(57)【要約】【課題】支持ピンの変形や折損をより確実に防止し、絶縁体を精度よく形成する。【解決手段】スパークプラグは、軸線ＣＬ１方向に延びる軸孔４を有し、その軸孔４内の先端側で中心電極５を保持し、軸孔４内の後端側で端子電極６を保持する絶縁碍子２を有する。絶縁碍子２の製造工程は、原料粉末ＰＭを圧縮し、軸孔４となるべき非貫通の穴部ＨＬを有する成形体ＣＰ１を成形する加圧成形工程と、前記穴部ＨＬに対して、成形体ＣＰ１の後端側から棒状の支持ピン６１を挿入する支持ピン挿入工程と、前記支持ピン６１が挿入された成形体ＣＰ１の外周面を研削し、絶縁体形状をなす絶縁体中間体ＩＰを得る研削加工工程とを含む。加圧成形工程においては、軸線ＣＬ１に沿った成形体ＣＰ１の長さをＬとしたとき、成形体ＣＰ１の後端から２Ｌ／３の範囲内に、研削加工工程における研削量が最大となる最大被研削部ＭＧが存在するように、成形体ＣＰ１が形成される。【選択図】      図８
2010198951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグ用絶縁体の製造方法であって、
原料粉末を圧縮し、後端側に開口した非貫通の穴部を有する成形体を成形する加圧成形工程と、
前記穴部に対して、前記成形体の後端側から棒状の支持ピンを挿入する支持ピン挿入工程と、
前記支持ピンが挿入された前記成形体の外周面を研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る研削加工工程とを含み、
前記加圧成形工程の後、前記研削加工工程の前に、前記成形体の先端部を切断または軸方向から研削し、前記穴部を貫通させる先端除去工程を含むことを特徴とするスパークプラグ用絶縁体の製造方法。
【請求項２】
軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグ用絶縁体の製造方法であって、
原料粉末を圧縮し、前記軸孔となるべき非貫通の穴部を有する成形体を成形する加圧成形工程と、
前記穴部に対して、前記成形体の後端側から棒状の支持ピンを挿入する支持ピン挿入工程と、
前記支持ピンが挿入された前記成形体の外周面を研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る研削加工工程とを含み、
前記加圧成形工程においては、
前記軸線に沿った前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内に、前記研削加工工程における研削量が最大となる部分が存在するように、前記成形体が形成されることを特徴とするスパークプラグ用絶縁体の製造方法。
【請求項３】
軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグ用絶縁体の製造方法であって、
原料粉末を圧縮し、前記軸孔となるべき非貫通の穴部を有する成形体を成形する加圧成形工程と、
前記穴部に対して、前記成形体の後端側から棒状の支持ピンを挿入する支持ピン挿入工程と、
前記支持ピンが挿入された前記成形体の外周面を研削部材により研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る研削加工工程とを含み、
前記研削加工工程においては、
前記軸線に沿った前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体のうち、その先端からＬ／３の範囲内に位置する部位から研削が開始され、その研削量が前記研削加工工程における総研削量の１０％に達する前に、前記成形体の先端からＬ／３より後端側の部位が前記研削部材に接触するようにしたことを特徴とするスパークプラグ用絶縁体の製造方法。
【請求項４】
軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグ用絶縁体の製造方法であって、
原料粉末を圧縮し、前記軸孔となるべき非貫通の穴部を有する成形体を成形する加圧成形工程と、
前記穴部に対して、前記成形体の後端側から棒状の支持ピンを挿入する支持ピン挿入工程と、
前記支持ピンが挿入された前記成形体の外周面を研削部材により研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る研削加工工程とを含み、
前記研削加工工程においては、
前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体のうち、その後端から２Ｌ／３の範囲内に位置する部位が最初に前記研削部材に接触するようにしたことを特徴とするスパークプラグ用絶縁体の製造方法。
【請求項５】
前記加圧成形工程においては、
前記軸線に沿った前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内における、前記研削加工工程における研削量が最大となる部分の軸線方向の幅が５ｍｍ以上となるように、前記成形体が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項に記載のスパークプラグ用絶縁体の製造方法。
【請求項６】
前記加圧成形工程においては、前記軸線方向の幅が２０ｍｍ以下となるように、前記成形体が形成されることを特徴とする請求項５に記載のスパークプラグ用絶縁体の製造方法。
【請求項７】
前記研削加工工程においては、
回転する研削用回転ローラに対し前記成形体を接触させるとともに、前記成形体に対し押え部材を接触させて前記研削用回転ローラから受ける摩擦力に抗して前記成形体を支えることで、前記成形体の外周面を研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る工程を有し、
前記押え部材は、
前記軸線に沿った前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内に位置し、かつ、
