(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延在する棒状の中心電極と、
軸孔を備え、自身の先端面から前記中心電極の先端を突出させた状態で前記軸孔に当該中心電極を保持する筒状の絶縁碍子と、
前記絶縁碍子を保持する主体金具と、
一端が前記主体金具の先端面に接合され、この一端から他端へ向かって伸び、円形の断面形状を有する接地電極と、
当該接地電極の前記中心電極を臨む内側面に接合される柱状の貴金属チップと、
を備えたスパークプラグであって、
前記接地電極を自身の延伸方向の他端側からみたときに、
前記接地電極の外郭線を、
前記貴金属チップの外周面のうち最も接地電極寄りの部位を通り、当該貴金属チップの柱軸に平行な２直線によって区切られ、
当該区切られた内側面のうち前記２直線間を区画Ａ、当該区画Ａを除く区画を区画Ｂとして、
前記区画Ａの内側面の曲率半径ＲＡと前記区画Ｂの内側面の曲率半径ＲＢとが、ＲＡ＞ＲＢの関係を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記中心電極の先端と前記接地電極に接合される貴金属チップとによって形成される火花放電間隙Ｇと、
前記中心電極の先端と前記接地電極のうち最も中心電極寄りの部位との間隙Ｈとが、
０．５ｍｍ≦Ｈ−Ｇ≦１．０ｍｍ
の関係を満たす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】
円柱状の接地電極の一側面に柱状の貴金属チップがレーザー溶接されてなるスパークプラグの製造方法であって、
前記貴金属チップを前記接地電極の一側面に抵抗溶接によって仮止めして、前記貴金属チップを前記接地電極の一側面に対して位置決めする工程と、
前記仮止め後に前記貴金属チップと前記接地電極との接合面に対し全周からレーザー溶接して固着する工程と、
を有し、さらに、
前記貴金属チップの周方向における前記接地電極との位置決め状態に応じてレーザーの照射角度若しくは照射位置を変更して溶接を行う工程と、
を有することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項４】
円柱状の接地電極の一側面に柱状の貴金属チップがレーザー溶接されてなるスパークプラグの製造方法であって、
前記貴金属チップを前記接地電極の一側面に抵抗溶接によって仮止めして、前記貴金属チップを前記接地電極の一側面に対して位置決めする工程と、
前記仮止め後に前記貴金属チップと前記接地電極との接合面に対し全周からレーザー溶接して固着する工程と、
を有し、さらに、
前記貴金属チップの周方向における前記接地電極との位置決め状態に応じてレーザーの照射出力を変更して溶接を行う工程と、
を有することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項５】
円柱状の接地電極の一側面に柱状の貴金属チップがレーザー溶接されてなるスパークプラグの製造方法であって、
前記貴金属チップを前記接地電極の一側面に抵抗溶接によって仮止めする抵抗溶接工程と、
前記仮止め後に前記貴金属チップと前記接地電極との接合面に対し全周からレーザー溶接して固着する工程と、
を有し、さらに、
前記抵抗溶接工程による前記貴金属チップの接合状態を取得する状態取得工程と、
前記状態取得工程によって得られた貴金属チップの周方向における前記接地電極との接合状態に基づいてレーザーの照射角度、照射位置または照射出力の少なくともいずれかを変更しつつレーザー溶接を行う工程と、
を有することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項６】
前記レーザー溶接における前記貴金属チップの柱軸に対するレーザーの照射角度は、前記貴金属チップのうち前記接地電極の延伸方向の他端側位置に照射されるレーザーの照射角度よりも、前記貴金属チップのうち前記接地電極の延伸方向の他端側位置に対して前記貴金属チップの柱軸の周方向に９０°及び２７０°ずれた位置に照射されるレーザーの照射角度の方が大きいことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項７】
