JPH03176978A - スパークプラグ用電極 - Google Patents

スパークプラグ用電極

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JPH03176978A
JPH03176978A JP31431589A JP31431589A JPH03176978A JP H03176978 A JPH03176978 A JP H03176978A JP 31431589 A JP31431589 A JP 31431589A JP 31431589 A JP31431589 A JP 31431589A JP H03176978 A JPH03176978 A JP H03176978A
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electrode
noble metal
iridium
center electrode
metal tip
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Takafumi Oshima
崇文 大島
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグの発
火部電極に関する。
(従来の技術) 近年の内燃機関の高性能化にともなってスパークプラグ
にも、その性能に見合った削欠性が要求され、特に耐衝
撃性及び耐火花消耗性に優れる貴金属チップを中心電極
の先端に発火部電極とじて一体にレーザー溶接によって
接合し、内燃機関の性能ζこ対応でき、長期間メインテ
ナンスか筒中にするものが提案されている(特願昭63
−116887号、特開昭59−191281号)。
(発明が解決しようとする課題) しかしなから、上記従来のものにおいて、特願昭63−
116887号の場合には、中心電極の先端に接合され
る電極の寸法や接合するにあたっての寸法規制がなされ
ておらず、内燃機関に合わせたスパークプラグの小型化
や貴金属である電極の量によるコスト、レーザー溶接す
るにあたっての接合強度を確保するなどの問題があり、
1−分に実施することかできなかった。
また、特開昭59−191281号の場合には、ニッケ
ルよりなる中心電極の先端に貴金属のチップを保持し、
このニッケルよりなる中心電極の先端外周よりレーサー
溶接によってスポット溶接を行ない、このレーサー溶接
の熱を利用して中心電極のニッケルと貴金属チップであ
るイリシウ11との間にニッケルーイリジウム合金を形
成させ、中央ζこ保持する貴金属のチップを固定しよう
とするものであるか、レーザー溶接によるエネルキーは
、中心電極のニッケルを溶融ざぜるため(こその多くか
費やされてしまい、貴金属チップである、高融点のイリ
ジウムとニッケルーイリジウム合金の形成までに至るこ
とがなく、中心電極の先端ζこ保持される貴金属チップ
を確実(こ保持することがない上、貴金属チップと中心
電極のニッケルの接合面か複雑であることがら接合強度
を十分に確保てきず、この状態で内燃機関に使用を供す
ると、燃焼時の衝撃力によって貴金属チップの脱落等を
発生し、内が機関に破損等の危険をもたらす恐れかある
そこで、この発明は従来のものの持つ欠点を改善するも
のであり、Itii1衝撃性及び耐火花消耗性ζこ優れ
た貴金属、特(こイリジウム或はイリジウム合金を中心
電極先端に確実に接合できるようにするものである。
(課題を解決するための手段) そのために、ニッケル合金よりなる中心電極の先端に、
接合する貴金属チップの径をA、その長さをB、更にこ
の貴金属チップを接合する中心電極の径をC1そのスト
レート部の長さをDとし、貴金属チップの中心電極から
の突出長をEとした時ごこ、 0.3nuy≦ A≦0.8mm、  ] 、2A m
m≦ B ≦ 3 A 川m。
0.1mm≦  (C−A ) / 250.5mm。
D ≧ (C−A)/2mm E ≧ 8  /  4− mm を満足してなる形状の電極の全周を溶接ζこよって中心
電極の保持部に、貴金属チップのストレート部の外周を
