CN108832486B - 具有改进的接地电极定向的火花塞及形成方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种制造用于旋拧入内燃机的气缸盖(28)中的火花塞(20)的方法。火花塞(20)包括壳体(24)，该壳体具有相对于壳体外表面(64)和接地电极(34)设置在预定旋转位置(a)的螺纹(26)。相对于接地电极(34)的螺纹(26)位置将接地电极(34)置于燃烧室(22)中并且相对于发动机部件的期望位置，从而允许接地电极(34)提供稳健可靠的点火。当形成多个火花塞(20)时，各壳体(24)中的螺纹(26)被重复地且精确地形成于预定旋转位置(a)，这是通过将接地电极(34)、螺纹(26)以及螺纹形成装置(102)的模具(76)定位在特定位置而实现的。

Description

具有改进的接地电极定向的火花塞及形成方法

相关申请的交叉引用

这个美国部分继续专利申请要求2015年10月5日提交的美国继续申请序列号No.14/875,277的权益，该美国部分继续专利申请要求2014年10月20日提交的美国分案申请序列号No.14/518,166的权益，该美国分案申请要求2012年1月13日提交的美国申请序列号No.13/350,140(现在的美国专利号No.8,866,369)的权益，该美国申请要求2011年1月13日提交的美国临时申请序列号No.61/432,403的权益，上述美国申请的内容通过引用而整体结合于本文中。

技术领域

本发明总体上涉及用于内燃机的火花塞及其制造方法。

背景技术

内燃机的火花塞通常包括螺纹旋拧到气缸盖的孔中并延伸到燃烧室中的金属壳体，用于提供火花以点燃燃烧室中燃料和空气的可燃混合物。在中心电极和接地电极之间提供火花，该中心电极和接地电极应当适当地定位在燃烧室中，以便提供燃料-空气混合物的可靠且稳健的点火。如果没有适当的定位，火花可能不会提供稳健的点火，或者可能不会提供燃料-空气混合物的任何点火。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种对内燃机的火花塞的壳体进行螺纹成形加工的更精确和可重复的方法。

根据一个实施例，该方法包括，提供延伸到壳体下表面并且包括壳体外表面的壳体，其中，壳体包括壳体承座，该壳体承座具有面向壳体下表面的凸台(ledge)；以及，提供从附接面(attachment surface)纵向地延伸的接地电极。在将壳体和接地电极设置在螺纹形成装置中之前，将接地电极的附接面附接到壳体下表面。该方法还包括，确定壳体外表面中的螺纹相对于壳体承座的凸台的起始位置。确定起始位置的步骤是基于壳体在气缸盖内的期望位置。该方法还包括，确定壳体外表面中的螺纹的预定旋转位置。然后，该方法包括，将壳体和附接的接地电极放置在螺纹形成装置的一组螺纹加工模具(threading die)之间，使得壳体承座的凸台位于相对于螺纹加工模具的螺纹的起始位置的指定距离处。该方法还包括，将接地电极放置在相对于将通过螺纹加工模具形成于壳体外表面中的螺纹的起始位置已知的旋转位置处。然后，该方法包括，旋转螺纹加工模具，以在壳体外表面中的预定旋转位置处形成螺纹。

根据第二实施例，一种对至少一个壳体进行螺纹加工的方法包括：提供延伸到壳体下表面并且包括壳体外表面的壳体，所述壳体包括具有面向壳体下表面的凸台的壳体承座；以及提供从附接面纵向地延伸的接地电极。在将壳体和接地电极设置在螺纹形成装置中之前，将接地电极的附接面附接到壳体下表面。该方法进一步包括，确定将要通过螺纹形成装置的螺纹加工模具而形成的螺纹的起始位置，其中，该起始位置基于其中将要使用壳体的气缸盖中的壳体的期望位置。该方法接下来包括，将壳体和附接的接地电极设置在螺纹形成装置的螺纹加工模具之间，其中，将壳体设置在螺纹加工模具之间的步骤包括，使壳体承座的凸台与设置在相对于所述螺纹的起始位置的指定距离处的表面相接合。该方法还包括，确定壳体外表面中的螺纹相对于接地电极的旋转位置的预定旋转位置。该方法然后包括，旋转螺纹加工模具，并且在壳体外表面中的预定旋转位置处形成螺纹。

根据第三示例性实施例，一种对至少一个壳体进行螺纹加工的方法包括，提供延伸到壳体下表面并且包括壳体外表面的壳体，其中所述壳体包括壳体承座，所述壳体承座具有面向所述壳体下表面的凸台；以及提供从附接面纵向地延伸的接地电极。该方法接下来包括，确定壳体承座的凸台的纵向位置，该纵向位置是壳体下表面和凸台之间的距离。该方法还包括，将壳体和附接的接地电极放置在螺纹形成装置的一组螺纹加工模具之间，使得壳体承座的凸台相对于螺纹加工模具的螺纹的起始位置处于指定距离处。将壳体承座的凸台放置在相对于螺纹的起始位置的指定距离处的步骤包括，将壳体下表面设置在位于模具之间的实体调整特征上，并且调整实体调整特征的相对于模具螺纹的起始位置。该方法还包括将附接的接地电极放置在相对于螺纹加工模具的螺纹的起始位置已知的旋转位置。该方法接下来包括，旋转螺纹加工模具以在壳体外表面中的预定旋转位置处形成螺纹。

