(57)【要約】【課題】煩雑な工程を簡素化しつつ所望のおねじを形成できる中空材の製造方法を提供すること。【解決手段】中空材の製造方法は、軸線の方向に、内部に空洞を有する第２部と、第２部よりも高い剛性を有する第１部と、の少なくとも２つの剛性の異なる部分を有する中空の被加工物を準備する準備工程と、被加工物の外周面に転造ダイスのねじ部を押し付けておねじを形成する転造工程と、を備えている。転造工程は、第１部の側から第１部から離れる方向へ向かって被加工物の外周面に転造ダイスのねじ部を順次押し付けることにより第２部におねじを形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空洞を有し、おねじの少なくとも一部が前記空洞に対応する外周面に形成された中空材の製造方法であって、
軸線の方向に、内部に前記空洞を有する第２部と、前記第２部よりも高い剛性を有する第１部と、の少なくとも２つの剛性の異なる部分を有する中空の被加工物を準備する準備工程と、
前記被加工物の外周面に転造ダイスのねじ部を押し付けて前記おねじを形成する転造工程と、を備え、
前記転造工程は、前記第１部の側から前記第１部から離れる方向へ向かって前記被加工物の外周面に前記転造ダイスのねじ部を順次押し付けることにより、前記第２部に前記おねじを形成する中空材の製造方法。
【請求項２】
前記第１部は前記第２部の前記軸線の方向の一端側に連接しており、
前記転造工程は、前記第２部よりも先に前記第１部におねじを形成する工程を有する請求項１記載の中空材の製造方法。
【請求項３】
前記被加工物は、断面二次モーメントが前記軸線の方向に異なる部分を有する請求項１又は２に記載の中空材の製造方法。
【請求項４】
前記被加工物は、前記おねじが形成される部分において、断面二次モーメントが前記軸線の方向に異なる部分を有する請求項３記載の中空材の製造方法。
【請求項５】
前記第１部の側における前記外周面から前記ねじ部までの距離を、前記第２部における前記外周面から前記ねじ部までの距離よりも短くなるように前記被加工物と前記転造ダイスとを配置した後に、前記転造ダイスを、前記第２部の前記外周面に前記ねじ部が押し当てられるまで前記被加工物の方へ平行移動させて前記おねじを形成する請求項１から４のいずれかに記載の中空材の製造方法。
【請求項６】
前記転造ダイスは、外形が円柱形状をなしている丸ダイスであり、
前記丸ダイスの軸は前記軸線に対して非平行に配置されている請求項１から５のいずれかに記載の中空材の製造方法。
【請求項７】
前記転造ダイスは、外形が円錐状のテーパ形状をなしている丸ダイスである請求項１から５のいずれかに記載の中空材の製造方法。
【請求項８】
前記中空材は、スパークプラグの主体金具である請求項１から７のいずれかに記載の中空材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内部に空洞を有する中空材の製造方法に関し、特に転造によっておねじを形成する中空材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加工物に転造ダイスを押し付けて山形を形成する場合に、転造ダイスを押し付けた部分の内側に空洞があると、転造ダイスの圧力（転造力）によって被加工物が弾性変形して潰れ、転造力に見合う反力が得られずに所望の山形を形成できないことがある。これを防ぐため、特許文献１には、被加工物の空洞内に複数の鋼球からなる鋼球群を収容した後、空洞内に治具を挿入して鋼球群を加圧した状態で転造加工し、加工後に鋼球群を取り出す技術が開示されている。この技術によれば、転造力による被加工物の潰れを鋼球群が防ぎ、転造力に見合う反力を得ることができるので、所望の山形を形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−５４６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の技術では、転造加工の他に、被加工物の空洞内に鋼球群を収容する工程、空洞内に挿入した治具で鋼球群を加圧する工程、及び、転造加工後に鋼球群を取り出す工程を要し、煩雑である。
