火花塞的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種火花塞（1），包括：殼體（2）作為與內(nèi)燃機(jī)的地面接觸，在殼體（2）中沿著火花塞（1）的中軸線（8）布置的中央電極（3），在中央電極（3）和殼體（2）之間的絕緣體（4），以及雙側(cè)邊的接地電極（5），其側(cè)邊（9、10）在位于中央電極（3）的燃燒室側(cè)的垂直于中軸線（8）的側(cè)邊平面（E）中相互彎邊，其中，接地電極（5）的兩個(gè)端部以各一個(gè)連接部位（11、12）與殼體（2）連接，其中，在殼體（2）的燃燒室側(cè)的端部和側(cè)邊平面（E）之間的第一間距（6）小于或等于在連接部位（11、12）之一和中軸線（8）之間的第二間距（7），和/或接地電極（5）構(gòu)造成朝中軸線（8）逐漸變小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】火花塞
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于內(nèi)燃機(jī)的火花塞。
【背景技術(shù)】
[0002]出版物US 2010/0244651 Al描述了一種已知的火花塞，其中，接地電極以橋的形式兩側(cè)地焊接到殼體的端面上?；趦蓚€(gè)相互對(duì)置的焊接點(diǎn)，該接地電極承受較大的熱應(yīng)力，所述熱應(yīng)力尤其是通過(guò)電極材料和殼體材料的不同的熱膨脹系數(shù)而引起的。此外，在橋形的接地電極的情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)通過(guò)所述接地電極的彎曲在中央電極和接地電極之間的間隙的后續(xù)調(diào)節(jié)。
[0003]出版物DE 101 55 404 Al示出了根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的火花塞。這里殼體利用螺紋相對(duì)于中央電極的燃燒室側(cè)的端部后退得很遠(yuǎn)。因此，接地電極包括一特別長(zhǎng)的、平行于火花塞中軸線延伸的分部。該已知的結(jié)構(gòu)形式具有兩個(gè)關(guān)鍵性的缺點(diǎn)匕較大的以及長(zhǎng)的接地電極展示出用于吸收燃燒室中的熱的比較大的表面。相對(duì)于這種特別大的、吸收熱的表面，已知的接地電極僅具有在接地電極和殼體之間的連接點(diǎn)處的特別小的橫截面。僅這種特別小的橫截面積可以用于從接地電極到殼體中的熱導(dǎo)出。在吸收熱的表面和輸出熱的橫截面之間的不利的比例關(guān)系導(dǎo)致了該已知的接地電極的很大的熱負(fù)載且因此導(dǎo)致了增強(qiáng)的氧化和更短的使用壽命。此外，該已知的結(jié)構(gòu)形式具有在調(diào)節(jié)中央電極和接地電極之間的間隙中的很大的缺點(diǎn)。為了調(diào)節(jié)該間隙，必須將接地電極在與殼體連接之后朝中央電極彎曲。該已知的接地電極具有一平行于火花塞中軸線的特別長(zhǎng)的組成部分。在彎曲所述接地電極的與中央電極對(duì)置的分部時(shí)，一不利的彎曲力矩作用到接地電極的與中軸線平行的分部上。因此，在已知的布置方式中無(wú)法最佳地調(diào)節(jié)間隙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]具有權(quán)利要求1的特征的本發(fā)明描述了一種火花塞，具有一接地電極，其在其表面上吸收盡可能少的熱且因此具有很小的氧化和延長(zhǎng)的使用壽命。此外，根據(jù)本發(fā)明的火花塞具有很小的長(zhǎng)度、較高的剛性以及如下的可能性，即容易地調(diào)節(jié)中央電極和接地電極之間的電極間距。根據(jù)本發(fā)明的火花塞建議用于在具有預(yù)燃室的固定式燃?xì)怦R達(dá)中使用，所述預(yù)燃室具有高的燃燒室壓力和溫度。