JP2010201457A - スパークプラグ用主体金具の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ネジ軸部と、係止部と、軸方向の貫通孔とを備えた主体金具を円柱状の金属材料Ｍから形成するに際し、貫通孔の偏心精度を低下させることなく金属材料を直接第１ダイス１８で押出し成形し得るようにした製造方法を提供する。
【解決手段】材料Ｍより大径の第１大径型孔１８ａと、材料Ｍと略同径の油切り型孔１８ｄと、テーパ孔１８ｃと、材料Ｍより小径の第１小径型孔１８ｂとを有する第１ダイス１８を使用し、該ダイス１８に材料Ｍを装填して押出成形することにより各型孔１８ａ，１８ｂ，１８ｄ，テーパ孔１８ｃに整合させ、そうして係止部の基の大径部Ｍａ及びテーパ部Ｍｃとネジ軸部の基の小径部Ｍｂとを形成して第１中間体Ｍ１とする工程と、該中間体Ｍ１の大径部Ｍａより大径な第２大径型孔２０ａと、第２小径型孔２０ｂとが連設されている第２ダイス２０に第１中間体Ｍ１を装填し、押出成形して第２中間体Ｍ２とする工程と、を実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンのスパークプラグの構成部品であるスパークプラグ用主体金具（以下、単に「主体金具」ともいう。）の製造方法に関する。

特許文献１に記載されたスパークプラグ１の一例を図３，図４により説明する。
スパークプラグ１は、軸方向に貫通する貫通孔２を有するほぼ筒形の主体金具３と、該主体金具３の貫通孔２に装填された絶縁体４と、その絶縁体４の中心を貫く電極孔５と、該電極孔５の先端側に設けた中心電極６と、主体金具３の先端面に一端が固着され他端が中心電極６の先端部と対向するように配置された接地電極７と、を有している。

前記主体金具３は、金属製で、エンジン（シリンダヘッド）８のプラグ取付用ネジ孔部９に螺合するネジ軸部１０と、該ネジ軸部１０より後方（図３，図４において上方）にあって前記プラグ取付用ネジ孔部９より大径なフランジ状の係止部１１と、を備えている。
また、主体金具３は、前記係止部１１より後方に形成されたスパナ等の工具を係合させる例えば六角柱形状の工具係合部１２と、図４に示したように工具係合部１２の後端に筒状に突設され図３に示したようにアール形状に加締めて前記絶縁体４を主体金具３に保持するための加締め部１３と、工具係合部１２と前記係止部１１の間に形成した溝部１４と、を有する。

以上の構成であるスパークプラグ１の主体金具３は、特許文献１に記載されているような、例えば図２，図５に示した方法（工程）で製造されている。
すなわち、先ず、図２（Ａ），図５（Ａ）に示したように、例えば低炭素鋼よりなる円柱状の線材を所定の長さに切断して金属材料Ｍを得る。
次に、金属材料Ｍを冷間鍛造成形機（図示せず）ですえ込み成形することにより、図２（Ａ+），図５（Ａ+）に示したように先端全周にアール面取り部１５を有する弾丸状の加工材Ｎを得る。

次に、図５（Ｂ１），（Ｂ２）に示したように、前記加工材Ｎより大径であって該加工材Ｎの、後に前記係止部１１となる部位を成形する第１大径型孔１８０ａと、加工材Ｎより小径であって該加工材Ｎの、後に前記ネジ軸部１０となる部位を成形する第１小径型孔１８０ｂと、前記第１大径型孔１８０ａの終端部分に形成され第１小径型孔１８０ｂの始端につながる曲面形状のテーパ孔１８０ｃと、を有する第１ダイス１８０を用意する。

そして、図５（Ｂ１）のように、第１ダイス１８０の第１大径型孔１８０ａに加工材Ｎを装填し、該加工材Ｎをポンチ１９０で加圧しつつ押出し成形して図５（Ｂ２）のように第１大径型孔１８０ａ、テーパ孔１８０ｃ及び第１小径型孔１８０ｂに整合させる。そうして前記係止部１１の基になる大径部Ｎａ及びテーパ部Ｎｃと、前記ネジ軸部１０の基になる小径部Ｎｂとを形成して図２（Ｂ）の第１中間体Ｎ１を得る。

