(57)【要約】【課題】電極部材とチップとのより接合強度を確実に確保することもできるスパークプラグ及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１工程Ｓ１０において、フランジ部１ｂと、フランジ部１ｂの一面１ｃから突出する凸部１ａとからなるチップ１を製作する。第２工程Ｓ２０において、中心電極３０及び接地電極４０の少なくとも一方における電極母材の放電ギャップ側の接合面３２、４２にフランジ部１ｂの他面１ｄを抵抗溶接により仮止めする。第３工程Ｓ３０において、凸部１ａの側面の仮想延長線とフランジ部１ｂの他面１ｄとの交点より他面１ｄ上の内側に溶融部３が存在するように接合面３２、４２にフランジ部１ｂをレーザにより溶接する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の主体金具と、該主体金具の軸方向に延在し、両端を該主体金具の両端から突出させて該主体金具内に固定された筒状の絶縁体と、該主体金具の軸方向に延在し、先端を該絶縁体の先端から突出させて後端が該絶縁体内に固定された中心電極と、該主体金具に一端が固定され、他端部と該中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とからなり、該中心電極及び該接地電極の少なくとも一方は各々電極母材と該放電ギャップを形成する位置に耐火花消耗材からなるチップとを有するスパークプラグの製造方法において、
前記チップとして、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなるものを製作する第１工程と、
前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面に該フランジ部の前記凸部とは反対側の他面を抵抗溶接により仮止めする第２工程と、
該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該接合面に該フランジ部をレーザにより溶接する第３工程とを備えたことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項２】
前記接合面は前記接地電極における前記電極母材の前記放電ギャップ側のものであることを特徴とする請求項１記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項３】
前記交点間の最大距離をＤとし、該交点よりＤ／５以上前記他面上の内側を通る前記溶融部が存在することを特徴とする請求項１又は２記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項４】
前記第１工程では、前記電極母材及び前記チップの中間的な融点又は線膨張係数をもち、前記フランジ部の前記他面より大きい面を有する板状の中間部材を製作し、
前記第２工程では、前記接合面と該チップとの間に該中間部材を設けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項５】
前記第２工程では、前記接合面に前記中間部材を抵抗溶接により仮止めした後、該中間部材に該フランジ部の該他面を抵抗溶接により仮止めすることを特徴とする請求項４記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項６】
前記接合面は前記接地電極における前記電極母材の前記放電ギャップ側のものであり、該接地電極を該中心電極の一端側とは反対方向に屈曲した状態において、前記チップを該接地電極に溶接することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項７】
筒状の主体金具と、該主体金具の軸方向に延在し、両端を該主体金具の両端から突出させて該主体金具内に固定された筒状の絶縁体と、該主体金具の軸方向に延在し、先端を該絶縁体の先端から突出させて後端が該絶縁体内に固定された中心電極と、該主体金具に一端が固定され、他端部と該中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とからなり、該中心電極及び該接地電極の少なくとも一方は各々電極母材と該放電ギャップを形成する位置に耐火花消耗材からなるチップとを有するスパークプラグにおいて、
前記チップは、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなり、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面には、該フランジ部の該凸部とは反対側の他面が抵抗溶接により仮止めされ、かつ該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該フランジ部がレーザにより溶接されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項８】
前記溶融部は前記チップの成分を２０〜８０質量％含有することを特徴とする請求項７記載のスパークプラグ。
【請求項９】
