JP2001121240A

JP2001121240A - スパークプラグ用主体金具の製造方法

Info

Publication number: JP2001121240A
Application number: JP30020999A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Tanaka; 一彦田中; Hirofumi Nishiwaki; 浩文西脇
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-05-08
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: US6357274B1; DE10052142B4; DE10052142A1; JP4147704B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シールを行うためのテーパ部を外周面に有す
る筒状のスパークプラグ用主体金具において、該テーパ
部を冷間鍛造加工により所望の形状に形成可能なスパー
クプラグ用主体金具の製造方法を提供する。【解決手段】第１工程にて形成されたテーパ角度Ａを
持つ第１テーパ部２３を備える第１被加工部材２０に対
し、第２工程では、段付内孔６５にテーパ角度Ａよりも
大きいテーパ角度Ｂのテーパ座面６８を持つ第２成形ダ
イ６２を用いて、第１テーパ部２３をテーパ角度Ｂを持
つ第２テーパ部３３に変形させる。第３工程では、段付
内孔６６にテーパ角度Ｂよりも小さいテーパ角度Ｃのテ
ーパ座面６９を持つ第３成形ダイ６３と、先端部７３ｂ
の外径が第２被加工部材３０の小径脚部の外径よりも小
さい第３パンチ部材７３とを用い、第２テーパ部３３を
テーパ角度Ｃを持つ第３テーパ部４３に変形させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れた内燃機関に組み付けられるスパークプラグ用主体金
具の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的なスパークプラグ用主体金
具の製造方法を図９に示す。ここで、図９（ａ）〜
（ｆ）の被加工部材Ｊ１〜Ｊ６は、例えば特開平７−１
６６９３号公報に記載されているような金型（ダイス）
とパンチ部材による冷間鍛造加工を用いた製造方法の採
用によって形成できる。

【０００３】即ち、冷間鍛造加工により柱状の素材Ｊ１
から段付柱状の部材Ｊ２を形成し、次に、大径穴が形成
された大径頭部Ｊ８及び小径穴が形成された小径脚部Ｊ
９を有する部材Ｊ３を形成し、大径頭部Ｊ８及び小径脚
部Ｊ９を伸長させていくことで、順次、部材Ｊ４、部材
Ｊ５を形成し、続いて、部材内部を貫通させることで部
材Ｊ６を形成する。

【０００４】そして、この部材Ｊ６における大径部と小
径部との間の段部Ｊ１０に切削加工を施すことにより、
図９（ｇ）に示す様に、テーパ部Ｊ１１を形成し、ま
た、転造によってネジ部Ｊ１２を形成し、これをもって
最終製造物である主体金具Ｊ７が形成される。この主体
金具Ｊ７はネジ部Ｊ１２を介してエンジンヘッド（被取
付部）に固定されるとともに、テーパ部Ｊ１１をエンジ
ンヘッドに密着させて、プラグとエンジンヘッドとのシ
ール性を確保するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この切
削加工により形成されるテーパ部は、冷間鍛造成形品の
二次加工によるものであるため、安定した形状を得るに
は、頻繁な工程チェック及び刃具交換が必要である。こ
のようにして、テーパ部の角度、軸の振れ、表面粗度を
確保しているのが現状であり、切削機械の刃具が寿命に
近づくと、完成品の精度が悪くなるという問題があっ
た。また、近年、主体金具の製造において、コストダウ
ン及びテーパ部の管理の容易化、形状の安定化といった
要望がある。

【０００６】そこで、本発明者等は、上記の諸問題を解
決すべく、テーパ部までを冷間鍛造加工により一体に成
形することを考えた。しかしながら、冷間鍛造によりテ
ーパ部を加工するにあたっては、成形型（金型）とテー
パ部との間に冷間鍛造用の潤滑油が介在するため、この
潤滑油が成形後のテーパ部の表面を変形させる等、所望
のテーパ形状が得られない恐れがある。

【０００７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、シールを行うためのテーパ部を外周面に有する筒
状のスパークプラグ用主体金具において、該テーパ部を
冷間鍛造加工により所望の形状に形成可能なスパークプ
ラグ用主体金具の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１〜請求項５記載の発明では、大径部（１
１）と小径部（１２）との間に形成されたテーパ形状の
段部であってエンジンの被取付部に密着してシールを行
うためのテーパ部（１５）を外周面に有する筒状のスパ
ークプラグ用主体金具（１０）において、前記テーパ部
の形成を冷間鍛造加工により行うようにしたスパークプ
ラグ用主体金具製造方法であって、前記冷間鍛造加工を
以下の各工程を実行するものとしたことを特徴としてい
る。

