JP5335489B2

JP5335489B2 - グロープラグ用の主体金具の製造方法

Info

Publication number: JP5335489B2
Application number: JP2009053531A
Authority: JP
Inventors: 雅典平石; 浩加藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: JP2010210102A

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの始動促進のための予備加熱等に使用されるグロープラグの構成部品のうち、その主体金具の製造方法に関する。

このようなグロープラグとして図７に示したものがある（特許文献１の図８）。このグロープラグ１は、細長筒状（中空軸状）をなす主体金具（金具本体ともいわれる）２の内側である中空部２０に、ヒーター（グロープラグの発熱部）用の発熱チューブ（以下、単にチューブともいう）１１をその主体金具１の先端（図示下端）から突出させる状態で固定した構造を有している。そして、その主体金具２内には、それと同軸（同心）で周囲に絶縁（空隙）が保持され、発熱チューブ１１内の後端（図示上端）寄り部位に先端が固定された端子用軸１３を備えている。一方、主体金具２の後端（図示上端）寄り部位には、ねじ込み用の多角形部１０を有しており、その内側には中空部２０を拡径した拡径穴部１５を備えている。この端子用軸１３はその拡径穴部１５の奥（図示下方）の環状の底部（後端向き面）に、Ｏリングパッキン１７が介在され、拡径穴部１５の端寄り部位に介在させた絶縁リング１８を介して、同端子用軸１３の後端寄り部位に形成されたネジ１３ｂにナット１９を締め付けることで、Ｏリングパッキン１７を圧縮して、プラグ１内の先後間の気密を保持しつつ、主体金具２に固定されている。なお、本明細書において、グロープラグ１及びその構成部材（主体金具２等）さらにはそれらの各部位ないし部分に関して「先端」とは、図７におけるそれらの下端をいい、「後端」とはその逆の端をいう。

図８は、図７のグロープラグ１を構成する主体金具２のみを取り出して示した断面図である。同図に示したようにこの主体金具２は、先端側に細長い小径筒状部３を、そして、後端側には、図７にも示したように相対的に大径をなす、エンジンへのねじ込み用の工具係合用の多角形部１０を備えている。そして、この両部位の中間には、先端側の小径筒状部３より大径で、後端側の工具係合用の多角形部１０より小径の中径筒状部５を備えており、この中径筒状部５の外周面にはねじ込み用のオスネジ部５ｂを備えている。この主体金具２は、従来、低炭素鋼（例えばＳ２５Ｃ）からなる円柱状の素材を出発素材（材料）として、複数の冷間鍛造（絞り成形、押出し成形。以下、単に鍛造とも言う）工程を経て所定長さの円筒状素材（円管）とされ、図９−Ａに示したように、その円筒状素材２１から、複数の絞り成形、押出し成形の各工程を経て、図９−Ｆに示した切削加工前の中空軸状素材（主体金具仕掛品）２６とされていた（特許文献１）。すなわち、その円筒状素材（図９−Ａ）２１を出発材料としたとき、多段の押出し成形又は絞り成形の各工程を経ることで、同図のＢ〜Ｆに示した各成形体２２〜２６に順次成形されていた。

この成形工程においては、図９−Ｅに示した成形体２５、すなわち、先端側の小径筒状部３３と、中間部位のオスネジ部形成用の中径筒状部３５、さらに後端側にねじ込み用の多角形部１０を形成するための大径筒状部３０を有する成形体（以下、中空軸状素材ともいう）２５を、図９−Ｆに示した成形体（主体金具の最終成形品）２６のように、その後端の大径筒状部３０を、外周面にねじ込み用の多角形部１０を有する形状に押出し成形で成形していた。なお、図９のＥに示した中空軸状素材２５の内周面（中空部２０）は、小径筒状部３３の先端寄り部位の一部を除き、横断面がその全長において略一定の円柱状を呈している。

