DE112009000786T5

DE112009000786T5 - Zündkerze und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE112009000786T5
Application number: DE112009000786T
Authority: DE
Inventors: Akira Suzuki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JPWO2009122996A1; DE112009000786B4; US8198791B2; JP5039138B2; US20110043094A1; WO2009122996A1

Abstract

Eine Zündkerze, die eine hervorragende Schlagfestigkeit aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung derselben werden vorgestellt. Die Zündkerze enthält einen rohrförmigen, eine Mittelelektrode haltenden Isolator 2 und eine rohrförmige, den Isolator 2 haltende Metallhülse 3. Eine an einen vorderen Endabschnitt der Metallhülse 3 geschweißte Masseelektrode und ein vorderer Endabschnitt der Mittelelektrode liegen so einander gegenüber, dass sie einen Funkenentladungsspalt bilden. Der Isolator 2 wird von deren hinterem Ende aus in die Metallhülse 3 eingeführt, bis sich ein Abschnitt des Isolators 2 in Eingriff mit der Metallhülse 3 befindet. In diesem Zustand wird die Umfangskante des hinteren Endabschnitts der Metallhülse 3 gebördelt, um einen Bördelabschnitt 20 zu bilden, wodurch der Isolator 2 als Ganzes an der Metallhülse befestigt wird. Eine aus Talkum 25 gebildete Talkum-Füllschicht 36 wird in einem Zwischenraumabschnitt 35 zwischen dem Isolator 2 und der Metallhülse 3 gebildet, und eine Drahtpackung 23 wird auf einen hinteren Endabschnitt der Talkum-Füllschicht 36 gelegt, um in Eingriff mit dem Bördelabschnitt 20 zu kommen. Ein Abschnitt der Talkum-Füllschicht 36 wird zwischen die Drahtpackung 23 und den hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 gelegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze zur Zündung in einem Verbrennungsmotor. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Zündkerze, bei der ein Metallgehäuse und ein Isolator durch Bördeln des Metallgehäuses zu einer Einheit verbunden sind, und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Hintergrund der Erfindung
Im Allgemeinen enthält eine Zündkerze, die für die Zündung in einem Verbrennungsmotor, z. B. einem Kraftfahrzeugmotor, verwendet wird, eine Mittelelektrode, einen die Mittelelektrode haltenden Isolator und eine rohrförmige Metallhülse außen um den Isolator, wobei sich eine an einen vorderen Endabschnitt geschweißte Masseelektrode und ein vorderer Endabschnitt der Mittelelektrode gegenüber liegen und dadurch dazwischen einen Funkenentladungsspalt bilden. Im Gebrauch wird eine solche Zündkerze im Verbrennungsmotor so befestigt, dass sich ihr vorderes Ende (der Funkenentladungsspalt) innerhalb eines Brennraums befindet.
Der oben genannte Isolator wird in die Metallhülse vom ihrem hinteren Ende in Richtung ihres vorderen Endes gesteckt, bis ein am äußeren Umfang des Isolators ausgebildeter, stufenförmiger und in Richtung dessen vorderem Ende weisender Abschnitt mit einem stufenförmigen, am inneren Umfang der Metallhülse ausgebildeter und gegen deren hinteres Ende weisenden Abschnitt in Eingriff gebracht sind. In diesem Zustand wird die Umfangskante eines hinteren Endabschnitts der Metallhülse radial einwärts gebördelt, um so einen Bördelabschnitt auszubilden, wodurch der Isolator an der Metallhülse befestigt wird und mit dieser eine Einheit bildet.
Wenn ein Gasgemisch innerhalb des Brennraums verbrannt wird, wirkt der Druck des Verbrennungsgases aus hoher Temperatur und hohem Druck auf die Zündkerze. Deshalb wird im Allgemeinen am vorderen Ende der Metallhülse eine Packung oder Ähnliches in einem Zwischenraum zwischen dem Isolator und der Metallhülse angeordnet, und eine Bördelkraft, die ausreicht, um das Austreten des Verbrennungsgases zu vermeiden, darauf aufgebracht, wodurch die Gasdichtheit der Zündkerze verbessert wird. Inzwischen wird in manchen Fällen am hinteren Ende der Metallhülse, wo der Bördelabschnitt ausgebildet ist, Dichtmaterial-Pulver wie Talkum in einen Zwischenraum zwischen der inneren Umfangsfläche der Metallhülse und der äußeren Umfangsfläche des Isolators eingefüllt, und eine aus Metall ausgebildete Packung wird dazwischen gelegt. In einem solchem Fall wird die Umfangskante des hinteren Endabschnitts der Metallhülse so gebördelt, dass die auf eine Schicht des Dichtmaterial-Pulvers gelegte Packung gegen das bezüglich der axialen Richtung vordere Ende und gegen die in radialer Richtung gelegene Innenseite geschoben wird, um dadurch das Dichtmaterial-Pulver zu komprimieren und die Packung gegen den Isolator zu drücken, wodurch die Metallhülse und der Isolator miteinander verbunden werden.
In den letzten Jahren wurden als Ergebnis einer Konstruktion zur Erhöhung der Leistung eines Verbrennungsmotors und Verringerung seines Kraftstoffverbrauchs Größe und Durchmesser einer Zündkerze immer weiter verringert, und der Durchmesser des darin verwendeten Isolators wurde ebenfalls verringert.
Deshalb kann in dem Fall, in dem eine Struktur, bei der ein Endabschnitt des Bördelabschnitts der Metallhülse in Kontakt mit einer Seitenfläche des Isolators kommt, in einer solchen Zündkerze mit verringertem Durchmesser verwendet wird, das folgende Problem auftreten. Wenn beispielsweise zum Zeitpunkt der Befestigung einer Zündkerze in einem Verbrennungsmotor ein Befestigungswerkzeug wie ein Schraubschlüssel gegen den Isolator der Zündkerze schlägt und der Isolator einen äußeren Schlag empfängt, kann der Isolator an einer Position, an der der Endabschnitt des Bördelabschnitts Kontakt mit dem Isolator hat, beschädigt oder gebrochen werden, wobei diese als Drehpunkt dient.
Um einen solchen Bruch oder Ähnliches des Isolators zu verhindern, ist eine Zündkerze nach bisherigem Stand so konstruiert, dass zum Zeitpunkt des Bordelns nur eine innerhalb des Bördelabschnitts vorhandene Packung in Kontakt mit dem Isolator kommt und der Endabschnitt des Bördelabschnitts nicht in Kontakt mit dem Isolator kommt (siehe z. B. Patentdokument 1).
Patentveröffentlichung 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. 2006-92955
Übersicht über die Erfindung
Offenlegung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Wenn Verbrennungsgas eine Schublast erzeugt, die auf den Isolator gegen das bezüglich der axialen Richtung hintere Ende wirkt, muss die Packung die Last aushalten.
Wenn die Packung darin versagt, die Last auszuhalten, kann die Gasdichtheit nicht gesichert werden. Deshalb muss im Allgemeinen die Packung aus einem relativ harten Werkstoff wie Metall ausgebildet werden. Deshalb bleibt, wenn die Packung Kontakt mit dem Isolator hat, wie in der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-92955 beschrieben, die Möglichkeit bestehen, dass der Isolator an der Stelle der Packung gebrochen wird, die als Drehpunkt dient.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Umstände realisiert, und ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Zündkerze mit hervorragender Schlagfestigkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben zu bieten.
Mittel zur Lösung der Probleme
Bauformen, die zur Erreichung des oben genannten Ziels geeignet sind, werden als nächstes im Einzelnen beschrieben. Wenn nötig, werden Wirkungen und Auswirkungen, die für einzelne Bauformen eigentümlich sind, zusätzlich beschrieben.
Bauform 1:
Eine Zündkerze, die umfasst:
eine Mittelelektrode;
einen rohrförmigen Isolator, der den Umfang der Mittelelektrode umschließt und auf seiner äußeren Umfangsfläche einen an deren hinterer Endseite befindlichen hinteren Schaftabschnitt und einen Abschnitt großen Durchmessers aufweist, der sich vorn am hinteren Schaftabschnitt befindet und einen größeren Durchmesser als der hintere Stammabschnitt aufweist;
eine rohrförmige Metallhülse, die den Umfang des Isolators umschließt und den Abschnitt großen Durchmessers des Isolators zwischen einem im Inneren der Metallhülse ausgebildeten stufenförmigen Abschnitt und einem am hinteren Endabschnitt der Metallhülse ausgebildeten Bördelabschnitt aufnimmt, um dadurch den Isolator zu halten;
eine Masseelektrode zur Bildung eines Funkenentladungsspalts im Zusammenwirken mit der Mittelelektrode; und
eine ringförmige Packung, die zwischen eine inneren Umfangsfläche des Bördelabschnitts und eine äußeren Umfangsfläche des Isolators gelegt ist, wobei die Zündkerze dadurch gekennzeichnet ist, dass
ein Dämpfungsglied zwischen den Isolator und mindestens den Bördelabschnitt oder die Packung gelegt ist, je nachdem, welches Element dem Isolator näher ist.
Entsprechend der oben beschriebenen Bauform 1 kann das Dämpfungsglied einen äußerlichen, auf den Isolator wirkenden Schlag absorbieren. Daher kann, im Vergleich zu einer Bauform, bei der der Bördelabschnitt oder die Packung direkten Kontakt zum Isolator hat, die Möglichkeit, dass ein Bruch oder Ähnliches des Isolators auftritt, verringert und die Schlagfestigkeit verbessert werden. Bei einer herkömmlichen Zündkerze gibt es, da vom Isolator eine ausreichende Festigkeit vom Standpunkt der Festigkeit der Zündkerze verlangt wird, eine Grenze für die Verringerung des Isolatordurchmessers. Dagegen kann, wenn die oben beschriebene Bauform verwendet wird, eine Zündkerze mit einem kleineren Durchmesser realisiert werden.
Insbesondere kann in dem Fall, in dem die Packung selbst aus einem relativ weichen Werkstoff wie Harz ausgebildet ist, wenn eine durch das Verbrennungsgas erzeugte Schublast auf den Isolator wirkt, die Packung darin versagen, die Schublast auszuhalten. Deshalb kann, um die Haltbarkeit und Gasdichtheit zu gewährleisten, die aus einem relativ harten Werkstoff wie Metall ausgebildete Packung nicht entfallen. Entsprechend ist die oben genannte Bauform 1 wirksam.
Ein Glied, das weicher als der Bördelabschnitt oder die Packung ist, je nachdem, welches Element weicher ist (leichter verformt wird), wird als das oben genannte Dämpfungsglied verwendet. Der Unterschied in der Weichheit (Harte) erscheint als Unterschied in der Stoßabsorptionsleistung, und die Stoßabsorptionsleistung verschiedener Werkstoffe kann auf der Grundlage der Größe der Energie verglichen werden, die durch eine Schlagprüfung wie der bekannten Charpy-Prüfung gemessen wird.
Bauform 2:
Eine Zündkerze entsprechend der vorliegenden Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der oben genannten Bauform 1 das Dämpfungsglied aus Talkum-Pulver besteht.
