WO2013179640A1

WO2013179640A1 - ガスケット及びその製造方法並びに点火プラグ及びその製造方法

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Publication number: WO2013179640A1
Application number: PCT/JP2013/003344
Authority: WO
Inventors: 鈴木　彰
Original assignee: 日本特殊陶業株式会社
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2013-12-05
Also published as: EP2858185A1; JPWO2013179640A1; KR20150011394A; JP5865398B2; CN104285346A; KR101656598B1; EP2858185B1; US20150171598A1; CN104285346B; EP2858185A4

Abstract

点火プラグを燃焼装置に取付けた際に、燃焼室に対する主体金具先端部（接地電極）の相対位置を精度よく合わせるとともに、良好な気密性を実現する。ガスケット１８は、金属製で中実環状をなし、点火プラグ１の主体金具３の外周において、雄ねじ部１５及び座部１６間に設けられる。ガスケット１８の製造工程は、平板状の金属材料ＭＭに打ち抜き加工を施すことで、ガスケット１８となる環状部材ＲＣを得る打ち抜き工程と、環状部材ＲＣに焼鈍を施し、環状部材ＲＣの硬度を金属材料ＭＭよりも低くすることで、ガスケット１８を得る焼鈍工程とを含む。

Description

ガスケット及びその製造方法並びに点火プラグ及びその製造方法

　本発明は、点火プラグ用主体金具の外周に取付けられるガスケット及びその製造方法、並びに、ガスケットを有してなる点火プラグ及びその製造方法に関する。

　点火プラグは、例えば、内燃機関（エンジン）等の燃焼装置に組付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられる。一般的に点火プラグは、軸孔を有する絶縁体と、軸孔の先端側に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、基端部が主体金具の先端部に接合され、先端部が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ている。また、主体金具には、点火プラグを燃焼装置に取付けるための雄ねじ部が形成され、点火プラグ（主体金具）と燃焼装置との間における気密性を確保すべく、前記雄ねじ部のねじ首には、中実環状のガスケットが取付けられることがある（例えば、特許文献１等参照）。尚、一般に中実環状のガスケットは、平板状の金属材料に対して打ち抜き加工を施すことにより製造されるが、良好な気密性を実現するにあたっては、ガスケットの硬度を所定値以下とすることが好ましい。そのため、焼鈍等により、硬度を所定値以下に低下させた金属材料を用意した上で、この金属材料に対して打ち抜き加工を施すことによりガスケットが製造される。

　ところで、点火プラグを燃焼装置に組付けた状態において、例えば、燃料噴射装置と火花放電間隙との間に接地電極が存在するような位置関係となってしまうと、噴射された燃料が接地電極の背面に当たってしまう。そのため、接地電極の存在によって火花放電間隙への混合気の供給が阻害されてしまったり、火花放電間隙を流れる気流に乱れが生じてしまったりして、着火性が低下してしまうおそれがある。そこで、主体金具先端部のうち接地電極の固定された部位に対する、雄ねじ部のねじ山の相対的な形成位置を、燃焼装置の取付孔に形成された雌ねじ部の切り始めの位置等に対応した位置とすることで、点火プラグを燃焼装置に組付けたときに、燃焼室に対して接地電極が一定の位置に配置されるようにすることが考えられる。

特開２００８－１３５３７０号公報

　ところで、上述のように、金属材料に対して打ち抜き加工を施すことでガスケットを製造する場合には、打ち抜き加工に伴いガスケットの一部に加工硬化が生じてしまい、ガスケットの硬度にバラツキが生じてしまうことがある。硬度にバラツキが生じてしまうと、雄ねじ部のねじ山を主体金具先端部（接地電極）に対して所定の相対位置に形成し、かつ、点火プラグを燃焼装置に対して所定の締付トルクにて取付けた場合でも、燃焼室に対して主体金具先端部（接地電極）を一定の位置に配置することができないおそれがある。また、打ち抜き加工に際し、ガスケットのうち燃焼装置に接触する側の面（先端面）の内周側や外周側が湾曲状に変形してしまうことで、燃焼装置に対するガスケットの接触面積が減少してしまい、気密性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、点火プラグを燃焼装置に取付けた際に、燃焼室に対する主体金具先端部（接地電極）の相対位置を精度よく合わせることができるとともに、良好な気密性を実現することができるガスケット及びその製造方法、並びに、ガスケットを有してなる点火プラグ及びそ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．本構成のガスケットの製造方法は、自身の先端側外周に形成された雄ねじ部と、前記雄ねじ部の後端側に形成され、径方向外側に突出する座部とを有する筒状の点火プラグ用主体金具（以下、単に「主体金具」と称す）の外周において、前記雄ねじ部及び前記座部間に設けられる金属製で中実環状のガスケットの製造方法であって、
　平板状の金属材料に打ち抜き加工を施すことで、前記ガスケットとなる環状部材を得る打ち抜き工程と、
　前記環状部材に焼鈍を施し、前記環状部材の硬度を前記金属材料よりも低くすることで、前記ガスケットを得る焼鈍工程と
を含むことを特徴とする。

