用于内燃发动机的火花塞的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于内燃发动机的火花塞，其包括中央电极、管状绝缘体、管状金属外壳、接地电极和过电压防护器。中央电极插入并保持在绝缘体中。绝缘体插入和保持在金属外壳中，以使得绝缘体的近端部分从金属外壳暴露出来。接地电极结合至金属外壳的远端端部并通过形成在中央电极与接地电极之间的火花隙面对中央电极。过电压防护器防止高于或等于阈值电压的电压施加横过火花隙。过电压防护器布置在绝缘体的近端部分中，以布置在金属外壳的外部并且比金属外壳更加远离火花隙。
【专利说明】用于内燃发动机的火花塞
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于内燃发动机的火花塞。
【背景技术】
[0002]通常，采用火花塞作为例如机动车的内燃发动机中的点火装置。火花塞包括:中央电极；管状绝缘体，中央电极插入并保持在其中；管状金属外壳(或壳体)，具有绝缘体插入和保持在其中的远端部分；以及接接地电极，结合至金属外壳的远端端部并通过形成在中央电极和接地电极之间的火花隙面对中央电极。
[0003]在操作中，通过点火线圈将高电压施加至火花塞，从而破坏火花隙的电绝缘，以在中央电极和接地电极之间产生火花。
[0004]而且，日本专利申请公开N0.JPH0680313公开了一种具有嵌入在绝缘体中的定电压元件的火花塞。定电压元件具有当被施加高于或等于阈值电压的电压时电阻减小的特征。通过雪崩二极管或变阻器实现定电压元件。定电压元件位于金属外壳中，并且与包括中央电极、火花隙和接地电极的火花放电路径平行地在点火线圈的次级侧和金属外壳之间电连接。结果，通过定电压元件，可防止高于或等于阈值电压的电压施加横过火花隙。结果，可减小火花塞的放电电压的变化。
[0005]然而，以上专利文献中公开的火花塞会具有以下问题。
[0006]在操作中，插入发动机的燃烧室中的火花塞的远端部分将通过燃烧室中的空气-燃料混合物的燃烧产生的热被加热至高温。而且，金属外壳通常由具有相对高的热导率的金属材料制成。因此，当火花塞的远端部分被加热时，远端部分的热将被传递至整个金属外壳，从而也将整个金属外壳加热至高温。因此，位于金属外壳中的定电压元件会受到超过定电压元件的耐热温度的高温。结果，定电压元件的阈值电压会变化，并且在最坏的情况下，定电压元件会被损坏，并且变得不能正常工作。结果，火花塞会变得不能在火花隙中产生稳定的火花。
【发明内容】
[0007]根据不例性实施例，提供了一种用于内燃发动机的火花塞。该火花塞包括中央电极、管状绝缘体、管状金属外壳、接地电极和过电压防护器。中央电极插入并保持在绝缘体中。绝缘体插入并保持在金属外壳中，以使得绝缘体的近端部分从金属外壳暴露出来。接地电极结合至金属外壳的远端端部并通过形成在中央电极与接地电极之间的火花隙面对中央电极。过电压防护器防止高于或等于阈值电压的电压施加横过火花隙。过电压防护器布置在绝缘体的近端部分中，以布置在金属外壳的外部并且比金属外壳更加远离火花隙。
[0008]根据过电压防护器的以上布置方式，可防止过电压防护器在火花塞的操作过程中过热。
[0009]更具体地说，包括接地电极和中央电极的放电部分(或芯片)的火花塞的远端部分布置在发动机的燃烧室内部。因此，火花塞的远端部分将通过在燃烧室中的空气-燃料混合物的燃烧产生的热被加热至高温。而且，金属外壳通常由具有相对高的热导率的金属材料制成。因此，当火花塞的远端部分被加热时，远端部分的热将传递至整个金属外壳，从而也将整个金属外壳加热至高温。
[0010]另一方面，绝缘体通常由具有相对低的热导率的陶瓷材料制成。而且，绝缘体的近端部分从金属外壳暴露出来。因此，热难以从火花塞的远端部分和金属外壳传递至绝缘体的近端部分。因此，绝缘体的近端部分的温度将保持为低于火花塞的远端部分和金属外壳的温度。
[0011]因此，通过将过电压防护器布置在绝缘体的近端部分，可防止过电压防护器在火花塞的操作的过程中过热。因此，可防止由于过电压防护器的过热而发生过电压防护器的故障条件。结果，可保持过电压防护器正常工作，从而允许火花塞在火花隙中产生稳定的火花。
[0012]在另一实施中，过电压防护器由与包括中央电极、接地电极和形成在中央电极与接地电极之间的火花隙的火花-放电路径并联的至少一个定电压元件构成。
[0013]火花塞还包括与中央电极电连接的杆。杆具有插入并保持在绝缘体中的主体和布置在主体的近端侧上并从绝缘体的近端端部突出的端子。至少一个定电压元件通过第一连接端子与杆电连接，并且通过第二连接端子与金属外壳电连接。
[0014]在一个示例性实施例中，绝缘体具有形成在绝缘体的径向外表面中以沿着绝缘体的轴向延伸的凹槽。至少一个定电压元件以及第一连接端子和第二连接端子被容纳在绝缘体的凹槽中，以相对于绝缘体的径向外表面径向向内地布置。
