特許 7501279 スパークプラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/20 20060101AFI20240611BHJP

【ＦＩ】

H01T13/20 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020161324

(22)【出願日】2020-09-25

(65)【公開番号】P2022054246

(43)【公開日】2022-04-06

【審査請求日】2023-07-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100140486

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100170058

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 拓真

(72)【発明者】

【氏名】高田 健一朗

【審査官】関 信之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０８６７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２１４６７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｔ １３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心電極（１３）と接地電極（１４）との間に電圧を印加することにより火花放電を形成するスパークプラグ（１０）であって、
前記接地電極は、電極母材（４０）と、前記電極母材の先端部に埋め込まれて接合される金属部材（６０，１００）と、前記電極母材及び前記金属部材の少なくとも一方に接合される貴金属チップ（５０）と、を有し、
前記金属部材の線膨張係数は、前記電極母材の線膨張係数よりも小さく、且つ前記貴金属チップの線膨張係数以上であり、
前記金属部材は、前記電極母材において前記中心電極に対向する表面から露出するように前記電極母材に埋め込まれ、
前記貴金属チップは、前記金属部材に接合され、
前記電極母材の先端部は、そのスパークプラグの中心軸に直交する断面形状が矩形状をなすように形成されており、
前記金属部材は、前記電極母材の短手方向に沿った長さよりも前記電極母材の長手方向に沿った長さの方が長い形状を有している
スパークプラグ。

【請求項2】

前記金属部材において前記貴金属チップが接合されている表面を接合面とするとき、
前記金属部材は、前記接合面が前記電極母材の表面と面一となるように前記電極母材に埋め込まれている
請求項１に記載のスパークプラグ。

【請求項3】

前記貴金属チップは、前記電極母材及び前記金属部材の両方に接合されている
請求項１又は２に記載のスパークプラグ。

【請求項4】

前記金属部材は、前記貴金属チップと同一の材料により形成されている
請求項１～３のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項5】

前記金属部材（６０）は、直方体状に形成される直方体部（６１）と、前記直方体部の長手方向の両端部にそれぞれ一体的に形成される第１端部（６２）及び第２端部（６３）とを有し、
前記第１端部及び前記第２端部は、前記直方体部の長手方向において前記電極母材を挟んで互いに対向するように配置される側面をそれぞれ有する形状からなり、
前記第１端部の側面及び前記第２端部の側面により前記電極母材が部分的に挟み込まれる構造により、前記電極母材の熱膨張が拘束されている
請求項１～４のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項6】

前記金属部材（１００）は、複数の金属片（１１０，１２０）からなり、
複数の前記金属片により前記電極母材が部分的に挟み込まれる構造により、前記電極母材の熱膨張が拘束されている
請求項１～５のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項7】

前記金属部材は、その底面が前記電極母材と抵抗溶接により接合され、
前記貴金属チップは、前記電極母材及び前記金属部材と抵抗溶接及びレーザ溶接により接合されている
請求項１～６のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項8】

中心電極（１３）と接地電極（１４）との間に電圧を印加することにより火花放電を形成するスパークプラグ（１０）であって、
前記接地電極は、電極母材（４０）と、前記電極母材の先端部に埋め込まれて接合される金属部材（６０，１００）と、前記電極母材及び前記金属部材の少なくとも一方に接合される貴金属チップ（５０）と、を有し、
前記金属部材の線膨張係数は、前記電極母材の線膨張係数よりも小さく、且つ前記貴金属チップの線膨張係数以上であり、
前記金属部材は、前記電極母材において前記中心電極に対向する表面とは反対側の背面に埋め込まれ、
前記電極母材の先端部は、そのスパークプラグの中心軸に直交する断面形状が矩形状をなすように形成されており、
前記金属部材は、前記電極母材の短手方向に沿った長さよりも前記電極母材の長手方向に沿った長さの方が長い形状を有している
スパークプラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スパークプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電圧の印加に基づき中心電極と接地電極との間に火花放電を形成するスパークプラグがある。このようなスパークプラグでは、その長寿命化や着火性の向上の要求を満たすために、接地電極の電極母材の先端部に貴金属チップが接合されているものがある。一方、接地電極の電極母材と貴金属チップとでは材質が異なるため、それらの線膨張係数に差異が生じ易い。具体的には、貴金属チップの線膨張係数よりも電極母材の線膨張係数の方が大きい。そのため、それらが熱膨張すると、電極母材の熱膨張量の方が貴金属チップの熱膨張量よりも大きくなり易いため、それらの熱膨張量の差異に応じた応力が貴金属チップと電極母材との接合界面に発生する可能性がある。このような応力は、それらの接合界面に亀裂等を発生させる要因となる。

