火花塞的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種火花塞（1），包括：殼體（2）作為與內燃機的地面接觸，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），以及雙側邊的接地電極（5），其側邊（9、10）在位于中央電極（3）的燃燒室側的垂直于中軸線（8）的側邊平面（E）中相互彎邊，其中，接地電極（5）的兩個端部以各一個連接部位（11、12）與殼體（2）連接，其中，在殼體（2）的燃燒室側的端部和側邊平面（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）構造成朝中軸線（8）逐漸變小。
【專利說明】火花塞
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的用于內燃機的火花塞。
【背景技術】
[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地焊接到殼體的端面上。基于兩個相互對置的焊接點，該接地電極承受較大的熱應力，所述熱應力尤其是通過電極材料和殼體材料的不同的熱膨脹系數而引起的。此外，在橋形的接地電極的情況下無法實現通過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調節。
[0003]出版物DE 101 55 404 Al示出了根據權利要求1的前序部分所述的火花塞。這里殼體利用螺紋相對于中央電極的燃燒室側的端部后退得很遠。因此，接地電極包括一特別長的、平行于火花塞中軸線延伸的分部。該已知的結構形式具有兩個關鍵性的缺點匕較大的以及長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系導致了該已知的接地電極的很大的熱負載且因此導致了增強的氧化和更短的使用壽命。此外，該已知的結構形式具有在調節中央電極和接地電極之間的間隙中的很大的缺點。為了調節該間隙，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的組成部分。在彎曲所述接地電極的與中央電極對置的分部時，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法最佳地調節間隙。
【發明內容】
[0004]具有權利要求1的特征的本發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的使用壽命。此外，根據本發明的火花塞具有很小的長度、較高的剛性以及如下的可能性，即容易地調節中央電極和接地電極之間的電極間距。根據本發明的火花塞建議用于在具有預燃室的固定式燃氣馬達中使用，所述預燃室具有高的燃燒室壓力和溫度。但此外，也適宜其它的應用，例如在機動車中。所述優點借助于一火花塞實現，其包括一殼體作為與內燃機的地面接觸，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，以及一雙側邊的接地電極，其側邊在一位于所述中央電極的燃燒室側的垂直于所述中軸線的側邊平面中相互彎邊，其中，所述接地電極的兩個端部在各一個連接部位處與所述殼體連接，其中，在所述殼體的燃燒室側的端部和所述側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/或所述接地電極構造成朝所述中軸線逐漸變細。針對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。由此也定義，所述接地電極的周長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選構造成焊接連接。所述側邊平面與所述中央電極或者說所述中央電極的燃燒室側的端部對置。在所述側邊平面中的所述接地電極和所述中央電極之間形成根據本發明的火花塞的火花。本發明的任務，即減小從所述燃燒室到所述接地電極上的熱傳遞，根據本發明以兩種不同的可能性來解決。根據第一種解決方案，所述殼體的燃燒室側的端部直至所述側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邊平面中經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，在兩種解決方案變型中所述接地電極實施成兩側邊的。這兩個側邊在此相互彎邊，從而在所述接地電極和所述殼體之間的兩個連接部位不對置。由此可以通過將兩個側邊朝向所述接地電極簡單的彎曲而準確地調節出所述中央電極和所述接地電極之間的間隙。在本申請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所述火花塞間隙而被彎曲之前測量的，或者說涉及針對兩個側邊到垂直于所述中軸線的側邊平面上的投影的間距和角度的數據。所述第一間距是在所述殼體的燃燒室側的端部和所述側邊平面之間測量的。所述接地電極在所述側邊平面中具有一定的厚度，該厚度相應地是在所述接地電極的中心測量的。所述第二間距是從所述中軸線至所述連接部位測量的。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行測量。
[0005]從屬權利要求示出了本發明的優選的改進方案。
[0006]尤其優選規定，在所述側邊平面中所述接地電極的周長構造成朝所述中軸線逐漸變小。尤其是在所述側邊平面中所述接地電極的溫度負載是最大的。因此，通過在該區域中的逐漸變小實現了所述接地電極的溫度吸收的特別高效的減小。
