JP5451676B2 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、スパークプラグの製造方法に関する。

内燃機関に用いられるスパークプラグとして、軸方向に延びる中心電極と、当該中心電極を保持する絶縁碍子（絶縁体）と、絶縁碍子の周囲を取り囲み当該絶縁碍子を保持する筒状の主体金具とを有するスパークプラグが知られている。このようなスパークプラグでは、絶縁碍子と主体金具との間に形成された環状の隙間に、充填材（シール材）としてのタルク（滑石）が充填される。

特開２００３−２５７５８２

しかし、スパークプラグの小型化に伴い、絶縁体と主体金具との間に形成される環状の隙間が小さくなると、充填材を充填することが困難であるといった問題があった。

本発明は、上述した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、スパークプラグの製造工程において、絶縁体と主体金具との間に形成された環状の隙間に、充填材を容易に充填することのできる技術を提供することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

[適用例１]
軸方向に延びる中心電極と、
前記軸方向に延びる軸孔を有し、該軸孔の前記軸方向先端側で前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の周囲を取り囲み前記絶縁体を保持する筒状の主体金具と
を有するスパークプラグの製造方法であって、
前記絶縁体と前記主体金具との間に形成された環状の隙間に充填材を充填する充填工程を備え、
前記充填材は、環状であって、内径が、前記環状の隙間の内径と略等しく、かつ外径が、前記環状の隙間の外径よりも大きな形状に、前記充填工程に先立って形成されており、
前記充填工程は、前記軸方向に延びる貫通孔を有する治具を用いて行われ、
前記治具の前記貫通孔の内周には、前記隙間の外径の大きさと略等しい内径となるまで前記軸方向先端側に近づくにつれて内径が縮小するテーパ部が形成されており、
前記充填工程は、
前記治具の前記貫通孔の内部に前記環状の充填材を配置する工程と、
前記治具の前記貫通孔の内部に配置された前記環状の充填材を、前記テーパ部の方向へ押圧することによって、前記環状の隙間に前記充填材を充填する工程と
を含むことを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
この製造方法によれば、テーパ部が形成された治具を用いるため、当該環状の隙間よりも肉厚に形成された環状の充填材を、当該環状の隙間に容易に充填することができる。

さらに、この製造方法によれば、絶縁体と主体金具との間に形成された環状の隙間よりも肉厚に形成された環状の充填材を用いることができるため、環状の充填材が、治具に配置される前に、強度不足によって破損してしまうことを抑制することができる。

[適用例２]
適用例１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記充填工程に用いられる前記治具の前記貫通孔の内周のうち、前記テーパ部の前記軸方向の後端側には、さらに、前記環状に形成された充填材の外径の大きさと略等しい内径を有する筒状部が形成されていることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この製造方法によれば、筒状部が形成された治具を用いるため、押圧されて砕けた状態となった充填材が治具からこぼれ落ちてしまうのを抑制することができる。

[適用例３]
適用例１または適用例２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記充填工程に用いられる前記治具の前記テーパ部と前記絶縁体の径方向との成す角のうち鋭角の角は、４５°以上であることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
このような形状の治具を用いれば、絶縁体と主体金具との間に形成された環状の隙間に、充填材を容易に充填することができる。

[適用例４]
適用例１から適用例３のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記充填工程に用いられる前記治具の前記テーパ部と前記絶縁体の径方向との成す角のうち鋭角の角は、８５°以下であることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
このようにすれば、軸方向における治具の寸法を小さくすることができる。

[適用例５]
適用例１から適用例４のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記充填工程に用いられる前記環状の充填材の径方向の肉厚は、１．０ｍｍ以上であることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
このような形状に形成された充填材は、強度が大きい。したがって、このようにすれば、環状の充填材が、治具に配置される前に、強度不足によって破損してしまうことを抑制することができる。

[適用例６]
適用例１から適用例５のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具は、多角形状の工具係合部を有しており、
前記工具係合部の多角形状の対向する二辺の間の対辺間距離は、１２ｍｍまたは１４ｍｍであることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
このような構成のスパークプラグでは、絶縁体と主体金具との間に形成される環状の隙間が特に小さい。したがって、このような構成のスパークプラグでは、上記の適用例による効果が特に顕著である。

