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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Zündkerze für interne Verbrennungsmaschinen, wobei diese eine ringförmige Massenelektrode aufweist, die derart angeordnet ist, dass diese einem äußeren Umfang einer Mittenelektrode gegenüberliegt, und es betrifft die vorliegende Offenbarung ein Herstellungsverfahren hierfür.
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2. Stand der Technik
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Die
DE 10 2015 114 453 A1 offenbart das Folgende: Eine Zündkerze beinhaltet ein rohrförmiges Gehäuse, einen rohrförmigen Isolator, der in dem Gehäuse gehalten wird, eine Mittelelektrode, die in dem Isolator befestigt ist, wobei ein distaler Endbereich der Mittelelektrode nach außerhalb des Isolators vorsteht; und eine ringförmige Masseelektrode, die an einem distalen Ende des Gehäuses befestigt ist. Das Gehäuse weist, an dem distalen Ende desselben, einen kleinen Innendurchmesser aufweisenden Bereich auf, der einen kleineren Innendurchmesser aufweist als andere Bereiche des Gehäuses. Die ringförmige Masseelektrode ist auf einer distalen Endoberfläche des einen kleinen Innendurchmesser aufweisenden Bereichs des Gehäuses so angeordnet, dass eine innere Umfangsoberfläche der Masseelektrode einer äußeren Umfangsoberfläche des distalen Endbereichs der Mittelelektrode über eine dazwischen ausgebildete Funkenstrecke gegenüberliegt. Der Außendurchmesser der Masseelektrode ist kleiner als der Außendurchmesser der distalen Endoberfläche des einen kleinen Innendurchmesser aufweisenden Bereichs des Gehäuses.
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Weiterer Stand der Technik ist in der
JP 5 075 127 B2 offenbart.
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Beispielsweise offenbart das japanische Patent mit der Nummer
JP 5 075 127 B2 eine Zündkerze zur Verwendung in internen Verbrennungsmaschinen, welche in automobilen Fahrzeugen oder in Kraft-Wärme-Kopplungssystemen befestigt ist. Die Zündkerze weist eine ringförmige Massenelektrode auf, welche einer äußeren Peripherie einer Mittenelektrode gegenüberliegt. Die Verbindung der Massenelektrode mit einem Gehäuse der Zündkerze wird durch das Krimpen eines vorderen Endes des Gehäuses nach Innen erzielt, um einen Funkenspalt zwischen dem äußeren Umfang der Mittenelektrode und dem inneren Umfang der ringförmigen Massenelektrode zu definieren. Die vorstehend erläuterte Zündkerze weist eine Struktur auf, bei welcher die Massenelektrode fest im Inneren des gekrimpten vorderen Endes des Gehäuses gehalten ist, um einen mechanischen Kontakt der äußeren Peripherie der Massenelektrode mit dem Gehäuse herzustellen, wobei dies in einer erhöhten Länge eines Wärmeabführungspfads zwischen der inneren peripheren Oberfläche der Massenelektrode, welche dem Funkenspalt gegenüberliegt, und dem Gehäuse führt. Dies erhöht das Risiko von höheren Temperaturen, die in der Massenelektrode auftreten, wobei dies gewöhnlicherweise zu einer Erhöhung der mechanischen Abnutzung von Abschnitten der Elektroden um den Funkenspalt herum führt, und wobei dies zu einer Beschleunigung der Rate führt, mit welcher die Größe des Funkenspalts anwächst, und wobei dies wiederum die Zeit verkürzt, die benötigt wird, einen oberen Schwellwert bzw. Grenzwert einer Größe des Funkenspalts zu erreichen. Es ist deshalb schwierig Zündkerzen herzustellen, welche eine erhöhte Lebensdauer aufweisen.
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Die Massenelektrode ist im Inneren des Gehäuses angeordnet. Der Funkenspalt weist ein Ende auf, welches im Inneren des vorderen Endes des Gehäuses in der Längenrichtung der Zündkerze platziert ist, wobei auf diese Weise eine Wahrscheinlichkeit auftritt, dass es für eine Flamme, so wie diese durch einen Funken erzeugt wird, die in dem Funkenspalt erzeugt wird, schwierig ist zu wachsen, das heißt, dass ein Kühlverlust in der Zündkerze vergrößert wird, was in einer reduzierten Fähigkeit resultiert, einen Kraftstoff in der Maschine zu zünden.
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Die vorstehend beschriebene Zündkerze weist die Massenelektrode auf, die fest im Inneren des Gehäuses eingepresst ist. Es ist deshalb schwierig die Position der Massenelektrode einzustellen, das heißt, es ist schwierig, die Größe des Funkenspalts zu justieren. Genauer gesagt erfordert das genaue Erzeugen des Funkenspalts zwischen der äußeren Peripherie der Mittenelektrode und der inneren Peripherie der Massenelektrode eine erhöhte Genauigkeit beim Positionieren der Massenelektrode relativ zu der Mittenelektrode. Eine Variation bzw. Schwankung einer Abmessung oder ein Fehler beim Zusammenbau der Teile, wie z. B., des Gehäuses, etc., führt zu einem Fehler beim Ausbilden eines gewünschten Funkenspalts, sogar falls die Massenelektrode genau relativ zu dem Gehäuse positioniert ist, wobei deshalb der Bedarf besteht, die Massenelektrode relativ zu der Mittenelektrode zu positionieren. Allerdings, bei der Struktur, bei welcher die Massenelektrode radial im Inneren des gekrimpten vorderen Endes des Gehäuses angeordnet ist, wird eine große Schwankung einer Abmessung oder ein großer Fehler beim Zusammenbau der Teile der Zündkerze eine Bewegung der Massenelektrode in einer Radialrichtung der Zündkerze beschränken. Es ist deshalb schwierig, die Größe des Funkenspalts genau einzustellen.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Zündkerze für eine interne Verbrennungsmaschine vorzusehen, welche derart ausgeführt ist, dass diese eine erhöhte Lebensdauer, eine erhöhte Fähigkeit zum Zünden von Kraftstoff, und einen Funkenspalt, welcher einfach einzustellen ist, aufweist. Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für den vorstehend beschriebenen Typ einer Zündkerze vorzusehen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und das Verfahren des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Zündkerze für eine interne Verbrennungsmaschine vorgesehen, welche das Folgende aufweist: (a) ein zylindrisches Gehäuse; (b) einen zylindrischen Porzellanisolator, welcher im inneren des Gehäuses aufgenommen ist; (c) eine Mittenelektronik, welche im Inneren des Porzellanisolator aufgenommen ist, und welche einen Kopf aufweist, der sich außerhalb eines vorderen Endes des Porzellanisolator erstreckt; und (d) eine ringförmige Massenelektrode, welche an einem vorderen Ende des Gehäuses fixiert ist. Das Gehäuse weist einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser auf, der an einem vorderen Ende dessen ausgebildet ist. Der Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser weist einen Innendurchmesser auf, welcher kleiner ist, als der eines Rests des Gehäuses. Die Massenelektrode steht von einer vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser hervor, und diese weist eine innere periphere Oberfläche auf, die einer äußeren peripheren Oberfläche der Mittenelektronik gegenüber liegt. Die Massenelektrode weist einen Außendurchmesser auf, welcher kleiner ist, als ein Außendurchmesser der vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser. Eine ringförmige Berandung ist vorgesehen, durch welche die vordere Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser und eine Basisendoberfläche der Massenelektrode einander gegenüber liegen. Die ringförmige Berandung weist einen ringförmigen Bereich auf, welcher einen Abschnitt einer Breite dessen einnimmt, und welcher sich vollständig in einer Umfangsrichtung dessen erstreckt, und in welcher eine ringförmige Schweißnaht ausgebildet ist, welche eine Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Massenelektrode etabliert. Die ringförmige Schweißnaht erstreckt sich kontinuierlich in einer Umfangsrichtung der ringförmigen Berandung.