JP6926894B2 - 点火プラグ及び点火プラグの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、点火プラグに関する。

ガソリンエンジン等の内燃機関には、点火プラグが取り付けられており、該点火プラグに備わる互いに対向する中心電極と接地電極との間で放電火花を生じさせることにより、内燃機関の燃焼室内に存在する混合気に着火できるよう構成されている。この点火プラグに関して、例えば特許文献１に記載される点火プラグがある。この点火プラグは、中心電極の中心線が、点火プラグの中心線から偏心した位置にあり、且つ、点火プラグの中心線と平行となっている。また、中心電極の先端に取り付けられる中心電極側チップの中心軸線が中心電極の中心線に対し傾いており、接地電極（側方電極に該当）の先端内側に取り付けられた接地電極側チップの中心軸線が点火プラグの中心線に対して傾いている。そして、中心電極側チップと接地電極側チップとは、点火プラグの中心線を挟んで互いに対向しているとともに、それぞれの中心軸線が互いに合致している。

特開２００５−３３９９８１号公報

引用文献１に記載される点火プラグにおいて、中心電極先端部は、円環状をなす絶縁碍子先端面から円柱状のまま所定量突出しており、かつ、徐々に小径となるテーパ部が形成されている。そして円柱状の中心電極側チップが、該テーパ部の小径側となる先端に取り付けられている。このとき、中心電極先端部に形成されるテーパ部は、略円錐形をなしている。ところで、一般的に流通している点火プラグの中心電極先端部は円柱状であることから、先端部に略円錐形のテーパ部が形成される中心電極は一般的な形状であるとは言い難い。このため、円柱状の中心電極の製造コストと比較して、先端部に略円錐形のテーパ部が形成される中心電極の製造コストは高くなる懸念がある。このため、中心電極の製造コストの高騰を抑えるために、中心電極の先端部は円柱状であることが望ましい。ただし、中心電極の先端部が円柱状である場合、その先端部に中心電極側チップが取り付けられても、中心電極側チップと、点火プラグの中心線に対して傾いた接地電極側チップとが互いに対向することはない。

この対策として、円柱状の一部を加工した台座を中心電極と中心電極側チップとの間に介在させることが考えられる。具体的には、主体金具から露出した中心電極の端部に台座が形成される。台座の端面には、接地電極側チップの端面と対向するように傾斜した傾斜面が形成され、その傾斜面に中心電極側チップを取り付けることが考えられる。

このとき、仮に台座が円柱状であった場合、台座に形成された傾斜面は楕円状であることが想定される。この楕円状の傾斜面に円柱状の中心電極側チップがレーザ溶接されると、楕円状の傾斜面の長径側と短径側とで、中心電極側チップと台座との溶融部における溶融状態が異なることになる。具体的には、楕円状の傾斜面における長径側の溶融部は、楕円状の傾斜面における短径側の溶融部と比較して、台座を構成する金属が多く含まれることになる。この場合、楕円状の傾斜面における長径側の溶融部と、短径側の溶融部と、で熱膨張係数に差異が生じるおそれがある。つまり、中心電極側チップと台座の傾斜面とを接合する溶融部に温度変化が生じることで発生する内力（熱応力）の大きさが、楕円状の傾斜面における長径側の溶融部と、短径側の溶融部と、で異なる（中心電極側チップと台座の傾斜面とを接合する溶融部に温度変化が生じることで発生する熱応力は、不均一であると換言してもよい）おそれがある。このため、主体金具から露出した中心電極の端部に形成された円柱状の台座の端面に中心電極チップをレーザ溶接した上記の点火プラグが内燃機関に搭載された場合には、内燃機関内で可燃混合気を燃焼するたび、中心電極側チップと台座の傾斜部とを接合する溶融部に対して熱応力が不均一に生じることになる。したがって、溶融部において、特に強い熱応力が発生する部分の接合強度は内燃機関内で可燃混合気が燃焼するたび低下することになり、その結果、中心電極側チップが中心電極のテーパ部から剥離する可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、接地電極側チップの中心軸線と、中心電極側チップの中心軸線とが、主体金具の中心軸線に対して傾いており、且つ、中心電極側チップと中心電極との間に台座が介在する構成において、中心電極側チップが、内燃機関内で繰り返し混合気が燃焼されることで生じる温度変化により台座から剥離することを抑制可能な点火プラグを提供することにある。

第１の発明は、内燃機関に搭載される点火プラグであって、筒状の主体金具と、一端側が前記主体金具に固定され、他端側の一部が前記主体金具の中心軸線に近づくように傾斜した傾斜部を形成している接地電極と、前記接地電極の前記傾斜部に接合された接地電極側チップと、前記主体金具の内部に収納され、一端が前記主体金具から露出して延びる中心電極と、楕円柱状であり、短径方向が前記接地電極側チップの方を向くように配置され、前記中心電極の前記主体金具から露出した前記中心電極の端部に形成され、端面が前記中心軸線に対して短径方向に傾斜した傾斜面を形成している台座と、前記台座の前記傾斜面にレーザ溶接された円柱状の中心電極側チップと、を備え、前記接地電極側チップと、前記中心電極側チップとは端面同士が互いに対向している。

