JP3847853B2

JP3847853B2 - 多極スパークプラグの製造方法

Info

Publication number: JP3847853B2
Application number: JP21072996A
Authority: JP
Inventors: 誠山口; 尚斗寺田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: JPH1055873A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の外側電極を有する多極スパークプラグ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
栓体金具の発火部端面に取付けられ、途中部分から同栓体金具の軸芯に向けて折り曲げられた各接地電極の外面を雌型に当接させ、同栓体金具の内腔を貫通させた雄ピンにより各接地電極の先端部を内面側から外面側に向かって打ち抜き、同各接地電極に放電端面を形成する工程を有する多極スパークプラグの製造方法が知られている（特開昭５１- ９５５４１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術は、以下に示す課題を有する。
(1) 打ち抜きを行った後、ギャップ調整機や手作業によるギャップ調整が必要である。尚、ギャップ調整機を使用しても、かなりの頻度で、所定のギャップにならない場合が発生し、この場合は手作業でギャップ調整を行う。手作業でギャップ調整を行うと、熟練を要するとともに人件費が嵩み、製造コストが上昇する。
(2) 打ち抜きによって形成される放電面は、表面が平滑であり着火性が悪い。
(3) 打ち抜き工程が必要である。
【０００４】
本発明の第１の目的は、放電面が中心電極の先端外周面と対向する複数の外側電極を有する多極スパークプラグの着火性の向上にある。
本発明の第２の目的は、放電面が中心電極の先端外周面と対向する複数の外側電極を有する多極スパークプラグにおいて、外側電極の放電面- 中心電極の先端外周面間のスパークギャップを容易に形成できる多極スパークプラグの製造方法の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為、本発明は、以下の構成を採用した。
（１）筒状の主体金具と、該主体金具内に嵌め込まれて固定される軸孔付の絶縁碍子と、電極先端が碍子先端面から突出する様に軸孔に装着される中心電極と、放電面が中心電極の先端外周面と対向する様に屈曲して金具先端面に突設される複数の外側電極とを備える多極スパークプラグの製造方法であって、主体金具の金具先端面に複数の外側電極基材を溶接する溶接工程、外側電極の曲げ形状に対応する成型面を有する曲げ型の成型面に、各外側電極基材を押し当てて塑性変形させる曲げ工程、および、主体金具内に、電極先端が碍子先端面から突出する様に軸孔に中心電極が挿着された絶縁碍子を固定する組み付け工程により、外側電極基材の先端面が中心電極の先端外周面に対向するような状態にした後に、中心電極の先端外周面と外側電極基材との間にスパークギャップが形成されるように、画像処理によりギャップ値を測定しながら各外側電極基材の先端をレーザーにより所定形状にカットして、外側電極の放電面を形成する切断工程を有する。
【０００７】
（２）上記（１）に加え、複数の外側電極基材は、主体金具の金具先端面に溶接された後に、その各外側電極基材の先端面により形成される隙間が、絶縁碍子の軸孔に挿設されて組み付けられる中心電極の発火部径よりも大きくなるように塑性変形されている。
【０００８】
（３）上記（１）に加え、複数の外側電極基材は、主体金具の金具先端面に溶接された後に、外側電極の曲げ形状に対応する成形面を有する曲げ型の前記成形面に、各外側電極基材を押し当てて塑性変形され、その塑性変形された各外側電極基材の先部を打抜き加工されている。
【０００９】
（４）上記（３）に加え、打抜き加工が行われることによって、各外側電極基材の先端面により形成される隙間は円形断面であり、その隙間直径は絶縁碍子の軸孔に挿設されて組み付けられる中心電極の発火部直径よりも０．２ｍｍ以上大きく、所定形状は円弧状面であり、レーザーによりカットされる各外側電極基材のカット代は０．３ｍｍ以上である。
【００１１】
【作用および発明の効果】
〔請求項１について〕
