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JP7582018B2 - Spark plug - Google Patents
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Description

本開示は、スパークプラグに関する。 This disclosure relates to spark plugs.

従来、下記の特許文献1に記載のスパークプラグがある。このスパークプラグは、筒状の絶縁碍子の内部に挿入される中心電極と、絶縁碍子の外周に設けられるハウジングと、ハウジングに固定される接地電極とを備えている。接地電極は、その基端部がハウジングに固定されるとともに、屈曲部にて中心電極側に曲げられて、その先端部が中心電極との間で隙間を形成するように配置されている。接地電極の屈曲部では、接地電極の中心軸に直交する断面において接地電極の断面重心よりも中心電極側に位置する部位の強度が、中心電極とは反対側に位置する部位の強度よりも大きくなっている。これにより、車両のエンジン等の動作に伴う振動がスパークプラグに加わる環境下であっても、接地電極の先端が中心電極から離間する方向に起き上がる現象、換言すれば中心電極と接地電極との間に形成される火花ギャップが拡大する現象が抑制される。 A conventional spark plug is described in the following Patent Document 1. This spark plug includes a center electrode inserted into a cylindrical insulator, a housing provided on the outer periphery of the insulator, and a ground electrode fixed to the housing. The base end of the ground electrode is fixed to the housing, and is bent toward the center electrode at a bent portion, and is disposed so that a gap is formed between the base end and the center electrode. In the bent portion of the ground electrode, the strength of the portion located on the center electrode side of the center of gravity of the cross section of the ground electrode in a cross section perpendicular to the center axis of the ground electrode is greater than the strength of the portion located on the opposite side to the center electrode. This suppresses the phenomenon in which the tip of the ground electrode rises in a direction away from the center electrode, in other words, the phenomenon in which the spark gap formed between the center electrode and the ground electrode expands, even in an environment in which the spark plug is subjected to vibrations associated with the operation of the vehicle engine, etc.

特開2013-114754号公報JP 2013-114754 A

スパークプラグの製造の際には、接地電極の基端部をハウジングの端面に接合させる接合工程、接合工程の後に接地電極の先端部が中心電極に対向するように接地電極を内側に曲げる曲げ工程、及び曲げ工程の後に接地電極の先端を外側から叩いて火花ギャップの大きさを調整するギャップ調整工程が行われる。これらの工程を経て接地電極が成形されるため、接地電極の基端部の内面部分には圧縮方向の力が加わる。これが、接地電極の基端部の内面部分に内部応力を残留させる要因となっている。 When manufacturing a spark plug, a joining process is performed in which the base end of the ground electrode is joined to the end face of the housing, followed by a bending process in which the ground electrode is bent inward so that its tip faces the center electrode, and then a gap adjustment process in which the tip of the ground electrode is struck from the outside to adjust the size of the spark gap. As the ground electrode is shaped through these processes, a compressive force is applied to the inner surface of the base end of the ground electrode. This is the cause of internal stress remaining in the inner surface of the base end of the ground electrode.

一方、近年の熱効率の向上を図ったエンジンでは、その燃焼温度が従来よりも高温となっている。このようなエンジンでは高温の燃焼熱を接地電極の基端部が継続して受けることにより、接地電極の基端部に時間の経過に伴って残留応力に応じた変形が生じる、いわゆるクリープ現象が発生する可能性がある。接地電極の基端部に発生するクリープ現象は、接地電極の先端部が中心電極に近づく現象、換言すれば火花ギャップが縮小する現象を生じさせる要因となる。仮に火花ギャップが縮小すると、中心電極と接地電極との間に形成される火花放電により混合気が着火した際に、生成される火炎が接地電極等に接触し易くなるため、火炎の熱が接地電極等に奪われることにより着火性が悪化する懸念がある。 On the other hand, in recent engines that have improved thermal efficiency, the combustion temperature is higher than before. In such engines, the base end of the ground electrode is continuously exposed to high-temperature combustion heat, which may cause the base end of the ground electrode to deform over time due to residual stress, a phenomenon known as creep. The creep phenomenon that occurs at the base end of the ground electrode causes the tip end of the ground electrode to approach the center electrode, in other words, the spark gap to shrink. If the spark gap shrinks, when the mixture is ignited by the spark discharge formed between the center electrode and the ground electrode, the flame that is generated is more likely to come into contact with the ground electrode, etc., and there is a concern that the heat of the flame will be taken away by the ground electrode, etc., and ignition performance will deteriorate.

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリープ現象に起因する接地電極の変形を抑制することが可能なスパークプラグを提供することにある。 This disclosure was made in light of these circumstances, and its purpose is to provide a spark plug that is capable of suppressing deformation of the ground electrode caused by creep.