前記レーザー溶接におけるレーザーの照射出力は、前記貴金属チップのうち前記接地電極の延伸方向の他端側位置に照射されるレーザーの照射出力よりも、前記貴金属チップのうち前記接地電極の延伸方向の他端側位置に対して前記貴金属チップの柱軸の周方向に９０°及び２７０°ずれた位置に照射されるレーザーの照射出力の方が大きいことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に取り付けられて使用されるスパークプラグに関し、特に優れた火炎成長性を実現するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは内燃機関の燃焼室に中心電極、接地電極を露出させ、両電極間を火花放電間隙として火花放電を行い、機関燃焼の着火装置として用いられている。従来から、スパークプラグの長寿命化を実現するため火花放電の起点となるいずれか一方の、または両方の電極の先端部に耐火花消耗性や耐高温酸化性（以下、耐火花消耗性と耐高温酸化性とを併せて耐久性ともいう。）に優れる貴金属合金製のチップ（以下、単に貴金属チップともいう。）が接合されるものがある（例えば、特許文献１参照）。このように耐久性に優れた貴金属チップを使用することによって火花放電の起点となる貴金属チップを径小とすることができるため、長寿命化のみならず、そのチップを極細とすることによって着火した混合気である火炎の広がり（以下、単に火炎成長性ともいう。）を阻害しない構成をも実現することができる（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
ところで、こうした火炎成長性を向上させる手段として極細の貴金属チップを用いる以前から様々な工夫がなされている。というのも、スパークプラグは主体金具に形成された雄ねじを内燃機関に形成された雌ねじに取り付けて使用されるが、その取り付け時に接地電極の方向性を考慮して取り付けることは非常に困難である。そのため、混合気がスパークプラグの周囲から火花放電の発生箇所へ向かうとき、及び混合気が着火して火炎が成長するときに接地電極の存在のため混合気の動きや火炎の成長を阻害してしまい、燃焼効率が低下してしまう問題があるためである。
【０００４】
このような問題を解決するために、例えば特許文献３に記載されるような接地電極の断面形状を円形とする構成（以下、単に丸接地電極ともいう。）がある。このような構成とすることによって、混合気の流れが接地電極によって妨げられて気流が接地電極から剥離してしまうことを回避できたり、成長過程の火炎が接地電極に接触することによって熱が引かれてしまい、火炎の成長が低下してしまうことを回避することが可能となるためである。
【特許文献１】特開平８−３３９８８０号公報
【特許文献２】特開２００２−３１３５２４号公報
【特許文献３】特開平１１−１２１１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、長寿命や着火性能向上のために極細の貴金属チップを備えるとともにより優れる火炎成長性を実現するために丸接地電極に極細の貴金属チップを接合する構成を検討する。しかしながら、上下端に平坦面を有する柱状の貴金属チップと弧状面を有する丸接地電極との接合を強固なものすることは容易ではない。例えば抵抗溶接によって接合することを検討すると、柱状のチップの底面（接地電極に接合される側の端面）のうち、中心寄り部位のみが接地電極と接触するため、中心から離間した部位には電流が流れず、貴金属チップの中心寄り部位のみが接合された、いわゆる"浮いた状態"で溶接されることとなってしまう。