(57)【要約】  火花点火装置、そのための接地電極、およびその構築方法が提供される。火花点火装置（１０）は、概して環状のセラミック絶縁体（１２）を含み、環状のセラミック絶縁体は、セラミック絶縁体の少なくとも一部を囲む金属シェル（２２）を伴う。中心電極（２０）はセラミック絶縁体内に少なくとも部分的に受容され、接地電極（２４）はシェルから自由端部（２６）へと伸延する。点火チップ（２７）は、接地電極の自由端部に隣接して取付けられ、中心電極と点火チップとの間に火花ギャップ（２８）を提供する。自由端部は、点火チップに隣接して伸延する少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面（３０）によって、少なくとも部分的に接合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火装置であって、
概して環状のセラミック絶縁体と、
前記セラミック絶縁体の少なくとも一部を取り囲む金属シェルと、
前記セラミック絶縁体内に少なくとも部分的に受容される中心電極と、
前記シェルから自由端部へ伸延する接地電極と、
前記自由端部に隣接して取付けられる点火チップとを備え、前記中心電極と前記点火チップとの間には点火ギャップが与えられ、
前記自由端部は、前記点火チップに隣接して伸延する、少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面によって、少なくとも部分的に接合される、火花点火装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面は、実質的に半円形である、請求項１に記載の火花点火装置。
【請求項３】
前記「レーザカット状の」周縁面は、前記接地電極に前記点火チップを取付ける溶接池のすぐ隣に伸延する、請求項２に記載の火花点火装置。
【請求項４】
前記「レーザカット状の」周縁面は、前記実質的に半円形の「レーザカット状の」側面から離れるように伸延する一対の平坦な「レーザカット状の」側面を含む、請求項２に記載の火花点火装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面は、前記自由端部に切頭円錐形（frustroconical shape）を与えるように、他の実質的に平坦な「レーザカット状の」周縁面に集結する一対の実質的に平坦な「レーザカット状の」周縁面を含む、請求項１に記載の火花点火装置。
【請求項６】
火花点火装置用の接地電極であって、
金属シェルへの取付用に構成された近位端から自由端部へ伸延する接地電極本体部と、
前記自由端部に取付られる点火チップとを備え、
前記自由端部は、前記点火チップのすぐ隣に伸延する少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面によって、少なくとも部分的に区切られる、接地電極。
【請求項７】
前記少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面は弓状部を有する、請求項６に記載の接地電極。
【請求項８】
前記「レーザカット状の」周縁面は、前記点火チップを前記接地電極に取付ける溶接池のすぐ隣に伸延する、請求項７に記載の接地電極。
【請求項９】
前記「レーザカット状の」周縁面は、前記弓状部から離れるように分岐する一対の平坦な「レーザカット状の」側面を含む、請求項７に記載の接地電極。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面は、前記自由端部に切頭円錐形を与えるように、他の実質的に平坦な「レーザカット状の」周縁面に集結する一対の実質的に平坦な「レーザカット状の」周縁面を含む、請求項６に記載の接地電極。
【請求項１１】
火花点火装置を構築するための方法であって、
概して環状のセラミック絶縁体を提供するステップと、
前記セラミック絶縁体内に少なくとも部分的に中心電極を配置するステップと、
金属シェルを提供するステップと、
前記金属シェルに接地電極を取付けるステップとを備え、前記接地電極は、自由端部へ伸延し、
前記方法は、
前記自由端部に点火チップを取付けるステップと、
前記セラミック絶縁体の少なくとも一部の周りに前記金属シェルを配置するステップと、
