CN1064435C - 电热塞的螺母紧固装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可使用外径为8.5毫米的圆螺母，而嵌入圆螺母的紧固刃不会产生拔不出来的现象的紧固装置。该紧固装置的紧固刃呈刃尖比刃根厚的倒锥形状。具体地讲，紧固刃的倒锥角度相对于水平面为2-10度左右。

Description

电热塞的螺母紧固装置

本发明涉及将螺母紧固固定到电热塞上的电热塞螺母紧固装置。

柴油发动机通常在低温时起动性能不好，因此要在燃烧室配置电热塞，以利用电流流过时产生的焦耳热来加热燃烧室，提高起动性能。图2为在这种情况下使用的电热塞主体结构及电连接方式的概略性示意图。在该图中，3为电热塞整体，4为使电流流过该电热塞3的导电用电极，即通常所称的炽热板。该炽热板4的一端与图中未示出的电池的正极相接。5为将电热塞3固定到炽热板4上的固定元件，它由垫片51，弹簧填圈52，紧固螺母53构成。

电热塞3由铠装加热器31，保持在该铠装加热器31前端部的金属制的塞夹持器33，使铠装加热器31和金属制的塞夹持器33间电绝缘的尼龙制绝缘体32构成。由于尼龙绝缘体32的机械强度不足，所以通常在将电热塞3与炽热板电连接时，还要在该绝缘体32上配置圆螺母2，以便利用该圆螺母2作为座基进行连接。然而，只是简单地将圆螺母2放置在电热塞3上面可能易脱落，故必须将其固定在电热塞3上。通常用如后所述的固定法进行紧固。

铠装加热器31由作为耐热材料的不锈钢等制成的电极棒311，设在电极棒311前端的发热线313，将这些电极棒311、发热线313收装在其内部中央的、具有良好导电性、传热性的套管315，和充填在该套管315内部的氧化镁314构成。发热线313的一端与电极棒311在套管315最前端的内侧电连接。氧化镁314为耐热绝缘粉末，它以使电极棒311和发热线313除在套管315的前端之外不相接触的方式充填在套管315的间隙中，从而将电极棒311和发热线313可靠地固定在套管315的内部中央，同时用于将发热线313产生的热传导至套管315。

在电极棒311上，其炽热板安装侧，形成有与紧固螺母53相啮合的螺纹3111，在其下方还形成有在紧固圆螺母2时可容易地嵌入圆螺母2内侧的网目状滚花3112。

在金属制的塞夹持器33的上方外周部形成六角形331，且其前端外周部形成有螺纹332，通过它们将电热塞3螺纹安装到图中未示出的发动机的气缸盖上的安装孔中。

电流按下述方式流过该电热塞。

电流由电池的阳极通过炽热板4从电极棒311的上端流入，在电极棒311内由上方流至下方，通过发热线313的内部由套管315的前端流至套管315中的上部，流至金属制的塞夹持器33，再通过其外周部的螺纹332流至发动机的气缸盖，最后流至机壳。

发热体313电阻产生的焦耳热按下述方式流动。

通过氧化镁由发热体313传递至套管315，再由此将一部分向空中幅射，以加热吸入的混合气。通过这种方式可用电热塞3加热吸入的混合气，提高起动性能，从而可实现前述的目的。

图3示出了为将该圆螺母2紧固在电热塞3上用的原有的紧固装置的主要部分，它和本发明所使用的装置为同一类型装置。

1示出了紧固装置的主要部分，它具有其强度足以嵌入至圆螺母2外侧侧面的紧固刃11，在该紧固刃11中央附近形成有切口部111。该切口部111的大小，可根据向内侧挤压圆螺母2的外周侧面时形成的紧固余量的大小来选择。使用两个这种紧固装置的主要部分1，按可夹住配置在电热塞3上的圆螺母的方式，配置在圆螺母2的两侧的与圆螺母面等高的位置处，沿箭头所示方向由两侧挤压，使其彼此对顶，从而使紧固刃11的切口部111挤压住圆螺母2的外侧面，进而仅在该挤压的位置处产生内部变形，使圆螺母的内侧嵌入电极棒311的网目状滚花3112，从而实现紧固。

挤压移动紧固装置主要部分1的机械，可采用公知的动力装置，如可采用机械式、液压式、空气式、电气式、电磁式动力装置等等来实施。12示出了设在紧固装置主要部分1内的螺旋弹簧，在紧固完成后可利用该螺旋弹簧12的反作用力，使紧固装置主要部分1返回至原始的非进行紧固时的位置处。

图4示出了用图3的紧固装置主要部分1进行的紧固工序的平面图。图4(A)表示面向中央处的圆螺母2，沿箭头方向挤压紧固刃11而使其由两侧相互接近的阶段，此时紧固刃11尚未与圆螺母2的外周侧通相接触。