但此外，也適宜其它的應(yīng)用，例如在機(jī)動(dòng)車(chē)中。所述優(yōu)點(diǎn)借助于一火花塞實(shí)現(xiàn)，其包括一殼體作為與內(nèi)燃機(jī)的地面接觸，一在所述殼體中沿著所述火花塞的中軸線布置的中央電極，一在所述中央電極和所述殼體之間的絕緣體，以及一雙側(cè)邊的接地電極，其側(cè)邊在一位于所述中央電極的燃燒室側(cè)的垂直于所述中軸線的側(cè)邊平面中相互彎邊，其中，所述接地電極的兩個(gè)端部在各一個(gè)連接部位處與所述殼體連接，其中，在所述殼體的燃燒室側(cè)的端部和所述側(cè)邊平面之間的第一間距小于或等于在所述連接部位之一和所述中軸線之間的第二間距，和/或所述接地電極構(gòu)造成朝所述中軸線逐漸變細(xì)。針對(duì)所述接地電極的表面起決定作用的是所述接地電極的周長(zhǎng)。由此也定義，所述接地電極的周長(zhǎng)朝所述中軸線逐漸變小。在所述接地電極和所述殼體之間的連接部位優(yōu)選構(gòu)造成焊接連接。所述側(cè)邊平面與所述中央電極或者說(shuō)所述中央電極的燃燒室側(cè)的端部對(duì)置。在所述側(cè)邊平面中的所述接地電極和所述中央電極之間形成根據(jù)本發(fā)明的火花塞的火花。本發(fā)明的任務(wù)，即減小從所述燃燒室到所述接地電極上的熱傳遞，根據(jù)本發(fā)明以?xún)煞N不同的可能性來(lái)解決。根據(jù)第一種解決方案，所述殼體的燃燒室側(cè)的端部直至所述側(cè)邊平面的間距保持得盡可能小。由此減小了所述接地電極的總表面且因此減小了所述接地電極的熱吸收。在第二種解決變型方案中考慮，所述接地電極在所述側(cè)邊平面中經(jīng)受所述燃燒室中的最高溫度。由此將所述接地電極朝所述中軸線逐漸變小地構(gòu)造。因此，兩種解決變型方案是共通的，它們都描述了所述接地電極的盡可能小的表面。但同時(shí)，在兩種解決方案變型中所述接地電極實(shí)施成兩側(cè)邊的。這兩個(gè)側(cè)邊在此相互彎邊，從而在所述接地電極和所述殼體之間的兩個(gè)連接部位不對(duì)置。由此可以通過(guò)將兩個(gè)側(cè)邊朝向所述接地電極簡(jiǎn)單的彎曲而準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)出所述中央電極和所述接地電極之間的間隙。在本申請(qǐng)的范圍中所述的間距和角度尤其是在所述接地電極為了精調(diào)所述火花塞間隙而被彎曲之前測(cè)量的，或者說(shuō)涉及針對(duì)兩個(gè)側(cè)邊到垂直于所述中軸線的側(cè)邊平面上的投影的間距和角度的數(shù)據(jù)。所述第一間距是在所述殼體的燃燒室側(cè)的端部和所述側(cè)邊平面之間測(cè)量的。所述接地電極在所述側(cè)邊平面中具有一定的厚度，該厚度相應(yīng)地是在所述接地電極的中心測(cè)量的。所述第二間距是從所述中軸線至所述連接部位測(cè)量的。所述連接部位也具有一定的厚度并且為了確定所述第二間距而在所述連接部位的中心進(jìn)行測(cè)量。
[0005]從屬權(quán)利要求示出了本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案。
[0006]尤其優(yōu)選規(guī)定，在所述側(cè)邊平面中所述接地電極的周長(zhǎng)構(gòu)造成朝所述中軸線逐漸變小。尤其是在所述側(cè)邊平面中所述接地電極的溫度負(fù)載是最大的。因此，通過(guò)在該區(qū)域中的逐漸變小實(shí)現(xiàn)了所述接地電極的溫度吸收的特別高效的減小。
