JP2009187721A - Method of manufacturing spark plug, and spark plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に組み付けられて混合気への点火を行うためのスパークプラグの製造方法及びスパークプラグに関するものである。 The present invention relates to a spark plug manufacturing method and a spark plug that are assembled in an internal combustion engine to ignite an air-fuel mixture.
従来、内燃機関には点火のためのスパークプラグが用いられている。このスパークプラグでは、一般的には、中心電極が挿設された絶縁碍子を保持する主体金具の燃焼室側の先端面に接地電極の一端部が接合され、その他端部側が中心電極の先端部に向けて屈曲されている。その接地電極の他端部には、針状の電極チップが溶接されている。この電極チップと中心電極の先端部との間には火花放電間隙が形成されている。これにより、火花放電は火花放電間隙で積極的に行われるので着火性が向上する。さらに、火炎核の成長過程の初期段階において、火炎核が接地電極に接触して熱が奪われること等が抑制される。 Conventionally, spark plugs for ignition are used in internal combustion engines. In this spark plug, generally, one end of the ground electrode is joined to the front end surface on the combustion chamber side of the metal shell holding the insulator in which the center electrode is inserted, and the other end side is the front end of the center electrode. It is bent toward. A needle-like electrode tip is welded to the other end of the ground electrode. A spark discharge gap is formed between the electrode tip and the tip of the center electrode. Thereby, since spark discharge is actively performed in the spark discharge gap, the ignitability is improved. Further, in the initial stage of the growth process of the flame kernel, it is possible to prevent the flame kernel from contacting the ground electrode and taking heat away.
この種のスパークプラグの製造方法として、例えば、棒状の接地電極に接地電極側チップ(電極チップ)を溶接し、曲げ加工を行ってから主体金具に接合するスパークプラグの製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。この方法によれば、接地電極の電極チップと中心電極との間に軸ずれを生じないので、正確な火花放電ギャップを形成することができる。
ところが、近年はエンジン周りの設計を自由化するためにプラグの細径化が要求されている。プラグを細径化すると、接地電極の曲げ部とチップ溶接部との距離が近くなるため、チップ溶接部にかかる曲げの応力が必然的に大きくなる。従って、自動車に取り付けられて高温下で振動すると、そのチップ溶接部が割れて電極チップが脱落するおそれがあった。このおそれを解決するために、例えば、曲げの度合いをきつくすることによって、曲げ部とチップ溶接部との距離を離す方法が考えられる。しかし、曲げ部にかかる応力はさらに大きくなるので、曲げ部が破損するおそれがあった。 However, in recent years, it has been required to reduce the diameter of the plug in order to free the design around the engine. When the diameter of the plug is reduced, the distance between the bent portion of the ground electrode and the tip welded portion is reduced, so that the bending stress applied to the tip welded portion inevitably increases. Therefore, when it is attached to an automobile and vibrates at a high temperature, there is a possibility that the tip weld portion is cracked and the electrode tip falls off. In order to solve this fear, for example, a method of separating the distance between the bent portion and the tip welded portion by tightening the degree of bending can be considered. However, since the stress applied to the bent portion is further increased, the bent portion may be damaged.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、接地電極と電極チップとの溶接部分にかかる曲げの応力を軽減できるスパークプラグの製造方法及びスパークプラグを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a spark plug manufacturing method and a spark plug that can reduce bending stress applied to a welded portion between a ground electrode and an electrode tip. To do.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明のスパークプラグの製造方法は、中心電極と、軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、当該軸孔の内部で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子の径方向周囲を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、一端部が前記主体金具の先端面に接合され、他端部を前記中心電極の先端部に向けて屈曲させた接地電極と、当該接地電極の前記他端部に接合され、前記中心電極の前記先端部との間で火花放電間隙を形成する突起状の第1電極チップとを備えるスパークプラグの製造方法において、前記接地電極の屈曲を行う電極屈曲工程と、当該電極屈曲工程後に、前記接地電極の前記他端部に前記第1電極チップを接合するチップ接合工程とを有する。 In order to achieve the above object, a spark plug manufacturing method according to a first aspect of the present invention has a center electrode and an axial hole extending along the axial direction, and holds the central electrode inside the axial hole. An insulator, a metal shell that surrounds and holds the periphery of the insulator in the circumferential direction, and one end portion is joined to the tip surface of the metal shell, and the other end portion is bent toward the tip portion of the center electrode. A spark plug manufacturing method comprising: a ground electrode that is formed; and a projecting first electrode tip that is joined to the other end portion of the ground electrode and forms a spark discharge gap with the tip end portion of the center electrode. The electrode bending step of bending the ground electrode, and the chip bonding step of bonding the first electrode chip to the other end portion of the ground electrode after the electrode bending step.
また、請求項2に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記電極屈曲工程前に、前記主体金具の前記先端面に、前記接地電極の前記一端部を接合する金具接合工程を有する。 According to a second aspect of the invention, there is provided a spark plug manufacturing method according to the first aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, before the electrode bending step, the one end of the ground electrode on the tip surface of the metal shell. A fitting joining step for joining the parts.
また、請求項3に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項2に記載の発明の構成に加え、前記金具接合工程後で、前記電極屈曲工程前に、前記中心電極を保持する前記絶縁碍子を、前記主体金具に保持させる絶縁碍子保持工程を有する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a spark plug according to the second aspect of the present invention, wherein the insulation for holding the center electrode is performed after the metal fitting joining step and before the electrode bending step. An insulator holding step of holding the insulator on the metal shell;
また、請求項4に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の構成に加え、前記電極屈曲工程後で、前記チップ接合工程前に、前記接地電極の前記他端部において、前記中心電極の前記先端部の位置に対応する位置に、前記第1電極チップを配置するチップ配置工程を有する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a spark plug manufacturing method according to any one of the first to third aspects, wherein the ground electrode is provided after the electrode bending step and before the chip joining step. A chip disposing step of disposing the first electrode chip at a position corresponding to the position of the tip end portion of the center electrode at the other end.
