WO2010053099A1

WO2010053099A1 - スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法

Info

Publication number: WO2010053099A1
Application number: PCT/JP2009/068843
Authority: WO
Inventors: 鈴木　彰; 無笹　守
Original assignee: 日本特殊陶業株式会社
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2010-05-14
Also published as: EP2352212A1; CN102204041B; US20110198982A1; US8207657B2; CN102204041A; JPWO2010053099A1; JP5099858B2; EP2352212B1; EP2352212A4

Abstract

　主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度を高めることで、主体金具を小径化しても振動等による溶接部での破断を回避することができるスパークプラグを提供する。スパークプラグ１００は、主体金具１１と接地電極１４との溶接部のうち、主体金具１１の先端面を含む平面によって切り取られる断面積をＳ２とし、接地電極１４のうち、接地電極１４と溶接部との境界のうち最も軸方向先端を通り軸方向と直交する平面によって切り取られる断面積をＳとしたとき、Ｓ２≧Ｓの関係を満足している。

Description

スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法

　本発明は、スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法に関し、より詳細には、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接部分の改良に関する。

　従来のスパークプラグは、軸方向に延びると共に、外周部にねじ部が形成された筒状の主体金具と、この主体金具に嵌め込まれて保持された筒状の絶縁体と、この絶縁体内に配置された円柱状の中心電極と、がそれぞれの軸がその径方向で略同心円状となるように配置されている。また、柱状の接地電極が、その中間部で曲げられて略Ｌ字形状に形成され、且つ主体金具の先端部にその基端部が溶接接合されると共にその先端部が中心電極の先端部に対向配置されている構造を有している。そして、このとき、所定の火花放電ギャップが中心電極の先端部と接地電極の先端部との間に形成されている。このような構造のスパークプラグは、例えばエンジン等の内燃機関のシリンダヘッド等に取り付けられ、燃焼室に供給される混合気への着火源として使用される。

　ところで、近年のエンジンの複雑化に伴ってスパークプラグの小型化が一層要求される中、主体金具のねじ部のねじ径の小径化が求められている。このため、接地電極の基端部が溶接される主体金具の先端部の肉厚の薄肉化が進み、接地電極の基端部の肉厚を薄肉にせざるをえず、接地電極の消耗や温度上昇による耐久性の低下、及び振動による破損等の問題が生じている。

　そこで、この対策の１つとして接地電極の厚さを従来に比較して拡大すると共に、断面積も十分に確保するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

日本国特開２００３－７４２３号公報

　ここで、前述の特許文献１のように、このような問題を解決するために、従来、接地電極の基端部の断面積をあえて大きくして主体金具の先端部に溶接することが行われており、この問題に対し、ある一定の効果を得ることができるが、更に厳しい使用条件においては溶接強度が不足するおそれがあり、更なる改善を行う余地があった。

　本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度を高めることで、主体金具を小径化しても振動等による溶接部での破断をより確実に回避することができるスパークプラグ及びスパークプラグの製造方法を提供することにある。

