DE102019109363A1 - Zündkerze - Google Patents

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DE102019109363A1
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insulator
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Application number
DE102019109363.5A
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English (en)
Inventor
Hiroki Shimada
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/56Insulating bodies
    • H01B17/58Tubes, sleeves, beads, or bobbins through which the conductor passes
    • H01B17/583Grommets; Bushings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/36Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by the joint between insulation and body, e.g. using cement

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Abstract

Eine Zündkerze mit einem Metallgehäuse und einem Isolator, wobei ein gestufter Abschnitt, der eine zur hinteren Endseite weisende Fläche aufweist, die einen Isolator entweder direkt oder über ein anderes Element hält, an einem Innenumfang eines Metallgehäuses vorgesehen ist. Der gestufte Abschnitt umfasst einen ersten konvexen Abschnitt, der die zur hinteren Endseite weisende Fläche umfasst, einen zweiten konvexen Abschnitt, der auf einer vorderen Endseite des ersten konvexen Abschnitts angeordnet ist und der an den ersten konvexen Abschnitt angrenzt, und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten konvexen Abschnitt und den zweiten konvexen Abschnitt miteinander verbindet.

Description

  • GEBIET DER FINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze und insbesondere eine Zündkerze, bei der ein Isolator von einem Metallgehäuse gehalten wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die internationale Veröffentlichung Nr. 2010/035717 offenbart bei einer Zündkerze, bei der ein Isolator von einem Metallgehäuse gehalten wird, eine Technologie, mit der ein Abschnitt zwischen dem Metallgehäuse und dem Isolator durch Verwendung einer metallischen Dichtung luftdicht gemacht wird. Wenn eine Last, die das Metallgehäuse und der Isolator auf die Dichtung aufbringen, zunimmt, wird die Luftdichtigkeit erhöht, wogegen, wenn die übermäßig verformte Dichtung den Isolator stark zusammendrückt, der Isolator bricht. Bei der Technologie der internationalen Veröffentlichung Nr. 2010/035717 wird die Form eines Spaltes zwischen dem Metallgehäuse und dem Isolator angepasst, um eine übermäßige Verformung der Dichtung zu unterbinden, so dass Luftdichtigkeit gewährleistet wird, während das Auftreten von Rissbildungen des Isolators unterbunden wird.
  • Bei der vorstehend beschriebenen bestehenden Technologie besteht jedoch die Forderung, die Luftdichtigkeit zwischen dem Metallgehäuse und dem Isolator zu erhöhen, ohne die Last beim Halten des Isolators durch das Metallgehäuse übermäßig zu erhöhen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um dieser Anforderung gerecht zu werden. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist eine Zündkerze, die in der Lage ist, Luftdichtigkeit zwischen einem Metallgehäuse und einem Isolator zu gewährleisten, während das Auftreten von Rissbildungen des Isolators unterbunden wird.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zündkerze vorgesehen, die einen Isolator, der sich entlang einer axialen Linie von einer vorderen Endseite zu einer hinteren Endseite erstreckt, und ein zylindrisches Metallgehäuse, das an einer Außenumfangsseite des Isolators angeordnet ist, umfasst, wobei das Metallgehäuse an einem Innenumfang des Metallgehäuses einen gestuften Abschnitt umfasst, wobei der gestufte Abschnitt in einer radialen Richtung nach innen ragt und eine zur hinteren Endseite weisende Fläche umfasst, die den Isolator entweder direkt oder über ein anderes Element hält. Der gestufte Abschnitt umfasst einen ersten konvexen Abschnitt, der die zur hinteren Endseite weisende Fläche umfasst, einen zweiten konvexen Abschnitt, der an einer vorderen Endseite des ersten konvexen Abschnitts angeordnet ist und der an den ersten konvexen Abschnitt angrenzt, und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten konvexen Abschnitt und den zweiten konvexen Abschnitt miteinander verbindet; und bei Betrachtung eines Querschnitt, der die axiale Linie beinhaltet, in einer Richtung senkrecht zur axialen Linie ist der Verbindungsabschnitt in einem Bereich vorhanden, in dem ein Abschnitt der zur hinteren Endseite weisenden Fläche, der den Isolator oder das andere Element berührt, positioniert ist.
  • Gemäß der Zündkerze des ersten Aspekts ist der Verbindungsabschnitt, der den ersten konvexen Abschnitt und den zweiten konvexen Abschnitt des gestuften Abschnitts miteinander verbindet, in einer Richtung senkrecht zur axialen Linie in dem Bereich vorhanden, in dem der Abschnitt der zur hinteren Endseite weisenden Fläche des ersten konvexen Abschnitts, der den Isolator oder das andere Element berührt, positioniert ist. Wenn also beim Halten des Isolators durch das Metallgehäuse der erste konvexe Abschnitt einer Kraft ausgesetzt wird, die in einer Richtung der axialen Linie vom Isolator hin zur vorderen Endseite wirkt, wird am ersten konvexen Abschnitt entlang der zur hinteren Endseite weisenden Fläche eine Zugspannung erzeugt und am ersten konvexen Abschnitt wird entlang einer an den zweiten konvexen Abschnitt angrenzenden verbindungsabschnittseitigen Fläche eine Druckspannung erzeugt. Dadurch ist es möglich, die zur hinteren Endseite weisende Fläche entweder direkt oder über das andere Element durch eine Gegenkraft, die durch elastische Verformung des ersten konvexen Abschnitts erzeugt wird, eng mit dem Isolator zu kontaktieren. Daher ist es möglich, Luftdichtigkeit zwischen dem gestuften Abschnitt des Metallgehäuses und dem Isolator zu gewährleisten.
