DE19913935B4

DE19913935B4 - Glühkerze und Verfahren zu deren Herstellung

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Publication number: DE19913935B4
Application number: DE1999113935
Authority: DE
Inventors: Taiji Kariya Koyama; Tetsuya Kariya Watanabe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: FR2781279A1; FR2776755B1; DE19913935A1; FR2776755A1; FR2781279B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze, mit:
einem Schritt zum Vorbereiten eines Rohlingrohrs (8) mit einem ursprünglichen dünnen Abschnitt (81), der sich an einem geschlossenen vorderen Ende des Rohlingrohrs (8) befindet, einem ursprünglichen dicken Abschnitt (82), der sich an einem offenen hinteren Ende des Rohlingrohrs (8) befindet und einen Durchmesser aufweist, der größer als der des ursprünglichen dünnen Abschnitts (81) ist, und einem ursprünglichen Schrägabschnitt (83), der sich zwischen dem ursprünglichen dünnen Abschnitt (81) und dem ursprünglichen dicken Abschnitt (82) befindet,
einem Schritt zum Verbinden eines vorderen Endes einer Heizspirale (2) mit dem ursprünglichen dünnen Abschnitt (81),
einem Schritt zum Anordnen eines hinteren Endes der Heizspirale (2) in dem ursprünglichen dicken Abschnitt (82), und
einem Schritt zum Füllen des Rohlingrohrs mit dielektrischem feuerfesten Pulver (38); und
einem Heizermantelformschritt zum Formen eines Heizermantels (3) mit einem dünnen Abschnitt (31), der sich an einem geschlossenen vorderen Ende des...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und bezieht sich zudem auf eine Glühkerze, die mit diesem Verfahren hergestellt worden ist, wobei die Glühkerze zum Vorheizen einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine, wie einem Dieselmotor ist.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze, mit der die lokale Erwärmung eines Schrägabschnitts eines Heizermantels verhindert werden kann.
Die JP 9-257251 A beschreibt eine selbsttemperaturregelnde Glühkerze, die zwei Wicklungen verwendet, d. h. eine Heizwicklung, die aus einem Widerstand gemacht ist, und eine Steuerwicklung. Die Steuerwicklung ist mit der Heizwicklung in Serie verbunden und energiert die Heizwicklung. Die Steuerwicklung hat einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten, der größer ist, als jener der Heizwicklung. Die Heizwicklung und Magnesiapulver sind in einen Heizermantel eingesetzt. Der Heizermantel besteht aus einem dünnen Abschnitt, einem dicken Abschnitt sowie einem Schrägabschnitt zwischen dem dünnen und dem dicken Abschnitt.
Bei diesem Stand der Technik ist die Dichte des Magnesiapulvers in dem Schrägabschnitt üblicherweise niedriger als jene in dem dünnen und dem dicken Abschnitt. Dies bewirkt die örtliche Erwärmung des Schrägabschnitts, wenn eine Spannung an die Glühkerze angelegt wird.
Eine Glühstiftkerze gemäß der DE 29 35 424 C2 hat im Zündbereich ein Widerstandsheizelement, das, eingebettet in einem verdichteten, elektrisch isolierenden Material, in einem einteiligen Glührohr angeordnet ist. Das Glührohr weist drei Bereiche auf: einen Bereich mit kleinem Durchmesser, einen Übergangsbereich und einen Bereich mit großem Durchmesser, wobei die Dichte des elektrisch isolierenden Materials in dem Bereich mit kleinem Durchmesser höher als in dem Bereich mit großem Durchmesser ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Bereich mit großem Durchmesser nach einem Befüllen des Rohrs mit dem elektrisch isolierenden Material etwa auf den gleichen Durchmesser wie der Bereich mit kleinem Durchmesser verringert wird, beispielsweise durch Rundhämmern, und anschließend der Bereich mit kleinem Durchmesser auf einen noch geringeren Durchmesser verkleinert wird.