　上記構成１によれば、打ち抜き加工により得られた環状部材に焼鈍を施すことで、ガスケットが製造される。すなわち、打ち抜き加工に伴い、環状部材に硬度のバラツキが生じ得るが、打ち抜き加工後において、硬度のバラツキが生じている可能性のある環状部材に焼鈍が施される。従って、焼鈍により、環状部材における加工歪みをより確実に除去することができ、環状部材ひいてはガスケットにおける硬度の均一化を図ることができる。その結果、点火プラグを燃焼装置に取付けた際に、燃焼室に対する点火プラグ用主体金具の先端部の相対位置を精度よく合わせることができ、ひいては燃焼室に対して接地電極をより確実に一定の位置に配置することができる。

　さらに、焼鈍前における比較的高硬度の金属材料を打ち抜くため、環状部材の端面の内周側や外周側の変形を防止することができ、ひいてはガスケットのうち燃焼装置に接触する側の面（先端面）の内周側や外周側を平坦状とすることができる。従って、ガスケットの先端面を広範囲に亘って平坦状とすることができ、燃焼装置に対するガスケットの接触面積を十分に確保することができる。また、焼鈍により硬度を低下させ、硬度の均一化を図ることで、燃焼装置や座部に対するガスケットの密着性を高めることができる。その結果、優れた気密性を実現することができる。

　以上のように、上記構成１によれば、打ち抜き加工後に焼鈍を施すことにより、位置合わせ精度及び気密性の双方を一挙に向上させることができる。

　尚、ガスケットに硬度のバラツキが生じている場合には、燃焼装置に対する点火プラグの締付けトルクが小さい（例えば、１５Ｎ・ｍ以下）ほど、気密性の面で悪影響が生じてしまいやすいが、上記構成１により、ガスケットの硬度を均一化させることで、締付けトルクが小さい場合であっても、良好な気密性を実現することができる。換言すれば、上記構成１は、ねじ径がＭ１０以下の点火プラグのような締付けトルクが小さい点火プラグに取付けられるガスケットを製造する際に、特に有意である。

　構成２．本構成のガスケットの製造方法は、上記構成１において、前記焼鈍工程においては、前記ガスケットのうち前記座部側に配置される面の任意の箇所における硬度が、ビッカース硬度で１５０Ｈｖ以下となるように前記環状部材に焼鈍が施されることを特徴とする。

　尚、「ガスケットの硬度」は、ガスケットのうち、焼鈍工程後の加工（例えば、ガスケットを主体金具に取付けるために、ガスケットに施される押圧変形加工）に伴い硬度変化が生じた部位以外の部位にて計測される硬度をいう（以下、同様）。また、「ガスケットのうち前記座部側に配置される面の任意の箇所における硬度」としたのは、ガスケットのうち座部側に配置される面は、上述した焼鈍工程後の加工による硬度変化が生じにくく、ガスケットの硬度を計測する上で好ましいためである。

　上記構成２によれば、ガスケットの硬度が１５０Ｈｖ以下とされているため、燃焼装置や座部に対するガスケットの密着性を一層高めることができる。その結果、気密性の更なる向上を図ることができる。

　構成３．本構成のガスケットの製造方法は、上記構成１又は２において、前記焼鈍工程においては、前記ガスケットのうち前記座部側に配置される面の任意の箇所における硬度が、ビッカース硬度で３０Ｈｖ以上となるように前記環状部材に焼鈍が施されることを特徴とする。

　上記構成３によれば、ガスケットの硬度が３０Ｈｖ以上とされている。従って、燃焼装置の使用時などにおいてガスケットが高温となった際に、ガスケットの熱変形を効果的に抑制することができ、点火プラグの緩みをより確実に防止することができる。その結果、気密性を一層向上させることができるとともに、精度よく位置合わせされた状態〔燃焼室に対する接地電極（主体金具先端部）の相対位置関係〕を長期間に亘って維持することができる。

　構成４．本構成のガスケットの製造方法は、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記金属材料の硬度が、ビッカース硬度で７０Ｈｖ以上であることを特徴とする。

　上記構成４によれば、金属材料の硬度が７０Ｈｖ以上とされているため、打ち抜き加工に伴う、環状部材の変形量を少なくすることができる。従って、ガスケットの先端面をより確実に広範囲に亘って平坦状とすることができ、上述の作用効果がより確実に発揮されることとなる。換言すれば、上記構成４により、ガスケットの先端面を広範囲に亘って平坦状とすることができる程度に、打ち抜き加工に伴う環状部材の変形を抑えることができる。

　構成５．本構成のガスケットの製造方法は、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記ガスケットは、銅を主成分とする金属により形成されることを特徴とする。

　上記構成５によれば、燃焼装置や座部に対するガスケットの密着性をより一層向上させることができ、気密性をさらに高めることができる。

　また、銅は熱伝導性に優れるため、ガスケットを介して主体金具の熱を燃焼装置側へと速やかに伝導することができ、主体金具やその他の点火プラグの構成部材（例えば、主体金具の内周に配置される絶縁碍子など）の耐熱性を向上させることができる。

　構成６．本構成のガスケットの製造方法は、上記構成５において、前記焼鈍工程において、前記環状部材の焼鈍温度が１５０℃以上６５０℃以下とされることを特徴とする。

　上記構成６によれば、焼鈍温度が１５０℃以上とされるため、環状部材における加工歪みを効果的に除去することができ、硬度が均一化されたガスケットをより確実に得ることができる。

　また、焼鈍温度が６５０℃以下とされるため、ガスケットの硬度が過度に低下してしまうことをより確実に防止でき、優れた気密性を実現可能なガスケットを安定的に製造することができる。

