JP2003257581A

JP2003257581A - スパークプラグの製造方法

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Publication number: JP2003257581A
Application number: JP2002051291A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Matsubara; 佳弘松原; Shinichi Hiramatsu; 伸一平松; Masahiro Ishikawa; 雅啓石川; Kazumi Kawamura; 和巳川村
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-12
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP4028256B2; CN1463061A; EP1341282A2; CN100352117C; US6923699B2; EP1341282B1; EP1341282A3; US20030181121A1

Abstract

(57)【要約】【課題】地電極の電極本体に貴金属チップを接合する
際に、該貴金属チップと電極本体との接合界面にクラッ
クや剥離といった不具合を生じにくいスパークプラグの
製造方法を提供する。【解決手段】スパークプラグ１００において、接地電
極４を以下のように製造する。電極本体４ｍへの接合
に先立って、中間部材３３と貴金属チップ３２とを接合
して組立体３４を作る（組立体形成工程）。組立体３
４の中間部材３３を電極本体４ｍに重ね合わせる（重ね
合わせ工程）。中間部材３３と貴金属チップ３２と
に、他部材によるそれらの接合方向Ｏへの付勢力を付与
することなく、電極本体４ｍと組立体３４の中間部材３
３とを、それらの重ね合わせ面における相対移動を拘束
しつつ溶接する（溶接工程）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスパークプラグの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のようなスパークプラグにおいて
は、耐火花消耗性向上のために電極の先端にＰｔやＩｒ
等を主体とする貴金属チップを溶接したものが多数提案
されている。特に、火花放電時に負極性に設定されるこ
との多い中心電極側は、火花の強いアタックを受けて消
耗しやすいことから、貴金属チップ使用の効果が特に大
きい。しかし、高出力エンジンあるいはリーンバーンエ
ンジンへの適用が進むにつれ、接地電極側についても高
い耐消耗性が求められるようになってきており、貴金属
チップの採用が進みつつある。接地電極側の貴金属チッ
プは、従来主にＰｔ系金属により構成され、ニッケル合
金等からなる接地電極の本体に抵抗溶接により接合され
ている。

【０００３】

【発明の解決しようとする課題】抵抗溶接により貴金属
チップを電極本体に接合する際には、電極本体に貴金属
チップを重ね合わせて通電用の電極にて挟み、電極本体
と貴金属チップとをそれら電極間で加圧しながら通電発
熱させることにより行われる。しかし、この方法の場
合、溶接時に貴金属チップと電極本体との間に過大な圧
接力が付加されることから、溶接後の貴金属チップと電
極本体との界面にクラック等の欠陥が残留しやすく、冷
熱サイクルが加わるとチップ剥離等の問題を生ずること
があった。

【０００４】特に、最近では、接地電極側の火花消耗を
さらに抑制するために、貴金属チップの材質を、従来主
流であったＰｔ系のものから、より耐熱性の高いＩｒ系
のものに置き換えることが検討されている。しかし、Ｉ
ｒ系の貴金属チップは高融点であることもあって、抵抗
溶接による接合では、溶け不足等により接合界面が不健
全となりやすく、前記したクラックや剥離等がより生じ
やすい問題がある。また、こうした溶け不足以外に、Ｉ
ｒ系金属と接地電極本体を構成するＮｉ系金属との線膨
張係数の差が大きいことも、クラックや剥離を生じやす
い一因である。

【０００５】なお、こうした線膨張係数の不一致による
不具合を緩和するために、貴金属チップと電極本体との
間に、両者の中間の線膨張係数を有した中間部材を挿入
する形で接合を行なう提案もなされている。しかし、中
間部材を挿入した状態で高圧力を付加して貴金属チップ
を抵抗溶接すると、中間部材が貴金属チップとともに電
極本体に大きく食い込む際に、該中間部材と貴金属チッ
プとの間にクラックや剥離が生じやすくなるので、根本
的な解決を図ることはできない。

【０００６】本発明の課題は、接地電極の電極本体に貴
金属チップを接合する際に、該貴金属チップと電極本体
との接合界面にクラックや剥離といった不具合を生じに
くいスパークプラグの製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明
は、電極本体と、その電極本体に中間部材を介して結合
された貴金属チップとを有する接地電極の、貴金属チッ
プを、中心電極と対向させることにより火花放電ギャッ
プを形成したスパークプラグの製造方法に関し、上記課
題を解決するために、電極本体への接合に先立って、中
間部材と貴金属チップとを接合して組立体を作る組立体
形成工程と、組立体の中間部材を電極本体に重ね合わせ
る重ね合わせ工程と、重ね合わされた組立体の中間部材
と貴金属チップとの間に、他部材による付勢力を付与す
ることなく、かつ電極本体と組立体の中間部材との位置
ずれを拘束しつつ、それら電極本体と中間部材とを溶接
する溶接工程と、を含むことを特徴とする。

