JP6634927B2

JP6634927B2 - スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法

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Publication number: JP6634927B2
Application number: JP2016069213A
Authority: JP
Inventors: 健一荒谷; 宏二山中; 端無　憲; 憲端無
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP2017183102A; DE102017104822A1; US20170288373A1; CN107275928B; CN107275928A; US9929542B2; DE102017104822B4

Description

本発明は、内燃機関に用いられるスパークプラグとその製造方法に関する。

自動車用エンジン等の内燃機関の着火手段として、スパークプラグが用いられている。一般に、スパークプラグの着火性を向上させるために、中心電極と接地電極の対向面には、それぞれ電極チップが設けられる。電極チップは、例えば、貴金属材料からなる柱状チップであり、対向方向に突出する中心電極チップと接地電極チップの間に所定の火花放電ギャップを形成し、火花放電を発生させて混合気に点火する。

また、中心電極又は接地電極の形状を変更して、貴金属使用量を低減可能としたものがある。一例として、特許文献１には、接地電極の母材の一部を、対向する中心電極へ向けて突出する凸部とし、凸部の先端面の少なくとも一部に、貴金属を電極母材の一部と溶融凝固させた溶融凝固部を形成する構成が開示されている。また、貴金属を含む被覆層を、凸部の角部及び側面の一部にも形成して、角部や側面における電極の消耗を抑制可能とする構成が提案されている。

特許第４７７５４４７号公報

一方、内燃機関の燃焼性を改善する目的で、燃焼室内に高速の混合気流を形成することが行われている。この方式では、高速気流を利用して燃焼室の中央へ火花放電を誘導し、初期火炎を大きくすることが可能になるが、火花放電が電極の側方へ流れ、接地電極の凸部の根元部に達するおそれがある。その場合、火花放電が接地電極の被覆されていない側面に到達して、電極が消耗しやすくなるだけでなく、高温雰囲気下で貴金属材料の酸化が進み、あるいは熱応力が繰り返し加わることにより、貴金属被覆層が電極母材から剥離するおそれがあった。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、接地電極に設けた凸部を貴金属材料で被覆した構成において、火花放電による消耗を抑制すると共に、貴金属材料の剥離を防止して、耐消耗性と耐剥離性とを兼ね備えた、長寿命なスパークプラグとその製造方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
筒状の取付金具（２）の内側に保持される長軸状の中心電極（３）と、
該中心電極と上記取付金具との間に介設される絶縁碍子（４）と、
上記取付金具の先端側に固定され、上記中心電極と対向する先端対向部（５１）を有する接地電極（５）と、
該先端対向部に設けられ、上記中心電極側の対向部表面（５１１）から軸方向（Ｘ）に突出して、上記中心電極の先端部（３１）との間に火花放電ギャップ（Ｇ）を形成する凸部（５２）と、
上記凸部の表面を覆う貴金属被覆層（６）と、を備えるスパークプラグ（１）において、
該貴金属被覆層は、上記凸部の突出端面（５３）を覆う端面被覆層（６１）と、上記突出端面に続く上記凸部の側面（５４）の少なくとも一部を覆う側面被覆層（６２）とを有しており、
該側面被覆層は、上記突出端面と反対側に位置する付根部（６３）が、上記先端対向部内に埋設されていると共に、上記付根部の少なくとも一部が上記対向部表面に沿って外側へ延出して、延設部（６４）を形成している、スパークプラグにある。

本発明の他の態様は、上記スパークプラグを製造する方法であって、
板状の上記先端対向部に、上記貴金属被覆層となる板状の貴金属チップを抵抗溶接し、該貴金属チップの少なくとも一部を上記先端対向部に埋設させる第１工程と、
上記貴金属チップが埋設された部位において、上記先端対向部の一部を上記対向部表面側へ押出加工して、上記端面被覆層と上記側面被覆層とで被覆された上記凸部を形成すると共に、上記側面被覆層の上記付根部から上記対向部表面に沿って外側へ延出する上記延設部を一体的に形成する第２工程と、を備えるスパークプラグの製造方法にある。
なお、括弧内の符号は、参考のために付したものであり、本発明はこれら符号により限定されるものではない。