Da Talkum, das herkömmlich als Dichtungswerkstoff für Zündkerzen verwendet wurde, preiswert ist und hervorragende Isoliereigenschaften und Wärmebeständigkeit aufweist, ist Talkum geeignet für die Verwendung als das oben genannte Dämpfungsglied. Insbesondere der Ausdruck „das Dämpfungsglied wird aus Talkum ausgebildet” umfasst nicht nur den Fall, bei dem das Dämpfungsglied nur aus Talkum ausgebildet ist, sondern auch den Fall, bei dem das Dämpfungsglied hauptsächlich aus Talkum ausgebildet ist, aber andere Werkstoffe (anorganische Werkstoffe) beigemischt sind.
Bauform 3:
Eine Zündkerze entsprechend der vorliegenden Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der oben genannten Bauform 2 das Talkum in einen Zwischenraumabschnitt gefüllt wird, der von der inneren Umfangsfläche des Bördelabschnitts, einer sich an die innere Umfangsfläche des Bördelabschnitts anschließenden inneren Umfangsfläche des hinteren Endes der Metallhülse, einer nach hinten weisenden Endfläche des Abschnitts großen Durchmessers des Isolators und einer äußeren Umfangsfläche der sich an die hintere Endfläche anschließenden Fläche des hinteren Schaftabschnitts umschlossen wird; und ein radial innerer Abschnitt eines bezüglich der axialen Richtung hinteren Endabschnitts einer aus der Talkum-Füllschicht gebildeten Schicht in axialer Richtung nach hinten im Verhältnis zu einem radial äußeren Abschnitt des hinteren Endabschnitts ragt und die Packung am radial äußeren Abschnitt angeordnet ist.
Entsprechend der oben beschriebenen Bauform 3 kann ein Abschnitt (ein radial innerer Abschnitt des hinteren Endabschnitts bezüglich der axialen Richtung) der herkömmlich verwendeten Talkum-Füllschicht als das oben genannte, zwischen die Packung und den Isolator gelegte Dämpfungsglied verwendet werden. Deshalb ist es nicht notwendig, ein separates Zwischenglied neu vorzusehen, wodurch eine Erhöhung der Zahl der Bauelemente vermieden werden kann.
Insbesondere in dem Fall, in dem die Talkum-Füllschicht zwischen die Packung und den Isolator gelegt ist und als Dämpfungsglied wirken soll, ist die Dicke der dazwischen gelegten Talkumschicht, gemessen in radialer Richtung (kürzester Abstand zwischen der inneren Umfangsfläche der Packung und der äußeren Umfangsfläche des Isolators), J wunschgemäß nicht größer als die Dicke der Packung, gemessen in radialer Richtung (der Außendurchmesser der Packung) W, und nicht kleiner als 0,1 mm (0,1 mm ≤ J ≤ W). Wenn die Dicke J der Talkum-Füllschicht größer als die Dicke W der Packung ist, bricht das Talkum wahrscheinlich zusammen und tritt nach außen aus. Daher entsteht die Sorge über die Lockerung der Bördelung, die Herabsetzung der Gasdichtheit und andere Probleme, die durch eine Abnahme der Menge des Talkums verursacht werden. Wenn die Dicke J der Schicht Talkum weniger als 0,1 mm beträgt, kann die Talkum-Füllschicht darin versagen, ausreichend als Dämpfungsglied zu funktionieren.
In dem Fall, in dem das Talkum wie oben bei der Bauform beschrieben verwendet wird, bei der verhindert wird, dass der Bördelabschnitt und die Packung in Kontakt mit dem Isolator kommen, muss ein Austreten des Talkums aus dem Zwischenraum zwischen dem Bördelabschnitt und dem Isolator in Erwägung gezogen werden. Dagegen funktioniert das Zwischenglied, wenn eine Zündkerze, bei der eine Talkum-Schicht als Dämpfungsglied zwischen die Packung und den Isolator gelegt ist, so gestaltet ist, dass am bezüglich der axialen Richtung hinteren Ende der Talkum-Schicht ein aus einem relativ weichen Werkstoff (z. B. Harz) ausgebildetes Zwischenglied zwischen den Bördelabschnitt und den Isolator gelegt wird, als Deckel, um dadurch ein Austreten des Talkums zu verhindern, ohne die Möglichkeit zu erhöhen, dass ein Bruch oder Ähnliches des Isolators auftritt. Als Ergebnis können eine Lockerung der Bördelung, eine Herabsetzung der Gasdichtheit und andere Probleme, die durch eine Abnahme der Talkummenge verursacht werden, unterdrückt werden.
Bauform 4:
Eine Zündkerze entsprechend der vorliegenden Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der oben genannten Bauform 1 das Dämpfungsglied aus einem Harzwerkstoff besteht.
Ein Beispiel des Harzwerkstoffs ist PEEK (Polyetheretherketon), das ein wärmebeständiges Harz ist. Selbstverständlich umfasst der Ausdruck „das Dämpfungsglied ist aus einem Talkum-Material ausgebildet nicht nur den Fall, bei dem das Dämpfungsglied nur aus einem Harzwerkstoff ausgebildet ist, sondern auch den Fall, bei dem das Dämpfungsglied hauptsächlich aus einem Harzwerkstoff ausgebildet ist, aber andere Werkstoffe (anorganische Werkstoffe) beigemischt sind.
Des Weiteren bietet das Dämpfungsglied, wenn eine Zündkerze, bei der wie in einer herkömmlichen Zündkerze eine Talkum-Füllschicht zwischen der Metallhülse und dem Isolator gebildet wird, so gestaltet ist, dass am bezüglich der axialen Richtung hinteren Ende der Talkum-Füllschicht das oben genannte, aus einem Harzwerkstoff ausgebildete Dämpfungsglied zwischen die Packung usw. und den Isolator gelegt ist, nicht nur eine dämpfende Funktion (seine primäre Funktion), sondern funktioniert auch als Deckel, um zu verhindern, dass Talkum aus der Talkum-Füllschicht austritt.
Bauform 5:
Eine Zündkerze entsprechend der vorliegenden Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass in der oben genannten Bauform 4, betrachtet in einem Querschnitt entlang der Achse, sich das gesamte Dämpfungsglied radial einwärtig zu einem bezüglich der axialen Richtung vorderen Abschnitt der Packung befindet.
Je nach der Temperatur einer Umgebung, in der die Zündkerze verwendet wird, kann die Alterungsverschlechterung des aus einem Harzwerkstoff gebildeten Dämpfungsglieds rasch voranschreiten. Wenn sich aufgrund der Alterungsverschlechterung des Dämpfungsglieds ein Zwischenraum bildet, entsteht die Sorge über eine Lockerung der Bördelung und die Herabsetzung der Gasdichtheit. Insbesondere in dem Fall, in dem das aus einem Harzwerkstoff gebildete Dämpfungsglied und die Packung in axialer Richtung übereinander geschichtet werden, ist der Einfluss des gebildeten Zwischenraums groß, und das Dämpfungsglied kann darin versagen, eine axiale Schublast auszuhalten, die durch das Verbrennungsgas erzeugt wird und auf den Isolator wirkt. Im Gegenteil, in dem Fall, in dem das aus einem Harzwerkstoff ausgebildete Dämpfungsglied auf der radial inneren Seite der Packung so angeordnet ist, dass das Dämpfungsglied und die Packung nicht in axialer Richtung übereinander gelagert sind (sich nicht überlappen), kann der oben beschriebene Einfluss minimiert werden, und die Herabsetzung der Haltbarkeit und Gasdichtheit kann unterdrückt werden. Jedoch, selbst in dem Fall, in dem das aus einem Harzwerkstoff gebildete Dämpfungsglied bei der Herstellung der Zündkerze zum Zeitpunkt des Bördelns in der oben beschriebenen Art angeordnet wird, wird das Dämpfungsglied geschoben und verformt durch eine Kraft, die darauf in einer radial einwärtigen Richtung wirkt, und ein Abschnitt des Dämpfungsglieds kann sich entlang der Oberfläche der Packung ausdehnen, um somit einen dünnen Abschnitt des Dämpfungsglied entlang der Packungsoberfläche zu bilden. Jedoch, selbst wenn diese Erscheinung berücksichtigt wird, wird im Wesentlichen dieselbe Auswirkung wie im dem Fall, in dem das Dämpfungsglied und die Packung so angeordnet sind, dass sie einander in axialer Richtung nicht überlappen, erreicht, wenn das Maß der Überlappung mindestens die Anforderung der oben beschriebenen Bauform 5 erreicht.
Bauform 6:
Eine Zündkerze entsprechend der vorliegenden Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass sich in der oben genannten Bauform 4 oder 5, betrachtet in einem Querschnitt entlang der Achse, das gesamte Dämpfungsglied hinter einem bezüglich der axialen Richtung vorderen Abschnitt der Packung befindet.
In einem Verbrennungsmotor erreicht die Temperatur eines vorderen Endes einer Zündkerze eine hohe Temperatur von ca. 800°C. Deshalb schreitet in dem Fall, in dem wie in einer herkömmlichen Zündkerze eine Talkum-Füllschicht zwischen der Metallhülse und dem Isolator gebildet wird, wenn das aus einem Harzwerkstoff ausgebildete Dämpfungsglied so angeordnet ist, dass es sich über einen relativ breiten Bereich in axialer Richtung erstreckt, die Verschlechterung des Dämpfungsglieds auf der zum vorderen Ende der Zündkerze weisenden Seite (an der bezüglich der axialen Richtung vorderen Endseite) rasch fort, und es bildet sich wahrscheinlich ein Zwischenraum, in den sich das Talkum bewegen kann. Daher wird es in dem Fall, in dem das aus einem Harzwerkstoff gebildete Dämpfungsglied angeordnet ist, vorgezogen, das Dämpfungsglied nur benachbart zum Bördelabschnitt anzuordnen. Insbesondere wenn das Dämpfungsglied angeordnet ist wie bei der oben beschriebenen Bauform 6, ist es möglich, das Fortschreiten der Verschlechterung des Dämpfungsglieds in größtmöglichem Maß zu unterdrücken und gleichzeitig die Funktion des Dämpfungsglieds auf dem erforderlichen Mindestniveau sicherzustellen. Außerdem ist, auch wenn sich das Dämpfungsglied verschlechtert, sein Einfluss sehr gering.
Des Weiteren weist das aus einem Harzwerkstoff gebildete Dämpfungsglied, wenn bei Gebrauch einer Zündkerze selbst in der Nähe des Bördelabschnitts die Temperatur ca. 100°C erreicht, vorzugsweise eine Wärmebeständigkeit wie bei der folgenden Bauform 7 beschrieben auf.
Bauform 7:
Eine Zündkerze entsprechend der vorliegenden Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der oben genannten Bauformen 4 bis 6 ein gemäß der Norm UL-746B bestimmter relativer Wärmeindex des Harzwerkstoffs 100°C oder mehr beträgt.
