JP4220218B2 - スパークプラグ用中心電極の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に組み付けられるスパークプラグにおける中心電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スパークプラグ用中心電極は、有底筒状に形成された金属製のカップに、カップよりも熱伝導率の高い金属材料よりなる芯材が挿入されている。また、中心電極の先端には小径部が形成されている。
【０００３】
そして、この小径部は切削加工により形成されていた。また、小径部を冷間鍛造にて形成することにより、小径部形成時の切削加工を不要にした技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１２０８８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、小径部を切削加工により形成する場合、加工時間が長くかかるため加工コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１の製造方法のように、冷間鍛造にてカップに小径部を形成した後に芯材をカップに圧入する場合、圧入時には小径部が圧入荷重を受ける座面となるため、圧入時に小径部が変形しやすいという問題があり、さらに、圧入時の小径部の変形を抑制するために圧入荷重を小さくすると、カップの底部と芯材の先端部との密着性が不充分で熱伝導性が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、加工コストが少なく、小径部の形状精度に優れ、さらに、カップと芯材との密着性が良好な中心電極が得られるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、有底筒状に形成された金属製のカップ（１０）に、カップよりも熱伝導率の高い金属材料よりなる芯材（２０）を圧入し、芯材を圧入後に、カップの底部側先端に冷間鍛造にて小径部（３１）を形成し、小径部の形成後に、押出し成形により細く延ばされた大径部（３２）を形成することを特徴とする。
【０００９】
これによると、小径部を形成するための切削加工が不要であるため、加工コストを少なくすることができる。また、芯材を圧入した後に小径部を形成するため、圧入時に小径部が変形することはなく、従って小径部の形状精度に優れた中心電極を製造することができる。さらに、芯材を圧入した後に小径部を形成するため、圧入荷重を大きくすることができ、従ってカップと芯材との充分な密着性が得られ、熱伝導性に優れた中心電極を製造することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明のように、芯材（２０）は銅製、カップ（１０）はニッケル基合金製とすることができ、また、請求項３に記載の発明のように、芯材（２０）はカップ（１０）に圧入する前に銅線を切断したものを用いることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、芯材（２０）は、カップ（１０）に圧入する前にバリ取りがなされることを特徴とする。これによると、芯材をスムーズにカップに圧入することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、芯材（２０）をカップ（１０）に圧入する際に油を使用しないことを特徴とする。
【００１３】
ところで、圧入時に油を使用すると芯材とカップとの間に油が残り、それによりスパークプラグの熱価がばらついてしまうという問題があったが、請求項５に記載の発明によれば、芯材とカップとの間に油が残らないため、スパークプラグの熱価のばらつきを少なくすることができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１はスパークプラグ１の全体構成を示す半断面図、図２は図１に示す中心電極３の加工工程毎の形状を示す半断面図、図３は図２（ｄ）および図２（ｇ）の加工工程で用いる冷間鍛造装置の要部を示す断面図である。
【００１６】
図１において、導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼）等よりなる円筒状のハウジング１の内孔に、アルミナセラミック（Ａｌ2Ｏ3）等からなる円筒状の絶縁碍子２が保持され、絶縁碍子２の内孔には、円柱状の中心電極３およびステム部４が保持されている。また、ハウジング１には、接地電極５が溶接等により接合されており、この接地電極５は途中で略Ｌ字に曲げられて、中心電極３の先端部と放電ギャップ６を隔てて対向している。
【００１７】
中心電極３は、有底円筒状に形成された金属製のカップと、カップよりも熱伝導率の高い金属材料よりなる円柱状の芯材とを有する。本例では、カップはインコネル６００等のニッケル基合金からなり、芯材は銅よりなる。
【００１８】
次に、中心電極３の製造方法について、図２、図３に基づいて説明する。まず、ニッケル基合金製の線材を切断後、冷間鍛造加工を行って、穴１１と底部１２を有する有底円筒状のカップ１０を製造する（図２（ａ））。また、銅製の線材を切断して円柱状の芯材２０を製造する（図２（ｂ））。この芯材２０は、切断後据込み成形にてその両端面を打撃することにより、切断時のバリを除去している。
