JPH03501667A - 点火プラグ用電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 慨火プラグ　電　の製造方法 本発明は、点火プラグ用電極の製造方法に関する。

点火プラグは、内燃機関に使用され、燃焼室の中で燃料を着火させる。それ故、 点火プラグの電極は、高熱や、極端な腐蝕性大気を受けやすい。点火プラグに成 る程度の寿命を与えるため：５、サイドワイヤ電極及び中心電極は、ニッケルの ような耐腐蝕性材料のジャケットによって囲まれた銅のような良好な熱伝導性材 料で作られる。

点火プラグ用の銅電極やニッケル電極の製造は、種々の方法で行われている。例 えば、１９７４年４月１６日に発行された「点火プラグの中心電極の製造方法」 と称する米国特許第３８０３８９２号は、２つの材料の平板から銅電極とニッケ ル電極を押出す方法を記載する。１９４１年１１月４日に発行された「点火プラ グ及びその製造方法」と称する米国特許第２２６１４３６号は、どのようにして 、銅やニッケルを単一の長いワイヤにすえ込み、次いで、点火プラグの電極とし て使用するために、短い長さに切断するかを示している。１９７０年１１月２２ 日に発行された「点火プラグ及び点火プラグ用中心電極の製造方法」と称する米 国特許第３５４８４７２号は、複数の工程によってニッケルの外側キャップ形ス リーブを常温成形し、次いで、このキャップに一片の銅ワイヤを挿入し、次いで 、２つの材料を互いに軽く圧する方法を説明する。

１９７４年１２月３１日に発行された「点火プラグの中心電極の製造方法」と称 する米国特許第３５４８４７２号は、鍋中心電極をニッケル部材に挿入し、電気 の流路を確実に形成するためにカラ一部分によってニッケル部材に取付ける方法 を開示する。

上述した方法によって作られた点火プラグ用電極は、米国の１９７７年のクリー ンエアー法（ｔｈｅ　ｃｌｅａｎ　ａｉｒ　ａｃｔ）の履行前に製造された自動 車に使用されるときには申し分なく働いた。！９７７年以降、エンジン及び燃料 の変更により、はとんどの自動車の作動温度は上昇した。エンジン及び燃料の変 更の結果、エンジンのいくつかの作動構成部品は、排気ガスの腐蝕作用を受けて いる。例えば、分配器なし点火システムでは、点火プラグは１つおきに逆極性で 発火する。これにより、点火プラグを正常極性で発火させる必要があるか、或い は、逆極性で発火させる必要があるかに応じて、中心電極と側部電極の両方から ギャップの腐蝕が生じる。

点火プラグが正常極性で発火しているならば、中心電極の腐蝕に気付き、点火プ ラグが逆極性で発火しているならば、側部電極の腐蝕に気付く。かくして、点火 プラグのニッケル中心ワイヤ電極と側部ワイヤ電極が、たとえ、はとんどの酸化 物に耐えるとしても、燃焼温度で、しかも、燃焼性ガス及び再循環ガスにさらし て一定期間作動させた後には、腐蝕が生ずる。いったん腐蝕がおこると、電気流 路は劣化し、これにより燃料効率の低下を招くことがある。

米国特許第４７０５４８６号は、白金ディスクをインコネル中心ワイヤの先端に 溶接するようにした、電極の製造方法を開示する。その後、中心ワイヤをダイの 中に入れて所望の仕上げ長さまで押し出し、白金が溶接部を被覆して、点火プラ グに使用されるとき、正常な作動中、中心ワイヤと白金ディスクとの間の電気流 路の劣化を防止する。

電極の製造コストを下げる試みとして、米国特許第４７２５２５４号が、銅コア をもったインコネルワイヤを所望の長さまで押し出す製造方法を開示する。白金 リボンを所望の厚さに巻き、これをからディスクを打ち抜く。ディスクは円周フ ランジを備えたキャップ形状を有する。ディスクと中心ワイヤを、ジグの中に置 き、ディスクが先端を取り囲むように互いに向けて移動させる。インコネル中心 ワイヤの先端から白金ディスクに電流が流れるとアークが生じ、これにより、熱 エネルギーが発生することになる。熱エネルギーが先端とディスクとの接合部で インコネルワイヤを溶融するのに十分になるまで、電流は流れ続ける。電流は、 インコネルワイヤを溶融するのに十分になった後、止められる。ディスクに維持 されている圧縮力により、インコネルチップを端キャップと融合させ、冶金ボン ド、すなわち、接合部を形成して電極の製造を完了する。