また、請求項5に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の構成に加え、前記電極屈曲工程後で、前記チップ接合工程前に、前記接地電極の前記他端部において、前記中心電極の前記先端部の位置に対応する位置に、位置決め部を形成する位置決め部形成工程を有し、前記チップ接合工程において、前記接地電極の前記他端部に形成された前記位置決め部に、前記第1電極チップを接合することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a spark plug manufacturing method according to any one of the first to third aspects, wherein the ground electrode is provided after the electrode bending step and before the chip joining step. A positioning portion forming step of forming a positioning portion at a position corresponding to the position of the tip portion of the center electrode at the other end portion of the center electrode, and the other end portion of the ground electrode in the tip bonding step. The first electrode chip is bonded to the formed positioning portion.
また、請求項6に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項1乃至5の何れかに記載の発明の構成に加え、前記チップ接合工程後に、前記接地電極をさらに屈曲させ、前記第1電極チップの位置を前記中心電極の前記先端部に合わせる電極再屈曲工程を有する。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a spark plug manufacturing method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the ground electrode is further bent after the chip joining step, and the first An electrode rebending step of aligning the position of the electrode tip with the tip of the center electrode;
また、請求項7に係る発明のスパークプラグの製造方法は、請求項1乃至6の何れかに記載の発明の構成に加え、前記電極屈曲工程では、前記接地電極の前記他端部を、前記中心電極の前記先端部の側面、又は前記中心電極の前記先端部に接合された突起状の第2電極チップの側面に向けて屈曲させることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a spark plug manufacturing method according to any one of the first to sixth aspects, wherein, in the electrode bending step, the other end of the ground electrode is Bending toward the side surface of the tip portion of the center electrode or the side surface of the protruding second electrode chip joined to the tip portion of the center electrode.
また、請求項7に係る発明のスパークプラグは、請求項1乃至7の何れかに記載のスパークプラグの製造方法によって製造されたことを特徴とする。 A spark plug according to a seventh aspect of the invention is manufactured by the spark plug manufacturing method according to any one of the first to seventh aspects.
請求項1に係る発明のスパークプラグの製造方法では、電極屈曲工程で接地電極を屈曲した後で、チップ接合工程で接地電極の他端部に第1電極チップを接合する。これにより、第1電極チップと接地電極との接合部分に屈曲による応力がかからないので、第1電極チップが脱落するのを防止できる。 In the spark plug manufacturing method according to the first aspect of the invention, after the ground electrode is bent in the electrode bending step, the first electrode chip is bonded to the other end of the ground electrode in the chip bonding step. Thereby, since the stress by a bending is not applied to the junction part of a 1st electrode tip and a ground electrode, it can prevent that a 1st electrode tip falls off.
また、請求項2に係る発明のスパークプラグの製造方法では、請求項1に記載の発明の効果に加え、電極屈曲工程の前に金具接合工程を行う。金具接合工程では、主体金具の先端面に接地電極の一端部を接合する。これにより、接地電極の一端部が固定されるので、電極屈曲工程において接地電極の他端部を屈曲させ易くすることができる。
Moreover, in the spark plug manufacturing method of the invention according to claim 2, in addition to the effect of the invention of
また、請求項3に係る発明のスパークプラグの製造方法では、請求項2に記載の発明の効果に加え、金具接合工程後に絶縁碍子保持工程を行い、その後、電極屈曲工程を行う。絶縁碍子保持工程では、中心電極を保持する絶縁碍子を主体金具に保持させる。これにより、電極屈曲工程において、接地電極の他端部を、主体金具に絶縁碍子を介して保持される中心電極の先端部に向けて屈曲させることができる。
Moreover, in the spark plug manufacturing method of the invention according to
また、請求項4に係る発明のスパークプラグの製造方法では、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の効果に加え、電極屈曲工程後にチップ配置工程を行い、その後、チップ接合工程を行う。チップ配置工程では、接地電極の他端部で、中心電極の先端部の位置に対応する位置に第1電極チップを配置する。これにより、チップ溶接工程において、中心電極の先端部の位置に対応する位置に第1電極チップを溶接できるので、火花放電間隙において、中心電極の軸と第1電極チップの軸とのズレを少なくできる。
