(57)【要約】  合金の先端部から形成された放電部分を有する点火プラグを提供する。当該合金は、燃焼中におけるカルシウムまたはリンとのイリジウムの相互作用による摩耗を防ぐよう選択される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極および接地電極を有する点火プラグであって、前記中心電極および前記接地電極のうち少なくとも１つは、
イリジウムと、
プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、を含む合金から形成された着火先端部を含み、
前記少なくとも１つの元素は、前記着火先端部のうち約０．５〜４０重量パーセントを構成する、点火プラグ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約１〜２０重量パーセントを構成する、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約１〜１０重量パーセントを構成する、請求項２に記載の点火プラグ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約１〜７重量パーセントを構成する、請求項３に記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約１〜５重量パーセントを構成する、請求項４に記載の点火プラグ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約３重量パーセントを構成する、請求項５に記載の点火プラグ。
【請求項７】
前記着火先端部が、ニッケル、タンタル、クロム、コバルトおよびプラチナからなる群から選択される第２の元素を含む、請求項５に記載の点火プラグ。
【請求項８】
前記着火先端部はニッケルを含む、請求項７に記載の点火プラグ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの元素がプラチナである、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１０】
前記着火先端部はさらに、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、請求項９に記載の点火プラグ。
【請求項１１】
前記着火先端部はコバルトを含む、請求項９に記載の点火プラグ。
【請求項１２】
前記着火先端部はタンタルを含む、請求項９に記載の点火プラグ。
【請求項１３】
前記着火先端部はさらに、コバルト、タンタル、ニッケルおよびクロムからなる群から選択される元素を含む、請求項９に記載の点火プラグ。
【請求項１４】
前記着火先端部はさらに、コバルト、タンタル、ニッケルおよびクロムからなる群から選択される別の元素を含む、請求項１３に記載の点火プラグ。
【請求項１５】
前記着火先端部はさらに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される元素を含む、請求項１４に記載の点火プラグ。
【請求項１６】
前記着火先端部はさらに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム
、ジルコニウム、タングステン、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される元素を含む、請求項１４に記載の点火プラグ。
【請求項１７】
前記着火先端部はさらに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウムおよびタングステンからなる群から選択される元素を含む、請求項１４に記載の点火プラグ。
【請求項１８】
前記着火先端部はさらに、チタン、マンガン、銅、ニオブ、モリブデンおよびイットリウムからなる群から選択される元素を含む、請求項１４に記載の点火プラグ。
【請求項１９】
前記着火先端部はさらに、ロジウム、タングステンおよびジルコニウムからなる群から選択される元素を含む、請求項１４に記載の点火プラグ。
【請求項２０】
前記着火先端部がさらに、ロジウム、タングステンおよびジルコニウムからなる群から選択される元素を含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項２１】
前記着火先端部はさらに、ロジウム、タングステンおよびジルコニウムを含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項２２】
前記着火先端部はさらに、ニッケル、鉄、マンガンおよび銅からなる群から選択される元素を含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項２３】
前記着火先端部はさらに、ニッケル、マンガン、マグネシウム、ニオブ、モリブデンおよびチタンからなる群から選択される少なくとも２つの元素を含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項２４】
前記着火先端部はさらに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項２５】
ニッケルをさらに含む、請求項２４に記載の点火プラグ。
【請求項２６】
クロムをさらに含む、請求項２４に記載の点火プラグ。
【請求項２７】
コバルトをさらに含む、請求項２４に記載の点火プラグ。
【請求項２８】
タンタルをさらに含む、請求項２４に記載の点火プラグ。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの元素はプラチナであり、前記着火先端部はさらに、ロジウムと、ニッケル、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３０】
前記着火先端部はさらに、ニッケル、コバルト、クロム、プラチナおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも２つの元素を含み、前記少なくとも２つの元素は前記少なくとも１つの元素とは異なる、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの元素はコバルトであり、前記着火先端部はさらに、ニッケルと、クロム、プラチナおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの元素はタンタルであり、前記着火先端部はさらに、ニッケルと、クロム、プラチナおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３３】
前記着火先端部はさらにロジウムを含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの元素は、タンタル、プラチナおよびコバルトからなる群から選択され、前記少なくとも１つの元素は、前記着火先端部のうち約０．５〜１０重量パーセントを構成する、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの元素はタンタルおよびコバルトからなる群から選択される、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３６】
