DE112015002643B4 - Elektrodenspitze für Zündkerze und Zündkerze - Google Patents

Elektrodenspitze für Zündkerze und Zündkerze Download PDF

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Abstract

Elektrodenspitze (1) für eine Zündkerze, wobei Pt als Hauptkomponente enthalten ist, 7 Masseprozent oder mehr Rh enthalten ist und ein Gesamtgehalt an Pt und Rh größer oder gleich 95 Masseprozent ist, wobei die Elektrodenspitze (1) umfasst:einen schmalen Abschnitt (2) mit einer säulenartigen Form und mit der gleichen Querschnittsform in einer Richtung einer Achse X; undeinen breiten Abschnitt (3) benachbart zu dem schmalen Abschnitt (2), wobei der breite Abschnitt (3) in einer Richtung orthogonal zur Achse X eine Querschnittfläche aufweist, die größer als der schmale Abschnitt (2) ist, wobeian jedem Querschnitt, der an einer die Achse X umfassenden Ebene geschnitten ist, mindestens ein Teil einer Kontur P23, die eine Außenfläche des breiten Abschnitts (3) darstellt, von einem Grenzpunkt A zwischen dem schmalen Abschnitt (2) und dem breiten Abschnitt (3) an einer Außenfläche des schmalen Abschnitts (2) und des breiten Abschnitts (3) zu einem Endpunkt B an der Grenzpunktseite unter zwei Punkten B, B', die Randseiten einer Endfläche des breiten Abschnitts (3) darstellen, an einer geraden Linie AB, die zwischen dem Grenzpunkt A und dem Endpunkt B verbindet, und/oder in einer radialen Richtung relativ zur Achse X auswärts der geraden Linie AB positioniert ist,wenn H eine Spitzenhöhe darstellt, die einen Abstand von einer Endfläche des schmalen Abschnitts (2) zur Endfläche des breiten Abschnitts (3) darstellt, und h eine Höhe des breiten Abschnitts (3) darstellt, die einen Abstand von dem Grenzpunkt A zu der Endfläche des breiten Abschnitts (3) darstellt, ein Verhältnis (h/H) der Höhe h des breiten Abschnitts zur Spitzenhöhe H größer oder gleich 35% ist,ein Verhältnis (S/S') einer Fläche S der Endfläche des breiten Abschnitts (3) zu einer Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts (2) größer oder gleich 1,2 ist undeine Härte des schmalen Abschnitts (2) größer oder gleich 220 Hv ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrodenspitze für eine Zündkerze und eine die Elektrodenspitze aufweisende Zündkerze.
  • Technischer Hintergrund
  • Eine Zündkerze wird für die Zündung eines Verbrennungsmotors wie etwa eines Kraftfahrzeugmotors verwendet. Die Zündkerze umfasst im Allgemeinen einen rohrförmigen Metallmantel, einen rohrförmigen Isolator, der in einer inneren Ausnehmung des Metallmantels angeordnet ist, eine Mittelelektrode, die in einer vorderseitigen inneren Ausnehmung des Isolators angeordnet ist, und eine Masseelektrode, die an einem Ende derselben mit der Vorderseite des Metallmantels verbunden ist, wobei zwischen dem anderen Ende der Masseelektrode und der Mittelelektrode eine Funkenstrecke vorgesehen ist. Die Zündkerze bewirkt in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors eine Funkenentladung an der zwischen dem vorderen Ende der Mittelelektrode und dem vorderen Ende der Masseelektrode ausgebildeten Funkenstrecke, um Kraftstoff zu verbrennen, mit dem der Brennraum gefüllt ist.
  • In den letzten Jahren besteht mit dem Ziel hoher Ausgangsleistung und Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit die Tendenz zur Erhöhung der Temperatur in dem Brennraum. Ferner wurde ein Motor, bei dem ein die Funkenstrecke bildender Entladungsabschnitt so angeordnet ist, dass er in den Brennraum ragt, um die Zündfähigkeit zu verbessern, umgesetzt. Da der Entladungsabschnitt der Zündkerze hohen Temperaturen unterliegt, tendiert Oxidationsverschleiß unter solchen Umständen zu einem Fortschreiten in der Mittelelektrode und der Masseelektrode, die den Entladungsabschnitt bilden. Daher wird ein Verfahren entwickelt, bei dem an den gegenüberliegenden vorderen Enden der Mittelelektrode und der Masselektrode Spitzen ausgebildet sind, um zwischen den Spitzen eine Funkenentladung zu bewirken, wodurch der Oxidationsverschleiß der Mittelelektrode und der Masseelektrode (die nachstehend jeweils als Elektrode bezeichnet werden können) reduziert wird.
  • Ferner wird ein Versuch unternommen, um sowohl hohe Ausgangsleistung als auch eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Steigerung eines Verbrennungsdrucks zu erreichen, was durch Verkleinern des Motors und Nutzung eines Direkteinspritzturbomotors erreicht wird. Bei einem solchen Motor wird eine Temperaturdifferenz in dem Brennraum zwischen Verbrennung und Ansaugfüllung vergrößert und eine Temperaturdifferenz in dem Brennraum zwischen Laden und Normalbetrieb wird ebenfalls vergrößert. Somit wird die Zündkerze tendenziell einem beanspruchenden Temperaturzyklusumfeld ausgesetzt. Daher ergibt sich das Problem, dass ein Ablösen der Spitze wahrscheinlich ist. Ferner wird ein Druck in dem Brennraum wahrscheinlich erhöht, und gemäß dem Druckanstieg in dem Brennraum wird eine Funkenentladungsspannung erhöht, so dass sich das Problem ergibt, dass an der Spitze wahrscheinlich Zündverschleiß hervorgerufen wird. Daher müssen nicht nur das Problem, dass Oxidationsverschleiß aufgrund von hoher Temperatur reduziert werden muss, sondern auch das Problem, dass ein Ablösen der Spitze von der Elektrode aufgrund des beanspruchenden Wärmezyklus reduziert werden muss, und dass Zündverschleiß an der Spitze aufgrund der Zunahme einer Funkenentladungsspannung reduziert werden muss, gleichzeitig gelöst werden.
  • Als Verfahren zum Lösen des Problems unter den Problemen, dass ein Ablösen der Spitze von der Elektrode reduziert werden muss, wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Spitze mit einem Flanschabschnitt, etwa eine Elektrodenspitze „die an dem einen Ende der Elektrodenspitze einen Flanschabschnitt mit einem Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser des anderen Endes ist“ (Patentschrift 1), und eine Spitze „die, durch einen Flanschabschnitt und einen Vorsprung, der von einer Oberfläche des Flanschabschnitts vorspringt, gebildet ist“ (Patentschrift 2) verwendet wird.
  • Dokument aus dem Stand der Technik
  • Patentschrift
    • Patentschrift 1: Japanisches Patent JP 4 015 808 B2
    • Patentschrift 2: Offengelegte japanische Patentanmeldung (kokai) JP 2008 - 34 393 A
    • Patentschrift 3: Offengelegte japanische Patentanmeldung (kokai) JP 2005 - 158 322 A
    • Patentschrift 4: Offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2008 - 77 838 A
    • Patentschrift 5: Offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2011 - 258 510 A
    • Patentschrift 6: Offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2005 - 108 794 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Die Patentschriften 1 und 2 offenbaren, dass zum Beispiel „eine Legierung, die Ir als Hauptkomponente enthält” und „(1) 3 bis 50 Masseprozent Rh, (2) 1 bis 10 Masseprozent Pt oder (3) 50 Masseprozent oder weniger von insgesamt Rh und eines von Ru oder Pt und 1 Masseprozent oder mehr Rh, 1 Masseprozent oder mehr Ru und 1 Masseprozent oder mehr Pt enthält“, als Material der Spitze verwendet wird (Anspruch 5 von Patentschrift 1) und „eine Pt-Legierung, die mindestens eines von 20 bis 60 Masseprozent Rh, 10 bis 40 Masseprozent Ir und 1 bis 20 Masseprozent Ni enthält“ als Material der Spitze verwendet wird (Absatz 0022 von Patentschrift 2). Da indessen, wie vorstehend beschrieben, eine Zündkerze erforderlich ist, die eine Sollleistung unter einer beanspruchenden Umgebung aufweisen kann, ist die Verwendung eines Materials für die Spitze, das des Weiteren von ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit und Zündverschleißbeständigkeit ist, erwünscht. Wenn als Material für eine Spitze mit einem Flanschabschnitt eine Pt-Rh-basierte Legierung verwendet wird, können sowohl die Oxidationsbeständigkeit als auch die Zündverschleißbeständigkeit sowie die Ablösefestigkeit verbessert werden. Insbesondere weist eine Spitze, die unter Pt-Rh-basierten Legierungen aus einer Legierung gebildet ist, bei der der Anteil von anderen Elementen als Pt und Rh kleiner als 5 Masseprozent ist, eine besonderes ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit auf. Die Legierung, bei der der Anteil an anderen Elementen als Pt und Rh kleiner als 5 Masseprozent ist, ist jedoch weicher als eine Ir-Legierung, eine Pt-Ir-basierte Legierung, eine Pt-Rh-basierte Legierung, die 5 Masseprozent oder mehr andere Elemente als Pt und Rh und dergleichen enthält, und es wird festgestellt, dass sich das Problem ergibt, dass bei Schweißen einer Spitze mit einem Flanschabschnitt an eine Elektrode durch Widerstandsschweißen die Spitze wahrscheinlich verformt wird und das Maß, wie etwa die Höhe der geschweißten Spitze, nicht stabilisiert ist. D.h. die einen Flansch aufweisende Spitze, die aus einer Pt-Rh-basierten Legierung gebildet ist, in der der Anteil von anderen Elementen als Pt und Rh kleiner als 5 Masseprozent ist, weist eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit und Zündverschleißbeständigkeit auf, während die Spitzen als Produkt zu unterschiedlicher Qualität neigen, wodurch ein Ertrag reduziert wird. Wenn die Spitze gehalten und durch Laserschweißen, ohne Durchführen von Widerstandsschweißen, geschweißt wird, bestehen ferner ebenfalls große Bedenken, dass das Maß der geschweißten Spitze aus dem gleichen Grund weniger wahrscheinlich stabilisiert ist.
  • Patentschrift 3 offenbart ferner, dass Widerstandsschweißen zwischen einer Edelmetallspitze und einer Masseelektrode oder einer Mittelelektrode durchgeführt wird, um an dem unteren Abschnitt der Edelmetallspitze durch Weiten des Außendurchmessers der Edelmetallspitze einen Flanschabschnitt zu bilden, wodurch ein Ablösen der Edelmetallspitze von der Masseelektrode oder der Mittelelektrode unterbunden wird (Ansprüche 1 und 2 und Absatz 0006 von Patenschrift 3). In Beispiel 1 von Patentschrift 3 wird eine aus einer Platin-Rhodium-Legierung gebildete Edelmetallspitze verwendet. Eine Platin-Rhodium-Legierung ist jedoch weich und tendiert zu Verformen. Daher kann sich das Problem ergeben, dass das Maß der Edelmetallspitze, die durch Widerstandsschweißen geschweißt wurde, nicht stabilisiert ist.
  • Um die Verschleißbeständigkeit zu verbessern, wird ferner der Durchmesser der Spitze tendenziell vergrößert. Gemäß der Zunahme des Durchmessers der Spitze wird ein Wärmebetrag, der für Widerstandsschweißen zum Sicherstellen von Verbindungsfestigkeit erforderlich ist, erhöht. Bei Verwenden einer Spitze, für welche zum Verbessern von Oxidationsbeständigkeit und Zündverschleißbeständigkeit die Pt-Rh-basierte Legierung verwendet wird und welche den in Patentschrift 1 oder 2 offenbarten Flanschabschnitt aufweist oder wie in Patentschrift 3 offenbart zum Sicherstellen von Ablösefestigkeit den durch Widerstandsschweißen gebildeten Flanschabschnitt aufweist, ergibt sich daher das Problem, dass das Maß der Spitze, die durch Widerstandsschweißen geschweißt wurde, weniger wahrscheinlich stabilisiert wird, da ein Wärmebetrag bei Widerstandsschweißen gemäß der Zunahme des Durchmessers der Spitze erhöht wird. Ferner kann sich beispielweise das Problem ergeben, dass bei dem Widerstandsschweißen Spritzer und Schweißungleichmäßigkeit erzeugt werden, wodurch die Qualität nicht stabilisiert wird und ein Ertrag signifikant reduziert wird.