【０００８】この発明の方法においては、まず、貴金属
チップを一旦中間部材に接合して組立体を作り、その組
立体の中間部材を電極本体に重ね合わせる。そして、中
間部材と貴金属チップとの間に他部材による接合方向へ
の付勢力を付与しない形で、電極本体と組立体の中間部
材との位置ずれを拘束しつつ溶接する。つまり、中間部
材と貴金属チップとの間に、従来の抵抗溶接のような過
剰な圧接力を作用させないで、該中間部材と電極本体と
を溶接するから、中間部材と貴金属チップとの間にクラ
ックや剥離が生じる不具合を効果的に抑制することがで
きる。

【０００９】組立体を製造する際には、中間部材と貴金
属チップとの接合をレーザー溶接により行なうことが望
ましい。レーザー溶接は、抵抗溶接よりも熱の集中が容
易で溶け深さを大きくでき、また、接合時に過大な圧接
力も作用しないので、中間部材と貴金属チップとの間に
クラックや剥離が生じる不具合をより確実に防止でき
る。

【００１０】また、中間部材と電極本体との溶接は、レ
ーザー溶接により行なうこともできるし、抵抗溶接によ
り行なうこともできる。特に抵抗溶接を採用する場合
は、本発明により、中間部材と貴金属チップとの間に過
大な圧接力が生じる心配は一切なく、それらの間にクラ
ックや剥離が誘起される心配も不要である。

【００１１】そして、レーザー溶接及び抵抗溶接のいず
れを行なう場合においても、中間部材と電極本体との間
には、位置保持や密着確保のため一定以上の付勢力を作
用させることが当然望ましい。この付勢力を、中間部材
と貴金属チップとの間に過剰な圧接力を作用させること
なく付加するには、具体的には、以下のようにする。す
なわち、重ね合わせ工程において、中間部材と電極本体
との重ね合わせ面の投影面積が最小となるような投影面
を考え、その投影面への正射投影において、中間部材と
電極本体との各投影領域が互いに重なる領域を第一重複
領域とし、中間部材と貴金属チップとの各投影領域が互
いに重なる領域を第二重複領域として、第一重複領域
に、第二重複領域に属さない非重複領域を形成する。そ
して、溶接工程において、中間部材と電極本体との間に
両者を密着させる付勢力を、第一重複領域のうち非重複
領域に対応する部位に選択的に作用するように付与し、
その状態でそれら中間部材と電極本体とを溶接により接
合する。つまり、上記のような非重複領域にのみ付勢力
を作用させれば、中間部材と貴金属チップとの接合面に
はその付勢力の影響が及ぶことがない。

【００１２】また、重ね合わせ工程においては、電極本
体に、中心電極との対向することとなる側面に開口を有
する貫通形態または有底の孔を形成し、重ね合わせ工程
において、孔に対し組立体を、開口から貴金属チップが
露出するように挿入することができる。電極本体に形成
された孔に組立体を挿入することにより、その挿入方向
と交差する向きの組立体と電極本体との位置ずれを拘束
でき、ひいては電極本体と中間部材との溶接をより確実
かつ能率的に行なうことができる。

【００１３】このとき、中間部材を挿入方向において押
圧部材により押圧することにより、付勢力を発生させる
ことができる。また、押圧部材を用いて中間部材を電極
本体に向けて積極付勢することにより、開口が大きい場
合であっても、電極本体と中間部材との位置ずれを拘束
する効果も得られる。この場合、押圧部材を溶接電極と
して、溶接を、非重複領域における抵抗溶接により行な
えば、溶接工程をより簡便かつ確実に実施することがで
きる。

【００１４】貴金属チップは、Ｉｒ合金にて形成するこ
とができる。前述の通り、Ｉｒ系の貴金属チップは高融
点であり、従来の抵抗溶接による接合ではクラックや剥
離等が特に生じやすかった。しかし、本発明の適用によ
り、貴金属チップと中間部材との接合面には過大な圧接
力が作用しないので、Ｉｒ合金を貴金属チップの材質と
して用いているにもかかわらず、クラックや剥離等の不
具合が生じにくい。この場合、Ｉｒ合金からなる貴金属
チップと中間部材とを溶け深さが大きく、接合の確実性
の高いレーザー溶接を採用すればより効果的である。

【００１５】また、中間部材を、貴金属チップと電極本
体をなす金属との中間の線膨張係数を有する金属にて構
成しておけば、貴金属チップを電極本体に直接接合する
場合と比較して、前記した線膨張係数差による悪影響を
緩和でき、貴金属チップと中間部材との間にクラックや
剥離が発生する不具合をより効果的に回避することがで
きる。

【００１６】なお、特許請求の範囲において各要件に付
与した符号は、添付の図面の対応部分に付された符号を
援用して用いたものであるが、あくまで発明の理解を容
易にするために付与したものであり、本発明における各
構成要件の概念を何ら限定するものではない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図１は、本発明の製造方法の適用
対象となるスパークプラグの一例を示すものであり、図
２はその要部の拡大図である。スパークプラグ１００
は、筒状の主体金具１、先端部２１が突出するようにそ
の主体金具１の内側に嵌め込まれた絶縁体２、先端を突
出させた状態で絶縁体２の内側に設けられた中心電極
３、及び主体金具１に一端が溶接等により結合されると
ともに他端側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電
極３の先端部（ここでは、先端面）と対向するように配
置された接地電極４等を備えている。接地電極４は、電
極本体４ｍと、その電極本体４ｍに中間部材３３を介し
て結合された貴金属チップ３２とを有し、該貴金属チッ
プ３２が中心電極３と対向して火花放電ギャップｇが形
成されている。また、中心電極３も、電極本体３ｍの先
端に貴金属チップ３１を溶接した構造を有している。貴
金属チップ３２，３１は、Ｉｒを主成分（５０質量％以
上）とし、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ及びＲｅから選ばれる１種
又は２種以上の副成分貴金属元素を合計で３〜５０質量
％含有する貴金属よりなる。