本发明的另一方面包括一种制造用于内燃机并包括根据第一、第二或第三实施例的方法制造的带螺纹壳体的至少一个火花塞的方法。本发明的另一方面提供了一种制造包括火花塞的内燃机的方法，该火花塞带有根据第一、第二或第三实施例制造的带螺纹壳体。本发明的其它方面提供了根据第一、第二或第三实施例的方法制造的带螺纹壳体；包括根据第一、第二或第三示例性实施例的方法制造的带螺纹壳体的火花塞；以及包括根据第一、第二或第三示例性实施例的方法制造的带螺纹壳体的内燃机。

当壳体旋拧入气缸盖中时，火花塞的接地电极相对于气缸盖和燃烧室中的其它部件定向在燃烧室中的期望位置。接地电极的位置允许火花塞提供燃料-空气混合物的更可靠和有效率的点火。

附图简要说明

本发明的其它优点将容易理解，因为当结合附图考虑时通过参考下面的详细描述，其变得更好理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的螺纹旋拧在气缸盖中的火花塞的截面图；

图1A是根据本发明的一个实施例的包括螺纹和附接的接地电极的壳体的一部分的侧视图，其中螺纹相对于接地电极设置在预定角度；

图2是在壳体中形成螺纹之前的根据本发明的一个实施例的壳体和接地电极的截面图；

图3是根据本发明的一个实施例的定向工具的图示；

图4是根据本发明另一实施例的定向工具的透视图；

图4A是图4的定向工具的侧视图；

图4B是图4的定向工具的截面图；

图5是图3的定向工具的透视图，其设置在根据本发明的一个实施例的螺纹形成装置中；

图6是在定位接地电极并形成螺纹之前，设置在图5的定向工具上的附接的接地电极和壳体的透视图；

图7是在定位接地电极之后并在形成螺纹之前，设置在图5的定向工具上的附接的接地电极和壳体的透视图；

图8是根据第一、第二或第三替代方法形成的示例性带螺纹壳体和接地电极的侧视图；

图9是根据第一、第二或第三替代方法形成的示例性带螺纹火花塞和接地电极的侧视图；

图10是设置在第一替代方法中使用的螺纹加工模具附近的示例性带螺纹壳体和接地电极的侧视图；

图11是设置在第二替代方法中使用的螺纹加工模具附近的示例带螺纹壳体和接地电极的侧视图；和

图12是设置在第三替代方法中使用的螺纹加工模具附近的示例性带螺纹壳体和接地电极的侧视图。

具体实施方式

本发明的一个方面提供了火花塞20，用于提供火花以点燃燃烧室22的燃料和空气的可燃混合物。火花塞20包括具有螺纹26的金属壳体24，螺纹26连接到具有匹配螺纹的部件，典型地为内燃机的气缸盖28。火花塞20的壳体24围绕绝缘体30和中心电极32。接地电极34连接到壳体下表面36，如图1所示。螺纹26形成在预定位置并相对于接地电极34成预定角度α。通过在相对于接地电极34的预定位置处形成壳体24的螺纹26，火花塞20可以相对于气缸盖28和燃烧室中的其它部件(例如燃料喷射器)定向在期望的位置，从而允许火花塞20提供燃料-空气混合物的更可靠和有效率的点火。本发明的另一方面提供了一种使用定向工具38形成火花塞20的方法，以定位接地电极34并对准壳体24，使得螺纹26形成在相对于接地电极34的预定位置中。

中心电极32由导电材料形成，所述导电材料沿着点火器中心轴线ai从电极终端40纵向地延伸到中心点火端42。在一个实施例中，中心电极32的导电材料是含镍的镍基材料，含镍量为基于该镍基材料总重量的至少60.0重量％。中心电极32还可以包括中心点火尖端44，该中心点火尖端44由设置在中心点火端42上的贵金属合金形成，如图1和8所示，以便提供火花。

由诸如氧化铝之类的电绝缘材料形成的绝缘体30围绕中心电极32并且沿着点火器中心轴线ai从绝缘体上端(未示出)纵向地延伸到绝缘体鼻端48，使得中心点火端42布置在绝缘子鼻端48的外部。绝缘体30包括沿着点火器中心轴线ai延伸的用于接收中心电极32的绝缘体孔50。

火花塞20还包括由导电材料形成的端子52，该端子52容纳在绝缘体30中并且沿着点火器中心轴线ai从最终电连接到电源的第一终端(未示出)纵向地延伸到电连接到电极终端40的第二终端56。电阻层58设置在第二终端56与电极终端40之间并与之电性连接，以将能量从端子52传输至中心电极32。电阻层58由诸如玻璃密封件的电阻材料形成。

典型地由钢形成的金属壳体24围绕绝缘体30并且沿着点火器中心轴线ai从壳体上表面60纵向地延伸到壳体下表面36，使得绝缘子鼻端48从壳体下表面36向外延伸，如图1所示。在一个优选实施例中，壳体下表面36是平面的，并具有垂直于点火器中心轴线ai延伸的壳体厚度ts。壳体下表面36也围绕绝缘体30环形地延伸。

