スパークプラグの製造方法
【課題】先端部を着脱可能な端子電極の先端部の締め付け性能を向上する。
【解決手段】軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、絶縁体のうちの、絶縁体の一部分を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、軸孔の一端部に設けられた端子電極であって、絶縁体の外部に位置する部位に第１ねじ部が形成された第１端子と、軸線方向に貫通する貫通孔が形成されるとともに、貫通孔の側面に第１ねじ部に螺合される第２ねじ部が形成された第２端子とを備えた端子電極とを備えたスパークプラグの製造において、まず、治具を軸線方向に沿って第２端子に押し当てて、第２端子の一部分を変形させることにより、変形した第２端子と治具とを固定する。そして、治具および第１端子のうちの少なくとも一方を、軸線方向を軸として回転させて、第１ねじ部と第２ねじ部とを螺合して、第２端子を第１端子に締め付ける。
【解決手段】軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、絶縁体のうちの、絶縁体の一部分を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、軸孔の一端部に設けられた端子電極であって、絶縁体の外部に位置する部位に第１ねじ部が形成された第１端子と、軸線方向に貫通する貫通孔が形成されるとともに、貫通孔の側面に第１ねじ部に螺合される第２ねじ部が形成された第２端子とを備えた端子電極とを備えたスパークプラグの製造において、まず、治具を軸線方向に沿って第２端子に押し当てて、第２端子の一部分を変形させることにより、変形した第２端子と治具とを固定する。そして、治具および第１端子のうちの少なくとも一方を、軸線方向を軸として回転させて、第１ねじ部と第２ねじ部とを螺合して、第２端子を第１端子に締め付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のスパークプラグの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いられるスパークプラグは、端子電極を備えている。端子電極は、点火装置から供給される高圧電圧を受け付ける部位である。かかる端子電極には、ねじ機構を有し、先端部を着脱可能な分離タイプが存在する。分離タイプの端子電極は、スパークプラグを接続する点火装置の仕様に応じて、先端部を装着して、あるいは、先端部を取り外して使用することができる。このため、スパークプラグの汎用性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５９７５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、従来の分離タイプの端子電極は、先端部をねじにより締め付ける際の締付トルクが安定していなかった。そのため、不十分な締め付けが行われた端子電極は、製造時や製品の運搬時に先端部の緩みや外れが生じることがある。また、過度に締め付けが行われた端子電極は、ねじ形状が破損し、先端部の取り外しが困難になることがある。そこで、先端部を着脱可能な端子電極の先端部の締め付け性能の向上が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体のうちの、該絶縁体の一部分を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
前記軸孔の一端部に設けられた端子電極であって、前記絶縁体の外部に位置する部位に第１ねじ部が形成された第１端子と、前記軸線方向に貫通する貫通孔が形成されるとともに、該貫通孔の側面に前記第１ねじ部に螺合される第２ねじ部が形成された第２端子とを備えた端子電極と
を備えたスパークプラグの製造方法において、
治具を前記軸線方向に沿って前記第２端子に押し当てて、前記第２端子の一部分を変形させることにより、該変形した第２端子と前記治具とを固定する第１工程と、
前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を、前記軸線方向を軸として回転させて、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部とを螺合して、前記第２端子を前記第１端子に締め付ける第２工程と
を備えたことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【０００７】
かかる製造方法によれば、第２端子を第１端子に締め付ける際に、治具と第２端子との間に滑りが生じることを抑制できる。したがって、第１端子と第２端子との締結力を好適に確保することができる。その結果、第２端子の締め付けが緩むことや、第２端子が第１端子から外れることを抑制できる。
【０００８】
［適用例２］適用例１記載のスパークプラグの製造方法において、前記第１工程は、前記治具の一部分を前記貫通孔に挿入して、前記第２端子の第２ねじ部を変形させることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【０００９】
かかる製造方法によれば、第２端子と治具とを容易に固定することができる。
【００１０】
［適用例３］適用例２記載のスパークプラグの製造方法において、前記第１工程は、前記第２端子に押し当てる側の端面の一部が突出した凸部を備えた治具を使用して、前記凸部を前記貫通孔に挿入することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１１】
かかる製造方法によれば、治具の一部分を貫通孔に挿入した際の挿入深さは、最大でも凸部の突出長さになる。したがって、挿入深さを好適に調節することができる。その結果、貫通孔に挿入した治具が第１端子と接触して、第１端子を傷つけることがない。
【００１２】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、前記第１工程は、前記第２端子側に向かう前記軸線方向に沿って前記治具に押さえ荷重Ｆ１を作用させて、前記治具を前記第２端子に押し当て、前記押さえ荷重Ｆ１は、１０（ｋｇｆ）≦Ｆ１≦１００（ｋｇｆ）を満たすことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１３】
かかる製造方法によれば、押さえ荷重Ｆ１を１０ｋｇｆ以上とすることで、治具が第２端子から外れないように、第２端子と治具とを好適に固定することができる。また、押さえ荷重Ｆ１を１００ｋｇｆ以下とすることで、押さえ荷重Ｆ１によって絶縁体が損傷することを抑制できる。
【００１４】
［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、前記第２工程は、前記第２端子側に向かう前記軸線方向に沿って前記治具に押さえ荷重Ｆ２を作用させつつ、前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を回転させ、前記押さえ荷重Ｆ２は、Ｆ２≦５０（ｋｇｆ）を満たすことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１５】
かかる製造方法によれば、押さえ荷重Ｆ２を５０ｋｇｆ以下とすることで、第１端子と第２端子との摩擦抵抗が過度に大きくなることを抑制できる。したがって、治具および第１端子のうちの少なくとも一方を回転させた際の回転力が好適に伝達される。その結果、第２端子の締付の程度のばらつきを抑制し、第２端子の締め付け精度を向上することができる。
【００１６】
［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、前記第２工程は、負荷トルクが所定値以上となると空転して、動力伝達を遮断するトルククラッチを用いて、前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を回転させて、前記第２端子を前記第１端子に締め付けることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１７】
かかる製造方法によれば、第２端子の締付の程度のばらつきを抑制できる。したがって、締め付け精度が向上し、締め付けの程度が不足すること、または、過剰になることを抑制できる。
【００１８】
［適用例７］適用例６記載のスパークプラグの製造方法において、前記トルククラッチは、電磁クラッチ方式であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１９】
かかる製造方法によれば、第２端子を精度良く締め付けることができる。
【００２０】
［適用例８］適用例１ないし適用例７のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、前記第２工程において、前記治具および前記第１端子のうちの前記治具のみを回転させることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００２１】
かかる製造方法によれば、治具のみを回転させるので、第２端子を締め付ける回転駆動力を伝達する機構を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】スパークプラグ１００の概略構成を示す部分断面図である。
【図２】端子電極６０を構成する第１端子７０および第２端子８０の着脱機構を示す説明図である。
【図３】第２端子８０を第１端子７０に締め付ける際の装置構成を示す説明図である。
