JP4505993B2 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングに接合されて略Ｌ字状に曲げられた少なくとも２本の接地電極と中心電極との間で火花を発生させるスパークプラグの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
スパークプラグ１は、図１に示すように、中心電極２、接地電極３が設けられた金属製のハウジング４、碍子５、端子部６が設けられた金属製のステム７、及所定の電気抵抗値を有するレジスタ８等からなるもので、中心電極２と接地電極３との間で電気火花（スパーク）を発生させるこにより、ガス状の燃料を着火（爆発）させるものである。
【０００３】
ところで、接地電極３は、ハウジング４に略直線状の電極部材を溶接した後、その溶接した電極部材を略Ｌ字状に曲げ成形することにより形成されるが、図１に示すような２本（複数本）の接地電極３を有するスパークプラグでは、以下に述べるような理由により、２本の接地電極３の曲げ形状を同一（均一）とすることが難しい。
【０００４】
すなわち、通常、溶接した電極部材を略Ｌ字状に曲げるには、図７に示すように、接地電極３の曲げ形状に略沿った曲面を有するサーチャ（金型）１３を略直線状の電極部材（Ｌ字状に曲げ成形する前の接地電極）３ａ間に配設し、押圧用の金型を電極部材を挟んでサーチャ１３と反対側からサーチャ１３に向けて移動させることにより、押圧用の金型１４にて電極部材３ａを押圧して電極部材３ａを略Ｌ字状に曲げる。このとき、ハウジング４（電極部材３ａ）及びサーチャ１３は、押圧用の金型１４の押圧力により移動することがないように保持固定されている。
【０００５】
ところで、サーチャ１３は、前述のごとく、接地電極３の曲げ形状に沿ったの曲面を有するように精度良く形成されているのに対して、電極部材３ａは、ハウジング４に接合されているので、電極部材３ａの接合位置（例えば、図８（ａ）に示すように、ハウジング４の中心から電極部材３ａまでの距離ｄ１、ｄ２）が、サーチャ１３の形状寸法精度に比べて大きく変動（ばらつい）てしまう。
【０００６】
このため、サーチャ１３と電極部材３ａとの間の隙間寸法δ１、δ２が変動（ばらつい）てしまうため（図８（ｂ）参照）、押圧用の金型１４にて電極部材３ａを曲げたときに、電極部材３ａがサーチャ１３の曲面に沿うように曲がらず、接地電極３の曲率半径が均一（同一）にならない（図８（ｃ）参照）。
【０００７】
因みに、２本の接地電極３の曲げ形状が相違していると、電極部材３ａを曲げた（塑性変形させた）ときのスプリングバック量が相違してしまうので、中心電極２から接地電極３までの距離が、一方の接地電極３と他方の接地電極とで相違してしまい、正常に、電気火花を飛ばすことができなくなる。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、２本の接地電極の曲げ形状が同一となるようなスパークプラグの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、ハウジング（４）に接合されて略Ｌ字状に曲げられた少なくとも２本の接地電極（３）と中心電極（２）との間で火花を発生させるスパークプラグの製造方法であって、接地電極（３）を構成する略直線状の電極部材（３ａ）をハウジング（４）に接合する接合工程と、電極部材（３ａ）に対して中心電極（２）側に相当する部位に、接地電極（３）の曲げ形状に略沿った曲面を有する第１金型（１３）を配設した状態で、電極部材（３ａ）を挟んで第１金型（１３）の反対側から２本の前記電極部材（３ａ）を、順次各々、第２金型（１４）にて押圧して略Ｌ字状に曲げ成形する曲げ工程とを備え、曲げ工程においては、前記電極部材（３ａ）を挟んで前記第１金型（１３）の反対側から前記第１金型（１３）側に向けて前記第２金型（１４）を移動させることにより前記第２金型（１４）を前記電極部材（３ａ）に接触させたときに、前記電極部材（３ａ）が前記第１金型（１３）に接触するようにハウジング（４）を第１金型（１３）に対して移動可能に保持し、かつ、電極部材（３ａ）の変形を規制するための規制ブロック（１５）を電極部材（３ａ）を挟んで第１金型（１３）の反対側に所定の隙間（１５ａ）を設けて配設し、かつ、前記第１金型（１３）と前記電極部材（３ａ）とを接触させた状態で、前記電極部材（３ａ）を第２金型（１４）にて押圧することを特徴とする。
【００１２】
これにより、曲げ工程においては、第１金型（１３）に対して電極部材（３ａ）を相対移動させて第１金型（１３）と電極部材（３ａ）とを接触させた状態で、電極部材（３ａ）を第２金型（１４）にて押圧して曲げ成形することとなる。
【００１３】
したがって、「従来の技術及び発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、第１金型（１３）と電極部材（３ａ）との間の隙間寸法δ１、δ２（図８（ｂ）参照）が変動（ばらつい）てしまっても、第１金型（１３）と電極部材（３ａ）と接触させた状態で電極部材（３ａ）を曲げることができるので、２本の接地電極の曲げ形状が同一となるように電極部材（３ａ）を曲げ成形することができる。