[0007]優選規定，所述接地電極構造成金屬線，其直徑構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。特別優選使用一種具有2_厚度的金屬線。替選地規定，所述接地電極構造成金屬板，其垂直于所述中軸線所測量的寬度構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選位于上述的值范圍中。
[0009]此外優選規定，所述接地電極的周長構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部位處具有5mm的寬度和Imm的厚度(其周長因此處于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。在所述兩側邊的接地電極的兩個側邊之間的彎曲部位處，所述寬度又可以略微增大，其中，所述彎曲部位優選直接布置在所述接地電極上方。
[0010]在特別優選的實施方式中規定，所述兩個側邊在所述側邊平面中彼此具有20°至179°、尤其是30°至179°、尤其是30°至170°、尤其是60°至150°、且優選大約90°的角。通過該角度范圍確保了，在所述接地電極和所述殼體之間的兩個連接部位不是直接對置且因此始終實現了所述接地電極朝向所述中央電極的彎曲，用以調節所述火花塞間隙。[0011]附加地，可以在所述接地電極中設置任意形狀的單個的或多個穿通部，用以尤其是能夠影響在火花塞殼體呼吸室中或從中出來的氣流。
[0012]此外優選規定，所述接地電極的兩個側邊相互一件式地制成。
[0013]此外，所述接地電極優選包括一在所述殼體和所述側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端部朝所述殼體彎曲。
[0014]特別優選地，將所述接地電極的兩個側邊在制造過程中相互彎曲并且將所述兩個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施方式導致了熱輸入的減小。相對于一標準接地電極，在根據本發明的電極中溫度峰值以大約17%減小。所述兩側邊的實施方式以及在所述殼體端面上的雙重緊固提高了根據本發明的接地電極的剛性。由此很大程度地抑制了在運行時通過氣流和溫度應力造成的所述接地電極的彎曲。這樣，相對于一標準接地電極以大約300%提高了剛性。
[0015]作為接地電極材料優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所述電極的塑性變形而簡單地制造出來。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撕裂地塑性變形。優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%)也適合于根據本發明的接地電極。當然，這樣以更高的耗費進行所述電極間距的調節，因為該高合金的鎳合金具有一較小的延展性。
[0016]為了調節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邊上。為此有利地在將所述接地電極焊接到所述殼體上時選擇一更大的電極間距，其之后通過再壓緊而減小到所希望的間距上。
[0017]根據本發明的兩側邊的接地電極優選通過彎曲金屬線或通過從一金屬板帶中沖裁出來而制成。所述接地電極可以在焊接之前是平整的或者通過一任意的形狀朝向或逆向于火花塞對稱軸線進行預變形。所述接地電極的兩個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。在所述側邊上有利地相對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優選借助于電阻焊接或激光焊接來進行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面優選參照附圖詳細描述本發明的五個實施例。在附圖中示出:
圖1示出了根據第一實施例的根據本發明的火花塞的側視圖，
圖2示出了根據第一實施例的根據本發明的火花塞的俯視圖，
圖3示出了根據第二實施例的根據本發明的火花塞的俯視圖，
圖4示出了根據第三實施例的根據本發明的火花塞的俯視圖，
圖5示出了根據第四實施例的根據本發明的火花塞的側視圖，
圖6示出了根據第五實施例的根據本發明的火花塞的側視圖。
【具體實施方式】[0019]參照圖1和2描述了根據本發明的火花塞I的第一實施例。
[0020]該火花塞I包括一殼體2作為與一內燃機的地面接觸。所述殼體2具有一用于將所述火花塞I旋入到所述內燃機中的螺紋。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在所謂的側邊平面E中相對于所述中央電極3并且垂直于所述中軸線8延伸。所述接地電極5在兩個連接部位11、12 (參見圖2)處與所述殼體2連接。
[0022]在所述殼體2的燃燒室側的端部和所述側邊平面E之間測量一第一間距6。如圖1所示，所述接地電極5在所述側邊平面E中具有一定的厚度，該厚度相應地在所述接地電極5的中心進行測量。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的中心進行測量。
[0023]所述火花塞是如此構造的，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示出了根據第一實施例的火花塞I的燃燒室側的俯視圖。如這里可見，所述接地電極5在所述側邊平面E中包括一第一側邊9和一第二側邊10。所述接地電極5從一沖裁的板件中制成。所述兩個側邊9、10相互具有一 90°的角a。所述第一側邊I或在所述第一側邊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。所述第二側邊10或在所述第二側邊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]優選地，所述兩個側邊9、10直接地經由所述中央電極3或者說在所述中軸線8上匯聚到一起。所述兩個側邊9、10在第一實施例中具有一垂直于所述中軸線8測量的統一的寬度b。
