(57)【要約】【課題】電極の耐久性を向上できるスパークプラグを提供すること。【解決手段】溶接部を介して第１電極の電極母材に接合されるチップは、第２電極と放電面が対向し、放電面および電極母材に連絡する側面が外部に露出する。側面のうち少なくとも一部に、中心軸方向において放電面から所定の距離Ａだけ離れた位置から電極母材から所定の距離Ｂだけ離れた位置までの部位に、溶接部の一部がある。チップの放電面と溶接部との間にチップの側面が介在し、溶接部と電極母材との間にもチップの側面が介在する。第２電極と電極母材との間の放電を生じ難くできるので、電極母材の消耗を抑制し電極の耐久性を向上できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貴金属を含有し自身の中心軸方向に延びるチップと、溶接部を介して前記チップが接合される電極母材とを備える第１電極と、
火花ギャップを介して前記チップと対向する第２電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記チップは、前記第２電極と対向する放電面と、前記放電面および前記電極母材に連絡し外部に露出する側面と、を備え、
前記側面のうち少なくとも一部に、前記中心軸方向において前記放電面から所定の距離Ａだけ離れた位置から前記電極母材から所定の距離Ｂだけ離れた位置までの部位に、前記溶接部の一部があることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記所定の距離Ａは、前記所定の距離Ｂより大きいことを特徴とする請求項１記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記所定の距離Ａ及び前記所定の距離Ｂは、前記側面における前記溶接部の前記中心軸方向の長さより大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記チップは円柱状であると共に少なくとも前記中心軸を通る部分において前記溶接部を介して前記電極母材に接合されており、
前記チップの前記中心軸を含む断面において、前記中心軸と直交する方向における前記側面から前記溶接部と前記溶接母材との界面までの長さのうち最も短い長さは、前記チップの直径の１／４以上１／２未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパークプラグに関し、特に電極の耐久性を向上できるスパークプラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貴金属を含有するチップと電極母材とが溶接部を介して接合された第１電極と、チップと火花ギャップを介して対向する第２電極とを備えるスパークプラグが知られている（例えば特許文献１）。スパークプラグは火花ギャップ間に放電を生じさせ、第１電極と第２電極とが曝された混合気に点火することにより火炎核を形成する。内燃機関の性能の向上に伴い、スパークプラグはますます過酷な環境に曝される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１９６６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述した従来の技術では、放電によってチップが消耗し火花ギャップが拡大すると、火花が混合気の気流の影響等を受け易くなるので、第２電極と電極母材との間でも放電が生じ易くなり、電極母材が火花消耗し易くなるという問題点がある。
【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、電極母材の消耗を抑制し電極の耐久性を向上できるスパークプラグを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載のスパークプラグによれば、第１電極は、貴金属を含有し自身の中心軸方向に延びるチップが、溶接部を介して電極母材に接合される。第１電極のチップと第２電極とが火花ギャップを介して対向する。チップは、第２電極と放電面が対向し、放電面および電極母材に連絡する側面が外部に露出する。側面のうち少なくとも一部に、中心軸方向において放電面から所定の距離Ａだけ離れた位置から電極母材から所定の距離Ｂだけ離れた位置までの部位に、溶接部の一部がある。チップの放電面と溶接部との間にチップの側面が介在し、溶接部と電極母材との間にもチップの側面が介在する。チップの消耗によって火花ギャップが拡大しても、第２電極とチップの側面との間で火花放電を生じさせることができるので、第２電極と電極母材との間の放電を生じ難くできる。その結果、電極母材の消耗を抑制し電極の耐久性を向上できる効果がある。
