JP2006185928A - スパークプラグ用電極の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶接作業を行うこと無く、低コストで電極先端に貴金属を付けることができる、耐消耗性に優れたスパークプラグ用電極の製造方法の提供。
【解決手段】平行型スパークプラグは、先端に径小部５０５を有するカップ５０６を製造するカップ成形工程（ａ、ｂ）と、カップ５０６内側から径小部５０５にめくら穴５０７を開ける穴開け工程（ｃ）と、カップ５０６内側からめくら穴５０７に貴金属合金５０８を挿入する貴金属挿入工程（ｃ）と、カップ５０６内に芯材５０９を嵌め込んで複合体５１０を製造する嵌合工程（ｄ、ｅ）と、複合体５１０を押し出し成形により伸長させ、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体を製造する押し出し成形工程とからなるスパークプラグ用電極の製造方法。
【選択図】図２
【解決手段】平行型スパークプラグは、先端に径小部５０５を有するカップ５０６を製造するカップ成形工程（ａ、ｂ）と、カップ５０６内側から径小部５０５にめくら穴５０７を開ける穴開け工程（ｃ）と、カップ５０６内側からめくら穴５０７に貴金属合金５０８を挿入する貴金属挿入工程（ｃ）と、カップ５０６内に芯材５０９を嵌め込んで複合体５１０を製造する嵌合工程（ｄ、ｅ）と、複合体５１０を押し出し成形により伸長させ、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体を製造する押し出し成形工程とからなるスパークプラグ用電極の製造方法。
【選択図】図２
Description
本発明は、内燃機関に装着するスパークプラグの、外側電極又は中心電極の製造方法に関する。
スパークプラグの電極の耐消耗性を向上させる為、従来より、以下の方法等によりスパークプラグの電極先端に貴金属（又は貴金属合金）を付ける技術が知られている。
耐熱金属製のカップを製造し、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込んで複合体を製造し、この複合体を押し出し成形により所望の形状に伸長させ、この押し出し成形体の先端に抵抗溶接又はレーザー溶接により貴金属を形成する。
特表平０５−５０２７５１号公報
耐熱金属製のカップを製造し、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込んで複合体を製造し、この複合体を押し出し成形により所望の形状に伸長させ、この押し出し成形体の先端に抵抗溶接又はレーザー溶接により貴金属を形成する。
しかし、上記従来の技術には、以下の課題がある。
大掛かりな設備が必要である。ピースタイムが遅い。稼働率が良くない。
押し出し成形体の先端には芯材が露出していないので、芯材に貴金属を当接できず、熱引きが悪い。
貴金属から放電するので高い放電電圧を印加する必要（鏡面作用による）がある。
大掛かりな設備が必要である。ピースタイムが遅い。稼働率が良くない。
押し出し成形体の先端には芯材が露出していないので、芯材に貴金属を当接できず、熱引きが悪い。
貴金属から放電するので高い放電電圧を印加する必要（鏡面作用による）がある。
本発明の第１の目的は、溶接作業を行うこと無く、低コストで電極先端に貴金属を付けることができる、耐消耗性に優れたスパークプラグ用電極の製造方法の提供にある。
本発明の第２の目的は、溶接作業を行うこと無く、低コストで電極先端に貴金属を付けることができるとともに、電極の耐消耗性に優れ、放電要求電圧の低下を図ったスパークプラグ用電極の製造方法の提供にある。
本発明の第３の目的は、溶接作業を行うこと無く、低コストで電極先端に貴金属を付けることができるとともに、貴金属の脱落が起きない、電極の耐消耗性に優れたスパークプラグ用電極の製造方法の提供にある。
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）スパークプラグ用電極の製造方法は、耐熱金属製のカップを製造するカップ成形工程と、カップ内底に径小のめくら穴を穿設する穴明け工程と、前記めくら穴に貴金属を配置する貴金属配置工程と、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込んで複合体を製造する嵌合工程と、前記複合体を押し出し成形により伸長させ、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体を製造する押し出し成形工程とからなる。
（１）スパークプラグ用電極の製造方法は、耐熱金属製のカップを製造するカップ成形工程と、カップ内底に径小のめくら穴を穿設する穴明け工程と、前記めくら穴に貴金属を配置する貴金属配置工程と、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込んで複合体を製造する嵌合工程と、前記複合体を押し出し成形により伸長させ、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体を製造する押し出し成形工程とからなる。