  • Bei der den Flanschabschnitt aufweisenden Spitze, die in den Patentschriften 1 und 2 offenbart ist, muss ferner, wenn die Dicke des Flanschabschnitts klein ist, Widerstandsschweißen durchgeführt werden, während der Flanschabschnitt gehalten wird, um eine Verformung des Flanschabschnitts zu reduzieren. Zu diesem Zeitpunkt kontaktiert die Schweißelektrode einen Abschnitt nahe einer Schweißfläche, der erwärmt wird, wodurch die Schweißelektrode überhitzt wird und die Lebensdauer eines Werkzeugs, etwa der Schweißelektrode, signifikant reduziert wird. Dadurch sind bei der den Flanschabschnitt aufweisenden Spitze nicht nur die Bearbeitungskosten hoch, sondern es sind auch Kosten im Herstellungsprozess erhöht. Bezüglich der Spitze, die wie in Patentschrift 3 offenbart den durch Widerstandsschweißen ausgebildeten Flanschabschnitt aufweist, ist auch ein großer Wärmebetrag erforderlich, um die Spitze zu verformen. Daher wird die Lebensdauer des Werkzeugs, etwa der Schweißelektrode, signifikant reduziert, was zu Kostenanstieg führt. Die vorliegende Erfindung erfolgt im Hinblick auf das vorstehend erwähnte Problem.
  • Als relevanter Stand der Technik sollen die Patentschriften 4, 5 und 6 an dieser Stelle nicht unerwähnt bleiben. Demnach geht aus der Patentschrift 4 eine Zündkerze für Brennkraftmaschinen hervor, die in Kraftfahrzeugen, Kraft-Wärme-Kopplungssystemen oder Gasförderpumpen angewendet werden kann, und insbesondere wird eine solche Zündkerze offenbart, die dafür ausgelegt ist, die Zündfähigkeit eines gasförmigen Kraftstoffs hochzuhalten, um einen Anstieg in einer für das Entladen der Zündkerze erforderlichen Spannung zu senken, wodurch die Betriebsdauer der Zündkerze erhöht wird.
  • Ferner offenbart Patentschrift 5 eine Zündkerze mit einem Edelmetallplättchen, das sich durch lange Standzeiten auszeichnet, insbesondere einer Zündkerze mit einem Edelmetallplättchen, das eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, Abblätterungsbeständigkeit und Abplatzfestigkeit aufweist.
  • Zudem bezieht sich Patentschrift 6 auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, die in einem Verbrennungsmotor oder dergleichen verwendet werden kann.
  • Im Einzelnen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, kostengünstig eine Elektrodenspitze, die Oxidationsbeständigkeit, Zündverschleißbeständigkeit und Ablösefestigkeit aufweist und die bei Schweißen an eine Elektrode tendenziell weniger verformt wird, und eine die Elektrodenspitze aufweisende Zündkerze vorzusehen.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Ein Mittel zum Lösen des Problems besteht darin, eine Elektrodenspitze für eine Zündkerze vorzusehen, und in der Elektrodenspitze
    ist Pt als Hauptkomponente enthalten, sind 7 Masseprozent oder mehr Rh enthalten und ist ein Gesamtgehalt an Pt und Rh größer oder gleich 95 Masseprozent;
    sind ein schmaler Abschnitt mit einer säulenartigen Form und mit der gleichen Querschnittsform in einer Richtung einer Achse; und
    ein breiter Abschnitt benachbart zu dem schmalen Abschnitt vorgesehen, wobei der breite Abschnitt in einer Richtung orthogonal zur Achse eine Querschnittfläche aufweist, die größer als der schmale Abschnitt ist,
    ist an jedem Querschnitt, der an einer die Achse umfassenden Ebene geschnitten ist, mindestens ein Teil einer Kontur, die eine Außenfläche des breiten Abschnitts darstellt, von einem Grenzpunkt zwischen dem schmalen Abschnitt und dem breiten Abschnitt an einer Außenfläche des schmalen Abschnitts und des breiten Abschnitts zu einem Endpunkt an der Grenzpunktseite unter zwei Punkten, die Randseiten einer Endfläche des breiten Abschnitts darstellen, an einer geraden Linie, die zwischen dem Grenzpunkt und dem Endpunkt verbindet, und/oder in einer radialen Richtung relativ zur Achse auswärts der geraden Linie positioniert,
    ist, wenn H eine Spitzenhöhe darstellt, die einen Abstand von einer Endfläche des schmalen Abschnitts zur Endfläche des breiten Abschnitts darstellt, und h eine Höhe des breiten Abschnitts darstellt, die einen Abstand von dem Grenzpunkt zu der Endfläche des breiten Abschnitts darstellt, ein Verhältnis (h/H) der Höhe des breiten Abschnitts h zur Spitzenhöhe H größer oder gleich 35%,
    ist ein Verhältnis (S/S') einer Fläche S der Endfläche des breiten Abschnitts zu einer Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts größer oder gleich 1,2 und
    ist eine Härte des schmalen Abschnitts größer oder gleich 220 Hv.
  • Als bevorzugte Formen des Vorstehenden (1) können die folgenden Formen beispielhaft gezeigt werden.
    • (2) Die Fläche S' ist größer als 0,5 mm2.
    • (3) In der Elektrodenspitze von vorstehend (1) oder (2) ist eine Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts größer oder gleich 310 Hv.
    • (4) In der Elektrodenspitze ist für eine Zündkerze von jedem der vorstehenden (1) bis (3)
    an einem Querschnitt, der an einer die Achse umfassenden Ebene geschnitten ist, eine Gesamtheit der Kontur, die die Außenfläche des breiten Abschnitts darstellt, von dem Grenzpunkt zwischen dem schmalen Abschnitt und dem breiten Abschnitt an der Außenfläche des schmalen Abschnitts und des breiten Abschnitts zu dem Endpunkt an der Grenzpunktseite aus den zwei Punkten, die die Randseiten der Endfläche des breiten Abschnitts darstellen, an der geraden Linie, die zwischen dem Grenzpunkt und dem Endpunkt verbindet, und/oder in der radialen Richtung relativ zu der Achse auswärts der geraden Linie positioniert.
  • Ein anderes Mittel zum Lösen des Problems besteht darin, eine Zündkerze vorzusehen, welche umfasst:
    • eine Mittelelektrode, die an einer Endseite in einer axialen Bohrung gehalten ist, die sich in einer Achsenrichtung eines Isolators erstreckt, und eine Masseelektrode, die mit einem Endabschnitt mit einem an einem Außenumfang des Isolators vorgesehenen Metallmantel verbunden ist, wobei die Masseelektrode den anderen Endabschnitt so angeordnet aufweist, dass zwischen dem anderen Endabschnitt und der Mittelelektrode ein Spalt ausgebildet ist, und in der Zündkerze die Elektrodenspitze eines der vorstehenden (1) bis (4) durch elektrisches Widerstandsschweißen mit mindestens einer von Mittelelektrode und Masseelektrode verbunden ist, und eine Zündkerze, welche umfasst:
    • eine Mittelelektrode, die an einer Endseite in einer axialen Bohrung gehalten ist, die sich in einer Achsenrichtung eines Isolators erstreckt; und eine Masseelektrode, die mit einem Endabschnitt mit einem an einem Außenumfang des Isolators vorgesehenen Metallmantel verbunden ist, wobei die Masseelektrode den anderen Endabschnitt so angeordnet aufweist, dass zwischen dem anderen Endabschnitt und der Mittelelektrode ein Spalt ausgebildet ist und in der Zündkerze die Elektrodenspitze eines der vorstehenden (1) bis (4) durch Laserschweißen mit mindestens einer von Mittelelektrode und Masseelektrode verbunden ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Die Elektrodenspitze enthält als Hauptkomponente Pt und enthält 7 Masseprozent oder mehr Rh, und der Gesamtanteil von Pt und Rh ist größer oder gleich 95 Masseprozent. Daher weist die Elektrodenspitze eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit und Zündverschleißbeständigkeit auf. Da die Elektrodenspitze Pt als Hauptkomponente enthält und 7 Masseprozent oder mehr Rh enthält, kann ferner, selbst wenn während Schweißen der Elektrodenspitze an die Elektrode Wärme angelegt wird, die Härte der Elektrodenspritze so beibehalten werden, dass sie größer oder gleich einer bestimmten Härte ist, wodurch eine Verformung der Elektrodenspitze reduziert wird. Ferner umfasst die Elektrodenspitze den schmalen Abschnitt und den breiten Abschnitt, und mindestens ein Teil der Kontur, die die Außenfläche des breiten Abschnitts darstellt, ist in einem Bereich positioniert, welcher in der radialen Richtung auswärts der geraden Linie ist, die zwischen dem Grenzpunkt und dem Endpunkt verbindet, und der an jedem Querschnitt, der an einer die Achse umfassenden Linie geschnitten ist, die gerade Linie umfasst, und das Verhältnis (h/H) ist größer oder gleich 35% und das Verhältnis (S/S') ist größer oder gleich 1,2. Daher weist die Elektrodenspitze eine ausgezeichnete Ablösefestigkeit bezüglich der Elektrode auf, während die Zündfähigkeit gewahrt wird, und eine Verformung des schmalen Abschnitts aufgrund angelegter Last bei Schweißen der Elektrodenspitze an die Elektrode wird reduziert und eine Verformung des breiten Abschnitts aufgrund von Wärme und Last, die angelegt werden, ist reduziert. Ferner ist die Härte des schmalen Abschnitts größer oder gleich 220 Hv. Daher kann eine Verformung des schmalen Abschnitts aufgrund des Anlegens von Last bei Schweißen der Elektrodenspitze an die Elektrode reduziert werden. Erfindungsgemäß ist die Elektrodenspitze daher von ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit, Zündverschleißbeständigkeit und Ablösefestigkeit und tendiert weniger zu Verformen, wenn die Elektrodenspitze an die Elektrode geschweißt wird und eine Maßänderung der geschweißten Elektrodenspitze kann reduziert werden. Bei der vorstehenden Konfiguration kann ferner die Dicke in der Achsenrichtung des breiten Abschnitt so beibehalten werden, dass sie größer oder gleich einer bestimmten Dicke ist, und die Festigkeit der Spitze wird nicht nur durch Kaltverfestigung durch plastische Barbeitung, sondern auch durch Mischkristallverfestigung verbessert, da 7 Masseprozent oder mehr Rh enthalten ist. Daher muss beim elektrischen Widerstandsschweißen der breite Abschnitt nicht gehalten werden und die Schweißelektrode wird gegen die Endfläche des schmalen Abschnitts gepresst und das Schweißen kann bei relativ niedrigem Strom durchgeführt werden. Da die Elektrodenspitze den breiten Abschnitt aufweist, muss ferner kein großer Wärmebetrag zum Ausdehnen des unteren Abschnitts der Spitze zum Bilden des Flanschabschnitts, wie in Patentschrift 3 beschrieben ist, angelegt werden. Daher ermöglicht die Elektrodenspitze der vorliegenden Erfindung ein wesentliches Verbessern einer Lebensdauer eines Werkzeugs, etwa einer Schweißelektrode, und ermöglicht ein Reduzieren der Kosten zum Herstellen einer Zündkerze verglichen mit einer einen Flanschabschnitt aufweisenden herkömmlichen Spitze.
  • Die Zündkerze weist die Elektrodenspitze auf, die eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit, Zündverschleißbeständigkeit und Ablösefestigkeit aufweist und die ein Reduzieren einer Maßänderung der geschweißten Elektrodenspitze ermöglicht. Auch wenn die Zündkerze in einer Umgebung hoher Temperatur und bei einer hohen Funkenentladungsspannung verwendet wird, kann daher eine erwünschte Leistung über einen langen Zeitraum aufgewiesen werden.
  • Figurenliste
    • [1] Erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt einer Elektrodenspitze nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die an einer Ebene geschnitten ist, die eine Achse der Elektrodenspitze umfasst.
    • [2] Erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt einer Elektrodenspitze nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die an einer Ebene geschnitten ist, die eine Achse der Elektrodenspitze umfasst.
    • [3] Erläuternde Ansicht (a), die einen Querschnitt einer Elektrodenspitze nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die an einer Ebene geschnitten ist, die eine Achse der Elektrodenspitze umfasst, und vergrößerte erläuternde Ansicht (b), die vergrößert einen Querschnitt eines Hauptabschnitts nahe einem Grenzpunkt der in (a) gezeigten Elektrodenspitze zeigt.
    • [4] Erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt einer Elektrodenspitze nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die an einer Ebene geschnitten ist, die eine Achse der Elektrodenspitze umfasst.
    • [5] Erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt einer Elektrodenspitze nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die an einer Ebene geschnitten ist, die eine Achse der Elektrodenspitze umfasst.
    • [6] Erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt einer Elektrodenspitze nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die an einer Ebene geschnitten ist, die eine Achse der Elektrodenspitze umfasst.
    • [7] Erläuternde Ansicht, die einen Teil eines Querschnitts einer Zündkerze zeigt, die eine Ausführungsform einer Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung ist.
    • [8] Erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt einer Elektrodenspitze nach einem Vergleichsbeispiel zeigt, die an einer Ebene geschnitten ist, die eine Achse der Elektrodenspitze umfasst.
    • [9] Graph, der eine Beziehung zwischen einer Fläche S' einer Endfläche eines schmalen Abschnitts und einem Maßänderungsverhältnis (%) zeigt.