前記軸線に沿った前記押え部材の外周面の中央部分と、前記成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内における前記研削加工工程における研削量が最大となる部分との間の前記軸線に沿った距離がＬ／５以下となるように配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ用絶縁体の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の製造方法により製造されたスパークプラグ用絶縁体。
【請求項９】
請求項８に記載のスパークプラグ用絶縁体を備えてなる内燃機関用スパークプラグ。
【請求項１０】
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金具と、
前記スパークプラグ用絶縁体の外周に設けられ、内燃機関のヘッドの取付孔に螺合するためのねじ部を有する略円筒状の主体金具と、
ガラス粉末混合物によって形成されるとともに、前記軸孔内において少なくとも前記端子金具及び前記絶縁体間をシールするガラスシール層とを備え、
前記軸線方向に沿った前記スパークプラグ用絶縁体の長さが６５ｍｍ以上とされ、前記ガラスシール層の最大外径が３．４ｍｍ以下とされ、前記ねじ部の外径がＭ１２以下とされることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグ、並びに、スパークプラグに用いられるスパークプラグ用絶縁体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用スパークプラグは、内燃機関（エンジン）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（端子金具）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設けられ、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。
【０００３】
また、一般的にスパークプラグ用の絶縁体は、次のようにして製造される。すなわち、筒状の成形用ラバー型のキャビティ内にアルミナを主成分とする原料粉末を充填し、前記キャビティ内に棒状のプレスピンを挿入する。そして、前記成形用ラバー型の径方向から液圧を加えることで原料粉末を加圧・圧縮し、成形体を得る。次いで、前記プレスピンによって形成され、前記軸孔となるべき非貫通の穴部に対して後端側から支持ピンを挿通した上で、外周面に所定の絶縁体形状を有する研削用回転ローラを軸線と平行な中心軸を回転軸として回転させつつ、前記成形体に接触させる。これにより、成形体が研削され、絶縁体形状を有する絶縁体中間体が得られる。その後、絶縁体中間体を焼成することで絶縁体が得られる。ここで、成形体の研削加工においては、前記穴部を連通させ、前記軸孔を形成する必要がある。そのため、他の部位と比較して相対的に研削量の大きい成形体の先端部から研削が開始される。
【０００４】
ところが、成形体の先端部から研削が開始されることとなると、前記支持ピンの基端部に対して大きな応力が加わることとなってしまう。そのため、支持ピンの変形や折損を招いてしまったり、さらには、支持ピンの変形に伴って、形成された絶縁体中間体の肉厚が周方向に沿ってばらついてしまい、絶縁体の耐電圧性能や機械的強度が損なわれてしまったりするおそれがある。
【０００５】
そこで、支持ピンの変形や折損を防止すべく、支持ピンの外径を比較的大径化することにより支持ピンの剛性を高める手法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１０１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年、スパークプラグの小型化（小径化）の要請があり、ひいては絶縁体の小径化が求められている。ここで、上記技術を用いた場合には、支持ピンの外径をある程度維持する必要があることから、絶縁体の小径化を図るにあたっては、絶縁体の肉厚を薄くせざるを得ず、絶縁体の機械的強度や耐電圧性能を十分に確保することができないおそれがある。
【０００８】
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、支持ピンの変形や折損をより確実に防止することで、絶縁体を精度よく形成することができるとともに、スパークプラグの小型化の要請にも応えることができるスパークプラグ用絶縁体の製造方法、及び、当該製造方法によって製造されたスパークプラグ用絶縁体、並びに、スパークプラグ用絶縁体を備えてなる内燃機関用スパークプラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
構成１．本構成のスパークプラグ用絶縁体（以下、単に「絶縁体」と称す）の製造方法は、軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグ用絶縁体の製造方法であって、
原料粉末を圧縮し、後端側に開口した非貫通の穴部を有する成形体を成形する加圧成形工程と、
前記穴部に対して、前記成形体の後端側から棒状の支持ピンを挿入する支持ピン挿入工程と、
前記支持ピンが挿入された前記成形体の外周面を研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る研削加工工程とを含み、
前記加圧成形工程の後、前記研削加工工程の前に、前記成形体の先端部を切断または軸方向から研削し、前記穴部を貫通させる先端除去工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
