CN107005031A - 用于制造具有伸展到点火面的芯子的火花塞‑电极的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造火花塞‑电极（10）的方法，其中所述火花塞‑电极具有基体（15），其中所述基体（15）通过分割由线材制成，其中所述线材具有芯子（17）和将所述芯子（17）包围的壳层（18），并且所述芯子（17）在所述基体（15）的整个长度的范围内延伸，其中能够由所述线材来制造多个基体（15）。

Description

用于制造具有伸展到点火面的芯子的火花塞-电极的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造火花塞-电极的方法。

背景技术

由于在马达中增长的小型化（Downsizing），对于马达室本身中的各个组件来说，越来越少的结构空间可供使用。在火花塞的领域内，对更小的火花塞的需求在升高。汽车工业中的趋势从M14-火花塞发展到M12-火花塞或者M10-火花塞。除了将所述火花塞设计得更小的必要性之外，对于小型化-马达来说，火花塞在运行中所经受的燃烧室条件同时发生变化。燃烧室中的升高的压力伴随着升高的温度和升高的对于点火来说所需要的电压，由此在机械负荷能力、化学负荷能力、热负荷能力和电负荷能力及抵抗能力方面对火花塞的要求也在提高。为了能够满足所提到的要求，需要新型的用于火花塞的设计方案以及新型的用于火花塞组件或者用于火花塞的制造方法。

当前的、像比如由DE 10 2005 052425 A1公开的火花塞基于一种火花塞壳体，该火花塞壳体具有焊接的接地电极和绝缘部，所述绝缘部与所述壳体传力锁合地相连接。在所述绝缘部的内部在其燃烧室侧的端部上布置了中心电极。所述接地电极和所述中心电极由于在燃烧室中在空气-燃料-混合物燃烧时所产生的温度而经受热负荷。为了将从所述燃烧室吸收的热由火花塞-电极经过火花塞壳体尽快地排放给得到冷却的汽缸头，所述火花塞-电极具有由拥有高的导热率的材料构成的芯子、比如由铜构成的芯子。

不过表明，对于已知的火花塞-方案来说、尤其在对用于小型化-应用的领域的火花塞的要求升高时，通过以往的铜芯进行散热是不够的。根据所述制造方法、像比如由DE44 24 789 A1所公开的冲挤方法，所述铜芯不是在所述火花塞-电极的整个长度的范围内延伸并且额外地拥有朝所述火花塞-电极的燃烧室侧的端部的方向减小的直径，其中刚好是所述火花塞-电极的这个端部经受最高的温度。

由于对于已知的火花塞-电极来说散热不足的原因，所述火花塞-电极的温度在其燃烧室侧的端部上太热并且所述火花塞-电极上的磨损增大，这又导致所述火花塞的提前的失灵。

发明内容

相应地，本发明的任务是提供一种用于制造火花塞-电极的方法，用该方法来制造火花塞-电极，所述火花塞-电极能够具有得到改进的散热并且由此能够满足上面所提到的要求。

该任务通过所述方法按照本发明通过第一权利要求的特征部分得到解决。

用于火花塞-电极的基体通过分割（Vereinzeln）由线材制成，其中所述线材足够长，以用于由所述线材来制造多个基体。所述线材具有芯子和将所述芯子包围的壳层（Mantel）。在所述基体中，所述芯子在所述基体的整个长度的范围内延伸，也就是说在所述基体的端侧上所述芯子在所述分割之后相应地裸露。

按本发明规定，所述火花塞-电极的基体通过分割由线材来制成，其中所述线材并且由此还有所述基体具有芯子以及将所述芯子包围的壳层，其中所述芯子在所述基体的整个长度的范围内延伸；通过前述方案得出：一方面与由现有技术公开的火花塞-电极-基体相比，基体以更大的芯子体积并且由此以得到改进的散热来制造，另一方面用于火花塞-电极的制造方法得到简化，因为能够放弃用于借助于冲挤方法来将芯子引入到基体中的耗费的步骤。

通过将火花塞-电极-基体中的芯子延长，改进了所述火花塞-电极从其燃烧室侧的端部到其背向燃烧室的端部的散热，所述背向燃烧室的端部与所述火花塞的得到冷却的组件处于接触之中。在所述火花塞运行时产生的并且由所述火花塞的燃烧室侧的端部所吸收的热能够更好地通过所述火花塞-电极和所述壳体来排出给得到冷却的汽缸头。由此所述火花塞的燃烧室侧的端部上的以及所述火花塞-电极的点火面上的温度下降。由此，所述点火面及火花塞-电极上的由于太高的温度而助长的磨损得到降低，并且所述点火面、所述火花塞-电极及所述火花塞的使用寿命在总体上得到延长。

