DE102013208315A1

DE102013208315A1 - Zündkerze

Info

Publication number: DE102013208315A1
Application number: DE102013208315A
Authority: DE
Inventors: Nobuaki SAKAYANAGI
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2033-05-08
Also published as: DE102013208315B4; JP2013254729A; JP5639675B2; US8810118B2; US20130293087A1

Abstract

Eine Zündkerze umfasst einen rohrförmigen Isolator, eine Mittenelektrode, eine rohrförmige Metallhülse, eine Erdelektrode und eine Säulenkörperspitze. Der rohrförmige Isolator weist ein Axialloch auf, das sich in der Richtung einer Achse erstreckt. Die Säulenkörperspitze umfasst eine Endfläche, die an die Erdelektrode geschweißt ist, und eine andere Endfläche, die zusammen mit einem vorderen Endteil der Mittenelektrode einen Spalt bildet. Die Erdelektrode umfasst eine Fläche, wo die Spitze zu schweißen ist. Die Fläche bildet zusammen mit einem Teil, der ein Material der Spitze enthält, eine Aussparung. Die Erdelektrode umfasst eine Fläche, wo eine Plattierungsschicht angeordnet ist. Die Plattierungsschicht bedeckt eine Fläche mit Ausnahme eines Ausbildungsteils für die Aussparung. Die Aussparung weist eine Größe A auf, die gleich oder größer als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 0,5 mm ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2012-105623 vom 7. Mai 2012 und Nr. 2013-052601 vom 15. März 2013, die hier beide vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen sind.
Erfindungsfeld
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor oder ähnlichem.
Hintergrund der Erfindung
Eine Zündkerze für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor oder ähnlichem umfasst zum Beispiel einen Isolator, eine Mittenelektrode, eine rohrförmige Metallhülse und eine stabförmige Erdelektrode. Der Isolator weist ein Axialloch auf, das sich in der Richtung der Achse erstreckt. Die Mittenelektrode ist in dem Axialloch eingesteckt angeordnet. Die rohrförmige Metallhülse ist an einem Außenumfang des Isolators angeordnet. Die Erdelektrode ist an der Metallhülse befestigt. Außerdem ist ein Spalt zwischen einem vorderen Endteil der Erdelektrode und einem vorderen Endteil der Mittenelektrode ausgebildet. Das Anlegen einer Spannung an dem Spalt erzeugt eine Funkenentladung. Um die Verschleißbeständigkeit gegenüber einer Funkenentladung zu verbessern, wird das folgende Verfahren vorgeschlagen. Eine Spitze aus einem Metall wie etwa einer Edelmetalllegierung mit einer hervorragenden Beständigkeit wird auf den vorderen Endteil der Erdelektrode geschweißt. Dadurch wird der Spalt zwischen der Spitze und der Mittenelektrode gebildet. Allgemein wird die Spitze auf die Erdelektrode geschweißt, wobei ein Verschmelzungsteil gebildet wird, wenn die Erdelektrode und die Spitze durch ein Laserschweißen, Widerstandsschweißen oder ähnliches geschmolzen werden.
Um die Beständigkeit (Oxidationsbeständigkeit) in der Erdelektrode zu verbessern, kann eine Plattierungsschicht auf der Oberfläche der Erdelektrode angeordnet werden. Die Plattierungsschicht ist aus einem Metall ausgebildet, das ein Material wie etwa Zink oder Nickel als Hauptbestandteil aufweist. Wenn die Spitze an die Erdelektrode mit dieser Plattierungsschicht auf ihrer Fläche geschweißt wird, ist für eine Verbesserung der Schweißstärke der Spitze an der Erdelektrode das folgende Verfahren bekannt. Der vordere Endteil der Erdelektrode wird ausgebildet, ohne durch die Plattierungsschicht bedeckt zu sein. Dann wird die Spitze an den vorderen Endteil der Erdelektrode geschweißt, der nicht durch die Plattierungsschicht bedeckt ist. Als ein Verfahren, in dem der vordere Endteil der Erdelektrode nicht durch die Plattierungsschicht bedeckt wird, sind die folgenden Verfahren bekannt. Eine Maskierung wird auf dem vorderen Endteil der Erdelektrode durchgeführt, wobei dann eine Plattierung auf der Erdelektrode durchgeführt wird. Die Plattierungsschicht wird zuerst auf dem gesamten Oberflächenbereich der Erdelektrode aufgetragen, wobei dann die Plattierungsschicht, die den vorderen Endteil der Erdelektrode bedeckt, durch ein Verfahren wie etwa ein Eintauchen des vorderen Endteils der Erdelektrode in eine Säurelösung entfernt wird (siehe zum Beispiel JP 2001-68250 A ).
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Zündkerze umfasst einen rohrförmigen Isolator, eine Mittenelektrode, eine rohrförmige Metallhülse, eine Erdelektrode und eine Säulenkörperspitze. Der rohrförmige Isolator weist ein Axialloch auf, das sich in der Richtung einer Achse erstreckt. Die Mittenelektrode ist in eine Spitzenendseite des Axiallochs eingesteckt. Die rohrförmige Metallhülse ist an einem Außenumfang des Isolators angeordnet. Die Erdelektrode ist an einem vorderen Endteil der Metallhülse angeordnet. Die Säulenkörperspitze umfasst eine Endfläche und eine andere Endfläche. Die eine Endfläche ist an die Erdelektrode geschweißt. Die andere Endfläche bildet zusammen mit einem vorderen Endteil der Mittenelektrode einen Spalt. Die Erdelektrode umfasst eine Fläche, wo die Spitze zu schweißen ist. Die Fläche bildet zusammen mit einem Teil, der ein Material der Spitze enthält, eine Aussparung. Die Erdelektrode umfasst eine Fläche, wo die Plattierungsschicht angeordnet ist. Die Plattierungsschicht bedeckt eine Fläche mit Ausnahme eines Ausbildungsteils für die Aussparung in der Fläche der Erdelektrode. Die Aussparung weist eine Größe A auf, die gleich oder größer als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 0,5 mm ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, wobei einander entsprechende Elemente in den verschiedenen Ansichten durchgehend durch gleiche Bezugszeichen angegeben werden.
1 ist eine teilweise im Schnitt gezeigte Vorderansicht der Konfiguration einer Zündkerze.
2 ist eine vergrößerte und teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht der Konfiguration eines vorderen Endteils der Zündkerze.
3 ist eine Schnittansicht einer Aussparung usw., die zwischen einer Plattierungsschicht und einer Erdelektroden-seitigen Spitze gebildet werden.
4 ist eine vergrößerte Ansicht von oben auf eine Erdelektrode und eine Erdelektroden-seitige Spitze.
5 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Vertiefungsteil usw.
6 ist eine Schnittansicht eines Verschmelzungsteils usw., die an einem Außenumfang einer Erdelektroden-seitigen Spitze ausgebildet werden.
7 ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine Aussparung usw., die zwischen dem Verschmelzungsteil und der Plattierungsschicht ausgebildet werden.
8 ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine Konfiguration des Verschmelzungsteils gemäß einer anderen Ausführungsform.
9 ist eine Schnittansicht einer Erdelektroden-seitigen Spitze, die auf die Erdelektrode geschweißt ist, gemäß einer anderen Ausführungsform.
10 ist eine Schnittansicht der Plattierungsschicht gemäß einer anderen Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die folgende Beschreibung enthält zahlreiche Details, um die hier beschriebenen Ausführungsformen zu verdeutlichen. Es sollte jedoch deutlich sein, dass auch eine oder mehrere andere Ausführungsformen ohne diese speziellen Details realisiert werden können. Außerdem sind wohlbekannte Aufbauten und Einrichtungen lediglich schematisch gezeigt, um die Zeichnungen zu vereinfachen.
Mit den oben genannten Verfahren wird jedoch nicht nur ein Teil der Erdelektrode, wo die Spitze zu schweißen ist, sondern auch ein vergleichsweise breiter Bereich der Erdelektrode nicht durch die Plattierungsschicht bedeckt und liegt nach außen hin frei. Dementsprechend kann es der Fall sein, dass keine ausreichende Verbesserung hinsichtlich der Beständigkeit der Erdelektrode durch die Anordnung der Plattierungsschicht erzielt wird.