一方、レーザー溶接を行うことを検討すると、平坦面である貴金属チップの底面に対して所定の曲率半径を有する丸接地電極の側面は貴金属チップの中心寄りの部位のみが接触し、中心から離間した部位は丸接地電極の側面からも離間してしまうため、レーザーを照射しても丸接地電極と貴金属チップとの溶け込みが弱く、やはり強固な接合とすることは困難であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、丸接地電極に対して貴金属チップが強固に接合されたスパークプラグを提供すること、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の第１の構成のスパークプラグは、
軸線方向に延在する棒状の中心電極と、
軸孔を備え、自身の先端面から前記中心電極の先端を突出させた状態で前記軸孔に当該中心電極を保持する筒状の絶縁碍子と、
前記絶縁碍子を保持する主体金具と、
一端が前記主体金具の先端面に接合され、この一端から他端へ向かって伸び、円形の断面形状を有する接地電極と、
当該接地電極の前記中心電極を臨む側面に接合される柱状の貴金属チップと、
を備えたスパークプラグであって、
前記接地電極を自身の延伸方向の他端側からみたときに、
前記接地電極の外郭線を、
前記貴金属チップのうち、最も接地電極寄りの部位を通る当該貴金属チップの柱軸に平行な２直線と交差する交点２点間で区切り、その交点２点間距離の小なる区画を区画Ａ、当該区画Ａを除く区画を区画Ｂとしたとき、
前記区画Ａの曲率半径ＲＡと前記区画Ｂの曲率半径ＲＢとが、ＲＡ＞ＲＢの関係を満たすことを特徴としている。
【０００８】
上記構成のように、丸接地電極の側面のうち、貴金属チップが接合される部位（上記区画Ａに相当する。）の曲率半径ＲＡを貴金属チップが接合されない部位（上記区画Ｂに相当する。）の曲率半径ＲＢよりも大きくすることによって次の効果が期待できる。それは、貴金属チップを押圧した際に、貴金属チップの底面と丸接地電極の側面とが接触する中心寄り部位の当接面積が大きくなる。このことにより、例えば抵抗溶接を行った際は抵抗溶接の初期に溶融する部位が従来に比較して大きくなるため溶接性が改善され、"浮いた状態"で接合される不具合を低減することが可能となる。また、レーザー溶接を行う際も丸接地電極の側面と貴金属チップの底面とが離間してしまう距離を低減できるため、より安定した接合が可能となる。
【０００９】
ところで、貴金属チップの脱落の危険性に関しては次のように考えることができる。
丸接地電極は従来から使用されている断面が略矩形の接地電極と異なり、電界が集中しやすいエッジ部分が存在しない。そのため、丸接地電極の周囲には電界傾度が急峻となる部分が少ない。本来、中心電極の先端と丸接地電極に接合された貴金属チップとの間で火花放電は行われるが、略矩形の接地電極のようにエッジが存在しないため、火花放電が丸接地電極を回り込むように中心電極の略反対側で行われたりすることがある。また、貴金属チップと丸接地電極の母材との溶融部は仕事関数が低いために放電が行われやすく、この部分に対して行われたりすることがある。特に、この後者の火花放電が繰り返し行われると、貴金属チップを固着している部分が消耗して減少してしまい接合強度が低下するおそれがある。すると、エンジンの燃焼に伴い発生する熱が貴金属チップから十分に引かれることがなくなったり、ひいてはエンジンの振動によって貴金属チップが接地電極から剥離してしまい、燃焼室内に脱落してしまうおそれすら生じかねない。
【００１０】
そこで、このような危険性を回避するためには、本発明の第２の構成である次の構成を
採用することが望ましい。それは、
前記中心電極の先端と前記接地電極に接合される貴金属チップとによって形成される火花放電間隙Ｇと、
前記中心電極の先端と前記接地電極のうち最も中心電極寄りの部位との間隙Ｈとが、
０．５ｍｍ≦Ｈ−Ｇ≦１．０ｍｍ
の関係を満たすことである。
【００１１】
