JPH02500704A - 内燃機関用の点火栓を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関用の点火栓を製造する方法 本発明は請求項１の上位概念に記載された内燃機関用の点火栓ＩＣ関する。点火 栓についてシー既に公開さｎており（米国特許第４５４０９１０号明細書）、該 明細書にあっては、ニッケル合金から成る耐摩耗強度の高い金属被覆体との間に 中間層が配置されている。この中間層は金属電極と金属被覆体との、著しく異な る熱膨張特性を補償するために使用さ几ており、白金合金とニッケルとから合成 された合金から成っている。

耐摩耗性の金属被覆体を金属電極上に装着させるために、先づ耐摩耗性の金属被 覆体を中間層１ｃ機械的にクラッド結合させ、その後金属被覆体を備えた中間層 を抵抗溶接によって金属電極に結合させている。

西ドイツ国特許第３１３２８１４号明細書１（も、既に点火栓が公開されており 、該明細書１（あっては、中心１僅の自由端面上に、例えば白金のような貴金属 から成る薄片が、抵抗溶接によって溶接されている。しかし熱及び腐蝕負荷が高 い場合この中心電極には、結合帯内の応力が厚因で、貴金属の薄片が中心電極か ら剥離するという問題が発生している。

西ドイツ国特許第２２５６８２３号には、中心電極を持った点火栓が公開されて おり、その端面は白金部材によって高い摩耗から防謹されている。この白金部材 には先に別に言及した米国特許第４５４０９１０号の場合と同じようにクラッド された中間層が設けられている。その際中間層は、耐熱性、耐腐蝕性及び熱膨張 特性が中心電標自体のそれと等しいか又は殆んど等しい金属から成っている。従 属クレームによればこの中間層は、ニッケルをベースＩＣ上た合金から成り、中 心電標自体もこの合金から成っている。この中間層は中心電極と、溶接特に抵抗 溶接によって結合されている。この種の点火栓は、内燃機関内に挿入された場合 、白金部材が電ｉ上に満足した状態で固定されないことが判明した。

本発明の課題は点火栓を製造する方法を改良して、金属電極と耐摩耗性金属被覆 体との結合状態の改善を実現し、かつコスト的により有利に実行できるような方 法を提供することにある。

本発明〕は上記課題を、請求項１に記載の特徴を有する点火栓製造方法によって 解決することができた。

この方法フは、金属電極と耐摩耗性金属被覆体との結合を行うことが極めて簡単 である。その理由は、唯１つの金属部材が必要なｆｅげフ、金属電極上には、耐 摩耗性金属被覆体のための、クラッドされた第２の金属部材が必要フないからフ ある。これに加えてこの方法は、問題なく大量生産に適しており、かつ金属電極 上に装着された耐摩耗性金属被覆体が、内燃機関内に出現する総ての運転状態に 対して、長い寿命を維持することができることが確認された。

請求項２以下には、請求項１に記載された点火栓の更に有利な構成が述べられて いる。

本発明の実施例を図面に示し、以下に詳しく説明すは第２１の図面に類似した図 面（金属部材が合金帯を介して中心電極と結合した状態）である。

で接続される区分を有しており、該区分は西ドイツ国特許出願公開公報第２２４ ５４０４号＝米国特許第３９０９４５９号に基づく点火栓にほぼ一致している。

金属ケーシングの点火側終端領域は符号１１で表わされており、又この金属ケー シング１１の縦孔は符号１２で表わされている。この金属ケーシング１１の縦孔 １２の内部には、絶縁体１３が配置されており、その燃焼室側端面１４は、金属 ケーシング１１の燃焼室側端面１５とほぼ同一平面に並んでいる。絶縁体１３に は、その円周蘭上にリング状のポンプ室１６が設けられており、該ポンプ室は絶 縁体１３の端面１４にほぼ接続され、かクリングイヤツブ１７を介して、特には 図示してない内燃機関の燃焼室と結合されている。ポンプ室１６は、絶縁体１３ の端面１４の平面内フ、絶縁体１３と金属ケーシング１１との間に、堆積物から 成る導電性のブリジが形成されるのを防止している。

リングギャップ１７をこのよ５に開けておくことは、ポンプ室１６内に在る燃料 蒸気空気混合物（図示なし）か点火時点で膨張し、これがりングイヤツプ１７を 通って噴出し、それＫよって発生の可能性のある堆積物を除去することによって 行なわれる。絶縁体１３は縦孔１８を有しており、該縦孔に溢って第１の金属電 極１９が縦孔内に案内され、かつ燃焼室側で絶縁体１３の端面１４から突出して いる。しかしこの金属電極１９は絶縁体１３の端面１４と同一平面に並んでいて も宣く、又場合によっては絶縁体１３の縦孔１８より更に前方に突出していても 宣い。この第１の金属電極１９は通常点火栓１０の長手軸線に沿って延びている ため、多くの場合中心電極と呼ばれている。燃焼室の方を向いている第１の金属 電極１９の自由終端区分には、摩耗強度の高い材料（貴金属）から成る金属被覆 体２０が装着さｎており、該材料は有利には白金又は白金合金から成っている。

