JP2012149799A - グロープラグ用主体金具の製造方法及びグロープラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】細径化及び／又は長尺化されても過剰な締付による変形のしにくい高い強度を発揮するグロープラグ用主体金型及びグロープラグの製造方法を提供すること。
【解決手段】ヒータを内装する先端部１１と、先端部１１の一端縁に連設されたねじ部１２と、軸孔１４とを有するグロープラグ用主体金具３又は６を製造するグロープラグ用主体金具３又は６の製造方法であって、厚肉部と薄肉部とを有する異径棒材を多段冷間鍛造加工して厚肉部で少なくとも先端部１１を形成する鍛造工程を有することを特徴とするグロープラグ用主体金具３又は６の製造方法、並びに、この製造方法と、製造されたグロープラグ用主体金具３又は６の先端部１１にヒータを固定する工程とを有することを特徴とするグロープラグ１Ａ及び１Ｂの製造方法。
【選択図】 図４

Description

この発明は、グロープラグ用主体金具の製造方法及びグロープラグの製造方法に関し、さらに詳しくは、細径化及び／又は長尺化されても過剰な締付による変形のしにくい高い強度を発揮するグロープラグ用主体金型の製造方法、及び、細径化及び／又は長尺化されても過剰な締付による変形のしにくいグロープラグの製造方法に関する。

燃料を主燃焼室に直接噴射する直噴ディーゼルエンジンに用いられるグロープラグは、その主体金具のねじ部がシリンダヘッドに形成された取付孔に締付けられて、ヒータ先端部が主燃焼室に配置されると共に、主体金具の先端部端面がシリンダヘッドの取付孔内に設けられた段差部に圧接して主燃焼室内の気密性が確保されるように、シリンダヘッドに装着される。

このように主体金具はグロープラグのシリンダヘッドへの装着状態を規定して直噴ディーゼルエンジンの所期の駆動に重要な役割を果たす。このような主体金具は、通常、金属製の棒材を塑性加工や切削加工をした後にねじを転造して、作製される。

例えば、特許文献１には絞り加工によって主体金具を作製する方法が記載されている。この方法は、具体的には、「一定の太さと穴及び長さを有するパイプ材に芯金を挿通して前方押出しする第一次絞り加工工程及び第二次絞り加工工程と、頭部側に工具係止部を形成する成形工程と、該頭部における穴を拡管状に後方押出しする工程によって構成されるグロープラグ用ハウジングの製造方法において、一定の太さの線材を一定長さに切断し、該切断した第一素材の両端は一側から切断面を押圧して平面状に矯正するとともに、該矯正した一端面に浅い第一センター穴をポンチで押圧成形して第二素材とし、該第二素材は該第一センター穴を成形ピンに対向するように前方押出し加工して深いコップ状の穴と、第二センター穴とを成形し、該成形によって形成された穴底と第二センター穴との薄い底面を該第二センター穴をダイスとして成形ピンで押し抜き加工し、さらに、押し抜き穴及び穴内面を前方押出し加工によってならし加工する工程によりパイプ材を形成する、ことを特徴とする、グロープラグ用ハウジングの製造方法」である（請求項１）。

鍛造加工によって主体金具を作製する方法が特許文献２及び特許文献３に記載されている。具体的には、特許文献２には「ハウジング２は鉄系材料を用いており、その内面及び外面を冷間鍛造により加工形成した後、切削等によって取付用ねじ部２１を形成することで作られている」と記載されている（００１５欄）。また、特許文献３には「この筒状体２４０を第４の金型（図示外）にセットし、ピンの挿入により軸孔２４１の径を保持した状態で押出し成形による絞り加工を行う。これにより、筒状体２４０の外周面２４５側に中胴部２５１、ねじ山の形成されていないねじ部２５２、断面六角形状の工具係合部２５３が形成され、軸孔２５４の後端側が拡径された絞り体２５０を得る（第５工程）。そして、絞り体２５０に対し切削加工を行い、ねじ部２５２へのねじ山の形成や、ねじ首の形成、工具係合部２５３の面取りなどを行う。さらに仕上げ処理（例えばめっきや塗装等の防錆処理）が施され、主体金具４０として完成される（第６工程）」と記載されている（００２６欄）。