[0015]此外，凹槽具有:元件容纳部分，其用于容纳至少一个定电压元件；第一连接端子容纳部分，其用于容纳第一连接端子；和第二连接端子容纳部分，其用于容纳第二连接端子。在这种情况下，与元件容纳部分相比，优选地，第一连接端子容纳部分和第二连接端子容纳部分中的至少一个的垂直于绝缘体的轴向的横截面面积较小。
[0016]在另一示例性实施例中，绝缘体具有形成在其中的第一孔和第二孔二者。第一孔沿着绝缘体的轴向延伸。第二孔延伸以与第一孔连通并在邻近于金属外壳的位置在绝缘体的径向外表面上开口。第一连接端子、至少一个定电压元件和第二连接端子的一部分被容纳在第一孔中。第二连接端子的其余部分被容纳在第二孔中。
[0017]优选地，第二连接端子与杆的主体之间的绝缘体的厚度设为大于或等于1_。
[0018]在又一示例性实施例中，至少一个定电压元件布置在绝缘体中，以使得至少一个定电压元件与杆的主体之间的距离沿着绝缘体的轴向朝着火花隙增大。
[0019]优选地，在第二连接端子的垂直于绝缘体的轴向的横截面上，第二连接端子沿着绝缘体的径向的厚度小于第二连接端子沿着垂直于径向的方向的宽度。
[0020]还优选地，具有比空气高的热导率的填充构件填充在形成在至少一个定电压元件与绝缘体之间的空间中。
[0021 ] 在另一示例性实施例中，至少一个定电压元件被构造为包括主体和其上安装有主体的底板。底板由金属材料制成并且被布置为毗邻绝缘体。
[0022]此外，绝缘体具有形成在绝缘体的径向外表面中以沿着绝缘体的轴向延伸的凹槽。凹槽具有底表面和一对侧表面。底表面从绝缘体的径向外表面沿径向向内凹陷并垂直于绝缘体的径向延伸。侧表面分别从底表面的相对的圆周端部延伸至绝缘体的径向外表面。至少一个定电压元件布置在凹槽的底表面上。凹槽的侧表面的每一个与底表面形成在90°至120°的范围内的内角。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]将从下面提供的【具体实施方式】和从示例性实施例的附图中更加全面地理解本发明，然而，不应将它们理解为将本发明限于特定实施例，而是它们仅用于解释和理解的目的。
[0024]在附图中:
[0025]图1是根据第一实施例的火花塞的部分剖视图；
[0026]图2是沿着图1的线I1-1I截取的火花塞的一部分的剖视图；
[0027]图3是根据第一实施例的火花塞的绝缘体的一部分的部分剖视图；
[0028]图4是沿着图3的IV方向的绝缘体的一部分的侧视图；
[0029]图5是根据第一实施例的火花塞的等效电路图；
[0030]图6是根据第二实施例的火花塞的一部分的部分剖视图；
[0031]图7是沿着图6的线VI1-VII截取的根据第二实施例的火花塞的一部分的剖视图；
[0032]图8是根据第二实施例的火花塞的绝缘体的一部分的部分剖视图；
[0033]图9是根据第三实施例的火花塞的一部分的部分剖视图；
[0034]图10是图9的一部分的放大图；以及
[0035]图11是根据第四实施例的火花塞的一部分的剖视图。
【具体实施方式】
[0036]下文中，将参照图1-图11描述示例性实施例。应该注意，为了清楚起见和便于理解，在整个说明书中具有相同功能的相同部件在附图的每一个中在可能时都用相同的标号标记，以及为了避免冗余，将不重复对相同部件的描述。
[0037]第一实施例
[0038]图1示出了根据第一实施例的火花塞I的整体构造。
[0039]如图1所示，火花塞I包括:中央电极6 ;管状绝缘体4，中央电极6插入并保持在其中；管状金属外壳(或壳体)5，绝缘体4插入并保持在其中；接地电极51，结合至金属外壳5，并通过形成在中央电极和接地电极6和51之间的火花隙10面对中央电极6 ；以及杆7，部分地容纳在绝缘体4中，并且与中央电极6电连接。
[0040]而且，在当前实施例中，火花塞I还包括过电压防护器20，其用于防止高于或等于阈值电压的电压施加横过火花隙10。过电压防护器20布置在绝缘体4中，以布置在金属外壳5以外，并且与金属外壳5相比更加远离火花隙10。
[0041]下文中，将更加详细地描述根据当前实施例的火花塞I的构造。
[0042]火花塞I被设计为点燃例如机动车的内燃发动机的燃烧室中的空气-燃料混合物。火花塞I具有将要连接至点火线圈8 (图5中示出)的一个轴端和将要布置在燃烧室(未示出)内部的另一轴端。另外，下文中，如图1所示，火花塞I的将要连接至点火线圈8的轴侧将被称作“近端侧”;火花塞I的将被布置在燃烧室内部的另一轴侧将被称作“远端侧”。
[0043]如图1所示,火花塞I包括:管状绝缘体4 ;管状金属外壳5,其将绝缘体4保持在其中，绝缘体4的近端部分突出到金属外壳5以外；中央电极6，其被保持在绝缘体4中，以使得中央电极6的远端端部沿轴向突出到绝缘体4以外；以及大致L形的接地电极51，其结合至金属外壳5的远端端部。
[0044]具体地说，在当前实施例中，中央电极6包括基础构件61和放电芯片62。