【図４】治具３００の概略構成を示す説明図である。
【図５】第２端子８０の締め付け手順を示す工程図である。
【図６】第２端子８０の締め付けの様子を示す説明図である。
【図７】第２端子８０と治具３００とを固定する際の押さえ荷重Ｆ１に関する実験結果を示す図表である。
【図８】第２端子８０の締め付け時の押さえ荷重Ｆ２と、締め付け後の第２端子８０の戻しトルクのばらつきとの関係を示す図表である。
【図９】第２端子８０の締め付け時に工具係合部５１を固定する効果を示す図表である。
【図１０】変形例としての第２端子８０の締め付け方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
Ａ．実施例：
Ａ−１．スパークプラグ１００の概略構成：
図１は、本発明のスパークプラグの製造方法によって製造されるスパークプラグ１００の部分断面図である。図１において、一点鎖線で示す軸線ＯＬの左側は、外観正面図を示し、軸線ＯＬの右側は、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。以下では、図１におけるスパークプラグ１００の軸線ＯＬ方向の下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子電極６０とを備える。
【００２４】
絶縁碍子１０は、中心電極２０および端子電極６０を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の絶縁体である。絶縁碍子１０は、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成される。絶縁碍子１０の軸線ＯＬ方向の中央には、絶縁碍子１０のうちで外径が最も大きい中央胴部１９が形成されている。絶縁碍子１０の中央胴部１９よりも後端側には、端子電極６０と主体金具５０との間を絶縁する後端側胴部１８が形成されている。絶縁碍子１０の中央胴部１９よりも先端側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成されている。絶縁碍子１０の先端側胴部１７の更に先端側には、先端側胴部１７よりも小さい外径であって、中心電極２０側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。
【００２５】
主体金具５０は、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を周方向に包囲して保持する円筒状の金具である。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、全体にニッケルメッキや亜鉛メッキ等のメッキ処理が施されている。主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ねじ部５２と、シール部５４とを備える。これらは、後端から先端に向かって、工具係合部５１と、取付ねじ部５２と、シール部５４の順に形成されている。工具係合部５１は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド（図示省略）に取り付ける工具が嵌合する。本実施例では、工具係合部５１は、軸線ＯＬの直交する断面形状が六角形に形成されている。取付ねじ部５２は、エンジンヘッドの取付ねじ孔に螺合するねじ山を有する。シール部５４は、取付ねじ部５２の根元に鍔状に形成されている。シール部５４とエンジンヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。
【００２６】
中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２５を埋設した棒状の部材である。本実施例では、電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金から成る。また、芯材２５は、銅または銅を主成分とする合金から成る。中心電極２０は、電極母材２１の先端が絶縁碍子１０の軸孔１２から突出した状態で絶縁碍子１０の軸孔１２に挿入され、セラミック抵抗３およびシール体４を介して端子電極６０に電気的に接続される。
【００２７】
接地電極３０は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、ニッケル合金が用いられる。この接地電極３０の基端は、主体金具５０の先端面に溶接されている。接地電極３０の先端部は、軸線ＯＬ上で軸線方向に中心電極２０の先端面と対向するように屈曲されている。この接地電極３０の先端部と、前述した中心電極２０の先端面との間に、火花放電が生じる火花ギャップＳＧが形成される。
【００２８】
端子電極６０は、軸孔１２の後端側に設けられ、その後端側の一部は、絶縁碍子１０の後端側から露出している。端子電極６０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加される。この端子電極６０は、第１端子７０と第２端子８０とを備える。第１端子７０は、その先端側が軸孔１２に挿入された状態で固定され、後端側が絶縁碍子１０から露出している。第２端子８０は、第１端子７０の後端側を周方向に覆うように、ねじ機構によって着脱可能に第１端子７０に装着される。第２端子８０は、例えば、アルミや真鍮を用いて形成することができる。
【００２９】
図２は、端子電極６０を構成する第１端子７０および第２端子８０の着脱機構を示す。図２（Ａ）に示すように、第１端子７０は、座部７１と突出部７２とを備える。座部７１および突出部７２は、絶縁碍子１０から露出している。座部７１は、円形平板形状を有し、その先端側の面は、絶縁碍子１０の後端側の端面と接している。突出部７２は、座部７１の中央部から後端側に突出する円筒形の棒形状を有している。突出部７２は、軸線ＯＬ方向に長さＬ１を有している。突出部７２のうちの、座部７１から軸線ＯＬ方向の長さＬ２の範囲の部位には、軸線ＯＬ方向に沿って、雄ねじとしての第１ねじ部７３が形成されている。
【００３０】
また、図２（Ａ）に示すように、第２端子８０は、略円筒形状を有している。第２端子８０の内部には、軸線ＯＬ方向に貫通する貫通孔８１が形成されている。第２端子８０の軸線ＯＬ方向の長さＬ３は、突出部７２の軸線ＯＬ方向の長さＬ１よりも長く形成されている。貫通孔８１を形成する第２端子８０の内径側面には、第１ねじ部７３に螺合される、雌ねじとしての第２ねじ部８３が形成されている。
【００３１】
図２（Ｂ）に示すように、第２端子８０は、第１端子７０に装着される。具体的には、まず、第１端子７０と第２端子８０とを、第１ねじ部７３が貫通孔８１に挿入された状態に配置する。そして、第２端子８０を回転させて、第１ねじ部７３と第２ねじ部８３とを螺合させることで、第２端子８０は、第１端子７０に装着される。第２端子８０が第１端子７０に装着された状態では、第２端子８０の先端側の端面は、第１端子７０の座部７１と接した状態となる。
【００３２】
かかるスパークプラグ１００は、スパークプラグ１００に接続するプラグキャップの仕様に応じて、第２端子８０を装着して、あるいは、第２端子８０を取り外して、使用することができる。このため、スパークプラグ１００は、汎用性に優れている。
【００３３】
Ａ−２．スパークプラグ１００の製造方法：
スパークプラグ１００の製造工程について説明する。本実施例では、JIS B 8031のスパークプラグ１００を製造するものとして説明する。スパークプラグ１００の製造工程は、準備工程と組み付け工程とに分けられる。準備工程においては、まず、スパークプラグ１００の構成部品をそれぞれ作製する。次に、作製された絶縁碍子１０の内部に、中心電極２０、セラミック抵抗３、シール体４、および、予め塑性加工等によって作製された第１端子７０を所定の順序で挿入し（図１参照）、ガラスシールと呼ばれる加熱圧縮工程によってこれらを一体的に形成する。また、作成された主体金具５０に対して、所要の形状になるように所定の加工、例えば、塑性加工、切削およびねじ山形成加工を施し、工具係合部５１、シール部５４等を形成する。
【００３４】
組み付け工程では、まず、絶縁碍子１０を組み付ける前の主体金具５０の先端面に、接地電極３０を抵抗溶接により接合する。なお、図１では、屈曲形状を有する接地電極３０を示したが、この段階では、接地電極３０は、軸線ＯＬと平行な棒状の状態である。次に、主体金具５０にメッキ処理を施す。次に、上述したように、第２端子８０を第１端子７０に締め付けて、第２端子８０を第１端子７０に装着する（図２（Ｂ）参照）。かかる工程を締め付け工程ともいう。
【００３５】
次に、主体金具５０の内側に、ガラスシールによって中心電極２０と一体となった絶縁碍子１０を差し込む（図１参照）。次に、主体金具５０の後端側の端部を内側に折り曲げるようにして加締める。これによって、中心電極２０の先端が主体金具５０の先端側から突出した状態で、絶縁碍子１０が主体金具５０に一体的に保持される。
【００３６】
次に、棒状の接地電極３０を軸線ＯＬ側に曲げる曲げ加工を行う。こうして、スパークプラグ１００は、完成する。なお、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける締め付け工程を実施するタイミングは、上述の例に限られず、適宜設定すればよい。例えば、締め付け工程は、接地電極３０の曲げ加工の前に実施してもよいし、当該曲げ加工の後で実施してもよい。
【００３７】