特開平８−２８５２８０号公報 特開２００２−１３７３４号公報 特開２００９−７４７０８号公報

グロープラグをシリンダヘッドに装着するときに所定の締め付け圧を超えてグロープラグをシリンダヘッドの取付孔に締付けてしまうと、主体金具のねじ部から先端側が変形するおそれがあり、主体金具、特にねじ部から先端側の変形を防止することが望まれている。このような過剰な締付による主体金具の変形はグロープラグの主体金具の外形を変更せずに内径を小さくして主体金具を厚肉化すると防止できるが、主体金具内に配置された中軸との短絡等の問題が懸念されるので、このような問題を解決し得ないかぎり主体金具の厚肉化は採用しにくい。例えば、主体金具と中軸との短絡の問題は、中軸の周囲を絶縁部材で覆うこと等により対策は可能であるが、絶縁部材を配置する工程が増えたり、部品点数が増えることから安価に製造することが困難になる等の別の問題も生じる。また、主体金具を形成する金属材料として高硬度金属材料を用いることも考えられるが、高硬度金属材料は加工にしにくく、切削バイト等の消耗及び加工時間の増長等、加工性に問題があり、主体金具を形成する金属材料として高硬度金属材料を採用しにくいのが現状である。

ところで、近年の直噴ディーゼルエンジンは、その軽量化のためにグロープラグの取り付けに要する部位（体積）を小さくしたり、また排ガス規制等に対応するためにディーゼルエンジンが多弁化される傾向にある。このため、直噴ディーゼルエンジンへグロープラグが取り付けられるスペースを小さくする傾向があり、グロープラグには主体金具の長尺化、さらには主体金具の細径化が求められる。このような要求に応えるグロープラグは、長尺化及び細径化によって主体金具自体の強度が低下するから、主体金具の先端部はわずかに過剰な締め付け圧でも変形しやすく、過剰な締付による主体金具の変形を効果的に防止することが切望されている。

この発明は、細径化及び／又は長尺化されても過剰な締付による変形のしにくい高い強度を発揮するグロープラグ用主体金型の製造方法、並びに、細径化及び／又は長尺化されても過剰な締付による変形のしにくいグロープラグの製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、ヒータを保持する先端部と前記先端部の一端縁から連設されたねじ部と軸孔とを有するグロープラグ用主体金具を製造するグロープラグ用主体金具の製造方法であって、厚肉部と薄肉部とを有する異径棒材を多段冷間鍛造加工して前記厚肉部で少なくとも前記先端部を形成する鍛造工程を有することを特徴とする。

また、この発明は、先端部、前記先端部の一端縁から連設されたねじ部及び軸孔を有するグロープラグ用主体金具と前記先端部に固定されたヒータとを備えて成るグロープラグを製造するグロープラグの製造方法であって、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法と、製造されたグロープラグ用主体金具の先端部にヒータを固定する工程とを有することを特徴とする。

この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法は厚肉部と薄肉部とを有する異径棒材を多段冷間鍛造加工して厚肉部で少なくとも先端部を形成する鍛造工程を有するので、たとえ細径化及び／又は長尺化されていたとしても冷間鍛造加工の加工率が高く加工硬化による高強度を発揮する先端部を有するグロープラグ用主体金具が製造可能になる。

また、この発明に係るグロープラグの製造方法はこの発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法と製造されたグロープラグ用主体金具の先端部にヒータを固定する工程とを有するので、たとえ細径化及び／又は長尺化されていても過剰な締付による変形のしにくいグロープラグを製造できる。

図１は、この発明に係るグロープラグの製造方法によって製造される所謂メタルグロープラグの一例を示す概略図であり、図１（ａ）はこの所謂メタルグロープラグの一例を示す概略正面図であり、図１（ｂ）はこの所謂メタルグロープラグの一例を示す概略一部断面図である。 図２は、この発明に係るグロープラグの製造方法によって製造される所謂セラミックグロープラグの一例を示す概略正面図である。 図３は、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法を説明する概略説明図である。 図４は、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法を説明する概略説明図である。 図５は、この発明に係るグロープラグ用主体金具の別の製造方法を説明する概略説明図である。 図６は、この発明に係るグロープラグ用主体金具のまた別の製造方法に使用可能な異径部材を説明する概略断面図である。

この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法を含むこの発明に係るグロープラグの製造方法によって製造されるグロープラグを説明する。このグロープラグは、グロープラグ用主体金具とこのグロープラグ用主体金具に固定されたヒータとを備えていればよく、これらの他に他の部材を備えていてもよい。このようなグロープラグは各種のものが知られており、例えば、金属製のシース内に発熱抵抗体（発熱コイルとも称する。）、所望により制御抵抗体（制御コイルとも称する。）等が内蔵されて成るシースヒータを採用した所謂メタルグロープラグ、セラミックで形成されたセラミックヒータを採用した所謂セラミックグロープラグ等が挙げられる。