前記溶融部は前記チップの成分を３０〜６０質量％含有することを特徴とする請求項８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及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１記載のスパークプラグが知られている。このスパークプラグは、筒状の主体金具を備えており、この主体金具内には、主体金具の軸方向に延在し、両端を主体金具の両端から突出させた筒状の絶縁体が固定されている。また、主体金具の軸方向には中心電極が延在し、中心電極の先端は絶縁体の先端から突出され、中心電極の後端は絶縁体内に固定されている。一方、主体金具には接地電極の一端が固定され、接地電極の他端部は中心電極との間に放電ギャップを形成している。中心電極及び接地電極は、各々Inconel（登録商標）６００等のＮｉ合金等からなる電極母材と、放電ギャップ側を形成する位置にＩｒを含むＰｔ合金等の耐火花消耗材からなるチップとを有している。
【０００３】
このスパークプラグの中心電極は、以下ように製造される。まず、フランジ部と、このフランジ部の一面から突出する凸部とを有するチップを製作する。そして、このチップの凸部とは反対側の他面を電極母材の放電ギャップ側の接合面にレーザ溶接して中心電極とする。この際、チップのフランジ部と電極母材との間に溶融部が形成される。
【０００４】
このスパークプラグでは、チップのフランジ部の直径が凸部の直径より大きいため、一般的な円柱状のチップに比べ、広範囲に溶融部が形成される。また、フランジ部と電極母材との間に溶融部が形成されるため、レーザ溶接により生じる電極母材の飛散による溶接部の小径化を防止することができる。こうして、このスパークプラグでは、電極母材とチップとの接合強度を確保することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４４０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来のスパークプラグでは、溶融部がフランジ部の外周から内部方向に単に一定距離以上存在することとされているため、チップの形状によっては、電極母材とチップとの接合強度の確保が難しい場合もあり得る。つまり、例えばフランジ部と円柱状の凸部とからなるチップを採用し、その凸部の直径が比較的大きい場合、溶融部はフランジ部の外周近傍にのみ形成され、フランジ部の中心部近傍においては溶融部の存在しない部分が広範囲に存在することとなる。そのため、このような場合には、電極母材とチップとの接合強度を十分に確保することができず、スパークプラグの耐久性を長期に亘って維持することが困難となる。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、電極母材とチップとの接合強度を確実に確保することのできるスパークプラグ及びその製造方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスパークプラグの製造方法は、筒状の主体金具と、該主体金具の軸方向に延在し、両端を該主体金具の両端から突出させて該主体金具内に固定された筒状の絶縁体と、該主体金具の軸方向に延在し、先端を該絶縁体の先端から突出させて後端が該絶縁体内に固定された中心電極と、該主体金具に一端が固定され、他端部と該中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とからなり、該中心電極及び該接地電極の少なくとも一方は各々電極母材と該放電ギャップを形成する位置に耐火花消耗材からなるチップとを有するスパークプラグの製造方法において、
【０００９】
前記チップとして、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなるものを製作する第１工程と、
前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面に該フランジ部の該凸部とは反対側の他面を抵抗溶接により仮止めする第２工程と、
該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該接合面に該フランジ部をレーザにより溶接する第３工程とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のスパークプラグの製造方法では、第１工程において、フランジ部と、このフランジ部の一面から突出する凸部とからなるチップを製作する。次いで、第２工程において、中心電極及び接地電極の少なくとも一方における電極母材の放電ギャップ側の接合面にフランジ部の他面を抵抗溶接により仮止めする。そして、第３工程において、チップを電極母材の接合面にフランジ部をレーザにより溶接する。この際、凸部の側面を構成する母線の仮想延長線とフランジ部の他面との交点より他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように溶接する。ここで、母線とは、チップの凸部が円柱状、角柱状、円錐状、角錐状、円錐台状又は角錐台状である場合において、凸部の側面上に延び、チップの凸部の中心軸と同一平面を構成し得る線をいう。これにより、フランジ部の中心部近傍において溶融部の存在しない部分が広範囲に存在することを防止することができる。そのため、電極母材の接合面にフランジ部が確実に接合されることとなる。
