JPH07235363A - 内燃機関用スパークプラグの製造方法 - Google Patents

内燃機関用スパークプラグの製造方法

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JPH07235363A
JPH07235363A JP4785994A JP4785994A JPH07235363A JP H07235363 A JPH07235363 A JP H07235363A JP 4785994 A JP4785994 A JP 4785994A JP 4785994 A JP4785994 A JP 4785994A JP H07235363 A JPH07235363 A JP H07235363A
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spark plug
noble metal
straight rod
nickel
tip
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JP4785994A
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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】 【目的】 放電電圧が正極性及び負極性で低く、且つ耐
火花消耗性に優れた電極構造のスパークプラグの製造方
法を提供するものである。 【構成】 円柱状のニッケル部材の少なくとも一方の端
部に円錐部と共に径小直棒部に成形した後、前記径小直
棒部の先端面に貴金属部材を載置してレーザー溶接によ
って接合し、更にプレス加工によって平角形状にし、こ
の平角形状部材を中心電極の先端面に抵抗溶接し、この
貴金属部材とL字形状の接地電極との間に火花間隙を形
成するスパークプラグである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関用スパーク
プラグの製造方法に関し、特に点火コイルの二次回路の
両端子にそれぞれスパークプラグを接続する両極性のデ
イストリビュータレス点火装置(DLI)において、放
電電圧が低く、且つ耐火花消耗性に優れた電極構造を備
えたスパークプラグの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のDLIに用いるスパークプラグ
は、正極性、負極性においても放電電圧が低く、且つ耐
火花消耗性に優れた電極構造を備えることが要求されて
いる。正極性の放電電圧を低減すると共に耐久性を有す
る構造のスパークプラグを得ることは接地電極の極数を
増加させ、中心電極の先端側面或いは同一円周面上に複
数個の火花間隙を設ける、いわゆる接地電極が多極のス
パークプラグが従来より使用されている。
【0003】ところで、中心電極がニッケル合金の場合
は10万km走行までスパークプラグを無交換というロン
グライフ仕様においては、電極消耗の点で問題を生じる
ため、中心電極の先端部の少なくとも側面の全周に貴金
属を塑性加工によって被覆することが特公昭62−31
797号公報にて知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように中心電極の先端部側面の全周に貴金属を被覆する
ことは、火花放電に関与しない部分まで貴金属を使用す
ることになり、材料の有効活用の点からも無駄である。
また、両極性の点火装置は負極性での放電が発生するの
で、中心電極でも電界強度を高めるためにエッジ等の形
状効果の付加が必要である。
【0005】この発明の目的は、放電電圧が正極性でも
負極性でも低く、且つ耐火花消耗性に優れた電極構造の
スパークプラグを安価に量産できるスパークプラグの製
造方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】そのために、この発明の
スパークプラグは次のように製造される。 (1)円柱状のニッケル部材を所定寸法に切断し、少な
くとも一方の端部に前記ニッケル部材の胴部より径の小
さい径小直棒部と該径小直棒部と前記胴部とを連結する
円錐部とを形成する工程と、(2)前記径小直棒部の先
端面を円板或いは円柱状の貴金属部材が覆うように載置
する工程と、(3)前記貴金属部材を前記ニッケル部材
の長手方向に押圧しながら、前記貴金属部材と前記径小
直棒部との境界面に対して水平方向からレーザーを照射
し、前記境界面のほぼ全周若しくは全周に亘って溶融凝