[適用例７]
適用例１から適用例６のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具は、内燃機関への取り付けに供される取付ネジ部を有しており、
前記取付ネジ部のネジ径は、Ｍ１２以下であることを特徴とする、
スパークプラグの製造方法。
このような構成のスパークプラグでは、絶縁体と主体金具との間に形成される環状の隙間が特に小さい。したがって、このような構成のスパークプラグでは、上記の適用例による効果が特に顕著である。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、スパークプラグの製造方法、製造装置、または、これらの製造方法または製造装置によって製造されたスパークプラグ等の形態で実現することができる。

本発明を適用して製造されるスパークプラグ１００の一例を示す部分断面図である。 スパークプラグ１００の製造工程の一部であるスパークプラグの組付け工程を示すフローチャートである。 スパークプラグの組付け工程の様子を示す説明図である。 絶縁碍子１０と主体金具元部材５０ａとの間に形成された環状の隙間Ｃにタルク９を充填する工程を概略的に示す説明図である。 図４の破線部をさらに拡大した断面図である。 中軸付絶縁体１０２を主体金具元部材５０ａに組み付ける組付け工程のうち主体金具元部材５０ａに加締を施す工程の様子を示す説明図である。 テーパ部５３８ｔにおける角αに関する実験例の実験結果を表形式で示す説明図である。 実験結果の評価基準についての説明図である。 環状タルク９ｒの肉厚Ｔに関する実験例の様子を示す説明図である。 環状タルク９ｒの肉厚Ｔに関する実験例の実験結果を表形式で示す説明図である。 主体金具５０の工具係合部５１の径方向における断面を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．スパークプラグの構造：
図１は、本発明を適用して製造されるスパークプラグ１００の一例を示す部分断面図である。以下では、図１においてスパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、下側をスパークプラグの先端側、上側を後端側として説明する。なお、図１では、軸線Ｏ−Ｏの右側にスパークプラグ１００の外観を示し、軸線Ｏ−Ｏの左側にスパークプラグ１００を軸線Ｏ−Ｏ（すなわち、中心軸）を通る面で切断した断面を示している。

絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成することにより形成された絶縁体である。絶縁碍子１０は、軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が中心軸に沿って形成された筒状の絶縁体である。絶縁碍子１０には、軸線方向ＯＤの略中央に外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側には後端側胴部１８が形成されている。後端側胴部１８には、表面長さを長くして絶縁性を高めるための襞部１１が形成されている。鍔部１９より先端側には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成されている。先端側胴部１７よりもさらに先端側には、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は、先端側ほど外径が小さくなっている。この脚長部１３は、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、内燃機関の燃焼室内に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には段部１５が形成されている。

中心電極２０は、絶縁碍子１０に設けられた軸孔１２内に保持されている。中心電極２０は、絶縁碍子１０の先端側から後端側に向かって中心軸Ｏ−Ｏに沿って延びており、絶縁碍子１０の先端側において露出している。中心電極２０は、電極母材２１の内部に芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。電極母材２１は、インコネル６００またはインコネル６０１等（「インコネル」は商標名）のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成されている。芯材２５は、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金から形成されている。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。芯材２５は、胴部分においては略一定の外径をなすものの、先端側においては先細り形状に形成される。軸孔１２内において、中心電極２０は、シール体４およびセラミック抵抗３を介して、絶縁碍子１０の後端側に設けられた端子金具４０に電気的に接続されている。なお、中心電極２０、シール体４、セラミック抵抗３および端子金具４０は、併せて「中軸」とも呼ばれる。そのため、以下では、中心電極２０、シール体４、セラミック抵抗３および端子金具４０（中軸）が取り付けられた絶縁碍子１０を「中軸付絶縁体１０２」とも呼ぶ。

主体金具５０は、低炭素鋼材より形成された筒状の金具であり、絶縁碍子１０を内部に保持している。絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位は、主体金具５０によって取り囲まれている。

主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ネジ部５２とを備えている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位である。主体金具５０の取付ネジ部５２は、ネジ山が形成された部位であり、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合する。このように、主体金具５０の取付ネジ部５２をエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合させて締め付けることより、スパークプラグ１００は、内燃機関のエンジンヘッド２００に固定される。なお、本実施形態における取付ネジ部５２のネジ径は、Ｍ１２である。

主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、径方向外側に膨出するフランジ状の鍔部５４が形成されている。取付ネジ部５２と鍔部５４との間のネジ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、鍔部５４の座面５５と取付ネジ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ネジ孔２０１を介した燃焼ガスの漏出が抑制される。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉の加締部５３が設けられている。また、鍔部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に、薄肉の座屈部５８が設けられている。主体金具５０の工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が挿入されている。さらに両リング部材６，７間には、充填材（シール材）としてのタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、主体金具５０と絶縁碍子１０とが固定される。主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、主体金具５０の内周面に形成された段部５６と、絶縁碍子１０の段部１５との間に介在する環状の板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの漏出が防止される。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の圧縮長さを確保して主体金具５０内の気密性を高めている。

