DE60003342T2

DE60003342T2 - Zündkerze

Info

Publication number: DE60003342T2
Application number: DE60003342T
Authority: DE
Inventors: Akira Nagoya-shi Suzuki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2020-01-22
Also published as: EP1022828A3; JP2000215963A; EP1022828A2; DE60003342D1; US6373173B1; EP1022828B1

Description

9 zeigt eine herkömmliche Zündkerze 300, die für die Zündung bei einem Verbrennungsmotor, wie zum Beispiel einem Kraftfahrzeugbenziner, verwendet wird. Die Zündkerze 300 ist mittels eines an einer Außenumfangsfläche eines Metallgehäuses 301 ausgebildeten Außengewindeteils 301a an einem Zylinderkopf SH eines Motors angebracht. Wenn die Zündkerze 300 an dem Zylinderkopf SH angebracht ist, ist eine durch eine Masseelektrode 304 und eine Mittelelektrode 303 ausgebildete Funkenstrecke g in einem Brennraum BR angeordnet und so ausgelegt, dass ein Luft-/Kraftstoffgemisch gezündet wird. Ein hexagonaler Teil 305 (Werkzeugeingriffteil) ist an einer Außenumfangsfläche des Metallgehäuses 301 ausgebildet und ist für das Anziehen des Außengewindeteils 301a durch Greifen mit einem Anziehwerkzeug ausgelegt. Das Metallgehäuse 301 nimmt eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einer Bohrung 306 für die Aufnahme eines Isolators 302 an und wird herkömmlicherweise durch Kaltformen verbunden mit Bearbeitung hergestellt. Bei vielen Zündkerzen werden zur Verbesserung der Produktionseffizienz ein schematisches Profil und die Bohrung 306 durch Gesenkschmieden gebildet und ein Endprofil mit dem Außengewindeteil 301a wird durch Bearbeitung hergestellt. Da das Metallgehäuse 301 einen dünnwandigen Teil aufweist, müssen die Maße des Metallgehäuses 301 unter Berücksichtigung eines Durchsatzes während des Gesenkschmiedens festgelegt werden, andernfalls besteht die Wahrscheinlichkeit eines Verarbeitungsfehlers.
Bei der aktuellen Tendenz hin zu einer komplexeren Motorkopfkonstruktion nimmt der um ein Ventil zur Verfügung stehende Raum für den Einbau der Zündkerze 300 ab. Daher muss der hexagonale Teil 305 verkleinert werden, um den Raum für die Verwendung auf der Kopfseite zu vergrößern. Eine Zündkerze nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus WO-A-98 11637 bekannt. Ein Verkleinern des hexagonalen Teils 305 bringt jedoch folgende Probleme mit sich.
(1) Um eine übermäßige Verringerung der Wandstärke des hexagonalen Teils 305 in Verbindung mit einer Verkleinerung des hexagonalen Teils 305 zu verhindern, muss ein Durchmesser D₁ eines Teils (nachstehend als Hauptbohrungsteil bezeichnet) 306a der Gehäusebohrung 306 entsprechend dem hexagonalen Teil 305 verkleinert werden. Auch der Außendurchmesser des Isolators 302 muss entsprechend verkleinert werden. Wenn aber ein Durchmesser D₂ eines Teils (nachstehend als Zwischenbohrungsteil bezeichnet) der Gehäusebohrung 306 entsprechend dem Außengewindeteil 301a verkleinert wird, wird ein für das Ausbilden des Zwischenbohrungsteils 306a durch das Schmieden verwendeter Schmiedestempel zu dünn und kann so beschädigt werden oder kann einen Verarbeitungsfehler verursachen, wenn ihm eine große Arbeitslast auferlegt wird. Dieses Problem ergibt sich insbesondere in dem Fall, da der Außengewindeteil 301a einen lange Einschraubtiefe hat.
(2) Ein Teil des Isolators 302, der in dem Hauptbohrungsteil 306a angeordnet ist, ist zu einem Flanschteil 302e ausgebildet. Wenn das Metallgehäuse 306 auf den Isolator 302 aufgedichtet ist, lastet auf dem Flanschteil 302e eine Dichtkraft. Eine Metallklemme 313 und eine Mittelelektrode 303 sind mittels eines Glasdichtteils 315 verbunden. Bei dem Schritt des Ausbildens des Glasdichtteils 315 lastet auf dem Flanschteil 302e eine zugehörige Presskraft. Im Einzelnen sind die Mittelelektrode 303, ein Materialpulver des Glasdichtteils 315 und die Metallklemme 313 in einer in dem Isolator 302 ausgebildeten Durchgangsbohrung angeordnet. Der so erzeugte Isolator 302 wird so in eine in einer Aufnahmeform ausgebildete Bohrung eingebracht, dass der Flanschteil 302e an einem an der Wand der Bohrung ausgebildeten inneren Aufnahmeteil ruht. In diesem Zustand wird der gesamte Isolator 302 auf einer Temperatur gleich oder über einem Glaserweichungspunkt erhitzt und die Metallklemme 313 wird axial nach innen gepresst, um das Materialpulver zusammen mit der Mittelelektrode 303 zu pressen, wodurch der Glasdichtteil 315 gebildet wird. Während dieser Pressarbeit lastet auf dem Flanschteil 302e eine Presskraft.
Wenn der Außendurchmesser des Isolators 302 zu klein ausgeführt wird, um die oben in (1) beschriebene Forderung zu erfüllen, wird die Herstellung des Isolators 302 sehr schwierig. Daher unterliegt die Verkleinerung des Außendurchmessers des Isolators 302 einer gewissen Beschränkung. Wenn die Größe des hexagonalen Teils 305 verringert wird, wird der Durchmesser D₁ des Hauptbohrungsteils 306a entsprechend verringert. Somit wird der Durchmesser des Flanschteils 302e, welcher in dem Hauptbohrungsteil 306a untergebracht ist, ebenfalls entsprechend verringert. Bedingt durch eine Verkleinerung des hexagonalen Teils 305 muss der Durchmesser des Flanschteils 302e in relativ großem Umfang verringert werden, wohingegen eine Verringerung des Durchmessers eines anderen Teils des Isolators 302 als des Flanschteils 302e (zum Beispiel ein in dem Zwischenbohrungsteil 306b angeordneter Teil des Isolators 302; nachstehend als Zwischenschaftteil 302a bezeichnet) einer gewissen Beschränkung unterliegt. Dadurch nimmt der Betrag eines Vorsprungs des Flanschteils 302e ab, was zum Beispiel eine Verringerung der Kontaktfläche zwischen dem Flanschteil 302e und dem Aufnahmeteil der Aufnahmeform, welche bei dem Schritt des Ausbildens des Glasdichtteils 315 verwendet wird, bewirkt. Eine sich ergebende Lastkonzentration neigt dazu, zu einem Brechen der Aufnahmeform oder einem Scheuern von Isolator 302 und der Aufnahmeform zu führen.
(3) Wenn der Durchmesser des Zwischenschaftteils 302a des Isolators 302 verringert wird, um die oben unter (2) beschriebene Forderung zu erfüllen, und wenn ferner der Durchmesser D₂ des Zwischenbohrungsteils 306b des Metallgehäuses 306 auf einen relativ großen Wert gesetzt wird, um eine günstige Bearbeitbarkeit bezüglich des oben unter (1) erwähnten Schmiedens zu erhalten, bildet sich mit Wahrscheinlichkeit ein Spalt zwischen dem Zwischenbohrungsteil 306b und dem Zwischenschaftteil 302a des Isolators 302. Das Vorhandensein dieses Spalts neigt dazu, eine exzentrischen Anordnung des Isolators 302 in dem Metallgehäuse 301 zu verursachen, was möglicherweise eine Beeinträchtigung der Zündkerzenleistung verursachen kann (zum Beispiel seitliche Funkenbildung).
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, durch Verkleinern eines Werkzeugeingriffteils, zum Beispiel eines hexagonalen Teils, eine Zündkerze zur Hand zu geben, welche der Freiraum um einen Zylinderkopf vergrößern kann, an welchem die Zündkerze angebracht ist, und eine oder mehrere der folgenden Dinge verwirklichen kann:

(1) trotz einer Verkleinerung des Werkzeugeingriffteils ein Metallgehäuse, welches effizient und mit großem Ausstoß gefertigt werden kann;
(2) während der Ausbildung einer leitenden Glasdichtschicht oder eines Widerstands durch Verwendung einer Aufnahmeform ist ein Brechen oder Abrieb der Aufnahmeform weniger wahrscheinlich; und
(3) während des Integrierens eines Isolators in das Metallgehäuse ist eine exzentrische Anordnung des Isolators in dem Metallgehäuse weniger wahrscheinlich.

