JP4834764B2 - スパークプラグの製造方法 - 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の製造方法に関する。

スパークプラグは、内燃機関（エンジン）等の燃焼装置に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられる。一般的にスパークプラグは、軸線方向に沿って延びる軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備える。また、主体金具の外周面には、燃焼装置の取付孔に螺合するためのねじ部と、ねじ部の後端から後端側へと延びる円筒状のねじ首と、ねじ首の後端側に設けられ、リング状のガスケットを介して燃焼装置に対して間接的に接触する座部とが形成される（例えば、特許文献１等参照）。

一般的に、前記主体金具と前記絶縁体とは、ガスケットを設ける前段階において、加締めにより固定される。より詳しくは、まず、主体金具に絶縁体を挿入した状態で、受け型の挿通孔に主体金具の先端側を挿入し、受け型にて主体金具を保持する。このとき、前記座部は、挿通孔の開口部外縁に対して面接触することとなる。次いで、環状の押し型を用いて主体金具の後端側開口部に対して軸方向に沿った荷重を加える。これにより、主体金具の後端側開口部が、径方向内側に向けて屈曲させられて、絶縁体のうちの径方向外側に膨出する大径部に対して係止される加締め部となり、その結果、主体金具と絶縁体とが固定される。

ところで、気密性の更なる向上を実現するという観点から、ガスケットを設けることなく、前記座部と燃焼装置とを直接密着させる手法が提案されている（例えば、特許文献２等参照）。すなわち、座部を軸線方向先端側に向けて先細るテーパ状に形成し、当該座部を燃焼装置に対して面接触させることで、燃焼装置に対する座部のシール性を高めることができ、その結果、気密性の更なる向上を図ることができる。

特開２００８−１０８４７８号公報 特開２００１−１１８６５９号公報

しかしながら、座部を先端側に向けて先細るテーパ状に形成した場合には、前記加締め固定時において主体金具に荷重を加えた際に、座部の肉が受け型の接触面に沿うようにし径方向内側に向けて変形してしまうおそれがある。そのため、座部の肉が受け型の挿通孔に入り込んでしまい、ひいては受け型に対して主体金具が食付いてしまうおそれがある。主体金具の食付きが生じてしまうと、受け型から主体金具を取外す際に余計な手間を要してしまい、生産性の低下を招いてしまうおそれがある。また、座部の肉が挿通孔に入り込むことで、座部に傷が付いてしまい、その結果、歩留まりの低下を招いてしまうおそれがある。

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、主体金具及び絶縁体を固定する際において、受け型に対する主体金具の食付きを効果的に抑制することができ、ひいては生産性の向上等を図ることができるスパークプラグ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絶縁体と、
前記絶縁体の外周に固定された筒状の主体金具とを備えるとともに、
前記主体金具が、
燃焼装置の取付孔に螺合するためのねじ部と、
前記ねじ部の後端側に位置する座部とを有し、
前記燃焼装置の取付孔に前記ねじ部が螺合されたとき、前記座部が前記燃焼装置に密着するスパークプラグの製造方法であって、
前記ねじ部を挿通可能な挿通孔、及び、当該挿通孔の開口に連接するテーパ部を有する受け型を用いて、前記挿通孔に前記ねじ部を挿通するとともに、前記座部を前記テーパ部に接触させた状態で、前記主体金具の後端部に対して前記軸線方向に沿った押圧力を加え、前記主体金具の後端開口部を径方向内側に屈曲させて加締め部を形成することで、前記絶縁体と前記主体金具とを固定する固定工程を含み、
前記固定工程では、前記軸線を含む断面において前記テーパ部と前記座部とのなす角度が０．５°以上とされることを特徴とする。

上記構成１によれば、主体金具及び絶縁体を固定する固定工程では、前記軸線を含む断面において前記テーパ部と前記座部とのなす角度が０．５°以上とされている。すなわち、受け型のテーパ部に対して、主体金具の座部が面接触することなく、環状に線接触するように構成されている。従って、軸線に沿った押圧力が主体金具に加えられた際に、加えられた力の大半が、座部をテーパ部に対して押し付けて、圧縮・変形させることに用いられることとなる。これにより、径方向内側に向けて座部の肉が変形してしまうことをより確実に防止することができ、受け型に対して主体金具が食付いてしまうことをより確実に防止できる。その結果、固定工程の後に、受け型から主体金具を容易に取外すことができ、生産性の向上を図ることができる。

