(57)【要約】  本発明は、自己着火内燃機関の燃焼室用のグロープラグに関する。グロープラグは、支持管（１４）により取り囲まれている、シース形グロープラグとして形成されるセラミック発熱体（１２）を包含する。セラミック発熱体（１２）は、支持管（１４）におけるシールによって内燃機関の燃焼室に対してシールされている。シールは、インバー効果を有するＦｅＮｉ合金から作製されているシールエレメント（４０）として設計されている。
2010521645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（１１）中に配置され、かつシース形グロープラグとして形成される、支持管（１４）により取り囲まれているセラミック発熱体（１２）を有するグロープラグであって、その際、前記セラミック発熱体（１２）が支持管（１４）中で燃焼室に対するシールによってシールされているグロープラグにおいて、前記シールが、インバー効果を有する合金から製造されているシールエレメント（４０）として取り付けられていることを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
インバー効果を有する合金が面心立方ＦｅＮｉ合金であることを特徴とする、請求項１記載のグロープラグ。
【請求項３】
前記面心立方ＦｅＮｉ合金が、３５．０〜４４．０質量％のＮｉ、Ｍｎ＜１．０質量％、Ｓｉ＜０．５０質量％およびＣ＜０．１０質量％、残分のＦｅ、または３１．０〜３３．０質量％のＮｉ、４．０〜６．０質量％のＣｏ、Ｍｎ＜０．５０質量％およびＳｉ＜０．５０質量％、Ｃ＜０．１０質量％、残分のＦｅ、または２８．０〜３０．０質量％のＮｉ、１７．０〜１８．０質量％のＣｏ、Ｍｎ＜０．５０質量％、Ｓｉ＜０．３０質量％およびＣ＜０．０５質量％、残分のＦｅ、または４１．０〜４３．０質量％のＮｉ、６．０〜７．０質量％のＣｏ、Ｍｎ＜１．０質量％、Ｓｉ＜０．５０質量％およびＣ＜０．１０質量％、残分のＦｅの濃度範囲を含有することを特徴とする、請求項２記載のグロープラグ。
【請求項４】
前記シールエレメント（４０）がリング形（１８）を有し、前記リング形（１８）は焼き嵌め部（３８）によりセラミック発熱体（１２）の周面に固定されており、かつ素材結合（４４）によって支持管（１４）の前端部（１６）と結合されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のグロープラグ。
【請求項５】
前記シールエレメント（４０）がスリーブ状のシールエレメント（５４）であり、前記スリーブ状のシールエレメント（５４）が合口部（６０）で支持管（１４）と結合されており、かつ焼き嵌め部（３８）によりセラミック発熱体（１２）の周面に固定されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のグロープラグ。
【請求項６】
スリーブ状のシールエレメント（５４）と支持管（１４）との合口部（６０）が、テーパ状または段状の合口部（６０）として形成されていることを特徴とする、請求項５記載のグロープラグ。
【請求項７】
前記シールエレメント（４０）がスリーブ状のシールエレメント（５４）であり、かつ前記スリーブ状のシールエレメント（５４）および支持管（１４）が単一のコンポーネントとして取り付けられており、前記支持管（１４）が、減少された壁厚を有する２つの隣接した部分（６２）を有し、前記部分（６２）の間に、セラミック発熱体（１２）との焼き嵌め部（３８）をシールエレメント（４０）として形成するリング部分が形成されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のグロープラグ。
【請求項８】
前記シールエレメント（４０）がスリーブ状のシールエレメント（５４）であり、かつ前記スリーブ状のシールエレメント（５４）および支持管（１４）が単一のコンポーネントとして取り付けられており、前記支持管（１４）が、セラミック発熱体（１２）との焼き嵌め部（３８）をシールエレメント（４０）として形成する少なくとも１つの環状ビード（６４）を有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のグロープラグ。
【請求項９】
前記シールエレメント（４０）がスリーブ状のシールエレメント（５４）であり、かつ前記スリーブ状のシールエレメント（５４）および支持管（１４）が単一のコンポーネントとして取り付けられており、かつ前記スリーブ状のシールエレメント（５４）が、燃焼室と逆向きのヒータエレメント（１２）の部分（１２'）でシールエレメント（４０）を形成することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のグロープラグ。
