Method of manufacturing a spark plug for the terminal nut by plastic processing

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、給電用高圧コードが接続される点火栓用端子ナットの製造方法に関する。

［従来の技術］ 内燃機関用点火栓は、点火栓の外殻を構成するとともに燃焼室へ装着する際の取付用金具となるハウジングと、
ハウジングに支持される高純度アルミナ磁器などによる絶縁体と、火花を発生するための放電ギャップを形成する中心電極および接地電極と、給電用高圧コード（高圧電線）が嵌め合わされる点火栓用端子ナットなどから構成される。

従来では、この点火栓用端子ナットの製造方法として、
棒状の金属素材を切削加工して作成する方法、または亜鉛やアルミニウム合金などの軟質金属を素材としてダイキャストにより作成する方法が一般的であった。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、点火栓用端子ナットを切削加工法により製造する場合には、切削にともなう削り屑が加工素材の約50
％に達することから材料ロスが多くなるとともに、切削加工に要する時間が長く生産性が悪いことなどから、点火栓用端子ナットの生産コストが高くなる課題を有していた。

また、点火栓用端子ナットをダイキャスト法により製造する場合には、鋳造作業にともなう粉塵や高熱の発生、
離型剤の燃焼による有害ガスの発生などに加えてかなりの騒音をともなうため、作業環境が悪く、作業者の健康上に悪影響を及ぼす可能性があった。

さらには、ダイキャスト法に適用可能な素材が、亜鉛やアルミニウム合金などの軟質合金の一部に限られるため、加工素材の選択上の制約を受けるとともに、製品としての表面硬度が不十分となる課題を有していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、製品の加工時間を短縮するとともに、生産コストを低減することのできる点火栓用端子ナットの製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、所定の寸法に切断された円柱状金属素材の端面を打圧することにより、前記円柱状金属素材の両端面を軸方向に対してほぼ直角な平行面に形成する第１工程と、前記第１工程により得られた金属素材の一方の端面の中心部に鈍角の円錐状凹所を形成するとともに、押出し成形により、他方の端面の中心部に第１の下穴を形成する第２工程と、前記第１の下穴の形成後に、前記第１の下穴と同軸で、前記第１の下穴より小径の第２の下穴を形成する第３工程と、前記一方の端面側を、すえこみ鍛造により軸方向に圧縮させるとともに径方向に拡張させる第４工程と、前記第４工程により得られた金属素材に、打ち抜きにより前記第２
の下穴と同軸に貫通孔を形成する第５工程と、前記第５
工程により得られた金属素材の外周面に、金型を用いてシェービング加工を施す第６工程とからなることを技術的手段とする。

［作用］ 上記構成よりなる本発明は、点火栓用端子ナットの素材となるアルミニウム合金や鉄系金属などの円柱状金属素材を所定の寸法に切断した後、両端面が金属素材の軸方向に対してほぼ直角な平行面となるように打圧する。

平行面を得た金属素材の一方の端面の中心部に鈍角の円錐状凹所を形成するとともに、押出し成形により、他方の端面の中心部に、軸方向に所定の奥行きを有する第１
の下穴を形成する。

そして、後工程で金属素材を中空状に形成するために、
第１の下穴の形成後に、第１の下穴と同軸で、第１の下穴より小径の第２の下穴を形成する。 これにより、金属素材の他方側のみが筒状を呈する。

次に、円錐状凹所が形成された一方の端面側にすえこみ鍛造を施すことにより、その一方の端面側を軸方向に圧縮させるとともに径方向に拡張させて、だるま状に膨出させた形状とする。

その後、打ち抜きにより、他方側に形成した下穴と同軸に金属素材を貫通する貫通孔を形成する。

すえこみ鍛造により径方向に拡張された金属素材の一方の端面側には、給電用高圧コードが嵌め合わされるため、最終工程として、径方向拡張された外径部の寸法精度を向上させるためのシェービング加工を施す。

［発明の効果］ 上記塑性加工によって点火栓用端子ナットを作成することにより、従来の切削加工法に比べて加工に要する時間を大巾に短縮することができるうえ、加工屑も貫通孔を形成する際に極わずかに生じるに止まる。 また、亜鉛やアルミニウム合金など限られた種類の素材しか使用できないダイキャスト法とは異なり、安価で、且つ硬度も十分に高い鉄系金属を使用することが可能である。 これらのことから、本発明によれば、点火栓用端子ナットの生産コストを低減させることができる。

