(57)【要約】【課題】中心電極と、少なくとも１つの接地電極とを有しており、この接地電極がプラグハウジングに結合されており、かつ火花距離を形成するために前記中心電極と協働するようになっている形式の内燃機関のための点火プラグにおいて、従来技術の欠点を改良する。【解決手段】接地電極（１８）が、プラグハウジング（１２）に結合された支持部（２０）を有しており、該支持部（２０）の軸線が、中心電極に対してほぼ平行に整列されており、かつ支持部（２０）に材料接続的に結合された、火花距離を形成する機能部（２２）を有しているようにした。【選択図】図２
2005268222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための点火プラグであって、該点火プラグが、中心電極（１６）と、少なくとも１つの接地電極（１８）とを有しており、該接地電極（１８）が、プラグハウジング（１２）に結合されており、かつ火花距離を形成するために前記中心電極（１６）と協働するようになっている形式のものにおいて、接地電極（１８）が、プラグハウジング（１２）に結合された支持部（２０）を有しており、該支持部（２０）の軸線が、中心電極（１６）に対してほぼ平行に整列されており、かつ支持部（２０）に材料接続的に結合された、火花距離を形成する機能部（２２）を有していることを特徴とする、内燃機関のための点火プラグ。
【請求項２】
機能部（２２）と支持部（２０）とが、４５°〜１３５°までの間の角度、有利には約９０°の角度で互いに整列されている、請求項１記載の点火プラグ。
【請求項３】
機能部（２２）に、特殊鋼エレメント（２４）が一体成形されている、請求項１又は２記載の点火プラグ。
【請求項４】
機能部（２２）が、支持部（２０）の、中心電極（１６）に向いている方の側面に溶接されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の点火プラグ。
【請求項５】
機能部（２２）が、支持部（２０）との結合のために、支持部（２０）の切欠き（３０，３６）に係合する、請求項１から４までのいずれか１項記載の点火プラグ。
【請求項６】
切欠き（３０）が、支持部（２０）の、中心電極（１６）に向いている方の側面に設けられた孔により形成されている、請求項５記載の点火プラグ。
【請求項７】
切欠き（３６）が、支持部（２０）の、プラグハウジング（１２）に向いていない方の端面に配置されている、請求項５記載の点火プラグ。
【請求項８】
支持部（２０）が、核（２８）を備えており、該核の熱伝導率が、支持部（２０）の母材の熱伝導率よりも大きい、請求項１から７までのいずれか１項記載の点火プラグ。
【請求項９】
支持部（２０）と機能部（２２）とが、同じ合金から形成された母材から形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のための点火プラグであって、該点火プラグが、中心電極と、少なくとも１つの接地電極とを有しており、該接地電極が、プラグハウジングに結合されており、かつ火花距離を形成するために前記中心電極と協働するようになっている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
この形式の点火プラグが、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１０２０１６９７号明細書につき公知であり、いわゆるオットー原理に基づき作動する、自動車の内燃機関で使用するために設計されている。
【０００３】
この公知の点火プラグは、金属の、ほぼ管状のプラグハウジングを有している。このプラグハウジングには、内燃機関のシリンダヘッドに固定するためのねじ、並びに内燃機関に組み込むための手段としてレンチ六角部が形成されている。ハウジングは、ほぼ回転対称的な電気絶縁体により貫通係合されおり、この電気絶縁体には、いわゆる中心電極が固定されており、この中心電極はプラグハウジングの燃焼室側の終端部に形成された接地電極と協働する。中心電極と接地電極とは火花距離を規定する。この火花距離は、燃焼室内に供給される燃料混合気を点火するために使用することができる。中心電極に対して側方に設置された接地電極は、湾曲して形成されており、わずかな構成サイズに基づき小さい曲げ半径を有している。電極を形成するために必要な曲げプロセスでは、亀裂又はこれに類するものが形成され得る。曲げプロセスは、接地電極の横断面の変化をもたらすこともあり得る。すなわち、材料の機械的な剛性に不利に作用するような材料損傷若しくは材料変化が形成される恐れがある。したがって、点火プラグの作動時に接地電極の「振動破損」が発生する危険性が高まる。曲げプロセスは接地電極の熱伝導性を改良する核の、電極母材からの剥離にもつながり、これにより、接地電極の熱伝導性全体が劣悪化する。