In addition, in the spark plug manufacturing method of the invention according to claim 4, in addition to the effect of the invention according to any one of
また、請求項5に係る発明のスパークプラグの製造方法では、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の効果に加え、電極屈曲工程後に位置決め部形成工程を行い、その後、チップ接合工程を行う。位置決め部形成工程では、接地電極の他端部で、中心電極の先端部の位置に対応する位置に位置決め部を形成する。そして、チップ接合工程において、接地電極の他端部に形成された位置決め部に第1電極チップを接合することによって、中心電極の先端部の位置に対応する位置に電極チップを位置させることができる。これにより、火花放電間隙において、中心電極の軸と第1電極チップの軸とのズレを少なくできる。
Further, in the spark plug manufacturing method of the invention according to claim 5, in addition to the effect of the invention according to any one of
また、請求項6に係る発明のスパークプラグの製造方法では、請求項1乃至5の何れかに記載の発明の効果に加え、チップ接合工程後に電極再屈曲工程を行う。電極再屈曲工程では、接地電極が電極屈曲工程によって既に屈曲しているので、第1電極チップを中心電極の先端部に合わせ易くなる。さらに、接地電極は既に屈曲した部分を中心に曲がるので、第1電極チップが接合された接地電極の他端部は屈曲され難い。従って、接地電極を曲げる前に第1電極チップを接合する方法と比較して、接地電極の他端部と第1電極チップとの接合部にかかる曲げの応力を軽減することができる。
Further, in the spark plug manufacturing method of the invention according to claim 6, in addition to the effect of the invention of any one of
また、請求項7に係る発明のスパークプラグの製造方法では、請求項1乃至6の何れかに記載の発明の効果に加え、第1電極チップの突出方向の先端部から中心電極の側面、又は第2電極チップの側面に向けて放電させる所謂「横放電タイプ」のスパークプラグを提供できる。
Further, in the spark plug manufacturing method of the invention according to claim 7, in addition to the effect of the invention according to any of
また、請求項8に係る発明のスパークプラグは、請求項1乃至7の何れかに記載のスパークプラグの製造方法によって製造されているので、第1電極チップと接地電極との接合部分に屈曲による応力がかからないスパークプラグを提供できる。
In addition, since the spark plug of the invention according to claim 8 is manufactured by the method for manufacturing a spark plug according to any one of
以下、本発明を具体化したスパークプラグの製造方法及びスパークプラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図1,図2を参照して、一例としてのスパークプラグ100の構造について説明する。図1は、スパークプラグ100の部分断面図である。図2は、図1に示す中心電極20の先端部22付近の拡大図である。なお、図1,図2において、スパークプラグ100の軸線O方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ100の先端側、上側を後端側として説明する。
Hereinafter, a spark plug manufacturing method and a spark plug according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the
図1に示すように、スパークプラグ100は、概略、自身の軸孔12内の先端側に中心電極20を保持し、後端側に端子金具40を保持した絶縁碍子10を、その絶縁碍子10の径方向周囲を主体金具50で取り囲んで保持した構造を有する。主体金具50の先端面57には接地電極30が接合され、その他端部(先端部31)側は中心電極20と対向するように屈曲されている。
As shown in FIG. 1, the
まず、絶縁碍子10について説明する。図1に示すように、絶縁碍子10は周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線O方向へ延びる軸孔12が形成された筒形状を有する。軸線O方向の略中央には外径が最も大きな鍔部19が形成されている。それより後端側(図1の上側)には後端側胴部18が形成されている。鍔部19より先端側(図1の下側)には後端側胴部18よりも外径の小さな先端側胴部17が形成されている。さらにその先端側胴部17よりも先端側には、先端側胴部17よりも外径の小さな脚長部13が形成されている。脚長部13は先端側ほど縮径され、スパークプラグ100が内燃機関のエンジンヘッド(図示外)に取り付けられた際にはその燃焼室内に曝される。そして、脚長部13と先端側胴部17との間には段部15が形成されている。
First, the
次に、中心電極20について説明する。図1,図2に示すように、中心電極20は、インコネル(商標名)600又は601等のニッケル、又はニッケルを主成分とする合金から形成された母材の内部に、その母材よりも熱伝導性に優れる銅又は銅を主成分とする合金からなる芯材25を埋設した構造を有する棒状の電極である。中心電極20は、絶縁碍子10の軸孔12内の先端側に保持され、その先端部22は、絶縁碍子10の先端よりも先端側に突出されている。中心電極20の先端部22は、先端側に向かって径小となるように形成され、その先端面には耐火花消耗性を向上するための貴金属からなる電極チップ90が接合されている。
Next, the
また、絶縁碍子10の先端付近の軸孔12の内周面と、その内周面に対向する中心電極20の外周面との間には若干の間隙が設けられている(図2参照)。燻り時に、この間隙にてコロナ放電を発生させることによって、絶縁碍子10の先端付近に付着したカーボンが焼き切られ、絶縁抵抗が回復するようになっている。さらに、中心電極20は、絶縁碍子10の軸孔12内を後端側に向けて延設され、シール体4及びセラミック製の抵抗体3を経由して、後方(図1の上方)の端子金具40に電気的に接続されている。端子金具40には、高圧ケーブル(図示外)がプラグキャップ(図示外)を介して接続され、高電圧が印加されるようになっている。
Further, a slight gap is provided between the inner peripheral surface of the
次に、主体金具50について説明する。図1に示す主体金具50は、内燃機関のエンジンヘッド(図示外)にスパークプラグ100を固定するための円筒状の金具であり、低炭素鋼材によって形成されている。この主体金具50は、絶縁碍子10を、その後端側胴部18の一部から脚長部13にかけての部位を取り囲むようにして内挿保持している。さらに主体金具50は、スパークプラグレンチ(図示外)が嵌合する工具係合部51と、エンジンヘッドの取付孔(図示外)に螺合するねじ山が形成された取付ねじ部52とを備えている。
