DE60223225T2

DE60223225T2 - Zündkerze und Herstellungsverfahren der Zündkerze

Info

Publication number: DE60223225T2
Application number: DE60223225T
Authority: DE
Inventors: Akira Nagoya Suzuki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: EP1324446A2; US6849995B2; US20030168955A1; DE60223225D1; EP1324446A3; EP1324446B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, die zum Vorsehen einer Zündung eines Verbrennungsmotors verwendet wird.
Der Metallmantel einer Zündkerze wird mittels Quetschen fest an einem Isolator angebracht. Insbesondere wird der Isolator in den Metallmantel eingesetzt, der zu einer Röhrenform ausgebildet ist, und dann wird unter Verwendung von Matrizen eine Druckbelastung auf die Umfangskante eines Hinterendteils (eines zu quetschenden Teils) des Metallmantels aufgebracht. Durch diese Prozedur wird der zu quetschende Teil in Richtung eines flanschartigen Vorsprungs gekrümmt, der an der äußeren Umfangsfläche des Isolators ausgebildet ist, so dass er zu einem gequetschten Teil wird, wodurch der Isolator an der Stelle fixiert wird. Der Metallmantel besteht im Allgemeinen aus einem Stahlmaterial wie z. B. unlegiertem Stahl.
Ein Verfahren zum festen Verbinden des Isolators 2 mit dem Metallmantel 1 mittels des gequetschten Abschnitts 1d wird insbesondere in der folgenden Weise ausgeführt. Wie in Schritt (a) von 2 gezeigt, wird, wenn ein zu quetschender Teil 1d' mittels einer Quetschmatrize 111 axial zusammengedrückt wird, der zu quetschende Teil 1d' radial einwärts plastisch verformt. Eine Gewindedichtung 61 ist beispielsweise zwischen dem zu verformenden Teil 1d' und einem flanschartigen Vorsprung 2e angeordnet. Wenn eine Druckverformung des zu quetschenden Teils 1d' zunimmt, beginnt eine Last auf die Gewindedichtung 61 und den flanschartigen Vorsprung 2e (nachstehend werden diese im Allgemeinen und gemeinsam "zu komprimierender Teil" genannt) aufgebracht zu werden. Während der zu komprimierende Teil einer Druckverformung unterzogen wird, geht die plastische Verformung des zu quetschenden Teils 1d' weiter vor sich. Wie in Schritt (b) von 2 gezeigt, wird dann, wenn ein endgültiger Wert für einen Kompressionshub zum Quetschen erreicht ist, eine Entlastung durchgeführt, um dadurch den Quetschprozess zu vollenden (der zu quetschende Teil 1d' wird zu einem gequetschten Teil 1d). Die Entlastung induziert eine gewisse Rückfederung des gequetschten Teils 1d. Da jedoch der gequetschte Teil 1d plastisch verformt wird, hält der gequetschte Teil 1d den komprimierten Teil in einem elastisch verformten Zustand, wodurch eine Befestigungskraft zum festen Verbinden des Isolators 2 mit dem Metallmantel 1 induziert wird. In einigen Fällen kann die Gewindedichtung 61 nicht vorgesehen sein.
Der vorstehend erwähnte Quetschprozess wird beispielsweise in der folgenden Weise durchgeführt. Das Quetschen wird durchgeführt, während Elektrizität über die Matrize zum Metallmantel geliefert wird, um dadurch einen dünnwandigen Teil 1h, der zwischen zwei Vorsprüngen (einem Werkzeugeingriffsteil 1e und einem flanschartigen Gasdichtungsteil 1g) ausgebildet ist, beispielsweise auf 700°C oder höher zu erhitzen, um den Verformungswiderstand zu verringern; d. h. das Quetschen wird durchgeführt, während der Verformungswiderstand verringert wird. Dieser Quetschprozess wird Heißquetschen genannt. Das Heißquetschen kann die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Metallmantel 1 und dem Isolator 2 zum Quetschen nutzen, wodurch eine sehr gasdichte gequetschte Struktur leicht erhalten werden kann.
Zusammen mit einer jüngeren Tendenz eines Motors in Richtung einer komplexen Anordnung um Köpfe und einer Vergrößerung des Ventildurchmessers zeigt eine Zündkerze eine merkliche Tendenz zur Abnahme im Durchmesser und zur Zunahme in der Länge. Das Verringern des Durchmessers einer Zündkerze erfordert jedoch die Verwendung eines Metallmantels mit einem kleinen Durchmesser und einer dünnen Wand. Wie aus dem vorstehend beschriebenen Prinzip ersichtlich ist, wird eine Kraft zum Befestigen des Isolators am Metallmantel durch eine Reaktion vom gequetschten Teil 1d induziert. Da eine Verringerung des Durchmessers und der Wanddicke des Metallmantels von einer Verringerung der Querschnittsfläche des gequetschten Teils 1d begleitet wird, erfordert das Bringen einer Spannung, die am Querschnitt des gequetschten Teils 1d entsteht, auf dasselbe Niveau wie eine herkömmliche eine Verringerung des Kompressionshubs zum Quetschen. Folglich nimmt eine gesamte Befestigungskraft um ein Ausmaß ab, das der Verringerung der Querschnittsfläche entspricht. Folglich wird die zwischen dem Metallmantel und dem Isolator hergestellte Gasdichtheit verschlechtert. Insbesondere wenn raue Vibrationen auf eine Zündkerze wirken, wie bei einem Antrieb mit hoher Geschwindigkeit und hoher Last, kann die Quetschung der Zündkerze gelockert werden und folglich wird die Gasdichtheit wahrscheinlicher verschlechtert.
Im Gegensatz dazu beinhaltet ein Versuch, die gesamte Befestigungskraft auf demselben Niveau wie einem herkömmlichen zu halten, eine Zunahme der Spannung um ein Ausmaß, das einer Abnahme der Querschnittsfläche des gequetschten Teils 1d entspricht; folglich misslingt es der Festigkeit des gequetschten Teils 1d, die Spannung auszuhalten, was zu einem Ausfall der Aufrechterhaltung der Gasdichtheit führt. Beim Heißquetschen steigt die Temperatur des dünnwandigen Teils 1h infolge der Lieferung von Elektrizität zu diesem an und er wird plastisch verformt. Daher wird eine Reaktionskraft, die von der Wärmeausdehnungsdifferenz stammt, auch auf den dünnwandigen Teil 1h aufgebracht. Da der durch Elektrizität bewirkte Temperaturanstieg unter Metallmänteln breit variiert, variiert eine Reaktionskraft, die von der Wärmeausdehnungsdifferenz stammt, auch; folglich entsteht ein Mangel an Festigkeit im gequetschten Teil 1d und insbesondere entsteht wahrscheinlich eine Beeinträchtigung der Gasdichtheit.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin zu ermöglichen, dass in einer Zündkerze, die derart konfiguriert ist, dass ein Metallmantel mit einem Isolator durch Heißquetschen verbunden wird, der Metallmantel mit dem Isolator mittels einer ausreichenden Befestigungskraft fest verbunden wird, selbst wenn der Durchmesser der Zündkerze verringert ist, um dadurch die Gasdichtheit und die Vibrationsbeständigkeit zu verbessern.
EP-A-1 022 828 , die als den nächsten Stand der Technik darstellend betrachtet wird, offenbart eine Zündkerze gemäß dem Oberbegriffteil von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung stellt eine Zündkerze mit einer stabartigen zentralen Elektrode, einem stabartigen Isolator, der die zentrale Elektrode umgibt und einen Vorsprung an einem Mittelteil desselben aufweist, einem Metallmantel, der eine Röhrenform mit offenem Ende annimmt und den Isolator umgibt, und einer Masseelektrode bereit, wobei ein erstes Ende der Masseelektrode mit dem Metallmantel verbunden ist und ein zweites Ende der Masseelektrode der zentralen Elektrode zugewandt ist, um dadurch eine Funkenentladungsstrecke zu definieren, und wobei:
ein Isolatoreinsetzloch, in das der Vorsprung des Isolators eingesetzt ist, im Metallmantel ausgebildet ist, während es sich in einer Richtung einer Achse erstreckt; wenn eine Seite in Richtung der Funkenentladungsstrecke in Bezug auf die Richtung der Achse als Vorderseite angenommen wird, ein hinterer Endteil des Metallmantels in Richtung des Isolators gequetscht ist, so dass er dadurch zu einem gekrümmten, gequetschten Teil ausgebildet ist;
zwei Vorsprünge und ein dünnwandiger Teil an einer äußeren Oberfläche des Metallmantels derart ausgebildet sind, dass der dünnwandige Teil zwischen den zwei Vorsprüngen liegt, dünner ist als die zwei Vorsprünge und derart, dass einer der Vorsprünge so ausgebildet ist, dass er benachbart zu und auf der Vorderseite des gequetschten Teils liegt; und
ein Innendurchmesser des Isolatoreinsetzlochs des Metallmantels in einer Position gemessen, in der eine Innenwandoberfläche des Isolatoreinsetzlochs in eine Innenwandoberfläche des gequetschten Teils in Bezug auf die Richtung der Achse des Metallmantels übergeht, 8–12 mm ist;
