JP5642019B2 - スパークプラグ用電極部材およびスパークプラグの製造方法 - Google Patents
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Description
所定の第1の断面寸法を有する大径部と、前記第1の断面寸法よりも小さい第2の断面寸法を有する小径部とを有するスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、
(a)棒状部材を用意する工程と、
(b)前記棒状部材を金型に形成された鍛造空間に圧入して、前記スパークプラグ用電極部材の形状に鍛造する工程と、
を備え、
前記鍛造空間は、
圧入方向に垂直な断面の断面寸法が、前記棒状部材の断面寸法よりも大きい第1の拡大径部と、
前記第1の拡大径部よりも圧入方向下流側に配置され、圧入方向に垂直な断面の断面寸法が、前記第2の断面寸法に対応する大きさとなっている小径部形成部とを備える
スパークプラグ用電極部材の製造方法。
適用例1記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、前記第1の拡大径部における圧入方向に垂直な断面の幅と、前記棒状部材の断面の幅との差は、0.05mm以下であることを特徴とするスパークプラグ用電極部材の製造方法。適用例2記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法によれば、大径部における座屈や膨れ、あるいは曲がりの発生を抑制することができる。
適用例1または2記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、前記鍛造空間は、前記小径部形成部よりも圧入方向下流に、圧入方向に垂直な断面の幅が、前記小径部形成部よりも0.02mm〜0.05mm大きく形成された第2の拡大径部を備えるスパークプラグ用電極部材の製造方法。適用例3記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法によれば、成形時における摩擦抵抗を軽減できるため、スパークプラグ用電極部材における圧入方向の長さの精度を確保し、小径部における縦キズの発生や、大径部における座屈等の発生を抑えることができる。
適用例1ないし3いずれか記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、前記鍛造空間は、前記第1の拡大径部と前記小径部形成部との間に、前記棒状部材が前記小径部形成部に挿入されるのを誘導するための第1の導出部を備えることを特徴とするスパークプラグ用電極部材の製造方法。適用例4記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法によれば、大径部の断面寸法の精度を向上させることができる。
適用例1ないし4いずれか記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、前記鍛造空間は、前記第1の拡大径部と前記棒状部材が圧入される圧入口との間に、前記棒状部材が前記第1の拡大径部に挿入されるのを誘導するための第2の導出部を備えることを特徴とするスパークプラグ用電極部材の製造方法。適用例5記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法によれば、大径部の断面寸法の精度を向上させることができる。
適用例1ないし5いずれか記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、前記小径部形成部の圧入方向の長さは、0.3mm〜3.0mmであることを特徴とするスパークプラグ用電極部材の製造方法。適用例6記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法によれば、金型ライフの向上と、成形時の摩擦抵抗の低減とを両立することが可能になる。
適用例1ないし6いずれか記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、前記金型は、前記圧入方向に積層された複数の金型部材を備え、隣り合って配置される前記金型部材の接続面は、少なくとも前記拡大径部に配置されることを特徴とするスパークプラグ用電極部材の製造方法。適用例7記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法によれば、金型部材の接続部位における金型内壁の段差に起因して、製造途中のスパークプラグ用電極部材が損傷することを抑えることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態としてのスパークプラグ100の部分断面図である。スパークプラグ100は、図1に示すように、軸線Oに沿って伸長する細長形状を有している。図1において、一点破線で示す軸線O−Oの右側は、外観正面図を示し、軸線O−Oの左側は、スパークプラグ100の中心軸を通る断面でスパークプラグ100を切断した断面図を示している。以下の説明では、軸線Oに平行であって図1の下方側を先端側と呼び、図1の上方側を後端側と呼ぶ。
