JP5244137B2 - 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ものである。一般的にスパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔の先端側に挿通される中心電極と、軸孔の後端側に挿通される端子電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に接合され、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。また、軸孔内であって、前記中心電極及び端子電極の間には、エンジンの動作に伴い発生する電波雑音を抑制するための抵抗体が設けられ、当該抵抗体を介して両電極が電気的に接続される。加えて、前記中心電極は、ガラス粉末を含むガラス粉末混合物が焼成されてなるガラスシール層によって絶縁体に封着・固定される。

また、前記抵抗体は、いわゆるホットプレスを施すことで形成される。すなわち、軸孔内に中心電極を配置した上で、導電性材料及びセラミックス粉末を含んでなる抵抗体組成物を軸孔内に充填し、熱間において端子電極を軸孔へと圧入することで、抵抗体組成物が圧縮・焼成され、その結果、抵抗体が形成される（例えば、特許文献１等参照）。

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径化が要求されている。ここで、スパークプラグを小径化すべく、絶縁体の小径化が行われ得るが、耐電圧性能や機械的強度を維持する必要性から、薄肉化による絶縁体の小径化にも限界がある。そこで、必要な肉厚を確保しつつ、絶縁体の小径化を図るべく、絶縁体の軸孔が小径化される。この場合、小径化された軸孔に対応すべく、軸孔内に挿通される端子電極としては、比較的細いものが用いられる。

特許第３８１３７０８号公報

しかしながら、端子電極の細径化は、端子電極の強度低下を招いてしまう。すなわち、端子電極を軸孔へと圧入し、抵抗体組成物を加圧する際に、端子電極が変形してしまい、所望の圧力を抵抗体組成物に加えることができないおそれがある。抵抗体組成物に印加する圧力が減少してしまうと、抵抗体中の導電性材料の間に比較的大きな間隙が形成されてしまい、その隙間において放電が生じてしまうおそれがある。その結果、抵抗体の抵抗値が急速に増減してしまい（負荷寿命特性が悪化してしまい）、ひいては火花放電に支障が生じ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、軸孔の小径化された絶縁体において、抵抗体組成物に対して十分に大きな圧力を加えることができ、ひいては負荷寿命特性に優れる抵抗体を形成す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、軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、
前記軸孔の後端側に設けられた端子電極と、
前記軸孔内において、導電性材料及びセラミックス粉末を含む抵抗体組成物が焼成されることで形成され、前記中心電極及び前記端子電極を電気的に接続する抵抗体とを備え、
前記軸孔のうち前記抵抗体が配設される位置の最大内径が２．９ｍｍ以下のスパークプラグの製造方法であって、
前記軸孔内に前記中心電極を配置する配置工程と、
前記軸孔内にガラス粉末を含んでなるガラス粉末混合物を充填するガラス充填工程と、
前記軸孔内に前記抵抗体組成物を充填する抵抗体充填工程と、
前記軸孔に棒状のプレスピンを挿入するプレスピン挿入工程と、
熱間において、前記プレスピンを圧入し、前記ガラス粉末混合物及び前記抵抗体組成物を圧縮する熱間圧入工程と、
前記熱間圧入工程の後、前記端子電極を前記軸孔の後端側に設ける端子電極配置工程とを含み、
前記プレスピンのうち少なくとも前記軸孔内に挿入される部位がセラミックスで構成されることを特徴とする。

上述したように軸孔の内径が小径化されるほど、端子電極の小径化が必要となり、ひいては端子電極の圧入時における端子電極の変形が懸念される。特に上記構成１のように、軸孔のうち抵抗体の配設される部位の最大内径が２．９ｍｍ以下と小径化される場合には、端子電極の変形が一層懸念される。

この点、上記構成１によれば、抵抗体を焼成するための熱間圧入工程において、従前のように金属（例えば、低炭素鋼等）製の端子電極を圧入することなく、少なくとも軸孔に挿入される部位がセラミックスで構成されたプレスピンを圧入することで、抵抗体組成物等が圧縮される。ここで、セラミックスは一般的に金属と比べて硬度（耐変形性）に優れるため、抵抗体組成物等の押圧時においてプレスピンに変形が生じにくい。従って、抵抗体組成物等をより確実に圧縮することができ、焼成された抵抗体中における間隙の形成をより確実に抑制することができる。その結果、軸孔の小径化されたスパークプラグにおいても、抵抗体の負荷寿命特性を十分に優れたものとすることができる。