この発明に係るグロープラグの製造方法は公知の各種メタルグロープラグを製造できる。例えば、この発明に係るグロープラグの製造方法によって製造される所謂メタルグロープラグの一例である所謂メタルグロープラグ１Ａは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、筒状のグロープラグ用主体金具３と、グロープラグ用主体金具３に保持又は固定されたシースヒータ４とを備えている。このメタルグロープラグ１Ａにおいて、シースヒータ４が固定されている側すなわち図１の下側を先端、その反対側を後端と称する。なお、図１（ｂ）にはメタルグロープラグ１Ａの軸線Ｃ１に沿って切断されたメタルグロープラグ１Ａの切断面が示されている。ただし、図１(ｂ)では、図面の明りょう性を確保するため、シースヒータ４及び後述する中軸２４は断面図ではない。

グロープラグ用主体金具３は、軸線Ｃ１に沿って一方向にすなわち後端側に向かって先端部１１、ねじ部１２及び工具係合部１３が連設されており、軸線Ｃ１方向に貫通する軸孔１４を有している。先端部１１における軸孔１４の内周面には環状に突出する保持部１５が形成され、この保持部１５によってシースヒータ４が保持されている。ねじ部１２は先端部１１の後端側の外周面に形成され、先端部１１よりも大きな外径を有している。このように、ねじ部１２は先端部１１における後端側の一端縁に連続して配置されている。ねじ部１２の外周面にはディーゼルエンジンのシリンダヘッドの取付孔に螺合するねじ山（雄ねじ）が形成されている。工具係合部１３はねじ部１２よりもさらに後端側に形成され、トルクレンチ等の工具に係合する形状及び寸法を有しており、例えば図１（ａ）のように軸線Ｃ１に垂直な断面形状が六角形状に形成されている。このグロープラグ用主体金具３は、その外径が先端部１１、ねじ部１２及び工具係合部１３の順に大きくなっているから、先端部１１は小径部、ねじ部１２は中径部、工具係合部１３は大径部と称することもできる。グロープラグ用主体金具３において、先端部１１は小径であって肉厚が薄いから、メタルグロープラグ１Ａの締め付け時に発生する軸線方向の応力又はねじれ方向の応力に対する耐力すなわち強度が小さく、メタルグロープラグ１Ａの締め付け時に変形しやすい。したがって、先端部１１、及び、先端部１１に保持部１５が形成されている場合にはこの保持部１５以外の先端部１１は十分な強度を有していることが重要である。

このグロープラグ用主体金具３は、固定されるシリンダヘッドに適合するように適宜の寸法に設定される。この発明においては、冷間鍛造加工の加工率が高く加工硬化による高い強度を発揮するように先端部１１を形成できるから、先端部１１は肉厚の薄い細径、例えば、近年要求される程度の、肉厚が１ｍｍ未満となるねじ部１２の径がＭ８以下となる細径にすることもできる。また、同様に、先端部１１は軸線長さを長尺、例えば、近年要求される程度の、２０ｍｍ以上の長尺にすることもできる。さらには、先端部１１はねじ部１２の径がＭ８以下となる細径でかつ２０ｍｍ以上の長尺にすることもできる。

シースヒータ４は、シース２１とリード部材としての中軸２４とが軸線Ｃ１方向に一体化されて、ヒータとして機能する。シース２１は先端が閉じた金属製の筒状シースであって、先端側に小径部２２が形成され、後端側に小径部２２より径の大きな大径部２３が形成されている。このシース２１の内部には、図示しない、発熱コイル、制御コイル等が所定の状態で接続・封入されている。大径部２３は保持部１５に圧入保持されて、シース２１がグロープラグ用主体金具３の先端部１１から突出した状態に保持されている。中軸２４は、グロープラグ用主体金具３の軸孔１４に挿通され、かつ先端がシース２１内に挿入されて前述の発熱コイル、制御コイル等の後端と電気的に接続されている。中軸２４は、後端部が主体金具３の後端へと突出され、その後端部と工具係合部１３との間にゴム製等のＯリング２５、樹脂製等の環状の絶縁体２６が配置される。さらに後端側から丸ナット２７が締め付けられる。なお図１には、グロープラグ１Ａをディーゼルエンジンへ取り付けた後に、通電用のプレートを挟み、接続するための通電用の締付ナット２８が螺合された状態を図示している。