dadurch gekennzeichnet, dass:
der gequetschte Teil durch den hinteren Endteil des Metallmantels ausgebildet ist, der in Richtung des Isolators heiß gequetscht ist;
der dünnwandige Teil einen Querschnitt annimmt, dessen innere und äußere Oberfläche in einem radial konvexen Zustand in Bezug auf die Achse gewölbt sind; und
eine Querschnittsfläche S des Metallmantels, wie gemessen, wenn der Metallmantel in der Position durch eine zur Achse senkrechte Ebene geschnitten wird, und ein Kohlenstoffgehalt eines Stahlmaterials, das zum Ausbilden des Metallmantels verwendet wird, eine der folgenden Bedingungen A und B erfüllen:
Bedingung A: 15 ≤ S < 25 mm² und ein Kohlenstoffgehalt von 0,20–0,45 Gewichts-%; und
Bedingung B: 25 ≤ S < 35 mm² und ein Kohlenstoffgehalt von 0,15–0,45 Gewichts-%.
Wenn eine Seite in Richtung einer Funkenentladungsstrecke in Bezug auf die Richtung der Achse als Vorderseite genommen wird, werden gewöhnlich zwei Vorsprünge am Metallmantel der Zündkerze ausgebildet, die benachbart zu und an der Vorderseite des gequetschten Teils des Metallmantels angeordnet werden sollen. Einer der zwei Vorsprünge ist ein Werkzeugeingriffsteil (ein so genannter hexagonaler Teil). Wenn die Zündkerze in einem Zündkerzenbefestigungsloch, das in einem Verbrennungsmotor ausgebildet ist, angebracht werden soll, wird ein Werkzeug wie z. B. ein Schraubenschlüssel mit dem Werkzeugeingriffsteil in Eingriff gebracht. Herkömmlich hat der Werkzeugeingriffsteil einer Zündkerze vorwiegend eine Abmessung von entgegengesetzter Seite zu Seite von 16 mm oder mehr verwendet, so dass die Querschnittsfläche des gequetschten Teils 40 mm² oder mehr sein kann. Die vorher erwähnte Tendenz zum Verringern des Durchmessers einer Zündkerze führt jedoch auch eine zunehmende Anforderung zum Verringern der Größe des Werkzeugeingriffsteils beispielsweise aus den folgenden Gründen herbei: die Verwendung eines Direktzündverfahrens – in dem individuelle Zündspulen direkt an den oberen Teilen von entsprechenden Zündkerzen befestigt sind – verschmälert einen verfügbaren Raum über einem Zylinderkopf; und die vorher erwähnte Vergrößerung der von Ventilen belegten Fläche erzwingt eine Verringerung des Durchmessers von Kerzenlöchern. Folglich wird erzwungen, dass die Abmessung von entgegengesetzter Seite zu Seite des Werkzeugeingriffsteils beispielsweise von einer herkömmlich verfügbaren Abmessung von 16 mm oder mehr auf 14 mm oder weniger verringert wird. Die Bedingung A oder B der vorliegenden Erfindung stellt den Bereich der Querschnittsfläche des gequetschten Teils angesichts der Verwendung eines Metallmantels bereit, dessen Durchmesser derart verringert ist, dass die Abmessung des Werkzeugeingriffsteils von entgegengesetzter Seite zu Seite nicht größer ist als beispielsweise 14 mm. Der Bereich des Innendurchmessers (8–12 mm) des Isolatoreinsetzlochs des Metallmantels wird auch angesichts einer Verringerung des Durchmessers des Metallmantels bestimmt. Beachtenswerterweise ist der Innendurchmesser des Isolatoreinsetzlochs des Metallmantels jener, der in einer dem Werkzeugeingriffsteil entsprechenden Position gemessen wird.
Das Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Metallmantel, dessen gequetschter Teil eine Querschnittsfläche aufweist, die wie vorstehend erwähnt verkleinert ist, aus einem Stahlmaterial auszubilden, dessen Kohlenstoffgehalt gemäß der Querschnittsfläche erhöht ist, um dem gequetschten Teil eine Festigkeit zu verleihen, die eine erhöhte Befestigungsspannung ausreichend aushalten kann. Folglich kann der Metallmantel fest mit dem Isolator mittels einer ausreichenden Befestigungskraft verbunden werden, wodurch die Gasdichtheit und die Vibrationsbeständigkeit verbessert werden.
Insbesondere wird der Außendurchmesser des Metallmantels in zwei Kategorien; oder Bedingung A und Bedingung B gemäß dem Bereich der Querschnittsfläche S des gequetschten Teils klassifiziert. Die Bedingung A verwendet den folgenden Bereich der Querschnittsfläche S des gequetschten Teils: 15 ≤ S < 25 mm². In diesem Fall wird der Kohlenstoffgehalt eines Stahlmaterials, das zum Ausbilden des Metallmantels verwendet wird, so ausgewählt, dass er in den Bereich von 0,20 Gewichts-% bis 0,45 Gewichts-% fällt. Die Bedingung B verwendet den folgenden Bereich der Querschnittsfläche S des gequetschten Teils: 25 ≤ S < 35 mm². In diesem Fall wird der Kohlenstoffgehalt eines zum Ausbilden des Metallmantels verwendeten Stahlmaterials so ausgewählt, dass er in den Bereich von 0,15 Gewichts-% bis 0,45 Gewichts-% fällt.
In beiden Fällen wird, wenn der Kohlenstoffgehalt eines Stahlmaterials unter die untere Grenze fällt, die Festigkeit des gequetschten Teils unzureichend, um eine Befestigungsspannung auszuhalten, was zu einem Mangel an Gasdichtheit oder Vibrationsbeständigkeit führt. Die Bedingung A, die einen schmäleren Bereich der Querschnittsfläche S des gequetschten Teils verwendet, legt eine höhere untere Grenze für den Kohlenstoffgehalt eines Stahlmaterials fest, da eine größere Spannung erforderlich ist als im Fall der Bedingung B, um Gasdichtheit sicherzustellen. Die Bedingung A erfordert auch mindestens 15 mm² für die Querschnittsfläche S, da ein Metallmantel mit einem kleinen Durchmesser, so dass die Querschnittsfläche S des gequetschten Teils kleiner als 15 mm² ist, die Gasdichtheit nicht aufrechterhält. Dies gilt auch für die untere Grenze (8 mm) des Innendurchmessers des Isolatoreinsetzlochs des Metallmantels.
Wenn der Kohlenstoffgehalt eines Stahlmaterials über der oberen Grenze liegt (die Bedingungen A und B besitzen dieselbe obere Grenze), kann der Metallmantel während der Abkühlung nach dem Heißquetschen aufgrund einer Besonderheit des Heißquetschens einen Abschreckriss erleiden. Wie in 2(b) gezeigt, tritt dieser Abschreckriss gewöhnlich an den Umfangsnutteilen auf, die zum dünnwandigen Teil 1h gehören, der zwischen dem Werkzeugeingriffsteil 1e und dem Gasdichtungsteil 1g ausgebildet ist; insbesondere an einer spitzwinkligen Grenze zwischen dem konvex gewölbten dünnwandigen Teil 1h und dem Werkzeugeingriffsteil 1e oder dem Gasdichtungsteil 1g. Der Grund wird nachstehend beschrieben.
Zuerst wird als Einleitung das Transformationsverhalten von unlegiertem Stahl, das dem Erhitzen und Abkühlen zugeordnet ist, kurz beschrieben. Wenn Eisen, das Kohlenstoff enthält, erhitzt wird, nimmt ein unlegierter Stahl, wie aus dem bekannten Eisen-Kohlenstoff-System-Binärphasendiagramm ersichtlich ist, die Mischphase von Ferrit und Zementit bis zum A1-Transformationspunkt an (Perlit-Transformationspunkt: fester Punkt einer Temperatur von 723°C); der unlegierte Stahl nimmt die Mischphase von Ferrit und Austenit im Temperaturbereich zwischen dem A1-Transformationspunkt und dem A3-Transformationspunkt an; und der unlegierte Stahl wird beim A3-Transformationspunkt oder höher vollständig austenitisiert.
Wenn die Kühlung mit einer kritischen Rate oder höher durchgeführt wird, kehrt die Austenitphase nicht zur Ferritphase zurück, sondern erleidet eine Martensittransformation. Da die Martensittransformation von Eisen eine diffusionslose Transformation ist, die von einer signifikanten Volumenausdehnung begleitet wird, wird die Martensitphase erzeugt, während eine große Spannung um diese beteiligt ist, und bildet einen Hauptfaktor bei der Abschreckhärtung eines Stahls. Der Grad dieser Härtung wird merklich, wenn die Menge an Martensit zunimmt. Wenn die Menge an Martensit übermäßig groß wird, wird das Material brüchig und ist folglich für einen Abschreckriss anfällig.
Wenn der Kohlenstoffgehalt zunimmt, fällt der vorstehend erwähnte A3-Transformationspunkt monoton in Richtung des Perlit-Eutektoid-Transformationspunkts (Kohlenstoff: 0,8 Gewichts-%). Die vorstehend erwähnte Heißquetschtemperatur, die durch eine durch Elektrizität bewirkte Erwärmung erreicht wird, variiert gewöhnlich im Bereich von etwa 700°C bis 950°C. Dieser Temperaturbereich kann als heikler Bereich verstanden werden, der sich in Richtung von entgegengesetzten Seiten des A3-Transformationspunkts von der Austenitphase zur Mischphase von Ferrit und Austenit in Bezug auf den A3-Transformationspunkt erstreckt.
