(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極（３０）と対向する先端側に貴金属チップ（６０）を溶接してなる接地電極（４０）が備えられている内燃機関用スパークプラグにおいて、
前記接地電極は、耐食性・耐酸化性を有する金属を被覆材（４３）として、その内部に、前記被覆材よりも熱伝導性に優れた金属よりなる第１の芯材（４４）が収納され、更に、この第１の芯材の内部に、前記被覆材よりも熱伝導性に優れ且つ前記第１の芯材よりも融点の高い金属よりなる第２の芯材（４５）が収納されているものであり、
前記第２の芯材は、前記接地電極の内部にて、前記第１の芯材の先端から前記接地電極の先端側へ突出しており、
前記第２の芯材の突出部の先端と前記接地電極の先端との距離をＬ１、溶融部（６１、６２）を含む前記貴金属チップにおける前記接地電極の先端から最も遠い位置にある端部と前記接地電極の先端との距離をＬ０としたとき、
前記第２の芯材の突出部の先端は、前記距離Ｌ１が０．３ｍｍ以上且つ前記距離Ｌ０以下となるような位置にあることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】
前記被覆材（４３）を構成する金属は、Ｎｉ合金またはＦｅ合金であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項３】
前記第１の芯材（４４）を構成する金属は、ＣｕまたはＣｕ合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項４】
前記第２の芯材（４５）を構成する金属は、Ｎｉ含有量９０ｗｔ％以上のＮｉ合金であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項５】
前記第２の芯材（４５）を構成する金属は、純Ｎｉよりなることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項６】
前記貴金属チップ（６０）の径をＤとし、前記第１の芯材（４４）の先端と前記接地電極（４０）の先端との距離をＬ２としたとき、
前記径Ｄが２．２ｍｍよりも大きい時は前記距離Ｌ２が前記距離Ｌ０よりも大きくなるような位置にあることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項７】
請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグを製造する方法であって、
耐食性・耐酸化性を有する第１の金属よりなる第１のカップ状素材（２００）と、
前記第１の金属よりも熱伝導性に優れた第２の金属よりなる第２のカップ状素材（２０１）と、
前記第１の金属よりも熱伝導性に優れ且つ前記第２の金属よりも融点の高い第３の金属を棒状に形成したものであって、その一端側に他端側よりも径の大きい大径頭部（２０２ａ）を有する芯材（２０２）とを用意する工程と、
前記芯材を、その他端側から前記第２のカップ状素材内へ挿入することにより、この第２のカップ状素材から前記大径頭部を露出させた状態で、前記芯材と前記第２のカップ状素材とが一体化した複合体（２０３）を形成する工程と、
前記複合体を、前記大径頭部側から、前記第１のカップ状素材内へ挿入することにより、前記大径頭部が前記第１のカップ状素材の底部に位置した状態で、前記複合体と前記第１のカップ状素材とを一体化させた部材（２０４）を形成する工程と、
前記一体化させた部材を、前記第１のカップ状素材の底部側から押し出し加工することにより、前記被覆材（４３）の内部に前記第1の芯材（４４）および前記第２の芯材（４５）を収納してなる前記接地電極（４０）の形状にする工程と、を備えることを特徴とする内燃機関用スパークプラグの製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグを製造する方法であって、
耐食性・耐酸化性を有する第１の金属よりなるカップ状素材（２００）と、
前記第１の金属よりも熱伝導性に優れた第２の金属によって、前記第１の金属よりも熱伝導性に優れ且つ前記第２の金属よりも融点の高い第３の金属を被覆してなる棒状素材（３００）と、
前記第３の金属よりなる円板状素材（３０１）とを用意する工程と、
