(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記接地電極の先端部に抵抗溶接によって接合され、自身の一端部が前記中心電極の先端部との間に間隙を形成する柱体の貴金属チップとを備えるスパークプラグであって、
前記貴金属チップの他端部には、前記接地電極のうち前記貴金属チップが接合される側の面である接合対象面よりも前記接地電極の内部側へと埋没する埋没部が設けられ、
前記接地電極と前記貴金属チップの他端面との接合部分の中心を通り、前記接地電極の中心軸に直交する断面において、
前記埋没部には、前記貴金属チップの一端部よりも幅の広い幅広部が形成されており、
前記貴金属チップのうち前記接合対象面と前記幅広部のうち幅が最大となる部位との間に位置する部位は、前記貴金属チップの一端側から他端側に向けて徐々に拡幅する形状、又は、前記貴金属チップの一端側から他端側に向けて徐々に拡幅する部位と幅が一定の部位とを有する形状とされ、
前記貴金属チップの一端面と他端面とを結ぶ両側面のうち、前記幅広部から前記接合対象面の外形線を前記貴金属チップ側に延長した延長線との交点までの部位は、前記貴金属チップと前記接地電極とが溶け合ってなる溶融部、及び、前記接地電極母材のうち少なくとも一方で覆われており、
前記貴金属チップの中心軸に沿った前記貴金属チップの厚さをｔ１（ｍｍ）とし、前記貴金属チップの中心軸に沿った前記接合対象面からの前記貴金属チップの埋没量をｔ２（ｍｍ）としたとき、
０．２５≦ｔ２／ｔ１
を満たし、
前記貴金属チップは、自身と前記接地電極とが溶け合ってなる溶融部により前記接地電極に接合されており、
前記断面において、
前記溶融部は、前記貴金属チップの一端面と他端面とを結ぶ両側面のうち少なくとも一方の側面と当該一方の側面側に位置する前記接地電極とに接触するとともに、前記一方の側面側に位置する前記接地電極の接合対象面にも接触することを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記断面において、
前記貴金属チップの一端面と他端面とを結ぶ両側面のうち一方の側面と、前記接合対象面の外形線を前記貴金属チップ側に延長した延長線との交点を基準とした、前記貴金属チップの一方の側面側に位置する前記幅広部の前記貴金属チップの中心軸と直交する方向に沿った突出長をα（ｍｍ）とし、
前記貴金属チップの他方の側面と、前記接合対象面の外形線を前記貴金属チップ側に延長した延長線との交点を基準とした、前記貴金属チップの他方の側面側に位置する前記幅広部の前記貴金属チップの中心軸と直交する方向に沿った突出長をβ（ｍｍ）とし、
前記突出長α及び前記突出長βのうち、大きい方の突出長をｘ（ｍｍ）とし、
前記貴金属チップの中心軸と直交する方向に沿った前記幅広部のうち幅が最大となる部位の幅をＷ１（ｍｍ）としたとき、
ｘ≧Ｗ１×０．０２
を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記断面において、
前記溶融部は、前記接合対象面よりも前記接地電極の内部側へと入り込んで形成され、
前記接合対象面から前記溶融部のうち前記接地電極の内部側へと最も入り込んだ部位までの前記貴金属チップの中心軸に沿った距離をｄ１（ｍｍ）としたとき、
ｄ１≧０．０６
を満たす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】
前記断面において、
前記溶融部のうち前記接合対象面よりも前記接地電極の内部側へと入り込んだ部位の前記貴金属チップの中心軸と直交する方向に沿った最大幅をＹ（ｍｍ）としたとき、
０．１７≦Ｙ≦０．２７
を満たすことを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記断面において、
前記溶融部は、前記貴金属チップの一方の側面と当該一方の側面側に位置する前記接地電極とに接触するとともに、前記一方の側面側に位置する前記接地電極の接合対象面にも接触し、前記貴金属チップの他方の側面と当該他方の側面側に位置する前記接地電極とに接触するとともに、前記他方の側面側に位置する前記接地電極の接合対象面にも接触することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記断面において、
前記溶融部のうち前記貴金属チップの一方の側面と接触する部位の前記貴金属チップの中心軸に沿った距離と、前記溶融部のうち前記貴金属チップの他方の側面と接触する部位の前記貴金属チップの中心軸に沿った距離とのうち、長い方の距離をｄ２（ｍｍ）としたとき、
ｄ２≧０．２０
を満たすことを特徴とする請求項５に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記断面において、
前記貴金属チップの中心軸に沿った、前記接合対象面からの前記溶融部の最大突出長をｄ３（ｍｍ）としたとき、
ｄ３≦ｔ１−ｔ２
を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項８】
前記貴金属チップは、自身と前記接地電極とが溶け合ってなる溶融部により前記接地電極に接合されており、
前記貴金属チップの一端面側から見たとき、
前記接地電極の長手方向に沿った、前記接地電極と前記貴金属チップの他端面との接合部分に対応する範囲内において、前記接地電極の長手方向に沿った前記溶融部の長さが、前記接地電極の長手方向に沿った前記接合部分の長さの半分以上とされることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項９】
前記断面において、
前記貴金属チップの他端面は、前記接地電極の内部側に向けて凸な湾曲形状とされることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項１０】
前記貴金属チップは、前記接地電極の先端面から突出していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項１１】
ｔ２／ｔ１≦０．７０
を満たすことを特徴とする請求項１０に記載のスパークプラグ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極に前記貴金属チップを接合する接合工程を含み、
前記接合工程においては、
自身の中心軸を含む断面において断面矩形状をなす貴金属チップを前記接地電極に載置した上で、前記貴金属チップを前記接地電極側へと加圧しつつ前記貴金属チップに通電することにより、前記接地電極に埋没する埋没部と前記貴金属チップの一端部よりも幅の広い幅広部とを前記貴金属チップに形成しつつ、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とする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、内燃機関等に使用されるスパークプラグ、及び、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等の燃焼装置に使用されるスパークプラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、中心電極の外周に設けられる絶縁体と、絶縁体の外側に組付けられる筒状の主体金具と、基端部が主体金具の先端部に接合される接地電極とを備える。接地電極は、その先端部が中心電極の先端部と対向するように、自身の略中間部分が曲げ返して配置され、これにより中心電極の先端部及び接地電極の先端部の間に火花放電間隙が形成される。
【０００３】
また、接地電極の先端部のうち、火花放電間隙を形成する部位に貴金属チップを設け、耐消耗性や着火性の向上を図る技術が知られている。一般に貴金属チップは、例えば、抵抗溶接等により接地電極に対して自身の端面が接合されることで設けられる。
【０００４】
ところで、接地電極は燃焼室の中心側へと突き出して配置されるため、高温となりやすく、接地電極に接合される貴金属チップは一層高温となりやすい。さらに、近年の高出力、高圧縮エンジンにおいては、燃焼室内がより一層高温となり、また、エンジンの動作に伴い接地電極及び貴金属チップに対して加わる振動もより大きなものとなりやすい。そのため、接地電極と貴金属チップとの接合部分において酸化スケールが急速に進展してしまったり、振動等に伴い大きな衝撃が加わったりすることで接地電極から貴金属チップが脱落してしまうことが懸念される。
【０００５】