Next, the
また、工具係合部51と取付ねじ部52との間には、鍔状のシール部54が形成されている。さらに、取付ねじ部52とシール部54との間のねじ首59には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット5が嵌挿されている。ガスケット5は、スパークプラグ100をエンジンヘッドの取付孔(図示外)に取り付けた際に、シール部54の座面55と取付孔の開口周縁との間で押し潰されて変形する。これにより、座面55と取付孔の開口周縁との間が封止されるので、取付孔を介したエンジン内の気密漏れが防止される。
Further, a hook-shaped
また、工具係合部51よりも後端側には、薄肉の加締部53が設けられている。シール部54と工具係合部51との間には、加締部53と同様に薄肉の座屈部58が設けられている。さらに、工具係合部51から加締部53にかけての内周面と、絶縁碍子10の後端側胴部18の外周面との間には、円環状のリング部材6,7が介在されている。両リング部材6,7間にはタルク(滑石)9の粉末が充填されている。
Further, a
このような主体金具50において、加締部53を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、リング部材6,7及びタルク9を介し、絶縁碍子10が主体金具50内で先端側に向けて押圧される。これにより、主体金具50の内周で取付ねじ部52の位置に形成された段部56に、環状の板パッキン8を介して、絶縁碍子10の段部15が支持されて、主体金具50と絶縁碍子10とが一体となる。また、主体金具50と絶縁碍子10との間の気密性は板パッキン8によって保持されるので、燃焼ガスの流出が防止される。さらに、座屈部58は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴って外向きに撓み変形するように構成されている。また、タルク9の軸線O方向の圧縮長を長くして主体金具50内の気密性を高めている。
In such a
次に、接地電極30について説明する。図2に示す接地電極30は、耐腐食性の高い金属で形成されている。一例として、インコネル(商標名)600又は601などのニッケル系合金が用いられている。接地電極30は、自身の長手方向と直交する横断面が略長方形であって、略L字に屈曲された角棒状に形成されている。接地電極30は、後述する電極チップ95が接合される先端部31と、主体金具50の先端面57に抵抗溶接される基端部32と、それら先端部31と基端部32との間で略L字に屈曲する屈曲部35とを備えている。
Next, the
そして、先端部31の内面33には、針状に突出すると共に、中心電極20の先端部22に接合された電極チップ90に対向して、火花放電間隙Gを形成する電極チップ95が抵抗溶接されている。電極チップ95は、例えばPt、Ir、Rh等の耐火花消耗性の高い貴金属によって形成されている。その形状は、断面積(電極チップ95の軸線方向と直交する断面の断面積)が0.12〜1.13mm2、高さ(内面33からの突出高さ)が0.5mm以上の柱状に形成されている。そして、中心電極20から電極チップ90を突出させ、接地電極30から電極チップ95を突出させたことにより、火花放電間隙Gで火花放電が積極的に行われる。そして、火花放電間隙Gで火炎核が形成されるので、その火炎核の成長過程の初期段階で、火炎核が接地電極30に接触して熱が奪われることが抑制される。なお、図2に示す電極チップ95が本発明の「第1電極チップ」に相当する。
An
また、上記構造からなるスパークプラグ100は、主体金具50の取付ねじ部52に形成されたねじ山の呼び径がM12以下である小径のスパークプラグとして作製されるものである。こうしたスパークプラグ100では、径方向における中心電極20と接地電極30との距離がより小さくなっている。そのため、接地電極30の軸線O方向に沿って延びる部位を確保しつつ、できるだけ先端側で屈曲させているため、屈曲部35における曲率半径は一般的に使用されているねじ山の呼び径がM14であるスパークプラグよりも小さくなっている。
Further, the
次に、上記構成を特徴とするスパークプラグ100の製造工程について説明する。図3は、金具接合工程から予備曲げ工程までを示す図である。図4は、チップ接合工程から本曲げ工程までを示す図である。図5は、予備曲げ工程にて、接地電極30が予備曲げされる様子を示す図である。図6は、チップ接合工程の内容を示す図である。図7は、レーザー溶接工程の内容を示す図である。図8は、電極チップ95の抵抗溶接を示す図である。図9は、本曲げ工程にて、接地電極30が本曲げされる様子を示す図である。
Next, the manufacturing process of the
まず、スパークプラグ100の製造工程は、スパークプラグ100の構成部品をそれぞれ作製して準備する「準備工程」と、その準備工程で作製された各構成部品を互いに組み付ける「組み付け工程」とに分けられる。以下、各工程について順に説明する。なお、準備工程は従来の方法と同じであるので概略的に説明する。
First, the manufacturing process of the
準備工程について説明する。準備工程では、絶縁碍子10、中心電極20及び接地電極30をそれぞれ作製する。絶縁碍子10の主原料にはアルミナを使用する。そして所定の形状になるように切削等を行い、高温で焼成することによって、絶縁碍子10を作製する。中心電極20及び接地電極30は、上述したニッケル系合金によって棒状に作製する。なお、中心電極20の母材の内部には、その母材よりも熱伝導性に優れる銅又は銅を主成分とする合金からなる芯材25が挿入される。
The preparation process will be described. In the preparation step, the
次いで、作製された絶縁碍子10の内部に、中心電極20、シール体4、抵抗体3、予め塑性加工等によって作製された端子金具40等を順に挿入し、そして、ガラスシールと呼ばれる加熱圧縮工程によってこれらが一体的に形成される。一方、主体金具50には鋼鉄材料を使用する。そして、所定の形状になるように塑性加工、切削及びネジ山形成工程等を行うことによって主体金具50を作製する。この主体金具50には、上述の工具係合部51、シール部54等が各々形成される。
Next, the
次に、組み付け工程について説明する。図3,図4に示すように、組み付け工程は5つの工程からなり、主体金具50の先端面57に接地電極30を溶接する金具溶接工程と、主体金具50内に絶縁碍子10を内挿保持させる絶縁碍子保持工程と、接地電極30の予備曲げを行う予備曲げ工程と、予備曲げされた接地電極30の先端部31に電極チップ95を溶接するチップ接合工程と、電極チップ95が溶接された接地電極30の本曲げを行う本曲げ工程とで構成されている。以下、各工程について順に説明する。
Next, the assembly process will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, the assembling process is composed of five processes, a metal fitting welding process in which the
まず、金具接合工程について説明する。図3に示すように、金具接合工程では、絶縁碍子10を組み付ける前の主体金具50の先端面57に、接地電極30の基端部32を抵抗溶接により接合する。なお、接地電極30は曲げ加工が施される前の棒状の状態である。即ち、接地電極30は、主体金具50の軸線方向に対して平行に延設された状態となる。この後に、めっき工程を行う。めっき工程では、接地電極30が接合された状態で主体金具50がめっきされる。めっきの際には、接地電極30をマスキング等するか、マスキングなしで主体金具50をめっきをした後に、接地電極30に付着しためっきを剥離する。これにより、接地電極30の電極チップ95が溶接される位置にめっきが付着して、電極チップ95の溶接強度が低下するのを防止できる。こうして、金具組立体200が形成される。