この発明に係るグロープラグの製造方法は公知の各種セラミックグロープラグを製造できる。この発明に係るグロープラグの製造方法によって製造される所謂セラミックグロープラグは、所謂メタルグロープラグと基本的に同様な構成であり、セラミックヒータを採用していることが主要な相違点である。例えば、この発明に係るグロープラグの製造方法によって製造される所謂セラミックグロープラグの一例である所謂セラミックグロープラグ１Ｂは、図２に示されるように、筒状のグロープラグ用主体金具６と、グロープラグ用主体金具６に固定されたセラミックヒータ７とを備えている。

このグロープラグ用主体金具６は、小径部としての先端部１１、ねじ部１２及び工具係合部１３を有する第１金具６Ａとセラミックヒータ７を保持する第２金具６Ｂとがレーザー溶接等によって一体化されていること以外はグロープラグ用主体金具３と基本的に同様である。したがって、この第１金具６Ａは、軸線Ｃ１に沿って一方向に先端部１１、ねじ部１２及び工具係合部１３が連設され、先端部１１を、ねじ部１２の径がＭ８以下となる細径にすることも、また２０ｍｍ以上の長尺にすることもできる。

セラミックヒータ７は、絶縁性セラミックで形成され、図示しない略Ｕ字状の発熱体を内蔵している。セラミックヒータ７はその先端が突出するように第２金具６Ｂで保持され、内蔵された発熱体が公知の構成等によって発熱するように図示しない中軸等に電気的に接続されている。

この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法は、先端部とねじ部と軸孔とを有するグロープラグ用主体金具を製造する方法であって、厚肉部と薄肉部とを有する異径棒材を多段冷間鍛造加工する鍛造工程を有することを特徴とする。したがって、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法（以下、この発明に係る金具製法と称する。）は、一般に肉薄で比較的長尺に形成された先端部を備えたグロープラグ用主体金具であれば、前記鍛造工程に加えて他の工程を適宜に組み合わせて各種のグロープラグ用主体金具を製造できる。

この発明に係る金具製法における鍛造工程は冷間で、すなわち常温で実施される。冷間鍛造は材料の再結晶温度以下で加工するので寸法精度が高くなると共に、常温で加工するので加工硬化によって硬度が上昇する。特に、この発明に係る金具製法においては、先端部以外の部分例えばねじ部及び工具係合部を形成する部分の肉厚よりも厚くした厚肉部を冷間鍛造してグロープラグ用主体金具の先端部、又は、先端部のうちヒータを保持する保持部以外の先端部を形成するから、冷間鍛造加工による先端部の加工率がねじ部等の先端部以外の部分の加工率よりも高くなり、先端部はそれ以外の部分よりも大きな硬度を発揮する。例えば、機械構造用炭素鋼「ＳＴＫＭ１６Ａ」で外径１０．５〜１１．５ｍｍの棒材を多段冷間鍛造加工して得られた対辺１０ｍｍの水平断面六角形の管体はビッカース硬度が２８３ＨＶであったのに対して、外径１２．５〜１３．５ｍｍの棒材を同様に多段冷間鍛造加工して得られた対辺１２ｍｍの水平断面六角形の管体は３０４ＨＶのビッカース硬度を有していた。また、冷間圧造用炭素鋼「ＳＷＣＨ４５Ｋ」を用いて同様に多段冷間鍛造加工すると、外径１０．５〜１１．５ｍｍの棒材を多段冷間鍛造加工して得られた対辺１０ｍｍの水平断面六角形の管体はビッカース硬度が２７８ＨＶであったのに対して、外径１２．５〜１３．５ｍｍの棒材を多段冷間鍛造加工して得られた対辺１２ｍｍの水平断面六角形の管体は２９９ＨＶのビッカース硬度を有していた。このように、厚肉の材料を用いると薄肉の材料を用いた場合に比較して多段冷間鍛造加工によって大きな硬度を発揮することが実証された。

ところで、従来の鍛造工程は一定の外径を有する棒材又は一定の外径及び内径を有するパイプ材を加工するのが通常であり、この発明に係る金具製法のように肉厚の異なる異径棒材を加工することは採用されることはなかった。その理由は、金具製法に関して出発材料の形状は円柱状または円筒状とすることが一般的であり、材料の選択、変更や完成形状の変更で硬度を高めることが検討されていたためである。このような状況にもかかわらず、この発明に係る金具製法は、グロープラグ用主体金具を多段冷間鍛造加工で製造する材料として「厚肉部と薄肉部とを有する異径棒材」を用いることを採用することによって、たとえ細径化及び／又は長尺化されていたとしても高強度を発揮する先端部を有するグロープラグ用主体金具を製造するという課題を解決できる。すなわち、この発明に係る金具製法によれば、冷間鍛造加工の加工率が高く加工硬化による高強度を発揮する先端部、例えば、先端部全体又はヒータを保持する保持部以外の先端部を有するグロープラグ用主体金具を製造できる。