【００１４】
ところで、電極部材（３ａ）は、第２金型（１３）と規制ブロック（１５）とにより挟まれて不必要な変形が規制された状態で曲げ成形されるが、規制ブロック（１５）が過度に電極部材（３ａ）に近接していると、電極部材（３ａ）に作用する規制ブロック（１５）からの反作用により、電極部材（３ａ）（接地電極（３））に傷（押圧痕）が発生するおそれがある。
【００１５】
これに対しては、請求項２に記載の発明のごとく、隙間（１５ａ）の寸法を０．２ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下とすれば、電極部材（３ａ）（接地電極（３））に傷（押圧痕）が発生することを未然に防止できる。
【００１６】
なお、請求項３に記載の発明のごとく、第２金型（１４）を回転可能なローラ金型としてもよい。この場合には、請求項４に記載の発明のごとく、第２金型（１４）の外周面に案内溝（１４ａ）が設ければ、電極部材（３ａ）が第２金型（１４）の移動方向に沿って曲がるようにすることができる。
【００１８】
また、曲げ工程の終了後は、請求項５に記載の発明のごとく、接地電極（３）と中心電極（２）との距離を調節する調整工程を設けることが望ましい。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、曲げ工程においては、電極部材（３ａ）を接地電極（３）の曲げ角度以上の角度まで曲げることを特徴とする。
【００２０】
これにより、曲げ工程における電極部材（３ａ）の曲げ角度をスプリングバック量を考慮した値とすれば、調整工程を廃止して１度の曲げ工程にて接地電極（３（電極部材３ａ））の曲げ加工を終了させることができる。
【００２１】
因みに、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一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係るスパークプラグの製造方法を内燃機関用のスパークプラグの製造方法に適用したものであって、図１は車両用内燃機関（エンジン）に用いられるスパークプラグ１の断面図である。
【００２３】
ここで、スパークプラグ１は、中心電極２、中心電極２を挟んで対向配置された２本の接地電極３、接地電極３が溶接された略円筒状のハウジング４、アルミナセラミック（Ａｌ₂Ｏ₃）等の電気絶縁体からなる碍子５、端子部６が設けられた金属製のステム７、及び碍子５内においてステム７と中心電極２との間に位置して所定の電気抵抗値を有するレジスタ８等からなるものである。
【００２４】
なお、中心電極２は、例えば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、その先端部２ａが碍子５から接地電極３側に露出している。
【００２５】
また、接地電極３はＮｉを主成分とするＮｉ基合金からなるもので、後述するように、その一端部がハウジング４に溶接された状態で略９０°（略Ｌ字状に）曲げられて、他端部が中心電極２の先端部２ａと所定の空隙を有して離隔している。なお、以下の説明を容易にするため、一端部がハウジング４に溶接されて略Ｌ字状に成形された接地電極を接地電極３と呼び、Ｌ字状に曲げられる前の略直線状の接地電極を電極部材３ａと呼ぶ。
【００２６】
また、レジスタ８は、炭素粉末を混合したガラスを主成分とする粉末状の抵抗材を炉内に焼き固めて（焼結して）円柱状に形成したもので、その長手方向両端側には、導電性ガラスからなるガラスシール層８ａ、８ｂを設けることにより中心電極２側（燃焼室内）と端子６側（燃焼室外）とが連通してしまうことを防止している。
【００２７】
因みに、ハウジング４は、碍子５内にレジスタ８を形成した後、ハウジング４の一部をカシメる（塑性変形させる）ことにより碍子５に機械的に固定されている。
【００２８】
図２、３は本実施形態に係るスパークプラグの製造方法を用いた接地電極成形装置１０を示す模式図であり、以下、接地電極成形装置１０について述べる。
【００２９】
図２は接地電極成形装置の正面図であり、図３は図２の左側面図である。そして、１１は小径部１１ａ及び大径部１１ｂから段付き円柱状のハウジング保持棒（保持治具）であり、このハウジング保持棒１１（以下、保持棒１１と略す。）をハウジング４内に挿入する（保持棒１１にハウジング４を被せる）ことによりハウジング４が保持棒１１に保持される。
【００３０】
このとき、ハウジング４は、ハウジング４内部に形成された段付き部４ａに保持棒１１の小径部１１ａが接触することにより保持棒１１に対して位置決めされた状態で保持棒１１に保持固定される。一方、保持棒１１は、小径部１１ａと反対側の長手方向端部に配設された支持ピン１２により、接地電極成形装置のベース（台座）に対して揺動可能に支持されており、その揺動方向（揺動面）は、後述するローラ１４の移動方向（図２の紙面左右方向）と平行である。
【００３１】