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für eine Zündkerze für eine interne Verbrennungsmaschine vorgesehen. Die Zündkerze weist das Folgende auf: (a) ein zylindrisches Gehäuse; (b) einen zylindrischen Porzellanisolator, welcher innerhalb des Gehäuses aufgenommen ist; (c) eine Mittenelektrode, welche im Inneren des Porzellanisolators aufgenommen ist, und welche einen Kopf aufweist, der sich außerhalb eines vorderen Endes des Porzellanisolators erstreckt; und (d) eine ringförmige Massenelektrode, welche an einem vorderen Ende des Gehäuses befestigt ist. Das Gehäuse weist einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser auf, welches an einem vorderen Ende dessen ausgebildet ist. Der Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser weist einen Innendurchmesser auf, welcher kleiner als der des Rests des Gehäuses ist. Die Massenelektrode steht von einer vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser hervor, und weist eine innere periphere Oberfläche auf, welche einer äußeren peripheren Oberfläche der Mittenelektrode gegenüberliegt, die Massenelektrode weist einen Außendurchmesser auf, welcher kleiner als ein Außendurchmesser der vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser ist. Das Herstellungsverfahren weist die folgenden Schritte auf: (a) Vorbereiten des Gehäuses mit einem ringförmigen Vorsprung, welcher an einer vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser ausgebildet ist, und welcher sich kontinuierlich und vollständig in einer Umfangsrichtung des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser oder der Massenelektrode mit einem ringförmigen Vorsprung erstreckt, welcher an einer Basisendoberfläche der Massenelektrode ausgebildet ist, und welcher sich kontinuierlich und vollständig in einer Umfangsrichtung der Basisendoberfläche erstreckt, wobei der ringförmige Vorsprung eine Breite in einer Radialrichtung der Zündkerze aufweist, wobei die Breite kleiner als eine Breite einer ringförmigen Berandung in der Radialrichtung der Zündkerze ist, und wobei die ringförmige Berandung eine Berandung ist, durch welche die vordere Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser und die Basisendoberfläche der Massenelektrode einander gegenüberliegen; (b) einen Schritt des Zusammenbaus der Vorbereitung einer Baugruppe des Porzellanisolators und der Mittenelektrode und dann der Installation der Baugruppe im Inneren des Gehäuses sodass die Mittenelektrode in eine innere Peripherie des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser eingefügt ist; und (c) einen Schritt des Verbindens, welcher nachfolgenden zu dem Schritt des Zusammenbaus durchgeführt wird, der Schritt des Verbindens platziert den ringförmigen Vorsprung in Kontakt mit der Basisendoberfläche der Massenelektrode oder der vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser, und führt dann ein Widerstandsschweißen durch, um die Massenelektrode mit dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser zu verbinden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Zündkerze ist der Außendurchmesser der Massenelektrode kleiner als der der vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser des Gehäuses. Die Massenelektrode ist an die vordere Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser des Gehäuses verschweißt. Die Massenelektrode und das Gehäuse liegen einander deshalb in Kontakt miteinander in der Axialrichtung der Zündkerze gegenüber. Genauer gesagt kontaktieren sich die Massenelektrode und das Gehäuse kontinuierlich und vollständig in der Umfangsrichtung der Zündkerze, wobei dadurch eine große Kontaktfläche sichergestellt wird, und dadurch ein Pfad zur Wärmeabführung zwischen der inneren peripheren Oberfläche der Massenelektrode, die dem Funkenspalt und dem Gehäuse gegenüberliegt, verkürzt wird. Dies verbessert die Freigabe von Wärme von der Massenelektrode, welche der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine ausgesetzt ist, und welche auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wird, zu dem Gehäuse, welches in einem Maschinenkopf befestigt ist, wobei diese Weise ein Temperaturanstieg der Massenelektrode minimiert wird, wobei dadurch der mechanische Verschleiß der inneren peripheren Oberfläche der Massenelektrode reduziert wird, was eine Vergrößerung der Größe des Funkenspalts vermeidet, um eine gewünschte Lebensdauer der Zündkerze zu erhalten.
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Die Massenelektrode steht von der vorderen Endoberfläche des Gehäuses hervor, sodass der Funkenspalt außerhalb des vorderen Endes des Gehäuses in der Axialrichtung der Zündkerze platziert ist, wobei dadurch ein Kontakt mit der Flamme, so wie diese durch einen Funken erzeugt wird, welcher in dem Funkenspalt erzeugt wird, mit dem Gehäuse vermeidet, wobei dies gewöhnlicherweise verursacht, dass die Hitze der Flamme in das Gehäuse eingeführt wird, wobei dies zu einem Fehler beim Anwachsen der Flamme bzw. der Flammengröße resultiert. In anderen Worten wird der Kühlverlust der thermischen Energie, die zum Anwachsen der Flamme erforderlich ist, minimiert, um die Fähigkeit der Zündkerze zu verbessern, den Kraftstoff zu entzünden.
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Die Zündkerze ist derart eingerichtet, dass diese die Massenelektrode aufweist, welche die äußere periphere Oberfläche der Mittenelektrode gegenüberliegt, und welche an der vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser des Gehäuses angeschweißt ist, wobei somit auf einfacher Weise realisiert wird, dass die Massenelektrode an der Mittenelektrode positioniert ist, wenn diese miteinander verschweißt werden. Genauer gesagt, wenn die Massenelektrode an das Gehäuse geschweißt wird, dann ist es möglich, die Massenelektrode entlang der vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser des Gehäuses zu bewegen, um einen gewünschten Ort der Massenelektrode relativ zu der Mittenelektrode unabhängig von einer Schwankung bzw. Variation der Abmessung der Teile der Zündkerze zu fixieren, was es in einfacher Weise ermöglicht, den Funkenspalt zwischen der Mittenelektrode und der Massenelektrode einzustellen.
