JP4746689B2 - スパークプラグ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグ及びその製造方法に関する。

自動車エンジン等の内燃機関に使用されるスパークプラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、当該中心電極の外周に設けられる絶縁体と、当該絶縁体の外側に組付けられる円筒状の主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合される接地電極とを備える。また、接地電極は、その先端部が前記中心電極の先端部と対向するように、自身の略中間部分が曲げ返して配置され、これにより中心電極の先端部及び接地電極の先端部の間に火花放電間隙が形成される。

ところで、中心電極を有する絶縁体（以下、「中心電極保持体」と称す）と主体金具とを組付けたとき、主体金具に対する中心電極保持体先端部の相対位置にばらつきが生じ得る。このため、接地電極の屈曲は、中心電極保持体と主体金具とを組付けた後に、すなわち、主体金具に対する中心電極保持体の相対位置を決定した上で、中心電極保持体の位置を確認しつつ行われるのが一般的である。接地電極の屈曲手法について詳述すると、まず、屈曲後において中心電極保持体先端部に対する接地電極先端部の相対位置関係が所望の位置関係となるように、中心電極保持体の配置位置に対応して接地電極の先端部を切断する。次いで、中心電極保持体と接地電極との間に屈曲用の治具を配置した上で、接地電極の先端部を中心電極側へと屈曲量等を調整しつつ押圧していき、接地電極を屈曲させる。これにより、接地電極を所望の位置に配置することができるとともに、適切な大きさの火花放電間隙を形成することができる。

ところで近年、エンジンレイアウトの自由度の向上等を図るべく、スパークプラグの小型化が要求されている。そこで、スパークプラグの小型化を実現すべく、スパークプラグの小径化が提案されている。

ここで、スパークプラグの小径化に伴い、接地電極のうち、その屈曲部分から先端部までの軸線と直交する方向に沿った長さをより短くする（すなわち、接地電極をより窮屈に屈曲させる）必要が生じる。そのため、屈曲に際しては、接地電極に対してより大きな力を加える必要が生じるが、大きな力を加えると、接地電極のうち屈曲予定部位以外の部位において変形が生じてしまうおそれがある。

また、スパークプラグを小径化すると、中心電極保持体と接地電極とが接近してしまうため、中心電極保持体と接地電極との間に配置される前記屈曲用治具としては比較的薄い（細い）ものを用いざるを得ない。従って、接地電極へと加えられる大きな力に抗するため、治具の強度を十分に確保したいにも関わらず、治具の強度が不十分なものとなってしまうおそれがある。すなわち、上記手法を用いた場合には、大きな力が加えられることに伴う接地電極の変形に加えて、治具の変形・破損に伴う接地電極の変形も懸念されるため、径の種々異なるスパークプラグに対応して、接地電極を所望の屈曲形状に形成することが難しい。

そこで、屈曲の困難さを解消するために、接地電極を予め屈曲させておき、当該屈曲させた接地電極を主体金具に接合する技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００３−２２９２３１号公報

しかしながら、上述の通り、主体金具に対する中心電極保持体の相対位置にはばらつきが生じ得る。そのため、主体金具に対して予め屈曲させた接地電極を接合した場合には、中心電極保持体に対して接地電極を所望の相対位置に配置することが難しい。

また、上述の中心電極保持体と主体金具とを組付けた上で接地電極を屈曲させる手法では、主体金具に対する中心電極保持体の相対位置のばらつきに対応すべく、接地電極の先端部を切断する必要がある。そのため、製造コストの増大や生産性の低下を招いてしまうおそれがある。

すなわち、上記両手法においては、主体金具に対する中心電極保持体の相対位置のばらつきに対応するという点において、当該ばらつきへの対応が困難であったり、また、その対応が可能であっても生産性の低下等を招いてしまったりするおそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性の低下等を招くことなく、主体金具に対する中心電極保持体の相対位置のばらつきに対応した位置に接地電極を配置することができ、さらには、小径化されたスパークプラグの製造にも適用可能なスパークプラグ及びその製造方法を提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成のスパークプラグの製造方法は、軸線方向に延びる筒状の主体金具と、
前記主体金具の内周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の内周に設けられた棒状の中心電極と、
基端部が前記主体金具の先端面に接合されるとともに、先端部が前記中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えるスパークプラグの製造方法であって、
前記絶縁体に前記中心電極が設けられてなる中心電極保持体、及び、前記主体金具を組付ける組付工程と、
前記組付工程後、前記接地電極を前記主体金具の先端面に接合する接合工程とを含み、
前記接合工程においては、
前記軸線と直交する平面から先端面までの前記軸線に沿った距離を、自身の周方向に沿って異ならせた前記主体金具を用いることとし、
前記主体金具の先端面に対する前記接地電極の接合部位の変更に基づき、前記中心電極保持体の先端部に対する前記接地電極の先端部の前記軸線に沿った相対位置を調節可能としたことを特徴とする。