図３は、上述した締め付け工程に使用する装置構成を示す。締め付け工程では、モータ２１０と電磁クラッチ２２０と治具３００とを連結して使用する。モータ２１０は、第２端子８０を締め付ける際の回転駆動力を提供する。電磁クラッチ２２０は、トルククラッチの一種であり、トルクリミッタを備えている。電磁クラッチ２２０は、モータ２１０の回転駆動力を治具３００に伝達するが、負荷トルクが予め定められた設定値以上となると空転して、動力伝達を遮断する。なお、使用するトルククラッチは、電磁クラッチに限らず、種々の方式を採用することができる。例えば、トルククラッチは、ボールプランジャーを利用したタイプであってもよい。治具３００は、第２端子８０を保持した状態で、モータ２１０から電磁クラッチ２２０を介して提供される回転駆動力によって回転することで、保持する第２端子８０を回転させ、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける。治具３００には、第２端子８０よりも硬い材質が用いられる。ここでの「硬い」とは、後述する方法によって、治具３００を第２端子８０に押し当てた際に、第２端子８０の方が変形することを意味している。
【００３８】
図４は、治具３００の形状を表す。図４の平面図に示すように、治具３００は、電磁クラッチ２２０に連結される本体３１０と、第２端子８０に押し当てる側の本体３１０の端面から一部分が突出した凸部３２０とを備える。本実施例では、治具３００を第２端子８０に押し当てて、凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入することによって、治具３００が第２端子８０を保持する。
【００３９】
図４の平面図および底面図に示すように、本体３１０は、円柱形状を有している。かかる形状によって、本体３１０は、円滑に回転することができる。ただし、本体３１０の形状は、適宜設定すればよく、例えば、直方体形状であってもよい。また、図４の平面図および底面図に示すように、凸部３２０は、本実施例では、三角柱形状を有している。本実施例では、三角柱の三角形状は、一辺が４．０ｍｍの正三角形である。この三角形状は、凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入する際、三角形状の３つの頂点が、ＪＩＳ Ｂ ８０３１に規定されたＭ４×０．７の仕様で形成された第２ねじ部８３のねじ山の頂よりもわずかに外側（第２ねじ部８３の谷底側）に位置する形状に形成されている。つまり、凸部３２０の三角形状は、第２ねじ部８３の内径寸法よりも大きく形成されている。
【００４０】
凸部３２０の軸線ＯＬ方向の長さ（本体３１０から凸部３２０に向かう方向の突出長さ）Ｌ４は、第２端子８０の長さＬ３（図２（Ａ）参照）と、第１端子７０の長さＬ１（図２（Ａ）参照）との差分値Ｄ（Ｌ３−Ｌ１）よりも短く形成されている。
【００４１】
図５は、締め付け工程の手順を示す。締め付け工程では、まず、工具係合部５１をチャックする（ステップＳ４１０）。工具係合部５１は、工具と嵌合する形状を有しているので、工具係合部５１をチャックすることで、スパークプラグ１００を確実に固定することができる。次に、第２端子８０を第１端子７０に挿入する（ステップＳ４２０）。つまり、第２端子８０を、第１端子７０の一部分である突出部７２が第２端子８０の貫通孔８１に挿入された状態に配置する。
【００４２】
次に、治具３００を軸線ＯＬに沿って第２端子８０に押し当てて装着する（ステップＳ４３０）。具体的には、図６（Ａ）に示すように、ステップＳ４３０では、上述した治具３００の凸部３２０を軸線ＯＬ方向に沿って第２端子８０側に押し当てて、凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入する。この際、治具３００には、第２端子８０に向かう軸線ＯＬ方向に沿って押さえ荷重Ｆ１を作用させる。これにより、第２ねじ部８３のねじ山の一部分が押しつぶされて変形し、治具３００と第２端子８０とが固定される。つまり、治具３００は、凸部３２０の三角形状の３つの頂点によって、第２端子８０との位置関係を固定する。
【００４３】
押さえ荷重Ｆ１は、１０ｋｇｆ（９．８０６６５×１０1Ｎ）以上とすることが望ましい。こうすれば、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける際に、第２端子８０が治具３００から外れることを抑制することができる。また、押さえ荷重Ｆ１は、１００ｋｇｆ（９．８０６６５×１０2Ｎ）以下とすることが望ましい。こうすれば、治具３００を第２端子８０に装着する際に、絶縁碍子１０の破損を抑制することができる。
【００４４】
治具３００を第２端子８０に装着すると、次に、モータ２１０を駆動させて、軸線ＯＬを軸として治具３００を回転させ、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける（ステップＳ４４０）。上記のステップＳ４３０において、治具３００と第２端子８０とは固定されている。したがって、図６（Ｂ）に示すように治具３００を回転させると、第２端子８０は、治具３００の回転に追従して回転し、第１端子７０に締め付けられる。しかも、本実施例では、治具３００には、電磁クラッチ２２０が連結されており、負荷トルクが予め定められた設定値以上となると空転して、動力伝達を遮断する。したがって、第２端子８０の締め付けの程度を所望の程度に精度良く調節することができる。
【００４５】
本実施例では、ステップＳ４４０において、図６（Ｂ）に示すように、治具３００には、第２端子８０に向かう軸線ＯＬ方向に沿って押さえ荷重Ｆ２を作用させる。この押さえ荷重Ｆ２は、５０ｋｇｆ（４９．０３３２５×１０1Ｎ）以下とすることが望ましい。つまり、上記ステップＳ４３０において、押さえ荷重Ｆ１を５０ｋｆｇよりも大きく設定した場合には、ステップＳ４４０において、押さえ荷重Ｆ２を５０ｋｇｆ以下まで除荷することが望ましい。上記ステップＳ４３０において、押さえ荷重Ｆ１を５０ｋｆｇ以下に設定した場合には、その押さえ荷重の値を維持したまま、ステップＳ４４０を実施してもよい。また、ステップＳ４４０において第２端子８０が治具３００から外れないように、上記ステップＳ４３０で治具３００を第２端子８０に装着できるのであれば、押さえ荷重Ｆ２は値０であってもよい。
【００４６】
このように、押さえ荷重Ｆ２を５０ｋｇｆ以下とすることによって、第２端子８０を締め付ける際に、第１端子７０の第１ねじ部７３と、第２端子８０の第２ねじ部８３との間のねじ面の摩擦抵抗を低減できる。また、第２端子８０の先端面と、第１端子７０の座部７１の後端面との摩擦抵抗を低減できる。つまり、治具３００を介して第２端子８０に提供される回転力が摩擦抵抗によって低減されることを抑制できる。したがって、治具３００の回転力が第２端子８０に好適に伝達され、締め付けトルクのばらつきを抑制することができる。その結果、第２端子８０の締め付け不足や、過剰な締め付けを抑制できる。
【００４７】
第２端子８０を第１端子７０に締め付けると、第２端子８０から治具３００を取り外す。こうして、締め付け工程は終了となる。
【００４８】
図７は、上記ステップＳ４３０における押さえ荷重Ｆ１についての実験結果を示す。この実験では、複数の試料を用意し、試料ごとに異なる押さえ荷重Ｆ１を作用させた。そして、押さえ荷重Ｆ１を作用させた際に、絶縁碍子１０に割れや欠けが生じるか否かを確認した。また、後述するステップＳ４４０（第２端子８０を締め付ける工程）において、第２端子８０が治具３００から外れるか否かを確認した。図７の「絶縁体割れ・欠け」の欄では、絶縁碍子１０に割れや欠けが発生することがあった場合を「△」と表示し、割れや欠けが発生しなかった場合を「○」と表示している。また、図７の「治具保持力」の欄では、第２端子８０が治具３００から外れることがあった場合を「△」と表示し、外れが生じなかった場合を「○」と表示している。
【００４９】
図７に示すように、押さえ荷重Ｆ１が５ｋｇｆ〜１００ｋｇｆの範囲では、絶縁碍子１０に割れや欠けは生じなかった。一方、押さえ荷重Ｆ１が１１０，１２０ｋｇｆの場合には、絶縁碍子１０に割れや欠けが発生することがあった。また、押さえ荷重Ｆ１が５ｋｇｆの場合には、第２端子８０が治具３００から外れることがあった。一方、押さえ荷重Ｆ１が１０ｋｇｆ〜１２０ｋｇｆの範囲では、外れは確認されなかった。
【００５０】
図８は、上記ステップＳ４４０における押さえ荷重Ｆ２についての実験結果を示す。この実験では、まず、上記ステップＳ４３０において、押さえ荷重Ｆ１を６０ｋｇｆに設定して、治具３００と第２端子８０とを固定した。次に、押さえ荷重Ｆ２の値を設定し、当該設定値で、第２端子８０の締め付けを行った後、戻しトルクを測定した。かかる手順を、同一の設定値で複数回行うとともに、設定値を段階的に変更して繰り返した。そして、設定値ごとに、戻しトルク値のばらつきを示す３σ（Ｎ・ｍ）を計算した。戻しトルク値のσは標準偏差を表す。
【００５１】
図８に示すように、押さえ荷重Ｆ２が０ｋｇｆ〜５０ｋｇｆの範囲では、３σの値は、０．２Ｎ・ｍ以下に抑えられ、ばらつきが非常に小さくなっていることが分かる。一方、押さえ荷重Ｆ２が５０ｋｇｆよりも大きくなると、３σの値は、押さえ荷重Ｆ２の増加とともに急激に大きくなる。このことは、押さえ荷重Ｆ２を５０ｋｇｆ以下とすることの効果を顕著に示している。
【００５２】
以上説明したスパークプラグ１００の製造方法によれば、第２端子８０を変形させることによって第２端子８０と治具３００とを固定して、治具３００を回転させることにより、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける。かかる方法では、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける際に、治具３００と第２端子８０との間に滑りが生じることを抑制することができる。したがって、第１端子７０と第２端子８０との締結力を好適に確保し、第２端子８０の緩みや第１端子７０からの外れを抑制できる。
