JPH06275365A - 金属チップの製造方法，製造装置，金属チップ及びスパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 端面に多様な凹部形状を有する柱状金属チッ
プを安価に精度よく製造することのできる製造方法及び
製造装置の提供，並びに該金属チップ及び該金属チップ
をを電極に用いたスパークプラグの提供。 【構成】 金属ブランク２０を収容する中型１２と，金
属ブランク２０に凹部を形成するパンチ１５を有する上
型１１と，横行可能な下型１３とを有する冷間鍛造装置
１０である。下型１３には，パンチ１５に押出されて形
成される金属ブランク２０の突部に押されて後退する押
圧部材１４がある。パンチ１５が金属ブランク２０を押
圧して金属ブランク２０上下に凹部と突部とを形成し，
次いで静水圧状態下において下型１３が横行し上記突部
を剪断除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，スパークプラグの電極
等に用いられる柱状の金属チップとその製造方法及び製
造装置並びに上記金属チップを用いたスパークプラグに
関する。

【０００２】

【従来技術】内燃機関のスパークプラグ９０は，図１４
に示すように，絶縁碍子９１の中に挿置した中心電極９
２と，ハウジング９５の下方に取付けた接地電極９３と
を有している。そして，中心電極９２又は接地電極９３
の放電端部９４には，金属チップを用いたものがある。

【０００３】この金属チップは放電に対する耐消耗性と
耐熱性が求められ，その材料として白金等の貴金属材料
が多く用いられている。なお，図１４において，符号９
５１は取付ネジ，符号９５２は中軸，符号９５３はリン
グ，符号９５４はパッキン，符号９５５は導電性のガラ
スシール材である。

【０００４】そして，上記金属チップは，火花放電を開
始する電圧（以下要求電圧という）を低減し，また混合
気の着火性を向上するために，その先端に溝状の凹部を
設けることが提案されている（特開昭５５−１９７６８
号公報，特公昭５９−３３９４９号公報，特開平３−２
２５７８３号公報参照）。即ち，図１５に示すように，
上記金属チップ９４１はその中心部に凹部９４２を有
し，該凹部９４２の周囲に平坦な突面部９４３を有し，
それらの底部には厚みｔの連結部９４４を有している。

【０００５】そして，上記金属チップ９４１は，図１６
に示すように，中心電極９２の放電端部９４として中心
電極９２の先端部に接合される。そしてスパークプラグ
として長期間用いられると，図１６の破線に示すよう
に，上記金属チップ９４１の突面部９４３は火花放電に
より損耗する。そのため放電ギャップＧが増大（Ｇ₁ →
Ｇ₂ ）し，要求電圧が上昇する。そして耐用期間を過ぎ
たスパークプラグは，貴金属等からなる金属チップ９４
１を含めて廃棄される。

【０００６】

【解決しようとする課題】前記のような凹部を有する柱
状の金属チップの製造方法として，特開昭５５−１９７
６８号公報及び特公昭５９−３３９４９号公報では，切
削又は切断により溝状の凹部を形成することが示されて
いる。しかしながら，この方法によれば，中心電極の真
直度のずれ，中心電極をくわえるチャックや切削刃具の
ずれなどが累積し，形成される溝状凹部９４２の位置や
溝寸法などが変動する。そのため，上記凹部９４２で分
割された前記突面部９４３の大きさがばらつく。

【０００７】その結果，面積の小さい細い突面部９４３
に火花放電が多く集中し，この細い突面部９４３を有す
る放電ポールが損耗し消失する。そして，放電ポールの
数が減少し，前記特公昭５９−３３９４９号が目的とす
る要求電圧の低減効果が損なわれる。また，同様に溝状
の凹部９４２の位置と寸法のばらつきにより，中心電極
の放電端部９４における消炎作用にかかる面積がばらつ
いて，前記特開昭５５−１９７６８号が目的とする混合
気の着火性も変動する。

【０００８】また，前記特開平３−２２５７８３号にお
いては，中心電極の先端に貴金属チップを接合後，切削
加工により，溝状凹部を形成することが示されている。
この場合は，高価な貴金属が切削屑として失われるとい
う問題があり，あえて貴金属の切削屑のみを回収しよう
としても他の電極材の切削屑と混じり合っているためそ
の回収は困難である。