Insbesondere wird der relative Wärmeindex in der Norm UL-746B definiert und bezieht sich auf eine Temperatur, bei der die Werte der elektrischen und mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffs auf 50% der ursprünglichen Werte absinken, wenn der Werkstoff 100.000 Stunden unter Atmosphäre bei dieser Temperatur gehalten wird.
Wie es im Abschnitt Hintergrund der Erfindung beschrieben wurde, nimmt übrigens bei verringertem Durchmesser der Zündkerze der Außendurchmessendes Isolators ab und die Festigkeit desselben nimmt ab. Daher wird es wahrscheinlicher, dass ein Bruch oder Ähnliches auftritt. Das heißt, die oben beschriebenen Bauformen 1 bis 7 sind wirksamer für Zündkerzen mit relativ kleinem Durchmesser, wie in den folgenden Bauformen 8 bis 10 gezeigt.
Bauform 8:
Eine Zündkerze entsprechend der vorliegenden Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der oben genannten Bauformen 1 bis 7 das Widerstandsmoment Z des Isolators an der dem Bördelabschnitt gegenüber liegenden Stelle 60 oder weniger beträgt.
Wenn der Isolator mit einer relativ kleinen Wanddicke ausgebildet ist und ein Widerstandsmoment Z von 60 oder weniger hat, ist es wahrscheinlich, dass der Isolator leicht bricht. Daher sind die oben genannten Bauformen 1 bis 7 hoch wirksam für Zündkerzen mit dem bei der vorliegenden Bauform 8 beschriebenen Merkmal.
Bauform 9:
Eine Zündkerze entsprechend der vorliegenden Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der oben genannten Bauformen 1 bis 8 der hintere Schaftabschnitt des Isolators gegenüber dem Bördelabschnitt einen Durchmesser von 8 mm oder weniger aufweist.
Bauform 10:
Eine Zündkerze entsprechend der vorliegenden Bauform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der oben genannten Bauformen 1 bis 9 ein Gewindeabschnitt, der auf der Metallhülse zur Befestigung in einem Verbrennungsmotor ausgebildet wird, einen Nenndurchmesser von M10 oder weniger aufweist.
Bauform 11:
Ein Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze, die umfasst:
eine Mittelelektrode;
einen rohrförmigen Isolator, der den Umfang der Mittelelektrode umschließt und auf seiner äußeren Umfangsfläche einen an einer hinteren Endseite befindlichen hinteren Schaftabschnitt und einen Abschnitt großen Durchmessers aufweist, der sich vorn am hinteren Schaftabschnitt befindet und einen größeren Durchmesser als der hintere Schaftabschnitt aufweist;
eine rohrförmige Metallhülse, die den Umfang des Isolators umschließt und den Abschnitt großen Durchmessers des Isolators zwischen einem im Inneren der Metallhülse ausgebildeten stufenförmigen Abschnitt und einem am hinteren Endabschnitt der Metallhülse ausgebildeten Bördelabschnitt aufnimmt, um damit den Isolator zu halten; und
eine Masseelektrode zur Bildung eines Funkenentladungsspalts im Zusammenwirken mit der Mittelelektrode; wobei
Talkum in einen Zwischenraumabschnitt eingefüllt wird, umschlossen von einer inneren Umfangsfläche des Bördelabschnitts, einer hinteren inneren Umfangsfläche der sich an die innere Umfangsfläche des Bördelabschnitts anschließenden Metallhülse, einer nach hinten weisenden Endfläche des Abschnitts großen Durchmessers des Isolators und einer äußeren Umfangsfläche des hinteren, sich an die nach hinten weisende Endfläche anschließenden Schaftabschnitts; und
eine ringförmige Packung, die zwischen die innere Umfangsfläche des Bördelabschnitts und die äußere Umfangsfläche des hinteren Isolatorabschnitts gelegt ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst:
einen Anordnungsschritt zum Einlegen des Isolators vom bezüglich der axialen Richtung hinteren Ende her in die Metallhülse, um den Isolator in einem Zustand anzuordnen, bei dem der Isolator mit einem inneren Umfangsabschnitt der Metallhülse in Eingriff ist;
einen Füllschritt zum Einfüllen von Talkum in den Zwischenraumabschnitt;
einen Komprimierungsschritt zum Komprimieren der Talkum-Füllschicht in axialer Richtung;
einen Auflageschritt zum Auflegen der Packung auf einen bezüglich der axialen Richtung hinteren Endabschnitt der Talkum-Füllschicht; und
einen Bördelschritt zum Bördeln der Umfangskante des hinteren Endabschnitts der Metallhülse, um dadurch den Bördelabschnitt auszubilden,
wobei das Verfahren des Weiteren einen mindestens vor dem Auflageschritt erfolgenden Schritt zum Ausbilden des Auflageabschnitts umfasst, auf den die Packung auf einen in radialer Richtung äußeren Abschnitt des bezüglich der axialen Richtung hinteren Endabschnitts der Talkum-Füllschicht gelegt wird.
Bei einer Zündkerze, die mit dem Herstellungsverfahren der oben beschriebenen Bauform 11 hergestellt wird, wird Talkum zwischen die Packung oder Ähnliches und den Isolator eingelegt. Das heißt, entsprechend der oben beschriebenen Bauform 11 kann eine Zündkerze, die der Zündkerze der oben beschriebenen Bauform 1 ähnlich ist und die eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit aufweist, hergestellt werden. Des Weiteren ist es entsprechend der oben beschriebenen Bauform 11 nicht notwendig, ein separates Zwischenglied neu vorzusehen, wodurch eine Erhöhung der Zahl der Bauelemente vermieden werden kann.
Insbesondere kann der Füllschritt ein Schritt des direkten Einfüllens von Talkum in den Zwischenraumabschnitt sein oder ein Schritt des Pressens von Talkum in eine Ringform, um dadurch eine Vorform (einen Talkumring) zu erzeugen, und des Einsetzens der Vorform in den Zwischenraumabschnitt.
Darüber hinaus kann der Schritt zur Formung des Auflageabschnitts gleichzeitig mit dem Komprimierungsschritt vorgeformt werden, indem man ein besonderes Presswerkzeug verwendet, dessen Endabschnitt stufenförmig ausgebildet ist. Alternativ kann in dem Fall, in dem ein Schneidschritt zur Anpassung der axialen Länge der Talkum-Füllschicht nach dem Komprimierungsschritt vorgeformt wird, der Auflageabschnitt gleichzeitig mit dem Schneidschritt vorgeformt werden, indem man ein besonderes Schneidwerkzeug verwendet, dessen Endabschnitt stufenförmig ausgebildet ist. In diesen Fällen ist es möglich, eine Zündkerze herzustellen, bei der Talkum zwischen die Packung oder Ähnliches und den Isolator eingefüllt wird, ohne die Anzahl der Arbeitsschritte zu erhöhen.
Beste Art der Ausführung der Erfindung
Erste Ausführungsform
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Nächstes mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine teilweise aufgeschnittene Vorderansicht, die eine Zündkerze 1 zeigt. In der folgenden Beschreibung wird die Richtung einer Achse C1 der Zündkerze 1 in 1 als vertikale Richtung bezeichnet, und die untere Seite der Zündkerze 1 in 1 wird als vorderes Ende der Zündkerze 1 und die obere Seite als hinteres Ende der Zündkerze 1 bezeichnet.
Die Zündkerze 1 besteht aus einem länglichen Isolator 2, einer rohrförmigen Metallhülse 3, die den Isolator 2 hält, usw.
Der Isolator 2 hat eine axiale Öffnung 4, die sich entlang der Achse C1 erstreckt. Eine Mittelelektrode 5 wird eingeführt und an einem vorderen Endabschnitt der axialen Öffnung 4 befestigt, und eine Anschlusselektrode 6 wird eingeführt und an einem hinteren Endabschnitt der axialen Öffnung 4 befestigt. Ein Widerstand 7 ist in der axialen Öffnung 4 zwischen der Mittelelektrode 5 und der Anschlusselektrode 6 angeordnet, und die gegenüber liegenden Endabschnitte des Widerstands 7 sind elektrisch mit der Mittelelektrode 5 und der Anschlusselektrode 6 über elektrisch leitende Glas-Dichtschichten 8 bzw. 9 verbunden.
Die Mittelelektrode 5 ist einem Zustand befestigt, in dem sie vom vorderen Ende des Isolators 2 hervorragt, und die Abschlusselektrode 6 ist in einem Zustand befestigt, in dem sie vom hinteren Ende des Isolators 2 hervorragt. Des Weiteren ist eine Edelmetallspitze 31 an das vordere Ende der Mittelelektrode 5 angeschweißt.
Inzwischen wird der Isolator 2 durch Brennen aus Aluminiumoxid oder Ähnlichem ausgebildet, wie es in der Technik bekannt ist. Der Isolator 2 umfasst äußerlich einen Abschnitt großen Durchmessers 11, der sich in einem bezüglich der Richtung der Achse C1 ungefähr mittleren Abschnitt befindet und radial nach außen ragt; einen mittleren Schaftabschnitt 12, der sich vor dem Abschnitt großen Durchmessers 11 befindet und einen kleineren Durchmesser aufweist als der Abschnitt großen Durchmessers 11; und einen Fußabschnitt 13, der sich vor dem mittleren Schaftabschnitt 12 befindet, einen kleineren Durchmesser aufweist als der mittlere Schaftabschnitt 12 und einem Brennraum eines Verbrennungsmotors (Motor) ausgesetzt ist. Ein vorderer Endabschnitt des Isolators 2, einschließlich des Abschnitts großen Durchmessers 11, des mittleren Schaftabschnitts 12 und des Fußabschnitts 13 ist in der rohrförmig ausgebildeten Metallhülse untergebracht. Ein stufenförmiger Abschnitt 14 wird an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Fußabschnitt 13 und dem mittleren Schaftabschnitt 12 ausgebildet. Der Isolator 2 sitzt durch den stufenförmigen Abschnitt 14 auf der Metallhülse 3.
Des Weiteren hat der Isolator 2 einen hinteren Schaftabschnitt 10, der am hinteren Ende des Abschnitts großen Durchmessers 11 ausgebildet ist, einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt großen Durchmessers 11 aufweist und aus einem hinteren Endabschnitt der Metallhülse 3 ragt.
Die Metallhülse 3 ist rohrförmig aus Metall wie kohlenstoffarmem Stahl (z. B. S25C) ausgebildet. Die Metallhülse 3 hat einen Gewindeabschnitt (Außengewinde-Abschnitt) 15 auf ihrer äußeren Umfangsfläche, und der Gewindeabschnitt 15 dient dazu, die Zündkerze 1 in einem Zylinderkopf zu befestigen. Die Metallhülse 3 hat einen Sitzabschnitt 16, der auf ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildet wird und sich am hinteren Ende des Gewindeabschnitts 15 befindet. Eine ringartige Dichtung 18 ist an einem Schraubstutzen 17 angebracht, der sich am hinteren Ende des Gewindeabschnitts 15 befindet. Die Metallhülse 3 weist außerdem einen Werkzeug-Angriffsabschnitt 19 in der Nähe ihres hinteren Endes auf. Der Werkzeug-Angriffsabschnitt 19 weist einen Sechskant-Querschnitt auf und ermöglicht es, dass ein Werkzeug wie ein Schraubschlüssel damit in Eingriff gebracht wird, wenn die Metallhülse 3 am Zylinderkopf befestigt werden soll. Des Weiteren weist die Metallhülse 3 einen Bördelabschnitt 20 auf, der an ihrem hinteren Endabschnitt vorhanden und angepasst ist, um den Isolator 2 zu halten.