Unter der vorstehend erwähnten Voraussetzung wird der Grund dafür, dass ein Abschreckriss auftreten kann, wenn der Kohlenstoffgehalt die vorstehend erwähnte obere Grenze übersteigt, mit Bezug auf 6 beschrieben. In 6 stellt die horizontale Achse den Kohlenstoffgehalt dar und die vertikale Achse stellt die Temperatur dar. Wenn Stahl mit einer Temperatur, die niedriger ist als der A3-Transformationspunkt abgeschreckt wird, ist die Menge an Martensit klein und der Abschreckriss tritt unwahrscheinlich auf, da ein Teil der Mikrostruktur bereits durch Diffusionstransformation ferritisiert wurde. Wenn jedoch Stahl mit einer Temperatur, die höher ist als der A3-Transformationspunkt, abgeschreckt wird, ist die Menge an Martensit groß und der Abschreckriss tritt wahrscheinlich auf, da die ganze Mikrostruktur austenitisiert ist. Die durchgezogene Linie von 6 stellt die Kohlenstoffgehaltabhängigkeit der kritischen Temperatur für das Auftreten des Abschreckrisses dar, die die vorliegenden Erfinder untersucht haben. Wie aus der durchgezogenen Linie ersichtlich ist, fällt, wenn der Kohlenstoffgehalt zunimmt, die kritische Temperatur für das Auftreten des Abschreckrisses monoton entsprechend dem A3-Transformationspunkt. Wenn das Heißquetschen bei einer Temperatur über der durchgezogenen Linie durchgeführt wird, tritt der Abschreckriss sehr wahrscheinlich im Prozess der Abkühlung nach dem Quetschen auf.
Die Strichpunktlinie in 6 stellt eine Warntemperatur (nachstehend letzte Warntemperatur genannt) dar, die der dünnwandige Teil möglicherweise in dem Prozess des durch Elektrizität bewirkten Heißquetschens erreicht. Untersuchungen, die von den vorliegenden Erfindern durchgeführt wurden, haben aufgezeigt, dass die letzte Warntemperatur etwa 950°C ist. Aufgrund einer Besonderheit der durch Elektrizität bewirkten Erwärmung ist diese Steuerung für eine gleichmäßige Erwärmung schwierig, der dünnwandige Teil erreicht unvermeidlich die vorstehend erwähnte letzte Warntemperatur im Prozess des Heißquetschens.
Wie aus 6 ersichtlich ist, schneiden sich die Linie, die die letzte Warntemperatur angibt, und die Linie, die die kritische Temperatur für das Auftreten des Abschreckrisses angibt, in einem Punkt, der einem Kohlenstoffgehalt entspricht, der höher ist als 0,45 Gewichts-%, was die obere Grenze des Kohlenstoffgehalts der vorliegenden Erfindung ist. Dies bedeutet, dass eine hohe Möglichkeit besteht, dass die Temperatur des dünnwandigen Teils die kritische Temperatur für das Auftreten des Abschreckrisses übersteigt, mit einer resultierenden Wahrscheinlichkeit, dass der Abschreckriss am dünnwandigen Teil im Prozess der Abkühlung nach dem Quetschen auftritt. Die Begrenzung des Kohlenstoffgehalts auf 0,45 Gewichts-% oder weniger macht jedoch die kritische Temperatur für das Auftreten des Abschreckrisses höher als die letzte Warntemperatur, wodurch das Auftreten des Abschreckrisses am dünnwandigen Teil wirksam verhindert wird.
Als nächstes wird eine Korrosionsschutzschicht auf den meisten herkömmlichen Arten von Metallmänteln für die Zündkerzenverwendung ausgebildet, die aus unlegiertem Stahl oder dergleichen ausgebildet sind. Eine Galvanisierung, die kostengünstig und ausgezeichnet korrosionshemmend ist, wurde als Verfahren zum Ausbilden der Korrosionsschutzschicht verwendet. Im Fall des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Metallmantels, der aus einem Stahlmaterial mit hohem Kohlenstoffgehalt ausgebildet wird, verursacht jedoch de Verwendung der Galvanisierung das folgende Problem.
Bei der Elektrogalvanisierung muss Zink, das basischer ist als Eisen, auf der Oberfläche von Eisen abgeschieden werden; daher wird das elektrische Potential für die Galvanisierung relativ hoch festgelegt. Folglich wird gewöhnlich Wasserstoff im Prozess der Galvanisierung erzeugt. Der so erzeugte Wasserstoff wird in ein Basismaterial oder ein Stahlmaterial absorbiert. Im Fall eines Stahlmaterials mit hoher Festigkeit ist jedoch bekannt, dass der so absorbierte Wasserstoff gewöhnlich eine Wasserstoffversprödung verursacht; d. h. ein Stahlmaterial mit hoher Festigkeit versprödet gewöhnlich infolge der Absorption von Wasserstoff. Es ist bekannt, dass die Anwesenheit einer Zwangsspannung, die durch Spannung induziert wird, eine wichtige Rolle beim Auftreten der Wasserstoffversprödung spielt. Der gequetschte Teil des Metallmantels wird jederzeit einer Zugspannung ausgesetzt, um die Befestigungsspannung auszuhalten, und erleidet folglich wahrscheinlich eine Wasserstoffversprödung.
In jedem Fall werden, wenn die Quetschung infolge der Wasserstoffversprödung gelockert wird, die Gasdichtheit und vibrationsbeständigkeit des Metallmantels beeinträchtigt. Es ist bekannt, dass ein Wasserstoffversprödungsbruch nicht unmittelbar bei der Herstellung von Versprödungsbedingungen (d. h. Absorption einer gewissen Menge oder mehr von Wasserstoff und Auferlegung einer Zwangsspannung) auftritt, sondern nach einer gewissen Inkubationsperiode auftritt. Ein solcher Bruch wird auch verzögerter Riss oder verzögerter Bruch genannt.
Die Zündkerze der vorliegenden Erfindung verwendet ein Stahlmaterial, dessen Festigkeit durch eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts verbessert ist, wie vorstehend erwähnt. Da ein solches Stahlmaterial für eine Wasserstoffversprödung sehr anfällig ist, muss der gequetschte Teil so konstruiert werden, dass das Auftreten der Wasserstoffversprödung verhindert wird. Je höher die Zwangsspannung ist, desto kürzer ist die Inkubationsperiode des verzögerten Bruchs. Daher tritt der verzögerte Bruch wahrscheinlicher im Fall einer Zündkerze auf, bei der die Befestigungsspannung infolge der Verringerung der Querschnittsfläche des gequetschten Teils erhöht ist.
Wenn eine Galvanisierung auf den Metallmantel der Zündkerze der vorliegenden Erfindung angewendet werden soll, müssen die Galvanisierungsbedingungen sorgfältig festgelegt werden, um eine übermäßige Erzeugung von Wasserstoff im Galvanisierungsprozess zu verhindern. Die Verschmälerung der Galvanisierungsbedingungen beinhaltet jedoch eine Schwierigkeit beim Steuern der Bedingungen, was zu erhöhten Kosten führt.
Vorzugsweise wird folglich eine Nickelplattierungsschicht anstelle der herkömmlichen Galvanisierung zur Verwendung als auf dem Metallmantel auszubildende Korrosionsschutzschicht verwendet. Im Gegensatz zu Zink ist Nickel edler als Eisen; folglich kann Nickel ohne Bedarf, das elektrische Potential für die elektrolytische Nickelplattierung zu erhöhen, gleichmäßig abgeschieden werden. Daher beinhaltet die Nickelplattierung von Natur aus unwahrscheinlich die Erzeugung von Wasserstoff und verursacht folglich unwahrscheinlich ein Wasserstoffversprödungsproblem.
In den hier beigefügten Ansprüchen werden an die Elemente angehängte Bezugsziffern aus den zugehörigen Zeichnungen zum Vorsehen eines vollständigeren Verständnisses der Art der vorliegenden Erfindung zitiert, sollten jedoch nicht als Begrenzung der Konzepte der Elemente in den Ansprüchen aufgefasst werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nur beispielhaft mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:
1 zeigt Ansichten zum Erläutern einer Zündkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von verschiedenen Querschnitten und eine Ansicht zum Erläutern der Abmessung von entgegengesetzter Seite zu Seite eines modifizierten Werkzeugeingriffsteils;
2 zeigt Ansichten zum Erläutern eines Quetschprozesses;
3 ist eine teilweise Längsschnittansicht, die eine erste Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ist eine teilweise Längsschnittansicht, die eine zweite Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 zeigt teilweise Längsschnittansichten, die eine Zündkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit der ersten Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels vergleichen; und
6 ist ein Graph, der die Kohlenstoffgehaltabhängigkeit der kritischen Temperatur für das Auftreten eines Abschreckrisses und der letzten Heißquetsch-Warntemperatur eines Metallmantels zeigt.
Die Bezugsziffern identifizieren Gegenstände in den Zeichnungen wie folgt:

100, 200, 300, 400: Zündkerzen
1: Metallmantel
1d: gequetschter Teil
1: Werkzeugeingriffsteil
1h: dünnwandiger Teil
2: Isolator
3: zentrale Elektrode
4: Masseelektrode
g: Funkenentladungsstrecke
7: Außengewindeteil
40: Isolatoreinsetzloch

1 zeigt eine Zündkerze 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Zündkerze 100 umfasst einen röhrenförmigen Metallmantel 1; einen Isolator 2, der in den Metallmantel 1 derart eingesetzt ist, dass ein Vorderendteil 21 vom Metallmantel 1 vorsteht; eine zentrale Elektrode 3, die im Isolator 2 derart vorgesehen ist, dass ein Edelmetall-Entladungsteil 31, der an ihrem Vorderende ausgebildet ist, vom Isolator 2 vorsteht; und eine Masseelektrode 4, wobei ein Ende derselben mit dem Metallmantel 1 mittels Schweißen oder dergleichen verbunden ist, wobei der andere Endteil derselben derart gebogen ist, dass seine Seitenfläche dem Entladungsteil 31 der zentralen Elektrode 3 zugewandt ist. Ein Edelmetall-Entladungsteil 32 ist an der Masseelektrode 4 gegenüber dem Edelmetall-Entladungsteil 31 ausgebildet. Der Edelmetall-Entladungsteil 31 und der Edelmetall-Entladungsteil 32 bilden eine Funkenentladungsstrecke g dazwischen.
Der Isolator 2 ist aus einem gesinterten Keramikkörper wie z. B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid ausgebildet. Der Isolator 2 weist ein Durchgangsloch 6 auf, das in diesem entlang seiner axialen Richtung ausgebildet ist, um die zentrale Elektrode 3 aufzunehmen. Ein metallisches Anschlusselement 13 ist fest in einen Endteil des Durchgangslochs 6 eingesetzt, wohingegen die zentrale Elektrode 3 fest in den anderen Endteil des Durchgangslochs 6 eingesetzt ist. Ein Widerstand 15 ist innerhalb des Durchgangslochs 6 zwischen dem metallischen Anschlusselement 13 und der zentralen Elektrode 3 angeordnet. Entgegengesetzte Endteile des Widerstandes 15 sind mit der zentralen Elektrode 3 und dem metallischen Anschlusselement 13 über leitende Glasdichtungsschichten 16 bzw. 17 elektrisch verbunden. Ein flanschartiger Vorsprung 2e ist an einem zentralen Teil des Isolators 2 ausgebildet.
Der Metallmantel 1 ist aus unlegiertem Stahl zu einer Röhrenform ausgebildet und dient als Gehäuse der Zündkerze 100. Ein Außengewindeteil 7 und zwei Vorsprünge (der Werkzeugeingriffsteil 1e und der Gasdichtungsteil 1g) sind auf der äußeren Umfangsfläche des Metallmantels 1 ausgebildet und so ausgelegt, dass sie die Zündkerze 100 an einem nicht dargestellten Motorblock montieren. Wenn eine Seite in Richtung der Funkenentladungsstrecke g in Bezug auf die Richtung der Achse O als Vorderseite genommen wird, ist ein flanschartiger Gasdichtungsteil 1g benachbart zur Rückseite des Außengewindeteils 7 ausgebildet, und ein Werkzeugeingriffsteil 1e, mit dem ein Werkzeug wie z. B. ein Spannstück oder Schraubenschlüssel in Eingriff gebracht wird, wenn der Metallmantel 1 montiert werden soll, ist auf der Rückseite relativ zum Gasdichtungsteil 1g ausgebildet. Ein dünnwandiger Teil 1h ist zwischen dem Werkzeugeingriffsteil 1e und dem Gasdichtungsteil 1g ausgebildet. Die Wand des dünnwandigen Teils 1h ist dünner als jene des Werkzeugeingriffsteils 1e und jene des Gasdichtungsteils 1g.
Der Werkzeugeingriffsteil 1e weist eine Vielzahl von Paaren von zueinander parallelen Werkzeugeingriffsflächen auf, die sich parallel zur Achse O erstrecken und auf dem Umfang angeordnet sind. Wenn der Werkzeugeingriffsteil 1e einen regulären hexagonalen Querschnitt annehmen soll, weist der Werkzeugeingriffsteil 1e drei Paare der Werkzeugeingriffsflächen auf. Alternativ kann der Werkzeugeingriffsteil 1e 12 Paare der zueinander parallelen Werkzeugeingriffsflächen aufweisen. In diesem Fall nimmt der Querschnitt des Werkzeugeingriffsteils 1e eine Form an, die durch Verschieben von zwei überlagerten regulären hexagonalen Formen um die Achse 0 um 30° erhalten wird. In beiden Fällen ist, wenn die Abmessung Σ des Werkzeugeingriffsteils 1e von entgegengesetzter Seite zu Seite durch den Abstand zwischen entgegengesetzten Seiten des hexagonalen Querschnitts dargestellt wird, die Abmessung Σ des Werkzeugeingriffsteils 1e von entgegengesetzter Seite zu Seite nicht größer als 14 mm.
Ein Isolatoreinsetzloch 40 eines Metallmantels 1, in das der flanschartige Vorsprung 2e des Isolators 2 eingesetzt wird, weist einen Innendurchmesser von 8–12 mm auf. Ein Stahlmaterial wird derart ausgewählt, dass, wenn S die Querschnittsfläche des Metallmantels 1 darstellt (die Querschnittsfläche des gequetschten Teils), wie in einer Ebene (A-A), die die Achse O in einer Position 1i senkrecht schneidet, in der die innere Wandoberfläche des Isolatoreinsetzlochs 40 in die innere Wandoberfläche des gequetschten Teils 1d in Bezug auf die Richtung der Achse O des Metallmantels 1 übergeht, gemessen, erfüllen die Querschnittsfläche S des gequetschten Teils und der Kohlenstoffgehalt eines zum Ausbilden des Metallmantels 1 verwendeten Stahlmaterials eine der folgenden Bedingungen A und B:
Bedingung A: 15 ≤ S < 25 mm² und ein Kohlenstoffgehalt von 0,20–0,45 Gewichts-%; und
Bedingung B: 25 ≤ S < 35 mm² und ein Kohlenstoffgehalt von 0,15–0,45 Gewichts-%.
Eine ringartige Gewindedichtung 61 – die an einem Hinterendkantenteil des flanschartigen Vorsprungs 2e anliegt – ist zwischen der inneren Oberfläche eines hinteren Öffnungsteils des Metallmantels 1 und der äußeren Oberfläche des Isolators 2 angeordnet. Der Isolator 2 wird in Richtung der Vorderseite gepresst, während er in den Metallmantel 1 eingesetzt wird, und dann wird die Öffnungskante des Metallmantels 1 in Richtung der Dichtung 61 einwärts gequetscht, um dadurch den gequetschten Teil 1d auszubilden, wodurch der Metallmantel 1 fest mit dem Isolator 2 verbunden wird. Dieses Quetschen wird mittels Heißquetschen durchgeführt, wie vorher erwähnt. Eine nicht dargestellte Dichtung wird beachtenswerterweise an einen Hinterendteil des Außengewindeteils 7 des Metallmantels 1 in einer solchen Weise angefügt, dass sie an der Vorderendfläche des Gasdichtungsteils 1g anliegt.