【０００９】また，切削加工による金属チップへの凹部
の形成法は，工数がかかりコストアップであるという問
題がある。即ち，切削刃具の送りスピードが遅いこと
と，中心電極をチャックするという工程が切削前に必要
なため多くの工数が必要である。

【００１０】また，切削加工によって形成できる凹部
は，直線的な溝状に限定されるから，前記突面部９４３
の断面形状には自由度が少なく，必ずしも最適な断面形
状とすることができないという問題がある。ここで最適
な断面形状とは，混合気の着火性や要求電圧の向上及び
電極寿命の向上のために最適な断面形状のことである。

【００１１】なお，上記切削加工以外の加工法として，
加工寸法が安定しており，かつ加工工数が少なく，素材
の廃棄も生じない加工方法として冷間鍛造による加工法
がある。冷間鍛造によって，凹部を有する金属チップを
製造する方法は，例えば，図１７に示すように，ダイ９
６の底面９６１に所望の凹部形状に対応した突部９６２
を設けておき，上方より金属ブランク９７をパンチ９８
０で押圧し，金属ブランク９７をパンチ９８０の進行方
向に押し出す前方押出し法がある。

【００１２】また，図１８に示すように，凹部形状に対
応した突部９８２を有するパンチ９８１で金属ブランク
９７を押圧し，パンチ９８１の進行方向と反対の方向に
金属ブランク９７を塑性流動させる後方押出し法があ
る。しかしながら，上記冷間鍛造による加工には，次の
ような問題がある。

【００１３】即ち，後者の後方押出し法の場合，パンチ
９８１の進行に伴い，金属ブランク９７の素材はパンチ
９８１によって流動・変形せしめられる。この金属ブラ
ンク９７の流動・変形に伴い，パンチ９８１は，流動・
変形を生じない金属ブランク９７の他の部位から大きい
反発力を被むる。

【００１４】また，金属チップの前記連結部（図１５符
号９４４）は，後述するようにその厚さｔを小さくする
ことが望ましい。そのため，この連結部の厚さｔを小さ
くするために，金属ブランク９７の流動・変形によるダ
イ９６及びパンチ９８１との摩擦力は極めて大きくな
る。そして，これによってパンチ９８１の破損が生じ易
くなる。

【００１５】同様の理由により，前者の前方押出し法に
おいては，ダイ９６の突部９６２の破損が生じ易い。こ
のような，パンチ９８１やダイ９６の突部９６２，９８
２の破損は，金属ブランク９７の素材の硬度が大きいほ
ど生じ易いが，スパークプラグの電極に用いられる金属
チップは，耐熱Ｎｉ合金や貴金属合金などビッカース硬
度が２００〜３００と硬い材料が用いられる。

【００１６】そして，スパークプラグに用いられる金属
チップは上記のように貴金属など高価な素材が用いられ
るから，連結部の厚さｔ（図１５）を極力小さくして，
材料を節減することが求められる。そのため，連結部の
厚さｔは０．３ｍｍ以下であり，冷間鍛造により金属チ
ップを製造する場合，パンチやダイの突部の破損が極め
て生じ易いという問題がある。

【００１７】本発明は，このような従来の問題点に鑑み
て，多様な凹部の形状に対応可能であって，かつ均一で
精度の高い，凹部付柱状金属チップを安価に製造する製
造方法及びその製造装置を提供しようとするものであ
り，また，均一で精度の高い安価な凹部付柱状金属チッ
プの提供及びこのような金属チップからなる放電端部を
有し，要求電圧の特性に優れ，かつ着火性に優れたスパ
ークプラグを提供しようとするものである。

【００１８】

【課題の解決手段】本題の第１発明は，柱状の金属ブラ
ンクをダイに密に収容する第１工程と，ダイに収容され
た金属ブランクを上方よりパンチで押圧し金属ブランク
の上部に凹部を形成すると共に金属ブランクの下面には
上記パンチの押圧によって押出された上記凹部に対応す
る突部を形成する第２工程と，上記金属ブランクの下面
に形成された突部を，静水圧状態下において剪断によっ
て除去する第３工程とよりなることを特徴とする凹部を
有する柱状金属チップの製造方法にある。