中心電極および接地電極を有する点火プラグであって、前記中心電極および前記接地電極のうちの少なくとも１つは、
イリジウムおよびプラチナからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、
ロジウム、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、を含む合金から形成された着火先端部を含み、
前記少なくとも１つの元素は、前記着火先端部のうち約０．５〜４０重量パーセントを構成する、点火プラグ。
【請求項３７】
イリジウムおよびプラチナからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はイリジウムであり、ロジウム、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はロジウムであり、前記着火先端部はさらに、ニッケル、クロム、プラチナ、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、請求項３６に記載の点火プラグ。
【請求項３８】
ニッケル、クロム、プラチナ、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はニッケルである、請求項３７に記載の点火プラグ。
【請求項３９】
ニッケル、クロム、プラチナ、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はコバルトである、請求項３７に記載の点火プラグ。
【請求項４０】
ニッケル、クロム、プラチナ、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はタンタルである、請求項３７に記載の点火プラグ。
【請求項４１】
ニッケル、クロム、プラチナ、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はクロムである、請求項３７に記載の点火プラグ。
【請求項４２】
パラジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含む、請求項３７に記載の点火プラグ。
【請求項４３】
イリジウムおよびプラチナからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はイリジウムであり、ロジウム、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はロジウムであり、前記着火先端部はさらに、ニッケル、クロム、プラチナ、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも２つの元素を含む、請求項３６に記載の点火プラグ。
【請求項４４】
ニッケル、クロム、コバルト、タンタル、パラジウム、ルテニウム、レニウム、バナジ
ウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも２つの元素をさらに含む、請求項３６に記載の点火プラグ。
【請求項４５】
イリジウムおよびプラチナからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はイリジウムであり、ロジウム、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はロジウムであり、前記ロジウムは着火先端部のうち４０重量パーセントまでを構成し、前記着火先端部はさらに、ニッケル、プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含み、前記少なくとも１つの元素が着火先端部のうち約０．５〜２０パーセントを構成し、イリジウムが着火先端部のうち残りの重量パーセントを構成する、請求項３６に記載の点火プラグ。
【請求項４６】
ニッケル、プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約０．５〜２０重量パーセントを構成する、請求項４５に記載の点火プラグ。
【請求項４７】
ニッケル、プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約０．５〜１０重量パーセントを構成する、請求項４６に記載の点火プラグ。
【請求項４８】
ニッケル、プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約０．５〜５重量パーセントを構成する、請求項４７に記載の点火プラグ。
【請求項４９】
ニッケル、プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約０．５〜３重量パーセントを構成する、請求項４８に記載の点火プラグ。
【請求項５０】
ニッケル、プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約１〜５重量パーセントを構成する、請求項４８に記載の点火プラグ。
【請求項５１】
ニッケル、プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約３重量パーセントを構成する、請求項５０に記載の点火プラグ。
【請求項５２】
イリジウムおよびプラチナからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はイリジウムであり、前記イリジウムは、着火先端部のうち少なくとも５０重量パーセントを構成する、請求項３６に記載の点火プラグ。
【請求項５３】
前記イリジウムが、着火先端部のうち少なくとも９０重量パーセントを構成する、請求項５２に記載の点火プラグ。
【請求項５４】
前記イリジウムが、着火先端部のうち約９３〜９９重量パーセントを構成する、請求項５３に記載の点火プラグ。
【請求項５５】
ニッケル、クロム、プラチナ、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はプラチナである、請求項３７に記載の点火プラグ。
【請求項５６】
中心電極および接地電極を有する点火プラグであって、前記中心電極および前記接地電極のうちの少なくとも１つが、
着火先端部のうち５０〜９９重量パーセントの量のイリジウムと、
着火先端部のうち約０．５〜５重量パーセントの量のロジウムと、
着火先端部のうち約０．１〜０．５重量パーセントの量のタングステンと、
着火先端部のうち約０．１重量パーセント未満の量のジルコニウムと、
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、を含む合金から形成される着火先端部を含む、点火プラグ。
【請求項５７】
前記着火先端部はさらに、プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群からの別の元素を含む、請求項５６に記載の点火プラグ。
【請求項５８】
中心電極および接地電極を有する点火プラグであって、前記中心電極および前記接地電極のうちの少なくとも１つが、
イリジウムと、
ロジウム、タングステンおよびジルコニウムからなる群から選択される少なくとも２つの元素と、