  • Wenn der Isolator von der zur hinteren Endseite weisenden Fläche über das andere Element gehalten wird, ist es wegen des Unterbindens einer übermäßigen Verformung des anderen Elements durch die elastische Verformung des ersten konvexen Abschnitts möglich, das Auftreten von Rissbildungen des Isolators, die durch das andere Element hervorgerufen wird, zu unterbinden. Wenn der Isolator die zur hinteren Endseite weisende Fläche berührt, ist es aufgrund des Fehlens des anderen Elements möglich, das Auftreten von Rissbildungen des Isolators, die durch das andere Element hervorgerufen wird, zu unterbinden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zündkerze wie vorstehend beschrieben vorgesehen, wobei im Querschnitt, der die axiale Linie umfasst, eine Länge des ersten konvexen Abschnitts auf einer gedachten Geraden kleiner ist als eine Länge des zweiten konvexen Abschnitts auf der gedachten Geraden, wobei die gedachte Gerade durch den Verbindungsabschnitt verläuft und sich entlang der axialen Linie erstreckt. Somit kann der erste konvexe Abschnitt, der einer Kraft ausgesetzt ist, die in Richtung der axialen Linie hin zur vorderen Endseite wirkt, leicht elastisch verformt werden. Da es möglich ist, eine Gegenkraft zu gewährleisten, die durch die elastische Verformung des ersten konvexen Abschnitts erzeugt wird, ist es folglich möglich, zusätzlich zu dem Vorsehen der Wirkungen des ersten Aspekts die Luftdichtigkeit zu erhöhen.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zündkerze wie vorstehend beschrieben vorgesehen, wobei im Querschnitt, der die axiale Linie umfasst, ein Abstand von der gedachten Geraden, die durch den Verbindungsabschnitt verläuft und sich entlang der axialen Linie erstreckt, zu einer innersten Position des zweiten konvexen Abschnitts in der radialen Richtung größer ist als ein Abstand von der gedachten Geraden zu einer innersten Position des ersten konvexen Abschnitts in der radialen Richtung. Daher kann eine Last, die durch den ersten konvexen Abschnitt, der einer Kraft ausgesetzt ist, die in Richtung der axialen Linie hin zu der vorderen Endseite wirkt, auf den Verbindungsabschnitt aufgebracht wird, leicht durch den zweiten konvexen Abschnitt verteilt werden. Dadurch ist es möglich, neben dem Vorsehen der Wirkungen des ersten Aspekts oder des zweiten Aspekts die Wahrscheinlichkeit, dass sich der erste konvexe Abschnitt wölbt, zu verringern.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zündkerze wie vorstehend beschrieben vorgesehen, wobei der Isolator direkt von der zur hinteren Endseite weisenden Fläche gehalten wird. Da es möglich ist, das andere Element, das zwischen dem gestuften Abschnitt und dem Isolator angeordnet ist, nicht zu verwenden, ist es neben dem Vorsehen der Wirkungen eines von erstem bis dritten Aspekt möglich, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren und das Auftreten von Rissbildung des Isolators, die durch übermäßige Verformung des anderen Elements hervorgerufen wird, zu verhindern.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Schnittansicht einer Seite einer Zündkerze gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • 2 ist eine Schnittansicht eines Teils der Zündkerze von 1, der vergrößert ist.
    • 3 ist eine Schnittansicht einer Zündkerze gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht einer Seite einer Zündkerze 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer axialen Linie O als Begrenzung. In 1 wird eine Unterseite in einer Blattebene als „vordere Endseite“ der Zündkerze 10 bezeichnet und eine Oberseite in der Blattebene wird als „hintere Endseite“ der Zündkerze 10 bezeichnet (dies gilt auch in 2 und 3). Wie in 1 dargestellt umfasst die Zündkerze 10 einen Isolator 11 und ein Metallgehäuse 30.
  • Der Isolator 11 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Element, das beispielsweise aus Aluminiumoxid mit ausgezeichneter Isolationseigenschaft und mechanischer Eigenschaft bei hohen Temperaturen besteht. Eine axiale Bohrung erstreckt sich durch den Isolator 11 entlang der axialen Linie O. Eine geneigte Fläche 13, deren Durchmesser zur vorderen Endseite hin abnimmt, während sie zur hinteren Endseite weist, ist auf einer vorderen Endseite einer Innenumfangsfläche 12 des Isolators 11 ausgebildet, die die axiale Bohrung definiert. Im Isolator 11 sind ein hinterer Endabschnitt 14, ein Abschnitt großen Durchmessers 15, ein Abschnitt kleinen Durchmessers 16 und ein vorderer Endabschnitt 17 nacheinander in der Reihenfolge von der hinteren Endseite zur vorderen Endseite ausgebildet. Der Abschnitt großen Durchmessers 15 ist ein Teil mit dem größten Außendurchmesser im Isolator 11. Der Abschnitt kleinen Durchmessers 16 ist ein Teil mit einem Außendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Abschnitts großen Durchmessers 15. Der vordere Endabschnitt 17 mit einem Außendurchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser des Abschnitts kleinen Durchmessers 16 ist, ist angrenzend an eine vordere Endseite des Abschnitts kleinen Durchmessers 16, wobei dazwischen ein Halteabschnitt 18 angeordnet ist. Der Durchmesser des Halteabschnitts 18 nimmt zur vorderen Endseite hin ab.