【００１９】本第１発明において，最も注目すべきこと
は，第２工程において，ダイに収容した金属ブランクを
パンチで押圧して上部に凹部を形成すると共に，該金属
ブランクの下面からは凹部に対応する突部を同時に形成
するようにしたことであり，また第３工程において，上
記金属ブランクの突部を静水圧状態下において剪断して
除去するようにしたことである。

【００２０】第２工程における，凹部と突部とを同時に
形成する方法は，例えばダイの下側に凹部の形成によっ
て押出される突部の逃げ空間を設けるなどの方法によっ
て実現することができる。そして，第３工程において，
第２工程後の突部を有する金属ブランクを静水圧状態
下，即ち金属ブランクを四方からほぼ均等な圧力を受け
る状態下において，上記突部を剪断によって除去する。

【００２１】金属ブランクを静水圧状態におくことは，
例えばダイ中にある金属ブランクをパンチの押圧状態下
においたまま，上記逃げ空間にある突部を下方からパン
チに均衡する力で押し上げるようにすることなどによっ
て実現することができる。そして，上記突部の剪断は，
例えば突部を収容する前記逃げ空間を第２のダイとし
て，このダイに横行運動をさせることにより剪断するこ
とができる。

【００２２】次に，本願の第２発明は，柱状の金属ブラ
ンクを密に収容する中型と，該中型の上方より上記金属
ブランクを押圧して該金属ブランクの上面に凹部を形成
するパンチを有する上型と，上記中型の下面に面接触し
横行運動可能な下型とを有する金属チップ製造用の冷間
鍛造装置であって，上記下型の上部には，上記中型から
パンチ押圧によって押出される金属ブランクの余剰部材
の突部に押されて後退する，上方に向かって付勢された
押圧部材を有しており，上記冷間鍛造装置は，中型に収
容された金属ブランクを上型のパンチによって押圧して
凹部を形成し，上型と上記押圧部材とによって形成され
る静水圧状態下において下型の横行運動によって上記突
部を剪断除去することを特徴とする，凹部を有する柱状
金属チップ製造用の冷間鍛造装置にある。

【００２３】本第２発明において，最も注目すべきこと
の第１は，金属ブランクを収容する中型の下面に，これ
と面接触する下型を設けてあり，この下型は横行運動が
可能であると共に，パンチによって押圧されて金属ブラ
ンクの下部へ流出する金属ブランクの突部に押されて後
退する押圧部材を有していることである。

【００２４】該押圧部材は金属ブランクの突部に押され
て下方に後退することができるが，突部を上方に押し上
げる付勢力も具備している。このような押圧部材は，例
えばコイルスプリングなどによって上方に付勢された上
下にスライド可能なスライド部材を下型に装着すること
により実現することができる。

【００２５】本第２発明において，最も注目すべき第２
の点は，本発明にかかる冷間鍛造装置は，中型に収容さ
れた金属ブランクを上型のパンチで押圧することによっ
て凹部を形成すると共に，凹部に対応して金属ブランク
の下部に形成される突部を下型の押圧部材の後退によっ
て受容し，次いで，上型パンチの上方からの押圧力と下
型の押圧部材の下方からの付勢力によって形成される静
水圧状態下に金属ブランクを置いて（前記図１３参
照），金属ブランクの突部を剪断するようにしたことで
ある。

【００２６】本願の第３発明は軸心に垂直な平坦なる先
端面に凹部を形成した柱状の金属チップであって，請求
項２記載の冷間鍛造装置によって製造されたことを特徴
とする柱状の金属チップにある。

【００２７】本第３発明において，最も注目すべきこと
は，凹部を形成した柱状の金属チップは，第２発明にか
かる冷間鍛造装置によって製造されたものであることで
ある。後述するように，第２発明にかかる冷間鍛造装置
によって製造した金属チップは，安価であると共に均一
で高精度であり，その連結部の厚さｔの小さいものを得
ることができる。また，多様な形状の凹部を有する金属
チップを製造することができる。

【００２８】そして，スパークプラグの電極に用いる金
属チップなどの場合には，材料が高価な貴金属等である
から，連結部の厚さｔを小さくすることにより体積を小
さくして高価な材料を節約することができる。また，金
属チップに形成した凹部に対応した余剰部材である突部
は剪断除去後に容易に回収して再利用することができ
る。

【００２９】本願の第４発明は，中心電極と接地電極と
を有し，両電極の少なくとも一方の電極には，凹部を有
する柱状の金属チップからなる放電端部を設けてなるス
パークプラグにおいて，上記金属チップは，上記請求項
２記載の冷間鍛造装置によって製造されたことを特徴と
するスパークプラグにある。