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、前記端子電極配置工程は、
前記軸孔内において、前記抵抗体の後端側に前記ガラス粉末混合物を充填する後端側ガラス充填工程と、
前記軸孔内に前記端子電極を挿入する端子電極挿入工程と、
熱間において、前記端子電極を圧入し、前記抵抗体の後端側に充填されたガラス粉末混合物を圧縮する二次熱間圧入工程とを含むことを特徴とする。

上記構成２によれば、ガラス粉末混合物が焼成されて形成されたガラスシール層により、端子電極が絶縁体に固定される方式（いわゆる、ガラスシール方式）のスパークプラグの製造にあたって、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３．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、前記抵抗体充填工程の後、前記プレスピンの挿入工程の前において、前記軸孔内に円柱状をなす金属部材を配置する金属部材配置工程を含み、
前記熱間圧入工程において、前記プレスピンにより前記金属部材を押圧し、前記ガラス粉末混合物及び前記抵抗体組成物を圧縮するとともに、
前記端子電極配置工程において、前記金属部材及び前記端子電極を電気的に接続することを特徴とする。

上記構成３によれば、抵抗体の後端側に金属部材が設けられ、当該金属部材と端子電極とが電気的に接続される方式のスパークプラグの製造にあたって、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３において、前記軸線に沿った前記金属部材の長さが１０ｍｍ以下であることを特徴とする。

上記構成４によれば、熱間圧入工程においてプレスピンにより押圧される金属部材について、軸線に沿った長さが１０ｍｍ以下と比較的短いものが用いられる。従って、プレスピンによって押圧された際の金属部材の変形をより確実に防止することができ、ひいては金属部材を介して抵抗体組成物等を一層確実に圧縮することができる。その結果、抵抗体の負荷寿命特性の更なる向上を図ることができる。

構成５．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成３又は４において、前記熱間圧入工程の後、前記端子電極配置工程の前において、
前記金属部材及び前記端子電極の間に、前記軸線方向に沿って弾性変形可能な導通部材を配置する導電部材配置工程を含み、
前記導通部材によって、前記金属部材及び前記端子電極が電気的に接続されることを特徴とする。

上記構成５によれば、金属部材と端子電極との間に、軸線に沿って弾性変形可能な導通部材が設けられる。従って、端子電極や金属部材、抵抗体のサイズに多少のばらつきがあったとしても、金属部材と端子電極との間をより確実に電気的に接続することができる。

第１実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 （ａ），（ｂ）は、第１実施形態におけるスパークプラグの製造方法を説明するための絶縁碍子等の断面図である。 （ａ），（ｂ）は、第１実施形態におけるスパークプラグの製造方法を説明するための絶縁碍子等の断面図である。 第２実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態におけるスパークプラグの製造方法を説明するための絶縁碍子等の断面図である。 別の実施形態におけるプレスピンの構成を示す一部破断正面図である。

以下に、実施形態について図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。なお、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。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。そして、脚長部１３と中胴部１２との連接部には、先端側に向けて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が貫通形成されている。当該軸孔４には、その先端側に小径部１５が形成されているとともに、当該小径部１５の後端側に、小径部１５よりも径の大きい大径部１６が形成されている。また、小径部１５及び大径部１６の間には、テーパ状の軸孔段部１７が形成されている。尚、本実施形態においては、スパークプラグ１の小径化を図るべく、絶縁碍子２の小径化が図られている。そのため、軸孔４のうち前記大径部１６の内径が２．９ｍｍ以下（例えば、２．５ｍｍ以下）とされている。

加えて、軸孔４の先端部側（小径部１５）には中心電極５が挿入、固定されている。より詳しくは、中心電極５の後端部には、径方向外側に向けて膨出する膨出部１８が形成されており、当該膨出部１８が前記軸孔段部１７に対して係止された状態で、中心電極５が固定されている。また、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。さらに、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。加えて、中心電極５の先端面には、貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金等）からなる円柱状の貴金属チップ３２が接合されている。

また、軸孔４の後端部側（大径部１６）には、所定の金属材料により形成された端子電極６の先端側部分が挿設されている。より詳しくは、端子電極６は、電力供給用のプラグキャップ（図示せず）等が装着される被装着部６Ａと、当該被装着部６Ａから先端側に延出し、被装着部６Ａよりも小径に形成された延出部６Ｂとを備えている。そして、前記被装着部６Ａが絶縁碍子２の後端面に当接した状態で、前記延出部６Ｂが軸孔４に対して挿入・固定されている。

