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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANWENDUNGEN
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrodenisolatorbaugruppe, d.h. einen an einer Elektrode angebrachten Isolator, bei der eine Mittelelektrode durch bzw. in einen Isolator eingesetzt ist, und eine Zündkerze, die die Elektrodenisolatorbaugruppe umfasst.
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Zündkerzen werden in Brennräumen eines Verbrennungssystems, wie zum Beispiel eines Verbrennungsmotors, zum Zünden eines Kraftstoffgemisches verwendet. Im Allgemeinen enthält eine Zündkerze einen an einer Elektrode angebrachten Isolator, der einen Isolator aufweist, der aus einer Keramik mit Isoliereigenschaften besteht und der mit einem axialen Loch versehen ist, das sich in einer axialen Richtung erstreckt, sowie eine Mittelelektrode, die so in das axiale Loch eingeschoben ist, dass sie an einer Vorderendseite des axialen Lochs positioniert ist, und deren Vorderendabschnitt an einem vorderen Ende des Isolators frei liegt. Des Weiteren umfasst die Zündkerze einen zylindrischen Metallmantel, der an einem Außenumfang des an einer Elektrode angebrachten Isolators angeordnet ist, und eine Masseelektrode, die an dem Metallmantel befestigt ist und die einen Spalt zwischen der Mittelelektrode und sich selbst definiert. Dann wird eine zuvor festgelegte Spannung an den Spalt angelegt, um eine Funkenentladung in dem Spalt zu erzeugen, wodurch ein Kraftstoffgemisch entzündet wird.
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Außerdem ist die Mittelelektrode im Allgemeinen von einer hinterendseitigen Öffnung her in das axiale Loch eingeschoben und wird darin durch einen Kragenabschnitt gehalten, der an einer Hinterendseite dergestalt daran ausgebildet ist, dass er radial nach außen hervorsteht und an einem Stufenabschnitt arretiert wird, der an einem Innenumfang des axialen Lochs angeordnet ist. Dabei ist ein Außendurchmesser eines Abschnitts der Mittelelektrode, der am vorderen Ende des Isolators frei liegt, kleiner ausgebildet als ein kleinster Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs, so dass der Vorderendabschnitt der Mittelelektrode am vorderen Ende des Isolators frei liegt.
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Dabei geschieht es, dass die Mittelelektrode im Verlauf der Funkenentladung abbrennt und der Spalt allmählich größer wird. Dadurch erhöht sich allmählich die Spannung, die zum Erzeugen einer Funkenentladung nötig ist (die Entladungsspannung), und wenn die nötige Entladungsspannung stark erhöht ist, so kann keine Funkenentladung mehr erzeugt werden (oder es kommt zu einer sogenannten Fehlzündung).
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Um die Lebensdauer zu verlängern, ist in Betracht gezogen worden, den Außendurchmesser des Abschnitts der Mittelelektrode, der von dem distalen Ende des Isolators frei liegt (des Abschnitts der Mittelelektrode, der den Spalt definiert), zu vergrößern, um das Volumen der Mittelelektrode zu vergrößern, das abbrennen muss, bevor es zu einer Fehlzündung kommt. Als eine Möglichkeit zur Vergrößerung des Volumens des Abschnitts der Mittelelektrode, der von dem Isolator frei liegt, ist in Betracht gezogen worden, ein Ringelement an einem Außenumfang des Vorderendabschnitts der Mittelelektrode anzubringen, nachdem die Mittelelektrode durch den Isolator geschoben wurde (siehe zum Beispiel
JP-A-2002-141154 ).
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Da jedoch bei dieser Verfahrensweise das Ringelement an der Mittelelektrode angebracht wird, nachdem die Mittelelektrode durch den Isolator geschoben wurde, wird die Mittelelektrode geneigt, wenn das Ringelement an der Mittelelektrode angebracht wird, so dass es zwischen der Achse und einer Mittellinie der Mittelelektrode leicht zu einer radialen Achsenabweichung kommen kann. Wenn die Achsenabweichung eintritt, so wird befürchtet, dass kein Spalt einer zuvor festgelegten Größe mehr gebildet werden kann oder dass leicht eine abnormale Kriechentladung entlang der Oberfläche des Isolators (ein sogenannter Überschlag) zwischen der Mittelelektrode und dem Metallmantel erzeugt wird.
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Im Gegensatz dazu ist in Betracht gezogen worden, die Dicke der Mittelelektrode so zu vergrößern, dass das Volumen des Abschnitts der Mittelelektrode, der am vorderen Ende des Isolators frei liegt, vergrößert wird. In diesem Fall muss jedoch der kleinste Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs vergrößert werden, um die Vergrößerung des Außendurchmessers der Mittelelektrode aufzunehmen. Aufgrund dessen muss der Isolator dünn sein, wobei befürchtet wird, dass eine Verringerung der Durchschlagfestigkeit des Isolators verursacht wird.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung basiert auf diesen Situationen, und eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Elektrodenisolatorbaugruppe, d.h. eines an einer Elektrode angebrachten Isolators, der das Volumen eines Abschnitts einer Mittelelektrode, der an einem Isolator frei liegt, vergrößern kann, ohne eine Achsenabweichung zwischen einer Achse und einer Mittelachse bzw. Mittellinie der Mittelelektrode oder eine Verringerung der Durchschlagfestigkeit zu verursachen, um dadurch die Lebensdauer einer Zündkerze zu verlängern, die einen solchen Isolator enthält.
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Im Folgenden werden Aspekte der Erfindung, die zum Erfüllen der Aufgabe geeignet sind, nacheinander beschrieben. Beschreibungen funktionaler Effekte, die für die Aspekte spezifisch sind, werden nach Bedarf ergänzt.
- [1] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Elektrodenisolatorbaugruppe (ein an einer Elektrode angebrachter Isolator) bereitgestellt, umfassend:
einen Isolator mit einem axialen Loch, das sich in der Richtung einer Achse des Isolators erstreckt; und
eine Mittelelektrode, die so in das axiale Loch eingesetzt ist, dass sie sich an einer Vorderendseite des axialen Lochs befindet, und von der ein Vorderendabschnitt an einem vorderen Ende des Isolators frei liegt,
einen Abschnitt mit großem Durchmesser, von dem ein Außendurchmesser größer ist als ein kleinster Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs, ist an einem Abschnitt der Mittelelektrode, der am vorderen Ende des Isolators frei liegt, angeordnet, wobei die Elektrodenisolatorbaugruppe (der an einer Elektrode angebrachte Isolator) umfasst:
ein Arretierelement mit einem Kragenabschnitt, der angepasst ist, an einem Stufenabschnitt arretiert zu werden, der an einer Innenumfangsfläche des axialen Lochs ausgebildet ist, wobei
die Mittelelektrode und das Arretierelement innerhalb des axialen Lochs miteinander verbunden sind.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist der Abschnitt mit großem Durchmesser, dessen Außendurchmesser größer ist als der kleinste Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs, an dem Abschnitt der Mittelelektrode, der am vorderen Ende des Isolators frei liegt, angeordnet. Folglich ist es möglich, das Volumen der Mittelelektrode zu vergrößern, das abbrennen muss, bevor eine Fehlzündung stattfindet, wodurch es möglich ist, die Lebensdauer zu verlängern.