上記構成１によれば、研削加工工程の前における先端除去工程において、成形体の先端部が切断又は軸方向（先端側）から（後端側に向けて）研削され、穴部が貫通させられる。従って、その後の研削加工工程において、成形体の先端部から研削を開始する必要がなくなる。つまり、研削加工工程において、成形体の先端部以外の部位から研削を開始することができる。このため、支持ピンの基端部に対して大きな応力が加わってしまうことを抑制でき、支持ピンの変形や折損をより確実に防止することができる。その結果、絶縁体を精度よく形成することができる。
【００１２】
また、本構成１によれば、支持ピンの変形等の懸念がなく、支持ピンの大径化が必要ないため、軸孔の小径化を実現することができる。このため、スパークプラグの小型化の要請に応えるべく、絶縁体の外径を小さくした場合であっても、絶縁体の肉厚を十分に確保することができる。すなわち、本構成によれば、絶縁体に必要な機械的強度や耐電圧性能を十分に確保しつつ、スパークプラグの小型化を実現することができる。
【００１３】
構成２．本構成の絶縁体の製造方法は、軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグ用絶縁体の製造方法であって、
原料粉末を圧縮し、前記軸孔となるべき非貫通の穴部を有する成形体を成形する加圧成形工程と、
前記穴部に対して、前記成形体の後端側から棒状の支持ピンを挿入する支持ピン挿入工程と、
前記支持ピンが挿入された前記成形体の外周面を研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る研削加工工程とを含み、
前記加圧成形工程においては、
前記軸線に沿った前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内に、前記研削加工工程における研削量が最大となる部分が存在するように、前記成形体が形成されることを特徴とする。
【００１４】
尚、「研削加工工程で研削量が最大となる部位」とあるのは、換言すれば、軸線と直交する平面上において、成形体のうち、その外径から研削加工後の絶縁体中間体の外径を減算した値（尚、当該値は、前記平面上に絶縁体中間体が存在しない場合には、成形体の外径を意味する）が最大となる部位をいう。
【００１５】
上記構成２によれば、加圧成形工程においては、研削加工工程で研削量が最大となる部位が成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内に存在するようにして、前記成形体が形成される。従って、研削加工工程においては、成形体のうち、その後端から２Ｌ／３の範囲内に存在する部位から研削が開始されることとなる。そのため、支持ピンの基端部に対して大きな応力が加わってしまうことをより確実に抑制することができ、支持ピンの変形や折損をより確実に防止することができる。その結果、絶縁体を精度よく製造することができる。
【００１６】
また、上記同様、支持ピンの大径化を必要としないため、絶縁体の肉厚を十分に確保しつつ、スパークプラグの小型化を実現することができる。
【００１７】
構成３．本構成の絶縁体の製造方法は、軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグ用絶縁体の製造方法であって、
原料粉末を圧縮し、前記軸孔となるべき非貫通の穴部を有する成形体を成形する加圧成形工程と、
前記穴部に対して、前記成形体の後端側から棒状の支持ピンを挿入する支持ピン挿入工程と、
前記支持ピンが挿入された前記成形体の外周面を研削部材により研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る研削加工工程とを含み、
前記研削加工工程においては、
前記軸線に沿った前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体のうち、その先端からＬ／３の範囲内に位置する部位から研削が開始され、その研削量が前記研削加工工程における総研削量の１０％に達する前に、前記成形体の先端からＬ／３より後端側の部位が前記研削部材に接触するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成３によれば、成形体の研削加工において、まず成形体の先端側部分（成形体の先端からＬ／３の範囲内に位置する部位）から研削が開始されることとなるが、研削量が研削加工工程における総研削量の１０％以下の段階で、成形体の後端側部分（成形体の先端からＬ／３より後端側の部位）が研削部材（例えば、研削用回転ローラ）に接することとなる。すなわち、研削加工工程の初期段階で、成形体の先端側部分と後端側部分とが研削部材に接触することとなり、支持ピンに対して大きな応力が加わり続けてしまうといった事態を防止できる。そのため、支持ピンの変形や折損をより確実に防止することができ、絶縁体を精度よく製造することができる。また、支持ピンの大径化が必要ないため、絶縁体の肉厚を十分に確保しつつ、スパークプラグの小型化を実現することができる。
【００１９】
さらに、成形体の後端側部分から研削が開始されることとした場合には、当該後端側部分を比較的厚肉に形成する必要があり、研削加工工程における総研削量の増大を招き得るが、本構成３によれば、前記後端側部位を比較的薄肉に形成できる。そのため、総研削量の抑制を図ることができ、製造コストの増大抑制を図ることができる。
【００２０】
構成４．本構成の絶縁体の製造方法は、軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内の先端側で中心電極を保持し、前記軸孔内の後端側で端子金具を保持するスパークプラグ用絶縁体の製造方法であって、
原料粉末を圧縮し、前記軸孔となるべき非貫通の穴部を有する成形体を成形する加圧成形工程と、
前記穴部に対して、前記成形体の後端側から棒状の支持ピンを挿入する支持ピン挿入工程と、