金属被覆体２０を装着したこの第１の金属電極１９は、第２の金属電極２２の終 端区分に対して距離−いわゆる火花間隙２１−を置いて起立しており、該電極２ ２にも有利には、同じ様に摩耗強度の高い材料から成る金属被覆体２ＯＡが装着 されている。この第２の金属部１２２は通常、金属ケーシング１１の燃焼室側の 終端区分に（例へば溶接で）固定され、かつ電気的にアース部に結合されており 、そのため所謂接地１１部を形成している。第１図に図示された点火栓１０にあ っては、第２の金属電極２２が鉤形１ζ形戊されており、その金属被覆体２０Ａ の領域の断面は、金属ケーシング１１と結合している領域の断面よりも小さい。

第２の金属電極２２がこのような形状になっているため、点火栓の稼動中に第２ の金属電柵２２によって受容された熱が、速かに金属クーシ／グｌｌＩｃ伝達さ れ、しかもねじ螺着部１１Ａを支持している領域１ｃ伝達さ几るため、熱は速か にエンジンブロックに逃げることができる。しかし金属被覆体２０．２０ＡＫ関 する本発明は、火花間隙２１だけでなく、火花間隙と沿面間隙とが同時に組み合 わされた間隙（１４，１７，１１）を有するような、前述の点火栓１０に限定さ れろものではな（、少（とも１つの金属電極を有する総ての点火栓に適合する。

第２図及び第３図には、第１の金属電極１９、いわゆる中心電極の例が示されて おり、いづれかの方法で貴金属から成る金属被覆体２０が、燃焼室側の端面２３ 上に＠着さｎている。本例では摩耗強度の高い材料として白金が使用されている 。中心電極１９は本例の場合も通常の場合もニッケル合金から成り、その直径ｄ は０．８１：、ｍ　−２，５ｍの範囲内、有利には１ｎと１．３聾との間にある 。火花間隙２１の方を向いている端面２３は、摩耗強度の高い材料、つまり白金 又は白金合金から成る金属部材２４で覆われている。この金属部材２４の厚さＳ は、０．２ｕと０．５　ｘｍの間、有利には０．２５　ｉｎと０．３５　ｍｍの 間にある。その際金属部材２４は、中心電極１９の直径にほぼ一致する直径を有 している。

しかしこの金属部材２４の直径は、使用例によっては中心電極１９の直径ｄより も若干小さいか或は幾らか大きくても差支えない。火花間隙２１に向い合う金属 部材２４の上部側面は、符号２５で表わされている。

このようなディスク形の金属部材２４の代りに、コツプ状、球状又はキャップ状 の金属部材を端面２３上に配置しても宜く、場合によっては端面２３を粗面化し たり、端面２３に溝をつけたり、或は１つ又は複数の窪み（図示なし）を設置す でも宜い。特に剪断応力の減少に対しては、扁平な球形状の窪みが適合している 。

続いて金属部材２４の上部側面２５にレーザ光線りを放射し、該光線りが第１金 属電（至）】９の当該中心線Ｍにほぼ平行に蔦びるようにする。そして金属部材 ２４の下部側面２６と中心電極１９の端面２３との領域に、合金帯２７が形成さ れるように、レーザ光線りを割り当てる。しかしこの合金帯２７は、火花間隙２ １の方を向いて白金又は白金合金から成る耐摩耗性の層２８までは達しない。こ の合金帯２７はこのような結合方式で組み立てられているために、金属電極１９ の方に位置する層状領域２９は、中心電極１９の材料、即ちニッケル合金だけか ら成っている。この中心電極１９の材料の割合は、耐摩耗層２８の方ＩＣ位置す る層状領域３０の方向１（向って、連続的に次第に減少している。

そのため耐摩耗層２８の方に位置する層状領域３０には、中心電１１９の材料は もはや全（含まれない。この合金帯２７の厚さＳは、５０μ毒から２００μｍの 間にあり、有利にｉ’：　］　Ｏ０８ｍから１５０μｍの間にある。

その際有利な情成１毛あっては、合金帯２７は窪み３１内に延びており、該窪み （−円錐形又は球形状をなして中心電極１９内に延びている。この窪みの最深点 は中心電極１９の中心線Ｍの領域に位置している。