　本発明の前述した目的は、下記構成により達成される。
（１）　軸方向に延びるように形成された筒状の主体金具と、
　当該主体金具に保持され、当該主体金具の先端部から自身の先端部が露出された筒状の絶縁体と、
　当該絶縁体の前記先端部から自身の先端部が露出されるように当該絶縁体内に配置された中心電極と、
　前記主体金具の前記先端部から延出されるように前記主体金具の先端面に自身の基端部が溶接され、且つ先端部と前記中心電極の前記先端部との間に火花放電ギャップが形成された接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
　前記接地電極の前記基端部は、前記主体金具の前記先端部の外周側面よりも径方向外側又は内周側面よりも径方向内側の少なくとも一方にはみ出した状態で前記主体金具の前記先端面に溶接されており、
　前記主体金具と前記接地電極との溶接部のうち、前記主体金具の前記先端面を含む平面によって切り取られる断面積をＳ２とし、
　前記接地電極のうち、前記接地電極と前記溶接部との境界のうち最も前記軸方向先端を通り前記軸方向と直交する平面によって切り取られる断面積をＳとしたとき、
　　　Ｓ２≧Ｓ
の関係式を満足する
スパークプラグ。
（２）　Ｓ２≧１．１Ｓの関係を満足する
ことを特徴とする上記（２）に記載のスパークプラグ。
（３）　前記溶接部は、前記主体金具と前記接地電極との溶接の際に、前記主体金具の前記先端部が径方向に膨出した部分を含む
上記（１）又は（２）に記載のスパークプラグ。
（４）　前記主体金具の前記先端部の径方向肉厚ｔと前記接地電極の前記基端部の肉厚Ｔとの関係が
　　　ｔ＜Ｔ
である
上記（１）～（３）のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
（５）　前記溶接部における、前記接地電極よりも外側にはみ出した溶接はみ出し部位であって、前記接地電極の構成成分を５０質量％以上含む部位の前記軸方向における平均厚みＷが
　　　Ｗ≧０．１ｍｍ
である
上記（１）～（４）のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
（６）　前記溶接はみ出し部位は、前記接地電極の横断面における長辺の少なくとも一辺に形成されている
上記（１）～（５）のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
（７）　前記主体金具は、相手部材に取り付けるために自身の外周部に形成された取付け用のねじ部を有し、該ねじ部のねじ径は、Ｍ１０以下である
上記（１）～（６）のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
（８）　軸方向に延びるように形成された筒状の主体金具と、
　当該主体金具に保持され、当該主体金具の先端部から自身の先端部が露出された筒状の絶縁体と、
　当該絶縁体の前記先端部から自身の先端部が露出されるように当該絶縁体内に配置された中心電極と、
　前記主体金具の前記先端部から延出されるように前記主体金具の先端面に自身の基端部が抵抗溶接され、且つ先端部と前記中心電極の前記先端部との間に火花放電ギャップが形成された接地電極と、
を備え、
　前記主体金具の前記先端部の径方向肉厚ｔと前記接地電極の前記基端部の肉厚Ｔとの関係がｔ＞Ｔとされたスパークプラグの製造方法であって、
　前記主体金具の前記先端面に前記接地電極の前記基端部を前記抵抗溶接する際には、該接地電極に外嵌されるように筒状に形成されて、且つその内周面の、前記抵抗溶接時に前記接地電極の基端側に位置する縁部に、溶融金属の逃げ部が設けられた溶接チャックを用いて当該抵抗溶接が行われ、これにより
　前記主体金具と前記接地電極との溶接部のうち、前記主体金具の前記先端面を含む平面によって切り取られる断面積をＳ２とし、
　前記接地電極のうち、前記接地電極と前記溶接部との境界のうち最も前記軸方向先端を通り前記軸方向と直交する平面によって切り取られる断面積をＳとしたとき、
　　　Ｓ２≧Ｓ
の関係を満足する
スパークプラグの製造方法。
（９）　前記主体金具は、相手部材に取り付けるために自身の外周部に形成された取付け用のねじ部を有し、該ねじ部のねじ径は、Ｍ１０以下である
上記（８）に記載のスパークプラグの製造方法。

　上記（１）の構成によれば、接地電極の肉厚を大きくするがために、接地電極の基端部が主体金具の先端部からはみ出した状態で溶接されても、前記主体金具と前記接地電極との溶接部のうち、前記主体金具の前記先端面を含む平面によって切り取られる断面積をＳ２とし、前記接地電極のうち、前記接地電極と前記溶接部との境界のうち最も前記軸方向先端を通り前記軸方向と直交する平面によって切り取られる断面積をＳとしたとき、Ｓ２≧Ｓの関係を満足するので、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接部の断面積を接地電極の基端部の断面積に比べて大きくすることができる。これにより、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度を高めることができ、主体金具を小径化しても振動等による溶接部での破断をより確実に回避することができる。
　上記（２）の構成によれば、Ｓ２≧１．１Ｓの関係を満足するので、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接部の断面積を接地電極の基端部の断面積に比べてより大きくすることができ、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度をさらに高めることができる。
　上記（３）の構成によれば、溶接部は、主体金具と接地電極との溶接の際に、主体金具の先端部が径方向に膨出した部分を含むとよい。この場合には、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度を効果的に高めることができる。
　上記（４）の構成によれば、主体金具の先端部の径方向肉厚ｔと接地電極の基端部の肉厚（厚さ）Ｔとの関係がｔ＜Ｔである場合においても、本発明を適用すれば、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度をより効果的に高めることができる。
　上記（５）の構成によれば、溶接部における、接地電極よりも外側にはみ出した溶接はみ出し部位であって、接地電極の構成成分を５０質量％以上含む部位の軸方向における平均厚みＷがＷ≧０．１ｍｍであることにより、溶接部にクラックが発生するおそれがなく、溶接強度をさらに向上させることができる。
　上記（６）の構成によれば、接地電極のより大きな応力がかかる部分である横断面における長辺部分に溶接はみ出し部位が存在することで、溶接強度をさらに効果的に高めることができる。
　上記（７）の構成によれば、主体金具のねじ部のねじ径がＭ１０以下と著しく小さい場合においても、本発明を適用すれば、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度を効果的に高めることができる。
　上記（８）の構成によれば、主体金具の先端面に接地電極の基端部を抵抗溶接する際に、Ｓ２≧Ｓの関係を満足するように、接地電極に外嵌される筒状の溶接チャックの内周面の、抵抗溶接時に接地電極の基端側に位置する縁部に、溶融金属の逃げ部を設けて、これにより積極的に主体金具と接地電極との溶接部を大きくすることができるので、主体金具の先端部の径方向肉厚ｔと接地電極の基端部の肉厚Ｔとの関係がｔ＞Ｔとなる場合においても、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度を効果的に高めることができる。
　上記（９）の構成によれば、主体金具のねじ部のねじ径がＭ１０以下と著しく小さい場合においても、本発明を適用すれば、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度を効果的に高めることができる。