【０００７】
請求項２記載のスパークプラグによれば、距離Ａは距離Ｂより大きい。即ち、チップの放電面と溶接部との間に存在するチップの側面の長さが、溶接部と電極母材との間に存在するチップの側面の長さより長い。チップの体積を拡大することなく放電面から溶接部までのチップの側面の長さを確保できるので、請求項１の効果に加え、耐火花消耗性を確保できる効果がある。
【０００８】
請求項３記載のスパークプラグによれば、距離Ａ及び距離Ｂは、側面における溶接部の中心軸方向の長さより大きいので、チップよりも耐火花消耗性に劣る溶接部の長さを相対的に短くできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、チップの体積を拡大することなく耐火花消耗性を確保できる効果がある。
【０００９】
請求項４記載のスパークプラグによれば、チップは円柱状であると共に少なくとも中心軸を通る部分において溶接部を介して電極母材に接合されている。チップの中心軸を含む断面において、中心軸と直交する方向における側面から溶接部と電極母材との界面までの長さのうち最も短い長さは、チップの直径の１／４以上１／２未満である。側面から溶接部までのチップの体積と溶接部の断面積とを確保できるので、請求項１から３のいずれかの効果に加え、耐火花消耗性とチップの接合強度とを両立できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。
【図２】中心電極の斜視図である。
【図３】中心電極の断面図である。
【図４】第２実施の形態におけるスパークプラグの中心電極の断面図である。
【図５】第３実施の形態におけるスパークプラグの接地電極の平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における接地電極の断面図である。
【図７】第４実施の形態におけるスパークプラグの接地電極の断面図である。
【図８】第５実施の形態におけるスパークプラグの接地電極の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は中心軸Ｏを含む面で切断した第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の断面図である。図１に示すようにスパークプラグ１０は、主体金具１１、接地電極１２、絶縁体１５、中心電極１７及び端子金具２０を備えている。
【００１２】
主体金具１１は、内燃機関のねじ穴（図示せず）に固定される略円筒状の部材である。接地電極１２は、主体金具１１の先端に接合される金属製（例えばニッケル基合金製）の電極母材１３と、電極母材１３の先端に接合されるチップ１４とを備えている。電極母材１３は、中心軸Ｏと交わるように中心軸Ｏへ向かって屈曲する棒状の部材である。チップ１４は、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム等の貴金属またはこれらを主成分とする合金によって形成される板状の部材である。絶縁体１５は、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材であり、中心軸Ｏに沿って軸孔１６が貫通し、外周に主体金具１１が固定される。
【００１３】
中心電極１７は、軸孔１６に挿入されて絶縁体１５に保持される棒状の電極である。中心電極１７は、中心軸Ｏに沿って延びる金属製（例えばニッケル基合金製）の電極母材１８の先端にチップ１９が接合されている。電極母材１８は銅等の芯材が埋め込まれている。チップ１９は、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム等の貴金属またはこれらを主成分とする合金によって形成される柱状の部材である。チップ１９は、火花ギャップを介して接地電極１２と対向する。端子金具２０は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、先端側が絶縁体１５内に配置される。
【００１４】
スパークプラグ１０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、電極母材１８にチップ１９が予め接合された中心電極１７を絶縁体１５の軸孔１６に挿入する。中心電極１７は、チップ１９及び電極母材１８の先端が軸孔１６から外部に露出するように配置される。軸孔１６に端子金具２０を挿入し、端子金具２０と中心電極１７との導通を確保した後、予め電極母材１３が接合された主体金具１１を絶縁体１５の外周に組み付ける。電極母材１３にチップ１４を接合した後、チップ１４が中心電極１７と軸方向に対向するように電極母材１３を屈曲して、スパークプラグ１０を得る。