さらに、軸孔４（大径部１６）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。尚、上述した軸孔４の小径化に伴い、大径部１６に設けられる抵抗体７の外径についても２．９ｍｍ以下と小径化されている。

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をエンジンヘッド等に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１９が形成されている。また、ねじ部１９の後端側の外周面には座部２０が形成され、ねじ部１９後端のねじ首２１にはリング状のガスケット２２が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３をエンジンヘッド等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２３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２４が設けられている。

また、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２５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２５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２４を形成することによって固定される。尚、前記段部１４及び段部２５間には、円環状の板パッキン２６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空気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２７，２８が介在され、リング部材２７，２８間にはタルク（滑石）２９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２６、リング部材２７，２８及びタルク２９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３０には、ニッケル（Ｎｉ）合金等で形成された接地電極３１が接合されている。接地電極３１は、前記主体金具３の先端部３０に対しその後端部が溶接されるとともに、その側面が中心電極５の先端部と対向するようにして中心電極５側へと曲げ返されている。また、接地電極３１は、外層３１Ａ及び内層３１Ｂからなる２層構造となっている。本実施形態において、前記外層３１Ａ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）〕によって構成されている。一方、前記内層３１Ｂは、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によって構成されている。

加えて、接地電極３１のうち前記貴金属チップ３２の先端面と対向する部位には、貴金属合金（例えば、白金合金等）からなる貴金属チップ３３が接合されている。そして、前記貴金属チップ３２，３３間には、火花放電間隙３４が形成されており、当該火花放電間隙３４において軸線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、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）を冷間鍛造加工により貫通孔を形成し、概形を製造する。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合金等からなる接地電極３１が抵抗溶接される。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１９が転造によって形成される。これにより、接地電極３１の溶接された主体金具３が得られる。さらに、接地電極３１の溶接された主体金具３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。

一方、前記主体金具３とは別に、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、研削加工が施され整形され、整形されたものが焼成炉へ投入され焼成されることで、絶縁碍子２が得られる。

また、前記主体金具３、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。加えて、中心電極５の先端部にレーザー溶接等により貴金属チップ３２を接合する。

さらに、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。

まず、図２（ａ）に示すように、金属製で筒状をなす支持筒４１の先端面で、前記絶縁碍子２の大径部１１及び中胴部１２間に形成された段差部分を支持する。そして、配置工程において、中心電極５の膨出部１８が軸孔段部１７に対して係止されるようにして、軸孔４の小径部１５に中心電極５を挿入する。

次に、ガラス充填工程において、図２（ｂ）に示すように、ガラス粉末（例えば、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏ系のセラミックス素材等からなる粉末）や金属粉末等が混合されて調製された導電性のガラス粉末混合物５１が軸孔４内に圧縮・充填される。

そして、抵抗体充填工程において、前記軸孔４に充填されたガラス粉末混合物５１上に抵抗体組成物５２を充填する。抵抗体組成物５２は、例えば、導電性のカーボンブラックと、セラミックス粒子と、所定のバインダとをそれぞれ配合し、水を媒体として混合した上で、混合して得られたスラリーを乾燥させ、これにガラス粉末（例えば、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のガラス材料からなる）を混合攪拌することで得られる。

次いで、プレスピン挿入工程において、軸孔４内にプレスピン５３を挿入する。当該プレスピン５３は、高温下での強度に優れるセラミックス（例えば、窒化珪素、アルミナ、炭化珪素等）材料により構成されており、プレスピン５３のうち大径部１６に挿入される部位（先端部）は、軸孔４の大径部１６の内径とほぼ等しい外径を有している。より詳しくは、プレスピン５３のうち大径部１６に挿入される部位の外径と、大径部１６の内径との径差が所定数値以下（例えば、０．１ｍｍ以下）とされている。また、プレスピン５３の先端部には、離型剤（例えば、窒化ボロンが溶解されたアルコールを乾燥させたもの）が付着されている。

