JP2020119826A - スパークプラグの検査方法およびスパークプラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テーパーシートタイプのスパークプラグの接地電極の位置を評価できるスパークプラグの検査方法およびスパークプラグの製造方法を提供すること。【解決手段】スパークプラグの検査方法は、めねじを有するゲージのめねじに主体金具のおねじを螺合し、ゲージの内側の縁に主体金具のテーパ部の一部を線接触または点接触させる接触工程と、接触工程においてゲージの内側の縁にテーパ部が線接触または点接触したときに、接地電極が、ゲージの周方向の所定の範囲内にあるか否かを判定する判定工程と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、テーパーシートタイプのスパークプラグの検査方法およびスパークプラグの製造方法に関するものである。

スパークプラグは、中心電極を絶縁保持する主体金具のおねじを、エンジンに形成されたプラグホールのめねじに締め付けて、エンジンに取り付けられる。エンジンに取り付けられたスパークプラグは、主体金具に接続された接地電極と中心電極との間の火花ギャップに火炎核を作り、燃焼室内の可燃混合気に点火する。スパークプラグの接地電極は、火炎核を成長させるため、可燃混合気の流れを阻害しない位置にあるのが好ましい。特許文献１には、ガスケットを介してエンジンに取り付けられるスパークプラグの接地電極の位置を検査する方法が開示されている。

特開２０１２−２３８４８２号公報

しかしながらこの技術では、ガスケットの無い、いわゆるテーパーシートタイプのスパークプラグの接地電極の位置は評価できないという問題点がある。

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、テーパーシートタイプのスパークプラグの接地電極の位置を評価できるスパークプラグの検査方法およびスパークプラグの製造方法を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明のスパークプラグの検査方法は、自身の外周面の一部に形成されたおねじと、おねじよりも自身の後端側に設けられ、後端側に向かうにつれて拡径するテーパ部であり、エンジンに形成されたプラグホールのめねじにおねじが締め付けられたときにプラグホールの内面に接触するテーパ部と、を備える筒状の主体金具と、主体金具の先端側の中心に絶縁保持される中心電極と、主体金具に接続され中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極と、を備えるスパークプラグを検査する方法であって、めねじを有するゲージのめねじにおねじを螺合し、ゲージの内側の縁にテーパ部の一部を線接触または点接触させる接触工程と、接触工程において内側の縁にテーパ部が線接触または点接触したときに、接地電極が、ゲージの周方向の所定の範囲内にあるか否かを判定する判定工程と、を備えている。本発明のスパークプラグの製造方法は、この検査方法を備えている。

請求項１記載のスパークプラグの検査方法によれば、ゲージのめねじに主体金具のおねじを螺合し、ゲージの内側の縁にテーパ部の一部が線接触または点接触したときに、ゲージの周方向の所定の範囲内に接地電極があるか否かを判定する。よって、テーパ部のあるテーパーシートタイプのスパークプラグの接地電極の位置を評価できる。

請求項２記載のスパークプラグの検査方法によれば、テーパ部のうちゲージの内側の縁に線接触または点接触する部位は、テーパ部の先端から後端までの軸方向の距離の半分の位置よりも後端側にある。これによりテーパ部の先端から後端までの軸方向の距離の半分の位置よりも先端側にゲージの内側の縁が接触する場合に比べて接触部分の面積を広くできるので、接触工程においてゲージがテーパ部に加える力を小さくできる。よって、請求項１の効果に加え、テーパ部を傷つけ難くできる。

請求項３記載のスパークプラグの製造方法によれば、請求項１又は２の効果と同様の効果がある。

一実施の形態におけるスパークプラグの片側断面図である。 エンジンに取り付けられたスパークプラグの一部の片側断面図である。 ゲージに取り付けられたスパークプラグの片側断面図である。 図３の矢印ＩＶ方向から見たゲージの底面図である。

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は本発明の一実施の形態におけるスパークプラグ１０の軸線Ｏを境にした片側断面図である。図１では、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２及び図３においても同じ）。図１に示すようにスパークプラグ１０は、絶縁体１１、中心電極１３、主体金具２０及び接地電極３０を備えている。

絶縁体１１は、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等により形成された部材であり、軸線Ｏに沿って貫通する軸孔１２が形成されている。軸孔１２の先端側に中心電極１３が配置される。

中心電極１３は、軸線Ｏに沿って延びる棒状の部材であり、銅または銅を主成分とする芯材がニッケル又はニッケル基合金からなる母材で覆われている。中心電極１３は絶縁体１１に保持され、先端が軸孔１２から露出する。

端子金具１４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１４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。端子金具１４は、軸孔１２の内部で、中心電極１３と電気的に接続されている。

