JP2012501522A

JP2012501522A - 点火プラグおよびその構成方法

Info

Publication number: JP2012501522A
Application number: JP2011525082A
Authority: JP
Inventors: ウォーカー，ウィリアム・ジェイ
Original assignee: Federal Mogul Ignition Co
Current assignee: Federal Mogul Ignition LLC
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2012-01-19
Also published as: CN102138258A; EP2319147A4; KR20110069023A; WO2010025054A3; WO2010025054A2; EP2319147A2; US7944135B2; US20100052500A1

Abstract

点火プラグおよび構成方法が提供され、点火プラグは、全体的に環状のセラミック絶縁体と、絶縁体の少なくとも一部を囲む金属シェルとを有する。接地電極がシェルに動作可能に取付けられ、接地電極は接地電極火花面を有する。点火プラグはさらに、中心電極火花面を有する長い本体を有する中心電極を含む。中心電極の火花面および接地電極火花面が火花ギャップを提供する。蝋付接合部が、絶縁体をシェルに接着する、および中心電極を絶縁体に接着する、の少なくとも一方を行なう。

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は概して内燃機関用の火花点火装置およびその構成方法に関し、特に、外側金属シェルおよび金属シェルが少なくとも部分的に受けるセラミック絶縁体を有する点火プラグに関する。

２．関連技術
点火プラグは、内燃機関の燃焼室内まで延在し、火花を生成して空気と燃料の混合物に点火する火花点火装置である。図１に示されるように、従来の点火プラグ１は典型的に、外側金属シェル２と、シェル２が少なくとも部分的に受けて捕らえるセラミック絶縁体３と、絶縁体３を部分的に通って着火端５まで延在する金属中心電極４と、シェル２から延在して中心電極４の着火端５とともに火花ギャップ７を提供する接地電極６とを有する。

従来の点火プラグには、その耐用寿命を低下させる公知の問題がいくつか存在する。１つの問題は、一般に「熱的破壊」と称される。熱的破壊は、絶縁体３を構成するために用いるセラミック材料の絶縁破壊を伴うメカニズムによって生じる。絶縁破壊による破損は、高電界に対するセラミック絶縁体中の電気アークによる物理的な穿刺の形態で生じる。熱的破壊メカニズムが生じるのは、小さなリーク電流からの局所加熱によってセラミックの電気抵抗が低下し、さらなるリーク電流およびさらなる加熱が引起されて熱暴走によって絶縁体の物理的な穿刺が生じるときである。熱的破壊の影響を減らす１つの方法は、セラミックから熱を奪って熱暴走を防止することである。従来の点火プラグでは、熱は、端子スタッド９と電気通信している電極４の上端または近位端８から、金属電極４および絶縁体３のセラミック材料を介して、エンジンブロックと接触している周囲の金属シェル２に伝達される。セラミック絶縁体３を介したシェル２への熱伝達の主な場所は、一般的にガスケット１０における絶縁体とシェルとの界面であり、これは典型的に、絶縁体３の小さな肩部１１とシェル２の嵌合肩部１２との間で圧縮される。ガスケット１０が提供する接触面は比較的小さいため、ガスケット１０に近接した放電による熱を伝導によって効率的に放散できない。したがって、従来の点火プラグ１の絶縁体３とシェル２との間の熱伝導は一般に、この領域におけるセラミック絶縁体３の熱的絶縁破壊を低減させるのに不十分である。

従来の点火プラグの耐用寿命を低下させることが知られている別の問題は、セラミック絶縁体３にかかる機械的応力に起因し、当該応力は絶縁体３のセラミック材料内の早期疲労亀裂などによって点火プラグの機械的破損をもたらし得、これによって上述の熱的破壊現象が悪化し得る。機械的応力は、外側金属シェル２内での絶縁体３の組立方法に直接関連する。典型的に、絶縁体３は、シェル２の小さな下部肩部１２と絶縁体３の小さな肩部１１との間に中間ガスケット１０がある状態で、下部肩部１２と、シェル２の上部の折重ねられた、圧延された、または折返された肩部１３との間で軸方向に圧縮される。この組立方法は有用であるが、軸方向の圧縮力を絶縁体３に与え、これによって絶縁体内の応力破壊、そして最終的に点火プラグ１の破損が生じ得る。

