DE112017003193T5

DE112017003193T5 - Zündkerze

Info

Publication number: DE112017003193T5
Application number: DE112017003193.1T
Authority: DE
Inventors: Ryouki Yagi; Masahiro Inoue
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: US10868409B2; DE112017003193B4; JP2018005993A; CN109314372B; WO2018003320A1; CN109314372A; JP6177968B1; US20190334322A1

Abstract

Es ist eine Zündkerze offenbart, die eine Trennung einer Spitze verhindern kann. In einem Querschnitt einer ersten Elektrode entlang einer Mittelachse der Spitze umfasst eine Grenzfläche einer Schmelzzone und der Spitze:
eine erste Region, die so geformt ist, dass sie von einer gedachten geraden Linie, in einer Richtung parallel zur Mittelachse mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse graduell weiter entfernt ist, unter der Annahme, dass sich die imaginäre gerade Linie senkrecht zur Mittelachse in einer Position näher an der zweiten verläuft Elektrode als die Schnittstelle; eine zweite Region, die so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse graduell näher zu der imaginären geraden Linie, in der Richtung parallel zu der Mittelachse ist;
und ein Basispunkt, an dem die erste Region und die zweite Region miteinander verbunden sind.
Der Basispunkt ist, unter den ersten und zweiten Regionen, am weitesten entfernt von der imaginären geraden Linie in der Richtung parallel zu der Mittelachse angeordnet. Die erste Region, die zweite Region und der Basispunkt sind auf mindestens einer Seite des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse vorhanden. Der Basispunkt ist so positioniert, dass er eine Bedingung von 0,1 ≤ X/W ≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge der Grenzfläche in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse ist; und X ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt und der Mittelachse.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, insbesondere von der Art, die in der Lage ist, die Trennung einer Spitze zu verhindern.
Technischer Hintergrund
Eine Zündkerze ist bekannt, die Folgendes umfasst: eine erste Elektrode mit einer Elektrodenbasis und einer Edelmetall enthaltenden Spitze, die durch eine Schmelzzone miteinander verbunden sind; und eine zweite Elektrode, die der Spitze über eine Funkenstrecke zugewandt ist (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Die Zündkerze erzeugt eine Funkenentladung in der Funkenstrecke, um durch Zündung eines Luft-Brennstoff-Gemisches, dem die erste und die zweite Elektrode ausgesetzt sind, einen Flammenkern zu bilden. Zu dieser Zeit tritt eine thermische Belastung an einer Grenzfläche zwischen der Spitze und der Schmelzzone aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der Spitze und der Schmelzzone auf.
Stand der Technik Dokumente
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2003-68421 Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Bei der obigen herkömmlichen Technik ist es wahrscheinlich, dass sich ein Riss und eine Oxidkruste an der Grenzfläche zwischen der Spitze und der Schmelzzone unter der thermischen Belastung entwickeln. Wenn der Riss oder die Oxidkruste übermäßig entwickelt ist, kann die Spitze getrennt werden und von der Schmelzzone abfallen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündkerze bereitzustellen, die eine Trennung einer Spitze verhindern kann.
Mittel zur Lösung der Probleme
Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung gemäß Anspruch 1 eine Zündkerze bereit, umfassend: eine erste Elektrode mit einer säulenförmigen Spitze, die ein Edelmetall enthält, eine Elektrodenbasis, die darauf die Spitze trägt, und eine Schmelzzone, an der die Spitze und die Elektrodenbasis miteinander verschmolzen sind; und eine zweite Elektrode, die über eine Funkenstrecke der Spitze zugewandt ist.
In einem Querschnitt der ersten Elektrode entlang einer Mittelachse der Spitze, umfasst eine Grenzfläche der Schmelzzone und der Spitze eine erste Region, die so geformt ist, dass sie von einer gedachten geraden Linie, in einer Richtung parallel zur Mittelachse mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse graduell weiter entfernt ist, unter der Annahme, dass sich die imaginäre gerade Linie senkrecht zur Mittelachse in einer Position näher an der zweiten verläuft Elektrode als die Schnittstelle; eine zweite Region, die so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse graduell näher zu der imaginären geraden Linie, in der Richtung parallel zu der Mittelachse ist; und ein Basispunkt, an dem die erste Region und die zweite Region miteinander verbunden sind.
Der Basispunkt ist, unter den ersten und zweiten Regionen, am weitesten entfernt von der imaginären geraden Linie in der Richtung parallel zu der Mittelachse angeordnet.
Die erste Region, die zweite Region und der Basispunkt sind auf mindestens einer Seite des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse vorhanden. Der Basispunkt ist so positioniert, dass er eine Bedingung von 0,1 ≤ X/W ≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge der Grenzfläche in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse ist; und X ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt und der Mittelachse.
Wie oben erwähnt, ist die erste Region so geformt, dass er mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse graduell weiter von der imaginären Geraden in der Richtung parallel zur Mittelachse entfernt ist. Die erste Region kann somit die Wärmeausdehnung der Schmelzzone in der Richtung senkrecht zu der Mittelachse beschränken, um auf wenigstens einer Seite des Querschnitts das Ausmaß der Wärmeausdehnung der zweiten Region relativ zu der Spitze in Richtung senkrecht zur Mittelachse zu reduzieren. Es ist daher möglich, eine thermische Belastung zu verringern und eine Trennung der Spitze zu verhindern.
Die Erfindung nach Anspruch 2 stellt eine Zündkerze wie oben beschrieben bereit, wobei der Basispunkt, die erste Region und die zweite Region auf jeder der beiden Seiten des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse vorhanden sind.
In diesem Fall kann eine thermische Belastung auf beiden Seiten der Grenzfläche in Bezug auf die Mittelachse unterdrückt werden. Es ist somit möglich, eine Trennung der Spitze zusätzlich zu den Wirkungen der Erfindung von Anspruch 1 wirksamer zu verhindern.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer Zündkerze gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Elektrode der Zündkerze.
3 ist eine Querschnittsansicht der ersten Elektrode die eine Mittelachse davon umfasst.
4 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Elektrode einer Zündkerze, die eine Mittelachse davon umfasst, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Elektrode einer Zündkerze, die eine Mittelachse davon umfasst, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Elektrode einer Zündkerze, die eine Mittelachse davon umfasst, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Elektrode einer Zündkerze, die eine Mittelachse davon umfasst, gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Elektrode einer Zündkerze, die eine Mittelachse davon umfasst, gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Elektrode einer Zündkerze, die eine Mittelachse davon umfasst, gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht einer Zündkerze 10 entlang einer Ebene, die eine Mittelachse O der Zündkerze enthält, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Beschreibung werden die unteren und oberen Seiten in 1 werden als Vorder- bzw. Rückseite der Zündkerze 10 bezeichnet. Wie in 1 gezeigt, ist die Zündkerze 10 mit einer Metallhülle 20, einer Masseelektrode 30, einem Isolator 40, einer Mittelelektrode 50 und einem Metallanschluss 60 versehen.