１３は、接地電極３の曲げ形状に略沿った曲面を有するとともに、保持棒１１の揺動方向（揺動面）に対して直交する方向に移動可能に設けられたサーチャ（第１金型）であり、このサーチャ１３は、ハウジング４が保持棒１１に保持された後に、電極部材３ａ（接地電極３）に対して中心電極２側に相当する部位（電極部材３ａの間）に配設される。
【００３２】
１４は電極部材３ａを挟んでサーチャ１３の反対側からサーチャ１３側に移動することにより電極部材３ａを押圧して電極部材３ａを曲げる一対のローラ（第２金型）であり、このローラ１４の外周面には、図３に示すように、電極部材３ａがローラ１４の移動方向に沿って（平行に）曲がるように電極部材３ａを案内する案内溝（ガイド溝）１４ａが形成されている。
【００３３】
１５は電極部材３ａを挟んでサーチャ１３の反対側に位置して電極部材３ａの変形を規制する接地押さえ（規制ブロック）であり、ローラ１４が電極部材３ａに接触する前（電極部材３ａをローラ１４にて押圧する前）状態においては、接地押さえ１５と電極部材３ａとの間には所定の隙間１５ａが設けられている。
【００３４】
次に、接地電極成形装置の概略作動を述べる。
【００３５】
電極部材３ａが溶接されたハウジング４が保持棒１１に装着されると、サーチャ１３が移動して２本の電極部材３ａ間に配置される。次に、一対のローラ１４のうちいずれか一方側（本実施形態では、図２の右側）のローラ１４をサーチャ１３側に移動させて一方側の電極部材３ａを押圧する。
【００３６】
このとき、保持棒１１がローラ１４の移動方向に揺動することができるので、ローラ１４が一方側の電極部材３ａに接触すると、先ず、一方側の電極部材３ａは曲がることなく、サーチャ１３に接触するまで移動し、一方側の電極部材３ａがサーチャ１３に接触すると、一方側の電極部材３ａは、サーチャ１３と接地押さえ１５とにより挟まれて不必要な変形が規制された状態で、サーチャ１３の外表面に形成された曲面に沿うように、ローラ１４の押圧力により曲げ成形される。
【００３７】
そして、一方側の電極部材３ａの曲げ成形が終了すると、一方側のローラ１４が元の位置に戻るとともに、他方側のローラ１４がサーチャ１３側に移動して他方側の電極部材３ａを押圧し始める。このため、他方側の電極部材３ａがサーチャ１３に接触するまで移動してサーチャ１３に接触すると、他方側の電極部材３ａは、一方側の電極部材３ａと同様に、サーチャ１３の外表面に形成された曲面に沿うように、ローラ１４の押圧力により曲げ成形される。
【００３８】
なお、接地電極成形装置による電極部材３ａの（仮）曲げ工程が終了したの後、図４に示すように、電極部材３ａ（接地電極３）をカムにより往復駆動されるハンマー２０により叩くようにして、接地電極３と中心電極２との距離を調節する本曲げ（調整）工程を実施し、その後、接地電極３の先端を所定形状に切断（カット）する仕上げ工程を実施する。
【００３９】
因みに、接地電極３を挟んでハンマー２０と反対側には、接地電極３の位置を決めるためのハンマー座２１が配置されており、接地電極３がハンマー座２１に接触するように変形するまでハンマー２０により接地電極３を叩く。
【００４０】
次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述べる。
【００４１】
本実施形態では、前述の接地電極成形装置により電極部材３ａを略Ｌ字状に曲げ成形する曲げ工程を行うので、曲げ工程においては、サーチャ１３に対して電極部材３ａを相対移動させてサーチャ１３と電極部材３ａとを接触させた状態で、２本の電極部材３ａを順次、各々、ローラ１４にて押圧して曲げ成形することとなる。
【００４２】
したがって、「従来の技術及び発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、サーチャ１３と電極部材３ａとの間の隙間寸法δ１、δ２（図８（ｂ）参照）が変動（ばらつい）てしまっても、サーチャ１３と電極部材３ａと接触させた状態で電極部材３ａを曲げることができるので、２本の接地電極の曲げ形状が同一となるように電極部材３ａを曲げ成形することができる。
【００４３】
ところで、電極部材３ａは、サーチャ１３と接地押さえ１５とにより挟まれて不必要な変形が規制された状態で曲げ成形されるが、接地押さえ１５が過度に電極部材３ａに近接していると、電極部材３ａに作用する接地押さえ１５からの反作用により、電極部材３ａ（接地電極３）に傷（押圧痕）が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、隙間１５ａの隙間寸法δを０．２ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下とするとともに、接地押さえ１５のうち電極部材３ａと面する外表面を滑らかな曲面としている。
【００４４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、サーチャ１３の断面形状をかまぼこ状として、接地電極３の曲げ形状に略沿った円柱状の曲面を形成したが、本実施形態は、図５に示すように、第１実施形態におけるサーチャ１３の中央部に相当する部位に窪み１３ａを設けて曲面の円弧部分に対応する中心角θを９０°以上とするとともに、ローラ１４に電極部材３ａを接地電極３の曲げ角度（この例では、９０°）以上の角度（以下、この角度を成形角度と呼ぶ。）まで曲げるカム部１４ｂを設けたものである。