本发明的有利的改进方案是从属权利要求的主题。

典型地，所述基体在分割之后并且尤其在成形之前拥有不小于0.5cm的长度并且尤其不大于6.0cm的长度、尤其不小于1.0cm的长度。由此有利地得出：所述基体已经具有对于所述火花塞-电极来说所期望的长度并且所述基体并非务必在额外的方法步骤中被缩短或者被延长到对于所述火花塞-电极来说所期望的长度。

所述基体拥有筒柱体的形状，其中下述端侧相当于所述筒柱体的底面，在所述端侧上所述芯子裸露。所述基体的壳层形成所述筒柱体的围面（Mantelfläche）。所述基体的纵轴线相当于筒柱体轴线。所述筒柱体的底面或者所述基体的横截面或者端面能够为圆形、椭圆形或者多边形、尤其四边形。所述直径涉及相应的面的外接圆。

有利的是，所述基体的芯子尤其在分割之后并且在所述基体的可能的成形之前在所述基体的整个长度的范围内具有恒定的直径。

有利地规定，所述线材的芯子和所述基体的芯子由拥有比所述壳层的材料更高的导热率的材料构成。所述芯子比如由铜、银或者包含铜和/或银的合金或者具有钇的镍-合金构成。所述壳层尤其由具有比所述壳层的材料更高的耐磨性的材料构成。所述壳层比如由含镍的合金构成，所述含镍的合金包含另外的附加物、像比如铬、钇和/或硅。

作为替代方案或者补充方案能够规定，所述壳层具有多个层、尤其由两个层构成。在此，所述层围绕着所述基体的芯子同心地布置。比如由铜或者铜-合金构成的芯子能够被具有NiY层和NiCr层的壳层所包围。所述NiY层布置在所述芯子与所述NiCr层之间。在比较上述三种材料时，所述NiCr层具有最高的耐麿性。所述NiY层的导热率处于铜的与NiCr合金的导热率之间。

所述线材以及由此所述基体在所述分割之后并且尤其在紧接着的成形步骤之前拥有不小于1mm并且尤其不大于4mm、尤其不小于1.5mm并且/或者不大于3.5mm的直径。

所述方法尤其在分割之后能够具有下述步骤，在该步骤中所述基体至少部分地成形，从而产生所述基体的具有比在成形（DIN 8582）之前更大的直径的区域，尤其所述直径扩大了至少5%。借助于所述基体的沿着其纵轴线进行的压力成形（DIN 8583-1到-6）、像比如镦粗（DIN 8583-3），产生所述基体的具有所述更大的直径的区域。比如能够通过这个方法步骤来构造用于中心电极的电极头。

作为替代方案或者补充方案，所述方法尤其在分割之后能够具有下述步骤，在该步骤中所述基体至少部分地成形，从而产生所述基体的具有比在成形（DIN 8582）之前更小的直径的区域，尤其所述直径缩小了至少5%。借助于所述基体的垂直于其纵轴线进行的压力成形（DIN 8583-1到-6）、像比如辊压（DIN 8583-2），在所述基体上产生具有所述更小的直径的区域。比如能够通过这个方法步骤来构造用于中心电极的电极脚（Elektrodenfuß）。

作为替代方案或者补充方案，所述方法尤其在分割之后并且/或者在成形之后能够具有下述步骤，在该步骤中在所述基体的燃烧室侧的端面上，将所述基体与封闭体材料锁合地连接。所述材料锁合的连接能够借助于电阻焊接或者激光焊接来实现，所述激光焊接比如利用优选以CW模式来运行的纤维激光器或者盘形激光器。用于材料锁合的连接的其它方法也是可行的。

所述封闭体比如能够由含镍的合金构成。于是能够额外地规定，将含贵金属的点火面布置到所述封闭体或者所述基体上。作为替代方案还能够规定，所述封闭体本身是所述含贵金属的点火面。

有利的是，所述基体在成形时使至少部分地以下述方式成形：使得所述基体具有至少一个具有不同的直径D1和D2的第一和第二区域B1和B2，其中尤其在所述第一和所述第二区域B1和B2之内各自的直径D1和D2是恒定的。所述第一和所述第二区域B1和B2尤其具有下述长度，该长度至少相当于相应的区域B1、B2的各自的直径D1、D2。