上記構成を備えることにより、火花放電が中心電極の反対側の部分で行われてしまうことや丸接地電極と貴金属チップとの溶融部に対して行われてしまう確率を低減させることが可能となる。なお、この効果をより顕著に得るためには、貴金属チップの丸接地電極との接合面に対する中心電極への突き出し量を０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００１２】
また、上記の構成を備えるスパークプラグを製造する方法としては、
円柱状の接地電極の一側面に柱状の貴金属チップがレーザー溶接されてなるスパークプラグの製造方法であって、
前記貴金属チップを前記接地電極の一側面に抵抗溶接によって仮止めして、前記貴金属チップを前記接地電極の一側面に対して位置決めする工程と、
前記仮止め後に前記貴金属チップと前記接地電極との接合面に対し全周からレーザー溶接して固着する工程と、
を有し、さらに、
前記貴金属チップの周方向における前記接地電極との位置決め状態に応じてレーザーの照射角度若しくは照射位置を変更して溶接を行う工程と、
を有するように製造するとよい。このように製造することによって、丸接地電極の側面という極めて不安定な箇所に対して平面状の底面を有する貴金属チップを安定して固着させることが可能となる。
【００１３】
また、別の製造方法として、
円柱状の接地電極の一側面に柱状の貴金属チップがレーザー溶接されてなるスパークプラグの製造方法であって、
前記貴金属チップを前記接地電極の一側面に抵抗溶接によって仮止めして、前記貴金属チップを前記接地電極の一側面に対して位置決めする工程と、
前記仮止め後に前記貴金属チップと前記接地電極との接合面に対し全周からレーザー溶接して固着する工程と、
を有し、さらに、
前記貴金属チップの周方向における前記接地電極との位置決め状態に応じてレーザーの照射出力を変更して溶接を行う工程と、
を有するように製造してもよい。
【００１４】
この貴金属チップを丸接地電極に対して位置決めをする方法は上記の抵抗溶接による仮止めがよいが、位置決め治具を用いてもよく、丸接地電極に対して溶接が完了するまでの間、位置ズレが生じなければよい。
【００１５】
上記「位置決め状態」について詳細に説明する。
図４に丸接地電極４０に対して位置決めする様子を示す。図４（ａ）は丸接地電極４０の延伸方向の他端側（紙面表側）からみた溶接を行う直線の図であり、図４（ｂ）は（ａ）の円Ｃで囲んだ部分を拡大し、説明のため誇張して示す図である。なお、図４（ｂ）では一例として抵抗溶接による仮止めが行われた状態を示している。
【００１６】
この図４（ｂ）に示すように、抵抗溶接による仮止めを行った状態では貴金属チップ４３の中心寄り部位Ｍは丸接地電極４０に当接しているが、この中心寄り部位Ｍを除く部位Ｎ（以下、外周部位Ｎともいう。）は丸接地電極４０から距離Ｌの分、離間して"浮いた状態"となっている（なお、溶接ダレＷは微量であるが存在する。）。このように貴金属チップ４３の中心寄り部位Ｍが丸接地電極４０に接触し、外周部位Ｎが非接触である状態が上記「位置決め状態」の一例である。
【００１７】
さて、このような位置決め状態において上記製造方法を説明する。
図４（ｃ）に貴金属チップ４３を丸接地電極４０に溶接する工程を延伸方向に対して垂直な方向からみた図として示す。貴金属チップ４３は（ｂ）の位置決め状態での抵抗溶接によって仮止めされているため、貴金属チップ４３の底面４３２は丸接地電極４０の表面４０１に対して微量沈んだ状態にある。この状態に対してレーザービームＬＢを照射してレーザー溶接を行う。この説明図４（ｃ）では、貴金属チップ４３と丸接地電極４０とが仮止めによって接合された箇所からレーザービームＬＢを照射している。なお、このときのレーザービームＬＢの照射角度は貴金属チップ４３の柱軸Ｏ'に対してθ１である。
【００１８】