【００１９】
次に、カップ１０の穴１１に芯材２０を圧入して、カップ１０と芯材２０を一体化した嵌着体３０を製造する（図２（ｃ））。因みに、カップ１０と芯材２０との充分な密着性を得るためには、圧入荷重は３〜５ｋＮに設定するのが望ましい。
【００２０】
なお、ここまでの工程では冷鍛油等の油は使用せずに加工を行い、以後の工程では必要に応じて油は用いて加工を行う。
【００２１】
次に、嵌着体３０に小径部３１を形成する（図２（ｄ））。この小径部３１は図３（ａ）に示す冷間鍛造装置により形成され、具体的には、小径穴Ｄ１１を有するダイスＤ１と嵌着体３０を押圧するパンチＰ１とにより押出し成形をして、嵌着体３０の底部側先端、換言するとカップ１０の底部１２の先端に、小径部３１を形成する。
【００２２】
次に、押出し成形を実施して、細く延ばされた大径部３２と押し残しの頭部３３が形成された嵌着体３０を製造し（図２（ｅ））、その後、頭部３３を切断する（図２（ｆ））。
【００２３】
次に、嵌着体３０の大径部３２を成形して中径部３４と鍔部３５を形成する（図２（ｇ））。具体的には、図３（ｂ）に示すダイスＤ２とパンチＰ２とにより嵌着体３０が成形され、大径部３２における小径部３１側に中径部３４が形成され、大径部３２における反小径部側に鍔部３５が形成される。
【００２４】
次に、鍔部３５よりも反小径部側の大径部３２に、３方向から羽根形状の羽根部３６を形成する（図２（ｈ））。この後、小径部３１の先端面に図示しない貴金属チップを接合して中心電極３の加工が終了する。
【００２５】
上記した本実施形態によれば、小径部３１を形成するための切削加工が不要であるため、加工コストを少なくすることができる。
【００２６】
また、芯材２０を圧入した後に小径部３１を形成するため、圧入時に小径部３１が変形することはなく、従って小径部３１の形状精度に優れた中心電極を製造することができる。
【００２７】
また、芯材２０を圧入した後に小径部３１を形成するため、圧入荷重を大きくすることができ、従ってカップ１０と芯材２０との充分な密着性が得られ、熱伝導性に優れた中心電極３を製造することができる。
【００２８】
また、芯材２０はカップ１０に圧入する前にバリ取りがなされるため、芯材２０をスムーズにカップ１０に圧入することができる。
【００２９】
また、図４に示すように、従来の嵌着体３００は、芯材２００は鍔部２０１を有し、この鍔部２０１は、芯材２００をカップ１００に圧入する前に形成されている。そして、鍔部２０１を形成する際に油を使用するため、芯材２００をカップ１００に圧入した後に芯材２００とカップ１００との間にその油が残り、それによりスパークプラグの熱価がばらついてしまうという問題があった。
【００３０】
これに対し、本実施形態では、芯材２０を単純な形状にして、芯材２０をカップ１０に圧入するまでは油を不要とし、図２（ｄ）のように嵌着体３０に小径部３１を形成する際に初めて油は用いて加工を行い、このときに、従来の鍔部２０１（図４参照）に相当するものを形成するようにしている。
【００３１】
このように、芯材２０をカップ１０に圧入するまでは油を使用しないため、芯材２０とカップ１０との間に油が残らず、従って、スパークプラグの熱価のばらつきを少なくすることができる。
【００３２】
なお、次工程へのワーク（カップ１０、芯材２０、嵌着体３０）の搬送を自動化し、また各工程の加工装置の作動を自動化して、上記した中心電極３の加工を連続的に行うようにするのが望ましい。
【００３３】
また、小径部３１の寸法精度を向上するために、２工程に分けて小径部３１を成形してもよい。具体的には、図２（ｄ）の時点では小径部３１を粗成形しておき、図２（ｅ）のように大径部３２を成形する際に小径部３１を再度成形する。
【図面の簡単な説明】
【図１】スパークプラグ１の全体構成を示す半断面図である。
【図２】図１に示す中心電極３の加工工程毎の形状を示す半断面図である。
【図３】図２の加工工程で用いる冷間鍛造装置の要部を示す断面図である。
【図４】従来の嵌着体３００の半断面図である。
【符号の説明】
１０…カップ、２０…芯材、３１…小径部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に組み付けられるスパークプラグにおける中心電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スパークプラグ用中心電極は、有底筒状に形成された金属製のカップに、カップよりも熱伝導率の高い金属材料よりなる芯材が挿入されている。また、中心電極の先端には小径部が形成されている。
【０００３】