前記接地電極の前記自由端部をレーザカットし、前記点火チップのすぐ隣に伸延する少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面を提供するステップとをさらに備える、方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面を、実質的に半円形の部分を有するようにレーザカットするステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記点火チップを前記接地電極に取付ける溶接池のすぐ隣の前記実質的に半円形の部分をレーザカットするステップをさらに含む、前記請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記「レーザカット状の」周縁面を、前記実質的に半円形の「レーザカット状の」側面から離れるように分岐する一対の平坦な「レーザカット状の」側面を有するようにレーザカットするステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面を、他の実質的に平坦な「レーザカット状の」周縁面に集結する一対の実質的に平坦な「レーザカット状の」周縁面を有するようにレーザカットして、前記自由端部に切頭円錐形を与えるステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
火花点火装置用の接地電極を構築する方法であって、
金属シェルへの取付用に構成された近位端から自由端部へ伸延する接地電極本体部を提供するステップと、
点火チップを前記自由端部に隣接して取付けるステップと、
前記自由端部をレーザカットして、前記点火チップのすぐ隣に伸延する少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面を形成するステップとを備える、方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面を、弓状部を有するようにレーザカットするステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記点火チップを前記接地電極に取付けた後、溶接池のすぐ隣の前記「レーザカット状の」周縁面をレーザカットするステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記「レーザカット状の」周縁面を、前記弓状部から離れて分岐する一対の平坦な「レーザカット状の」側面を有するようにレーザカットするステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面を、他の実質的に平坦な「レーザカット状の」周縁面に集結する一対の実質的に平坦な「レーザカット状の」周縁面を有するようにレーザカットして、前記自由端部に切頭円錐形を与えるステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．技術分野
本発明は、概して、内燃機関エンジン用の点火プラグのような火花点火装置に関し、より特定的には、火花点火装置の金属シェルに取付けられた接地電極およびその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術
現代の自動車は、出力増加、低燃費、および低エミッション要件を満たすことが要求されており、それによってエンジン内の燃焼空気の温度の増加がもたらされる。したがって、火花点火装置は、増加された温度にさらされ、使用寿命が低下する。そのため、火花点火装置の潜在的な使用寿命を延ばすために、火花点火装置、特に接地電極点火チップの温度放散を促進するための改善が望まれる。
【０００３】
さらに、公知のプロセスに従うと、接地電極は、接地電極の点火チップを取り囲む過度の量の接地電極材料を用いて製造される。点火チップについての過度の接地電極材料の存在は、接地電極の領域からの熱の放散能力を低下し、それによって、接地電極およびその点火チップへの有害な効果をもたらす。過度の材料は、接地電極の点火チップについての領域を形成するために用いられる公知の機械的なトリミングプロセスよるところが大きく、直線状またはテーパ状の構成に、点火チップに隣接して機械的に切削される。所与の機械的切削プロセスが典型的に採用され、接地電極および／または点火チップの取付領域の損傷を防止するために、予め定められた量の接地電極材料が接地電極の外周面と点火チップとの間に残されなくてはならない。
【０００４】
本発明に従って構築された火花点火装置は、当業者には明白であるように、これらおよび他の問題に対処する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本発明の１つの局面に従えば、火花点火装置が提供される。火花点火装置は、セラミック絶縁体の少なくとも一部を取り囲む金属を有する、概して環状のセラミック絶縁体を含む。さらに、中心電極は、セラミック絶縁体内に少なくとも一部受容され、接地電極はシェルから自由端部まで伸延する。点火チップは、接地電極の自由端部に隣接して取付けられ、中心電極と点火チップとの間に火花ギャップを提供する。さらに、自由端部は、点火チップに隣接して伸延する少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面によって、少なくとも部分的に接合される。
