JPH06188062A - スパークプラグ用電極 - Google Patents
スパークプラグ用電極Info
- Publication number
- JPH06188062A JPH06188062A JP4337282A JP33728292A JPH06188062A JP H06188062 A JPH06188062 A JP H06188062A JP 4337282 A JP4337282 A JP 4337282A JP 33728292 A JP33728292 A JP 33728292A JP H06188062 A JPH06188062 A JP H06188062A
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- JP
- Japan
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- electrode
- spark plug
- spot
- base material
- noble metal
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- Spark Plugs (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザービームによる電極母材と貴金属チッ
プとのスポット溶接のみで充分な溶接強度が得られ、耐
久性の大きいスパークプラグ用電極の提供。 【構成】 耐熱耐蝕性金属製で棒状を呈する電極母材１
と、該電極母材の発火部にレーザービームでスポット溶
接された貴金属チップ２とからなるスパークプラグ用電
極１０において、スポット溶接部を、合金化したスポッ
ト３が隣合うスポット３…３同士で一部分重なり合い、
電極母材と貴金属チップの接合面２０の全周を覆う連続
した閉環合金帯３０に形成したことを特徴とする。
プとのスポット溶接のみで充分な溶接強度が得られ、耐
久性の大きいスパークプラグ用電極の提供。 【構成】 耐熱耐蝕性金属製で棒状を呈する電極母材１
と、該電極母材の発火部にレーザービームでスポット溶
接された貴金属チップ２とからなるスパークプラグ用電
極１０において、スポット溶接部を、合金化したスポッ
ト３が隣合うスポット３…３同士で一部分重なり合い、
電極母材と貴金属チップの接合面２０の全周を覆う連続
した閉環合金帯３０に形成したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電極母材の発火部に
貴金属層をレーザー溶接したスパークプラグ用電極に関
する。
貴金属層をレーザー溶接したスパークプラグ用電極に関
する。
【０００２】
【従来の技術】スパークプラグ用電極は、耐火花消耗性
を向上させるため、ニッケル合金など耐熱耐腐食性金属
からなる電極母材の発火部に、白金合金など貴金属チッ
プを溶接している。この貴金属チップの溶接方法とし
て、電気抵抗溶接が一般的であるが、接合面に形成でき
る合金層が薄いため、熱応力に弱く耐久性が充分でない
欠点がある。かかる欠点を解消するため、この特許出願
人は、特開昭５７−１５１１８３号公報において中心電
極母材に貴金属チップを抵抗溶接し、さらに溶接面に外
周からレーザービームを照射したスパークプラグを提案
しいている。
を向上させるため、ニッケル合金など耐熱耐腐食性金属
からなる電極母材の発火部に、白金合金など貴金属チッ
プを溶接している。この貴金属チップの溶接方法とし
て、電気抵抗溶接が一般的であるが、接合面に形成でき
る合金層が薄いため、熱応力に弱く耐久性が充分でない
欠点がある。かかる欠点を解消するため、この特許出願
人は、特開昭５７−１５１１８３号公報において中心電
極母材に貴金属チップを抵抗溶接し、さらに溶接面に外
周からレーザービームを照射したスパークプラグを提案
しいている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記抵抗溶
接とレーザー溶接との組み合わせは、電極母材と貴金属
チップとの合金層を厚くでき溶接強度は著しく増大する
が、溶接作業に手間がかかりコスト高になる欠点があっ
た。また、特開昭５９−１９１２８１号公報には、中心
電極の先端に軸孔を形成し、該軸孔に貴金属チップを差
し込み、中心電極の周面方向からレーザービームを照射
して嵌合面に一体化した溶融、凝固部分を一ケ所以上設
けたスパークプラグ用電極が提案されている。しかし、
この電極接合の場合には、レーザービームのスポット照
射部分と間隔が開いていると、熱応力の発生時にクラッ
