JP3454596B2 - 点火栓用複合電極の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の気筒に取
り付けられて対向電極との間で火花放電が発生する点火
栓用複合電極の製造方法に関するもので、特に後端側か
ら先端側に向かって外径が段階的に細径化された点火栓
用複合中心電極の製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複合中心電極は、以下の第１
〜第５工程を行う製造方法（以下従来の製造方法と呼
ぶ）にて製造されている。先ず、耐熱性および耐食性に
優れる第１金属に塑性加工を施すことにより、後端のみ
開口した軸方向穴を有するカップを形成する。さらに、
熱伝導性に優れる第２金属に塑性加工を施すことによ
り、軸方向穴内に挿入可能な円柱部を有する芯材を形成
する。次に、図１１（ｃ）に示したように、カップ｛図
１１（ｂ）参照｝の軸方向穴内に、軸芯｛図１１（ａ）
参照｝の円柱部を挿入することにより一体化して第１複
合材１０１を形成する第１工程を行う。

【０００３】次に、第１複合材１０１を前方押出し成形
を施すことにより、図１１（ｄ）に示したように、先端
側に軸状部１０２（外径＝φｄ１）、および前方押出し
成形が施されない残部１０３を有する丸棒状の押出し成
形体１０４を成形する。そして、図１１（ｅ）に示した
ように、押出し成形体１０４の残部１０３を含んだ部分
１０５を切断して丸棒状の第２複合材１０６を形成する
第２工程を行う。

【０００４】次に、第２複合材１０６の軸状部１０２の
先端側を押通し成形することによって、図１１（ｆ）に
示したように、先端側に径中部１０７（外径＝φｄ
２）、および後端側に鍔部１０８を有する段付の第３複
合材１０９を形成する第３工程を行う。

【０００５】次に、第３複合材１０９の軸状部１０２の
径中部１０７の先端の外周を切削加工を施すことによ
り、図１１（ｇ）に示したように、径小部１１０（外径
＝φｄ３）を有する段付の第４複合材１１１を形成する
第４工程を行う。この第４複合材１１１の軸状部１０
２、径中部１０７および鍔部１０８は切削加工しない。

【０００６】なお、従来の製造方法の特徴としては、図
１１（ｆ）に示したように、第３工程で、第２複合材１
０６の先端側を押通し成形を施して細径化し、後端側を
鍔状に成形していた。この理由は、複合材であることも
あって、φｄ１の軸状部１０２をφｄ２の径中部１０７
に押通し成形する場合の断面減少率（演算式は以下の数
１の通り）ε１、２は経験上２１％が限界であった。そ
れよりも、細いφｄ３の径小部１１０は押通し成形を施
すことができないので、第４工程でφｄ２の一部を切断
加工することによりφｄ２の一部をφｄ３に細径化して
いた。ここで、前方押出し成形とは金型（ダイス）内部
に成形体が拘束されて押し出されること、押通し成形と
は金型内部に成形体が拘束されず（一部食み出し）押出
しされることを言う。

【数１】

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の製造
方法においては、第４工程でφｄ2 の一部を切削加工す
る場合でも、φｄ3 の径小部１１０はかなり細いため、
適切な切削速度を得るためには自動切削機のスピンドル
の回転速度を高速化する必要があるが、自動切削機のよ
うに、停止→加速→切削→減速→停止という運転サイク
ルの繰り返しでは、１個の第３複合材１０９を所定の切
削時間（例えば４秒間）で切削加工して第４複合材１１
１を成形するピースタイムの兼ね合いもあり、自動切削
機のスピンドルの回転速度を高速化するにも限界があっ
た。

【０００８】すなわち、スピンドルの回転速度を、上
げ、下げするには、図１２のタイムチャ−トに示したよ
うに、時刻ｔ１→時刻ｔ２の所要時間ｔａ、時刻ｔ３→
時刻ｔ４の所要時間ｔｂが多く必要となり、結果的にピ
ースタイムが長くなる。そのため、最適な切削速度が得
られず、被切削面の面粗度が悪く、切削バイトの欠けも
発生し、不良品が多発することにより製造コストが上昇
するという問題が生じている。また、寸法精度も悪く、
切削バリの発生による問題も生じている。