上記構成のスパークプラグによれば、貴金属被覆層の端面被覆層と側面被覆層が、それぞれ接地電極の凸部の突出端面と側面を覆っており、凸部の表面全体が被覆されているので、耐消耗性が向上する。また、側面被覆層の付根部とその外側に延出する延設部が、接地電極の先端対向部内に埋設されて、電極母材との界面の露出が最小限となり、高温による酸化や熱応力が加わることによる剥離を抑制して、耐剥離性を向上させる。

したがって、耐消耗性と耐剥離性とを兼ね備えた、長寿命なスパークプラグを実現することができる。そして、このようなスパークプラグは、接地電極の先端対向部内に金属チップの少なくとも一部を埋設させた接合体を、第１工程で形成した後、第２工程で凸部となる先端対向部の一部を押出加工することで、凸部を被覆する端面被覆層及び側面被覆層と共に、付根部の少なくとも一部から延出する延設部を一体的に形成することができる。

実施形態１における、スパークプラグの全体構成を示す縦断面図。実施形態１における、スパークプラグの主要部構成を示す斜視図。実施形態１における、接地電極の先端対向部構成を示す断面図。実施形態１における、接地電極の先端対向部構成を示す平面図で、図２のIV−IV線断面図。実施形態１における、接地電極に凸部及び貴金属被覆層を形成するための第１工程である接合工程を説明する断面図。実施形態１における、接地電極に凸部及び貴金属被覆層を形成するための第２工程である加工工程を説明する断面図。実施形態１における、接地電極の先端対向部における延設部の効果を説明するための主要部斜視図。実施形態１における、延設部の長さと剥離率の関係を示す図。実施形態２における、接地電極の先端対向部構成を示す要部断面図。実施形態３における、接地電極の先端対向部構成を示す平面図。実施形態４における、接地電極の先端対向部構成を示す平面図。実施形態５における、接地電極の先端対向部構成を示す平面図。実施形態６における、接地電極の先端対向部構成を示す平面図。実施形態７における、接地電極の先端対向部構成を示す平面図。実施形態８における、接地電極の先端対向部構成を示す平面図。実施形態９における、接地電極の先端対向部構成を示す平面図。実施形態１０における、接地電極の先端対向部構成を示す平面図。

（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグに係る実施形態１について、図面を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、スパークプラグ１は、筒状の取付金具２と、その内側に保持される長軸状の中心電極３と、中心電極３と取付金具２との間に介設される筒状の絶縁碍子４と、取付金具２の先端側に固定される接地電極５を備えている。接地電極５は、絶縁碍子４の先端側に突出する中心電極３と対向する先端対向部５１を有する。図１、図２において、スパークプラグ１は、同軸的に配置された取付金具２と中心電極３と絶縁碍子４の軸方向Ｘが、図の上下方向となり、中心電極３と接地電極５とが対向配置される先端側が、図の下端側となっている。

接地電極５の先端対向部５１には、中心電極３に向けて軸方向Ｘに突出する凸部５２が設けられ、凸部５２と中心電極３との間に、火花放電ギャップＧが形成される。接地電極５には、凸部５２の表面を覆って貴金属被覆層６が設けられる。貴金属被覆層６は、端面被覆層６１と側面被覆層６２とを有し、側面被覆層６２の付根部６３から外側に延出する延設部６４を有している。以下、各部の詳細について説明する。

内燃機関は、例えば自動車用エンジンであり、スパークプラグ１は、図示しないエンジン燃焼室に臨むシリンダヘッドの取付孔に取り付けられる。取付金具２は、先端側半部の外周に、図示しないシリンダヘッドへの取付用ネジ部２１を有し、基端側半部を、取付用ネジ部２１より外径が大きい大径部２２としている。取付金具２の大径部２２内には、絶縁碍子４の軸方向Ｘの中間部に設けた大径部４２が収納保持されており、大径部２２の上方において基端縁部２３を加締め固定して、気密シールしている。

絶縁碍子４の先端部４１は、取付金具２の先端開口よりも先端側に突出して位置する。絶縁碍子４は、軸方向Ｘに貫通する軸孔４３を有し、その先端側に中心電極３を収納している。中心電極３の大径の基端部３２は、軸孔４３の内周に設けたテーパ状の段差面上に支持され、テーパ状の先端部３１は、絶縁碍子４の先端部４１よりも、さらに先端側に突出して位置する。絶縁碍子４は、軸孔４３の基端側に端子金具７を収納しており、端子金具７と中心電極３の間には、導電性シール層７２、７３を介して抵抗体７１が設けられる。

