JP6894537B2

JP6894537B2 - 多段の絶縁体シートを有する点火プラグ

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Publication number: JP6894537B2
Application number: JP2019568023A
Authority: JP
Inventors: ハーズバーグ・マティアス; シンメル・クリス
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2038-04-11
Also published as: US20210151958A1; DE102017210235A1; CN110741518A; EP3642917B1; BR112019027042A2; RU2765036C2; WO2018233890A1; RU2020100468A; ES2898751T3; CN110741518B; RU2020100468A3; EP3642917A1; JP2020522866A; US11165226B2

Description

本発明は、請求項１のプレアンブルに記載されている点火プラグを前提とする。このような点火プラグは、たとえば特許文献１から知られている。

かねてより、良好に機能する点火プラグとそのコンポーネントは、たとえば耐久性、確実な点火特性、絶縁破壊強さ、気密性など一連の要求事項を満たすことが必須である。その際に、点火プラグがその下で確実に、かつできる限り長く機能しなければならない、たとえば燃焼室の温度と圧力などの条件は、これまでもこれからも極端になっていく一方である。エンジンの作動時に燃焼室で発生する温度条件と圧力条件は、特に、組み付けられる点火プラグの気密性の試金石となる。

現代の点火プラグは、必要な気密性を実現して保証するために、一連のシール部材を有している。絶縁体とハウジングの間の中間スペースを封止するための１つの解決法が、図２に示されている。ハウジングはその内面に、燃焼室側のハウジング端部の方向に向かう内径の先細部を有している。この先細部はハウジングシートとも呼ばれる。ハウジングシートの面は、ハウジング長軸に関して、ないし典型的にはハウジング長軸と一致する点火プラグ長軸に関して、角度αだけ傾いている。αは典型的には５５°〜６５°の範囲内にある。絶縁体もその燃焼室側の端部ないし絶縁体脚部の方向に向かって、外径の先細部を同じく有している。この先細部は絶縁体シートあるいは脚部ネックとも呼ばれる。絶縁体シートの表面は、絶縁体長軸に関して、ないし典型的には絶縁体長軸と一致する点火プラグ長軸に関して傾いている。ハウジングシートと絶縁体シートは、点火プラグ長軸に関してそれぞれ異なる傾きをしばしば有する。絶縁体シートがハウジングシートの上に載り、これら両方のシート面の間に内側シール材が、しばしばシールディスクまたはシールリングの形態で配置される。ハウジングと絶縁体を互いに押し合わせることで内側シール材が変形して、ハウジングシートおよび絶縁体シートとともに軸方向の封止面をそれぞれ形成する。この軸方向の封止面は、典型的には、Ｍ１２点火コイルの場合に約１０ｍｍ^２の広さを有する。このような封止コンセプトは、燃焼室内の約２２０℃までの温度と約２２バールまでの圧力で良好に成果が実証されている。

しかしながら、エンジンおよびこれに伴って点火プラグの性能に関わる要求事項も高まっている。とりわけダウンサイジングエンジンの分野では、高くなっていく一方の圧力と温度のもとで作業が行われており、そのため点火プラグにも新たな負荷が作用する。最大３００℃と最大３０バールの圧力が普通になることが増えていて、内燃機関が作動するときの例外ではなくなってきている。

外側シール材のために、点火プラグがシリンダヘッドにねじ込まれる締付トルクを通じて、点火プラグとシリンダヘッドの間の移行部を気密にするためのある程度の余地を残しておかなくてはならない。たとえばＭ１２点火プラグは、以前には４０Ｎｍの締付トルクで十分だったのに対して、今日では最大６０Ｎｍの締付トルクで締め付けられる。

ドイツ特許出願公開第１０３４４１８６Ａ１号明細書

しかしながら、内側密閉性およびハウジングと絶縁体との間の中間スペースについての従来の封止コンセプトは、要求事項の高まりや点火プラグに作用する力の高まりに伴い、次第に限界に達しつつあることが判明している。特にいっそう高い締付トルクは、組立中にハウジングがねじ山の領域で長くなるように作用する。ねじ山の領域には、ハウジングの内面にハウジングシートがある。ハウジングが長くなることで、ハウジングと絶縁体が互いに押し合わされる初期応力が低下し、それによって内側シール材がハウジングと絶縁体の間に十分に強く押し込まれなくなり、それにより、内側シール材と絶縁体ないしハウジングとの間の面押圧力が低下し、およびそれに伴って封止面も縮小し、点火プラグが十分に気密であるために、燃焼室で生じる高い圧力に封止面が十分に耐えることができなくなる。

それに応じて本発明の課題は、冒頭に述べた種類の点火プラグを改良して、燃焼室の温度と圧力が上昇したときでも、点火プラグが、および特に絶縁体とハウジングの間の中間スペースが、確実に気密になるようにすることにある。そのために、新規の内側シール材コンセプトないし内側封止システムが必要である。