[0045]基础构件61具有大致圆柱形形状，并且由例如镍合金制成。
[0046]例如通过焊接将放电芯片62结合至基础构件61的远端端部。放电芯片62布置为从绝缘体4的远端端部突出。而且，放电芯片62也具有大致圆柱形形状，其直径等于基础构件61的直径。放电芯片62由诸如铱、钼或铑的贵金属或贵金属合金制成。另外，放电芯片62也可由诸如钨、钌、钽或铌的具有高熔点的非贵金属或这些非贵金属的合金制成。
[0047]在中央电极6的近端侧，布置有包括主体72和端子71的杆7。主体72插入并保持在绝缘体4中并与中央电极6电连接。端子71布置在主体72的近端侧上,并从绝缘体4的近端端部突出。在当前实施例中，主体72和端子71—体地形成为一个部件。然而，主体72和端子71也可分开形成，并随后组装到彼此。
[0048]杆7的主体72和中央电极6通过在绝缘体4中熔融和固化的玻璃密封件固定至彼此。另外，中央电极6和杆7的主体72 二者也通过玻璃密封件固定至绝缘体4的内表面。
[0049]金属外壳5具有大致空心的圆柱形。金属外壳5布置为从绝缘体4的大约轴向中心位置向远端(即，朝着远端侧)覆盖绝缘体4，从而绝缘体4的远端端部突出到金属外壳5的外部。而且，金属外壳5具有在其外围上的公螺纹部分，从而可通过将公螺纹部分紧固至气缸盖的母螺纹孔中将金属外壳5固定至发动机的气缸盖(未不出)。金属外壳5由具有导电性并具有相对高的热导率的金属材料制成，诸如低碳钢。
[0050]接地电极51大致弯曲成直角，以包括第一部分511和第二部分512。第一部分511从金属外壳5的远端端部向远端延伸。第二部分512从第一部分511的远端端部径向向内延伸，以使其端部通过形成在第二部分512与中央电极6的放电芯片62之间的火花隙10沿轴向面对中央电极6的放电芯片62。
[0051]绝缘体4由氧化铝形成，形成为大致空心的圆柱形。绝缘体4包括圆柱形部分41、大直径部分42、小直径部分43和锥形部分44，它们从近端侧按照这个顺序依次地布置。
[0052]更具体地说，圆柱形部分41形成在绝缘体4的近端端部。大直径部分42从远端侧毗连圆柱形部分41，并具有比圆柱形部分41的直径更大的直径。小直径部分43从远端侧毗连大直径部分42，并具有比大直径部分42的直径小的直径。向远端变细的锥形部分44从远端侧毗连小直径部分43。
[0053]在当前实施例中，绝缘体4插入并保持在金属外壳5中，以使得几乎整个圆柱形部分41从金属外壳5的近端端部突出，而锥形部分44的远端部分从金属外壳5的远端端部突出。
[0054]而且，如图1-4所示，在绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面中，形成有沿径向向内凹陷并沿着圆柱形部分41的轴向(或绝缘体4的轴向)延伸的凹槽45。此外，凹槽45包括元件容纳部分47，其用于容纳用于分别容纳第一连接端子31和第二连接端子32的一对定电压兀件2和一对连接构件容纳部分48。所述一对定电压兀件2构成过电压防护器20。第一连接端子31将所述一对定电压元件2电连接至杆7的端子71。第二连接端子32将所述一对定电压元件2电连接至金属外壳5。凹槽45的连接构件容纳部分48分别形成在元件容纳部分47的近端侧和远端侧上。
[0055]更具体地说，如图2-4所示，凹槽45的元件容纳部分47具有底表面471和一对侧表面472。底表面471从绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面沿径向向内凹陷并垂直于圆柱形部分41的径向延伸(或者平行于与圆柱形部分41的径向外表面的法向垂直的平面延伸)。侧表面472分别从底表面471的相对的圆周端部向圆柱形部分41的径向外表面延伸。
[0056]在当前实施例中，两个侧表面472均垂直于底表面471延伸。侧表面472从底表面471的高度(或者侧表面472从底表面471至绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面的长度)设为大于定电压元件2的厚度。而且，侧表面472之间的距离设为大于定电压元件2的宽度。
[0057]另外，在当前实施例中，凹槽45的元件容纳部分47的底表面471与杆7的主体72之间的绝缘体4的厚度t设为等于1_。因此，在当前实施例中，第二连接端子32与杆7的主体72之间的绝缘体4的最小厚度等于1mm。
[0058]如图3和图4所示，凹槽45的所述一对连接构件容纳部分48由用于容纳第一连接端子31的第一连接端子容纳部分481和用于容纳第二连接端子32的第二连接端子容纳部分482构成。
[0059]凹槽45的第二连接端子容纳部分482具有底表面483和一对侧表面484。底表面483从绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面沿径向向内凹陷，并垂直于圆柱形部分41的径向延伸。侧表面484分别从底表面483的相对的圆周端部延伸至圆柱形部分41的径向外表面。