　構成７．本構成のガスケットの製造方法は、上記構成５又は６において、前記焼鈍工程において、前記環状部材の焼鈍温度が３００℃以上６５０℃以下とされ、焼鈍時間が３０分以上９０分以下とされることを特徴とする。

　上記構成７によれば、環状部材における加工歪みを一層効果的に除去することができ、ガスケットの硬度をより均一化させることができる。その結果、気密性の更なる向上を図ることができる。

　構成８．本構成のガスケットの製造方法は、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記ガスケットは、鉄を主成分とする金属により形成されることを特徴とする。

　上記構成８によれば、燃焼装置や座部に対するガスケットの密着性をより一層向上させることができ、気密性をさらに高めることができる。

　また、鉄は銅に比べ、硬度が高い特性がある。そのため、上記構成１等の作用効果がより顕著であり、優れた気密性を有するガスケットを得ることができる。

　構成９．本構成のガスケットは、上記構成１乃至８のいずれかに記載のガスケットの製造方法により得られたことを特徴とする。

　上記構成９によれば、基本的に上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。

　構成１０．本構成のガスケットは、上記構成９において、前記座部側に配置される面の面積が１１５ｍｍ²以下であることを特徴とする。

　座部側に配置される面の面積が十分に大きい場合には、燃焼装置や座部に対するガスケットの接触面積も十分に大きい。従って、打ち抜き加工に伴い、ガスケットの硬度にバラツキが生じたり、ガスケットが湾曲状に変形したりしても、ある程度の気密性を確保することができる。一方で、座部側に配置される面の面積が小さい場合には、打ち抜き加工に伴う硬度のバラツキや変形による影響が大きく、気密性の低下がより生じやすい。

　この点、上記構成１０によれば、ガスケットのうち座部側に配置される面の面積が１１５ｍｍ²以下とされているため、打ち抜き加工に伴う気密性の低下がより懸念されるが、上記構成１等を採用することで、良好な気密性を実現することができる。換言すれば、上記構成１等は、座部側に配置される面の面積が１１５ｍｍ²以下とされたガスケットを製造する場合に、特に有意である。

　構成１１．本構成のガスケットは、上記構成９又は１０において、前記座部側に配置される面の面積が８３ｍｍ²以下であることを特徴とする。

　上記構成１１のように、ガスケットのうち座部側に配置される面の面積が８３ｍｍ²以下とされる場合には、打ち抜き加工に伴う気密性の低下がより一層懸念されるが、上記構成１等を採用することで、良好な気密性を実現することができる。換言すれば、上記構成１等は、座部側に配置される面の面積が８３ｍｍ²以下とされたガスケットを製造する場合に、特に有意である。

　構成１２．本構成の点火プラグは、上記構成９乃至１１のいずれかに記載のガスケットを有することを特徴とする。

　上記構成１２によれば、燃焼室に対して主体金具先端部（接地電極）をより確実に一定の位置に配置することができるとともに、優れた気密性を実現することができる。

　構成１３．本構成の点火プラグの製造方法は、上記構成１乃至８のいずれかに記載のガスケットの製造方法を含むことを特徴とする。

　上記構成１３によれば、基本的には上記構成１等と同様の作用効果が奏される。

点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。金属材料に対する打ち抜き加工を示す模式図である。環状部材を示す斜視図である。ずれ角度の計測方法を説明するための点火プラグ先端部の拡大底面図である。環状部材における湾曲状部分の形成領域を説明するための環状部材の部分拡大断面図である。鉄ガスケットと、銅ガスケットとの比較結果を示すグラフである。

　以下に、一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、点火プラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

　点火プラグ１は、筒状をなす絶縁碍子２、これを保持する筒状の点火プラグ用主体金具（以下、単に「主体金具」と称す）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も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、中胴部１２と脚長部１３との連接部には、先端側に向けて先細る段部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に沿って延びる軸孔４が貫通形成されている。そして、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿設されている。中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）など〕からなる内層５Ａと、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとを備えている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部が絶縁碍子２の先端から突出している。さらに、中心電極５の先端部には、貴金属合金（例えば、イリジウム合金や白金合金など）からなる円柱状のチップ３１が設けられている。

　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、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、その先端側外周には点火プラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるための雄ねじ部１５が形成されている。また、雄ねじ部１５の後端側には径方向外側に突出する鍔状の座部１６が形成され、雄ねじ部１５と座部１６との間に位置する円筒状のねじ首１７の外周にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、点火プラグ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１９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２０が設けられている。尚、本実施形態においては、雄ねじ部１５のねじ径が比較的小さなもの（例えば、Ｍ１０以下）とされている。

　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２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してそ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２１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２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、前記段部１４，２１の間には、円環状の板パッキン２２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２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５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２２、リング部材２３，２４及びタルク２５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２６には、棒状をなす接地電極２７の基端部が接合されている。接地電極２７は、自身の中間部が曲げ返されて、その先端部側面が中心電極５の先端部（チップ３１）と対向している。また、接地電極２７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）〕により形成された外層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等により形成された内層２７Ｂとから構成されている。さらに、中心電極５（チップ３１）の先端面と接地電極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、本発明の特徴部分であるガスケット１８の構成について説明する。