レーザービームＬＢは仮止めによって接合された箇所から順次、貴金属チップ４３の周方向に行われ、（ｃ）の状態から約９０°進んだ状態では（ｄ）に示す状態となる。この（ｄ）の状態においてレーザービームＬＢの照射角度がθ１のままであると、貴金属チップ４３は"浮いた状態"にあるためにレーザービームＬＢが貴金属チップ４３と丸接地電極４０との当接界面に照射されない。そのために溶接の強度を十分に得ることができない。そこで、（ｄ）に示すようにレーザービームＬＢの照射角度をθ２のようにすることによって当接界面を照射することが可能となり、貴金属チップ４３を丸接地電極４０に対して強固に接合することが可能となる。このレーザー溶接の際のレーザービームＬＢの出力はθ１，θ２時ともにＥ１としている。
【００１９】
なお、レーザービームＬＢの照射角度θ１，θ２は突然切り替えるわけではなく、レーザービームＬＢの貴金属チップ４３への照射位置（回転角）に応じて随時変化するものである。その概念図を（ｅ）に示す。（ｅ）は横軸に貴金属チップ４３のレーザービームＬＢが照射される周方向位置を回転角で示し、縦軸に貴金属チップ４３の柱軸Ｏ'に対するレーザービームＬＢの照射角度θを示すものである。照射角度θはこの（ｅ）に示すように必ずしも正弦波形を描く必要はない。例えば、レーザービームＬＢの照射に先立ちＣＣＤカメラ等で位置決め状態を検知し、その検知状態に基づいて照射角度θにフィードバック制御すれば、照射角度θは正弦波形が歪んだ波形を描くことになる。もちろん、フィードバック制御を行うため接合状態はより精度の高い状態となりえる。
【００２０】
この照射角度θを変化させる概念をレーザービームＬＢの照射出力に置き換えたものが本発明の別の製造方法である。すなわち、照射角度は（ｃ）に示すようにθ１としておき、このときのレーザービームＬＢの照射出力をＥ１とする。レーザービームＬＢの照射位置が貴金属チップ４３の周方向へ約９０°進んだ状態（ｆ）では、その照射出力をＥ１より大なるＥ２とし、丸接地電極４０の表面まで溶融できる程度に大きくする方法である。照射出力をＥ２のように大きくしたことによって、貴金属チップ４３のみならず丸接地電極４０までもを溶融することが可能となるので、照射角度θを変えることなく貴金属チップ４３の溶接を行うことが可能となる。この照射出力の変化の概念図を（ｇ）に示す。（ｇ）は（ｅ）と同様に横軸に貴金属チップ４３のレーザービームＬＢが照射される周方向位置を回転角で示し、縦軸にレーザービームＬＢの照射出力を示すものである。
【００２１】
なお、上記の説明では照射角度、あるいは照射出力を変更して製造する例を示しているが、照射角度を一定としたままレーザービームが照射される位置を変化させてもよく、また照射角度を変えつつレーザービームが照射される位置を変更して溶接を行ってもよい。また、貴金属チップと丸接地電極とを溶接する手段は必ずしもいずれかひとつの方法しか行ってはならないわけではなく、それぞれを組み合わせて実施することも可能である。
【００２２】
さらに、上記のように照射角度や照射位置或いは照射出力を変化させながらレーザービームを照射する場合、貴金属チップの位置決めのために行う抵抗溶接工程による貴金属チップの接合状態を取得しておき、その状態に応じてレーザービームを照射する角度、位置、出力等を種々変化させながらレーザー溶接を行うことにより、より精度の高い接合状態を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１に本発明のスパークプラグ１００の全体図を示す。スパークプラグ１００は、概略、中心電極１０と、端子電極２０と、絶縁碍子３０と、接地電極４０及び主体金具５０とが組み合わされて構成される。以下、各部材について説明する。なお、図１においては図面下側を先端側、上側を後端側として説明する。
【００２４】
中心電極１０はインコネル６００（登録商標）をはじめとするＮｉ系合金を母材として、後端部に鍔部１１を有した略棒状に形成される。Ｎｉ系合金からなる母材の中心部には熱伝導性を向上させる目的でＣｕ合金が芯１２を構成している。また中心電極１０の先端にはＰｔやＩｒ等を含有する貴金属合金からなる耐久性に優れる内側チップ１３が接合される。この接合は本実施例においてはレーザービームを照射するとともに押圧する、いわゆるレーザー溶接によって行われている。