Deshalb wird das folgende Verfahren in Betracht gezogen. Die Spitze wird durch ein Laserschweißen oder ähnliches in einem Zustand an die Erdelektrode geschweißt, in dem die Plattierungsschicht zwischen der Erdelektrode und der Spitze angeordnet ist, wobei die Plattierungsschicht auf dem gesamten Oberflächenbereich der Erdelektrode aufgetragen ist. Durch dieses Verfahren kann eine gute Beständigkeit der Erdelektrode sichergestellt werden und sind keine Entfernung der Plattierungsschicht oder ähnliche Prozesse erforderlich. Dadurch kann eine Reduktion der Herstellungskosten erzielt werden.
In diesem Fall kontaktiert die Plattierungsschicht jedoch einen Verschmelzungsteil, der durch das Verschmelzen der Spitze und der Erdelektrode gebildet wird (d. h. den Teil, der das Material der Spitze enthält). In diesem Zustand kann es wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Spitze usw. und der Plattierungsschicht bei einer Wärmeausdehnung aufgrund einer Erhitzung leicht dazu kommen, dass die Plattierungsschicht eine Fläche (eine Entladungsfläche) eines Glieds auf der Seite des Spaltes wie etwa eines Spitze kontaktiert (gegen diese anstößt). Wenn die Plattierungsschicht die Entladungsfläche wie etwa die Spitze wiederholt in einem sich wiederholenden Wärmezyklus kontaktiert, kann eine Ablösung in einem Teil auftreten, der die Entladungsfläche in der Plattierungsschicht kontaktieren kann. Wenn sich die Plattierungsschicht ablöst, tritt die abgelöste Plattierungsschicht in den Spalt ein, sodass die Funkenentladung nicht in dem Spalt erzeugt werden kann (eine Fehlzündung auftritt).
Die Erfindung bezweckt, die oben genannten Probleme zu beseitigen, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine gute Beständigkeit der Erdelektrode und einer Zündkerze vorzusehen, die zuverlässig eine Ablösung der Plattierungsschicht verhindert, die mit einem Kontakt eines Glieds wie etwa der Spitze mit der Entladungsflache einhergeht.
Im Folgenden werden geeignete Konfigurationen zum Lösen der oben genannten Aufgabe aufzählend beschrieben. Bei Bedarf werden auch besondere Schritte und Wirkungen für die Konfigurationen beschrieben.
Konfiguration 1: Eine Zündkerze dieser Konfiguration umfasst:
einen rohrförmigen Isolator, der ein sich in der Richtung einer Achse erstreckendes Axialloch aufweist;
eine Mittenelektrode, die in eine Spitzenendseite des Axiallochs eingesteckt ist;
eine rohrförmige Metallhülse, die an einem Außenumfang des Isolators angeordnet ist;
eine Erdelektrode, die an einem vorderen Endteil der Metallhülse angeordnet ist; und
eine Säulenkörperspitze, die eine Endfläche und eine andere Endfläche umfasst, wobei die eine Endfläche an die Erdelektrode geschweißt ist und die andere Endfläche zusammen mit einem vorderen Endteil der Mittenelektrode einen Spalt bildet, wobei:
die Erdelektrode eine Fläche umfasst, wo die Spitze zu schweißen ist, wobei die Fläche zusammen mit einem Teil, der ein Material der Spitze enthält, eine Aussparung bildet,
die Erdelektrode eine Fläche umfasst, wo eine Plattierungsschicht aufzutragen ist, wobei die Plattierungsschicht eine Fläche mit Ausnahme eines Ausbildungsteils für die Aussparung in der Fläche der Erdelektrode bedeckt; und
die Aussparung eine Größe A aufweist, die gleich oder größer als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 0,5 mm ist.
Es ist zu beachten, dass die Formulierung „bedeckt eine Fläche mit Ausnahme eines Ausbildungsteils für die Aussparung in der Fläche der Erdelektrode” nicht nur einen Fall umfasst, in dem die Plattierungsschicht den gesamten Bereich mit Ausnahme des Ausbildungsteils für die Aussparung in der Fläche der Erdelektrode bedeckt, sondern auch einen Fall, in dem die Plattierungsschicht beinahe den gesamten Bereich mit Ausnahme des Ausbildungsteils für die Aussparung bedeckt. Das heißt also, dass auch ein Fall enthalten ist, in dem ein anderer Teil als der Ausbildungsteil für die Aussparung in der Fläche der Erdelektrode nicht mit der Plattierungsschicht bedeckt ist.
Außerdem bezieht sich die Formulierung „ein Teil, der ein Material der Spitze enthält” auf die Spitze selbst oder auf den Verschmelzungsteil, der durch das Schmelzen der Spitze und der Erdelektrode gebildet wird. Wenn zum Beispiel der Verschmelzungsteil an dem gesamten Außenumfangsbereich der Seitenflächen der Spitze ausgebildet wird, wird die Aussparung zwischen dem Verschmelzungsteil und der Plattierungsschicht gebildet. Wenn der Verschmelzungsteil an einem Teil eines Außenumfangs der Seitenflächen der Spitze ausgebildet wird, wird die Aussparung zwischen dem Verschmelzungsteil und der Plattierungsschicht und zwischen der Fläche, an welcher der Verschmelzungsteil nicht in dem Außenumfang in den Seitenflächen der Spitze ausgebildet wird, und der Plattierungsschicht gebildet. Wenn kaum ein Verschmelzungsteil ausgebildet wird, zum Beispiel weil die Spitze durch ein Widerstandsschweißen an die Erdelektrode geschweißt wird, wird die Aussparung zwischen der Seitenfläche der Spitze und der Plattierungsschicht gebildet.
Gemäß der Konfiguration 1 wird die Aussparung zwischen dem Teil, der ein Material der Spitze enthält (Spitze und Verschmelzungsteil), und der Plattierungsschicht gebildet. Die Größe A der Aussparung ist auf gleich oder mehr als 0,01 mm gesetzt. Deshalb kann aufgrund einer Wärmeausdehnung während einer Erhitzung der Kontakt (das Anstoßen) mit der Plattierungsschicht effizient auf eine Fläche auf der Seite der Mittenelektrode an der Spitze oder dem Verschmelzungsteil reduziert werden. Auf diese Weise kann eine Ablösung der Plattierungsschicht, die mit einem Kontakt mit der anderen Endfläche der Spitze usw. einhergeht, zuverlässig verhindert werden. Dadurch können eine Fehlzündung oder ähnliches, die mit der Ablösung der Plattierungsschicht einhergehen, reduziert werden.
Außerdem ist gemäß der Konfiguration 1 die Fläche der Erdelektrode mit Ausnahme des Ausbildungsteils für die Aussparung mit der Plattierungsschicht bedeckt und ist die Größe A der Aussparung gleich oder kleiner als 0,5 mm. Dementsprechend kann das Eindringen von Sauerstoff oder ähnlichem zwischen der Plattierungsschicht und der Erdelektrode reduziert werden. Auf diese Weise kann ein Kontakt von Sauerstoff oder ähnlichem mit der Erdelektrode zuverlässig verhindert werden. Daraus resultiert, dass eine hervorragende Beständigkeit der Erdelektrode erzielt wird.
Konfiguration 2: Eine Zündkerze dieser Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Konfiguration 1 die Plattierungsschicht eine Distanz B von einer Fläche eines Teils, der der Spitze am nächsten ist, zu der anderen Endfläche der Spitze entlang einer Mittenachse der Spitze aufweist. Die Distanz B ist gleich oder kleiner als 0,2 mm.
Gemäß der Konfiguration 2 ist die Distanz B gleich oder kleiner als 0,2 mm und sind die andere Endfläche (Entladungsfläche) der Spitze und die Fläche der Plattierungsschicht derart ausgebildet, dass sie annähernd eine flache Fläche bilden. Dementsprechend tritt eine Funkenentladung einfach nicht nur an der anderen Endfläche der Spitze, sondern auch an der Fläche der Plattierungsschicht mit der Mittenelektrode auf. Dadurch wird ein lokaler Verschleiß nur der Spitze zuverlässig verhindert. Dementsprechend reduziert dies die Vorsprungslänge der Spitze von der Erdelektrode, wodurch weiterhin eine Überhitzung der Spitze zuverlässig verhindert wird. Dank dieser Ergebnisse kann die Verschleißbeständigkeit gegenüber einer Funkenentladung beträchtlich verbessert werden.
Wenn die Distanz B klein ist, weil die Plattierungsschicht der anderen Endfläche der Spitze nahe ist, kann ein Kontakt (ein Anstoßen) der Plattierungsschicht mit der Fläche auf der Seite der Mittenelektrode an der Spitze oder dem Verschmelzungsteil aufgrund einer Wärmeausdehnung bei einer Erhitzung mit einer größeren Wahrscheinlichkeit auftreten. Deshalb ist das Risiko einer Ablösung der Plattierungsschicht, die mit dem Kontakt mit der anderen Endfläche der Spitze usw. einhergeht, größer. Unter Verwendung der Konfiguration 1 werden jedoch ein Kontakt der Plattierungsschicht mit der anderen Endfläche der Spitze usw. und eine Ablösung der Plattierungsschicht, die mit dem Kontakt einhergeht, auch dann zuverlässig verhindert, wenn die Distanz B gleich oder kleiner als 0,2 mm wie in der Konfiguration 2 ist. Mit anderen Worten ist die Konfiguration 1 sehr effektiv für die Verwendung einer Zündkerze, in der die Distanz B gleich oder kleiner als 0,2 mm ist und ein Kontakt der Plattierungsschicht mit der anderen Endfläche der Spitze usw. wahrscheinlich ist.