【０００９】（ａ）大径部及び小径部の境界がテーパ形
状の座面（６７）をなす段付内孔（６４）を備える第１
成形型（６１）を用意し、この第１成形型の段付内孔に
柱状の素材（８）を保持しつつ、第１パンチ部材（７
１）によって前記素材を軸方向に沿って押圧して変形さ
せることにより、一端側の端面に開口する大径穴（２
４）を有して該一端側に位置する大径頭部（２１）、こ
の大径頭部よりも外径が小さく他端側に位置する小径脚
部（２２）、及び大径頭部と小径脚部との境界に位置し
てテーパ形状を有する第１テーパ部（２３）を備える段
付柱状の第１被加工部材（２０）を形成する第１工程。

【００１０】（ｂ）大径部及び小径部の境界が第１テー
パ部のテーパ角度Ａよりも大きいテーパ角度Ｂを持つテ
ーパ形状の座面（６８）をなす段付内孔（６５）を備え
る第２成形型（６２）と、外径が第１被加工部材におけ
る小径脚部の外径よりも大きい第２パンチ部材（７２）
とを用意し、この第２成形型の段付内孔に第１被加工部
材を保持しつつ、第２パンチ部材を第１被加工部材にお
ける大径穴（２４）へ挿入し、第２パンチ部材によって
第１被加工部材を軸方向に沿って押圧して、第１テーパ
部を第２成形型の座面に沿って変形させることにより、
テーパ角度Ｂを持つ第２テーパ部（３３）を備える段付
柱状の第２被加工部材（３０）を形成する第２工程。

【００１１】（ｃ）大径部及び小径部の境界が第２テー
パ部のテーパ角度Ｂよりも小さいテーパ角度Ｃを持つテ
ーパ形状の座面（６９）をなす段付内孔（６６）を備え
る第３成形型（６３）と、先端部（７３ｂ）の外径が第
２被加工部材における小径脚部（３２）の外径よりも小
さい第３パンチ部材（７３）とを用意し、第３成形型の
段付内孔に第２被加工部材を保持しつつ、第３パンチ部
材を第２被加工部材における大径穴（３４）へ挿入し、
第３のパンチ部材によって第２被加工部材を軸方向に沿
って押圧して、第２テーパ部を第３成形型の座面に沿っ
て変形させることにより、テーパ角度Ｃを持つ第３テー
パ部（４３）を備える段付柱状の第３被加工部材（４
０）を形成する第３工程。

【００１２】ここで、上記テーパ角度Ａ、Ｂ、Ｃは、後
述する図５及び図６に示す様に、各加工部材及び各段付
内孔の軸方向を０°としたとき、各加工部材の外周面及
び各段付内孔の内周面における該軸方向からの傾き角度
である。

【００１３】本発明によれば、テーパ部加工の第１工程
によって、テーパ角度Ａを持つ第１テーパ部（２３）を
備える段付柱状の第１被加工部材（２０）が形成され
る。そして、次の第２工程によって、この第１テーパ部
を第２成形型（６２）の段付内孔（６５）における座面
（６８）（以下、第２座面という）に沿って変形させる
のであるが、このとき、第２座面は第１テーパ部のテー
パ角度Ａよりも大きいテーパ角度Ｂを有する。

【００１４】そのため、軸方向断面でみたとき、図５に
示す様に、第１テーパ部（２３）は、まず第２座面（６
８）の軸に近い部分（６８ａ）に当接し、第１テーパ部
の変形に伴って軸から離れた方向へ当接部分が広がって
いく。それにより、第１テーパ部と第２座面との間に滞
在していた冷鍛用の潤滑油が外方へ押し出されていくた
め、第１テーパ部と第２座面との間で潤滑油の滞留が無
く、最終的にテーパ部の表面を平滑に維持できる。

【００１５】もし、テーパ角度Ａとテーパ角度Ｂとが同
一の場合には、第１テーパ部と第２座面とは、初めから
全面が当接してしまうため、潤滑油が逃げ切れず滞留し
てしまい、所望のテーパ面を得ることができない。ま
た、テーパ角度Ａがテーパ角度Ｂよりも大きい場合に
は、潤滑油が滞留してしまうことは明らかである。

【００１６】そして、テーパ部加工の第３工程では、第
２テーパ部（３３）を第３成形型（６３）の段付内孔
（６６）における座面（６９）（以下、第３座面とい
う）に沿って変形させるのであるが、このとき、第３座
面は第２テーパ部のテーパ角度Ｂよりも小さいテーパ角
度Ｃを有する。

【００１７】ここで、上記第２工程では、図５に示す様
に、外径が第１被加工部材（２０）の小径脚部（２２）
の外径よりも大きい第２パンチ部材（７２）を用いてい
るため、第１被加工部材にかかる押圧力は第１テーパ部
（２３）に直接加えられる。しかし、第３工程では、図
６に示す様に、先端部（７３ｂ）の外径が第２被加工部
材（３０）の小径脚部（３２）の外径よりも小さい第３
パンチ部材（７３）を用いているため、第２被加工部材
にかかる押圧力は第２被加工部材の小径脚部に直接加え
られ、第２テーパ部（３３）には直接加えられない。

