WO2011086651A1 - 点火プラグ及びその点火プラグの製造方法 - Google Patents

点火プラグ及びその点火プラグの製造方法 Download PDF

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WO2011086651A1
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ground electrode
metal shell
spark plug
fastener
electrode
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PCT/JP2010/007535
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English (en)
French (fr)
Inventor
坂倉　靖
祐一 松永
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日本特殊陶業株式会社
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    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/32—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by features of the earthed electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01T13/467—Sparking plugs having two or more spark gaps in parallel connection
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a spark plug and a method for manufacturing the spark plug.
  • Patent Document 1 discloses a spark plug including an electrode 108.
  • Such an ignition plug (hereinafter also referred to as “pre-chamber plug”) having an ignition chamber 105 at the tip of the metal shell 101 allows the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine to pass through the hole 106 of the cap member 107 and the ignition chamber 105.
  • the gas mixture is ignited by introducing a spark discharge in the gap G between the center electrode 103 and the ground electrode 108, and a flame is generated in the ignition chamber 105. Then, a flame jet is ejected from the hole 106 of the cap member 107 into the combustion chamber of the internal combustion engine to spread the flame over the entire combustion chamber.
  • the pre-chamber plug is excellent in ignitability and can constitute an internal combustion engine having a high combustion speed. Therefore, the pre-chamber plug is mainly used in an internal combustion engine such as a cogeneration engine and a compressor gas engine.
  • the spark plug Since the spark plug is ignited by performing a spark discharge in the gap G between the center electrode 103 and the ground electrode 108, whether or not the gap G is within a specified range is an important factor that affects the ignition performance. It is. However, since the center electrode 103 and the ground electrode 108 are inside the ignition chamber 105, the prechamber plug has a problem that it is difficult to structurally correct the gap G (gap adjustment). For this reason, the conventional pre-chamber plug is designed to keep the gap G within a specified range depending on the assembly accuracy of the metal shell 101, the insulator 102, and the center electrode 103 in the manufacturing process.
  • the gap G specified range was 0.27 mm to 0.33 mm.
  • the solid line in the graph of FIG. 9 it was widely dispersed in the range of 0.14 mm to 0.46 mm.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a pre-chamber plug which can easily correct a gap for spark discharge (gap adjustment) and a method for manufacturing the same.
  • a spark plug comprising: a metal shell having a through hole penetrating in the axial direction; and an insulating member having an axial hole extending in the axial direction and attached to the through hole of the metal shell.
  • a body electrode and a center electrode mounted in the shaft hole of the insulator, and when the direction in which the center electrode is disposed is a tip, covering the tip opening of the metal shell, A cap member that forms an ignition chamber at the tip, and a ground electrode that is directly or indirectly opposed to the side peripheral surface of the center electrode and disposed in the ignition chamber.
  • the ground electrode is formed in a rod shape, the base end portion of the ground electrode is fixed to the metal shell so as to be in the form of a cantilever extending in the chord direction of the ignition chamber, and the other end side of the ground electrode is The center electrode is opposed to the side surface of the center electrode directly or indirectly via a gap.
  • the fact that the ground electrode indirectly faces the side peripheral surface of the center electrode via a gap means that the ground electrode faces the side peripheral surface of the insulator and the gap to the side peripheral surface of the center electrode. In such a case, the spark discharge propagates to the center electrode in the form of creeping discharge passing through the surface of the insulator.
  • the ground electrode has a second moment of inertia I of 2 mm 4 or less when a radial load in the ignition chamber is applied to the other end side. Provide spark plugs.
  • the ground electrode preferably has a material hardness of 120 MHV to 500 MHV.
  • the ground electrode is preferably a noble metal having a square shape.
  • the ground electrode is preferably made of a square-shaped Ni alloy, and a noble metal tip is provided at the position of the ground electrode facing the side peripheral surface of the center electrode.
  • the ground electrode is joined at a position where the shortest distance in the axial direction between the front end surface of the metal shell and the ground electrode is 3 mm or more from the front end surface.
  • Item 3 A spark plug according to item 1 or 2 is provided.
  • the metal shell has a screw shaft portion at the tip, and the ground electrode has a distance of 3 mm from the start end of the axial tip of the screw shaft portion at the tip in the axial direction.
  • the spark plug according to any one of claims 1 to 3, wherein the spark plug is joined to the above position.
  • tip of a screw shaft part means the point of the screw cutting start in a screw shaft part here.
  • the ratio of the volume Ve of the portion protruding into the ignition chamber of the ground electrode to the volume Vc of the ignition chamber as described in claim 5 is 10% or less.
  • a spark plug as described is provided.
  • an area Se of the ground electrode and an area Sc of the center electrode in the cross section is 50% or less, and the ratio of the volume Vh of the portion ahead of the rear end face of the ground electrode of the ignition chamber to the volume Vc of the entire ignition chamber is 50% or more.
  • the spark plug according to any one of 1 to 5 is provided.
  • a fastener that is disposed adjacent to a proximal end portion of the ground electrode, and the proximal end portion is interposed between the fastener and the metal shell.
  • the spark plug according to any one of claims 1 to 6, which is fixed.
  • the fastener is formed in a cylindrical shape, and an enlarged diameter portion is formed in the distal end of the metal shell to fit the fastener, and a step portion at the rear end of the enlarged diameter portion is formed.
  • a gap is formed between the outer peripheral surface of the fastener and the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion, and the step portion at the rear end of the enlarged diameter portion and the fastener.
  • a concave portion is formed on at least one of the outer peripheral surface of the fastener or the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion, and the gap is formed by the concave portion.
  • Item 12 A spark plug according to Item 9 is provided.
  • an assembling step of assembling parts other than the cap member to the metal shell After the assembly step, after the gap adjustment step, a gap adjustment step of adjusting a gap between the ground electrode provided so as to directly or indirectly face a side peripheral surface of the center electrode,
  • an ignition plug manufacturing method comprising: an ignition chamber forming step of attaching the cap member to a front end opening of a metal shell and forming the ignition chamber at the front end of the metal shell.
  • the gap adjusting step is rotatable about the same axis as the axial center line of the metal shell, and at least its tip is inserted into the through hole of the metal shell.
  • the adjustment jig is inserted into the through hole of the metal shell, and the adjustment jig is rotated around the axis line to thereby connect the ground electrode.
  • the first step of fixing the ground electrode to a fastener the first step And a second step of mounting and fixing a fastener having a ground electrode fixed in a step so that the ground electrode is disposed between the fastener and the metal shell.
  • a spark plug manufacturing method comprising: a sixth step of attaching a fixing metal fitting adjacent to the base end portion of the ground electrode and fixing the metal fitting to which the ground electrode is fixed in five steps.
  • the fastener is formed in a cylindrical shape, and an enlarged diameter portion for fitting the fastener is formed inside the distal end of the metal shell, and a welding jig is applied to the distal end of the fastener. And joining the metal shell and the metal fitting by resistance welding, and the welding jig used in the process is fitted into an end of the metal fitting so that it can be inserted and removed.
  • one end of a rod-shaped ground electrode that extends in a cantilever shape extending in the string direction of the ignition chamber is fixed to the metal shell, so that the fixed end of the ground electrode is connected to the other end (hereinafter referred to as the free end).
  • Load can be applied in the radial direction in the ignition chamber. Therefore, even with a pre-chamber plug with a center electrode and a ground electrode inside the ignition chamber, the gap can be adjusted at once by greatly displacing the free end side by applying a load near the fixed end of the ground electrode, or the ground electrode The gap can be easily adjusted by applying a load to the free end of the wire and finely adjusting the gap.
  • the difficulty of deformation of an object with respect to a bending moment can be expressed by a cross-sectional secondary moment I corresponding to the cross-sectional shape.
  • a cross-sectional secondary moment I corresponding to the cross-sectional shape.
  • the difficulty of deformation of the object with respect to the bending moment can be expressed by the material hardness.
  • the material hardness of the ground electrode is set to 120 MHV or more and 500 MHV or less, so that the gap adjustment operation time can be easily kept within the range capable of mass production without impairing the required strength. .
  • the cogeneration engine since the cogeneration engine has many continuous operations at full load, excellent durability is required for the pre-chamber plug often used for such a cogeneration engine. Therefore, if the ground electrode is formed of a precious metal, preferably in the shape of a square bar, durability important for the pre-chamber plug is improved.
  • the ground electrode since noble metals are expensive, it is preferable to form the ground electrode with a square-shaped Ni alloy and provide the noble metal tip at a position facing the side surface of the center electrode of the ground electrode. Durability can be improved while suppressing the rise.
  • the spark plug of the present invention is a pre-chamber plug having a center electrode and a ground electrode inside the ignition chamber, but the gap is greatly changed by applying a load to the fixed end side of the ground electrode.
  • the gap can be easily adjusted by applying a load to the free end side of the ground electrode and finely adjusting the gap, and the advantage is as described in claim 3.
  • the shortest distance in the axial direction between the front end surface of the metal shell and the ground electrode is more strongly exhibited when the ground electrode is joined at a deep position of 3 mm or more from the front end surface.
  • the position where the ground electrode is bonded and fixed is 3 mm or more from the front end surface of the metal shell as described above. Even so, if the position does not reach the starting end of the screw shaft portion, the heat sink is poor and the ground electrode may be exposed to a high temperature, and the joint may be peeled off. Therefore, as described in claim 4, the ground electrode is less likely to be exposed to high temperatures by setting the joining and fixing position of the ground electrode to 3 mm or more in relation to the starting end of the screw shaft portion of the metal shell.
  • the pre-chamber plug is characterized by good ignitability as described above.
  • the ignition of the ground electrode with respect to the volume Vc of the ignition chamber see FIG. 10A.
  • the ratio of the volume Ve (see FIG. 10B) of the portion protruding into the room is set to be 10% or less, it becomes possible to sufficiently take in the unburned mixture into the ignition chamber, which is good. A simple flame jet. Therefore, it is effective in improving ignitability.
  • an area Se of the ground electrode in the cross section with respect to a cross-sectional area Sp crossing the ground electrode in the radial direction.
  • the ratio of the total electrode area Sec to the area Sc of the central electrode (see FIG. 11B) is 50% or less and the volume Vc of the ignition chamber (see FIG. 10B).
  • the ratio of the volume Vh (see FIG. 10C) of the portion from the rear end face of the ground electrode of the ignition chamber to the reference a) is set to be 50% or more, the ignition chamber is not in the ignition chamber.
  • the unburned mixture can be sufficiently put into the space of the volume Vh up to the ground electrode, and the burned mixture remaining in the ignition chamber is placed between the ground electrodes (area Sp ⁇ Through the opening of area Sec) to the space behind it Since it is a way to push, and it is possible to generate a good flame jet. Therefore, it is effective in improving ignitability.
  • the bonding strength and durability of the ground electrode are improved, and the ground electrode is protected even when subjected to a long-time heat load. Bond strength is difficult to decrease. Further, the durability against heat load can be further enhanced by joining the base end portion of the ground electrode to at least one of the stopper metal or the metal shell.
  • joining includes all means for allowing two members to be handled integrally, such as welding and brazing, as well as means for sandwiching the base end of the ground electrode in a gap such as a groove. Is included.
  • a diameter-enlarged portion is formed inside the front end of the metallic shell, and a cylindrical fastener is joined to the enlarged-diameter portion, and the stepped portion at the rear end of the enlarged-diameter portion and the fastener
  • a gap is formed between the outer peripheral surface of the fastener and the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion, and the stepped portion at the rear end of the enlarged diameter portion and the rear end portion of the fastener are
  • the welding current concentrates on the limited contact portion between the fastener and the enlarged diameter portion, so that the weld strength of the fastener is increased.
  • the gap is formed by providing a concave portion on at least one of the outer peripheral surface of the stopper metal or the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion as shown in claim 10, the gap is stopped at a portion other than the concave portion. Since the metal fitting and the enlarged diameter part fit together, positioning within the enlarged diameter part of the stopper metal becomes easy.
  • a highly reliable pre-chamber plug having a gap within a specified range can be mass-produced.
  • the adjustment jig is inserted into the through hole of the metal shell of the spark plug, and the adjustment jig is rotated about the same axis as the axial center line of the metal shell.
  • the gap with the center electrode can be adjusted more accurately without causing the ground electrode to be inclined as indicated by the symbol ⁇ in FIG. 55.
  • the adjusting jig is inserted into the through hole of the metal shell and rotated around the axis, that is, the center electrode, to press the ground electrode, the ground electrode may be near the opening of the metal shell, or On the contrary, even if it is in a deep position, the workability is hardly changed.
  • the spark plug manufacturing method according to claim 12 can improve the spark plug productivity because the gap for spark discharge can be adjusted accurately and efficiently without being affected by the position and number of ground electrodes. .
  • the convex portion of the welding jig is fitted to the end portion of the fastener and resistance welding is performed, the displacement of the welding jig can be suppressed by the fastener. Therefore, it is possible to prevent a problem that the welding jig contacts the metal shell and most of the welding current flows from the metal fitting to the metal fitting, and it is possible to concentrate the welding current on the welded portion and obtain a stable welding strength. it can.
  • the radius difference between the outer diameter of the convex portion of the inner diameter and the welding jig fasteners and lambda 1, and the inner diameter of the metal shell, the outer diameter of the portion facing the inner circumferential face of the metal shell of the weld fixture When the difference in radius is ⁇ 2 , the contact of the welding jig to the metal shell is more reliably prevented since ⁇ 2 > ⁇ 1 is satisfied.
  • (A) is sectional drawing of the principal part which shows the volume Vc of an ignition chamber
  • (b) is sectional drawing of the principal part which shows the volume Ve of a ground electrode
  • (c) is a part ahead from the rear-end surface of the ground electrode of an ignition chamber It is sectional drawing of the principal part which shows the volume Vh.
  • (A) is sectional drawing which shows the cross-sectional area Sp of an ignition chamber
  • (b) is sectional drawing which shows the area Se of the ground electrode, and the area Sc of a center electrode.
  • FIG. 27 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 27 is an exploded cross-sectional front view of FIG. 26. It is a perspective view which decomposes
  • FIG. 47A is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 47
  • FIG. 48B is a cross-sectional view corresponding to the line IV-IV in FIG. 47 showing a state before the gap adjustment.
  • It is a cross-sectional plan view at the time of gap adjustment which shows another form.
  • It is a cross-sectional plan view at the time of gap adjustment which shows another form.
  • It is a cross-sectional plan view at the time of gap adjustment which shows another form.
  • FIG. 54 is a sectional view taken along line VV in FIG. 53. It is sectional drawing of the principal part which shows the state which adjusts a gap with a rod-shaped tool.
  • the spark plug of Embodiment I includes a metal shell 1, an insulator 2 attached to the metal shell 1, a center electrode 3 attached to the insulator 2, and a center electrode thereof.
  • the ignition chamber 4 formed at the distal end portion of the metal shell 1 when the direction in which the 3 is disposed is the front end, and is disposed in the ignition chamber 4 so as to directly or indirectly face the side peripheral surface of the center electrode 3 And a ground electrode 6 to be provided.
  • the metal shell 1 is a cylindrical body made of, for example, low carbon steel having a through hole 7 penetrating in the axial direction as a center, and a screw shaft portion screwed into a plug mounting hole (not shown) such as a cylinder head. 8 is provided at the front end in the axial direction, and the tool engaging portion 9 is engaged with the plug wrench at the rear end.
  • the inside of the front end of the metal shell 1 surrounds the periphery of the front end side of the center electrode 3, and the ignition chamber 4 is formed by covering the front end opening 10 of the metal shell 1 with a disc-shaped cap member 11. Is done.
  • the ignition chamber 4 communicates with a combustion chamber (not shown) through a plurality of holes 12 formed in the cap member 11.
  • the insulator 2 is a cylindrical body made of alumina, for example, having an axial hole 5 extending in the axial direction as a center, and a little less than half of the front end side is passed through the through hole 7 from the rear end side of the metal shell 1. Installed. The tip of the insulator 2 faces the ignition chamber 4 as shown in the enlarged view of FIG.
  • the center electrode 3 is a solid round bar mounted in the shaft hole 5 of the insulator 2, and a portion protruding from the tip of the insulator 2 is located substantially at the center of the ignition chamber 4 of the metal shell 1. .
  • the ground electrode 6 is formed in the shape of a square bar having a rectangular cross section, and has a cantilever shape with a length of about 5 to 12 mm extending in the chord direction of the round ignition chamber 4 as shown in FIG.
  • one end is fixed (for example, welded) to the inner periphery of the ignition chamber 4, and the free end faces the side peripheral surface of the center electrode 3 directly or indirectly with a gap G (see FIG. 2).
  • the illustrated ground electrode 6 is an example of the one directly facing the side peripheral surface of the center electrode 3, but the ground electrode 6 is opposed to the side peripheral surface of the insulator 2 and the side peripheral surface of the center electrode 3 is not facing. You may make it face indirectly.
  • the ground electrode 6 of Embodiment I has four poles provided at equal intervals, and has a length such that each tip does not contact the other ground electrode 6.
  • the ground electrode 6 has a cross-sectional shape so that the secondary moment I when the radial load F in the ignition chamber 4 is applied to the free end is preferably 2 mm 4 or less. Is set.