この発明に係る金具製法は鍛造工程を多段階で実施する。鍛造工程を多段階で実施すると、金属疲労等による割れ等を発生させることなくグロープラグ用主体金具を製造できる。この発明に係る金具製法における鍛造工程は、冷間で異径棒材を圧縮、押出等の塑性変形を加えて棒材又はパイプ材に成形する鍛造方法であればよく、例えば、成形金型を用いる所謂「型鍛造」、対向する回転ロールを用いる所謂「ロール鍛造」等が挙げられる。このような鍛造工程として、具体的には、異径棒材を軸線方向に押出す鍛造工程、異径棒材を圧縮する鍛造工程、異径棒材を延伸する鍛造工程、異径棒材を圧縮すると共に延伸する鍛造工程、異径棒材の内部を加工する鍛造工程、異径棒材の外部を加工する鍛造工程、異径棒材の内外部を同時に加工する鍛造工程及びこれらを同時に実施する鍛造工程等が挙げられる。この発明に係る金具製法における鍛造工程はこれらの工程を複数回実施してもよく、また、これら工程のうち複数の工程を適宜に組み合わせて実施してもよい。

このように、異径棒材を多段冷間鍛造加工することを特徴とするこの発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法によれば、高強度を発揮する先端部を有するグロープラグ用主体金具を製造できるから、先端部の硬度を上昇させる工程、例えば、高周波焼入れ等の熱処理を実施しなくてもよくグロープラグ用主体金具の生産性に優れる。また、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法は、異径棒材として高硬度の材料はもちろん低硬度の材料を用いることもできるから、材料選択の幅が広がるうえ、グロープラグ用主体金具の生産性が向上すると共に金型の使用寿命が長くなる。

この発明に係る金具製法を、図３及び図４を参照して、具体的に説明する。この発明に係る金具製法の一例（以下、第１金具製法と称する。）は鍛造工程の前に切削加工に次いで打ち抜き加工するパイプ材作製工程を実施する方法である。第１金具製法は、具体的には、外径が一定の長尺棒材を切断して棒材を得る切断工程と、外径が一定の棒材の外周面を切削加工して外径が異なる異外径棒材を得る切削サブ工程及び異外径棒材を打ち抜き加工して異外径パイプ材を得る打ち抜きサブ工程を含むパイプ材作製工程と、異径棒材としての異外径パイプ材を多段冷間鍛造加工する鍛造工程と、ねじ部の外周面にねじを転造する転造工程とを有している。

前記切断工程は、図３（ａ）に示されるように、外径が一定の長尺棒材３１を切断する工程である。この長尺棒材３１は断面が円形で丸棒状又はコイル状に形成された中実の鋼材である。この長尺棒材３１は高硬度金属で形成されても低硬度金属で形成されていてもよい。切断工程は加工後の寸法がグロープラグ用主体金具３の軸線長さとなる所定の軸線長さに長尺棒材３１を公知手段によって切断する。このようにして外径が一定で中実の棒材３２を得る。図３（ａ）は長尺棒材３１から棒材３２を切断した状態を示す図である。

第１金具製法においては、この切断工程に次いでパイプ材作製工程を実施する。このパイプ材作製工程は切削サブ工程と切削サブ工程に引き続いて実施される打ち抜きサブ工程とを有している。切削サブ工程は外径が一定の棒材３２の外周面を公知手段によって切削加工する工程である。この切削サブ加工によって、図３（ｂ）に示されるように、棒材３２の外周面を切削して厚肉部３４と薄肉部３５とを有する異径棒材３３を得る。図３（ｂ）は異径部材を示す斜視図である。この異径棒材は大径部３４と小径部３５とを連続して有する異外径棒材３３と称することもできる。異外径棒材３３において、厚肉部３４はグロープラグ用主体金具３又は６の先端部１１を形成する部分となり、薄肉部３５はグロープラグ用主体金具３又は６のねじ部１２及び工具係合部１３を形成する部分となる。この厚肉部３４の外径すなわち肉厚及び軸線長さ並びに薄肉部３５の外径すなわち肉厚及び軸線長さは製造するグロープラグ用主体金具３又は６の寸法及び鍛造加工による加工率等に応じて適宜に調整される。