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、を含む合金から形成される着火先端部を含む、点火プラグ。
【請求項５９】
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約０．５〜４０重量パーセントを構成する、請求項５８に記載の点火プラグ。
【請求項６０】
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約０．５〜２０重量パーセントを構成する、請求項５９に記載の点火プラグ。
【請求項６１】
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約０．５〜１０重量パーセントを構成する、請求項６０に記載の点火プラグ。
【請求項６２】
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約１〜５重量パーセントを構成する、請求項６１に記載の点火プラグ。
【請求項６３】
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約３重量パーセントを構成する、請求項６２に記載の点火プラグ。
【請求項６４】
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はプラチナである、請求項５８に記載の点火プラグ。
【請求項６５】
クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含む、請求項６４に記載の点火プラグ。
【請求項６６】
クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される第２の元素をさらに含む、請求項６５に記載の点火プラグ。
【請求項６７】
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はニッケルである、請求項５８に記載の点火プラグ。
【請求項６８】
プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含む、請求項６７に記載の点火プラグ。
【請求項６９】
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はコバルトである、請求項６８に記載の点火プラグ。
【請求項７０】
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される前記少なくとも１つの元素はタンタルである、請求項６８に記載の点火プラグ。
【請求項７１】
プラチナ、クロム、コバルトおよびニッケルからなる群から選択される少なくとも１つの元素をさらに含む、請求項５８に記載の点火プラグ。
【請求項７２】
ロジウムが、着火先端部のうち約１〜４０重量パーセントを構成する、請求項５８に記載の点火プラグ。
【請求項７３】
ロジウムが、点火プラグのうち約１〜３重量パーセントを構成する、請求項７２に記載の点火プラグ。
【請求項７４】
タングステンが、着火先端部のうち約０．１〜１重量パーセントを構成する、請求項５８に記載の点火プラグ。
【請求項７５】
イリジウムが、着火先端部のうち約９０〜９８重量パーセントを構成する、請求項５８に記載の点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００６年３月２４日に出願され、引用によりこの明細書中に援用されている米国仮出願連続番号第６０／７８５，５９２の優先権を主張している。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
１．技術分野
この発明は、内燃機関において用いられる点火プラグおよび他の点火装置に向けられており、より特定的には、中心電極に取付けられた高性能の中心電極または高性能の着火先端部を有する点火装置に向けられている。
【０００３】
２．関連技術
点火プラグは当該業界において周知であり、内燃機関における燃焼を開始させるのに長年用いられてきた。一般に、点火プラグは、内燃機関の燃焼室に延在する装置であり、火花によりその中の空気と燃料との可燃性混合物に点火することを可能にする。点火プラグは、典型的には、エンジンの一部に嵌まり込む雄ねじを有する円筒形の金属シェルと、当該点火プラグの着火端部に取付けられたフック型の接地電極とを含む。円筒形の絶縁体は、部分的に金属シェル内に配置され、金属シェルを越えて着火端部と端子端部とに向かって軸方向に延在する。導電性端子は、円筒形の絶縁体内において、着火端部とは反対側の点火プラグの端子端部に配置されている。着火端部において、中心電極は絶縁体内に配置されており、絶縁体から接地電極に向かって軸方向に突き出ており、これにより、中心電極と接地電極との間に点火プラグギャップが規定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
点火プラグは、エンジンシリンダ内の気体に点火する基本的機能を果たし、その点火により動力行程がもたらされる。内燃機関の性質のために、点火プラグは、エンジンシリンダ内で起こる多くの極限状態、たとえば、従来より点火プラグの寿命を低減させてきた高温やさまざまな腐食性の燃焼ガス、に晒されてしまう。放電加工によっても点火プラグの寿命が短くなり、この場合、電極と、特に着火先端部、または着火先端部の近傍にあるかもしくはそれに隣接している材料とが動作中に侵食されてしまう。これは、点火プラグの動作中における電気アークの高いアーク温度によってもたらされる局所的な蒸発が原因である。点火プラグは、従来より、放電加工を受けやすいニッケルまたはニッケル合金から形成された電極を有している。
【０００５】
火花により燃焼室またはシリンダ内の空気と燃料との混合物に点火することによって、高温燃焼を引起してエンジンに動力を供給する。残念ながら、燃焼室内の高電圧および高温環境のために、点火プラグの構成要素が劣化する可能性がある。点火プラグが劣化すると、火花が変化する可能性があり、これにより、火花の質が低下し、結果として得られる燃焼の質も低下する可能性がある。
【０００６】
ニッケルおよびニッケル合金は、従来、腐食に対し極めて耐性があるものであったが、放電加工に対する耐性がニッケルまたはニッケル合金よりも高い多くの置換合金または金属合金も腐食の影響を受けやすい可能性がある。ニッケルまたはニッケル合金のための最も一般的な置換材料は、プラチナ、イリジウムまたはそれらの合金であった。プラチナおよびイリジウムは一般に高価であるので、点火部分を設けるのに用いられる材料の量を最
小限にすることが望ましい。したがって、プラチナまたはイリジウムまたはそれらの合金から形成される点火部分は、典型的には、ニッケルまたはニッケル合金の中心電極に取付けられ、大きさが最小限にされる。
【０００７】
プラチナおよびプラチナ合金は、放電加工を低減させるのに非常に優れている一方で、腐食を受け易い可能性もある。さらに、プラチナおよびプラチナ合金は、点火部分として用いられる場合、点火部分上でさまざまな成長特徴を形成し得る。時間がたつにつれて、これらの成長は最終的に火花に干渉するか、または、火花ギャップもしくは火花の輪郭を変化させる可能性があり、これにより、点火プラグの性能を低下させる可能性がある。さらに、燃焼ガスのいくらかがプラチナ点火部分の腐食を引起す可能性があり、このような腐食により点火プラグギャップが変化し、これにより、点火プラグの性能が低下してしまう可能性がある。点火プラグの性能が低下すると、エンジンのミスファイヤ、燃費の低下、およびエンジン性能の低下が起こる可能性がある。