クの起点となり、スポットの溶融、凝固部分に亀裂が進
展し、チップが剥離する恐れがあった。この発明の目的
は、レーザービームによる電極母材と貴金属チップとの
スポット溶接のみで、充分な溶接強度と熱応力の分散と
が得られ、耐久性の大きいスパークプラグ用電極の提供
にある。
接とレーザー溶接との組み合わせは、電極母材と貴金属
チップとの合金層を厚くでき溶接強度は著しく増大する
が、溶接作業に手間がかかりコスト高になる欠点があっ
た。また、特開昭５９−１９１２８１号公報には、中心
電極の先端に軸孔を形成し、該軸孔に貴金属チップを差
し込み、中心電極の周面方向からレーザービームを照射
して嵌合面に一体化した溶融、凝固部分を一ケ所以上設
けたスパークプラグ用電極が提案されている。しかし、
この電極接合の場合には、レーザービームのスポット照
射部分と間隔が開いていると、熱応力の発生時にクラッ
クの起点となり、スポットの溶融、凝固部分に亀裂が進
展し、チップが剥離する恐れがあった。この発明の目的
は、レーザービームによる電極母材と貴金属チップとの
スポット溶接のみで、充分な溶接強度と熱応力の分散と
が得られ、耐久性の大きいスパークプラグ用電極の提供
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、耐熱耐蝕性
金属製で棒状を呈する電極母材と、該電極母材の発火部
にレーザービームでスポット溶接された貴金属チップと
からなるスパークプラグ用電極において、スポット溶接
部を、合金化したスポットが隣合うスポット同士で一部
分重なり合い、電極母材と貴金属チップの接合面の全周
を覆う連続した閉環合金帯に形成したことを特徴とす
る。
金属製で棒状を呈する電極母材と、該電極母材の発火部
にレーザービームでスポット溶接された貴金属チップと
からなるスパークプラグ用電極において、スポット溶接
部を、合金化したスポットが隣合うスポット同士で一部
分重なり合い、電極母材と貴金属チップの接合面の全周
を覆う連続した閉環合金帯に形成したことを特徴とす
る。
【０００５】
【発明の作用、効果】この発明によれば、電極母材と貴
金属チップとの接合は、環状に連続した厚い合金層によ
りなされているので、使用時の冷熱サイクルの繰り返し
により発生する熱応力は緩和されるとともに分散でき
る。これにより、冷熱サイクルの繰り返しによる熱応力
が不連続部分と連続部分とのつなぎ目など局部に集中
し、剥離が進行してチップの離脱の原因となることが防
止できる。この結果、スパークプラグの耐久性が向上す
る。請求項２に記載の構成では、環状の合金層がほぼ均
一で深く形成できる。この結果、熱応力の分散効果が増
大できる。請求項３および４に記載の構成では、環状の
合金層の厚さが大きくでき、熱応力の緩和効果が増大で
きる。
金属チップとの接合は、環状に連続した厚い合金層によ
りなされているので、使用時の冷熱サイクルの繰り返し
により発生する熱応力は緩和されるとともに分散でき
る。これにより、冷熱サイクルの繰り返しによる熱応力
が不連続部分と連続部分とのつなぎ目など局部に集中
し、剥離が進行してチップの離脱の原因となることが防
止できる。この結果、スパークプラグの耐久性が向上す
る。請求項２に記載の構成では、環状の合金層がほぼ均
一で深く形成できる。この結果、熱応力の分散効果が増
大できる。請求項３および４に記載の構成では、環状の
合金層の厚さが大きくでき、熱応力の緩和効果が増大で
きる。
【０００６】
【実施例】図１は、この発明の一実施例にかかるスパー
クプラグ中心電極１０を示す。中心電極１０は、ニッケ
ル合金性中心電極表皮材１１の軸芯に、銅製芯１２を埋
設した中心電極母材１と、その先端面１３に溶接された
円板状を呈する貴金属チップ２とを有する。母材１は、
直径２．５ｍｍの丸棒となっており、その先端部１４は
直径２．０ｍｍの小径部に成形されている。貴金属チッ
プ２は、直径２．０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの円板状を呈
し、この実施例ではＰｔ−２０Ｉｒが使用されている。
母材１と貴金属チップ２との溶接は、両者の接合面２０
にレーザービームを間欠的に照射して両者を多数点でス
ポット溶接してなされている。このスポット溶接によ
り、前記接合面２０に沿って、表面は円ないし楕円形で
内部に中心に向かって錐状にくい込んだ多数の合金部
（スポット３）が帯状に列設される。
クプラグ中心電極１０を示す。中心電極１０は、ニッケ
ル合金性中心電極表皮材１１の軸芯に、銅製芯１２を埋
設した中心電極母材１と、その先端面１３に溶接された