この課題は、冒頭に述べた種類の点火プラグにおいて、本発明により、絶縁体シートが第１の区域と少なくとも１つの第２の区域とを有する少なくとも１つの段部を有し、第１の区域と第２の区域は０°よりも大きい角度γを相互に有し、第１の区域は絶縁体長軸に対して平行であり、内側シール材はこの第１の区域に当接し、それにより絶縁体に径方向の封止面が構成されることによって解決される

本発明による点火プラグは、ハウジングと、ハウジングの内部に配置された絶縁体と、絶縁体の内部に配置された中心電極と、燃焼室のほうを向いているハウジングの端面に配置された接地電極とを有し、接地電極と中心電極は、両方の電極が点火ギャップを構成するように配置される。

絶縁体はその長手方向に沿って長軸Ｘを有する。この長軸は、たとえば絶縁体を長軸に沿った断面で観察したとき、絶縁体にとっての鏡像対称軸およびまたは回転軸でもあり得る。絶縁体長軸Ｘは、点火プラグが組み立てられているとき、典型的には点火プラグ長軸およびハウジング長軸と一致する。絶縁体は、その長軸に沿って３つの領域に下位区分することができる；絶縁体脚部、絶縁体本体、および絶縁体頭部である。絶縁体の燃焼室側の端部を形成する領域が、絶縁体脚部と呼ばれる。絶縁体頭部は、絶縁体の燃焼室と反対を向いている端部を形成する。絶縁体頭部と絶縁体脚部の間に絶縁体本体が配置される。これら３つの領域はしばしば異なる外径を有し、１つの領域の内部で外径が変化することもあり得る。各領域の間の移行部は肩部ないしネックとして構成される。絶縁体本体と絶縁体脚部の間の移行部は、脚部ネックまたは絶縁体シートとも呼ばれる。

さらにハウジングはその内面に、絶縁体がその絶縁体シートをもって上に載るハウジングシートを有し、ハウジングシートと絶縁体シートの間に内側シール材が配置され、それにより内側シール材、ハウジングシート、および絶縁体シートが封止システムを形成する。

本発明によると、絶縁体シートは第１の区域と少なくとも１つの第２の区域とを有する少なくとも１つの段部を有し、第１の区域と第２の区域は０°よりも大きい角度γを相互に有し、第１の区域は絶縁体長軸Ｘに対して平行であり、内側シール材はこの第１の区域に当接し、それにより絶縁体に径方向の封止面が構成されることが意図される。より厳密に言うと径方向の封止面は、絶縁体シートの段部の第１の区域と内側シール材との間に構成される。

径方向の封止面が構成されることで、シリンダヘッドに点火プラグがねじ込まれるときにハウジングが長くなることに基づいてハウジングと絶縁体の間の初期応力が低下するにもかかわらず、点火プラグが良好な気密性を保持するという利点がもたらされる。この初期応力は、大きな軸方向の力成分と小さな径方向の力成分とを有する力である。したがって、主として径方向に作用する力によって内側シール材と絶縁体の間で惹起される径方向の封止面は、ハウジングが長くなることや、これと結びついた初期応力の特に軸方向成分の減少によって、ほとんど影響を受けることがないことが明らかである。さらに別の利点が点火プラグの作動時に生じる。点火プラグの作動中に高くなる温度によって、内側シール材の材料および点火プラグのその他のコンポーネントも膨張する。出願人の実験が示すところでは、内側シール材は軸方向で径方向よりも大きい熱膨張を有しており、すなわち、点火プラグないしエンジンの作動中に温度が上がるにつれて軸方向で作用する力比率が変化していき、それによって軸方向の封止面での密閉性が低下する。それに対して径方向で作用する力比率は、およびそれに伴って径方向の封止面での密閉性も、内側シール材の熱膨張によって比較的影響を受けることがない。

本件出願の意味において軸方向の力ないし力成分とは、点火プラグの長軸に対して平行に作用する力が意味される。それに応じて径方向の力ないし力成分とは、点火プラグの長軸に対して垂直に作用する力が意味される。このとき作用する力は、それぞれ軸方向の力成分と径方向の力成分とに分割することができる。

本件出願の枠内において「平行に」という言葉は、狭義の幾何学的な語義で用いられる。特に面の向きとの関連における「平行な」とは、たとえば製造上の不確実性によって生じる、厳密な幾何学的な平行性に対して小さな誤差も平行な向きであるとみなされる。たとえば１つの面または区域が絶縁体長軸に対して平行もしくは実質的に平行であるとみなされるのは、この面／区域が絶縁体長軸に対して最大で１０°の角度を有している場合である。