プレスピン５３の挿入後、熱間圧入工程において、プレスピン５３を軸孔４内へと中心電極５の反対側から圧入した状態で、焼成炉内においてガラス軟化点以上の所定温度（本実施形態では、８００℃〜９５０℃）にて、所定時間（例えば、２０分程度）に亘って、抵抗体組成物５２等が加熱される。このとき、プレスピン５３の圧入距離Ｌ１（先端が抵抗体組成物５２に接触した状態におけるプラスピン５３の鍔状部位から、絶縁碍子２の後端面までの軸方向に沿った距離）は、所定距離に設定されている。次いで、プレスピン５３を圧入したままの状態で、加熱されたガラス粉末混合物５１や抵抗体組成物５２等を自然冷却することで、図３（ａ）に示すように、ガラスシール層８や抵抗体７が形成される。

尚、熱間圧入工程においては、抵抗体組成物５２等を加熱した後に、プレスピン５３を圧入することとしてもよい。また、抵抗体組成物５２等を加熱した後に、プレスピン５３を挿入し、プレスピン５３を圧入することとしてもよいし、抵抗体組成物５２等を加熱した後に、プレスピン５３を挿入し、次いで、抵抗体組成物５２等をさらに加熱しつつプレスピン６を圧入することとしてもよい。すなわち、プレスピン５３の圧入は、抵抗体組成物５２等を加熱しながら行ってもよいし、抵抗体組成物５２等を加熱した後に行ってもよい。また、プレスピン５３の挿入は、抵抗体組成物５２等の加熱前に行ってもよいし、加熱中に行ってもよいし、加熱後に行ってもよい。

さらに、プレスピン５３を軸孔４から引き抜いた後、端子電極配置工程にて、軸孔４の後端側に端子電極６が挿入・固定される。すなわち、図３（ａ）に示すように、後端側ガラス粉末充填工程において、抵抗体７の後端側にガラス粉末混合物５４が圧縮・充填される。そして、端子電極挿入工程において、端子電極６の延出部６Ｂが軸孔４内に挿入され、二次熱間圧入工程において、端子電極６を軸孔４内へと所定距離Ｌ２（先端がガラス粉末混合物５４に接触した状態における端子電極６の鍔状部位から、絶縁碍子２の後端面までの軸方向に沿った距離）だけ圧入した状態で、焼成炉内において所定温度（例えば、８００℃〜９５０℃）にて、所定時間（例えば、２０分程度）に亘って、ガラス粉末混合物５４等が加熱される。加熱後、ガラス粉末混合物５４が自然冷却されることで、軟化したガラス粉末が固化し、図３（ｂ）に示すように、ガラスシール層９が形成される。その結果、端子電極６が絶縁碍子２に対して封着固定される。尚、焼成炉内における加熱に際して、絶縁碍子２の後端側胴部１０表面に釉薬層を同時に焼成することとしてもよいし、事前に釉薬層を形成することとしてもよい。また、端子電極６の圧入は、ガラス粉末混合物５４等を加熱しながら行ってもよいし、ガラス粉末混合物５４等を加熱した後に行ってもよい。さらに、端子電極６の挿入は、ガラス粉末混合物５４等の加熱前に行ってもよいし、加熱中に行ってもよいし、加熱後に行ってもよい。

その後、上記のようにそれぞれ作成された中心電極５等を備える絶縁碍子２と、接地電極３１を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、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２４を形成することによって組付けられる。

次いで、メッキが除去された接地電極３１の先端部に、抵抗溶接により貴金属チップ３３が接合される。

そして最後に、接地電極３１を中心電極５側へと屈曲させるとともに、貴金属チップ３２，３３の間に形成された火花放電間隙３４を調整する加工が実施されることで、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、本実施形態によれば、抵抗体を焼成するための熱間圧入工程において、従前のように金属（例えば、低炭素鋼等）製の端子電極６を圧入することなく、セラミックス製のプレスピン５３を圧入することで、抵抗体組成物等５２が圧縮される。ここで、セラミックスは一般的に金属と比べて硬度（耐変形性）に優れるため、抵抗体組成物５２等を押圧する際にプレスピン５３には変形が生じにくい。従って、抵抗体組成物５２等をより確実に圧縮することができ、焼成された抵抗体７中における間隙の形成をより確実に抑制することができる。その結果、小径化されたスパークプラグ１であっても、抵抗体７の負荷寿命特性を十分に優れたものとすることができる。