そして、この小径部は切削加工により形成されていた。また、小径部を冷間鍛造にて形成することにより、小径部形成時の切削加工を不要にした技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１２０８８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、小径部を切削加工により形成する場合、加工時間が長くかかるため加工コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１の製造方法のように、冷間鍛造にてカップに小径部を形成した後に芯材をカップに圧入する場合、圧入時には小径部が圧入荷重を受ける座面となるため、圧入時に小径部が変形しやすいという問題があり、さらに、圧入時の小径部の変形を抑制するために圧入荷重を小さくすると、カップの底部と芯材の先端部との密着性が不充分で熱伝導性が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、加工コストが少なく、小径部の形状精度に優れ、さらに、カップと芯材との密着性が良好な中心電極が得られるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、有底筒状に形成された金属製のカップ（１０）に、カップよりも熱伝導率の高い金属材料よりなる芯材（２０）を圧入し、芯材を圧入後に、カップの底部側先端に冷間鍛造にて小径部（３１）を形成し、小径部の形成後に、押出し成形により細く延ばされた大径部（３２）を形成することを特徴とする。
【０００９】
これによると、小径部を形成するための切削加工が不要であるため、加工コストを少なくすることができる。また、芯材を圧入した後に小径部を形成するため、圧入時に小径部が変形することはなく、従って小径部の形状精度に優れた中心電極を製造することができる。さらに、芯材を圧入した後に小径部を形成するため、圧入荷重を大きくすることができ、従ってカップと芯材との充分な密着性が得られ、熱伝導性に優れた中心電極を製造することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明のように、芯材（２０）は銅製、カップ（１０）はニッケル基合金製とすることができ、また、請求項３に記載の発明のように、芯材（２０）はカップ（１０）に圧入する前に銅線を切断したものを用いることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、芯材（２０）は、カップ（１０）に圧入する前にバリ取りがなされることを特徴とする。これによると、芯材をスムーズにカップに圧入することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、芯材（２０）をカップ（１０）に圧入する際に油を使用しないことを特徴とする。
【００１３】
ところで、圧入時に油を使用すると芯材とカップとの間に油が残り、それによりスパークプラグの熱価がばらついてしまうという問題があったが、請求項５に記載の発明によれば、芯材とカップとの間に油が残らないため、スパークプラグの熱価のばらつきを少なくすることができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１はスパークプラグ１の全体構成を示す半断面図、図２は図１に示す中心電極３の加工工程毎の形状を示す半断面図、図３は図２（ｄ）および図２（ｇ）の加工工程で用いる冷間鍛造装置の要部を示す断面図である。
【００１６】
図１において、導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼）等よりなる円筒状のハウジング１の内孔に、アルミナセラミック（Ａｌ2Ｏ3）等からなる円筒状の絶縁碍子２が保持され、絶縁碍子２の内孔には、円柱状の中心電極３およびステム部４が保持されている。また、ハウジング１には、接地電極５が溶接等により接合されており、この接地電極５は途中で略Ｌ字に曲げられて、中心電極３の先端部と放電ギャップ６を隔てて対向している。
【００１７】
中心電極３は、有底円筒状に形成された金属製のカップと、カップよりも熱伝導率の高い金属材料よりなる円柱状の芯材とを有する。本例では、カップはインコネル６００等のニッケル基合金からなり、芯材は銅よりなる。
【００１８】
次に、中心電極３の製造方法について、図２、図３に基づいて説明する。まず、ニッケル基合金製の線材を切断後、冷間鍛造加工を行って、穴１１と底部１２を有する有底円筒状のカップ１０を製造する（図２（ａ））。また、銅製の線材を切断して円柱状の芯材２０を製造する（図２（ｂ））。この芯材２０は、切断後据込み成形にてその両端面を打撃することにより、切断時のバリを除去している。
【００１９】
次に、カップ１０の穴１１に芯材２０を圧入して、カップ１０と芯材２０を一体化した嵌着体３０を製造する（図２（ｃ））。因みに、カップ１０と芯材２０との充分な密着性を得るためには、圧入荷重は３〜５ｋＮに設定するのが望ましい。
【００２０】
なお、ここまでの工程では冷鍛油等の油は使用せずに加工を行い、以後の工程では必要に応じて油は用いて加工を行う。
【００２１】
次に、嵌着体３０に小径部３１を形成する（図２（ｄ））。この小径部３１は図３（ａ）に示す冷間鍛造装置により形成され、具体的には、小径穴Ｄ１１を有するダイスＤ１と嵌着体３０を押圧するパンチＰ１とにより押出し成形をして、嵌着体３０の底部側先端、換言するとカップ１０の底部１２の先端に、小径部３１を形成する。
【００２２】
次に、押出し成形を実施して、細く延ばされた大径部３２と押し残しの頭部３３が形成された嵌着体３０を製造し（図２（ｅ））、その後、頭部３３を切断する（図２（ｆ））。