【００１１】
したがって、本発明のスパークプラグの製造方法によれば、電極母材とチップとの接合強度を確実に確保することができる。
【００１２】
このスパークプラグの製造方法は、接合面は接地電極における電極母材の放電ギャップ側のものとすることができる。つまり、この製造方法は、中心電極における電極母材にチップを溶接する場合のみならず、より強固に溶接しないといけない接地電極における電極母材にチップを溶接する場合にも使用することができる。
【００１３】
このスパークプラグの製造方法では、凸部の側面を構成する母線の仮想延長線とフランジ部の他面との交点間の最大距離をＤとし、交点よりＤ／５以上他面上の内側を通る溶融部が存在することが好ましい。発明者らの試験結果によれば、これにより電極母材の接合面にフランジ部が確実に接合されるからである。
【００１４】
このスパークプラグの製造方法では、第１工程では、電極母材及びチップの中間的な融点又は線膨張係数をもち、フランジ部の他面より大きい面を有する板状の中間部材を製作し、第２工程では、接合面とチップとの間に中間部材を設けることが好ましい。こうであれば、レーザ照射により中間部材と電極母材及びチップとがなじみ易く、また中間部材と電極母材及びチップとの間に生じる熱応力差を小さくすることができる。このため、電極母材と中間部材との間又は中間部材とチップとの間に剥離が生じ難い。
【００１５】
第２工程では、接合面に中間部材を抵抗溶接により仮止めした後、中間部材にフランジ部の他面を抵抗溶接により仮止めすることが好ましい。これにより、レーザ溶接時に中間部材及びチップが移動することを防止でき、電極母材とチップとを確実に溶接することができる。
【００１６】
このスパークプラグの製造方法では、接合面が接地電極における電極母材の放電ギャップ側のものである場合、接地電極を中心電極の一端側とは反対方向に屈曲した状態において、チップを接地電極に溶接することが好ましい。これにより、レーザ照射角の制限を回避することができるため、最適なレーザ照射角によりチップを接地電極に溶接することができる。
【００１７】
また、本発明のスパークプラグは、筒状の主体金具と、該主体金具の軸方向に延在し、両端を該主体金具の両端から突出させて該主体金具内に固定された筒状の絶縁体と、該主体金具の軸方向に延在し、先端を該絶縁体の先端から突出させて後端が該絶縁体内に固定された中心電極と、該主体金具に一端が固定され、他端部と該中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とからなり、該中心電極及び該接地電極の少なくとも一方は各々電極母材と該放電ギャップを形成する位置に耐火花消耗材からなるチップとを有するスパークプラグにおいて、
【００１８】
前記チップは、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなり、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面には、該フランジ部の該凸部とは反対側の他面が抵抗溶接により仮止めされ、かつ該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該フランジ部がレーザにより溶接されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明のスパークプラグでは、チップがフランジ部と凸部とからなり、レーザ溶接により、凸部の側面を構成する母線の仮想延長線とフランジ部の他面との交点より他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在している。そのため、フランジ部の中心部近傍において溶融部の存在しない部分が広範囲に存在することがない。こうして、電極母材の接合面にフランジ部が確実に接合されるため、電極母材とチップとの接合強度を確保することができ、スパークプラグの耐久性を長期に亘って維持することが可能となる。
【００２０】
溶融部はチップの成分を２０〜８０質量％含有することが好ましい。発明者らの試験結果によれば、溶融部におけるチップの成分が２０質量％未満又は８０質量％を超える場合、電極母材とチップとがなじみ難く、また電極母材とチップとの間に生じる熱応力差が大きいため、電極母材とチップとの接合強度を確保することができない虞がある。これに対し、溶融部がチップの成分を２０〜８０質量％含有すれば、電極母材とチップとがなじみ易く、また電極母材とチップとの間に生じる熱応力差が小さいため、電極母材とチップとの接合強度を確保し易い。特に、溶融部はチップの成分を３０〜６０質量％含有することがより好ましい。こうであれば、電極母材とチップとの接合強度を確実に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明のスパークプラグ及びその製造方法を具体化した実施形態及び試験を図面１〜１０を参照しつつ説明する。
【００２２】
（実施形態）