【００３０】本第４発明において，最も注目すべきこと
は，本発明にかかるスパークプラグの少なくとも一方の
電極には，凹部を有する金属チップからなる放電端部を
設けてあり，該金属チップは第２発明にかかる冷間鍛造
装置によって製造したものであることである。

【００３１】後述するように，第２発明にかかる冷間鍛
造装置によって製造した金属チップは安価にして均一か
つ高精度であり，金属チップの連結部の厚さｔを小さく
できる。また，上記放電部材として用いる金属チップの
材料には，高価な貴金属等を用いるから，金属チップの
連結部の厚さｔを小さくすることにより，また金属チッ
プの余剰部材である突部の剪断屑を回収することによ
り，高価な材料を節約することができる。

【００３２】また，金属チップの凹部の形状は，パンチ
の形状によって様々な形状（図４〜図８参照）とするこ
とができると共に，それを精度よく形成することができ
るから，要求電圧特性に優れ，かつ着火性のよいスパー
クプラグの放電端部を形成することができる。

【００３３】

【作用及び効果】

【００３４】次に，第１発明の作用効果について述べ
る。本発明にかかる金属チップの製造方法においては，
その第２工程において，パンチによって金属ブランクに
凹部を形成すると共にそれに対応する突部を下方に同時
に形成する。すなわち，凹部の形成に伴って流出する金
属ブランクの素材を，ダイやパンチに無理な力がかから
ないよう下方にに逃がすという方法によって凹部を形成
する。

【００３５】そのため，従来の冷間鍛造による方法（図
１７，図１８）と異なり，パンチやダイの破損が生じに
くい。また，前記金属チップの連結部（図１５，符号９
４４）の厚さｔが小さくなるよう深くパンチを押圧する
ことも可能である。そして，第３工程における突部の剪
断は，突部を形成した金属ブランクを静水圧状態下にお
いて剪断するから，突部の剪断に伴なう連結部における
破断などの不具合を生ずることなく，突部のみを剪断す
ることができる。

【００３６】このことを，図１３，図１９，図２０を用
いて説明する。図１９に示すように，例えば凹部９７５
を有する金属ブランク９７を上下のダイ９６３，９６４
に密に収容して，金属ブランク９７の上下面９７２，９
７３を開放状態下において下部ダイ９６４を横方向にス
ライドして金属ブランク９７の下部９７４を剪断する。

【００３７】このとき，金属ブランク９７の切断面の任
意の点９７１には圧縮応力Ｆ₁ が横方向に作用し，この
圧縮応力Ｆ₁ によって，この点９７１には上下方向の引
張応力Ｆ₂ が作用する。この引張応力Ｆ₂ の作用によ
り，金属ブランク９７の剪断面は滑らかにならないで凹
凸の激しい破断面となる。

【００３８】図２０は，このように金属ブランク９７を
静水圧状態に置かないで下部９７４を剪断した場合に生
ずる金属チップの連結部９４４における破断９７６の例
である。このような，凹凸ある破断９７６を有する金属
チップはこの面での接合性も悪く，スパークプラグの電
極の放電端部として使用に耐えない。

【００３９】一方，図１３に示すように，金属ブランク
９９を上下面からパンチ９８２，９８３によって押圧
し，いわゆる静水圧状態下において金属ブランク９９を
剪断する場合を考える。この場合は，切断面の任意の点
９９１に働く力は，図１３に示すように，両方向とも圧
縮応力Ｆ₁ ，Ｆ₂ なる。このため，金属ブランク９９の
剪断面は滑らかな平坦面となる。

【００４０】上記のように，本第１発明によれば，連結
部の厚さｔが薄く，かつ剪断面表面の滑らかな金属チッ
プを，パンチやダイを破損するような無理な力を加える
ことなく製造することができる。また，本発明による金
属チップの製造方法は，冷間鍛造によるものであるから
切削加工によるよりも仕上がり寸法が均一で，精度が良
い。また，切削加工よりも加工工数が短く，かつ第２工
程と第３工程を連続して実施することができるから工程
も短い。そして，大量生産にも向いており，金属チップ
を安価に製造することができる。