【００１８】絶縁体２は、例えばアルミナあるいは窒化
アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、そ
の内部には自身の軸方向に沿って中心電極３を嵌め込む
ための孔部６を有している。また、主体金具１は、低炭
素鋼等の金属により筒状に形成されており、スパークプ
ラグ１００のハウジングを構成するとともに、その外周
面には、プラグ１００を図示しないエンジンブロックに
取り付けるためのねじ部７が形成されている。

【００１９】接地電極４及び中心電極３は、電極本体４
ｍ，３ｍの少なくとも表層部をなす部分（以下、電極母
材という：本明細書において、「電極本体４ｍ，３ｍを
構成する金属」とは、この電極母材の材質をいう）がＮ
ｉ合金で構成されている。具体的な材質として、インコ
ネル６００（商標名）（Ｎｉ：７６質量％、Ｃｒ：１
５．５質量％、Ｆｅ：８質量％（残部微量添加元素もし
くは不純物）、インコネル６０１（商標名）（Ｎｉ：６
０．５質量％、Ｃｒ：２３質量％、Ｆｅ：１４質量％
（残部微量添加元素もしくは不純物））を例示できる。
なお、接地電極４及び中心電極３は、いずれも上記の電
極母材中に、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる熱伝導促進部４
ｃ，３ｃが埋設されている。

【００２０】また、接地電極４に設けられる中間部材３
３は、貴金属チップ３２と電極本体４ｍを構成する金属
（電極母材）との中間の線膨張係数をなす金属にて構成
されている。具体的には、Ｉｒ−Ｎｉ合金、Ｉｒ−Ｎｉ
−Ｒｈ合金等を例示できる。例えば、貴金属チップ３２
が、Ｉｒ及びＲｈの一方又は双方を合計にて８０質量％
以上含有し、かつＩｒの含有量が９７質量％以下であっ
て、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ及びＲｅから選ばれる１種又は２
種以上の含有率が３質量％以上である金属にて構成され
ている場合、中間部材３３は、ＩｒとＲｈとの合計が３
０質量％以上であり、かつＲｈとＮｉとの合計が２０質
量％以上である金属にて構成できる。なお、中間部材３
３はＮｉを必須成分として含有していることが、Ｎｉを
主体に構成する電極母材４ｍとの線膨張係数の差及び融
点の差をさらに縮めることができるので、より望まし
い。

【００２１】図２に示すように、中心電極３の先端部３
ａはテーパ状に断面縮小されるとともにその先端面が平
坦に形成される。ここに円板状の貴金属チップ３１を重
ね合わせ、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザー溶
接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶接部Ｂを形成
して接合される。

【００２２】また、接地電極４の電極本体４ｍには、側
面に開口する貫通孔４ｖが形成され、該貫通孔４ｖに中
間部材３３が挿入されている。中間部材３３の先端側は
テーパ面３３ｔにより軸断面積が縮小され、その先端面
に貴金属チップ３２が重ね合わされるとともに、周方向
の環状のレーザー溶接部Ｂにより接合されている。貫通
孔４ｖの内周面の、貴金属チップ３１が露出している開
口側、すなわち第二の開口ＳＯが位置する側の端部に
は、該内周面から内向きに突出して第二の開口ＳＯを断
面縮小する突出部４ｓが周方向に形成されている。中間
部材３３は、そのテーパ面３３ｔが、突出部４ｓに形成
されたテーパ面４ｔと係合することにより抜け止めさ
れ、それらテーパ面３３ｔとテーパ面４ｔとの間に形成
された抵抗溶接部Ｒにより、電極本体４ｍに接合されて
いる。

【００２３】以下、上記スパークプラグ１００の製造方
法を、接地電極４の製造工程を中心に、図３及び図４を
用いて説明する。この工程は、基本的には、以下の３つ
の工程からなる。電極本体４ｍへの接合に先立って、中間部材３３と貴
金属チップ３２とを接合して組立体３４を作る（組立体
形成工程）。組立体３４の中間部材３３を電極本体４ｍに重ね合わ
せる（重ね合わせ工程）。中間部材３３と貴金属チップ３２との間に、他部材に
よる付勢力を付与することなく、電極本体４ｍと組立体
３４の中間部材３３との位置ずれを拘束しつつ溶接する
（溶接工程）。