Die Metallhülle 20 ist im Wesentlichen zylinderförmig, so dass sie in einem Schraubenloch (nicht gezeigt) eines internen Verbrennungsmotors befestigt ist. Ein Durchgangsloch 21 ist durch die Metallhülle 20 entlang der Mittelachse O ausgebildet. Die Metallhülle 20 ist aus einem leitfähigen Metallmaterial (z. B. kohlenstoffarmer Stahl) hergestellt und enthält: einen Sitzabschnitt 22, der radial nach außen in einer Kragenform vorsteht; und einen Gewindeabschnitt 23, der an einer Außenumfangsfläche der Metallhülle 20 an einer Position vor dem Sitzabschnitt 22 ausgebildet ist.
Eine ringförmige Dichtung 24 ist zwischen dem Sitzabschnitt 22 und dem Gewindeabschnitt 23 eingepasst. Wenn der Gewindeabschnitt 23 in das Schraubenloch des internen Verbrennungsmotors geschraubt wird, stellt die Dichtung 24 eine Abdichtung zwischen der Metallhülle 20 und dem internen Verbrennungsmoto her (Motorkopf).
Die Masseelektrode 30 weist auf: eine Elektrodenbasis 31, die aus einem Metallmaterial (z. B. Legierung auf Nickelbasis) hergestellt ist und mit einem vorderen Ende der Metallhülle 20 verbunden ist; und eine Spitze 32, die mit einem distalen Endabschnitt der Elektrodenbasis 31 verbunden ist. Die Elektrodenbasis 31 ist stabförmig und in Richtung der Mittelachse O gebogen, um die Mittelachse O zu schneiden. Die Spitze 32 ist in einer Plattenform hergestellt und aus einem Edelmetall, z B. Platin, Iridium, Ruthenium, Rhodium usw. oder eine Legierung, die ein solches Edelmetall als Hauptkomponente enthält, und wird durch Laserschweißen mit der Elektrodenbasis 31 an einer Position verbunden, die die Mittelachse O schneidet.
Der Isolator 40 ist im Wesentlichen zylinderförmig und besteht z.B. Aluminiumoxid mit guten mechanischen Eigenschaften und Hochtemperaturisoliereigenschaften. Ein axiales Loch 41 ist durch den Isolator 40 entlang der Mittelachse O ausgebildet. Der Isolator 40 ist in das Durchgangsloch 21 der Metallhülle 20 eingesetzt, so dass die Metallhülle 20 an einem äußeren Umfang des Isolators 40 befestigt ist. Vordere und hintere Enden des Isolators 40 sind jeweils von dem Durchgangsloch 21 der Metallhülle 20 freigelegt.
Das axiale Loch 41 enthält: einen ersten Lochteil 42, der an einer vorderen Endseite des Isolators 40 angeordnet ist; ein Stufenteil 43, der sich zu einem hinteren Ende des ersten Lochteils 42 fortsetzt und einen Durchmesser aufweist, der nach hinten zunimmt; und einen zweiten Lochteil 44, der hinter dem Stufenteil 43 angeordnet ist. Ein Innendurchmesser des zweiten Lochteils 44 ist größer als ein Innendurchmesser des ersten Lochteils 42 eingestellt.
Die Mittelelektrode 50 ist stabförmig und weist auf: eine mit einem Boden versehene, zylinderförmige Elektrodenbasis 52; und ein Kern 53, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Elektrodenbasis 52 aufweist und der in der Elektrodenbasis 52 eingebettet ist. Der Kern 53 besteht aus z.B. Kupfer oder eine Legierung, die Kupfer als Hauptkomponente enthält. Ein Hauptteil der Elektrodenbasis 52 ist in dem ersten Lochteil 42 angeordnet. Ein vorderes Ende der Elektrodenbasis 52 ist von dem ersten Lochteil 42 freigelegt. Eine Spitze 54 ist durch Laserschweißen mit dem vorderen Ende der Elektrodenbasis 52 verbunden.
Die Spitze 54 ist aus einem Edelmetall, z. B. Platin, Iridium, Ruthenium, Rhodium usw. oder eine Legierung, die ein solches Edelmetall als Hauptbestandteil enthält, in einer zylindrischen Säulenform hergestellt. Die Spitze 54 liegt der Spitze 32 der Masseelektrode 30 über eine Funkenstrecke gegenüber und ist dieser zugewandt. In der ersten Ausführungsform entspricht die Mittelelektrode 50 einer ersten Elektrode; und die Masseelektrode 30 entspricht einer zweiten Elektrode.
Der Metallanschluss 60 ist aus einem leitenden Metallmaterial (z. B. kohlenstoffarmem Stahl) in Stabform zur Verbindung mit einem Hochspannungskabel (nicht gezeigt) hergestellt. Ein vorderer Endteil des Metallanschlusses 60 ist in dem axialen Loch 41 des Isolators 40 angeordnet.
Ein Widerstand 70 ist zwischen dem Metallanschluss 60 und der Mittelelektrode 50 in dem zweiten Lochteil 44 angeordnet, um durch eine Funkenentladung verursachtes Funkrauschen zu unterdrücken. Ferner sind leitende Glasdichtungen 71 und 72 jeweils zwischen dem Widerstand 70 und der Mittelelektrode 50 und zwischen dem Widerstand 70 und dem Metallanschluß 60 angeordnet. Die Glasdichtung 71 ist in Kontakt mit dem Widerstand 70 und der Mittelelektrode 50, während die Glasdichtung 72 in Kontakt mit dem mit dem Widerstand 70 und dem Metallanschluss 60 steht. Als Konsequenz sind die Mittelelektrode 50 und der Metallanschluss 60 durch den Widerstand 70 und die Glasdichtungen 71 und 72 elektrisch miteinander verbunden.
Die wie oben aufgebaute Zündkerze 10 kann zum Beispiel durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Zuerst wird die Mittelelektrode 50 in den zweiten Lochteil 44 des Isolators 40 eingesetzt. Die Spitze 54 wurde an das vordere Ende der Elektrodenbasis 52 der Mittelelektrode 50 geschweißt. Die Mittelelektrode 50 wird dann so angeordnet, dass ein hinterer Endabschnitt 51 der Mittelelektrode 50 an dem Stufenteil 43 abgestützt ist und derart, dass ein vorderer Endabschnitt der Mittelelektrode 50 von dem vorderen Ende des axialen Lochs 41 nach außen frei liegt.
Ein Rohmaterialpulver der Glasdichtung 71 wird durch den zweiten Lochteil 44 eingefüllt und in einen Raum um und hinter dem Kopfteil 51 gefüllt. Das Rohmaterialpulver der Glasdichtung 71, welches in den zweiten Lochteil 44 wird unter Verwendung eines Druckstabelements (nicht gezeigt) vorkomprimiert. In einen Raum auf dem so komprimierten Rohmaterialpulver der Glasdichtung 71 wird ein Rohmaterialpulver des Widerstands 70 eingefüllt. Das Rohmaterialpulver des Widerstands 70, der in den zweiten Lochteil 44 gefüllt ist, wird unter Verwendung eines Druckstabelements (nicht gezeigt) vorkomprimiert. In einen Raum auf dem so komprimierten Rohmaterialpulver des Widerstands 70 wird ein Rohmaterialpulver der Glasdichtung 72 eingefüllt. Das Rohmaterialpulver der Glasdichtung 72, die in den zweiten Lochteil 44 gefüllt ist, wird unter Verwendung eines Druckstabelements (nicht gezeigt) vorkomprimiert.