上記課題を解決するスパークプラグ(10)は、所定の中心軸を中心に筒状に形成される絶縁体(12)と、絶縁体に挿入される中心電極(13)と、絶縁体の外周に設けられる筒状のハウジング(11)と、ハウジングの先端面に接合される接地電極(14)と、を備える。接地電極は、ハウジングの先端面に接合されるとともに、ハウジングの先端面から中心軸に沿う方向に延びるように形成される根元部(51)と、根元部の先端(511)から中心電極に対向する位置まで延びるように形成される対向部(53)と、を有する。ハウジングの先端面に接合される根元部の端部を基端とし、中心軸の周方向に位置する根元部の外壁部を側壁部とし、中心軸の径方向における根元部の幅を板厚とするとき、根元部の側壁部は、中心軸の周方向から見たときに、中心軸の径方向において外側に位置する根元部の背面(512)側の部分がハウジングの先端面から直立して延び、且つ根元部の基端(510)から先端に向かうほど板厚が薄くなるように台形状に形成されている。 A spark plug (10) that solves the above problem includes an insulator (12) formed in a cylindrical shape around a predetermined central axis, a center electrode (13) inserted into the insulator, a cylindrical housing (11) provided on the outer periphery of the insulator, and a ground electrode (14) joined to the tip face of the housing. The ground electrode has a root portion (51) joined to the tip face of the housing and formed to extend from the tip face of the housing in a direction along the central axis, and a facing portion (53) formed to extend from the tip (511) of the root portion to a position facing the center electrode. When the end of the root portion joined to the tip surface of the housing is defined as the base end, the outer wall portion of the root portion located in the circumferential direction of the central axis is defined as the side wall portion, and the width of the root portion in the radial direction of the central axis is defined as the plate thickness, the side wall portion of the root portion is formed in a trapezoidal shape such that when viewed in the circumferential direction of the central axis, the portion on the back surface (512) side of the root portion located on the outer side in the radial direction of the central axis extends upright from the tip surface of the housing, and the plate thickness becomes thinner from the base end (510) of the root portion toward the tip.

この構成によれば、曲げ工程及びギャップ調整工程を通じて接地電極を内面側に屈曲させる際に、根元部の内面部分が突っ張り棒のように機能して、当該根元部の内面部分が圧縮方向に変形し難くなる。これにより、応力が発生するような変形が根元部の内面部分に生じ難くなるため、クリープ現象に起因する接地電極の変形を抑制することができる。 According to this configuration, when the ground electrode is bent toward the inner side through the bending process and the gap adjustment process, the inner surface of the base portion functions like a tension rod, making the inner surface of the base portion less likely to deform in the compression direction. As a result, deformation that generates stress is less likely to occur in the inner surface of the base portion, making it possible to suppress deformation of the ground electrode due to creep.

なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 Note that the symbols in parentheses in the above means and claims are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described below.

本開示のスパークプラグによれば、クリープ現象に起因する接地電極の変形を抑制することができる。 The spark plug disclosed herein can suppress deformation of the ground electrode caused by creep.

図1は、実施形態のスパークプラグの破断断面構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a broken cross-sectional structure of a spark plug according to an embodiment. 図2は、実施形態の接地電極の斜視構造を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a perspective structure of the ground electrode according to the embodiment. 図3は、実施形態の接地電極の電極母材における根元部の右側面構造を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a right side structure of a base portion of an electrode base material of a ground electrode according to the embodiment. 図4は、実施形態の接地電極の電極母材における根元部の左側面構造を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a left side structure of a base portion of an electrode base material of a ground electrode according to an embodiment. 図5は、実施形態の接地電極の電極母材における根元部の断面構造を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a base portion of an electrode base material of a ground electrode according to an embodiment. 図6は、実施形態の接地電極の電極母材における対向部の断面構造を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of an opposing portion of an electrode base material of a ground electrode according to an embodiment. 図7は、実施形態の接地電極の電極母材の一次成形品の斜視構造を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a structure of a primary molded product of an electrode base material of the ground electrode according to the embodiment. 図8は、実施形態の接地電極の電極母材の二次成形品の斜視構造を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a secondary formed product of an electrode base material of the ground electrode according to the embodiment. 図9(A),(B)は、実施形態のスパークプラグの製造工程の一部を示す図である。9A and 9B are diagrams showing a part of the manufacturing process of the spark plug of the embodiment. 図10(A),(B)は、実施形態のスパークプラグの製造工程の一部を示す図である。10A and 10B are diagrams showing a part of the manufacturing process of the spark plug of the embodiment. 図11は、参考例のハウジング及び接地電極の接合部分の断面構造を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a joint portion between a housing and a ground electrode of the reference example. 図12は、参考例のスパークプラグの接地電極周辺の拡大構造を示す拡大図である。FIG. 12 is an enlarged view showing the structure around the ground electrode of the spark plug of the reference example. 図13は、他の実施形態の接地電極の電極母材における根元部の断面構造を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a base portion of an electrode base material of a ground electrode according to another embodiment. 図14は、他の実施形態の接地電極の電極母材における根元部の断面構造を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a base portion of an electrode base material of a ground electrode according to another embodiment. 図15は、他の実施形態の接地電極の電極母材における根元部の断面構造を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a base portion of an electrode base material of a ground electrode according to another embodiment. 図16は、他の実施形態の接地電極の斜視構造を示す斜視図である。FIG. 16 is a perspective view showing a perspective structure of a ground electrode according to another embodiment. 図17は、他の実施形態の接地電極の電極母材の根元部の断面構造を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a base portion of an electrode base material of a ground electrode according to another embodiment. 図18は、他の実施形態の接地電極の電極母材の根元部の断面構造を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a base portion of an electrode base material of a ground electrode according to another embodiment. 図19は、他の実施形態の接地電極の電極母材の根元部の断面構造を示す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a base portion of an electrode base material of a ground electrode according to another embodiment.