【００２３】
次に、嵌着体３０の大径部３２を成形して中径部３４と鍔部３５を形成する（図２（ｇ））。具体的には、図３（ｂ）に示すダイスＤ２とパンチＰ２とにより嵌着体３０が成形され、大径部３２における小径部３１側に中径部３４が形成され、大径部３２における反小径部側に鍔部３５が形成される。
【００２４】
次に、鍔部３５よりも反小径部側の大径部３２に、３方向から羽根形状の羽根部３６を形成する（図２（ｈ））。この後、小径部３１の先端面に図示しない貴金属チップを接合して中心電極３の加工が終了する。
【００２５】
上記した本実施形態によれば、小径部３１を形成するための切削加工が不要であるため、加工コストを少なくすることができる。
【００２６】
また、芯材２０を圧入した後に小径部３１を形成するため、圧入時に小径部３１が変形することはなく、従って小径部３１の形状精度に優れた中心電極を製造することができる。
【００２７】
また、芯材２０を圧入した後に小径部３１を形成するため、圧入荷重を大きくすることができ、従ってカップ１０と芯材２０との充分な密着性が得られ、熱伝導性に優れた中心電極３を製造することができる。
【００２８】
また、芯材２０はカップ１０に圧入する前にバリ取りがなされるため、芯材２０をスムーズにカップ１０に圧入することができる。
【００２９】
また、図４に示すように、従来の嵌着体３００は、芯材２００は鍔部２０１を有し、この鍔部２０１は、芯材２００をカップ１００に圧入する前に形成されている。そして、鍔部２０１を形成する際に油を使用するため、芯材２００をカップ１００に圧入した後に芯材２００とカップ１００との間にその油が残り、それによりスパークプラグの熱価がばらついてしまうという問題があった。
【００３０】
これに対し、本実施形態では、芯材２０を単純な形状にして、芯材２０をカップ１０に圧入するまでは油を不要とし、図２（ｄ）のように嵌着体３０に小径部３１を形成する際に初めて油は用いて加工を行い、このときに、従来の鍔部２０１（図４参照）に相当するものを形成するようにしている。
【００３１】
このように、芯材２０をカップ１０に圧入するまでは油を使用しないため、芯材２０とカップ１０との間に油が残らず、従って、スパークプラグの熱価のばらつきを少なくすることができる。
【００３２】
なお、次工程へのワーク（カップ１０、芯材２０、嵌着体３０）の搬送を自動化し、また各工程の加工装置の作動を自動化して、上記した中心電極３の加工を連続的に行うようにするのが望ましい。
【００３３】
また、小径部３１の寸法精度を向上するために、２工程に分けて小径部３１を成形してもよい。具体的には、図２（ｄ）の時点では小径部３１を粗成形しておき、図２（ｅ）のように大径部３２を成形する際に小径部３１を再度成形する。
【図面の簡単な説明】
【図１】スパークプラグ１の全体構成を示す半断面図である。
【図２】図１に示す中心電極３の加工工程毎の形状を示す半断面図である。
【図３】図２の加工工程で用いる冷間鍛造装置の要部を示す断面図である。
【図４】従来の嵌着体３００の半断面図である。
【符号の説明】
１０…カップ、２０…芯材、３１…小径部。
Claims (5)
- 有底筒状に形成された金属製のカップ（１０）に、前記カップよりも熱伝導率の高い金属材料よりなる芯材（２０）を圧入し、
前記芯材を圧入後に、前記カップの底部側先端に冷間鍛造にて小径部（３１）を形成し、
前記小径部の形成後に、押出し成形により細く延ばされた大径部（３２）を形成することを特徴とするスパークプラグ用中心電極の製造方法。 - 前記芯材（２０）は銅からなり、前記カップ（１０）はニッケル基合金からなることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ用中心電極の製造方法。
- 前記芯材（２０）は、前記カップ（１０）に圧入する前に銅線を切断したものであることを特徴とする請求項２に記載のスパークプラグ用中心電極の製造方法。
- 前記芯材（２０）は、前記カップ（１０）に圧入する前にバリ取りがなされることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラグ用中心電極の製造方法。
- 前記芯材（２０）を前記カップ（１０）に圧入する際に油を使用しないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスパークプラグ用中心電極の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002310815A JP4220218B2 (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | スパークプラグ用中心電極の製造方法 |
| US10/688,984 US7073256B2 (en) | 2002-10-25 | 2003-10-21 | Method of manufacturing center electrode for spark plug |
Applications Claiming Priority (1)
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