First, the metal fitting joining process will be described. As shown in FIG. 3, in the metal fitting joining step, the
次に、絶縁碍子保持工程について説明する。図3に示すように、絶縁碍子保持工程では、まず、金具組立体200の内側に、ガラスシールによって中心電極20が一体となった絶縁碍子10を差し込む。次いで、加締部53(図1参照)を内側に折り曲げるようにして加締める。すると、リング部材6,7及びタルク9(図1参照)を介し、絶縁碍子10が主体金具50内で先端側に向けて押圧される。これにより、主体金具50の内周で取付ねじ部52(図1参照)の位置に形成された段部56(図1参照)に、環状の板パッキン8(図1参照)を介して、絶縁碍子10の段部15が支持される。そして、中心電極20の先端が主体金具50の先端側から突出した状態で、絶縁碍子10が主体金具50に一体的に保持される。
Next, the insulator holding process will be described. As shown in FIG. 3, in the insulator holding step, first, the
次に、予備曲げ工程について説明する。図5に示すように、予備曲げ工程では、予備曲げスペーサ60と曲げパンチ70とを有する予備曲げ機構が用いられる。棒状の接地電極30は、この予備曲げ機構によって所定の予備曲げ形状に加工される。予備曲げスペーサ60は、接地電極30の内面に向かって鋭角に延びる側面視三角形状に形成されている。予備曲げスペーサ60の下端側の外面には、中心電極20と対向する平坦面である基準面61が形成され、先端側の外面には、接地電極30に押しつけられると共に、接地電極30の予備曲げ形状に対応した曲面を有する曲げ型面62が形成されている。さらに、予備曲げスペーサ60の先端部には、基準面61よりも下向きに突出する突出部63が形成され、曲げ型面62の先端部分がその突出部63の下縁まで延長された形状となっている。なお、曲げ型面62の後方側には、後方に向かうほど中心電極20の先端面から遠ざかる斜面64が形成されている。
Next, the preliminary bending process will be described. As shown in FIG. 5, in the preliminary bending step, a preliminary bending mechanism having a
他方、曲げパンチ70には、接地電極30の外面に当接され、接地電極30の予備曲げ形状に対応する曲げ型面71が形成されている。この曲げ型面71は、予備曲げスペーサ60の斜面64に対応する斜面72と、予備曲げスペーサ60の曲げ型面62の先端側に対応すると共に、接地電極30の曲げをガイドするために斜面72よりも急勾配とされた斜面73とからなる。
On the other hand, the bending
このような予備曲げ機構に金具組立体200が設置されると、予備曲げスペーサ60と曲げパンチ70との間に、棒状の接地電極30が配置される。ここで、金具組立体200の先端側からは中心電極20の先端部22(図2参照)が既に突出している。つまり、接地電極30の先端部31を屈曲させる方向が明確となっている。このような状態で、曲げパンチ70を予備曲げスペーサ60に向けて接近させる。すると、接地電極30は、予備曲げスペーサ60と曲げパンチ70の斜面72,73との間に挟み付られて押圧される。これにより、接地電極30の先端部31は斜め上方を向くと共に、予備曲げスペーサ60に押し当てられた部分が、曲げ型面62の形状に屈曲する。こうして、接地電極30に予備曲げ部34が形成される。
When the metal
なお、接地電極30に形成された予備曲げ部34は、後の本曲げ工程で形成される屈曲部35となる部分である。つまり、接地電極30の屈曲部35となる部分に、予備曲げ工程にて先に曲げ癖を付けるのである。従って、本曲げ工程では、曲げ癖の付いた予備曲げ部34を中心に曲がるので、後に電極チップ95が溶接される先端部31が曲がることがない。なお、予備曲げ部34の曲げ度合いは、接地電極30に曲げ癖が付く程度で足りるため、後述する本曲げ工程における曲げ度合いより小さくてよい。
The
次に、チップ接合工程について説明する。図4に示すように、チップ接合工程では、予備曲げされた接地電極30の先端部31に電極チップ95を接合する。図6,図7に示すように、チップ接合工程は、3つの工程からなり、接地電極30の先端部31の所定位置に、電極チップ95を配置する「チップ配置工程」と、先端部31に配置された電極チップ95を抵抗溶接する「抵抗溶接工程」と、抵抗溶接された電極チップ95の溶接部分をレーザー溶接する「レーザー溶接工程」とから構成されている。
Next, the chip bonding process will be described. As shown in FIG. 4, in the chip bonding step, the
まず、チップ配置工程について説明する。図6に示すように、電極チップ95の下面には、下方に突出する突起部98が設けられている。他方、接地電極30の先端部31の内面33の所定部分には、電極チップ95の突起部98が嵌るための位置決め孔38が予め設けられている。この位置決め孔38の位置は、接地電極30が本曲げされた際に、中心電極20の先端に溶接された電極チップ90と対向する位置となる。
First, the chip placement process will be described. As shown in FIG. 6, a
そして、電極チップ95は、一対のアーム状のチップガイド81,82によって運搬される。チップガイド81,82は金属製であり、接地電極30の内面33に接触する各下面には、絶縁膜85,86(図6、図8参照)が各々設けられている。これら絶縁膜85,86によって、抵抗溶接時に、チップガイド81,82の各下面と、接地電極30の内面33との間に電流が流れて接合されてしまうのを防止できる。さらに、チップガイド81,82の各先端部には、円柱状の電極チップ95の外周面に対応して湾曲する把持溝181,182(図6,図8参照)が各々設けられている。電極チップ95は、把持溝181,182に両側から挟まれた状態で運搬される。ここで、接地電極30は本曲げされる前であるので、先端部31と中心電極20の電極チップ90との間隔は十分広い。これにより、チップガイド81,82による電極チップ95の運搬がスムーズに行われる。そして、接地電極30の先端部31の内面33に設けられた位置決め孔38に、電極チップ95の突起部98が差し込まれて、チップ配置工程が完了する。
The
次に、抵抗溶接工程について説明する。図6に示すように、チップガイド81,82は抵抗溶接用の電極を兼ねている。従って、図8に示すように、電極チップ95を把持しつつ、接地電極30の先端部31の内面33に押しつけた状態で、チップガイド81,82に抵抗溶接用の電流が流される。すると、電極チップ95の下面と接地電極30の内面33との接触部分が溶融するので、電極チップ95が接地電極30の先端部31の内面33の所定位置に仮溶接される。