一方、図９−Ｅに示した中空軸状素材２５から、同図Ｆに示した最終成形品２６として、大径筒状部３０を多角形部１０に成形するには、従来、図１０の左図に示したようなダイス（金型）１０１が用いられていた。すなわち、このダイス１０１は、ダイス穴１０３の素材装填用の入口（図１０の上方）１０５側から先方（図１０の下方）に向けて、大径筒状部３０を受け入れ可能に形成された円柱状空孔をなす受け入れ穴部１０７と、この受け入れ穴部１０７の先方に形成された先すぼまり状の案内穴部（テーパ穴部）１０９を備えている。そして、この案内穴部１０９の先方には多角形部成形用の多角形部成形部（例えば、六角穴部）１１１を備えており、さらにこの多角形部成形部１１１より先方には多角形部成形部１１１の内径より内径が小さく、しかも中径筒状部３５及び小径筒状部２５を内挿可能に形成された挿入部１１３，１１５とを有している。

このダイス１０１を用いて、中空軸状素材（図９−Ｅ）２５の大径筒状部３０を、多角形部１０に押出し成形するには、図１０の左図におけるダイス穴１０３の入口１０５に対し、図１０の右図に示したように、中空軸状素材２５をその先端側から装填し、受け入れ穴部１０７に大径筒状部３０が入るようにする。ただし、この成形においては、ダイス穴１０３の上方に、その中空軸状素材２５の内側（中空部２０）に、大径筒状部３０の後端側から、素材の内周面の変形を規制する芯金（通常、丸棒状のピン）１５１を挿入可能に取り付けておくと共に、この芯金１５１を包囲し、軸方向に進退可能に設けられ、かつ中空軸状素材２５における後端の多角形部の形成用の大径筒状部３０の後端面を押圧可能に配置されたスリーブ（ラム）１６１を取り付けておく（図１０参照）。そして、大径筒状部３０内に芯金１５１を挿入した状態で、スリーブ１６１にて、大径筒状部３０の後端面を軸方向（先方）に圧縮する。すると、図１１に示したように、大径筒状部は受け入れ穴部１０７から、先すぼまり状の案内穴部１０９に案内されながら先方に移動し、同図に示したように多角形部成形部１１１に押込まれ、前方押出し成形される。すなわち、こうすることで、図９−Ｆに示したように、後端部の外周面にねじ込み用の多角形部１０を有する主体金具（仕掛品）２６に成形される。

そして、従来は、このようにして成形された主体金具成形品（仕掛品）２６の後端部と共に、多角形部の内側（中空部２０）を、図１２の左図に示したように例えば、旋削工具Ｔにより、その後端の余剰肉部を切除すると共に、同図右に示したように、所定の寸法の拡径穴部１５に仕上げていた。なお、こうして拡径穴部１５が形成された加工仕掛品は、その後、中径筒状部３５の外周面に転造等によりネジ加工が施され、最終的にリン酸被膜等の表面処理を施すことで、図８に示した主体金具（完成品）２となり、グロープラグ１の組立てに供される。

特開平４−２３６０１０号公報

ところで、上記のようにして製造された主体金具２を用いて組立てられたグロープラグ（図７参照）においては、ショート（短絡）が発生するということがあった。本願発明者において、その原因を調べたところ、その原因の１つに、主体金具２の中空部２０の内面に微小な金属片（以下、微小片）が残存、付着しており、これがグロープラグ１における端子用軸１３に接触することに起因していることが判明した。そして、このような微小な金属片は、主体金具成形品（最終成形品）２６を得た後において、その後端部、特に拡径穴部１５を切削により成形する際に発生した切り屑（切粉）であることが判明している。本来、このような切り屑は、切削工程の終了時に除去され、また、メッキ工程の前後の洗浄でも除去されているはずのものである。

ところが、近時のグロープラグは、そのロングリーチタイプ化（長寸法化）の要請により、主体金具の長さも長くなってきている。加えて、コンパクト化の要請から外径は細くなってきており、極めて細長いものになってきている。こうしたことから、後端部の拡径穴部の加工において発生する切り屑は、主体金具の中空部２０の奥深くに一旦入り込むと、その加工後、切り屑を除去する工程を経たとしても、その完璧な除去は困難な場合がある。すなわち、主体金具の内部（中空部２０内）に奥深く入り込んだ微小な切り屑を確実に排除することは困難なのが実情である。これが、微小な金属片の残存、付着の原因であり、短絡の原因となっている。

