DE102013207714A1

DE102013207714A1 - Zündkerze sowie Verfahren zum Herstellen von Zündkerze

Info

Publication number: DE102013207714A1
Application number: DE102013207714A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Sakakura
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2033-04-27
Also published as: US20130285532A1; JP5599840B2; US9543739B2; JP2013232287A; DE102013207714B4

Abstract

Eine Zündkerze umfasst einen Isolator, der ein Schaftloch hat, das in einer Richtung einer Achse durch ihn hindurch verläuft, eine Mittelelektrode, die an der vorderen Abschlussseite des Schaftlochs vorhanden ist, ein röhrenförmiges Metallgehäuse, das den Isolator aufnimmt, und eine Masseelektrode, die eine Oberflächenschicht und ein Kernmaterial enthält, das von der Oberflächenschicht umgeben ist und eine größere Wärmeleitfähigkeit hat als die Oberflächenschicht. Das Metallgehäuse weist einen vorstehenden Abschnitt auf, in dem wenigstens ein Teil des Metallgehäuses der Richtung der Achse zur vorderen Abschlussseite hin vorsteht. Die Masseelektrode weist eine Abschlussfläche an einem Endabschnitt derselben auf, die mit der Innenseite des vorstehenden Abschnitts verbunden ist, wobei der andere Endabschnitt derselben der Mittelelektrode zugewandt ist.

Description

Querverweis auf die verwandten Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 27. April 2012 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-102325 , die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen wird.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze.
Hintergrund der Erfindung
Als herkömmliche Methode bezüglich einer Zündkerze mit Edelmetallspitze am vorderen Ende einer Masseelektrode ist beispielsweise die in JP-A-2005-251727 offenbarte Methode bekannt. Bei dieser Methode wird die Masseelektrode an einer Abschlussfläche und der Innenumfangsfläche eines Metallgehäuses in einem Zustand angeschweißt, in dem eine Abschlussfläche in der Längsrichtung freiliegt.
Bei der Methode nach der vorhandenen Technik ist es, da sich die Abschlussfläche der Masseelektrode in der Längsrichtung in einem Zustand befindet, in dem sie nach außen freiliegt, schwierig, eine Innenschicht in der Masseelektrode so auszuführen, dass sie hauptsächlich Kupfer enthält. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Betriebsumgebung der Masseelektrode eine hohe Temperatur hat, und, wenn die Masseelektrode in einem Zustand ausgebildet wird, in dem die Innenschicht, die hauptsächlich Kupfer mit einem niedrigen Schmelzpunkt enthält, nach außen freiliegt, ist zu befürchten, dass das Kupfer aufgrund von Verbrennungswärme schmilzt und die Masseelektrode verformt oder abgelöst wird. Des Weiteren ist es, wie bei der Methode nach der verwandten Technik, selbst wenn die Innenschicht in der Masseelektrode ausgebildet ist, da die Innenschicht in einen Zustand versetzt wird, in dem sie zur Außenseite hin freiliegt, nicht möglich, die Wärmeleitfähigkeit der Spitze ausreichend zu verbessern. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Kupfer, das die Innenschicht bildet, direkt mit dem Metallgehäuse verbunden ist, so dass das Wärmeableitvermögen der Spitze verbessert wird. Bei der Methode der verwandten Technik bestehen, wie oben beschrieben, dahingehend Probleme, dass die Wärmeleitfähigkeit der Masseelektrode gering ist und dass das Wärmeableitvermögen der in der Masseelektrode vorhandenen Spitze nicht ausreichend ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung ist gemacht worden, um wenigstens einige der oben beschriebenen Probleme der verwandten Technik zu lösen, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zündkerze zu schaffen, bei der das Wärmeableitvermögen einer in einer Masseelektrode vorhandenen Spitze verbessert wird.
Die Erfindung kann in den folgenden Ausführungsformen bzw. Anwendungsbeispielen eingesetzt werden, um wenigstens einige der oben beschriebenen Probleme zu lösen.
Anwendungsbeispiel 1
Eine Zündkerze umfasst:
einen Isolator, der ein Schaftloch hat, das in einer Richtung einer Achse durch ihn hindurch verläuft,
eine Mittelelektrode, die an der vorderen Abschlussseite des Schaftlochs vorhanden ist,
ein röhrenförmiges Metallgehäuse, das den Isolator aufnimmt, und
eine Masseelektrode, die eine Oberflächenschicht sowie ein Kernmaterial enthält, das von der Oberflächenschicht umgeben ist und eine größere Wärmeleitfähigkeit hat als die Oberflächenschicht,
wobei das Metallgehäuse einen vorstehenden Abschnitt aufweist, in dem wenigstens ein Teil des Metallgehäuses der Richtung der Achse zur vorderen Abschlussseite hin vorsteht,
die Oberflächenschicht an einer ersten Abschlussfläche, die an einem Ende der Masseelektrode in der Längsrichtung vorhanden ist, nach außen freiliegt und die Oberflächenschicht an einer zweiten Abschlussfläche, die am anderen Ende der Masseelektrode in der Längsrichtung vorhanden ist, nicht nach außen freiliegt und
die erste Abschlussfläche der Masseelektrode mit der Innenseite des vorstehenden Abschnitts verbunden ist und der andere Endabschnitt der Masseelektrode in der Längsrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau ist es, da das Kernmaterial, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat als die Oberflächenschicht, durch die Masseelektrode eingeschlossen wird, möglich, die Wärmeleitfähigkeit der Masseelektrode zu erhöhen und das Wärmeableitvermögen zu verbessern. Des Weiteren ist es, da die Gesamtlänge der Masseelektrode verringert werden kann, möglich, das Wärmeableitvermögen der Masseelektrode zu verbessern. Dadurch ist es möglich, das Wärmeableitvermögen der in der Masseelektrode vorhandenen Spitze zu verbessern.
Anwendungsbeispiel 2
Die Zündkerze nach Anwendungsbeispiel 1, wobei eine plane Fläche an der Innenseite des vorstehenden Abschnitts vorhanden ist, und
die erste Abschlussfläche der Masseelektrode mit der planen Fläche des vorstehenden Abschnitts verbunden ist.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau ist es, da bei der Masseelektrode die erste Abschlussfläche, an der das Kernmaterial freiliegt, zuverlässig an dem Metallgehäuse angeschweißt werden kann, möglich, die Festigkeit der Verschweißung zu verbessern.
Anwendungsbeispiel 3
Die Zündkerze nach Anwendungsbeispiel 1 oder 2,
wobei der vorstehende Abschnitt einen Vertiefungsabschnitt an der Innenseite des vorstehenden Abschnitts in einer radialen Richtung aufweist, und
die plane Fläche eine Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts ist.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau ist es, da die Masseelektrode an der Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts angeschweißt ist, möglich, die Festigkeit der Verschweißung zu verbessern.
Anwendungsbeispiel 4
Die Zündkerze nach Anwendungsbeispiel 3,
wobei die Tiefe des Vertiefungsabschnitts 0,2 mm oder mehr beträgt.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel ist es, da das starke Eindringen von Schweißrückständen, die beim Schweißen der Masseelektrode erzeugt werden, in das Innere des Metallgehäuses verhindert werden kann, möglich, das Auftreten einer Erscheinung zu verhindern, bei der ein Kriechstrom zwischen den erzeugten Schweiß-Einbandkerben und der Mittelelektrode erzeugt wird, um die Entstehung von Entladung zwischen den zukünftigen Elektroden zu verhindern.