【0003】

そこで、従来、下記の特許文献１に記載のスパークプラグでは、接地電極の電極母材と貴金属チップとの間に、それらの線膨張係数の中間の値の線膨張係数を有する金属部材を設けるようにしている。金属部材は、貴金属チップよりも若干大きい径を有している。特許文献１に記載のスパークプラグでは、貴金属チップ及び金属部材が抵抗溶接により同時に電極母材に接合される。このような構成によれば、電極母材及び貴金属チップのそれぞれの熱膨張量に差異が生じた場合であっても、部材間の熱膨張量の差異を金属部材により吸収することができるため、それらの接合界面に亀裂等が発生し難くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５０６８２２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年の車両では、内燃機関の熱効率を向上させるために、接地電極が晒される温度環境が更に過酷になっている。具体的には、接地電極は、内燃機関の気筒内で混合気が燃焼した際に最高温度に達する。その後、その熱が接地電極の電極母材からスパークプラグのハウジングに伝達されることにより接地電極の温度は徐々に低下するとともに、その後に混合気が燃焼すると接地電極の温度は再び最高温度に達する。このように接地電極の温度は上昇及び降下を繰り返すことから、接地電極は温度差の大きい環境下に晒されていると言える。

【0006】

一方、近年の車両では、内燃機関の熱効率を向上させるために燃焼温度が従来よりも上昇しているため、接地電極に発生する温度差が従来よりも大きくなっている。接地電極に発生する温度差が大きくなると、その電極母材及び貴金属チップのそれぞれの熱膨張量の差異も当然大きくなる。そのため、特許文献１に記載のスパークプラグのように電極母材と貴金属チップとの間に金属部材を設けただけでは、部材間の熱膨張量の差異を金属部材により吸収しきれずに、例えば電極母材と金属部材との間の接合界面に亀裂が発生するおそれがある。このような亀裂が頻繁に発生して更に進展すると、電極母材から金属部材が剥離したり、貴金属チップが脱落したりする可能性があるため、好ましくない。

【0007】

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、電極母材と金属部材との接合界面に亀裂を発生し難く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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するスパークプラグ（１０）は、中心電極（１３）と接地電極（１４）との間に電圧を印加することにより火花放電を形成する。接地電極は、電極母材（４０）と、電極母材の先端部に埋め込まれて接合される金属部材（６０，１００）と、電極母材及び金属部材の少なくとも一方に接合される貴金属チップ（５０）と、を有する。金属部材の線膨張係数は、電極母材の線膨張係数よりも小さく、且つ貴金属チップの線膨張係数以上である。金属部材は、電極母材の熱膨張を拘束可能な形状を有している。

【0009】

この構成によれば、温度上昇により電極母材が熱膨張する環境下であっても、電極母材の熱膨張が金属部材により拘束されるため、電極母材と金属部材との接合界面に亀裂が発生し難くなる。
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。

【発明の効果】

【0010】

本開示のスパークプラグによれば、電極母材と金属部材との接合界面に亀裂を発生し難くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１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。

【図2】図２は、第１実施形態の接地電極の先端部の断面構造を示す断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態の金属部材の斜視構造を示す斜視図である。

【図4】図４は、第１実施形態の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図5】図５は、第１実施形態の接地電極の製造工程の一部を示す断面図である。

【図6】図６は、第１実施形態の接地電極の製造工程の一部を示す断面図である。

【図7】図７は、第１実施形態の接地電極の動作例を模式的に示す図である。

【図8】図８は、第１実施形態の第１変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図9】図９は、第１実施形態の第１変形例の接地電極の先端部の断面構造を示す断面図である。