したがって、熱的影響および機械的影響による破損メカニズムに対する耐性があり、現在および将来の高温／高性能火花点火装置での使用に好適であり、安価に製造できて長い耐用寿命を示す点火プラグが求められている。

発明の要約
点火プラグは、全体的に環状のセラミック絶縁体と、絶縁体の少なくとも一部を囲む金属シェルとを有する。接地電極がシェルに動作可能に取付けられ、接地電極は接地電極火花面を有する。点火プラグはさらに、中心電極火花面を有する長い本体を有する中心電極を含む。中心電極の火花面および接地電極火花面が火花ギャップを提供する。さらに、蝋付接合部が、絶縁体をシェルに接着する、および中心電極を絶縁体に接着する、の少なくとも一方を行なう。

本発明の別の局面によると、点火プラグを構成する方法であって、点火プラグは、貫通路を有する全体的に環状のセラミック絶縁体と、セラミック絶縁体の少なくとも一部を囲む内面を有するキャビティを有し、接地電極が動作可能に取付けられた外側金属シェルと、セラミック絶縁体の貫通路内まで延在する中心電極とを含む方法が提供される。本方法は、絶縁体をシェルに接着する、および中心電極を絶縁体に接着する、の少なくとも一方を行なう接合部を蝋付するステップを含む。

本発明のさらに別の局面によると、点火プラグを構成する方法は、セラミック絶縁体を押出成形するステップを含む。

本発明に従って構成される点火プラグのこれらおよび他の局面、特徴および利点が、現在の好ましい実施例および最良の形態の詳細な説明、添付の請求項ならびに添付の図面とともに考慮されるとより容易に認識されるであろう。

先行技術に従って構成された点火プラグの断面図である。本発明の１つの現在の好ましい局面に従って構成された点火プラグの断面図である。本発明の別の現在の好ましい局面に従って構成された点火プラグの断面図である。本発明の別の現在の好ましい局面に従って構成された点火プラグの断面図である。本発明の別の現在の好ましい局面に従って構成された点火プラグの断面図である。本発明の別の現在の好ましい局面に従って構成された点火プラグの断面図である。本発明の別の現在の好ましい局面に従って構成された点火プラグの断面図である。

現在の好ましい実施例の詳細な説明
図面をより詳細に参照して、図２は、以下に点火プラグ１１０と称される、内燃機関（図示せず）内で燃料／空気混合物に点火するために用いられる、本発明の１つの現在の好ましい局面に従って構成された火花点火装置を示す。点火プラグ１１０は、ハウジングまたはシェル１１２とも称される金属ケーシングと、シェル１１２内に固定された非導電性誘電セラミック絶縁体１１４と、絶縁体１１４内に固定された端子スタッド１１６および中心電極１１８と、シェル１１２に動作可能に取付けられ、シェル１１２から延在する接地電極１２０とを含む。中心電極および接地電極１１８、１２０は、互いに対向するように配置されて火花ギャップ１２５を提供するそれぞれの着火端または火花面１２２、１２４を有する。本発明の１つの局面によると、図２の実施例では１２６で表される蝋付接合部が、絶縁体１１４をシェル１１２に、および／または中心電極１１８を絶縁体１１４に接着する。

導電性金属シェル１１２は、さまざまな被覆および非被覆鋼合金を含む任意の好適な金属からなり得る。シェル１１２は、上端子端１３０と下部締結端１３２との間に延在する全体的に環状の外面１２８を有する全体的に筒状の本体１２７を含む。締結端１３２は典型的に、エンジンブロック（図示せず）の燃焼室開口内でのねじ式取付用に構成された外側ねじ込み領域１３４を有する。シェル１１２には、燃焼室開口における点火プラグ１１０の取出しおよび差込み用の、外側六角形工具受取部材１３６または他の特徴が設けられ得る。この特徴のサイズは好ましくは、この種類の関連用途の業界標準工具サイズと一致することになる。もちろん、用途によっては、スパナレンチを受けるためのスロット、またはレース用の点火プラグや他の用途で公知であるような他の特徴などの、六角形以外の工具受取界面が必要である場合がある。シェル１１２はさらに、外面１２８から径方向外向に延在して環状の全体的に平面の密封座部１４０を提供する環状フランジ１３８を有し、密封座部１４０からねじ込み領域１３４が垂れ下がっている。密封座部１４０はガスケット１４２と対になって、シェル１１２の外面と燃焼室開口のねじ込み穴との間の空間の高温ガス密封材を助長する。代替的に、密封座部１４０は、シェル１１２の下部に沿って配置されたテーパ座部として構成されて、この種類の点火プラグ座部用の嵌合テーパを用いて設計されたシリンダヘッドにおけるきわめてわずかな公差の自己密封式差込みを提供し得る。