【０００９】この発明は、径小部を切削加工することな
く成形して、径小部の成形時間の短縮化を図りながら
も、不良品の発生を防止することにより、製造価格の上
昇を防止することが可能な点火栓用複合電極の製造方法
の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、耐熱性および耐食性に優れる第１金属材からなるカ
ップ内に、熱伝導性に優れる第２金属材を有する第１複
合材を形成する第１工程と、前記第１複合材に前方押出
し成形を施すことにより、前記第１複合材の先端側を細
径化した軸状部と押出し成形を施さない残部を形成した
後に、前記残部を除去した第２複合材を形成する第２工
程と、前記第２複合材に前方押出し成形を施すことによ
り、前記第２複合材の前記軸状部の先端を細径化した軸
状の径小部を有する第３複合材を形成する第３工程と、
前記第３複合材に押通し成形を施すことにより、前記第
３複合材の前記軸状部の径小部寄りを細径化して、前記
径小部よりも太い径中部を形成し、且つ前記軸状部の後
端部に鍔部を有する第４複合材を形成する第４工程とを
備えた点火栓用複合電極の製造方法を採用した。

【００１１】

【００１２】請求項２に記載の発明は、耐熱性および耐
食性に優れる第１金属材からなるカップ内に、熱伝導性
に優れる第２金属材を有する第１複合材を形成する第１
工程と、前記第１複合材に前方押出し成形を施すことに
より、前記第１複合材の先端側を細径化した軸状部と押
出し成形を施さない残部を形成した後に、前記残部を除
去した第２複合材を形成する第２工程と、前記第２複合
材に前方押出し成形を施すことにより、前記第２複合材
の前記軸状部の先端を細径化した軸状の径小部を有する
第３複合材を形成する第３工程と、前記第３複合材に押
通し成形を施すことにより、前記第３複合材の前記径小
部の先端をさらに細径化して最径小部を形成し、且つ前
記軸状部の後端部に鍔部を有する第４複合材を形成する
第４工程とを備えた点火栓用複合電極の製造方法を採用
した。

【００１３】

【作用および発明の効果】請求項１に記載の発明によれ
ば、耐熱性および耐食性に優れる第１金属材内に、熱伝
導性に優れる第２金属材を挿入することにより、第１複
合材が形成される。次に、この第１複合材に前方押出し
成形を施すことにより、第２複合材が形成される。この
とき、第２複合材には、第１複合材の先端側を細径化し
た軸状部と押出し成形を施さない残部が成形された後に
前記残部が除去される。

【００１４】次に、この第２複合材に前方押出し成形を
施すことにより、第３複合材が形成される。このとき、
第３複合材には、第２複合材の軸状部の先端を細径化し
た軸状の径小部が成形される。次に、この第３複合材に
押通し成形を施すことにより、第４複合材が形成され
る。このとき、第４複合材には、第３複合材の軸状部の
径小部寄りを細径化した径中部が成形され、且つ軸状部
の後端部に鍔部が成形される。また、その径中部は、軸
状部よりも細く、径小部よりも太く成形される。したが
って、第３工程にて、複合電極の径小部を切削加工する
ことなく成形できるので、径小部の成形時間の短縮化を
図りながらも、不良品の発生を防止できる。これによ
り、複合電極（中心電極）の製造価格の上昇を抑えるこ
とができる。

【００１５】

【００１６】

【００１７】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明と同じ第３工程において、第３複合材を形
成した後に、第３複合材を押通し成形を施すことによ
り、径小部の先端をさらに細径化した最径小部と後端部
に鍔部を有する第４複合材が形成される。したがって、
この第４複合材は請求項１に記載の径小部より複合電極
（例えば中心電極）の先端径をさらに細くする場合に効
果的に工程を増すことなく成形することができる。

【００１８】

【実施例】この発明の点火栓用複合電極の製造方法を図
に示す実施例に基づき説明する。

【００１９】〔第１実施例の製造方法〕図１ないし図８
はこの発明の第１実施例を示したもので、図１は２極ス
パークプラグ用の複合中心電極の製造方法を示した工程
図である。