【０００８】
燃費を向上させるために高圧縮エンジンを用いる場合、より高圧縮の環境において中心電極と接地電極との間のギャップを火花に飛び越えさせるために、点火プラグを通る電力の増大が必要となった。電力を増大させることにより、放電加工を受けやすい材料における放電加工の割合が増加し、多くの点火プラグ製造業者が、一般に用いられているニッケルまたはニッケル合金を避けて、放電加工に対する耐性が高いプラチナ、イリジウムまたはそれらの合金などの材料を求めるようになった。動作時に、４０，０００ボルトまでのパルスが点火プラグを通じて中心電極に印加され、これにより、火花が中心電極と接地電極との間のギャップを飛び越えることとなる。点火プラグの動作電圧の如何なる増大によっても放電加工の起こる可能性が高まるので、点火プラグの寿命が短くなってしまう。
【０００９】
プラチナ、イリジウム、または他の貴金属およびそれらの合金は放電加工を受けにくいが、貴金属の着火先端部に用いられる部分の長さ、幅または大きさが小さすぎる場合、火花が、中心電極と接地電極との基材間における貴金属の着火先端部およびアークの周りで飛び跳ねる可能性がある。基材は、典型的にはニッケル合金であるので放電加工を受けやすく、これにより、貴金属の着火先端部が脱落するまで基材または中心電極が腐食する可能性がある。プラグの如何なる劣化も火花の質に影響を及ぼすこととなり、点火部分上の点火表面からではなく中心電極で発生し、貴金属の着火先端部の周りを通る如何なる火花も火花の質を低下させることとなる。火花の質は空気と燃料との混合物の点火（すなわち、燃焼効率、燃焼温度および燃焼生成物）に影響を及ぼし、このため、出力、燃費、エンジンの性能、および、空気と燃料との混合物の燃焼によって生成される排出物が悪影響を被るかもしれない。自動車に対する排出物の規制、燃料費の高まり、および最近の性能に対する要求がますます重要視されてきているので、安定したエンジン性能および排出特性のために高品質の火花を維持することが望ましい。
【００１０】
点火プラグの寿命と、これにより放電加工に対する点火プラグの耐性とがまた、製造業者にとって重要となる。製造業者は、点火プラグの可動寿命を、たとえば１００，０００マイル、１５０，０００マイルおよび１７５，０００マイル等のより長いものにすることをますます必要としている。従来の多くのニッケル点火プラグでは、放電加工および腐食のために可動寿命が２０，０００〜４０，０００マイルしかない。放電加工に対抗する一方法は、先端の点火部分を形成するイリジウム、プラチナまたはそれらの合金などの貴金属材料の量を著しく増やすか、または、着火先端部の寸法を著しく大きくすることである。しかしながら、イリジウム、プラチナおよびそれらの合金は非常に高価であり、製造業者が絶えずコスト削減を求めているので、点火プラグに用いられるイリジウム、プラチナまたはそれらの合金の量を最小限にすることが重要になる。したがって、プラチナまたはイリジウムまたはそれらの合金から形成された点火部分は、典型的には、ニッケルまたはニッケル合金の中心電極に取付けられ、大きさが最小限にされる。
【００１１】
点火プラグの性能を向上させ、点火プラグの点火部分上のさまざまな材料の成長を防ぐために、点火プラグの多くの製造業者は、近年、放電部分または点火部分としてイリジウムに切換えつつある。イリジウムは、融点が非常に高いので、放電加工に対する耐性が極めて高く、酸化および他の腐食にも極めて耐性が高い。しかしながら、自動車の製造業者が、燃費を向上させるためにエンジンの圧縮および動作温度を上げると、イリジウムが点火プラグの動作範囲の上端などの高温で極めて揮発性の酸化状態になることが判明した。より高圧縮のエンジンでは、中心電極と接地電極との間のギャップを火花に飛び越えさせるためにプラグを通じてより多くの電力を供給する必要があるので、点火プラグの動作温度が上昇してきた。高温では、点火プラグのイリジウム点火部分が過酷な腐食を被ることは公知である。
【００１２】
イリジウムはまた、カルシウムおよび／またはリンがある状態で腐食を被り、これが高温で増強されると考えられている。エンジン製造業者が、より多くのオイルを燃焼室に浸出させることを可能にすることにより摩擦を減らして燃費を向上させようと試みてなされた比較的最近の開発例においては、燃焼材料中に存在するカルシウムおよびリンが増大している。カルシウムおよびリンは、本来、エンジンオイルと特にオイル添加剤とに存在している。カルシウムおよびリンは、エンジンシリンダ内での燃焼中に酸素がある状態でイリジウムと反応して揮発性の複合物を形成し、当該複合物が蒸発すると、結果として点火部分のイリジウムが失われると考えられている。より具体的には、ガス状のカルシウムは燃焼および排気サイクル中に点火プラグのイリジウム点火部分と特に点火部分の側部とにおいて凝縮すると考えられている。溶解したカルシウムがイリジウムを溶かし、リンが存在している状態ではイリジウムが酸化を受けやすいことは公知である。したがって、リンおよび酸素が当該溶解したカルシウムとイリジウムとの混合物と反応した後に形成された複合物は非常に揮発性があり、蒸発すると、結果としてイリジウム点火部分が失われることとなる。点火部分の一部の損失を示す点火プラグの図が図１に示される。なお、カルシウムおよびリンがない状態では、約８００〜１１００°Ｃの温度範囲でイリジウムがいくらか酸化する可能性があり、カルシウムおよびリンがある状態では、点火プラグの典型的な動作範囲内である６００°Ｃ程の低さで上述の腐食過程が起こる可能性があることに留意されたい。当然、エンジン圧縮が増大すると、点火プラグが動作する温度範囲が拡大し、カルシウムおよびリンの無い状態であってもイリジウムの酸化はますます問題になるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の概要
上述を考慮して、この発明は、耐摩耗性、耐腐食性、耐侵食性があり、寿命の長い着火先端部から形成される放電部分または着火先端部を有する点火プラグに向けられている。
【００１４】
点火プラグは、放電端部および溶接端部を有する着火先端部を含む。当該溶接端部は、中心電極に、より具体的には中心電極上のベース電極に接続される。
【００１５】
着火先端部の合金は、概して、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムおよびレニウムからなる群のうち少なくとも１つの元素と、コバルト、クロム、バナジウム、タンタルおよびジルコニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素とで形成される。いくつかの実施例においては、合金の着火先端部はまた、ニッケルおよび／またはタングステンを含み得る。着火先端部は、より特定的には、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムおよびレニウムからなる群から選択される主たる量の少なくとも１つの元素から、より好ましくは、主たる量のイリジウムから形成される。
