JPH09223569A - 中心電極の製造方法、及び多極スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない工数、且つ低コストで、発火部に貴金
属合金部を形成することができる、スパークプラグの中
心電極の製造方法の提供。 【解決手段】 丸棒を用いてＰｔ線をコイル状に巻き
（ａ）、丸棒を外したＰｔコイル６を電極基材４の先端
側から溝４１に嵌め込み（ｂ）、溝４１に対応する円弧
面７１を有し１２０°隔てて配される加締具７、７、７
を回転させながら加締具７、７、７を電極基材４の中心
方向と反中心方向へ前後させてＰｔコイル６を加締め
（ｃ）、ＹＡＧレーザーを照射して貴金属合金部を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中心電極の発火部
に貴金属合金部を形成するスパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】主体金具に複数の外側電極を設け、且つ
中心電極の発火部（放電部）に貴金属合金部を設けるこ
とにより電極消耗を抑制して、耐久性の向上を図ったス
パークプラグが従来より知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】尚、貴金属合金部は、
先端部に溝を周設した電極基材（Ｎｉ合金）の溝に貴金
属（Ｐｔ、Ｐｔ- Ｉｒ合金等）を配し、レーザービーム
を照射して、貴金属と電極基材とを溶融させることによ
り形成される。耐火花消耗性を高めるには貴金属合金部
のＮｉ成分を抑えることが有効である為、溝への貴金属
の配設は以下の方法で成されている。

【０００４】〔方法１〕電極基材の溝に細線ワイヤー
（Ｐｔ）を複数回巻く｛図１１の（ａ）参照｝。しか
し、この方法は、図１１の（ｂ）に示す様に、ワイヤー
端を抵抗溶接等で溝内に固定する必要があり手間がかか
る。又、図１１の（ｃ）に示す様に途中でワイヤーが重
なり易い。

【０００５】〔方法２〕電極基材の溝に、複数本の細線
ワイヤーを１周分ずつ巻く｛図１２の（ａ）参照｝。し
かし、この方法は、複数本の細線ワイヤーを１周分ずつ
巻くので工数がかかるとともに、図１２の（ｂ）に示す
様に、既に溶接したワイヤー線に電極が接触して電流が
洩れるので、２本目以降の溶接に手間取る。尚、方法１
と同様、図１１の（ｂ）に示す様に、ワイヤー端を抵抗
溶接等で溝内に固定する必要がある。

【０００６】〔方法３〕図１３の（ａ）、（ｂ）に示す
様な断面を有する、偏平状のワイヤーを用い、図１３の
（ｃ）に示す様に電極基材の溝に巻き付ける。しかし、
この方法は、偏平状のワイヤーを用いる為、材料代が高
くなる。

【０００７】本発明の第１の目的は、少ない工数、且つ
低コストで、発火部に貴金属合金部を形成することがで
きる、スパークプラグの中心電極の製造方法の提供にあ
る。本発明の第２の目的は、製造コストが安く、且つ、
短時間で製造することができる、中心電極の発火部に貴
金属合金部を有する多極スパークプラグの提供にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明は、以下の構成を採用した。 （１）中心電極の製造方法として、断面が円形の貴金属
線を複数回巻回してコイルを作り、先端部に溝を周設し
た棒状の電極基材の前記溝に前記コイルを嵌め込み、前
記コイルを加締めて前記電極基材に密着させ、前記コイ
ルにレーザービームを照射して貴金属合金部を形成す
る。

【０００９】（２）中心電極の製造方法として、上記
（１）の構成に加え、前記コイルの前記電極基材への密
着は、前記溝に前記コイルを嵌め込んだ前記電極基材
と、前記溝に対応する円弧面を有し所定角度を隔てて複
数個配される加締具とを相対回転させながら、前記加締
具を前記電極基材の中心方向と反中心方向へ前後させて
行う。

【００１０】（３）複数の外側電極を有する筒状の主体
金具と、主体金具内に固定される軸孔付の絶縁碍子と、
貴金属合金部を発火部に設け、先端が前記絶縁碍子の先
端面から突出する様に軸孔内に固定される中心電極とを
備える多極スパークプラグにおいて、前記貴金属合金部
は、先端部に溝を周設した棒状の電極基材の前記溝に、
断面が円形の貴金属線を複数回巻回したコイルを嵌め込
み、前記コイルを加締めて前記電極基材に密着させ、前
記コイルにレーザービームを照射して形成した。