本点火プラグの接地電極には、一端側が主体金具に固定され、他端側の一部が主体金具の中心軸線に近づくように傾斜した傾斜部が形成されている。そして、傾斜部には、接地電極側チップが接合されている。一方で、主体金具から露出した中心電極の端部に形成された台座の端面には、主体金具の中心軸線に対して傾斜した傾斜面が形成されており、この傾斜面には中心電極側チップがレーザ溶接されている。そして、接地電極側チップと、中心電極側チップとは端面同士が互いに対向している。つまり、接地電極側チップの中心軸線と、中心電極側チップの中心軸線とは、主体金具の中心軸線に対して傾いているといえる。

上記点火プラグにおいて、仮に中心電極側チップがレーザ溶接される台座が円柱状である場合、台座に形成される傾斜面は楕円状であることが想定される。台座の楕円状の傾斜面に円柱状の中心電極側チップがレーザ溶接されると、楕円状の傾斜面の長径側と短径側とで、中心電極側チップと台座との溶融部における溶融状態が異なることになる。具体的には、楕円状の傾斜面における長径側の溶融部は、楕円状の傾斜面における短径側の溶融部と比較して、台座を構成する金属が多く含まれることになる。これにより、楕円状の傾斜面における長径側の溶融部と、短径側の溶融部と、で熱膨張係数に差異が生じるおそれがある。つまり、中心電極側チップと台座の傾斜面とを接合する溶融部に温度変化が生じることで発生する熱応力の大きさは、楕円状の面における長径側の溶融部と、短径側の溶融部と、で異なる。このため、主体金具から露出した中心電極の端部に形成された台座の端面に形成された傾斜面に中心電極側チップを取り付けた上記の点火プラグが内燃機関に搭載された場合には、内燃機関内で可燃混合気が燃焼されるたび、中心電極側チップと台座の傾斜面とを接合する溶融部に対して熱応力が不均一に生じることになる。したがって、溶融部において、特に強い熱応力が発生する部分の接合強度は、内燃機関内で可燃混合気が燃焼するたび低下することになり、その結果、中心電極側チップが台座に形成される傾斜面から剥離する可能性がある。

この対策として、本点火プラグに備わる台座は楕円柱状であり、短径方向が接地電極側チップの方を向くように配置され、中心電極側チップがレーザ溶接される側の端面には中心軸線に対して短径方向に傾斜している傾斜面が形成されている。これにより、台座に形成される傾斜面を真円状に近づけることができ、台座と、中心電極側チップとをレーザ溶接した際に、中心電極側チップと中心電極との溶融状態の均一化を図ることができる。ひいては、本点火プラグが内燃機関に搭載された場合に、内燃機関内で可燃混合気が燃焼されることで、中心電極側チップと台座の傾斜面とを接合する溶融部に発生する熱応力の均一化を図ることができるので、中心電極側チップが台座から剥離することを抑制する事ができる。

第２の発明は、内燃機関に搭載される点火プラグであって、筒状の主体金具と、一端側が前記主体金具に固定され、他端側の一部が前記主体金具の中心軸線に近づくように傾斜した傾斜部を形成している接地電極と、前記接地電極の前記傾斜部に接合された接地電極側チップと、前記主体金具の内部に収納され、一端が前記主体金具から露出して延びる中心電極と、円柱状であり、前記主体金具から露出した前記中心電極の端部に形成された台座と、楕円柱状であり、短径方向が前記接地電極側チップの方を向くように配置され、端面が自身の軸線に対して短径方向に傾斜した傾斜面を形成しており、前記傾斜面が前記台座にレーザ溶接された中心電極側チップと、を備え、前記接地電極側チップと、前記中心電極側チップとは端面同士が互いに対向している。

上記構成によれば、台座は、円柱状であり、主体金具から露出した中心電極の端部に形成されている。そして、中心電極側チップは、楕円柱状であり、短径方向が接地電極側チップの方を向くように配置され、端面が自身の軸線に対して短径方向に傾斜した傾斜面を形成しており、傾斜面が台座にレーザ溶接されている。これにより、中心電極側チップに形成される傾斜面を真円状に近づけることができ、台座と、中心電極側チップとをレーザ溶接した際に、中心電極側チップと中心電極との溶融状態の均一化を図ることができる。

ここで、上記第１の発明では、主体金具の中心軸線に対して傾斜した台座の傾斜面に沿ってレーザ溶接を行う必要がある。これ対して、上記構成によれば、中心電極側チップに傾斜面が形成されており、台座には傾斜面を形成する必要がない。このため、従来と同様に中心軸線に垂直な台座の面に沿ってレーザ溶接を行うことができ、レーザ溶接を容易に行うことができる。

