JPH09106880A - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents
内燃機関用スパークプラグInfo
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- JPH09106880A JPH09106880A JP7263300A JP26330095A JPH09106880A JP H09106880 A JPH09106880 A JP H09106880A JP 7263300 A JP7263300 A JP 7263300A JP 26330095 A JP26330095 A JP 26330095A JP H09106880 A JPH09106880 A JP H09106880A
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- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
- H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
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- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/39—Selection of materials for electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電極と貴金属チップの溶接部の接合性を良く保
ちながら電極と貴金属チップの熱応力を緩和することを
目的とし、かつ組付工程数を抑えて、コスト安に内燃機
関用スパークプラグを得る。 【解決手段】 電極３、４において貴金属チップ５、５
を固定させる位置に対応する部分を溶融させてから、こ
の溶融した電極３、４に貴金属チップ５、５を埋没させ
て貴金属チップ５、５の外周部に盛り上がり部３ｃ、４
ｃを形成し、貴金属チップ５、５を電極３、４に固定す
る。そして、この盛り上がり部３ｃ、４ｃを介して貴金
属チップ５、５にエネルギの集中する光線Ｌを当てるこ
とにより、電極３と貴金属チップ５、電極４と貴金属チ
ップ５が溶接されている。
ちながら電極と貴金属チップの熱応力を緩和することを
目的とし、かつ組付工程数を抑えて、コスト安に内燃機
関用スパークプラグを得る。 【解決手段】 電極３、４において貴金属チップ５、５
を固定させる位置に対応する部分を溶融させてから、こ
の溶融した電極３、４に貴金属チップ５、５を埋没させ
て貴金属チップ５、５の外周部に盛り上がり部３ｃ、４
ｃを形成し、貴金属チップ５、５を電極３、４に固定す
る。そして、この盛り上がり部３ｃ、４ｃを介して貴金
属チップ５、５にエネルギの集中する光線Ｌを当てるこ
とにより、電極３と貴金属チップ５、電極４と貴金属チ
ップ５が溶接されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火花放電部となる
中心電極および接地電極の少なくとも一方の先端に貴金
属チップを設けた内燃機関用スパークプラグに関する。
中心電極および接地電極の少なくとも一方の先端に貴金
属チップを設けた内燃機関用スパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、耐久性に優れた内燃機関用スパー
クプラグとして、Ｎｉ系合金からなる中心電極３の先端
に、融点が非常に高いＩｒあるいはＰｔ−Ｉｒ合金から
なる貴金属チップ５が固定されているものがある。そし
て、特開平２−４９３８８号公報では、図４（ａ）に示
すように、中心電極３に孔部３ｂを設け、この孔部３ｂ
に、Ｐｔ−Ｉｒ合金からなるワイヤー状の貴金属チップ
５を超音波圧入によって圧入した後、その全周をレーザ
溶接（図４（ａ）中Ｌで示す）したものが記載されてい
る。
クプラグとして、Ｎｉ系合金からなる中心電極３の先端
に、融点が非常に高いＩｒあるいはＰｔ−Ｉｒ合金から
なる貴金属チップ５が固定されているものがある。そし
て、特開平２−４９３８８号公報では、図４（ａ）に示
すように、中心電極３に孔部３ｂを設け、この孔部３ｂ
に、Ｐｔ−Ｉｒ合金からなるワイヤー状の貴金属チップ
５を超音波圧入によって圧入した後、その全周をレーザ
溶接（図４（ａ）中Ｌで示す）したものが記載されてい
る。
【０００３】また、特開昭５７−１３０３８５号公報で
は、図４（ｂ）に示すように、中心電極３先端に貴金属
チップ５を抵抗溶接後、さらに、中心電極３と貴金属チ
ップ５の接合面をレーザ溶接により固定したものが記載
されている。これらの従来技術では、抵抗溶接に加えて
レーザ溶接を行うことにより中心電極３と貴金属チップ
５の溶融層（図４（ｂ）中ではＢで示す）を形成し、中
心電極３と貴金属チップ５の線膨張率の差により生じる
中心電極３と貴金属チップ５の溶接部（図４（ｂ）中で
はＳで示す）に生じる熱応力を低減している。
は、図４（ｂ）に示すように、中心電極３先端に貴金属
チップ５を抵抗溶接後、さらに、中心電極３と貴金属チ
ップ５の接合面をレーザ溶接により固定したものが記載
されている。これらの従来技術では、抵抗溶接に加えて
レーザ溶接を行うことにより中心電極３と貴金属チップ
５の溶融層（図４（ｂ）中ではＢで示す）を形成し、中
心電極３と貴金属チップ５の線膨張率の差により生じる
中心電極３と貴金属チップ５の溶接部（図４（ｂ）中で
はＳで示す）に生じる熱応力を低減している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図４（ａ）
に示すものでは、中心電極３に孔部３ｂを形成する工程
が必要となるため、孔部３ｂの加工コストが高くつき、
また、超音波圧入による圧入工程が必要となるため、組