さらに、受け型に対する主体金具の食付きを防止することで、座部に傷が付いてしまうことをより確実に防止することができる。すなわち、上記構成１によれば、生産性に加えて、歩留まりの向上をも図ることができる。

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、前記座部の先端の外径が、前記挿通孔及び前記テーパ部の境界部分の内径に対して０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下大きくされることを特徴とする。

上記構成２によれば、挿通孔とテーパ部との境界部分の内径に対して、座部の先端の外径が０．１ｍｍ以上大きくされている。すなわち、固定工程において、座部のうちテーパ部に押し付けられ、変形する部分から挿通孔までの間に十分なクリアランスが設けられることとなる。そのため、主体金具に荷重を加えた際に、仮に座部の肉が径方向内側に向けて変形した場合であっても、座部の肉が挿通孔まで到達してしまうことをより一層確実に防止することができる。その結果、受け型に対する主体金具の食付きを一層確実に防止することができ、生産性及び歩留まりの更なる向上を図ることができる。

ところで、座部の先端の外径を大きくするに従って、座部の面積は減少することとなる。従って、座部の先端の外径を過度に大きくしてしまうと、座部と燃焼装置との間の接触面積が不十分なものとなってしまい、気密性が低下してしまうおそれがある。

この点、上記構成２によれば、座部の先端の外径と、挿通孔及びテーパ部の境界部分の内径との径差が０．８ｍｍ以下とされている。このため、座部の面積を十分に確保することができ、製造されたスパークプラグにおける気密性の低下をより確実に防止することができる。

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、前記座部の先端の外径が、前記挿通孔及び前記テーパ部の境界部分の内径に対して０．３ｍｍ以上大きくされることを特徴とする。

上記構成３によれば、挿通孔とテーパ部との境界部分の内径に対して、座部の先端の外径が０．３ｍｍ以上大きくされており、座部のうちテーパ部に押し付けられ、変形する部分から挿通孔までの間に非常に大きなクリアランスが設けられている。これにより、座部の肉が挿通孔まで至ってしまうことをより効果的に防止することができ、受け型に対する主体金具の食付きをより一層確実に防止することができる。

構成４．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記固定工程では、前記軸線を含む断面において前記テーパ部と前記座部とのなす角度が９．０°以下とされることを特徴とする。

上記構成４によれば、軸線を含む断面におけるテーパ部と座部とのなす角度が９．０°以下とされるため、座部をテーパ部に沿った形状へとより確実に変形させることができる。そのため、特に座部のうちテーパ部に沿って変形させた部位が燃焼装置に対して密着するようにスパークプラグを構成した場合において、燃焼装置に対する座部の接触面積を十分に確保することができる。その結果、製造されたスパークプラグにおいて、一層優れた気密性を実現することができる。

構成５．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記固定工程では、前記軸線を含む断面において前記テーパ部と前記座部とのなす角度が１．０°以上とされることを特徴とする。

上記構成５によれば、軸線を含む断面においてテーパ部と座部とのなす角度が１．０°以上とより大きく設定されている。そのため、軸線に沿った押圧力が主体金具に加えられた際に、加えられた力のより多くが、座部をテーパ部に対して押し付けて、圧縮・変形させることに用いられる。その結果、径方向内側に向けて座部の肉が変形してしまうことをより一層効果的に防止することができ、生産性や歩留まりのより一層の向上を図ることができる。

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、前記ねじ部のねじ径が１２．０ｍｍ以下であることを特徴とする。

近年、スパークプラグの小型化の要請に応えるべく、主体金具の小径化がなされ得る。しかし、主体金具を小径化した場合には、固定工程において、テーパ部に対する座部の接触面積が減少してしまう。そのため、主体金具に押圧力が加えられた際に、座部に加わる圧力がより増大してしまい、径方向内側に向けて座部の肉がより変形してしまいやすい。すなわち、小径化された主体金具は、固定工程において、受け型に対する主体金具の食付きの発生がより懸念される。

この点、上記構成６における主体金具は、そのねじ部のねじ径が１２．０ｍｍ以下と比較的小径化されたものであり、受け型に対する主体金具の食付きがより懸念されるものであるが、上記構成１等を採用することで、このように小径化された主体金具であっても、受け型に対する主体金具の食付きを効果的に防止することができる。換言すれば、ねじ部のねじ径が１２．０ｍｍ以下と小径化された主体金具と絶縁体とを固定する際に、上記構成１等を採用することがより有意であるといえる。

スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 第１実施形態における固定工程での座部やテーパ部の構成を示す部分拡大断面図である。 固定工程において押し型から荷重を加えた後の主体金具等の構成を示す部分拡大断面図である。 第２実施形態における固定工程での座部やテーパ部の構成を示す部分拡大断面図である。 座部の先端の外径と、テーパ部及び挿通孔の境界部分の内径との径差を０．０ｍｍとした上で、座部とテーパ部とのなす角度を種々変更したサンプルについての食付き発生評価試験の試験結果を示すグラフである。 座部の先端の外径と、テーパ部及び挿通孔の境界部分の内径との径差を０．３ｍｍとした上で、座部とテーパ部とのなす角度を種々変更したサンプルについての食付き発生評価試験の試験結果を示すグラフである。 気密性評価試験の試験方法を説明するための一部破断正面模式図である。 軸線と座部とのなす角度を６３°とした上で、座部の先端の外径と、テーパ部及び挿通孔の境界部分の内径との径差を種々変更したサンプルについての食付き発生評価試験の試験結果を示すグラフである。 軸線と座部とのなす角度を６４°とした上で、座部の先端の外径と、テーパ部及び挿通孔の境界部分の内径との径差を種々変更したサンプルについての食付き発生評価試験の試験結果を示すグラフである。

〔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、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部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、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。

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いる。また、主体金具３の外周面には、軸線ＣＬ１に沿って先端側から後端側へと順に、ねじ部１５、ねじ首１６、連接部１７、座部１８、及び、拡径部１９が設けられている。

前記ねじ部１５は、スパークプラグ１を内燃機関等の燃焼装置に取付ける際に燃焼装置の取付孔に螺合されるものであり、本実施形態では、そのねじ径が比較的小径化（例えば、１２．０ｍｍ以下と）されている。また、前記ねじ首１６は、前記ねじ部１５の後端から連続して形成され、ねじ部１５のねじ径よりも小径の円柱状をなしている。

加えて、前記座部１８は、軸線ＣＬ１方向後端側へと拡径するテーパ状をなしており、スパークプラグ１を燃焼装置に取付けたときに、燃焼装置のシート面に対して面接触するようになっている。また、前記連接部１７は、前記座部１８の先端とねじ首１６の後端とを連接するように構成されており、前記座部１８と同様にテーパ状に形成されている。但し、軸線ＣＬ１を含む断面において、軸線ＣＬ１と連接部１７の外形線とのなす角度は、軸線ＣＬ１と座部１８の外形線とのなす角度よりも大きくされている。そのため、スパークプラグ１を燃焼装置に取付けた際には、連接部１７は燃焼装置に対し非接触となる。

また、前記拡径部１９は、前記座部１８の後端から後端側へと延び、径方向外側に膨出する鍔状をなしている。さらに、前記拡径部１９の後端側には、スパークプラグ１を燃焼装置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２０が設けられている。加えて、主体金具３の後端部には、絶縁碍子２を保持するための加締め部２１が設けられている。

さらに、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２２が設けられている。そして、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の段部２２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２１を形成することによって固定される。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２２間には、円環状の板パッキン２３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燃料ガス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２４，２５が介在され、リング部材２４，２５間にはタルク（滑石）２６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２３、リング部材２４，２５及びタルク２６を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端部には、自身の略中間が曲げ返されて、自身の先端部が中心電極５の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。接地電極２７は、Ｎｉ合金からなる外層２７Ａと、前記Ｎｉ合金よりも良熱導電性金属である銅合金や純銅、純Ｎｉからなる内層２７Ｂとの２層構造となっている。そして、前記中心電極５の先端部と接地電極２７の先端部との間には、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にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。

次に、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て、成形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、筒状の成形体を得る。そして、得られた成形体に対し、研削加工により外形を整形した上で、焼成加工を施すことにより絶縁碍子２が得られる。

また、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等を配置したＮｉ合金を鍛造加工して中心電極５を作製する。

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とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。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で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱することにより焼き固められる。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。

次に、主体金具３を加工しておく。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）に冷間鍛造加工等を施すことで貫通孔を形成するとともに、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、主体金具中間体を得る。

続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金等からなる直棒状の接地電極２７を抵抗溶接する。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の接合された主体金具３が得られる。尚、接地電極２７の溶接された主体金具３に、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施されることとしてもよい。また、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。