【０００６】
本発明の他の局面に従えば、火花点火装置用の接地電極が提供される。接地電極は、金属シェルへの取付用に構成される近位端から自由端部まで伸延する接地電極本体部を有する。さらに、点火チップが自由端部に取付けられ、自由端部は、点火チップのすぐ隣に伸延する少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面によって、少なくとも部分的に区切られる。
【０００７】
本発明の他の局面に従えば、火花点火装置を構築する方法が提供される。方法は、概して環状のセラミック絶縁体を提供するステップと、セラミック絶縁体内の少なくとも一部に中心電極を配置するステップとを含む。さらに、金属シェルを提供するステップ、および金属シェルへ接地電極を取付けるステップを含み、接地電極は自由端部まで伸延する。さらに、点火チップを接地電極の自由端部へ取付けるステップ、およびセラミック絶縁体の少なくとも一部の周りに金属シェルを配置するステップを含む。また、さらに、接地電極の自由端部をレーザカットして、点火チップのすぐ隣に伸延する、少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面を提供するステップを含む。
【０００８】
本発明の他の局面に従えば、火花点火装置用の接地電極を構築する方法が提供される。方法は、金属シェルへの取付けのために構成された近位端から自由端部まで伸延する接地電極本体部を提供するステップ、および点火チップを自由端部に隣接して取付けるステップを含む。さらに、自由端部をレーザカットして、点火チップに隣接して伸延する少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面を形成するステップを含む。
【０００９】
本発明の、これらおよび他の局面、特徴ならびに利点は、以下の提示された好ましい実施形態およびベストモード、添付された特許請求の範囲および図面の詳細な説明の詳細な記載に関連して検討されると、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一局面に従って構築された接地電極を有する点火装置の断面正面図である。
【図２Ａ】接地電極の「レーザカット状の」自由端を示す、接地電極の一実施形態の拡大部分平面図である。
【図２Ｂ】接地電極の他の「レーザカット状の」自由端を示す、接地電極の他の実施形態の拡大部分平面図である。
【図２Ｃ】接地電極の他の「レーザカット状の」自由端を示す、接地電極の他の実施形態の拡大部分平面図である。
【図２Ｄ】接地電極の「レーザカット状の」自由端を示す、接地電極のさらに他の実施形態の拡大部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
現在の好ましい実施形態の詳細な説明
図面をより詳細に参照して、図１は、本発明の現在の好ましい一局面に従って構築される、内燃機関エンジンにおける燃料／空気混合気中で使用するための火花点火装置１０を示す。例示的な火花点火装置１０が、特に、アルミ酸化物または他の適当な電気的絶縁材料で製造された環状のセラミック絶縁体１２を既知の態様で含む点火プラグの形体で図示されている。絶縁体１２は、上部近位端または端子端１６と下部遠位端またはノーズエンド１８との間の中央の縦軸１５に沿って伸延する中央経路１４を有する。中央電極２０が、点火面２１とも称される、ノーズエンド１８から軸方向の外側方向に伸延する端部点火面を有する中央経路１４内の少なくとも一部に配置される。導電性金属シェル２２は、絶縁体１２の少なくとも一部の周りに、封止された関係で配置され、ここでは、絶縁体１２の下部および中間部の周りに封止されるように示されている。シェル２２は、たとえば、溶接接合部２５などを介してそれに固定された少なくとも１つの接地電極２４を有し、接地電極２４は自由端部２４まで伸延する。接地電極２４は、自由端部２６においてそれに取付けられる、点火チップ２７とも称される火花チップを有し、中央電極２０の点火チップ２１と接地電極２４の点火チップ２７との間に火花ギャップ２８を提供する。自由端部２６は、点火チップ２７に隣接して伸延する少なくとも１つの「レーザカット状の」周縁面３０によって少なくとも部分的に接合され、「レーザカット状の」周縁面３０は、周縁面３０と点火チップ２７との間に伸延する接地電極の最小材料をもたらし、これにより、使用中において接地電極２４の自由端部２６から熱を容易に放散することが可能となる。さらに、「レーザカット状の」周縁面３０は、接地電極２４への点火チップ２７の固定前および／または固定後において、自由端部２６が、製造中に効果的に構成されることを可能にする。したがって、接地電極２４、そして延長された有効寿命を有する火花点火装置１０を提供することだけでなく、製造プロセスを効率的にし、それによって、自由端部２６の改善された構成を達成することに関連したコストを低減する。