接地電極１２０は公知のように締結端１３２に取付けられ、一般的に用いられる単一のＬ字型に描かれているが、点火プラグ１１０の意図する用途に応じて、直線状、湾曲状、環状、トロコイド状および他の構成の複数の接地電極を代用してもよく、これには、２本、３本および４本の接地電極構成、ならびにこれらの電極が環状リングおよび特定の火花面構成を達成するために用いる他の構造によって接合される構成が含まれる。接地電極１２０の火花面１２４は、平坦状、弓形状、テーパ状、尖状、切子状、円形状、矩形状、正方形状および他の形状を含む任意の好適な断面形状を有し得、これらの火花面の形状は異なり得る。

筒状シェル本体１２７は、端子端および締結端１３０、１３２の間のシェルの長さにかけて延在する開口キャビティ１４６を提供する内壁または内面１４４を有する。内側下部フランジ１４８が、締結端１３２に隣接した内面１４４から径方向内向に延在して、絶縁体１１４用の停止面１５０を提供する。内面１４４は、図２の実施例では、絶縁体１１４を収容するために端子端１３０に隣接した拡大直径領域１５２を有するとして表されている。したがって、環状肩部１５４は、キャビティ１４６の拡大直径領域１５２から減少直径領域１５６まで径方向内向に延在する。拡大直径領域１５２は肩部１５４から上向きに延在し、端子端３０までの実質的に直線状で円筒状の一定の直径を有する。絶縁体１１４とシェル１３０との間にガスケット、セメント、または他のパッキングもしくは密封合成物を挿入して、ガス密封材を完成させ、組立てられた点火プラグ１１０の構造上の完全性を向上させてもよい。

特定の絶縁耐力、高機械強度、高熱伝導率、および優れた耐熱衝撃性を有する酸化アルミニウムまたは別の好適な電気絶縁材料を含み得る絶縁体１１４は、未焼結のセラミック粉末からプレス成形された後、当該セラミック粉末の密度を高くして焼結するのに十分な高温で焼結され得る。絶縁体１１４は、上端子端または近位端１６０と下部ノーズ端または遠位端１６２との間に延在する環状外面１５８を有する長い本体１５７を含む。本体１５７は、大直径環状上部肩部１６４および小直径環状下部肩部１６６を有する下部１５９を含み得る。上部肩部１６４から上部マスト部１６８が上向きに延在し、ゴムまたは他の絶縁点火プラグブーツ（図示せず）がこれを囲んで把持することによって、点火ワイヤおよびシステム（図示せず）との電気的接続を電気的に絶縁する。マスト部１６８は一連のリブ（図示せず）または他の表面うわぐすりもしくは特徴を含み、点火または二次電圧フラッシュオーバーに対するさらなる保護を提供し、点火プラグブーツを用いたマスト部１６８の把持作用を向上させ得る。減少直径ノーズ部１７０が、下部肩部１６６から遠位端１６２まで垂れ下がっている。ノーズ部１７０は典型的に、遠位端１６２に向かって収束するわずかなテーパを有するが、直線円筒形状を含む他の構成も本明細書中で意図される。

絶縁体１１４は全体的に筒状または環状構成であり、上部近位端１６０と下部遠位端１６２との間に長手方向に延在する、チャネル１７２とも称される中心貫通路を含む。チャネル１７２はここでは、隣接するノーズ部１７０から近位端１６０まで上向きに延在する増大直径部１７４と、増大直径部１７４から遠位端１６２まで全体的に延在する減少直径部１７６とを有し、環状肩部１７８がそれぞれの部分１７４、１７６の間に全体的に径方向に延在する、変化する断面積を有するとして表されている。