Anwendungsbeispiel 5
Die Zündkerze nach einem der Anwendungsbeispiele 1 bis 4,
wobei die Masseelektrode in einer vertikalen Richtung mit der Schaftlinie verbunden ist.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau ist es, da die auf einen verschweißten Abschnitt wirkende Last, an dem die Masseelektrode und das Metallgehäuse verbunden sind, verringert werden kann, möglich, die Festigkeit der Verschweißung zu verbessern.
Anwendungsbeispiel 6
Die Zündkerze nach einem der Anwendungsbeispiele 1 bis 5,
wobei das Metallgehäuse einen Gewindeabschnitt hat, der mit einem Gewindeloch eines Zylinderkopfes verschraubt wird, und der Schraubendurchmesser M18 oder mehr beträgt.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst bei einer Zündkerze mit Gewinde M18 oder mehr, bei der die Gesamtlänge der Masseelektrode zunimmt, das Wärmeableitvermögen der Masseelektrode weiter verbessert werden, und es möglich, das Wärmeableitvermögen der in der Masseelektrode vorhandenen Spitze zu verbessern.
Anwendungsbeispiel 7
Ein Verfahren zum Herstellen der Zündkerze nach einem der Anwendungsbeispiele 1 bis 6, das einschließt:

a) einen Prozess des Verbindens einer Edelmetallspitze mit der Masseelektrode und anschließend
b) einen Prozess des Verbindens der ersten Abschlussfläche mit der Innenseite des vorstehenden Abschnitts des Metallgehäuses.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau ist es möglich, die Zündkerze nach einem der Anwendungsbeispiele 1 bis 6 herzustellen.
Anwendungsbeispiel 8
Das Verfahren zum Herstellen der Zündkerze nach Anwendungsbeispiel 7,
wobei der Prozess b) unter Verwendung einer Vorrichtung ausgeführt wird, mit der die Masseelektrode so gehalten werden kann, dass die Edelmetallspitze der Masseelektrode die Verbindungsfläche nicht abdeckt.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau ist es möglich, die Zündkerze nach einem der Anwendungsbeispiele 1 bis 6 zuverlässiger herzustellen.
Anwendungsbeispiel 9
Das Verfahren zum Herstellen der Zündkerze nach Anwendungsbeispiel 7 oder 8,
wobei die Seitenflächen der Masseelektrode und die Seitenflächen des Vertiefungsabschnitts so getrennt sind, dass ein Zwischenraum von 0,5 mm oder mehr vorhanden ist.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau ist es, da Schweiß-Einbrandkerben, die beim Verschweißen der Masseelektrode entstehen, in dem Raum aufgenommen werden können, möglich, die Festigkeit der Verschweißung zu verbessern.
Dabei kann die Erfindung in zahlreichen Ausführungsformen umgesetzt werden. Beispielsweise kann die Erfindung in Ausführungsformen von Verfahren, Vorrichtungen und dergleichen zum Herstellen einer Zündkerze umgesetzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang mit der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen leichter ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Elemente kennzeichnen und:
1 eine Teilschnittansicht einer Zündkerze als eine Ausführungsform der Erfindung ist;
2A und 2B der Erläuterung dienende Ansichten des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts der Zündkerze sind;
3 ein Flussdiagramm ist, das in groben Zügen ein Verfahren zum Herstellen der Zündkerze in der Ausführungsform darstellt;
4 eine der Erläuterung dienende Ansicht ist, die eine Erscheinungsform zeigt, bei der eine Spitze der Masseelektrode mit einer Masseelektrode verbunden ist;
5A und 5B der Erläuterung dienende Ansichten sind, die eine Erscheinungsform zeigen, bei der die Masseelektrode mit einem Metallgehäuse verbunden ist;
6A und 6B erläuternde Ansichten des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts einer Zündkerze einer zweiten Ausführungsform sind;
7A und 7B erläuternde Ansichten des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts einer Zündkerze einer dritten Ausführungsform sind;
8 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts einer Zündkerze von Muster Nr. 12 ist;
9 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts einer Zündkerze von Muster Nr. 13 ist;
10 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts einer Zündkerze von Muster Nr, 14 ist;
11 ein Diagramm ist, das die Versuchsergebnisse bezüglich des Vorhandenseins einer Kupferkomponente in der Masseelektrode, der Gesamtlänge der Masseelektrode und des Wärmeableitvermögens zeigt;
12 ein Diagramm ist, das die Versuchsergebnisse bezüglich der Tiefe eines Vertiefungsabschnitts und der Höhe einer Schweiß-Einbrandkerbe zeigt;
13 ein Diagramm ist, das die Versuchsergebnisse bezüglich des Raums zwischen dem Vertiefungsabschnitt 63 und der Masseelektrode sowie der Festigkeit der Verschweißung zeigt; und
14A und 14B erläuternde Ansichten des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts einer Zündkerze eines abgewandelten Beispiels sind.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen einer Zündkerze, die ein Aspekt der Erfindung ist, in der folgenden Reihenfolge beschrieben,
A. Erste Ausführungsform:
A-1. Aufbau der Zündkerze:
1 ist eine Teilschnittansicht einer Zündkerze 100 als eine Ausführungsform der Erfindung. In 1 wird die Richtung der Achse CD der Zündkerze 100 in der Schnittansicht als die vertikale Richtung betrachtet, die Unterseite wird als die vordere Abschlussseite der Zündkerze 100 betrachtet, und die obere Seite wird als die hintere Abschlussseite betrachtet.
Die Zündkerze 100 hat einen Isolator 10, ein Metallgehäuse 50, eine Mittelelektrode 20, eine Masseelektrode 30 sowie eine Anschlussmutter 40. Die Mittelelektrode 20 wird in einem Zustand in dem Isolator 10 gehalten, in dem sie sich in der Richtung der Achse CD erstreckt. Der Isolator 10 wirkt isolierend, und das Metallgehäuse 30 nimmt den Isolator 10 auf. Die Anschlussmutter 40 ist am hinteren Endabschnitt des Isolators 10 vorhanden.
Der Isolator 10 wird ausgebildet, indem Aluminiumoxid oder dergleichen gebrannt wird, und er hat eine röhrenartige Form mit einem Schaftloch 12, das sich in der Richtung der Achse CD erstreckt und in der Mitte des Schaftes ausgebildet ist. Ein Schutzabschnitt 19 mit dem größten Außendurchmesser ist im Wesentlichen in der Mitte in der Richtung der Achse CD ausgebildet, und ein Kolbenabschnitt 18 der hinteren Abschlussseite ist an der hinteren Abschlussseite (der oberen Seite in 1) ausgebildet. An der vorderen Abschlussseite des Schutzabschnitts 19 (der unteren Seite in 1) ist ein Kolbenabschnitt 17 der vorderen Abschlussseite ausgebildet, der einen kleineren Außendurchmesser hat als der Kolbenabschnitt 18 der hinteren Abschlussseite, und des Weiteren ist ein langer Fußabschnitt 13, der einen kleineren Außendurchmesser hat als der Kolbenabschnitt 17 der vorderen Abschlussseite, an der vorderen Abschlussseite des Kolbenabschnitts 17 der vorderen Abschlussseite ausgebildet. Der lange Fußabschnitt 13 verengt sich radial zur vorderen Abschlussseite hin, und wenn die Zündkerze 100 an einem Zylinderkopf 200 eines Verbrennungsmotors angebracht ist, liegt die Zündkerze zu der Brennkammer desselben hin frei. Ein Trageabschnitt 15 ist zwischen dem langen Fußabschnitt 13 und dem Kolbenabschnitt 17 der vorderen Abschlussseite ausgebildet.