前記カップ状素材内の底部に、前記円板状素材を配置する工程と、
続いて、前記棒状素材を前記カップ状素材内へ挿入することにより、前記円板状素材を前記棒状素材の挿入側先端と前記カップ状素材の底部との間に挟んだ形で一体化させた部材（３０４）を形成する工程と、
前記一体化させた部材を、前記カップ状素材の底部側から押し出し加工することにより、前記被覆材（４３）の内部に前記第1の芯材（４４）および前記第２の芯材（４５）を収納してなる前記接地電極の形状にする工程と、を備えることを特徴とする内燃機関用スパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプなどの内燃機関に適用され、中心電極と対向する先端側に貴金属チップを溶接してなる接地電極が備えられている内燃機関用スパークプラグ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のスパークプラグは、熱負荷の厳しい環境で使用されるため、接地電極の温度が上昇し、耐熱温度を超えてしまうという問題があった。この問題に対して、電極温度を低減するために、耐食性・耐酸化性を有する金属（Ｎｉ基合金等）を被覆材として、その内部に熱伝導性に優れた材料（例えばＣｕやＡｇ等）を封入した接地電極が提案されている。
【０００３】
ここで、内部に封入される良熱伝導材の量が多い方が、温度低減効果は大きい。さらに、電極温度は、接地電極において中心電極と対向する先端側ほど高く、先端部に良熱伝導材があるほうが、温度低減効果は大きい。しかし、ＣｕやＡｇ等の融点の低い良熱伝導材が、電極先端部に配置された貴金属チップの下部まで封入されていると、該チップを接地電極に溶接する時に、これらＣｕやＡｇが発熱、溶融し、接地電極が座屈変形してしまう。
【０００４】
そこで、特開平４−３６６５８１号公報では、チップの溶接面と良熱伝導材の端部との距離を、０〜２ｍｍに設定することにより、接地電極内においてチップの直下に良熱伝導材が位置しないようにし、チップ溶接時における接地電極の座屈変形を抑えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報では、接地電極内におけるチップ直下に良熱伝導材が位置しないため、温度低減効果がかなり犠牲となっている。本発明は、上記問題に鑑み、中心電極と対向する先端側に貴金属チップを溶接してなる接地電極を備えた内燃機関用スパークプラグにおいて、チップ溶接時の接地電極の座屈変形防止と接地電極の温度低減効果の確保とを両立させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明においては、まず、接地電極（４０）を、耐食性・耐酸化性を有する金属を被覆材（４３）として、その内部に被覆材よりも熱伝導性に優れた金属よりなる第１の芯材（４４）を収納し、この第１の芯材の内部に被覆材よりも熱伝導性に優れ且つ第１の芯材よりも融点の高い金属よりなる第２の芯材（４５）を収納したものとし、更に、第２の芯材を、接地電極の内部にて、第１の芯材の先端から接地電極の先端側へ突出させた構成としている。
【０００７】
そして、本発明においては、第２の芯材の突出部の先端と接地電極の先端との距離をＬ１、溶融部（６１、６２）を含む貴金属チップ（６０）における接地電極の先端から最も遠い位置にある端部と接地電極の先端との距離をＬ０としたとき、第２の芯材の突出部の先端を、距離Ｌ１が０．３ｍｍ以上且つ距離Ｌ０以下となるような位置に設定したことを特徴としている。
【０００８】
従来の熱伝導性に優れたＣｕ等の金属は融点が低いため、チップ下に位置させることはできなかった。しかし、本発明では、熱伝導性を確保するための芯材を、低融点な第１の芯材の内側に、より高融点な第２の芯材を設けた構成としており、更に、距離Ｌ１を距離Ｌ０以下とすることで、第１の芯材から突出する第２の芯材の突出部をチップ下に位置させることができる。
【０００９】
また、距離Ｌ１を０．３ｍｍ以上としたのは、もし、距離Ｌ１が０．３ｍｍ未満であると、第２の芯材が接地電極の先端に近すぎて、第２の芯材が、使用中に被覆材から露出しやすくなるためである。そして、本発明によれば、第１及び第２の芯材によって熱伝導性が確保できるとともに、第２の芯材はチップ溶接時に変形しないような高融点のものを採用できるため、チップ溶接時の接地電極の座屈変形防止と接地電極の温度低減効果の確保とを両立できる。