【００１５】
図２は中心電極１７の斜視図である。図２では、電極母材１８の軸方向の一部の図示が省略されている。図２に示すように中心電極１７は、電極母材１８に溶接部２６を介してチップ１９が接合されている。チップ１９は、自身の中心軸Ｏ方向に延びる円柱状に形成されている。電極母材１８は先端に円柱状の先端部１８ａが突出する。先端部１８ａは、外径が、チップ１９の外径と略同一に設定されている。
【００１６】
チップ１９は、接地電極１２（図１参照）と対向する放電面２１と、放電面２１と電極母材１８（先端部１８ａ）とを連絡し外部に露出する側面２２とを備えている。側面２２の全周であって側面２２の軸方向の中央に溶接部２６が露出する。チップ１９の側面２２は中央に溶接部２６が露出するので、溶接部２６を挟んで、放電面２１に連絡する第１部２３と、底面２５に連絡する第２部２４とに分けられる。溶接部２６は、チップ１９の側面２２の全周にレーザ光を照射して形成される。
【００１７】
図３はチップ１９の中心軸Ｏを含む面で切断した中心電極１７の断面図である。図３では中心電極１７の軸方向の一部の図示が省略されている。チップ１９は、側面２２に連絡する底面２５が電極母材１８に接触した状態で配置される。溶接部２６は電極母材１８及びチップ１９が溶け合ってなる部位である。溶接部２６は、チップ１９の側面２２の全周と底面２５及び電極母材１８の中心とを結び、中心軸Ｏに対して斜めに交わる錐体状に形成されている。
【００１８】
溶接部２６は、未溶融のチップ１９との境界であるボンド部２７，２８と、未溶融の電極母材１８との境界であるボンド部２９とを備えている。ボンド部２７は、放電面２１側のチップ１９と溶接部２６との境界であり、ボンド部２８は、底面２５側のチップ１９と溶接部２６との境界である。チップ１９は、ボンド部２９によって溶接部２６を介して電極母材１８に接合される。
【００１９】
チップ１９の側面２２は、ボンド部２７，２８に挟まれた溶接部２６の一部が帯状に露出している。チップ１９の側面２２において、ボンド部２７は、中心軸Ｏ方向において放電面２１から距離Ａだけ離れた位置に存在し、ボンド部２８は、中心軸Ｏ方向において底面２５から距離Ｂだけ離れた位置に存在する。即ち、距離Ａは第１部２３の沿面距離であり、距離Ｂは第２部２４の沿面距離である。チップ１９の側面２２における溶接部２６の沿面距離（中心軸Ｏ方向の長さ）を距離Ｃとする。
【００２０】
チップ１９の直径をＤとし、チップ１９の側面２２から溶接部２６のボンド部２９（電極母材１８と溶接部２６との境界（界面））までの中心軸Ｏと直交する方向における長さのうち最も短い長さをＥとする。本実施の形態では、長さＥは、中心軸Ｏと直交する方向における側面２２からボンド部２８とボンド部２９との境界までの距離である。本実施の形態では、距離Ａは距離Ｂより大きい。距離Ａ及び距離Ｂはそれぞれ距離Ｃより大きい。長さＥはチップ１９の直径Ｄの１／４以上１／２未満である。
【００２１】
次に、電極母材１８とチップ１９との接合方法の一例を説明する。まず、電極母材１８の先端部１８ａにチップ１９の底面２５を重ね合せて仮接合する。仮接合は抵抗溶接によって行う。次いで、レーザ光のビーム軸が中心軸Ｏと斜めに交わるようにしてチップ１９の側面２２の全周にレーザ光を照射する。
【００２２】
レーザ光は、パルス発振レーザ、連続発振レーザ、いずれも用いることができる。レーザ光は、側面２２に第１部２３及び第２部２４が残るように、チップ１９の側面２２におけるスポット径を考慮してチップ１９の内部の焦点の位置を調整する。これにより、電極母材１８及びチップ１９が溶け合ってなる溶接部２６が形成され、チップ１９の側面２２に溶接部２６の一部が露出する。
【００２３】
本実施の形態によれば、側面２２のうち、中心軸Ｏ方向において放電面２１から距離Ａだけ離れた位置（ボンド部２７）から電極母材１８から距離Ｂだけ離れた位置（ボンド部２８）までの部位に、溶接部２６の一部がある。チップ１９の放電面２１と溶接部２６との間にチップ１９の第１部２３が介在し、溶接部２６と電極母材１８との間にもチップ１９の第２部２４が介在する。
【００２４】