　本発明によれば、主体金具の先端部と接地電極の基端部との溶接強度を高めることで、主体金具を小径化しても振動等による溶接部での破断をより確実に回避することができるスパークプラグ及びスパークプラグの製造方法を提供することができる。

本発明に係るスパークプラグの実施形態を示す断面図である。図１における要部拡大図である。図２におけるＸ部の拡大断面図である。（ａ）は図３におけるＡ－Ａ線断面図であり、（ｂ）は図３におけるＢ－Ｂ線断面図である。溶接部における、接地電極よりも外側にはみ出した溶接はみ出し部位であって、接地電極の構成成分を５０質量％以上含む部位の軸方向における平均厚みＷを示す側面図である。（ａ）は溶接部における溶接はみ出し部位が接地電極の横断面における内側の長辺にある状態の溶接部の模式断面図、（ｂ）は溶接部における溶接はみ出し部位が接地電極の横断面における外側の長辺にある状態の溶接部の模式断面図、（ｃ）は接地電極の２つの短辺が内側と外側に位置するように溶接したときの、溶接部における溶接はみ出し部位が接地電極の横断面における２つの長辺にある状態の溶接部の模式断面図である。本発明に係るスパークプラグの製造方法の実施形態を説明するための工程図である。本発明に係るスパークプラグの製造方法の実施形態の第１変形例を説明するための工程図である。本発明に係るスパークプラグの製造方法の実施形態の第２変形例を説明するための工程図である。

　以下、本発明に係るスパークプラグ及びスパークプラグの製造方法の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
　図１は本発明に係るスパークプラグの実施形態を示す断面図であり、図２は図１における要部拡大図であり、図３は図２におけるＸ部の拡大断面図であり、図４（ａ）は図３におけるＡ－Ａ線断面図であり、図４（ｂ）は図３におけるＢ－Ｂ線断面図である。

　図１に示すように、本実施形態のスパークプラグ１００は、軸方向に延びるように筒状に形成された主体金具１１と、この主体金具１１に嵌め込まれて保持され、この主体金具１１の先端部１１ａから自身の先端部１２ａが露出された筒状の絶縁体１２と、この絶縁体１２の先端部１２ａから自身の先端部１３ａが露出されるようにこの絶縁体１２内に配置された中心電極１３と、主体金具１１の先端部１１ａから延出されるようにこの先端部１１ａに自身の基端部１４ａが溶接により接合され、且つ先端部１４ｂが中心電極１３の先端部１３ａに軸方向に対向配置された接地電極１４等を主に備えて構成されている。
　なお、以下の説明において、主体金具１１の軸方向において中心電極１３が配置される側を前方側、これと反対側（端子金具１７が配置される側）を後方側として説明する。

