專利名稱：用于空氣/燃料混合物的可彎曲點火器裝置及其構造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在汽車等應用中用于點燃空氣/燃料混合物的點火器。
背景技術：
6，883，507號美國專利公開了一種用于電暈放電空氣/燃料點火系統(tǒng)的點火器。 該點火器是筆直的，能夠適用在筆直的點火器開口處。然而，它不能夠適應非筆直的和/或部分阻塞的點火器開口。

發(fā)明內容
種根據(jù)本發(fā)明方面構造的點火器裝置具有個上電感子組件，且上電感子組件包括在上端和下端之間延伸的、并帶有容納于其中的電感繞組的管狀外殼以及鄰近該外殼上端的上電氣接頭和鄰近該外殼下端的下電氣接頭。上電氣接頭通過電感繞組與下電氣接頭電連通。點火器裝置還具有下點火端子組件，該下點火端子組件包括陶瓷絕緣體和包圍至少一部分陶瓷絕緣體的金屬外殼。陶瓷絕緣體在終端和點火端之間延伸，并帶有從終端開始延伸的且與上電感子組件的下電氣接頭電接觸的電氣末端。電極從陶瓷絕緣體的點火端開始延伸，并與電氣末端電連通。點火器裝置進一步具有用于連接上電感子組件到下點火端子組件的非金屬管。非金屬管使電氣末端與下電氣接頭電接觸。非金屬管具有延伸在上電感子組件的管狀外殼和陶瓷絕緣體之間的中間區(qū)域。中間區(qū)域在環(huán)向不受限制，以使電氣末端和下電氣接頭可以進行相對的樞轉運動。因此，中間區(qū)域可以使可彎曲點火器裝置自由地設置在發(fā)動機汽缸蓋內的彎曲的、多軸的或部分阻塞的點火器孔內。進一步地，汽缸蓋和整體點火器系統(tǒng)的設計者可以自由地利用更少的空間，并在必要時引入復雜的、部分阻塞的或多軸的孔來容納點火器裝置， 而不用沿直線安裝點火器裝置。由于可彎曲點火器裝置能有效利用汽缸蓋和整體點火器系統(tǒng)內的可用空間，從而有助于減小整個發(fā)動機的尺寸、重量和成本?！N根據(jù)本發(fā)明另一方面提供的構造點火器裝置的方法。該方法包括構造下點火端子組件，該下點火端子組件具有陶瓷絕緣體和包圍至少一部分陶瓷絕緣體的金屬外殼， 陶瓷絕緣體帶有從絕緣體的終端開始延伸的電氣末端和從絕緣體的點火端開始延伸的電極。進一步地，構造上電感子組件，該上電感子組件具有延伸在上端和下端之間并帶有納于其中的電感繞組的管狀外殼，還具有鄰近上端的上電氣接頭和鄰近下端的下電氣接頭，下電氣接頭通過彈簧元件相對于管狀外殼沿軸向偏置。然后，用非金屬管連接上電感子組件外殼的下端到下點火端子組件的陶瓷絕緣體的終端，并使非金屬管的中間區(qū)域在環(huán)向不受限制，以使電氣末端和下電氣接頭之間可以進行相對的梳轉運動。


結合下列目前優(yōu)選實施例和最佳實施方式的具體描述、所附權利要求以及附圖進行考慮，根據(jù)本發(fā)明的上述及其他方面、特征和優(yōu)點將會更加容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例構造的點火器裝置的剖視圖；圖IA是彎曲在點火器裝置的樞軸接頭的如圖1所示的點火器裝置的視圖；圖2是點火器裝置的上電感端與點火器裝置的下點火端分離的如圖1和圖IA所示的點火器裝置的分解視圖；以及圖3是安裝在內燃機內的如圖1所示的點火器裝置的剖視圖。