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Wenn der Abschnitt mit großem Durchmesser an einem Vorderendabschnitt der Mittelelektrode angeordnet ist, wie oben beschrieben wurde, so wird befürchtet, dass es zu einer Achsenabweichung oder einer Verringerung der Durchschlagfestigkeit kommt. In dieser Hinsicht ist, gemäß Konfiguration 1, die Mittelelektrode mit dem Arretierelement in dem axialen Loch verbunden. Folglich ist es möglich, durch Einschieben der Mittelelektrode in das axiale Loch von der vorderendseitigen Öffnung her und anschließendes Verbinden der Mittelelektrode mit dem Arretierelement, das innerhalb des axialen Lochs angeordnet ist, die Mittelelektrode so einzuschieben, dass sie in dem Isolator gehalten wird. Und zwar ist der Abschnitt mit großem Durchmesser an dem Abschnitt der Mittelelektrode, der am vorderen Ende des Isolators frei liegt, angeordnet, so dass die Mittelelektrode so eingeschoben werden kann, dass sie in dem Isolator gehalten wird. Aufgrund dessen ist es möglich, zuverlässig das Entstehen einer Achsenabweichung zu verhindern, die befürchtet wird, wenn das Ringelement an der Mittelelektrode angebracht wird, nachdem sie durch den Isolator geschoben wurde, wodurch es möglich ist, die Mittellinie der Mittelelektrode mit hoher Genauigkeit auf die Achse auszurichten. Außerdem braucht gemäß Konfiguration 1 der Außendurchmesser eines Abschnitts der Mittelelektrode, der in das axiale Loch eingeschoben wird, nicht in Verbindung mit der Bildung des Abschnitts mit großem Durchmesser vergrößert zu werden. Folglich kann die Dicke des Isolators hinreichend beibehalten werden, wodurch es möglich ist, eine überragende Durchschlagfestigkeit zu realisieren.
- [2] Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung hat das axiale Loch in der Elektrodenisolatorbaugruppe (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß dem ersten Aspekt:
ein vorderendseitiges axiales Loch, das zur Vorderendseite hin in der Richtung der Achse weiter vorn angeordnet ist als der Stufenabschnitt; und
ein hinterendseitiges axiales Loch, das neben einer Hinterendseite des vorderendseitigen axialen Lochs in der Richtung der Achse liegt und von dem ein Bohrungsdurchmesser größer ist als ein Bohrungsdurchmesser des vorderendseitigen axialen Lochs, und
wobei mindestens ein Teil eines Verbindungsabschnitts zwischen der Mittelelektrode und dem Arretierelement in dem hinterendseitigen axialen Loch angeordnet ist.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist mindestens ein Teil des Verbindungsabschnitts zwischen der Mittelelektrode und dem Arretierelement in dem hinterendseitigen axialen Loch angeordnet, dessen Bohrungsdurchmesser größer ist als der Bohrungsdurchmesser des vorderendseitigen axialen Lochs. Folglich kann die Verbindungsfläche zwischen der Mittelelektrode und dem Arretierelement größer sein, wodurch es möglich ist, beide Elemente zuverlässiger miteinander zu verbinden. Außerdem können die Mittelelektrode und das Arretierelement auf einfache Weise miteinander verbunden werden, wodurch die Verarbeitbarkeit verbessert werden kann.
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Im Allgemeinen hat der Isolator einen durchmesserverkleinerten Abschnitt, dessen Außendurchmesser zur Vorderendseite hin in der axialen Richtung allmählich kleiner wird, und dieser durchmesserverkleinerte Abschnitt wird direkt oder indirekt an dem Metallmantel arretiert. Somit wird Wärme am Vorderendabschnitt des Isolators mittels des durchmesserverkleinerten Abschnitts und dessen unmittelbare Umgebung in Richtung des Metallmantels gezogen. Folglich wird die Temperatur des Isolators allgemein an einem Abschnitt des Isolators relativ hoch, der zur Vorderendseite hin weiter vorn liegt als der durchmesserverkleinerte Abschnitt, und wird an einem Abschnitt des Isolators relativ niedrig, der in Richtung der Hinterendseite weiter hinten liegt als der durchmesserverkleinerte Abschnitt.
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Angesichts dessen ist der durchmesserverkleinerte Abschnitt bevorzugt zur Vorderendseite hin in der axialen Richtung weiter vorn angeordnet als der Stufenabschnitt (das heißt, ein Vorderendabschnitt des hinterendseitigen axiales Lochs). Aufgrund dessen kann die Temperatur im Inneren des hinterendseitigen axiales Lochs, das in Richtung der Hinterendseite weiter hinten angeordnet ist als der durchmesserverkleinerte Abschnitt, auf einen relativ kleinen Wert verringert werden.
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Folglich kann die Wärmemenge, die der Verbindungsabschnitt, der sich in dem hinterendseitigen axialen Loch befindet, erhält (einschließlich des Stufenabschnitts), verringert werden. Infolge dessen kann die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen der Mittelelektrode und dem Arretierelement weiter erhöht werden.
- [3] Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist in der Elektrodenisolatorbaugruppe (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt ein Dichtungselement, das den Isolator und das Arretierelement zusammenhält, in dem axialen Loch angeordnet, und die Mittelelektrode steht mit dem Dichtungselement in Kontakt.
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Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung steht die Mittelelektrode in Kontakt mit dem Dichtungselement, das das Arretierelement und den Isolator zusammenhält. Folglich kann die Mittelelektrode zuverlässiger an dem Isolator befestigt werden. Infolge dessen können die Achse und die Mittellinie der Mittelelektrode über einen langen Zeitraum präzise aufeinander ausgerichtet gehalten werden.
- [4] Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung steht in der Elektrodenisolatorbaugruppe (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß dem ersten oder dritten Aspekt der Abschnitt mit großem Durchmesser in Kontakt mit dem Isolator.
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Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kann, indem der Abschnitt mit großem Durchmesser in Kontakt mit dem Isolator gebracht wird, natürlich die relative Position der Mittelelektrode zu dem Isolator in der axialen Richtung bestimmt werden. Folglich wird es möglich, den Versatz der Mittelelektrode in der axialen Richtung zuverlässiger zu verhindern. Infolge dessen kann der Spalt leichter in einer gewünschten Größe und in einer gewünschten Position ausgebildet werden.
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Es ist zu beachten, dass der Außendurchmesser des Abschnitts mit großem Durchmesser entlang der axialen Richtung variieren kann, solange der Außendurchmesser größer ist als der kleinste Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs. Folglich kann zum Beispiel der Abschnitt mit großem Durchmesser aus einem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser und einem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser bestehen, der in Richtung der Hinterendseite weiter hinten angeordnet ist als der erste Abschnitt mit großem Durchmesser und dessen Außendurchmesser kleiner ist als der des ersten Abschnitts mit großem Durchmesser, und der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser kann in Kontakt mit dem Isolator gebracht werden.
- [5] Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung hat in der Elektrodenisolatorbaugruppe (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte der Isolator einen durchmesservergrößerten Abschnitt, wo sich der Durchmesser des axialen Lochs zur Vorderendseite hin in der Richtung der Achse an seinem vorderen Ende aufweitet, und
der Abschnitt mit großem Durchmesser an dem durchmesservergrößerten Abschnitt arretiert ist.
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Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung kann, indem der Abschnitt mit großem Durchmesser in Kontakt mit dem durchmesservergrößerten Abschnitt gebracht wird, natürlich die relative Position der Mittelelektrode zu dem Isolator in der axialen Richtung bestimmt werden. Folglich wird es möglich, den Versatz der Mittelelektrode in der axialen Richtung zuverlässiger zu verhindern, und der Spalt kann leichter in einer gewünschten Größe und in einer gewünschten Position ausgebildet werden.
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Durch Arretieren des Abschnitts mit großem Durchmesser an dem durchmesservergrößerten Abschnitt kann ein axialer Druck an den Abschnitt mit großem Durchmesser angelegt werden. Folglich kann die Mittellinie der Mittelelektrode mit höherer Genauigkeit auf die Achse ausgerichtet werden.
- [6] Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung sind in der Elektrodenisolatorbaugruppe (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß einem der ersten bis fünften Aspekte die Mittelelektrode und das Arretierelement miteinander verschraubt.
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Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung sind die Mittelelektrode und das Arretierelement miteinander verschraubt. Folglich lassen sich die Mittelelektrode und das Arretierelement nicht nur leicht miteinander verbinden, sondern es kann auch eine überragende Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen beiden realisiert werden.
- [7] Gemäß einem siebenten Aspekt der Erfindung ist in der Elektrodenisolatorbaugruppe (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß dem sechsten Aspekt ein Elektrodendrehungsverhinderungsabschnitt zum Verhindern seiner relativen Drehung zu dem Arretierelement an einem Hinterendabschnitt der Mittelelektrode angeordnet.