Danach wird der vordere Endteil 61 des Metallanschlusses 60 von der hinteren Endseite in das axiale Loch 41 eingeführt. Der Metallanschluss 60 ist so angeordnet, dass der vordere Endteil 61 in Kontakt mit dem Rohmaterialpulver der Glasdichtung 72 gebracht wird. Der Metallanschluss 60 wird dann pressgepasst, bis zu einem Kontakt einer vorderen Endoberfläche eines ausgebauchten Teils 62 der an einem hinteren Endteil des Metallanschlusses 60 gebildet ist mit einer hinteren Endoberfläche des Isolators 40, um eine Last auf die Rohmaterialpulver der Glasdichtung 71, den Widerstand 70 und die Glasdichtung 71 durch den vorderen Endteil 61 aufzubringen, während auf eine Temperatur geheizt wird, die höher ist als die Erweichungspunkte von Glaskomponenten, die in den jeweiligen Rohmaterialpulvern enthalten sind. Die jeweiligen Rohmaterialpulver werden folglich komprimiert und gesintert, wodurch die Glasdichtung 71, der Widerstand 70 und die Glasdichtung 72 innerhalb des Isolators 40 gebildet werden.
Anschließend wird die Metallhülse 20, die mit der die Masseelektrode 30 verbunden wurde, auf den Außenumfang des Isolators 40 aufgesetzt. Dann wird die Spitze 32 an die Elektrodenbasis 31 der Masseelektrode 30 geschweißt; und die Elektrodenbasis 31 wird derart gebogen, dass die Spitze 32 der Masseelektrode 30 der Spitze 54 der Mittelelektrode 50 in der Achsenrichtung gegenüberliegt. Auf diese Weise wird die Zündkerze 10 erhalten.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Mittelelektrode 50 von der Seite der Spitze 54 ausgesehen. Wie in 2 gezeigt, ist die Spitze 54 durch eine Schmelzzone 55 mit der Elektrodenbasis 52 der Mittelelektrode 50 verbunden. Die Spitze 54 hat eine zylindrische Säulenform. Die Elektrodenbasis 52 hat einen zylindrischen säulenförmigen vorderen Endabschnitt 52a, der nach vorne vorsteht. Ein Außendurchmesser des vorderen Endabschnitts 52a ist geringfügig größer als ein äußerer Durchmesser der Spitze 54 eingestellt. Die Schmelzzone 55 ist zwischen dem vorderen Endabschnitt 52 und einer Basisendfläche der Spitze 54 und zwischen dem vorderen Endabschnitt 52 und der gesamten Umfangskante einer lateralen Seitenfläche der Spitze 54 ausgebildet. Hier wird die Schmelzzone 55 durch Bestrahlung mit Laserlicht gebildet.
3 ist eine Querschnittsansicht der ersten Elektrode (Mittelelektrode 50) entlang der Mittelachse O. In 3 ist ein axialer Teil der Mittelelektrode aus der Darstellung weggelassen. (Auf die gleiche Weise wie in dieser Figur ist der axiale Teil der Mittelelektrode 50 auch in den 4 bis 9 nicht dargestellt.) Die Schmelzzone 55 ist ein Teil, an dem die Elektrodenbasis 52 und die Spitze 54 miteinander verschmolzen sind und die von einer lateralen Seite 54a zu der anderen lateralen Seite 54a der Spitze 54 gebildet ist. Wie in 3 gezeigt, umfasst eine Grenzfläche 81 der Schmelzzone 55 und der Spitze 54 eine erste Region 82, eine zweite Region 83 und einen Basispunkt 84 auf einer Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der linken Seite in 3) und enthält eine erste Region 86, eine zweite Region 87 und einen Basispunkt 88 auf der anderen Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der rechten Seite in FIG: 3).
An der Grenzfläche 81 sind die zweite Region 83, die erste Region 82, die erste Region 86 und die zweite Region 87 in dieser Reihenfolge verbunden (von der linken Seite zu der rechten Seite in 3).
Die erste Region 82 und die erste Region 86 sind an einem Scheitelpunkt 85 miteinander verbunden. In der ersten Ausführungsform ist der Scheitelpunkt 85 auf der Mittelachse O angeordnet. Unter den ersten Regionen 82 und 86 ist der Scheitelpunkt 85 am nächsten zu einer imaginären Geraden 80 in einer Richtung parallel zu der Mittelachse O angeordnet.
Die erste Region 82 ist eine Region, die zwischen dem Scheitelpunkt 85 und dem Basispunkt 84 liegt, und ist so geformt, dass sie mit zunehmender Entfernung, von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O, graduell weiter entfernt ist.
Die zweite Region 83 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 84 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie graduell näher an der imaginären geraden Linie 80 in der Richtung parallel mit zunehmenden Abstand zur Mittelachse O angeordnet ist.
Die zweite Region 83 ist außerhalb der ersten Region 82 in der Richtung senkrecht zu der Mittelachse O angeordnet (nachstehend auch als „Achse in senkrechter Richtung “ bezeichnet). Ein Punkt der zweiten Region 83, der am weitesten von der Mittelachse O entfernt ist, schneidet die laterale Seite 54a der Spitze 54.
Der Basispunkt 84 ist ein Verbindungspunkt der ersten Region 82 und der zweiten Region 83. Unter den ersten und zweiten Regionen 82 und 83 ist der Basispunkt 84 von der imaginären Geraden 80 am weitesten entfernt in Richtung parallel zur Mittelachse O.
Die erste Region 86 ist eine Region, die zwischen dem Scheitelpunkt 85 und dem Basispunkt 88 liegt und so geformt ist, dass sie von der imaginären Geraden 80 in Richtung parallel zur Mittelachse O graduell weiter entfernt ist mit wachsendem Abstand von der Mittelachse O. Die erste Region 86 hat einen Wendepunkt.
Die zweite Region 87 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 88 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie zu der imaginären Geraden 80 in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näher kommt. Die zweite Region 87 ist außerhalb der ersten Region 86 in der senkrechten Achsenrichtung angeordnet. Ein Punkt der zweiten Region 87, der am weitesten von der Mittelachse O entfernt ist, schneidet die laterale Seite 54a der Spitze 54.
Der Basispunkt 88 ist ein Verbindungspunkt der ersten Region 86 und der zweiten Region 87. Unter den ersten und zweiten Regionen 86 und 87 ist der Basispunkt 88 am weitesten entfernt von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O.
Zum Beispiel können die Elektrodenbasis 52 und die Spitze 54 der Mittelelektrode 50 durch das folgende Verfahren verbunden werden.