【請求項１０】
前記ケーシング（１１）が、燃焼室に対して本質的に放射相称に形成された金属膜（４６）によりシールされているセンサモジュール（３０）が配置されている空隙部を有し、かつ前記センサモジュール（３０）が圧力センサ（１３）を包含することを特徴とする、請求項１記載のグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に従うグロープラグに基づく。
【０００２】
従来技術
ＤＥ１０２００５０１７８０２Ａ１から、シース形グロープラグ(Gluehstift)として形成されるセラミック発熱体がケーシング中に配置されている、燃焼室圧力センサを有するグロープラグが公知である。セラミック発熱体は、ケーシング内でのシールによって固定されている支持管により取り囲まれている。その際、シールは、支持管とケーシングとの間に配置されたグラファイトリングにより形成されている。
【０００３】
実際のエンジン作動中の周期的な熱負荷によって引き起こされる機械的な応力は、金属製支持管とセラミック発熱体との界面部での接着の低下につながり、この結果、セラミックと金属との界面部での機械的な接触のまばらな損失もしくは完全な損失によってシール機能が働かなくなる。
【０００４】
本発明の開示
本発明の基礎をなしている課題は、内部空間が燃焼室ガスに対して確実にシールされている、セラミック発熱体を有するグロープラグを提供することである。
【０００５】
本発明により、グロープラグに、セラミック発熱体と金属製支持管との間でシールエレメントが備え付けられ、その際、該シールエレメントは、いわゆるインバー効果を有する金属製合金から成り、その際、この種の合金は、熱膨張係数（ＷＡＫ）に関して特に低い値を有する。インバー効果とは、それに従って合金および化合物の群が特定の温度領域中で異常に小さなまたは部分的に負の熱膨張係数を有する現象とされる。この種のシールエレメントの使用により、多数の利点、殊に臨界作動状態における、殊に該シールエレメントのシール作用の増大、ならびにセラミック発熱体の標準設計に際して重大な変更が回避されるという利点がもたらされる。特に良好な素材結合性、殊に優れた溶接特性に基づき、金属製支持管およびセラミック発熱体に対するシール結合が実現され得る。使用される金属製支持管は、セラミック発熱体を固定するという課題を持つ。例えばセラミック発熱体は、ろう接法の過程で、支持管内に素材結合により組み入れられる。支持管のさらなる機能は、センサモジュールに、浸食性燃焼室媒体の影響に対して、殊に高い燃焼圧力に対して、煤汚れに対して、および堆積するカーボンブラック粒子に対して、ならびに腐食影響に対して長期的に持続するハーメチックシールを作り出すという点にある。
【０００６】
インバー効果を有する合金として、ＦｅＮｉ合金が使用される。後で挙げられる面心立方結晶格子を有するＦｅＮｉ合金は、加熱に際して実質的に膨張しないか、または僅かしか膨張しない。特に適しているのは、強磁性体の面心立方ＦｅＮｉ合金である。
【０００７】
提案される解決法の場合、シール機能の障害、すなわち支持管の金属製材料と発熱体のセラミック材料との界面部での機械的な接触のまばらな損失もしくは完全な損失は、付加的なシールエレメントを燃焼室側の支持管の前端部でセラミック発熱体に対して圧入れし、引き続き摩擦接合または素材接合により支持管に固定することによって回避される。有利には、シールエレメントはリング形に形成されている。この実施態様の場合、浸食性媒体、殊に燃焼室内の燃焼圧力に対する特に良好なシールをもたらす、シールエレメントと発熱体との接触線に対してのヘルツプレスを実現することが出来る。
【０００８】
有利には、提案されるシールエレメントは、単一部分または複数部分から成るスリーブの形で形成されているにせよ、一体型コンポーネントとしてリング形に形成されているにせよ、ここで考慮の対象となる作動温度領域中で、セラミック発熱体のＷＡＫ値より低く、これに近似するか、またはこれを些少ながら超える熱膨張係数（ＷＡＫ）を有する材料から製造される。提案されるシールエレメントのこの種の形成は、該シールエレメントとセラミック発熱体との間で実現されるプレス嵌めが、温度の上昇に際してプレス力を高め、すなわち正に、本発明により提案されるグロープラグに内燃機関の作動中当てられる圧力が上昇する場合にもプレス力を高めるという構造的な利点を有する。この取り囲む支持管とセラミック発熱体とのろう接結合が作用しなくなった場合、内燃機関の作動中でもグロープラグのシールは、それにも関わらず維持され続ける。なぜなら、リング状またはスリーブ状に形成されたシールエレメントがシール機能を保証するからである。
【０００９】