【００２０】（第１製造工程、カップ成形工程）初め
に、耐熱性および耐食性に優れたニッケルまたはニッケ
ル合金等の第１金属材製の線材から円柱状の素材を切断
する。そして、図２に示したように、この素材を金型１
の丸穴１ａ内に挿入してパンチ２で平行打ちすることに
よって、断面形状が円柱形状のビレット３を形成する。
このとき、ビレット３の先端部の外周には円弧状のコー
ナー４が成形され、ビレット３の後端面には平坦面５が
成形される。なお、ニッケル合金としては、例えば８重
量％のＦｅ、１６重量％のＣｒ、０．２重量％のＣｕ、
７５．８重量％のＮｉよりなるインコネル６００（商標
名）、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｒ
合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金等を用いるこ
とができる。ここで、２ａは成形後のビレット３を金型
１の丸穴１ａ内から突き出すためのキックアウトピンで
ある。

【００２１】（第２製造工程、カップ成形工程）次に、
図３に示したように、このビレット３を金型６の丸穴６
ａ内に挿入してパンチ７で穿つことによって、断面形状
が円柱形状のビレット８を形成する。このとき、ビレッ
ト８の後端面には略円形状の下孔９が成形される。ここ
で、７ａは成形後のビレット８を金型６の丸穴６ａ内か
ら突き出すためのキックアウトピンである。

【００２２】（第３製造工程、カップ成形工程）次に、
図４に示したように、このビレット８を金型１０の丸穴
１０ａ内に挿入して下孔９をパンチ１１でさらに穿つこ
とによって、図１（ｂ）に示したように、断面形状が円
筒形状のカップ１２を形成する。このとき、カップ１２
の内部には、先端が閉塞され、後端が開口した軸方向穴
（凹部）１３が成形される。ここで、１１ａは成形後の
カップ１２を金型１０の丸穴１０ａ内から突き出すため
のキックアウトピンである。

【００２３】（第４製造工程、軸芯成形工程）一方、熱
伝導性に優れた銅または銅合金等の第２金属材に塑性加
工を施すことにより、図１（ａ）に示したように、断面
形状が円柱形状の軸芯１４を形成する。この軸芯１４に
は、先端側にカップ１２の軸方向穴１３の深さよりやや
長い軸方向寸法で、且つ軸方向穴１３の内径とほぼ同じ
外径を持つ軸状の円柱部１５、および後端側に円柱部１
５より外径が大きい円板部１５ａが成形される。

【００２４】（第５製造工程、第１複合材成形工程）次
に、図５に示したように、カップ１２の軸方向穴１３内
に軸芯１４の円柱部１５を遊嵌した嵌合体を、金型１７
の丸穴１７ａ内に挿入してパンチ１６で平行打ちするこ
とによって、図１（ｃ）に示したように、第１複合材１
８を形成する。このとき、軸芯１４は、円板部１５ａが
軸方向穴１３の後端面より突出した状態でカップ１２内
に緊密的に保持される。以上が請求項１に記載の発明の
第１工程に相当する。ここで、１６ａは成形後の第１複
合材１８を金型１７の丸穴１７ａ内から突き出すための
キックアウトピンである。

【００２５】（第６製造工程、第１押出し成形工程）次
に、図６に示したように、第１複合材１８を金型１９の
丸穴１９ａ内に挿入してパンチ２０で押し込んで前方押
出し成形することによって、第１複合材１８の先端側を
細径化して、図１（ｄ）に示したように、丸棒状の押出
し成形体２１を形成する。この押出し成形体２１の先端
側には第１複合材１８より外径が小さい丸軸状の軸状部
（φｄ1 ：例えばφ２．６）２２が成形され、後端側に
は前方押出し成形が施されない残部２３が成形される。

【００２６】（第７製造工程、切断工程、第２複合材成
形工程）次に、押出し成形体２１の後端側の残部２３を
含む部分２４を切断することにより、図１（ｅ）に示し
たように、軸状部２２を有する第２複合材２５を形成す
る。以上が請求項１に記載の発明の第２工程に相当す
る。

【００２７】（第８製造工程、第３複合材成形工程、第
２押出し成形工程）次に、図７に示したように、第２複
合材２５を金型２６の丸穴２６ａ内に挿入してパンチ２
７で押し込んで前方押出し成形することによって、第２
複合材２５の軸状部２２の先端側をさらに細径化して、
図１（ｆ）に示したように、段付の第３複合材２８を形
成する。この第３複合材２８の軸状部２２の先端側に
は、軸状部２２よりも外径が小さい丸軸状の径小部（φ
ｄ3 ：例えばφ２．０）２９が成形される。以上が請求
項１に記載の発明の第３工程に相当する。