（２）スパークプラグ用電極の製造方法は、先端に径小部を有する耐熱金属製のカップを製造するカップ成形工程と、前記径小部に連通穴を明ける穴明け工程と、貴金属を前記連通穴に挿入する貴金属挿入工程と、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込んで複合体を製造する嵌合工程と、前記複合体を押し出し成形により伸長させ、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体を製造する押し出し成形工程とからなる。
（３）スパークプラグ用電極の製造方法は、先端に径小部を有する耐熱金属製のカップを製造するカップ成形工程と、カップ内側から前記径小部にめくら穴を明ける穴明け工程と、カップ内側から前記めくら穴に貴金属を挿入する貴金属挿入工程と、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込んで複合体を製造する嵌合工程と、前記複合体を押し出し成形により伸長させ、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体を製造する押し出し成形工程とからなる。
（４）スパークプラグ用電極の製造方法は、上記（１）乃至（３）の何れかの構成を有し、耐熱金属を最大０．２ｍｍ残すか、又は貴金属が露出する様に前記押し出し成形体の先端を切断する切断工程を加えた。
（５）スパークプラグ用電極の製造方法は、上記（１）乃至（４）の何れかの構成を有し、先端を切断した前記押し出し成形体の先端を、先端に行くほど径小になる様に成形する径小加工工程を加えた。
〔請求項１について〕
耐熱金属製のカップのカップ内底に径小のめくら穴を穿設し、該めくら穴に貴金属を配置し、このカップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込み、この複合体を押し出し成形により伸長させると、芯材先部に貴金属後部が接し、貴金属先部が押し出し成形体の先端面近傍に位置する押し出し成形体が製造される。
尚、押し出し成形体は、必要に応じ、先端を切断（貴金属が非露出又は露出）したり、後端に鍔部を形成したり、或いは、所定形状に曲げてスパークプラグの電極とする。
耐熱金属製のカップのカップ内底に径小のめくら穴を穿設し、該めくら穴に貴金属を配置し、このカップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込み、この複合体を押し出し成形により伸長させると、芯材先部に貴金属後部が接し、貴金属先部が押し出し成形体の先端面近傍に位置する押し出し成形体が製造される。
尚、押し出し成形体は、必要に応じ、先端を切断（貴金属が非露出又は露出）したり、後端に鍔部を形成したり、或いは、所定形状に曲げてスパークプラグの電極とする。
溶接工程が不要となるのでコストダウンが図れる。
貴金属後部が芯材先部に接しているので熱引きが良く、耐消耗性に優れる。
貴金属以外からの放電により放電要求電圧を低げることができる。
押し出し成形体内に貴金属が保持されているので使用中の脱落が防止できる。
貴金属後部が芯材先部に接しているので熱引きが良く、耐消耗性に優れる。
貴金属以外からの放電により放電要求電圧を低げることができる。
押し出し成形体内に貴金属が保持されているので使用中の脱落が防止できる。
〔請求項２について〕
カップの径小部に連通穴を開け、貴金属を連通穴に挿入し、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込み、この複合体を押し出し成形により伸長させると、芯材先部に貴金属後部が接し、貴金属先部が押し出し成形体の先端面近傍に位置する（又は先端面に位置する）押し出し成形体が製造される。
尚、押し出し成形体は、必要に応じ、後端に鍔部を形成したり、或いは、所定形状に曲げてスパークプラグの電極とする。また、貴金属の長さは連通穴と同一長、又は連通穴より突出する長さでも良い。
カップの径小部に連通穴を開け、貴金属を連通穴に挿入し、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込み、この複合体を押し出し成形により伸長させると、芯材先部に貴金属後部が接し、貴金属先部が押し出し成形体の先端面近傍に位置する（又は先端面に位置する）押し出し成形体が製造される。
尚、押し出し成形体は、必要に応じ、後端に鍔部を形成したり、或いは、所定形状に曲げてスパークプラグの電極とする。また、貴金属の長さは連通穴と同一長、又は連通穴より突出する長さでも良い。
溶接工程が不要となるのでコストダウンが図れる。
貴金属後部が芯材先部に接しているので熱引きが良く、耐消耗性に優れる。
貴金属以外からの放電により放電要求電圧を低げることができる。貴金属は、押し出し成形体（芯材）内に保持されているので使用中の脱落が防止できる。
貴金属は、連通穴より先端が突出する場合には、更に消炎作用を低減でき、着火性を向上させることができる。
