JP2016010802A - 金具の製造方法、スパークプラグの製造方法、およびセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金具の製造方法において、製造コストを低減する。
【解決手段】工具が係合される工具係合部を備える金具の製造方法であって、冷間鍛造工程を備え、冷間鍛造工程は、（ａ）第１の最大長さを有するの胴部と、第１の最大長さよりも大きい第２の最大長さを有し胴部と連続する元部と、を形成する工程と、（ｂ）元部の軸線方向における少なくとも一部を絞り加工して、工具係合部を形成する工程と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、金具に関する。

ガソリンエンジンなどの内燃機関の点火に使用されるスパークプラグは、エンジンヘッドにスパークプラグを取り付けるための金具を備える。このスパークプラグ用の金具は、エンジンヘッドに形成されたねじ孔に螺合するねじ山が形成されたねじ部と、スパークプラグレンチ等の工具が嵌合する工具係合部と、ねじ部と工具係合部との間にねじ部に連続して形成された、エンジン内の気密性を確保するためのシール部と、シール部と工具係合部との間に形成された薄肉の圧縮変形部と、を主に備える。

スパークプラグ用の金具は、従来、冷間鍛造工程、切削工程、ねじ形成工程を経て、完成される。冷間鍛造工程にて、完成形状に近い形状の中間体が形成される（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１６６９３号公報

従来、金具の製造における冷間鍛造工程は、上述の特許文献１にも記載されているように、複数回の段階を含む。完成品の金具における工具係合部を形成する段階では、「絞り加工」によって工具係合部を形成する場合と、「張り出し加工」によって工具係合部を形成する場合がある。ここで、工具係合部の形成における「絞り加工」と「張り出し加工」について、図１１に基づいて説明する。図１１は、冷間鍛造工程における絞り加工と張り出し加工を説明するための説明図である。図１１の（Ａ），（Ｂ）は、絞り加工の一例を示し、図１１の（Ｃ），（Ｄ）は、張り出し加工の一例を示す。図１１では、工具係合部の断面形状が略正六角形状を成す場合を例示している。略円柱状（中空円柱を含む）の基礎部材に対して絞り加工により工具係合部を形成すると、図１１の（Ａ），（Ｂ）に示すように、工具係合部の対角寸法（対角線の長さ）が基礎部材の外径以下になる。一方、同様の基礎部材に対して張り出し加工により工具係合部を形成すると、図１１の（Ｃ），（Ｄ）に示すように、工具係合部の対辺寸法（対辺間の距離）が基礎部材の外径以上になる。工具係合部の断面形状が正多角形状でない場合、絞り加工により工具係合部を形成すると、工具係合部の最大対角寸法（対角線の長さのうち最大の長さ）が基礎部材の外径以下になり、張り出し加工により工具係合部を形成すると、工具係合部の最小対辺寸法（対辺間の距離のうち最小の長さ）が基礎部材の外径以上になる。

上述の金具のシール部の外径が工具係合部の最大対角寸法よりも小さい金具を製造する場合、従来、冷間鍛造工程において、以下の２種類の方法のいずれかによって工具係合部を形成していた。１）工具係合部を張り出し加工により形成する方法、２）完成品においてシール部となる部分（以下、「シール予備部」とも称する）と工具係合部となる部分（以下、「工具係合予備部」とも称する）とを一体として、一旦外径を工具係合部の最大対角寸法よりも拡大した後、工具係合部を絞り加工により形成する方法（特許文献１参照）。

１）の方法の場合、張り出し加工に用いられる金型が高価であると共に、金型寿命が短いという問題があった。一方、２）の方法の場合、１）に比較して金型費用は抑制できるものの、シール予備部と工具係合予備部とを一体として一旦外径を拡大するため、シール予備部の外径がシール部の外径よりも大きくなり、切削工程にてシール部を形成する際の切削量が増加する。そのため、切屑処理の工数増加、切削刃の寿命低下、材料投入量の増加等の問題があった。すなわち、従来の方法では、製造コストがかかるという共通の課題があった。なお、この課題は、スパークプラグ用の金具に限らず、温度センサ等のセンサ用の金具等、工具係合部を有する種々の金具に共通する課題である。そこで、金具の製造方法において、製造コストを低減する技術が望まれていた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することができる。

（１）本発明の一形態によれば、工具が係合される工具係合部を備える金具の製造方法が提供される。この金具の製造方法は、冷間鍛造工程を備え、前記冷間鍛造工程は、（ａ）第１の最大長さを有する胴部と、前記第１の最大長さよりも大きい第２の最大長さを有し前記胴部と連続する元部と、を形成する工程と、（ｂ）前記元部の軸線方向における少なくとも一部を絞り加工して、前記工具係合部を形成する工程と、を備えてもよい。ここで、第１の最大長さとは、胴部の軸線方向と垂直な方向の長さのうち最大の長さを言い、第２の最大長さとは、元部の軸線方向と垂直な方向の長さのうち最大の長さを言う。この形態の金具の製造方法によれば、冷間鍛造の絞り加工により工具係合部を形成することができる。例えば、完成品の金具において、工具係合部の対角寸法よりもシール部の外径が小さい場合に、中間体を形成する冷間鍛造工程において、張り出し加工により工具係合部を形成する場合に比べて、金型のコスト低減，金型の長寿命化を図ることができる。また、胴部全体を一旦拡径した後、工具係合部を絞り加工により形成する場合と比べると、後工程の切削加工における切削量を低減することができる。そのため、金具の製造コストを低減することができる。