　ガスケット１８は、熱伝導性に優れる銅を主成分とする金属により形成されており、中実環状をなしている。また、ガスケット１８のうち雄ねじ部１５側の面には、ガスケット１８を押圧し、変形させることにより形成された環状の溝部１８Ａが設けられている。溝部１８Ａの形成に伴い、ガスケット１８の内径が雄ねじ部１５のねじ径よりも小さくされ、主体金具３からのガスケット１８の脱落防止が図られている。尚、ガスケット１８を、銅以外の金属（例えば、鉄やＮｉ）を主成分とする金属により形成することとしてもよい。鉄を主成分とする金属によりガスケット１８を形成する場合には、熱間における点火プラグ１の耐緩み性の向上や、製造コストの低減を図ることができる。

　さらに、ガスケット１８のうち座部１６側に配置される面（すなわち、溝部１８Ａを形成するための押圧加工が施されない面）の任意の箇所における硬度が、ビッカース硬度で３０Ｈｖ以上１５０Ｈｖ以下とされている。尚、ガスケット１８の硬度とあるのは、後述する焼鈍工程後の加工（本実施形態では、押圧加工）に伴い硬度変化が生じた部位以外の部位の硬度をいう。

　さらに、ガスケット１８のうち座部１６側に配置される面の面積は、１１５ｍｍ²以下とされている。尚、気密性の面を考慮すると、前記面積を所定値（例えば、３５ｍｍ²）以上とすることが好ましい。

　次に、上記のように構成されてなる点火プラグ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、鉄系素材やステンレス素材）に対して冷間鍛造加工等により概形を形成するとともに、貫通孔を形成する。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雄ねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。

　尚、雄ねじ部１５の転造にあたっては、接地電極２７の接合位置に対する雄ねじ部１５の切り始めの位置や切り終わりの相対位置が、燃焼装置の取付孔に形成された雌ねじ部の切り始めの位置等に対応して設定される。すなわち、燃焼装置の取付孔に点火プラグ１の雄ねじ部１５を螺合した際に、燃焼装置に対して接地電極２７が一定の相対位置に配置されるように雄ねじ部１５が転造される。

　次いで、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。尚、耐食性の向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理を施すこととしてもよい。

　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。すなわち、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するとともに、当該成形用素地造粒物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るとともに、整形されたものが焼成炉で焼成されることにより、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。次いで、中心電極５の先端部に対して貴金属合金からなるチップ３１がレーザー溶接等により接合される。

　次に、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。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。

　その後、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。より詳しくは、主体金具３に絶縁碍子２を挿通した上で、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２０を形成することによって絶縁碍子２と主体金具３とが固定される。

　また、主体金具３等とは別に、ガスケット１８を製造しておく。まず、図２に示すように、打ち抜き工程において、銅を主成分とする金属により形成された平板状の金属材料ＭＭに対して、所定のプレス加工機ＰＤにより打抜き加工を施す。これにより、図３に示すように、前記ガスケット１８となる環状部材ＲＣが得られる。尚、本実施形態において、金属材料ＭＭの硬度は、ビッカース硬度で７０Ｈｖ以上とされている。また、打ち抜き加工に伴い、環状部材ＲＣの端面のうち内周側や外周側に位置する部位は、湾曲状に変形している。

　次いで、焼鈍工程において、前記環状部材ＲＣに焼鈍を施し、環状部材ＲＣの硬度を金属材料ＭＭの硬度よりも低くすることで、ガスケット１８が得られる。尚、焼鈍工程においては、ガスケット１８のうち少なくとも座部１６側に配置される面の任意の箇所の硬度が、ビッカース硬度で３０Ｈｖ以上１５０Ｈｖ以下となるように、環状部材ＲＣに対して焼鈍が施される。本実施形態においては、ガスケット１８をより確実に上述の硬度とすべく、環状部材ＲＣの焼鈍温度が１５０℃以上６５０℃以下（より好ましくは、３００℃以上６５０℃以下）とされ、焼鈍時間が３０分以上９０分以下とされる。

　次いで、ガスケット１８に主体金具３を挿通し、ねじ首１７の外周側にガスケット１８を配置する。その上で、環状の突起を有する所定の治具（図示せず）により、軸線ＣＬ１方向に沿って所定の荷重（例えば、１．１トン～１．８トン程度）にてガスケット１８のうち前記雄ねじ部１５側の面を押圧する。これにより、ガスケット１８に溝部１８Ａが形成されるとともに、ガスケット１８の内径が雄ねじ部１５のねじ径よりも小さくされる。その結果、ねじ首１７の外周にガスケット１８が取付けられる。

　そして最後に、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（チップ３１）と接地電極２７との間に形成された火花放電間隙３３の大きさを調整する。これにより、上述した点火プラグ１が得られる。

　以上詳述したように、本実施形態によれば、打ち抜き加工により得られた環状部材ＲＣに焼鈍を施すことで、ガスケット１８が製造される。従って、環状部材ＲＣにおける加工歪みをより確実に除去することができ、環状部材ＲＣひいてはガスケット１８における硬度の均一化を図ることができる。その結果、点火プラグ１を燃焼装置に取付けた際に、燃焼室に対する主体金具３の先端部の相対位置を精度よく合わせることができ、ひいては燃焼室に対して接地電極２７をより確実に一定の位置に配置することができる。