チップ１９の第１部２３が火花消耗して接地電極１２（図１参照）との火花ギャップが拡大すると、火花が混合気の気流の影響等を受け易くなるので、火花が吹き流される等の現象が生じる。従来は、接地電極１２と電極母材１８との間でも火花放電が生じ、電極母材１８が局所的に消耗することがあった。電極母材１８はチップ１９に比べて耐火花消耗性が劣り、局所的な消耗が進行すると、チップ１９が脱落するおそれがある。
【００２５】
これに対して本実施の形態によれば、チップ１９の第１部２３が消耗して火花ギャップが拡大し、火花が混合気の気流の影響等を受け易くなったときは、チップ１９の第２部２４と接地電極１２との間で火花放電を生じさせることができる。その結果、接地電極１２と電極母材１８との間の放電を生じ難くできるので、電極母材１８の消耗を抑制し、中心電極１７の耐久性を向上できる。
【００２６】
一方、チップ１９の側面２２に第２部２４が形成されるので、第２部２４の分だけ第１部２３の長さは圧迫される。そこで、第１部２３の距離Ａを第２部２４の距離Ｂより大きくする、即ち第１部２３の沿面距離を第２部２４の沿面距離より長くすることにより、第１部２３の長さを確保する。チップ１９の体積を拡大することなく第１部２３の長さを確保できるので、チップ１９に要する材料コストの上昇を抑制しつつ電極母材１８の消耗を抑制し、第１部２３による耐火花消耗性を確保できる。
【００２７】
距離Ａ及び距離Ｂは、それぞれ側面２２における溶接部２６の中心軸Ｏ方向の長さ（距離Ｃ）より大きいので、チップ１９よりも耐火花消耗性に劣る溶接部２６の長さを相対的に短くできる。チップ１９の体積を拡大することなく第１部２３及び第２部２４の長さを確保できるので、第１部２３の耐火花消耗性を確保できると共に、第２部２４による電極母材１８の消耗を抑制する効果を確保できる。
【００２８】
円柱状のチップ１９は、少なくとも中心軸Ｏを通る部分に溶接部２６のボンド部２９が形成され、溶接部２６を介して電極母材１８に接合される。長さＥはチップ１９の直径Ｄの１／４以上１／２未満である。Ｅ≧Ｄ／４により、第２部２４と溶接部２６とに囲まれたチップの体積を確保できるので、第２部２４の耐火花消耗性を確保できる。Ｅ＜Ｄ／２により、ボンド部２９の面積を確保できるので、チップ１９の接合強度を確保できる。よって、第２部２４の耐火花消耗性とチップ１９の接合強度とを両立できる。
【００２９】
レーザ光のビーム軸が中心軸Ｏと斜めに交わるようにチップ１９の側面２２にレーザ光を照射して第１部２３及び第２部２４を形成できるので、第１部２３及び第２部２４を形成するためにチップ１９や電極母材１８に特別な加工を施さなくても済むようにできる。
【００３０】
次に図４を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、ビーム軸が中心軸Ｏと斜めに交わるようにチップ１９の側面２２にレーザ光を照射して第１部２３及び第２部２４を形成する場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、ビーム軸が中心軸Ｏと略直交するようにチップ３４の側面３６にレーザ光を照射して第１部３７及び第２部３８を形成する場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００３１】
図４は、チップ３４の中心軸Ｏを含む面で切断した第２実施の形態における中心電極３０の断面図である。図４では中心電極３０の軸方向の一部の図示が省略されている。中心電極３０は、第１実施の形態で説明したスパークプラグ１０（図１参照）の中心電極１７に代えて配置される。中心電極３０は、溶接部４１を介して電極母材３１とチップ３４とが接合されている。電極母材３１は円柱状の金属製の部材であり、軸方向の端面３２の中央に円柱状の突起３３が突出する。突起３３は中心軸Ｏが通過し、中心軸Ｏに直交する面で切断した突起３３の断面積は、端面３２の面積より小さく設定される。
【００３２】
チップ３４は、接地電極１２に対向する円形状の放電面３５が形成された貴金属を含有する円柱状の部材である。チップ３４の側面３６は放電面３５と底面３９とを連絡する。チップ３４は中央が凹んだ凹部４０が底面３９に形成されている。凹部４０は中心軸Ｏが通過し、電極母材３１の突起３３に被さる大きさに凹んでいる。突起３３がチップ３４の凹部４０に覆われると、突起３３の端面と凹部４０の底面とが接触し、電極母材３１の端面３２とチップ３４の底面３９とが接触する。
【００３３】
溶接部４１は、電極母材３１及びチップ３４が溶け合ってなる部位である。溶接部４１はチップ３４の側面３６の全周と電極母材３１の突起３３とを結ぶ円盤状に形成されており、中心軸Ｏに対して略直交する。
【００３４】