端子金具７は、図示しない高電圧源に接続される。高電圧源は、例えば、点火コイルであり、車載バッテリに接続されて点火用高電圧を発生する。図示しない制御装置からの制御信号により高電圧源が駆動されると、端子金具７、導電性シール層７２、抵抗体７１、導電性シール層７３、を介して中心電極３へ高電圧が供給され、接地電極５との間に火花放電を生起する。

接地電極５は、全体がＬ字形に屈曲する板状体で、基端側が取付金具２の先端面に接合固定されている。接地電極５の先端側は、中心電極３の側方を軸方向Ｘに延び、中心電極３の先端部３１より先端側で内方へ屈曲して、軸方向Ｘと直交する方向（すなわち、図２に示す軸直方向Ｙ）に延びている。中心電極３の先端部（以下、適宜、中心電極先端部と称する）３１は、先端の柱状小径部３１１へ向けてテーパ状に縮径し、接地電極５の先端対向部５１には、柱状小径部３１１に対向する位置に、凸部５２が突出形成される。

先端対向部５１は、中心電極３側の表面を対向部表面５１１とし、中心電極３と反対側の表面を対向部裏面５１２としている。凸部５２は、先端対向部５１の母材の一部を、対向部裏面５１２から対向部表面５１１側へ突出させてなり、対向部裏面５１２には、凸部５２に対向する位置に凹部５５が形成される。凸部５２の表面には、その全面を覆って貴金属被覆層６が形成される。

中心電極３、接地電極５は、例えば、Ｎｉ（すなわち、ニッケル）を主成分として含むＮｉ基合金等の金属材料を母材として構成される。Ｎｉ基合金に添加される合金元素としては、Ａｌ（すなわち、アルミニウム）等が挙げられる。電極内部に、熱伝導性に優れた金属、例えば、Ｃｕ（すなわち、銅）又はＣｕ合金等の金属材料等からなる芯材を有して構成されていてもよい。中心電極３の柱状小径部３１１は、例えば、円柱状に成形された貴金属チップにて構成することができ、溶接等により中心電極３の先端に接合される。

接地電極５の凸部５２は、接地電極５の母材の一部を、例えば、円柱状又は円錐台状に突出させることにより、先端対向部５１と一体的に構成される。貴金属被覆層６は、例えば、薄板状に成形された貴金属チップを用いて、後述するように、凸部５２の成形と同時にその表面を覆う被覆層を形成することができる。柱状小径部３１１及び貴金属被覆層６に用いられる貴金属材料としては、例えば、Ｐｔ（すなわち、白金）、Ｉｒ（すなわち、イリジウム）、Ｒｈ（すなわち、ロジウム）等が挙げられ、これら貴金属から選ばれる少なくとも１種類を主成分として含む貴金属又は貴金属合金を、所望のチップ形状としたものを用いることができる。貴金属合金としては、Ｐｔ−Ｒｈ合金等が挙げられ、貴金属以外の金属を含む合金材料、例えば、Ｐｔ−Ｎｉ合金等を用いることもできる。

絶縁碍子４は、例えば、アルミナ等の絶縁性セラミックス材料を所定形状に成形後、焼成して得られるセラミックス焼結体からなる。また、取付金具２は、例えば、炭素鋼等の鉄鋼系材料からなる。

図３、図４に示すように、貴金属被覆層６は、凸部５２の突出端面５３を覆う端面被覆層６１と、突出端面５３に続く凸部５２の側面５４を覆う側面被覆層６２とを有する。凸部５２は、ここでは、円柱状としている。突出端面５３の径や凸部５２の突出高さは、例えば、対向する中心電極３の柱状小径部３１１の径や突出高さ等に応じて、所望の放電特性が得られるように、適宜設定することができる。このとき、貴金属被覆層６を含む凸部５２の先端（すなわち、端面被覆層６１の表面）と、中心電極先端部３１に設けた柱状小径部３１１との間において、所定の火花放電ギャップＧ（例えば、図１参照）が形成される。