[0060]在当前实施例中，两个侧表面484均垂直于底表面483延伸。侧表面484从底表面483的高度(或者侧表面484从底表面483至绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面的长度)设为大于第二连接端子32的厚度。而且，侧表面484之间的距离设为大于第二连接端子32的宽度。
[0061]另外，在当前实施例中，与凹槽45的元件容纳部分47相比，第二连接端子容纳部分482的垂直于圆柱形部分41的轴向的横截面面积较小。换句话说，第二连接端子容纳部分482的垂直于所述轴向的横截面面积小于元件容纳部分47垂直于所述轴向的横截面面积。
[0062]另一方面，通过使凹槽45的元件容纳部分47向近端(即，朝着近端侧)延伸而形成凹槽45的第一连接端子容纳部分481，因此第一连接端子容纳部分481的横截面形状与元件容纳部分47的相同。
[0063]返回参照图1和图2，在当前实施例中，过电压防护器20由容纳在绝缘体4的凹槽45的元件容纳部分47中的所述一对定电压元件2构成。
[0064]更具体地说，在当前实施例中，定电压元件2的每一个由齐纳二极管实现。定电压元件2连续地(串联，serially)彼此连接，并且各自具有矩形棱柱体形状。两个定电压元件2布置在形成在绝缘体4的圆柱形部分41中的凹槽45的元件容纳部分47的底表面471上，其中它们的纵向与圆柱形部分41的轴向一致。另外，定电压元件2沿着凹槽45的元件容纳部分47的宽度方向的宽度设为大于定电压元件2沿着元件容纳部分47的深度方向的厚度。这里，元件容纳部分47的宽度方向垂直于元件容纳部分47的底表面471的法向和圆柱形部分41的轴向二者，并且元件容纳部分47的深度方向与底表面471的法向一致。
[0065]而且，在当前实施例中，定电压元件2的每一个取向为使得其阳极面向近端并且使得其阴极面向远端。此外，两个定电压元件2中的位于远端侧上的一个的阳极电连接至另一个位于近端侧上的定电压元件2的阴极。
[0066]此外，如图1所示，第一连接端子31电连接至近端侧定电压元件2的阳极。另一方面，第二连接端子32电连接至远端侧定电压元件2的阴极。
[0067]第一连接端子31具有垂直于绝缘体4的圆柱形部分41的轴向并且布置在凹槽35的第一连接端子容纳部分481中的矩形横截面，所述横截面的纵向与第一连接端子容纳部分481的宽度方向一致。这里，第一连接端子容纳部分481的宽度方向指垂直于第一连接端子容纳部分481的底表面的法向以及绝缘体4的圆柱形部分41的轴向二者的方向。另夕卜，第一连接端子容纳部分481的底表面的法向表示第一连接端子容纳部分481的深度方向。
[0068]相似地，第二连接端子32具有垂直于绝缘体4的圆柱形部分41的轴向并布置在凹槽35的第二连接端子容纳部分482中的矩形横截面，所述横截面的纵向与第二连接端子容纳部分482的宽度方向一致。这里，第二连接端子容纳部分482的宽度方向指垂直于第二连接端子容纳部分482的底表面483的法向和绝缘体4的圆柱形部分41的轴向二者的方向。另外，第二连接端子容纳部分482的底表面483的法向表示第二连接端子容纳部分482的深度方向。
[0069]如图1所示，第一连接端子31从近端侧定电压元件2沿着凹槽45的第一连接端子容纳部分481的底表面向近端延伸，以将近端侧定电压元件2电连接至杆7的端子71。更具体地说，在当前实施例中，第一连接端子31的近端端部通过点焊结合至杆7的端子71。另外，应该理解，第一连接端子31的近端端部也可结合至杆7的主体72而非端子71。
[0070]第二连接端子32从远端侧定电压元件2沿着凹槽45的元件容纳部分47的底表面471的远端部分和凹槽45的第二连接端子容纳部分482的底表面483向远端延伸，以将远端侧定电压元件2电连接至金属外壳5。更具体地说，在当前实施例中，第二连接端子32的远端端部通过点焊结合至金属外壳5。
[0071]而且，如图1和图2所示，导热性填充构件49填充在凹槽45中，以使定电压元件2以及第一连接端子31和第二连接端子32埋入凹槽45中。在当前实施例中，填充构件49由具有高热导率(例如，约1.0ff/mK)的树脂制成。填充构件49设置在凹槽45中，以使得其外表面适形于(形状一致)绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面。
[0072]在当前实施例中，填充构件49由具有高热导率的树脂制成。然而，填充构件49也可由与空气相比具有较高热导率的其它材料制成。
[0073]更具体地说，优选地，填充构件49由具有高于或等于0.2ff/mK的热导率的材料(例如，树脂、玻璃或陶瓷)制成。在这种情况下，可通过填充构件49有效地驱散通过定电压元件2产生的热。