【００１１】（４）複数の外側電極を有する筒状の主体
金具と、主体金具内に固定される軸孔付の絶縁碍子と、
貴金属合金部を発火部に設け、先端が前記絶縁碍子の先
端面から突出する様に軸孔内に固定される中心電極とを
備える多極スパークプラグにおいて、前記貴金属合金部
は、先端部に溝を周設した棒状の電極基材の前記溝に、
断面が円形の貴金属線を複数回巻回したコイルを嵌め込
み、このコイルを嵌め込んだ前記電極基材と、前記溝に
対応する円弧面を有し所定角度を隔てて複数個配される
加締具とを相対回転させながら、前記加締具を前記電極
基材の中心方向と反中心方向へ前後させて前記コイルを
前記電極基材に密着させ、前記コイルにレーザービーム
を照射して形成した。

【００１２】

【作用および発明の効果】

〔請求項１について〕貴金属合金部を有する中心電極
を、以下に示す工程に従って製造する。断面が円形の貴
金属線を、丸棒を用いたり、或いは金型で貴金属線を曲
げ込む方法により、複数回、等径に巻いて中空のコイル
を作る。このコイルを、先端部に溝を周設した棒状の電
極基材の溝に嵌め込む。コイルの外方から力を加える等
の方法でコイルを加締めて電極基材の溝底面に密着させ
る。コイルにレーザービームを照射して貴金属及び電極
基材を溶融させ、貴金属合金部を形成する。

【００１３】中空のコイルを電極基材の溝に嵌め込んで
加締める構成であるので、貴金属線が重なることが無
く、多周巻付けを安定して行うことができる。又、線端
を抵抗溶接等で溝内に固定する必要が無いので抵抗溶接
作業が不要である。断面が円形の一般的な貴金属線を用
いるので材料代が安価である。

【００１４】〔請求項２について〕貴金属合金部を有す
る中心電極を、以下に示す工程に従って製造する。断面
が円形の貴金属線を、丸棒を用いたり、或いは金型で貴
金属線を曲げ込む方法により、複数回、等径に巻いて中
空のコイルを作る。このコイルを、先端部に溝を周設し
た棒状の電極基材の溝に嵌め込む。溝にコイルを嵌め込
んだ電極基材と、溝に対応する円弧面を有し所定角度を
隔てて複数個配される加締具とを相対回転させながら、
加締具を電極基材の中心方向と反中心方向へ前後させて
行う。

【００１５】中空のコイルを電極基材の溝に嵌め込み、
この電極基材と、溝に対応する円弧面を有し所定角度を
隔てて複数個配される加締具とを相対回転させながら、
加締具を電極基材の中心方向と反中心方向へ前後させて
コイルを加締める構成であるので、貴金属線が重なるこ
とが無く、多周巻付けを安定して行うことができる。
又、線端を抵抗溶接等で溝内に固定する必要が無いので
抵抗溶接作業が不要である。断面が円形の一般的な貴金
属線を用いるので材料代が安価である。

【００１６】〔請求項３について〕中空のコイルを電極
基材の溝に嵌め込んで加締める構成であるので、貴金属
線が重なることが無く、多周巻付けを安定して行うこと
ができる。又、線端を抵抗溶接等で溝内に固定する必要
が無いので抵抗溶接作業が不要である。断面が円形の一
般的な貴金属線を用いるので材料代が安価である。この
為、中心電極の発火部に貴金属合金部を、少ない工数、
且つ低コストで、形成することができる。よって、中心
電極の発火部に貴金属合金部を有する多極スパークプラ
グを、製造コストが安く、且つ短時間で製造することが
できる。

【００１７】〔請求項４について〕中空のコイルを電極
基材の溝に嵌め込み、この電極基材と、溝に対応する円
弧面を有し所定角度を隔てて複数個配される加締具とを
相対回転させながら、加締具を電極基材の中心方向と反
中心方向へ前後させてコイルを加締める構成であるの
で、貴金属線が重なることが無く、多周巻付けを安定し
て行うことができる。又、線端を抵抗溶接等で溝内に固
定する必要が無いので抵抗溶接作業が不要である。断面
が円形の一般的な貴金属線を用いるので材料代が安価で
ある。この為、中心電極の発火部に貴金属合金部を、少
ない工数、且つ低コストで、形成することができる。よ
って、中心電極の発火部に貴金属合金部を有する多極ス
パークプラグを、製造コストが安く、且つ短時間で製造
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施例（請求項１〜
４に対応）を、図１〜図５に基づいて説明する。図１に
示す様に、三極スパークプラグＡは、円筒状の主体金具
１と、主体金具１内に固定される軸孔２１付の絶縁碍子
２と、貴金属合金部３１を有する中心電極３の先端３２
が、絶縁碍子２の先端面２２から突出する様に軸孔２１
内に固定される中心電極３と、主体金具１の先端面１１
に溶接される三本の外側電極１２とを備え、火花放電ギ
ャップｇ中で気中放電する。る。