Konfiguration 3: Eine Zündkerze dieser Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Konfiguration 1 oder 2 die Aussparung die Größe A aufweist, die gleich oder kleiner als 0,2 mm ist.
Gemäß der Konfiguration 3 weist die Aussparung die Größe A auf, die gleich oder kleiner als 0,2 mm ist. Dementsprechend wird weiterhin ein Kontakt von Sauerstoff oder ähnlichem mit der Erdelektrode zuverlässig verhindert, sodass die Beständigkeit der Erdelektrode weiter verbessert werden kann.
Konfiguration 4: Eine Zündkerze dieser Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Konfigurationen 1 bis 3 die Aussparung eine Größe A aufweist, die gleich oder kleiner als 0,1 mm ist.
Gemäß der Konfiguration 4 weist die Aussparung die Größe A auf, die gleich oder kleiner als 0,1 mm ist. Dementsprechend wird weiterhin ein Kontakt von Sauerstoff oder ähnlichem mit der Erdelektrode zuverlässig verhindert, sodass die Beständigkeit der Erdelektrode weiter verbessert werden kann.
Konfiguration 5: Eine Zündkerze dieser Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Konfigurationen 1 bis 4 die Plattierungsschicht einen Vertiefungsteil aufweist, der in einem Bereich von bis zu 0,4 mm von dem Innenumfangsende der Plattierungsschicht in einer sich von der Spitze entfernenden Richtung senkrecht zu der Mittenachse der Spitze angeordnet ist. Das Innenumfangsende bildet zusammen mit einem Teil, der ein Material der Spitze enthält, die Aussparung in der Plattierungsschicht.
Gemäß der Konfiguration 5 enthält die Plattierungsschicht einen Vertiefungsteil, der in einem Bereich bis zu 0,4 mm von dem Innenumfangsende der Plattierungsschicht in einer sich von der Spitze entfernenden Richtung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist in der Plattierungsschicht ein Vertiefungsteil an einem Teil ausgebildet, der die andere Endfläche der Spitze usw. aufgrund einer Wärmeausdehnung bei einer Erhitzung einfach kontaktiert (an diese anstößt). Dementsprechend kann sich die Plattierungsschicht während der Erhitzung zu der Seite des Vertiefungsteils hin ausdehnen. Auf diese Weise kann die Wärmeausdehnung der Plattierungsschicht zu der Seite der Spitze hin reduziert werden. Dadurch wird der Kontakt der Plattierungsschicht mit der anderen Endfläche der Spitze bei einer Wärmeausdehnung beträchtlich und effizient reduziert. Dadurch wird die Effizienz für eine Verhinderung einer Ablösung der Plattierungsschicht wesentlich erhöht.
Konfiguration 6: Eine Zündkerze dieser Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Konfigurationen 1 bis 5 die Plattierungsschicht einen auf der Seite der Aussparung angeordneten Teil aufweist, der derart beschaffen ist, dass eine Distanz entlang einer Mittenachse der Spitze von einer Fläche der Plattierungsschicht zu der anderen Endfläche der Spitze allmählich größer wird, je näher die Plattierungsschicht der Seite der Spitze kommt.
Wenn gemäß der Konfiguration 6 die Erdelektrode eine hohe Temperatur aufweist und eine Wärmeausdehnung auftritt, ist die Wahrscheinlichkeit für einen Kontakt (ein Anstoßen) der Plattierungsschicht mit der anderen Endfläche der Spitze usw. kleiner. Dementsprechend kann eine Ablösung der Plattierungsschicht zuverlässiger verhindert werden.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht einer Zündkerze 1. Es ist zu beachten, dass in der Beschreibung von 1 die Richtung der Achse CL1 der Zündkerze 1 der vertikalen Richtung der Zeichnung entspricht. Außerdem entspricht die untere Seite der Seite des Spitzenendes der Zündkerze 1, während die obere Seite der hinteren Endseite entspricht.
Die Zündkerze 1 umfasst einen Isolator 2 als einen rohförmigen Isolator, eine rohrförmige Metallhülse 3, die darin den Isolator 2 hält, usw.
Der Isolator 2 ist aus Aluminiumoxid oder ähnlichem durch Brennen auf aus dem Stand der Technik bekannte Weise ausgebildet. Der Isolator 2 umfasst von außen gesehen: einen hinteren Stammteil 10, der auf der hinteren Endseite ausgebildet ist; einen Teil 11 mit einem größeren Durchmesser, der vor dem hinteren Stammteil 11 angeordnet ist und radial nach außen vorsteht; einen mittleren Stammteil 12, der vor dem Teil 11 mit einem großen Durchmesser angeordnet ist und einen kleineren Durchmesser als der Teil 11 mit einem großen Durchmesser aufweist; und einen Schenkelteil 13, der vor dem mittleren Stammteil 12 angeordnet ist und einen kleineren Durchmesser als der mittlere Stammteil 12 aufweist. Der Teil 11 mit einem großen Durchmesser, der mittlere Stammteil 12 und ein großer Teil des Schenkelteils 13 des Isolators 2 sind in der Metallhülse 3 aufgenommen. Außerdem ist ein sich verjüngender Stufenteil 14 an einem Verbindungsteil zwischen dem mittleren Stammteil 12 und dem Schenkelteil 13 ausgebildet. Der Isolator 2 sitzt auf der Metallhülse 3 an dem Stufenteil 14.
Weiterhin weist der Isolator 2 ein Axialloch 4 auf, das sich durch denselben entlang der Achse CL1 erstreckt. Eine Mittenelektrode 5 ist in eine vordere Endseite des Axiallochs 4 eingesteckt. Die Mittenelektrode 5 umfasst eine innere Schicht 5A, die aus Metall usw. mit einer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit (wie etwa Kupfer, einer Kupferlegierung oder reinem Nickel (Ni)) ausgebildet ist, und eine äußere Schicht 5B, die aus einer Legierung ausgebildet ist, die Ni als Hauptkomponente enthält. Die Mittenelektrode 5 weist insgesamt eine stabartige Form (kreisrunde Säulenform) und eine flache vordere Endfläche auf. Die vordere Endfläche der Mittenelektrode 5 steht von dem vorderen Endteil des Isolators 2 vor. Eine kreisrunde, Mittenelektroden-seitige Spitze 31 aus einem bestimmten Metall (z. B. Iridium (Ir), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), Rhenium (Re), Wolfram (W), Palladium (Pd) oder aus einer Legierung, die wenigstens eines dieser Metalle als Hauptbestandteil enthält, oder aus einem ähnlichen Material) ist an dem vorderen Endteil der Mittenelektrode 5 vorgesehen.
Weiterhin ist eine Anschlusselektrode 6 fix in einen hinteren Endteil des Axiallochs 4 eingesteckt und steht von dem hinteren Ende des Isolators 2 vor.
Ein kreisrunder, säulenförmiger Widerstand 7 ist in dem Axialloch 4 zwischen der Mittenelektrode 5 und der Anschlusselektrode 6 angeordnet. Gegenüberliegende Endteile des Widerstands 7 sind elektrisch mit der Mittenelektrode 5 und der Anschlusselektrode 6 jeweils über elektrisch leitende Glasdichtungsschichten 8 und 9 verbunden.
Die Metallhülse 3 ist mit einer rohrförmigen Form aus einem kohlenstoffarmen Stahl oder einem ähnlichen Metall ausgebildet. Die Metallhülse 3 weist auf ihrer Außenumfangsfläche einen Gewindeteil (Außengewindeteil) 15 für die Montage der Zündkerze 1 in einem Montageloch einer Verbrennungsvorrichtung (z. B. eines Verbrennungsmotors oder eines Reformers) auf. Weiterhin weist die Metallhülse 3 einen Flanschsitzteil 16 auf, der hinter dem Gewindeteil 15 angeordnet ist. Eine ringartige Dichtung 18 ist auf einen Gewindekern 17 an dem hinteren Ende des Gewindeteils 15 gepasst. Weiterhin weist die Metallhülse 3 in der Nähe des hinteren Endes einen Werkzeugeingreifteil 19 mit einem hexagonalen Querschnitt auf, in den ein Werkzeug wie etwa ein Schraubenschlüssel für die Montage der Metallhülse 3 an der Verbrennungsvorrichtung eingreifen kann. Weiterhin weist die Metallhülse 3 einen Crimpteil 20 auf, der an einem hinteren Endteil für das Halten des Isolators 2 vorgesehen ist.