中心電極１１８は任意の好適な形状を有し得、ここでは一例として限定されずに、上端子端１８２と下部着火端１８４との間に全体的に延在し、かつ端子端１８２において増大直径ヘッド１８６に向かう径方向外向きの弓形フレアまたはテーパを有する、全体的に円筒状の外面１８０を有する本体を含むとして表されている。環状ヘッド１８６は、絶縁体１１４内での肩部１７８に対する端子端１８２の着座および密封を促進する。中心電極１１６の着火端１８４は、絶縁体１１４のノーズ部１７０から外に全体的に延在する。中心電極１１６は、たとえばさまざまなＮｉおよびＮｉベース合金などの点火プラグ製造分野で周知の任意の好適な導体材料から構成され、ＣｕまたはＣｕベース合金芯にクラッドされたそのような材料も含み得る。

導電性端子スタッド１１６は、絶縁体１１４の中心チャネル１７２内に部分的に配置され、露出した頂部ポスト１８６から、中心チャネル１７２の途中まで埋込まれたボトムエンド１８８まで長手方向に延在する。頂部ポスト１８６は、典型的に電気絶縁ブーツ（図示せず）に受けられ、かつ火花ギャップ１２５全体に火花を発生させることによって点火プラグ１１０に着火するのに必要な高圧電気の時限式放電を受ける点火ワイヤ（図示せず）と接続するように構成される。

端子スタッド１１６のボトムエンド１８８は、導電性ガラス密閉材１９０に埋込まれている。導電性ガラス密閉材１９０は、端子スタッド１１６のボトムエンド１８８および中心チャネル１７２を燃焼ガス漏れから遮断するように、かつ端子スタッド１１６と中心電極１１８との間に電気的接続を確立するように機能する。ガラスおよび他の密閉材の多くの他の構成が周知であり、本発明に従って用いられ得る。また、電磁妨害（”ＥＭＩ”）を低減させることが知られているの任意の好適な組成からなる、周知の抵抗器層１９２が端子スタッド１１６のボトムエンド１８８と中心電極１１８の端子端１８２との間に配置され得、付加的なガラス密閉材１９４が中心電極１１８の端子端１８２に当接し、端子端１８２を密封する。

蝋付接合部１２６は、図２では、絶縁体１１４の外面１５８と金属シェル１１２の内面１４４との間にあり、絶縁体１１４をシェル１１２に接着するとして示されている。蝋付接合部１２６は、ノーズ部１７０から軸方向に離れて絶縁体１１４の下部肩部１６６から全体的に延在し、実質的に絶縁体１１４の上部肩部１６４まで延在するとして表されている。蝋付接合部１２６は好ましくは、実質的に絶縁体１１４の周囲全体に延在するため、絶縁体１１４の外面１５８とシェル１１２の内面１４４との間の如何なる空隙（エア／ガスポケット）も取除くことができる。これによって、早期絶縁体疲労の潜在源と考えられているプラズマが発生し得る潜在場所の数が減る。蝋付接合部１２６は、たとえばさまざまな銅合金および銀合金蝋付結合などの任意の好適な蝋付材料を用いて形成され得、これは所望に応じて、端子スタッド１１６および中心電極１１８を絶縁体１１４内に組立てる前に、または後に行なわれ得る。蝋付接合部１２６は好ましくは、絶縁体１１４をシェル１１２内に取付けて保持するための唯一のメカニズムであり、したがって、従来の点火プラグの構成に典型的に伴う軸方向の圧縮力は絶縁体１１４にまったく与えられない。したがって、絶縁体１１４には、内部に亀裂を広めやすい軸方向の圧縮力が全体的にない。

図３に、本発明に従って構成された別の点火プラグ２１０が示され、上記と同じ参照番号を２００番台にしたものが、上記と同様の特徴を示すのに用いられる。点火プラグ２１０は、シェル２１２、絶縁体２１４、端子スタッド２１６、中心電極２１８、接地電極２２０を有し、中心電極および接地電極２１８、２２０のそれぞれの着火面２２２、２２４の間に関連火花ギャップ２２５が形成される。また、蝋付接合部２２６が、絶縁体２１４の外面２５８をシェル２１２の内面２４４に接着する。点火プラグ２１０と上述の点火プラグ１１０との注目すべき相違点は、シェル２１２の内面２４４の形状および絶縁体２１４の外面２５８の形状にある。