本発明は、こうした問題点を解消することを目的としてなされたものであり、その目的は、主体金具を製造する工程において、このような微小な金属片の残存、付着を招くことのない、その製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１記載に記載の発明は、中空軸状をなし、先端から後端に向かって順次大径をなす、小径筒状部、エンジンへのネジ込み用のオスねじ部、さらに、外周面が多角形をなす、ねじ込み工具係合用の多角形部を備え、しかも、この多角形部における中空部が相対的に拡径された横断面が円形の拡径穴部とされてなるグロープラグ用の主体金具を製造する方法であって、
円筒状素材から、複数の絞り成形又は押出し成形により、先端から後端に向かって順次大径をなす、前記小径筒状部、前記オスネジ部の形成用の中径筒状部、さらに、前記多角形部の形成用の大径筒状部を有する中空軸状素材に成形し、
この中空軸状素材における前記大径筒状部を前記多角形部に成形するのに使用されるダイスにおけるダイス穴が、素材装填用の入口側から先方に向けて、前記大径筒状部を受け入れ可能に形成された受け入れ穴部と、この受け入れ穴部の先方に形成された先すぼまり状の案内穴部と、この案内穴部の先方に形成された前記多角形部の成形用の多角形部成形部と、さらにこの多角形部成形部より先方に形成された該多角形部成形部の内径より内径が小さく、しかも前記中径筒状部を内挿可能の挿入部を有するものであって、
前記ダイス穴における前記案内穴部の内周面を、先すぼまり状のテーパ面に形成し、そのテーパ面の該案内穴部の軸線に対するテーパ角度αを、５〜１５度としておき、
前記中空軸状素材をその先端側から、該ダイス穴に前記入口から装填し、この装填後において、
外径が前記大径筒状部における中空部の内径より大きく、前記拡径穴部を押出し成形によって成形可能に形成された拡径穴部成形用パンチ部を備え、しかも、この拡径穴部成形用パンチ部の先端に、前記中空軸状素材における中空部に挿入可能の芯金を同軸で有する芯金付きパンチを、
前記大径筒状部の後端側から、該芯金が該中空軸状素材の中空部に入り込むように挿入し、前記拡径穴部成形用パンチ部で前記大径筒状部を先端側に押して、該大径筒状部を、前記ダイス穴の前記多角形部成形部に押込んで後方押出し成形により前記多角形部を成形すると同時に、該多角形部の内側に前記拡径穴部を拡径状に成形する工程を含むことを特徴とする。

なお、本発明における「多角形部」における「多角形」は、ボルトの頭部やナット等において具体化される、六角等の多角形を意味するもので、物理的意味における多角形を意味するものではない。また、前記ダイス穴における大径筒状部を受け入れ可能に形成された受け入れ穴部等において、「先方」とは、パンチの先端が押込まれる先の方向を意味する。

請求項１に記載の発明は、前記ダイス穴における前記案内穴部の内周面を、先すぼまり状のテーパ面に形成し、そのテーパ面の該案内穴部の軸線に対するテーパ角度αを、５〜１５度としている。

本発明では、ねじ込み工具係合用の多角形部の内側の拡径穴部が、前記芯金付きパンチの前記拡径穴部成形用パンチ部によって、その多角形部の押出し成形と同時に成形される。このため、本発明の製造方法によれば、従来のように、押出し成形後に、別途、旋削等の切削による機械加工で拡径穴部を形成する工程を要しない。なお、このような後方押出し成形では、素材のボリューム不足による寸法不良や成形ヒケを防止するため、後端部が若干長めに成形されるように材料取り（設定）がなされる。このため、成形後の後端部にはバリ等の余剰肉が付いたものとなり、その端面加工（余剰肉の切削（切除）による仕上げ加工）が必要になるが、この加工を要するとしても、本発明では中空部内の加工は要しない。したがって、中空部の奥深くに切り屑が入り込む危険性を小さくできる。すなわち、本発明の製造方法においては、従来のように、切削による拡径穴部の成形を要しないから、中空部内に切り屑が入り込んで、その微小片が残存、付着する危険性を格段に低減できる。