  • Eine Mittelelektrode 20 ist eine stabförmige Elektrode, die in eine vordere Endseite der axialen Bohrung eingesetzt ist und vom Isolator 11 entlang der axialen Linie O gehalten wird. In der Mittelelektrode 20 ist folgend auf einen Schaftabschnitt 21 ein Kopfabschnitt 22 gebildet, der axial rechtwinklig zu dem Schaftabschnitt 21 vorsteht, der sich in Richtung der axialen Linie O erstreckt. Der Kopfabschnitt 22 wird von der geneigten Fläche 13 gehalten. In der Mittelelektrode 20 ist ein Kernmaterial mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit in ein Grundmaterial eingebettet. Das Grundmaterial ist aus einem metallischen Material gebildet, das eine Legierung enthält, deren Hauptkomponente Ni oder Ni ist, und das Kernmaterial ist aus Kupfer oder einer Legierung gebildet, die Kupfer als Hauptkomponente enthält. Das Kernmaterial muss nicht verwendet werden.
  • Eine Metallklemme 23 ist ein stabförmiges Element, mit dem ein Hochdruckkabel (nicht dargestellt) verbunden ist, das aus einem metallischen Material (z.B. kohlenstoffarmer Stahl) mit Leitfähigkeit besteht. Eine vordere Endseite der Metallklemme 23 ist in die axiale Bohrung des Isolators 11 eingesetzt. Die Metallklemme 23 ist mit dem Kopfabschnitt 22 der Mittelelektrode 20 elektrisch verbunden, beispielsweise durch einen glashaltigen Leiter.
  • Das Metallgehäuse 30 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Element aus einem metallischen Material (z.B. kohlenstoffarmer Stahl) mit Leitfähigkeit. Das Metallgehäuse 30 umfasst einen Rumpfabschnitt 31, der einen Abschnitt des Isolators 11 vom vorderen Endabschnitt 17 bis zum Abschnitt kleinen Durchmessers 16 umgibt, einen Sitzabschnitt 32, der fortlaufend mit einer hinteren Endseite des Rumpfabschnitts 31 ausgebildet ist, einen Verbindungsabschnitt 33, der fortlaufend mit einer hinteren Endseite des Sitzabschnitts 32 ausgebildet ist, einen Werkzeugeingriffsabschnitt 34, der fortlaufen mit einer hinteren Endseite des Verbindungsabschnitts 33 ausgebildet ist, und einen hinteren Endabschnitt 35, der fortlaufend mit einer hinteren Endseite des Werkzeugeingriffsabschnitts 34 ausgebildet ist. An einem Außenumfang des Rumpfabschnitts 31 ist ein Außengewinde 36 ausgebildet, das in eine Gewindebohrung eines (nicht dargestellten) Motors eingeschraubt ist. Ein gestufter Abschnitt 37, der in einer radialen Richtung nach innen ragt, ist entlang eines gesamten Innenumfangs des Rumpfabschnitts 31 ausgebildet.
  • Der Sitzabschnitt 32 ist ein Teil zum Abdecken eines Spaltes zwischen der Gewindebohrung des Motors (nicht dargestellt) und dem Außengewinde 36 und weist einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Rumpfabschnitts 31. Der Verbindungsabschnitt 33 ist ein Teil, das plastisch zu einer gekrümmten Form verformt wird, wenn das Metallgehäuse 30 auf den Isolator 11 montiert wird. Der Werkzeugeingriffsabschnitt 34 ist ein Teil, das veranlasst wird, mit einem Werkzeug, wie beispielsweise einem Schraubenschlüssel, in Eingriff zu kommen, wenn das Außengewinde 36 in der Gewindebohrung des Motors angezogen wird. Der hintere Endabschnitt 35 ist ein in der radialen Richtung nach innen gebogenes Teil und ist auf der hinteren Endseite des Abschnitts großen Durchmessers 15 des Isolators 11 positioniert. Ein mit beispielsweise Talkumpuder gefüllter Dichtungsabschnitt 38 ist zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers 15 und dem hinteren Endabschnitt 35 über den gesamten Außenumfang des hinteren Endabschnitts 14 des Isolators 11 vorgesehen.
  • Der gestufte Abschnitt 37 des Metallgehäuses 30 ist an einer vorderen Endseite des Halteabschnitts 18 des Isolators 11 positioniert. Wenn das Metallgehäuse 30 an dem Isolator 11 montiert wird, legt ein Abschnitt des Metallgehäuses 30 von dem gestuften Abschnitt 37 zu dem hinteren Endabschnitt 35 des Metallgehäuses 30 über den Dichtungsabschnitt 38 eine Druckbelastung in einer Richtung der axialen Linie O auf einen Abschnitt des Isolators 11 von dem Abschnitt kleinen Durchmessers 16 zu dem Abschnitt großen Durchmessers 15 an. Dadurch hält das Metallgehäuse 30 den Isolator 11 fest. Eine Masseelektrode 39 ist ein stabförmiges metallisches Element (z.B. aus einer nickelbasierten Legierung), das mit dem Rumpfabschnitt 31 des Metallgehäuses 30 verbunden ist. Zwischen der Masseelektrode 39 und der Mittelelektrode 20 ist eine Funkenstrecke ausgebildet.