以下、スパークプラグの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
はじめに、図1に示される本実施形態のスパークプラグ10の概略構成について説明する。このスパークプラグ10は例えばエンジンヘッドに設けられる。スパークプラグ10は、電圧の印加に基づき火花放電を形成することによりエンジンの気筒内の混合気を着火する。スパークプラグ10は、ハウジング11と、絶縁碍子12と、中心電極13と、接地電極14とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of a spark plug will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components in the various drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible, and duplicated description will be omitted.
First, a schematic configuration of a spark plug 10 according to the present embodiment shown in Fig. 1 will be described. The spark plug 10 is mounted, for example, on an engine head. The spark plug 10 ignites an air-fuel mixture in a cylinder of the engine by forming a spark discharge based on the application of a voltage. The spark plug 10 includes a housing 11, an insulator 12, a center electrode 13, and a ground electrode 14.

ハウジング11はスパークプラグ10の中心軸m10を中心に円筒状に形成されている。ハウジング11は例えば炭素鋼等の金属材料により形成されている。ハウジング11の内部には絶縁碍子12の下端部が同軸上に挿入されている。なお、以下では、中心軸m10に沿った方向を「プラグ軸方向Da」と称する。 The housing 11 is formed in a cylindrical shape centered on the central axis m10 of the spark plug 10. The housing 11 is formed of a metal material such as carbon steel. The lower end of the insulator 12 is inserted coaxially inside the housing 11. In the following, the direction along the central axis m10 is referred to as the "plug axial direction Da."

絶縁碍子12は中心軸m10を中心に円筒状に形成されている。絶縁碍子12はアルミナ等の絶縁材料により形成されている。本実施形態では、絶縁碍子12が絶縁体に相当する。絶縁碍子12の外周にはハウジング11が一体的に組み付けられている。絶縁碍子12の内部には軸孔120が形成されている。軸孔120は中心軸m10に沿って絶縁碍子12の先端部から基端部まで貫通するように形成されている。軸孔120には、その先端部の側から中心電極13、第1シール体15、抵抗体16、第2シール体17、及び端子金具18が順に挿入されている。 The insulator 12 is formed in a cylindrical shape centered on the central axis m10. The insulator 12 is made of an insulating material such as alumina. In this embodiment, the insulator 12 corresponds to the insulator. The housing 11 is integrally assembled to the outer periphery of the insulator 12. An axial hole 120 is formed inside the insulator 12. The axial hole 120 is formed so as to penetrate the insulator 12 from the tip to the base along the central axis m10. The center electrode 13, the first seal body 15, the resistor 16, the second seal body 17, and the terminal fitting 18 are inserted into the axial hole 120 in this order from the tip side.

中心電極13は電極母材30と電極チップ40とを有している。電極母材30は中心軸m10を中心に円柱状に形成されている。電極母材30は、耐熱性に優れるニッケル(Ni)合金等により形成されている。電極チップ40は電極母材30の先端部に接合されている。電極チップ40は中心軸m10を中心に円柱状に形成されている。電極チップ40はイリジウム合金等により形成されている。中心電極13の基端部と端子金具18の先端部との間には第1シール体15、抵抗体16、及び第2シール体17が挟み込まれている。 The center electrode 13 has an electrode base material 30 and an electrode tip 40. The electrode base material 30 is formed in a cylindrical shape centered on the central axis m10. The electrode base material 30 is formed of a nickel (Ni) alloy or the like, which has excellent heat resistance. The electrode tip 40 is joined to the tip of the electrode base material 30. The electrode tip 40 is formed in a cylindrical shape centered on the central axis m10. The electrode tip 40 is formed of an iridium alloy or the like. A first seal body 15, a resistor 16, and a second seal body 17 are sandwiched between the base end of the center electrode 13 and the tip of the terminal metal fitting 18.

端子金具18は中心軸m10を中心に略円柱状に形成されている。端子金具18は鋼材等により形成されている。端子金具18の基端部には端子部180が形成されている。端子金具18の端子部180は絶縁碍子12の基端部から外部に露出している。
接地電極14は電極母材50と電極チップ60とを有している。電極母材50はニッケル合金等により形成されている。電極母材50は、ハウジング11の先端面に固定されるとともに、その先端面から中心電極13の電極チップ40に対向する位置まで延びるように形成されている。電極チップ60は電極母材50の先端部に接合されている。電極チップ60は、イリジウム合金や白金合金等の貴金属合金により形成されている。電極チップ60は、所定の隙間19を有して中心電極13の電極チップ40に対向するように配置されている。以下では、中心電極13の電極チップ40と接地電極14の電極チップ60との間に形成される隙間19を「火花ギャップ19」と称する。
The terminal fitting 18 is formed in a generally cylindrical shape centered on a central axis m10. The terminal fitting 18 is made of steel or the like. A terminal portion 180 is formed at the base end of the terminal fitting 18. The terminal portion 180 of the terminal fitting 18 is exposed to the outside from the base end of the insulator 12.
The ground electrode 14 has an electrode base material 50 and an electrode tip 60. The electrode base material 50 is made of a nickel alloy or the like. The electrode base material 50 is fixed to the front end surface of the housing 11 and is formed so as to extend from the front end surface to a position facing the electrode tip 40 of the center electrode 13. The electrode tip 60 is joined to the front end of the electrode base material 50. The electrode tip 60 is made of a precious metal alloy such as an iridium alloy or a platinum alloy. The electrode tip 60 is disposed so as to face the electrode tip 40 of the center electrode 13 with a predetermined gap 19 therebetween. Hereinafter, the gap 19 formed between the electrode tip 40 of the center electrode 13 and the electrode tip 60 of the ground electrode 14 will be referred to as a "spark gap 19".