Die ganze äußere Oberfläche des Metallmantels 1 wird mit einer Nickelplattierungsschicht 41 wegen des Korrosionsschutzes bedeckt. Die Nickelplattierungsschicht 41 wird durch einen bekannten Elektroplattierungsprozess ausgebildet und weist eine Dicke von beispielsweise etwa 3–15 µm (an einer Werkzeugeingriffsfläche des Werkzeugeingriffsteils 1e gemessen) auf. Wenn die Schichtdicke geringer als 3 µm ist, kann kein ausreichender Korrosionsschutz erreicht werden. Dagegen ist eine Schichtdicke oberhalb 15 µm hinsichtlich des Erreichens des Korrosionsschutzes unnötig dick und erfordert eine lange Plattierungszeit, was zu einer Kostenerhöhung führt. Wenn der Isolator 2 durch einen Quetschprozess verbunden werden soll, der später beschrieben wird, blättert die Plattierung außerdem wahrscheinlich an einem Teil ab, der einer Quetschverformung unterzogen wird.
Ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Zündkerze 100 gemäß der vorliegenden Erfindung wird als nächstes beschrieben. Zuerst wird die Nickelplattierungsschicht 41 auf dem Metallmantel 1 durch einen bekannten Elektroplattierungsprozess ausgebildet. Der Isolator 2 mit der zentralen Elektrode 3, den leitenden Glasdichtungsschichten 16 und 17, dem Widerstand 15 und dem metallischen Anschlusselement 13, das in das Durchgangsloch 6 eingesetzt ist, wird von einem Öffnungsteil, der sich auf der Rückseite des Isolatoreinsetzlochs 40 befindet, in den Metallmantel 1 eingesetzt, bis ein Eingriffsteil 2h des Isolators 2 und ein Eingriffsteil 1c des Metallmantels 1 über eine Gewindedichtung (nicht dargestellt) verbunden sind (siehe 1 für diese Elemente). Als nächstes wird die Gewindedichtung 61 in den Metallmantel 1 vom Einsetzöffnungsteil eingesetzt und an der Stelle angeordnet. Anschließend wird ein zu quetschender Teil des Metallmantels 1 in Richtung des Isolators 2 über die Gewindedichtung 61 gequetscht, wodurch der Metallmantel 1 und der Isolator 2 verbunden werden. Dieser Quetschprozess verwendet Heißquetschen.
Der vorstehend erwähnte Quetschprozess kann insbesondere durchgeführt werden, wie in 2 gezeigt. Zuerst wird, wie in Schritt (a) von 2 gezeigt, ein Vorderendteil des Metallmantels 1 in ein Einsetzloch 110a einer Quetschbasis 110 derart eingesetzt, dass der am Metallmantel 1 ausgebildete flanschartige Gasdichtungsteil 1g sich auf den Öffnungsumfang des Einsetzlochs 110a zurücksetzt. Beachtenswerterweise nimmt der gequetschte Teil 1d des Metallmantels 1 in 1 vor dem Quetschen eine zylindrische Form an und der zylindrische Teil wird zu quetschender Teil 1d' genannt. Als nächstes wird die Quetschmatrize 111 von oben auf den Metallmantel 1 aufgesetzt. Eine konkave Quetschwirkungsoberfläche 111p, die dem gequetschten Teil 1d (1) entspricht, ist an einem Teil der Quetschmatrize 111 ausgebildet, der an dem zu quetschenden Teil 1d' anliegt. In diesem Zustand wird, während Elektrizität zum Metallmantel 1 von einer nicht dargestellten Leistungsversorgung über die Quetschbasis 110 und die Quetschmatrize 111 geliefert wird, um den Metallmantel 1 zu erhitzen, eine axiale Druckkraft, die in Richtung der Quetschbasis 110 gerichtet ist, auf die Quetschmatrize 111 aufgebracht, um die Quetschmatrize 111 in Richtung der Quetschbasis 110 zu bewegen; folglich wird der zu quetschende Teil 1d' zusammengedrückt, während er entlang der Quetschwirkungsoberfläche 111p radial nach innen gekrümmt wird. Wie in Schritt (b) gezeigt, werden der Metallmantel 1 und der Isolator 2 durch Quetschen fest verbunden. Die Anwendung einer Druckkraft in Kombination mit der Lieferung von Elektrizität bewirkt, dass der zwischen dem Gasdichtungsteil 1g und dem Werkzeugeingriffsteil 1e ausgebildete dünnwandige Teil 1h erhitzt und in einem zusammengedrückten Zustand plastisch verformt wird, wie in 2 gezeigt. Das Abschalten der Elektrizität, während der zusammengedrückte Zustand aufrechterhalten wird, bewirkt, dass der thermisch ausgedehnte dünnwandige Teil 1h abgekühlt wird, wodurch eine Befestigungskraft verstärkt wird. Da der dünnwandige Teil 1h zusammengedrückt wird, während seine Enden, die mit dem Werkzeugeingriffsteil 1e und dem Gasdichtungsteil 1g verbunden sind, eingeschränkt sind, wird der dünnwandige Teil 1h einer Art von trommelartiger Verformung unterzogen. Nach der Vollendung des Heißquetschens nimmt der dünnwandige Teil 1h einen bikonvexen Querschnitt an, dessen innere und äußere Oberfläche in einem radial konvexen Zustand gewölbt sind.
Beispiele
Als nächstes werden die Ergebnisse von Experimenten beschrieben, die zum Bestätigen der Wirkung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden.
Beispiel 1
Zündkerzen 200 und 300, die in 3 und 4 gezeigt sind, wurden zur Testverwendung hergestellt. Diese Zündkerzen 200 und 300 sind in einer Weise ähnlich zu jener der Zündkerze 100 von 1 konfiguriert, außer dass die Edelmetall-Entladungsteile 31 und 32 weggelassen sind. Strukturmerkmale, die jenen der Zündkerze 100 von 1 konzeptionell ähnlich sind, sind mit gemeinsamen Bezugsziffern bezeichnet (typische Strukturmerkmale werden ausgewählt und Bezugsziffern zugewiesen). Der gequetschte Teil 1d wird mittels Heißquetschen ausgebildet.
Die Zündkerzen 200 und 300 weisen die folgenden Merkmale auf:
Zündkerze 200 (3)