壳体24包括面向绝缘体30的壳体内表面62和与壳体内表面62相反面向的壳体外表面64。壳体内表面62和壳体外表面64围绕点火器中心轴线ai周向地延伸，并且在壳体上表面60和壳体下表面36之间纵向地延伸。壳体内表面62具有壳体内径Di，并且壳体外表面64具有壳体外径Do，壳体内径Di和壳体外径Do的每一个均横贯点火器中心轴线ai。

壳体外表面64具有围绕壳体上表面60与壳体下表面36之间的点火器中心轴线ai周向地延伸的多个螺纹26，用于接合气缸盖28或另一部件的配合螺纹，该另一部件在最终的应用中保持火花塞20就位。在将接地电极34附接到壳体24之后成形加工螺纹26，使得接地电极34设置在相对于壳体24的螺纹26的预定位置，并且螺纹26设置在相对于接地电极34的预定位置。

每个螺纹26都呈现横过点火器中心轴线ai的螺纹直径Dthread。每个螺纹26的顶峰(peak)与相邻螺纹26的顶峰间隔开。如图1A所示，螺纹26的顶峰相对于接地电极34定向在预定的位置，例如相对于接地电极34的相邻于附接面68的侧表面66以预定的角度α定向。螺纹26的角度α可以通过分度(indexing)方法来确定。例如，角度α可以这样来确定：首先，在火花塞20设置于燃烧室22中时定位壳体24和接地电极34的期望位置，该期望位置通常是提供燃料-空气混合物的最有效燃烧的位置；然后，确定可提供该期望位置的螺纹26的角度α。在一个实施例中，如图1A所示，螺纹26的顶峰与接地电极34的侧表面66成一角度α加上或减去某一角度。螺纹26的顶峰也可以形成为与垂直于点火器中心轴线ai并沿着壳体外表面64延伸经过预定点P的平面成一角度α加上或减去某一角度，所述预定点P例如是图8的火花塞中中所示的点P。螺纹26也可以形成在距接地电极34的附接面68一预定的距离处。

接地电极34由诸如镍合金的导电材料形成，并且利用在附接面68和接地点火面70之间的侧表面66从附接面68延伸到接地点火面70。附接面68和点火面70是平面的并且在侧表面66之间呈现电极厚度te。电极厚度te通常不大于壳体厚度ts。在一个实施例中，接地电极34最初被提供为从附接面68直接延伸到接地点火面70，如图2所示。附接面68典型地通过焊接附接到壳体下表面36。附接面68相对于螺纹26沿着壳体下表面36设置在预定的周向位置处。

典型地，在螺纹26形成于壳体外表面64中之后，接地电极34向内弯曲，使得接地电极34弯曲并且接地点火面70延伸过点火器中心轴线ai。接地点火面70与中心点火端42间隔开，使得接地电极34的侧表面66和中心点火端42二者之间提供了火花间隙72。然而，接地电极34可以包括另一种设计，同时仍然相对于螺纹26以预定的角度α设置。在一个实施例中，接地电极34包括设置在接地点火面70上的贵金属合金形成的接地点火尖端74，用于提供火花。接地点火尖端74与中心点火尖端44间隔开，以在二者之间提供火花间隙72。

本发明的另一方面提供了一种形成火花塞20的方法，该火花塞包括相对于彼此设置在预定位置的接地电极34和壳体24，使得火花塞20能够相对于气缸盖及内燃机的其它部件定向在期望的位置28，从而允许火花塞20提供燃料-空气混合物的更可靠和有效的或最佳的燃烧。在形成火花塞20之前，该方法包括，确定要在壳体外表面64中相对于接地电极34形成的螺纹26的位置，使得当火花塞20螺纹连接到气缸盖28时，接地电极34被设置在用于点火的最佳位置。在一个实施例中，螺纹26相对于邻近附接面68的接地电极34的侧表面66以预定角度α定向，如图1A所示。螺纹26的角度α可以通过分度方法来确定。

螺纹形成装置102，例如包括多个螺纹加工模具76的滚丝机，用于在预定位置形成螺纹26，如图5-7所示。当接地电极34相对于螺纹形成装置102设置在预定位置时，例如当接地电极34相对于相对的螺纹加工模具76设置在预定位置中时，螺纹形成装置102被设计成在相对于接地电极34的预定位置形成螺纹26。定向工具38优选用于将接地电极34相对于螺纹形成装置102设置在预定位置。

形成火花塞20的方法首先包括，提供壳体24、接地电极34和火花塞20的其它部件。如图2所示，接地电极34最初被提供为从附接面68纵向地和直线地延伸到接地点火面70。在壳体外表面64中形成螺纹26之前，该方法包括，在沿着壳体下表面36的预定周向位置处将接地电极34的附接面68附接到壳体下表面36。

一旦接地电极34被附接到壳体24，定向工具38被用于定位接地电极34并且将接地电极34和壳体24定位在螺纹形成装置102中。定向工具38可以机械地连接到螺纹形成装置102，如图5-7所示。备选地，定位工具38可以与螺纹形成装置102分开，然后在定位接地电极34的位置之后沿着螺纹形成装置102放置。

