(57)【要約】【課題】所望の耐圧性が自在に供与出来る点火プラグを提供すること。【解決手段】１個の特にセラミック絶縁体と該絶縁体の孔に少なくとも一部が支持されている１本の中心電極とを有し、該中心電極がこれを取り巻く少なくとも１個の封止リングによって絶縁体に対して封止され、該封止リングは圧着によって塑性変形し得る材料から成っている点火プラグ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個の絶縁体と該絶縁体の孔に少なくとも一部が支持されている１本の中心電極とを有した点火プラグであって、該中心電極は該中心電極を包囲する少なくとも１個の封止リングによって前記絶縁体に対して封止されている点火プラグにおいて、前記封止リングは圧着によって塑性変形し得る材料から成ることを特徴とする点火プラグ。
【請求項２】
前記封止リングは少なくとも１つの金属または合金から成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】
前記封止リングは軟鉄、銅、ニッケル、特殊鋼またはアルミニウム材料から成るグループの少なくともいずれか１つの金属または前記材料の合金から形成され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４】
前記封止リングは点火プラグ取付け姿勢で見て内燃機関の燃焼室に向いた側の前記絶縁体端で該絶縁体に接して配置されてい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５】
前記封止リングは該リングを部分的に包囲する前記絶縁体の窪みの内部で該絶縁体に接して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の点火プラグ。
【請求項６】
取付け姿勢で見て内燃機関の燃焼室に向いた側の前記中心電極端に中心電極ホルダが被せられているかまたは嵌め込まれているかまたは溶接等されている点火プラグにおいて、該中心電極ホルダと前記絶縁体との間に前記封止リングが配されもしくは挟着されてい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７】
取付け姿勢で見て内燃機関の燃焼室に向いた側の前記中心電極端に固定用リングが差し込まれているかまたは嵌めこまれているかまたは溶接等されている点火プラグにおいて、該固定用リングと前記絶縁体との間に前記封止リングが配されもしくは挟着されてい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８】
前記中心電極ホルダまたは前記固定用リングは連続レーザー溶接法ないしパルスレーザー溶接法またはＷＩＧ溶接法またはプラズマ溶接法または電子ビーム溶接法または抵抗溶接法により前記中心電極に溶接されていることを特徴とする請求項６に記載の点火プラグ。
【請求項９】
前記中心電極は点火プラグ取付け姿勢で見て内燃機関の燃焼室に向いた側の、前記絶縁体の外部に位置する前記中心電極端に直径拡大領域を有し、前記封止リングは該直径拡大領域と前記絶縁体との間に配置もしくは挟着されてい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１０】
前記封止リングは前記絶縁体の内部において前記中心電極を取り囲む該絶縁体の肩と前記中心電極の直径拡大領域との間に配置もしくは挟着されてい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１１】
前記絶縁体はセラミック絶縁体で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１２】
前記中心電極はもっぱら、該電極を取り巻く少なくとも１個の封止リングによって前記絶縁体に対して封止されてい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１３】
請求項１に記載の点火プラグを製造する方法において、該方法は以下の工程すなわち
ａ）前記中心電極をそのために設けられた前記絶縁体の孔に挿入し、その際、少なくとも１個の封止リングまたはすべての封止リングが所定の箇所に配置される工程および