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Die ringförmige Schweißnaht erstreckt sich kontinuierlich und vollständig über den kreisförmigen Bereich, welcher einen Abschnitt der Breite der ringförmigen Berandung einnimmt, durch welche die vordere Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser und die Basisendoberfläche der Massenelektrode einander gegenüberliegen. In anderen Worten ist der ringförmige Vorsprung, welcher eine vollständige Ringform aufweist, und welcher verwendet wird, eine Schweißnaht zwischen dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und der Massenelektrode vorzusehen, so ausgebildet, dass sich dieser vollständig in der Umfangsrichtung der Massenelektrode oder des Gehäuses erstreckt. Der ringförmige Vorsprung weist eine kleinere Breite als die der Massenelektrode oder des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser auf wobei auf diese Weise die Verteilung des elektrischen Stroms über den gesamten Umfang des ringförmigen Vorsprungs in dem ringförmigen Bereich während des Widerstandsschweißens ausgeglichen wird, wobei dadurch die Stabilität beim Schweißen der Massenelektrode an den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser sichergestellt wird, das heißt, beim Positionieren der Massenelektrode relativ zu der Mittenelektrode, um eine gewünschte Größe des Funkenspalts zu erzielen.
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Bei dem Herstellungsverfahren der Zündkerze wird der Schritt des Verbindens nach dem Schritt des Zusammenbaus ausgeführt. Dies ermöglicht es, dass der Funkenspalt zwischen der Massenelektrode und der Mittenelektrode bei dem Schritt des Verbindens eingestellt wird. Es ist auf diese Weise möglich, das Einstellen des Funkenspalts bei einem Zeitpunkt zu vervollständigen, wenn die Massenelektrode an den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser des Gehäuses angeschweißt wird, wobei dadurch die Genauigkeit beim Einstellen des Funkenspalts erhöht wird, und dadurch ebenso die Einfachheit einer solchen Einstellung sichergestellt wird.
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Der Schritt des Verbindens dient der Platzierung des ringförmigen Vorsprungs in Kontakt mit der Basisendoberfläche der Massenelektrode oder der vorderen Endoberfläche des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser, und dann dem Widerstandsschweißen der Massenelektrode zu bzw. an den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser. Das Widerstandsschweißen wird deshalb nur an einem sich in Umfangsrichtung erstreckten Abschnitt der Breite der ringförmigen Berandung durchgeführt, und nicht an dem Ganzen der ringförmigen Berandung, wo der Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser und die Massenelektrode einander gegenüberliegen, wobei dadurch die Einfachheit ermöglicht wird, mit welcher der vollständige Umfang der Massenelektrode kontinuierlich an den Abschnitt mit den kleinen Durchmesser geschweißt wird, um die Stabilität beim Verbinden der Massenelektrode mit dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser sicherzustellen, das heißt, beim Positionieren der Mittenelektrode und der Massenelektrode relativ zueinander, um eine gewünschte Größe des Funkenspalts sicherzustellen.
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Diese Offenbarung sieht deshalb die Zündkerze und das Herstellungsverfahren für die Zündkerze vor, welche eine erhöhte Lebensdauer, eine verbesserte Fähigkeit Kraftstoff zu zünden, und einen einfach einzustellenden Funkenspalt aufweist.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und aus der beiliegenden Zeichnung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung vollständiger verstanden werden, welche jedoch nicht derart verstanden werden sollte, dass dies die Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen beschränkt, sondern dienen diese Ausführungsformen nur dem Zweck der Erläuterung und des Verständnisses.
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Es zeigt/es zeigen:
- 1 eine teilweise perspektivische Schnittansicht, welche einen Bereich um einen vorderen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
- 2 eine longitudinale Schnittansicht, welche eine Zündkerze gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
- 3 eine ebene Ansicht, welche eine Zündkerze darstellt, so wie diese von einem vorderen Ende dieser betrachtet wird;
- 4 eine teilweise Schnittansicht, welche einen Bereich um einen vorderen Endabschnitt der Zündkerze der ersten Ausführungsform darstellt;
- 5 eine teilweise perspektivische Schnittansicht, welche einen Bereich um eine Massenelektrode darstellt, die an ein Gehäuse der Zündkerze der ersten Ausführungsform geschweißt ist;
- 6 eine beispielhafte Ansicht, welche eine Positionsbeziehung zwischen einer ringförmigen Berandung und einer ringförmigen Schweißnaht einer Zündkerze der ersten Ausführungsform repräsentiert;
- 7 eine ebene Ansicht, welche eine vordere Endoberfläche des Gehäuses darstellt, bevor eine Massenelektrode an das Gehäuse einer Zündkerze der ersten Ausführungsform angeschweißt ist;
- 8 eine teilweise Schnittansicht, welche einen Bereich um einen vorderen Endabschnitt der Zündkerze darstellt, bevor eine Massenelektrode an ein Gehäuse der ersten Ausführungsform angeschweißt ist;
- 9 eine teilweise perspektivische Schnittansicht, welche einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser eines Gehäuses darstellt, bevor eine Massenelektrode an das Gehäuse einer Zündkerze der ersten Ausführungsform angeschweißt ist;
- 10(A) eine ebene Ansicht einer Massenelektrode einer Zündkerze einer ersten Ausführungsform;
- 10(B) eine Schnittansicht, so wie diese entlang der Linie Xb-Xb der 10(A) vorgenommen wurde;
- 11 (A) eine teilweise Schnittansicht, welche eine Massenelektrode darstellt, die in Kontakt mit einem ringförmigen Vorsprung eines Gehäuses bei einem Schritt des Verbindens bei einer ersten Ausführungsform platziert ist;
- 11(B) eine teilweise Schnittansicht, welche eine Massenelektrode darstellt, die an ein Gehäuse während eines Schritts des Verbindens bei der ersten Ausführungsform geschweißt wird;
- 11(C) eine teilweise Schnittansicht, welche eine Massenelektrode darstellt, welche vollständig an ein Gehäuse während eines Schritts des Verbindens bei der ersten Ausführungsform geschweißt ist;
- 12(A) eine Schnittansicht, welche eine erste Modifikation eines ringförmigen Vorsprungs an einem Gehäuse einer Zündkerze bei der ersten Ausführungsform darstellt;
- 12(B) eine Schnittansicht, welche eine zweite Modifikation eines ringförmigen Vorsprungs an einem Gehäuse einer Zündkerze bei der ersten Ausführungsform darstellt;
- 12(C) eine Schnittansicht, welche eine dritte Modifikation eines ringförmigen Vorsprungs an einem Gehäuse einer Zündkerze bei der ersten Ausführungsform darstellt;
- 12(D) eine Schnittansicht, welche eine vierte Modifikation eines ringförmigen Vorsprungs an einem Gehäuse einer Zündkerze bei der ersten Ausführungsform darstellt;
- 13(A) eine bespielhafte Ansicht, welche einen initialen Zustand eines Schritts des Verbindens bei einem Herstellungsverfahren demonstriert, wobei eine Massenelektrode an einem dreiecksförmigen Vorsprung platziert wird, der an einem Gehäuse bei einer Zündkerze bei der ersten Ausführungsform ausgebildet ist;
- 13(B) eine beispielhafte Ansicht, welche einen Zwischenzustand bei einem Schritt des Verbindens bei einem Herstellungsverfahren demonstriert, um eine Massenelektrode an ein Gehäuse durch einen dreiecksförmigen-ringförmigen Vorsprung bei der Zündkerze der ersten Ausführungsform zu schweißen;
- 13(C) eine beispielhafte Ansicht, welche einen finalen Zustand eines Schritts des Verbindens bei einem Herstellungsverfahren demonstriert, um ein Schweißen einer Massenelektrode an ein Gehäuse durch einen dreiecksförmigen-ringförmigen Vorsprung bei einer Zündkerze der ersten Ausführungsform fertig zu stellen;
- 14(A) eine ebene Ansicht einer Massenelektrode einer Zündkerze der zweiten Ausführungsform;
- 14(B) eine Schnittansicht, so wie diese entlang einer Linie XIVb-XIVb der 14(A) vorgenommen wurde; und
- 15 eine teilweise perspektivische Schnittansicht, welche einen Bereich um einen vorderen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Die Zündkerze 1 zur Verwendung mit einer internen Verwendungsmaschine und einem Herstellungsverfahren hierfür werden nachstehend mit Bezug auf die 1 bis 13 beschrieben werden.