[0007]優(yōu)選規(guī)定，所述接地電極構(gòu)造成金屬線，其直徑構(gòu)造成朝所述縱軸線逐漸變小。尤其是所述金屬線在最薄部位處的直徑位于Imm和5mm之間,尤其是位于Imm和3mm之間。特別優(yōu)選使用一種具有2_厚度的金屬線。替選地規(guī)定，所述接地電極構(gòu)造成金屬板，其垂直于所述中軸線所測(cè)量的寬度構(gòu)造成朝所述縱軸線逐漸變小。所述金屬板在最窄部位處的寬度位于Imm和6mm之間、尤其是位于2mm和5mm之間，尤其是位于2.5mm和3.5mm之間。特別優(yōu)選使用一種具有2.8 mm厚度的金屬板。
[0008]此外，也可以使用具有恒定的寬度的金屬板或具有恒定的厚度的金屬線。在此情況下，所述恒定的厚度或所述恒定的寬度優(yōu)選位于上述的值范圍中。
[0009]此外優(yōu)選規(guī)定，所述接地電極的周長(zhǎng)構(gòu)造成朝所述中軸線以至少3%、尤其是至少5%、尤其是至少7%逐漸變小。例如，以5%的逐漸變小意味著所述接地電極在一個(gè)部位處具有5mm的寬度和Imm的厚度(其周長(zhǎng)因此處于12mm)并且在一靠近所述中軸線的部位處具有在相同厚度下的4.7mm的寬度。在所述兩側(cè)邊的接地電極的兩個(gè)側(cè)邊之間的彎曲部位處，所述寬度又可以略微增大，其中，所述彎曲部位優(yōu)選直接布置在所述接地電極上方。
[0010]在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中規(guī)定，所述兩個(gè)側(cè)邊在所述側(cè)邊平面中彼此具有20°至179°、尤其是30°至179°、尤其是30°至170°、尤其是60°至150°、且優(yōu)選大約90°的角。通過(guò)該角度范圍確保了，在所述接地電極和所述殼體之間的兩個(gè)連接部位不是直接對(duì)置且因此始終實(shí)現(xiàn)了所述接地電極朝向所述中央電極的彎曲，用以調(diào)節(jié)所述火花塞間隙。[0011]附加地，可以在所述接地電極中設(shè)置任意形狀的單個(gè)的或多個(gè)穿通部，用以尤其是能夠影響在火花塞殼體呼吸室中或從中出來(lái)的氣流。
[0012]此外優(yōu)選規(guī)定，所述接地電極的兩個(gè)側(cè)邊相互一件式地制成。
[0013]此外，所述接地電極優(yōu)選包括一在所述殼體和所述側(cè)邊平面之間沿著所述中軸線的方法延伸的突起部。該突起部在一個(gè)端部處焊接在所述殼體上并且在所述突起部的另一端部處具有與所述接地電極的側(cè)邊的另一焊接連接。替選于所述突起部，也可以使所述接地電極的兩個(gè)端部朝所述殼體彎曲。
[0014]特別優(yōu)選地，將所述接地電極的兩個(gè)側(cè)邊在制造過(guò)程中相互彎曲并且將所述兩個(gè)端部焊接到所述殼體的端面上。所述接地電極的特別短的實(shí)施方式導(dǎo)致了熱輸入的減小。相對(duì)于一標(biāo)準(zhǔn)接地電極，在根據(jù)本發(fā)明的電極中溫度峰值以大約17%減小。所述兩側(cè)邊的實(shí)施方式以及在所述殼體端面上的雙重緊固提高了根據(jù)本發(fā)明的接地電極的剛性。由此很大程度地抑制了在運(yùn)行時(shí)通過(guò)氣流和溫度應(yīng)力造成的所述接地電極的彎曲。這樣，相對(duì)于一標(biāo)準(zhǔn)接地電極以大約300%提高了剛性。
[0015]作為接地電極材料優(yōu)選使用一種低合金的鎳合金。這樣，在所述中央電極和所述接地電極之間的電極間距可以通過(guò)所述電極的塑性變形而簡(jiǎn)單地制造出來(lái)。所使用的低合金的鎳合金可以由于其延展性而在室溫下無(wú)撕裂地塑性變形。優(yōu)選將一貴金屬焊接面涂覆到所述接地電極上。原則上高合金的鎳合金(鉻含量>10%)也適合于根據(jù)本發(fā)明的接地電極。當(dāng)然，這樣以更高的耗費(fèi)進(jìn)行所述電極間距的調(diào)節(jié)，因?yàn)樵摳吆辖鸬逆嚭辖鹁哂幸惠^小的延展性。