[0074]更优选地，填充构件49由热导率在0.3ff/mK至50W/mK的范围内的材料制成。在这种情况下，可确保材料的高可模锻性和可利用性。
[0075]现在参照图5，在根据当前实施例的火花塞I中，定电压元件2以及第一连接端子31和第二连接端子32电连接以形成定电压路径L。此外，定电压路径L与包括中央电极6、接地电极51和形成在中央电极6与接地电极51之间的火花隙10的火花放电路径并联电连接。另外，应该注意，为了简单起见，图5中仅示出了一个定电压元件2。
[0076]而且，火花塞I与点火线圈8结合使用。如图5所示，点火线圈8由初级线圈82和次级线圈81构成。形成在火花塞I中的定电压路径L和火花放电路径二者均电连接在次级线圈81与接地的金属外壳5之间。
[0077]在操作中，根据初级线圈82中的电压变化，在次级线圈81中感生高电压。随后将高电压施加在火花放电路径中的整个火花隙10上(横过火花隙10)，从而在中央电极6和接地电极51之间产生火花。
[0078]同时，高电压也施加至定电压路径L中的定电压元件2。当施加至定电压元件2的电压(即，在次级线圈82中感生的高电压)低于定电压元件2的击穿电压(即，过电压防护器20的阈值电压)时，几乎没有电流流动通过定电压路径L。相反，当施加至定电压元件2的电压高于或等于定电压元件2的击穿电压时，换句话说，当施加至过电压防护器20的电压高于或等于过电压防护器20的阈值电压时，电流流动通过定电压路径L，从而防止过电压(即，在次级线圈82中感生的高电压)施加横过火花隙10。
[0079]在描述根据当前实施例的火花塞I的构造和操作之后，下文中将描述其优点。
[0080]在当前实施例中，火花塞I包括中央电极6、管状绝缘体4、管状金属外壳5、接地电极51和过电压防护器20。中央电极6插入并保持在绝缘体4中。绝缘体4插入并保持在金属外壳5中，以使得绝缘体4的近端部分(即，圆柱形部分41的大部分)从金属外壳5暴露出来。接地电极51结合至金属外壳5的远端端部，并通过形成在中央电极6和接地电极51之间的火花隙10面对中央电极6。过电压防护器20被构造为防止高于或等于阈值电压的电压施加在整个火花隙10上。过电压防护器20布置在绝缘体4的近端部分中，以布置在金属外壳5以外并比金属外壳5更加远离火花隙10。
[0081]根据过电压防护器20的以上布置方式，可防止过电压防护器20在火花塞I的操作期间过热。
[0082]更具体地说，包括接地电极51和中央电极6的放电芯片62的火花塞I的远端部分将被布置在发动机的燃烧室内。因此，火花塞I的远端部分将通过在燃烧室中的空气-燃料混合物的燃烧产生的热被加热至高温。而且，金属外壳5由具有相对高热导率的金属材料制成。因此，当火花塞I的远端部分被加热时，远端部分的热将被传递至整个金属外壳5,从而也将整个金属外壳5加热至高温。
[0083]另一方面，绝缘体4由氧化铝制成。换句话说，绝缘体4由具有相对低的热导率的材料制成。而且，绝缘体4的近端部分从金属外壳5暴露出来。因此，热难以从火花塞I的远端部分和金属外壳5传递至绝缘体4的近端部分。因此，绝缘体4的近端部分的温度将保持低于火花塞I的远端部分和金属外壳5的温度。
[0084]因此，通过将过电压防护器20布置在绝缘体4的近端部分，可防止过电压防护器20在火花塞I的操作过程中变得过热。因此，可防止由于过电压防护器20的过热而出现过电压防护器20的故障条件。结果，可保持过电压防护器20正常工作，从而允许火花塞I在火花隙10中产生稳定的火花。
[0085]而且，在当前实施例中，过电压防护器20由与包括中央电极6、接地电极51和形成在中央电极6与接地电极51之间的火花隙10的火花-放电路径并联(平行地电连接)的所述一对定电压兀件2构成。
[0086]因此，通过所述一对定电压元件2，可容易和简单地构成过电压防护器20。另外，在这种情况下，通过如上述地布置所述一对定电压元件2(即，过电压防护器20)，可抑制定电压元件2的击穿电压由于传递至定电压元件2的热而变化。
[0087]在当前实施例中，火花塞I还包括与中央电极6电连接的杆7。杆7具有:主体72，插入并保持在绝缘体4中；和端子71，布置在主体72的近端侧上，并从绝缘体4的近端端部突出。所述一对定电压元件2通过第一连接端子31与杆7的端子71电连接，并且通过第二连接端子32与金属外壳5电连接。
[0088]根据以上构造，可容易和可靠地形成与火花-放电路径并联的定电压路径L。
[0089]在当前实施例中，绝缘体4具有形成在绝缘体4的径向外表面中(更具体地说，在绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面中)的凹槽45，以沿着绝缘体4的轴向(更具体地说，沿着圆柱形部分41的轴向)延伸。定电压元件2以及第一连接端子31和第二连接端子32被容纳在绝缘体4的凹槽45中，以相对于绝缘体4的径向外表面径向向内地布置。