  • the sectional secondary moment I of the ground electrode 6 is 0.17 mm 4 (plug A), 0.00 67 mm 4 (plug B), 2.0 mm 4 (plug C), and 4.5 mm 4 (plug D) are formed, and the ground electrode 6 is prepared.
  • the working time required for 30 spark plugs was measured. The results are shown in Table 1.
  • (L) in the ground electrode specification column indicates the shortest distance in the axial direction between the front end surface of the metal shell 1 and the ground electrode 6 as shown in FIG.
  • the ground electrode 6 has a rod-shaped portion with a material hardness of 120 MHV or more and 500 MHV or less in order to realize the ease of bending that can be adjusted for mass production without losing the strength necessary to stabilize the gap G. ing.
  • the ground electrode 6 having the same shape is prepared with the material hardness set to 300 MHV (plug E) and 600 MHV (plug F). Then, the ground electrode 6 was attached to the spark plug, the gap G was adjusted by the method described later, and the working time required for 30 spark plugs was measured. The results are shown in Table 2.
  • the adjustment time of the gap G can be shortened to a level capable of mass production.
  • the ground electrode 6 has a simple square shape shown in FIG. 4 and is entirely made of a noble metal (for example, Pt-20Ir: 300 MHV), and is relatively inexpensive as shown in FIGS.
  • a square 6r is formed of an alloy (for example, Ni alloy: 150MHV), and a semicylindrical or thin plate-like noble metal tip at a position opposite to the side peripheral surface of the center electrode 3 on the free end side of the square 6r.
  • a chip made of Pt-20Ir 6b and 6c are joined, and the ground electrode 6 of FIG. 4 having excellent durability is adopted, or the ground electrode 6 of FIGS. You can choose whether to adopt.
  • the spark plug manufacturing process includes an assembling process for assembling parts other than the cap member 11 to the metal shell 1 and, after the assembling process, the gap G between the side peripheral surface of the center electrode 3 and the ground electrode 6 is within a specified range.
  • the metal shell 1, the insulator 2, and the center electrode 3 are assembled by a known method, and these parts may be assembled in any method and order.
  • the ground electrode 6 fixed to the ignition chamber 4 of the metal shell 1 faces the side peripheral surface of the center electrode 3 facing the ignition chamber 4 of the metal shell 1.
  • the cap member 11 is not attached to the distal end opening 10 of the metal shell 1, so that the distal end of the ignition chamber 4 is open as shown in FIG.
  • a gap G or other tool is inserted from the tip opening 10 of the metal shell 1 to measure the gap G, and when the gap G is outside the specified range, the ground electrode 6 is bent to define the gap G.
  • the range is to be adjusted.
  • a rod-shaped tool 50 is inserted from the front end opening 10 of the metal shell 1, a load is applied near the fixed end of the ground electrode 6, and the free end side is greatly displaced to cause a gap G.
  • the width of the gap G is finely adjusted by applying a load to the free end side of the ground electrode 6.
  • the spark plug of Embodiment I has a gap G within a specified range and is excellent in stability and reliability.
  • the ignition chamber 4 is formed by fitting and welding the cap member 11 to the tip opening 10 of the metal shell 1.
  • the position of the ground electrode 6 in the ignition chamber 4 in the axial direction is closer to the front end surface of the metal shell 1, and the gap adjustment workability is better. It was confirmed that even when the shortest distance in the axial direction was joined at a position of 3 mm or more from the tip surface, the gap could be adjusted at a speed sufficient for mass production. Since the position of the ground electrode 6 in the ignition chamber 4 in the axial direction is more susceptible to heat as it approaches the front end surface of the metal shell 1, the ground electrode joined at a position of 3 mm or more from the front end surface. The technical significance of being able to adjust the gap to 6 is great.
  • the joining and fixing portion of the ground electrode 6 is less likely to be exposed to a high temperature, and peeling due to the high temperature. It was confirmed that there was almost no fear of this.
  • the ratio of the volume Ve (see FIG. 10B) of the portion of the ground electrode 6 protruding into the ignition chamber 4 to the volume Vc of the ignition chamber 4 (see FIG. 10A) is 10% or less.
  • This combustion fluctuation rate shows a low value if the ignition plug has good ignitability, and if it is 10% or less, it may be determined that the ignition plug has good ignitability.
  • the graph of FIG. 12 shows that the pre-chamber plug of FIG. 1 was manufactured by setting the volume ratio Ve / Vc to 5%, 10%, 15%, and 20%, and this was mounted on an actual internal combustion engine and operated at 1800 rpm and 500 kW. The combustion fluctuation rate measured in this way is shown. According to the graph of FIG. 12, when the volume ratio Ve / Vc is 10% or less, the combustion fluctuation rate is much lower than 10%, so that it is understood that stable ignition is obtained.
  • the area Se (see FIG. 11B) of the ground electrode 6 in the cross section with respect to the cross-sectional area Sp (see FIG. 11A) of the cross section that crosses the ground electrode 6 in the radial direction The ratio of the total electrode area Sec to the area Sc (see FIG. 11B) of the center electrode 3 is 50% or less, and the ignition chamber 4 is grounded with respect to the ignition chamber volume Vc (see FIG. 10A).
  • the ratio of the volume Vh (see FIG. 10 (c)) from the rear end surface of the electrode 6 to 50% or more is set to 50% or more, good ignitability can be obtained. This can be confirmed by the graph of FIG. 13 showing the relationship between the area ratio and the combustion fluctuation rate.
  • the graph of FIG. 13 shows that the pre-chamber plug shown in FIG. 1 is manufactured with the area ratio Sec / Se being 15%, 30%, 50%, and 70%, and this is mounted on the actual machine of the internal combustion engine to 1800 rpm.
  • the combustion fluctuation rate measured by operating at 500 kW and thus measured is shown.
  • this test was done with three types of pre-chamber plugs with volume ratios Vh / Vc of 30%, 50% and 70%.
  • the area ratio Sec / Se is 50% or less and the volume ratio Vh / Vc is 50% or more, the combustion fluctuation rate is significantly lower than the target value, and ignition is stabilized.
  • the area and volume of the ignition chamber 4 and the like can be obtained by a method of actually measuring by cutting a product or the like, a method of filling a liquid and measuring the amount of liquid, and the like.
  • the present invention is of course not limited to the above embodiment I.
  • the four-pole ground electrode 6 is arranged in the ignition chamber 4 at equal intervals, but the number of the poles of the ground electrode 6 may be any number from one to a space.
  • the durability of the spark plug increases as the number of poles increases as shown in the graph of FIG.
  • the present invention provides a greater benefit to the multipolar spark plug having the larger number of poles of the ground electrode 6. be able to.
  • the cap member 11 that closes the distal end opening 10 of the metal shell 1 is formed in a disc shape, but the cap member 11 may be formed in a dome shape as shown in FIG. Moreover, what kind of thing may be sufficient as the magnitude
  • Embodiment II of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the object of the invention of the embodiment II is to improve the bonding strength and durability of the ground electrode in the spark plug in which a separate ground electrode is joined to the metal shell. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method that enables
  • the spark plug of Embodiment II includes a metal shell 1, an insulator 2 attached to the metal shell 1, a center electrode 3 attached to the insulator 2, and a center electrode thereof.
  • the base end 6a is arranged at the tip of the metal shell 1, and the other end directly or indirectly faces the side peripheral surface of the center electrode 3 through the gap G.
  • a ground electrode 6 and a fastener 14 disposed adjacent to the base end portion 6a of the ground electrode 6 are provided.
  • the metallic shell 1 is formed of, for example, a low carbon steel, which is an iron alloy, or a Ni alloy, and is a cylindrical body with a through hole 7 extending in the axial direction as a center, and a plug mounting hole ( A screw shaft portion 8 that is screwed into a not-shown portion is provided at the front end in the axial direction, and a tool engaging portion 9 that is engaged with a plug wrench is provided at the rear end.
  • the insulator 2 is a cylindrical body made of alumina, for example, having an axial hole 5 extending in the axial direction as a center, and a little less than half of the front end side is passed through the through hole 7 from the rear end side of the metal shell 1. Installed.
  • the center electrode 3 is a solid round bar attached to the shaft hole 5 of the insulator 2, and the tip surface of the center electrode 3 protrudes from the tip opening 10 of the metal shell 1 by substantially the same thickness as the stopper 14. It is supposed to be.
  • the ground electrode 6 is formed in the shape of a square bar having a rectangular cross section, for example, a Pt alloy or an Ir alloy. As shown in FIGS. 17 and 18, the ground electrode 6 has a base end portion 6a disposed on the distal end surface 1a so as to form a cantilever extending in the chord direction of the distal end surface 1a which is a circular shape of the metal shell 1. The free other end faces directly or indirectly with a gap G (see FIG. 17) on the side peripheral surface of the center electrode 3.
  • the illustrated ground electrode 6 is an example of the one directly facing the side peripheral surface of the center electrode 3, but the ground electrode 6 is opposed to the side peripheral surface of the insulator 2 in the same manner as in the embodiment I. You may make it face indirectly with respect to a side peripheral surface. In such a case, spark discharge propagates to the center electrode 3 in the form of creeping discharge passing through the surface of the insulator 2.
  • the fastener 14 has a flat washer shape with the same outer diameter as the distal end surface 1a of the metallic shell 1 and a hole 14h having the same inner diameter as that of the distal end surface 1a of the metallic shell 1, and is made of the same iron alloy as the metallic shell 1. Made of low carbon steel or Ni alloy.
  • the fastener 14 is fixed to the front end surface 1a of the metallic shell 1, that is, the joining surface 1j of the metallic shell 1 by a joining means such as welding, with the surface facing the metallic shell 1 as a joint surface 14j.
  • a joining groove 14t into which the base end portion 6a of the ground electrode 6 is fitted is provided on the joining surface 14j of the stopper metal 14, and the ground electrode 6 is press-fitted into the groove 14t or brazed.
  • the base end portions 6 a of all the ground electrodes 6 are fixed between the fastener 14 and the metal shell 1.
  • the size of the joining area at the joining surfaces 1j and 14j of the metal shell 1 and the fastener 14 is set to be equal to or larger than the joint area of the ground electrode 6 with respect to the metal shell 1, whereby the metal shell 1 and the fastener 14 are connected. It is possible to sufficiently secure the bonding strength.
  • a protrusion 13 having a triangular cross section with a vertex angle directed to the joint surface 1j of the metal shell 1 is projected in a ring shape.
  • the projections 13 ensure that the joint surfaces 1j and 14j of the metal shell 1 and the stopper metal 14 are joined together by resistance welding described later.
  • the projection 13 has a projected area of the projection 13 on the joint surface 14j of the fastener 14 having the projection 13, that is, the ratio of the area between the two imaginary lines in FIG. It is set to be 15% or more and 50% or less of the entire joint surface 14j of the stopper 14 having the portion 13.
  • the range of the ratio of the projected area of the projection 13 to the bonding surface 14j is supported by the following bonding strength test.
  • the ratio of the projected area of the protrusion 13 to the entire joint surface 14j of the stopper metal 14 is 5%, 15%, 25%, 40%, 50%.
  • the metal fitting 14 (material: low carbon steel) is joined by resistance welding to the metal fitting 14 to which the ground electrode 6 (material: Pt-20Ir alloy) is joined by a manufacturing method described later. Joined.
  • a test pressing rod was inserted into the through hole 7 of the metal shell 1 in place of the insulator 2, and the ground electrode 6 was pressed in the direction of the stopper metal 14 to measure the joint strength of the joint (hereinafter, this method). This test is simply called “joint strength test”). The result is as shown in the graph of FIG. 31, and it can be seen that sufficient bonding strength is exhibited when the protrusions 13 are formed so that the ratio is 15% to 50%.
  • the spark plug manufacturing process a conventional assembly process for assembling parts other than the ground electrode 6 and the fastener 14 to the metal shell 1, and after the assembly process, the ground electrode 6 is stopped as shown in FIG.
  • the fixed metal fitting 14 is attached and fixed so that the ground electrode 6 is disposed between the metal fitting 14 and the metal shell 1 as shown in FIG.
  • the step ii further includes a step iii for mounting the stopper 14 (see FIG. 20), to which the ground electrode 6 is fixed in the step i, in contact with the front end surface 1a of the metal shell 1, It can be divided into the iv step of joining the fastener 14 attached to the metal shell 1 in the iii step.
  • This step iv is resistance welding in which an electric current is passed between the metal shell 1 and the stopper metal 14 to melt-bond the joint surfaces 1j and 14j. At this time, the sharpness of the protrusion 13 provided on the metal stopper 14 is sharpened. Since the current concentrates in the part where the temperature is high, welding is ensured and stable joint strength is obtained.
  • the spark plug is welded to the tip surface 1a of the metal shell 1 by welding the ground electrode 4 to another process different from the i-th process to the iv-process, that is, as shown in FIG. As shown in FIG. 18, the v-step of brazing and fixing all the ground electrodes 4 to the metal shell 1, and the fasteners 14 to the metal shell 1 fixing the ground electrodes 4 by this v-step.
  • it can be manufactured by virtue of the vi step in which the ground electrode 4 is mounted and fixed so that the ground electrode 4 is disposed between the stopper metal 14 and the metal shell 1.
  • the vi step further includes a vii step of attaching the fastener 14 to the metal shell 1 to which the ground electrode 6 is fixed in the v step, and a fastener attached to the metal shell 1 in the vii step. 14 and the viii step of joining.
  • the step viii is the same as the step iv and will not be described.
  • the metal shell 1 and the fastener 14 shown in FIG. 19 are used as they are for convenience of explanation.
  • a groove and a protrusion for joining the ground electrode 6 are used. Is formed on the front end surface 1a of the metal shell 1, while the stopper metal 14 is preferably formed in a simple flat washer shape. By doing so, positioning of the ground electrode 6 is facilitated by using the groove on the side of the metal shell 1, and the stopper metal 14 has a simple flat washer shape and has no directionality. Workability is very good because it can be installed.
  • the spark plug can be manufactured by the above-described method, if it is necessary to further increase the bonding strength of the ground electrode 6, the fastener 14 is provided on the outer periphery of the front end surface 1 a of the metal shell 1 as shown in FIG. It is also possible to project a short cylindrical caulking portion 15 so as to surround and fix the fastener 14 by caulking the caulking portion 15. Further, without providing such a caulking portion 15, as shown in FIG. 23A, the adjacent portion 16a of the metal shell 1 and the fastener 14 is welded by laser, or FIG. As shown in FIG.
  • a concave portion 17 is formed on the front end surface 1a of the metal shell 1, and a stopper metal 14 is fitted into the concave portion 17, so that the adjacent portion 16a of the metal shell 1 and the metal fastener 14 is welded by laser. You may make it do.
  • the graph of FIG. 32 shows the spark plug in which the fastener 14 is fixed to the metal shell 1 by resistance welding, the spark plug in which the fastener 14 is reinforced by the crimping portion 15, and the fastener 14 is reinforced by laser welding.
  • the result of having done the same test as the said joining strength test regarding the junction part of the ground electrode 6 about the made spark plug is shown.
  • a ground electrode 6 made of a Pt-20Ir alloy is directly welded to the front end surface 1a of the metal shell 1 made of iron alloy (see symbol W in FIG. 34).
  • a similar bonding strength test was conducted, and the results are shown in the graph of FIG.
  • the spark plug in which the stopper metal 14 is resistance welded to the metal shell 1 and the ground electrode 6 is fixed is compared with the spark plug of the comparative example in which the ground electrode 6 is directly welded to the front end surface 1a of the metal shell 1. It can be seen that the bonding strength when used for 2000 hours is about 4 to 5 times. Moreover, it turns out that the joining strength of the ground electrode 6 can be improved reliably by reinforcing the stopper 14 fixed to the metal shell 1 by caulking or laser welding.
  • the stopper metal 14 does not need to have a flat washer shape, and may be any shape that can cover at least the base end portion 6a of the ground electrode 6.
  • FIG. 26 to FIG. 30 show a spark plug according to Embodiment II of the present invention.
  • components having the same or the same function as the basic configuration are denoted by the same reference numerals as in the basic configuration in FIGS.
  • the spark plug according to Embodiment II is a pre-chamber plug having an ignition chamber 4 at the front end of the metal shell 1, and the front end of the center electrode 3 is disposed on the rear end side from the front end of the metal shell 1. Is covered with a cap member 11.
  • the cap member 11 has a hole 12 that communicates the ignition chamber 4 with the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the cap member 11 takes the unburned mixture in the combustion chamber into the ignition chamber 4 from the hole 12 and converts it into the unburned mixture.
  • a flame jet generated by ignition is ejected from the hole 12 into the combustion chamber.
  • the stopper 14 of the embodiment II has a cylindrical shape as shown in FIG. 29 and is fitted into a stepped hole-shaped enlarged diameter portion 18 formed inside the tip of the metal shell 1.
  • a groove 14t and a resistance welding projection 13 are formed at the rear end of the stopper 14 with the base end 6a of the ground electrode 6 interposed therebetween, and the rear end of the stopper 14 is It becomes the joining surface 14j and abuts on the joining surface 1j which is the step portion 19 of the enlarged diameter portion 18 of the metal shell 1. Therefore, the ground electrode 6 is joined in a state of being sandwiched between the step portion 19 of the metal shell 1 and the rear end portion (including the back end portion of the groove 14t) of the stopper metal 14.