ｂ）前記中心電極を前記絶縁体に圧着し、その際、前記封止リング（単数または複数）が該中心電極を該絶縁体に対して封止しかつ塑性変形させられる工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記の方法工程ｂ）の間またはその後に、点火プラグ取付け姿勢で見て内燃機関の燃焼室に向いた側の前記中心電極端に中心電極ホルダまたは少なくとも１個の固定用リングが差し込みまたは嵌め込みおよび／または溶接され、その際、前記封止リングは該中心電極ホルダまたは該固定用リングを一方とし前記絶縁体を他方とした両者の間を封止しかつ塑性変形させられることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック絶縁体と該絶縁体の孔に少なくとも一部が支持されている１本の中心電極とを有した点火プラグに関し、特に、この中心電極がこれを取り巻く少なくとも１個の封止リングによって絶縁体に対して封止されている点火プラグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術による点火プラグは、きわめて多様に構成されており、中心に配置された接地電極を有している。その際、中心電極は通例絶縁体の孔を通り、該孔の出口を越えて燃焼室内に突き出ている。点火プラグの長命性および耐圧性等にとって決定的に重要なことは、中心電極と絶縁体との間の封止が、通例、中心電極と絶縁体との間にガラス様もしくはその他の封止材を介挿することによって実現されていることである。この場合、該封止材が中心電極と絶縁体との両者の間の気密結合をつくりだすことが重要である。
【０００３】
従来の技術において公知のこの封止対策は中心電極と絶縁体との間に封止材を介挿して所望の気密封止が保証されるようにするのに比較的コストがかかるという短所を有している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、予備焼結されたガラス粉末から成るリングの形のガラス封止材が記載されており、このガラス封止材はよく知られている。このリングは中心電極に外挿される。続いて熱の作用下でガラス粉末は溶融されると同時に所定の最終ポジションに圧入される。
【０００５】
以上の特許文献１に記載された点火プラグが、内燃機関、たとえば燃焼室に非常に高い内圧が発生する大型エンジンに使用される場合には、しばしば、点火プラグが要求された持久的な耐圧性を実現しないという問題が生ずる。すなわち、今日公知のこれら点火プラグが、大型エンジンに使用されると、封止個所からガスが流出するか、もしくは中心電極が内燃機関運転中に絶縁体から圧し出されるかまたは高圧によってはじき出されることがあり、このことが人間や機械にとっての危険を作り出すこととなる。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，５６３，１５８号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の点火プラグにおける上記実状に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、所望の耐圧性が自在に供与出来る点火プラグを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明により、封止リングを圧接によって塑性変形し得る材料から形成することによって達成される。
【０００９】
本発明における封止は、先ず第一に、本発明による点火プラグの製造が従来の技術に比較して著しく簡易化されるという利点を有する。さらにまた、好ましくは室温（約２０℃）にて塑性変形し得る封止リング（単数または複数）により中心電極と絶縁体との間で極めて持久的にかつ高圧に耐える封止も達成される。この場合、好適なことに、絶縁体に対する中心電極の封止を実現するためにさらにその他の封止材の使用を不要とすることができ、（単数または複数の）封止リングだけで十分な、高圧に耐える封止を作り出すことができる。
【００１０】
このために使用される封止リングは基本的にさまざまな種類の材料から製造されていてよいが、少なくとも１つの金属または１つの合金から成っているのが好適である。特に長命で高圧に耐える封止とするためには、封止リングを、軟鉄、銅、ニッケル、特殊鋼、アルミニウム材料から選ばれる少なくとも一種の金属材料、あるいはこれらの材料の合金から形成する場合に達成される。
【００１１】
この場合、単一の封止リングの使用も同じく２個またはそれ以上の封止リングの使用もいずれも可能である。その際、単数もしくは複数の封止リングは絶縁体の内部および外部の異なった箇所に配置することができる。第一の実施例において、封止リングは点火プラグ取付け姿勢で見て内燃機関の燃焼室に向いた側の絶縁体端で絶縁体に接して配置されており、この場合にも、封止リングが該リングを部分的に包囲する絶縁体の窪みの内部で絶縁体に接して配置されることによりとりわけ高圧に耐える封止が達成される。
【００１２】
取付け姿勢で見て内燃機関の燃焼室に向いた側の中心電極端に中心電極ホルダを固定することは従来の技術においてすでに公知であるが、その方法としては、被せ、嵌め込み、溶接等の種々な方法がある。