【００１９】主体金具１は、本実施例では低炭素鋼で形
成され、外側電極１２を先端面１１に抵抗溶接してい
る。又、主体金具１の先端外周にはネジ１３が螺刻さ
れ、ガスケット（図示せず）を介して内燃機関のシリン
ダヘッド（図示せず）に装着される。

【００２０】略Ｌ字状を呈する外側電極１２、１２、１
２は、円弧状の放電面１２１が中心電極３の発火部３０
と対向する様に配置したニッケル合金材で形成されてい
る。

【００２１】絶縁碍子２は、本実施例では、アルミナを
主体とするセラミックで形成され、パッキン（図示せ
ず）を介して座面を主体金具１の段部（図示せず）に係
止し、主体金具１の六角頭部（図示せず）を加締めるこ
とにより、開口１４から絶縁碍子２の先端が突出する様
に主体金具１内に固定される。又、中心電極３を嵌め込
む為の軸孔２１を軸方向に形成している。

【００２２】中心電極３は、良熱伝導性の銅を内部に封
入したニッケル合金材で形成され、先端付近の外周に
は、白金とニッケル合金材（中心電極基材）とが溶融凝
固した貴金属合金部３１が設けられている。

【００２３】つぎに、中心電極３の製造方法を、図２〜
図４に基づいて説明する。 (1) 図２に示す様に、公知の方法により電極基材４を製
造する。 (2) 図３に示す様に、突条５１を有する転造ダイス５を
同一方向に回転させながら、回転自在に支持した電極基
材４に押し付け、先端付近の所定位置に溝４１を周設す
る。尚、溝４１を形成した電極基材４の各寸法は、図４
の（ｂ）の通りである。

【００２４】(3) 外径φ２．１ｍｍの丸棒に、線径φ
０．２８ｍｍのＰｔ線（断面が円形）を２．５周巻き、
丸棒から抜いて内径φ２．１ｍｍのＰｔコイル６を製造
する｛図４の（ａ）参照｝。

【００２５】(4) 図４の（ｂ）に示す様に、電極基材４
の先端方向からＰｔコイル６を溝４１内に嵌め込む。

【００２６】(5) 図４の（ｃ）に示す様に、溝４１内に
Ｐｔコイル６を嵌め込んだ電極基材４を、上側、下側か
ら保持具８１、８２を用いて固定し、溝４１に対応する
円弧面７１を有し１２０°隔てて配される加締具７、
７、７を、時計方向に回転させながら電極基材４の中心
方向と反中心方向へ前後させる｛図４の（ｃ）において
矢印（ ）で示す｝。

【００２７】(6) 図５の（ｄ）に示す様にＰｔコイル６
が締まり、電極基材４の溝底面に密着する。尚、Ｐｔコ
イル６の内径が狭まるので、Ｐｔコイル６の巻数は３周
になる。

【００２８】(7) 図５の（ｅ）に示す様に、電極基材４
を等速回転させながら、パルス状にＹＡＧレーザーｈを
Ｐｔコイル６の表面外周に対して略直角方向から照射す
る。

【００２９】(8) ＹＡＧレーザーｈがＰｔコイル６及び
電極基材４を溶融するので、Ｐｔが電極基材４に溶け込
み、図５の（ｆ）に示す様に、貴金属合金部３１を形成
した中心電極３が完成する。

【００３０】尚、この中心電極３を碍子頭部側の軸孔２
１から嵌め込み、端子電極とともにガラスシール等の方
法で軸孔２１内に固定し、この絶縁碍子２を主体金具１
に組み付けると図１に示す三極スパークプラグＡが完成
する。

【００３１】Ｐｔ線を予めコイル状に成形しておき、こ
のＰｔコイル６を、電極基材４の先端側から溝４１に嵌
め込み、溝４１に対応する円弧面７１を有し１２０°隔
てて配される加締具７、７、７を回転させながら、加締
具７、７、７を電極基材４の中心方向と反中心方向へ前
後させてＰｔコイル６を加締める方法を採用しているの
で、本実施例は以下に示す作用効果を奏する。