【００２４】まず、図３の工程に示すように、切削あ
るいはヘッダ加工により平坦な先端面１３３ａとテーパ
面３３ｔとが形成された、中間部材３３の素材１３３の
先端面１３３ａに円板状の貴金属チップ３２を載せる。
そして、工程に示すように、その素材１３３のそれら
重ね合わせ面の外周縁に沿ってレーザービームＬＢを照
射することにより、貴金属チップ３と円柱状の素材１３
３とにまたがる環状の溶接部Ｂを形成する。なお、素材
１３３の後端部に不要長部分１３３Ｗが生じている場合
は、工程に示すように、これを切断等により除去する
ことができる（もちろん、不要長部分Ｗがない場合は、
該工程は不要である）。このようにして、素材１３３
がテーパ面３３ｔを有する中間部材３３となり、組立体
３４が得られる。

【００２５】次に、図４の工程に示すように、電極本
体４ｍに対し、中心電極３と対向することとなる側面に
開口する貫通孔４ｖを形成しておく。そして、前記の重
ね合わせ工程は、貫通孔４ｖに組立体３４を、該貫通孔
４ｖの第一の開口ＰＯから挿入し、第二の開口（ＳＯ）
から貴金属チップ３２を露出させる形で行なう。該貫通
孔４ｖの内面に形成されたテーパ面４ｔは電極側係合面
となり、組立体３４の中間部材３３に形成されたテーパ
面３３ｔが中間部材側係合面となって両者が係合するこ
とにより、組立体３４の挿入方向の抜け止めがなされ
る。

【００２６】これにより、中間部材３３と電極本体４ｍ
との間には、貫通孔４ｖのテーパ面４ｔと中間部材３３
のテーパ面３３ｔとが互いに重なり合った、重ね合わせ
面が形成される。以下、重ね合わせ面は、中間部材３３
側の符号にて示す。従って、上記重ね合わせ面は符号３
３ｔで表す。

【００２７】ここで、中間部材３３と電極本体４ｍとの
重ね合わせ面３３ｔの投影面積が最小となるような投影
面Ｐを考える。本実施形態では、この投影面Ｐは、中間
部材３３の軸線Ｏと直交する面である。この投影面Ｐへ
の正射投影において、中間部材３３と電極本体４ｍとの
各投影領域が互いに重なる領域を第一重複領域とし、中
間部材３３と貴金属チップ３２との各投影領域が互いに
重なる領域を第二重複領域と定義する。この実施形態に
おいては、第一重複領域３３ｔ’は前記したテーパ面
（重ね合わせ面）３３ｔの投影であり、第二重複領域
Ｊ’は中間部材３３と貴金属チップ３２との重ね合わせ
面Ｊの投影である（図では溶接後の形態にて描いてあ
る）。従って、第一重複領域３３ｔ’は、その全体が、
第二重複領域Ｊ’に属さない非重複領域を形成する。

【００２８】図４の工程は溶接工程を示すものであ
る。まず、中間部材３３と電極本体４ｍとの間に両者を
密着させる付勢力を、第一重複領域のうち非重複領域に
対応する部位、ここではテーパ面（重ね合わせ面）３３
ｔに選択的に作用するように付与し、その状態でそれら
中間部材３３と電極本体４ｍとを溶接により接合する。
この実施形態においては、電極本体４ｍと中間部材３３
との重ね合わせ面３３ｔは、その全てが非重複領域に対
応する部位となるので、上記の付勢力は必然的に非重複
領域に対応する部位（具体的には重ね合わせ面３３ｔ）
のみに加えられることになる。

【００２９】また、中間部材３３を挿入方向において押
圧部材５０により押圧すると、該テーパ面３３ｔ（非重
複領域）において中間部材３３をテーパ面４ｔ（電極本
体４ｍ）に押し付ける付勢力を簡単かつ確実に発生させ
ることができる。工程においては、押圧部材５０を溶
接電極として、非重複領域に対応する部位となるテーパ
面３３ｔにおける抵抗溶接により溶接を行なう。

【００３０】図４の実施形態においては、工程に示す
ように、第二の開口ＳＯから貴金属チップ３２が突出す
るように、組立体３４を第一の開口ＰＯから貫通孔４ｖ
内に配置している。工程に示すように、電極本体４ｍ
の第二の開口ＳＯの周囲において、支持部材５１を該第
二の開口ＳＯから露出する貴金属チップ３２と干渉しな
いように当接させる。具体的には、貴金属チップ３２の
対応位置に凹部５１ａを形成した電極を支持部材５１と
して用い、貴金属チップ３２を凹部５１ａ内に進入させ
ることにより、上記干渉を回避するようにしている。そ
の状態で第一の開口ＰＯ内の中間部材３３を、押圧部材
５０をなす電極により支持部材５１に向けて押圧する。
これにより、貴金属チップ３２への付勢力の付与を確実
に回避することができる。この状態で、押圧部材５０と
支持部材５１との間に溶接電源５２により通電すれば、
テーパ面３３ｔ（非重複領域）に抵抗溶接部Ｒを形成す
ることができる。