シェル２１２の内面２４４は、停止面２５０を表す下部フランジ２４８を有するが、シェル１１２のような上部フランジを有しない。対照的に、シェル２１２の内面２４４は、シェル２１２の停止面２５０から上端子端２３０まで延在する実質的に直線状の円筒面を有する。直径がわずかに拡大した部分９４が上端子端に直接隣接して形成されて、円周方向延在ポケット９６が設けられ得、これは、蝋付接合部２２６を形成する蝋付材料の流れを制御および制限するように作用する。

絶縁体２１４の外面２５８は、シェル２１２の下部フランジ２４８と向い合うように構成された下部肩部２６６を有するが、絶縁体１１４のような上部肩部を有しない。対照的に、絶縁体２１４の外面２５８は、絶縁体２１４の下部肩部２１６から上部近位端２６０まで延在する、一定直径の実質的に直線状の円筒面を有する。したがって、外面２５８は、減少直径ノーズ部２７０を除いて、実質的に一定の外径を有する。したがって、絶縁体２１４は押出成形法を用いて容易に構成可能であり、所望であれば、ノーズ部２７０を機械加工または二次作業で形成することができる。

点火プラグ２１０の蝋付接合部２２６は、絶縁体２１４の下部肩部２６６から、シェル１１２の隣接する端子端２３０まで延在する。蝋付材料は上述のように構成時にポケット９６に流れ込み得、ポケット９６は、蝋付材料が絶縁体２１４とシェル２１２のキャビティ２４６との間から溢れないように作用する。所望であれば、蝋付接合部２２６はシェル２１２の上端子端２３０とを実質的に同一平面上に延在するように形成され得ることを認識すべきである。

図４に、本発明に従って構成された別の点火プラグ３１０が示され、上記と同じ参照番号を３００番台にしたものが、上記と同様の特徴を示すのに用いられる。点火プラグ３１０は、シェル３１２、チャネル３７２を有する絶縁体３１４、端子スタッド３１６、外面３８０を有する中心電極３１８、接地電極３２０を有し、中心電極および接地電極３１８、３２０のそれぞれの着火面３２２、３２４の間に関連火花ギャップ３２５が形成される。また、蝋付接合部３２６が、絶縁体３１４の外面３５８をシェル３１２の内面３４４に接着する。点火プラグ３１０と上述の点火プラグ２１２との注目すべき相違点は、絶縁体３１４のチャネル３７２の形状および中心電極３１８の外面３８０の形状にある。

絶縁体３１４のチャネル３７２は、下部肩部を有するのではなく、反対側の近位端および遠位端３６０、３６２の間に延在する直線状の円筒面を有する。したがって、絶縁体３１４は押出成形法における製造に特に好適である。

中心電極３１８の外面３８０は、拡大ヘッドで終端するフレア型の弓形状を有するのではなく、端子端３８２から着火端３８４までの全長にわたって延在する一定直径を有する。したがって、中心電極２１８は押出成形法における製造に特に好適である。

さらに、点火プラグ３１０は、中心電極３１８を絶縁体３１４に接着する第２の蝋付接合部３２６’を有する。蝋付接合部３２６’は、中心電極３８の外面３８０の周囲に延在して、絶縁体３１４のチャネル３７２とのガス密の確実な接着材を形成する。点火プラグ３１０を構成する際、絶縁体３１４をシェル３１２に接着し、中心電極３１８を絶縁体３１４に接着するための蝋付接合部を形成するために行なわれる蝋付処理は、所望に応じて、別個に、または単一の同時蝋付処理で行なわれ得る。

図５に、本発明に従って構成された別の点火プラグ４１０が示され、上記と同じ参照番号を４００番台にしたものが、上記と同様の特徴を示すのに用いられる。点火プラグ４１０は、停止面４５０を表す下部フランジ４４８を有するキャビティ４４６を提供する内面４４４を有するシェル４１２、上部径方向外向延在上部肩部４６４および中心チャネル４７２を有する外面４５８を有する絶縁体４１４、端子スタッド４１６、外面４８０を有する中心電極４１８、接地電極４２０を有し、中心電極および接地電極４１８、４２０のそれぞれの着火面４２２、４２４の間に関連火花ギャップ４２５が形成される。蝋付接合部４２６が、絶縁体４１４の外面４５８をシェル４１２の内面４４４に接着する。