絶縁体１１の後端から軸線方向に所定の距離だけ離れた絶縁体１１の外周の先端側に、端子金具１４と絶縁距離を確保して、主体金具２０が固定されている。主体金具２０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筒状の部材である。

主体金具２０は、軸線Ｏに沿って先端側から後端側へ順に、胴部２１、首部２３、拡径部２４、テーパ部２５及び座部２６が連接されている。胴部２１の外周面におねじ２２が形成されている。首部２３の外径はおねじ２２の外径よりも小さい。拡径部２４は、後端側へ向かうにつれて外径が拡大する円錐状の部位である。座部２６の外径はおねじ２２の外径よりも大きい。テーパ部２５は、拡径部２４と座部２６とを連絡する円錐状の部位であり、後端側へ向かうにつれて外径が拡大する。テーパ部２５の外周面の軸線Ｏに対するテーパ角度は拡径部２４の外周面の軸線Ｏに対するテーパ角度よりも小さい。

主体金具２０は、座部２６の後端側に、軸線Ｏに沿って先端側から順に、屈曲部２７、工具係合部２８及び加締め部２９が連接されている。加締め部２９は、主体金具２０の組み付け時に内側へ屈曲することにより、主体金具２０に組み付けられた絶縁体１１の後端側への移動を規制する部位である。工具係合部２８は、エンジン４０（後述する）のプラグホール４１にスパークプラグ１０を取り付けるときに、レンチ等の工具を係合させる部位である。屈曲部２７は、加締め部２９を用いて主体金具２０を絶縁体１１に組み付けるときに、塑性変形（屈曲）させて固定するための部位である。

接地電極３０は、主体金具２０の胴部２１に接合される金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である。本実施形態では、接地電極３０は棒状に形成されており、先端側が屈曲し中心電極１３と対向する。接地電極３０は、中心電極１３との間に火花ギャップを形成する。

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１３を絶縁体１１の軸孔１２に挿入し、中心電極１３の先端が軸孔１２から外部に露出するように配置する。軸孔１２に端子金具１４を挿入しつつ、端子金具１４と中心電極１３とを電気的に接続した後、予め接地電極３０が接合された主体金具２０に絶縁体１１を挿入する。主体金具２０の加締め部２９及び屈曲部２７を塑性変形して、主体金具２０を絶縁体１１の外周に組み付ける。次いで、中心電極１３と対向するように接地電極３０を屈曲して、スパークプラグ１０を得る。

図２はエンジン４０に取り付けられたスパークプラグ１０の一部（テーパ部２５付近）の軸線Ｏを境にした片側断面図である。図２に示すようにエンジン４０には、燃焼室（図示せず）に連通するプラグホール４１が形成されている。プラグホール４１の内面４２は、エンジン４０の燃焼室へ向かって縮径する円錐面である。プラグホール４１の内面４２のうち内径が最も小さい部分に、めねじ４４が形成されたねじ穴４３が隣接している。

スパークプラグ１０のエンジン４０への取り付けは、例えば、まずスパークプラグ１０の主体金具２０に形成されたおねじ２２をねじ穴４３に手でねじ込む。主体金具２０のおねじ２２がエンジン４０のめねじ４４にねじ込まれていくと、ねじのつる巻き線に沿って主体金具２０（胴部２１）は軸線Ｏを中心に回転しながら軸方向に進む。それに伴い、接地電極３０は軸線Ｏを中心に回転する。主体金具２０のテーパ部２５がプラグホール４１の内面４２に接触した後は、トルクレンチを使って規定の締付トルク（例えば１０〜２０Ｎ・ｍ）で締め付ける。これによりテーパ部２５の先端２５ａから後端２５ｂまでが、プラグホール４１の内面４２に所定の荷重で押し付けられ、気密が確保される。

エンジン４０に取り付けられたスパークプラグ１０は、接地電極３０と中心電極１３との間の火花ギャップに火炎核を作り、燃焼室（図示せず）内の可燃混合気に点火する。火炎核を成長させるため、スパークプラグ１０の接地電極３０は、燃焼室内の可燃混合気の流れを阻害しない軸線Ｏ回りの位置にあるのが好ましい。

接地電極３０の軸線Ｏ回りの位置は、おねじ２２の軸方向の移動をテーパ部２５が規制したところで決まる。従って、接地電極３０の軸線Ｏ回りの位置は、おねじ２２のつる巻き線と接地電極３０との周方向の距離、及び、テーパ部２５からおねじ２２のねじ山までの軸方向の距離に依存する。これらの距離は、スパークプラグ１０の製造工程において作られる。接地電極３０の軸線Ｏ回りの位置は、スパークプラグ１０の製造工程においてゲージ５０（後述する）を用いた全数検査または抜き取り検査によって確認される。

