专利名称：火花塞和用于制造火花塞的方法
技术领域：
本发明涉及一种火花塞，该火花塞包括内导体、与所述内导体相连的点火尖端、围绕所述内导体并具有前端和后端的绝缘体、具有前端和后端的火花塞主体以及至少一个与火花塞主体的前端相连的接地电极，其中，该火花塞具有平行于内导体延伸的纵向方向，火花塞主体则具有沿该纵向方向延伸并且其中插有绝缘体的通道，而且在绝缘体和火花塞主体之间设有一金属套筒，该套筒与绝缘体和火花塞主体紧密相连，并在下文中被称之为“第一套筒”。本发明还涉及一种用于制造如下所述的火花塞的方法，S卩，该火花塞包括内导体、 与所述内导体相连的点火尖端、围绕所述内导体并具有前端和后端的绝缘体、具有前端和后端的火花塞主体以及至少一个与火花塞主体的前端相连的接地电极，其中，该火花塞具有平行于内导体延伸的纵向方向，火花塞主体则具有沿该纵向方向延伸并且其中放置有绝缘体的通道，而且绝缘体通过至少一个金属套筒而与火花塞主体紧密相连。
背景技术：
上面所描述的那种火花塞以及用于制造该火花塞的方法在DE 12 89 360 A中有所披露。在这种已知的用于制造火花塞的方法中，将预制的包括内导体和点火尖端的绝缘体与由软金属制成的套筒一起插入火花塞主体的通道内。接着，沿轴向将套筒压缩在一起， 其中，套筒的一端被牢固地保持在基座上，而其另一端受到柱塞的挤压。该挤压使套筒发生塑性变形，由此将绝缘体固定在火花塞主体内。与此同时，套筒在绝缘体和火花塞主体之间构成气密密封。在制成的火花塞中，套筒是绝缘体和火花塞主体之间唯一的连接件。在利用已知套筒将绝缘体插入火花塞主体中时，火花塞主体、绝缘体和套筒这三个部件必须彼此相对地定位和取向。同时，套筒必须发生塑性变形。在这种类型的制造过程中，经常不能确保绝缘体在套筒被压缩的同时能够在火花塞主体内准确定位。在压缩过程中，绝缘体可能变成相对于火花塞主体偏置，从而使得点火尖端不再在火花塞主体中对中。尤其是，在压缩过程中，绝缘体可能在火花塞主体中倾斜，由此使绝缘体和火花塞主体相互之间不再精确地平行延伸。因此，会导致点火尖端的不准确定位。总之，对于已知的火花塞，绝缘体在火花塞主体内的定位存在着相对较大的不准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种火花塞及其制造方法，其中改进了绝缘体在火花塞主体内的取向和对中，而且不会损害绝缘体和火花塞主体之间的密封。针对上文所述类型的火花塞，本发明所要解决的技术问题是通过如下所述技术方案而得以解决的，即，在第一套筒和绝缘体的后端之间，与第一套筒间隔一定距离地设置至少一个第二套筒，其中，该第二套筒与绝缘体相连，并在火花塞主体的通道内接触该火花塞主体。对于上文所述类型的制造方法，本发明所要解决的技术问题是通过如下所述技术方案而得以解决的，即，将至少一个套筒固定在绝缘体上，然后将该绝缘体与该至少一个固定在其上的套筒一起插入火花塞主体中。此处所用的术语“前端”和“后端”定义如下火花塞或者火花塞主体和绝缘体的 “前端”是指安置在发动机缸体中并且在使用火花塞时面朝发动机的燃烧室的端部。点火尖端就设置在绝缘体的前端上。火花塞主体的“后端”在操作状态下背离发动机的燃烧室。 绝缘体的“后端”是指背离点火尖端的端部，该端部延伸出火花塞主体并且通过内导体与输送用于产生点火火花的点火电压的供应线相连。当火花塞是通过使用两个间隔开的套筒在火花塞主体中定位绝缘体而形成的时候，绝缘体可以更高的精度在火花塞主体中对中。在火花塞主体中，在两个位置对绝缘体进行引导和定位。两个间隔开的套筒可防止绝缘体相对于火花塞主体发生倾斜，由此使得可以确保在绝缘体和火花塞主体之间有良好的平行度。