【００１６】
この発明の適用可能性のさらなる範囲が以下の詳細な説明、特許請求の範囲および図面から明らかになるだろう。しかしながら、この発明の精神および範囲内でのさまざまな変更例および変形例が当業者には明らかになるので、詳細な説明および具体例が、発明の好ましい実施例を示しつつも例示としてのみ提供されていることが理解されるはずである。
【００１７】
この発明は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および添付の図面からより十分に理解されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
好ましい実施例の詳細な説明
図面に示されるこの発明は、接地電極１２および中心電極２０を有する点火プラグ１０（図１および図２）に向けられている。中心電極２０および／または接地電極１２は、当該中心電極２０に接着、溶接または装着された着火先端部３０を有する。着火先端部３０は放電面４０を含み、そこから火花が当該放電面４０と接地電極１２との間を進む。図７に図示のとおり、接地電極はまた着火先端部１４を含み得る。
【００１９】
着火先端部３０および／または１４は、主に、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびレニウム（Ｒｅ）からなる群から選択される少なくとも１つの元素から形成される。より特定的には、着火先端部３０は、主にイリジウムから形成され、プラチナ、パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよびレニウムのうちの少なくとも１つの元素を含み得る。プラチナ、パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよびレニウムが放電加工に極めて耐性が高い元素または合金であるので、着火先端部はこれらの元素から形成されてもよい。着火先端部を形成する合金は、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔａ）およびジルコニウム（Ｚｒ）からなる群から選択される少なくとも１つの他の元素を含む。合金はまた、ニッケル（Ｎｉ）およびタングステン（Ｗ）のうちの少なくとも１つを含み得る。好ましい実施例においては、イリジウムは着火先端部の大部分を形成しているが、プラチナ、パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよびレニウムからなる群から如何なる元素が代用されてもよい。点火プラグは、約５０〜９８重量パーセント、より特定的には約９５重量パーセントのイリジウムまたはプラチナ、好ましくはイリジウムを含有し、材料の残部がコバルト、クロム、バナジウム、タンタルおよびジルコニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含んでいる着火先端部３０は、優れた耐磨耗性、長い寿命、耐侵食性および耐腐食性をもたらす。この発明は、合金の着火先端部３０の基材としてイリジウム、プラチナ、イリジウム合金またはプラチナ合金を企図しているが、この発明は、基材として、イリジウム、プラチナまたはそれらの合金の使用だけに限定されるものではない。イリジウムが主な材料である場合、腐食防止を向上させるために、プラチナ、コバルト、クロム、バナジウム、タンタルおよびジルコニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素が含まれる。この合金はまた、ニッケルおよびタングステンのうち少なくとも１つを含み得る。しかしながら、着火先端部３０が主にプラチナから形成される場合、着火先端部は、イリジウム、コバルト、クロム、バナジウム、タンタルおよびジルコニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。ニッケルおよびタングステンが追加されてもよい。（主に、イリジウム、プラチナ、パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよびレニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素から形成される着火先端部に）追加された少なくとも１つの元素は、概して、約４０％まで、より好ましくは約２０％までの量で追加される。これらの元素はまた、個々に、またはさまざまな組合せで追加されてもよい。
【００２０】
イリジウム、プラチナ、パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよびレニウムまたはそれらの組合せの群から選択される元素に追加されるべく選択された材料は、良好な作用機能を備えなければならない。より具体的には、追加されるべき元素は、着火先端部３０と接
地電極１２との間で容易に火花を出せるようにする合金を形成しなければならない。これにより、火花を、着火先端部３０の周囲で跳び回らせずに、着火先端部３０から集中させて、中心電極のニッケル部分から接地電極まで飛ばすことが確実にされる。したがって、追加されるべき元素が燃焼室において優れた耐腐食性と優れた作用機能とを備えることが望ましい。上述の特質を満たす元素は、コバルト、クロム、バナジウム、タンタル、ジルコニウム、タングステン、プラチナ、イリジウムおよびニッケルを含むが、これらに限定されない。発明者は上述の元素がこれらの特徴を提供することを発見したが、これは決して網羅的なリストではなく、これらの特徴を有する他の元素が、点火プラグの性能を向上させるために、着火先端部３０を形成する合金に追加されてもよい。
【００２１】
イリジウムまたはプラチナに追加された場合、以下の元素が、腐食に対する十分な保護、十分な耐久性および十分な作用機能をもたらすことが判明した。これらの元素または合金は以下のものを含む：（１）着火先端部の主たる材料がイリジウムである場合、プラチナ、（２）着火先端部の主たる材料がプラチナである場合、イリジウム、（３）コバルト、（４）タンタル、（５）クロム、（６）ニッケルおよびコバルト、（７）ニッケルおよびクロム、（８）着火先端部の主な材料がイリジウムである場合、ニッケルおよびプラチナ、（９）着火先端部の主な材料がプラチナである場合、ニッケルおよびイリジウム、（１０）ニッケルおよびタンタル、（１１）ニッケル、コバルトおよびクロム、（１２）ニッケル、コバルトおよびイリジウム、（１３）ニッケル、コバルトおよびプラチナ、（１４）ニッケル、コバルト、タンタル、（１５）ニッケル、クロムおよびイリジウム、（１６）ニッケル、クロムおよびプラチナ、（１７）ニッケル、クロムおよびタンタル、（１８）ニッケル、プラチナおよびタンタル、（１９）ニッケル、イリジウムおよびタンタル、（２０）ニッケル、クロム、プラチナおよびコバルト、（２１）ニッケル、クロム、プラチナおよびタンタル、（２２）ニッケル、クロム、イリジウムおよびコバルト、（２３）ニッケル、クロム、イリジウムおよびタンタル、（２４）ニッケル、クロム、コバルトおよびタンタル、（２５）ニッケル、プラチナ、コバルトおよびタンタル、（２６）ニッケル、イリジウム、コバルトおよびタンタル、（２７）クロム、プラチナおよびコバルト、（２８）クロム、プラチナおよびタンタル、（２９）クロム、イリジウムおよびコバルト、（３０）クロム、イリジウムおよびタンタル、（３１）クロム、コバルトおよびタンタル、（３２）クロム、プラチナ、コバルトおよびタンタル、（３３）クロム、イリジウム、コバルトおよびタンタル、（３４）プラチナ、コバルトおよびタンタル、（３５）ニッケル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（３６）クロムおよびプラチナ、（３７）クロムおよびイリジウム、（３８）クロムおよびコバルト、（３９）クロムおよびタンタル、（４０）プラチナおよびコバルト、（４１）プラチナおよびタンタル、（４２）イリジウムおよびコバルト、（４３）イリジウムおよびタンタル、（４４）コバルトおよびタンタル、（４５）ニッケル、クロム、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（４６）ニッケル、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（４７）ニッケル、イリジウム、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（４８）ニッケル、プラチナ、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（４９）ニッケル、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５０）クロム、ならびに、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５１）プラチナ、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５２）イリジウム、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５３）コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５４）タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５５）ニッケル、クロム、イリジウム、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５６）ニッケル、クロム、プラチナ、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５７）ニッケル、クロム、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５８）ニッケル、クロム、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（５９）ニッケル、プラチナ、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６０）ニッケル、プラチナ、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６１）ニッケル、イリジウム、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６２）ニッケル、コバルト、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６３）クロム、プラチナ、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６４）クロム、イリジウム、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６５）クロム、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６６）クロム、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６７）プラチナ、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６８）イリジウム、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（６９）プラチナ、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミ
ウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７０）クロム、プラチナ、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７１）クロム、イリジウム、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７２）クロム、コバルト、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７３）プラチナ、コバルト、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７４）イリジウム、コバルト、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７５）ニッケル、クロム、プラチナ、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７６）ニッケル、クロム、プラチナ、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７７）ニッケル、クロム、プラチナ、コバルト、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７８）ニッケル、クロム、イリジウム、コバルト、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（７９）ニッケル、クロム、イリジウム、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素、（８０）ニッケル、クロム、イリジウム、コバルト、タンタル、ならびに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの元素。上述の元素および合金は、主にイリジウムまたはプラチナを含有する着火先端部に追加されるものとして列挙されたが、イリジウムまたはプラチナ元素の代りに合金を含有する他の着火先端部が代用されてもよい。たとえば、イリジウムまたはプラチナとともに４０％までのロジウムを含有する着火先端部は、上述の元素または合金の各々とともに使用され得る。着火先端部に追加される列挙された元素または合金が、典型的には、着火先端部のうち合計で２０重量パーセント未満を形成することも企図される。列挙された上述の元素または合金が、概して、着火先端部のうち１０重量パーセントまでを形成することもさらに企図される。より具体的には、着火先端部は、典型的には、列挙された上述の合金または元素のうちの１つの０．５％〜５％から形成されるだろう。発明者は、着火先端部としてテストされた上述の元素または合金が、着火先端部のうち１〜５重量パーセント、より特定的には約３重量パーセントの量で、腐食と放電加工とに対する特別な耐性をもたらすことを発見した。着火先端部３０はまた、概して、少なくとも４０重量パーセント、より特定的には少なくとも５０重量パーセントのイリジウム、プラチナまたはそれらの組合せを含む。さらに、着火先端部３０は、９９％未満、より特定的には約９８％未満、典型的には８０％を上回る、より特定的には９０％を上回る、より具体的には約９５％のイリジウム、プラチナまたはそれらの組合せを含む。発明者は、約９３〜９８重量パーセントのイリジウム、プラチナまたはそれらの組合せを含む着火先端部が所望の特徴を備えた着火先端部を提供することを発見した。