（２）上記形態の金具の製造方法であって、少なくとも前記元部の一部を切削する切削工程を備え、前記工程（ｂ）において、前記工具係合部を、前記元部の前記胴部に隣接しない第１の端部を含む一部に形成してもよい。このようにすると、工程（ａ），（ｂ）を実施した後は、工具係合部、元部、胴部が、その順に連続して配置される。胴部を金具の完成品におけるシール部とすると、胴部と工具係合部との間に配置されている元部は、金具の完成品における圧縮変形部になる。圧縮変形部は、薄肉であり、従来より、切削加工にて形成される部位である。工具係合部を冷間鍛造の絞り加工により形成するために、胴部よりも最大長さが大きい元部を形成し、胴部に隣接しない第１の端部を含む一部に形成すると、圧縮変形部になる部分（元部の一部）を切削加工により縮径するが、その際、従来から切削加工を施されている部分であるため、切削工程の追加が不要であり、製造工程の増加を抑制することができ、その結果、金具の製造コストを低減することができる。

（３）上記形態の金具の製造方法であって、少なくとも前記元部の一部を切削する切削工程を備え、前記工程（ｂ）において、前記工具係合部を、前記元部の前記胴部に隣接する第２の端部を含む一部に形成すると共に、前記工具係合部の断面形状の最大対辺寸法が前記胴部の前記第１の最大長さより大きくなるように前記工具係合部を形成してもよい。このようにすると、工程（ａ），（ｂ）を実施した後は、元部、工具係合部、胴部が、その順に連続して配置される。金具の完成品において、上述の通り、工具係合部とシール部との間には薄肉の圧縮変形部がある。この製造方法の場合、胴部の一部を切削加工により切削して圧縮変形部を形成することができる。胴部は、元部よりも最大長さが小さいため、より切削量を低減することができ、金具の製造コストの低減に資する。また、この製造方法の場合、元部を切削加工により切削して、金具の完成品における加締部を形成することができる。加締部は、従来から切削加工が施されている部分であるため、切削工程の追加が不要であり、製造工程の増加を抑制することができる。

（４）上記形態の金具の製造方法であって、少なくとも前記元部の一部を切削する切削工程を備え、前記工程（ｂ）において、前記工具係合部の断面形状の最大対角寸法が前記胴部の前記第１の最大長さより大きくなるように前記工具係合部を形成してもよい。このようにしても、上記形態と同様の効果を得ることができる。従来、工具係合部の断面形状の最大対角寸法が胴部の最大長さよりも大きい場合、張り出し加工により工具係合部を形成するか、工具係合部を含む全ての部分を切削で形成していた。それに対し、この製造方法によると、絞り加工により工具係合部を形成することができるため、金型費用や切削費用を低減することができ、製造コストの低減効果が大きい。

（５）上記形態の金具の製造方法であって、前記金具の製造方法によって製造された金具は、前記胴部および前記元部の少なくとも一部が、前記工程（ａ）において形成された際の各々の前記最大長さと同一であってもよい。このようにすると、切削工程によらず、冷間鍛造工程にて、完成品の金具の一部を製造することができるため、切削量の低減、製造工程の低減が可能となり、製造コストの低減に資する。

本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグの製造方法、センサの製造方法、金具、スパークプラグ、センサ等の形態で実現することができる。

本発明の第１実施形態の金具の製造方法にて製造した金具の概略構成を示す部分断面図である。 金具を組み付けたスパークプラグの概略構成を示す部分断面図である。 金具を基端側から見た平面図である。 第１実施形態における金具の製造方法を示す工程図である。 第１実施形態の金具の製造方法における冷間鍛造工程において形成される中間体を示す半断面図である。 比較例１の金具の製造方法における冷間鍛造工程において形成される中間体を示す半断面図である。 比較例２の金具の製造方法における冷間鍛造工程において形成される中間体を示す半断面図である。 第１実施形態の金具の製造方法の切削工程における切削量を比較例２と対比して示す説明図である。 第２実施形態の金具の製造方法における冷間鍛造工程において形成される中間体を示す半断面図である。 変形例の工具係合部を平面視で示す図である。 冷間鍛造工程における絞り加工と張り出し加工を説明するための説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．金具の構成：
図１は、本発明の第１実施形態の金具の製造方法にて製造した金具の概略構成を示す部分断面図、図２は、その金具を組み付けたスパークプラグ１００の概略構成を示す部分断面図である。図１において、金具５０の中心軸である軸線ＯＬの左側に金具５０の外観構成を示しており、軸線ＯＬの右側に金具５０の断面構成を示している。図２において、スパークプラグ１００の中心軸である軸線ＯＬ（スパークプラグ１００の中心軸と金具５０の中心軸とは一致している）の左側にスパークプラグ１００の外観構成を示しており、軸線ＯＬの右側にスパークプラグ１００の断面構成を示している。以降は、軸線ＯＬに沿った方向と平行な方向を軸線方向ＯＤと呼ぶ。また、軸線方向ＯＤを図面における上下方向として、下側（後述する接地電極３０が配置されている側）を先端側と呼び、上側（後述する端子金具４０が配置されている側）を基端側と呼ぶ。

図２に示すように、スパークプラグ１００は、絶縁体としての絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極（外側電極）３０と、端子金具４０と、金具５０と、を備えている。絶縁碍子１０は、中心電極２０および端子金具４０を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の絶縁体であり、例えばアルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成されている。中心電極２０は、有底筒状に形成された被覆材２１の内部に、被覆材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２５を埋設した略棒状形状の電極である。中心電極２０は絶縁碍子１０によって保持され、絶縁碍子１０は金具５０によって保持される。接地電極３０は、屈曲した略棒状形状の電極であり、金具５０の先端側に取り付けられている。端子金具４０は絶縁碍子１０の基端側に取り付けられている。接地電極３０の自由端と中心電極２０の先端との間には、火花ギャップが形成される。