【００１０】
ここで、被覆材（４３）を構成する金属は、Ｎｉ合金またはＦｅ合金を用いる（請求項２の発明）ことができ、第１の芯材（４４）を構成する金属は、ＣｕまたはＣｕ合金を用いる（請求項３の発明）ことができ、第２の芯材（４５）を構成する金属は、Ｎｉ含有量９０ｗｔ％以上のＮｉ合金を用いたり（請求項４の発明）、好ましくは純Ｎｉを用いる（請求項５の発明）ことができる。
【００１１】
更に、請求項６記載の発明においては、貴金属チップ（６０）の径をＤとし、第１の芯材（４４）の先端と接地電極（４０）の先端との距離をＬ２としたとき、径Ｄが２．２ｍｍよりも大きい時は距離Ｌ２が距離Ｌ０よりも大きくなるような位置に設定したことを特徴としている。
【００１２】
本発明者の検討によれば、貴金属チップの径によっては、溶接時の発熱度合が変わるため、第１の芯材はチップ下にあっても座屈したりしなかったりする場合がある。ここで、更に検討を進めた結果、請求項６の発明のように、貴金属チップの径Ｄに応じて第１の芯材の先端位置を規定することにより、より効果的に請求項１の発明の効果を発揮できることを実験的に見出した。
【００１３】
また、請求項７及び請求項８記載の発明によれば、請求項１〜請求項６記載のスパークプラグを適切に製造しうるスパークプラグの製造方法を提供することができる。なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るスパークプラグ１００の全体構成を示す半断面図である。このスパークプラグ１００は、自動車用エンジンの点火栓等に適用されるものであり、該エンジンの燃焼室を区画形成するエンジンヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に挿入されて固定されるようになっている。
【００１５】
スパークプラグ１００は、導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼等）等よりなる円筒形状の取付金具１０を有しており、この取付金具１０は、図示しないエンジンブロックに固定するための取付ネジ部１１を備えている。取付金具１０の内部には、アルミナセラミック（Ａｌ2Ｏ3）等からなる絶縁体２０が固定されており、この絶縁体２０の先端部２１は、取付金具１０から露出するように設けられている。
【００１６】
絶縁体２０の軸孔２２には中心電極３０が固定されており、この中心電極３０は取付金具１０に対して絶縁保持されている。中心電極３０は、例えば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、図１に示すように、その先端部３１が絶縁体２０の先端部２１から露出するように設けられている。
【００１７】
一方、接地電極４０は、例えば、Ｎｉを主成分とするＮｉ基合金からなる角柱より構成されており、根元端部４２にて取付金具１０の一端に溶接により固定され、途中で略Ｌ字に曲げられて、先端部４１において中心電極３０の先端部３１と放電ギャップ５０を隔てて対向している。そして、接地電極４０の先端部４１には中心電極３０の先端部３１と対向する面に、貴金属チップ６０が溶接されている。
【００１８】
ここで、図２に、スパークプラグ１００における放電ギャップ５０近傍の拡大断面を示す。また、図３において（ａ）は図２中のＡ部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。この貴金属チップ６０は、ＰｔやＩｒ及びこれらの合金等よりなる径がＤの円板であり、接地電極４０の先端部４１に抵抗溶接されたものとしている。そして、上記放電ギャップ５０は、このチップ６０と中心電極３０の先端部３１との空隙であり、例えば１ｍｍ程度である。
【００１９】
図２に示す様に、接地電極４０は、耐食性・耐酸化性を有する第１の金属を被覆材４３として、その内部に、被覆材４３よりも熱伝導性に優れた第２の金属よりなる第１の芯材４４が収納され、更に、この第１の芯材４４の内部に、被覆材４３よりも熱伝導性に優れ且つ第１の芯材４４（第２の金属）よりも融点の高い第３の金属よりなる第２の芯材４５が収納されているものであり、基本的には３層構造となっている。