本実施形態に係る点火プラグの半断面図である。 図１におけるαの要部拡大図である。 比較例に係る円柱状の台座に形成される傾斜面と中心電極側チップとの接合状態を複数の視点から示した図である。 比較例に係る円柱状の台座に形成される傾斜面と中心電極側チップとの溶融部の溶融状態を示した模式図である。 本実施形態に係る楕円柱状の台座に形成される傾斜面と中心電極側チップとの接合状態を複数の視点から示した図である。 中心電極側チップの曲げ強度試験の様子を示した模式図である。 中心電極側チップの曲げ強度試験の結果を示した図である。 台座の長径と短径、及び台座の傾斜角度を示した模式図である。 点火プラグの変更例を示した斜視図である。 図９の変更例の要部拡大図である。 図９の変更例に係る円柱状の台座と中心電極側チップに形成される傾斜面との接合状態を複数の視点から示した図である。 中心電極側チップの製造方法を示した斜視図である。 点火プラグの他の変更例を示した要部拡大図である。

図１に、内燃機関１０に取り付けられる点火プラグ１の半断面図を示す。この点火プラグ１には、金属からなる略円筒状の主体金具１１が備わっている。

主体金具１１の外周縁部には、内燃機関１０の燃焼室１０Ｂを形成するシリンダヘッド１０Ａの壁部に主体金具１１を取付ける際に用いられる、プラグレンチを係合させるための外周が六角形状の工具係合部１１３が設けられている。主体金具１１において工具係合部１１３よりも燃焼室１０Ｂ側（先端側とする）には、点火プラグ１をシリンダヘッド１０Ａの壁部に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１１６が形成されている。

主体金具１１の内部には、絶縁碍子１２が挿入されている。絶縁碍子１２は、主体金具１１の内周縁部に形成された内径が先端側ほど小さくなる支持部１１７により支持されている。また、工具係合部１１３における燃焼室１０Ｂ側とは反対側（後端側とする）の端部（主体金具１１の後端部）に形成された加締め部１１４により、絶縁碍子１２は固定されている。

絶縁碍子１２の内周には略円柱状の中心電極１４が保持されている。また、主体金具１１の先端側に突出し、中心電極１４の先端側と所定の放電ギャップを隔てるように対向して配置された接地電極１３が設けられている。

図２に中心電極１４及び接地電極１３の要部拡大断面図を示す。ここで要部とは図１のαに示された領域をさす。

接地電極１３の一端側は主体金具１１に固定され、他端を含む一部は主体金具１１の中心軸線ＡＸ１（中心電極１４の中心軸線と換言してもよい）に近づくように傾斜した傾斜部１３Ａが形成されている。そして、傾斜部１３Ａの内側となる面（傾斜部１３Ａにおいて中心電極１４が存在する側の面）には、接地電極側チップ１３Ｂが接合されている。

一方で、絶縁碍子１２の内周において保持されている中心電極１４は、その先端部が絶縁碍子１２から露出している（中心電極１４の先端部は、主体金具１１から露出しているとも換言してもよい）。そして、絶縁碍子１２から露出した中心電極１４の先端部には台座１４Ａが形成されており、台座１４Ａの端面には、主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に対して傾斜した傾斜面１４Ｃ（図５参照）が形成されている。そして、該傾斜面１４Ｃには円柱状の中心電極側チップ１４Ｂがレーザ溶接されている。この接地電極側チップ１３Ｂと、中心電極側チップ１４Ｂと、は互いに対向している。つまり、接地電極側チップ１３Ｂの中心軸線ＡＸ２と、中心電極側チップ１４Ｂの中心軸線ＡＸ３と、は主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に対して傾いているといえる。また、本実施形態では、接地電極側チップ１３Ｂの中心軸線ＡＸ２と、中心電極側チップ１４Ｂの中心軸線ＡＸ３と、は同一軸線上に配置されている。

なお、台座１４ＡはＮｉ合金からなり、接地電極側チップ１３Ｂ及び中心電極側チップ１４ＢはＩｒ合金などの貴金属からなる。

上記点火プラグ１において、仮に図３に記載される比較例のように、台座１４Ａが円柱状である場合、台座１４Ａに形成される傾斜面１４Ｃは楕円状であることが想定される。台座１４Ａの楕円状の傾斜面１４Ｃに円柱状の中心電極側チップ１４Ｂがレーザ溶接されると、図４に記載されるように、楕円状の傾斜面１４Ｃの長径側と短径側とで、中心電極側チップ１４Ｂと台座１４Ａとの溶融部よりも外側部分の幅が異なり、そのため該溶融部の溶融状態が異なることになる。具体的には、楕円状の傾斜面１４Ｃにおける長径側の溶融部は、楕円状の傾斜面１４Ｃにおける短径側の溶融部と比較して、台座１４Ａを構成するＮｉ合金が多く含まれることになる。逆に、楕円状の傾斜面１４Ｃにおける短径側の溶融部は、楕円状の傾斜面１４Ｃにおける長径側の溶融部と比較して、中心電極側チップ１４Ｂを構成する貴金属が多く含まれることになる。これにより、楕円状の傾斜面１４Ｃにおける長径側の溶融部と、短径側の溶融部と、で熱膨張係数に差異が生じるおそれがある。つまり、中心電極側チップ１４Ｂと台座１４Ａの傾斜面１４Ｃとを接合する溶融部に温度変化が生じることで発生する熱応力の大きさは、楕円状の面における長径側の溶融部と、短径側の溶融部と、で異なるおそれがある。