  • Methoden zum Ausführen der Erfindung
  • Eine Elektrodenspitze für eine Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit mindestens einer Mittelelektrode oder einer Masseelektrode der Zündkerze verbunden und verwendet. Die Elektrodenspitze für eine Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung enthält Pt als Hauptkomponente und enthält 7 Masseprozent oder mehr Rh, und der Gesamtanteil an Pt und Rh ist größer als 95 Masseprozent.
  • Da die Elektrodenspitze Pt als Hauptkomponente enthält, ist die Elektrodenspitze von ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit und Zündverschleißbeständigkeit. Die Elektrodenspitze ist aus einer Pt-Rh-Legierung gebildet, die Pt und Rh enthält. In der aus der Pt-Rh-Legierung gebildeten Elektrodenspitze wird die Elektrodenspitze durch Mischkristallverfestigung um so härter, je größer der Anteil an Rh ist. Als Verfahren zum Steigern der Härte der Elektrodenspitze können verschiedene Verfahren wie etwa Kaltverfestigung und Mischkristallverfestigung verwendet werden. Von diesen wird die Härte der Elektrodenspitze bevorzugt durch mindestens die Mischkristallverfestigung verbessert. D.h. in einem Fall, da die Härte der Elektrodenspitze durch Kaltverfestigung verbessert wird, wird die durch die Kaltverfestigung erzeugte Belastung durch Wärme, die bei Schweißen der Elektrodenspitze an die Elektrode erzeugt wird, zurückgeführt, wodurch die Härte reduziert wird. Daher wird die Härte der Elektrodenspitze bei Schweißen der Elektrodenspitze an die Elektrode reduziert, wodurch die Elektrodenspitze unmittelbar nach dem Schweißen zu Verformen tendiert. In einem Fall indessen, da die Härte der Elektrodenspitze durch die Mischkristallverfestigung verbessert wird, kann selbst bei Anlegen von Wärme während des Schweißens die Härte der Elektrodenspitze so beibehalten werden, dass sie größer oder gleich einer bestimmten Härte ist. Da die Elektrodenspitze 7 Masseprozent oder mehr Rh enthält und die Härte durch mindestens die Mischkristallverfestigung verbessert wird, kann somit eine Verformung der Elektrodenspitze unmittelbar nach dem Schweißen reduziert werden. Wenn der Anteil an Rh in der Elektrodenspitze weniger als 7 Masseprozent beträgt, kann die Härte der Elektrodenspitze nach dem Schweißen nicht so gewahrt werden, dass sie größer oder gleich der bestimmten Härte ist. Selbst wenn die Elektrodenspitze wie nachstehend beschrieben eine bestimmte Form aufweist, tendiert die Elektrodenspitze somit zu Verformen, wenn die Elektrodenspitze an die Elektrode geschweißt wird. Der Anteil an Rh in der Elektrodenspitze beträgt im Hinblick darauf, dass Risse in der geschweißten Elektrodenspitze oder in einem Schmelzabschnitt, der durch Schmelzen der Elektrodenspitze und der Elektrode gebildet wird, weniger wahrscheinlich erzeugt werden, bevorzugt weniger als 40 Masseprozent. Die „Hauptkomponente“ ist eine Komponente mit dem höchsten Massenanteil unter den in der Elektrodenspitze enthaltenen Komponenten.
  • Der Gesamtanteil an Pt und Rh ist in der Elektrodenspitze größer oder gleich 95 Massenprozent. Je größer der Gesamtanteil ist, desto vorteilhafter ist das Ergebnis, und der Gesamtanteil derselben beträgt bevorzugter 100 Masseprozent. Wenn der Gesamtanteil an Pt und Rh in der Elektrodenspitze größer als 95 Masseprozent ist, ist die Elektrodenspitze von ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit und Zündverschleißbeständigkeit. Wenn der Gesamtanteil kleiner oder gleich 95 Masseprozent ist, ist die Elektrodenspitze von mangelhafter Oxidationsbeständigkeit und Zündverschleißbeständigkeit. Wenn der Gesamtanteil derselben größer als 95 Masseprozent ist, kann der Oxidationsverschleiß unterbunden werden, selbst wenn die Elektrodenspitze in einer Umgebung hoher Temperatur verwendet wird, in der ein Oxidationsverschleiß wahrscheinlich fortschreitet. Wenn indessen der Gesamtanteil an Pt und Rh in der Elektrodenspitze größer als 95 Masseprozent ist, ist die Weichheit um so größer, je größer der Gesamtanteil ist. Bei Schweißen der Elektrodenspitze an die Elektrode kann daher leicht eine Verformung auftreten. Die Elektrodenspitze der vorliegenden Erfindung weist jedoch wie nachstehend beschrieben eine spezifische Form auf, und die Festigkeit der Spitze wird nicht nur durch Kaltverfestigung durch plastische Bearbeitung, sondern durch Enthalten von Rh auch durch Mischkristallverfestigung verbessert. Während eine notwendige Haltbarkeit in einem realen Motor sichergestellt werden kann, wird daher eine Verformung während des Schweißens der Elektrodenspitze an die Elektrode reduziert und eine Maßänderung der geschweißten Elektrodenspitze kann reduziert werden.
  • In einem Fall, da die Elektrodenspitze ein anderes Element als Pt und Rh enthält, ist das Element bevorzugt mindestens eines gewählt aus der Elementgruppe A bestehend aus Ru, Ir, W, Re, Ni und Co und/oder mindestens eines gewählt aus der Elementgruppe B bestehend aus Y, Hf, Zr, Seltenerdelementen und Elementen in Gruppe 2 der Periodentafel. In einem Fall, da ein Element der Elementgruppe A in der Elektrodenspitze enthalten ist, ist der Anteil desselben bevorzugt kleiner oder gleich 5 Masseprozent. In einem Fall, da ein Element der Elementgruppe B in der Elektrodenspitze enthalten ist, ist der Anteil desselben bevorzugt kleiner oder gleich 0,1 Masseprozent. Die Seltenerdelemente sind La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu. Die Elemente in Gruppe 2 in der Periodentafel sind Elemente in Gruppe 2 nach der IUPAC Nomenclature of Inorganic Chemistry, Recommendation 1990, und Beispiele des Elements in Gruppe 2 umfassen Mg, Ca, Sr und Ba. Wenn die Elektrodenspitze ein anderes Element als Pt und Rh enthält, werden Oxidationsbeständigkeit und Zündverschleißbeständigkeit verglichen mit einem Fall, bei dem 100 Masseprozent Pt und Rh enthalten sind, reduziert. Wenn aber die Elektrodenspitze als anderes Element als Pt und Rh mindestens ein Element der Elementgruppe A in einem Verhältnis von 5 Masseprozent oder weniger enthält, können die Kosten für einen Barren reduziert werden, so dass sie niedrig sind. Eine Reduzierung der Oxidationsbeständigkeit durch Enthalten eines anderen Elements als Pt und Rh kann weiterhin unterbunden werden. Wenn ferner die Elektrodenspitze als anderes Element als Pt und Rh mindestens ein Element der Elementgruppe B in einem Verhältnis von 0,1 Masseprozent oder weniger enthält, können die Kosten für einen Barren reduziert werden, so dass sie niedrig sind. Eine Reduzierung der Zündverschleißbeständigkeit durch Enthalten eines anderen Elements als Pt und Rh kann weiterhin unterbunden werden.
  • Der Anteil der in der Elektrodenspitze enthaltenen Elemente kann wie folgt gemessen werden. Eine Elektrodenspitze 1 wird zunächst an einer die Achse der Elektrodenspitze 1 umfassenden Ebene geschnitten. An mehreren beliebigen Stellen, zum Beispiel fünf Stellen, nahe der Mitte der erhaltenen Schnittfläche wird mithilfe von FE-EPMA (Feldemissionselektronensondenmikroanalyse: JXA-8500F, hergestellt von JEOL Ltd.) eine WDS(wellenlängendispersives Röntgenspektrometer)-Analyse zum Messen einer Massenzusammensetzung an jede Stelle durchgeführt. Das arithmetische Mittel der erhaltenen Messwerte wird berechnet, und der Mittelwert wird als der Anteil der in der Elektrodenspitze 1 enthaltenen Elemente betrachtet.
  • Die Elektrodenspitze für eine Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung ist aus dem vorstehend beschriebenen Metallmaterial gebildet und ist somit von ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit und Zündverschleißbeständigkeit. Ferner weist die Elektrodenspitze wie nachstehend beschrieben eine bestimmte Form und Härte auf, neigt somit weniger zum Ablösen von der Elektrode, an die die Spitze geschweißt ist, und neigt weniger zu Verformung, wenn die Elektrodenspitze durch elektrisches Widerstandsschweißen und/oder Laserschweißen an die Elektrode geschweißt wird. Daher tendiert die daran angeschweißte Elektrodenspitze weniger zum Ablösen von der Elektrode und eine Maßänderung derselben ist klein.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt, der an einer die Achse einer Elektrodenspitze umfassenden Ebene geschnitten ist, der Elektrodenspitze zeigt, die eine Ausführungsform einer Elektrodenspitze für eine Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung ist. In 1 stellt die obere Richtung an der Blattfläche die Vorderendrichtung einer Achse X dar, und die untere Richtung an der Blattfläche stellt die Hinterendrichtung der Achse X dar. Wie in 1 gezeigt umfasst die Elektrodenspitze 1 der ersten Ausführungsform: einen schmalen Abschnitt 2, der eine säulenartige Form aufweist und in Richtung der Achse X die gleiche Querschnittform aufweist; und einen breiten Abschnitt 3 benachbart zu dem schmalen Abschnitt 2, in dem eine Querschnittfläche in der Richtung orthogonal zur Achse X größer als die des schmalen Abschnitts 2 ist. Der breite Abschnitt 3 umfasst: einen zulaufenden Abschnitt 4, der von dem Endabschnitt des schmalen Abschnitts 2 in zulaufender Weise geweitet ist, um allmählich in der Richtung orthogonal zur Achse X die Querschnittfläche zu vergrößern; und einen säulenförmigen Abschnitt 5, der benachbart zu dem Endabschnitt, mit der maximalen Querschnittfläche, des zulaufenden Abschnitts 4 ist, die gleiche Fläche wie die maximale Querschnittfläche aufweist und in Richtung der Achse X die gleiche Querschnittform aufweist. Wenn die Elektrodenspitze 1 mit der Elektrode verbunden wird, wird die Endfläche des breiten Abschnitts 3 mit der Elektrode verbunden, und die Endfläche des schmalen Abschnitts 2 dient als Entladungsfläche. Die Elektrodenspitze 1 umfasst den schmalen Abschnitt 2 und den breiten Abschnitt 3. Während Zündfähigkeit gewahrt wird, kann daher eine Ablösefestigkeit bezüglich der Elektrode verbessert werden. In der Elektrodenspitze 1 der vorliegenden Ausführungsform ist die Querschnittform in der Richtung orthogonal zur Achse X sowohl in dem schmalen Abschnitt 2, dem zulaufenden Abschnitt 4 und dem säulenförmigen Abschnitt 5 kreisförmig. Die Querschnittform kann von der Kreisform abweichen und kann zum Beispiel eine polygonale Form etwa eine Dreieckform, eine Viereckform, eine Sechseckform oder eine ellipsenartige Form haben.
  • Der schmale Abschnitt 2 weist in Richtung der Achse X die gleiche Querschnittform auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Querschnittform des schmalen Abschnitts 2 kreisförmig und der schmale Abschnitt 2 weist in Richtung der Achse X die gleiche Querschnittfläche auf. Der schmale Abschnitt der vorliegenden Ausführungsform ist nicht eigens auf einen Abschnitt mit in der Richtung der Achse X gleicher Querschnittfläche beschränkt. Der schmale Abschnitt kann einen Abschnitt umfassen, in dem die Querschnittfläche von der Endfläche des schmalen Abschnitts hin zur hinteren Endseite vergrößert ist, so dass der Kegelwinkel kleiner oder gleich 3° ist. D.h. zum Beispiel bei dem schmalen Abschnitt der vorliegenden Erfindung ist wie in 2 gezeigt ein Winkel θ zwischen der Achse X1 und einer Kontur P1, die eine Seitenfläche eines schmalen Abschnitts 102 darstellt, an jedem Querschnitt, der durch ein Schneiden einer Elektrodenspitze 101 an einer die Achse X1 umfassenden Ebene erhalten ist, kleiner oder gleich 3°. Wenn die Kontur P1 eine gebogene Linie ist, ist der Winkel θ zwischen der Achse X1 und der Tangente an jedem Punkt an der gebogenen Linie kleiner oder gleich 3°.