【００２５】
一方、主体金具５０が備える接地電極４０は、Ｎｉ系合金を母材として構成され、棒状に形成されて主体金具５０の先端に接合される。接地電極４０は先端部の一側面が中心電極１０に接合された内側チップ１３と火花放電間隙Ｇを形成するように略直角に折り曲げられる。この接地電極４０の先端部の一側面にも着火性、火炎成長性の向上や耐久性の向上を目的として中心電極１０と同様に貴金属合金からなる外側チップ４３が接合される。なお、この外側チップ４３が本発明の「貴金属チップ」に相当する。本発明の要点である接地電極４０の詳細な構成については後述する。
【００２６】
主体金具５０はＳ１５ＣやＳ２５Ｃ等の鉄系の金属部材やステンレス等の金属部材に塑性加工を施し略円筒形に形成され、切削等の仕上げを経てその概形が形成される。主体金具５０の外周面のうち先端側には図示しない内燃機関にスパークプラグ１００を取り付けるためのねじ部５１が転造される。このねじ部５１の後端側には内燃機関に取り付けたときにその外表面にガスケット４を介して燃焼室を気密に封止する座面を有する鍔部５２が形成されており、さらに鍔部５２の後端側には内燃機関へ取り付けるときにプラグレンチ等の工具が係合する例えば断面が六角形の工具係合部５３が形成されている。主体金具の工具係合部５３と鍔部５２との間には絶縁碍子３０を組み付けるときに座屈されるように薄肉に形成されている（なお、図１では座屈した後の形状を示している）。本実施例においては工具係合部５３の対辺寸法をＨＥＸ１４として構成している。
【００２７】
工具係合部５３の後端側はスパークプラグ１００の完成時に主体金具５０の最後端部となる加締め蓋６０が形成されるように薄肉の筒状に形成されている。主体金具５０の内孔５７はねじ部５１が形成された軸線Ｏ方向上の位置に小径孔５４が形成され、この小径孔５４のうちの先端側に径方向内向きに突出した棚部５５が形成されている。この小径孔５４に連なる後端側は鍔部５２の形成された軸線Ｏ方向上の位置を境に大径孔５６が後端まで形成されている。このように形成された主体金具５０の先端に接地電極４０が接合される。この接合は抵抗溶接によって行われ、溶接ダレを除去した後、接地電極４０と共に主体金具５０に亜鉛等のめっき処理が行われる。
【００２８】
絶縁碍子３０はアルミナや窒化アルミニウム等の絶縁セラミック粉末にバインダ等が混ぜられ、プレスによってその概形が形成され、砥石によって研削されて整形された後、焼成されることによって作製される。この絶縁碍子３０は略円筒形であり内部に軸孔３１が形成され、外表面の軸線Ｏ方向略中央には径方向外向きに突出した鍔状の中胴部３２が形成されている。この中胴部３２の先端側には先端向きの段部３３を有する先端側胴部３４が形成されている。一方、中胴部３２の後端側には略同一の外径を持つ後端側胴部３５が形成されている。なお、先端側胴部３４に形成された段部３３よりも先端側はスパークプラグ１００としての完成時には燃焼ガスに晒される脚長部３６を構成する。軸孔３１のうち、この脚長部３６の後端側には中心電極１０の鍔部１１を支持する支持段部３７が形成され、軸孔３１の内径は支持段部３７よりも先端側がその後端側よりも細く形成される。
【００２９】
絶縁碍子３０と中心電極１０、端子電極２０の組み付けについて説明する。絶縁碍子３０の軸孔３１へ中心電極１０をその先端が下方となるように挿入し、絶縁碍子３０の支持段部３７に中心電極１０の鍔部１１を係止させ、周知のようにガラス粉末と金属粉末とが混合調製されたガラスシール材やそれら原料粉末の混合比を変えて調製された抵抗材を充填する。充填したガラスシール材に軸状に形成された端子電極２０の脚部２１が埋設されるように絶縁碍子３０の後端から端子電極２０を挿入する。端子電極２０を挿入した状態で絶縁碍子３０を加熱炉へ投入し、所定の温度に加熱すると共に端子電極２０を押圧して所定の位置に位置決めする。この後、絶縁碍子３０は加熱炉から取り出されることによってガラスシール材、抵抗材が硬化し、それぞれがガラスシール５，５、抵抗体６となり、これらを介して中心電極１０と端子電極２０とが電気的に導通した状態で固着される。この工程は一般的にガラスシール工程と呼称される。なお、このガラスシール工程時に後端側胴部の外表面に形成する釉薬層の釉焼を同時に行ってもよい。