Zur Verwirklichung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Zündkerze vor, welche eine stabartige Mittelelektrode, einen im Wesentlichen zylindrischen, die Mittelelektrode umgebenden Isolator, ein im Wesentlichen zylindrisches, den Isolator umgebendes Metallgehäuse mit offenen entgegengesetzten Enden sowie eine mit dem Metallgehäuse verbundene und zusammenwirkend mit der Mittelelektrode eine Funkenstrecke bildende Masseelektrode umfasst.
Ein Außengewindeteil ist an einer vorderseitigen Außenumfangsfläche des Metallgehäuses ausgebildet und ein zum Festziehen des Außengewindeteils in einer in einem Verbrennungsmotor ausgebildeten Innengewindeöffnung ausgelegtes Werkzeugeingriffteil ist an der Außenumfangsfläche des Metallgehäuses an einer hinteren Seite bezüglich des Außengewindeteils so ausgebildet ist, dass es vom Umfang nach außen ragt. In der Beschreibung bezeichnet der Begriff "vordere Seite" eine Funkenstreckenseite bezüglich der axialen Richtung der Mittelelektrode und der Begriff "hintere Seite" bezeichnet eine der Vorderseite gegenüberliegende Seite.
Der Durchmesser eines vorderen Teils des Isolators wird mittels eines umfangsseitig ausgebildeten stufenförmigen Teils verringert. Der stufenförmige Teil dient als isolatorseitiger Eingriffteil. Ein gehäuseseitiger Eingriffteil ragt von einem Teil einer Innenfläche des Metallgehäuses entsprechend dem Außengewindeteil nach innen. Der Isolator wird durch eine hintere Öffnung in das Metallgehäuse so eingeführt, dass der isolatorseitige Eingriffteil mit dem gehäuseseitigen Eingriffteil greift, um so ein Rutschen des Isolators durch das Metallgehäuse zu verhindern.
Bei der Zündkerze ist |A – E| nicht größer als 1,5 mm und (D₂/E)² reicht von 0,4 bis einschließlich 0,6, wobei A ein Außenmaß des Werkzeugeingriffteils ist, welches durch den Durchmesser eines einbeschriebenen Kreises eines Querschnittumrisses des Werkzeugeingriffteils dargestellt wird, E der wirksame Durchmesser des Außengewindeteils ist und D₂ der Durchmesser eines Teils einer Bohrung des Metallgehäuses ist, der sich an einer hinteren Seite bezüglich des gehäuseseitigen Eingriffsteils befindet (der Teil der Bohrung wird nachstehend als Zwischenbohrungsteil bezeichnet).
Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau wird der Außendurchmesser A des Werkzeugeingriffteils (zum Beispiel eines hexagonalen Teils) bezüglich des wirksamen Durchmessers E des Außengewindeteils so verringert, dass |A – E| nicht größer als 1,5 mm ist. Somit kann der Freiraum rund um einen Zylinderkopf, an welchem die Zündkerze angebracht wird, vergrößert werden. Selbst wenn der um ein Ventil für den Einbau der Zündkerze verfügbare Raum aufgrund einer komplexeren Zylinderkopfkonstruktion kleiner wird, kann die Zündkerze mühelos an dem Zylinderkopf angebracht werden. Auch wenn der Außendurchmesser des Isolators in Verbindung mit einer Verkleinerung des Werkzeugeingriffteils kleiner wird, fällt die Wandstärke des Außengewindeteils des Metallgehäuses in einen geeigneten Bereiche, solange 0,4 ≤ (D₂/E)² ≤ 0,6. Somit ist während des Schmiedens des Metallgehäuses ein Schmiedestempel weniger bruchanfällig und neigt weniger dazu, einen Bearbeitungsfehler zu verursachen. Das bedeutet, dass das zuvor unter (1) beschriebene Problem gelöst ist und das Metallgehäuse effizient und mit hohem Ausstoß gefertigt werden kann.
Insbesondere stellt (D₂/E)² das Verhältnis der Querschnittfläche des Zwischenbohrungsteils mit dem Durchmesser D₂ "π(D₂/2)²" zur Querschnittfläche des Außengewindeteils mit dem wirksamen Durchmesser E "π(E/2)²" dar. Je kleiner der Wert (D₂/E)² ist (d. h. je größer der wirksame Durchmesser E des Außengewindeteils bezüglich des Durchmessers D₂ des Zwischenbohrungsteils wird), desto größer ist die Wandstärke des Außengewindeteils. Wenn (D₂/E)² unter 0,4 liegt, wird die Wandstärke des Außengewindeteils zu groß, was zu einem ungenügenden Durchmesser des Zwischenbohrungsteils führt. Wenn der Zwischenbohrungsteil durch Kaltbearbeitung, zum Beispiel Schmieden, ausgebildet werden soll, wird dadurch ein zu verwendender Schmiedestempel zu dünn und kann dadurch beschädigt werden oder einen Verarbeitungsfehler verursachen, wenn er einer großen Arbeitslast unterzogen wird. Wenn (D₂/E)² größer als 0,6 ist, wird die Wandstärke des Außengewindeteils zu dünn. Dadurch wird das Ausbilden des Außengewindeteils durch Kaltbearbeitung schwierig und der erzeugte Außengewindeteil leidet an ungenügender Festigkeit. Bevorzugter reicht (D₂/E)² von 0,45 bis 0,55.
An der Außenumfangsfläche des Isolators kann an der bezüglich des stufenförmigen Teils hinteren Seite ein Flanschteil ausgebildet werden. In diesem Fall ist d₂/d₁ vorzugsweise nicht größer als 0,75, wobei d₁ der Außendurchmesser des Flanschteils und d₂ der Außendurchmesser eines Zwischenschaftteils ist, das sich zwischen dem Flanschteil und dem stufenförmigen Teil erstreckt. Wie zuvor unter (2) erwähnt, wird bei einer solchen Verringerung des Außenmaßes A des Werkzeugeingriffteils, dass |A – E| nicht größer als 1,5 mm ist, die Herstellung des Isolators sehr schwierig, wenn der Außendurchmesser des Zwischenschaftteils zu klein wird. Eine Verkleinerung des Werkzeugeingriffteils erfordert auch unvermeidbarerweise eine Verringerung des Außendurchmessers des Flanschteils. Das Durchmesserverhältnis d₂/d₁ zwischen dem Zwischenschaftteil und dem Flanschteil neigt mit anderen Worten zu einem Größerwerden. Mit Zunahme von d₂/d₁ nimmt der Betrag des Vorsprungs des Flanschteiles von der Außenumfangsfläche des Zwischenschaftteils ab. Dadurch bringt wie zuvor erwähnt der Schritt des Ausbildens eines Glasdichtteils wahrscheinlich ein Brechen einer Aufnahmeform oder ein Scheuern zwischen Isolator und Aufnahmeform mit sich. Durch Zurückgreifen auf d₂/d₁ von nicht mehr als 0,7 wird der Betrag des Vorsprungs des Flanschteils hinreichend groß, wodurch das oben erwähnte Problem in Verbindung mit einer Verkleinerung des Werkzeugeingriffteils wirksam verhindert wird, d. h. das zuvor unter (2) beschriebene Problem gelöst wird. Noch bevorzugter ist d₂/d₁ nicht größer als 0,65. Wenn jedoch d₂/d₁ zu klein ist, wird der Zwischenschaftteil zu dünn für die Herstellung des Isolators. Zur Vermeidung dieses Problems muss daher der Wert d₂/d₁ entsprechend angepasst werden.
Wie zuvor unter Problem (3) erwähnt, bildet sich wahrscheinlich ein Spalt zwischen dem Zwischenbohrungsteil des Metallgehäuses und dem Zwischenschaftteil des Isolators, wenn der Durchmesser des Zwischenbohrungsteils auf einen zu großen Wert eingestellt wird, um eine günstige Bearbeitbarkeit des Metallgehäuses zu erhalten, während der Durchmesser des Zwischenschaftteils des Isolators in Verbindung mit einer Verkleinerung des Werkzeugeingriffteils verringert wird. Bei Ausbildung eines solchen Spalts wird ein Exzentrizität verhindernder Teil im Wesentlichen konzentrisch zum Zwischenbohrungsteil und dem Zwischenschaftteil so vorgesehen, dass er teilweise den Spalt füllt. Beim Schritt des Integrierens des Isolators in das Metallgehäuse beschränkt der Exzentrizität verhindernde Teil eine seitliche Bewegung des Isolators, d. h. eine exzentrische Anordnung des Isolators in dem Metallgehäuse, wodurch das zuvor unter (3) beschriebene Problem gelöst wird.
Nun werden erfindungsgemäße Ausführungen lediglich beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Hierbei sind:
1A eine Längsschnittansicht, welche eine Zündkerze gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung zeigt;
1B eine Längsschnittansicht, welche eine Maßfestlegung bezüglich der Zündkerze von 1A zeigt;
1C ein schematischer Querschnitt, welcher einen Werkzeugeingriffteil der Zündkerze von 1A zeigt;
2A eine Längsschnittansicht, welche eine Zündkerze ähnlich der von 1A zeigt, wobei aber ein gehäuseseitiger, Exzentrizität verhindernder Vorsprung ausgebildet ist;
2B eine Längsschnittansicht, welche eine Maßfestlegung bezüglich der Zündkerze von 2A zeigt;
2C eine vergrößerte Schnittansicht, welche den gehäuseseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprung zeigt;
3A eine Längsschnittansicht, welche eine Zündkerze ähnlich der von 1A zeigt, wobei aber ein Exzentrizität verhindernder Ring angeordnet ist;
3B eine Längsschnittansicht, welche eine Maßfestlegung bezüglich der Zündkerze von 3A zeigt;
3C eine perspektivische Ansicht, welche den Exzentrizität verhindernden Ring zeigt;
4A eine Längsschnittansicht, welche eine Zündkerze ähnlich der von 1A zeigt, wobei aber ein isolatorseitiger, Exzentrizität verhindernder Vorsprung ausgebildet ist;
4B eine Längsschnittansicht, welche eine Maßfestlegung bezüglich der Zündkerze von 4A zeigt;
4C eine perspektivische Ansicht, welche den isolatorseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprung zeigt;
5A–5D und 6 Ansichten, welche einen Glasdichtschritt zeigen;
7A ein Schaubild, welches die Testergebnisse bezüglich Beispiel 1 zeigt;
7B ein Schaubild, welches die Testergebnisse bezüglich Beispiel 2 zeigt;
8 eine Tabelle, welche die Testergebnisse bezüglich Beispiel 3 zeigt; und
9 eine Längsschnittansicht, welche eine herkömmliche Zündkerze zeigt.