点火プラグ３１０と上述の点火プラグ１１０、２１０、３１０との注目すべき相違点は、絶縁体４１４の外面４５８とシェル４１２の内面４４４との間に金属管９８を装着したことである。金属管９８は、限定されずに一例として、シェル４１２の停止面４５０と絶縁体４１４の上部肩部４６４との間の全長に延在するとして表されている。金属管９８は、円筒外面１０１と、キャビティ１０５を提供する内面１０３とを有する。キャビティ１０５は、内部に少なくとも部分的に絶縁体４１４を受けるようにサイズ決めされる。外面１０１は、上部マスト部４６８の直径と実質的に同一の直径を有するとして表されており、したがって管９８の外面１０１およびマスト部４６８は、シェル４１２の実質的に直線状の円筒キャビティ４４６内で受けられるように実質的に直線状の円筒面を形成する。蝋付接合部４２６は、管９８の外面１０１とシェル４１２の内面４４４との間、および／または管９８の内面１０３と絶縁体４１４の外面４５８との間に設けられる。蝋付接合部４２６はここでは、管９８の外面および内面１０１、１０３の両方の全長に沿って延在するとして表されており、上述のように、好ましくはそれぞれの面の内周および外周全体に延在する。点火プラグ４１０はまた、絶縁体４１４のチャネル４７２内の中心電極４１８を接着する蝋付接合部４２６’を有するとして表されている。それぞれの蝋付接合部４２６、４２６’は、所望に応じて、別個の処理で、または単一の同時蝋付処理で行なわれ得る。

図６に、本発明に従って構成された別の点火プラグ５１０が示され、上記と同じ参照番号を５００番台にしたものが、上記と同様の特徴を示すのに用いられる。点火プラグ５１０は、キャビティ５４６を提供する外面５４４を有するシェル５１２、外面５５８と直線状の円筒中心チャネル５７２とを有する絶縁体５１４、端子スタッド５１６、直線状の円筒外面５８０を有する中心電極５１８、接地電極５２０を有し、中心電極および接地電極５１８、５２０のそれぞれの着火面５２２、５２４の間に関連火花ギャップ５２５が形成される。蝋付接合部５２６が、絶縁体５１４の外面５５８をシェル５１２の内面４５４４に接着する。

点火プラグ５１０と上述の点火プラグ１１０、２１０、３１０、４１０との注目すべき相違点は、シェル５１２のチャネル５４６の構成、および絶縁体５１４の外面５５８の構成である。シェル５１２は、停止面を表す下部フランジを有するのではなく、シェル５１２の端子端５３０に隣接した内面５４４から径方向内向に延在する上部フランジ１０７を有する。上部フランジ１０７は上部停止面１０９を提供し、減少直径部１１１が停止面１０９から下向きに延在し、拡大直径部１１３が減少部１１１よりも大きい直径を有し、かつ停止面１０９から垂れ下がる直線状の円筒面を有する。さらに、絶縁体５１４は、下部肩部５６６を有するのに加えて、シェル５１２の上部停止面１０９と向い合うように構成された径方向内向延在上部肩部１１５を有する。したがって、絶縁体５１４の外面５５８は、下部肩部および上部肩部５６６、１１５の間に延在する拡大直径部１１７を有し、減少直径ノーズ部５７０が下部肩部５６６から垂れ下がり、減少直径直線円筒部１１９が上部肩部１１５から上向きに延在する。

したがって、上述の図６に示されるシェル５１２のキャビティ５４６および絶縁体５１４の外面５５８の構成を用いると、絶縁体５１４は、シェル５１２の端子端５３０に挿入されるのではなく、好ましくは絶縁体５１４の上部肩部１１５が上部フランジ１０７の上部停止面１０９と向い合うまで、シェル５１２の締結端５３２までキャビティ５４６に挿入される。上述の実施例のいくつかと同様に、中心電極５１８の外面５８０は、蝋付接合部５２６’を介して絶縁体５１４のチャネル５７２に接着され得る。さらに、絶縁体５１４をシェル５１２内に維持するため、蝋付接合部５２６は、絶縁体外面５５８の拡大直径部１１７をシェル５１２の内面５４４に接着する。使用時、上部肩部１１５が停止面１０９に当接しているため、燃焼室での燃焼からシェル５１２と絶縁体５１４との間に生じやすいせん断力をすべて、当接する上部肩部１１５および上部停止面１０９を通じて取出すことができるので、蝋付接合部５２６にかかるせん断応力を減らすか無くすことができる。したがって、蝋付接合部５２６を介したシェル５１２と絶縁体５１４との間の接着の失敗の可能性が大きく減少し、したがって点火プラグ５１０の耐用寿命が最適化され得る。