端面被覆層６１は、ここでは、凸部５２の突出端面５３を所定厚さで覆う円板状であり、円筒状の側面被覆層６２に接続している。側面被覆層６２は、凸部５２の側面５４の外周全面を所定厚さで覆い、凸部５２の根元部（すなわち、突出端面５３と反対側の端部）に達している。側面被覆層６２の付根部６３（すなわち、凸部５２の根元部を被覆する端部）は、先端対向部５１内に埋設されている。付根部６３は、少なくとも対向部表面５１１より内方に位置していればよく、先端対向部５１内における電極母材との接合性が向上する。さらに、側面被覆層６１は、付根部６３の少なくとも一部が、凸部５２の外側へ対向部表面５１１に沿って軸直方向Ｙに延出して、延設部６４を形成している。

本形態では、延設部６４は、凸部５２の全周を取り囲むように、概略一定幅で設けられる。このとき、延設部６４の幅は、対向部表面５１１において凸部５２の径方向（すなわち、軸直方向Ｙ）に延出する長さ（以下、延出長さと称する）Ｌであり、その最大長さを、最大延出長さＬｍとする。本形態では、延出長さＬは一定であり、最大延出長さＬｍと等しい（すなわち、延出長さＬ＝最大延出長さＬｍ）。最大延出長さＬｍは、任意に設定することができ、好適には、最大延出長さＬｍが、０．０７ｍｍ以上となるように、延設部６４が形成されることが好ましい。延設部６４の最大延出長さＬｍが、０．０７ｍｍ以上であると、電極母材に埋設されている電極母材との界面の面積が増大して剥離につながる亀裂の進展割合が相対的に抑えられることや、燃焼ガスに晒される部分が最小限となることにより、酸化の進行が抑制され、耐剥離性が向上する。

また、延設部６４は、少なくとも一部が先端対向部５１内に埋設されていることが望ましい。本形態では、先端対向部５１内に埋設される付根部６３を、凸部５２の径方向外方へ所定厚さで延出して、延設部６４を形成しており、延設部６４の表面は、先端対向部５１の表面と面一となっている（例えば、図３参照）。これにより、延設部６４の全体が、先端対向部５１に埋設され、電極母材と接する界面の面積が増加して剥離につながる亀裂の進展割合が相対的に抑えられ、耐剥離性がより向上する。

貴金属被覆層６の厚さは、任意に設定することができる。端面被覆層６１と側面被覆層６２と延設部６４の厚さは、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。端面被覆層６１は、中心電極先端部３１と対向して、主たる放電面となる部分であり、所定の火花放電ギャップＧを形成して耐消耗性が確保できる十分な厚さに設定されるのがよい。側面被覆層６２は、端面被覆層６１と同等ないししそれ以下の厚さに設定され、凸部５２の側面５４の全体を被覆して耐消耗性を向上させる。好ましくは、耐消耗性を確保できる範囲で、側面被覆層６２をより薄く形成することで、貴金属の使用量を低減することができる。

延設部６４の厚さは、例えば、端面被覆層６１と同等ないししそれ以下の厚さとし、延設部６４の形成範囲や最大延出長さＬｍに応じて、適宜設定することができる。延設部６４の厚さが厚くなり、先端対向部５１に埋設される界面の面積が増加することで剥離につながる亀裂の進展割合が相対的に抑えられ、耐剥離性が向上する。延設部６４は、径方向の全長において一定厚さとすることができ(例えば、図３参照)、あるいは径方向における厚さが一定でなくてもよく、例えば、延設部６４厚さが、付根部６３側から径方向の外側へ向けて徐々に薄くなるように形成してもよい。凸部５２の周方向においても同様であり、全周で一定厚さとしても厚さを変更してもよい。

次に、図５、図６を参照して、凸部５２とその周囲を覆う貴金属被覆層６を形成する方法について説明する。まず、図５に示すように、第１工程である接合工程において、接地電極５の先端対向部５１に、貴金属被覆層６となる貴金属チップ６Ａを接合する。次いで、図６に示すように、第２工程である加工工程において、先端対向部５１と貴金属チップ６Ａの接合部を押出加工して、凸部５２を形成すると共に、その全体を覆う貴金属被覆層６を形成する。