尚、得られた主体金具３については、図２に示すように、軸線ＣＬ１を含む断面において、座部１８の外形線と軸線ＣＬ１とのなす角度Ｘ１が、取付られる燃焼装置のシート面と燃焼装置の取付孔の中心軸とのなす角度よりも０．５°以上９．０°以下だけ小さくなるように設定されている。加えて、前記座部１８の先端の外径はＤ（ｍｍ）とされ、ねじ部１５のねじ径よりも大径化されている。さらに、主体金具３のうち少なくとも前記座部１８の硬度は、ビッカース硬度で１５０Ｈｖ以上３５０Ｈｖ以下とされている。

その後、固定工程において、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが固定される。

固定工程においては、まず、主体金具３に絶縁碍子２を挿入した状態で、筒状の受け型４１に主体金具３の先端側を挿入することで、受け型４１により主体金具３を保持する。尚、前記受け型４１は、前記ねじ部１５を挿通可能な挿通孔４２と、当該挿通孔４２の開口に連接するテーパ部４３とを有している。ここで、前記テーパ部４３については、軸線ＣＬ１を含む断面において、その外形線と軸線ＣＬ１とのなす角度Ｙ１が、燃焼装置のシート面と燃焼装置の取付孔の中心軸とのなす角度と同一（例えば、６３°）となるように設定されている。従って、固定工程では、軸線ＣＬ１を含む断面において、テーパ部４３と前記座部１８とのなす角度α１が０．５°以上９．０°以下（例えば、１．０°以上９．０°以下）となるように構成されている。また、固定工程における初期段階（後述する押し型４５を用いて荷重を加える前の段階）においては、座部１８のうち、その先端部のみが前記受け型４１のテーパ部４３に対して環状に線接触するようになっている。

加えて、前記主体金具３の座部１８先端の外径Ｄ（ｍｍ）は、挿通孔４２及びテーパ部４３の境界部分の内径ｄ（ｍｍ）よりも０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下だけ（例えば、０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下だけ）大きくなるように構成されている。従って、座部１８の先端部（角部）は、挿通孔４２とテーパ部４３との境界部分（角部）ではなく、テーパ部４３の平面部分に対して接触するようになっている。

さらに、前記受け型４１は、焼き入れ鋼等の硬鋼により形成されており、少なくとも前記テーパ部４３の硬度はロックウェル硬度で５０ＨＲＣ以上６６ＨＲＣ以上（ビッカース硬度で５１３Ｈｖ以上８６５Ｈｖ以下）とされている。すなわち、受け型４１のうち、少なくとも前記座部１８に接触する部位の硬度は、座部１８の硬度よりも大きくなるように構成されている。

製造方法の説明に戻り、前記受け型４１にて主体金具３を保持した後、押し型４５を主体金具３の上方から装着する。尚、押し型４５は筒状をなすとともに、開口部先端の内周面に、前記加締め部２１の形状に対応した湾曲面部４６を備えている。

次いで、前記受け型４１及び押し型４５によって前記主体金具３を挟み込んだ状態で、押し型４５を主体金具３側へと相対移動させ、主体金具３に対して軸線ＣＬ１方向に沿って所定の荷重（例えば、３０ｋＮ以上５０ｋＮ以下）を加える。これにより、図３に示すように、座部１８が受け型４１のテーパ部４３に押し付けられて変形し、軸線ＣＬ１を含む断面において、座部１８と軸線ＣＬ１とのなす角度が、テーパ部４３と軸線ＣＬ１とのなす角度Ｙ１と等しくなる。その結果、座部１８は、燃焼装置のシート面に対して面接触可能に構成されることとなる。また、主体金具３の後端側開口が径方向内側へと屈曲させられることで、前記加締め部２１が形成され、絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。

尚、押し型４５から荷重を加えることで、拡径部１９及び工具係合部２０の間に位置する比較的薄肉の円筒状部位が径方向外側に向けて湾曲変形する。これにより、主体金具３から絶縁碍子２に対して軸線ＣＬ１に沿った軸力が加わることとなり、その結果、絶縁碍子２と主体金具３とがより確実に固定される。