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Die Zündkerze 1 der ersten Ausführungsform, so wie dies in den 1 bis 4 dargestellt ist, beinhaltet, ein hohles zylindrisches Gehäuse 2 (ebenso als eine Hülse bezeichnet), einen zylindrischen Porzellanisolator 3, der im Inneren des Gehäuses 2 aufgenommen ist, eine Mittenelektrode 4 und eine ringförmige Massenelektrode 5.
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Die Mittenelektrode 4 ist im Inneren des Porzellanisolators 3 aufgenommen, und steht teilweise von einem vorderen Ende (d.h., von einem Kopf) des Porzellanisolators 3 hervor. Die ringförmige Massenelektrode 5 ist an dem vorderen Ende des Gehäuses 2 befestigt.
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Das Gehäuse 2 weist einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser 21 auf, welcher an einem vorderen Ende (d.h., einem Kopf) des Gehäuses 2 ausgebildet ist. Der Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 weist einen Innendurchmesser D4 auf welcher kleiner als der des Restes des Gehäuses 2 ist.
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Die Massenelektrode 5 ist an einer vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 platziert. Die Massenelektrode 5 weist eine innere periphere Oberfläche 51 auf, die einer äußeren peripheren Oberfläche 41 der Mittenelektrode 4 gegenüberliegt. Die Massenelektrode 5 weist vorzugsweise eine vordere Endoberfläche 53 auf, die außerhalb einer vorderen Endoberfläche 43 der Mittenelektrode 4 in einer Axialrichtung der Zündkerze 1 platziert ist. Die Massenelektrode 5 weist einen Außendurchmesser D1 auf, welcher kleiner ist als ein Ausdurchmesser D0 einer vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmessers 21.
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Die vordere Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21, sowie dies in den 4 bis 6 dargestellt ist, liegt einer Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 durch eine ringförmige Berandung 12 gegenüber. Die ringförmige Berandung 12 weist einen ringförmigen Bereich auf, welcher einen Abschnitt einer Breite dieser einnimmt, und welcher sich vollständig in einer Umfangsrichtung dieser erstreckt, und in welcher eine ringförmige Schweißnaht 13 ausgebildet ist, welche eine mechanische Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und der Massenelektrode 5 herstellt. Die ringförmige Schweißnaht 13 erstreckt sich kontinuierlich in der Umfangsrichtung der ringförmigen Berandung 12.
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Die Zündkerze 1 ist als ein Zündmittel bei einer interne Verbrennungsmaschine verwendet, welche beispielsweise in automobilen Fahrzeugen oder in Kraft-Wärme-Kopplungssystemen angebracht ist. Bei der nachstehenden Diskussion, wenn die Zündkerze 1 in der internen Verbrennungsmaschine installiert ist, wird ein Abschnitt der Zündkerze 1, der gegenüber einer Verbrennungskammer der internen Verbrennungsmaschine freigestellt ist, ebenso als ein vorderes Ende oder als eine vordere Endseite bezeichnet werden, während ein Abschnitt der Zündkerze 1 welches sich am weitesten weg dem vorderen Ende befindet, ebenso als ein Basisende oder als eine Basisendseite bezeichnet werden wird. Eine Axialrichtung der Zündkerze, eine Radialrichtung der Zündkerze, und eine Umfangsrichtung der Zündkerze, sowie dies hierin bezeichnet ist, sind entsprechend eine Längenrichtung, eine Radialrichtung, und eine Umfangsrichtung der Zündkerze 1.
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Die Mittenelektrode 4 dieser Ausführungsform ist, so wie die es in den 1 und 3 zu sehen ist, von einer im Wesentlichen zylindrischen Form und diese ist koaxial zu bzw. mit dem zylindrischen Gehäuse 2, dem zylindrischen Porzellanisolator 3, und der zylindrischen Massenelektrode 5 angeordnet.
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Die ringförmige Schweißnaht 13 ist, so wie dies in den 5 und 6 zu sehen ist, derart geformt, dass sich koaxial mit der Massenelektrode 5 erstreckt, wobei diese in anderen Worten die gleiche Mitte wie die der Massenelektrode 5 aufweist.
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Die ringförmige Schweißnaht 13, so wie dies vorstehend mit Bezug auf die 4 und 6 beschrieben ist, liegt auf dem ringförmigen Bereich der ringförmigen Berandung 12 durch welche die Basisendoberfläche 52, der Massenelektrode 5 der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 gegenüberliegt.
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Die ringförmige Schweißnaht 13 weist eine innere Umfangskante 132 auf, welche außerhalb der inneren Umfangskante 212 der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts des kleinen Durchmessers 21 platziert ist. Die ringförmige Schweißnaht 13 weist eine äußere Umfangskante 131 auf, die innerhalb der äußeren Umfangskante 521 der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 platziert ist.
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Die ringförmige Schweißnaht 13 ist derart geformt, dass sich diese von der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 in die Massenelektrode 5 erstreckt. Genauer gesagt ist die ringförmige Schweißnaht 13 tief von der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 eingebettet.