  • the groove 14t for joining the ground electrode 6 formed in the stopper 14 is opened to the outside in the circumferential direction as shown in FIGS. If the groove 14t of the stopper 14 is thus opened to the outside in the circumferential direction, the contact area between the ground electrode 6 and the groove 14t is maximized, and the electrical resistance can be reduced. Further, the heat applied to the ground electrode 6 during operation of the internal combustion engine escapes to the main body side of the internal combustion engine through the screw shaft portion 8 of the metal shell 1, but as described above, the groove 14t of the stopper metal 14 is outside in the circumferential direction.
  • the end surface of the base end portion 6a of the ground electrode 6 is in direct contact with the metal shell 1, the heat transfer from the ground electrode 6 to the screw shaft portion 8 can be performed efficiently. Therefore, the ground electrode 6 is not easily exposed to high temperatures. This effect also applies to the case where the groove 14t of the clasp 14 of the basic configuration is opened outward in the circumferential direction.
  • the fastener 14 is formed so that its axial length is shorter than the length of the enlarged diameter portion 18 by an amount corresponding to the thickness of the cap member 11, and the fastener 14 is fitted into the metal shell 1 due to its dimensional relationship.
  • an opening step 20 that is one step deeper is formed in the tip opening 10 of the metal shell 1, and the cap member 11 is fitted and fixed to the opening step 20.
  • a locking step portion is provided on the outer periphery on the cap member 11 side to You may make it fit in a front-end
  • the pre-chamber plug is manufactured by attaching and joining the metal shell 1, the ground electrode 6, and the fastener 14 in substantially the same process as the basic configuration (details of this process will be described later), and then all the grounding.
  • the gap G of the electrode 6 is adjusted to an appropriate value by the gap adjusting process
  • the cap member 11 is fixed to the metal shell 1 and the process is completed.
  • the cap member 11 is fixed to the metal shell 1 by welding the adjacent portion 16b with a laser or the like as shown in FIG. 26, or, although not shown in the figure, at the tip of the metal shell 1 as shown in FIG. This can be done by providing a tightening portion and caulking.
  • the adjacent portion 16 b between the cap member 11 and the metal shell 1 is provided in addition to the case of providing the same laser welding or caulking portion 15 as the basic configuration. It is also possible to choose to fix the fastener 14 via the cap member 11 by welding with a laser or the like or by providing a caulking portion. It should be noted that the test results of FIGS. 31 and 32 showing the relationship between the fixation of the stopper metal 14 and the bonding strength of the ground electrode 6 are of course applicable to the embodiment II.
  • the ground electrode 6 is press-fitted into or fitted into the groove 14 t of the fastener 14 and welded or brazed, and all the ground electrodes 6 are thus secured to the fastener 14.
  • the first step of fixing the grounding electrode 14 to the fixing member 14 and the fixing member 14 to which the grounding electrode 6 has been fixed in the first step the grounding electrode 6 is connected to the fixing member 14 and the metallic shell 1 as shown by the imaginary lines in FIGS. And a second step of mounting and fixing so as to be disposed therebetween.
  • the fastener 14 (see FIG. 30) to which the ground electrode 6 is fixed in the first step is further housed in the enlarged diameter portion 18 of the metal shell 1, and the joint surface 14j (strictly) Is attached to the metal shell 1 in the third step of attaching the protrusion 13) to the joint surface 1j (step 19) of the metal shell 1 (see the imaginary line in FIG. 28). It can be divided into a fourth step of joining the fasteners 14 made.
  • the round shaft-shaped welding jig 25 is pressed against the tip of the stopper 14, and the metal shell 1 is fixed from the welding jig 25.
  • the process of mounting and joining the metal shell 1, the ground electrode 6 and the stopper metal 14 in the embodiment II is a different process from the first process to the fourth process, that is, although not shown, the ground electrode 6 is attached.
  • the fifth step of welding or brazing to the stepped portion 19 of the enlarged diameter portion 18 of the metal shell 1 and fixing all the ground electrodes 6 to the metal shell 1, and the ground electrode 6 was fixed by this fifth step.
  • the metal fitting 1 can be manufactured by the sixth step in which the metal fitting 1 is mounted and fixed so that the ground electrode 6 is disposed between the metal fitting 14 and the metal fitting 1.
  • the sixth step further includes a seventh step of attaching the fastener 14 to the metal shell 1 to which the ground electrode 6 is fixed in the fifth step, and a fastener attached to the metal shell 1 in the seventh step. 14 and the eighth step of joining.
  • the eighth step is the same as the fourth step in the embodiment II, and thus the description thereof is omitted.
  • a plurality of prototypes having the structure shown in FIG. 28 are manufactured by attaching and joining the metal shell 1, the ground electrode 6 and the fasteners 14 in the first to fourth steps of the embodiment II.
  • the bonding strength varies as shown in the graph of FIG. 44, and some of them do not reach the target bonding strength (about 1300 N or more). It was.
  • the welding current flows from the outer peripheral surface of the welding jig 25 to the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion 18 and then flows to the metal shell 1 (see P in FIG. 28). Therefore, as shown in FIG. 35, a convex portion 25a that can be fitted to the end portion of the fastener 14 in a state where it can be inserted and removed is formed at the end portion to form a stepped round shaft shape.
  • the welding jig 25 can be positioned substantially at the center of the enlarged diameter portion 18 and with a gap between the enlarged diameter portion 18 by fitting the fitting 25a to the stopper 14. As a result, it is possible to energize the stopper metal 14 while maintaining the state in which the contact between the welding jig 25 and the metal shell 1 is cut off and to join them by resistance welding (the ninth step or the tenth step).
  • a radius difference ⁇ 1 of a play level is provided between the convex portion 25a of the welding jig 25 and the stopper 14 as shown in the enlarged view of FIG. It has been. Accordingly, the outer diameter of the portion of the welding jig 25 facing the inner peripheral surface of the metal shell 1 (expanded diameter portion 18) is ⁇ 2 > ⁇ 1 when the radial difference from the inner diameter of the expanded diameter portion 18 is ⁇ 2. Should be set to be.
  • the gap between the welding jig 25 and the enlarged diameter portion 18, that is, ⁇ 2 - ⁇ 1 is preferably 0.1 mm or more.
  • the stopper is formed in a cylindrical shape, and the ground electrode is fixed to the rear end portion in the first step,
  • the metal shell is formed with an enlarged diameter portion having an inner diameter that allows the metal fitting to be loosely fitted while maintaining a radial gap inside the tip, and the metal fitting is attached to the enlarged diameter portion in the third step.
  • the projection of the welding jig having a stepped round shaft shape having a projection at the shaft end is inserted at the tip of the fastener, and thus the gap is maintained in the enlarged diameter portion by the fastener.
  • FIG. 36 shows a case where the outer peripheral surface of the welding jig 25 contacts the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion 18 and the welding current flows from there to the metal shell 1 as described above.
  • an insulating material 26 such as a fluororesin or silicon grease is formed on the outer peripheral surface of the welding jig 25 in the form of a film. Since the inner peripheral surface of the metal shell 1 and the outer peripheral surface of the welding jig 25 are insulated by the insulating material 26, the flow of welding current from the welding jig 25 to the metal shell 1 is blocked.
  • the contact area between the welding jig 25 and the fastener 14 is increased, and the electrical resistance is reduced. Therefore, the consumption of the welding jig 25 is suppressed.
  • the stopper is formed in a cylindrical shape, and the ground electrode is fixed to the rear end portion in the first step,
  • the metal shell is formed with an enlarged inner diameter portion in which the stopper metal fitting can be fitted inside the distal end, and the fastener is attached to the enlarged diameter portion in the third step, Further, a round shaft-shaped welding jig whose outer peripheral surface is covered with an insulator is applied to the front end of the stopper metal, and the current is applied.
  • the stepped portion of the rear end of the enlarged diameter portion and the stopper metal The spark plug manufacturing method according to claim 19 or 20, wherein the rear end portion is joined by resistance welding.
  • the welding current is dispersed from the entire contact surface between the outer peripheral surface of the stopper metal 14 and the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion 18 of the metal shell 1.
  • a clearance 27 is formed between the outer peripheral surface of the fastener 14 and the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion 18 to reduce the contact area.
  • the dispersion from the contact surface of 14 and the enlarged diameter portion 18 is suppressed.
  • the gap 27 is formed by providing a concave portion 28 on the outer peripheral surface of the stopper metal 14 as shown in FIGS. 37 and 38, or by providing a concave portion 29 in the enlarged diameter portion 18 of the metal shell 1 as shown in FIG. Although not shown, it is formed by providing concave portions 28 and 29 on both the metal shell 1 and the fastener 14.
  • a concave portion 28 is provided on the outer peripheral surface of the fastener 14, and a gap 27 is formed between the outer peripheral surface of the fastener 14 and the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion 18.
  • the distance HB from the rear end portion of the fastener 14 to the concave portion 28 is set in several stages, and a plurality of types of prototypes are produced using the welding jig 25 of the technical means 2 for this. Then, the bonding strength test described above was performed on the prototype. The result is shown in the graph of FIG. In the graph of FIG.
  • the horizontal axis indicates (HB / HA) ⁇ 100 (%) where the overall height of the fastener 14 is HA. Therefore, the prototype whose horizontal axis shows a value of 100% has the structure of FIG. 28 in which the stopper 14 does not have the concave portion 28, and therefore the data of the prototype is “technical means 2” in the graph of FIG. Same as data. Further, the data of the prototype in which the horizontal axis of the present joint strength test shows a value of 40% is the same as the data shown as “technical means 3” in the graph of FIG.
  • the bonding strength of the ground electrode 6 increases as the gap 27 is formed between the outer peripheral surface of the stopper metal 14 and the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion 18 to reduce the contact area. .
  • the welding of the end surfaces of the rear end portion of the fastener 14 and the step portion 19 of the enlarged diameter portion 18 should be main. From this, it can be seen that the relationship between the melted portion formed during welding between the fastener 14 and the metal shell 1 is preferably such that the end surface portion melted area ⁇ the outer peripheral portion melted area.
  • the means for providing the concave portion 28 in the stopper metal 14 is not limited to that shown in FIG. 38, and for example, as shown in FIG.
  • the concave portion 28 may be formed by forming a concave groove in the body portion of the fastener 14 as shown in FIG.
  • the concave portion 28 may be formed toward the rear end side of the fastener 14 in the reverse direction of FIGS. 38 and 40.
  • the concave portion 28 is provided on the distal end side of the stopper metal 14 as shown in FIGS. 38 and 40, the heat applied to the ground electrode 6 during operation of the internal combustion engine starts from the welded portion between the stopper metal 14 and the metal shell 1. Since it becomes easy to escape outside, the thermal load applied to the ground electrode 6 can be reduced.
  • the position of the concave portion 28 of the fastener 14 is preferably provided on the distal end side of the fastener 14 from the joining position of the ground electrode 6. That is, in FIG. 38, when the length from the rear end of the stopper metal 14 to the joining position of the ground electrode 6 is HC and the length to the concave portion 28 is HB, HC ⁇ HB. By doing so, the volume of the joint portion between the base end portion 6a of the ground electrode 6 and the fastener 14 is not reduced, so that a sufficient joint strength of the ground electrode 6 can be secured.
  • the welding current is dispersed from the contact surface between the outer peripheral surface of the stopper metal 14 and the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion 18 of the metal shell 1 as described above.
  • the outer diameter is set smaller than the inner diameter of the enlarged portion 18 of the metal shell 1 so that a gap 27 is formed between the outer peripheral surface of the stopper metal 14 and the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion 18 of the metal shell 1,
  • An insulating material 30 such as a fluorine resin or silicon grease is provided in the entire gap 27. Specifically, the insulating material 30 is applied in the form of a film on the outer periphery of the stopper metal 14 and attached to the enlarged diameter portion 18.
  • the insulating material 30 used for the prototype is silicon grease.
  • the heat dissipation is improved as compared with the case where the insulating material 30 is insulated only by the gap 27, and the influence of the thermal load is reduced. There is an effect to get.
  • the fluororesin and silicon grease exemplified as the insulating material 30 satisfy the condition.
  • the insulating material 30 preferably has a dielectric strength of 0.1 kV / mm or more and a thickness of 0.1 mm or more.
  • the tip of each ground electrode 6 and the other ground electrode 6 are arranged as shown in FIGS.
  • a gap for preventing contact is provided between the side surfaces of the ground electrode 6 and the size of the gap is smaller than the length of the joint portion sandwiched between the metal shell 1 and the stopper metal 14 of the ground electrode 6. .
  • the resistance welding projection 13 is projected at the end of the stopper 14, but the projection 13 may be projected on the joint surface 1 j of the metal shell 1.
  • the technical means 1 and the technical means 2 can be implemented in combination. Further, the technical means 1, 2 or a combination thereof and the technical means 3 to 5 may be combined in any way, or Each of the technical means 1 to 5 may be used alone.
  • a cap member that forms an ignition chamber by covering a leading end opening of the metal shell or the stopper metal.
  • Embodiment III In the gap adjusting process of the first and second embodiments, as shown in FIG. 55, when a load is applied to the ground electrode 6 by inserting the rod-shaped tool 50 from the tip opening 10 of the metal shell 1, the rod-shaped tool 50. Is inserted diagonally and the ground electrode 6 is pushed in the manner of an insulator, so that the ground electrode 6 may be inclined with respect to the peripheral surface of the center electrode 3 as indicated by the symbol ⁇ along the inclination of the tool 50. There may be a difference in gap between the front end side (upper corner portion in FIG. 55) and the rear end side (lower corner portion) of one ground electrode 6. In view of this point, a gap adjustment process capable of more accurate gap adjustment will be described below as Embodiment III.
  • gaps (gap) G1 to G4 between the side peripheral surface of the center electrode 3 and the end of the ground electrode 6 are adjusted as shown in FIGS. 46 to 48 (a). 31 is used to adjust to the specified range.
  • the adjustment jig 31 has, for example, a substrate 32 that is polygonal and can be engaged with a tool such as a torque wrench, and a prismatic shape that is rotatably inserted in the center of the substrate 32. And the pressing member 34 formed on the substrate 32 and the tool engaging portion 33.
  • the pressing member 34 of the adjustment jig 31 is an expansion side pressing member 34a connected to the tool engaging portion 33, and a reduction projecting from the substrate 32 so as to surround the expansion side pressing member 34a.
  • Side pressing member 34b is an expansion side pressing member 34a connected to the tool engaging portion 33, and a reduction projecting from the substrate 32 so as to surround the expansion side pressing member 34a.
  • the extension-side pressing member 34a is used to push the ground electrode 6 toward the anti-center electrode 3 side when, for example, the gap G4 between the center electrode 3 and the ground electrode 6 is smaller than a specified range as shown in FIG. Is.
  • the expansion-side pressing member 34a is made of, for example, a fluororesin, and has an insertion hole 35 through which the center electrode 3 is passed at the center, and a cam-like pressing facing the surface of the ground electrode 6 on the side of the center electrode 3 on the side peripheral surface.
  • a portion 36 is formed.
  • the cam-like pressing portions 36 are formed one by one for each ground electrode 6, and therefore, in the embodiment III, there are four cam-like pressing portions 36 corresponding to the number of poles.
  • Each cam-like pressing portion 36 has a mountain shape chamfered in a round shape, and when the expansion-side pressing member 34a is rotated around the center electrode 3, the ground electrode 6 has only a gap G4 smaller than a specified range. However, the free end bends toward the anti-center electrode 3 along the cam curved surface of the cam-like pressing portion 36 from the two-dot chain line in FIG. Therefore, the gap G4 between the center electrode 3 and the ground electrode 6 extends to a specified range.
  • the reduction-side pressing member 34b presses the ground electrode 6 toward the center electrode 3 when, for example, the gaps G1 to G3 between the center electrode 3 and the ground electrode 6 are larger than the specified range as shown in FIG. It is for reducing.
  • the reduction-side pressing members 34b are made of, for example, a copper alloy, and are provided one for each ground electrode 6. Therefore, in the embodiment III, the reduction-side pressing members 34b are arranged at intervals of 90 degrees with the expansion-side pressing member 34a as the center. One is formed.
  • Each expansion-side pressing member 34b has a first surface 37a that is arcuate so as to extend along the inner periphery of the through-hole 7 of the metal shell 1, and a starting point position before the start of adjustment (FIG. 48A).
  • the second surface 37b having a shape substantially along the surface on the side opposite to the center electrode 3 of the ground electrode 6 and the center electrode of the adjacent ground electrode 6 at the end point position after the adjustment (see the solid line in FIG. 48).
  • the contact surface 38 has a substantially triangular prism shape having a third surface 37c having a shape substantially along the three-side surface, and the corners of the second surface 37b and the third surface 37c are chamfered in a round shape. It has become. Therefore, when the reduction-side pressing member 34b is rotated about the center electrode 3, the contact portion 38 presses and flexes the free end of the ground electrode 6 toward the center electrode 3, so that the gaps G1 to G3 are within the specified range. Reduce to.
  • Both the expansion side pressing member 34a and the reduction side pressing member 34b are formed in a columnar shape perpendicular to the substrate 32, and their tips (see FIG. 47) are inserted into the through hole 7 of the metal shell 1 (see FIG. 47). * The position of the metal fitting 1 inserted in the through hole 7 is the front end side.) The position of the rear end of the ground electrode 6 (* the lower side of the ground electrode 6 in FIG. 47) is the same as or slightly through. 7 has a length located on the rear end side (* below the through hole 7 in FIG. 47).