具体的には、図５の上図に示すように、平板状の先端対向部５１の対向部表面５１１が図の上面となるように配置し、対向部表面５１１の所定位置（すなわち、凸部５２形成位置）に重ねて、円板状の貴金属チップ６Ａを載置する。その後、図５の下図に示すように、例えば、抵抗溶接により、貴金属チップ６Ａを対向部表面５１１に接合する。溶接には、公知の抵抗溶接機が用いられ、例えば、図示しない一組の電極間に、貴金属チップ６Ａと先端対向部５１を挟持し、加圧状態で所定の電流を流すことにより、貴金属チップ６Ａと対向部表面５１１とを溶融させて接合する。

第１工程では、貴金属チップ６Ａ及び対向部表面５１１が軟化溶融することにより、貴金属チップ６Ａが対向部表面５１１より内方の先端対向部５１内に埋設される。このときの埋設量は、抵抗溶接時の加圧量や電流量等を調整することで、任意に制御することができる。なお、接合後の第２工程においても、金属チップ６Ａの埋設量を調整可能であり、第１工程後において、貴金属チップ６Ａの全体が先端対向部５１内に埋設されている必要は、必ずしもない。

また、第１工程の前後で、貴金属チップ６Ａは、軟化溶融により径が拡がり又は厚さが薄くなる傾向にあるので、この寸法変化を見込んで、凸部５２や貴金属被覆層６の最終形状に対する貴金属チップ６Ａの形状や寸法を設定するとよい。一例として、凸部５２の直径が０．７ｍｍ程度、高さが０．６ｍｍ程度であり、貴金属被覆層６の端面被覆層６１の厚さが０．２ｍｍ程度であるとき、貴金属チップ６Ａとしては、例えば、抵抗溶接前の寸法が、直径が０．９ｍｍ程度、厚さが０．２５ｍｍ程度のものを用いることができる。このような貴金属チップ６Ａの抵抗溶接後の寸法は、例えば、直径が１．１ｍｍ程度、厚さが０．２ｍｍ程度である。また、貴金属チップ６Ａが接合される接地電極５の先端対向部５１は、例えば、幅が２．６ｍｍ程度、厚さが１．４ｍｍ程度である。

次いで、図６の上図に示すように、押出加工機８の上型８１と下型８２の間に、貴金属チップ６Ａが接合された接地電極５を配置する。押出加工機８は公知の構成であり、パンチ８１１が上下動可能な貫通穴８１２を有する板状の上型８１と、凸部５２に対応する円形断面形状の空間部８３を有するブロック状の下型８２とを備え、パンチ８１１と空間部８３とが対向している。下型８２は、空間部８３の端面を形成する可動ピン８２１が、空間部８３の側面を形成する貫通穴８２２に対して摺動可能に配置されており、貴金属被覆層６を含む凸部５２の突出高さを調整可能となっている。

図６の上図において、接地電極５の先端対向部５１を、対向部表面５１１側を下向きとして挿入し、貴金属チップ６Ａが空間部８３に臨むように、上型８１と下型８２の間に保持する。貴金属チップ６Ａは、空間部８３より大径であり、貴金属チップ６Ａの外周部は、空間部８３の外側の下型８２表面に当接している。その後、図６の下図に示すように、貫通穴８１２の内周面をガイド面としてパンチ８１１を下降させて、対向部裏面５１２側から押圧し、先端対向部５１の電極母材を対向部表面５１１側へ押出加工する。

これにより、貴金属チップ６Ａの外周部を除く部分とその背面側の電極母材が、空間部８３内に押出されて凸部５２が形成されると同時に、貴金属被覆層６の端面被覆層６１、側面被覆層６２が形成される。また、貴金属被覆層６の外周部の全体が、先端対向部５１内に埋設され、付根部６３とその外側の延設部６４が形成される。このとき、端面被覆層６１と延設部６４の厚さは、押出加工前の貴金属チップ６Ａの厚さと同等である（例えば、０．２ｍｍ程度）。また、側面被覆層６２の厚さは、凸部５２の突出高さに応じて変化する。つまり、突出高さが大きいほど、パンチ８１１による押出量が大きくなり、貴金属チップ６Ａの塑性変形量が大きくなって、厚さが薄くなる。上述した凸部５２の高さ（例えば、０．６ｍｍ程度）であるとき、側面被覆層６２の厚さは、例えば、０．１ｍｍ程度であり、凸部５２の半径（例えば、０．３５ｍｍ程度）の約３０％となる。