先ず、図１に示すように、第１工程Ｓ１０において、１〜２０質量％のＲｈ、１〜１０質量％のＰｔ、１〜５質量％のＹ2Ｏ3及びＮｉ１〜２０質量％の少なくともいずれかを含むＩｒ合金製、又は２０〜６０質量％のＲｈ、１０〜４０質量％のＩｒ及び１〜２０質量％Ｎｉの少なくともいずれかを含むＰｔ合金製の耐火花消耗材からなるチップ１を製作する。なお、中心電極３０及び接地電極４０の両方にチップ１を付ける場合（図９参照）、同一材料のチップ１を使用してもよいし、別材料のチップ１を使用してもよい。このチップ１は、図２に示すように、フランジ部１ｂと、このフランジ部１ｂの一面１ｃから突出する凸部１ａとから構成されている。フランジ部１ｂは直径Ｌ＝１（ｍｍ）、厚さ０．２（ｍｍ）の円板状をなし、凸部１ａは直径Ｒ＝０．６（ｍｍ）、厚さ０．５（ｍｍ）の円柱状をなしている。
【００２３】
また、図３に示すように、４０質量％のＮｉを含有するＩｒ合金からなる中間部材２を製作する。この中間部材２は、直径Ｌ＝１．２（ｍｍ）、厚さ０．２（ｍｍ）の円板状をなしている。
【００２４】
そして、図１に示す第２工程Ｓ２０では、図３に示すように、中心電極３０に中間部材２を抵抗溶接して仮止めする。この中心電極３０は、Inconel（登録商標）６００のＮｉ合金を電極母材とする直径２．５（ｍｍ）のものである。その際、まず中心電極３０の放電ギャップ側の接合面３２に中間部材２を配置する。そして、中間部材２上に第１電気抵抗溶接機５０を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電することにより、中心電極３０に中間部材２を抵抗溶接して仮止めする。
【００２５】
続いて、図４に示すように、中心電極３０に仮止めした中間部材２上にチップ１のフランジ部１ｂを配置する。そして、フランジ部１ｂの一面１ｃ上に第２電気抵抗溶接機６０を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電する。なお、第２電気抵抗溶接機６０はチップ１の先端面に接触しない構造になっている。これにより、チップ１の先端面が抵抗溶接による影響を受けないようにしている。そして、中間部材２にフランジ部１ｂの他面１ｄを抵抗溶接により仮止めする。こうして、中心電極３０に中間部材２とチップ１とが仮止される。
【００２６】
次に、図１に示す第３工程Ｓ３０では、図５の矢印で示すようにレーザを照射し、中心電極３０の接合面３２にチップ１のフランジ部１ｂを溶接する。この際、図６に示すように、円柱状の凸部１ａの側面上に延び、凸部１ａの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部１ｂの他面１ｄとの交点間の最大距離をＤとし、交点から溶融部３の他面１ｄ上の最深部までの距離をａとすると、ａの大きさがＤ／５以上になるようにする。そして、電極母材とチップ１とに溶融部が存在するようにする。これにより、溶融部３はチップ１の成分を３０〜６０質量％含有する。なお、この実施形態では、Ｄと凸部１の直径Ｒとは一致する。
【００２７】
その後、図９に示すように、先端が突出するように絶縁体６２内に中心電極３０を組み込み、絶縁体６２内の中心電極３０の後端に端子６３を挿入する。そして、これらを主体金具６０に組み込む。
【００２８】
次に、図１に示す第４工程Ｓ４０では、図９に示すように、予め主体金具６０に溶接された接地電極４０を製作する。この接地電極４０は、中心電極３０と同様、Inconel（登録商標）６００のＮｉ合金を電極母材とする幅２．５（ｍｍ）のものである。図７又は図８に示すように、接地電極４０は中心電極３０の一端側とは反対方向に屈曲した状態にされている。
【００２９】
そして、図３に示すように、接地電極４０に中間部材２を抵抗溶接して仮止めする。その際、まず接地電極４０の放電ギャップ側の接合面４２に中間部材２を配置する。そして、中間部材２上に第１電気抵抗溶接機５０を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電することにより、接地電極４０に中間部材２を抵抗溶接して仮止めする。
【００３０】
続いて、図４に示すように、接地電極４０に仮止めした中間部材２上にチップ１のフランジ部１ｂを配置する。そして、フランジ部１ｂの一面１ｃ上に第２電気抵抗溶接機６０を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電することにより、中間部材２にフランジ部１ｂの他面１ｄを抵抗溶接により仮止めする。こうして、接地電極４０にも中間部材２とチップ１とが仮止される。
【００３１】
次に、図１に示す第５工程Ｓ５０では、図５の矢印で示すようにレーザを照射し、接地電極４０の接合面４２にチップ１のフランジ部１ｂを溶接する。この際、図６に示すように、円柱状の凸部１ａの側面上に延び、凸部１ａの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部１ｂの他面１ｄとの交点間の最大距離をＤとし、交点から溶融部３の他面１ｄ上の最深部までの距離をａとすると、ａの大きさがＤ／５以上になるようにする。そして、電極母材とチップ１とに溶融部が存在するようにする。これにより、溶融部３はチップ１の成分を３０〜６０質量％含有する。なお、この実施形態では、Ｄは凸部１の直径Ｒと一致する。