以上の説明から明らかなように、このような製造過程を経て製造された主体金具（仕掛品）は、その中径筒状部に、その後、オスネジ部が転造等により形成される。そして、必要な表面処理を経て主体金具完成品として製造され、グロープラグの組立てに供されるが、このように組立てられたグロープラグにおいては、短絡による不具合発生を効果的に防止できる。加えて、本発明では、多角形部の押出し成形時に、その内側に拡径穴部を同時成形するものであるため、その成形工程数の増加はない。しかも、切削による拡径穴部の加工工程が不要となる分、切削加工コストの低減も図られるといった効果も得られ、グロープラグ完成品のコスト低減も図られる。

ところで、前記芯金付きパンチの先端側への押込みにより、大径筒状部の外周面に多角形部を形成している。この場合、多角形部の内周面として拡径状に形成される拡径穴部の先端側に位置する後端向き面、すなわち、上記したようなＯリングパッキンの座面（通常は先端側が小径のテーパ状の後端向き面）寄り部位の内周面のうち、軸線方向（後端側）から見て、外周面の多角形部の角に対応する部位（対角方向の部位。図５の上の図参照）には、円弧状の凹となす凹み（ヒケ）が発生することがある。このような凹み（ヒケ）の発生は、拡径穴部の内周面が、軸線方向から見たとき、正しい円形でなく、いわば外周面の多角形に近づくような形を呈することを意味するから、上記したようにＯリングパッキンを介在させて気密を保持する上で好ましいことではない。したがって、その対策としては、同パッキンに変形量が大きく、気密性を高められるものを使用する必要がある。

一方、この凹みの発生原因は、押出し成形時における素材の流動性や変形抵抗に起因するものと考えられる。すなわち、円筒状をなす大径筒状部を外周面が多角形で、内周面が円形に、周方向における肉厚が大きく異なる形に成形することに起因するものと考えられる。一方、このような凹みの発生の解消策としては、従来、ダイス穴における案内穴部の内周面（先すぼまり状のテーパ面）の案内穴部の軸線に対するテーパ角度αを、３０〜６０度程度にして、中空軸状素材における大径筒状部がダイスの多角形部成形部に押し込まれる際の変形抵抗を大きくすることが良い、とされている。これは、複雑形状に塑性変形する際、素材がダイスの内面（金型の成形面）になじみやすくするためには、変形抵抗を大きくすることが効果的であるといった加工理論に基づくもので、従来、技術常識とされていたところであるある。

本願発明者においては、こうした理論に基づき、前記テーパ角度αを３０度以上の範囲で種々変えて、試験押出し成形を試みたが、上記した凹み（ヒケ）の発生の改善は見られなかった。そこで、これとは全く逆に、テーパ角度αを３０度未満に、順次小さくして試験押出し成形を試みた。すなわち、素材の大径筒状部がダイス穴の案内穴部から多角形部成形部に押し込まれる際の抵抗を小さくして押出し成形を試みた。その結果、この角度αが１５度以下のときは凹み（ヒケ）が発生しても、それを十分小さくできることを知った。請求項１に記載の本発明はかかる知見に基づくものである。詳細は後述する。

本発明を具体化した製造方法に用いるダイス、及び芯金付きパンチを説明する要部の説明用断面図、及びそのダイス穴に中空軸状素材を装填した状態の説明用断面図。図１において、ダイス穴に中空軸状素材を装填した後、芯金付きパンチの芯金を中空軸状素材の中空部に内挿した状態の説明用断面図、及び、拡径穴部成形用パンチ部で大径筒状部の後端を押して押出し成形を仕掛ける状態の説明用断面図。図１において、芯金付きパンチで押出し成形した状態の説明用断面図、及びその成形後、芯金付きパンチを後退させた状態の説明用断面図。図２で成形された主体金具（仕掛品）の半断面図、及びその後、その成形品の後端部の余剰肉部を切断除去した後の半断面図。Ａは、多角形部の拡大半断面図、Ｂは、多角形部内側の拡径穴部における凹み（ヒケ、誇張図示）を説明する、拡径穴部を後端側から見た説明用拡大図。拡径穴部の内周面に凹部が発生する状況を左右の各図で比較して表した、多角形部を軸線を通る平面で切断した図面代用写真であって、同図左側は拡径穴部の内周面が良好の状態を示した図で、同図右側は拡径穴部の内周面に凹部が発生している状態を示した図。従来のグロープラグを説明する縦半断面図及びその後端部の拡大図。図７のグロープラグを構成する主体金具の断面図及びその後端部の拡大図。主体金具（仕掛品）を円筒状素材から製造する過程において、絞り成形過程又は押出し成形過程を経て成形される各工程における成形体の半断面図。中空軸状素材の大径筒状部を多角形部に成形するのに使用されるダイス及びスリーブパンチを説明する要部の断面図、及びそのダイス穴に中空軸状素材を装填した状態の説明用断面図。図１０のダイスのダイス穴に中空軸状素材を装填した後、スリーブパンチで押出し成形した状態の説明用断面図、及びその成形後、スリーブパンチ及び芯金を後退させた状態の説明用断面図。成形体（最終成形体）の後端部を切削工具でカットし、内側に拡径穴部を形成した状態の各半断面図。