【図10】図１０は、第１実施形態の第２変形例の金属部材の斜視構造を示す斜視図である。

【図11】図１１は、第１実施形態の第２変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図12】図１２は、第１実施形態の第２変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図13】図１３は、第１実施形態の第３変形例の金属部材の斜視構造を示す斜視図である。

【図14】図１４は、第１実施形態の第３変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図15】図１５は、第１実施形態の第３変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図16】図１６は、第２実施形態の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図17】図１７は、第２実施形態の変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図18】図１８は、第２実施形態の変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図19】図１９は、第２実施形態の変形例の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【図20】図２０は、第３実施形態の接地電極の先端部の断面構造を示す断面図である。

【図21】図２１は、第３実施形態の接地電極の先端部の平面構造を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、スパークプラグの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。
＜第１実施形態＞
図１に示される本実施形態のスパークプラグ１０は内燃機関のエンジンヘッド内に配置される。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シリンダ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。

【0013】

ハウジング１１は、炭素鋼等の金属材料により、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の下部の外周には、ねじ部１１ａが形成されている。ねじ部１１ａを、内燃機関のエンジンヘッドブロックに形成されるねじ穴にねじ込むことにより、スパークプラグ１０をエンジンヘッドブロックに固定することができる。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。

【0014】

絶縁碍子１２は、アルミナ等の絶縁材料により中心軸ｍ１０を中心に円筒状に形成されている。絶縁碍子１２の外周部分にはハウジング１１が一体的に組み付けられている。絶縁碍子１２の下部に形成される貫通孔１２ａには中心電極１３が挿入されて保持されている。

【0015】

中心電極１３は電極母材２０と電極チップ３０とを有している。電極母材２０は、耐熱性に優れるニッケル（Ｎｉ）合金等により、中心軸ｍ１０を中心に円柱状に形成されている。具体的には、電極母材２０の内材は銅により形成され、その外材はニッケル合金により形成されている。電極母材２０の先端部２１は絶縁碍子１２の下端から露出している。電極チップ３０は電極母材２０の先端部２１に接合されている。電極チップ３０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３０は、高融点で耐消耗性に優れたイリジウム（Ｉｒ）を主材料として、イリジウムの高温揮発性を抑制するためにロジウム（Ｒｈ）を含むイリジウム合金等により形成されている。なお、電極チップ３０は、イリジウム合金に限らず、白金（Ｐｔ）を主材料とする白金合金等の貴金属合金により形成されていてもよい。

【0016】

接地電極１４は電極母材４０と貴金属チップ５０とを有している。電極母材４０はニッケル合金等により形成されている。電極母材４０はハウジング１１の下端面に一体的に取り付けられている。電極母材４０はハウジング１１の下端面から湾曲して延びるように形成されている。電極母材４０の先端部４０１は中心電極１３の電極チップ３０に対向するように位置している。貴金属チップ５０は電極母材４０の先端部４０１に接合されている。貴金属チップ５０は、イリジウム合金や白金合金等の貴金属合金、例えばＰｔ－２０Ｉｒ材等により形成されている。貴金属チップ５０は、所定の隙間１８を有して電極チップ３０に対向して配置されている。以下では、中心電極１３の電極チップ３０と接地電極１４の貴金属チップ５０との間に形成される隙間１８を「火花放電ギャップ１８」と称する。

【0017】

このスパークプラグ１０では、中心電極１３の上部に中心軸部材１５及び端子部１６が電気的に接続されている。端子部１６には、高電圧を印加する外部回路が接続される。外部回路により端子部１６に高電圧が印加されると、中心電極１３の電極チップ３０と接地電極１４の貴金属チップ５０との間に火花放電が形成される。このスパークプラグ１０が形成する火花放電により内燃機関の気筒内の混合気が着火することにより混合気が燃焼する。