【００２０】
具体的に、第１の金属としては、Ｎｉ合金またはＦｅ合金等を用いることができ、第２の金属としては、ＣｕもしくはＣｕ合金またはＡｇもしくはＡｇ合金等を用いることができ、第３の金属としては、Ｎｉ含有量９０ｗｔ％以上のＮｉ合金等を用いることができる。
【００２１】
また、図３に示す様に、第２の芯材４５は、接地電極４０の内部にて第１の芯材４４の先端から接地電極４０の先端側へ突出している。ここで、図３に示す様に、第２の芯材４５の突出部の先端と接地電極４０の先端との距離をＬ１、貴金属チップ６０における接地電極４０の先端から最も遠い位置にある端部と接地電極４０の先端との距離をＬ０、第１の芯材４４の先端と接地電極４０の先端との距離をＬ２とする。
【００２２】
なお、貴金属チップ６０を、接地電極４０の先端部４１には中心電極３０の先端部３１と対向する面に溶接する場合、レーザ溶接や抵抗溶接を用いることができるが、これらの場合、溶融部を介してチップ６０と接地電極４０とが接合される場合がある。図４（ａ）はレーザ溶接の場合、図４（ｂ）は抵抗溶接の場合を示すものである。
【００２３】
レーザ溶接の場合、貴金属チップ６０と接地電極４０とが溶け合った溶融部６１が形成され、抵抗溶接の場合、貴金属チップ６０の周囲に盛り上がった溶融部６２が形成される。このとき、上記距離Ｌ０は、図４に示す様に、これら溶融部６１、６２を含む貴金属チップ６０における接地電極４０の先端から最も遠い位置にある端部と接地電極４０の先端との距離を言う。
【００２４】
そして、本実施形態においては、第２の芯材４５の突出部の先端を、０．３ｍｍ≦Ｌ１≦Ｌ０となるような位置に設定している。このような位置関係とした根拠について述べる。第２の芯材（純Ｎｉ）４５は、被覆材（Ｎｉ基合金）４３とほぼ同等の融点であり、チップ６０の溶接時の発熱による悪影響は無いため、熱引きを考慮すると、距離Ｌ１は小さい方がよい。
【００２５】
しかし、距離Ｌ１が小さすぎると、第２の芯材４５が接地電極４０の先端に近すぎて、第２の芯材４５が、使用中に被覆材４３から露出しやすくなる。例えば、実用レベルを考えて、実車走行距離が１０万ｋｍに相当するエンジン試験を行った場合、被覆材４３は０．３ｍｍ程度消耗する。このことから、被覆材４３の耐食性・耐酸化性を考慮すると、距離Ｌ１は０．３ｍｍ以上とした。
【００２６】
また、Ｌ１≦Ｌ０としたのは、本発明者が距離Ｌ１を色々と変えて、温度低減効果を検証した結果に基づくものである。限定するものではないが、その検討結果の一例を示す。本検討例では、エンジンにおける冷熱サイクル試験を行い、種々の距離Ｌ１毎にサイクル数に対するチップ６０の剥離率を調べた。
【００２７】
ここで、エンジン条件は、アイドル状態（例えば約３００℃）で１分保持、スロットル全開状態（例えば約９００℃で）６０００ｒｐｍで１分保持を１サイクルとし、このサイクルを繰り返した。剥離率は、図５に示す様に、接地電極４０の軸方向断面において、貴金属チップ６０の径Ｄに対する剥離した部分の長さ（Ｄ−ｄ）の比（Ｄ−ｄ）／Ｄに１００をかけた値１００（Ｄ−ｄ）／Ｄ（％）で評価した。
【００２８】
また、本検討例における各部の材質は、次のようである。被覆材４３（第１の金属）として、熱伝導率αが１０Ｗ／ｍ・Ｋ、融点Ｔｍが１３８０℃のＮｉ基合金（インコネル（登録商標））、第１の芯材４４（第２の金属）として、熱伝導率αが３９１Ｗ／ｍ・Ｋ、融点Ｔｍが１０８３℃の純Ｃｕ、第２の芯材４５（第３の金属）として、熱伝導率αが８９Ｗ／ｍ・Ｋ、融点Ｔｍが１４５３℃の純Ｎｉを用いた。また、貴金属チップ６０はＰｔチップを用いた。
【００２９】
また、本検討例における各部の寸法は、次のようである（図３参照）。接地電極４０の断面形状は、幅Ｗを２．８ｍｍ、厚さＨを１．６ｍｍとし、３層構造部分における被覆材４３の厚さｈ１を０．３ｍｍ、第１の芯材４４の厚さｈ２を０．２ｍｍ、第２の芯材４５の厚さｈ３を０．６ｍｍとした。また、チップ６０の径Ｄを１．０ｍｍ、上記距離Ｌ０を２ｍｍ、距離Ｌ２を４ｍｍとした。
【００３０】
このような各部の材質及び寸法に基づいて、上記冷熱サイクル試験を行い、種々の距離Ｌ１（１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ）毎にサイクル数に対するチップ６０の剥離率（％）を求めたものが、図６に示すグラフである。剥離率１００（Ｄ−ｄ）／Ｄが小さいほど、接地電極４０において温度が低減され、熱応力が緩和されたことになる。