【００５３】
また、上述したスパークプラグ１００の製造方法によれば、治具３００の一部分である凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入して、第２端子８０の第２ねじ部８３を変形させることで、第２端子８０と治具３００とを固定する。したがって、第２端子８０と治具３００とを容易に固定することができる。
【００５４】
しかも、凸部３２０は、本体３１０から部分的に突出した部位であるから、凸部３２０を貫通孔８１に挿入した際、凸部３２０が形成された側の本体３１０の端面のうちの、凸部３２０が形成されていない部位が、第２端子８０の後端側の端面に接触することになる。つまり、治具３００は、軸線ＯＬ方向の凸部３２０の長さ以上に、第２端子８０の貫通孔８１に挿入されることがない。ここで、凸部３２０の長さＬ４は、第２端子８０の長さＬ３と、第１端子７０の長さＬ１との差分値Ｄ（Ｌ３−Ｌ１）よりも短く形成されている。したがって、第２端子８０を締め付けた際に、治具３００が第１端子７０に接触して、第１端子７０を傷つけることがない。また、軸線ＯＬ方向の凸部３２０の長さは、第１端子７０の第１ねじ部７３と、第２端子８０の第２ねじ部８３とが螺合しない部位の長さ以内の長さとなるので、螺合する部位の第２ねじ部８３を変形させることがない。その結果、第１ねじ部７３と第２ねじ部８３との螺合性能を低下させることがない。ただし、治具３００の形状は、凸部３２０を有する形状に限るものではない。例えば、治具３００は、軸線ＯＬに直交する断面の形状が凸部３２０と同一の棒状の部材であってもよい。
【００５５】
また、上述したスパークプラグ１００の製造方法によれば、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける際に、治具３００のみを回転させる。したがって、治具３００および第１端子７０の両方を回転させる構成や、第１端子７０のみを回転させる構成と比べて、第２端子８０を第１端子７０に締め付けるのに必要な回転駆動力を伝達する機構を簡略化することができる。ただし、治具３００および第１端子７０の両方を回転させる構成を採用してもよい。すなわち、治具３００と、第１端子７０を備えるスパークプラグ１００とを相互に反対方向に回転させる構成を採用してもよい。あるいは、第１端子７０のみを回転させる構成を採用してもよい。
【００５６】
また、上述したスパークプラグ１００の製造方法によれば、主体金具５０の工具係合部５１をチャックした状態で、第２端子８０を回転させて、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける。したがって、第２端子８０の回転力が作用して、スパークプラグ１００が一緒に回転してしまうことを抑制できる。その結果、締め付け不足が生じることを抑制することができる。
【００５７】
図９は、工具係合部５１をチャックする効果を確認する実験の結果を示す。この実験では、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５の試料を用意し、工具係合部５１をチャックした状態と、チャックしない状態とで、それぞれ第２端子８０の締め付けを行った。そして、締め付け後の第２端子８０の戻しトルクをそれぞれ測定した。第２端子８０の締め付けにおいて、戻しトルクの狙い値は、０．５Ｎ・ｍに設定した。図９に示すように、工具係合部５１をチャックした場合、Ｎｏ１．〜Ｎｏ５の全ての試料について、狙い値に対して１０％以内の変動の戻しトルクの値が得られた。一方、工具係合部５１をチャックしなかった場合、Ｎｏ．１，４，５の試料では、十分な戻しトルクの値が得られなかった。このことは、第２端子８０の締め付け不足が生じたことを示している。
【００５８】
Ｂ．変形例：
Ｂ−１．変形例１：
上述した実施例においては、凸部３２０の軸線ＯＬに直交する断面は、三角形状であったが、当該断面形状は、三角形状に限定されない。凸部３２０の断面形状は、凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入する際、断面形状の少なくとも２つの頂点が、第２ねじ部８３のねじ山の頂よりもわずかに外側に位置するものであればよい。ただし、凸部３２０と第２端子８０との固定関係を強固なものとするためには、断面形状の３つ以上の頂点が、第２ねじ部８３のねじ山の頂よりもわずかに外側に位置することが望ましい。例えば、凸部３２０の断面形状は、矩形形状や五角形であってもよい。
【００５９】
Ｂ−２．変形例２：
上述した実施例においては、治具３００の一部分を第２端子８０の貫通孔８１に挿入することで、治具３００と第２端子８０とを固定したが、治具３００と第２端子８０とを固定する際の位置関係は、上述の例に限らない。当該位置関係の変形例を図１０に示す。変形例としての治具５００には、第２端子８０に押し当てる側の端面の一部が凹んだ凹部５２０が形成されている。この凹部５２０の軸線ＯＬと直交する断面は、第２端子８０の外径の特定の位置の断面よりもわずかに小さく形成されている。本実施例では、特定の位置は、第２端子８０の外径が最も大きくなる位置である。このため、治具５００を第２端子８０に押し当てると、凹部５２０の側面５３０によって、第２端子８０の外径側が変形し、治具５００と第２端子８０とが固定される。かかる構成であっても、第２端子８０と治具５００とを好適に固定することができる。なお、上述した特定の位置は、第２端子８０の外径が最も大きくなる位置に限らず、任意の位置とすることができる。ただし、特定の位置は、局所的に外径が大きくなる頂部とすることが望ましい。こうすれば、第２端子８０と治具５００とを固定しやすい。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、上述した各適用例の構成要素や、実施形態中の要素は、本願の課題の少なくとも一部を解決可能な態様、または、上述した各効果の少なくとも一部を奏する態様において、適宜、組み合わせ、省略、上位概念化を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
４…シール体
５…ガスケット
１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１３…脚長部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…中央胴部
２０…中心電極
２１…電極母材
２５…芯材
３０…接地電極
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ねじ部
５４…シール部
６０…端子電極
７０…第１端子
７１…座部
７２…突出部
７３…第１ねじ部
８０…第２端子
８１…貫通孔
８３…第２ねじ部
１００…スパークプラグ
２１０…モータ
２２０…電磁クラッチ
３００，５００…治具
３１０…本体
３２０…凸部
５２０…凹部
５３０…側面
ＯＬ方向…軸線
Ｆ１，Ｆ２…押さえ荷重
ＯＬ…軸線
ＳＧ…火花ギャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のスパークプラグの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いられるスパークプラグは、端子電極を備えている。端子電極は、点火装置から供給される高圧電圧を受け付ける部位である。かかる端子電極には、ねじ機構を有し、先端部を着脱可能な分離タイプが存在する。分離タイプの端子電極は、スパークプラグを接続する点火装置の仕様に応じて、先端部を装着して、あるいは、先端部を取り外して使用することができる。このため、スパークプラグの汎用性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５９７５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、従来の分離タイプの端子電極は、先端部をねじにより締め付ける際の締付トルクが安定していなかった。そのため、不十分な締め付けが行われた端子電極は、製造時や製品の運搬時に先端部の緩みや外れが生じることがある。また、過度に締め付けが行われた端子電極は、ねじ形状が破損し、先端部の取り外しが困難になることがある。そこで、先端部を着脱可能な端子電極の先端部の締め付け性能の向上が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体のうちの、該絶縁体の一部分を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
前記軸孔の一端部に設けられた端子電極であって、前記絶縁体の外部に位置する部位に第１ねじ部が形成された第１端子と、前記軸線方向に貫通する貫通孔が形成されるとともに、該貫通孔の側面に前記第１ねじ部に螺合される第２ねじ部が形成された第２端子とを備えた端子電極と
を備えたスパークプラグの製造方法において、
治具を前記軸線方向に沿って前記第２端子に押し当てて、前記第２端子の一部分を変形させることにより、該変形した第２端子と前記治具とを固定する第１工程と、
前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を、前記軸線方向を軸として回転させて、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部とを螺合して、前記第２端子を前記第１端子に締め付ける第２工程と