主体金具５０の先端部には、主体金具５０の先端部から中心軸Ｏ−Ｏに向かって屈曲した接地電極３０が接合されている。接地電極３０は、インコネル６００等（「インコネル」は商標名）の耐腐食性が高いニッケル合金で形成することが可能である。この接地電極３０と主体金具５０との接合は、溶接により行うことができる。接地電極３０の先端部３３は、中心電極２０と対向している。

スパークプラグ１００の端子金具４０には、図示しない高圧ケーブルがプラグキャップ（図示しない）を介して接続されている。そして、この端子金具４０とエンジンヘッド２００との間に高電圧を印加することにより、接地電極３０と中心電極２０との間に火花放電が生じる。

なお、図１では図示を省略しているが、中心電極２０と接地電極３０とのそれぞれには、耐火花消耗性を向上するために、高融点の貴金属を主成分として形成された電極チップが取り付けられる。具体的には、中心電極２０の先端側の面には、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、イリジウムを主成分として、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）のうち、１種類あるいは２種類以上を添加したＩｒ合金によって形成された電極チップが取り付けられる。また、接地電極３０の先端部３３の中心電極２０と対向する面には、白金または白金を主成分とした電極チップが取り付けられる。

Ａ２．スパークプラグの製造工程：
図２は、スパークプラグ１００の製造工程の一部であるスパークプラグの組付け工程を示すフローチャートである。図３は、スパークプラグの組付け工程の様子を示す説明図である。図２の工程Ｓ１００では、中軸付絶縁体１０２と、主体金具元部材５０ａとを準備する。主体金具元部材５０ａは、主体金具５０（図１）の加締部５３および座屈部５８の元となる円筒状の筒状部５３ａ，５８ａを有している（図３（ａ））。

工程Ｓ２００では、主体金具元部材５０ａに対して、板パッキン８と、中軸付絶縁体１０２とをこの順に軸線方向ＯＤに挿入する（図３（ａ））。工程Ｓ３００では、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとの間に形成された環状の隙間に、リング部材７を挿入する。

工程Ｓ４００では、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとの間に形成された環状の隙間に、タルク９を押圧して充填する（図３（ｂ））。このように、リング部材７とタルク９とが軸線方向ＯＤへ向けて押圧されることにより、中軸付絶縁体１０２は、主体金具元部材５０ａ内で先端側に向け押圧され、主体金具元部材５０ａに組み付けられる。タルク９を充填する工程については、後に詳述する。

工程Ｓ５００では、押圧されたタルク９の上端にリング部材６が配置される（図３（ｃ））。工程Ｓ６００では、主体金具元部材５０ａに加締が施されることにより加締部５３および座屈部５８が形成されて、主体金具元部材５０ａが主体金具５０となる（図３（ｄ））。

図４は、絶縁碍子１０と主体金具元部材５０ａとの間に形成された環状の隙間Ｃに、タルク９を充填する工程を概略的に示す説明図である。図５は、図４の破線部をさらに拡大した断面図である。以下では、絶縁碍子１０と主体金具元部材５０ａとの間に形成された環状の隙間Ｃを、単に「環状の隙間Ｃ」とも呼ぶ。まず、タルクを充填する工程では、図４に示すように、中軸付絶縁体１０２が挿入された主体金具元部材５０ａが、台座４００に配置される。台座４００の詳細な構成については、後述する。

環状タルク９ｒは、タルク９を充填する工程に先立って、粉末状のタルクが円筒状にプレス成形されたものである。環状タルク９ｒは、環状であって、内径が、環状の隙間Ｃの内径と略等しく、かつ外径が、環状の隙間Ｃの外径よりも大きな形状（円筒状）に成形されている。図４に示すように、環状タルク９ｒは、タルク導入治具５３８の内部に配置される。なお、粉末状のタルクから環状タルク９ｒを形成するとき、繋ぎ剤として、水ガラス、コロイダルシリカ、リン酸アルミニウム等の無機物、或いはシリコンオイル、シリコンワニス等のシリコンを添加することとしてもよい。