Die Metallhülse 3 weist einen stufenförmigen Abschnitt 21 auf, der an ihrer inneren Umfangsfläche vorhanden und angepasst ist, damit der Isolator 2 darauf gesetzt werden kann. Der Isolator 2 wird in die Metallhülse 3 vom hinteren Ende der Metallhülse 3 in Richtung des vorderen Endes derselben eingeführt. In einem Zustand, in der der stufenförmige Abschnitt 14 des Isolators 2 mit dem stufenförmigen Abschnitt 21 der Metallhülse 3 in Eingriff ist, wird die Umfangskante des hinteren Endabschnitts der Metallhülse 3 radial nach innen gebördelt; d. h. der oben genannte Bördelabschnitt 20 wird ausgebildet, wodurch der Isolator 2 fixiert wird. Insbesondere wird eine ringförmige Blechpackung 22 zwischen den stufenförmigen Abschnitten 14 bzw. 21 des Isolators 2 und der Metallhülse 3 angeordnet. Dies erhält die Gasdichtheit des Brennraums und verhindert ein Austreten eines Kraftstoff-Luft-Gemischs, das in einen Zwischenraum zwischen der inneren Umfangsfläche eines vorderen Endabschnitts der Metallhülse 3 und dem Fußabschnitt 13 des Isolators 2, dessen Fußabschnitt 13 dem Brennraum ausgesetzt ist, gelangt, aus der Zündkerze 1.
Des Weiteren werden, um die durch das Bördeln hergestellte Gasdichtheit zu erhalten, ringförmige, jeweils einen runden Querschnitt aufweisende Drahtpackungen 23 und 24 zwischen die Metallhülse 3 und den Isolator 2 in einem Bereich nahe des hinteren Endes der Metallhülse 3 angeordnet, und Talkum 25 wird in den Raum zwischen den Drahtpackungen eingefüllt. Entsprechend wird der Isolator 2 von der Metallhülse 2 über die Blechpackung 22, die Drahtpackungen 23 und 24 und das Talkum 25 gehalten.
Auch wird eine im Allgemeinen L-förmige Masseelektrode 27 mit einer vorderen Endfläche 26 der Metallhülse 3 verbunden. Insbesondere ist ein hinterer Endabschnitt der Masseelektrode 27 an die vordere Endfläche 26 der Metallhülse 3 geschweißt, und ein vorderer Endabschnitt der Masseelektrode 27 ist so gebogen, dass eine Seitenfläche des vorderen Endabschnitts einem vorderen Endabschnitt (die Edelmetallspitze 31) der Mittelelektrode 5 gegenüber liegt. Die Masseelektrode 27 ist so mit einer Edelmetallspitze 32 ausgestattet, dass die Edelmetallspitze 32 der Edelmetallspitze 31 gegenüber liegt. Der Spalt zwischen den Edelmetallspitzen 31 und 32 dient als Funkenentladungsspalt 33.
Die Mittelelektrode 5 ist an ihrem vorderen Ende im Durchmesser verringert, nimmt insgesamt eine stabförmige (rundsäulenförmige) Form an und weist eine ebene vordere Endfläche auf. Die oben genannte Edelmetallspitze 31, die eine Rundsäulenform annimmt, wird auf die vordere Endfläche gesetzt und es wird ein Laser-, Elektronenstrahl oder Widerstandschweißverfahren oder Ähnliches entlang der äußeren Kante einer gemeinsamen Oberfläche der Edelmetallspitze 31 durchgeführt, wodurch die Edelmetallspitze 31 und die Mittelelektrode 5 zusammengefügt werden. Inzwischen wird die Edelmetallspitze 32, die der Edelmetallspitze 31 gegenüber liegen soll, an die Masseelektrode 27 gefügt, indem die Edelmetallspitze 32 an einer vorher festgelegten Stelle auf die Masseelektrode 27 gesetzt wird und die Edelmetallspitze 32 entlang der äußeren Kante einer gemeinsamen Oberfläche der Edelmetallspitze 32 angeschweißt wird. Insbesondere können eine oder beide der Edelmetallspitze 31 und der dieser gegenüber liegenden Edelmetallspitze 32 weggelassen werden. In diesem Fall wird der Funkenentladungsspalt 33 zwischen der Edelmetallspitze 31 und der Masseelektrode 27 oder zwischen der Edelmetallspitze 32 und der Mittelelektrode 5 gebildet.
Hier wird die Struktur des hinteren Endabschnitts (des Bördelabschnitts 20) der Metallhülse 3 und seiner Umgebung im Einzelnen beschrieben. 2 ist eine teilweise aufgeschnittene Vorderansicht, die in Vergrößerung einen kennzeichnenden Hauptabschnitt der Metallhülse 3 in der Umgebung ihres hinteren Endabschnitts zeigt.
Eine aus Talkum 25 gebildete Talkum-Füllschicht 36 wird in einem Zwischenraumabschnitt 35 gebildet, der von einer inneren Umfangsfläche 20a des Bördelabschnitts 20, einer hinteren inneren Umfangsfläche 19a der Metallhülse 3 (einer inneren Umfangsfläche des Werkzeug-Angriffsabschnitts 19), die sich an die innere Umfangsfläche 20a anschließt, einer nach hinten weisenden Endfläche 11a des Abschnitts großen Durchmessers 11 des Isolators 2 und einer äußeren Umfangsfläche 10a des an die Endfläche 11a anschließenden hinteren Fußabschnitts 10 umschlossen ist.
Die Drahtpackungen 23 und 24 sind an gegenüber liegenden Ende der eingefüllten Talkum-Schicht 36 bezüglich der Richtung der Achse C1 angeordnet. Von den zwei Drahtpackungen 23 und 24 ist die am hinteren Ende befindliche Drahtpackung 23 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Bördelabschnitts 20 angeordnet und die am vorderen Ende befindliche Drahtpackung 24 ist in Kontakt mit der nach hinten weisenden Endfläche 11a des Abschnitts großen Durchmessers 11 des Isolators 2 und der inneren Umfangsfläche des hinteren Endes 19a der Metallhülse 3 angeordnet. Das heißt, die hintere Drahtpackung 23 entspricht der Packung in der vorliegenden Ausführungsform.
Die Drahtpackungen 23 und 24 sind aus einem metallischen Werkstoff wie Weicheisen oder Kupfer ausgebildet. Während die Metallhülse 3 (der Bördelabschnitt 20), die im Allgemeinen aus einem kohlenstoffarmen Stahl (S15C bis S35C) oder Ähnlichem ausgebildet ist, eine Vickers-Härte von ca. HV180 bis HV300 aufweist, weisen die Drahtpackungen 23 und 24 entsprechend eine Vickers-Härte von HV100 bis HV150 auf.
Des Weiteren sind in der vorliegenden Ausführungsform der Bördelabschnitt 20 und der Isolator 2 (der hintere Schaftabschnitt 10) voneinander getrennt und haben keinen Kontakt. Darüber hinaus liegt ein Abschnitt (ein radial innerer Abschnitt 36a, der später beschrieben werden soll) der Talkum-Füllschicht 36 zwischen der Drahtpackung 23 und dem hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2. Deshalb hat die Drahtpackung 23 ebenfalls keinen Kontakt mit dem hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Zündkerze 1 in der oben beschriebenen Bauform beschrieben. Zuerst wird die Metallhülse 3 (ein Metallhülsen-Zwischenprodukt 3') vorgefertigt. Das heißt, es wird ein Kaltschmiedevorgang an einem zylindrischen, stabförmigen Metallwerkstoff durchgeführt (z. B. Eisenwerkstoff oder Edelstahlwerkstoff wie S17C), um eine Durchgangsöffnung darin auszubilden und dem Metallwerkstoff eine Rohform zu verleihen. Anschließend wird ein Schneidvorgang am Metallwerkstoff durchgeführt, um dem Metallwerkstoff eine vorbestimmte äußere Form zu verleihen, wodurch man das Metallhülsen-Zwischenprodukt 3' erhält. Selbstverständlich befindet sich in diesem Zustand ein hinterer Endabschnitt des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' in ungebördeltem Zustand, ist der Bördelabschnitt 20 nicht ausgebildet und nimmt der hintere Endabschnitt die Form eines geraden zylindrischen Rohrs an, wie in 3 usw. gezeigt.
Anschließend wird die Masseelektrode 27, die aus einer Nickellegierung gebildet ist (zum Beispiel eine Inconel-Legierung oder Ähnliches) durch Widerstandsschweißen an der vorderen Endfläche des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' gefügt. Danach wird durch Profilwalzen der Gewindeabschnitt 15 an einer vorbestimmten Stelle auf dem Metallhülsen-Zwischenprodukt 3' ausgebildet. Als Ergebnis erhält man das Metallhülsen-Zwischenprodukt 3' mit der daran angeschweißten Masseelektrode 27. Eine Verzinkung oder Vernickelung wird für das Metallhülsen-Zwischenprodukt 3' mit der daran angeschweißten Masseelektrode 27 durchgeführt. Insbesondere um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, kann die Oberfläche des Metallhülsen-Zwischenprodukts mit Chromat behandelt werden.
Darüber hinaus wird die oben genannte Edelmetallspitze 32 durch Widerstandsschweißen, Laserschweißen oder Ähnliches an den entfernten Endabschnitt der Masseelektrode 27 gefügt.
Inzwischen wird getrennt vom Metallhülsen-Zwischenprodukt 3' der Isolator 2 durch Pressen erzeugt. Zum Beispiel wird Werkstoff-Granulat für das Pressen aus Werkstoffpulver vorbereitet, das Aluminiumoxid (vorherrschender Bestandteil), Binder usw. enthält. Durch Gummiformpressen unter Verwendung des Werkstoff-Granulats erhält man einen rohrförmigen Pressling. Der erhaltende Pressling wird beschliffen, um ihn zu entgraten. Der entgratete Pressling wird in einen Brennofen gelegt und gebrannt, wodurch man den Isolator 2 erhält.
Des Weiteren wird getrennt vom Metallhülsen-Zwischenprodukt 3' und dem Isolator 2 die Mittelelektrode 5 gefertigt. Das heißt, eine Nickellegierung, in die in einem mittleren Abschnitt derselben eine Kupferlegierung eingelegt wird, um die Wärmestrahlungsleistung zu verbessern, wird so geschmiedet, um die Mittelelektrode 5 herzustellen. Dann wird die oben genannte Edelmetallspitze 31 durch Widerstandsschweißen, Laserschweißen oder Ähnliches an die vordere Endfläche der Mittelelektrode 5 gefügt.