特に適しているものとして、シールエレメント用の材料として、ＫＯＶＡＲ(R)の商品名で知られる、インバー効果を有する金属合金が挙げられる。この金属合金は、２９．０質量％のニッケル含有量、１７．０質量％のコバルト含有量、０．１〜０．２質量％のケイ素含有量、０．３質量％のマンガン含有量ならびに最大０．０２質量％の炭素含有量、残分の鉄を有する。
【００１０】
一実施態様においてリング形に製造されたシールエレメントをスリーブ状に製造することも可能であり、その際、スリーブ状に形成されたシールエレメントは支持管に固定される。スリーブ状のシールエレメントと支持管との合口部(Stossstelle)は、傾斜した面により、または段状に形成されていてもよい。
【００１１】
さらに、シールエレメントの軸方向位置決めは、リング形にせよ、スリーブ形に形成されているにせよ可変である。燃焼室に差し向かう、セラミック発熱体を包囲する支持管のリング状の前端部の位置が殊に好ましい。なぜなら、この場合セラミック発熱体をさらに変性させる必要がないからである。しかしながら、セラミック発熱体を、シールエレメントが任意の軸方向位置をとるように最小限に変性することも可能である。シールエレメントを燃焼室とは逆向きのセラミック発熱体の端部の領域中に位置決めすることも同様に考えられる。支持管とシールエレメントとの間のシール結合は、リング状にせよ、スリーブ状に形成されているにせよ、例えば相応する素材接合法によって、例えば溶接法またはろう接法によって製造することが出来る。
【００１２】
シールエレメントがスリーブ状に仕上げられる場合、支持管一式を完全に、インバー効果を有する合金から製造することが出来る。シールエレメントは、その使用に関してグロープラグのみに限定されておらず、内燃機関のその他のシリンダヘッドコンポーネント、例えば圧力センサが組み込まれたグロープラグ等にも使用することができる。
【００１３】
図面を手掛かりにして、以下で本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】断面図における、圧力検出装置を有するグロープラグを示す図
【図２】センサモジュールの下方のセラミック発熱体を拡大した図
【図３】２つの部分から成る形成されたスリーブ状のシールエレメントの合口部の一実施態様を示す図
【図４】スリーブ状に形成されたシールエレメントの両部分の合口部のさらに別の一実施態様を示す図
【図５】プレス嵌め部および減少した壁厚を有する支持管の形成によるグロープラグのシールのさらに別の一実施態様を示す図
【図６】支持管に少なくとも１つのビード(Sicke)を形成することによるグロープラグのシールの形成を示す図
【図７】支持管と素材接合された、スリーブ状のシールエレメントを示す図
【図８】セラミック発熱体を収容するためのその隙間嵌め部が、はんだで例えば充填されている、貫通させて形成された支持管によるグロープラグのシールを示す図
【００１５】
実施例
図１の中で示される、以下で圧力測定グロープラグ１０と呼ばれる圧力検出装置を有するグロープラグは、ケーシング１１を包含し、該ケーシング内でシース形グロープラグとして構成されるセラミック発熱体１２およびセンサ１３が圧力検出のために用いられる。センサ１３は、センサモジュール３０の中に配置されている。予め取り付けられる分離したセンサモジュール３０をシールするために、例えば放射相称に形成された金属膜４６が用いられる。金属膜４６に及ぼされる圧力は、分離した圧力測定モジュールに変換される。本質的に圧力センサモジュールは、支持管１４内に固定されたセラミック発熱体１２、補償エレメント２４ならびに断熱エレメントおよび動力伝達エレメント２６ならびに分離したセンサモジュール３０、固定用エレメント２８、すでに言及された放射相称に形成された金属膜４６およびセンサ保持部(Sensorkaefig)３２を包含する。
【００１６】
圧力、すなわち例えば内燃機関のシリンダー中に存在する圧力がかかった場合、セラミック発熱体１２はセンサモジュール３０への燃焼室の圧力の伝達エレメントとして用いられる。セラミック発熱体１２は、金属膜４６と支持管１４を介して運動連結されている。セラミック発熱体１２に作用する力は、動力伝達経路を介してセンサモジュール３０に伝達される。有利には補償エレメント２４は、特別に適合された熱膨張係数（ＷＡＫ）の値を有する材料から製造され、主としてより高い温度の場合に、熱による長さ補償に用いられる。上方の断熱エレメントおよび動力伝達エレメント２６は、可能な限り小さい熱伝導率の値を有し、かつセンサモジュール３０部で最大の温度低下に用いられる。断熱エレメントおよび補償エレメント２６は、非常に高い表面品質および高い剛性を有する。センサモジュール３０の後方には、固定用エレメント２８が存在する。センサモジュール３０は、放射相称に形成された金属膜４６と固定用エレメント２８との間で、図１の中で示されるスリーブ状に形成されたセンサ保持部３２によって、定義された予張力を生み出しながら結束される。