Das Metallgehäuse 50 ist eine zylindrische Ummantelung, die aus einem kohlenstoffarmen Stahlmaterial besteht, und sie fixiert die Zündkerze 100 an dem Zylinderkopf 200 des Verbrennungsmotors. Des Weiteren ist der Isolator 10 in dem Metallgehäuse 50 aufgenommen, und der Isolator 10 hat einen Abschnitt von einem Teil des Kolbenabschnitts 18 der hinteren Abschlussseite bis zu dem langen Fußabschnitt 13, der von dem Metallgehäuse 50 umgeben wird.
Des Weiteren weist das Metallgehäuse 50 einen Werkzeug-Eingriffsabschnitt 51 und einen Anbringungs-Gewindeabschnitt 52 auf. Der Anbringungs-Gewindeabschnitt 52 des Metallgehäuses 50 wird mit einem Anbringungs-Gewindeloch 201 des Zylinderkopfes 200 verschraubt, das an der Oberseite des Verbrennungsmotors vorhanden ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Außendurchmesser M (Nenndurchmesser) des Anbringungs-Gewindeabschnitts 52 auf M18 festgelegt. Dabei ist der Außendurchmesser M des Anbringungs-Gewindeabschnitts 52 vorzugsweise auf M18 oder mehr festgelegt, der Außendurchmesser kann jedoch M18 oder größer sein, wobei dies der Standard-Außendurchmesser ist. Ein Dichtungsabschnitt 54 in Form eines Abweisers ist zwischen dem Werkzeug-Eingriffsabschnitt 51 und dem Anbringungs-Gewindeabschnitt 52 des Metallgehäuses 50 ausgebildet. Eine ringförmige Dichtung 5, die ausgebildet wird, indem ein Plattenkörper umgebogen wird, ist enganliegend in einen Schraubenkopf 59 zwischen dem Anbringungs-Gewindeabschnitt 52 und dem Dichtungsabschnitt 54 eingeführt. Wenn die Zündkerze 100 an dem Zylinderkopf 200 angebracht ist, wird die Dichtung 5 zwischen einer Auflagefläche 55 des Dichtungsabschnitts 54 und einem Öffnungs-Umfangsabschnitt 205 des Anbringungs-Gewindelochs 201 gepresst und verformt. Durch die Verformung der Dichtung 5 wird der Zwischenraum zwischen der Zündkerze 100 und dem Zylinderkopf 200 abgedichtet, und das Austreten von Luft in dem Motor über das Anbringungs-Gewindeloch 201 wird verhindert.
Ein dünner Quetschabschnitt 53 ist an der hinteren Abschlussseite des Werkzeug-Eingriffsabschnitts 51 des Metallgehäuses 50 vorhanden. Des Weiteren ist ein dünner Wölbungsabschnitt 58 zwischen dem Dichtungsabschnitt 54 und dem Werkzeug-Eingriffsabschnitt 51 vorhanden. Lochringelemente 6 und 7 befinden sich zwischen der Innenumfangsfläche des Werkzeug-Eingriffsabschnitts 51 zu dem Quetschabschnitt 53 des Metallgehäuses 50 hin und der Außenumfangsfläche des Kolbenabschnitts 18 der hinteren Abschlussseite des Isolators 10. Des Weiteren ist der Raum zwischen beiden Ringelementen 6 und 7 mit Talkum 9 gefüllt. Wenn der Quetschabschnitt 53 nach innen gebogen wird, wird Trageabschnitt 15 des Isolators 10 aufgrund einer Presskraft über die Ringelemente 6 und 7 und das Talkum 9 von einem Absatzabschnitt 56 getragen, der an dem Innenumfang des Metallgehäuses 50 ausgebildet ist, und das Metallgehäuse 50 und der Isolator 10 werden fest verbunden. Dabei wird die Luftdichtigkeit zwischen dem Metallgehäuse 50 und dem Isolator 10 durch eine ringförmige Plattenpackungsdichtung 8 aufrechterhalten, die zwischen dem Trageelement 15 und dem Absatzabschnitt 56 angeordnet ist, und das Ausströmen des Verbrennungsgases wird verhindert. Der Wölbungsabschnitt 58 ist so aufgebaut, dass er sich beim Wirken einer Druckkraft während des Quetschens nach außen biegt und die Luftdichtigkeit in dem Metallgehäuse 50 über die Presshübe des Talkums 9 verstärkt. Dabei ist ein Zwischenraum CL mit einer vorgegebenen Abmessung zwischen der vorderen Abschlussseite des Absatzabschnitts 56 des Metallgehäuses 50 und dem Isolator 10 vorhanden.
2A und 2B sind der Erläuterung dienende Ansichten des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts der Zündkerze 100. 2A ist eine vergrößerte Teilschnittansicht der Umgebung eines vorderen Endabschnitts 22 der Mittelelektrode 20. Die Mittelelektrode 20 ist an der vorderen Abschlussseite des Schaftlochs 12 des Isolators 10 vorhanden.
Die Mittelelektrode 20 ist eine stabförmige Elektrode, die eine Struktur hat, bei der ein Kernmaterial 25 in dem Inneren eines Elektroden-Grundmaterial 21 eingebettet ist, Das Elektroden-Grundmaterial 21 besteht aus Nickel, wie beispielsweise INCONEL (eingetragenes Warenzeichen) 600 oder 601, oder einer Legierung, die hauptsächlich Nickel enthält. Das Kernmaterial 25 besteht aus Kupfer oder einer Legierung, die hauptsächlich Kupfer enthält, das bessere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Elektroden-Grundmaterial 21. Im Allgemeinen wird die Mittelelektrode 20 hergestellt, indem das in einer mit Boden versehenen Röhrenform ausgebildete Elektroden-Grundmaterial 21 im Inneren mit dem Kernmaterial 25 gefüllt wird und das Elektroden-Grundmaterial durch Ausführen von Extrudieren von der unteren Seite her verringert wird. Das Kernmaterial 25 hat an dem Kolbenabschnitt einen im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser, weist jedoch an der vorderen Abschlussseite einen radialen Verdrehungsabschnitt auf. Des Weiteren erstreckt sich die Mittelelektrode 20 in dem Schaftloch 12 zu der hinteren Abschlussseite hin und ist über einen Dichtungskörper 4 sowie einen Keramikwiderstand 3 (1) elektrisch mit der Anschlussmutter 40 (1) verbunden. Ein Hochdruckkabel (nicht dargestellt) ist über einen Stecker (nicht dargestellt) verbunden, so dass eine Hochspannung angelegt wird.