Die Spitze 54 wird auf die Elektrodenspitze 52 gelegt und gegen diese gedrückt. In einem Zustand, in dem die Spitze 54 gegen die Elektrodenbasis 52 gedrückt wird, wird die Elektrodenbasis 52 um die Mittelachse der Spitze 54 gedreht. Dann wird das Laserlicht in der Nähe der Grenze zwischen der Spitze 54 und der Elektrodenbasis 52 in einer Richtung emittiert, entlang welcher eine Strahlachse des Laserlichts die Mittelachse der Spitze 54 schneidet. Mit dieser Laserbestrahlung wird die Schmelzzone 55 zwischen der Spitze 54 und die Elektrodenbasis 52 in allen Richtungen gebildet.
Das obige Laserschweißen erfolgt durch geeignetes Einstellen des Outputs der Laserschweißmaschine, der Rotationsgeschwindigkeit der Spitze 54 und der Elektrodenbasis 52 und der Emissionsposition und des Emissionsmusters des Laserlichts. Während des Laserschweißens wird Wärme in einem Teil der Schmelzzone 55 in der Nähe der Mittelachse akkumuliert.
Als ein Ergebnis wird der Teil der Schmelzzone 55 in der Nähe der Mittelachse O in der Achsenrichtung aufgeweitet, wodurch die ersten Bereiche 82 und 86, die zweiten Bereiche 83 und 87 und die Basispunkte 84 und 88 an der Grenzfläche 81 der Schmelzzone 55 und der Spitze 54 definiert werden.
Die Schmelzzone 55 weist einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Spitze 54 auf. Wenn sich die Spitze 54 und die Schmelzzone 55 während der Verwendung der Zündkerze 10 in der Richtung senkrecht zur Achse thermisch ausdehnen, dient die Spitze 54 als Barriere gegen die Schmelzzone 55 durch die erste Region 82 aufgrund eines Unterschieds des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Spitze 54 und der Schmelzzone 55, um die Ausdehnung der Schmelzzone 55 zu begrenzen. Die erste Region 83 der Schmelzzone 55 expandiert nach außen von der ersten Region 82 in der senkrechten Achsenrichtung. Jedoch ist die Größe der Wärmeausdehnung der zweiten Region 83 relativ zu der Spitze 54 in der Richtung senkrecht zur Achse verringert, wenn die zweite Region 83 um einen Betrag der ersten Region 82 kürzer gemacht wird. Eine thermische Belastung auf die zweite Region 83, die die Querseite 54a der Spitze 54 schneidet, kann somit entlastet werden, um zu verhindern, dass sich die zweite Region 83 öffnet. Dies macht es weniger wahrscheinlich, dass sich ein Riss und ein Oxidbelag in der zweiten Region 83 entwickelt. Es ist dementsprechend möglich, eine Trennung der Spitze 54 von der Schmelzzone 55 zu verhindern. Die erste Region 86 funktioniert in der gleichen Weise wie der erste Region 82.
Der Basispunkt 84 ist so positioniert, dass er die Bedingung von 0,1 ≤X1/W≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge (lineare Dimension) der Grenzfläche 81 in der Richtung senkrecht zur Mittelachse O (senkrechte Achsenrichtung) ist; und X1 ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt 84 und der Mittelachse O. Ferner ist der Basispunkt 88 so positioniert, dass er die Bedingung von 0,1 ≤X2/W≤ 0,4 erfüllt, wobei X2 ein Abstand zwischen dem Basispunkt 88 und der Mittelachse O ist.
Es ist mit dieser Konfiguration möglich, eine Trennung der Spitze 54 von der Schmelzzone 55 zu verhindern.
Wenn der Basispunkt 84 so positioniert ist, dass er die Bedingung von X1/W<0,1 erfüllt, ist die erste Region 82 relativ kurz und weist eine schlechte Barrierewirkung auf. Somit wird die Funktion der ersten Region 82, die Ausdehnung der Schmelzzone 55 zu beschränken, verringert. Wenn der Basispunkt 84 so positioniert ist, dass er die Bedingung von X1/W> 0,4 erfüllt, ist andererseits die erste Region 82 relativ lang.
Obwohl die Spitze 54 als eine Barriere durch die erste Region 82 dient, ist es für die Spitze 54 schwierig, einer Ausdehnung der Schmelzzone 55 zu widerstehen. Die Spitze 54 wird somit wahrscheinlich von der Schmelzzone 55 getrennt. Diese Probleme können jedoch gelöst werden, wenn der Basispunkt 84 so positioniert ist, dass er die Bedingung von 0,1 ≤X1/W≤ 0,4 erfüllt. Gleiches gilt für den Basispunkt 88.
Die erste Region 82, die zweite Region 83 und der Basispunkt 84 liegen als ein Satz auf einer Seite des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse O (linke Seite in 3) vor, während die erste Region 86, die zweite Region 87 und der Basispunkt 88 als ein Satz auf der anderen Seite des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse O (rechte Seite in 3) vorliegen. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine thermische Belastung auf jeder der beiden Seiten der Grenzfläche 81 in Bezug auf die Mittelachse O zu unterdrücken und dadurch möglich, eine Trennung der Spitze 54 effektiver zu verhindern.
Darüber hinaus hat jeder der ersten Regionen 82 und 86 einen Wendepunkt wie oben erwähnt. Das Vorhandensein eines solchen Wendepunkts führt zu einer Verringerung des Krümmungsradius der ersten Region 82, 86 in der Nähe des Basispunkts 84, 88 und des Scheitelpunkts 85 und zu einer Verringerung der Neigung der ersten Region 82, 86 relativ zu der Mittelachse O in den Umgebungen des Basispunkts 84, 88 und des Scheitelpunkts 85 verglichen mit dem Fall, wo die erste Region keinen Wendepunkt hat.
Als Konsequenz kann verhindert werden, dass eine Last, die aufgrund des Unterschieds der thermischen Ausdehnung zwischen der Spitze 54 und der Schmelzzone 55 verursacht wird, auf die Umgebungen des Basispunkts 84, 88 und des Scheitelpunkts 85 konzentriert wird. So ist es möglich eine Belastung der Umgebungen des Basispunkts 84, 88 und des Scheitelpunkts 85 zu unterdrücken und das Auftreten eines Risses in der Grenzfläche 81 verhindern.
Als nächstes wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 erläutert.
In der ersten Ausführungsform sind der Basispunkt 84, 88, die erste Region 82, 86 und die zweite Region 83, 87 als ein Satz auf jeder der beiden Seiten des Querschnitts der ersten Elektrode in Bezug auf die Mittelachse O vorhanden.
In der zweiten Ausführungsform sind im Gegensatz dazu eine erste Region 92, eine zweite Region 93 und ein Basispunkt 94 auf einer Seite des Querschnitts der ersten Elektrode in Bezug auf die Mittelachse O vorhanden.
Es wird vermerkt, dass in der zweiten Ausführungsform gleiche Teile und Teile wie in der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, um detaillierte Erläuterungen zu vermeiden.