Next, the resistance welding process will be described. As shown in FIG. 6, the tip guides 81 and 82 also serve as resistance welding electrodes. Therefore, as shown in FIG. 8, current for resistance welding is passed through the tip guides 81 and 82 while the
なお、抵抗溶接工程は仮止めが目的であるので、チップガイド81,82に流す電流は通常よりも弱くてよい。よって、抵抗溶接用の電極を兼ねたチップガイド81,82をコンパクトに設計できる。また、電極チップ95も後述する複合チップのニッケル土台であれば、溶接される面はニッケル系合金であるので、弱い抵抗溶接でも十分な溶接強度を得ることができる。なお、本実施形態では、チップガイド81,82を抵抗溶接用の電極として用いたが、例えば、別途薄いリング状の抵抗溶接用電極を用いてもよい。この場合、チップガイド81,82で電極チップ95を配置した後で、チップガイド81,82を接地電極30から離し、リング状の抵抗溶接用電極で電極チップ95を押さえつけながら抵抗溶接を行えばよい。
Since the resistance welding process is intended to be temporarily fixed, the current flowing through the tip guides 81 and 82 may be weaker than usual. Therefore, the chip guides 81 and 82 that also serve as resistance welding electrodes can be designed in a compact manner. Further, if the
次に、レーザー溶接工程について説明する。図7に示すように、接地電極30の先端部31の内面33に電極チップ95が仮溶接されているので、その溶接部分を目がけて斜め上方からレーザー溶接を行う(図7の二点鎖線R参照)。なお、レーザーRは、主体金具50、絶縁碍子10、中心電極20にレーザーRが当たらないように発射されるため、電極チップ95の外周を一周しない。つまり、電極チップ95の外周の片側のみがレーザー溶接される。ここで、電極チップ95の溶接強度が問題となる。
Next, the laser welding process will be described. As shown in FIG. 7, since the
しかしながら、接地電極30は予備曲げ工程で既に曲がっているので、この後の本曲げ工程において、電極チップ95が溶接された先端部31が曲がることはない。従って、レーザー溶接後に電極チップ95にかかる曲げの応力は極めて小さいので、レーザー溶接を一周させなくても溶接強度を十分に保てるのである。こうして、図4に示すように、接地電極30の先端部31の内面33に対する電極チップ95の溶接が完了し、チップ溶接工程が終了する。
However, since the
次に、本曲げ工程について説明する。本曲げ工程では、本曲げ装置(図示外)が用いられる。既に予備曲げされた接地電極30は、リニアコンベア(図示外)によって本曲げ装置に運ばれる。本曲げ装置には、図9に示すように、装置内に位置決めされた接地電極30に対して、図示外の駆動機構によって接離する本曲げパンチ80が設けられている。そして、先端が斜め上方を向く形で予備曲げされた接地電極30に対して、本曲げパンチ80が押し当てられる。こうして、接地電極30の先端部31の内面33が、中心電極20の先端面とほぼ平行となるように本曲げされ、屈曲部35が形成される。本曲げ加工は、CCDカメラ92でモニタリングしながら段階的に行う。これにより、火花放電間隙Gを所定間隔の大きさに形成することができる。なお、本曲げ工程では、CCDカメラ92で火花放電間隙Gをモニタリングしているが、複数のCCDカメラを用いて、様々な角度からモニタリングしてもよい。例えば、CCDカメラ92は、軸線Oを挟んで、接地電極30の内面33を向く方向から撮影するように設置されているが、これに加え、接地電極30の側面を向く方向(図9の紙面手前側)から径方向に沿って撮影するCCDカメラを設置してもよい。このように複数のCCDカメラでモニタリングする場合、1つのCCDカメラでモニタリングする場合に比べて、火花放電間隙Gをより精度良く調節できる。
Next, the main bending process will be described. In the main bending process, a main bending apparatus (not shown) is used. The
ここで、接地電極30は、予備曲げ工程で形成された予備曲げ部34を中心に屈曲する。つまり、接地電極30に付られた曲げ癖を中心に屈曲するので、電極チップ95が溶接された先端部31側が屈曲しない。従って、電極チップ95と接地電極30の内面33との溶接部分には曲げの応力がほとんどかからないので、電極チップ95の溶接強度が低下するのを防止できる。また、本曲げをする前に、既に予備曲げされているので、接地電極30を所定の形状に容易に曲げることができる。
Here, the
さらに、接地電極30は予備曲げ部34を中心に屈曲するため、本曲げ後の先端部31の位置が予想し易い。従って、中心電極20の電極チップ90に対して、電極チップ95の位置を正確かつ容易に合わせることができる。こうして、スパークプラグ100の一連の製造工程が終了する。そして、この製造工程で作製されたスパークプラグ100では、電極チップ95の溶接部分にかかる曲げの応力が軽減されているので、自動車に取り付けられて高温下で振動しても、その溶接部が割れて電極チップ95が脱落するのを防止できる。
Furthermore, since the
以上説明したように、本実施形態のスパークプラグ100の製造方法では、接地電極30の先端部31に電極チップ95を溶接するチップ溶接工程の前に、接地電極30を予備曲げする予備曲げ工程を行う。その後、チップ溶接工程にて電極チップ95を溶接し、本曲げ工程において、曲げ癖の付いた接地電極30を本曲げする。本曲げ工程では、接地電極30は曲げ癖の付いた部分を中心に曲がるので、電極チップ95が溶接された先端部31が曲がらない。従って、接地電極30と電極チップ95との溶接部分にかかる曲げの応力を軽減することができる。そして、接地電極30と電極チップ95との溶接強度が保持されるので、高温や振動に十分に耐えることのできるスパークプラグ100を提供することができる。
As described above, in the method for manufacturing the
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、上記実施形態のチップ溶接工程における溶接は、電極チップ95を抵抗溶接で仮溶接する抵抗溶接工程と、レーザー溶接で補強するレーザー溶接工程との2段階で行われるが、図10に示すように、複合チップ195を用いることによってレーザー溶接工程を省略できる。図10は、チップ溶接工程にて、複合チップ195が接地電極30に溶接される様子を示す図である。
Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, welding in the tip welding process of the above embodiment is performed in two stages, a resistance welding process in which the
この複合チップ195は、円柱状の貴金属チップ196と、その貴金属チップ196の下面に溶接部199,199で溶接されたニッケル土台197とからなる複合体である。ニッケル土台197はニッケルを主成分とする薄い板状に形成されている。その下面には下方に突出する突起部198が設けられている。
The