このスパークプラグ10では、高電圧を印加することが可能な外部回路が端子金具18の端子部180に接続される。外部回路により端子金具18の端子部180に高電圧が印加されると、中心電極13の電極チップ40と接地電極14の電極チップ60との間に火花放電が形成される。この火花放電によりエンジンの気筒内の混合気が着火して火炎が形成されることにより混合気が燃焼する。 In this spark plug 10, an external circuit capable of applying a high voltage is connected to the terminal portion 180 of the terminal fitting 18. When a high voltage is applied to the terminal portion 180 of the terminal fitting 18 by the external circuit, a spark discharge is formed between the electrode tip 40 of the center electrode 13 and the electrode tip 60 of the ground electrode 14. This spark discharge ignites the air-fuel mixture in the engine cylinder, forming a flame, and the mixture is burned.

次に、ハウジング11と接地電極14との接合部分の構造について詳しく説明する。
図2に示されるように、接地電極14の電極母材50は、根元部51と、屈曲部52と、対向部53とを有している。なお、図2を含め、以下の図では必要に応じて電極チップ60の図示を省略する。
Next, the structure of the joint between the housing 11 and the ground electrode 14 will be described in detail.
2, the electrode base material 50 of the ground electrode 14 has a root portion 51, a bent portion 52, and an opposing portion 53. In addition, in the following figures including FIG. 2, the electrode tip 60 is omitted as necessary.

根元部51は、ハウジング11の先端面110に接合されている部分である。根元部51は、ハウジング11の先端面110からプラグ軸方向Daに延びるように形成されている。屈曲部52は、根元部51の先端511から中心電極13に向かって屈曲するように形成される部分である。なお、図2には根元部51の先端511の外縁が二点鎖線で示されている。対向部53は、屈曲部52から中心電極13に対向する位置まで延びるように形成される部分である。本実施形態のスパークプラグ10では、ハウジング11の硬度よりも接地電極14の電極母材50の硬度の方が低くなっている。 The root portion 51 is a portion joined to the tip surface 110 of the housing 11. The root portion 51 is formed so as to extend from the tip surface 110 of the housing 11 in the plug axial direction Da. The bent portion 52 is a portion formed so as to bend from the tip 511 of the root portion 51 toward the center electrode 13. Note that in FIG. 2, the outer edge of the tip 511 of the root portion 51 is shown by a two-dot chain line. The facing portion 53 is a portion formed so as to extend from the bent portion 52 to a position facing the center electrode 13. In the spark plug 10 of this embodiment, the hardness of the electrode base material 50 of the ground electrode 14 is lower than the hardness of the housing 11.

なお、以下では、プラグ軸方向Daに直交する方向、換言すれば図1に示される中心軸m10の径方向を「プラグ径方向Dr」と称し、中心軸m10の周方向を「プラグ周方向Dc」と称する。また、ハウジング11の先端面110に接合される根元部51の端部510を「基端510」と称する。さらに、プラグ周方向Dcに位置する根元部51の一方の外壁部を「右側壁部514」と称し、プラグ周方向Dcに位置する根元部51の他方の外壁部を「左側壁部515」と称する。 In the following, the direction perpendicular to the plug axial direction Da, in other words the radial direction of the central axis m10 shown in FIG. 1, is referred to as the "plug radial direction Dr", and the circumferential direction of the central axis m10 is referred to as the "plug circumferential direction Dc". The end 510 of the root portion 51 joined to the tip surface 110 of the housing 11 is referred to as the "base end 510". Furthermore, one outer wall portion of the root portion 51 located in the plug circumferential direction Dc is referred to as the "right side wall portion 514", and the other outer wall portion of the root portion 51 located in the plug circumferential direction Dc is referred to as the "left side wall portion 515".

図3に示されるように、根元部51の右側壁部514は、プラグ周方向Dcから見たときに、根元部51の背面512側の部分がハウジング11の先端面110から直立して延びるように形成されている。また、プラグ径方向Drにおける根元部51の幅を板厚とするとき、根元部51の基端510の板厚は「W1」に設定されており、根元部51の先端511の板厚は、「W1」よりも短い「W3」に設定されている。すなわち、根元部51の右側壁部514は、その基端510から先端511に向かうほど板厚が薄くなるように形成されている。これにより、根元部51の右側壁部514はプラグ周方向Dcから見たときに台形状に形成されている。 3, the right side wall 514 of the root portion 51 is formed so that the portion of the root portion 51 on the back surface 512 side extends upright from the tip surface 110 of the housing 11 when viewed from the plug circumferential direction Dc. When the width of the root portion 51 in the plug radial direction Dr is taken as the plate thickness, the plate thickness of the base end 510 of the root portion 51 is set to "W1", and the plate thickness of the tip 511 of the root portion 51 is set to "W3" which is shorter than "W1". In other words, the right side wall 514 of the root portion 51 is formed so that the plate thickness becomes thinner from the base end 510 toward the tip 511. As a result, the right side wall 514 of the root portion 51 is formed in a trapezoidal shape when viewed from the plug circumferential direction Dc.