[0026]參照圖3描述所述火花塞I的第二實施例。相同的或功能上相同的部件在所有實施例中以相同的附圖標記表示。
[0027]如在圖3中所示，所述兩個側邊9、10的寬度朝所述中軸線7或者說朝所述中央電極3減小。所示出的是最小的寬度b。
[0028]參照兩個第一實施例可較好地闡釋本發明的兩個重要思想。本發明的重要思想在于，所述接地電極的盡可能小的表面導致所述接地電極5的盡可能小的溫度吸收，由此避免了所述接地電極5的氧化且因此延長了運行時間。在第一實施例中所述第一間距6相對于所述第二間距7構造得相對較小。在第二實施例中，所述接地電極5、尤其是在最熱的區域中，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，根據本發明的火花塞I必須能夠實現所述電機間隙的調節。因此在兩個實施例中使用一彎邊的、兩個側邊的接地電極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示出了根據本發明的火花塞I的第三實施例。相同的或功能上相同的部件在所有實施例中以相同的附圖標記表示。根據圖4，在第三實施例中兩個側邊9、10之間的角度α為大約115°。此外，在所述側邊9、10中的每一個中分別構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的第四實施例。相同的或功能上相同的部件在所有實施例中以相同的附圖標記表示。在第四實施例中，所述接地電極I完全一件式地實施，從而不必再采用如在第一實施例中的突起部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，如在第一實施例中那樣。
[0031]圖6示出了火花塞I的第五實施例。相同的或功能上相同的部件在所有實施例中以相同的附圖標記表示。
[0032]在圖6中放大示出了火花塞I的燃燒室側的端部。在圖6中所述殼體2在燃燒室側從所述中央電極3伸出去。所述殼體2的燃燒室側的端部在圖6中拆開地示出，從而可見所述中央電極3。所述接地電極5在第五實施例中構造成一平面的構件。為了使所述殼體2在燃燒室側從所述中央電極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為了概覽起見隱藏起來。所述第一間距6在該實施例中減小到平行于所述中軸線8所測量的所述接地電極5的一半厚度。
[0033]在所有的實施例中，可以使用根據圖2至4的接地電極5的不同的形狀。
【權利要求】
1.火花塞(I)，包括: 一殼體(2)作為與一內燃機的地面接觸， 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 一雙側邊的接地電極(5)，其側邊(9、10)在一位于所述中央電極(3)的燃燒室側的垂直于所述中軸線(8)的側邊平面(E)中相互彎邊， 其中，所述接地電極(5 )的兩個端部以各一個連接部位(11、12 )與所述殼體(2 )連接，其特征在于， 在所述殼體(2)的燃燒室側的端部和所述側邊平面(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)構造成朝所述中軸線(8)逐漸變小。
2.按照權利要求1所述的火花塞，其特征在于，在所述側邊平面(E)中所述接地電極(5)的周長朝所述中軸線(8)逐漸變小。
3.按照權利要求2所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極(5)構造成金屬線，其直徑構造成朝所述中軸線(8 )逐漸變小，或者所述接地電極(5 )構造成金屬板，其垂直于所述中軸線(8)測量的寬度(b)構造成朝所述中軸線(8)逐漸變小。
4.按照權利要求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.按照前述權利要求中任一項所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極(5)的周長構造成朝所述中軸線(8)以至少3%、尤其是至少5%、尤其是至少7%逐漸變小。
6.按照前述權利要求中任一項所述的火花塞，其特征在于，所述兩個側邊(9、10)在所述側邊平面(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.按照前述權利要求中任一項所述的火花塞，其特征在于在所述側邊平面(E)中的接地電極(5)中的至少一個穿通部(13)。
8.按照前述權利要求中任一項所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極的兩個側邊(9、10) —件式地制成。
9.按照權利要求1至7中任一項所述的火花塞，其特征在于在所述殼體(2)和所述側邊(9、10)之間的至少一個沿著所述中軸線(8)的方向延伸的突起部(14)。
10.按照前述權利要求中任一項所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極(5)的兩個端部朝所述殼體(2 )彎曲。
【文檔編號】H01T13/46GK103718399SQ201280038686
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月1日 優先權日:2011年8月3日
【發明者】A.本滋, J.菲徹爾 申請人:羅伯特·博世有限公司