金属被覆体２０と中心電極１９との間の結合は、結合工程の際に中心電極１９が 中心線Ｍを中心に旋回運動Ｒを行った場合、特に確実にこれが達成される。この 方式を採用して中心電極１９を、中心線Ｍを中心に回転させる場合１・て、レー ザ光線りを金属部材２４の上部側面２５上にイ頃斜させて放射し、それによって 良好な合金帯２７を得るよう１（することも可能である。この方式の場合、有利 にはパルス状のレーザ光線を使用しても宜い。又振動するレーザ光線を使用して も差支えない。合金帯２７がこのような方式で形成されるため、中心電極１９と 金属被覆体２０との材料の相違による熱膨張特性が補償されることになる。その 結果金属被覆体２０の、中心電極１９からの欠落が防止される。若干の使用例に あっては、使用する金属部材２４の直径が中心電極１９の直径よりも大きい場合 も有利である。場合によっては中心電極１９の端面２３に接続している金属部材 の外被領域が、台形状又は段部として形成されていても差支え々い。この場合金 属被覆体は、金属電極１９の柱面の所定の領域を越えて延びることになる。

金属枝覆体２０に関する前述の構成は、第２の金属電極２２上の金属被覆体２０ Ａに対しても、又他の形状の金属電極乃至は多極型電極に対しても、同様に適用 することが〒きる。

国際調査報告 国際調査報告 ＤＥ　８２００４３５ ＳＡ　２３１９０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関用の点火栓を製造する方法であって、少くとも２つの金属電極を有 し、該電極は火花間隙が形成される距離を隔てて互いに向い合って位置し、特に 絶縁体によって取り囲まれた中心電極と金属ケーシングに固定された接地電極と を有し、その除金属電極には、その火花間隙の方を向いている端面上に、摩耗強 度の高い材料（貴金属）から成る少くとも１つの金属被覆体が装着され、かつこ の金属被覆体と金属電極との間に中間層が配置されており、該中間層は金属電極 の材料と金属被覆体の材料とを含んでいる形式のものにおいて、火花間隙（２１ ）の方を向いている夫々の金属電極（１９）の端面（２３）上に、貴金属から成 る金属部材（２４）を配置し、次いで火花間隙（２１）の方を向ている金属部材 （２４）の上面（２５）上にレーザ光線（Ｌ）を放射し、それによって金属電極 （１９）と金属部材（２４）との間に、金属電極（１９）の材料と金属部材（２ ４）の材料から成る合金帯（２７）を形成し、金属電極（１９）の方を向いてい る合金帝（２７）の層状領域（２９）は、金属電極（１９）の材料からだけ成り 、金属電極（１９）の材料の割合は、合金帝（２７）の内部で耐摩耗性の層（２ ８）の方に向いている層状領域（３０）の方向に向って連続的に次第に減少し、 その結果、耐摩耗性の層（２８）の方を向いている合金帝（２７）の領域（３０ ）には、金属電極（１９）の材料がもはや全く含まれないようにすることを特徴 とする、内燃機関用の点火栓を製造する方法。 ２．金属部材（２４）上にレーザ光線（Ｌ）を投射する除、金属被覆体（２０） を装着すべき金属電極（１９）が、金属電極（１９）の端面（２３）に鉛直に起 立する中心線（Ｍ）を中心にして、回転運動を行うことを特徴とする、請求項１ に記載の方法。 ３．レーザ光線（Ｌ）が金属電極（１９）の端面（２３）に対し、ほぼ鉛直に投 射されることを特徴とする、請求項１又は２のいづれか１項に記載の方法。 ４．合金帯（２７）が金属電極（１９）の端面（２３）内の窪み（３１）の内部 にまで延びていることを特徴とする、請求項１から３までのいづれか１項に記載 の方法。 ５．窪み（３１）が金属電極（１９）の中心線（Ｍ）の領域に配置されているこ とを特徴とする、請求項４記載の方法。 ６．金属被覆体（２０）を装着すべき金属電極（１９）の端面（２３）の直径が 、０．８ｍｍから２．５ｍｍまでの範囲、有利には１ｍｍから１．３ｍｍまでの 範囲にあることを特徴とする、請求項１から５までのいづれか１項に記載の方法 。 ７．金属被覆体（２０）用の金属部材（２４）の厚さ（Ｓ）は、金属電極（１９ ）の端面（２３）上で０．２ｍｍと０．５ｍｍの間、有利には０．２５ｍｍと０ ．３５ｍｍの間にあることを特徴とする、請求項６に記載の方法。 ８．接地電極（２２）が鉤形状に形成されており、その終端区分は金属ケーシン グ（ＩＩ）に固定され、かつ金属電極（１９）の自由終端区分と距離を隔てて向 い合って起立しており、その断面は自由終端区分から金属ケーシング（ＩＩ）の 方向に向ってより大きくたっていることを特徴とする、請求項１から７までのい づれか１項に記載の方法。 ９．金属被覆体（２０，２０Ａ）を装着すべき金属電極（１９，２２）の端面（ ２３）には、金属被覆体（２０，２０Ａ）の装着前に、窪み（３１）が設けられ ていること、有利には球形状の窪みが設けられていることを特徴とする、請求項 １から８までのいづれか１項に記載の方法。