优选所述芯子的横截面与所述基体的横截面的比例在所述至少第一和第二区域B1和B2中相差不大于10%、尤其不大于5%。

对于接地电极的制造来说，能够规定，所述方法包含下述步骤，在该步骤中使所述基体弯曲，从而产生顶部电极、弓形电极（Bügelelektrode）或者侧电极。

此外，本发明涉及一种火花塞-电极，该火花塞-电极根据按本发明的、用于制造火花塞-电极的方法来制成，并且就这样具有拥有芯子和将所述芯子包围的壳层的基体，其中所述芯子在所述基体的整个长度的范围内延伸。这意味着，所述芯子从所述基体的端侧延伸到端侧。

为了在所述火花塞-电极中进行足够良好的散热，已经证实有利的是，所述芯子的横截面相对于所述基体的横截面的比例在所述基体的长度范围内近似恒定，其中“近似恒定”是指，所述横截面的比例在所述基体之内以不大于10%的幅度变化。有利地规定，所述芯子的横截面相当于所述基体的横截面的不小于20%并且/或者不大于80%。所述基体的横截面相当于由所述壳层的横截面与所述芯子的横截面构成的总和。分别对处于相同的平面之内的横截面彼此进行比较或者置于比例之中。

所述基体的壳层具有层厚度b，该层厚度不小于0.1mm并且/或者不大于0.8mm、尤其不小于0.2mm并且/或者不大于0.6mm、特别尤其不小于0.3mm并且/或者不大于0.5mm。通过所述壳层的最低层厚度b保证了，由与壳层相比不那么耐麿的材料构成的芯子足以得到保护，以防止在所述火花塞运行时所产生的化学负荷。对所述壳层的层厚度进行限制，以便所述芯子体积在所述基体的总体积上所占的份额不是太小并且由此所述基体中的散热足够大。

所述基体在其燃烧室侧的端侧上具有封闭体，该封闭体与所述芯子处于接触之中、尤其与所述芯子处于直接的接触之中。由此保证，所述封闭体与所述芯子处于热接触之中。所述封闭体比如被焊接到所述基体上。作为焊接方法，比如能够使用电阻焊接、电极束焊接（Elektrodenstrahlschweißen）或者比如利用纤维激光器或者盘形激光器进行的激光焊接，其中所述激光焊接能够用CW激光或者脉冲激光来实施。在焊接时比如能够使所述封闭体完全熔化。

作为用于所述封闭体的材料，比如能够将相同的或者类似的含镍的合金比如用于所述基体的壳层。

所述焊接沿着所述基体的周缘来进行，其中焊缝沿着所述基体的尤其整个周缘来构造，以便所述封闭体尽可能气密地——也就是说泄漏率小于10^-7mbar l/s——将所述基体的燃烧室侧的端侧封闭并且由此所述基体的芯子得到保护。

有利的是，所述封闭体与所述基体的端面齐平地构造，也就是说所述封闭体具有与所述基体的端侧相同的直径，所述封闭体布置到所述端侧上。作为替代方案或者补充方案能够规定，所述封闭体拥有下述直径，该直径大于所述芯子在所述基体的端侧上的直径，所述封闭体布置在所述端侧上。

已经证实有利的是，所述封闭体具有厚度d，该厚度至少与所述壳层的最小的层厚度b一样大，其中垂直于所述基体的端面来测量所述封闭体的厚度d，所述封闭体布置在所述端面上。比如所述封闭体能够具有厚度d，该厚度等于或者大于所述壳层在所述基体的端侧上的层厚度d，所述封闭体布置在所述端侧上。

能够额外地规定，所述火花塞-电极具有含贵金属的点火面。所述点火面能够根据所述火花塞-电极的想要的使用情况来布置在所述封闭体上或者布置在所述围面的燃烧室侧的端部上。所述点火面具有比所述壳层的材料更高的耐磨性。

作为替代方案能够规定，所述封闭体本身是含贵金属的点火面。

按本发明的火花塞-电极能够是接地电极和/或中心电极。

此外，本发明涉及一种火花塞，该火花塞具有至少一个按本发明的火花塞-电极作为中心电极和/或接地电极。

在将所述按本发明的火花塞-电极构造为接地电极时，所述火花塞-电极的或者所述基体的、背向燃烧室的端侧布置在所述火花塞的壳体上，其中优选所述火花塞-电极与所述壳体的连接如此构造，使得所述基体的芯子得到保护，以防止通过燃烧室气体受到影响。在将所述按本发明的火花塞-电极构造为中心电极时，所述火花塞-电极如此布置在所述绝缘部中，使得所述火花塞-电极或者所述基体的、背向燃烧室的端侧气密地被同样布置在所述绝缘部中的电阻元件所遮盖。