[0090]根据以上构造，在将点火线圈8连接至火花塞I的过程中，可防止定电压元件2以及第一连接端子31和第二连接端子32与点火线圈8接触。因此，可容易和可靠地将定电压元件2以及第一连接端子31和第二连接端子32固定至绝缘体4。
[0091]另外，应该理解，第一连接端子31和第二连接端子32之一或二者的一部分可从绝缘体4的径向外表面径向向外地布置，其程度是不与点火线圈8接触。
[0092]此外,在当前实施例中，绝缘体4的凹槽45具有:元件容纳部分47,其用于容纳所述一对定电压元件2 ;第一连接端子容纳部分481，其用于容纳第一连接端子31 ;以及第二连接端子容纳部分482，其用于容纳第二连接端子32。而且，与元件容纳部分47相比，第二连接端子容纳部分482的垂直于绝缘体4的轴向的横截面面积较小。
[0093]根据以上构造，可增大第二连接端子32与杆7之间的绝缘体4的厚度，从而提高它们之间的电绝缘。
[0094]另外，应该理解，第一连接端子容纳部分481可被修改为与元件容纳部分47相比，也具有较小的垂直于绝缘体4的轴向的横截面面积。
[0095]在当前实施例中，第二连接端子32与杆7的主体72之间的绝缘体4的厚度设为大于或等于1mm。
[0096]在火花塞I中，在将所述一对定电压元件2电连接至接地的金属外壳5的第二连接端子32处电压应力最高。然而，通过如上设置绝缘体4的厚度，仍然可确保第二连接端子32与杆7之间的电绝缘。
[0097]而且，在当前实施例中，如图2中的虚线所示，在第二连接端子32的垂直于绝缘体4的轴向的横截面上，第二连接端子32沿着绝缘体4的径向的厚度小于第二连接端子32沿着垂直于所述径向的方向的宽度。
[0098]根据以上构造，可减小第二连接端子32的厚度，从而确保第二连接端子32与杆7之间的距离足够大。因此，可确保第二连接端子32与杆7之间的绝缘体4的厚度足够大，从而可靠地防止在第二连接端子32与杆7之间发生绝缘体4的穿刺(或击穿)。
[0099]在当前实施例中,填充构件49填充在形成在绝缘体4与所述一对定电压元件2之间的空间中，所述一对定电压元件2容纳在绝缘体4的凹槽45的元件容纳部分47中。填充构件49由与空气相比具有更高热导率的树脂制成。
[0100]因此，可通过填充构件49有效地驱散通过定电压元件2产生的热。
[0101][第二实施例]
[0102]该实施例示出的火花塞I具有与根据第一实施例的火花塞I的结构几乎相同的结构；因此，下文中将仅描述它们之间的区别。
[0103]在第一实施例中，绝缘体4具有形成在其圆柱形部分41的径向外表面中的凹槽45，该凹槽45用于容纳定电压元件2以及第一连接端子31和第二连接端子32 (见图1-图4)。
[0104]相比之下,在当前实施例中，如图6-8所示，作为凹槽45的替代,绝缘体4具有形成在其圆柱形部分41中的第一孔46和第二孔461 二者。第一孔46沿着圆柱形部分41的轴向(或者绝缘体4的轴向)在圆柱形部分41的几乎整个轴向长度上方延伸。第二孔461相对于圆柱形部分41的轴向倾斜地延伸，以与第一孔46连通，并在圆柱形部分41的径向外表面上开口。
[0105]更具体地说，第一孔46具有垂直于圆柱形部分41的轴向的矩形横截面；矩形横截面的纵向垂直于圆柱形部分41的径向(见图7)。第一连接端子31、所述一对定电压元件2和大部分第二连接端子32被容纳在第一孔46中，以与第一孔46的径向最内侧壁表面毗邻。
[0106]另一方面，第二连接端子32的其余部分被容纳在第二孔461中，所述第二孔461从第一孔46的远端端部延伸至圆柱形部分41的径向外表面上的邻近于金属外壳5的近端端部的位置。因此，第二连接端子32可被电连接至金属外壳5的远端端部。
[0107]而且，在当前实施例中，如图6和图7所示，导热性填充构件49填充在第一孔46和第二孔461中，以占据形成在其中的所有空隙空间。因此，定电压元件2以及第一连接端子31和第二连接端子32通过填充构件49固定在第一孔46和第二孔461中。
[0108]上述根据当前实施例的火花塞I与根据第一实施例的火花塞I具有几乎相同的优点。
[0109]另外，在当前实施例中，第一连接端子31、所述一对定电压元件2和大部分第二连接端子32被容纳在沿着绝缘体4的轴向延伸的第一孔46中。第二连接端子32的其余部分被容纳在与第一孔46连通并在邻近于金属外壳5的近端端部的位置在绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面上开口的第二孔461中。
[0110]根据以上构造，可容易和可靠地将所述一对定电压元件2以及第一连接端子31和第二连接端子32固定在绝缘体4中。而且，还可最小化绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面的加工范围。因此，可保持圆柱形部分41的径向外表面的形状平滑和规则。
[0111][第三实施例]