本件出願において径方向の封止面とみなされるのは、絶縁体長軸、ハウジング長軸、または点火プラグ長軸に対して実質的に平行な面または区域に当接するあらゆる封止面である。それに応じて、絶縁体長軸、ハウジング長軸、または点火プラグ長軸に対して垂直に向く、または角度をなす面または区域に当接する、それ以外のすべての封止面は軸方向の封止面である。

本発明のその他の好ましい実施形態は、従属請求項の対象である。

点火プラグの好ましい発展例では、絶縁体シートの段部は径方向の封止面に加えて、特に段部の少なくとも１つの第２の区域に構成される少なくとも１つの軸方向の封止面をさらに有することが意図される。それにより全体封止面が広くなり、それによって内側封止システムの改善された全体密閉性がもたらされる。これに追加して、絶縁体、内側シール材、およびハウジングに対して軸方向に作用する力によって主として影響を受ける軸方向の封止面と、絶縁体、内側シール材、およびハウジングに対して径方向に作用する力によって主として影響を受ける径方向の封止面とが、初期応力のそれぞれ異なる成分によって影響を受けるという効果も得られ、それにより一方の封止面が、他方の封止面においてたとえば相応の力成分の減少に基づいて機能性が低下したときに、自身の機能を保持することができる。

全体的に、段部は１つの第１の区域と２つの第２の区域とを有し、第１の区域は両方の第２の区域の間に配置されるのが好ましいことが判明している。内側シール材とともに、２つの軸方向の封止面の間に配置された径方向の封止面がもたらされる。それにより、内側シール材が絶縁体シートの段部の第１の区域の表面全体に当接し、そのようにして、この第１の区域での最大限可能な径方向の封止面を形成するという利点が得られる。さらに、軸方向と径方向の封止面が組み合わされることで全体封止面が広くなり、絶縁体シートの段部の第１および第２の区域の角度をなす配置によって、ガスが漏れるために進まなければならない経路が長くなり、それによって内側シール材システムにおける気密性が全体として改善される。

好ましい実施形態では、絶縁体シートは、第１の区域をそれぞれ有し、内側シール材とともに複数の径方向の封止面を構成する複数の段部を有することが意図される。それにより、上に説明した技術的な効果と利点が特別に良好に効果を表す。それは特に、この実施形態の発展例のように複数の径方向の封止面が、それぞれ軸方向の封止面によってつながっている場合にも当てはまる。

絶縁体シートに複数の径方向の封止面を有する実施形態では、少なくとも１つの径方向の副封止面を有する径方向の主封止面が存在する。その追加または代替として、複数の軸方向の封止面があるとき、少なくとも１つの軸方向の副封止面を有する軸方向の主封止面が絶縁体シートに相応に存在する。このとき主封止面と副封止面は、それぞれの封止面の広さによって区別される。典型的には、径方向ないし軸方向の１つの主封止面と複数の副封止面とが存在し、主封止面は絶縁体と内側シール材との間で最大の封止面を有する。絶縁体の長軸に沿って測定したとき、径方向の主封止面は、他の径方向の封止面と比較して最大の長さを有する。同様のことは軸方向の封止面にも該当し、ここでは絶縁体長軸に対して垂直に、ないしは角度をなして、長さが測定される。

径方向の主封止面は径方向の副封止面により絶縁体長軸に沿って取り囲まれるのが好ましく、それぞれの径方向の封止面が軸方向の封止面を介してつながる。径方向の主封止面に、軸方向の主封止面が直接配置されていてよい。

径方向の副封止面がたとえば絶縁体脚部および／または絶縁体頭部に構成されていてもよく、すなわち、内側シール材が変形後に絶縁体シートから突き出す。それにより、絶縁体シートの面全体が封止面として活用されという利点が得られ、この封止面は、径方向および軸方向の封止面の各区域が組み合わされて成り立つ。封止面の段差のある配置によって、ガスにとっての漏れ経路が特別に長くなり、それにより、ガス圧が高いときでも点火プラグが気密性を保持する。

点火プラグが組み立てられ、内側シール材が可塑変形した後の内側シール材の厳密な形状、およびこれと結びつく軸方向および径方向の封止面の具体的な構成（個数、配置）、たとえば個数や配置は、たとえば絶縁体シートの上方と下方における絶縁体とハウジングの間の間隙寸法、絶縁体シートの段部の数、絶縁体がハウジングに押し込まれる初期応力、封止輪郭の面など、さまざまな要因に依存して決まる。それにより、これらの要因の相応の構成によって内側シール材システムを特別な負荷や要求事項に合わせて適合化し、そのようにして、点火プラグをそのつどの用途のために最適化するという可能性ももたらされる。

