(57)【要約】【課題】スパークプラグの外観品質を保ちつつ接地電極に対する貴金属チップの溶接を良好に行うことのできる技術を提供する。【解決手段】スパークプラグの製造方法は、（Ａ）接地電極と貴金属チップとを接触させ、接地電極と貴金属チップとに第１の荷重を加える工程と、（Ｂ）工程（Ａ）の後、接地電極と貴金属チップとに加える荷重を、第１の荷重よりも低下させる工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）の最中または工程（Ｂ）の後、接地電極と貴金属チップとに第１の荷重よりも小さな荷重を加えつつ、接地電極と貴金属チップとに電流を流して抵抗溶接を行う工程と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貴金属チップが接合された接地電極を備えるスパークプラグの製造方法であって、
（Ａ）接地電極と貴金属チップとを接触させ、前記接地電極と前記貴金属チップとに第１の荷重を加える工程と、
（Ｂ）前記工程（Ａ）の後、前記接地電極と前記貴金属チップとに加える荷重を、前記第１の荷重よりも低下させる工程と、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）の最中または前記工程（Ｂ）の後、前記接地電極と前記貴金属チップとに前記第１の荷重よりも小さな荷重を加えつつ、前記接地電極と前記貴金属チップとに電流を流して抵抗溶接を行う工程と、
を備えることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記工程（Ａ）において前記貴金属チップが前記接地電極に埋没する量よりも、前記工程（Ｃ）において前記貴金属チップが前記接地電極に埋没する量の方が多い、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、スパークプラグの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スパークプラグとして、接地電極に貴金属チップが溶接されているものがある。例えば、特許文献１に記載された技術では、貴金属チップと接地電極とに所定の圧力を加えながら、貴金属チップと接地電極とに電流を流して、これらを抵抗溶接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
抵抗溶接時に貴金属チップと接地電極とに圧力を加えると、主に貴金属チップの周縁部と接地電極との接触部分に大きな圧力が加わる。すると、大きな圧力が加わっている周縁部と接地電極との接触部分において局所的に電流が流れ、溶接が不均一に行われる場合がある。溶接が不均一に行われると、溶接中に、スパッタが発生する可能性が高まり、スパークプラグの外観品質が低下するおそれがある。従って、スパークプラグの外観品質を保ちつつ接地電極に対する貴金属チップの溶接を良好に行うことのできる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、貴金属チップが接合された接地電極を備えるスパークプラグの製造方法が提供される。この製造方法は、（Ａ）接地電極と貴金属チップとを接触させ、前記接地電極と前記貴金属チップとに第１の荷重を加える工程と；（Ｂ）前記工程（Ａ）の後、前記接地電極と前記貴金属チップとに加える荷重を、前記第１の荷重よりも低下させる工程と；（Ｃ）前記工程（Ｂ）の最中または前記工程（Ｂ）の後、前記接地電極と前記貴金属チップとに前記第１の荷重よりも小さな荷重を加えつつ、前記接地電極と前記貴金属チップとに電流を流して抵抗溶接を行う工程と；を備えることを特徴とする。このような形態のスパークプラグの製造方法であれば、抵抗溶接を行う前に、予め、抵抗溶接時に加える荷重よりも大きな荷重（第１の荷重）を加えるため、接地電極と貴金属チップとの接触状態が安定し、溶接を均一な状態で行うことが可能になる。この結果、スパッタの発生が抑制されるので、スパークプラグの外観品質を保ちつつ接地電極に対する貴金属チップの溶接を良好に行うことができる。
【０００７】
（２）上記形態のスパークプラグにおいて、前記工程（Ａ）によって前記貴金属チップが前記接地電極に埋没する量よりも、前記工程（Ｃ）によって前記貴金属チップが前記接地電極に埋没する量の方が多くてもよい。このような形態のスパークプラグであれば、抵抗溶接時において溶融量が多くなり、溶接強度を向上させることが可能になる。
【０００８】
本発明は、上述したスパークプラグの製造方法としての形態以外にも、例えば、接地電極の製造方法や、スパークプラグなど、種々の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】スパークプラグの部分断面図である。
【図２】スパークプラグの製造方法を示す工程図である。
【図３】接地電極に貴金属チップを溶接する方法を示す工程図である。
【図４】接地電極に貴金属チップを溶接する方法を示す模式図である。