前記支持ピンが挿入された前記成形体の外周面を研削部材により研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る研削加工工程とを含み、
前記研削加工工程においては、
前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体のうち、その後端から２Ｌ／３の範囲内に位置する部位が最初に前記研削部材に接触するようにしたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成４によれば、成形体のうち、その後端から２Ｌ／３の範囲内に位置する部位から研削が開始される。従って、上記構成２と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００２２】
構成５．本構成の絶縁体の製造方法は、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記加圧成形工程においては、
前記軸線に沿った前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内における、前記研削加工工程における研削量が最大となる部分の軸線方向の幅が５ｍｍ以上となるように、前記成形体が形成されることを特徴とする。
【００２３】
上記構成５によれば、成形体の後端側部分のうち、研削加工工程における研削量が最大となる部位の軸線方向に沿った幅が５ｍｍ以上と十分に大きなものとされる。従って、研削加工時において、前記部位に加わる圧力の分散を図ることができ、前記部位を起点として成形体に割れが生じてしまうことをより確実に防止できる。
【００２４】
構成６．本構成の絶縁体の製造方法は、上記構成５において、前記加圧成形工程においては、前記軸線方向の幅が２０ｍｍ以下となるように、前記成形体が形成されることを特徴とする。
【００２５】
上記構成６によれば、成形体の後端側部分のうち、研削加工工程における研削量が最大となる部位の軸線方向の幅が２０ｍｍ以下とされるため、研削量の著しい増大を防止することができる。その結果、製造コストの増大抑制を一層図ることができる。
【００２６】
構成７．本構成の絶縁体の製造方法は、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記研削加工工程においては、
回転する研削用回転ローラに対し前記成形体を接触させるとともに、前記成形体に対し押え部材を接触させて前記研削用回転ローラから受ける摩擦力に抗して前記成形体を支えることで、前記成形体の外周面を研削し、前記絶縁体形状をなす絶縁体中間体を得る工程を有し、
前記押え部材は、
前記軸線に沿った前記成形体の長さをＬとしたとき、前記成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内に位置し、かつ、
前記軸線に沿った前記押え部材の外周面の中央部分と、前記成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内における前記研削加工工程における研削量が最大となる部分との間の前記軸線に沿った距離がＬ／５以下となるように配置されることを特徴とする。
【００２７】
上記構成７によれば、回転する研削用回転ローラに成形体を接触させることにより、成形体の研削がなされるが、このとき、成形体は押え部材によって支持される。従って、成形体の研削加工を一層精度よく行うことができ、ひいては絶縁体を一層精度よく形成することができる。
【００２８】
また、押え部材は、成形体の後端から２Ｌ／３の範囲内に位置するため、成形体に押え部材が接触することに伴い、支持ピンに大きな応力が加わってしまうことを抑制できる。これにより、支持ピンの変形や折損をより一層防止することができる。
【００２９】
さらに、押え部材の中間部分と、成形体のうち、その後端から２Ｌ／３の範囲内に位置し、研削加工工程における研削量が最大となる部分との間の軸線に沿った距離がＬ／５以下とされている。すなわち、成形体の後端側部分のうち最初に研削加工される部位に極力接近するようにして、押え部材が配置されている。従って、研削加工時に、研削用回転ローラや押え部材から支持ピンに対して加えられる負荷を低減させることができ、支持ピンの変形等をより効果的に防止することができる。
【００３０】
また、上記技術思想を次の構成８に記す絶縁体や、構成９に記すスパークプラグに具現化することとしてもよい。
【００３１】
構成８．本構成のスパークプラグ用絶縁体は、上記構成１乃至７のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００３２】
上記構成８のスパークプラグ用絶縁体は、上記構成１等に記載された製造方法によって製造されるため、肉厚にばらつきが生じてしまうこと等を防止でき、優れた機械的強度や耐電圧性能を発揮することができる。
【００３３】
構成９．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成８に記載のスパークプラグ用絶縁体を備えることを特徴とする。
【００３４】
上記構成９のスパークプラグは、機械的強度や耐電圧性能に優れた絶縁体を有するため、耐久性の向上及び長寿命化を図ることができる。
【００３５】
構成１０．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成９において、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金具と、
前記スパークプラグ用絶縁体の外周に設けられ、内燃機関のヘッドの取付孔に螺合するためのねじ部を有する略円筒状の主体金具と、
ガラス粉末混合物によって形成されるとともに、前記軸孔内において少なくとも前記端子金具及び前記絶縁体間をシールするガラスシール層とを備え、