【0018】

次に、接地電極１４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は、電極母材４０の先端部に埋め込まれる金属部材６０を更に備えている。図３に示されるように、金属部材６０は、直方体状に形成される直方体部６１と、直方体部６１の長手方向の両端部にそれぞれ一体的に形成される第１端部６２及び第２端部６３とを有している。第１端部６２及び第２端部６３は台形柱状に形成されている。第１端部６２の一側面６２０及び第２端部６３の一側面６３０は直方体部６１の長手方向において互いに対向するように配置されている。また、第１端部６２の他側面６２１及び第２端部６３の他側面６３１も同様に直方体部６１の長手方向において互いに対向するように配置されている。金属部材６０は、電極母材４０の線膨張係数よりも小さく、且つ貴金属チップ５０の線膨張係数以上の線膨張係数を有する材料により形成されている。具体的には、金属部材６０は、白金主体の白金合金等の貴金属合金、例えばＰｔ－２０Ｎｉ材等により形成されている。

【0019】

図２に示されるように、金属部材６０は、電極母材４０の表面４００に形成される挿入溝４０２に埋め込まれている。電極母材４０の表面４００は、電極母材４０において中心電極１３に対向する外面である。金属部材６０の底面６０２は挿入溝４０２の底面４０２ｂに接触している。金属部材６０は、少なくともその底面６０２が抵抗溶接により挿入溝４０２の底面４０２ｂに接合されている。金属部材６０は、電極母材４０の表面４００から露出するように電極母材４０に埋め込まれている。電極母材４０の表面４００から露出する金属部材６０の外面６００には貴金属チップ５０が接合されている。以下では、金属部材６０において貴金属チップ５０が接合されている外面６００を「接合面６００」とも称する。金属部材６０は、その接合面６００が電極母材４０の表面４００と面一となるように電極母材４０に埋め込まれている。

【0020】

図４に示されるように、電極母材４０の先端部４０１は、その中心軸ｍ１０に直交する断面形状が矩形状となるように形成されている。図中に示される矢印Ｘで示される方向は電極母材４０の先端部４０１の長手方向を示し、矢印Ｙで示される方向はその短手方向を示している。金属部材６０の第１端部６２の一側面６２０と第２端部６３の一側面６３０との間には、電極母材４０の一部分である部位４１が挟み込まれている。同様に、電極母材４０の第１端部６２の他側面６２１と第２端部６３の他側面６３１との間にも、電極母材４０の一部分である部位４２が挟み込まれている。

【0021】

なお、以下では、第１端部６２の側面６２０，６２１及び第２端部６３の側面６３０，６３１を含め、中心軸ｍ１０を中心とする周方向に沿った金属部材６０の外面を「外周面６０１」と称する。金属部材６０は、その底面６０２だけでなく、その外周面６０１が抵抗溶接により電極母材４０の挿入溝４０２の内周面４０２ａに接合されていてもよい。

【0022】

図２に示されるように、貴金属チップ５０は、その底面が電極母材４０及び金属部材６０に接触するように配置されている。具体的には、図４に示されるように、貴金属チップ５０の底面は、金属部材６０の直方体部６１に接触するとともに、電極母材４０の部位４１，４２及びそれらの周辺の部分に接触するように配置されている。貴金属チップ５０の底面は抵抗溶接により電極母材４０及び金属部材６０に接合されている。

【0023】

次に、電極母材４０、貴金属チップ５０、及び金属部材６０の接合方法について詳しく説明する。
本実施形態のスパークプラグ１０では、その接地電極１４の製造工程において、電極母材４０に金属部材６０を接合する第１接合工程が行われた後、電極母材４０及び金属部材６０に貴金属チップ５０を接合する第２接合工程が行われる。