付工程が複数となって、中心電極３への貴金属チップ５
の溶接作業が複雑となる。さらに、孔部３ｂは、貴金属
チップ５を嵌合して位置決めするためある程度深くして
あり、貴金属チップ５において孔部３ｂに嵌合される部
分だけ、火花放電部として必要な貴金属チップ５の量よ
りも余分に貴金属が必要となり、コスト高となる。（具
体的には、貴金属チップ５の厚さが１ｍｍ程度以上と記
載されている。） また、レーザ光線Ｌにより貴金属チップ５と中心電極３
を溶融しようとすると、レーザ光線Ｌを当てた部分近傍
が、低融点である中心電極３の沸点近くに達して中心電
極３が蒸発してしまうため、溶融層に中心電極３の成分
があまり含まれなくなり、貴金属チップ５と中心電極３
の溶接部に生じる熱応力を抑制する効果が小さくなる。
また、中心電極３の蒸発により、レーザ溶接を施した部
分が細ってしまい、上記溶接部の接合強度が悪くなる恐
れがある。
に示すものでは、中心電極３に孔部３ｂを形成する工程
が必要となるため、孔部３ｂの加工コストが高くつき、
また、超音波圧入による圧入工程が必要となるため、組
付工程が複数となって、中心電極３への貴金属チップ５
の溶接作業が複雑となる。さらに、孔部３ｂは、貴金属
チップ５を嵌合して位置決めするためある程度深くして
あり、貴金属チップ５において孔部３ｂに嵌合される部
分だけ、火花放電部として必要な貴金属チップ５の量よ
りも余分に貴金属が必要となり、コスト高となる。（具
体的には、貴金属チップ５の厚さが１ｍｍ程度以上と記
載されている。） また、レーザ光線Ｌにより貴金属チップ５と中心電極３
を溶融しようとすると、レーザ光線Ｌを当てた部分近傍
が、低融点である中心電極３の沸点近くに達して中心電
極３が蒸発してしまうため、溶融層に中心電極３の成分
があまり含まれなくなり、貴金属チップ５と中心電極３
の溶接部に生じる熱応力を抑制する効果が小さくなる。
また、中心電極３の蒸発により、レーザ溶接を施した部
分が細ってしまい、上記溶接部の接合強度が悪くなる恐
れがある。
【０００５】また、図４（ｂ）に示すものについて発明
者らが検討した結果、以下のことが推定される。図４
（ｂ）に示すものでは、貴金属チップ５と中心電極３の
接合面の中央部寄りの位置に、貴金属チップ５に対して
垂直にレーザ溶接を施してあるため、この溶接により溶
融する部分は、溶融しない部分に密閉された状態であ
る。
者らが検討した結果、以下のことが推定される。図４
（ｂ）に示すものでは、貴金属チップ５と中心電極３の
接合面の中央部寄りの位置に、貴金属チップ５に対して
垂直にレーザ溶接を施してあるため、この溶接により溶
融する部分は、溶融しない部分に密閉された状態であ
る。
【０００６】そして、上述のように、溶融する部分の中
心電極３が気化して膨張するため、その周囲を押し広げ
ようとする。すると、溶接後に温度が下がって、気化し
た中心電極３が固体に戻っても、上記押し広げた分だけ
溶接部Ｓに空洞が生じてしまい、接合強度が悪くなる恐
れがある。さらに、溶接前の貴金属チップ５および中心
電極３には、微視的にみると空孔が存在しており、溶接
により貴金属チップ５および中心電極３が溶融すると、
この空孔が集まって大きな気泡に成長する。すると、溶
融した部分は溶融しない部分に密閉されているため、大
きな気泡が外部へ逃げられずに溶接部Ｓに残り、貴金属
チップ５と中心電極３の接合強度が悪くなる恐れがあ
る。
心電極３が気化して膨張するため、その周囲を押し広げ
ようとする。すると、溶接後に温度が下がって、気化し
た中心電極３が固体に戻っても、上記押し広げた分だけ
溶接部Ｓに空洞が生じてしまい、接合強度が悪くなる恐
れがある。さらに、溶接前の貴金属チップ５および中心
電極３には、微視的にみると空孔が存在しており、溶接
により貴金属チップ５および中心電極３が溶融すると、
この空孔が集まって大きな気泡に成長する。すると、溶
融した部分は溶融しない部分に密閉されているため、大
きな気泡が外部へ逃げられずに溶接部Ｓに残り、貴金属
チップ５と中心電極３の接合強度が悪くなる恐れがあ
る。
【０００７】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
電極と貴金属チップの溶接部の接合強度を良く保ちなが
ら電極と貴金属チップの溶接部に生じる熱応力を緩和
し、かつ、組付工程数を抑えて、コスト安に内燃機関用
スパークプラグを得ることを目的とする。
電極と貴金属チップの溶接部の接合強度を良く保ちなが
ら電極と貴金属チップの溶接部に生じる熱応力を緩和
し、かつ、組付工程数を抑えて、コスト安に内燃機関用
スパークプラグを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１ないし５に記載
の発明では、貴金属チップ（５、５）を電極（３、４）
の一部に押し当てることにより貴金属チップ（５、５）
の外周部に盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）が形成され、こ
の盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）により貴金属チップ
（５、５）が電極（３、４）に保持されており、この盛
り上がり部（３ｃ、４ｃ）を介して貴金属チップ（５、
５）にエネルギの集中する光線（Ｌ）を当てることによ
り、貴金属チップ（５、５）と電極（３、４）が溶接さ
れていることを特徴としている。
の発明では、貴金属チップ（５、５）を電極（３、４）
の一部に押し当てることにより貴金属チップ（５、５）
の外周部に盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）が形成され、こ
の盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）により貴金属チップ
（５、５）が電極（３、４）に保持されており、この盛