まず、チップ配置工程では、複合チップ195が、一対のチップガイド81,82に把持されて接地電極30の先端部31の内面33に運搬される。そして、内面33に設けられた位置決め孔38に対して、複合チップ195の突起部198が差し込まれて配置される。次いで、抵抗溶接工程では、チップガイド81,82による抵抗溶接がなされる。この場合、複合チップ195のニッケル土台197と、ニッケル系合金の接地電極30の内面33との接触部分が溶融するので溶融部分が厚くなる。これにより、電極チップ95を単体で溶接する場合に比べて、溶接強度をより高くすることができる。なお、複合チップ195を用いる場合は、ニッケル土台197を接地電極30と同じ成分にするのが好ましい。
First, in the chip placement step, the
また、上記実施形態では、接地電極30の曲げを2段階で行い、1回目で軽く曲げ、2回目の曲げで大きく曲げているが、その反対に、1回目で大きく曲げ、2回目で軽く曲げてもよい。この場合、2回目の曲げでは、中心電極20の電極チップ90に対して、電極チップ95の位置を微調整することができる。その場合でも、電極チップ95の溶接は、1回目の曲げの後で行うので、電極チップ95と接地電極30との溶接部分にかかる曲げの応力は極めて小さい。
In the above embodiment, the
また、接地電極30の曲げを1回で行い、その後に電極チップ95を溶接してもよい。例えば、図11に示すように、絶縁碍子保持工程後に、接地電極30の予備曲げを行うことなく、本曲げ工程を行ってもよい。図11は、接地電極30を一回で曲げる場合の製造工程を示す図である。
Alternatively, the
この本曲げ工程では、接地電極30の先端部31の内面33が、中心電極20の先端部22(図2参照)に溶接された電極チップ90に対向するように屈曲させる。次いで、その接地電極30の先端部31の内面33において、中心電極20の電極チップ90に対向する位置に、位置決め孔38を形成する「位置決め孔形成工程」を行う。
In this main bending step, the
この位置決め孔形成工程では、上記したCCDカメラ等を用いて、接地電極30の内面33上における中心電極20の先端部22(図2参照)に対向する位置をコンピュータ(PC)で自動的に割り出す。そして、その割り出された位置に、パンチや、ドリル等を用いて位置決め孔38を形成する。つまり、位置決め部形成工程では、接地電極30は完全に曲げられた後であるので、中心電極20の電極チップ90に対向する位置が明確である。その後、チップ接合工程において、接地電極30に形成された位置決め孔38に、電極チップ95の突起部98を差し込むようにして配置する。これにより、電極チップ90に対向する電極チップ95の位置精度が向上する。このような方法でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
In this positioning hole forming step, the position facing the tip 22 (see FIG. 2) of the
さらに、上記実施形態では、位置決め部形成工程において、電極チップ95を接地電極30に配置するために、中心電極20の先端部22(図2参照)に対向する位置をコンピュータで割り出し、その割り出し位置に位置決め孔38を形成したが、割り出し位置に電極チップ95を直接配置して抵抗溶接を行ってもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, in order to arrange the
また、上記実施形態では、金具接合工程後に、絶縁碍子保持工程、予備曲げ工程、チップ接合工程の順に進行するが、金具接合工程後に、予備曲げ工程、チップ接合工程、絶縁碍子保持工程の順に進行させてもよい。つまり、接地電極30を主体金具50の先端面57に溶接した後で、接地電極30の予備曲げを行い、電極チップ95を溶接した後で、中心電極20が一体となった絶縁碍子10を主体金具50に組み付けてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it progresses in order of an insulator holding process, a pre-bending process, and a chip joining process after a metal fitting joining process, it advances in order of a pre-bending process, a chip joining process, and an insulator holding process after a metal fitting joining process. You may let them. That is, after the
さらに、上記実施形態では、軸線方向に沿って放電させる所謂「縦放電タイプ」のスパークプラグ100の製造方法について説明したが、例えば、火花放電間隙が軸線方向に直交する方向に沿って形成された所謂「横放電タイプ」のスパークプラグの製造方法にも適用可能である。図12に示すスパークプラグ300は、横放電タイプである。このスパークプラグ300では、主体金具150の先端側から絶縁碍子110と一体となった中心電極120の先端部が突出している。その中心電極120の先端部には、突起状の電極チップ190(本発明の「第2電極チップ」に相当)が溶接されている。そして、主体金具150の先端面に接合された接地電極130はL字状に屈曲され、その先端部は、電極チップ190の側面に向けられている。さらに、接地電極130の先端部には電極チップ295が溶接されており、火花放電間隙Gが横方向(スパークプラグ300の軸線方向に直交する方向)に形成される。
Furthermore, in the above-described embodiment, the manufacturing method of the so-called “longitudinal discharge type”
このような横放電タイプでは、電極チップ295を横向きに配置するため、縦放電タイプに比べて、接地電極130において屈曲部134を形成するために使用できるスペースが限られる。よって、横放電タイプの接地電極の屈曲部における曲率半径は、縦放電タイプに比較して小さくなる。さらに、ねじ山の呼び径がM12以下の小径のスパークプラグに関しては、上述したように、一般的なスパークプラグ(M14)に比べて、屈曲部における曲率半径がさらに小さくなる。つまり、M12以下の横放電タイプのスパークプラグ300を製造する場合、接地電極130の屈曲部134にかかる応力が大きくなる。そこで、上記実施形態の製造方法のように、接地電極130を先に屈曲させ、その後で、電極チップ295を接地電極130に溶接する。これにより、横放電タイプのスパークプラグ300においても接地電極130の屈曲部134にかかる応力を軽減できる。
In such a horizontal discharge type, since the
なお、スパークプラグ300の中心電極120の先端部には電極チップ190が溶接されているが、中心電極の先端部に電極チップが溶接されていないタイプでも本発明は適用可能である。また、上記実施形態のスパークプラグ100のような所謂「縦放電タイプ」(火花放電間隙が軸線方向に沿って形成されるタイプ)でも同様である。
In addition, although the
10 絶縁碍子
20 中心電極
22 先端部
30 接地電極
31 先端部
33 内面
34 予備曲げ部
35 屈曲部
38 位置決め孔
50 主体金具
57 先端面
95 電極チップ
98 突起部
100 スパークプラグ