テーパー形状となるように、レーザー溶接等を使用して
接合したり、この中心電極の保持部に接合する貴金属チ
ップを線膨張係数が7゜5×lO″6以下であり、融点
が1900℃以」二であるイリジウム或はイリジウム合
金、又は焼結密度90%以上の粉末焼結金属としてなる
ものである。
(作用) 上記構成を具えるので、貴金属チップであるイリジウム
或はイリジウム合金の径及びその長さをY見;111す
ること2こよ−Jて、スパークブラクロ1本の小型化や
二1スト上昇を抑制することができ、貴金属チップを保
持する中心電極の保持部の径及びストレート部の長さを
規制することて、レーザー溶接時の人削エネルキーを有
効ζこ吸収させ、更ζこその入射エネルキーによる貴金
属チップのイリジウムとの含仝層形成を効率よく行い強
固な接合強度を得ることか可能となり、また貴金属チッ
プの突出量を十分ζこ確保し、この貴金属チップの代わ
りに焼結密度が90%以上の焼結金属とすること(こよ
って火花消耗性を向」二させることができる。
(実施例) この発明を図に示す実施例により更に説明する。
(1)は、この発明の実施例を具える内燃機関用スパー
クプラグであり、この内燃機関用スパークプラグ(1)
は、先端tこ火花放電を行なう電極となるイリジウムあ
るいはイリシウ1、合金の?を金属チップ(4)を一体
に接合する、ニッケル合金からなる中心電極(3)を軸
孔(8)円に保持し、労に端子電極(5)と」↓に、上
下より抵抗体(6)f2挟持する導電性カラスシール(
7)(7)を内封する絶縁体(2)と、先端に上記火花
放電を行なう電極(4)tこ対向する位置に配置される
外側電極(10)を、内燃機関に取り付ける場合ζこ使
用するネジ部(11)より延設する主体金具(9)より
構成される。
そして、このニッケル合金よりなる中心電極(3)の先
端に穿設された保持部(13)(こ接合され、火花放電
を行なう、イリジウムあるいはイリジウム合金の貴金属
チップの電極(4)は、貴金属チップである電極(4)
の径をA、その長さをB、更にこの貴金属チップである
電極(4)を接合するニッケル合金よりなる中心電極(
3)の径をC5そのストレート部(12)の長さを0と
し、貴金属チップの中心電極からの突出長をEとした時
に、 0.3mm≦A≦0.8mm、  1.2A mm≦B
≦3Amm。
0.1mm≦(C−へ)7250.5mm。
0≧(C−A)/2mm E≧B/4mm を満足してなるものであり、この電極(4)を中心電極
(3)の保持部(13)に挿嵌した上、上記保持部(1
3)より突出する電極(4)を全周にわたって溶接する
ことで、貴金属チップである電極(4)の外周をテーパ
ー形状のイリジウムニッケル合金IN(14)とし、中
心電極(3)の保持部(13)(こ電極(4)を接合、
固定してなるものである。
このニッケル合金よりなる中心電極(3)の保持部(1
3)にイリジウム或はイリジウム合金からなる電極(4
)を接合するにあたっては、電極(4)に使用するイリ
シウ1、或はイリジウム合金は、線膨張係数か?、5X
 10−6以下であり、融点か1900℃以」二である
ものを使用し、保持部(13)に接合、固定するときζ
こは、この電極(4)のイリジウム或はイリジウム合金
と、中心電極(3)を構成するニッケル合金との間で、
イリジウム−ニッケル合金を形成させ、一体とするもの
であることから、溶接工ネルキーの大きいレーザー溶接
が適するものである。
そのため、中心電極(3)の先端に接合する貴金属チッ
プである電極(4)の径へを、0.3mm≦八≦0へ8
mmと限定したのは、高融点であるイリジウム及びイリ
ジウム合金は、ptと20w%Irを添加する合金より
も火花消耗性が少なく、スパークプラグ自体の小型化が
可能となるので0.8mm以下とし、最小限の火花放電
を確保できるよう0.3+nm以上としてなるものであ
り、電極(4)である貴金属チップの長ざBを、1.2
Amm≦B≦3A+nm(望ましくは1.5mm≦B≦
2.0mm)とするには、レーザー溶接によって中心電
極(3)の保持部(13)に接合した後、テーパー形状