【００３２】
そして、図７及び図８に示すように、チップ１を溶接した接地電極４０の電極母材の一端を中心電極３０側に屈曲する。こうして、図９に示すスパークプラグが得られる。
【００３３】
このスパークプラグの製造方法では、円柱状の凸部１ａの側面上に延び、凸部１ａの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部１ｂの他面１ｄとの交点間の最大距離Ｄに対して、交点よりＤ／５以上他面１ｄ上の内側に溶融部３が存在する。このため、フランジ部１ｂの中心部近傍において溶融部３の存在しない部分が広範囲に存在することを防止することができる。そのため、電極母材の接合面３２、４２にフランジ部１ｂが確実に接合されることとなる。
【００３４】
さらに、このスパークプラグの製造方法では、中間部材２が電極母材及びチップ１の中間的な融点及び線膨張係数をもつことから、レーザ照射により中間部材２と電極母材及びチップ１とがなじみ易く、また中間部材２と電極母材及びチップ１との間に生じる熱応力差を小さくすることができる。このため、電極母材と中間部材２との間又は中間部材２とチップ１との間に剥離が生じ難い。
【００３５】
また、このスパークプラグの製造方法では、接合面３２、４２に中間部材２を抵抗溶接により仮止めした後、中間部材２にフランジ部１ｂの他面１ｄを抵抗溶接により仮止めするため、レーザ溶接時に中間部材２及びチップ１が移動することを防止でき、電極母材とチップ１とを確実に溶接することができる。
【００３６】
したがって、本実施形態のスパークプラグの製造方法では、電極母材とチップ１との接合強度を確実に確保することができる。
【００３７】
また、このスパークプラグの製造方法では、接地電極４０を中心電極３０の一端側とは反対方向に屈曲した状態において、チップ１を接地電極４０に溶接している。このため、レーザ照射角の制限を回避することができ、最適なレーザ照射角によりチップ１を接地電極４０に溶接することができる。
【００３８】
こうして得られたスパークプラグは、図９に示すように、筒状の主体金具６０を備えており、この主体金具６０内には、主体金具６０の軸方向に延在し、両端を主体金具６０の両端から突出させた筒状の絶縁体６２が固定されている。また、主体金具６０の軸方向には中心電極３０が延在し、中心電極３０の先端は絶縁体６２の先端から突出され、中心電極３０の後端は絶縁体６２内に固定されている。一方、主体金具６０には接地電極４０の一端が固定され、接地電極４０の他端部は中心電極３０との間に放電ギャップを形成している。中心電極３０及び接地電極４０にはチップ１が放電ギャップを維持しながら対向して設けられている。
【００３９】
このスパークプラグでは、チップ１がフランジ部１ｂと凸部１ａとからなり、レーザ溶接により、円柱状の凸部１ａの側面上に延び、凸部１ａの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部１ｂの他面１ｄとの交点より他面１ｄ上の内側を通り電極母材とチップ１とに溶融部３が存在している。そのため、フランジ部１ｂの中心部近傍において溶融部３の存在しない部分が広範囲に存在することがない。こうして、電極母材の接合面３２、４２にフランジ部１ｂが確実に接合されるため、電極母材とチップ１との接合強度を確保することができ、スパークプラグの耐久性を長期に亘って維持することが可能となる。
【００４０】
また、このスパークプラグでは、溶融部３がチップ１の成分を３０〜６０質量％含有しているため、電極母材とチップ１とがなじみ易く、また電極母材とチップ１との間に生じる熱応力差が小さいため、電極母材とチップ１との接合強度を確実に確保することができる。
【００４１】
（試験）
実施形態のスパークプラグの製造方法についての効果を確認する試験を行った。まず、実施形態と同様の合金であり、同様の形状をしたチップ１及び中間部材２を製作した。ただし、チップ１として、図６に示すように、円柱状の凸部１ａの側面上に延び、凸部１ａの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部１ｂの他面１ｄとの交点間の最大距離をＤ（凸部１の直径Ｒと同じ。以下、「凸部１の直径Ｒ」という。）とし、Ｄ＝０．６（ｍｍ）、０．８（ｍｍ）、１．０（ｍｍ）、１．２（ｍｍ）の４種類のものを製作した。また、フランジ部１ｂの直径は各凸部１の直径Ｒより０．４ｍｍ大きい。
【００４２】
このチップ１を実施形態の中心電極３０及び接地電極４０と同様の合金の電極母材に実施形態と同様の方法でレーザ溶接した。ただし、実施形態のように中間部材２を用いる場合と、中間部材２を用いず、直接チップ１を電極母材にレーザ溶接した場合とについて試験を行った。
【００４３】
試験内容を以下に示す。まず、チップ１を電極母材にレーザ溶接する際、凸部１ａの側面を構成する仮想延長線とフランジ部１ｂの他面１ｄとの交点から溶融部３の他面１ｄ上の最深部までの距離（以下、「溶け深さ」という。）をａとして、チップ１の種類毎に所定の溶け深さａの溶融部３を形成した。そして、バーナーで溶融部を２分間加熱した後、常温にて１分間徐冷した。これを５０時間繰り返した後、酸化スケールの長さを調べた。ここで、酸化スケールとは、熱応力差によりチップ１の断面に生じたひび割れやチップ１の剥離をいう。バーナー温度は９００°Ｃ及び９５０°Ｃとした。
