DE102018113348A1

DE102018113348A1 - Zündkerze

Info

Publication number: DE102018113348A1
Application number: DE102018113348.0A
Authority: DE
Inventors: Hironori Uegaki; Shoma Tsumagari; Kazuhiro Kurosawa; Katsuya Takaoka; Kuniharu Tanaka
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2018-12-13
Also published as: JP2019003721A; US20180358784A1; CN109038225B; US10153622B1; JP6626473B2; CN109038225A

Abstract

Eine Zündkerze weist einen Isolator (10), ein stabförmiges Elektrodenelement (EP), das in einem axialen Loch (12) des Isolators (10) angeordnet ist, und ein zylinderförmiges magnetisches Element (90), das an einem Außenumfang des Elektrodenelements (EP) in dem axialen Loch (12) angeordnet ist, auf. Der Isolator (10) weist einen Bereich (12L) mit einem großen Innendurchmesser, einen Bereich (12M) mit einem mittleren Innendurchmesser, der sich vor dem Bereich (12L) mit dem großen Innendurchmesser befindet und einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als jener des Bereichs (12L) mit dem großen Innendurchmesser ist, und einen Bereich (12S) mit einem kleinen Innendurchmesser, der sich vor dem Bereich (12M) mit dem mittleren Innendurchmesser befindet und einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als jener des Bereichs (12M) mit dem mittleren Innendurchmesser ist, auf. Das Elektrodenelement (EP) wird an einem Stufenabschnitt des Isolators (10) zwischen dem Bereich (12M) mit dem mittleren Innendurchmesser und dem Bereich (12S) mit dem kleinen Innendurchmesser gehalten. Das magnetische Element (90) ist an einer Stelle in dem Bereich (12L) mit dem großen Innendurchmesser in dem axialen Loch (12) positioniert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze zum Zünden eines Kraftstoffgases in einem Verbrennungsmotor.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Eine Zündkerze ist an einem Verbrennungsmotor angebracht und wird zum Zünden eines Kraftstoffgases in einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors verwendet. Es wurde eine Zündkerze vorgeschlagen, bei der ein magnetisches Element in einem axialen Loch mit einem konstanten Durchmessers eines Isolators angeordnet ist, um durch die Kraftstoffzündung verursachtes Funkrauschen zu unterdrücken. Siehe zum Beispiel die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. S62-150681 . Bei dieser Zündkerze ist das magnetische Element in einer Zylinderform mit einer Durchgangsöffnung ausgeführt; und ein Elektrodenelement (genauer eine Anschlusselektrode) ist in die Durchgangsöffnung des magnetischen Elements eingesetzt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Bei der oben vorgeschlagenen Zündkerze ist vorstellbar, die Dicke des magnetischen Elements zu erhöhen, um Funkrauschen noch wirksamer zu unterdrücken. Doch durch die Erhöhung der Dicke des magnetischen Elements kann es sein, dass das Elektrodenelement übermäßig dünn wird. Es tritt das Problem auf, dass das übermäßig dünne Elektrodenelement gebogen wird und mit dem magnetischen Element in Kontakt gelangt und dadurch eine Beschädigung oder einen Bruch des magnetischen Elements verursacht. Was die Vermeidung dieses Problems betrifft, ist es herkömmlich schwierig oder unmöglich, die Dicke des magnetischen Elements sicherzustellen.
Angesichts des Obigen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündkerze bereitzustellen, bei der die Dicke eines magnetischen Elements sichergestellt werden kann, ohne ein Elektrodenelement übermäßig dünn auszuführen.
Die vorliegende Erfindung kann gemäß der folgenden Gesichtspunkte verwirklicht werden.
Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Zündkerze bereitgestellt, aufweisend:

einen Isolator, der ein axiales Loch aufweist, das in einer Richtung einer Achse der Zündkerze gebildet ist;
ein stabförmiges Elektrodenelement, das in dem axialen Loch angeordnet ist; und
ein zylinderförmiges magnetisches Element, das an einem Außenumfang des Elektrodenelements in dem axialen Loch angeordnet ist,
wobei der Isolator aufweist: einen Bereich mit einem großen Innendurchmesser; einen Bereich mit einem mittleren Innendurchmesser, der sich vor dem Bereich mit dem großen Innendurchmesser befindet und einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als jener des Bereichs mit dem großen Innendurchmesser ist; und einen Bereich mit einem kleinen Innendurchmesser, der sich vor dem Bereich mit dem mittleren Innendurchmesser befindet und einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als jener des Bereichs mit dem mittleren Innendurchmesser ist,
wobei das Elektrodenelement an einem ersten Stufenabschnitt des Isolators zwischen dem Bereich mit dem mittleren Innendurchmesser und dem Bereich mit dem kleinen Innendurchmesser gehalten wird, und
wobei das magnetische Element an einer Stelle in dem Bereich mit dem großen Innendurchmesser in dem axialen Loch positioniert ist.