【００１３】
この種の点火プラグにおいて、ほとんどの場合、中心電極ホルダと絶縁体との間に封止リングが配され、好ましくは挟着されているのが好適である。比較的高価で、取り扱いに慎重さを要する中心電極ホルダに代えて、内燃機関の燃焼室に向いた側の中心電極端に固定用リングを差し込んだり、嵌め込んだり、あるいは溶接する等を行うことも可能であり、この場合にも固定用リングと絶縁体との間に封止リングが配され、好ましくは挟着されているのが好適である。仮に、中心電極ホルダも固定用リングも設けられない場合には、点火プラグ取付け姿勢で見て内燃機関の燃焼室に向いた側の、絶縁体の外部に位置する中心電極端に別途方法として直径拡大領域を形成することも可能であり、これにより、直径拡大領域と絶縁体との間に封止リングを配し、好ましくは挟着させることができる。
【００１４】
封止リングが絶縁体の燃焼室側端に配置された前記の各種実施例のほかに、該リングに代えてもしくは該リングを補完して、少なくとも１個の封止リングが絶縁体の内部に配置されるようにすることが可能である。この場合の好適な実施例において、絶縁体内部の封止リングは中心電極を取り囲む絶縁体の肩と中心電極の直径拡大領域との間に配され、好ましくは挟着されているのが好適である。
【００１５】
すでに述べたように、本発明による点火プラグの各種実施形態に共通の重大な利点は、点火プラグを特に速やかにかつ簡易に製造することができることである。そのために設定した方法は以下の工程を含んでいる。
【００１６】
ａ）中心電極をそのために設けられた絶縁体の孔に挿入する。その際、少なくとも１個の封止リング、好ましくはすべての封止リングがそれらに定められた箇所に配置される。
【００１７】
ｂ）中心電極を絶縁体に圧着する。その際、封止リング（単数もしくは複数）は中心電極を絶縁体に対して封止しかつ自らは塑性変形する。
【００１８】
中心電極ホルダまたは固定用リングの少なくとも１個を有する点火プラグにあっては、またも、設定工程ｂ）の途中またはその後に、点火プラグ取付け姿勢で見て内燃機関の燃焼室に向いた側の中心電極端に、中心電極ホルダまたは少なくとも１個の固定用リングが差し込まれ、嵌め込み、あるいは溶接され、その際、封止リングが中心電極ホルダまたは固定用リングと絶縁体との間を封止して塑性変形させられるのが好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のその他の詳細および特徴を以下の図面説明によって明らかにする。
【００２０】
図１に縦断面を示した点火プラグは、従来の技術から公知のように、中心電極２が挿入された１本の孔を備えた絶縁体１を有する。絶縁体１は点火プラグケーシング３によって包囲され、該ケーシングに対してガスケット１１により気密・耐圧封止されている。点火プラグケーシング３はシリンダヘッドに点火プラグをネジ込むためのネジ４を有している。さらに中心電極２の後端にはプラグコネクタ１２が設けられている。点火プラグの燃焼室側端では、接地電極ホルダ５が点火プラグケーシング３に導電載置固定され、中心電極ホルダ７が中心電極２と導電結合されている。中心電極２と中心電極ホルダ７との間の結合は、従来の技術から公知のように、中心電極ホルダ７を中心電極２に被せ、続いての押込みと両部材の溶接によって行うのが好適である。点火火花は点火プラグの作用時に中心電極ホルダ７の電極８と接地電極ホルダ５に導電固定されている接地電極６との間に発生する。
【００２１】
本発明の構成により、中心電極２は好ましくはもっぱら封止リング１０により絶縁体１に対して封止されている。この種の封止リング１０は絶縁体１の窪み９に配置され、同所において中心電極ホルダ７と絶縁体１との間に挟着されている。第二の封止リングは絶縁体１の内部の肩１５と中心電極２の直径拡大領域１４との間に挟着されている。これらの封止リングの挟着に際して該リングは塑性変形することから、これにより特に良好な封止がなされることになる。この実施例に示した本発明による封止リング１０の配置により、従来の技術において公知の中心電極と絶縁体１との間の封止を目的としたさまざまな封止材たとえばガラス様封止材の使用を好ましくは全面的に不要とすることができる。
【００２２】
中心電極２と絶縁体１との間の本発明による封止リング１０の配置については図１に示した実施例とは異なる本発明による別法も存在する。たとえば図２は別段の中心電極ホルダ７を使用することのない点火プラグを示したものである。この実施例では中心電極２に固定用リング１３が差し込まれ、かつ／または嵌め込まれ、かつ／または溶接される。この固定用リング１３と絶縁体１との間にはまたも窪み９内において封止材１０を配置ないし挟着させることができる。
【００２３】