主体金具３と絶縁碍子２とを固定した後、接地電極２７を中心電極５側に屈曲させるとともに、中心電極５の先端部及び接地電極２７の先端部の間の火花放電間隙３３の大きさを調節することで、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、上記実施形態によれば、固定工程では、軸線ＣＬ１を含む断面におけるテーパ部４３と座部１８とのなす角度α１が０．５°以上とされている。すなわち、固定工程の初期段階において、受け型４１のテーパ部４３に対して、主体金具３の座部１８が面接触することなく、環状に線接触するように構成されている。従って、軸線ＣＬ１に沿った押圧力を押し型４５から主体金具３に加えた際に、加えられた力の大半が、座部１８をテーパ部４３に対して押し付けて、変形させることに用いられることとなる。これにより、径方向内側に向けて座部１８の肉が変形してしまうことをより確実に防止することができ、受け型４１に対する主体金具３の食付きをより確実に防止できる。その結果、固定工程後において、受け型４１から主体金具３を容易に取外すことができ、生産性の向上を図ることができる。

さらに、受け型４１に対する主体金具３の食付きを防止することで、座部１８に傷が付いてしまうことをより確実に防止することができる。すなわち、上記実施形態によれば、生産性に加えて、歩留まりの向上をも図ることができる。

加えて、座部１８の先端の外径Ｄが、挿通孔４２とテーパ部４３との境界部分の内径ｄに対して０．１ｍｍ以上大きくされている。従って、固定工程において、座部１８のうちテーパ部４３に接触し変形する部分から挿通孔４２までの間に十分なクリアランスを確保することができる。そのため、押し型４５により荷重を加えた際に、仮に座部１８の肉が径方向内側に向けて変形した場合であっても、座部１８の肉が挿通孔４２まで到達してしまうことをより一層確実に防止することができる。その結果、受け型４１に対する主体金具３の食付きを一層確実に防止することができ、生産性及び歩留まりの更なる向上を図ることができる。

併せて、上記実施形態によれば、座部１８の先端の外径Ｄと、挿通孔４２及びテーパ部４３の境界部分の内径ｄとの径差が０．８ｍｍ以下とされている。そのため、座部１８の面積を十分に確保することができ、製造されたスパークプラグ１において、気密性の低下をより確実に防止することができる。

また、固定工程では、軸線ＣＬ１を含む断面におけるテーパ部４３と座部１８とのなす角度α１が９．０°以下とされているため、座部１８をテーパ部４３に沿った形状へとより確実に変形させることができる。そのため、燃焼装置に対する座部１８の接触面積をより一層十分に確保することができ、気密性の更なる向上を図ることができる。
〔第２実施形態〕
次いで、第２実施形態について図面を参照しつつ、特に第１実施形態との相違点を中心に説明する
本第２実施形態においては、図４に示すように、軸線ＣＬ１を含む断面において、軸線ＣＬ１と座部６８とのなす角度Ｘ２が、上記第１実施形態における軸線ＣＬ１と座部１８とのなす角度Ｘ１と相違している。すなわち、本第２実施形態では、前記角度Ｘ２が、軸線ＣＬ１を含む断面において、軸線ＣＬ１とテーパ部４３とのなす角度Ｙ１よりも０．５°以上（例えば、１．０°以上９．０°以下だけ）大きくなるように構成されている。従って、本第２実施形態においては、軸線ＣＬ１を含む断面において、テーパ部４３と座部６８とのなす角度α２が０．５°以上とされているとともに、固定工程の初期段階においては、座部６８の後端部のみが受け型４１のテーパ部４３に対して環状に線接触するようになっている。そして、押し型４５により荷重が加えられることで、加締め部２１が形成されるとともに、座部６８の後端側部分がテーパ部４３に押し付けられて変形する。これにより、座部６８のうち後端側部分が座部１８とされるとともに、座部６８のうち先端側部分が連接部１７とされ、上述した主体金具３が得られることとなる。

以上、上記第２実施形態によれば、基本的には上記第１実施形態と同様の作用効果が奏されることとなる。

また、上記第２実施形態によれば、座部６８のうちテーパ部４３に接触する部分が、挿通孔４２から一層離間することになり、押し型４５により荷重を加えた際に、変形した座部６８の肉が挿通孔４２まで極めて至りにくくなる。従って、受け型４１に対する主体金具３の食付きをより一層確実に防止することができ、生産性及び歩留まりの更なる向上を図ることができる。