　さらに、焼鈍前における比較的高硬度の金属材料ＭＭを打ち抜くため、環状部材ＲＣの端面の内周側や外周側の変形を防止することができ、ひいてはガスケット１８のうち燃焼装置に接触する側の面（先端面）の内周側や外周側を平坦状とすることができる。従って、ガスケット１８の先端面を広範囲に亘って平坦状とすることができ、燃焼装置に対するガスケット１８の接触面積を十分に確保することができる。また、焼鈍により硬度を低下させ、硬度の均一化を図ることで、燃焼装置や座部１６に対するガスケット１８の密着性を高めることができる。その結果、優れた気密性を実現することができる。

　以上のように、本実施形態によれば、打ち抜き加工後に焼鈍を施すことにより、位置合わせ精度及び気密性の双方を一挙に向上させることができる。尚、本実施形態において、ガスケット１８は、座部１６側に配置される面の面積が１１５ｍｍ²以下（８３ｍｍ²以下）とされており、気密性の低下が生じやすいが、打ち抜き加工後に焼鈍を施すことで、このようなガスケット１８においても優れた気密性を実現することができる。

　また、ガスケット１８の硬度が１５０Ｈｖ以下とされているため、燃焼装置や座部１６に対するガスケット１８の密着性を一層高めることができる。その結果、気密性の更なる向上を図ることができる。

　一方で、ガスケット１８の硬度が３０Ｈｖ以上とされているため、ガスケット１８の熱変形を効果的に抑制することができ、点火プラグ１の緩みをより確実に防止することができる。その結果、気密性を一層向上させることができるとともに、精度よく位置合わせされた状態〔燃焼室に対する接地電極２７（主体金具３先端部）の相対位置関係〕を長期間に亘って維持することができる。

　加えて、金属材料ＭＭの硬度が７０Ｈｖ以上とされているため、打ち抜き加工に伴う、環状部材ＲＣの変形量を少なくすることができる。従って、ガスケット１８の先端面をより確実に広範囲に亘って平坦状とすることができる。

　さらに、ガスケット１８は、銅を主成分とする金属により形成されているため、燃焼装置や座部１６に対するガスケット１８の密着性をより一層向上させることができ、気密性をさらに高めることができる。また、ガスケット１８を介して主体金具３の熱を燃焼装置側へと速やかに伝導することができ、主体金具３や絶縁碍子２等の耐熱性を向上させることができる。

　併せて、焼鈍温度が１５０℃以上とされているため、環状部材ＲＣにおける加工歪みを効果的に除去することができ、硬度が均一化されたガスケット１８をより確実に得ることができる。また、焼鈍温度が６５０℃以下とされるため、ガスケット１８の硬度が過度に低下してしまうことをより確実に防止でき、優れた気密性を実現可能なガスケット１８を安定的に製造することができる。

　次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、金属材料に打ち抜くことにより得られた環状部材に焼鈍を施すことで硬度を所定値（本試験では、８０Ｈｖ）としたガスケットを有する点火プラグのサンプル１（実施例に相当する）と、焼鈍により硬度が予め所定値（８０Ｈｖ）とされた金属材料を打ち抜くことにより形成されたガスケットを有する点火プラグのサンプル２（比較例に相当する）とをそれぞれ１０本ずつ作製し、各サンプルについて位置合わせ精度評価試験を行った。位置合わせ精度評価試験の概要は、次の通りである。すなわち、締付けトルクを２５Ｎ・ｍとして、サンプルを燃焼装置を模した所定の鋼鉄製の試験台に組付けた。取付後、接地電極の配置位置を特定し、図４に示すように、軸線ＣＬ１を中心として、目標の取付位置ＴＰに対する、実際に接地電極２７が配置された位置の周方向に沿ったずれ角度α（°）を測定した。各サンプルにおいて前記ずれ角度αを測定した後、サンプル１におけるずれ角度αの平均値と、サンプル２におけるずれ角度αの平均値とをそれぞれ算出した。表１に、当該試験の試験結果を示す。

　表１に示すように、打ち抜き加工後に焼鈍を施すことで硬度を所定値としたガスケットを有するサンプル１は、硬度を所定値とした金属材料に打ち抜き加工を施すことで形成されたガスケットを有するサンプル２と比べて、接地電極の位置合わせの精度に優れることが確認された。これは、打ち抜き加工時に加工硬化が生じ、ガスケットの硬度にバラツキが生じるところ、打ち抜き加工後に焼鈍を施したことで、ガスケットの硬度が均一化したためであると考えられる。

　次いで、上述のサンプル１、及び、サンプル２をそれぞれ２０本ずつ作製し、各サンプルについて第１気密性評価試験を行った。第１気密性試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを燃焼装置を模したアルミ製のブッシュに対して、比較的小さな締付けトルク（１０Ｎ・ｍ）にて取付けた。その後、ＩＳＯ１１５６５に規定された振動試験に基づいて、５０Ｈｚ～５００Ｈｚのスイープ（１オクターブ／ｍｉｎ）で、加速度を３０Ｇとして、水平及び垂直方向に３０分ずつ（計１時間）サンプルに対して振動を加えた。振動を加えた後、サンプルの先端部に対して１．５ＭＰａの空気圧を加えて、ブッシュ及び座部とガスケットとの間からの空気の漏洩量を計測した。そして、漏洩量が２０ｃｃ／ｍｉｎ未満のサンプルを合格とし、サンプル１，２において、合格となった本数をそれぞれ特定した。表２に、当該試験の試験結果を示す。尚、ガスケットの硬度は、７０Ｈｖ、９０Ｈｖ、１１０Ｈｖ、又は、１３０Ｈｖとし、サンプル１は、焼鈍条件を調節することで、ガスケットの硬度を変更し、サンプル２は、金属材料の硬度を変更することで、ガスケットの硬度を変更した。また、ガスケットは、座部側に配置される面の面積を１１１ｍｍ²とし、銅を主成分とする金属により形成した。