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Gemäß dem siebenten Aspekt der Erfindung kann die relative Drehung der Mittelelektrode zu dem Arretierelement durch den am Hinterendabschnitt der Mittelelektrode angeordneten Elektrodendrehungsverhinderungsabschnitt verhindert werden. Folglich kann zuverlässig verhindert werden, dass sich die Schraubverbindung zwischen der Mittelelektrode und dem Arretierelement lockert, und darum kann die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen beiden weiter erhöht werden.
- [8] Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung ist in der Elektrodenisolatorbaugruppe (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß einem der ersten bis siebenten Aspekte ein Arretierelementdrehungsverhinderungsabschnitt zum Verhindern seiner relativen Drehung zu dem Isolator an dem Arretierelement vorhanden.
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Gemäß dem achten Aspekt der Erfindung kann die relative Drehung des Arretierelements zu dem Isolator durch den Arretierelementdrehungsverhinderungsabschnitt, der an dem Arretierelement angeordnet ist, verhindert werden. Folglich kann der Kontaktzustand zwischen dem Arretierelement und dem Isolator (dem Stufenabschnitt) stabilisiert werden, wobei durch die Mittelelektrode aufgenommene Wärme mit hoher Effizienz über das Arretierelement an den Isolator abgeleitet werden kann. Infolge dessen kann die Abbrandfestigkeit der Mittelelektrode erhöht werden, wodurch es möglich ist, die Lebensdauer weiter zu verlängern.
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Außerdem ist es durch Stabilisieren des Kontaktzustands zwischen dem Arretierelement und dem Isolator (dem Stufenabschnitt) möglich, die Gasdichtigkeit zwischen dem Arretierelement und dem Isolator (dem axialen Loch) zu verbessern.
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Des Weiteren können, wenn die Mittelelektrode und das Arretierelement miteinander verschraubt sind, die Mittelelektrode und das Arretierelement durch Verwendung des Arretierelementdrehungsverhinderungsabschnitts leicht miteinander verschraubt werden.
- [9] Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung ist in der Elektrodenisolatorbaugruppe (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß einem der ersten bis achten Aspekte ein Dichtungselement zum Befestigen des Isolators und des Arretierelements aneinander in dem axialen Loch angeordnet, und
der Hinterendabschnitt der Mittelelektrode ragt zur Hinterendseite hin in der Richtung der Achse weiter nach hinten hervor als ein hinteres Ende des Arretierelements, um so einen Kontakt zu dem Dichtungselement herzustellen.
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Gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung kann die Kontaktfläche der Mittelelektrode mit dem Dichtungselement vergrößert werden. Folglich kann die Festigkeit des Haltens der Mittelelektrode an dem Isolator weiter erhöht werden. Des Weiteren kann, wenn die Mittelelektrode und das Arretierelement miteinander verschraubt sind, das Lockern der Schraubverbindung zwischen der Mittelelektrode und dem Arretierelement zuverlässiger verhindert werden, wodurch es möglich ist, die Zuverlässigkeit des Zusammenhalts zwischen der Mittelelektrode und dem Arretierelement weiter zu erhöhen.
- [10] Gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung ist in der Elektrodenisolatorbaugruppe (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß dem dritten oder neunten Aspekt das Dichtungselement eine Glasdichtung, die eine Glaskomponente enthält.
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Gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung besteht das Dichtungselement aus der Glasdichtung, die die Glaskomponente enthält. Folglich kann die Festigkeit des Haltens der Mittelelektrode an dem Isolator weiter erhöht werden.
- [11] Gemäß einem elften Aspekt der Erfindung wird eine Zündkerze bereitgestellt, umfassend:
die Elektrodenisolatorbaugruppe (den an einer Elektrode angebrachten Isolator) gemäß einem der ersten bis zehnten Aspekte;
einen zylindrischen Metallmantel, der an einem Außenumfang der Elektrodenisolatorbaugruppe (des an einer Elektrode angebrachten Isolators) angeordnet ist; und eine Masseelektrode, die dafür konfiguriert ist, einen Spalt zwischen der Mittelelektrode und sich selbst zu definieren.
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Gemäß dem elften Aspekt der Erfindung werden im Grunde die gleichen funktionalen Auswirkungen erhalten wie die, die durch den ersten Aspekt der Erfindung erhalten werden.
- [12] Gemäß einem zwölften Aspekt der Erfindung ist in der Zündkerze gemäß dem elften Aspekt der Spalt zwischen einer seitlichen Umfangsfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser und der Masseelektrode definiert.
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Unter den Zündkerzentypen ist ein Zündkerzentyp bekannt, bei dem eine Funkenentladung im Wesentlichen entlang der axialen Richtung zwischen einer vorderen Endfläche einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode erzeugt wird (eine sogenannte Zündkerze vom Parallelelektrodentyp), und ein Zündkerzentyp, bei dem eine Funkenentladung in einer Richtung erzeugt wird, die die axiale Richtung zwischen einer seitlichen Umfangsfläche einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode schneidet (eine sogenannte Zündkerze vom Horizontalentladungstyp oder Schrägentladungstyp). Bei der Zündkerze vom Horizontalentladungstyp oder Schrägentladungstyp verändert sich die Größe des Spalts allgemein ganz erheblich, wenn eine Achsenabweichung zwischen der Achse und der Mittellinie der Mittelelektrode entsteht, selbst wenn die Achsenabweichung nur winzig ist. Oder anders ausgedrückt: Bei der Zündkerze vom Horizontalentladungstyp oder Schrägentladungstyp muss die Mittellinie der Mittelelektrode mit höherer Genauigkeit auf die Achse ausgerichtet werden.
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In der Zündkerze gemäß dem zwölften Aspekt der Erfindung ist der Spalt zwischen der seitlichen Umfangsfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser und der Masseelektrode definiert, und so wird befürchtet, dass sich die Größe des Spalts im Fall einer Achsenabweichung erheblich verändert. Jedoch kann durch die Verwendung der Elektrodenisolatorbaugruppe (des an einer Elektrode angebrachten Isolators) gemäß dem ersten Aspekt und dergleichen die Mittellinie der Mittelelektrode mit hoher Genauigkeit auf die Achse ausgerichtet werden, so dass diese Befürchtungen ausgeräumt werden können. Oder anders ausgedrückt: Die Elektrodenisolatorbaugruppe, d.h. der an einer Elektrode angebrachte Isolator, gemäß dem ersten Aspekt und dergleichen ist besonders vorteilhaft, wenn er in einer Zündkerze verwendet wird, bei der ein Spalt zwischen einer seitlichen Umfangsfläche eines Abschnitts mit großem Durchmesser und einer Masseelektrode definiert ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine teilweise durchbrochene Vorderansicht, die die Konfiguration einer Zündkerze zeigt;
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2 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die die Konfiguration eines Arretierelements und einer Mittelelektrode zeigt;
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3A ist eine Schnittansicht, die die Mittelelektrode zeigt, die mit dem Arretierelement verbunden ist, und 3B ist eine Grundrissansicht, die die Mittelelektrode zeigt, die mit dem Arretierelement verbunden ist;
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4A ist eine Grundrissansicht, die die Konfiguration des Arretierelements zeigt, und 4B ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration des Arretierelements zeigt;
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Arretierelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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6 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration einer Mittelelektrode und dergleichen gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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7 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration einer Mittelelektrode und dergleichen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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8 ist eine teilweise Schnittansicht, die die Konfiguration einer Mittelelektrode und dergleichen gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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9 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die ein Verbindungsverfahren zum Verbinden einer Mittelelektrode und eines Arretierelements miteinander gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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10 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die ein Verbindungsverfahren zum Verbinden einer Mittelelektrode und eines Arretierelements miteinander gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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11 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine Verbindungsposition, an der eine Mittelelektrode und ein Arretierelement miteinander verbunden sind, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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12 ist eine teilweise durchbrochene Vorderansicht, die die Konfiguration einer Masseelektrode und eines Spalts gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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13 ist eine teilweise durchbrochene Vorderansicht, die die Konfiguration einer Masseelektrode und eines Spalts gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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14 ist eine teilweise durchbrochene Vorderansicht, die die Konfiguration einer Masseelektrode und eines Spalts gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine teilweise durchbrochene Vorderansicht einer Zündkerze 1. Es ist zu beachten, dass in 1 die Beschreibung unter der Maßgabe erfolgt, dass die Richtung einer Achse CL1 der Zündkerze 1 in der Figur als eine vertikale Richtung bezeichnet wird und dass eine Unterseite der Zündkerze 1 als eine Vorderendseite bezeichnet wird, während eine Oberseite als eine Hinterendseite bezeichnet wird.
