of the ground electrode 8 in the chip 9 and cutting at a plane orthogonal to the X direction of the ground electrode 8. . The side surfaces 32 and 33 are surfaces extending toward the proximal end portion 16 side of the ground electrode 8 from the distal end surface 35. The side surfaces 32 and 33 have a reduced diameter portion 36 that reduces the diameter in the width direction Y of the ground electrode 8 at a position where the end surface 45 on the base end portion 16 side in the chip 9 is disposed. The reduced diameter portion 36 is a portion where the distance between the side surfaces 32 and 33 is smaller than the other portions in the vicinity of the position in the X direction where the end surface 45 on the base end portion 16 side of the chip 9 is disposed. The reduced diameter portion 36 of this embodiment is a prismatic concave portion formed on the side surfaces 32 and 33 of the ground electrode 8 and is notched from the opposing surface 31 to the back surface 34 by cutting or the like. In this embodiment, the reduced diameter portion 36 is arranged such that the center of the width in the X direction of the reduced diameter portion 36 substantially coincides with the end face 45 of the chip 9 in the X direction.

チップ９は、Ｉｒを主成分とする金属材料で形成される。具体的には、チップ９は、Ｉｒを５０質量％以上含有し、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｗ、Ｏｓ、Ａｌ、及びＹ等から選択される少なくとも１種の元素を含有する金属材料により形成される。Ｉｒを主成分とする金属材料は融点が高いので、チップ９がＩｒを主成分とする金属材料により形成されていると、耐火花消耗性に優れる。一方で、Ｉｒを主成分とする金属材料からなるチップ９を抵抗溶接により接地電極８に接合しようとすると、接地電極８を形成するＮｉ合金はチップ９を形成するＩｒを主成分とする金属材料に比べて融点が低いので、接地電極８が溶融してしまい、所望の形状を維持しつつチップ９を接地電極８に接合することができない。チップ９が、後述するように、レーザ溶接等により形成された溶融部５０を介して接地電極８に接合されると、チップ９が接地電極８に強固に固定され、耐剥離性に優れる。 The chip 9 is formed of a metal material mainly containing Ir. Specifically, the chip 9 is made of a metal material containing at least 50% by mass of Ir and containing at least one element selected from Rh, Ru, Pd, Ni, W, Os, Al, Y, and the like. It is formed. Since a metal material containing Ir as a main component has a high melting point, if the chip 9 is made of a metal material containing Ir as a main component, the spark wear resistance is excellent. On the other hand, when trying to join the tip 9 made of a metal material mainly composed of Ir to the ground electrode 8 by resistance welding, the Ni alloy forming the ground electrode 8 is a metal material mainly composed of Ir forming the tip 9. Therefore, the ground electrode 8 is melted, and the chip 9 cannot be bonded to the ground electrode 8 while maintaining a desired shape. As will be described later, when the tip 9 is joined to the ground electrode 8 via the melted portion 50 formed by laser welding or the like, the tip 9 is firmly fixed to the ground electrode 8 and is excellent in peeling resistance.

なお、この実施形態では、中心電極４にチップ９が設けられていない。中心電極４にチップが設けられている場合には、中心電極に設けられるチップは、チップとして用いられる公知の材料で形成され、公知の接合方法で中心電極に接合されればよい。この実施形態のスパークプラグ１における間隙Ｇは、中心地電極４の先端とチップ９の中心電極４に対向する放電面４１との間の最短距離である。この間隙Ｇは、通常、０．３〜１．５ｍｍに設定され、この間隙Ｇで火花放電が生じる。 In this embodiment, the center electrode 4 is not provided with the chip 9. When the center electrode 4 is provided with a chip, the chip provided on the center electrode may be formed of a known material used as a chip and bonded to the center electrode by a known bonding method. The gap G in the spark plug 1 of this embodiment is the shortest distance between the tip of the center electrode 4 and the discharge surface 41 facing the center electrode 4 of the chip 9. This gap G is normally set to 0.3 to 1.5 mm, and spark discharge occurs in this gap G.

チップ９は、この実施形態においては円柱状であり、接地電極８のみに設けられている。チップ９は、その形状は特に限定されず、例えば、楕円柱状、角柱状、円錐台形状、及び角錐台形状等であってもよい。チップ９の軸線Ａは、軸線Ｏと一致している。チップ９は、放電面４１と底面４２と外周面４３とを有する。放電面４１は中心電極４に対向する面であり、底面４２は放電面４１とは反対側に配置され、接地電極８に接触している面である。放電面４１と底面４２とは軸線Ａに直交する。外周面４３はチップ９の径方向外周に配置され、軸線Ａに平行な面であり、その少なくとも一部は接地電極８に接触している。 The chip 9 is cylindrical in this embodiment, and is provided only on the ground electrode 8. The shape of the chip 9 is not particularly limited, and may be, for example, an elliptic column shape, a prism shape, a truncated cone shape, and a truncated pyramid shape. The axis A of the chip 9 coincides with the axis O. The chip 9 has a discharge surface 41, a bottom surface 42, and an outer peripheral surface 43. The discharge surface 41 is a surface facing the center electrode 4, and the bottom surface 42 is a surface that is disposed on the opposite side of the discharge surface 41 and is in contact with the ground electrode 8. The discharge surface 41 and the bottom surface 42 are orthogonal to the axis A. The outer peripheral surface 43 is disposed on the outer periphery in the radial direction of the chip 9 and is a surface parallel to the axis A, and at least a part thereof is in contact with the ground electrode 8.

チップ９は、接地電極８の対向面３１に埋設されている。接地電極８は、有底の凹部３７を有し、この凹部３７にチップ９が嵌め込まれている。凹部３７は、接地電極８の対向面３１から裏面３４に向かって切削等により形成され、チップ９の形状と相補的な形状を有する。チップ９は、後述するように、側面３２，３３及び先端面３５からチップ９の内部に至る溶融部５０を形成可能な深さで埋設されていればよい。チップ９の埋設深さすなわち凹部３７のＺ方向の距離が大きくなるほど、チップ９の体積量が増大し、高価なＩｒを必要とするのでコストが高くなる傾向にある。したがって、溶融部５０を形成可能な最小限の深さでチップ９が接地電極８に埋設されているのが好ましい。凹部３７が形成された接地電極８にチップ９を嵌め込む態様とは別の態様として、電流を流しつつチップを接地電極に押し付けることにより、チップが接地電極に埋設されるようにしてもよい。また、この実施形態のチップ９は、対向面３１から突出するように接地電極８に埋設されている。その他の態様として、チップが対向面から突出せずに、チップの放電面が接地電極の対向面と同一平面上又は対向面よりも低い位置になるように、接地電極に埋設されてもよい。 The chip 9 is embedded in the facing surface 31 of the ground electrode 8. The ground electrode 8 has a bottomed recess 37, and the chip 9 is fitted in the recess 37. The recess 37 is formed by cutting or the like from the facing surface 31 to the back surface 34 of the ground electrode 8 and has a shape complementary to the shape of the chip 9. As will be described later, the chip 9 only needs to be embedded at a depth at which the melted portion 50 extending from the side surfaces 32 and 33 and the tip surface 35 to the inside of the chip 9 can be formed. As the embedded depth of the chip 9, that is, the distance in the Z direction of the concave portion 37 increases, the volume of the chip 9 increases, and expensive Ir is required, so the cost tends to increase. Therefore, it is preferable that the chip 9 is embedded in the ground electrode 8 with a minimum depth capable of forming the melting portion 50. As a mode different from the mode in which the chip 9 is fitted in the ground electrode 8 in which the concave portion 37 is formed, the chip may be embedded in the ground electrode by pressing the chip against the ground electrode while passing an electric current. Further, the chip 9 of this embodiment is embedded in the ground electrode 8 so as to protrude from the facing surface 31. As another aspect, the chip may be embedded in the ground electrode so that the chip does not protrude from the facing surface and the discharge surface of the chip is on the same plane as the facing surface of the ground electrode or at a position lower than the facing surface.