そこで、貴金属チップの脱落を防止すべく、貴金属チップの端部を接地電極に対して埋没させるとともに、貴金属チップの埋没部分に、鍔状の突出部や他の埋没部分と比較して小径の括れ部を設けることで、接地電極に対する貴金属チップの接合強度の向上を図る手法が提案されている（例えば、特許文献１，２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８４０１２号公報
【特許文献２】特開２００４−７９５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記手法では、貴金属チップを接地電極に埋没させる際に、突出部や括れ部の存在により、貴金属チップの側面と接地電極との間に隙間が形成されてしまいやすい。従って、貴金属チップと接地電極との接触面積を十分に確保することができず、接合強度を十分に向上させることができないおそれがある。また、貴金属チップと接地電極との間に隙間が形成されてしまうと、両者の接合部分に酸素が侵入しやすくなってしまい、接合部分における酸化スケールの急速な進展、ひいては接合強度の急速な低下が懸念される。さらに、隙間内に空気が残存してしまうと、使用時の高温下において、残存した空気が膨張してしまい、接合部分の破損を招いてしまうおそれもある。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、接地電極に対する貴金属チップの接合強度を飛躍的に向上させることができ、貴金属チップの脱落を効果的に防止することが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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【００１０】
構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記接地電極の先端部に抵抗溶接によって接合され、自身の一端部が前記中心電極の先端部との間に間隙を形成する柱体の貴金属チップとを備えるスパークプラグであって、
前記貴金属チップの他端部には、前記接地電極のうち前記貴金属チップが接合される側の面である接合対象面よりも前記接地電極の内部側へと埋没する埋没部が設けられ、
前記接地電極と前記貴金属チップの他端面との接合部分の中心を通り、前記接地電極の中心軸に直交する断面において、
前記埋没部には、前記貴金属チップの一端部よりも幅の広い幅広部が形成されており、
前記貴金属チップのうち前記接合対象面と前記幅広部のうち幅が最大となる部位との間に位置する部位は、前記貴金属チップの一端側から他端側に向けて徐々に拡幅する形状、又は、前記貴金属チップの一端側から他端側に向けて徐々に拡幅する部位と幅が一定の部位とを有する形状とされ、
前記貴金属チップの一端面と他端面とを結ぶ両側面のうち、前記幅広部から前記接合対象面の外形線を前記貴金属チップ側に延長した延長線との交点までの部位は、前記貴金属チップと前記接地電極とが溶け合ってなる溶融部、及び、前記接地電極母材のうち少なくとも一方で覆われており、
前記貴金属チップの中心軸に沿った前記貴金属チップの厚さをｔ１（ｍｍ）とし、前記貴金属チップの中心軸に沿った前記接合対象面からの前記貴金属チップの埋没量をｔ２（ｍｍ）としたとき、
０．２５≦ｔ２／ｔ１
を満たし、
前記貴金属チップは、自身と前記接地電極とが溶け合ってなる溶融部により前記接地電極に接合されており、
前記断面において、
前記溶融部は、前記貴金属チップの一端面と他端面とを結ぶ両側面のうち少なくとも一方の側面と当該一方の側面側に位置する前記接地電極とに接触するとともに、前記一方の側面側に位置する前記接地電極の接合対象面にも接触することを特徴とする。
【００１１】
尚、「接合対象面」とあるのは、貴金属チップの接合される接地電極の面のうち、貴金属チップの埋没や溶融部の形成に伴う形状変化等が生じていない箇所をいう。また、「接地電極と貴金属チップの他端面との接合部分の中心」とあるのは、両者の接合面の重心を意味する。
【００１２】
上記構成１によれば、貴金属チップのうち接地電極の接合対象面と幅広部のうち幅が最大となる部位との間に位置する部位は、貴金属チップの一端側から他端側に向けて徐々に拡幅する形状、又は、貴金属チップの一端側から他端側に向けて徐々に拡幅する部位と幅が一定の部位とを有する形状とされている。従って、貴金属チップを接地電極に埋没させる際に、貴金属チップの側面と接地電極との間に隙間が形成されてしまうことを抑制でき、両者の接触面積を十分に確保することができる。また、隙間の形成を抑制できることで、貴金属チップと接地電極との接合部分に対する酸素の侵入抑制を図ることができる。
【００１３】
さらに、貴金属チップの接地電極に接合される部位のうち、接地電極の長手方向に沿った少なくとも中心位置において（つまり、接地電極と貴金属チップの他端面との接合部分の中心を通り、接地電極の中心軸に直交する断面において）、貴金属チップの一端部よりも幅の広い幅広部が形成されている。そして、前記断面において、貴金属チップの中心軸に沿った貴金属チップの厚さをｔ１（ｍｍ）とし、貴金属チップの中心軸に沿った接合対象面からの貴金属チップの埋没量をｔ２（ｍｍ）としたとき、０．２５≦ｔ２／ｔ１を満たすように構成されている。すなわち、上記構成１によれば、貴金属チップの幅広部が接地電極に係止される形となり、また、０．２５≦ｔ２／ｔ１を満たす程度に貴金属チップの埋没量が十分に大きくされることで、接地電極のうち幅広部に係止される部位が十分に厚肉となるように構成されている。そのため、接地電極に対する貴金属チップの係止力をより確実に増大させることができる。
【００１４】
加えて、上記構成１によれば、前記断面において、貴金属チップの両側面のうち、幅広部から、接合対象面の外形線を貴金属チップ側に延長した延長線と前記両側面との交点までの部位は、溶融部や接地電極の母材で覆われている。従って、貴金属チップと接地電極との間における隙間の形成抑制が図られることと相俟って、両者の間への酸素の侵入をより効果的に抑制することができる。
【００１５】
以上のように、上記構成１によれば、貴金属チップと接地電極との接触面積を十分に確保しつつ、接地電極に対する幅広部の係止力の増大を図ることで、接地電極に対する貴金属チップの接合強度を飛躍的に向上させることができる。また、貴金属チップと接地電極との間における隙間の形成抑制を図りつつ、貴金属チップの両側面と接地電極との間を接地電極の母材や溶融部で覆うことで、酸化スケールの進展を抑制でき、ひいては優れた接合強度を長期間に亘って維持することができる。その結果、貴金属チップの脱落を効果的に防止することができる。
また、貴金属チップの少なくとも一方の側面と接地電極（接合対象面）とに接触するようにして溶融部が形成されている。従って、貴金属チップと接地電極との接合部分に対する酸素の侵入をより確実に抑制することができ、接合強度を一層向上できる。
【００１６】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記断面において、
前記貴金属チップの一端面と他端面とを結ぶ両側面のうち一方の側面と、前記接合対象面の外形線を前記貴金属チップ側に延長した延長線との交点を基準とした、前記貴金属チップの一方の側面側に位置する前記幅広部の前記貴金属チップの中心軸と直交する方向に沿った突出長をα（ｍｍ）とし、
前記貴金属チップの他方の側面と、前記接合対象面の外形線を前記貴金属チップ側に延長した延長線との交点を基準とした、前記貴金属チップの他方の側面側に位置する前記幅広部の前記貴金属チップの中心軸と直交する方向に沿った突出長をβ（ｍｍ）とし、
前記突出長α及び前記突出長βのうち、大きい方の突出長をｘ（ｍｍ）とし、
前記貴金属チップの中心軸と直交する方向に沿った前記幅広部のうち幅が最大となる部位の幅をＷ１（ｍｍ）としたとき、
ｘ≧Ｗ１×０．０２
を満たすことを特徴とする。
【００１７】
上記構成２によれば、酸素が侵入する箇所（貴金属チップと溶融部や接地電極との境界部分）から、貴金属チップの他端面と接地電極との接合部分（貴金属チップと接地電極とを強固に接合するために特に重要な部分）まで距離を十分に大きく確保することができる。従って、前記接合部分に対する酸素の侵入を効果的に抑制することができ、貴金属チップの接合強度を一層向上させることができる。
【００１８】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記貴金属チップは、自身と前記接地電極とが溶け合ってなる溶融部により前記接地電極に接合されており、
前記断面において、
前記溶融部は、前記接合対象面よりも前記接地電極の内部側へと入り込んで形成され、
前記接合対象面から前記溶融部のうち前記接地電極の内部側へと最も入り込んだ部位までの前記貴金属チップの中心軸に沿った距離をｄ１（ｍｍ）としたとき、