を備えたことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【０００７】
かかる製造方法によれば、第２端子を第１端子に締め付ける際に、治具と第２端子との間に滑りが生じることを抑制できる。したがって、第１端子と第２端子との締結力を好適に確保することができる。その結果、第２端子の締め付けが緩むことや、第２端子が第１端子から外れることを抑制できる。
【０００８】
［適用例２］適用例１記載のスパークプラグの製造方法において、前記第１工程は、前記治具の一部分を前記貫通孔に挿入して、前記第２端子の第２ねじ部を変形させることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【０００９】
かかる製造方法によれば、第２端子と治具とを容易に固定することができる。
【００１０】
［適用例３］適用例２記載のスパークプラグの製造方法において、前記第１工程は、前記第２端子に押し当てる側の端面の一部が突出した凸部を備えた治具を使用して、前記凸部を前記貫通孔に挿入することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１１】
かかる製造方法によれば、治具の一部分を貫通孔に挿入した際の挿入深さは、最大でも凸部の突出長さになる。したがって、挿入深さを好適に調節することができる。その結果、貫通孔に挿入した治具が第１端子と接触して、第１端子を傷つけることがない。
【００１２】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、前記第１工程は、前記第２端子側に向かう前記軸線方向に沿って前記治具に押さえ荷重Ｆ１を作用させて、前記治具を前記第２端子に押し当て、前記押さえ荷重Ｆ１は、１０（ｋｇｆ）≦Ｆ１≦１００（ｋｇｆ）を満たすことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１３】
かかる製造方法によれば、押さえ荷重Ｆ１を１０ｋｇｆ以上とすることで、治具が第２端子から外れないように、第２端子と治具とを好適に固定することができる。また、押さえ荷重Ｆ１を１００ｋｇｆ以下とすることで、押さえ荷重Ｆ１によって絶縁体が損傷することを抑制できる。
【００１４】
［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、前記第２工程は、前記第２端子側に向かう前記軸線方向に沿って前記治具に押さえ荷重Ｆ２を作用させつつ、前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を回転させ、前記押さえ荷重Ｆ２は、Ｆ２≦５０（ｋｇｆ）を満たすことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１５】
かかる製造方法によれば、押さえ荷重Ｆ２を５０ｋｇｆ以下とすることで、第１端子と第２端子との摩擦抵抗が過度に大きくなることを抑制できる。したがって、治具および第１端子のうちの少なくとも一方を回転させた際の回転力が好適に伝達される。その結果、第２端子の締付の程度のばらつきを抑制し、第２端子の締め付け精度を向上することができる。
【００１６】
［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、前記第２工程は、負荷トルクが所定値以上となると空転して、動力伝達を遮断するトルククラッチを用いて、前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を回転させて、前記第２端子を前記第１端子に締め付けることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１７】
かかる製造方法によれば、第２端子の締付の程度のばらつきを抑制できる。したがって、締め付け精度が向上し、締め付けの程度が不足すること、または、過剰になることを抑制できる。
【００１８】
［適用例７］適用例６記載のスパークプラグの製造方法において、前記トルククラッチは、電磁クラッチ方式であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００１９】
かかる製造方法によれば、第２端子を精度良く締め付けることができる。
【００２０】
［適用例８］適用例１ないし適用例７のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、前記第２工程において、前記治具および前記第１端子のうちの前記治具のみを回転させることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【００２１】
かかる製造方法によれば、治具のみを回転させるので、第２端子を締め付ける回転駆動力を伝達する機構を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】スパークプラグ１００の概略構成を示す部分断面図である。
【図２】端子電極６０を構成する第１端子７０および第２端子８０の着脱機構を示す説明図である。
【図３】第２端子８０を第１端子７０に締め付ける際の装置構成を示す説明図である。
【図４】治具３００の概略構成を示す説明図である。
【図５】第２端子８０の締め付け手順を示す工程図である。
【図６】第２端子８０の締め付けの様子を示す説明図である。
【図７】第２端子８０と治具３００とを固定する際の押さえ荷重Ｆ１に関する実験結果を示す図表である。
【図８】第２端子８０の締め付け時の押さえ荷重Ｆ２と、締め付け後の第２端子８０の戻しトルクのばらつきとの関係を示す図表である。
【図９】第２端子８０の締め付け時に工具係合部５１を固定する効果を示す図表である。
【図１０】変形例としての第２端子８０の締め付け方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
Ａ．実施例：
Ａ−１．スパークプラグ１００の概略構成：
図１は、本発明のスパークプラグの製造方法によって製造されるスパークプラグ１００の部分断面図である。図１において、一点鎖線で示す軸線ＯＬの左側は、外観正面図を示し、軸線ＯＬの右側は、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。以下では、図１におけるスパークプラグ１００の軸線ＯＬ方向の下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子電極６０とを備える。
【００２４】
絶縁碍子１０は、中心電極２０および端子電極６０を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の絶縁体である。絶縁碍子１０は、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成される。絶縁碍子１０の軸線ＯＬ方向の中央には、絶縁碍子１０のうちで外径が最も大きい中央胴部１９が形成されている。絶縁碍子１０の中央胴部１９よりも後端側には、端子電極６０と主体金具５０との間を絶縁する後端側胴部１８が形成されている。絶縁碍子１０の中央胴部１９よりも先端側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成されている。絶縁碍子１０の先端側胴部１７の更に先端側には、先端側胴部１７よりも小さい外径であって、中心電極２０側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。
【００２５】
主体金具５０は、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を周方向に包囲して保持する円筒状の金具である。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、全体にニッケルメッキや亜鉛メッキ等のメッキ処理が施されている。主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ねじ部５２と、シール部５４とを備える。これらは、後端から先端に向かって、工具係合部５１と、取付ねじ部５２と、シール部５４の順に形成されている。工具係合部５１は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド（図示省略）に取り付ける工具が嵌合する。本実施例では、工具係合部５１は、軸線ＯＬの直交する断面形状が六角形に形成されている。取付ねじ部５２は、エンジンヘッドの取付ねじ孔に螺合するねじ山を有する。シール部５４は、取付ねじ部５２の根元に鍔状に形成されている。シール部５４とエンジンヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。
【００２６】
中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２５を埋設した棒状の部材である。本実施例では、電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金から成る。また、芯材２５は、銅または銅を主成分とする合金から成る。中心電極２０は、電極母材２１の先端が絶縁碍子１０の軸孔１２から突出した状態で絶縁碍子１０の軸孔１２に挿入され、セラミック抵抗３およびシール体４を介して端子電極６０に電気的に接続される。
【００２７】