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Die vordere Endoberfläche 211 des Gehäuses 2, so wie dies in den 7 und 8 dargestellt ist, weist einen ringförmigen Vorsprung 130 auf, der darauf ausgebildet ist. Die vordere Endoberfläche 211 ist flach, dies mit der Ausnahme des ringförmigen Vorsprungs 130, und diese erstreckt sich senkrecht zu der Axialrichtung der Zündkerze. Bei der nachstehenden Diskussion repräsentiert die vordere Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 eine vordere Endoberfläche (d.h., eine oberste bzw. äußerste Oberfläche in 8) des Gehäuses 2 der Axialrichtung, und dies mit der Ausnahme des ringförmigen Vorsprungs 130. Die Massenelektrode 5, so wie dies in 10(B) zu sehen ist, weist die Basisendoberfläche 52 und die vordere Endoberfläche 53 auf, welche durch eine Dickenrichtung dieser einander entgegengesetzt angeordnet sind, und diese beiden sind flach. Die Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 und die vordere Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 sind in direktem bzw. flächigem Kontakt miteinander platziert und miteinander verschweißt.
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Das Gehäuse 2, so wie dies in den 1 und 2 dargestellt ist, weist eine Befestigungsschraube 22 zum Befestigen der Zündkerze 1 in der internen Verbrennungsmaschine auf, wobei diese beispielsweise aus einem eisenbasierten Material bzw. aus einer eisenhaltigen Legierung hergestellt ist.
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Der Porzellanisolator 3 weist eine Außenschulter 31 auf, die an einer äußeren Peripherie dessen ausgebildet ist. Das Gehäuse 2 weist eine innere Schulter bzw. Innenschulter auf, die an einer inneren Peripherie dessen ausgebildet ist. Der Porzellanisolator 3 ist in dem Gehäuse 3 aufgenommen, wobei die Außenschulter 31 an der Innenschulter 23 des Gehäuses 2 in der Axialrichtung der Zündkerze gelagert ist. Eine ringförmige Dichtung (ebenso als Packing bezeichnet) 11 ist zwischen der Außenschulter 31 des Porzellanisolators 3 und der Innenschulter 23 des Gehäuses 2 eingefügt.
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Die Massenelektrode 5, so wie dies in den 10(A) und 10(B) gezeigt ist, beinhaltet einen ringförmigen Hauptelektrodenkörper 54 und eine erhabene Metallschicht 55, die an einer inneren peripheren Oberfläche des Hauptelektrodenkörpers 54 ausgebildet ist. Der Hauptelektrodenkörper 54 ist beispielsweise aus einer nickelbasierten Legierung hergestellt. Die erhabene Metallschicht 55 ist beispielsweise aus Platin (Pt) oder Iridium (Ir) oder einer Legierung daraus hergestellt. Die erhabene Metallschicht 55 wird mittels Diffusionsbindung an dem Hauptelektrodenkörper 54 angebracht. Die erhabene Metallschicht 55 weist beispielsweise eine Dicke von 0,1 mm bis 0,5 mm auf. Die Massenelektrode 5 ist, so wie dies vorstehend beschrieben ist, aus zwei Teilen ausgebildet: dem Hauptelektrodenkörper 54 und die erhabene Metallschicht 55, um den Abnutzungswiderstand der Massenelektrode 5 zu verbessern, um die Lebensdauer der Zündkerze 1 zu verbessern.
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Das Verbinden der Massenelektrode 5 mit der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 wird durch Widerstandsschweißen erzielt. Bevor die Massenelektrode 5 mit der vorderen Endoberfläche 211 verschweißt wird, liegt der ringförmige Vorsprung 130, so wie dies klar in den 7 bis 9 dargestellt ist, an der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 an, und erstreckt sich kontinuierlich in einem vollständigen Kreis in der Umfangsrichtung des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21. Der ringförmige Vorsprung 130, so wie dies in 9 dargestellt ist, weist eine Breite W1 in der Radialrichtung der Zündkerze auf, welche so wie dies in 5 dargestellt ist, kleiner als die Breite W2 der ringförmigen Berandung 12 in der Radialrichtung der Zündkerze ist.
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Die Zündkerze 1 wird durch eine Sequenz von Zusammenbauschritten und einem Schritt des Verbindens hergestellt, so wie dies nachstehend beschrieben ist.
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Die Zusammenbauschritte sind, so wie dies in 8 dargestellt ist, Schritte, um einen Zusammenbau des Porzellanisolators 3 und der Mittenelektrode 4 vorzubereiten, und dann die Baugruppe im Inneren des Gehäuses 2 zu installieren, sodass die Mittenelektrode 4 in die innere Peripherie des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 eingefügt ist. Der Schritt des Verbindens ist, so wie dies in den 11 und 4 dargestellt ist, ein Schritt, um die Massenelektrode 5 mit dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 zu verbinden.
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Genauer gesagt wird bei dem Schritt des Verbindens der ringförmige Vorsprung 130, so wie dies in 11(A) dargestellt ist, zuerst in Kontakt mit der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 verziert. Der Zündspalt zwischen der Massenelektrode 5 und der Mittenelektrode 4 wird eingestellt. Genauer gesagt, nachdem die Schritte des Zusammenbaus durchgeführt sind, aber bevor die Massenelektrode 5 an den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 widerstandsgeschweißt wird, wird die Position der Massenelektrode 5 relativ zu dem Gehäuse 2 eingestellt, um den Funkenspalt zwischen der Massenelektrode 5 und der Mittenelektrode 4 einzustellen. Nachfolgend wird die Massenelektrode 5 an den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 widerstandsgeschweißt.
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Genauer gesagt wird die Massenelektrode 5, welche, so wie dies in den 10(A) und 10(B) zu sehen ist, eine ringförmige Form aufweist, auf die vordere Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 aufgelegt, sodass die Mittenelektrode 4 im Inneren der Massenelektrode 5 platziert ist. Die Massenelektrode 5 wird auf der vorderen Endoberfläche 211 des Gehäuses 2 in der Radialrichtung dessen verschoben, um die Position dieser relativ zu der Mittenelektrode 4 einzustellen, und um diese an dem Platz zu platzieren. Genauer gesagt wird der Funkenspalt zwischen der äußeren peripheren Oberfläche 41 der Mittenelektrode 4 und der inneren peripheren Oberfläche 51 der Massenelektrode 5 auf einen gewünschten Abstand eingestellt. In anderen Worten wird die Massenelektrode 5 so bewegt und platziert, dass der Funkenspalt zwischen den vollständigen Umfängen der äußeren peripheren Oberfläche 41 der Mittenelektrode 4 und der inneren peripheren Oberfläche 51 der Massenelektrode 5 gleichmäßig eingestellt ist.