ｄ１≧０．０６
を満たすことを特徴とする。
【００１９】
上記構成３によれば、貴金属チップと接地電極との接触部分が十分に厚肉な溶融部で覆われることとなる。従って、貴金属チップと接地電極との接合部分に対する酸素の侵入をより一層抑制することができ、接合強度を一層向上させることができる。
【００２０】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成３において、前記断面において、
前記溶融部のうち前記接合対象面よりも前記接地電極の内部側へと入り込んだ部位の前記貴金属チップの中心軸と直交する方向に沿った最大幅をＹ（ｍｍ）としたとき、
０．１７≦Ｙ≦０．２７
を満たすことを特徴とする。
【００２１】
上記構成４によれば、溶融部のうち接地電極の内部側へと入り込んだ部位の最大幅Ｙが０．１７ｍｍ以上とされており、貴金属チップと接地電極との接触部分が十分なボリュームを有する溶融部で覆われるように構成されている。従って、貴金属チップと接地電極との接合部分に対する酸素の侵入を一層確実に抑制することができ、接合強度の更なる向上を図ることができる。
【００２２】
一方で、溶融部のボリュームを過度に増大させてしまうと、中心電極と溶融部との間で火花放電が生じやすくなってしまう。従って、飛火位置が安定せず、貴金属チップを設けることによる着火性の向上効果が十分に発揮されないおそれがある。
【００２３】
この点、上記構成４によれば、最大幅Ｙが０．２７ｍｍ以下とされており、溶融部のボリュームの過大が防止されている。従って、中心電極と貴金属チップとの間でより確実に火花放電を生じさせることができ、貴金属チップを設けることによる着火性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【００２６】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、
前記断面において、
前記溶融部は、前記貴金属チップの一方の側面と当該一方の側面側に位置する前記接地電極とに接触するとともに、前記一方の側面側に位置する前記接地電極の接合対象面にも接触し、前記貴金属チップの他方の側面と当該他方の側面側に位置する前記接地電極とに接触するとともに、前記他方の側面側に位置する前記接地電極の接合対象面にも接触することを特徴とする。
【００２７】
上記構成５によれば、貴金属チップの両側面と接地電極（接合対象面）とに接触するようにして溶融部が形成されている。そのため、貴金属チップと接地電極との接合部分に対する酸素の侵入をより効果的に抑制することができ、接合強度をより一層向上させることができる。
【００２８】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成５において、前記断面において、
前記溶融部のうち前記貴金属チップの一方の側面と接触する部位の前記貴金属チップの中心軸に沿った距離と、前記溶融部のうち前記貴金属チップの他方の側面と接触する部位の前記貴金属チップの中心軸に沿った距離とのうち、長い方の距離をｄ２（ｍｍ）としたとき、
ｄ２≧０．２０
を満たすことを特徴とする。
【００２９】
上記構成６によれば、貴金属チップの側面と溶融部との接触面積が十分に大きなものとされる。従って、貴金属チップと接地電極との接合部分に対する酸素の侵入抑制をより確実に図ることができる。
【００３０】
構成７．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記断面において、
前記貴金属チップの中心軸に沿った、前記接合対象面からの前記溶融部の最大突出長をｄ３（ｍｍ）としたとき、
ｄ３≦ｔ１−ｔ２
を満たすことを特徴とする。
【００３１】
上記構成７によれば、最大突出長ｄ３が、接地電極の接合対象面からの貴金属チップの突出長（ｔ１−ｔ２）以下とされている。従って、中心電極と溶融部との間における火花放電の発生を一層抑制することができ、火花放電を中心電極と貴金属チップとの間で一層確実に生じさせることができる。その結果、貴金属チップを設けることによる着火性の向上効果を一層確実に発揮させることができる。
【００３２】
構成８．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記貴金属チップは、自身と前記接地電極とが溶け合ってなる溶融部により前記接地電極に接合されており、
前記貴金属チップの一端面側から見たとき、
前記接地電極の長手方向に沿った、前記接地電極と前記貴金属チップの他端面との接合部分に対応する範囲内において、前記接地電極の長手方向に沿った前記溶融部の長さが、前記接地電極の長手方向に沿った前記接合部分の長さの半分以上とされることを特徴とする。
【００３３】
上記構成８によれば、貴金属チップと接地電極との接触部分を覆うようにして、十分な長さを有する溶融部が形成されている。従って、両者の接合部分に対する酸素の侵入を一層効果的に抑制することができ、接合強度をさらに向上させることができる。
【００３４】
構成９．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至８のいずれかにおいて、前記断面において、
前記貴金属チップの他端面は、前記接地電極の内部側に向けて凸な湾曲形状とされることを特徴とする。
【００３５】
上記構成９によれば、貴金属チップと接地電極とを強固に接合するために特に重要である、貴金属チップの他端面と接地電極との接合部分の面積を増大させることができ、貴金属チップの接合強度を一層高めることができる。また、接合面積の増大が図られることで、接合部分に多少の酸化スケールが生じたとしても、接地電極に対する貴金属チップの接合強度はほとんど低下せず、優れた接合強度を維持することができる。
【００３６】
構成１０．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至９のいずれかにおいて、前記貴金属チップは、前記接地電極の先端面から突出していることを特徴とする。
【００３７】
上記構成１０によれば、接地電極の先端面から突出するようにして貴金属チップが設けられている。従って、中心電極と貴金属チップとの間に形成された間隙から接地電極がより遠ざかることとなり、接地電極の存在による火炎核の成長阻害を抑制することができる。その結果、着火性の更なる向上を図ることができる。
【００３８】
一方で、接地電極から突出するように貴金属チップを設けた場合には、使用時において貴金属チップがより高温となってしまうため、貴金属チップの脱落がより懸念されるが、上記構成１等を採用することで、当該懸念を払拭することができる。換言すれば、上記構成１等は、着火性の向上を図るべく、接地電極の先端面から突出するようにして貴金属チップを設ける場合において、特に有意である。
【００３９】
構成１１．本構成のスパークプラグは、上記構成１０において、ｔ２／ｔ１≦０．７０を満たすことを特徴とする。
【００４０】
上記構成１１によれば、貴金属チップの厚さｔ１に対して、貴金属チップの埋没量ｔ２が過度に大きくならないように構成されており、接地電極の接合対象面に対する貴金属チップの突出量が大きく確保されている。従って、中心電極と貴金属チップとの間に形成された間隙から接地電極を一層遠ざけることができ、接地電極による火炎核の成長阻害をより一層抑制することができる。その結果、着火性の更なる向上を図ることができる。
【００４１】
構成１２．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至１１のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極に前記貴金属チップを接合する接合工程を含み、
前記接合工程においては、
自身の中心軸を含む断面において断面矩形状をなす貴金属チップを前記接地電極に載置した上で、前記貴金属チップを前記接地電極側へと加圧しつつ前記貴金属チップに通電することにより、前記接地電極に埋没する埋没部と前記貴金属チップの一端部よりも幅の広い幅広部とを前記貴金属チップに形成しつつ、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とする。
【００４２】
上記構成１２によれば、接合工程において、幅広部の形成されていない断面矩形状（例えば、直方体状や円柱状）の貴金属チップが、接地電極に対して押し付けながら、通電により加熱される。従って、比較的変形しやすい貴金属チップ他端部の角部及びその近傍が、接地電極への埋没過程で拡幅されることとなる。すなわち、上記構成１２によれば、貴金属チップに対して特段の加工を施すことなく、その他端側に幅広部を容易に形成しつつ、貴金属チップを接地電極に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、接地電極や貴金属チップ等の拡大断面模式図である。