金具５０は、図２に示すように、軸線方向に沿った貫通孔５９を有し、絶縁碍子１０の一部を貫通孔５９内に収容して、保持する略円筒状の金具である。金具５０の外周に形成されたねじ山をエンジンヘッドに形成されたねじ孔に螺合させることにより、スパークプラグをエンジンヘッドに組み付けることができる。金具５０は、例えば低炭素鋼といった金属により形成されている。

金具５０は、図１に示すように、基端側から順に、加締部５３と、工具係合部５１と、圧縮変形部５５と、シール部５４と、ねじ部５２と、を主に備える。図３は、金具５０を基端側から見た平面図である。工具係合部５１は、平面視略正六角形状であり、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取り付ける際に工具（スパークプラグレンチ）が嵌合する。図３に示すように、工具係合部５１の、対辺寸法をＬ１，対角寸法をＬ２とし、シール部５４の外径をＤ１とすると、Ｄ１＜Ｌ１である。

ねじ部５２の側面には、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取り付ける際にエンジンヘッドのねじ孔に螺合するねじ山が形成されている。

シール部５４は、ねじ部５２と工具係合部５１との間に、ねじ部５２と連続して形成されており、スパークプラグ１００がエンジンヘッドに取付けられた際に、エンジンヘッドに形成されたねじ孔を介したエンジン内の気体の漏洩を防止する。エンジンヘッドにスパークプラグ１００を取付ける際、図２に示すように、ねじ部５２とシール部５４との間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。シール部５４は、ガスケット５を介してエンジンヘッドのねじ孔を封止し、これにより、ねじ孔を介したエンジン内の混合気の漏洩が防止される。

加締部５３は、図１に示すように、金具５０の基端側に設けられている。加締部５３は薄肉に形成されている。図２に示すように、金具５０の貫通孔５９に絶縁碍子１０を嵌挿して、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、絶縁碍子１０は、金具５０に保持され、金具５０と絶縁碍子１０とは、一体となる。

圧縮変形部５５は、図１に示すように、工具係合部５１とシール部５４との間に設けられている。圧縮変形部５５は、加締部５３と同様に薄肉に形成されている。圧縮変形部５５は、加締部５３を加締める際に、圧縮力の付加に伴い、図２に示すように、外向きに撓み変形するように構成されており、金具５０内の気密性を高めている。詳しくは、金具５０の工具係合部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。さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めると、絶縁碍子１０は、リング部材６，７およびタルク９を介して金具５０内の先端側に向け押圧される。これにより、絶縁碍子１０の縮径部１５は、金具５０の内周に形成された段部５６に支持され、金具５０と絶縁碍子１０とは、一体となる。このとき、金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、絶縁碍子１０の縮径部１５と金具５０の段部５６との間に介在された環状の板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。板パッキン８は、例えば、銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い材料によって形成される。板パッキン８の熱伝導率が高いと、絶縁碍子１０の熱が金具５０の段部５６に効率よく伝わるため、スパークプラグ１００の熱引きがよくなり、耐熱性を向上させることができる。圧縮変形部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形し、タルク９の圧縮ストロークを稼いで金具５０内の気密性を高めている。なお、金具５０の段部５６よりも先端側と絶縁碍子１０との間には、所定寸法のクリアランスＣＬが設けられている。

Ａ−２．金具の製造方法：
第１実施形態の金具５０の製造方法について、図４，５に基づいて説明する。図４は、第１実施形態における金具５０の製造方法を示す工程図であり、図５は、第１実施形態の金具５０の製造方法における冷間鍛造工程において形成される中間体を示す半断面図である。図５では、冷間鍛造工程の各段階における中間体を示し、中間体の軸線の左側に外観構成を示し、軸線の右側に断面構成を示している。中間体の軸線は、金具５０の軸線と一致する。

本実施形態の金具５０の製造方法では、図４に示すように、出発材料を準備し（ステップＳ１１０）、出発材料に対して冷間鍛造工程（ステップＳ１２０）を行って、金具５０の中間体５００Ｆ（図５（Ｆ））を形成し、中間体５００Ｆに対して切削工程（ステップＳ１３０）を行う。その後、切削工程後の中間体（以降、「切削中間体」とも称する）に対して接地電極３０を溶接により接合し（ステップＳ１３２）、ねじ形成工程（ステップＳ１４０）を行い、めっき工程（ステップＳ１４２）を行って、金具５０（図１）が完成する。

ステップＳ１１０における出発材料（図示しない）は、略円柱形状の金属材料であり、例えば金属製の線材を所定の長さにせん断することにより得られる。

冷間鍛造工程（ステップＳ１２０）は、５回の（５段階の）冷間鍛造加工を含む。冷間鍛造工程について、図５に基づいて説明する。図５に示す中間体の説明において、金具５０と対応させて、下側を先端側、上側を基端側と称する。

まず、出発材料に対して、押し出し成形（第１段階）により先端側の一部を縮径して、中間体５００Ａ（図５の（Ａ））を形成する。中間体５００Ａは、胴予備部５０１と、脚部５０４と、を備える。胴予備部５０１は、出発材料の外径と略同一の外径の略円柱状を成す。脚部５０４は、後の工程でねじ部５２が形成される部分であり、胴予備部５０１の外径よりも小さい外径の略円柱状を成す。中間体５００Ａの基端側には第１の孔５０６が形成され、先端側には第２の孔５０８が形成されている。本明細書において、略円柱状とは、中空の円柱も含む概念であり、断面形状が真円に限定されず、真円から多少外れる円形状、楕円形状も含む概念である。