出願人の実験が示すところでは、絶縁体シートの段部の第２の区域が絶縁体長軸（Ｘ）に対して少なくとも９０°の角度γを有していると好ましい。別の実験が示すところでは、１７５°の角度γまでは上に説明した技術的高価が再現可能にもたらされる。実験からは、段部の複数の第２の区域があるとき、または複数の段部があるとき、第２の区域はすべて等しい角度γまたはそれぞれ異なる角度γを絶縁体長軸Ｘに対して有し得るという知見も得られている。すべての第２の区域が等しい角度γだけ絶縁体長軸に対して傾いているとき、このことは製造を簡易にし、それに伴って製造費用も縮小させる。絶縁体長軸に対してそれぞれ異なる角度γを有する第２の区域は、点火プラグが正確に構成されれば、場合によりハウジングシートの特殊性などに対応して、絶縁体シートの段部を特殊ケースのために相応に適合化し、点火プラグの最善の気密性を得るという可能性を開く。

さらに別の実験が追加的に明らかにしたところでは、ハウジングシートは絶縁体長軸Ｘに対して、典型的にはα＝５５°〜６５°である従来技術の内側封止コンセプトにおけるよりも大幅に広い値範囲に属する値をとることができる角度βをなすことができる。角度βはハウジング壁の内部の角度である。従来技術に基づく角度αについては、１１５°から１２５°の角度β_ＳｄＴが相応に生じる。本発明による点火プラグでは、本発明による内側封止システムはβが少なくとも８０°の値を有するときにすでに機能し、さらには最大１７０°までのβの値についても機能する。βの値は少なくとも９０°であるのが好ましく、最大で１６０°を有する。換言すると、本発明による内側封止システムでβを選択することができる値範囲は、角度β＝９０°を起点として少なくとも７０°の幅を有し、好ましくは角度β＝８０°を起点として少なくとも９０°の幅を有し、それに対して従来技術に基づくシールシートでは、β_ＳｄＴの値範囲は典型的には１０°の幅しか有さない。

本発明のさらに別の好ましい実施形態では、内側シール材は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸Ｘに対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸Ｘに対して垂直に測定した幅ｄとを有する。このとき、内側シール材の高さｈに対する幅ｄの比率は少なくとも０．５、特に少なくとも０．７５であるのが好ましいことが判明している。内側シール材は固体、たとえばシールリングやシールディスクであるのが好ましく、すなわち、内側シール材はプレスされた粉末パッケージの形態ではない。

内側シール材の幅は、ハウジングシートの奥行よりも大きいのが好ましい。ハウジングシートの奥行ａ_ｇは、ハウジングシートの上方での、ないしは燃焼室と反対を向くほうのハウジングの側の方向でのハウジングの内径ｃ_ｇと、ハウジングシートの下方での、すなわちハウジングの燃焼室側の端部の方向でのハウジングの内径ｂ_ｇとの間の差異の半分として求められる。これに準じて絶縁体シートの奥行ａ_ｉは、絶縁体シートの上方での、すなわち絶縁体本体での絶縁体の外径ｃ_ｉと、絶縁体シートの下方での、すなわち絶縁体脚部での絶縁体の外径ｂ_ｉとの間の差異の半分として定義される。たとえば絶縁体シートの奥行ａ_ｉは、ハウジングシートの奥行ａ_ｇよりも小さいか、またはこれに等しい。

これに加えて、絶縁体シートの径方向の封止面が、絶縁体長軸Ｘに対して平行に測定したとき、内側シール材の高さｈの少なくとも３０％、特に少なくとも３６％の高さを有すると好ましい。

その代替として、絶縁体シートに複数の径方向の封止面があるとき、絶縁体シートの径方向の主封止面は、絶縁体長軸Ｘに対して平行に測定したとき、内側シール材の高さｈの少なくとも３０％、特に少なくとも３６％の高さを有する。これに加えて、絶縁体シートの径方向の副封止面は、絶縁体長軸Ｘに対して平行に測定したとき、内側シール材の高さｈの少なくとも１％、特に少なくとも５％の高さを有することが考えられる。

軸方向の封止面については、絶縁体シートの軸方向の封止面が、絶縁体長軸Ｘに対して垂直に測定したとき、内側シール材の幅ｄの少なくとも１５％、特に少なくとも２０％の幅を有すると好ましいことが判明している。複数の軸方向の封止面があるとき、絶縁体シートの軸方向の主封止面は、絶縁体長軸Ｘに対して垂直に測定したときに内側シール材の幅ｄの少なくとも１５％、特に少なくとも２０％の幅を有することができる。その追加または代替として絶縁体シートの軸方向の副封止面は、絶縁体長軸Ｘに対して垂直に測定したとき、内側シール材の幅ｄの少なくとも１％、特に少なくとも５％の幅を有することができる。

原則として、内側シール材とハウジングはハウジングシートで軸方向の封止面を構成するとともに、ハウジングの内面で径方向の封止面を構成することが可能である。このとき、ハウジングの径方向の封止面は、絶縁体長軸Ｘに対して平行に測定したとき、内側シール材の高さｈの少なくとも３０％、特に少なくとも３６％の高さを有するのが好ましいことが判明している。