4 ist eine Querschnittsansicht der ersten Elektrode (Mittelelektrode 90) entlang der Mittelachse O gemäß der zweiten Ausführungsform. In der Zündkerze 10 ist die Mittelelektrode 90 anstelle der Mittelelektrode 50 der ersten Ausführungsform vorgesehen. (Das gleiche gilt für die dritte und andere Ausführungsformen.) Wie in 4 gezeigt, umfasst eine Grenzfläche 91 der Schmelzzone 55 und der Spitze 54 die erste Region 92, die zweite Region 93 und den Basispunkt 94 in Bezug auf die Mittelachse O auf einer Seite davon (d.h. auf der linken Seite in 4).
An der Grenzfläche 91 sind die erste Region 93, die zweite Region 92, eine zweite Region 95 und eine erste Region 96 in dieser Reihenfolge verbunden (von der linken Seite zu der rechten Seite in 4). Die erste Region 92 ist eine Region, die zwischen der Mittelachse O und dem Basispunkt 94 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt ist. Die erste Region 92 hat einen Wendepunkt. Die zweite Region 93 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 94 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie sich der imaginären Geraden 80 nähert mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O in Richtung parallel zur Mittelachse O. Die zweite Region 93 ist außerhalb der ersten Region 92 in der senkrechten Achsenrichtung angeordnet. Ein Punkt der zweiten Region 93, der am weitesten von der Mittelachse O entfernt ist, schneidet die laterale Seite 54a der Spitze 54.
Der Basispunkt 94 ist ein Verbindungspunkt der ersten Region 92 und der zweiten Region 93. Unter der ersten und zweiten Region 92 und 93 ist der Basispunkt 94 von der imaginären Geraden 80 am weitesten entfernt in einer Richtung parallel zu der Mittelachse O. Ferner ist der Basispunkt 94 so positioniert, dass er die Bedingung von 0,1 ≤X/W≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge (lineare Dimension) der Grenzfläche 91 in der senkrechten Achsenrichtung ist; und X ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt 94 und der Mittelachse O.
Die zweite Region 95 ist eine Region, die sich zwischen der Mittelachse O und einem Scheitelpunkt 97 erstreckt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O, allmählich nähert. Die erste Region 96 ist eine Region, die zwischen dem Scheitelpunkt 97 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie von der imaginären geraden Linie 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O mit Abstand von der Mittelachse O graduell weiter entfernt ist. Unter den ersten und zweiten Region 92 und 93 befindet sich der Scheitelpunkt 97 am nächsten zu der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O.
Wenn sich die Spitze 54 und die Schmelzzone 55 thermisch in der Richtung senkrecht zur Achse ausdehnen, dient die Spitze 54 als Barriere gegen die Schmelzzone 55 durch die erste Region 92 aufgrund eines Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Spitze 54 und die Schmelzzone 55, um die Ausdehnung der Schmelzzone 55 in der zweiten Ausführungsform wie im Fall der ersten Ausführungsform zu beschränken.
Die Größe der Wärmeausdehnung der zweiten Region 93 relativ zu der Spitze 54 in der senkrechten Achsenrichtung nimmt ab, wenn die zweite Region 83 um eine Menge der ersten Region 82 kürzer gemacht wird. Dies macht es weniger wahrscheinlich, dass ein Riss und ein Oxidbelag in der zweiten Region 93, der die laterale Seite 54a der Spitze 54 schneidet, entstehen. Es ist somit möglich, eine Trennung der Spitze 54 von der Schmelzzone 55 zu verhindern.
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf 5 erläutert. Es wird hier angemerkt, dass in der dritten Ausführungsform gleiche Teile und Teile wie bei der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, um detaillierte Erläuterungen davon zu vermeiden. 5 ist eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform (Mittelelektrode 100) entlang der Mittelachse O gemäß der dritten Ausführungsform.
Wie in 5 gezeigt, umfasst eine Grenzfläche 101 der Schmelzzone 55 und der Spitze 54 eine erste Region 102, eine zweite Region 103 und einen Basispunkt 104 auf einer Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der linken Seite in 5).
An der Grenzfläche 101 sind die zweite Region 103, die erste Region 102 und eine zweite Region 105 in dieser Reihenfolge verbunden (von der linken Seite zu der rechten Seite in 5). Die erste Region 102 ist eine Region, die zwischen der Mittelachse O und dem Basispunkt 104 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O sich graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt.
Die zweite Region 103 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 104 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Die zweite Region 103 ist außerhalb der ersten Region 102 in der Achsensenkrechtenrichtung angeordnet. Ein Punkt der zweiten Region 103, der am weitesten von der Mittelachse O entfernt ist, schneidet die laterale Seite 54a der Spitze 54.
Der Basispunkt 104 ist ein Verbindungspunkt der ersten Region 102 und der zweiten Region 103. Unter den ersten und zweiten Regionen 102 und 103 ist der Basispunkt 104 am weitesten entfernt von der imaginären Geraden 80 parallel zu der Mittelachse O angeordnet. Ferner ist der Basispunkt 104 so positioniert, dass er die Bedingung von 0,1 ≤X/W≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge (lineare Dimension) der Grenzfläche 101 in der senkrechten Achsenrichtung ist; und X ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt 104 und der Mittelachse O.
Die zweite Region 105 ist eine Region, die zwischen der Mittelachse O und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie sich mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O in der Richtung parallel zur Mittelachse O graduell der imaginären geraden Linie 80 nähert. Wenn sich die Spitze 54 und die Schmelzzone 55 thermisch in der senkrechten Achsenrichtung ausdehnen, dient die Spitze 54 als Barriere gegen die Schmelzzone 55 durch die erste Region 102 aufgrund eines Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Spitze 54 und der Schmelzzone 55, um die Ausdehnung der Schmelzzone 55 in der dritten Ausführungsform, wie im Fall der ersten Ausführungsform, zu beschränken. Wenn der Betrag der thermischen Ausdehnung der zweiten Region 103 in der Richtung senkrecht zur Achse abnimmt, ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Riss und ein Oxidbelag in dem zweiten Bereich 103 entwickelt werden.
Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 6 erläutert. Es wird hier angemerkt, dass in der sechsten Ausführungsform gleiche Teile und Teile wie bei der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, um detaillierte Erläuterungen davon zu vermeiden. 6 ist eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform (Mittelelektrode 110) entlang der Mittelachse O gemäß der vierten Ausführungsform.
Wie in 6 gezeigt, enthält eine Grenzfläche 111 der Schmelzzone 55 und der Spitze 54 eine erste Region 112, eine zweite Region 113 und einen Basispunkt 114 auf einer Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der linken Seite in 6) und enthält eine erste Region116, eine zweite Region 117 und einen Basispunkt 118 auf der anderen Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der rechten Seite in 6). An der Grenzfläche 111 sind die zweite Region 113, die erste Region 112, die erste Region 116 und die zweite Region 117 in dieser Reihenfolge verbunden (von der linken Seite zu der rechten Seite in 6). Die erste Region 112 und die erste Region 116 sind an einem Scheitelpunkt 115 miteinander verbunden. In der vierten Ausführungsform ist der Scheitelpunkt 115 auf der Mittelachse O angeordnet.