り上がり部（３ｃ、４ｃ）を介して貴金属チップ（５、
５）にエネルギの集中する光線（Ｌ）を当てることによ
り、貴金属チップ（５、５）と電極（３、４）が溶接さ
れていることを特徴としている。
【０００９】従って、電極（３、４）において所定の固
定位置に貴金属チップ（５、５）を押し当てるだけで、
位置決めおよび固定が成されるため、本発明の内燃機関
用スパークプラグを形成する際の工程数を減らすことが
出来る。また、従来のように貴金属チップ（５、５）を
電極（３、４）に予め形成された孔部（図４（ａ）参
照）に嵌合することはないため、円板状の薄い貴金属チ
ップ（５、５）を用いることが出来るため、貴金属チッ
プ（５、５）の材料量を大幅に減少させることが出来
る。
定位置に貴金属チップ（５、５）を押し当てるだけで、
位置決めおよび固定が成されるため、本発明の内燃機関
用スパークプラグを形成する際の工程数を減らすことが
出来る。また、従来のように貴金属チップ（５、５）を
電極（３、４）に予め形成された孔部（図４（ａ）参
照）に嵌合することはないため、円板状の薄い貴金属チ
ップ（５、５）を用いることが出来るため、貴金属チッ
プ（５、５）の材料量を大幅に減少させることが出来
る。
【００１０】また、盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）は外部
に晒されており、エネルギの集中する光線（Ｌ）を当て
ることにより、盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）および電極
（３、４）が気化して、蒸発することが出来るため、従
来のように、溶接後に、溶融層（Ａ、Ｂ）近傍に空洞が
生じる恐れは解消される。また、溶接前の貴金属チップ
（５、５）および電極（３、４）に存在する微細な空孔
は、貴金属チップ（５、５）および電極（３、４）の溶
融により大きな空孔に成長するが、この大きな空孔は外
部へ逃げることができる。よって、電極（３、４）と貴
金属チップ（５、５）の溶接部（Ｓ、Ｓ）の接合強度が
悪くなることはない。
に晒されており、エネルギの集中する光線（Ｌ）を当て
ることにより、盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）および電極
（３、４）が気化して、蒸発することが出来るため、従
来のように、溶接後に、溶融層（Ａ、Ｂ）近傍に空洞が
生じる恐れは解消される。また、溶接前の貴金属チップ
（５、５）および電極（３、４）に存在する微細な空孔
は、貴金属チップ（５、５）および電極（３、４）の溶
融により大きな空孔に成長するが、この大きな空孔は外
部へ逃げることができる。よって、電極（３、４）と貴
金属チップ（５、５）の溶接部（Ｓ、Ｓ）の接合強度が
悪くなることはない。
【００１１】また、貴金属チップ（５、５）の外周に沿
って盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）が形成されているた
め、エネルギの集中する光線（Ｌ）を当てることにより
溶融した盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）と貴金属チップ
（５、５）はうまく混ざり合うことができ、溶融層
（Ａ、Ｂ）に含まれる電極（３、４）の成分が少なくな
る恐れはほとんどなく、溶接部（Ｓ、Ｓ）に生じる熱応
力を効率よく緩和することができる。
って盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）が形成されているた
め、エネルギの集中する光線（Ｌ）を当てることにより
溶融した盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）と貴金属チップ
（５、５）はうまく混ざり合うことができ、溶融層
（Ａ、Ｂ）に含まれる電極（３、４）の成分が少なくな
る恐れはほとんどなく、溶接部（Ｓ、Ｓ）に生じる熱応
力を効率よく緩和することができる。
【００１２】また、盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）がある
ため、盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）が多少蒸発しても溶
接部（Ｓ、Ｓ）が細ることはない。このようにして、電
極（３、４）と貴金属チップ（５、５）の接合強度を良
くしている。また、請求項２に記載の発明では、盛り上
がり部（３ｃ、４ｃ）は、電極（３、４）のうち貴金属
チップ（５、５）と電極（３、４）を圧接させた状態で
貴金属チップ（５、５）の当たる面を溶融させてから、
この電極（３、４）に貴金属チップ（５、５）を埋没さ
せて貴金属チップ（５、５）の外周部に電極（３、４）
の一部を盛り上げることにより形成されていることを特
徴としている。
ため、盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）が多少蒸発しても溶
接部（Ｓ、Ｓ）が細ることはない。このようにして、電
極（３、４）と貴金属チップ（５、５）の接合強度を良
くしている。また、請求項２に記載の発明では、盛り上
がり部（３ｃ、４ｃ）は、電極（３、４）のうち貴金属
チップ（５、５）と電極（３、４）を圧接させた状態で
貴金属チップ（５、５）の当たる面を溶融させてから、
この電極（３、４）に貴金属チップ（５、５）を埋没さ
せて貴金属チップ（５、５）の外周部に電極（３、４）
の一部を盛り上げることにより形成されていることを特
徴としている。
【００１３】従って、電極（３、４）において貴金属チ
ップ（５、５）の当たる面を溶融させているので、容易
に貴金属チップ（５、５）を電極（３、４）に埋没させ
ることができ、盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）の形成が容