タルク導入治具５３８は、タルク９を環状の隙間Ｃに導入するためのガイドの役割を果たす治具である。タルク導入治具５３８は、軸線方向ＯＤに延びる貫通孔５３８ｈを有しており、該貫通孔５３８ｈの内周には、テーパ部５３８ｔと、筒状部５３８ｐとが形成されている。

テーパ部５３８ｔは、環状の隙間Ｃの外径の大きさと略等しい内径となるまで軸線方向ＯＤの先端側に近づくにつれて内径が縮小した形状を有している。筒状部５３８ｐは、テーパ部５３８ｔの軸線方向ＯＤの後端側に形成されており、環状に形成されたタルクの外径の大きさと略等しい一定の内径を有している。

プレス治具５２０は、タルク導入治具５３８の内部に配置された環状タルク９ｒを粉砕するとともに、粉砕されたタルク９を環状の隙間Ｃに圧縮・充填するための治具である。プレス治具５２０は、軸線方向ＯＤの先端側に、第１筒状部５２０ａと、第２筒状部５２０ｂとを有している。

第１筒状部５２０ａは、環状の隙間Ｃの内径に略等しい内径と、環状の隙間Ｃの外径に略等しい外径とを有している。第２筒状部５２０ｂは、第１筒状部５２０ａの軸線方向ＯＤの後端側に設けられており、タルク導入治具５３８の筒状部５３８ｐの内径に略等しい内径と、タルク導入治具５３８の筒状部５３８ｐの外径に略等しい外径とを有している。

前述したように、タルク９の充填工程において、環状タルク９ｒは、タルク導入治具５３８の貫通孔の内部に配置される。具体的には、環状タルク９ｒは、タルク導入治具５３８の筒状部５３８ｐの内部に配置される。そして、タルク導入治具５３８の貫通孔の内部に配置された環状タルク９ｒを、プレス治具５２０によってテーパ部５３８ｔの方向へ押圧して粉末状に粉砕するとともに、環状の隙間Ｃにタルク９を充填する。具体的には、環状の隙間Ｃへ導入された粉末状のタルク９は、プレス治具５２０の第１筒状部５２０ａによって押圧されて、圧縮される。

ここで、タルク導入治具５３８にはテーパ部５３８ｔが形成されているため、環状の隙間Ｃよりも肉厚に形成された環状タルク９ｒを、環状の隙間Ｃに容易に充填することができる。また、環状の隙間Ｃよりも肉厚に形成された環状タルク９ｒを用いることができるため、環状タルク９ｒが、タルク導入治具５３８に配置される前に、強度不足によって破損してしまうことを抑制することができる。すなわち、環状の隙間Ｃが小さいスパークプラグを製造する場合であっても、環状の隙間Ｃよりも肉厚に形成された強度の大きい環状タルク９ｒを用いることができる。

さらに、タルク導入治具５３８には筒状部５３８ｐが形成されているため、粉砕されて粉末状となったタルク９が、タルク導入治具５３８からこぼれ落ちてしまうのを抑制することが可能となる。ただし、筒状部５３８ｐを省略し、テーパ部５３８ｔのみが形成されている構成としてもよい。

ここで、タルク導入治具５３８のテーパ部５３８ｔと絶縁碍子１０の径方向との成す角のうち鋭角の角αは、４５°以上であることが好ましい。このようにすれば、タルク９はテーパ部５３８ｔに沿って環状の隙間Ｃに入りやすいため、タルク９を適切に充填することが可能となる。角αを上記の角度に限定する根拠については、後に詳述する。なお、本実施形態では、角αは、７０°である。

また、タルク導入治具５３８のテーパ部５３８ｔと絶縁碍子１０の径方向との成す角のうち鋭角の角αは、８５°以下であることが好ましい。このようにすれば、タルク導入治具５３８の軸線方向ＯＤにおける寸法を小さくすることができる。

また、環状タルク９ｒの径方向の肉厚は、１．０ｍｍ以上であることが好ましい。こうすれば、環状タルク９ｒは、十分な強度を有することになるため、スパークプラグの製造工程において、環状タルク９ｒがタルク導入治具５３８に配置される前に崩れて破損してしまうことを抑制することが可能となる。