また、プレスピン５３の先端部には離型剤が付着されている。そのため、プレスピン５３を軸孔４から引き抜く際に、プレスピン５３に対して抵抗体組成物５２のガラス粉末が付着してしまうことをより確実に防止できる。
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について、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、上記第１実施形態におけるスパークプラグ１と比較して、特に軸孔４内における抵抗体７から後端側の構成等が異なる。

すなわち、図４に示すように、前記抵抗体７の後端側にガラスシール層６１が配設されるとともに、当該ガラスシール層６１によって絶縁碍子２に対して封着固定される金属部材６２が設けられる。当該金属部材６２は、所定の金属材料（例えば、低炭素鋼等）により形成されるとともに、前記軸孔４（大径部１６）の内径とほぼ等しい（例えば、大径部１６の内径との径差が１．０ｍｍ以下の）外径を有する円柱状をなしている。また、軸線ＣＬ１に沿った金属部材６２の長さは、１０ｍｍ以下とされている。加えて、金属部材６２は、耐食性の向上を図るべく、自身の表面にＮｉや亜鉛のメッキが施されている。

さらに、前記金属部材６２及び端子電極６３の間には、導通部材６４が設けられている。導通部材６４は、バネ状をなし、軸線ＣＬ１に沿って弾性変形可能に構成されており、軸線ＣＬ１に沿って若干圧縮変形した状態で、金属部材６２及び端子電極６３の双方に接触している。これにより、金属部材６２及び端子電極６３間の電気的導通が確保されている。

加えて、前記端子電極６３のうち軸孔４に挿入される延出部６３Ｂの根元側には、ねじ部６３Ｃが形成されており、当該ねじ部６３Ｃが軸孔４の後端開口部に形成された雌ねじ部６５に螺合されることで、端子電極６３が絶縁碍子２に固定されている。尚、ねじ止めによる固定に代えて、例えば、セメントや接着剤を使用することで、端子電極６３を絶縁碍子２に固定することとしてもよい。

次いで、上述したスパークプラグ１Ａの製造方法について説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、配置工程において、中心電極５を軸孔４内に配置する。そして、図５（ｂ）に示すように、ガラス粉末混合物５１、抵抗体組成物５２、及び、ガラス粉末混合物６６をこの順序で軸孔４内に圧縮・充填する。

次いで、金属部材配置工程において、前記金属部材６２を軸孔４内に挿入・配置する。そして、熱間圧入工程において、前記セラミックス製のプレスピン５３を軸孔４へと圧入した状態で、焼成炉内において所定温度にて、所定時間に亘って、抵抗体組成物５２やガラス粉末混合物６６等が加熱される。そして、プレスピン５３により金属部材６２等を押圧したままの状態で、抵抗体組成物５２等を冷却する。これにより、ガラスシール層６１や抵抗体７が形成されるとともに、ガラスシール層６１によって金属部材６２が絶縁碍子２に対して封着固定される。

その後、導通部材配置工程において、前記導通部材６４が軸孔内に挿入・配置される。そして、端子電極配置工程において、端子電極６３の延出部６３Ｂを軸孔４内に挿入するとともに、前記ねじ部６３Ｃを絶縁碍子２の雌ねじ部６５に螺合する。これにより、図５（ｃ）に示すように、導通部材６４が軸線ＣＬ１に沿って若干圧縮した状態で、端子電極６３と金属部材６２とが導電部材６４により電気的に接続される。

以上詳述したように、本第２実施形態によれば、抵抗体７の後端側に金属部材６２が設けられ、当該金属部材６２と端子電極６３とが電気的に接続される方式のスパークプラグ１Ａの製造にあたって、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。

さらに、熱間圧入工程においてプレスピン５３により押圧される金属部材６２について、軸線ＣＬ１に沿った長さが１０ｍｍ以下と比較的短いものが用いられる。従って、プレスピン５３によって押圧された際の金属部材６２の変形をより確実に防止することができ、ひいては抵抗体組成物５２等を一層確実に圧縮させることができる。その結果、抵抗体７の負荷寿命特性の更なる向上を図ることができる。

併せて、金属部材６２と端子電極６３との間に、軸線ＣＬ１に沿って弾性変形可能な導通部材６４が設けられる。従って、端子電極６３や金属部材６２のサイズに多少のばらつきがあったとしても、金属部材６２と端子電極６３との間をより確実に電気的に接続することができる。