Der vordere Endabschnitt 22 der Mittelelektrode 20 steht weiter vor als der vordere Endabschnitt des Isolators 10. Eine Spitze 90 der Mittelelektrode ist mit dem vorderen Ende des vorderen Endabschnitts 22 der Mittelelektrode 20 verbunden. Die Spitze 90 der Mittelelektrode hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, die sich in der Richtung der Achse CD erstreckt, und besteht aus einem Edelmetall mit einem hohen Schmelzpunkt, um die Beständigkeit gegenüber Funkenverschleiß zu verbessern. Die Spitze 90 der Mittelelektrode besteht beispielsweise aus Iridium (Ir) oder einer Ir-Legierung, die gewonnen wird, indem Platin (Pt), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), Palladium (Pd) oder/und Rhenium (Re) zu der Hauptkomponente Ir zugesetzt wird.
Eine Masseelektrode 30 hat einen Aufbau, bei der das Kernmaterial 32 im Inneren einer Oberflächenschicht 31 in der Innenseite einer Oberflächenschicht 31 ausgebildet ist, d. h. einen Aufbau, bei dem das Kernmaterial 32 mit der Oberflächenschicht 31 abgedeckt ist. Die Oberflächenschicht 31 besteht in der Ausführungsform beispielsweise aus einer Nickellegierung, die hauptsächlich Nickel enthält, wie beispielsweise INCONEL 600 oder 601. Des Weiteren besteht das Kernmaterial 32 aus Kupfer oder einer Legierung, die hauptsächlich Kupfer enthält. Da das Kernmaterial 32 eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat als die Oberflächenschicht 31, wird die Wärmeleitfähigkeit der Masseelektrode 30 verbessert.
Das Kernmaterial 32 wird durch die Oberflächenschicht 31 in einem Zustand eingeschlossen, in dem der Querschnitt des Kernmaterials 32 an einer ersten Abschlussfläche 36 nach außen freiliegt, die an einem Ende der Masseelektrode 30 in der Längsrichtung vorhanden ist.
Die erste Abschlussfläche 36 der Masseelektrode 30 ist mit der Innenseite eines vorstehenden Abschnitts 60 des Metallgehäuses 50 in der Richtung OB senkrecht zu der Richtung der Achse OD verbunden. 2B zeigt ein Erscheinungsbild der Zündkerze 100 von der vorderen Abschlussseite her gesehen. Der vorstehende Abschnitt 60 ist ein Abschnitt, in dem ein Teil des Metallgehäuses 50 so ausgebildet ist, dass es in der Richtung der Achse OD im Wesentlichen parallel zu der Richtung der Achse OD zu der vorderen Abschlussseite hin vorsteht. In der Ausführungsform hat der vorstehende Abschnitt 60 eine Form, bei der ein Teil des zylindrischen Metallgehäuses 50 unverändert vorsteht und eine Innenfläche 61 des vorstehenden Abschnitts 60 in einer Kreisbogenform gekrümmt ist. Daher ist die Masseelektrode 30 mit der gekrümmten Innenfläche 61 verbunden.
Bei der Masseelektrode 30 ist der Endabschnitt, an dem die zweite Abschlussfläche 37 vorhanden ist (entspricht dem ”anderen Endabschnitt” in den Patentansprüchen) dem vorderen Endabschnitt 22 der Mittelelektrode 20 sowie einer vorderen Abschlussfläche 92 der Spitze 90 der Mittelelektrode zugewandt. Des Weiteren ist eine Spitze 80 der Masseelektrode mit dem Endabschnitt an der zweiten Abschlussfläche 37 verbunden. Eine Entladungsfläche 82 der Spitze 80 der Masseelektrode ist einer vorderen Abschlussfläche 92 der Spitze 90 der Mittelelektrode zugewandt, und eine Funkenstrecke ist zwischen der Entladungsfläche 82 der Spitze 80 der Masseelektrode und der vorderen Abschlussfläche 92 der Spitze 90 der Mittelelektrode ausgebildet. Dabei kann die Spitze der Masseelektrode 80 aus dem gleichen Material wie dem der Spitze 90 der Mittelelektrode bestehen. Die Spitze 80 der Masseelektrode entspricht dabei der ”Edelmetallspitze” in den Patentansprüchen.
Wenn der oben beschriebene Aufbau eingesetzt wird, ist es, da das Kernmaterial, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat als die Oberflächenschicht 31, von der Masseelektrode 30 umschlossen ist, möglich, die Wärmeleitfähigkeit der Masseelektrode 30 zu erhöhen und das Wärmeableitvermögen zu verbessern. Des Weiteren ist es, da die Gesamtlänge der Masseelektrode 30, d. h. die Länge der Masseelektrode 30 in der Längsrichtung, gegenüber einer Zündkerze der verwandten Technik verringert werden kann, möglich, das Wärmeableitvermögen der Masseelektrode 30 weiter zu verbessern. Dadurch ist es möglich, das Wärmeableitvermögen der Spitze (Spitze 80 der Masseelektrode), die an der Masseelektrode vorhanden ist, weiter zu verbessern. Darüber hinaus ist der oben beschriebene Effekt bei einer Zündkerze mit großem Durchmesser erheblich, bei der die Gesamtlänge der Masseelektrode 30 größer ist, insbesondere bei einer Zündkerze mit Gewindegröße M18 oder mehr.
Weiterhin ist es bei dem oben beschriebenen Aufbau, da die Masseelektrode 30 in einer Richtung OB senkrecht zu der Richtung der Achse OD verbunden ist, möglich, eine auf einen verschweißten Abschnitt ausgeübte Last zu verringern, an den die Masseelektrode 30 und das Metallgehäuse 50 angeschweißt sind. Dadurch ist es möglich, die Festigkeit der Verschweißung zwischen der Masseelektrode 30 und dem Metallgehäuse 50 zu verbessern.
Des Weiteren ist es bei dem oben beschriebenen Aufbau, da die Masseelektrode 30 in einer Richtung OB senkrecht zu der Richtung der Achse OD verbunden ist, möglich, die Masseelektrode 30 in einer linearen Form auszubilden. Dadurch kann die Länge LT verringert werden, um die die Masseelektrode 30 vorsteht. Dabei ist die Länge LT, um die die Masseelektrode 30 vorsteht, als die Länge des Zwischenraums zwischen der Abschlussfläche 70 an der vorderen Abschlussseite des Metallgehäuses 50 und der Fläche an der Seite definiert, die der Fläche gegenüberliegt, an der die Spitze 80 der Masseelektrode angeschweißt ist (Unterfläche 35).
A-2. Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze
Eine Zündkerze der verwandten Technik wird in der unten aufgeführten Schrittfolge a) bis e) hergestellt.

a) Verbinden der Masseelektrode mit dem Metallgehäuse
b) Ausbilden des Anbringungs-Gewindeabschnitts und Ausführen eines Galvanisierungsprozesses
c) Anbringen des Isolators
d) Verbinden der Spitze der Masseelektrode mit der Masseelektrode
e) Biegen der Masseelektrode, um die Funkenstrecke auszubilden.

Die Zündkerze 100 der Ausführungsform kann jedoch nicht in der Schrittfolge a) bis e) hergestellt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei der Zündkerze 100 der Ausführungsform, da die Masseelektrode 30 keine gekrümmte Form hat und die Masseelektrode 30 in der Richtung OB senkrecht zu der Richtung der Achse OD verbunden ist, das Verbinden bzw. Anbringen der Spitze 80 der Masseelektrode durch den bereits angebrachten Isolator 10 verhindert wird. Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Zündkerze 100 der Ausführungsform beschrieben.