  • Wie in 1 gezeigt ist in der Elektrodenspitze 1 an jedem Querschnitt, der an einer die Achse X umfassenden Ebene geschnitten ist, eine eine Außenfläche darstellende Kontur P23 des breiten Abschnitts 3 von einem Grenzpunkt A zwischen dem schmalen Abschnitt 2 und dem breiten Abschnitt 3 an einer Außenfläche des schmalen Abschnitts 2 und des breiten Abschnitts 3 zu einem Endpunkt B an der Seite des Grenzpunkts A von zwei Punkten B, B', die Randseiten der Endfläche des breiten Abschnitts 3 darstellen, in der radialen Richtung relativ zu der Achse X auswärts einer geraden Linie AB, die zwischen dem Grenzpunkt A und dem Endpunkt B verbindet. Wenn die Kontur P23 in der radialen Richtung relativ zu der Achse X auswärts der geraden Linie AB ist, neigt der breite Abschnitt 2 bei Schweißen der Elektrodenspitze 1 an die Elektrode weniger zu Verformung. In der Elektrodenspitze der vorliegenden Erfindung kann mindestens ein Teil der Kontur an der geraden Linie und/oder in der radialen Richtung relativ zu der Achse X auswärts der geraden Linie sein, wodurch die Verformung des breiten Abschnitts reduziert werden kann. Wie bei der Elektrodenspitze 1 der vorliegenden Ausführungsform kann die Verformung des breiten Abschnitts 3 weiter reduziert werden, wenn die Gesamtheit der Kontur P23 in der radialen Richtung relativ zu der Achse X auswärts der geraden Linie AB liegt.
  • Der Grenzpunkt A ist ein Punkt an der hinteren Endseite einer Mantellinie P1 des schmalen Abschnitts 2. D.h. die Mantellinie P1 ist eine gerade Linie parallel zur Achse X, und eine Mantellinie P2 des zulaufenden Abschnitts 4 ist eine gerade Linie, die einen Kegelwinkel von über 3° bildet. Daher ist der Grenzpunkt A ein Schnittpunkt der Mantellinie P1 und der Mantellinie P2. Wenn ein Abschnitt nahe der Grenze zwischen einem schmalen Abschnitt 202 und einem zulaufenden Abschnitt 204 in Form einer gebogenen Linie geformt ist, wie in (a) und (b) von 3 gezeigt ist, ist ein Bereich, in dem ein Winkel θ zwischen: der Achse X2; und der Tangente an jedem Punkt an der Kontur, die eine Außenfläche des schmalen Abschnitts 202 und des zulaufenden Abschnitts 204 darstellt, kleiner oder gleich 3° ist, der schmale Abschnitt 202 an jedem Querschnitt, der durch Schneiden der Elektrodenspitze 201 an einer die Achse X2 umfassenden Ebene erhalten wird. Daher ist ein Punkt nahe der Grenze zwischen dem schmalen Abschnitt 202 und dem zulaufenden Abschnitt 204, wo der Winkel θ 3° beträgt, der Grenzpunkt A.
  • Der Endpunkt B ist der Endpunkt der geraden Linie, die die Endfläche des breiten Abschnitts 3 von 1 darstellt. In der ersten Ausführungsform ist der breite Abschnitt 3 ein säulenförmiges Element mit der gleichen Querschnittform und der gleichen Querschnittfläche in Richtung der Achse X, und die Mantellinie P3 des breiten Abschnitts 3 ist eine gerade Linie von 1. Daher ist der Endpunkt B auch ein Punkt an der hinteren Endseite, in Richtung der Achse X, der Mantellinie P3 des breiten Abschnitts 3. In der vorliegenden Erfindung kann die Elektrodenspitze an dem Eckabschnitt des hinteren Endes eines breiten Abschnitts 203 einen runden Abschnitt aufweisen, in dem der Krümmungsradius kleiner oder gleich 0,1 mm ist, wie in 3 gezeigt ist. Wenn der breite Abschnitt 203 den runden Eckabschnitt des hinteren Endes aufweist, ist der Endpunkt B der Endpunkt der geraden Linie, die die Endfläche des breiten Abschnitts 203 darstellt, und der Abschnitt der gebogenen Linie ist nicht in der Endfläche des breiten Abschnitts 203 enthalten. Die Elektrodenspitze der vorliegenden Erfindung kann einen Vorsprung 306 aufweisen, der von der Endfläche eines breiten Abschnitts 303 nach hinten ragt, wie in 4 gezeigt ist. Der Vorsprung 306 kann so vorgesehen sein, dass er bei Schweißen einer Elektrodenspitze 301 an die Elektrode durch elektrisches Widerstandsschweißen einen Schmelzabschnitt durch Konzentrieren von Strom an dem Vorsprung 306 und Schmelzen und Mischen der Elektrodenspitze 301 und der Elektrode in einer breiten Spanne um den Vorsprung 306 bildet, wodurch die Elektrodenspitze 301 und die Elektrode zuverlässig miteinander verbunden werden. Wie in 4 gezeigt weist der Vorsprung 306 typischerweise einen Durchmesser auf, der kleiner als der Durchmesser eines schmalen Abschnitts 302 ist, weist zum Beispiel den Durchmesser von 0,6 mm oder weniger auf. Die Elektrodenspitze der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Erhalten einer erwünschten Wirkung unabhängig davon, ob der Vorsprung vorgesehen ist oder nicht. Wenn die Elektrodenspitze 301 wie in 4 gezeigt den Vorsprung 306 aufweist, wird daher unter der Annahme, dass der Vorsprung 306 nicht vorgesehen ist, die Oberfläche, auf der der Vorsprung 306 vorgesehen ist, als gerade Linie betrachtet. Der Endpunkt B wird somit als Endpunkt der geraden Linie betrachtet.
  • Wenn wie in 1 gezeigt bei der Elektrodenspitze 1 H eine Spitzenhöhe darstellt, die ein Abstand von der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 zu der Endfläche des breiten Abschnitts 3 ist, und h eine Höhe des breiten Abschnitts darstellt, die ein Abstand von dem Grenzpunkt A zu der Endfläche des breiten Abschnitts 3 ist, ist ein Verhältnis (h/H) der Höhe h des breiten Abschnitts zu der Spitzenhöhe H größer oder gleich 35%. Wenn in der Elektrodenspitze 1 das Verhältnis größer oder gleich 35% ist, kann eine Verformung des breiten Abschnitts 3 aufgrund eines Anlegens von Last im Fall von Schweißen der Elektrodenspitze 1 an die Elektrode und eine Verformung des breiten Abschnitts 3 aufgrund von Wärmeerzeugung in diesem Fall reduziert werden. Ferner ist die Höhe L eines schmalen Abschnitts, die die Höhe des schmalen Abschnitts 2 ist, um sie niedriger, je größer das Verhältnis ist. Je niedriger die Höhe L des schmalen Abschnitts ist, desto geringer kann die Verformung des schmalen Abschnitts 2 aufgrund einer unmittelbar vor Schweißen der Elektrodenspitze 1 angelegten Last sein. Wenn in der Elektrodenspitze 1 das Verhältnis kleiner als 35% ist, ist der breite Abschnitt 3 um so dünner, je kleiner das Verhältnis ist, und bei Schweißen der Elektrodenspitze 1 an die Elektrode neigt der breite Abschnitt 3 eher zu Verformung oder ein Riss wird eher darin erzeugt. Dadurch wird eine Festigkeit, mit der die Elektrodenspitze 1 mit der Elektrode verbunden wird, reduziert und auch ein Ertrag wird reduziert. Wenn die Verbindungsfestigkeit reduziert zu werden neigt, da der breite Abschnitt dünn ist, kann eine Schweißelektrode mit einer solchen bestimmten Form, die während eines elektrischen Widerstandsschweißens in der Achsenrichtung das Anlegen einer Last direkt an dem breiten Abschnitt ermöglicht, verwendet werden. Die Schweißelektrode mit der bestimmten Form ist aber sehr teuer. Ferner wird die Elektrodenspitze bei einer Position nahe dem geschweißten Abschnitt gehalten, wodurch die Lebensdauer der Schweißelektrode reduziert wird. Dadurch ist die Zündkerze, mit der die Elektrodenspitze 1 verbunden wird, hochpreisig. Wenn ferner Last direkt an dem breiten Abschnitt angelegt wird, konzentriert sich die Last nur an dem breiten Abschnitt und der breite Abschnitt neigt somit eher zu Verformung und Überhitzen, wodurch Spritzer erzeugt werden können und das Maß der geschweißten Spitze instabil sein kann. Bei Anlegen von Last direkt an dem breiten Abschnitt wird ferner Last nicht direkt an dem mittleren Abschnitt der zu schweißenden Fläche angelegt, d.h. einem Abschnitt, der in der Achsenrichtung durch Vorstehen der Endfläche des schmalen Abschnitts auf die zu schweißende Fläche erhalten wird. Die Fläche dieses Abschnitts nimmt den Großteil der zu schweißenden Fläche ein, wodurch die Schweißfestigkeit nicht ausreichend werden könnte.
  • Die Höhe L des schmalen Abschnitts ist bevorzugt größer oder gleich 0,25 mm und bevorzugter größer oder gleich 0,3 mm. Wenn die Höhe L des schmalen Abschnitts größer oder gleich 0,25 mm ist, insbesondere wenn die Höhe L des schmalen Abschnitts größer oder gleich 0,3 mm ist, kann die Zündfähigkeit der die Elektrodenspitze 1 aufweisenden Zündkerze verbessert werden. Wenn daher bei der Elektrodenspitze das Verhältnis größer oder gleich 35% ist und die Höhe L des schmalen Abschnitts größer oder gleich 0,25 mm ist, kann eine Verformung des breiten Abschnitts 3 aufgrund des Anlegens einer Last bei Schweißen der Elektrodenspitze 1 an die Elektrode und eine Verformung des breiten Abschnitts 3 aufgrund der Wärmeerzeugung in diesem Fall reduziert werden und gleichzeitig kann die Zündfähigkeit der Zündkerze, mit der die Elektrodenspitze 1 verbunden ist, verbessert werden.
  • In der Elektrodenspitze 1 ist ein Verhältnis (S/S') einer Fläche S der Endfläche des breiten Abschnitts 3 zu einer Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 größer oder gleich 1,2. Ferner ist das Verhältnis bevorzugt nicht größer als 2,2. Wenn das Verhältnis (S/S') größer oder gleich 1,2 ist, neigt der breite Abschnitt 3 weniger zum Verformen, wenn die Elektrodenspitze 1 an die Elektrode geschweißt wird, und eine Änderung des Maßes durch das Schweißen wird reduziert. Ferner erreicht die Elektrodenspitze 1 eine ausgezeichnete Ablösefestigkeit, während Zündfähigkeit gewahrt wird. Wenn das Verhältnis (S/S') kleiner als 1,2 ist, neigt der breite Abschnitt 3 eher zum Verformen, wenn die Elektrodenspitze 1 an die Elektrode geschweißt wird, und eine Änderung des Maßes durch das Schweißen nimmt zu. Ferner wird die Elektrodenspitze 1 eher so verbunden, dass sie gekachelt ist, und die Zündfähigkeit oder Ablösefestigkeit können verschlechtert werden. Wenn das Verhältnis (S/S') nicht größer als 2,2 ist, ist es vorteilhaft, dass das Bearbeiten eines Sammlers erleichtert wird, um das Herstellen bei Herstellen der Elektrodenspitze 1 zu erleichtern.
  • Wenn das Verhältnis (S/S') größer oder gleich 1,2 ist, ist die Fläche S' bevorzugt größer als 0,5 mm2. Je größer die Fläche S' ist, desto größer ist die Fläche S und desto größer ist das Volumen der Elektrodenspitze 1. Je größer das Volumen der Elektrodenspitze 1 ist, desto größer ist ein Wärmebetrag im Fall des Schweißens der Elektrodenspitze 1 an die Elektrode durch elektrisches Widerstandsschweißen. Bei Schweißen der Elektrodenspitze 1 an die Elektrode durch elektrisches Widerstandsschweißen neigt die Elektrodenspitze 1 daher eher zu Verformung. Die Elektrodenspitze 1 weist aber wie vorstehend beschrieben die spezifische Form und Härte auf, und je näher die Größe der Elektrodenspitze der Größe kommt, bei der die Elektrodenspitze zu einem Verformen durch elektrisches Widerstandsschweißen neigt, desto größer ist die Wirkung des Reduzierens der Verformung.
  • Die Fläche S' und die Fläche S sind die Flächen der Endflächen, d.h. die flachen Oberflächen des schmalen Abschnitts 2 bzw. des breiten Abschnitts 3. Bei der Elektrodenspitze der vorliegenden Erfindung kann ein runder Abschnitt mit einem Krümmungsradius von 0,1 mm oder weniger sowohl an dem Eckabschnitt des vorderen Endes des schmalen Abschnitts 202 als auch an dem Eckabschnitt des hinteren Endes des breiten Abschnitts 203 vorgesehen werden, wie in 3 gezeigt ist. Wenn der schmale Abschnitt 202 den runden Eckabschnitt des vorderen Endes aufweist, ist die Fläche S' eine. Fläche des Abschnitts der geraden Linie, der die flache Oberfläche des schmalen Abschnitts 202 darstellt, ausgenommen des Abschnitts der gebogenen Linie, der den runden Abschnitt darstellt. Wenn der breite Abschnitt 203 analog den runden Eckabschnitt des hinteren Endes aufweist, ist die Fläche S eine Fläche des Abschnitts der geraden Linie, der die flache Oberfläche des breiten Abschnitts 203 darstellt, ausgenommen des Abschnitts der gebogenen Linie, der den runden Abschnitt darstellt. Wenn die Elektrodenspitze 301 wie in 4 gezeigt den Vorsprung 306 aufweist, ist die Fläche S eine Fläche einer flachen Oberfläche, die unter der Annahme erhalten wird, dass der Vorsprung 306 nicht vorgesehen ist und Oberfläche, mit der der Vorsprung verbunden wird, die flache Oberfläche ist.