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、端子電極を圧入して、絶縁体組成物を圧縮・焼成したスパークプラグのサンプル（比較例に相当する）と、セラミックス製のプレスピンを圧入して、絶縁体組成物を圧縮・焼成したスパークプラグのサンプル（実施例に相当する）とを作製し、各サンプルについて机上負荷寿命試験を行った。机上負荷寿命試験は、ＪＩＳ Ｂ８０３１に基づく試験であり、概要は次の通りである。すなわち、各サンプルにおける抵抗体の初期の抵抗値を測定した後、高温下（３５０℃）において、放電電圧を２０ｋＶとし、１分当たりの放電回数を３６００回とした上で、２００時間に亘って各サンプルを放電させた。次いで、各サンプルの抵抗体について、５６時間が経過したときの抵抗値、１００時間が経過したときの抵抗値、及び、２００時間が経過したときの抵抗値をそれぞれ測定し、初期抵抗値に対する各抵抗値の変化率を算出した。ここで、変化率が±１５％以内であった場合には、抵抗体の抵抗値変動がほとんど見られないとして「◎」の評価を下さい、変化率が±３０％以内であった場合には、抵抗体の抵抗値変動が少ないとして「○」の評価を下すこととした。一方で、変化率が±３０％を超えた場合には、抵抗体の抵抗値変動が大きいとして「×」の評価を下すこととした。表１に、各サンプルについての評価試験の結果を示す。尚、実施例に相当するサンプルにおいては、各サンプルともに金属部材を配設する一方で、金属部材の軸線に沿った長さを種々変更することとした。また、比較例に相当するサンプルについては金属部材を設けることなく、端子電極をガラスシール層により封着・固定した。加えて、各サンプルの軸孔については、その大径部（抵抗体が配設される部位）の最大内径を２．９ｍｍとした。

表１に示すように、端子電極を圧入して絶縁体組成物を圧縮・焼成したサンプル（サンプル８）は、５６時間の経過時点で抵抗値の変化率が±３０％を超えてしまい、負荷寿命特性に劣ることが明らかとなった。これは、小径化された軸孔に挿入可能な比較的細径の端子電極を圧入したことで、端子電極に変形が生じてしまい、ひいては抵抗体組成物の圧縮が不十分になってしまったことに起因すると考えられる。

これに対して、セラミックス製のプレスピンを圧入して絶縁体組成物を圧縮・焼成したサンプル（サンプル１〜７）は、５６時間の経過時点で抵抗値の変化率が±３０％以内となり、負荷寿命特性に優れることがわかった。これは、プレスピンが強度（耐変形性）に優れるセラミックスにより形成されていたため、小径の軸孔に挿入可能な比較的細径なものであっても十分な強度を有することとなり、ひいては抵抗体組成物を十分な圧力をもって圧縮できたためであると考えられる。

また、金属部材の長短に伴う負荷寿命特性の変動という面を鑑みると、金属部材が短いほど負荷寿命特性に優れ、特に金属部材の軸線に沿った長さを１２ｍｍ以下としたサンプル（サンプル１〜６）は、１００時間の経過時点でも抵抗値の変化率が±３０％以内となり、極めて優れた負荷寿命特性が実現されることが明らかとなった。さらに、金属部材の軸線に沿った長さを１０ｍｍ以下としたサンプル（サンプル１〜５）は、２００時間の経過時点でも抵抗値の変化率が±３０％以内となり、より一層優れた負荷寿命特性を実現できることがわかった。これは、金属部材の長さを短くしたことで、プレスピンで押圧した際の金属部材の変形がより確実に防止され、ひいては抵抗体組成物に対してより大きな圧力を加えることができ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、負荷寿命特性を向上させるためには、セラミックス製のプレスピンを用いて、抵抗体組成物を圧縮・焼成することが有意であるといえる。特に、軸孔内に金属部材を設ける場合には、比較的短い金属部材を用いることが望ましく、金属部材の軸線に沿った長さを１２ｍｍ以下とすることが好ましく、軸線に沿った長さを１０ｍｍ以下とすることがより好ましいといえる。

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）上記実施形態において、プレスピン５３は棒状をなしているが、プレスピン５３の形状はこれに限定されるものではない。従って、例えば、図６に示すように、プレスピン７３が断面Ｔ字状をなしていてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、プレスピン５３全体がセラミックスにより形成されているが、プレスピン５３のうち少なくとも前記軸孔４に挿入される部位がセラミックスにより形成されていればよい。