3 ist ein Flussdiagramm, das in groben Zügen das Verfahren zum Herstellen der Zündkerze 100 in der Ausführungsform zeigt. Zunächst wird die Spitze 80 der Masseelektrode mit der Masseelektrode 30 verbunden (Schritt S10). 4 ist eine der Erläuterung dienende Ansicht, die eine Erscheinungsform zeigt, bei der die Spitze 80 der Masseelektrode mit der Masseelektrode 30 verbunden ist. Die Spitze 80 der Masseelektrode wird, wie in der Zeichnung gezeigt, unter Verwendung von Widerstandsschweißen oder YAG-Laserschweißen mit einer an die zweite Abschlussfläche 37 der Masseelektrode 30 angrenzenden Fläche verbunden.
Nach dem Verbinden der Spitze 80 der Masseelektrode wird die Masseelektrode 30 mit dem Metallgehäuse 50 verbunden (Schritt S12). 5A und 5B sind der Erläuterung dienende Ansichten, die ein Erscheinungsbild zeigen, bei dem die Masseelektrode 30 mit dem Metallgehäuse 50 verbunden ist. Die erste Abschlussfläche 36 der Masseelektrode 30, d. h. die Abschlussfläche an der Seite, die der zweiten Abschlussfläche 37 an einer Seite gegenüberliegt, an der die Spitze 80 der Masseelektrode angebracht ist, wird, wie in der Zeichnung gezeigt, mit der Innenfläche 61 des vorstehenden Abschnitts 60 verbunden. Zum Verbinden kann Widerstandsschweißen oder YAG-Laserschweißen eingesetzt werden.
Beim Verbinden im Schritt S12 wird dabei vorzugsweise eine Vorrichtung 300 eingesetzt, die die Masseelektrode 30 in einem Zustand halten kann, in dem die Fläche, mit der die Spitze der Masseelektrode verbunden ist, nicht abgedeckt ist. Das heißt, bei der Masseelektrode 30 wird eine Fläche, die sowohl an die Fläche, mit der die Spitze 80 der Masseelektrode verbunden ist, als auch an die zweite Abschlussfläche 37 angrenzt, als erste Seitenfläche 33 betrachtet, und die andere Fläche, die sowohl an die Fläche, mit der die Spitze 80 der Masseelektrode verbunden ist, als auch an die zweite Abschlussfläche 37 angrenzt, als eine zweite Seitenfläche 34 betrachtet. Dabei hält die Vorrichtung 300 die Masseelektrode 30, indem sie die erste Seitenfläche 33 und die zweiten Seitenfläche 34 festklemmt.
Wenn die oben beschriebene Vorrichtung 300 eingesetzt wird, kann die Masseelektrode 30 auch bei der Zündkerze 100, bei der der Zwischenraum zwischen der Spitze 90 der Mittelelektrode und der Spitze 80 der Masseelektrode schmal ist, leicht verbunden bzw. angebracht werden, ohne dass es zur Kollision der Vorrichtung 300 mit der Spitze 90 der Mittelelektrode oder der Abschlussfläche 70 des Metallgehäuses 50 kommt. Dadurch ist es möglich, die Zündkerze 100 zuverlässiger herzustellen.
Nach dem Verbinden der Masseelektrode 30 wird der Anbringungs-Gewindeabschnitt 52 in dem Metallgehäuse 50 ausgebildet, und ein Galvanisierungsprozess wird an dem Metallgehäuse 50 ausgeführt (Schritt S14). Das heißt, Gewindegänge werden an vorgegebenen Abschnitten an der Oberfläche des Metallgehäuses 50 ausgebildet. Des Weiteren wird, um die Korrosion des Metallgehäuses 50 zu verhindern, eine Beschichtungsbehandlung an der Oberfläche des Metallgehäuses 50 unter Verwendung einer Nickel-Galvanisierungsflüssigkeit oder dergleichen ausgeführt. Nach der Galvanisierungsbehandlung wird der Isolator 10 angebracht (Schritt S16). Dies entspricht im Detail der Beschreibung in 1. Nach dem Anbringen wird die Breite der Mittelelektrode 20 angepasst (Schritt S18). Das heißt, die Länge des Abschnitts, in dem die Mittelelektrode 20 von dem Metallgehäuse 50 vorsteht, wird durch Schleifen oder Schneiden der Mittelelektrode 20 angepasst.
Wenn das oben beschriebene Verfahren eingesetzt wird, werden, da die Spitze 80 der Masseelektrode zum Beginn mit der Masseelektrode 30 verbunden wird, die Probleme, die bei dem Verfahren der verwandten Technik auftreten, gelöst, und die Zündkerze 101 der ersten Ausführungsform kann hergestellt werden.
B. Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird ein Aufbau, bei dem die Form des vorstehenden Abschnitts des Metallgehäuses anders ist, beschrieben. Im Folgenden werden lediglich die Abschnitte, die anders aufgebaut sind als diejenigen der ersten Ausführungsform, beschrieben. Dabei erhalten in der Zeichnung die gleichen Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und werden nicht ausführlich beschrieben.
B-1. Aufbau der Zündkerze:
6A und 6B sind Ansichten, die der Erläuterung des Aufbaus des vorderen Endabschnitts einer Zündkerze 100a der zweiten Ausführungsform dienen. 6A ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des vorderen Endabschnitts 22 der Mittelelektrode 20. Der einzige Unterschied zu der in 2A und 2B gezeigten ersten Ausführungsform besteht darin, dass das Metallgehäuse 50 einen vorstehenden Abschnitt 60a anstelle des vorstehenden Abschnitts 60 hat.
Der vorstehende Abschnitt 60a hat eine Form, bei der ein Teil des zylindrischen Metallgehäuses 50 vorsteht und eine plane Fläche 62, in der eine kreisbogenförmige Krümmung abgeflacht ist, an der Innenfläche 61a des vorstehenden Abschnitts 60 ausgebildet ist. Die plane Fläche 62 kann beispielsweise mittels Schmieden oder durch Schneiden oder Schleifen der Innenfläche 61a ausgebildet werden. In der zweiten Ausführungsform ist die ersten Abschlussfläche 36 der Masseelektrode 30 mit der planen Fläche 62 des Metallgehäuses 50 verbunden.
Auch bei dem oben beschriebenen Aufbau können die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden. Des Weiteren ist es bei der Zündkerze 100a der zweiten Ausführungsform, da die erste Abschlussfläche 36 der Masseelektrode 30 mit der planen Fläche 62 verbunden ist, möglich, den Mittelabschnitt des Kernmaterials 32 der Masseelektrode 30 an dem Metallgehäuse 50 zuverlässig anzuschweißen. Dadurch kann die Festigkeit der Verschweißung zwischen der Masseelektrode 30 und dem Metallgehäuse 50 verbessert werden.
B-2. Verfahren zum Herstellen der Zündkerze
Das Verfahren zum Herstellen der Zündkerze 100a der zweiten Ausführungsform ist das gleiche wie das oben in ”A-2. Verfahren zum Herstellen der Zündkerze” beschriebene.