  • the expansion side pressing member 34a and the reduction side pressing member 34b are both formed in a columnar shape perpendicular to the plane of the substrate 32, and the contact surface in contact with the ground electrode 6 is parallel to the center line of the metal shell 1, that is, It is formed in parallel with the opposing surface of the ground electrode 6.
  • the gap adjustment work can be performed as follows using the adjustment jig 31 described above.
  • the pressing member 34 of the adjusting jig 31 is inserted into the through hole 7 from the front end side of the metal shell 1 as shown by an arrow in FIG.
  • the central electrode 3 is passed through the insertion hole 35 of the expansion side pressing member 34a, and the reduction side pressing member 34b is moved to the starting point position of the two-dot chain line, that is, the second side of the reduction side pressing member 34b.
  • the adjustment jig 31 is rotated about the same axis as the central axis in the axial direction of the metal shell 1, that is, the center electrode 3 is the center.
  • a rotational torque is applied around the electrodes, and thus the rotation is made to the end point position of the solid line in FIG.
  • the rotation at this time is performed by connecting a known torque wrench, for example, to the substrate 32 and the tool engaging portion 33 of the adjustment jig 31 and defining the rotational torque as 10 Nm, for example.
  • the rotation of the substrate 32 and the tool engaging portion 33 may be performed simultaneously, or a front and rear may be provided.
  • the expansion side pressing member 34a acts on the ground electrode 6 of the gap G4 which is not within the specified range, and also on the ground electrodes 6 of the gaps G1 to G3 exceeding the specified range.
  • the reduction side pressing member 34b acts to adjust all the gaps G1 to G4 to the specified range with a minimum operation. Note that there is no change with respect to the ground electrode 6 in which the gaps G1 to G4 are within the specified range because both the expansion side pressing member 34a and the reduction side pressing member 34b are substantially idle. (Iv) Thereafter, when the adjustment jig 31 is pulled out from the through hole 7 of the metal shell 1, the gap adjustment is completed without actually measuring with a gap gauge or the like.
  • the material of the ground electrode 6 is Pt-20Ir (hardness 300 MHV)
  • the shape of the ground electrode 6 is 1 mm wide in FIG. 48A
  • the height in the depth direction of the paper is 2 mm.
  • the mounting position of the ground electrode 6 with respect to the through hole 7 was set to 0 mm (plug specification 1) and 3 mm (plug specification 2) from the tip opening 10.
  • the gap adjustment adopted the method which prescribes
  • the working time was also verified when the gap was adjusted with the rod-shaped tool 50 described with reference to FIG.
  • the rod-shaped tool 50 that was 10 minutes for the plug specification 1 and 30 minutes for the plug specification 2 can be shortened to 5 minutes for both the plug specifications 1 and 2 by using the adjusting jig 31 of the present invention. It was.
  • the gap adjusting process for simultaneously adjusting the gaps G1 to G4 using the expansion side pressing member 34a and the reduction side pressing member 34b has been described above.
  • the expansion side pressing member 34a and the reduction side pressing member 34 The process may be divided by separating the member 34b.
  • the number of poles of the ground electrode 6 is the same regardless of whether it is two poles as shown in FIG. 51, three poles as shown in FIG. 52, or one pole (not shown). .
  • the ignition chamber 4 is formed by fitting and welding the cap member 11 to the tip opening 10 of the metal shell 1.
  • Embodiment III a pre-chamber type spark plug in which the ignition chamber 4 is formed at the tip of the metal shell 1 is illustrated, but the present invention can be similarly applied to an ignition plug without the ignition chamber 4. In that case, the ignition chamber forming step is unnecessary.
  • the ground electrode 6 is formed of a square metal-shaped noble metal (for example, Pt-20Ir). However, since the noble metal is expensive, the center electrode 3 of the Ni alloy having the ground electrode 6 in the shape of a square bar is used. Alternatively, a noble metal tip may be provided at a position facing the side peripheral surface.
  • the gap adjustment is performed after the insulator 2, the center electrode 3, and the ground electrode 6 are assembled to the metal shell 1.
  • the adjustment jig 31 is formed by attaching the ground electrode 6 to the metal shell 1 in advance. Then, the position may be adjusted, and then the insulator 2 and the center electrode 3 may be assembled to the metal shell 1.
  • the metal shell 1 is a cylindrical body, the adjustment jig 31 can be inserted from either side. Therefore, there is flexibility that the insertion direction of the adjustment jig 31 can be determined according to the convenience of the manufacturing process.

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Abstract

　主体金具の先端に着火室を有する点火プラグは、中心電極と接地電極が着火室の内部にあるため火花放電用のギャップの調整が行い難い問題があった。本発明の点火プラグは、軸方向に貫通する貫通孔７を備えた主体金具１と、軸方向に延びる軸孔５を有し主体金具１の貫通孔７に装着される絶縁体２と、該絶縁体２の軸孔５に装着される中心電極３とを有し、中心電極３が配置される方向を先端としたときに、主体金具１の先端開口部を覆うことにより該主体金具１の先端部に着火室４を形成するキャップ部材１１と、中心電極３の側周面に直接又は間接に対向し且つ着火室４内に配設された接地電極６と、を備えている。そして、接地電極６を棒状に形成し、着火室４の弦方向に延びる片持ち梁形態となるように接地電極６の基端部６ａを主体金具１に固着し、さらに接地電極６の他端部側が中心電極３の側周面に直接又は間接に対向するようにした。

Description

点火プラグ及びその点火プラグの製造方法
　本発明は、点火プラグ及びその点火プラグの製造方法に関する。
　従来、図１４，図１５に示したように、軸方向に貫通する貫通孔１００を備えた導電性を有する主体金具１０１と、主体金具１０１の貫通孔１００に装着される絶縁体１０２と、該絶縁体１０２に装着される中心電極１０３とを有し、その中心電極１０３が配置される方向を先端としたときに、前記主体金具１０１の先端部に形成され該主体金具１０１の先端開口部１０４を覆うことにより着火室１０５を形成する孔１０６付きのキャップ部材１０７と、中心電極１０３の側周面に向けて着火室１０５の内周面に半円板状に突設された４極の接地電極１０８と、を備えた点火プラグが特許文献１に記載されている。
　このような、主体金具１０１の先端に着火室１０５を有する点火プラグ（以下、「プレチャンバープラグ」ともいう。）は、内燃機関の燃焼室内の混合気をキャップ部材１０７の孔１０６から着火室１０５内に導入すると共に、中心電極１０３と接地電極１０８の間のギャップＧで火花放電を行うことにより混合気に着火し、着火室１０５において火炎を発生させる。そして、キャップ部材１０７の孔１０６から内燃機関の燃焼室に火炎ジェットを噴出させ、燃焼室全体に火炎を広げる。このようにプレチャンバープラグは、着火性に優れていて燃焼速度の大きい内燃機関を構成することができるため、主としてコージェネレーション用エンジン、コンプレッサー用ガスエンジン等の内燃機関に用いられている。
国際公開ＷＯ２００６／０１１９５０号パンフレット
　点火プラグは、中心電極１０３と接地電極１０８の間のギャップＧで火花放電を行うことにより着火するものであるため、ギャップＧが規定範囲内にあるか否かは着火性能を左右する重要な要素である。
　ところがプレチャンバープラグは、中心電極１０３と接地電極１０８が着火室１０５の内部にあるため、ギャップＧの修正（ギャップ調整）が構造的に行い難い問題がある。そのため、従来型のプレチャンバープラグは、製造工程における主体金具１０１と絶縁体１０２と中心電極１０３の組付け精度によってギャップＧを規定範囲に収めるようにしていた。
　しかしながら、本発明者が試験的に従来型プレチャンバープラグ（極数＝４）を２５個製造し、合計１００箇所のギャップＧを計測したところ、ギャップＧの規定範囲として０.２７ｍｍ～０.３３ｍｍを目標としたにも拘わらず、実際には図９のグラフに実線で示したように、０.１４ｍｍ～０.４６ｍｍの範囲に大きく分散していた。
　本発明は、上記に鑑みなされたもので、その目的は、火花放電用のギャップの修正（ギャップ調整）が容易なプレチャンバープラグ及びその製造方法を提供することにある。
　本発明の点火プラグは、請求項１に記載したように、軸方向に貫通する貫通孔を備えた主体金具と、軸方向に延びる軸孔を有し前記主体金具の貫通孔に装着される絶縁体と、該絶縁体の軸孔に装着される中心電極とを有し、前記中心電極が配置される方向を先端としたときに、前記主体金具の先端開口部を覆うことにより該主体金具の先端部に着火室を形成するキャップ部材と、前記中心電極の側周面に直接又は間接に対向し且つ前記着火室内に配設された接地電極と、を備えている。そして、前記接地電極を棒状に形成し、前記着火室の弦方向に延びる片持ち梁形態となるように前記接地電極の基端部を前記主体金具に固着し、さらに接地電極の他端部側が前記中心電極の側周面に直接又は間接にギャップを介して対向するようにした。
　なお、本発明において、接地電極が中心電極の側周面に間接にギャップを介して対向するとは、接地電極を絶縁体の側周面に対向させて中心電極の側周面に対してはギャップを介して間接に対向することをいい、そうした場合は、絶縁体の表面を経由する沿面放電形態で中心電極に火花放電が伝播する。
　また、請求項２に記載したように、前記接地電極は、前記着火室における径方向の荷重を前記他端側に加えた場合の断面二次モーメントＩが、２ｍｍ４　以下である請求項１記載の点火プラグを提供する。
　この場合、前記接地電極は、好ましくは材料硬度を１２０ＭＨＶ以上５００ＭＨＶ以下にするとよい。
　また、前記接地電極は、好ましくは角材形状にした貴金属にするとよい。
　また、前記接地電極は、好ましくは　角材形状にしたＮｉ合金からなり、前記中心電極の側周面に対向する前記接地電極の位置に貴金属チップを備えるようにするとよい。
　また、請求項３に記載したように、前記接地電極は、前記主体金具の先端面と前記接地電極との前記軸方向における最短距離が、該先端面から３ｍｍ以上の位置に接合されている請求項１又は２に記載の点火プラグを提供する。
　また、請求項４に記載したように、前記主体金具は先端にネジ軸部を有し、前記接地電極は、前記軸方向先端の前記ネジ軸部の前記軸方向先端の始端からの距離が３ｍｍ以上の位置に接合されている請求項１～３の何れか１項に記載の点火プラグを提供する。なお、ここでネジ軸部の軸方向先端の始端とは、ネジ軸部におけるネジの切り始めの点をいう。
　また、請求項５に記載したように、前記着火室の容積Ｖｃに対する前記接地電極の着火室内に突出する部分の容積Ｖｅの割合が１０％以下である請求項１～４の何れか１項に記載の点火プラグを提供する。
　また、請求項６に記載したように、前記着火室において、前記接地電極を径方向に横切る断面の断面積Ｓｐに対し、前記断面における前記接地電極の面積Ｓｅと前記中心電極の面積Ｓｃとの合計電極面積Ｓｅｃの割合が５０％以下であり、かつ、前記着火室全体の容積Ｖｃに対する該着火室の前記接地電極の後端面から先の部分の容積Ｖｈの割合が５０％以上である請求項１～５の何れか１項に記載の点火プラグを提供する。