【００２２】
発明者は、ある特定の着火先端部が放電加工と腐食とに対して十分に適していることを発見した。この着火先端部は、典型的には、約９０〜９９％のイリジウム、より特定的には約９５％のイリジウム、１〜３％のロジウム、より特定的には約２％のロジウム、０．２〜０．４％のタングステン、より特定的には約０．３％のタングステン、０．０１〜０．０３％のジルコニウム、より特定的には約０．０２％のジルコニウム、そして、約０．５〜１０％、より特定的には０．５〜７％、より特定的には１〜５％、特に約３％の（プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルの群から選択される少なくとも１つの元素から形成される）上述の元素または合金のうちの１つを含む。
【００２３】
上述のとおり、着火先端部は、当該着火先端部が主にイリジウムから形成されている場合にはコバルト、クロム、プラチナからなる群から選択される少なくとも１つの元素、当該着火先端部が主にプラチナ、バナジウム、タンタルまたはジルコニウムから形成されている場合にはイリジウム、より特定的には、主にイリジウムから形成される着火先端部についてはコバルト、クロム、プラチナおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。ニッケルおよびタングステンが追加されてもよい。これらの元素を単独で、または組合せて、少なくともイリジウム、プラチナまたはそれらの組合せに追加することにより、単にニッケルまたはイリジウムから形成された着火先端部と比べて高度な腐食防止、高度な放電加工耐性および高度な点火などの、着火先端部にとって望ましい実質的特徴を備えた合金が得られる。
【００２４】
上述のとおり、着火先端部３０はニッケルを含み得る。５０重量パーセントまでのニッケルを追加することにより、放電加工を受けやすいニッケルの性質が腐食に対するニッケルの利点を上回る前に、所望の特徴が追加され得ることが判明した。ニッケルを着火先端部３０に追加して、少なくとも５０重量パーセントのイリジウムと０．５〜５０重量パーセントのニッケルとを含む合金を形成すると、ここでコバルト、クロム、プラチナ、バナジウム、ジルコニウム、タンタルおよびタングステンからなる群から選択される元素が追加されていれば、優れた耐磨耗性、長い寿命、ならびに侵食および腐食に対する耐性がもたらされることが判明した。０．０５〜４０重量パーセント、より特定的には１〜２０重量パーセント、さらにより特定的には１〜５重量パーセントの量でニッケルをイリジウムに追加することにより、侵食および腐食に対する優れた耐性がもたらされ、着火先端部の寿命が延ばされ、当該着火先端部の耐磨耗性が向上することがさらに判明した。
【００２５】
着火先端部に対して０．５〜４０重量パーセントの量で、ニッケルが、クロム、バナジウム、ジルコニウム、タンタル、コバルト、プラチナおよびタングステンからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含むイリジウムに追加されると、着火先端部３０を形成する合金により、寿命が延ばされ、耐摩耗性と侵食および腐食に対する耐性とが向上した。より具体的には、着火先端部が少なくとも５０重量パーセントのイリジウム、２０重量パーセントまでのニッケルと、コバルト、タングステン、クロム、バナジウム、タンタルおよびプラチナの実質的な残部とを有することが望ましい特徴をもたらすことが判明した。上述の合金のすべてにおいて、合金は、少なくとも０．５％、より特定的には少なくとも１％のコバルト、クロム、プラチナ、ニッケル、タンタルまたはそれらの組合せを含有している。当然、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウムおよびタングステンを個々にまたは組合せて追加することにより当該合金をさらに向上させ、寿命を延ばし、耐磨耗性を向上させ、点火プラグでの使用時に純粋なイリジウムまたは純粋なニッケルの着火先端部に起こる侵食および腐食を阻止し得る。
【００２６】
如何なる公知の方法によっても点火プラグが作製され得る。点火プラグの製造は、典型的には、中心電極および／または接地電極への着火先端部の追加を含めて、周知である。この発明においては、着火先端部は、他の如何なる公知の方法によっても接着、抵抗溶接、レーザ溶接または装着され得る。
【００２７】
点火プラグ１０は、慨して、金属シェルと、絶縁体と、当該金属シェルから突出る先端部分とを含む。中心電極２０は、そこから、着火先端部３０が、金属シェルと電気的に導通している接地電極１２に向かって突出るように、絶縁体に配置される。
【００２８】
絶縁体は、典型的にはアルミナから形成され、中心電極２０が延在する通路を有する。金属シェルは、エンジンブロックへの螺入のために、概してねじ切りされた部分を含む円筒形の金属から形成される。抵抗器は、端子部材と中心電極２０との間の通路内に含まれてもよい。
【００２９】
着火先端部３０は、明細書およびクレームの全体を通じて記載される合金と一致する合金で形成される。着火先端部３０のための合金を形成する場合、当該合金は、金属特性が全体を通じて実質的に一様である合金を形成するのであれば如何なる公知の方法によっても形成され得る。合金は、慨して、金属板、円板、ワイヤまたはロッドに形成されることとなる。合金を形成する一方法としては、個々の金属粉末を所望の量で混合することが挙げられる。次いで、混合物は、アーク溶解、ビーム溶解、レーザ溶解、高周波誘導溶解、プラズマビーム溶解または他の公知の方法などの溶解処理によって溶解され、合金が形成され、次いで、冷却される。形成された合金は所望の形状に予備成形され得るが、典型的には、熱間成形、熱間圧延または熱間伸線などのロッド成形工程を実行しなければならない。次いで、細長い合金が予め定められた長さに切断され、個々の断片が準備されて中心電極２０に取付けられる。当然、ワイヤまたはロッドではなく円板が形成される場合、合金構成要素を混合して溶解させ、次いで、延ばして薄板にして、これをプレスするかまたは打抜いて、個々の着火先端部３０を作り出し得る。当然、着火先端部を形成するためのロッドが最初に挿入され、ニッケル中心電極に接合されてから、長さに合わせて切断されてもよい。
【００３０】
着火先端部３０は、一旦形成されると、如何なる公知の方法でも取付け可能となる。このような一方法では、合金のロッドを利用して当該ロッドの外面の周りに窪みを形成して機械的なロッキング機構を設けることにより、着火先端部が形成される。次いで、ロッドが長さに合わせて切断され、中心電極が、合金ロッドと同じ直径になるよう穿孔される。合金ロッドの先端は、適所へのさらなる固定のために中心電極に穿孔する穿孔点の角度と同様の角度を有し得る。次いで、当該電極の穴に合金ロッドが挿入された状態で、中心電極がレーザで加熱され、これにより、中心電極の金属がロッドの周囲で溶解し、ロッドの外面上に形成された窪みの形を成す。