貴金属後部が芯材先部に接しているので熱引きが良く、耐消耗性に優れる。
貴金属以外からの放電により放電要求電圧を低げることができる。貴金属は、押し出し成形体（芯材）内に保持されているので使用中の脱落が防止できる。
貴金属は、連通穴より先端が突出する場合には、更に消炎作用を低減でき、着火性を向上させることができる。
〔請求項３について〕
カップ内側からカップの径小部にめくら穴を開け、カップ内側からめくら穴に貴金属を挿入し、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込み、この複合体を押し出し成形により伸長させると、芯材先部に貴金属後部が接し、貴金属先部が押し出し成形体の先端面近傍に位置する押し出し成形体が製造される。
尚、押し出し成形体は、必要に応じ、先端を切断（貴金属が非露出又は露出）したり、後端に鍔部を形成したり、或いは、所定形状に曲げてスパークプラグの電極とする。
カップ内側からカップの径小部にめくら穴を開け、カップ内側からめくら穴に貴金属を挿入し、カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込み、この複合体を押し出し成形により伸長させると、芯材先部に貴金属後部が接し、貴金属先部が押し出し成形体の先端面近傍に位置する押し出し成形体が製造される。
尚、押し出し成形体は、必要に応じ、先端を切断（貴金属が非露出又は露出）したり、後端に鍔部を形成したり、或いは、所定形状に曲げてスパークプラグの電極とする。
溶接工程が不要となるのでコストダウンが図れる。
貴金属後部が芯材先部に接しているので熱引きが良く、耐消耗性に優れる。
貴金属以外からの放電により放電要求電圧を低げることができる。
押し出し成形体内に貴金属が保持されているので使用中の脱落が防止できる。
貴金属後部が芯材先部に接しているので熱引きが良く、耐消耗性に優れる。
貴金属以外からの放電により放電要求電圧を低げることができる。
押し出し成形体内に貴金属が保持されているので使用中の脱落が防止できる。
〔請求項４について〕
耐熱金属を残す場合は、押し出し成形体の先端面と貴金属前部との距離が０．２ｍｍ以下になる様に押し出し成形体の先端を切断する。０．２ｍｍを越えて残すと、電極の先端（先端面）の消耗が進行して貴金属が露出する前に限界ギャップになる為である。
切断工程（耐熱金属を最大０．２ｍｍ残すか、又は貴金属が露出する様に押し出し成形体の先端を切断する）により、貴金属先部が適切に位置決めされるので、貴金属により電極の耐消耗性を向上させることができる。
耐熱金属を残す場合は、押し出し成形体の先端面と貴金属前部との距離が０．２ｍｍ以下になる様に押し出し成形体の先端を切断する。０．２ｍｍを越えて残すと、電極の先端（先端面）の消耗が進行して貴金属が露出する前に限界ギャップになる為である。
切断工程（耐熱金属を最大０．２ｍｍ残すか、又は貴金属が露出する様に押し出し成形体の先端を切断する）により、貴金属先部が適切に位置決めされるので、貴金属により電極の耐消耗性を向上させることができる。
〔請求項５について〕
先端を切断した押し出し成形体の先端を、先端に行くほど径小になる様に成形する。
これにより、大部分の火花放電が電極先端面の中央で行われ、貴金属による耐消耗性の向上効果を有効に活用できる。又、電極の消炎作用を低減して着火性を向上させることができる。
先端を切断した押し出し成形体の先端を、先端に行くほど径小になる様に成形する。
これにより、大部分の火花放電が電極先端面の中央で行われ、貴金属による耐消耗性の向上効果を有効に活用できる。又、電極の消炎作用を低減して着火性を向上させることができる。
発明を実施するための最良の形態を以下に述べる。
本発明の実施例１（請求項３、４、５に対応）を図１〜図３に基づいて説明する。
平行型スパークプラグＡは、筒状の主体金具１と、主体金具１内に嵌め込まれて固定される軸孔２１付の絶縁碍子２と、軸孔２１内に固定される中心電極３と、金具先端面１１に突設される外側電極４とを備える。
平行型スパークプラグＡは、筒状の主体金具１と、主体金具１内に嵌め込まれて固定される軸孔２１付の絶縁碍子２と、軸孔２１内に固定される中心電極３と、金具先端面１１に突設される外側電極４とを備える。
主体金具１は、低炭素鋼で製造され、外側電極４を金具先端面１１に溶接している。又、主体金具１の先端外周にはネジ１２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。
絶縁碍子２は、アルミナを主体とするセラミックで製造され、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、金具先端面１１から碍子先端部２２が突出する様に主体金具１内に固定される。
中心電極３は、ニッケル合金材３０（本実施例では例えばインコネル６００）の内部に、良熱伝導性の銅３２と、該銅３２の先端３２１に接する貴金属合金３３とを封入したものである。
中心電極３は、先端３１が、碍子先端面２０から数ｍｍ突き出る様に軸孔２１内に固定されている。