易に行える。また、請求項３に記載の発明では、盛り上
がり部（３ｃ、４ｃ）は、高さが０．１ｍｍ以上、幅が
０．１ｍｍ以上であることを特徴としている。こうする
ことにより、溶融層（Ａ、Ｂ）中の電極（３、４）の成
分が少なくなる恐れをさらに効果的に抑制することが出
来、溶接部（Ｓ、Ｓ）に生じる熱応力を効率よく緩和出
来る。
ップ（５、５）の当たる面を溶融させているので、容易
に貴金属チップ（５、５）を電極（３、４）に埋没させ
ることができ、盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）の形成が容
易に行える。また、請求項３に記載の発明では、盛り上
がり部（３ｃ、４ｃ）は、高さが０．１ｍｍ以上、幅が
０．１ｍｍ以上であることを特徴としている。こうする
ことにより、溶融層（Ａ、Ｂ）中の電極（３、４）の成
分が少なくなる恐れをさらに効果的に抑制することが出
来、溶接部（Ｓ、Ｓ）に生じる熱応力を効率よく緩和出
来る。
【００１４】また、請求項５に記載の発明では、貴金属
チップ（５、５）は、線膨張係数αが８×１０-6以下で
あるＩｒ合金からなり、電極（３、４）は、線膨張係数
αが１３×１０-6以上である耐熱合金材料からなること
を特徴としている。つまり、本発明によれば、線膨張係
数αが上記のように大きく異なっているような電極
（３、４）と貴金属チップ（５、５）の接合強度が良い
状態である内燃機関用スパークプラグを得ることが出来
る。
チップ（５、５）は、線膨張係数αが８×１０-6以下で
あるＩｒ合金からなり、電極（３、４）は、線膨張係数
αが１３×１０-6以上である耐熱合金材料からなること
を特徴としている。つまり、本発明によれば、線膨張係
数αが上記のように大きく異なっているような電極
（３、４）と貴金属チップ（５、５）の接合強度が良い
状態である内燃機関用スパークプラグを得ることが出来
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は、本発明の内燃機関用スパー
クプラグを示している。図１において、ハウジング１は
円筒状で、耐熱性、耐食性および導電性のある金属で構
成され、図示しないエンジンブロックに固定するための
ネジ部１ａを備えている。
について説明する。図１は、本発明の内燃機関用スパー
クプラグを示している。図１において、ハウジング１は
円筒状で、耐熱性、耐食性および導電性のある金属で構
成され、図示しないエンジンブロックに固定するための
ネジ部１ａを備えている。
【００１６】このハウジング１の内部には、アルミナセ
ラミック等からなる絶縁体２が固定されており、この絶
縁体２の軸孔２ａに中心電極３が固定されている。この
中心電極３は、耐熱性、耐食性および導電性のある金
属、例えば耐熱ニッケル基合金（インコネル社のインコ
ネル６００：線膨張係数α＝１３．３×１０-6、融点Ｔ
m ＝１４００（℃））からなり、軸方向の径は２．７ｍ
ｍ程度である。さらに、ハウジング１の一端には、接地
電極４が溶接により固定されている。この接地電極４
も、耐熱性、耐食性および導電性のある金属からなる。
ラミック等からなる絶縁体２が固定されており、この絶
縁体２の軸孔２ａに中心電極３が固定されている。この
中心電極３は、耐熱性、耐食性および導電性のある金
属、例えば耐熱ニッケル基合金（インコネル社のインコ
ネル６００：線膨張係数α＝１３．３×１０-6、融点Ｔ
m ＝１４００（℃））からなり、軸方向の径は２．７ｍ
ｍ程度である。さらに、ハウジング１の一端には、接地
電極４が溶接により固定されている。この接地電極４
も、耐熱性、耐食性および導電性のある金属からなる。
【００１７】そして、中心電極３の先端３ａおよび接地
電極４の先端４ａには、貴金属チップ５、５が溶接され
ている。この貴金属チップ５、５は、耐熱性、耐食性お
よび導電性のある金属、例えばＩｒ（線膨張係数α＝
６．８×１０-6、融点Ｔm ＝２４５０（℃））からな
り、径は０．９ｍｍ程度、厚さは０．４ｍｍ程度であ
る。そして、図２に示すように、それぞれの溶接部Ｓ、
Ｓには、接地電極４と貴金属チップ５の溶融層Ａ、中心
電極３と貴金属チップ５の溶融層Ｂが形成されている。
この溶接方法および構造について、図３に基づいて以下
に詳しく説明する。なお、貴金属チップ５と接地電極４
の溶接方法、溶接部Ｓ近傍の構造、作用効果について
は、以下に述べる内容とほとんど同じなので省略する。
電極４の先端４ａには、貴金属チップ５、５が溶接され
ている。この貴金属チップ５、５は、耐熱性、耐食性お
よび導電性のある金属、例えばＩｒ（線膨張係数α＝
６．８×１０-6、融点Ｔm ＝２４５０（℃））からな
り、径は０．９ｍｍ程度、厚さは０．４ｍｍ程度であ
る。そして、図２に示すように、それぞれの溶接部Ｓ、
Ｓには、接地電極４と貴金属チップ５の溶融層Ａ、中心
電極３と貴金属チップ５の溶融層Ｂが形成されている。
この溶接方法および構造について、図３に基づいて以下
に詳しく説明する。なお、貴金属チップ５と接地電極４
の溶接方法、溶接部Ｓ近傍の構造、作用効果について
は、以下に述べる内容とほとんど同じなので省略する。
【００１８】まず、図３（ａ）に示すように、中心電極
３の先端３ａに貴金属チップ５を配置し、抵抗溶接機の
溶接電極７により中心電極３と貴金属チップ５の抵抗溶
接を行う。この抵抗溶接は、圧力Ｐ＝２５ｋｇ／ｃ
ｍ2 、投入電流Ｉ＝８００Ａで、交流波形の１０サイク
ル分の時間だけ行う。ここで、抵抗溶接前の貴金属チッ
プ５と中心電極３の接触部分ｓは、微視的にみると凹凸
があるため、抵抗溶接直後（具体的には、交流波形の最
初の数サイクル分の時間）は、この接触部分ｓの抵抗が
非常に大きく、この接触部分ｓが最も発熱する。
３の先端３ａに貴金属チップ５を配置し、抵抗溶接機の
溶接電極７により中心電極３と貴金属チップ５の抵抗溶
接を行う。この抵抗溶接は、圧力Ｐ＝２５ｋｇ／ｃ