【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、煩雑な工程を簡素化しつつ所望のおねじを形成できる中空材の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために本発明は、内部に空洞を有し、おねじの少なくとも一部が空洞に対応する外周面に形成された中空材の製造方法である。軸線の方向に、内部に空洞を有する第２部と、第２部よりも高い剛性を有する第１部と、の少なくとも２つの剛性の異なる部分を有する中空の被加工物を準備する準備工程と、被加工物の外周面に転造ダイスのねじ部を押し付けておねじを形成する転造工程と、を備えている。転造工程は、第１部の側から第１部から離れる方向へ向かって被加工物の外周面に転造ダイスのねじ部を順次押し付けることにより第２部におねじを形成する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の中空材の製造方法によれば、被加工物の外周面に転造ダイスのねじ部を押し付けておねじを形成する転造工程では、内部に空洞を有する第２部よりも高い剛性を有する第１部の側から、第１部から離れる方向へ向かって被加工物の外周面に転造ダイスのねじ部を順次押し付けることにより、第２部におねじが形成される。このようにすると、転造ダイスのねじ部が第２部に押し付けられたときに発生する転造力が、第２部よりも高い剛性を有する第１部の側へ分散される。そのため、転造力によって第２部が過度に潰れることを抑制できる。その結果、第２部においても転造力に見合う反力が得られるので、第２部に所望のおねじを形成し易くできる。さらに、空洞の内部に鋼球群を収容する工程などを要しないので、工程を簡素化できる。
【０００８】
請求項２記載の中空材の製造方法によれば、第１部は第２部の軸線の方向の一端側に連接しており、転造工程により、第２部よりも先に第１部におねじが形成される。よって、請求項１の効果に加え、第１部から第２部に亘って所望のおねじを形成できる。
【０００９】
請求項３記載の中空材の製造方法によれば、被加工物は、断面二次モーメントが軸線の方向に異なる部分を有する。よって、請求項１又は２の効果に加え、軸線の方向において断面の形状が異なる被加工物に所望のおねじを形成できる。
【００１０】
請求項４記載の中空材の製造方法によれば、被加工物は、おねじが形成される部分において、断面二次モーメントが軸線の方向に異なる部分を有する。よって、請求項３の効果に加え、軸線の方向において断面の形状が異なる部分に所望のおねじを形成できる。
【００１１】
請求項５記載の中空材の製造方法によれば、第１部の側における外周面からねじ部までの距離が、第２部における外周面からねじ部までの距離よりも短くなるように被加工物と転造ダイスとが配置された後、第２部の外周面にねじ部が押し当てられるまで被加工物の方へ転造ダイスが平行移動される。これにより、請求項１から４のいずれかの効果に加え、簡易な工程によって所望のおねじを形成できる。
【００１２】
請求項６記載の中空材の製造方法によれば、転造ダイスは外形が円柱形状をなす丸ダイスである。丸ダイスの軸は、被加工物の軸線に対して非平行に配置されているので、丸ダイスを第１部の側から押し付けることにより、第１部から離れる方向へ向かって第２部におねじを形成できる。よって、請求項１から５のいずれかの効果に加え、簡易な設備で中空材を製造できる。
【００１３】
請求項７記載の中空材の製造方法によれば、転造ダイスは外形が円錐状のテーパ形状をなす丸ダイスなので、丸ダイスを第１部の側から押し付けることにより、第１部から離れる方向へ向かって第２部におねじを形成できる。よって、請求項１から５のいずれかの効果に加え、簡易な設備で中空材を製造できる。
【００１４】
請求項８記載の中空材の製造方法によれば、中空材はスパークプラグの主体金具である。スパークプラグの主体金具は、軸線の方向に剛性の異なる部分を有するので、本発明の適用が効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施の形態における中空材を用いたスパークプラグの片側断面図である。
【図２】被加工物におねじを形成する模式図である。
【図３】（ａ）は軸線を含む中空材の断面図であり、（ｂ）は比較例における中空材の断面図である。
【図４】第２実施の形態における中空材を用いたスパークプラグの片側断面図である。
【図５】被加工物におねじを形成する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施の形態における中空材を用いたスパークプラグ１０の軸線Ｏを境にした片側断面図である。図１では、おねじ３６のねじ山の図示が簡略化されている。図１の紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という（図４においても同じ）。図１に示すようにスパークプラグ１０は、中空材である主体金具３０が絶縁体１１を保持している。
【００１７】
