JP4693126B2 - スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
43 外側(貴金属)チップ
50 主体金具
100 スパークプラグ
Claims (7)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
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