定向工具38通常沿着工具中心轴线从第一端部78纵向地延伸到第二端部80。定向工具38包括在第一端部78和第二端部80之间的工具外表面82，其中螺纹定向特征84沿着工具外表面82设置在预定位置，并且横向于工具外表面82延伸。定向工具38呈现不大于壳体内径Di的工具直径Dt。在一个实施例中，如图3所示，定向工具38包括心轴，并且工具外表面82呈现圆柱形状。在该实施例中，螺纹定向特征84是从工具外表面82横向地延伸的唇缘。心轴通常放置在接纳部88的孔中并垂直于螺纹加工模具76延伸，如图5所示。

在另一个实施例中，如图4-4B所示，定向工具38包括从支承面90沿着工具中心轴线纵向地延伸到基底面92的接纳部88，其中支承面90是平面的并且环形地围绕工具中心轴线at延伸。在该实施例中，定向工具38还包括具有工具外表面82的心轴，其可以布置在接纳部88的孔中并呈现圆柱形状。呈现工具外表面82的心轴包括沿着工具孔设置在槽中的平坦部。螺纹定向特征84由从支承面90朝向接纳部88的基底面92和心轴的平坦部延伸的该槽的表面提供。该槽表面位于沿着工具外表面82的预定位置并且横向于工具外表面82延伸。

该方法还包括，将定向工具38的螺纹定向特征84设置在相对于螺纹形成装置102的预定位置，使得当接地电极34接触螺纹定向特征84时，螺纹形成装置102可以在相对于接地电极34的预定位置在壳体外表面64中形成螺纹26。在图5-7的实施例中，定向工具38机械地附接到螺纹形成装置102。因此，当接地电极34保持与定向工具38的螺纹定向特征84相接触时，接地电极34将相对于螺纹形成装置102设置在预定位置，从而允许螺纹形成装置102在相对于接地电极34的期望位置在壳体外表面64中形成螺纹26。在另一个实施例中，定向工具38与螺纹形成装置102分离，并且定向工具38被转移到螺纹形成装置102，其中壳体24和接地电极34保持沿着螺纹定向特征84。

为了将接地电极34设置在期望的位置，该方法包括，将定向工具38的工具中心轴线与壳体24的点火器中心轴线ai对准，并且将壳体24设置在定向工具38的第一端部78上，使得接地电极34接合工具外表面82，如图6所示。在使用图4的定向工具38的替代实施例中，接地电极34的接地点火面70设置在接纳部88的支承面90上。

一旦壳体24被布置在定向工具38上，该方法包括，通过相对于定向工具38旋转壳体24来定位接地电极34，使得接地点火面70沿着工具外表面82周向地围绕中心轴线ai,at滑动，直到接地电极34的侧表面66接触螺纹定向特征84并且相对于螺纹定向特征84设置在预定位置中，如图7所示。在使用图4的定向工具38的替代实施例中，接地点火面70沿着接纳部88的支承面90滑动，直到滑入槽中并且与作为槽表面的螺纹定向特征84相接合。

一旦接地电极34被正确地定位在螺纹形成装置102中，该方法包括，例如使用螺纹加工模具76在相对于接地电极34的预定位置在壳体外表面64中形成螺纹26。接地电极34的侧表面66保持与螺纹定向特征84接触，直到螺纹形成装置102开始在壳体24中形成螺纹26。接下来，该方法包括相对于接地电极34以预定角度α在壳体24中形成螺纹26。螺纹形成装置102被编程，以便以预定角度α形成螺纹26。

该方法接下来包括，使带螺纹壳体24和接地电极34与定向工具38脱离接合，并继续形成火花塞20的其余部分。在一个实施例中，进一步的步骤包括，将接地电极34的接地点火面70朝着点火器中心轴线ai向内弯曲，将绝缘体30滑入壳体24中，将中心电极32滑动到绝缘体30中，将电阻层58沿着中心电极32设置在绝缘体30中，并且将端子52设置在电阻层58上的绝缘体30中。

在形成火花塞20之后，该方法包括，将火花塞20旋拧入气缸盖28或在最终应用期间保持火花塞20就位的另一部件中。气缸盖28包括与壳体24的螺纹26配合的螺纹26。该方法包括，接合壳体24的螺纹26和气缸盖28的螺纹26，并使壳体24相对于气缸盖28旋转以将壳体24旋拧入气缸盖28中。当壳体24旋拧入气缸盖28时，接地电极34将相对于壳体24的螺纹26设置在预定位置中，并因此相对于气缸盖28、燃料喷射器和内燃机燃烧室的其它部件处于最佳位置，从而允许火花塞20提供燃烧室22中的燃料-空气混合物的更可靠且有效率的点火。

还提供了在壳体外表面64中形成螺纹26的三种替代方法。这些替代方法能够可靠且重复地将螺纹26定位在期望的预定旋转角度α和期望的起始位置s，这在制造相同设计的多个火花塞20时是特别有利的。根据这些替代方法形成的带螺纹壳体24和接地电极34的示例一般如图8和9所示。图10示出了根据第一替代方法的、壳体24和接地电极34相对于螺纹形成装置102的其中一个模具76的示例。图11示出了根据第二替代方法的、壳体24和接地电极34相对于螺纹形成装置102的其中一个模具76的示例。图12示出了根据第三替代方法的、壳体24和接地电极34相对于螺纹形成装置102的其中一个模具76的示例。此外，可以注意到，这三个实施例的方法的单个或多个步骤可以被组合，以产生将螺纹26定向在期望的旋转位置α和期望的起始位置s的方法的另一实施例。这些方法提供了改进的螺纹分度精度，使得多个壳体24的螺纹26可以相对于气缸盖28、燃料喷射器和内燃机的其它部件被重复地定位在可选的位置中。