300 スパークプラグ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記接地電極の屈曲を行う電極屈曲工程と、
当該電極屈曲工程後に、前記接地電極の前記他端部に前記第1電極チップを接合するチップ接合工程と
を有することを特徴とするスパークプラグの製造方法。 A central electrode, an insulator having an axial hole extending along the axial direction, the insulator holding the central electrode inside the axial hole, and a metal shell surrounding and holding the periphery of the insulator in the circumferential direction in the circumferential direction; One end portion is joined to the front end surface of the metal shell, and the other end portion is bent toward the front end portion of the center electrode, and the other end portion of the ground electrode is joined to the ground electrode. In a method for manufacturing a spark plug comprising a first electrode tip having a protruding shape that forms a spark discharge gap with the tip portion,
An electrode bending step for bending the ground electrode;
A spark plug manufacturing method comprising: a chip bonding step of bonding the first electrode chip to the other end portion of the ground electrode after the electrode bending process.
前記中心電極を保持する前記絶縁碍子を、前記主体金具に保持させる絶縁碍子保持工程を有することを特徴とする請求項2に記載のスパークプラグの製造方法。 After the metal fitting joining process and before the electrode bending process,
The method for manufacturing a spark plug according to claim 2, further comprising an insulator holding step of holding the insulator holding the center electrode on the metal shell.
前記接地電極の前記他端部において、前記中心電極の前記先端部の位置に対応する位置に、前記第1電極チップを配置するチップ配置工程を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のスパークプラグの製造方法。 After the electrode bending step and before the chip bonding step,
4. The chip placement step of placing the first electrode tip at a position corresponding to the position of the tip of the center electrode at the other end of the ground electrode. 5. A method for producing the spark plug according to claim 1.
前記接地電極の前記他端部において、前記中心電極の前記先端部の位置に対応する位置に、位置決め部を形成する位置決め部形成工程を有し、
前記チップ接合工程において、前記接地電極の前記他端部に形成された前記位置決め部に、前記第1電極チップを接合することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のスパークプラグの製造方法。 After the electrode bending step and before the chip bonding step,
A positioning portion forming step of forming a positioning portion at a position corresponding to the position of the tip portion of the center electrode at the other end portion of the ground electrode;
4. The spark plug according to claim 1, wherein, in the tip joining step, the first electrode tip is joined to the positioning portion formed at the other end of the ground electrode. 5. Production method.
前記接地電極をさらに屈曲させ、前記第1電極チップの位置を前記中心電極の前記先端部に合わせる電極再屈曲工程を備えたことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のスパークプラグの製造方法。 After the chip bonding step,
The spark plug according to any one of claims 1 to 5, further comprising an electrode rebending step of further bending the ground electrode and aligning the position of the first electrode tip with the tip of the center electrode. Manufacturing method.
前記接地電極の前記他端部を、前記中心電極の前記先端部の側面、又は前記中心電極の前記先端部に接合された突起状の第2電極チップの側面に向けて屈曲させることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のスパークプラグの製造方法。 In the electrode bending step,
The other end portion of the ground electrode is bent toward a side surface of the tip portion of the center electrode or a side surface of a projecting second electrode chip joined to the tip portion of the center electrode. A method for manufacturing a spark plug according to any one of claims 1 to 6.
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