絶縁体１１は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材である。絶縁体１１は軸線Ｏに沿って軸孔１２が貫通する。軸孔１２によって形成された絶縁体１１の内周面の先端側に、先端側に向かって縮径する後端向き面１３が形成されている。絶縁体１１は、軸線Ｏ方向の中央に大径部１４が形成されている。大径部１４は、絶縁体１１のうち外径が最も大きい部分である。大径部１４の先端側に、大径部１４よりも外径の小さい小径部１５が連接されている。小径部１５の外径は、小径部１５の軸線Ｏ方向の全長に亘って略同一である。小径部１５の先端側に、小径部１５よりも外径の小さい先端部１６が連接されている。先端部１６と小径部１５との境界の外周面に、先端側に向かって縮径する係止部１７が形成されている。
【００１８】
中心電極２０は、頭部２１が後端向き面１３に係止される棒状の部材であり、後端向き面１３よりも先端側の軸孔１２に、頭部２１以外の部分が配置されている。中心電極２０は、熱伝導性に優れる芯材が電極母材に埋設されている。電極母材は、Ｎｉを主体とする合金またはＮｉからなる金属材料で形成されており、芯材は銅または銅を主成分とする合金で形成されている。芯材を省略することは可能である。中心電極２０は、軸孔１２内で端子金具２２と電気的に接続されている。
【００１９】
端子金具２２は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具２２は、先端側が軸孔１２に挿入された状態で、絶縁体１１の後端に固定されている。
【００２０】
主体金具３０は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具３０は、絶縁体１１の先端部１６及び小径部１５を取り囲む胴部３１と、胴部３１の後端側に連接される座部３２と、座部３２の後端側に連接される接続部３３と、接続部３３の後端側に連接される工具係合部３４と、工具係合部３４の後端側に連接される後端部３５と、を備えている。
【００２１】
胴部３１は、内燃機関（図示せず）のねじ穴に螺合するおねじ３６が外周面に形成されており、径方向の内側へ向かって突出する棚部３７が内周面に設けられている。棚部３７の後端面３８は先端側へ向かって縮径する。棚部３７は、後端面３８が、絶縁体１１の係止部１７を先端側から係止する。胴部３１のうち棚部３７よりも後端側の部分の内径は、棚部３７から胴部３１の後端まで略同一である。胴部３１のうち棚部３７よりも先端側の部分の内径は、胴部３１のうち棚部３７よりも後端側の部分の内径よりも小さい。棚部３７と係止部１７との間にパッキン３９が介在する。パッキン３９は、主体金具３０を構成する金属材料よりも軟質の軟鋼板等の金属材料で形成される円環状の板材である。
【００２２】
座部３２は、内燃機関（図示せず）のねじ穴とおねじ３６との隙間を塞ぐための部位であり、胴部３１の外径よりも外径が大きく形成されている。座部３２は、小径部１５と大径部１４との境界部を取り囲む。座部３２は後端側へ向かって内周面が拡径するので、座部３２の径方向の厚さは、後端側へ向かって次第に薄くなる。
【００２３】
接続部３３は、主体金具３０を絶縁体１１に組み付けるときに、塑性変形（屈曲）させて加締め固定するための部位である。接続部３３は大径部１４の先端側を取り囲む。工具係合部３４は、内燃機関（図示せず）のねじ穴におねじ３６を締め付けるときに、レンチ等の工具を係合させる部位である。工具係合部３４は、絶縁体１１のうち大径部１４よりも後端側の部分および大径部１４の後端側を取り囲む。後端部３５は径方向の内側へ向けて屈曲し、大径部１４よりも後端側に位置する。
【００２４】
工具係合部３４及び後端部３５の径方向の内側であって、後端部３５の先端側、且つ、大径部１４の後端側に、タルク等の充填材４０が配置される。主体金具３０のうち後端部３５から棚部３７までの部分は、絶縁体１１を軸線Ｏ方向に押圧する荷重を、パッキン３９及び充填材４０を介して大径部１４及び小径部１５に加える。その結果、絶縁体１１の外周面に主体金具３０が固定される。パッキン３９及び充填材４０が軸方向に圧縮されるので、気密を確保できる。
【００２５】
接地電極４１は、主体金具３０に接続される棒状の金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である。接地電極４１は、先端部が、中心電極２０と間隙（火花ギャップ）を介して対向する。本実施の形態では、接地電極４１は屈曲している。
【００２６】
スパークプラグ１０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、中心電極２０を絶縁体１１の軸孔１２に挿入し、中心電極２０の先端が軸孔１２から外部に露出するように配置する。次いで、端子金具２２と中心電極２０との導通を確保しつつ、端子金具２２を絶縁体１１の後端に固定する。次に、外周面におねじ３６が形成され接地電極４１が予め接合された主体金具３０に絶縁体１１を挿入し、接続部３３及び後端部３５を屈曲して主体金具３０を絶縁体１１に組み付ける。次いで、接地電極４１の先端部が中心電極２０と対向するように接地電極４１を曲げ加工し、スパークプラグ１０を得る。