図１または図２に示した点火プラグを製造するための特に好適な方法において、先ず最初の工程において、中心電極２が封止リング１０を付設して絶縁体１内に挿入される。最後に中心電極２の燃焼室側に第二の封止リング１０が外挿されることにより、該リングは絶縁体１の窪み９内に位置することとなる。
【００２４】
次いで、第二の工程として、すでに前以て溶接取付けされた電極８（好ましくは貴金属電極）を有した中心電極ホルダ７または固定用リング１３がここには図示されていない圧接装置によって封止リング１０の方向に圧接される。この圧接プロセスの間、中心電極２はその燃焼室とは反対側において固定される。この圧接プロセスにより図１および図２に示した封止リング１０は塑性変形することとなる。このようにして前負荷された状態で、中心電極ホルダ７または固定用リング１３の少なくともいずれか一方は、たとえばレーザー（連続またはパルスレーザー）溶接法、ＷＩＧ溶接法、プラズマ溶接法、抵抗溶接法または電子ビーム溶接法を用いて中心電極２と溶接結合される。
【００２５】
これにより、一方で封止がつくり出され、他方で中心電極ホルダ７が固定支持される結果、このシステムを高圧に耐えるものにすると同時に燃焼室内の圧力によって中心電極２が押出されないようにすることができる。レーザー溶接法を使用すれば、前負荷された圧接状態で部材が溶接されると同時に非常に小さい局所部位に熱作用が限定されるため特に好適である。
【００２６】
点火プラグを完成するため次いで、前記のようにしてつくり出された、絶縁体１、中心電極２および中心電極ホルダ７から成る複合体が封止材１１を付設して点火プラグケーシング３内に取り付けられる。この場合、点火プラグケーシング３は絶縁体を嵌め込んだ後に箇所１６で互いに圧着されて溶接される２個の部材から構成することができる。続いてなお、それ自体公知の方法で、接地電極ホルダ５がケーシング３に溶接されるが、この場合にも接地電極６（同じく貴金属から成るのが好ましい）は前以て接地電極ホルダ５に溶接取付けされている。中心電極ホルダ７に代えてもしくはそれを補完して固定用リング１３を使用する場合には、固定用リング１３は嵌め込み時に損傷されにくいという利点が得られる。したがって、図１および図２の実施例とは異なり、中心電極２に先ず固定用リング１３が押し込まれ、続いてその後に初めて比較的敏感な中心電極ホルダ７が中心電極２の燃焼室側端に追加固定されるようにすることも可能である。
【００２７】
図１および図２に示した実施例から明らかなように、本発明による封止リング１０の使用下で中心電極２を絶縁体１に対して封止する数多くの別法が存在することから、本発明は図示した実施例に限定されるものではない。
【００２８】
図１および２に示した実施例に代えて、中心電極を燃焼室側端から絶縁体１内に挿入し、該電極を適切なリング等によって絶縁体１の燃焼室とは反対側の端部で固定することも可能である。この場合には、なかんずく、図示実施例において固定用リング１３または中心電極ホルダ７が取り付けられる中心電極２の箇所において中心電極自体が大きな直径を有し、これによって封止リング１０を挟着し得るようにするのが好適である。この場合、先に述べた点火プラグの製造方法は専門家により本発明の趣旨に応じて適宜修正することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、本発明においては、上記実施例にて例示した如く、
「１個の絶縁体と該絶縁体の孔に少なくとも一部が支持されている１本の中心電極とを有した点火プラグであって、該中心電極は該中心電極を包囲する少なくとも１個の封止リングによって前記絶縁体に対して封止されている点火プラグにおいて、前記封止リングは圧着によって塑性変形し得る材料から成ることを特徴とする点火プラグ」にその構成上の特徴があり、これにより、所望の耐圧性が自在に供与出来る点火プラグを提供することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】１本の中心電極ホルダを有した本発明による点火プラグの第一の実施形態を示した図である。
【図２】中心電極ホルダなしの本発明による第二の実施形態を示した図である。
【符号の説明】
１　　絶縁体
２　　中心電極
３　　プラグケーシング
４　　ネジ
５　　接地電極ホルダ
６　　接地電極
７　　中心電極ホルダ
８　　電極
９　　窪み
１０　　封止リング
１１　　ガスケット
１２　　プラグコネクタ
１３　　固定用リング
１４　　直径拡大領域
１５　　肩
１６　　箇所
【図１】
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【図２】
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