【００３１】
図６からわかるように、距離Ｌ１が小さいほどチップ６０の剥離が少なく、距離Ｌ１が距離Ｌ０（２ｍｍ）よりも小さい場合には、実用レベルにおいて殆ど剥離しない程度になっている。これは、接地電極４０内において、チップ６０の下部に良熱伝導材としての第２の芯材４５が在ると、チップ６０近傍の温度が低減され、熱応力も緩和されると考えられるためである。以上のような検討に基づいて、第２の芯材４５の突出部の先端を０．３ｍｍ≦Ｌ１≦Ｌ０となるような位置に設定している。
【００３２】
また、本実施形態において、貴金属チップの径ＤがＤ＞２．２ｍｍの時はＬ２＞Ｌ０となるような位置に設定することが好ましい。これは、比較的融点の低い第１の芯材４４が溶接時の熱の影響を受けるため、その影響を効果的に回避するために距離Ｌ２について検討した結果に基づくものである。限定するものではないが、このＬ２についての一検討例を示す。
【００３３】
本例では、貴金属チップ６０を抵抗溶接により接地電極４０に溶接しているが、チップ６０の径Ｄによって、抵抗溶接の溶接電流が変わるため、その際の発熱度合も変わる。そこで、チップ６０の径Ｄ及び溶接電流を種々変えた場合に、座屈（第１の芯材４４の変形）が発生しない様な距離Ｌ２の範囲を調べた。ここで、チップ６０の径Ｄはφ１．０〜２．４ｍｍ、また、チップ６０の厚さは０．３ｍｍとした。なお、本検討例における各部の材質や各部の寸法Ｗ、Ｈ、ｈ１〜ｈ３及びＬ０は、上記の距離Ｌ１の検討例と同じである。
【００３４】
図７は、種々のチップ６０の径Ｄ及び溶接電流において、距離Ｌ２を距離Ｌ０との関係で変えたときの座屈の有無を示したものである。図７においては、抵抗溶接における加圧力は２５０Ｎ、サイクル数は１０で一定とし、径Ｄが１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．２ｍｍ、２．４ｍｍのとき、それぞれ、溶接電流を１．２ｋＡ、１．４ｋＡ、１．８ｋＡ、２．０ｋＡ、２．５ｋＡとした。
【００３５】
また、距離Ｌ２は、Ｌ０よりも１ｍｍ少なくしてチップ６０直下に第１の芯材（純Ｃｕ）４４がある構成（Ｌ０−１）とした場合、Ｌ０と同じとした場合、Ｌ０よりも１ｍｍ多くしてチップ６０直下に第１の芯材４４が存在しない構成（Ｌ０＋１）とした場合について溶接を試み、座屈しないものは○、座屈したものは×で表している。なお、径Ｄが２．４ｍｍの場合には、距離Ｌ２がＬ０よりも０．５ｍｍ多い場合も示してある。
【００３６】
図７からわかるように、Ｄ≦２．２ｍｍの時は、Ｌ２＜Ｌ０でも良く、即ち、チップ６０直下に第１の芯材（純Ｃｕ）４４が存在しても（図８参照）、溶接電流が小さいため座屈を生じない。一方、Ｄ＞２．２ｍｍの時は、Ｌ２＞Ｌ０、即ち、チップ６０直下に第１の芯材４４が存在しないように引っ込めないと、溶接電流が大きいため座屈してしまう。
【００３７】
また、純Ｃｕ等の第１の芯材４４は、熱伝導は非常に優れているが、融点が低いため、接地電極４０の先端に突出するほど、使用環境中に、拡散が進行し、隣接金属（Ｎｉ合金等）と合金層を形成する。そして、その合金層は熱伝導を著しく低下させるため、チップ６０の直下には、第１の芯材４４を配置させず、第２の芯材４５のみで構成させた方が好ましい。このことと、上記距離Ｌ２の検討結果とから、Ｄ＞２．２ｍｍの時はＬ２＞Ｌ０となるような位置に設定することが好ましい。
【００３８】
次に、上記構成を有するスパークプラグ１００の製造方法のうち接地電極４０の製造方法について、図９及び図１０を参照して述べる。なお、同製造方法のうち他の部分の製造工程については、周知であるため説明を省略する。図９及び図１０は、接地電極４０の製造工程を示す概略断面図である。
【００３９】
まず、上記第１〜第３の金属に対して、それぞれ冷間鍛造等の加工を施すことによって、第１の金属よりなる第１のカップ状素材２００（図９（ａ））と、第２の金属よりなる第２のカップ状素材２０１（図９（ｂ））と、第３の金属を棒状に形成したものであって、その一端側に他端側よりも径の大きい大径頭部２０２ａを有する芯材２０２（図９（ｃ））とを用意する。
【００４０】