尚、主体金具について、軸線と直交する平面（「基準平面」と称す）からその先端面までの距離を周方向に沿って異ならせるための手法としては、例えば、主体金具の先端面を軸線と非直交状態で交差する傾斜面としたり、主体金具の先端面に段差を設けたりする手法を挙げることができる。また、中心電極及び接地電極の少なくとも一方に貴金属チップを設けることとしてもよい。尚、一方の電極に貴金属チップを設けた場合、前記間隙は、当該貴金属チップと他方の電極との間に形成され、双方の電極に貴金属チップを設けた場合、前記間隙は、両貴金属チップの間に形成されることとなる。

上記構成１によれば、主体金具の先端面は、基準平面からの距離が周方向に沿って異なるように構成されている。そのため、主体金具の先端面に対する、接地電極の接合部位の変更により、中心電極保持体に対する接地電極の軸線に沿った相対位置を調節可能となっている。従って、例えば、予め屈曲させた接地電極を主体金具に接合する手法を採用した場合においては、スパークプラグのタイプごとに次のようなメリットが生じることとなる。

すなわち、中心電極の先端面に接地電極の先端部が対向するように配置され、軸線にほぼ沿った方向（又は斜め方向）に火花放電が行われるタイプのスパークプラグにおいては、接地電極の先端部の中心電極に対する相対高さ位置を容易に調節できることから、火花放電間隙の大きさを容易に調節することができる。

また、中心電極の側面に接地電極の先端面が対向するように配置され、軸線とほぼ直交する方向（又は斜め方向）に沿って火花放電が行われるタイプのスパークプラグにおいては、接地電極の先端部を中心電極の側面に対して軸線方向にずれることなく配置することができる。従って、接地電極の先端部が中心電極の先端エッジ部分に対向するようにして配置されてしまうことをより確実に防止することができる。その結果、前記先端エッジ部分における偏消耗を抑制することができ、耐消耗性の向上を図ることができる。さらに、中心電極に貴金属チップを設ける場合、一般的に、中心電極及び貴金属チップはレーザー溶接などで形成された溶融部を介して接合されるが、本構成１によれば、耐消耗性に劣る当該溶融部に対して接地電極の先端部が対向した状態で配置されてしまうことをより確実に防止できる。その結果、火花放電に伴う溶融部の偏消耗を抑制することができ、ひいては貴金属チップの脱落等をより確実に防止することができる。

一方で、直棒状の接地電極を主体金具に対して接合した後に、接地電極を屈曲させる手法を採用した場合には、中心電極保持体の配置位置に対応して接地電極の先端部を切断するといった作業が不要となる。そのため、生産性の向上を図ることができる。

構成２．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１において、前記接地電極は、屈曲形状をなすとともに、
前記接合工程前に、前記接地電極が屈曲されることを特徴とする。

上記構成２によれば、予め屈曲させた接地電極を主体金具に接合する場合における、上記構成１の各作用効果が奏されることとなる。また、本構成２によれば、接合工程後に接地電極を屈曲させることが困難な小径化されたスパークプラグを形成する場合であっても、接地電極を比較的容易に所望の形状に曲げることができる。換言すれば、本構成２は、小径化された（例えば、ねじ部のねじ径がＭ１２以下やＭ１０以下とされた）スパークプラグを製造する際に特に有意であるといえる。

構成３．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成２において、前記接合工程においては、
前記間隙の大きさが併せて調節されることを特徴とする。

上記構成３によれば、中心電極の先端面に接地電極の先端部が対向するように配置され、軸線にほぼ沿った方向（又は斜め方向）に火花放電が行われるタイプのスパークプラグを製造する場合において、上記構成１と同様の作用効果が奏されることとなる。

構成４．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成２又は３において、前記接地電極は、自身の屈曲部分から先端までの長さが４ｍｍ以下とされることを特徴とする。

尚、「屈曲部分から先端までの長さ」とあるのは、屈曲部分の中心から接地電極の先端までの接地電極の先端側部位の中心軸に沿った長さをいう。また、「屈曲部分の中心」とあるのは、接地電極の先端側部位の中心軸と、接地電極の基端側部位の中心軸とが交差する点を意味する。

主体金具に接合した後に接地電極を屈曲させる場合であって、接地電極について、その先端側部位の長さを小さくする場合には、接地電極をより大きな力で押圧する必要がある。ところが、接地電極に大きな力を加えたとしても接地電極を十分に屈曲させることができなかったり、また上述の通り、接地電極に大きな力を加えることで接地電極の基端部（接合部分）側に大きな力が加わってしまい、ひいては接地電極に歪み等の変形が生じてしまったりするおそれがある。