【００２７】
図２は被加工物５０におねじ３６（図１参照）を形成する模式図である。図２には、被加工物５０の軸線Ｏを含む断面図が図示されている。図２では、転造ダイス６０のねじ部６１のねじ山の図示が省略されており、転造ダイス６０の軸６２を境にした片側の図示が省略されている。図２では、被加工物５０の軸線Ｏに対する転造ダイス６０の軸６２の傾きが誇張して図示されている。本実施形態では、転造ダイス６０はねじ部６１の外形が円柱形状をなす丸ダイスである。
【００２８】
被加工物５０は主体金具３０の材料であり、単一素材（例えば低炭素鋼等）の鍛造や切削などにより一体的に作られている。被加工物５０は、接続部３３及び後端部３５の屈曲前であって、胴部３１におねじ３６（図１参照）が形成される前の部材であり、内部に空洞５４が形成されている。
【００２９】
被加工物５０は、外周面５５におねじ３６が形成される胴部３１の外径が、胴部３１の軸線Ｏ方向の全長に亘って同一である。胴部３１は、胴部３１の内周面から棚部３７が突出する第１部５１、第１部５１の後端側に隣接する第２部５２、第１部５１の先端側に隣接する第３部５３に区画される。第１部５１の内径は第３部５３の内径よりも小さく、第３部５３の内径は第２部５２の内径よりも小さい。従って、第１部５１の断面二次モーメントは第３部５３の断面二次モーメントよりも大きく、第３部５３の断面二次モーメントは第２部５２の断面二次モーメントよりも大きい。なお、本実施形態では、第１部５１及び第３部５３を合わせた軸線Ｏ方向の長さは、第２部５２の軸線Ｏ方向の長さよりも短い。
【００３０】
被加工物５０は、第２部５２の後端側に座部３２が隣接する。第２部５２の近傍において、座部３２の外径は第２部５２の外径よりも大きく、座部３２の内径は第２部５２の内径と略等しいので、第２部５２の近傍における座部３２の断面二次モーメントは第２部５２の断面二次モーメントよりも大きい。
【００３１】
第１部５１は、第２部５２より断面二次モーメントが大きいから、第２部５２より剛性が高い。従って、後述する転造力が作用しても第１部５１は第２部５２より潰れにくい。第２部５２は断面二次モーメントが軸線方向の全長に亘って同一であるが、連接する第１部５１が相対的に高い剛性を有するから、後述する転造力が作用しても第１部５１の側ほど潰れにくい。
【００３２】
ここで、主体金具３０（中空材）を製造する準備工程では、主体金具３０の材料となる被加工物５０が準備される。転造ダイス６０の軸６２は、被加工物５０の軸線Ｏを含む仮想平面に含まれるようにしながら、被加工物５０の軸線Ｏに対して非平行に配置される。具体的には、支持刃（図示せず）によって支持された被加工物５０の第１部５１側の第３部５３における外周面５５から転造ダイス６０のねじ部６１までの距離Ｄ１が、第２部５２における外周面５５から転造ダイス６０のねじ部６１までの距離Ｄ２よりも短くなるように転造ダイス６０が配置される。
【００３３】
転造工程では、被加工物５０の第３部５３に転造ダイス６０のねじ部６１が押し当てられるように転造ダイス６０を移動させた後、被加工物５０の第２部５２に転造ダイス６０のねじ部６１が押し当てられるまで転造ダイス６０を平行移動させる。つまり、第３部５３、第１部５１、第２部５２の順に転造ダイス６０のねじ部６１を順次押し当てる。これにより、転造ダイス６０，６０が回転運動に合わせて転造力を被加工物５０に与え、第１部５１、第２部５２及び第３部５３の外周面５５におねじ３６を形成する。
【００３４】
この転造工程において、おねじ３６のねじ山の盛り上がり初期は、第２部５２よりも高い剛性を有する第３部５３から第１部５１にかけて転造力が加えられる。このときの転造力は、第３部５３から第１部５１にかけての弾性変形を抑制し、転造力に見合う反力が得られる程度に調整される。このように転造ダイス６０は、第２部５２よりも高い剛性を有する第３部５３から第１部５１にかけて転造力を加えるので、ねじ山の盛り上がり初期の被加工物５０の弾性変形による潰れを抑制できる。
【００３５】
次いで、第１部５１から離れる方向へ向かって被加工物５０の外周面５５に転造ダイス６０のねじ部６１を順次押し付けることにより、第２部５２におねじが形成される。このようにすると、転造ダイス６０のねじ部６１が第２部５２に押し付けられたときに発生する転造力が、第２部５２よりも高い剛性を有する第１部５１へ分散される。そのため、第２部５２が転造力によって過度に潰れることを抑制できる。その結果、第２部５２においれも転造力に見合う反力が得られるので、欠損の少ない所望のおねじ３６を被加工物５０に転造できる。
