JP2005131697A - スパークプラグ用主体金具の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造装置の延命化を実現可能であるとともに、不良品を発生し難い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工程において、円柱状の第１ワークＷ１を軸方向に押出し成形することにより、小径部６と大径部７とからなる第２ワークＷ２を形成する。第２工程において、第２ワークＷ２を軸方向に押出し成形することにより、小径円筒部２６と大径円筒部２７とからなる第３ワークを形成する。次に、第３工程において、大径円筒部３７の径を縮径させて、大径円筒部３７に薄肉円筒部３７ｂを有する第４ワークＷ４を形成する。そして、第４工程において、第４ワークＷ４を軸方向に押出し成形することにより、薄肉円筒部４７ｂに角部４７ｃを有する第５ワークＷ５を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明はスパークプラグ用主体金具の製造方法に関する。

一般的なスパークプラグは、図７に示すように、筒状の主体金具９０を備えており、この主体金具９０内には、主体金具９０の軸方向に延在し、両端を主体金具９０の両端から突出させた筒状の絶縁体９１が固定されている。また、主体金具９０の軸方向には中心電極９２が延在し、中心電極９２の先端は絶縁体９１の先端から突出され、中心電極９２の後端は絶縁体９１内で端子９４と電気的に接続され、端子９４が絶縁体９１の後端から突出されている。一方、主体金具９０には接地電極９３の一端が固定され、接地電極９３の他端部は中心電極９２との間に放電ギャップを形成している。

この種のスパークプラグを構成する主体金具９０は、特許文献１記載のように、以下のように製造される。まず、第１工程において、円柱状の第１ワークを用意し、この第１ワークを軸方向に押出し成形する。これにより、小径部と、この小径部と同軸で一体をなす大径部とからなる第２ワークを形成する。そして、第２工程において、第２ワークをさらに軸方向に押出し成形する。これにより、小径部に第１軸孔を穿設して円筒状の小径円筒部を有するとともに、大径部に第２軸孔を穿設して円筒状の大径円筒部を有する、第３ワークを形成する。この際、特許文献１開示の製造方法では、この第２工程を３段階行い、かつ３段階目の工程において、第１軸孔と第２軸孔とを連通させている。次いで、第４工程において、第３ワークをさらに軸方向で押出し成形する。これにより、大径円筒部に軸に直角な断面の形状が多角形となる角部を有する、第４ワークを形成する。この際、特許文献１開示の製造方法では、角部を除く大径円筒部が完成後の主体金具のフランジ部を形成するようにしている。

得られた第４ワークは、図８に示すように、大径円筒部８０の角部８１の後端側（図面上部）及びフランジ部８２側の外周面に切削加工が施され、これによりそれらの部分に薄肉部８３、８４が形成されるとともに、残部の角部８１がスパナ等によって挟持され得る部分として残される。また、第４ワークの小径円筒部８５の外周面の少なくとも一部には雄ねじ８６が形成される。こうして得られた主体金具９０は、連通する第１軸孔８８及び第２軸孔８９内に中心電極９２が自身の先端側に、端子９４が自身の後端側に配置された絶縁体９１が挿通され、薄肉部８３を内側にかしめることにより絶縁体９１が主体金具９０に固定される。また、主体金具９０の小径円筒部８５の先端に外側電極９３の一端が溶接等によって固定される。こうしてスパークプラグが得られる。

特開平３−８５３１

しかし、近年、エンジンシリンダヘッド上部のスペースの確保等の問題より、エンジン部品の小型化の要求等から、スパークプラグについても小型化が要求されつつある。発明者らは、この要求の下、上記従来の製造方法によってそのような小さなスパークプラグ用の主体金具を製造しようと試みたが、その製造方法によっては、小型化された主体金具を効率よく製造することが困難であった。つまり、その製造方法によって小型化された主体金具を製造すると、押出し成形を行う製造装置に負荷がかかり過ぎ、製造装置が短命化するとともに、不良品を多く製造しやすいのである。

