(57)【要約】  本発明は点火プラグに関する。点火プラグは、中心電極（３）と、該中心電極（３）の側方に立設されている接地電極（２）と、前記中心電極（３）に配置されている貴金属充填材（３１）とを含んでいる。前記貴金属充填材（３１）は前記中心電極（３）のベース材（３０）に設けられた凹部（５）内に配置されて、前記中心電極（３）の前記ベース材（３０）と溶着されている。前記貴金属充填材（３１）はその表面（３３）でもって前記側方に立設されている接地電極（２）のほうへ方向づけられている。【選択図】  図１
2014526786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグにおいて、
−  中心電極（３）と、
−  該中心電極（３）の側方に立設されている接地電極（２）と、
−  前記中心電極（３）に配置されている貴金属充填材（３１）と、
を含み、
−  前記貴金属充填材（３１）が前記中心電極（３）のベース材（３０）に設けられた凹部（５）内に配置されて、前記中心電極（３）の前記ベース材（３０）と溶着され、
−  前記貴金属充填材（３１）がその表面（３３）でもって前記側方に立設されている接地電極（２）のほうへ方向づけられている、
点火プラグ。
【請求項２】
前記中心電極（３）のほうへ方向づけられている前記接地電極（２）の端面（２１）の投影が、完全に前記貴金属充填材（３１）の前記表面（３３）上にあることを特徴とする、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記中心電極（３）に設けた前記凹部（５）が、該中心電極（３）の中心軸線（Ｘ−Ｘ）に対し平行に延在する溝であることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の点火プラグ。
【請求項４】
前記凹部（５）が前記中心電極（３）の端面（３２）を起点として延在していることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記中心電極（３）が、前記接地電極（２）のほうへ方向づけられている側面に、陥凹部（３４）を有し、前記貴金属充填材（３１）が前記陥凹部（３４）に配置されていることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の点火プラグ。
【請求項６】
前記陥凹部（３４）に、周方向において前記貴金属充填材（３１）の両側に位置するように、それぞれベース材から成る領域（３５，３６）が設けられ、該領域が前記接地電極（２）のほうへ方向づけられていることを特徴とする、請求項５に記載の点火プラグ。
【請求項７】
前記貴金属充填材（３１）と前記中心電極（３）の前記ベース材（３０）との間に溶接結合部が設けられていることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の点火プラグ。
【請求項８】
前記中心電極（３）の前記表面（３３）から前記中心軸線（Ｘ−Ｘ）への方向での前記貴金属充填材（３１）の最大深さ（Ｔ）が、前記中心電極（３）の周方向に露出している前記貴金属充填材（３１）の表面（３３）よりも小さいか等しいことを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の点火プラグ。
【請求項９】
側方に立設される接地電極（２）を備えた点火プラグの中心電極（３）の製造方法において、
−  凹部（５）を備えたベース材（３０）から中心電極（３）を形成するステップと、
−  貴金属充填材を前記凹部（５）内に配置するステップと、
−  レーザーを用いて前記貴金属充填材と前記ベース材（３０）との間に溶着部を形成させるステップと、
を含んでいる方法。
【請求項１０】