Bei dem obigen Aufbau ist das zylinderförmige magnetische Element in dem axialen Loch an der Stelle in dem Bereich mit dem großen Innendurchmesser des Isolators um das Elektrodenelement angeordnet. Es ist daher möglich, die Dicke des magnetischen Elements sicherzustellen, ohne dass das Elektrodenelement übermäßig dünn ausgeführt wird.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine wie oben beschriebene Zündkerze bereitgestellt,
wobei ein vorderer Endabschnitt des magnetischen Elements direkt oder über ein anderes Element an einem zweiten Stufenabschnitt des Isolators zwischen dem Bereich mit dem großen Innendurchmesser und dem mittleren Innendurchmesser gestützt wird.
Bei dem obigen Aufbau ist es möglich, eine leichte und richtige Positionierung des magnetischen Elements in dem axialen Loch zu gestatten.
Nach einem dritten Gesichtspunkt wird eine wie oben beschriebene Zündkerze bereitgestellt,
wobei das Elektrodenelement aufweist: eine Mittelelektrode, die einen vorderen Endteil des Elektrodenelements bildet und an dem ersten Stufenabschnitt des Isolators gehalten wird; eine Anschlusselektrode, die sich hinter der Mittelelektrode befindet und einen hinteren Endteil des Elektrodenelements bildet; und ein Dichtungselement, das die Mittelelektrode und die Anschlusselektrode direkt oder über ein anderes Element miteinander verbindet, und
wobei das magnetische Element hinter dem Dichtungselement und davon beabstandet positioniert ist.
Bei dem obigen Aufbau ist das magnetische Element von dem Dichtungselement beabstandet, so dass Schwingungen des magnetischen Elements und dergleichen nicht zu dem Dichtungselement übertragen werden. Es ist daher möglich, eine Beschädigung des Dichtungselements wirksam zu unterdrücken.
Nach einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine wie oben beschriebene Zündkerze bereitgestellt, die ferner ein Metallgehäuse aufweist, das einen Teil eines Außenumfangs des Isolators so umgibt, dass es den Bereich mit dem mittleren Innendurchmesser und einen vorderen Endteil des Bereichs mit dem großen Innendurchmesser abdeckt,
wobei die Zündkerze eine Beziehung von D1 > D2 erfüllt, wobei D1 eine Mindestdicke der Isolatorwand des Bereichs mit dem großen Innendurchmesser in einem Bereich ist, in dem der Isolator von dem Metallgehäuse umgeben ist; und D2 eine Mindestdicke der Isolatorwand des Bereichs mit dem mittleren Innendurchmesser in einem Bereich ist, in dem der Isolator von dem Metallgehäuse umgeben ist.
Bei dem obigen Aufbau ist es möglich, das Auftreten einer Perforation oder Durchbrüchen in dem Bereich mit dem großen Innendurchmesser des Isolators wirksam zu verhindern.
Nach einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine wie oben beschriebene Zündkerze bereitgestellt, die ferner ein Metallgehäuse aufweist, das einen Teil eines Außenumfangs des Isolators umgibt,
wobei sich wenigstens ein Teil des magnetischen Elements hinter einem hinteren Ende des Metallgehäuses befindet.
Das Metallgehäuse und das Elektrodenelements, zwischen denen der Isolator eingeschlossen ist, dienen als Kondensator, wodurch eine Hochfrequenzkomponente eines Rauschstroms in den Isolator fließt. Andererseits fließt beinahe der gesamte Rauschstrom in dem Elektrodenelement an einer Seite hinter dem hinteren Ende des Metallgehäuses. Bei dem obigen Aufbau befindet sich wenigstens der Teil des magnetischen Elements hinter dem hinteren Ende des Metallgehäuses. Es ist daher möglich, Funkrauschen wirksam zu unterdrücken.
Nach einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine wie oben beschriebene Zündkerze bereitgestellt, die ferner ein Fixierelement aufweist, das zwischen dem magnetischen Element und dem Isolator eingerichtet ist.
Bei dem obigen Aufbau wird das magnetische Element durch das Fixierelement an einem Schwingen in dem axialen Loch des Isolators gehindert. Es ist daher möglich, einen Bruch des Isolators und des magnetischen Elements aufgrund von Schwingungen wirksam zu unterdrücken.
Es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht nur als Zündkerze, sondern in verschiedenen Formen wie etwa als eine Zündvorrichtung mit einer Zündkerze, ein Verbrennungsmotor, an dem eine Zündkerze angebracht ist, ein Verbrennungsmotor, an dem eine Zündvorrichtung angebracht ist, ein Elektrodenelement einer Zündkerze, oder dergleichen ausgeführt werden kann.
Andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung lassen sich aus der folgenden Beschreibung ebenfalls verstehen.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht einer Zündkerze 100 nach einer Ausführungsform (Ausführungsbeispiel) der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Zündkerze 100x als Vergleichsbeispiel.
3A bis 3C sind schematische Ansichten, die Abwandlungsbeispiele der Zündkerze 100 zeigen.
4 ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Abwandlungsbeispiel der Zündkerze 100 zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform
Aufbau der Zündkerze
1 ist eine Schnittansicht einer Zündkerze 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 ist eine Achse CO der Zündkerze 100 durch eine gestrichelte Linie angegeben. In der folgenden Beschreibung wird eine parallel zu der Achse CO verlaufende Richtung (die senkrechte Richtung in 1) auch als „Axialrichtung“ bezeichnet, eine Richtung des Radius eines Kreises um die Achse CO auch als „Radialrichtung“ bezeichnet; und eine Richtung des Umfangs eines Kreises um die Achse CO auch als „Umfangsrichtung“ bezeichnet. Die untere und die obere Seite in 1 entsprechen jeweils einer Vorder- und einer Rückseite der Zündkerze 100. Ferner wird eine Richtung zu der Vorderseite (der oberen Seite in 1) entlang der Achse CO auch als „Vorwärtsrichtung FD“ bezeichnet und eine Richtung zu der Rückseite (der unteren Seite in 1) auch als „Rückwärtsrichtung BD“ bezeichnet.
Die Zündkerze 100 wird an einem Verbrennungsmotor angebracht und verwendet, um ein Kraftstoffgas in einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors zu zünden. Wie in 1 gezeigt, ist die Zündkerze 100 mit einem Isolator 10, einer Mittelelektrode 20, einer Masseelektrode 30, einer Anschlusselektrode 40, einem Metallgehäuse 50, einem Widerstand 70, leitenden Dichtungselementen 60 und 80 und einem magnetischen Element 90 versehen.
Der Isolator 10 ist im Wesentlichen zylinderförmig und weist ein axiales Loch 12 auf, das in der Axialrichtung hindurch verlaufend gebildet ist. Der Isolator 10 besteht z.B. aus einem Keramikmaterial wie etwa Aluminiumoxid.