となった合金J’!(1/l)から突出する貴金属チッ
プの電極(4)の突出量を確保するためと、高価である
イリジウムあるいはイリジウム合金の使用によるコスト
上昇を最小限にするためのものである。
また、貴金属チップの電極(4)を保持する中心電極(
3)の保持部の径Cは、O,In+m≦(C−へ)72
50.5mm(uましくは、0.2mm≦(C−八)/
2≦0.3mm)としているのは、ニッケル、Lりなる
中心電極(3)の保持部(13)の径が大きすぎる(す
なわち、(C−へ)/2の値が0 、5mm以上となる
。)と、レーザー溶接する際の人躬エネルキーが保持部
(13)のニッケル合金ζこ吸収され、接合を確保する
イリシウ1、−ニッケル合金層の形成か少なくなり、爪
Pii(4)を保持部(13)に確実に固定することか
できなくなり、ニッケルよりなる中心電極(3)の保持
部(13)の径が小さずきる(すなわち、(C−A)/
2の値がO,1mm以丁となる。)と、火花放電時に発
生する火花エネルキーが回り込むことによって、保持部
(13)のニッケル合金が消耗し、確実な固定が行えな
いものである。
更に、ト記ご、ツケル合金よりなる中心電極(3)の保
持部(13)のストレート部(12〉の長さDを、D≧
(C−A)/2mmとするのは、このストレート部(1
2)の長さか短いと、保持部(13)にレーサー溶接の
大剖工ネルキーか吸収され易くなってしまい、貴金属チ
ップである電極(4)との接合強度を十分に得ることが
できないからて0 あり、貴金属チップである電極(4)の突出量をE≧B
 / 4 mmとしているのは、電極(4)の突出量を
大きくとることによって、レーサー溶接によって形成さ
れるテーパー状の合金層(14)により電極(4)が埋
没することがなく、長期間の火花消耗に削え得るものに
てきるからである。
なお、このイリジウムあるいはイリジウム合金からなる
貴金属チップの電極(4)に、イリジウムあるいはイリ
ジウム合金の粉末を焼結密度90%以上とする焼結金属
からなるものとしても、イリジウムあるいはイリジウム
金属からなるものと同様の耐火花消耗性を有する電極(
4)とすることかできる。
更には、この電極(4)をニッケル合金よりなる中心電
極(3)の保持部(]3)に接合、固定するときには、
中心電極(3)を構成するニッケル合金のニッケルと電
極(4)を構成するイリジウムあるいはイリジウム合金
のイリジウムと合金層(14)を形成させるから、高融
点のイリシウ11に対応してレーザー溶接を使用するも
のである1 か、このレーザー溶接の際(こ中心電極(3)の保持部
(13)に貴金属チップである電極(4)を治具等によ
って挿嵌し、更に回転治具(こ水平(こ固定しながら回
転させ、その保持部(13)と電極(4)端面な全周に
わたって、−ヒ方456よりレーザー光を入側させるこ
とで溶接を施したり、或は中心電極(3)を挟持する回
転治具を、その回転軸を傾斜させてL方からレーザー光
を入射させて溶接を施してなるものでは、前者の場合、
溶接するレーザー光によってイリジウムの溶損が起こり
易く、これを防1トするため(こレーザー光の入側させ
る条件を著しく限定する必要があり、精度よく溶接を行
なうことが難しく作業性が低下してしまい、一方後者の
場合には、中心電極(3)の回転軸を傾斜させて溶接を
行なうときに、回転軸の偏心か発生し易く、全周にわた
って均等に溶接をすることができず、内燃機関に使用し
た時に冷熱の繰り返しによって、電極(/1)の剥離か
起こり内燃機関を損傷する恐れかある。
そこで、貴金属チップである電極(4)を確実2 ここ中心電極(3)の保持部(13)ζこ溶接するため
に、第4図に示すような方法を用いて行なうことか適し
ている。  すなわち、先端の保持部(13)に電極(
4)を挿嵌した中心電極(3)をF方よりストッパー(
15)によって支持固定すると共に、」二記中心電極(
3)の側部に装着する偏心対策用治工具(16)を介し
て、チャック(17)によって把持し、中心電極(3)
を回転させながら、上剥方向よりφ0.40のファイバ