例えば、第１のカップ状素材２００としてはインコネル（登録商標）を用い、外径ｇ１がφ３．５ｍｍ、長さｇ２が１０ｍｍ、開口部の内径ｇ３がφ２．２ｍｍ、開口部の深さｇ４が６ｍｍの円筒カップ形状のものとできる。また、第２のカップ状素材２０１としては純Ｃｕを用い、外径ｇ５がφ２．１５ｍｍ、長さｇ６が６ｍｍ、開口部の内径ｇ７がφ１．４ｍｍ、開口部の深さｇ８が５．５ｍｍの円筒カップ形状のものとできる。また、芯材２０２としては純Ｎｉを用い、大径頭部の径ｇ９がφ２．１５ｍｍ、大径頭部の長さｇ１０が０．５ｍｍ、小径棒状部の径ｇ１１がφ１．４ｍｍ、全体長さｇ１２が６ｍｍのリベット状のものとできる。
【００４１】
続いて、芯材２０２を、その他端側から第２のカップ状素材２０１内へ挿入することにより、この第２のカップ状素材２０１から大径頭部２０２ａを露出させた状態で、芯材２０２と第２のカップ状素材２０１とが一体化した複合体２０３を形成する（図９（ｄ））。
【００４２】
そして、この複合体２０３を、大径頭部２０２ａ側から、第１のカップ状素材２００内へ挿入することにより、大径頭部２０２ａが第１のカップ状素材２００の底部に位置した状態で、複合体２０３と第１のカップ状素材２００とを一体化させた部材（一体化部材）２０４を形成する（図９（ｅ））。
【００４３】
続いて、図１０に示す様に、この一体化部材２０４を、第１のカップ状素材２００の底部側から型Ｋ１によって押し出し加工することにより、接地電極４０の形状（角柱形状）にする。例えば、上述した例のように幅Ｗを２．８ｍｍ、厚さＨを１．６ｍｍとした角柱形状とすることができる。この押し出し加工により、第１のカップ状素材２００内の複合体２０３が変形し、接地電極４０の先端部４１内の形状は、図２及び図３に示す様になる。
【００４４】
その後、接地電極４０を取付金具１０に溶接固定し、接地電極４０の先端部４１に貴金属チップ６０を抵抗溶接した後、チップ６０と中心電極３０の先端部３１との間に放電ギャップ５０を形成すべく、接地電極４０を折り曲げる。こうして、スパークプラグ１００が完成する。
【００４５】
以上、本実施形態によれば、０．３ｍｍ≦Ｌ１≦Ｌ０とすることにより、接地電極４０内において、比較的低融点の第１の芯材４４から突出する比較的高融点の第２の芯材４５を貴金属チップ６０直下に位置させることができる。そして、熱伝導性の良好な第１及び第２の芯材４４、４５によって熱伝導性を確保できるとともに、高融点である第２の芯材４５は、チップ６０の溶接時に変形しないため、チップ溶接時の接地電極４０の座屈変形防止と接地電極４０の温度低減効果の確保とを両立できる。
【００４６】
また、本実施形態の好ましい形態によれば、Ｄ＞２．２ｍｍの時はＬ２＞Ｌ０としているため、第１の芯材４４による座屈防止を行うことができるとともに、第１の芯材４４の合金層形成による熱伝導性低下の防止を行うことができ、より効果的である。
【００４７】
（第２実施形態）
本第２実施形態は、上記第１実施形態とは異なる接地電極４０の製造方法を提供するものである。以下、第１実施形態との相違について説明する。図１１及び図１２は、本製造方法を示す概略断面図であり、上記図９及び図１０と同一部分には、図中、同一符号を付してある。
【００４８】
まず、上記第１実施形態における第１のカップ状素材２００と同様のものとして第１の金属よりなるカップ状素材２００と、第２の金属によって第３の金属を被覆してなる棒状素材３００（図１１（ａ））と、第３の金属よりなる円板状素材３０１（図１１（ｂ））とを用意する。ここで、棒状素材３００は、第３の金属よりなる棒３０２を第２の金属よりなる管３０３に挿入したものを、押し出し加工する等により一体化して形成することができる。
【００４９】
例えば、本実施形態のカップ状素材２００は、上記第１実施形態の第１のカップ状素材と同様の材質及び寸法とできる。棒状素材３００としては、純Ｎｉの棒３０２と純Ｃｕの管３０３とを一体化させた円柱形状であって、径ｆ１がφ２．１５ｍｍ、長さｆ２が６ｍｍ、管３０３の肉厚ｆ３が０．４ｍｍのものとできる。また、円板状素材３０１としては純Ｎｉを用い、径ｆ４がφ２．１５ｍｍ、厚さｆ５が０．５ｍｍの円板とすることができる。
【００５０】