【００４４】
試験結果を表１〜４に示す。表１は凸部１の直径Ｒ＝０．６（ｍｍ）のものについての試験結果であり、表２は凸部１の直径Ｒ＝０．８（ｍｍ）のものについての試験結果であり、表３は凸部１の直径Ｒ＝１．０（ｍｍ）のものについての試験結果であり、表４は凸部１の直径Ｒ＝１．２（ｍｍ）のものについての試験結果である。各表において、フランジ部１ｂの直径をＬとして、○はスケールの長さｂがＬ／３より小さいものであり、△は酸化スケールの長さｂがＬ／３以上、Ｌ／２より小さいものであり、×は酸化スケールの長さｂがＬ／２以上のものである。
【００４５】
【表１】
2008034393.tif 000003
【００４６】
【表２】
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【００４７】
【表３】
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【００４８】
【表４】
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【００４９】
表１〜４により、溶け深さａがＤ／５以上であれば試験結果が全て○であり、スケールの長さｂがＬ／３より小さい。この試験結果より、溶融部３の溶け深さａがＤ／５以上であれば、電極母材とチップ１との接合強度を確実に確保することができることがわかる。
【００５０】
なお、実施形態の製造方法では、例えば、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、様々な形状のチップ７１〜７３を採用することもできる。図１０（ａ）に示すチップ７１は凸部７１ａがテーパ面を有するものである。図１０（ｂ）に示すチップ７２はフランジ部７２ｂがテーパ面を有するものである。図１０（ｃ）に示すチップ７３は凸部７３ａがテーパ面を有し、凸部７３ａの底面７３ｃの径とフランジ部７２ｂの径とが一致しているものである。このようなチップ７１〜７３であっても、本発明の効果を奏することができる。
【００５１】
また、実施形態の製造方法では、凸部、フランジ部ともに円形形状をしているが、これに限らず、多角形（例えば三角形、四角形）のチップを使用してもよい。また、凸部とフランジ部とが同一形状でなくてもよい。
【００５２】
また、実施形態の製造方法では、中心電極、接地電極の電極母材がInconel（登録商標）であるが、これに限定されず、Ｎｉ又はＮｉ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金等でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明はスパークプラグに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態に係り、スパークプラグの製造方法の工程図である。
【図２】実施形態に係り、チップの側面図である。
【図３】実施形態に係り、抵抗溶接時の中間部材の側面図である。
【図４】実施形態に係り、抵抗溶接時のチップ及び中間部材の側面図である。
【図５】実施形態に係り、レーザ溶接時のチップ及び中間部材の側面図である。
【図６】実施形態に係り、レーザ溶接後の中心電極又は接地電極の断面図である。
【図７】実施形態に係り、スパークプラグの一部拡大側面図である。
【図８】実施形態に係り、スパークプラグの一部拡大側面図である。
【図９】実施形態に係り、スパークプラグの一部断面の側面図である。
【図１０】実施形態に係り、他のチップの側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
６０…主体金具
６２…絶縁体
３０…中心電極
４０…接地電極
１…チップ
１ａ…凸部
１ｂ…フランジ部
２…中間部材
３…溶融部
３２、４２…接合面
Ｓ１０…第１工程
Ｓ２０…第２工程
Ｓ３０…第３工程
【図１】
2008034393.tif 000007
【図２】
2008034393.tif 000008
【図３】
2008034393.tif 000009
【図４】
2008034393.tif 000010
【図５】
2008034393.tif 000011
【図６】
2008034393.tif 000012
【図７】
2008034393.tif 000013
【図８】
2008034393.tif 000014
【図９】
2008034393.tif 000015
【図１０】
2008034393.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月12日(2007.10.12)
【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】