図4に示されるように、根元部51の左側壁部515も同様にプラグ周方向Dcから見たときに台形状に形成されている。
プラグ軸方向Daに直交する根元部51の断面は図5に示されるような形状を有している。すなわち、プラグ軸方向Daに直交する根元部51の断面では、右側壁部514及び左側壁部515のそれぞれの板厚が「W1」に設定されており、プラグ周方向Dcにおいて右側壁部514及び左側壁部515の中間に位置する中央部516の板厚が、「W1」より小さい「W2」に設定されている。これによりプラグ径方向Drにおいて内側に位置する根元部51の内面513は、根元部51の両側壁部514,515の板厚W1よりも中央部516の板厚W2の方が薄くなるように凹状に形成されている。根元部51の背面512は、プラグ径方向Drの外側に膨らむように湾曲している。また、プラグ軸方向Daに直交する根元部51の断面では、内面513の幅L1が背面512の幅L2よりも長くなっている。以上のような構造により、プラグ軸方向Daに直交する根元部51の断面は、扇状に広がり、且つ内面513が「く」の字状に屈曲した形状を有している。なお、図5では、根元部51の先端511に連続する屈曲部52の部位の外縁が二点鎖線で示されている。
As shown in FIG. 4, the left side wall portion 515 of the base portion 51 is also formed in a trapezoidal shape when viewed in the plug circumferential direction Dc.
The cross section of the root portion 51 perpendicular to the plug axial direction Da has a shape as shown in FIG. 5. That is, in the cross section of the root portion 51 perpendicular to the plug axial direction Da, the plate thickness of each of the right side wall portion 514 and the left side wall portion 515 is set to "W1", and the plate thickness of the center portion 516 located between the right side wall portion 514 and the left side wall portion 515 in the plug circumferential direction Dc is set to "W2" smaller than "W1". As a result, the inner surface 513 of the root portion 51 located on the inner side in the plug radial direction Dr is formed in a concave shape such that the plate thickness W2 of the center portion 516 is thinner than the plate thickness W1 of the both side wall portions 514, 515 of the root portion 51. The back surface 512 of the root portion 51 is curved so as to bulge outward in the plug radial direction Dr. In addition, in the cross section of the root portion 51 perpendicular to the plug axial direction Da, the width L1 of the inner surface 513 is longer than the width L2 of the back surface 512. With the above-described structure, the cross section of the base portion 51 perpendicular to the plug axial direction Da spreads out like a fan, and the inner surface 513 has a bent shape like an L. In Fig. 5, the outer edge of the bent portion 52 continuing to the tip 511 of the base portion 51 is indicated by a two-dot chain line.

図6に示されるように、接地電極14の電極母材50が延びる方向に直交する対向部53の断面は、四隅にR形状を有するように矩形状に形成されている。なお、図示は省略するが、接地電極14の電極母材50が延びる方向に直交する屈曲部52の断面も同様に、四隅にR形状を有するように矩形状に形成されている。 As shown in FIG. 6, the cross section of the facing portion 53 perpendicular to the direction in which the electrode base material 50 of the ground electrode 14 extends is rectangular with R-shaped corners. Although not shown, the cross section of the bent portion 52 perpendicular to the direction in which the electrode base material 50 of the ground electrode 14 extends is also rectangular with R-shaped corners.

次に、本実施形態のスパークプラグ10の製造方法、特に接地電極14の製造方法について説明する。
接地電極14を製造する際には、まず、接地電極14の電極母材50の素材に対して押出成形を行うことにより、図7に示されるような電極母材50の一次成形品70aを製造する。一次成形品70aは、所定の軸線m20を中心に延びるように形成されている。所定の軸線m20に直交する一次成形品70aの断面は、四隅にR形状に有する矩形状に形成されている。
Next, a method of manufacturing the spark plug 10 of this embodiment, particularly the method of manufacturing the ground electrode 14, will be described.
When manufacturing the ground electrode 14, first, a primary molded product 70a of the electrode base material 50 of the ground electrode 14 is manufactured by extrusion molding the material. The primary molded product 70a is formed so as to extend about a predetermined axis m20. The cross section of the primary molded product 70a perpendicular to the predetermined axis m20 is formed into a rectangular shape having R-shaped corners.

一次成形品70aの製造に続いて、その根元部71に対して型押し成形を行うことにより、一次成形品70aの根元部71の内面713に凹部を形成する。これにより、図8に示されるような電極母材50の二次成形品70bが製造される。二次成形品70bの根元部71は、図3及び図4に示される電極母材50の根元部51と類似の形状を有している。図8に示されるような二次成形品70bを製造した後、その根元部51とは反対側の端部に電極チップ60を接合することにより接地電極14の製造が完了する。 Following the manufacture of the primary molded product 70a, the root portion 71 is embossed to form a recess on the inner surface 713 of the root portion 71 of the primary molded product 70a. This produces a secondary molded product 70b of the electrode base material 50 as shown in FIG. 8. The root portion 71 of the secondary molded product 70b has a shape similar to the root portion 51 of the electrode base material 50 shown in FIGS. 3 and 4. After the secondary molded product 70b as shown in FIG. 8 is manufactured, the electrode tip 60 is joined to the end opposite the root portion 51, thereby completing the manufacture of the ground electrode 14.