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Die Zündkerze 1 enthält eine Elektrodenisolatorbaugruppe, d.h. einen an einer Elektrode angebrachten Isolator 31, mit einem Isolator 2 und eine Mittelelektrode 5, einen zylindrischen Metallmantel 3, der die Elektrodenisolatorbaugruppe (den an einer Elektrode angebrachten Isolator 31) hält, und eine Masseelektrode 27.
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Der Isolator 2 hat eine zylindrische Form und wird durch Kalzinieren einer Keramik hergestellt, die Isoliereigenschaften besitzt, wie zum Beispiel Aluminiumoxid. Wenn wir uns den Isolator 2 von außen betrachten, so umfasst der Isolator 2 einen hinterendseitigen Körperabschnitt 10, der an einer Hinterendseite ausgebildet ist, einen hervorstehenden Abschnitt 11, der so ausgebildet ist, dass er in einer Position radial auswärts hervorsteht, die in Richtung einer Vorderendseite weiter vorn liegt als der hinterendseitige Körperabschnitt 10, einen mittigen Körperabschnitt 12, der im Durchmesser kleiner ausgeführt ist als der hervorstehende Abschnitt 11 in einer Position, die zur Vorderendseite hin weiter vorn liegt als der hervorstehende Abschnitt 11, und einen Nasenabschnitt oder Fußabschnitt 13, der einen kleineren Durchmesser hat als der mittige Körperabschnitt 12 in einer Position, die zur Vorderendseite hin weiter vorn liegt als der mittige Körperabschnitt 12. Des Weiteren sind bei dem Isolator 2 der hervorstehende oder Abschnitt mit großem Durchmesser 11, der mittige Körperabschnitt 12 und der größte Teil des Nasenabschnitts bzw. Fußabschnitts 13 in einem Inneren des Metallmantels 3 aufgenommen. Des Weiteren ist ein durchmesserverkleinerter Abschnitt 14, von dem ein Außendurchmesser zur Vorderendseite hin entlang der Richtung der Achse CL1 kleiner wird, zwischen dem mittigen Körperabschnitt 12 und dem Nasenabschnitt 13 so ausgebildet, dass er neben einer Hinterendseite des Nasenabschnitts 13 in der Richtung der Achse CL1 liegt. Des Weiteren ist der Isolator 2 an dem Metallmantel 3 an dem durchmesserverkleinerten Abschnitt 14 arretiert. In dieser Ausführungsform ist der durchmesserverkleinerte Abschnitt 14 zur Vorderendseite hin in der Richtung der Achse CL1 weiter vorn angeordnet als ein Stufenabschnitt 4A, was später noch beschrieben wird. Des Weiteren ist eine Dicke eines Hinterendabschnitts des Nasenabschnitts 13 gleich oder größer als mindestens eine zuvor festgelegte Dicke (zum Beispiel 1,0 mm), so dass der Isolator 2 eine hohe Durchschlagfestigkeit haben kann.
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Des Weiteren ist ein axiales Loch 4 so in dem Isolator 2 ausgebildet, dass es sich entlang der Achse CL1 hindurch erstreckt, und die Mittelelektrode 5 ist so in das axiale Loch 4 eingeschoben, dass sie an einer Vorderendseite des Loches positioniert ist. Die Mittelelektrode 5 besteht hauptsächlich aus einem Metall, das Nickel (Ni) als einen Hauptbestandteil enthält, und ihr Vorderendabschnitt liegt an einem vorderen Ende des Isolators 2 frei. Es ist zu beachten, dass eine Konfiguration verwendet werden kann, bei der eine innere Schicht aus einem Metall mit überragender Wärmeleitfähigkeit (zum Beispiel Kupfer, Kupferlegierung oder reines Ni) in einem Inneren der Mittelelektrode 5 angeordnet ist, um die Lebensdauer der Mittelelektrode 5 zu verlängern.
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Des Weiteren ist eine Anschlusselektrode 6 eingeschoben, die fest in dem axialen Loch 4 gehalten wird und in einem solchen Zustand an einer Hinterendseite des axialen Lochs 4 liegt, dass die Anschlusselektrode 6 von einem hinteren Ende des Isolators 2 hervorragt.
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Des Weiteren ist ein zylindrischer Widerstand 7 zwischen der Mittelelektrode 5 und der Anschlusselektrode 6 in dem axialen Loch 4 angeordnet. Des Weiteren wird – in dem axialen Loch 4 – der Widerstand 7 durch eine leitfähige Glasdichtung 8 (die einem „Dichtungselement“ der Erfindung entspricht) und eine leitfähige Glasdichtung 9 dazwischen gehalten, wobei beide Glasdichtungen eine Glaskomponente enthalten. Die Mittelelektrode 5 und die Anschlusselektrode 6 sind elektrisch über den Widerstand 7 und die Glasdichtungen 8, 9 verbunden. Des Weiteren sind der Isolator 2 und ein Arretierelement 29, was später noch beschrieben wird, durch die Glasdichtung 8 miteinander verbunden.
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Des Weiteren besteht der Metallmantel 3 aus Metall wie zum Beispiel kohlenstoffarmem Stahl und hat eine zylindrische Form, die sich in der Richtung der Achse CL1 erstreckt. Ein Gewindeabschnitt 15 ist an einer Außenumfangsfläche des Metallmantels 3 ausgebildet, um die Zündkerze 1 in ein Montageloch in einem Verbrennungssystem (zum Beispiel einen Verbrennungsmotor) einzuschrauben. Des Weiteren ist ein kragenförmiger Sitzabschnitt 16, der radial auswärts hervorsteht, an einer Außenumfangsfläche an einer Hinterendseite des Gewindeabschnitts 15 ausgebildet. Eine Ringdichtung 18 ist in eine Gewindenut 17 in einem hinteren Ende des Gewindeabschnitts 15 eingesetzt. Des Weiteren ist ein Werkzeugeingriffnahmeabschnitt 19 mit einem sechseckigen Querschnitt an einer Position angeordnet, die in Richtung der Hinterendseite weiter hinten liegt als der Sitzabschnitt 16, so dass ein Werkzeug, wie zum Beispiel ein Schraubenschlüssel, bei der Montage der Zündkerze 1 in dem Verbrennungssystem damit in Eingriff gebracht wird. Des Weiteren ist ein Quetschabschnitt 20 an einer Position angeordnet, die in Richtung der Hinterendseite weiter hinten liegt als der Werkzeugeingriffnahmeabschnitt 19, und dieser Quetschabschnitt 20 ist radial einwärts gebogen, um den Isolator 2 zu halten.
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Des Weiteren ist ein Verjüngungsabschnitt 21 an einer Innenumfangsfläche des Metallmantels 3 vorhanden, wo ein Bohrungsdurchmesser des Metallmantels 3 zur Vorderendseite hin in der Richtung der Achse CL1 kleiner wird. Des Weiteren ist der Isolator 2 in den Metallmantel 3 von einer Hinterendseite des Metallmantels 3 her in Richtung seiner Vorderendseite eingeschoben. Der Isolator 2 wird dann an dem Metallmantel 3 befestigt, indem ein hinterendseitiger Öffnungsabschnitt des Metallmantels 3 radial einwärts gequetscht wird, das heißt, indem der Quetschabschnitt 20 in einem solchen Zustand geformt wird, dass der durchmesserverkleinerte Abschnitt 14 des Isolators 2 an dem Verjüngungsabschnitt 21 des Metallmantels 3 arretiert ist. Es ist zu beachten, dass eine ringförmige Plattenpackung 22 zwischen dem durchmesserverkleinerten Abschnitt 14 und dem Verjüngungsabschnitt 21 angeordnet ist. Dadurch bleibt die Gasdichtigkeit in einem Brennraum erhalten, so dass Kraftstoffgas, das in einen Spalt zwischen einem Hinterendabschnitt des Nasenabschnitts 13 des Isolators 2, der zu einem Innenraum des Brennraums exponiert ist, und der Innenumfangsfläche des Metallmantels 3 eintritt, nicht aus dem Brennraum entweichen kann.