絶縁体脚部に直接的に隣接する絶縁体シートの軸方向の（副）封止面は、本発明の好ましい発展例では、絶縁体脚部と、絶縁体脚部に向かい合う、絶縁体シートの直接的なハウジング内面との間の、特にもっとも狭い間隙幅に相当する少なくとも１つの幅を有する。これに加えて、絶縁体脚部に隣接する軸方向の（副）封止面の幅が、絶縁体本体とこれに向かい合うハウジング内面との間の間隙幅に少なくとも相当すると好ましく、それはこの間隙が、絶縁体脚部とハウジング内面との間の間隙よりも広い幅を有している場合である。

点火プラグの１つの例を示す図である。従来技術に基づく点火プラグのハウジングシート、絶縁体シート、および内側シール材の配置を詳細に示す図である。本発明による組立前の点火プラグの段部を有する絶縁体シート、内側シール材、およびハウジングシートを詳細に示す図である。本発明による組立後の点火プラグの段部を有する絶縁体シート、内側シール材、およびハウジングシートを詳細に示す図である。本発明による点火プラグのための段部を有する絶縁体シートを示す図である。本発明による点火プラグのためのハウジングシートの一例を示す図である。

図１は、点火プラグ１を半断面図で示している。点火プラグ１はハウジング２を含んでいる。ハウジング２に絶縁体３が挿入されている。ハウジング２と絶縁体３は、それぞれの長軸に沿って穴をそれぞれ有している。ハウジング２の長軸、絶縁体３の長軸Ｘ、および点火プラグ１の長軸は一致する。絶縁体３に中心電極４が挿入されている。さらに、絶縁体３の中にターミナルボルト８が延びている。接続ボルト８にはターミナルナット９が配置されていて、これを介して点火プラグ１を電圧源と電気的に接触可能である。ターミナルナット９は、燃焼室と反対を向くほうの点火プラグ１の端部を形成する。

中心電極４とターミナルボルト８の間には、パナートとも呼ばれる抵抗部材７が絶縁体３の中にある。抵抗部材７は中心電極４をターミナルボルト８と導電接続する。抵抗部材７は、たとえば接触パナート、抵抗パナート、および第２の接触パナートからなる層システムとして構成される。抵抗部材の各層はそれぞれの材料組成によって、およびその結果として生じる電気抵抗によって区別される。第１の接触パナートと第２の接触パナートは、異なる電気抵抗または同じ電気抵抗を有することができる。

ハウジング２には、燃焼室のほうを向くその端面に接地電極５が導電的に配置されている。接地電極５と中心電極４の間で点火スパークが生成される。

ハウジング２はシャフトを有している。このシャフトにマルチエッジ２１、収縮溝、およびねじ山２２が構成されている。ねじ山２２は、内燃機関へ点火プラグ１をねじ込むための役目を果たす。ねじ山２２とマルチエッジ２１の間に、外側の封止部材６が配置されている。外側の封止部材６は、この実施例ではベローズシールとして構成されている。

絶縁体３は、典型的には３つの領域に下位区分される；絶縁体脚部３１、絶縁体本体３１、および絶縁体頭部３３である。これら３つの領域は、たとえばそれぞれ異なる直径によって区別される。絶縁体脚部３１は、燃焼室のほうを向いている絶縁体３の端部である。絶縁体脚部３１の内部に中心電極４が配置されている。絶縁体脚部３１は、通常、点火プラグ長軸または絶縁体長軸Ｘに対して平行に測定したとき、全面的に、または少なくともその長さの大部分にわたって、ハウジング２の内部に配置される。通常、絶縁体脚部３１は絶縁体３における最小の外径を有する。

絶縁体脚部３１に隣接して、通常はハウジング２で全面的に包囲される絶縁体本体３２が配置されている。絶縁体本体３２は、絶縁体脚部３１よりも大きい外径を有している。絶縁体脚部３１と絶縁体本体３２の間の移行部は、肩部またはネックとして構成される。この移行部は、脚部ネックまたは絶縁体シート３５とも呼ばれる。

絶縁体頭部３３は、燃焼室と反対を向くほうの絶縁体本体３２の端部でこれに接して、燃焼室と反対を向くほうの絶縁体３の端部を形成する。絶縁体頭部３３はハウジング２から外に突き出す。絶縁体頭部３３の外径は、絶縁体脚部３１と絶縁体頭部３２のそれぞれの外径の間であるが、各領域は典型的にはその長さにわたって一定の外径を有するのではなく、外径が変化することができる。

ハウジング２はその内面に段部２５を有している。絶縁体はその肩部ないし絶縁体シート３５をもって、このハウジングシート２５の上に載る。絶縁体シート３５とハウジングシート２５の間に内側シール材１０が配置されている。ハウジングシート２５と絶縁体シート３５の領域３０が図１に丸でマーキングされており、以下の図２から６でさらに詳しく説明する。