以上のようにして接地電極14の製造を完了した後、当該接地電極14をハウジング11に接合する工程、及び中心電極13に対向するように接地電極14を変形させる工程が行われる。
具体的には、まず、図9(A)に示されるように接地電極14の電極母材50の根元部51を抵抗溶接やレーザ溶接等によりハウジング11の先端面110に接合させる。このような接合工程を行った後に、接地電極14の電極母材50の内面を円柱状の支持台80により押さえつつ、曲げローラ81により電極母材50の先端部の外面を押圧する曲げ工程が行われる。この曲げ工程により、図9(B)に示されるように、電極母材50の先端部が中心電極13に向かって曲げられる。これにより、図10(A)に示されるように、電極母材50に屈曲部52及び対向部53が更に成形される。
After completing the manufacturing of the ground electrode 14 in the above manner, a step of joining the ground electrode 14 to the housing 11 and a step of deforming the ground electrode 14 so as to face the center electrode 13 are performed.
Specifically, first, as shown in Fig. 9(A), a root portion 51 of an electrode base material 50 of the ground electrode 14 is joined to a tip surface 110 of the housing 11 by resistance welding, laser welding, or the like. After such a joining process is performed, a bending process is performed in which an outer surface of the tip portion of the electrode base material 50 is pressed by a bending roller 81 while an inner surface of the electrode base material 50 of the ground electrode 14 is pressed by a cylindrical support stand 80. By this bending process, the tip portion of the electrode base material 50 is bent toward the center electrode 13 as shown in Fig. 9(B). As a result, a bent portion 52 and an opposing portion 53 are further formed in the electrode base material 50 as shown in Fig. 10(A).

曲げ工程に続いてギャップ調整工程が行われる。ギャップ調整工程では、図10(B)に示されるように、電極母材50の対向部53の外面を調整治具83により叩くことで、接地電極14の電極チップ60と中心電極13の電極チップ40との間に形成される火花ギャップ19の大きさが調整される。 Following the bending process, a gap adjustment process is performed. In the gap adjustment process, as shown in FIG. 10(B), the size of the spark gap 19 formed between the electrode tip 60 of the ground electrode 14 and the electrode tip 40 of the center electrode 13 is adjusted by tapping the outer surface of the facing portion 53 of the electrode base material 50 with an adjustment jig 83.

次に、本実施形態のスパークプラグ10の作用及び効果について説明する。
接地電極14の電極母材50に関しては、例えばその根元部51を単に直方体状に形成するという方法が考えられる。しかしながら、このような形状を電極母材50が有する場合、特に電極母材50の根元部51の内面513側の部分で内部応力が残留し易い。
Next, the operation and effects of the spark plug 10 of this embodiment will be described.
Regarding the electrode base material 50 of the ground electrode 14, for example, a method of simply forming the base portion 51 into a rectangular parallelepiped shape is conceivable. However, when the electrode base material 50 has such a shape, internal stress is likely to remain particularly in the portion of the base portion 51 of the electrode base material 50 on the inner surface 513 side.

具体的には、図9(B)、図10(A),(B)に示される製造工程を経て接地電極14を成形する場合、曲げローラ81及び調整治具83により接地電極14の対向部53に外力が付与されることにより、接地電極14の電極母材50の根元部51に力が加わる。詳しくは、図11に示されるように、電極母材50の根元部51の背面512側の部分には伸長方向の力F1、換言すればハウジング11の先端面110から引き剥がされる方向の力が加わる。この伸長方向の力F1により電極母材50の根元部51の背面512側の部分が伸びるように変形すると、電極母材50の根元部51の内面513側の部分には圧縮方向の力F2、換言すればハウジング11の先端面110に向かう方向の力が発生する。この圧縮方向の力F2により電極母材50の根元部51の内面513側の部分には応力が残留する。この残留応力に起因して電極母材50にクリープ現象が発生すると、図12に示されるように、接地電極14が中心電極13に近づく方向に傾くように変形することにより火花ギャップ19が狭くなるおそれがある。 Specifically, when the ground electrode 14 is formed through the manufacturing process shown in Figures 9(B), 10(A), and (B), an external force is applied to the opposing portion 53 of the ground electrode 14 by the bending roller 81 and the adjustment jig 83, and a force is applied to the root portion 51 of the electrode base material 50 of the ground electrode 14. In detail, as shown in Figure 11, a force F1 in the extension direction, in other words, a force in the direction of peeling from the tip surface 110 of the housing 11, is applied to the part on the back surface 512 side of the root portion 51 of the electrode base material 50. When the part on the back surface 512 side of the root portion 51 of the electrode base material 50 is deformed so as to extend due to this extension direction force F1, a force F2 in the compression direction, in other words, a force in the direction toward the tip surface 110 of the housing 11, is generated in the part on the inner surface 513 side of the root portion 51 of the electrode base material 50. This compressive force F2 causes residual stress in the part of the electrode base material 50 on the inner surface 513 side of the base portion 51. If creep occurs in the electrode base material 50 due to this residual stress, the ground electrode 14 may deform so as to tilt in the direction approaching the center electrode 13, as shown in FIG. 12, which may narrow the spark gap 19.