円板状を呈する貴金属チップ２とを有する。母材１は、
直径２．５ｍｍの丸棒となっており、その先端部１４は
直径２．０ｍｍの小径部に成形されている。貴金属チッ
プ２は、直径２．０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの円板状を呈
し、この実施例ではＰｔ−２０Ｉｒが使用されている。
母材１と貴金属チップ２との溶接は、両者の接合面２０
にレーザービームを間欠的に照射して両者を多数点でス
ポット溶接してなされている。このスポット溶接によ
り、前記接合面２０に沿って、表面は円ないし楕円形で
内部に中心に向かって錐状にくい込んだ多数の合金部
（スポット３）が帯状に列設される。
【０００７】この発明では、スポット３は、隣合うスポ
ット３、３の中心間距離Ｌと各スポット３の幅（列設方
向の径）Ｄとを、Ｄ＞Ｌとなるように連続して形成して
いる。これによりスポット３の列は、合金化したスポッ
ト３が隣合うスポット３…３同士で一部分重なり合い、
電極母材１と貴金属チップ２の接合面２０の全周を覆う
連続した閉環合金帯３０となる。なお、スポット３、３
の中心間距離Ｌと各スポット３の幅Ｄとを、Ｄ＞２Ｌと
すると、閉環合金帯３０は深さ方向に凹凸の少ない合金
層に形成できる。
ット３、３の中心間距離Ｌと各スポット３の幅（列設方
向の径）Ｄとを、Ｄ＞Ｌとなるように連続して形成して
いる。これによりスポット３の列は、合金化したスポッ
ト３が隣合うスポット３…３同士で一部分重なり合い、
電極母材１と貴金属チップ２の接合面２０の全周を覆う
連続した閉環合金帯３０となる。なお、スポット３、３
の中心間距離Ｌと各スポット３の幅Ｄとを、Ｄ＞２Ｌと
すると、閉環合金帯３０は深さ方向に凹凸の少ない合金
層に形成できる。
【０００８】図２の（イ）、（ロ）、（ハ）はスパーク
プラグ中心電極１０の製造行程を示す。中心電極母材１
の先端面に、白金合金製円板状貴金属チップ２を（イ）
に示す如く載置する。つぎに、（ロ）に示す如く、中心
電極１０を一定速度で回転させながら、電極中心に向か
って貴金属チップ２と母材１との接合面２０にレーザー
ビームＢを一定の間隔で間欠的に照射する。この結果、
レーザービームＢにより、照射部分の母材１および貴金
属チップ２が溶融して浸透し合い、錐状の合金部（スポ
ット３）が形成される。スポット３の表面は、上記の如
く円または楕円となる。スポット３を隣合うスポット３
…３同士で一部分重なり合うよう形成することにより
（ハ）に示す如く、合金部は環状に切れ目無く連続し
て、閉環合金帯３０が形成される。この結果、スパーク
プラグが機関の冷熱サイクルに晒された場合において
も、溶接面に加わる熱応力が閉環合金帯３０により均一
に分散され、応力集中により亀裂が発生し、進行してチ
ップ２が剥離することを防止できる。
プラグ中心電極１０の製造行程を示す。中心電極母材１
の先端面に、白金合金製円板状貴金属チップ２を（イ）
に示す如く載置する。つぎに、（ロ）に示す如く、中心
電極１０を一定速度で回転させながら、電極中心に向か
って貴金属チップ２と母材１との接合面２０にレーザー
ビームＢを一定の間隔で間欠的に照射する。この結果、
レーザービームＢにより、照射部分の母材１および貴金
属チップ２が溶融して浸透し合い、錐状の合金部（スポ
ット３）が形成される。スポット３の表面は、上記の如
く円または楕円となる。スポット３を隣合うスポット３
…３同士で一部分重なり合うよう形成することにより
（ハ）に示す如く、合金部は環状に切れ目無く連続し
て、閉環合金帯３０が形成される。この結果、スパーク
プラグが機関の冷熱サイクルに晒された場合において
も、溶接面に加わる熱応力が閉環合金帯３０により均一
に分散され、応力集中により亀裂が発生し、進行してチ
ップ２が剥離することを防止できる。
【０００９】図３は第２実施例を示す。この実施例で
は、中心電極１０を２回転して、レーザービームによる
スポット溶接を行うことにより、スポット３の中心間距
離Ｌを、スポット３の幅Ｄに対しＤ＞Ｌ、望ましくはＤ
＞２Ｌに形成している。この方法によれば、スポット溶
接時に発生する残留応力を、全周を均一に分散させなが
ら溶接できる。なお中心電極１０を３回転以上回してス
ポット溶接をして、スポット３の中心間距離Ｌを、スポ
ット３の幅Ｄの１／２以下としてもよい。
は、中心電極１０を２回転して、レーザービームによる
スポット溶接を行うことにより、スポット３の中心間距
離Ｌを、スポット３の幅Ｄに対しＤ＞Ｌ、望ましくはＤ
＞２Ｌに形成している。この方法によれば、スポット溶
接時に発生する残留応力を、全周を均一に分散させなが