Weiterhin ist ein sich verjüngender Stufenteil 21 an der Innenumfangsfläche der Metallhülse 3 derart ausgebildet, dass er den Isolator 2 aufnehmen kann, der gegen den Stufenteil 21 anstößt. Der Isolator 2 wird von dem hinteren Ende der Metallhülse 3 nach vorne in die Metallhülse 3 eingeführt. Wenn der Stufenteil 14 des Isolators 2 gegen den Stufenteil 21 der Metallhülse 3 anstößt, wird ein Öffnungsteil am hinteren Ende der Metallhülse 3 radial nach innen gecrimpt, wodurch der oben genannte Crimpteil 20 gebildet wird, sodass der Isolator 2 an der Metallhülse 3 fixiert wird. Eine ringförmige Blechdichtung 22 ist zwischen den beiden Stufenteilen 14 und 21 angeordnet. Dadurch wird eine Gasdichtigkeit einer Verbrennungskammer aufrechterhalten und ein nach außen gerichtetes Lecken des Brennstoffgases in den Zwischenraum zwischen der Innenumfangsfläche der Metallhülse 3 und dem zu der Verbrennungskammer hin freiliegenden Schenkelteil 13 des Isolators 2 verhindert.
Um die durch das Crimpen vorgesehene Gasdichtigkeit sicherzustellen, sind weiterhin ringförmige Ringlieder 23 und 24 zwischen der Metallhülse 3 und dem Isolator 2 in einem Bereich in der Nähe des hinteren Endes der Metallhülse 3 vorgesehen und ist ein Raum zwischen den Ringgliedern 23 und 24 mit einem Talkpulver 25 gefüllt. Die Metallhülse 3 hält also den Isolator 2 über die Blechdichtung 22, die Ringglieder 23 und 24 und den Talk 25.
Wie in 2 gezeigt, ist eine stabförmige Erdelektrode 27 an einen vorderen Endteil 26 der Metallhülse 3 geschweißt. Die Erdelektrode 27 ist annähernd in der Mitte gebogen, wobei ihr fernes Ende einem vorderen Endteil der Mittenelektrode 5 (der Mittenelektroden-seitigen Spitze 31) zugewandt ist. Die Erdelektrode 27 ist aus einer Legierung ausgebildet, deren Hauptbestandteil Ni ist (z. B. aus einer Legierung, deren Hauptbestandteil Ni ist und die Silicium, Aluminium und/oder ein Seltenerdelement enthält).
Außerdem ist in der Erdelektrode 27 an einem der vorderen Endfläche der Mittenelektrode 5 (der Mittenelektroden-seitigen Spitze 31) zugewandten Ende eine Endfläche einer scheibenförmigen, Erdelektroden-seitigen Spitze 32 (entspricht der „Spitze” der Erfindung) geschweißt. Die Erdelektrodenseitige Spitze 32 besteht aus einem bestimmten Metall (z. B. Ir, Pt, Rh, Ru, Re, W, Pd, einer Legierung, die wenigstens eines dieser Elemente als Hauptbestandteil enthält, usw.). In dieser Ausführungsform ist die Erdelektroden-seitige Spitze 32 (Edelmetallspitze) vergleichsweise dünn (d. h. gleich oder kleiner als 0,4 mm), um die Produktionskosten zu reduzieren, während die Fläche der anderen Endfläche (Entladungsfläche) 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 vergleichsweise groß ist (d. h. gleich oder größer als 0,3 mm²), um die Verschleißbeständigkeit zu verbessern.
Ein Funkenentladungsspalt 33 wird als ein Spalt zwischen der anderen Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 und der vorderen Fläche der Mittenelektrode 5 (Mittenelektroden-seitigen Spitze 31) gebildet, wobei eine Funkenentladung an dem Funkenentladungsspalt 33 in einer Richtung entlang der Achse CL1 auftritt.
Außerdem umfasst wie in 3 und 4 gezeigt (es ist zu beachten, dass in 3 die Dicke der Plattierungsschicht 35 der Deutlichkeit halber dicker als die tatsächliche Dicke gezeigt ist) die Erdelektrode 27 an ihrer Fläche einen Basismaterial-Freilegungsteil 27E, an dem ein Basismaterial der Erdelektrode 27 freiliegt. Der Teil mit Ausnahme des Basismaterial-Freilegungsteils 27E ist mit der Plattierungsschicht 35 bedeckt, die aus einer dünnen Metallwand ausgebildet ist (zum Beispiel ist die Dicke gleich oder kleiner als 10 μm), die Ni als Hauptkomponente verwendet. Eine Endfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 ist auf den Basismaterial-Freilegungsteil 27E geschweißt.
Es ist zu beachten, dass der Basismaterial-Freilegungsteil 27E durch Verfahren wie etwa die folgenden ausgebildet werden kann. Eine Plattierungsschicht wird auf dem gesamten Oberflächenbereich der Erdelektrode 27 aufgetragen, wobei dann ein Teil der Plattierungsschicht abgelöst wird. Alternativ hierzu wird die Plattierungsschicht aufgetragen, nachdem ein Teil der Erdelektrode 27 maskiert wurde.
Außerdem wird in dieser Ausführungsform die Erdelektrodenseitige Spitze 32 auf dem Basismaterial-Freilegungsteil 27E platziert. Dann wird ein Laserstrahl (zum Beispiel ein Faserlaser) von der Seite der vorderen Endfläche der Erdelektrode 27 auf die Kontaktflächen des Basismaterial-Freilegungsteils 27E und die Erdelektroden-seitige Spitze 32 gerichtet. Die Erdelektrode 27 und die Erdelektroden-seitige Spitze 32 werden geschmolzen, um einen Schmelzteil 36 zu bilden. Auf diese Weise wird die Erdelektroden-seitige Spitze 32 an die Erdelektrode 27 geschweißt.
Weiterhin wird in dieser Ausführungsform eine Aussparung 37 zwischen einer Seitenfläche 32S der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 und der Plattierungsschicht 35 auf einer Fläche ausgebildet, wo die Erdelektroden-seitige Spitze 32 in der Erdelektrode 27 geschweißt ist. Die Aussparung 37 weist eine Größe A auf, die gleich oder größer als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 0,5 mm (vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,2 mm und noch besser gleich oder kleiner als 0,1 mm ist). Während also die Plattierungsschicht 35 derart ausgebildet ist, dass sie die Erdelektroden-seitige Spitze 32 nicht kontaktiert, ist in der Fläche der Erdelektrode 27 die Fläche eines nicht mit der Plattierungsschicht 35 bedeckten Teils sehr klein vorzusehen.
Außerdem erstreckt sich in der Plattierungsschicht 35 eine Distanz B von der Fläche eines der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 nächsten Teils zu der anderen Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 entlang einer Mittenachse CL2 der Erdelektroden-seitigen Spitze 32. Die Distanz B ist gleich oder kleiner als 0,2 mm. Das heißt, dass die Fläche der Plattierungsschicht 35 und die andere Endfläche 32F eine annähernd flache Fläche ohne ein übermäßige Vorsprungs- oder Vertiefungsgröße der anderen Endfläche 32F der Erdelektrodenseitigen Spitze 32 relativ zu der Plattierungsschicht 35 bilden.
Außerdem enthält in dieser Ausführungsform die Plattierungsschicht 35 eine Vielzahl von stufenartigen Vertiefungsteilen 38, die sich entlang einer Umfangsrichtung der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 wie in 5 gezeigt erstrecken. Die Vielzahl von Vertiefungsteilen 38 ist in der Plattierungsschicht 35 von einem Innenumfangsende 35E, das zusammen mit der Seitenfläche 32S der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 die Aussparung 37 bildet, entlang der Richtung senkrecht zu der Mittenachse CL2 der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 in der sich von der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 entfernenden Richtung in einem Bereich RA von bis zu 0,4 mm (in dem gepunktet gemusterten Bereich in 4) angeordnet. In dieser Ausführungsform ist die Breite des Vertiefungsteils 38 gleich oder größer als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 0,05 mm.
Es ist zu beachten, dass der Vertiefungsteil 38 durch das schnelle Erhitzen und Abschrecken der Plattierungsschicht 35 und das folgende schnelle Ausdehnen und Schrumpfen der Plattierungsschicht 35 während des Ausbildens des Verschmelzungsteils 36 ausgebildet wird. Weil die Plattierungsschicht 35 wie oben beschrieben vergleichsweise dünn ist, erstreckt sich der Vertiefungsteil 38 von der Fläche der Plattierungsschicht 35 zu der Fläche der Erdelektrode 27.
Oben wird ein Fall beschrieben, in dem die Aussparung 37 zwischen der Seitenfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 und der Plattierungsschicht 35 gebildet wird. Die Aussparung 37 wird zwischen einem Teil, der das Material der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 enthält, und der Plattierungsschicht 35 gebildet. Deshalb ist zum Beispiel wie in 6 und 7 gezeigt (es ist zu beachten, dass in 6 die Dicke der Plattierungsschicht 35 der Deutlichkeit halber dicker als die tatsächliche Dicke gezeigt ist) ein Verschmelzungsteil 39, der durch das Schmelzen der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 und der Erdelektrode 27 gebildet wird, über die gesamte Umfangsrichtung des Außenumfangs der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 hinweg ausgebildet ist. Wenn die Erdelektroden-seitige Spitze 32 auf die Erdelektrode 27 geschweißt wird, wird eine Aussparung 40 zwischen dem Verschmelzungsteil 39 und der Plattierungsschicht 35 gebildet. Die Aussparung 40 weist eine Größe A auf, die gleich oder größer als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 0,5 mm ist (vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,2 mm und noch besser gleich oder kleiner als 0,1 mm).