チップ９は、大きい方が好ましく、具体的には、チップ９の放電面４１の面積が４．５ｍｍ^２以上であることが好ましい。チップ９の放電面４１の面積が４．５ｍｍ^２以上であると、耐火花消耗性を向上させることができる。一方で、チップ９が大きいほど、チップ９が接地電極８から剥離し易くなる。特に、チップ９における接地電極８の基端部１６側からチップ９が剥離し易い。しかしながら、後述するように、チップ９と接地電極８とが特定の接合構造で接合されているので、大きなチップ９であってもチップ９の接地電極８からの剥離を抑制することができる。 The chip 9 is preferably larger, and specifically, the area of the discharge surface 41 of the chip 9 is preferably 4.5 mm ² or more. When the area of the discharge surface 41 of the chip 9 is 4.5 mm ² or more, the spark wear resistance can be improved. On the other hand, the larger the chip 9 is, the easier it is for the chip 9 to peel from the ground electrode 8. In particular, the chip 9 is easily peeled from the base end 16 side of the ground electrode 8 in the chip 9. However, as will be described later, since the chip 9 and the ground electrode 8 are bonded with a specific bonding structure, peeling of the chip 9 from the ground electrode 8 can be suppressed even with a large chip 9.

図３は、図２に示すチップと接地電との接合構造を示す説明図である。図３（ａ）は、接地電極を中心電極側から見たときのチップと接地電極との接合構造を示す説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すチップと接地電極とをＢ方向から見たときのチップと接地電極との接合構造を示す説明図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す断面説明図である。 FIG. 3 is an explanatory view showing a joint structure between the chip and the grounding power shown in FIG. FIG. 3A is an explanatory diagram showing a bonding structure between the chip and the ground electrode when the ground electrode is viewed from the center electrode side. FIG. 3B is an explanatory diagram showing a bonding structure between the chip and the ground electrode when the chip and the ground electrode shown in FIG. 3A are viewed from the B direction. FIG. 3C is a cross-sectional explanatory view showing a CC cross section of FIG.

図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、チップ９と接地電極８とは、両者の溶融により形成された溶融部５０により接合される。チップ９と接地電極８とは、例えば、レーザ溶接により複数の溶融部５０が形成されて接合される。この実施形態によると、レーザ溶接のみによりチップ９と接地電極８とが接合されているが、抵抗溶接とレーザ溶接とにより接合されてもよい。もっとも、この実施形態におけるチップ９の接地電極８への接合構造によると、レーザ溶接により形成される溶融部５０のみでチップ９を接地電極８に強固に接合できる。 As shown in FIG. 3A to FIG. 3C, the chip 9 and the ground electrode 8 are joined by a melting portion 50 formed by melting them. The chip 9 and the ground electrode 8 are joined by forming a plurality of melting portions 50 by laser welding, for example. According to this embodiment, the tip 9 and the ground electrode 8 are joined only by laser welding, but may be joined by resistance welding and laser welding. However, according to the joining structure of the tip 9 to the ground electrode 8 in this embodiment, the tip 9 can be firmly joined to the ground electrode 8 only by the melting part 50 formed by laser welding.

溶融部５０は、チップ９を接地電極８に埋設した状態で、接地電極８の側面３２，３３又は先端面３５からチップ９に向かってレーザ照射することにより形成される。溶融部５０は、複数のくさび形溶融部５２と貫通溶融部５１とを有する。 The melting part 50 is formed by irradiating the chip 9 with laser from the side surfaces 32 and 33 or the front end surface 35 of the ground electrode 8 with the chip 9 embedded in the ground electrode 8. The melting part 50 has a plurality of wedge-shaped melting parts 52 and through-melting parts 51.

くさび形溶融部５２は、接地電極８の側面３２，３３又は先端面３５からチップ８の内部に至るくさび形状を有する溶融部である。くさび形溶融部５２は、チップ９に対して対向するように複数配置されている。くさび形溶融部５２は、接地電極８の側面３２，３３又は先端面３５からチップ８に向かってレーザ照射することにより形成される。くさび形溶融部５２の一部は、接地電極８の表面を起点としてその先端がチップ９の外周面４３に接触する位置に存在してもよいが、すべてのくさび形溶融部５２の先端がチップ９の内部に存在するのが好ましい。くさび形溶融部５２の先端がチップ９の内部に存在すると、くさび形溶融部５２によりチップ９を接地電極８に固定することができるので、くさび形溶融部５２の先端がチップ９の内部に存在する数が多いほどチップ９が接地電極８から剥離するのを抑制することができる。また、くさび形溶融部５２の先端は対向して配置される別のくさび形溶融部５２の先端と連続しないように形成されるのが好ましい。くさび形溶融部５２は、接地電極８を形成するＮｉ合金とチップ９を形成するＩｒを主成分とする金属材料とを含むので、チップ９に比べて耐酸化性及び耐消耗性に劣る。したがって、くさび形溶融部５２の体積は小さい方が好ましく、また、接地電極８の表面に露出するくさび形溶融部５２の面積が小さい方が好ましい。対向して配置されるくさび形溶融部５２の先端同士が連続するようにレーザ溶接すると、くさび形溶融部５２の体積が大きくなり易く、また、接地電極８の表面に露出するくさび形溶融部５２の面積が大きくなり易い。したがって、くさび形溶融部５２は、対向して配置されるくさび形溶融部５２の先端同士が連続しない程度の大きさを有するのが好ましい。また、この実施形態の接地電極８の先端部１５は、円柱状のチップ９の形状に沿う相似形状を有するので、接地電極８の先端面３５及び側面３２，３３とチップ９の外周面４３との間の距離が略等しい。したがって、レーザ溶接をする際に、その設定条件を変えずにチップ９の径方向に複数の同一形状のくさび形溶融部５２を形成することができる。この実施形態では、軸線Ａを含むＸ方向に直交する平面より接地電極８の先端部１５側に設けられたくさび形溶融部５２は、側面３２，３３又は先端面３５から軸線Ａに向かって延びる形状を有し、前記平面より接地電極８の基端部１６側に設けられたくさび形溶融部５２は、接地電極８の幅方向Ｙに延びる形状を有する。 The wedge-shaped melted portion 52 is a melted portion having a wedge shape extending from the side surfaces 32, 33 or the front end surface 35 of the ground electrode 8 to the inside of the chip 8. A plurality of wedge-shaped melting portions 52 are arranged so as to face the chip 9. The wedge-shaped melted portion 52 is formed by irradiating the chip 8 with the laser from the side surfaces 32 and 33 or the front end surface 35 of the ground electrode 8. A part of the wedge-shaped melted portion 52 may exist at a position where the tip of the wedge-shaped melted portion 52 contacts the outer peripheral surface 43 of the chip 9 with the surface of the ground electrode 8 as a starting point. 9 is preferably present inside. If the tip of the wedge-shaped melted portion 52 exists inside the chip 9, the tip 9 can be fixed to the ground electrode 8 by the wedge-shaped melted portion 52, so the tip of the wedge-shaped melted portion 52 exists inside the chip 9. It is possible to suppress the chip 9 from being peeled off from the ground electrode 8 as the number to be increased. Moreover, it is preferable to form the front-end | tip of the wedge-shaped melt part 52 so that it may not continue with the front-end | tip of another wedge-shaped melt part 52 arrange | positioned facing. Since the wedge-shaped melted part 52 includes a Ni alloy that forms the ground electrode 8 and a metal material that is mainly composed of Ir that forms the chip 9, the wedge-shaped melted part 52 is inferior in oxidation resistance and wear resistance to the chip 9. Therefore, the volume of the wedge-shaped melted portion 52 is preferably small, and the area of the wedge-shaped melted portion 52 exposed on the surface of the ground electrode 8 is preferably small. When laser welding is performed so that the front ends of the wedge-shaped melted portions 52 arranged opposite to each other are continuous, the volume of the wedge-shaped melted portion 52 is likely to increase, and the wedge-shaped melted portion 52 exposed on the surface of the ground electrode 8. The area of is likely to be large. Therefore, it is preferable that the wedge-shaped melted portion 52 has such a size that the tips of the wedge-shaped melted portions 52 arranged to face each other are not continuous. Further, since the tip portion 15 of the ground electrode 8 of this embodiment has a similar shape along the shape of the cylindrical tip 9, the tip surface 35 and the side surfaces 32 and 33 of the ground electrode 8, the outer peripheral surface 43 of the tip 9, and the like. The distance between is approximately equal. Therefore, when performing laser welding, a plurality of wedge-shaped melting portions 52 having the same shape can be formed in the radial direction of the tip 9 without changing the setting conditions. In this embodiment, the wedge-shaped melted portion 52 provided on the tip 15 side of the ground electrode 8 from the plane orthogonal to the X direction including the axis A extends from the side surfaces 32, 33 or the tip surface 35 toward the axis A. The wedge-shaped melted portion 52 having a shape and provided on the base end portion 16 side of the ground electrode 8 from the plane has a shape extending in the width direction Y of the ground electrode 8.