  • Eine Härte des schmalen Abschnitts 2 ist größer oder gleich 220 Hv. D.h. die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2 ist größer oder gleich 220 Hv, und die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 ist größer oder gleich 220 Hv. Ferner ist es bevorzugt, dass die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2 ist größer oder gleich 220 Hv ist und die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 größer oder gleich 310 Hv ist. Ferner ist es bevorzugter, dass die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2 größer oder gleich 220 Hv und kleiner als 310 Hv ist und die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 größer oder gleich 310 Hv ist. Wenn die Härte des schmalen Abschnitts 2 größer oder gleich 220 Hv ist, kann eine Verformung des schmalen Abschnitts 2 aufgrund des Anlegens einer Last unmittelbar vor Schweißen der Elektrodenspitze 1 an die Elektrode reduziert werden. Wenn die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 ferner größer oder gleich 310 Hv ist, kann eine Verformung des schmalen Abschnitts 2 aufgrund des Anlegens einer Last unmittelbar vor Schweißen der Elektrodenspitze 1 an die Elektrode weiter reduziert werden. Wenn ferner die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2 größer oder gleich 220 Hv ist und kleiner als 310 Hv ist und die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 größer oder gleich 310 Hv ist, kann eine Erzeugung von Rissen in dem schmalen Abschnitt 2 während Schweißen reduziert werden.
  • Die Härte sowohl des inneren Abschnitts als auch der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 können durch zum Beispiel Mischkristallverfestigung und Kaltverfestigung durch plastische Bearbeitung angepasst werden. Ferner kann durch Scheren, etwa Scherschneiden während des Schneidens eines runden Stabelements in einem Prozess zum Herstellen der Elektrodenspitze 1, wie er nachstehend beschrieben wird, die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 so angepasst werden, dass sie größer als die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2 ist. D.h. die Härte kann durch bedarfsweises Ändern von Bedingungen einer vor und nach dem Scheren durchgeführten Wärmebehandlung, einer Bearbeitungsgeschwindigkeit des Scherens des runden Stabelements und dergleichen so angepasst werden, dass sie eine erwünschte Härte erreicht. Die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 ist bei Durchführen von Drahtschneiden indessen eher niedriger als die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2. Daher muss die Härte angepasst werden, um nicht kleiner oder gleich 220 Hv zu werden, indem nach Bedarf die Arten von Schmiermittel und Bindemittel, eine Menge des Schmiermittels, eine Bearbeitungsgeschwindigkeit, der Durchmesser des runden Stabelements und dergleichen geändert werden. Wenn ferner ein geschnittenes Element, das nach Schneiden des runden Stabelements erhalten wird, einer plastischen Bearbeitung unterzogen wird, um für die Außenform zu sorgen, werden die Bearbeitungsbedingungen der plastischen Bearbeitung, die Ermittlung, ob eine Wärmebehandlung durchzuführen ist oder nicht, die Bedingungen der Wärmebehandlung im Fall des Durchführens der Wärmebehandlung und dergleichen nach Bedarf geändert, wodurch die Härte sowohl des inneren Abschnitts als auch der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 angepasst werden kann. Ferner kann die Endfläche des schmalen Abschnitts 2 ebenfalls mithilfe von Kugelstrahlen so angepasst werden, dass sie eine höhere Härte als der inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2 aufweist.
  • Die Härte wird mithilfe einer Vickers-Härtetestvorrichtung bei einer Last von 1N und bei einer Haltezeit von 10 Sekunden im Einklang mit der Norm JIS Z 2244 gemessen. Ein Bereich, in dem die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 gemessen wird, besteht aus beliebigen mehreren Stellen, zum Beispiel fünf Stellen nahe der Mitte der Endfläche in Richtung der Achse X gesehen. Bezüglich der Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2 wird ferner nach Messen der Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 die Elektrodenspitze 1 an einer die Achse X umfassenden Ebene geschnitten. An der Schnittfläche besteht ein Bereich, in dem die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2 gemessen wird, aus beliebigen mehreren Stellen, zum Beispiel fünf Stellen nahe der Mitte des schmalen Abschnitts an der Schnittfläche. Das arithmetische Mittel der gemessenen Härtewerte wird sowohl für den inneren Abschnitt als auch die Endfläche berechnet, und die jeweiligen erhaltenen mittleren Werte werden als die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts 2 und die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts 2 betrachtet.
  • Die Elektrodenspitze 1 wird zum Beispiel in folgender Weise hergestellt. Metallkomponenten, in denen der Anteil jeder Komponente in dem vorstehend beschriebenen Bereich liegt, werden vermengt, um Rohmaterialpulver zu erzeugen. Das Rohmaterialpulver wird Lichtbogenschmelzen unterzogen, um einen Barren zu bilden. Der Barren wird zu einem Stabelement warmgeschmiedet. Als Nächstes wird das Stabelement einem mehrfachen Wälzen mit einer gerillten Walze unterzogen, nach Bedarf Gesenkschmieden unterzogen und durch Matrizenziehen Ziehen unterzogen, um ein rundes Stabelement mit einer kreisförmigen Querschnittform zu erhalten, und das runde Stabelement wird auf eine vorbestimmte Länge zugeschnitten. Wenn die Querschnittform der Elektrodenspitze nicht eine Kreisform ist, z.B. seine Querschnittform viereckig ist, wird der Barren einem Ziehen unter Verwenden einer viereckigen Matrize unterzogen und zu einem viereckigen Element verarbeitet. Das viereckige Element wird auf eine vorbestimmte Länge zugeschnitten, wodurch zum Beispiel ein viereckiger Stab mit einer viereckigen Querschnittform gebildet wird.
  • Das runde Stabelement kann zum Beispiel durch Scheren etwa Scherschneiden oder Drahtschneiden zugeschnitten werden. Wenn das runde Stabelement durch Scheren wie etwa Scherschneiden zugeschnitten wird, wird das runde Stabelement einer plastischen Bearbeitung unterzogen, wodurch die Härte der Schnittfläche mühelos verbessert wird, und die Härte der Endfläche der Elektrodenspitze 1 kann mühelos auf eine erwünschte Härte angepasst werden. Wenn das runde Stabelement durch Drahtschneiden zugeschnitten wird, werden, da die Härte aufgrund von Reibungswärme wahrscheinlich reduziert wird, die Arten von Schmiermittel und Bindemittel, eine Menge des Schmiermittels, eine Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Durchmesser des runden Stabelements und dergleichen nach Bedarf angepasst, wodurch die Härte der Endfläche der Elektrodenspitze 1 so angepasst wird, dass sie größer oder gleich 220 Hv ist.
  • Als Nächstes wird die Außenform des nahezu säulenförmigen zugeschnittenen Elements, das durch Zuschneiden des runden Stabelements erhalten wird, mit einer erwünschten Form ausgelegt. Das Formen oder Ausbilden des geschnittenen Elements kann zum Beispiel durch ein Schneiden nutzendes Verfahren oder ein eine Matrize nutzendes Verfahren durchgeführt werden. Dadurch wird die Elektrodenspitze 1 hergestellt.
  • Die Elektrodenspitzen 1, 101 und 201 werden jeweils mit mindestens einer von Mittelelektrode und Masseelektrode der Zündkerze verbunden und genutzt. Die Elektrodenspitze 1 weist eine Oxidationsbeständigkeit, Zündverschleißbeständigkeit und Ablösefestigkeit auf, und die Elektrodenspitze 1 neigt weniger zu Verformung bei Schweißen der Elektrodenspitze 1 an die Elektrode, so dass eine Maßänderung der geschweißten Elektrodenspitze 1, insbesondere eine Änderung der Höhe derselben, klein ist. Bei den Elektrodenspitzen 1, 101 und 201 sind ferner die Mantellinie P1 jedes der schmalen Abschnitte 2, 102 und 202 und die Mantellinie P3 jedes der breiten Abschnitte 3, 103 und 203 parallel zu den Achsen X, X1 bzw. X2. Wenn daher die Position von oberhalb der Entladungsfläche durch eine Kamera bestätigt wird, um bei Durchführen des Laserschweißens die Mitte jeder der Elektrodenspitzen 1, 101, 201 mit der Mitte des Drehmechanismus des Schweißgeräts auszurichten, wird die Entladungsfläche mühelos detektiert. Wenn ferner die Spitze vor dem Schweißen zu einer vorbestimmten Position befördert wird, kann die Spitze durch ein Spannfutter oder dergleichen mühelos gehalten werden. Ferner ist eine Menge eines Edelmetalls in einem Schmelzabschnitt, der bei Durchführen von Laserschmelzen gebildet wird, verglichen mit einer nachstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform vergrößert. Daher ist die Ablösefestigkeit vorteilhaft. Wenn die Elektrodenspitzen 1, 101 und 201 hergestellt werden, wird ferner das Bearbeiten erleichtert, wenn verglichen mit einer nachstehend beschriebenen dritten Ausführungsform die breiten Abschnitte 3, 103 und 203 durch plastische Bearbeitung gebildet werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt, der an einer die Achse einer Elektrodenspitze umfassenden Ebene geschnitten ist, der Elektrodenspitze zeigt, die eine andere Ausführungsform einer Elektrodenspitze für eine Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Die Elektrodenspitze 301 der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie die Elektrodenspitze 1 der ersten Ausführungsform, nur dass an einem Querschnitt, der an einer eine Achse X3 umfassenden Ebene geschnitten ist, eine Kontur P23, die eine Außenfläche des breiten Abschnitts 303 darstellt, von einem Grenzpunkt A zwischen dem schmalen Abschnitt 302 und dem breiten Abschnitt 303 an einer Außenfläche des schmalen Abschnitts 302 und des breiten Abschnitts 303 zu einem Endpunkt B an der Seite des Grenzpunkts A unter zwei Punkten B, B', die Randseiten der Endfläche des breiten Abschnitts 303 darstellen, an einer geraden Linie AB liegt, die zwischen dem Grenzpunkt A und dem Endpunkt B verbindet, und der Vorsprung 306 so vorgesehen ist, dass er von der Endfläche des breiten Abschnitts 303 nach hinten ragt. Da bei der Elektrodenspitze 301 der vorliegenden Ausführungsform bei Schweißen der Elektrodenspitze 301 an die Elektrode die Kontur P23 an der geraden Linie AB liegt, wird der breite Abschnitt 303 weniger wahrscheinlich verformt. Dadurch ist eine Maßänderung der geschweißten Elektrodenspitze klein. Ferner weist die Elektrodenspitze 301 der vorliegenden Ausführungsform den Vorsprung 306 an der Endfläche des breiten Abschnitts 303 auf. Daher können die Elektrodenspitze 301 und die Elektrode zuverlässig miteinander verbunden werden. Dadurch kann eine Ablösefestigkeit noch weiter verbessert werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 5 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt, der an einer die Achse einer Elektrodenspitze umfassenden Ebene geschnitten ist, der Elektrodenspitze zeigt, die eine andere Ausführungsform einer Elektrodenspitze für eine Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Eine Elektrodenspitze 401 der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie die Elektrodenspitze 1 der ersten Ausführungsform, nur dass in der Richtung orthogonal zu einer Achse X4 die Querschnittfläche eines breiten Abschnitts 403 größer als die Querschnittfläche eines schmalen Abschnitts 402 ist und der breite Abschnitt 403 eine solche säulenartige Form aufweist, dass er in der Richtung der Achse X4 die gleiche Querschnittform und Querschnittfläche aufweist. Da die Elektrodenspitze 401 der vorliegenden Ausführungsform bei Schweißen der Elektrodenspitze 401 an die Elektrode den Abschnitt 403 mit der säulenartigen Form aufweist, wird der breite Abschnitt 403 weniger wahrscheinlich verformt. Dadurch ist eine Maßänderung der geschweißten Elektrodenspitze klein.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • 6 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Querschnitt, der an einer die Achse einer Elektrodenspitze umfassenden Ebene geschnitten ist, der Elektrodenspitze zeigt, die eine andere Ausführungsform einer Elektrodenspitze für eine Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Eine Elektrodenspitze 50 der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie die Elektrodenspitze 1 der ersten Ausführungsform, nur dass ein breiter Abschnitt 503 aufweist: einen zulaufenden Abschnitt 504, der von dem Endabschnitt eines schmalen Abschnitts 502 in zulaufender Weise geweitet ist, um allmählich in der Richtung orthogonal zu einer Achse X5 die Querschnittfläche zu vergrößern; und einen zweiten zulaufenden Abschnitt 505, der von dem Endabschnitt mit der maximalen Querschnittfläche des zulaufenden Abschnitts 504 in zulaufender Weise durch einen Kegelwinkel θ2, der kleiner als ein Kegelwinkel θ1 des zulaufenden Abschnitts 504 ist, geweitet ist, um die Querschnittfläche in der Richtung orthogonal zur Achse X5 allmählich zu vergrößern. Bei der Elektrodenspitze 501 der vorliegenden Ausführungsform ist der breite Abschnitt 503 durch den zulaufenden Abschnitt 504 und den zweiten zulaufenden Abschnitt 505 gebildet, und die Kontur P23, die die Außenfläche des breiten Abschnitts 503 von dem Grenzpunkt A zu dem Endpunkt B darstellt, befindet sich in der radialen Richtung auswärts der geraden Linie AB, wodurch der breite Abschnitt 503 bei Schweißen der Elektrodenspitze 501 an die Elektrode weniger zu Verformen neigt. Dadurch ist eine Maßänderung der geschweißten Elektrodenspitze klein.