ｍ2 、投入電流Ｉ＝８００Ａで、交流波形の１０サイク
ル分の時間だけ行う。ここで、抵抗溶接前の貴金属チッ
プ５と中心電極３の接触部分ｓは、微視的にみると凹凸
があるため、抵抗溶接直後（具体的には、交流波形の最
初の数サイクル分の時間）は、この接触部分ｓの抵抗が
非常に大きく、この接触部分ｓが最も発熱する。
【００１９】ここで、上記したように中心電極３の方が
貴金属チップ５よりも融点が低いため、この接触部分ｓ
近傍の中心電極３は溶融するが、貴金属チップ５は溶融
しない。すると、溶融した中心電極３が貴金属チップ５
に密着し、上記凹凸がならされ、これにより、接触部分
ｓの抵抗は急激に下がる。そして、圧力Ｐにより、貴金
属チップ５が中心電極３側へ押し付けられるため、図３
（ｂ）のように、溶融した中心電極３は貴金属チップ５
の外周部に排除されながら、盛り上がり部３ｃ（図２に
おいて接地電極４については盛り上がり部４ｃで示す）
を形成する。こうすることにより、貴金属チップ５が中
心電極３に固定される。
貴金属チップ５よりも融点が低いため、この接触部分ｓ
近傍の中心電極３は溶融するが、貴金属チップ５は溶融
しない。すると、溶融した中心電極３が貴金属チップ５
に密着し、上記凹凸がならされ、これにより、接触部分
ｓの抵抗は急激に下がる。そして、圧力Ｐにより、貴金
属チップ５が中心電極３側へ押し付けられるため、図３
（ｂ）のように、溶融した中心電極３は貴金属チップ５
の外周部に排除されながら、盛り上がり部３ｃ（図２に
おいて接地電極４については盛り上がり部４ｃで示す）
を形成する。こうすることにより、貴金属チップ５が中
心電極３に固定される。
【００２０】そして、図３（ｂ）に示すように、貴金属
チップ５の外周に沿ってレーザ溶接を施す。レーザ溶接
とは、ある２つの部材の接触部分のある場所にエネルギ
ーを集中させて、この場所近傍を溶融させることによ
り、上記２つの部材を溶接するものである。本実施形態
では、ＹＡＧレーザを使用し、照射エネルギが５Ｊ、照
射時間が５ｍｓ、焦点がジャストフォーカス（盛り上が
り部３ｃで０）とした。
チップ５の外周に沿ってレーザ溶接を施す。レーザ溶接
とは、ある２つの部材の接触部分のある場所にエネルギ
ーを集中させて、この場所近傍を溶融させることによ
り、上記２つの部材を溶接するものである。本実施形態
では、ＹＡＧレーザを使用し、照射エネルギが５Ｊ、照
射時間が５ｍｓ、焦点がジャストフォーカス（盛り上が
り部３ｃで０）とした。
【００２１】具体的には、中心電極３の盛り上がり部３
ｃ近傍を狙うもので、中心電極３の軸に対して角度４５
°の入射角でレーザ光線Ｌをあてる。このようにして、
盛り上がり部３ｃを介して貴金属チップ５にレーザ光線
Ｌ（エネルギの集中する光線）を当てている。そして、
このレーザ光線Ｌのエネルギにより、矢印Ｌの先端近傍
の盛り上がり部３ｃ、この盛り上がり部３ｃ近傍の中心
電極３の先端３ａおよび貴金属チップ５の側面の略中央
部が溶融する。すると、溶融した中心電極３の盛り上が
り部３ｃは溶融した貴金属チップ５を覆っているため、
これらは混ざり合うことが出来る。
ｃ近傍を狙うもので、中心電極３の軸に対して角度４５
°の入射角でレーザ光線Ｌをあてる。このようにして、
盛り上がり部３ｃを介して貴金属チップ５にレーザ光線
Ｌ（エネルギの集中する光線）を当てている。そして、
このレーザ光線Ｌのエネルギにより、矢印Ｌの先端近傍
の盛り上がり部３ｃ、この盛り上がり部３ｃ近傍の中心
電極３の先端３ａおよび貴金属チップ５の側面の略中央
部が溶融する。すると、溶融した中心電極３の盛り上が
り部３ｃは溶融した貴金属チップ５を覆っているため、
これらは混ざり合うことが出来る。
【００２２】よって、図３（ｃ）に示すように、矢印Ｌ
の先端近傍に、中心電極３と貴金属チップ５とが効率よ
く混ざり合った溶融層Ｂが形成される。そして、上記軸
を中心に中心電極３を回転させて、上述したレーザ溶接
を貴金属チップ５の外周全周にわたって行う。こうする
ことで、図３（ｄ）に示すように、溶融層Ｂが貴金属チ
ップ５の外周全周にわたって形成される。
の先端近傍に、中心電極３と貴金属チップ５とが効率よ
く混ざり合った溶融層Ｂが形成される。そして、上記軸
を中心に中心電極３を回転させて、上述したレーザ溶接
を貴金属チップ５の外周全周にわたって行う。こうする
ことで、図３（ｄ）に示すように、溶融層Ｂが貴金属チ
ップ５の外周全周にわたって形成される。
【００２３】この溶融層Ｂは、中心電極３と貴金属チッ
プ５の間の線膨張率を有するため、内燃機関用スパーク
プラグの使用繰り返しにより生じる溶接部Ｓに生じる熱
応力を緩和することが出来る。以下に、本実施形態の奏
する作用効果を述べる。上述の実施形態では、貴金属チ
ップ５を抵抗溶接により中心電極３に埋没させることに
より、盛り上がり部３ｃを形成することが出来、この盛
り上がり部３ｃにより貴金属チップ５を容易に固定する
ことができる。こうすることにより、貴金属チップ５を
中心電極３に組付けるための工程数を１工程に減らすこ
とが出来る。
プ５の間の線膨張率を有するため、内燃機関用スパーク
プラグの使用繰り返しにより生じる溶接部Ｓに生じる熱
応力を緩和することが出来る。以下に、本実施形態の奏
する作用効果を述べる。上述の実施形態では、貴金属チ
ップ５を抵抗溶接により中心電極３に埋没させることに
より、盛り上がり部３ｃを形成することが出来、この盛
り上がり部３ｃにより貴金属チップ５を容易に固定する
ことができる。こうすることにより、貴金属チップ５を
中心電極３に組付けるための工程数を１工程に減らすこ
とが出来る。
【００２４】また、貴金属チップ５を中心電極３に固定
するための盛り上がり部３ｃを介してレーザ溶接を施す
ことにより、溶接部Ｓに生じる熱応力を効果的に緩和す
る溶融層Ｂをも形成することが出来る。つまり、盛り上
がり部３ｃは、貴金属チップ５の固定および溶融層Ｂの