ここで、上記構成４によれば、接地電極は、屈曲部分から先端までの長さが４ｍｍ以下とされるものであり、主体金具への接合後に屈曲させることが極めて困難な形状であるが、主体金具への接合前に接地電極を予め屈曲させておくため、接地電極について、歪み等の変形が生じることなく所望の形状に屈曲させることができる。一方で、上記構成１が採用されるため、屈曲後の接地電極を主体金具に接合する手法を用いた場合に懸念される上述の問題点（主体金具に対する中心電極保持体の相対位置のばらつきに対応した位置に接地電極を配置することが難しい点）を解消することができる。

構成５．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成２乃至４のいずれかにおいて、前記接地電極は、
自身の屈曲部分から先端までの長さが、前記屈曲部分から基端までの長さよりも小さくされることを特徴とする。

尚、「屈曲部分から基端までの長さ」とあるのは、上述した屈曲部分の中心から接地電極の基端までの接地電極の基端側部位の中心軸に沿った長さをいう。

上記構成５のように、その屈曲部分から先端までの長さを前記屈曲部分から基端までの長さよりも小さくした接地電極を用いる場合、主体金具に接合した後に接地電極を屈曲させようとすると、屈曲時に加えられる力によって接地電極の基端部に変形が生じてしまいやすい。そこで、本構成５によれば、主体金具への接合前に接地電極を予め屈曲させておくため、接地電極の基端部に変形が生じることなく、接地電極をより確実に屈曲させることができる。また、上記構成１が採用されるため、予め屈曲させた接地電極を主体金具に接合する場合に懸念される上述の問題点を解消することができる。

構成６．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記接合工程においては、
前記相対位置を調節する際に、前記中心電極保持体及び前記接地電極間に、相対位置調節用の治具を配置することを特徴とする。

上記構成６によれば、中心電極保持体に対する接地電極の相対位置関係を調節する際に、所定の治具が両者の間に配置される。このため、中心電極保持体に対して所望の相対位置関係となる位置へと接地電極を一層容易に配置することができる。

構成７．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記接合工程においては、
少なくとも前記中心電極保持体の先端部、及び、前記接地電極の先端部を撮像し、その撮像データに基づいて前記中心電極保持体に対する前記接地電極の相対位置を調節することを特徴とする。

上記構成７によれば、撮像データを用いることによって、中心電極保持体に対して所望の相対位置関係となるように接地電極を精度よく配置することができる。

構成８．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記接合工程においては、
前記軸線と直交する平面に対して、前記主体金具の先端面のうち前記接地電極が接合される面のなす角度と、前記接地電極のうち前記主体金具に接合される面のなす角度とが異なる状態で、抵抗溶接により前記主体金具の先端面に前記接地電極が接合されることを特徴とする。

上記構成８によれば、抵抗溶接により主体金具の先端面に接地電極が接合される際において、前記基準平面に対する、主体金具の先端面のうち接地電極が接合される面のなす角度と、接地電極のうち主体金具に接合される面のなす角度とが異なる状態とされる。すなわち、主体金具及び接地電極の両接合面が非平行な状態とされ、抵抗溶接の開始時において、主体金具に対して接地電極が点接触、或いは、線接触状態とされている。従って、両者を面接触状態で抵抗溶接した場合と比べて、両者間における接触抵抗を増大させることができ、その結果、主体金具に対して接地電極をより容易に、かつ、より強固に接合することができる。

構成９．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至８のいずれかにおいて、前記接合工程の前段階において、前記接地電極の先端部に貴金属チップが接合されることを特徴とする。

上記構成９によれば、主体金具への接合前の接地電極に対して貴金属チップが接合される。従って、主体金具に接合された接地電極に対して貴金属チップを接合する場合と比較して、貴金属チップを接合するためのスペースを十分に確保することができ、貴金属チップのより確実な接合を図ることができる。

構成１０．本構成のスパークプラグは、軸線方向に延びる筒状の主体金具と、
前記主体金具の内周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の内周に設けられた棒状の中心電極と、
基端部が前記主体金具の先端面に接合されるとともに、先端部が前記中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、前記軸線と直交する平面から前記先端面までの前記軸線に沿った距離が自身の周方向に沿って異なることを特徴とする。

上記構成１０によれば、基本的には上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。

構成１１．本構成のスパークプラグは、上記構成１０において、前記軸線と直交する平面に対する、前記主体金具の先端面のなす角度が１°以上２°以下であることを特徴とする。

上記構成１１によれば、基準平面に対する主体金具の先端面のなす角度が２°以下と比較的小さくされている。従って、軸線に沿った、中心電極保持体に対する接地電極の先端部の相対位置を精度よく調整することができる。一方で、基準平面に対する主体金具の先端面のなす角度が１°以上とされているため、中心電極保持体に対する接地電極先端部の相対位置の調整可能範囲が過度に狭くなってしまうことを防止できる。