【図４】接合部分、及び、その中心を説明するための接地電極等の模式図である。
【図５】溶融部の別例を示す拡大断面模式図である。
【図６】接地電極や溶融部等の拡大平面模式図である。
【図７】超音波ホーン試験における長さＫ１，Ｋ２を説明するための模式図である。
【図８】比較例に相当するサンプルの部分拡大断面図である。
【図９】比較例に相当するサンプルの部分拡大断面図である。
【図１０】別の実施形態における貴金属チップの構成を示す部分拡大断面図である。
【図１１】別の実施形態における貴金属チップの構成を示す部分拡大断面図である。
【図１２】別の実施形態におけるスパークプラグ先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図１３】別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大断面図である。
【図１４】別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大断面図である。
【図１５】別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大断面図である。
【図１６】別の実施形態における接地電極に対する貴金属チップの接合態様を示す拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００４５】
スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００４６】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００４７】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる銅や銅合金等からなる内層５Ａ、及び、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂにより構成されている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。また、中心電極５の先端部には、所定の貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金）からなる円柱状の貴金属部３１が設けられている。
【００４８】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００４９】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００５０】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００５１】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００５２】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００５３】
また、図２に示すように、主体金具３の先端部２６には、自身の略中間部分にて中心電極５側へと曲げ返され、断面矩形状をなす接地電極２７が接合されている。接地電極２７は、Ｎｉ合金〔例えば、インコネル６００やインコネル６０１（いずれも登録商標）〕によって形成された外層２７Ａと、前記Ｎｉ合金よりも良熱導電性金属である銅合金や純銅等によって形成された内層２７Ｂとから構成されている。
【００５４】
さらに、接地電極２７のうち中心電極５側に位置する面である先端側側面２７Ｓ（「接合対象面」に相当する）には、所定の貴金属（例えば、イリジウム、白金等）又は貴金属を主成分とする貴金属合金からなる貴金属チップ３２が接合されている。貴金属チップ３２は、自身の一部が接地電極２７の先端面２７Ｆよりも所定の突出量Ｆ（例えば、０．５５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下）だけ突出している。そして、貴金属チップ３２の一端面と中心電極５（貴金属部３１）との間には、間隙としての火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において軸線ＣＬ１に沿った方向で火花放電が行われるようになっている。
【００５５】
加えて、本実施形態において、貴金属チップ３２の他端部の一部は、接地電極２７に埋没しており、図３（ａ）（尚、図示の便宜上、図３，５においてはハッチングを省略してある）に示すように、貴金属チップ３２の他端部には、接地電極２７の先端側側面２７Ｓよりも接地電極２７の内部側へと埋没する埋没部３２Ｂが設けられている。
【００５６】
そして、接地電極２７と貴金属チップ３２の他端面との接合部分ＣＳの中心（重心）ＣＰ（図４参照）を通り、接地電極２７の中心軸ＣＬ２に直交する断面において、埋没部３２Ｂには、貴金属チップ３２の一端部３２Ａよりも幅の広い幅広部３２Ｗが形成されている。さらに、貴金属チップ３２のうち接地電極２７の先端側側面２７Ｓと幅広部３２Ｗのうち幅が最大となる部位との間に位置する部位は、貴金属チップ３２の一端側から他端側（幅広部３２Ｗ側）に向けて徐々に拡幅する形状とされている。すなわち、先端側側面２７Ｓの外形線を貴金属チップ３２側に延長した延長線ＥＬ１，ＥＬ２と貴金属チップ３２の一端面と他端面とを結ぶ両側面３２Ｓ１，３２Ｓ２との交点Ｐ１，Ｐ２、及び、幅広部３２Ｗの幅方向端部を通る直線をＳＬ１，ＳＬ２とし、直線ＳＬ１，ＳＬ２と前記先端側側面２７Ｓの外形線とのなす角度のうち貴金属チップ３２とは反対側に形成された角の角度をθ１，θ２としたき、θ１，θ２がそれぞれ９０°未満となるように構成されている。尚、本実施形態では、貴金属チップ３２の一端側から他端側に向けて、貴金属チップ３２の拡幅割合が徐々に増大するように構成されている。また、「接地電極２７と貴金属チップ３２の他端面との接合部分ＣＳの中心ＣＰを通り、接地電極２７の中心軸ＣＬ２に直交する断面」とあるのは、接地電極２７の先端面２７Ｆと、貴金属チップ３２のうち前記中心軸ＣＬ２に沿って前記先端面２７Ｆから最も離間する面３２Ｂ（図６参照）との前記中心軸ＣＬ２方向に沿った中央位置を通り、前記中心軸ＣＬ２と直交する断面ということもできる。
【００５７】
また、貴金属チップ３２は、自身を構成する金属と接地電極２７を構成する金属（接地電極母材）とが溶け合ってなる溶融部３５により接地電極２７に接合されており、貴金属チップ３２が接地電極２７に埋没されることで、当該溶融部３５は、貴金属チップ３２の一端部側へとはみ出して形成されている。そして、溶融部３５は、貴金属チップ３２の両側面３２Ｓ１，３２Ｓ２のうち、一方の側面３２Ｓ１と当該一方の側面３２Ｓ１側に位置する接地電極２７とに接触するとともに、他方の側面３２Ｓ２と当該他方の側面３２Ｓ２側に位置する接地電極２７とに接触している。尚、図５に示すように、前記断面において、溶融部４５が、貴金属チップ３２の一方の側面３２Ｓ１側のみに形成されるように構成し、一方の側面３２Ｓ１と当該側面３２Ｓ１側に位置する接地電極２７とに接触するように構成してもよい（また、溶融部を他方の側面３２Ｓ２側のみに形成してもよい）。
【００５８】
図３（ａ）に戻り、貴金属チップ３２の前記側面３２Ｓ１，３２Ｓ２のうち、少なくとも幅広部３２Ｗから交点Ｐ１，Ｐ２までの間に位置する部位は、接地電極２７の母材及び溶融部３５で覆われている。
【００５９】
加えて、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ３に沿った貴金属チップ３２の厚さをｔ１（ｍｍ）とし、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ３に沿った先端側側面２７Ｓからの貴金属チップ３２の埋没量をｔ２（ｍｍ）としたとき、０．２５≦ｔ２／ｔ１≦０．７０を満たすように、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の埋没量が設定されている。尚、「厚さｔ１」とあるのは、前記断面において、貴金属チップ３２のうち最も厚い部位の中心軸ＣＬ３に沿った厚さをいい、「埋没量ｔ２」とあるのは、埋没部３２Ｂのうち先端側側面２７Ｓから最も深く埋まった部位の中心軸ＣＬ３に沿った先端側側面２７Ｓからの深さをいう。
【００６０】