【００１８】そして、この小径脚部の変形に引きずられ
て第２テーパ部が延びるように変形していき、最終的な
テーパ部としての第３テーパ部（４３）が形成されるの
である。このように、第３工程においては、テーパ部の
押圧形態が第２工程とは異なるため、テーパ角度Ｃがテ
ーパ角度Ｂより小さくても潤滑油が滞留しにくくなって
いる。

【００１９】以上のように、本発明によれば、成形型と
テーパ部との間に冷間鍛造用の潤滑油が介在することに
よるテーパ部の変形を防止できるため、テーパ部を冷間
鍛造加工により所望の形状に形成可能なスパークプラグ
用主体金具の製造方法を提供することができる。なお、
各座面に沿って形成される各テーパ部は、完全に各座面
のテーパ角度と同一でなくともよく、製造上の誤差を含
んでもよい。つまり、各テーパ部は、対応する各座面の
角度と略同一となるように形成されればよい。

【００２０】また、請求項２記載の発明では、上記第３
工程において、第３テーパ部（４３）を形成した後、第
３パンチ部材（７３）の押圧方向とは反対方向へ第３成
形型（６３）を押圧することにより、第３テーパ部と第
３座面（６９）とを当接させた状態を維持することを特
徴としている。

【００２１】第３テーパ部の形成完了と同時に、第３パ
ンチ部材の押圧を停止することは難しく、第３テーパ部
の形成終了後も、しばらくは第３パンチ部材の押圧は続
く。そのため、この押圧によって第３テーパ部と第３座
面との当接状態が崩れ、第３テーパ部が変形する可能性
がある。その点、請求項２の発明によれば、そのような
問題を回避でき、より安定してテーパ形状を所望形状に
形成できる。

【００２２】ここで、請求項３記載の発明のように、上
記第２工程において、テーパ角度Ｂはテーパ角度Ａより
も１°〜１０°大きいことが好ましい。これは、もし、
両テーパ角度Ａ及びＢの差が１°よりも小なる場合には
潤滑油が逃げにくく、両テーパ角度Ａ及びＢの差が１０
°よりも大なる場合には第１テーパ部と第２座面との間
に滞在する潤滑油の量が大量となって排出しにくくなる
ためである。

【００２３】また、請求項４記載の発明のように、上記
第３工程において、テーパ角度Ｃはテーパ角度Ｂよりも
０．５°〜５°小さいことが好ましい。これは、もし、
両テーパ角度Ｂ及びＣの差が０．５°よりも小なる場合
には、変形していく第２テーパ部が第３パンチ部材の押
圧により切断される恐れがあり、また、両テーパ角度Ｂ
及びＣの差が５°よりも大なる場合には第２テーパ部と
第３座面との間に滞在する潤滑油の量が大量となって排
出しにくくなるためである。

【００２４】なお、上記各手段の括弧内の符号は、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。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は本実施形態に係るスパークプ
ラグ用主体金具１０の完成品形状を示す半断面図、図２
は主体金具１０を組み付けたスパークプラグ１の全体構
成を示す半断面図である。

【００２６】主体金具１０は一端側に大径部１１、他端
側に大径部１１よりも外径の小さい小径部１２を有する
段付筒状をなし、導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼
等）等よりなる。小径部１２の外周面にはエンジンヘッ
ド（図示せず）に設けられたネジ穴（図示せず）へネジ
結合するためのネジ部１３、大径部１１の外周面にはネ
ジ結合の際に軸力を加えるための六角部１４が軸回りに
形成されている。

【００２７】また、主体金具１０の外周面において、大
径部１１と小径部１２との間には、テーパ形状の段部で
あるテーパ部（テーパシート部）１５が形成されてい
る。このテーパ部１５は、軸回りに環状に形成されてお
り、上記ネジ結合の軸力により上記ネジ穴の内面に形成
されたテーパ状の座面（図示せず）に密着してシールを
行うものである。

【００２８】この主体金具１０を組み付けたスパークプ
ラグにおいては、主体金具１０の内孔に、アルミナセラ
ミック（Ａｌ₂Ｏ₃）等からなる円筒状の絶縁体２が保持
されており、絶縁体２の各端部は、それぞれ、主体金具
１０の各端部から露出している。ここで、主体金具１０
の一端部は、絶縁体２に形成された段部に対してパッキ
ン２ａを介してかしめられ固定されている。

【００２９】絶縁体２の内孔２ｂには、円柱状の中心電
極３およびステム部４が保持されている。中心電極３の
先端部３ａは、絶縁体２の内孔２ｂから露出し、中心電
極３の後端部は、内孔２ｂ内にてステム部４と電気的に
接続されている。また、主体金具１０の一端部には、接
地電極５が溶接等により固定されている。この接地電極
５は途中で略Ｌ字に曲げられて、溶接部分とは反対の部
位にて中心電極３の先端部３ａと放電ギャップ６を隔て
て対向している。

