JP6186014B2 - 点火プラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用点火プラグに関するものである。

技術水準には、内燃機関用点火プラグに対し種々の構成がある。内燃機関において、点火プラグは燃料混合気を点火するために使用される。点火プラグは横断面変化部に多数の移行部を有している。これらの移行部は通常面取り部を備えている。横断面で見て、面取り部は通常円部分を描いている。面取り部は、点火プラグの機械的機能不全にとって典型的な脆弱個所である。

請求項１の構成を備えた本発明による点火プラグの場合、点火プラグの個々の構成部材の横断面変化部における面取り部は、発生する荷重に対応するように構成されている。これによって、点火プラグの機械的および電気機械的な強度および抵抗力が改善される。同時に、点火プラグは簡単にコスト的に好ましく製造可能であり、ローメンテナンスで使用できる。本発明によれば、少なくとも１つの面取り部が点火プラグに次のように形成され、すなわち面取り部が横断面で見て円部分に相当しないように形成される。本発明によれば、面取り部の複数の脚長は異なるように構成され、従って面取り部または横断面移行部に対する力の作用に対応して構成することができる。これらの利点は本発明による点火プラグによって達成され、すなわちハウジングと、該ハウジングに挿着される絶縁体と、該絶縁体に挿着される中心電極と、前記絶縁体に挿着される接続ピンとを含んでいる点火プラグによって達成される。絶縁体は、中心電極と接続ピンとをハウジングから電気絶縁するために用いる。中心電極により、点火プラグの燃焼室側に点火火花が生成される。接続ピンはケーブルまたはプラグの接続に用いる。特に、絶縁体内には、接続ピンを中心電極と接続させるパナート(Panat)がある。接地電極は、好ましくはハウジングと導電結合され、同様に点火プラグの燃焼室側に位置決めされる。点火プラグの個々の構成部品には種々の横断面変化部があり、これらの横断面変化部にはそれぞれ面取り部が形成されている。ハウジングと絶縁体とは中空の構成部材であり、点火プラグの中心軸線に沿って延在している。これら両構成部材には、面取り部が内側にも外側にも形成されていてよい。本発明によれば、面取り部は、横断面で見て、第１の脚長と、該第１の脚長とは逆の側の第２の脚長とを有している。面取り部を横断面で見れば、面取り部は２つの移行点においてそれぞれ直線に移行している。脚長はそれぞれ１つの移行点から他の移行点まで測定されたものである。この場合、それぞれ１つの脚長は、複数の直線のうちの１つの直線に対し平行に測定されたものである。第１の脚長は第２の脚長よりも大きい。脚長の構成が異なっていることにより、力の作用に応じて面取り部を構成することができる。これにより、本発明に従って使用される面取り部は、従来の円形の面取り部よりも機械的に安定である。「面取り部」という概念は、本発明の範囲内では、脚に対し接線方向の曲線を描くものであり、その始点と終点との間に一般的な形状を有していてよい。この一般的な形状とはたとえば双曲線、楕円、放物線、縮閉線、伸開線、ベジェ曲線、スプライン、または同様のものによって描くことができる。有利には、曲線は接線方向に連続している。

従属請求項は、本発明の有利な更なる構成を示す。

第１の脚長は、有利には第２の脚長の少なくとも１．３倍、好ましくは少なくとも１．５倍、特に好ましくは少なくとも２倍である。これにより、面取り部での片側からの力作用に対し十分に反応することができる。

有利には、第１の脚長は、面取り部に作用する最大の力に対し垂直に配置されている。特に、第１の脚長は点火プラグの中心軸線に対し垂直である。

２つの脚長は、有利にはそれぞれ２つの移行点の間で定義されており、この場合これらの移行点で面取り部は直線に移行する。２つの脚長はそれぞれ、面取り部が移行している、２つの直線のうちの一方の直線に対し平行に測定したものである。

接続ピンは、有利には、ピンシャフトと鍔とを含んでいる。接続ピンは鍔でもって絶縁体上に載置されている。面取り部は、有利には鍔からピンシャフトへの移行部に形成されている。この場合、第１の脚長は、有利には鍔の方向に延び、すなわち点火プラグの中心軸線に対し垂直に延びている。これによって最大引張り応力の低減が行なわれ、よって応力腐食割れの回避または低減が行なわれる。

ハウジングは、有利には、シャフトを有し、該シャフトにねじ山部と、多角形部と、収縮溝部とが形成されている。ねじ山部は点火プラグをエンジンブロックにねじ込むために用いる。多角形部には、点火プラグをねじ込むための工具を当てることができる。面取り部は、有利にはシャフトからねじ山部への移行部に形成され、特にねじ山切り込み部に形成されている。この場合、第１の脚長は有利には中心軸線に対し垂直に延び、これによってこの面取り部での最大引張り応力の低減が達成される。