【０００４】
前記点火プラグにほぼ対応して形成された、接地電極を備えた点火プラグにおいて、接地電極が屋根状に形成されており、ひいては中心電極を端面で覆っているものが、例えば欧州特許第１２４４１８９号明細書につき公知である。中心電極に対して傾斜して設置された接地電極を備えた点火プラグが、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１０２０５０７８号明細書につき公知である。
【０００５】
特に直接噴射される、オットー原理に基づき作動する内燃機関では、接地電極を側方に、又は傾斜して設置することにより、燃焼室に形成されたガス流が、接地電極の配向とはほぼ無関係に、わずかにしか阻止されない。側方又は傾斜して設置された接地電極は、比較的わずかな長さを有しており、これにより、点火プラグの作動時に接地電極にわずかなピーク温度が形成され、ひいては電極の腐食による摩耗が制限されている。さらに、わずかな電極長さは、高い固有周波数につながる。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２０１６９７号明細書
【特許文献２】欧州特許第１２４４１８９号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２０５０７８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、従来技術の欠点を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決した本発明の手段によれば、内燃機関のための点火プラグであって、この点火プラグが、中心電極と、少なくとも１つの接地電極とを有しており、この接地電極がプラグハウジングに結合されており、かつ火花距離を形成するために前記中心電極と協働するようになっている形式の内燃機関のための点火プラグが、軸線が中心電極に対してほぼ平行に整列されており、プラグハウジングに結合された支持部と、この支持部と材料接続的に結合された、火花距離を形成する機能部とを有する接地電極を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
このような点火プラグは、次のような利点を有している。すなわち、このようにして得られた、接地電極の複数部材による構成により、場合によっては損傷をもたらす曲げプロセスに接地電極が屈してしまうことなしに、中心電極に対する接地電極の機能に相応しい配置を達成することができる。むしろ機能部は、支持部の所定の位置にのみ溶接されればよい。これにより、上に述べた従来技術に比べて点火プラグの作動時の振動破損の危険性が低減される。
【０００９】
接地電極の材料接続的な結合は、特に溶接又は硬ろう付け法の使用により行うことができる。
【００１０】
本発明による点火プラグの特別な構成では、接地電極の機能部と支持部とが、４５°〜１３５°までの角度で、有利には約９０°の角度で互いに整列されている。
【００１１】
機能部と支持部とは、支持部とプラグハウジングとの互いの結合若しくは溶接の前に既に互いに結合することができる。
【００１２】
接地電極の耐摩耗性を改善するためには、機能部に特殊鋼エレメントが一体成形されていてよい。この特殊鋼エレメントは、特にピン状に形成されており、機能部の火花腐食を低減する。特殊鋼は、有利には、プラチナ、イリジウム、ロジウム及び／又はパラジウムを含有する合金から形成されている。
【００１３】
支持部と機能部とは、それぞれ有利には、合金、特にニッケル合金から形成されている。支持部のために使用される合金は、機能部のために使用される合金に対応しているか、又はこれとは異なっていてもよい。
【００１４】
接地電極は次のように、すなわち、機能部が、支持部の、接地電極に向いていない方の側面に溶接されているように構成されていてよい。
【００１５】
機能部と支持部との位置精度良い結合を保証されているように、機能部を、支持部との結合のために、支持部の切欠きに係合することができる。