接地電極３０は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、ニッケル合金が用いられる。この接地電極３０の基端は、主体金具５０の先端面に溶接されている。接地電極３０の先端部は、軸線ＯＬ上で軸線方向に中心電極２０の先端面と対向するように屈曲されている。この接地電極３０の先端部と、前述した中心電極２０の先端面との間に、火花放電が生じる火花ギャップＳＧが形成される。
【００２８】
端子電極６０は、軸孔１２の後端側に設けられ、その後端側の一部は、絶縁碍子１０の後端側から露出している。端子電極６０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加される。この端子電極６０は、第１端子７０と第２端子８０とを備える。第１端子７０は、その先端側が軸孔１２に挿入された状態で固定され、後端側が絶縁碍子１０から露出している。第２端子８０は、第１端子７０の後端側を周方向に覆うように、ねじ機構によって着脱可能に第１端子７０に装着される。第２端子８０は、例えば、アルミや真鍮を用いて形成することができる。
【００２９】
図２は、端子電極６０を構成する第１端子７０および第２端子８０の着脱機構を示す。図２（Ａ）に示すように、第１端子７０は、座部７１と突出部７２とを備える。座部７１および突出部７２は、絶縁碍子１０から露出している。座部７１は、円形平板形状を有し、その先端側の面は、絶縁碍子１０の後端側の端面と接している。突出部７２は、座部７１の中央部から後端側に突出する円筒形の棒形状を有している。突出部７２は、軸線ＯＬ方向に長さＬ１を有している。突出部７２のうちの、座部７１から軸線ＯＬ方向の長さＬ２の範囲の部位には、軸線ＯＬ方向に沿って、雄ねじとしての第１ねじ部７３が形成されている。
【００３０】
また、図２（Ａ）に示すように、第２端子８０は、略円筒形状を有している。第２端子８０の内部には、軸線ＯＬ方向に貫通する貫通孔８１が形成されている。第２端子８０の軸線ＯＬ方向の長さＬ３は、突出部７２の軸線ＯＬ方向の長さＬ１よりも長く形成されている。貫通孔８１を形成する第２端子８０の内径側面には、第１ねじ部７３に螺合される、雌ねじとしての第２ねじ部８３が形成されている。
【００３１】
図２（Ｂ）に示すように、第２端子８０は、第１端子７０に装着される。具体的には、まず、第１端子７０と第２端子８０とを、第１ねじ部７３が貫通孔８１に挿入された状態に配置する。そして、第２端子８０を回転させて、第１ねじ部７３と第２ねじ部８３とを螺合させることで、第２端子８０は、第１端子７０に装着される。第２端子８０が第１端子７０に装着された状態では、第２端子８０の先端側の端面は、第１端子７０の座部７１と接した状態となる。
【００３２】
かかるスパークプラグ１００は、スパークプラグ１００に接続するプラグキャップの仕様に応じて、第２端子８０を装着して、あるいは、第２端子８０を取り外して、使用することができる。このため、スパークプラグ１００は、汎用性に優れている。
【００３３】
Ａ−２．スパークプラグ１００の製造方法：
スパークプラグ１００の製造工程について説明する。本実施例では、JIS B 8031のスパークプラグ１００を製造するものとして説明する。スパークプラグ１００の製造工程は、準備工程と組み付け工程とに分けられる。準備工程においては、まず、スパークプラグ１００の構成部品をそれぞれ作製する。次に、作製された絶縁碍子１０の内部に、中心電極２０、セラミック抵抗３、シール体４、および、予め塑性加工等によって作製された第１端子７０を所定の順序で挿入し（図１参照）、ガラスシールと呼ばれる加熱圧縮工程によってこれらを一体的に形成する。また、作成された主体金具５０に対して、所要の形状になるように所定の加工、例えば、塑性加工、切削およびねじ山形成加工を施し、工具係合部５１、シール部５４等を形成する。
【００３４】
組み付け工程では、まず、絶縁碍子１０を組み付ける前の主体金具５０の先端面に、接地電極３０を抵抗溶接により接合する。なお、図１では、屈曲形状を有する接地電極３０を示したが、この段階では、接地電極３０は、軸線ＯＬと平行な棒状の状態である。次に、主体金具５０にメッキ処理を施す。次に、上述したように、第２端子８０を第１端子７０に締め付けて、第２端子８０を第１端子７０に装着する（図２（Ｂ）参照）。かかる工程を締め付け工程ともいう。
【００３５】
次に、主体金具５０の内側に、ガラスシールによって中心電極２０と一体となった絶縁碍子１０を差し込む（図１参照）。次に、主体金具５０の後端側の端部を内側に折り曲げるようにして加締める。これによって、中心電極２０の先端が主体金具５０の先端側から突出した状態で、絶縁碍子１０が主体金具５０に一体的に保持される。
【００３６】
次に、棒状の接地電極３０を軸線ＯＬ側に曲げる曲げ加工を行う。こうして、スパークプラグ１００は、完成する。なお、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける締め付け工程を実施するタイミングは、上述の例に限られず、適宜設定すればよい。例えば、締め付け工程は、接地電極３０の曲げ加工の前に実施してもよいし、当該曲げ加工の後で実施してもよい。
【００３７】
図３は、上述した締め付け工程に使用する装置構成を示す。締め付け工程では、モータ２１０と電磁クラッチ２２０と治具３００とを連結して使用する。モータ２１０は、第２端子８０を締め付ける際の回転駆動力を提供する。電磁クラッチ２２０は、トルククラッチの一種であり、トルクリミッタを備えている。電磁クラッチ２２０は、モータ２１０の回転駆動力を治具３００に伝達するが、負荷トルクが予め定められた設定値以上となると空転して、動力伝達を遮断する。なお、使用するトルククラッチは、電磁クラッチに限らず、種々の方式を採用することができる。例えば、トルククラッチは、ボールプランジャーを利用したタイプであってもよい。治具３００は、第２端子８０を保持した状態で、モータ２１０から電磁クラッチ２２０を介して提供される回転駆動力によって回転することで、保持する第２端子８０を回転させ、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける。治具３００には、第２端子８０よりも硬い材質が用いられる。ここでの「硬い」とは、後述する方法によって、治具３００を第２端子８０に押し当てた際に、第２端子８０の方が変形することを意味している。
【００３８】
図４は、治具３００の形状を表す。図４の平面図に示すように、治具３００は、電磁クラッチ２２０に連結される本体３１０と、第２端子８０に押し当てる側の本体３１０の端面から一部分が突出した凸部３２０とを備える。本実施例では、治具３００を第２端子８０に押し当てて、凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入することによって、治具３００が第２端子８０を保持する。
【００３９】
図４の平面図および底面図に示すように、本体３１０は、円柱形状を有している。かかる形状によって、本体３１０は、円滑に回転することができる。ただし、本体３１０の形状は、適宜設定すればよく、例えば、直方体形状であってもよい。また、図４の平面図および底面図に示すように、凸部３２０は、本実施例では、三角柱形状を有している。本実施例では、三角柱の三角形状は、一辺が４．０ｍｍの正三角形である。この三角形状は、凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入する際、三角形状の３つの頂点が、ＪＩＳ Ｂ ８０３１に規定されたＭ４×０．７の仕様で形成された第２ねじ部８３のねじ山の頂よりもわずかに外側（第２ねじ部８３の谷底側）に位置する形状に形成されている。つまり、凸部３２０の三角形状は、第２ねじ部８３の内径寸法よりも大きく形成されている。
【００４０】
凸部３２０の軸線ＯＬ方向の長さ（本体３１０から凸部３２０に向かう方向の突出長さ）Ｌ４は、第２端子８０の長さＬ３（図２（Ａ）参照）と、第１端子７０の長さＬ１（図２（Ａ）参照）との差分値Ｄ（Ｌ３−Ｌ１）よりも短く形成されている。
【００４１】
図５は、締め付け工程の手順を示す。締め付け工程では、まず、工具係合部５１をチャックする（ステップＳ４１０）。工具係合部５１は、工具と嵌合する形状を有しているので、工具係合部５１をチャックすることで、スパークプラグ１００を確実に固定することができる。次に、第２端子８０を第１端子７０に挿入する（ステップＳ４２０）。つまり、第２端子８０を、第１端子７０の一部分である突出部７２が第２端子８０の貫通孔８１に挿入された状態に配置する。
【００４２】
次に、治具３００を軸線ＯＬに沿って第２端子８０に押し当てて装着する（ステップＳ４３０）。具体的には、図６（Ａ）に示すように、ステップＳ４３０では、上述した治具３００の凸部３２０を軸線ＯＬ方向に沿って第２端子８０側に押し当てて、凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入する。この際、治具３００には、第２端子８０に向かう軸線ＯＬ方向に沿って押さえ荷重Ｆ１を作用させる。これにより、第２ねじ部８３のねじ山の一部分が押しつぶされて変形し、治具３００と第２端子８０とが固定される。つまり、治具３００は、凸部３２０の三角形状の３つの頂点によって、第２端子８０との位置関係を固定する。
【００４３】
押さえ荷重Ｆ１は、１０ｋｇｆ（９．８０６６５×１０1Ｎ）以上とすることが望ましい。こうすれば、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける際に、第２端子８０が治具３００から外れることを抑制することができる。また、押さえ荷重Ｆ１は、１００ｋｇｆ（９．８０６６５×１０2Ｎ）以下とすることが望ましい。こうすれば、治具３００を第２端子８０に装着する際に、絶縁碍子１０の破損を抑制することができる。