前記レーザーをダイレクトに前記金属充填材のほうへ方向づけて、前記溶着部を形成させることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ダイレクトなレーザー溶接により、貴金属合金から貴金属充填材（３１）を生成させることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記レーザーを前記貴金属充填材（３１）の背面側から前記ベース材（３０）に対し方向づけて、前記貴金属充填材と前記ベース材との背面溶接を行うことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記凹部（５）を、プレス成形により前記中心電極（３）の前記ベース材（３０）に形成させることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記凹部（５）にほぼ筒状の貴金属ワイヤーを挿入することを特徴とする、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側方に立設される接地電極と、貴金属充填材を備える中心電極とを備えた点火プラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
点火プラグは、技術水準から種々の構成で知られている。特に電極に作用する電気力および物理学的力により、電極は他の部材に比べて大きな摩耗に曝されている。それ故、摩耗を低減させるため、貴金属から成るピンが電極に装着されることが多い。たとえば特許文献１から、接地電極を側方に立設した点火プラグが知られている。接地電極を側方に立設したこの種の点火プラグは、同様に公知のルーフ形電極を備えた点火プラグに比べて、点火性が良い点、接地電極温度が低下しているという点で利点を有している。これはルーフ形電極に比べて電極の長さがより短いからである。しかしながら、接地電極および中心電極に貴金属ピンを使用するのは非常に高価である。それ故、貴金属使用量を低減した点火プラグを得るのが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７０４２７９０Ａ１号明細書
【発明の概要】
【０００４】
これに対し、請求項１の構成を備えた本発明による点火プラグには、技術水準と比べて、貴金属または金属合金の必要量を著しく低減できるという利点がある。これにより、本発明による点火プラグはコスト上かなり好ましく製造でき、これによってその耐久性が減じることはない。これは、本発明によれば、点火プラグが、側方に立設される接地電極と、貴金属充填材を備えた中心電極とを有していることによって達成される。この場合、貴金属充填材は、中心電極のベース材に設けられた凹部内に配置されている。その際貴金属充填材は、該貴金属充填材がその表面でもって接地電極のほうへ方向づけられるように中心電極の外周に配置されている。このようにして、大量の貴金属を使用せずに、接地電極のほうへ方向づけられた貴金属充填材によって中心電極の摩耗を低減できる。この場合、貴金属充填材は完全に貴金属から成っていてよく、或いは、貴金属を含む合金から成っていてもよい。ベース材は、有利には、コスト上好ましいニッケル合金である。貴金属充填材はベース材と溶着され、接地電極のほうへ方向づけられて貴金属充填材と接地電極との間でフラッシュオーバーが行われるように中心電極に配置されている。接地電極には、好ましくは貴金属も配置され、有利にはピンの形態で配置されている。
【０００５】
従属請求項は、本発明の有利な更なる構成を示している。
【０００６】
点火プラグの非常に高い疲労強度を提供するため、中心電極のほうへ方向づけられている接地電極の端面の投影は、完全に貴金属充填材の表面上にある。これは、貴金属を含んでいる中心電極の電極表面にフラッシュオーバーが生じるよう保証する。
【０００７】
さらに有利には、中心電極に設けた凹部は、該中心電極の中心軸線に対し平行に延在する溝である。特に有利には、凹部は中心電極にプレス成形された溝である。さらに有利には、溶接工程以前の溝は断面にて円弧状の形状を有している。
【０００８】
本発明の更なる有利な構成によれば、中心電極は、接地電極のほうへ方向づけられている側面に、陥凹部を有している。貴金属充填材は中心電極のこの陥凹部に配置されている。陥凹部は、接地電極のほうへ方向づけられるほぼ平坦な面によって提供され、この面内に前記凹部が設けられる。特に有利には、陥凹部に、周方向において貴金属充填材の両側に位置するように、それぞれベース材から成る第１および第２の領域が設けられている。これにより、貴金属充填材の表面に加えて、該貴金属充填材の両側に設けられているベース電極材料をも摩耗面として関連付けることができるので、中心電極の摩耗面積を増大させることができる。他の利点は、中心電極の長手軸線に対し垂直に接地電極側へ拡大された側部オーバーラップ公差によって得られる。
【０００９】