【００３１】
合金の着火先端部を取付ける別の方法として、直径が約．７ｍｍで厚さが．５ｍｍである小さな円板を形成することが挙げられる。この金属円板は、約８０％のニッケルおよび約２０％のクロムから形成された円筒などとほぼ同じ直径をもった円筒に抵抗溶接される。当該円板は、取付けのために抵抗溶接とさらにレーザ溶接とによって中心電極に形成され得る。合金の着火先端部が取付けられた中心電極は、リベット型（図示せず）に形成された頭部を着火先端部の反対側に備えており、点火プラグに挿入され、点火プラグを通る中心ワイヤに抵抗溶接される。
【００３２】
上述の説明は、この発明の具体的な実施例を開示および記載するものである。当業者であれば、このような説明と添付の図面および添付の特許請求の範囲とから、さまざまな変更、修正および変形が、添付の特許請求の範囲に規定されるこの発明の真の精神および正当な範囲から逸脱することなくこの明細書中で実施され得ることを容易に認識するだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】侵食されたイリジウム電極を示す図である。
【図２】点火プラグの部分的な断面図である。
【図３】合金の着火先端部を有する電極の正面図である。
【図４】合金の着火先端部を有する電極の正面図である。
【図５】合金の着火先端部を有する代替的な電極の正面図である。
【図６】合金の着火先端部を有する電極を示す第２の代替的な図である。
【図７】中心電極および接地電極上に合金の着火先端部を含む代替的な点火プラグを示す部分的な断面図である。
【図１】
2009531813.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年11月26日(2008.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極および接地電極を有する点火プラグであって、前記中心電極および前記接地電極のうち少なくとも１つは、
イリジウムと、
プラチナ、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、を含む合金から形成された着火先端部を含み、
前記少なくとも１つの元素は、前記着火先端部のうち約０．５〜４０重量パーセントを構成する、点火プラグ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの元素は、着火先端部のうち約１〜２０重量パーセント、より好ましくは着火先端部のうち１〜１０重量パーセント、さらにより好ましくは１〜７重量パーセント、さらにより好ましくは１〜５重量パーセント、最も好ましくは約３重量パーセントを構成する、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記着火先端部が、ニッケル、タンタル、クロム、コバルトおよびプラチナからなる群から選択される第２の元素を含む、請求項１または２に記載の点火プラグ。
【請求項４】
前記着火先端部はさらに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、金、オスミウム、鉄およびアルミニウムからなる群から選択される元素を含む、請求項１から３のいずれかに記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記着火先端部はさらに、チタン、マンガン、銅、ニオブ、モリブデンおよびイットリウムからなる群から選択される元素を含む、請求項１から４のいずれかに記載の点火プラグ。
【請求項６】
前記着火先端部はさらに鉄を含む、請求項１から５のいずれかに記載の点火プラグ。
【請求項７】
前記着火先端部はさらに、マグネシウム、ニオブおよびチタンからなる群から選択される少なくとも２つの元素を含む、請求項１から６のいずれかに記載の点火プラグ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの元素はプラチナであり、前記着火先端部はさらに、ロジウムと、ニッケル、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項９】
前記着火先端部はさらに、ニッケル、コバルト、クロム、プラチナおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも２つの元素を含み、前記少なくとも２つの元素は前記少なくとも１つの元素とは異なる、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの元素はコバルトであり、前記着火先端部はさらに、ニッケルと、クロム、プラチナおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの元素はタンタルであり、前記着火先端部はさらに、ニッケルと、クロム、プラチナおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも１つの元素とを含む、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項１２】
中心電極および接地電極を有する点火プラグであって、前記中心電極および前記接地電極のうちの少なくとも１つは、
イリジウムおよびプラチナからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、
ロジウム、クロム、コバルトおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、を含む合金から形成された着火先端部を含み、
前記少なくとも１つの元素は、前記着火先端部のうち約０．５〜４０重量パーセントを構成する、点火プラグ。
【請求項１３】
中心電極および接地電極を有する点火プラグであって、前記中心電極および前記接地電極のうちの少なくとも１つが、
着火先端部のうち５０〜９９重量パーセントの量のイリジウムと、
着火先端部のうち約０．５〜５重量パーセントの量のロジウムと、
着火先端部のうち約０．１〜０．５重量パーセントの量のタングステンと、
着火先端部のうち約０．１重量パーセント未満の量のジルコニウムと、
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、を含む合金から形成される着火先端部を含む、点火プラグ。
【請求項１４】
前記着火先端部はさらに、プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群からの別の元素を含む、請求項１３に記載の点火プラグ。
【請求項１５】
中心電極および接地電極を有する点火プラグであって、前記中心電極および前記接地電極のうちの少なくとも１つが、
イリジウムと、
ロジウム、タングステンおよびジルコニウムからなる群から選択される少なくとも２つの元素と、
プラチナ、クロム、コバルト、ニッケルおよびタンタルからなる群から選択される少なくとも１つの元素と、を含む合金から形成される着火先端部を含む、点火プラグ。
【国際調査報告】
2009531813.tif 000009