Die EP 0 834 699 A2 zeigt in einem Ausführungsbeispiel eine Glühkerze mit einem Glühkerzenrohr, bei der sich ein Ende einer Zwischenwelle, mit dem ein erster Heizwiderstand verbunden ist, in einem abgeschrägten Übergangsbereich des Glühkerzenrohrs zwischen einem Bereich des Glühkerzenrohrs mit kleinem Durchmesser und einem Bereich des Glühkerzenrohrs mit großem Durchmesser befindet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze zu schaffe und eine Glühkerze anzugeben, die haltbar ist und die die örtliche Erwärmung eines Schrägabschnitts eines Heizermantels verhindern kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 und der Glühkerze nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es wird eine Glühkerze geschaffen, mit einer Heizwicklung, einer Steuerwicklung, die mit einem Ende der Heizwicklung verbunden ist und einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten hat, der größer ist, als jener der Heizwicklung, einer Welle, die direkt mit der Steuerwicklung verbunden ist, einem Heizermantel, der ein geschlossenes Vorderende hat, von dem sich die Heizwicklung und die Steuerwicklung erstrecken, und dielektrischem feuerfestem Pulver, das in den Heizermantel eingefüllt ist. Der Heizermantel hat ein offenes Hinterende, das durch ein Gehäuse gehalten ist, so dass das Vorderende des Heizermantels von einer Stirnfläche des Gehäuses vorsteht.
Das Vorderende des Heizermantels hat einen dünnen Abschnitt und das Hinterende davon hat einen dicken Abschnitt. Der Durchmesser des dünnen Abschnitts ist kleiner als der des dicken Abschnitts. Zwischen dem dünnen und dem dicken Abschnitt ist ein Schrägabschnitt vorhanden.
Eine vordere Stirnfläche der Welle ist mit der Steuerwicklung in dem Schrägabschnitt verbunden.
Die vordere Stirnfläche der Welle, die mit der Steuerwicklung verbunden ist, ist in dem Schrägabschnitt des Heizermantels angeordnet, und lediglich ein Teil eines hinteren Endes der Steuerwicklung befindet sich in dem Schrägabschnitt.
Die daraus folgende Wirkung wird nun erläutert.
Nach der Vollendung des Gesenkformens des Heizermantels befindet sich die mit der Steuerwicklung verbundene vordere Stirnfläche der Welle in dem Schrägabschnitt des Heizermantels.
Die vordere Stirnfläche der Welle hindert das dielektrische feuerfeste Pulver in dem Heizermantel daran, sich in das Gehäuse zu bewegen, und verhindert auch, dass die Presskraft eines Gesenks axial entkommt. Im Ergebnis wird das dielektrische feuerfeste Pulver ausreichend zu einer passenden Dichte verpresst.
Dies stellt eine passende Wärmeleitfähigkeit in dem Schrägabschnitt des Heizermantels sicher.
Lediglich ein hinteres Ende der Steuerwicklung befindet sich in dem Schrägabschnitt, um die Erwärmung des Schrägabschnitts zu minimieren.
Dies verhindert die lokale Erwärmung des Schrägabschnitts.
Auch wenn die Glühkerze für eine lange Zeitspanne verwendet wird, ist der Schrägabschnitt ausreichend mit dem dielektrischen feuerfesten Pulver gefüllt, um die Oxidation der Steuerwicklung darin zu verhindern. Insbesondere wird der elektrische Widerstand der Steuerwicklung unverändert aufrechterhalten, um die lokale Erwärmung des Schrägabschnitts zu verhindern. Dies verbessert die Haltbarkeit der Glühkerze.
Die Heizwicklung ist beispielsweise aus einer Nickel-Chromlegierung oder einer Eisen-Chromlegierung gemacht und die Steuerwicklung ist beispielsweise aus einer Kobalt-Eisenlegierung oder aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gemacht.
Auf diese Weise kann die lokale Erwärmung des Schrägabschnitts des Heizermantels verhindert werden und die Haltbarkeit der Glühkerze kann verbessert werden.
Darüber hinaus wird eine Glühkerze geschaffen, mit einem Heizermantel, einer Heizspirale und dielektrischem feuerfesten Pulver. Der Heizermantel hat einen dünnen Abschnitt an dessen geschlossenen Vorderende, einen dicken Abschnitt an dessen offenen Hinterende und einen Schrägabschnitt zwischen dem dünnen und dem dicken Abschnitt, wobei der Durchmesser des dicken Abschnitts größer als jener des dünnen Abschnitts ist. Die Heizspirale und das feuerfeste Pulver sind in den Heizermantel eingesetzt.
Die Dichte des feuerfesten Pulvers in dem Schrägabschnitt des Heizermantels ist größer als jene in dem dünnen oder dem dicken Abschnitt des Heizermantels.