【００３１】なお、図４においては、第一の開口ＰＯが
上になるように電極本体４ｍを配置している。従って、
貫通孔４ｖに組立体３４を挿入すると、中間部材３３の
テーパ面３３ｔ（非重複領域）と貫通孔４ｖのテーパ面
４ｔとは、中間部材３３に作用する重力により係合し、
中間部材３３はテーパ面４ｔに向けて重力付勢される。
この付勢力は、抵抗溶接を行なう上では必ずしも十分で
はないが、中間部材３３が貫通孔４ｖ内に挿入されるの
で、その挿入方向と交差する向きにおいて中間部材３３
と電極本体４ｍとの位置ずれが拘束される。つまり、両
者の重ね合わせ面（テーパ面：非重複領域）３３ｔにお
ける位置ずれを拘束することができる。従って、レーザ
ー溶接を用いれば、中間部材３３と電極本体４ｍとを問
題なく接合できる。図５は、そのレーザー溶接部Ｑを、
電極本体４ｍの先端面側から中間部材３３にまたがる形
態に形成した例である。また、図６は、第一の開口ＰＯ
に沿って、電極本体４ｍと中間部材３３とにまたがる環
状のレーザー溶接部Ｕを形成した例である。また、図７
のように、図５のレーザー溶接部Ｑと前記した抵抗溶接
部Ｒとを併設することもできる。

【００３２】なお、中間部材側係合面はテーパ面３３ｔ
ではなく、図８に示す１つの段面３３ｓ又は図９に示す
複数の段面３３ｓ１，３３ｓ２とすることもできる。中
間部材３３は、これらの段面３３ｓ（図８）あるいは３
３ｓ１，３３ｓ２（図９）により段階的に断面縮小され
る。また、貫通孔４ｖの内周面には、上記段面３３ｓあ
るいは３３ｓ１，３３ｓ２と各々係合する段面４ｊ（図
８）あるいは４ｊ１，４ｊ２（図９）が形成される。こ
れらの段面３３ｓ（図８）あるいは３３ｓ１，３３ｓ２
（図９）には、それぞれ抵抗溶接部Ｒを形成できる。

【００３３】以下、本発明のスパークプラグの製造方法
の別の実施形態について説明する。図１０の実施形態に
おいては、中間部材３３の先端面（第一端面）３３ａが
貴金属チップの重ね合わせ面である。そして、貴金属チ
ップ３２が接合されない第二端面３３ｅに開口する凹部
（有底孔）３３ｈが形成される（工程）。凹部３３ｈ
により、中間部材３３には先端面３３ａの一部において
肉厚を減じた薄肉部３３ｗが形成される。そして、該凹
部（第二端面３３ｅ側に開口を有する有底孔）３３ｈか
らレーザー溶接することにより、中間部材３３と金属チ
ップ３２とを溶接することができる。このような溶接を
行うと、例えばチップ径が大きく、側面からの溶接では
溶接深さを十分に確保できない場合においても、接合強
度を向上できる利点がある。

【００３４】本実施形態では、溶接部は、まず、貴金属
チップ３２と中間部材３３との重ね合わせ面の外周に沿
ったレーザー溶接部Ｂを形成する（工程）。また、凹
部３３ｈの開口側から底面に向けてレーザービームＬＢ
を照射して、薄肉部３３ｗを貫いて貴金属チップ３２に
またがる別のレーザー溶接部ＢＷを形成する（工程：
該工程と工程との順序は入れ替わってもよい）。

【００３５】以降、重ね合わせ工程と溶接工程とは、工
程に示すように、ほぼ図４と同様になされる。以下相
違点のみ説明すれば、図１０においては、中間部材３３
は、外周面のほぼ全面がテーパ面３３ｔとされた円錐台
形状とされ、電極本体４ｍの貫通孔４ｖの内周面もこれ
に対応したテーパ面４ｔとされている。これらテーパ面
３３ｔ，４ｍが抵抗溶接部Ｒにより接合される。なお、
図１１に示すように、レーザー溶接部ＢＷを形成するた
めの凹部３３を、金属製の充填部３３ｆにより充填して
もよい。この充填は、例えば肉盛充填溶接により行なう
ことができる。

【００３６】また、中間部材３３の接合方向Ｏと直交す
る断面による断面形状は、円状のものに限らず、四角形
状など種々採用できる。例えば図１２に示すように、貴
金属チップ３２の面積を大きくしたいとき、一点鎖線に
て示すような円状の断面の中間部材３３’を採用する
と、電極本体４ｍの幅ｄ’が不足して、電極本体４ｍに
対する中間部材３３’の埋設が困難になる場合がある。
この場合は、中間部材３３を円よりも扁平な形状、例え
ば長方形状の断面形状を有するものとすることが有効で
ある。すなわち、該断面の短辺をｄ、長辺をｌとして、
短辺ｄの向きが電極本体４ｍの幅ｄ’の向きと一致する
ように中間部材３３を電極本体４ｍに埋設するとよい。
なお、このような扁平な形態の中間部材３３は、円錐台
状の素材３３ｃを、中心軸線Ｍを挟む半径方向両側から
圧縮加工してつぶすか、あるいは研削等により減厚して
作製することができる。