さらに、本実施形態では、中心軸ＣＬ３と直交する方向に沿った幅広部３２Ｗの幅が、先端側側面２７Ｓにおける貴金属チップ３２の幅（中心軸ＣＬ３と直交する方向に沿った交点Ｐ１，Ｐ２間の距離）よりも十分に大きくなるように構成されている。具体的には、前記交点Ｐ１を基準とした、前記一方の側面３２Ｓ側に位置する幅広部３２Ｗの貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ３と直交する方向に沿った突出長をα（ｍｍ）とし、前記交点Ｐ２を基準とした、貴金属チップ３２の他方の側面３２Ｓ２側に位置する幅広部３２Ｗの中心軸ＣＬ３と直交する方向に沿った突出長をβ（ｍｍ）とし、両突出長α，βのうち大きい方の突出長をｘ（ｍｍ）とし（尚、本実施形態では、α＝β＝ｘとされている）、中心軸ＣＬ３と直交する方向に沿った幅広部３２Ｗのうち幅が最大となる部位の幅をＷ１（ｍｍ）としたとき、ｘ≧Ｗ１×０．０２を満たすように構成されている。
【００６１】
加えて、図３（ｂ）に示すように、溶融部３５は、その一部が先端側側面２７Ｓよりも接地電極２７の内部側へと入り込んで形成されている〔図３（ｂ）中、散点模様を付した部位〕。本実施形態では、先端側側面２７Ｓから溶融部３５のうち接地電極２７の内部側へと最も入り込んだ部位までの貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ３に沿った距離をｄ１（ｍｍ）としたとき、ｄ１≧０．０６を満たすように構成されている。
【００６２】
併せて、溶融部３５のうち先端側側面２７Ｓよりも接地電極２７の内部側へと入り込んだ部位の貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ３と直交する方向に沿った最大幅をＹ（ｍｍ）としたとき、０．１７≦Ｙ≦０．２７とされている。
【００６３】
また、溶融部３５のうち一方の側面３２Ｓ１と接触する部位の貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ３に沿った距離と、溶融部３５のうち他方の側面３２Ｓ２と接触する部位の中心軸ＣＬ３に沿った距離とのうち、長い方の距離をｄ２（ｍｍ）としたとき、ｄ２≧０．２０を満たすように構成されている。
【００６４】
さらに、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ３に沿った、先端側側面２７Ｓからの溶融部３５の最大突出長をｄ３（ｍｍ）としたとき、ｄ３≦ｔ１−ｔ２を満たすように構成されている。
【００６５】
加えて、貴金属チップ３２の他端面は、接地電極２７の内部側に向けて凸な湾曲形状とされている。
【００６６】
また、図６に示すように、貴金属チップ３２の一端面側から見たとき、接地電極２７の長手方向に沿った、接地電極２７と貴金属チップ３２の他端面との接合部分ＣＳに対応する範囲内において、接地電極２７の長手方向に沿った溶融部３５の長さＬ１が、接地電極２７の長手方向に沿った接合部分ＣＳの長さＬ２の半分以上とされている。
【００６７】
次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。
【００６８】
まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えば、鉄系素材やステンレス素材）に対して冷間鍛造加工等を施すことで概形を形成するとともに、貫通孔を形成する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。
【００６９】
続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金等からなる直棒状の接地電極２７が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。また、接地電極２７の溶接された主体金具３には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性の向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理を施すこととしてもよい。
【００７０】
一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。すなわち、例えばアルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用素地造粒物を調製するとともに、当該成形用素地造粒物を用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。そして、得られた成形体に対し、研削加工が施され整形されるとともに、整形されたものが焼成炉で焼成されることにより、絶縁碍子２が得られる。
【００７１】
また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したＮｉ合金を鍛造加工することで、中心電極５を作製する。次いで、中心電極５の先端部に対して貴金属合金からなる貴金属部３１がレーザー溶接等により接合される。
【００７２】
次に、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から端子電極６で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱することにより焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。
【００７３】
その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが固定される。より詳しくは、主体金具３に絶縁碍子２を挿通した上で、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。
【００７４】
次いで、接地電極２７の先端部に貴金属チップ３２を接合する。まず、所定の貴金属材料に対して鍛造加工等を施すことで、断面矩形状（直方体状）の貴金属チップ３２を製造しておく。そして、接地電極２７の先端側側面２７Ｓに貴金属チップ３２の一部を載置した上で、所定の溶接電極棒（図示せず）を貴金属チップ３２の一端面に接触させる。その上で、前記溶接電極棒を接地電極２７側へと移動させ、溶接電極棒により貴金属チップ３２を所定圧力で押圧しつつ、溶接電極棒から貴金属チップ３２へと所定の電流値で通電する。これにより、貴金属チップ３２の一部が接地電極２７に埋没するとともに、貴金属チップ３２の埋没に伴い、接地電極２７からはみ出す形で、接地電極２７を構成する金属と貴金属チップ３２を構成する金属とが溶け合ってなる溶融部３５が形成され、接地電極２７に貴金属チップ３２が接合される。尚、貴金属チップ３２の角部及びその近傍に位置する部位は比較的変形しやすいため、貴金属チップ３２が埋没していく過程で徐々に拡幅し、その結果、幅広部３２Ｗが形成される。また、貴金属チップ３２のうち接地電極２７に接合される面の中心側に位置する部位は、押圧に伴い、貴金属チップ３２の角部側よりも深く埋没することとなり、その結果、貴金属チップ３２の他端面が湾曲形状に形成される。
【００７５】
尚、前記距離ｄ１，ｄ２，ｄ３は、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の埋没量を調節することで変更することができる（例えば、埋没量を増大させることで、距離ｄ１，ｄ２，ｄ３を増大させることができる）。また、前記突出長ｘや最大幅Ｙは、押圧時の圧力や電流を調節することで変更することができる。加えて、溶融部を一方の側面３２Ｓ１側にのみ形成する場合には、抵抗溶接に際して、一方の側面３２Ｓ１側に流れる電流を他方の側面３２Ｓ２側に流れる電流よりも増大させればよい。
【００７６】
貴金属チップ３２の接合後、接地電極２７を中心電極５側に屈曲させる。そして、貴金属部３１及び貴金属チップ３２間の火花放電間隙３３の大きさを調整することで、上述したスパークプラグ１が得られる。
【００７７】
以上詳述したように、本実施形態によれば、貴金属チップ３２のうち接地電極２７の先端側側面２７Ｓと幅広部３２Ｗのうち幅が最大となる部位との間に位置する部位が、貴金属チップ３２の一端側から他端側に向けて徐々に拡幅する形状とされている。従って、貴金属チップ３２を接地電極２７に埋没させる際に、貴金属チップ３２の側面と接地電極２７との間に隙間が形成されてしまうことを抑制でき、両者の接触面積を十分に確保することができる。また、隙間の形成が抑制されることで、貴金属チップ３２と接地電極２７との接合部分に対する酸素の侵入抑制を図ることができる。