このようにして、図３、図４に示したように、貴金属被覆層６で凸部５２の全体が被覆された接地電極５が形成される。貴金属被覆層６は、付根部６３とその外側の延設部６４が凸部５２の全周に形成されており、対向部表面５１１と面一になるように全体が電極母材に埋設されている。

したがって、図７に示すように、燃焼室内に高速の混合気流Ｆが形成される場合においても、貴金属被覆層６の剥離を抑制する効果が得られる。すなわち、中心電極３と接地電極５との間に高電圧を印加したとき、通常は、貴金属チップからなる柱状小径部３１１と、貴金属被覆層６の端面被覆層６１との間で、火花放電が発生する。ただし、図中に点線で示すように、混合気流Ｆにより、火花放電が側方に流れやすくなり、さらに高速化すると、図中に実線で示すように、大きく側方に流されて、火花放電が貴金属被覆層６の付根部６３に到達するおそれがある。このような場合でも、本形態の構成によれば、側面被覆層６２の付根部６３から、さらに外側に延設部６４が形成されているので、電極母材の消耗が抑制される。また、付根部６３と延設部６４の全体が先端対向部５１に埋設されて、接合力が向上する上に、電極母材との界面の露出が最小限となり、燃焼ガスに直接晒されにくいので、酸化や熱応力による剥離を抑制することができる。

（試験例）
上記実施形態１のスパークプラグ１について、以下の方法で、接地電極５の貴金属被覆層６の耐剥離性を評価した。スパークプラグ１は、貴金属被覆層６に設けた延設部６４の延出長さＬを０〜０．２ｍｍの範囲で変更したものを用いた（すなわち、０．０３ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ）。
これらスパークプラグ１を、公知の冷熱サイクル試験ベンチを用いて、冷熱ストレスならびに耐酸化性に対する評価を行った。この冷熱サイクル試験ベンチは、スパークプラグ１を規定の温度に制御・保持することができる。今回の試験条件は、１５０℃と１０００℃を交互に繰り返し各６分間ずつを１サイクルとした条件を適用した。サイクル数は、２００サイクルとした。評価サンプルは、冷熱試験後に、接地電極５の縦断面（すなわち、図３に示す断面）を観察し、下記式１により剥離長さ率を算出して、剥離長さ率が４０％以下となるものを良品、４０％を超えるものを不良品とした。
式１：剥離長さ率＝［（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ０］×１００（単位：％）
式中、Ｌ０は、貴金属被覆層６の軸直方向Ｙの全長であり、Ｌ１は、軸直方向Ｙの両端部の一方における剥離長さであり、Ｌ２は、軸直方向Ｙの両端部の他方における剥離長さである。評価サンプルは同一延出長さ品各２０個評価した。

図８に試験結果を示すように、延設部６４の延出長さＬが０のとき、すなわち延設部６４を有していない場合は、評価サンプル２０個中２０個が剥離長さ率４０％を超える不良品となり、剥離率は１００％であった。これに対して、延設部６４を形成することで耐剥離性が大きく向上し、例えば、延出長さＬが０．０３ｍｍで、剥離率は５％（すなわち、２０個中１個が不良品）まで急減した。さらに、延出長さＬが０．０７ｍｍ以上では、２０個すべてが剥離長さ率４０％以下の良品となり、剥離率は０％であった。したがって、好適には、延設部６４の延出長さＬを０．０７ｍｍ以上とするのがよく、剥離を確実に抑制することができる。これは、延設部６４を設けることで、埋設される界面の面積が増加し、冷熱ストレスによる亀裂の進展割合が緩和されて、耐剥離性が向上したものと推察される。

次に、接地電極５の先端対向部５１の他の構成例を、実施形態２〜実施形態１０として図面により説明する。スパークプラグ１の各部の基本構成は、実施形態１と同様であり、説明を省略する。

（実施形態２）
図９に実施形態２として示すように、接地電極５において、貴金属被覆層６の付根部６３に続く延設部６４は、少なくとも一部が、先端対向部５１に埋設されていればよい。具体的には、延設部６４の厚さｔに対する埋設部分の厚さｔ１の割合が、１０％以上であればよく、延設部６４の表面の一部（例えば、端面被覆層６１側に位置する表面）が、対向部表面５１１の外側（すなわち、図の上側）に露出していてもよい。これは、耐剥離性の向上には、上記図８に示したように、延設部６４の延出長さＬが重要であり、電極母材との対向部表面５１１と平行な界面が埋設されていることで、耐剥離性を向上させる十分な効果が得られるためと推察される。好適には、延設部６４の厚さｔに対する埋設部分の厚さｔ１の割合が、３０％以上となるようにするとよい。