筒状の主体金具と、該主体金具内に嵌め込まれて固定される軸孔付の絶縁碍子と、電極先端が碍子先端面から突出する様に軸孔に装着される中心電極と、放電面が中心電極の先端外周面と対向する様に屈曲して金具先端面に突設される複数の外側電極とを備える多極スパークプラグの製造方法であって、主体金具の金具先端面に複数の外側電極基材を溶接する溶接工程、外側電極の曲げ形状に対応する成型面を有する曲げ型の成型面に、各外側電極基材を押し当てて塑性変形させる曲げ工程、および、主体金具内に、電極先端が碍子先端面から突出する様に軸孔に中心電極が挿着された絶縁碍子を固定する組み付け工程により、外側電極基材の先端面が中心電極の先端外周面に対向するような状態にした後に、中心電極の先端外周面と外側電極基材との間にスパークギャップが形成されるように、画像処理によりギャップ値を測定しながら各外側電極基材の先端をレーザーにより所定形状にカットして、外側電極の放電面を形成する切断工程を有する。
【００１２】
主体金具内に電極先端が碍子先端面から突出する様に軸孔に中心電極が挿着された絶縁碍子を固定する碍子組み付け工程を行った後に、レーザーにより各外側電極基材の先端をカットする構成であるので、外側電極の放電面−中心電極の先端外周面間のスパークギャップを正確に形成できる。
【００１３】
手作業によるギャップ調整が不要であるので、ギャップ調整の為の人件費が不要であり、製造コストを削減できる。外側電極の先端面（放電面）は、レーザーカットにより粗く加工されるので、着火性が向上する。
【００１４】
〔請求項２について〕
複数の外側電極基材は、主体金具の金具先端面に溶接された後に、その各外側電極基材の先端面により形成される隙間が、絶縁碍子の軸孔に挿設されて組み付けられる中心電極の発火部径よりも大きくなるように塑性変形されている。各外側電極基材の長さが短めに設定されているので、各外側電極基材の先端面により、絶縁碍子の軸孔に挿設されて組み付けられる中心電極の発火部径よりも大きい隙間が形成される。
【００１５】
外側電極の先端面（放電面）は、レーザーカットにより粗く加工されるので、着火性が向上する。
碍子組み付け工程を行った後に、レーザーにより各外側電極基材の先端をカットする構成であるので、外側電極の放電面- 中心電極の先端外周面間のスパークギャップを正確に形成できる。又、打ち抜き工程を省くことができるとともに、手作業によるギャップ調整を行う必要がない。
【００１６】
碍子組み付け後に上記隙間が生じる程度に外側電極基材の長さが設定されているので、レーザーカットの際の作業が行ない易いとともに、カットにより廃棄される外側電極基材（先端）の体積が少なくて済む。
【００１７】
〔請求項３について〕
複数の外側電極基材は、主体金具の金具先端面に溶接された後に、外側電極の曲げ形状に対応する成形面を有する曲げ型の成形面に、各外側電極基材を押し当てて塑性変形され、その塑性変形された各外側電極基材の先部を打抜き加工されている。この主体金具内に、電極先端が碍子先端面から突出する様に軸孔に中心電極が挿着した絶縁碍子を固定した後に中心電極の先端外周と主体金具の金具先端面に溶接された複数の外側電極基材との間にスパークギャップが形成されるように、画像処理によりギャップ値を測定しながら各外側電極基材の先端をレーザーにより所定形状にカットして、各外側電極の放電面を形成する。
【００１８】
碍子組み付け工程を行った後に、レーザーにより各外側電極基材の先端をカットする構成であるので、外側電極の放電面- 中心電極の先端外周面間のスパークギャップを正確に形成できる。これにより、手作業によるギャップ調整を行う必要がない。
外側電極の先端面（放電面）は、レーザーカットにより粗く加工されるので、着火性が向上する。
手作業によるギャップ調整が不要であるので、ギャップ調整の為の人件費が不要であり、製造コストを低減できる。
【００１９】
〔請求項４について〕
複数の外側電極基材は、主体金具の金具先端面に溶接された後に、外側電極の曲げ形状に対応する成形面を有する曲げ型の成形面に、各外側電極基材を押し当てて塑性変形され、その塑性変形された各外側電極基材の先部を打抜き加工されている。打抜き加工が行われることによって、各外側電極基材の先端面により形成される隙間は円形断面であり、その隙間直径は絶縁碍子の軸孔に挿設されて組み付けられる中心電極の発火部直径よりも０．２ｍｍ以上大きい。尚、０．２ｍｍ以上大きい隙間により、レーザーカットの際の作業が行ない易くなる。
【００２０】
この主体金具内に、電極先端が碍子先端面から突出する様に軸孔に中心電極を挿着した絶縁碍子を固定する（碍子組み付け工程）。