また、ダイキャスト法の場合のように、高熱や粉塵、あるいは有害ガスの発生がなく、作業者への健康上の悪影響を少なくすることができる。

［実施例］ 次に、本発明の塑性加工による点火栓用端子ナットの製造方法を図面に示す一実施例に基づき説明する。

第１図は点火栓用端子ナット１の製造工程を示す説明図である。

点火栓用端子ナット（以下端子ナットと呼ぶ） 1を組み付けた点火栓 100の部分断面図を第３図に示す。

内燃機関用点火栓 100は、点火栓 100の外殻を構成するとともに燃焼室（図示しない）へ装着する際の取付用金具となるハウジング 101とハウジング 101に支持される高純度アルミナ磁器などによる絶縁体 102と、火花を発生するための放電ギャップを形成する中心電極 103および接地電極 104と、図示しない給電用高圧コード（高圧電線）が嵌め合わされる端子ナット 1などから構成される。

以下にこの端子ナット 1の製造工程を第１図に基づき説明する。

端子ナット 1の素材となるアルミニウム合金や鉄系金属などの円柱状金属素材 1Ａを、（イ）図に示すように、
所定の寸法（例えば直径約 6.0mm、長さ約 7.5mm）に切断した後、円柱状金属素材 1Ａの両端面1a、1bが軸方向に対してほぼ直角な平行面となるように、本発明の第１
工程である平行打を行い、（ロ）図に示すように、平行面1a、1bを有する加工素材 1Ｂを得る。 このとき、加工素材 1Ｂの一方の端面1aに面取りを行うことにより、後に続く鍛造工程をより正確に行うことができる。

次に、加工素材 1Ｂの外径寸法を所定形状のダイス 2によって規制するとともに、一方の端面1aの中心部を、
（ハ）図に示すように、先端部が浅い円錐状に形成されたパンチ（例えばパンチ先端部の角度 150度） 3により支持し、他方の端面1bの中心部に、加工素材 1Ｂより小径のパンチ 4を打圧して押出し成形を行う。

これにより、一方の端面1aの中心部に鈍角の円錐状凹所
5を形成するとともに、他方側に第１の下穴 6を形成した加工素材 1Cを得る（本発明の第２工程）。

なお、第１の下穴 6を押出し成形により形成することで、加工素材 1Ｃの他方側は、径方向に拡張された鍔状部 7となる。

次に、加工素材 1Ｃに形成した第１の下穴 6と同軸に、
第１の下穴 6より小径で、且つ、第１の下穴 6より軸方向に奥行きの長い第２の下穴 8を、上記したパンチ 4より小径で、且つストロークの長いパンチ 9を打圧することにより形成し、（ニ）図に示すような加工素材 1Ｄを得る（本発明の第３工程）。

第１の下穴 6を形成する際に用いるパンチ 4の先端部分は、第２の下穴 8を形成する際のパンチ 9の位置決め用ガイドとしての凹みを設けるために、（ハ）図に示すように、外径寸法の異なる段違い形状を有している。

従って、第１の下穴 6を形成した際には、（ハ）図に示すように、内径の大きな内空部6aの奥に、内径の小さな内部部6bが段違いに形成され、この内径の小さな内空部
6bがパンチ 9の位置決め用ガイドとしての凹みとなる。

なお、内径の小さな内空部6bは、その軸方向の深さを、
鍔状部 7の軸方向の長さとほぼ同じにし、パンチ 3を加工素材 1Ｃの一方の端面1aに密接させることにより、成形クラックの発生を防ぐことができる。

加工素材 1Ｃの一方の端面1aに形成された円錐状凹所 5
は、後述する貫通孔10を形成する際に、その貫通孔10を製品の外周面に対してより正確に同軸位置に形成するための助けとなる。

また、本発明では、円錐状凹所 5の角度を鈍角（例えば
150度）としたことにより、塑性変形（特に次工程で行われるすえこみ鍛造）にともなう製品の亀裂を少なくすることができる。

上記した下穴開け工程を経た後、加工素材 1Ｄの中実箇所11を、本発明の第４工程であるすえこみ鍛造により、
軸方向に圧縮させるとともに径方向に拡張させてだるま状に膨出させ、（ホ）図に示すような加工素材 1Ｅを得る。

すえこみ鍛造により、ほぼ所望の外形を備えた加工素材
1Ｅを全長に亘って中空形状とするため、本発明の第５
工程である打ち抜きにより、前記第１の下穴 6および第２の下穴 8と同軸に貫通孔10を形成し、（ヘ）図に示すような加工素材 1Ｆを得る。 なお、この貫通孔10は、第２の下穴 8と同径に形成される。