この点、本実施形態のスパークプラグ10では、図3及び図4に示されるように根元部51の両側壁部514,515が、プラグ周方向Dcからみたときに台形状に形成されている。この構成によれば、曲げ工程及びギャップ調整工程を通じて接地電極14の先端部を内面513側に屈曲させる際に、根元部51の内面513の部分が突っ張り棒のように機能して、当該根元部51の内面513の部分が圧縮方向に変形し難くなる。これにより、応力が発生するような変形が根元部51の内面513の部分に生じ難くなるため、クリープ現象に起因する接地電極14の変形を抑制することができる。 In this regard, in the spark plug 10 of this embodiment, as shown in Figures 3 and 4, the side wall portions 514, 515 of the root portion 51 are formed in a trapezoidal shape when viewed from the plug circumferential direction Dc. With this configuration, when the tip portion of the ground electrode 14 is bent toward the inner surface 513 through the bending process and the gap adjustment process, the inner surface 513 of the root portion 51 functions like a tension rod, making the inner surface 513 of the root portion 51 less likely to deform in the compression direction. As a result, deformation that generates stress is less likely to occur in the inner surface 513 of the root portion 51, and deformation of the ground electrode 14 due to creep can be suppressed.

また、図8に示されるように、電極母材50の二次成形品70bの製造の際に、二次成形品70bの根元部71の内面713が凹状に型押し成形されるため、加工硬化により根元部71の内面713の硬度が高くなる。すなわち、図5に示される接地電極14の根元部51の内面713の硬度を高くすることができる。この構成によれば、曲げ工程及びギャップ調整工程を通じて接地電極14の先端部を内面513側に屈曲させる際に、応力が発生するような変形が根元部51の内面513の部分に更に生じ難くなる。よって、クリープ現象に起因する接地電極14の変形をより的確に抑制することができる。 As shown in FIG. 8, when the secondary molded product 70b of the electrode base material 50 is manufactured, the inner surface 713 of the root portion 71 of the secondary molded product 70b is pressed into a concave shape, so that the hardness of the inner surface 713 of the root portion 71 is increased by work hardening. That is, the hardness of the inner surface 713 of the root portion 51 of the ground electrode 14 shown in FIG. 5 can be increased. With this configuration, when the tip portion of the ground electrode 14 is bent toward the inner surface 513 through the bending process and the gap adjustment process, deformation that generates stress is less likely to occur in the inner surface 513 of the root portion 51. Therefore, deformation of the ground electrode 14 caused by creep can be more accurately suppressed.

一方、本実施形態のスパークプラグ10では、図5に示されるように、根元部51の内面513が凹状に形成されている。この構成によれば、内面513側への変形に対する根元部51の断面係数を増加させることができる、すなわち根元部51の剛性を高めることができる。よって、残留応力が発生するような変形が根元部51の内面513の部分に更に生じ難くなるため、クリープ現象に起因する接地電極14の変形をより的確に抑制することができる。 On the other hand, in the spark plug 10 of this embodiment, as shown in FIG. 5, the inner surface 513 of the root portion 51 is formed in a concave shape. With this configuration, the section modulus of the root portion 51 against deformation toward the inner surface 513 can be increased, that is, the rigidity of the root portion 51 can be increased. As a result, deformation that generates residual stress is less likely to occur in the inner surface 513 of the root portion 51, and deformation of the ground electrode 14 due to creep can be more accurately suppressed.

また、本実施形態のスパークプラグ10では、根元部51の内面513の幅L1が根元部51の背面512の幅L2よりも長くなっている。この構成によれば、根元部51の内面513の幅L1と根元部51の背面512の幅L2とが同一である場合と比較すると、内面513の幅L1が長い分だけ、曲げ工程及びギャップ調整工程において接地電極14を内面513側に屈曲させる際に根元部51の内面513において力が加わる部分の長さを長くすることができる。結果的に、根元部51の内面513に作用する面圧を小さくすることが可能であるため、根元部51の内面513の残留応力を低減することができる。 In addition, in the spark plug 10 of this embodiment, the width L1 of the inner surface 513 of the root portion 51 is longer than the width L2 of the back surface 512 of the root portion 51. With this configuration, compared to when the width L1 of the inner surface 513 of the root portion 51 and the width L2 of the back surface 512 of the root portion 51 are the same, the length of the portion of the inner surface 513 of the root portion 51 to which force is applied when bending the ground electrode 14 toward the inner surface 513 in the bending process and gap adjustment process can be increased by the amount of the longer width L1 of the inner surface 513. As a result, it is possible to reduce the surface pressure acting on the inner surface 513 of the root portion 51, and therefore the residual stress on the inner surface 513 of the root portion 51 can be reduced.

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・接地電極14の根元部51の形状は適宜変更可能である。例えば、根元部51の内面513は、「へ」の字状に凹んだ形状に限らず、図13に示されるような「コ」の字状に凹んだ形状を有していてもよい。また、図14に示されるように、根元部51の内面513は、W字状に凹んだ形状であってもよい。あるいは、図15に示されるように、根元部51の内面513は、W字状に凹み、且つ両側壁部514,515のそれぞれに凹部を有する形状であってもよい。
The above embodiment can also be implemented in the following manner.
The shape of the root portion 51 of the ground electrode 14 can be changed as appropriate. For example, the inner surface 513 of the root portion 51 is not limited to a V-shaped recess, and may have a U-shaped recess as shown in Fig. 13. As shown in Fig. 14, the inner surface 513 of the root portion 51 may have a W-shaped recess. Alternatively, as shown in Fig. 15, the inner surface 513 of the root portion 51 may have a W-shaped recess with recesses in both side walls 514, 515.