Die erste Region 112 ist eine Region, die zwischen dem Scheitelpunkt 115 und dem Basispunkt 114 liegt und so geformt ist, dass sie sich mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt. Die erste Region 112 hat einen Wendepunkt. Die zweite Region 113 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 114 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Der Basispunkt 114 befindet sich unter den ersten und zweiten Regionen 112 und 113 am weitesten entfernt von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O.
Die erste Region 116 ist eine Region, die zwischen dem Scheitelpunkt 115 und dem Basispunkt 118 liegt und so geformt ist, dass sie sich mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt. Die erste Region 116 hat einen Wendepunkt. Die zweite Region 117 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 118 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Der Basispunkt 118 ist unter den ersten und zweiten Regionen 116 und 117 am weitesten entfernt von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O angeordnet.
Der Basispunkt 114 ist so positioniert, dass er die Bedingung 0,1 ≤X1/W≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge (lineare Dimension) der Grenzfläche 111 in der senkrechten Achsenrichtung ist; und X1 ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt 114 und der Mittelachse O. Ferner ist der Basispunkt 118 so positioniert, dass er die Bedingung 0,1 ≤X2/W ≤ 0,4 erfüllt, wobei X2 ein Abstand zwischen dem Basispunkt 118 und der Basis ist Mittelachse O. Da die vierte Ausführungsform in der Konfiguration der ersten Ausführungsform ähnlich ist, ist es in der vierten Ausführungsform möglich, die gleichen Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform zu erhalten.
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 7 erläutert. Es ist hierin anzumerken, dass in der fünften Ausführungsform gleiche Teile und Teile wie bei der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, um detaillierte Erläuterungen davon wegzulassen. 7 ist eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform (Mittelelektrode 120) entlang der Mittelachse O gemäß der fünften Ausführungsform.
Wie in 7 gezeigt, umfasst eine Grenzfläche 121 der Schmelzzone 55 und der Spitze 54 eine erste Region 122, eine zweite Region 123 und einen Basispunkt 124 auf einer Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der linken Seite in 7) und enthält eine erste Region 126, einen zweite Region128 und einen Basispunkt 119 auf der anderen Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der rechten Seite in 7). An der Grenzfläche 121 sind die zweite Region 123, die erste Region 122, die erste Region 126, eine zweite Region 125, die erste Region 126 und die zweite Region 128 in dieser Reihenfolge verbunden (von der linken Seite zur rechten Seite in 7).
Die erste Region 122 ist eine Region, die zwischen der Mittelachse O und dem Basispunkt 124 liegt und so geformt ist, dass sie sich mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt. Die erste Region 122 hat einen Wendepunkt. Die zweite Region 123 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 124 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Der Basispunkt 124 befindet sich unter den ersten und zweiten Regionen 122 und 123 am weitesten weg von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O.
Die zweite Region 125 ist ein Bereich, der zwischen der Mittelachse O und einem Scheitelpunkt 127 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Die erste Region 126 ist eine Region, die zwischen dem Scheitelpunkt 127 und dem Basispunkt 129 liegt und so geformt ist, dass sie sich mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt. Die erste Region 126 hat einen Wendepunkt. Die zweite Region 128 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 129 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Der Basispunkt 129 befindet sich unter den ersten und zweiten Regionen 126 und 128 am weitesten entfernt von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O.
Der Basispunkt 124 ist so positioniert, dass er die Bedingung 0,1 ≤X1/W ≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge (lineare Dimension) der Grenzfläche 121 in der senkrechten Achsenrichtung ist; und X1 ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt 124 und der Mittelachse O. Ferner ist der Basispunkt 129 so positioniert, dass er die Bedingung von 0,1 ≤X2/W≤ 0,4 erfüllt, wobei X2 ein Abstand zwischen dem Basispunkt 129 und und der Mittelachse O ist. Da die fünfte Ausführungsform auch in der Konfiguration der ersten Ausführungsform ähnlich ist, ist es in der fünften Ausführungsform möglich, die gleichen Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform zu erhalten.
Die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 8 erläutert. Es ist hier anzumerken, dass in der sechsten Ausführungsform gleiche Teile und Teile wie bei der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, um detaillierte Erläuterungen davon wegzulassen. 8 ist eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform (Mittelelektrode 130) entlang der Mittelachse O gemäß der sechsten Ausführungsform.
Wie in 8 gezeigt enthält eine Grenzfläche 131 der Schmelzzone 55 und der Spitze 54 eine erste Region 132, eine zweite Region 133 und einen Basispunkt 134 auf einer Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der linken Seite in 8) und enthält eine ersteRegion136, eine zweite Region 138 und einen Basispunkt 139 auf der anderen Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der rechten Seite in 8). An der Grenzfläche 131 sind die zweite Region 133, die erste Region 132, eine zweite Region 135, die erste Region 136 und die zweite Region 138 in dieser Reihenfolge verbunden (von der linken Seite zu der rechten Seite in 8).
Die erste Region 132 ist eine Region, die zwischen der Mittelachse O und dem Basispunkt 134 liegt und so geformt ist, dass sie sich mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt. Die erste Region 132 hat einen Wendepunkt. Die zweite Region 133 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 134 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Der Basispunkt 134 befindet sich unter den ersten und zweiten Regionen 132 und 133 am weitesten entfernt von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O.
Die zweite Region 135 ist eine Region, die zwischen der Mittelachse O und einem Scheitelpunkt 137 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt.
Die erste Region 136 ist eine Region, die zwischen dem Scheitelpunkt 137 und dem Basispunkt 139 liegt und so geformt ist, dass sie sich mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt. Die erste Region 136 hat einen Wendepunkt. Die zweite Region 138 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 139 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Der Basispunkt 139 befindet sich unter den ersten und zweiten Regionen 136 und 138 am weitesten entfernt von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O.
Der Basispunkt 134 ist so positioniert, dass er die Bedingung 0,1 ≤X1/W≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge (lineare Dimension) der Grenzfläche 131 in der senkrechten Achsenrichtung ist; und X1 ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt 134 und der Mittelachse O. Ferner ist der Basispunkt 139 so positioniert, dass er die Bedingung von 0,1 ≤X2/W≤0,4 erfüllt, wobei X2 ein Abstand zwischen dem Basispunkt 139 und der Mittelachse O ist. Da die sechste Ausführungsform auch in der Konfiguration der ersten Ausführungsform ähnlich ist, ist es in der sechsten Ausführungsform möglich, die gleichen Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform zu erhalten
Die siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 9 erläutert. Es ist hierin anzumerken, dass in der siebten Ausführungsform gleiche Teile und Teile wie bei der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, um detaillierte Erläuterungen davon wegzulassen. 9 ist eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform (Mittelelektrode 140) entlang der Mittelachse O gemäß der siebten Ausführungsform. In der Mittelelektrode 140 ist eine Spitze 54 mit einer Elektrodenbasis 141 durch eine Schmelzzone 150 verbunden.