（実施形態３）
図１０に実施形態３として示すように、接地電極５において、貴金属被覆層６の付根部６３に続く延設部６４は、少なくとも一部に設けられていればよい。また、延設部６４の幅（すなわち、延出長さＬ）は、一定でなくともよい。具体的には、付根部６３の外周に、円形の外形を有する延設部６４を、円形の端面被覆層６１に対して偏芯させて配置し、延設部６４の延出長さＬが徐々に変化するようにする。このとき、好適には、延出長さＬが最小となる位置を、燃焼室内の混合気流Ｆを受ける側に設け、混合気流Ｆと反対側において、最大延出長さＬｍとなるようにするとよい。このような延設部６４は、貴金属被覆層６となる円形の貴金属チップ６Ａを先端対向部５１に積層する際に、凸部５２に対して偏芯配置することで、容易に作製することができる。

上記図７に示したように、混合気流Ｆにより火花放電が側方に流れると、混合気流Ｆと反対側に膨らんで、付根部６３に到達する。そこで、混合気流Ｆと反対側において、延設部６４を設け、延出長さＬをより大きくすることで、剥離を抑制する同様の効果が得られる。この場合も、好ましくは、最大延出長さＬｍを０．０７ｍｍ以上とするとよい。本形態では、混合気流Ｆを受ける側において、延設部６４を小さくし、反対側でより大きくなるので、貴金属使用量を低減しながら耐剥離性を向上可能になる。

（実施形態４）
図１１に実施形態４として示すように、接地電極５において、貴金属被覆層６の付根部６３に続く延設部６４を、混合気流Ｆと反対側の半部にのみ設けることもできる。ここでは、延設部６４の外形を半円弧状として、延出長さＬが徐々に変化し、混合気流Ｆと反対側の位置において最大延出長さＬｍとなるようにしている。この場合には、貴金属使用量をさらに低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。

（実施形態５）
図１２に実施形態５として示すように、実施形態４と同様の外形が半円弧状の延設部６４を、混合気流Ｆを受ける側の半部とこれと反対側の半部に設けることもできる。このとき、延設部６４は、全体が楕円形状の外形となり、延出長さＬが徐々に変化して、混合気流Ｆを受ける側、及びこれと反対側の位置において、最大延出長さＬｍとなるようにしている。この場合には、燃焼室内の混合気流Ｆに対して、スパークプラグ１の取付方向が一方向に制限されないので、取付作業性が良好となる。また、延設部６４を混合気流Ｆの流れ方向に配置することで、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。

（実施形態６）
図１３に実施形態６として示すように、接地電極５において、貴金属被覆層６の付根部６３に続く延設部６４を、矩形の外形とすることもできる。ここでは、延設部６４の外形を、一辺の長さが端面被覆層６１の径と同等長さの正方形とし、付根部６３の外周の４箇所から径方向外方に三角形状をなして延出し、三角形の頂点位置において最大延出長さＬｍとなるようにしている。この場合には、スパークプラグ１の取付作業性がより良好となり、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。

（実施形態７）
図１４に実施形態７として示すように、接地電極５において、貴金属被覆層６の付根部６３に続く延設部６４の外形は、円形や矩形に限らず、変形形状とすることができる。ここでは、延設部６４の外形を花弁状として、混合気流Ｆと反対側の位置から付根部６３の外周の３／４程度を取り囲むように配置している。この場合も、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。

（実施形態８）
図１５に実施形態８として示すように、接地電極５において、貴金属被覆層６の付根部６３に続く延設部６４を、混合気流Ｆと反対側の一部にのみ設けることもできる。ここでは、延設部６４の外形を円弧状として、延出長さＬが徐々に変化し、混合気流Ｆと反対側の位置において最大延出長さＬｍとなるようにしている。この場合には、貴金属使用量をさらに低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。