また、スパークプラグが内燃機関に取付けられた状態において、絶縁体は、燃焼ガスからの熱を受けて加熱される一方で、次の燃焼サイクルに新たな混合気が入ってくることで冷却される。ここで、絶縁体の周方向に沿った各部位について鑑みると、主体金具の先端面が傾斜している場合には、主体金具の先端に対する出寸法が比較的小さな部位と、前記出寸法の比較的大きな部位とがある。ここで、前記出寸法が比較的小さな部位は、換言すれば、主体金具によって比較的大きく覆われた部位であり、主体金具の存在によって当該部位への混合気の流入が妨げられやすい。そのため、混合気による冷却が十分に行われない部位が絶縁体の一部に生じてしまい、当該部位が極端に加熱されてしまうおそれがある。その結果、火花放電のタイミングでないにも関わらず、前記極端に加熱された部位の熱によって混合気の着火が生じてしまい（いわゆるプレイグニッションが発生してしまい）、ひいてはエンジン破損などの不具合を招くおそれがある。

この点、上記構成１１によれば、主体金具の先端面のなす角度が２°以下とされているため、絶縁体の周方向に沿った各部位について、主体金具に対する出寸法が大きく異なってしまうという事態を防止できる。そのため、絶縁体の一部が極端に加熱されてしまうことを防止でき、ひいてはエンジントラブルの発生を抑制することができる。

スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。 （ａ）は、中心電極保持体の構成を示す部分拡大正面図であり、（ｂ）は、中心電極保持体に組み付けられた主体金具等を示す部分拡大正面図である。 （ａ）は、主体金具に対する接地電極の接合を示す部分拡大正面図であり、（ｂ）は、接地電極接合後の主体金具等を示す部分拡大正面図である。 （ａ），（ｂ）は、主体金具に接合した後の接地電極の屈曲手法を説明するための正面模式図である。 （ａ），（ｂ）は、別の実施形態における接地電極の接合等を説明するための部分拡大正面図である。 （ａ），（ｂ）は、別の実施形態における接地電極の接合及び屈曲を説明するための部分拡大正面図である。 （ａ），（ｂ）は、別の実施形態における治具を説明するための拡大正面図である。 （ａ），（ｂ）は、別の実施形態における撮像手段を示す拡大正面図である。 別の実施形態における主体金具先端面の構成を示す部分拡大正面図である。

〔第１実施形態〕
以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれより細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。また、脚長部１３と中胴部１２との連接部には、軸線ＣＬ１方向先端側へと先細るテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとにより構成されている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部が絶縁碍子２の先端から突出している。さらに、中心電極５の先端部には、貴金属合金（例えば、イリジウム合金）により形成された円柱状の貴金属チップ３１が接合されている。尚、当該貴金属チップ３１は、レーザー溶接等により中心電極５を構成する金属材料及び貴金属チップ３１を構成する貴金属材料が相互に溶融してなる溶融部３５を介して中心電極５に接合されている。

また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１をエンジンヘッドに取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、スパークプラグ１をエンジンヘッドに取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。尚、本実施形態におけるスパークプラグ１は、比較的小型化（小径化）されたものであり、ひいてはねじ部１５のねじ径がＭ１２以下（例えば、Ｍ１０以下）とされている。

さらに、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するための軸線ＣＬ１先端側へと先細る段部２１が設けられている。そして、前記絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の前記段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に保持される。尚、前記両段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む混合気等が外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端面２６には、自身の略中間部分が曲げ返されてなる接地電極２７が接合されている。当該接地電極２７の先端部には、貴金属合金（例えば、白金合金）からなる円柱状の貴金属チップ３２が接合されており、当該貴金属チップ３２の先端面が前記貴金属チップ３１の側面に対向している。そして、貴金属チップ３１，３２の間に、火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において、前記軸線ＣＬ１にほぼ直交する方向で火花放電が行われるようになっている。尚、前記接地電極２７は、Ｎｉ合金〔例えば、インコネル６００やインコネル６０１（いずれも登録商標）〕からなる外層２７ｏと、前記Ｎｉ合金よりも良熱導電性金属である銅合金又は純銅からなる内層２７ｉとの２層構造となっている。

さらに、本実施形態では、上述したようにスパークプラグ１が比較的小径化されている。そのため、図２に示すように、接地電極２７の基端側部位の中心軸ＣＬ２から接地電極２７（貴金属チップ３２）の先端までの軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った長さＤ（すなわち、接地電極２７のうち、その屈曲部分から先端までの長さ）が４．０ｍｍ以下とされている。また、接地電極２７の先端側部位（貴金属チップ３２）の中心軸ＣＬ３から接地電極２７の基端までの軸線ＣＬ１に沿った長さＨ（すなわち、接地電極２７のうち、その屈曲部分から基端までの長さ）は、前記長さＤよりも大きなもの（例えば、４．０ｍｍ超）とされている。