【００４１】また，切削加工と異なり，金属ブランクに
形成する凹部の形状は，パンチの凹部形状によって各種
の形状とすることができる。上記のように，本願の第１
発明によれば，多様な凹部形状を有し均一で精度の高い
金属チップを安価に製造する製造方法を提供することが
できる。

【００４２】次に第２発明の冷間鍛造装置の作用効果に
ついて述べる。本第２発明にかかる冷間鍛造において
は，上型のパンチによって押圧して金属ブランクに凹部
を形成すると共に，凹部形成に対応する素材の流動によ
って生ずる突部を下型の押圧部材の後退によって受容す
る。従って，第１発明の説明において述べたように，パ
ンチや型（ダイ）を損なうことなく金属ブランクに凹部
を形成することができ，また金属チップの連結部の厚さ
ｔを小さくすることができる。

【００４３】また，金属ブランクに形成された突部は，
静水圧状態下において剪断するから，前記のようにその
切断面は滑らかな平坦面となり，連結部を破断するよう
なことがない（図１３，図１９，図２０参照）。また，
冷間鍛造法によって製造するから，前記のように金属チ
ップの寸法が均一で精度が高いと共に，加工工数が少な
く安価に金属チップを製造することができる。

【００４４】また，切削加工と異なって，金属チップに
形成する凹部の形状は，パンチの形状によって様々な形
状とすることができる（図４〜図８参照）。そして，剪
断によって除去される突部の余剰部材は他の部材と混じ
ることなく容易に回収することができるから，金属チッ
プに高価な素材を用いる場合にはその素材の消費量が減
少し，コストダウンとなる。上記のように，本願の第２
発明によれば，多様の凹部形状を有する均一で精度の高
い金属チップを安価に製造することのできる冷間鍛造装
置を提供することができる。

【００４５】また，前記のように，上記第３発明によれ
ば，多様な凹部形状を有する安価にして均一かつ高精度
な金属チップを得ることができる。

【００４６】また，前記のように，上記第４発明によれ
ば，安価にして均一かつ精度のよい電極の放電部材を有
するので要求電圧の特性に優れ，かつ着火性に優れたス
パークプラグを提供することができる。

【００４７】

【実施例】本例は，本願の第２発明にかかる冷間鍛造装
置の実施例であり，同時に第４発明にかかるスパークプ
ラグの放電端部に用いられる第３発明にかかる金属チッ
プの実施例をも示すものである。また，合わせて上記第
２発明の実施例にかかる冷間鍛造装置を用いた第１発明
の実施例をも示すものである。

【００４８】本例は，図１〜図３に示すように，柱状の
金属ブランク２０を密に収容する中型１２と，該中型１
２の上方より上記金属ブランク２０を押圧して該金属ブ
ランク２０の上面に凹部３（図２，図３）を形成するパ
ンチ１５を有する上型１１と，上記中型１２の下面１２
１に面接触し横行運動可能な下型１３とを有する金属チ
ップ製造用の冷間鍛造装置１０である。上記下型１３の
上部には，上記中型１２からパンチ１５の押圧によって
押出される金属ブランク２０の余剰部材の突部２６（図
２，図３）に押されて後退する，上方に向かって付勢さ
れた押圧部材１４を有している。

【００４９】そして，上記冷間鍛造装置１０は，図２に
示すように，中型１２に収容された金属ブランク２０を
上型１１のパンチ１５によって押圧して凹部３を形成す
る。次いで，図２，図３に示すように，金属ブランク２
０を上型１１と上記押圧部材１４とによって形成される
静水圧状態下において，下型１３の横行運動によって上
記突部２６を剪断除去する。

【００５０】また，上記本例の冷間鍛造装置１０によっ
て製造されるものは，図４〜図８に示すように，軸心２
９に垂直な先端面２７に凹部３１〜３５を形成した柱状
の金属チップ２１〜２５である。そして，上記柱状の金
属チップ２１〜２５は，図９〜図１２に示すように，中
心電極４１と接地電極４２とを有するスパークプラグ４
０の少なくとも一方の電極４１，４２の放電端部４１
１，４２１に用いられている。