次に、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、ねじ部のねじ径をＭ１０（１０．０ｍｍ）、Ｍ１２（１２．０ｍｍ）、或いは、Ｍ１４（１４．０ｍｍ）とした上で、座部の先端の外径を１１．９ｍｍ又は１２．２ｍｍとし、さらに、軸線を含む断面における、軸線と座部とのなす角度Ｘを種々変更した主体金具のサンプルを各角度Ｘごとに１００本ずつ作製し、各サンプルについて食付き発生評価試験を行った。尚、食付き発生評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルについて、軸線を含む断面における、軸線とテーパ部とのなす角度を一定（６３°）とした受け型を用意し、当該受け型を用いて上述の固定工程を行った。そして、角度Ｘの等しい１００本のサンプル中において、受け型に対する主体金具の食付きが発生したサンプルの本数を測定するとともに、食付きの発生した割合（食付き発生率）を算出した。尚、受け型は、テーパ部及び挿通部の境界部分における内径が１１．９ｍｍとなるように構成した。また、押し型からサンプルに対して軸線に沿って３９ｋＮの荷重を加えた。

さらに、上述の試験により得られたスパークプラグの座部を観察し、受け型のテーパ部と同一の角度（６３°）に変形した部分（燃焼装置のシート面に接触する部位）の面積を測定した。ここで、当該部分の面積が十分に大きかった場合には、燃焼装置に取付けた際に、気密性を十分に確保できるとして「○」の評価を下し、一方で、当該部分の面積がやや不足していた場合には、気密性が損なわれてしまうおそれがあるとして「△」の評価を下すこととした。

表１及び表２に、座部の先端の外径を１１．９ｍｍとしたサンプル（すなわち、座部の先端の外径と、テーパ部及び挿通部の境界部分の内径との径差を０．０ｍｍとした場合）についての試験結果を示す。また、表３及び表４に、座部の先端の外径を１２．２ｍｍとしたサンプル（すなわち、座部の先端の外径と、受け型のテーパ部及び挿通部の境界部分の内径との径差を０．３ｍｍとした場合）についての試験結果を示す。また、図５に、座部の先端の外径を１１．９ｍｍとしたサンプルの食付き発生評価試験の結果をグラフで示し、図６に、座部の先端の外径を１２．２ｍｍとしたサンプルの食付き発生評価試験の結果をグラフで示す。尚、表１〜表４及び図５，６中における、「角度α」は、軸線を含む断面において、軸線と座部とのなす角度Ｘから、軸線とテーパ部とのなす角度（６３°）を減じたものである。従って、角度αが正の数であるときには、角度Ｘが軸線とテーパ部とのなす角度よりも大きく、固定工程の初期段階において、座部の後端部がテーパ部に対して接触していた。一方で、角度αが負の数であるときには、角度Ｘが軸線とテーパ部とのなす角度よりも小さく、固定工程の初期段階において、座部の先端部がテーパ部に対して接触していた。

表１〜表４及び図５，６に示すように、軸線を含む断面において、座部とテーパ部となす角度αを０°としたサンプルについては、受け型に対する主体金具の食付きが著しく発生しやすいことが分かった。これは、テーパ部に対して座部が面接触状態にあったことから、サンプルに対して軸線に沿った荷重を加えたときに、座部の肉が受け型のテーパ部に沿うようにして径方向内側に向けて変形しやすかったためであると考えられる。

これに対して、前記角度αを絶対値で０．５°以上としたサンプルについては、受け型に対する主体金具の食付きを効果的に抑制できることが明らかとなった。これは、サンプルに対して軸線に沿った荷重を加えたときに、加えられた力の大半が、座部をテーパ部に対して押し付けて、圧縮・変形させることに用いられ、その結果、径方向内側に向けた座部の肉の変形が効果的に抑制されたためであると考えられる。

また特に、前記角度αの絶対値をより大きくすることで、受け型に対する主体金具の食付きをより一層抑制できることが確認された。従って、食付きの更なる抑制を図るという観点からは、角度αを絶対値で１．０°以上とすることがより好ましく、角度αを絶対値で２．０°以上とすることがより一層望ましいといえる。

但し、角度αを絶対値で１０°とした場合には、食付きの発生を抑制できたものの、座部がテーパ部に沿って変形しにくくなってしまったため、座部の面積がやや不足してしまい、結果として、気密性が損なわれ得ることが明らかとなった。従って、優れた気密性を確保するという観点からは、角度αを絶対値で９．０°以下とすることが好ましいといえる。

また、座部の先端の外径と、テーパ部及び挿通部の境界部分の内径との径差を０．３ｍｍとしたサンプルについては、径差を０．０ｍｍとしたサンプルと比較して、食付きの発生をより確実に抑制できることが明らかとなった。