【００３７】次に、図１３に示す実施形態では、左図に
示すように、接合方向Ｏにおいて、中間部材３３の貴金
属チップ３２が接合される側の端面を第一端面３３ｘ、
他方の端面を第二端面３３ｙとして、中間部材３３を、
該第二端面３３ｙにて電極本体４ｍに重ね合わせる。そ
して、貴金属チップ３２の接合面Ｊを第一端面３３ｘよ
りも小面積に形成し、右図に示すように、該第一端面３
３ｘの、貴金属チップ３２が接合されない非チップ接合
領域３３ｐにて該中間部材３３を電極本体４ｍに向け押
圧部材５０により押圧する。この方法においては、非チ
ップ接合領域３３ｐに押圧部材５０を当接させることに
より、貴金属チップ３２を加圧することなく、中間部材
３３を電極本体４ｍに向けて付勢でき、貴金属チップ３
２と中間部材３３との間のクラック発生や剥離防止に寄
与できる。前記した投影面Ｐで考えると、第一重複領域
に対応する部位は中間部材３３の第二端面３３ｙの全面
であり、第二重複領域に対応する部位である貴金属チッ
プ３２の接合面Ｊは、その第二端面３３ｙに完全に包含
される。従って、非重複領域は、第二端面３３ｙに対す
る非チップ接合領域３３ｐの投影領域３３ｐ’として形
成され、押圧部材５０による付勢力はこの投影領域３３
ｐ’からなる非重複領域に対応する部位に選択的に付与
されるようにする。

【００３８】この実施形態では、押圧部材５０は抵抗溶
接用の電極であり、貴金属チップ３２の位置に凹部５０
ａを形成して、非重複領域に対応する部位となる非チッ
プ接合領域３３ｐに押圧力を選択付加するようにしてい
る。そして、電極本体４ｍの反対側の面に別の支持部材
（電極として機能する）５１を配置して、非チップ接合
領域３３ｐにて電極本体４ｍと中間部材３３とを挟圧し
ながら通電することにより、抵抗溶接部Ｒを形成するこ
とができる。なお、図１４に示すように、中間部材３３
を、電極本体４ｍの側面に開口する有底孔４ｕ内に配置
することもできる。これにより、中間部材３３と電極本
体４ｍとの位置ずれをより効果的に防止できる。

【００３９】以上説明した孔４ｖあるいは４ｕを用いる
すべての実施形態において、該孔４ｖ，４ｕ内に中間部
材３３を配置する場合、孔４ｖ，４ｕと中間部材３３の
外周面とは、例えば隙間嵌めとすることができる。しか
し、これを圧入による締まり嵌めとすることも可能であ
る。このようにすると、組立体３４を孔４ｖ，４ｕに挿
入した後、組立体３４の抜け止めのなされていない方向
が下向きとなるように電極本体４ｍを保持しても、締ま
り嵌めにより組立体３４の抜け落ちが防止できるので、
工程の柔軟性が高められる利点がある。また、図１５に
示すように、貫通孔４ｖの内周面と中間部材３３の外周
面とに電極側係合面や中間部材側係合面を形成しなくと
も、締まり嵌めの嵌合力を付勢力として用いることによ
り、貫通孔４ｖの内周面と中間部材３３の外周面とを重
ね合わせ面として、これらを密着させることができる。
図１５では、図５と同様のレーザー溶接部Ｑにより、中
間部材３３と電極本体４ｍとを接合している。この場
合、貫通孔４ｖに代えて図１５のような有底孔４ｕを用
いることもできる。

【００４０】なお、図１６のような有底孔４ｕを用いる
場合は、締まり嵌めではなく、隙間嵌めを採用すること
もできる。すなわち、有底孔４ｕの開口を上とした状態
で、組立体３４を該有底孔４ｕ内に隙間嵌め形態にて挿
入するとともに、中間部材３３の第二端面３３ｙを有底
孔４ｕの底面４ｂに当接させる。この方法によると、第
二端面３３ｙに形成される非重複領域への選択的な付勢
力は付加されない。しかし、図１６の右図に示すよう
に、この状態で図１５と同様のレーザー溶接部Ｑを形成
することができる。すなわち、中間部材３３と貴金属チ
ップ３２とに、他部材によるそれらの接合方向Ｏへの付
勢力を付与することなく、電極本体４ｍと中間部材３３
との位置ずれを拘束しつつ溶接することが可能である。

【００４１】

【実施例】本発明の効果を確認するために、以下の実験
を行なった。接地電極４側の貴金属チップ３２の素材と
して、Ｉｒ−４０質量％Ｒｈ合金を用意した。この合金
を、１５００℃にて熱間鍛造し、次いで１３００℃で熱
間圧延及び熱間スエージングし、さらに１２００℃にて
熱間伸線することにより、直径１．４ｍｍの合金線材を
得た。これを長手方向に切断することで直径１．４ｍ
ｍ、厚さ０．６ｍｍの円板状のチップとした。また、中
間部材３３はＩｒ−４０質量％Ｎｉ合金を素材として、
貴金属チップ３２と同様の方法により直径２．２ｍｍ、
厚さ０．６ｍｍの円板状に形成した。そして、両者をレ
ーザー溶接により接合して図１２の左図に示す組立体３
４を作製した。この組立体３４を、インコネル６００製
の電極本体の側面（幅２．８ｍｍ）に重ね合わせ、図１
２右図に示す方法により、中間部材３３の非チップ形成
領域のみを３８０Ｎで加圧しながら、電流１２Ａの条件
により抵抗溶接して、実施例の接地電極を得た。なお、
比較のため、貴金属チップ３２を同様の圧力にて押圧し
ながら抵抗溶接した接地電極も作製した。そして、これ
ら接地電極及び中心電極を用いて図１に示す形態のスパ
ークプラグ試験品を作製した（ただし、火花放電ギャッ
プ間隔０．４ｍｍ）。