　主体金具１１は炭素鋼等で形成されており、主体金具１１の外周面には、例えば内燃機関のシリンダヘッド（相手部材）に取り付けられるための取付け用のねじ部１５が形成されている。そして、アルミナ等のセラミックス焼成体からなる絶縁体１２には、軸方向に形成された貫通孔１６の後方側（図中上方）の端部に端子金具１７がその先端部１７ａが露出された状態で挿入・固定されており、前方側（図中下方）の端部に中心電極１３がその先端部１３ａが露出された状態で挿入・固定されている。
　なお、本実施形態では、ねじ部１５のねじ径はＭ１０以下とされている。

　また、貫通孔１６内において端子金具１７と中心電極１３との中間部には、抵抗体１８が配置されており、そしてこの抵抗体１８の軸方向両端部には、導電性ガラスシール層１９，２０が配置されている。即ち、この抵抗体１８及び導電性ガラスシール層１９，２０を介して中心電極１３と端子金具１７とは電気的に接続されていることになる。これら導電性ガラスシール層１９，２０及び抵抗体１８は、導電性結合層を形成するものである。

　中心電極１３は、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ：商標名）等の耐熱性及び耐食性に優れたＮｉ合金により円柱状に形成されており、この中心電極１３の先端部１３ａには、例えば、イリジウムを主成分として５質量％の白金を含有する合金（Ｉｒ－５Ｐｔ）からなる円柱状の貴金属チップ２１がレーザ溶接等により固着されている。

　接地電極１４は、耐熱性及び耐食性に優れたＮｉ合金により角柱状に形成されており、基端部１４ａが主体金具１１の先端部１１ａに溶接により接合され、先端部１４ｂが中心電極１３に軸方向に対向するようにその中間部に曲部１４ｃを有して略Ｌ字型に屈曲している。この接地電極１４の、中心電極１３の貴金属チップ２１と軸方向に対向する位置に、例えば、白金を主成分として２０質量％のロジウムを含有する合金（Ｐｔ－２０Ｒｈ）からなる円柱状の貴金属チップ２２が、レーザ溶接等により固着されている。

　これにより、中心電極１３の貴金属チップ２１と、接地電極１４の貴金属チップ２２との間には、火花放電ギャップｇが形成されることになる。火花放電ギャップｇの距離は、例えば、略０．９ｍｍ程度として設定される。そして、この状態で接地電極１４の貴金属チップ２２と中心電極１３の貴金属チップ２１との間に高電圧が印加されることにより、火花放電ギャップｇに火花放電させて、本実施形態のスパークプラグ１００がエンジンの着火源として機能することになる。

　また、スパークプラグ１００のこれらチップ２１，２２に使用される貴金属としては、イリジウム（Ｉｒ）を主成分として、Ｐｔ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｗ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ａｌ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｙ，Ｙ_２Ｏ_３等の添加物を少なくとも１種含有した合金や、白金（Ｐｔ）を主成分として、Ｉｒ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｗ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｅ等の添加物を少なくとも１種含有した合金等、耐酸化性が高く、且つ耐火花消耗性の優れた材料が使用される。

　通常、スパークプラグ１００は、中心電極１３に負の高電圧を印加して火花放電させて使用されるので、中心電極１３側のチップ２１は、火花消耗が大きい。このため、中心電極１３側のチップ２１としては、耐火花消耗性の高いイリジウム系の合金からなる貴金属チップが使用されることが多い。

　一方、接地電極１４は、燃焼室内に最も突き出して取り付けられて高温になり易いので、接地電極１４側のチップ２２には、耐酸化性（詳細には、高温での耐酸化揮発性）が要求される。このため、接地電極１４側のチップ２２としては、耐酸化性の高い白金系の合金からなる貴金属チップが主に使用される。

　ここで、本実施形態では、図２及び図３に示すように、主体金具１１の先端部１１ａの径方向肉厚（ただし、先端部１１ａに面取り加工が施されている場合は、面取り部を除いた部分の肉厚）ｔと接地電極１４の基端部１４ａの肉厚Ｔとの関係がｔ＜Ｔとされ、そして主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接部（溶接の熱影響を受けて金属組織が変化した部分）は、主体金具１１と接地電極１４との溶接の際に、主体金具１１の先端部１１ａが径方向に膨出した部分（主体金具側溶接部）１１ｂと接地電極１４の基端部１４ａが膨出した部分（接地電極側溶接部）１４ｄとを含んでいる。
　なお、図２及び図３においては、主体金具１１及び接地電極１４共に、溶接部１１ｂ，１４ｄが形成されるが、ｔ＜Ｔとされる場合には主体金具１１にこの溶接部１１ｂが形成されていることが、溶接強度を高める点において好ましい。