このため、円柱状の台座１４Ａの先端側の端面に形成された傾斜面１４Ｃに中心電極側チップ１４Ｂをレーザ溶接した上記の点火プラグ１が内燃機関１０に搭載された場合には、内燃機関１０内で可燃混合気が燃焼されるたび、中心電極側チップ１４Ｂと台座１４Ａの傾斜面１４Ｃとを接合する溶融部に対して熱応力が不均一に生じることになる。したがって、溶融部において特に強い熱応力が発生する部分の接合強度は、内燃機関１０内で可燃混合気が燃焼するたび低下することになり、その結果、中心電極側チップ１４Ｂが台座１４Ａに形成される傾斜面１４Ｃから剥離する可能性がある。

この対策として、図５に示す本実施形態では、本点火プラグ１に備わる台座１４Ａは楕円柱状であり、短径方向が接地電極側チップ１３Ｂの方を向くように配置され、中心電極側チップ１４Ｂがレーザ溶接される側の端面には主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に対して短径方向に傾斜している傾斜面１４Ｃが形成されている。これにより、台座１４Ａに形成される傾斜面１４Ｃを真円状に近づけることができるので、台座１４Ａと、中心電極側チップ１４Ｂとをレーザ溶接した際に、台座１４Ａと中心電極側チップ１４Ｂとの溶融部よりも外側部分の幅の均一化を図ることができる。ひいては、台座１４Ａと中心電極側チップ１４Ｂとの溶融部における溶融状態の均一化を図ることができる。したがって、本点火プラグ１が内燃機関１０に搭載された場合に、内燃機関１０内で可燃混合気が燃焼されることで、中心電極側チップ１４Ｂと台座１４Ａの傾斜面１４Ｃとを接合する溶融部に発生する熱応力を均一なものとすることができるので、中心電極側チップ１４Ｂが台座１４Ａから剥離することを抑制する事ができる。なお、図３及び図５は、台座１４Ａの傾斜面１４Ｃに中心電極側チップ１４Ｂをレーザ溶接する前の状態を図示している。

ところで、ディーラによる車両の点検時などに、所定の径を有した棒を点火プラグ１の電極間に通過させることで、点火プラグ１の電極間の長さ（ギャップ長さ）を調べることがある。この際、棒が中心電極側チップ１４Ｂに接触することで、中心電極側チップ１４Ｂに曲げモーメントが生じ、台座１４Ａから剥離するおそれがある。

中心電極側チップ１４Ｂに棒が接触することにより中心電極側チップ１４Ｂに曲げモーメントが発生した場合でも、中心電極側チップ１４Ｂはそれに耐えられる曲げ強度を有することが可能な構成を導くため、発明者は以下に記載の試験を実施した。

点火プラグ１の電極間の長さを調べる工程を含む車両の点検が実施されるまでに、点火プラグ１は、内燃機関１０内で可燃混合気が燃焼されることで、高温環境下に幾度となくさらされており、中心電極側チップ１４Ｂと台座１４Ａの傾斜面１４Ｃとを接合している溶融部に対して既に熱応力が幾度も生じているものと想定される。つまり、既に該溶融部に熱応力が幾度となく生じた点火プラグ１に対して電極間の長さを調べる工程が実施されるものと想定される。これを考慮し、後述の曲げ強度試験を実施する前に、まず、内燃機関１０内で可燃混合気が幾度も燃焼することで点火プラグ１が晒される環境と同等の環境下に中心電極側チップ１４Ｂがレーザ溶接された台座１４Ａを晒した。具体的には、傾斜面１４Ｃに中心電極側チップ１４Ｂがレーザ溶接された台座１４Ａを低温環境下（例えば１５０℃）に所定時間（例えば６分）さらし、そのあと高温環境下（例えば９５０℃）に所定時間さらすというサイクルを所定回数（例えば２００サイクル）繰り返した。

上記処理を実施した後、図６に示すように、中心電極側チップ１４Ｂを中心電極側チップ１４Ｂの中心軸線ＡＸ３に対して垂直方向から押圧することで、中心電極側チップ１４Ｂが剥離した際の曲げ強度を測定した。その結果が図７に記載されている。なお、図８の平面図に示すように、台座１４Ａの長径の長さを長径ａとし、台座１４Ａの短径の長さを短径ｂとする。