　表２に示すように、サンプル１は、優れた気密性を有することが明らかとなった。これは、次の（１）及び（２）に起因すると考えられる。
（１）焼鈍により、ガスケットの硬度が均一化し、燃焼装置や座部に対するガスケットの密着性が向上したこと。
（２）焼鈍前における比較的高硬度の金属材料に打ち抜き加工を施したことで、ガスケットの先端面（環状部材の端面）の内周側や外周側の変形を防止することができ、ガスケットの先端面のより広範囲が燃焼装置に対して接触したこと。

　上記両試験の試験結果より、点火プラグを燃焼装置に組付けた際における主体金具先端部（接地電極）の位置合わせ精度の向上、及び、優れた気密性の双方を実現するという観点から、打ち抜き加工後に焼鈍を施すことによりガスケットを得ることが好ましいといえる。

　次に、打ち抜き加工後における焼鈍の条件（焼鈍時間及び焼鈍温度）を調節することで、ガスケットのうち座部側に配置される面の任意の箇所における硬度を種々変更したガスケットを有してなる点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて第２気密性試験を行った。第２気密性試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを燃焼装置を模したアルミ製のブッシュに対して、２５Ｎ・ｍの締付けトルクにて取付けた後、サンプルの先端部に対して１．５ＭＰａの空気圧を加えて、ガスケットとブッシュ及び座部との間からの空気の漏洩量を計測した。そして、漏洩量が１０ｃｃ／ｍｉｎ未満のサンプルを合格とし、各硬度において、合格となった本数をそれぞれ特定した。表３に、当該試験の試験結果を示す。尚、ガスケットは、銅を主成分とする金属（銅合金）、又は、鉄を主成分とする金属（軟鉄）により形成し、各サンプルともに、ガスケットのうち座部側に配置される面の面積を同一とした。

　表３に示すように、各サンプルともに優れた気密性を有していたが、ガスケットの硬度を１５０Ｈｖ以下としたサンプルは、気密性に極めて優れることが確認された。これは、燃焼装置や座部に対するガスケットの密着性がより高まったためであると考えられる。

　上記試験の試験結果より、気密性の更なる向上を図るべく、焼鈍工程において、ガスケットのうち座部側に配置される面の任意の箇所における硬度が、ビッカース硬度で１５０Ｈｖ以下となるように焼鈍を施すことが好ましいといえる。

　次いで、打ち抜き加工後における焼鈍の条件（焼鈍時間及び焼鈍温度）を調節することで、ガスケットのうち座部側に配置される面の任意の箇所における硬度を種々変更したガスケットを有してなる点火プラグのサンプルを２０本ずつ作製し、各サンプルについて耐緩み性評価試験を行った。耐緩み性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを所定の標準トルクＴｓ（Ｎ・ｍ）にて所定のアルミ製ブッシュに組付けた上で、２００℃の雰囲気で、ＩＳＯ１１５６５に規定された振動試験に基づいて、５０Ｈｚ～５００Ｈｚのスイープ（１オクターブ／ｍｉｎ）で、加速度を３０Ｇとして、サンプルに対して水平及び垂直方向に８時間ずつ（計１６時間）振動を加えることを２セット行った（すなわち、計３２時間に亘って、サンプルに振動を加えた）。そして、振動を加えた後、サンプルをアルミ製ブッシュから取外す際の戻しトルクＴｅ（Ｎ・ｍ）を測定し、前記標準トルクＴｓに対する前記戻しトルクＴｅの割合（Ｔｅ／Ｔｓ）を算出した。次いで、Ｔｅ／Ｔｓが３０％以上となったサンプルを合格とし、各硬度において、合格となった本数を
それぞれ特定した。表４に、当該試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、ガスケットを銅を主成分とする合金により形成し、座部側に配置される面の面積を１１１ｍｍ²とした。

　表４に示すように、ガスケットの硬度を３０Ｈｖ以上としたサンプルは、耐緩み性に優れることが明らかとなった。これは、これは、高温下におけるガスケットの熱変形が抑制されたためであると考えられる。

　上記試験の結果より、点火プラグの緩みを抑制することで、気密性の確保を図りつつ、使用に伴う点火プラグの主体金具先端部（接地電極）の位置ずれを長期間に亘って抑制するためには、焼鈍工程においては、ガスケットのうち座部側に配置される面の任意の箇所における硬度が、ビッカース硬度で３０Ｈｖ以上となるように焼鈍を施すことが好ましいといえる。

