JP2009516326A - 溶接したスリーブを電極に備えた点火プラグ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、出願番号第60/721,821号であり2005年9月29日に出願された、「中心電極へのイリジウムスリーブのレーザ溶接(LASER WELD OF AN IRIDIUM SLEEVE ONTO CENTER ELECTRODE)」と題される米国仮特許出願に、優先権を主張するものである。
発明の分野
本発明は、内燃機関、燃焼加熱炉などのための点火プラグに関し、点火プラグが、強化された耐久性および耐用寿命のためにそれに溶接された耐磨耗性のスリーブを有する、少なくとも1つの電極を含む。
点火プラグの分野内では、耐浸食性および耐食性を改良し、中心電極と接地電極との間のギャップに火花を発生させるのに必要である火花電圧を減少させるという要求が絶えず存在している。この目的を達成するために、標準的な金属電極に適用されるノーブルメタルおよび/またはプレシャスメタル(noble and/or precious metal)の点火先端部を使用するさまざまな設計が、提案されている。一般的に、点火先端部は、パッド、リベットまたはワイヤとして予成形され、この点火先端部は、中心電極、接地電極、またはその両方のどれかの端部に後に溶接される。
本発明は、火花点火エンジン、燃焼加熱炉などのための点火プラグアセンブリを備える。アセンブリは、接地電極を含む金属接地シェルを備える。絶縁体が、シェルに少なくとも部分的に配置される。絶縁体は、軸方向の長さ部と、その長さ部に沿って軸方向に延びる中央通路とを有する。電気伝導性の中心電極が、絶縁体の中央通路に配置される。中心電極は、先端部で終端する露出した長さ部を有する。中心電極は、第1の所定材料の組成物から製作される。スリーブが、露出する中心電極の長さのまわりに配置され、第1の材料とは異なる第2の材料で製作される。固定溶接線が、単一の横断面に配置され、スリーブを中心電極に冶金学的に接合する。中心電極およびスリーブが熱的に膨張して収縮するとき、これらは、固定溶接点を除いて、互いに妨げることなくこれらの界面長さ全体に沿って熱的に膨張して収縮する。したがって、中心電極とスリーブとの間の異なる熱膨張率によって、いずれの構成要素の軸方向運動をも収縮することがない。本発明によれば、中心電極が亀裂または熱的疲労または他の有害な相互作用現象を発生させる傾向は、かなりに少ない。
接線を除いたこれらの界面の長さ全体に沿って互いに自在に収縮する。
図面を参照すると、同様の符号がいくつかの図面全体を通して同様であるか対応する部分を示しており、本発明の例示的な一実施形態による点火プラグが、図1において22で全体的に示されている。点火プラグ22は、エンジン、燃焼加熱炉、などへの取付けに一般的に接地される、導電性の金属シェル24を有する。非導電性絶縁体26が、少なくとも部分的に、シェル24内に配置されている。絶縁体26は、点火プラグアセンブリ22の垂直中心線を形成する長手方向に延びている中心軸Aによって画成される軸方向の長さ部を有する。中央通路28が、絶縁体26を通って軸方向に延び、中心軸Aに沿って心合わせされている。電気伝導性の接地電極30が、スパークギャップで示されるアームまたは脚部の形をした自由端(または、場合によっては端部)を有するシェル24に接続されている。図1の実施形態では、接地電極30が、主に汎用機関の応用分野において使用される、いわゆる4又タイプとして示されている。あるいは、従来の単一の接地線の形式が、他のいかなるタイプの接地構成と同様に使用されることができる。たとえば、図10から図13は、以下により詳しく述べられているように、代替の、完全に環状タイプの接地電極を示している。
・ 溶接部エネルギ:1.6ジュール/パルスである。
、それによって、固定溶接線58を形成する。レーザビーム56が静止した状態に保たれつつ、電極本体38がコレットの中で垂直に保たれ、1〜4回転で回転する場合に、この構成の固定溶接線58を得ることができる。もちろん、レーザを移動させつつ電極本体38を静止した状態に保つか、または、おそらく、両部材を同時に移動させることによって、レーザビーム56と電極本体38との間の相対運動は代わりに達成されることができる。上記で設計されたパラメータに従うことによって、溶接部のビードの直径が約0.02インチであり、溶接部のスペースが約0.008インチ以下の、数多くの重なり合う一様に間隔を置いて配置されたビードのレーザ溶接が達成されることができる。このことは、図8に表されている。
段階で、カーボンロッドを取り除くことができる。