Wie oben beschrieben, ist gemäß dieser Ausführungsform die Aussparung 37 oder die Aussparung 40 zwischen der Seitenfläche 32S der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 oder zwischen dem Verschmelzungsteil 39 und der Plattierungsschicht 35 ausgebildet. Die Größe A der Aussparungen 37 und 40 ist gleich oder größer als 0,01 mm. Deshalb kann ein Kontakt (Anstoßen) der Plattierungsschicht mit einer Fläche (z. B. der anderen Endfläche 32F) auf der Seite der Mittenelektrode 5 der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 oder des Verschmelzungsteils 39 aufgrund einer Wärmeausdehnung bei einer Erhitzung effizient reduziert werden. Daraus resultiert, dass eine Ablösung der Plattierungsschicht 35, die mit einem Kontakt mit der anderen Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 einhergeht, zuverlässig verhindert werden kann. Dadurch können eine Fehlzündung oder ähnliches, die mit der Ablösung der Plattierungsschicht 35 einhergehen, reduziert werden.
Weiterhin sind die Flächen der Erdelektrode 27 mit Ausnahme des Ausbildungsteils für die Aussparungen 37 und 40 (d. h. des Basismaterial-Freilegungsteils 27E) durch die Plattierungsschicht 35 bedeckt. Weiterhin ist die Größe A der Aussparungen 37 und 40 gleich oder kleiner als 0,5 mm. Dementsprechend kann das Eindringen von Sauerstoff oder ähnlichem zwischen der Plattierungsschicht 35 und der Erdelektrode 27 reduziert werden. Dadurch kann ein Kontakt von Sauerstoff oder ähnlichem mit der Erdelektrode 27 zuverlässig verhindert werden. Daraus resultiert, dass eine hervorragende Beständigkeit der Erdelektrode 27 erzielt wird.
In dieser Ausführungsform wird die Beständigkeit der Erdelektrode 27 weiter verbessert, indem die Größe A der Aussparungen 37 und 40 gleich oder kleiner als 0,2 mm gesetzt wird. Die Beständigkeit der Erdelektrode 27 wird beträchtlich verbessert, indem die Größe A der Aussparungen 37 und 40 gleich oder kleiner als 0,1 mm gesetzt wird.
Außerdem ist in dieser Ausführungsform die Vielzahl von Vertiefungsteilen 38 an der Plattierungsschicht 35 in dem Bereich RA ausgebildet. Mit anderen Worten sind in der Plattierungsschicht 35 die Vertiefungsteile 38 an einem Teil ausgebildet, wo die Plattierungsschicht 35 einfach die andere Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 usw. kontaktiert (an diese anstößt), wenn eine Wärmeausdehnung bei einer Erhitzung auftritt. Dementsprechend kann sich während einer Erhitzung die Plattierungsschicht 35 zu der Seite des Vertiefungsteils 38 ausdehnen. Dadurch kann die Wärmeausdehnung der Plattierungsschicht 35 zu der Seite der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 reduziert werden. Dadurch wird der Kontakt der Plattierungsschicht 35 mit der anderen Endfläche 32F usw., der mit einer Wärmeausdehnung einhergeht, beträchtlich und effizient reduziert. Auf diese Weise wird die Effizienz bei der Verhinderung einer Ablösung der Plattierungsschicht 35 wesentlich verbessert.
Außerdem ist in dieser Ausführungsform die Distanz B gleich oder kleiner als 0,2 mm und sind die andere Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 und die Fläche der Plattierungsschicht 35 als eine annähernd flache Fläche ausgebildet. Dementsprechend tritt eine Funkenentladung einfach nicht nur an der anderen Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 auf, sondern auch an der Fläche der Plattierungsschicht 35 zwischen der anderen Endfläche 32F und der Mittenelektrode 5 (Mittenelektrodenseitige Spitze 31). Dadurch wird ein lokaler Verschleiß der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 zuverlässig verhindert. Außerdem verhindert eine Reduktion der Vorsprungslänge der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 von der Erdelektrode 27 zuverlässig eine Überhitzung der Erdelektroden-seitigen Spitze 32. Auf diese Weise kann eine Verschleißbeständigkeit gegenüber einer Funkenentladung beträchtlich verbessert werden.
Um die in der oben beschriebenen Ausführungsform erzielte Wirkung zu bestätigen, wurde die Plattierungsschicht auf der Fläche der Erdelektrode aufgetragen. Eine Vielzahl von Proben von Zündkerzen mit verschiedenen Größen A der Aussparungen wurde hergestellt, und ein Benchtop-Wärmezyklustest wurde für jede Probe durchgeführt. Ein Benchtop-Wärmezyklustest lässt sich wie folgt zusammenfassen. Die Probe wurde mit einem Brenner zwei Minuten lang erhitzt, sodass die Temperatur an dem Umfang der Erdelektroden-seitigen Spitze zu 800°C in der Luftatmosphäre anstieg. Dann wurden die Proben langsam in 1000 Zyklen gekühlt (ein eine Minute langes Kühlen wurde als ein Zyklus definiert).
Um dann nach Abschluss der 1000 Zyklen zu bestätigen, dass eine Ablösung in der Nähe der Erdelektroden-seitigen Spitze in der Plattierungsschicht unwahrscheinlich ist (Anti-Ablösungs-Leistung), wurde geprüft, ob die Plattierungsschicht die andere Endfläche (Entladungsfläche) der Erdelektroden-seitigen Spitze kontaktiert (gegen diese anstößt). Wenn in einer Probe die Plattierungsschicht die andere Endfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze kontaktiert, wurde eine Ablösung der Plattierungsschicht während wiederholter Wärmezyklen als wahrscheinlich betrachtet. Die Probe wurde deshalb als „schlecht” bewertet. Wenn dagegen die Plattierungsschicht der Probe die andere Endfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze nicht kontaktiert, ist eine Ablösung der Plattierungsschicht während wiederholter Wärmezyklen unwahrscheinlich. Es wurde dementsprechend eine hervorragende Anti-Ablösungs-Leistung bestimmt, weshalb die Probe als „gut” bewertet wurde.
Um außerdem die Beständigkeit (Oxidationsbeständigkeit) in der Erdelektrode zu bewerten, wurde nach Abschluss von 1000 Zyklen ein Bild eines Querschnitts einschließlich der Mittenachse der Erdelektroden-seitigen Spitze unter Verwendung eines metallographischen Mikroskops mit einer 50-fachen Vergrößerung aufgenommen. Auf der Basis der erhaltenen Bilder wurde in den Seiteflächen der Erdelektrode die Ausbildung eines Oxidfilms (eines Zunders) an einer Fläche, wo die Erdelektroden-seitige Spitze geschweißt wurde, festgestellt und wurde der Maximalwert der Dicke des Oxidfilms gemessen.
Dabei wurde für eine Probe mit einem Maximalwert von gleich oder größer als 0,2 mm eine schlechte Beständigkeit der Erdelektrode bestimmt und wurde deshalb diese Probe als „schlecht” bewertet. Für eine Probe mit einem Maximalwert von weniger als 0,2 mm dagegen wurde eine hervorragende Beständigkeit bestimmt, sodass diese Probe als „gut” bewertet wurde.
Die Ergebnisse der oben beschriebenen Tests sind in der Tabelle 1 aufgelistet. Es ist zu beachten, dass in der Tabelle 1 eine Größe A der Aussparung von 0,00 mm bedeutet, dass die Plattierungsschicht die Seitenfläche der Erdelektrodenseitigen Spitze kontaktiert. Eine Plattierungsschicht aus Metall mit einem Hauptbestandteil Ni wurde für jede Probe ausgebildet, wobei die Dicke der Plattierungsschicht auf ungefähr 10 um gesetzt wurde (das gleiche gilt auch für die weiter unten beschriebenen Tests). Weiterhin wurde die Distanz B für jede Probe auf 0,05 mm gesetzt. Außerdem wurde jede Probe derart ausgebildet, dass sie keinen Verschmelzungsteil auf dem Außenumfang der Seitenfläche der Erdelektrodenseitigen Spitze bildet. Eine Aussparung wurde zwischen der Seitenfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze und der Plattierungsschicht der Probe gebildet, wobei die Größe A der Aussparung auf mehr als 0,00 mm gesetzt wurde.
[Tabelle 1]