　また、請求項７に記載したように、前記接地電極の基端部に隣接して配置される止め金具を有し、また、前記基端部は、前記止め金具と前記主体金具との間に固定されている請求項１～６の何れか１項に記載の点火プラグを提供する。
　また、請求項８に記載したように、前記止め金具を円筒状に形成すると共に前記主体金具の先端内部に前記止め金具を嵌める拡径部を形成し、該拡径部後端の段部と前記止め金具の後端部に前記接地電極を挟んで接合するようにした請求項７に記載の点火プラグを提供する。
　また、請求項９に記載したように、前記止め金具の外周面と前記拡径部の内周面との間に隙間が形成されており、前記拡径部後端の段部と前記止め金具の後端部とが抵抗溶接により接合されている請求項８に記載の点火プラグを提供する。
　また、請求項１０に記載したように、前記止め金具の外周面又は前記拡径部の内周面の少なくとも一方に凹状部が形成されており、該凹状部により前記隙間が形成されている請求項９に記載の点火プラグを提供する。
　また、請求項１１に記載したように、請求項１～１０の何れか１項に記載の点火プラグの製造方法であって、前記主体金具に前記キャップ部材以外の部品を組み付ける組付け工程と、前記組付け工程の後、前記中心電極の側周面と直接又は間接に対向するように設けられた前記接地電極との間のギャップを調整するギャップ調整工程と、前記ギャップ調整工程の後、前記主体金具の先端開口部に前記キャップ部材を取り付けて該主体金具の先端部に前記着火室を形成する着火室形成工程と、を有する点火プラグの製造方法を提供する。
　また、請求項１２に記載したように、前記ギャップ調整工程は、前記主体金具の軸方向の中心線と同一の軸線回りに回転可能で且つ前記主体金具の前記貫通孔内に少なくともその先端が差込み可能な調整治具を使用し、前記点火プラグの軸方向において、前記調整治具を前記主体金具の貫通孔内に差込み、前記調整治具を前記軸線回りに回転させることにより、前記接地電極を押圧して、前記ギャップを調整する請求項１１に記載の点火プラグの製造方法を提供する。
　また、請求項１３に記載したように、請求項７～９の何れか１項に記載の点火プラグの製造方法であって、前記接地電極を止め金具に固定する第１工程と、前記第１工程により接地電極を固定した止め金具を、前記接地電極が前記止め金具と前記主体金具との間に配置されるように装着して固定する第２工程と、を有する点火プラグの製造方法を提供する。
　また、請求項１４に記載したように、請求項７～９の何れか１項に記載の点火プラグの製造方法であって、前記主体金具に前記接地電極を固定する第５工程と、前記第５工程により接地電極を固定した主体金具に該接地電極の前記基端部に隣接させて止め金具を装着して固定する第６工程と、を有する点火プラグの製造方法を提供する。
　また、請求項１５に記載したように、前記止め金具を円筒状にすると共に前記主体金具の先端内部に前記止め金具を嵌める拡径部を形成し、前記止め金具の先端に溶接治具を当接して前記主体金具と前記止め金具とを抵抗溶接により接合する工程を有し、その工程で使用される前記溶接治具は、前記止め金具の端部に抜き差し可能な状態に嵌合して該止め金具で位置決めされる凸部を有しており、さらに前記止め金具の内径と前記凸部の外径との半径差をλ１とし、前記主体金具の内径と前記溶接治具の前記主体金具の内周面に対向する部分の外径との半径差をλ２としたとき、λ２＞λ１である請求項１３又は１４に記載の点火プラグの製造方法を提供する。
　本発明の点火プラグは、着火室の弦方向に延びる片持ち梁形態となるように棒状にした接地電極の一端を主体金具に固着したため、接地電極の固定端から他端（以下、自由端ともいう。）までのどの部位にでも着火室における径方向に荷重を加えることができる。したがって、着火室の内部に中心電極と接地電極があるプレチャンバープラグでも、接地電極の固定端近くに荷重を加えることにより自由端側を大きく変位させて一気にギャップを調整したり、或は接地電極の自由端側に荷重を加えてギャップの微調整をする、などして容易にギャップが調整できる。
　また、一般に曲げモーメントに対する物体の変形のしにくさは、断面形状に対応する断面二次モーメントＩによって表すことができる。例えば、長方形断面の物体の場合、曲げ荷重の作用方向と平行な方向の一辺の長さをＴ、それと直交する方向の一辺の長さをＷとするとき、Ｉ＝ＷＴ３　／１２、或は一辺の長さがＡである正方形断面の物体の場合、Ｉ＝Ａ４
／１２、という具合である。本発明の点火プラグでは、接地電極の前記断面二次モーメントＩを請求項２に記載したように２ｍｍ４　以下に設定することにより、ギャップの調整作業時間を量産可能なレベルにまで短縮することが可能になる。
　また、曲げモーメントに対する物体の変形のしにくさは、材料硬度によっても表すことができる。本発明の点火プラグでは、好ましくは接地電極の前記材料硬度を１２０ＭＨＶ以上５００ＭＨＶ以下に設定することにより、必要な強度を損なうことなくギャップの調整作業時間を量産可能な範囲に収めることが容易になる。
　また、コージェネレーション用エンジンは、全負荷での連続運転が多いことから、そのようなコージェネレーション用エンジンに使われることが多いプレチャンバープラグには、優れた耐久性が要求される。そのため接地電極を好ましくは角材形状にした貴金属で形成すると、プレチャンバープラグにとって重要な耐久性が向上する。
　一方、貴金属は高価であるため、好ましくは接地電極を角材形状にしたＮｉ合金で形成すると共に該接地電極の中心電極の側周面に対向する位置に貴金属チップを備えるようにすれば、コストの上昇を抑えつつ耐久性を向上させることができる。
　また、本発明の点火プラグは、先に記載したように、着火室の内部に中心電極と接地電極があるプレチャンバープラグでありながら、接地電極の固定端側に荷重を加えてギャップを大きく変更したり、接地電極の自由端側に荷重を加えてギャップの微調整をする、などして容易にギャップが調整できる点に優位性があるが、かかる優位性は、請求項３に記載したように、主体金具の先端面と接地電極との軸方向における最短距離が、該先端面から３ｍｍ以上の深い位置に接地電極が接合されている場合により強く発揮される。
　また、点火プラグの熱は、主体金具のネジ軸部から内燃機関の本体側に逃げるようになっているため、接地電極の接合固着位置が前記のように主体金具の先端面から３ｍｍ以上の位置であっても、その位置がネジ軸部の始端に至らない場合は、熱引きが悪く接地電極が高温に晒されて接合部が剥離するおそれがある。そのため請求項４のように、接地電極の接合固着位置を主体金具のネジ軸部の始端との関係において３ｍｍ以上とすることで接地電極が高温に晒されにくくなる。
　また、プレチャンバープラグの特徴は、前記のように着火性の良さにあるが、請求項５に記載したように、前記着火室の容積Ｖｃ（図１０（ａ）参照）に対する前記接地電極の着火室内に突出する部分の容積Ｖｅ（図１０（ｂ）参照）の割合が１０％以下になるように設定した場合には、十分に未燃混合気を着火室内に取り込むことが可能になり、良好な火炎ジェットを発生させることができる。したがって、着火性の向上に効果がある。
　さらにまた、請求項６に記載したように、前記着火室において、前記接地電極を径方向に横切る断面の断面積Ｓｐ（図１１（ａ）参照）に対し、前記断面における前記接地電極の面積Ｓｅ（図１１（ｂ）参照）と前記中心電極の面積Ｓｃ（図１１（ｂ）参照）との合計電極面積Ｓｅｃの割合が５０％以下であり、かつ、前記着火室の容積Ｖｃ（図１０（ａ）参照）に対する該着火室の前記接地電極の後端面から先の部分の容積Ｖｈ（図１０（ｃ）参照）の割合が５０％以上であるように設定した場合には、着火室内に未燃混合気を取り込む際、接地電極に至るまでの容積Ｖｈの空間に未燃混合気を十分に入れることができ、且つ、着火室内に残る既燃混合気を接地電極の間の（面積Ｓｐ－面積Ｓｅｃ）の広さの開口を通してその奥の空間に押し込むことができるため、良好な火炎ジェットを発生させることができる。したがって、着火性の向上に効果がある。
　また、請求項７に記載の点火プラグは、止め金具によって接地電極が主体金具に固定されるため、接地電極の接合強度や耐久性が向上し、長時間の熱負荷を受けても接地電極の接合強度が低下しにくい。また、熱負荷に対する耐久性は、接地電極の基端部を止め金具又は主体金具の少なくともいずれか一方に接合することにより、さらに高めることができる。なお、ここで「接合」には、溝等の隙間に接地電極の基端部を挟み込ませる手段の他、溶接やろう付け等、２つの部材同士を一体的に取り扱い得るようにする全ての手段が含まれる。
　また、請求項８のように主体金具の先端内部に拡径部を形成して該拡径部に円筒状にした止め金具を接合し、該拡径部後端の段部と止め金具の後端部に接地電極を挟んで接合することにより、着火室の深い位置に対しても高い接合強度をもって接地電極が接合できる。
　また、請求項９のように止め金具の外周面と拡径部の内周面との間に隙間が形成されていて前記拡径部後端の段部と前記止め金具の後端部とが抵抗溶接により接合されている場合には、止め金具と拡径部の限定された接触部に溶接電流が集中するため、止め金具の溶接強度が高くなる。また、前記隙間は、請求項１０に示したように止め金具の外周面又は拡径部の内周面の少なくとも一方に凹状部を設けて形成するようにすれば、凹状部以外の部分で止め金具と拡径部が嵌まり合うため、止め金具の拡径部内での位置決めが容易になる。
　また、請求項１１の製造方法によれば、ギャップが規定範囲にある信頼性の高いプレチャンバープラグが量産できる。
　また、請求項１２の製造方法によれば、調整治具を点火プラグの主体金具の貫通孔内に差込み、該調整治具を主体金具の軸方向の中心線と同一の軸線回りに回転させることにより接地電極を押圧するようにしたため、接地電極に図５５において符合θで示したような傾きを生じさせることなく中心電極とのギャップをより正確に調整することができる。
　また、調整治具を主体金具の貫通孔内に差し込んで前記軸線、すなわち中心電極回りに回転させて接地電極を押圧するようにしたため、接地電極が主体金具の開口部付近にあっても、或はその逆に奥の深い位置にあっても殆ど作業性が変わらない。
　さらにまた、接地電極が複数本あっても一回の操作で同時にギャップ調整ができるため、接地電極の極数の違いによっても殆ど作業性が変わらない。
　よって請求項１２の点火プラグの製造方法は、接地電極の位置や本数による影響を殆ど受けずに火花放電用のギャップの調整が正確且つ効率的に行えるため、点火プラグの生産性を向上させ得る。
　また、請求項１５の製造方法によれば、溶接治具の凸部を止め金具の端部に嵌めて抵抗溶接するようにしたため、止め金具によって溶接治具の位置ずれが抑制できる。したがって、溶接治具が主体金具に接触してそこから溶接電流の多くが主体金具に流れてしまう不具合が防止でき、惹いては溶接部分に溶接電流を集中させて安定した溶接強度を得ることができる。
　そして、止め金具の内径と溶接治具の凸部の外径との半径差をλ１とし、主体金具の内径と、溶接治具の主体金具の内周面に対向する部分の外径との半径差をλ２としたとき、λ２＞λ１ となるようにしたことより、溶接治具の主体金具への接触防止がより確実になる。
一部拡大図を含む点火プラグの正面図である。 中心電極と接地電極の要部を示す一部拡大断面図である。 キャップ部材を分離させた状態を示す点火プラグの要部拡大断面図である。 図１のＩ－Ｉ線断面図である。 接地電極の他の形態を示す断面図である。 接地電極の他の形態を示す断面図である。 ドーム形のキャップ部材を示す点火プラグの要部拡大断面図である。 接地電極の極数と点火プラグの耐久性の関係を示すグラフである。 ４極点火プラグ２５個分についてのギャップの測定値を示すグラフである。 （ａ）は着火室の容積Ｖｃを示す要部の断面図、（ｂ）は接地電極の容積Ｖｅを示す要部の断面図、（ｃ）は着火室の接地電極の後端面から先の部分の容積Ｖｈを示す要部の断面図である。 （ａ）は着火室の断面積Ｓｐを示す断面図、（ｂ）は接地電極の面積Ｓｅと中心電極の面積Ｓｃを示す断面図である。 容積割合Ｖｅ／Ｖｃと燃焼変動率の関係を示すグラフである。 面積割合Ｓｅｃ／Ｓｐと燃焼変動率の関係を示すグラフである。 従来の点火プラグの要部拡大断面図である。 図１４のII－II線断面図である。 一部拡大図を含む点火プラグの一部断面正面図である。 先端側から見た点火プラグの正面図である。 点火プラグの要部を示す先端側から見た斜視図である。 点火プラグの要部を示す先端側から見た分解斜視図である。 点火プラグの製造工程を示す先端側から見た分解斜視図である。 点火プラグの製造工程を示す先端側から見た分解斜視図である。 他の点火プラグの要部を示す一部断面正面図である。 （ａ），（ｂ）は他の点火プラグの要部を示す一部断面正面図である。 他の点火プラグの要部を示す一部断面正面図である。 図２４の点火プラグを先端側から見た正面図である。 プレチャンバープラグの要部を示す断面正面図である。 図２６のIII－III線断面図である。 図２６を分解して示す断面正面図である。 止め金具と接地電極とを分解して示す斜視図である。 止め金具に接地電極を接合した状態を示す斜視図である。 突起部の面積割合と接地電極の接合強度との関係を示すグラフである。 接地電極の接合強度と運転時間との関係を示すグラフである。 図３２のグラフの比較例とした点火プラグの要部を示す断面正面図である。 図３３の点火プラグを先端側から見た正面図である。 抵抗溶接時の状態を示す要部の縦断面図である。 抵抗溶接時の状態を示す要部の縦断面図である。 抵抗溶接時の状態を示す要部の縦断面図である。 止め金具の縦断面図である。 抵抗溶接時の状態を示す要部の縦断面図である。 止め金具の縦断面図である。 止め金具の縦断面図である。 抵抗溶接時の状態を示す要部の縦断面図である。 抵抗溶接時の状態を示す要部の縦断面図である。 各技術手段による接合強度試験の結果を示すグラフである。 凹状部の位置と溶接強度との関係を示すグラフである。 主体金具の貫通孔内に調整治具を差し込む直前の状態を示す一部透視斜視図である。 ギャップ調整時の状態を示す縦断面図である。 （ａ）は図４７のIV－IV線断面図、（ｂ）はギャップ調整前の状態を示す図４７のIV－IV線相当断面図である。 他の形態を示すギャップ調整時の横断平面図である。 他の形態を示すギャップ調整時の横断平面図である。 他の形態を示すギャップ調整時の横断平面図である。 他の形態を示すギャップ調整時の横断平面図である。 要部の拡大図を含む点火プラグの縦断面図である。 図５３のＶ－Ｖ線断面図である。 棒状の工具でギャップ調整をする状態を示す要部の断面図である。
［実施形態Ｉ］
　以下に本発明の実施形態Ｉを図面を参照しつつ説明する。
　実施形態Ｉの点火プラグは、図１に示したように、主体金具１と、該主体金具１に装着される絶縁体２と、該絶縁体２に装着される中心電極３と、その中心電極３が配置される方向を先端としたときに主体金具１の先端部に形成される着火室４と、該着火室４内に配設されて中心電極３の側周面に直接又は間接に対向する接地電極６と、を備えている。
　前記主体金具１は、軸方向に貫通する貫通孔７を軸中心に形成した例えば低炭素鋼の筒状体であり、シリンダヘッド等のプラグ取付孔（図示せず）に螺合するネジ軸部８を軸方向の先端に有し、後端にプラグレンチが係合する工具係合部９を有する。主体金具１の先端内部は、前記中心電極３の先端側周囲を囲う状態になっており、該主体金具１の先端開口部１０を円板形のキャップ部材１１で覆うことにより着火室４が形成される。なお、着火室４は、キャップ部材１１に穿設した複数の孔１２を介して燃焼室（図示せず）と連通する。
　前記絶縁体２は、軸方向に延びる軸孔５を軸中心に形成した例えばアルミナ製の筒状体であり、先端側の略半分弱を主体金具１の後端側から貫通孔７に通して装着される。この絶縁体２の先端は、図１の拡大図に示したように着火室４の中に臨んでいる。
　前記中心電極３は、絶縁体２の軸孔５に装着された中実丸棒体であり、絶縁体２の先端から突出した部分が主体金具１の着火室４のほぼ中心に位置している。
　前記接地電極６は、角材形である断面長方形の棒状に形成されており、図４に示したように円い着火室４の弦方向に延びる長さ５～１２ｍｍ程度の片持ち梁形態となるように一端が該着火室４の内周に固着（例えば溶接）され、自由端側が中心電極３の側周面にギャップＧ（図２参照）をおいて直接又は間接に対向する。図示した接地電極６は、中心電極３の側周面に直接対向するものの例示であるが、接地電極６を絶縁体２の側周面に対向させて中心電極３の側周面に対しては間接に対向させるようにしてもよい。そうした場合は、絶縁体２の表面を経由する沿面放電形態で中心電極３に火花放電が伝播する。
　なお、実施形態Ｉの接地電極６は、図４に示したように４極が等間隔に設けられており、それぞれの先端が他の接地電極６に接触しない長さになっている。
　さらに接地電極６は、図２に示したように、着火室４における径方向の荷重Ｆを自由端側に加えた場合の断面二次モーメントＩが、好ましくは２ｍｍ４　以下になるように断面形状が設定される。ここで長方形の角材の断面二次モーメンは、Ｉ＝ＷＴ３　／１２の計算式で求められるから、例えば実施形態Ｉの接地電極６は、断面形状を幅Ｗ＝３ｍｍ、厚さＴ＝２ｍｍの長方形にするとよい。
　なお、接地電極６の断面二次モーメントＩとギャップＧの調整に要する作業時間との関係を明らかにすべく、同じ材質で断面二次モーメントＩを、０.１７ｍｍ４　（プラグＡ）、０.６７ｍｍ４　（プラグＢ）、２.０ｍｍ４　（プラグＣ）、４.５ｍｍ４　（プラグＤ）にして接地電極６を作成し、その接地電極６を点火プラグに装着して後述する方法によってギャップＧを調整し、３０個の点火プラグに要する作業時間を計測した。その結果を表１に示す。なお、表１～表３において接地電極の仕様欄にある（Ｌ）は、図３に示したように主体金具１の先端面と接地電極６との軸方向における最短距離を示すものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上の結果から接地電極６の断面二次モーメントＩを２ｍｍ４　以下に設定することにより、ギャップＧの調整作業時間を量産可能なレベルにまで短縮し得ることが確認できた。
　また、接地電極６は、ギャップＧを安定させるに必要な強度を損なわず且つ量産可能な調整作業が行える曲げやすさを実現するため、棒状の部分の材料硬度が１２０ＭＨＶ以上で５００ＭＨＶ以下に設定されている。