本発明のグロープラグ用の主体金具の製造方法を具体化した実施の形態例について、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。ただし、本形態で製造されるグロープラグ用の主体金具は、上記した背景技術において説明したものと同じ形状である。また、その製造方法のうち、円筒状素材から、多段の押出し又は絞り成形工程を経ることで、順次、成形して前記大径筒状部を前記多角形部に成形する前の中空軸状素材（図９−Ｅ参照）２５を得るまでの工程は、上記した背景技術において説明したものと同じである。したがって、本実施の形態では、このようにして得た中空軸状素材（図９−Ｅ参照）２５から、その大径筒状部３０を多角形部に成形する工程について、その相違点を中心として説明する。また、本形態の製造方法に使用するダイス穴自体の構成は、図１０に示したものと基本的に同じである。したがって、同一の部位については同一の符号を付し、適宜、その説明を省略し、以下、相違点を中心として説明する。

まず、本形態の製造方法に使用するダイス１０１等について、主として図１の左図に基づいて説明する。すなわち、図示したように、本形態の製造方法において中空軸状素材２５における大径筒状部３０を多角形部１０に成形するために使用されるダイス（金型）１０１のダイス穴１０３は、ダイス１０１の図示の上方に素材装填用の入口１０５が開口され、この入口１０５には、中空軸状素材２５の後端部である円筒状をなす大径筒状部３０を受け入れ可能に形成された受け入れ穴部１０７が形成されている。この受け入れ穴部１０７は大径筒状部３０の外径より若干大径の内径の円柱状の空孔として形成されている。

そして、この受け入れ穴部１０７の先方（図示下方）には、円錐テーパ状をなす、先すぼまり状のテーパ面からなる案内穴部１０９を備えている。ただし、この案内穴部１０９のテーパ面のテーパ角度（テーパの片側の角度）αは、受け入れ穴部１０７及び案内穴部１０９の軸線Ｇに対して、５〜１５度の範囲で形成されている。また、この先すぼまり状の案内穴部１０９の先方（図示下方）には、ねじ込み工具係合用の多角形部１０を成形するため、その多角形部１０の外周面に対応する内周面を備える多角形部成形部１１１、すなわち、多角形穴部（本例では、六角穴部）が案内穴部１０９と同軸状に形成されている。さらに、この多角形部成形部１１１より先方（図示下方）には、多角形部成形部１１１より内径が小さく、しかも中径筒状部３５が内挿可能の挿入部（挿入穴部）１１３を、上記した各穴部と同軸状に形成されている。また、この挿入穴部１１３の先方には、小径筒状部３３が内挿可能の挿入部（挿入穴部）１１５を、上記した各穴部と同軸状に形成されている。なお、これらの挿入部１１３，１１５の内径は、中径筒状部３５及び小径筒状部３３が、それぞれ略隙間なく挿入されるよう、径違いの円柱状の空孔とされている。