【図５】接地電極および貴金属チップに加える荷重の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態であるスパークプラグの製造方法によって製造されるスパークプラグ１００の部分断面図である。スパークプラグ１００は、軸線Ｏに沿った細長形状を有している。図１において、一点破線で示す軸線Ｏの右側は、外観正面図を示し、軸線Ｏの左側は、軸線Ｏを通る断面図を示している。以下の説明では、図１の下方側をスパークプラグ１００の先端側と呼び、図１の上方側を後端側と呼ぶ。
【００１１】
スパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、主体金具５０とを備える。絶縁体１０は、自身の外周の少なくとも一部が筒状の主体金具５０によって保持され、軸線Ｏに沿った軸孔１２を有する。この軸孔１２には、中心電極２０が設けられている。接地電極３０は、主体金具５０の先端面５７に固定され、中心電極２０との間に放電ギャップを形成する。接地電極３０には貴金属チップ３１が接合されている。
【００１２】
絶縁体１０は、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成された絶縁碍子である。絶縁体１０は、先端側に中心電極２０の一部を収容し、後端側に端子金具４０の一部を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の部材である。絶縁体１０の軸方向中央には外径を大きくした中央胴部１９が形成されている。中央胴部１９の後端側には、端子金具４０と主体金具５０との間を絶縁する後端側胴部１８が形成されている。中央胴部１９の先端側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成されている。先端側胴部１７の更に先端側には、先端側胴部１７よりも小さい外径であって中心電極２０側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。
【００１３】
主体金具５０は、絶縁体１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を包囲して保持する円筒状の金具である。主体金具５０は、例えば、低炭素鋼により形成され、全体にニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が施されている。主体金具５０は、後端側から順に、工具係合部５１と、シール部５４と、取付ネジ部５２とを備える。工具係合部５１には、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取り付けるための工具が嵌合する。取付ネジ部５２は、エンジンヘッドの取付ネジ孔に螺合するネジ山を有する。シール部５４は、取付ネジ部５２の根元に鍔状に形成されている。シール部５４とエンジンヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。主体金具５０の先端面５７は、中空の円状であり、その中央からは、絶縁体１０の脚長部１３の先端部と中心電極２０の先端部とが突出する。
【００１４】
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には厚みの薄い加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に厚みの薄い圧縮変形部５８が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁体１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されており、さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３を内側に折り曲げるようにして先端側に押圧することにより圧縮変形部５８が圧縮変形し、この圧縮変形部５８の圧縮変形により、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁体１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。この押圧により、タルク９が軸線Ｏ方向に圧縮されて主体金具５０内の気密性が高められる。
【００１５】
主体金具５０の内周においては、取付ネジ部５２の内周に形成された金具内段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁体１０の脚長部１３の基端に位置する碍子段部１５が押圧されている。この板パッキン８は、主体金具５０と絶縁体１０との間の気密性を保持する部材であり、燃焼ガスの流出を防止する。
【００１６】