なお、本実施形態では、タルク９を充填する工程を含む組付け工程において、主体金具元部材５０ａと中軸付絶縁体１０２との軸線方向ＯＤへの相対的な位置の変位を許容しつつ、主体金具元部材５０ａの軸と中軸付絶縁体１０２の軸とのずれ量が所定値以下となるように主体金具元部材５０ａと中軸付絶縁体１０２との軸線方向ＯＤに交叉する径方向の相対的な位置の変位を規制している。このように、主体金具元部材５０ａと中軸付絶縁体１０２との軸線方向ＯＤに交叉する径方向の相対的な位置の変位を規制することを、以下単に、「変位規制」とも呼び、変位規制を積極的に行なうことを、「変位規制工程」とも呼ぶ。以下では、この変位規制を行なうための装置について、図５及び図６を参照して説明する。

台座４００は、受型４１０と、底部４２０と、金具規制部４３０と、金具規制部４３０を上方に付勢する外側バネ４４０と、絶縁体規制部４５０と、絶縁体規制部４５０を上方に付勢する内側バネ４６０とを有している。これらの部材のうち、受型４１０、底部４２０、金具規制部４３０、外側バネ４４０、および内側バネ４６０は、工具鋼などの強度の高い金属で形成される。一方、絶縁体規制部４５０は、後述するように、絶縁碍子１０と接触する。そのため、絶縁碍子１０の汚染を抑制するため、絶縁体規制部４５０は、樹脂で形成するのがより好ましい。

台座４００の受型４１０は、軸線方向ＯＤに向かって、外径が異なる２つの鍔部４１７，４１８と、鍔部４１８よりも外径が小さい胴部４１９を有している。受型４１０は、これらの鍔部４１７，４１８を用いて固定される。鍔部４１７の上端側には、内径が主体金具元部材５０ａの鍔部５４とほぼ同じ金具受４１２と、主体金具元部材５０ａの取付ネジ部５２の外径よりも大きい挿通部４１４とが設けられている。挿通部４１４は、鍔部４１７，４１８のほぼ中央から胴部４１９にわたって設けられている。胴部４１９の内面には、挿通部４１４よりも内径が大きいガイド孔４１６が設けられている。

底部４２０は、外側バネ４４０を受けるための部材であり、受型４１０の胴部４１９と外径がほぼ同じ円環部４２２と、下端において円環部４２２から内方に延出された板状部４２４とを有している。板状部４２４の中央には、内径が内側バネ４６０よりも小さい貫通孔４２６が設けられている。この貫通孔４２６を設けることにより、主体金具元部材５０ａの挿入時および中軸付絶縁体１０２の組付時における台座４００内部の圧力の上昇が抑制される。なお、底部４２０は、図示しないネジ等により、受型４１０に固定される。

金具規制部４３０は、外径が主体金具元部材５０ａの側（すなわち、上端側）で軸線方向ＯＤ（図５下方）に向かって徐々に大きくなっているテーパ部４３２と、外径が受型４１０のガイド孔４１６の内径とほぼ同じ胴部４３４とを有している。これにより、金具規制部４３０は、受型４１０に対して軸線Ｏ−Ｏ方向に移動可能となっている。そして、胴部４３４の上端面４３６が軸線Ｏ−Ｏに垂直な平面となっているので、上端面４３６が挿通部４１４の下端面４１５と当接することにより、金具規制部４３０の上限位置が決定される。また、金具規制部４３０には、絶縁体規制部４５０を挿通するための軸線Ｏ−Ｏに沿ったガイド孔４３８が設けられている。

絶縁体規制部４５０は、筒状の部材であり、外径が金具規制部４３０に設けられたガイド孔４３８の内径とほぼ同じ筒状の胴部４５２と、胴部４５２の下側に設けられた鍔部４５４を有している。このように、胴部４５２の外径をガイド孔４３８の内径とほぼ同じとすることにより、絶縁体規制部４５０は、金具規制部４３０に対して軸線Ｏ−Ｏ方向に移動可能となる。また、胴部４５２の下側に鍔部４５４を設けることにより、金具規制部４３０に対する絶縁体規制部４５０の上限位置が決定される。絶縁体規制部４５０の内面には、内径が中軸付絶縁体１０２の側（すなわち、上端側）で軸線方向ＯＤ（図５下方）に向かって徐々に小さくなっているテーパ孔４５６と、内径がほぼ一定の貫通孔４５８が設けられている。