Distanz B = 0,05 mm, Heiztemperatur = 800°C

Größe A der Aussparung (mm)	Anti-Ablösungs-Leistung der Plattierungsschicht	Beständigkeit der Erdelektrode
0,00	schlecht	gut
0,01	gut	gut
0,05	gut	gut
0,10	gut	gut
0,5	gut	gut
0,8	gut	schlecht

Wie in der Tabelle 1 angegeben, konnte bestätigt werden, dass in der Probe mit einer Größe A der Aussparung von 0,00 mm die Plattierungsschicht die andere Endfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze kontaktierte und sich deshalb die Plattierungsschicht wahrscheinlich ablöst.
Außerdem konnte festgestellt werden, dass die Probe mit einer Größe A der Aussparung von mehr als 0,5 mm eine schlechtere Beständigkeit der Erdelektrode aufwies. Dies ist wahrscheinlich auf den folgenden Umstand zurückzuführen. Wenn die Größe A der Aussparung auf mehr als 0,5 mm gesetzt wird, können Sauerstoff oder ähnliches einfach von der Aussparung zwischen der Plattierungsschicht und der Erdelektrodenseitigen Spitze in den Raum zwischen der Erdelektrode und der Plattierungsschicht eindringen.
Im Gegensatz dazu konnte festgestellt werden, dass die Probe mit einer Größe A der Aussparung von gleich oder mehr als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 0,5 mm einer hervorragende Anti-Ablösungs-Leistung der Plattierungsschicht und eine hervorragende Beständigkeit der Erdelektrode aufwies.
Aus den oben beschriebenen Testergebnissen geht hervor, dass für das Erzielen einer hervorragenden Beständigkeit in der Erdelektrode bei gleichzeitiger Verhinderung einer Ablösung der Plattierungsschicht Folgendes zu bevorzugen ist. Eine Aussparung wird zwischen einem Teil, der ein Material der Erdelektroden-seitigen Spitze enthält, und der Plattierungsschicht auf der Fläche ausgebildet, wo die Erdelektroden-seitige Spitze in der Erdelektrode geschweißt ist. Die Größe A der Aussparung ist gleich oder größer als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 0,5 mm gesetzt.
Dann wird die Heiztemperatur auf 900°C für die Probe der Zündkerze mit einer Größe A der Aussparung von 0,2 mm und für die Probe mit einer Größe A der Aussparung von 0,3 mm geändert. Der oben beschriebene Benchtop-Wärmezyklustest wurde also unter einer Bedingung durchgeführt, unter welcher der Oxidfilm wahrscheinlicher gebildet wird. Dann wurden nach Abschluss von 1000 Zyklen unter Verwendung eines dem oben beschriebenen Verfahren ähnlichen Verfahrens die Anti-Ablösungs-Leistung der Plattierungsschicht und die Beständigkeit der Erdelektrode bewertet.
Die Ergebnisse der Tests sind in der Tabelle 2 aufgelistet. Die Distanz B wurde auf 0,05 mm für jede Probe gesetzt, und eine Aussparung wurde zwischen der Seitenfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze und der Plattierungsschicht gebildet.
[Tabelle 2]
Distanz B = 0,05 mm, Heiztemperatur = 900°C

Größe A der Aussparung (mm) Anti-Ablösungs-Leistung der Plattierungsschicht Beständigkeit der Erdelektrode

0,2 gut gut

0,3 gut schlecht
Wie in der Tabelle 2 angegeben, wurde festgestellt, dass die Probe mit einer Größe A der Aussparung von gleich oder kleiner als 0,2 mm eine hervorragende Beständigkeit der Erdelektrode sicherstellen konnte, obwohl sich die Probe unter einer Bedingung befand, in der die Bildung eines Oxidfilms wahrscheinlich ist. Der Grund hierfür ist wahrscheinlich, dass ein Eindringen von Sauerstoff oder ähnlichem zwischen der Plattierungsschicht und der Erdelektrode effizient reduziert wurde, indem die Größe A der Aussparung gleich oder kleiner als 0,2 mm gesetzt wurde.
Aus den oben beschriebenen Testergebnissen geht hervor, dass für eine weitere Verbesserung der Beständigkeit der Erdelektrode vorzugsweise die Größe A der Aussparung gleich oder kleiner als 0,2 mm ist.
Dann wurde die Heiztemperatur auf 950°C für die Probe der Zündkerze mit einer Größe A der Aussparung von 0,1 mm und für die Probe mit einer Größe A der Aussparung von 0,2 mm geändert. Der oben beschriebene Benchtop-Wärmezyklustest wurde also unter einer Bedingung durchgeführt, unter welcher der Oxidfilm wahrscheinlicher gebildet wird. Dann wurden nach Abschluss von 1000 Zyklen unter Verwendung eines dem oben beschriebenen Verfahren ähnlichen Verfahrens die Anti-Ablösungs-Leistung der Plattierungsschicht und die Beständigkeit der Erdelektrode bewertet.
Die Ergebnisse der Tests sind in der Tabelle 3 aufgelistet. Die Distanz B wurde auf 0,05 mm für jede Probe gesetzt, und eine Aussparung wurde zwischen der Seitenfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze und der Plattierungsschicht gebildet.
[Tabelle 3]
Distanz B = 0,05 mm, Heiztemperatur = 950°C

Größe A der Aussparung (mm) Anti-Ablösungs-Leistung der Plattierungsschicht Beständigkeit der Erdelektrode