  • 2 ist eine Schnittansicht eines Teils der Zündkerze 10 aus 1 (Umgebung des gestuften Abschnitts 37), der vergrößert ist, wobei die axiale Linie O (siehe 1) enthalten ist. Der gestufte Abschnitt 37 umfasst einen ersten konvexen Abschnitt 41, der von dem Rumpfabschnitt 31 des Metallgehäuses 30 in der radialen Richtung nach innen (nach rechts in 2) ragt, und einen zweiten konvexen Abschnitt 42, der von dem Rumpfabschnitt 31 in radialer Richtung nach innen ragt. Der zweite konvexe Abschnitt 42 grenzt an den ersten konvexen Abschnitt 41 an einer vorderen Endseite (Unterseite in 2) des ersten konvexen Abschnitts 41. Ein Verbindungsabschnitt 43 verbindet den ersten konvexen Abschnitt 41 und den zweiten konvexen Abschnitt 42 miteinander.
  • Der erste konvexe Abschnitt 41 umfasst eine zur hinteren Endseite weisende Fläche 44 und eine zur vorderen Endseite weisende Fläche 45. Die zur hinteren Endseite weisende Fläche 44 weist zum Halteabschnitt 18 des Isolators 11. Die zur hinteren Endseite weisende Fläche 44 ist eine Fläche, die den Isolator 11 festhält, und weist einen Durchmesser auf, der zur vorderen Endseite hin in einer Richtung der axialen Linie O (Auf/Ab-Richtung in 2) abnimmt. In der vorliegenden Ausführungsform steht die zur hinteren Endseite weisende Fläche 44 in Kontakt mit dem Halteabschnitt 18 des Isolators 11. Die zur vorderen Endseite weisende Fläche 45 ist eine mit dem Verbindungsabschnitt 43 fortlaufend gebildete Fläche und weist einen Durchmesser auf, der zur vorderen Endseite zunimmt.
  • Am zweiten konvexen Abschnitt 42 sind in der Reihenfolge von der hinteren Endseite zur vorderen Endseite eine erste Fläche 46, eine zweite Fläche 47 und eine dritte Fläche 48 nacheinander ausgebildet. Die erste Fläche 46 ist eine Fläche, die zu hinteren Endseite weist und einen Durchmesser aufweist, der zur vorderen Endseite hin abnimmt. Die zweite Fläche 47 ist eine Fläche, die in eine Richtung senkrecht zur axialen Linie O (zur Seite des vorderen Endabschnitts 17 des Isolators 11) weist. Die dritte Fläche 48 ist eine Fläche, die zur vorderen Endseite weist und einen Durchmesser aufweist, der zur vorderen Endseite hin zunimmt.
  • Der Verbindungsabschnitt 43 ist eine Fläche, die einer Talsohle entspricht, die die zur vorderen Endseite weisende Fläche 45 des ersten konvexen Abschnitts 41 und die erste Fläche 46 des zweiten konvexen Abschnitts 42 miteinander verbindet. In einer Richtung senkrecht zur axialen Linie O (links-rechts Richtung in 2) ist der Verbindungsabschnitt 43 in einem Bereich 49 vorhanden, in dem ein Abschnitt der zur hinteren Endseite weisenden Fläche 44, der den Isolator 11 berührt, positioniert ist. Wenn bei Festhalten des Isolators 11 durch das Metallgehäuse 30 und Montieren des Metallgehäuses 30 an dem Isolator 11 der erste konvexe Abschnitt 41 einer Kraft ausgesetzt wird, die hin zur vorderen Endseite (Unterseite in 2) in Richtung der axialen Linie O vom Isolator 11 wirkt, wird am ersten konvexen Abschnitt 41 entlang der zur hinteren Endseite weisenden Fläche 44 eine Zugspannung erzeugt und am ersten konvexen Abschnitt 41 entlang der zur vorderen Endseite weisenden Fläche 45 eine Druckspannung erzeugt. Dadurch ist es möglich, die zur hinteren Endseite weisende Fläche 44 mit dem Isolator 11 durch eine Gegenkraft, die zur hinteren Endseite hin wirkt (Oberseite in 2) und die am ersten konvexen Abschnitt 41 erzeugt wird, eng zu kontaktieren. Selbst wenn also eine Last, die der Isolator 11 auf das Metallgehäuse 30 aufbringt, nicht zu groß ausgelegt wird, ist es möglich, Luftdichtigkeit zwischen dem gestuften Abschnitt 37 und dem Isolator 11 sicherzustellen.
  • Da die zur hinteren Endseite weisende Fläche 44 so gestaltet ist, dass sie den Isolator 11 berührt, ist es möglich, keine Dichtung zu verwenden, die zwischen dem gestuften Abschnitt 37 und dem Isolator 11 angeordnet ist. Es ist möglich, die Anzahl der Komponenten im Verhältnis zu einer nicht verwendeten Dichtung zu reduzieren und das Auftreten von Rissbildung des Abschnitts kleinen Durchmessers 16 und des vorderen Endabschnitts 17 des Isolators 11 zu verhindern, die durch übermäßige Verformung der Dichtung verursacht wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Querschnitt, der die axiale Linie O (siehe 2) umfasst, ein Winkel θ1 (spitzwinklige Seite), der durch eine gedachte Gerade 50, die durch den Verbindungsabschnitt 43 verläuft und parallel zur axialen Linie O ist, und die zur hinteren Endseite weisende Fläche 44 gebildet ist, größer als ein Winkel θ2 (spitzwinklige Seite), der durch die gedachte Gerade 50 und die zur vorderen Endseite weisende Fläche 45 gebildet ist (θ1 > θ2). Daher ist es im Vergleich zu θ1 < θ2 möglich, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass der erste konvexe Abschnitt 41, der einer Kraft des Isolators 11 ausgesetzt wird, sich wölbt, und die Gegenkraft zu vergrößern, die hin zur hinteren Endseite wirkt und am ersten konvexen Abschnitt 41 erzeugt wird. Dadurch ist es möglich, die Luftdichtigkeit zu erhöhen.