Bezüglich 1A und 1B mfasst eine Zündkerze 100 ein Metallgehäuse 1, einen Isolator 2, eine Mittelelektrode 3 sowie eine Masseelektrode 4. Das Metallgehäuse 1 nimmt eine im Wesentlichen zylindrische Form an. Der Isolator 2 ist so in das Metallgehäuse 1 eingepasst, dass ein Spitzenteil 2i von dem Metallgehäuse 1 hervorragt. Die Mittelelektrode 3 ist so in dem Isolator 2 angeordnet, dass ein Spitzenteil von dem Isolator 2 hervorragt. Ein Ende der Masseelektrode 4 ist zum Beispiel durch Schweißen mit dem Metallgehäuse 1 verbunden. Eine Funkenstrecke g wird durch die Masseelektrode 4 und die Mittelelektrode 3 ausgebildet. Nachstehend bezeichnet der Begriff "vorderseitig" die Seite einer Funkenstrecke g bezüglich der axialen Richtung der Mittelelektrode 3 und der Begriff "hintere Seite" bezeichnet eine der Vorderseite gegenüberliegende Seite.
Eine Durchgangsbohrung 6 ist axial in dem Isolator 2 ausgebildet. Eine Metallklemme 13 ist von einem Ende in die Durchgangsbohrung 6 eingeführt und darin befestigt. Analog ist von dem anderen Ende eine Mittelelektrode 3 in die Durchgangsbohrung 6 eingeführt und darin befestigt. In der Durchgangsbohrung 6 und zwischen der Metallklemme 13 und der Mittelelektrode 3 ist ein Widerstand in der Durchgangsbohrung 6 angeordnet. Die gegenüberliegenden Enden des Widerstands 15 sind elektrisch mit der Mittelelektrode 3 und der Metallklemme 13 über die leitenden Glasdichtschichten 16 bzw. 17 verbunden. Der Widerstand 15 ist aus einer Widerstandszusammensetzung gebildet, welche durch die Schritte des Mischens von Glaspulver und Pulver eines leitenden Materials (und ggf. anderes keramisches Pulver als Glas) und des Sinterns des sich ergebenden Gemisches mittels zum Beispiel einer Heißpresse erhalten wird. Alternativ kann der Widerstand 15 weggelassen werden und die Metallklemme 13 und die Mittelelektrode 3 können mittels einer einzelnen leitenden Glasdichtschicht integriert werden.
Der Isolator 2 wird aus einem isolierenden Material, zum Beispiel Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid (A1N) gebildet. Der Isolator 2 weist einen Flanschteil 2e auf, welcher in einer axial mittleren Position so ausgebildet ist, dass er vom Umfang nach außen ragt. Der Isolator 2 umfasst einen Hauptkörperteil 2b, welcher an der hinteren Seite bezüglich des Flanschteils 2e angeordnet ist und einen kleineren Durchmesser als der Flanschteil 2e aufweist. Der Isolator 2 umfasst weiterhin einen Zwischenschaftteil 2g – der an der vorderen Seite bezüglich des Flanschteils 2e angeordnet ist und einen kleineren Durchmesser als der Flanschteil 2e aufweist – sowie einen Spitzenteil 2i – der an der vorderen Seite bezüglich des Zwischenschaftteils 2g angeordnet ist und einen kleineren Durchmesser als der Zwischenschaftteil 2g aufweist. Ein Grenzteil ist zwischen dem Flanschteil 2e und dem Zwischenschaftteil 2g zu einem stufenförmigen Teil 2f ausgebildet. Der Zwischenschaftteil 2g nimmt eine im Wesentlichen zylindrische Form an. Der Außendurchmesser des Spitzenteils 2i ist hin zu einem Ende des Spitzenteils 2i so verringert, dass der Spitzenteil 2i überwiegend eine Kegelstumpfform annimmt.
Das Metallgehäuse 1 besteht aus einem Eisenmetall, das für die Kaltbearbeitung geeignet ist, zum Beispiel aus niedriggekohlten Stahl- oder Kohlenstoffstahldrähten für Kaltstauchen und Kaltgesenkschmieden, wie es in JIS G 3539 spezifiziert ist, und dient als Gehäuse für die Zündkerze 100. Kohlenstoffstahldrähte für Kaltstauchen und Kaltgesenkschmieden, die in JIS G 3539 spezifiziert sind und sich für die vorliegende Erfindung vorteilhaft eigenen, umfassen SWCH8A (C: ≤ 0,10; Si: ≤ 0,10; Mn: ≤ 0,60; Al: ≥ 0,02; Rest: Fe (Einheit: Masseprozent)); SWCH17K (C: 0,15–0,20; Si: 0,10–0,35; Mn: 0,30–0,60; Rest: Fe (Einheit: Masseprozent)); SWCH25K (C: 0,22–0,28; Si: 0,10–0,35; Mn: 0,30–0,60; Rest: Fe (Einheit: Masseprozent)).
Ein Außengewindeteil 7 ist an der vorderseitigen Außenumfangsfläche des Metallgehäuses 1 ausgebildet und ist zur Befestigung der Zündkerze 100 an einem Motorblock ausgelegt. Eine ringförmige Dichtung G ist an einer Wurzel des Außengewindeteils 7 befestigt. Ein flanschförmiger Gasdichtteil 1g ist an einer Außenumfangsfläche des Metallgehäuses 1 an der hinteren Seite bezüglich des Außengewindeteils 7 ausgebildet und zwar derart, dass er vom Umfang nach außen ragt. Ein dünnwandiger Verbindungsteil 1h ist an der hinteren Seite bezüglich des Gasdichtteils 1g angeordnet. Ein Werkzeugeingriffteil 1e ist an dem Metallgehäuse 1 an der hinteren Seite bezüglich des Verbindungsteils 1h und zwar ins solcher Weise, dass er vom Umfang nach außen ragt, angeordnet. Der Werkzeugeingriffteil 1e ist für das Greifen mit einem Werkzeug, zum Beispiel einem Schraubenschlüssel oder Mutternschlüssel, ausgelegt, um den Außengewindeteil 7 in einer in einem Zylinderkopf ausgebildete Innengewindeöffnung zur Befestigung der Zündkerze 100 an dem Zylinderkopf anzuziehen. Wie in 1C gezeigt, weist der Werkzeugeingriffteil 1e einen im Wesentlichen hexagonalen Querschnitt auf. Die an dem Zylinderkopf befestigte Zündkerze 100 dient zum Zünden eines in einen Brennraum geleiteten Luft-/Kraftstoffgemisches. Wenn die Zündkerze 100 wie oben beschrieben an dem Zylinderkopf befestigt ist, wird die Dichtung G zwischen dem Gasdichtteil 1g und einem Umfangskantenteil der Innengewindeöffnung zusammengedrückt und verformt, um so die Innengewindeöffnung und den Außengewindeteil 7 gegeneinander abzudichten.
Eine Bohrung 40 ist axial in dem Metallgehäuse 1 ausgebildet, um den Isolator 2 aufzunehmen. Ein Umfangsvorsprung 1e (gehäuseseitiger Eingriffteil) ist an einem Teil der Wandfläche der Bohrung 40 entsprechend dem Außengewindeteil 7 ausgebildet und ist in einer vorderen Zwischenposition angeordnet. Ein Teil der Bohrung 40, der sich von dem Vorsprung 1c nach hinten erstreckt, dient als Zwischenbohrungsteil 40a für die Aufnahme des Zwischenschaftteils 2g des Isolators 2. Der Zwischenbohrungsteil 40a ist zu einem Hauptbohrungsteil 40b mit einem Durchmesser größer als der des Zwischenbohrungsteils 40a über einen stufenförmigen Teil, der an dem hinteren Ende desselben ausgebildet ist, verbunden. Der Hauptbohrungsteil 40b nimmt den Flanschteil 2e auf.
Der Außendurchmesser der Mittelelektrode 3 ist kleiner als der des Widerstands 15. Die in dem Isolator 2 ausgebildete Durchgangsbohrung 6 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen ersten Teil 6a für die Aufnahme der Mittelelektrode 3 und einem im Wesentlichen zylindrischen zweiten Teil 6b, der an der hinteren Seite bezüglich des ersten Teils 6a angeordnet ist und einen Durchmesser größer als der des ersten Teils 6a aufweist. Wie in 1A gezeigt sind die Metallklemme 13 und der Widerstand 15 in dem zweiten Teil 6b aufgenommen und die Mittelelektrode 3 ist in den ersten Teil 6a eingeführt. Ein Elektrodenbefestigungsvorsprung 3c ist an einem hinteren Endteil der Mittelelektrode 3 so ausgebildet, dass er von der Außenumfangsfläche der Mittelelektrode 3 umfangsmäßig nach außen ragt. Der erste Teil 6a und der zweite Teil 6b sind in dem Zwischenschaftteil 2g über eine verjüngte bzw. halbrunde Aufnahmefläche 6c verbunden, so dass der Elektrodenbefestigungsvorsprung 3c darauf ruhen kann.
Der Isolator 2 weist einen zwischen dem Zwischenschaftteil 2g und dem Spitzenteil 2i ausgebildeten stufenförmigen Teil 2h auf. Der als isolatorseitiger Eingriffteil dienende stufenförmige Teil 2h greift mit dem Vorsprung 1c des Metallgehäuses 1 bzw. dem gehäuseseitigen Eingriffteil mittels einer ringförmigen Lagenpackung 63. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Isolator 2 axial durch das Metallgehäuse gleitet. In einem durch die Außenfläche des Isolators und die Innenwand eines hinteren Öffnungsteils des Metallgehäuses 1 ausgebildeten Raum ist eine ringförmige Drahtpackung 62 an einer hinteren Fläche des Flanschteils 2e befestigt; eine Füllschicht 61, zum Beispiel Talkum, ist bezüglich der Drahtpackung 62 an der hinteren Seite angeordnet. Während der in das Metallgehäuse 1 eingeführte Isolator 2 hin zur Vorderseite gepresst wird, wird eine Kante der hinteren Öffnung des Metallgehäuses 1 nach innen und hin zur Packung 60 verstemmt, wodurch ein verstemmter Teil 1d gebildet wird und somit das Metallgehäuse 1 und der Isolator 2 fest zu einer einzigen Einheit verbunden werden.
Als Nächstes werden die Maßbedingungen der Zündkerze 100 beschrieben. A – E| ist nicht größer als 1,5 mm, wobei A ein Außenmaß des Werkzeugeingriffteils 1e ist, welches durch den Durchmesser eines einbeschriebenen Kreises eines Querschnittumrisses des Werkzeugeingriffteils 1e ist, das in 1 C gezeigt wird, und E der wirksame Durchmesser des in 1B gezeigten Außengewindeteils 7 ist (d. h. die Größe des Werkzeugeingriffteils 1e wird so verringert, dass die Differenz zwischen dem Außenmaß A des Werkzeugeingriffteils 1e und dem wirksamen Durchmesser E des Außengewindeteils 7 nicht größer als 1,5 mm ist). Ferner reicht (D₂/E)² von 0,4 bis einschließlich 0,6 (vorzugsweise 0,45 ≤ (D₂/E)² ≤ 0,55), wobei D₂ der Durchmesser des Zwischenbohrungsteils 40a des Metallgehäuses 1 ist. Weiterhin ist d₂/d₁ nicht größer als 0,75 (vorzugsweise 0,65 ≥ d₂/d₁), wobei d₁ der Außendurchmesser des Flanschteils 2e des Isolators 2 ist und d₂ der Außendurchmesser des Zwischenschaftteils 2g des Isolators 2 ist.
Im Einzelnen werden die Maße der Zündkerze 100 auf die folgenden Bereiche festgelegt (Werte in Klammern sind die die einer getesteten Zündkerze von 1).