以下では、図4〜7を参照して本実施形態における中心電極20の製造方法を説明する。図4は、中心電極20の製造方法の全体工程を示す説明図である。本実施形態における中心電極20の製造方法では、まず、図4(A)に示すように、耐熱性および耐食性に優れたニッケルまたはニッケル合金等の線材を所定の長さに切断して冷間鍛造を行うことで、有底円筒状のカップ部材60を成形する。そして更に、カップ部材60よりも熱伝導性に優れた銅または銅合金等の線材を所定の長さに切断して冷間鍛造を行うことで、後端に鍔状の頭部61を有する円柱状の芯材62を成形する(工程A)。こうしてカップ部材60および芯材62を成形すると、所定の荷重によって、カップ部材60内に芯材62を圧入する(工程B)。そうすると、図4(B)に示すように、第1複合材63が形成される。カップ部材60は、図2に示した電極母材21の元となり、芯材62は、図2に示した芯材22の元となる。
第1の実施形態では、多段の径を有するスパークプラグ用電極部材として、大径部24と小径部25という2段の径を有する中心電極20を作製したが、異なる段数の中心電極を作製することとしても良い。以下に、第2の実施形態として、3段の径を有する中心電極120の製造方法について説明する。
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。
第1および第2の実施の態様では、図4に示したように、第1の金属材料を備えるカップ部材60と、第1の金属材料よりも熱伝導性に優れた第2の金属材料を備える芯材62とを一体化した第1複合材63を用いて中心電極を作製したが、異なる構成としても良い。例えば、第1の金属材料を備える部材と第2の金属材料を備える部材を一体化し、さらに、第2の金属材料を備える部材の内部に、熱伝導性に優れた金属(例えば、純ニッケル)を封入して中心電極を製造する際に、本願発明を適用しても良い。あるいは、第1および第2の実施の態様とは異なり、第2の金属材料(銅、あるいは銅合金等)を省略した部材(例えば、ニッケル合金のみによって構成される部材)を用いて、中心電極を製造する際に、本願発明を適用しても良い。
押出し加工に用いる金型を、1または複数の箇所で分割して、複数の金型部材によって構成しても良い。金型の分割面は、例えば、圧入方向に垂直な方向とすることができる。このような金型の分割面(隣り合って配置される金型部材の接続面)は、少なくとも、第1の拡大径部83や第2の拡大径部87、93のいずれかを横断する位置に配置することが望ましい。第2の実施の態様においては、第3の拡大径部96を横断する位置に配置しても良い。
第1および第2の実施形態では、中心電極を作製する際に本願発明を適用したが、異なるスパークプラグ用電極部材、すなわち、接地電極を製造する際に、本願発明を適用しても良い。多段の径を有する、具体的には、後端側から先端側に向かって外径が段階的に細径化された径を有するスパークプラグ用電極部材を製造する際に、本願発明を適用することで、第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
第1および第2の実施形態では、棒状部材67および押出し加工により得られる中心電極20,120の断面形状を円形としたが、異なる形状としても良く、例えば、楕円としても良い。金型において、圧入方向に垂直な断面の断面寸法が棒状部材の断面寸法よりも大きい第1の拡大径部を設ける際に、中心電極の断面形状が円形の場合には、上記断面寸法を断面の直径とすれば良く、断面が楕円の場合には、上記断面寸法を断面の長径とすればよい。また、断面形状は多角形であっても良い。中心電極の大径部が、断面形状(断面の幅)が軸方向に一定であって、金型内の第1の拡大径部の断面の幅が、大径部の断面の幅よりも大きければよい。第1および第2の実施形態では、金型内の第1の拡大径部の圧入方向に垂直な断面の形状は、上記大径部の断面形状に対して、相似形としたが、必ずしも相似形である必要はない。第1の拡大径部の圧入方向に垂直な断面と、大径部(圧入されたワーク)との間に、既述した所定範囲の間隙(クリアランス)が形成される形状であればよい。具体的には、第1の拡大径部において、ワークの周りに、0.05mm以下のクリアランスが形成されればよい。
第1および第2の実施形態では、棒状部材からスパークプラグ用電極部材を押出し加工する工程を冷間鍛造としたが、異なる鍛造加工、具体的には、温間鍛造あるいは熱間鍛造としても良い。金型を用いた圧縮成型を行なう際に、金型内の鍛造空間の形状において本願発明を適用することで、第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