  • Im Querschnitt, der die axiale Linie O umfasst, ist eine Länge L1 des ersten konvexen Abschnitts 41 auf der gedachten Geraden 50 kleiner als eine Länge L2 des zweiten konvexen Abschnitts 42 auf der gedachten Geraden 50 (L1 < L2). Im Vergleich zu L1 ≥ L2 kann daher der erste konvexe Abschnitt 41, der einer Kraft ausgesetzt ist, die in Richtung der axialen Linie auf die vordere Endseite wirkt, leicht elastisch verformt werden, und es ist möglich, die Gegenkraft sicherzustellen, die durch die elastische Verformung des ersten konvexen Abschnitts 41 erzeugt wird. Somit ist es möglich, die Luftdichtigkeit zwischen dem ersten konvexen Abschnitt 41 und dem Isolator 11 zu erhöhen.
  • Die Länge L1 ist eine Länge eines Liniensegments von einem Schnittpunkt der zur hinteren Endseite weisenden Fläche 44 und der gedachten Geraden 50 zum Verbindungsabschnitt 43. Die Länge L2 ist eine Länge eines Liniensegments von einem Schnittpunkt einer senkrechten Linie und der gedachten Geraden 50 zum Verbindungsabschnitt 43, wobei die senkrechte Linie durch ein vorderes Ende 51 der dritten Fläche 48 verläuft und senkrecht zur gedachten Geraden 50 steht. Da der Verbindungsabschnitt 43 an einem Punkt mit der gedachten Geraden 50 in Kontakt steht, liegt die Länge des Verbindungsabschnitts 43 auf der gedachten Geraden 50 bei 0.
  • Im Querschnitt, der die axiale Linie O umfasst, ist ein Abstand D2 von der gedachten Geraden 50 zu einer innersten Position des zweiten konvexen Abschnitts 42 in der radialen Richtung größer als ein Abstand D1 von der gedachten Geraden 50 zu einer innersten Position des ersten konvexen Abschnitts 41 in der radialen Richtung. Daher kann eine Last, die durch den ersten konvexen Abschnitt 41, der einer Kraft ausgesetzt wird, die in der Richtung der axialen Linie auf die vordere Endseite wirkt, auf den Verbindungsabschnitt 43 aufgebracht wird, leicht durch den zweiten konvexen Abschnitt 42 verteilt werden. Dadurch ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit, dass sich der erste konvexe Abschnitt 41 wölbt, zu verringern. Weiterhin ist es verglichen mit einem eckigen Verbindungsabschnitt 43 möglich, die Last leichter zu verteilen, da der Verbindungsabschnitt 43 gerundet ist.
  • Da der zweite konvexe Abschnitt 42 die dritte Fläche 48 umfasst, deren Durchmesser zur vorderen Endseite hin zunimmt, ist es im Vergleich zu einem Ausbilden der zweiten Fläche 47 kontinuierlich zu einem vorderen Ende des Metallgehäuses 30 ohne Vorhandensein der dritten Fläche 48 möglich, einen Spalt zwischen dem Rumpfabschnitt 31 und dem vorderen Endabschnitt 17 zu gewährleisten. Daher ist es möglich, eine Verschmutzung des vorderen Endabschnitts 17 durch Kohlenstoff zu unterbinden, der beispielsweise durch unvollständige Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches entsteht, und Undichtigkeiten zu unterbinden.
  • Da der zweite konvexe Abschnitt 42 von der ersten Fläche 46, der zweiten Fläche 47 und der dritten Fläche 48 umgeben ist, ist es verglichen mit dem Fall, dass die zweite Fläche 47, die in der radialen Richtung nach innen weist, nicht vorhanden ist (die dritte Fläche 48 ist mit der ersten Fläche 46 verbunden), möglich, das zweite Querschnittsmoment des zweiten konvexen Abschnitts 42 zu erhöhen. Da eine Knickbelastung des zweiten konvexen Abschnitts 42 erhöht werden kann, kann der zweite konvexe Abschnitt 42 dadurch einer Belastung ausgesetzt werden, die der erste konvexe Abschnitt 41 auf den Verbindungsabschnitt 43 ausübt. Daher ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit, dass sich der erste konvexe Abschnitt 41 wölbt, zu verringern.
  • Eine zweite Ausführungsform wird anhand von 3 beschrieben. In der ersten Ausführungsform wird die Zündkerze 10 beschrieben, bei der der Isolator 11 direkt von dem Metallgehäuse 30 gehalten wird. Im Gegensatz dazu wird bei der zweiten Ausführungsform ein Fall beschrieben, bei dem ein Isolator 11 über eine Dichtung 62 (anderes Element) von einem Metallgehäuse 61 gehalten wird. Entsprechende Abschnitte zu den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Abschnitten haben die gleichen Bezugszeichen und werden nachstehend nicht beschrieben. 3 ist eine Schnittansicht einer Zündkerze 60 gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei eine axiale Linie O (siehe 1) enthalten ist. 3 zeigt einen Abschnitt, der dem in 2 gezeigten Abschnitt ähnlich ist.