形成という２つの工程に貢献している。また、従来で
は、貴金属チップ５を中心電極３に予め形成された孔部
（図４（ａ）参照）に嵌合していたため、厚さ１ｍｍ以
上の貴金属チップ５が必要であったが、本実施形態で
は、厚さ０．４ｍｍ程度の薄い貴金属チップ５を用いる
ことが出来、貴金属チップ５の材料量を大幅に減少させ
ることが出来る。
するための盛り上がり部３ｃを介してレーザ溶接を施す
ことにより、溶接部Ｓに生じる熱応力を効果的に緩和す
る溶融層Ｂをも形成することが出来る。つまり、盛り上
がり部３ｃは、貴金属チップ５の固定および溶融層Ｂの
形成という２つの工程に貢献している。また、従来で
は、貴金属チップ５を中心電極３に予め形成された孔部
（図４（ａ）参照）に嵌合していたため、厚さ１ｍｍ以
上の貴金属チップ５が必要であったが、本実施形態で
は、厚さ０．４ｍｍ程度の薄い貴金属チップ５を用いる
ことが出来、貴金属チップ５の材料量を大幅に減少させ
ることが出来る。
【００２５】また、盛り上がり部３ｃが外部に晒されて
いるため、レーザ光線Ｌにより、盛り上がり部３ｃおよ
び中心電極３が気化しても、蒸発することが出来る。よ
って、従来のように溶接後に溶融層Ｂ近傍に空洞が生じ
る恐れは解消される。さらに、溶接前の貴金属チップ５
および中心電極３に存在する微細な空孔は、貴金属チッ
プ５および中心電極３の溶融により大きな空孔に成長す
るが、この大きな空孔は外部へ逃げることができる。
いるため、レーザ光線Ｌにより、盛り上がり部３ｃおよ
び中心電極３が気化しても、蒸発することが出来る。よ
って、従来のように溶接後に溶融層Ｂ近傍に空洞が生じ
る恐れは解消される。さらに、溶接前の貴金属チップ５
および中心電極３に存在する微細な空孔は、貴金属チッ
プ５および中心電極３の溶融により大きな空孔に成長す
るが、この大きな空孔は外部へ逃げることができる。
【００２６】また、盛り上がり部３ｃを介して貴金属チ
ップ５にレーザ光線Ｌを当てているため、溶融層Ｂに含
まれる中心電極３の成分が少なくなる恐れはなく、しか
も、盛り上がり部３ｃが、中心電極３に対して盛り上が
っているため、レーザ光線Ｌを当てることにより多少蒸
発するが、溶接部Ｓが細ることはない。このようにして
形成された溶融層Ｂにより溶接部Ｓに生じる熱応力を緩
和して、中心電極３と貴金属チップ５の溶接部Ｓの接合
強度を良くしている。
ップ５にレーザ光線Ｌを当てているため、溶融層Ｂに含
まれる中心電極３の成分が少なくなる恐れはなく、しか
も、盛り上がり部３ｃが、中心電極３に対して盛り上が
っているため、レーザ光線Ｌを当てることにより多少蒸
発するが、溶接部Ｓが細ることはない。このようにして
形成された溶融層Ｂにより溶接部Ｓに生じる熱応力を緩
和して、中心電極３と貴金属チップ５の溶接部Ｓの接合
強度を良くしている。
【００２７】そして、上述の実施形態の溶接方法によれ
ば、線膨張係数αが上記したように大きく異なるような
貴金属チップ５と中心電極３を、接合強度が良い状態で
組付けることが出来る。なお、上述の実施形態におい
て、図３（ｂ）に示すように、盛り上がり部３ｃの高さ
をＨ、盛り上がり部３ｃの幅をＷとすると、Ｈ≧０．１
ｍｍ、Ｗ≧０．１ｍｍとすることにより、レーザ溶接の
際、盛り上がり部３ｃと貴金属チップ５がさらにうまく
混ざり合うことができ、こうして形成された溶融層Ｂ中
に含まれる中心電極３の成分が少なくなる恐れはさらに
なくなり、この溶融層Ｂにより、より効果的に溶接部Ｓ
に生じる熱応力を緩和することができる。
ば、線膨張係数αが上記したように大きく異なるような
貴金属チップ５と中心電極３を、接合強度が良い状態で
組付けることが出来る。なお、上述の実施形態におい
て、図３（ｂ）に示すように、盛り上がり部３ｃの高さ
をＨ、盛り上がり部３ｃの幅をＷとすると、Ｈ≧０．１
ｍｍ、Ｗ≧０．１ｍｍとすることにより、レーザ溶接の
際、盛り上がり部３ｃと貴金属チップ５がさらにうまく
混ざり合うことができ、こうして形成された溶融層Ｂ中
に含まれる中心電極３の成分が少なくなる恐れはさらに
なくなり、この溶融層Ｂにより、より効果的に溶接部Ｓ
に生じる熱応力を緩和することができる。
【００２８】また、上述の実施形態では、貴金属チップ
５の外周全周にわたってレーザ溶接を行っているが、本
発明はこれに限定されることはなく、図３（ｅ）に示す
ように、貴金属チップ５の外周の２点のみにレーザ溶接
を施してもよい。また、３点以上レーザ溶接を施しても
よい。なお、上述の実施形態では、中心電極３として、
耐熱ニッケル基合金（インコネル社のインコネル６０
０）、貴金属チップ５としてＩｒを用いているが、本発
明はこれに限定されることはなく、中心電極３として他
の耐熱合金材料を用いてもよく、貴金属チップ５とし
て、Ｐｔ（線膨張係数α＝９×１０-6、融点Ｔm ＝１７
７０（℃））、２０Ｉｒ−８０Ｐｔ（線膨張係数α＝
８．４×１０-6、融点Ｔm ＝１８５０（℃））、８０Ｐ
ｔ−２０Ｎｉ（線膨張係数α＝９．４×１０-6、融点Ｔ
m ＝１５５０（℃））、Ｉｒ−Ｐｔ、Ｉｒ−Ｐｔ−Ｎ
ｉ、Ｉｒ−Ｒｈ、Ｉｒ−Ｗ、Ｉｒ−Ｙ2 Ｏ3 等のうちい
ずれか１つの貴金属材料を用いてもよい。。
５の外周全周にわたってレーザ溶接を行っているが、本
発明はこれに限定されることはなく、図３（ｅ）に示す
ように、貴金属チップ５の外周の２点のみにレーザ溶接
を施してもよい。また、３点以上レーザ溶接を施しても
よい。なお、上述の実施形態では、中心電極３として、
耐熱ニッケル基合金（インコネル社のインコネル６０
０）、貴金属チップ５としてＩｒを用いているが、本発
明はこれに限定されることはなく、中心電極３として他
の耐熱合金材料を用いてもよく、貴金属チップ５とし
て、Ｐｔ（線膨張係数α＝９×１０-6、融点Ｔm ＝１７
７０（℃））、２０Ｉｒ−８０Ｐｔ（線膨張係数α＝
８．４×１０-6、融点Ｔm ＝１８５０（℃））、８０Ｐ
ｔ−２０Ｎｉ（線膨張係数α＝９．４×１０-6、融点Ｔ