【００３０】次に、本実施形態に係る冷間鍛造による主
体金具の製造方法について、図３及び図４を参照して述
べる。図３は、主体金具１０における冷間鍛造工程毎の
加工状態を示す図であり、図１の断面に対応した断面に
て示してある。まず、図３（ａ）に示す様に、例えば低
炭素鋼よりなる円柱状金属素材を冷間鍛造成形機の第１
ステーション（図示せず）内に挿入して、すえ込み成形
することにより、円形状の弾丸状の鍛造品７を得る。鍛
造品７の下端面の外周縁には円弧状のコーナー７ａが成
形される。

【００３１】次に、鍛造品７を冷間鍛造成形機の第２ス
テーション（図示せず）内に挿入して、押出し成形する
ことにより、図３（ｂ）に示す鍛造品８を得る。なお、
鍛造品８の上端面には大穴８ａが成形され、下端面には
小穴８ｂが成形される。また、鍛造品８には、上端側に
円形状の頭部８ｃ、下端側に頭部８ｃよりも小さい外径
で円形状の脚部８ｄが成形される。そして、頭部８ｃと
脚部８ｄとの間には段部８ｅが成形される。この鍛造品
８は本発明でいう柱状の素材に相当する。

【００３２】次に、本実施形態の主要工程である冷間鍛
造によるテーパ部の形成を行う。図４はこの主要工程を
示す説明図であり、（ａ）は冷間鍛造成形機の第３ステ
ーション、（ｂ）は冷間鍛造成形機の第４ステーショ
ン、（ｃ）は冷間鍛造成形機の第５ステーション、の各
々主要部断面を示す。なお、これら（ａ）〜（ｃ）にお
いて、被加工部材２０、３０、４０は成形終了段階にて
示してある。

【００３３】ここで、図４（ａ）〜（ｃ）において、６
１、６２、６３は、それぞれ第１成形ダイ（第１成形
型）、第２成形ダイ（第２成形型）、第３成形ダイ（第
３成形型）であり、これら各成形ダイ６１〜６３におい
て、６１ａ、６２ａ、６３ａはそれぞれ上型、６１ｂ、
６２ｂ、６３ｂはそれぞれ下型である。各成形ダイ６１
〜６３は、分離可能なこれら上型と下型とを合致させた
ものである。

【００３４】各成形ダイ６１〜６３は、それぞれ被加工
部材が挿入される段付内孔６４、６５、６６を有してい
る。これら段付内孔６４〜６６は、上型６１ａ〜６３ａ
と下型６１ｂ〜６３ｂを貫通して形成され、上型側に大
径部、下型側に小径部が形成されている。そして、各段
付内孔６４〜６６においては、大径部及び小径部の境界
にはテーパ形状の座面（テーパ座面）６７、６８、６９
が形成されている。

【００３５】ここで、座面（第１座面）６７はテーパ角
度Ａ（第１テーパ角度Ａ）、座面（第２座面）６８はテ
ーパ角度Ｂ（第２テーパ角度Ｂ）、座面（第３座面）６
９はテーパ角度Ｃ（第３テーパ角度Ｃ）、というように
互いに異なるテーパ角度を有し、第２テーパ角度Ｂは第
１テーパ角度Ａよりも大きく、第３テーパ角度Ｃは第２
テーパ角度Ｂよりも小さい。これら各テーパ角度は、例
えばＡ＝５８°、Ｂ＝６４°、Ｃ＝６３°、とできる。

【００３６】また、図４（ａ）〜（ｃ）において、７
１、７２、７３は、それぞれ被加工部材を押圧する第１
パンチ（第１パンチ部材）、第２パンチ（第２パンチ部
材）、第３パンチ（第３パンチ部材）であり、図中の上
下方向に可動となっており、成形ダイ内の被加工部材を
軸方向に押圧するようになっている。

【００３７】なお、８０は、被加工部材を支持して段付
内孔６４〜６６内に保持するためのピン（マンドレル）
であり、９０は、被加工部材の全長を位置決めするとと
もに、成形終了後に被加工部材を成形ダイから排出する
ためのキックアウトスリーブである。また、１００は各
成形ダイ６１〜６３を保持するためのダイホルダーであ
る。また、図５等に示す様に、各成形ダイにおける上型
と下型との境界には、冷間鍛造用の潤滑油を排出するた
めの油逃げ溝（排出孔）Ｍ１が設けられている。

【００３８】また、冷間鍛造成形機の第５ステーション
においては、図４（ｃ）に示す様に、可動機構１１０、
１２０を有する。１１０はスプリング、１２０はスプリ
ングを支持するスプリングガイドであり、第３成形ダイ
６３は、スプリング１１０の弾性力によって第３パンチ
７３の挿入方向と反対方向（図中の上方）へ付勢される
ようになっている。