一方、ダイス１０１における図示上方には、多角形穴部等を含むダイス穴１０３と同軸で、大径筒状部３０の後端に、所定寸法の拡径穴部１５を押出し成形により成形可能に形成された径違い円軸状の芯金付きパンチ２０１が配置されている。この芯金付きパンチ２０１は、図示上方において一定太さの大径円柱部（丸棒部）２１１と、図示下方において芯金をなす一定太さの小径円柱部２５１とからなっている。そして、大径円柱部２１１の下端部に拡径穴部成形用パンチ部（パンチの先端寄り部位）２２１が形成されている。すなわち、この拡径穴部成形用パンチ部２２１は、外径が、中空軸状素材２５における後端部の大径筒状部３０の内径（中空部２０）より大きく、主体金具２における多角形部１０の後端寄り部位の設計上の拡径穴部１５に対応する成形面を外周面に有するものとされている。そして、この拡径穴部成形用パンチ部２２１の先端には、中空軸状素材２５の中空部２０に略隙間なく挿入可能に、小径円柱部２５１、すなわち芯金（以下、芯金２５１）が同軸状に延びている。

なお、拡径穴部成形用パンチ部２２１は、主体金具（押出し成形完成品）の後端における拡径穴部１５の内面形状に対応するように形成されており、本例では、その形成をなす部位は、図示上から下に向けて、大径円柱部に続く円柱部２２３、先細りテーパ部２２５、短円柱部２２７と続き、拡径穴部１５の環状底部をなすパッキン受用の座面（後端向き面）形成用の先細りテーパ面２２９を有している。また、芯金２５１は、この先細りテーパ面２２９の先端（下端）から、パンチ部２２１と同軸で真っ直ぐに延びている。なお、芯金付きパンチ２０１における拡径穴部成形用パンチ部２２１から図示上に連なる大径円柱部２１１には、これを包囲し、かつ芯金付きパンチ２０１の軸線Ｇ方向にスライド可能にスリーブ２８１が外挿されている。このスリーブ２８１は、多角形部１０を後方押出しする際、その多角形部１０の後端に、適度の力を付与しつつ、素材が後方に押出されるように取り付けられている。

さて、次にこのようなダイス１０１を用いる本形態の製造方法の工程について説明する。まず、図１の右図に示したように、中空軸状素材２５をその先端側から、ダイス穴１０３の入口１０５側に装填する。これにより、先端側の小径筒状部３３及びこれに続く中間部位のオスネジ部形成用の中径筒状部３５は、ダイス穴１０３の図示下方の挿入部（挿入穴部）１１３，１１５に挿入される。すると、大径筒状部３０は、ダイス穴１０３の受け入れ穴部１０７に入り込む。ただし、このときは、図１の右図に示したように、大径筒状部３０の下端部外周は案内穴部１０９の上端又はそのテーパ面１１０にて支持された状態となる。

続いて、図２の左図に示したように、大径筒状部３０の後端側から芯金付きパンチ２０１を押し下げて（下動）、その先端寄り部位の芯金２５１を中空軸状素材２５の中空部２０に挿入する。そして、図２の右図に示したように、芯金付きパンチ２０１をさらに押し下げる。これにより、拡径穴部成形用パンチ部（先端）２２１が大径筒状部３０の後端部における中空部２０の軸線Ｇ寄り部位を押すようになり、大径筒状部３０は案内穴部１０９に案内されながら多角形部成形部１１１に押込まれる。そして、最終的に図３の左図に示したように、芯金付きパンチ２０１が所定のストローク押し下げられると、大径筒状部３０は後方押出し成形により多角形部１０として成形される。と同時に、この押し出し成形では、拡径穴部成形用パンチ部２２１が大径筒状部３０の後端部における中空部２０寄り部位を押すため、成形された多角形部１０の内側には、所定の寸法の拡径穴部１５が成形され、後端部に多角形部１０を有する成形体（主体金具仕掛品）２８が得られる。
る。

以上のようにして後方押出し成形してなる成形体（主体金具仕掛品）２８は、図３の右図に示したように、芯金付きパンチ２０１（図示せず）を後退させてダイス穴１０３から取り出す。図４の左図は、この成形体２８を示したものである。したがって、その後は図４の右図に示したように、後端部の余剰肉部、すなわち、六角部外周面のテーパ部を含む余剰肉部（図４の左図における２点鎖線の上部）を切削等により切断、切除する。かくして、図４の右図に示した主体金具仕掛品（切削加工済み品）２９を得た後は、従来と同様に、この仕掛品における中径筒状部３５にオスネジ部を形成し、必要な表面処理をすることで、図８に示した主体金具２として完成され、グロープラグの組立てに供される。