すなわち、スパークプラグの小型化に伴う主体金具の小型化は角部の外径の小径化を伴うと同時に、フランジ部においても小型化を伴うが、エンジンのシリンダブロックとの好適な封止性のためにフランジ部の外径はある程度の大きさを有することが依然として要求される。このため、従来の製造方法では、大径円筒部から小径の角部を形成する際、製造装置に負荷がかかり過ぎ、製造装置が短命化するのである。また、従来の製造方法では、第２軸孔内に第２軸孔内の内径を維持するマンドレルを挿入する必要があるが、大径円筒部から小径の角部を形成する際、このマンドレルの先端より先端側に受ける径方向内側への力によりマンドレルが後端側に動いてしまい、第２軸孔内にはマンドレルの先端より先端側に突起が生じ易いのである。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、製造装置の延命化を実現可能であるとともに、不良品を発生し難い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解決すべき課題としている。

本発明のスパークプラグ用主体金具の製造方法は、円柱状の第１ワークを軸方向に押出し成形することにより、小径部と、該小径部と一体をなす大径部とからなる第２ワークを形成する第１工程と、
該第２ワークを軸方向に押出し成形することにより、該大径部に軸孔を穿設して、円筒状の大径円筒部を有する第３ワークを形成する第２工程と、
該第３ワークを軸方向に押出し成形することにより、該軸孔の径を維持しながら該大径円筒部の径を縮径させて、該大径円筒部に該大径円筒部よりも肉厚が薄くなる薄肉円筒部を有する第４ワークを形成する第３工程と、
該第４ワークを軸方向に押出し成形することにより、該薄肉円筒部に軸に直角な断面の形状が多角形となる角部を有する第５ワークを形成する第４工程とを備えたことを特徴とする。

本発明のスパークプラグ用主体金具の製造方法では、第２工程と第４工程との間において、第３ワークを軸方向で押出し成形することにより、大径円筒部よりも肉厚が薄くなる薄肉円筒部を有する第４ワークを形成する第３工程を設けている。このため、第４工程において第４ワークの肉薄な薄肉円筒部を押出し成形することにより、薄肉円筒部に角部を形成することができる。これにより、製造装置に負荷がかかり過ぎることがない。また、第４工程において第２軸孔内に比較的外径の大きなマンドレルを挿入する必要もなく、第２軸孔内に突起が生じることも防止できる。こうして、この製造方法では、エンジンのシリンダブロックとの好適な封止性のためにその外径がある程度の大きさを有するフランジ部と、フランジ部よりも外径が小さい角部とを有するスパークプラグ用主体金具を安定して製造できる。

したがって、本発明のスパークプラグ用主体金具の製造方法によれば、製造装置の延命化を実現可能であるとともに、不良品が発生し難い。

この製造方法では、主体金具の角部には軸直角断面が六角形をなすものの他、八角形等の多角形をなすものも含まれる。

第３工程における第３ワークの大径円筒部から第４ワークへの断面減少率は５０％未満であることが好ましい。断面減少率が５０％以上であれば、第３工程で押出し成形するに際し、製造装置に過大な負荷がかかり易いからである。なお、断面減少率は、塑性加工（押出し成形等）における加工率のことであり、図９の中空体の場合、断面減少率＝１−｛（Ａ₁−ａ₁）／（Ａ₀−ａ₀）｝×１００（％）で表される。ここで、図９（ａ）、（ｂ）は、塑性加工の前のワークと塑性加工の後のワークを表している。

また、第４工程における第４ワークから第５ワークへの断面減少率も５０％未満であることが好ましい。断面減少率が５０％以上であれば、第４工程で押出し成形するに際し、製造装置に過大な負荷がかかり易いからである。

また、第３工程は、軸方向に押出し成形を複数回行うことにより、第３ワークから第４ワークを形成することが好ましい。これにより、より容易に薄肉円筒部を成形することができる。

また、第５ワークは、角部を除く大径円筒部がフランジ部を形成していることが好ましい。このように、角部を除く大径円筒部がフランジ部を形成することにより、この主体金具を使用したスパークプラグではエンジンのシリンダブロックとの好適な封止性を発揮する。

以下、本発明のスパークプラグ用主体金具の製造方法を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、まず第１工程において、図１に示す円柱状の第１ワークＷ１を用意する。ここで、図１（ａ）、（ｂ）は第１ワークＷ１の正面図及び底面図を表している。材質は炭素鋼（Ｓ２５Ｃ、Ｓ３５Ｃ）である。