中間体５００Ａに対し、第２段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００Ｂ（図５の（Ｂ））を形成する。第２段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６および第２の孔５０８が伸長されると共に、中間体５００Ａにおける胴予備部５０１の軸線方向ＯＤの中間部分が張り出されることにより、加締予備部５１２、元部５１０、および胴部５０２が形成される。すなわち、中間体５００Ｂは、加締予備部５１２と、元部５１０と、胴部５０２と、脚部５０４と、を備える。

加締予備部５１２は、後の工程で加締部５３が形成される部分であり、胴部５０２の外径Ｄ１と略同一の外径の略円柱状を成す。元部５１０は、後の工程で、工具係合部５１および圧縮変形部５５が形成される部分であり、胴部５０２の外径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ２の略円柱状を成す。元部５１０の外径Ｄ２は、金具５０の工具係合部５１の対角寸法Ｌ２よりも大きい。胴部５０２は、後の工程でシール部５４が形成される部分であり、シール部５４の外径Ｄ１と略同一の外径Ｄ１の略円柱状を成す。
本実施形態における胴部の外径が、請求項における第１の最大長さに相当し、元部の外径が、第２の最大長さに相当する。

中間体５００Ｂに対し、第３段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００Ｃ（図５の（Ｃ））を形成する。第３段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６および第２の孔５０８が伸長されると共に、胴部５０２および脚部５０４が伸長される。

中間体５００Ｃに対し、第４段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００Ｄ（図５の（Ｄ））を形成する。第４段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６が伸長されると共に、中間体５００Ｃにおける元部５１０の基端側の一部（元部５１０の胴部５０２に隣接しない第１の端部５１０ｕを含む一部）を絞り加工することにより、工具係合部５１４が形成される。すなわち、中間体５００Ｄは、加締予備部５１２と、工具係合部５１４と、元部５１０と、胴部５０２と、脚部５０４と、を備える。工具係合部５１４は、完成品の金具５０における工具係合部５１に相当する部分であり、平面視の外形が略正六角形状を成す。

中間体５００Ｄに対し、第５段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００Ｅ（図５の（Ｅ））を形成する。第５段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６および第２の孔５０８が伸長されると共に、脚部５０４が伸長される。中間体５００Ｅに対し、第６段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００Ｆ（図５の（Ｆ））を形成する。第６段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６と第２の孔５０８が連結され、貫通孔５１６が形成される。中間体５００Ｆは、冷間鍛造工程（図４におけるステップＳ１２０）における最終形状であり、完成品の金具５０における貫通孔５９と同一の貫通孔５１６を備える略円筒状（略中空円柱）を成す。

ステップＳ１３０では、冷間鍛造工程（ステップＳ１２０）にて形成された中間体５００Ｆの加締予備部５１２，工具係合部５１４，元部５１０，および胴部５０２の外周面に対する切削加工が行われ、金具５０の加締部５３，工具係合部５１，圧縮変形部５５，およびシール部５４が形成され、切削中間体が形成される。

ステップＳ１３２では、切削中間体の脚部５０４に、接地電極３０が溶接により接合される。ステップＳ１４０では、中間体５００Ｆの脚部５０４の外周面にねじを形成する加工（転造加工）が行われ、金具５０のねじ部５２が形成される。ステップＳ１４２で、金具表面の防食のためにニッケルめっきが施されて（ステップＳ１４２）、金具５０が完成する。

その後、製造された金具５０と他の構成部品とが組み立てられて、スパークプラグ１００（図２）が製造される。

Ａ−３．第１実施形態の効果：
第１実施形態の金具の製造方法の効果について、比較例１，２の金具の製造方法と対比して説明する。比較例１，２の金具の製造方法は、第１実施形態の金具の製造方法と、冷間鍛造工程（図４におけるステップＳ１２０）が異なるものの、それ以外の工程は同様であるため、比較例の冷間鍛造工程についてのみ以下に説明し、その他の工程の説明は省略する。比較例１，２の金具の製造方法によって、図１に示す金具５０と同一形状の金具が形成される。

まず、比較例１の金具の製造方法との対比による第１実施形態の金具の製造方法の効果について説明する。図６は、比較例１の金具の製造方法における冷間鍛造工程において形成される中間体を示す半断面図である。図６でも、図５と同様に、冷間鍛造工程の各段階における中間体を示し、中間体の軸線の左側に外観構成を示し、軸線の右側に断面構成を示している。

比較例１の金具の製造方法における冷間鍛造工程は、４回の（４段階の）冷間鍛造加工を含む。まず、出発材料に対して、押し出し成形（第１段階）により、先端側の一部を縮径し、中間体５５０ＰＡ（図６の（Ａ））を形成する。中間体５５０ＰＡは、胴部５５２Ｐと、脚部５５４Ｐと、を備える。胴部５５２Ｐは、出発材料の外径と略同一の外径であり、工具係合部５１の対角寸法よりも小さい外径の略円柱状を成す。脚部５５４Ｐは、後の工程でねじ部５２が形成される部分であり、胴部５５２Ｐの外径よりも小さい外径の略円柱状を成す。中間体５５０ＰＡの基端側には第１の孔５５６Ｐが形成され、先端側には第２の孔５５８Ｐが形成されている。