白金キャップ付きの中心電極の製造方法は、申し分なく、自動車の電流作動要件 を満たしている。あいに（、白金のコスＩ・により、キャップは、点火プラグの その他の構成部品と同じ程、または、これらよりももっと高くなった。

電極の白金のコストを下げる試みとしては、白金の球体を、本願と同時に出願さ れた米国出願第６００−８８−００３号に開示されたような溶接作業でではなく 、かしめによって形成された環状リップによって電極の円筒穴の中に保持する方 法が考案されている。白金の球体は正確に調整することができ、これを穴に整合 させる必要はない。かしめ作業後、力を加えて穴から延びる球体の部分を平らに し、環状リブのカバーを作る。

白金の球体は燃焼ガスによって影響されないから、サイドワイヤ電極の白金の球 体の平らにした面と、中心電極の白金の球体の平らにした面との間の直線距離を 一定にした後は、点火プラグは、実質的に自動車の寿命の間、許容しつる仕方で 作動するはずである。

−この電極の製造方法の利点は、白金部材の形状を正確に調整することかでき、 従って、在来の点火プラグに比してコストの実質的な増大なく、インコネルワイ ヤについての保護を提供するために最小寸法を選択することができることにある 。

本発明の目的は、中心電極と側部電極を有し、側部電極の円筒穴の中で白金の球 体をかしめ、中心電極と側部電極との間の線形ギャップが燃焼ガスにさらされる ことによって影響されない点火プラグの製造方法を提供することにある。

更に、本発明の目的は、白金の球体を環状リップによって円筒状開口内に保持し 、球体の一部を平らにして保護面を構成する、電極の製造方法を提供することに あり、この保護面は、穴の直径を越え、エンジンで発生した腐蝕性ガスによって 引き起こされる電極の腐蝕によって実質的に影響されない導電流路を確立する。

これらの目的並びに他の目的は、この明細書を読み、図面を見ることによって明 らかなはずである。

第１図は、インコネルワイヤの材料源から切断した円筒状素材であり、 第２図は、第１端に先端を、第２端に凹部を構成するために押し出た、第１図の 円筒状素材の図であり、第３図は、凹部を更なる押出し工程によって細長くした 、第２図の素材の図であり、 第４図は、凹部によって構成されたキャップに銅コアを挿入した、第３図の素材 の図であり、 第５図は、中心ワイヤを構成するため所望の仕上げ長さまで押し出された、第３ 図の素材の図であり、第６図は、銅コア中央に十字スロットを形成した、第５図 の中心ワイヤの図であり、 第７図は、第１端の先端に設置された軸線方向の円筒穴を有する、第６図の中心 ワイヤの図であり、 第８図は、第７図の中心ワイヤの第１端の先端の拡大断面図であり、 第９図は、白金の球体を先端の軸線方向の穴に設置した、第７図の中心ワイヤの 図であり、 第１０図は、白金の球体に係合し、これを軸線方向の穴に保持する環状リップを 作るための、ポンチと第１端との係合を示す断面図であり、 第１１図は、球体の一部を平らにし、先端にディスク形保護面を作るポンチの係 合を示す断面図であり、第１２図は、第１１図の中心ワイヤ電極と同じかしめ作 業によって設置された白金の球体を有するサイドワイヤ電極の図であり、第１３ 図は、サイドワイヤ電極とセンタワイヤ電極との関係を示す、先行技術の点火プ ラグの拡大図であり、第１４図は、本発明の原理に従って作ったサイドワイヤ電 極とセンタワイヤ電極との関係を示す、点火プラグの拡大図である。

点火プラグ用電極を製造する方法を図面に示された種々の工程によって示し、そ の第１図は、スプール又はロッドから切断した約３．５３釦ｍ（Ｑ、　１３９イ ンチ）Ｘ５ｍｍ（０，２インチ）の寸法形状を有する一片の耐腐蝕性金属ワイヤ を示す。好ましい金属ワイヤは、一般にインコネルとして知られているニッケル とクロムを含有する鉄の耐腐蝕性合金である。成るかかるインコネル金属は、ホ スキンズ（Ｈｏｓｋｊｎｓ）合金８３１として知られ、ニッケル７５％、クロム １５％、鉄７％を有する。