具體實施例方式圖1-3示出了一種根據(jù)本發(fā)明一個方面構造的點火器裝置，表示為一種電暈放電點火器裝置，以下簡稱為裝置10。如圖3所示，裝置10安裝在與內燃機18的發(fā)動機本體16 連接的汽缸蓋14的點火器孔12內。發(fā)動機本體16包括燃燒汽缸20，活塞(未示出)在其中往復。發(fā)動機18可能具有多個這樣的燃燒汽缸20和連帶的活塞。點火器孔12能夠沿直線軸延伸，或者，如果需要的話，能夠沿多個非平行軸延伸，例如，可能需要沿圍繞其他相鄰的發(fā)動機特征的路線延伸，例如，燃料噴射器孔19，容置其中的燃料噴射器頭(未示出) 用于向燃燒汽缸20內注射燃料/空氣混合物，和/或內置有閥門總成23的閥孔21。無論如何，裝置10在彎曲節(jié)點處彎曲，該彎曲節(jié)點也稱為樞軸接頭22，因此，裝置10能夠按需要和期望自由地實現(xiàn)彎曲的構造。所以，裝置10能夠適應弧形的和/或部分阻塞的點火器孔 12，另外，裝置10允許上電感子組件M與下點火端子組件沈樞接。與每個燃燒汽缸20關聯(lián)的汽缸蓋14形成至少一個點火器孔12。點火器孔12從蓋14的上表面28延伸至下表面30，并與相關的燃燒汽缸20開放連通?？?2能沿垂直于或基本上垂直于上表面28的軸A延伸，或能沿相對于上表面28傾斜一斜角的軸B延伸，或同時延軸A、軸B延伸。無論如何，裝置10能夠適應在軸A和軸B之間的傾斜度，而并不影響裝置10的功能。另外，點火器孔12可能定位和安置在緊鄰發(fā)動機18的其他特征處，例如燃料噴射孔處。發(fā)動機18具有以螺栓或其他方式與汽缸蓋14固定連接的汽缸蓋罩，也稱為閥罩 32。閥罩32具有容納點火器裝置10的開口 34，從而使電線或電源能夠容易地連接到點火器裝置10。開口 34可以設置為以下點火端子組件沈的軸B為中心，或者可以按需要使開口 34中心偏離軸B，例如沿軸C設置。如圖所示，開口 34可以是與閥罩32成一體的圓柱形通道，或者可以是分離的管狀套筒，用來固定和密封在閥罩32上表面38，且該管狀套筒與汽缸蓋14的上表面觀密封連接。另外，獨立的管狀護罩39布置在裝置10的部分位置，以便于避免裝置10與閥罩32內的油接觸。因此，開口 34或套筒36用于將上電感子組件M 固定在下點火端子組件沈的相對位置，即固定在汽缸蓋14的孔12里，進一步地，用于避免上電感子組件M意外接觸到任何潤滑油。最好參考圖1、1A和2，上電感子組件M包括在上端42和下端44之間沿第一軸 A，延伸的金屬的管狀外殼40。如圖所示，外殼40具有加大直徑的上部46和直徑相對于上部46減小的下部48。上部46的尺寸按照能容納電感繞組所需的配置，也就是高、低壓電感繞組的線圈50來設置。線圈50繞置在中心的鐵磁芯52的外緣，并與鄰近外殼40上端42 的上電氣接頭M以及鄰近外殼40下端44的下電氣接頭56電連通。外殼40與線圈50之間填充有壓縮氣體或樹脂60，以抑制高電壓。樹脂60填滿或基本上填滿外殼40上部46中的任何空隙。如圖所示，聚合物或橡膠帽62饒外殼40的上端42環(huán)向延伸，并具有從外殼40沿徑向向外延伸的環(huán)形突出部或凸緣64，從而便于使外殼 40和汽缸蓋罩32密封固定連接。下電氣接頭56由合適的導電金屬材料制成，并具有圓柱形外形尺寸，以用于緊密地設在外殼40的下部48內上下運動。因此，圓柱形的下電氣接頭56的外徑略小于下部48 的內徑，從而使兩者之間為松配合。下電氣接頭56從外殼40的下端44向外延伸至具有凹面的自由端57。接頭56的另一端59通過彈簧元件66和中間導體68與線圈50電連通。 因此，彈簧元件66和中間導體68均由合適的金屬材料制成。雖然其他彈簧形式也考慮在本發(fā)明的范圍內，但在此處，彈簧元件66表現(xiàn)為螺旋彈簧元件。