Dabei wird eine ausreichende Dichte des dielektrischen feuerfesten Pulvers in dem Schrägabschnitt des Heizermantels aufrecht gehalten, um eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit in dem Schrägabschnitt sicherzustellen. Dies verhindert die lokale Erwärmung des Schrägabschnitts.
Die ausreichende Dichte des feuerfesten Pulvers in dem Schrägabschnitt des Heizermantels verhindert die Oxidation der Heizspirale in dem Schrägabschnitt. Auch wenn die Glühkerze für eine lange Zeit, beispielsweise in einem Haltbarkeitstest, verwendet wird, wird kein Anstieg des elektrischen Widerstands der Heizspirale in dem Schrägabschnitt beobachtet und es tritt keine lokale Erwärmung in dem Schrägabschnitt auf. Dies verlängert die Haltbarkeit der Glühkerze.
Es ist vorteilhaft, wenn die Querschnittsfläche der Heizspirale in dem Schrägabschnitt größer als in dem dünnen oder dem dicken Abschnitt des Heizermantels ist.
Dies vermindert den elektrischen Widerstand der Heizspirale in dem Schrägabschnitt, wodurch die lokale Erwärmung in dem Schrägabschnitt verhindert wird und die Haltbarkeit der Glühkerze verbessert wird.
Es ist vorzuziehen, dass die Heizspirale aus einer Heizwicklung, die mit dem dünnen Abschnitt des Heizermantels verbunden ist, und einer Steuerwicklung besteht, die mit der Heizwicklung verbunden ist.
Die Steuerwicklung hat einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten, der größer jener der Heizwicklung ist.
Die Heizspirale dient als ein Schnellheizer. Nach dem Anlassen eines Motors und während einer Nachglühphase wird die Heizspirale für eine vorbestimmte Zeit bei einer Temperatur unterhalb der Maximaltemperatur aktiviert, um ein Überschwingverhalten zu schaffen.
Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze geschaffen, mit den Schritten: Vorbereitung eines Rohlingrohrs (nachfolgend als Rohling bezeichnet) mit einem ursprünglichen dünnen Abschnitt an dessen Vorderende, einem ursprünglichen dicken Abschnitt an dessen offenen Hinterende und einem ursprünglichen Schrägabschnitt zwischen dem ursprünglichen dünnen und dem dicken Abschnitt, wobei der Durchmesser des ursprünglichen dicken Abschnitts größer als jener des ursprünglichen dünnen Abschnitts ist; Verbinden eines Vorderendes einer Heizspirale mit dem ursprünglichen dünnen Abschnitt, Anordnen eines Hinterendes der Heizspirale in dem ursprünglichen dicken Abschnitt und Füllen des Rohlings mit dielektrischem feuerfestem Pulver; Ausführen eines ersten Gesenkformvorgangs, um das Hinterende des Rohlings gesenkzuformen, und eines zweiten Gesenkformvorgangs, um das Vorderende des Rohlings gesenkzuformen; und Formen eines Heizermantels mit einem geschlossenen dünnen Abschnitt an dessen Vorderende, einem offenen dicken Abschnitt an dessen Hinterende und einem Schrägabschnitt zwischen dem dünnen und dem dicken Abschnitt, wobei der Durchmesser des dicken Abschnitts größer als jener des dünnen Abschnitts ist, aus dem Rohling.
In dem ersten Gesenkvorgang wird der Rohling mindestens von dessen hinteren Ende bis zu einer Grenze (A) zwischen dem ursprünglichen dicken Abschnitt und dem ursprünglichen Schrägabschnitt gesenkgeformt, um den dicken Abschnitt des Heizermantels aus dem ursprünglichen dicken Abschnitt zu bilden.
In dem zweiten Gesenkformvorgang wird der Rohling mindestens von dessen Vorderende zu der Grenze (A) gesenkgeformt, um den dünnen Abschnitt des Heizermantels aus dem ursprünglichen dünnen Abschnitt und dem ursprünglichen Schrägabschnitt zu bilden.
Der Schrägabschnitt des Heizermantels wird aus dem Teil geformt, das durch den ersten Gesenkformvorgang gesenkgeformt ist.
Der zweite Gesenkformvorgang formt den Schrägabschnitt des Heizermantels aus dem Teil, das durch den ersten Gesenkformvorgang gesenkgeformt ist.