（実施形態９）
図１６に実施形態９として示すように、実施形態８と同様の外形が円弧状の延設部６４を、混合気流Ｆを受ける側の一部とこれと反対側の一部の２箇所に設けることもできる。このとき、混合気流Ｆを受ける側及びこれと反対側の位置において、最大延出長さＬｍとなるように、延出長さＬが徐々に変化する。この場合には、取付作業性が良好となり、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。

（実施形態１０）
図１７に実施形態１０として示すように、実施形態８と同様の外形が円弧状の延設部６４を、付根部６３の外周の４箇所に設けることもできる。このとき、外周の４箇所において、最大延出長さＬｍとなるように、延出長さＬが徐々に変化する。この場合は、スパークプラグ１の取付性がより良好となり、貴金属使用量を低減しつつ、剥離を効率よく抑制することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を超えない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、貴金属被覆層６の側面被覆層６１が、凸部５２の外周全面を覆う構成について説明したが、必ずしも外周全面を覆っていなくてもよい。例えば、側面被覆層６１の付根部６３が、凸部５２の外周の一部において、凸部５２の根元部に到達せず、先端対向部５１内に埋設されていなくてもよい。その場合も、好適には、混合気流Ｆと反対側において、付根部６３から外側に延設部６４を配置されることが望ましい。

また、上記実施形態では、延設部６４を含む貴金属被覆層６の外形を、円形、楕円形、変形円形又は矩形としたが、これら形状に限らず、三角形等の多角形状、又はそれらの組合わせ等、任意の形状とすることができる。また、貴金属被覆層６で被覆される凸部５２の形状も特に限定されず、円柱状、円錐台状の他、例えば、多角柱状、多角錐台状、又はそれらの組合わせ等とすることができる。また、中心電極３やその他のスパークプラグ１の各部構成も、適宜変更することができる。

１スパークプラグ
２取付金具
３中心電極
４絶縁碍子
５接地電極
５１先端部
５２凸部
６貴金属被覆層
６１端面被覆層
６２側面被覆層
６４延設部

Claims

筒状の取付金具（２）の内側に保持される長軸状の中心電極（３）と、
該中心電極と上記取付金具との間に介設される絶縁碍子（４）と、
上記取付金具の先端側に固定され、上記中心電極と対向する先端対向部（５１）を有する接地電極（５）と、
該先端対向部に設けられ、上記中心電極側の対向部表面（５１１）から軸方向（Ｘ）に突出して、上記中心電極の先端部（３１）との間に火花放電ギャップ（Ｇ）を形成する凸部（５２）と、
上記凸部の表面を覆う貴金属被覆層（６）と、を備えるスパークプラグ（１）において、
該貴金属被覆層は、上記凸部の突出端面（５３）を覆う端面被覆層（６１）と、上記突出端面に続く上記凸部の側面（５４）の少なくとも一部を覆う側面被覆層（６２）とを有しており、
該側面被覆層は、上記突出端面と反対側に位置する付根部（６３）が、上記先端対向部内に埋設されていると共に、上記付根部の少なくとも一部が上記対向部表面に沿って外側へ延出して、延設部（６４）を形成している、スパークプラグ。
上記側面被覆層は、上記側面の外周全面を覆って設けられる、請求項１に記載のスパークプラグ。
上記延設部は、上記付根部の外周全周に設けられる、請求項２に記載のスパークプラグ。
上記延設部は、上記付根部の外周の一箇所又は複数箇所に設けられる、請求項２に記載のスパークプラグ。
上記延設部は、上記対向部表面における最大延出長さ（Ｌｍ）が、０．０７ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
上記延設部の表面は、上記対向部表面と面一である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
上記凸部は、上記接地電極の母材の一部からなり、円柱状又は円錐台状の突出形状を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
請求項１〜７のいずれか１項に記載のスパークプラグを製造する方法であって、
板状の上記先端対向部に、上記貴金属被覆層となる板状の貴金属チップを抵抗溶接し、該貴金属チップの少なくとも一部を上記先端対向部に埋設させる第１工程と、
上記貴金属チップが埋設された部位において、上記先端対向部の一部を上記対向部表面側へ押出加工して、上記端面被覆層と上記側面被覆層とで被覆された上記凸部を形成すると共に、上記側面被覆層の上記付根部から上記対向部表面に沿って外側へ延出する上記延設部を一体的に形成する第２工程と、を備えるスパークプラグの製造方法。