中間導體68采用例如與下部48過盈配合的方式和/或通過樹脂60與線圈50固定。彈簧元件66的一端70與中間導體68電連通，另一端72與下電氣接頭56電連通。端70與中間導體68固定，例如連接或彈鎖在導體68的一端，端72與下電氣接頭56固定，例如連接或彈鎖在接頭56的一端。 因此，雖然下電氣接頭56能在外殼40的下部48中自由滑動，但必要時，它在彈簧元件66 的作用下不會失控地掉出下部48。下點火端子組件沈包括延伸在上終端76和下點火端78之間并帶有延伸在兩端之間的中心直通道80的細長形的陶瓷絕緣體74。絕緣體74具有加大直徑的中間區(qū)域82， 該中間區(qū)域82分別設有沿徑向向外延伸的上、下肩部84、86。絕緣體74還具有收斂至點火端78的錐形鼻部88。電氣末端90納于中心直通道80中，并從孔56的終端76延伸至顯示為凸形的并可樞轉地與上電感子組件M的下電氣接頭56電連通的自由端91。中心電極 92納于中心直通道80中，并從點火端78延伸至自由放電端94，且當點火器裝置10在汽缸蓋14上時，自由放電端94伸入發(fā)動機18的燃燒汽缸20。末端90和中心電極92彼此電連通，例如通過由任何應用于抑制電磁干擾(EMI)的合適的成分所制成的電阻層96。下點火端子組件沈還包括外部的金屬護套，也被稱為外殼或殼體98。殼體98以與陶瓷絕緣體74固定的方式包圍至少一部分的陶瓷絕緣體74。為了便于將殼體98固定在絕緣體74上，殼體98具有形狀適于納入絕緣體74的內表面99，且內表面99設有緊靠絕緣體中間區(qū)域82下肩部86的內肩部100，殼體98還具有頂部的凸出部102，且凸出部102以卷曲、翻卷或其他方式疊在絕緣體中間區(qū)域82的上肩部84的上方，從而使殼體98夾持肩部100與凸出部102之間的中間區(qū)域82。殼體98可以設有外六角形的工具容置構件104 或其他用于將下點火端子組件26拆卸和安裝進點火器孔12的特征。優(yōu)選地，特征尺寸符合用于相關應用的此類行業(yè)標準工具尺寸。當然，一些應用可能需要除六角形以外的工具容置界面，例如用于容納活動扳手的插槽，或其他例如在汽車火花塞和其他應用中已知的特征。殼體98還具有從殼體98的外表面101沿徑向向外延伸的環(huán)形法蘭106，以提供環(huán)形的且一般為平面的密封座108，帶螺紋區(qū)域110抵靠在密封座108上。密封座108與墊圈 112搭配以便于在殼體98的外表面101和點火器孔12的螺紋孔之間形成高溫氣體密封的空間?？蛇x地，密封座108可設置為沿殼體98下部設置的錐形座，以緊密密封安裝在汽缸蓋上，該錐形座也能設計成與此類火花塞座匹配的錐度。
下點火端子組件沈通過介于其間的可彎曲管114連接到上電感子組件對，可彎曲管114例如為聚合材質的非金屬管，聚合材質例如為有機硅或其他合適類型的橡膠。管 114具有與上電感子組件M的外殼40連接的上端116和與帶有中間區(qū)域120的陶瓷絕緣體74連接的相對的下端118，且中間區(qū)域120在上電感子組件24的管狀外殼40與陶瓷絕緣體74之間延伸。直通道122在端116和端118之間沿軸向延伸。直通道122具有沿徑向向內延伸的突起部，也稱為收縮部124，且該收縮部124的尺寸適于限制或禁止下電氣接頭56的通道穿過。收縮部IM位于管114的中間區(qū)域120內。因此，收縮部IM通過使管 114內的下電氣接頭56向著彈簧元件66的偏置位置，以便于使上電感子組件M在連接到下點火端子組件26之前，維持在已組裝完成的狀態(tài)。