筒状の主体金具と、該主体金具の軸方向に延在し、両端を該主体金具の両端から突出させて該主体金具内に固定された筒状の絶縁体と、該主体金具の軸方向に延在し、先端を該絶縁体の先端から突出させて後端が該絶縁体内に固定された中心電極と、該主体金具に一端が固定され、他端部と該中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とからなり、該接地電極は電極母材と該放電ギャップを形成する位置に耐火花消耗材からなるチップとを有するスパークプラグにおいて、
前記チップは、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなり、前記接地電極における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面には、該フランジ部の該凸部とは反対側の他面が抵抗溶接により仮止めされ、かつ該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該フランジ部がレーザにより溶接されて、該溶融部が略均一に該チップの全周に形成されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記溶融部は前記チップの成分を２０〜８０質量％含有する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】
前記溶融部は前記チップの成分を３０〜６０質量％含有することを特徴とする請求項２記載のスパークプラグ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明はスパークプラグに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、電極母材とチップとの接合強度を確実に確保することのできるスパークプラグを提供することを解決すべき課題としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明のスパークプラグは、筒状の主体金具と、該主体金具の軸方向に延在し、両端を該主体金具の両端から突出させて該主体金具内に固定された筒状の絶縁体と、該主体金具の軸方向に延在し、先端を該絶縁体の先端から突出させて後端が該絶縁体内に固定された中心電極と、該主体金具に一端が固定され、他端部と該中心電極との間に放電ギャップを形成する接地電極とからなり、該接地電極は電極母材と該放電ギャップを形成する位置に耐火花消耗材からなるチップとを有するスパークプラグにおいて、
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
前記チップは、フランジ部と、該フランジ部の一面から突出する凸部とからなり、前記接地電極における前記電極母材の前記放電ギャップ側の接合面には、該フランジ部の該凸部とは反対側の他面が抵抗溶接により仮止めされ、かつ該凸部の側面を構成する母線の仮想延長線と該フランジ部の該他面との交点より該他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在するように該フランジ部がレーザにより溶接されて、該溶融部が略均一に該チップの全周に形成されていることを特徴とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明のスパークプラグでは、チップがフランジ部と凸部とからなり、レーザ溶接により、凸部の側面を構成する母線の仮想延長線とフランジ部の他面との交点より他面上の内側を通り前記電極母材と前記チップとに溶融部が存在し、溶融部が略均一にチップの全周に形成されている。そのため、フランジ部の中心部近傍において溶融部の存在しない部分が広範囲に存在することがない。こうして、電極母材の接合面にフランジ部が確実に接合されるため、電極母材とチップとの接合強度を確保することができ、スパークプラグの耐久性を長期に亘って維持することが可能となる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
以下、本発明のスパークプラグを具体化した実施形態及び試験を図面１〜１０を参照しつつ説明する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
続いて、図４に示すように、中心電極３０に仮止めした中間部材２上にチップ１のフランジ部１ｂを配置する。そして、フランジ部１ｂの一面１ｃ上に第２電気抵抗溶接機５１を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電する。なお、第２電気抵抗溶接機５１はチップ１の先端面に接触しない構造になっている。これにより、チップ１の先端面が抵抗溶接による影響を受けないようにしている。そして、中間部材２にフランジ部１ｂの他面１ｄを抵抗溶接により仮止めする。こうして、中心電極３０に中間部材２とチップ１とが仮止される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