貫通溶融部５１は、チップ９における接地電極８の基端部１６側の端面４５を通ると共に接地電極８の側面３２，３３のうちの一方の側面３２から接地電極８の幅方向に対向する他方の側面３３まで貫通する。貫通溶融部５１は、接地電極８の側面３２，３３それぞれからチップ９の端面４５に向かってレーザ照射することにより形成される。チップ９は、少なくとも貫通溶融部５１を有する溶融部５０により接地電極８に接合されているので、最も剥離し易いチップ９における基端部１６側の部位が強固に接合され、その結果、チップ９の接地電極８からの耐剥離性に優れる。貫通溶融部５１は、側面３２，３３のうちの縮径部３６に露出している。また、図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すように、貫通溶融部５１は接地電極８のＹ方向に延びる形状を有し、貫通溶融部５１の軸線ＤがＹ方向に平行に形成されている。この実施形態の接地電極８は縮径部３６を有しているので、縮径部３６を有していない場合に比べて、貫通溶融部５１における側面３２，３３から端面４５までの距離が小さくなる。したがって、レーザ溶接により貫通溶融部５１を形成する場合に、縮径部３６を有していない場合に比べてレーザ出力を小さくすることができる。レーザ出力が大きくなるほど、側面３２，３３に露出する貫通溶融部５１の径が大きくなり、その結果、貫通溶融部５１が対向面３１及び裏面３４の少なくとも一方に露出する場合がある。貫通溶融部５１は、側面３２，３３のみに露出し、対向面３１及び裏面３４のいずれにも露出していないのが好ましい。貫通溶融部５１はチップ８を形成するＩｒを主成分とする金属材料と接地電極８を形成するＮｉ合金とを含むので、チップ９に比べて耐酸化性及び耐消耗性に劣る。貫通溶融部５１が対向面３１に露出していると火花放電が行われる近傍に耐消耗性に劣る貫通溶融部が配置され、火花放電が貫通溶融部で起こるおそれがあり、それによって耐久性が低下するおそれがある。貫通溶融部５１が裏面３４に露出していると、燃焼室内の最も内部に位置する裏面３４が最も高温になり易いので、耐酸化性に劣る貫通溶融部がより酸化消耗し易くなり、耐久性が低下するおそれがある。一方、この実施形態の接地電極８は縮径部３６を有するので、貫通溶融部５１における縮径部３６からチップ９の端面４５までの距離を小さくしてレーザ出力を小さくすることができるので、貫通溶融部５１を対向面３１及び裏面３４に露出させずに、レーザ溶接により貫通溶融部５１を形成することができる。 The through-melting portion 51 passes through the end surface 45 of the ground electrode 8 on the base end portion 16 side of the chip 9 and is opposed to the other of the side surfaces 32, 33 of the ground electrode 8 in the width direction of the ground electrode 8. It penetrates to the side surface 33. The through-melting portion 51 is formed by irradiating laser from the side surfaces 32 and 33 of the ground electrode 8 toward the end surface 45 of the chip 9. Since the chip 9 is joined to the ground electrode 8 by the melting part 50 having at least the through-melting part 51, the part on the base end part 16 side of the chip 9 that is most easily peeled is firmly joined. The peel resistance from the ground electrode 8 is excellent. The through-melting portion 51 is exposed to the reduced diameter portion 36 of the side surfaces 32 and 33. 3A and 3C, the through-melting portion 51 has a shape extending in the Y direction of the ground electrode 8, and the axis D of the through-melting portion 51 is formed in parallel to the Y direction. Has been. Since the ground electrode 8 of this embodiment has the reduced diameter portion 36, the distance from the side surfaces 32, 33 to the end surface 45 in the through-melting portion 51 is smaller than when the reduced diameter portion 36 is not provided. Become. Therefore, when the through-melting portion 51 is formed by laser welding, the laser output can be reduced as compared with the case where the reduced diameter portion 36 is not provided. As the laser output increases, the diameter of the through-melting portion 51 exposed on the side surfaces 32 and 33 increases, and as a result, the through-melting portion 51 may be exposed on at least one of the opposing surface 31 and the back surface 34. It is preferable that the through-melting portion 51 is exposed only on the side surfaces 32 and 33 and is not exposed on either the opposing surface 31 or the back surface 34. The through-melting portion 51 includes a metal material mainly composed of Ir that forms the chip 8 and a Ni alloy that forms the ground electrode 8, and therefore is inferior in oxidation resistance and wear resistance to the chip 9. If the through-melting portion 51 is exposed to the opposing surface 31, a through-melting portion having poor wear resistance is disposed in the vicinity where spark discharge is performed, and spark discharge may occur in the through-melting portion, thereby improving durability. May decrease. If the through-melting portion 51 is exposed on the back surface 34, the back surface 34 located inside the combustion chamber is most likely to be at the highest temperature, so that the through-melting portion inferior in oxidation resistance is more easily oxidized and consumed, resulting in durability. May decrease. On the other hand, since the ground electrode 8 of this embodiment has the reduced diameter portion 36, the laser output can be reduced by reducing the distance from the reduced diameter portion 36 to the end face 45 of the chip 9 in the through-melting portion 51. The through-melting portion 51 can be formed by laser welding without exposing the through-melting portion 51 to the opposing surface 31 and the back surface 34.