In dem ersten Gesenkformvorgang wird der Rohling von dessen Hinterende bis zu der Grenze (A) gesenkgeformt, oder er wird bis zu einem Ort auf der vorderen Endseite der Grenze gesenkgeformt. Dies erhöht die Dichte des feuerfesten Pulvers in dem ursprünglichen dicken Abschnitt des Rohlings, der überwiegend den dicken Abschnitt des Heizermantels bildet.
In dem zweiten Gesenkformvorgang wird der Rohling von dessen Vorderende bis zu der Grenze (A) oder bis zu einem Ort auf der hinteren Endseite der Grenze gesenkgeformt. Der zweite Gesenkformvorgang erhöht die Dichte des feuerfesten Pulvers in dem ursprünglichen dünnen Abschnitt und dem ursprünglichen Schrägabschnitt des Rohlings, die den dünnen Abschnitt des Heizermantels bilden.
Der Schrägabschnitt des Heizermantels ist durch einen Teil des dicken Abschnitts gebildet, der durch den ersten Gesenkformvorgang gebildet ist. Insbesondere ist der Schrägabschnitt des Heizergehäuses durch den ersten Gesenkformvorgang ausreichend gesenkgeformt, um die Dichte des feuerfesten Pulvers in dem Schrägabschnitt des Heizermantels zu erhöhen.
Die ausreichende Dichte des feuerfesten Pulvers in dem Schrägabschnitt stellt die Wärmeleitfähigkeit des feuerfesten Pulvers an diesem Ort sicher, wodurch die lokale Erwärmung des Schrägabschnitts verhindert ist. Die ausreichende Dichte des feuerfesten Pulvers in dem Schrägabschnitt verhindert zudem die Oxidation der Heizspirale an diesem Ort. Auch wenn die Glühkerze für eine lange Zeit, beispielsweise in einem Haltbarkeitstest, verwendet wird, wird kein Anstieg des elektrischen Widerstands der Heizspirale auftreten und es wird keine örtliche Erwärmung an dem Schrägabschnitt auftreten. Dies verbessert die Haltbarkeit der Glühkerze.
Damit kann die lokale Erwärmung des Schrägabschnitts des Heizermantels verhindert werden und die Haltbarkeit der Glühkerze kann verbessert werden.
Die Heizspirale kann eine einzelne Spirale sein oder eine Doppelspirale sein, die eine Heizwicklung und eine Steuerwicklung hat, die an einem hinteren Ende der Heizspirale angebracht ist.
In der Doppelheizspirale kann die Heizwicklung aus einer Nickel-Chromlegierung oder einer Eisen-Chromlegierung gemacht sein und die Steuerwicklung kann aus einer Kobalt-Eisenlegierung oder aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gemacht sein. Die Steuerwicklung kann einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten haben, der größer als der der Heizwicklung ist. Der Widerstands-Temperaturkoeffizient der Heizwicklung kann positiv oder negativ sein.
In dem ersten Gesenkformvorgang kann der Rohling oder das Rohrmaterial so gesenkgeformt werden, dass der Durchmesser des Rohlings gleich dem Durchmesser des ursprünglichen dünnen Abschnitts wird.
Dies verhindert eine Spannungskonzentration an dem ursprünglichen dicken Abschnitt des Rohlings während des zweiten Gesenkformvorgangs.
Es ist vorzuziehen, dass in dem zweiten Gesenkformvorgang der Rohling von dessen Vorderende zu der Grenze (A) gesenkgeformt wird.
Dies vergleichmäßigt die Dichte des feuerfesten Pulvers über den Heizermantel und verhindert eine Abnahme des Widerstands der Heizspirale. Insbesondere vergleichmäßigt dies den Widerstand der Heizspirale, um die Temperatureigenschaften der Heizspirale zu stabilisieren.
Es ist vorzuziehen, daß die Teilungen oder Windungsdichte der Heizspirale in dem Schrägabschnitt des Heizermantels, der durch den zweiten Gesenkformvorgang erzeugt ist, größer als jene in den anderen Teilen des Heizermantels sind.
Dies vermindert die Erwärmung der Heizspirale an dem Schrägabschnitt des Heizermantels, wodurch die lokale Erwärmung des Schrägabschnitts verhindert ist.