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Um die durch das Quetschen herbeigeführte Gasdichtigkeit weiter zu verbessern, sind des Weiteren Ringelemente 23, 24 zwischen dem Metallmantel 3 und dem Isolator 2 auf der Hinterendseite des Metallmantels 3 angeordnet, und Talkumpulver 25 ist zwischen die Ringelemente 23, 24 gefüllt. Der Metallmantel 3 hält den Isolator 2 dabei über die Plattenpackung 22, das Ringelemente 23, 24 und das Talkum 25.
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Mehrere Masseelektroden 27 (drei in dieser Ausführungsform), die jeweils aus einer Ni-Legierung bestehen, sind an einem Vorderendabschnitt 26 des Metallmantels 3 angebracht. Die Masseelektroden 27 sind entlang einer Umfangsrichtung des Metallmantels 3 in gleichen Abständen angeordnet, und die Masseelektroden 27 sind so zurückgebogen, dass ihre distalen Endflächen einer seitlichen Umfangsfläche der Mittelelektrode 5 gegenüberliegen. Es kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der eine innere Schicht aus einem Metall (zum Beispiel Kupfer oder eine Kupferlegierung) mit überragender Wärmeleitfähigkeit im Inneren jeder Masseelektrode 27 angeordnet ist, so dass die Lebensdauer der Masseelektrode 27 verlängert wird.
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Des Weiteren ist ein Spalt 28 zwischen einem Vorderendabschnitt der Mittelelektrode 5 und der distalen Endfläche jeder der Masseelektroden 27 ausgebildet, und eine Funkenentladung wird in diesem Spalt 28 in einer Richtung erzeugt, die die Achse CL1 im Wesentlichen im rechten Winkel schneidet. In dieser Ausführungsform ist der Spalt 28 zwischen einer seitlichen Umfangsfläche eines Abschnitts mit großem Durchmesser 5B, was später noch beschrieben wird, und der distalen Endfläche von jeder der Masseelektroden 27 ausgebildet.
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Als Nächstes werden die Konfigurationen des axialen Lochs 4, der Mittelelektrode 5, die in das axiale Loch 4 eingeschoben ist, und des Arretierelements 29, das mit der Mittelelektrode 5 verbunden ist, beschrieben.
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In dieser Ausführungsform enthält das axiale Loch 4 den Stufenabschnitt 4A, wo der Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs 4 zur Vorderendseite hin in der Richtung der Achse CL1 kleiner wird, und ein vorderendseitiges axiales Loch 4B, das zur Vorderendseite hin in der Richtung der Achse CL1 weiter vorn angeordnet ist als der Stufenabschnitt 4A. Des Weiteren enthält das axiale Loch 4 ein hinterendseitiges axiales Loch 4C, das benachbart zu einer Hinterendseite des vorderendseitigen axialen Lochs 4B in der Richtung der Achse CL1 liegt und an dessen Vorderendabschnitt der Stufenabschnitt 4A ausgebildet ist. Ein Bohrungsdurchmesser des hinterendseitigen axialen Lochs 4C ist größer als ein Bohrungsdurchmesser des vorderendseitigen axialen Lochs 4B. In dieser Ausführungsform ist eine Distanz L, die sich von einem vorderen Ende des Stufenabschnitts 4A zu dem vorderen Ende des Isolators 2 entlang der Achse CL1 erstreckt, gleich oder größer als 15 mm.
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Des Weiteren ist, wie in 2 gezeigt, ein Arretierelement 29 in dem axialen Loch 4 (dem hinterendseitigen axialen Loch 4C) angeordnet, und das Arretierelement 29 hat einen Kragenabschnitt 29A, der an dem Stufenabschnitt 4A arretiert ist. Das Arretierelement 29 hat eine zylindrische Form und enthält einen Innengewindeabschnitt 29B an seinem Innenumfang. Des Weiteren, wie in den 4A, 4B gezeigt, enthält das Arretierelement 29 einen Nutabschnitt (der einem „Arretierelementdrehungsverhinderungsabschnitt“ entspricht) 29C, der sich entlang einer radialen Richtung in seinem Hinterendabschnitt erstreckt. Des Weiteren wird die relative Drehung des Arretierelements 29 zu dem Isolator 2 durch die Glasdichtung 8 verhindert, die in den Nutabschnitt 29C eintritt.
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Kehren wir zu 1 zurück. Die Mittelelektrode 5 enthält einen Hauptkörperabschnitt 5A, der in das vorderendseitige axiale Loch 4B eingeschoben ist, und den kragenförmigen Abschnitt mit großem Durchmesser 5B, der von dem vorderen Ende des Isolators 2 frei liegt und dessen Außendurchmesser größer ist als ein kleinster Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs 4. Des Weiteren, wie in den 2 und 3A gezeigt, enthält die Mittelelektrode 5 einen Außengewindeabschnitt 5C, der sich von einem hinterem Ende des Hauptkörperabschnitts 5 zur Hinterendseite hin erstreckt, der einen kleineren Durchmesser hat als der Hauptkörperabschnitt 5A und der in den Innengewindeabschnitt 29B geschraubt werden kann. Indem der Außengewindeabschnitt 5C in den Innengewindeabschnitt 29B des Arretierelements 29 geschraubt wird, werden die Mittelelektrode 5 und das Arretierelement 29 in dem axialen Loch 4 miteinander verschraubt. In dieser Ausführungsform ist mindestens ein Teil des Verbindungsabschnitts zwischen der Mittelelektrode 5 und dem Arretierelement 29 in dem hinterendseitigen axialen Loch 4C angeordnet. Des Weiteren wird der Abschnitt mit großem Durchmesser 5B nicht so gebildet, dass er an dem Hauptkörperabschnitt 5A durch Anbringen eines separaten Elements an dem Hauptkörperabschnitt 5A entsteht, so dass der Hauptkörperabschnitt 5A und der Abschnitt mit großem Durchmesser 5B integral aus einem einzigen Metallelement gebildet werden.
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Des Weiteren, wie in den 3A, 3B gezeigt, ist ein hervorstehender Abschnitt (der einem „Elektrodendrehungsverhinderungsabschnitt“ in der Erfindung entspricht) 5D an einem hintersten Endabschnitt der Mittelelektrode 5 so angeordnet, dass er zur Hinterendseite hin in der Richtung der Achse CL1 hervorsteht. In dieser Ausführungsform hat der hervorstehende Abschnitt 5D eine flache Plattenform, die sich entlang der radialen Richtung erstreckt und zur Hinterendseite hin in der Richtung der Achse CL1 weiter nach hinten hervorragt als ein hinteres Ende des Arretierelements 29. Des Weiteren steht der hervorstehende Abschnitt 5D mit der Glasdichtung 8 in einem solchen Zustand in Kontakt, dass der hervorstehende Abschnitt 5D in die Glasdichtung 8 eingebettet ist. Dadurch wird die relative Drehung der Mittelelektrode 5 zu der Glasdichtung 8 und somit zu dem Arretierelement 29, das an der Glasdichtung 8 angebracht ist, verhindert.
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Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren für die Zündkerze 1, die in der oben beschriebenen Weise konfiguriert ist, beschrieben.
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Als Erstes wird der Metallmantel 3 vorverarbeitet. Und zwar wird durch Kaltschmieden eines zylindrischen Metallmaterials (zum Beispiel eines Eisenmaterials oder eines Edelstahlmaterials) eine allgemeine Form gebildet, durch die hindurch ein Loch ausgebildet wird. Danach erhält das Metallmaterial durch Beschneiden seine äußere Form, um so ein Metallmantel-Zwischenprodukt zu erhalten.