【００１７】
センサモジュール３０からの効果的な熱伝導のために、センサ保持部３２は溶接シームにより、例えば可能な限りシールテーパ部３４の領域付近で固定される。セラミック発熱体１２に流れるグロー電流は、グロー電流導体２０により供給される。セラミック発熱体１２の前端部でのグロー電流導体２０の接触は、接触部２２により行われる。セラミック発熱体１２の対称軸は、符号３６によって見分けが付けられる。
【００１８】
図１および図２に記載の表示から、この場合、単一部分から成って形成される支持管１４の燃焼室側の前端部１６にはリング形１８に形成されたシールエレメント４０が配置されている。この場合、リング形１８に形成されたシールエレメント４０は、焼き嵌め３８によってセラミック発熱体１２の周囲面に固定される。引き続き、摩擦接合または素材接合４４が、単一部分または複数部分から成って形成された支持管１４の燃焼室側の前端部１６で作り出される。この実施態様の場合、リング形１８に形成されたシールエレメント４０とセラミック発熱体１２の周面(Mantelflaeche)との接触線に対するヘルツプレスを焼き嵌め３８で実現することが出来、それによって内燃機関の燃焼室に対する特に良好なシールが達成される。
【００１９】
一般に金属製材料から製造された支持管１４は、セラミック発熱体１２を固定する課題を持つ。通常の場合、セラミック発熱体１２は支持管１４に素材結合により、例えば、ろう接結合により収容されている。ろう接結合は、一方ではセラミック発熱体１２の固定およびシールのために、他方では支持管１４内のセラミック発熱体１２の電気接触のために用いられる。支持管１４のさらに別の機能は、センサモジュール３０に、浸食性燃焼室媒体の影響に対して、殊に高い燃焼圧力に対して、煤汚れに対して、および堆積するカーボンブラック粒子に対して、ならびに腐食影響に対して長期的に持続するハーメチックシールを作り出すという点にある。実際に、熱膨張係数（ＷＡＫ）の比較的低い値を有するセラミック製のセラミック発熱体１２が製造され、その一方で、支持管１４自体の材料はまた、それと比較してより高いＷＡＫ値（鋼(Stahl)）を有する。有利にはシールエレメント４０は、リング形１８にせよ、スリーブ形に形成されているにせよ、関連した作動温度領域中で、セラミック発熱体１２のＷＡＫ値より低く、これに近似するか、またはこれを些少ながら超えるＷＡＫ値を有する材料から製造される。材料のそのような特性の組み合わせは、リング形１８のシールエレメント４０とセラミック発熱体１２との間のプレス嵌め部３８が温度の上昇と伴に増大するという構造的な利点を有する。セラミック発熱体１２の周面と支持管１４の内周面との間のハンダが破裂した場合、圧力測定グロープラグ１０のシールは依然としてリング形１８のシールエレメント４０によって保証される。
【００２０】
スリーブ形にせよ、リング形に形成されているにせよ、シールエレメント４０用の材料として、いわゆるインバー効果を有する金属合金が考慮に入れられる。なかでもこれらの合金は、広い温度領域中で、温度の作用としてほぼ一定の、不変の熱膨張によって際立っている。
【００２１】
図２から明らかなように、圧力測定グロープラグ１０は、単一部分または複数部分から成って形成された支持管１４の上方に金属膜４６を包含する。該金属膜４６は、本質的に放射相称に形成されており、かつ単一部分または複数部分から成って形成された支持管１４に対して第一の合口部４８およびこの実施態様においてスリーブ状に形成されたセンサ保持部３２に対してさらに別の第二の合口部５０を形成する。該センサ保持部３２はまた、固定用エレメント２８、断熱エレメントおよび動力伝達エレメント２６ならびに補償エレメント２４を包含する。図２から、セラミック発熱体１２の上方前端部が接触部２２でグロー電流線路２０によって電気接触することがわかる。グロー電流線路２０は−図２の中で示されているように−本質的に真っ直ぐ延びていてよく、それは使用目的に応じて１つ以上のらせん状のねじれも包含していてよい。
【００２２】
センサ保持部３２は、図２の中で示される実施態様において、補償エレメント２４および断熱エレメントおよび動力伝達エレメント２６と一緒に作用するセンサモジュール３０を包含する。センサモジュール３０は、例えば圧電センサモジュールとして、または圧電抵抗センサモジュールとして圧力測定のために形成されていてよい。
【００２３】