Der Isolator 10 weist einen Flanschabschnitt 19, einen hinteren Körperabschnitt 18, einen vorderen Körperabschnitt 17, einen Abschnitt 15 mit abnehmendem Durchmesser, und einen Schenkelabschnitt 13 auf. Der Flanschabschnitt 19 befindet sich in Axialrichtung an einer im Wesentlichen mittleren Position des Isolators 10. Der hintere Körperabschnitt 18 befindet sich hinter dem Flanschabschnitt 19 und ist mit einem kleineren Außendurchmesser als der Flanschabschnitt 19 ausgeführt. Der vordere Körperabschnitt 17 befindet sich vor dem Flanschabschnitt 19 und weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner als jener des Flanschabschnitts 19 ist. Der Schenkelabschnitt 13 befindet sich vor dem vorderen Körperabschnitt 17 und weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner als jener des vorderen Körperabschnitts 17 ist und zu der Vorderseite hin allmählich kleiner wird. In einem Zustand, in dem die Zündkerze 100 an dem Verbrennungsmotor angebracht ist, liegt der Schenkelabschnitt 13 im Inneren der Motorverbrennungskammer frei. Der Abschnitt 15 mit abnehmendem Durchmesser ist zwischen dem Schenkelabschnitt 13 und dem vorderen Körperabschnitt 17 gebildet und weist einen Außendurchmesser auf, der von der Rückseite zu der Vorderseite hin kleiner wird.
Von der inneren Umfangsform des Isolators 10 her betrachtet weist der Isolator 10 einen Bereich 12L mit einem großen Innendurchmesser, einen Bereich 12M mit einem mittleren Innendurchmesser, und einen Bereich 12S mit einem kleinen Innendurchmesser auf. Der Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser befindet sich an der hintersten Seite des Isolators 10. Der Innendurchmesser des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser (das heißt, ein Durchmesser des axialen Lochs 12 in dem Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser) ist der größte in dem Isolator 10. Der Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser befindet sich vor dem Bereich 12L mit dem größten Innendurchmesser und weist einen kleineren Innendurchmesser als der Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser auf. Der Bereich 12S mit dem kleinen Innendurchmesser befindet sich vor dem Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser und weist einen kleineren Innendurchmesser als der Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser auf.
Zwischen dem Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser und dem Bereich 12S mit dem kleinen Innendurchmesser ist ein erster Stufenabschnitt 16A gebildet. Der erste Stufenabschnitt 16A weist einen Innendurchmesser auf, der von der Rückseite zu der Vorderseite hin allmählich abnimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Position des ersten Stufenabschnitts 16A in der Axialrichtung jener eines vorderen Endteils des vorderen Körperabschnitts 17. Zwischen dem Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser und dem Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser ist auch ein zweiter Stufenabschnitt 16B gebildet. Der zweite Stufenabschnitt 16B weist einen Innendurchmesser auf, der von der Rückseite zu der Vorderseite hin allmählich abnimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Position des zweiten Stufenabschnitts 16B in der Axialrichtung jener des Flanschabschnitts 19.
Das heißt, der Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser reicht von einem hinteren Ende des hinteren Körperabschnitts 18 zu einem hinteren Endteil des Flanschabschnitts 19, der Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser reicht von einem vorderen Endteil des Flanschabschnitts 19 bis zu der Nähe eines vorderen Endes des vorderen Endabschnitts 17, und der Bereich 12S mit dem kleinen Innendurchmesser reicht von der Nähe des vorderen Endes des vorderen Körperabschnitts 17 bis zu dem vorderen Ende des Schenkelabschnitts 13.
Das Metallgehäuse 50 besteht aus einem leitenden Metallmaterial (wie etwa Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt) in einer Zylinderform und ist zur Fixierung der Zündkerze 100 an einem Motorkopf (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors ausgelegt. Durch das Metallgehäuse 50 ist eine Durchgangsöffnung 59 entlang der Achse CO gebildet. Das Metallgehäuse 50 ist eingerichtet, um einen Teil des Außenumfangs des Isolators 10 zu umgeben (bei der vorliegenden Ausführungsform, um den Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser und einen vorderen Endteil des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser abzudecken). Mit anderen Worten ist der Isolator 10 in die Durchgangsöffnung 59 des Metallgehäuses 50 eingesetzt und wird darin gehalten, wobei ein vorderes Ende des Isolators 10 von einem vorderen Ende 50A des Metallgehäuses 50 zu der Vorderseite vorspringt und ein hinteres Ende des Isolators 10 von einem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50 zu der Rückseite vorspringt.
Das Metallgehäuse 50 weist einen sechseckigen säulenförmigen Werkzeugeingreifabschnitt 51 zum Eingriff mit einem Zündkerzenschlüssel, einen Befestigungsgewindeabschnitt 52 für die Schraubbefestigung an dem Verbrennungsmotor, und einen flanschförmigen Sitzabschnitt 54, der zwischen dem Werkzeugeingreifabschnitt 51 und dem Schraubbefestigungsabschnitt 52 gebildet ist, auf. Eine diagonale Länge des Werkzeugeingreifabschnitts 51 (das heißt, ein Abstand zwischen parallelen Seitenflächen des Werkzeugeingreifabschnitts 51) ist z.B. auf 9 mm bis 16 mm eingerichtet. Ein Nenndurchmesser des Befestigungsgewindeabschnitts 52 ist z.B. auf M8 (8 mm) bis M14 (14 mm) eingerichtet.
Eine ringförmige Metalldichtung 5 ist auf einen Teil des Metallgehäuses 50 zwischen dem Befestigungsgewindeabschnitt 52 und dem Sitzabschnitt 54 gesetzt. In einem Zustand, in dem die Zündkerze 100 an dem Verbrennungsmotor angebracht ist, wird die Dichtung 5 zwischen dem Sitzabschnitt 54 und dem Motorkopf gehalten, um einen Zwischenraum zwischen der Zündkerze 100 und dem Verbrennungsmotor abzudichten.
Das Metallgehäuse 50 weist ferner einen dünnen Crimpabschnitt 53, der sich hinter dem Werkzeugeingreifabschnitt 51 befindet, einen dünnen Pressverformungsabschnitt 58, der sich zwischen dem Sitzabschnitt 54 und dem Werkzeugeingreifabschnitt 51 befindet, und einen Stufenabschnitt 56, der auf Seiten eines Innenumfangs des Metallgehäuses 50 an einer Position, die dem Befestigungsgewindeabschnitt 52 entspricht, gebildet ist, auf.
Kreisringelemente 6 und 7 sind in einem ringförmigen Raum zwischen einer inneren Umfangsfläche eines Teils des Metallgehäuses 50 von dem Werkzeugeingreifabschnitt 51 zu dem Crimpabschnitt und einer äußeren Umfangsfläche des hinteren Körperabschnitts 18 des Isolators 10 angeordnet. Ein Talkpulver 9 ist zwischen den Ringelementen 6 und 7 in den ringförmigen Raum gefüllt. Ein hinteres Ende des Crimpabschnitts 53 ist radial einwärts gecrimpt und an der äußeren Umfangsfläche des Isolators 10 fixiert. Der Pressverformungsabschnitt 58 wird pressverformt, wenn der Crimpabschnitt 53 während der Herstellung der Zündkerze 100 an der äußeren Umfangsfläche des Isolators 10 fixiert und zu der Vorderseite geschoben wird. Durch diese Pressverformung wird der Isolator 10 über die Ringelemente 6 und 7 und den Talk 9 im Inneren des Metallgehäuses 50 zu der Vorderseite geschoben. Als Ergebnis wird der Abschnitt 15 mit abnehmendem Durchmesser über eine ringförmige Metallplattendichtung 8 gegen den Stufenabschnitt 56 des Metallgehäuses 50 gepresst, um zu verhindern, dass Gas in der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors zwischen dem Metallgehäuse 50 und dem Isolator 10 nach außen austritt.
