DE102009038136A1

DE102009038136A1 - Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze

Info

Publication number: DE102009038136A1
Application number: DE102009038136A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Owariasahi-shi Shibata; Hoju Nagoya-shi Fukushima
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2010-04-15
Also published as: JP2010073684A; US20100048083A1

Abstract

Ein Verfahren zum Bilden einer Glasdichtschicht 7 in einer Zündkerze 1, umfassend einen Einfügeschritt zum Einfügen einer Endelektrode 6 in ein axiales Loch 4 in einem Isolator, einen heißen Verdichtungsschritt zum Schieben der Endelektrode 6 in einem geheizten Zustand, um dadurch eine Glaspulvermischung 52 zu verdichten, und einen Kühlschritt zum Durchführen von Kühlen, um die Glasdichtschicht 7 zu bilden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, vornehmlich eine für einen Verbrennungsmotor verwendete Zündkürze.
Hintergrund der Erfindung
Eine Zündkerze ist an einen Verbrennungsmotor (Motor) befestigt und wird benutzt, eine Gasmischung innerhalb einer Brennkammer zu zünden. Eine Zündkerze umfasst üblicherweise, wie in 1 gezeigt, einen Isolator 2, welcher aus Keramik wie zum Beispiel Aluminiumoxid gebildet ist und ein axiales Loch 4 hat, eine um den Isolator 2 vorgesehene Metallhülse 3 und eine in einem vorderen Endabschnitt des axialen Lochs 4 eingefügte Mittelelektrode 5. Ferner ist eine aus Metall gebildete Endelektrode 6 an der hinteren Endseite des Isolators 2 vorgesehen. Namentlich umfasst die Endelektrode 6 einen Endabschnitt 6A, welcher einen relativ großen Durchmesser hat und an dem eine Zündkerzenkappe (nicht gezeigt) oder dergleichen befestigt ist und ein Verlängerungsteil 6B, welches von dem Endabschnitt 6A nach vorne verläuft. Die Endelektrode 6 ist in einem Zustand bereitgestellt, wo der Endabschnitt 6A in Kontakt mit einer hinteren Endfläche 2A des Isolators 2 ist und das Verlängerungsteil 6B in einen hinteren Endabschnitt des axialen Lochs 4 eingefügt ist. Ferner wird eine Glasdichtschicht 7 in dem axialen Loch 4 gebildet, um die Mittelelektrode 5 und die Endelektrode 6 an den Isolator 2 in einem dichtenden Zustand zu befestigen.
Üblicherweise wird die Glasdichtschicht 7, wie unten beschrieben, durch einen heißen Verdichtungsschritt gebildet. Das heißt, dass, nachdem die Mittelelektrode 5 in dem vorderen Endabschnitt des axialen Lochs 4 platziert wurde, eine Glaspulver enthaltende Glaspulvermischung in das axiale Loch 4 geladen wird. Dann wird in einem geheizten Zustand die Endelektrode 6 in das axiale Loch 4 von seinem hinteren Ende geschoben, um dadurch die Glaspulvermischung zu verdichten. Danach erstarrt das erweichte Glaspulver durch Kühlung, wodurch die Glasdichtschicht 7 gebildet wird (siehe zum Beispiel Japanische Patentanmeldung Nr. 3813708 ).
In den letzten Jahren gab es ein Problem, dass nach dem oben beschriebenen heißen Verdichtungsschritt die Endelektrode 6 in einem Zustand fixiert ist, wo der Endabschnitt 6A der Endelektrode 6, wie in 5 gezeigt, nicht mit der hinteren Endfläche 2A des Isolators 2 in Kontakt ist (ein Zustand, wo der Endabschnitt 6A von der hinteren Endfläche 2A angehoben oder getrennt ist). Denkbarerweise wird dieses Problem des „Anhebens” durch eine Spannung verursacht, welche wegen einer Kompression der Glaspulvermischung innerhalb der Glaspulvermischung bleibt. Die vorliegenden Erfinder haben beflissene Studien über diesen Punkt durchgeführt und gefunden, dass die folgenden zwei Faktoren die Restspannung besonders erhöhen. Der erste Faktor ist die Benutzung eines Isolators 2, dessen axiales Loch 4 einen relativ kleinen Durchmesser hat (das heißt, dass die Glasdichtschicht 7 einen relativ kleinen äußeren Durchmesser hat), um den kürzlichen Bedarf der Reduzierung des Durchmessers einer Zündkerze zu befriedigen. Der zweite Faktor ist eine Zunahme der Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode 6, um die Produktionseffizienz zu verbessern. Insbesondere haben die vorliegenden Erfinder durch weitere Studien gefunden, dass wenn der maximale Außendurchmesser der Glasdichtschicht 7 gleich oder kleiner als ein vorgegebener Durchmesser ist und die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode 6 gleich oder größer als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist, eine Restspannung erzeugt werden kann, die stark genug ist, die Endelektrode 6 von dem Isolator 2 anzuheben.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Vorangehenden bewerkstelligt. Ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze bereitzustellen, welches zuverlässiger das Anheben der Endelektrode von dem Isolator verhindert, auch wenn die Endelektrode mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit oder höher geschoben wird, um einen heißen Verdichtungsschritt durchzuführen, um so eine Glasdichtschicht zu bilden, dessen maximaler Außendurchmesser ein vorgegebener Durchmesser oder weniger ist.
Zusammenfassung der Erfindung
In Anbetracht des oben Genannten werden insbesondere Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 9 bereitgestellt. Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung sind von den abhängige Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich. Nachstehend werden Konfigurationen, welche geeignet sind, die oben beschriebenen Vorteile zu erreichen, in einer aufgeschlüsselten Weise beschrieben. Ferner werden, wenn passend, Wirkung und Effekte, welche jeder Konfiguration eigen sind, hinzugefügt. Folglich werden in den nachfolgenden Passagen unterschiedliche Aspekte der Erfindung ausführlicher definiert. Jeder so definierte Aspekt kann mit jedem anderen Aspekt oder Aspekten kombiniert werden, außer wenn das Gegenteil klar angegeben ist. Insbesondere kann jedes Merkmal, welches als bevorzugt oder vorteilhaft angegeben ist, mit jedem anderen Merkmal oder Merkmalen, welche als bevorzugt oder vorteilhaft angegeben sind, kombiniert werden.
Konfiguration 1. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze bereitgestellt, welche umfasst:

einen Isolator mit einem axialen Loch, welches durch den Isolator in einer axialen Richtung verläuft;
eine in einem vorderen Endabschnitt des axialen Lochs vorgesehene Mittelelektrode;
eine in einem hinteren Endabschnitt des axialen Lochs vorgesehene Endelektrode; und
eine Glasdichtschicht, welche aus einer Glaspulver enthaltenden Glaspulvermischung gebildet ist und eine Dichtung innerhalb des axialen Lochs zumindest zwischen der Endelektrode und dem Isolator gewährleistet, wobei die Glasdichtschicht einen maximalen Außendurchmesser von 4 mm oder weniger hat, wobei das Verfahren umfasst:
einen Anordnungsschritt des Anordnens einer Mittelelektrode innerhalb des axialen Lochs eines Isolators;
einen Ladeschritt des Ladens einer Glaspulvermischung in das axiale Loch;
einen Einfügeschritt des Einfügens einer Endelektrode in das axiale Loch;
einen heißen Verdichtungsschritt des Schiebens der Endelektrode in einem geheizten Zustand, um die Glaspulvermischung zu verdichten; und
einen Kühlschritt des Kühlens der Glaspulvermischung, welche in dem heißen Verdichtungsschritt erweicht oder verdichtet wurde, um die Glasdichtschicht zu bilden, wobei
die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode in dem heißen Verdichtungsschritt in einem Bereichs von 5 mm/s bis einschließlich 150 mm/s liegt; und
in dem Kühlschritt, Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Addieren von 100°C zu einem Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet.

Der Ausdruck „Erweichungspunkt” bezieht sich auf eine Temperatur bei der endothermischen Spitze einer thermischen Differenzialkurve, welche man durch Ausführen einer thermischen Differenzialanalyse des Glaspulvers erhält. Namentlich ist die „thermische Differenzialanalyse” eine Analyse, die gemäß den allgemeinen Regeln einer thermischen Analyse, welche in JIS K0129 bereitgestellt sind, durchgeführt wird. Das heißt, dass es bei der Analyse Glaspulver und eine Referenzsubstanz (Substanz, welche sich nicht ändert (zum Beispiel nicht schmilzt) bei der Zeit des später zu beschreibenden Heizens) werden in einem Ofen platziert und unter denselben Bedingungen geheizt, und die Temperaturdifferenz zwischen dem Glaspulver und der Referenzsubstanz wird gemessen. Ferner bezieht sich die „thermische Differenzialkurve” auf einen Graph, welcher die Beziehung zwischen der gemessenen Temperaturdifferenz und der Heizzeit zeigt.