【００３６】
第１実施形態のように、おねじ３６が形成される部分において断面二次モーメントが軸線方向に異なる部分を有する場合は、おねじ３６が形成される部分のうち剛性が最も高い部分が、特許請求の範囲に記載の第１部に該当する。第１部よりも剛性が低い部分のうち、主としておねじ３６が形成される部分が、特許請求の範囲に記載の第２部に該当する。従って、第１実施形態の第１部５１及び第２部５２は、特許請求の範囲に記載の第１部および第２部にそれぞれ該当する。
【００３７】
図３（ａ）は、上記の方法によっておねじ３６が形成された中空材（主体金具３０）の軸線Ｏを含む断面図であり、図３（ｂ）は比較例における中空材６３の断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、軸線Ｏを境にした片側の図形の図示が省略されている。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す部分拡大図の尺度は実際よりも大きい。比較例における中空材６３は、被加工物５０の軸線Ｏに対して転造ダイス６０の軸６２を平行に配置した後、転造ダイス６０を平行移動させ、被加工物５０の第１部５１、第２部５２及び第３部５３に転造ダイス６０のねじ部６１を同時に押し付けて転造加工した。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、第１部５１、第２部５２及び第３部５３におねじ３６が同時に形成された比較例における中空材６３は、第１部５１及び第３部５３よりも剛性の低い第２部５２の山６４の頂に欠損６５が生じていた。これは、剛性の低い第２部５２が潰れるように過度に弾性変形して、転造力に見合う反力が得られなかったため、山６４の隆起による素材の流動が不十分であったと推察される。山６４の欠損６５は、内燃機関（図示せず）のねじ穴の山を損傷させる原因となる。
【００３９】
一方、図３（ａ）に示すように、第２部５２よりも剛性の高い第１部５１及び第３部５３から第２部５２へとおねじ３６が形成された中空材（主体金具３０）は、第１部５１及び第３部５３だけでなく、第２部５２にも完全な山形が形成されていた。
【００４０】
このように実施形態によれば、空洞５４を有する被加工物５０の空洞５４に対応する第２部５２に所望のおねじを形成できる。さらに、被加工物５０の空洞５４の内部に鋼球群を収容する工程などを要しないので、工程を簡素化できる。
【００４１】
被加工物５０は、第２部５２の軸線Ｏ方向の一端側に第１部５１が連接しており、転造工程により、第２部５２よりも先に第１部５１におねじ３６が形成されるので、第１部５１から第２部５２に亘って所望のおねじ３６を形成できる。また、被加工物５０は、断面二次モーメントが軸線Ｏ方向に異なる第１部５１、第２部５２及び第３部５３を有し、それらの外周面５５におねじ３６が形成されるので、軸線Ｏ方向において断面の形状が異なる被加工物５０に所望のおねじ３６を形成できる。
【００４２】
転造ダイス６０は外形が円柱形状をなす丸ダイスであり、丸ダイスの軸６２が、被加工物５０の軸線Ｏに対して非平行に配置されるので、丸ダイスを第１部５１の側から被加工物５０に押し付けることにより、第１部５１から離れる方向へ向かって第２部５２におねじ３６を形成できる。よって、簡易な設備で中空材（主体金具３０）を製造できる。スパークプラグ１０の主体金具３０は、軸線Ｏ方向に剛性の異なる部分を有するので、上記の方法が好適である。
【００４３】
次に図４及び図５を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、おねじ３６が形成される部分（胴部３１）の断面二次モーメントが軸線Ｏ方向に異なる中空材（主体金具３０）の場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、おねじ８５が形成される部分（胴部８１）の断面二次モーメントが軸線Ｏ方向に同一の中空材（主体金具８０）について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００４４】
図４は第２実施の形態における中空材（主体金具８０）を用いたスパークプラグ７０の軸線Ｏを境にした片側断面図である。図４に示すようにスパークプラグ７０は、中空材からなる主体金具８０が絶縁体７１を保持している。
【００４５】
絶縁体７１は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材である。絶縁体７１は、大径部１４の先端側に、大径部１４よりも外径の小さい小径部７２が連接されている。小径部７２の外径は、小径部７２の軸線Ｏ方向の全長に亘って略同一である。小径部７２の先端側に、小径部７２よりも外径の小さい先端部７３が連接されている。先端部７３の外径は、先端側へ向かって縮径している。