Der Isolator 2 und die Mittelelektrode 5, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, der Widerstand 7 und die Anschlusselektrode 6 werden zusammen befestigt und durch die Glassiegelschichten 8 und 9 versiegelt. Im Allgemeinen werden die Glassiegelschichten 8 und 9 wie folgt gebildet. Ein Pulvergemisch, vorbereitet durch das Mischen von Borsilikat-Glaspulver und Metallpulver, wird in die axiale Öffnung 4 des Isolators 2 so eingefüllt, dass der Widerstand 7 beidseitig vom Pulvergemisch bedeckt ist, und dann wird die Anschlusselektrode 6 eingeführt und von der hinteren Seite gepresst. In diesem Zustand wird das Pulvergemisch in einem Brennofen gebrannt. Insbesondere kann zu diesem Zeitpunkt durch das Brennen eine Glasurschicht gleichzeitig auf der Oberfläche des hinteren Schaftabschnitts 10 des Isolators 2 gebildet werden. Alternativ kann die Glasurschicht im Voraus gebildet werden.
Danach wird der Isolator 2, versehen mit der Mittelelektrode 5 und der Anschlusselektrode 6, der wie oben beschrieben hergestellt wurde, mit dem Metallhülsen-Zwischenprodukt 3', versehen mit der Masseelektrode 27, das wie oben beschrieben hergestellt wurde, verbunden. Kennzeichnenderweise wird die Blechpackung 22 in das Metallhülsen-Zwischenprodukt 3' durch die hintere Öffnung des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' eingeführt und auf den stufenförmigen Abschnitt 21 gelegt. Anschließend wird der Isolator 2 vom hinteren Ende des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' in das Metallhülsen-Zwischenprodukt 3' in Richtung des vorderen Endes desselben eingeführt und in einem Zustand angeordnet, in der der stufenförmige Abschnitt 14 des Isolators 2 in Eingriff mit dem stufenförmigen Abschnitt 21 des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' gebracht wird (Anordnungsschritt).
Anschließend wird die Drahtpackung 24 in einen Zwischenraum 35' eingelegt (ein Raum, der später den Zwischenraumabschnitt 35 bilden wird), der gegen das hintere Ende des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' offen ist, und in Kontakt mit der nach hinten weisenden Fläche 11a der Abschnitts großen Durchmessers 11 des Isolators 2 und der hinteren inneren Umfangsfläche 19a des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' angeordnet wird.
Anschließend wird das Talkum 25 wie in 3 gezeigt in den Zwischenraum 35' (den Zwischenraumabschnitt 35) eingefüllt, um die eingefüllte Talkum-Schicht 36 zu bilden (Einfüllschritt). Kennzeichnenderweise wird in der vorliegenden Ausführungsform die Talkum-Füllschicht 36 durch ein Verfahren ausgebildet, in dem Werkstoff-Granulat für den Pressvorgang aus Werkstoffpulver, das das Talkum 25 (vorherrschender Bestandteil), Binder usw. enthält, vorbereitet und in ein Ringform gepresst wird, um dadurch eine Vorform (einen Talkumring zu erzeugen), der dann in den Zwischenraum 35' eingelegt wird. Selbstverständlich kann anstelle des oben beschriebenen Verfahrens ein Verfahren angewandt werden, in dem das Talkum 25 ohne die Leistung des Vorformens direkt in den Zwischenraum 35' eingefüllt werden kann.
Danach wird, wie in 4 gezeigt, durch Verwendung eines rohrförmigen Dorns 40 die Talkum-Füllschicht 36 (das Talkum 25) in Richtung der Achse C1 komprimiert, um dadurch die Fülldichte zu erhöhen (Komprimierungsschritt).
Als Nächstes wird, wie in 5 gezeigt, um die Höhe der Talkum-Füllschicht 36 anzupassen, ein Schneidvorgang zum Abschneiden eines hinteren Endabschnitts der Talkum-Füllschicht durchgeführt (Schneidschritt). Für diesen Schneidschritt wird ein rohrförmiges Rotationsschneidwerkzeug 41 mit einem stufenförmigen Ende verwendet. Als Ergebnis des durch Verwendung des Schneidwerkzeugs durchgeführten Schneidvorgangs wird der hintere Endabschnitt der Talkum-Füllschicht 36 stufenförmig ausgebildet. Kennzeichnenderweise wird ein aussparungsähnlicher Auflageabschnitt 43 auf der radial äußeren Seite des hinteren Endabschnitts ausgebildet, und nur ein radial innerer Abschnitt 36a davon ragt nach hinten vor. Entsprechend wird in der vorliegenden Ausführungsform ein den Auflageabschnitt bildender Vorgang (Formschritt des Auflageabschnitts) gleichzeitig mit dem Schneidvorgang durchgeführt (dem Schneidschritt).
Wie in 6 gezeigt, wird dann die Drahtpackung 23 auf den Auflageabschnitt 43, der im hinteren Endabschnitt der Talkum-Füllschicht 36 (Auflageschritt) ausgebildet wird, aufgelegt, gefolgt von einem in 7 gezeigten Bördelschritt.
Im Bördelschritt wird ein Druck in Richtung der Achse C1 auf einen Abschnitt des hinter dem Sitzabschnitt 16 befindlichen Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' ausgeübt durch Verwendung eines Bördelwerkzeugs 45, um von oben auf die Umfangskante des hinteren Endabschnitts des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' zu drücken, und einer Grundform 46 für die Stützung des Sitzabschnitts 16 des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' von unten.
Mit diesem Bördelvorgang wird ein dünnwandiger Abschnitt 29 des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3', das sich zwischen dem Sitzabschnitt 16 und dem Werkzeug-Angriffsabschnitt 19 befindet, radial nach außen verformt, und die Umfangskante des hinteren Endabschnitts des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' radial nach innen gebogen und komprimiert, wodurch der gebördelte Abschnitt 20 ausgebildet wird. Als Ergebnis wird die Talkum-Füllschicht 36 in Richtung der Achse C1 zwischen dem Bördelabschnitt 20 und dem Abschnitt großen Durchmessers 11 des Isolators 2, d. h. zwischen den beiden Drahtpackungen 23 und 24 komprimiert, und der stufenförmige Abschnitt 14 des Isolators 2 wird über die Blechpackung 22 gegen den stufenförmigen Abschnitt 21 der Metallhülse 3 gedrückt, wodurch der Isolator 2 fest mit der Metallhülse 3 zu einer Einheit verbunden wird.
Zu diesem Zeitpunkt dehnt sich die vordere Drahtpackung 24 als Ergebnis der nach unten gedrückten Talkum-Füllschicht 36 (des Talkums 25) radial nach außen aus. Dagegen zieht sich die hintere Drahtpackung radial nach innen zusammen, weil der sich verformende Bördelabschnitt die Drahtpackung 23 radial nach innen drückt. Als Ergebnis wird der radial innere Abschnitt 36a, der im hinteren Abschnitt der eingefüllten Talkum-Schicht 36 unbeschnitten bleibt, als Dämpfungsglied zwischen die Drahtpackung 23 und den hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 gelegt.
Die Zündkerze 1 wird durch eine solche Reihe von Schritten fertig gestellt.
Wie im Einzelnen beschrieben, sind in der vorliegenden Ausführungsform der Bördelabschnitt 20 und der Isolator 2 voneinander getrennt, und ein Abschnitt der aus dem Talkum 25 ausgebildeten Talkum-Füllschicht 36 wird zwischen die Drahtpackung 23 und den hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 gelegt. Das heißt, der radial innere Abschnitt 36a der Talkum-Füllschicht 36, der eine höhere Stoßabsorptionsleistung als die Drahtpackung 23 aufweist, fungiert als Dämpfungsglied und kann einen äußeren, auf den Isolator 2 wirkenden Stoß absorbieren. So kann, im Vergleich zu einer Struktur, bei der der Bördelabschnitt 20 oder die Drahtpackung 23 direkten Kontakt zum Isolator 2 hat, die Möglichkeit des Bruchs oder Ähnliches des Isolators 2 verringert werden und die Schlagfestigkeit kann verbessert werden. Diese Auswirkungen konnten durch Versuche, die weiter unter beschrieben werden, bestätigt werden.
Des Weiteren muss in der vorliegenden Ausführungsform, da ein Abschnitt der herkömmlicherweise verwendeten Talkum-Füllschicht 36 als Dämpfungsglied verwendet wird, ein separates Zwischenglied nicht neu vorgesehen werden, wodurch eine Erhöhung der Zahl der Bauelemente vermieden werden kann.
Insbesondere in dem Fall, in dem ein radial innerer Abschnitt 36a der Talkum-Füllschicht 36 zwischen der Drahtpackung 23 und dem Isolator 2 angeordnet ist und als Dämpfungsglied fungieren soll, wird vorzugsweise ein Verhältnis von 0,1 mm ≤ J ≤ W erfüllt, wobei J (mm) die Dicke des dazwischen gelegten radial inneren Abschnitts 36a, d. h. der kürzeste Abstand in radialer Richtung zwischen mit dem Abschnitt des Mindestdurchmessers der Drahtpackung 23 und der äußeren Umfangsfläche 10a des hinteren Schaftabschnitts 10 des Isolators 2 und W (mm) der Außendurchmesser der Drahtpackung 23 ist. Wenn die Dicke J des radial inneren Abschnitts 36a größer als der Außendurchmesser W der Drahtpackung 23 ist, fällt das Talkum 25, das den radial inneren Abschnitt 36a bildet, wahrscheinlich zusammen und tritt wahrscheinlich nach außen aus. Daher entsteht die Sorge über eine Lockerung der Bördelung, eine Herabsetzung der Gasdichtheit und andere Probleme, verursacht durch eine Abnahme der Menge des Talkums 25. Wenn die Dicke J des radial inneren Abschnitts 36a weniger als 0,1 mm beträgt, kann der radial innere Abschnitt 36a darin versagen, ausreichend als Dämpfungsglied Glied zu funktionieren.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform, die sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform unterscheidet, wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Jedoch werden dieselben Bauelemente wie bei der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre detaillierten Beschreibungen werden nicht wieder holt.
Anders als bei der ersten Ausführungsform, in der ein Abschnitt der aus Talkum 25 gebildeten Talkum-Füllschicht 36 als Dämpfungsglied zwischen der Drahtpackung 23 und dem hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 angeordnet ist, ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein als Dämpfungsglied dienender Harzring 50 zwischen die Drahtpackung 23 und den hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 gelegt, wie in 8 gezeigt.
Der bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete Harzring 50 ist aus PEEK, 66 Nylon (eingetragene Marke) oder einem ähnlichen wärmebeständigen Harz ausgebildet, dessen nach der Norm UL-7466 definierter relativer Wärmeindex 100°C oder höher ist. Insbesondere in dem Fall, in dem der Harzring 50 aus PEEK ausgebildet ist, hat der Harzring 50 eine Rockwell-Härte von 120 (R-Skala) oder 90 bis 100 (M-Skala), und in dem Fall, in dem der Harzring 50 aus 66 Nylon ausgebildet ist, hat der Harzring 50 eine Rockwell-Härte von 110 (R-Skala).