Die obige Aufgabe und Ziele und der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung deutlicher, worin:
1 eine Schnittansicht ist, die eine Glühkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Schnittansicht ist, die einen Schrägabschnitt einer Glühkerze von 1 zeigt, der mit Magnesiapulver gefüllt ist;
3A bis 3C ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
4 eine Schnittansicht ist, die einen Schrägabschnitt einer Glühkerze nach einem zweiten Gesenkformvorgang gemäß dem Verfahren von 3A bis 3C zeigt;
5 eine gemäß dem Verfahren von 3A bis 3C gefertigte Glühkerze zeigt;
6A und 6B Schnittansichten sind, die eine Heizspirale in der Glühkerze von 5 zeigen;
7A bis 7C ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
8 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen Abmessungen eines Rohlings und einem Heizermantel gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
9A bis 9C ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
10 eine Schnittansicht ist, die eine Glühkerze gemäß dem Stand der Technik zeigt;
11A bis 11C ein herkömmliches Herstellungsverfahren einer Glühkerze zeigen; und
12 eine Schnittansicht ist, die einen Schrägabschnitt der herkömmlichen Glühkerze nach einem zweiten Gesenkformvorgang zeigt.
Für ein besseres Verständnis der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird eine Glühkerze und ein Verfahren zur Herstellung dieser gemäß dem Stand der Technik unter Bezugnahme auf 10 bis 12 erläutert.
10 ist eine Schnittansicht, die die herkömmliche Glühkerze 9 zeigt. Die Glühkerze 9 ist mittels einer Befestigungsschraube (nicht gezeigt) an einem Motorkopf (nicht gezeigt) befestigt. Die Glühkerze 9 hat einen Heizer 90, einen Heizermantel 91 zur Aufnahme des Heizers 90 und ein Gehäuse 92 zum Halten des Heizermantels 91.
Der Heizermantel 91 ist an einem Vorderende des Gehäuses 92 angeordnet und besteht aus einem dünnen Abschnitt 911, dessen Außendurchmesser d kleiner ist als der Innendurchmesser des Gehäuses 92, aus einem dicken Abschnitt 912, dessen Außendurchmesser D größer ist, als der Außendurchmesser d des dünnen Abschnitts 911 und aus einem Schrägabschnitt 913 zwischen dem dünnen und dem dicken Abschnitt 911 und 912.
Der Heizer 90 besteht aus einer Heizwicklung 901, die an einem Vorderende des dünnen Abschnitts 911 angeordnet ist, und aus einer Steuerwicklung 902, die sich von dem dünnen Abschnitt 911 zu dem dicken Abschnitt 912 erstreckt. Der Heizer 90 ist mit einer Welle 931 verbunden, die mit einem äußeren Verbindungsanschluss 932 verbunden ist, um den Heizer 90 zu energieren. Dielektrisches feuerfestes Magnesiapulver 938 ist zwischen den Heizermantel 91 und den Heizer 90 sowie zwischen den Heizermantel 91 und die Welle 931 eingefüllt, um einen Kurzschluss zu verhindern.
Ein hinteres Ende 922 des Gehäuses 92 hat eine sechseckige Form und verwendet eine Isolationsbuchse 951 und eine metallische Mutter 952, um die Welle 931 und den Anschluss 932 zu befestigen.
11A bis 11C zeigen ein Verfahren zur Herstellung der Glühkerze 9 gemäß dem Stand der Technik.
Das Verfahren umfasst einen Vorbereitungsvorgang, einen ersten Gesenkformvorgang und einen zweiten Gesenkformvorgang, um den Heizermantel 91 zu formen.
Gemäß 11A wird in dem Vorbereitungsvorgang ein Rohlingrohr 98 vorbereitet, dessen Außendurchmesser größer als der des Heizermantels 91 ist. Das Rohlingrohr bzw. der Rohling 98 besteht aus einem ursprünglichen dünnen Abschnitt 981 an dessen vorderen Ende, einem ursprünglichen dicken Abschnitt 982 an dessen hinteren Ende sowie aus einem ursprünglichen Schrägabschnitt 983 zwischen dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 981 und dem ursprünglichen dicken Abschnitt 982. Ein hinteres Ende des ursprünglichen dicken Abschnitts 982 ist offen.
Der ursprüngliche dünne Abschnitt 981 hat einen Außendurchmesser F von 5,0 mm und der ursprüngliche dicke Abschnitt 982 hat einen Außendurchmesser G von 5,7 mm. Die Gesamtlänge "a" des ursprünglichen dünnen Abschnitts 981 und des ursprünglichen Schrägabschnitts 983 beträgt etwa 24 mm. Die Länge des ursprünglichen schrägen Abschnitts 983 beträgt etwa 3 mm und die des ursprünglichen dicken Abschnitts 982 beträgt etwa 26 mm.