次いで、この径差の大小により発揮される作用効果を確認すべく、座部の先端の外径Ｄを種々変更することで、テーパ部及び挿通部の境界部分の内径ｄに対する前記座部の外径Ｄの径差（Ｄ−ｄ）を種々変更した主体金具のサンプルを１００本ずつ作製し、各サンプルについて上述の食付き発生評価試験を行った。尚、サンプルについては、軸線を含む断面において、軸線と座部とのなす角度Ｘを６３°（角度α＝０°）或いは６４°（角度α＝１°）とした。また、前記受け型のテーパ部と挿通孔との境界部分における内径ｄは１１．９ｍｍとした。

さらに、上記試験により得られたスパークプラグのサンプルについて、気密性評価試験を併せて行った。尚、気密性評価試験は、ＪＩＳ Ｂ８０３１の規格に準じたものであり、その概要は次の通りである。すなわち、図７に示すように、エンジンヘッドを模したアルミ製の試験台ＴＢの取付孔ＡＨにサンプルＳを取付けた上で、３０分間に亘って１５０℃にてサンプルＳを保持した。その後、取付孔ＡＨの開口からサンプルＳの先端に向けて１．５ＭＰａの空気圧を加えた状態で、座部と試験台ＴＢとの間からの１分間当たりの空気の漏れ量を測定した。ここで、空気の漏れ量が５ｍｌ／分以下である場合には、気密性に優れるとして「○」の評価を下し、一方で、空気の漏れ量が５ｍｌ／分を超える場合には、気密性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。

表５に、角度Ｘを６３°（角度αを０．０°）としたサンプルについての試験結果を示す。また、表６に、角度Ｘを６４°（角度αを１°）としたサンプルについての試験結果を示す。加えて、図８に、角度Ｘを６３°としたサンプルについての食付き発生評価試験の結果をグラフで示し、図９に、角度Ｘを６４°としたサンプルについての食付き発生評価試験の結果をグラフで示す。

表５，６及び図８，９に示すように、径差（Ｄ−ｄ）を大きくすることで、受け型に対する主体金具の食付きを抑制することができ、径差（Ｄ−ｄ）を０．１ｍｍ以上とすることで、受け型に対する主体金具の食付きを極めて効果的に抑制できることが分かった。これは、０．１ｍｍ以上と十分に大きな径差を設けたことで、座部のうちテーパ部に接触し変形する部分から挿通孔までの間に十分なクリアランスが生まれ、その結果、押し型により荷重を加えた際に仮に座部の肉が径方向内側に向けて変形した場合であっても、座部の肉が挿通孔まで到達しにくくなったことによると考えられる。

また特に、径差（Ｄ−ｄ）を０．３ｍｍ以上とすることで、受け型に対する主体金具の食付きを極めて効果的に抑制できることが明らかとなった。

一方で、径差（Ｄ−ｄ）を０．９ｍｍとしたサンプルについては、食付きの発生を抑制できたものの、気密性にやや劣ることが分かった。これは、径差（Ｄ−ｄ）を大きくするに従って、座部の面積が減少してしまい、その結果、座部と試験台ＴＢとの間の接触面積が減少してしまったためであると考えられる。

以上、上記試験の結果を総合的に勘案して、受け型に対する主体金具の食付きを抑制すべく、軸線に沿った断面において、テーパ部と座部とのなす角度を０．５°以上とすることがより好ましいといえる。また、受け型に対する主体金具の食付きの更なる抑制を図るという観点からは、テーパ部と座部とのなす角度を１．０°以上としたり、径差（Ｄ−ｄ）を０．１ｍｍ以上確保したりすることがより好ましいといえる。さらに、テーパ部と座部とのなす角度を２．０°以上としたり、径差（Ｄ−ｄ）を０．３ｍｍ以上としたりすることで、食付きの発生をより一層確実に抑制することができるといえる。

一方で、気密性を確保するという点から、角度αを９．０°以下としたり、径差（Ｄ−ｄ）を０．８ｍｍ以下としたりすることが好ましいといえる。

また、上記試験の結果からねじ部のねじ径を小さくするほど、受け型に対する主体金具の食付きが発生しやすいことが確認された。換言すれば、テーパ部と座部とのなす角度や径差（Ｄ−ｄ）を上述の構成とすることは、ねじ部のねじ径がＭ１２（１２．０ｍｍ）以下やＭ１０（１０．０ｍｍ）以下と小径化された主体金具と、絶縁碍子とを固定する際に、特に有意であるといえる。