在图4(B)中，紧固刃11开始与圆螺母2的外周侧面相接触。但是，紧固刃1彼此间尚未相互接触，随着紧固刃11由两侧进一步靠近圆螺母2，而开始了紧固过程。

在图4(C)中，紧固刃11彼此完全接触而停止前进。这时，紧固刃11的切口部111的一部分(如图中a所示)嵌入圆螺母2的外周侧面。由于这一嵌入，将其附近的材料压向圆螺母2的中心，最后使其内侧的材料嵌入至电极棒311的网状滚花3112(参见图2)处，将圆螺母2紧固地固定在电热塞3上，而结束紧固。这样，紧固刃切口部111的大小，应根据紧固刃在相对对顶状态时，需用紧固刃11的切口部111将位于对顶时中央部位的圆螺母2的外周侧面挤压入内侧的大小来选定。

对于这种原有的紧固方式，可使用的圆螺母2的外径为7．5毫米，形成在电极棒311上的螺纹3111为M4，且它们是用铝制的。然而，用外径为7．5毫米的圆螺母2的垫座部狭小，放在电热塞3的绝缘体32上时不易稳定，往往会倾斜，因此在其上连接炽热板时，与后者之间的接触面积不足，会产生接触不良，而使导通性能不好。

而且，在向发动机上组装时，需要向炽热板4施加大于预定值的转矩进行安装，由于与外径为7．5毫米的圆螺母2的接触面积小，故往往会嵌入绝缘体32，甚至有损坏尼龙绝缘体32而进入接头内部可能，使作为正极的圆螺母2和作为负极的金属制的塞夹持器33间短接。

若不使用外径为7．5毫米的圆螺母，而是使用外径为8．5毫米的较大的圆螺母，从而扩大垫座部而使其稳定，确实可以消除作为上述缺点的对导通性能不良现象，且可以不使圆螺母2和金属的塞夹持器33间短接。然而，将圆螺母的外径由7．5毫米扩大到8．5毫米，圆螺母的壁厚当然也变厚了，所以用与原来相类似的铆嵌余量，圆螺母2的外侧变形将不能过渡到内侧，从而不能实施紧固。

若使圆螺母的铆嵌余量比过去更大些，则一旦嵌入至圆螺母2，紧固刃11将难以再从圆螺母2上拔下，往往发生种种事故。

特开昭60-159519号公报公开了一种用于解决上述问题的发明。在该发明中使用的圆螺母2的形状具有特殊形状，且圆螺母2在沿螺母轴线方向的中央部外周处还设有环状槽。这样，由于将圆螺母2设置在电热塞3的绝缘体32上时，圆螺母2的垫座部较大，故稳定且不易倾斜，从而可与炽热板4正确接触，而消除了导通性能不良的现象。而且，由于增大了与绝缘体32的接触面积，故即使用大于预定值的转矩安装炽热板，也不会过多地嵌入绝缘体32，因此不会损坏绝缘体32，进而不会使圆螺母2与金属制的塞夹持器33短接。而且，由于在紧固时使用了环状槽的壁薄部分，故用与原来相同的挤压力，即可在圆螺母2内侧产生足够的变形，用此不会产生嵌入圆螺纹的紧固刃拔不出来的麻烦。

然而，若采用上述的特开昭60-159519号公报公开的发明，由于所使用的圆螺母为特殊形状，存在有费工费时等等缺点。

本发明就是要圆满地解决上述问题。即本申请提供了一种可使用外径为8．5毫米的圆螺母且不会产生嵌入圆螺母使紧固刃拔不出来的问题的紧固装置。因此，由于使用的是外径为8．5毫米的圆螺母，不需要进行由特开昭60-159519号公报公开的发明中的圆螺母的特殊加工，故成本低廉，且稳定性良好，接触面积大，所以如使用原有的紧固装置那样，不会在圆螺母和塞夹持器间产生短接。

而且，即使铆嵌余量较大，也可在圆螺母内侧产生足够的变形而实施紧固，与此同时，还可消除紧固刃拔不下来的现象。

为了解决上述问题，本发明是在用两枚紧固刃由两侧相对对顶以紧固设置在电热塞上的圆螺母的电热塞的螺母紧固装置中，使该紧固装置的紧固刃的刃尖比刃根部分厚，而呈倒锥形。具体地讲，紧固刃的倒锥角度相对于水平面为2-10度左右。