前記軸線方向に沿った前記スパークプラグ用絶縁体の長さが６５ｍｍ以上とされ、前記ガラスシール層の最大外径が３．４ｍｍ以下とされ、前記ねじ部の外径がＭ１２以下とされることを特徴とする。
【００３６】
近年、スパークプラグの小径化、長尺化の要請があり、ひいては絶縁体が比較的細長く形成され得る。ここで、このような絶縁体を製造するにあたっては、支持ピンを比較的細長くする必要があるが、支持ピンを細長くすると、支持ピンの強度が低下してしまうとともに、研削加工時においては、研削部材から支持ピンの基端部へと加わる応力が増大してしまう。すなわち、比較的細長い絶縁体を製造するに際しては、支持ピンの変形や折損がより懸念される。
【００３７】
ここで、上記構成１０のスパークプラグは、絶縁体の長さが６５ｍｍ以上であり、かつ、ガラスシール層の最大外径が３．４ｍｍ以下であり、さらに、ねじ部の外径がＭ１２以下である。すなわち、本構成のスパークプラグは、比較的細長い絶縁体を有しており、研削加工時における支持ピンの変形等がより懸念されるものであるが、上記各構成を採用することによって、支持ピンの変形等をより確実に抑制することができる。換言すれば、上記各構成は、小径かつ長尺化されたスパークプラグを製造する際に、特に有意であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】絶縁碍子の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】充填工程を説明するためのラバープレス成形機等の断面図である。
【図４】プレスピンの挿入を説明するためのラバープレス成形機の断面図である。
【図５】加圧成形工程後における成形体の引抜きを説明するためのラバープラス成形機等の断面図である。
【図６】第１実施形態における成形体の構成を示す正面図である。
【図７】支持ピン挿入後、研削加工前の成形体等を示す模式図である。
【図８】研削加工開始時の成形体と研削用回転ローラとの位置関係等を示す模式図である。
【図９】研削加工後に形成された絶縁体中間体等を示す模式図である。
【図１０】第２実施形態における成形体の構成を示す正面図である。
【図１１】成形体を研削用回転ローラに接触させた場合を示す参考模式図である。
【図１２】第２実施形態における、絶縁碍子の製造方法を示すフローチャートである。
【図１３】先端除去工程後における、成形体の構成を示す正面図である。
【図１４】第３実施形態における成形体の構成を示す正面図である。
【図１５】第３実施形態における、研削加工工程の初期段階を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
〔第１実施形態〕
以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、内燃機関用スパークプラグ（以下、「スパークプラグ」と称す）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。
【００４０】
スパークプラグ１は、筒状をなすスパークプラグ用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。
【００４１】
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。加えて、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。また、脚長部１３と中胴部１２との連接部にはテーパ状の段部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。
【００４２】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極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。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、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）により形成された円柱状の貴金属チップ３１が接合されている。
【００４３】
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、端子金具としての端子電極６が挿入、固定されている。
【００４４】
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。尚、前記ガラスシール層９が、本発明のガラスシール層に相当する。
【００４５】
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をエンジンヘッドに取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７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、スパークプラグ１をエンジンヘッド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。
【００４６】
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固定される。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１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空気が外部に漏れないようになっている。
【００４７】
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。
【００４８】