附图说明

图1示出了一种用于按本发明的用于制造火花塞-电极的方法的示例；

图2示出了一种用于制好的火花塞-电极的示例，所述火花塞-电极根据所述按本发明的方法来制成；并且

图3示出了一种用于火花塞的示例，所述火花塞具有至少一个根据所述按本发明的方法来制造的火花塞-电极。

具体实施方式

图1示意性地示出了按本发明的用于制造火花塞-电极10的方法的不同的步骤。在第一步骤中对线材进行分割，由此产生火花塞-电极-基体15。所述线材的储备比如处于线材卷筒上。所述线材如此之长，以至于能够通过对于所述线材的分割来制造多个火花塞-电极-基体15。所述线材具有芯子17和壳层18，所述壳层包裹着所述芯子17。所述芯子17基本上在所述线材的整个长度的范围内延伸。所述芯子17、所述壳层18以及由此还有所述线材本身在其整个长度的范围内具有恒定的尺寸、直径、厚度或者宽度。“恒定的”在上下文中是指，所述尺寸在长度的范围内以不大于10%的幅度变化。所述线材拥有处于1mm到4mm的范围内的直径。所述线材的壳层拥有处于0.1mm到0.8mm的范围内的层厚度d。在这种实施例中，所述线材拥有2.7mm的直径，并且所述壳层拥有0.5mm的层厚度b。

所述基体15在分割所述线材之后具有至少5mm的长度。为了制造中心电极，所述基体拥有高达60mm的长度。为了制造接地电极，所述基体拥有高达20mm的长度。在所述基体的端侧14、13上，所述芯子17裸露。所述芯子17和所述壳层18在所述分割之后在所述基体15的长度范围内拥有恒定的尺寸、像比如直径、厚度或者宽度或者恒定的横截面。

在接下来的步骤中，所述基体15根据所计划的、用作中心电极或者接地电极的情况来成形。将所述基体夹紧在工具30中。如在图1b）中那样，通过所述工具30比如能够产生第一区域B1，该第一区域具有比所述基体15的未成形的区域B2更小的横截面或者更小的尺寸、比如直径或者宽度。具有更小的直径的第一区域B1比如借助于辊压（Walzen）来成形。在这种实施例中，所述区域B1具有2.4mm的直径D1和用于所述壳层的、大约0.45mm的层厚度b。

作为替代方案或者补充方案，也能够产生第三区域B3，所述第三区域具有比所述基体15的未经过成形的区域B2更大的横截面或者更大的尺寸。具有更大的直径的第三区域B3比如借助于镦粗（Stauchen）来成形。

原则上可能的是，所述基体和后来的火花塞-电极具有多个第一、第二和/或第三区域。

在图1c）中示出了一种用于成形之后的火花塞-电极10的示例。所述火花塞-电极10或者所述基体15具有至少三个区域：所述基体15的、具有通过成形来减小的横截面或者减小的直径D1的第一区域B1、所述基体15的、具有不变的直径D2或者不变的横截面的第二区域B2以及具有通过成形来扩大的横截面或者扩大的直径D3的第三区域B3。典型地，所述基体15的第一区域B1构造在所述基体的燃烧室侧的端部上，并且所述第三区域B3构造在所述基体15的背向燃烧室的端部上。对于中心电极来说，所述基体15的第三区域B3相当于电极头19，该电极头在所述火花塞1中安放在构造在所述绝缘部3的内侧面上的支座上。

在图2中示出了制好的火花塞-电极10，该火花塞-电极构造为中心电极12。所述中心电极12在其燃烧室侧的端部14上具有封闭体16，该封闭体通过焊接与所述基体15的端侧14材料锁合地连接。所述封闭体16拥有厚度d，该厚度至少相当于所述基体15的壳层18在其燃烧室侧的端侧14上的层厚度b。所述封闭体16拥有下述直径，该直径大于所述芯子17在所述基体15的燃烧室侧的端侧14上的直径。所述封闭体齐平地布置在所述基体的燃烧室侧的端侧14上。