结果，可以以一种非常精确的方式确定点火尖端相对于接地电极的位置。使两个套筒以尽可能最大的距离相互彼此分开是有利的。大的距离可以非常有效地防止绝缘体在火花塞主体中倾斜，并且能够使绝缘体在火花塞主体中以一种特别精确的方式对中。因此，优选地是，靠近火花塞主体的前端地设置第一套筒。绝缘体在其前端有一个逐渐缩减的区域，该区域在下文中被称之为“绝缘体基部”。为了在两个套筒之间获得最大的可能距离，靠近绝缘体基部地设置第一套筒是有利的。优选的是，将第一套筒直接设置在绝缘体基部的附近。因此，在将第二套筒设置在火花塞主体的后端上时，可以实现在第二套筒和第一套筒之间有特别大的距离以及绝缘体的特别准确的定位。根据本发明的一种有利的实施方式，至少是第一套筒被钎焊或低温焊接在绝缘体上。钎焊或低温焊接使得可以在绝缘体和套筒之间形成非常牢固的连接，由此提供良好的定位精度以及在存在于发动机燃烧室中的气压下、为绝缘体和套筒之间的连接提供可靠的密封。为了固定至少一个套筒，绝缘体优选地具有一个基本上为圆柱形的外轮廓。有利的是，至少第一套筒与火花塞主体形成过盈配合。通过在套筒和火花塞主体之间形成过盈配合，可以确保绝缘体在火花塞主体中有非常良好的对中。同时，可以在存在于发动机燃烧室中的气压下，使套筒和火花塞主体之间的连接有良好的密封。为了确保火花塞具有良好的、可靠的功能，以气密的方式使第一套筒在火花塞的前端与绝缘体和火花塞主体连接就足够了。第二套筒主要用于使绝缘体在火花塞主体中对中，而不必与绝缘体和火花塞主体形成紧密的连接。但是，根据本发明的一种特别优选的实施方式，可以将两个套筒都钎焊或低温焊接在绝缘体上，并且与火花塞主体形成过盈配合。 为了在通道的区域内容纳至少一个套筒，火花塞主体优选地具有一个基本上为圆柱形的内轮廓。在本发明的一种实施方式中，可以规定至少一个套筒由热膨胀系数适合于绝缘体的材料的金属制造。该实施方式的优点在于，在操作状态下，绝缘体和套筒可以在热量的影响下均勻地膨胀，并且使套筒和绝缘体之间的连接承受最小的可能应力。这使得套筒和绝缘体之间的气密性连接可以有较长的使用寿命。绝缘体有利地由陶瓷制成。在铁-镍-钴基础上制造的冶炼合金具有适合于陶瓷的热膨胀系数的热膨胀系数，可以有利地将该合金用作制造套筒的金属。这种合金例如由在德国哈瑙的Vacuumschmelze GmbH & Co. KG制造。有利的是，绝缘体和/或火花塞主体可以具有用于沿着火花塞的纵向定位其中一个套筒的肩部。如果例如将一个套筒钎焊或低温焊接在绝缘体上并随后压入火花塞主体中，则位于绝缘体上的肩部可以在钎焊或低温焊接的过程中沿着绝缘体的纵向方向定位该套筒。在随后进行的向内压迫的步骤中，位于绝缘体上的肩部可以支持该套筒并防止过大的剪应力作用在进行了钎焊或低温焊接的连接部位上。在压入装配有至少一个套筒的绝缘体时，火花塞主体上的肩部可以起一个套筒止动件的作用，由此简化压入过程。根据本发明的一种进一步的实施方式，有利地采取共挤压绝缘体和内导体并进行烧结的做法。结果，可以省去将一个单独制造的内导体插入绝缘体主体并进行锚固所需的工作。此外，可以因此而差不多完全地防止在内导体和周围的绝缘体主体之间出现漏泄点。 这一优点可以通过用可导电的陶瓷制造内导体而得到增强。借助于根据本发明的用于制造火花塞的方法，可以改进绝缘体在火花塞主体上中的定位和对中，其中，首先将一个套筒固定在绝缘体上，然后将其上固定有套筒的绝缘体插入火花塞主体。与前面所描述的现有技术不同的是，现有技术中必须处理和定位三个没有相互连接的部件，而根据本发明的方法提供了只需要处理两个没有相互连接的部件并使之可以彼此相互定位的方案。在本方法的第一步骤中，使绝缘体和一个套筒彼此相互连接。