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Danach werden die geraden stabförmigen Masseelektroden 27, die jeweils aus der Ni-Legierung bestehen, an eine vordere Endfläche des Metallmantel-Zwischenprodukts durch Widerstandsschweißen angeschweißt. Beim Schweißen entsteht eine sogenanntes „sackende Naht“, und darum wird nach dem Beseitigen dieser „sackenden Naht“ der Gewindeabschnitt 15 durch Walzen an einer zuvor festgelegten Position des Metallmantel-Zwischenprodukts gebildet. Dadurch erhalt man den Metallmantel 3 mit den daran angeschweißten Masseelektroden 27. Dann wird der Metallmantel 3 mit den daran angeschweißten Masseelektroden 27 verzinkt oder vernickelt. Des Weiteren kann eine Chromatbehandlung auf der Oberfläche des verzinkten oder vernickelten Metallmantels 3 ausgeführt werden, um die Korrosionsfestigkeit zu erhöhen.
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Separat von dem Metallmantel 3 wird der Isolator 2 vorgeformt. Und zwar wird ein granulares Formmaterial aus einem Pulvermaterial hergestellt, das Aluminiumoxid als einen Hauptbestandteil und ein Bindemittel enthält, und das granulare Formmaterial wird gummigepresst, um ein zylindrisches Formprodukt zu erhalten. Dann wird das zylindrische Formprodukt auf Form geschnitten und wird dann in einem Kalzinierofen kalziniert, wodurch der Isolator 2 erhalten wird.
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Des Weiteren wird, separat von dem Metallmantel 3 und dem Isolator 2, eine Ni-Legierung im Voraus geschmiedet oder gewalzt, um die Mittelelektrode 5 mit dem Abschnitt mit großem Durchmesser 5B und dem Außengewindeabschnitt 5C herzustellen.
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Danach wird das im Voraus hergestellte Arretierelement 29 in das axiale Loch 4 von seiner Hinterendseite her eingeschoben, so dass das Arretierelement 29 an dem Stufenabschnitt 4A in dem axialen Loch 4 anliegt. Dann wird die Mittelelektrode 5 in das axiale Loch 4 von seiner Vorderendseite her eingeschoben, und der Außengewindeabschnitt 5C der Mittelelektrode 5 wird in den Innengewindeabschnitt 29B des Arretierelements 29 in einem solchen Zustand eingeschraubt, dass die relative Drehung des Arretierelements 29 zu dem Isolator 2 verhindert wird. Dabei wird der Vorderendabschnitt (der Abschnitt mit großem Durchmesser 5B) der Mittelelektrode 5 in einer zuvor festgelegten relativen Position zu dem Vorderendabschnitt des Isolators 2 angeordnet, indem der Betrag justiert wird, um den der Außengewindeabschnitt 5C in den Innengewindeabschnitt 29B geschraubt wird.
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Als Nächstes werden der Isolator 2, die Mittelelektrode 5, das Arretierelement 29, der Widerstand 7 und die Anschlusselektrode 6 durch die Glasdichtungen 8, 9 versiegelt und miteinander verbunden. Im Allgemeinen wird Borsilikatglas mit Metallpulver vermischt, um die Glasdichtungen 8, 9 herzustellen, und das auf diese Weise hergestellte Gemisch wird in das axiale Loch 4 in dem Isolator 2 dergestalt eingepresst, dass der Widerstand 7 an seinem oberen und seinem unteren Ende gehalten wird. Danach wird das Gemisch in dem Kalzinierofen erwärmt, während es von der Rückseite her durch die Anschlusselektrode 6 gepresst wird, und wird dann fest kalziniert. Dabei wird der hervorstehende Abschnitt 5D der Mittelelektrode 5 in die Glasdichtung 8 eingebettet, und die Glasdichtung 8 tritt in den Nutabschnitt 29C in dem Arretierelement 29 ein.
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Danach wird der Isolator 2, der die Mittelelektrode 5, das Arretierelement 29 und die Anschlusselektrode 6 enthält, an dem Metallmantel 3, der die Masseelektroden 27 enthält, befestigt. Genauer gesagt, wird der Isolator 2 in den Metallmantel 3 eingeschoben, und der hinterendseitige Öffnungsabschnitt des Metallmantels 3, der relativ dünn ist, wird dann radial einwärts gequetscht, das heißt, der Quetschabschnitt 20 wird gebildet, wodurch der Isolator 2 und der Metallmantel 3 miteinander verbunden werden.
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Und zum Schluss werden die Masseelektroden 27 in Richtung der Mittelelektrode 5 gebogen, und die Größe der Spalte 28, die zwischen der seitlichen Umfangsfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser 5B und den distalen Endflächen der Masseelektroden 27 definiert wird, wird justiert, wodurch die Zündkerze 1 erhalten wird.
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Somit wird gemäß der Ausführungsform der Erfindung, wie oben beschrieben, der Abschnitt mit großem Durchmesser 5B, dessen Außendurchmesser größer ist als der kleinste Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs 4, an jenem Abschnitt der Mittelelektrode 5 gebildet, der von dem vorderen Ende des Isolators 2 frei liegt. Folglich kann das Volumen der Mittelelektrode 5, das abbrennen muss, bevor eine Fehlzündung stattfindet, vergrößert werden, wodurch es möglich ist, die Lebensdauer der Zündkerze 1 zu verlängern.
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Des Weiteren wird in der Ausführungsform die Mittelelektrode 5 in das axiale Loch 4 von einer vorderendseitigen Öffnung her eingeschoben und wird dann mit dem Arretierelement 29 in dem axialen Loch 4 verbunden. Und zwar wird der Abschnitt mit großem Durchmesser 5B an jenem Abschnitt der Mittelelektrode 5 ausgebildet, der von dem vorderen Ende des Isolators 2 frei liegt, und dann wird die Mittelelektrode 5 in den Isolator 2 eingeschoben. Das heißt, obgleich – wenn der Abschnitt mit großem Durchmesser an der Mittelelektrode ausgebildet wird – das Eintreten einer Achsenabweichung befürchtet wird, nachdem die Mittelelektrode in den Isolator eingeschoben wurde, kann das Eintreten einer Achsenabweichung zuverlässiger unterdrückt werden, wodurch es möglich ist, die Mittellinie der Mittelelektrode 5 mit hoher Genauigkeit auf die Achse CL1 auszurichten. Des Weiteren braucht, gemäß der Ausführungsform, der Außendurchmesser des Abschnitts der Mittelelektrode 5, der in das axiale Loch 4 eingeschoben wird, nicht in Verbindung mit der Bildung des Abschnitts mit großem Durchmesser 5B vergrößert zu werden. Folglich kann die Dicke des Isolators 2 (der Hinterendabschnitt des Nasenabschnitts 13) hinreichend beibehalten werden, wodurch es möglich ist, eine überragende Durchschlagfestigkeit zu realisieren.
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Des Weiteren ist in der Ausführungsform mindestens ein Teil des Verbindungsabschnitts zwischen der Mittelelektrode 5 und dem Arretierelement 29 in dem hinterendseitigen axialen Loch 4C angeordnet. Folglich kann die Verbindungsfläche zwischen der Mittelelektrode 5 und dem Arretierelement 29 vergrößert werden, wodurch es möglich ist, beide Elemente zuverlässiger miteinander zu verbinden. Des Weiteren wird die Verbindung der Mittelelektrode 5 und des Arretierelements 29 erleichtert, wodurch es möglich ist, die Verarbeitbarkeit zu verbessern.
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Des Weiteren ist der durchmesserverkleinerte Abschnitt 14 an der Position angeordnet, die zur Vorderendseite hin in der Richtung der Achse CL1 weiter vorn liegt als der Stufenabschnitt 4A (das heißt, der Vorderendabschnitt des hinterendseitigen axiales Lochs 4C), und die Temperatur im Inneren des hinterendseitigen axiales Lochs 4C, das in Richtung der Hinterendseite weiter hinten liegt als der durchmesserverkleinerte Abschnitt 14, wird auf eine relativ niedrige Temperatur gesenkt. Folglich kann die Wärmemenge verringert werden, die der Verbindungsabschnitt zwischen der Mittelelektrode 5 und dem Arretierelement 29, der sich in dem hinterendseitigen axialen Loch 4C befindet, erhält. Infolge dessen kann die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen der Mittelelektrode 5 und dem Arretierelement 29 weiter erhöht werden.