一片のインコネルワイヤ１０をダイの中に入れる前に、これを標準的な常温頭造 用潤滑剤で被覆しなければならない。かかる潤を含有する油である。この潤滑剤 は、たいてい硫化脂肪と塩素との組合せ添加剤であり、多数の潤滑剤製造業者が 販売している。

潤滑は、ダイの磨耗を減らし、良好な仕上げを助長し、また、ダイ（ｄｙｅ）に よるピックアップ（ｐｉｃｋｕｐｓ）を避けることによって、。

加工物のかじり、引掻き及び焼付をなくすために、冷間据込みに不可欠である。

冷間据込み作業中、潤滑剤の硫黄成分と塩素成分は、硫化第１鉄と硫化第１鉄を 形成し、これらは、ダイと加工物との結合を防止し、固体潤滑剤と同じように作 用する。成るかかる潤滑油の例は、オハイオ州のフランクリンオイル社によって 作られたＴＦＵ−ＤＲＡＸ％’２１３３４である。

ワイヤ１０を第１図に示すように切断して素材にし、これに潤滑剤を塗った後に 、第１ダイまで運ぶ。この第１グイで、第１端１２及び第２端１４を平らにして 平らな表面を構成し、端１２を押し出して、先端を作り、第２図に示すように、 端１４に、凹部１５を形成する。円筒状素材ｌＯを第２ダイに搬送し、更に押し 出して第３図に示すように凹部１５から延びる中心ボア１６を作る。第４図に示 すように、銅コア１８をボア１６に挿入した後に、円筒状素材ｌＯを第３ダイに 搬送し、第５図に示した所定の長さまで更に押し出して中心ワイヤ２０を作る。

中心ワイヤ２０は、テーパ面２４及びリップ２６を備えた肩部２２を有する。中 心ワイヤ２０を第３ダイから取り出し、ステーションまで運び、このステーショ ンで、銅コア１８に十字２８を形成して銅コア１８の製造を完了する。上述した 工程に従って製造した中心ワイヤ２０を、第１３図に示すタイプの先行技術の点 火プラグ３２の磁器、すなわち、セラミック本体３０に挿入する。このタイプの 中心ワイヤ２０は、たいていの作動条件で十分に働き、現在の自動車の寿命要件 を満たす。

中心ワイヤ２０を、本発明の開示により、第４ダイに搬送して更に開発する。こ の第４グイでは、第１端１２の先端に、軸線方向の円筒ボア、すなわち、穴３４ を作り、中心ワイヤ８０を第７図及び第８図に示すように作る。穴３４の深さ“ ｄ”は、直径りと等しいが、多くの場合、幾分小さく、約３／４　“Ｄ”の深さ “ｄ”は、本発明にとって満足のゆくものであった。

第９図に示すように、第１端１２に、穴３４の直径と等しい直径を有する白金の 球体３６を置く。この球体３６は穴３４と同じ物理的寸法形状“Ｄ”を有するか ら、摩擦係合が生ずる。通常の事情では白金のコストにより、第１端工２の所望 の保護を達成するのには約０．３インチ、すなわち、０．７６ｃｍの球径があれ ば十分である。

球体３６を穴３４に置くやいなや、中心ワイヤ２０を第１０図に示したステーシ ョンに搬送し、このステーションで、ダイ３８を端１２の先端に係合させて環状 リップ４０を作る。リップ４０は、穴３４内の球体３６に係合し、これを取り囲 む。第１０図でわかるように、高さ“Ｘ″を持つ球体３６の部分が第１端１２よ り上に延び、第１端１２に溝４２が作られる。溝４２は、環状リップ４０にほぼ ４５度のかしめ角度を作るようになっている。

成る状況では、中心電極２０の製造は、最終工程としてこのかしめで終了する。

しかしながら、第１端工２にもっと大きな領域の保護を与えるために、中心電極 ２０を第１１図に示したステーションに運び、このステーションで、ダイ４６は 、第１端１２よりも上に延びる球体３６の部分に係合し、これを平らにしてディ スク４８を作る。ディスク４８は、少な（とも穴３４の直径と等しく、たいてい 適用できるように、第１端１２の先端表面の少なり４８は、溝４２を越えて延び 、環状リップ４０を保護する。