尚、「接地電極２７の基端側部位の中心軸ＣＬ２」とあるのは、接地電極２７の基端面の中心から前記軸線ＣＬ１に沿って延びる直線を意味する。また、「接地電極２７の先端側部位（貴金属チップ３２）の中心軸ＣＬ３」とあるのは、接地電極２７（貴金属チップ３２）の先端面の中心から軸線ＣＬ１と直交する方向に沿って延びる直線を意味する。

また、本実施形態において、主体金具３の先端面２６は、軸線ＣＬ１と直交する任意の平面（基準平面）ＳＰからの軸線ＣＬ１に沿った距離が周方向に沿って異なるように、軸線ＣＬ１と所定角度（例えば、１°〜２°）をなすように傾斜して形成されている（便宜上、図２においては、先端面２６の傾斜を強調して示している）。尚、前記先端面２６のうち基準平面ＳＰに最も近接する部位から基準平面ＳＰまでの軸線ＣＬ１に沿った距離と、前記先端面２６のうち基準平面ＳＰより最も離間する部位から基準平面ＳＰまでの軸線ＣＬ１に沿った距離との差は０．２ｍｍ以内に収まるように、先端面２６の傾斜角度が設定されている。

次いで、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。

まず、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用い、成型用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。そして、得られた成形体に対し、研削加工が施され外形が整形された上で、焼成加工が施されることにより絶縁碍子２が得られる。

また、前記絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金を配置したＮｉ合金を鍛造加工して中心電極５を作製する。次に、中心電極５の先端面に対して、レーザー溶接等により溶融部３５を形成することで貴金属チップ３１を接合する。

そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とを、ガラスシール層８，９によって封着固定することで、図３（ａ）に示すように、絶縁碍子２に中心電極５が設けられてなる中心電極保持体４１を形成する。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から前記端子電極６が押圧された状態で、焼成炉内にて焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０の表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。

次いで、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えばＳ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）に冷間鍛造加工により貫通孔を形成して、概形を形成する。その後、切削加工を施すことで外形を整えるとともに、所定部位にねじ部１５を転造により形成し、主体金具中間体を得る。さらに、当該主体金具中間体には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。

次いで、前記主体金具中間体の先端部に切削加工等を施すことにより、先端面２６が傾斜してなる主体金具３が得られる。尚、切削加工等により、主体金具３の先端面２６は、メッキで被覆されていない状態とされる。

その後、図３（ｂ）に示すように、前記中心電極保持体４１に対して主体金具３が固定される。より詳しくは、中心電極保持体４１を主体金具３に挿通した上で、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。

一方で、Ｎｉ合金からなる線材に対して切断加工等を施すことで、直棒状をなす接地電極２７を作製する。さらに、当該接地電極２７の先端面に対して、予め作製した貴金属チップ３２をレーザー溶接又は電子ビーム溶接により接合するとともに、接地電極２７を屈曲させる。尚、接地電極２７を屈曲させる際には、貴金属チップ３１の外径や主体金具３の内径、形成すべき火花放電間隙３３の大きさ等を考慮して、屈曲部分から貴金属チップ３２先端までの長さＤが所定の大きさとなるように接地電極２７を屈曲させる。

その後、中心電極保持体４１に固定された主体金具３の先端面２６に対して、接地電極２７を抵抗溶接する。このとき、接地電極２７は、主体金具３の先端面２６のうち、自身の先端部（貴金属チップ３２）が、中心電極保持体４１の先端部（本実施形態では、貴金属チップ３１）に対して所望の相対位置関係となる部位に接合される。

より詳しくは、まず、接地電極２７の軸線ＣＬ１方向の長さと、前記主体金具３に対する中心電極保持体４１の相対位置とを確認する。そして、主体金具３の先端面２６のうち、接地電極２７の基端を接合したときに、前記貴金属チップ３２の先端面が溶融部３５や貴金属チップ３１の先端エッジ部分に対向することなく、貴金属チップ３１の側面に対して対向する部位を接合面として選択する。次いで、図４（ａ）に示すように、主体金具３を軸線ＣＬ１を中心軸に回転させて、当該選択した接合面に接地電極２７の基端部を位置合わせした上で、接地電極２７を接合する。尚、接地電極２７の接合後、火花放電間隙３３の大きさの微調整を行うこととしてもよい。