また、主体金具３の先端部２６には、自身の略中間が曲げ返されて、その側面が中心電極５の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。加えて、接地電極２７の先端部には、貴金属合金（例えば、白金合金）よりなる円柱状の貴金属チップ３２が接合されている。そして、前記貴金属チップ３１，３２の間には、間隙としての火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において、前記軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われる。
【００４９】
加えて、本実施形態においては、前記ねじ部１５の外径がＭ１２以下（例えば、Ｍ１０以下）と比較的小径化されている。そのため、主体金具３に挿設される絶縁碍子２の外径についても比較的小さくされているが、絶縁碍子２の肉厚を十分に確保するという観点から、前記軸孔４の内径が比較的小さなものとされている。従って、前記軸孔４に配設されるガラスシール層９の最大外径が３．４ｍｍ以下となっている。また、絶縁碍子２は、長尺化されており、具体的には、軸線ＣＬ１方向に沿った絶縁碍子２の長さが６５ｍｍ以上とされている。
【００５０】
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。
【００５１】
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。また、接地電極２７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。
【００５２】
次に、絶縁碍子２を製造する。ここで、当該絶縁碍子２の製造方法について、図２のフローチャートを参照しつつ詳細に説明する。まず、ステップＳ１０の原料粉末調整工程において、アルミナ（酸化アルミニウム）粉末を主成分とし、焼結助剤を含有して構成される粉状体に対し、アクリル系バインダを含有した上で、水を溶媒として湿式混合することでスラリーを調整する。そして、調整されたスラリーを噴霧乾燥し、原料粉末を得る。
【００５３】
次いで、ステップＳ２０の充填工程において、得られた原料粉末を図３に示すラバープレス成形機４１に充填する。当該ラバープレス成形機４１は、軸線ＣＬ２方向に沿って延びるキャビティ４２を有する円筒状の内ゴム型４３と、当該内ゴム型４３の外周に設けられる円筒状の外ゴム型４４と、当該外ゴム型４４の外周に設けられる成形機本体４５と、前記キャビティ４２の下側開口部を塞ぐための底蓋４６及び下ホルダー４７とを備えて構成されている。また、前記成形機本体４５には、液体流路４５ａが設けられており、当該液体流路４５ａを介して、液圧を外ゴム型４４の外周面に対して径方向に付与することで、キャビティ４２を径方向に縮小させることができるようになっている。
【００５４】
製造方法の説明に戻り、充填工程では、前記原料粉末ＰＭが内ゴム型４３のキャビティ４２に充填される。次いで、図４に示すように、前記キャビティ４２内にプレスピン５１が配置される。ここで、前記プレスピン５１の基端部側には上ホルダー５２が一体化して設けられており、当該上ホルダー５２がキャビティ４２の上側開口部に嵌め込まれることで、キャビティ４２を密封状態で塞ぐことができるようになっている。
【００５５】
次に、ステップＳ３０の加圧成形工程において、前記液体流路４５ａを介して液圧を印加することで、内ゴム型４３及び外ゴム型４４の外周側から圧力を印加し、キャビティ４２を縮小させる。これにより、原料粉末ＰＭが圧縮・成形される。そして、所定時間経過後、液圧の付与を解除することで、内ゴム型４３及び外ゴム型４４が弾性復帰し、縮小していたキャビティ４２が元のサイズに戻る。次いで、図５に示すように、プレスピン５１をラバープレス成形機４１から軸線ＣＬ２方向に引き上げることによって、プレスピン５１とともに、原料粉末ＰＭが圧縮されて形成された成形体ＣＰ１がキャビティ４２から抜き取られる。その後、プレスピン５１を成形体ＣＰ１に対して相対回転させることによって、プレスピン５１が成形体ＣＰ１から抜き取られる。ここで、プレスピン５１が抜き取られて形成される成形体ＣＰ１の穴部ＨＬが、前記軸孔４を構成することとなる。
【００５６】
尚、前記加圧成形工程においては、図６に示すように、軸線ＣＬ１に沿った成形体ＣＰ１の長さをＬとしたとき、前記成形体ＣＰ１の後端から２Ｌ／３の範囲内に、成形体ＣＰ１の外径から、後述する研削加工により得られる絶縁体中間体ＩＰの外径を減算した値が最大となる部分（同図において、散点模様を付した部分）である最大被研削部ＭＧが存在するように、前記成形体ＣＰ１が形成される。すなわち、前記成形体ＣＰ１の後端から２Ｌ／３の範囲内に、後述するステップＳ５０の研削加工工程における研削量が最大となる最大被研削部ＭＧが存在するように、成形体ＣＰが１形成される。また、前記最大被研削部ＭＧの軸線ＣＬ１に沿った長さは、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とされている。
【００５７】
次いで、ステップＳ４０の支持ピン挿入工程において、図７に示すように、得られた成形体ＣＰ１の穴部ＨＬに支持ピン６１が挿入される。そして、ステップＳ５０の研削加工工程において、成形体ＣＰ１に研削加工が施される。詳述すると、図８に示すように、軸線ＣＬ１に平行な軸線ＣＬ３を中心軸として回転し、外周部分に絶縁碍子２の形状に対応する形状を有する研削用回転ローラ６２と、断面円形状をなし、前記研削用回転ローラ６２から受ける摩擦力に抗して前記成形体ＣＰ１を支える押え部材６３との間に成形体ＣＰ１を挟み込むことで、成形体ＣＰ１に研削加工が施される。ここで、上述したように、成形体ＣＰ１は、その後端から２Ｌ／３の範囲内に、研削加工工程における研削量が最大となる最大被研削部ＭＧを有する。そのため、研削開始時には、成形体ＣＰ１のうち最大被研削部ＭＧが、研削用回転ローラ６２に対して接触することとなる。尚、前記押え部材６３は、成形体ＣＰ１の後端から２Ｌ／３の範囲内であって、かつ、押え部材６３の外周部分の中央部分６３Ｍと最大被研削部ＭＧとの間の軸線ＣＬ１に沿った距離Ｓが前記成形体ＣＰ１の長さＬの１／５以下となるような位置に配置されている。