Claims (15)
- 火花点火エンジン、燃焼加熱炉などのための点火プラグアセンブリであって、前記アセンブリが、
金属接地シェルであって、前記シェルが接地電極を含む、金属接地シェルと、
前記シェルに少なくとも部分的に配置される絶縁体であって、前記絶縁体が、軸方向の長さ部と、前記長さに沿って軸方向に延びる中央通路とを有する、絶縁体と、
前記絶縁体の前記中央通路に配置される電気伝導性の中心電極であって、前記中心電極が、先端部で終端する露出した長さ部を有し、前記中心電極が、第1の所定材料の組成物を有する、中心電極と、
前記中心電極の前記露出した長さ部のまわりに配置されるスリーブであって、前記中心電極の前記第1の所定材料とは異なる第2の所定材料で製作される、スリーブと、
単一の横断面に配置され前記スリーブと前記中心電極とを冶金学的に接合する固定溶接線であって、前記中心電極および前記スリーブが、前記固定溶接点を除いて、互いに妨げることなくこれらの界面長さに沿って自在に熱的に膨張して収縮する、固定溶接線と、
を備える、点火プラグアセンブリ。 - 前記スリーブの金属が、ノーブルメタルおよびその合金から本質的に成る群から選択される、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記中心電極が、前記露出した長さ部に形成されるほぞを含み;前記ほぞが、全体として横方向のショルダおよび全体として軸方向のチークを含んでいる、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記チークが全体として円筒状の形状を有し、前記ショルダが全体として環状の形状を有する、請求項3に記載のアセンブリ。
- 前記ほぞの前記チークと前記ほぞの前記ショルダとの間のアンダーカット形成部をさらに含む、請求項4に記載のアセンブリ。
- 前記スリーブが、前記ほぞの前記チークの上および前記ほぞの前記ショルダのまわりをスライドするよう適合された、全体として円筒状の構成を有する、請求項4に記載のアセンブリ。
- 前記固定溶接部が、前記ショルダと前記スリーブとの間の界面に沿って配置される、請求項6に記載のアセンブリ。
- 前記ほぞの前記ショルダが、放射方向幅を含み、前記固定溶接線が、前記ショルダの前記放射方向幅よりも大きな距離で前記中心電極に半径方向に溶込む、請求項7に記載のアセンブリ。
- 前記中心電極の前記露出した長さ部が外径を有し、前記スリーブが、前記中心電極の前記露出した長さ部の前記外径と概して等しい外径を有する、請求項7に記載のアセンブリ。
- 前記スリーブが、前記ショルダと隣接するベース端と、前記中心電極の前記先端部と隣接する自由端とを有し、前記中心電極の前記先端部と共通であり、全体として横方向の平面に前記スリーブの前記自由端が配置されるように、前記スリーブが前記チークの軸方向の長さ部と概して等しい軸方向の長さ部を有する、請求項7に記載のアセンブリ。
- 火花点火エンジン、燃焼加熱炉などで使用されているような点火プラグアセンブリのための電極を形成する方法であって、前記方法が、
先端部で終端する軸方向の長さ部を有する中心電極を設けるステップと、
先端部に隣接して中心電極にほぞを形成するステップであって、ほぞが差込みショルダおよび軸方向に延びているチークを有する、ほぞを形成するステップと、
ベース端および自由端を有するスリーブを設けるステップと、
スリーブをほぞの上でスライドさせて、そのベース端をほぞのショルダで当接するステップと、
レーザビームを設けるステップと、
固定溶接線を作製するために、スリーブのベース端とほぞのショルダとの間の界面に沿った相対的な路内でレーザビームを移動させるステップと、
中心電極およびスリーブが、固定溶接線を除いてこれらの界面の長さ全体に沿って互いに自在に熱的に膨張して収縮するように、中心電極をスリーブに冶金学的に接合する固定溶接線だけによって、中心電極を使用に供するステップと、
を備える、方法。 - レーザビームを移動させる前記ステップが、360°よりも大きくレーザビームに対して中心電極を回転させることを含む、請求項11に記載の方法。
- レーザビームを設ける前記ステップが、中心電極の軸に対して概して垂直なレーザビームを向けることを含む、請求項11に記載の方法。
- レーザビームを設ける前記ステップが、中心電極へスリーブのベース端より下にレーザビームを向けることを含む、請求項13に記載の方法。
- 固定溶接線が、スリーブの放射方向幅よりも大きな距離で中心電極に半径方向に溶込む、請求項11に記載の方法。
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