  • Die Zündkerze 60 umfasst den Isolator 11 und das Metallgehäuse 61. Das Metallgehäuse 61 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Element aus einem metallischen Material (z.B. kohlenstoffarmer Stahl) mit Leitfähigkeit. Ein gestufter Abschnitt 70, der in einer radialer Richtung nach innen (nach rechts in 3) vorsteht, ist entlang eines gesamten Innenumfangs eines Rumpfabschnitts 31 des Metallgehäuses 61 ausgebildet. Der gestufte Abschnitt 70 ist an einer vorderen Endseite eines Halteabschnitts 18 des Isolators 11 positioniert. Die Dichtung 62 ist zwischen dem Halteabschnitt 18 und dem gestuften Abschnitt 70 angeordnet. Die Dichtung 62 ist ein kreisringförmiges Plattenelement aus einem metallischen Material, wie beispielsweise einer weichen Stahlplatte, das weicher ist als das metallische Material des Metallgehäuses 61.
  • Wenn das Metallgehäuse 61 auf dem Isolator 11 montiert wird, übt ein Abschnitt des Metallgehäuses 61 vom gestuften Abschnitt 70 auf einen hinteren Endabschnitt 35 (siehe 1) des Metallgehäuses 61 eine Druckbelastung in einer Richtung der axialen Linie O (Auf/Ab-Richtung in 3) auf einen Abschnitt des Isolators 11 von einem Abschnitt kleinen Durchmessers 16 zu einem Abschnitt großem Durchmessers 15 (siehe 1) über einen Dichtungsabschnitt 38 und die Dichtung 62 aus. Dadurch hält das Metallgehäuse 61 den Isolator 11 fest. Die Dichtung 62 wird durch die Druckbelastung in der Richtung der axialen Linie O verformt und komprimiert.
  • Der gestufte Abschnitt 70 umfasst einen ersten konvexen Abschnitt 71, der von dem Rumpfabschnitt 31 in der radialen Richtung nach innen ragt, und einen zweiten konvexen Abschnitt 42, der von dem Rumpfabschnitt 31 in der radialen Richtung nach innen ragt. Der zweite konvexe Abschnitt 72 grenzt an den ersten konvexen Abschnitt 71 an einer vorderen Endseite (Unterseite in 3) des ersten konvexen Abschnitts 71. Ein Verbindungsabschnitt 73 verbindet den ersten konvexen Abschnitt 71 und den zweiten konvexen Abschnitt 72 miteinander.
  • Der erste konvexe Abschnitt 71 umfasst eine zur hinteren Endseite weisende Fläche 74 und eine zur vorderen Endseite weisende Fläche 75. Die zur hinteren Endseite weisende Fläche 74 weist zum Halteabschnitt 18 des Isolators 11. Die zur hinteren Endseite weisende Fläche 74 ist eine Fläche, die den Isolator 11 festhält, und weist einen Durchmesser auf, der zur vorderen Endseite hin in einer Richtung der axialen Linie O (Auf/Ab-Richtung in 3) abnimmt. In der vorliegenden Ausführungsform steht die zur hinteren Endseite weisende Fläche 74 in Kontakt mit der Dichtung 62. Die zur vorderen Endseite weisende Fläche 75 ist eine mit dem Verbindungsabschnitt 73 fortlaufend gebildete Fläche und weist einen Durchmesser auf, der zur vorderen Endseite zunimmt.
  • Am zweiten konvexen Abschnitt 72 sind in der Reihenfolge von der hinteren Endseite zur vorderen Endseite eine erste Fläche 76, eine zweite Fläche 77 und eine dritte Fläche 78 nacheinander ausgebildet. Die erste Fläche 76 ist eine Fläche, die zu hinteren Endseite weist und einen Durchmesser aufweist, der zur vorderen Endseite hin abnimmt. Die zweite Fläche 77 ist eine Fläche, die in eine Richtung senkrecht zur axialen Linie O (zur Seite des vorderen Endabschnitts 17 des Isolators 11) weist. Die dritte Fläche 78 ist eine Fläche, die zur vorderen Endseite weist und einen Durchmesser aufweist, der zur vorderen Endseite hin zunimmt.
  • Der Verbindungsabschnitt 73 ist eine Fläche, die einer Talsohle entspricht, die die zur vorderen Endseite weisende Fläche 75 des ersten konvexen Abschnitts 71 und die erste Fläche 76 des zweiten konvexen Abschnitts 72 miteinander verbindet. In einer Richtung senkrecht zur axialen Linie O (links-rechts Richtung in 3) ist der Verbindungsabschnitt 73 in einem Bereich 79 vorhanden, in dem ein Abschnitt der zur hinteren Endseite weisenden Fläche 74, der die Dichtung 62 berührt, positioniert ist.