而且，紧固刃的倒锥角度设在刃上下两面中的至少一面上。而且，当两紧固刃呈相互对顶状态时，在其对顶的中心部位可形成四角形或六角形的紧固空间。

图1为用紧固刃紧固放置在电热塞绝缘体上的圆螺母的装置的主要部分和所使用的紧固刃的剖面图，其中(A)为原有的，(B)和(C)为本发明的紧固刃的剖面图。

图2为电热塞的剖面图和电连接的示意图。

图3为原有的圆螺母紧固装置的主要部分的斜视图。

图4为用两个紧固刃进行紧固的工序说明图。

图5为说明挤压棒产生的挤压现象的示意图。

图6为说明和过去相比，本发明的紧固刃可产生较大挤压力的说明图。

图7为说明紧固刃的倒锥角度的说明图。

图8为2个紧固刃形成的多角形紧固形状。

下面参考图1说明本发明的实施形式。

图1中的最上图，示出了放置在电热塞3的绝缘体32上的外径为8．5毫米的圆螺母2，呈要用配置在两侧以挤压该圆螺母2的两个紧固刃11紧固状态的主要部分的剖面图。图1(A)-(C)示出位于图1中的电热塞3中心线右侧的圆螺母2和紧固刃11在紧固状态时的剖面图，在图(A)中使用的是原有的紧固刃1，图(B)和(C)中分别使用的是本发明的实施例1和2的紧固刃11。

图1(A)中的原来形状的紧固刃11的剖面为刃尖和刃根的宽度相同。即紧固刃11的上下面彼此平行(平行紧固刃)。当使用这种平行紧固刃11时，若用较大的挤压力紧固圆螺母2，则如上所述，嵌入至圆螺母2的刃11往往难以从圆螺母2上拔出。

若使用本发明实施例的其形状如图1(B)和(C)所示的紧固刃，可克服上述缺点。

即如图1(B)和(C)所示的紧固刃11的形状，由剖面图可见，两者的共同点在于它们均呈刃尖较粗、刃根较细的倒锥状，两者的不同点在于，图1(B)中的上下两面均为倒锥状，而图1(C)中仅一面(在图中为上侧)为倒锥状。

下面分析一下若用形状如图1(A)所示的紧固刃11难以从圆螺母2上拔下，而用形状如图1(B)和(C)所示的紧固刃11可从圆螺母2上拔下的理由。

若要使用外径为8．5毫米的圆螺母的紧固强度与用外径为7．5毫米时的相同，就要使紧固用对边和圆螺母外径的比(紧固用对边／圆螺母外径)大体相同。因此，比如说若螺母的外径为7．5毫米，对边在6．4毫米以下，则外径为8．5毫米时，对边应在7．0毫米以下。因此，紧固余量增大，而由于紧固余量的增大，会产生图5所示的挠曲现象。

即一般说来，若用图5所示的活塞状挤压棒9沿箭头方向挤压某种材料8，其结果如下。

图5(A)为挤压棒9尚未接触到材料8时的阶段，而(B)为挤压棒9接触到材料8，开始挤压的阶段。

如图(C)所示，当挤压棒9继续挤压时，挤压棒9将嵌入至材料8内，同时材料8位于挤压棒9附近的部分会沿箭头所示方向(即向挤压棒9侧)受到牵引，产生所谓挠曲现象。

随后如图(D)所示，当挤压棒9沿箭头所示方向进一步挤压时，挤压棒9将更深地嵌入材料8内，且挤压棒9附近的材料8的部分将会沿箭头方向产生更大的挠曲。

使挤压棒9呈活塞状是为了能识别出上述的挠曲现象，若挤压棒9不呈活塞状，而是呈圆筒状，由于不能产生挠曲，所以该挠曲力将原封不动地转换为压向圆筒侧面的强大压力。其结果是，挤压棒在材料的侧面被压着。

具体地讲，若用呈图1(A)、(B)、(C)所示形状的紧固刃，作为这种圆筒状挤压棒的实例，所产生的相当大的压力如图6所示。

在图6中，(A)示出了使用原有形状的平行紧固刃11(图1(A)时的情况，(B)示出了使用尖端较细的锥形紧固刃(实施例子)时的情况，(C)和(D)示出了使用本发明第一和第二实施例的、尖端较粗的倒锥形紧固刃11(参图1(B)和(C))的情况。

由图6(A)中可见，当使用原有形状的平行紧固刃11时，与图6(A)中阴影部分A、A的面积相对应的较大的压力，将压在平行紧固刃11的上下两面上。因此，当随后沿与箭头所示方向相反的方向拔出平行紧固刃11时，由于在圆螺母2和刃11的上下面间作用有较大的压力，从而使得平行紧固刃11难以由圆螺母2上拔下。