【００３２】Ｐｔ線端を抵抗溶接等で溝４１内に固定
すること無く、一本のＰｔ線を溝４１へ容易に多周巻き
付け（三周巻き付け）することができるので、抵抗溶接
工程が不要となり、作業工数を削減でき、製造時間も短
縮される。

【００３３】偏平状のＰｔ線（高価である）を使用せ
ず、断面が円形の比較的安価なＰｔ線が使用できるので
材料代を節約できる。 Ｐｔ線が重ならずに溝４１内に巻付けることができる
のでＹＡＧレーザーｈを照射後に形成される貴金属合金
部３１の表面が凸凹にならず、火花放電ギャップｇ距離
を均一にできる。

【００３４】つぎに、本発明の第２実施例（請求項１〜
４に対応）を、図６に基づいて説明する。図６に示す二
極スパークプラグは、貴金属合金部３１を、第１実施例
と同様の方法で、外側電極１２の放電面１２１、１２１
に対向する位置の、中心電極３の先端３２の外周に形成
している。尚、外側電極１２の放電面１２１は円弧面又
は平坦面でも良い。

【００３５】つぎに、本発明の第３、第４実施例（請求
項１、２に対応）を、図７、図８に基づいて説明する。
図７に示す二極スパークプラグは、高さの異なる二つの
外側電極１２、１２ｂを有し、外側電極１２の放電面１
２１に対向する発火部３０に、第１実施例と同様の方法
で貴金属合金部３１を形成している。又、別の方法によ
り、外側電極１２ｂの先端面１２２に対向する中心電極
３の先端面にも貴金属合金部３３を形成している。

【００３６】又、図８に示すスパークプラグは、外側電
極１２の放電面１２１に対向する発火部３０に第１実施
例と同様の方法を用いて貴金属合金部３１を形成してい
る。

【００３７】つぎに、本発明の第５実施例（請求項１、
２に対応）を、図９に基づいて説明する。図９に示すセ
ミ沿面スパークプラグは、外側電極１２を、主体金具１
の先端に環状に一体形成するとともに、第１実施例と同
様の方法で、貴金属合金部３１を中心電極３の発火部３
０に形成している。

【００３８】つぎに、本発明の第６実施例（請求項１〜
４に対応）を、図１０に基づいて説明する。図１０に示
す二極スパークプラグは、外側電極１２ｃの先端を軸方
向に延出させており、第１実施例と同様の方法で貴金属
合金部３１を中心電極３の発火部３０に形成した後、貴
金属合金部３１と外側電極１２ｃの放電面１２３とが対
向する様に、中心電極３の先部を除去している。

【００３９】本発明の構成を、第２〜第６実施例の構造
のスパークプラグに適用しても、上記〜に準じた効
果を奏する。

【００４０】本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施
態様を含む。 ａ．図４の（ｃ）に示す工程において、加締具７、７、
７を電極基材４の中心方向と反中心方向へ前後させ、電
極基材４を保持する保持具８１、８２を回転させても良
い。

【００４１】ｂ．Ｐｔコイル６を加締める加締具７の数
は２個以上であれば良いが、３個以上が好ましい。 ｃ．電極基材４は他のニッケル合金（例えば、純ニッケ
ル、ニッケル- マンガン- シリコン- クロム合金等）で
も良く、又、貴金属線はＰｔ線以外に、白金- イリジウ
ム合金線等でも良い。

【００４２】ｄ．先端外周に形成する溝４１は、転造加
工以外に、切削加工や、複数個の金型を集結させプレス
による冷間加工等で行っても良い。

【００４３】ｅ．火花放電が絶縁碍子２の先端面２２に
沿ってセミ沿面放電するスパークプラグ（図９）では、
中心電極３の先端３２の貴金属合金部３１は、絶縁碍子
２の先端面２２より軸孔２１内に引っ込んだ位置まで延
設して電極消耗を防止しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るスパークプラグの斜
視図（ａ）、及び断面図（ｂ）である。

【図２】そのスパークプラグの中心電極製造に係るヘッ
ダ成形の工程図である。

【図３】そのスパークプラグの中心電極製造に係る溝加
工の説明図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、そのスパークプラ
グの中心電極製造に係る、貴金属合金部の形成工程を示
す説明図である。