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
10…絶縁碍子
12…軸孔
13…脚長部
14…軸孔内段部
15…碍子段部
17…先端側胴部
18…後端側胴部
19…中央胴部
20,120…中心電極
21…電極母材
22…芯材
23…鍔部
24…大径部
25…小径部
30…接地電極
40…端子金具
50…主体金具
51…工具係合部
52…取付ネジ部
53…加締部
54…シール部
56…金具内段部
57…先端面
58…圧縮変形部
60…カップ部材
61…頭部
62…芯材
63…第1複合材
64…押出成形体
65…軸部
66…頭部
67…棒状部材
70…金型
71…丸孔
72…パンチ
80,90…金型
80S,90S…鍛造空間
81,91…圧入口
82…第2の導出部
83…第1の拡大径部
84…均一径部
85…第1の導出部
86…小径部形成部
87…第2の拡大径部
88…パンチ
89…キックアウトピン
92…第1の小径部形成部
93…第2の拡大径部
94…第3の導出部
95…第2の小径部形成部
96…第3の拡大径部
100…スパークプラグ
120…中心電極
125…第1の小径部
126…第2の小径部
200…エンジンヘッド
201…取付ネジ孔
Claims (7)
- 所定の第1の断面寸法を有する大径部と、前記第1の断面寸法よりも小さい第2の断面寸法を有する小径部とを有するスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、
(a)棒状部材を用意する工程と、
(b)前記棒状部材を金型に形成された鍛造空間に圧入して、前記スパークプラグ用電極部材の形状に鍛造する工程と、
を備え、
前記鍛造空間は、
圧入方向に垂直な断面の断面寸法が、前記棒状部材の断面寸法よりも大きい第1の拡大径部と、
前記第1の拡大径部よりも圧入方向下流側に配置され、圧入方向に垂直な断面の断面寸法が、前記第2の断面寸法に対応する大きさとなっている小径部形成部と、を備え、
前記第1の拡大径部における圧入方向に垂直な断面の幅と、前記棒状部材の断面の幅との差は、0.05mm以下であることを特徴とする
スパークプラグ用電極部材の製造方法。 - 請求項1記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、
前記鍛造空間は、前記小径部形成部よりも圧入方向下流に、圧入方向に垂直な断面の幅が、前記小径部形成部よりも0.02mm〜0.05mm大きく形成された第2の拡大径部を備える
スパークプラグ用電極部材の製造方法。 - 請求項1または2記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、
前記鍛造空間は、前記第1の拡大径部と前記小径部形成部との間に、前記棒状部材が前記小径部形成部に挿入されるのを誘導するための第1の導出部を備えることを特徴とする
スパークプラグ用電極部材の製造方法。 - 請求項1ないし3いずれか記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、
前記鍛造空間は、前記第1の拡大径部と前記棒状部材が圧入される圧入口との間に、前記棒状部材が前記第1の拡大径部に挿入されるのを誘導するための第2の導出部を備えることを特徴とする
スパークプラグ用電極部材の製造方法。 - 請求項1ないし4いずれか記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、
前記小径部形成部の圧入方向の長さは、0.3mm〜3.0mmであることを特徴とする
スパークプラグ用電極部材の製造方法。 - 請求項1ないし5いずれか記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法であって、
前記金型は、前記圧入方向に積層された複数の金型部材を備え、
隣り合って配置される前記金型部材の接続面は、少なくとも前記拡大径部に配置されることを特徴とする
スパークプラグ用電極部材の製造方法。 - 中心電極と、
前記中心電極の外周に配置された絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置された主体金具と、
一端部が前記主体金具に接合され、他端部が前記中心電極と対向するように配置された接地電極と
を備えるスパークプラグの製造方法であって、
請求項1ないし6いずれか記載のスパークプラグ用電極部材の製造方法により製造したスパークプラグ用電極部材を、前記中心電極および/または前記接地電極として用いて、前記スパークプラグを製造する
スパークプラグの製造方法。
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