Querschnittsfläche S des gequetschten Teils: 25–35 mm² (erfüllt die Bedingung B);
Innendurchmesser des Isolatoreinsetzlochs 40: 11,2 mm;
Heißquetschbedingung: aufgebrachter Druck etwa 2–2,5 Tonnen; und
Temperatur: 850°C, am dünnwandigen Teil 1h mittels Strahlungsthermometer gemessen.

Zündkerze 300 (4)

Querschnittsfläche S des gequetschten Teils: 13–25 mm² (erfüllt die Bedingung A);
Innendurchmesser des Isolatoreinsetzlochs 40: 10 mm;
Heißquetschbedingung: aufgebrachter Druck etwa 1,5–2,0 Tonnen; und
Temperatur: 850°C, am dünnwandigen Teil 1h mittels Strahlungsthermometer gemessen.

In den Zündkerzen 200 und 300 wurde der Kohlenstoffgehalt eines Kohlenstoffstahls, der zum Ausbilden des Metallmantels 1 verwendet wurde, im Bereich von 0,05 Gewichts-% bis 0,50 Gewichts-% geändert. Diese Zündkerzen 200 und 300 wurden unter den nachstehenden Bedingungen einem heißen Luftdichtheitstest unterzogen und auf ein Luftleck vom gequetschten Teil 1d (mit dem Füllmaterial 61 gefüllter Teil) gemessen.
Testbedingungen

Umgebungstemperatur: 200°C
Vibrationsbedingungen: wie in ISO 15565 beschrieben
Vibrationsfrequenz: 50–500 Hz
Wobbelrate: 1 Oktave/Minute
Beschleunigung: 30 GN
Vibrationsrichtung: senkrecht zur Achse O der Zündkerze
Vibrationszeit: 16 Stunden