　そして、図３及び図４（ａ）に示すように、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接部のうち主体金具１１の先端面を含む平面で切り取られる断面積（図３のＡ－Ａ断面の面積）をＳ２とし、そして図３及び図４（ｂ）に示すように、接地電極１４のうち接地電極１４と溶接部（接地電極側溶接部１４ｄ）との境界のうち最も軸方向先端を通り軸方向と直交する平面によって切り取られる断面積（図３のＢ－Ｂ断面の面積）をＳとしたとき、Ｓ２≧Ｓ（好ましくはＳ２≧１．１Ｓ）の関係を満足している。
　また、軸方向から見たとき、接地電極１４の基端部１４ａは、溶接部の外周線よりも内側に配置されている。
　また、主体金具１１の先端部１１ａの径方向肉厚ｔと接地電極１４の基端部１４ａの肉厚Ｔとの関係がｔ＜Ｔの場合、横飛火を抑制する点から、接地電極１４の基端部１４ａが主体金具１１の先端部１１ａの内周側面よりも径方向内側にはみ出す内側はみ出し量よりも、外周側面よりも径方向外側にはみ出す外側はみ出し量が大となるように、主体金具１１と接地電極１４とを溶接するのが好ましく、更には、接地電極１４の基端部１４ａが主体金具１１の先端部１１ａの内周側面よりも径方向内側にはみ出さず外周側面よりも径方向外側のみにはみ出すように溶接するのが好ましい。

　ここで、図５に示すように、溶接部における、接地電極１４よりも外側にはみ出した溶接はみ出し部位１４ｅであって、接地電極１４の構成成分を５０質量％以上含む部位の軸方向における平均厚みＷが、Ｗ≧０．１ｍｍであることが好ましい。
　ここで、平均厚みＷとは、接地電極１４の異なる周囲位置（例えば、互いに異なる１０箇所）にて測定された、溶接はみ出し部位１４ｅであって接地電極１４の構成成分を５０質量％以上含む部位の軸方向における厚みの平均である。
　また、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、溶接はみ出し部位１４ｅは、接地電極１４の横断面における長辺の少なくとも一辺に形成されていることが好ましい。図６（ａ）は溶接部における溶接はみ出し部位１４ｅが接地電極１４の横断面における内側の長辺にある例である。図６（ｂ）は溶接部における溶接はみ出し部位１４ｅが接地電極１４の横断面における外側の長辺にある例である。図６（ｃ）は接地電極１４の２つの短辺が内側と外側に位置するように溶接したときの、溶接部におけるはみ出し部位１４ｅが接地電極１４の横断面における２つの長辺にある例である。

　以上説明したように、本実施形態のスパークプラグ１００によれば、主体金具１１と接地電極１４との溶接部のうち、主体金具１１の先端面を含む平面によって切り取られる断面積をＳ２とし、接地電極１４のうち、接地電極１４と溶接部との境界のうち最も軸方向先端を通り軸方向と直交する平面によって切り取られる断面積をＳとしたとき、Ｓ２≧Ｓの関係を満足するので、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接部の断面積を接地電極１４の基端部１４ａの断面積に比べて大きくすることができる。これにより、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度を高めることができ、主体金具１１のねじ部１５のねじ径を小径化、より具体的にはＭ１０以下にした場合においても、振動等による溶接部での破断をより確実に回避することができる。

　また、Ｓ２≧１．１Ｓの関係を満足することにより、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接部の断面積を接地電極１４の基端部１４ａの断面積に比べてより大きくすることができ、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度をさらに高めることができる。

　さらに、溶接部は、主体金具１１と接地電極１４との溶接の際に、主体金具１１の先端部１１ａが径方向に膨出した部分を含むとよい。この場合には、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度を効果的に高めることができる。
　また、主体金具１１の先端部１１ａの径方向肉厚ｔと接地電極１４の基端部１４ａの肉厚（厚さ）Ｔとの関係がｔ＜Ｔである場合においても、本実施形態によれば、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度をより効果的に高めることができる。
　また、溶接部における、接地電極１４よりも外側にはみ出した溶接はみ出し部位１４ｅであって、接地電極１４の構成成分を５０質量％以上含む部位の軸方向における平均厚みＷが、Ｗ≧０．１ｍｍであると、溶接部にクラックが発生するおそれがなく、溶接強度をさらに向上させることができる。
　また、溶接はみ出し部位１４ｅが、接地電極１４の横断面における長辺の少なくとも一辺に形成されていることにより、溶接強度をさらに効果的に高めることができる。