– Gesamtlänge des Isolators 2, l₁: 45 bis 100 mm (69 mm)
– Länge des Zwischenschaftteils 2g, l₂: 3 bis 28 mm (18 mm)
– Länge des Spitzenteils 2i, l₃: 3 bis 25 mm (14 mm)
– Außendurchmesser des Hauptkörperteils 2b, d0: 5 bis 12 mm (9 mm)
– Außendurchmesser des Flanschteils 2e, d₁: 6 bis 13 mm (11,3 mm)
– Außendurchmesser des Zwischenschaftteils 2g, d₂: 4,5 bis 10 mm (7,3 mm)
- Außenmaß des Werkzeugeingriffteils 1e, A: 5,5 bis 15,5 mm (14 mm)
– Durchmesser des Zwischenbohrungsteils 40a, D₂: 4,5 bis 11 mm (9,5 mm)
– Länge des Zwischenbohrungsteils 40a, L₁: 3 bis 28 mm (17 mm)
– Durchmesser des Hauptbohrungsteils 40b, D₁: 6,1 bis 13,5 mm (13,06 mm)
– Wirksamer Durchmesser des Außengewindeteils 7, E: 7 bis 14 mm (14 mm)
– Einschraubtiefe des Außengewindeteils 7, L₂: 10 bis 27 mm (24,5 mm)