　次に、硬度が種々異なる金属材料に対して打ち抜き加工を行い、各硬度の金属材料ごとに１００個ずつの環状部材を得た。そして、図５に示すように、環状部材の断面領域をその幅方向に沿って３分割し、打ち抜き加工に伴い形成された、環状部材の内周側及び外周側に位置する湾曲状部分ＷＰが、３分割された領域のうちの中央の領域ＣＡに至っているか否かを確認した。ここで、前記湾曲状部分ＷＰが中央の領域ＣＡに至っている場合には、焼鈍を施したとしても、ガスケットの先端面を十分に平坦状とすることができず、気密性の低下を招いてしまうおそれがある。一方で、前記湾曲状部分ＷＰが中央の領域ＣＡに至っていない場合には、焼鈍を施すことで、ガスケットの先端面を広範囲に亘って平坦状とすることができ、良好な気密性を確保することが可能となる。この点を踏まえて、前記湾曲状部分ＷＰが中央の領域ＣＡに至っていないサンプルを合格とし、各金属材料において、合格となった本数をそれぞれ特定した。表５に、当該試験の試験結果を示す。尚、金属材料は、銅を主成分とする金属により形成した。

　表５に示すように、金属材料の硬度を７０Ｈｖ以上とした場合には、前記湾曲状部分が前記中央の領域に至ってしまうことが極めて生じにくくなることが分かった。

　上記試験の結果より、ガスケットの先端面をより確実に、かつ、より広範囲に亘って平坦状とし、良好な気密性をより確実に実現するためには、金属材料の硬度を７０Ｈｖ以上とすることが好ましいといえる。

　次いで、前記サンプル１〔打ち抜き加工後に焼鈍を施すことにより硬度を所定値（本試験では、９０Ｈｖ）としたガスケットを有するものであり、実施例に相当する〕、及び、サンプル２〔硬度が所定値（９０Ｈｖ）の金属材料に打ち抜き加工を施すことにより得られたガスケットを有するものであり、比較例に相当する〕について、ガスケットのうち座部側に配置される面の面積（端面面積）を種々変更したものを作製し、各サンプルについて上述の第１気密性試験を行った。そして、端面面積を同一としたサンプル１，２について、それぞれの合格本数を比較し、合格本数の差を算出した。尚、合格本数の差は、従前の手法では不合格となるもののうち、本発明を採用することにより合格となるものの本数ということができる。従って、合格本数の差が大きいほど、本発明を採用する効果が高いといえる。表６に、当該試験の試験結果を示す。

　表６に示すように、端面面積を１１５ｍｍ²以下とした場合には、端面面積を１１５ｍｍ²超とした場合と比較して、合格本数の差が顕著に大きなものとなり、本発明を手法することによる効果が高いことが分かった。これは、端面面積が小さいほど、硬度のバラツキによる気密性への影響が大きく、かつ、ガスケットの先端面に対する、打ち抜き加工により湾曲状となる部分の面積割合が増大するため、従来手法では、気密性の低下が生じやすいところ、本発明を採用することで、気密性の低下を招く要因（硬度のバラツキ等）がより確実に防止されたことに起因すると考えられる。

　また特に、端面面積を８３ｍｍ²以下とした場合には、合格本数の差がより一層大きなものとなり、本発明を手法することによる効果が極めて高いことが確認された。

　上記試験の結果より、打ち抜き加工後に焼鈍を施すことによりガスケットを得る手法は、ガスケットのうち座部側に配置される面の面積が１１５ｍｍ²以下とされ、気密性の低下が特に生じてしまいやすい点火プラグにおいて、特に有効であるといえる。

　また、打ち抜き加工後に焼鈍を施すことによりガスケットを得る手法は、ガスケットのうち座部側に配置される面の面積が８３ｍｍ²以下とされ、気密性の低下が著しく生じてしまいやすい点火プラグにおいて、極めて有効であるといえる。

　次に、ガスケット１８の構成材料として鉄を主成分とする金属により形成したガスケットを用いて、上述の第一気密性評価試験を行った。具体的には、金属材料を打ち抜くことにより得られた環状部材に焼鈍を施すことで硬度を所定値としたガスケットを有する点火プラグのサンプル３（実施例に相当する）と、焼鈍により硬度が予め所定値とされた金属材料を打ち抜くことにより形成されたガスケットを有する点火プラグのサンプル４（比較例に相当する）とをそれぞれ２０本ずつ作成し、各サンプルについて上述の第１気密性評価試験を行った。

　第１気密性試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを燃焼装置を模したアルミ製のブッシュに対して、比較的小さな締付けトルク（１０Ｎ・ｍ）にて取付けた。その後、ＩＳＯ１１５６５に規定された振動試験に基づいて、５０Ｈｚ～５００Ｈｚのスイープ（１オクターブ／ｍｉｎ）で、加速度を３０Ｇとして、水平及び垂直方向に３０分ずつ（計１時間）サンプルに対して振動を加えた。振動を加えた後、サンプルの先端部に対して１．５ＭＰａの空気圧を加えて、ブッシュ及び座部とガスケットとの間からの空気の漏洩量を計測した。そして、漏洩量が２０ｃｃ／ｍｉｎ未満のサンプルを合格とし、サンプル３，４において、合格となった本数をそれぞれ特定した。表７に、当該試験の試験結果を示す。尚、ガスケットの硬度は、７０Ｈｖ、９０Ｈｖ、１１０Ｈｖ、又は、１３０Ｈｖとし、サンプル３は、焼鈍条件を調節することで、ガスケットの硬度を変更し、サンプル４は、金属材料の硬度を変更することで、ガスケットの硬度を変更した。また、ガスケットは、座部側に配置される面の面積を１１１ｍｍ²とし、鉄を主成分とする金属により形成した。