【００１６】
前記切欠きは、例えば支持部の、中心電極に向いていない方の側面に設けられた孔により形成されているか、又は支持部の、プラグハウジングに向いていない方の端面に配置されていてよい。
【００１７】
接地電極において良好な熱伝導性を保証するためには、少なくとも支持部に核、例えば銅核が設けられていてよい。この銅核の熱伝導率は、支持部の母材の熱伝導率よりも高い。機能部に、特殊な高い熱伝導率により優れた核を設けることも可能である。しかしながら、このことは、場合によっては機能部と支持部とを結合する場合の高い製造手間に結びついてしまう。なぜならば、核が内燃機関の燃焼室内に形成される反応性の雰囲気にさらされることは不都合だからである。
【００１８】
機能部と支持部とは、それぞれ被覆成形法により製造され、それぞれの用途に適した形状を有しているようにすることができる。したがって、支持部は、例えば長方形、台形、円錐形、円筒形、又は段付けされた形状によっても形成することができる。支持部は、ほぼＳ字形の曲げ部を備えており、この曲げ部に、場合によって設けられた、熱伝導率を改善する核が追従するようにすることもできる。
【００１９】
支持部と溶接結合により結合された機能部は、長方形、台形、円筒形又は円錐状の形状を有していてもよい。
【００２０】
接地電極の機能部と支持部とを結合するためには、抵抗溶接法、レーザ溶接法又ははんだ付け法をも使用することができる。
【００２１】
本発明に基づく対象の別の利点及び有利な構成が、図面、説明及び請求項から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１には点火プラグ１０が示されている。この点火プラグ１０は、自動車の内燃機関（さらに図示しない）に組み込むために設計されている。点火プラグ１０は、金属の、ほぼ管状のハウジング１２を有している。このハウジング１２は、二重六角部１３の形の工具ショルダ並びに内燃機関のシリンダヘッドに取り付けるためのねじシャフトを有している。
【００２３】
プラグハウジング１２は、電気絶縁体１５により貫通係合されており、この電気絶縁体１５の端面側終端部には、いわゆる中心電極１６が固定されている。この中心電極１６は、同様に内燃機関の燃焼室内に進入する接地電極１８と協働する。この接地電極１８はプラグハウジング１２に結合されている。
【００２４】
前記中心電極１６に向いていない方の終端部には、点火プラグ１０は、点火コイルに接続するための接続コンタクト２０を有している。
【００２５】
図２、図３及び図４に詳細に示した接地電極１８は、中心電極１６に対して側方に設置されており、ほぼ舌片状に形成された支持部２０を有している。この支持部２０は、中心電極１８に対してほぼ平行に整列されており、プラグハウジング１２に溶接されている。支持部２０の、中心電極１６に向いている側には、レーザ溶接法により機能部２２が塗布されている。この機能部２２は、接地電極１８と中心電極１６との間の火花距離を規定する。機能部２２の軸線と支持部２０の軸線とは、ほぼ９０°の角度αと形成している。
【００２６】
機能部２２の先端には、プラチナ含有合金からなる特殊鋼ピン２４（図４に拡大して示す）が溶接されている。この場合に、特殊鋼ピン２４の本実施例では、溶接プロセスが、連続的に放射されるディスク型レーザによりニッケル合金から成る機能層２２に施される。溶接プロセスでは、特殊鋼ピンの特殊鋼合金と、機能部２２のニッケル合金との間に溶接継ぎ目２６が生じる。この溶接継ぎ目２６は、ほぼ均質かつほぼ界面なしに形成されている。前記溶接継ぎ目２６の外周は、０．３５ｍｍ〜０．８ｍｍまで、有利には０．５ｍｍの高さＨを有している。特殊鋼ピン２４の対称軸線に向かって、溶接継ぎ目２６は、特殊鋼ピン２４の周全体にわたってほぼ円錐状に先細りしている。溶接継ぎ目２６は、特殊鋼ピン２４の対称軸線の領域では、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍまで、有利には０．１５ｍｍの高さｈを有している。
【００２７】
機能部２２と同じニッケル合金から製造されている支持部２０は、熱伝導性を改良するために銅核２８を有している。
【００２８】
支持部２０は、ほぼ長方形の輪郭を有している。特殊鋼ピン２４を備えた機能部２２は、ほぼ円筒状、若しくは段付けされた円筒状の形状を有している。
【００２９】