さらに図２から、圧力測定グロープラグ１０の本体は、支持管１４が延びる開口部５２を包含することがわかる。支持管１４の内側には、セラミック発熱体１２が存在する。図２の中で部分的に示されるセラミック発熱体１２は、支持管１４におけるその軸延長に沿ってろう接結合により包囲されている。図２の中では、リング形１８のシールエレメント４０が接する、単一部分または複数部分から成って形成された支持管１４の燃焼室側の前端部１６が示されている。シールエレメント４０は、一方ではセラミック発熱体１２の周面で焼き嵌め部３８に接し、他方では、すでに図１との関連で言及された素材結合４４により支持管１４の燃焼室側の前端部１６と結合されている。セラミック発熱体１２のシールは、単一部分または複数部分から成って形成された支持管１４の燃焼室側の前端部に配置されたシールエレメント４０によって行われる。これは摩擦結合または素材結合により形成された接合部４４により、単一部分または複数部分から成って形成された支持管１４の燃焼室側の前端部１６に固定されている。
【００２４】
シールエレメント４０は、提案された本発明に従って、関連した作動温度領域中で、セラミック発熱体１２のＷＡＫ値より低く、これに近似するか、またはこれを些少ながら超えるＷＡＫ値を有する材料から製造される。この種の特性の組み合わせは、シールエレメント４０とセラミック発熱体１２との間のプレス嵌め部が温度の上昇と伴に増大するという構造的な利点を有する。従って機能しなくなった場合、例えばセラミック発熱体１２の周面と支持管１４の内側とのろう接結合が破損した場合、圧力検出装置のシールは、低い作動温度でも、比較的高い作動温度でも確実に機能するシールエレメント４０によって保証され得る。シールエレメント４０用の材料として、インバー効果を有する金属合金が使用される。この特性を有するベース合金は、およそＦｅ65Ｎｉ35の化学量論比を有する強磁性体の面心立方ＦｅＮｉ合金である。これらの合金は、広い温度領域にわたって、温度の作用としての熱膨張がほぼ一定で、不変であることによって際立つ。
【００２５】
図３および図４に記載の表示から、シールエレメント４０のさらに別の実施態様が読み取られる。図３および４に記載の表示から読み取ることが出来るように、シールエレメント４０は、図１および２に記載の表示とは対照的に−上記のように−スリーブ５４としても形成されていてよい。支持管１４およびスリーブ５４は、合口部６０で互いに固定されている。図３に記載の表示から、スリーブ５４と支持管１４との間の合口部６０が少なくとも１つの傾斜または複数の傾斜も包含していてよいので、図３の中で示される、傾斜して延びる合口部６０の構成がもたらされていることがわかる。傾斜をもって形成された合口部６０の場合、製造に際しての素材間の接合性、殊に溶接性の改善が生じる。図３の中で示されるように、内部溝５５を有するスリーブ５４が使用される場合、セラミック発熱体１２の周囲の接触線へのヘルツプレスを高めることが可能となる。これはシール作用を改善する。合口部６０に施された素材結合によって、さらに付加的なシールを達成することが出来る。
【００２６】
それに対して、シールエレメント５４と支持管１４との合口部６０は、図４の中で示されているように段状に形成されていてもよい。図４の中で示される合口部６０の実施態様の場合、軸方向に見て延びた段が支持管１４に存在し、それは相応してスリーブ５４の内側の切欠部にかみ合う。内部溝５５を有するスリーブ５４の場合、セラミック発熱体１２の周囲の接触線へのヘルツプレスの改善が達成され得る。
【００２７】
インバー効果を有する金属合金は、以下に記載されたベース合金の一つであってよい。挙げられるのは、インバーとして一般的に公知のＦｅ−３６Ｎｉ、ならびにさらに一般的にスーパーインバーとして公知であるＦｅ−３２Ｎｉ−５Ｃｏである。さらに、一般的にＮ−Ｓｐａｎ−Ｃとして公知である４２Ｎｉ−Ｃｒ−Ｔｉと同様、一般的にＫｏｖａｒ(R)として公知であるＦｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏを使用してよい。これらの合金の個々の成分は幅広い範囲内で変化し、言い換えれば（質量％記載の後出のデータ）：一般的にインバーとして公知の前述の合金Ｆｅ−３６Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ４２およびＦｅ−Ｎｉ４３のために、個々の合金元素として以下の濃度範囲：３５．０〜４４．０質量％のＮｉ、Ｍｎ＜１．０質量％、Ｓｉ＜０．５０質量％およびＣ＜０．１０質量％、残分のＦｅがもたらされる。
【００２８】
上記で同様に挙げられる、一般的にスーパーインバーとして公知であるベース合金Ｆｅ−３２Ｎｉ−５Ｃｏのために、以下の濃度範囲：３１．０〜３３．０質量％のＮｉ、４．０〜６．０質量％のＣｏ、Ｍｎ＜０．５０質量％およびＳｉ＜０．５０質量％、Ｃ＜０．１０質量％、残分のＦｅがもたらされる。