Das magnetische Element 90 ist im Wesentlichen zylinderförmig und weist eine Durchgangsöffnung 92 auf, die in der Axialrichtung hindurch verlaufend gebildet ist, und in dem axialen Loch 12 des Isolators 10 angeordnet ist. Das magnetische Element 90 wird durch Sintern eines Pulvers eines magnetischen Materials wie etwa Ferrit oder Sendust hergestellt. Zum Beispiel kann das magnetische Material die Form eines Sinterkörpers, der ein Pulver eines magnetischen Materials und ein Pulver eines beliebigen anderen Metallmaterials enthält, aufweisen. Das magnetische Element 90 kann alternativ aus einem Harz (wie etwa einem Silikonharz), in das ein Pulver aus einem magnetischen Material gemischt ist, bestehen. Hier erfüllt das magnetische Element 90 die Funktion des Dämpfens von Funkrauschen, das durch eine Funkenendladung verursacht wird, und insbesondere einer Hochfrequenzkomponente des Funkrauschens.
Das magnetische Element 90 weist einen Körperabschnitt 93, der in dem Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser gelegen ist, und einen vorderen Endabschnitt 94, der sich vor dem Körperabschnitt 93 befindet, auf. Der vordere Endabschnitt 94 weist einen Außendurchmesser auf, der von der Rückseite zu der Vorderseite entlang des zweiten Stufenabschnitts 16B des Isolators allmählich abnimmt, und wird durch den zweiten Stufenabschnitt 16B von der Vorderseite her gestützt. Das magnetische Element 90 wird durch Kontakt des vorderen Endabschnitts 94 mit dem zweiten Stufenabschnitt 16B in dem axialen Loch 12 positioniert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge des magnetischen Elements 90 in der Axialrichtung im Wesentlichen gleich der Länge des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser in der Axialrichtung. Als Folge entspricht die Position des hinteren Endes des magnetischen Elements 90 (d.h., ein hinteres Ende des Körperabschnitts 93) im Wesentlichen dem hinteren Ende des Isolators (d.h., dem hinteren Ende des hinteren Körperabschnitts 18). Auf diese Weise ist das magnetische Element 90 in dem Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser angeordnet, und ist es nicht in dem Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser und dem Bereich 12S mit dem kleinen Innendurchmesser angeordnet.
Ferner befindet sich das hintere Ende des magnetischen Elements 90 hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50. Mit anderen Worten befindet sich ein Teil des magnetischen Elements 90 (genauer, ein hinterer Endteil des Körperabschnitts 93) hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses.
Ein Außendurchmesser des Körperabschnitts 93 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser des Isolators 10 ausgeführt. Ein Fixierelement 2 ist so zwischen dem Körperabschnitt 93 und dem Isolator 10 (dem Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser) angeordnet, sodass der Körperabschnitt 93 und der Isolator 10 durch das Fixierelement 2 an ihrer Position fixiert werden. Zum Beispiel kann das Fixierelement 2 die Form eines klebenden Materials wie etwa eines wärmebeständigen anorganischen Klebstoffs (z.B. der von der TOAGOSEI Co., Ltd. erhältliche Aron Ceramic) aufweisen. Als Fixierelement 2 kann alternativ ein Glasmaterial wie etwa B₂O₃-SiO₂-Glas verwendet werden.
Ein Innendurchmesser des magnetischen Elements 90 (das heißt, ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 92) ist so ausgeführt, dass er dem Innendurchmesser des Bereichs 12M mit dem mittleren Innendurchmesser des Isolators 10 im Wesentlichen gleich ist.
Die Mittelelektrode 20 weist einen stabförmigen Mittelelektrodenkörper 21, der sich in der Axialrichtung erstreckt, und eine Mittelelektrodenspitze 29, die mit einem vorderen Ende des Mittelelektrodenkörpers 21 verbunden ist, auf.
Der Mittelelektrodenkörper 21 wird in einer Vorderseite des axialen Lochs 12 des Isolators 10 gehalten. Mit anderen Worten befindet sich hin hinteres Ende der Mittelelektrode 20 (d.h., ein hinteres Ende des Mittelelektrodenkörpers 21) im Inneren des axialen Lochs 12. Der Mittelelektrodenkörper 21 besteht aus einem hochkorrosions- und -wärmebeständigen Metallmaterial wie etwa Nickel (Ni) oder einer Ni-basierten Legierung (z.B. NCF600 oder NCF601). Alternativ kann der Mittelelektrodenkörper 21 einen zweischichtigen Aufbau aufweisen, der aus einem Basismaterial aus Ni oder einer Ni-basierten Legierung und einem in das Basismaterial eingebetteten Kern besteht. In diesem alternativen Fall besteht der Kern z.B. aus Kupfer oder einer kupferbasierten Legierung mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als jener des Basismaterials.
Der Mittelelektrodenkörper 21 weist einen Flanschabschnitt 24, der sich an einer vorherbestimmten Position in der Axialrichtung befindet, einen Kopfabschnitt 23 (als Elektrodenkopf), der sich hinter dem Flanschabschnitt 24 befindet, und einen Schenkelabschnitt 25 (als Elektrodenbein), der sich vor dem Flanschabschnitt 24 befindet, auf. Der Flanschabschnitt 24 wird durch den ersten Stufenabschnitt 16A des Isolators 10 so von der Vorderseite her gestützt, dass die Mittelelektrode 20 in dem axialen Loch 12 des Isolators 10 in Position gehalten wird, wobei ein vorderes Ende des Schenkelabschnitts 25 (d.h., ein vorderes Ende des Mittelelektrodenkörpers 21) von dem vorderen Ende 10 des Isolators 10 zu der Vorderseite hin vorspringt.
Die Mittelelektrodenspitze 29 ist im Wesentlichen zylindrisch säulenförmig und z.B. durch Laserschweißen mit dem vorderen Ende des Mittelelektrodenkörpers 21 (dem Schenkelabschnitt 25) verbunden. Eine vordere Endfläche der Mittelelektrodenspitze 29 dient als erste Entladungsfläche 295, die zusammen mit der später genannten Masseelektrodenspitze 39 eine Funkenstrecke definiert. Die Mittelelektrodenspitze 298 besteht aus einem hochschmelzenden Edelmetall wie etwa Iridium (Ir) oder Platin (Pt) oder einer edelmetallbasierten Legierung.
Die Anschlusselektrode 40 ist entlang der Axialrichtung stabförmig und ist von der Rückseite her in die Durchgangsöffnung 92 des magnetischen Elements 90 eingesetzt. Mit anderen Worten befindet sich die Anschlusselektrode 40 hinter der Mittelelektrode 20 in dem axialen Loch 12. Die Anschlusselektrode 40 besteht aus einem leitfähigen Metallmaterial (wie etwa einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt). Zur Korrosionsverhinderung kann eine Überzugsschicht aus Ni oder dergleichen auf eine Oberfläche der Anschlusselektrode 40 aufgebracht sein.