中心電極３は、先端３１が、碍子先端面２０から数ｍｍ突き出る様に軸孔２１内に固定されている。
外側電極４は、軸方向断面が略Ｌ字状を呈し、断面が矩形のニッケル合金材４０（本実施例では例えばインコネル６００）により形成されている。
この外側電極４の先端内面４１は、中心電極３の貴金属合金３３の先端面３３１と平行に対向位置し、気中放電が行われる。
この外側電極４の先端内面４１は、中心電極３の貴金属合金３３の先端面３３１と平行に対向位置し、気中放電が行われる。
中心電極３は、以下の製造工程を経て製造される（図２、図３参照）。
（１）カップ成形工程
円柱状のニッケル合金材を、ダイスＤ１、パンチＰ０、Ｐ１からなる鍛造装置により冷間鍛造し、上面に浅い窪み５０１、下面外周に丸み５０２を有する中間体５０３を製造する｛図２の（ａ）参照｝。
更に、ダイスＤ２、パンチＰ２、及び押し出しピンｐからなる鍛造装置により冷間鍛造する。これにより、深い凹部５０４と、中実の径小部５０５（直径１．０ｍｍ〜直径１．５ｍｍ）を有するカップ５０６が成形される｛図２の（ｂ）参照｝。
（１）カップ成形工程
円柱状のニッケル合金材を、ダイスＤ１、パンチＰ０、Ｐ１からなる鍛造装置により冷間鍛造し、上面に浅い窪み５０１、下面外周に丸み５０２を有する中間体５０３を製造する｛図２の（ａ）参照｝。
更に、ダイスＤ２、パンチＰ２、及び押し出しピンｐからなる鍛造装置により冷間鍛造する。これにより、深い凹部５０４と、中実の径小部５０５（直径１．０ｍｍ〜直径１．５ｍｍ）を有するカップ５０６が成形される｛図２の（ｂ）参照｝。
（２）穴開け工程
カップ内側からドリルで径小部５０５にめくら穴５０７を開ける｛図２の（ｃ）参照｝。
（３）貴金属挿入工程
カップ内側からめくら穴５０７と同容積の貴金属合金（円柱状）５０８をめくら穴５０７に挿入する｛図２の（ｃ）、（ｄ）参照｝。
カップ内側からドリルで径小部５０５にめくら穴５０７を開ける｛図２の（ｃ）参照｝。
（３）貴金属挿入工程
カップ内側からめくら穴５０７と同容積の貴金属合金（円柱状）５０８をめくら穴５０７に挿入する｛図２の（ｃ）、（ｄ）参照｝。
（４）嵌合工程
略砲弾形の芯材５０９をカップ５０６内に嵌め込み、ダイスＤ３、プランジャーＰ３、及び押し出しピンｐからなる嵌合装置のダイスＤ３内にこれを装着し、芯材５０９をプランジャーＰ３によりカップ５０６内に圧入して複合体５１０を製造する｛図２の（ｄ）、（ｅ）参照｝。
略砲弾形の芯材５０９をカップ５０６内に嵌め込み、ダイスＤ３、プランジャーＰ３、及び押し出しピンｐからなる嵌合装置のダイスＤ３内にこれを装着し、芯材５０９をプランジャーＰ３によりカップ５０６内に圧入して複合体５１０を製造する｛図２の（ｄ）、（ｅ）参照｝。
（５）押し出し成形工程
この複合体５１０を、小径穴を有するダイスＤ４とパンチＰ４とを用いて押し出し成形し、径小化と伸長とを行う｛図３の（ｆ）参照｝。
尚、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体５１１は、後端の未成形部５１２をカットする｛図３の（ｇ）参照｝。
この複合体５１０を、小径穴を有するダイスＤ４とパンチＰ４とを用いて押し出し成形し、径小化と伸長とを行う｛図３の（ｆ）参照｝。
尚、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体５１１は、後端の未成形部５１２をカットする｛図３の（ｇ）参照｝。
（６）切断工程
貴金属合金５０８の先端が露出する様に押し出し成形体５１１の先端を切断するとともに、後端を絶縁碍子２の軸孔２１内の段部に係止する鍔部５１３を形成する｛図３の（ｈ）参照｝。
（７）テーパ切断工程
先端を切断した押し出し成形体５１１の先端角部をテーパ状に切断する｛図３の（ｉ）参照｝。
そして、この押し出し成形体５１１を絶縁碍子２の軸孔２１内に先端３１が突出する様に配し、公知のガラスシール材により加熱封着して中心電極３となる。
貴金属合金５０８の先端が露出する様に押し出し成形体５１１の先端を切断するとともに、後端を絶縁碍子２の軸孔２１内の段部に係止する鍔部５１３を形成する｛図３の（ｈ）参照｝。
（７）テーパ切断工程
先端を切断した押し出し成形体５１１の先端角部をテーパ状に切断する｛図３の（ｉ）参照｝。
そして、この押し出し成形体５１１を絶縁碍子２の軸孔２１内に先端３１が突出する様に配し、公知のガラスシール材により加熱封着して中心電極３となる。
つぎに、本実施例の利点を述べる。
〔ア〕平行型スパークプラグＡは、上記（１）〜（７）の工程により中心電極３の先端に貴金属合金３３を付けている。この為、溶接作業（抵抗溶接やレーザー溶接）が不要となるので、従来のスパークプラグに比べて製造コストを低減できる。
〔ア〕平行型スパークプラグＡは、上記（１）〜（７）の工程により中心電極３の先端に貴金属合金３３を付けている。この為、溶接作業（抵抗溶接やレーザー溶接）が不要となるので、従来のスパークプラグに比べて製造コストを低減できる。