C. Dritte Ausführungsform
In einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird ein Aufbau beschrieben, bei dem die Form des vorstehenden Abschnitts des Metallgehäuses anders ist. Im Folgenden werden nur die Abschnitte beschrieben, deren Aufbau sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheidet. Dabei erhalten in der Zeichnung die gleichen Komponenten wie in der ersten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und werden nicht ausführlich beschrieben.
C-1. Aufbau der Zündkerze:
7A und 7B sind Ansichten, die der Erläuterung des Aufbaus des vorderen Endabschnitts einer Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform dienen. 7A ist eine vergrößerte Teilschnittansicht der Umgebung des vorderen Endabschnitts 22 der Mittelelektrode 20. Der einzige Unterschied zu der in 2A und 2B gezeigten ersten Ausführungsform besteht darin, dass das Metallgehäuse 50 anstelle des vorstehenden Abschnitts 60 einen vorstehenden Abschnitt 60b hat.
Der vorstehende Abschnitt 60b hat eine Form, bei dem ein Teil des zylindrischen Metallgehäuses 50 vorsteht, und ein Vertiefungsabschnitt 63, bei dem ein Teil einer kreisbogenförmigen Krümmung eingedrückt bzw. vertieft ist, ist an einer Innenfläche 61b des vorstehenden Abschnitts 60b ausgebildet. Des Weiteren ist die plane Fläche 62b an der Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts 63 ausgebildet. Der Vertiefungsabschnitt 63 und die plane Fläche 62b können beispielsweise durch Schmieden oder mittels Schneiden oder Schleifen der Innenfläche 61b ausgebildet werden. In der dritten Ausführungsform ist die erste Abschlussfläche 36 der Masseelektrode 30 mit dem Vertiefungsabschnitt 63 des Metallgehäuses 50 verbunden.
Auch mit dem oben beschriebenen Aufbau können die gleichen Effekte wie ersten Ausführungsform erzielt werden. Des Weiteren ist es bei der Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform, da die erste Abschlussfläche 36 der Masseelektrode 30 mit der Bodenfläche (plane Fläche 62b) des Vertiefungsabschnitts 63 verbunden ist, möglich, die Festigkeit der Verschweißung zwischen der Masseelektrode 30 und des Metallgehäuses 50 zu verbessern.
Dabei beträgt bei der Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform die Tiefe DL des Vertiefungsabschnitts 63, d. h. die Länge DL des Zwischenraums zwischen der Bodenfläche (d. h. der planen Fläche 62b) des Vertiefungsabschnitts 63 und der Innenfläche 61b, 0,2 mm oder mehr. Damit ist es möglich, das starke Anwachsen von Schweiß-Einbrandkerben, die beim Schweißen der Masseelektrode 30 entstehen, in die Innenfläche 61b des Metallgehäuses 50 hinein zu verhindern, und es kann das Auftreten einer Erscheinung dahingehend verhindert werden, dass ein Kriechstrom zwischen den entstandenen Schweiß-Einbrandkerben und der Mittelelektrode 20 erzeugt wird und die Erzeugung einer Entladung zwischen den dafür bestimmten Elektrode verhindert.
C-2. Verfahren zum Herstellen der Zündkerze:
Das Verfahren zum Herstellen der Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform ist nahezu das gleiche wie das oben in ”A-2. Verfahren zum Herstellen der Zündkerze” beschriebene. Vorzugsweise werden jedoch, wenn die Masseelektrode 30 mit dem Metallgehäuse 50 verbunden wird (Schritt S12 in 3), Zwischenräume (Spalte) einer Größe von 0,5 mm oder mehr zwischen der ersten Seitenfläche 33 der Masseelektrode 30 und einer Seitenfläche 63x des Vertiefungsabschnitts 63 sowie der zweiten Seitenfläche 34 der Masseelektrode 30 und der anderen Seitenfläche 63y des Vertiefungsabschnitts 63 geschaffen. Das heißt, die Länge SL1 in 7A und 7B zwischen der ersten Seitenfläche 33 und der Seitenfläche 63x beträgt vorzugsweise 0,5 mm oder mehr. Desgleichen beträgt die Länge SL1 zwischen der zweiten Seitenfläche 34 und der anderen Seitenfläche 63y 0,5 mm oder mehr.
Damit ist es, da die beim Anschweißen der Masseelektrode 30 an dem Metallgehäuse 50 entstehenden Schweiß-Einbrandkerben in dem Raum aufgenommen werden können, möglich, die Festigkeit der Verschweißung zwischen der Masseelektrode 30 und dem Metallgehäuse 50 zu verbessern.
D. Versuchsbeispiel
D-1. Versuchsbeispiel bezüglich Vorhandenseins einer Kupferkomponente in der Masseelektrode 30, der Gesamtlänge der Masseelektrode 30 und des Wärmeableitvermögens:
Bei dem vorliegenden Versuchsbeispiel werden Versuche ausgeführt, um die Beziehung zwischen der Tatsache, ob das Kernmaterial 32, das eine Kupferkomponente enthält, von der Masseelektrode 30 umschlossen wird, der Gesamtlänge der Masseelektrode und dem Wärmeableitvermögen der Spitze 80 der Masseelektrode zu untersuchen. Zum Beginn wird eine Vielzahl von Mustern Nr. 11 bis Nr. 14 der Zündkerze mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt.
Muster Nr. 11 ist die Zündkerze 100 der ersten Ausführungsform, bei der die Länge LT, um die die Masseelektrode 30 vorsteht, 2,5 mm beträgt.
8 ist eine Ansicht, die der Erläuterung des Aufbaus des vorderen Endabschnitts der Zündkerze von Muster Nr. 12 dient. Bei der Zündkerze von Muster Nr. 12 weist eine Masseelektrode 130 das Kernmaterial, das Kupfer enthält, nicht auf, und eine erste Abschlussfläche 136 der Masseelektrode 130 wird in einem Zustand, in dem sie freiliegt, mit einem Metallgehäuse 150 verbunden. Die Länge LT des Vorstehens der Masseelektrode 130 beim Muster Nr. 12 beträgt 2,5 mm.
9 ist eine Ansicht, die der Erläuterung des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts einer Zündkerze von Muster Nr. 13 dient. Bei der Zündkerze von Muster Nr. 13 weist eine Masseelektrode 230 ein Kernmaterial 232 auf, das Kupfer enthält. Des Weiteren ist bei Muster Nr. 13 eine erste Abschlussfläche 236 mit einem Metallgehäuse 250 verbunden, und die Masseelektrode 230 hat eine Form, die im Wesentlichen um 90° gekrümmt ist. Die Länge LT des Vorstehens der Masseelektrode 230 beim Muster Nr. 13 beträgt 3,5 mm.
10 ist eine Ansicht, die der Erläuterung des Aufbaus eines vorderen Endabschnitts einer Zündkerze von Muster Nr. 14 dient. Bei der Zündkerze von Muster Nr. 14 weist eine Masseelektrode 330 ein Kernmaterial 332 auf, das Kupfer enthält. Des Weiteren ist bei Muster Nr. 14 eine erste Abschlussfläche 336 mit einem Metallgehäuse 350 verbunden, und die Masseelektrode 330 hat eine Form, die im Wesentlichen um 90° gekrümmt ist. Die Länge LT des Vorstehens der Masseelektrode 330 beim Muster Nr. 14 beträgt 2,5 mm.