【００１２】
火花点火装置１０は、絶縁体１２の中央経路１４に配置された導電性電極スタッド３２を有し、電極スタッド３２の自由下方端部３３は、下方端部３３と中央電極２０の上方端部３５との間に配列された抵抗層３４に隣接して配置される。導電性ガラスシール３６，３８は、抵抗層３４を、既知の態様で、スタッド３２および中央電極２０から分離する。
【００１３】
導電性金属シェル２２は、任意の適当な金属で作られてもよく、さまざまな合金鋼のようなさまざまなコーティングされたおよびコーティングされていない合金鋼を含み、ＺｎまたはＮｉベースの合金コーティングを用いて、既知の態様でコーティングされてもよい。シェル２２は、近位端とも称される上部電極端４６と遠位端とも称される下部締結端４８との間に縦方向の中央軸１５に沿って同軸に伸延する概して環状の外表面４２および内表面４４を有する、概して環状、管状のシェル本体４０を有する。締結端４８は、典型的に、エンジンブロック（図示せず）の燃焼室開口内のネジ切りされた取付部のために構成された、外部ネジ切り領域５０を有する。シェル２２には、外部の六角工具受容部材５２または他のフィーチャが備えられ、点火プラグ１０の燃焼室開口部への取付け取り外しを容易にする。フィーチャサイズは、関連するアプリケーションについてのこのタイプの工業標準工具サイズに好ましくは一致する。もちろん、いくつかのアプリケーションは、スパナレンチを受容するためのスロットのような六角形のフィーチャ以外の工具受容インターフェース、またはレーシング点火プラグおよび他のアプリケーションにおいて既知であるような他のフィーチャを要請してもよい。シェル２２は、外表面４２から放射状に外側に伸延する環状フランジ５４も有し、ネジ切り領域５０に依存する環状の概して平面の封止シート５６を提供する。封止シート５６は、シェル２２と燃焼室開口部におけるネジ切りボアとの間の空間の熱ガス封止を形成することを容易にするために、ガスケット（図示せず）と組み合わされてもよい。あるいは、封止シート５６は、近接公差およびこのタイプの点火プラグシートについて一致するテーパでも設計されるシリンダヘッドの封止面に対する自己封止装置を提供するように、テーパ状のシートとして構成されてもよい。
【００１４】
上述のように、接地電極２４の自由端部２６は点火プラグ１０の有効寿命を最大化するように構成されるが、さらに、所望の構成を達成するために、製造において効果的なレーザカッティングプロセスを用いることによって構築される。レーザカッティングプロセスによって、自由端部２６は、少なくとも過度な費用を必要とすることなく、機械カッティングプロセスを用いては一般的に達成できない形状を含むさまざまな所望の構成を有するように構成され、いくつかのレーザカットされた形状が、例としてそして限定でなく図２Ａ〜図２Ｄに示される。
【００１５】
図２Ａにおいて、本発明の１つの局面に従って構築される接地電極２４の一部が示される。図示されるように、接地電極２４は、自由端部２６の上部表面６０に取付けられた点火チップ２７を有し、点火チップ２７は、点火チップ２７の外周の周りに伸延する環状の溶接池６１を介するように取付けられる。自由端部２６は、点火チップ２７に隣接して伸延する「レーザカット状の」周縁面３０を含み、「レーザカット状の」周縁面３０は、接地電極本体部６３の上部表面６０から下部表面６２（図１）へと伸延する。この実施形態においては、周縁面３０は、自由端部２６の電極端６４を形成し、溶接域６１の接線方向または実質的に接線方向に延びる、平坦で平面または実質的に平面であるように示される。自由端部２６は、また、非レーザカットされた、本体６３の全長に沿って電極端６４に概して横方向に伸延する概して平行な側面６６，６７を含み、非レーザカットされた側面６６，６７は、実質的に直角の角において「レーザカット状の」電極端６４を終了させる。レーザカットされた電極端６４は、もしあったとしても接地電極本体部６３の最小限の材料が溶接池と電極端６４との間に存在するように、溶接池６１のすぐ隣に形成される。したがって、直接的な熱の流れの経路は、使用中に接地電極２４から熱が容易に放散できるように設けられる。
【００１６】