次に、図５（Ｃ）に示したように、前記第１中間体Ｎ１の大径部Ｎａより大径な第２大径型孔２００ａと、前記小径部Ｎｂが挿通可能な第２小径型孔２００ｂと、が段付孔状に連設されている第２ダイス２００を用意する。

そして、第２ダイス２００の第２大径型孔２００ａと第２小径型孔２００ｂに前記第１中間体Ｎ１の大径部Ｎａ及びテーパ部Ｎｃと小径部Ｎｂをそれぞれ装填し、該第１中間体Ｎ１をポンチ２１０で加圧して押出し成形する。そうして前記貫通孔２の基になる下孔Ｎｄをポンチ２１０で成形しつつ前記大径部Ｎａ及びテーパ部Ｎｃを拡径して前記第２大径型孔２００ａに整合させ、図２（Ｃ）のような第２中間体Ｎ２を得る。

次に、第２中間体Ｎ２をさらに冷間鍛造成形機で押出し成形することにより図２（Ｄ）に示した第３中間体Ｎ３を作成し、さらに、第３中間体Ｎ３を冷間鍛造成形機で打抜き成形することにより図２（Ｅ）に示した第４中間体Ｎ４を得る。

次に、第４中間体Ｎ４を冷間鍛造成形機で押出し成形することにより図２（Ｆ）の第５中間体Ｎ５を得る。そして、第５中間体Ｎ５の小径部Ｎｂの外周に雄ネジを転造して前記ネジ軸部１０を形成し、また、工具係合部１２と係止部１１の間を切削して前記溝部１４を形成すれば、図４に示した主体金具３が完成する。

特開平７−１６６９３号公報

上記のように従来の主体金具３の製造方法は、切断した金属材料Ｍを先ず最初にすえ込み成形し、弾丸状の加工材Ｎにしてから第１ダイス１８０で第１中間体Ｎ１を成形するものであったため、さらなる生産性の向上を図るべく本発明者は、前記図２（Ａ）乃至図２（Ｆ）の工程から金属材料Ｍを弾丸状の加工材Ｎに成形する図２（Ａ+）の工程を省略し、図６に示したように、切断した金属材料Ｍを直接第１ダイス１８０で押出しする方法を試みた。その結果、主体金具３の貫通孔２の偏心精度が低下したためその原因を探求し、次のような結論に達した。

すなわち、第１ダイス１８０の第１大径型孔１８０ａは、金属材料Ｍの挿入を容易にするため金属材料Ｍより若干大径になっていて、金属材料Ｍの周囲に例えば０.２ｍｍ程度の隙間ができる。そしてその隙間に加工油が入り込む。
一方、切断された金属材料Ｍは、図６（Ａ）に示したように切断時の応力で切り口が変形して部分的な凹み１６ができる場合があり、そのような凹み１６に入った加工油が図６（Ｂ２）のように第１大径型孔１８０ａのテーパ孔１８０ｃの一部に封じ込められるおそれがある。そのような状態で成形された第１中間体Ｍ１には、封じ込められた加工油の跡が、一部に偏った部分的な窪み１７となってテーパ部Ｍｃに残る。

なお、従来の製造方法でも加工油が第１ダイス１８０のテーパ孔１８０ｃに封じ込められる可能性はあるが、従来は、切断した金属材料Ｍの先端全周にアール面取り部１５を成形して加工材Ｎとしているため、もし加工油がテーパ孔１８０ｃに封じ込められたとしても全周に拡散するから一部に偏るおそれがない。よって第１中間体Ｎ１のテーパ部Ｎｃの一部に偏った窪みが生じにくい。