接地電極３０は、例えば、インコネル（商標名）６００やインコネル６０１等の、ニッケルを主成分とするニッケル合金によって形成されている。接地電極３０の基端は、主体金具５０の先端面５７に溶接されている。本実施形態では、接地電極３０は、接地電極３０の先端部分の一側面が中心電極２０と対向するように、中間部分が屈曲されている。本実施形態では、接地電極３０の先端部には、中心電極２０と対向する位置に、貴金属チップ３１が接合されている。貴金属チップ３１は、例えば、白金−ニッケル合金や白金−イリジウム合金など、白金合金によって形成されている。
【００１７】
中心電極２０は、電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２２が埋設された棒状の部材である。電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金からなり、芯材２２は、銅または銅を主成分とする合金からなる。
【００１８】
中心電極２０の後端部近傍には、外周側に張り出した鍔部２３が形成されている。鍔部２３は、軸孔１２に形成された軸孔内段部１４に後端側から当接して、中心電極２０を絶縁体１０内で位置決めする。中心電極２０の後端部は、セラミック抵抗３およびシール体４を介して端子金具４０に電気的に接続される。
【００１９】
図２は、スパークプラグ１００の製造方法を示す工程図である。本実施形態の製造方法では、まず、屈曲されていない棒状の接地電極３０が溶接された主体金具５０が用意されると共に、その他、中心電極２０や絶縁体１０など、図１に示した各部材が用意され、それらが、図１に示したように組み立てられる（ステップＳ１００）。
【００２０】
続いて、屈曲されていない棒状の接地電極３０に、貴金属チップ３１が溶接される（ステップＳ１２０）。貴金属チップ３１の溶接方法については後述する。最後に、貴金属チップ３１が溶接された接地電極３０に曲げ加工が施されて屈曲され（ステップＳ１３０）、スパークプラグ１００は完成する。
【００２１】
図３は、接地電極３０に貴金属チップ３１を溶接する方法を示す工程図である。また、図４は、接地電極３０に貴金属チップ３１を溶接する方法を示す模式図である。本実施形態では、まず、図４に示すように、抵抗溶接機９０の上電極９１と下電極９２との間に、接地電極３０（詳しくは、主体金具５０に溶接された屈曲されていない棒状の接地電極３０）と貴金属チップ３１とを配置する。本実施形態では、鉛直下方側に貴金属チップ３１を配置し、その鉛直上方に、貴金属チップ３１に接触するように接地電極３０を配置する。接地電極３０と貴金属チップ３１とは、いずれも、接合を行う面は平坦である。
【００２２】
接地電極３０および貴金属チップ３１を図４のように配置した後、下電極９２を固定したまま、上電極９１を用いて鉛直下方に力を加えることにより、接地電極３０および貴金属チップ３１に対して、所定の時間、第１の荷重Ｗ１を加える（図３のステップＳ２００）。第１の荷重Ｗ１を加えることにより、貴金属チップ３１は、接地電極３０に対して所定量埋没する。本実施形態において、後述する第２の荷重Ｗ２よりも先に第１の荷重Ｗ１を加えることを、「予荷重」という。
【００２３】
図５は、接地電極３０および貴金属チップ３１に加える荷重の変化を示すグラフである。接地電極３０および貴金属チップ３１に対して第１の荷重Ｗ１を加えた後、本実施形態では、図５に示されているように、上電極９１に加える力を低下させて、接地電極３０および貴金属チップ３１に加える荷重を第１の荷重Ｗ１よりも低下させる。本実施形態では、第１の荷重Ｗ１から、第１の荷重Ｗ１よりも小さい第２の荷重Ｗ２まで低下させる（図３のステップＳ２１０）。このとき、上電極９１および接地電極３０と、接地電極３０および貴金属チップ３１と、貴金属チップ３１および下電極９２とが、それぞれ離れないように（つまり、それぞれ接触した状態のまま）、接地電極３０と貴金属チップ３１とに加える荷重を第１の荷重Ｗ１から第２の荷重Ｗ２まで漸減させる。なお、第２の荷重Ｗ２は、例えば、２００Ｎ〜４００Ｎが好ましく、第１の荷重Ｗ１は、例えば、第２の荷重Ｗ２の２〜５倍であることが好ましい。
【００２４】
接地電極３０および貴金属チップ３１に加える荷重を、第２の荷重Ｗ２まで低下させた後、第２の荷重Ｗ２を加えながら、上電極９１と下電極９２との間の接地電極３０および貴金属チップ３１に８００〜１２００Ａの電流を流し、接地電極３０に対して貴金属チップ３１を抵抗溶接する（ステップＳ２２０）。この抵抗溶接において加える荷重は、初期値が第２の荷重Ｗ２であればよく、貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没するのに伴って、成り行きで変化しても良い。つまり、抵抗溶接時に加えられる荷重は、抵抗溶接が行われている期間中、一定の値でなくても構わない。抵抗溶接の時間、電流値および荷重は、ステップＳ２２０の抵抗溶接において貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没する量が、ステップＳ２００の予荷重によって貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没する量よりも多くなるように、設定されている。「貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没する量」とは、予荷重前後、または、抵抗溶接前後における、貴金属チップ３１の接地電極３０から突出した部分の体積の変化量のことである。