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform einer Zündkerze mit der Elektrodenspitze für eine Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. 7 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Teil des Querschnitts einer Zündkerze 100 in Gänze zeigt, die eine Ausführungsform einer Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung ist. In 7 stellt die untere Richtung an der Blattfläche die Vorderendrichtung einer Achse O dar, und die obere Richtung an der Blattfläche stellt die Hinterendrichtung der Achse O dar.
  • Wie in 7 gezeigt umfasst die Zündkerze 100: einen Isolator 300 mit einer nahezu zylindrischen Form und mit einer axialen Bohrung 200, die sich in der Richtung der Achse O erstreckt; eine Mittelelektrode 400 mit einer nahezu stabartigen Form, die an der Vorderendseite in der axialen Bohrung 200 vorgesehen ist; eine Metallklemme 500, die an der Hinterendseite in der axialen Bohrung 200 vorgesehen ist; einen Verbindungsabschnitt 600, der elektrisch zwischen der Mittelelektrode 400 und der Metallklemme 500 in der axialen Bohrung 200 verbindet; einen Metallmantel 700, der eine nahezu zylindrische Form aufweist und den Isolator 300 hält; und eine Masseelektrode 800, die so ausgelegt ist, dass sie mit einem Endabschnitt mit dem Vorderendabschnitt des Metallmantels 700 verbunden ist und mit dem anderen Endabschnitt der Mittelelektrode 400 bei einem Spalt G gegenüberliegt, der zwischen dem anderen Endabschnitt der Masseelektrode 800 und der Mittelelektrode 400 ausgebildet ist. Die Masseelektrode 800 weist eine Elektrodenspitze 900 auf, die an der Seitenfläche des Vorderendabschnitts derselben ausgebildet ist. Die Elektrodenspitze 900 wird zum Beispiel durch Verbinden der vorstehend beschriebenen Elektrodenspitze 1 durch elektrisches Widerstandsschweißen und/oder Laserschweißen mit der Masseelektrode 800 gebildet.
  • Der Isolator 300 weist die axiale Bohrung 200 auf, die sich in der Richtung der Achse O erstreckt, und weist eine nahezu zylindrische Form auf. Ferner umfasst der Isolator 300 einen hinteren Stammabschnitt 110, eine Abschnitt großen Durchmessers 120, einen vorderen Stammabschnitt 130 und einen Schenkelabschnitt 140. Der hintere Stammabschnitt 110 lagert die Metallklemme 500 und isoliert die Metallklemme 500 und den Metallmantel 700 voneinander. Der Abschnitt großen Durchmessers 120 ragt an der Seite vor dem hinteren Stammabschnitt 110 radial nach außen. Der vordere Stammabschnitt 130 lagert den Verbindungsabschnitt 600 an der Seite vor dem Abschnitt großen Durchmessers 120 und weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner als der des Abschnitts großen Durchmessers 120 ist. Der Schenkelabschnitt 140 lagert die Mittelelektrode 400 an der Seite vor dem vorderen Stammabschnitt 130 und weist einen Außendurchmesser und einen Innendurchmesser auf, die kleiner als der vordere Stammabschnitt 130 sind. Ein Leistenabschnitt 150 ist an einer Innenumfangsfläche zwischen dem vorderen Stammabschnitt 130 und dem Schenkelabschnitt 140 vorgesehen. Ein nachstehend beschriebener Flanschabschnitt 160 der Mittelelektrode 400 ist so angeordnet, dass er den Leistenabschnitt 150 kontaktiert, um die Mittelelektrode 400 in der axialen Bohrung 200 zu befestigen. Ein gestufter Abschnitt 170 ist an der Außenumfangsfläche zwischen dem vorderen Stammabschnitt 130 und dem Schenkelabschnitt 140 vorgesehen. Ein nachstehend beschriebener zulaufender Abschnitt 180 des Metallmantels 700 kontaktiert den gestuften Abschnitt 170 durch eine Blechpackung 190, um den Isolator 300 an dem Metallmantel 700 zu befestigen. Der Isolator 300 ist in einem Zustand an dem Metallmantel 700 befestigt, in dem der Vorderendabschnitt des Isolators 300 von der Vorderendfläche des Metallmantels 700 ragt. Der Isolator 300 ist wünschenswerterweise aus einem Material mit einer mechanischen Festigkeit, thermischen Beständigkeit und elektrischen Festigkeit gebildet. Beispiele für ein solches Material umfassen einen gesinterten Keramikkörper, der Aluminiumoxid als Hauptmaterial enthält.
  • In der axialen Bohrung 2 des Isolators 300 ist die Mittelelektrode 400 an der Vorderendseite vorgesehen und die Metallklemme 500 ist an der Hinterendseite vorgesehen und der Verbindungsabschnitt 600, der die Mittelelektrode 400 und die Metallklemme 500 in der axialen Bohrung befestigt und der dazwischen elektrisch verbindet, ist zwischen der Mittelelektrode 400 und der Metallklemme 500 vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 600 umfasst: einen Widerstand 210 zum Reduzieren von Ausbreitungsgeräusch; einen ersten Dichtungskörper 220, der zwischen dem Widerstand 210 und der Mittelelektrode 400 vorgesehen ist; und einen zweiten Dichtungskörper 230, der zwischen dem Widerstand 210 und der Metallklemme 500 vorgesehen ist. Der Widerstand 210 ist aus einer Zusammensetzung gebildet, die Glaspulver, nichtmetallisches leitendes Pulver, Metallpulver und dergleichen enthält, die gesintert werden, und der Widerstandswert derselben ist typischerweise größer oder gleich 100 Ω. Der erste Dichtungskörper 220 und der zweite Dichtungskörper 230 sind jeweils aus einer Zusammensetzung gebildet, die Glaspulver, Metallpulver und dergleichen enthält, die gesintert werden, und der Widerstandswert derselben ist typischerweise kleiner oder gleich 100 mΩ. Der Verbindungsabschnitt 600 der vorliegenden Ausführungsform ist durch den Widerstand 210, den ersten Dichtungskörper 220 und den zweiten Dichtungskörper 230 gebildet. Der Verbindungsabschnitt 600 kann aber durch mindestens eines von Widerstand 210, erstem Dichtungskörper 220 und zweitem Dichtungskörper 230 gebildet sein.
  • Der Metallmantel 700 weist eine nahezu zylindrische Form auf und weist den Isolator 300 darin eingeführt auf, wodurch er den Isolator 300 hält. An der Außenumfangsfläche des vorderen Endabschnitts des Metallmantels 700 ist ein Gewindeabschnitt 240 ausgebildet. Die Zündkerze 100 ist mithilfe des Gewindeabschnitts 240 an einem Zylinderkopf eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors montiert. Der Metallmantel 700 weist einen flanschförmigen Gasdichtungsabschnitt 250 an der Seite hinter dem Gewindeabschnitt 240 auf, weist an der Seite hinter dem Gasdichtungsabschnitt 250 einen Werkzeugansatzabschnitt 260 zum Ansetzen eines Werkzeugs wie etwa eines Schraubenschlüssels oder Maulschlüssels auf, und weist an der Seite hinter dem Werkzeugansatzabschnitt 260 einen Crimpabschnitt 270 auf. In einem kranzförmigen Raum, der zwischen den Innenumfangsflächen des Crimpabschnitts 270 und des Werkzeugansatzabschnitt 260 und der Außenumfangsfläche des Isolators 300 ausgebildet ist, sind ringförmige Packungen 280, 290 und ein Talkum 310 angeordnet, und der Isolator 300 ist relativ zu dem Metallmantel 700 befestigt. Der vordere Endabschnitt der Innenumfangsfläche des Gewindeabschnitts 240 ist so angeordnet, dass er einen Raum relativ zu dem Schenkelabschnitt 140 bildet, und der zulaufende Abschnitt 180, der an der Seite hinter einem Vorsprung 320 vorgesehen ist, der radial nach innen vorspringt, der einen in zulaufender Weise geweiteten Durchmesser aufweist, und der gestufte Abschnitt 170 des Isolators 300 kontaktieren einander durch die kranzförmige Blechpackung 190. Der Metallmantel 700 kann aus einem leitenden Stahlmaterial wie etwa kohlenstoffarmem Stahl gebildet sein.
  • Die Metallklemme 500 ist eine Klemme zum Anlegen einer Spannung von außen an die Mittelelektrode 400, um zwischen der Mittelelektrode 400 und der Masseelektrode 800 eine Funkenentladung hervorzurufen, und die Metallklemme 500 wird in die axiale Bohrung 200 eingeführt und von dem zweiten Dichtungskörper 230 befestigt, um einen Teil derselben von der hinteren Endseite des Isolators 300 freizulegen. Die Metallklemme 500 kann aus einem Metallmaterial wie etwa kohlenstoffarmem Stahl gebildet sein.
  • Der Mittelelektrode 400 weist auf: einen hinteren Endabschnitt 340, der den Verbindungsabschnitt 600 kontaktiert; und einen stabförmigen Abschnitt 350, der sich von dem hinteren Endabschnitt 340 hin zur vorderen Endseite erstreckt. Der hintere Endabschnitt 340 weist den Flanschabschnitt 160 auf, der radial nach außen ragt. Der Flanschabschnitt 160 ist so angeordnet, dass er den Leistenabschnitt 150 des Isolators 300 kontaktiert, und der erste Dichtungskörper 220 ist zwischen der Innenumfangsfläche der axialen Bohrung 200 und der Außenumfangsfläche des hinteren Endabschnitts 340 eingefüllt. Somit ist die Mittelelektrode 400 in der axialen Bohrung 200 des Isolators 300 in einem Zustand befestigt, in dem das vordere Ende der Mittelelektrode 400 von der vorderen Endfläche des Isolators 300 ragt, wodurch die Mittelelektrode 400 von dem Metallmantel 700 isoliert und durch diesen gehalten ist. Der hintere Endabschnitt 340 und der stabförmige Abschnitt 350 der Mittelelektrode 400 können aus einem bekannten Material gebildet sein, das für die Mittelelektrode 400 verwendet wird, etwa Ni oder eine Ni-Legierung, die Ni als Hauptkomponente enthält. Die Mittelelektrode 400 kann gebildet sein durch: eine aus einer Ni-Legierung oder dergleichen gebildeten Außenschicht; und einen Kernabschnitt, der aus einem Material mit einer höheren Wärmeleitzahl als die Ni-Legierung gebildet ist und so ausgebildet ist, dass er konzentrisch in einem axialen Abschnitt in der Außenschicht eingebettet ist. Beispiele für das Material des Kernabschnitts umfassen Cu, eine Cu-Legierung, Ag, eine Ag-Legierung und reines Ni.
  • Die Masseelektrode 800 ist so ausgebildet, dass sie zum Beispiel eine nahezu prismatische Form aufweist. Die Masseelektrode 800 weist einen mit dem vorderen Endabschnitt des Metallmantels 700 verbundenen Endabschnitt auf und ist so gebogen, dass sie in dem Zwischenabschnitt nahezu L-förmig ist, und weist den anderen Endabschnitt auf, der dem vorderen Endabschnitt der Mittelelektrode 400 gegenüberliegt, wobei zwischen dem anderen Endabschnitt und dem vorderen Endabschnitt der Spalt G ausgebildet ist. Die Masseelektrode 800 kann aus einem bekannten Material gebildet sein, das für die Masseelektrode 800 verwendet wird, etwa Ni oder eine Ni-Legierung. Analog zur Mittelelektrode 400 kann die Masseelektrode ferner in dem axialen Abschnitt einen Kernabschnitt aufweisen, der aus einem Material mit einer höheren Wärmeleitzahl als die Ni-Legierung gebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform stellt der Spalt G die kürzeste Strecke zwischen der vorderen Endfläche der Elektrodenspitze 900, die in der Masseelektrode 800 ausgebildet ist, und der vorderen Endfläche der Mittelelektrode 400 dar, die der vorderen Endfläche der Elektrodenspitze 900 gegenüberliegt, und der Spalt G ist typischerweise auf 0,3 bis 1,5 mm eingestellt. Die Elektrodenspitze 900 kann an mindestens einem von gegenüberliegenden vorderen Endabschnitten der Masseelektrode 800 und Mittelelektrode 400 vorgesehen sein. Wenn zum Beispiel die Elektrodenspitzen sowohl in der Masseelektrode 800 als auch in der Mittelelektrode 400 vorgesehen sind, ist die kürzeste Strecke zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Elektrodenspitze 900, die in der Masseelektrode 800 vorgesehen ist, und der Elektrodenspitze, die in der Mittelelektrode 400 vorgesehen ist, die Funkenstrecke G.