【００２９】
一般的にコバールとして公知のＦｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏのために、以下の濃度範囲：２８．０〜３０．０質量％のＮｉ、１７．０〜１８．０質量％のＣｏ、Ｍｎ＜０．５０質量％およびＳｉ＜０．３０質量％およびＣ＜０．０５質量％、残分のＦｅがもたらされる。
【００３０】
最後に、一般的にＮｉ−Ｓｐａｎ−Ｃとして公知のベース合金Ｆｅ−４２Ｎｉ−Ｃｒ−Ｔｉのために、以下の組成：４１．０〜４３．０質量％のＮｉ、６．０〜７．０質量％のＣｏ、Ｍｎ＜１．０質量％、Ｓｉ＜０．５０質量％およびＣ＜０．１０質量％、残分のＦｅがもたらされる。
【００３１】
後出の表中には、ＫＯＶＡＲ(R)合金ならびに通常使用される鋼、すなわち例えばフェライト鋼、およびヒータセラミック（例えば窒化ケイ素ベース）のＷＡＫ基準値がリストにまとめられている。該表から、鋼の代わりにこの合金を使用することによって界面部でのＷＡＫの差分が明らかに低められ得ることがわかる。特定の金属の組み合わせにおいて、殊により高い温度でも、内燃機関の作動に際して生じるような良好なシールを達成することが出来る。
【００３２】
【表１】
2010521645.tif 000003
【００３３】
上記表の第４欄（αKovar(R)-αSi3N4）から、例えば４００℃の温度で、両方のＷＡＫ値の間で−０．５×１０-6Ｋ-1の負の差分が生じ、かつ４５０℃の温度の場合、Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ（ＫＯＶＡＲ(R)）とセラミックとの間で−０．３×１０-6Ｋ-1の差分が生じることがわかる。第４欄の中で示される両方のＷＡＫ値の間の差分は極めて小さく、かつ４００℃および４５０℃の温度に関しては、それどころか負の値をとらないので、シール用のこれらの材料の使用によって、特に良好な、より高い温度でも安定したシールが達成され得る。第５欄の中には、４００℃もしくは４５０℃の温度において、αStahlとαSi3N4との間で５．１〜５．４×１０-6Ｋ-1の差分がもたらされている。なぜなら、セラミック発熱体１２におけるシールエレメントとして慣例の鋼が使用される場合、ＷＡＫ値の間でずっと高い差分が生じるからであり、このことは第４欄の中で示される値と比較してずっと悪化したシールに帰結される。
【００３４】
図５に記載の表示から読み取られるように、圧力測定グロープラグ１０のシールは、支持管１４のみによっても実現され得る。例えばＦｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏから作製された支持管１４は、燃焼室と逆向きの領域１２'で、減少された壁厚を有する２つの隣接した部分６２を有する。これらの部分６２の間には、セラミック発熱体１２と焼き嵌め部３８を形成するさらに別の部分があり、その際、焼き嵌め部３８はこの箇所でシールエレメント４０を形成する。支持管１４は、有利には放射相称に形成された金属膜４６に接しており、該金属膜はまた、グロー電流線路２０およびセラミック発熱体１２のその接触部２２を包囲する。支持管１４およびセラミック発熱体１２は、プラグ本体付近の領域１２'の中で、例えばろう接結合５６により互いに結合されている。ろう接結合５６は、セラミック発熱エレメント１２の電気接触部および支持管１４におけるその固定部である。プラグ本体付近の支持管１４の領域中には隙間嵌め部５８が、支持管１４の内側周面と、焼き嵌め部３８の上方のこの領域１２'中ではんだ５６が充填されているセラミック発熱体１２の周面との間に形成されている。
【００３５】
図６に記載の表示から、圧力測定グロープラグ１０のシールの構成のさらに別の実施態様が読み取られる。図６は、圧力測定グロープラグ１０がシールテーパ部(Dichtkonus)３４を包含していることを示す。該シールテーパ部３４の内側には支持管１４が収容されており、それは有利には金属合金、例えばＦｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏから作製されている。支持管１４は金属膜４６と境界を成しており、該金属膜４６は、有利には放射相称に形成されており、かつ接触部２２ならびにグロー電流線路２０を包囲する。支持管１４は、セラミック発熱体１２の上部領域中でその周面に対してはんだ５６が充填されている隙間嵌め部を形成する。図６に記載の実施態様から、支持管１４の軸方向に見て少なくとも１つの環状ビード６４が延びていることがわかる。セラミック発熱体１２の電気接触のために用いられる、はんだ５６からの充填物は、環状ビード６４の上まで延びる。少なくとも１つの環状ビード６４によって、セラミック発熱体１２の周面と支持管１４の内周面との間で焼き嵌め部３８が形成される。支持管１４の周囲の少なくとも１つの環状ビード６４によって、局所的なプレス嵌めをジョイント部の締めしろの適度な延び具合によりセラミック発熱体１２とのプレス嵌め３８の周縁方向において達成することが出来る。支持管１４における少なくとも１つのビード６４によって、支持管１４とセラミック発熱体１２との間でシールエレメント４０が形成される。