Die Anschlusselektrode 40 weist einen Kopfabschnitt 41 und einen Schenkelabschnitt 42, der sich vor dem Kopfabschnitt 21 befindet, auf. Der Kopfabschnitt 41 liegt von dem hinteren Ende des Isolators 10 nach außen frei. In dem Kopfabschnitt 41 ist eine Vertiefung 43 gebildet, damit ein Stromversorgungselement (wie etwa ein Federelement, nicht gezeigt) mit der Vertiefung 43 in Kontakt und in Eingriff gebracht wird. Durch das Stromversorgungselement wird eine Hochspannung zur Erzeugung einer Funkenentladung an die Anschlusselektrode 40 angelegt. Der Schenkelabschnitt 42 befindet sich in dem axialen Loch 12 des Isolators 10. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist der Schenkelabschnitt 12 einen Bereich 42A mit einem großen Durchmesser und einen vorderen Endbereich 42B, der sich vor dem Bereich 42A mit dem großen Durchmesser befindet und mit einem kleineren Außendurchmesser als der Bereich 42A mit dem großen Durchmesser ausgeführt ist, auf. Ein hinterer Hauptteil des Bereichs 42A mit dem großen Durchmesser ist in dem axialen Loch 12 des Isolators 10 und in der Durchgangsöffnung 92 des magnetischen Elements 90 angeordnet. Der restliche vordere Endteil des Bereichs 42A mit dem großen Durchmesser und der vordere Endbereich 42B sind vor einem vorderen Ende des magnetischen Elements 90 in dem axialen Loch 12 positioniert.
Der Widerstand 70 ist zwischen dem vorderen Ende der Anschlusselektrode 40 und dem hinteren Ende der Mittelelektrode 20 in dem axialen Loch 12 des Isolators 10 angeordnet. Der Widerstand 70 weist einen Widerstandswert von, zum Beispiel, 1 KΩ oder höher (z.B. 5 KΩ) auf und erfüllt die Funktion einer Verringerung von durch die Funkenentladung verursachtem Funkrauschen. Der Widerstand 70 ist z.B. aus einer Zusammensetzung, die Glaspartikel als Hauptbestandteil, Partikel einer anderen Keramik als Glas, und ein leitendes Material enthält, gebildet.
Das leitende Dichtungselement 60 ist so angeordnet, dass es einen Raum zwischen dem Widerstand 70 und der Mittelelektrode 20 in dem axialen Loch 12 ausfüllt, während das leitende Dichtungselement 80 so angeordnet ist, dass es einen Raum zwischen dem Widerstand 70 und der Anschlusselektrode 40 in dem axialen Loch 12 ausfüllt. Das heißt, das Dichtungselement 60 wird zwischen der Mittelelektrode 20 und dem Widerstand 70 gehalten und steht mit diesen in Kontakt, um die Mittelelektrode 20 und den Widerstand 70 voneinander zu trennen; und das Dichtungselement 80 wird zwischen der Anschlusselektrode 40 und dem Widerstand 70 gehalten und steht mit diesen in Kontakt, um die Anschlusselektrode 40 und den Widerstand 70 voneinander zu trennen. Die Mittelelektrode 20 und die Anschlusselektrode 40 sind durch diese Dichtungselemente 60 und 80 über den Widerstand 70 elektrisch und physikalisch miteinander verbunden. Jedes der Dichtungselemente 60 und 80 besteht zum Beispiel aus einer Zusammensetzung, die Glaspartikel (wie etwa B₂O₃-SiO₂-Glas) und Partikel eines Metalls (wie etwa Cu, Fe) enthält.
Die Masseelektrode 30 weist einen Masseelektrodenkörper 31 und eine mit diesem Masseelektrodenkörper 31 verbundene Masseelektrodenspitze 39 auf.
Der Masseelektrodenkörper 31 ist in einer Stabform mit einem rechteckigen Querschnitt und zwei entgegengesetzten Endflächen, einer Verbindungsendfläche 312 und einer freien Endfläche 311, die zu der Verbindungsendfläche 312 entgegengesetzt angeordnet ist, ausgeführt. Die Verbindungsendfläche 312 des Masseelektrodenkörpers 31 ist z.B. durch Widerstandsschweißen mit dem vorderen Ende 50A des Metallgehäuses 50 verbunden, sodass das Metallgehäuse 50 und die Masseelektrode 30 elektrisch miteinander verbunden sind. Der Masseelektrodenkörper 31 ist in seinem mittleren Abschnitt um etwa 90 ° gebogen, sodass sich ein Teil des Masseelektrodenkörpers 31 in der Nähe der Verbindungsendfläche 312 in Axialrichtung erstreckt und sich ein Teil des Masseelektrodenkörpers 31 in der Nähe der freien Endfläche 311 in einer senkrecht zu der Axialrichtung verlaufenden Richtung erstreckt. Der Masseelektrodenkörper 31 besteht aus einem hochkorrosions- und -wärmebeständigen Metallmaterial wie etwa Nickel (Ni) oder einer Ni-basierten Legierung (z.B. NCF600 oder NCF601). Alternativ kann der Masseelektrodenkörper 31 wie im Fall des Mittelelektrodenkörpers 21 einen zweischichtigen Aufbau aufweisen, der aus einem Basismaterial und einem Kern, der in das Basismaterial eingebettet ist und eine höhere Wärmeleitfähigkeit als jene des Basismaterials aufweist, besteht.
Die Masseelektrodenspitze 39 ist in einer zylinderförmigen oder rechteckigen Säulenform ausgeführt und so mit einem Abschnitt des freien Endes des Masseelektrodenkörpers 31 verbunden, dass eine zweite Entladungsfläche 395 der Masseelektrodenspitze 39 zu der ersten Entladungsfläche 295 der Mittelelektrodenspitze 39 gewandt ist, um dazwischen die Funkenstrecke, auf der die Funkenentladung auftritt, zu definieren. Wie im Fall der Mittelelektrodenspitze 29 besteht die Masseelektrodenspitze 39 aus einem hochschmelzenden Edelmetall oder einer edelmetallbasierten Legierung.
Wie aus der obigen Beschreibung klar ist, bilden die Anschlusselektrode 40, die Mittelelektrode 20, der Widerstand 70 und die Dichtungselemente 60 und 80 in dem axialen Loch 12 des Isolators 10 ein stabförmiges Elektrodenelement (oder einen -aufbau) EP. Ferner ist das magnetische Element 90 in dem axialen Loch 12 des Isolators 10 an dem Außenumfang des Elektrodenelements EP (bei der vorliegenden Ausführungsform der Anschlusselektrode 40 des Elektrodenelements EP) eingerichtet.
Kennzeichnende Merkmale der Zündkerze
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das magnetische Element 90 in dem Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser des Isolators 10 eingerichtet; und sind die Dichtungselemente 60, 80 in dem Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser des Isolators 10 eingerichtet. Daher ist das magnetische Element 90 hinter den Dichtungselementen 60, 80 positioniert und davon beabstandet. Der vordere Endabschnitt 94 des magnetischen Elements 90 steht nicht mit z.B. dem Dichtungselement 60 in Kontakt.
Es wird hier angenommen, dass A1 ein Bereich ist, in dem der Außenumfang des Isolators 10 von dem Metallgehäuse 50 umgeben ist; D1 eine Mindestdicke der Wand (Isolatorwand) des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser in dem Bereich A1 ist; und D2 eine Mindestdicke der Wand (Isolatorwand) des Bereichs 12M mit dem mittleren Innendurchmesser in dem Bereich A1 ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich die Mindestdicke D1 der Wand des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser in dem Bereich A1 auf die Dicke der Wand des hinteren Körperabschnitts 18A, da der Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser in der Position dem hinteren Endteil des Isolators 10 von dem hinteren Körperabschnitt 18 zu dem Flanschabschnitt 19 entspricht, und der hintere Körperabschnitt 18 einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als jener des Flanschabschnitts 19 ist. Ferner kann die Mindestdicke D2 der Wand des Bereichs 12M mit dem mittleren Innendurchmesser in dem Bereich A1 einfach als die Mindestdicke D2 der Wand des Bereichs 12M mit dem mittleren Innendurchmesser bezeichnet werden, da bei der vorliegenden Ausführungsform der gesamte Außenumfang des Bereichs 12M mit dem mittleren Innendurchmesser von dem Metallgehäuse 50 umgeben ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Mindestdicke D1 vorzugsweise größer als die Mindestdicke D2 festgelegt (D1 > D2). Zur Erfüllung der Beziehung D1 > D2 ist der Isolator 10 so geformt, dass er die folgenden Bedingungen erfüllt:

(A) das vordere Ende des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser befindet sich hinter dem vorderen Ende des Flanschabschnitts 19; und
(B) gilt der folgende Bezugsausdruck: (R_a - R_l) > (R_b - R_m), wobei R_a der Außendurchmesser des hinteren Körperabschnitts 18 ist, R_b der Außendurchmesser des vorderen Körperabschnitts 17 ist; R_l der Innendurchmesser des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser ist; und R_m der Innendurchmesser des Bereichs 12M mit dem mittleren Innendurchmesser ist.

18

17

D1

D2

D1 = (R_{a} - R_{l}) / 2 und D2 = (R_{b} - R_{m}) / 2.

Wie oben beschrieben ist die Zündkerze 100 nach der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass der Isolator 10 mit drei Innendurchmesserbereichen (groß, mittel und klein) 12L, 12M und 12S versehen ist; das Elektrodenelement EP an einem ersten Stufenabschnitt 16A des Isolators 10 zwischen dem Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser und dem Bereich 12S mit dem kleinen Innendurchmesser gehalten wird; und das magnetische Element 90 an einer Stelle in dem Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser in dem axialen Loch 12 des Isolators 10 gehalten wird. Bei diesem Aufbau ist es möglich, die Dicke des magnetischen Elements 90 sicherzustellen, ohne dass das Elektrodenelement EP (genauer, der Schenkelabschnitt 42 der Anschlusselektrode 40) übermäßig dünn ausgeführt wird.
2 ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Zündkerze 100x als Vergleichsbeispiel. Die herkömmliche Zündkerze 100x ist mit Ausnahme des Aufbaus eines Isolators 10x und eines magnetischen Elements 90x der Zündkerze 100 baulich gleich. In 2 sind die gleichen Teile und Abschnitte der herkömmlichen Zündkerze 100x wie jene der Zündkerze 100 von 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um ihre wiederholte Erklärung zu vermeiden.
Bei der herkömmlichen Zündkerze 100x weist der Isolator 10x ein axiales Loch 12x mit einem konstanten Durchmesser durch den vorderen Körperabschnitt 17x, den hinteren Körperabschnitt 18x und den Flanschabschnitt 19x auf. Bei dem Vergleichsbeispiel von 2 ist der Innendurchmesser des Isolators 10x dem Innendurchmesser des Bereichs 12M mit dem mittleren Innendurchmesser gleich. Es ist daher wie in 2 gezeigt schwierig, in einem Zustand, in dem das magnetische Element 90x in dem axialen Loch 12x angeordnet ist, eine ausreichende Dicke eines Schenkelabschnitts 42x der Anschlusselektrode 40x sicherzustellen, während eine ausreichende Dicke des magnetischen Elements 90x sichergestellt wird. Wenn zum Beispiel die Sicherstellung der Dicke des magnetischen Elements 90x der Sicherstellung der Dicke des Schenkelabschnitts 42x vorgezogen wird, wird der Schenkelabschnitt 42x übermäßig dünn. Wenn im Gegensatz dazu die Sicherstellung der Dicke des Schenkelabschnitts 42x der Sicherstellung der Dicke des magnetischen Elements 90x vorgezogen wird, wird das magnetische Element 90x übermäßig dünn.
Die Fähigkeit zur Unterdrückung von Funkrauschen des magnetischen Elements ist umso größer, je größer die Dicke des magnetischen Elements ist. Bei der herkömmlichen Zündkerze 100x wird es schwierig, Funkrauschen ausreichend zu unterdrücken, wenn die Dicke des magnetischen Elements 90x nicht sichergestellt werden kann. Das Auftreten von Funkrauschen kann zu einer Fehlfunktion einer elektronischen Einrichtung (wie etwa eines Sensors, eines Mikrocomputers usw.) in einem Verbrennungsmotor oder einem damit ausgestatteten Fahrzeug führen.
Im Prozess der Herstellung der Zündkerze werden Rohmaterialpulver der Dichtungselemente 60 und 80 und des Widerstands 70 durch Erhitzen gesintert, während sie durch das vordere Ende der Anschlusselektrode unter Druck gesetzt werden. Wenn der Schenkelabschnitt 42x der Anschlusselektrode 40x bei der herkömmlichen Zündkerze 100x übermäßig dünn ist, wird der Schenkelabschnitt 42x während der Druckbeaufschlagung wahrscheinlich gebogen werden und gelangt mit dem magnetischen Element 90x in Kontakt. Das magnetische Element 90x kann durch den Kontakt mit dem Schenkelabschnitt 42x beschädigt (z.B. gebrochen) werden. Darüber hinaus kann es sein, dass die Rohmaterialpulver durch den Schenkelabschnitt 42x nicht ausreichend unter Druck gesetzt werden, sodass es schwierig wird, ein angemessenes Sintern der Rohmaterialpulver zu erreichen, wenn der Schenkelabschnitt 42x übermäßig dünn ist.
Die Zündkerze 100 nach der vorliegenden Ausführungsform ist gegenüber der Vergleichszündkerze 100x von Vorteil, da die Zündkerze 100 die Dicke des magnetischen Elements 90 sicherstellt, ohne dass der Schenkelabschnitt 42 der Anschlusselektrode 42 übermäßig dünn ausgeführt wird, und die obigen Probleme vermieden werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der vordere Endabschnitt 94 des magnetischen Elements 90 direkt an dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 gestützt. Daher kann eine leichte und richtige Positionierung des magnetischen Elements 90 in dem axialen Loch 12 gestattet werden.
Ferner ist das magnetische Element 90 bei der vorliegenden Ausführungsform hinter dem Dichtungselement 80 und davon beabstandet positioniert. Wenn zum Beispiel aufgrund einer Übertragung von Schwingungen von dem magnetischen Element 90 ein Riss zwischen dem Dichtungselement 80 und der Anschlusselektrode 40 (dem Schenkelabschnitt 42) auftritt, wird der Kontakt des Dichtungselements 80 und der Anschlusselektrode 40 schlecht. Ein solcher schlechter Kontakt führt zu einer Veränderung des Widerstands zwischen der Anschlusselektrode 40 und der Mittelelektrode 20, sodass die Zündkerze 100 möglicherweise nicht die gewünschte Leistungsfähigkeit erreichen kann. Doch bei der vorliegenden Ausführungsform ist das magnetische Element 90 von dem Dichtungselement 80 beabstandet, so dass Schwingungen des magnetischen Elements 90 und dergleichen nicht zu dem Dichtungselement 80 übertragen werden. Es ist daher möglich, eine Beschädigung des Dichtungselements 80 wirksam zu unterdrücken.
Darüber hinaus ist die Zündkerze 10 bei der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass sie die Beziehung D1 > D2 erfüllt. Wenn der Innendurchmesser des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser zum Beispiel übermäßig groß ist, kann die Dicke des magnetischen Elements 90 vergrößert werden. Andererseits wird die Dicke der Wand des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser des Isolators 10 übermäßig klein, sodass die Zündkerze die Beziehung D1 > D2 nicht erfüllt. In diesem Fall wird in dem Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser wahrscheinlich eine Perforation (ein elektrischer Durchschlag) auftreten. Da bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch die Beziehung D1 > D2 erfüllt wird, ist es möglich, das Auftreten einer solchen Perforation in dem Isolator 10 wirksam zu verhindern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich ein Teil des magnetischen Elements 90 hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50. In dem Bereich A1, in dem der Außenumfang des Isolators 10 von dem Metallgehäuse 50 umgeben ist, dienen das Metallelement 50 und das leitende Elektrodenelement EP, zwischen denen der dielektrische Isolator eingelegt ist, als Kondensator, wodurch eine Hochfrequenzkomponente des Rauschstroms (d.h., ein Wechselstrom) in den Isolator 10 fließt. Andererseits fließt an einer Seite hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50 beinahe der gesamte Rauschstrom in dem Elektrodenelement EP (der Anschlusselektrode 40). Da sich wenigstens ein Teil des magnetischen Elements 90 hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50 befindet, ist es möglich, Funkrauschen wirksam zu unterdrücken.
Zudem ist bei der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem magnetischen Element 90 und dem Isolator 10 das Fixierelement 2 angeordnet. Da das magnetische Element 90 durch das Fixierelement 2 an einem Schwingen in dem axialen Loch 12 des Isolators 10 gehindert wird, ist es möglich, einen Bruch des Isolators 10 und des magnetischen Elements 90 aufgrund von Schwingungen wirksam zu unterdrücken.
Abwandlungsbeispiele
Der oben beschriebene Aufbau der Zündkerze 100 (insbesondere des magnetischen Elements 90 und der Bereiche 12L und 12M mit dem großen und dem mittleren Innendurchmesser des Isolators 10, die dem magnetischen Element 90 entsprechen) stellt lediglich ein Beispiel dar und ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielweise sind die folgenden Abwandlungsbeispiele möglich.
3A, 3B, 3C und 4 sind schematische Ansichten von Zündkerzen 100b, 100c, 100d und 100e nach einem ersten bis vierten Abwandlungsbeispiel der obigen Ausführungsform. Die Zündkerzen 100b, 100c, 100d und 100e nach dem ersten bis vierten Abwandlungsbeispiel unterscheiden sich jeweils im Aufbau eines magnetischen Elements 90b, 90c, 90d, 90e und/oder eines Isolators 10b, 10c von der Zündkerze 100 nach der obigen Ausführungsform. Die weiteren Teile und Abschnitte der Zündkerzen 100b, 100c, 100d und 100e sind jenen der Zündkerze 100 baulich gleich und daher mit gleichen Bezugszeichen versehen, um ihre wiederholte Beschreibung zu vermeiden.