　また、主体金具１１のねじ部１５のねじ径がＭ１０以下と著しく小さい場合においても、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度を効果的に高めることができる。

　次に、図７～図９を参照して、本発明に係るスパークプラグ１００の製造方法の実施形態を説明する。
　図７は本発明に係るスパークプラグの製造方法の実施形態を説明するための工程図であり、図８は本発明に係るスパークプラグの製造方法の実施形態の第１変形例を説明するための工程図であり、図９は本発明に係るスパークプラグの製造方法の実施形態の第２変形例を説明するための工程図である。なお、スパークプラグの基本構造については、図１と同様であるため、同じ符号を附して説明する。

　本実施形態では、主体金具１１の先端部１１ａの径方向肉厚ｔと接地電極１４の基端部１４ａの肉厚Ｔとの関係がｔ＞Ｔとされている。また、主体金具１１の先端部１１ａに接地電極１４の基端部１４ａを抵抗溶接により接合する際に、接地電極１４に外嵌される筒状の溶接チャック３０を用いて溶接を行う。

　この溶接チャック３０には、その内周面の、その抵抗溶接時に接地電極１４の基端１４ａ側に位置する縁部に、抵抗溶接時に溶融した金属を所定の箇所に逃がすための溶融金属の逃げ部（溶融金属の逃げ部）３１が設けられている。この逃げ部３１は、抵抗溶接完了後において、溶接時の熱影響により主体金具１１の径方向外側及び内側に膨出するような形状の接地電極側溶接部１４ｄの形成に対応するものであり、本実施形態では、主体金具１１に向けて次第に拡径するテーパ形状としているが、これに限定されず、例えば、逃げ部３１の断面形状を、図８に示すように、矩形状にしたり、図９に示すように、円弧形状としたり、種々の形状を採用することができる。

　そして、このように形成された溶接チャック３０を用いて抵抗溶接したとき、その抵抗溶接完了後の主体金具１１と接地電極１４との溶接部のうち、主体金具１１の先端面を含む平面によって切り取られる断面積をＳ２とし、接地電極１４のうち、接地電極１４と溶接部との境界のうち最も軸方向先端を通り軸方向と直交する平面によって切り取られる断面積をＳとしたとき、Ｓ２≧Ｓの関係を満足する。

　以上説明したように、本実施形態のスパークプラグ１００の製造方法によれば、主体金具１１の先端面に接地電極１４の基端部１４ａを抵抗溶接する際に、Ｓ２≧Ｓの関係を満足するように、接地電極１４に外嵌される筒状の溶接チャック３０の内周面の、抵抗溶接時に接地電極１４の基端側に位置する縁部に、溶融金属の逃げ部３１を設けて、これにより積極的に主体金具１１と接地電極１４との溶接部を大きくすることができるので、主体金具１１のねじ部１５のねじ径が著しく小さく、主体金具１１の先端部１１ａの径方向肉厚ｔと接地電極１４の基端部１４ａの肉厚Ｔとの関係がｔ＞Ｔとなる場合においても、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度を効果的に高めることができる。
　また、主体金具１１のねじ部１５のねじ径がＭ１０以下と著しく小さい場合においても、本実施形態によれば、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度を効果的に高めることができる。

　次に、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度を高めるための、断面積Ｓ２と断面積Ｓとの関係について、評価試験結果を示す表を用いて、さらに詳細に説明する。
　なお、本評価試験は、前述した実施形態のスパークプラグ１００と基本的構造が同一のスパークプラグを用いて実施した。

　まず、接地電極１４の断面積Ｓを３．４９ｍｍ^２、長手方向長さＬを９．６ｍｍとし、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接部の断面積Ｓ２を変えることで、Ｓ２≧Ｓを満足しない比較例１～３のスパークプラグ及びＳ２≧Ｓを満足する本発明の実施例１～９のスパークプラグを用意した。
　なお、実施例４～９のスパークプラグについては、Ｓ２≧１．１Ｓを満足している。

