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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.
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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.
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(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.
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(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.
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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.
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(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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nun werden erfindungsgemäße Ausführungen
lediglich beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
Hierbei sind:
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1A eine
Längsschnittansicht,
welche eine Zündkerze
gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführung zeigt;
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1B eine
Längsschnittansicht,
welche eine Maßfestlegung
bezüglich
der Zündkerze
von 1A zeigt;
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1C ein
schematischer Querschnitt, welcher einen Werkzeugeingriffteil der
Zündkerze
von 1A zeigt;
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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;
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2C eine
vergrößerte Schnittansicht,
welche den gehäuseseitigen,
Exzentrizität
verhindernden Vorsprung zeigt;
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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;
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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;
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5A–5D und 6 Ansichten, welche einen Glasdichtschritt
zeigen;
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.