図３はゲージ５０に取り付けられたスパークプラグ１０の軸線Ｏを境にした片側断面図である。ゲージ５０は、接地電極３０の軸線Ｏ回りの位置を確認するための部材である。ゲージ５０の材質は、スパークプラグ１０の主体金具２０よりも硬い金属製またはセラミック製である。ゲージ５０には、底面５１に連絡する第１穴５２、及び、第１穴５２に隣接し上面５５に連絡する第２穴５４が、同軸上に形成されている。本実施形態では第１穴５２及び第２穴５４は円筒形状である。

第１穴５２には、主体金具２０のおねじ２２に螺合するめねじ５３が形成されている。めねじ５３の軸方向の長さは、おねじ２２の軸方向の長さよりも短い。第２穴５４の直径は、第１穴５２の直径（めねじ５３の谷径）よりも大きい。ゲージ５０の上面５５に第２穴５４が設けられることにより、ゲージ５０の内側に円形の縁５６が形成される。縁５６の直径は、テーパ部２５の先端２５ａ（図２参照）の外径よりも大きく、テーパ部２５の後端２５ｂ（図２参照）の外径よりも小さい。

これにより、ゲージ５０の上面５５側からめねじ５３にスパークプラグ１０のおねじ２２がねじ込まれていくと、ゲージ５０の内側の縁５６にテーパ部２５が線接触または点接触する。本実施形態では、ゲージ５０の縁５６にテーパ部２５が接触する位置は、テーパ部２５の先端２５ａから後端２５ｂまでの軸方向の距離Ｄの半分の位置よりも後端側にある。第２穴５４の軸方向の長さ及び第２穴５４の直径の設定によって、ゲージ５０の縁５６にテーパ部２５が接触する軸方向の位置を定めることができる。第２穴５４を円筒形状にすることにより、円形の縁５６を容易に形成できる。

ゲージ５０の内側の縁５６にテーパ部２５が線接触するというのは、縁５６の全周が、又は、縁５６の一部がある程度の長さで、テーパ部２５に接触することをいう。縁５６の一部がある程度の長さでテーパ部２５に接触するというのは、テーパ部２５に縁５６が接触する接触部分の周方向の長さが、接触部分の軸線方向の幅よりも長いことをいう。縁５６にテーパ部２５が線接触する場合に、接触部分の軸線方向の幅は、例えば０．３ｍｍ以下である。

ゲージ５０の内側の縁５６にテーパ部２５が点接触するというのは、縁５６の一部がテーパ部２５に接触することをいう。縁５６にテーパ部２５が点接触するときの接触部分（接触点）の周方向の長さおよび軸線方向の幅はほぼ同一である。接触点の大きさは、例えば直径０．３ｍｍ以下である。

ゲージ５０の縁５６にテーパ部２５がどの程度の力で押し付けられるかは、スパークプラグ１０のおねじ２２をゲージ５０のめねじ５３に締め付けるトルク（以下「検査トルク」と称す）によって決まる。この検査トルクは任意の値に設定されるが、ゲージ５０の縁５６がテーパ部２５に傷を付けないようにするため、スパークプラグ１０をエンジン４０に取り付けるときの締付トルクの下限値（例えば１０Ｎ・ｍ）よりも小さい値に設定されるのが好ましい。手などでスパークプラグ１０をゲージ５０にねじ込み、ゲージ５０の縁５６にテーパ部２５が接触したら直ちにねじ込むのを止めて、検査トルク≒０Ｎ・ｍとすることは当然可能である。

検査トルクが大きくなるにつれて、ゲージ５０の縁５６にテーパ部２５が接触する接触部分の周方向の長さが長くなる。ゲージ５０の縁５６やテーパ部２５の加工精度にもよるが、検査トルクが小さくなるにつれて、ゲージ５０の縁５６にテーパ部２５が点接触する傾向が強まる。

図４は図３の矢印ＩＶ方向から見たゲージ５０の底面図である。ゲージ５０の底面５１には、第１穴５２を中心とする指標５７，５８が設けられている。指標５７，５８は、接地電極３０の位置が適正か否かを判定する範囲を定めるものである。本実施形態では、指標５７，５８は扇型（中心角θ）の半径を示す直線であり、ゲージ５０に刻み込まれている。スパークプラグ１０をゲージ５０にねじ込む検査トルクは、ゲージ５０毎に設定される。指標５７，５８の位置は、スパークプラグ１０をエンジン４０にねじ込む規定の締付トルクと検査トルクとの関係に基づいてゲージ５０毎に定められる。