【００７８】
さらに、本実施形態によれば、０．２５≦ｔ２／ｔ１を満たす程度に貴金属チップ３２の埋没量が十分に大きくされ、接地電極２７のうち幅広部３２Ｗに係止される部位が十分に厚肉とされている。その結果、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の係止力をより確実に増大させることができる。
【００７９】
加えて、前記断面において、貴金属チップ３２の両側面３２Ｓ１，３２Ｓ２のうち、幅広部３２Ｗから交点Ｐ１，Ｐ２までの部位は、接地電極２７の母材や溶融部３５で覆われている。従って、貴金属チップ３２と接地電極２７との間における隙間の形成抑制が図られることと相俟って、両者の間への酸素の侵入をより効果的に抑制することができる。
【００８０】
以上のように、本実施形態によれば、貴金属チップ３２と接地電極２７との接触面積を十分に確保しつつ、接地電極２７に対する幅広部３２Ｗの係止力の増大を図ることで、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の接合強度を飛躍的に向上させることができる。また、貴金属チップ３２と接地電極２７との間における隙間の形成抑制を図りつつ、貴金属チップ３２の両側面３２Ｓ１，３２Ｓ２と接地電極２７との間を接地電極２７の母材や溶融部３５で覆うことで、酸化スケールの進展を抑制でき、ひいては優れた接合強度を長期間に亘って維持することができる。その結果、貴金属チップ３２の脱落を効果的に防止することができる。
【００８１】
さらに、本実施形態では、前記突出長ｘや距離ｄ１，ｄ２が上記のように設定されるとともに、貴金属チップ３２の両側面３２Ｓ１，３２Ｓ２と接地電極２７との間の広範囲に亘って溶融部３５が形成され、さらには、貴金属チップ３２の他端面が湾曲形状とされている。そのため、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の接合強度を極めて効果的に向上させることができる。
【００８２】
加えて、最大幅Ｙが０．２７ｍｍ以下、最大突出長ｄ３がｔ１−ｔ２以下とされているため、飛火位置の安定化を図ることができる。併せて、貴金属チップ３２を接地電極２７の先端面２７Ｆよりも突出させるとともに、ｔ２／ｔ１≦０．７０を満たすように構成されており、接地電極２７による火炎核の成長阻害を効果的に抑制することができる。すなわち、本実施形態によれば、飛火位置の安定化、及び、火炎核の成長促進の双方を実現することができ、着火性を十分に向上させることができる。
【００８３】
次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、前記角度θ１，θ２をそれぞれ１００°、９０°、８０°、又は、７０°とした上で、貴金属チップの中心軸に沿った貴金属チップの厚さｔ１（ｍｍ）と、貴金属チップの中心軸に沿った接地電極の先端側側面（接合対象面）からの貴金属チップの埋没量ｔ２（ｍｍ）とをそれぞれ変更することで、ｔ２／ｔ１を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、超音波ホーン試験を行った。超音波ホーン試験の概要は次の通りである。すなわち、貴金属チップが破断して、その破断した貴金属チップの一部が接地電極から脱落するまで、超音波ホーンを用いて各サンプルの接地電極に対して周波数２７．３ｋＨｚの振動を加えた。そして、図７に示すように、接地電極から脱落せずに残った貴金属チップ（残存チップ）の接地電極の長手方向に沿った長さＫ１を測定するとともに、試験前における貴金属チップと接地電極との接合部分の接地電極の長手方向に沿った長さＫ２に対する長さＫ１の割合（Ｋ１／Ｋ２；チップ残存割合）を算出した。ここで、チップ残存割合が５０％以上のサンプルは、接地電極に対する貴金属チップの接合強度に優れるとして「○」の評価を下し、チップ残存割合が５０％未満のサンプルは、接合強度に劣るとして「×」の評価を下すこととした。表１に、当該試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、接地電極の先端面から突出するようにして貴金属チップを設け、接地電極の先端面に対する貴金属チップの突出長を０．６５ｍｍとした。また、θ１を７０°、又は、８０°にしたサンプルにおいては、貴金属チップのうち先端側側面と幅広部のうち幅が最大となる部位との間に位置する部位を、貴金属チップの一端側から他端側に向けて徐々に拡幅する形状とした。
【００８４】
【表１】
0005302944.tif 000002
【００８５】
表１に示すように、角度θ１，θ２を１００°、又は、９０°としたサンプル（つまり、貴金属チップに幅広部が形成されていなかったサンプル）は、貴金属チップの大部分が脱落してしまい、接合強度に劣ることが分かった。また、角度θ１，θ２を９０°未満としたサンプルのうち、ｔ２／ｔ１を０．２５未満としたものも、接合強度に劣ることが確認された。
【００８６】
これに対して、角度θ１，θ２を８０°、又は、７０°としたサンプル（つまり、貴金属チップに幅広部を形成したサンプル）であって、ｔ２／ｔ１を０．２５以上としたものは、チップ残存割合が５０％以上となり、優れた接合強度を有することが分かった。これは、貴金属チップの埋没量を十分に大きくし、接地電極のうち幅広部が係止される部位を十分に厚肉としたことで、接地電極に対する貴金属チップの係止力が増大したことに起因すると考えられる。
【００８７】
尚、表１には示していないが、貴金属チップのうち接地電極に埋没する部位に径方向外側に膨出する鍔状の突出部を設け、貴金属チップの埋没部の外径を急激に増大させたサンプル（図８参照）や、貴金属チップの埋没部に括れ部を設けたサンプル（図９参照）についても、上記試験を行ったところ、チップ残存割合が５０％未満となり、接合強度に劣ることが分かった。これは、接地電極に対して貴金属チップを埋没させる際に、突出部や括れ部の影響により接地電極と貴金属チップとの間に隙間があいてしまったためであると考えられる。
【００８８】
以上の試験結果より、接地電極に対する貴金属チップの接合強度を向上させるべく、貴金属チップを接地電極に埋没させるとともに、貴金属チップの埋没部に幅広部を設け、かつ、０．２５≦ｔ２／ｔ１を満たすように構成することが好ましいといえる。
【００８９】
次いで、前記角度θ１，θ２をそれぞれ１００°、９０°、又は、８０°とした上で、ｔ２／ｔ１を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて着火性評価試験を行った。着火性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを所定のエンジンに取付けた上で、ｔ１を０．７ｍｍとしたサンプルは空燃比を２３．０とし、ｔ１を０．３ｍｍとしたサンプルは空燃比を２２．０として（すなわち、空燃比を着火限界の空燃比に極めて近いものとして）、各サンプルに対して１０００回ずつ電圧を印加し、失火の発生した回数（失火回数）を測定した。ここで、失火回数が１０回未満となったサンプルは、着火性に優れるとして「○」の評価を下し、一方で、失火回数が１０回以上となったサンプルは、着火性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。表２に、当該試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、接地電極の先端面から突出するようにして貴金属チップを設け、接地電極の先端面に対する貴金属チップの突出長を０．６５ｍｍとした。また、火花放電間隙の大きさをそれぞれ同一のものとした。
【００９０】
【表２】
0005302944.tif 000003
【００９１】
表２に示すように、ｔ２／ｔ１を０．７０よりも大きくしたサンプルは、着火性にやや劣ることが確認された。これは、埋没量ｔ２を過度に増大させ、接地電極に対する貴金属チップ一端部の突出量が減少してしまったことで、接地電極が火花放電間隙に近づくこととなってしまい、その結果、接地電極により火炎核の成長が阻害されやすくなってしまったためであると考えられる。
【００９２】
これに対して、ｔ２／ｔ１を０．７０以下としたサンプルは、優れた着火性を有することが分かった。
【００９３】
上記試験の結果より、着火性の向上を図るべく、ｔ２／ｔ１≦０．７０を満たすように構成することが好ましいといえる。
【００９４】