そして、図２（ａ）に示す押出金型Ｐ１のキャビティＣ１に第１ワークＷ１を挿入する。この押出金型Ｐ１ではダイ１に軸方向に延びるキャビティＣ１が形成されている。キャビティＣ１は、先端側（図２（ａ）下方側）が後端側よりも小径となっており、先端側と後端側との間はテーパ状の段差部が形成されている。ダイ１にはキャビティＣ１の後方側にパンチ２が上下降可能に設けられているとともに、キャビティＣ１の先端側にピン３及びピン３とダイ１との間にスリーブ４が設けられている。この押出金型Ｐ１において、パンチ２を上昇させた状態でキャビティＣ１内に第１ワークＷ１を押出金型Ｐ１の後端側から挿入した後、パンチ２を下降させる。こうして第１ワークＷ１を軸方向に前方押出し成形する。これにより、小径部６と、この小径部６と同軸で一体をなす大径部７とからなる第２ワークＷ２が形成される。この際、第２ワークＷ２の両端面の軸芯上に芯出し穴６ａ、７ａが形成される。ここで、図２（ｂ）、（ｃ）は第２ワークＷ２の平面図及び底面図を表している。

次に、第２工程において、図３（ａ）に示す押出金型Ｐ２のキャビティＣ２に第２ワークＷ２を挿入する。この押出金型Ｐ２ではダイ１１に軸方向に延びるキャビティＣ２が形成されている。キャビティＣ２は、先端側（図３（ａ）下方側）が後端側よりも小径となっており、先端側と後端側との間はテーパ状の段差部が形成されている。ダイ１１にはキャビティＣ２の後方側にパンチ１２が上下降可能に設けられているとともに、キャビティＣ２の先端側にピン１３及びスリーブ１４が設けられている。この押出金型Ｐ２において、パンチ１２を上昇させた状態でキャビティＣ２内に第２ワークＷ２を押出金型Ｐ２の後端側から挿入した後、パンチ１２を下降させる。こうして、第２ワークＷ２を軸方向に後方押出し成形する。これにより、小径部１６と、この小径部１６と同軸で一体をなす大径部１７とからなり、大径部１７に第２軸孔１７ａが形成された中間ワークＷ２’が形成される。ここで、図３（ｂ）、（ｃ）は中間ワークＷ２’の平面図及び底面図を表している。

そして、図４（ａ）に示す押出金型Ｐ３のキャビティＣ３に中間ワークＷ２’を挿入する。この押出金型Ｐ３ではダイ２１に軸方向に延びるキャビティＣ３が形成されている。キャビティＣ３は、先端側（図４（ａ）下方側）が後端側よりも小径となっており、先端側と後端側との間はテーパ状の段差部が形成されている。ダイ２１にはキャビティＣ３の後方側にパンチ２２が上下降可能に設けられているとともに、キャビティＣ３の先端側にピン２３及びスリーブ２４が設けられている。この押出金型Ｐ３において、パンチ２２を上昇させた状態でキャビティＣ３内に中間ワークＷ２’を押出金型Ｐ３の後端側から挿入した後、パンチ２２を下降させる。こうして、中間ワークＷ２’を軸方向に後方押出し成形する。これにより、第１軸孔２６ａを有する小径円筒部２６と第２軸孔２７ａを有する大径円筒部２７とからなる第３ワークＷ３が形成される。ここで、図４（ｂ）、（ｃ）は第３ワークＷ３の平面図及び底面図を表している。