中間体５５０ＰＡに対し、第２段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５５０ＰＢ（図６の（Ｂ））を形成する。第２段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５５６Ｐおよび第２の孔５５８Ｐが伸長されると共に、中間体５５０ＰＡにおける胴部５５２Ｐの軸線方向ＯＤの基端側の一部が張り出されることにより、工具係合部５６４Ｐが形成される。すなわち、中間体５５０ＰＢは、工具係合部５６４Ｐと、胴部５５２Ｐと、脚部５５４Ｐと、を備える。工具係合部５６４Ｐは、金具５０における工具係合部５１に相当する部分であり、平面視の外形が略正六角形状を成す。比較例１の金具の製造方法では、工具係合部５６４Ｐの基端側の一部を切削して、加締部５３を形成する。胴部５５２Ｐは、後に、切削加工により圧縮変形部５５、およびシール部５４が形成される部分である。

中間体５５０ＰＢに対し、第３段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５５０ＰＣ（図６の（Ｃ））を形成する。第３段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５５６Ｐおよび第２の孔５５８Ｐが伸長されると共に、胴部５５２Ｐおよび脚部５５４Ｐが伸長される。

中間体５５０ＰＣに対し、第４段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５５０ＰＤ（図６の（Ｄ））を形成する。第４段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５５６Ｐおよび第２の孔５５８Ｐが伸長されると共に、脚部５５４Ｐが伸長される。中間体５５０ＰＤに対し、第５段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５５０ＰＥ（図６の（Ｅ））を形成する。第５段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５５６Ｐと第２の孔５５８Ｐとが連結され、貫通孔５６６Ｐが形成される。中間体５５０ＰＥは、比較例１の冷間鍛造工程における最終形状である。

比較例１の金具の製造方法では、工具係合部５６４Ｐが、冷間鍛造工程の第２段階において、張り出し加工により形成されている。張り出し加工に用いる金型は高価である。また、金具５０の工具係合部５１は、平面視略正六角形状を成すため、比較例１の金具の製造方法における張り出し加工に用いられる金型（ダイ）の中空部分の平面形状が略正六角形状であり、張り出し加工時の金型中空部分の角部への応力集中により、破損しやすく、寿命が短い。

これに対し、第１実施形態の金具の製造方法によれば、冷間鍛造工程の第２段階で、金具５０のシール部５４の外径と略同一の外径Ｄ１（金具５０の工具係合部５１の対角寸法Ｌ２より小さい）を有する略円柱状の胴部５０２を形成すると共に、胴部５０２の外径Ｄ１より大きい外径Ｄ２を有し、胴部５０２と連続する元部５１０を形成している。元部５１０の外径Ｄ２は、金具５０の工具係合部５１の対角寸法Ｌ２より大きい。そのため、第１実施形態の金具の製造方法によれば、金具５０の工具係合部５１を、絞り加工により形成することができる。絞り加工に用いる金具は、張り出し加工に用いる金具より安価であり、寿命も長いため、金型コストを抑制することができ、比較例１の金具の製造方法に比較して、製造コストを低減することができる。

次に、比較例２の金具の製造方法との対比による第１実施形態の金具の製造方法の効果について説明する。図７は、比較例２の金具の製造方法における冷間鍛造工程において形成される中間体を示す半断面図である。比較例２の金具の製造方法における冷間鍛造工程は、第１実施形態と同様に、５回の（５段階の）冷間鍛造加工を含む。まず、出発材料に対して、押し出し成形（第１段階）により先端側の一部を縮径して、中間体５００ＰＡ（図７の（Ａ））を形成する。中間体５００Ａは、胴予備部５０１Ｐと、脚部５０４Ｐと、を備える。胴予備部５０１Ｐは、出発材料の外径と略同一の外径の略円柱状を成す。脚部５０４Ｐは、後の工程でねじ部５２が形成される部分であり、胴予備部５０１Ｐの外径よりも小さい外径の略円柱状を成す。中間体５００ＰＡの基端側には第１の孔５０６Ｐが形成され、先端側には第２の孔５０８Ｐが形成されている。

中間体５００ＰＡに対し、第２段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００ＰＢ（図７の（Ｂ））を形成する。第２段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６Ｐおよび第２の孔５０８Ｐが伸長されると共に、中間体５００ＰＡにおける胴予備部５０１の軸線方向ＯＤの先端側の一部が張り出されることにより、加締予備部５１２Ｐおよび胴部５０２Ｐが形成される。すなわち、中間体５００ＰＢは、加締予備部５１２Ｐと、胴部５０２Ｐと、脚部５０４Ｐと、を備える。

加締予備部５１２Ｐは、後の工程で加締部５３が形成される部分であり、中間体５００ＰＡの胴予備部５０１Ｐの外径と略同一の外径の略円柱状を成す。胴部５０２は、後の工程で、工具係合部５１、圧縮変形部５５、およびシール部５４が形成される部分であり、金具５０の工具係合部５１の対角寸法Ｌ２よりも大きい外径Ｄ３の略円柱状を成す。胴部５０２の外径Ｄ３は、第１実施形態における元部５１０の外径Ｄ２と略同一であり、金具５０のシール部５４の外径Ｄ１よりも大きい。

中間体５００ＰＢに対し、第３段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００ＰＣ（図７の（Ｃ））を形成する。第３段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６Ｐおよび第２の孔５０８Ｐが伸長されると共に、脚部５０４Ｐが伸長される。

中間体５００ＰＣに対し、第４段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００ＰＤ（図７の（Ｄ））を形成する。第４段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６が伸長されると共に、中間体５００ＰＣにおける胴部５０２Ｐの基端側の一部を絞り加工することにより、工具係合部５１４Ｐが形成され、脚部５０４Ｐが伸長される。すなわち、中間体５００ＰＢは、加締予備部５１２Ｐと、工具係合部５１４Ｐと、胴部５０２Ｐと、脚部５０４Ｐと、を備える。工具係合部５１４は、金具５０における工具係合部５１に相当する部分であり、平面視の外形が略正六角形状を成す。