図７に、本発明に従って構成された別の点火プラグ６１０が示され、上記と同じ参照番号を６００番台にしたものが、上記と同様の特徴を示すのに用いられる。点火プラグ６１０は上述の点火プラグ５１０と同様であるが、絶縁体６１４が工具受取部材６３６から径方向内向に存在する減少直径部６１１を有することから、工具受取部材６３６のサイズを、絶縁体のこの領域内に比較的拡大された肩部を有する絶縁体を含む従来の点火プラグよりも小さくできる。したがって、全体的な重量、空間および材料の節約が達成され得る。また、付加的な蝋付接合部１２６’’が、点火プラグ６１０の接地電極６２０を金属シェル６１２に取付ける。

明らかに、上記の教示内容に鑑みて本発明の多くの修正および変更が可能である。したがって、添付の請求項の範囲内で、本発明は具体的に記載されているのとは異なる方法で実行可能であることを理解すべきである。

Claims

点火プラグであって、
全体的に環状のセラミック絶縁体と、
前記セラミック絶縁体の少なくとも一部を囲む金属シェルと、
中心電極火花面を有する長い本体を有する中心電極と、
前記絶縁体を前記シェルに接着する、および前記中心電極を前記絶縁体に接着する、の少なくとも一方を行なう蝋付接合部とを備える、点火プラグ。
前記絶縁体は環状外面を有し、前記シェルは、前記外面を受けるようにサイズ決めされたキャビティを提供する内面を有し、前記蝋付接合部は、前記外面と前記キャビティの前記内面との間に延在して前記絶縁体を前記シェルに接着する、請求項１に記載の点火プラグ。
前記絶縁体は近位端および遠位端を有し、前記端同士の間に環状下部肩部が存在し、減少直径ノーズ部が、前記下部肩部から前記中心電極火花面に近接する前記遠位端まで延在し、前記蝋付接合部は、前記ノーズ部から軸方向に離れて前記下部肩部から延在する、請求項２に記載の点火プラグ。
前記シェルは、前記絶縁体の前記下部肩部と向い合うように構成された下部フランジを有する、請求項３に記載の点火プラグ。
前記絶縁体の前記外面は、前記ノーズ部から離れて、前記下部肩部から実質的に直線状かつ円筒状に延在する、請求項４に記載の点火プラグ。
前記シェルは、エンジンブロックへの取付用に構成された端子端と締結端との間に軸方向に延在し、前記キャビティは、前記下部フランジから離れて前記端子端に向かって軸方向に延在する、実質的に直線状の円筒面を有する、請求項５に記載の点火プラグ。
前記下部肩部に直接隣接した前記絶縁体の前記外面は、前記絶縁体の最大外径を提供する、請求項４に記載の点火プラグ。
前記絶縁体は、前記下部肩部と前記近位端との間に環状上部肩部を有し、前記蝋付接合部は、前記下部肩部と前記上部肩部との間に延在する、請求項４に記載の点火プラグ。
前記上部肩部は、前記下部肩部に対して径方向外向に延在する、請求項８に記載の点火プラグ。
前記絶縁体は、前記下部肩部と前記近位端との間に環状上部肩部を有し、前記絶縁体の前記外面は、前記下部肩部と前記上部肩部との間に最大外径を有する、請求項３に記載の点火プラグ。
前記シェルは、前記絶縁体の前記上部肩部と向い合うように構成された、径方向内向延在上部フランジを有する、請求項１０に記載の点火プラグ。
前記蝋付接合部は、前記絶縁体の前記下部肩部と前記上部肩部との間に延在する、請求項１０に記載の点火プラグ。
前記シェルは、エンジンブロックへの取付用に構成された端子端と締結端との間に軸方向に延在し、前記キャビティは、前記上部肩部から離れて前記締結端に向かって軸方向に延在する、実質的に直線状の円筒面を有する、請求項１１に記載の点火プラグ。
前記中心電極は環状外面を有し、前記絶縁体は貫通チャネルを有し、前記蝋付接合部は、前記中心電極の前記外面と前記貫通チャネルとの間に延在して前記中心電極を前記絶縁体に接着する、請求項２に記載の点火プラグ。