以上のようにして一部に偏った窪み１７がテーパ部Ｍｃにできた第１中間体Ｍ１を第２ダイス２００に装填してポンチ２１０で加圧すると、図６（Ｃ）矢示Ｘのように前記窪み１７の方向にポンチ２１０が流れる（逃げる）から、下孔Ｍｄひいては貫通孔２の偏心精度が低下する。

本発明は上記に鑑みなされたもので、その目的は、貫通孔の偏心精度を低下させることなく、切断した金属材料を直接第１ダイスで押出し成形し得るようにした主体金具の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため本発明は、エンジンのプラグ取付用ネジ孔部に螺合するネジ軸部と、該ネジ軸部より軸方向の一端側にあって前記プラグ取付用ネジ孔部より大径である係止部と、軸方向に貫通する貫通孔と、を備えた筒状のスパークプラグ用主体金具を、所定長に切断された円柱状の金属材料から形成する製造方法であって、
前記金属材料より大径であって該金属材料の、後に前記係止部となる部位を成形する第１大径型孔と、
前記第１大径型孔よりも軸方向一端側に配置され、前記金属材料より小径であって該金属材料の、後に前記ネジ軸部となる部位を成形する第１小径型孔と、
前記第１大径型孔と前記第１小径型孔との間に配置され、自身の一端が前記第１小径型孔の他端と接続される曲面形状のテーパ孔と、
前記第１大径型孔と前記テーパ孔とに配置され、前記金属材料と略同径に形成された油切り型孔と、を有する第１ダイスを使用し、
その第１ダイスの前記第１大径型孔に前記金属材料を装填し、該金属材料をポンチで加圧して押出し成形することにより前記第１大径型孔、前記油切り型孔、前記テーパ孔及び前記第１小径型孔に整合させ、そうして前記係止部の基になる大径部及びテーパ部と、前記ネジ軸部の基になる小径部とを形成して第１中間体とする工程と、
前記第１中間体の大径部より大径な第２大径型孔と、前記小径部が挿通可能な第２小径型孔と、が段付孔状に連設されている第２ダイスを使用し、
該第２ダイスの前記第２大径型孔に前記第１中間体の大径部及びテーパ部を装填すると共に前記第２小径型孔に小径部を装填し、該第１中間体をポンチで加圧して前記貫通孔の基になる下孔を成形しつつ前記大径部とテーパ部を拡径して前記第２大径型孔に整合させることにより第２中間体とする工程と、を実行するものであるスパークプラグ用主体金具の製造方法を提供する。

本発明の主体金具の製造方法によれば、金属材料を第１ダイスの第１大径型孔に装填して第１小径型孔に押し込むとき、金属材料と略同径に形成された油切り型孔を通るため、金属材料の外周面や切り口の凹みに付いていた加圧油がそこで掻き取られる。従って第１大径型孔のテーパ孔に加圧油が溜まるおそれがなく、そのため第１中間体のテーパ部に加圧油に起因する偏った窪みが殆ど生じない。よって第２ダイスにおける下孔成形作業が正確に行えるから、貫通孔の偏心精度も向上する。

（ａ）は金属材料の断面図、（ｂ１），（ｂ２）は第１ダイスによる成形工程を示す断面図、（ｃ）は第２ダイスによる成形工程を示す断面図である。 （ａ），（Ａ）は金属材料の半断面図、（Ａ+）は従来の加工材の半断面図、（ｂ）〜（ｆ）は本発明の製造工程順に並べた中間体の半断面図、（Ｂ）〜（Ｆ）は従来の製造工程順に並べた中間体の半断面図である。 スパークプラグの半断面図である。 スパークプラグ用主体金具の半断面図である。 （Ａ）は金属材料の断面図、（Ａ+）は従来の加工材の断面図、（Ｂ１），（Ｂ２）は従来の第１ダイスによる成形工程を示す断面図、（Ｃ）は第２ダイスによる成形工程を示す断面図である。 （Ａ）は金属材料の断面図、（Ｂ１），（Ｂ２）は金属材料を直に第１ダイスで成形する工程を示す断面図、（Ｃ）は第２ダイスによる成形工程を示す断面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、スパークプラグ１の全体構成と主体金具３の構成は、図２，図３により既に説明した通りである。