　表７に示すように、サンプル３は、優れた気密性を有することが明らかとなった。これは、銅を主成分とする金属により形成したガスケットと同様に、次の（１）及び（２）に起因すると考えられる。
（１）焼鈍により、ガスケットの硬度が均一化し、燃焼装置や座部に対するガスケットの密着性が向上したこと。
（２）焼鈍前における比較的高硬度の金属材料に打ち抜き加工を施したことで、ガスケットの先端面（環状部材の端面）の内周側や外周側の変形を防止することができ、ガスケットの先端面のより広範囲が燃焼装置に対して接触したこと。

　ここで、ガスケット１８の構成材料として、鉄を主成分とする金属により形成したガスケットと、銅を主成分とする金属により形成したガスケットとの上記第１気密性評価試験の試験結果について検討する。表８および図６に、サンプル２の合格本数に対するサンプル１の合格本数の比と、サンプル４の合格本数に対するサンプル３の合格本数の比を示す。

　表８および図６に示すように、ガスケット１８の構成材料として、銅を主成分とする金属により形成したガスケット（サンプル２の合格本数に対するサンプル１の合格本数の比）に比べ、鉄を主成分とする金属により形成したガスケット（サンプル４の合格本数に対するサンプル３の合格本数の比）のほうが、高い値を示している。この結果から、鉄を主成分とする金属をガスケット１８の構成材料とした場合に、本願発明はより効果的であることがわかる。

　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）上記実施形態では、ガスケット１８の構成材料として銅や鉄などを挙げているが、ガスケット１８の構成材料はこれらに限定されるものではない。従って、例えば、アルミニウムや亜鉛、又は、これらのうち少なくとも一種を含む合金等によりガスケット１８を形成してもよい。

　（ｂ）上記実施形態において、ガスケット１８は、火花放電間隙３３において火花放電を生じさせる点火プラグ１に用いられているが、ガスケット１８を利用可能な点火プラグはこれに限定されるものではない。従って、例えば、自身の先端部に、中心電極の先端面と軸孔の内周面とにより形成された円柱状のキャビティ部（空間）を備え、当該キャビティ部でプラズマを生成し、キャビティ部の開口からプラズマを噴出する点火プラグ（いわゆる、プラズマジェット点火プラグ）に対して、ガスケット１８を用いることとしてもよい。

　（ｃ）上記実施形態では、チップ３１と接地電極２７との間に火花放電間隙３３が形成されているが、接地電極２７の先端部にチップを接合し、両電極５，２７に設けられた両チップ間に火花放電間隙を形成してもよい。また、中心電極５にチップ３１を設けることなく、中心電極５の先端部と接地電極２７又は接地電極２７に接合されたチップとの間に火花放電間隙を形成してもよい。

　（ｄ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６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）。

　（ｅ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９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。

　（ｆ）上記実施形態において、雄ねじ部１５のねじ径はＭ１０以下とされているが、雄ねじ部１５のねじ径は特に限定されるものではない。

　１…点火プラグ
　３…主体金具（点火プラグ用主体金具）
　１５…雄ねじ部
　１６…座部
　１８…ガスケット
　ＭＭ…金属材料
　ＲＣ…環状部材

Claims

　自身の先端側外周に形成された雄ねじ部と、前記雄ねじ部の後端側に形成され、径方向外側に突出する座部とを有する筒状の点火プラグ用主体金具の外周において、前記雄ねじ部及び前記座部間に設けられる金属製で中実環状のガスケットの製造方法であって、
　平板状の金属材料に打ち抜き加工を施すことで、前記ガスケットとなる環状部材を得る打ち抜き工程と、
　前記環状部材に焼鈍を施し、前記環状部材の硬度を前記金属材料よりも低くすることで、前記ガスケットを得る焼鈍工程と
を含むことを特徴とするガスケットの製造方法。
　前記焼鈍工程においては、前記ガスケットのうち前記座部側に配置される面の任意の箇所における硬度が、ビッカース硬度で１５０Ｈｖ以下となるように前記環状部材に焼鈍が施されることを特徴とする請求項１に記載のガスケットの製造方法。
　前記焼鈍工程においては、前記ガスケットのうち前記座部側に配置される面の任意の箇所における硬度が、ビッカース硬度で３０Ｈｖ以上となるように前記環状部材に焼鈍が施されることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスケットの製造方法。
　前記金属材料の硬度が、ビッカース硬度で７０Ｈｖ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項にガスケットの製造方法。
　前記ガスケットは、銅を主成分とする金属により形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスケットの製造方法。
　前記焼鈍工程において、前記環状部材の焼鈍温度が１５０℃以上６５０℃以下とされることを特徴とする請求項５に記載のガスケットの製造方法。
　前記焼鈍工程において、前記環状部材の焼鈍温度が３００℃以上６５０℃以下とされ、焼鈍時間が３０分以上９０分以下とされることを特徴とする請求項５又は６に記載のガスケットの製造方法。
　前記ガスケットは、鉄を主成分とする金属により形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスケットの製造方法。
　請求項１乃至８のいずれか１項に記載のガスケットの製造方法により得られたガスケット。
　前記座部側に配置される面の面積が１１５ｍｍ 2 以下であることを特徴とする請求項９に記載のガスケット。
　前記座部側に配置される面の面積が８３ｍｍ 2 以下であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のガスケット。
　請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のガスケットを有することを特徴とする点火プラグ。
　請求項１乃至８のいずれか１項に記載のガスケットの製造方法を含むことを特徴とする点火プラグの製造方法。