固合金部を形成して両部材を接合する工程と、(4)こ
の接合部材の前記ニッケル部材の前記胴部をプレスして
平角形状に加工し、この平角形状部材を中心電極の先端
面に電気抵抗溶接にて接合し、この貴金属部材の端面と
L字形状に形成された接地電極の端面とで火花間隙を形
成する工程によりなるスパークプラグの製造方法であ
る。
【0007】また、上記平角形状部材を、主体金具の環
状端面に接合して接地電極としてなるものである。
【0008】更に、この発明のスパークプラグは次のよ
うに製造される。 (1)円柱状のニッケル部材を所定寸法に切断し、少な
くとも一方の端部に前記ニッケル部材の胴部より径の小
さい径小直棒部と、該径小直棒部とを連結する円錐部と
を形成する工程と、(2)前記径小直棒部の先端面を円
板或いは円柱状の貴金属部材が覆うように載置する工程
と、(3)前記貴金属部材を前記ニッケル部材の長手方
向に押圧しながら、前記貴金属部材と前記径小直棒部と
の境界面に対して水平方向からレーザーを照射し、前記
境界面のほぼ全周若しくは全周に亘って溶融凝固合金部
を形成して両部材を接合する工程と、(4)中心電極の
先端面にガイド溝を形成し、前記接合部材の前記胴部を
前記ガイド溝に電気抵抗溶接によって圧潰して接合し、
この貴金属部材の端面とL字形状に形成された接地電極
の端面とで火花間隙を形成する工程よりなるスパークプ
ラグの製造方法である。
【0009】
【作用】この発明は上記構成によることから、火花消耗
に関する必要最小量の貴金属を中心電極又は接地電極に
設け、且つその接合強度はレーザー溶接を施すことによ
り強固に固着されている。また貴金属材の土台となるニ
ッケル部材は予め径小直棒部としてあるため、後加工の
プレス加工を施しても或いは施さなくても放電部には電
界強度を強める先端が細くて突出した形状を備えること
から、放電電圧を低く抑制することができる。
【0010】
【実施例】この発明の実施例について図を参照して更に
説明する。図1〜図3はこの発明の請求項1の第1実施
例を示したものであり、1はそのスパークプラグであ
る。2は中心電極で耐熱耐食性のニッケル合金内部に銅
又は銅合金などの良熱伝導性金属の芯材が塑性加工によ
り封入されている。また、中心電極2の先端面21には
ニッケル部材3が径方向に突出した状態で接合されると
共に、そのニッケル部材3の径の小さい径小直棒部32
の先端には貴金属部材4が接合されている。5はアルミ
ナ、窒化アルミニウムなどのセラミックからなる絶縁体
であり、その軸孔に前記中心電極2が先端部を突出して
挿設し、公知の導電性ガラスや抵抗体などのガラスシー
ルにより封着されている。6は先端部に内燃機関への取
付ねじ部61を備えた主体金具であり、前記絶縁体5が
その内腔内に先端部を燃焼室側に突出して公知の加締め
などの手段により固定され、また、この主体金具6の環
状端面62にニッケル合金などの接地電極7が接合され
て内方に突出するようにL字形状に曲げ加工が施され、
その接地電極7の端面71と前記中心電極2の貴金属部
材4の端面41との間に気中の火花間隙8を形成したス
パークプラグである。
【0011】次にこの発明の中心電極を備えたスパーク
プラグの製造方法について述べる。図1の(a)に示す
ように、円柱状(直径3.0mm)の純ニッケル又はNi
にSi、Mn、Cr、Alなどを10%以下含有したニ
ッケル合金、Cr、Feなど10%以上含有したNi−
Cr−Fe合金(インコネル材)などの材料を所定寸法
に切断してニッケル部材3を形成する。(b)に示すよ
うに、ニッケル部材3の少なくとも片端部に該部材3の
胴部31より径の小さい径小直棒部32と前記胴部31
とを連結する円錐部33を切削或いは押出し加工により
形成する。(c)に示すように、前記径小直棒部32の
先端面に円板或いは円柱状の貴金属部材4、例えば直径
0.8mm×厚さ0.3mmのPt−Ir合金、Pt−Ni合
金、Ir、及びIrにY2 3 、ZrO2 、La2 3
などのセラミック粉末を含有したIr合金など貴金属部
材4を軸心に載置し、この貴金属部材4を前記ニッケル
部材3の長手方向に約1kgで押圧しながら、前記貴金属
部材4と前記径小直棒部32との境界面に対して水平方
向からレーザー(LB)を照射し、前記境界面のほぼ全
周若しくは全周に亘って溶融凝固合金部9を形成した接
合部材Aを形成する。
【0012】次に図1の(d)及び(e)に示すよう
に、前記接合部材Aの前記ニッケル部材3の前記胴部3
1をダイス101、102に狭持してプレスし、幅2.