【００４６】
先端部７３と小径部７２との境界よりも先端側の小径部７２の外周面に、リング状の放熱部材７４が固定されている。本実施の形態では、放熱部材７４はステンレス鋼などの金属製であり、ロウ付けにより小径部７２に接合されている。なお、放熱部材７４を絶縁体７１に固定する手段はロウ付けに限らない。絶縁体７１に溝や突起を設け、その溝や突起を用いて絶縁体７１に対する放熱部材７４の軸線Ｏ方向の移動を規制しても良い。
【００４７】
主体金具８０は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具８０は、絶縁体７１の先端部７３及び小径部７２を取り囲む胴部８１と、胴部８１の後端側に連接される座部８２と、座部８２の後端側に連接される工具係合部８３と、工具係合部８３の後端側に連接される後端部８４と、を備えている。
【００４８】
胴部８１は、内燃機関（図示せず）のねじ穴に螺合するおねじ８５が外周面に形成されている。胴部８１の内径は、軸線Ｏ方向の全長に亘って同一である。胴部８１の内径は放熱部材７４の外径よりもわずかに小さいので、絶縁体７１に接合された放熱部材７４の外周面は胴部８１の内周面に接触する。
【００４９】
座部８２は、内燃機関（図示せず）のねじ穴とおねじ８５との隙間を塞ぐための部位であり、胴部８１の外径よりも外径が大きく形成されている。座部８２は、小径部７２と大径部１４との境界部を取り囲む。座部８２は後端側へ向かって内周面が拡径するので、座部８２の径方向の厚さは、後端側へ向かって次第に薄くなる。
【００５０】
工具係合部８３は、内燃機関（図示せず）のねじ穴におねじ８５を締め付けるときに、レンチ等の工具を係合させる部位である。工具係合部８３は、絶縁体７１のうち大径部１４を取り囲む。後端部８４は径方向の内側へ向けて屈曲し、大径部１４の後端側に位置する。絶縁体７１の大径部１４が後端部８４に干渉して、主体金具８０に対する絶縁体７１の後端側への移動が規制される。座部８２と大径部１４との間にパッキン８６が介在する。パッキン８６は、主体金具８０を構成する金属材料よりも軟質の軟鋼板等の金属材料で形成される円環状の板材である。
【００５１】
絶縁体７１に固定された放熱部材７４が主体金具８０の胴部８１の内周面に接触するので、放熱部材７４を介して絶縁体７１から主体金具８０への熱伝導を確保できる。座部８２と大径部１４との間にパッキン８６が密着するので、気密を確保できる。なお、パッキン８６を省略することは可能である。パッキン８６を省略しても放熱部材７４によって気密を確保できる。
【００５２】
スパークプラグ７０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、放熱部材７４を絶縁体７１に固定する。次に、中心電極２０を絶縁体７１の軸孔１２に挿入し、中心電極２０の先端が軸孔１２から外部に露出するように配置する。次いで、端子金具２２と中心電極２０との導通を確保しつつ、端子金具２２を絶縁体７１の後端に固定する。次に、外周面におねじ８５が形成され接地電極４１が予め接合された主体金具８０に絶縁体７１を挿入し、後端部８４を屈曲して主体金具８０を絶縁体７１に組み付ける。次いで、接地電極４１の先端部が中心電極２０と対向するように接地電極４１を曲げ加工し、スパークプラグ７０を得る。
【００５３】
図５は被加工物９０の外周面９５におねじ８５（図４参照）を形成する模式図である。図５には、被加工物９０の軸線Ｏを含む断面図が図示されている。図５では、転造ダイス１００のねじ部１０１のねじ山の図示が省略されており、転造ダイス１００の軸１０２を境にした片側の図示が省略されている。図５では、被加工物９０の軸線Ｏに対する転造ダイス１００のねじ部１０１の外形の傾きが誇張して図示されている。本実施形態では、転造ダイス１００はねじ部１０１の外形が円錐状のテーパ形状をなす丸ダイスである。
【００５４】
被加工物９０は主体金具８０の材料であり、単一素材（例えば低炭素鋼等）の鍛造や切削などにより一体的に作られている。被加工物９０は、後端部８４の屈曲前であって、胴部８１におねじ８５（図４参照）が形成される前の部材であり、内部に空洞９４が形成されている。
【００５５】
被加工物９０は、外周面９５におねじ８５が形成される胴部８１の外径および内径が、胴部８１の軸線Ｏ方向の全長に亘って同一である。被加工物９０のうち主体金具８０（図４参照）の胴部８１から座部８２までの部分は、座部８２に相当する第１部９１、及び、胴部８１に相当する第２部９２に区画される。第１部９１は、第２部９２の後端側に隣接する。第２部９２の近傍において、第１部９１の外径は第２部９２の外径よりも大きく、第１部９１の内径は第２部９２の内径と略等しいので、第２部９２の近傍における第１部９１の断面二次モーメントは第２部９２の断面二次モーメントよりも大きい。