通过将接地电极34定位在螺纹形成装置102外部的期望位置处，即在壳体24和接地电极34设置于螺纹形成装置102中之前，开始所述替代方法。典型地，接地电极34的附接面68已经沿着壳体下表面36附接到壳体下表面36，并且使得接地电极34从附接面68纵向地延伸。然而，该方法可以包括，将接地电极34的附接面68沿着壳体下表面36在预定周向位置处附接到壳体下表面36，并且使得接地电极34从附接面68纵向地延伸，之后将壳体24设置在螺纹加工模具76之间。接地电极34的预定周向位置被选择为使得接地电极34将被设置在螺纹形成装置102中的期望位置，这有助于在接地电极34的已知旋转位置、螺纹的起始点和螺纹26的预定旋转位置α之间保持一致的关系，以形成能够重复其在燃烧室内的旋转位置(例如提供有效燃烧的位置)的接地电极34。一旦接地电极34被定位，就开始该改进的螺纹分度方法。

根据第一替代方法，在接地电极34被定向之后，该方法包括，确定垂直于壳体24的中心轴线A延伸、面向壳体下表面36并搁置在垫圈上或发动机燃烧室内的一表面上的壳体承座86的凸台88的位置。如果正在制造的火花塞20将与垫圈一起使用，则壳体承座86的凸台88与通常接触气缸盖28的配合表面的垫圈相接触。如果正在制造的火花塞20不与垫圈一起使用，则壳体承座86的凸台88通常与气缸盖28的配合表面接触。

第一实施例的方法接下来包括，确定待形成在壳体外表面64中的螺纹26相对于壳体承座86的凸台88的起始位置s。螺纹26的起始位置也基于壳体24在气缸盖28中的期望位置。该方法还包括，确定壳体外表面64中的螺纹26的预定旋转位置α，并且确定接地电极34的相对于将要在壳体外表面64中形成的螺纹26的起始位置s的已知旋转位置。这些步骤可以通过确定关于螺纹加工模具76顶部起始位置的壳体24的标点(gage point，或称“计量基准点”)g位置来进行。标点g可以是径向直径参考点，如图8和图9所示，或者是壳体24上的任何其它位置处的参考点，其涉及火花塞应用的最终组装位置的配合表面的接触点。无论火花塞20是否与垫圈一起使用，通过在凸台88上以指定的直径形成与应用中的配合表面的接触位置相关的基准线，就可以确定标点g。标点g可以位于螺纹形成装置102的外部离开硬接触点一段已知的通过视觉或其它测量系统测得的距离，该硬接触点位于离螺纹加工模具76顶部的起始位置一段已知的相对距离处。作为替代，可以完全通过位于旋拧装置102内部或外部的视觉测量或其它测量系统来确定标点g的位置。整个壳体24或火花塞20可基于接地电极34旋转位置、标点g和螺纹起始位置s的相对于其中使用火花塞20的发动机气缸盖28的期望位置而设计。另外，螺纹26的起始位置s和预定的旋转位置α被设计为使得接地电极34在旋拧入燃烧室的气缸盖28中时被设置在期望的位置，例如提供有效燃烧的位置。可以以螺纹起始位置s为参考点，来引用标点g、螺纹加工模具76的螺纹的起始位置以及接地电极34的旋转位置。

在确定了凸台标点g的位置之后，第一替代方法包括，拾取带有定向的接地电极34的壳体24，并且在将壳体24放置在螺纹形成装置102的螺纹加工模具76之间的同时保持壳体24。图10示出了根据第一替代实施例的邻近螺纹形成装置102的其中一个螺纹加工模具76设置的壳体24的一示例。该步骤包括，将壳体24和附接的接地电极34放置在螺纹形成装置102的一组螺纹加工模具76之间，使得壳体承座86的凸台88处在相对于螺纹加工模具76的螺纹的起始位置一段指定距离处，以及用螺纹加工模具76夹紧壳体24。将壳体24和附接的接地电极34放置在一组螺纹加工模具76之间的步骤还包括，将壳体24和附接的接地电极34相对于待形成于壳体外表面64中的螺纹26的起始位置s置于已知的旋转位置。该方法可以进一步包括，将接地电极34的旋转位置和标点g相对于要由螺纹加工模具76形成的螺纹26的起始位置s设置在指定距离d1处。起始位置s是重要的，因为它涉及壳体24与气缸盖28的接触点，该接触点控制发动机中的火花塞20的分度位置。该指定距离d1是根据其中将要使用火花塞20的气缸盖28的设计确定的。例如，相对于接地电极旋转位置的指定距离d1可以被复制到气缸盖28的螺纹上，以将接地电极34放置在燃烧室中。螺纹加工模具76相对于壳体承座凸台88不应该太高，否则可能刮伤壳体外表面64，这会导致燃烧气体的泄漏。而且，模具76被定位并设定为以预定的旋转位置和速度旋转，使得当制造相同设计的多个火花塞20时，模具76上的螺纹26的预定旋转位置α处在重复位置。