さらに、有利には、面取り部は、シャフトから収縮溝部への移行部、および／または、多角形部から収縮溝部への移行部に形成されている。これらの面取り部においても、有利には第１の脚長は中心軸線に対し垂直に延び、その結果最大引張り応力の低減が達成される。

中心電極は、有利には、横断面変化部に第１の座部を有している。この第１の座部は絶縁体上に載置される。絶縁体のこの個所は、中心電極座部と呼ばれる。

絶縁体自体は、有利には横断面変化部に第２の座部を有している。この第２の座部でもって絶縁体はハウジング上に載置される。ハウジングの対応する個所は絶縁体座部と呼ばれる。

絶縁体は、横断面変化部に、ハウジング座部を有している。このハウジング座部には、ハウジングの、燃焼室とは逆の側が載置される。

有利には、面取り部は、第１の座部および／または第２の座部および／または中心電極座部および／または絶縁体座部および／またはハウジング座部に形成されている。これら異なる座部には、通常の場合、本発明による構成に対応して構造化されているそれぞれ２つの面取り部が存在する。第１の座部では（中心電極では）、面取り部は最大の引張り／曲げ応力を低減させるために用いられ、従って中心電極破損の回避または低減のために用いられる。絶縁体のハウジング座部は鍔として形成され、その上にハウジングが載置される。絶縁体のヘッドから鍔への移行部に面取り部を使用することで、最大曲げ応力が低減し、従って絶縁体のヘッド曲げ剛性が著しく向上する。

中心電極座部から絶縁体の中心電極孔への移行部に設けた面取り部は、絶縁体での最大内側曲げ応力を低減させ、同時に、第１の座部の領域で中心電極の幾何学的変化と協働して電場突出を低減させる。

絶縁体の外面では、絶縁体は第２の座部においていわゆる円錐状足部に移行する。この円錐状足部は、絶縁体の燃焼室側端部である。この領域で面取り部を中心電極において、絶縁体の外側および内側において、ハウジング座部において使用することにより、高い燃焼室圧および点火電圧を必要とする最近の内燃エンジンでの電気機械的に高い荷重による機能不全に関し、著しい改善が認められる。

以上示した点火プラグの横断面移行部において、異なる脚長を持つ面取り部が有利に使用される。しかしながら、この種の面取り部は点火プラグのすべての横断面移行部でも有利に使用できる。

以下に、添付の図面を参照しながら本発明の１実施形態を詳細に説明する。

１実施形態による本発明による点火プラグを示す図である。 図１の詳細図である。 前記実施形態による本発明による点火プラグの面取り部の第１の図である。 前記実施形態による本発明による点火プラグの面取り部の第２の図である。

図１は、点火プラグ１の半分を断面で示したものである。点火プラグ１はハウジング２を含み、ハウジング２には絶縁体３が挿着されている。ハウジング２と絶縁体３とはそれぞれ中空である。絶縁体３には中心電極４が挿着されている。さらに、絶縁体３内には接続ピン５が差し込まれている。中心電極４と接続ピン５との間には、絶縁体３内にパナート６がある。パナート６は中心電極４を接続ピン５と導電接続させている。ハウジング２には、燃焼室側で接地電極７が導電結合されている。接地電極７と中心電極４との間で適当な点火火花を生成させる。点火プラグ１は中心軸線８のまわりに延在している。

ハウジング２はシャフト９を有している。このシャフト９には多角形部１０、収縮溝部１１、ねじ山部１２が形成されている。ねじ山部１２は点火プラグ１を内燃機関にねじ込むために用いる。

接続ピン５は、中心軸線８に沿って延在しているピンシャフト１４と、鍔１３とを有している。鍔１３を用いて接続ピン５が絶縁体３上に載置されている。

絶縁体３は、絶縁体鍔部２３と、円錐状足部２８とを有している。

絶縁体３は、円錐状足部２８への移行部に中心電極座部１６を含んでいる。この中心電極座部１６には中心電極４が第１の座部１５でもって載置されている。ハウジング２はその内面に絶縁体座部１８を有している。絶縁体３には第２の座部１７が形成されている。この第２の座部１７は絶縁体座部１８に載置されている。点火プラグ１の温度によってはここに隙間が第２の座部１７と絶縁体座部１８との間に存在することがある。絶縁体３は、さらに、その絶縁体鍔部２３にハウジング座部１９を有している。このハウジング座部１９にはハウジング２が載置されている。

特に上述の座部には、すなわち第１の座部１５と、中心電極座部１６と、第２の座部１７と、絶縁体座部１８と、ハウジング座部１９とには、適当な幾何学的形態を備えた面取り部２０が設けられている。