スパークプラグ１０の製造工程では、接地電極３０が延びる方向が、スパークプラグ１０をゲージ５０に所定の検査トルクでねじ込んだときに指標５７，５８の内側にあるか否かが判定される。図４に示すように接地電極３０が指標５７，５８の内側の範囲にあれば、規定の締付トルクでエンジン４０に取り付けられたスパークプラグ１０の接地電極３０が、可燃混合気の流れを阻害しない位置に設けられると判断される。従って、ガスケットの代わりにテーパ部２５によって気密を確保するテーパーシートタイプのスパークプラグ１０の接地電極３０の位置を評価できる。

テーパ部２５のうちゲージ５０の内側の縁５６に線接触または点接触する部位は、テーパ部２５の先端２５ａから後端２５ｂまでの軸方向の距離Ｄの半分の位置よりも後端側にあるので、軸方向の距離Ｄの半分の位置よりも先端側にゲージ５０の内側の縁５６が接触する場合に比べて接触部分の面積を広くできる。その結果、ゲージ５０がテーパ部２５に加える力を小さくできるので、テーパ部２５を傷つけ難くできる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の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。ゲージ５０の形状、ゲージ５０に形成されためねじ５３の軸方向の長さ等は適宜設定できる。

実施形態では、ゲージ５０の材質がスパークプラグ１０の主体金具２０よりも硬い金属製またはセラミック製の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。例えばゲージ５０の縁５６だけを、主体金具２０よりも硬い金属製またはセラミック製にすることは当然可能である。

実施形態では、ゲージ５０の内側の縁５６の形状が円形の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。縁５６を他の形状にすることは当然可能である。他の形状としては、例えば正方形、長方形、六角形などの多角形、楕円、長円などが挙げられる。これらの場合もテーパ部２５をゲージ５０の縁５６に点接触させることができる。

実施形態では、主体金具２０のテーパ部２５の先端側に、テーパ部２５のテーパ角度とは異なるテーパ角度の拡径部２４が隣接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。テーパ部２５のテーパ角度と拡径部２４のテーパ角度とを同じ角度にして、首部２３から座部２６までを円錐面で繋ぐことは当然可能である。この場合、プラグホール４１の内面４２に接触する部分がテーパ部２５である。

実施形態では、外周面が円錐状のテーパ部２５を主体金具２０に設け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。外周面が球帯状のテーパ部２５を設けることは当然可能である。

実施形態では、主体金具２０に接合された接地電極３０を屈曲させ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。屈曲した接地電極３０を用いる代わりに、直線状の接地電極を用いることは当然可能である。この場合には、主体金具２０の先端側を軸線方向に延ばし、直線状の接地電極を主体金具２０に接合して、接地電極を中心電極１３と対向させる。

実施形態では、ゲージ５０の底面５１に直線状の指標５７，５８を設け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。指標の形状は適宜設定できる。着色によって指標を設けることは当然可能である。ゲージ５０の底面５１に指標を設ける代わりに、ゲージ５０の側面に指標を設けることは当然可能である。

実施形態では、接地電極３０が延びる方向が指標５７，５８の内側にあるか否かを判定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。指標の位置を変えて、主体金具２０に接地電極３０が接合されている位置が、指標の内側にあるか否かを判定することは当然可能である。

１０ スパークプラグ
１３ 中心電極
２０ 主体金具
２２ おねじ
２５ テーパ部
２５ａ テーパ部の先端
２５ｂ テーパ部の後端
３０ 接地電極
４０ エンジン
４１ プラグホール
４２ プラグホールの内面
４４ プラグホールのめねじ
５０ ゲージ
５３ ゲージのめねじ
５６ ゲージの縁
５７，５８ 指標（範囲）
Ｄ 距離

Claims (3)

1. 自身の外周面の一部に形成されたおねじと、前記おねじよりも自身の後端側に設けられ、後端側に向かうにつれて拡径するテーパ部であり、エンジンに形成されたプラグホールのめねじに前記おねじが締め付けられたときに前記プラグホールの内面に接触するテーパ部と、を備える筒状の主体金具と、
   前記主体金具の先端側の中心に絶縁保持される中心電極と、
   前記主体金具に接続され前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極と、を備えるスパークプラグを検査する方法であって、
   めねじを有するゲージの前記めねじに前記おねじを螺合し、前記ゲージの内側の縁に前記テーパ部の一部を線接触または点接触させる接触工程と、
   前記接触工程において前記内側の縁に前記テーパ部が線接触または点接触したときに、前記接地電極が、前記ゲージの周方向の所定の範囲内にあるか否かを判定する判定工程と、を備えるスパークプラグの検査方法。
2. 前記接触工程において、前記テーパ部のうち前記内側の縁に線接触または点接触する部位は、前記テーパ部の先端から後端までの軸方向の距離の半分の位置よりも後端側にある請求項１記載のスパークプラグの検査方法。
3. 請求項１又は２に記載のスパークプラグの検査方法を備えるスパークプラグの製造方法。

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