作为比较实验，采用图6(B)所示的刃尖宽度较窄、刃根宽度较宽的锥形固刃11(锥形紧固刃)进行了实验。一般认为，这样呈枪状的刃应该容易拔出，可实际的实验结果相反，它比图6(A)所示的场合更难以拔出。其理由与上述相同，即压力的大小如阴影部分B、B的面积所示，由于该阴影部分B、B的面积比图(A)中的阴影部分A、A的面积大，所以会产生比图6(A)中更大的压力。因此，当要沿向箭头所示方向相反的方向拔出锥形紧固刃11时，由于和图6(A)相比其压力更大，故更难以将刃11由圆螺母2上拔出。

根据上述分析所得出的结论是，因本发明的紧固刃1的形状如上述的图1(B)和(C)所示。若使用如图1(B)所示的倒锥形紧固刃11，在紧固后可方便地由圆螺母2上拔下，其理由同上。即如图6(C)的阴影部分C、C的面积所示，基本上不会产生压着力，所以当随后要沿向箭头所示方向相反的方向拔出倒锥形紧固刃11时，该压力基本为零，且由于圆螺母2的材料所具有的弹性，反而容易地拔回而基本不会产生大的摩擦力，所以可方便地将倒锥形紧固刃11由圆螺母2上拔下。

若使用如图1所示的仅在一面呈倒锥形的紧固刃11时，压着力基本上由图6(D)中一侧的阴影部分D产生，虽然和图6(C)相比压着力较大，但和原有的紧固刃相比仅为其一半左右，故相当小，所以不难将紧固刃由圆螺母2上拔出。容易由同螺母2上拔下的理由与上述理由相同。

图1(C)的倒锥形紧固刃和图1(B)相比，其优点在于仅在一面上进行倒锥形形成工序，所以该紧固刃易于制造。

在图3的表示紧固装置主要部分1的示意图中，由紧固刃11的刃尖到刃根所引的实线a表示原有的上下平行的紧固刃，同图中的虚线b表示本发明的形式为倒锥形的紧固刃。

种种实验结果表明，图7所示的紧固刃11的倒锥形角度可在相对于水平面为2-10度内选择。其原因在于当倒锥的角度小于2度时，它与原有的紧固刃非常接近，因此紧固刃拔不下来时的情况的发生比率较高，而当倒锥角度超过10度时，会使紧固刃刃根的强度不足，易使紧固刃主体破损，进而使刃的更换频度较高。

图8示出了通过两紧固刃相互顶合而在位于顶合中心处的圆螺母外侧面处形成的多边形的空间。由此而在中心形成的形状，可为四边形或六边形。

其原因在于，当为图8(A)所示的三角形时，因两紧固刃的形状彼此不同而不能替换，故需分别设计、制造和保管，且当两紧固刃相互顶合时，难以从三方同时接触而紧固圆螺母，而且紧固位置少而紧固强度不足。在这儿，因紧固余量大，故圆螺母的上面和下面的变形较大，进而可能导致导通不良、绝缘体破损。

若为五边形或七边形，则由于两紧固刃的形状彼此不同不能相互替换，故需分别设计、制造和保管，而且两紧固刃相互顶合时难以从五方同时接触而紧固圆螺母。当形状为八边形以上的形状时，如图8(D)所示的紧固余量较小，故会使紧固强度不足。

在上述实施例中，一直是用圆螺母为例进行说明的，但本申请并不仅限于圆螺母，显然，本发明也适应于其它形状的、诸如鼓形螺母等等的螺母。

若采用如上所述的本发明，由于紧固刃的剖面呈刃尖比刃根厚的倒锥形状，所以使用接触面稳定性良好的外径为8．5毫米的螺母时，嵌入在螺母中的紧固刃也不会产生拔不下来的现象。在这儿使用的是外径为8．5毫米的螺母，但对于更大外径的螺母同样可适用本发明。若使用较硬的硬质材料作放置螺母的绝缘体32，而使螺母不至于产生倾斜的麻烦的话，当然也可以使用外径小于8，5毫米的螺母，即使在这种场合，本发明紧固装置也能比原有的紧固装置和特开昭60-159519号所披露的发明发挥出更好的效果。这样，其有效利用率可由原来的90％大幅度地跃为99．9％。

Claims (4)

1．一种用紧固刃从两侧将放置在电热塞上的螺母相互对顶紧固的电热塞螺母紧固装置，其特征在于：

该紧固装置的紧固刃的厚度呈刃尖比刃根厚的倒锥形状。

2．如权利要求1所述的电热塞用螺母紧固装置，其特征在于前述紧固刃的倒锥角度相对于水平面为2～10度左右。

3．根据权利要求1所述的电热塞用螺母紧固装置，其特征在于至少在刃的上下两面中的一侧设置前述的紧固刃的倒锥角度。

4．如权利要求1所述的电热塞用螺母紧固装置，其特征在于相互顶合时，紧固刃在位于该顶合中心处的螺母外侧面处形成进行四边形或六边形紧固用的空间。

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