前記打ち抜きサブ工程は異外径棒材３３を公知手段によって打ち抜き加工する工程である。打ち抜き加工としては、例えば、図３（ｃ）に示されるようにパンチ等の金型４１を用いた加工方法が挙げられ、具体的には特許文献３に記載の方法が挙げられる。この打ち抜きサブ加工によって、図３（ｄ）及び図３（ｅ）に示されるように、厚肉部３７ａ、薄肉部３７ｂ及び軸孔３７ｃが形成された異径パイプ材としての異外径パイプ材３６を得る。図３（ｃ）は打ち抜きサブ工程を実施する前の状態を示す斜視図であり、図３（ｄ）は異外径パイプ材３６を示す概略斜視図であり、図３（ｅ）は異外径パイプ材３６を軸線に沿って切断したときの切断面を示す概略断面図である。このようにしてパイプ材作製工程が実施され、多段冷間鍛造加工に供される異外径パイプ材３６が得られる。

第１金具製法においては、パイプ材作製工程に次いで鍛造工程を実施する。この鍛造工程は異外径パイプ材３６を多段冷間鍛造加工する工程である。第１金具製法における多段冷間鍛造加工は、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示されるように、異外径パイプ材３６を圧縮すると共に延伸する第１鍛造工程（図４（ａ）及び図４（ｂ））、第１鍛造パイプ材３８ａの内外部を同時に加工する第２鍛造工程（図４（ｃ））及び異外径パイプ材３８ｂの外部を加工する第３鍛造工程（図４（ｄ））を順次実施する。図４（ａ）は鍛造金型に異外径パイプ材３６を配置した状態を示す概念図であり、図４（ｂ）は異外径パイプ材３６を鍛造した後の状態を示す概念図であり、図４（ｃ）は第１鍛造パイプ材３８ａの内外部を加工した後の状態を示す概念図であり、図４（ｄ）は第２鍛造パイプ材３８ｂの外部を加工した後の状態を示す概念図であり、図４（ｅ）は第３鍛造パイプ材３８ｃを転造して得られるグロープラグ用主体金具３又は６を示す概念図である。なお、これら図面に示す工程は概念図であり、グロープラグ用主体金具の形状や鍛造金型の形状等は具体的な形状を示すものではない。また、それぞれの成形工程は、基本的にはグロープラグ用主体金具の仕掛品（ワーク）の内孔へピンを芯金として挿入し、仕掛品をプレスピンやスリーブパンチ等で押圧する押出し成形等を用いて形成される。これらの工程では仕掛品は軸線に垂直な方向に圧縮されて薄肉化される加工を主とすることから、以降圧縮成形ともいう。

第１鍛造工程は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、ピン４２ａを備えた金型４２を用いて実施され、具体的には、常温で、金型４２のピン４２ａに異外径パイプ材３６が挿通された状態で異外径パイプ材３６の外周面側から管状金型４２ｂで異外径パイプ材３６を圧縮成形する工程である。この第１鍛造工程は通常複数回で実施される。このようにして異外径パイプ材３６の肉厚部３７ａ及び肉薄部３７ｂが薄肉化されると共に軸線長さが延伸された第１鍛造パイプ材３８ａが得られる。第１鍛造パイプ材３８ａは図４（ｂ）に示されるように先端部１１を形成する肉厚部とねじ部１２及び工具係合部１３を形成する肉薄部とを有している。この第１鍛造工程において第１鍛造パイプ材３８ａの軸線長さはグロープラグ用主体金具３又は６の軸線長さと略同一に調整される。

第１鍛造工程に引き続いて実施される第２鍛造工程は、第１鍛造工程で得られた第１鍛造パイプ材３８ａの内外部を同時に加工する工程である。この第２鍛造工程は、図４（ｃ）に示されるように、例えば、グロープラグ用主体金具３又は６の軸孔１４に対応する外径を有するピン４３ａと、小径部、中径部及び大径部がこの順で連続する内面を有する外側金型４３ｂとを有する金型４３用いて常温で実施される。具体的には、第２鍛造工程は、常温で、金型４３のピン４３ａに第１鍛造パイプ材３８ａが挿通された状態で第１鍛造パイプ材３８ａの外周面側から外側金型４３ｂで第１鍛造パイプ材３８ａを圧縮成形する。このようにして、図４（ｃ）に示されるように、第１鍛造パイプ材３８ａの肉厚が薄肉化されると共に内外形が成形された第２鍛造パイプ材３８ｂが得られる。