これにより、加工素材 1Ｆは、第１の下穴 6と貫通孔10
とからなる段付き中空形状を呈するとともに、外側形状が、軸方向の中間部に形成される環状溝部12と、その両端部に形成される鍔状部 7、および膨出箇所13とを連ねた段付き形状を呈する。

なお、第２の下穴 8の形成後、打ち抜きにより貫通孔10
を形成し、その後、すえこみ鍛造を行う方法も考えられるが、この場合、打ち抜きにより形成した貫通孔10が、
すえこみ鍛造を行うことにより中膨れしてしまう。

従って、塑性加工後に貫通孔10の内壁に形成する雌ねじ部が、中膨れした箇所のみ形成できなくなる。

そこで、本発明では、第２の下穴 8を形成後、すえこみ鍛造を行ない、その後、貫通孔10を形成する方法とした。

膨出箇所13には給電用高圧コードが嵌め合わされるため、塑性加工の最終工程として、膨出箇所13の外表面に、（ト）図に示すように、金型14を用いて本発明の第６工程であるシェービング加工を施し、所望の形状（例えば直径約6.45mm、長さ約10mm）を有する加工素材 1Ｇ
を得る。

シェービング加工を施すことにより、膨出箇所13の寸法精度が向上し、給電用高圧コードをスムーズ、且つ確実に嵌め合わせることができる。

なお、上記した塑性加工の全工程によって得られた加工素材 1Ｇには、貫通孔10の内壁に点火栓 100本体への螺着用雌ねじ部15が形成され、第２図に示すような端子ナット 1が得られる。

一般に、塑性加工法では、塑性変形時に亀裂が発生しやすく、本実施例の端子ナット 1では、第１の下穴 6を形成する際、加工素材 1Ｂの一方の端面1aに円錐状凹所 5
を形成する際、あるいは加工素材 1Ｄの中実箇所11にすえこみ鍛造を行う際などに亀裂の発生が起こりやすい。

そこで、本実施例では、第１の下穴 6を形成する際に、
内径の小さな内空部6bの深さを鍔状部 7の軸方向の長さとほぼ同じに設定し、また、加工素材 1Ｂの一方の端面
1aに形成する円錐状凹所 5の角度を鈍角（例えば 150
度）としたことにより、それぞれ亀裂の発生を防止することができた。 なお、第１の下穴 6を形成する際に、内径の小さな内空6bの深さを鍔状部 7の軸方向の長さより長くした場合に発生しやすい亀裂箇所C1、および円錐状凹所 5の角度を鋭角（例えば80度）としたことにより発生しやすい亀裂箇所C2を、第４図および第５図に示す。

上述したように、本発明の塑性加工によれば、各工程において、パンチとダイスの組み合わせを順次変えていくことになり、（ト）図に示したような所望の形状を得ることができ、従来の切削加工法、およびダイキャスト法に比べて加工に要する時間を大巾に短縮することができる。

加工屑も貫通孔10を形成する際に極わずかに生じるに止まり、切削加工法のように多量の材料ロスを発生させることがない。 これらのことから、点火栓用端子ナット 1
の生産コストを低減させることができる。

また、ダイキャスト法の場合のように、高熱や粉塵、あるいは有害ガスの発生がなく、作業者への健康上の悪影響を少なくすることができる。

さらには、亜鉛やアルミニウム合金など限られた種類の素材しか使用できないダイキャスト法とは異なり、安価で、且つ硬度も十分に高い鉄系金属を使用することが可能であるとともに、亜鉛やアルミニウム合金などの軟質金属を素材として作られた端子ナット 1であっても、鍛造効果によってその表面硬度が高められるため、端子ナット 1への給電用高圧コードの着脱が頻繁に行われたとしても、表面部が摩耗して接触不良を起こす不都合は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は点火栓用端子ナットの製造工程を示す説明図、
第２図は点火栓用端子ナットの断面図、第３図は点火栓の部分断面図、第４図および第５図は亀裂の発生箇所を示す加工素材の断面図である。 図中、 1……点火栓用端子ナット、 1Ａ……円柱状金属素材、 1Ｂ〜 1Ｇ……加工素材、 5……円錐状凹所、 6
……第１の下穴、 8……第２の下穴、10……貫通孔、14
……金型