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Die Massenelektrode 5 wird auf die vorstehend beschriebene Art und Weise korrekt platziert. Der ringförmige Vorsprung 130 des Gehäuses 2 ist, so wie dies in 11(A) dargestellt ist, in Kontakt mit der Massenelektrode 5 platziert, um die Massenelektrode 5 mit dem Gehäuse 2 zu verschweißen. Das Schweißen wird zwischen der Basisendoberfläche 52 in der Massenelektrode 5 und dem ringförmigen Vorsprung 130 an der vorderen Endoberfläche 211 des Gehäuses 2 über den vollständigen Umfang des ringförmigen Vorsprungs 130 vorgenommen.
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Wenn der ringförmige Vorsprung 130 in Kontakt mit der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 platziert ist, ist die innere Umfangskante des ringförmigen Vorsprungs 130, so wie dies in 11(A) zu sehen ist, außerhalb der inneren Umfangskante 212 der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 platziert, während die äußere Umfangskante des ringförmigen Vorsprungs 130 innerhalb der äußeren Umfangskante 521 der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode platziert ist. Der ringförmige Vorsprung 130 steht in Kontakt mit der Basisendoberfläche 52 des Hauptelektrodenkörpers 54 der Massenelektrode 5.
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Der Strom wird zwischen dem Gehäuse 2 und der Massenelektrode 5 mit dem ringförmigen Vorsprung 130 angelegt, welcher in Kontakt mit der Massenelektrode 5 angepresst ist. Dies erzeugt eine Wärme zwischen dem ringförmigen Vorsprung 130 und der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5, um das Gehäuse 2 und die Massenelektrode 5 miteinander mittels Widerstandsschweißen zu verschweißen. Der mechanische Kontakt zwischen dem Gehäuse 2 und der Massenelektrode 5 wird nur zwischen dem ringförmigen Vorsprung 130 und der Massenelektrode 5 erzielt. In anderen Worten, vor dem Schweißen, kontaktieren sich das Gehäuse 2 und die Massenelektrode 5 nicht im Bereich der ringförmigen Berandung 12 außer an dem ringförmigen Vorsprung 130. Bei dem Widerstandsschweißen fließt deshalb der Strom nur durch einen schmalen ringförmigen Bereich des Kontakts zwischen dem ringförmigen Vorsprung 130 des Gehäuses 2 an der Massenelektrode 5, wobei dies zu einem gleichmäßigen Anwachsen der Stromdichte an dem Kontaktbereich des ringförmigen Bereichs 130 mit der Massenelektrode 5 führt, was ein gleichmäßiges Schweißen an dem Gesamten des Kontakts erzielt.
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Der ringförmige Vorsprung 130 ist, so wie dies in den 11(A), 11(B) und 11(C) gezeigt ist, graduell verschmolzen und mit der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 vermischt, um das Schweißen des ringförmigen Vorsprungs 130 an der Massenelektrode 5 zu vervollständigen. In dem Fall, bei dem das Gehäuse 2, so wie dies vorstehend beschrieben ist, aus einer eisenbasierten Legierung hergestellt ist, und bei dem die Massenelektrode 5 aus einer nickelbasierten Legierung hergestellt ist, wird die Massenelektrode 5 hauptsächlich durch das Widerstandsschweißen geschmolzen, da die nickelbasierte Legierung in deren Schmelzpunkt niedrig liegt. Dies führt dazu, dass der ringförmige Abschnitt 130 des Gehäuses 2 in die Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 eingreift bzw. eingeschmolzen wird, und dann an die Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 angeschweißt wird, um die ringförmige Schweißnaht 13 herzustellen.
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Wenn die vordere Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 und die Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 einander vollständig berühren, wird ein Bereich des Kontakts, so wie dies in 11(C) dargestellt ist, maximiert, sodass die Stromdichte gering sein wird, wobei dies das Widerstandsschweißen vervollständigt.
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Der ringförmige Vorsprung 130, so wie dies in den 5 und 6 demonstriert ist, wird die ringförmige Schweißnaht 13, welche das Gehäuse 2 und die Massenelektrode 5 miteinander verbindet, und welche sich vollständig und kontinuierlich in einer Umfangsrichtung des Gehäuses 2 erstreckt (d. h., der Massenelektrode 5). Es wird angemerkt, dass die 5 die Konfiguration der ringförmigen Schweißnaht 13, die in die Massenelektrode 5 eingebettet ist, zum Zweck der einfachen Sichtbarkeit dieser betont. Tatsächlich aber wird, nachdem das Gehäuse 2 und die Massenelektrode 5 miteinander verschweißt sind, die ringförmige Schweißnaht 13 im Wesentlichen die Form aufweisen, die in 11 (C) dargestellt ist.
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Der ringförmige Vorsprung 130 weist die Breite W1 in der Radialrichtung der Zündkerze auf, wobei diese derart ausgewählt wird, dass die Stabilität des Widerstandsschweißens sichergestellt wird, und diese Breite ist beispielsweise 0,1 mm bis 1 mm. Die Höhe des ringförmigen Vorsprungs 130 in der Axialrichtung der Zündkerze wird ebenso derart ausgewählt, dass die Stabilität des Widerstandsschweißens sichergestellt wird, wobei diese beispielsweise 0,2 mm bis 0,8 mm beträgt. In einem solchen Fall weist die ringförmige Schweißnaht 13 eine Breite von 0,1 mm via 1,0 mm in der positiven Radialrichtung und eine Höhe von 0,2 mm bis 0,8 mm in der Axialrichtung der Zündkerze in dieser Ausführungsform auf.
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11 (A) demonstriert den ringförmigen Vorsprung 130, welcher eine rechteckförmige Sektion aufweist, so wie dies senkrecht zu der Umfangsrichtung der Zündkerze erfasst wird, allerdings kann diese derart eingerichtet sein, dass diese eine andere Form aufweist. Beispielsweise kann der ringförmige Vorsprung 130 derart ausgebildet sein, dass dieser eine Form aufweist, welche in irgendeiner der 12(A) bis 12(D) dargestellt ist. Genauer gesagt kann der ringförmige Vorsprung 130 eine schrägliegende Sektion in Form eines Parallelogramms gemäß der 12(B) aufweisen, eine dreieckförmige schrägliegende Sektion der 12(C) aufweisen, oder eine trapezförmige schrägliegende Sektion der 12(D) aufweisen. Der ringförmige Abschnitt 130 kann irgendeine Form aufweisen, solange es einen ringförmigen Abschnitt einer Breite der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 an der ringförmigen Berandung 12 einnimmt, um die Verteilung des Schweißstroms zu dem ringförmigen Vorsprung 130 bei einem Anfangszustand des Schweißens in gleichmäßiger Art und Weise sicherzustellen.
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Bei dem Fall, bei dem der ringförmige Vorsprung 130 den dreiecksförmigen Querschnitt aufweist, so wie dies in den 13(A) bis 13(C) zu sehen ist, wird die Stromdichte bei dem Initialzustand des Widerstandsschweißens hoch sein, und dann wird sich diese mit dem Schmelzen des ringförmigen Vorsprungs 130 verringern. Dies erhöht die Stabilität beim Ausbilden der ringförmigen Schweißnaht 13 kontinuierlich in der Umfangsrichtung der Massenelektrode 5 und des Gehäuses 2. Das gleiche stimmt ebenso für den trapezförmigen Querschnitt der 12(D).