0,1 gut gut

0,2 gut schlecht
Wie in der Tabelle 3 angegeben, wurde bestätigt, dass die Probe mit einer Größe A der Aussparung von gleich oder kleiner als 0,1 mm eine hervorragende Beständigkeit der Erdelektrode sicherstellen konnte, obwohl sich die Probe unter einer Bedingung befand, in der die Bildung eines Oxidfilms wahrscheinlich ist. Der Grund hierfür ist wahrscheinlich, dass ein Eindringen von Sauerstoff oder ähnlichem zwischen der Plattierungsschicht und der Erdelektrode extrem effizient reduziert wurde.
Aus den oben beschriebenen Testergebnissen geht hervor, dass für eine weitere Verbesserung der Beständigkeit der Erdelektrode vorzugsweise die Größe A der Aussparung gleich oder kleiner als 0,1 mm ist.
Dann wurden Proben von Zündkerzen mit Vertiefungsteilen mit einer Breite von 0,01 mm oder 0,05 mm innerhalb des Bereichs (des Bereichs RA) und Proben von Zündkerzen ohne die Vertiefungsteile an der Plattierungsschicht hergestellt. Die Vertiefungsteile wurden innerhalb des Bereichs RA angeordnet, der von dem Innenumfangsende der Plattierungsschicht zu einer von der Erdelektroden-seitigen Spitze entfernten Seite reicht (maximal 0,4 mm). Die Heiztemperatur wurde auf 1000°C für jede Probe geändert wobei der oben beschriebene Benchtop-Wärmezyklustest durchgeführt wurde. Dann wurden nach Abschluss von 1000 Zyklen unter Verwendung eines dem oben beschriebenen Verfahren ähnlichen Verfahrens die Anti-Ablösungs-Leistung der Plattierungsschicht und die Beständigkeit der Erdelektrode bewertet. Durch die Änderung der Heiztemperatur auf 1000°C werden Bedingungen vorgesehen, unter denen eine große Wärmeausdehnung der Plattierungsschicht und ein Kontakt mit der anderen Endfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze sehr wahrscheinlich sind.
Die Ergebnisse der Tests sind in der Tabelle 4 aufgelistet. Die Größe A der Aussparung wurde auf 0,1 mm gesetzt, und die Distanz B wurde auf 0,05 mm für jede Probe gesetzt, und es wurde eine Aussparung zwischen der Seitefläche der Erdelektroden-seitigen Spitze und der Plattierungsschicht gebildet. Außerdem wurde die Breite des Vertiefungsteils geändert, indem eine Ausgabe eines Laserstrahls während des Schweißens der Erdelektroden-seitigen Spitze an die Erdelektrode eingestellt wurde.
[Tabelle 4]

Größe A = 0,5 mm, Distanz B = 0,05 mm, Heiztemperatur = 1000°C

Vorhandensein des Vertiefungsteils (Breite des Vertiefungsteils)	Anti-Ablösungs-Leistung der Plattierungsschicht	Beständigkeit der Erdelektrode
vorhanden	schlecht	gut
vorhanden (0,01 mm)	gut	gut
vorhanden (0,05 mm)	gut	gut

Wie in der Tabelle 4 angegeben, wurde festgestellt, dass die Probe mit den innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Plattierungsschicht angeordneten Vertiefungsteilen eine hervorragende Beständigkeit der Plattierungsschicht erzielte, obwohl die Probe sehr schwierigen Bedingungen unterlag. Der Grund hierfür ist wahrscheinlich, dass die Wärmeausdehnung der Plattierungsschicht zu der Seite des Vertiefungsteils während einer Erhitzung die Wärmeausdehnung der Plattierungsschicht zu der Seite der Erdelektroden-seitigen Spitze reduziert.
Aus den oben beschriebenen Tests geht hervor, dass für eine zuverlässigere Verhinderung einer Ablösung der Plattierungsschicht die Plattierungsschicht vorzugsweise einen Vertiefungsteil umfasst, der in einem Bereich bis zu 0,4 mm von einem Innenumfangsende, das zusammen mit einem Teil, der ein Material der Erdelektroden-seitigen Spitze enthält, die Aussparung in der Plattierungsschicht bildet, in einer sich von der Erdelekroden-seitigen Spitze entfernenden Richtung senkrecht zu der Mittenachse der Erdelektroden-seitigen Spitze angeordnet ist.
Wenn die Breite des Vertiefungsteils auf mehr als 0,05 mm gesetzt ist, können Sauerstoff oder ähnliches zwischen der Plattierungsschicht und der Erdelektrode durch den Vertiefungsteil eindringen. Dies kann eine Verschlechterung der Beständigkeit der Erdelektrode zur Folge haben. Wenn also der Vertiefungsteil angeordnet wird, ist die Breite des Vertiefungsteils vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,05 mm. Um weiterhin die oben genannte Effizienz bei der Reduktion einer Ablösung der Plattierungsschicht zu erzielen, ist die Breite des Vertiefungsteils vorzugsweise gleich oder größer als 0,01 mm.
Proben der Zündkerzen mit verschiedenen Distanzen B wurden hergestellt und ein Benchtop-Funkenbeständigkeitstest wurde für jede Probe durchgeführt. Der Benchtop-Funkenbeständigkeitstest lässt sich wie folgt zusammenfassen. Jede Probe wurde an einer vorbestimmten Kammer montiert, wobei die Kammer dann mit einer Stickstoffatmosphäre gefüllt wurde. Die Mittenelektrode wurde als eine negative Elektrode verwendet, wobei die Frequenz einer angelegten Spannung auf 100 Hz (d. h. 6000 Mal pro Minute) gesetzt wurde und eine Funkenentladung erzeugt wurde. Nach 100 Stunden wurde die Größe des Funkenentladungsspalts nach dem Test gemessen. Dann wurde ein Inkrement relativ zu der Größe des Funkenentladungsspalts vor dem Test (Spaltinkrement) berechnet. Dabei wurde bestimmt, dass eine Probe mit einem Spaltinkrement gleich oder größer als 0,2 mm eine schlechte Verschleißbeständigkeit aufweist. Deshalb wurde eine derartige Probe als „schlecht” bewertet. Außerdem wurde bestimmt, dass eine Probe mit einem Spaltinkrement von weniger als 0,2 mm eine hervorragende Verschleißbeständigkeit aufweist, sodass eine derartige Probe als „gut” bewertet wurde.
Die Testergebnisse sind in der Tabelle 5 aufgelistet. Die Größe des Funkenentladungsspalts vor dem Test wurde auf 0,8 mm für jede Probe gesetzt. [Tabelle 5]

Distanz B (mm) Verschleißbeständigkeit

0,05 gut

0,1 gut

0,2 gut

0,3 schlecht
Wie in der Tabelle 5 angegeben, hat sich herausgestellt, dass die Probe mit der Distanz B gleich oder kleiner als 0,2 mm eine hervorragende Verschleißbeständigkeit aufwies. Dies ist vermutlich auf die folgenden Umstände zurückzuführen. Die Distanz B wurde auf gleich oder kleiner als 0,2 mm gesetzt, während die andere Endfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze und die Fläche der Plattierungsschicht derart konfiguriert wurden, dass sie eine annähernd flache Fläche bilden.
Dementsprechend trat eine Funkenentladung nicht nur an der anderen Endfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze, sondern auch an der Fläche der Plattierungsschicht zwischen der anderen Endfläche und der Mittenelektrode auf. Außerdem wurde eine Überhitzung der Erdelektroden-seitigen Spitze verhindert, indem die Vorsprungslänge der Erdelektroden-seitigen Spitze reduziert wurde.
Aus den oben beschriebenen Testergebnissen geht hervor, dass für eine weitere Verbesserung der Verschleißbeständigkeit gegenüber einer Funkenentladung vorzugsweise die Distanz B gleich oder kleiner als 0,2 mm ist.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann zum Beispiel auch wie folgt verkörpert werden. Natürlich sind auch andere Anwendungen und Modifikationen als die hier beschriebenen möglich.