図２は、従来技術に基づくハウジングシート２５、絶縁体シート３５、および内側シール材１０を有する領域３０を示している。ハウジングシート２５は、点火コイル長軸に対してα＝５５°〜６５°の傾きを有している。絶縁体シート３５の面は、外径が連続的に増していく、絶縁体脚部３１から絶縁体本体３２への移行部によって生じている。この構造では、ハウジングシート２５、絶縁体シート３５、および内側シール材の間に約１０ｍｍ^２の軸方向の封止面が生じ、ハウジング２と絶縁体３が互いに押し合わされる初期応力は１．５ｋＮから１０ｋＮである。

図３は、本発明に基づくハウジングシート２５、絶縁体シート３５、および内側シール材１０を有する領域３０を、絶縁体３がハウジング２の中へ組み付けられる前に詳細に示している。内側シール材１０がハウジングシート２５の上に載る。絶縁体３の組付前に内側シール材は、点火プラグの長軸ないし絶縁体長軸Ｘに対して平行に測定した高さｈと、点火プラグの長軸ないし絶縁体長軸Ｘに対して垂直に測定した幅ｄとを有している。

絶縁体脚部３１と絶縁体本体３２との間の移行部を形成する絶縁体シート３５は、本例では段部を有している。この段部は３つの区域に下位区分することができる。第１の区域３５１０は絶縁体長軸Ｘに対して平行である表面を有しており、すなわち、この第１の区域３５１０も絶縁体長軸Ｘに対して平行である。第２の区域とも呼ぶ他の両方の区域３５２０は、第１の区域３５１０に対して角度γだけ傾いている。ここでは一例として各々の第２の区域３５２０が、第１の区域３５１０ないし絶縁体長軸Ｘに対して異なる角度γを有している。別案として、異なる第２の区域３５２０が第１の区域３５１０ないし絶縁体長軸Ｘに対して等しい角度γを有することもできる。

図４は、本発明に基づくハウジングシート２５、絶縁体シート３５、および内側シール材１０を有する領域３０を、絶縁体３がハウジング２の中へ組み付けられた後で詳細に示している。絶縁体３がハウジング２に組み付けられることで、内側シール材１０に対して力が作用し、それによって内側シール材１０が変形して、径方向の封止面２５１，３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃと軸方向の封止面２５２，３５２ａ，３５２ｂ，３５２ｃが、絶縁体３および絶縁体シート３５ならびにハウジング２およびハウジングシート２５に構成される。径方向の封止面３５１ａ，３５１ｂは常に、内側シール部材１０と、絶縁体長軸Ｘに対して平行な絶縁体３またはハウジング２の表面との間に形成される。製造プロセスに基づいて点火プラグの長軸または絶縁体長軸Ｘに対して軽微な傾きを有する、すなわち１０°よりも小さい角度を有する表面も、本件出願の意味における平行であるとみなされる。

ハウジング２には径方向の封止面２５１が構成され、ハウジングシート２５には軸方向の封止面２５２が構成される。

絶縁体シート３５は本実施例では２つの段部を有しており、すなわち、２つの第１の区域３５１０ａ，３５１０ｂと複数の第２の区域３５２０ａ，３５２０ｂ，３５２０ｃとを有している。第１の区域３５１０ａ，３５１０ｂに、径方向の封止面３５１ａ，３５１ｂが構成される。このとき第１の区域３５１０ａに径方向の主封止面３５１ａが構成され、別の第１の区域３５１０ｂに径方向の副封止面３５１ｂが構成される。典型的には１つの主封止面と複数の副封止面が構成され、主封止面が隣接する副封止面で取り囲まれる。主封止面は典型的には広い面である。径方向の封止面のほか、絶縁体シートには軸方向の封止面３５２ａ，３５２ｂも第２の区域３５２０ａ，３５２０ｂに構成される。軸方向の封止面３５２ａ，３５２ｂでも、同じく主面と副面の間で区別をすることができる。

絶縁体シートの段部形状に基づき、径方向と軸方向の封止面が交互に生じる。

たとえば絶縁体脚部３１の径方向の封止面３５１ｃのように、絶縁体脚部３１や絶縁体頭部３２に径方向の封止面が構成されることも排除されない。

絶縁体シート３５の段部のすべての区域に封止面が構成される必要はない。本例に示すように、絶縁体シート３５の縁部に配置された区域３５２０ｃに封止面が構成されなくても問題はない。

絶縁体脚部３１に隣接する軸方向の副封止面３５２ｂは、絶縁体脚部３１とハウジング２の間の、すなわち絶縁体シート３５の下方の間隙幅ｆよりも幅広いのがよく、および／または絶縁体本体３２とハウジング２の間の、すなわち絶縁体シート３５の上方の間隙幅ｆよりも幅広いのがよい。