【００３９】（テーパ部冷間鍛造加工の第１工程）上記
図３（ｂ）に示す鍛造品（柱状の素材）８を、第１成形
ダイ６１の段付内孔６４内に保持しつつ、第１パンチ７
１によって鍛造品８を軸方向に沿って押圧して変形させ
る（図４（ａ）参照）。ここで、段付内孔６４におい
て、大径部は、上記六角部１４を形成するための六角大
径部６４ａを有する。それにより、図３（ｃ）に示す段
付柱状の第１被加工部材２０を形成する。

【００４０】この第１被加工部材２０は、一端側に位置
する大径頭部２１と大径頭部２１よりも外径が小さく他
端側に位置する小径脚部２２と、大径頭部２１と小径脚
部２２との境界に位置してテーパ形状を有する第１テー
パ部２３とを備える。大径頭部２１は、一端側の端面に
開口する大径穴２４を有し、小径脚部２２は、他端側の
端面に開口し大径穴２４よりも内径の小さい小径穴２５
を有する。また、大径頭部２１には最終的に六角部１４
となる六角大径部２６が形成されている。そして、第１
テーパ部２３のテーパ角度は、第１成形ダイ６１におけ
る座面（第１座面）６７と略同じであり、第１テーパ角
度Ａとなっている。

【００４１】（テーパ部冷間鍛造加工の第２工程）次
に、第１被加工部材２０を、第２成形ダイ６２の段付内
孔６５に保持しつつ、第２パンチ７２を第１被加工部材
２０の大径穴２４へ挿入し、第２パンチ７２によって第
１被加工部材２０を軸方向に沿って押圧して、第１テー
パ部２３を、第２成形ダイ６２における座面（第２座
面）６８に沿って上記第１テーパ角度Ａからそれよりも
大きい第２テーパ角度Ｂとなるように変形させる（図４
（ｂ）参照）。ここで、第２パンチ７２の外径は、第１
被加工部材２０の大径穴２４の径に対応し且つ小径脚部
２２の外径よりも大きいものとしている。

【００４２】こうして、図３（ｄ）に示す段付柱状の第
２被加工部材３０を形成する。第２パンチ７２の押圧に
より上記第１被加工部材２０における大径頭部及び小径
脚部は軸方向に押し出されて伸長するため、この第２被
加工部材３０の大径頭部３１、小径脚部３２、大径穴３
４、及び小径穴３５は、上記第１被加工部材２０のもの
に比べて寸法的に変形したものとなっている。また、大
径頭部３１と小径脚部３２との間の第２テーパ部３３の
テーパ角度は、第２座面６８と同じであり、第２テーパ
角度Ｂとなっている。

【００４３】（テーパ部冷間鍛造加工の第３工程）次
に、第２被加工部材３０を、第３成形ダイ６３の段付内
孔６６に保持しつつ、第３パンチ７３をその先端部より
第２被加工部材３０の大径穴３４へ挿入し、第３パンチ
７３によって第２被加工部材３０を軸方向に沿って押圧
して、第２テーパ部３３を第３成形ダイ６３における座
面（第３座面）６９に沿って上記第２テーパ角度Ｂから
それよりも小さい第３テーパ角度Ｃとなるように変形さ
せる（図４（ｃ）参照）。

【００４４】ここで、第３パンチ７３は、第２被加工部
材３０の大径穴３４と略同等の径を持つ径大部７３ａと
径大部７３ａよりも小径で径大部７３ａの先端に設けら
れた径小部（先端部）７３ｂとを有する。更に、この径
小部（先端部）７３ｂの外径を、第２被加工部材３０の
小径脚部３２の外径よりも小さいものとしている。つま
り、径小部７３ｂは、押圧に伴い第２被加工部材３０の
小径脚部３２内部へ挿入可能となっている。

【００４５】こうして、図３（ｅ）に示す段付柱状の第
３被加工部材４０を形成する。第３パンチ７３の押圧に
より上記第２被加工部材３０における大径頭部、小径脚
部は軸方向に押し出されて伸長するため、この第３被加
工部材４０の大径頭部４１、小径脚部４２、大径穴４
４、及び小径穴４５は、上記第２被加工部材３０のもの
に比べて寸法的に変形したものとなっている。また、大
径頭部４１と小径脚部４２との間の第３テーパ部４３の
テーパ角度は、第３座面６９と略同じであり、第３テー
パ角度Ｃとなっている。

【００４６】ここで、図５〜図８を用いて上記テーパ部
冷間鍛造加工の第２および第３工程をより詳細に説明す
る。図５は、該第２工程の説明図であり、一点鎖線の左
側は第２工程における初期段階を、右側は終了段階を示
す。第２工程において、初期段階では、第１工程によっ
て形成された第１被加工部材２０の第１テーパ部２３
が、第２成形ダイ６２の第２座面６８に当接する。

【００４７】この時、第１テーパ部２３は、第１工程に
よって第１テーパ角度Ａになるように形成されており、
かつ、第２座面６８のテーパ角度は、第１テーパ部２３
のテーパ角度Ａよりも大きい第２テーパ角度Ｂとなって
いる。そのため、図５の左側に示す様に、第２工程の初
期段階では、第１テーパ部２３は、第２座面６８の内側
角部６８ａのみにて当接することとなる。