m ＝１５５０（℃））、Ｉｒ−Ｐｔ、Ｉｒ−Ｐｔ−Ｎ
ｉ、Ｉｒ−Ｒｈ、Ｉｒ−Ｗ、Ｉｒ−Ｙ2 Ｏ3 等のうちい
ずれか１つの貴金属材料を用いてもよい。。
【００２９】また、上述の実施形態では、エネルギの集
中する溶接として、レーザ溶接を用いているが、本発明
はこれに限定されることはなく、エネルギの集中する溶
接であれば、電子ビーム溶接等でもよい。
中する溶接として、レーザ溶接を用いているが、本発明
はこれに限定されることはなく、エネルギの集中する溶
接であれば、電子ビーム溶接等でもよい。
【図１】本発明の内燃機関用スパークプラグの半断面図
である。
である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の溶接方法
を示す工程断面図、（ｄ）は本発明の実施形態の上面
図、（ｅ）は他の実施形態の上面図である。
を示す工程断面図、（ｄ）は本発明の実施形態の上面
図、（ｅ）は他の実施形態の上面図である。
【図４】従来の内燃機関用スパークプラグの要部拡大図
である。
である。
３…中心電極（電極）、４…接地電極（電極）、５…貴
金属チップ、３ｃ、４ｃ…盛り上がり部、Ｂ…溶融層、
Ｌ…レーザ光線（エネルギの集中する光線）。
金属チップ、３ｃ、４ｃ…盛り上がり部、Ｂ…溶融層、
Ｌ…レーザ光線（エネルギの集中する光線）。
Claims (5)
- 【請求項１】 中心電極（３）および接地電極（４）の
少なくとも一方の電極（３、４）に貴金属チップ（５、
５）が溶接されている内燃機関用スパークプラグにおい
て、 前記貴金属チップ（５、５）を前記電極（３、４）の一
部に押し当てることにより前記貴金属チップ（５、５）
の外周部に盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）が形成され、 この盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）により前記貴金属チッ
プ（５、５）が前記電極（３、４）に保持されており、 前記盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）を介して前記貴金属チ
ップ（５、５）にエネルギの集中する光線（Ｌ）を当て
ることにより、前記貴金属チップ（５、５）と前記電極
（３、４）が溶接されていることを特徴とする内燃機関
用スパークプラグ。 - 【請求項２】 前記盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）は、前
記電極（３、４）のうち前記貴金属チップ（５、５）と
前記電極（３、４）を圧接させた状態で前記貴金属チッ
プ（５、５）の当たる面を溶融させてから、この電極
（３、４）に前記貴金属チップ（５、５）を埋没させて
前記貴金属チップ（５、５）の外周部に前記電極（３、
４）の一部を盛り上げることにより形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関用スパークプラ
グ。 - 【請求項３】 前記盛り上がり部（３ｃ、４ｃ）は、高
さ（Ｈ）が０．１ｍｍ以上、幅（Ｗ）が０．１ｍｍ以上
であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃
機関用スパークプラグ。 - 【請求項４】 前記貴金属チップ（５、５）は、Ｉｒ、
Ｉｒ−Ｐｔ、Ｉｒ−Ｐｔ−Ｎｉ、Ｉｒ−Ｒｈ、Ｉｒ−
Ｗ、Ｉｒ−Ａｌ、Ｉｒ−Ｓｉ、Ｉｒ−Ｙ、Ｉｒ−Ｙ2 Ｏ
3 のうちいずれか１つの基金属材料からなり、前記電極
（３、４）は、Ｆｅ、Ｃｒを含むＮｉ基の耐熱合金材料
からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
１つに記載の内燃機関用スパークプラグ。 - 【請求項５】 前記貴金属チップ（５、５）は、線膨張
係数αが８×１０-6以下であるＩｒ合金からなり、前記
電極（３、４）は、線膨張係数αが１３×１０-6以上で
ある耐熱合金材料からなることを特徴とする請求項１な
いし４のいずれか１つに記載の内燃機関用スパークプラ
グ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26330095A JP3196601B2 (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 内燃機関用スパークプラグの製造方法 |
| DE19641856A DE19641856B4 (de) | 1995-10-11 | 1996-10-10 | Zündkerze für einen Verbrennungsmotor |
| US08/728,895 US5811915A (en) | 1995-10-11 | 1996-10-10 | Spark plug including electrode with protruding portion for holding noble metallic chip, and method of making the same |
| GB9621237A GB2306196B (en) | 1995-10-11 | 1996-10-11 | Spark plug for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26330095A JP3196601B2 (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 内燃機関用スパークプラグの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09106880A true JPH09106880A (ja) | 1997-04-22 |