〔イ〕貴金属合金３３の後端面３３２が銅３２の先端面３２１に接しているので中心電極３の熱引きが良好である。この為、平行型スパークプラグＡは、従来の貴金属を配設したスパークプラグに比べて中心電極３の耐消耗性に優れる。
〔ウ〕先端面３３１を除き、平行型スパークプラグＡは、ニッケル合金材３０内部に貴金属合金３３を保持しているので使用中の貴金属合金３３の脱落が防止できる。
〔エ〕貴金属合金５０８の先端が露出する様に先端を切断した押し出し成形体５１１の先端角部をテーパ状に切断している。この為、大部分の火花放電が貴金属合金３３の先端面３３１で行われるので、貴金属合金３３による耐火花消耗性の向上効果を有効に活用できる。
つぎに、本発明の実施例２（請求項３、４、５に対応）を、図４及び図５に基づいて説明する。
平行型スパークプラグＢは、以下の構成以外は、平行型スパークプラグＡに同様である。
平行型スパークプラグＢは、以下の構成以外は、平行型スパークプラグＡに同様である。
中心電極３は、ニッケル合金材３０（本実施例では例えばインコネル６００）の内部に、良熱伝導性の銅３２と貴金属合金３３とを封入している。尚、本実施例では、貴金属合金３３の先端面３３１と、先端面３１１との距離ｔは０．１５ｍｍに設定されている。
又、中心電極３の先端はテーパ状に加工され、先端面３１１と、外側電極４の先端内面４１とが対向位置する。
そして、使用初期においては、中心電極３の先端面３１１と、外側電極４の先端内面４１との間で気中放電が行われる。又、或る程度使用すると、貴金属合金３３の先端面３３１と、外側電極４の先端内面４１との間で気中放電が行われる様になる。
そして、使用初期においては、中心電極３の先端面３１１と、外側電極４の先端内面４１との間で気中放電が行われる。又、或る程度使用すると、貴金属合金３３の先端面３３１と、外側電極４の先端内面４１との間で気中放電が行われる様になる。
中心電極３は、以下の製造工程を経て製造される（図２、図３参照）。尚、（１）〜（５）までは、実施例１と同様である。
（１）カップ成形工程
（２）穴開け工程
（３）貴金属挿入工程
（４）嵌合工程
（５）押し出し成形工程
（１）カップ成形工程
（２）穴開け工程
（３）貴金属挿入工程
（４）嵌合工程
（５）押し出し成形工程
（６）切断工程
貴金属合金３３の先端面３３１と、ニッケル合金３０の先端面３１１との距離ｔが０．１５ｍｍになる様に押し出し成形体５１１の先端を切断する｛図５の（ｈ’）参照｝。
（７）テーパ切断工程
先端を切断した押し出し成形体５１１の先端角部をテーパ状に切断する｛図５の（ｉ’) 参照｝。
そして、この先端を切断した押し出し成形体５１１を絶縁碍子２の軸孔２１内に、先端３１が突出する様に配し、公知のガラスシール材により加熱封着して中心電極３となる。
貴金属合金３３の先端面３３１と、ニッケル合金３０の先端面３１１との距離ｔが０．１５ｍｍになる様に押し出し成形体５１１の先端を切断する｛図５の（ｈ’）参照｝。
（７）テーパ切断工程
先端を切断した押し出し成形体５１１の先端角部をテーパ状に切断する｛図５の（ｉ’) 参照｝。
そして、この先端を切断した押し出し成形体５１１を絶縁碍子２の軸孔２１内に、先端３１が突出する様に配し、公知のガラスシール材により加熱封着して中心電極３となる。
本実施例の平行型スパークプラグＢは、上記〔ア〕、〔イ〕、〔ウ〕に準じた効果以外に、つぎの利点を有する。
〔オ〕貴金属合金３３の先端面３３１と、先端面３１１との距離ｔは０．１５ｍｍに設定されている。そして、使用初期において、火花放電が、中心電極３の先端面３１１と、外側電極４の先端内面４１との間で１．１ｍｍギャップの気中放電が行われる。
先端面３１１がニッケル合金であるので、従来の、貴金属を配設したスパークプラグに比べ、使用初期の放電電圧を下げることができる。尚、距離ｔの厚みは、要求電圧との関係から０．２ｍｍ以下が望ましい。
〔オ〕貴金属合金３３の先端面３３１と、先端面３１１との距離ｔは０．１５ｍｍに設定されている。そして、使用初期において、火花放電が、中心電極３の先端面３１１と、外側電極４の先端内面４１との間で１．１ｍｍギャップの気中放電が行われる。
先端面３１１がニッケル合金であるので、従来の、貴金属を配設したスパークプラグに比べ、使用初期の放電電圧を下げることができる。尚、距離ｔの厚みは、要求電圧との関係から０．２ｍｍ以下が望ましい。
本発明の実施例３（請求項１、４、５に対応）を図６〜図８に基づいて説明する。
本実施例の平行型スパークプラグＣは、以下の構成以外は、平行型スパークプラグＡに同様である。
平行型スパークプラグＣの中心電極３は、図６に示す様に、ニッケル合金材３０（本実施例では例えばインコネル６００）の内部に、良熱伝導性の銅３２と貴金属合金３３（先端に行くに従って径小になる）とを封入している。
本実施例の平行型スパークプラグＣは、以下の構成以外は、平行型スパークプラグＡに同様である。
平行型スパークプラグＣの中心電極３は、図６に示す様に、ニッケル合金材３０（本実施例では例えばインコネル６００）の内部に、良熱伝導性の銅３２と貴金属合金３３（先端に行くに従って径小になる）とを封入している。