貫通溶融部５１は、チップ９を形成するＩｒを主成分とする金属材料と接地電極８を形成するＮｉ合金等とが所定の割合で溶融することにより形成される。貫通溶融部５１は、Ｉｒの含有率が４０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。貫通溶融部５１におけるＩｒの含有率が４０質量％以下、特に２０質量％以下であると、貫通溶融部５１の酸化が抑制され、それによって、貫通溶融部５１にクラックが発生するのを抑制することができる。その結果、チップ９の接地電極８からの耐剥離性がより一層向上する。 The through-melting portion 51 is formed by melting a metal material mainly composed of Ir forming the chip 9 and Ni alloy or the like forming the ground electrode 8 at a predetermined ratio. The penetration melting part 51 preferably has an Ir content of 40% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less. When the Ir content in the through-melting part 51 is 40% by mass or less, particularly 20% by mass or less, the oxidation of the through-melting part 51 is suppressed, thereby suppressing the occurrence of cracks in the through-melting part 51. be able to. As a result, the peel resistance of the chip 9 from the ground electrode 8 is further improved.

貫通溶融部５１におけるＩｒの含有率は、走査型電子顕微鏡等に付属されているエネルギー分散型Ｘ線分析器（ＥＤＳ）を用いて測定することができる。Ｉｒの含有率は、チップ９の軸線Ａを通り、かつ接地電極８の長手方向Ｘに平行な面でチップ９が接合された接地電極８を切断して切断面を得て、この切断面における貫通溶融部５１の中心付近においてＥＤＳ分析をし、ＥＤＳ分析により検出された全元素の含有量に対するＩｒの含有量を算出することにより求める。 The Ir content in the through-melting part 51 can be measured using an energy dispersive X-ray analyzer (EDS) attached to a scanning electron microscope or the like. The Ir content is determined by cutting the ground electrode 8 bonded to the chip 9 on a plane passing through the axis A of the chip 9 and parallel to the longitudinal direction X of the ground electrode 8 to obtain a cut surface. EDS analysis is performed in the vicinity of the center of the through-melting portion 51, and the content of Ir with respect to the content of all elements detected by the EDS analysis is calculated.

このスパークプラグ１は、接地電極８の中心電極４に対向する対向面３１に、Ｉｒを主成分とするチップ９が設けられているので、耐火花消耗性に優れる。また、このスパークプラグ１は、チップ９と接地電極８とが溶融部５０により接合され、溶融部５０が、前述したように、チップ９における接地電極８の基端部１６側の端面４５を通る貫通溶融部５１を有するので、最も剥離し易い部位が強固に接合され、その結果、チップ９の接地電極８からの耐剥離性に優れる。また、側面３２，３３は縮径部３６を有するので、レーザ出力を上げずに貫通溶融部５１を形成することができるため貫通溶融部５１は対向面３１及び裏面３４に露出しない。よって、このスパークプラグは、耐火花消耗性及び耐酸化消耗性を有し、耐久性に優れる。 The spark plug 1 is excellent in spark wear resistance because the chip 9 mainly composed of Ir is provided on the facing surface 31 of the ground electrode 8 facing the center electrode 4. In the spark plug 1, the tip 9 and the ground electrode 8 are joined by the melting portion 50, and the melting portion 50 passes through the end face 45 on the base end portion 16 side of the ground electrode 8 in the tip 9 as described above. Since the through-melting portion 51 is provided, the most easily peeled portion is firmly bonded, and as a result, the peel resistance from the ground electrode 8 of the chip 9 is excellent. Further, since the side surfaces 32 and 33 have the reduced diameter portion 36, the through-melting portion 51 can be formed without increasing the laser output, so that the through-melting portion 51 is not exposed to the opposing surface 31 and the back surface 34. Therefore, this spark plug has spark wear resistance and oxidation wear resistance, and is excellent in durability.

スパークプラグ１は、例えば次のようにして製造される。 The spark plug 1 is manufactured as follows, for example.

チップ９は、Ｉｒを主成分とする断面円形状の丸棒材を準備し、これを所定の長さに切断して形成する。 The chip 9 is formed by preparing a round bar having a circular cross-section mainly composed of Ir and cutting it into a predetermined length.

中心電極４及び接地電極８は、例えば、真空溶解炉を用いて、所望の組成を有する合金の溶湯を調製し、線引き加工等して、所定の形状及び所定の寸法に適宜調整して作製する。図２に示すように、接地電極８の先端部１５におけるチップ９と相似形状の曲面は、打ち抜き加工等により形成する。また、接地電極８の先端部１５側における凹部３７は、切削等により形成する。なお、抵抗溶接等によりチップ９を接地電極８に埋設する場合には、凹部３７を形成しなくてもよい。中心電極４を、外層とこの外層の軸心部に埋め込まれるように設けられた芯部とにより形成する場合には、中心電極４はカップ状に形成したＮｉ合金等からなる外材に、外材より熱伝導率の高いＣｕ合金等からなる内材を挿入し、押し出し加工等の塑性加工にて、外層の内部に芯部を有する中心電極４を形成する。接地電極８もまた中心電極４と同様に外層と芯部とにより形成してもよく、この場合には中心電極４と同様にしてカップ状に形成した外材に内材を挿入し、押し出し加工等の塑性加工した後、略角柱状に塑性加工したものを、接地電極８にすることができる。 The center electrode 4 and the ground electrode 8 are prepared by, for example, preparing a molten alloy having a desired composition by using a vacuum melting furnace, drawing the wire, and adjusting the shape to a predetermined shape and a predetermined size. . As shown in FIG. 2, a curved surface similar to the tip 9 at the tip 15 of the ground electrode 8 is formed by punching or the like. Further, the concave portion 37 on the distal end portion 15 side of the ground electrode 8 is formed by cutting or the like. When the tip 9 is embedded in the ground electrode 8 by resistance welding or the like, the concave portion 37 may not be formed. When the center electrode 4 is formed by an outer layer and a core portion provided so as to be embedded in the axial center portion of the outer layer, the center electrode 4 is made of an outer material made of a Ni alloy or the like formed in a cup shape. An inner material made of a Cu alloy or the like having a high thermal conductivity is inserted, and the center electrode 4 having a core portion inside the outer layer is formed by plastic processing such as extrusion. Similarly to the center electrode 4, the ground electrode 8 may be formed of an outer layer and a core portion. In this case, the inner material is inserted into an outer material formed like a cup in the same manner as the center electrode 4, and extrusion processing or the like is performed. After being plastically processed, the ground electrode 8 can be formed by plastic processing in a substantially prismatic shape.

次いで、所定の形状に塑性加工等によって形成した主体金具７の端面に、接地電極８の基端部１６を電気抵抗溶接及び／又はレーザ溶接等によって接合する。 Next, the base end portion 16 of the ground electrode 8 is joined to the end surface of the metal shell 7 formed into a predetermined shape by plastic working or the like by electric resistance welding and / or laser welding or the like.