【００４４】
治具３００を第２端子８０に装着すると、次に、モータ２１０を駆動させて、軸線ＯＬを軸として治具３００を回転させ、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける（ステップＳ４４０）。上記のステップＳ４３０において、治具３００と第２端子８０とは固定されている。したがって、図６（Ｂ）に示すように治具３００を回転させると、第２端子８０は、治具３００の回転に追従して回転し、第１端子７０に締め付けられる。しかも、本実施例では、治具３００には、電磁クラッチ２２０が連結されており、負荷トルクが予め定められた設定値以上となると空転して、動力伝達を遮断する。したがって、第２端子８０の締め付けの程度を所望の程度に精度良く調節することができる。
【００４５】
本実施例では、ステップＳ４４０において、図６（Ｂ）に示すように、治具３００には、第２端子８０に向かう軸線ＯＬ方向に沿って押さえ荷重Ｆ２を作用させる。この押さえ荷重Ｆ２は、５０ｋｇｆ（４９．０３３２５×１０1Ｎ）以下とすることが望ましい。つまり、上記ステップＳ４３０において、押さえ荷重Ｆ１を５０ｋｆｇよりも大きく設定した場合には、ステップＳ４４０において、押さえ荷重Ｆ２を５０ｋｇｆ以下まで除荷することが望ましい。上記ステップＳ４３０において、押さえ荷重Ｆ１を５０ｋｆｇ以下に設定した場合には、その押さえ荷重の値を維持したまま、ステップＳ４４０を実施してもよい。また、ステップＳ４４０において第２端子８０が治具３００から外れないように、上記ステップＳ４３０で治具３００を第２端子８０に装着できるのであれば、押さえ荷重Ｆ２は値０であってもよい。
【００４６】
このように、押さえ荷重Ｆ２を５０ｋｇｆ以下とすることによって、第２端子８０を締め付ける際に、第１端子７０の第１ねじ部７３と、第２端子８０の第２ねじ部８３との間のねじ面の摩擦抵抗を低減できる。また、第２端子８０の先端面と、第１端子７０の座部７１の後端面との摩擦抵抗を低減できる。つまり、治具３００を介して第２端子８０に提供される回転力が摩擦抵抗によって低減されることを抑制できる。したがって、治具３００の回転力が第２端子８０に好適に伝達され、締め付けトルクのばらつきを抑制することができる。その結果、第２端子８０の締め付け不足や、過剰な締め付けを抑制できる。
【００４７】
第２端子８０を第１端子７０に締め付けると、第２端子８０から治具３００を取り外す。こうして、締め付け工程は終了となる。
【００４８】
図７は、上記ステップＳ４３０における押さえ荷重Ｆ１についての実験結果を示す。この実験では、複数の試料を用意し、試料ごとに異なる押さえ荷重Ｆ１を作用させた。そして、押さえ荷重Ｆ１を作用させた際に、絶縁碍子１０に割れや欠けが生じるか否かを確認した。また、後述するステップＳ４４０（第２端子８０を締め付ける工程）において、第２端子８０が治具３００から外れるか否かを確認した。図７の「絶縁体割れ・欠け」の欄では、絶縁碍子１０に割れや欠けが発生することがあった場合を「△」と表示し、割れや欠けが発生しなかった場合を「○」と表示している。また、図７の「治具保持力」の欄では、第２端子８０が治具３００から外れることがあった場合を「△」と表示し、外れが生じなかった場合を「○」と表示している。
【００４９】
図７に示すように、押さえ荷重Ｆ１が５ｋｇｆ〜１００ｋｇｆの範囲では、絶縁碍子１０に割れや欠けは生じなかった。一方、押さえ荷重Ｆ１が１１０，１２０ｋｇｆの場合には、絶縁碍子１０に割れや欠けが発生することがあった。また、押さえ荷重Ｆ１が５ｋｇｆの場合には、第２端子８０が治具３００から外れることがあった。一方、押さえ荷重Ｆ１が１０ｋｇｆ〜１２０ｋｇｆの範囲では、外れは確認されなかった。
【００５０】
図８は、上記ステップＳ４４０における押さえ荷重Ｆ２についての実験結果を示す。この実験では、まず、上記ステップＳ４３０において、押さえ荷重Ｆ１を６０ｋｇｆに設定して、治具３００と第２端子８０とを固定した。次に、押さえ荷重Ｆ２の値を設定し、当該設定値で、第２端子８０の締め付けを行った後、戻しトルクを測定した。かかる手順を、同一の設定値で複数回行うとともに、設定値を段階的に変更して繰り返した。そして、設定値ごとに、戻しトルク値のばらつきを示す３σ（Ｎ・ｍ）を計算した。戻しトルク値のσは標準偏差を表す。
【００５１】
図８に示すように、押さえ荷重Ｆ２が０ｋｇｆ〜５０ｋｇｆの範囲では、３σの値は、０．２Ｎ・ｍ以下に抑えられ、ばらつきが非常に小さくなっていることが分かる。一方、押さえ荷重Ｆ２が５０ｋｇｆよりも大きくなると、３σの値は、押さえ荷重Ｆ２の増加とともに急激に大きくなる。このことは、押さえ荷重Ｆ２を５０ｋｇｆ以下とすることの効果を顕著に示している。
【００５２】
以上説明したスパークプラグ１００の製造方法によれば、第２端子８０を変形させることによって第２端子８０と治具３００とを固定して、治具３００を回転させることにより、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける。かかる方法では、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける際に、治具３００と第２端子８０との間に滑りが生じることを抑制することができる。したがって、第１端子７０と第２端子８０との締結力を好適に確保し、第２端子８０の緩みや第１端子７０からの外れを抑制できる。
【００５３】
また、上述したスパークプラグ１００の製造方法によれば、治具３００の一部分である凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入して、第２端子８０の第２ねじ部８３を変形させることで、第２端子８０と治具３００とを固定する。したがって、第２端子８０と治具３００とを容易に固定することができる。
【００５４】
しかも、凸部３２０は、本体３１０から部分的に突出した部位であるから、凸部３２０を貫通孔８１に挿入した際、凸部３２０が形成された側の本体３１０の端面のうちの、凸部３２０が形成されていない部位が、第２端子８０の後端側の端面に接触することになる。つまり、治具３００は、軸線ＯＬ方向の凸部３２０の長さ以上に、第２端子８０の貫通孔８１に挿入されることがない。ここで、凸部３２０の長さＬ４は、第２端子８０の長さＬ３と、第１端子７０の長さＬ１との差分値Ｄ（Ｌ３−Ｌ１）よりも短く形成されている。したがって、第２端子８０を締め付けた際に、治具３００が第１端子７０に接触して、第１端子７０を傷つけることがない。また、軸線ＯＬ方向の凸部３２０の長さは、第１端子７０の第１ねじ部７３と、第２端子８０の第２ねじ部８３とが螺合しない部位の長さ以内の長さとなるので、螺合する部位の第２ねじ部８３を変形させることがない。その結果、第１ねじ部７３と第２ねじ部８３との螺合性能を低下させることがない。ただし、治具３００の形状は、凸部３２０を有する形状に限るものではない。例えば、治具３００は、軸線ＯＬに直交する断面の形状が凸部３２０と同一の棒状の部材であってもよい。
【００５５】
また、上述したスパークプラグ１００の製造方法によれば、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける際に、治具３００のみを回転させる。したがって、治具３００および第１端子７０の両方を回転させる構成や、第１端子７０のみを回転させる構成と比べて、第２端子８０を第１端子７０に締め付けるのに必要な回転駆動力を伝達する機構を簡略化することができる。ただし、治具３００および第１端子７０の両方を回転させる構成を採用してもよい。すなわち、治具３００と、第１端子７０を備えるスパークプラグ１００とを相互に反対方向に回転させる構成を採用してもよい。あるいは、第１端子７０のみを回転させる構成を採用してもよい。
【００５６】
また、上述したスパークプラグ１００の製造方法によれば、主体金具５０の工具係合部５１をチャックした状態で、第２端子８０を回転させて、第２端子８０を第１端子７０に締め付ける。したがって、第２端子８０の回転力が作用して、スパークプラグ１００が一緒に回転してしまうことを抑制できる。その結果、締め付け不足が生じることを抑制することができる。
【００５７】
図９は、工具係合部５１をチャックする効果を確認する実験の結果を示す。この実験では、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５の試料を用意し、工具係合部５１をチャックした状態と、チャックしない状態とで、それぞれ第２端子８０の締め付けを行った。そして、締め付け後の第２端子８０の戻しトルクをそれぞれ測定した。第２端子８０の締め付けにおいて、戻しトルクの狙い値は、０．５Ｎ・ｍに設定した。図９に示すように、工具係合部５１をチャックした場合、Ｎｏ１．〜Ｎｏ５の全ての試料について、狙い値に対して１０％以内の変動の戻しトルクの値が得られた。一方、工具係合部５１をチャックしなかった場合、Ｎｏ．１，４，５の試料では、十分な戻しトルクの値が得られなかった。このことは、第２端子８０の締め付け不足が生じたことを示している。
【００５８】
Ｂ．変形例：
Ｂ−１．変形例１：
上述した実施例においては、凸部３２０の軸線ＯＬに直交する断面は、三角形状であったが、当該断面形状は、三角形状に限定されない。凸部３２０の断面形状は、凸部３２０を第２端子８０の貫通孔８１に挿入する際、断面形状の少なくとも２つの頂点が、第２ねじ部８３のねじ山の頂よりもわずかに外側に位置するものであればよい。ただし、凸部３２０と第２端子８０との固定関係を強固なものとするためには、断面形状の３つ以上の頂点が、第２ねじ部８３のねじ山の頂よりもわずかに外側に位置することが望ましい。例えば、凸部３２０の断面形状は、矩形形状や五角形であってもよい。