【0024】

第１接合工程では、まず、図５に矢印で示されるように、電極母材４０の挿入溝４０２に金属部材６０を挿入する。挿入溝４０２の内周面４０２ａは金属部材６０の外周面６０１よりも若干大きい形状を有している。また、挿入溝４０２の深さＨ１１は金属部材６０の厚さＨ１２よりも若干短い。挿入溝４０２に金属部材６０を嵌め合わせた後、抵抗溶接電極８０を金属部材６０の外面６００に接触させて金属部材６０及び電極母材４０に電流を流しつつ、抵抗溶接電極８０から金属部材６０に外力を付与することにより金属部材６０を電極母材４０に押し込む。これにより、金属部材６０の底面６０２と電極母材４０の挿入溝４０２の底面４０２ｂとの接触部分に発生するジュール熱により、それらが抵抗溶接により接合される。また、より融点の低い電極母材４０がジュール熱により軟化するため、抵抗溶接電極８０から金属部材６０に付与される外力により金属部材６０が電極母材４０に次第に埋め込まれる。金属部材６０は、その外面６００が電極母材４０の表面４００と面一となるまで電極母材４０に押し込まれる。この過程で生成される溶接バリにより、金属部材６０の外周面６０１と電極母材４０の挿入溝４０２の内周面４０２ａとの間に形成される隙間が埋められる。このとき、金属部材６０の外周面６０１と電極母材４０の挿入溝４０２の内周面４０２ａとを抵抗溶接により接合してもよい。このようにして電極母材４０に金属部材６０を埋め込んだ後、金属部材６０の外面６００に形成される溶接バリを除去する工程を行って、図６に示されるような電極母材４０に金属部材６０が埋め込まれた一次成型品９０の成型を完了する。

【0025】

続いて、第２接合工程として、図６に示される一次成型品９０に対して貴金属チップ５０を接合する工程が行われる。具体的には、図６に矢印で示されるように金属部材６０の略中央部に貴金属チップ５０を配置した後、貴金属チップ５０を抵抗溶接により電極母材４０及び金属部材６０に接合させる。

【0026】

次に、本実施形態のスパークプラグ１０の動作例について説明する。
内燃機関の気筒内で混合気が燃焼すると、気筒内に晒されている接地電極１４の温度が急激に上昇することで電極母材４０が熱膨張する。この際、本実施形態のスパークプラグ１０では、図４に示されるように、電極母材４０の部位４１，４２が金属部材６０の第１端部６２及び第２端部６３に挟み込まれており、且つ電極母材４０の線膨張係数よりも金属部材６０の線膨張係数の方が小さいため、電極母材４０の部位４１，４２の伸びが金属部材６０により抑制される。したがって、電極母材４０と金属部材６０との間に伸び量の差異が生じ難くなるため、それらの接合界面に応力が発生し難い。そのため、電極母材４０と金属部材６０との接合界面に亀裂等が発生し難い。

【0027】

また、貴金属チップ５０は電極母材４０の部位４１，４２の周辺に接合されているため、電極母材４０の部位４１，４２の伸びが抑制されることで、貴金属チップ５０と電極母材４０との接合界面にも応力が発生し難くなっている。よって、それらの接合界面にも亀裂等が発生し難い。

【0028】

さらに、電極母材４０は、熱膨張により、その短手方向Ｙよりも長手方向Ｘに伸びやすい。図７に拡大して示されるように、電極母材４０の第１端部６２の一側面６２０と第２端部６３の一側面６３０との間に挟まれている電極母材４０の部位４１が長手方向Ｘに伸びるように変形した場合、その伸びの方向が、長手方向Ｘに平行な方向から、金属部材６０の第１端部６２の一側面６２０に沿った方向に変化する。そのため、電極母材４０の部位４１の外側に位置する部位４３の伸び量と比較すると、電極母材４０の部位４１の伸び量の方が小さくなる。このような電極母材４０の伸び量の差異は、電極母材４０の第１端部６２の他側面６２１と第２端部６３の他側面６３１との間に挟まれている電極母材４０の部位４２と、その外側に位置する部位４４との間にも生じる。このような電極母材４０の部分的な伸び量の差異により、電極母材４０が長手方向Ｘに伸びるように変化するほど、金属部材６０の第１端部６２の側面６２０，６２１及び第２端部６３の側面６３０，６３１に電極母材４０が押さえ付けられることとなる。結果的に、電極母材４０と金属部材６０との接合力を更に向上させることが可能となっている。

【0029】

一方、金属部材６０に貴金属チップ５０が接合されており、且つ金属部材６０が貴金属チップ５０と同一の線膨張係数を有していれば、接地電極１４の温度の上昇及び降下が繰り返されたとしても、金属部材６０及び貴金属チップ５０が一体的に熱膨張及び熱収縮を行い易くなる。そのため、金属部材６０と貴金属チップ５０との熱膨張量の差異に起因する応力が、それらの接合部分に発生し難いため、それらの接合界面に亀裂や剥離が生じ難い。