Der heiße Verdichtungsschritt kann in einer solchen Weise durchgeführt werden, dass, nachdem die Endelektrode eingefügt wurde, die Glaspulvermischung etc. geheizt werden, und die Endelektrode dann geschoben bzw. gepresst wird. Alternativ kann der heiße Verdichtungsschritt in so einer Art und Weise durchgeführt werden, dass, nachdem die Endelektrode eingefügt wurde, die Endelektrode geschoben bzw. gepresst wird, während die Glaspulvermischung etc. geheizt werden. Alternativ kann der heiße Verdichtungsschritt auch in einer solchen Art und Weise durchgeführt werden, dass, nachdem die Glaspulvermischung etc. geheizt werden, die Endelektrode eingefügt wird und dann geschoben bzw. gepresst wird. Alternativ kann der heiße Verdichtungsschritt auch in einer solchen Art und Weise durchgeführt werden, dass, nachdem die Glaspulvermischung etc. geheizt werden, die Endelektrode eingefügt wird und die Endelektrode geschoben bzw. gepresst wird, während die Glaspulvermischung weiter geheizt wird. Das heißt, dass das „Schieben der Endelektrode in einem geheizten Zustand” sich auf einen Prozess des Schiebens der Endelektrode in einem Zustand bezieht, wo die Glaspulvermischung genügend geheizt ist (zu einem Grade, sodass die Endelektrode geschoben und vorangetrieben werden kann) und der Vorgang des Schiebens der Endelektrode durchgeführt werden kann, während die Glaspulvermischung etc. geheizt werden oder nachdem die Glaspulvermischung etc. geheizt sind. Ferner kann der Vorgang des Einfügens der Endelektrode vor dem Heizen der Glaspulvermischung etc., während des Heizens oder nach dem Heizen durchgeführt werden.
In dem Fall, wo das axiale Loch des Isolators einen Durchmesser von 4 mm oder weniger hat und das Heißpressen mit einer Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode von 5 mm/s oder größer so wie in Konfiguration 1 durchgeführt wird, erhöht sich die Restspannung innerhalb der verdichtenden Glaspulvermischung erheblich und ein Anheben der Endelektrode von dem Isolator kann auftreten.
Dagegen ist nach Konfiguration 1 in dem Kühlschritt Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt, bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist (bezeichnet als die „Zieltemperatur” nachfolgend) die man durch Addieren von 100°C zu einem Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet. Das heißt, dass Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt ist, bis das Glas, welches in dem heißen Verdichtungsschritt auf eine hohe Temperatur geheizt wurde, um eine relativ niedrige Viskosität zu haben, genügend gekühlt ist und eine genügend große Viskosität hat. Folglich ist in dem Hochtemperaturzustand, wo die Viskosität des Glases, welches das Glaspulver bildet, relativ niedrig ist und die Glaspulvermischung wegen der Restspannung dazu tendiert, sich in eine zur Vorschubrichtung entgegen gesetzte Richtung (eine Richtung, in der die Endelektrode herausgeschoben wird) zu deformieren (expandieren), Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt. Deshalb kann das Anheben der Endelektrode zuverlässiger verhindert werden. Währenddessen hat das Glas, welches das Glaspulver bildet, in einen Zustand, wo das Glas zu einer relativ niedrigen Temperatur gekühlt wurde, eine ausreichende Viskosität, wodurch das Glas mit hoher Viskosität die Deformation (Ausdehnung) der Glaspulvermischung in die der Schieberichtung entgegengesetzten Richtung unterdrückt. Als Ergebnis kann ein Anheben der Endelektrode vom Isolator effektiv verhindert werden, auch wenn die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode aufgehoben wird.
Ferner ist es nach Konfiguration 1 lediglich notwendig Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator während einer Hochterperaturperiode, während der die Temperatur der Glaspulvermischung auf die Zieltemperatur fällt, einzuschränken. Wenn die Temperatur der Glaspulvermischung unter die Zieltemperatur fällt, kann die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode aufgehoben werden. Deshalb kann Produktionseffizienz verglichen mit dem Fall, wo die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode fortgesetzt wird, bis das Glas, welches das Glaspulver bildet, erstarrt, verbessert werden.
Bemerkenswerterweise erhöht sich die Restspannung innerhalb der verdichteten Glaspulvermischung maßlos, wenn die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode 150 mm/s übertrifft. Deshalb kann ein Anheben der Endelektrode nicht unterdrückt werden, auch wenn Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt ist, bis die Temperatur der Glaspulvermischung die Zieltemperatur erreicht.
Im Übrigen wird vom Standpunkt, die Produktionseffizienz weiter verbessern zu wollen, die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode vorzugsweise aufgehoben, wenn die Temperatur der Glaspulvermischung relativ hoch ist. Demgemäß wird die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode vorzugsgemäß aufgehoben, wenn die Temperatur der Glaspulvermischung in einem Bereich zwischen der Zieltemperatur und einer Temperatur liegt, welche man durch Abziehen von 150°C von der Zieltemperatur erhält. Noch bevorzugter wird die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode aufgehoben, wenn die Temperatur der Glaspulvermischung in einem Bereich zwischen der Zieltemperatur und einer Temperatur liegt, welche man durch Abziehen von 100°C von der Zieltemperatur erhält.
Ferner kann das Kühlen in dem Kühlschritt ein schnelles Kühlen sein, welches durch Benutzung eines wassergekühlten Kühlers, eines Lüfters und dergleichen oder Selbstkühlung durchgeführt wird. Jedoch ist Selbstkühlung vom Gesichtspunkt, dass ein Brechen oder dergleichen des Isolators wegen thermischem Schock verhindert werden soll, bevorzugt.
Konfiguration 2. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach der oben beschriebenen Konfiguration 1 bereitgestellt, welches ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der maximale äußere Durchmesser der Glasdichtschicht 3 mm oder weniger beträgt.
Wenn der maximale äußere Durchmesser der Glasdichtschicht weiter reduziert wird bis auf 3 mm oder weniger (zum Beispiel 2,5 mm oder weniger) wie in Konfiguration 2, kann die Restspannung innerhalb der Glaspulvermischung sich weiter erhöhen.
Jedoch kann durch Verwendung der Konfiguration 1 ein Anheben der Endelektrode von dem Isolator zuverlässiger verhindert werden, auch wenn ein Isolator, dessen axiales Loch einen weiter reduzierten Durchmesser hat, verwendet wird. Das heißt, dass Verwendung der Konfiguration 1 zur Herstellung einer Zündkerze mit einer Glasdichtschicht mit einem weiter reduzierten maximalen Außendurchmesser sinnvoll ist.
Konfiguration 3. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach den oben beschriebenen Konfigurationen 1 oder 2 bereitgestellt, welches ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode in dem heißen Verdichtungsschritt 10 mm/s oder größer ist.
Nach Konfiguration 3 kann Produktionseffizienz weiter verbessert werden durch eine weitere Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode in dem heißen Verdichtungsschritt bis auf 10 mm/s oder größer. Währenddessen entstehen als Ergebnis der Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode Bedenken, die Restspannung innerhalb der Glaspulvermischung weiter zu erhöhen.
Jedoch kann durch Verwendung der Konfiguration 1 ein Anheben der Endelektrode von dem Isolator zuverlässiger verhindert werden, auch wenn die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode weiter erhöht wird. Das heißt, dass die Verwendung von Konfiguration 1 für den Fall, wo die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode weiter erhöht wird, sinnvoll ist.
Konfiguration 4. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach irgendeiner der oben beschriebenen Konfigurationen 1 bis 3 bereitgestellt, welches ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode in dem heißen Verdichtungsschritt 100 mm/s oder größer ist.
Nach Konfiguration 4 kann die Produktionseffizienz weiter verbessert werden, während ein Anheben der Endelektrode vom Isolator zuverlässiger verhindert werden kann.
Konfiguration 5. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach irgendeiner der oben beschriebenen Konfigurationen 1 bis 4 bereitgestellt, welches ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Widerstand in dem axialen Loch vorgesehen ist, sodass sich die Glasdichtschicht zwischen dem Widerstand und der Endelektrode befindet.
Um Funkeinstreuung, welche als ein Ergebnis des Betriebs eines Motors generiert wird, kann ein Widerstand zwischen einer ersten Glasdichtschicht (entsprechend der Glasdichtschicht in jeder der oben beschriebenen Konfigurationen), welche eine Dichtung zwischen dem Isolator und der Endelektrode gewährleistet, und einer zweiten Glasdichtschicht, welche eine Dichtung zwischen dem Isolator und der Mittelelektrode gewährleistet, wie in Konfiguration 5 bereitgestellt werden. Der Widerstand wird gebildet aus einer Widerstandszusammensetzung, welche ein elektrisch leitfähiges Material, Keramikkörner etc. enthält und welche in das axiale Loch zusammen mit der Glaspulvermischung geladen wird und durch Heiz- und Verdichtungsprozesse gesintert und gebildet wird. Wenn die Widerstandszusammensetzung verdichtet wird, muss die von der Endelektrode ausgeübte Verdichtungslast weiter erhöht werden. Deshalb erhöhen sich die Restspannungen innerhalb der Glaspulvermischung und der Widerstandszusammensetzung weiter und größere Sorge entsteht, dass die Endelektrode vom Isolator angehoben wird.
Jedoch kann, auch wenn ein Widerstand wie in Konfiguration 5 bereitgestellt wird, durch Verwendung der Konfiguration 1, etc. ein Anheben der Endelektrode zuverlässiger verhindert werden. Das heißt, dass durch Verwendung der oben beschriebenen Konfiguration 1, etc., wenn die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator aufgehoben ist, die Glaspulvermischung, welche zwischen der Endelektrode und dem Widerstand vorhanden ist, eine ausreichende Viskosität aufweist. Deshalb ist es möglich, effektiv zu verhindern, dass die Glaspulvermischung sich in die zur Vorschubrichtung entgegen gesetzte Richtung hin deformiert, welche Deformation sonst wegen den Restspannungen innerhalb der Widerstandszusammensetzung und der Glaspulvermischung auftreten würde, um dadurch ein Anheben der Endelektrode von dem Isolator zuverlässiger zu verhindern.
Konfiguration 6. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach irgendeiner der oben beschriebenen Konfigurationen 1 bis 5 bereitgestellt, welches ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Kühlschritt, Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Addieren von 50°C zum Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet.