金具規制部４３０は、外径が主体金具元部材５０ａの側で軸線方向ＯＤに向かって徐々に大きくなっているテーパ部４３２を有している。そのため、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとを組み付ける際に、主体金具元部材５０ａの先端側の内径は、金具規制部４３０のテーパ部４３２と当接して径方向に規制され、組付後の中心が軸線Ｏ−Ｏ上に位置する。また、絶縁体規制部４５０は、内径が中軸付絶縁体１０２の側で軸線方向ＯＤに向かって徐々に小さくなっているテーパ孔４５６を有している。そのため、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとを組み付ける際に、中軸付絶縁体１０２の先端側の絶縁碍子１０は、テーパ孔４５６と当接して径方向に規制され、組付後の中心が軸線Ｏ−Ｏ上に位置する。

このような変位規制工程によれば、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとを組み付ける際、中軸付絶縁体１０２と主体金具元部材５０ａとは、軸線Ｏ−Ｏに沿って移動可能となった状態で、径方向への変位が規制される。そのため、組み付け後の先端部の中心がほぼ一致する。すなわち、絶縁碍子１０の先端部の中心と、主体金具５０の先端部の中心とは、ほぼ軸線Ｏ−Ｏ上に位置した状態に維持される。中心電極２０の中心は絶縁碍子１０の中心とほぼ同じであるので、中心電極２０の中心は、主体金具５０の先端部の中心とはほぼ一致し、中心電極２０と主体金具５０の先端部との最短距離は十分な大きさに保たれる。そのため、火花放電が中心電極２０と主体金具５０の内径の間に発生することを抑制することが可能となり、内燃機関における着火をより確実に行なうことが可能となる。さらに、絶縁体規制部４５０を筒状の形状とすることにより、中心電極２０の先端側に取り付けられる電極チップの損傷を抑制することができる。

なお、図５に示すように、本実施例では、金具規制部４３０のテーパ部４３２の外面および絶縁体規制部４５０のテーパ孔４５６の内面は、いずれも円錐面となっている。このようにすれば、径方向の規制が容易となる。ただし、テーパ部４３２の外面は、所定の方向（軸線方向ＯＤ）に向かって外径が拡大し、テーパ孔４５６の内面は所定の方向に向かって内径が縮小する形状であれば種々の形状とすることが可能である。例えば、テーパ部４３２は、主体金具５０の先端部の形状に適合する円筒面を有していてもよい。また、テーパ孔４５６の内面に、円錐面に絶縁碍子１０の先端外周部の形状に適合する曲面を設けることも可能である。

図６は、中軸付絶縁体１０２を主体金具元部材５０ａに組み付ける組付け工程のうち、主体金具元部材５０ａに加締を施す工程の様子を示す説明図である。この加締工程では、中軸付絶縁体１０２を挿入した主体金具元部材５０ａに対して、加締工具６００を上方から軸線方向ＯＤに向かって押しつけることにより行われる。

筒状の加締工具６００は、内径が中軸付絶縁体１０２を構成する絶縁碍子１０（図１）の後端側胴部１８よりも大きい貫通孔６１０が設けられている。この貫通孔６１０の下端側（すなわち、先端側）には、加締部５３の外形に沿った形状の曲面部６１２が設けられている。また、曲面部６１２の外縁には、工具係合部５１の後端側の外形に沿った形状の当接部６１４が設けられている。

図６（ａ）に示すように、曲面部６１２が主体金具元部材５０ａの上側の筒状部５３ａに当接すると、主体金具元部材５０ａは、軸線方向ＯＤの荷重を受け、金具規制部４３０に押しつけられる。そして、主体金具元部材５０ａは、主体金具元部材５０ａの先端側の位置が金具規制部４３０により規制されながら下方に移動し、受型４１０に押しつけられる。

主体金具元部材５０ａが受型４１０に押しつけられた状態で、さらに加締工具６００を軸線方向ＯＤに向かって押しつけると、加締工具６００曲面部６１２に沿って筒状部５３ａが屈曲して加締部５３が形成される。加締部５３の形成の後、加締工具６００がさらに下降して曲面部６１２の外縁にある当接部６１４と工具係合部５１とが当接すると、工具係合部５１に荷重が加わり、工具係合部５１の下側の筒状部５８ａが座屈して座屈部５８が形成される（図６（ｂ））。

この加締工程では、タルク９およびリング部材６，７に軸線方向ＯＤの荷重が加わることにより、絶縁碍子１０の鍔部１９から中軸付絶縁体１０２に軸線方向ＯＤの荷重が加わる。このように、中軸付絶縁体１０２に軸線方向ＯＤの荷重が加わることにより、絶縁体規制部４５０に押しつけられる。そして、中軸付絶縁体１０２は、先端側の位置が絶縁体規制部４５０に規制されながら下方に移動し、主体金具元部材５０ａに固定される。