前記中心電極の前記外面は、実質的に一定の外径を有する、請求項１４に記載の点火プラグ。
キャビティの境界をつける内面と外面とを有する金属管をさらに備え、前記絶縁体は前記キャビティ内に少なくとも部分的に配置され、前記金属管は前記シェル内に少なくとも部分的に配置され、前記蝋付接合部は、前記内面を前記絶縁体に接着する、および前記外面を前記シェルに接着する、の少なくとも一方を行なう、請求項１に記載の点火プラグ。
前記中心電極は環状外面を有し、前記絶縁体は貫通チャネルを有し、前記蝋付接合部は、前記中心電極の前記外面と前記貫通チャネルとの間に延在して前記中心電極を前記絶縁体に接着する、請求項１６に記載の点火プラグ。
前記中心電極の前記外面は、実質的に一定の外径を有する、請求項１７に記載の点火プラグ。
接地電極と、前記接地電極を前記金属シェルに接続する蝋付接合部とをさらに備える、請求項１に記載の点火プラグ。
点火プラグを構成する方法であって、点火プラグは、貫通路を有する全体的に環状のセラミック絶縁体と、セラミック絶縁体の少なくとも一部を囲む内面を有するキャビティを有し、接地電極が動作可能に取付けられた外側金属シェルと、セラミック絶縁体の貫通路内まで延在する中心電極とを含み、前記方法は、
絶縁体を前記シェルに接着する、および中心電極を絶縁体に接着する、の少なくとも一方を行なう接合部を蝋付するステップを備える、方法。
絶縁体を前記シェルに接着するために、セラミック絶縁体の外面とシェルの内面との間の接合部を蝋付するステップをさらに備える、請求項２０に記載の方法。
絶縁体は近位端および遠位端を有し、端同士の間に環状下部肩部が存在し、減少直径ノーズ部が、下部肩部から遠位端まで延在し、前記方法はさらに、ノーズ部から軸方向に離れて下部肩部から延在する、絶縁体の外面とシェルの内面との間の接合部を蝋付するステップを備える、請求項２１に記載の方法。
絶縁体の下部肩部と向い合うように構成された下部フランジを有するシェルを提供するステップと、ノーズ部から離れて下部肩部から実質的に直線状かつ円筒状に延在するように絶縁体の外面を形成するステップとをさらに備える、請求項２２に記載の方法。
シェルは、エンジンブロックへの取付用に構成された端子端および締結端を有し、前記方法はさらに、下部フランジから軸方向に離れて端子端に向かって延在する実質的に直線状の円筒面を有するシェルキャビティの内面を形成するステップを備える、請求項２３に記載の方法。
絶縁体は、下部肩部と近位端との間に環状上部肩部を有し、前記方法はさらに、下部肩部と上部肩部との間に延在する、セラミック絶縁体の外面とシェルの内面との間の接合部を蝋付するステップを備える、請求項２２に記載の方法。
シェルは、絶縁体の上部肩部と向い合うように構成された径方向内向延在上部フランジを有し、シェルは、エンジンブロックへの取付用に構成された端子端と締結端との間に軸方向に延在し、前記方法はさらに、上部フランジから軸方向に離れて締結端に向かって延在する実質的に直線状の円筒面を有するシェルキャビティの内面を形成するステップを備える、請求項２５に記載の方法。
絶縁体の外面とシェルの内面との間に同心円状に金属管を配置するステップと、管の外面をシェルの内面に接着する、および管の内面を絶縁体の外面に接着する、の少なくとも一方を行なうために接合部を蝋付するステップとをさらに備える、請求項２２に記載の方法。
セラミック電極を押出成形するステップをさらに備える、請求項２０に記載の方法。
中心電極を押出成形するステップをさらに備える、請求項２０に記載の方法。
接地電極を金属シェルに接着する接合部を蝋付するステップをさらに備える、請求項２０に記載の方法。