确定螺纹76在壳体外表面64中的预定旋转位置α以及因此确定模具螺纹76的旋转位置的步骤，理论上可以通过计算关于接地电极34旋转位置的从凸台88上的标点g到螺纹26的距离d1来进行。可作为替代的是，一旦螺纹26位于起始位置s，即，在螺纹让切部(thread relief，或称“螺纹退刀槽”)中的期望高度处，该步骤可以包括，利用坐标测量机(cmm)、硬计量工具或视觉测量系统，来测量接地电极34相对于壳体外表面64中的螺纹76的标点g和旋转位置α的度数或周向位置，并相应地调整模具76的位置。一旦确定了螺纹26的预定旋转位置α，所述方法通常还包括，在其中将使用火花塞20的气缸盖38中，在与壳体外表面64中的螺纹的预定旋转位置α对应的旋转位置处形成螺纹26，使得当壳体24旋拧入发动机的气缸盖38中时，接地电极34最终位于正确的径向位置中。

该方法接下来包括，利用模具76夹紧壳体24，以相对于壳体24的凸台88锁定在螺纹26的起始位置s中。接下来，该方法包括，旋转模具76，以在壳体外表面64中在预定旋转位置α处形成螺纹26。该方法还可以包括，在螺纹加工模具76旋转的同时，例如朝向壳体24的中心在纵向方向上移动螺纹加工模具76，以形成正确的螺纹参数。一旦形成螺纹26，将带螺纹壳体24从螺纹形成装置102上移除，然后与火花塞20的其它部件组合。在螺纹形成(threading)步骤之后，模具76返回到指定的初始位置，以便模具76准备对另一壳体24进行螺纹成形加工。重复模具76的指定初始位置，以形成具有相同设计的多个壳体24和/或火花塞20。

第二实施例的方法还包括，确定壳体外表面64中的螺纹26的起始位置s。第二替代方法还包括，确定壳体外表面64中的螺纹26的预定旋转位置α，并且因此确定用于在壳体外表面64中形成螺纹26的模具76的螺纹的旋转位置。模具76被定位并设定为以预定的旋转位置和速度旋转，使得当制造相同设计的多个火花塞20时，模具76上的螺纹26的旋转位置处于相同的重复位置。确定壳体外表面64中的螺纹76的预定旋转位置α以及因此确定模具76中的螺纹的旋转位置的步骤，理论上可以通过计算从标点g到相关于接地电极34旋转位置的螺纹26的距离d1来进行。可作为替代的是，一旦螺纹26位于起始位置s，即，在螺纹让切部中的期望高度处，该步骤可以包括，利用坐标测量机(cmm)、硬计量工具或视觉测量系统来测量接地电极34相对于壳体外表面64中的螺纹76的标点g和旋转位置α的度数，并相应地调整模具76的位置。一旦确定了螺纹26的预定旋转位置α，该方法通常还包括，在其中将使用火花塞20的气缸盖38中在正确的旋转位置处形成螺纹26，使得接地电极34最终位于发动机气缸盖38内侧的正确的径向位置处。

在定位接地电极34之后，该方法包括，拾取具有定向在预定周向位置的接地电极34的壳体24，并且在将壳体24放置在螺纹形成装置102的螺纹加工模具76之间的同时保持壳体24。图11示出了根据第二替代方法设置为邻近螺纹形成装置102的其中一个螺纹加工模具76的壳体24的例子。

与第一实施例的方法不同，在根据第二实施例的将螺纹加工模具76和附接的接地电极34设置在壳体24之间的步骤包括，将壳体承座86的凸台88与设置在相对于螺纹26的起始位置s的指定距离d2处的模具76之间的表面94相接合。该表面94接触壳体承座的凸台88上的标点g。指定距离d2取决于其中使用火花塞20的气缸盖38的设计。确定起始位置s的步骤是基于壳体24在气缸盖28中的期望位置。起始位置s同样重要，因为它涉及壳体24与气缸盖38的接触点，其控制发动机中的火花塞20的分度位置。该步骤包括，确保螺纹26足够高地进入壳体24上的螺纹让切区域(thread relief area)，使得壳体24完全旋拧入气缸盖28内。如图11所示，表面94可以由可互换的插入件96提供，它能够保持壳体承座86的垫圈或凸台88，其可以是渐缩形的。可作为替代的是，表面94可以由能够将壳体24相对于螺纹26的起始位置s保持在指定距离d2的另一实体表面提供。例如，其中一个螺纹加工模具76的顶部或者位于模具76顶部上的另一材料可以用于提供表面94。

表面94可以在螺纹形成步骤期间保持就位在适当的位置，并且因此通常由耐受对壳体承座86的垫圈或凸台88的刮擦和疤痕的材料形成。或者作为替代，表面94可以在螺纹形成步骤之前移动到与凸台88间隔开的较低位置。应当避免划伤和疤痕，因为划痕和疤痕可能阻止火花塞20相对于垫圈或凸台88的密封，因此可能导致燃烧气体逸出燃烧室。