仮に、台座１４Ａが円柱状である場合、長径ａも短径ｂも長さは等しくなるため、短径ｂを長径ａで割った値は１となる。一方で、台座１４Ａが楕円柱状である場合、長径ａと短径ｂとの長さは異なることとなり、短径ｂを長径ａで割った値は１から離れた値となる。加えて、長径ａと短径ｂとの差が大きいほど、台座１４Ａの形状は円柱から離れたものとなることから、短径ｂを長径ａで割った値を算出することで、台座１４Ａを成す楕円柱はどれだけ円柱から離れた形状であるかを図る指針となる。これを受け、図７の縦軸は、短径ｂを長径ａで割った値であり、該値を楕円率と呼称している。一方で、図７の横軸は台座１４Ａの傾斜角度θであり、図８に示すように該傾斜角度θは、台座１４Ａの中心軸線ＡＸ４に垂直な面に対する、台座１４Ａに形成される傾斜面１４Ｃの傾斜角度を指している。なお、本実施形態において、台座１４Ａの中心軸線ＡＸ４は、主体金具１１の中心軸線ＡＸ１と同一軸線上に配置されることになるため、図５に示すように、主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に垂直な面に対する、台座１４Ａに形成される傾斜面１４Ｃの傾斜角度と換言してもよい。

本試験では、棒が中心電極側チップ１４Ｂに接触することで中心電極側チップ１４Ｂに加わる力を最大３０Ｎと想定しており、５０Ｎ以上の力に耐えることができれば、中心電極側チップ１４Ｂは十分な曲げ強度を有していると判断した。このため、図７に示すグラフは、中心電極側チップ１４Ｂが剥離した際の曲げ強度が５０Ｎよりも低ければバツ印で、中心電極側チップ１４Ｂが剥離した際の曲げ強度が５０Ｎ以上に高く１００Ｎよりも低ければ丸印で、中心電極側チップ１４Ｂが剥離した際の曲げ強度が１００Ｎよりも高ければ二重丸印で記載している。

このとき、台座１４Ａの傾斜角度θが大きくなるほど、台座１４Ａの楕円率を低くすることで（台座１４Ａの形状を円柱状から遠ざけることで）、中心電極側チップ１４Ｂが剥離した際の曲げ強度を高く保つことができた。また、台座１４Ａの傾斜角度θが所定の値であるときの、中心電極側チップ１４Ｂが剥離した際の曲げ強度が５０Ｎ以上である楕円率は複数あることが分かった。よって、中心電極側チップ１４Ｂが剥離した際の曲げ強度が５０Ｎ以上である楕円率の最小値と最大値とを、それぞれ近似することで（１）式を得ることができた。つまり、得られた（１）式を満たすように、台座１４Ａを形成することで、傾斜面１４Ｃにレーザ溶接された中心電極側チップ１４Ｂに高い曲げ強度を持たせることができることが分かった。より具体的には、短径ｂを長径ａで割った商（台座１４Ａの楕円率）が、０．９に傾斜角度θのコサイン値を積算した積以上に大きく、且つ、傾斜角度θのコサイン値を０．９で割った商よりも小さい値となるように台座１４Ａが形成されることで、傾斜面１４Ｃにレーザ溶接された中心電極側チップ１４Ｂに高い曲げ強度を持たせることができることが分かった。

０．９×ｃｏｓθ≦ｂ／ａ≦ｃｏｓθ／０．９…（１）
また、図７に記載の試験結果から、円柱状の台座１４Ａ（楕円率＝１）に中心電極側チップ１４Ｂをレーザ溶接した場合、台座１４Ａの傾斜面１４Ｃの傾斜角度θが１５°以下であると、中心電極側チップ１４Ｂに１００Ｎ以上の高い曲げ強度を持たせられることが分かった。換言すれば、円柱状の台座１４Ａの傾斜面１４Ｃの傾斜角度θが１５°よりも大きい場合には、中心電極側チップ１４Ｂに１００Ｎ以上の高い曲げ強度を持たせることが出来ないことが分かった。したがって、台座１４Ａの傾斜面１４Ｃの傾斜角度θを２０°以上とする場合には、楕円柱状の台座１４Ａを採用することで、円柱状の台座１４Ａを採用する場合以上に、中心電極側チップ１４Ｂに高い曲げ強度を持たせることができる。

一方で、台座１４Ａの傾斜面１４Ｃの傾斜角度θを５５°以上とすると、台座１４Ａの傾斜面１４Ｃに中心電極側チップ１４Ｂを当接させた状態でレーザ溶接する後述のレーザ溶接工程時に、台座１４Ａの先端部分が中心電極側チップ１４Ｂを押し当てたときに加わる力に耐えられず、折損するおそれがある。

上記に基づいて、楕円柱状の台座１４Ａの中心軸線ＡＸ４に垂直な面に対する台座１４Ａの傾斜面１４Ｃの傾斜角度θを２０°以上５０°以下とする。これにより、円柱状の台座１４Ａを採用した場合以上に中心電極側チップ１４Ｂに高い曲げ強度を持たせることが可能になるとともに、傾斜面１４Ｃのうち小径側の部分がレーザ溶接工程時に折損することを抑制することが可能となることが分かった。