図５は、２つの段部を有する絶縁体シート３５を再度詳細に示している。絶縁体長軸Ｘを見ることができる。絶縁体シート３５の両方の段部は、その第１および第２の区域３５１０，３５２０ａ，３５２０ｂの間でそれぞれ異なる角度γを有している。角度γは９０°から１７５°の値を有する。絶縁体シート３５の奥行ａ_ｉは、絶縁体脚部３１における直径ｂ_ｉと、絶縁体頭部３２における直径ｃ_ｉとの差異の半分から求められる。

図６には、ハウジングシート２５が詳細に示されている。ハウジングシート２５の奥行ａ_ｇは、絶縁体脚部の高さでのハウジングの内径と、ハウジングシートの上方でのハウジング内径ｃ_ｇとの差異の半分から求められる。それぞれの直径はハウジング長軸に対して垂直に測定される。ハウジングシート２５はハウジング長軸に対して角度βで傾いている。βは９０°から１６０°の値を有する。原則としてβが９０°より小さい角度を有することもできるが、その場合には製造プロセスが困難になり、製造費用が高くなる。

１点火プラグ
２ハウジング
３絶縁体
４中心電極
５接地電極
１０内側シール材
２５ハウジングシート
３１絶縁体脚部
３２絶縁体本体
３３絶縁体頭部
３５絶縁体シート
３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ径方向の封止面
３５２ａ，３５２ｂ，３５２ｃ軸方向の封止面
３５１０第１の区域
３５２０第２の区域