面取り部２０の幾何学的形態を図３および図４に詳細に示す。両図には、面取り部２０の横断面が見て取れる。

図３は、面取り部２０がその両端部においてそれぞれ直線に移行していることを示している。面取り部２０から直線への移行点には参照符号２４が付されている。直線に対しそれぞれ平行に、両移行点２４の間に第１の脚長２１と第２の脚長２２とが測定される。技術水準で該当するようなほぼ円形の面取り部の場合、両脚長は、２つの参照符号２２と２２’に対応して同じ長さである。しかしながら、本発明によれば、第１の脚長２１は第２の脚長２２よりも著しく長いように考慮されている。第１の脚長２１は、面取り部２０に作用する力２５に応じて定義される。特に、点火プラグ１の場合には、中心軸線８の方向に引張り荷重が発生し、その結果対応する面取り部２０においては、第１の脚長２１は中心軸線８に対し垂直に定義される。

図４は、同様に面取り部２０を横断面で見て示したものである。３本の直線２７により、面取り部２０の最終的な輪郭と両脚長２１，２２の比率とが決定される。図４は、比較のために、２つの同じ脚長を備えた従来の面取り部２６の延在態様を示している。

面取り部２０を備えた、詳細に説明した移行部に加えて、本発明による面取り部２０を点火プラグ１のすべての横断面移行部に適用することができる。

１ 点火プラグ
２ ハウジング
３ 絶縁体
４ 中心電極
５ 接続ピン
９ シャフト
１０ 多角形部
１１ 収縮溝部
１２ ねじ山部
１３ 鍔
１４ ピンシャフト
１５ 第１の座部
１７ 第２の座部
１９ ハウジング座部
２０ 面取り部
２１ 第１の脚長
２２ 第２の脚長
２５ 面取り部に作用する力

Claims (10)

1. ハウジング（２）と、
   該ハウジング（２）に挿着される絶縁体（３）と、
   該絶縁体（３）に挿着される中心電極（４）と、
   前記絶縁体（３）に挿着される接続ピン（５）と、
   を含み、
   少なくとも１つの面取り部（２０）が、
   前記ハウジング（２）、および／または、前記絶縁体（３）、および／または、前記中心電極（４）、および／または、前記接続ピン（５）の、横断面変化部に形成され、
   前記面取り部（２０）が、横断面で見て、第１の脚長（２１）と、該第１の脚長（２１）とは逆の側の第２の脚長（２２）とを有し、前記第１の脚長（２１）が前記第２の脚長（２２）よりも大きく、
   前記面取り部（２０）がその両端において接続する直線は、当該面取り部の両端における接線をなし、
   前記第１の脚長（２１）が、前記第２の脚長（２２）の少なくとも１．３倍であることを特徴とする、点火プラグ（１）。
2. 前記第１の脚長（２１）が、前記第２の脚長（２２）の少なくとも１．５倍であることを特徴とする、請求項１に記載の点火プラグ。
3. 前記第１の脚長（２１）が、前記面取り部（２０）に作用する最大の力（２５）に対し垂直に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の点火プラグ。
4. 前記接続ピン（５）が、前記絶縁体（３）上に載置される鍔（１３）と、ピンシャフト（１４）とを含み、前記面取り部（２０）が前記鍔（１３）から前記ピンシャフト（１４）への移行部に形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の点火プラグ。
5. 前記ハウジング（２）が、該ハウジング（２）をねじ込むためのねじ山部（１２）と、シャフト（９）とを含み、前記面取り部（２０）が前記シャフト（９）から前記ねじ山部（１２）への移行部に形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の点火プラグ。
6. 前記ハウジング（２）が、前記シャフト（９）と、収縮溝部（１１）と、多角形部（１０）とを含み、前記面取り部（２０）が、前記シャフト（９）から前記収縮溝部（１１）への移行部、および／または、前記多角形部（１０）から前記収縮溝部（１１）への移行部に形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の点火プラグ。
7. 前記中心電極（４）が、横断面変化部に、前記絶縁体（３）上に載置される第１の座部（１５）を有し、前記面取り部（２０）が該第１の座部（１５）に形成されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の点火プラグ。
8. 前記絶縁体（３）が、横断面変化部に、前記ハウジング（２）上に載置される第２の座部（１７）を有し、前記面取り部（２０）が該第２の座部（１７）に形成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の点火プラグ。
9. 前記絶縁体（３）が、横断面変化部に、前記ハウジング（２）の燃焼室とは逆の側に載置されるハウジング座部（１９）を有し、前記面取り部（２０）が該ハウジング座部に形成されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の点火プラグ。
10. 前記両脚長（２１，２２）はそれぞれ、前記面取り部（２０）が直線に移行する複数の移行点の間で定義されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の点火プラグ。
    

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