第二套筒也可以与绝缘体连接。一旦已经将一个或两个套筒固定在绝缘体上，就将绝缘体插入火花塞主体。在插入绝缘体的过程中，带有至少一个固定于其上的套筒的绝缘体实际上形成一个零部件。套筒不会丧失其相对于绝缘体的定位。通过利用钎焊或低温焊接、优选地利用活性钎焊而将至少一个套筒固定在绝缘体上的方式，可以在绝缘体和套筒之间形成一个特别好的连接。在连接步骤中减少“自由”部件的个数，可以降低在该连接步骤中出现的不准确度以及在所有连接步骤中出现的总的不准确度。特别有利的是，将至少两个套筒固定在绝缘体上，事实上，将第一套筒以气密的方式固定在绝缘体上，并且将至少一个第二套筒固定在绝缘体上，然后将绝缘体和固定在其上的套筒一起插入火花塞主体中。优选的是，第二套筒以与第一套筒隔开一定距离的方式固定在绝缘体上，并且实际上位于第一套筒和绝缘体的后端之间。第二套筒能够使绝缘体在火花塞主体中实现特别好的对中。有利的是，通过钎焊或者低温焊接，优选地通过活性钎焊，至少将第一套筒固定在绝缘体上，以便在套筒和绝缘体之间获得对中情况良好并且同时是气密密封的连接。为了将绝缘体插入火花塞主体中，如下所述的做法可能是有利的，S卩，加热火花塞主体，使未经加热的、其上固定有至少一个套筒的绝缘体滑入火花塞主体，然后冷却火花塞主体，由此能够使火花塞主体通过收缩配合在与绝缘体相连的至少一个套筒上而成为是固定的。特别优选的是，使绝缘体与固定于其上的至少一个套筒一起被压入火花塞主体中。不进行预热的压入过程使得可以以一种特别简单的、经济的方式来实施制造方法。根据本发明的另外一种实施方式，如果在将绝缘体插入火花塞主体的同时，根据预定长度沿着火花塞的纵向方向调整绝缘体相对于火花塞主体的位置，将会是有利的。通过选择绝缘体和火花塞主体之间的不同的预定长度，可以采用相同的绝缘体、套筒和火花塞主体的半成品来制造在热功率或其火花位置方面有所差别的不同的火花塞。由此，可以减少不同类型火花塞所需的零件的差异性。下面将利用一个实施例并参照附图地说明本发明的进一步的细节和优点。所描述的特征可以单独地或组合地作为权利要求的保护对象。
图1示出了根据本发明的火花塞的纵向剖视图；以及图2以局部的等轴剖视图示出了图1所示的火花塞。
具体实施例方式在图1和图2中示出了包含有火花塞主体2的火花塞1。该火花塞1可以和其火花塞主体2 —起，以一种本身已经公知的方式，插入内燃机的发动机缸体中。火花塞主体2 具有前端3和后端4。接地电极5设置在于操作状态下延伸到发动机中的前端3上。火花塞1包括与点火尖端7相连的内导体6。绝缘体8被设置成包围内导体6并包括前端9和后端10。点火尖端7设置在绝缘体8的前端9上并与接地电极5 —起形成一个火花隙11，在操作状态下，将在该火花隙11中产生点火火花。内导体6可以在绝缘体的后端10处与图中未示出的供应线相连，以便在操作过程中向火花塞1供应必需的点火电压。为了确保内导体6与供应线有良好的接触，可以使绝缘体8在后端10处具有导电性。如图所示，点火尖端7可以由稍微延伸出绝缘体8的内导体6形成。根据对火花塞1的要求，点火尖端7也可以由一个插入绝缘体8的前端9并以导电的方式与内导体6 相连的附加零件形成。该插入的零件优选地包含一个贵金属的点火尖端，以确保火花塞具有长的使用寿命。火花塞主体2具有一个沿着火花塞1的纵向方向延伸的通道12。所述“纵向方向” 应当被理解成平行于内导体6延伸的方向。绝缘体8设置在通道12中。还设置有用金属制成的两个套筒13和14，它们被设置在绝缘体8和火花塞主体2之间。套筒13设置在火花塞主体2的前端3区域，并且在下文中被称之为“第一套筒”。