【００４５】
これにより、電極部材３ａの成形角度をスプリングバック量を考慮した値とすれば、本曲げ（調整）工程を廃止して１度の曲げ工程にて接地電極３（電極部材３ａ）の曲げ加工を終了させることができる。
【００４６】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ローラ１４にて電極部材３ａを押圧したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図６に示すような、テーパ面を有する柱状体の第２金型１４ｃを伝電極部材に押し当てることにより電極部材３ａを曲げてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るスパークプラグの半断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの製造装置の模式図である。
【図３】図２の左側面の説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの製造方法における仕上げ工程の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るスパークプラグの製造装置のサーチャ部の拡大模式図である。
【図６】本発明のその他の実施形態に係るスパークプラグの製造装置のサーチャ部の拡大模式図である。
【図７】従来の技術に係るスパークプラグの製造装置のサーチャ部の拡大模式図である。
【図８】（ａ）はスパークプラグにおけるハウジングの上面図であり、（ｂ）はスパークプラグにおけるハウジングの側面であり、（ｃ）は本発明の課題を説明するためのスパークプラグの側面図である。
【符号の説明】
３…接地電極、３ａ…電極部材、４…ハウジング、１０…接地電極成形装置、
１１…保持棒（保持治具）、１２…支持ピン、１３…サーチャ（第１金型）、
１４…ローラ（第２金型）、１５…接地押さえ（規制ブロック）。

Claims (6)

1. ハウジング（４）に接合されて略Ｌ字状に曲げられた少なくとも２本の接地電極（３）と中心電極（２）との間で火花を発生させるスパークプラグの製造方法であって、
   前記接地電極（３）を構成する略直線状の電極部材（３ａ）を前記ハウジング（４）に接合する接合工程と、
   前記電極部材（３ａ）に対して前記中心電極（２）側に相当する部位に、前記接地電極（３）の曲げ形状に略沿った曲面を有する第１金型（１３）を配設した状態で、前記電極部材（３ａ）を挟んで前記第１金型（１３）の反対側から２本の前記電極部材（３ａ）を、順次各々、第２金型（１４）にて押圧して略Ｌ字状に曲げ成形する曲げ工程とを備え、
   前記曲げ工程においては、前記電極部材（３ａ）を挟んで前記第１金型（１３）の反対側から前記第１金型（１３）側に向けて前記第２金型（１４）を移動させることにより前記第２金型（１４）を前記電極部材（３ａ）に接触させたときに、前記電極部材（３ａ）が前記第１金型（１３）に接触するように前記ハウジング（４）を前記第１金型（１３）に対して移動可能に保持し、かつ、前記電極部材（３ａ）の変形を規制するための規制ブロック（１５）を前記電極部材（３ａ）を挟んで前記第１金型（１３）の反対側に所定の隙間（１５ａ）を設けて配設し、かつ、前記第１金型（１３）と前記電極部材（３ａ）とを接触させた状態で、前記電極部材（３ａ）を前記第２金型（１４）にて押圧することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
2. 前記隙間（１５ａ）の寸法は、０．２ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグの製造方法。
3. 前記第２金型（１４）は、回転可能なローラ金型であることを特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグの製造方法。
4. 前記第２金型（１４）の外周面には、前記電極部材（３ａ）が前記第２金型（１４）の移動方向に沿って曲がるように前記電極部材（３ａ）を案内する案内溝（１４ａ）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグの製造方法。
5. 前記曲げ工程の終了後、前記接地電極（３）と前記中心電極（２）との距離を調節する調整工程を有する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の製造方法。
6. 前記曲げ工程においては、前記電極部材（３ａ）を前記接地電極（３）の曲げ角度以上の角度まで曲げることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスパークプラグの製造方法。

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