　そして、ＪＩＳ型衝撃試験機に取り付けたスパークプラグの発火部を、衝撃試験を停止した状態で接地電極１４の先端部１４ｂの温度が８００°Ｃになるようにブラストバーナーを用いて加熱し、ＪＩＳＢ８０３１（２００６）の衝撃条件で、比較例１～３及び実施例１～９について衝撃試験を１２０分でＮ＝１０回実施した。評価は、接地電極１４が破断する部位が、接地電極１４の溶接部である場合は不合格とし、その他の場合は合格とした。評価結果を表１に示す。

　表１から判るように、Ｓ２≧Ｓを満足しない比較例１～３のスパークプラグは、合格数が５以下であるのに対し、Ｓ２≧Ｓを満足する本発明の実施例１～９は、いずれも合格数が１０となり、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度が高いことが確認できた。

　次に、ＪＩＳ型衝撃試験機に取り付けたスパークプラグの発火部を、衝撃試験を停止した状態で接地電極１４の先端部１４ｂの温度が８００°Ｃになるようにブラストバーナーを用いて加熱し、ＪＩＳ　Ｂ８０３１（２００６）の衝撃条件で、比較例１～３及び実施例１～９について衝撃試験を前述の試験より長い１８０分でＮ＝１０回実施した。評価は、接地電極１４が破断する部位が、接地電極１４の溶接部である場合は不合格とし、その他の場合は合格とした。評価結果を表２に示す。

　表２から判るように、Ｓ２≧Ｓを満足しない比較例１～３のスパークプラグは、いずれも合格数が０であった。これに対し、Ｓ２≧Ｓを満足する本発明の実施例１～３は、合格数が２～７となり、特に、Ｓ２≧１．１Ｓを満足する本発明の実施例４～９は、合格数がいずれも１０となり、主体金具１１の先端部１１ａと接地電極１４の基端部１４ａとの溶接強度が高いことが確認できた。

　次に、ＪＩＳ型衝撃試験機に取り付けたスパークプラグの発火部を、衝撃試験を停止した状態で接地電極１４の先端部１４ｂの温度が８００°Ｃになるようにブラストバーナーを用いて加熱し、ＪＩＳＢ８０３１（２００６）の衝撃条件で、実施例４、１３、１４について衝撃試験を１２０分でＮ＝１０回実施した。評価は、接地電極からはみ出た部分の溶接部にクラックが生じているかを確認した。
　実施例４は、接地電極１４からはみ出た溶接はみ出し部位１４ｅであって、接地電極の構成成分を５０質量％以上含む部位の軸方向における平均厚みＷが０．０５ｍｍ≦Ｗ＜０．１ｍｍである。実施例１３は、接地電極からはみ出た溶接はみ出し部位１４ｅの上記平均厚みＷが０．１ｍｍ≦Ｗ＜０．１５ｍｍである。実施例１４は、接地電極からはみ出た溶接はみ出し部位１４ｅの上記平均厚みＷが０．１５ｍｍ≦Ｗ＜０．２５ｍｍである。なお、実施例４、１３、１４のＳ２／Ｓは１．０である。評価結果を表３に示す。

　表３から判るように、接地電極１４からはみ出た溶接はみ出し部位１４ｅであって、接地電極の構成成分を５０質量％以上含む部位の軸方向における平均厚みＷが０．１ｍｍ未満の実施例４は、衝撃試験にて溶接部が剥がれるまでには至らないものの、溶接部分にクラックが発生し、強度的に弱い部分が見られた。これに対し、平均厚みＷが０．１ｍｍ以上の実施例１３、１４は、溶接部でのクラックの発生がなく、溶接強度がさらに向上することが確認された。

　なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、前述した実施形態では、接地電極１４において、中心電極１３の貴金属チップ２１に対して軸方向に対向する位置に貴金属チップ２２を配置した場合を例示したが、これに限定されず、中心電極１３の貴金属チップ２１に対して径方向に離間する位置に貴金属チップ２２が配置された接地電極を有するスパークプラグに本発明を適用してもよい。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、２００８年１１月４日出願の日本特許出願（特願２００８－２８２７５１）、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　１１　　　主体金具
　１１ａ　　主体金具の先端部
　１１ｂ　　主体金具側溶接部
　１２　　　絶縁体
　１２ａ　　絶縁体の先端部
　１３　　　中心電極
　１３ａ　　中心電極の先端部
　１４　　　接地電極
　１４ａ　　接地電極の基端部
　１４ｄ　　接地電極側溶接部
　１４ｅ　　溶接はみ出し部位
　２２　　　貴金属チップ
　３０　　　溶接チャック
　３１　　　逃げ部
　１００　　スパークプラグ
　ｇ　　　　火花放電ギャップ