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In dem Fall, bei dem das Gehäuse aus einer eisenbasierten Legierung hergestellt ist, und bei dem die Massenelektrode (d. h., der Hauptelektrodenkörper 54) aus einer nickelbasierten Legierung hergestellt ist, wird die ringförmige Schweißnaht 13 durch den ringförmigen Vorsprung 130 erzeugt, welcher in die Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 hineinschmilzt, wobei dadurch die mechanische Festigkeit der ringförmigen Schweißnaht 13 erhöht wird.
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Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform ist, so wie dies aus der vorstehenden Diskussion deutlich ist, derart eingerichtet, dass diese die ringförmige Schweißnaht 13 aufweist, welche einen ringförmigen Abschnitt einer Breite der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 an der ringförmigen Berandung 12 einnimmt, und welche sich vollständig und kontinuierlich in der Umfangsrichtung der vorderen Endoberfläche 211 erstreckt. In anderen Worten, ist der ringförmige Abschnitt 130, welcher die kleine Breite W1 aufweist, kontinuierlich an der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 ausgebildet, und dieser erstreckt sich vollständig in der Umfangsrichtung des Gehäuses 2, wobei dadurch die Stabilität beim Schweißen der Massenelektrode 5 an dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 sichergestellt wird.
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Genauer gesagt ist der Schritt des Verbindens, um die Massenelektrode 5 an den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 widerstand-zu-schweißen, nur durch das Platzieren des ringförmigen Vorsprungs 130 in Kontakt mit der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 erzielbar. Das Widerstandsschweißen wird deshalb nur an einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Abschnitt der Breite der ringförmigen Berandung 12 durchgeführt, und nicht an dem Ganzen der ringförmigen Berandung 12, wo der Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 und die Massenelektrode 5 einander gegenüberliegen, wobei dadurch die Einfachheit ermöglicht wird, mit welcher der vollständige Umfang der Massenelektrode 5 kontinuierlich an den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 geschweißt wird, um die Stabilität beim Verbinden der Massenelektrode mit dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 sicherzustellen, das heißt, beim Positionieren der Mittenelektrode 4 und der Massenelektrode 5 relativ zueinander, um eine gewünschte Größe des Funkenspalts zu erhalten.
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Falls der Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 und die Massenelektrode 5 in Kontakt miteinander an dem Ganzen der ringförmigen Berandung 12 platziert sind, und vollständig miteinander verschweißt werden, dann gibt es Besorgnis über die Instabilität dieses Widerstandsschweißens. Genauer gesagt, wenn das Gehäuse 2 und die Massenelektrode 5 über das Ganze der ringförmigen Berandung 12 Widerstandsgeschweißt werden, dann kann dies in einer Schwankung des Stromflusses über die ringförmige Berandung 12 bzw. in der ringförmigen Berandung 12 aufgrund einer Schwankung des Grades, in welchem das Gehäuse 2 und die Massenelektrode 5 an der ringförmigen Berandung 12 verschmolzen sind, führen, wobei dies im schlimmsten Fall zu einem teilweisen Fehlen des Schweißens an der ringförmigen Berandung 12 führt.
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Zusätzlich, falls ein großer Strom lokal fließt um das Gehäuse 2 und die Massenelektrode 5 an die ringförmige Berandung 12 zu Schweißen, kann dies dazu führen, dass ein Abschnitt des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21, durch welchen der große Strom fließt, nachgibt, was dazu führt, dass die Genauigkeit beim Einstellen des Funkenspalts zwischen der Massenelektrode 5 und der Mittenelektrode 4 verringert wird.
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Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform ist allerdings derart eingerichtet, dass diese den schmalen ringförmigen Vorsprung 130 aufweist, welcher an der vorderen Endoberfläche 21 des Gehäuses 2 ausgebildet ist, und welche in Kontakt mit der Massenelektrode 5 platziert ist, wenn die Massenelektrode 5 an das Gehäuse 2 angeschweißt wird. Dies ermöglicht die Einfachheit des Herstellens eines physischen Kontakts an dem vollständigen Umfang der Massenelektrode 5 mit dem Gehäuse 2, wobei dadurch sichergestellt wird, dass der Stromfluss durch einen solchen Kontakt stabil während dem Widerstandsschweißen fließt, um die ringförmige Schweißnaht 13 herzustellen, welche sich kontinuierlich und vollständig in der Umfangsrichtung der Massenelektrode 5 erstreckt.
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Diese Ausführungsform, so wie dies aus der vorstehenden Diskussion deutlich wird, sieht die Zündkerze 1 für interne Verbrennungsmaschinen vor, welche eine erhöhte Lebensdauer, die erforderliche Fähigkeit zum Zünden von Kraftstoff in internen Verbrennungsmaschinen, und eine verbesserte Struktur aufweist, bei welcher es einfach ist, den Funkenspalt zwischen der Massenelektrode 5 und der Mittenelektrode 4 einzustellen, und ebenso sieht diese ein Herstellungsverfahren für die Zündkerze 1 vor.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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Die 14(A) und 14(B) stellen die zweite Ausführungsform dar, bei welcher der ringförmige Vorsprung 130 an der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 ausgebildet ist.
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Bei dem Schritt des Verbindens wird der ringförmige Vorsprung 130 der Massenelektrode 5 in Kontakt mit der vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 platziert. Die Massenelektrode 5 wird dann an den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 widerstandsgeschweißt.
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Obwohl dies nicht dargestellt ist, weist der Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 keinen ringförmigen Vorsprung auf. Die vordere Endoberfläche 211 des Gehäuses 2 ist eben oder flach.
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Bei dem Schritt des Verbindens, um die Massenelektrode 5 mit dem Gehäuse 2 widerstand-zu-schweißen, konzentriert sich der Stromfluss an dem Kontakt bzw. der Kontaktfläche zwischen dem ringförmigen Vorsprung 130 der Massenelektrode 5 und der vorderen Endoberfläche 211 des Gehäuses 2, wobei dadurch verursacht wird, dass der ringförmige Vorsprung 130 der Massenelektrode 5, welcher aus der nickelbasierten Legierung hergestellt ist, hauptsächlich an die vordere Endoberfläche 211 des Gehäuses, welche aus einer eisenbasierten Legierung hergestellt ist, verschmolzen und verbunden wird. Dies bildet die ringförmige Schweißnaht 13 an einem Abschnitt der ringförmigen Berandung 12 aus, durch welche die vordere Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 12 der Massenelektrode 5 gegenüberliegt.
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Andere Anordnungen sind identisch zu denjenigen der ersten Ausführungsform. Die Struktur der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform sieht im Wesentlichen die gleichen Vorteile vor, wie bei der ersten Ausführungsform.