【００４８】そして、図５の右側に示す様に、第１被加
工部材２０が冷鍛されるに従い、当初第２座面６８の内
側角部６８ａのみに当接していた第１テーパ部２３は、
その内側より外側にかけて徐々に、第２座面６８に沿っ
たテーパ形状に加工される。この加工に従い、第１テー
パ部２３と第２座面６８との間に滞在していた冷鍛用の
潤滑油は、第１テーパ部２３の変形に従って内側より外
側に押し出され、最終的には、第２成形ダイ６２に設け
られた油逃げ溝Ｍ１より排出される。

【００４９】このようにして、潤滑油が第１被加工部材
２０の変形によって押し出されるため、第１テーパ部２
３において、潤滑油が滞在されず、ひいては、最終的に
形成されたテーパ部１５の平滑面を保つことができると
いう効果を有する。

【００５０】これが、もし、第１テーパ角度Ａと第２テ
ーパ角度Ｂが同一であると、第１被加工部材２０の冷鍛
時には、はじめから、第２座面６８に第１テーパ部２３
の全面が当接してしまい、潤滑油が逃げきれず、第１テ
ーパ部２３と第２座面６８との間に滞留し、好ましい第
２テーパ部３３を有する第２被加工部材３０を得ること
ができない。また、第１テーパ角度Ａが第２テーパ角度
Ｂよりも大である場合には、上記効果を有しないことは
明らかである。

【００５１】また、このテーパ角度ＡとＢの差は１°〜
１０°が好ましい。もし、当該差が1 °よりも小である
場合には、潤滑油が逃げる時間がなく、上記したテーパ
部と座面との間に滞留してしまう。また、当該差が１０
°よりも大である場合には、上記したテーパ部と座面と
の間に滞留する潤滑油が大量となってしまいすべての油
を排出することができない。

【００５２】次に、図６及び図７は、上記第３工程の説
明図であり、図６中の一点鎖線の左側は第３工程におけ
る初期段階を、図６中の右側及び図７中の一点鎖線の左
側は途中段階を、図７中の右側は第３テーパ部形成後の
段階を示す。図６における第２被加工部材３０の第２テ
ーパ部３３のテーパ角度は、第２テーパ角度Ｂである。
また、第３工程における第３成形ダイ６３の第３座面６
９のテーパ角度は、第２テーパ角度Ｂよりも小さい第３
テーパ角度Ｃである。この第３テーパ角度Ｃは、最終加
工物のテーパ角度と略同一の角度をなしている。

【００５３】図６の左側に示す様に、第３工程の初期段
階において、第２被加工部材３０の第２テーパ部３３
は、第３成形ダイ６３における第３座面６９の外側角部
６９ａと当接する。そして、加工が開始されると、第３
パンチ７３によって第２被加工部材３０が変形を開始
し、第２テーパ部３３も第３座面６９に沿って変形す
る。この場合、第３テーパ角度Ｃが第２テーパ角度Ｂよ
りも小であるので、第２被加工部材３０は、その小径脚
部（リーチ部）３２を伸長すべく、大径頭部（胴部）３
１の素材を小径脚部３２に送り込みやすくなる。

【００５４】ここで、第３テーパ角度Ｃと第２テーパ角
度Ｂとの差は、０．５°〜５°が好ましい。このテーパ
角度の差が０．５°よりも小の場合、第２及び第３テー
パ角度が同一である場合には、第３パンチ７３の挿入に
より、第３座面６９と第３パンチ７３の径小部７３ｂと
の問において、強いせん断応力が生じ、第２被加工部材
３０の小径脚部（リーチ部）３２の根元部が切断される
恐れが生じる。また、このテーパ角度の差が５°よりも
大である場合には、第３座面６９と第２テーパ部３３と
の間に潤滑油がたまりすぎ、平滑面を有するテーパ部を
形成することができないという問題が生じる。

【００５５】また、もし、第３テーパ角度Ｃが第２テー
パ角度Ｂよりも大である場合には、第３パンチ７３の径
小部７３ｂが小径脚部（リーチ部）３２の径よりも小で
あるために、第３パンチ７３の押圧時、第２テーパ部３
３と第３座面６９との間にかかる力の始点は、図６中に
示す外側角部６９ａとは逆の内側角部６９ｂとなる。そ
のため、第２被加工部材３０の第２テーパ部３３にかか
る力の支点よりも外側においては、変形が困難となり、
所望のテーパ形状を得ることができないという問題が生
じる。

【００５６】ここで、なぜ、第２工程においては、被加
工部材の第１テーパ角度Ａが座面の第２テーパ角度Ｂよ
りも小でなければならなかったのに、第３工程ではそう
ではないのか？その理由は、パンチの先端径による。即
ち、第２工程では、図５に示す様に、第２パンチ７２の
先端径は、第１被加工部材２０の小径脚部（リーチ部）
２２の径よりも大であるため、第１被加工部材２０にか
かる押圧力（抑圧力）は、第１テーパ部２３に直接加え
られる。