  • Wenn bei Festhalten des Isolators 11 durch das Metallgehäuse 61 und Montieren des Metallgehäuses 61 an dem Isolator 11 der erste konvexe Abschnitt 71 einer Kraft ausgesetzt wird, die hin zur vorderen Endseite (Unterseite in 3) in einer Richtung der axialen Linie O vom Isolator 11 wirkt, wird daher am ersten konvexen Abschnitt 71 entlang der zur hinteren Endseite weisenden Fläche 74 eine Zugspannung erzeugt und am ersten konvexen Abschnitt 71 entlang der zur vorderen Endseite weisenden Fläche 75 eine Druckspannung erzeugt. Dadurch ist es möglich, die zur hinteren Endseite weisende Fläche 74 mit dem Halteabschnitt 18 des Isolators 11 über die Dichtung 62 durch eine Gegenkraft, die zur hinteren Endseite hin wirkt (Oberseite in 3) und die am ersten konvexen Abschnitt 71 erzeugt wird, eng zu kontaktieren. Selbst wenn also eine Last, die der Isolator 11 auf das Metallgehäuse 61 aufbringt, nicht zu groß ausgelegt wird, ist es möglich, Luftdichtigkeit zwischen dem gestuften Abschnitt 70 des Metallgehäuses 61 und dem Isolator 11 sicherzustellen. Da der erste konvexe Abschnitt 71 elastisch verformt und damit eine übermäßige Verformung der Dichtung 62 unterbunden wird, ist es ferner möglich, das Auftreten von Rissbildung des Abschnitts kleinen Durchmessers 16 und des vorderen Endabschnitts 17 des Isolators 11 zu unterbinden, die durch die Dichtung 62 verursacht wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Querschnitt, der die axiale Linie O (siehe 3) umfasst, ein Winkel θ1 (spitzwinklige Seite), der durch eine gedachte Gerade 80, die durch den Verbindungsabschnitt 73 verläuft und parallel zur axialen Linie O ist, und die zur hinteren Endseite weisende Fläche 74 gebildet ist, kleiner oder gleich einem Winkel θ2 (spitzwinklige Seite), der durch die gedachte Gerade 80 und die zur vorderen Endseite weisende Fläche 75 gebildet ist (θ1 ≤ θ2). Daher ist es im Vergleich zu θ1 > θ2 möglich, eine Gegenkraft des ersten konvexen Abschnitts 71, der einer Kraft von dem Isolator 11 ausgesetzt wird, zu unterbinden und das Unterbinden einer übermäßigen Verformung der Dichtung 62 zu erleichtern.
  • Im Querschnitt, der die axiale Linie O umfasst, ist eine Länge L1 des ersten konvexen Abschnitts 71 auf der gedachten Geraden 80 kleiner als eine Länge L2 des zweiten konvexen Abschnitts 72 auf der gedachten Geraden 80 (L1 < L2). Im Vergleich zu L1 ≥ L2 kann daher der erste konvexe Abschnitt 71, der einer Kraft ausgesetzt ist, die in Richtung der axialen Linie auf die vordere Endseite wirkt, leicht elastisch verformt werden, und es ist möglich, eine Gegenkraft sicherzustellen, die durch die elastische Verformung des ersten konvexen Abschnitts 71 erzeugt wird. Somit ist es möglich, mittels der Packung 62 die Luftdichtigkeit zwischen dem ersten konvexen Abschnitt 71 und dem Isolator 11 zu erhöhen.
  • Die Länge L1 ist eine Länge eines Liniensegments von einem Schnittpunkt der zur hinteren Endseite weisenden Fläche 74 und der gedachten Geraden 80 zu einem hinteren Ende des Verbindungsabschnitts 73. Die Länge L2 ist eine Länge eines Liniensegments von einem Schnittpunkt der dritten Fläche 78 und der gedachten Geraden 80 zu einem vorderen Ende des Verbindungsabschnitts 73. Der Verbindungsabschnitt 73 steht in Linienkontakt mit der gedachten Geraden 80. Eine Länge L3 des Verbindungsabschnitts 73, die eine Kontaktlänge der gedachten Geraden 80 mit dem Verbindungsabschnitt 73 ist, ist kleiner oder gleich 0,1 mm. Da die Länge L3 des Verbindungsabschnitts 73 kleiner oder gleich 0,1 mm ist, kann die Last, die auf den Verbindungsabschnitt 73 durch den ersten konvexen Abschnitt 71 aufgebracht wird, der einer Kraft ausgesetzt ist, die in Richtung der axialen Linie hin zur vorderen Endseite wirkt, leicht durch den zweiten konvexen Abschnitt 72 verteilt werden. Daher ist es möglich, das Wölben des ersten konvexen Abschnitts 71 zu unterbinden.
  • Im Querschnitt, der die axiale Linie O umfasst, ist ein Abstand D2 von der gedachten Geraden 80 zu einer innersten Position des zweiten konvexen Abschnitts 72 in der radialen Richtung kleiner als ein Abstand D1 von der gedachten Geraden 80 zu einer innersten Position des ersten konvexen Abschnitts 71 in der radialen Richtung (D1 > D2). Da ein räumlicher Abstand zwischen der zweiten Fläche 77 des zweiten konvexen Abschnitts 72 und dem vorderen Endabschnitt 17 des Isolators 11 lang ausgelegt werden kann, ist es daher im Vergleich zu D1 ≤ D2 möglich, beispielsweise die Ablagerung von Kohlenstoff zu unterbinden, der beispielsweise durch unvollständige Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches entsteht, und das Erzeugen einer vorgegebener Funkenentladung zwischen einer Mittelelektrode 20 (siehe 1) und einer Masseelektrode 39 zu erleichtern.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der Ausführungsformen beschrieben wurde, lässt sich leicht folgern, dass verschiedene Verbesserungen und Abwandlungen innerhalb eines Schutzumfangs möglich sind, der nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht. So sind beispielsweise die Formen und Abmessungen (die Abstände D1 und D2 und die Längen L1, L2 und L3) der ersten konvexen Abschnitte 41 und 71 und der zweiten konvexen Abschnitte 42 und 72 Beispiele und nach Bedarf einstellbar.
  • Obwohl in den Ausführungsformen die zur Vorderseite weisende Fläche 45 des ersten konvexen Abschnitts 41 und die zur Vorderseite weisende Fläche 75 des ersten konvexen Abschnitts 71 jeweils eine konische Form aufweisend beschrieben wurden, deren Durchmesser zur vorderen Endseite hin zunimmt (kreisförmige konische Fläche), sind die zur vorderen Endseite weisenden Flächen 45 und 75 nicht unbedingt darauf beschränkt. Die zur vorderen Endseite weisenden Flächen 45 und 75 können offensichtlich Flächen sein, die senkrecht zur axialen Linie O stehen.