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Des Weiteren ragt der Hinterendabschnitt (der hervorstehende Abschnitt 5D) der Mittelelektrode 5 zur Hinterendseite hin in der Richtung der Achse CL1 weiter nach hinten hervor als das hintere Ende des Arretierelements 29, wodurch ein Kontakt mit der Glasdichtung 8 hergestellt wird. Folglich kann die Mittelelektrode 5 zuverlässiger an dem Isolator 2 befestigt werden. Infolge dessen kann die Mittellinie der Mittelelektrode 5 mit hoher Genauigkeit über einen langen Zeitraum auf die Achse CL1 ausgerichtet gehalten werden.
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Des Weiteren werden die Mittelelektrode 5 und das Arretierelement 29 miteinander verschraubt. Folglich können nicht nur die Mittelelektrode 5 und das Arretierelement 29 leicht miteinander verbunden werden, sondern es kann auch eine überragende Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen beiden Elementen realisiert werden. Des Weiteren kann die relative Position der Mittelelektrode 5 zu dem Isolator 2 in der Richtung der Achse CL1 justiert werden, indem der Betrag verändert wird, um den die Mittelelektrode 5 (der Außengewindeabschnitt 5C) in das Arretierelement 29 (den Innengewindeabschnitt 29B) geschraubt wird, wodurch es möglich wird, das Eintreten einer Veränderung in der relativen Position der Mittelelektrode 5 zu dem Isolator 2 zu verhindern.
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Des Weiteren wird in der Ausführungsform die relative Drehung der Mittelelektrode 5 zu dem Arretierelement 29 verhindert, indem man den hervorstehenden Abschnitt 5D, der am Hinterendabschnitt der Mittelelektrode 5 angeordnet ist, in die Glasdichtung 8 einbettet. Folglich ist es möglich, das Lockern der Schraubverbindung zwischen der Mittelelektrode 5 und dem Arretierelement 29 zuverlässiger zu verhindern, wodurch es möglich ist, die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen beiden Elementen weiter zu erhöhen.
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Des Weiteren wird die relative Drehung des Arretierelements 29 zu dem Isolator 2 verhindert, indem man die Glasdichtung 8 in den in dem Arretierelement 29 angeordneten Nutabschnitt 29C eintreten lässt. Folglich kann der Kontaktzustand zwischen dem Arretierelement 29 und dem Isolator 2 (dem Stufenabschnitt 4A) stabilisiert werden, und darum kann die durch die Mittelelektrode aufgenommene Wärme 5 mit hoher Effizienz über das Arretierelement 29 zu dem Isolator 2 abgeleitet werden. Infolge dessen kann die Abbrandfestigkeit der Mittelelektrode 5 erhöht werden, wodurch es möglich ist, die Lebensdauer der Zündkerze 1 weiter zu verlängern. Des Weiteren ist es durch Stabilisieren des Kontaktzustands zwischen dem Arretierelement 29 und dem Isolator 2 (dem Stufenabschnitt 4A) möglich, die Gasdichtigkeit zwischen dem Arretierelement 29 und dem Isolator 2 (dem axialen Loch 4) zu verbessern.
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Wenn die Distanz L – wie in der Ausführungsform – relativ groß (gleich oder größer als 15 mm) ist, so weicht schon bei geringfügiger Neigung der Mittelelektrode 5 die Mittellinie der Mittelelektrode 5 erheblich von der Achse CL1 an dem distalen Endabschnitt der Zündkerze 1 (dem an einer Elektrode angebrachten Isolator 31) ab. Wenn des Weiteren – wie in der Ausführungsform – die Spalte 28 zwischen der seitlichen Umfangsfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser 5B und den Masseelektroden 27 definiert sind, so neigt die Größe der Spalte 28 bei Eintreten einer Achsenabweichung zu einer erheblichen Veränderung. Jedoch kann, gemäß der Ausführungsform, die Mittellinie der Mittelelektrode 5 mit hoher Genauigkeit auf die Achse CL1 ausgerichtet werden. Oder anders ausgedrückt: Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn sie auf die Zündkerze 1 (den an eine Elektrode angebrachten Isolator 31) angewendet wird, bei der die Distanz L gleich oder größer als 15 mm ist und die Spalte 28 zwischen der seitlichen Umfangsfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser 5B und den Masseelektroden 27 definiert sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und kann darum wie unten beschrieben praktiziert werden. Die Erfindung kann natürlich auch auf der Grundlage anderer Anwendungsbeispiele oder modifizierter Beispiele als denen, die unten veranschaulicht sind, ausgeführt werden.
- (a) Obgleich in der Ausführungsform der Nutabschnitt 29C als der Arretierelementdrehungsverhinderungsabschnitt verwendet wird, muss der Arretierelementdrehungsverhinderungsabschnitt lediglich so ausgebildet sein, dass er die relative Drehung des Arretierelements 29 zu dem Isolator 2 verhindert, und darum bestehen keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Konfiguration des Arretierelementsdrehungsverhinderungsabschnitts. Folglich kann zum Beispiel als der Arretierelementdrehungsverhinderungsabschnitt eine Konfiguration verwendet werden, bei der mehrere hervorstehende Abschnitte so angeordnet sind, dass sie in unregelmäßigen Abständen entlang einer Umfangsrichtung auf der Achse CL1 ausgerichtet sind, während sie zur Hinterendseite hin in der Richtung der Achse CL1 hervorstehen, und die hervorstehenden Abschnitte werden in die Glasdichtung 8 eingebettet, wodurch die relative Drehung des Arretierelements 29 zu dem Isolator 2 verhindert wird. Des Weiteren kann als der Arretierelementdrehungsverhinderungsabschnitt eine Konfiguration verwendet werden, bei der mehrere Nuten an einem Außenumfang des Arretierelements 29 so angeordnet sind, dass sie sich in der Richtung der Achse CL1 erstrecken; und indem man die Glasdichtung 8 in die Nuten eintreten lässt, wird die relative Drehung des Arretierelements 29 zu dem Isolator 2 verhindert. Es ist zu beachten, dass, wie in 5 gezeigt, der Arretierelementdrehungsverhinderungsabschnitt (der Nutabschnitt 29C) auch weggelassen werden kann.
- (b) Obgleich in der Ausführungsform der hervorstehende Abschnitt 5D, der sich entlang der radialen Richtung erstreckt, als der Elektrodendrehungsverhinderungsabschnitt vorgesehen ist, muss der Elektrodendrehungsverhinderungsabschnitt lediglich so ausgebildet sein, dass er die relative Drehung der Mittelelektrode 5 relativ zu dem Arretierelement 29 verhindert, und darum bestehen keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Konfiguration des Elektrodendrehungsverhinderungsabschnitts. Folglich kann zum Beispiel als der Elektrodendrehungsverhinderungsabschnitt eine Konfiguration verwendet werden, bei der eine Nut in einer hinteren Endfläche der Mittelelektrode 5 so ausgebildet ist, dass sie sich entlang der radialen Richtung erstreckt, und indem man die Glasdichtung 8 in die Nut eintreten lässt, wird die relative Drehung der Mittelelektrode 5 zu dem Arretierelement 29 verhindert. Es ist zu beachten, dass, wie in 6 gezeigt, der Elektrodendrehungsverhinderungsabschnitt (der hervorstehende Abschnitt 5D) auch weggelassen werden kann.