【００５７】しかし、第３工程では、第３パンチ７３の
径小部（先端部）７３ｂの径が、第２被加工部材３０の
小径脚部（リーチ部）３２の径よりも小であるため、第
２被加工部材３０にかかる押圧力（抑圧力）は、第２テ
ーパ部３３に直接加えられない。

【００５８】そして、第２テーパ部３３は、小径脚部３
２の変形に引きずられて延びるように変形していき、最
終的なテーパ部としての第３テーパ角度Ｃを有する第３
テーパ部４３が形成されるのである。このように、第３
工程においては、テーパ部の押圧形態が第２工程とは異
なるため、第３テーパ角度Ｃが第２テーパ角度Ｂより小
さくても潤滑油が滞留しにくくなっている。それゆえ、
両工程にて最適なテーパ角の関係が異なることとなる。

【００５９】さらに、第３パンチ７３によって第３テー
パ部４３が形成された後も、図７の右側図のように、第
３テーパ部４３が第３成形ダイ６３における第３座面６
９に当接されながら、第３パンチ７３がさらに挿入され
ることとなる。この時、上記の可動機構１１０、１２０
によって、第３パンチ部材７３の押圧方向とは反対方向
へ、第３成形ダイ６３を押圧することにより、常に、第
３座面６９が、形成された第３テーパ部４３に当接した
状態を維持するようになっている。

【００６０】これは、第３テーパ部４３の形成完了と同
時に、第３パンチ７３の押圧を停止することは難しく、
また、主体金具１０におけるネジ部１３となるリーチ部
を形成するため、第３テーパ部４３の形成終了後も、し
ばらくは第３パンチ７３の押圧（挿入）は続く。もし、
上記可動機構が無いと、図８に示す様に、第３パンチ７
３の先端が第３テーパ部４３を通過する際に、第３パン
チ７３の押圧（抑圧）によってテーパ部４３と座面６９
の間に空間が生じ、大径頭部３１がパンチ挿入方向と反
対方向へ伸びるに従い、テーパ部４３にふくらみＫ１が
発生するためである。

【００６１】こうして、上記第１〜第３工程を経て、最
終的なテーパ部に相当する第３テーパ部４３を有する第
３被加工部材４０を形成する。次に、冷間鍛造成形機の
第６ステーション（図示せず）内に挿入して、打ち抜き
加工を行うことにより、第３被加工部材４０の大径穴４
４と小径穴４５とを貫通させ、図３（ｆ）に示す様に、
大径部及び小径部の間に第３テーパ部４３を有し且つ貫
通穴５０ａを有する鍛造品５０を得る。

【００６２】そして、この鍛造品５０における小径脚部
に対して転造によりネジ部１３を形成し、これをもっ
て、上記図１に示したような最終製造物である主体金具
１０を形成する。この主体金具１０は、接地電極５を溶
接するとともに、上述したように、中心電極３を内包す
る絶縁体２の外周にかしめ固定される。こうして、上記
図２に示すスパークプラグ１が組み付けられる。

【００６３】以上のように、本実施形態によれば、テー
パ部冷鍛加工の第１〜第３工程において、各々、被加工
部材と座面とのテーパ角度を工夫した成形型を用いて、
いわゆる押出し成形とすえ込み成形との複合成形を行う
ことにより、成形型とテーパ部との間に冷間鍛造用の潤
滑油が介在することによるテーパ部の変形を防止できる
ため、テーパ部を冷間鍛造加工により所望の形状に形成
可能なスパークプラグ用主体金具の製造方法を提供する
ことができる。

【００６４】また、従来の主体金具のテーパ部は切削加
工にて形成されていたため、テーパ表面に切削工具の跡
が残り、結果として面の平滑化に制約があったが、本実
施形態によれば、テーパ部を冷間鍛造加工により形成し
ているため、そのような工具の跡は残らず、テーパ表面
の面粗度を向上でき、結果的に、テーパ部のシール性能
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るスパークプラグ用主体
金具を示す半断面図である。