次いで、チップ９を接地電極８の凹部３７に嵌め込み、レーザ溶接等により溶融部５０を形成してチップ９を接地電極８に固定する。具体的には、貫通溶融部５１を形成する場合には、一方の縮径部３６からチップ９の端面４５に向かってＹ方向に平行にレーザ照射して縮径部３６から端面４５に至る溶融部５０を形成する。同様にして、他方の縮径部３６からチップ９の端面４５に向かってＹ方向に平行にレーザ照射して、先に形成した溶融部５０に達する溶融部５０を形成することにより、一方の縮径部３６から他方の縮径部３６まで貫通する貫通溶融部５１を形成する。チップ９の軸線Ａを含むＸ方向に直交する平面より先端部１５側にくさび形溶融部５２を形成する場合には、先端面３５又は側面３２，３３から軸線Ａに向かってＺ方向に直交する方向にレーザ照射して、くさび形溶融部５２を形成する。前記平面より基端部１６側にくさび形溶融部５２を形成する場合には、側面３２，３３からＹ方向に平行にレーザ照射して、くさび形溶融部５２を形成する。くさび形溶融部５２は、先端面３５又は側面３２，３３からチップ９の外周面４３を通ってチップ９の内部に至り、かつチップ９に対して対向する位置に配置されるくさび形溶融部５２と連続しないようにレーザ出力を調整するのが好ましい。また、溶融部５０は、先端面３５及び側面３２，３３のみに露出して、対向面３１及び裏面３４に露出しないようにレーザ出力を調整するのが好ましい。 Next, the chip 9 is fitted into the recess 37 of the ground electrode 8, and the melting part 50 is formed by laser welding or the like to fix the chip 9 to the ground electrode 8. Specifically, in the case of forming the through-melting portion 51, melting from one reduced diameter portion 36 toward the end surface 45 of the chip 9 in parallel with the Y direction by laser irradiation to the end surface 45 from the reduced diameter portion 36. Part 50 is formed. Similarly, laser irradiation is performed in parallel with the Y direction from the other reduced diameter portion 36 toward the end surface 45 of the chip 9 to form a melted portion 50 that reaches the previously formed melted portion 50, thereby reducing one of the shrinkage portions. A through-melting portion 51 that penetrates from the diameter portion 36 to the other reduced diameter portion 36 is formed. When the wedge-shaped melted portion 52 is formed on the tip 15 side from the plane perpendicular to the X direction including the axis A of the chip 9, the tip 9 is perpendicular to the Z direction from the tip surface 35 or the side surfaces 32, 33 toward the axis A. The wedge-shaped melted portion 52 is formed by laser irradiation in the direction. When the wedge-shaped melted portion 52 is formed on the base end 16 side of the plane, the wedge-shaped melted portion 52 is formed by laser irradiation from the side surfaces 32 and 33 in parallel to the Y direction. The wedge-shaped melted portion 52 extends from the tip surface 35 or the side surfaces 32, 33 through the outer peripheral surface 43 of the chip 9 to the inside of the chip 9 and is disposed at a position facing the chip 9. It is preferable to adjust the laser output so as not to continue. Further, it is preferable to adjust the laser output so that the melting part 50 is exposed only to the front end surface 35 and the side surfaces 32 and 33 and is not exposed to the opposing surface 31 and the back surface 34.

一方、セラミック等を所定の形状に焼成することによって絶縁体３を作製し、この絶縁体３の軸孔２内に中心電極４を挿設し、接続部６を形成する組成物を前記軸孔２内に予備圧縮しつつ充填する。次いで前記軸孔２内の端部から端子金具５を圧入しつつ前記組成物を圧縮加熱する。こうして前記組成物が焼結して接続部６が形成される。次いで接地電極８が接合された主体金具７にこの中心電極４等が固定された絶縁体３を組み付ける。最後に接地電極８の先端部１５を中心電極４側に折り曲げて、接地電極８に接合されたチップ９の放電面４１が中心電極４の先端と対向するようにして、スパークプラグ１が製造される。 On the other hand, the insulator 3 is produced by firing ceramic or the like into a predetermined shape, the center electrode 4 is inserted into the shaft hole 2 of the insulator 3, and the composition for forming the connecting portion 6 is the shaft hole. 2 is filled while being pre-compressed. Next, the composition is compressed and heated while the terminal fitting 5 is press-fitted from the end in the shaft hole 2. In this way, the said composition sinters and the connection part 6 is formed. Next, the insulator 3 to which the center electrode 4 and the like are fixed is assembled to the metal shell 7 to which the ground electrode 8 is bonded. Finally, the tip 15 of the ground electrode 8 is bent toward the center electrode 4 so that the discharge surface 41 of the chip 9 joined to the ground electrode 8 faces the tip of the center electrode 4, and the spark plug 1 is manufactured. The

本発明に係るスパークプラグ１は、自動車用の内燃機関例えばガソリンエンジン等の点火栓として使用され、内燃機関の燃焼室を区画形成するヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に前記ネジ部２４が螺合されて、所定の位置に固定される。この発明に係るスパークプラグ１は、如何なる内燃機関にも使用することができる。この発明に係るスパークプラグ１は、過給機が搭載されることによりスパークプラグが厳しい環境に曝されるような内燃機関に特に好適である。 A spark plug 1 according to the present invention is used as an ignition plug for an internal combustion engine for automobiles, such as a gasoline engine, and the screw portion is provided in a screw hole provided in a head (not shown) that defines a combustion chamber of the internal combustion engine. 24 is screwed and fixed at a predetermined position. The spark plug 1 according to the present invention can be used for any internal combustion engine. The spark plug 1 according to the present invention is particularly suitable for an internal combustion engine in which a supercharger is mounted so that the spark plug is exposed to a severe environment.

この発明に係るスパークプラグ１は、前述した実施例に限定されることはなく、本発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。 The spark plug 1 according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within a range in which the object of the present invention can be achieved.

図４に示す実施形態のチップと接地電極との接合構造は、貫通溶融部４５１がＸＹ平面においてＹ方向に対して傾斜する方向に延びる形状を有していること以外は、図３に示すチップ９と接地電極８との接合構造と同様の接合構造を有する。図４に示す貫通溶融部４５１は、チップ４０９の端面４４５を通る部位を頂点として側面４３２，４３３の基端部４１６側に向かって斜めに延びるＶ字形状を有する。 The chip structure shown in FIG. 4 has a bonding structure between the chip and the ground electrode shown in FIG. 4 except that the through-melting portion 451 has a shape extending in a direction inclined with respect to the Y direction on the XY plane. 9 and the ground electrode 8 have the same joint structure. The through-melting portion 451 shown in FIG. 4 has a V-shape extending obliquely toward the base end portion 416 side of the side surfaces 432 and 433 with a portion passing through the end surface 445 of the chip 409 as a vertex.

図５に示す実施形態のチップと接地電極との接合構造は、貫通溶融部５５１がＹＺ平面においてＹ方向に対して傾斜する方向に延びる形状を有していること以外は、図３に示すチップ９と接地電極８との接合構造と同様の接合構造を有する。図５に示す貫通溶融部５５１は、チップ５０９の端面５４５を通る部位を頂点として側面５３２，５３３の裏面５３４側に向かって斜めに延びる逆Ｖ字形状を有する。また、図示はしていないが、貫通溶融部は、チップの端面を通る部位を頂点として側面の対向面側に向かって斜めに伸びるＶ字形状を有していてもよい。貫通溶融部５５１は、側面５３２，５３３のみに露出し、対向面５３１及び裏面５３４に露出していない。 The chip structure shown in FIG. 3 has the same structure as that of the embodiment shown in FIG. 5 except that the through-melting portion 551 extends in a direction inclined with respect to the Y direction on the YZ plane. 9 and the ground electrode 8 have the same joint structure. The through-melting portion 551 shown in FIG. 5 has an inverted V shape extending obliquely toward the back surface 534 side of the side surfaces 532 and 533 with the portion passing through the end surface 545 of the chip 509 as the apex. Although not shown, the through-melting portion may have a V-shape that extends obliquely toward the opposite surface side of the side surface with a portion passing through the end surface of the chip as a vertex. The through-melting portion 551 is exposed only on the side surfaces 532 and 533 and is not exposed on the facing surface 531 and the back surface 534.