Nach Konfiguration 6 ist Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt bis das Glas, welches das Glaspulver bildet, weiter gekühlt wird und eine höhere Viskosität aufweist. Als Ergebnis kann ein Anheben der Endelektrode vom Isolator zuverlässiger verhindert werden.
Konfiguration 7. Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach irgendeiner der oben beschriebenen Konfigurationen 1 bis 6 bereitgestellt, welches ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Kühlschritt, Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Addieren von 50°C zum Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet.
Nach Konfiguration 7 wird Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt bis das Glas, welches das Glaspulver bildet, eine viel höhere Viskosität aufweist. Als Ergebnis kann ein Anheben der Endelektrode vom Isolator noch zuverlässiger verhindert werden.
Konfiguration 8. Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach irgendeiner der oben beschriebenen Konfigurationen 1 bis 7 bereitgestellt, welches weiter dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Kühlschritt, Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Subtrahieren von 50°C vom Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet.
Nach Konfiguration 8 wird Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt, bis das Glas, welches das Glaspulver bildet, eine extrem höhere Viskosität aufweist. Als ein Ergebnis kann ein Anheben der Endelektrode effizienter verhindert werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zündkerze einen Isolator, eine Endelektrode und eine Glasdichtschicht, welche aus einer Glaspulver enthaltenden Glaspulvermischung gebildet ist und eine Dichtung zwischen der Endelektrode und dem Isolator gewährleistet. Der maximale Außendurchmesser der Glasdichtschicht beträgt 4 mm oder weniger. Ein Prozess zum Bilden der Glasdichtschicht umfasst einen Einfügeschritt des Einfügens einer Endelektrode in das axiale Loch, einen heißen Verdichtungsschritt des Schiebens der Endelektrode in einen geheizten Zustand, um die Glaspulvermischung dadurch zu verdichten und einen Kühlschritt des Durchführens von Kühlung, um dadurch die Glasdichtschicht zu bilden. In dem heißen Verdichtungsschritt wird die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode so gewählt, dass sie in einem Bereich zwischen 5 mm/s und einschließlich 150 mm/s liegt. In dem Kühlschritt ist Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Addieren von 100°C zu einem Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet.
Die Erfindung ist auch auf Vorrichtungen zum Ausführen der offenbarten Verfahren und einschließlich Vorrichtungsteilen zum Ausführen eines jeden der beschriebenen Verfahrensschritte gerichtet. Diese Verfahrensschritte können durch Hardwarekomponenten, einen Computer, welcher durch geeignete Software programmiert ist, durch irgendeine Kombination der zwei oder in einer anderen Art und Weise durchgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise durchschnittene Vorderansicht, die die Struktur einer Zündkerze nach einer ersten Ausführungsform zeigt.
2(a) bis (c) sind Schnittansichten, wobei jede einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Zündkerze nach der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine teilweise durchschnittene Vorderansicht, welche die Struktur einer Zündkerze nach einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
4(a) bis (c) sind Schnittansichten, wobei jede einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Zündkerze nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
5 ist eine teilweise durchschnittene Vorderansicht, welche eine Zündkerze in einem Zustand zeigt, wo die Endelektrode von dem Isolator angehoben ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ausführungsformen werden nun mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben werden.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine teilweise durchschnittene Vorderansicht, die eine Zündkerze 1 zeigt. Namentlich ist die Zündkerze 1 in 1 so dargestellt, dass die Richtung der Achse CL1 der Zündkerze 1 mit der vertikalen Richtung in 1 übereinstimmt. Ferner wird in der folgenden Beschreibung die untere Seite von 1 als die vordere Endseite der Zündkerze 1 und die obere Seite von 1 als die hintere Endseite der Zündkerze 1 bezeichnet werden.
Die Zündkerze 1 besteht aus einem rohrförmigen Isolator 2 und einer rohrförmigen Metallhülse 3, welche den Isolator 2 fasst.
Der Isolator 2 wird durch Brennen aus Aluminiumoxid oder dergleichen gebildet. Der Isolator 2 beinhaltet einen hinterendseitigen Rumpfabschnitt 10, welcher auf der hinteren Endseite gebildet ist. Ein Abschnitt 11 mit einem größeren Durchmesser ragt radial nach außen auf der vorderen Endseite des hinterendseitigen Rumpfabschnitts 10. Ein mittlerer Rumpfabschnitt 12 ist auf der vorderen Endseite des Abschnitts 11 mit größerem Durchmesser gebildet und hat einen Durchmesser, welcher kleiner als derjenige eines Abschnitts 11 mit einem größeren Durchmesser ist. Ein Fußabschnitt bzw. Schenkelabschnitt 13 ist auf der vorderen Endseite des mittleren Rumpfabschnitts 12 gebildet und hat einen Durchmesser, welcher kleiner als derjenige des mittleren Rumpfabschnitts 12 ist. Von dem Isolator 2 sind der Abschnitt 11 mit größerem Durchmesser, der mittlere Rumpfabschnitt 12 und der größere Teil des Fußabschnitts bzw. Schenkelabschnitts 13 innerhalb der Metallhülse 3 aufgenommen. Ein erster Stufenabschnitt 14 ist an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Fußabschnitt 13 und dem mittleren Rumpfabschnitt 12 gebildet. Der erste Stufenabschnitt 14 ist angeschrägt, sodass sein Durchmesser zur vorderen Endseite hin abnimmt. Der Isolator 2 ist mit der Metallhülse 3 an dem ersten Stufenabschnitt 14 eingeklinkt. Ferner ist ein zweiter Stufenabschnitt 15 an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Abschnitt 11 mit größerem Durchmesser und dem mittleren Rumpfabschnitt 12 gebildet. Der zweite Stufenabschnitt 15 ist angeschrägt, sodass sein Durchmesser zur vorderen Endseite hin abnimmt.
Der Isolator 2 hat ein axiales Loch 4, welches sich axial durch den Isolator 2 entlang der Achse CL1 erstreckt. Das axiale Loch 4 hat einen Abschnitt 16 mit kleinem Durchmesser, welcher an dem vorderen Endabschnitt gelegen ist. Ein Abschnitt 17 mit großem Durchmesser ist hinter dem kleinen Durchmesser 16 gebildet und hat einen Durchmesser, welcher größer ist als derjenige des Abschnitts 16 mit kleinem Durchmesser. Ein zulaufender axialer Stufenabschnitt 18 des axialen Lochs ist zwischen dem Abschnitt 16 mit kleinem Durchmesser und dem Abschnitt 17 mit großem Durchmesser gebildet.
Zusätzlich ist eine Mittelelektrode 5 eingefügt in und befestigt an dem vorderen Endabschnitt (der Abschnitt 16 mit kleinem Durchmesser) des axialen Lochs 4. Konkreter ausgedrückt hat die Mittelelektrode 5 einen erweiterten Abschnitt 19, welcher an dem hinteren Ende davon gebildet ist. Der erweiterte Abschnitt 19 ragt radial von der Mittelelektrode 5 nach außen. Die Mittelelektrode 5 ist in einem Zustand befestigt, wo der erweiterte Abschnitt 19 in den Stufenabschnitt 18 des axialen Lochs eingeklinkt ist. Die Mittelelektrode 5 besteht aus einer inneren Schicht 5A, welche aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist, und einer äußeren Schicht 58, welche aus einer Nickellegierung, dessen vorherrschende Komponente Nickel (Ni) ist, gebildet ist. Die Mittelelektrode 5 nimmt eine stabartige Form (zylindrische säulenartige Form) als Ganzes an. Die ferne Endfläche der Mittelelektrode 5 ist flach geformt und ragt von dem vorderen Ende des Isolators 2 hervor.
Ein vorderer Endabschnitt der Endelektrode 6, welcher aus einem metallischen Material gebildet ist, wird in einen hinteren Endabschnitt (der Abschnitt 17 mit großem Durchmesser) des axialen Lochs 4 eingefügt. Konkret umfasst die Endelektrode 6 einen Endabschnitt 6A, an dem eine Zündkerzenkappe (nicht gezeigt) oder dergleichen zur elektrischen Spannungsversorgung befestigt ist. Ein erweiterter Abschnitt 68 verläuft von dem Endabschnitt 6A nach vorne und hat einen Durchmesser, welcher kleiner ist als derjenige des Endabschnitts 6A. Der erweiterte Abschnitt 6B ist eingefügt in und befestigt an dem axialen Loch 4 in einen Zustand, wo der Endabschnitt 6A mit einer hinteren Endfläche 2A des Isolators 2 in Kontakt ist.
Ferner ist eine Glasdichtschicht 7 in dem axialen Loch 4 (der Abschnitt 17 mit großem Durchmesser) zwischen der Mittelelektrode 5 und der Endelektrode 6 vorgesehen, um die Mittelelektrode 5 und die Endelektrode 6 an den Isolator 2 in einem abgedichteten Zustand zu befestigen. Die Glasdichtschicht 7 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet und stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Mittelelektrode 5 und der Endelektrode 6 auf.
Des Weiteren ist die Metallhülse 3 aus Metall wie zum Beispiel kohlenstoffarmem Stahl gebildet und hat eine rohrförmige Form. Ein Gewindeabschnitt (Außengewindeabschnitt) 21 zum Befestigen der Zündkerze 1 auf bzw. an einem Motorkopf ist an der äußeren Umfangsfläche davon gebildet. Ferner ist ein Sitzabschnitt 22 auf der äußeren Umfangsfläche, welche sich auf der hinteren Endseite des Gewindeabschnitts 21 befindet, gebildet. Ein ringförmiger Dichtring 24 ist in einem Gewindehalsabschnitt 23 an dem hinteren Ende des Gewindeabschnitts 21 angebracht. Darüber hinaus sind ein Werkzeugeingriffsabschnitt 25 und ein gecrimpter Abschnitt 26 an dem hinteren Ende der Metallhülse 3 vorgesehen. Der Werkzeugeingriffsabschnitt 25 hat einen hexagonalen Querschnitt zum Eingriff mit einem Werkzeug wie zum Beispiel einem Sechskantschlüssel. Das Werkzeug, d. h. Sechskantschlüssel, greift in den Werkzeugeingriffsabschnitt 25 ein, wenn die Metallhülse 3 an dem Motorkopf befestig ist. Der gecrimpte Abschnitt 26 fasst den Isolator 2 an dem hinteren Endabschnitt.