【００３０】
以上のように各部材は構成され、中心電極１０と端子電極２０とを備えた絶縁碍子３０と接地電極４０を備えた主体金具５０が、気密性向上のために板パッキン７、線パッキン８，８、タルク（滑石）９等を用いて周知の加締め工程によって加締め蓋６０を形成して、スパークプラグ１００は完成する。
【００３１】
さて、本発明の要点である接地電極４０の構成について詳述する。
接地電極４０は図２（ａ）に示すように略真円の円柱形状であり、外側チップ４３もまた略真円の円柱形状をなしている。接地電極４０のうち外側チップ４３が接合される部位及びその周囲は図２（ｂ）の拡大図に示すように外側チップ４３の幅よりも僅かに広く曲率半径が大なる区画Ａと、区画Ａを除いた曲率半径が小なる区画Ｂとに区分されており、区画Ｂの曲率半径が接地電極４０の半径と略一致する。なお、（ｂ）は説明のため接地電極４０の外郭線を誇張して示している。また、接地電極４０と外側チップ４３との接合後の状態について破線を用いて示している。
【００３２】
この図２（ｂ）を用いて本発明の区画Ａ，Ｂについて説明する。
区画Ａと区画Ｂとを区切る外側チップ４３の柱軸Ｏ'に平行な２直線（一点鎖線にて示す）は外側チップ４３の最も接地電極４０寄りの部位を通ればよく任意の区切りをしてよいが、この説明においては区切りの線を外側チップ４３の外周縁に一致させている。このように区切った区画Ａと区画Ｂのそれぞれの曲率半径ＲＡ，ＲＢを比較するとＲＡ＞ＲＢとなっている。このため、外側チップ４３に対する接地電極４０の接合面を略平坦なものとすることができるのでより強固な接合強度を得ることができる。
【００３３】
このように作製されたスパークプラグ１００の内側チップ１３と外側チップ４３とによって形成される火花放電間隙Ｇは１．１ｍｍ、内側チップ１３の先端と接地電極４０のうち最も中心電極１０寄りの部位との間隙Ｈは１．９ｍｍとなっており、Ｈ−Ｇ＝０．８ｍｍとなっている。この構成とすることによって、接地電極４０にて発生する火花放電の割合を減少することができ、外側チップ４３の脱落等の不具合が生じることのないスパークプラグを実現することが可能となる。
【００３４】
上記間隙Ｈは次の考察から決定されている。
ギャップＧを１．１ｍｍと固定し、中心電極１０に接合される内側チップ１３の先端と接地電極４０のうち最も中心電極１０寄りの部位との間隙Ｈを種々変更してＨ−Ｇが表１に示す関係を有するようにスパークプラグ１００をそれぞれ作成する。
【００３５】
作成したスパークプラグ１００について、０．４ＭＰａの大気圧条件下にて火花放電を１００発生じさせる机上火花放電試験を行い、そのときに、接地電極４０に接合される外側チップ４３ではなく接地電極４０母材や外側チップ４３を接合するための溶融部に放電してしまった回数をカウントし、その発生割合を飛火率として示す。
【００３６】
【表１】
0004693126.tif 000002
【００３７】
一方、上記同様にＨ−Ｇが次の表２に示す関係を有するように作成したスパークプラグ１００について、実車にて１６万ｋｍ走行後に相当する模擬試験を実施し、そのギャップ増加量を調べた。なお、使用したエンジンは２０００ｃｃ、４気筒エンジンである。
【００３８】
【表２】
0004693126.tif 000003
【００３９】
上記表１より、Ｈ−Ｇが０．５ｍｍ以上であれば、飛火率が０％となる結果が得られたことからＨ−Ｇは０．５ｍｍが下限値として設定される。一方、貴金属チップ４３の消耗量に着目すると、Ｈ−Ｇが１ｍｍを超えると、具体的には１．２ｍｍのときにギャップ増加量が０．２ｍｍを超えてしまう。一般的に高耐久性仕様のスパークプラグとしては１０万キロ走行時にギャップ増加量が０．２ｍｍ以下であることが求められているため、ＨＧは１．０ｍｍが上限値として設定される。