次に、第３工程において、図５（ａ）に示す押出金型Ｐ４のキャビティＣ４に第３ワークＷ３を挿入する。この押出金型Ｐ４ではダイ３１及びこの後端側に配置されたパンチアウタスリーブ３５によって軸方向に延びるキャビティＣ４が形成されている。キャビティＣ４のうち、ダイ３１のキャビティＣ４は同径となっている。一方、パンチアウタスリーブ３５のキャビティＣ４は、先端側（図５（ａ）下方側）が後端側よりも大径となっており、先端側と後端側との間はテーパ状の段差部が形成されている。パンチアウタスリーブ３５にはキャビティＣ４の後方側にパンチ３２が上下降可能に設けられ、ダイ３１にはキャビティＣ４の先端側にピン３３及びスリーブ３４が設けられている。この押出金型Ｐ４において、ダイ３１とパンチアウタスリーブ３５とを離した状態でキャビティＣ４内に第３ワークＷ３を挿入した（具体的には、第３ワークＷ３の先端側をダイ３１のキャビティＣ４の後端側に挿入する）後、パンチ３２を下降させる。そして、パンチ３２を第３ワークＷ３の第２軸孔２７ａに嵌合させた状態でパンチアウタスリーブ３５を下降させる。このようにすることで、第２軸孔２７ａの径を維持することができる。こうして、第３ワークＷ３を軸方向に後方押出し成形する。これにより、第１軸孔３６ａを有する小径円筒部３６と、第２軸孔３７ａを有する大径円筒部３７とからなり、大径円筒部３７よりも肉厚が薄くなる薄肉円筒部３７ｂとした第４ワークＷ４が形成される。ここで、図５（ｂ）、（ｃ）は第４ワークＷ４の平面図及び底面図を表している。ここで、第３ワークＷ３の大径円筒部２７から第４ワークＷ４の薄肉円筒部３７ｂへの断面減少率を５０％未満としているため、製造装置に過大な負荷がかかり難い。

次に、第４工程において、図６（ａ）に示す押出金型Ｐ５のキャビティＣ５に第４ワークＷ４を挿入する。この押出金型Ｐ５ではダイ４１及びこの後端側に配置されたパンチアウタスリーブ４５によって軸方向に延びるキャビティＣ５が形成されている。キャビティＣ５のうち、ダイ４１のキャビティＣ５は同径となっている。一方、パンチアウタスリーブ４５のキャビティＣ５は、先端側（図６（ａ）下方側）が後端側よりも大径となっており、先端側と後端側との間はテーパ状の段差部が形成されている。パンチアウタスリーブ４５にはキャビティＣ５の後方側にパンチ４２が上下降可能に設けられ、ダイ４１にはキャビティＣ５の先端側にピン４３及びスリーブ４４が設けられている。この押出金型Ｐ５において、ダイ４１とパンチアウタスリーブ４５とを離した状態でキャビティＣ５内に第４ワークＷ４を挿入した（具体的には、第４ワークＷ４の先端側をダイ４１のキャビティＣ５の後端側に挿入する）後、パンチ４２を下降させる。そして、パンチ４２を第４ワークＷ４の第２軸孔３７ａに嵌合させた状態でパンチアウタスリーブ４５を下降させる。このようにすることで、第２軸孔３７ａの径を維持することができる。こうして、第４ワークＷ４を軸方向に後方押出し成形する。これにより、第１軸孔４６ａを有する小径円筒部４６と、第２軸孔４７ａを有する大径円筒部４７とからなり、薄肉円筒部４７ｂに軸に直角な断面の形状が六角形をなす角部４７ｄが形成された第５ワークＷ５が形成される。ここで、図６（ｂ）、（ｃ）は第５ワークＷ５の平面図及び底面図を表している。また、第５ワークＷ５は、角部４７ｄを除く大径円筒部４７が小径円筒部４６側のフランジ部４７ｃを形成している。ここで、第４ワークＷ４の薄肉円筒部３７ｂから第５ワークＷ５の角部４７ｄへの断面減少率を５０％未満としているため、製造装置に過大な負荷がかかり難い。

最後に、第５ワークＷ５を押出金型Ｐ５から取り出し、第１軸孔４６ａと第５ワークＷ５の先端（具体的には、芯出し孔６ａ）とをドリルにより貫通させ、小径円筒部４６の外周面に雄ねじを切る。さらに、従来と同様に、角部４７ｄの後端側及びフランジ部４７ｃ側の外周面に切削加工が施される。こうして、エンジンのシリンダブロックとの好適な封止性のためにその外径がある程度の大きさを有するフランジ部４７ｃと、フランジ部４７ｃよりも外径が小さい角部４７ｄとを有するスパークプラグ用主体金具が完成する。なお、フランジ部４７ｃにより、この主体金具を使用したスパークプラグでは、エンジンのシリンダブロックとの好適な封止性を発揮する。