第一套筒13与绝缘体8和火花塞主体2紧密地连接，以防止压缩气体在操作状态下从发动机的燃烧室逸出。第二套筒14与第一套筒13间隔一定距离地设置在位于第一套筒13和绝缘体8 的后端10之间的区域内。第二套筒14与绝缘体8相连，并且在火花塞主体2的通道12内接触火花塞主体2。这两个套筒13、14确保了绝缘体8能够在火花塞主体2中得到很好的定位和对中。绝缘体8在其前端9上有一个逐渐缩减的区域，该区域在下文中被称之为“绝缘体基部” 15。第一套筒13设置在绝缘体基部15附近。第二套筒14设置在火花塞主体2的后端4上。由此，可以在两个套筒13和14之间获得最大的可能距离，这能够使绝缘体8在火花塞主体2中获得非常好的对中。火花塞1采用这样一种方法制造，S卩，在该方法中，将套筒13、14固定在绝缘体8 上，然后将带有固定于其上的套筒13、14的绝缘体8插入火花塞主体2中。有利的是，通过钎焊或者低温焊接将套筒13、14固定在绝缘体8上。活性钎焊尤其适合用于将由陶瓷制成的绝缘体8连接到金属套筒上。在进行活性钎焊时，采用包含有诸如钛的、能够与陶瓷绝缘体的表面起反应的成分的硬钎焊合金，由此能够浸湿该陶瓷绝缘体。带有固定于其上的套筒13、14并且将要被插入火花塞主体2中的绝缘体8可以以不同的方式固定在火花塞主体2中。优选地，在套筒13、14和火花塞主体2之间形成过盈配合，并且通过压入方式插入绝缘体8。当压入绝缘体8时，可以根据预定的尺寸A设定绝缘体8沿火花塞1的纵向方向相对于火花塞主体2的位置。尺寸A也被称之为“压入深度”， 并优选地由第一套筒13距离火花塞主体2的前端3的距离来限定。假定压入深度A可以改变，就有可能将例如与绝缘体基部15的形状不同的不同绝缘体8有选择地插入单个火花塞主体2中。因此，可以采用差异性非常低的零部件制造热功率或者其火花位置有所差别的不同的火花塞1。对于上述的制造方法，使绝缘体8的外壁16以及火花塞主体2中的通道12的内壁17为圆柱形就足够了。不需要设置突起或者肩部。如果圆柱形外壁16是光滑的，则可以在钎焊或者低温焊接之前改变第一套筒13和点火尖端7之间的距离。由于热功率主要由操作过程中在点火尖端7和绝缘体基部15上产生并借助于第一套筒13被转移走的热量决定，因此，无需使绝缘体8或者火花塞主体2的几何形状发生变化，就可以制造热功率不同的火花塞。根据一个优选实施例，可以在绝缘体8上设置用于套筒13的肩部18以及用于套筒14的肩部19。肩部18和19在将套筒13、14钎焊或者低温焊接在绝缘体8上时定位套筒13、14。在压入步骤中，肩部18和19防止经钎焊或者低温焊接的连接部位在不允许的高的剪应力下被损坏。在火花塞主体2上可以设置肩部20。在压入其上带有固定的套筒13、 14的绝缘体8时，该肩部20形成一个用于套筒14的止动件。在这种情况下，不必单独测量或者监视压入深度A，这是因为在套筒14抵靠在肩部20上时就确保了正确的尺寸A。可以借助于玻璃封接的手段，以本身已经公知的方式制造绝缘体8中的内导体6。 可以将图中未示出的一个干扰抑制电阻与内导体6制成一体。对于根据本发明的火花塞1 而言，绝缘体8的外轮廓，尤其是外壁16主要为圆柱形。因此，将绝缘体8和内导体6共挤出并随后烧结在一起，是特别优选的做法。在那种情况下，内导体6优选地由可导电的陶瓷制成。作为压入绝缘体8的一种替代方案，尤其是当在火花塞主体2中需要非常大的保持力时，下述方式也可以是有利的，即，对火花塞主体2进行加热，将带有固定于其上的套筒13、14的未经加热的绝缘体8滑入通道12，然后冷却火花塞主体2，由此使火花塞主体2 能够借助于收缩配合固定在套筒13、14上。附图标记1火花塞11点火隙2火花塞主体12通道3火花塞主体的前端13套筒(第一)4火花塞主体的后端14套筒(第二)5接地电极15绝缘体基部6内导体16绝缘体的外壁7点火尖端17通道的内壁8绝缘体18绝缘体上用于套筒13的肩部9绝缘体的前端19绝缘体上用于套筒14的肩部10绝缘体的后端20火花塞主体上的肩部A压入深度，长度