Im Verlauf der Herstellung der Zündkerze 1 der vorliegenden Ausführungsform, wie im Falle der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, wird das Talkum 25 zuerst in den Zwischenraum 35' eingefüllt, um dadurch die Talkum-Füllschicht 36 zu bilden und die Talkum-Füllschicht 36 (das Talkum 25) wird dann komprimiert in Richtung der Achse C1 (entsprechend den in 3 und 4 gezeigten Schritten).
In einem anschließend durchgeführten Schneidvorgang wird anders als bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ein Rotationsschneidwerkzeug 51 mit flachem Ende, so wie die herkömmlich verwendeten, verwendet wie in 9 gezeigt. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform wird der hintere Endabschnitt der eingefüllten Talkum-Schicht 36 zu einer flachen Gestalt ausgebildet.
Nach Auflegen des Harzrings 50 auf den hinteren Endabschnitt der Talkum-Füllschicht 36 (siehe 10) wird die Drahtpackung 23 auf die radial äußere Seite des Harzrings 50 aufgelegt (siehe 11). Danach wird ein Bördelschritt durchgeführt, wodurch die Zündkerze 1 fertig gestellt wird.
Insbesondere im Bördelschritt wird der an der radial inneren Seite der Drahtpackung 23 angeordnete Harzring 50 durch eine radial nach innen wirkende Kraft, die von der Drahtpackung 23 angreift, verformt und, wie in 8 gezeigt, dehnen sich Abschnitte des Harzrings 50 entlang der Oberfläche der Drahtpackung 23 aus, um dadurch dünne Abschnitte an dieser entlang zu bilden. Insbesondere ist die Zündkerze 1 so ausgelegt, dass sich die Gesamtheit des Harzrings 50, wenn komplett, radial einwärts eines bezüglich der Richtung der Achse C1 vorderen Abschnitts P1 der Drahtpackung 23 befindet, und sich bezüglich der Richtung der Achse C1 hinter dem Abschnitt P1 befindet.
Kraft des oben beschriebenen Aufbaus werden Wirkung und Auswirkungen ähnlich der bei der ersten Ausführungsform erreicht. Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform konnten die Auswirkungen der ersten Ausführungsform durch Prüfungen bestätigt werden, die weiter unten beschrieben werden sollen.
Des Weiteren kann bei der vorliegenden Ausführungsform, da der Harzring 50 als Deckel fungiert, ein Austreten des Talkums 25 aus der Talkum-Füllschicht 36 verhindert werden. Als Ergebnis können eine Lockerung der Bördelung, eine Herabsetzung der Gasdichtheit und andere Probleme, die durch eine Abnahmedes Talkums 25 verursacht werden, unterdrückt werden.
Übrigens schreitet je nach der Temperatur einer Umgebung, in der die Zündkerze 1 verwendet wird, die Alterungsverschlechterung des Harzrings 50 rasch voran. Wenn sich ein Zwischenraum infolge der Alterungsverschlechterung des Harzrings 50 bildet, entsteht die Sorge über eine Lockerung der Bördelung und die Herabsetzung der Gasdichtheit.
Um diese Sorge zu minimieren, befindet sich bei der vorliegenden Ausführungsform der gesamte Harzring 50 radial einwärts des bezüglich der Richtung der Achse C1 vordersten Abschnitts P1 der Drahtpackung 23 und befindet sich bezüglich der Richtung der Achse C1 hinter dem Abschnitt P1. So wird es möglich, dass der Harzring 50 als Dämpfungsglied auf dem erforderlichen Mindestniveau funktioniert und das Fortschreiten der Verschlechterung in einem möglichen Maße unterdrückt. Da der Bereich, durch den der Harzring 50 und die Drahtpackung 23 miteinander in Richtung der Achse C1 miteinander in Eingriff stehen, klein ist, ist es außerdem unwahrscheinlich, dass der Widerstand gegen die auf den Isolator 2 wirkende Schublast abnimmt.
Bewertungsprüfung 1: zu den Auswirkungen der beiden Ausführungsformen
Als Nächstes werden die Ergebnisse einer Prüfung beschrieben, die für die Beispiele 1 bis 3 und das Vergleichsbeispiel durchgeführt wurde, um die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, d. h. die Auswirkungen der Zündkerzen 1 der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform. Die Prüfung wurde durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen der Art eines als Dämpfungsglied zwischen den Isolator 2 und die Drahtpackung 23 gelegten Zwischenglieds (einschließlich des Falls, bei dem das Zwischenglied nicht vorhanden ist) und der Bruchenergie, bei der der Isolator 2 bricht, festzustellen. Insbesondere wurde jede der Zündkerzen der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels mit einem auf 10 mm festgelegten Nenndurchmesser des Gewindeabschnitts der Metallhülse 3, einem auf 8 mm festgelegten äußeren Durchmesser des hinteren Schaftabschnitts 10 (insbesondere einem Abschnitt desselben, der dem inneren Ende 20b des Bördelabschnitts 20 gegenüber liegt) des Isolators 2 und dem auf 3 mm festgelegten inneren Durchmesser der axialen Öffnung 4, die mit dem Widerstand 7 und den Glassiegelschichten 8 und 9 ausgestattet sind, gefertigt.
Insbesondere wurde die Bruchenergie, bei der der Isolator 2 bricht, mit einer bekannten Charpy-Prüfung gemessen. Die Charpy-Prüfung wird im Allgemeinen weiter unten beschrieben. Jede Zündkerze 1 ist so ausgerichtet, dass die Achse C1 der Zündkerze 1 sich vertikal erstreckt und der Funkenentladungsspalt 33 nach unten gerichtet ist, und wird auf einem Prüfstand durch Einschrauben des Gewindeabschnitts 15 der Metallhülse 3 in eine Gewindeöffnung des Prüfstands befestigt. Des Weiteren wird ein Hammer schwenkbar so vorgesehen, dass sich sein Drehpunkt auf der Achse C1 und über der Zündkerze 1 befindet. Die Lage des Hammers wird so festgelegt, dass das Ende des Hammers, wenn der Hammer durch freien Fall schwingt, nachdem das angehobene Ende des Hammers losgelassen wird, mit dem Isolator 2 der Zündkerze an einer Stelle 2b (siehe 1) ca. 1 mm vom hinteren Ende 2a des Isolators 2 entfernt zusammenstößt. Das Ende des Hammers wurde zum Zusammenstoß mit dem Isolator 2 gebracht, während der Hebewinkel des Hammers (der Winkel im Verhältnis zur Richtung der Achse C1) stufenweise auf einen vorbestimmten Winkel angehoben wurde. Dieser Vorgang wurde wiederholt, und die Bruchenergie wurde auf der Grundlage des Hebewinkels ermittelt, bei dem der Isolator 2 gebrochen war.
Bei der Prüfung wurden 100 Musterzündkerzen, von denen jede ein Zwischenglied derselben Art zwischen dem Isolator 2 und der Drahtpackung 23 enthielt, gefertigt; die Charpy-Prüfung wurde für jede Musterzündkerze durchgeführt; und der Mittelwert der Bruchenergien der 100 Musterzündkerzen wurde berechnet. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Prüfung. Jede Musterzündkerze wurde mit einer auf HV180 eingestellten Vickers-Härte des Bördelabschnitts 20 der Metallhülse 3 und einer auf HV120 eingestellt Vickers-Härte der Drahtpackung 23 gefertigt. Tabelle 1

Beispiel (66 Nylon) Beispiel 2 (PEEK) Beispiel 3 (Talkum) Vergleichsbeispiel (kein Zwischenglied)

Bruchenergie (J) 0,77 0,74 0,62 0,2
Bei den Beispielen 1 und 2 wurde der aus einem Harzwerkstoff (66 Nylon, PEEK) ausgebildete Harzring 50 zwischen den Isolator 2 und die Drahtpackung 23 gelegt.
Bei Beispiel 3 wurde das Talkum 25, das die eingefüllte Talkum-Schicht 36 bildet, zwischen den Isolator 2 und die Drahtpackung 23 gelegt. Dagegen wurde im Vergleichsbeispiel kein Zwischenglied zwischen den Isolator 2 und die Drahtpackung 23 gelegt; das heißt, die Zündkerzen des Vergleichsbeispiels waren herkömmliche Zündkerzen, bei denen die Drahtpackung 23 in direktem Kontakt mit dem Isolator 2 steht.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, betrug die Bruchenergie des Isolators 2 bei Beispiel 1 0,77 (J), bei Beispiel 2 0,74 (J), bei Beispiel 3 0,62 (J) und beim Vergleichsbeispiel 0,2 (J). Diese Messwerte sind diejenigen, die man erhält, wenn der Isolator 2 in der Nähe des Bördelabschnitts 20 bricht.
Diese Ergebnisse offenbaren, dass ungeachtet der Art eines Zwischenglieds durch Verwendung einer Struktur, bei dem ein Zwischenglied, dessen Stoßabsorptionsleistung größer ist als diejenige des Bördelabschnitts 20 und der Drahtpackung 23, als Dämpfungsglied zwischen den Isolator 2 und die Drahtpackung 23 gelegt wird, die Wirkungen und Auswirkungen der oben beschriebenen Ausführungsformen erreicht werden können; d. h. eine größere Energie benötigt wird, um den Isolator 2 zu brechen, und ein Bruch oder Ähnliches des Isolators 2 mit geringerer Wahrscheinlichkeit auftritt.
Bewertungsprüfung 2: zum Zusammenhang zwischen dem Widerstandsmoment des Isolators und der Auswirkung der Erfindung
Als Nächstes wird eine Prüfung beschrieben, die durchgeführt wurde, um den Zusammenhang zwischen dem Widerstandsmoment des Isolators 2 der Zündkerze 1 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und der Auswirkung der vorliegenden Erfindung zu bestätigen. Bei der Prüfung wurden, während der Außendurchmesser des hinteren Schaftaschnitts 10 des Isolators 2 von 6,8 mm bis 10,1 mm variiert wurde, acht Gruppen von 30 Isolatoren so vorbereitet, dass die jeweiligen Isolatorgruppen Widerstandsmomente von 30, 40, 45, 50, 60, 70, 80 und 100 aufwiesen. Anschließend wurde eine Zündkerze gefertigt, bei der ein Abschnitt der Talkum-Füllschicht 36 als Dämpfungsglied genutzt wurde wie im Falle der ersten Ausführungsform, und einer der vorbereiteten Isolatoren wurde verwendet.