[0016]為了調(diào)節(jié)在所述接地電極上的貴金屬焊接面和所述中央電極之間的電極間距，利用一沖頭再壓緊到所述接地電極的側(cè)邊上。為此有利地在將所述接地電極焊接到所述殼體上時(shí)選擇一更大的電極間距，其之后通過(guò)再壓緊而減小到所希望的間距上。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的兩側(cè)邊的接地電極優(yōu)選通過(guò)彎曲金屬線或通過(guò)從一金屬板帶中沖裁出來(lái)而制成。所述接地電極可以在焊接之前是平整的或者通過(guò)一任意的形狀朝向或逆向于火花塞對(duì)稱(chēng)軸線進(jìn)行預(yù)變形。所述接地電極的兩個(gè)端部被焊接到火花塞殼體的端面上，其中，使用電阻焊接工藝或激光焊接工藝。在所述側(cè)邊上有利地相對(duì)于所述中央電極涂覆一任意形狀的貴金屬焊接面，用于提高壽命。所述貴金屬焊接面的緊固可以?xún)?yōu)選借助于電阻焊接或激光焊接來(lái)進(jìn)行。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]下面優(yōu)選參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的五個(gè)實(shí)施例。在附圖中示出:
圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的根據(jù)本發(fā)明的火花塞的側(cè)視圖，
圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的根據(jù)本發(fā)明的火花塞的俯視圖，
圖3示出了根據(jù)第二實(shí)施例的根據(jù)本發(fā)明的火花塞的俯視圖，
圖4示出了根據(jù)第三實(shí)施例的根據(jù)本發(fā)明的火花塞的俯視圖，
圖5示出了根據(jù)第四實(shí)施例的根據(jù)本發(fā)明的火花塞的側(cè)視圖，
圖6示出了根據(jù)第五實(shí)施例的根據(jù)本發(fā)明的火花塞的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】[0019]參照?qǐng)D1和2描述了根據(jù)本發(fā)明的火花塞I的第一實(shí)施例。
[0020]該火花塞I包括一殼體2作為與一內(nèi)燃機(jī)的地面接觸。所述殼體2具有一用于將所述火花塞I旋入到所述內(nèi)燃機(jī)中的螺紋。在所述殼體2中沿著所述火花塞I的中軸線8布置一中央電極3。在所述中央電極3和所述殼體2之間具有一絕緣體4。
[0021]在所述殼體2上布置一接地電極5。該接地電極5包括一突起部14，其平行于所述中軸線8延伸。從所述突起部14，所述接地電極5在所謂的側(cè)邊平面E中相對(duì)于所述中央電極3并且垂直于所述中軸線8延伸。所述接地電極5在兩個(gè)連接部位11、12 (參見(jiàn)圖2)處與所述殼體2連接。
[0022]在所述殼體2的燃燒室側(cè)的端部和所述側(cè)邊平面E之間測(cè)量一第一間距6。如圖1所示，所述接地電極5在所述側(cè)邊平面E中具有一定的厚度，該厚度相應(yīng)地在所述接地電極5的中心進(jìn)行測(cè)量。從所述中軸線8至所述連接部位11、12或者直至所述突起部14測(cè)量一第二間距7。所述突起部14同樣具有一定的厚度并且為了確定所述第二間距7在所述突起部14的中心進(jìn)行測(cè)量。
[0023]所述火花塞是如此構(gòu)造的，即所述第一間距6小于所述第二間距7。尤其是所述第一間距6以至少10%、尤其是以至少20%小于所述第二間距7。由此確保了，所述接地電極5的長(zhǎng)度且因此所述接地電極5的表面被減小到盡可能小，從而發(fā)生從所述燃燒室到所述接地電極5上的盡可能小的熱傳遞。