ら溶接できる。なお中心電極１０を３回転以上回してス
ポット溶接をして、スポット３の中心間距離Ｌを、スポ
ット３の幅Ｄの１／２以下としてもよい。
【００１０】図４は第３実施例を示す。この実施例で
は、スポット溶接を周方向に２列に行っている。この構
成により閉環合金帯３０の厚さ（合金層の軸方向の長
さ）を極めて大きくできる利点がある。この場合におい
て、隣合う閉環合金帯３０の間の距離Ｈは、スポット３
の軸方向幅Ｇの１／２以下であることが溶接強度および
熱応力分散の観点から望ましい。
は、スポット溶接を周方向に２列に行っている。この構
成により閉環合金帯３０の厚さ（合金層の軸方向の長
さ）を極めて大きくできる利点がある。この場合におい
て、隣合う閉環合金帯３０の間の距離Ｈは、スポット３
の軸方向幅Ｇの１／２以下であることが溶接強度および
熱応力分散の観点から望ましい。
【００１１】図５は第４実施例を示す。この実施例で
は、多数のスポット３からなる周方向に２列のスポット
列（閉環合金帯３０）を、中心電極１０の全周に２回づ
つ、計４回回転させて形成している。この実施例では。
第２実施例の効果と第３実施例の効果とを合わせ持つ。
は、多数のスポット３からなる周方向に２列のスポット
列（閉環合金帯３０）を、中心電極１０の全周に２回づ
つ、計４回回転させて形成している。この実施例では。
第２実施例の効果と第３実施例の効果とを合わせ持つ。
【００１２】図６は第５実施例を示す。この実施例で
は、中心電極母材１の先端面１３に軸孔１５を形成し、
この軸孔１５に丸棒状チップ２の端部を嵌め込み、斜め
上方からレーザービームＢを照射し、接合面２０に閉環
合金帯３０を形成している。なお、図示の如くレーザー
ビームＢを横から照射し、母材１の外周からスポット溶
接を行っても良い。この実施例においても、上記第１実
施例と同様な効果がある。
は、中心電極母材１の先端面１３に軸孔１５を形成し、
この軸孔１５に丸棒状チップ２の端部を嵌め込み、斜め
上方からレーザービームＢを照射し、接合面２０に閉環
合金帯３０を形成している。なお、図示の如くレーザー
ビームＢを横から照射し、母材１の外周からスポット溶
接を行っても良い。この実施例においても、上記第１実
施例と同様な効果がある。
【００１３】図７の（イ）、（ロ）、（ハ）は第６実施
例を示す。この実施例では、中心電極母材１の先端部１
４外周に周溝１６を形成し、この周溝１６に線または帯
を丸めた貴金属環２１を嵌め込み、外周からレーザービ
ームＢを照射し、嵌合面に閉環合金帯３０を形成してい
る。この構成においても、閉環合金帯３０を上下２段以
上形成してもよいことは当然である。なお、上記実施例
１〜６においてはレーザー溶接のスポット形状は略円形
を呈していたが、方形であってもよい。
例を示す。この実施例では、中心電極母材１の先端部１
４外周に周溝１６を形成し、この周溝１６に線または帯
を丸めた貴金属環２１を嵌め込み、外周からレーザービ
ームＢを照射し、嵌合面に閉環合金帯３０を形成してい
る。この構成においても、閉環合金帯３０を上下２段以
上形成してもよいことは当然である。なお、上記実施例
１〜６においてはレーザー溶接のスポット形状は略円形
を呈していたが、方形であってもよい。
【００１４】図８はこの発明の中心電極１０の耐久試験
の結果を示す。上記第１〜第４実施例に示す中心電極１
０を組み込んだスパークプラグＰ1 〜Ｐ4 と、（ａ）に
示すように貴金属チップ２とニッケル合金製母材１の先
端面とを電気抵抗溶接により厚さ２０μの合金層４によ
って溶接された中心電極（比較例１）とを組み込んだス
パークプラグＰ5 、および（ｂ）に示すようにスポット
３の中心間距離Ｌを、スポット３の幅Ｄに対し２Ｄ＝Ｌ
となるよう間欠的に形成した中心電極（比較例２）を組
み込んだスパークプラグＰ6 を、２０００ｃｃ、６気筒
のエンジンに装着し、５０００ｒｐｍで全負荷を１分
間、アイドリングを１分間の繰り返し耐久試験を行い、
貴金属チップ２の溶接部に亀裂が発生する時間を測定し
た。このデータにより、この発明の貴金属チップを溶接
した中心電極は２００時間経過しても亀裂の発生は見ら
れないが、スパークプラグＰ6 の比較例２では８０時間
で亀裂の発生し、スパークプラグＰ5 の比較例１では１
９０時間経過したとき亀裂の発生があった。
の結果を示す。上記第１〜第４実施例に示す中心電極１
０を組み込んだスパークプラグＰ1 〜Ｐ4 と、（ａ）に
示すように貴金属チップ２とニッケル合金製母材１の先
端面とを電気抵抗溶接により厚さ２０μの合金層４によ
って溶接された中心電極（比較例１）とを組み込んだス