本形態の製造方法では、前記したような工程で中空軸状素材２５から、その後端に、ねじ込み工具係合用の多角形部１０が成形されるのと同時に、その内側に所定寸法の拡径穴部１５を成形できる。このため、従来のように、事後的に、すなわち、押出し成形後に、旋削（切削）による機械加工で、工具係合用の多角形部１０の内側（中空部２０）を拡径して拡径穴部１５に仕上げることは不要となる。すなわち、切削は、実質的に、押出し成形に起因する後端部の余剰肉部の切除（端面加工）のみで足りる。したがって、従来のように切削による拡径穴部１５の形成において、中空部２０内に切り屑が入り込んで、その微小片が残存、付着する危険性を格段に低減できる。このため、グロープラグとして組立てられた後における短絡といった不具合の発生を効果的に防止できる。加えて、本発明では、従来の製造方法における多角形部１０の押出し成形時に、その内側に拡径穴部１５を同時成形するものであるため成形工程数の増加はない。しかも、切削による拡径穴部１５の加工が不要となる分、切削加工コストの低減も図られる。

ところで、本発明の製造方法で、拡径穴部１５を多角形部１０の成形と同時に成形する場合には、上記もしたが、図５に示したように、拡径穴部１５の先端側に位置する後端向き面（Ｏリングパッキンの座面）１５ｂ寄り部位の内周面１５ｃのうち、軸線Ｇ方向から見て、外周面の多角形部１０の角に対応する部位が、図５の上の図に深さＦで、誇張して示したように、設計上の円（破線）に対して、円弧状の形で凹となす凹み（ヒケ）１６が発生することがある。一方、このような凹み（ヒケ）１６の大きさは、ダイス穴１０３の案内穴部１０９のテーパ角度α（図１参照）によって異なる。そして、凹み１６は、本願発明者による試験結果からして、従来の技術常識とは反対に、テーパ角度αを小さくした方が、むしろ小さくできる、ということを知ったのは上述したとおりである。

そこで、以下に、上記形態において、ダイス穴１０３のテーパの角度αを５，１０，１５，３０，４５，６０度の種々に変更し、試験押出し成形を各試料（ダイス）ごと、３０個づつ、同じ中空軸状素材２５について押出し成形をして、凹み（ヒケ）１６が発生するか否かを確認してみた。その結果、テーパの角度αが、５，１０，１５度のものについては、図６（多角形部１０を軸線Ｇを通る平面で切断して示した図面代用写真）の左側に示したように、拡径穴部１５の内周面１５は良好に形成され、３０個のサンプルのいずれについても凹み１６が発生しないか、製品として問題とならない程度の凹みであった。一方、テーパの角度αが、３０，４５，６０度のサンプルについては、図６（図面代用拡大写真）の右側に示したように、凹み（図５の上の図に示したような凹み１６。拡大図中の丸囲み部参照）が発生することが確認できた。なお、このような凹み１６は、テーパ角度αが大きくなるにつれてその発生割合が増える傾向にあった。

因みに、素材はＳ２５Ｃで、押出し成形後の多角形部（六角）１０の対角寸法は、９ｍｍ、その軸線Ｇ方向の長さＬ１は、７．９ｍｍ、そして、拡径穴部１５の内径は後端寄りの円筒部Ｄ１で、φ６．７ｍｍ、奥（先端側）の円筒部Ｄ２で、φ６ｍｍであり、拡径穴部１５の押出し成形時における設計上の深さＬ２は、５ｍｍである。また、拡径穴部１５内の各テーパ角、β、θは、それぞれ３０度、７６度である。

この試験結果のように、ダイス穴１０３における案内穴部１０９のテーパ面１１０のテーパ角度αが、１５度以下では、発生する凹み（ヒケ）１６の大きさが小さく、その内周面１５ｃは円に近いものとすることができた。すなわち、案内穴部１０９の角度αをこのように設定することで、成形される主体金具仕掛品２８の後端の拡径穴部１５の内周面１５ｃにおける円形が高い寸法精度に保持される。この結果、このような製造過程を経て製造された主体金具を用い、図７に示したグロープラグのようにその中空部２０に端子用軸１３を内挿して、拡径穴部１５の底部（パッキン座面）にＯリングパッキン（ゴムパッキン）１７等を介在させて組立てたものでは、高いシール性が保持される。なお、ダイス穴１０３における案内穴部１０９のテーパ面１１０のテーパ角度αを１５度以下とすることで、発生する凹み１６の大きさを小さくできる明確な理由は発明者においても不知である。なお、角度αが小さくなるほど、ダイス１０１の大きさ、すなわち、ダイス穴１０３における案内穴部１０９の深さ（軸方向の寸法）が大きくなることを考慮すると、角度αは５度以上で１５度以下とするのが好ましい。