さらに有利には、貴金属充填材と中心電極のベース材との間に溶接結合部が形成されている。この溶接結合部は好ましくはレーザーを用いて形成される。
【００１０】
有利には、中心電極の表面から中心軸線への方向での貴金属充填材の最大深さは、中心電極の、接地電極のほうに方向づけられて周方向に露出している貴金属充填材の表面よりも小さいか等しい。これは、可能な限り少量の貴金属を中心電極で使用することを保証する。
【００１１】
本発明は、さらに、側方に立設される接地電極を備えた点火プラグの中心電極の製造方法に関する。本発明によれば、凹部を備えたベース材から中心電極を形成するステップと、貴金属充填材を凹部内に配置するステップと、レーザーを用いて貴金属充填材とベース材との間に溶着部を形成させるステップとが実施される。この場合好ましくは、貴金属充填材とベース材との溶着は、貴金属充填材がベース材に設けた凹部を完全に充填するように行なう。この場合好ましくは、レーザーを端面側でダイレクトに金属充填材のほうへ方向づけて、溶着部を形成させる。この場合有利には、貴金属とベース材との混合により貴金属合金を生成させる。これとは択一的に、レーザーを背面側から、貴金属充填材に対向する中心電極の背面に対し方向づける。これにより、ベース材を通じて貴金属充填材とベース材との間の結合領域へ入熱を行うことができる。これにより、特に、純粋な貴金属充填材をベース材に固定することが可能になり、その結果貴金属充填材は純粋な貴金属表面を有する。
【００１２】
有利には、ベース材に設けた凹部を、プレス成形ステップによりベース材に形成させる。この場合、好ましくは溝をプレス成形する。さらに有利には、凹部に筒状貴金属ワイヤーを挿入し、その際貴金属ワイヤーは０．３ないし０．６ｍｍの径、好ましくは０．４５ないし０．５５ｍｍ、特に有利にはほぼ０．５ｍｍの径を有している。
【００１３】
貴金属充填材は好ましくはプラチナおよび／またはイリジウムおよび／またはロジウムおよび／またはレニウムおよび／またはこれら元素の合金から製造されている。
【００１４】
次に、本発明のいくつかの有利な実施形態を、添付の図面を用いて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による点火プラグの一部分の部分断面図である。
【図２】図１の点火プラグの平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による点火プラグの一部分の図である。
【図４】図３の点火プラグの平面図である。
【図５】貴金属充填材を備えた中心電極を製造するための２つの製造方法のうちの１つを示す図である。
【図６】貴金属充填材を備えた中心電極を製造するための２つの製造方法のうちの他の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図１および図２を参照して、本発明の第１の有利な実施形態による点火プラグ１を詳細に説明する。
【００１７】
図１からわかるように、点火プラグ１は、側方に立設される接地電極２と、筒状の中心電極３と、絶縁体４とを含んでいる。図面には、点火プラグの部品のうち本発明において重要なもののみが図示してある。側方に立設される接地電極２は、点火プラグの中心軸線Ｘ−Ｘに対し垂直に中心電極３のほうへ方向づけられている貴金属ピン２０を含んでいる。
【００１８】
中心電極３は、ベース材３０と、ベース材３０の凹部５内に配置されている貴金属充填材３１とを含んでいる。特に図２からわかるように、貴金属充填材３１は、凹部５の全体がこの貴金属充填材３１によって充填されるように設けられている。さらに、貴金属充填材３１は、中心電極３の外周に対応して形成されている表面３３を有している。この場合貴金属充填材３１は、該貴金属充填材３１の表面３３に対する接地電極２の端面２１の投影が完全に貴金属充填材３１の前記表面上にあるように設けられている。
【００１９】
さらに図１からわかるように、貴金属充填材３１は中心電極の端面３２を起点として中心軸線Ｘ−Ｘに対し平行に延在している。
【００２０】
このように、本発明による中心電極３の場合、該中心電極のわずかな部分だけを高価な貴金属または貴金属合金から製造すればよい。さらに、貴金属充填材３１の最大深さＴは、接地電極に対し露出している貴金属充填材３１の表面３３の円弧周長よりも小さい。この場合、凹部５により、中心電極３と接地電極２との間の最も短い結合部の領域に十分な材料厚があり、その結果貴金属を含んでいる充填材の十分な厚さがあり、その結果点火プラグの高い耐久性が達成されるよう保証される。