Obwohl die Zündkerze 100 bei der obigen Ausführungsform so ausgebildet ist, dass sie die Beziehung D1 > D2 erfüllt, braucht die Beziehung D1 > D2 nicht notwendigerweise erfüllt zu werden. Nach dem ersten Abwandlungsbeispiel wird die Zündkerze 100b bereitgestellt, die wie in 3A gezeigt anstelle der Beziehung D1 > D2 vielmehr eine Beziehung D1 < D2 erfüllt. Genauer befindet sich der zweite Stufenabschnitt 16Bb des Isolators 10b der Zündkerze 100b an einer Position, die verglichen mit dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 der obigen Ausführungsform (siehe 1) weiter vorne liegt, und ist er in jenem Bereich in der Axialrichtung gebildet, in dem der vordere Körperabschnitt 17 positioniert ist. Daher ist der Bereich 12Lb mit dem großen Innendurchmesser des Isolators 10b in der Axialrichtung länger als der Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser des Isolators 10 der obigen Ausführungsform, und ist der Bereich 12Mb mit dem mittleren Innendurchmesser des Isolators 10b in der Axialrichtung kürzer als der Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser des Isolators 10 der obigen Ausführungsform. Ferner ist die Länge des magnetischen Elements 90b in der Axialrichtung der Länge des Bereichs 12Lb mit dem großen Innendurchmesser in der Axialrichtung im Wesentlichen gleich. Das vordere Ende des magnetischen Elements 90b ist daher in jenem Bereich in der Axialrichtung gelegen, in dem der vordere Körperabschnitt 17 positioniert ist. Da sich das vordere Ende des Bereichs 12Lb mit dem großen Innendurchmesser vor dem vorderen Ende des Flanschabschnitts 19 befindet, erfüllt der Isolator 10b die oben genannte Bedingung (A) nicht. Bei diesem Aufbau bezieht sich wie in 3A gezeigt die Mindestdicke D1 der Wand des Bereichs 12Lb mit dem großen Innendurchmesser auf die Dicke der Wand des hinteren Endteils des vorderen Körperabschnitts 17, und bezieht sich die Mindestdicke D2 der Wand des Bereichs 12Mb mit dem mittleren Innendurchmesser auf die Dicke der Wand des hinteren Endteils des vorderen Körperabschnitts 17. Folglich wird bei dem ersten Abwandlungsbeispiel die Beziehung D1< D2 erfüllt.
Bei der obigen Ausführungsform befindet sich der hintere Endteil des magnetischen Elements 90 hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50. Alternativ wird die Zündkerze 100c nach dem zweiten Abwandlungsbeispiel bereitgestellt, bei der sich wie in 3B gezeigt das gesamte magnetische Element 90c hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50 befindet. Genauer befindet sich der zweite Stufenabschnitt 16Bc des Isolators 10c der Zündkerze 100c an einer Position, die verglichen mit dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 der obigen Ausführungsform (siehe 1) weiter hinten gelegen ist, und ist er hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50 gelegen. Daher ist der Bereich 12Lc mit dem großen Innendurchmesser des Isolators 10c in der Axialrichtung kürzer als der Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser des Isolators 10 der obigen Ausführungsform, und ist der Bereich 12Mc mit dem mittleren Innendurchmesser des Isolators 10c in der Axialrichtung länger als der Bereich 12M mit dem mittleren Innendurchmesser des Isolators 10 der obigen Ausführungsform. Ferner ist die Länge des magnetischen Elements 90c in der Axialrichtung der Länge des Bereichs 12Lc mit dem großen Innendurchmesser in der Axialrichtung im Wesentlichen gleich. Das vordere Ende des magnetischen Elements 90c befindet sich daher hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50. Das heißt, bei dem zweiten Abwandlungsbeispiel befindet sich das gesamte magnetische Element 90c hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50.
Wie oben erwähnt befindet sich bei der obigen Ausführungsform der hintere Endteil des magnetischen Elements 90 hinter dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50. Als andere Alternative wird die Zündkerze 100d nach dem dritten Abwandlungsbeispiel bereitgestellt, bei dem sich wie in 3C gezeigt das gesamte magnetische Element 90d vor dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50 befindet. Der Isolator 10 der Zündkerze 100d ist der gleiche wie jener bei der obigen Ausführungsform, während das hintere Ende des magnetischen Elements 90d der Zündkerze 100d vor dem hinteren Ende 50e des Metallgehäuses 50 gelegen ist. Daher ist die Länge des Bereichs 12L mit dem großen Innendurchmesser des Isolators 10 in der Axialrichtung die gleiche wie jene bei der obigen Ausführungsform. Andererseits ist die Länge des magnetischen Elements 90d in der Axialrichtung kürzer als jene des magnetischen Elements 90 bei der obigen Ausführungsform. Als Folge kommt es bei der Zündkerze 100d des dritten Abwandlungsbeispiels in dem Bereich 12L mit dem großen Innendurchmesser an einer Stelle hinter dem hinteren Ende des magnetischen Elements 90d zu einem Raum SP, während bei der Zündkerze 100 der obigen Ausführungsform kein derartiger Raum SP vorhanden ist. Vorzugsweise ist der Raum SP nicht vorhanden, da der Raum SP eine Vergrößerung der Amplitude von Schwingungen der Anschlusselektrode 40 gestattet. Die Zündkerze 100 der obigen Ausführungsform wäre daher in der Lage, Schwingungen der Anschlusselektrode 40 wirksamer als die Zündkerze 100d zu unterdrücken.
Bei der obigen Ausführungsform wird das vordere Ende des magnetischen Elements 90 an dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 gestützt. Doch das vordere Ende des magnetischen Elements 90 wird nicht notwendigerweise an dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 gestützt. Ferner ist bei der obigen Ausführungsform das Fixierelement 2 zwischen dem magnetischen Element 90 und dem Isolator eingerichtet. Das Fixierelement 2 ist jedoch nicht notwendigerweise zwischen dem magnetischen Element 90 und dem Isolator eingerichtet. Nach dem vierten Abwandlungsbeispiel wird die Zündkerze 100e bereitgestellt, bei der wie in 4 gezeigt das vordere Ende des magnetischen Elements 90e nicht an dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 gestützt wird und zwischen dem magnetischen Element 90e und dem Isolator 10 kein Fixierelement eingerichtet ist. Bei der Zündkerze 100e ist der Innendurchmesser des magnetischen Elements 90e geringfügig kleiner als jener des magnetischen Elements 90 der Zündkerze 100 und geringfügig größer als der Außendurchmesser des Schenkelabschnitts 42 der Anschlusselektrode 40. Zwischen einer inneren Umfangsfläche des magnetischen Elements 90e und einer äußeren Umfangsfläche des Schenkelabschnitts 42 der Anschlusselektrode 40 ist ein Fixierelement 2e eingerichtet. Wie im Fall der obigen Ausführungsform kann für das Fixierelement 2e ein anorganischer Klebstoff verwendet werden. Doch bei dem vierten Abwandlungsbeispiel ist zwischen dem magnetischen Element 90e und dem Isolator 10 kein Fixierelement eingerichtet. Ferner ist zwischen dem vorderen Ende des magnetischen Elements 90e und dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 ein Zwischenraum NT belassen. Das heißt, bei dem vierten Abwandlungsbeispiel wird das vordere Ende des magnetischen Elements 90e nicht an dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 gestützt.
Obwohl das vordere Ende des magnetischen Elements 90 bei der obigen Ausführungsform direkt an dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 gestützt wird, kann das vordere Ende des magnetischen Elements 90 über ein anderes Element an dem zweiten Stufenabschnitt 16B des Isolators 10 gestützt werden. Zum Beispiel ist es möglich, zwischen dem vorderen Ende des magnetischen Elements 90 und dem zweiten Stufenabschnitt 90B des Isolators 10 eine schwingungsdämpfende Dichtung oder ein Fixierelement anzuordnen.
Bei der obigen Ausführungsform sind die Mittelelektrode 20 und die Anschlusselektrode 40 durch zwei Dichtungselemente 60 und 80 über den Widerstand 70 verbunden. Das Elektrodenelement EP ist jedoch nicht auf einen derartigen Aufbau beschränkt. Der Widerstand 70 kann weggelassen werden, so dass die Mittelelektrode 20 und die Anschlusselektrode 40 durch ein Dichtungselement verbunden werden. Das Elektrodenelement EP braucht nicht notwendigerweise zwei Elektroden aufzuweisen, sondern kann alternativ in der Form eines einzelnen stabförmigen Metallstücks bereitgestellt sein.
Der Funkenentladungsteil der Zündkerze 100 ist nicht auf jenen der obigen Ausführungsform beschränkt, sondern kann zu verschiedenen Formen abgewandelt werden. Zum Beispiel kann die Zündkerze von jenem Typ sein, bei dem die Masseelektrode 30 und die Mittelelektrode 20 einander in der senkrecht zu der Axialrichtung verlaufenden Richtung gegenüberliegen, um dazwischen die Funkenstrecke zu definieren. Ferner sind die Materialien des Isolators 10, der Anschlusselektrode 40 und dergleichen nicht auf jene der obigen Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann der Isolator 10 aus einem Keramikmaterial bestehen, das anstelle von Aluminiumoxid (Al₂O₃) eine beliebige andere Verbindung (wie etwa AlN, ZrO₂, SiC, TiO₂ oder Y₂O₃) als Hauptbestandteil enthält
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die obige Ausführungsform und die Abwandlungsbeispiele beschrieben wurde, sollen die obige Ausführungsform und die Abwandlungsbeispiele das Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtern, und sollen sie die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränken. An der vorliegenden Ausführungsform und den Abwandlungsbeispielen können verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Der gesamte Inhalt der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-114727 (am 9. Juni 2017 eingereicht) wird hiermit durch Nennung aufgenommen. Der Umfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP S62150681 [0002]
JP 2017114727 [0074]