パークプラグＰ5 、および（ｂ）に示すようにスポット
３の中心間距離Ｌを、スポット３の幅Ｄに対し２Ｄ＝Ｌ
となるよう間欠的に形成した中心電極（比較例２）を組
み込んだスパークプラグＰ6 を、２０００ｃｃ、６気筒
のエンジンに装着し、５０００ｒｐｍで全負荷を１分
間、アイドリングを１分間の繰り返し耐久試験を行い、
貴金属チップ２の溶接部に亀裂が発生する時間を測定し
た。このデータにより、この発明の貴金属チップを溶接
した中心電極は２００時間経過しても亀裂の発生は見ら
れないが、スパークプラグＰ6 の比較例２では８０時間
で亀裂の発生し、スパークプラグＰ5 の比較例１では１
９０時間経過したとき亀裂の発生があった。
【図１】この発明の第１実施例にかかるスパークプラグ
中心電極の斜視図である。
中心電極の斜視図である。
【図２】図１に記載のスパークプラグ中心電極の製造工
程図である。
程図である。
【図３】第２実施例にかかるスパークプラグ中心電極の
斜視図である。
斜視図である。
【図４】第３実施例にかかるスパークプラグ中心電極の
斜視図である。
斜視図である。
【図５】第４実施例にかかるスパークプラグ中心電極の
斜視図である。
斜視図である。
【図６】第５実施例にかかるスパークプラグ中心電極の
斜視図である。
斜視図である。
【図７】第６実施例にかかるスパークプラグ中心電極の
製造行程図である。
製造行程図である。
【図８】第１〜第４実施例の耐久試験の結果を示すグラ
フである。
フである。
１ 電極母材 ２ 貴金属チップ ３ スポット １０ スパークプラグの中心電極 ２０ 接合面 ３０ 閉環合金帯
Claims (4)
- 【請求項１】 耐熱耐蝕性金属製で棒状を呈する電極母
材と、該電極母材の発火部にレーザービームでスポット
溶接された貴金属チップとからなるスパークプラグ用電
極において、 スポット溶接部は、合金化したスポットが隣合うスポッ
ト同士で一部分重なり合い、電極母材と貴金属チップの
接合面の全周を覆う連続した閉環合金帯に形成されたス
パークプラグ用電極。 - 【請求項２】 請求項１において、隣合う各スポットの
中心間距離Ｌは、各スポットの幅Ｄの１／２以下である
スパークプラグ用電極。 - 【請求項３】 請求項１において、前記閉環合金帯は軸
方向に複数設けられ、各閉環合金帯は軸方向に連続して
いるスパークプラグ用電極。 - 【請求項４】 請求項３において、隣合う閉環合金帯の
間の距離Ｈは、スポットの軸方向幅Ｇの１／２以下であ
るスパークプラグ用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4337282A JPH06188062A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | スパークプラグ用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4337282A JPH06188062A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | スパークプラグ用電極 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002062482A Division JP3460087B2 (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | スパークプラグ用電極及びそれを用いたスパークプラグ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188062A true JPH06188062A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18307147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4337282A Pending JPH06188062A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | スパークプラグ用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06188062A (ja) |
Cited By (14)
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-
1992
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