【００５９】
Ｂ−２．変形例２：
上述した実施例においては、治具３００の一部分を第２端子８０の貫通孔８１に挿入することで、治具３００と第２端子８０とを固定したが、治具３００と第２端子８０とを固定する際の位置関係は、上述の例に限らない。当該位置関係の変形例を図１０に示す。変形例としての治具５００には、第２端子８０に押し当てる側の端面の一部が凹んだ凹部５２０が形成されている。この凹部５２０の軸線ＯＬと直交する断面は、第２端子８０の外径の特定の位置の断面よりもわずかに小さく形成されている。本実施例では、特定の位置は、第２端子８０の外径が最も大きくなる位置である。このため、治具５００を第２端子８０に押し当てると、凹部５２０の側面５３０によって、第２端子８０の外径側が変形し、治具５００と第２端子８０とが固定される。かかる構成であっても、第２端子８０と治具５００とを好適に固定することができる。なお、上述した特定の位置は、第２端子８０の外径が最も大きくなる位置に限らず、任意の位置とすることができる。ただし、特定の位置は、局所的に外径が大きくなる頂部とすることが望ましい。こうすれば、第２端子８０と治具５００とを固定しやすい。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、上述した各適用例の構成要素や、実施形態中の要素は、本願の課題の少なくとも一部を解決可能な態様、または、上述した各効果の少なくとも一部を奏する態様において、適宜、組み合わせ、省略、上位概念化を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
４…シール体
５…ガスケット
１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１３…脚長部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…中央胴部
２０…中心電極
２１…電極母材
２５…芯材
３０…接地電極
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ねじ部
５４…シール部
６０…端子電極
７０…第１端子
７１…座部
７２…突出部
７３…第１ねじ部
８０…第２端子
８１…貫通孔
８３…第２ねじ部
１００…スパークプラグ
２１０…モータ
２２０…電磁クラッチ
３００，５００…治具
３１０…本体
３２０…凸部
５２０…凹部
５３０…側面
ＯＬ方向…軸線
Ｆ１，Ｆ２…押さえ荷重
ＯＬ…軸線
ＳＧ…火花ギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体のうちの、該絶縁体の一部分を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
前記軸孔の一端部に設けられた端子電極であって、前記絶縁体の外部に位置する部位に第１ねじ部が形成された第１端子と、前記軸線方向に貫通する貫通孔が形成されるとともに、該貫通孔の側面に前記第１ねじ部に螺合される第２ねじ部が形成された第２端子とを備えた端子電極と
を備えたスパークプラグの製造方法において、
治具を前記軸線方向に沿って前記第２端子に押し当てて、前記第２端子の一部分を変形させることにより、該変形した第２端子と前記治具とを固定する第１工程と、
前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を、前記軸線方向を軸として回転させて、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部とを螺合して、前記第２端子を前記第１端子に締め付ける第２工程と
を備えたことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第１工程は、前記治具の一部分を前記貫通孔に挿入して、前記第２端子の第２ねじ部を変形させることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第１工程は、前記第２端子に押し当てる側の端面の一部が突出した凸部を備えた治具を使用して、前記凸部を前記貫通孔に挿入することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第１工程は、前記第２端子側に向かう前記軸線方向に沿って前記治具に押さえ荷重Ｆ１を作用させて、前記治具を前記第２端子に押し当て、
前記押さえ荷重Ｆ１は、１０（ｋｇｆ）≦Ｆ１≦１００（ｋｇｆ）を満たす
ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第２工程は、前記第２端子側に向かう前記軸線方向に沿って前記治具に押さえ荷重Ｆ２を作用させつつ、前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を回転させ、
前記押さえ荷重Ｆ２は、Ｆ２≦５０（ｋｇｆ）を満たす
ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第２工程は、負荷トルクが所定値以上となると空転して、動力伝達を遮断するトルククラッチを用いて、前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を回転させて、前記第２端子を前記第１端子に締め付けることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のスパークプラグの製造方法において、
前記トルククラッチは、電磁クラッチ方式であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第２工程において、前記治具および前記第１端子のうちの前記治具のみを回転させることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項１】
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体のうちの、該絶縁体の一部分を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
前記軸孔の一端部に設けられた端子電極であって、前記絶縁体の外部に位置する部位に第１ねじ部が形成された第１端子と、前記軸線方向に貫通する貫通孔が形成されるとともに、該貫通孔の側面に前記第１ねじ部に螺合される第２ねじ部が形成された第２端子とを備えた端子電極と
を備えたスパークプラグの製造方法において、
治具を前記軸線方向に沿って前記第２端子に押し当てて、前記第２端子の一部分を変形させることにより、該変形した第２端子と前記治具とを固定する第１工程と、
前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を、前記軸線方向を軸として回転させて、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部とを螺合して、前記第２端子を前記第１端子に締め付ける第２工程と
を備えたことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第１工程は、前記治具の一部分を前記貫通孔に挿入して、前記第２端子の第２ねじ部を変形させることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第１工程は、前記第２端子に押し当てる側の端面の一部が突出した凸部を備えた治具を使用して、前記凸部を前記貫通孔に挿入することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第１工程は、前記第２端子側に向かう前記軸線方向に沿って前記治具に押さえ荷重Ｆ１を作用させて、前記治具を前記第２端子に押し当て、
前記押さえ荷重Ｆ１は、１０（ｋｇｆ）≦Ｆ１≦１００（ｋｇｆ）を満たす
ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第２工程は、前記第２端子側に向かう前記軸線方向に沿って前記治具に押さえ荷重Ｆ２を作用させつつ、前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を回転させ、
前記押さえ荷重Ｆ２は、Ｆ２≦５０（ｋｇｆ）を満たす
ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第２工程は、負荷トルクが所定値以上となると空転して、動力伝達を遮断するトルククラッチを用いて、前記治具および前記第１端子のうちの少なくとも一方を回転させて、前記第２端子を前記第１端子に締め付けることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のスパークプラグの製造方法において、
前記トルククラッチは、電磁クラッチ方式であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、
前記第２工程において、前記治具および前記第１端子のうちの前記治具のみを回転させることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８９３６１（Ｐ２０１３−８９３６１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２６９９６（Ｐ２０１１−２２６９９６）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]