各外側電極基材の先端をレーザーにより円弧状にカット（カット代は０．３ｍｍ以上）して、外側電極の放電面を形成する（切断工程）。尚、外側電極の先端面（放電面）が粗くなる様にカット代を０．３ｍｍ以上にする。
【００２１】
碍子組み付け工程を行った後に、レーザーにより各外側電極基材の先端をカットする構成であるので、外側電極の放電面- 中心電極の先端外周面間のスパークギャップを正確に形成できる。これにより、手作業によるギャップ調整を行う必要がない。
手作業によるギャップ調整が不要であるので、ギャップ調整の為の人件費が不要であり、製造コストを低減できる。
外側電極の先端面（放電面）は、レーザーカットにより粗く加工されるので、着火性が向上する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例（請求項１、３、４に対応）を、図１〜図４に基づいて説明する。図１に示す様に、二極スパークプラグＡは、筒状の主体金具１と、主体金具１内に嵌め込まれて固定される軸孔２１付の絶縁碍子２と、電極先端３１が碍子先端面２２から突出する様に軸孔２１内に固定される中心電極３と、放電面４１が中心電極３の先端外周面３１１と対向する様に、屈曲して金具先端面１１に突設される外側電極４、４とを備える。
【００２３】
主体金具１は、低炭素鋼で製造され、外側電極４、４を金具先端面１１に溶接している。又、主体金具１の先端外周にはネジ１２が螺刻され、ガスケット（図示せず）を介して内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に装着される。
【００２４】
絶縁碍子２は、アルミナを主体とするセラミックで製造され、パッキン（図示せず）を介して座面を主体金具１の段部（図示せず）に係止し、主体金具１の六角頭部（図示せず）を加締める事により、主体金具１の開口から碍子先端部２３が突出する様に主体金具１内に固定される。
【００２５】
中心電極３は、ニッケル合金材の内部に良熱伝導性の銅を封入した複合電極であり、本実施例では外径がφ２．０である。
【００２６】
外側電極４は、先端がＬ字状に屈曲し、ニッケル合金材で形成されている。
外側電極４の放電面４１は、円弧面状に形成され、先端外周面３１１と同軸的に位置する（図１下参照）。
【００２７】
つぎに、二極スパークプラグＡの製造方法を、図２〜図４の製造工程図｛(a) 〜(d) ｝ととともに述べる。
(1) 低炭素鋼材（炭素含有率数％）に冷間押し出し等の処理を施し、主体金具（ネジ無し）を製造する。尚、冷間押し出し成形を行わずに、円柱や多角柱状の棒材から切削加工を行って主体金具を製造しても良い。
つぎに、ネジ１２に対応する山形を有する丸形ダイス又は平形ダイス（何れも図示せず）を、主体金具（ネジ無し）の外周に押し付けて転がし、ねじ転造を行う。
【００２８】
(2) つぎに、外側電極基材４０１、４０１を、主体金具１の金具先端面１１に、対向状態に、抵抗溶接等により溶接する｛溶接工程；図２の(a) ｝。
尚、外側電極基材４０１は、母材がニッケルにＣｒ、Ｍｎ、Ｓｉを加えたニッケル合金（インコネル等）の無垢である。尚、必要に応じ、ニッケル合金内部に芯材として銅を封入した複合材を用いても良い。
【００２９】
これを塩酸で洗浄し、水洗いした後、主体金具１の内周と外周、及び外側電極基材４０１、４０１に亜鉛メッキを行ない、クロメート処理を施す。更に、外側電極基材４０１、４０１の先端面に潤滑油を塗布する。
【００３０】
(3) プレス成形機により外側電極基材４０１、４０１の成形を行う｛曲げ工程；図２の(b) ｝。
プレス成形機は、外側電極４、４の曲げ形状（図１参照）と逆形状の成形面５０１を有する曲げ型５００、主体金具１を曲げ型５００に案内するガイド５０２、及び曲げパンチ５０３等により構成されている。
【００３１】
曲げパンチ５０３は、主体金具１の貫通孔１３を貫通して外側電極基材４０１、４０１を曲げ型５００の成形面５０１に押し付けて外側電極基材４０１、４０１を塑性変形させる。又、曲げパンチ５０３は、主体金具１の貫通孔１３の係止部１４に当接する肩部５０４、及び外側電極基材４０１、４０１の曲げ高さ（電極の高さ）を決める脚部５０５を有する。
【００３２】
外側電極基材４０１、４０１（潤滑油が塗布されている）の先端面を、曲げ型５００の成形面５０１に接触する様に主体金具１をガイド５０２内に挿入することにより、曲げパンチ５０３の脚部５０５の先端面が外側電極基材４０１、４０１を略Ｌ字状に折り曲げる。