【００３６】
図７に記載の表示から、圧力測定グロープラグ１０のさらに別の一実施態様が読み取られる。図７に記載の構成から、圧力測定グロープラグ１０が、シールテーパ部３４の領域中で圧力測定グロープラグ１０のプラグ本体中に固定されているスリーブ５４を包含していることがわかる。例えばＦｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏから作製されているスリーブ５４は、燃焼室側と逆向きの領域１２'に配置されている。スリーブ５４は、有利には放射相称に形成された金属膜４６と境界を成しており、該金属膜４６はまた、接触部２２およびグロー電流線路２０を包囲する。慣例の鋼から作製された支持管１４は、結合箇所６８で、インバー効果を有する材料、すなわち例えばＦｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏからのスリーブ５４と素材結合されている。スリーブ５４とセラミック発熱体１２の周囲面との間で、該スリーブ５４の軸延長部にわたってシールエレメント４０としての焼き嵌め部３８がプレス嵌めの形で気密性を保証するために形成されている一方で、支持管１４とセラミック発熱体１２の周面との間には、はんだが充填されている隙間嵌め部６６が存在する。
【００３７】
最後に図８に記載の表示からは、圧力測定グロープラグ１０のシールの構成が読み取られ、その際、セラミック発熱体１２は支持管１４により取り囲まれており、かつ、その際、セラミック発熱体１２の周面と支持管１４の内側周面との間には、はんだが充填された隙間嵌め部６６が存在する。図８に記載の表示からさらに読み取ることが出来るように、支持管１４は、圧力測定グロープラグ１０のプラグ本体のシールテーパ部３４の開口部５２に固定されており、かつ有利には放射相称に形成された金属膜４６と境界を成している。この有利には放射相称に形成された金属膜４６はまた接触部２２を包囲し、その中ではグロー電流線路２０がセラミック発熱体１２の上方前端部と結合されている。有利には、図８の中で示される圧力測定グロープラグ１０の実施態様に従った支持管１４は、Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏまたはさらに上で言及されたベース合金から成り、かつ後方の領域１２'の中で、より低い熱的な熱膨張係数（ＷＡＫ）を有する。セラミック発熱体１２の先端部と逆向きのセラミック発熱体１２の端部の領域１２'の中では、熱誘導による最も小さい長さ差分が金属材料とセラミック発熱体１２との間で生じるので、そこでは温度分布に基づきスリーブ５４がシールエレメントとして形成される。燃焼室と逆向きのセラミック発熱体１２の端部１２'で約２００℃〜３００℃の温度が達成される一方で、燃焼室に差し向かった支持管１０の端部１２'の温度は６００℃〜７００℃である。従って、図８の中で示される実施態様によって、燃焼室中でのより高い温度に曝されている支持管１４の領域中では、そこでシール作用が低下する場合、ここでシールエレメント５４として用いられる後方部での支持管の間のシール作用、すなわち、２００℃〜３００℃のより低い温度が占める燃焼室と逆向きの領域（１２'）間のシール作用が保持し続けることが出来る。
【符号の説明】
【００３８】
１０  グロープラグ、  １１  ケーシング、  １２  セラミック発熱体、  １２'  燃焼室と逆向きの領域、  １３  センサ、  １４  支持管、  １６  前端部、  １８  リング形、  ２０  グロー電流導体、  ２２  接触部、  ２４  補償エレメント、  ２６  断熱エレメントおよび動力伝達エレメント、  ３０  センサモジュール、  ３２  センサ保持部、  ３４  シールテーパ部、  ３６  セラミック発熱体の対称軸、  ３８  焼き嵌め部、  ４０  シールエレメント、  ４４  摩擦接合または素材接合、  ４６  金属膜、  ４８  合口部、  ５０  合口部、  ５２  開口部、  ５４  スリーブ、  ５５  内部溝、  ５６  ろう接結合、  ６０  合口部、  ６２  部分、  ６４  ビード、  ６６  隙間嵌め部、  ６８  結合箇所
【図１】