Claims

Zündkerze, aufweisend: einen Isolator (10), der ein axiales Loch (12) aufweist, das in einer Richtung einer Achse (CO) der Zündkerze gebildet ist; ein stabförmiges Elektrodenelement (EP), das in dem axialen Loch (12) angeordnet ist; und ein zylinderförmiges magnetisches Element (90), das in dem axialen Loch (12) an einem Außenumfang des Elektrodenelements (EP) angeordnet ist, wobei der Isolator (10) aufweist: einen Bereich (12L) mit einem großen Innendurchmesser; einen Bereich (12M) mit einem mittleren Innendurchmesser, der sich vor dem Bereich (12L) mit dem großen Innendurchmesser befindet und einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als jener des Bereichs (12L) mit dem großen Innendurchmesser ist; und einen Bereich (12S) mit einem kleinen Innendurchmesser, der sich vor dem Bereich (12M) mit dem mittleren Innendurchmesser befindet und einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als jener des Bereichs (12M) mit dem mittleren Innendurchmesser ist, wobei das Elektrodenelement (EP) an einem ersten Stufenabschnitt (16A) des Isolators (10) zwischen dem Bereich (12M) mit dem mittleren Innendurchmesser und dem Bereich (12S) mit dem kleinen Innendurchmesser gehalten wird, und wobei das magnetische Element (90) an einer Stelle in dem Bereich (12L) mit dem großen Innendurchmesser in dem axialen Loch (12) positioniert ist.
Zündkerze nach Anspruch 1 ein vorderer Endabschnitt (94) des magnetischen Elements (90) direkt oder über ein anderes Element an einem zweiten Stufenabschnitt (16B) des Isolators (10) zwischen dem Bereich (12L) mit dem großen Innendurchmesser und dem Bereich (12M) mit dem mittleren Innendurchmesser gestützt wird.
Zündkerze nach Anspruch 2, wobei das Elektrodenelement (EP) aufweist: eine Mittelelektrode (20), die einen vorderen Endteil des Elektrodenelements (EP) bildet und an dem ersten Stufenabschnitt (16A) des Isolators (10) gehalten wird; eine Anschlusselektrode (40), die sich hinter der Mittelelektrode (20) befindet und einen hinteren Endteil des Elektrodenelements (EP) bildet; und ein Dichtungselement (60, 80), das die Mittelelektrode (20) und die Anschlusselektrode (40) direkt oder über ein anderes Element miteinander verbindet, und wobei das magnetische Element (90) hinter dem Dichtungselement (60, 80) und davon beabstandet positioniert ist.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend ein Metallgehäuse (50), das einen Teil eines Außenumfangs des Isolators (10) so umgibt, dass es den Bereich (12M) mit dem mittleren Innendurchmesser und einen vorderen Endteil des Bereichs (12L) mit dem großen Innendurchmesser abdeckt, wobei die Zündkerze eine Beziehung von D1 > D2 erfüllt, wobei D1 eine Mindestdicke der Isolatorwand des Bereichs (12L) mit dem großen Innendurchmesser in einem Bereich ist, in dem der Isolator (10) von dem Metallgehäuse (50) umgeben ist; und D2 eine Mindestdicke der Isolatorwand des Bereichs (12M) mit dem mittleren Innendurchmesser in einem Bereich ist, in dem der Isolator (10) von dem Metallgehäuse (50) umgeben ist.
Zündkerze nach Anspruch 4, wobei sich wenigstens ein Teil des magnetischen Elements (90) hinter einem hinteren Ende des Metallgehäuses (50) befindet.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend ein Metallgehäuse (50), das einen Teil eines Außenumfangs des Isolators (10) umgibt, wobei sich wenigstens ein Teil des magnetischen Elements (90) hinter einem hinteren Ende des Metallgehäuses (50) befindet.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend ein Fixierelement, das zwischen dem magnetischen Element (90) und dem Isolator (10) eingerichtet ist.