本発明は、以上説明した内容のものに限定されるものではなく、適宜に、変更して具体化できる。例えば、多角形部１０の角数は六角のものでなくともよい。また、拡径穴部１５の具体的形状は、適宜に設計変更して具体化できる。

２グロープラグ用の主体金具
３主体金具完成品の小径筒状部
５ｂオスねじ部
１０多角形部
１５拡径穴部
２０中空部
２１円筒状素材
２５中空軸状素材
３０中空軸状素材における多角形部の形成用の大径筒状部
３３中空軸状素材における小径筒状部
３５中空軸状素材におけるオスネジ部の形成用の中径筒状部
１０１ダイス
１０３ダイス穴
１０５ダイス穴の素材装填用の入口
１０７ダイス穴の受け入れ穴部
１０９ダイス穴の先すぼまり状の案内穴部
１１０ダイス穴における案内穴部の内周面の先すぼまり状のテーパ面
１１１ダイス穴における多角形部の成形用の多角形部成形部
１１３ダイス穴における中径筒状部の挿入部
１１５ダイス穴における小径筒状部の挿入部
２０１芯金付きパンチ
２２１拡径穴部成形用パンチ部
２５１芯金付きパンチの芯金
α テーパ面の案内穴部の軸線に対するテーパ角度
Ｇ軸線

Claims

中空軸状をなし、先端から後端に向かって順次大径をなす、小径筒状部、エンジンへのネジ込み用のオスねじ部、さらに、外周面が多角形をなす、ねじ込み工具係合用の多角形部を備え、しかも、この多角形部における中空部が相対的に拡径された横断面が円形の拡径穴部とされてなるグロープラグ用の主体金具を製造する方法であって、
円筒状素材から、複数の絞り成形又は押出し成形により、先端から後端に向かって順次大径をなす、前記小径筒状部、前記オスネジ部の形成用の中径筒状部、さらに、前記多角形部の形成用の大径筒状部を有する中空軸状素材に成形し、
この中空軸状素材における前記大径筒状部を前記多角形部に成形するのに使用されるダイスにおけるダイス穴が、
素材装填用の入口側から先方に向けて、前記大径筒状部を受け入れ可能に形成された受け入れ穴部と、この受け入れ穴部の先方に形成された先すぼまり状の案内穴部と、この案内穴部の先方に形成された前記多角形部の成形用の多角形部成形部と、さらにこの多角形部成形部より先方に形成された該多角形部成形部の内径より内径が小さく、しかも前記中径筒状部を内挿可能の挿入部を有するものであって、
前記ダイス穴における前記案内穴部の内周面を、先すぼまり状のテーパ面に形成し、そのテーパ面の該案内穴部の軸線に対するテーパ角度αを、５〜１５度としておき、
前記中空軸状素材をその先端側から、該ダイス穴に前記入口から装填し、この装填後において、
外径が前記大径筒状部における中空部の内径より大きく、前記拡径穴部を押出し成形によって成形可能に形成された拡径穴部成形用パンチ部を備え、しかも、この拡径穴部成形用パンチ部の先端に、前記中空軸状素材における中空部に挿入可能の芯金を同軸で有する芯金付きパンチを、
前記大径筒状部の後端側から、該芯金が該中空軸状素材の中空部に入り込むように挿入し、前記拡径穴部成形用パンチ部で前記大径筒状部を先端側に押して、該大径筒状部を、前記ダイス穴の前記多角形部成形部に押込んで後方押出し成形により前記多角形部を成形すると同時に、該多角形部の内側に前記拡径穴部を拡径状に成形する工程を含むことを特徴とする、グロープラグ用の主体金具の製造方法。