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Bei der zweiten und den nachfolgenden Ausführungsformen werden gleiche Bezugszeichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform, die gleichen Teile bezeichnen, soweit dies nicht anders angegeben ist, und eine Erläuterung dieser gleichen Teile im Detail wird weggelassen werden.
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DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
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15 zeigt die Zündkerze 1 der dritten Ausführungsform, welche den Abschnitt 14 mit gemischtem Material aufweist (dies wird ebenso als eine Schweißlinse bezeichnet), wobei dies eine Mischung von geschmolzenen Materialien der Massenelektrode 5 und des Gehäuses 2 ist, und sich dies von einer äußeren peripheren Kante von der Massenelektrode 5 in den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 durch die ringförmige Berandung 12 erstreckt. Die ringförmige Schweißnaht 13 ist im Inneren des Abschnitts mit dem gemischten Material 14 ausgebildet.
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Genauer gesagt wird bei der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform die Massenelektrode 5 an die vordere Endoberfläche 211 des Gehäuses unter Verwendung von Widerstandsschweißen und Laserschweißen verbunden. Genauer gesagt wird die ringförmige Schweißnaht 13 durch Widerstandsschweißen ausgebildet, während der Abschnitt mit dem gemischten Material 14 durch Laserschweißen ausgebildet wird. Die Massenelektrode 5 wird an das Gehäuse 2 durch die ringförmige Schweißnaht 13 und den Abschnitt mit dem gemischten Material 14 verbunden.
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Der Schritt des Verbindens bei dem Herstellungsverfahren der Zündkerze 1 beinhaltet einen Schritt des Widerstandsschweißens um das Widerstandsschweißen auf die gleiche Art und Weise durchzuführen, so wie dies vorstehend beschrieben ist, und weiter beinhaltet dies einen Schritt des Laserschweißens, um die Massenelektrode 5 mit dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 des Gehäuses 2 Laser zu verschweißen. Der Schritt des Laserschweißens wird nachfolgend zu dem Schritt des Widerstandsschweißens durchgeführt, bei welchem der Funkenspalt eingestellt wird. Das Laserschweißen wird durchgeführt, indem ein Laserstrahl zu der ringförmigen Berandung 12 (d.h., zu einem Interface zwischen der Massenelektrode 5 und dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21) von dem Äußeren der äußeren Peripherie der Massenelektrode 5 abgestrahlt wird.
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Das Laserschweißen kann kontinuierlich um den vollständigen Umfang der Massenelektrode 5 unter Verwendung beispielsweise einer continuous wave (CW) Laserschweißtechnologie durchgeführt werden. Das Laserschweißen kann alternative an zumindest einem Abschnitt des Umfangs der Massenelektrode 5 durchgeführt werden. Beispielsweise werden Laserpulse zu einer Mehrzahl von Punkten an dem Umfang der Massenelektrode 5 abgegeben werden, um eine Mehrzahl von Abschnitten mit gemischtem Material 14 herzustellen.
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Durch das vorstehende beschriebene Laserschweißen wird der Abschnitt mit dem gemischten Material 14 ausgebildet, welches sich von der äußeren peripheren Kante der Massenelektrode 5, die dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 gegenüberliegt, in den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 erstreckt.
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Der Abschnitt mit dem gemischten Material 14 ist, so wie das vorstehenden beschrieben ist, durch eine Mischung von Material (d.h., eine nickelbasierten Legierung) der Massenelektrode 5 und einem Material (d.h., einer eisenbasierten Legierung) des Gehäuses 12 hergestellt, das heißt, dies ist auf eine solche Art und Weise hergestellt, bei welcher die nickelbasierte Legierung der Massenelektrode 5 und die eisenbasierte Legierung des Gehäuses 12 verschmolzen und dann verfestigt werden.
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Der Abschnitt mit dem gemischten Material 14 ist außerhalb der ringförmigen Schweißnaht 13 in der Radialrichtung des Gehäuses 2 platziert. Bei dem Laserschweißschritt wird ein Laserstrahl so abgegeben, dass die ringförmige Schweißnaht 13, welche bei dem Schritt des Widerstandsschweißens hergestellt wurde, nicht geschmolzen wird.
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Dies eliminiert ein Risiko, das die Massenelektrode 5, welche genau auf dem Gehäuse 2 bei dem Schritt des Widerstandsschweißens positioniert wurde, in unerwünschter Art und Weise relativ zu dem Gehäuse bei dem Schritt des Laserschweißens verschoben wird. Die Festigkeit des Widerstandsschweißens kann so ausgewählt werden, dass nur eine temporäre Verbindung bzw. temporäre Verbindungen der Massenelektrode 5 mit dem Gehäuse 2 hergestellt werden. Diese temporäre Verbindung kann unter Verwendung eines geringen elektrischen Stroms bzw. niedrigen elektrischen Stroms ausgebildet werden, um eine verringerte Menge eines geschmolzenen Materials des ringförmigen Vorsprungs 130 zu erzielen. Dies erhöht die Genauigkeit beim Einstellen des Funkenspalts zwischen der Massenelektrode 5 und der Mittenelektrode 4 und reduziert ebenso eine Schwankung bei dem Funkenspalt.
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Diese Ausführungsform ist, so wie dies aus der vorstehenden Diskussion deutlich wird, fähig, die Massenelektrode 5 an einem gewünschten Ort auf dem Gehäuse 2 zu positionieren, und dies sichert die Stabilität beim Verbinden der Massenelektrode 5 mit dem Gehäuse 2 durch die ringförmige Schweißnaht 13 und durch den Abschnitt mit dem gemischten Material 14.
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Andere Anordnungen sind identisch zu denjenigen der ersten Ausführungsform. Die Struktur der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform sieht im Wesentlichen die gleichen Vorteile vor, wie bei der ersten Ausführungsform.
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Das Gehäuse ist, so wie dies vorstehend beschrieben ist, aus einer eisenbasierten Legierung hergestellt, während die Massenelektrode 5 aus einer nickelbasierten Legierung hergestellt ist, jedoch können diese auch aus einem anderen Material hergestellt sein.
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Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist die ringförmige Schweißnaht 13 von einer vorderen Endoberfläche 211 des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser 21 in die Massenelektrode 5 eingebettet, allerdings kann dies auch so geformt sein, dass es von der Basisendoberfläche 52 der Massenelektrode 5 in den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser 21 eingebettet ist. In anderen Worten kann der ringförmige Vorsprung 130 der Massenelektrode 5 solchermaßen ausgeformt sein, dass dies in den Abschnitt 21 mit dem kleinen Durchmesser des Gehäuses 2 eingreift bzw. eingeschmolzen ist, und dies in Abhängigkeit zu der Art des Materials des Gehäuses 2 und/oder der Massenelektrode 5.