【００５６】
第１部９１は、第２部９２より断面二次モーメントが大きいから、第２部９２より剛性が高い。第２部９２は断面二次モーメントが軸線方向の全長に亘って同一であるが、連接する第１部９１の剛性が相対的に高いから、後述する転造力が作用しても第２部９２は第１部９１の側ほど潰れにくい。
【００５７】
ここで、主体金具８０（中空材）を製造する準備工程では、主体金具８０の材料となる被加工物９０が準備される。被加工物９０の軸線Ｏを含む断面において、転造ダイス１００のねじ部１０１の外形は、被加工物９０の軸線Ｏに対して非平行に配置される。具体的には、支持刃（図示せず）によって支持された被加工物９０の第１部９１に近い側の第２部９２における外周面９５から転造ダイス１００のねじ部１０１までの距離Ｄ１が、第１部９１から遠い側の第２部９２における外周面９５から転造ダイス１００のねじ部１０１までの距離Ｄ２よりも短くなるように転造ダイス１００が配置される。
【００５８】
転造工程では、被加工物９０の第１部９１に近い側（以下「後端側」と称す）の第２部９２に転造ダイス１００のねじ部１０１が押し当てられるように転造ダイス１００を移動させた後、被加工物９０の第１部９１から遠い側（以下「先端側」と称す）の第２部９２に転造ダイス１００のねじ部１０１が押し当てられるまで転造ダイス１００を平行移動させる。つまり、第１部９１の側（後端側）から第１部９１から離れる方向（先端側）へ向かって転造ダイス１００のねじ部１０１を第２部９２に順次押し当てる。これにより、転造ダイス１００，１００が回転運動に合わせて転造力を被加工物９０に与え、胴部８１の外周面９５に、第１部９１の側（後端側）から第１部９１から離れる方向（先端側）へ向かって第２部９２におねじ８５を形成する。
【００５９】
この転造工程において、おねじ８５のねじ山の盛り上がり初期は、第２部９２よりも高い剛性を有する第１部９１が隣接する第２部９２の後端側に転造力が加えられる。このときの転造力は、第２部９２の後端側の弾性変形を抑制し、転造力に見合う反力が得られる程度に調整される。このように転造ダイス１００は、まず、第２部９２よりも高い剛性を有する第１部９１が隣接する部分に転造力を加えるので、ねじ山の盛り上がり初期の被加工物９０の弾性変形による潰れを抑制できる。
【００６０】
次いで、転造ダイス１００により、第１部９１から離れる方向へ向かって被加工物９０の外周面９５に転造ダイス１００のねじ部１０１を順次押し付けることにより、第２部９２におねじが形成される。このようにすると、転造ダイス１００のねじ部１０１が第２部９２に押し付けられたときに発生する転造力が、第２部９２よりも剛性が高い第１部９１の側へ分散される。そのため、第２部９２が過度に潰れることを抑制できる。その結果、第２部９２においても転造力に見合う反力が得られるので、欠損の少ない所望のおねじ８５を被加工物９０に転造できる。
【００６１】
被加工物９０は、第２部９２の軸線Ｏ方向の一端側（後端側）に第１部９１が連接しており、転造工程により、剛性の高い第１部９１が隣接する第２部９２の後端側から先端側へ向けておねじ８５が形成されるので、第２部９２の全長に亘って所望のおねじ８５を形成できる。また、被加工物９０は、断面二次モーメントが軸線Ｏ方向に異なる第１部９１及び第２部９２を有し、第２部９２の外周面９５におねじ８５が形成されるので、軸線Ｏ方向において断面の形状が異なる被加工物９０に所望のおねじ８５を形成できる。
【００６２】
転造ダイス１００は外形が円錐状のテーパ形状をなす丸ダイスであり、丸ダイスのねじ部１０１の外形が、被加工物９０の軸線Ｏに対して非平行に配置されるので、丸ダイスを第２部９２の後端側から被加工物９０に押し付けることにより、第１部９１から離れる方向へ向かって第２部９２におねじ８５を形成できる。よって、簡易な設備で中空材（主体金具８０）を製造できる。スパークプラグ７０の主体金具８０は、軸線Ｏ方向に剛性の異なる部分を有するので、上記の方法が好適である。
【００６３】
第２実施形態のように、おねじ８５が形成される部分において断面二次モーメントが軸線方向の全長に亘って同一である場合は、おねじ８５が形成される部分が、特許請求の範囲に記載の第２部に該当する。第２部の軸線方向の端に配置される部分であって第２部よりも剛性が高い部分が、特許請求の範囲に記載の第１部に該当する。従って、第２実施形態の第１部９１及び第２部９２は、特許請求の範囲に記載の第１部および第２部にそれぞれ該当する。
【００６４】