したがって、本実施形態に係る楕円柱状の台座１４Ａは、傾斜角度θが２０°以上５０°以下となるように先端側の端面が主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に対して短径方向に傾斜した傾斜面１４Ｃが形成され、且つ、（１）式を満たすように形成される。このように形成された台座１４Ａは、短径方向が接地電極側チップ１３Ｂの方を向くように配置される。

本点火プラグ１は、以下に説明する第一工程〜第四工程を実施することで製造することができる。なお、台座１４Ａの長径ａと、短径ｂと、台座１４Ａの傾斜面１４Ｃの傾斜角度θは、第一工程を実施する前に決定される。

第一工程は、常温下においてＮｉ合金からなる板材に対して治具などを用いて一定の力を加える冷間鍛造を実施することで、予め決めておいた長径ａ、短径ｂと、の長さを有する略円柱状の中心電極の一端に楕円柱状の台座１４Ａを形成する工程である。

第二工程は、第一工程で形成された台座１４Ａの一端を切断して、主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に対して短径方向に傾斜する、傾斜角度θの傾斜面１４Ｃを形成する工程である。

第三工程は、第二工程で形成された台座１４Ａの傾斜面１４Ｃに中心電極側チップ１４Ｂの端面を当接させた状態で、レーザを用いて溶接する工程である。このとき、中心電極側チップ１４Ｂの端面の中心点が台座１４Ａの傾斜面１４Ｃの中心点と一致するように当接させる。これにより、中心電極側チップ１４Ｂと台座１４Ａとの溶融部よりも外側部分の幅を均一に近付けることができる。

第四工程は、台座１４Ａが露出するように、中心電極１４を絶縁碍子１２内に収容する工程である。このとき、台座１４Ａの短径方向が接地電極側チップ１３Ｂの方を向くように中心電極１４が配置されるとともに、接地電極側チップ１３Ｂの中心軸線ＡＸ２と、中心電極側チップ１４Ｂの中心軸線ＡＸ３と、が同一軸線上に配置されるように主体金具１１の中心軸線ＡＸ１方向の高さを調節する。

上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。なお、上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・上記実施形態では、主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に対して短径方向に傾斜している傾斜面１４Ｃが台座１４Ａの端面に形成されることで、台座１４Ａに形成される傾斜面１４Ｃが真円状に近づくように形成していた。このことについて、台座１４Ａに形成される傾斜面１４Ｃの形状が真円となるように形成してもよい。この場合、台座１４Ａと、中心電極側チップ１４Ｂとをレーザ溶接した際に、台座１４Ａと中心電極側チップ１４Ｂとの溶融部よりも外側部分の幅の均一化を図ることができる。

・上記実施形態では、台座１４Ａの傾斜角度θが２０°以上５０°以下となるように形成していたが、台座１４Ａの傾斜角度θを２０°より低くしても、５０°より高くしてもよい。

・上記実施形態では、（１）式に記載の関係を満たすように、台座１４Ａが形成されていた。この（１）式に代えて、以下の（２）式，（３）式，（４）式，（５）式のいずれかに変更してもよい。いずれの式であっても、その式の関係を満たす台座１４Ａは、（１）式に記載の関係を満たすことができる。

０．９×ｃｏｓθ≦ｂ／ａ≦１．１×ｃｏｓθ…（２）
ｃｏｓθ／１．１≦ｂ／ａ≦ｃｏｓθ／０．９…（３）
ｃｏｓθ／１．１≦ｂ／ａ≦１．１×ｃｏｓθ…（４）
０．９≦ｂ／（ａ×ｃｏｓθ）≦１．１…（５）
・上記実施形態では、（１）式に記載の関係を満たすように、台座１４Ａが形成されていた。このことについて、必ずしも（１）式に記載の関係を満たす必要はない。つまり、台座１４Ａが楕円柱状に形成されており、台座１４Ａの短径方向が接地電極側チップ１３Ｂの方を向くように中心電極１４が配置され、主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に対して短径方向に傾斜した傾斜面１４Ｃが台座１４Ａの端面に形成されていれば、台座１４Ａの傾斜角度θや、台座１４Ａの長径ａ及び短径ｂの関係は（１）式の関係を満たすものに限られない。

・上記実施形態において、接地電極１３に形成される傾斜部１３Ａは、主体金具１１に固定される一端とは反対側の他端を含む一部が主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に近づくように傾斜して形成されていた。このことについて、接地電極１３に形成される傾斜部１３Ａは、他端を含まない他端側の一部が主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に近づくように傾斜して形成されてもよい。このとき、接地電極１３の他端の形状は限定されるものではなく、例えば、主体金具１１の中心軸線ＡＸ１と平行となるように形成されてもよいし、主体金具１１の中心軸線ＡＸ１に対して垂直となるように形成されてもよい。