Ein vorderes Ende 906 des Heizers 90 ist mit dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 981 verbunden und ein hinteres Ende 909 des Heizers 90 ist in dem ursprünglichen dicken Abschnitt 982 angeordnet. In diesem Zustand wird das Rohlingrohr 98 mit dem Magnesiapulver 938 gefüllt, welches das dielektrische feuerfeste Pulver bildet.
Ein viergeteiltes Gesenk 4 (12) wird verwendet, um das Rohlingrohr 98 mit dem Heizer 90 und dem Magnesiapulver 938 darin gesenkzuformen.
In 11A wird in dem ersten Gesenkformvorgang das hintere Ende des Rohlingrohrs 98 gesenkgeformt. Genauer gesagt wird in dem ersten Gesenkformvorgang das Rohlingrohr 98 von einer Grenze A zwischen dem ursprünglichen dicken Abschnitt 982 und dem ursprünglichen Schrägabschnitt 983 bis zu dem hinteren Ende des Rohlingrohrs 98 gesenkgeformt.
Der dicke Abschnitt 912 des Heizermantels 91 ist aus dem ursprünglichen dicken Abschnitt 982 des Rohlingrohrs 98 gebildet. Der Außendurchmesser E (D in 10) des dicken Abschnitts 912 beträgt 5,0 mm. Insbesondere ist das Rohlingrohr 98 insgesamt auf den Durchmesser des ursprünglichen dünnen Abschnitts 981 gesenkgeformt.
Gemäß 11B wird in dem zweiten Gesenkformvorgang das vordere Ende des Rohlingrohrs 98 gesenkgeformt. Genauer gesagt wird in dem zweiten Gesenkformvorgang das Rohlingrohr 98 von dessen vorderen Ende bis zu einer Grenze C zwischen dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 981 und dem ursprünglichen Schrägabschnitt 983 gesenkgeformt.
In 11C ist der dünne Abschnitt 911 des Heizermantels 91 aus dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 981 des Rohlingrohrs 98 geformt und der Schrägabschnitt 913 des Heizermantels 91 ist aus dem ursprünglichen Schrägabschnitt 983 des Rohlingrohrs 98 gebildet. Der Außendurchmesser D (d in 10) des dünnen Abschnitts 911 beträgt 3,5 mm.
Die Schwierigkeiten des herkömmlichen Herstellungsverfahrens werden nun erläutert.
12 zeigt, dass die Dichte des Magnesiapulvers 938 in dem Schrägabschnitt 913 niedriger als die in dem dünnen und dicken Abschnitt 911 und 912 ist. Obwohl der Grund dafür nicht klar ist, wird nachfolgend eine diesbezügliche Vermutung erläutert.
In dem ersten Gesenkformvorgang gemäß 11A drückt das Gesenk 4 den ursprünglichen dicken Abschnitt 982 des Rohlingrohrs 98 von dessen Umfang, wodurch die Dichte des Magnesiapulvers 938 in dem ursprünglichen dicken Abschnitt 982 erhöht wird, der den dicken Abschnitt 912 des Heizermantels 91 bildet.
In dem zweiten Gesenkformvorgang von 11B drückt das Gesenk 4 den ursprünglichen dünnen Abschnitt 981 des Rohlingrohrs 98 von dessen Umfang her, um die Dichte des Magnesiapulvers 938 in dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 981 zu erhöhen, der den dünnen Abschnitt 911 des Heizermantels 91 bildet.
In dem ersten Gesenkformvorgang drückt das Gesenk 4 den Umfang des ursprünglichen Schrägabschnitts 983 von dessen Umfang her, um den Schrägabschnitt 913 des Heizermantels 91 zu bilden. Diese Druckkraft ist nicht ausreichend. In dem zweiten Gesenkformvorgang drückt eine Schrägfläche 43 des Gesenks 4 den ursprünglichen Schrägabschnitt 983 von dessen Umfang her. Zu dieser Zeit kann die Anzahl der Pressvorgänge des Gesenks 4 nicht ausreichend sein, die Presskraft von diesen kann axial ausweichen oder das Magnesiapulver 938 kann sich in Richtung des hinteren Endes des Heizermantels 91 bewegen. Im Ergebnis empfängt das Magnesiapulver 938 eine nicht ausreichende Presskraft, wodurch die Dichte des Pulvers 938 in dem Schrägabschnitt 913 vermindert wird.