【0030】

以上説明した本実施形態のスパークプラグ１０によれば、以下の（１）～（６）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）接地電極１４は、電極母材４０と、電極母材４０の先端部に埋め込まれて接合される金属部材６０と、電極母材４０及び金属部材６０の両方に接合される貴金属チップ５０とを有している。金属部材６０の線膨張係数は、電極母材４０の線膨張係数よりも小さく、且つ貴金属チップ５０の線膨張係数以上である。貴金属チップ５０は、電極母材４０の熱膨張を拘束可能な形状を有している。この構成によれば、温度上昇により電極母材４０が熱膨張する環境下であっても、電極母材４０の熱膨張が金属部材６０により拘束されるため、電極母材４０と金属部材６０との接合界面に亀裂が発生し難くなる。

【0031】

（２）金属部材６０は、電極母材４０において中心電極１３に対向する表面４００から露出するように電極母材４０に埋め込まれている。貴金属チップ５０は金属部材６０に接合されている。この構成によれば、貴金属チップ５０において電極母材４０に接合されている部分と比較すると、金属部材６０に接合されている部分の方が、部材間の熱膨張量の差異に起因する応力が発生し難い。そのため、貴金属チップ５０を金属部材６０に接合させることで、亀裂等を発生し難くすることができる。結果的に、電極母材４０及び金属部材６０からの貴金属チップ５０の脱落を回避することができるため、スパークプラグ１０の寿命を改善することができる。

【0032】

（３）電極母材４０は、熱膨張により長手方向Ｘに伸びやすい。これを考慮し、図２に示されるように、金属部材６０は、電極母材４０の短手方向Ｙに沿った長さよりも電極母材４０の長手方向Ｘに沿った長さの方が長い形状を有している。すなわち、金属部材６０の長手方向が、電極母材４０が伸び易い方向に一致している。この構成によれば、電極母材４０の伸びを金属部材６０により拘束し易くなるため、より的確に亀裂の発生等を抑制できる。

【0033】

（４）金属部材６０は、その接合面６００が電極母材４０の表面４００と面一となるように電極母材４０に埋め込まれている。この構成によれば、貴金属チップ５０を金属部材６０だけでなく電極母材４０にも接触させることができるため、貴金属チップ５０を金属部材６０及び電極母材４０の両方に接合させることができる。結果的に、貴金属チップ５０の接合強度を向上させることができる。

【0034】

（５）金属部材６０は、貴金属チップ５０と同一の材料により形成されていてもよい。この構成によれば、金属部材の線膨張係数と貴金属チップ５０の線膨張係数とを互いに一致させることができるため、それらが一体的に熱膨張及び熱収縮し易くなる。結果的に、それらの接合界面に亀裂等が発生し難くなる。

【0035】

（６）金属部材６０の第１端部６２の側面６２０，６２１及び第２端部６３の側面６３０，６３１により電極母材４０の部位４１，４２が部分的に挟み込まれる構造により、電極母材４０の熱膨張が拘束されている。この構成によれば、電極母材４０の熱膨張を拘束することが可能な構造を容易に実現することができる。

【0036】

（第１変形例）
次に、第１実施形態のスパークプラグ１０の第１変形例について説明する。
本変形例のスパークプラグ１０では、接地電極１４の第２接合工程において、貴金属チップ５０を抵抗溶接により電極母材４０及び金属部材６０に接合させた後、貴金属チップ５０をレーザ溶接により電極母材４０及び金属部材６０に更に固定する。具体的には、貴金属チップ５０の底部の外周部分にレーザを照射することにより貴金属チップ５０と金属部材６０との接触部分、並びに貴金属チップ５０と電極母材４０との接触部分を溶融させる。これにより貴金属チップ５０の底部の外周部分に、図８及び図９に示されるような溶融部７０が形成される。この溶融部７０を介して貴金属チップ５０が電極母材４０及び金属部材６０に更に接合される。