【００４０】
次に外側チップ４３の接地電極４０に対する溶接工程について詳述する。
図３（ａ）は中心電極１０、端子電極２０を備えた絶縁碍子３０と接地電極４０が接合された主体金具５０とが組み付けられ、外側チップ４３となる貴金属チップが接合される前のスパークプラグ組付体１０１を示している。図３（ｂ）に示すように、接地電極４０の中心電極１０に臨む内面４０１に対して位置決めされた外側チップ４３は、溶接電極９０によって中心電極１０側の対向面４３１とは反対側の底面４３２が接地電極４０の内面４０１に対して押圧された状態で抵抗溶接されて仮止めが行われる（抵抗溶接工程）。この抵抗溶接工程時に、外側チップ４３は底面４３２及びその周囲の底部を除く部分が溶接電極９０によって保持されており、外側チップ４３が内面４０１に向けて押圧されることで外側チップ４３のうち溶接電極９０から露出した部分が鍔状に膨らむ（図３（ｃ），（ｄ））。
【００４１】
次に、図３（ｅ）に示すように、接地電極４０の延伸方向を開始位置０°として外側チップ４３の柱軸Ｏ'に対する照射角度θ１にて膨らんだ鍔部へのレーザービームＬＢの照射が行われる。レーザービームＬＢの照射位置が９０°進んだ状態では、図３（ｆ）に示すように柱軸Ｏ'に対する照射角度がθ２となり、さらに９０°進んだ１８０°の状態（図３（ｇ））では再び照射角度θ１となる。これを概念的に示したものが図４（ｅ）に相当する。なお、１８０°から２７０°及び３６０°へとレーザー溶接が進む過程も同様に照射角度θを変化させて溶接を行う。
【００４２】
このとき、照射回転角によってレーザービームＬＢの照射出力を変化させてもよく、その際の出力を照射位置に対して変化させた概念を示す図が図４（ｇ）である。また、このレーザー溶接を行う際は、スパークプラグ組付体１０１を保持する図示外のホルダを回転させて行っているが（図３（ｅ）〜（ｇ）では説明を明確なものとするため、視点を９０°ずつ変えた状態を描写している。）、このホルダは単に外側チップ４３の柱軸Ｏ'を中心として回転するのみではなく、柱軸Ｏ'が水平移動してレーザービームの照射される部位が描く軌跡が楕円となるようにしてもよいし、柱軸Ｏ'が傾くようにすることでレーザービームに対する照射角度を変化させてもよい。もちろん、レーザービーム照射治具（図示外）を可動式にしてもよいことは言うまでもない。また、外側チップ４３の底面４３２を鍔状に膨出させることなくレーザービームの照射角度、出力、位置を可変させてもよい。
【００４３】
以上のように作製されたスパークプラグ１００は、丸接地電極に対して貴金属チップが強固に接合され、耐消耗性、火炎成長性に優れたものとして実現される。
【００４４】
なお、本発明の実施例として、区画Ａの曲率半径ＲＡと区画Ｂの曲率半径ＲＢとの関係がＲＡ＞ＲＢとなる例を用いて説明したが、請求項に記載するとおり、ＲＡ＝ＲＢの関係となる、接地電極４０の外郭線が略真円を描くものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のスパークプラグ１００の全体図を示し、その一部断面図である。
【図２】接地電極４０を延伸方向の他端側からみたものであり、接合される外側チップ４３とともに示す説明図（ａ）とその拡大図（ｂ）である。
【図３】接地電極４０に外側チップ４３を接合する工程の説明図である。
【図４】接地電極４０に外側チップ４３を接合する際の位置決め状態及びその接合する工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
４０  接地電極
４３  外側（貴金属）チップ
５０  主体金具
１００  スパークプラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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