- (c) Obgleich in der Ausführungsform der Hinterendabschnitt (der hervorstehende Abschnitt 5D) der Mittelelektrode 5 zur Hinterendseite hin in der Richtung der Achse CL1 weiter nach hinten hervorragt als das hintere Ende des Arretierelements 29, bestehen keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der relativen Positionsbeziehung zwischen dem Hinterendabschnitt der Mittelelektrode 5 und dem hinteren Ende des Arretierelements 29. Folglich kann zum Beispiel, wie in 7 gezeigt, eine Konfiguration verwendet werden, bei der der Hinterendabschnitt (der hervorstehende Abschnitt 5D) der Mittelelektrode 5 zur Vorderendseite hin in der Richtung der Achse CL1 weiter vorn angeordnet ist als das hintere Ende des Arretierelements 29. Auch in diesem Fall wird – um die Festigkeit des Haltens der Mittelelektrode 5 an dem Isolator 2 zu erhöhen – der hervorstehende Abschnitt 5D bevorzugt in Kontakt mit der Glasdichtung 8 gebracht.
- (d) Obgleich in der Ausführungsform keine konkrete Beschreibung gegeben wird, kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der ein durchmesservergrößerter Abschnitt 4D an dem vorderen Ende des Isolators 2 angeordnet sein, wobei das axiale Loch 4 zur Vorderendseite hin in der Richtung der Achse CL1 einen größeren Durchmesser hat, so dass der Abschnitt mit großem Durchmesser 5B an dem durchmesservergrößerten Abschnitt 4D arretiert wird (der Abschnitt mit großem Durchmesser 5B wird an dem Isolator 2 arretiert). Folglich ist zum Beispiel, wie in 8 gezeigt, ein Abschnitt mit großem Durchmesser 40, der einen ersten Abschnitt mit großem Durchmesser 40A und einen zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser 40B enthält, deren Außendurchmesser größer sind als der kleinste Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs 4, an einem Abschnitt der Mittelelektrode 5 angeordnet, der von dem vorderen Ende des Isolators 2 frei liegt, und der Abschnitt mit großem Durchmesser 40 (der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 40B) ist an dem durchmesservergrößerten Abschnitt 4D arretiert. In diesem Fall kann natürlich die relative Position der Mittelelektrode 5 zu dem Isolator 2 in der Richtung der Achse CL1 bestimmt werden, wodurch es möglich ist, einen Versatz der Mittelelektrode 5 in der Richtung der Achse CL1 zuverlässiger zu verhindern. Des Weiteren wird der Abschnitt mit großem Durchmesser 40 in der Richtung der Achse CL1 gepresst, indem er mit dem durchmesservergrößerten Abschnitt 4D in Kontakt wird; und darum kann die Mittellinie der Mittelelektrode 5 mit höherer Genauigkeit auf die Achse CL1 ausgerichtet werden. In 8 haben der erste Abschnitt mit großem Durchmesser 40A und der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 40B verschiedene Außendurchmesser, und der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 40B ist an dem durchmesservergrößerten Abschnitt 4D arretiert. Es kann jedoch zum Beispiel auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der ein Abschnitt mit großem Durchmesser ausgebildet wird, der einen konstanten Außendurchmesser hat, und der Abschnitt mit großem Durchmesser wird an dem durchmesservergrößerten Abschnitt 4D arretiert. Und zwar sollte der Abschnitt mit großem Durchmesser so ausgebildet sein, dass sein Außendurchmesser größer ist als der kleinste Bohrungsdurchmesser des axialen Lochs 4.
- (e) In der Ausführungsform sind die Mittelelektrode 5 und das Arretierelement 29 miteinander verschraubt, doch das Verbindungsverfahren zum Verbinden dieser zwei Elemente ist nicht darauf beschränkt. Folglich können zum Beispiel, wie in den 9 und 10 gezeigt, die Mittelelektrode 5 und das Arretierelement 29 durch Widerstandsschweißen miteinander verbunden werden. Des Weiteren kann, wie in 9 gezeigt, die Mittelelektrode 5 in Kontakt mit der Glasdichtung 8 gebracht werden. Alternativ braucht die Mittelelektrode 5, wie in 10 gezeigt, nicht in Kontakt mit der Glasdichtung 8 gebracht werden.
- (f) In der Ausführungsform ist mindestens ein Teil des Verbindungsabschnitts zwischen der Mittelelektrode 5 und dem Arretierelement 29 in dem hinterendseitigen axialen Loch 4C angeordnet. Im Gegensatz dazu kann, wie in 11 gezeigt, der Verbindungsabschnitt (das heißt ein Abschnitt, der in 11 durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist) zwischen der Mittelelektrode 5 und dem Arretierelement 29 in dem vorderendseitigen axialen Loch 4B angeordnet sein. Die Mittelelektrode 5 und das Arretierelement 29 sollten lediglich innerhalb des axialen Lochs 4 miteinander verbunden werden, und es bestehen keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Verbindungsposition beider Elemente innerhalb des axialen Lochs 4.
- (g) In der Ausführungsform sind mehrere Masseelektroden 27 vorhanden, und die Spalte 28 sind zwischen der seitlichen Umfangsfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser 5B und den distalen Endflächen der Masseelektroden 27 definiert. Im Gegensatz dazu kann, wie in 12 gezeigt, eine Konfiguration verwendet werden, bei der nur eine einzige Masseelektrode 41 vorhanden ist und ein Spalt 42 zwischen einer Seitenfläche der Masseelektrode 41 und einer vorderen Endfläche eines Abschnitts mit großem Durchmesser 5B definiert ist. Auch in diesem Fall kann das Volumen der Mittelelektrode 5, das abbrennen muss, bevor eine Fehlzündung stattfindet, vergrößert werden, wodurch es möglich ist, eine überragende Langlebigkeit der Zündkerze 1 zu realisieren. Des Weiteren kann, wie in den 13 und 14 gezeigt, ein distaler Endabschnitt einer Masseelektrode 43 (44) so gebogen sein, dass er sich in der Richtung der Achse CL1 erstreckt, so dass ein Spalt 45 (46) zwischen einer Seitenfläche des distalen Endabschnitts der Masseelektrode 43 (44) und einer seitlichen Umfangsfläche eines Abschnitts mit großem Durchmesser 5B definiert wird. Infolge dessen kann die Langlebigkeit der Zündkerze 1 in Verbindung mit der Bildung des Abschnitts mit großem Durchmesser 5B auf der Mittelelektrode 5 weiter erhöht werden.
- (h) In der Ausführungsform wird zwar die Glasdichtung 8 in der Funktion als das Dichtungselement beschrieben, doch es können zum Beispiel auch Zement oder Talkum als das Dichtungselement verwendet werden.
- (i) In der Ausführungsform werden der Hauptkörperabschnitt 5A und der Abschnitt mit großem Durchmesser 5B zwar so beschrieben, dass sie aus einem einzigen metallischen Element bestehen, doch es kann auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der ein Hauptkörperabschnitt 5A und ein Abschnitt mit großem Durchmesser 5B aus verschiedenen metallischen Elementen bestehen und beide Abschnitte miteinander verbunden werden, um eine Mittelelektrode 5 zu bilden. Es ist zu beachten, dass beide metallischen Elemente miteinander verbunden werden, bevor die Mittelelektrode 5 in das axiale Loch 4 eingeschoben wird.
- (j) In der Ausführungsform werden die Masseelektroden 27 zwar so beschrieben, dass sie an dem Vorderendabschnitt des Metallmantels 3 angebracht werden, doch die Erfindung kann auch auf einen Fall angewendet werden, wobei ein Teil des Metallmantels (oder ein Teil eines zuvor am vorderen Ende an den Metallmantel angeschweißten Metalls) abgeschält wird, um eine Masseelektrode oder mehrere Masseelektroden zu bilden (siehe zum Beispiel JP-A-2006-236906 ).
- (k) In der Ausführungsform hat der Werkzeugeingriffnahmeabschnitt 19 zwar einen sechseckigen Querschnitt, doch die Form des Werkzeugeingriffnahmeabschnitts 19 ist nicht darauf beschränkt. Folglich kann zum Beispiel der Werkzeugeingriffnahmeabschnitt 19 eine Bi-HEX-Form (eine modifizierte zwölfeckige Form) haben [ISO 22977: 2005(E)].
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2002-141154 A [0005]
- JP 2006-236906 A [0079]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 22977: 2005(E) [0079]