・図16及び図17に示されるように、接地電極14の根元部51は、その内面513に「へ」の字状の凹部を有していない形状であってもよい。その際、図18に示されるように、根元部51の内面513の幅L1と背面512の幅L2とが同一の長さに設定されていてもよい。 - As shown in Figures 16 and 17, the root portion 51 of the ground electrode 14 may have a shape that does not have a "V"-shaped recess on its inner surface 513. In this case, as shown in Figure 18, the width L1 of the inner surface 513 of the root portion 51 and the width L2 of the back surface 512 may be set to the same length.

・図19に示されるように、接地電極14の根元部51の内面513に「へ」の字状の凹部を有し、且つ内面513の幅L1と背面512の幅L2とが同一の長さに設定されていてもよい。
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
As shown in FIG. 19 , the inner surface 513 of the base portion 51 of the ground electrode 14 may have a U-shaped recess, and the width L1 of the inner surface 513 and the width L2 of the back surface 512 may be set to the same length.
The present disclosure is not limited to the above specific examples. Any design changes made by a person skilled in the art to the above specific examples are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. The elements of each of the above specific examples, as well as their arrangements, conditions, shapes, etc., are not limited to those exemplified and can be changed as appropriate. The elements of each of the above specific examples can be combined as appropriate as long as no technical contradictions arise.

10:スパークプラグ
11:ハウジング
12:絶縁碍子(絶縁体)
13:中心電極
14:接地電極
51:根元部
53:対向部
510:基端
511:先端
512:背面
513:内面
514:右側壁部
515:左側壁部
516:中央部
10: Spark plug 11: Housing 12: Insulator (insulator)
13: Center electrode 14: Ground electrode 51: Root portion 53: Opposing portion 510: Base end 511: Tip 512: Back surface 513: Inner surface 514: Right side wall portion 515: Left side wall portion 516: Center portion

Claims (2)

所定の中心軸を中心に筒状に形成される絶縁体(12)と、
前記絶縁体に挿入される中心電極(13)と、
前記絶縁体の外周に設けられる筒状のハウジング(11)と、
前記ハウジングの先端面に接合される接地電極(14)と、を備え、
前記接地電極は、
前記ハウジングの先端面に接合されるとともに、前記ハウジングの先端面から前記中心軸に沿う方向に延びるように形成される根元部(51)と、
前記根元部の先端(511)から前記中心電極に対向する位置まで延びるように形成される対向部(53)と、を有し、
前記ハウジングの先端面に接合される前記根元部の端部を基端とし、前記中心軸の周方向に位置する前記根元部の外壁部を側壁部(514,515)とし、前記中心軸の径方向における前記根元部の幅を板厚とするとき、
前記根元部の側壁部は、前記中心軸の周方向から見たときに、前記中心軸の径方向において外側に位置する前記根元部の背面(512)側の部分が前記ハウジングの先端面から直立して延び、且つ前記根元部の基端(510)から先端に向かうほど板厚が薄くなるように台形状に形成され、
前記中心軸の径方向において内側に位置する前記根元部の内面(513)は、前記中心軸の周方向の両端にそれぞれ位置する前記根元部の両側壁部の板厚よりも前記根元部の中央部(516)の板厚の方が薄くなるように凹状に形成されている
スパークプラグ。
An insulator (12) formed in a cylindrical shape around a predetermined central axis;
A central electrode (13) inserted into the insulator;
A cylindrical housing (11) provided on the outer periphery of the insulator;
a ground electrode (14) joined to a tip surface of the housing;
The ground electrode is
a root portion (51) that is joined to a tip surface of the housing and is formed so as to extend from the tip surface of the housing in a direction along the central axis;
a facing portion (53) formed so as to extend from a tip (511) of the base portion to a position facing the center electrode,
When an end portion of the base portion joined to a tip end surface of the housing is defined as a base end, an outer wall portion of the base portion located in a circumferential direction of the central axis is defined as a side wall portion (514, 515), and a width of the base portion in a radial direction of the central axis is defined as a plate thickness,
When viewed in the circumferential direction of the central axis, the side wall portion of the base portion is formed in a trapezoidal shape such that a portion of the back surface (512) side of the base portion located on the outer side in the radial direction of the central axis extends upright from the tip surface of the housing, and the plate thickness becomes thinner from the base end (510) of the base portion toward the tip,
The inner surface (513) of the base portion located on the inside in the radial direction of the central axis is formed in a concave shape such that the plate thickness of the central portion (516) of the base portion is thinner than the plate thickness of both side wall portions of the base portion located at both ends in the circumferential direction of the central axis.
Spark plug.
前記中心軸の径方向において内側に位置する前記根元部の内面の幅は、前記根元部の背面の幅よりも長くなっている
請求項に記載のスパークプラグ。
2. The spark plug according to claim 1 , wherein a width of an inner surface of the base portion located radially inwardly of the central axis is greater than a width of a back surface of the base portion.
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