3mm×厚さ1.0mmの平角形状の平角形状部材Bに加工
する。
【0013】この平角形状部材Bを図2に示すように、
中心電極2の先端面21に電気抵抗溶接にて接合し、前
記貴金属部材4の端面41とL字形状に形成された接地
電極7の端面71との間に平行な気中の火花間隙8を形
成するスパークプラグ(図3)を製造する。なお、中心
電極2の先端面21への平角形状部材Bの接合は、図2
のように、中心電極2を絶縁体5内に封着した後、中心
電極2の先端を溶接チャック111で固定し、上方より
溶接チップ112を加圧しながら電流を流し電気抵抗溶
接される。また平角形状部材Bの接合は、中心電極2を
封着した絶縁体5を主体金具6に組付け固定した後に中
心電極2の先端面21に電気抵抗溶接してもよく、この
場合には、接地電極7との間の火花間隙8を調整しなが
ら溶接することができ、火花間隙の再調整が不要であ
る。
【0014】図4は、この発明の第2実施例のスパーク
プラグ1である。このスパークプラグ1は、中心電極2
の接地電極7との間の火花間隙8を形成する先端側を一
部分削除したものであり、残りの先端21に上記同様に
平角形状部材Bを電気抵抗溶接にて接合したものであ
る。この形状のスパークプラグは中心電極側の消炎作用
の小さい形状効果により点火性能を確保し、放電電圧を
より低減することができる。
【0015】図5は、この発明の請求項3の第3実施例
を示したものであり、中心電極2の先端面21に略U字
状或いは底部が平坦な皿状などのガイド溝22が形成さ
れており、このガイド溝22に上記図1の(a)〜
(c)で形成した円柱状の接合部材A載置し、この接合
部材Aのニッケル部材3の胴部31は図5の(d)に示
すように、その下部が電気抵抗溶接により前記ガイド溝
22内に接合されると共に、前記胴部31の上部が溶接
チップ112によって圧潰されて平坦化され、略楕円形
状部材Cが形成される。この方法の場合には図1の
(d)〜(e)の工程が中心電極の電気抵抗溶接で行わ
れるため製造工程がより簡略化することができる。
【0016】図6は、この発明の第4実施例を示したス
パークプラグ1であり、図3と相違するところは、中心
電極2の先端面21に接合された平角形状部材Bには貴
金属部材4がニッケル部材3の両端部の径小直棒部32
の端面に形成された2極型スパークプラグである。1極
型に比べ放電電圧のバラツキが少なく放電電圧を低減す
ることができる。なお、平角形状部材Bの代りに図5で
形成した略楕円形状部材Cの両端に貴金属部材4を備え
たものであってもよい。
【0017】図7は、この発明の請求項2の第5実施例
を示したスパークプラグ1であり、図3で示した平角形
状部材Bが中心電極2の先端面21に形成されると共
に、主体金具6の接地電極10も上記図1の(a)〜
(e)と同様な製造方法により、ニッケル部材3の径小
直棒部32の先端面に貴金属部材14を備えた平角形状
部材Dが、前記主体金具6の環状端面62に接合される
と共にL字形状に折り曲げられ、前記中心電極2の貴金
属部材4との間に火花間隙8を形成したスパークプラグ
1である。このスパークプラグは、接地電極側の形状効
果により点火性能を高めることができ、且つ火花消耗性
も優れて耐久性を大巾に向上することができる。なお、
このスパークプラグの中心電極2には図6と同様に平角
形状部材B或いは略楕円形部材Cの両端に貴金属部材4
を設け、これら貴金属部材4と対設するように前記貴金
属部材14が設けられた接地電極10を形成する2極型
スパークプラグに適用することができる。
【0018】次に図3に示す構造のスパークプラグで、
中心電極2の先端面21の直径2.5mmに、直径1.1mm
×長さ0.3mmの径小直棒部32と直径0.8mm×厚さ
0.3mmのPt−Ir(20%)合金の貴金属部材4を
形成した本発明スパークプラグと、中心電極の先端面の
直径2.5mmの先端側面に同じくPt−Ir(20%)
合金の貴金属部材を塑性加工によって形成した従来スパ
ークプラグを用いて、放電電圧の極性関係を調べた。放
電電圧の測定は、比較的放電電圧が高い6kg/cm2 にお
ける両極性の放電電圧を各スパークプラグ5個の平均値
として示した。その結果は図8に示すように、従来スパ