第１３図に示す標準的なサイドワイヤ６１が、第１２図に示すサイドワイヤ６２ を形成するように改良されている。サイドワイヤ６２はベース部材６４を有し、 このベース部材には穴、すなわち、ボア６６が設けられ、かしめ作業におけるポ ンチによってベース部材６４に設置された環状リップ７０によって白金の球体６ ８がかかるボア６６の中に保持される。球体６８の一部を平らにすることによっ て形成されたディスク７２は、環状リップ７０を被覆し、エンジンの燃焼ガスに さらされることから護る。

中心電極８０及びサイドワイヤ６２は、第１４図に示すように標準的な点火プラ グ３２に設置され、点火プラグ８２を作る。点火プラグ８２のディスク４８．７ ２の面間のギャップ“ｇ”は、点火プラグ３２におけるギャップ“ｇ”と等しく なるように設定される。

本発明に従って作られた点火プラグ８２を評価するために、当該点火プラグと、 第１３図に示すような標準的な点火プラグ３２とを、７５０時間作動させて自動 車の運転をシュミレー１−　した。試験の終了時には、ガスと点火プラグの作動 をシュミレートしたエンジンにより、第１３図の標準的な点火プラグ３２のサイ ドワイヤは点線５９で示す深さまで、また、中心電極２０は点線２１で示す深さ まで腐蝕された。明瞭に図示したように、スパークギャップ“ｇ”は“ｇｘ”ま で大きくなった。はとんどの状況では、点火プラグのギャップ“ｇｘ”によりエ ンジンの作動が所望の規格値を満たさないことになる状態にあるに違いない。

側部電極６２及び中心電極８０は、夫々点線８４．８６で示すように腐蝕され、 白金球体３４．６８の表面４８．７２間のギャップ“ｇ”は変化せず、その結果 、点火プラグ８２を備えたエンジン性能は、交換なしに長期間運転することがで きた。

特許庁長官　植　松　敏　殿　困 １、特許出Ｄ２ｎ（Ｄ表示　ＰＣ”ｌ’／ＵＳ８９１０１３６８２、発明の名称 　点火プラグ用電極の製造方法３．４！ｉ許出願人 名　称　アライド　シグナル　インコーホレーデラド５、袖正四の提出年月し＋ 　１９９０年２月７目インコネル中心ワイヤの先端から白金ディスクに電流が流 れるとアークが生じ、これにより、熱エネルギーが発生することになる。

熱エネルギーが先端とディスクとの接合部でインコネルワイヤを溶融するのに十 分になるまで、電流は流れ続ける。電流は、インコネルワイヤを溶融するのに十 分になった後、止められる。ディスクに維持されている圧縮力により、インコネ ルチップを端キャップと融合させ、冶金ボンド、すなわち、接合部を形成して電 極の製造を完了する。

白金キャップ付きの中心電極の製造方法は、申し分な（、自動車の電流作動要件 を満たしている。あいにく、白金のコストにより、キャップは、点火プラグのそ の他の構成部品と同じ程、または、これらよりももっと高くなった。

電極の白金のコストを下げる試みとしては、白金の球体を、本願と同時に出願さ れた米国特許第４８１０２２０号に開示されたような溶接作業でではなく、かし めによって形成された環状リップによって電極の円筒穴の中に保持する方法が考 案されている。白金の球体は正確に調整することができ、これを穴に整合させる 必要はない。かしめ作業後、力を加えて穴から延びる球体の部分を平らにし、環 状リブのカバーを作る。

白金の球体は燃焼ガスによって影響されないから、サイドワイヤ電極の白金の球 体の平らにした面と、中心電極の白金の球体の平らにした面との間の直線距離を 一定にした後は、点火プラグは、実質的に自動車の寿命の間、許容しうる仕方で 作動するはずである。

この電極の製造方法の利点は、白金部材の形状を正確に調整することができ、従 って、在来の点火プラグに比してコストの実質的な増大なく、インコネルワイヤ についての保護を提供するために最小寸法を選択することができることにある。