图3示出了具有至少一个按本发明的火花塞-电极10的火花塞1的示意图。所述火花塞1具有金属的壳体2，该壳体具有用于将所述火花塞1安装到汽缸头中的螺纹。此外，所述壳体具有六角区段9，在该六角区段上置放用于将所述火花塞1安装到所述汽缸头中的工具。在所述壳体2的内部布置了绝缘部3。中心电极12和连接销钉4布置在所述绝缘部3的内部并且通过电阻元件5进行了电连接。

典型地，所述中心电极12在所述火花塞1的燃烧室侧的端部上从所述绝缘部3伸出来。所述中心电极12以其电极头19安放在构造在所述绝缘部3的内侧面上的支座上。所述中心电极12具有基体15和布置在所述基体15的燃烧室侧的端部上的封闭体16。所述基体拥有在这里未示出的、被壳层包围的芯子。

在所述壳体2的燃烧室侧的端部上布置了接地电极11。该接地电极与所述中心电极12一起形成点火间隙。所述接地电极11能够构造为顶部电极、侧电极或者弓形电极。所述接地电极11具有基体15和布置在所述基体15的燃烧室侧的端部上的封闭体16。所述基体拥有在这里未示出的、被壳层包围的芯子。

Claims (16)

1.用于制造火花塞-电极（10）的方法，其中所述火花塞-电极具有基体（15），其特征在于，所述基体（15）通过分割由线材（20）制成，其中所述线材（20）具有芯子（17）和将所述芯子（17）包围的壳层（18），并且所述芯子（17）在所述基体（15）的整个长度的范围内延伸，其中能够由所述线材（20）来制造多个基体（15）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基体（15）在分割之后并且尤其在紧接着的成形步骤之前具有不小于0.5cm的长度和/或不大于6.0cm的长度。

3.按前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基体（15）至少部分地以下述方式成形：使得在所述基体（15）上产生具有比在所述成形之前更大的直径（D3）的区域（B3），尤其所述直径扩大了至少5%。

4.按前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基体（15）至少部分地以下述方式成形：使得在所述基体（15）上产生具有比在所述成形之前更小的直径（D1）的区域（B1），尤其所述直径缩小了至少5%。

5.按前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基体（15）在所述基体（15）的燃烧室侧的端面（14）上与封闭体（16）材料锁合地连接。

6.按前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，布置在所述基体（15）中的芯子（17）在所述基体（15）的整个长度的范围内、尤其在所述成形之前具有恒定的直径。

7.按前述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基体（15）至少部分地以下述方式成形：使得所述基体（15）具有至少一个具有不同的直径（D1、D2）的第一和第二区域（B1、B2），其中尤其在所述第一和所述第二区域（B1、B2）之内各自的直径（D1、D2）是恒定的。

8.按方法权利要求7所述的方法，其特征在于，所述芯子（17）的横截面与所述基体（15）的横截面的比例在所述至少一个第一和第二区域（B1、B2）中相差不大于10%、尤其相差不大于5%。

9.按前述方法权利要求中任一项所制造的火花塞-电极（10），所述火花塞-电极包括基体（15），所述基体具有芯子（17）和壳层（18），其特征在于，所述芯子（17）在所述基体（15）的整个长度的范围内延伸。

10.按权利要求9所述的火花塞-电极（10），其特征在于，所述芯子（17）的横截面相对于所述基体（15）的横截面的比例在所述基体的长度的范围内以不大于10%的幅度变化。

11.按前述装置权利要求中任一项所述的火花塞-电极（10），其特征在于，在所述基体（15）的端侧（14）上固定了封闭体（16），其中所述封闭体（16）与所述芯子（17）处于尤其直接的接触之中。

12.按装置权利要求9所述的火花塞-电极（10），其特征在于，所述封闭体（16）与所述基体（15）的端面（14）齐平地布置。

13.按前述装置权利要求中任一项所述的火花塞-电极（10），其特征在于，所述封闭体（16）的厚度（d）至少与所述壳层（18）的层厚度（b）一样大，其中所述厚度（d）是所述封闭体（16）沿着所述基体（15）的纵向方向的尺寸。

14.按前述装置权利要求中任一项所述的火花塞-电极（10），其特征在于，所述壳层（18）的层厚度（b）不小于0.1mm并且尤其不大于0.8mm。

15.按前述装置权利要求中任一项所述的火花塞-电极（10），其特征在于，所述火花塞-电极（10）是接地电极（12）和/或中心电极（11）。

16.火花塞（1），其特征在于，所述火花塞（1）具有至少一个按前述装置权利要求中任一项所述的火花塞-电极（10）和/或至少一个按前述方法权利要求中任一项所制造的火花塞-电极（12）。