正如以下進一步討論地，中間區(qū)域120 在環(huán)向不受限制，從而使電氣末端90和下電氣接頭56之間可以進行相對的梳轉運動。根據(jù)一種構造和裝配點火器裝置10于發(fā)動機18內的方法，下點火端子組件沈首先螺紋連接在汽缸蓋14的點火器孔12中。當殼體98的帶螺紋區(qū)域110穿入點火器孔12 時，密封座108在點火器孔12內與密封面1 密封接觸。然后，在下點火端子組件沈固定在點火器孔12后，或者在將汽缸蓋罩32與汽缸蓋14緊固之前或之后，將上電感子組件 24與下點火端子組件沈連接。無論汽缸蓋罩32何時與汽缸蓋14固定，上電感子組件M 都置于點火器孔12中，從而使可彎曲管114的下端118超過絕緣體74的終端76。隨著管 114滑套在絕緣體74上，末端90的凸自由端91納于管114的收縮部124，并達到直接與下電極接頭56的凹自由端57電連通。下電極接頭56自由地向著彈簧元件66的偏置位置軸向下落，以為上電感子組件M提供和下點火端子組件沈的裝配，因此，必要時，下電極接頭 56軸向移動而不與收縮部IM接觸，以完成裝配。為了使上電感子組件M和下點火端子組件沈之間可以進行相對的梳轉運動，可使下電極接頭56的自由端57從外殼40的下端44 軸向向外，或者緊鄰該下端44。一旦組裝完成，凸自由端91和凹自由端57徑向對齊，并與不受限制的管114的中間區(qū)域120構成樞軸接頭22，在樞軸接頭22處可自由旋轉，例如像在球和球窩型接頭處。應該認識到，根據(jù)空間和入口的要求和限制，還有許多不同的方式可以將點火器 10固定安裝在點火器孔12內。舉例來說，通過護套M的下端使點火器裝置10擰入點火器孔12的盲螺紋區(qū)域，或點火器設有合適的夾具和/或緊固件，以使該點火器緊固在汽缸蓋 14的上表面上或靠近其上表面。如前所述，根據(jù)特定路線和緊固要求，閥罩32可以在安裝點火器裝置10之前或之后安裝。因此，特定的、包括除了上述顯示和描述以外的緊固技術對本發(fā)明和任何緊固裝置10的方式來說并不重要。本發(fā)明已根據(jù)相關法律標準描述，但并不限于此。對所披露的實施例的各種變化和修改對本領域技術人員是顯而易見的并落在本發(fā)明的范圍之內。因此本發(fā)明的法律保護范圍只能通過權利要求確定。
權利要求
1.一種用于內燃機燃料/空氣點火系統(tǒng)的點火器裝置，包括上電感子組件，其具有延伸在上端和下端之間的管狀外殼，且該外殼帶有容置于所述上、下端之間的所述外殼中的電感繞組，所述上電感子組件還具有鄰近所述外殼的所述上端的上電氣接頭和鄰近所述外殼的所述下端的下電氣接頭，所述上電氣接頭通過所述電感繞組與所述下電氣接頭電連通；下點火端子組件，其具有陶瓷絕緣體和包圍至少一部分所述陶瓷絕緣體的金屬外殼， 所述陶瓷絕緣體在終端和點火端之間延伸，且該陶瓷絕緣體帶有從所述終端開始延伸的且與所述下電氣接頭電接觸的電氣末端和從所述點火端開始延伸的電極，所述電極與所述電氣末端電連通；以及非金屬管，其用于將所述上電感子組件連接至下點火端子組件，并使所述電氣末端與所述下電氣接頭電接觸，所述非金屬管具有延伸在所述上電感子組件的所述管狀外殼和所述陶瓷絕緣體之間的中間區(qū)域，所述中間區(qū)域在環(huán)向不受限制，以使所述電氣末端和所述下電氣接頭之間進行相對的梳轉運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的點火器裝置，其特征在于，所述非金屬管具有連接到所述上電感子組件的所述管狀外殼的一端和連接到所述陶瓷絕緣體的另一端，且該陶瓷絕緣體帶有在所述的一端和所述的另一端之間軸向延伸的直通道，所述直通道具有限制所述下電氣接頭通過的收縮部。