【図５】（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、そのスパークプラ
グの中心電極製造に係る、貴金属合金部の形成工程を示
す説明図である。

【図６】本発明の第２実施例に係る二極スパークプラグ
の斜視図である。

【図７】本発明の第３実施例に係るスパークプラグの斜
視図である。

【図８】本発明の第４実施例に係るスパークプラグの斜
視図である。

【図９】本発明の第５実施例に係るセミ沿面スパークプ
ラグの斜視図である。

【図１０】本発明の第６実施例に係る二極スパークプラ
グの斜視図である。

【図１１】（ａ）は従来技術の方法１を用いて電極基材
の溝に細線ワイヤーを巻回した状態を示す説明図、
（ｂ）は従来技術の方法１を用いて電極基材の溝に細線
ワイヤーを巻回する場合にワイヤー端を抵抗溶接等で溝
内に固定する状態を示す説明図、（ｃ）は従来技術の方
法１を用いて電極基材の溝に細線ワイヤーを巻回中に細
線ワイヤーが重なった状態を示す説明図である。

【図１２】（ａ）は従来技術の方法２を用いて電極基材
の溝に細線ワイヤーを１周ずつ巻回した状態を示す説明
図、（ｂ）は従来技術の方法２を用いて電極基材の溝に
細線ワイヤーを巻回する場合に、既に巻回した細線ワイ
ヤーの隣に次ぎに巻回するワイヤーのワイヤー端を抵抗
溶接で溝内に固定する際の電流洩れを示す説明図であ
る。

【図１３】（ａ）、（ｂ）は偏平状のワイヤーの斜視
図、（ｃ）は従来技術の方法３を用いて電極基材の溝に
偏平状のワイヤーを巻き付けた状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 三極スパークプラグ（多極スパークプラグ） ｈ ＹＡＧレーザー（レーザービーム） １ 主体金具 ２ 絶縁碍子 ３ 中心電極 ４ 電極基材 ６ Ｐｔコイル（コイル） ７ 加締具 １２ 外側電極 ２１ 軸孔 ２２ 先端面 ３０ 発火部 ３１ 貴金属合金部 ３２ 中心電極の先端 ４１ 溝 ７１ 円弧面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面が円形の貴金属線を複数回巻回して
   コイルを作り、 先端部に溝を周設した棒状の電極基材の前記溝に前記コ
   イルを嵌め込み、 前記コイルを加締めて前記電極基材に密着させ、 前記コイルにレーザービームを照射して貴金属合金部を
   形成する中心電極の製造方法。
2. 【請求項２】 前記コイルの前記電極基材への密着は、 前記溝に前記コイルを嵌め込んだ前記電極基材と、前記
   溝に対応する円弧面を有し所定角度を隔てて複数個配さ
   れる加締具とを相対回転させながら、 前記加締具を前記電極基材の中心方向と反中心方向へ前
   後させて行うことを特徴とする請求項１記載の中心電極
   の製造方法。
3. 【請求項３】 複数の外側電極を有する筒状の主体金具
   と、 主体金具内に固定される軸孔付の絶縁碍子と、 貴金属合金部を発火部に設け、先端が前記絶縁碍子の先
   端面から突出する様に軸孔内に固定される中心電極とを
   備える多極スパークプラグにおいて、 前記貴金属合金部は、 先端部に溝を周設した棒状の電極基材の前記溝に、断面
   が円形の貴金属線を複数回巻回したコイルを嵌め込み、 前記コイルを加締めて前記電極基材に密着させ、 前記コイルにレーザービームを照射して形成したことを
   特徴とする多極スパークプラグ。
4. 【請求項４】 複数の外側電極を有する筒状の主体金具
   と、 主体金具内に固定される軸孔付の絶縁碍子と、 貴金属合金部を発火部に設け、先端が前記絶縁碍子の先
   端面から突出する様に軸孔内に固定される中心電極とを
   備える多極スパークプラグにおいて、 前記貴金属合金部は、 先端部に溝を周設した棒状の電極基材の前記溝に、断面
   が円形の貴金属線を複数回巻回したコイルを嵌め込み、 このコイルを嵌め込んだ前記電極基材と、前記溝に対応
   する円弧面を有し所定角度を隔てて複数個配される加締
   具とを相対回転させながら、前記加締具を前記電極基材
   の中心方向と反中心方向へ前後させて前記コイルを前記
   電極基材に密着させ、 前記コイルにレーザービームを照射して形成したことを
   特徴とする多極スパークプラグ。