図５及び図６には、点火プラグの接地電極１８の択一的な構成が示されている。この点火プラグは、図１に詳しく示した点火プラグにほぼ対応している。接地電極１８は支持部２０を有しており、この支持部２０は、点火プラグのハウジング１２に溶接されており、ニッケル合金から成っており、このニッケル合金には、銅核２８が埋め込まれている。
【００３０】
機能部２２を支持部２０に固定するためには、支持部２０が、中心電極に向いている方の側に孔３０を有している。この孔３０の直径は、機能部２２の直径にほぼ対応しており、前記孔３０の直径内に機能部２２が挿入される。機械的な固定のためには、支持部２０は機能部２２の挿入後に側方で型押しされ、これにより、孔３０の壁が機能部２２に対して押圧される。次いで、支持部２０と機能部２２とは、レーザ溶接法により互いに結合される。この場合にレーザ放射線を、プラグハウジング１２と結合された支持部２０の側面に向けるか、又は支持部２０の、プラグハウジング１２に向いていない方の端面にも向けることができ、これにより、溶接継ぎ目３２が支持部２０と機能部２２との間に形成される。
【００３１】
図７及び図８には、点火プラグの接地電極１８の別の択一的な構成が示されている。この点火プラグはここでも図１に示した点火プラグにほぼ対応している。接地電極１８は支持部２０を有しており、この支持部２０は銅核２８を備えており、プラグハウジング１２に溶接されている。プラグハウジング１２に向いていない方の端面には、前記支持部２０は機能部２２との結合前にはほぼ半円形の切欠き３６を有している。この切欠き３６には、支持部２０との結合時に機能部２０が挿入される。次いで、支持部２０は、機能部２０の機械的な固定のために側方で型押しされる。次いで機能部２２は、レーザ溶接法により、溶接継ぎ目３２を形成されて支持部２０に溶接される。この場合には、レーザ放射線の照射は、あらかじめ組み付けられた接地電極１８の、プラグハウジング１２に向いていない方の端部に施される。
【００３２】
前記実施例では、機能部２２及び支持部２０はできるだけ大きい面で溶接され、これにより、機能部２２若しくは特殊鋼ピン２４により形成された、接地電極１８の火花面からプラグハウジング１２への良好な熱流が保証される。
【００３３】
接地電極１８と中心電極１６との間の間隔を調節するためには、それぞれ接地電極１８を中心電極１６の方向へ曲げることができる。この場合に、曲げ角度は０°〜２０°まで、有利には約１０°であってよい。この場合に、接地電極１８の傾斜は、支持部２０とプラグハウジング１２との間に形成される旋回軸線に関して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】点火プラグの概略的な部分横断面図である。
【００３５】
【図２】図１による点火プラグの接地電極を示す側面図である。
【００３６】
【図３】図２による接地電極を示す第２の側面図である。
【００３７】
【図４】図２による接地電極の、火花距離を規定する領域を示す拡大図である。
【００３８】
【図５】本発明による点火プラグの択一的な構成のプラグハウジングと共に接地電極の支持部を示す図である。
【００３９】
【図６】図５に示した支持部を接地電極の機能部に関して示す図である。
【００４０】
【図７】本発明による点火プラグの第３の構成のプラグハウジングを接地電極の支持部と共に示す図である。
【００４１】
【図８】一体成形された機能部を備えた、図７に示した支持部を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  点火プラグ、  １２  ハウジング、  １３  二重六角部、  １４  ねじシャフト、  １５  電気絶縁体、  １６  中心電極、  １８  接地電極、  ２０  支持部、  ２２  機能部、  ２４  特殊鋼ピン、  ２６  溶接継ぎ目、  ２８  銅核、  ３０  孔、  ３２  溶接継ぎ目、  ３６  切欠き、
【図１】
2005268222.tif 000003
【図２】
2005268222.tif 000004
【図３】
2005268222.tif 000005
【図４】
2005268222.tif 000006
【図５】
2005268222.tif 000007
【図６】
2005268222.tif 000008
【図７】
2005268222.tif 000009
【図８】
2005268222.tif 000010