Bei dem Versuch werden entsprechende Muster an einer Wasserkühlbuchse angebracht, werden so eingerichtet, dass eine Sitzfläche 55 des Metallgehäuses 50 auf 150°C erhitzt wurde, und werden 30 Minuten oder länger unter Verwendung einer Heizeinrichtung auf 1000°C an einer Position erhitzt, die 5,0 mm von der Abschlussfläche 70 an der vorderen Abschlussseite des Metallgehäuses 50 entfernt ist. Danach wird das Erhitzen beendet, und die Temperatur wird aufgezeichnet, nachdem die unter Verwendung Strahlungsthermometers gemessene Temperatur konstant geworden ist. Der Punkt der Temperaturmessung ist der Abschnitt, an dem die Spitze 80 der Masseelektrode 30 verbunden bzw. angebracht ist.
11 ist ein Diagramm, das die Versuchsergebnisse bezüglich des Vorhandenseins einer Kupferkomponente in der Masseelektrode 30, der Gesamtlänge der Masseelektrode 30 sowie des Wärmeableitvermögens darstellt. Anhand von 11 ergibt sich, dass die Temperatur bei Muster Nr. 12 von 1000°C lediglich auf ungefähr 150°C abnahm. Im Unterschied dazu nimmt bei Muster Nr. 11 der ersten Ausführungsform die Temperatur von 1000°C auf ungefähr 320°C ab. Aus den oben ausgeführten Ergebnissen wird ersichtlich, dass das Wärmeableitvermögen der Spitze 80 der Masseelektrode verbessert wird, indem bei der Zündkerze 100 der ersten Ausführungsform das Kernmaterial 32, das Kupfer enthält, in die Masseelektrode 30 integriert wird.
Des Weiteren ergibt sich aus 11, dass bei den Mustern Nr. 13 und Nr. 14 die Temperatur von 1000°C auf ungefähr 200°C abnahm. Im Unterschied zu dem oben Beschriebenen nahm bei Muster Nr. 11 der ersten Ausführungsform die Temperatur von 1000°C auf ungefähr 320°C ab. Aus den oben aufgeführten Ergebnissen wird ersichtlich, dass bei der Zündkerze 100 der ersten Ausführungsform das Wärmeableitvermögen der Spitze 80 der Masseelektrode verbessert wird, da die Gesamtlänge der Masseelektrode 30, d. h. die Länge der Masseelektrode 30 in der Längsrichtung, kurz ist.
D-2. Versuchsbeispiel bezüglich der Tiefe des Vertiefungsabschnitts 63 und der Höhe von Schweiß-Einbrandkerben.
Bei dem vorliegenden Versuchsbeispiel werden Versuche ausgeführt, um die Beziehung zwischen der Tiefe des Vertiefungsabschnitts 63 des Metallgehäuses 50 und der Höhe von Schweiß-Einbrandkerben zu untersuchen, die beim Verschweißen der Masseelektrode 30 und des Metallgehäuses 50 entstehen. Zunächst wurde eine Vielzahl von Mustern Nr. 21 bis Nr. 24 der Zündkerze mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt.
Muster Nr. 21 ist die Zündkerze 100a der zweiten Ausführungsform. Muster Nr. 22 ist die Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform, bei der die Tiefe DL des Vertiefungsabschnitts 63 so ausgebildet ist, dass sie 0,7 mm beträgt. Muster Nr. 23 ist die Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform, bei der die Tiefe DL des Vertiefungsabschnitts 63 so ausgebildet ist, dass sie 0,5 mm beträgt. Muster Nr. 24 ist die Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform, bei der die Tiefe DL des Vertiefungsabschnitts 63 so ausgebildet ist, dass sie 0,2 mm beträgt.
Bei dem vorliegenden Versuch werden die oben beschriebenen entsprechenden Muster gemäß dem in dem Abschnitt ”A-2. Verfahren zum Herstellen der Zündkerze” dargestellten Verfahren hergestellt, und es wird geprüft, ob Schweiß-Einbrandkerben erzeugt werden. Des Weiteren wird für Muster, bei denen Schweiß-Einbrandkerben erzeugt werden, die Höhe der Schweiß-Einbrandkerbe in Bezug auf die Innenfläche 61 des Metallgehäuses 50 gemessen.
12 ist ein Diagramm, das die Versuchsergebnisse bezüglich der Tiefe des Vertiefungsabschnitts 63 und der Höhe einer Schweiß-Einbrandkerbe zeigt. Aus 12 wird ersichtlich, dass bei den Mustern Nr. 22 und Nr. 23 der dritten Ausführungsform keine Schweiß-Einbrandkerben entstehen. Des Weiteren stellt sich heraus, dass bei Muster Nr. 24 der dritten Ausführungsform Schweiß-Einbrandkerben mit einer Höhe von 0,3 mm entstehen und bei Muster Nr. 21 der zweiten Ausführungsform Schweiß-Einbrandkerben mit einer Höhe von 0,5 mm entstehen. Aus den oben stehenden Ergebnissen wird ersichtlich, dass es bei der Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform möglich ist, die starke Ausbildung von Schweiß-Einbrandkerben, die beim Verschweißen des Metallgehäuses 50 und der Masseelektrode 30 erzeugt werden, in der Innenfläche des Metallgehäuses 50 zu verhindern, indem der Vertiefungsabschnitt 63 mit einer Tiefe geschaffen wird. Des Weiteren stellt sich heraus, dass die Tiefe DL des Vertiefungsabschnitts 63 vorzugsweise 0,2 mm oder mehr und noch besser 0,5 mm oder mehr beträgt.
D3. Versuchsbeispiel bezüglich des Zwischenraums zwischen dem Vertiefungsabschnitt 63 und der Masseelektrode 30 sowie der Festigkeit der Verschweißung:
In dem vorliegenden Versuchsbeispiel wurden Versuche ausgeführt, um die Beziehung zwischen dem Zwischenraum zwischen dem Vertiefungsabschnitt 63 des Metallgehäuses 50 und der Seitenfläche (der ersten Seitenfläche 33 und der zweiten Seitenfläche 34) der Masseelektrode 30 und der Festigkeit der Verschweißung zu untersuchen. Zunächst wird eine Vielzahl von Mustern Nr. 31 bis Nr. 34 der Zündkerze mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt.
Muster Nr. 31 ist die Zündkerze 100 der ersten Ausführungsform. Muster Nr. 32 ist die Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform, bei der der Zwischenraum SL zwischen dem Vertiefungsabschnitt 63 und der Masseelektrode 30 auf 1,0 mm festgelegt ist. Muster Nr. 33 ist die Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform, bei der der Zwischenraum SL zwischen den Vertiefungsabschnitt 63 und der Masseelektrode 30 auf 0,5 mm festgelegt ist. Muster Nr. 34 ist die Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform, bei der der Zwischenraum SL zwischen dem Vertiefungsabschnitt 63 und der Masseelektrode 30 auf 0,0 mm festgelegt ist.
Bei dem vorliegenden Test wird bei den jeweiligen Mustern die Masseelektrode 30 fixiert, und dann wird eine Kraft von außen auf das Metallgehäuse 50 ausgeübt. Des Weiteren wird eine Bruchlast, bei der der Verbindungsabschnitt zwischen der Masseelektrode 30 und dem Metallgehäuse bricht, gemessen und als Festigkeit der Verschweißung verwendet.