  • Die Zündkerze wird zum Beispiel in folgender Weise gefertigt.
  • Die Mittelelektrode 400 und/oder die Masseelektrode 800 können zum Beispiel hergestellt werden durch: Erzeugen eines geschmolzenen Metalls einer Legierung mit einer erwünschten Zusammensetzung unter Verwenden eines Vakuumschmelzofens; Durchführen einer ziehenden Bearbeitung oder dergleichen; und nach Bedarf Durchführen einer Anpassung an eine vorbestimmte Form und ein vorbestimmtes Maß. Als Mittelelektrode 400 wird eine Mittelelektrode 400 mit einem Kernabschnitt in einer Außenschicht gebildet durch: Einführen in ein Innenelement, das zu einer Topfform ausgebildet ist und aus einer Ni-Legierung oder dergleichen gebildet ist, eines Innenelements, das aus einer Cu-Legierung oder dergleichen mit einer höheren Wärmeleitzahl als der des Außenelements gebildet ist; und Durchführen von plastischer Bearbeitung etwa Strangpressen. Die Masseelektrode 800 der Zündkerze 100 der Ausführungsform ist aus einer Art von Material gebildet, doch kann die Masseelektrode 800 analog zur Masseelektrode 400 durch eine Außenschicht und einen Kernabschnitt, der so vorgesehen ist, dass er in einen axialen Abschnitt der Außenschicht eingebettet ist, gebildet werden. In diesem Fall kann analog zur Mittelelektrode 400 ein Innenelement in ein zu einer Topfform ausgebildetes Außenelement einführt werden, es kann plastische Bearbeitung wie etwa Strangpressen durchgeführt werden und dann kann ein plastisches Bearbeiten zu einer im Wesentlichen prismatischen Form durchgeführt werden, um die Masseelektrode 800 zu erhalten.
  • Als Nächstes wird ein Ende der Masseelektrode 800 durch zum Beispiel elektrisches Widerstandsschweißen und/oder Laserschweißen mit einer Endfläche des Metallmantels 700 verbunden, der durch plastische Bearbeitung oder dergleichen zu einer vorbestimmten Form ausgebildet ist. Als Nächstes wird eine Zn-Plattierung oder Ni-Plattierung auf dem Metallmantel 700, mit dem die Masseelektrode 800 verbunden wurde, aufgebracht. Nach dem Aufbringen der Zn-Plattierung oder der Ni-Plattierung kann eine trivalente Chromatbehandlung durchgeführt werden. Ferner kann die auf die Masseelektrode aufgebrachte Plattierung abgezogen werden.
  • Als Nächstes wird die wie vorstehend beschrieben erzeugte Elektrodenspitze 900 durch elektrisches Widerstandsschweißen und/oder Laserschweißen geschmolzen und an der Masseelektrode 800 befestigt. Wenn die Elektrodenspitze 900 durch zum Beispiel elektrisches Widerstandsschweißen mit der Masseelektrode 800 verbunden wird, wird die Elektrodenspitze 900 an einer vorbestimmten Position auf der Masseelektrode 800 aufgesetzt und es wird elektrisches Widerstandsschweißen durchgeführt, während die Schweißelektrode gegen die Endfläche des schmalen Abschnitts 2 gepresst wird. Die Elektrodenspitze 900 kann nach Durchführen des elektrischen Widerstandsschweißens durch Laserschweißen mit der Masseelektrode 800 verbunden werden. Wenn zum Beispiel Laserschweißen durchgeführt wird, wird ein Laserstrahl hin zu einem Abschnitt, der zwischen der Elektrodenspitze 900 und der Masseelektrode 800 zu verbinden ist, von schräg oberhalb der Elektrodenspitze 900 oder parallel von außen in der radialen Richtung der Elektrodenspitze 900 angelegt. Der Laserstrahl kann an einem Teil des zu verbindenden Abschnitts der Elektrodenspitze 900 oder über der Gesamtheit des Umfangs des zu verbindenden Abschnitts der Elektrodenspitze 900 angelegt werden. Wenn die Elektrodenspitze 900 mittels Laserschweißen ohne Durchführen von elektrischem Widerstandsschweißen mit der Masseelektrode 800 verbunden wird, wird die Elektrodenspitze 900 an einer vorbestimmten Position der Masseelektrode 800 aufgesetzt und das Laserschweißen wird durchgeführt, während die Endfläche des schmalen Abschnitts 2 gehalten wird.
  • Der Isolator 300 wird durch Brennen eines Keramikmaterials oder dergleichen zu einer vorbestimmten Form erzeugt. Die Mittelelektrode 400 wird in die axiale Bohrung 200 des Isolators 300 eingeführt, und die axiale Bohrung 200 wird unter vorläufiger Kompression in der Reihenfolge mit der Zusammensetzung zum Bilden des ersten Dichtungskörpers 220, der Zusammensetzung zum Bilden des Widerstands 210 und der Zusammensetzung zum Bilden des zweiten Dichtungskörpers 230 gefüllt. Als Nächstes werden die Zusammensetzungen zusammengepresst und erwärmt, während die Metallklemme 500 durch einen Endabschnitt in der axialen Bohrung 200 eingepresst wird. Somit werden die Zusammensetzungen gesintert, um den Widerstand 210, den ersten Dichtungskörper 220 und den zweiten Dichtungskörper 230 zu bilden. Als Nächstes wird der Isolator 300, an dem die Mittelelektrode 400 und dergleichen befestigt wurde, an dem Metallmantel 700, mit dem die Masseelektrode 800 verbunden wurde, montiert. Am Ende wird ein vorderer Endabschnitt der Masseelektrode 800 hin zur Seite der Mittelelektrode 400 gebogen, so dass ein Ende der Masseelektrode 800 dem vorderen Endabschnitt der Mittelelektrode 400 gegenüberliegt, womit die Zündkerze 100 hergestellt wird.
  • Die Zündkerze 100 gemäß der vorliegenden Erfindung wird als Zündkerze für einen Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug, etwa einen Benzinmotor, verwendet. Die Zündkerze 100 ist durch das Schrauben des Gewindeabschnitts 240 in ein Gewindeloch, das in einem (nicht gezeigten) Kopf vorgesehen ist, der einen Brennraum des Verbrennungsmotors festlegt, an einer vorbestimmten Position befestigt. Die Zündkerze 100 gemäß der vorliegenden Erfindung kann für jeden Verbrennungsmotor genutzt werden, wird aber geeigneterweise insbesondere für einen Verbrennungsmotor genutzt, bei dem die Elektrodenspitze 900 einer Umgebung hoher Temperatur ausgesetzt wird, oder für einen Verbrennungsmotor, bei dem die Entladungsenergie hoch ist und in der Elektrodenspitze 900 Zündverschleiß wahrscheinlich eintritt.
  • Die Elektrodenspitze für eine Zündkerze und die die Elektrodenspitze aufweisende Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, solange der Zweck der vorliegenden Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwirklicht werden kann.
  • Beispiele
  • 1. Begutachtung auf Maßänderung der Elektrodenspitze
  • Die Elektrodenspitze wurde wie folgt gefertigt. Rohmaterialpulver mit einer vorbestimmten Zusammensetzung wurde zuerst vermengt und Lichtbogenschmelzen unterzogen, um einen Barren zu bilden. An dem Barren wurden Heiß- und/oder Kaltschmieden, Heiß- und/9der Kaltwälzen und Heiß- und/oder Kaltgesenkschmieden durchgeführt, und ferner wurde Ziehen durchgeführt, um ein rundes Stabelement mit einer kreisförmigen Querschnittform zu erhalten. Das runde Stabelement wurde durch Scherschneiden oder Drahtschneiden auf eine vorbestimmte Länge zugeschnitten, um ein nahezu säulenförmiges zugeschnittenes Element zu erhalten. Das zugeschnittene Element wurde durch Schneiden und/oder Ausbilden zu einer erwünschten Form ausgelegt, um eine Elektrodenspitze zu erhalten. In Tabelle 1 stellt „S“ einen Fall dar, bei dem Scherschneiden an dem runden Stabelement durchgeführt wurde, und „W“ stellt einen Fall dar, bei dem Drahtschneiden an dem runden Stabelement durchgeführt wurde. „a“ stellt ferner einen Fall dar, bei dem die Außenform der Elektrodenspitze gleich der in 4 gezeigten Elektrodenspitze ist, nur dass kein Vorsprung vorgesehen ist, „b“ stellt einen Fall dar, bei dem die Außenform der Elektrodenspitze gleich der in 1 gezeigten Elektrodenspitze ist, „c“ stellt einen Fall dar, bei dem die Außenform der Elektrodenspitze gleich der in 5 gezeigten Elektrodenspitze ist, und „d“ stellt einen Fall dar, bei dem die Außenform der Elektrodenspitze gleich der in 8 gezeigten Elektrodenspitze ist. Ein breiter Abschnitt 603 der in 8 gezeigten Elektrodenspitze ist durch einen ersten zulaufenden Abschnitt 604 und einen zweiten zulaufenden Abschnitt 605 gebildet, und ein Kegelwinkel θ3 des ersten zulaufenden Abschnitts 604 ist kleiner als ein Kegelwinkel θ4 des zweiten zulaufenden Abschnitts 605. Daher befindet sich die Gesamtheit der Kontur P23, die die Außenfläche des breiten Abschnitts 603 darstellt, in der radialen Richtung einwärts der geraden Linie AB.
  • Die erhaltene Elektrodenspitze wurde an eine Masseelektrode, die aus einer Ni-Legierung gebildet war, durch elektrisches Widerstandsschweißen geschweißt und wurde dann durch Laserschweißen damit verbunden. Bei dem elektrischen Widerstandsschweißen wurde an der Elektrodenspitze, die durch elektrisches Widerstandsschweißen an die Masseelektrode geschweißt worden war, in der radialen Richtung von der Außenseite der Elektrodenspitze eine Last angelegt, und es wurden ein an der Elektrodenspitze und der Masseelektrode anzulegender Stromwert und ein an der Elektrodenspitze in der Achsenrichtung anzulegender Lastwert so bestimmt, dass eine Bruchfestigkeit, die bei Abbrechen der Elektrodenspitze von der Masseelektrode gemessen wurde, 100 N betrug. Beim Laserschweißen wurden eine Laseranlegestelle und eine angelegte Energie nach Bedarf so angepasst, dass ein Abstand von dem vorderen Endabschnitt in der Achsenrichtung eines Schmelzabschnitts, der durch Schmelzen der Elektrodenspitze und der Masseelektrode gebildet wurde, zu der Endfläche der Elektrodenspitze 0,25 mm betrug.
  • Die Zusammensetzung der Elektrodenspitze wurde durch WDS-Analyse von FE-EPMA (JXA-8500F, hergestellt von JEOL Ltd) gemessen. Die Elektrodenspitze wurde zunächst an einer ihre Achse umfassenden Ebene geschnitten, und wie vorstehend beschrieben wurden mehrere Messpunkte an der Schnittfläche gewählt und es wurde die Massenzusammensetzung gemessen. Anschließend wurde das arithmetische Mittel von mehreren Messwerten berechnet, und der Mittelwert wurde als Zusammensetzung der Elektrodenspitze betrachtet.
  • Die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts der Elektrodenspitze und die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts derselben wurden mithilfe einer Vickers-Härtetestvorrichtung bei einer Last von 1N und einer Haltezeit von 10 Sekunden gemäß der Norm JIS Z 2244 wie vorstehend beschrieben gemessen. Für die Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts wurden mehrere beliebige Stellen nahe der Flächenmitte der Endfläche des schmalen Abschnitts der Elektrodenspitze, in Richtung der Achse X gesehen, gewählt, und die Härte wurde gemessen. Für die Härte des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts wurden mehrere beliebige Stellen nahe der Mitte des schmalen Abschnitst an der Schnittfläche, die bei Messen der Zusammensetzung in der Elektrodenspitze erzeugt wurde, gewählt, und die Härte wurde gemessen. Das arithmetische Mittel der gemessenen Härtewerte wurde sowohl für den inneren Abschnitt als auch die Endfläche berechnet, und die jeweiligen erhaltenen Mittelwerte wurden wie in Tabelle 1 gezeigt als die Härte Hb des inneren Abschnitts des schmalen Abschnitts und die Härte Hs der Endfläche des schmalen Abschnitts betrachtet.