【００２１】
中心電極の中心軸線Ｘ−Ｘの方向における貴金属充填材３１の長さは、好ましくは、中心電極の方向に方向づけられている接地電極２の端面の径と同じかこれよりも大きい。すなわち接地電極にピン等が設けられていれば、貴金属充填材の長さはこのピンの径よりも大きいか等しい。
【００２２】
なお、貴金属充填材３１はレーザーにより中心電極３のベース材３０と溶着される。図５と図６には、その２つの択一的製造方法が図示されている。両製造方法においては、まず断面にて円弧状の溝を形成させて、断面にて円形の貴金属ワイヤー８がこの溝に好適に当接できるようにし、溝と貴金属ワイヤーとの間に空気が存在しないようにして空洞の形成を防止する。特に、貴金属ワイヤーを溝の中にプレス成形する。溶接工程の間、溝の形状が変化する。
【００２３】
図５に図示した製造方法では、レーザービーム６を、レーザービーム源７を起点として、凹部５内に配置されている貴金属ワイヤー８に対しダイレクトに方向づける。この場合、レーザービーム６は側部から貴金属ワイヤーに対して方向づけられ、この方向で後に側方に立設される接地電極２が配置される。これによって貴金属ワイヤー８とベース材３０との間で迅速且つ確実な溶着が行われ、その際特に貴金属ワイヤー８の貴金属材とベース材３０との混合が行われ、その結果製造完了後の中心電極においては、貴金属充填材は貴金属合金である。前面溶接後の溝の形状は断面にてほぼＶ字状である。
【００２４】
図６に図示した択一的な製造方法では、レーザービーム６を、貴金属充填材後方の中心電極背面側から中心電極３に対し方向づける。これにより、ベース材３０を通じて該ベース材３０と貴金属ワイヤー８との間で溶着が行われる。これによって、特に貴金属充填材３１の表面３３の領域でのベース材３０と貴金属電極の材料との間での混合を回避することができる。混合は、ベース材３０と貴金属充填材との間の溶着用に設けられた凹部５の領域でのみ行われる。このように、貴金属充填材３１の所望の構成に応じて上記方法のうちの一つを適用することができる。
【００２５】
このように、本発明によれば、純粋な貴金属から製造された貴金属ワイヤー８を純粋な形状で中心電極３に固定すべきか（後方レーザー溶接）、或いは、レーザー溶接により形成される貴金属合金を貴金属充填材３１として使用すべきか（ダイレクト（前方）レーザー溶接）を方法の選択によっても決めることができる。
【００２６】
図３および図４には、本発明の第２実施形態による点火プラグ１が詳細に図示されている。同一の部材または機能的に同一の部材には第１実施形態と同一の参照符号が付されている。
【００２７】
特に図４からわかるように、中心電極３は陥凹部３４を有している。貴金属充填材３１はこの陥凹部３４に設けられている。さらに図４からわかるように、この場合貴金属充填材３１は陥凹部３４の中央に設けられている。これにより、貴金属充填材３１の両側に、ベース材３０の第１の領域３５と第２の領域３６とが生じ、これらの領域は接地電極２のほうへ露出している。これにより、貴金属充填材３１の表面３３以外にさらに陥凹部３４の第１の領域および第２の領域３５，３６が摩耗面として提供されるので、中心電極３の摩耗面が拡大する。この実施形態の更なる利点は、中心電極の長手軸線Ｘ−Ｘに対し垂直に接地電極２のピン２０側へオーバーラップ公差が拡大される点にある。
【符号の説明】
【００２８】
１  点火プラグ
２  接地電極
３  中心電極
５  凹部
３０  ベース材
３１  貴金属充填材
３２  中心電極の端面
３３  貴金属充填材の表面
３４  陥凹部
３５  ベース材の第１の領域
３６  ベース材の第２の領域
Ｔ  貴金属充填材の深さ
Ｘ−Ｘ  中心電極の中心軸線
【図１】
2014526786.tif 000003
【図２】
2014526786.tif 000004
【図３】
2014526786.tif 000005
【図４】
2014526786.tif 000006
【図５】
2014526786.tif 000007
【図６】
2014526786.tif 000008
【国際調査報告】
2014526786.tif 000009
2014526786.tif 000010
2014526786.tif 000011
2014526786.tif 000012