その後、前記接地電極２７の接合時に生じた、いわゆる「ダレ」を除去することで、図４（ｂ）に示すように、上述したスパークプラグ１が得られる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、主体金具３の先端面２６は、基準平面ＳＰからの距離が周方向に沿って異なるように構成されている。そのため、主体金具３の先端面２６のうち、接地電極２７が接合される部位を変更することで、中心電極保持体４１に対する接地電極２７の軸線ＣＬ１に沿った相対位置を調節することができる。これにより、貴金属チップ３２の先端面を貴金属チップ３１の側面に対して軸線ＣＬ１方向にずれることなく配置することができる。その結果、貴金属チップ３２の先端部が中心電極５の先端エッジ部分や溶融部３５に対向するようにして配置されてしまうことをより確実に防止することができ、耐消耗性の向上や貴金属チップ３１の脱落防止を図ることができる。

さらに、接地電極２７は、屈曲部分から先端までの長さＤが４ｍｍ以下とされ、さらには、屈曲部分から先端までの長さＤが屈曲部分から基端までの長さＨよりも小さくされている。すなわち、本実施形態における接地電極２７は、主体金具３に接合した後に屈曲させようとすると、所望の形状に屈曲させることが難しいものである。この点、本実施形態によれば、主体金具３への接合前に接地電極２７を予め屈曲させておくため、接地電極２７を所望の形状に屈曲させることができる。併せて、中心電極保持体４１に対する接地電極２７先端部（貴金属チップ３２）の軸線ＣＬ１に沿った相対位置を容易に調節できるため、屈曲後の接地電極２７を主体金具３に接合する手法を用いた場合に生じ得る問題点を解消することができる。

また、基準平面ＳＰに対する主体金具３の先端面２６のなす角度が２°以下と比較的小さくされている。従って、軸線ＣＬ１に沿った、中心電極保持体４１に対する接地電極２７の先端部の相対位置を精度よく調整することができる。一方で、基準平面ＳＰに対する主体金具３の先端面２６のなす角度が１°以上とされているため、中心電極保持体４１に対する接地電極２７先端部の相対位置の調整可能範囲が過度に狭くなってしまうことを防止できる。

さらに、主体金具３の先端面２６が傾斜面をなすため、軸線ＣＬ１に沿った、中心電極保持体４１に対する接地電極２７の相対位置の調整を、段階的ではなく、連続的に行うことができる。

次に、接地電極について、予め屈曲させた上で主体金具に接合することが好ましい（換言すれば、主体金具への接合後に接地電極を屈曲させることが難しい）形状を特定すべく、直棒状の接地電極を主体金具へと接合した後、屈曲部分から先端までの長さＤが種々異なるように設定して接地電極を屈曲させた。接地電極の屈曲手法について詳述すると、まず、図５（ａ）に示すように、接地電極２７の屈曲予定部位に沿うようにして、接地電極２７と中心電極保持体４１との間に屈曲部分の内側形状に合わせた所定形状をなす棒状の治具Ｇを配置した。次いで、接地電極２７の先端部を背面側から押圧することで、図５（ｂ）のように、接地電極２７を屈曲させた〔図５（ｂ）には、所望の形状に屈曲させることができた接地電極２７を示す〕。尚、接地電極２７を押圧する際には、前記治具Ｇに対して押圧方向とは反対側への力を加え、接地電極２７の基端部の中心電極５側へと倒れを防止することとした。

また、屈曲加工後において、所望の形状に屈曲させることができ、かつ、火花放電間隙を所望の大きさに形成することができた場合には、「○」の評価を下すこととした。一方で、屈曲させることはできたものの、火花放電間隙の大きさにばらつき（０．１ｍｍ程度）が生じてしまった場合には、「△」の評価を下し、所望の形状に屈曲させることができなかった場合（例えば、接地電極の基端部が外周側に歪み、接地電極が略Ｃ字状に形成されてしまった場合等）には、「×」の評価を下すこととした。表１に、設定した長さＤ及び接地電極の曲げ評価を示す。尚、各接地電極ともに、屈曲部分から基端までの長さＨが４．０ｍｍとなるように設定した。

表１に示すように、長さＤが４．０ｍｍを超えるように設定した場合には、接地電極を所望の形状で屈曲させることができ、かつ、火花放電間隙を所望の大きさで形成できることがわかった。一方で、長さＤを４．０ｍｍ以下と設定した場合には、接地電極の屈曲に際し、何らかの支障が生じてしまうことが明らかとなった。換言すれば、長さＤが４．０ｍｍ以下となる接地電極を用いる場合において、上記実施形態のように、予め接地電極を屈曲させた上で、当該接地電極を主体金具に接合することが望ましいといえる。