【００３３】
(4) つぎに、プレス成形機により、外側電極基材４０１、４０１の先部を打ち抜く｛打ち抜き工程；図２の(c) ｝。
主体金具１の外側電極基材４０１、４０１が打ち抜き型５１０の上端面に接触するようにガイド５１２内に曲げパンチ５０３を挿入し、中心電極３の外径（φ２．０）より０．２ｍｍ以上大きい隙間直径ｓとなる様に打ち抜きパンチ５１３の先端部が外側電極基材４０１、４０１を打ち抜く。
【００３４】
プレス成形機は、外側電極基材４０１、４０１の先端部より打ち抜かれた打ち抜き屑４０２、４０２を排出する排出孔５１１を有する打ち抜き型５１０、主体金具１を打ち抜き型５１０に案内するガイド５１２、及び主体金具１の内側から外側に向かって移動する打ち抜きパンチ５１３等により構成されている。
【００３５】
(5) 中心電極３を軸孔２１にガラスシールした絶縁碍子２を、主体金具１｛図３の(d) 参照｝の貫通孔１３内に嵌め込んで、公知の粉末加締めや熱加締めにより、主体金具１の上端部１４を加締めて固定する。
(6) 図４に示す様に、外側電極基材４０１、４０１の先端を、図示上方からレーザービーム５により円弧状にカットする｛切断工程；図４の(e) ｝。尚、本実施例では、この時のカット代ｃは０．５ｍｍである。
尚、レーザービーム５を照射するレーザー装置は、所定のスパークギャップが形成される様に、ＣＣＤカメラ６０１と画像処理装置６０２等を備え、スパークギャップ値を測定しながら外側電極基材４０１、４０１の先端をカットする。
これにより、図１に示すスパークプラグＡが完成する。
【００３６】
本実施例のスパークプラグＡは、つぎの利点を有する。
〔ア〕絶縁碍子２の組み付け後に、レーザービーム５により外側電極基材４０１、４０１の先端をカットする構成であるので、外側電極４を正確に円弧状にレーザーカットでき、外側電極４、４の放電面４１- 中心電極３の先端外周面３１１間にスパークギャップｇを正確に形成できる。これにより、手作業によるギャップ調整を行う必要がない。
手作業によるギャップ調整が不要であるので、ギャップ調整の為の人件費が不要であり、製造コストを低減できる。
【００３７】
尚、中心電極３の電極先端３１の外径よりも直径が０．２ｍｍ以上大きくなる様に外側電極基材４０１、４０１の先端を打ち抜き、絶縁碍子２を組み付けたものをレーザービーム５により先端カットする構成であるので、外側電極基材４０１の先端面間に形成される隙間によりレーザーカット作業が行ない易い。
【００３８】
〔イ〕外側電極基材４０１、４０１の先端は、レーザービームによりカット（カット代ｃは０．５ｍｍ）されて表面が荒い放電面４１となるので着火性が向上する。
【００３９】
次に、本発明の第２実施例（請求項１、２に対応）を、図５〜図７に基づいて説明する。二極スパークプラグＢは、以下の点が二極スパークプラグＡと異なる。
【００４０】
中心電極３は、ニッケル合金材の内部に良熱伝導性の銅を封入した複合電極であり、外径はφ１．８である。又、スパークギャップｇは０．７ｍｍである。
【００４１】
外側電極４は、先端がＬ字状に屈曲し、ニッケル合金材の内部に良熱伝導性の銅を封入した複合電極である。
外側電極４の放電面４１は、図５に示す様に平面状に形成されている。
【００４２】
つぎに、二極スパークプラグＢの製造方法を、図６及び図７の製造工程図｛(a) 〜(c) ｝ととともに述べる。
二極スパークプラグＡの製造と同様、上記(1) 〜(3) の工程を実施する。但し、以下の事項を変更する。
上記(2) の工程において、主体金具１の金具先端面１１に溶接する外側電極基材４０１、４０１は二極スパークプラグＡのものより若干短い｛図６の(a) ｝。
【００４３】
上記(3) の曲げ工程において、曲げパンチ５０３が、主体金具１の貫通孔１３を貫通して外側電極基材４０１、４０１を曲げ型５００の成形面５０１に押し付けて短い外側電極基材４０１、４０１を塑性変形させると、絶縁碍子２の軸孔２１に挿設されて組み付けられる中心電極３の発火部径よりも大きい隙間が、外側電極基材４０１、４０１の先端面により形成される。
この曲げ工程により、外側電極４、４（図５に示す）の先端面（放電面４１）が対向配位置し、外側電極４、４が共に所定の曲げ高さになる。
【００４４】
本実施例では、上記(4) の打ち抜き工程を実施せず、上記(5) に準じた碍子組み付け（碍子組み付け工程）を行う。
つぎに、上記(6) に準じた切断工程を行う。