請求の範囲 （１１材料源から一片のインコネルワイヤ（ｌＯ）を切断して第１端（１２）と 第２端（１４）とを有する円筒状素材を構成し、前記円筒状素材を第１ダイの中 に入れて前記第１端（１２）に押し出し先端を形成し、 前記円筒状素材を第２ダイの中に入れて、かかる素材に前記第２端（１４）から 前記第１端（１２）に向かって延びる押し出しキャップ（１５）を形成し、 前記キャップ（１５）に銅コア（１８）を挿入し、銅コア付きの前記円筒状素材 を第３ダイの中に入れて、かかる中心ワイヤ（２０）の前記第１端（１２）と前 記第２端（１４）の間の所定の長さまで押出し、前記中心ワイヤ（２０）を浴ま で運び、この浴で、少なくとも前記第１端（１２）を清浄し、前記円筒状素材の 押出しの結果として前記第１端に付着していたオイル又はグリースを取除き、 前記中心ワイヤ（２０）をステーションに搬送し、このステーションで、前記第 １端（１２）に円筒穴（３４〕を作り、前記第１端（１２）の前記穴（３４）の 直径と実質的に等しい直径を持つ白金の球体（３６）を、白金の前記球体（３６ ）の直径の少なくとも３／４の深さくｄ）を持つ前記穴（３４）に挿入し、 前記第１端（１２）をポンチで打って、前記第１端（１２）に環状リップ（４０ ）を作る点火プラグ用電極の製造方法であって、前記ポンチが環状リップ（４０ ）を作るためにほぼ４５゜のかしめ角度を持ち、前記環状リップ（４０）が、前 記球体の中に機械的に保持し、同時に、前記球体の一部が前記第１端（１２）よ りも上に延び、 更に、前記第１端（１２）よりも上の前記球体（３６）の部分を平らにして前記 中心電極（８０）の均一なディスク（４８）を作る前記点火プラグ用電極の製造 方法。

（２）前記球体（３６）をポンチで打つことにより、前記第１端よりも上の前記 部分を平らにし、これにより、前記球体（３６）を前記環状４ノツプ（４０）に 沿って流し、先端を腐蝕から護る、。

請求の範囲ｍに記載の方法。

（３）前記ディスク（４８）が、前記第１端の先端の少なくとも半分を特徴する 請求の範囲（２）に記載の方法。

（４）前記中心電極（８０）を点火プラグ（８２）の中に設置する、請求の範囲 （３）に記載の方法。

国際調査報告　ＰＣＴ／ｌｌｓ　８９１０１３１５１１

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）材料源から一片のインコネルワイヤを切断して第１端と第２端とを有する 円筒状素材を構成し、 前記円筒状素材を第１ダイの中に入れて前記第１端に押し出し先端を形成し、 前記円筒状素材を第２ダイの中に入れて、かかる素材に前記第２端から前記第１ 端に向かって延びる押し出しキャップを形成し、 前記キャップに銅コアを挿入し、 銅コア付きの前記円筒状素材を第３ダイの中に入れて、かかる中心ワイヤの前記 第１端と前記第２端の間の所定の長さまで押出し、 前記中心ワイヤを浴まで運び、この浴で、少なくとも前記第１端を清浄し、前記 円筒状素材の押出しの結果として前記第１端に付着していたオイル又はグリース を取除き、前記中心ワイヤをステーションに搬送し、このステーションで、前記 第１端に円筒穴を作り、 前記穴に白金の球体を挿入し、 前記第１端をポンチで打って前記白金の球体に係合し、この球体を前記穴の中に 機械的に保持する環状リップを前記第１端に、作る、 点火プラグ用電極の製造方法。
2. （２）前記第１端を平らにして前記中心電極の均一な先端を作る、請求の範囲（ １）に記載の方法。
3. （３）前記第１端の前記穴の深さと、前記白金の球体の直径とが実質的に等しい 、請求の範囲（２）に記載の方法。
4. （４）前記ポンチが、前記環状リップを作るためにほぼ４５°のかしめ角度を持 つ、請求の範囲（３）に記載の方法。
5. （５）前記第１端の前記穴の深さが前記白金の球体の直径の３／４にほぼ等しく 、前記第１端をポンチで打つことにより、前記環状リップを前記球体に係合させ 、同時に、前記球体の一部が前記第１端よりも上に延びる、請求の範囲（４）に 記載の方法。
6. （６）前記球体をポンチで打つことにより、前記第１端よりも上の前記部分を、 前記環状リップに沿って流し、前記第１端に実質的に平らな面を作る、請求の範 囲（５）に記載の方法。
7. （７）球体の平らな部分がディスク面として形成され、このディスク面が前記第 １端の先端の少なくとも半分を被覆する、請求の範囲（６）に記載の方法。