3.根據(jù)權利要求2所述的點火器裝置，其特征在于，所述電氣末端延伸通過所述收縮部。
4.根據(jù)權利要求2所述的點火器裝置，進一步包括彈簧元件，且該彈簧元件使所述下電氣接頭至少部分向外偏離所述上電感子組件的所述管狀外殼的所述下端。
5.根據(jù)權利要求2所述的點火器裝置，其特征在于，所述收縮部在所述非金屬管的中間區(qū)域內。
6.根據(jù)權利要求1所述的點火器裝置，其特征在于，所述下點火端子組件的金屬外殼具有外螺紋區(qū)域和相對于所述外螺紋區(qū)域徑向向外延伸的環(huán)形座。
7.根據(jù)權利要求1所述的點火器裝置，其特征在于，所述非金屬管具有高絕緣強度。
8.根據(jù)權利要求1所述的點火器裝置，其特征在于，所述非金屬管與所述上電感子組件的所述管狀外殼連接，并壓合在所述陶瓷絕緣體上。
9.一種構造點火器裝置的方法，包括提供下點火端子組件，其具有陶瓷絕緣體和包圍至少一部分該陶瓷絕緣體的金屬外殼，且陶瓷絕緣體帶有從該絕緣體的終端開始延伸的電氣末端和從該絕緣體的點火端開始延伸的電極；提供上電感子組件，其具有延伸在上端和下端之間的管狀外殼，且管狀外殼帶有容置于該外殼中的電感繞組，上電感子組件還具有鄰近上端的上電氣接頭和鄰近下端的下電氣接頭，且下電氣接頭通過彈簧元件相對于管狀外殼軸向偏置；以及用非金屬管連接上電感子組件外殼的下端和下點火端子組件的陶瓷絕緣體的終端，并使非金屬管的中間區(qū)域在環(huán)向不受限制，以使電氣末端和下電氣接頭之間進行相對的梳轉運動。
10.
11.根據(jù)權利要求10所述的構造點火器裝置的方法，進一步包括用彈簧元件偏置下電氣接頭與電氣末端電接觸。
12.根據(jù)權利要求11所述的構造點火器裝置的方法，進一步包括向著彈簧元件的偏置位置軸向移動下電氣接頭，使電氣末端與下電氣接頭電接觸。
13.根據(jù)權利要求11所述的構造點火器裝置的方法，進一步包括提供帶有收縮部的非金屬管的中間區(qū)域，且收縮部的直徑小于下電氣接頭的直徑。
14.根據(jù)權利要求13所述的構造點火器裝置的方法，進一步包括在連接上電感子組件外殼的下端到下點火端子組件的陶瓷絕緣體的終端之前，偏置下電氣接頭與收縮部鄰接。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一方面構造的點火器裝置具有相連的上電感子組件和下點火端子組件，以在子組件間進行相對的梳轉運動。上電感子組件包括帶有納入其中的電感繞組的管狀外殼，且管狀外殼還帶有鄰近該外殼上端的上電氣接頭和鄰近該外殼下端的下電氣接頭。下點火端子組件包括陶瓷絕緣體和包圍至少一部分陶瓷絕緣體的金屬外殼。陶瓷絕緣體具有從終端開始延伸的電氣末端和從點火端開始延伸的電極?？蓮澢苓B接上電感子組件至下點火端子組件，并在樞軸接頭處使下點火端子組件的電氣末端與上層的下電氣接頭電接觸。
文檔編號H01T13/20GK102334252SQ201080006782
公開日2012年1月25日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權日2009年1月12日
發(fā)明者基思·漢普頓, 詹姆斯·D·呂科瓦基 申請人:費德羅-莫格爾點火公司