【００５１】以下それぞれについて詳説する。本例の冷
間鍛造装置１０によって加工される中間加工品である金
属ブランク２０は，重量パーセントにおいてＰｔ７８
％，Ｉｎ２０％，Ｎｉ２％の白金合金であり，ビッカー
ス硬度が３００で，外径１．４ｍｍ，高さ０．８ｍｍの
円柱形状のものである。該金属ブランク２０は，プレス
打抜き又はワイヤ切断などにより製造されるもので金属
チップ製造のための半加工品である。

【００５２】本例の冷間鍛造装置は，図１〜図３に示す
ように，上記柱状金属ブランク２０を密に収容する中型
１２と，パンチ１５を有する上型１１と，横行可能な下
型１３とを有している。上型１１は，パンチ１５と一体
になったパンチプレート１５１と，パンチ１５の先端部
が突出するパンチガイド１１１と，両者の間に介設した
上型スプリング１１２とを有している。

【００５３】そして，上型１１は，パンチプレート１５
１を押圧する図示しない押下プレスによって下降して，
図２，図３に示すように，中型１２の上面１２２に密着
する。また，上記押下プレスは上型スプリング１１２の
付勢力に抗してパンチプレート１５１を更に押下させ，
金属ブランク２０に凹部３を形成することのできるスト
ロークを有している。一方，中型１２は，中板１２４を
貫通する円柱形状のダイ１２３を有し，該ダイ１２３は
上記金属ブランク２０を密に収容することができる。

【００５４】また，下型１３は，その上面１３１が中型
１２の下面１２１に面接触しており，下型１３の中央部
には押圧部材１４が装着されている。該押圧部材１４
は，小径で柱状の押圧柱１４１と該押圧柱１４１の下方
に連なる大径で柱状の底柱１４２と，該底柱１４２を上
方に向かって押圧する押圧スプリング１４３とを有して
いる。

【００５５】そして，下型１３の胴部１３０には，上記
押圧柱１４１及び底柱１４２の外周面と密に接する押圧
部材１４の収容部１３２が設けられている。そして，通
常時においては上記胴部１３０の上面１３１と押圧柱１
４１の上面１４１１とは，図１に示すように平坦な同一
平面を形成している。また，上記胴部１３０の下面に
は，底板１３３が取付けられている。そして，上記下型
１３は，図示しない横行駆動装置によって，中型１２の
下面１２１に沿って横行運動することができる。

【００５６】そして，本例の冷間鍛造装置１０は次のよ
うに作動する。まず，上型１１の上昇状態（図１）にお
いて，金属ブランク２０を中型１２のダイ１２３に挿入
する。次いで，上型１１を前記押下プレスによって下降
させ，中型１２の上面１２２と上型１１のパンチガイド
１１１の底面１１３とを接触させる。

【００５７】そして，押下プレスは上型スプリング１１
２の反発力に抗して，パンチプレート１５１及びパンチ
１５を更に押下げる。その結果，図２に示すように中型
１２に収容された金属ブランク２０の上面に凹部３が形
成される。

【００５８】このとき，金属ブランク２０はパンチ１５
に押圧されて流動し，その下部に突部２６が形成され
る。該突部２６は，金属ブランク２０の流動が下型１３
の押圧部材１４を押し下げ，前記押圧部材の収容部１３
２に進入することによって形成される。即ち，押圧部材
１４の収容部１３２は，金属ブランク２０の押圧によっ
て生ずる流動素材の受容部を兼ねている。

【００５９】なお，突部２６は押圧スプリング１４３の
付勢力によって上方への押圧力を受けている。次いで，
図３に示すように，この状態から下型１３を横方向にス
ライドさせて，上記突部２６を剪断する。なお，剪断さ
れた突部２６は，付着した油脂などを洗浄し，再度溶融
して成形し，金属ブランクの素材として安価に再利用す
ることができる。

【００６０】次に，本例の冷間鍛造装置１０の作用効果
について述べる。本例の冷間鍛造装置１０においては，
パンチ１５によって金属ブランク２０に凹部３を形成す
るときに，これによって生ずる金属ブランク２０の流動
する素材を受容するための収容部１３２を下型１３に設
けてある。そのため，凹部３に対応する突部２６が金属
ブランク２０に形成され，パンチ１５にかかる反力は従
来の冷間鍛造装置（図１８）に比べて大幅に低下する。

【００６１】従って，パンチ１５の破損が生じなくな
り，安定的に金属チップを製造することができる。ま
た，パンチ１５への負荷力が低下するため，パンチ１５
を細くすることが可能となり，また深さの大きい凹部３
を形成することができる。即ち，幅が狭く底の深い凹部
３を形成できる。