【図２】図１に示す主体金具を組み付けたスパークプラ
グの半断面図である。

【図３】図１に示す主体金具の冷間鍛造工程毎の加工状
態を示す半断面図である。

【図４】冷間鍛造成形機の主要部断面であり、（ａ）は
第３ステーション、（ｂ）は第４ステーション、（ｃ）
は第５ステーションを示す。

【図５】第２テーパ部を形成する第２工程を説明する説
明図である。

【図６】第３テーパ部を形成する第３工程を説明する説
明図である。

【図７】図６に続く第３工程を説明する説明図である。

【図８】本実施形態にて可動機構が無い場合の不具合を
説明する説明図である。

【図９】従来の主体金具の製造工程毎の加工状態を示す
半断面図である。

【符号の説明】

８…鍛造品（柱状の素材）、１０…主体金具、１１…主
体金具の大径部、１２…主体金具の小径部、１５…テー
パ部、２０…第１被加工部材、２１…第１被加工部材の
大径頭部、２２…第１被加工部材の小径脚部、２３…第
１テーパ部、２４…第１被加工部材の大径穴、３０…第
２被加工部材、３２…第２被加工部材の小径脚部、３３
…第２テーパ部、３４…第２被加工部材の大径穴、４０
…第３被加工部材、４３…第３テーパ部、６１…第１成
形ダイ、６１ａ〜６３ａ…上型、６１ｂ〜６３ｂ…下
型、６２…第２成形ダイ、６３…第３成形ダイ、６４〜
６６…段付内孔、６７…第１成形ダイの座面、６８…第
２成形ダイの座面、６９…第３成形ダイの座面、７１…
第１パンチ、７２…第２パンチ、７３…第３パンチ、７
３ｂ…第３パンチの径小部（先端部）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大径部（１１）と小径部（１２）との間
に形成されたテーパ形状の段部であってエンジンの被取
付部に密着してシールを行うためのテーパ部（１５）を
外周面に有する筒状のスパークプラグ用主体金具（１
０）において、前記テーパ部の形成を冷間鍛造加工によ
り行うようにしたスパークプラグ用主体金具製造方法で
あって、前記冷間鍛造加工は、大径部及び小径部の境界がテーパ形状の座面（６７）を
なす段付内孔（６４）を備える第１成形型（６１）を用
意し、この第１成形型の段付内孔に柱状の素材（８）を
保持しつつ、第１パンチ部材（７１）によって前記素材
を軸方向に沿って押圧して変形させることにより、一端側の端面に開口する大径穴（２４）を有して該一端
側に位置する大径頭部（２１）、この大径頭部よりも外
径が小さく他端側に位置する小径脚部（２２）、及び前
記大径頭部と前記小径脚部との境界に位置してテーパ形
状を有する第１テーパ部（２３）を備える段付柱状の第
１被加工部材（２０）を形成する第１工程と、大径部及び小径部の境界が前記第１テーパ部のテーパ角
度Ａよりも大きいテーパ角度Ｂを持つテーパ形状の座面
（６８）をなす段付内孔（６５）を備える第２成形型
（６２）と、外径が前記第１被加工部材における小径脚
部の外径よりも大きい第２パンチ部材（７２）とを用意
し、前記第２成形型の段付内孔に前記第１被加工部材を保持
しつつ、前記第２パンチ部材を前記第１被加工部材にお
ける大径穴へ挿入し、前記第２パンチ部材によって前記
第１被加工部材を軸方向に沿って押圧して、前記第１テ
ーパ部を前記第２成形型の座面に沿って変形させること
により、前記テーパ角度Ｂを持つ第２テーパ部（３３）
を備える段付柱状の第２被加工部材（３０）を形成する
第２工程と、大径部及び小径部の境界が前記第２テーパ部のテーパ角
度Ｂよりも小さいテーパ角度Ｃを持つテーパ形状の座面
（６９）をなす段付内孔（６６）を備える第３成形型
（６３）と、先端部（７３ｂ）の外径が前記第２被加工
部材における小径脚部（３２）の外径よりも小さい第３
パンチ部材（７３）とを用意し、前記第３成形型の段付内孔に前記第２被加工部材を保持
しつつ、前記第３パンチ部材を前記第２被加工部材にお
ける大径穴（３４）へ挿入し、前記第３のパンチ部材に
よって前記第２被加工部材を軸方向に沿って押圧して、
前記第２テーパ部を前記第３成形型の座面に沿って変形
させることにより、前記テーパ角度Ｃを持つ第３テーパ
部（４３）を備える段付柱状の第３被加工部材（４０）
を形成する第３工程と、を実行するものであることを特徴とするスパークプラグ
用主体金具の製造方法。
【請求項２】前記第３工程において、前記第３テーパ
部（４３）を形成した後、前記第３パンチ部材（７３）
の押圧方向とは反対方向へ、前記第３成形型（６３）を
押圧することにより、前記第３テーパ部と前記第３成形
型の座面（６９）とを当接させた状態を維持することを
特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ用主体金具
の製造方法。
【請求項３】前記第２工程において、前記テーパ角度
Ｂは前記テーパ角度Ａよりも１°〜１０°大きいことを
特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグ用
主体金具の製造方法。
【請求項４】前記第３工程において、前記テーパ角度
Ｃはテーパ角度Ｂよりも０．５°〜５°小さいことを特
徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパ
ークプラグ用主体金具の製造方法。
【請求項５】前記第１、第２及び第３成形型（６１〜
６３）は、それぞれの前記座面（６７〜６９）の近傍に
て分離可能な分割型（６１ａ〜６３ａ、６１ｂ〜６３
ｂ）を合致させたものであることを特徴とする請求項１
ないし４のいずれか１つに記載のスパークプラグ用主体
金具の製造方法。