第２鍛造工程に引き続いて実施される第３鍛造工程は、第２鍛造工程で得られた第２鍛造パイプ材３８ｂの外部を加工する工程である。この第３鍛造工程は、図４（ｄ）に示されるように、例えば、グロープラグ用主体金具３又は６の軸孔１４に対応する外径を有するピン４４ａと、グロープラグ用主体金具３又は６の先端部１１、ねじ部１２及び工具係合部１３を成形可能な内面を有する外側金型４４ｂとを有する金型４４を用いて常温で実施される。具体的には、第３鍛造工程は、常温で、金型４４のピン４４ａに第２鍛造パイプ材３８ｂが挿通された状態で第２鍛造パイプ材３８ｂの外周面側から外側金型４４ｂで第２鍛造パイプ材３８ｂを圧縮成形する。このようにして、図４（ｄ）に示されるように、第２鍛造パイプ材３８ｂの外径が成形された第３鍛造パイプ材３８ｃが得られる。

このようにして第１鍛造工程、第２鍛造工程及び第３鍛造工程を含む鍛造工程を実施すると、グロープラグ用主体金具３又は６の先端部１１、ねじ部１２（この時点においてねじは形成されていない。）及び工具係合部１３に対応する外径と軸孔１４とを有する第３鍛造パイプ材３８ｃが得られる。そして、第３鍛造パイプ材３８ｃの先端部に対応する部分は異外径パイプ材３６の厚肉部３７ａで形成され、ねじ部１２及び工具係合部１３に対応する部分は異外径パイプ材３６の薄肉部３７ｂで形成されている。

第１金具製法においては、鍛造工程に次いで転造工程を実施する。この転造工程は、第３鍛造パイプ材３８ｃのねじ部に対応する部分の外周面に公知手段によってねじを転造する工程である。この転造工程によって、図４（ｅ）に示されるように、グロープラグ用主体金具３又は６が得られる。

第１金具製法においては、このようにして、所謂メタルグロープラグ１Ａのグロープラグ用主体金具３、及び、所謂セラミックグロープラグ１Ｂのグロープラグ用主体金具６特に第１金具６Ａを製造できる。なお、第１金具製法においては、異径棒材３３の厚肉部３４で先端部１１を形成しているが、肉厚部３４で先端部１１以外、例えば保持部１５、ねじ部１２及び工具係合部１３を形成することもできる。

この発明に係る金具製法の別の一例（以下、第２金具製法と称する。）は、鍛造工程の前に打ち抜き加工に次いで切削加工するパイプ材作製工程を実施する方法である。第２金具製法は、具体的には、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、外径が一定の長尺棒材３１を切断して棒材３２を得る切断工程と、外径が一定の棒材３２を打ち抜き加工して同径パイプ材３９を得る打ち抜きサブ工程及び同径パイプ材３９の外周面を切削加工して外径が異なる異外径パイプ材３６を得る切削サブ工程を含むパイプ材作製工程と、異径棒材としての異外径パイプ材３６を多段冷間鍛造加工する鍛造工程と、ねじ部の外周面にねじを転造する転造工程とを有している。この第２金具製法は、パイプ材作製工程における打ち抜き加工と切削加工との実施順が逆であること以外は第１金具製法と基本的に同じである。したがって、第２金具製法の説明は省略する。なお、図５（ａ）は外径が一定の棒材３２に打ち抜きサブ工程を実施する前の状態を示す斜視図であり、図５（ｂ）は同径パイプ材３９を示す概略斜視図であり、図５（ｃ）は同径パイプ材３９に切削加工を実施して得られる異外径パイプ材３６を示す概略斜視図である。

この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法は前記した例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において種々の変更が可能である。例えば、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法においては、前記工程に加えて、所望により、異外径パイプ材、第１鍛造パイプ材、第２鍛造パイプ材及び第３鍛造パイプ材等の外径を切削する切削工程を有していてもよい。また、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法においては、第１鍛造工程、第２鍛造工程及び第３鍛造工程をそれぞれ複数回実施してもよい。さらに、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法においては、外周面の切削加工を経て異径パイプ材として内径が一定で外径が異なる異径パイプ材を作製するパイプ材作製工程に代えて、例えば図６に示されるように、内周面を切削加工又は多段打ち抜き加工を経て異径パイプ材として外径が一定で内径が異なる異内径パイプ材４６を作製するパイプ材作製工程を有していてもよい。この異内径パイプ材４６は厚肉部３７ｄと薄肉部３７ｅと軸孔３７ｆとを有している。すなわち、この発明において異径パイプ材は外径が異なる異外径パイプ材であっても内径が異なる異内径パイプ材であってもよい。また、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法においては、中実の長尺棒材に代えてパイプ材を用いてもよく、この場合には前記打ち抜き工程を省略してもよい。また、この発明に係る金具製法において、多段冷間鍛造工程の途中、又は、多段冷間鍛造工程の後に打ち抜き加工を実施してもよい。