[0112]该实施例示出的火花塞I具有与根据第一实施例的火花塞I的结构几乎相同的结构；因此，下文中将仅描述它们之间的区别。
[0113]在第一实施例中，凹槽45形成在绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面中，以使得凹槽45的元件容纳部分47以及第一连接端子容纳部分481和第二连接端子容纳部分482的所有底表面沿着圆柱形部分41的轴向延伸(见图1和图3)。
[0114]相比之下，在当前实施例中，如图9和图10所示，凹槽45形成在绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面中，以使得第一连接端子容纳部分481的整个底表面、元件容纳部分47的整个底表面471和第二连接端子容纳部分482的底表面的一部分相对于圆柱形部分41的轴向倾斜地延伸；并且第二连接端子容纳部分482的底表面的其余部分沿着圆柱形部分41的轴向延伸。
[0115]更具体地说，在当前实施例中，凹槽45的元件容纳部分47的底表面471相对于圆柱形部分41的轴向倾斜地延伸，以使得底表面471与圆柱形部分41的径向外表面之间的距离沿着向远端的方向逐渐减小。因此，布置在凹槽45的元件容纳部分47的底表面471上的所述一对定电压元件2与插入并保持在绝缘体4中的杆7的主体72之间的距离沿着向远端的方向逐渐增大。
[0116]而且，如图10所示，远端侧定电压元件2具有形成在其远端和径向外拐角的斜截部分24。斜截部分24成形为使得远端侧定电压元件2的树脂模型的外表面适形于绝缘体4的圆柱形部分41的径向外表面。
[0117]上述根据当前实施例的火花塞I与根据第一实施例的火花塞I具有几乎相同的优点。
[0118]另外，在当前实施例中，所述一对定电压元件2布置在绝缘体4中，以使得所述一对定电压元件2与杆7的主体72之间的距离沿着向远端的方向(即，沿着绝缘体4的轴向朝着火花隙10)增大。
[0119]根据以上布置方式，可确保第二连接端子32与杆7之间的距离足够大。因此，可确保第二连接端子32与杆7之间的绝缘体4的厚度足够大，从而可靠地防止在第二连接端子32与杆7之间发生绝缘体4的穿刺(或击穿)。
[0120][第四实施例]
[0121]该实施例示出的火花塞I具有与根据第一实施例的火花塞I的结构几乎相同的结构；因此，下文中将仅描述它们之间的区别。
[0122]在第一实施例中，绝缘体4的凹槽45的元件容纳部分47具有底表面471和所述一对侧表面472。侧表面472的每一个垂直于底表面471延伸，以使得形成在底表面471与侧表面472之间的内角等于90° (见图2)。
[0123]相比之下，在当前实施例中，如图11所示，侧表面472的每一个相对于底表面471倾斜地延伸，以使得形成在底表面471与侧表面472之间的内角等于120°。
[0124]而且，在当前实施例中，定电压元件2的每一个被构造为包括主体21和底板23。主体21通过树脂模制齐纳二极管元件形成。底板23由铝合金制成，并且主体21安装在其上，定电压元件2的每一个布置在绝缘体4的凹槽45的元件容纳部分47中，以使得定电压元件2的底板23毗邻元件容纳部分47的底表面471。
[0125]另外，应该理解，定电压元件2的底板23也可由容易获得并且优选地热导率在5W/mK至450W/mK的范围内的其它金属材料制成。例如，这些金属材料包括铜、碳钢和铝。在这种情况下，可确保底板23的高散热性能。
[0126]上述根据当前实施例的火花塞I与根据第一实施例的火花塞I具有几乎相同的优点。
[0127]而且，在当前实施例中，定电压元件2的每一个被构造为包括主体21和主体21安装于其上的底板23。底板23由铝合金制成并且布置为与绝缘体4毗邻。
[0128]因此，定电压元件2在操作过程中产生的热可通过定电压元件2的底板23有效地传递至绝缘体4。
[0129]此外，在当前实施例中，绝缘体4的凹槽45具有底表面471和所述一对侧表面472。底表面471从绝缘体4的径向外表面沿径向向内凹陷，并且垂直于绝缘体4的径向延伸。侧表面472分别从底表面471的相对的圆周端部延伸至绝缘体4的径向外表面。所述一对定电压兀件2布置在凹槽45的底表面471上。凹槽45的侧表面472的每一个与底表面471形成的内角在90°至120°的范围内，更具体地说，在当前实施例中，等于120°。
[0130]根据以上构造，可有效和稳定地驱散定电压元件2在操作过程中产生的热。
[0131]虽然以上已经显示并描述了特定实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可做出各种修改、改变和改进。
[0132]例如，在先前实施例中，过电压防护器20由所述一对定电压元件2构成。然而，还可用单个定电压元件或者三个或更多个定电压元件构成过电压防护器20。