【００６２】また，突部２６の剪断は，金属ブランク２
０をパンチ１５及び押圧部材１４で上方から押圧し，金
属ブランク２０を静水圧状態下において行うため，金属
ブランク２０の底面には滑らかな切断面を形成するとこ
ができる。また，凹部３を深くして，完成体である金属
チップ２１〜２５の連結部２８（図４〜図８）の厚さｔ
を小さくしても従来例のように，破断などの不具合（図
２０）を生ずることがない。

【００６３】また，パンチ１５によって凹部３を形成す
るから，切削によって凹部３を形成する場合のように，
凹部３の形状に制約がほとんどない。従って，図４〜図
８に示すような各種の形状の凹部３１〜３５を容易に形
成することができる。また，冷間鍛造装置によれば，切
削による場合に比べて加工工数は大幅に低減され，また
均一で精度の高い金属チップの量産が容易である。

【００６４】更に，凹部３形成に伴って生ずる余剰部材
としての突部２６は他の部材と混じり合うことなく１０
０％近く回収することができる。そして，連結部２８の
厚さｔを小さくすることができるから，金属チップの体
積も小さくなり，高価な貴金属等の素材を節約すること
ができる。上記のように，本例によれば，均一で精度の
高い凹部付金属チップを安価に製造することができると
共に，上記凹部の形状に多様性を持たせることのできる
冷間鍛造装置を提供することができる。

【００６５】本例の冷間鍛造装置１０によって製造され
る金属チップの例を図４〜図８に示す。図５に示す一本
溝の凹部３２や，図６に示す十字溝の凹部３３の場合に
は，従来の切削加工によって形成可能であるが，図４に
示すＹ字溝の凹部３１，図７に示す円形溝の凹部３４，
図８に示す方形溝の凹部３５は切削加工によっては形成
できない形状である。

【００６６】Ｙ字溝の凹部３１を例にとって，具体的な
寸法諸元を示せば，金属チップ２１の外径Ｄ＝１．４ｍ
ｍ，凹部幅ｗ＝０．４，連結部２８の厚さｔ＝０．１ｍ
ｍ，凹部３１の深さｈ＝０．７ｍｍである。上記のよう
に，本例の冷間鍛造装置によって製作すれば，従来の冷
間鍛造装置によれば製作できなかった，深い凹部（ｈ
大），幅の狭い凹部（ｗ小），薄い連結部（ｔ小）の金
属チップを得ることができる。上記のように，本例によ
れば，多様な凹部形状を有する均一で高精度な金属チッ
プ２１〜２５を安価に得ることができる。

【００６７】また本例の冷間鍛造装置１０によって製造
される金属チップ２１〜２５は，図９〜１２に示すよう
に，スパークプラグの中心電極４１又は接地電極４２の
放電端部４１１，４２１に用いられるものである。金属
チップ２１〜２５は，図９，図１０に示すようにその凹
部３１〜３５を放電面側として連結部２８を電極との接
合面としてもよく，又は図１１，図１２に示すように，
連結部１８を放電面としてもよい。

【００６８】図９，図１０のように，凹部３１〜３５を
放電面とすれば，前記のように放電面が狭小化し要求電
圧を低減する効果がある。一方，図１１，図１２に示す
ように，連結部２８を放電面にすれば，しばらくスパー
クプラグを使用し，放電によって放電端部が損耗してギ
ャップが拡大した場合に，連結部２８が消失して，放電
面が分割されて狭小化し要求電圧が低下し，ギャップ拡
大による要求電圧の増大を相殺する方向に作用するとい
う利点がある。

【００６９】なお，後者の場合には，連結部２８の厚さ
ｔを０．３ｍｍ以下とすることが要求される。なぜなら
ば，放電ギャップが０．３ｍｍ程度増大すると，点火装
置の発生電圧あるいは耐電圧が，この増大した放電ギャ
ップに対応できなくなる恐れがあり，連結部２８の消失
前にスパークプラグが作動しなくなる可能性があるから
である。