Claims

　軸方向に延びるように形成された筒状の主体金具と、
　当該主体金具に保持され、当該主体金具の先端部から自身の先端部が露出された筒状の絶縁体と、
　当該絶縁体の前記先端部から自身の先端部が露出されるように当該絶縁体内に配置された中心電極と、
　前記主体金具の前記先端部から延出されるように前記主体金具の先端面に自身の基端部が溶接され、且つ先端部と前記中心電極の前記先端部との間に火花放電ギャップが形成された接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
　前記接地電極の前記基端部は、前記主体金具の前記先端部の外周側面よりも径方向外側又は内周側面よりも径方向内側の少なくとも一方にはみ出した状態で前記主体金具の前記先端面に溶接されており、
　前記主体金具と前記接地電極との溶接部のうち、前記主体金具の前記先端面を含む平面によって切り取られる断面積をＳ２とし、
　前記接地電極のうち、前記接地電極と前記溶接部との境界のうち最も前記軸方向先端を通り前記軸方向と直交する平面によって切り取られる断面積をＳとしたとき、
　　　Ｓ２≧Ｓ
の関係式を満足する
スパークプラグ。
　　　Ｓ２≧１．１Ｓの関係を満足する
請求項１に記載のスパークプラグ。
　前記溶接部は、前記主体金具と前記接地電極との溶接の際に、前記主体金具の前記先端部が径方向に膨出した部分を含む
請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
　前記主体金具の前記先端部の径方向肉厚ｔと前記接地電極の前記基端部の肉厚Ｔとの関係が
　　　ｔ＜Ｔ
である
請求項１～３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
　前記溶接部における、前記接地電極よりも外側にはみ出した溶接はみ出し部位であって、前記接地電極の構成成分を５０質量％以上含む部位の前記軸方向における平均厚みＷが
　　　Ｗ≧０．１ｍｍ
である
請求項１～４のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
　前記溶接はみ出し部位は、前記接地電極の横断面における長辺の少なくとも一辺に形成されている
請求項１～５のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
　前記主体金具は、相手部材に取り付けるために自身の外周部に形成された取付け用のねじ部を有し、該ねじ部のねじ径は、Ｍ１０以下である
請求項１～６のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
　軸方向に延びるように形成された筒状の主体金具と、
　当該主体金具に保持され、当該主体金具の先端部から自身の先端部が露出された筒状の絶縁体と、
　当該絶縁体の前記先端部から自身の先端部が露出されるように当該絶縁体内に配置された中心電極と、
　前記主体金具の前記先端部から延出されるように前記主体金具の先端面に自身の基端部が抵抗溶接され、且つ先端部と前記中心電極の前記先端部との間に火花放電ギャップが形成された接地電極と、
を備え、
　前記主体金具の前記先端部の径方向肉厚ｔと前記接地電極の前記基端部の肉厚Ｔとの関係がｔ＞Ｔとされたスパークプラグの製造方法であって、
　前記主体金具の前記先端面に前記接地電極の前記基端部を前記抵抗溶接する際には、該接地電極に外嵌されるように筒状に形成されて、且つその内周面の、前記抵抗溶接時に前記接地電極の基端側に位置する縁部に、溶融金属の逃げ部が設けられた溶接チャックを用いて当該抵抗溶接が行われ、これにより
　前記主体金具と前記接地電極との溶接部のうち、前記主体金具の前記先端面を含む平面によって切り取られる断面積をＳ２とし、
　前記接地電極のうち、前記接地電極と前記溶接部との境界のうち最も前記軸方向先端を通り前記軸方向と直交する平面によって切り取られる断面積をＳとしたとき、
　　　Ｓ２≧Ｓ
の関係を満足する
スパークプラグの製造方法。
　前記主体金具は、相手部材に取り付けるために自身の外周部に形成された取付け用のねじ部を有し、該ねじ部のねじ径は、Ｍ１０以下である
請求項８に記載のスパークプラグの製造方法。