ークプラグの放電電圧は負極性、正極性とも22〜2
2.5KVであるのに対し、本発明スパークプラグは1
7.5〜18KVと大巾に低減することができる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明スパークプラ
グは中心電極の放電部の電界強度を強める先端が細くて
突出した形状により放電電圧を著しく低減することがで
きる。また、貴金属部材は必要最小量に抑えることがで
きるためコストが低減でき、且つ接合強度はレーザー溶
接によって強固に固着されるため貴金属部材の剥離が防
止され耐久性の優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例の中心電極の放電部の製
造工程図である。
【図2】この発明の第1実施例の中心電極の先端面の溶
接工程図である。
【図3】この発明の第1実施例のスパークプラグの発火
部要部断面図である。
【図4】この発明の第2実施例のスパークプラグの発火
部要部断面図である。
【図5】この発明の第3実施例の中心電極の放電部の製
造工程図である。
【図6】この発明の第4実施例のスパークプラグの発火
部要部断面図である。
【図7】この発明の第5実施例のスパークプラグの発火
部要部断面図である。
【図8】本発明スパークプラグと従来スパークプラグの
放電電圧の極性関係を示すグラフである。
【符号説明】
2 中心電極 21 中心電極の先端面 22 ガイド溝 3 ニッケル部材 31 胴部 32 径小直棒部 33 円錐部 4.14 貴金属部材 41 貴金属部材の端面 5 絶縁体 6 主体金具 7.10 接地電極 71 接地電極の端面 8 火花間隙 9 溶融凝固合金部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)円柱状のニッケル部材を所定寸法
    に切断し、少なくとも一方の端部に前記ニッケル部材の
    胴部より径の小さい径小直棒部と該径小直棒部と前記胴
    部とを連結する円錐部とを形成する工程と、(2)前記
    径小直棒部の先端面を円板或いは円柱状の貴金属部材が
    覆うように載置する工程と、(3)前記貴金属部材を前
    記ニッケル部材の長手方向に押圧しながら、前記貴金属
    部材と前記径小直棒部との境界面に対して水平方向から
    レーザーを照射し、前記境界面のほぼ全周若しくは全周
    に亘って溶融凝固合金部を形成して両部材を接合する工
    程と、(4)この接合部材の前記ニッケル部材の前記胴
    部をプレスして平角形状に加工し、この平角形状部材を
    中心電極の先端面に電気抵抗溶接にて接合し、この貴金
    属部材の端面とL字形状に形成された接地電極の端面と
    で火花間隙を形成する工程によりなるスパークプラグの
    製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1で形成された平角形状部材を、
    主体金具の環状端面に接合して接地電極としてなるスパ
    ークプラグの製造方法。
  3. 【請求項3】 (1)円柱状のニッケル部材を所定寸法
    に切断し、少なくとも端部に前記ニッケル部材の胴部よ
    り径の小さい径小直棒部と、該径小直棒部とを連結する
    円錐部とを形成する工程と、(2)前記径小直棒部の先
    端面を円板或いは円柱状の貴金属部材が覆うように載置
    する工程と、(3)前記貴金属部材を前記ニッケル部材
    の長手方向に押圧しながら、前記貴金属部材と前記径小
    直棒部との境界面に対して水平方向からレーザーを照射
    し、前記境界面のほぼ全周若しくは全周に亘って溶融凝
    固合金部を形成して両部材を接合する工程と、(4)中
    心電極の先端面にガイド溝を形成し、前記接合部材の前
    記胴部を前記ガイド溝に電気抵抗溶接によって圧潰して
    接合し、この貴金属部材の端面とL字形状に形成された
    接地電極の端面とで火花間隙を形成する工程よりなるス
    パークプラグの製造方法。
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