・上記実施形態では、接地電極側チップ１３Ｂの中心軸線ＡＸ２と、中心電極側チップ１４Ｂの中心軸線ＡＸ３と、は同一軸線上に配置されていた。このことについて、接地電極側チップ１３Ｂと、中心電極側チップ１４Ｂと、が互いに対向していれば、接地電極側チップ１３Ｂの中心軸線ＡＸ２と、中心電極側チップ１４Ｂの中心軸線ＡＸ３と、は同一軸線上に配置されていなくてもよい。

・上記実施形態に係る点火プラグ１の製造工程において、第二工程の終了後、第三工程を実施するよりも前に、抵抗溶接工程を加えてもよい。具体的には、第二工程で形成された台座１４Ａの傾斜面１４Ｃに中心電極側チップ１４Ｂの端面を当接させた状態で、台座１４Ａと中心電極側チップ１４Ｂとの間に所定の大きさの電流を流すことで、抵抗溶接を実施する。これにより、台座１４Ａの傾斜面１４Ｃと中心電極側チップ１４Ｂとが当接している部位が接触抵抗により通電時に発熱し、傾斜面１４Ｃに対して中心電極側チップ１４Ｂが接合することになる。この状態で第三工程を実施することで、レーザによる溶接時に台座１４Ａに対して中心電極側チップ１４Ｂがずれることを抑制することができる。

・上記実施形態では、端面が中心軸線ＡＸ１に対して短径方向に傾斜した傾斜面１４Ｃを台座１４Ａに形成していた。これに対して、図９〜１１に示すように、楕円柱状であり、短径方向が接地電極側チップ１３Ｂの方を向くように配置され、端面が自身の軸線ＡＸ５に対して短径方向に傾斜した傾斜面２１４Ｃを中心電極側チップ２１４Ｂに形成することもできる。この場合、台座２１４Ａは、円柱状であり、主体金具１１から露出した中心電極１４の端部に形成されている。そして、中心電極側チップ２１４Ｂの傾斜面２１４Ｃが台座２１４Ａの面２１５にレーザ溶接されている。なお、円柱状のチップ材料を引抜型の楕円孔に通して熱間引き抜きを行うことで、楕円柱状の部材を形成する。そして、図１２に示すように、楕円柱状の部材をワイヤーソー等により斜めにカットすることで、傾斜面２１４Ｃを有する楕円柱状の中心電極側チップ２１４Ｂを形成することができる。

上記構成によれば、中心電極側チップ２１４Ｂに形成される傾斜面２１４Ｃを真円状に近づけることができ、台座２１４Ａと、中心電極側チップ２１４Ｂとをレーザ溶接した際に、中心電極側チップ２１４Ｂと中心電極１４との溶融状態の均一化を図ることができる。さらに、中心電極側チップ２１４Ｂに傾斜面２１４Ｃが形成されており、台座２１４Ａには傾斜面を形成する必要がない。このため、従来と同様に中心軸線ＡＸ１に垂直な台座２１４Ａの面２１５（すなわち傾斜面２１４Ｃ）に沿ってレーザ溶接を行うことができ、レーザ溶接を容易に行うことができる。また、台座２１４Ａの面２１５と中心電極側チップ２１４Ｂの軸線ＡＸ５との角度θを、上記実施形態と同様に２０°以上５０°以下とすることで、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

・上記構成では、自身の軸線ＡＸ５に対して短径方向に傾斜している傾斜面２１４Ｃが、中心電極側チップ２１４Ｂの端面に形成されることで、傾斜面２１４Ｃが真円状に近づくように形成していた。このことについて、中心電極側チップ２１４Ｂに形成される傾斜面２１４Ｃの形状が真円（円）となるように形成してもよい。この場合、台座２１４Ａと中心電極側チップ２１４Ｂとをレーザ溶接した際に、台座２１４Ａにおいて中心電極側チップ２１４Ｂとの溶融部よりも外側部分の幅の均一化を図ることができる。

・接地電極側チップ１３Ｂの形状は円柱状に限らず、角柱状であってもよい。図１３に示すように、接地電極側チップ１３Ｂの形状が円板状や角板状（板状）であってもよい。また、接地電極側チップ１３Ｂの径は、中心電極側チップ１４Ｂの径と同一、中心電極側チップ２１４Ｂの長径ａと同一、中心電極側チップ２１４Ｂの短径ｂと同一、それらの径よりも大きい又は小さい等、任意に設定することができる。

・端面が中心軸線ＡＸ１に対して短径方向に傾斜した傾斜面１４Ｃを台座１４Ａに形成するとともに、楕円柱状であり、短径方向が接地電極側チップ１３Ｂの方を向くように配置され、端面が自身の軸線ＡＸ５に対して短径方向に傾斜した傾斜面２１４Ｃを中心電極側チップ２１４Ｂに形成することもできる。こうした構成によっても、台座１４Ａと、中心電極側チップ２１４Ｂとをレーザ溶接した際に、中心電極側チップ２１４Ｂと中心電極１４との溶融状態の均一化を図ることができる。さらに、台座１４Ａ及び中心電極側チップ２１４Ｂをそれほど円柱状から楕円柱状に変更しなくても、中心軸線ＡＸ１に垂直な面に対する中心電極側チップ２１４Ｂの軸線ＡＸ５の角度θを大きくすることができる。