なお、第２実施形態で説明した第２部９２の後端側の第１部９１に加え、第２部９２の先端側にも第２部９２より剛性が高い部分（以下「高剛性部」と称す）がある場合は、第１部９１と高剛性部のいずれかを、特許請求の範囲に記載の第１部にできる。第１部９１と高剛性部のいずれを、特許請求の範囲に記載の第１部にするかは適宜設定できる。例えば、第２部９２の軸線方向の両端における、転造力に対する潰れにくさを考慮し、より潰れにくい側を第１部にすると良い。
【００６５】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６６】
実施形態では、転造ダイス６０，１００として丸ダイスを用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の転造ダイスを用いることは当然可能である。他の転造ダイスとしては、例えば平ダイス、セグメントダイスとローラダイスとを組み合わせたロータリー式転造ダイス、ラック型転造ダイス等が挙げられる。
【００６７】
実施形態では、被加工物５０，９０の軸線Ｏ方向の断面形状を異ならせて、断面二次モーメントが異なる第１部５１，９１及び第２部５２，９２を被加工物５０，９０に設ける場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。単一素材で被加工物５０，９０を作るのではなく、ヤング率が異なる複数の素材を軸線Ｏ方向に接合して被加工物を製造することは当然可能である。ヤング率が大きい素材で作られた部分を第１部、それよりもヤング率が小さい素材で作られた部分を第２部とすることにより、第１部の剛性を第２部の剛性より高くし、転造力が与えられたときの第１部の撓みを第２部の撓みより少なくできる。
【００６８】
実施形態では、中空材の一例として、スパークプラグ１０，７０の主体金具３０，８０を挙げたが、必ずしもこれに限られるものではない。スパークプラグの主体金具以外の他の中空材としては、例えば空洞を有する中空ボルト、おねじが形成されたパイプ等が挙げられる。
【００６９】
実施形態では、被加工物５０，９０の軸線Ｏ方向の両端に空洞５４，９４が開口する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。無貫通の止まり穴が被加工物の軸線Ｏ方向の一方のみに開口する場合は、止まり穴が空洞である。この場合も上記の実施形態と同様に、止まり穴からなる空洞に対応する被加工物の外周面に所望のおねじを形成できる。さらに、空洞以外の部分に対応する被加工物の外周面におねじを延長することは当然可能である。
【００７０】
第１実施形態では、絶縁体１１の大径部１４と主体金具３０の後端部３５との間に充填材４０が介在する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。充填材４０を省略して、絶縁体１１の大径部１４に主体金具３０の後端部３５を接触させることは当然可能である。同様に第２実施形態において、絶縁体１１の大径部１４と主体金具８０の後端部８４との間に充填材４０を介在させることは当然可能である。
【００７１】
第１実施形態では、被加工物５０の第２部５２の先端側に、断面二次モーメントが互いに異なる第１部５１及び第３部５３が形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第３部５３の内径を第１部５１の内径と同一にして、被加工物５０の先端まで第１部５１を延長し、第３部５３を省略することは当然可能である。
【００７２】
第１実施形態では、被加工物５０の第３部５３の断面二次モーメントを第２部５２の断面二次モーメントより大きくする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第３部５３の断面二次モーメントを第２部５２の断面二次モーメントと同一にしたり、第３部５３の断面二次モーメントを第２部５２の断面二次モーメントよりも小さくしたりすることは当然可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０，７０    スパークプラグ
３０，８０    主体金具（中空材）
３６，８５    おねじ
５０，９０    被加工物
５１，９１    第１部
５２，９２    第２部
５４，９４    空洞
５５，９５    外周面
６０，１００  転造ダイス（丸ダイス）
６１，１０１  ねじ部
６２，１０２  軸
Ｄ１，Ｄ２    距離
Ｏ            軸線
【図１】
2019155367.tif 000003
【図２】
2019155367.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019155367.tif 000006
【図５】
2019155367.tif 000007