　ここで接地電極６の材料硬度とギャップＧの調整に要する作業時間との関係を明らかにすべく、材料硬度を３００ＭＨＶ（プラグＥ）と６００ＭＨＶ（プラグＦ）にして同じ形状の接地電極６を作成し、その接地電極６を点火プラグに装着して後述する方法によってギャップＧを調整し、３０個の点火プラグに要する作業時間をそれぞれ計測した。その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　以上の結果から接地電極６の材料硬度を６００ＭＨＶより小さい５００ＭＨＶ以下に設定することにより、ギャップＧの調整作業時間を量産可能なレベルにまで短縮し得ることが推認できる。
　また、接地電極６は、図４に示した単純な角材形状にして全体を貴金属（例えば、Pt-20Ir：３００ＭＨＶ)で形成したものと、図５，図６に示したように比較的安価な合金（例えば、Ｎｉ合金：１５０ＭＨＶ）で角材６ｒを形成し、その角材６ｒの自由端側の端部であって中心電極３の側周面に対向する位置に半円柱形又は薄板状の貴金属チップ（例えば、Pt-20Ir製チップ）６ｂ，６ｃを接合したものがあり、耐久性に優れた図４の接地電極６を採用するか、コスト面で優位な図５，図６の接地電極６を採用するかが選択できる。
　次に上記点火プラグの製造方法について説明する。
　点火プラグの製造工程は、前記キャップ部材１１以外の部品を主体金具１に組み付ける組付け工程と、その組付け工程の後、中心電極３の側周面と接地電極６とのギャップＧを規定範囲に調整するギャップ調整工程と、そのギャップ調整工程の後、主体金具１の先端開口部１０にキャップ部材１１を取り付けて主体金具１の先端部に着火室４を形成する着火室形成工程と、からなる。
　前記組付け工程は、主体金具１と絶縁体２と中心電極３を周知の方法で組み付けるものであり、これらの部品はどのような方法・順序で組み付けてもよい。これらの組付けが完了すると、主体金具１の着火室４に臨む中心電極３の側周面に、主体金具１の着火室４に固着されている接地電極６が対向している。この組付け工程が完了した時点では、主体金具１の先端開口部１０にキャップ部材１１が取り付けられていないから、着火室４の先端が図３に示したように開いている。
　前記ギャップ調整工程は、主体金具１の先端開口部１０から隙間ゲージ等の工具を差し込んでギャップＧを測定し、そのギャップＧが規定範囲外である場合に接地電極６を曲げてギャップＧを規定範囲に調整するものである。
　具体的には、図５５に示したように棒状の工具５０を主体金具１の先端開口部１０から差し込んで接地電極６の固定端近くに荷重を加え、自由端側を大きく変位させてギャップＧの広狭を調整するか、或は接地電極６の自由端側に荷重を加えてギャップＧの広狭を微調整する。
　かかるギャップ調整工程を２５個の点火プラグ（極数＝４）について行い、合計１００箇所についてのギャップＧを前記図９のグラフに想像線で表示した。これにより実施形態Ｉの点火プラグは、ギャップＧが規定範囲内収められていて、安定性・信頼性に優れたものであることが判る。
　前記着火室形成工程は、主体金具１の先端開口部１０にキャップ部材１１を嵌めて溶接することにより着火室４を形成するものである。
　次に接地電極６の着火室４内における軸方向の配置について説明する。
　本発明の点火プラグは、前記のように主体金具１の先端開口部１０から工具を差し込んでギャップＧを調整し得るため、接地電極６が主体金具１の先端面と同じ位置、つまり主体金具１の先端面と接地電極６との軸方向における最短距離Ｌ＝０ｍｍの位置にあるときはもちろん、着火室４の中のどの位置にあってもよい。そこで接地電極６の着火室４内における軸方向の位置とギャップ調整の作業時間との関係を明らかにすべく、前記Ｌ＝３ｍｍの場合（プラグＥ）とＬ＝０ｍｍの場合（プラグＧ）を比較した。点火プラグの個数は各３０個であり、極数は４である。その結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　この結果より、接地電極６の着火室４内における軸方向の位置は、主体金具１の先端面に近いほどギャップ調整の作業性がよいことはもちろん、主体金具１の先端面と接地電極６との軸方向における最短距離が、該先端面から３ｍｍ以上の位置に接合されている場合でも、十分量産可能な速さでギャップ調整可能であることが確認できた。なお、接地電極６の着火室４内における軸方向の位置は、主体金具１の先端面に近いほど熱の影響を受けやすいことから、該先端面から３ｍｍ以上の位置に接合されている接地電極６に対してギャップ調整が可能であることの技術的意義は大きい。
　また、接地電極６の着火室４内における軸方向の位置と熱による接合部の剥離の関係を明らかにすべく、主体金具１のネジ軸部８の軸方向先端の始端（ネジの切り始めの点）から接地電極６までの距離Ｍ（図３参照）を０ｍｍにした場合（プラグＨ）と、同距離Ｍを３ｍｍにした場合（プラグＩ）と、同距離Ｍを５ｍｍした場合の熱による接合部の影響を確認した。その結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　これより接地電極６の接合固着位置を主体金具１のネジ軸部８の始端との関係において３ｍｍ以上とすることで、接地電極６の接合固着部が高温に晒されるおそれが少なく、高温による剥離のおそれも殆どないことが確認できた。
　次に、プレチャンバープラグにおいて、着火室４と接地電極６の大きさ（容積又は面積）や配置等と、着火性との関係について説明する。
　まず、着火室４の容積Ｖｃ（図１０（ａ）参照）に対する接地電極６の着火室４内に突出する部分の容積Ｖｅ（図１０（ｂ）参照）の割合が１０％以下になるように設定すると良好な着火性を得ることができる。このことは、容積割合と燃焼変動率の関係を表した図１２のグラフにより確認することができる。ここで燃焼変動率とは、燃焼圧力より求めたＩＭＥＰ（図示平均有効圧力）の変動率であり、[燃焼変動率＝（標準偏差／平均値）×１００（％）]の式により求めることができる。この燃焼変動率は、点火プラグの着火性が良ければ低い値を示すのであり、１０％以下であれば点火プラグの着火性は良好と判断してよい。
　図１２のグラフは、容積割合Ｖｅ／Ｖｃを５％、１０％、１５％、２０％にして図１のプレチャンバープラグを製造し、これを内燃機関の実機に装着して１８００ｒｐｍ、５００ｋＷで運転し、そうして計測された燃焼変動率を表したものである。この図１２のグラフによれば、前記容積割合Ｖｅ／Ｖｃが１０％以下であるとき燃焼変動率が１０％を大きく下回っていることから、安定した着火が得られていることが判る。
　なお、比較のため中心電極３の先端面と平行状に対向させた平行電極タイプのプレチャンバープラグでも同様の試験を行ったが、図１２のグラフで明らかなように本発明のプレチャンバープラグのような結果は得られなかった。このような平行電極タイプでは、接地電極６の配置が障害となって火炎の広がりを妨げるため、良好な火炎ジェットが得られなかったものと考えられる。
　次に、着火室４において、接地電極６を径方向に横切る断面の断面積Ｓｐ（図１１（ａ）参照）に対し、該断面における接地電極６の面積Ｓｅ（図１１（ｂ）参照）と中心電極３の面積Ｓｃ（図１１（ｂ）参照）との合計電極面積Ｓｅｃの割合が５０％以下であり、かつ、着火室の容積Ｖｃ（図１０（ａ）参照）に対する着火室４の接地電極６の後端面から先の部分の容積Ｖｈ（図１０（ｃ）参照）の割合を５０％以上に設定すると良好な着火性を得ることができる。このことは、面積割合と燃焼変動率の関係を表した図１３のグラフにより確認することができる。
　すなわち、図１３のグラフは、面積割合Ｓｅｃ／Ｓｅを１５％、３０％、５０％、７０％にして図１に示したプレチャンバープラグを製造し、これを内燃機関の実機に装着して１８００ｒｐｍ、５００ｋＷで運転し、そうして計測された燃焼変動率を表したものである。そして、この試験を容積割合Ｖｈ／Ｖｃが３０％、５０％、７０％である３タイプのプレチャンバープラグで行った。この図１３のグラフによれば、面積割合Ｓｅｃ／Ｓｅが５０％以下であり、かつ、容積割合Ｖｈ／Ｖｃが５０％以上であれば、燃焼変動率が目標値を大きく下回って着火が安定していることが判る。これは、面積割合と容積割合が前記の条件を満たす場合には、着火室４内に未燃混合気を取り込む際、接地電極６に至るまでの容積Ｖｈの空間に未燃混合気を十分に入れることができ、且つ、着火室４内に残る既燃混合気を接地電極６の間の（面積Ｓｐ－面積Ｓｅｃ）の広さの開口を通してその奥の空間に押し込むことができるため、良好な火炎ジェットを発生させることができるものと考えられる。逆に前記の条件を満たさない場合、すなわち、容積割合Ｖｈ／Ｖｃが５０％より小さく、かつ、面積割合Ｓｅｃ／Ｓｅが５０％より大きい場合、未燃混合気を着火室４に導入するとき押し込みが不足し、発火位置で高ＥＧＲ状態となって着火性が悪化するものと考えられる。
　なお、着火室４等の面積や容積は、製品を切断する等して実測する方法、液体を充填してその液量を測定する方法、等により求めることができる。
　以上本発明の実施形態Ｉについて説明したが、もちろん本発明は上記実施形態Ｉに限定されるものではない。
　例えば、実施形態Ｉでは、４極の接地電極６を着火室４に等間隔に配設したが、接地電極６の極数は１つからスペースが許す限りいくつでもよい。点火プラグの耐久性は、図８のグラフに示したように多極化する程向上する。一方、接地電極６の極数が多い点火プラグほどギャップＧの調整に時間が掛かること明らかであるから、本発明は接地電極６の極数が多い多極点火プラグに対してより大きな利益をもたらすことができる。
　また、実施形態Ｉでは、主体金具１の先端開口部１０を塞ぐキャップ部材１１を円板状に形成したが、図７に示したようにキャップ部材１１をドーム形状に形成してもよい。また、実施形態のキャップ部材１１に形成した孔１２の大きさ・向き・形状はどのようなものであってもよい。
［実施形態II］
　次に本発明の実施形態IIを図１６～図４４を参照しつつ説明する。なお、この実施形態IIの発明の目的は、主体金具に別体の接地電極を接合する点火プラグにおいて接地電極の接合強度及び耐久性を向上させることにあり、また、そのような点火プラグの製造を可能とする製造方法を提供することにある。
［実施形態IIの基本構成］
　実施形態IIの点火プラグは、図１６に示したように、主体金具１と、該主体金具１に装着される絶縁体２と、該絶縁体２に装着される中心電極３と、その中心電極３が配置された方向を先端としたときに主体金具１の先端部に基端部６ａが配置されて他端部が中心電極３の側周面に直接又は間接にギャップＧを介して対向する接地電極６と、該接地電極６の基端部６ａに隣接して配置される止め金具１４と、を備えている。
　前記主体金具１は、例えば鉄合金である低炭素鋼か或はＮｉ合金により形成され、軸方向に延びる貫通孔７を軸中心に形成した筒状体であり、シリンダヘッド等のプラグ取付孔（図示せず）に螺合するネジ軸部８を軸方向の先端に有し、後端にプラグレンチが係合する工具係合部９を有する。
　前記絶縁体２は、軸方向に延びる軸孔５を軸中心に形成した例えばアルミナ製の筒状体であり、先端側の略半分弱を主体金具１の後端側から貫通孔７に通して装着される。
　前記中心電極３は、絶縁体２の軸孔５に装着された中実丸棒体であり、その先端面が主体金具１の先端開口部１０より前記止め金具１４の厚さとほぼ同じ分だけ突出するようになっている。
　前記接地電極６は、角材形である断面長方形の棒状に形成されており、例えばＰｔ合金又はＩｒ合金で形成されている。この接地電極６は、図１７，図１８に示したように主体金具１の円形である先端面１ａの弦方向に延びる片持ち梁形態となるように基端部６ａが該先端面１ａに配置され、自由な他端側が中心電極３の側周面にギャップＧ（図１７参照）をおいて直接又は間接に対向する。図示した接地電極６は、中心電極３の側周面に直接対向するものの例示であるが、実施形態Ｉと同様に、接地電極６を絶縁体２の側周面に対向させて中心電極３の側周面に対しては間接に対向させるようにしてもよい。そうした場合は、絶縁体２の表面を経由する沿面放電形態で中心電極３に火花放電が伝播する。
　前記止め金具１４は、主体金具１の先端面１ａと同じ外径で中心に主体金具１の先端面１ａと同じ内径の孔１４ｈを設けた平座金形状であり、主体金具１と同じ鉄合金の低炭素鋼或はＮｉ合金でできている。この止め金具１４は、主体金具１に対向する面を接合面１４ｊとして主体金具１の先端面１ａ、すなわち主体金具１の接合面１ｊに溶接等の接合手段で固定される。止め金具１４の接合面１４ｊには、前記接地電極６の基端部６ａが嵌まる接合用の溝１４ｔが設けられており、この溝１４ｔに接地電極６が圧入されるか或はろう付けや溶接により接合されている。従って、全ての接地電極６の基端部６ａは、止め金具１４と主体金具１との間に固定されている。また、主体金具１と止め金具１４の接合面１ｊ，１４ｊにおける接合面積は、接地電極６の主体金具１に対する接合面積以上になるように大きさが設定され、これにより主体金具１と止め金具１４の接合強度を十分に確保することができる。
　加えて止め金具１４の接合面１４ｊには、図１９に示したように主体金具１の接合面１ｊに頂角を向けた断面三角形状の突起部１３がリング状に突設されており、この突起部１３によって主体金具１と止め金具１４の接合面１ｊ，１４ｊ同士が後述する抵抗溶接で確実に接合されるようになっている。
　なお、突起部１３は、該突起部１３を有する止め金具１４の接合面１４ｊにおける該突起部１３の投影面積、すなわち図１７において２本の想像線で挟まれた部分の面積の割合が、突起部１３を有する止め金具１４の接合面１４ｊ全体の１５％以上５０％以下であるように設定されている。この突起部１３の投影面積の接合面１４ｊに対する割合の範囲は、次の接合強度試験により裏付けられる。
　すなわち、まず、前記点火プラグにおいて、止め金具１４（材質：低炭素鋼）の接合面１４ｊ全体に対する突起部１３の前記投影面積の割合が、５％、１５％、２５％、４０％、５０％、６０％になるように形状を設定し、後述する製造方法により、接地電極６（材質：Ｐｔ－２０Ｉｒ合金）を接合した止め金具１４を抵抗溶接で主体金具１（材質：低炭素鋼）に接合した。
　次に、主体金具１の貫通孔７に絶縁体２に替えて試験用の押圧棒を差込み、接地電極６を止め金具１４方向に押圧して接合部の接合強度を測定した（以下、この方法による試験を単に「接合強度試験」という。）。
　その結果は、図３１のグラフに示したとおりであり、前記割合が１５％～５０％になるように突起部１３を形成した場合に、十分な接合強度を発揮することが判る。
　次に前記点火プラグの製造方法について説明する。
　まず、点火プラグの製造工程は、接地電極６と止め金具１４以外の部品を主体金具１に組み付ける従来通りの組付け工程と、その組付け工程の後、図２０のように接地電極６を止め金具１４の溝１４ｔに圧入するか或は嵌め込んで溶接或はろう付けし、そうして全ての接地電極６を止め金具１４に固定する第ｉ工程と、この第ｉ工程により接地電極６を固定した止め金具１４を、図２１に示したように接地電極６が止め金具１４と主体金具１との間に配置されるように装着して固定する第ii工程と、からなる。
　そして、前記第ii工程はさらに、第ｉ工程により接地電極６を固定した止め金具１４（図２０参照）を主体金具１の先端面１ａに当接させた状態に装着する第iii工程と、該第iii工程で主体金具１に装着された止め金具１４を接合する第iv工程と、に分けることができる。この第iv工程は、主体金具１と止め金具１４との間に電流を流して接合面１ｊ，１４ｊ同士を溶融接合させる抵抗溶接であり、その際、止め金具１４に設けた突起部１３の尖った部分に電流が集中して高温になるから溶接が確実になり安定した接合強度が得られる。
　また、前記点火プラグは、前記組付け工程の後、前記第ｉ工程～第iv工程とは異なる別の工程、すなわち、図２１のように接地電極４を主体金具１の先端面１ａに溶接又はろう付けし、そうして全ての接地電極４を主体金具１に固定する第ｖ工程と、この第ｖ工程により接地電極４を固定した主体金具１に止め金具１４を、図１８に示したように接地電極４が止め金具１４と主体金具１との間に配置されるように装着して固定する第vi工程と、によっても製造できる。
　そして、前記第vi工程はさらに、前記第ｖ工程により接地電極６を固定した主体金具１に前記止め金具１４を装着する第vii工程と、該第vii工程で主体金具１に装着された止め金具１４を接合する第viii工程と、に分けることができる。この第viii工程は、前記第iv工程と同じであるため説明を省略する。
　なお、第ｖ工程～第viii工程では、説明の便宜上図１９に示した主体金具１と止め金具１４をそのまま使用したが、好ましくは、図示しないが接地電極６を接合するための溝と突起部を主体金具１の先端面１ａに形成し、一方、止め金具１４を単純な平座金形状にするのがよい。そうすることにより接地電極６の位置決めが主体金具１側の溝を使って容易になり、また、止め金具１４は単純な平座金形状で方向性がないため、主体金具１の先端に載せるだけで装着できるから作業性が非常によい。
　以上の方法で前記点火プラグは製造できるが、それよりさらに接地電極６の接合強度を高める必要がある場合は、図２２に示したように主体金具１の先端面１ａの外周囲に止め金具１４を囲うように短筒状の加締め部１５を突設し、該加締め部１５を加締めて止め金具１４を固定するようにしてもよい。また、そのような加締め部１５を設けることなく、図２３（ａ）に示したように主体金具１と止め金具１４との隣接部１６ａをレーザーにより溶接するか、或は図２３（ｂ）に示したように主体金具１の先端面１ａに凹部１７を形成して該凹部１７に止め金具１４を嵌合させ、そうして主体金具１と止め金具１４との隣接部１６ａをレーザーにより溶接するようにしてもよい。
　図３２のグラフは、止め金具１４を主体金具１に抵抗溶接して固定した前記点火プラグと、その止め金具１４を加締め部１５によって補強した点火プラグと、同じく止め金具１４をレーザー溶接によって補強した点火プラグについて、接地電極６の接合部に関する前記接合強度試験と同じ試験を行った結果を示すものである。なお、比較のため図３３、図３４に示したように鉄合金製の主体金具１の先端面１ａに、Ｐｔ－２０Ｉｒ合金製の接地電極６を直に溶接して（図３４符合Ｗ参照）同様の接合強度試験を行い、その結果を図３２のグラフに示した。