Bei der Herstellung des Metallgehäuses 1 wird ein wie zum Beispiel in JIS G 3539 "Carbon Steel Wires for Cold Heading and Cold Forging" spezifizierter Materialdraht zu Stangen mit jeweils einer vorbestimmten Länge zugeschnitten. Die Stange wird so gesenkgeschmiedet, dass sie ein rohes Profil annimmt und die Bohrung 40 darin ausbildet. Das sich ergebende Werkstück wird Profilwalzen unterzogen, um daran den Außengewindeteil 7 auszubilden, gefolgt von Fertigbearbeiten, um das Metallgehäuse 1 zu erhalten.
Als Nächstes wird kurz der Schritt des Anbringens der Mittelelektrode 3 und der Metallklemme 13 an dem Isolator 2 und des Ausbildens des Widerstands 15 und der leitenden Glasdichtschichten 16 und 17 (nachstehend als Glasdichtschritt bezeichnet) beschrieben. Wie in 5A gezeigt, wird die Mittelelektrode 3 in den ersten Teil 6a der in dem Isolator 2 ausgebildeten Durchgangsbohrung 6 eingeführt. Dann wird wie in 5B gezeigt ein leitendes Glaspulver H in die Durchgangsbohrung 6 gegeben. Sodann wird, wie in 5C gezeigt, eine Pressstange 28 in die Durchgangsbohrung 6 eingeführt, um das Pulver H vorab zu komprimieren, wodurch eine erste leitende Glaspulverschicht 26 gebildet wird. Als Nächstes wird ein Widerstandszusammensetzungspulver in die Durchgangsbohrung 6 gegeben und unterläuft ein Vorkomprimieren in ähnlicher Weise, wodurch eine Widerstandszusammensetzungsschicht 25 gebildet wird. Weiterhin wird ein leitendes Glaspulver in die Durchgangsbohrung 6 gegeben, gefolgt von ähnlichem Vorkomprimieren, um so eine zweite leitende Glaspulverschicht 27 zu bilden. Dadurch werden, wie in 5D gezeigt, die erste leitende Glaspulverschicht 26, die Widerstandszusammensetzungspulverschicht 25 und die zweite leitende Glaspulverschicht 27 in Schichten auf der Mittelelektrode 3 angeordnet.
6(A) zeigt eine Anordnung PA der Metallklemme 13 und des Isolators 2, bei welcher die Metallklemme 13 in die Durchgangsbohrung 6 des Isolators 2 eingeführt ist. Der Isolator 2 wird in eine Durchgangsbohrung Sa eingeführt, die in einer Aufnahmeform S ausgebildet ist, so dass der Flanschteil 2e auf einem Kantenteil der Durchgangsbohrung Sa ruht. Die Anordnung PA wird in einen Ofen gegeben und auf eine vorbestimmte Temperatur 900°C bis 1.000°C (eine Durchschnittstemperatur der gesamten Anordnung PA) erhitzt, was gleich oder höher als ein Glaserweichungspunkt ist. Dann wird die Metallklemme 13 weiter in die Durchgangsbohrung 6 gepresst, um so die Schichten 26, 25 und 27 axial zu pressen. Dadurch werden, wie in 6(B) gezeigt, die Schichten 26, 25 und 27 komprimiert und gesintert, um so die leitende Glasdichtschicht 16, der Widerstand 15 bzw. die leitende Glasdichtschicht 17 auszubilden. Bei diesem Glasdichtschritt lastet auf dem Flanschteil 2e eine Kraft der obigen Pressarbeit.
Wie zuvor beschrieben ergeben die Maßbedingungen der vorliegenden Erfindung die folgende Funktion und Wirkung beim Glasdichtschritt. Durch die Verringerung des Außenmaßes A des Werkzeugeingriffteils 1e, so dass |A–E| nicht größer als 1,5 mm wird, kann der Freiraum um einen Zylinderkopf vergrößert werden. Durch Einsatz von 0,4 ≤ (D₂/E)² ≤ 0,6 fällt die Wandstärke des Außengewindeteils 7 in einen geeigneten Bereich. Somit ist während des Schmiedens des Metallgehäuses 1 ein Schmiedestempel weniger bruchanfällig und neigt weniger dazu, einen Verarbeitungsfehler zu verursachen, so dass das Metallgehäuse 1 effizient und bei hohem Ausstoß hergestellt werden kann. Durch Verwendung von d₂/d₁ nicht größer als 0,75 wird der Betrag des Vorsprungs des Flanschteils 2e ausreichend groß, wodurch der Glasdichtschritt weniger wahrscheinlich zu Brechen der Aufnahmeform S oder Scheuern zwischen dem Isolator 2 und der Aufnahmeform S führt, was andernfalls die Folge der Lastkonzentration wäre.
Eine Wandstärke T des Außengewindeteils 7 kann durch (E – D₂)/2 wiedergegeben werden. Der Außengewindeteil 7 kann im Hinblick auf die Wandstärke T in folgender Weise ausgeführt werden. Bei 7 mm ≤ E ≤ 14 mm und 4,5 mm ≤ D₂ ≤ 11 mm ist zum Beispiel 3 mm ≤ (E – D₂) ≤ 5 mm bevorzugt. Wenn (E – D₂) kleiner als 3 mm ist, wird die Wandstärke T zu dünn für die Ausbildung des Außengewindeteils 7 durch Kaltbearbeitung. Wenn (E – D₂) über 5 mm liegt, wird die Wandstärke T zu groß, was zu einem ungenügenden Durchmesser D₂ des Zwischenbohrungsteils 40a führt. Wenn der Zwischenbohrungsteil 40a durch Kaltbearbeitung, zum Beispiel Schmieden, ausgebildet werden soll, wird dadurch ein zu verwendender Schmiedestempel zu dünn und kann dadurch beschädigt werden oder einen Verarbeitungsfehler verursachen, wenn eine große Arbeitslast auf ihm ruht. Bevorzugter reicht (E – D₂) von 3,5 mm bis 4,5 mm.
Wenn die Einschraubtiefe L₂ des Außengewindeteils 7 zunimmt, tritt das oben erwähnte Problem wahrscheinlicher auf. Ein unterer Grenzwert des Verhältnisses der Wandstärke T des Außengewindeteils 7 zur Einschraubtiefe L₂, d. h. ein unterer Grenzwert T/L₂, wird so festgelegt, dass der Außengewindeteil 7 eine hinreichende Wandstärke erhält, um Schwierigkeiten beim Ausbilden des Außengewindeteils 7 durch Kaltbearbeitung zu verhindern. Ein oberer Grenzwert T/L₂ wird so festgelegt, dass das Problem verhindert wird, dass bei einem durch Kaltbearbeitung, zum Beispiel Schmieden, auszubildenden Zwischenbohrungsteil 40a ein zu verwendender Schmiedestempel zu dünn wird und dadurch beschädigt werden kann oder einen Verarbeitungsfehler verursachen kann, wenn eine große Arbeitslast auf ihm ruht.
Der Betrag des Vorsprungs des Flanschteils 2e von der Außenumfangsfläche des Zwischenschaftteils 2g wird durch (d₁ – d₂) wiedergegeben, wobei d₁ der Außendurchmesser des Flanschteils 2e und d₂ der Außendurchmesser des Zwischenschaftteils 2g ist. Bei 6 mm ≤ d₁ ≤ 13 mm und 4,5 mm ≤ d₂ ≤ 10 mm ist 1,5 mm ≤ (d₁ – d₂) bevorzugt. Durch Zurückgreifen auf (d₁ – d₂) von nicht mehr als 1,5 mm wird der Betrag des Vorsprungs des Flanschteils 2e hinreichend groß, wodurch das oben erwähnte Problem, das ansonsten in Verbindung mit einer Verkleinerung des Werkzeugeingriffteils 1e eintreten würde, wirksam verhindert wird. Zu beachten ist, dass das Verhältnis d₂/d₁ entsprechend festgelegt wird, um das Problem zu vermeiden, dass der Zwischenschaftteil 2g für die Herstellung des Isolators 2 zu dünn wird. Bevorzugter liegt (d₁ – d₂) nicht unter 2 mm.
Wenn der Durchmesser D₂ des Zwischenbohrungsteils 40a auf einen ziemlich großen Wert eingestellt wird, um eine günstige Bearbeitbarkeit des Metallgehäuses 1, insbesondere um eine günstige Haltbarkeit eines Schmiedestempels zu erhalten, während der Durchmesser des Zwischenschaftteils 2g des Isolators 2 in Verbindung mit einer Verkleinerung des Werkzeugeingriffteils 1e verringert wird, bildet sich wahrscheinlich ein Spalt J zwischen der Wand des Zwischenbohrungsteils 40a und der Außenfläche des Zwischenschaftteils 2g. In diesem Fall wird ein Exzentrizität verhindernder Teil im Wesentlichen konzentrisch zu dem Zwischenbohrungsteil 40a und dem Zwischenschaftteil 2g vorgesehen, so dass er den Spalt J teilweise füllt, wodurch eine exzentrische Anordnung des Isolators 2 in dem Metallgehäuse 1 verhindert wird. Als Nächstes werden Beispiele des Exzentrizität verhindernden Teils beschrieben.