[0024]圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的火花塞I的燃燒室側(cè)的俯視圖。如這里可見(jiàn)，所述接地電極5在所述側(cè)邊平面E中包括一第一側(cè)邊9和一第二側(cè)邊10。所述接地電極5從一沖裁的板件中制成。所述兩個(gè)側(cè)邊9、10相互具有一 90°的角a。所述第一側(cè)邊I或在所述第一側(cè)邊I上的突起部14借助于第一焊接連接(連接部位)11與所述殼體2連接。所述第二側(cè)邊10或在所述第二側(cè)邊10上的突起部14借助于第二焊接連接12 (連接部位)與所述殼體2連接。
[0025]優(yōu)選地，所述兩個(gè)側(cè)邊9、10直接地經(jīng)由所述中央電極3或者說(shuō)在所述中軸線8上匯聚到一起。所述兩個(gè)側(cè)邊9、10在第一實(shí)施例中具有一垂直于所述中軸線8測(cè)量的統(tǒng)一的寬度b。
[0026]參照?qǐng)D3描述所述火花塞I的第二實(shí)施例。相同的或功能上相同的部件在所有實(shí)施例中以相同的附圖標(biāo)記表示。
[0027]如在圖3中所示，所述兩個(gè)側(cè)邊9、10的寬度朝所述中軸線7或者說(shuō)朝所述中央電極3減小。所示出的是最小的寬度b。
[0028]參照兩個(gè)第一實(shí)施例可較好地闡釋本發(fā)明的兩個(gè)重要思想。本發(fā)明的重要思想在于，所述接地電極的盡可能小的表面導(dǎo)致所述接地電極5的盡可能小的溫度吸收，由此避免了所述接地電極5的氧化且因此延長(zhǎng)了運(yùn)行時(shí)間。在第一實(shí)施例中所述第一間距6相對(duì)于所述第二間距7構(gòu)造得相對(duì)較小。在第二實(shí)施例中，所述接地電極5、尤其是在最熱的區(qū)域中，即在所述中軸線8處變窄，由此同樣減小了所述中央電極5的表面。但同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的火花塞I必須能夠?qū)崿F(xiàn)所述電機(jī)間隙的調(diào)節(jié)。因此在兩個(gè)實(shí)施例中使用一彎邊的、兩個(gè)側(cè)邊的接地電極5。該彎邊的接地電極5可以特別好地沿著所述中軸線8的方向彎曲。
[0029]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的火花塞I的第三實(shí)施例。相同的或功能上相同的部件在所有實(shí)施例中以相同的附圖標(biāo)記表示。根據(jù)圖4，在第三實(shí)施例中兩個(gè)側(cè)邊9、10之間的角度α為大約115°。此外，在所述側(cè)邊9、10中的每一個(gè)中分別構(gòu)造一以圓柱形凹部為形式的穿通部13。該穿通部13在此用于影響到火花塞殼體呼吸室中的氣流。
[0030]圖5示出了火花塞I的第四實(shí)施例。相同的或功能上相同的部件在所有實(shí)施例中以相同的附圖標(biāo)記表示。在第四實(shí)施例中，所述接地電極I完全一件式地實(shí)施，從而不必再采用如在第一實(shí)施例中的突起部14。為此，所述接地電極5的端部在一彎曲部位15處以90°彎曲。這樣，所述端部與所述殼體2在所述焊接連接部位11、12處焊接。所述第一間距6在此又選擇得小于所述第二間距7，如在第一實(shí)施例中那樣。
[0031]圖6示出了火花塞I的第五實(shí)施例。相同的或功能上相同的部件在所有實(shí)施例中以相同的附圖標(biāo)記表示。
[0032]在圖6中放大示出了火花塞I的燃燒室側(cè)的端部。在圖6中所述殼體2在燃燒室側(cè)從所述中央電極3伸出去。所述殼體2的燃燒室側(cè)的端部在圖6中拆開(kāi)地示出，從而可見(jiàn)所述中央電極3。所述接地電極5在第五實(shí)施例中構(gòu)造成一平面的構(gòu)件。為了使所述殼體2在燃燒室側(cè)從所述中央電極3伸出去，可以將所述平面的接地電極5直接焊接到所述殼體2的端部上。所示的是在所述殼體2和所述接地電極5之間的第二連接部位12。所述第一連接部位11為了概覽起見(jiàn)隱藏起來(lái)。所述第一間距6在該實(shí)施例中減小到平行于所述中軸線8所測(cè)量的所述接地電極5的一半厚度。