Messbedingungen

Luftdruck: 2 MPa
Testtemperatur: 150°C

Unter den obigen Messbedingungen waren die Kriterien wie folgt: gut (O): kein Luftleck, annehmbar (Δ): Leck von weniger als 10 cm³; und nicht annehmbar (x): Leck von nicht weniger als 10 cm³. Während die Testmenge n 3 ist, sind die Testergebnisse für individuelle getestete Zündkerzen gezeigt. Ferner wurden 1000 Zündkerzen (Testmenge n ist 1000) für jeden Kohlenstoffgehalt auf den Abschreckriss im dünnwandigen Teil 1h unter der folgenden Bedingung getestet: nach dem Heißquetschen wurden die Zündkerzen mittels Gebläsekühlung einer Zwangskühlung unterzogen. Die Kriterien waren folgendermaßen: gut (O): keine der getesteten Zündkerzen erleidet einen Abschreckriss; und fehlerhaft (x): selbst eine einzige getestete Zündkerze erleidet einen Abschreckriss. Bedeutenderweise wurde durch die Verwendung eines Strahlungsthermometers bestätigt, dass die maximale Temperatur des dünnwandigen Teils 1h während des Heißquetschens etwa 950°C war. Tabelle 1 zeigt die Testergebnisse der Zündkerzen 200 und 300. Tabelle 1
Wie aus den Testergebnissen ersichtlich ist, zeigen die Zündkerzen 200, die den Kohlenstoffgehaltsbereich der Bedingung B erfüllen, und die Zündkerzen 300, die den Kohlenstoffgehaltsbereich der Bedingung A erfüllen, kein Luftleck bei 150°C, wodurch angegeben wird, dass die Gasdichtheit aufrechterhalten ist. Wie aus den Testergebnissen ersichtlich ist, können die Zündkerzen 200 und 300, die einen unlegierten Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt (0,5 Gewichts-%) oberhalb von 0,45 Gewichts-% verwenden, was die obere Grenze der vorliegenden Erfindung ist, auch einen Abschreckriss im dünnwandigen Teil 1h erleiden.
Beispiel 2

Verschiedene unlegierte Stähle mit verschiedenen Kohlenstoffgehalten im Bereich von 0,05 Gewichts-% bis 0,50 Gewichts-% wurden ausgewählt, um Metallmäntel daraus auszubilden. 20000 Metallmäntel, von denen jeder zu jenem der in 3 gezeigten Zündkerze 200 identisch ist, wurden aus jedem der ausgewählten unlegierten Stähle hergestellt. Eine Korrosionsschutzschicht wurde auf den 20000 Metallmänteln in der folgenden Weise ausgebildet: eine elektrolytische Nickelplattierungsschicht mit einer Dicke von 5 µm wurde auf den 10000 Metallmänteln ausgebildet und eine Elektrogalvanisierungsschicht mit einer Dicke von 5 µm wurde auf den restlichen 10000 Metallmänteln ausgebildet. Unter Verwendung der Metallmäntel wurden Zündkerzen 400 in der folgenden Weise hergestellt: die Metallmäntel wurden Heißquetschen mit einem solchen übermäßigen Kompressionshub unterzogen, dass, wie in 5 gezeigt, die Menge der Kompressionsverformung des dünnwandigen Teils 1h 2,5 mal jene von 3 war. Die Zündkerzen 400 wurden für 48 Stunden bei Raumtemperatur stehen lassen und dann auf das Erscheinungsbild der Metallmäntel visuell beobachtet. Die Anzahl der Zündkerzen 400, bei denen ein durch einen verzögerten Bruch induzierter Haarriss im gequetschten Teil 1d oder im dünnwandigen Teil 1h beobachtet wurde, wurde aufgezeichnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

Kohlenstoffgehalt	Elektrolytische Nickelplattierung	Elektrogalvanisierung
Kohlenstoffgehalt	Menge, die Riss erlitt	Menge, die Riss erlitt
0,05	0	0
0,1	0	0
0,15	0	9
0,20	0	14
0,30	0	20
0,40	0	25
0,50	0	31

Dieser Test ist eine Art von beschleunigtem Test, der unter weitaus strengeren Quetschbedingungen durchgeführt wurde. Wie aus den Testergebnissen ersichtlich ist, verringert, wenn ein Stahlmaterial mit einem Kohlenstoffgehalt von nicht weniger als 0,15 Gewichts-% verwendet wird, die Verwendung einer Nickelplattierungsschicht als Korrosionsschutzschicht scheinbar die Anfälligkeit für die Wasserstoffversprödung im Vergleich zum Fall der Verwendung einer Galvanisierungsschicht.