溶接部４１は、未溶融のチップ３４との境界であるボンド部４２，４３と、未溶融の電極母材３１（突起３３）との境界であるボンド部４４とを備えている。ボンド部４２は、放電面３５側のチップ３４と溶接部４１との境界であり、ボンド部４３は、底面３９側のチップ３４と溶接部４１との境界である。チップ３４は、ボンド部４４によって溶接部４１を介して電極母材３１（突起３３）に接合される。
【００３５】
チップ３４の側面３６は、ボンド部４２，４３に挟まれた溶接部４１の一部が帯状に露出している。側面３６は、放電面３５とボンド部４２との間の第１部３７と、溶接部４１と、ボンド部４３と底面３９との間の第２部３８とに分けられる。
【００３６】
チップ３４の側面３６において、ボンド部４２は、中心軸Ｏ方向において放電面３５から距離Ａだけ離れた位置に存在し、ボンド部４３は、中心軸Ｏ方向において底面３９から距離Ｂだけ離れた位置に存在する。即ち、第１部３７の沿面距離は距離Ａであり、第２部３８の沿面距離は距離Ｂである。距離Ｃは、チップ３４の側面３６における溶接部４１の沿面距離（中心軸Ｏ方向の長さ）である。
【００３７】
チップ３４の直径をＤとし、チップ３４の側面３６から溶接部４１のボンド部４４（電極母材３１と溶接部４１との境界（界面））までの中心軸Ｏと直交する方向における長さのうち最も短い長さをＥとする。本実施の形態では、長さＥは、中心軸Ｏと直交する方向における側面３６からボンド部４３とボンド部４４との境界までの距離である。本実施の形態では、距離Ａは距離Ｂより大きい。距離Ａ及び距離Ｂはそれぞれ距離Ｃより大きい。長さＥはチップ３４の直径Ｄの１／４以上１／２未満である。
【００３８】
次に、電極母材３１とチップ３４との接合方法の一例を説明する。まず、電極母材３１の端面３２にチップ３４の底面３９を重ね合せて仮接合する。仮接合は抵抗溶接によって行う。次いで、レーザ光のビーム軸が中心軸Ｏと略直交するようにチップ３４の側面３６の全周にレーザ光を照射する。レーザ光は、側面３６に第１部３７及び第２部３８が残り、溶接部４１に突起３３が溶け込むように、チップ３４の側面３６におけるスポット径を調整する。これにより、電極母材３１の突起３３とチップ３４とが溶け合う溶接部４１が形成され、溶接部４１の一部はチップ３４の側面３６に露出する。
【００３９】
第２実施の形態によれば、ビーム軸を中心軸Ｏと斜交させて中心電極１７を製造できる効果を除き、第１実施の形態と同様の作用効果が得られる。また、突起３３の断面積を管理することによって、チップ３４の接合強度に影響を与えるボンド部４４の面積を管理できるので、チップ３４の接合強度の品質管理を容易にできる。
【００４０】
次に図５及び図６を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施の形態および第２実施の形態では、第１電極としての中心電極１７，３０について説明した。これに対し、第３実施の形態では接地電極５０を第１電極とする一方、中心電極１７（図１参照）を第２電極とする場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００４１】
図５は第３実施の形態における接地電極５０の平面図であり、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線における、チップ５４の中心軸Ｏを含む面で切断した接地電極５０の断面図である。図５では接地電極５０の長手方向の一部の図示が省略されている。接地電極５０は、第１実施の形態で説明したスパークプラグ１０（図１参照）の接地電極１２に代えて配置される。なお、チップ５４の中心軸Ｏは、チップ５４の放電面５５の中心を通り、放電面５５に直交する直線である。
【００４２】
図５及び図６に示すように接地電極５０は、溶接部６１を介して電極母材５１とチップ５４とが接合されている。電極母材５１は断面が矩形の棒状の金属（ニッケル基合金）製の部材であり、頂面５２の幅方向の中央に円柱状の突起５３が突出する。貴金属を含有するチップ５４は、中心電極１７（図１参照）に対向する矩形状の放電面５５（図６参照）と、放電面５５の反対側の底面５９とが形成された直方体状の部材である。チップ５４の側面５６は放電面５５と底面５９とを連絡する。
【００４３】
チップ５４は、底面５９の中央に凹部６０が形成されている。凹部４０は、電極母材５１の突起５３に被さる大きさの凹みである。突起５３がチップ５４の凹部６０に覆われると、突起５３の頂面と凹部６０の底面とが接触し、電極母材５１の頂面５２とチップ５４の底面５９とが接触する。
【００４４】