该方法进一步包括，利用模具76夹持壳体24，以相对于壳体24的凸台88和接地电极34的旋转位置锁定螺纹26的起始位置s。接下来，该方法包括，旋转模具76并且在壳体外表面64中在预定的旋转位置α处形成螺纹26。一旦形成螺纹26，将带螺纹壳体24从螺纹形成装置102上拆下，然后与火花塞20的其它部件组合。在螺纹形成步骤之后，模具76返回到指定的初始位置，并且表面94如果被移动则返回到其指定的初始位置，使得螺纹形成装置102准备对另一壳体24进行螺纹成形加工。重复表面94和模具76的指定的初始位置，以形成具有相同设计的多个壳体24和/或火花塞20。

第三示例性实施例还包括，为壳体24提供面向壳体下表面36的壳体承座86的凸台88，并且提供从附接面68纵向地延伸的接地电极34。第三实施例的方法还包括，确定壳体承座86的凸台88的纵向位置，该位置是壳体下表面36和凸台88之间的距离。这可以通过视觉或其它测量系统在螺纹形成装置102的外部或内部完成。该方法还包括，在将壳体24设置在模具76之间之前，将附接的接地电极34放置在相对于要在壳体外表面64中形成的螺纹26的起始位置s的已知旋转位置处。

该方法接下来包括，将壳体24和附接的接地电极34放置在螺纹形成装置102的螺纹加工模具76之间，使得壳体承座86的凸台88位于相对于螺纹加工模具76的螺纹的起始位置的指定距离处。将壳体承座86的凸台88放置在相对于螺纹加工模具76的螺纹的起始位置的指定距离处的步骤包括，将壳体下表面36设置在位于模具76之间的实体调整特征104上，并且调整实体调整特征104相对于模具76的螺纹的起始位置的位置。例如，可以使用一机构来调整实体调整特征104在纵向方向上的位置，即，向上或向下移动实体调整特征104到指定距离，以将壳体承座凸台88定位在从模具76起始一段正确距离处。实体调整特征104的顶面可以具有切口(cutout)以无障碍通过(clear)接地电极34，或者可以具有切入其中的槽以帮助将接地电极34定位在更紧的旋转角度。

如在其它实施例中那样，第三实施例包括，夹紧壳体24，并旋转螺纹加工模具76以在壳体外表面64中的预定旋转位置α处形成螺纹26。模具76处于指定的可重复的旋转位置，并且在螺纹形成操作期间在壳体24旋转的同时，实体调整特征104下降避开旋转壳体24或自由旋转。然后弹出带螺纹壳体24，并再次开始加工。第三实施例的加工可以与其它实施例相同，不同之处在于，确定壳体承座88的高度位置以及在壳体下表面36所接触的模具76之间使用实体调整特征104，以从壳体承座的凸台88到模具76的螺纹的起始位置保持正确的距离。

如上所述，这些改进的替代方法的主要要素是：凸台88的位置，标点g，接地电极34的定向，壳体24上的螺纹26的起始位置s和模具76上的螺纹的起始位置，指定距离d1，表面94的指定距离d2，以及夹紧位置。总之，该方法包括，将接地电极34定位在螺纹形成装置102的外部而不是在内部，在沿着壳体外表面64的重复起始位置s处开始模具76的螺纹，并且将壳体24夹紧在模具76之间距凸台88标点g的一设定距离处。通常在螺纹形成步骤之前确定的这些制作方法精确地控制了分度加工形成螺纹的位置。

显然，根据上述教导，本发明的许多修改和变化是可能的，并且可以在所附权利要求的范围内以与具体描述不同的方式实施。另外，权利要求中的附图标记仅仅是为了方便起见，并不以任何方式被阅读理解为限制性的。

Claims (19)

1.一种对内燃机的火花塞的壳体进行螺纹加工的方法，包括以下步骤：

提供延伸到壳体下表面并包括壳体外表面的壳体，所述壳体包括壳体承座，所述壳体承座具有面向所述壳体下表面的凸台；

提供从附接面纵向地延伸的接地电极，其中，所述接地电极的附接面在所述壳体和所述接地电极设置在螺纹形成装置中之前附接到所述壳体下表面；

确定要在所述壳体外表面中相对于所述壳体承座的凸台形成的螺纹的起始位置，确定所述螺纹的起始位置的步骤是基于所述壳体在气缸盖中的期望位置；

确定所述壳体外表面中的所述螺纹的预定旋转位置；

将所述壳体和所附接的接地电极放置在所述螺纹形成装置的一组螺纹加工模具之间；

将所述壳体放置在所述一组螺纹加工模具之间的步骤包括，将所述凸台相对于所述螺纹加工模具的螺纹的起始位置设置在指定距离处；和

旋转所述螺纹加工模具，以在所述壳体外表面中在所述预定旋转位置处形成所述螺纹。

2.根据权利要求1所述的方法，包括确定所述壳体承座的凸台的纵向位置，所述纵向位置是所述壳体下表面和所述凸台之间的距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接地电极的周向位置、要在所述壳体外表面中形成的所述螺纹的起始位置、所述壳体外表面中的所述螺纹的所述预定旋转位置中的至少一者，由位于所述壳体承座的凸台处的标点来确定。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述标点通过在所述凸台处创建基准线来确定。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述壳体外表面中的所述螺纹的所述预定旋转位置的步骤包括，计算从所述标点到与所述接地电极的周向位置相关的所述螺纹的距离。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述壳体外表面中的所述螺纹的所述预定旋转位置的步骤包括，测量所述接地电极相对于所述标点的周向位置。