本発明の主体金具３の製造方法の一例を図１（ａ），（ｂ１），（ｂ２），（ｃ）と図２（ａ）〜（ｆ）により説明すると、先ず、図１（ａ），図２（ａ）に示したように、例えば低炭素鋼よりなる円柱状の線材を所定の長さに切断して金属材料Ｍを得る。なお、図１（ａ）において金属材料Ｍのアール面取り形状に描かれた部分は、切断時の応力で生じた部分的な凹み１６である。

次に、図１（ｂ１），（ｂ２）に示したように、前記金属材料Ｍより大径であって該金属材料Ｍの、後に前記係止部１１となる部位を成形する第１大径型孔１８ａと、その第１大径型孔１８ａよりも軸方向一端側に配置され、金属材料Ｍより小径であって該金属材料Ｍの、後に前記ネジ軸部１０となる部位を成形する第１小径型孔１８ｂと、前記第１大径型孔１８ａと前記第１小径型孔１８ｂとの間に配置され、自身の一端が第１小径型孔１８ｂの他端と接続される曲面形状のテーパ孔１８ｃと、前記第１大径型孔１８ａと前記テーパ孔１８ｃとに配置され、前記金属材料Ｍと略同径（例えば、同径〜冷間で金属材料Ｍの締り嵌めが可能な径）に形成された油切り型孔１８ｄと、を有する本発明に特有の第１ダイス１８を用意する。

そして、図１（ｂ１）のように、第１ダイス１８の第１大径型孔１８ａに金属材料Ｍを装填し、該金属材料Ｍをポンチ１９で加圧しつつ押出し成形して図１（ｂ２）のように第１大径型孔１８ａ及びテーパ孔１８ｃと第１小径型孔１８ｂの形状に沿わせる。そうして前記係止部１１の基になる大径部Ｍａ及びテーパ部Ｍｃと、前記ネジ軸部１０の基になる小径部Ｍｂとを形成して図２（ｂ）の第１中間体Ｍ１を得る。

なお、金属材料Ｍを第１ダイス１８の第１大径型孔１８ａに装填して第１小径型孔１８ｂに押し出すとき自己（金属材料Ｍ）と略同径に形成された油切り型孔１８ｄを通るため、金属材料Ｍの外周面や凹み１６に付いていた加圧油がそこで掻き取られる。従って第１大径型孔１８ａのテーパ孔１８ｃに加圧油が溜まるおそれがなく、そのため図６（Ｂ２）に示したような第１中間体Ｍ１のテーパ部Ｍｃに、加圧油に起因する一部に偏った窪み１７が生じない。

次に、図１（ｃ）に示したように、前記第１中間体Ｍ１の大径部Ｍａより大径な第２大径型孔２０ａと、前記小径部Ｍｂが挿通可能な第２小径型孔２０ｂと、が段付孔状に連設されている第２ダイス２０を用意する。なお、この第２ダイス２０は、従来の製造方法で使用した第２ダイス２００と同じである。

そして、第２ダイス２０の第２大径型孔２０ａと第２小径型孔２０ｂに前記第１中間体Ｍ１の大径部Ｍａ及びテーパ部Ｍｃと小径部Ｍｂをそれぞれ装填し、該第１中間体Ｍ１をポンチ２１で加圧して押出し成形する。そうして前記貫通孔２の基になる下孔Ｍｄをポンチ２１で成形しつつ前記大径部Ｍａとテーパ部Ｍｃを拡径して前記第２大径型孔２０ａに整合させ、図２（ｃ）のような第２中間体Ｍ２を得る。

なお、本発明の製造方法では、第１中間体Ｍ１のテーパ部Ｍｃに一部に偏った窪み１７（図６（Ｂ２）参照）が殆ど生じないため、第２ダイス２０におけるポンチ２１での下孔Ｍｄ成形作業が正確に行える。