溶接部６１は、電極母材５１及びチップ５４が溶け合ってなる部位である。溶接部６１（図６参照）は、チップ５４の側面５６の対向する２面を結び、電極母材５１の突起５３を通過する矩形板状に形成されている。
【００４５】
溶接部６１は、未溶融のチップ５４との境界であるボンド部６２，６３と、未溶融の電極母材５１（突起５３）との境界であるボンド部６４とを備えている。ボンド部６２は、放電面５５側のチップ５４と溶接部６１との境界であり、ボンド部６３は、底面５９側のチップ５４と溶接部６１との境界である。チップ５４は、ボンド部６４によって溶接部６１を介して電極母材５１（突起５３）に接合される。
【００４６】
チップ５４の側面５６は、ボンド部６２，６３に挟まれた溶接部６１の一部が露出している。側面５６は、対向する２面に、放電面５５とボンド部６２との間の第１部５７と、溶接部６１と、ボンド部６３と底面５９との間の第２部５８とがそれぞれ形成される。
【００４７】
チップ５４の側面５６において、ボンド部６２は、中心軸Ｏ方向において放電面５５から距離Ａだけ離れた位置に存在し、ボンド部６３は、中心軸Ｏ方向において底面５９から距離Ｂだけ離れた位置に存在する。即ち、第１部５７の沿面距離は距離Ａであり、第２部５８の沿面距離は距離Ｂである。距離Ｃは、チップ５４の側面５６における溶接部６１の沿面距離（中心軸Ｏ方向の長さ）である。
【００４８】
チップ５４の幅（溶接部６１が露出する２面間の距離）をＷとし、チップ５４の側面５６から溶接部６１のボンド部６４（電極母材５１と溶接部６１との境界（界面））までの中心軸Ｏと直交する方向における長さのうち最も短い長さをＥとする。本実施の形態では、長さＥは、中心軸Ｏと直交する方向における側面５６からボンド部６３とボンド部６４との境界までの距離である。距離Ａは距離Ｂより大きく、距離Ａ及び距離Ｂはそれぞれ距離Ｃより大きい。長さＥはチップ５４の幅Ｗの１／４以上１／２未満である。
【００４９】
次に、電極母材５１とチップ５４との接合方法の一例を説明する。まず、電極母材５１の頂面５２にチップ５４の底面５９を重ね合せて仮接合する。仮接合は抵抗溶接によって行う。次いで、ビーム軸が中心軸Ｏと略直交するようにチップ５４の側面５６の１面からその１面との対向面へ向けてレーザ光を照射する。レーザ光は、側面５６に第１部５７及び第２部５８が残り、溶接部６１に突起５３が溶け込むように、チップ５４の側面５６におけるスポット径を調整する。
【００５０】
これにより、電極母材５１の突起５３とチップ５４とが溶け合う溶接部６１が形成され、溶接部６１の一部はチップ５４の側面５６に露出する。第３実施の形態によれば、第２実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００５１】
次に図７を参照して第４実施の形態について説明する。第３実施の形態では電極母材５１の突起５３とチップ５４とを接合する場合について説明した。これに対し第４実施の形態では、突起を設けない電極母材７１にチップ７４を接合する場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００５２】
図７はチップ７４の中心軸Ｏを含む面で切断した接地電極７０の断面図である。接地電極７０は、第１実施の形態で説明したスパークプラグ１０（図１参照）の接地電極１２に代えて配置される。接地電極７０は、溶接部８１を介して電極母材７１とチップ７４とが接合されている。電極母材７１は断面が矩形の棒状の金属（ニッケル基合金）製の部材である。
【００５３】
貴金属を含有するチップ７４は、中心電極１７（図１参照）に対向する円形状の放電面７５と、放電面７５の反対側の円形状の底面７９とが形成された円柱状の部材である。チップ７４の側面７６は放電面７５と底面７９とを連絡する。チップ７４は、電極母材７１の頂面７２に底面７９を接触させて、電極母材７１の頂面７２に配置される。
【００５４】
溶接部８１は、電極母材７１及びチップ７４が溶け合ってなる部位である。溶接部８１は、チップ７４の側面７６の２か所から、チップ７４の底面７９の中心へ向けて延びる中央が屈曲した棒状に形成されている。
【００５５】
溶接部８１は、未溶融のチップ７４との境界であるボンド部８２，８３と、未溶融の電極母材７１との境界であるボンド部８４とを備えている。ボンド部８２は、放電面７５側のチップ７４と溶接部８１との境界であり、ボンド部８３は、底面７９側のチップ７４と溶接部８１との境界である。チップ７４は、ボンド部８４によって溶接部８１を介して電極母材７１に接合される。ボンド部８４は中心軸Ｏと交わる。
【００５６】