【0037】

この構成によれば、貴金属チップ５０の接合強度を更に向上させることが可能となる。特に、電極母材４０と貴金属チップ５０との接合強度を向上させることができるため、例えば冷熱サイクルの環境下であっても、電極母材４０と貴金属チップ５０との接合界面に亀裂や剥離が生じ難くなる。

【0038】

（第２変形例）
次に、第１実施形態のスパークプラグ１０の第２変形例について説明する。
本変形例の金属部材６０では、図１０に示されるように、その第１端部６２及び第２端部６３が三角柱状にそれぞれ形成されている。第１端部６２の底面６２２の中央部には直方体部６１の一端部が一体的に連結されており、第２端部６３の底面６３２の中央部には直方体部６１の他端部が一体的に連結されている。この金属部材６０は、図１１に示されるように電極母材４０の先端部４０１に埋め込まれている。

【0039】

このような金属部材６０を用いた場合であっても、図１１に示されるように、金属部材６０の第１端部６２の底面６２２と第２端部６３の底面６３２とにより電極母材４０の部位４１，４２を挟み込むことができる。よって、第１実施形態のスパークプラグ１０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。

【0040】

なお、本変形例のスパークプラグ１０では、電極母材４０、貴金属チップ５０、及び金属部材６０の全てを抵抗溶接により接合させるという方法に加えて、金属部材６０と電極母材４０との接合強度を更に向上させるために、図１２に示されるように、溶融部７１を介して金属部材６０と電極母材４０とをレーザ溶接により接合させてもよい。

【0041】

（第３変形例）
次に、第１実施形態のスパークプラグ１０の第３変形例について説明する。
本変形例の金属部材６０では、図１３に示されるように、その第１端部６２及び第２端部６３が直方体状にそれぞれ形成されている。第１端部６２の側面６２３の中央部には直方体部６１の一端部が一体的に連結されており、第２端部６３の側面６３３の中央部には直方体部６１の他端部が一体的に連結されている。この金属部材６０は、図１４に示されるように電極母材４０の先端部４０１に埋め込まれている。

【0042】

このような金属部材６０を用いた場合であっても、図１４に示されるように、金属部材６０の第１端部６２の側面６２３と第２端部６３の側面６３３とにより電極母材４０の部位４１，４２を挟み込むことができる。よって、第１実施形態のスパークプラグ１０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。

【0043】

なお、本変形例のスパークプラグ１０では、電極母材４０、貴金属チップ５０、及び金属部材６０の全てを抵抗溶接により接合させるという方法に加えて、金属部材６０と電極母材４０との接合強度を更に向上させるために、図１５に示されるように、溶融部７２を介して金属部材６０と電極母材４０とをレーザ溶接により接合させてもよい。

【0044】

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態のスパークプラグ１０について説明する。
本実施形態のスパークプラグ１０では、金属部材６０に代えて、図１６に示されるような一対の金属片１１０，１２０により構成される金属部材１００が用いられている。各金属片１１０，１２０は、中心軸ｍ１０に直交する断面形状が凹字状となるように形成されている。一対の金属片１１０，１２０は、それぞれの開口部１１１，１２１が電極母材４０の一部分である十字状の部位４５を挟んで互いに対向するように配置されている。金属片１１０，１２０のそれぞれの底面には切り欠き１１２，１２２が形成されている。切り欠き１１２，１２２は、開口部１１１，１２１に向かうほど幅が狭くなるように形成されており、その中心軸ｍ１０に直交する断面形状が台形状をなしている。金属片１１０，１２０の切り欠き１１２，１２２は、電極母材４０の一部分である部位４６，４７をそれぞれ挟み込んでいる。

【0045】

次に、本実施形態のスパークプラグ１０の動作例について説明する。
本実施形態のスパークプラグ１０では、電極母材４０が熱膨張した場合、その部位４６，４７の伸び量よりも、それらの外側に位置する部位４８，４９の伸び量の方が大きくなる。これらの伸び量の差異により、電極母材４０が熱膨張するほど、電極母材４０の部位４６，４７が金属片１１０，１２０を電極母材４０の部位４５に向かう方向に押圧する。このようにして金属片１１０，１２０にそれぞれ加わる押圧力により、金属片１１０，１２０に挟み込まれている電極母材４０の部位４５の熱膨張が抑制される。これにより、第１実施形態のスパークプラグ１０と同様に、上記の（１），（２），（４），（５）に示される作用及び効果が奏されるようになる。