このように、加締工程においても、中軸付絶縁体１０２の先端部の中心と、主体金具５０の先端部の中心とは、ほぼ軸線Ｏ−Ｏ上に位置した状態で固定される。そのため、中心電極２０（図１）の中心は、主体金具５０（図１）の先端部の中心とほぼ一致する。これにより、中心電極２０と主体金具５０の先端部との距離は十分な大きさに保たれるので、火花放電が中心電極２０と主体金具５０の内径の間に発生することを抑制され、内燃機関における着火をより確実に行い、また、スパークプラグ１００の消耗を低減することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の製造方法によれば、タルク導入治具５３８にはテーパ部５３８ｔが形成されているため、タルク９を、環状の隙間Ｃに容易に充填することができる。

Ｂ．実験例：
Ｂ１．テーパ部５３８ｔにおける角αに関する実験例：
テーパ部５３８ｔにおける角α（図４）と、タルク９の充填が適切に行なわれるか否かとの関係を調べるため、角αの異なる複数のタルク導入治具５３８を用いて実験を行なった。

図７は、テーパ部５３８ｔにおける角αに関する実験例の実験結果を表形式で示す説明図である。図８は、実験結果の評価基準についての説明図である。本実験例では、環状の隙間Ｃの所定の基準面までタルク９が適切に充填されたか否かについて評価を行なった。具体的には、図８に示すように、主体金具元部材５０ａの上端部５０ｕから軸線方向ＯＤに１ｍｍだけ先端側の面を基準面Ｒとする。そして、タルク９が充填された充填面Ｚの当該基準面Ｒからのずれが０．２５ｍｍ以内だった場合を最も高い評価として「◎」で示し、充填面Ｚの当該基準面Ｒからのずれが０．２５ｍｍより大きく、０．５０ｍｍ以内だった場合を２番目に高い評価として「○」で示し、充填面Ｚの当該基準面Ｒからのずれが０．５０ｍｍより大きかった場合を低い評価として「△」で示した。

図７から理解できるように、角αが４０°では低い評価の「△」となり、４５°以上では２番目に高い評価である「○」となり、７０°で最も高い評価である「◎」となる。したがって、角αは、４５°以上であることが好ましく、７０°であることがさらに好ましい。なお、角αを８５°より大きくすることも可能であるが、角αを８５°以下とすれば、テーパ部５３８ｔの軸線方向ＯＤにおける寸法を小さくすることが可能となる。

Ｂ２．環状タルク９ｒの肉厚Ｔに関する実験例：
環状タルク９ｒの径方向における肉厚Ｔと強度との関係を調べるため、同じ密度だが肉厚Ｔの異なる複数の環状タルク９ｒを用いて実験を行なった。なお、環状タルク９ｒの径方向における肉厚Ｔは、環状タルク９ｒの外径と内径の差の半分に等しい。

図９は、環状タルク９ｒの肉厚Ｔに関する実験例の様子を示す説明図である。この実験例では、環状タルク９ｒに対して、１．７Ｎの荷重を径方向から与え、環状タルク９ｒが砕けて破損するか否かを調べた。なお、この実験例に用いられた環状タルク９ｒの軸方向における長さは、１０ｍｍである。

図１０は、環状タルク９ｒの肉厚Ｔに関する実験例の実験結果を表形式で示す説明図である。評価については、環状タルク９ｒが砕けて破損した場合を低い評価として「×」で示し、環状タルク９ｒが破損しなかった場合を高い評価として「○」で示した。この図１０から理解できるように、環状タルク９ｒの肉厚Ｔを１．０ｍｍ以上とすれば、環状タルク９ｒの強度は十分であり、破損しないことが理解できる。したがって、環状タルク９ｒの肉厚Ｔは、１．０ｍｍ以上であることが好ましい。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｃ１．変形例１：
上記実施形態では、取付ネジ部５２のネジ径がＭ１２のスパークプラグを例に挙げて説明したが、上記実施形態で説明した製造方法は、取付ネジ部５２のネジ径がＭ１２以外のスパークプラグに対しても適用可能である。特に、上記実施形態で説明した製造方法は、環状の隙間Ｃが小さいスパークプラグ、例えば、取付ネジ部５２のネジ径がＭ１２以下のスパークプラグに対して有効である。