【数２】 このときの断面減少率ε1 、3 は、上記の数２の式の通
りで、４０．８％となり、径小部２９の押通し成形はで
きないが押出し成形は可能となる。

【００２８】（第９製造工程、第４複合材成形工程、押
通し成形工程）次に、図８に示したように、第３複合材
２８を丸穴形状の金型３０の丸穴３０ａ内に挿入してパ
ンチ３１で押し込んで押通し成形することによって、第
３複合材２８の軸状部２２の先端側をさらに細径化し
て、図１（ｇ）に示したように、２段付の第４複合材３
２を形成する。この第４複合材３２の軸状部２２と径小
部２９との間には、軸状部２２よりも外径が小さく、径
小部２９よりも外径が大きい段部としての丸軸状の径中
部（φｄ2 ：例えばφ２．５）３３が成形され、且つ第
４複合材３２の後端側には鍔部３４が成形される。第４
複合材３２は複合中心電極４１（図９参照）として使用
される。以上が請求項１に記載の発明の第４工程に相当
する。ここで、３１ａは成形後の第４複合材３２を金型
３０の待つ穴３０ａから突き出すためのキックアウトピ
ンである。

【００２９】（点火栓の構成）図９はこの実施例の製造
方法によって製造された複合中心電極４１を持つ内燃機
関用２極スパークプラグ（点火栓）４２の火花放電部を
示した半断面図である。

【００３０】この内燃機関用２極スパークプラグ４２
は、アルミナ等の焼結体よりなる筒状の絶縁碍子４３、
この絶縁碍子４３を保持する筒状の主体金具４４、およ
びこの主体金具４４の先端面に溶接された２極の側方電
極４５等から構成されている。なお、複合中心電極４１
は、絶縁碍子４３の先端面より少なくとも径小部２９が
突出した状態で、軸孔４６内に挿入されている。また、
２極の側方電極４５の先端面は、複合中心電極４１の先
端部の側面との間に火花ギャップを形成する。

【００３１】〔第１実施例の効果〕以上のように、この
実施例では、図１に示したように、複合中心電極４１の
径小部２９を前方押出しによる塑性加工により成形でき
るので、切削加工が不要となる。これにより、切削加工
による各種の不具合を回避することができる。例えば削
り屑がなくなるので高価なニッケル（Ｎｉ）合金材の材
料費低減の他に複合材の被切削面の面粗度の悪化、切削
バイトの欠けの発生を防止でき、不良品の多発を抑える
ことができる。また、寸法精度の悪化や切削バリの発生
を招くこともない。さらに、１個の複合中心電極４１の
製造時間を短縮することができるので、ピースタイムを
短縮することができる。したがって、材料費の低減、不
良品の多発を抑え、自動切削機が不要となり、さらにピ
ースタイムを短縮できるので、製造コストを軽減するこ
とができる

【００３２】

【００３３】

【００３４】〔第２実施例〕 図１０はこの発明の第２実施例を示したもので、複合中
心電極の製造方法を示した工程図である。

【００３５】この実施例では、第１実施例の製造方法を
用いて、図１０（ｆ）に示したように、軸状部２２より
も外径が小さい円柱状の径小部２９（例えば外径ｄ３＝
２．０mm）を有する第３複合材２８を形成した後に、第
３複合材２８に押通し成形を施すことにより、径小部２
９の先端を、外径がさらに細い最径小部３７（例えば外
径ｄ４＝１．８mm）となるように成形し、且つ軸状部２
２の後端部に鍔部３４を成形して第４複合材３８を形成
する。なお、この第４複合材３８の断面減少率は１９％
であり、押通し加工は可能である。

【００３６】〔変形例〕この実施例では、本発明を、第
１金属材と第２金属材とを一体化した複合中心電極４１
または複合側方電極の製造方法に用いたが、本発明を、
第１金属材と第２金属材とを一体化し、さらに第２金属
材内に熱伝導性に優れる純ニッケル（Ｎｉ）等の第３金
属材を封入した複合中心電極または複合側方電極の製造
方法に用いても良い。また、第２金属材（Ｃｕ、Ｃｕ合
金）は円板部１５ａ｛図１（ａ）参照）｝が省略された
円柱状の棒体を第１金属材のカップ１２内に封入したも
のを用いても良い。