【0046】

また、本実施形態のスパークプラグ１０によれば、以下の（７）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
（７）一つの金属片１１０，１２０により電極母材４０が部分的に挟み込まれる構造により、電極母材４０の熱膨張が抑制されている。この構成によれば、電極母材４０の熱膨張を拘束することが可能な構造を容易に実現することができる。

【0047】

（変形例）
次に、第２実施形態のスパークプラグ１０の変形例について説明する。
金属片１１０，１２０は、例えば図１７に示されるように、中心軸ｍ１０を中心とする断面形状が凹字状をなすように形成される一方で、切り欠き１１２，１２２を有していない形状に形成されていてもよい。あるいは、図１８に示されるように、金属片１１０，１２０は、第１実施形態の金属部材６０と同一の形状をそれぞれ有するとともに、電極母材４０の短手方向Ｙに並ぶように配置されていてもよい。

【0048】

金属片１１０，１２０が図１７及び図１８に示されるように形成されている場合であっても、それらにより電極母材４０の熱膨張を部分的に拘束することが可能であれば、第２実施形態のスパークプラグ１０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
なお、図１７に示される金属片１１０，１２０は、図１９に示されるように電極母材４０に対して溶融部７３を介してレーザ溶接により接合されていてもよい。図１６に示される金属片１１０，１２０、及び図１８に示される金属片１１０，１２０に関しても、同様にレーザ溶接により電極母材４０に接合されていてもよい。

【0049】

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態のスパークプラグ１０について説明する。以下、第１実施形態のスパークプラグ１０との相違点を中心に説明する。
図２０及び図２１に示されるように、本実施形態のスパークプラグ１０では、電極母材４０の先端部４０１において中心電極１３に対向する表面４００とは反対側の背面４０３に金属部材６０が埋め込まれている。金属部材６０は電極母材４０に抵抗溶接により接合されている。貴金属チップ５０の底面は電極母材４０の表面４００に抵抗溶接により接合されている。また、貴金属チップ５０の底部の外周部分は溶融部７４を介してレーザ溶接により電極母材４０に接合されている。

【0050】

本実施形態のスパークプラグ１０でも、金属部材６０の第１端部６２及び第２端部６３が電極母材４０の部位８１，８２を挟み込んでいるため、それらの部位８１，８２の熱膨張が金属部材６０により拘束される。その結果、電極母材４０の背面４０３では、電極母材４０の熱膨張量と金属部材６０の熱膨張量とに差異が生じ難くなるため、それらの接合界面に応力が発生し難くなる。よって、金属部材６０と電極母材４０との接合界面に亀裂等が発生し難くなる。また、電極母材４０の表面４００では、同様に電極母材４０の熱膨張量と貴金属チップ５０の熱膨張量とに差異が生じ難くなるため、それらの接合界面にも応力が生じ難くなる。よって、電極母材４０と貴金属チップ５０の接合界面にも亀裂等が発生し難くなる。

【0051】

このように、本実施形態のスパークプラグ１０でも、第１実施形態のスパークプラグ１０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。

【0052】

・第２実施形態のスパークプラグ１０では、金属部材１００が、二つの金属片１１０，１２０に限らず、３つ以上の複数の金属片により構成されていてもよい。
・各実施形態の金属部材６０の形状は適宜変更可能である。

【0053】

・第１実施形態及び第２実施形態のスパークプラグ１０では、金属部材６０が電極母材４０の表面４００から突出するように設けられていてもよい。この場合、貴金属チップ５０は金属部材６０にのみ接合されていてもよい。第３実施形態のスパークプラグ１０でも同様に金属部材６０が電極母材４０の背面４０３から突出するように設けられていてもよい。

【0054】

・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。

【符号の説明】

【0055】

１０：スパークプラグ
１３：中心電極
１４：接地電極
５０：貴金属チップ
４０：電極母材
６０，１００：金属部材
６１：直方体部
６２：第１端部
６３：第２端部
１１０，１２０：金属片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】