中間体５００ＰＤに対し、第５段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００ＰＥ（図７の（Ｅ））を形成する。第５段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６Ｐおよび第２の孔５０８Ｐが伸長されると共に、脚部５０４Ｐが伸長される。中間体５００ＰＥに対し、第６段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５００ＰＦ（図７の（Ｆ））を形成する。第６段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５０６Ｐと第２の孔５０８Ｐとが連結され、貫通孔５１６Ｐを形成する。中間体５００ＰＦは、比較例２の冷間鍛造工程における最終形状である。

比較例２の金具の製造方法では、冷間鍛造工程の第２段階で、金具５０の工具係合部５１の対角寸法Ｌ２より大きい外径Ｄ３を有する略円柱状の胴部５０２Ｐを形成している。そのため、比較例２の金具の製造方法でも、第１実施形態の金具の製造方法と同様に、金具５０の工具係合部５１を、絞り加工により形成することができる。

しかしながら、比較例２の金具の製造方法では、冷間鍛造工程において、絞り加工により工具係合部５１４Ｐを形成するために、後にシール部５４となる胴部５０２Ｐを、シール部５４の外径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ３の略円柱状に形成している。そのため、後に詳述するように、切削工程において胴部５０２Ｐの外周を切削して、シール部５４を形成している。これに対して、第１実施形態の金具の製造方法では、冷間鍛造工程において、シール部５４となる胴部５０２は、シール部５４の外径Ｄ１と同一の外径Ｄ１の略円柱形状に形成し、胴部５０２の外径Ｄ１よりも大きく、かつ工具係合部５１の対角寸法Ｌ２よりも大きい外径Ｄ２を有し、胴部５０２と連続する略円柱形状の元部５１０を形成し、その一部を絞り加工することにより、工具係合部５１４を形成している。したがって、胴部５０２の外周に対する切削は行わず、ほぼ鍛造仕上げによりシール部５４を製造することができると共に、絞り加工にて工具係合部５１４を形成することができる。

第１実施形態と比較例における切削工程について、図８に基づいて説明する。図８は、第１実施形態の金具の製造方法の切削工程における切削量を比較例２と対比して示す説明図である。図８の（Ａ）に第１実施形態、（Ｂ）に比較例２を示す。図８では、破線で冷間鍛造工程における中間体の最終形状、実線で切削工程実施後の形状を示している。また、切削工程における切削量を明瞭に示すために、断面図において、切削工程において切削された部分を、切削工程実施後と異なるハッチングを付して示している。

第１実施形態の金具の製造方法によれば、切削工程において、図８（Ａ）に示すように、中間体５００Ｆの工具係合部５１４の先端側の一部と、元部５１０とが、主に切削されて、工具係合部５１と、圧縮変形部５５とが形成される。切削工程では、その他、加締予備部５１２，胴部５０２に対して、バリ取り、面取り、および表面状態の調整等の微調整等のための切削が行われる。中間体５００Ｆに対して切削工程を実施することにより、切削中間体５０Ｂが形成される。図示するように、第１実施形態の金具の製造方法によれば、工具係合部５１４の軸線方向の長さが切削工程により短く切削されて工具係合部５１が形成されているものの、外周形状（略正六角形状）は、そのままである。また、胴部５０２も、外径をシール部５４と略同一に形成しているため、面取り等がなされているものの、外周形状（外径）は、そのままである。

一方、比較例２の金具の製造方法では、切削工程において、図８（Ｂ）に示すように、中間体５００ＰＦの工具係合部５１４の先端側の一部と、胴部５０２Ｐの基端側の一部と、胴部５０２Ｐの外周面とが、主に切削されて、工具係合部５１と、圧縮変形部５５と、シール部５４とが形成されている。切削工程では、その他、加締予備部５１２Ｐおよび胴部５０２Ｐに対して、バリ取り、面取り、および表面状態の調整等の微調整等のための切削が行われる。図示するように、比較例２の金具の製造方法によれば、工具係合部５１４Ｐの軸線方向の長さが切削工程により短く切削されて工具係合部５１が形成されているものの、外周形状（略正六角形状）は、そのままである。しかしながら、胴部５０２Ｐの外径Ｄ３は、シール部５４の外径Ｄ１よりも大きいため、外径がＤ１になるように切削されている。すなわち、第１実施形態の金具の製造方法によれば、比較例２の金具の製造方法に比べ、冷間鍛造工程後の切削工程における切削量を低減することができる。そのため、切屑処理の工数増加、切削刃の寿命低下、材料投入量の増加等を抑制することができ、その結果、製造コストを低減することができる。

また、金具５０の圧縮変形部５５は薄肉であり、図８に示すように、比較例２の製造方法においても、切削加工によって形成される。比較例２の製造方法に限らず、従来、圧縮変形部５５は切削加工により形成されていた。第１実施形態の金具の製造方法では、シール部５４となる胴部５０２の外径は、シール部５４と略同一にして外周に対する切削加工を不要としつつ、切削加工により形成される圧縮変形部５５になる部分を、拡径することにより元部５１０を形成し、絞り加工による工具係合部５１４の形成を可能にした。すなわち、本実施形態の金具の製造方法によれば、圧縮変形部５５に対応させて元部５１０を形成することにより、切削工程を増加させず、製造コストを低減することができた。

Ｂ．第２実施形態：
Ｂ−１．金具の製造方法：
第２実施形態の金具の製造方法について、図９に基づいて説明する。第２実施形態の金具の製造法によって製造される金具は、第１実施形態の金具の製造方法にて製造される金具５０（図１）と同一の形状であり、同一の符号を用いて説明し、金具の構成の説明は省略する。また、第２実施形態の金具の製造方法は、第１の実施形態の金具の製造法と冷間鍛造工程が異なるもののその他の工程は同様であるため、冷間鍛造工程について説明し、その他の工程の説明は省略する。