１…点火プラグ、１０…内燃機関、１１…主体金具、１３…接地電極、１３Ａ…傾斜部、１３Ｂ…接地電極側チップ、１４…中心電極、１４Ａ…台座、１４Ｂ…中心電極側チップ、１４Ｃ…傾斜面、２１４Ａ…台座、２１４Ｂ…中心電極側チップ、２１４Ｃ…傾斜面。

Claims (11)

1. 内燃機関（１０）に搭載される点火プラグ（１）であって、
   筒状の主体金具（１１）と、
   一端側が前記主体金具に固定され、他端側の一部が前記主体金具の中心軸線に近づくように傾斜した傾斜部（１３Ａ）を形成している接地電極（１３）と、
   前記接地電極の前記傾斜部に接合された接地電極側チップ（１３Ｂ）と、
   前記主体金具の内部に収納され、一端が前記主体金具から露出して延びる中心電極（１４）と、
   楕円柱状であり、短径方向が前記接地電極側チップの方を向くように配置され、前記主体金具から露出した前記中心電極の端部に形成され、端面が前記中心軸線に対して短径方向に傾斜した傾斜面（１４Ｃ）を形成している台座（１４Ａ）と、
   前記台座の前記傾斜面にレーザ溶接された円柱状の中心電極側チップ（１４Ｂ）と、
   を備え、
   前記接地電極側チップと、前記中心電極側チップとは端面同士が互いに対向している点火プラグ。
2. 前記楕円柱状の前記台座は、長径の長さをａ、短径の長さをｂ、前記台座の中心軸線に垂直な面に対する前記傾斜面の傾斜角度をθと定義すると、
   ０．９×ｃｏｓθ≦ｂ／ａ≦ｃｏｓθ／０．９
   を満たしている請求項１に記載の点火プラグ。
3. 前記楕円柱状の前記台座は、前記台座の中心軸線に垂直な面に対する前記傾斜面の傾斜角度をθと定義すると、
   ２０°≦θ≦５０°
   を満たしている請求項１又は２に記載の点火プラグ。
4. 前記傾斜面の形状が円である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の点火プラグ。
5. 前記傾斜面において、前記中心電極側チップがレーザ溶接された溶融部よりも外側部分の幅が均一である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の点火プラグ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の点火プラグの製造方法であって、
   冷間鍛造により前記中心電極の一端に楕円柱状の前記台座を形成する第一工程と、
   前記第一工程により形成された前記台座の一端を切断して、前記中心軸線に対して短径方向に傾斜する前記傾斜面を形成する第二工程と、
   前記第二工程により形成された前記傾斜面に前記中心電極側チップの端面を当接させた状態で、レーザによる溶接を実施する第三工程と、
   と、
   前記台座が露出するように、前記中心電極を前記主体金具に収容する第四工程と、
   を備える点火プラグの製造方法。
7. 前記第二工程の終了後、前記第三工程を実施するよりも前に、前記第二工程により形成された前記傾斜面に前記中心電極側チップの端面を当接させた状態で、前記台座と前記中心電極側チップと、抵抗溶接を実施する抵抗溶接工程を備える請求項６に記載の点火プラグの製造方法。
8. 内燃機関（１０）に搭載される点火プラグ（１）であって、
   筒状の主体金具（１１）と、
   一端側が前記主体金具に固定され、他端側の一部が前記主体金具の中心軸線に近づくように傾斜した傾斜部（１３Ａ）を形成している接地電極（１３）と、
   前記接地電極の前記傾斜部に接合された接地電極側チップ（１３Ｂ）と、
   前記主体金具の内部に収納され、一端が前記主体金具から露出して延びる中心電極（１４）と、
   円柱状であり、前記主体金具から露出した前記中心電極の端部に形成された台座（２１４Ａ）と、
   楕円柱状であり、短径方向が前記接地電極側チップの方を向くように配置され、端面が自身の軸線に対して短径方向に傾斜した傾斜面（２１４Ｃ）を形成しており、前記傾斜面が前記台座にレーザ溶接された中心電極側チップ（２１４Ｂ）と、
   を備え、
   前記接地電極側チップと、前記中心電極側チップとは端面同士が互いに対向している点火プラグ。
9. 前記傾斜面の形状が円である請求項８に記載の点火プラグ。
10. 前記台座において、前記中心電極側チップがレーザ溶接された溶融部よりも外側部分の幅が均一である請求項８又は９に記載の点火プラグ。
11. 前記傾斜面が前記中心軸線に垂直である請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の点火プラグ。

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