Claims

点火プラグ（１）において、
ハウジング（２）と、
前記ハウジング（２）の内部に配置された絶縁体（３）であって前記絶縁体（３）が長軸（Ｘ）、絶縁体脚部（３１）、絶縁体本体（３２）、および絶縁体頭部（３３）、ならびに前記絶縁体脚部（３１）から前記絶縁体本体（３２）への移行部を形成する絶縁体シート（３５）を有しているものと、
前記絶縁体（３）の内部に配置された中心電極（４）と、
燃焼室のほうを向いている前記ハウジング（２）の端面に配置された接地電極（５）とを有し、前記接地電極（５）と前記中心電極（４）は前記両方の電極が点火ギャップを構成するように配置され、前記ハウジング（２）はその内面にハウジングシート（２５）を有し、該ハウジングシートの上に前記絶縁体（３）がその前記絶縁体シート（３５）をもって載り、前記ハウジングシート（２５）と前記絶縁体シート（３５）の間に内側シール材（１０）が配置され、それにより前記内側シール材（１０）、前記ハウジングシート（２５）、および前記絶縁体シート（３５）が封止システムを形成する、そのような点火プラグであって、
前記絶縁体シート（３５）は第１の区域（３５１０）と第２の区域（３５２０）とを有する少なくとも１つの段部を有し、前記第１の区域（３５１０）と前記第２の区域（３５２０）は０°よりも大きい角度γを相互に有し、前記第１の区域（３５１０）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行であり、前記内側シール材（１０）は前記第１の区域（３５１０）に当接し、それにより前記絶縁体（３）に径方向の封止面（３５１）が構成され、
径方向の副封止面が前記絶縁体脚部（３１）に形成されるように、前記内側シール材（１０）が前記絶縁体シート（３５）から突き出すことを特徴とする点火プラグ。
前記絶縁体シート（３５）の段部は前記径方向の封止面（３５１）に加えて、特に段部の少なくとも１つの前記第２の区域（３５２０）に構成される少なくとも１つの軸方向の封止面（３５２）をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の点火プラグ（１）。
前記径方向の封止面（３５１）は２つの前記軸方向の封止面（３５２ａ，３５２ｂ）の間に配置されることを特徴とする、請求項２に記載の点火プラグ（１）。
前記絶縁体シート（３５）は、第１の区域（３５１０）をそれぞれ有し、前記内側シール材（１０）とともに複数の径方向の封止面（３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ）を構成する複数の段部を有す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（１）。
複数の前記径方向の封止面（３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ）はそれぞれ前記軸方向の封止面（３５２ａ，３５２ｂ，３５２ｃ）によってつながっていることを特徴とする、請求項２に記載の点火プラグ（１）。
複数の前記径方向の封止面があるとき少なくとも１つの径方向の副封止面（３５１ｂ，３５１ｃ）を有する径方向の主封止面（３５１ａ）が存在し、および／または複数の前記軸方向の封止面があるとき少なくとも１つの軸方向の副封止面（３５２ｂ，３５２ｃ）を有する軸方向の主封止面（３５２ａ）が前記絶縁体シートに存在することを特徴とする、請求項２または５のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記絶縁体シート（３５）の段部の前記第２の区域（３５２０）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して９０°から１７５°の角度γを有す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（１）。
段部のすべての前記第２の区域（３５２０）が絶縁体長軸（Ｘ）に対して等しい角度γを有することを特徴とする、請求項７に記載の点火プラグ（１）。
前記ハウジングシート（２５）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して角度βをなし、βは少なくとも８０°かつ最大で１７０°の値を有す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（１）。
前記ハウジングシート（２５）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して角度βをなし、βは９０°から１６０°の間の値を有す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（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記内側シール材（１０）は組付け前に高さｈに対する幅ｄの少なくとも０．５の比率を有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記内側シール材（１０）は組付け前に高さｈに対する幅ｄの少なくとも０．７５の比率を有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記絶縁体シート（３５）の前記径方向の封止面（３５１）は、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定したとき、前記内側シール材（１０）の高さｈの少なくとも３０％の高さを有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記絶縁体シート（３５）の前記径方向の封止面（３５１）は、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定したとき、前記内側シール材（１０）の高さｈの少なくとも３６％の高さを有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記絶縁体シート（３５）に複数の径方向の封止面（３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ）があるとき前記絶縁体シート（３５）の径方向の主封止面（３５１ａ）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定したとき前記内側シール材（１０）の高さｈの少なくとも３０％の高さを有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記絶縁体シート（３５）に複数の径方向の封止面（３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ）があるとき前記絶縁体シート（３５）の径方向の主封止面（３５１ａ）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定したとき前記内側シール材（１０）の高さｈの少なくとも３６％の高さを有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記絶縁体シート（３５）に複数の径方向の封止面（３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ）があるとき前記絶縁体シート（３５）の径方向の副封止面（３５１ｂ，３５１ｃ）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定したとき前記内側シール材（１０）の高さｈの少なくとも１％の高さを有することを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記絶縁体シート（３５）に複数の径方向の封止面（３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ）があるとき前記絶縁体シート（３５）の径方向の副封止面（３５１ｂ，３５１ｃ）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定したとき前記内側シール材（１０）の高さｈの少なくとも５％の高さを有することを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記内側シール材（１０）と前記ハウジング（２）は前記ハウジングシート（２５）で軸方向の封止面（２５２）を構成するとともに前記ハウジングの内面で径方向の封止面（２５１）を構成し、前記ハウジング（２）の前記径方向の封止面（２５１）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定したとき前記内側シール材（１０）の高さｈの少なくとも３０％の高さを有することを特徴とする、請求項１から１８のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記内側シール材（１０）と前記ハウジング（２）は前記ハウジングシート（２５）で軸方向の封止面（２５２）を構成するとともに前記ハウジングの内面で径方向の封止面（２５１）を構成し、前記ハウジング（２）の前記径方向の封止面（２５１）は絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定したとき前記内側シール材（１０）の高さｈの少なくとも３６％の高さを有することを特徴とする、請求項１から１８のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記絶縁体シートの前記軸方向の封止面（３５２）は前記絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定したとき前記内側シール材（１０）の幅ｄの少なくとも１５％の幅を有することを特徴とする、請求項２または５または６のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、前記絶縁体シートの前記軸方向の封止面（３５２）は前記絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定したとき前記内側シール材（１０）の幅ｄの少なくとも２０％の幅を有することを特徴とする、請求項２または５または６のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、複数の軸方向の封止面があるとき前記絶縁体シート（３５）の軸方向の主封止面（３５２ａ）は前記絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定したとき前記内側シール材（１０）の幅ｄの少なくとも１５％の幅を有することを特徴とする、請求項１から２２のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、複数の軸方向の封止面があるとき前記絶縁体シート（３５）の軸方向の主封止面（３５２ａ）は前記絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定したとき前記内側シール材（１０）の幅ｄの少なくとも２０％の幅を有することを特徴とする、請求項１から２２のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、複数の軸方向の封止面があるとき前記絶縁体シート（３５）の軸方向の副封止面（３５２ｂ，３５２ｃ）は前記絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定したとき前記内側シール材（１０）の幅ｄの少なくとも１％の幅を有することを特徴とする、請求項１から２４のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記内側シール材（１０）は組付け前に断面で見たとき、絶縁体長軸（Ｘ）に対して平行に測定した高さｈと、絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定した幅ｄとを有し、複数の軸方向の封止面があるとき前記絶縁体シート（３５）の軸方向の副封止面（３５２ｂ，３５２ｃ）は前記絶縁体長軸（Ｘ）に対して垂直に測定したとき前記内側シール材（１０）の幅ｄの少なくとも５％の幅を有することを特徴とする、請求項１から２４のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。
前記絶縁体脚部に直接的に隣接する前記絶縁体シート（３５）の前記軸方向の封止面（３５２ｂ）は、前記絶縁体脚部（３１）と、前記絶縁体脚部（３１）に向かい合うハウジング内面との間のもっとも狭い間隙幅（ｅ）に相当する少なくとも１つの幅を有することを特徴とする、請求項２または５または６または２１または２２のいずれか１項に記載の点火プラグ（１）。