Ｃ２．変形例２：
図１１は、主体金具５０の工具係合部５１の径方向における断面を示す説明図である。この図１１に示すように、主体金具５０は、多角形状の工具係合部５１を有している。工具係合部５１の多角形状の対向する二辺の間の対辺間距離をＬとする。ここで、対辺間距離Ｌが１２ｍｍまたは１４ｍｍであるスパークプラグでは、環状の隙間Ｃが特に小さい。したがって、上記実施形態で説明した製造方法は、対辺間距離Ｌが１２ｍｍまたは１４ｍｍであるスパークプラグに対して特に有効である。ただし、上記実施形態で説明した製造方法は、対辺間距離Ｌが１２ｍｍより大きいスパークプラグに対しても適用可能である。

３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６，７…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
９ｒ…環状タルク
１０…絶縁碍子
１１…襞部
１２…軸孔
１３…脚長部
１５…段部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…鍔部
２０…中心電極
２１…電極母材
２５…芯材
３０…接地電極
３３…先端部
４０…端子金具
５０…主体金具
５０ａ…主体金具元部材
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５３ａ…筒状部
５４…鍔部
５５…座面
５６…段部
５８…座屈部
５８ａ…筒状部
５９…ネジ首
１００…スパークプラグ
１０２…中軸付絶縁体
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ネジ孔
２０５…開口周縁部
４００，４００ｂ…台座
４１０…受型
４１２…金具受
４１４…挿通部
４１５…下端面
４１６…ガイド孔
４１７，４１８…鍔部
４１９…胴部
４２０…底部
４２２…円環部
４２４…板状部
４２６…貫通孔
４３０…金具規制部
４３２…テーパ部
４３４…胴部
４３６…上端面
４３８…ガイド孔
４４０…外側バネ
４５０…絶縁体規制部
４５２…胴部
４５４…鍔部
４５６…テーパ孔
４５８…貫通孔
４６０…内側バネ
４７０…規制部材
４７２…テーパ部
４７４…鍔部
４７６…胴部
４８０…バネ
５２０…プレス治具
５２０ａ…第１筒状部
５２０ｂ…第２筒状部
５３８…タルク導入治具
５３８ｈ…貫通孔
５３８ｐ…筒状部
５３８ｔ…テーパ部
６００…加締工具
６１０…貫通孔
６１２…曲面部
６１４…当接部
６２４…曲面部

Claims (7)

1. 軸方向に延びる中心電極と、
   前記軸方向に延びる軸孔を有し、該軸孔の前記軸方向先端側で前記中心電極を保持する絶縁体と、
   前記絶縁体の周囲を取り囲み前記絶縁体を保持する筒状の主体金具と
   を有するスパークプラグの製造方法であって、
   前記絶縁体と前記主体金具との間に形成された環状の隙間に充填材を充填する充填工程を備え、
   前記充填材は、環状であって、内径が、前記環状の隙間の内径と略等しく、かつ外径が、前記環状の隙間の外径よりも大きな形状に、前記充填工程に先立って形成されており、
   前記充填工程は、前記軸方向に延びる貫通孔を有する治具を用いて行われ、
   前記治具の前記貫通孔の内周には、前記隙間の外径の大きさと略等しい内径となるまで前記軸方向先端側に近づくにつれて内径が縮小するテーパ部が形成されており、
   前記充填工程は、
   前記治具の前記貫通孔の内部に前記環状の充填材を配置する工程と、
   前記治具の前記貫通孔の内部に配置された前記環状の充填材を、前記テーパ部の方向へ押圧することによって、前記環状の隙間に前記充填材を充填する工程と
   を含むことを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。
2. 請求項１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記充填工程に用いられる前記治具の前記貫通孔の内周のうち、前記テーパ部の前記軸方向の後端側には、さらに、前記環状に形成された充填材の外径の大きさと略等しい内径を有する筒状部が形成されていることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記充填工程に用いられる前記治具の前記テーパ部と前記絶縁体の径方向との成す角のうち鋭角の角は、４５°以上であることを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記充填工程に用いられる前記治具の前記テーパ部と前記絶縁体の径方向との成す角のうち鋭角の角は、８５°以下であることを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記充填工程に用いられる前記環状の充填材の径方向の肉厚は、１．０ｍｍ以上であることを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記主体金具は、多角形状の工具係合部を有しており、
   前記工具係合部の多角形状の対向する二辺の間の対辺間距離は、１２ｍｍまたは１４ｍｍであることを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記主体金具は、内燃機関への取り付けに供される取付ネジ部を有しており、
   前記取付ネジ部のネジ径は、Ｍ１２以下であることを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。

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