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）上記第１実施形態では、固定工程において、座部１８の先端の外径Ｄ（ｍｍ）が、受け型４１の挿通孔４２及びテーパ部４３の境界部分における内径ｄよりも０．１ｍｍ以上大きくされているが、外径Ｄと内径ｄとの大小関係はこれに限定されるものではない。従って、外径Ｄと内径ｄとが等しくなるように、座部１８や受け型４１を構成することとしてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、軸線ＣＬとテーパ部４３とのなす角度が、燃焼装置のシート面の角度と同一となるように設定されており、座部１８（６８）のうちテーパ部４３に沿って変形した部分が、燃焼装置のシート面に対して接触するように構成されている。これに対して、軸線ＣＬ１とテーパ部とのなす角度が、燃焼装置のシート面の角度と異なるように受け型を構成するとともに、固定工程前における主体金具について、座部のなす角度が燃焼装置のシート面の角度と同一となるように構成することとしてもよい。この場合には、座部のうちテーパ部に沿って変形しなかった部位が、燃焼装置のシート面に対して接触することとなるが、上記実施形態と同様に、受け型に対する主体金具の食付きを効果的に抑制することができる。

（ｃ）上記実施形態では、固定工程において、主体金具３を加熱することなく、加締め部２１を形成すること（いわゆる冷間加締め加工を施すこと）によって、絶縁碍子２と主体金具３とが固定されている。これに対して、固定工程において、主体金具３を通電加熱しつつ、加締め部２１を形成すること（いわゆる熱間加締め加工を施すこと）によって、絶縁碍子２と主体金具３とを固定することとしてもよい。尚、冷間加締め加工を施す場合には、熱間加締め加工を施す場合と比較して、押し型４５から主体金具３へとより大きな荷重を加える必要があるため、受け型４１に対する主体金具３の食付きがより発生しやすい。従って、固定工程において、冷間加締め加工を施すことにより絶縁碍子２と主体金具３とを固定する場合に、本発明の技術思想を採用することが特に有意であるといえる。

（ｄ）上記実施形態では、主体金具３のねじ部１５のねじ径が１２．０ｍｍ以下とされているが、ねじ部１５のねじ径はこれに限定されるものではない。

（ｅ）上記実施形態では特に記載していないが、中心電極５の先端部及び接地電極２７の先端部の少なくとも一方に貴金属合金（例えば、Ｐｔ合金やＩｒ合金等）からなる貴金属チップを設けることとしてもよい。

（ｆ）上記実施形態では、主体金具３の先端部に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。

（ｇ）上記実施形態では、工具係合部２０は断面六角形状とされているが、工具係合部２０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…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
１５…ねじ部
１８…座部
２１…加締め部
４１…受け型
４２…挿通孔
４３…テーパ部
ＣＬ１…軸線

Claims (6)

1. 軸線方向に延びる筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に固定された筒状の主体金具とを備えるとともに、
   前記主体金具が、
   燃焼装置の取付孔に螺合するためのねじ部と、
   前記ねじ部の後端側に位置する座部とを有し、
   前記燃焼装置の取付孔に前記ねじ部が螺合されたとき、前記座部が前記燃焼装置に密着するスパークプラグの製造方法であって、
   前記ねじ部を挿通可能な挿通孔、及び、当該挿通孔の開口に連接するテーパ部を有する受け型を用いて、前記挿通孔に前記ねじ部を挿通するとともに、前記座部を前記テーパ部に接触させた状態で、前記主体金具の後端部に対して前記軸線方向に沿った押圧力を加え、前記主体金具の後端開口部を径方向内側に屈曲させて加締め部を形成することで、前記絶縁体と前記主体金具とを固定する固定工程を含み、
   前記固定工程では、前記軸線を含む断面において前記テーパ部と前記座部とのなす角度が０．５°以上とされることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
2. 前記座部の先端の外径が、前記挿通孔及び前記テーパ部の境界部分の内径に対して０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下大きく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. 前記座部の先端の外径が、前記挿通孔及び前記テーパ部の境界部分の内径に対して０．３ｍｍ以上大きく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. 前記固定工程では、前記軸線を含む断面において前記テーパ部と前記座部とのなす角度が９．０°以下とされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
5. 前記固定工程では、前記軸線を含む断面において前記テーパ部と前記座部とのなす角度が１．０°以上とされることを特徴とする請求項１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. 前記ねじ部のねじ径が１２．０ｍｍ以下であ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。

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