【００７０】従って，その前に連結部２８を消失させ要
求電圧を低減させる必要があるから，上記連結部２８の
厚さｔは０．３ｍｍ以下にする必要がある。なお，本例
においては，円柱状の金属チップを製造する例を示した
が，金属チップの形状は楕円柱や多角柱などの柱状であ
っても同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の冷間鍛造装置の断面説明図（パンチ押
圧前）。

【図２】図１おにいて，パンチ押圧後の断面図。

【図３】図１おにいて，突部剪断時の断面図。

【図４】実施例にかかる柱状金属チップの平面図（ａ）
及び正面図（ｂ）。

【図５】実施例にかかる他の柱状金属チップの平面図
（ａ）及び正面図（ｂ）。

【図６】実施例にかかる他の柱状金属チップの平面図
（ａ）及び正面図（ｂ）。

【図７】実施例にかかる他の柱状金属チップの平面図
（ａ）及び正面図（ｂ）。

【図８】実施例にかかる他の柱状金属チップの平面図
（ａ）及び正面図（ｂ）。

【図９】実施例にかかる金属チップのスパークプラグの
電極への取付状態図。

【図１０】実施例にかかる金属チップのスパークプラグ
の電極への他の取付状態図。

【図１１】実施例にかかる金属チップのスパークプラグ
の電極への他の取付状態図。

【図１２】実施例にかかる金属チップのスパークプラグ
の電極への他の取付状態図。

【図１３】実施例の冷間鍛造装置における剪断工程時の
切断面応力の説明図。

【図１４】従来のスパークプラグの部分断面の正面図。

【図１５】従来のスパークプラグの放電端部の金属チッ
プの断面図。

【図１６】従来のスパークプラグの放電端部の説明図。

【図１７】従来の金属チップの冷間鍛造による製造工程
説明図。

【図１８】従来の金属チップの冷間鍛造による他の製造
工程説明図。

【図１９】上下両面を開放状態にした場合の金属チップ
下部の剪断工程における切断面応力の説明図。

【図２０】上下両面を開放状態にした場合の金属チップ
下部の剪断工程における破断形状の説明図。

【符号の説明】

１０．．．冷間鍛造装置， １１．．．上型， １２．．．中型， １３．．．下型， １４．．．押圧部材， １５．．．パンチ， ２０．．．金属ブランク， ２１〜２５．．．金属チップ， ２６．．．突部， ２７．．．先端部， ３，３１〜３５．．．凹部， ４０．．．スパークプラグ， ４１．．．中心電極， ４２．．．接地電極，

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状の金属ブランクをダイに密に収容す
   る第１工程と，ダイに収容された金属ブランクを上方よ
   りパンチで押圧し金属ブランクの上部に凹部を形成する
   と共に金属ブランクの下面には上記パンチの押圧によっ
   て押出された上記凹部に対応する突部を形成する第２工
   程と，上記金属ブランクの下面に形成された突部を，静
   水圧状態下において剪断によって除去する第３工程とよ
   りなることを特徴とする凹部を有する柱状金属チップの
   製造方法。
2. 【請求項２】 柱状の金属ブランクを密に収容する中型
   と，該中型の上方より上記金属ブランクを押圧して該金
   属ブランクの上面に凹部を形成するパンチを有する上型
   と，上記中型の下面に面接触し横行運動可能な下型とを
   有する金属チップ製造用の冷間鍛造装置であって，上記
   下型の上部には，上記中型からパンチ押圧によって押出
   される金属ブランクの余剰部材の突部に押されて後退す
   る，上方に向かって付勢された押圧部材を有しており，
   上記冷間鍛造装置は，中型に収容された金属ブランクを
   上型のパンチによって押圧して凹部を形成し，上型と上
   記押圧部材とによって形成される静水圧状態下において
   下型の横行運動によって上記突部を剪断除去することを
   特徴とする，凹部を有する柱状金属チップ製造用の冷間
   鍛造装置。
3. 【請求項３】 軸心に垂直な平坦なる先端面に凹部を形
   成した柱状の金属チップであって，請求項２記載の冷間
   鍛造装置によって製造されたことを特徴とする柱状の金
   属チップ。
4. 【請求項４】 中心電極と接地電極とを有し，両電極の
   少なくとも一方の電極には，凹部を有する柱状の金属チ
   ップからなる放電端部を設けてなるスパークプラグにお
   いて，上記金属チップは，上記請求項２記載の冷間鍛造
   装置によって製造されたことを特徴とするスパークプラ
   グ。