図９は、第２実施形態の金具の製造方法における冷間鍛造工程において形成される中間体を示す半断面図である。図９では、図５と同様に、冷間鍛造工程の各段階における中間体を示し、中間体の軸線の左側に外観構成を示し、軸線の右側に断面構成を示している。

第２実施形態の金具の製造方法における冷間鍛造工程は、第１実施形態と同様に、５回の（５段階の）冷間鍛造加工を含む。まず、出発材料に対して、押し出し成形（第１段階）により先端側の一部を縮径し、中間体５５０Ａ（図９の（Ａ））を形成する。中間体５５０Ａは、胴予備部５５１と、脚部５５４と、を備える。胴予備部５５１は、出発材料の外径と略同一の外径の略円柱状を成す。脚部５５４は、後の工程でねじ部５２が形成される部分であり、胴予備部５５１の外径よりも小さい外径の略円柱状を成す。中間体５５０Ａの基端側には第１の孔５５６が形成され、先端側には第２の孔５５８が形成されている。

中間体５５０Ａに対し、第２段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５５０Ｂ（図９の（Ｂ））を形成する。第２段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５５６および第２の孔５５８が伸長されると共に、中間体５５０Ａにおける胴予備部５５１の軸線方向ＯＤの基端側の一部が張り出されることにより、元部５６０および胴部５５２が形成される。すなわち、中間体５５０Ｂは、元部５６０と、胴部５５２と、脚部５５４と、を備える。元部５６０は、後の工程で加締部５３および工具係合部５１が形成される部分であり、金具５０の工具係合部５１の対角寸法Ｌ２よりも大きく、かつ胴部５５２の外径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ２の略円柱状を成す。胴部５５２は、後の工程で、圧縮変形部５５、およびシール部５４が形成される部分であり、金具５０のシール部５４の外径Ｄ１と同一の外径Ｄ１を有する略円柱状を成す。

中間体５５０Ｂに対し、第３段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５５０Ｃ（図９の（Ｃ））を形成する。第３段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５５６および第２の孔５５８が伸長されると共に、胴部５５２および脚部５５４が伸長される。

中間体５５０Ｃに対し、第４段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５５０Ｄ（図９の（Ｄ））を形成する。第４段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５５６が伸長されると共に、中間体５５０Ｃにおける元部５６０の先端側の一部（元部５６０の胴部５５２に隣接する第２の端部５６０ｄを含む一部）を絞り加工することにより、工具係合部５６４が形成される。すなわち、中間体５５０Ｄは、元部５６０と、工具係合部５６４と、胴部５５２と、脚部５５４と、を備える。元部５６０は、後に、切削加工によって切削され、加締部５３が形成される。工具係合部５６４は、金具５０における工具係合部５１に相当する部分であり、平面視の外形が略正六角形状を成す。

中間体５５０Ｄに対し、第５段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５５０Ｅ（図９の（Ｅ））を形成する。第５段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５５６および第２の孔５５８が伸長されると共に、脚部５５４が伸長される。中間体５５０Ｅに対し、第６段階の冷間鍛造加工を行い、中間体５５０Ｆ（図９の（Ｆ））を形成する。第６段階の冷間鍛造加工において、第１の孔５５６と第２の孔５５８とが連結され、貫通孔５６６を形成する。中間体５５０Ｆは、第２実施形態の冷間鍛造工程における最終形状であり、金具５０における貫通孔５９と同一の貫通孔を備える略円筒状（略中空円柱）を成す。

Ｂ−２．第２実施形態の効果：
第２実施形態の金具の製造方法によれば、金具５０の工具係合部５１の対角寸法Ｌ２よりも小さい外径Ｄ１の胴部５５２と連続した元部５６０を金具５０の工具係合部５１の対角寸法Ｌ２よりも大きい外径Ｄ２の略円柱状に形成することにより、絞り加工により工具係合部５６４を形成している。そのため、上記した比較例１の金具の製造方法に比較して、金型コストを抑制することができると共に、金型寿命の低下を抑制することができ、比較例１の金具の製造方法に比較して、製造コストを低減することができる。また、第２実施形態の金具の製造方法では、冷間鍛造工程において、シール部５４となる胴部５５２は、シール部５４の外径Ｄ１と同一の外径Ｄ１の略円柱形状に形成している。そのため、胴部５５２の外周に対する切削は行わず、ほぼ鍛造仕上げによりシール部５４を製造することができる。したがって、比較例２の金具の製造方法に比べ、冷間鍛造工程後の切削工程における切削量を低減することができる。その結果、切屑処理の工数増加、切削刃の寿命低下、材料投入量の増加等を抑制することができ、製造コストを低減することができる。なお、第１実施形態の金具の製造方法によれば、加締部５３も、ほほ鍛造仕上げにより形成することができるため、好ましい。

Ｃ．変形例：
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば、次のような変形も可能である。

Ｃ−１．第１変形例：
上記実施形態では、金具５０の工具係合部５１（工具係合部５１４）の、対辺寸法をＬ１，対角寸法をＬ２とし、シール部５４（胴部５０２）の外径をＤ１とすると、Ｄ１＜Ｌ１である場合を例示したが、これに限定されず、Ｌ１≦Ｄ１＜Ｌ２でもよく、Ｄ１＜Ｌ２であればよい。そのような金具を製造する場合にも、本発明の金具の製造方法によって製造することにより、製造コストを低減することができる。