そして、カップ状素材２００内の底部に、円板状素材３０１を配置し、続いて、棒状素材３００をカップ状素材２００内へ挿入することにより、円板状素材３０１を棒状素材３００の挿入側先端とカップ状素材２００の底部との間に挟んだ形で一体化させた部材（一体化部材）３０４を形成する（図１１（ｃ）参照）。
【００５１】
次に、上記第１実施形態と同様に、この一体化部材３０４を、カップ状素材２００の底部側から押し出し加工することにより、接地電極４０の形状にする（図１２参照）。このとき、カップ状素材２００内の棒状素材３０１及び円板状素材３０２が変形し、接地電極４０の先端部４１内の形状は、図２及び図３に示す様になる。
【００５２】
続いて、接地電極４０の取付金具１０への固定、チップ６０の溶接、放電ギャップ５０の形成等を行い、スパークプラグ１００が完成する。このように、本実施形態の製造方法によっても、上記第１実施形態と同様に、スパークプラグ１００を適切に製造することができる。
【００５３】
（他の実施形態）
なお、上記図３では、第２の芯材４５は、接地電極４０の内部にて第１の芯材４４の先端から接地電極４０の先端側へ突出しているが、第２の芯材４５は第１の芯材４４の内周側にて突出している。ここで、図１３に示す様に、第２の芯材４５が第１の芯材４４の先端を覆った形で突出していても良い。このような突出形態の相違は、上記一体化部材２０４、３０４の押し出し加工条件等の相違によって発生する。
【００５４】
以上述べてきたように、本発明は、接地電極の温度低減効果を十分に確保するよう、接地電極の先端部まで良熱伝導材を封入させ、チップ溶接時の接地電極の座屈変形を防止するため、良熱伝導材の材質と封入位置を限定したことを主たる特徴しており、それによって、耐熱性が飛躍的に向上し且つ熱負荷の厳しい環境で使用できるスパークプラグを実現したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図である。
【図２】図１に示すスパークプラグにおける放電ギャップ近傍の拡大断面である。
【図３】（ａ）は図２中のＡ部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】レーザ溶接および抵抗溶接により形成された溶融部による貴金属チップと接地電極との接合構造を示す概略断面図である。
【図５】貴金属チップの剥離率を示す図である。
【図６】種々の距離Ｌ１毎の冷熱サイクル数と剥離率との関係を示すグラフである。
【図７】貴金属チップの径と距離Ｌ２との関係について検討した結果を示す図である。
【図８】貴金属チップの径が２．２ｍｍ以下の時においてチップ直下に第１の芯材が存在する例を示す概略断面図である。
【図９】上記第１実施形態に係る接地電極の製造工程を示す図である。
【図１０】図９に続く接地電極の製造工程を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る接地電極の製造工程を示す図である。
【図１２】図１１に続く接地電極の製造工程を示す図である。
【図１３】第２の芯材の第１の芯材の先端からの突出形態の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
３０…中心電極、４０…接地電極、４３…被覆材、４４…第１の芯材、
４５…第２の芯材、６０…貴金属チップ、６１、６２…溶融部、
２００…第１のカップ状素材（カップ状素材）、２０１…第２のカップ状素材、
２０２…芯材、２０２ａ…大径頭部、２０３…複合体、
２０４、３０４…一体化部材、３００…棒状素材、３０１…円板状素材。
【図１】
0004419327.tif 000002
【図２】
0004419327.tif 000003
【図３】
0004419327.tif 000004
【図４】
0004419327.tif 000005
【図５】
0004419327.tif 000006
【図６】
0004419327.tif 000007
【図７】
0004419327.tif 000008
【図８】
0004419327.tif 000009
【図９】
0004419327.tif 000010
【図１０】
0004419327.tif 000011
【図１１】
0004419327.tif 000012
【図１２】
0004419327.tif 000013
【図１３】
0004419327.tif 000014