この切断工程において、各外側電極基材４０１の先端を、図示上方からレーザービーム５により直線状にカットする｛図７の(c) ｝。尚、本実施例では、この時のカット代ｃは０．６ｍｍである。
これにより、図５に示すスパークプラグＢが完成する。
【００４５】
本実施例のスパークプラグＢは、つぎの利点を有する。
〔ウ〕碍子組み付け工程を終了した後に、レーザーにより外側電極基材４０１、４０１の先端をカットする構成であるので、外側電極４の放電面４１- 中心電極３の先端外周面３１１間のスパークギャップを正確に形成できる。これにより、打ち抜き工程を省くことができるとともに、手作業によるギャップ調整を行う必要がないので製造コストを低減できる。
【００４６】
〔エ〕外側電極基材４０１、４０１の先端面は、レーザービームによりカット（カット代ｃは０．７ｍｍ）されて表面が荒い放電面４１となっているので着火性が向上する。
【００４７】
本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
ａ．金具先端面１１に突設される外側電極４の数は、二個以上であっても良い。
ｂ．外側電極基材４０１、４０１の先端面カットの形状は、その他、Ｖ字状、Ｕ字状、波形状でも良い。
ｃ．レーザーの種類は適宜、決めれば良い（例えば、ＹＡＧレーザ）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る二極スパークプラグの正面図（上）、及び上面図（下）である。
【図２】その二極スパークプラグの製造工程を示す製造工程図｛(a) 〜(c) ｝である。
【図３】その二極スパークプラグの製造工程を示す製造工程図(d) である。
【図４】その二極スパークプラグの製造工程を示す製造工程図(e) である。
【図５】本発明の第２実施例に係る二極スパークプラグの正面図（上）、及び上面図（下）である。
【図６】その二極スパークプラグの製造工程を示す製造工程図｛(a) 〜(b) ｝である。
【図７】その二極スパークプラグの製造工程を示す製造工程図(c) である。
【符号の説明】
１主体金具
２絶縁碍子
３中心電極
４外側電極
１１金具先端面
２１軸孔
４１放電面
４０１外側電極基材
５０１成形面
Ａ、Ｂ二極スパーププラグ（多極スパークプラグ）

Claims

筒状の主体金具と、該主体金具内に嵌め込まれて固定される軸孔付の絶縁碍子と、電極先端が碍子先端面から突出する様に前記軸孔に挿着される中心電極と、放電面が前記中心電極の先端外周面と対向する様に屈曲して金具先端面に突設される複数の外側電極とを備える多極スパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具の金具先端面に複数の外側電極基材を溶接する溶接工程、前記外側電極の曲げ形状に対応する成型面を有する曲げ型の前記成型面に、各外側電極基材を押し当てて塑性変形させる曲げ工程、および、前記主体金具内に、前記電極先端が前記碍子先端面から突出する様に前記軸孔に前記中心電極が挿着された前記絶縁碍子を固定する組み付け工程により、前記外側電極基材の先端面が前記中心電極の先端外周面に対向するような状態にした後に、前記中心電極の先端外周面と前記外側電極基材との間にスパークギャップが形成されるように、画像処理によりギャップ値を測定しながら前記外側電極基材の先端をレーザーにより所定形状にカットして、前記外側電極の放電面を形成する切断工程を有する多極スパークプラグの製造方法。
前記複数の外側電極基材は、前記主体金具の金具先端面に溶接された後に、その各外側電極基材の先端面により形成される隙間が、前記絶縁碍子の軸孔に挿設されて組み付けられる前記中心電極の発火部径よりも大きくなるように塑性変形されている請求項１記載の多極スパークプラグの製造方法。
前記複数の外側電極基材は、前記主体金具の金具先端面に溶接された後に、前記外側電極の曲げ形状に対応する成形面を有する曲げ型の前記成形面に、各外側電極基材を押し当てて塑性変形され、その塑性変形された各外側電極基材の先部を打抜き加工されている請求項１記載の多極スパークプラグの製造方法。
前記打抜き加工が行われることによって、各外側電極基材の先端面により形成される隙間は円形断面であり、その隙間直径は絶縁碍子の軸孔に挿設されて組み付けられる中心電極の発火部直径よりも０．２ｍｍ以上大きく、前記所定形状は円弧状面であり、前記レーザーによりカットされる各外側電極基材のカット代は０．３ｍｍ以上である請求項３記載の多極スパークプラグの製造方法。