(a) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Verschmelzungsteil 39 über dem gesamten Bereich des Außenumfangs der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 in der Umfangsrichtung ausgebildet. Wie in 8 gezeigt, kann ein Verschmelzungsteil 41 an einem Teil des Außenumfangs der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 in der Umfangsrichtung ausgebildet werden und kann die Erdelektroden-seitige Spitze 32 auf die Erdelektrode 27 mit dem Verschmelzungsteil 41 geschweißt werden. In diesem Fall wird eine Aussparung 42 zwischen der Seitenfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 und der Plattierungsschicht 35 und zwischen dem Verschmelzungsteil 41 und der Plattierungsschicht 35 gebildet.
(b) In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Erdelektroden-seitige Spitze 32 durch ein Laserschweißen auf die Erdelektrode 27 geschweißt. Die Erdelektroden-seitige Spitze 32 kann auch durch ein Widerstandsschweißen auf die Erdeelektrode 27 geschweißt werden. In diesem Fall ist wie in 9 gezeigt (es ist zu beachten, dass in 9 die Dicke der Plattierungsschicht 35 der Deutlichkeit halber dicker als die tatsächliche Dicke gezeigt ist) kaum ein Verschmelzungsteil vorhanden. Dementsprechend wird eine Aussparung 43 zwischen der Seitenfläche der Erdelektrodenseitigen Spitze 32 und der Plattierungsschicht 35 gebildet.
(c) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein auf der Seite der Aussparung 37 angeordneter Teil in der Plattierungsschicht 35 derart beschaffen, dass die Distanz von der Fläche der Plattierungsschicht 35 zu der anderen Endfläche der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 entlang der Mittenachse CL2 innerhalb des gesamten Bereichs annähernd konstant ist. Im Gegensatz dazu kann wie in 10 gezeigt (es ist zu beachten, dass in 10 die Dicke der Plattierungsschicht 35 der Deutlichkeit halber dicker als die tatsächliche Dicke gezeigt ist) ein auf der Seite der Aussparung 37 angeordneter Teil in der Plattierungsschicht 35 derart beschaffen sein, dass die Distanz von der Fläche der Plattierungsschicht 35 zu der anderen Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 entlang der Mittenachse CL2 allmählich größer wird, je näher die Plattierungsschicht 35 der Seite der Erdelektrodenseitigen Spitze 32 kommt. Die Plattierungsschicht 35 kann also derart beschaffen sein, dass die Fläche der Plattierungsschicht 35 von der anderen Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 zurückweicht, je näher die Plattierungsschicht 35 der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 kommt. In diesem Fall kann während der Erhitzung (während der Wärmeausdehnung) ein Anstoßen der Plattierungsschicht 35 an die andere Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 zuverlässig verhindert werden, sodass eine Ablösung der Plattierungsschicht 35 zuverlässig verhindert werden kann.

Die Konfiguration, in welcher die Fläche der Plattierungsschicht 35 von der anderen Endfläche 32F zurückweicht, je näher die Fläche der Plattierungsschicht 35 der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 kommt, kann durch ein Verfahren wie etwa das folgende erzielt werden. Eine Fläche in der Erdelektrode 27, wo die Erdelektroden-seitige Spitze 32 geschweißt werden soll, wird durch ein Verfahren wie etwa ein Schneiden derart ausgebildet, dass sie zu der Erdelektrodenseitigen Spitze 32 geneigt ist, wobei dann die Plattierungsschicht 35 auf der Fläche der Erdelektrode 27 ausgebildet werden kann. Alternativ hierzu wird die Plattierungsschicht 35 auf der Fläche der Erdelektrode 27 ausgebildet, wobei dann die ausgebildete Plattierungsschicht 35 gepresst wird.

(d) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Plattierungsschicht 35 aus einem Metall ausgebildet, dessen Hauptbestandteil Ni ist. Die Plattierungsschicht 35 kann jedoch auch aus einem Metall ausgebildet sein, dessen Hauptbestandteil ein anderes Metall als Ni ist. Zum Beispiel kann die Plattierungsschicht aus einem Metall ausgebildet sein, dessen Hauptbestandteil Zink (Zn) ist.
(e) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Erdelektroden-seitige Spitze 32 scheibenförmig ausgebildet. Die Form der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Erdelektroden-seitige Spitze auch prismaförmig (z. B. in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds) ausgebildet sein.
(f) In der oben beschriebenen Ausführungsform erstreckt sich der Vertiefungsteil 38 entlang einer Umfangsrichtung der Erdelektroden-seitigen Spitze 32. Die Form des Vertiefungsteils 38 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Vertiefungsteil eine Form aufweisen, die sich entlang der Radialrichtung der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 erstreckt.
(g) In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Erdelektroden-seitige Spitze 32 auf die Seitenfläche der Erdelektrode 27 auf der Seite der Mittenelektrode 5 geschweißt. Die Erdelektroden-seitige Spitze kann aber auch an die vordere Endfläche der Erdelektrode 27 geschweißt werden. Eine Funkenentladung kann zwischen der anderen Endfläche 32F der Erdelektroden-seitigen Spitze 32 und der Seitenfläche der Mittenelektrode 5 (der Mittenelektroden-seitigen Spitze 31) annähernd entlang der Richtung senkrecht zu der Achse CL1 durchgeführt werden.
(h) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Erdelektrode 27 aus einem einzelnen Metall ausgebildet. Die Innenschicht, die aus einem Material wie etwa Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet ist, das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist im Inneren der Erdelektrode 27 ausgebildet, sodass die Erdelektrode 27 mit einer Vielzahl von Schichten ausgebildet ist, die eine äußere Schicht und eine innere Schicht umfassen.
(i) In der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Fall beschrieben in dem die Erdelektrode 27 an den vorderen Endteil 26 der Metallhülse 3 geschweißt wird. Die Erfindung kann jedoch auch auf einen Fall angewendet werden, in dem die Erdelektrode durch ein Schneiden aus einem Teil der Metallhülse (oder aus einem Teil einer Vorderende-Metallhülse, die zuvor an die Metallhülse geschweißt wurde) ausgebildet wird (siehe zum Beispiel JP 2006-236906 A ).
(j) In der oben beschriebenen Ausführungsform weist ein Werkzeugeingreifteil 19 einen hexagonalen Querschnitt auf. Die Form des Werkzeugeingreifteils 19 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Werkzeugeingreifteil 19 eine Bi-HEX-Form (eine modifiziert dodekagonale Form) [ISO22977: 2005(E)] oder ähnliches aufweisen.

Die vorstehende ausführliche Beschreibung dient der Erläuterung. Es können viele Modifikationen und Variationen auf der Grundlage der oben gegebenen Lehren vorgenommen werden. Der Erfindungsumfang ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Obwohl die Beschreibung auf spezifische Details von Aufbauten oder Verfahren Bezug nimmt, ist die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Merkmale und Schritte beschränkt. Die hier beschriebenen Merkmale und Schritte sind lediglich beispielhaft für die Implementierung der beigefügten Ansprüche auf zufassen.
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 2012-105623 [0001]
JP 2013-052601 [0001]
JP 2001-68250 A [0004]
JP 2006-236906 A [0096]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO22977: 2005(E) [0096]

Claims

Zündkerze, die umfasst: einen rohrförmigen Isolator, der ein sich in der Richtung der Achse erstreckendes Axialloch aufweist, eine Mittenelektrode, die in eine Spitzenendseite des Axiallochs eingesteckt ist, eine rohrförmige Metallhülse, die an einem Außenumfang des Isolators angeordnet ist, eine Erdelektrode, die an einem vorderen Endteil der Metallhülse angeordnet ist, und eine Säulenkörperspitze, die eine Endfläche und eine andere Endfläche umfasst, wobei die eine Endfläche an die Erdelektrode geschweißt ist und die andere Endfläche zusammen mit einem vorderen Endteil der Mittenelektrode einen Spalt bildet, wobei die Erdelektrode eine Fläche umfasst, wo die Spitze zu schweißen ist, wobei die Fläche zusammen mit einem Teil, der ein Material der Spitze enthält, eine Aussparung bildet, die Erdelektrode eine Fläche umfasst, wo eine Plattierungsschicht angeordnet ist, wobei die Plattierungsschicht eine Fläche mit Ausnahme eines Ausbildungsteils für die Aussparung in der Fläche der Erdelektrode bedeckt, und die Aussparung eine Größe A aufweist, die gleich oder größer als 0,01 mm und gleich oder kleiner als 0,5 mm ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei: die Plattierungsschicht eine Distanz B von einer Fläche eines Teils, der der Spitze am nächsten ist, zu der anderen Endfläche der Spitze entlang einer Mittenachse der Spitze aufweist, wobei die Distanz B gleich oder kleiner als 0,2 mm ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei: die Aussparung die Größe A aufweist, die gleich oder kleiner als 0,2 mm ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei: die Aussparung die Größe A aufweist, die gleich oder kleiner als 0,1 mm ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei: die Plattierungsschicht einen Vertiefungsteil aufweist, der in einem Bereich von bis zu 0,4 mm von dem Innenumfangsende der Plattierungsschicht in einer sich von der Spitze entfernenden Richtung senkrecht zu der Mittenachse der Spitze angeordnet ist, wobei das Innenumfangsende zusammen mit einem Teil, der ein Material der Spitze enthält, die Aussparung in der Plattierungsschicht bildet.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei: die Plattierungsschicht einen auf der Seite der Aussparung angeordneten Teil aufweist, der derart beschaffen ist, dass eine Distanz entlang einer Mittenachse der Spitze von einer Fläche der Plattierungsschicht zu der anderen Endfläche der Spitze allmählich größer wird, je näher die Plattierungsschicht der Seite der Spitze kommt.