図６に示す実施形態のチップと接地電極との接合構造は、図３に示すように縮径部３６が角柱状ではなく、縮径部６３６がチップ６０９の端面６４５付近から基端部６１６側において対向する縮径部６３６間の距離が一定であること以外は、図３に示すチップ９と接地電極８との接合構造と同様の接合構造を有する。図６に示す実施形態のチップ６０９と接地電極６０８との接合構造では、接地電極６０８の側面６３２，６３３は、接地電極６０８の先端からＸ方向にチップ６０９の端面６４５の手前の位置までチップ６０９の外周面６４３と相似形状を有する。接地電極６０８の側面６３２，６３３は、チップ６０９の軸線Ａ_６の位置からＸ方向にチップ６０９の端面６４５の手前の位置まで曲面を形成しつつ側面６３２，６３３間の距離が小さくなり、チップ６０９の端面６４５の手前位置から基端部６１６側において側面６３２，６３３間の距離は一定であり、平面を形成する。貫通溶融部６５１は、チップ６０９の端面６４５が配置された位置にＹ方向に平行に形成されている。 6, the reduced diameter portion 36 is not a prismatic shape as shown in FIG. 3, and the reduced diameter portion 636 is located near the end surface 645 of the chip 609 to the base end portion 616 side. 3 has a joint structure similar to the joint structure between the chip 9 and the ground electrode 8 shown in FIG. 3 except that the distance between the opposed reduced diameter portions 636 is constant. In the joint structure of the chip 609 and the ground electrode 608 of the embodiment shown in FIG. 6, the side surfaces 632 and 633 of the ground electrode 608 extend from the tip of the ground electrode 608 to a position in front of the end surface 645 of the chip 609 in the X direction. The outer peripheral surface 643 has a similar shape. Sides 632, 633 of the ground electrode 608, the distance between the side surfaces 632 and 633 while forming a curved surface from the position of the axis _{A 6} of the chip 609 in the X direction to a position in front of the end face 645 of the chip 609 is reduced, the chip 609 The distance between the side surfaces 632 and 633 is constant from the position before the end surface 645 to the base end portion 616 side, and forms a plane. The through-melting portion 651 is formed in parallel to the Y direction at a position where the end surface 645 of the chip 609 is disposed.

図７に示す実施形態のチップと接地電極との接合構造は、図３に示すように縮径部３６が角柱状ではなく、縮径部７３６が略三角柱状であること以外は、図３に示すチップ９と接地電極８との接合構造と同様の接合構造を有する。図７に示す実施形態のチップ７０９と接地電極７０８との接合構造では、接地電極７０８の側面７３２，７３３は、接地電極７０８の先端からＸ方向にチップ７０９の端面７４５の位置までチップ７０９の外周面７４３と相似形状を有する。接地電極７０８の側面７３２，７３３は、チップ７０９の軸線Ａ_７の位置からＸ方向にチップ７０９の端面７４５の位置まで曲面を形成しつつ側面６３２，６３３間の距離が小さくなり、チップ７０９の端面７４５の位置から基端部７１６に向かってテーパ状に拡径して側面７３２，７３３間の距離が大きくなり、所定の位置で側面７３２，７３３間の距離が一定となり、側面７３２，７３３は平面になる。貫通溶融部７５１は、側面７３２，７３３間の距離が最も小さい部位とチップ７０９の端面７４５を通り、かつＹ方向に平行に形成されている。 The junction structure between the chip and the ground electrode shown in FIG. 7 is the same as that shown in FIG. 3 except that the reduced diameter portion 36 is not a prismatic shape and the reduced diameter portion 736 is a substantially triangular prism shape as shown in FIG. The chip 9 and the ground electrode 8 shown in FIG. In the bonding structure of the chip 709 and the ground electrode 708 of the embodiment shown in FIG. 7, the side surfaces 732 and 733 of the ground electrode 708 extend from the tip of the ground electrode 708 to the position of the end surface 745 of the chip 709 in the X direction. The surface 743 has a similar shape. The side surfaces 732 and 733 of the ground electrode 708 form a curved surface from the position of the axis A ₇ of the chip 709 to the position of the end surface 745 of the chip 709 in the X direction, and the distance between the side surfaces 632 and 633 decreases. The distance between the side surfaces 732 and 733 is increased by increasing the diameter from the position 745 toward the base end 716 in a tapered shape, and the distance between the side surfaces 732 and 733 is constant at a predetermined position. become. The through-melting portion 751 is formed in parallel with the Y direction through the portion where the distance between the side surfaces 732 and 733 is the smallest and the end surface 745 of the chip 709.

図８に示す実施形態のチップと接地電極との接合構造は、接地電極８０８の先端部８１５が角柱状に形成されていること以外は、図３に示すチップ９と接地電極８との接合構造と同様の接合構造を有する。図８に示す実施形態のチップ８０９と接地電極８０８との接合構造では、チップ８０９が埋設されている付近の接地電極の先端面８３５及び側面８３２，８３３が平面であり、先端面８３５と側面８３２，８３３とが互いに直交している。縮径部８３６は、角柱状の縮径部８３６のＸ方向の幅の中心がチップ８０９の端面８４５とＸ方向に略一致するように配置されている。貫通溶融部８５１は、チップ８０９の端面８４５が配置された位置にＹ方向に平行に形成されている。 The junction structure between the chip and the ground electrode in the embodiment shown in FIG. 8 is the junction structure between the chip 9 and the ground electrode 8 shown in FIG. 3 except that the tip 815 of the ground electrode 808 is formed in a prismatic shape. Have the same joint structure. In the joining structure of the chip 809 and the ground electrode 808 of the embodiment shown in FIG. 8, the front end surface 835 and the side surfaces 832 and 833 of the ground electrode in the vicinity where the chip 809 is embedded are flat surfaces, and the front end surface 835 and the side surface 832 are. , 833 are orthogonal to each other. The reduced diameter portion 836 is disposed so that the center of the width in the X direction of the prismatic reduced diameter portion 836 substantially coincides with the end surface 845 of the chip 809 in the X direction. The through-melting portion 851 is formed in parallel with the Y direction at a position where the end surface 845 of the chip 809 is disposed.