チップ７４の側面７６は、ボンド部８２，８３に挟まれた溶接部８１の一部が露出している。側面７６は、周方向の２か所に、放電面７５とボンド部８２との間の第１部７７と、溶接部８１と、ボンド部８３と底面７９との間の第２部５８とがそれぞれ形成される。
【００５７】
チップ７４の側面７６において、ボンド部８２は、中心軸Ｏ方向において放電面７５から距離Ａだけ離れた位置に存在し、ボンド部８３は、中心軸Ｏ方向において底面７９から距離Ｂだけ離れた位置に存在する。即ち、第１部７７の沿面距離は距離Ａであり、第２部７８の沿面距離は距離Ｂである。距離Ｃは、チップ７４の側面７６における溶接部８１の沿面距離（中心軸Ｏ方向の長さ）である。
【００５８】
チップ７４の直径をＤとし、チップ７４の側面７６から溶接部８１のボンド部８４（電極母材７１と溶接部８１との境界（界面））までの中心軸Ｏと直交する方向における長さのうち最も短い長さをＥとする。本実施の形態では、長さＥは、中心軸Ｏと直交する方向における側面７６からボンド部８３とボンド部８４との境界までの距離である。距離Ａは距離Ｂより大きく、距離Ａ及び距離Ｂはそれぞれ距離Ｃより大きい。長さＥはチップ７４の直径Ｄの１／４以上１／２未満である。
【００５９】
次に、電極母材７１とチップ７４との接合方法の一例を説明する。まず、電極母材７１の頂面７２にチップ７４の底面７９を重ね合せて仮接合する。仮接合は抵抗溶接によって行う。次いで、ビーム軸が中心軸Ｏと斜交するようにチップ７４の側面７６の２か所からチップ７４の底面７９の中心へ向けてレーザ光を照射する。レーザ光は、側面７６に第１部７７及び第２部７８が残り、溶接部８１に電極母材７１が溶け込むように、チップ７４の側面７６におけるスポット径および焦点の位置を調整する。
【００６０】
これにより、電極母材７１とチップ７４とが溶け合う溶接部８１が形成され、溶接部８１の一部はチップ７４の側面７６に露出する。第４実施の形態によれば、第１実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００６１】
次に図８を参照して第５実施の形態について説明する。第１実施の形態から第４実施の形態では、電極母材１８，３１，５１，７１にチップ１９，３４，５４，７４を直接に接合する場合について説明した。これに対し第５実施の形態では、中間部材９４を介して電極母材９１にチップ５４を接合する場合について説明する。なお、第１実施の形態および第３実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００６２】
図８は第５実施の形態における接地電極９０の断面図である。図５では接地電極９０の長手方向の一部の図示が省略されている。接地電極９０は、第１実施の形態で説明したスパークプラグ１０（図１参照）の接地電極１２に代えて配置される。接地電極９０は、電極母材９１に接合された中間部材９４とチップ５４とが溶接部６１を介して接合されている。電極母材９１は断面が矩形の棒状の金属（ニッケル基合金）製の部材であり、頂面９２の中央に箱型の窪み９３が形成されている。
【００６３】
中間部材９４は、金属製（例えばニッケル基合金製）のブロック状の部材であり、窪み９３に収容される矩形板状の固定部９５と、固定部９５に設けられる直方体状の台部９６と、台部９６の矩形状の頂面の中央から突出する円柱状の突起９７とを備えている。突起９７はチップ５４の凹部６０が被さる部位であり、突起９７が凹部６０に覆われると突起９７の頂面と凹部６０の底面とが接触し、台部９６の頂面とチップ５４の底面５９とが接触する。
【００６４】
溶接部６１は、突起９７及びチップ５４が溶け合ってなる。溶接部６１は、チップ５４の側面５６の対向する２面を結び、突起９７を通過する矩形板状に形成されている。ボンド部６４は、未溶融の中間部材９４（突起９７）と溶接部６１との境界である。チップ５４は、ボンド部６４によって、溶接部６１を介して中間部材９４（突起９７）に接合される。
【００６５】
次に、電極母材９１とチップ５４との接合方法の一例を説明する。まず、中間部材９４の台部９６にチップ５４の底面５９を重ね合せて仮接合する。仮接合は抵抗溶接によって行う。次いで、ビーム軸が中心軸Ｏと略直交するようにチップ５４の側面５６の１面からその１面との対向面へ向けてレーザ光を照射する。レーザ光は、側面５６に第１部５７及び第２部５８が残り、溶接部６１に突起９７が溶け込むように、チップ５４の側面５６におけるスポット径を調整する。これにより中間部材９４とチップ５４とを接合する。
【００６６】