2A und 2B zeigen eine Zündkerze 110 ähnlich der der 1A und 1B, wobei lediglich ein gehäuseseitiger, Exzentrizität verhindernder Vorsprung 1s, der als Exzentrizität verhindernder Teil dient, umlaufend an der Wand des Zwischenbohrungsteils 40a ausgebildet ist (die gleichen Merkmale wie in den 1A und 1B werden durch gemeinsame Bezugszeichen gekennzeichnet und ihre Beschreibung unterbleibt). Der gehäuseseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 1s ist kontinuierlich mit einer hinteren Kante des gehäuseseitigen Eingriffteils 2h und ringförmig entlang der Umfangsrichtung des Zwischenbohrungsteils 40a ausgebildet. Eine innere Umfangsfläche 1s2 des gehäuseseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprungs 1s nimmt eine zylindrische Fläche entsprechend einer Außenumfangsfläche des Zwischenschaftteils 2g ein. Wie in 2C gezeigt sind die Innenumfangsfläche 1s2 und die Wandfläche des Zwischenbohrungsteils 40a mittels einer verjüngten Verbindungsfläche 1s1 verbunden. Beim Schritt des Integrierens des Isolators 2 in das Metallgehäuse 1 beschränkt der gehäuseseitige, Exzentrizität verhindernde Teil 1s eine seitliche Bewegung des Isolators 2, wodurch eine exzentrische Anordnung des Isolators 2 in dem Metallgehäuse 1 verhindert wird.
Der gehäuseseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 1s hat einen Bohrungsdurchmesser D₃ und eine axiale Länge Q der Innenumfangsfläche. Vorzugsweise erfüllt der gehäuseseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 1s die folgenden Maßbedingungen: 0,96 ≤ d₂/D₃ < 1 und Q ≥ 1 mm, wobei d₂ der Durchmesser des Zwischenbohrungsteils 40a ist. Wenn d₂/D₃ kleiner als 0,95 ist oder wenn Q kleiner als 1 mm, wird die Wirkung der Verhinderung einer seitlichen Bewegung des Isolators 2 ungenügend. Wenn d₂/D₃ größer als 1 ist, wird das Einführen des Zwischenschaftteils 2g in den Zwischenbohrungsteils 40a schwierig. Das Verhältnis d₂/D₃ liegt vorzugsweise bei 0,97 bis 0,98. Die Länge Q ist vorzugsweise nicht kleiner als 1,5 mm. Wenn Q/L₁ (wobei L₁ die axiale Länge des Zwischenbohrungsteils 40a einschließlich des gehäuseseitigen, Exzentrizität verhindernden Teils 1s ist) größer als 0,3 ist, ergibt sich ein ähnliches Ergebnis wie in dem Fall, da die Wandstärke des Außengewindeteils 7 vergrößert wird, was zu einer größeren Wahrscheinlichkeit eines Brechens eines Schmiedestempels führt. Daher wird Q/L₁ auf nicht größer als 0,3, vorzugsweise auf nicht größer als 0,2 festgelegt. Da ein Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des Flanschteils 2e und der Wand des Hauptbohrungsteils 40b auch eine exzentrische Anordnung des Isolators 2 verursachen kann, wird d₁/D₁ ebenfalls auf einen Bereich von 0,96 bis 1 festgelegt.
3A und 3B zeigen eine Zündkerze 120 ähnlich der der 1A und 1B, wobei lediglich ein Exzentrizität verhindernder Ring 50, der als Exzentrizität verhindernder Teil dient, um den Zwischenschaftteil 2g des Isolators 2 ausgebildet ist (die gleichen Merkmale wie in den 1A und 1B werden durch gemeinsame Bezugszeichen gekennzeichnet und ihre Beschreibung unterbleibt). Der Exzentrizität verhindernde Ring 50 kann zum Beispiel aus Kunststoff, Hartgummi, Metall oder Keramik gebildet sein. Bei der Anbringung kann der Exzentrizität verhindernde Ring 50 vorab in den Zwischenbohrungsteil 40a des Metallgehäuses 1 eingeführt werden. Dann kann der Isolator 2 in den Exzentrizität verhindernde Ring 50 eingeführt werden. Alternativ kann der Exzentrizität verhindernde Ring 50 vorab an den Isolator 2 pressgepasst werden. Dann kann der so erzeugte Isolator 2 in das Metallgehäuse 1 eingeführt werden.
Im Grunde erzeugt der Exzentrizität verhindernde Ring 50 eine Wirkung ähnlich wie der gehäuseseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 1s der Zündkerze 110, der in den 2A und 2B gezeigt wird. Im Gegensatz zur Verwendung des Exzentrizität verhindernden Vorsprungs 1s bringt das Verwenden des Exzentrizität verhindernden Rings 50 keine Zunahme der Wandstärke des Außengewindeteils 7 mit sich und ist dadurch hinsichtlich der Bearbeitbarkeit des Metallgehäuses 1 vorteilhaft.
Wie in 3C gezeigt weist der Exzentrizität verhindernde Ring 50 einen Außendurchmesser δ₁, einen Bohrungsdurchmesser D₃ und eine axiale Länge Q auf.
Vorzugsweise erfüllt der Exzentrizität verhindernde Ring 50 die folgenden Maßbedingungen: 0,96 ≤ δ/D₂ ≤ 1, 0,96 ≤ d₂/D₃ ≤ 1 und Q ≥ 1 mm. Wenn δ/D₂ oder d₂/D₃ kleiner als 0,96 ist oder wenn Q kleiner als mm ist, wird die Wirkung der Verhinderung der seitlichen Bewegung des Isolators 2 ungenügend. Wenn δ/D₂ größer als 1 ist, wird das Einführen des Exzentrizität verhindernden Rings 50 in den Zwischenbohrungsteils 40a schwierig. Wenn d₂/D₃ größer als 1 ist, wird das Einführen des Zwischenschaftteils 2g in den Exzentrizität verhindernden Ring 50 schwierig (wenn jedoch der Exzentrizität verhindernde Ring 50 elastisch verformbar ist, auch wenn mindestens entweder δ/D₂ oder d₂/D₃ etwas größer als 1 ist, dann wird sich wahrscheinlich kein Problem ergeben). Die Verhältnisse δ/D₂ und d₂/D₃ liegen vorzugsweise bei 0,97 bis 0,98. Die Länge Q ist vorzugsweise nicht kleiner als 2 mm. Analog 0.95 ≤ F/d ≤ 1, wobei F die Wandstärke des Exzentrizität verhindernden Rings 50 und d das Maß des Spalts J ist. Wie eingangs erwähnt, kann Q erheblich auf die Achsenlänge L₁ des Zwischenbohrungsteils 40a verlängert werden, da die Anordnung des Exzentrizität verhindernden Rings 50 keine Wirkung auf die Bearbeitbarkeit des Metallgehäuses 1 hat.
4A und 4B zeigen eine Zündkerze 130 ähnlich der der 1A und 1B, wobei lediglich ein isolatorseitiger, Exzentrizität verhindernder Vorsprung 70, der als Exzentrizität verhindernder Teil dient, an dem Zwischenschaftteil 2g des Isolators 2 ausgebildet ist (die gleichen Merkmale wie in den 1A und 1B werden durch gemeinsame Bezugszeichen gekennzeichnet und ihre Beschreibung unterbleibt). Der isolatorseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 70 ist aus Kunststoff ausgebildet und ist an der Außenumfangsfläche des Isolators 2 einstöckig so angebracht, dass er eine in 4C gezeigte ringförmige Gestalt einnimmt. Nach Beendigung des Glasdichtschritts kann der isolatorseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 70 mittels zum Beispiel des sogenannten Insert Molding an der Außenumfangsfläche des Isolators 2 ausgebildet werden.
Der isolatorseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 70 hat auch eine Wirkung ähnlich der durch den gehäuseseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprung 1s der Zündkerze 110, der in den 2A und 2B gezeigt wird. Das Verwenden des isolatorseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprungs 70 bringt keine Zunahme der Wandstärke des Außengewindeteils 7 mit sich und ist dadurch hinsichtlich der Bearbeitbarkeit des Metallgehäuses 1 vorteilhaft.
Der isolatorseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 70 weist einen Außendurchmesser δ₂ und eine axiale Länge Q auf. Vorzugsweise erfüllt der isolatorseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 70 die folgenden Maßbedingungen: 0,96 ≤ δ₂/D₂ ≤ 1 und Q ≥ 1 mm. Wenn δ₂/D₂ kleiner als 0,96 ist oder wenn Q kleiner als 1 mm ist, wird die Wirkung der Verhinderung einer seitlichen Bewegung des Isolators 2 ungenügend. Wenn δ₂/D₂ größer als 1 ist, wird das Einführen des isolatorseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprungs 70 in den Zwischenbohrungsteil 40a schwierig (wenn jedoch der isolatorseitige, Exzentrizität verhindernde Vorsprung 70 elastisch verformbar ist, auch wenn mindestens entweder δ₂/D₂ etwas größer als 1 ist, dann wird sich wahrscheinlich kein Problem ergeben). Das Verhältnis δ₂/D₂ liegt vorzugsweise bei 0,97 bis 0,98. Die Länge Q ist vorzugsweise nicht kleiner als 2 mm. Analog 0,95 ≤ G/d ≤ 1, wobei G die Höhe des isolatorseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprungs 70 und d das Maß des Spalts J ist. Die axiale Länge Q kann erheblich auf die axiale Länge L₁ des Zwischenbohrungsteils 40a verlängert werden.
BEISPIELE
Beispiel 1:
Die Metallgehäuse 1 der in 1 gezeigten Zündkerze wurden durch Verwenden von SWCH8A, wie in JIS G 3539 "Carbon Steel Wires for Cold Heading and Cold Forging" spezifiziert, und durch Kaltschmieden (der Außengewindeteil 7 wurde durch Wälzen gebildet) hergestellt. Die Maße des Metallgehäuses 1 waren wie folgt:

– Außenmaß des Werkzeugeingriffteils 1e, A: 14 mm
– Durchmesser des Zwischenbohrungsteils 40a, D₂: (7) mm bis (11) mm
– Länge des Zwischenbohrungsteils 40a, L₁: 17 mm
– Durchmesser des Hauptbohrungsteils 40b, D₁: 13,06 mm
– Wirksamer Durchmesser des Außengewindeteils 7, E: 13,05 mm
– Einschraubtiefe des Außengewindeteils 7, L₂: 26,5 mm
– 0,3 ≤ (D₂/E)² ≤ 0,7

Der Zwischenbohrungsteil 40a wurde durch Kaltgesenkschmieden ausgebildet, welches in 6 Stufen durchgeführt wurde. Ein in der sechsten Stufe verwendeter Schmiedestempel, welcher die größte Flächenverringerungsrate aufwies, wurde bezüglich der verschiedenen Werte von (D₂/E)² auf Haltbarkeit getestet. Die Lebensdauer des Schmiedestempels wurde hinsichtlich der Anzahl an Schmiedearbeiten, bis (D₂r – D₂a) gleich oder größer als 0,05 mm war, beurteilt, wobei D₂a ein Zielwert des Durchmessers D₂ des Zwischenbohrungsteils 40a und D ein tatsächlich erhaltener Wert des Durchmessers D₂ ist. Die Testergebnisse werden in 7A gezeigt (die Lebensdauer eines Schmiedestempels wird durch einen relativen Wert wiedergegeben, während der Meßwert bei (D₂/E)² ist 0,5 als 1,0 genommen wird). Wie aus 7A ersichtlich wird die Lebensdauer des Schmiedestempels verlängert, wenn (D₂/E)² von 0,4 bis 0,6 reicht.
Beispiel 2:
Die Metallgehäuse 1 der in 2 gezeigten Zündkerze wurden durch Verwenden von SWCH8A, wie in JIS G 3539 "Carbon Steel Wires for Cold Heading and Cold Forging" spezifiziert, und durch Kaltgesenkschmieden (der Außengewindeteil 7 wurde durch Wälzen gebildet) hergestellt. Die Maße des Metallgehäuses 1 waren wie folgt:

- Außenmaß des Werkzeugeingriffteils 1e, A: 14 mm
– Durchmesser des Zwischenbohrungsteils 40a, D₂: 9,2 mm
– Länge des Zwischenbohrungsteils 40a, L₁: 17 mm
- Durchmesser des Hauptbohrungsteils 40b, D₁: 13,06 mm
– Wirksamer Durchmesser des Außengewindeteils 7, E: 14 mm
– Einschraubtiefe des Außengewindeteils 7, L₂: 26,5 mm
– Bohrungsdurchmesser des gehäuseseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprungs 1s, D₃: 7,5 bis 8,6 mm

Die Isolatoren 2 mit den folgenden Maßen wurden durch Verwendung von Aluminiumoxidkeramik hergestellt.

– Gesamtlänge des Isolators 2, l₁: 69 mm
– Länge des Zwischenschaftteils 2g, l₂: 18 mm
– Länge des Spitzenteils 2i, l₃: 14 mm
– Außendurchmesser des Hauptkörperteils 2b, d₀: 9 mm
– Außendurchmesser des Flanschteils 2e, d₁: 11,3 mm
– Außendurchmesser des Zwischenschaftteils 2g, d₂: 7,3 mm
– d₂/D₃: 0,85 bis 0,975

Durch Verwendung der oben hergestellten Metallgehäuse 1 und Isolatoren 2 wurden 10 in 2 gezeigte Zünderkerzen für jeden Testwert von d₂/D₃ zusammengebaut. Die zusammengebauten Zündkerzen wurden auf einen maximalen Exzentrizitätsbetrag des Isolators 2 zum Metallgehäuse 1 gemessen. Die Ergebnisse werden in 7B gezeigt. Wie aus 7B ersichtlich, nimmt der Exzentrizitätsbetrag bei einem Wert d₂/D₃ von nicht weniger als 0,96 erheblich ab.
Beispiel 3:
Die Isolatoren 2 der in 1 gezeigten Zündkerze wurden durch Verwendung von Aluminiumoxidkeramik so hergestellt, dass sie die folgenden Maße aufwiesen:

– Gesamtlänge des Isolators 2, l₁: 69 mm
– Länge des Zwischenschaftteils 2g, l₂: 18 mm
– Länge des Spitzenteils 2i, l₃: 14 mm
- Außendurchmesser des Hauptkörperteils 2b, d0: 9 mm
– Außendurchmesser des Flanschteils 2e, d₁: 7,7 bis 12,15 mm
– Außendurchmesser des Zwischenschaftteils 2g, d₂: 7,3 mm
– d₂/D₃: 0,6 bis 0,95

Durch Verwendung der oben erwähnten Isolatoren 2 und durch Einsatz der in 5 und 6 gezeigten Verfahren wurde der Glasdichtschritt 2.000mal pro Testwert d₂/d₁ wiederholt. Die Beurteilungskriterien sind wie folgt:
Kreiszeichen: Die Aufnahmeform und die Isolatoranordnung sind beide frei von jeglicher Anomalie und es kommt zu keinem Scheuern.
X-Zeichen: Ein Problem, zum Beispiel Ausbrechen des Isolators oder Scheuern der Aufnahmeform, ist aufgetreten.
Die Ergebnisse werden in 8 gezeigt. Wie aus 8 ersichtlich, ist die Glasdichtproduktivität bei einem Wert d₂/d₁ von nicht größer als 0,75 günstig.
Offensichtlich sind im Licht der obigen Lehren zahlreiche Abwandlungen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung möglich. Daher versteht sich, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche anders als hier spezifisch beschrieben praktiziert werden kann.

Claims

Zündkerze, welche eine stabartige Mittelelektrode (3), einen im Wesentlichen zylindrischen, die Mittelelektrode (3) umgebenden Isolator (2), ein im Wesentlichen zylindrisches, den Isolator (2) umgebendes Metallgehäuse (1) mit offenen entgegengesetzten Enden sowie eine mit dem Metallgehäuse (1) verbundene und zusammenwirkend mit der Mittelelektrode (3) eine Funkenstrecke bildende Masseelektrode (4) umfasst, wobei ein mit Außengewinde versehenes Teil (7) an einer vorderseitigen Außenumfangsfläche des Metallgehäuses (1) ausgebildet ist und ein zum Festziehen des Außengewindeteils (7) in einer in einem Verbrennungsmotor ausgebildeten Innengewindeöffnung ausgelegtes Werkzeugaufnahmeteil (1e) an der Außenumfangsfläche des Metallgehäuses (1) an einer hinteren Seite bezüglich des Außengewindeteils (7) so ausgebildet ist, dass es am Umfang nach außen herausragt; und der Isolator (2) ein stufenförmiges, ringförmiges isolatorseitiges Eingriffteil aufweist, wobei bei Einsetzen des Isolators in das Metallgehäuse (1) von der hinteren Seite desselben das isolatorseitige Eingriffteil mit einem ringförmigen, gehäuseseitigen Eingriffteil, das von einem dem Außengewindeteil (7) entsprechenden Teil einer Innenfläche des Metallgehäuses (1) nach innen hervorstehend greift, dadurch gekennzeichnet, dass |A – E| ≤ 1,5 mm und 0,4 ≤ (D₂/E)² ≤ 0,6, wobei A ein Außenmaß des Werkzeugeingriffteils (1e) ist, welches durch einen Durchmesser eines einbeschriebenen Kreises eines Querschnittumrisses des Werkzeugeingriffteils (1e) dargestellt wird, E ein wirksamer Durchmesser des Außengewindeteils (7) ist und D₂ ein Innendurchmesser eines Zwischenbohrungsteils (40a) des Metallgehäuses (1) ist, das sich an einer hinteren Seite bezüglich des gehäuseseitigen Eingriffsteils befindet.
Zündkerze nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass 7 mm ≤ E ≤ 14 mm, 4,5 mm ≤ D₂ ≤ 11 mm und 1,5 mm ≤ (E – D₂) ≤ 5,2 mm.
Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein Flanschteil (2e) an einer Außenumfangsfläche des Isolators (2) an einer hinteren Seite bezüglich des stufenförmigen Teils ausgebildet ist und d₂/d₁ ≤ 0,75, wobei d₁ ein Außendurchmesser des Flanschteils (2e) und d₂ ein Außendurchmesser eines Zwischenschaftteils (2g) ist, das sich zwischen dem Flanschteil (2e) und dem stufenförmigen Teil erstreckt.
Zündkerze nach Anspruch 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass 6 mm ≤ d₁ ≤ 13 mm, 4,5 mm ≤ d₂ ≤ 10 mm und 1,5 mm ≤ (d₁ – d₂) ≤ 8 mm.
Zündkerze nach Anspruch 3 oder 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Zwischenbohrungsteil (40a) des Metallgehäuses (1) und dem Zwischenschaftteil (2g) des Isolators (2) ausgebildet ist und ein Exzentrizität verhinderndes Teil im Wesentlichen o konzentrisch mit dem Zwischenbohrungsteil (40a) und dem Zwischenschaftteil (2g) so vorgesehen ist, dass es den Abstand teilweise füllt und eine exzentrische Anordnung des Isolators (2) in dem Metallgehäuse (1) verhindert.
Zündkerze nach Anspruch 5, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein gehäuseseitiger, Exzentrizität verhindernder Vorsprung (1s) von einer Wandfläche des Zwischenbohrungsteils (40a) vom Umfang hervorragt, um als Exzentrizität verhinderndes Teil zu dienen.
Zündkerze nach Anspruch 6, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass 0,96 ≤ d₂/D₃ < 1 und Q ≥ 1 mm, wobei D₃ ein Bohrungsdurchmesser des gehäuseseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprungs (1s) ist und Q eine Achsenlänge des gehäuseseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprungs (1s) ist.
Zündkerze nach Anspruch 5, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein Exzentrizität verhindernder Ring (50) um das Zwischenschaftteil (2g) des Isolators (2) angeordnet ist, um als Exzentrizität verhinderndes Teil zu dienen.
Zündkerze nach Anspruch 8, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass 0,96 ≤ δ/D₂ < 1,1, 0,96 ≤ d₂/D₃ ≤ 1 und Q ≥ 1 mm, wobei δ ein Außendurchmesser des Exzentrizität verhindernden Rings (50) ist, D₃ ein Bohrungsdurchmesser des Exzentrizität verhindernden Rings (50) ist und Q eine Achsenlänge des Exzentrizität verhindernden Rings (50) ist.
Zündkerze nach Anspruch 5, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein isolatorseitiger, Exzentrizität verhindernder Vorsprung (70) von einer Außenumfangsseite des Zwischenschaftteils (2g) des Isolators (2) vom Umfang hervorragt, um als Exzentrizität verhinderndes Teil zu dienen.
Zündkerze nach Anspruch 10, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass 0,96 ≤ δ₂/D₂ < 1 und Q ≥ 1 mm, wobei δ₂ ein Außendurchmesser des isolatorseitigen, Exzentrizität verhindernden Vorsprungs (70) ist und Q eine Achsenlänge des isolatorseitigen Exzentrizität verhindernden Vorsprungs (70) ist.