次いで、直棒状の接地電極を主体金具へと接合した後、当該接地電極について、屈曲部分から先端までの長さＤと、屈曲部分から基端までの長さＨとが種々異なるように設定して、上述の手法により接地電極を屈曲させた。そして、屈曲加工後において、所望の形状に屈曲させることができ、かつ、火花放電間隙を所望の大きさに形成することができた場合には、「○」の評価を下すこととした。一方で、火花放電間隙の大きさにばらつき（０．１ｍｍ程度）が生じてしまったり、接地電極を所望の形状に屈曲させることができなかったりした場合には、「×」の評価を下すこととした。表２に、設定した長さＤ及び長さＨと、接地電極の曲げ評価とを示す。

表２に示すように、長さＤを４．０ｍｍ以下と設定した場合には、上記表１における試験でも確認されたように、接地電極の屈曲に支障が生じてしまうことがわかった。さらに、長さＤが４．０ｍｍを超えるように設定した場合であっても、長さＨが長さＤよりも長く設定された場合には、接地電極の屈曲に支障が生じ得ることが明らかとなった。従って、長さＤが長さＨよりも短くなる接地電極を用いる場合においては、主体金具への接合前に、予め接地電極を屈曲させておくことが好ましいといえる。
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について、特に上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本第２実施形態におけるスパークプラグ１Ａは、図６（ｂ）に示すように、上記第１実施形態と比較して、特に接地電極２７Ａの形状や火花放電間隙４３の形成箇所等が異なる。すなわち、接地電極２７Ａには前記貴金属チップ３２が設けられることなく、接地電極２７Ａの先端部の中心電極５側の側面と貴金属チップ３１の先端面との間で火花放電間隙４３が形成されている。そして、火花放電間隙４３においては、軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。

さらに、接地電極２７Ａを主体金具３の先端面２６に接合する際においては、当該先端面２６のうち、接地電極２７Ａの先端部側面と貴金属チップ３１の先端面との間の距離が、形成すべき火花放電間隙４３の軸線ＣＬ１に沿った大きさとほぼ等しくなる部位に接地電極２７Ａが接合される。すなわち、図６（ａ）に示すように、接地電極２７Ａ先端部の中心電極５側に位置する側面から接地電極２７Ａの基端までの軸線ＣＬ１に沿った長さＬＧを確認する。次いで、前記主体金具３の先端面２６のうち、軸線ＣＬ１に沿って貴金属チップ３１の先端面より形成すべき火花放電間隙４３の大きさだけ離間した位置までの距離が、溶接代を考慮した前記長さＬＧと略等しくなる部位を接合面として選択する。そして、主体金具３を軸線ＣＬ１を中心軸に回転させて、当該選択した接合面に接地電極２７Ａの基端部を位置合わせした上で、主体金具３に接地電極２７Ａが接合される。

以上詳述したように、本第２実施形態によれば、接地電極２７Ａの先端部の中心電極５（貴金属チップ３１）に対する相対高さ位置を容易に調節することができるため、火花放電間隙４３の大きさを容易に調節することができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、接地電極２７（２７Ａ）を予め屈曲した上で、当該屈曲させた接地電極２７（２７Ａ）を主体金具３の先端面２７に接合することとされているが、図７（ａ），（ｂ）に示すように、直棒状をなす接地電極２７Ｂを主体金具３に接合した後に、当該接地電極２７Ｂを屈曲させることとしてもよい。この場合には、従前必要とされていた、主体金具３に対する中心電極保持体４１の相対位置に合わせて接地電極２７先端部を切断するといった作業が不要となり、生産性の向上を図ることができる。

（ｂ）上記実施形態では特に記載していないが、中心電極保持体４１に対する接地電極２７の相対位置をより容易に調節すべく、中心電極保持体４１の先端部及び接地電極２７の間に、中心電極保持体４１に対する接地電極２７の所望の（理想的な）相対位置関係に対応した治具を配置した上で、中心電極保持体４１に対する接地電極２７の相対位置を調節することとしてもよい。従って、上記第１実施形態においては、図８（ａ）に示すように、中心電極保持体４１と接地電極２７との軸線ＣＬ１に沿った位置関係、及び、火花放電間隙３３の大きさの双方を調整可能な略Ｌ字上をなす治具ＪＧ１を配置して、中心電極保持体４１に対する接地電極２７の相対位置関係を調節することとしてもよい。また、上記第２実施形態においては、図８（ｂ）に示すように、火花放電間隙４３の大きさを調節可能な平板状をなす治具ＪＧ２を配置して、中心電極保持体４１に対する接地電極２７Ａの相対位置関係を調節することとしてもよい。

（ｃ）上記実施形態では特に記載していないが、図９（ａ），（ｂ）に示すように、中心電極保持体４１の先端部、及び、接地電極２７の先端部を撮像する撮像手段（例えば、ＣＣＤカメラ）ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３及び表示モニタ（図示せず）を用いることとしてもよい。この場合には、撮像手段ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３の撮像データに基づき前記表示モニタに表示された画像により、両先端部の位置関係を確認しつつ、中心電極保持体４１に対する接地電極２７の相対位置関係を所望の位置関係へと精度よく調節することができる。