权利要求
1.一种火花塞(1)，包括内导体(6)、与所述内导体(6)相连接的点火尖端(7)、围绕所述内导体(6)并具有前端(9)和后端(10)的绝缘体(8)、具有前端C3)和后端的火花塞主体( 以及至少一个与所述火花塞主体( 的所述前端C3)相连接的接地电极(5)， 其中，所述火花塞(1)具有平行于所述内导体(6)延伸的纵向方向，所述火花塞主体(2)具有一沿所述纵向方向延伸并且在其中放置有所述绝缘体(8)的通道(12)，而且在所述绝缘体(8)和所述火花塞主体( 之间设有金属套筒，所述套筒与所述绝缘体(8)和所述火花塞主体( 紧密地相连，并且在下面被称之为“第一套筒”(13)，其特征在于，在所述第一套筒(13)和所述绝缘体⑶的所述后端(10)之间，以与所述第一套筒(1 间隔一定距离的方式设置至少一个第二套筒(14)，并且，所述第二套筒(14)与所述绝缘体(8)相连，并在所述火花塞主体( 的所述通道(1 内接触所述火花塞主体 ⑵。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述绝缘体(8)在其前端(9)上有一个逐渐缩减的区域，所述区域在下面被称之为“绝缘体基部”(1 ，并且在所述绝缘体基部 (15)附近设置所述第一套筒(13)。
3.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于，所述第一套筒(1 靠近所述绝缘体基部(15)设置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述第二套筒(14)设置在所述火花塞主体O)的所述后端(4)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的火花塞，其特征在于，至少所述第一套筒(13) 被钎焊或低温焊接在所述绝缘体(8)上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的火花塞，其特征在于，至少所述第一套筒(13) 与所述火花塞主体( 形成过盈配合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述套筒(13、14)中的至少一个由热膨胀系数适合于所述绝缘体(8)的材料的金属制造。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述绝缘体(8)和/或所述火花塞主体( 包括用于沿着所述火花塞(1)的纵向定位所述套筒(13、14)中的一个的肩部(18 ；19)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述绝缘体(8)和所述内导体(6)被共挤压出和并经受烧结。
10.根据权利要求9所述的火花塞，其特征在于，所述内导体(6)由可导电的陶瓷制成。