Die Dicke des Abschnitts der Talkum-Füllschicht 36 beträgt 0,3 mm. Die Charpy-Prüfung wurde bei der Zündkerze unter Verwendung eines Charpy-Prüfgeräts durchgeführt, wobei die in jede Musterzündkerze einzutragende Energie auf 0,4 J eingestellt wurde. Der Zusammenhang zwischen dem Widerstandsmoment und der Auswirkung der vorliegenden Erfindung wurde anhand des Verhältnisses von Musterzündkerzen, die nicht brachen, bestätigt. Insbesondere wurde jede der Musterzündkerzen gefertigt, wobei der Zwischenraum zwischen dem inneren Ende 20b des Bördelabschnitts 20 und dem hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 auf eine feste Große (0,3 mm) und der Durchmesser der axialen Öffnung 4 auf 3 mm eingestellt wurde. Das heißt, um nur den Zusammenhang zwischen dem Widerstandsmoment des Isolators 2 und der Auswirkung der Erfindung zu untersuchen, wurde ein Vergleich zwischen Mustern durchgeführt, die sich nur im Außendurchmesser des hinteren Schaftabschnitts 10 unterschieden. Die Ergebnisse dieser Prüfung werden in Tabelle 2, 19 und 20 gezeigt. 19 zeigt die Ergebnisse der oben beschriebenen Prüfung, die an herkömmlichen Zündkerzen ohne Dämpfungsglied durchgeführt wurden. 20 zeigt die Ergebnisse der oben beschriebenen Prüfung, die an Zündkerzen der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, von denen jede ein Dämpfungsglied aufweist. Tabelle 2

Widerstandsmoment Z	29,7	40,4	45,6	51,2	61,5	70,7	80,7	100,4
Außendurchmesser des Isolators (mm)	6,8	7,5	7,8	8,1	8,6	9	9,4	10,1
Innendurchmesser des Isolators (mm)	3	3	3	3	3	3	3	3
*Zahl der nicht Defekten (kein Dämpfungsglied)	0	0	0	2	3	20	26	28
*Zahl der nicht Defekten (Dämpfungsglied: Talk)	29	30	30	30	30	30	30	30
Wirkungsverhältnis	∞	∞	∞	15	10	1,5	1,2	1,1

Die ”*Zahl der nicht Defekten” stellt die Zahl der nicht defekten Zündkerzen dar, die außerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung fallen.
Die ”Zahl der nicht Defekten” in Tabelle 2 gibt die Zahl der Zündkerzen an, deren Isolator 2 während der oben genannten Charpy-Prüfung nicht brach. Das heißt, im falle der Zündkerzen, auf die die vorliegende Erfindung nicht angewandt wurde, trat ein Bruch des Isolators 2 bei Zündkerzen, deren Isolatoren 2 relativ dick ausgebildet waren, so dass das Widerstandsmoment Z bei 70 oder höher liegt, nicht ohne Weiteres auf, aber die meisten der Zündkerzen, deren Isolatoren Widerstandsmomente Z von 60 oder weniger aufwiesen, waren gebrochen. Dagegen trat im Falle von Zündkerzen, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wurde, ein Bruch bei fast keiner der Zündkerzen auf, deren Isolatoren 2 ein Widerstandsmoment Z von 30 bis 100 aufwiesen. Aus dem oben Gesagten kann festgestellt werden, dass die vorliegende Erfindung für Zündkerzen, die einen Isolator mit einem Widerstandsmoment Z von 60 oder weniger verwenden, hoch wirksam ist. Insbesondere das ”Wirkungsverhältnis” bezieht sich auf das Verhältnis der Zahl der nicht defekten Zündkerzen (mit einem Dämpfungsglied) entsprechend der vorliegenden Erfindung zu der Zahl der nicht defekten herkömmlichen Zündkerzen (ohne Dämpfungsglied).
Insbesondere wird das Widerstandsmoment wie folgt berechnet. Der zu messende Isolator 2 einer Zündkerze wird in radialer Richtung an einer Stelle aufgeschnitten, die dem inneren Ende 20b des Bördelabschnitts 20 entspricht (angegeben durch eine gestrichelte Linie A in 1), und der Außen- und Innendurchmesser des Isolators 2 werden am Querschnitt gemessen. Insbesondere in dem Fall, in dem eine Glasurschicht am Isolator 2 vorhanden ist, wird der Durchmesser des Isolators 2 einschließlich der Glasurschicht gemessen. Des Weiteren ist der Innendurchmesser der Innendurchmesser des Isolators 2 selbst, ungeachtet dessen, ob die Glassiegelschicht und die Anschlusselektrode vorhanden sind oder nicht. Das Widerstandsmoment Z wird aus dem gemessenen Außendurchmesser D und dem Innendurchmesser d entsprechend der folgenden Formel abgeleitet (mathematischer Ausdruck 1).
Mathematischer Ausdruck 1

Z = 0,0982 × (D⁴ – d⁴)/D

Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann z. B. wie folgt ausgeführt sein.

(a) Die Gestalt, die Abmessung usw. der Zündkerze 1 sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann z. B. als eine Zündkerze eines Typs ausgeführt sein, in der eine Mehrzahl von Masseelektroden vorgesehen ist. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung, auch wenn es bei den oben beschriebenen Ausführungsformen nicht besonders beschrieben ist, auf Zündkerzen 1 jeden Durchmessers angewandt werden. Je kleiner allerdings der Durchmesser der Zündkerze 1 ist, desto kleiner ist der Außendurchmesser des Isolators 2 und desto größer ist die Möglichkeit, dass ein Bruch oder Ähnliches auftritt. Daher wird die Auswirkung der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn die vorliegende Erfindung auf Zündkerzen 1 mit relativ kleinem Durchmesser angewandt wird, z. B. diejenigen, bei denen der Durchmesser des Schaftabschnitts 10 des Isolators 2 den Wert von 8 mm oder weniger beträgt, und diejenigen, bei denen der Nenndurchmesser des Gewindeabschnitts der Metallhülse 3 M10 oder weniger beträgt.
(b) Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der radial innere Abschnitt 36a der Talkum-Füllschicht oder des Harzrings 50 als Dämpfungsglied zwischen die Drahtpackung 23 und den hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 eingelegt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Zum Beispiel kann ein Aufbau wie in 12 und 13 gezeigt angewandt werden, bei dem sich der radial innere Abschnitt 36a der Talkum-Füllschicht 36 oder des Harzrings 50 nach hinten erstreckt, so dass der radial innere Abschnitt 36a oder der Harzring 50 zwischen den Bördelabschnitt 20 und den hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 gelegt wird. Des Weiteren können, wie in 14 gezeigt, die Strukturen der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform kombiniert werden. In der in 14 gezeigten Änderung ist der radial innere Abschnitt 36a der Talkum-Füllschicht 36 zwischen die Drahtpackung 23 und den hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 gelegt; und der Harzring 50 ist am hinteren Ende des radial inneren Abschnitts 36a angeordnet und zwischen den Bördelabschnitt 20 und den hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 gelegt. In diesem Fall funktioniert der radial innere Abschnitt 36a der Talkum-Füllschicht 36 im Wesentlichen als Dämpfungsglied, und der Harzring 50 funktioniert hauptsächlich als Deckel zur Verhinderung, dass Talkum 25 aus der Talkum-Füllschicht 36 austritt.
(c) Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform befindet sich der gesamte Harzring 50 radial einwärts des bezüglich der Richtung der Achse C1 vordersten Abschnitts P1 der Drahtpackung 23 und befindet sich bezüglich der Richtung der Achse C1 hinter dem Abschnitt P1. Jedoch unterliegt die Lage des Harzrings 50 keiner Beschränkung. Zum Beispiel kann die zweite Ausführungsform so gestaltet sein, dass sich ein Abschnitt des Harzrings 20 nach vorn über den oben genannten Abschnitt P1 der Drahtpackung 23 hinaus erstreckt. Des Weiteren kann die zweite Ausführungsform so gestaltet sein, dass zum Zeitpunkt des Bördelns der Harzring 50 durch die Drahtpackung 23 verformt wird und ein Abschnitt des Harzrings 50 sich nach außen über den oben genannten Abschnitt P1 der Drahtpackung 23 erstreckt, um an dieser entlang einen dünnen Abschnitt zu bilden. Wenn jedoch eine durch Alterung des Harzrings 50 verursachte Lockerung der Bördelung und Herabsetzung der Gasdichtheit in Erwägung gezogen werden, wird der Struktur der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform der Vorzug gegeben.
(d) Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die aus Talkum 25 gebildete Talkum-Füllschicht 36 vorgesehen. Die Talkum-Füllschicht 36 kann jedoch weggelassen werden. Zum Beispiel kann eine in 15 gezeigte Struktur verwendet werden. Bei der in 15 gezeigten Struktur befindet sich der Bördelabschnitt 20 in Eingriff mit der nach hinten weisenden Endfläche 11a des Abschnitts großen Durchmessers 11 des Isolators 2 über die Drahtpackung 23, und der Harzring 50 ist zwischen den Bördelabschnitt 20 und die Drahtpackung 23 und den hinteren Schaftabschnitt 10 des Isolators 2 gelegt. Eine Zündkerze, bei der die Talkum-Füllschicht 36 wie oben beschrieben weggelassen ist, weist eine geringere Stoßabsorptionsleistung auf als diejenigen mit Talkum-Füllschicht 36 und erleidet mit höherer Wahrscheinlichkeit einen Bruch oder Ähnliches des Isolators 2. Daher ist die vorliegende Erfindung wirksamer für eine solche Zündkerze, bei der die Talkum-Füllschicht 36 weggelassen wird. Des Weiteren kann der Bördelvorgang, der durchgeführt wird, um die Zündkerze, bei der die Talkum-Füllschicht 36 weggelassen wird, und die Zündkerzen 1 der oben beschriebenen Ausführungsformen herzustellen, Kaltbördeln oder Warmbördeln sein.
(e) Der Werkstoff des Zwischenglieds (Dämpfungsglieds) ist nicht auf Talkum, PEEK, 66 Nylon usw. beschränkt, die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen genannt werden. Es kann jegliches Zwischenglied verwendet werden, so lange der Werkstoff des Zwischenglieds eine höhere Stoßabsorptionsleistung aufweist als mindestens die Drahtpackung 23 und die Metallhülse 3 (der Bördelabschnitt 20). Zum Beispiel kann ein aus Metall ausgebildetes Zwischenglied verwendet werden.
(f) Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Drahtpackung 23, die aus einem Metallwerkstoff wie Weicheisen oder Kupfer ausgebildet ist und einen runden Querschnitt aufweist, als Packung verwendet, die mit dem Bördelabschnitt 20 in Eingriff gebracht wird. Form und Werkstoff der Drahtpackung 23 sind jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann eine Packung, die aus einem härteren Werkstoff als die Metallhülse (der Bördelabschnitt 20) ausgebildet ist, verwendet werden. Des Weiteren kann eine Packung mit einem rechteckigen Querschnitt statt eines runden Querschnitts verwendet werden, und eine Blechpackung kann anstelle der Drahtpackung verwendet werden.
(g) Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird bei der Formung der Talkum-Füllschicht 36 die Talkum-Füllschicht 36 in Richtung der Achse C1 komprimiert, und dann wird ein Schneidvorgang zum Schneiden des hinteren Endabschnitts der Talkum-Füllschicht 36 durchgeführt. Des Weiteren wird gleichzeitig mit dem Schneidvorgang der Auflageabschnitt 43, auf dem die Drahtpackung aufgelegt wird, im hinteren Endabschnitt der Talkum-Füllschicht 36 ausgebildet. Alternativ kann unter Verwendung eines besonderen Presswerkzeugs, dessen Endabschnitt in stufenförmig ausgebildet ist, der Auflageabschnitt 43 gleichzeitig mit der Komprimierung der Talkum-Füllschicht 36 ausgebildet werden.