【００４２】これらのスパークプラグについて、貴金属
チップ３２の耐剥離性試験を以下のようにして行った。
すなわち、スパークプラグの火花放電ギャップ側の先端
部をガスバーナーにより１０００℃に２分間加熱し、次
いで１分空冷するサイクルを、貴金属チップ３２が剥離
するまで繰り返し、その耐久サイクル数にて評価を行な
う。その結果、比較例の接地電極を用いたものは１２０
０サイクルで貴金属チップ３２が剥離に至ったのに対
し、実施例の接地電極をを用いたものは３０００サイク
ルでも剥離が見られず、良好な耐久性を有していること
が確認できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造法の適用対象となるスパークプラ
グの一例を示す縦断面図。

【図２】その要部を示す拡大断面図。

【図３】図１のスパークプラグの製造に係る本発明の実
施形態を示す工程説明図。

【図４】図３に続く説明図。

【図５】図１のスパークプラグの第一の別の製造例を示
す要部断面図。

【図６】同じく第二の別の製造例を示す要部断面図。。

【図７】同じく第三の別の製造例を示す要部断面図。

【図８】同じく第四の別の製造例を示す要部断面図。

【図９】同じく第五の別の製造例を示す要部断面図。

【図１０】同じく第六の別の製造例を示す要部断面図。

【図１１】図１０において、有底孔を充填した変形例を
示す図。

【図１２】中間部材の変形例を示す説明図。

【図１３】図１のスパークプラグの第七の別の製造例を
示す要部断面図。

【図１４】同じく第八の別の製造例を示す要部断面図。

【図１５】同じく第九の別の製造例を示す要部断面図。

【図１６】同じく第十の別の製造例を示す要部断面図。

【符号の説明】

３中心電極４接地電極４ｍ電極本体４ｖ，４ｕ孔４ｔ，４ｊ，４ｊ１，４ｊ２電極側係合面４ｓ突出部ＳＯ第二の開口ＰＯ第一の開口３２貴金属チップ３３中間部材３３ｔ’，３３ｐ’ 非重複領域３３ｔ，３３ｓ，３３ｓ１，３３ｓ２中間部材側係合
面３３ｘ第一端面３３ｙ第二端面３３ｓ非チップ接合領域３３ｔテーパ面３３ｓ、３３ｓ１，３３ｓ２段面３４組立体５０押圧部材１００スパークプラグｇ火花放電ギャップＰ投影面Ｊ接合面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川雅啓愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者川村和巳愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 5G059 AA04 CC02 EE02 EE11 EE15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極本体（４ｍ）と、その電極本体（４
ｍ）に中間部材（３３）を介して結合された貴金属チッ
プ（３２）とを有する接地電極（４）の、前記貴金属チ
ップ（３２）を、中心電極（３）と対向させることによ
り火花放電ギャップ（ｇ）を形成したスパークプラグ
（１００）の製造方法であって、前記電極本体（４ｍ）への接合に先立って、前記中間部
材（３３）と前記貴金属チップ（３２）とを接合して組
立体（３４）を作る組立体形成工程と、前記組立体（３４）の前記中間部材（３３）を前記電極
本体（４ｍ）に重ね合わせる重ね合わせ工程と、重ね合わされた前記組立体（３４）の前記中間部材（３
３）と前記貴金属チップ（３２）との間に、他部材によ
る付勢力を付与することなく、かつ前記電極本体（４
ｍ）と前記組立体（３４）の前記中間部材（３３）との
位置ずれを拘束しつつ、それら電極本体（４ｍ）と中間
部材（３３）とを溶接する溶接工程と、を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項２】前記中間部材（３３）と前記電極本体
（４ｍ）との溶接をレーザー溶接により行なう請求項１
記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項３】前記中間部材（３３）と前記電極本体
（４ｍ）との溶接を抵抗溶接により行なう請求項１又は
２に記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項４】前記中間部材（３３）と前記貴金属チッ
プ（３２）との接合をレーザー溶接により行なう請求項
１ないし３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５】前記重ね合わせ工程において、前記中間
部材（３３）と前記電極本体（４ｍ）との重ね合わせ面
の投影面積が最小となるような投影面（Ｐ）を考え、そ
の投影面（Ｐ）への正射投影において、前記中間部材
（３３）と前記電極本体（４ｍ）との各投影領域が互い
に重なる領域を第一重複領域とし、前記中間部材（３
３）と前記貴金属チップ（３２）との各投影領域が互い
に重なる領域を第二重複領域として、前記第一重複領域
には、前記第二重複領域に属さない非重複領域（３３
ｔ’，３３ｐ’）が形成され、前記溶接工程において、前記中間部材（３３）と前記電
極本体（４ｍ）との間に両者を密着させる付勢力を、前