11.一种用于制造如下所述的火花塞(1)的方法，即，所述火花塞(1)包括内导体(6)、 与所述内导体(6)相连接的点火尖端(7)、围绕所述内导体(6)并具有前端(9)和后端(10) 的绝缘体(8)、具有前端C3)和后端的火花塞主体O)以及至少一个与所述火花塞主体O)的所述前端C3)相连接的接地电极(5)，其中，所述火花塞(1)具有平行于所述内导体(6)延伸的纵向方向，所述火花塞主体( 具有一沿所述纵向方向延伸并且在其中放置有所述绝缘体(8)的通道(12)，而且所述绝缘体(8)借助于至少一个金属套筒(13 ； 14)与所述火花塞主体( 紧密地连接，其特征在于，将所述至少一个套筒(13 ； 14)固定在所述绝缘体(8)上，随后将其上固定有所述至少一个套筒(13 ； 14)的所述绝缘体(8)插入所述火花塞主体O)中。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述至少一个套筒(13； 14)通过钎焊或者低温焊接、优选地通过活性钎焊而固定在所述绝缘体(8)上。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一套筒(1 固定在所述绝缘体 (8)上并且与所述绝缘体(8)紧密地连接，至少一个所述第二套筒(14)固定在所述绝缘体 (8)上，然后将其上固定有套筒(13、14)的所述绝缘体(8)插入所述火花塞主体(2)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二套筒(14)以与所述第一套筒 (13)间隔一定距离的方式固定在所述绝缘体(8)上。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，至少一个所述第一套筒(1 通过钎焊或者低温焊接、优选地通过活性钎焊而固定在所述绝缘体(8)上。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，将其上固定有所述至少一个套筒(13 ； 14)的所述绝缘体⑶压入所述火花塞主体(2)中。
17.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，将所述火花塞主体(2) 加热，将未经加热的、其上固定有所述至少一个套筒(13 ； 14)的所述绝缘体(8)插入所述火花塞主体O)，然后冷却所述火花塞主体O)，由此能够使所述火花塞主体( 通过收缩配合固定在与所述绝缘体(8)相连接的所述至少一个套筒(13 ； 14)上。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述绝缘体(8)插入所述火花塞主体O)时，根据预定长度(A)设定所述绝缘体(8)沿着所述火花塞(1)的纵向方向相对于所述火花塞主体O)的位置。
全文摘要
本发明公开了一种火花塞(1)，其包括内导体(6)、与内导体(6)相连的点火尖端(7)、围绕内导体(6)并具有前端(9)和后端(10)的绝缘体(8)、具有前端(3)和后端(4)的火花塞主体(2)以及至少一个与火花塞主体(2)的前端(3)相连接的接地电极(5)。火花塞(1)具有平行于内导体(6)延伸的纵向方向。火花塞主体(2)包括一沿该纵向方向延伸并且在其中设置有绝缘体(8)的通道(12)。在绝缘体(8)和火花塞主体(2)之间设有金属制套筒。该套筒与绝缘体(8)和火花塞主体(2)紧密地相连，并且在下面称为“第一套筒”(13)。事实上，在第一套筒(13)和绝缘体(8)的后端(10)之间，与第一套筒(13)间隔一定距离地设置至少一个第二套筒(14)。该第二套筒(14)与绝缘体(8)相连，并在火花塞主体(2)的通道(12)内接触该火花塞主体(2)。
文档编号H01T21/02GK102195236SQ20111006291
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月17日
发明者维尔纳·尼斯纳 申请人:博格华纳贝鲁系统有限公司