ーを通したレーザー光を中心電極(3)の保持部(13
)とイリシウノ、あるいはイリシウ11合金の電極(4
)との端面に照射させ、テーパー状のイリジウムニッケ
ル合金層(14)を形成させることで、固定させてなる
ものである。このレーザー溶接に用いるレーザーのエネ
ルキーは、4〜6J程度が品適てあり、これ以」二であ
ると電極(4)のイリジウムの溶損か大きくなり、少な
いと十分に合金層(14)か形成されなくなり、接合強
度の低下を招くものである。
また、このレーザー溶接ζこよって電極(4)において
は、合金層(14)の形成にともなって、合金層(14
)が電極(4)ζこくいく込む(18)ことが観測され
、この合金!(14,)のくい込み(18)により、中
心電極(3)の保持部(13)と電極(4)はより強固
に固定されるものである。
(発明の効果) 以」−のとおり、火花放電を行なう電極に寸法規制を施
したイリジウムあるいはイリジウム合金からなる電極を
レーザー溶接を用いることで確実に固定することができ
、更(ここの耐衝撃性及び耐火花消耗性に優れたイリジ
ウムあるいはイリジウム合金の電極を具えることで、長
IIII開のメインテナンスを容易にし、高性能化した
内燃機間に十分に対応することが可能であるスパークプ
ラグとすることができる優れた効果を有するものである
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例である内燃機関用スパークプ
ラグの部分断面図、第2図は中心電極先端の要部拡大断
面図、第3図は中心電極先端に接4 合する電極等の寸法規制を示した拡大断面図、第4図は
、レーサー溶接方法を示した断面図、第5図はレーサー
溶接時におG−Jる電極とその電極を保持する中心電極
の保持部の溶接状態を示す拡大断面図である。 1・・・内燃機関用スパークプラグ 2・・・絶縁体3
・・・中心電極 4・・・貴金属チップの電極5・・・
端子電極 6・・・抵抗体 7・・・導電性カラスシール 8・・・軸孔9・・・主
体金具 10・・・外側電極 11・・・ネジ部12・
・・保持部のストレート部 13・・・保持部14・・
・合金N 15・・・ストッパー16・・・偏心対策用
治工具 17・・・チャック18・・・合金層のくい込

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、少なくとも二つの対向する電極間において火花
    間隙を形成し、ニッケル合金よりなる中心電極の先端に
    貴金属チップを接合すると共に、上記貴金属チップの径
    をA、その長さをB、更にこの貴金属チップを接合する
    中心電極の径をC、そのストレート部の長さをDとし、
    貴金属チップの中心電極からの突出長をEとした時に、 0.3mm≦A≦0.8mm,1.2Amm≦B≦3A
    mm,0.1mm≦(C−A)/2≦0.5mm,D≧
    (C−A)/2mm E≧B/4mm を満足してなる形状の電極の全周を溶接によって中心電
    極の保持部に接合し、貴金属チップのストレート部の外
    周をテーパー形状の合金層としてなるスパークプラグ用
    電極。
  2. (2)、貴金属チップを中心電極の保持部に接合するに
    あたって、レーザー溶接を使用してなる請求項(1)、
    記載のスパークプラグ用電極。
  3. (3)、中心電極の保持部に接合する貴金属チップを線
    膨張係数が7.5×10^−^6以下であり、融点が1
    900℃以上であるイリジウム或はイリジウム合金とし
    てなる請求項(2)、記載のスパークプラグ用電極。
  4. (4)、中心電極の保持部に接合する貴金属チップを焼
    結密度90%以上の粉末焼結金属としてなる請求項(2
    )、記載のスパークプラグ用電極。
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Cited By (6)

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