Claims

Zündkerze mit einer stabartigen zentralen Elektrode (3), einem stabartigen Isolator (2), der die zentrale Elektrode (3) umgibt und einen Vorsprung (2e) an einem Mittelteil desselben aufweist, einem Metallmantel (1), der eine Röhrenform mit offenem Ende annimmt und den Isolator (2) umgibt, und einer Masseelektrode (4), wobei ein erstes Ende der Masseelektrode (4) mit dem Metallmantel (1) verbunden ist und ein zweites Ende der Masseelektrode (4) der zentralen Elektrode (3) zugewandt ist, um dadurch eine Funkenentladungsstrecke (g) zu definieren, und wobei: ein Isolatoreinsetzloch (40), in das der Vorsprung (2e) des Isolators (2) eingesetzt ist, im Metallmantel (1) ausgebildet ist, während es sich in einer Richtung einer Achse (O) erstreckt; wenn eine Seite in Richtung der Funkenentladungsstrecke (g) in Bezug auf die Richtung der Achse (O) als Vorderseite angenommen wird, ein hinterer Endteil des Metallmantels (1) in Richtung des Isolators (2) gequetscht ist, so dass er dadurch zu einem gekrümmten, gequetschten Teil (1d) ausgebildet ist; zwei Vorsprünge (1e und 1g) und ein dünnwandiger Teil (1h) an einer äußeren Oberfläche des Metallmantels (1) derart ausgebildet sind, dass der dünnwandige Teil (1h) zwischen den zwei Vorsprüngen (1e und 1g) liegt, dünner ist als die zwei Vorsprünge (1e und 1g) und derart, dass einer der Vorsprünge (1g) so ausgebildet ist, dass er benachbart zu und auf der Vorderseite des gequetschten Teils (1d) liegt; und ein Innendurchmesser des Isolatoreinsetzlochs (40) des Metallmantels (1) in einer Position (1i) gemessen, in der eine Innenwandoberfläche des Isolatoreinsetzlochs (40) in eine Innenwandoberfläche des gequetschten Teils (1d) in Bezug auf die Richtung der Achse (O) des Metallmantels (1) übergeht, 8–12 mm ist; dadurch gekennzeichnet, dass: der gequetschte Teil (1d) durch den hinteren Endteil des Metallmantels (1) ausgebildet ist, der in Richtung des Isolators (2) heiß gequetscht ist; der dünnwandige Teil (1h) einen Querschnitt annimmt, dessen innere und äußere Oberfläche in einem radial konvexen Zustand in Bezug auf die Achse (O) gewölbt sind; und eine Querschnittsfläche S des Metallmantels (1), wie gemessen, wenn der Metallmantel (1) in der Position (1i) durch eine zur Achse (O) senkrechte Ebene geschnitten wird, und ein Kohlenstoffgehalt eines Stahlmaterials, das zum Ausbilden des Metallmantels (1) verwendet wird, eine der folgenden Bedingungen A und B erfüllen: Bedingung A: 15 ≤ S < 25 mm² und ein Kohlenstoffgehalt von 0,20–0,45 Gewichts-%; und Bedingung B: 25 ≤ S < 35 mm² und ein Kohlenstoffgehalt von 0,15–0,45 Gewichts-%.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei eine Nickelplattierungsschicht auf dem Metallmantel (1) ausgebildet ist, um als Korrosionsschutzschicht zu dienen.
Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 1 mit: einer stabartigen zentralen Elektrode (3); einem stabartigen Isolator (2) mit einem Durchgangsloch (6), das darin entlang einer Richtung einer Achse (O) ausgebildet ist, und mit einem Vorsprung (2e) an einem Mittelteil desselben, wobei die zentrale Elektrode (3) in dem Durchgangsloch (6) angeordnet ist; einem Metallmantel (1), der den Isolator (2) umgibt, mit einem Isolatoreinsetzloch (40), das darin so ausgebildet ist, dass es den Vorsprung (2e) des Isolators (2) aufnimmt, wobei er eine Röhrenform mit offenem Ende annimmt, und mit zwei Vorsprüngen (1e und 1g) und einem dünnwandigen Teil (1h), die an einer äußeren Oberfläche desselben in einem mittleren Teil desselben in Bezug auf die Richtung der Achse (O) ausgebildet sind, wobei der dünnwandige Teil (1h) zwischen den zwei Vorsprüngen (1e und 1g) liegt und dünner ist als die zwei Vorsprünge (1e und 1g); und einer Masseelektrode (4), wobei ein erstes Ende der Masseelektrode (4) mit dem Metallmantel (1) verbunden ist und ein zweites Ende der Masseelektrode (4) der zentralen Elektrode (3) zugewandt ist, um dadurch eine Funkenentladungsstrecke (g) zu definieren; wobei, wenn eine Seite in Richtung der Funkenentladungsstrecke (g) in Bezug auf die Richtung der Achse (O) als Vorderseite angenommen wird, ein hinterer Endteil des Metallmantels (1) benachbart zu einem der zwei Vorsprünge (1e und 1g) in Richtung des Isolators (2) gequetscht ist, so dass er dadurch zu einem gekrümmten, gequetschten Teil (1d) ausgebildet ist; wobei das Verfahren umfasst: einen Metallmantel-Ausbildungsschritt zum Ausbilden des Metallmantels (1) derart, dass ein Innendurchmesser des Isolatorseinsetzlochs (40) des Metallmantels (1), der aus einem Stahlmaterial mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,20–0,45 Gewichts-% ausgebildet ist, in einer Position (1i) gemessen, in der eine Innenwandoberfläche des Isolatoreinsetzlochs (40) in eine Innenwandoberfläche des gequetschten Teils (1d) in Bezug auf die Richtung der Achse (O) des Metallmantels (1) übergeht, 8–12 mm ist, und eine Querschnittsfläche S des Metallmantels (1), wie gemessen, wenn der Metallmantel (1) in der Position (1i) durch eine zur Achse (O) senkrechte Ebene geschnitten wird, 15 ≤ S < 25 mm² erfüllt; einen Isolatoranordnungsschritt zum Anordnen des Isolators (2) im Isolatoreinsetzloch (40) des Metallmantels (1); und einen Heißquetschschritt zum Krümmen eines zu quetschenden Teils (1d') radial einwärts, welcher sich an einem hinteren Endteil des Metallmantels (1) befindet, während Elektrizität zum Metallmantel (1) geliefert wird, um den gequetschten Teil (1d) auszubilden, und zum Ausbilden des dünnwandigen Teils (1h), während eine durch Elektrizität bewirkte Erhitzung durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 1 mit: einer stabartigen zentralen Elektrode (3); einem stabartigen Isolator (2) mit einem Durchgangsloch (6), das darin entlang einer Richtung einer Achse (O) ausgebildet ist, und mit einem Vorsprung (2e) an einem Mittelteil desselben, wobei die zentrale Elektrode (3) in dem Durchgangsloch (6) angeordnet ist; einem Metallmantel (1), der den Isolator (2) umgibt, mit einem Isolatoreinsetzloch (40), das darin so ausgebildet ist, dass es den Vorsprung (2e) des Isolators (2) aufnimmt, wobei er eine Röhrenform mit offenem Ende annimmt, und mit zwei Vorsprüngen (1e und 1g) und einem dünnwandigen Teil (1h), die an einer äußeren Oberfläche desselben in einem mittleren Teil desselben in Bezug auf die Richtung der Achse (O) ausgebildet sind, wobei der dünnwandige Teil (1h) zwischen den zwei Vorsprüngen (1e und 1g) liegt, dünner ist als die zwei Vorsprünge (1e und 1g) und einen Querschnitt annimmt, dessen innere und äußere Oberfläche in einem radial konvexen Zustand in Bezug auf die Achse (O) gewölbt sind; und einer Masseelektrode (4), wobei ein erstes Ende der Masseelektrode (4) mit dem Metallmantel (1) verbunden ist und ein zweites Ende der Masseelektrode (4) der zentralen Elektrode (3) zugewandt ist, um dadurch eine Funkenentladungsstrecke (g) zu definieren; wobei, wenn eine Seite in Richtung der Funkenentladungsstrecke (g) in Bezug auf die Richtung der Achse (O) als Vorderseite angenommen wird, ein hinterer Endteil des Metallmantels (1) benachbart zu einem der zwei Vorsprünge (1e und 1g) in Richtung des Isolators (2) gequetscht ist, so dass er dadurch zu einem gekrümmten, gequetschten Teil (1d) ausgebildet ist; wobei das Verfahren umfasst: einen Metallmantel-Ausbildungsschritt zum Ausbilden des Metallmantels (1) derart, dass ein Innendurchmesser des Isolatorseinsetzlochs (40) des Metallmantels (1), der aus einem Stahlmaterial mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,15–0,45 Gewichts-% ausgebildet ist, in einer Position (1i) gemessen, in der eine Innenwandoberfläche des Isolatoreinsetzlochs (40) in eine Innenwandoberfläche des gequetschten Teils (1d) in Bezug auf die Richtung der Achse (O) des Metallmantels (1) übergeht, 8–12 mm ist, und eine Querschnittsfläche S des Metallmantels (1), wie gemessen, wenn der Metallmantel (1) in der Position (1i) durch eine zur Achse (O) senkrechte Ebene geschnitten wird, 25 ≤ S < 35 mm² erfüllt; einen Isolatoranordnungsschritt zum Anordnen des Isolators (2) im Isolatoreinsetzloch (40) des Metallmantels (1); und einen Heißquetschschritt zum Krümmen eines zu quetschenden Teils (1d') radial einwärts, welcher sich an einem hinteren Endteil des Metallmantels (1) befindet, während Elektrizität zum Metallmantel (1) geliefert wird, um den gequetschten Teil (1d) auszubilden, und zum Ausbilden des dünnwandigen Teils (1h), während eine durch Elektrizität bewirkte Erhitzung durchgeführt wird, wobei er einen Querschnitt annimmt, dessen innere und äußere Oberfläche in einem radial konvexen Zustand in Bezug auf die Achse (O) gewölbt sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 zur Herstellung einer Zündkerze, welches ferner einen Schritt zum Ausbilden einer Nickelplattierungsschicht auf der äußeren Oberfläche des Metallmantels (1) umfasst, wobei der Schritt zwischen dem Metallmantel-Ausbildungsschritt und dem Isolatoranordnungsschritt auftritt.