Ein kegelförmiger bzw. zulaufender Hülsenstufenabschnitt 27, mit dem der Isolator im Eingriff steht, ist an der vorderen Endseite der inneren Umfangsfläche der Metallhülse 3 vorgesehen. Der Isolator 2 ist von ihrer hinteren Endseite zur vorderen Endseite in die Metallhülse 3 eingefügt. In einem Zustand, wo der erste Stufenabschnitt 14 des Isolators 2 mit dem Hülsenstufenabschnitt 27 der Metallhülse 3 in Eingriff steht, wird ein hinterendseitiger Öffnungsabschnitt der Metallhülse 3 radial nach innen gecrimpt; d. h. der oben genannte gecrimpte Abschnitt 26 wird gebildet, wodurch der Isolator 2 befestigt wird. Namentlich wird eine ringförmige Plattendichtung 28 zwischen den ersten Stufenabschnitt 14 und den Hülsenstufenabschnitt 27 eingefügt. Folglich wird die Luftdichtheit einer Brennkammer sichergestellt, wodurch verhindert wird, dass ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches in die Aussparung zwischen der inneren Umfangsfläche der Metallhülse 3 und dem Inneren der Brennkammer ausgesetzten Fußabschnitt 13 des Isolators 2 eintritt, zur Außenseite ausläuft.
Ferner, um die Dichtung durch das Crimpen noch perfekter zu machen, werden auf der hinteren Endseite der Metallhülse 3 ringförmige Ringelemente 31 und 32 zwischen die Metallhülse 3 und dem Isolator 2 eingefügt, und Talkpulver 33 in den Zwischenraum zwischen die Ringelemente 31 und 32 geladen. Das heißt, dass die Metallhülse 3 den Isolator 2 durch die Plattendichtung 28, die Ringelemente 31 und 32 und den Talk 33 fast.
Eine Masseelektrode 35, welche aus einer Nickel-(Ni)-basierten Legierung oder dergleichen gebildet ist, wird mit einem vorderen Endabschnitt 34 der Metallhülse 3 verbunden. Das heißt, dass ein hinterer Endabschnitt der Masseelektrode 35 an den vorderen Endabschnitt 35 der Metallhülse 3 geschweißt wird. Ein vorderer Endabschnitt der Masseelektrode 35 wird gebogen, sodass seine Seitenflächen dem vorderen Ende der Mittelelektrode 5 gegenübersteht. Die Masseelektrode 35 hat eine doppelte Schichtstruktur, welche aus einer äußeren Schicht 35A und einer innere Schicht 35B besteht. In der vorliegenden Ausführungsform ist die äußere Schicht 35A aus einer Nickellegierung (z. B. Inconel 600 oder Inconel 601, wobei beide eingetragene Marken sind) gebildet. Die innere Schicht 35B ist aus reinem Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet, welches ein Metall mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die oben genannte Nickellegierung ist.
Ferner ist ein zylindrischer säulenförmiger Edelmetallchip 41, welcher aus einer Edelmetalllegierung (z. B. einer Platinlegierung, einer Iridiumlegierung oder dergleichen) gebildet ist, mit der vorderen Endfläche der Mittelelektrode 5 verbunden. Ein Funkenentladungsspalt 42 ist zwischen der vorderen Endfläche des Edelmetallchips 41 und einer Oberfläche der Masseelektrode 35, die dem Edelmetallchip 41 gegenübersteht, gebildet.
Da der Isolator 2 der vorliegenden Ausführungsform einen relativ kleinen Durchmesser hat, hat das axiale Loch 4 einen relativ kleinen Durchmesser. Namentlich hat der Abschnitt 17 mit großem Durchmesser des axialen Lochs 4 einen Durchmesser von 4 mm oder weniger und folglich hat die Glasdichtschicht 7, welche innerhalb des Abschnitts 17 mit großem Durchmesser gebildet ist, einen maximalen Außendurchmesser von 4 mm oder weniger.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Zündkerze 1, welche wie oben beschrieben konfiguriert ist, beschrieben werden. Erstens ist die Metallhülse 3 vorher hergestellt. Das heißt, dass ein Kaltschmiedearbeitsvorgang an einem zylindrischen, säulenförmigen Metallmaterial (z. B. Eisenmaterial oder rostfreies Stahlmaterial wie zum Beispiel S17C oder S25C) durchgeführt wird, um eine Durchgangsbohrung darin zu bilden und dem Metallmaterial eine raue Form zu verleihen. Anschließend wird eine Schneideoperation an dem Metallmaterial durchgeführt, um dem Metallmaterial eine vorgegebene äußere Form zu verleihen, um dadurch ein Metallhülsenzwischenprodukt zu erhalten.
Danach wird die Masseelektrode 35, welche aus einer Nickellegierung oder dergleichen geformt ist, an die vordere Endfläche des Metallhülsenzwischenprodukts widerstandsgeschweißt. Da eine sogenannte „Durchbiegung” als Ergebnis des Schweißens gebildet wird, wird die „Durchbiegung” entfernt. Danach wird der Gewindeabschnitt 21 in einer vorgegebenen Region des Metallhülsenzwischenprodukts durch Formrollen gebildet. Folglich wird die Metallhülse 3, an die die Masseelektrode 35 geschweißt wurde, erhalten. Galvanisches Verzinken oder Vernickeln wird auf der Metallhülse 3 durchgeführt, an die die Masseelektrode 35 geschweißt wurde. Namentlich kann eine Chromatierungsbehandlung an der Oberfläche der Metallhülse 3 durchgeführt werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.
Der Isolator 2 wird getrennt von der Metallhülse 3 gebildet. Zum Beispiel werden Materialkörnchen zum Formpressen von Materialpulver, welches Aluminiumoxid (vorherrschende Komponente), Bindemittel etc. enthält, präpariert. Ein zylindrisches Formteil wird durch Ausübung von Gummipressgießen erhalten, während die Materialkörnchen benutzt werden. Zum Abkanten wird an dem. erhaltenden Formteil Abschleifen ausgeübt. Das abgekantete Formteil wird in einem Brennofen platziert und gebrannt, wodurch der Isolator 2 erhalten wird.
Ferner wird die Mittelelektrode 5 von der Metallhülse 3 und dem Isolator 2 getrennt hergestellt. Das heißt, dass eine Nickellegierung geschmiedet wird und die Innenschicht 5A, welche aus einer Kupferlegierung gebildet ist, an einem Mittelabschnitt davon platziert wird, um die Leistung der Wärmestrahlung zu verbessern. Dann wird der oben genannte Edelmetallchip 41 mit dem vorderen Endabschnitt der Mittelelektrode 5 durch Widerstandsschweißen, Laserschweißen oder dergleichen verbunden.
Ferner werden der Isolator 2, die Mittelelektrode 5 und die Endelektrode 6, welche in der oben beschriebenen Weise erhalten werden, durch einen heißen Verdichtungsprozess, welcher das Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, durch die Glasdichtschicht 7 in einem dichten Zustand miteinander verbunden. Der heiße Verdichtungsprozess umfasst einen Anordnungsschritt, einen Ladeschritt, einen Einfügeschritt, einen heißen Verdichtungsschritt und einen Kühlschritt.
Zuerst wird, wie in 2(a) gezeigt, der zweite Stufenabschnitt 15 von einer fernen Endfläche eines Stützrohrs 51, welches aus Metall gebildet ist und eine rohrförmige Form hat, gestützt, wodurch der Isolator 2 unterstützt wird. Danach wird, im Anordnungsschritt, die Mittelelektrode 5 eingefügt in und angeordnet in dem Abschnitt 16 mit kleinem Durchmesser des axialen Lochs 4 in einem Zustand, wo der erweiterte Abschnitt 19 der Mittelelektrode 5 mit dem Stufenabschnitt 18 des axialen Lochs in Eingriff steht.
Nachfolgend wird, wie in 2(b) gezeigt, in dem Ladeschritt eine elektrisch leitende Glaspulvermischung 52, welche durch Mischen von Glaspulver, Metallpulver, etc. vorbereitet wurde, in das axiale Loch 4 geladen und in einem Zustand verdichtet, wo der Isolator an dem zweiten Stufenabschnitt 15 unterstützt wird. Konkret wird die geladene Glaspulvermischung 52, nachdem die Glaspulvermischung 52 in das axiale Loch 4 geladen wurde, durch einen Druckbolzen (nicht gezeigt) verdichtet. Namentlich ist in der vorliegenden Ausführungsform das Glaspulver gebildet aus einem SiO₂-B₂O₃-Na₂O-basierten Keramikmaterial und der Erweichungspunkt (Glaserweichungspunkt) des keramischen Materials ist ungefähr 700°C.
Anschließend wird in dem Einfügeschritt die Endelelektrode 6 in das axiale Loch 4 eingefügt.
Dann werden, in dem heißen Verdichtungsschritt, in einem Zustand, wo die Endelektrode 6 in das axiale Loch 4 von der Seite gegenüber der Mittelelektrode 5 geschoben wird, die Glaspulvermischung 52, der Isolator 2 etc. in einem Brennofen bei einer Temperatur (z. B. 950°C), welche um 100°C oder mehr höher als der Glaserweichungspunkt ist, für eine vorbestimmte Zeit (z. B. ungefähr 20 min) geheizt. Zu der Zeit wird die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode 6 so festgelegt, dass sie nicht kleiner als 5 mm/s (z. B. nicht weniger als 10 mm/s) wird, aber nicht größer als 150 mm/s. Namentlich kann eine Glasurschicht auf der Oberfläche des hinterendseitigen Rumpfabschnitts 10 des Isolators 2 durch mit der Erhitzung gleichzeitiges Brennen innerhalb des Brennofens gebildet werden oder kann vorab gebildet werden.
Namentlich kann in dem heißen Verdichtungsschritt die Endelektrode 6 geschoben werden, nachdem die Glaspulvermischung 52 etc. erhitzt wurden. Alternativ kann die Endelektrode 6 eingefügt und dann geschoben werden, nachdem die Glaspulvermischung 52 etc. erhitzt wurden. Alternativ kann die Endelektrode 6 eingefügt werden, nachdem die Glaspulvermischung 52 etc. erhitzt wurden, und geschoben werden, während die Glaspulvermischung 52 weiter erhitzt wird. Das heißt, dass der Ablauf des Schiebens der Endelektrode 6 durchgeführt werden kann, während die Glaspulvermischung 52 etc. geheizt werden oder nachdem die Glaspulvermischung 52 etc. geheizt wurden. Ferner kann der Arbeitsvorgang des Einfügens der Endelektrode 6 durchgeführt werden vor dem Heizen der Glaspulvermischung 52 etc., während des Heizens oder nach dem Heizen.
Nachfolgend werden in dem Kühlschritt die erhitzte Glaspulvermischung 52 etc. selbst gekühlt. Dieses Selbstkühlen wird in einem Zustand durchgeführt, wo die Endelektrode 6 durch ein Haltemittel (nicht gezeigt) gehalten wird, um Relativbewegung der Endelektrode 6 relativ zum Isolator 2 einzuschränken bis die Temperatur der Glaspulvermischung 52 auf eine Temperatur fällt (genannt „Freigabe-Temperatur”; 800°C in der vorliegenden Ausführungsform), welche gleich oder niedriger als eine Temperatur (genannt „Ziel-Temperatur”; 800°C in der vorliegenden Ausführungsform) ist, die man durch Addieren von 100°C zu dem Erweichungspunkt von Glas erhält. Wenn die Temperatur der Glaspulvermischung 52 auf eine Temperatur niedriger als die Freigabe-Temperatur fällt, wird die Endelektrode 6 von dem gehaltenen Zustand freigegeben. Danach erstarrt das erweichte Glas, welches das Glaspulver bildet, durch weiteren Fortschritt der Selbstkühlung, wodurch die Glasdichtschicht 7, wie in 2(c) gezeigt, gebildet wird. Als Ergebnis sind die Mittelelektrode 5 und die Endelektrode 6 mit dem Isolator 2 in einem abgedichteten Zustand fest verbunden.
Danach werden der Isolator 2, der die Mittelelektrode 5, die Glasdichtschicht 7 etc. trägt und welche in der oben beschriebenen Art und Weise zusammen hergestellt wurden, und die Metallhülse 3 mit dem Masseanschluss 35 zusammengesetzt. Konkreter gesagt, wird der Isolator 2 durch Crimpen des hinterendseitigen Öffnungsabschnitts der Metallhülse 3 mit einer relativ dünnen Wanddicke radial nach innen befestigt; das heißt, Bilden des oben beschriebenen gecrimpten Abschnitts 26.
Schließlich wird die Masseelektrode 35 gebogen, um den Funkenentladungsspalt 42 zwischen der Masseelektrode 35 und dem Edelmetallchip 41, welcher an dem vorderen Ende der Mittelelektrode 5 vorgesehen ist, zu regulieren.
Durch die oben beschriebene Abfolge von Schritten wird die Zündkerze 1 mit der oben beschriebenen Struktur hergestellt.
Nach der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Kühlschritt die Kühlung ausgeführt, sodass Relativbewegung der Endelektrode 6 relativ zum Isolator 2 eingeschränkt ist, bis die Temperatur der Glaspulvermischung 52 auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als die Temperatur (Ziel-Temperatur) ist, die man durch Addieren von 100°C zu einem Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet. Das heißt, dass Relativbewegung der Endelektrode 6 relativ zum Isolator 2 eingeschränkt ist, bis das Glas, welches zu einer hohen Temperatur erhitzt wurde, in dem heißen Verdichtungsschritt, um eine relativ niedrige Viskosität zu haben, genügend gekühlt ist und eine ausreichend große Viskosität hat. Folglich ist in dem Hochtemperaturzustand, wo die Viskosität des Glases, welches das Glaspulver bildet, relativ niedrig ist und die Glaspulvermischung wegen der Restspannung dazu tendiert, sich in eine zur Vorschubrichtung entgegen gesetzte Richtung (eine Richtung, in die die Endelektrode herausgeschoben wird) zu deformieren (expandieren), ist Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt. Deshalb kann das Anheben der Endelektrode zuverlässiger verhindert werden. Währenddessen hat das Glas, welches das Glaspulver bildet, in einem Zustand, wo das Glas zu einer relativ niedrigen Temperatur gekühlt wurde, eine ausreichende Viskosität, wodurch das Glas mit hoher Viskosität die Deformation (Ausdehnung) der Glaspulvermischung in die der Schieberichtung entgegen gesetzte Richtung unterdrückt. Als Ergebnis kann das Anheben der Endelektrode vom Isolator effektiv verhindert werden, auch wenn die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode aufgehoben wird.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform die Endelektrode 6 nur während einer Hochtemperaturperiode gehalten, in der die Temperatur der Glaspulvermischung 52 auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als die Ziel-Temperatur ist; und wenn die Temperatur der Glaspulvermischung 52 unter die Freigabe-Temperatur fällt, wird die Endelektrode 6 von dem gehaltenen Zustand freigegeben. Deshalb kann die Produktionseffizienz verglichen mit dem Fall, wo der Arbeitsvorgang des Haltens der Endelektrode 6 weitergeführt wird, bis das Glas, welches das Glaspulver bildet, erstarrt, verbessert werden.
Ferner da die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode 6 auf 150 mm/s oder kleiner eingestellt wird, ist es möglich, die Erzeugung von überaus großer Restspannung innerhalb der Glaspulvermischung 52 nach der heißen Verdichtung zu verhindern. Deshalb kann ein Anheben der Endelektrode zuverlässiger unterdrückt werden.
Ferner wird in dem Kühlschritt Kühlung durch Selbstkühlung bewerkstelligt, Aufplatzen oder dergleichen des Isolators 2 wegen einer abrupten Temperaturänderung kann zuverlässiger verhindert werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Es werden hauptsächlich strukturelle Merkmale, welche anders als diese der ersten Ausführungsform sind, beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, schließt eine Zündkerze 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Widerstand 8 ein, welcher innerhalb des axialen Lochs 4 vorgesehen ist, um Funkeinstreuung, welche als Ergebnis des Betriebs eines Motors erzeugt wird, zu unterdrücken. Konkreter ausgedrückt, sind in dem axialen Loch 4 eine erste Glasdichtschicht 71 (entsprechend der Glasdichtschicht), welche den Isolator 2 und die Endelektrode 6 in einem abgedichteten Zustand zusammenhält, und eine zweite Glasdichtschicht 9, welche den Isolator 2 und die Mittelelektrode 5 in einen abgedichteten Zustand zusammenhält, bereitgestellt. Der Widerstand 8 ist zwischen den zwei Glasdichtschichten 71 und 9 vorgesehen. Namentlich ist, obwohl das Volumen der ersten Glasdichtschicht 71 eine vorbestimmte Anzahl von Malen (z. B. 1,5 Mal bis 3 Mal) das Volumen der zweiten Glasdichtschicht 9 ist, das Gesamtvolumen der ersten Glasdichtschicht 71 und der zweiten Glasdichtschicht 9 ungefähr gleich dem Volumen der Glasdichtschicht 7 in dem ersten Ausführungsbeispiel. Dementsprechend ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel das Volumen der geladenen Substanzen, welche sich zwischen der Mittelelektrode 5 und der Endelektrode 6 befinden, um eine Menge, welche dem Volumen des Widerstands 8 entspricht, größer als das in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Zündkerze 101 mit dem Widerstand 8 beschrieben werden. Insbesondere wird ein heißer Verdichtungsprozess zum Bilden des Widerstands 8, etc. beschrieben werden.
Zuerst wird, wie in 4(a) gezeigt, in dem Anordnungsschritt die Mittelelektrode 5 in dem axialen Loch 4 angeordnet. Danach werden in dem Ladeschritt, wie in 4(b) gezeigt, Glaspulvermischungen 52 und 54 und eine Widerstandszusammensetzung 53, welche aus einem elektrisch leitenden Material (z. B. Ruß) gebildet ist, Keramikkörnchen (z. B. Glaskörnchen) in das axiale Loch 4 geladen und verdichtet. Noch konkreter ausgedrückt, wird die Glaspulvermischung 54 in das axiale Loch 4 geladen und die geladene Glaspulvermischung 54 mit dem oben beschriebenen Druckbolzen verdichtet. Danach wird die Widerstandszusammensetzung 53 in das axiale Loch 4 geladen und einer Vorverdichtung in einer ähnlichen Art und Weise ausgesetzt. Ferner wird die Glaspulvermischung 52 geladen und einer Vorverdichtung in einer ähnlichen Art und Weise ausgesetzt. Namentlich werden in der vorliegenden Ausführungsform die Glaspulvermischungen 52 und 54 aus demselben Material gebildet.
Nachfolgend wird in dem Einfügeschritt die Endelektrode 6 in das axiale Loch 4 eingefügt. Dann werden in dem heißen Verdichtungsschritt in einem Zustand, wo die Endelektrode 6 in das axiale Loch 4 von der Seite gegenüber der Mittelelektrode 5 hineingeschoben ist, die Glaspulvermischung 52 und 54, die Widerstandszusammensetzung 53, etc. in einem Brennofen auf eine Temperatur, welche um 100°C höher als der Glaserweichungspunkt ist, für eine vorbestimmte Zeit geheizt. Zu der Zeit, wird wie in dem Fall der ersten Ausführungsform die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode 6 auf nicht kleiner als 5 mm/s, aber nicht größer als 150 mm/s eingestellt. Da die Widerstandszusammensetzung 53 in das axiale Loch 4 geladen ist, wird eine größere Druckbelastung von der Endelektrode 6 auf die Glaspulvermischungen 52 und die Widerstandszusammensetzung 53 ausgeübt.
Nachfolgend wird in dem Kühlschritt Selbstkühlung durchgeführt in einem Zustand, wo Relativbewegung der Endelektrode 6 relativ zum Isolator 2 eingeschränkt ist, bis die Temperatur der Glaspulvermischung 52 mindestens auf eine Temperatur (Freigabe-Temperatur) gleich oder niedriger als eine Temperatur (Ziel-Temperatur) fällt, welche man durch Addieren von 100°C zu dem Glaserweichungspunkt erhält. Wenn die Temperatur der Glaspulvermischung 52 die Freigabe-Temperatur erreicht, wird die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode 6 aufgehoben. Danach werden durch weiteren Fortschritt der Selbstkühlung die zwei Glasdichtschichten 71, 9 und der Widerstand 8, wie in 4(c) gezeigt, gebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, da der Widerstand 8 bereitgestellt ist, eine größere Druckbelastung von der Endelektrode 6 in dem heißen Verdichtungsschritt angewandt. Deshalb bleiben größere Spannungen in der Glaspulvermischung 52 und der Widerstandszusammensetzung 53 und größere Sorge entsteht um ein Anheben der Endelektrode 6. In Anbetracht dessen ist in der zweiten Ausführungsform Relativbewegung der Endelektrode 6 eingeschränkt, bis die Temperatur der Glaspulvermischung 52 wie in der ersten Ausführungsform mindestens auf die Ziel-Temperatur fällt. Deshalb hat, wenn die Endelektrode 6 von dem gehaltenen Zustand freigegeben wird, das Glas innerhalb der Glaspulvermischung 52 eine ausreichende Viskosität. Als Ergebnis ist es möglich, effektiv zu verhindern, dass die Glaspulvermischung 52 sich wegen den Spannungen, welche in der Glaspulvermischung 52 und der Widerstandszusammensetzung 53 bleiben, in die der Vorschubrichtung entgegengesetzte Richtung hin deformiert, wodurch Anheben der Endelektrode 6 vom Isolator 2 zuverlässiger verhindert werden kann. Das heißt, dass der Arbeitsvorgang des Einschränkens der Relativbewegung der Endelektrode 6 bis die Temperatur der Glaspulvermischung 52 mindestens auf die Ziel-Temperatur in dem Kühlschritt fällt für die Herstellung der Zündkerze 101, welche den Widerstand 8 umfasst und in der größere Bedenken wegen des Anhebens der Endelektrode 6 auftreten, bedeutsamer ist.

Ein Störanfälligkeits-Bewertungstest wurde durchgeführt, um die Effekte der oben beschriebenen Ausführungsformen zu bestätigen. Der Störanfälligkeits-Bewertungstest wurde wie folgt durchgeführt. Eine Vielzahl von Musterstückisolatoren, von denen jeder eine Endelektrode, eine Glasdichtschicht, etc. enthält, wurden als Musterstückgruppe hergestellt für jede Kombination des maximalen Außendurchmessers der Glasdichtschicht (der Durchmesser des Abschnitts mit großem Durchmesser des axialen Lochs des Isolators), die Zusammensetzung des Glaspulvers, welches in der Glaspulvermischung enthalten ist, und Bedingungen in dem heißen Verdichtungsprozess einschließlich der Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode und der Temperatur (Freigabe-Temperatur), bei der Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode aufgehoben wird. Von der Vielzahl von Musterstücken in derselben Musterstückgruppe, welche unter denselben Bedingungen hergestellt wurden, werden Musterstücke, bei denen die Endelektrode angehoben wurde, spezifiziert und die Häufigkeit der Ausschussteile mit angehobener Endelektrode (Dichtfehlerhäufigkeit) wurde berechnet. Ferner wurde jede Musterstückgruppe, dessen Dichtfehlerhäufigkeit 0,0% war, als exzellent (AA) bewertet, weil die Musterstückgruppe exzellent war in dem Effekt des Unterdrückens des Anhebens der Endelektrode. Ebenso jede Musterstückgruppe, dessen Dichtfehlerhäufigkeit größer als 0,0% war, jedoch nicht größer als 2,0% war, als ausreichend (BB) bewertet, weil die Musterstückgruppe leicht schlechter als die oben erwähnte Gruppe hinsichtlich des Effekts des Unterdrückens des Anhebens der Endelektrode war. Ferner wurde jede Musterstückgruppe, dessen Dichtfehlerhäufigkeit größer als 2,0% war, als mangelhaft (CC) bewertet, weil die Musterstückgruppe ungenügend hinsichtlich des Effekts des Unterdrückens des Anhebens der Endelektrode war. Tabellen 1 und 2 zeigen die Dichtfehlerhäufigkeit, Bedingungen, unter denen die Musterstücke hergestellt wurden, etc. Namentlich bedeutet Zusammensetzung 1 in der Spalte für „Zusammensetzung” von „Glaspulver” in Tabellen 1 und 2, dass das Glaspulver aus einem Keramikmaterial auf SiO₂-B₂O₃-Na₂O-Basis gebildet wurde; Zusammensetzung 2 bedeutet, dass das Glaspulver aus einem Keramikmaterial auf SiO₂-B₂O₃-BaO-Basis gebildet wurde; und Zusammensetzung 3 bedeutet, dass das Glaspulver aus einem Keramikmaterial auf B₂O₃-SiO₂-Basis gebildet wurde. Ferner war der Glaserweichungspunkt der Zusammensetzung 1, wie in diesen Tabellen beschrieben, 700°C; der Glaserweichungspunkt von Zusammensetzung 2 war 750°C und der Glaserweichungspunkt von Zusammensetzung 3 war 650°C. Ferner wurde Heizen in dem heißen Verdichtungsschritt bei einer Temperatur, welche 200°C höher als der Glaserweichungspunkt ist, durchgeführt. Ferner wurde die Freigabe-Temperatur bestimmt durch Messen der Temperatur vom Heizen bis zum Kühlen mit Hilfe eines Werkstücks zur Temperaturmessung, welches einen in der Glasdichtschicht (erste Glasdichtschicht) eingebetteten Thermokoppler umfasst. Tabelle 1

Musterstück Nr.	Max. äußerer Durchmesser der Glasdichtschicht (mm)	Endelektroden-Vorschubgeschwindigkeit (mm/s)	Glaspulver		Freigabe-Temperatur	Freigabe-Temperatur – Erweichungspunkt °C	Dichtfehlerhäufigkeit	Bewertung
Musterstück Nr.	Max. äußerer Durchmesser der Glasdichtschicht (mm)	Endelektroden-Vorschubgeschwindigkeit (mm/s)	Zusammensetzung	Erweichungspunkt (°C)	Freigabe-Temperatur	Freigabe-Temperatur – Erweichungspunkt °C	Dichtfehlerhäufigkeit	Bewertung
1	4.5	100	Zusammensetzung 1	700	800	100	0.0%	AA
2	4.5	100	Zusammensetzung 1	700	850	150	0.0%	AA
3	4.5	300	Zusammensetzung 1	700	850	150	0.0%	AA
4	4	100	Zusammensetzung 1	700	850	150	1.5%	BB
5	3	100	Zusammensetzung 1	700	850	150	3.0%	CC
6	4	10	Zusammensetzung 1	700	850	150	0.5%	BB
7	3	10	Zusammensetzung 1	700	850	150	1.0%	BB
8	3	5	Zusammensetzung 1	700	850	150	0.5%	BB
9	4	5	Zusammensetzung 1	700	800	100	0.0%	AA
10	4	10	Zusammensetzung 1	700	800	100	0.0%	AA
11	4	100	Zusammensetzung 1	700	800	100	0.0%	AA
12	4	300	Zusammensetzung 1	700	800	100	0.0%	AA
13	3	5	Zusammensetzung 1	700	800	100	0.0%	AA
14	3	10	Zusammensetzung 1	700	800	100	0.0%	AA
15	3	100	Zusammensetzung 1	700	800	100	0.0%	AA
16	3	150	Zusammensetzung 1	700	800	100	0.0%	AA
17	3	200	Zusammensetzung 1	700	800	100	2.5%	CC
18	3	250	Zusammensetzung 1	700	800	100	3.0%	CC
19	3	300	Zusammensetzung 1	700	800	100	3.5%	CC
20	4	5	Zusammensetzung 1	700	750	50	0.0%	AA
21	4	10	Zusammensetzung 1	700	750	50	0.0%	AA
22	4	100	Zusammensetzung 1	700	750	50	0.0%	AA
23	4	300	Zusammensetzung 1	700	750	50	0.0%	AA
24	3	5	Zusammensetzung 1	700	750	50	0.0%	AA
25	3	10	Zusammensetzung 1	700	750	50	0.0%	AA
26	3	100	Zusammensetzung 1	700	750	50	0.0%	AA
27	3	150	Zusammensetzung 1	700	750	50	0.0%	AA
28	3	200	Zusammensetzung 1	700	750	50	1.0%	BB
29	3	250	Zusammensetzung 1	700	750	50	2.5%	CC
30	3	300	Zusammensetzung 1	700	750	50	3.0%	CC

Tabelle 2

Musterstück Nr.	Max. äußerer Durchmesser der Glasdichtschicht (mm)	Endelek troden-Vorschubgeschwindigkeit (mm/s)	Glaspulver		Freigabe-Tempera tur (°C)	Freigabe-Temperatur – Erweichungspunkt (°C)	Dichtfehlerhäufigkeit	Bewertung
Musterstück Nr.	Max. äußerer Durchmesser der Glasdichtschicht (mm)	Endelek troden-Vorschubgeschwindigkeit (mm/s)	Zusammensetzung	Erweichungspunkt (°C)	Freigabe-Tempera tur (°C)	Freigabe-Temperatur – Erweichungspunkt (°C)	Dichtfehlerhäufigkeit	Bewertung
31	4	5	Zusammensetzung 1	700	700	0	0,0%	AA
32	4	10	Zusammensetzung 1	700	700	0	0,0%	AA
33	4	100	Zusammensetzung 1	700	700	0	0,0%	AA
34	4	300	Zusammensetzung 1	700	700	0	0,0%	AA
35	3	5	Zusammensetzung 1	700	700	0	0,0%	AA
36	3	10	Zusammensetzung 1	700	700	0	0,0%	AA
37	3	100	Zusammensetzung 1	700	700	0	0,0%	AA
38	3	150	Zusammensetzung 1	700	700	0	0,0%	AA
39	3	200	Zusammensetzung 1	700	700	0	0,0%	AA
40	3	250	Zusammensetzung 1	700	700	0	1,5%	BB
41	3	300	Zusammensetzung 1	700	700	0	2,5%	CC
42	4	5	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
43	4	10	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
44	4	100	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
45	4	300	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
46	3	5	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
47	3	10	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
48	3	100	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
49	3	150	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
50	3	200	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
51	3	250	Zusammensetzung 1	700	650	–50	0,0%	AA
52	3	300	Zusammensetzung 1	700	650	–50	2,0%	CC
53	3	100	Zusammensetzung 2	750	700	–50	0,0%	AA
54	3	100	Zusammensetzung 2	750	750	0	0,0%	AA
55	3	100	Zusammensetzung 2	750	800	50	0,0%	AA
56	3	100	Zusammensetzung 2	750	850	100	0,0%	AA
57	3	100	Zusammensetzung 2	750	900	150	3,0%	CC
58	3	100	Zusammensetzung 3	650	600	–50	0,0%	AA
59	3	100	Zusammensetzung 3	650	650	0	0,0%	AA
60	3	100	Zusammensetzung 3	650	750	100	0,0%	AA
61	3	100	Zusammensetzung 3	650	800	150	0.5%	CC
62	3	100	Zusammensetzung 3	650	850	200	5.0%	CC

Es wurde gefunden, dass, wie in Tabellen 1 und 2 gezeigt, bei den Musterstücken (Musterstücke 1 bis 3), in denen der maximale äußere Durchmesser der Glasdichtschicht 4,5 mm ist, ein Anheben der Endelektrode nicht auftritt, unabhängig von Differenzen in der Freigabe-Temperatur und der Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode.
Ferner wurde durch Vergleich zwischen den Musterstücken (Musterstücke 2, 4 und 5), welche bei der Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit (100 mm/s), der Glaspulverzusammensetzung (Zusammensetzung 1; Glaserweichungs-Punkt: 700°C) und der Freigabe-Temperatur (850°C) identisch sind, sich jedoch bei dem maximalen Außendurchmesser der Glasdichtschicht unterscheiden, gefunden, dass Anheben der Endelektrode in den Musterstücken (Musterstücke 4 und 5) auftreten kann, bei denen der maximale Außendurchmesser der Glasdichtschicht 4 mm oder weniger ist. Das heißt, dass der Vergleich enthüllt, dass, wenn der Außendurchmesser der Glasdichtschicht größer als 4 mm ist, die Restspannung innerhalb der Glaspulvermischung relativ klein ist, jedoch, wenn der äußere Durchmesser der Glasdichtschicht 4 mm oder weniger ist, die Restspannung innerhalb der Glaspulvermischung so groß werden kann, dass die Endelektrode angehoben wird.
Ferner wurde durch Vergleich zwischen den Musterstücken 4 und 5 und zwischen den Musterstücken 6 und 7 gefunden, dass, je kleiner der maximale äußere Durchmesser der Glasdichtschicht (Musterstücke 5 und 7) ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Anhebens der Endelektrode. Das heißt, dass gefunden wurde, dass je kleiner die Glasdichtschicht ist, desto größer ist die Restspannung innerhalb der Glaspulvermischung.
Ferner wurde durch Vergleich zwischen den Musterstücken (Musterstücke 5, 7, und 8), welche bei dem maximalen äußeren Durchmesser der Glasdichtschicht (3 mm), der Glaspulverzusammensetzung (Zusammensetzung 1; Glaserweichungspunkt: 700°C) und der Freigabe-Temperatur (850°C) identisch sind, sich jedoch bei der Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit (5 mm/s, 10 mm/s, und 100 mm/s) unterscheiden, gefunden, dass je höher die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Anhebens der Endelektrode. Das heißt, dass gefunden wurde, dass die Restspannung innerhalb der Glaspulvermischung größer wird, wenn die Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit zunimmt.
Wie oben beschrieben, wurde gefunden, dass in dem Fall, wo der maximale äußere Durchmesser der Glasdichtschicht 4 mm oder weniger beträgt und die Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit relativ hoch ist; d. h. 5 mm/s oder höher, eine relativ große Restspannung erzeugt wird, wodurch Anheben der Endelektrode auftritt. Ferner wurde gefunden, dass je kleiner der maximale äußere Durchmesser der Glasdichtschicht ist und je höher die Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit ist, desto größer ist die erzeugte Restspannung.
Dagegen wurde für die Musterstücke (Musterstücke 9 bis 11, 13 bis 16, 20 bis 22, 24 bis 27, 31 bis 33, 35 bis 38, 42 bis 44, 46 bis 49), bei denen die Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit auf 150 mm/s oder weniger gesetzt wurde und die sich von den Musterstücken (Musterstücke 4, 5, 6, 7, 8), bei denen Anheben der Endelektrode auftrat, in dem Punkt unterscheiden, dass die Freigabe-Temperatur auf 800°C oder weniger gesetzt wurde (das heißt in dem Punkt, wo die Temperatur, die man durch Abziehen des Glaserweichungspunkts von der Freigabe-Temperatur erhält, 100°C oder kleiner war), gefunden, dass Anheben der Endelektrode, trotz der oben beschriebenen Bedingungen, unter denen Anheben der Endelektrode geneigt ist, aufzutreten, nicht auftritt. Vorstellbarerweise ist dieses Ergebnis aus folgendem Grund aufgetreten. Es ist nämlich in dem Hochtemperaturzustand, da Relativbewegung der Endelektrode eingeschränkt war, ein Anheben der Endelektrode nicht aufgetreten. Währenddessen war das Glas (welches das Glaspulver bildet), welches durch den heißen Verdichtungsschritt auf eine hohe Temperatur geheizt wurde, um eine relativ niedrige Viskosität zu haben, wenn die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode aufgehoben wurde, in einem genügend gekühlten Zustand und hatte eine ausreichende Viskosität. Deshalb hat, auch wenn die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode aufgehoben war, vorstellbarerweise die hohe Viskosität des Glases verhindert, dass die Glaspulvermischung sich deformiert und die Endelektrode nach oben schiebt, wodurch Anheben der Endelektrode verhindert werden konnte.
Ferner wurde gefunden, dass unter den Musterstücken (Musterstücke 53 bis 62), bei denen die Zusammensetzung des Glaspulvers geändert wurde, ein Anheben der Endelektrode in den Musterstücken (Musterstücke 53 bis 56 und 58 bis 60), bei denen Relativbewegung der Endelektrode eingeschränkt war, bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fiel, welche man erhält durch Addieren von 100°C zu dem Glaserweichungspunkt, nicht auftritt.
Währenddessen wurde für die Musterstücke (Musterstücke 3, 12, 17 bis 19, 23, 28 bis 30, 34, 39 bis 41, 50 bis 52), bei denen die Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit auf höher als 150 mm/s gesetzt wurde, gefunden, dass Anheben der Endelektrode auftreten kann, auch wenn die Relativbewegung der Endelektrode eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, die man durch Addieren von 100°C zu dem Glaserweichungspunkt erhält. Insbesondere tritt ein Anheben der Endelektrode wahrscheinlich auf bei den Musterstücken (Musterstücke 17 bis 19, 28 bis 30, etc.), bei denen der maximale Außendurchmesser der Glasdichtschicht 3 mm oder weniger betrug und die Freigabe-Temperatur auf eine relativ hohe Temperatur gesetzt wurde.
Wie oben beschrieben, kann in der Struktur, in der der maximale Außendurchmesser der Glasdichtschicht 4 mm oder weniger beträgt und die Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit auf 5 mm/s oder höher gesetzt ist; d. h. in der Struktur, in der Anheben der Endelektrode auftreten kann, ein Anheben der Endelektrode vom Isolator effektiv durch Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur gefallen ist, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Addieren von 100°C zu dem Glaserweichungspunkt erhält, und Einstellen der Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit auf 150 mm/s oder weniger, verhindert werden.
Insbesondere ist der Vorgang des Einschränkens der Relativbewegung der Endelektrode bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Addieren von 100°C zum Glaserweichungspunkt erhält, bedeutsamer für den Fall, wo die Glasdichtschicht unter den Bedingungen gebildet wurde, unter denen Anheben der Endelektrode wahrscheinlicher auftritt; d. h. der maximale äußere Durchmesser der Glasdichtschicht wird auf 3 mm oder weniger eingestellt (z. B. 2,9 mm oder weniger, oder 2,5 mm oder weniger) und/oder die Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit wird erhöht.
Ferner zeigen die Testergebnisse hinsichtlich der Musterstücke (Musterstücke 17 bis 19, 28 bis 30, 39 bis 41, 50 bis 52), bei denen der maximale Außendurchmesser der Glasdichtschicht auf 3 mm eingestellt wurde und die Endelektrodenvorschubgeschwindigkeit auf höher als 150 mm/s eingestellt wurde, dass, wenn die Freigabe-Temperatur erniedrigt wird, der Effekt des Unterdrückens eines Anhebens der Endelektrode sich stärker zeigt. Dementsprechend ist es von dem Standpunkt, dass Anheben der Endelektrode von dem Isolator zuverlässiger verhindert werden soll, erwünscht, Relativbewegung der Endelektrode einzuschränken, bis die Glaspulvermischung weiter gekühlt ist. Dementsprechend ist es erwünscht, Relativbewegung der Endelektrode einzuschränken, bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, welche man durch Addieren von 50°C zum Glaserweichungspunkt (z. B. Musterstück 20, etc.) erhält; es ist erwünschter, Relativbewegung der Endelektrode einzuschränken, bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als der Glaserweichungspunkt (z. B. Musterstück 31, etc.); und es ist noch mehr erwünscht, Relativbewegung der Endelektrode einzuschränken, bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, die gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Subtrahieren von 50°C von dem Glaserweichungspunkt (z. B., Musterstück 42, etc.) erhält.
Währenddessen wird von dem Standpunkt, die Produktionseffizienz weiter zu erhöhen, die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode bevorzugt aufgehoben, wenn die Temperatur der Glaspulvermischung relativ hoch ist. Dementsprechend wird die Temperatur der Glaspulvermischung, bei der die Einschränkung der Relativbewegung der Endelektrode aufgehoben wird, bevorzugt unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Bedingungen bestimmt, sodass sowohl Produktionseffizienz und Ausbeute verbessert werden.
Namentlich ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt auf die Details der oben beschriebenen Ausführungsformen und kann wie folgt ausgeführt werden. Es ist unnötig zu erwähnen, dass andere Anwendungen und Modifikationen, welche nicht nachfolgend illustriert sind, möglich sind.

(a) Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen werden in dem Kühlschritt der Isolator 2, etc. durch Selbstkühlung gekühlt. Jedoch kann der Isolator 2, etc. durch eine schnelle Kühlung, welche durch Benutzung eines wassergekühlter, Kühlers, eines Ventilators oder dergleichen durchgeführt wird, gekühlt werden.
(b) In dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel werden die Glaspulvermischungen 52 und 54 aus demselben Material gebildet; jedoch können die Glaspulvermischungen 52 und 54 aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. Dementsprechend kann zum Beispiel kann das zweite Ausführungsbeispiel verändert werden, sodass das Glaspulver der Glaspulvermischung 52 aus einem SiO₂-B₂O₃-Na₂O-basierten Keramikmaterial gebildet ist und das Glaspulver der Glaspulvermischung 54 aus einem SiO₂-B₂O₃-BaO-basierten Keramikmaterial gebildet ist. Namentlich bezieht sich der Erweichungspunkt des Glaspulvers in diesem Fall auf den Erweichungspunkt des Glaspulvers (das SiO₂-B₂O₃-Na₂O-basierte Keramikmaterial) der Glaspulvermischung 52, welches die erste Glasdichtschicht 71 zum Fixieren des Isolators 2 und der Endelektrode 6 zusammen in einem abgedichteten Zustand, bildet.
(c) In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Edelmetallchip 41 an dem vorderen Ende der Mittelelektrode 5 vorgesehen; jedoch kann der Edelmetallchip 41 auch ausgelassen werden.
(d) In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Masseelektrode 35 mit der die vorderen Endfläche des vorderen Endabschnitts 34 der Metallhülse 3 verbunden. Jedoch kann die vorliegeende Erfindung auch auf Zündkerzen angewendet werden, bei denen eine Masseelektrode durch Schneiden eines Abschnitts der Metallhülse (oder eines Abschnitts eines Vorderendmetallstückes, welches vorab an die Metallhülse geschweißt wurde) (zum Beispiel, Japanische Patentanmeldungsoffenlegung (kokai) Nr. 2006-236906 , etc.) gebildet ist. Ferner kann die Masseelektrode 35 mit der Seitenfläche des vorderen Endabschnitts 34 der Metallhülse 3 verbunden sein.
(e) In den oben beschriebenen Ausführungsformen hat der Werkzeugeingriffsabschnitt 25 einen hexagonalen Querschnitt. Jedoch ist die Form des Werkzeugeingriffsabschnitts 19 nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Werkzeugeingriffsabschnitt eine Bi-Hex-(deformiertes Zwölfeck)-Form [ISO22977:2005(E)] oder dergleichen haben.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 3813708 [0003]
- JP 2006-236906 [0092]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- JIS K0129 [0008]
- ISO22977:2005(E) [0092]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze (1), welche umfasst: einen Isolator (2) mit einem axialen Loch (4), welches durch den Isolator (2) in einer axialen Richtung verläuft; eine in einem vorderen Endabschnitt des axialen Lochs (4) vorgesehene Mittelelektrode (5); eine in einem hinteren Endabschnitt des axialen Lochs (4) vorgesehene Endelektrode (6); und eine Glasdichtschicht (7), welche aus einer Glaspulver enthaltenden Glaspulvermischung (52) gebildet ist und eine Dichtung innerhalb des axialen Lochs zumindest zwischen der Endelektrode und dem Isolator gewährleistet, wobei die Glasdichtschicht (7) einen maximalen Außendurchmesser von 4 mm oder weniger hat, wobei das Verfahren umfasst: einen Anordnungsschritt zum Anordnen einer Mittelelektrode (5) innerhalb des axialen Lochs (4) eines Isolators (2); einen Ladeschritt zum Laden einer Glaspulvermischung (52) in das axiale Loch (4); einen Einfügeschritt zum Einfügen einer Endelektrode (6) in das axiale Loch (4); einen heißen Verdichtungsschritt zum Schieben der Endelektrode (6) in einem geheizten Zustand, um die Glaspulvermischung (52) zu verdichten; und einen Kühlschritt zum Kühlen der Glaspulvermischung (52), welche in dem heißen Verdichtungsschritt erweicht oder verdichtet wurde, um die Glasdichtschicht (7) zu bilden, wobei die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode (6) in dem heißen Verdichtungsschritt in einem Bereichs von 5 mm/s bis einschließlich 150 mm/s liegt; und in dem Kühlschritt, Relativbewegung der Endelektrode (6) relativ zum Isolator (2) eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung (52) auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Addieren von 100°C zu einem Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der maximale äußere Durchmesser der Glasdichtschicht (7) 3 mm oder weniger ist.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode (6) in dem heißen Verdichtungsschritt 10 mm/s oder größer ist.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorschubgeschwindigkeit der Endelektrode (6) in dem heißen Verdichtungsschritt 100 mm/s oder größer ist.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Widerstand in dem axialen Loch vorgesehen ist, so dass sich die Glasdichtschicht zwischen dem Widerstand und der Endelektrode befindet.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Kühlschritt, Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Addieren von 50°C zum Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, in dem Kühlschritt, Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als der Erweichungspunkt von Glas ist, welches das Glaspulver bildet.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Kühlschritt, Relativbewegung der Endelektrode relativ zum Isolator eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung auf eine Temperatur fällt, welche gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Subtrahieren von 50°C vom Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze (1), wobei das Verfahren umfasst: einen Bereitstellungsschritt zum Bereitstellen eines Isolators (2) mit einem axialen Loch (4), welches durch den Isolator (2) in einer axialen Richtung verläuft; einen Anordnungsschritt zum Anordnen einer Mittelelektrode (5) innerhalb eines axialen Lochs (4) eines Isolators (2); einen Ladeschritt zum Laden einer Glaspulvermischung (52) in das axiale Loch (4); einen Einfügeschritt zum Einfügen einer Endelektrode (6) in das axiale Loch (4); einen heißen Verdichtungsschritt zum Schieben der Endelektrode (6) in einem geheizten Zustand bei einer Geschwindigkeit, die in einem Bereich von 5 mm/s bis einschließlich 150 mm/s liegt, um die Glaspulvermischung (52) zu verdichten; und einen Kühlschritt zum Kühlen der Glaspulvermischung (52), welche in dem heißen Verdichtungsschritt verdichtet wurde, um die Glasdichtschicht (7) zu bilden, wobei Relativbewegung der Endelektrode (6) relativ zum Isolator (2) eingeschränkt ist bis die Temperatur der Glaspulvermischung (52) auf eine Temperatur fällt, die gleich oder niedriger als eine Temperatur ist, die man durch Addieren von 100°C zu einem Erweichungspunkt von Glas erhält, welches das Glaspulver bildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anordnungsschritt das Anordnen der Mittelelektrode (5) in einem vorderen Endabschnitt des axialen Lochs (4) einschließt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kühlschritt das Bilden der Glasdichtschicht (7) einschließt, so dass die Glasdichtschicht (7) eine Dichtung innerhalb des axialen Lochs zumindest zwischen der Endelektrode und dem Isolator gewährleistet, und so dass die Glasdichtschicht (7) einen maximalen äußeren Durchmesser von 4 mm oder weniger hat, einschließt.