この中心電極３の先端はテーパ状に加工され、貴金属合金３３の先端面３３１と、外側電極４の先端内面４１とが対向位置する。
尚、貴金属合金３３の先端面３３１と、外側電極４の先端内面４１との間で気中放電が行われる。
尚、貴金属合金３３の先端面３３１と、外側電極４の先端内面４１との間で気中放電が行われる。
中心電極３は、以下の製造工程を経て製造される（図７、図８参照）。
（１）カップ成形工程
円柱状のニッケル合金材を、ダイスＤ１、パンチＰ０、Ｐ１からなる鍛造装置により冷間鍛造し、上面に浅い窪み５０１、下面外周に丸み５０２を有する中間体５０３を製造する｛図７の（ａ) 参照｝。
更に、ダイスＤ２、パンチＰ２からなる鍛造装置により冷間鍛造する。これにより、深い凹部５０４及び先端に径小の有底穴５０７を有するカップ５２０が成形される｛図７の( ｂ）参照｝。
（１）カップ成形工程
円柱状のニッケル合金材を、ダイスＤ１、パンチＰ０、Ｐ１からなる鍛造装置により冷間鍛造し、上面に浅い窪み５０１、下面外周に丸み５０２を有する中間体５０３を製造する｛図７の（ａ) 参照｝。
更に、ダイスＤ２、パンチＰ２からなる鍛造装置により冷間鍛造する。これにより、深い凹部５０４及び先端に径小の有底穴５０７を有するカップ５２０が成形される｛図７の( ｂ）参照｝。
（２）貴金属配置工程
カップ５２０の有底穴５０７に貴金属合金（円柱状或いは円柱楔状）５２１を配置する｛図７の（ｃ）参照｝。
（３）嵌合工程
略砲弾形の芯材５０９をカップ５２０内に嵌め込み、ダイスＤ３１、パンチＰ３１、及び押し出しピンｐからなる嵌合装置のダイスＤ３１内にこれを装着し、芯材５０９をパンチＰ３１によりパンチして複合体５２２を製造する｛図７の（ｃ）、（ｄ）参照｝。
カップ５２０の有底穴５０７に貴金属合金（円柱状或いは円柱楔状）５２１を配置する｛図７の（ｃ）参照｝。
（３）嵌合工程
略砲弾形の芯材５０９をカップ５２０内に嵌め込み、ダイスＤ３１、パンチＰ３１、及び押し出しピンｐからなる嵌合装置のダイスＤ３１内にこれを装着し、芯材５０９をパンチＰ３１によりパンチして複合体５２２を製造する｛図７の（ｃ）、（ｄ）参照｝。
（４）押し出し成形工程
この複合体５２２を、小径穴を有するダイスＤ４と、パンチＰ４とを用いて押し出し成形し、径小化と伸長とを行う｛図８の（ｅ）参照｝。
尚、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体５２３は、後端の未成形部５１２をカットするとともに、先端側に絶縁碍子２の軸孔２１とのサーモポケット２３を作るため径小部５２４を形成する｛図８の（ｆ）参照｝。
この複合体５２２を、小径穴を有するダイスＤ４と、パンチＰ４とを用いて押し出し成形し、径小化と伸長とを行う｛図８の（ｅ）参照｝。
尚、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体５２３は、後端の未成形部５１２をカットするとともに、先端側に絶縁碍子２の軸孔２１とのサーモポケット２３を作るため径小部５２４を形成する｛図８の（ｆ）参照｝。
（５）切断工程
貴金属合金５２１の先端が露出する様に押し出し成形体５２３の先端を切断する｛図８の（ｇ）参照｝。
貴金属合金５２１の先端が露出する様に押し出し成形体５２３の先端を切断する｛図８の（ｇ）参照｝。
（６）テーパ切断工程
先端を切断した押し出し成形体５２３の先端角部をテーパ状に切断する｛図８の（ｈ）参照｝。
そして、この先端を切断した押し出し成形体５２３を絶縁碍子２の軸孔２１内に固着して中心電極３となる。
先端を切断した押し出し成形体５２３の先端角部をテーパ状に切断する｛図８の（ｈ）参照｝。
そして、この先端を切断した押し出し成形体５２３を絶縁碍子２の軸孔２１内に固着して中心電極３となる。
本実施例の平行型スパークプラグＣは、上記〔ア〕、〔イ〕、〔ウ〕、〔エ〕に準じた効果以外に、つぎの利点を有する。
〔カ〕カップ内底の有底穴５０７に貴金属合金５２１を配置し｛図７の（ｃ）｝、押し出し成形体５２３を製造する構成である｛図８の（ｅ）｝。
この為、カップ５２０の先端に中空の径小部５０５を設ける必要が無いので更なる製造コストの低減が図れる。
〔カ〕カップ内底の有底穴５０７に貴金属合金５２１を配置し｛図７の（ｃ）｝、押し出し成形体５２３を製造する構成である｛図８の（ｅ）｝。
この為、カップ５２０の先端に中空の径小部５０５を設ける必要が無いので更なる製造コストの低減が図れる。
本発明の実施例４（請求項２、４に対応）を図９〜図１１に基づいて説明する。
二極スパークプラグＤの外側電極４、４として使用するものであり、外側電極４、４は、図９に示す様に軸方向断面が略Ｌ字状を呈し、ニッケル合金材４０（本実施例では例えばインコネル６００）の内部に、良熱伝導性の銅４１と貴金属合金４２とを封入している。
二極スパークプラグＤの外側電極４、４として使用するものであり、外側電極４、４は、図９に示す様に軸方向断面が略Ｌ字状を呈し、ニッケル合金材４０（本実施例では例えばインコネル６００）の内部に、良熱伝導性の銅４１と貴金属合金４２とを封入している。