Wie in 9 gezeigt, umfasst eine Grenzfläche 151 der Schmelzzone 150 und der Spitze 54 eine erste Region 152, eine zweite Region 153 und einen Basispunkt 154 auf einer Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der linken Seite in 9 und enthält eine erste Region 156, eine zweite Region 158 und einen Basispunkt 159 auf der anderen Seite davon in Bezug auf die Mittelachse O (d.h. auf der rechten Seite in 9). An der Grenzfläche 151 sind die zweite Region 153, die erste Region 152, eine zweite Region 155, die erste Region 156 und die zweite Region 158 in dieser Reihenfolge verbunden (von der linken Seite zu der rechten Seite in 9).
Die erste Region152 ist eine Region, der zwischen der Mittelachse O und dem Basispunkt 154 liegt und so geformt ist, dass sie sich mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt. Die erste Region 152 hat einen Wendepunkt. Die zweite Region 153 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 154 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Der Basispunkt 154 befindet sich unter den ersten und zweiten Regionen 152 und 153 am weitesten weg von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O.
Die zweite Region 155 ist eine Region, die zwischen der Mittelachse O und einem Scheitelpunkt 157 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt.
Die erste Region 156 ist eine Region, die zwischen dem Scheitelpunkt 157 und dem Basispunkt 159 liegt und so geformt ist, dass sie sich mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O graduell von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zur Mittelachse O entfernt. Die erste Region 156 hat einen Wendepunkt. Die zweite Region 158 ist eine Region, die zwischen dem Basispunkt 159 und der lateralen Seite 54a der Spitze 54 liegt und so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse O der imaginären Geraden 80, dieser in Richtung parallel zur Mittelachse O allmählich näherkommt. Der Basispunkt 159 ist unter den ersten und zweiten Regionen 156 und 158 am weitesten entfernt von der imaginären Geraden 80 in der Richtung parallel zu der Mittelachse O angeordnet.
Der Basispunkt 154 ist so positioniert, dass er die Bedingung von 0,1 ≤X1/W≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge (lineare Dimension) der Grenzfläche 151 in der senkrechten Achsenrichtung ist; und X1 ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt 154 und der Mittelachse O. Ferner ist der Basispunkt 159 so positioniert, dass er die Bedingung von 0,1 ≤X2/W≤0,4 erfüllt, wobei X2 ein Abstand zwischen dem Basispunkt 159 und der Mittelachse O ist. Da die siebte Ausführungsform auch in der Konfiguration der ersten Ausführungsform ähnlich ist, ist es in der siebten Ausführungsform möglich, die gleichen Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform zu erhalten.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden Beispiele näher beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die folgenden Erläuterungen veranschaulichend sind und die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränken sollen.
(Probenvorbereitung)
Es wurden jeweils Spitzen aus einer Iridiumlegierung in einer zylindrischen Säulenform mit einem Durchmesser von 0,5 mm und einer Höhe von 0,65 mm oder mit einem Durchmesser von 0,8 mm und einer Höhe von 0,6 mm hergestellt. Elektrodenbasen wurden jeweils aus einer Nickellegierung (erhältlich unter dem Handelsnamen Inconel 600) hergestellt. Vordere Endabschnitte der Elektrodenbasen, mit denen die Spitzen verbunden werden sollten, wurden mit einem Durchmesser von 0,85 mm für die Spitzen mit 0,55 mm Durchmesser oder mit einem Durchmesser von 1,1 mm für die Spitzen mit 0,8 mm Durchmesser gebildet.
Verschiedene Mittelelektroden (als erste Elektroden) wurden jeweils durch Schweißen der Spitze an die Elektrodenbasis bereitgestellt, während der Output der Laserschweißmaschine und die Emissionsposition und das Muster des Laserlichts eingestellt wurden. Querschnitte der Mittelelektroden entlang der Mittelachse O wurden durch ein zerstörungsfreies Verfahren mit einer Röntgenfluoroskopievorrichtung beobachtet.
Einige der Mittelelektroden, einschließlich solcher, bei denen ein Basispunkt an der Grenzfläche der Spitze und der Schmelzzone vorhanden war, und solche, bei denen ein Basispunkt an der Grenzfläche der Spitze und der Schmelzzone fehlte, wurden zufällig ausgewählt.
Mit diesen ausgewählten Mittelelektroden wurden verschiedene Zündkerzen (Probe Nr. 1 bis Nr. 7) hergestellt. In jeder Zündkerze wurde die Schmelzzone der Mittelelektrode analysiert. Aus den Analyseergebnissen wurde bestätigt, dass die von der Spitze erhaltene Edelmetallkomponente in einer Menge von 25 bis 35 Gew .-% in der Schmelzzone enthalten war.
(Heiz-/Kühltest)
Probe Nr. 1 bis Nr. 7 wurden 1000 Heiz/Kühl-Testzyklen unterzogen, wobei angenommen wurde, dass ein Zyklus darin bestand, den vorderen Endabschnitt der Mittelelektrode der Zündkerze 2 Minuten lang mit einem Brenner auf 1000 ° C zu erhitzen und die Zündkerze für 1 Minute zu kühlen.
(Bewertung)
Nach dem Heiz-/Kühltest wurde jede der Proben mit einer Röntgenfluoroskopievorrichtung untersucht, um nach einer Stelle der Probe zu suchen, an der der Basispunkt an der Grenzfläche der Schmelzzone und der Spitze vorhanden war. Als diese Stelle wurde ein Querschnitt der Mittelelektrode entlang der Mittelachse genommen. Der Querschnitt wurde dann durch Schleifen behandelt. Auf diese Weise wurde der Bodenquerschnitt erhalten, in dem der Basispunkt erschien. Der Bodenquerschnitt wurde mit einem metallurgischen Mikroskop beobachtet. Auf jeder Seite des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse wurde der Abstand X zwischen dem Basispunkt und der Mittelachse und die Länge L einer Oxidkruste (wo die Trennung der Spitze auftrat) an der Grenzfläche der Schmelzzone und der Spitze wurde gemessen. Der Wert von X/W wurde auf die zweite Dezimalstelle berechnet, indem die Länge W der Grenzfläche in der senkrechten Richtung der Achse (die gleich dem Durchmesser der Spitze war) durch die Länge X geteilt wurde.
Die Länge L der Oxidkruste wurde auf jeder Seite des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse gemessen. Die Rate (%) der Oxidkruste in Bezug auf den Radius der Spitze wurde bestimmt, indem die Länge L durch 0,5 W dividiert wurde (das heißt, den Radius der Spitze). Das Bewertungsergebnis wurde als „ausgezeichnet (⊚)“ angezeigt, wenn die Oxidkrustenrate weniger als 50% betrug; „Gut (O)“, wenn die Oxidkrustenrate höher als oder gleich 50% und niedriger als 80% war; und „schlecht (X)“, wenn die Oxidkrustenrate höher als oder gleich 80% war.

Tabelle 1 zeigt die Testergebnisse der Proben Nr. 1 bis 7. In Tabelle 1 ist die Messseite des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse (linke oder rechte Seite des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse) in der Spalte „Querschnitt“ als „links“ oder „rechts“ angezeigt.