次に、幅広部の幅Ｗ１を１．０ｍｍ、又は、０．７ｍｍとした上で、前記突出長ｘ（ｍｍ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて高周波冷熱試験を行った。高周波冷熱試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルに対して、大気雰囲気下にて貴金属チップの温度が１０００℃となるように高周波加熱装置により２分間加熱した後、１分間徐冷することを１サイクルとして１０００サイクル実施した。そして、１０００サイクル終了後にサンプル断面を観察することで、貴金属チップの他端面と接地電極との接合部分の長さに対する、当該接合部分に形成された酸化スケールの長さの割合（酸化スケール割合）を計測した。ここで、酸化スケール割合が３０％以下となったサンプルは、貴金属チップの耐剥離性（接合強度）に極めて優れるとして「◎」の評価を下し、酸化スケール割合が５０％以下となったサンプルは、耐剥離性に優れるとして「○」の評価を下すこととした。一方で、酸化スケール割合が５０％を超えたサンプルは、耐剥離性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。表３に、当該試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、接地電極の先端面から突出するようにして貴金属チップを設け、接地電極の先端面に対する貴金属チップの突出長を０．６５ｍｍとした。また、貴金属チップの厚さｔ１を０．７ｍｍとし、貴金属チップの埋没量ｔ２を０．３ｍｍとし、角度θ１，θ２をそれぞれ８０°とした。
【００９５】
【表３】
0005302944.tif 000004
【００９６】
表３に示すように、各サンプルともに優れた耐剥離性を有していたが、特に突出長ｘを幅広部の幅Ｗ１の０．０２倍以上としたサンプルは、酸化スケール割合が３０％以下となり、非常に優れた耐剥離性を有することが分かった。これは、突出長ｘを大きくしたことで、酸素が侵入する箇所（貴金属チップの側面と溶融部や接地電極との境界部分）から接合部分まで距離を十分に大きく確保できたためであると考えられる。
【００９７】
上記試験の結果より、酸化スケールの進展を抑制し、貴金属チップの耐剥離性を向上させるためには、突出長ｘ及び幅広部の幅Ｗ１について、ｘ≧Ｗ１×０．０２を満たすように構成することが好ましいといえる。
【００９８】
次いで、接地電極の長手方向に沿った溶融部の長さを種々変更したサンプル１〜３を作製し、各サンプルについて上述の高周波冷熱試験を行った。表４に、当該試験の試験結果を示す。尚、サンプル１は、接地電極と貴金属チップの他端面との接合部分の中心を通り、接地電極の中心軸に直交する断面において、接地電極の両側面と接地電極との間に溶融部が形成されていないもの（すなわち、接地電極の長手方向に沿った溶融部の長さを、接地電極の長手方向に沿った前記接合部分の長さＬ２の半分未満としたもの）である。また、サンプル２は、前記断面において、貴金属チップの一方の側面側にのみ溶融部が存在するもの（すなわち、貴金属チップの一方の側面側に形成された溶融部の長さを前記長さＬ２の半分以上とした一方で、貴金属チップの他方の側面側に形成された溶融部の長さを前記長さＬ２の半分未満としたもの）である。さらに、サンプル３は、前記断面において、貴金属チップの両側面側に溶融部が存在するもの（すなわち、貴金属チップの両側面側に形成された溶融部の長さをそれぞれ前記長さＬ２の半分以上としたもの）である。尚、サンプル１〜３ともに、接地電極の先端面に対する貴金属チップの突出長を０．６５ｍｍとし、貴金属チップの厚さｔ１を０．７ｍｍとし、貴金属チップの埋没量ｔ２を０．３ｍｍとし、角度θ１，θ２をそれぞれ８０°とした。
【００９９】
【表４】
0005302944.tif 000005
【０１００】
表４に示すように、前記断面において、貴金属チップの少なくとも一方の側面側に溶融部が存在するように構成したサンプル２，３は、貴金属チップの耐剥離性に優れることが分かった。これは、貴金属チップの側面と接地電極との間を覆うようにして十分な長さの溶融部を設けたことで、接合部分に対する酸素の侵入をより確実に抑制できたことに起因すると考えられる。また特に、前記断面において、貴金属チップの両側面側に溶融部が存在するように構成したサンプル３は、極めて優れた耐剥離性を有することが分かった。
【０１０１】
上記試験の結果より、耐剥離性の向上を図るべく、前記断面において、溶融部を、貴金属チップの両側面のうち少なくとも一方の側面と当該一方の側面側に位置する接地電極とに接触させるように構成すること（換言すれば、貴金属チップの一端部側から見たとき、接地電極と貴金属チップの他端面との接合部分に対応する範囲内において、溶融部のうち、少なくとも貴金属チップの一方の側面側に形成された部位の接地電極の長手方向に沿った長さを、接地電極の長手方向に沿った接合部分の長さの半分以上とすること）が好ましいといえる。また、耐剥離性の更なる向上を図るという観点からは、前記断面において、溶融部を、貴金属チップの一方の側面と当該一方の側面側に位置する接地電極とに接触させるともに、貴金属チップの他方の側面と当該他方の側面側に位置する接地電極とに接触するように構成すること（換言すれば、貴金属チップの一端部側から見たとき、接地電極と貴金属チップの他端面との接合部分に対応する範囲内において、溶融部のうち、貴金属チップの各側面側に形成された２つの部位の接地電極の長手方向に沿ったそれぞれの長さを、接地電極の長手方向に沿った接合部分の長さの半分以上とすること）がより好ましいといえる。
【０１０２】
次に、接地電極の先端側側面から溶融部のうち接地電極の内部側へと最も入り込んだ部位までの貴金属チップの中心軸に沿った距離ｄ１（ｍｍ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述の高周波冷熱試験を行った。表５に、当該試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、貴金属チップの厚さｔ１を０．７ｍｍとし、貴金属チップの埋没量ｔ２を０．３ｍｍとし、角度θ１，θ２をそれぞれ７５°とし、幅広部の幅Ｗ１を０．７ｍｍとし、突出長ｘを０．０１ｍｍとした（以下の試験では、各サンプルともに、ｔ１やｔ２等の値をこれらと同一の値とした）。
【０１０３】
【表５】
0005302944.tif 000006
【０１０４】
表５に示すように、距離ｄ１を０．０６ｍｍ以上としたサンプルは、非常に優れた耐剥離性を有することが分かった。これは、貴金属チップと接地電極との接触部分が厚肉の溶融部で覆われたことにより、貴金属チップと接地電極との接合部分に対する酸素の侵入が効果的に抑制されたためであると考えられる。
【０１０５】
上記試験の結果より、耐剥離性の向上を図るべく、ｄ１≧０．０６を満たすように構成することが好ましいといえる。
【０１０６】
次いで、溶融部のうち接地電極の先端側側面よりも接地電極の内部側へと入り込んだ部位の貴金属チップの中心軸と直交する方向に沿った最大幅Ｙ（ｍｍ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述の高周波冷熱試験、及び、飛火位置確認試験を行った。
【０１０７】
尚、飛火位置確認試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを所定のチャンバーに取付けた上で、１００回ずつ火花放電させ、中心電極と貴金属チップとの間で火花放電が生じた回数（チップ飛火数）を測定した。ここで、チップ飛火数が５０回以上のサンプルは、正規位置において安定的に火花放電を生じさせることができ、着火性に優れるとして「○」の評価を下し、一方で、チップ飛火数が５０回未満となったサンプルは、飛火位置が安定せず、着火性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。表６に、高周波冷熱試験の試験結果を示し、表７に、飛火位置確認試験の試験結果を示す。
【０１０８】
【表６】
0005302944.tif 000007
【０１０９】
【表７】
0005302944.tif 000008
【０１１０】
表６に示すように、最大幅Ｙを０．１７ｍｍ以上としたサンプルは、酸化スケール割合が３０％以下となり、耐剥離性に極めて優れることが明らかとなった。これは、接地電極と貴金属チップとの接合部分を塞ぐようにして十分なボリュームの溶融部が形成されたことで、前記接合部分への酸素の侵入がより確実に抑制されたためであると考えられる。
【０１１１】
一方で、表７に示すように、最大幅を０．２７ｍｍよりも大きくしたサンプルは、飛火位置が安定せず、着火性に若干劣ることが確認された。これは、溶融部のボリュームが過度に増大し、火花放電間隙に対して溶融部がより接近してしまったことによると考えられる。