[0133]而且，在先前实施例中，定电压元件2的每一个由齐纳二极管实现。然而，定电压元件2的每一个也可替代性地由例如雪崩二极管或变阻器实现。
[0134]在先前实施例中，接地电极51中未设有放电芯片。然而，可在接地电极51的第二部分512的端部上设置放电芯片，以通过形成在中央电极6与接地电极51之间的火花隙10沿轴向面对中央电极6的放电芯片62。
【权利要求】
1.一种用于内燃发动机的火花塞，该火花塞包括: 中央电极； 管状绝缘体，中央电极插入并保持在其中； 管状金属外壳，绝缘体插入并保持在其中，以使得绝缘体的近端部分从金属外壳暴露出来； 接地电极，其结合至金属外壳的远端端部并通过形成在中央电极与接地电极之间的火花隙面对中央电极；以及 过电压防护器，其防止高于或等于阈值电压的电压施加横过火花隙， 其中， 过电压防护器布置在绝缘体的近端部分中，以布置在金属外壳的外部并且比金属外壳更加远离火花隙。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，过电压防护器由与火花-放电路径并联的至少一个定电压元件构成，所述火花-放电路径包括中央电极、接地电极和形成在中央电极与接地电极之间的火花隙。
3.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于，还包括与中央电极电连接的杆，其中， 杆具有插入并保持在绝缘体中的主体和布置在主体的近端侧上并从绝缘体的近端端部突出的端子，以及 所述至少一个定电压元件通过第一连接端子与杆电连接并且通过第二连接端子与金属外壳电连接。
4.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，绝缘体具有形成在绝缘体的径向外表面中以沿着绝缘体的轴向延伸的凹槽，并且 所述至少一个定电压元件以及第一连接端子和第二连接端子被容纳在绝缘体的凹槽中，以相对于绝缘体的径向外表面径向向内地布置。
5.根据权利要求4所述的火花塞，其特征在于，凹槽具有:元件容纳部分，其用于容纳所述至少一个定电压元件；第一连接端子容纳部分，其用于容纳第一连接端子；和第二连接端子容纳部分，其用于容纳第二连接端子，以及 与元件容纳部分相比，第一连接端子容纳部分和第二连接端子容纳部分中的至少一个的垂直于绝缘体的轴向的横截面面积较小。
6.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，绝缘体具有形成在其中的第一孔和第二孔二者，第一孔沿着绝缘体的轴向延伸，第二孔延伸以与第一孔连通并在邻近于金属外壳的位置在绝缘体的径向外表面上开口，以及 第一连接端子、所述至少一个定电压元件和第二连接端子的一部分被容纳在第一孔中，并且 第二连接端子的其余部分被容纳在第二孔中。
7.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，第二连接端子与杆的主体之间的绝缘体的厚度设为大于或等于1mm。
8.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，所述至少一个定电压元件布置在绝缘体中，以使得所述至少一个定电压元件与杆的主体之间的距离沿着绝缘体的轴向朝着火花隙增大。
9.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，在第二连接端子的垂直于绝缘体的轴向的横截面上，第二连接端子沿着绝缘体的径向的厚度小于第二连接端子沿着垂直于径向的方向的宽度。
10.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，填充构件填充在形成在所述至少一个定电压元件与绝缘体之间的空间中，以及 填充构件具有比空气高的热导率。
11.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，所述至少一个定电压元件被构造为包括主体和其上安装有主体的底板，并且 底板由金属材料制成并且被布置为毗邻绝缘体。
12.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，绝缘体具有形成在绝缘体的径向外表面中以沿着绝缘体的轴向延伸的凹槽， 凹槽具有底表面和一对侧表面，底表面从绝缘体的径向外表面沿径向向内凹陷并垂直于绝缘体的径向延伸，侧表面分别从底表面的相对的圆周端部延伸至绝缘体的径向外表面， 所述至少一个定电压元件布置在凹槽的底表面上，以及 凹槽的侧表面的每一个与底表面形成在90°至120°的范围内的内角。
【文档编号】H01T13/40GK104242065SQ201410254321
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2013年6月10日
【发明者】出口将贵 申请人:株式会社电装