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【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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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【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】
ケーシング（１１）中に配置され、かつグローピンとして形成される、支持管（１４）により取り囲まれているセラミック発熱体（１２）を有するグロープラグであって、その際、前記セラミック発熱体（１２）が支持管（１４）中で燃焼室に対するシールによってシールされており、その際、前記シールが、インバー効果を有する合金から製造されているシールエレメント（４０）として取り付けられているグロープラグにおいて、前記インバー効果を有する合金が、以下の濃度範囲：
−３５．０〜４４．０質量％のＮｉ、Ｍｎ＜１．０質量％、Ｓｉ＜０．５０質量％およびＣ＜０．１０質量％、残分のＦｅ、または
−３１．０〜３３．０質量％のＮｉ、４．０〜６．０質量％のＣｏ、Ｍｎ＜０．５０質量％およびＳｉ＜０．５０質量％、Ｃ＜０．１０質量％、残分のＦｅ、または
−２８．０〜３０．０質量％のＮｉ、１７．０〜１８．０質量％のＣｏ、Ｍｎ＜０．５０質量％、Ｓｉ＜０．３０質量％およびＣ＜０．０５質量％、残分のＦｅ、または
−４１．０〜４３．０質量％のＮｉ、６．０〜７．０質量％のＣｏ、Ｍｎ＜１．０質量％、Ｓｉ＜０．５０質量％およびＣ＜０．１０質量％、残分のＦｅ
を有する面心立方ＦｅＮｉ合金であることを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
前記シールエレメント（４０）がリング形（１８）を有し、前記リング形（１８）は焼き嵌め部（３８）によりセラミック発熱体（１２）の周面に固定されており、かつ素材結合（４４）によって支持管（１４）の前端部（１６）と結合されていることを特徴とする、請求項１記載のグロープラグ。
【請求項３】
前記シールエレメント（４０）がスリーブ状のシールエレメント（５４）であり、前記スリーブ状のシールエレメント（５４）が合口部（６０）で支持管（１４）と結合されており、かつ焼き嵌め部（３８）によりセラミック発熱体（１２）の周面に固定されていることを特徴とする、請求項１または２記載のグロープラグ。
【請求項４】
スリーブ状のシールエレメント（５４）と支持管（１４）との合口部（６０）が、テーパ状または段状の合口部（６０）として形成されていることを特徴とする、請求項３記載のグロープラグ。
【請求項５】
前記シールエレメント（４０）がスリーブ状のシールエレメント（５４）であり、かつ前記スリーブ状のシールエレメント（５４）および支持管（１４）が単一のコンポーネントとして取り付けられており、前記支持管（１４）が、減少された壁厚を有する２つの隣接した部分（６２）を有し、前記部分（６２）の間に、セラミック発熱体（１２）との焼き嵌め部（３８）をシールエレメント（４０）として形成するリング部分が形成されることを特徴とする、請求項１記載のグロープラグ。
【請求項６】
前記シールエレメント（４０）がスリーブ状のシールエレメント（５４）であり、かつ前記スリーブ状のシールエレメント（５４）および支持管（１４）が単一のコンポーネントとして取り付けられており、前記支持管（１４）が、セラミック発熱体（１２）との焼き嵌め部（３８）をシールエレメント（４０）として形成する少なくとも１つの環状ビード（６４）を有することを特徴とする、請求項１記載のグロープラグ。
【請求項７】
前記シールエレメント（４０）がスリーブ状のシールエレメント（５４）であり、かつ前記スリーブ状のシールエレメント（５４）および支持管（１４）が単一のコンポーネントとして取り付けられており、かつ前記スリーブ状のシールエレメント（５４）が、燃焼室と逆向きのヒータエレメント（１２）の部分（１２'）でシールエレメント（４０）を形成することを特徴とする、請求項１記載のグロープラグ。
【請求項８】
前記ケーシング（１１）が、グローピンと並んでセンサモジュール（３０）が配置されている空隙部を有し、かつ前記空隙部が燃焼室に対して本質的に放射相称に形成された金属膜（４６）によりシールされていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のグロープラグ。
【請求項９】
前記センサモジュール（３０）が圧力センサ（１３）を包含することを特徴とする、請求項８記載のグロープラグ。
【国際調査報告】
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