Ｃ−２．第２変形例：
上記実施形態において、工具係合部５１の断面形状が略正六角形状を成す金具５０を例示したが、工具係合部５１の断面形状は、上記実施形態に限定されない。正六角形状以外の正ｎ角形状（ｎは３以上の自然数）であってもよいし、正ｎ角形以外のｎ角形であってもよい。Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。工具係合部の断面形状が正ｎ角形以外のｎ角形の場合は、上記実施形態の金具の製造方法において、工具係合部の最大対辺寸法（対辺寸法のうち最大の長さ）が胴部の外径よりも大きいか、工具係合部の最大対角寸法（対角寸法のうち最大の長さ）が胴部の外径より大きくなるように、工具係合部を形成すればよい。図１０は、変形例の工具係合部を平面視で示す図である。図１０には、断面形状がＢｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状の工具係合部５１Ａを備える金具５０Ａを図示している。工具係合部５１Ａにおいて、図示するように、対向する辺間の距離Ｌ１が対辺寸法、対向する角間の距離Ｌ２が対角寸法となる。工具係合部５１Ａを備える金具を製造する場合にも、胴部の外径が工具係合部５１Ａの対角寸法より小さくなるように、工具係合部５１Ａを形成すればよい。

Ｃ−３．第３変形例：
上記実施形態において、元部の軸線方向における一部を絞り加工して工具係合部を形成しているが、元部の全部を絞り加工して工具係合部を形成してもよい。例えば、第１実施形態の金具の製造方法において、第４段階の冷間鍛造工程において、元部５１０の全部を絞り加工して工具係合部を形成した場合、胴部５０２の基端側の一部を切削して圧縮変形部５５を形成してもよいし、工具係合部の先端側の一部を切削して圧縮変形部５５を形成してもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

Ｃ−４．第４変形例：
上記第１実施形態において、中間体５００Ｂにおける胴部５０２の外径を、完成品の金具５０におけるシール部５４の外径と同一に形成する例（換言すると、第１実施形態の金具の製造方法によって製造された金具５０は、シール部５４の外径が中間体５００Ｂにおける胴部５０２の外径と同一である例）を示したが、これに限定されない。例えば、中間体における胴部の外径を、完成品の金具５０におけるシール部５４の外径よりも大きく形成し、切削加工により、シール部５４を形成してもよい。また、例えば、中間体における元部の外径を、完成品の金具の加締部の外径と同一に形成してもよい。このようにすると、完成品の金具において、元部の一部の外径をそのままに残すことができ、切削工程を減らすことができる。

Ｃ−５．第５変形例：
上記実施形態において、スパークプラグに用いられる金具を例示したが、これに限定されない。例えば、温度センサ等のセンサ用の金具であってもよいし、その他、種々の工具係合部を備える金具に適用することができる。また、そのようなセンサ用の金具を備えるセンサの製造方法とすることもできる。

Ｃ−６．第６変形例：
上記実施形態において、胴部および元部は、略円柱状に形成される例を示したが、胴部および元部の形状は、略円柱状に限定されない。例えば、六角形状、変形１２角形状等であってもよい。

５…ガスケット
６…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１５…縮径部
２０…中心電極
２１…被覆材
２５…芯材
３０…接地電極
４０…端子金具
５０，５０Ａ…金具
５０Ｂ…切削中間体
５１，５１Ａ…工具係合部
５２…ねじ部
５３…加締部
５４…シール部
５５…圧縮変形部
５６…段部
５９…貫通孔
１００…スパークプラグ
５００Ａ〜Ｆ…中間体
５０１…胴予備部
５０２…胴部
５０４…脚部
５０６…第１の孔
５０８…第２の孔
５１０…元部
５１０ｕ…第１の端部
５１２…加締予備部
５１４…工具係合部
５１６…貫通孔

Claims (7)

1. 工具が係合される工具係合部を備える金具の製造方法であって、
   前記金具の製造方法は、冷間鍛造工程を備え、
   前記冷間鍛造工程は、
   （ａ）第１の最大長さを有する胴部と、前記第１の最大長さよりも大きい第２の最大長さを有し前記胴部と連続する元部と、を形成する工程と、
   （ｂ）前記元部の軸線方向における少なくとも一部を絞り加工して、前記工具係合部を形成する工程と、
   を備える、金具の製造方法。
2. 請求項１に記載の金具の製造方法であって、
   少なくとも前記元部の一部を切削する切削工程を備え、
   前記工程（ｂ）において、前記工具係合部を、前記元部の前記胴部に隣接しない第１の端部を含む一部に形成する、金具の製造方法。
3. 請求項１に記載の金具の製造方法であって、
   少なくとも前記元部の一部を切削する切削工程を備え、
   前記工程（ｂ）において、前記工具係合部を、前記元部の前記胴部に隣接する第２の端部を含む一部に形成すると共に、前記工具係合部の断面形状の最大対辺寸法が前記胴部の前記第１の最大長さより大きくなるように前記工具係合部を形成する、金具の製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の金具の製造方法であって、
   少なくとも前記元部の一部を切削する切削工程を備え、
   前記工程（ｂ）において、前記工具係合部の断面形状の最大対角寸法が前記胴部の前記第１の最大長さより大きくなるように前記工具係合部を形成する、金具の製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金具の製造方法であって、
   前記金具の製造方法によって製造された金具は、前記胴部および前記元部の少なくとも一部が、前記工程（ａ）において形成された際の各々の前記最大長さと同一である、金具の製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の金具の製造方法を備えるスパークプラグの製造方法。
7. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の金具の製造方法を備えるセンサの製造方法。

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