  • Obwohl in den Ausführungsformen die erste Fläche 46 des zweiten konvexen Abschnitts 42 und die erste Fläche 76 des zweiten konvexen Abschnitts 72 jeweils eine konische Form aufweisend beschrieben wurden, deren Durchmesser zur vorderen Endseite hin abnimmt (kreisförmige konische Fläche), sind die ersten Flächen 46 und 76 nicht unbedingt darauf beschränkt. Die ersten Flächen 46 und 76 können offensichtlich Flächen sein, die senkrecht zur axialen Linie O stehen.
  • Obwohl in den Ausführungsformen die zweiten konvexen Abschnitte 42 und 72 so beschrieben wurden, dass sie die jeweiligen zweiten Flächen 47 und 77 (zylindrische Flächen) umfassen, die in der radialen Richtung nach innen weisen, sind die zweiten konvexen Abschnitte 42 und 72 nicht unbedingt darauf beschränkt. Die dritten Flächen 48 und 78 können offensichtlich mit den jeweiligen ersten Flächen 46 und 76 verbunden werden, ohne die jeweiligen zweiten Flächen 47 und 77 zu verwenden.
  • Obwohl in den Ausführungsformen die dritte Fläche 48 des zweiten konvexen Abschnitts 41 und die dritte Fläche 78 des zweiten konvexen Abschnitts 72 jeweils eine konische Form aufweisend beschrieben wurden, deren Durchmesser zur vorderen Endseite hin zunimmt (kreisförmige konische Fläche), sind die dritten Flächen 48 und 78 nicht unbedingt darauf beschränkt. Die dritten Flächen 48 und 78 können offensichtlich Flächen sein, die senkrecht zur axialen Linie O stehen.
  • Obwohl in den Ausführungsformen die zweiten konvexen Abschnitte 42 und 72 so beschrieben wurden, dass sie die jeweiligen dritten Flächen 48 und 78 umfassen, sind die zweiten konvexen Abschnitte 42 und 72 nicht unbedingt darauf beschränkt. Die zweiten Flächen 47 und 77 können offensichtlich kontinuierlich bis zum vorderen Ende des Metallgehäuses 30 ohne Verwendung der jeweiligen dritten Flächen 48 und 78 gebildet werden.
  • Obwohl in der ersten Ausführungsform ein Fall beschrieben wurde, in dem der erste konvexe Abschnitt 41 den Isolator 11 direkt festhält, ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt darauf beschränkt. Wie in der zweiten Ausführungsform kann offensichtlich eine Dichtung 62 (ein anderes Element) zwischen dem ersten konvexen Abschnitt 41 und dem Isolator 11 angeordnet sein. Analog kann in der zweiten Ausführungsform der erste konvexe Abschnitt 71 offensichtlich direkt den Isolator 11 ohne Verwendung der Dichtung 62 festhalten.
  • Obwohl in den Ausführungsformen ein Fall beschrieben wurde, in dem eine Masseelektrode 39 mit dem Metallgehäuse 30 verbunden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt darauf beschränkt. Offensichtlich können mehrere Masseelektroden mit dem Metallgehäuse 30 verbunden sein.

Claims (4)

  1. Zündkerze, umfassend: einen Isolator, der sich entlang einer axialen Linie von einer vorderen Endseite zu einer hinteren Endseite erstreckt; und ein zylindrisches Metallgehäuse, das an einer Außenumfangsseite des Isolators angeordnet ist, wobei das Metallgehäuse einen gestuften Abschnitt an einem Innenumfang des Metallgehäuses umfasst, wobei der gestufte Abschnitt in einer radialer Richtung nach innen ragt und eine zur hinteren Endseite weisende Fläche umfasst, die den Isolator entweder direkt oder über ein anderes Element hält, wobei der gestufte Abschnitt einen ersten konvexen Abschnitt, der die zur hinteren Endseite weisende Fläche umfasst, einen zweiten konvexen Abschnitt, der an einer vorderen Endseite des ersten konvexen Abschnitts angeordnet ist und der an den ersten konvexen Abschnitt angrenzt, und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten konvexen Abschnitt und den zweiten konvexen Abschnitt miteinander verbindet, umfasst, und wobei bei Betrachtung eines Querschnitt, der die axiale Linie umfasst, in einer Richtung senkrecht zur axialen Linie der Verbindungsabschnitt in einem Bereich vorhanden ist, in dem ein Abschnitt der zur hinteren Endseite weisenden Fläche, der den Isolator oder das andere Element berührt, positioniert ist.
  2. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei im Querschnitt, der die axiale Linie umfasst, eine Länge des ersten konvexen Abschnitts auf einer gedachten Geraden kleiner ist als eine Länge des zweiten konvexen Abschnitts auf der gedachten Geraden, wobei die gedachte Gerade durch den Verbindungsabschnitt verläuft und sich entlang der axialen Linie erstreckt.
  3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Querschnitt, der die axiale Linie umfasst, ein Abstand von der gedachten Geraden, die durch den Verbindungsabschnitt verläuft und sich entlang der axialen Linie erstreckt, zu einer innersten Position des zweiten konvexen Abschnitts in der radialen Richtung größer ist als ein Abstand von der gedachten Geraden zu einer innersten Position des ersten konvexen Abschnitts in der radialen Richtung.
  4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Isolator direkt von der zur hinteren Endseite weisenden Fläche gehalten wird.
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