次に、第２中間体Ｍ２をさらに冷間鍛造成形機で押出し成形することにより図２（ｄ）に示した第３中間体Ｍ３を作成し、さらに、第３中間体Ｍ３を冷間鍛造成形機で打抜き成形することにより図２（ｅ）に示した第４中間体Ｍ４を得る。

次に、第４中間体Ｍ４を冷間鍛造成形機で押出し成形することにより図２（ｆ）の第５中間体Ｍ５を得る。そして、第５中間体Ｍ５の小径部Ｍｂの外周に雄ネジを転造して前記ネジ軸部１０を形成し、また、工具係合部１２と係止部１１の間を切削して前記溝部１４を形成すれば、図４に示した主体金具３が完成する。

以上、本発明を実施の形態について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では、第１中間体Ｍ１から第５中間体Ｍ５を経て主体金具３を完成させるようにしたが、第１中間体Ｍ１から第２中間体Ｍ２を成形した後、どのような加工法と工程数で主体金具３を完成させるかは任意である。

また、実施形態の「第１ダイス」と「第２ダイス」や、「第１中間体」、「第２中間体」…の各用語における語頭の「第１」や「第２」…の数値は、製造工程中の絶対的な工程位置を示すものではなく、各ダイスや各中間体相互の相対的な先後を識別するために付した便宜的なものである。

１ …スパークプラグ
２ …貫通孔
３ …スパークプラグ用主体金具
８ …エンジン
９ …プラグ取付用ネジ孔部
１０ …ネジ軸部
１１ …係止部
１８ …第１ダイス
１８ａ …第１大径型孔
１８ｂ …第１小径型孔
１８ｃ …テーパ孔
１８ｄ …油切り型孔
１９ …ポンチ
２０ …第２ダイス
２０ａ …第２大径型孔
２０ｂ …第２小径型孔
２１ …ポンチ
Ｍ …金属材料
Ｍａ …大径部
Ｍｂ …小径部
Ｍｃ …テーパ部
Ｍｄ …下孔
Ｍ１ …第１中間体
Ｍ２ …第２中間体

Claims (1)

1. エンジンのプラグ取付用ネジ孔部に螺合するネジ軸部と、該ネジ軸部より軸方向の一端側にあって前記プラグ取付用ネジ孔部より大径である係止部と、軸方向に貫通する貫通孔と、を備えた筒状のスパークプラグ用主体金具を、所定長に切断された円柱状の金属材料から形成する製造方法であって、
   前記金属材料より大径であって該金属材料の、後に前記係止部となる部位を成形する第１大径型孔と、
   前記第１大径型孔よりも軸方向一端側に配置され、前記金属材料より小径であって該金属材料の、後に前記ネジ軸部となる部位を成形する第１小径型孔と、
   前記第１大径型孔と前記第１小径型孔との間に配置され、自身の一端が前記第１小径型孔の他端と接続される曲面形状のテーパ孔と、
   前記第１大径型孔と前記テーパ孔とに配置され、前記金属材料と略同径に形成された油切り型孔と、を有する第１ダイスを使用し、
   その第１ダイスの前記第１大径型孔に前記金属材料を装填し、該金属材料をポンチで加圧して押出し成形することにより前記第１大径型孔、前記油切り型孔、前記テーパ孔及び前記第１小径型孔に整合させ、そうして前記係止部の基になる大径部及びテーパ部と、前記ネジ軸部の基になる小径部とを形成して第１中間体とする工程と、
   前記第１中間体の大径部より大径な第２大径型孔と、前記小径部が挿通可能な第２小径型孔と、が段付孔状に連設されている第２ダイスを使用し、
   該第２ダイスの前記第２大径型孔に前記第１中間体の大径部及びテーパ部を装填すると共に前記第２小径型孔に小径部を装填し、該第１中間体をポンチで加圧して前記貫通孔の基になる下孔を成形しつつ前記大径部とテーパ部を拡径して前記第２大径型孔に整合させることにより第２中間体とする工程と、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。

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