本実施例の二極スパークプラグＤは、以下の構成以外は、二極スパークプラグＡに同様である。
外側電極４の先端は平坦であり、貴金属合金４２の先端面４２１を含む先端面４００と、中心電極３の先端３１の外周面３１２とが対向位置する。
尚、外側電極４の先端面４００と、中心電極３の外周面３１２との間で気中放電が行われる。
外側電極４の先端は平坦であり、貴金属合金４２の先端面４２１を含む先端面４００と、中心電極３の先端３１の外周面３１２とが対向位置する。
尚、外側電極４の先端面４００と、中心電極３の外周面３１２との間で気中放電が行われる。
外側電極４は、以下の製造工程を経て製造される（図１０、図１１参照）。
（１）カップ成形工程
円柱状のニッケル合金材を、ダイスＤ１、パンチＰ０、Ｐ１からなる鍛造装置により冷間鍛造し、上面に浅い窪み５０１、下面外周に丸み５０２を有する中間体５０３を製造する｛図１０の（ａ）参照｝。
更に、ダイスＤ２、パンチＰ２、及び押し出しピンｐからなる鍛造装置により冷間鍛造する。これにより、深い凹部５０４と、中実の径小部５０５（直径１．０ｍｍ〜直径１．５ｍｍ）を有するカップ５０６が成形される｛図１０の（ｂ）参照｝。
（１）カップ成形工程
円柱状のニッケル合金材を、ダイスＤ１、パンチＰ０、Ｐ１からなる鍛造装置により冷間鍛造し、上面に浅い窪み５０１、下面外周に丸み５０２を有する中間体５０３を製造する｛図１０の（ａ）参照｝。
更に、ダイスＤ２、パンチＰ２、及び押し出しピンｐからなる鍛造装置により冷間鍛造する。これにより、深い凹部５０４と、中実の径小部５０５（直径１．０ｍｍ〜直径１．５ｍｍ）を有するカップ５０６が成形される｛図１０の（ｂ）参照｝。
（２）穴開け工程
ドリルで径小部５０５に連通穴５３１を開ける｛図１０の（ｃ）参照｝。
（３）貴金属挿入工程
連通穴５３１と同容積、同一寸法の貴金属合金（円柱状）５０８を連通穴５３１に挿入する｛図１０の（ｄ）参照｝。
ドリルで径小部５０５に連通穴５３１を開ける｛図１０の（ｃ）参照｝。
（３）貴金属挿入工程
連通穴５３１と同容積、同一寸法の貴金属合金（円柱状）５０８を連通穴５３１に挿入する｛図１０の（ｄ）参照｝。
（４）嵌合工程
略砲弾形の芯材５０９をカップ５０６内に嵌め込み、ダイスＤ３、プランジャーＰ３、及び押し出しピンｐからなる嵌合装置のダイスＤ３内にこれを装着し、芯材５０９をプランジャーＰ３によりカップ５０６内に圧入して複合体５１０を製造する｛図１０の（ｄ）、（ｅ）参照｝。
略砲弾形の芯材５０９をカップ５０６内に嵌め込み、ダイスＤ３、プランジャーＰ３、及び押し出しピンｐからなる嵌合装置のダイスＤ３内にこれを装着し、芯材５０９をプランジャーＰ３によりカップ５０６内に圧入して複合体５１０を製造する｛図１０の（ｄ）、（ｅ）参照｝。
（５）押し出し成形工程
この複合体５１０を、小径穴（矩形状又は円柱形状）を有するダイスＤ４と、パンチＰ４とを用いて押し出し成形し、径小化と伸長とを行う｛図１１の（ｆ）参照｝。
尚、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体５１１は、後端の未成形部５１２をカットする｛図１１の（ｇ）参照｝。
そして、この押し出し成形体５１１を金具先端面１１に溶接し、Ｌ字状に折り曲げて中心電極３の外周面３１２と対向して、複数のスパークギャップを形成する外側電極４、４となる。
尚、中心電極３は、ニッケル合金内部に、銅や銅合金等を封入した公知の複合電極で形成され、必要に応じて外周面３１２に貴金属合金を被覆する。
この複合体５１０を、小径穴（矩形状又は円柱形状）を有するダイスＤ４と、パンチＰ４とを用いて押し出し成形し、径小化と伸長とを行う｛図１１の（ｆ）参照｝。
尚、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体５１１は、後端の未成形部５１２をカットする｛図１１の（ｇ）参照｝。
そして、この押し出し成形体５１１を金具先端面１１に溶接し、Ｌ字状に折り曲げて中心電極３の外周面３１２と対向して、複数のスパークギャップを形成する外側電極４、４となる。
尚、中心電極３は、ニッケル合金内部に、銅や銅合金等を封入した公知の複合電極で形成され、必要に応じて外周面３１２に貴金属合金を被覆する。
本実施例の二極スパークプラグＤは、上記〔ア〕、〔イ〕、〔ウ〕に準じた効果以外に、つぎの利点を有する。
〔キ〕ドリルで径小部５０５に連通穴５３１を開け、連通穴５３１と同容積、同一寸法の貴金属合金（円柱状）５０８を連通穴５３１に挿入する構成である。
この為、貴金属合金５０８の先端が露出する様に押し出し成形体５１１の先端を切断する工程を省くことができ、更なる製造コストの低減が図れる。
〔キ〕ドリルで径小部５０５に連通穴５３１を開け、連通穴５３１と同容積、同一寸法の貴金属合金（円柱状）５０８を連通穴５３１に挿入する構成である。
この為、貴金属合金５０８の先端が露出する様に押し出し成形体５１１の先端を切断する工程を省くことができ、更なる製造コストの低減が図れる。
〔ク〕更に、押し出し成形体５１１の先端角部をテーパ状に切断する工程も省いているので製造コストの低減が図れる。