TABELLE 1

	Spitze W: mm	Querschnitt	Anwesenheit oder Abwesenheit eines Basispunktes	X/W	Bewertungsergebniss
Probe Nr. 1	0.55	links	abwesend	-	×
Probe Nr. 1	0.55	rechts	abwesend	-	×
Probe Nr. 2	0.55	rechts	anwesend	0.25	⊚
Probe Nr. 2	0.55	rechts	anwesend	0.33	⊚
Probe Nr. 3	0.55	rechts	anwesend	0.05	◯
Probe Nr. 3	0.55	rechts	anwesend	0.40	⊚
Probe Nr. 4	0.55	links	anwesend	0.10	⊚
Probe Nr. 4	0.55	rechts	anwesend	0.43	◯
Probe Nr. 5	0.80	links	abwesend	-	×
Probe Nr. 5	0.80	right	anwesend	0.10	⊚
Probe Nr. 6	0.80	links	anwesend	0.07	◯
Probe Nr. 6	0.80	right	present	0.40	⊚
Probe Nr. 7	0.80	links	present	0.34	⊚
Probe Nr. 7	0.80	right	present	0.43	◯

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, war die Oxidkrustenrate an der Grenzfläche geringer als 80% (d.h. Das Bewertungsergebnis war ⊚ oder O), wenn der Basispunkt an der Grenzfläche vorhanden war. Bei dieser Oxidkrustenrate lag der Wert von X/W, der auf die erste Dezimalstelle gerundet wurde, im Bereich von 0,1≤X/W≤0,4. Insbesondere war die Oxidkrustenrate an der Grenzfläche geringer als 50% (d. H. Das Bewertungsergebnis war ⊚) in dem Bereich von 0,10≤X/W≤0,40.

Auch wenn die vorliegende Erfindung in Bezug auf Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese spezifischen Ausführungsformen beschränkt. Es ist leicht einzusehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsformen in einem Bereich vorgenommen werden können, der nicht vom Schutzbereich und Geist der vorliegenden Erfindung abweicht.
Zum Beispiel sind die oben erwähnten Formen, Größen und Materialien der Elektrodenbasis 52 und der Spitze 54 nur Beispiele und können entsprechend eingestellt werden.
Obwohl die Spitze 54 in den obigen Ausführungsformen zylindrisch säulenförmig ist, ist die Spitze 54 nicht notwendigerweise auf eine solche Form beschränkt. Die Spitze 54 kann auf irgendeine geeignete Form, wie eine elliptische Säulenform, polygonale Säulenform oder dergleichen, eingestellt werden.
Die obigen Ausführungsformen beziehen sich speziell auf den Fall, bei dem die Spitze 54 an die Elektrodenbasis 52, 141 der Mittelelektrode geschweißt ist (das heißt, die Mittelelektrode entspricht der ersten Elektrode). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Die Konfigurationen der obigen Ausführungsformen können auf den Fall angewendet werden, bei dem die Spitze 32 an die Elektrodenbasis 31 der Masseelektrode 30 geschweißt ist (das heißt, die Masseelektrode entspricht der ersten Elektrode).
In den obigen Ausführungsformen weist die Zündkerze 10 eine Struktur auf, in der der Widerstand 70 in den Isolator 40 eingebaut ist. Die Zündkerze 10 ist jedoch nicht notwendigerweise auf eine solche Struktur beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist natürlich anwendbar auf die Herstellung einer Zündkerze ohne eingebauten Widerstand 70. In diesem Fall sind die Mittelelektrode 50 und der Metallanschluß 60 durch die leitende Dichtung 71 miteinander verbunden, indem der Widerstand 70 und die leitende Dichtung 72 weggelassen wird.
Alle Querschnitte der ersten Elektrode, die entlang der Mittelachse O genommen sind, erfüllen nicht notwendigerweise die Beziehung der in den 3 bis 9 gezeigten Grenzfläche. Es reicht aus, dass ein Querschnitt der ersten Elektrode, der entlang der Mittelachse O genommen ist, die Beziehung der in den 3 und 9 gezeigten Grenzfläche erfüllt. So lange ein Querschnitt der ersten Elektrode entlang der Mittelachse O die Beziehung die in den 3 bis 9 gezeigt ist erfüllt, gewährleistet die erste Region zumindest an einer solchen Stelle eine Sperrfunktion, um die Wärmeausdehnung einzuschränken und dadurch eine Trennung der Spitze von der Schmelzzone zu verhindern.
Bezugszeichenliste

10:: Zündkerze
30:: Masseelektrode (zweite Elektrode)
50, 90, 100, 110, 120, 130, 140:: Mittelelektrode (erste Elektrode)
52, 141:: Elektrodenbasis
54:: Spitze
55, 150:: Schmelzzone
80:: Imaginäre Gerade
81, 91, 101, 111, 121, 131, 151:: Grenzfläche
82, 86, 92, 102, 112, 116, 122, 126, 132, 136, 152, 156:: erste Region
83, 87, 93, 103, 113, 117, 123, 128, 133, 138, 153, 158:: zweite Region
84, 88, 94, 104, 114, 118, 124, 129, 134, 139, 154, 159:: Basispunkt
O:: Mittelachse

Claims

Zündkerze, umfassend: eine erste Elektrode mit einer säulenförmigen Spitze, die ein Edelmetall enthält, eine Elektrodenbasis, die darauf die Spitze trägt, und eine Schmelzzone, an der die Spitze und die Elektrodenbasis miteinander verschmolzen sind; und eine zweite Elektrode, die über eine Funkenstrecke der Spitze zugewandt ist, wobei in einem Querschnitt der ersten Elektrode entlang einer Mittelachse der Spitze, eine Grenzfläche der Schmelzzone und der Spitze Folgendes umfasst: eine erste Region, die so geformt ist, dass sie von einer gedachten geraden Linie, in einer Richtung parallel zur Mittelachse mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse graduell weiter entfernt ist, unter der Annahme, dass sich die imaginäre gerade Linie senkrecht zur Mittelachse in einer Position näher an der zweiten verläuft Elektrode als die Schnittstelle; eine zweite Region, die so geformt ist, dass sie mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse graduell näher zu der imaginären geraden Linie, in der Richtung parallel zu der Mittelachse ist; und ein Basispunkt, an dem die erste Region und die zweite Region miteinander verbunden sind, wobei der Basispunkt, unter den ersten und zweiten Regionen, am weitesten entfernt von der imaginären geraden Linie in der Richtung parallel zu der Mittelachse angeordnet ist, wobei die erste Region, die zweite Region und der Basispunkt auf mindestens einer Seite des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse vorhanden sind, und wobei der Basispunkt so positioniert ist, dass er eine Bedingung von 0,1 ≤ X/W ≤ 0,4 erfüllt, wobei W eine Länge der Grenzfläche in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse ist; und X ist ein Abstand zwischen dem Basispunkt und der Mittelachse.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei ein Satz aus der ersten Region, der zweiten Region und dem Basispunkt auf jeder der beiden Seiten des Querschnitts in Bezug auf die Mittelachse vorhanden ist.