（ｃ）上記第２実施形態においては、端子電極６３及び金属部材６２の間に、導通部材６４が設けられているが、導通部材６４を設けることなく、端子電極６３及び金属部材６２を直接的に接続することとしてもよい。尚、導通部材６４を省略して構成する場合には、端子電極６３と金属部材６２との間に間隙が生じてしまうことを防止すべく、金属部材６２を比較的軟質な材料（例えば、アルミニウム等）に形成することで、当該金属部材６２に対して端子電極６を埋入可能に構成することとしてもよい。

（ｄ）上記実施形態では、プレスピン５３を圧入する際に、絶縁碍子２の大径部１１及び中胴部１２間の段差部分が支持筒４１で支持されているが、中胴部１２及び脚長部１３の間に形成された段部１４を支持筒にて支持することとしてもよい。この場合には、プレスピン５３を圧入する際やガラス粉末混合物５１等を圧縮・充填する際に、中胴部１２に対して軸線ＣＬ１に沿った応力が加わってしまうのを防止することができ、絶縁碍子２の強度低下が懸念される小径化されたスパークプラグを製造するにあたって、絶縁碍子２の破損を効果的に防止することができる。また、絶縁碍子２の破損を防止できることから、プレスピン５３による押圧力を一層増大させることができ、抵抗体組成物５２をより確実に圧縮することができる。

（ｅ）上記実施形態では、主体金具３の先端部３０に、接地電極３１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）。

（ｆ）上記実施形態では、工具係合部２３は断面六角形状とされているが、工具係合部２３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）
４…軸孔
５…中心電極
６，６３…端子電極
７…抵抗体
５１，５４，６６…ガラス粉末混合物
５２…抵抗体組成物
５３，７３…プレスピン
６２…金属部材
６４…導通部材
ＣＬ１…軸線

Claims (5)

1. 軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
   前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、
   前記軸孔の後端側に設けられた端子電極と、
   前記軸孔内において、導電性材料及びセラミックス粉末を含む抵抗体組成物が焼成されることで形成され、前記中心電極及び前記端子電極を電気的に接続する抵抗体とを備え、
   前記軸孔のうち前記抵抗体が配設される位置の最大内径が２．９ｍｍ以下のスパークプラグの製造方法であって、
   前記軸孔内に前記中心電極を配置する配置工程と、
   前記軸孔内にガラス粉末を含んでなるガラス粉末混合物を充填するガラス充填工程と、
   前記軸孔内に前記抵抗体組成物を充填する抵抗体充填工程と、
   前記軸孔に棒状のプレスピンを挿入するプレスピン挿入工程と、
   熱間において、前記プレスピンを圧入し、前記ガラス粉末混合物及び前記抵抗体組成物を圧縮する熱間圧入工程と、
   前記熱間圧入工程の後、前記端子電極を前記軸孔の後端側に設ける端子電極配置工程とを含み、
   前記プレスピンのうち少なくとも前記軸孔内に挿入される部位がセラミックスで構成されることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
2. 前記端子電極配置工程は、
   前記軸孔内において、前記抵抗体の後端側に前記ガラス粉末混合物を充填する後端側ガラス充填工程と、
   前記軸孔内に前記端子電極を挿入する端子電極挿入工程と、
   熱間において、前記端子電極を圧入し、前記抵抗体の後端側に充填されたガラス粉末混合物を圧縮する二次熱間圧入工程とを含む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. 前記抵抗体充填工程の後、前記プレスピンの挿入工程の前において、前記軸孔内に円柱状をなす金属部材を配置する金属部材配置工程を含み、
   前記熱間圧入工程において、前記プレスピンにより前記金属部材を押圧し、前記ガラス粉末混合物及び前記抵抗体組成物を圧縮するとともに、
   前記端子電極配置工程において、前記金属部材及び前記端子電極を電気的に接続す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。
4. 前記軸線に沿った前記金属部材の長さが１０ｍｍ以下であ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. 前記熱間圧入工程の後、前記端子電極配置工程の前において、
   前記金属部材及び前記端子電極の間に、前記軸線方向に沿って弾性変形可能な導通部材を配置する導電部材配置工程を含み、
   前記導通部材によって、前記金属部材及び前記端子電極が電気的に接続されることを特徴とする請求項３又は４に記載のスパークプラグの製造方法。

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