(h) Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird nach Einlegen des Harzrings 50 am hinteren Endabschnitt der Talkum-Füllschicht 36 (siehe 10) die Drahtpackung 23 direkt auf den hinteren Endabschnitt der Talkum-Füllschicht 36 gelegt, damit sie sich auf der radial äußeren Seite des Harzrings 50 befindet (siehe 11). Jedoch ist das Fertigungsverfahren nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein in 16 gezeigtes Fertigungsverfahren verwendet werden. Bei dem in 16 gezeigten Verfahren wird die Drahtpackung 23, nachdem der Harzring 50 auf den hinteren Endabschnitt der Talkum-Füllschicht 36 gelegt wird, so aufgelegt, dass die Drahtpackung 23 von einem hinteren Endabschnitt des Harzrings 50 und der inneren Umfangsfläche des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' gestützt wird. In diesem Fall wird die Drahtpackung in einem Bördelschritt wie in 17 gezeigt bezüglich der Richtung der Achse C1 nach vorn in einen Raum zwischen dem Harzring 50 und der inneren Umfangsfläche des Metallhülsen-Zwischenprodukts 3' geschoben, während der Harzring 50 bezüglich der radialen Richtung einwärts geschoben und verformt wird.
(i) Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der Harzring 50, der so ausgebildet ist, dass er vor dem Bördeln (vor der Verformung) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, verwendet. Selbstverständlich ist die Form des Harzrings 50 nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann, wie in 18 gezeigt, ein Harzring mit einem dreieckigen Querschnitt vor dem Bördeln verwendet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1: Teilweise aufgeschnittene Vorderansicht, die die gesamte Zündkerze darstellt.
2: Teilweise aufgeschnittene Vorderansicht, die in Vergrößerung einen kennzeichnenden Hauptabschnitt einer Metallhülse in der Umgebung ihres hinteren Endabschnitts darstellt.
3: Erläuternde Ansicht, die einen Schritt des Talkum-Einfüllens darstellt.
4: Erläuternde Ansicht, die einen Schritt der Komprimierung einer Talkum-Füllschicht (Talkum) darstellt.
5: Erläuternde Ansicht, die einen Schritt des Schneidens der Talkum-Füllschicht darstellt.
6: Erläuternde Ansicht, die einen Schritt des Auflegens einer Drahtpackung darstellt.
7: Erläuternde Ansicht, die einen Bördelschritt darstellt.
8: Teilweise aufgeschnittene Vorderansicht, die in Vergrößerung einen Hauptabschnitt der Umgebung eines hinteren Endabschnitts einer Metallhülse entsprechend einer zweiten Ausführungsform darstellt.
9: Erläuternde Ansicht, die einen Schneidschritt bei der zweiten Ausführungsform darstellt.
10: Erläuternde Ansicht, die einen Schritt, in dem ein Harzring bei der zweiten Ausführungsform eingelegt wird, darstellt.
11: Erläuternde Ansicht, die einen Schritt, in dem eine Drahtpackung bei der zweiten Ausführungsform eingelegt wird, darstellt.
12: Ansicht eines Teilquerschnitts, die eine weitere Ausführungsform darstellt.
13: Ansicht eines Teilquerschnitts, die eine weitere Ausführungsform darstellt.
14: Ansicht eines Teilquerschnitts, die eine weitere Ausführungsform darstellt.
15: Ansicht eines Teilquerschnitts, die eine weitere Ausführungsform darstellt.
16: erläuternde Ansicht, die einen Schritt, in dem eine Drahtpackung bei einer weiteren Ausführungsform eingelegt wird, darstellt.
17: Erläuternde Ansicht, die einen Bördelschritt bei einer weiteren Ausführungsform darstellt.
18: Erläuternde Ansicht, die einen Schritt, in dem eine Drahtpackung bei einer weiteren Ausführungsform eingelegt wird, darstellt.
19: Diagramm mit den Ergebnissen einer Prüfung, die bei herkömmlichen Zündkerzen ohne Dämpfungsglied durchgeführt wurde.
20: Diagramm mit den Ergebnissen einer Prüfung, die bei Zündkerzen mit Dämpfungsglied durchgeführt wurde.
Bezugszeichenliste

1: Zündkerze;
2: Isolator;
3: Metallhülse;
10: hinterer Schaftabschnitt;
11: Abschnitt grollen Durchmessers;
20: Bördelabschnitt;
23, 24: Drahtpackung;
25: Talkum;
35: Zwischenraumabschnitt;
36: Talkum-Füllschicht;
36a: radial innerer Abschnitt;
C1: Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-92955 [0007, 0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm UL-746B [0030]
Norm UL-746B [0031]
Norm UL-7466 [0078]

Claims

Zündkerze, die umfasst: eine Mittelelektrode; einen rohrförmigen Isolator, der den Umfang der Mittelelektrode umschließt und auf seiner äußeren Umfangsfläche einen an ihrer hinteren Endseite befindlichen hinteren Schaftabschnitt und einen Abschnitt großen Durchmessers besitzt, der sich vom am hinteren Schaftabschnitt befindet und einen größeren Durchmesser als der hintere Schaftabschnitt aufweist; eine rohrförmige Metallhülse, die den Umfang des Isolators umschließt und den Abschnitt großen Durchmessers des Isolators zwischen einem im Inneren der Metallhülse ausgebildeten stufenförmigen Abschnitt und einem am hinteren Endabschnitt der Metallhülse ausgebildeten Bördelabschnitt aufnimmt, um damit den Isolator zu halten; eine Masseelektrode zur Bildung eines Funkenentladungsspalts im Zusammenwirken mit der Mittelelektrode; und eine ringförmige Packung, die zwischen einer inneren Umfangsfläche des Bördelabschnitts und einer äußeren Umfangsfläche des Isolators eingelegt ist, wobei die Zündkerze dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Dämpfungsglied zwischen den Isolator und mindestens dem Bördelabschnitt oder der Packung eingelegt ist, je nachdem, welche dem Isolator näher ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei das Dämpfungsglied aus Talkum ausgebildet ist.
Zündkerze nach Anspruch 2, wobei das Talkum in einen Zwischenraumabschnitt eingefüllt wird, der von der inneren Umfangsfläche des Bördelabschnitts, einer hinteren inneren Umfangsfläche der sich an die innere Umfangsfläche des Bördelabschnitts anschließenden Metallhülse, einer nach hinten weisenden Endfläche des Isolatorabschnitts großen Durchmessers und einer äußeren Umfangsfläche des hinteren, sich an die nach hinten weisende Endfläche anschließenden Schaftabschnitts umschlossen ist; und ein radial innerer Abschnitt eines bezüglich der Richtung einer Achse hinteren Endabschnitts einer aus dem eingefüllten Talkum gebildeten Schicht bezüglich der Richtung der Achse nach hinten ragt im Verhältnis zu einem radial äußeren Abschnitt des hinteren Endabschnitts und die Packung am radial äußeren Abschnitt angeordnet ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei das Dämpfungsglied aus einem Harzwerkstoff ausgebildet ist.
Zündkerze nach Anspruch 4, wobei, wie in einem entlang der Achse aufgenommenen Querschnitt, das gesamte Dämpfungsglied sich radial einwärtig zu einem vordersten Abschnitt der Packung bezüglich der axialen Richtung befindet.
Zündkerze nach Anspruch 4 oder 5, wobei, wie in einem entlang der Achse aufgenommenen Querschnitt, das gesamte Dämpfungsglied sich hinter einem vordersten Abschnitt der Packung bezüglich der axialen Richtung befindet.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein gemäß der Norm UL-7468 bestimmter relativer Wärmeindex des Harzwerkstoffs 100°C oder mehr beträgt.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Widerstandsmoment Z des Isolators an der dem Bördelabschnitt gegenüber liegenden Stelle 60 oder weniger beträgt.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der dem Bördelabschnitt gegenüber liegende hintere Schaftabschnitt des Isolators einen Durchmesser von 8 mm oder weniger aufweist.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Gewindeabschnitt, der auf der Metallhülse zur Befestigung in einem Verbrennungsmotor ausgebildet ist, einen Nenndurchmesser von M10 oder weniger aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, die umfasst: eine Mittelelektrode; einen rohrförmigen Isolator, der den Umfang der Mittelelektrode umschließt und auf seiner äußeren Umfangsfläche einen an einer hinteren Endseite befindlichen hinteren Schaftabschnitt und einen Abschnitt großen Durchmessers besitzt, der sich vorn am hinteren Schaftabschnitt befindet und einen größeren Durchmesser als der hintere Schaftabschnitt aufweist; eine rohrförmige Metallhülse, die den Umfang des Isolators umschließt und den Abschnitt großen Durchmessers des Isolators zwischen einem im Inneren der Metallhülse ausgebildeten stufenförmigen Abschnitt und einem am hinteren Endabschnitt der Metallhülse ausgebildeten Bördelabschnitt aufnimmt, um damit den Isolator zu halten; und eine Masseelektrode zur Bildung eines Funkenentladungsspalts im Zusammenwirken mit der Mittelelektrode; wobei Talkum in einen Zwischenraumabschnitt eingefüllt wird, der von einer inneren Umfangsfläche des Bördelabschnitts, einer hinteren inneren Umfangsfläche der sich an die innere Umfangsfläche des Bördelabschnitts anschließenden Metallhülse, einer nach hinten weisenden Endfläche des Abschnitts großen Durchmessers des Isolators und einer äußeren Umfangsfläche des hinteren, sich an die nach hinten weisende Endfläche anschließenden Schaftabschnitts umschlossen wird; und eine ringförmige Packung, die zwischen die innere Umfangsfläche des Bördelabschnitts und die äußere Umfangsfläche des hinteren Schaftabschnitts des Isolators gelegt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: einen Anordnungsschritt zum Einführen des Isolators in die Metallhülse von derem bezüglich der Richtung einer Achse hinteren Ende aus, um den Isolator in einer Zustand anzuordnen, in dem der Isolator mit einem inneren Umfangsabschnitt der Metallhülse in Eingriff steht; einen Füllschritt zum Einfüllen des Talkums in den Zwischenraumabschnitt; einen Komprimierungsschritt zum Komprimieren einer Talkum-Füllschicht in axialer Richtung; einen Auflageschritt zum Auflegen der Packung auf einen bezüglich der axialen Richtung hinteren Endabschnitt der Talkum-Füllschicht; und einen Bördelschritt zum Bördeln einer Umfangskante des hinteren Endabschnitts der Metallhülse, um dadurch den Bördelabschnitt auszubilden, wobei das Verfahren des Weiteren mindestens vor dem Auflageschritt einen Schritt zur Ausbildung des Auflageabschnitts umfasst, auf dem die Packung auf einem in radialer Richtung äußeren Abschnitt eines bezüglich der axialen Richtung hinteren Endabschnitts der Talkum-Füllschicht aufgelegt werden soll.