図９に示す実施形態のチップと接地電極との接合構造は、縮径部９３６が三角柱状に形成されていること以外は、図８に示すチップ８０９と接地電極８０８との接合構造と同様の接合構造を有する。図９に示す実施形態のチップ９０９と接地電極９０８との接合構造では、チップ９０９が埋設されている付近の接地電極９０８の先端面９３５及び側面９３２，９３３が平面であり、この側面９３２，９３３の基端部９１６側の端部から基端部９１６側に向かってテーパ状に縮径し、チップ９０９の端面９４５の位置で最も側面９３２，９３３間の距離が小さくなり、ここから基端部９１６に向かってテーパ状に拡径し、所定の位置で側面９３２，９３３間の距離が一定となり、側面９３２，９３３は平面になる。貫通溶融部９５１は、側面９３２，９３３間の距離が最も小さい部位とチップ９０９の端面９４５とを通り、かつＹ方向に平行に形成されている。 The bonding structure between the chip and the ground electrode in the embodiment shown in FIG. 9 is the same as the bonding structure between the chip 809 and the ground electrode 808 shown in FIG. 8 except that the reduced diameter portion 936 is formed in a triangular prism shape. It has a junction structure. In the joint structure of the chip 909 and the ground electrode 908 of the embodiment shown in FIG. 9, the front end surface 935 and the side surfaces 932 and 933 of the ground electrode 908 in the vicinity where the chip 909 is embedded are flat surfaces. The diameter of the tip end 916 decreases from the end on the base end 916 side toward the base end 916, and the distance between the side surfaces 932 and 933 becomes the smallest at the position of the end face 945 of the tip 909. The diameter increases in a tapered shape toward 916, the distance between the side surfaces 932 and 933 becomes constant at a predetermined position, and the side surfaces 932 and 933 become flat. The through-melting portion 951 is formed in parallel with the Y direction, passing through the portion where the distance between the side surfaces 932 and 933 is the smallest and the end surface 945 of the chip 909.

図１０に示す実施形態のチップと接地電極との接合構造は、図８に示すように縮径部８３６が角柱状ではなく、縮径部１０３６がチップ１００９の端面１０４５より基端部１０１６側において対向する縮径部１０３６間の距離が一定であること以外は、図８に示すチップ８０９と接地電極８０８との接合構造と同様の接合構造を有する。図１０に示す実施形態のチップ１００９と接地電極１００８との接合構造では、接地電極１００８の側面１０３２，１０３３は、接地電極１００８の先端からＸ方向にチップ１００９の端面１０４５の位置まで平面であり、かつ側面１０３２，１０３３間の距離が一定であり、Ｘ方向におけるチップ１００９の端面１０４５の位置で側面１０３２，１０３３間の距離が小さくなり、端面１０４５から基端部６１６側において平面であり、かつ側面１０３２，１０３３間の距離が一定である。貫通溶融部１０５１は、チップ１００９の端面１０４５を通る位置を頂点として縮径部１０３６に向かって斜めに延びるＶ字形状を有する。 10, the reduced diameter portion 836 is not a prismatic shape as shown in FIG. 8, and the reduced diameter portion 1036 is closer to the proximal end portion 1016 side than the end face 1045 of the chip 1009. Except that the distance between the opposed reduced diameter portions 1036 is constant, the bonding structure is similar to the bonding structure between the chip 809 and the ground electrode 808 shown in FIG. In the joint structure of the chip 1009 and the ground electrode 1008 of the embodiment shown in FIG. 10, the side surfaces 1032 and 1033 of the ground electrode 1008 are planar from the tip of the ground electrode 1008 to the position of the end surface 1045 of the chip 1009 in the X direction. In addition, the distance between the side surfaces 1032 and 1033 is constant, the distance between the side surfaces 1032 and 1033 is small at the position of the end surface 1045 of the chip 1009 in the X direction, and is flat on the base end portion 616 side from the end surface 1045. The distance between 1032 and 1033 is constant. The through-melting portion 1051 has a V-shape that extends obliquely toward the reduced diameter portion 1036 with the position passing through the end face 1045 of the chip 1009 as a vertex.

図１１に示す実施形態のチップと接地電極との接合構造は、チップ１１０９が角柱状であり、くさび形溶融部１１５２がチップ１１０９の外周面１１４３に直交する方向に延びた形状を有すること以外は、図８に示すチップ８０９と接地電極８０８との接合構造と同様の接合構造を有する。図１１に示す実施形態のチップ１１０９と接地電極１１０８との接合構造では、角柱状のチップ１１０９の外周面１１４３と接地電極１１０８の先端面１１３５及び側面１１３２，１１３３とが相似形状を有し、互いに平行に配置されている。くさび形溶融部１１５２はチップ１１０９の外周面１１４３及び接地電極１１０８の先端面１１３５及び側面１１３２，１１３３に直交する方向に延びた形状を有する。貫通溶融部１１５１は、チップ１１０９の端面１１４５が配置された位置にＹ方向に平行に形成されている。 The chip and ground electrode bonding structure of the embodiment shown in FIG. 11 is that the chip 1109 has a prismatic shape and the wedge-shaped melted portion 1152 has a shape extending in a direction perpendicular to the outer peripheral surface 1143 of the chip 1109. 8 has a joint structure similar to that of the chip 809 and the ground electrode 808 shown in FIG. In the joint structure of the chip 1109 and the ground electrode 1108 of the embodiment shown in FIG. 11, the outer peripheral surface 1143 of the prismatic chip 1109 and the tip surface 1135 and side surfaces 1132 and 1133 of the ground electrode 1108 have similar shapes, and They are arranged in parallel. The wedge-shaped melting portion 1152 has a shape extending in a direction orthogonal to the outer peripheral surface 1143 of the chip 1109 and the tip end surface 1135 and side surfaces 1132 and 1133 of the ground electrode 1108. The through-melting portion 1151 is formed in parallel to the Y direction at a position where the end surface 1145 of the chip 1109 is disposed.

１．チップの耐久性評価
図１〜図３に示すスパークプラグと同様の形状を有するスパークプラグ試験体を作製した。直径２．４ｍｍ、高さ０．９ｍｍの円柱状のチップを準備し、厚み１．６ｍｍ、幅４．２ｍｍの接地電極の先端部に、直径２．５ｍｍ、深さ０．７５ｍｍの円柱状の凹部を形成し、この凹部にチップを嵌め込み、レーザ溶接により溶融部を形成してチップと接地電極とを接合した。なお、チップはＩｒを５０質量％以上含有し、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｙ、Ｗ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ａｌ、及びＮｉから選択される少なくとも１種の元素を含有する金属材料により形成した。また、接地電極は、インコネル６００により形成した。表１に示す「Ｉｒ含有率」は、チップの組成及びレーザ溶接条件等を変更することにより調整した。 1. Chip Durability Evaluation A spark plug specimen having the same shape as the spark plug shown in FIGS. A cylindrical chip having a diameter of 2.4 mm and a height of 0.9 mm is prepared, and a cylindrical electrode having a diameter of 2.5 mm and a depth of 0.75 mm is provided at the tip of a ground electrode having a thickness of 1.6 mm and a width of 4.2 mm. A recess was formed, a chip was fitted into the recess, a melted part was formed by laser welding, and the chip and the ground electrode were joined. The chip was formed of a metal material containing 50% by mass or more of Ir and containing at least one element selected from Pt, Ru, Rh, Re, Y, W, Pd, Os, Al, and Ni. . The ground electrode was formed of Inconel 600. The “Ir content” shown in Table 1 was adjusted by changing the tip composition, laser welding conditions, and the like.

「Ｉｒ含有率」は、次のようにして求めた。まず、チップの軸線を通り、かつ接地電極の長手方向に平行な面でチップが接合された接地電極を切断し、切断面を得た。切断面における貫通溶融部の中心付近をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ分析）し、ＥＤＳ分析により検出された全元素の含有質量に対するＩｒの含有質量を「Ｉｒ含有率」として求めた。 The “Ir content” was determined as follows. First, the ground electrode to which the chip was bonded was cut at a plane passing through the axis of the chip and parallel to the longitudinal direction of the ground electrode to obtain a cut surface. An energy dispersive X-ray analysis (EDS analysis) was performed in the vicinity of the center of the through-melted portion on the cut surface, and the content mass of Ir relative to the mass content of all elements detected by EDS analysis was determined as “Ir content”.