（ｄ）上記実施形態においては、基準平面ＳＰからの軸線ＣＬ１に沿った距離を周方向に沿って異ならせるべく、主体金具３の先端面２６が傾斜面とされているが、主体金具３の先端面２６の構成はこれに限定されるものではない。従って、例えば、図１０に示すように、主体金具３の先端面２６Ａに複数の所定高さ（例えば、０．１ｍｍ程度）を有する段差を設けることとしてもよい。また、主体金具３の先端面２６のうち一部を傾斜面として構成することとしてもよい。尚、上記実施形態では、基準平面ＳＰに対する主体金具３の先端面２６のなす角度が１°〜２°とされているが、基準平面ＳＰと主体金具３の先端面２６とのなす角度はこれに限定されるものではない。

（ｅ）上記実施形態では、中心電極５の先端部に貴金属チップ３１が設けられているが、当該貴金属チップ３１を省略して構成することとしてもよい。尚、貴金属チップ３１を省略して構成した場合、火花放電間隙３３（４３）は、中心電極５の先端部と、貴金属チップ３２（接地電極２７の先端部）との間に形成されることとなる。

（ｆ）上記実施形態においては、ねじ部１５のねじ径がＭ１２以下と小径化されているが、ねじ部１５のねじ径はＭ１２以下に限定されるものではない。

（ｇ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

１，１Ａ…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
５…中心電極
２６，２６Ａ…主体金具の先端面
２７，２７Ａ，２７Ｂ…接地電極
３２…貴金属チップ
３３…間隙（火花放電間隙）
４１…中心電極保持体
ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３…撮像手段
ＣＬ１…軸線
ＪＧ１，ＪＧ２…治具

Claims (11)

1. 軸線方向に延びる筒状の主体金具と、
   前記主体金具の内周に設けられた筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の内周に設けられた棒状の中心電極と、
   基端部が前記主体金具の先端面に接合されるとともに、先端部が前記中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えるスパークプラグの製造方法であって、
   前記絶縁体に前記中心電極が設けられてなる中心電極保持体、及び、前記主体金具を組付ける組付工程と、
   前記組付工程後、前記接地電極を前記主体金具の先端面に接合する接合工程とを含み、
   前記接合工程においては、
   前記軸線と直交する平面から前記先端面までの前記軸線に沿った距離を、自身の周方向に沿って異ならせた前記主体金具を用いることとし、
   前記主体金具の先端面に対する前記接地電極の接合部位の変更に基づき、前記中心電極保持体の先端部に対する前記接地電極の先端部の前記軸線に沿った相対位置を調節可能としたことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
2. 前記接地電極は、屈曲形状をなすとともに、
   前記接合工程前に、前記接地電極が屈曲され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. 前記接合工程においては、
   前記間隙の大きさが併せて調節されることを特徴とする請求項２に記載のスパークプラグの製造方法。
4. 前記接地電極は、自身の屈曲部分から先端までの長さが４ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項２又は３に記載のスパークプラグの製造方法。
5. 前記接地電極は、
   自身の屈曲部分から先端までの長さが、前記屈曲部分から基端までの長さよりも小さくされることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
6. 前記接合工程においては、
   前記相対位置を調節する際に、前記中心電極保持体及び前記接地電極間に、相対位置調節用の治具を配置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
7. 前記接合工程においては、
   少なくとも前記中心電極保持体の先端部、及び、前記接地電極の先端部を撮像し、その撮像データに基づいて前記中心電極保持体に対する前記接地電極の相対位置を調節することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
8. 前記接合工程においては、
   前記軸線と直交する平面に対して、前記主体金具の先端面のうち前記接地電極が接合される面のなす角度と、前記接地電極のうち前記主体金具に接合される面のなす角度とが異なる状態で、抵抗溶接により前記主体金具の先端面に前記接地電極が接合されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
9. 前記接合工程の前段階において、前記接地電極の先端部に貴金属チップが接合されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
10. 軸線方向に延びる筒状の主体金具と、
    前記主体金具の内周に設けられた筒状の絶縁体と、
    前記絶縁体の内周に設けられた棒状の中心電極と、
    基端部が前記主体金具の先端面に接合されるとともに、先端部が前記中心電極との間で間隙を形成する接地電極とを備えるスパークプラグであって、
    前記主体金具は、前記軸線と直交する平面から前記先端面までの前記軸線に沿った距離が自身の周方向に沿って異なることを特徴とするスパークプラグ。
11. 前記軸線と直交する平面に対する、前記主体金具の先端面のなす角度が１°以上２°以下であることを特徴とする請求項１０に記載のスパークプラグ。

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