記第一重複領域のうち前記非重複領域に対応する部位
（３３ｔ，３３ｓ，３３ｐ，３３ｓ１，３３ｓ２）に選
択的に作用するように付与し、その状態でそれら中間部
材（３３）と電極本体（４ｍ）とを溶接により接合する
請求項１ないし４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６】前記重ね合わせ工程において、前記電極
本体（４ｍ）に、前記中心電極（３）と対向することと
なる側面に開口を有する貫通形態または有底の孔（４
ｖ，４ｕ）を形成し、前記重ね合わせ工程において、前
記孔（４ｖ，４ｕ）に対し前記組立体（３４）を、前記
開口から前記貴金属チップ（３２）が露出するように挿
入する請求項１ないし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】前記孔を貫通孔（４ｖ）として形成し、
前記組立体（３４）を、その貫通孔（４ｖ）の、前記中
心電極（３）に対向する側面と反対側の面に形成された
第一の開口（ＰＯ）から挿入し、前記側面に形成された
第二の開口（ＳＯ）から前記貴金属チップ（３２）を露
出させるとともに、該貫通孔（４ｖ）の内面に形成され
た電極側係合面（４ｔ，４ｊ，４ｊ１，４ｊ２）と、前
記組立体（３４）の前記中間部材（３３）に形成された
中間部材側係合面（３３ｔ、３３ｓ、３３ｓ１，３３ｓ
２）とを係合させることにより、前記組立体（３４）の
前記挿入方向の抜け止めを行なう請求項６記載のスパー
クプラグの製造方法。
【請求項８】前記中間部材（３３）を前記挿入方向に
おいて押圧部材（５０）により押圧することにより、前
記付勢力を発生させる請求項７記載のスパークプラグの
製造方法。
【請求項９】前記溶接工程において、前記押圧部材
（５０）を溶接電極として、前記溶接を、前記非重複領
域に対応する部位（３３ｔ，３３ｓ，３３ｐ，３３ｓ
１，３３ｓ２）における抵抗溶接により行なう請求項８
記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項１０】前記非重複領域に対応する部位（３３
ｔ，３３ｓ，３３ｓ１，３３ｓ２）において、前記中間
部材（３３）と前記電極本体（４ｍ）とを、前記中間部
材（３３）が上となるように重ね合わせ、前記中間部材
（３３）を前記電極本体（４ｍ）に向けて重力付勢する
ことにより、前記非重複領域に対応する部位（３３ｔ，
３３ｓ，３３ｓ１，３３ｓ２）に前記付勢力を付与する
請求項７に記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項１１】前記組立体（３４）の前記中間部材
（３３）を前記孔（４ｕ，４ｖ）に圧入する請求項６又
は７に記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項１２】前記溶接をレーザー溶接により行なう
請求項１０又は１１に記載のスパークプラグの製造方
法。
【請求項１３】前記孔を有底孔（４ｕ）として形成
し、前記組立体（３４）を該有底孔（４ｕ）内に隙間嵌
め形態にて挿入し、前記中間部材（３３）の前記貴金属
チップ（３２）が接合される側の端面を第一端面（３３
ｘ）、これと反対側の端面を第二端面（３３ｙ）とし
て、前記中間部材（３３）の第二端面（３３ｙ）を前記
有底孔（４ｕ）の底面（４ｂ）に当接するように配置す
る請求項６記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項１４】前記重ね合わせ工程において、前記中
間部材（３３）の前記貴金属チップ（３２）が接合され
る側の端面を第一端面（３３ｘ）、これと反対側の端面
を第二端面（３３ｙ）として、前記中間部材（３３）
を、該第二端面（３３ｙ）にて前記電極本体（４ｍ）に
重ね合わせ、前記溶接工程において前記非重複領域に対
応する部位（３３ｓ）を前記電極本体（４ｍ）に向け押
圧部材（５０）により押圧付勢する請求項５記載のスパ
ークプラグの製造方法。
【請求項１５】前記中間部材（３３）を、前記電極本
体（４ｍ）の側面に開口する有底孔（４ｕ）内に配置す
る請求項１４記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項１６】前記中間部材（３３）の前記貴金属チ
ップ（３２）が接合される側の端面を第一端面（３３
ｗ）、これと反対側の端面を第二端面（３３ｅ）とし
て、該第二端面（３３ｅ）側に開口を有する有底孔から
レーザー溶接することにより、前記中間部材（３３）と
前記金属チップ（３２）とが溶接される請求項１ないし
１５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１７】前記貴金属チップ（３２）をＩｒ合金
にて形成する請求項１ないし１６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１８】前記中間部材（３３）を、前記貴金属
チップ（３２）と前記電極本体（４ｍ）をなす金属との
中間の線膨張係数を有する金属にて構成する請求項１な
いし１７のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造
方法。