本発明の実施例４では、貴金属合金５０８の長さは連通穴５３１と同一長さのものを使用したが、連通穴５３１より長く先端より突出するものも用いることができる。このように貴金属合金５０８が連通穴５３１より突出するものを、外側電極４、４、或いは中心電極３に用いることにより、電極の消炎作用をより低減して着火性を向上し、電極消耗を防止して耐久性を向上させることができる。
本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
ａ．連通穴や、めくら穴の形状、これら穴に入れる貴金属の形状は任意である。
ｂ．貴金属は、Ｐｔ- Ｉｒ合金、Ｐｔ- Ｉｒ- Ｎｉ合金、Ｐｔ- Ｎｉ合金、Ａｕ−Ｐｄ合金、Ｉｒ、Ｉｒ- Ｙ2 Ｏ3 合金等であっても良い。
ｃ．実施例１〜実施例３に示すスパークプラグ用電極の製造方法を中心電極の外周面と対向する外側電極に適用しても良い。
ｄ．外側電極の極数は、三極以上であっても良い。
ａ．連通穴や、めくら穴の形状、これら穴に入れる貴金属の形状は任意である。
ｂ．貴金属は、Ｐｔ- Ｉｒ合金、Ｐｔ- Ｉｒ- Ｎｉ合金、Ｐｔ- Ｎｉ合金、Ａｕ−Ｐｄ合金、Ｉｒ、Ｉｒ- Ｙ2 Ｏ3 合金等であっても良い。
ｃ．実施例１〜実施例３に示すスパークプラグ用電極の製造方法を中心電極の外周面と対向する外側電極に適用しても良い。
ｄ．外側電極の極数は、三極以上であっても良い。
４ 外側電極（スパークプラグ用電極）
３３１ 先端面（芯材先部）
３３２ 後端面（芯材後部）
５０５ 径小部
５０６、５２０ カップ
５０７ めくら穴
５０８、５２１ 貴金属合金（貴金属）
５０９ 芯材
５１０ 複合体
５１１、５２３ 押し出し成形体
５３１ 連通穴
３３１ 先端面（芯材先部）
３３２ 後端面（芯材後部）
５０５ 径小部
５０６、５２０ カップ
５０７ めくら穴
５０８、５２１ 貴金属合金（貴金属）
５０９ 芯材
５１０ 複合体
５１１、５２３ 押し出し成形体
５３１ 連通穴
Claims (5)
- 耐熱金属製のカップを製造するカップ成形工程と、
カップ内底に径小のめくら穴を穿設する穴明け工程と、
前記めくら穴に貴金属を配置する貴金属配置工程と、
カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込んで複合体を製造する嵌合工程と、
前記複合体を押し出し成形により伸長させ、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体を製造する押し出し成形工程とからなるスパークプラグ用電極の製造方法。 - 先端に径小部を有する耐熱金属製のカップを製造するカップ成形工程と、
前記径小部に連通穴を明ける穴明け工程と、
貴金属を前記連通穴に挿入する貴金属挿入工程と、
カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込んで複合体を製造する嵌合工程と、
前記複合体を押し出し成形により伸長させ、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体を製造する押し出し成形工程とからなるスパークプラグ用電極の製造方法。 - 先端に径小部を有する耐熱金属製のカップを製造するカップ成形工程と、
カップ内側から前記径小部にめくら穴を明ける穴明け工程と、
カップ内側から前記めくら穴に貴金属を挿入する貴金属挿入工程と、
カップ内に良熱伝導金属製の芯材を嵌め込んで複合体を製造する嵌合工程と、
前記複合体を押し出し成形により伸長させ、芯材先部に貴金属後部が接する押し出し成形体を製造する押し出し成形工程とからなるスパークプラグ用電極の製造方法。 - 耐熱金属を最大０．２ｍｍ残すか、又は貴金属が露出する様に前記押し出し成形体の先端を切断する切断工程を加えた請求項１乃至請求項３の何れかに記載のスパークプラグ用電極の製造方法。
- 先端を切断した前記押し出し成形体の先端を、先端に行くほど径小になる様に成形する径小加工工程を加えた請求項４記載のスパークプラグ用電極の製造方法。
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|---|---|---|---|---|
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| US12100937B2 (en) | 2022-07-27 | 2024-09-24 | Federal-Mogul Ignition Gmbh | Method of manufacturing spark plug electrode with electrode tip directly thermally coupled to heat dissipating core |
-
2006
- 2006-03-13 JP JP2006068180A patent/JP2006185928A/ja active Pending
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