この発明に係るグロープラグの製造方法は、グロープラグ用主体金具と、その先端部に固定されたヒータとを備えて成るグロープラグを製造する方法であって、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法と、製造されたグロープラグ用主体金具の先端部にヒータを固定する工程とを有する。なお、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法は前記した通りである。

この発明に係るグロープラグの製造方法は、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法によって製造されたグロープラグ用主体金具を用いて、その先端にヒータを固定する工程を実施する。ヒータは、例えば、グロープラグの種類等に応じて公知手段によってグロープラグ用主体金具の先端部に固定される。例えば、所謂メタルグロープラグの場合には、図１に示されるように、先端部１１に形成された保持部１５にシース２１の大径部２３を圧入して、シースヒータ４をグロープラグ用主体金具３に固定する。一方、所謂セラミックグロープラグの場合には、図２に示されるように、セラミックヒータ７を保持した第２金具６Ｂを第１金具６Ａにレーザー溶接等によって固定一体化して、セラミックヒータ７をグロープラグ用主体金具６に固定する。

この発明に係るグロープラグの製造方法においては、このようにしてヒータ４又は７を固定した後、又は、前に、グロープラグの種類及び構造等に応じて、中軸２４等を公知の公知手段によってグロープラグ用主体金具３又は６に固定する。例えば、所謂メタルグロープラグの場合には、図１に示されるように、工具係合部１３に形成された大径部にＯリング２５及び絶縁体２６を嵌め込み、丸ナット２７を締め付けて、中軸２４等をグロープラグ用主体金具３に固定する。

この発明に係るグロープラグの製造方法においては、このようにしてグロープラグを製造できる。そして、製造されたグロープラグは、この発明に係るグロープラグ用主体金具の製造方法によって製造された、高強度を発揮する先端部を有するグロープラグ用主体金具を備えているから、たとえ細径化及び／又は長尺化されていても過剰な締付による変形が発生しにくい。故に、この発明に係るグロープラグの製造方法は、たとえ細径化及び／又は長尺化されていても過剰な締付による変形のしにくいグロープラグを製造できる。また、この発明に係るグロープラグの製造方法は、高硬度の材料はもちろん低硬度の材料を用いることもでき、また、グロープラグ用主体金具の硬度を上昇させる工程を実施しなくてもよいから、材料選択の幅が広がるうえ、グロープラグの生産性に優れると共に金型の使用寿命も長くなる。

この発明に係るグロープラグの製造方法は前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において種々の変更が可能である。

１Ａ グロープラグ（メタルグロープラグ）
１Ｂ グロープラグ（セラミックグロープラグ）
３、６ グロープラグ用主体金具
４ シースヒータ
７ セラミックヒータ
１１ 先端部
１２ ねじ部
１３ 工具係合部
１４ 軸孔
１５ 保持部
３３ 異径棒材（異外径棒材）
３４ 厚肉部（大径部）
３５ 薄肉部（小径部）
３６ 異径パイプ材（異外径パイプ材）
Ｃ１ 軸線

Claims (5)

1. ヒータを保持する先端部と、前記先端部の一端縁に連設され、外周面にねじが形成されたねじ部と、軸孔とを有するグロープラグ用主体金具を製造するグロープラグ用主体金具の製造方法であって、
   厚肉部と薄肉部とを有する異径棒材を多段冷間鍛造加工して前記厚肉部で少なくとも前記先端部を形成する鍛造工程
   を有することを特徴とするグロープラグ用主体金具の製造方法。
2. 前記鍛造工程の前に打ち抜き加工を経て異径パイプ材を作製するパイプ材作製工程を有し、前記鍛造工程は前記異径パイプ材を多段冷間鍛造加工することを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ用主体金具の製造方法。
3. 前記パイプ材作製工程は、前記打ち抜き加工の前に、又は、前記打ち抜き加工の後であって前記鍛造工程の前に、外周面の切削加工を経て前記異径パイプ材を作製することを特徴とする請求項２に記載のグロープラグ用主体金具の製造方法。
4. 前記鍛造工程は、前記先端部のうち前記ヒータを保持する保持部以外の前記先端部を前記厚肉部で形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のグロープラグ用主体金具の製造方法。
5. 先端部、前記先端部の一端縁から連設され、外周面にねじが形成されたねじ部、及び、軸孔を有するグロープラグ用主体金具と、前記先端部に固定されたヒータとを備えて成るグロープラグを製造するグロープラグの製造方法であって、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のグロープラグ用主体金具の製造方法と、
   製造されたグロープラグ用主体金具の前記先端部に前記ヒータを固定する工程とを有することを特徴とするグロープラグの製造方法。

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