【００５８】
そして、研削加工を施すことにより、図９に示すように、前記穴部ＨＬが貫通されてなる軸孔４を有し、絶縁碍子２と同一形状をなす絶縁体中間体ＩＰが形成される。その後、絶縁体中間体ＩＰから前記支持ピン６１が取外される。そして、ステップＳ６０の焼成工程において、得られた絶縁体中間体ＩＰが焼成炉へ投入・焼成されることで、絶縁碍子２が得られる。
【００５９】
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。
【００６０】
そして、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、後方から前記端子電極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。
【００６１】
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２０を形成することによって固定される。
【００６２】
そして最後に、接地電極２７を屈曲させることで、中心電極５の先端部及び接地電極２７の先端部間の前記火花放電間隙３３を調整する加工が実施されることで、スパークプラグ１が得られる。
【００６３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、加圧成形工程においては、研削加工工程で研削量が最大となる最大被研削部ＭＧが成形体ＣＰ１の後端から２Ｌ／３の範囲内に存在するようにして、前記成形体ＣＰ１が形成される。すなわち、研削加工工程においては、成形体ＣＰ１のうち、その後端から２Ｌ／３の範囲内に存在する部位から研削が開始されることとなる。従って、支持ピン６１の基端部に対して大きな応力が加わってしまうことをより確実に抑制することができ、支持ピン６１の変形や折損をより確実に防止することができる。その結果、絶縁碍子２を精度よく製造することができる。
【００６４】
また、支持ピン６１の変形等の懸念がなく、支持ピン６１の大径化が必要ないため、軸孔４の小径化を実現することができる。このため、本実施形態のように、スパークプラグ１の小型化の要請に応えるべく、絶縁碍子２の外径等を小さくした場合であっても、絶縁碍子２の肉厚を十分に確保することができる。すなわち、本実施形態によれば、絶縁碍子２に必要な機械的強度や耐電圧性能を十分に確保しつつ、スパークプラグ１の小型化を実現することができる。
【００６５】
さらに、回転する研削用回転ローラ６２に成形体ＣＰ１を接触させることにより、絶縁体中間体ＩＰが形成されるが、このとき、成形体ＣＰ１は押え部材６３によって支持される。従って、成形体ＣＰ１の研削加工を一層精度よく行うことができ、ひいては絶縁碍子２を一層精度よく形成することができる。
【００６６】
また、押え部材６３は、成形体ＣＰ１の後端から２Ｌ／３の範囲内に位置するため、成形体ＣＰ１に押え部材６３が接触することに伴い、支持ピン６１に大きな応力が加わってしまうことを抑制できる。これにより、支持ピン６１の変形や折損をより一層防止することができる。
【００６７】
さらに、押え部材６３の中間部分６３Ｍと、前記最大被研削部ＭＧとの間の軸線ＣＬ１に沿った距離ＳがＬ／５以下とされている。すなわち、成形体ＣＰ１の後端側部分のうち最初に研削加工される部位（最大被研削部ＭＧ）に極力接近するようにして、押え部材６３が配置されている。従って、研削加工時に、研削用回転ローラ６２や押え部材６３から支持ピン６１に対して加えられる負荷を低減することができ、支持ピン６１の変形等をより効果的に防止することができる。
【００６８】
併せて、前記最大被研削部ＭＧの幅が５ｍｍ以上と十分に大きなものとされている。従って、研削加工時において、最大被研削部ＭＧへと加わる圧力を分散させることができ、ひいては最大被研削部ＭＧを起点として成形体ＣＰ１に割れが生じてしまうことをより確実に防止できる。また、最大被研削部ＭＧの幅が２０ｍｍ以下とされるため、研削量の著しい増大を防止することができ、製造コストの増大抑制を図ることができる。
〔第２実施形態〕
次いで、第２実施形態について図面を参照しつつ、特に第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６９】
本第２実施形態においては、絶縁碍子２の製造に際して、特に成形体ＣＰ２の形態が異なる。すなわち、上記第１実施形態において、成形体ＣＰ１は、その後端から２Ｌ／３の範囲内に、研削加工工程における研削量が最大となる最大被研削部ＭＧを形成すべく、成形体ＣＰ１の中間部分が比較的大径に形成されている。これに対して、本第２実施形態では、キャビティ４２の内部形状が変更されることによって、図１０に示すように、成形体ＣＰ２の中間部分が比較的小径に形成されている。従って、図１１に示すように、仮に、成形体ＣＰ２の軸線ＣＬ１と研削用回転ローラ６２の軸線ＣＬ３とを平行にしつつ、成形体ＣＰ２を研削用回転ローラ６２に接触させた場合には、成形体ＣＰ２のうちその先端からＬ／３の範囲内に位置する部位ＭＧ２（図中、散点模様を付した部位）が、研削用回転ローラ６２に対して接触するようになっている。すなわち、成形体ＣＰ２は、そのままの状態で研削加工を行うと、前記部位ＭＧ２から研削が開始されてしまい、支持ピン６１に対して大きな応力が加わり得る形状となっている。
【００７０】
そこで、本第２実施形態では、図１２に示すように、ステップＳ３０の加圧成形工程の後であって、ステップＳ４０の支持ピン挿入工程の前に、ステップＳ３５の先端除去工程が設けられている。そして、先端除去工程では、図１３に示すように、前記成形体ＣＰ２の部位ＭＧ２が切断されることで、成形体ＣＰ２の穴部ＨＬが貫通させられ、軸孔４が形成される。