[0033]在所有的實(shí)施例中，可以使用根據(jù)圖2至4的接地電極5的不同的形狀。
【權(quán)利要求】
1.火花塞(I)，包括: 一殼體(2)作為與一內(nèi)燃機(jī)的地面接觸， 一在所述殼體(2)中沿著所述火花塞(I)的中軸線(8)布置的中央電極(3)， 一在所述中央電極(3)和所述殼體(2)之間的絕緣體(4)，以及 一雙側(cè)邊的接地電極(5)，其側(cè)邊(9、10)在一位于所述中央電極(3)的燃燒室側(cè)的垂直于所述中軸線(8)的側(cè)邊平面(E)中相互彎邊， 其中，所述接地電極(5 )的兩個(gè)端部以各一個(gè)連接部位(11、12 )與所述殼體(2 )連接，其特征在于， 在所述殼體(2)的燃燒室側(cè)的端部和所述側(cè)邊平面(E)之間的第一間距(6)小于或等于在所述連接部位(11、12 )之一和所述中軸線(8 )之間的第二間距(7 )，和/或 所述接地電極(5)構(gòu)造成朝所述中軸線(8)逐漸變小。
2.按照權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于，在所述側(cè)邊平面(E)中所述接地電極(5)的周長(zhǎng)朝所述中軸線(8)逐漸變小。
3.按照權(quán)利要求2所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極(5)構(gòu)造成金屬線，其直徑構(gòu)造成朝所述中軸線(8 )逐漸變小，或者所述接地電極(5 )構(gòu)造成金屬板，其垂直于所述中軸線(8)測(cè)量的寬度(b)構(gòu)造成朝所述中軸線(8)逐漸變小。
4.按照權(quán)利要求3所述的火花塞，其特征在于，所述金屬線在最薄部位處的直徑位于Imm和5mm之間、尤其是位于Imm和3mm之間，或者所述金屬板在最窄部位處的寬度(b)位于Imm和6mm之間，尤其是位于2mm和5mm之間。
5.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極(5)的周長(zhǎng)構(gòu)造成朝所述中軸線(8)以至少3%、尤其是至少5%、尤其是至少7%逐漸變小。
6.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述兩個(gè)側(cè)邊(9、10)在所述側(cè)邊平面(E)中彼此具有從20°至179°、尤其是30°至179°、尤其是30°至170°、尤其是60°至150°的角(α )。
7.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于在所述側(cè)邊平面(E)中的接地電極(5)中的至少一個(gè)穿通部(13)。
8.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極的兩個(gè)側(cè)邊(9、10) —件式地制成。
9.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于在所述殼體(2)和所述側(cè)邊(9、10)之間的至少一個(gè)沿著所述中軸線(8)的方向延伸的突起部(14)。
10.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極(5)的兩個(gè)端部朝所述殼體(2 )彎曲。
【文檔編號(hào)】H01T13/46GK103718399SQ201280038686
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月3日
【發(fā)明者】A.本滋, J.菲徹爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司