13 ist ein Diagramm, das die Versuchsergebnisse bezüglich des Zwischenraums zwischen dem Vertiefungsabschnitt 63 und der Masseelektrode 30 sowie der Stärke der Verschweißung zeigt.
Aus 13 geht hervor, dass bei den Mustern Nr. 32 und 33 der dritten Ausführungsform die Festigkeit der Verschweißung 2000 N beträgt. Des Weiteren wird ersichtlich, dass die Festigkeit der Verschweißung bei Muster Nr. 34 der dritten Ausführungsform 1500 N beträgt und die Festigkeit der Verschweißung bei Muster Nr. 31 der ersten Ausführungsform 1000 N beträgt. Aus den oben aufgeführten Ergebnissen kann entnommen werden, dass bei der Zündkerze 100b der dritten Ausführungsform die Festigkeit der Verschweißung zwischen dem Metallgehäuse 50 und der Masseelektrode 30 unter Verwendung des Zwischenraums SL zwischen dem Vertiefungsabschnitt 63 und der Masseelektrode 30 verbessert werden kann. Des Weiteren wird ersichtlich, dass vorzugsweise der Zwischenraum SL zwischen dem Vertiefungsabschnitt 63 und der Masseelektrode 30 0,5 mm oder mehr beträgt.
E. Abgewandeltes Beispiel
Dabei ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele oder Ausführungsformen beschränkt, kann innerhalb des inhaltlichen Umfangs der Erfindung in zahlreichen Aspekten ausgeführt werden und kann beispielsweise auf die im Folgenden beschriebene Weise abgewandelt werden.
Abgewandeltes Beispiel 1:
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel des Aufbaus der Zündkerze beschrieben worden. Die Ausführungsform stellt jedoch lediglich ein Beispiel dar, und der Aufbau der Zündkerze kann in Abhängigkeit von dem Einsatz der Zündkerze, erforderlichen Leistungen und dergleichen in geeigneter Weise ausgeführt werden.
Beispielsweise wird in der Ausführungsform eine Zündkerze mit Entladung in Längsrichtung erläutert, jedoch kann sich die Erfindung auf eine Zündkerze mit Entladung in Querrichtung beziehen, Des Weiteren kann die Erfindung einen Aufbau haben, bei dem eine Vielzahl von Masseelektroden für eine Mittelelektrode vorhanden ist.
Abgewandeltes Beispiel 2:
14A und 14B sind der Erläuterung dienende Ansichten des Aufbaus des vorderen Endabschnitts einer Zündkerze 100c in dem abgewandelten Beispiel. 14A ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des vorderen Endabschnitts 22 der Mittelelektrode 20. Der einzige Unterschied zu der in 2A und 2B gezeigten ersten Ausführungsform besteht darin, dass anstelle der Masseelektrode 30 die Masseelektrode 30c vorhanden ist, Die Masseelektrode 30c weist anstelle des Kernmaterials 32 ein Kernmaterial 32c auf. 14B zeigt den Aufbau der Masseelektrode 30c im Querschnitt an der Stelle A-A in 14A, Die Masseelektrode 30c hat, wie in der Zeichnung dargestellt, einen Aufbau, dem die Oberflächenschicht 31 das Kernmaterial 31c abdeckt. Des Weiteren hat das Kernmaterial 32c einen Aufbau, bei dem das zweite Kernmaterial 32y das erste Kernmaterial 32x abdeckt. Bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel bestehen die Oberflächenschicht 31 und das erste Kernmaterial 32x aus einer Nickellegierung, die hauptsächlich Nickel enthält. Das zweite Kernmaterial 32y besteht aus Kupfer oder einer Legierung, die hauptsächlich Kupfer enthält. Wenn die oben beschriebene Masseelektrode 30c eingesetzt wird, wird die Wärmeleitfähigkeit der Masseelektrode 30c aufgrund des zweiten Kernmaterials 32y verbessert, so dass es möglich ist, die Bearbeitbarkeit beim Biegen der Masseelektrode 30c zu verbessern, bei der das erste Kernmaterial 32x eingesetzt wird.
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 2012-102325 [0001]
JP 2005-251727 A [0003]

Claims

Zündkerze, die umfasst: einen Isolator, der ein Schaftloch hat, das in einer Richtung einer Achse durch ihn hindurch verläuft, eine Mittelelektrode, die an der vorderen Abschlussseite des Schaftlochs vorhanden ist, ein röhrenförmiges Metallgehäuse, das den Isolator aufnimmt, und eine Masseelektrode, die eine Oberflächenschicht sowie ein Kernmaterial enthält, das von der Oberflächenschicht umgeben ist und eine größere Wärmeleitfähigkeit hat als die Oberflächenschicht, wobei das Metallgehäuse einen vorstehenden Abschnitt aufweist, in dem wenigstens ein Teil des Metallgehäuses der Richtung der Achse zur vorderen Abschlussseite hin vorsteht, die Oberflächenschicht an einer ersten Abschlussfläche, die an einem Ende der Masseelektrode in der Längsrichtung vorhanden ist, nach außen freiliegt und Oberflächenschicht an einer zweiten Abschlussfläche, die am anderen Ende der Masseelektrode in der Längsrichtung vorhanden ist, nicht nach außen freiliegt und die erste Abschlussfläche der Masseelektrode mit der Innenseite des vorstehenden Abschnitts verbunden ist und der andere Endabschnitt der Masseelektrode in der Längsrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei eine plane Fläche an der Innenseite des vorstehenden Abschnitts vorhanden ist, und die erste Abschlussfläche der Masseelektrode mit der planen Fläche des vorstehenden Abschnitts verbunden ist
Zündkerze nach Anspruch 2, wobei der vorstehende Abschnitt einen Vertiefungsabschnitt an der Innenseite des vorstehenden Abschnitts in einer radialen Richtung aufweist, und die plane Fläche eine Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts ist.
Zündkerze nach Anspruch 3, wobei die Tiefe des Vertiefungsabschnitts 0,2 mm oder mehr beträgt.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Masseelektrode in einer vertikalen Richtung mit der Schaftlinie verbunden ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei, das Metallgehäuse einen Gewindeabschnitt hat, der mit einem Gewindeloch eines Zylinderkopfes verschraubt wird, und der Schraubendurchmesser M18 oder mehr beträgt.
Verfahren zum Herstellen der Zündkerze nach Anspruch 1, das einschließt: a) einen Prozess des Verbindens einer Edelmetallspitze mit der Masseelektrode und anschließend b) einen Prozess des Verbindens der ersten Abschlussfläche mit der Innenseite des vorstehenden Abschnitts des Metallgehäuses.
Verfahren zum Herstellen der Zündkerze nach Anspruch 7, wobei der Prozess b) unter Verwendung einer Vorrichtung ausgeführt wird, mit der die Masseelektrode so gehalten werden kann, dass die Edelmetallspitze der Masseelektrode die Verbindungsfläche nicht abdeckt.
Verfahren zum Herstellen der Zündkerze nach Anspruch 3, wobei die Seitenflächen der Masseelektrode und die Seitenflächen des Vertiefungsabschnitts so getrennt sind, dass ein Zwischenraum von 0,5 mm oder mehr vorhanden ist.