図２Ｂにおいては、本発明の他の局面に従って構築された接地電極１２４の一部が示され、１００のファクタによってオフセットされた同じ参照符号が、上述の同様のフィーチャを識別するために用いられる。示されるように、接地電極１２４は、自由端部１２６の上部表面１６０に、点火チップ１２７の外周の周りに伸延する環状の溶接池１６１を介するように取付けられる点火チップ１２７を有する。自由端部１２６は、点火チップ１２７に隣接して伸延する「レーザカット状の」周縁面１３０を含み、「レーザカット状の」周縁面１３０は、自由端部１２６の電極端１６４を形成するとともに、溶接池１６１の半円形または実質的に半円形の部分の周りに、接地電極本体部１６３の概して平行な面１６６，１６７に対して接線または実質的に接線の関係でさらに伸延する。したがって、平坦で、平面または実質的に平面である「レーザカット状の」側面を有する前述の実施形態とは異なり、ここでは「レーザカット状の」側面１３０は半円形または実質的に半円形である。したがって、「レーザカット状の」側面１３０は、もしあったとしてもこの領域内における溶接池１６１と「レーザカット状の」側面１３０との間に接地電極本体部１６３の最小限の材料が存在するように、溶接池１６１の概して半円形の部分の周りに伸延する。このように、直接的な熱の流れの経路は、「レーザカット状の」側面１３０が伸延する弓状の領域を含むように、前述の実施形態を超えて増加される。
【００１７】
図２Ｃにおいては、本発明の他の局面に従って構築された接地電極２２４の一部が示され、２００のファクタによってオフセットされた同じ参照符号が、上述の同様のフィーチャを識別するために用いられる。示されるように、接地電極２２４は、自由端部２２６の上部表面２６０に、点火チップ２２７の外周の周りに伸延する環状の溶接池２６１を介するように取付けられる点火チップ２２７を有する。自由端部２２６は、点火チップ２２７に隣接して伸延する「レーザカット状の」周縁面２３０を含み、「レーザカット状の」周縁面２３０は、自由端部２２６の電極端２６４を形成するとともに、溶接池２６１の半円形または実質的に半円形の部分の周りにさらに伸延する。しかしながら、図２Ｂの実施形態とは異なり、「レーザカット状の」周縁面２３０は、接地電極本体部２６３の概して平行な面２６６，２６７に対して接線または実質的に接線の関係で伸延してはいない。むしろ、周縁面２３０は、電極端２６４から分岐する関係で、実質的に半円形の「レーザカット状の」側面２３０から離れるように伸延する一対の平坦な「レーザカット状の」側面２３０’を含む。側面２３０’が伸延する距離は、平行な側面２６６，２６７に結合する角度によって決定され、それは必要に応じて変更することができる。したがって、「レーザカット状の」側面２３０、２３０’が伸延する半円形領域は、接地電極本体部２６３の材料の量をさらに低減する。したがって、直接的な熱の流れの経路は、前述の実施形態をさらに超えて増加され、「レーザカット状の」側面２３０，２３０’が伸延する弓状の領域において、接地電極２２４からの熱放散の度合いを増加させることが可能となる。
【００１８】
図２Ｄにおいては、本発明のさらに他の局面に従って構築される接地電極３２４の一部が示され、３００のファクタによってオフセットされた同じ参照符号は、上述の同様のフィーチャを識別するために用いられる。示されるように、接地電極３２４は、自由端部３２６の上部表面３６０に、点火チップ３２７の外周の周りに伸延する環状の溶接池３６１を介するように取付けられる点火チップ３２７を有する。自由端部３２６は、図２Ａについて説明したような「レーザカット状の」周縁面３３０を含み、「レーザカット状の」周縁面３３０は、自由端部３２６の平坦な電極端３６４を形成するとともに、実質的に平坦な「レーザカット状の」周縁面３３０に集結する、実質的に平坦な一対の「レーザカット状の」周縁面３３０’をさらに含み、切頭円錐形を有する自由端部３２６を提供する。側面３３０，３３０’の各々は、溶接池３６１と接線または実質的に接線の平面の関係に伸延し、したがって、図２Ａよりも増加された熱の流れの経路が提供されて、使用中に熱が接地電極３２４から容易に放散できるようになる。所与の側面３３０，３３０’は、平坦または実質的に平坦であり、接地電極本体部３６３を形成する材料の一対の小さな角領域６８が、電極３２４の電極端３６４に存在したままとなる。
【００１９】
明らかなように、本発明の修正および変形は、上記の教示に照らして可能である。したがって、添付の請求項の範囲内において、本発明は、具体的に説明されたもの意外によって実行されてもよいことが理解される。したがって、本発明は、任意の許可された請求項の範囲によって最終的には定められ、上述した例示的な実施形態によってのみ定められるわけではない。
【図１】
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【図２Ａ】
2013526760.tif 000004
【図２Ｂ】
2013526760.tif 000005
【図２Ｃ】
2013526760.tif 000006
【図２Ｄ】
2013526760.tif 000007
【国際調査報告】
2013526760.tif 000008
2013526760.tif 000009