【００３７】複合中心電極４１の発火面や複合側方電極
の発火面に白金等の貴金属電極を取り付けても良い。こ
の実施例では、２極スパークプラグ４２に複合中心電極
４１を組み付けたが、側方電極が１極で複合中心電極の
先端面と対向するスパークプラグ、あるいは側方電極が
３極以上の多極スパークプラグに複合中心電極４１を組
み付けても良い。また、金型１、６、１０、１７、２
６、３０を２個以上の部品により構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例にかかる各製造工程を示
した工程図である。

【図２】この発明の第１実施例にかかる第１製造工程を
示した断面図である。

【図３】この発明の第１実施例にかかる第２製造工程を
示した断面図である。

【図４】この発明の第１実施例にかかる第３製造工程を
示した断面図である。

【図５】この発明の第１実施例にかかる第５製造工程を
示した断面図である。

【図６】この発明の第１実施例にかかる第６製造工程を
示した断面図である。

【図７】この発明の第１実施例にかかる第８製造工程を
示した断面図である。

【図８】この発明の第１実施例にかかる第９製造工程を
示した断面図である。

【図９】この発明の第１実施例を用いて製造された点火
栓の主要部を半断面で示した正面図である。

【図１０】この発明の第２実施例にかかる各製造工程を
示した工程図である。

【図１１】従来の製造方法にかかる各製造工程を示した
工程図である。

【図１２】スピンドルの回転速度の変化を示したタイム
チャートである。

【符号の説明】

１８ 第１複合材 ２２ 軸状部 ２３ 残部 ２５ 第２複合材 ２８ 第３複合材 ２９ 径小部 ３２ 第４複合材（複合中心電極） ３３ 径中部 ３４ 鍔部 ３７ 最径小部 ３８ 第４複合材（複合中心電極） ４１ 複合中心電極 ４２ ２極スパークプラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−92383（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343158（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−190253（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−182743（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−121289（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−104490（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−37678（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−121290（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−192283（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−335066（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01T 13/00 - 21/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）耐熱性および耐食性に優れる第１金
   属材からなるカップ内に、熱伝導性に優れる第２金属材
   を有する第１複合材を形成する第１工程と、 （ｂ）前記第１複合材に前方押出し成形を施すことによ
   り、前記第１複合材の先端側を細径化した軸状部と押出
   し成形を施さない残部を形成した後に、前記残部を除去
   した第２複合材を形成する第２工程と、 （ｃ）前記第２複合材に前方押出し成形を施すことによ
   り、前記第２複合材の前記軸状部の先端を細径化した軸
   状の径小部を有する第３複合材を形成する第３工程と、 （ｄ）前記第３複合材に押通し成形を施すことにより、
   前記第３複合材の前記軸状部の径小部寄りを細径化し
   て、前記径小部よりも太い径中部を形成し、且つ前記軸
   状部の後端部に鍔部を有する第４複合材を形成する第４
   工程とを備えた点火栓用複合電極の製造方法。
2. 【請求項２】（ａ）耐熱性および耐食性に優れる第１金
   属材からなるカップ内に、熱伝導性に優れる第２金属材
   を有する第１複合材を形成する第１工程と、 （ｂ）前記第１複合材に前方押出し成形を施すことによ
   り、前記第１複合材の先端側を細径化した軸状部と押出
   し成形を施さない残部を形成した後に、前記残部を除去
   した第２複合材を形成する第２工程と、 （ｃ）前記第２複合材に前方押出し成形を施すことによ
   り、前記第２複合材の前記軸状部の先端を細径化した軸
   状の径小部を有する第３複合材を形成する第３工程と、 （ｄ）前記第３複合材に押通し成形を施すことにより、
   前記第３複合材の前記径小部の先端をさらに細径化して
   最径小部を形成し、且つ前記軸状部の後端部に鍔部を有
   する第４複合材を形成する第４工程とを備えた点火栓用
   複合電極の製造方法。