  • Eine Begutachtung auf Maßänderung nach Schweißen der Elektrodenspitze an die Masseelektrode wurde wie folgt vorgenommen. Eine Strecke Ha von der Oberfläche der Masseelektrode zu der vorderen Endfläche der Elektrodenspitze, die nach Schweißen der Elektrodenspitze an de Mässeelektrode durch das elektrische Widerstandsschweißen und das Laserschweißen erhalten wurde, wurde durch einen Projektor gemessen. Eine Spitzenhöhe der Elektrodenspitze, die noch nicht geschweißt ist, wurde als H dargestellt, und eine Verlagerung Y(=H-Ha) der Höhe zwischen der nicht geschweißten Spitze und der geschweißten Spitze wurde berechnet. Die Verlagerung Y wurde für 50 Proben in ähnlicher Weise erhalten, und eine Standardabweichung σ der Verlagerungen der 50 Proben wurde berechnet, und eine Maßänderung wurde gemäß den folgenden Kriterien bewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
    • A: Bei einer Standardabweichung σ von kleiner als 0,004 mm.
    • B: Bei einer Standardabweichung σ von größer oder gleich 0,004 mm und kleiner als 0,007 mm.
    • D: Bei einer Standardabweichung σ von größer oder gleich 0,007 mm.
  • 2. Begutachtung auf Haltbarkeit
  • Analog zu „1. Begutachtung auf Maßänderung der Elektrodenspitze“ wurde die Elektrodenspitze hergestellt und mit der Masseelektrode verbunden, und die Elektrodenspitze und die Masselektrode, die miteinander verbunden waren, wurden genutzt, um einen Zündkerzen-Testkörper mit der gleichen Form wie die in 7 gezeigte Zündkerze zu erzeugen.
  • Der erzeugte Zündkerzentestkörper wurde zum Testen an einem Vierzylindermotor (Funkenentladungsspannung von 15 kV) mit 21 montiert, und es wurde ein Haltbarkeitstest, bei dem ein Betrieb 200 Stunden lang bei Vollgas (WOT), wobei ein Zustand einer Motordrehzahl von 5000 U/min. beibehalten wurde, vorgenommen. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Temperatur an dem vorderen Endabschnitt der Masseelektrode 950°C.
  • Das Volumen der Elektrodenspitze wurde vor und nach dem Haltbarkeitstest mit einem CT-Scan (TOSCANER-32250µhd, hergestellt von Toshiba Corporation) gemessen und eine Verschleißrate ΔV (=V1-V2), die eine Differenz zwischen einem Volumen V1 der Elektrodenspitze vor dem Haltbarkeitstest und einem V2 der Elektrodenspitze nach dem Haltbarkeitstest darstellt, wurde erhalten. Ferner wurde eine Verschleißrate einer Elektrodenspitze, die 65 Masseprozent Pt und 35 Masseprozent Rh enthielt und die gleiche Form wie die vorstehende Elektrodenspitze aufwies, als Referenzverschleißrate ΔV0 festgelegt, und es wurde ein Verschleißverhältnis (=(ΔV-ΔV0)/ΔV0) der Differenz (ΔV-ΔV0) zwischen der Verschleißrate und der Referenzverschleißrate relativ zu der Referenzverschleißrate ΔV0 berechnet. Somit wurde eine Bewertung der Haltbarkeit gemäß den folgenden Kriterien vorgenommen. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
    • B: Bei einem Verschleißverhältnis von unter 0,1.
    • D: Bei einem Verschleißverhältnis von größer oder gleich 0,1.
  • 3. Bewertung des äußeren Erscheinungsbildes der an eine Masseelektrode geschweißten Elektrodenspitze
  • Nach dem elektrischen Widerstandsschweißen, dem Laserschweißen bzw. dem Haltbarkeitstest wurde die Elektrodenspitze oder der Schmelzabschnitt mithilfe einer Lupe bei 30facher Vergrößerung untersucht, um das Vorhandensein oder Fehlen von Rissen, die in der Elektrodenspitze und dem Schmelzabschnitt erzeugt wurden, zu prüfen. Bei Feststellen eines Risses wurde der Riss bei einer höheren Vergrößerung untersucht, und es wurde eine Strecke in der geraden Linie des Risses gemessen. Wenn der Riss zum Beispiel zickzackförmig gebogen war, wurde die kürzeste Strecke zwischen beiden Enden des Risses statt der gesamten Länge des Risses gemessen. In Tabelle 1 stellt „C“ den Fall dar, bei dem ein Riss festgestellt wurde und dessen Strecke in einer geraden Linie länger oder gleich 0,05 mm war, und „B“ stellt einen Fall dar, bei dem kein Riss festgestellt wurde, oder einen Fall, bei dem ein Riss festgestellt wurde, aber dessen Strecke in einer geraden Linie kleiner als 0,05 mm war.
    Figure DE112015002643B4_0001
    Figure DE112015002643B4_0002
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt sind die Zündkerzen mit den Elektrodenspitzen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung von ausgezeichneter Haltbarkeit, und eine Maßänderung bei den an Elektroden angeschweißten Elektrodenspitzen ist klein.
  • 4. Begutachtung auf Maßänderung aufgrund des Änderns der Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts der Elektrodenspitze
  • Das Verhältnis (S/S') der Fläche S der Endfläche des breiten Abschnitts zur Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts wurde bei 1,2 festgelegt, und die Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts und die Fläche S der Endfläche des breiten Abschnitts wurden unterschiedlich geändert. In diesem Fall wurde eine Maßänderung der Elektrodenspitze in gleicher Weise wie in „1. Begutachtung auf Maßänderung der Elektrodenspitze“ erhalten. Die Zusammensetzung und der Aufbau jeder in dem Test verwendeten Elektrodenspitze waren gleich den in Testnr. 42 verwendeten, mit Ausnahme der Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts und der Fläche S der Endfläche des breiten Abschnitts. Ferner wurde eine Maßänderung einer säulenförmigen Elektrodenspitze, in der die Fläche der Endfläche gleich der Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts war, in gleicher Weise wie in „1. Begutachtung auf Maßänderung der Elektrodenspitze“ erhalten, und die Maßänderung YS der säulenförmigen Elektrodenspitze wurde als Referenz verwendet, und es wurde das Maßänderungsverhältnis ((Ys/YS)×100%) erhalten. Das Ergebnis ist in 9 gezeigt.
  • Wie in 9 gezeigt ist, wenn die Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts der Elektrodenspitze größer als 0,5 mm2 ist, das Maßänderungsverhältnis kleiner als das Maßänderungsverhältnis, das erhalten wird, wenn die Fläche S' kleiner oder gleich 0,5 mm2 ist. Daher wird festgestellt, dass, wenn die Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts der Elektrodenspitze größer als 0,5 mm2 ist, eine Wirkung des Reduzierens der Verformung der Elektrodenspitze bei Schweißen der Elektrodenspitze durch elektrisches Widerstandsschweißen an eine Elektrode verbessert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 101, 201, 301, 401, 501, 601
    Elektrodenspitze
    2, 102, 202, 302, 402, 502, 602
    schmaler Abschnitt
    3, 103, 203, 303, 403, 503, 603
    breiter Abschnitt
    4, 104, 204, 304, 404, 504, 604
    zulaufender Abschnitt
    5, 105, 205, 305, 405, 505, 605
    säulenförmiger Abschnitt
    306
    Vorsprung
    100
    Zündkerze
    200
    axiale Bohrung
    300
    Isolator
    400
    Mittelelektrode
    500
    Metallklemme
    600
    Verbindungsabschnitt
    700
    Metallmantel
    800
    Masseelektrode
    900
    Elektrodenspitze
    110
    hinterer Stammabschnitt
    120
    Abschnitt großen Durchmessers
    130
    vorderer Stammabschnitt
    140
    Schenkelabschnitt
    150
    Leistenabschnitt
    160
    Flanschabschnitt
    170
    gestufter Abschnitt
    180
    zulaufender Abschnitt
    190
    Blechpackung
    210
    Widerstand
    220
    erster Dichtungskörper
    230
    zweiter Dichtungskörper
    240
    Gewindeabschnitt
    250
    Gasdichtungsabschnitt
    260
    Werkzeugansatzabschnitt
    270
    Crimpabschnitt
    280, 290
    Packung
    310
    Talkum
    320
    Vorsprung
    340
    hinterer Endabschnitt
    350
    stabförmiger Abschnitt

Claims (6)

  1. Elektrodenspitze (1) für eine Zündkerze, wobei Pt als Hauptkomponente enthalten ist, 7 Masseprozent oder mehr Rh enthalten ist und ein Gesamtgehalt an Pt und Rh größer oder gleich 95 Masseprozent ist, wobei die Elektrodenspitze (1) umfasst: einen schmalen Abschnitt (2) mit einer säulenartigen Form und mit der gleichen Querschnittsform in einer Richtung einer Achse X; und einen breiten Abschnitt (3) benachbart zu dem schmalen Abschnitt (2), wobei der breite Abschnitt (3) in einer Richtung orthogonal zur Achse X eine Querschnittfläche aufweist, die größer als der schmale Abschnitt (2) ist, wobei an jedem Querschnitt, der an einer die Achse X umfassenden Ebene geschnitten ist, mindestens ein Teil einer Kontur P23, die eine Außenfläche des breiten Abschnitts (3) darstellt, von einem Grenzpunkt A zwischen dem schmalen Abschnitt (2) und dem breiten Abschnitt (3) an einer Außenfläche des schmalen Abschnitts (2) und des breiten Abschnitts (3) zu einem Endpunkt B an der Grenzpunktseite unter zwei Punkten B, B', die Randseiten einer Endfläche des breiten Abschnitts (3) darstellen, an einer geraden Linie AB, die zwischen dem Grenzpunkt A und dem Endpunkt B verbindet, und/oder in einer radialen Richtung relativ zur Achse X auswärts der geraden Linie AB positioniert ist, wenn H eine Spitzenhöhe darstellt, die einen Abstand von einer Endfläche des schmalen Abschnitts (2) zur Endfläche des breiten Abschnitts (3) darstellt, und h eine Höhe des breiten Abschnitts (3) darstellt, die einen Abstand von dem Grenzpunkt A zu der Endfläche des breiten Abschnitts (3) darstellt, ein Verhältnis (h/H) der Höhe h des breiten Abschnitts zur Spitzenhöhe H größer oder gleich 35% ist, ein Verhältnis (S/S') einer Fläche S der Endfläche des breiten Abschnitts (3) zu einer Fläche S' der Endfläche des schmalen Abschnitts (2) größer oder gleich 1,2 ist und eine Härte des schmalen Abschnitts (2) größer oder gleich 220 Hv ist.
  2. Elektrodenspitze (1) für eine Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Fläche S' größer als 0,5 mm↑2↑ ist.
  3. Elektrodenspitze (1) für eine Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Härte der Endfläche des schmalen Abschnitts größer oder gleich 310 Hv ist.
  4. Elektrodenspitze (301) für eine Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an jedem Querschnitt, der an einer die Achse X3 umfassenden Ebene geschnitten ist, die Gesamtheit der Kontur P23, die die Außenfläche des breiten Abschnitts (303) darstellt, von dem Grenzpunkt A zwischen dem schmalen Abschnitt (302) und dem breiten Abschnitt (303) an der Außenfläche des schmalen Abschnitts (302) und des breiten Abschnitts (303) zu dem Endpunkt B an der Grenzpunktseite unter den zwei Punkten B, B', die die Randseiten der Endfläche des breiten Abschnitts (303) darstellen, an der geraden Linie AB, die zwischen dem Grenzpunkt A und dem Endpunkt B verbindet, oder in der radialen Richtung relativ zur Achse X3 auswärts der geraden Linie AB positioniert ist.
  5. Zündkerze (100), welche umfasst: eine Mittelelektrode (400), die an einer Endseite in einer axialen Bohrung (200) gehalten ist, die sich in einer Achsenrichtung eines Isolators (300) erstreckt; und eine Masseelektrode (800), die mit einem Endabschnitt mit einem an einem Außenumfang des Isolators (300) vorgesehenen Metallmantel (700) verbunden ist, wobei die Masseelektrode (800) den anderen Endabschnitt so angeordnet aufweist, dass zwischen dem anderen Endabschnitt und der Mittelelektrode (400) ein Spalt G ausgebildet ist, wobei eine Elektrodenspitze (900) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durch elektrisches Widerstandsschweißen mit mindestens einer von Mittelelektrode (400) und Masseelektrode (800) verbunden ist.
  6. Zündkerze (100), welche umfasst: eine Mittelelektrode (400), die an einer Endseite in einer axialen Bohrung (200) gehalten ist, die sich in einer Achsenrichtung eines Isolators (300) erstreckt; und eine Masseelektrode (800), die mit einem Endabschnitt mit einem an einem Außenumfang des Isolators (300) vorgesehenen Metallmantel (700) verbunden ist, wobei die Masseelektrode (800) den anderen Endabschnitt so angeordnet aufweist, dass zwischen dem anderen Endabschnitt und der Mittelelektrode (400) ein Spalt G ausgebildet ist, wobei eine Elektrodenspitze (900) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durch Laserschweißen mit mindestens einer von Mittelelektrode (400) und Masseelektrode (800) verbunden ist.
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