次に、電極母材９１の窪み９３に中間部材９４の固定部９５を収容した後、抵抗溶接、レーザ溶接、拡散接合等の周知の手段によって電極母材９１と中間部材９４とを接合する。第５実施の形態によれば、第３実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００６７】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６８】
上記第１実施の形態および第２実施の形態では、チップ１９，３４の側面２２，３６の全周に溶接部２６，４１が露出する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第３実施の形態から第５実施の形態のように、チップの側面の周方向の一部（１箇所または複数箇所）に露出する溶接部を設けることは当然可能である。
【００６９】
上記第３実施の形態から第５実施の形態では、チップ５４，７４の側面５６，７６のうち２面に溶接部６１，８１が露出する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１実施の形態および第２実施の形態のようにチップの側面の全周に露出する溶接部を設けたり、溶接部の露出箇所を側面の３箇所以上に設けたりすることは当然可能である。
【００７０】
上記第５実施の形態では、接地電極９０に中間部材９４を設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１実施の形態および第２実施の形態で説明した中心電極１７，３０に中間部材を設けることは当然可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  スパークプラグ
１２  接地電極（第２電極）
１７，３０  中心電極（第１電極）
１８，３１  電極母材
１９，３４  チップ
２１，３５  放電面
２２，３６  側面
２６，４１  溶接部
５０，７０，９０  接地電極（第１電極）
５１，７１，９１  電極母材
５４，７４  チップ
５５，７５  放電面
５６，７６  側面
６１，８１  溶接部
Ａ，Ｂ  距離
Ｃ，Ｅ  長さ
Ｄ  直径
Ｏ  中心軸
【図１】
2018018751.tif 000003
【図２】
2018018751.tif 000004
【図３】
2018018751.tif 000005
【図４】
2018018751.tif 000006
【図５】
2018018751.tif 000007
【図６】
2018018751.tif 000008
【図７】
2018018751.tif 000009
【図８】
2018018751.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月31日(2016.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貴金属を含有し自身の中心軸方向に延びるチップと、溶接部を介して前記チップが接合される電極母材とを備える第１電極と、
火花ギャップを介して前記チップと対向する第２電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記チップは、前記第２電極と対向する放電面と、前記放電面および前記電極母材に連絡し外部に露出する側面と、を備え、
前記側面のうち少なくとも一部に、前記中心軸方向において前記放電面から所定の距離Ａだけ離れた位置から前記電極母材から所定の距離Ｂだけ離れた位置までの部位に、前記溶接部の一部があることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記所定の距離Ａは、前記所定の距離Ｂより大きいことを特徴とする請求項１記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記所定の距離Ａ及び前記所定の距離Ｂは、前記側面における前記溶接部の前記中心軸方向の長さより大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記チップは円柱状であると共に少なくとも前記中心軸を通る部分において前記溶接部を介して前記電極母材に接合されており、
前記チップの前記中心軸を含む断面において、前記中心軸と直交する方向における前記側面から前記溶接部と前記電極母材との界面までの長さのうち最も短い長さは、前記チップの直径の１／４以上１／２未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスパークプラグ。