DE102012219148A1

DE102012219148A1 - Zusammenbau einer zündkerze und eines maschinenhauptkörpers

Info

Publication number: DE102012219148A1
Application number: DE102012219148A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Abe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2032-10-20
Also published as: CN103061949B; DE102012219148B4; US20130098324A1; CN103061949A; JP2013089525A; US9181918B2

Abstract

Eine Baugruppe weist einen Maschinenhauptkörper, eine Zündkerze und eine Dichtung auf. Die Zündkerze ist an dem Maschinenhauptkörper durch ein Anziehen eines Außengewindeabschnitts der Zündkerze in einem Innengewindeabschnitt des Maschinenhauptkörpers mit der Dichtung, die zwischen einer Sitzfläche des Maschinenhauptkörpers und einer zu setzenden Fläche der Zündkerze elastisch deformiert wird, befestigt. Die Dichtung ist aus einem metallischen Material hergestellt, dessen Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze nicht niedriger als 200 N/mm2 ist. Die Dichtung hat eine erste und eine zweite Kontaktfläche jeweils in Kontakt mit der zu setzenden Fläche der Zündkerze und der Sitzfläche des Maschinenhauptkörpers. Die erste und die zweite Kontaktfläche der Dichtung sind jeweils als ein Teil einer gebogenen Fläche ausgebildet, die eine konvexe Form ausweist, und sind in der radialen Richtung der Zündkerze voneinander versetzt.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE IN BEZIEHUNG STEHENDE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht Priorität von einer japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-230428 , die am 20. Oktober 2011 eingereicht wurde, dessen Inhalt hierdurch durch Bezugnahme in seiner Gänze in diese Anmeldung einbezogen ist.
HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Baugruppe bzw. einen Zusammenbau einer Zündkerze und eines Maschinenhauptkörpers, die bzw. der eine Dichtung aufweist, um hermetisch zwischen der Zündkerze und dem Maschinenhauptkörper abzudichten.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Zündkerze ist im Allgemeinen an einem Hauptkörper an einer Brennkraftmaschine eines Motorfahrzeugs oder eines Kraft-Wärme-Kopplungssystems montiert, um so das Luftkraftstoffgemisch in einer Brennkammer der Maschine durch ein Erzeugen von Zündfunken in einem Zündspalt der Zündkerze zu zünden.
Genauer gesagt ist im Allgemeinen die Zündkerze an einem Zylinderkopf (d. h., einem Teil des Hauptkörpers) der Maschine durch ein gewindeartiges Ineingriffbringen eines Außengewindeabschnitts, der an einer Außenfläche eines Metallmantels der Zündkerze ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt, der in einer Innenfläche einer Zündkerzenmontagebohrung des Zylinderkopfs ausgebildet ist, montiert bzw. befestigt.
Ferner ist zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-187966 eine Technik zum verlässlichen Abdichten zwischen dem Metallmantel der Zündkerze und dem Zylinderkopf offenbart. Gemäß der Technik liegt eine im Wesentlichen ringförmige Dichtung zwischen einer Sitzfläche des Zylinderkopfs und einer zu setzenden Fläche des Metallmantels der Zündkerze. Die Sitzfläche des Zylinderkopfs ist um ein offenes Ende der Zündkerzenmontagebohrung herum ausgebildet; wobei das offene Ende auf der gegenüberliegenden Seite der Brennkammer der Maschine ist. Die zu setzende Fläche des Metallmantels ist auf der proximalen Seite (d. h., die entgegengesetzte Seite zu der Brennkammer) des Außengewindeabschnitts des Metallmantels ausgebildet, um der Sitzfläche des Zylinderkopfs zugewandt zu sein. Beim Montieren der Zündkerze an dem Zylinderkopf wird der Außengewindeabschnitt des Metallmantels der Zündkerze in dem Innengewindeabschnitt des Zylinderkopfs befestigt, was die Dichtung elastisch deformiert, die zwischen der Sitzfläche des Zylinderkopfs und der zu setzenden Fläche des Metallmantels liegt. Folglich ist es mit einer elastischen Kraft der Dichtung, welche durch die elastische Deformation der Dichtung erzeugt wird, möglich, die axiale Anziehkraft des Außengewindeabschnitts des Metallmantels der Zündkerze beizubehalten, wodurch eine hermetische Abdichtung (oder fluiddichte Abdichtung) zwischen der Sitzfläche des Zylinderkopfs und der zu setzenden Fläche des Metallmantels ausgebildet wird.
Jedoch wurden in jüngsten Jahren eine magere Verbrennung und eine hohe Ausgabe für Maschinen verfolgt, was in Erhöhungen bzw. Anstiegen in den Verbrennungstemperaturen als auch in Vibrationen der Maschinen resultiert. Folglich, wenn die vorangehende Technik verwendet wird, kann eine übermäßige Kraft auf die Dichtung aufgebracht werden, was die Dichtung veranlasst, plastisch deformiert zu werden, und dadurch verringert sich die Dicke der Dichtung in der axialen Richtung der Zündkerze. Das heißt, eine „bleibende Dehnung” der Dichtung kann auftreten, wodurch die elastische Kraft der Dichtung verringert wird. Folglich kann es schwierig werden, ein hohes Dichtverhalten zwischen dem Metallmantel der Zündkerze und dem Zylinderkopf der Maschine zu gewährleisten.
Ferner, mit einem Auftreten einer bleibenden Dehnung bzw. einer permanenten Setzung der Dichtung kann die axiale Anziehkraft des Außengewindeabschnitts des Metallmantels der Zündkerze verringert werden, wodurch der Eingriff zwischen dem Außengewindeabschnitt des Metallmantels und dem Innengewindeabschnitt des Zylinderkopfs gelockert wird.
Um die bleibende Dehnung der Dichtung von einem Auftreten zu hindern, kann man ein Anheben der Fließspannung bzw. Streckgrenze der Dichtung in Betracht ziehen.
Andererseits ist es der Hauptzweck eines Einsetzens der Dichtung, mit der elastischen Deformation der Dichtung während des Anziehens des Außengewindeabschnitts des Metallmantels in dem Innengewindeabschnitt des Zylinderkopfs, einen engen Kontakt zwischen der Sitzfläche des Zylinderkopfs und der zu setzenden Fläche des Metallmantels zu realisieren, wodurch eine hohe Fluiddichtigkeit bzw. Flüssigkeitsdichtigkeit dazwischen gewährleistet wird.
Jedoch, falls die Fließspannung bzw. Streckgrenze der Dichtung zum Verhindern eines Auftretens einer bleibenden Dehnung der Dichtung angehoben wird, kann es für die Dichtung schwierig werden, während des Anziehens des Außengewindeabschnitts des Metallmantels in dem Innengewindeabschnitt des Zylinderkopfs elastisch deformiert zu werden, wodurch es schwierig wird, einen engen Kontakt zwischen der Sitzfläche des Zylinderkopfs und der zu setzenden Fläche des Metallmantels zu realisieren. Folglich kann es schwierig werden, eine hohe Fluiddichtigkeit bzw. Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen der Sitzfläche des Zylinderkopfs und der zu setzenden Metallmantels zu gewährleisten.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Zusammenbau vorgesehen, der einen Hauptkörper einer Maschine, eine Zündkerze und eine im Wesentlichen ringförmige Dichtung aufweist. Der Hauptkörper der Maschine hat ein Zündkerzenmontageloch bzw. eine Zündkerzenbefestigungsbohrung, die darin ausgebildet ist. Der Hauptkörper hat außerdem einen Innengewindeabschnitt, der in der Innenfläche der Zündkerzenbefestigungsbohrung ausgebildet ist, und eine Sitzfläche, die um ein offenes Ende der Zündkerzenbefestigungsbohrung herum ausgebildet ist. Die Zündkerze hat eine Längsachse und einen Außengewindeabschnitt, der an einer Außenfläche der Zündkerze ausgebildet ist, um gewindeartig mit dem Innengewindeabschnitt des Hauptkörpers der Maschine in Eingriff zu gelangen. Die Zündkerze hat außerdem eine zu setzende Fläche, die an einer Seite des Außengewindeabschnitts ausgebildet ist, um der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine zugewandt zu sein. Die Dichtung liegt zwischen der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine und der zu setzenden Fläche der Zündkerze, um so hermetisch dazwischen abzudichten. Die Zündkerze ist an dem Hauptkörper der Maschine durch ein Anziehen des Außengewindeabschnitts der Zündkerze in dem Innengewindeabschnitt des Hauptkörpers mit der Dichtung, die zwischen der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine und der zu setzenden Fläche der Zündkerze elastisch deformiert ist, montiert. Die Dichtung ist aus einem metallischen Material hergestellt, dessen Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze höher als oder gleich wie 200 N/mm² ist. Die Dichtung hat eine erste Kontaktfläche, die in Kontakt mit der zu setzenden Fläche der Zündkerze ist, und eine zweite Kotaktfläche, die in Kontakt mit der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine ist. Die erste und die zweite Kontaktfläche der Dichtung sind als ein Teil einer gebogenen bzw. gekrümmten Fläche ausgebildet, die eine konvexe Form in einem Querschnitt der Dichtung aufweist; wobei der Querschnitt genommen ist, um in derselben Ebene wie die Längsachse der Zündkerze zu liegen. Die erste und die zweite Kontaktfläche der Dichtung sind voneinander in einer radialen Richtung der Zündkerze voneinander verschoben.
Mit der vorangehenden Konfiguration kann während der Montage der Zündkerze an den Hauptkörper der Maschine die im Wesentlichen ringförmige Dichtung durch die axiale Anziehkraft des Außengewindeabschnitts der Zündkerze über den gesamten Umfang der Dichtung in solch einer Art und Weise elastisch deformiert werden, dass der Kontaktbereich zwischen der zu setzenden Fläche der Zündkerze und der Dichtung radial einwärts versetzt ist, während der Kontaktbereich zwischen der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine und der Dichtung radial auswärts versetzt ist. Das heißt, die Dichtung kann nicht lokal sondern über seine Gesamtheit hinweg deformiert werden. Deshalb, selbst wenn eine große Kraft auf die Dichtung aufgebracht wird, ist es für die Deformation der Dichtung schwierig, den plastischen Bereich zu erreichen (in anderen Worten, es ist für die Deformation der Dichtung einfach, in dem elastischen Bereich zu bleiben). Folglich, während eines Betriebs der Maschine, selbst wenn eine große externe Kraft einer Dichtung aufgrund einer Vibration der Maschine aufgebracht wird, ist es noch möglich, die Dichtung daran zu hindern, plastisch deformiert zu werden, wodurch die Dichtperformance bzw. das Dichtverhalten der Dichtung am Absinken gehindert wird.
Des Weiteren, da die Dichtung über ihre Gesamtheit deformiert werden kann, ist es für das metallische Material, aus dem die Dichtung hergestellt ist, unnötig, eine extrem hohe Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze bzw. 0,2%-Dehngrenze für den Zweck zu haben, eine plastische Deformation der Dichtung daran zu hindern, unter einer großen Kraft aufzutreten. Mit anderen Worten ist es möglich, die Dichtung mit einem metallischen Material herzustellen, das eine moderate Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze aufweist. Folglich, während der Montage der Zündkerze an dem Hauptkörper der Maschine ist es für die Dichtung einfach, durch die axiale Anziehkraft des Außengewindeabschnitts der Zündkerze elastisch deformiert zu werden, wodurch die erste und die zweite Kontaktfläche der Dichtung jeweils verlässlich in engen Kontakt mit der zu setzenden Fläche der Zündkerze und der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine gebracht werden. Als ein Ergebnis ist es für die Dichtung möglich, verlässlich zwischen der zu setzenden Fläche der Zündkerze und der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine abzudichten.
Ferner, da die erste und die zweite Kontaktfläche der Dichtung jeweils als ein Teil einer gebogenen bzw. gekrümmten Fläche ausgebildet sind, die eine konvexe Form an dem Querschnitt der Dichtung aufweist, ist es möglich, ungefähr kreisförmige Linienkontakte zwischen der ersten Kontaktfläche der Dichtung und der zu setzenden Fläche der Zündkerze und zwischen der zweiten Kontaktfläche der Dichtung und der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine zu realisieren, wodurch noch verlässlicher eine hohe Dichtleistung der Dichtung gewährleistet wird.
Ferner, da die Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze des metallischen Materials, aus dem die Dichtung hergestellt ist, höher als oder gleich wie 200 N/mm² ist, ist es möglich, noch verlässlicher eine plastische Deformation der Dichtung daran zu hindern, unter einer großen Kraft aufzutreten. Außerdem, falls die Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze bzw. 0,2%-Dehngrenze des metallischen Materials geringer als 200 N/mm² war, wäre es für die Dichtung einfach, unter einer großen Kraft plastisch deformiert zu werden, was es schwierig macht, eine hohe Dichtperformance bzw. ein hohes Dichtverhalten der Dichtung zu gewährleisten.
Es ist wünschenswert, dass das metallische Material, aus dem die Dichtung hergestellt ist, rostfreier Stahl ist.
Es ist außerdem wünschenswert, dass der Querschnitt der Dichtung, der genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse der Zündkerze zu liegen, eine im Wesentlichen S-Form oder eine im Wesentlichen umgekehrte S-Form zu haben.
Es ist außerdem wünschenswert, dass der Betrag eines radialen Offsets bzw. einer radialen Verschiebung zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche der Dichtung größer als oder gleich wie 0,6 mm ist.
Es ist außerdem wünschenswert, dass der Mittelwert einer radialen Breite L1 der ersten Kontaktfläche und einer radialen Breite L2 der zweiten Kontaktfläche der Dichtung in dem Bereich von 0,2 bis 0,7 mm liegt.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird durch die hiernach gegebene detaillierte Beschreibung und durch die angefügten Zeichnungen von exemplarischen Ausführungsformen vollständiger verstanden werden, welche jedoch nicht verwendet werden sollen, um die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsformen zu beschränken, sondern lediglich zum Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses.
In den angefügten Zeichnungen:
1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die die Gesamtkonfiguration eines Zusammenbaus einer Zündkerze und eines Zylinderkopfs gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Zusammenbaus bzw. der Baugruppe gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Dichtung, die in dem Zusammenbau verwendet wird, um zwischen der Zündkerze und dem Zylinderkopf hermetisch abzudichten;
4 ist eine Teilquerschnittsansicht der Zündkerze;
5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die die Dichtung darstellt, bevor sie elastisch deformiert wird;
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die die Dichtung darstellt, die während des Anziehens des Außengewindeabschnitts der Zündkerze in einem Innengewindeabschnitt des Zylinderkopfs elastisch deformiert wird;
7 ist eine vergrößere Querschnittsansicht, die die Dichtung nach einer Vervollständigung des Anziehens des Außengewindeabschnitts der Zündkerze in dem Innengewindeabschnitt des Zylinderkopfs darstellt;
8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils einer Dichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
9 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils einer Dichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils einer Dichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
11 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Anzugsdrehmoment des Außengewindeabschnitts der Zündkerze in dem Innengewindeabschnitt des Zylinderkopfes und der Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze für alle Proben des Zusammenbaus gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, die in einem Experiment getestet sind;
12 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einer Durchschnittskontaktbreite der Dichtung und der Leckagerate bzw. Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze für all die Proben des Zusammenbaus darstellt;
13 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einer Durchschnittskontaktbreite bzw. durchschnittliche Kontaktbreite der Dichtung und der Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze für jene der Proben darstellt, welche den Betrag eines radialen Offsets bzw. einer radialen Verschiebung zwischen einer ersten und einer zweiten Kontaktfläche der Dichtung gleich 0,0 mm hatten;
14 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Durchschnittskontaktbreite bzw. durchschnittliche Kontaktbreite der Dichtung und der Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze für jene der Proben darstellt, welche den Betrag einer radialen Verschiebung zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche der Dichtung gleich 0,6 mm hatten;
15 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Durchschnittskontaktbreite bzw. durchschnittliche Kontaktbreite der Dichtung und der Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze für jene der Proben darstellt, welche den Betrag einer radialen Verschiebung zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche der Dichtung gleich 1,2 mm hatten;
16 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Anzugsdrehmoment des Außengewindeabschnitts der Zündkerze in dem Innengewindeabschnitt der Zylinderbohrung und der Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze für jene der Proben darstellt, welche den Betrag einer radialen Verschiebung zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche der Dichtung gleich 0,0 mm hatten;
17 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Anzugsdrehmoment des Außengewindeabschnitts der Zündkerze in dem Innengewindeabschnitt der Zylinderbohrung und der Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze für jene der Proben darstellt, welche den Betrag einer radialen Verschiebung zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche der Dichtung gleich 0,6 mm hatten; und
18 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Anzugsdrehmoment des Außengewindeabschnitts der Zündkerze in dem Innengewindeabschnitt der Zylinderbohrung und der Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze für jene der Proben darstellt, welche den Betrag einer radialen Verschiebung zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche der Dichtung gleich 1,2 mm hatten.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Exemplarische Ausführungsformen werden hiernach mit Bezug auf 1 bis 18 beschrieben werden. Es sei vermerkt, dass der Klarheit und Verständnis halber identische Komponenten mit identischen Funktionen in verschiedenen Ausführungsformen wenn möglich mit den gleichen Bezugszeichen in jeder der Figuren bezeichnet wurden und dass aus Gründen eines Vermeidens einer Redundanz Beschreibungen der identischen Komponenten nicht wiederholt werden.
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt die Gesamtkonfiguration eines Zusammenbaus bzw. einer Baugruppe 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Zusammenbau 100 wird durch ein Montieren einer Zündkerze 1 an einen Zylinderkopf 2 einer Brennkraftmaschine erlangt. Die Zündkerze 1 ist gestaltet, um das Luftkraftstoffgemisch in einer Brennkammer 60 der Maschine zu zünden. Außerdem kann die Maschine zum Beispiel in einem Motorfahrzeug, einem Kraft-Wärme-Kopplungssystem oder einer Gasförderpumpe verwendet werden.
Wie in 1 gezeigt ist, hat die Zündkerze 1 einen Außengewindeabschnitt 12, der an deren Außenfläche ausgebildet ist. Der Zylinderkopf 2 hat eine Zündkerzenmontagebohrung bzw. Zündkerzenbefestigungsbohrung, die ausgebildet ist, um den Zylinderkopf 2 in einer axialen Richtung der Zündkerze 1 zu durchdringen. Die Zündkerzenmontagebohrung hat ein erstes offenes Ende, das der Brennkammer 60 zugewandt ist, und ein zweites offenes Ende, das auf der gegenüberliegenden Seite der Brennkammer 60 liegt. Ferner ist in der Innenfläche der Zündkerzenmontagebohrung (d. h., eine Innenseite des Zylinderkopfs 2, die die Zündkerzenmontagebohrung festlegt), ein Innengewindeabschnitt 22 zum gewindeartigen Eingreifen (oder Verbinden) mit dem Außengewindeabschnitt 12 der Zündkerze 1 ausgebildet.
Der Zylinderkopf 2 hat eine Sitzfläche 21, die um das zweite offene Ende der Zündkerzenmontagebohrung des Zylinderkopfs 2 herum ausgebildet ist. Die Zündkerze 1 hat eine zu setzende Fläche 11, die auf einer proximalen Seite (d. h., die entgegengesetzte Seite zu der Brennkammer 60) des Außengewindeabschnitts 12 ausgebildet ist, um so der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 in der axialen Richtung der Zündkerze 1 zugewandt zu sein.
Ferner liegt eine Dichtung 3 zwischen der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 und der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 11 um so zwischen den zwei Flächen 21 und 11 hermetisch abzudichten. Folglich sitzt die zu setzende Fläche 11 der Zündkerze 1 über die Dichtung 3 auf der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2.
Die Dichtung 3 ist aus einem metallischen Material hergestellt, dessen Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze bzw. 0,2%-Dehngrenze größer als oder gleich wie 200 N/mm² ist. In diesem Fall bezeichnet eine 0,2%-Streckgrenze, wenn das metallische Material keinen klar definierten Fließpunkt aufweist, die Spannung, bei der eine permanente Dehnung bzw. eine permanente Deformation von 0,2% erzeugt ist.
Des Weiteren, wie in 2 gezeigt ist, hat die Dichtung 3 eine erste Kontaktfläche 311, die in Kontakt mit der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 ist, und eine zweite Kontaktfläche 321, die in Kontakt mit der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 steht. Die erste und die zweite Kontaktfläche 311 und 321 sind jeweils als ein Teil einer gekrümmten Fläche ausgebildet, die eine konvexe Form in einem Querschnitt der Dichtung 3 aufweist; wobei der Querschnitt genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse 70 (siehe 1) der Zündkerze 1 zu liegen. Ferner sind die erste und die zweite Kontaktfläche 311 und 321 in einer radialen Richtung der Zündkerze 1 voneinander versetzt (d. h., in der horizontalen Richtung in 2).
Als nächstes wird die detaillierte Konfiguration des Zusammenbaus 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden.
Wie in 1 und 4 gezeigt ist, weist die Zündkerze 1 einen Metallmantel (oder Metallgehäuse) 120 auf, der aus zum Beispiel kohlenstoffhaltigem Stahl hergestellt ist, und hat eine im Wesentlichen hohle zylindrische Form. Der Außengewindeabschnitt 12 der Zündkerze 1 ist auf der Außenfläche des Metallmantels 120 ausgebildet.
In dem Metallmantel bzw. der Metallhülse 120 ist ein Isolator 13 gehalten, der aus einer Keramik (zum Beispiel Tonerde) hergestellt ist, und hat eine im Wesentlichen hohle zylindrische Form. Ferner ist in dem Isolator 13 eine im Wesentlichen zylindrische Mittelelektrode 14 gehalten.
Eine Masseelektrode 15, die im Wesentlichen L-förmig ist, hat ein Ende, das an einem distalen Ende (d. h., das untere Ende in 1 und 4) des Metallmantels 120 befestigt ist, und das andere Ende, das einem distalen Ende einer Mittelelektrode 14 in der axialen Richtung der Zündkerze 1 durch einen Zündspalt 16, der dazwischen ausgebildet ist, zugewandt ist.
Der Metallmantel 120 hat auf der proximalen Seite des Außengewindeabschnitts 12 einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der einen größeren Durchmesser als der Außengewindeabschnitt 12 aufweist. Die zu setzenden Fläche der Zündkerze 1 ist an dem Ende auf der Seite des Außengewindeabschnitts 12 des Abschnitts mit großem Durchmesser ausgebildet, um eine im Wesentlichen ringförmige Form zu haben.
Wie in 3 gezeigt ist, hat die Dichtung 3 eine im Wesentlichen ringförmige Form. Die Dichtung 3 kann zum Beispiel durch ein Stanzen oder Biegen einer Metallplatte unter Verwendung einer Pressmaschine ausgebildet sein.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dichtung 3 aus rostfreiem Stahl (SUS gemäß JIS) hergestellt. Es sei jedoch vermerkt, dass die Dichtung 3 außerdem aus einem anderen metallischen Material mit einer Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze größer als oder gleich wie 200 N/mm², wie zum Beispiel einer gewalzten Stahlplatte hergestellt sein kann.
Des Weiteren, wie in 2 gezeigt ist, hat ein Querschnitt der Dichtung 3, der genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse 70 der Zündkerze 1 zu liegen, eine im Wesentlichen S-Form oder eine im Wesentlichen umgekehrte S-Form.
Genauer gesagt hat der im Wesentlichen S-förmige oder im Wesentlichen umgekehrt S-förmige Querschnitt der Dichtung 3 zwei Wendeabschnitte, die jeweils zu gegenüberliegenden Richtungen orientiert sind. Der Querschnitt der Dichtung 3 hat außerdem erste bis dritte Abschnitte, die einander in der axialen Richtung der Zündkerze 1 überlappen. Der erste Abschnitt erstreckt sich zwischen einem der zwei Wendeabschnitte (d. h., dem linken oberen Wendeabschnitt in 2) und einem Ende (d. h., dem rechten oberen Ende in 2) des Querschnitts und hat die erste Kontaktfläche 311, die darin vorgesehen ist. Der zweite Abschnitt erstreckt sich zwischen den zwei Wendeabschnitten. Der dritte Abschnitt erstreckt sich zwischen dem anderen Wendeabschnitt (d. h., dem rechten unteren Wendeabschnitt in 2) und dem anderen Ende (d. h., dem linken unteren Ende in 2) des Querschnitts und hat die zweite Kontaktfläche 321, die darin vorgesehen ist.
Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform das eine Ende des Querschnitts abgehalten, einen Kontakt mit einem Abschnitt des Querschnitts herzustellen, wohingegen das andere Ende des Querschnitts in Kontakt mit dem zweiten Abschnitt des Querschnitts gehalten wird.
Es sei vermerkt, dass das eine Ende des Querschnitts auch in Kontakt mit dem anderen Wendeabschnitt oder dem zweiten Abschnitt des Querschnitts gehalten werden kann; und das andere Ende des Querschnitts auch davon abgehalten werden kann, einen Kontakt mit einem anderen Abschnitt des Querschnitts herzustellen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Betrag eines radialen Offsets bzw. einer radialen Verschiebung P zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 eingestellt, um größer als oder gleich wie 0,6 mm zu sein. In diesem Fall bezeichnet der Betrag einer radialen Verschiebung P den Abstand zwischen den radialen Mitten der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321; wobei die radiale Mitte der ersten Kontaktfläche 311 äquidistant von dem radial inneren und radial äußeren Umfang der ersten Kontaktfläche 311 ist; wobei die radiale Mitte der zweiten Kontaktfläche 321 äquidistant von dem radial inneren und äußeren Umfang der zweiten Kontaktfläche 321 ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Mittelwert L0 der radialen Breite L1 der ersten Kontaktfläche 311 und der radialen Breite L2 der zweiten Kontaktfläche 321 eingestellt, um in dem Bereich von 0,2 bis 0,7 mm zu sein (d. h., 0,2 mm ≤ (L1 + L2)/2 ≤ 0,7 mm). Des Weiteren ist jede der radialen Breiten L1 und L2 der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321 eingestellt, um größer als oder gleich wie 0,1 mm zu sein (d. h., L1 ≥ 0,1 mm und L2 ≥ 0,1 mm)
5 zeigt die Dichtung 3 in einem freien Zustand, in dem die Dichtung 3 noch nicht deformiert ist und daher ihre originale bzw. ursprüngliche Form aufweist. 6 zeigt die Dichtung 3, die während des Anziehens des Außengewindeabschnitts 12 der Zündkerze 1 in den Innengewindeabschnitt 22 des Zylinderkopfs 2 elastisch deformiert wird. 7 zeigt die Dichtung 3 nach Durchführung des Anziehens des Außengewindeabschnitts 12 der Zündkerze 1 in den Innengewindeabschnitt 22 des Zylinderkopfs 2.
Beim Montieren bzw. Befestigen der Zündkerze 1 an den Zylinderkopf 2 ist die Dichtung 3 zuerst derart angeordnet, dass sie den Metallmantel 120 der Zündkerze 1 umgibt und liegt axial zwischen der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2. Dann wird der Außengewindeabschnitt 12 der Zündkerze 1 in dem Innengewindeabschnitt 22 des Zylinderkopfs 2 angezogen, wodurch die Dichtung 3 zwischen der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 gehalten wird, wie in 5 gezeigt ist. Danach wird der Außengewindeabschnitt 12 der Zündkerze 1 weiter in dem Innengewindeabschnitt 22 des Zylinderkopfs 2 angezogen, was die Dichtung 3 elastisch deformiert, wie in 6 gezeigt ist. Genauer gesagt wird mit der elastischen Deformation der Dichtung 3 der Kontaktbereich zwischen der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und der Dichtung 3 radial einwärts versetzt, während der Kontaktbereich zwischen der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 und der Dichtung 3 radial auswärts versetzt wird. Mit andren Worten, mit der elastischen Deformation der Dichtung 3 wird der Querschnitt der Dichtung 3, wie in 5 bis 7 gezeigt ist, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wobei der Mittelpunkt eines Liniensegments, das den Kontaktbereich zwischen der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und der Dichtung 3 und den Kontaktbereich zwischen der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 und der Dichtung 3 verbindet, als seine Drehachse verwendet wird. Folglich, nachdem der Außengewindeabschnitt 12 der Zündkerze 1 vollständig in dem Innengewindeabschnitt 22 des Zylinderkopfs 2 angezogen ist, ist die erste Kontaktfläche 311 der Dichtung 3 radial einwärts von der zweiten Kontaktfläche 321 der Dichtung 3 versetzt, wie in 7 gezeigt ist. Die erste Kontaktfläche 311 der Dichtung 3 ist in gedrücktem Kontakt mit der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1, während die zweite Kontaktfläche 321 der Dichtung 3 in gedrücktem Kontakt mit der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 ist. Als ein Ergebnis stellt die Dichtung 3 eine hermetische Abdichtung (oder flüssigkeitsdichte Abdichtung) zum Abdichten zwischen der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 her.
Außerdem, wie aus 5 bis 7 ersichtlich ist, wird während der Montage der Zündkerze 1 an dem Zylinderkopf 2 die Gesamtquerschnittsform der Dichtung 3 nur geringfügig geändert; jedoch wird der Neigungsgrad der Dichtung 3 hinsichtlich der axialen Richtung der Zündkerze 1 beträchtlich geändert.
Der vorangehend beschriebene Zusammenbau 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat die folgenden Vorteile.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Zusammenbau 100 die Zündkerze 1 den Zylinderkopf 2 (d. h., einen Teil eines Hauptkörpers der Maschine) und die im Wesentlichen ringförmige Dichtung 3 auf. Der Zylinderkopf 2 hat die Zündkerzenmontagebohrung, die darin ausgebildet ist. Der Zylinderkopf 2 hat außerdem den Innengewindeabschnitt 22, der in der Innenfläche der Zündkerzenmontagebohrung ausgebildet ist, und die Sitzfläche 21, die um das zweite offene Ende (d. h., das offene Ende auf der gegenüberliegenden Seite zu der Brennkammer 30) der Zündkerzenmontagebohrung herum ausgebildet ist. Die Zündkerze 1 hat den Außengewindeabschnitt 12, der auf der Außenfläche des Metallmantels bzw. der Metallhülse 120 der Zündkerze 1 ausgebildet ist, um gewindeartig mit dem Innengewindeabschnitt 22 des Zylinderkopfs 2 in Eingriff zu stehen. Die Zündkerze 1 weist außerdem die zu setzende Fläche 11 auf, die auf der proximalen Seite des Außengewindeabschnitts 12 ausgebildet ist, um der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 zugewandt zu sein. Die Dichtung 3 liegt zwischen der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 und der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1, um hermetisch dazwischen abzudichten. Die Zündkerze 1 ist an dem Zylinderkopf 2 durch ein Anziehen des Außengewindeabschnitts 12 der Zündkerze 1 in dem Innengewindeabschnitt des Zylinderkopfs 2 mit der Dichtung 3, die zwischen der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 und der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 elastisch deformiert wird, montiert. Die Dichtung 3 ist aus einem metallischen Material hergestellt, dessen Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze größer als oder gleich wie 200 N/mm² ist. Die Dichtung 3 hat die erste Kontaktfläche 311, die in Kontakt mit der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 steht, und die zweite Kontaktfläche 321, die in Kontakt mit der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 steht. Die erste und die zweite Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 sind jeweils als ein Teil einer gebogenen Fläche ausgebildet, die eine konvexe Form an einem Querschnitt der Dichtung 3 aufweist, wie in 2 gezeigt ist; wobei der Querschnitt genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse 70 der Zündkerze 1 zu liegen. Die erste und die zweite Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 sind voneinander in der radialen Richtung der Zündkerze 1 versetzt.
Mit der vorangehenden Konfiguration bzw. Gestaltung kann während der Montage der Zündkerze 1 an dem Zylinderkopf 2 die im Wesentlichen ringförmige Dichtung 3 durch die axiale Anziehkraft des Außengewindeabschnitts 12 der Zündkerze 1 über den gesamten Umfang der Dichtung 3 in solch einer Art und Weise elastisch deformiert werden, dass der Kontaktbereich zwischen der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und der Dichtung 3 radial einwärts versetzt wird, während der Kontaktbereich zwischen der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 und der Dichtung 3 radial nach außen hin versetzt wird. Das heißt, die Dichtung 3 kann nicht lokal sondern über ihre Gesamtheit hinweg deformiert werden. Deshalb, selbst wenn eine große Kraft auf die Dichtung 3 aufgebracht wird, ist es schwierig für die Deformation der Dichtung 3, den plastischen Bereich zu erreichen (mit anderen Worten, es ist einfach für die Deformation der Dichtung 3, in dem elastischen Bereich zu verbleiben). Folglich ist es während eines Betriebs der Maschine, selbst wenn eine große externe Kraft auf die Dichtung 3 aufgrund einer Vibration der Maschine aufgebracht wird, noch möglich, die Dichtung 3 daran zu hindern, plastisch deformiert zu werden, wodurch das Dichtverhalten der Dichtung 3 davon abgehalten wird, verringert zu werden.
Ferner, da die Dichtung 3 über ihre Gesamtheit deformiert werden kann, ist es für das metallische Material, aus dem die Dichtung 3 hergestellt ist, entbehrlich bzw. unnötig, eine extrem hohe Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze zu dem Zwecke zu haben, eine plastische Deformation der Dichtung 3 davon abzuhalten, unter einer großen Kraft aufzutreten. Mit anderen Worten ist es möglich, die Dichtung 3 mit einem metallischen Material herzustellen, das eine moderate Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze hat. Folglich ist es während der Montage der Zündkerze 1 an dem Zylinderkopf 2 für die Dichtung 3 einfach, durch die axiale Anziehkraft des Außengewindeabschnitts 12 der Zündkerze 1 elastisch deformiert zu werden, wodurch die erste und die zweite Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 jeweils in engen Kontakt mit der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 gebracht werden. Als ein Ergebnis ist es für die Dichtung 3 möglich, verlässlich zwischen der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 abzudichten.
Ferner, da die erste und die zweite Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 jeweils als ein Teil einer gebogenen bzw. gekrümmten Fläche ausgebildet sind, die eine konvexe Form an dem Querschnitt der Dichtung 3 aufweist, wie in 2 gezeigt ist, ist es möglich, annähernd Kreislinienkontakte bzw. kreisförmige Linienkontakte zwischen der ersten Kontaktfläche 311 und der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und zwischen der zweiten Kontaktfläche 321 und der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 zu realisieren, wodurch eine hohe Dichtperformance bzw. Dichtverhalten der Dichtung 3 verlässlich gewährleistet wird.
Ferner, da die Fließspannung oder 0,2%-Dehngrenze bzw. 0,2%-Streckgrenze des metallischen Materials, aus dem die Dichtung 3 hergestellt ist, größer als oder gleich wie 200 N/mm² ist, ist es möglich, eine plastische Deformation der Dichtung 3 noch verlässlicher daran zu hindern, unter einer großen Kraft aufzutreten. Außerdem, falls die Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze des metallischen Materials niedriger als 200 N/mm² war, wäre es für die Dichtung 3 einfach bzw. leicht, unter einer großen Kraft plastisch deformiert zu werden, was es schwierig macht, eine hohe Dichtleistung der Dichtung 3 zu gewährleisten.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das metallische Material, aus dem die Dichtung 3 hergestellt ist, rostfreier Stahl. Folglich ist es möglich, die vorangehend beschriebenen vorteilhaften Effekte der Dichtung 3 noch verlässlicher zu erreichen.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der Querschnitt der Dichtung 3, wie in 2 gezeigt ist, welcher genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse 70 der Zündkerze 1 zu liegen, die im Wesentlichen S-Form oder die im Wesentlichen umgekehrte S-Form. Folglich ist es möglich, die vorangehend beschriebene erste und zweite Kontaktfläche 311 und 321 in der Dichtung 3 leicht auszubilden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Betrag eines radialen Offsets bzw. einer radialen Verschiebung P zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321 eingestellt, um größer als oder gleich wie 0,6 mm zu sein.
Durch ein Einstellen des Betrags einer radialen Verschiebung P wie vorangehend während der Montage der Zündkerze 1 an dem Zylinderkopf 2, ist es möglich, die elastische Deformation der Dichtung 3 in der vorangehend beschriebenen Art und Weise leicht zu realisieren (d. h., der Kontaktbereich zwischen der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und der Dichtung 3 ist radial nach innen versetzt, während der Kontaktbereich zwischen der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfs 2 und der Dichtung 3 radial nach außen hin versetzt ist). Ferner, selbst wenn eine große Kraft auf die Dichtung 3 aufgebracht wird, ist es möglich, die Deformation der Dichtung 3 daran zu hindern, den plastischen Bereich zu erreichen, wodurch das Dichtverhalten der Dichtung 3 daran gehindert wird, sich zu verringern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Mittelwert L0 der radialen Breite L1 der ersten Kontaktfläche 311 und der radialen Breite L2 der zweiten Kontaktfläche 321 der Dichtung 3 eingestellt, um in dem Bereich von 0,2 bis 0,7 mm zu sein.
Durch ein Einstellen des Mittelwerts L0 wie vorangehend ist es möglich, eine hohe Dichtperformance bzw. Dichtleistung der Dichtung 3 zu gewährleisten. Zusätzlich, falls der Mittelwert L0 geringer als 0,2 mm war, wären die Breiten von Dichtungen, die zwischen der ersten Kontaktfläche 311 und der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und zwischen der zweiten Kontaktfläche 321 und der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfes 2 zu klein, um das hohe Dichtverhalten der Dichtung 3 zu gewährleisten. Andererseits, falls der Mittelwert L0 größer als 0,7 mm war, wären die Kontaktdrücke zwischen der ersten Kontaktfläche 311 und der zu setzenden Fläche 11 der Zündkerze 1 und zwischen der zweiten Kontaktfläche 321 und der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfes 2 zu niedrig, um eine hohe Dichtleistung bzw. Dichtperformance der Dichtung 3 zu gewährleisten.
[Andere Ausführungsformen]
8 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Dichtung 3 gemäß einer zweiten Ausführungsform; wobei der Querschnitt genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse 70 (siehe 1) der Zündkerze 1 zu liegen.
Wie in 8 gezeigt ist, hat in der zweiten Ausführungsform der Querschnitt der Dichtung 3 eine elliptische Form. Das heißt, die Dichtung 3 ist in der Form eines ringförmigen Schlauchs bzw. Röhre vorgesehen, der einen elliptischen Querschnitt aufweist.
9 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Dichtung 3 gemäß einer dritten Ausführungsform; wobei der Querschnitt genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse 70 der Zündkerze 1 zu liegen.
Wie in 9 gezeigt ist, hat in der dritten Ausführungsform der Querschnitt der Dichtung 3 drei Wendeabschnitte. Die zweite Kontaktfläche 321 der Dichtung 3 zum Herstellen eines Kontakts mit der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfes 2 ist zwischen zwei von den drei Wendeabschnitten vorgesehen.
10 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Dichtung 3 gemäß einer vierten Ausführungsform; wobei der Querschnitt genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse 70 der Zündkerze 1 zu liegen.
Wie in 10 gezeigt ist, hat in der vierten Ausführungsform der Querschnitt der Dichtung 3 zwei Wendeabschnitte und zwei Enden. Die erste Kontaktfläche 311 der Dichtung 3 zum Herstellen eines Kontakts mit der zu setzenden Fläche 311 der Zündkerze 1 ist zwischen einem von den zwei Wendeabschnitten (d. h., dem oberen linken in 10) und einem der zwei Enden (d. h., dem oberen in 10) des Querschnitts vorgesehen. Die zweite Kontaktfläche 321 der Dichtung 3 zum Herstellen eines Kontakts mit der Sitzfläche 21 des Zylinderkopfes 2 ist zwischen den zwei Wendeabschnitten vorgesehen. Das eine Ende des Querschnitts erstreckt sich zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321 über das andere Ende (d. h., dem unteren in 10) des Querschnittes hin zu dem anderen Wendeabschnitt (d. h., dem unteren rechten in 10).
Während die vorangehenden besonderen Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, soll es von dem Fachmann verstanden werden, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen gemacht werden können, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel ist in der ersten Ausführungsform die erste Kontaktfläche 311 der Dichtung 3 zum Herstellen eines Kontakts mit der zu setzenden Fläche 311 der Zündkerze 1 radial einwärts von der zweiten Kontaktfläche 321 der Dichtung 3 zum Herstellen eines Kontakts mit der Sitzfläche 21 der Zylinderkopfes 2 (siehe 2) angeordnet. Jedoch, obwohl nicht graphisch gezeigt, kann die erste Kontaktfläche 311 der Dichtung 3 auch radial außerhalb der zweiten Kontaktfläche 321 der Dichtung 3 angeordnet sein.
[Experiment]
Dieses Experiment wurde durchgeführt, um die Dichtleistung des Zusammenbaus 100 gemäß der ersten Ausführungsform zu evaluieren.
Insbesondere wurde in dem Experiment für jede von einer Vielzahl von Proben des Zusammenbaus 100 ein Luftdichtigkeitstest gemäß JISB8031 (d. h., ”Brennkraftmaschinenzündkerzen”, überarbeitet am 20. Dezember 2006) durchgeführt. In dem Luftdichtigkeitstest wurde unter gegebenen Bedingungen die Zündkerze 1 der Probe zuerst einer Atmosphäre von 150°C für 30 Minuten ausgesetzt. Dann wurde mit einem Luftdruck von 1,5 MPa, der auf den Zündabschnitt der Zündkerze 1 aufgebracht wurde, die Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze 1 aus gemessen.
Für all die Proben des Zusammenbaus bzw. der Baugruppe 100 war die Größe des Metallmantels bzw. der Metallhülse 120 der Zündkerze 1 M14. Das heißt, der Kerndurchmesser des Außengewindeabschnitts 12 des Metallmantels 120 war 14 mm. Ferner waren sowohl der Metallmantel 120 der Zündkerze 1 als auch der Zylinderkopf 2 aus Aluminium hergestellt. Die Dichtung 3 war aus SUS304 (eine Art eines rostfreien Stahls, der in JIS spezifiziert ist) hergestellt, dessen 0,2%-Streckgrenze 205 N/mm² ist.
Jedoch wurden das Anzugsdrehmoment des Außengewindeabschnitts 12 der Zündkerze 1 in dem Innengewindeabschnitt 22 des Zylinderkopfs 2, die Plattendicke t der Dichtung 3 (siehe 2) und der Betrag einer radialen Verschiebung P zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 für die Proben des Zusammenbaus bzw. der Baugruppe 100 variiert.
Genauer gesagt wurde für jede der Proben das Anzugsdrehmoment auf eines von 17,5 Nm, 20 Nm, 22,5 Nm, 25 Nm, 27,5 Nm, 30 Nm und 32,5 Nm eingestellt; wurde die Plattendicke t der Dichtung 3 auf eine von 0,25 mm, 0,3 mm und 0,35 mm eingestellt und wurde der Betrag der radialen Verschiebung bzw. des radialen Versatzes P auf einen von 0,0 mm, 0,6 mm und 1,2 mm eingestellt.
Die Messergebnisse der Proben sind in 11–18 gezeigt, in denen die graphischen Darstellungen „♦” die Messergebnisse jener Proben darstellen, welche die Plattendicke t der Dichtung 3 gleich 0,25 mm hatten; die graphischen Darstellungen „O” die Messergebnisse jener Proben darstellen, die die Plattendicke t der Dichtung 3 gleich 0,3 mm hatten; und die graphischen Darstellungen „Δ” die Messergebnisse jener Proben darstellen, welche die Plattendicke t der Dichtung 3 gleich 0,35 mm hatten.
Außerdem ist es in JIS (japanische Industriestandards) vorgeschrieben, dass: das Anzugsdrehmoment in dem Bereich von 20 bis 30 Nm ist und die erlaubte Leckrate von Luft niedriger als oder gleich wie 1 ml/min ist.
11 stellt die Beziehung zwischen dem Anzugsdrehmoment des Außengewindeabschnitts 12 der Zündkerze 1 in dem Innengewindeabschnitt 22 des Zylinderkopfs 2 und die Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze 1 für all die Proben dar.
Wie aus 11 ersichtlich ist, wenn das Anzugsdrehmoment zu groß oder zu klein war, war die Leckrate von Luft so hoch, um selbst 1 ml/min zu übersteigen. Ferner, selbst wenn das Anzugsdrehmoment in den Bereich von 20 bis 30 Nm war, was in JIS vorgeschrieben ist, wurde die Leckrate von Luft größer als 1 ml/min für einige der Proben beobachtet.
12 stellt die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Kontaktbreite L0 der Dichtung 3 und der Leckrate von Luft von der Innenseite der Zündkerze 1 für all die Proben dar. In diesem Fall bezeichnet die durchschnittliche Kontaktbreite L0 den Mittelwert L0 der radialen Breite L1 der ersten Kontaktfläche 311 und der radialen Breite L2 der zweiten Kontaktfläche 321 der Dichtung 3 (siehe 2).
Wie aus 12 ersichtlich ist, wenn die Durchschnittskontaktbreite L0 der Dichtung 3 zu groß oder zu klein war, war die Leckrate von Luft so hoch, um selbst 1 ml/min zu übersteigen. Jedoch, wenn die Durchschnittskontaktbreite L0 der Dichtung 3 in dem Bereich von 0,2 bis 0,7 mm war, war die Leckrate von Luft ausreichend niedrig.
Entsprechend ist es aus 12 heraus klar, dass es wünschenswert ist, die Durchschnittskontaktbreite L0 der Dichtung 3 in dem Bereich von 0,2 bis 0,7 mm einzustellen, um die hohe Dichtleistung des Zusammenbaus 3 zu gewährleisten.
Des Weiteren wurden all die Messdaten, die in 12 gezeigt sind, in drei Sätze aufgeteilt. Der erste Satz besteht aus den Messdaten für jene Proben, welche den Betrag des radialen Versatzes P zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 gleich 0,0 mm hatten (d. h., die erste und die zweite Kontaktfläche 311 und 321 waren nicht radial voneinander versetzt). Der zweite Satz besteht aus den Messdaten jener Proben, welche den Betrag des radialen Versatzes P gleich 0,6 mm hatten. Der dritte Satz besteht aus den Messdaten jener Proben, welche den Betrag des radialen Versatzes P gleich 1,2 mm hatten. Der erste bis dritte Satz der Messdaten sind jeweils in 13, 14 und 15 gezeigt.
Wie aus 13 ersichtlich ist, wurde für einige der Proben mit dem Betrag des radialen Versatzes P gleich 0,0 mm die Leckrate von Luft höher als 1 ml/min beobachtet.
Außerdem ist es für die Durchschnittskontaktbreite L0 der Dichtung 3 mit dem Betrag des radialen Versatzes P gleich 0,0 mm leicht, groß zu werden. Ferner, wie in 13 gezeigt ist, stieg die Leckrate von Luft mit einem Anstieg in der Durchschnittskontaktbreite 10.
Im Vergleich, wie in 14 und 15 gezeigt ist, war die Leckrate von Luft mit dem Betrag eines radialen Versatzes P gleich 0,6 mm oder 1,2 mm geringer als 1 ml/min.
Entsprechend ist es aus 13–15 klar ersichtlich, dass: die Dichtleistung des Zusammenbaus 100 durch ein radiales Versetzen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 voneinander verbessert werden kann und eine hohe Dichtleistung des Zusammenbaus 100 durch ein Einstellen des Betrags des radialen Versatzes P zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321, und größer als oder gleich wie 0,6 mm zu sein, gewährleistet werden kann.
Des Weiteren sind all die Messdaten, die in 11 gezeigt sind, auch in drei Sätze aufgeteilt. Der erste Satz besteht aus den Messdaten jener Proben, welche den Betrag eines radialen Versatzes P zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 gleich 0,0 mm hatten (d. h., die erste und die zweite Kontaktfläche 311 und 321 sind nicht radial voneinander versetzt). Der zweite Satz besteht aus den Messdaten jener Proben, welche den Betrag eines radialen Versatzes P gleich 0,6 mm hatten. Der dritte Satz besteht aus den Messdaten jener Proben, welche den Betrag eines radialen Versatzes P gleich 1,2 mm hatten. Der erste bis dritte Satz der Messdaten ist jeweils in 16, 17 und 18 gezeigt.
Wie aus 16 ersichtlich ist, wurde die Leckrate von Luft mit dem Betrag eines radialen Versatzes P gleich 0,0 mm höher als 1 ml/min für einige der Proben beobachtet, selbst wenn das Anzugsdrehmoment in dem Bereich von 20 bis 30 Nm war.
Im Vergleich, wie in 17 und 18 gezeigt ist, war die Leckrate von Luft mit dem Betrag eines radialen Versatzes P gleich 0,6 mm oder 1,2 mm niedriger als 1 ml/min, wenn das Anzugsdrehmoment in dem Bereich von 20 bis 30 Nm war.
Außerdem, selbst wenn das Anzugsdrehmoment gleich 17,5 oder 32,5 Nm war und daher aus dem Bereich von 20 bis 30 Nm herausgefallen ist, war die Leckrate von Luft immer noch niedriger als 1 ml/min.
Entsprechend ist es aus 16–18 heraus klar, dass die Dichtleistung des Zusammenbaus 100 durch ein radiales Versetzen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321 der Dichtung 3 voneinander verbessert werden kann und eine hohe Dichtleistung des Zusammenbaus 100 durch ein Einstellen des Betrags eines radialen Versatzes P zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche 311 und 321, um größer als oder gleich wie 0,6 mm zu sein, gewährleistet werden kann.
Ein Zusammenbau weist einen Maschinenhauptkörper, eine Zündkerze und eine Dichtung auf. Die Zündkerze ist an den Maschinenhauptkörper durch ein Anziehen eines Außengewindeabschnitts der Zündkerze in einem Innengewindeabschnitt des Maschinenhauptkörpers mit der Dichtung, die zwischen einer Sitzfläche des Maschinenhauptkörpers und einer zu setzenden Fläche der Zündkerze elastisch deformiert wird, montiert. Die Dichtung ist aus einem metallischen Material hergestellt, dessen Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze nicht niedriger als 200 N/mm² ist. Die Dichtung hat eine erste und eine zweite Kontaktfläche jeweils in Kontakt mit der zu setzenden Fläche der Zündkerze und der Sitzfläche des Maschinenhauptkörpers. Die erste und die zweite Kontaktfläche der Dichtung sind jeweils als ein Teil einer gebogenen Fläche ausgebildet, die eine konvexe Form aufweist, und sind voneinander in der radialen Richtung der Zündkerze voneinander versetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011-230428 [0001]
JP 2001-187966 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JISB8031 [0084]

Claims

Baugruppe, die Folgendes aufweist: einen Hauptkörper einer Maschine mit einer Zündkerzenmontagebohrung, die darin ausgebildet ist, wobei der Hauptkörper außerdem einen Innengewindeabschnitt, der in einer Innenfläche der Zündkerzenmontagebohrung ausgebildet ist, und eine Sitzfläche aufweist, die um ein offenes Ende der Zündkerzenmontagebohrung herum ausgebildet ist; eine Zündkerze mit einer Längsachse und einem Außengewindeabschnitt, der an einer Außenfläche der Zündkerze ausgebildet ist, um gewindeartig mit dem Innengewindeabschnitt des Hauptkörpers der Maschine in Eingriff zu gelangen, wobei die Zündkerze außerdem eine zu setzende Fläche aufweist, die auf einer Seite des Außengewindeabschnitts ausgebildet ist, um der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine zugewandt zu sein; eine im Wesentlichen ringförmige Dichtung, die zwischen der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine und der zu setzenden Fläche der Zündkerze liegt, um hermetisch dazwischen abzudichten, wobei die Zündkerze an dem Hauptkörper der Maschine durch ein Anziehen des Außengewindeabschnitts der Zündkerze in dem Innengewindeabschnitt des Hauptkörpers mit der Dichtung, die zwischen der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine und der zu setzenden Fläche der Zündkerze elastisch deformiert wird, befestigt ist, die Dichtung aus einem metallischen Material hergestellt ist, dessen Fließspannung oder 0,2%-Streckgrenze größer als oder gleich wie 200 N/mm² ist, die Dichtung eine erste Kontaktfläche, die in Kontakt mit der zu setzenden Fläche der Zündkerze steht, und eine zweite Kontaktfläche aufweist, die in Kontakt mit der Sitzfläche des Hauptkörpers der Maschine steht, die erste und die zweite Kontaktfläche der Dichtung jeweils als ein Teil einer gebogenen Fläche ausgebildet sind, welche eine konvexe Form an einem Querschnitt der Dichtung aufweist, wobei der Querschnitt genommen ist, um der gleichen Ebene wie die Längsachse der Zündkerze zu liegen, und die erste und die zweite Kontaktfläche der Dichtung in der radialen Richtung der Zündkerze voneinander versetzt sind.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das metallische Material, aus dem die Dichtung hergestellt ist, rostfreier Stahl ist.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei der Querschnitt der Dichtung, der genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse der Zündkerze zu liegen, eine im Wesentlichen S-Form oder eine im Wesentlichen umgekehrte S-Form aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei der Betrag eines radialen Versatzes zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche der Dichtung größer als oder gleich wie 0,6 mm ist.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei der Mittelwert einer radialen Breite L1 der ersten Kontaktfläche und einer radialen Breite L2 der zweiten Kontaktfläche der Dichtung in dem Bereich von 0,2 bis 0,7 mm liegt.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Querschnitt der Dichtung, der genommen ist, um in der gleichen Ebene wie die Längsachse der Zündkerze zu liegen, eine im Wesentlichen eine S-Form oder eine im Wesentlichen umgekehrte S-Form hat.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Betrag eines radialen Versatzes zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche der Dichtung größer als oder gleich wie 0,6 mm ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Mittelwert einer radialen Breite L1 der ersten Kontaktfläche und einer radialen Breite L2 der zweiten Kontaktfläche der Dichtung in dem Bereich von 0,2 bis 0,7 mm liegt.