【０１１２】
上記試験の結果より、耐剥離性及び着火性の双方を向上させるためには、溶融部のうち接地電極の内部側に入り込んだ部位の最大幅Ｙ（ｍｍ）について、０．１７≦Ｙ≦０．２７を満たすように構成することが好ましいといえる。
【０１１３】
次いで、前記距離ｄ２（ｍｍ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述の高周波冷熱試験を行った。表８に、当該試験の試験結果を示す。
【０１１４】
【表８】
0005302944.tif 000009
【０１１５】
表８に示すように、距離ｄ２を０．２０ｍｍ以上としたサンプルは、耐剥離性に非常に優れることが確認された。これは、溶融部と貴金属チップの側面との接触面積を十分に大きくしたことで、接合部分に対する酸素の侵入抑制がより確実に図られたためであると考えられる。
【０１１６】
上記試験の結果より、耐剥離性の向上を図るべく、距離ｄ２（ｍｍ）について、ｄ２≧０．２０を満たすように構成することが好ましいといえる。
【０１１７】
次に、貴金属チップの中心軸に沿った、接地電極の先端側側面からの溶融部の最大突出長ｄ３（ｍｍ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、上述の飛火位置測定試験を行った。表９に、当該試験の試験結果を示す。尚、上述したことではあるが、各サンプルともに、貴金属チップの厚さｔ１を０．７ｍｍとし、貴金属チップの埋没量ｔ２を０．３ｍｍとした（つまり、ｔ１−ｔ２を０．４ｍｍとした）。
【０１１８】
【表９】
0005302944.tif 000010
【０１１９】
表９に示すように、最大突出長ｄ３を０．４ｍｍよりも大きくしたサンプル、つまり、最大突出長ｄ３を先端側側面からの貴金属チップの突出長（ｔ１−ｔ２）よりも大きくしたサンプルは、飛火位置が安定せず、着火性にやや劣ることが明らかとなった。これは、溶融部が貴金属チップの一端面よりも火花放電間隙側へと突き出した状態で形成されてしまったことに起因すると考えられる。
【０１２０】
これに対して、最大突出長ｄ３を０．４ｍｍ以下としたサンプル、つまり、最大突出長ｄ３を貴金属チップの突出長（ｔ１−ｔ２）以下としたサンプルは、飛火位置が安定し、優れた着火性を有することが確認された。
【０１２１】
上記試験の結果より、着火性の更なる向上を図るべく、最大突出長ｄ３（ｍｍ）について、ｄ３≧ｔ１−ｔ２を満たすように構成することが好ましいといえる。
【０１２２】
次いで、貴金属チップの他端面を平坦状に形成したスパークプラグのサンプルＡと、貴金属チップの他端面を接地電極の内部側に向けて凸の湾曲形状にしたスパークプラグのサンプルＢとを作製し、両サンプルについて上述の高周波冷熱試験を行った。表１０に、当該試験の試験結果を示す。
【０１２３】
【表１０】
0005302944.tif 000011
【０１２４】
表１０に示すように、貴金属チップの他端面を湾曲形状にしたサンプルＢは、耐剥離性に極めて優れることが明らかとなった。これは、接合面積の増大が図られたことで、接合部分に多少の酸化スケールが生じたとしても、接合部分全体に対する酸化スケールの割合を十分に小さくできたためであると考えられる。
【０１２５】
上記試験の結果より、耐剥離性の更なる向上を図るために、貴金属チップの他端面を接地電極の内部側に向けて凸の湾曲形状とすることが好ましいといえる。
【０１２６】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【０１２７】
（ａ）上記実施形態では、貴金属チップ３２の一端側から他端側に向けて、埋没部３２Ｂが徐々に拡幅する形状とされている。これに対して、図１０に示すように、貴金属チップ３２の一端側から他端側に向けて、一定の幅を有する部位と徐々に拡幅する部位とを有するように埋没部５２Ｂを構成することとしてもよい。この場合であっても、接地電極２７と貴金属チップ５２との間に隙間が形成されてしまうことをより確実に防止でき、貴金属チップ５２の接合強度を向上させることができる。
【０１２８】
（ｂ）上記実施形態では、断面矩形状の貴金属チップ３２の接合時に幅広部３２Ｗが形成されるように構成されているが、例えば、図１１に示すように、貴金属チップ６２を予め断面台形状に形成しておき、当該貴金属チップ６２を接地電極２７に対して埋没状態で接合することとしてもよい。また、上記実施形態では、貴金属チップ３２の他端面が湾曲形状とされているが、貴金属チップ６２の他端面を平坦状に形成することとしてもよい。
【０１２９】
（ｃ）上記実施形態では、接地電極２７の先端側側面２７Ｓに貴金属チップ３２が接合されているが、接地電極２７のうち貴金属チップ３２が接合される面は、これに限定されるものではない（つまり、接合対象面は先端側側面２７Ｓに限定されるものではない）。従って、図１２に示すように、接地電極２７の先端面２７Ｆに対して、貴金属チップ７２を接合することとしてもよい。また、貴金属チップの一端面を中心電極５（貴金属部３１）の先端面に対向させることなく、貴金属チップの一端面を中心電極５（貴金属部３１）の側面に対向させることとしてもよい。
【０１３０】
（ｄ）上記実施形態において、接地電極２７は断面矩形状とされているが、接地電極の断面形状はこれに限定されるものではない。従って、例えば、図１３に示すように、先端側側面５７Ｓを平坦状に形成する一方で、その他の面が外側に凸の湾曲形状をなすように接地電極５７を構成することとしてもよい。また、図１４に示すように、先端側側面６７Ｓに隣接する両側面６７Ｌ，６７Ｒが外側に凸の湾曲形状をなすように接地電極６７を構成することとしてもよい。さらに、図１５に示すように、接地電極７７の側面同士の間を面取りすることとしてもよい。この場合には、接地電極を回り込む形で火花放電間隙３３に対して燃料ガスが入り込みやすくなり、着火性の更なる向上を図ることができる。
【０１３１】
（ｅ）上記実施形態では、接地電極２７の先端面から突出するようにして貴金属チップ３２が接合されているが、図１６に示すように、接地電極２７の先端面から突出させることなく、貴金属チップ８２を接合することとしてもよい。尚、この場合において、「接地電極と貴金属チップの他端面との接合部分の中心を通り、接地電極の中心軸に直交する断面」とあるのは、貴金属チップ８２のうち接地電極２７の中心軸ＣＬ２に沿って接地電極２７の先端面２７Ｆに最も近接する面８２Ｆと、先端面２７Ｆから最も離間する面８２Ｂとの前記中心軸ＣＬ２方向に沿った中央位置を通り、前記中心軸ＣＬ２と直交する断面ということもできる。
【０１３２】
（ｆ）上記実施形態では、中心電極５が貴金属部３１を備えているが、貴金属部３１を設けなくてもよい。
【０１３３】
（ｇ）上記実施形態において、接地電極２７は、外層２７Ａ及び内層２７Ｂとからなる多層構造とされているが、接地電極を単一の合金により構成することとしてもよいし、３層以上の多層構造としてもよい。
【０１３４】
（ｈ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。
【０１３５】
（ｉ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【符号の説明】
【０１３６】
１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
２７…接地電極
２７Ｓ…先端側側面（接合対象面）
３２…貴金属チップ
３２Ｂ…埋没部
３２Ｗ…幅広部
３３…火花放電間隙（間隙）
３５…溶融部
ＣＬ１…軸線
ＣＬ２…（接地電極の）中心軸
ＣＬ３…（貴金属チップの）中心軸
ＣＳ…接合部分
ＣＰ…（接合部分の）中心
【図１】
0005302944.tif 000012
【図２】
0005302944.tif 000013
【図３】
0005302944.tif 000014
【図４】
0005302944.tif 000015
【図５】
0005302944.tif 000016
【図６】
0005302944.tif 000017
【図７】
0005302944.tif 000018
【図８】
0005302944.tif 000019
【図９】
0005302944.tif 000020
【図１０】
0005302944.tif 000021
【図１１】
0005302944.tif 000022
【図１２】
0005302944.tif 000023
【図１３】
0005302944.tif 000024
【図１４】
0005302944.tif 000025
【図１５】
0005302944.tif 000026
【図１６】
0005302944.tif 000027