次に、図１に示す第３工程Ｓ３０では、図５の矢印で示すようにレーザを照射し、中心電極３０の接合面３２にチップ１のフランジ部１ｂを溶接する。この際、図６に示すように、円柱状の凸部１ａの側面上に延び、凸部１ａの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部１ｂの他面１ｄとの交点間の最大距離をＤとし、交点から溶融部３の他面１ｄ上の最深部までの距離をａとすると、ａの大きさがＤ／５以上になるようにする。そして、電極母材とチップ１とに溶融部３が存在するようにする。これにより、溶融部３はチップ１の成分を３０〜６０質量％含有する。なお、この実施形態では、Ｄと凸部１の直径Ｒとは一致する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
続いて、図４に示すように、接地電極４０に仮止めした中間部材２上にチップ１のフランジ部１ｂを配置する。そして、フランジ部１ｂの一面１ｃ上に第２電気抵抗溶接機５１を設け、所定の加圧力の下、所定の電流を通電することにより、中間部材２にフランジ部１ｂの他面１ｄを抵抗溶接により仮止めする。こうして、接地電極４０にも中間部材２とチップ１とが仮止される。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
次に、図１に示す第５工程Ｓ５０では、図５の矢印で示すようにレーザを照射し、接地電極４０の接合面４２にチップ１のフランジ部１ｂを溶接する。この際、図６に示すように、円柱状の凸部１ａの側面上に延び、凸部１ａの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部１ｂの他面１ｄとの交点間の最大距離をＤとし、交点から溶融部３の他面１ｄ上の最深部までの距離をａとすると、ａの大きさがＤ／５以上になるようにする。そして、電極母材とチップ１とに溶融部３が存在し、溶融部３が略均一にチップ１の全周に形成されるようにする。これにより、溶融部３はチップ１の成分を３０〜６０質量％含有する。なお、この実施形態では、Ｄは凸部１の直径Ｒと一致する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
このスパークプラグでは、チップ１がフランジ部１ｂと凸部１ａとからなり、レーザ溶接により、円柱状の凸部１ａの側面上に延び、凸部１ａの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部１ｂの他面１ｄとの交点より他面１ｄ上の内側を通り電極母材とチップ１とに溶融部３が存在し、溶融部３が略均一にチップ１の全周に形成されている。そのため、フランジ部１ｂの中心部近傍において溶融部３の存在しない部分が広範囲に存在することがない。こうして、電極母材の接合面３２、４２にフランジ部１ｂが確実に接合されるため、電極母材とチップ１との接合強度を確保することができ、スパークプラグの耐久性を長期に亘って維持することが可能となる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
（試験）
実施形態のスパークプラグについての効果を確認する試験を行った。まず、実施形態と同様の合金であり、同様の形状をしたチップ１及び中間部材２を製作した。ただし、チップ１として、図６に示すように、円柱状の凸部１ａの側面上に延び、凸部１ａの中心軸と同一平面を構成し得る線である母線の仮想延長線と、フランジ部１ｂの他面１ｄとの交点間の最大距離をＤ（凸部１の直径Ｒと同じ。以下、「凸部１の直径Ｒ」という。）とし、Ｄ＝０．６（ｍｍ）、０．８（ｍｍ）、１．０（ｍｍ）、１．２（ｍｍ）の４種類のものを製作した。また、フランジ部１ｂの直径は各凸部１の直径Ｒより０．４ｍｍ大きい。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
なお、実施形態では、例えば、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、様々な形状のチップ７１〜７３を採用することもできる。図１０（ａ）に示すチップ７１は凸部７１ａがテーパ面を有するものである。図１０（ｂ）に示すチップ７２はフランジ部７２ｂがテーパ面を有するものである。図１０（ｃ）に示すチップ７３は凸部７３ａがテーパ面を有し、凸部７３ａの底面７３ｃの径とフランジ部７２ｂの径とが一致しているものである。このようなチップ７１〜７３であっても、本発明の効果を奏することができる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
また、実施形態では、凸部、フランジ部ともに円形形状をしているが、これに限らず、多角形（例えば三角形、四角形）のチップを使用してもよい。また、凸部とフランジ部とが同一形状でなくてもよい。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
また、実施形態では、中心電極、接地電極の電極母材がInconel（登録商標）であるが、これに限定されず、Ｎｉ又はＮｉ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金等でもよい。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2008034393.tif 000017