スパークプラグ試験体を、試験用の６気筒コージェネレーションエンジンに取付け、定格出力で５００時間の運転を行う耐久試験を行った。チップの耐久性は、耐久試験を行った後にチップは脱落しないが貫通溶融部内の一部又は全てに酸化亀裂が生じた場合を「△」、チップは脱落しないが貫通溶融部の一部が酸化していた場合を「○」、チップが脱落せず、貫通溶融部が酸化していない場合を「◎」として評価し、表１に示した。 An endurance test was performed in which the spark plug specimen was attached to a 6-cylinder cogeneration engine for testing and operated for 500 hours at the rated output. The durability of the chip is “△” when the chip does not fall off after the endurance test, but an oxidation crack occurs in a part or all of the through-melting part. The chip does not fall off but a part of the through-melting part is oxidized. The results were evaluated as “◯”, and the case where the chip did not fall off and the through-melted portion was not oxidized was evaluated as “◎”.

表１に示されるように、貫通溶融部におけるＩｒの含有率が４０質量％以下の試験番号１〜５のスパークプラグ試験体は、耐久試験後にチップが脱落せず、チップの耐剥離性に優れていた。また、貫通溶融部におけるＩｒの含有率が２０質量％以下の試験番号１〜３のスパークプラグ試験体は、耐久試験後にチップが脱落しないだけでなく、貫通溶融部に酸化も観察されず、試験番号４及び５のスパークプラグ試験体に比べてより厳しい条件においてもチップが脱落しないことが強く推定され、チップの耐剥離性により優れていた。一方、貫通溶融部におけるＩｒの含有率が４０質量％よりも大きい試験番号６のスパークプラグ試験体は、耐久試験後のチップの接合強度が貫通溶融部内の酸化亀裂の発生によって、試験番号１〜５のスパークプラグ試験体に比べて耐剥離性に劣っていた。
以上から、貫通溶融部におけるＩｒの含有率が４０質量％以下、特に２０質量以下であると、チップの耐剥離性により一層優れることが分かる。 As shown in Table 1, the spark plug specimens of Test Nos. 1 to 5 whose Ir content in the through-melting portion is 40% by mass or less are excellent in chip peeling resistance because the chip does not fall off after the durability test. It was. In addition, the spark plug test body of test numbers 1 to 3 having an Ir content in the through-melting part of 20% by mass or less was tested not only because the chip did not fall off after the durability test, but also the oxidation was not observed in the through-melting part. It was strongly estimated that the chip did not fall off even under more severe conditions than the spark plug specimens of Nos. 4 and 5, and the chip was more excellent in peeling resistance. On the other hand, the spark plug test body of test number 6 in which the Ir content in the through-melting part is larger than 40% by mass has a bonding strength of the chip after the durability test due to the occurrence of oxidation cracks in the through-melting part. It was inferior in peeling resistance compared with the spark plug test body of No. 5.
From the above, it can be seen that when the Ir content in the through-melting portion is 40% by mass or less, particularly 20% by mass or less, the chip is more excellent in peel resistance.

１スパークプラグ
２軸孔
３絶縁体
４中心電極
５端子金具
６接続部
７主体金具
８，４０８，５０８，６０８，７０８，８０８，９０８，１００８，１１０８接地電極
９，４０９，５０９，６０９，７０９，８０９，９０９，１００９，１１０９チップ
１１後端側胴部
１２大径部
１３先端側胴部
１４脚長部
１５，４１５，５１５，６１５，７１５，８１５，９１５，１０１５，１１１５先端部
１６，４１６，５１６，６１６，７１６，８１６，９１６，１０１６，１１１６基端部
２４ネジ部
２５ガスシール部
２６工具係合部
２７加締め部
２８後端部
２９棒状部
３１，５３１対向面
３２，３３，４３２，４３３，５３２，５３３，６３２，６３３，７３２，７３３，８３２，８３３，９３２，９３３，１０３２，１０３３，１１３２，１１３３側面
３４，５３４裏面
３５，４３５，５３５，６３５，７３５，８３５，９３５，１０３５，１１３５先端面
３６，４３６，５３６，６３６，７３６，８３６，９３６，１０３６，１１３６縮径部
３７凹部
４１放電面
４２底面
４３，４４３，５４３，６４３，７４３，８４３，９４３，１０４３，１１４３外周面
４４，４５，４４４，４４５，５４４，５４５，６４４，６４５，７４４，７４５，８４４，８４５，９４４，９４５，１０４４，１０４５，１１４４，１１４５端面
５０，４５０，５５０，６５０，７５０，８５０，９５０，１０５０，１１５０溶融部
５１，４５１，５５１，６５１，７５１，８５１，９５１，１０５１，１１５１貫通溶融部
５２，４５２，５５２，６５２，７５２，８５２，９５２，１０５２，１１５２くさび形溶融部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spark plug 2 Shaft hole 3 Insulator 4 Center electrode 5 Terminal metal fitting 6 Connection part 7 Main metal fitting 8,408,508,608,708,808,908,1008,1108 Ground electrode 9,409,509,609,709, 809, 909, 1009, 1109 Tip 11 Rear end side body 12 Large diameter part 13 Front end side body 14 Leg length part 15, 415, 515, 615, 715, 815, 915, 1015, 1115 End part 16, 416, 516 , 616, 716, 816, 916, 1016, 1116 Base end part 24 Screw part 25 Gas seal part 26 Tool engagement part 27 Clamping part 28 Rear end part 29 Bar-shaped part 31, 531 Opposing surfaces 32, 33, 432, 433 , 532, 533, 632, 633, 732, 733, 832, 833, 932, 933, 1032, 1033, 1132 , 1133 Side surface 34, 534 Back surface 35, 435, 535, 635, 735, 835, 935, 1035, 1135 Tip surface 36, 436, 536, 636, 736, 836, 936, 1036, 1136 Reduced diameter portion 37 Recessed portion 41 Discharge Surface 42 Bottom surface 43, 443, 543, 643, 743, 843, 943, 1043, 1143 Outer surface 44, 45, 444, 445, 544, 545, 644, 645, 744, 745, 844, 845, 944, 945 1044, 1045, 1144, 1145 End face 50, 450, 550, 650, 750, 850, 950, 1050, 1150 Melting part 51,451,551,651,751,851,951,1051,1151 Through-melting part 52,452 , 552, 652, 752, 852, 952, 10 2,1152 wedge-shaped melted portion

Claims

A ground electrode having a distal end portion disposed with a gap in the center electrode and a proximal end portion joined to the metal shell;
A chip mainly composed of Ir embedded in a facing surface of the ground electrode facing the center electrode;
The tip and the ground electrode are spark plugs joined by a melted portion formed by melting both,
The ground electrode has a reduced diameter portion that reduces the diameter in the width direction at a position where the end surface on the base end portion side of the chip is disposed,
The melting portion passes through the end surface of the chip on the base end side, and from one side surface adjacent to the facing surface of the ground electrode to the other side surface facing the width direction of the ground electrode. A spark plug comprising at least a through-melting portion that penetrates.

The spark plug according to claim 1 , wherein the penetration melting portion has an Ir content of 40 mass% or less .

The spark plug according to claim 1 , wherein the tip has an area of a discharge surface facing the center electrode of 4.5 mm ² or more .