【００２５】
以上で説明した本実施形態におけるスパークプラグ１００の製造方法によれば、抵抗溶接に先立って、接地電極３０および貴金属チップ３１に対して予め大きな荷重（第１の荷重）を加えるため、接地電極３０と貴金属チップ３１との接触状態を溶接前に均一化することができる。そのため、抵抗溶接時に、接地電極３０と貴金属チップ３１との間の溶接が安定して行われ、溶接中にスパッタが発生することを抑制することができる。この結果、スパークプラグ１００の外観がスパッタによって損なわれることを抑制することができる。また、接地電極３０と貴金属チップ３１との接触状態を溶接前に均一することができるので、抵抗溶接時に局所的に電流が流れることを抑制することができる。この結果、貴金属チップ３１を良好に接地電極３０に溶接することが可能になる。従って、本実施形態によれば、スパークプラグ１００の外観品質を保ちつつ接地電極３０に対する貴金属チップ３１の溶接を良好に行うことができる。貴金属チップ３１が大型化した場合には、溶接強度を高めるために、大きな電流によって溶接が行われるため、上述した本実施形態の効果は特に顕著である。
【００２６】
また、本実施形態では、第１の荷重Ｗ１を加えることによって貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没する量よりも、第２の荷重Ｗ２を加えつつ抵抗溶接を行うことによって貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没する量の方を大きくするので、抵抗溶接時における溶融量を多くすることができる。そのため、貴金属チップ３１と接地電極３０との溶接強度を向上させることができる。
【００２７】
Ｂ．変形例：
＜第１変形例＞
上記実施形態では、第１の荷重Ｗ１を加えることによって貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没する量よりも、第２の荷重Ｗ２を加えつつ抵抗溶接を行うことによって貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没する量の方を大きくしている。これに対して、第１の荷重Ｗ１を加えることによって貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没する量よりも、第２の荷重Ｗ２を加えつつ抵抗溶接を行うことによって貴金属チップ３１が接地電極３０に埋没する量の方を小さくしても良い。
【００２８】
＜第２変形例＞
上記実施形態では、抵抗溶接機９０の下電極９２および上電極９１の間において、貴金属チップ３１を鉛直下方、接地電極３０を鉛直上方に配置したが、貴金属チップ３１を鉛直上方、接地電極３０を鉛直下方に配置してもよい。
【００２９】
＜第３変形例＞
上記実施形態では、下電極９２を固定して、接地電極３０および貴金属チップ３１に対して、上電極９１から鉛直下方に荷重を加えている。荷重を加える方向はこれに限らず、上電極９１を固定して下電極９２から鉛直上方に向けて荷重を加えても良い。また、上電極９１と下電極９２の両方から荷重を加えても良い。
【００３０】
＜第４変形例＞
上記実施形態では、接地電極３０および貴金属チップ３１に加える荷重が第２の荷重Ｗ２まで低下した後に、抵抗溶接を行っている。これに対して、抵抗溶接は、接地電極３０および貴金属チップ３１に加える荷重を低下させている最中に行ってもよい。この場合であっても、抵抗溶接は、第１の荷重Ｗ１よりも低い荷重が加えられながら行われることになる。
【００３１】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
１０…絶縁体
１２…軸孔
１３…脚長部
１４…軸孔内段部
１５…碍子段部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…中央胴部
２０…中心電極
２１…電極母材
２２…芯材
２３…鍔部
３０…接地電極
３１…貴金属チップ
４０…端子金具
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５４…シール部
５６…金具内段部
５７…先端面
５８…圧縮変形部
９０…抵抗溶接機
９１…上電極
９２…下電極
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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【図５】
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