　この結果より、止め金具１４を主体金具１に抵抗溶接して接地電極６を固定した点火プラグは、主体金具１の先端面１ａに接地電極６を直に溶接した比較例の点火プラグに比べて２０００時間使用した時点での接合強度がおよそ４～５倍にも及ぶことが判る。また、主体金具１に固定した止め金具１４を、加締めやレーザー溶接により補強することで、接地電極６の接合強度を確実に向上させ得ることが判る。
　以上、実施形態IIの基本構成を、複数極の接地電極６を有する点火プラグで説明したが、図２４，図２５に示したように１極の接地電極６を有する点火プラグにも同様に適用できる。この場合、止め金具１４は平座金形状である必要はなく、少なくとも接地電極６の基端部６ａがカバーできる形状であればよい。
　図２６～図３０は、本発明の実施形態IIの点火プラグを示すものである。なお、ここで前記基本構成と同一又は同機能の構成要素には、図２６～図３０に基本構成と同一の符合を付して説明を省略する。
　実施形態IIの点火プラグは、主体金具１の先端部に着火室４を有するプレチャンバープラグであり、中心電極３の先端が主体金具１の先端より後端側に配置されていて先端開口部１０がキャップ部材１１で覆われている。
　前記キャップ部材１１は、着火室４と内燃機関の燃焼室とを連絡する孔１２を有し、該孔１２から燃焼室の未燃混合気を着火室４内に取り込むと共にその未燃混合気に着火して発生する火炎ジェットを前記孔１２から燃焼室に噴出させる。
　実施形態IIの止め金具１４は、図２９に示したように円筒状であり、主体金具１の先端内部に形成した段付き孔形状の拡径部１８に内嵌するようになっている。この止め金具１４の後端部には、接地電極６の基端部６ａを挟んで接合する溝１４ｔと、抵抗溶接用の突起部１３が形成されており、その止め金具１４の後端部が接合面１４ｊとなって主体金具１の拡径部１８の段部１９たる接合面１ｊに当接する。したがって接地電極６は、主体金具１の段部１９と止め金具１４の後端部（溝１４ｔの奥端部を含む。）との間に挟まれた状態で接合される。
　なお、実施形態IIにおいて、止め金具１４に形成した接地電極６接合用の溝１４ｔは、図２９，図３０に示したように周方向の外側に開放されている。このように止め金具１４の溝１４ｔを周方向の外側に開放させておけば、接地電極６と溝１４ｔの接触面積が最大になって電気抵抗を小さくすることができる。また、内燃機関の運転時に接地電極６に加わる熱は、主体金具１のネジ軸部８を介して内燃機関の本体側に逃げるが、前記のように止め金具１４の溝１４ｔを周方向の外側に開放させておくことで接地電極６の基端部６ａの端面が主体金具１に直接接触するため、接地電極６からネジ軸部８への熱の伝達が効率よく行える。したがって接地電極６が高温に晒され難くなる。この効果は前記基本構成の止め金具１４の溝１４ｔを周方向の外側に開放させた場合にも当てはまる。
　止め金具１４は、軸方向の長さが拡径部１８の長さよりキャップ部材１１の厚さ相当分だけ短く形成されており、その寸法関係により主体金具１に止め金具１４を嵌め込んだ装着状態で主体金具１の先端開口部１０に一段奥まった開口段部２０が形成され、その開口段部２０にキャップ部材１１が嵌って固定される。もちろん、止め金具１４の軸方向の長さを拡径部１８と同じにして前記開口段部２０を設けない場合には、キャップ部材１１側の外周に係止段部を設けて止め金具１４の先端開口部に嵌めるようにしてもよい。
　次に、プレチャンバープラグの製造は、前記基本構成とほぼ同じ工程で主体金具１と接地電極６と止め金具１４とを装着・接合した後（かかる工程の詳細は後述する。）、全ての接地電極６のギャップＧをギャップ調整工程により適正値に調整してから、キャップ部材１１を主体金具１に固定して完了する。キャップ部材１１の主体金具１への固定は、図２６に示したように隣接部１６ｂをレーザー等で溶接するか、或は、図示しないが主体金具１の先端に図２２に示したと同等の加締め部を設けて加締めることにより行える。
　したがって実施形態IIでは、主体金具１に対し止め金具１４を固定する手段として、基本構成と同じレーザーによる溶接や加締め部１５を設ける場合の他、キャップ部材１１と主体金具１との隣接部１６ｂをレーザー等で溶接するか或は加締め部を設けて固定し、そのキャップ部材１１を介して止め金具１４を固定することも選択できる。なお、止め金具１４の固定と接地電極６の接合強度との関係を表す図３１，図３２の試験結果は、もちろん実施形態IIにも当て嵌まる。
　次に、実施形態IIにおける主体金具１と接地電極６と止め金具１４とを装着・接合する工程の詳細について説明する。当該工程は、図２９、図３０のように接地電極６を止め金具１４の溝１４ｔに圧入するか或は嵌め込んで溶接或はろう付けし、そうして全ての接地電極６を止め金具１４に固定する第１工程と、この第１工程により接地電極６を固定した止め金具１４を、図２６と図２８の想像線に示したように接地電極６が止め金具１４と主体金具１との間に配置されるように装着して固定する第２工程と、からなる。
　そして、前記第２工程はさらに、第１工程により接地電極６を固定した止め金具１４（図３０参照）を主体金具１の拡径部１８内に納めて、止め金具１４の接合面１４ｊ（厳密には突起部１３）を主体金具１の接合面１ｊ（段部１９）に当接させた状態（図２８想像線参照）に装着する第３工程と、該第３工程で主体金具１に装着された止め金具１４を接合する第４工程と、に分けることができる。
　実施形態IIにおいてこの第４工程は、図２９に想像線で示したように、止め金具１４の先端に丸軸形状の溶接治具２５を押し当て、該溶接治具２５から主体金具１と止め金具１４の間に電流を流して接合面１ｊ，１４ｊ同士を溶融接合させる抵抗溶接であり、その際、実施形態IIでも止め金具１４に設けた突起部１３の尖った部分に電流が集中して高温になるから溶接が確実になり安定した接合強度が得られる。
　また、実施形態IIにおける主体金具１と接地電極６と止め金具１４とを装着・接合する工程は、前記第１工程～第４工程とは異なる別の工程、すなわち、図示しないが接地電極６を主体金具１の拡径部１８の段部１９に溶接又はろう付けし、そうして全ての接地電極６を主体金具１に固定する第５工程と、この第５工程により接地電極６を固定した主体金具１に止め金具１４を、接地電極６が止め金具１４と主体金具１との間に配置されるように装着して固定する第６工程と、によっても製造できる。
　そして、前記第６工程はさらに、前記第５工程により接地電極６を固定した主体金具１に前記止め金具１４を装着する第７工程と、該第７工程で主体金具１に装着された止め金具１４を接合する第８工程と、に分けることができる。実施形態IIにおいてこの第８工程は、実施形態IIの前記第４工程と同じであるため説明を省略する。
　なお、実施形態IIの前記第１工程～第４工程により主体金具１と接地電極６と止め金具１４とを装着・接合して図２８に示した構造の試作品を複数製造し、その試作品について前記した接合強度試験を実施したところ、図４４のグラフに「比較例」として示したように接合強度にバラツキがあり、目標とする接合強度（約１３００Ｎ以上）に達しないものも含まれていた。
　そこでその原因について検討したところ、本来接合面１ｊ，１４ｊに集中して加わるべき溶接電流がそれ以外のところからも流れて分散している、という結論に達したため、その問題を解決すべく技術手段１～５を開発した。以下にそれらの技術手段１～５について説明するが、上記現象は、前記第５～第８工程により主体金具１と接地電極６と止め金具１４とを装着・接合した場合にも同様に起こり得るものであり、したがって以下の技術手段１～５はそれらにも当然に当て嵌まる。
［技術手段１］
　前記溶接電流は、溶接治具２５の外周面が拡径部１８の内周面に接触してそこから主体金具１に流れる場合があった（図２８符合Ｐ参照。）。そこで図３５に示したように溶接治具２５を、止め金具１４の端部に抜き差し可能な状態に嵌合し得る凸部２５ａを端部に形成して段付き丸軸形状とし、その凸部２５ａを止め金具１４に嵌めて溶接治具２５を拡径部１８のほぼ中心に且つ拡径部１８との間に隙間を保って位置決めし得るようにした。これにより溶接治具２５と主体金具１の接触を断った状態を保ちつつ止め金具１４に通電して抵抗溶接により接合することができる（第９工程又は第１０工程）。
　この場合、溶接治具２５の凸部２５ａと止め金具１４の間には、抜き差し可能な嵌め合いにすることを目的として図３５の拡大図に示したように遊び程度の半径差λ１が設けられている。したがって溶接治具２５の主体金具１（拡径部１８）の内周面に対向する部分の外径は、拡径部１８の内径との半径差をλ２としたとき、λ２＞λ１となるように設定すればよい。なお、溶接治具２５と拡径部１８との隙間、つまりλ２－λ１は、好ましくは０.１ｍｍ以上にするのがよい。
　以上の技術手段１から次のような技術的思想が把握できる。
　「前記止め金具は、円筒状に形成してその後端部に前記第１工程で接地電極を固定し、
　前記主体金具は、その先端内部に前記止め金具が径方向の隙間を保持して遊嵌し得る内径の拡径部を形成して該拡径部に前記第３工程で前記止め金具を装着し、
　さらに前記止め金具の先端に、軸端に凸部を有する段付き丸軸形状である溶接治具の該凸部を挿入し、そうして前記止め金具で前記拡径部内に前記隙間を保った状態に位置決めされつつ前記溶接治具から通電し、そうして前記第４工程で前記拡径部後端の段部と前記止め金具の後端部とを抵抗溶接により接合するようにした請求項１９に記載の点火プラグの製造方法。」
［技術手段２］
　上記のように溶接治具２５の外周面が拡径部１８の内周面に接触して溶接電流がそこから主体金具１に流れる場合に対して、図３６（特に図中拡大図）に示したように溶接治具２５の外周面に例えばフッ素樹脂、シリコングリス等の絶縁材２６を皮膜状に形成する。この絶縁材２６によって主体金具１の内周面と溶接治具２５の外周面とが絶縁されるため、溶接治具２５から主体金具１への溶接電流の流れが遮断される。また、溶接治具２５の絶縁材２６を含んだ外径を拡径部１８内に整合する大きさにすることにより、溶接治具２５と止め金具１４の接触面積が大きくなって電気抵抗が小さくなるため、溶接治具２５の消耗が抑制される。
　この技術手段２を採用（但し、絶縁材＝フッ素樹脂）して図２８に示した構造の試作品を複数製造し、その試作品について前記接合強度試験を行った。その結果は図４４のグラフに「技術手段２」として示したとおりであり、それによれば比較例に比べて接合強度が高いレベルで安定することが判る。
　以上の技術手段２から次のような技術的思想が把握できる。
　「前記止め金具は、円筒状に形成してその後端部に前記第１工程で接地電極を固定し、
　前記主体金具は、その先端内部に前記止め金具が嵌まり得る内径の拡径部を形成して該拡径部に前記第３工程で前記止め金具を装着し、
　さらに前記止め金具の先端に外周面を絶縁体で被覆した丸軸形状の溶接治具を当てて通電し、そうして前記第４工程で前記拡径部後端の段部と前記止め金具の後端部とを抵抗溶接により接合するようにしたことを特徴とする請求項１９又は２０に記載の点火プラグの製造方法。」
［技術手段３］
　前記溶接電流は、止め金具１４の外周面と、主体金具１の拡径部１８の内周面との接触面全体から分散する。これに対して図３７、図３９に示したように止め金具１４の外周面と拡径部１８の内周面との間に隙間２７を形成して接触面積を減少させ、そうして止め金具１４と拡径部１８の接触面からの分散を抑制する。前記隙間２７は、図３７、図３８のように止め金具１４の外周面に凹状部２８を設けて形成するか、図３９のように主体金具１の拡径部１８に凹状部２９を設けて形成するか、或は図示しないが主体金具１と止め金具１４の両方に凹状部２８，２９を設けて形成する。
　このように止め金具１４の外周面と拡径部１８の内周面との間に隙間２７を形成して接触面積を減少させた場合には、止め金具１４と拡径部１８の限定された接触部に溶接電流が集中するため、止め金具１４惹いては接地電極６の溶接強度が高くなる。
　このことを実証するため、図３７、図３８のように止め金具１４の外周面に凹状部２８を設けて止め金具１４の外周面と拡径部１８の内周面との間に隙間２７を形成し、図３８のように止め金具１４の後端部から凹状部２８までの距離ＨＢを数段階に設定すると共にこれに技術手段２の溶接治具２５を用いて複数種類の試作品を製作し、その試作品に対し前記した接合強度試験を行った。その結果を図４５のグラフに示す。なお、図４５のグラフにおいて横軸は、止め金具１４の全高をＨＡとして（ＨＢ／ＨＡ）×１００（％）を示している。したがって横軸が１００％の値を示している試作品は、止め金具１４に凹状部２８がない図２８の構造であり、よってその試作品のデータは図４４のグラフの「技術手段２」のデータと同じである。また、本接合強度試験の横軸が４０％の値を示している試作品のデータも、図４４のグラフ中「技術手段３」として示されているデータと同じである。
　この図４５のグラフにより、止め金具１４の外周面と拡径部１８の内周面との間に隙間２７を形成して接触面積を減少させるほど、接地電極６の接合強度が高まることが判る。
　また、この結果から、止め金具１４の軸方向に対する溶接強度を確保する上で、止め金具１４の後端部と拡径部１８の段部１９との端面同士の溶接をメインとすべきであることが判り、これより止め金具１４と主体金具１間の溶接時に形成される溶融部の関係は、端面部溶融面積≧外周部溶融面積とするのがよい。
　技術手段３において、止め金具１４に凹状部２８を設ける手段は図３８に示したものに限定されず、例えば図２５に示したように止め金具１４の先端側をテーパ状に縮径させて凹状部２８とするか、或は図４１に示したように止め金具１４の胴部に凹溝を形成して凹状部２８としてもよい。また、ここでは図示しないが、図３８、図４０を逆向きにして止め金具１４の後端側に向けて凹状部２８を形成するようにしてもよい。もっとも図３８、図４０のように凹状部２８を止め金具１４の先端側に設ける場合の方が、内燃機関の運転時に接地電極６に加わる熱が止め金具１４と主体金具１との溶接部分から外部に逃げやすくなるため、接地電極６に加わる熱負荷が軽減できる。
　また、止め金具１４の凹状部２８の位置は、接地電極６の接合位置より止め金具１４の先端側に設けるとよい。つまり図３８において止め金具１４の後端から接地電極６の接合位置までの長さをＨＣとし、同じく凹状部２８までの長さをＨＢとしたとき、ＨＣ＜ＨＢにするのである。こうすることにより接地電極６の基端部６ａと止め金具１４の接合部分の体積が減少しないため、接地電極６の十分な接合強度が確保できる。
［技術手段４］
　前記のように溶接電流が、止め金具１４の外周面と主体金具１の拡径部１８の内周面との接触面から分散する場合に対して、図４２に示したように止め金具１４の外径を主体金具１の拡径部１８の内径より小さくして止め金具１４の外周面と主体金具１の拡径部１８の内周面との間に隙間２７ができるように設定し、その隙間２７の全部に例えばフッ素樹脂、シリコングリス等の絶縁材３０を設けるようにする。具体的には止め金具１４の外周に絶縁材３０を皮膜状に塗布してそれを拡径部１８に装着する。そして、この止め金具１４の先端部に技術手段１又は２の溶接治具２５を当てて溶接電流を流すと、この絶縁材３０により止め金具１４と拡径部１８の接触面にあった電路が遮断されるため、止め金具１４と拡径部１８の溶接ポイントに効果的に溶接電流を集中させることができる。また、絶縁材３０を介して拡径部１８と止め金具１４とが密に嵌まり合うため、拡径部１８内での止め金具１４の位置決めが容易になる。
　この技術手段４に技術手段２の溶接治具２５を使って複数の試作品を製造し、その試作品に対して前記接合強度試験を行った。その結果を図４４のグラフに「技術手段４」として示す。試作品に使用した絶縁材３０はシリコングリスである。
　なお、前記絶縁材３０は、熱伝導率が空気の熱伝導率以上であるものを使用することにより、隙間２７のみで絶縁する場合に比べて放熱性が向上し、熱負荷の影響を軽減させ得る効果がある。先に絶縁材３０として例示したフッ素樹脂やシリコングリスはその条件を満たす。
　その他、絶縁材３０として好ましくは、絶縁耐力０.１ｋＶ／ｍｍ以上、厚み０.１ｍｍ以上とするのがよい。
［技術手段５］
　前記技術手段４が、止め金具１４の外周面と主体金具１の拡径部１８の内周面との間の全部に絶縁材３０を設けたのに対し、技術手段５は、技術手段３の止め金具１４の凹状部２８による隙間２７に絶縁材３０を設けたものである。絶縁材３０は技術手段４と同じであるため説明を省略する。
　この技術手段５に技術手段２の溶接治具２５を使って試作品を複数製造し、その試作品に対して前記接合強度試験を行った。その結果を図４４のグラフに「技術手段５」として示す。試作品に使用した絶縁材３０はシリコングリスである。
　以上、実施形態IIの製造方法について説明したが、各工程における主体金具１や止め金具１４或は溶接治具２５の図面上の向きは専ら説明の便宜に基づくものであり、上下の向きを限定するものではない。
　ところで本発明において接地電極６は、３極以上を片持ち梁形態で弦方向に等間隔に配置した場合、図１７，図２７に示したように各接地電極６の先端と他の接地電極６の側面との間に接触防止のための隙間が設けられているが、その隙間の大きさは、接地電極６の主体金具１と止め金具１４で挟まれた接合部分の長さより小さくなっている。これにより、もし万が一基端部６ａの接合が外れて接地電極６が主体金具１と止め金具１４の間で移動するような事態が発生したとしても、接地電極６の先端が他の接地電極６の側面に当たって止まるため、内燃機関の燃焼室や着火室４の内部に落下するおそれはない。
　以上、本発明を実施形態IIについて説明したが、もちろん本発明は上記実施形態IIに限定されるものではない。例えば、実施形態IIでは抵抗溶接用の突起部１３を止め金具１４の端部に突設したが、該突起部１３を主体金具１の接合面１ｊに突設するようにしてもよい。
　また、上記技術手段１と技術手段２は、組み合わせて実施することも可能であり、さらに技術手段１，２又はこれらの組み合せと、技術手段３～５はどのように組み合わせてもよいし、或は各技術手段１～５を単独で使用してもよい。
　ここまでの実施形態（実施形態IIの基本構成を含む。）に関する説明から、次のような技術思想１～５が把握可能である。
［技術思想１］
　軸方向に貫通する貫通孔を備えた主体金具と、
　軸方向に延びる軸孔を有し、前記主体金具の貫通孔に装着される絶縁体と、