7.根据权利要求1所述的方法，包括使所述螺纹加工模具返回到指定的起始位置，并且设定所述螺纹加工模具以预定的旋转角度和速度旋转，以准备对另一壳体进行螺纹加工。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述壳体和所附接的接地电极放置在所述螺纹形成装置的一组螺纹加工模具之间的步骤包括，将所述壳体承座的凸台与位于所述螺纹加工模具之间的表面相接合，所述表面设置在相对于待在所述壳体外表面中形成的所述螺纹的起始位置的指定距离处。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，由所述凸台接合的所述表面由所述螺纹加工模具之一或设置在所述螺纹加工模具之一上的材料来提供。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，由所述凸台接合的所述表面由可互换的插入件提供。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述凸台相对于所述螺纹加工模具的螺纹的起始位置设置在指定距离处的步骤包括，将所述壳体下表面设置在位于所述螺纹加工模具之间的实体调整特征上，并相对于所述螺纹加工模具的螺纹的起始位置来调整所述实体调整特征的位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述实体调整特征的顶面具有用以容纳所述接地电极的切口或用于定位所述接地电极的槽。

13.根据权利要求1所述的方法，包括将所述壳体夹持在所述螺纹加工模具之间，以相对于所述壳体的所述凸台锁定所述螺纹的起始位置。

14.根据权利要求1所述的方法，包括在旋转步骤期间纵向地移动所述螺纹加工模具。

15.根据权利要求1所述的方法，包括通过重复以下步骤来形成多个带螺纹壳体：提供所述壳体和所述接地电极，确定所述螺纹的起始位置和所述壳体外表面中的所述螺纹的所述预定旋转位置，将所述壳体和所附接的接地电极放置在所述一组螺纹加工模具之间，并旋转所述螺纹加工模具，其中，在每个旋转步骤之后，所述螺纹加工模具返回到指定的起始位置以便于对另一壳体进行螺纹加工，其中，所述壳体外表面上的所述螺纹的起始位置和所述螺纹的所述预定旋转位置在所形成的每一个带螺纹壳体中是相同的。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述螺纹的所述起始位置和所述预定旋转位置允许在所述接地电极旋拧入所述气缸盖中时将所述接地电极布置在期望的位置中。

17.一种制造内燃机的至少一个火花塞的方法，包括以下步骤：

提供延伸至壳体下表面并包括壳体外表面的壳体，所述壳体包括壳体承座，所述壳体承座具有面向所述壳体下表面的凸台；

提供从附接面纵向地延伸的接地电极，其中，在将所述壳体和所述接地电极设置在螺纹形成装置中之前，所述接地电极的所述附接面附接到所述壳体下表面；

确定要在所述壳体外表面中相对于所述壳体承座的所述凸台形成的螺纹的起始位置，确定所述螺纹的所述起始位置的步骤是基于所述壳体在气缸盖中的期望位置；

确定所述壳体外表面中的所述螺纹的预定旋转位置；

将所述壳体和所附接的接地电极放置在所述螺纹形成装置的一组螺纹加工模具之间；

将所述壳体放置在所述一组螺纹加工模具之间的步骤包括，将所述凸台相对于所述螺纹加工模具的螺纹的起始位置设置在指定距离处；和

旋转所述螺纹加工模具，以在所述壳体外表面中在所述预定旋转位置处形成所述螺纹。

18.根据权利要求17所述的方法，包括将中心电极和绝缘体设置在所述壳体中。

19.一种制造内燃机的方法，包括以下步骤：

提供延伸到壳体下表面并包括壳体外表面的壳体，所述壳体包括壳体承座，所述壳体承座具有面向所述壳体下表面的凸台；

提供从附接面纵向地延伸的接地电极，其中，在将所述壳体和所述接地电极设置在螺纹形成装置中之前，所述接地电极的附接面附接到所述壳体下表面；

确定要在所述壳体外表面中相对于所述壳体承座的所述凸台形成的螺纹的起始位置，确定所述螺纹的起始位置的步骤是基于所述壳体在气缸盖中的期望位置；

确定所述壳体外表面中的所述螺纹的预定旋转位置；

将所述壳体和所附接的接地电极放置在所述螺纹形成装置的一组螺纹加工模具之间；

将所述壳体放置在所述一组螺纹加工模具之间的步骤包括，将所述凸台相对于所述螺纹加工模具的螺纹的起始位置设置在指定距离处；

旋转所述螺纹加工模具，以在所述壳体外表面中的所述预定旋转位置处形成所述螺纹；

形成火花塞，所述火花塞包括具有所述螺纹的金属壳体和所附接的接地电极；以及

在所述气缸盖中以与所述壳体外表面中的所述预定旋转位置相对应的角度形成所述螺纹，使得当所述壳体螺纹式旋拧在所述气缸盖中时，所述接地电极位于期望的径向位置处。

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