このスパークプラグ用主体金具の製造方法では、第２工程と第４工程との間において、第３ワークＷ３を軸方向で押出し成形することにより、大径円筒部３７よりも肉厚が薄くなる薄肉円筒部３７ｂを有する第４ワークＷ４を形成する第３工程を設けている。このため、第４工程において肉薄な薄肉円筒部３７ｂを押出し成形することにより、薄肉円筒部４７ｂに角部４７ｄを形成することができる。これにより、製造装置に過大な負荷がかかることはなく、製造装置が短命化するのを防止できる。また、第４工程において第２軸孔４７ａ内に比較的外径の小さなパンチ４２を挿入するだけであり、第２軸孔４７ａ内に突起が生じることを防止できる。

したがって、本実施形態のスパークプラグ用主体金具の製造方法によれば、製造装置の延命化を実現可能であるとともに、不良品が発生し難い。

なお、本発明においては、上記した具体的な実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。例えば、実施形態のスパークプラグ用主体金具の製造方法では、第２工程において、中間ワークＷ２’に第１軸孔２６ａを設けたが、中間ワークＷ２’を第３工程に使用して第４工程まで行った後、第５工程として第１軸孔を設ける加工を行っても良い。又、中間ワークＷ２’を第３工程に使用し、第１軸孔を設ける加工をした後、第４工程行っても良い。

本発明は、大径円筒部の径より小さい径の角部が形成されたスパークプラグ用主体金具の製造方法に利用可能である。

実施形態のスパークプラグ用主体金具の製造方法に係り、第１ワークの正面図及び底面図である。 実施形態のスパークプラグ用主体金具の製造方法に係り、第１工程における成形機の断面図及び第２ワークの平面図、底面図である。 実施形態のスパークプラグ用主体金具の製造方法に係り、第２工程における成形機の断面図及びワークの平面図、底面図である。 実施形態のスパークプラグ用主体金具の製造方法に係り、第２工程における成形機の断面図及び第３ワークの平面図、底面図である。 実施形態のスパークプラグ用主体金具の製造方法に係り、第３工程における成形機の断面図及び第４ワークの平面図、底面図である。 実施形態のスパークプラグ用主体金具の製造方法に係り、第４工程における成形機の断面図及び第５ワークの平面図、底面図である。 従来のスパークプラグ用主体金具の製造方法に係り、スパークプラグの一部断面の側面図である。 従来のスパークプラグ用主体金具の製造方法に係り、主体金具の一部断面の側面図である。 塑性加工における、加工前後のワークの断面図である。

符号の説明

Ｗ１…第１ワーク
Ｗ２…第２ワーク
Ｗ３…第３ワーク
Ｗ４…第４ワーク
Ｗ５…第５ワーク
６、１６…小径部
７、１７…大径部
２６、３６、４６…小径円筒部
２６ａ、３６ａ、４６ａ…第１軸孔
２７、３７、４７…大径円筒部
１７ａ、２７ａ、３７ａ、４７ａ…第２軸孔
３７ｂ、４７ｂ…薄肉円筒部
４７ｄ…角部
４７ｃ…フランジ部

Claims (5)

1. 円柱状の第１ワークを軸方向に押出し成形することにより、小径部と、該小径部と一体をなす大径部とからなる第２ワークを形成する第１工程と、
   該第２ワークを軸方向に押出し成形することにより、該大径部に軸孔を穿設して、円筒状の大径円筒部を有する第３ワークを形成する第２工程と、
   該第３ワークを軸方向に押出し成形することにより、該軸孔の径を維持しながら該大径円筒部の径を縮径させて、該大径円筒部に該大径円筒部よりも肉厚が薄くなる薄肉円筒部を有する第４ワークを形成する第３工程と、
   該第４ワークを軸方向に押出し成形することにより、該薄肉円筒部に軸に直角な断面の形状が多角形となる角部を有する第５ワークを形成する第４工程とを備えた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。
2. 前記第３工程における前記第３ワークの大径円筒部から前記第４ワークへの断面減少率は５０％未満であることを特徴とする請求項１記載のスパークプラグ用主体金具の製造方法。
3. 前記第４工程における前記第４ワークから前記第５ワークへの断面減少率は５０％未満であることを特徴とする請求項２記載のスパークプラグ用主体金具の製造方法。
4. 前記第３工程は、軸方向に押出し成形を複数回行うことにより、前記第３ワークから前記第４ワークを形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のスパークプラグ用主体金具の製造方法。
5. 前記第５ワークは、前記角部を除く前記大径円筒部がフランジ部を形成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のスパークプラグ用主体金具の製造方法。

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