　該絶縁体の軸孔の先端側に装着される中心電極と、
　前記主体金具に基端部が配置され他端部が前記中心電極とギャップを介して対向する接地電極と、を有する点火プラグであって、
　前記基端部に隣接して配置される止め金具を有し、
　前記基端部は、前記止め金具と前記主体金具との間に固定されていることを特徴とする点火プラグ。
　この点火プラグは、止め金具によって接地電極が主体金具に固定されるため、接地電極の接合強度や耐久性が向上し、長時間の熱負荷を受けても接地電極の接合強度が低下しにくい。
［技術思想２］
　前記接地電極は、前記止め金具又は前記主体金具の少なくともいずれか一方に接合されていることを特徴とする技術思想１に記載の点火プラグ。
　この点火プラグは、熱負荷に対する耐久性をさらに高めることができる。なお、ここで「接合」には、溝等の隙間に接地電極の基端部を挟み込ませる手段の他、溶接やろう付け等、２つの部材同士を一体的に取り扱い得るようにする全ての手段が含まれる。
［技術思想３］
　前記主体金具及び前記止め金具は、前記軸方向において互いに接合される接合面を有していることを特徴とする技術思想１又は２に記載の点火プラグ。
　この点火プラグの主体金具と止め金具は、前記軸方向において互いに接合される接合面を設けることにより接合強度を高めることができ、惹いては接地電極の接合強度を高めることができる。
［技術思想４］
　前記止め金具と前記主体金具との前記接合面における接合面積は、前記接地電極と前記主体金具との前記接合面における接合面積以上であることを特徴とする技術思想３に記載の点火プラグ。
　この点火プラグは、より確実に接合強度を高くすることができる。
［技術思想５］
　前記主体金具又は前記止め金具の先端開口部を覆うことにより着火室を形成するキャップ部材を有する技術思想１～４の何れか１つに記載の点火プラグ。
　この点火プラグは、キャップ部材によっても止め金具が固定されるため、止め金具惹いては接地電極の接合強度を高めることが可能である。
［実施形態III］
　前記実施形態Ｉ，IIのギャップ調整工程において、図５５に示したように、棒状の工具５０を主体金具１の先端開口部１０から差し込んで接地電極６に荷重を加えた場合、棒状の工具５０を斜めに差し入れて梃子の要領で接地電極６を押すことになるため、工具５０の傾きに沿って接地電極６が中心電極３の側周面に対して符合θのように傾く可能性があり、１つの接地電極６の先端側（図５５において上側角部）と後端側（同下側角部）でギャップに違いが生じるおそれがある。かかる点に鑑み、より高精度なギャップ調整が可能なギャップ調整工程を実施形態IIIとして以下に説明する。
［ギャップ調整工程］
　実施形態IIIのギャップ調整工程は、中心電極３の側周面と接地電極６の端部の間のギャップ（隙間）Ｇ１～Ｇ４を図４６～図４８（ａ）に示したような調整治具３１を使って規定範囲に調整するものである。
［調整治具］
　前記調整治具３１は、図４６に示したように、例えば多角形状にしてトルクレンチ等の工具に係合し得るようにした基板３２と、該基板３２の中心に回転可能に挿通した角柱形状の工具係合部３３と、基板３２と工具係合部３３に形成した押圧部材３４と、から構成される。
　そして、調整治具３１の前記押圧部材３４は、前記工具係合部３３に連結された拡張側押圧部材３４ａと、該拡張側押圧部材３４ａの周囲を囲むようにして前記基板３２に突設された縮小側押圧部材３４ｂと、で構成される。
［押圧部材－拡張側押圧部材］
　拡張側押圧部材３４ａは、中心電極３と接地電極６の例えばギャップＧ４が図４８（ｂ）に示したように規定範囲より小さい場合に、接地電極６を反中心電極３側に押し広げるためのものである。
　この拡張側押圧部材３４ａは、例えばフッ素樹脂製であり、中心に前記中心電極３を通す挿通孔３５を有し、側周面に接地電極６の中心電極３側の面に対向するカム状押圧部３６が形成されている。該カム状押圧部３６は、１つの接地電極６に対して１つずつ形成されており、したがって実施形態IIIではカム状押圧部３６が極数に合わせて４つある。それぞれのカム状押圧部３６は、アール状に面取りされた山形状になっており、拡張側押圧部材３４ａを中心電極３を軸にして回転させると、規定範囲より小さいギャップＧ４しかない接地電極６が、図４８（ａ）の二点鎖線から同図実線のようにカム状押圧部３６のカム曲面に沿って自由端が反中心電極３側に撓んで塑性変形する。よって、中心電極３と接地電極６のギャップＧ４が規定範囲にまで広がる。
［押圧部材－縮小側押圧部材］
　縮小側押圧部材３４ｂは、中心電極３と接地電極６の例えばギャップＧ１～Ｇ３が図４８（ｂ）に示したように規定範囲より大きい場合に、接地電極６を中心電極３側に押圧して縮小させるためのものである。
　この縮小側押圧部材３４ｂは、例えば銅合金製であり、１つの接地電極６に対して１つずつ設けられており、したがって実施形態IIIでは前記拡張側押圧部材３４ａを中心として９０度間隔で４つ形成されている。そして、それぞれの拡張側押圧部材３４ｂは、主体金具１の貫通孔７の内周に沿わせるべく弧状にした第１の面３７ａと、調整開始前の始点位置（図４８（ａ）二点鎖線参照）で接地電極６の反中心電極３側の面にほぼ沿う形状の第２の面３７ｂと、調整終了後の終点位置（図４８（ａ）実線参照）で隣の接地電極６の中心電極３側の面にほぼ沿う形状の第３の面３７ｃと、を有する略三角柱形状であり、前記第２の面３７ｂと第３の面３７ｃの角部がアール状に面取りされた接触部３８になっている。よって、縮小側押圧部材３４ｂを中心電極３を軸にして回転させると、接触部３８が接地電極６の自由端を中心電極３側に押圧して撓ませるため、ギャップＧ１～Ｇ３が規定範囲にまで縮小する。
　これら拡張側押圧部材３４ａと縮小側押圧部材３４ｂは、ともに基板３２から垂直な柱状に形成されていて、主体金具１の貫通孔７に差し込んだ調整時の状態（図４７参照）でその先端（※主体金具１の貫通孔７に差し込む方向を先端側とする。）の位置が、接地電極６の後端（※図４７において接地電極６の下辺）の位置と同一か又はそれより若干貫通孔７の後端側（※図４７において貫通孔７の下側）に位置する長さになっている。
　また、拡張側押圧部材３４ａと縮小側押圧部材３４ｂは、ともに基板３２の平面に対して垂直な柱状に形成されていて接地電極６と接する接触面が主体金具１の中心線と平行に、すなわち接地電極６の対向する面と平行に形成されている。
［ギャップ調整作業］
　ギャップ調整作業は、上記した調整治具３１を使って次のようにして行うことができる。
（ｉ）調整治具３１の押圧部材３４を図４６矢示のように主体金具１の先端側から貫通孔７内に差込む。このとき図４７のように拡張側押圧部材３４ａの挿通孔３５に中心電極３を通すと共に縮小側押圧部材３４ｂを図４８（ａ）二点鎖線の始点位置、すなわち縮小側押圧部材３４ｂの第２の面３７ｂが接地電極６の反中心電極３側の面に沿う位置にセットする。
（ii）次に、図４７矢示と図４８（ａ）矢示のように調整治具３１を主体金具１の軸方向の中心軸線と同一の軸線回り、つまり中心電極３を中心として該中心電極回りに回転トルクを作用させ、そうして図４８（ａ）実線の終点位置まで回転させる。このときの回転は、調整治具３１の基板３２と工具係合部３３に例えば公知のトルクレンチを接続して回転トルクを例えば１０Ｎｍのように規定して行う。なお、基板３２と工具係合部３３の回転は、同時でも良いし、先後を設けてもよい。
(iii) そうすると、前記のように規定範囲に満たないギャップＧ４の接地電極６に対しては拡張側押圧部材３４ａが作用し、また、規定範囲を越えるギャップＧ１～Ｇ３の接地電極６に対しては縮小側押圧部材３４ｂがそれぞれ作用して、全てのギャップＧ１～Ｇ４が最小限の操作で規定範囲に調整される。なお、ギャップＧ１～Ｇ４が規定範囲内にある接地電極６に対しては、拡張側押圧部材３４ａも縮小側押圧部材３４ｂもほぼ空回りするため変化はない。
（iv）その後、調整治具３１を主体金具１の貫通孔７から引き抜けば、隙間ゲージ等で実測しなくともギャップ調整が完了する。
　ここで実際の作業性を検証するため、点火プラグ（４極）を以下の仕様で３０個ずつ製造し、実際にギャップ調整に要する時間を計測した。
　すなわち、点火プラグは、接地電極６の材質をPt-20Ir（硬度３００ＭＨＶ）とし、また、接地電極６の形状を図４８（ａ）において幅１ｍｍ、紙面の奥行き方向の高さ２ｍｍとし、また、接地電極６の貫通孔７に対する取付位置を先端開口部１０から０ｍｍ（プラグ仕様１）と３ｍｍ（プラグ仕様２）とした。また、ギャップ調整は、調整治具３１を１０Ｎｍの回転トルクで規定する方法を採用し、狙いギャップを０.３±０.０３ｍｍとした。
　なお、比較のため、図５５により説明した棒状の工具５０でギャップ調整を行う場合についても作業時間を検証した。
　その結果、棒状の工具５０ではプラグ仕様１で１０分、プラグ仕様２で３０分であったものが、本発明の調整治具３１を使用することによりプラグ仕様１，２とも５分に短縮できた。
　以上、拡張側押圧部材３４ａと縮小側押圧部材３４ｂでギャップＧ１～Ｇ４を同時に調整するギャップ調整工程について説明したが、例えば図４９，図５０に示したように拡張側押圧部材３４ａと縮小側押圧部材３４ｂを別体にして工程を分けるようにしてもよい。また、接地電極６の極数は、図５１のように２極であっても、或は図５２のように３極であっても、また、図示しないが１極であっても同様である。
［着火室形成工程］
　前記着火室形成工程は、主体金具１の先端開口部１０にキャップ部材１１を嵌めて溶接することにより着火室４を形成するものである。
　以上、本発明を実施形態IIIについて説明したが、もちろん本発明は上記実施形態IIIに限定されるものではない。例えば実施形態IIIでは主体金具１の先端部に着火室４を形成したプレチャンバータイプの点火プラグを例示したが、着火室４のない点火プラグにも同様に適用できる。その場合、前記着火室形成工程は不要である。
　また、実施形態IIIでは、接地電極６を角材形状にした貴金属（例えばPt-20Ir）で形成したが、貴金属は高価であるため、該接地電極６を角材形状にしたＮｉ合金の前記中心電極３の側周面に対向する位置に貴金属チップを設けて形成するようにしてもよい。
　また、実施形態IIIでは、主体金具１に絶縁体２と中心電極３と接地電極６を組み付けてからギャップ調整を行うようにしたが、主体金具１に接地電極６を先付けして調整治具３１によって位置調整し、その後、主体金具１に絶縁体２と中心電極３を組み付けるようにしてもよい。この場合、主体金具１が筒状体であるため、どちら側からでも調整治具３１を差し込むことができる。したがって、製造工程の都合に合わせて調整治具３１の差込み方向が決定できる柔軟性がある。
　１　…主体金具
　２　…絶縁体
　３　…中心電極
　４　…着火室
　５　…軸孔
　６　…接地電極
　６ａ　…基端部
　７　…貫通孔
　８　…ネジ軸部
　１０　…先端開口部
　１１　…キャップ部材
　１２　…孔
　１４　…止め金具
　１８　…拡径部
　１９　…段部
　２５　…溶接治具
　２５ａ　…凸部
　２７　…隙間
　２８　…凹状部
　３１　…調整治具
　Ｇ（Ｇ１～Ｇ４）　…ギャップ
　Ｌ　…主体金具の先端面と接地電極６との軸方向における最短距離
　Ｍ　…ネジ軸部の軸方向先端の始端から接地電極までの距離
　Ｖｃ　…着火室の容積
　Ｖｅ　…接地電極の着火室内に突出する部分の容積
　Ｖｈ　…着火室の接地電極の後端面から先の部分の容積
　Ｓｅ　…着火室を径方向に横切る断面の接地電極の断面積
　Ｓｃ　…着火室を径方向に横切る断面の中心電極の断面積
　Ｓｐ　…径方向に横切る断面の着火室の断面積
　λ１　…止め金具の内径と凸部の外径との半径差
　λ２　…主体金具の内径と溶接治具の主体金具の内周面に対向する部分の外径との半径差

Claims (15)

  1. 　軸方向に貫通する貫通孔７を備えた主体金具１と、
    　軸方向に延びる軸孔５を有し、前記主体金具１の貫通孔７に装着される絶縁体２と、
    　該絶縁体２の軸孔５に装着される中心電極３とを有し、
    　前記中心電極３が配置される方向を先端としたときに、
    　前記主体金具１の先端開口部１０を覆うことにより該主体金具１の先端部に着火室４を形成するキャップ部材１１と、
    　前記中心電極３の側周面に直接又は間接に対向し且つ前記着火室４内に配設された接地電極６と、を備えた点火プラグであって、
    　前記接地電極６を棒状に形成し、前記着火室４の弦方向に延びる片持ち梁形態となるように前記接地電極６の基端部６ａを前記主体金具１に固着し、さらに接地電極６の他端部側が前記中心電極３の側周面に直接又は間接にギャップＧを介して対向することを特徴とする点火プラグ。
  2. 　前記接地電極６は、前記着火室４における径方向の荷重を前記他端側に加えた場合の断面二次モーメントＩが、２ｍｍ４　以下であることを特徴とする請求項１記載の点火プラグ。
  3. 　前記接地電極６は、前記主体金具１の先端面と前記接地電極６との前記軸方向における最短距離が、該先端面から３ｍｍ以上の位置に接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の点火プラグ。
  4. 　前記主体金具１は先端にネジ軸部８を有し、
    　前記接地電極６は、前記軸方向先端の前記ネジ軸部８の前記軸方向先端の始端からの距離が３ｍｍ以上の位置に接合されていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の点火プラグ。
  5. 　前記着火室４の容積Ｖｃに対する前記接地電極６の着火室４内に突出する部分の容積Ｖｅの割合が１０％以下であることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の点火プラグ。
  6. 　前記着火室４において、前記接地電極６を径方向に横切る断面の断面積Ｓｐに対し、前記断面における前記接地電極６の面積Ｓｅと前記中心電極３の面積Ｓｃとの合計電極面積Ｓｅｃの割合が５０％以下であり、かつ、前記着火室４の容積Ｖｃに対する該着火室４の前記接地電極６の後端面から先の部分の容積Ｖｈの割合が５０％以上であることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の点火プラグ。
  7. 　前記接地電極６の基端部６ａに隣接して配置される止め金具１４を有し、
    　前記基端部６ａは、前記止め金具１４と前記主体金具１との間に固定されていることを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の点火プラグ。
  8. 　前記止め金具１４を円筒状に形成すると共に前記主体金具１の先端内部に前記止め金具１４を嵌める拡径部１８を形成し、該拡径部１８後端の段部と前記止め金具１４の後端部に前記接地電極６を挟んで接合するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の点火プラグ。
  9. 　前記止め金具１４の外周面と前記拡径部１８の内周面との間に隙間が形成されており、前記拡径部１８後端の段部と前記止め金具１４の後端部とが抵抗溶接により接合されていることを特徴とする請求項８に記載の点火プラグ。
  10. 　前記止め金具１４の外周面又は前記拡径部１８の内周面の少なくとも一方に凹状部が形成されており、該凹状部により前記隙間が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の点火プラグ。
  11. 　請求項１～１０の何れか１項に記載の点火プラグの製造方法であって、
    　前記主体金具１に前記キャップ部材１１以外の部品を組み付ける組付け工程と、
    　前記組付け工程の後、前記中心電極３の側周面と直接又は間接に対向するように設けられた前記接地電極６との間のギャップＧを調整するギャップ調整工程と、
    　前記ギャップ調整工程の後、前記主体金具１の先端開口部１０に前記キャップ部材１１を取り付けて該主体金具１の先端部に前記着火室４を形成する着火室４形成工程と、を有することを特徴とする点火プラグの製造方法。
  12. 　前記ギャップ調整工程は、
    　前記主体金具１の軸方向の中心線と同一の軸線回りに回転可能で且つ前記主体金具１の前記貫通孔７内に少なくともその先端が差込み可能な調整治具を使用し、
    　前記点火プラグの軸方向において、前記調整治具を前記主体金具１の貫通孔７内に差込み、前記調整治具を前記軸線回りに回転させることにより、前記接地電極６を押圧して、前記ギャップＧを調整することを特徴とする請求項１１に記載の点火プラグの製造方法。
  13. 　請求項７～９の何れか１項に記載の点火プラグの製造方法であって、
    　前記接地電極６を止め金具１４に固定する第１工程と、
    　前記第１工程により接地電極６を固定した止め金具１４を、前記接地電極６が前記止め金具１４と前記主体金具１との間に配置されるように装着して固定する第２工程と、
    　を有することを特徴とする点火プラグの製造方法。
  14. 　請求項７～９の何れか１項に記載の点火プラグの製造方法であって、
    　前記主体金具１に前記接地電極６を固定する第５工程と、
    　前記第５工程により接地電極６を固定した主体金具１に該接地電極６の前記基端部６ａに隣接させて止め金具１４を装着して固定する第６工程と、
    　を有することを特徴とする点火プラグの製造方法。
  15. 　前記止め金具１４を円筒状にすると共に前記主体金具１の先端内部に前記止め金具１４を嵌める拡径部１８を形成し、
    　前記止め金具１４の先端に溶接治具２５を当接して前記主体金具１と前記止め金具１４とを抵抗溶接により接合する工程を有し、
    　その工程で使用される前記溶接治具２５は、前記止め金具１４の端部に抜き差し可能な状態に嵌合して該止め金具１４で位置決めされる凸部２５ａを有しており、
    　さらに前記止め金具１４の内径と前記凸部２５ａの外径との半径差をλ１とし、前記主体金具１の内径と前記溶接治具２５の前記主体金具１の内周面に対向する部分の外径との半径差をλ２としたとき、λ２＞λ１であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の点火プラグの製造方法。
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