| JP3196601B2 JP3196601B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=17387567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26330095A Expired - Lifetime JP3196601B2 (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 内燃機関用スパークプラグの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5811915A (ja) |
| JP (1) | JP3196601B2 (ja) |
| DE (1) | DE19641856B4 (ja) |
| GB (1) | GB2306196B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6533628B1 (en) | 1999-04-30 | 2003-03-18 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method of manufacturing spark plug and spark plug |
| US6831397B2 (en) | 2001-02-08 | 2004-12-14 | Denso Corporation | Spark plug and a method of producing the same |
| US6853116B2 (en) | 2001-02-08 | 2005-02-08 | Denso Corporation | Structure of spark plug designed to provide higher durability and ignitability of fuel |
| US7666047B2 (en) | 2003-11-21 | 2010-02-23 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method for securing a metal noble tip to an electrode of a spark plug using a resistance and laser welding process |
| JP2012074272A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
| JP2013149631A (ja) * | 2009-03-31 | 2013-08-01 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグの製造方法 |
| JPWO2013015262A1 (ja) * | 2011-07-28 | 2015-02-23 | 田中貴金属工業株式会社 | 点火プラグ用クラッド電極及びその製造方法 |
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| JPH1197151A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
| JPH11312478A (ja) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | Sony Corp | 偏向装置 |
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| JP4248704B2 (ja) * | 1999-09-22 | 2009-04-02 | 株式会社デンソー | 内燃機関用スパークプラグ |
| JP3972539B2 (ja) * | 1999-10-28 | 2007-09-05 | 株式会社デンソー | 内燃機関用スパークプラグの製造方法 |
| JP4092889B2 (ja) * | 2000-07-10 | 2008-05-28 | 株式会社デンソー | スパークプラグ |
| JP4306115B2 (ja) * | 2000-11-06 | 2009-07-29 | 株式会社デンソー | スパークプラグの製造方法 |
| DE10103045A1 (de) | 2001-01-24 | 2002-07-25 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode |
| DE10103046B4 (de) * | 2001-01-24 | 2015-08-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Verbinden von Edelmetall auf eine Elektrode einer Zündkerze und eine Zündkerze |
| JP2002280145A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ及びその製造方法 |
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- 1995-10-11 JP JP26330095A patent/JP3196601B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
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- 1996-10-10 DE DE19641856A patent/DE19641856B4/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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