【００７１】
以上詳述したように、本第２実施形態によれば、研削加工工程の前における先端除去工程において、成形体ＣＰ２の先端部が切断され、穴部ＨＬが貫通させられる。従って、その後の研削加工工程において、成形体ＣＰ２の先端部から研削を開始する必要がなくなる。つまり、研削加工工程において、成形体ＣＰ２の先端部以外の部位から研削を開始することができる。このため、研削加工時に、支持ピン６１の基端部に対して大きな応力が加わってしまうことを抑制でき、支持ピン６１の変形や折損をより確実に防止することができる。その結果、絶縁碍子２を精度よく形成することができる。
〔第３実施形態〕
次いで、第３実施形態について図面を参照しつつ、特に第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７２】
本第３実施形態においては、図１４に示すように、成形体ＣＰ３のうちその先端からＬ／３の範囲内に、研削加工工程における研削量が最大となる部位ＭＧ３（図中、散点模様を付した部位）が存在している。従って、研削加工工程においては、図１５に示すように、成形体ＣＰ３のうち前記部位ＭＧ３から研削が開始されるが、その研削量が研削加工工程における総研削量の１０％に達する前に、前記成形体ＣＰ３の後端から２Ｌ／３の範囲内に位置する部位ＳＧが研削用回転ローラ６２に接触するようになっている。すなわち、研削加工の初期段階で、成形体ＣＰ３のうち先端側部分と後端側部分とが研削用回転ローラ６２に接触するようになっている。
【００７３】
以上、本第３実施形態によれば、成形体ＣＰ３の研削加工において、まず成形体ＣＰ３の先端側部分が研削用回転ローラ６２に接することとなるが、研削量が研削加工工程における総研削量の１０％以下の段階で、成形体ＣＰ３の後端側部分が研削用回転ローラ６２に接することとなる。すなわち、研削加工工程の初期段階で、成形体ＣＰ３の先端側部分と後端側部分とが研削用回転ローラ６２に接触することとなり、支持ピン６１に対して大きな応力が加わり続けてしまうといった事態を防止できる。そのため、支持ピン６１の変形や折損をより確実に防止することができ、絶縁碍子２を精度よく製造することができる。
【００７４】
さらに、成形体ＣＰ３の後端側部分から研削が開始されることとした場合には、当該後端側部分を比較的厚肉に形成する必要があり、研削加工工程における総研削量の増大を招き得るが、本第３実施形態によれば、前記後端側部位を比較的薄肉に形成できるため、総研削量の抑制を図ることができる。その結果、製造コストの増大抑制を図ることができる。
【００７５】
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。
【００７６】
（ａ）上記実施形態では、ねじ部１５の外径がＭ１２以下とされているが、ねじ部１５の外径は特に限定されるものではない。また、ガラスシール層９の最大外径が３．４ｍｍ以下とされているが、ガラスシール層９の最大外径、すなわち、軸孔４の内径についても特に限定されるものではない。さらに、軸線ＣＬ１方向に沿った絶縁碍子２の長さが６５ｍｍ以上とされているが、これについても限定されるものではない。すなわち、本発明は、軸孔４の内径や全長等が種々異なる絶縁碍子２の製造に適用可能である。
【００７７】
（ｂ）上記実施形態では、成形体ＣＰ１の研削加工時において、成形体ＣＰ１が押え部材６３により支持されているが、押え部材６３を設けることなく、研削加工を行うこととしてもよい。
【００７８】
（ｃ）上記第２実施形態では、先端除去工程において、成形体ＣＰ２の先端部を切断して除去することとしているが、成形体ＣＰ２の先端部を軸方向の先端側から後端側に向けて研削することで、成形体ＣＰ２の先端部を除去することとしてもよい。
【００７９】
（ｄ）上記実施形態では、中心電極５及び接地電極２７に貴金属チップ３１，３２が設けられているが、貴金属チップ３１，３２の双方、或いは、いずれか一方を省略することとしてもよい。
【００８０】
（ｅ）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）。
【００８１】
（ｆ）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。
【符号の説明】
【００８２】
１…スパークプラグ（内燃機関用スパークプラグ）
２…絶縁碍子（スパークプラグ用絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
６…端子電極（端子金具）
８…ガラスシール層
１５…ねじ部
６１…支持ピン
６２…研削用回転ローラ（研削部材）
６３…押え部材
ＣＬ１…軸線
ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３…成形体
ＨＬ…穴部
ＩＰ…絶縁体中間体
ＰＭ…原料粉末
【図１】
2010198951.tif 000003
【図２】
2010198951.tif 000004
【図３】
2010198951.tif 000005
【図４】
2010198951.tif 000006
【図５】
2010198951.tif 000007
【図６】
2010198951.tif 000008
【図７】
2010198951.tif 000009
【図８】
2010198951.tif 000010
【図９】
2010198951.tif 000011
【図１０】
2010198951.tif 000012
【図１１】
2010198951.tif 000013
【図１２】
2010198951.tif 000014
【図１３】
2010198951.tif 000015
【図１４】
2010198951.tif 000016
【図１５】
2010198951.tif 000017