Wenn die Dichte des Magnesiapulvers 938 in dem Schrägabschnitt 913 niedrig ist, wie in 12 gezeigt ist, weist der Schrägabschnitt 913 eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Steuerwicklung 902 erstreckt sich in dem Schrägabschnitt 913 von der Grenze C bis zu der Grenze A.
Wenn eine relativ hohe Spannung von 14 Volt während einer Nachglühzeitspanne der Glühkerze, beispielsweise eines 12 V Systems, aufgebracht wird, wird die Steuerwicklung 902 örtlich in dem Schrägabschnitt 913 erwärmt, wodurch deren Lebensdauer verkürzt wird. Diese örtliche Erwärmung erstreckt sich bis zu der Oberfläche des Heizermantels 91.
Während einer Vorheizzeitspanne wird eine relativ niedrige Spannung von 11 V aufgebracht, um die Steuerwicklung 902 in dem Schrägabschnitt 913 örtlich zu erwärmen. Zu dieser Zeit ist die von der Steuerwicklung 902 auf das Magnesiapulver 938 übertragene Wärmemenge klein, so dass die örtliche Erwärmung der Steuerwicklung 902 in dem Schrägabschnitt 913 nicht bis zur Oberfläche des Heizermantels 91 gelangt.
Jedoch wird die Steuerwicklung 902 in dem Schrägabschnitt 913 leicht oxidiert, weil die Dichte des Magnesiapulvers 938 in dem Schrägabschnitt 913 niedrig ist. Wenn die Glühkerze für eine lange Zeitspanne verwendet wird, beispielsweise in einem Haltbarkeitstest, erhöht die Oxidation der Steuerwicklung 902 deren elektrischen Widerstand auch bei einer Spannung von 11 V und fördert die örtliche Erwärmung, die die Oberfläche des Heizermantels 91 erreicht. Dies beeinträchtigt die Haltbarkeit der Glühkerze.
Eine Verminderung der Dichte des Magnesiapulvers 938 in dem Schrägabschnitt 913 tritt nicht nur in dem Gesenkformvorgang auf, sondern auch in anderen Abschrägungsvorgängen.
Eine Glühkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert.
Die Glühkerze 1 besteht aus einer Heizwicklung 21 und einer Steuerwicklung 22, die mit einem Ende der Heizwicklung 21 verbunden ist. Die Steuerwicklung 22 hat einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten, der größer als der der Heizwicklung 21 ist. Die Steuerwicklung 22 ist unmittelbar mit einer Welle 61 verbunden. Ein Heizermantel 3 hat ein geschlossenes vorderes Ende 36 und nimmt die Heizwicklung 21 sowie die Steuerwicklung 22 auf. Der Heizermantel 3 ist mit Magnesiapulver 38 gefüllt, welches dielektrisches (nicht leitendes) feuerfestes Pulver ist.
Der Heizermantel 3 hat ein hinteres Ende 39, das durch ein Gehäuse 5 gehalten ist. Der Heizermantel 3 ist an dem Gehäuse 5 durch Druck befestigt, so dass das vordere Ende 36 des Heizermantels 3 von einer Stirnfläche 51 des Gehäuses 5 vorsteht.
Das vordere Ende 36 des Heizermantels 3 hat einen dünnen Abschnitt 31, dessen Durchmesser d kleiner als der Durchmesser D des hinteren Endes 39 des Heizermantels 3 ist. Das hintere Ende 39 des Heizermantels 3 hat einen dicken Abschnitt 32, dessen Durchmesser D größer als der Durchmesser d des dünnen Abschnitts 31 ist. Ein Schrägabschnitt 33 ist zwischen dem dünnen Abschnitt 31 und dem dicken Abschnitt 32 ausgebildet.
Die Welle 61 hat eine Stirnfläche 611, welche mit der Steuerwicklung 22 verbunden ist und in dem Schrägabschnitt 33 angeordnet ist.
Die Einzelheiten der Glühkerze 1 werden nun erläutert.
Das vordere Ende 36 des Heizermantels 3 ist mittels eine Niet (nicht gezeigt) verschlossen, der aus dem gleichen Material wie der Heizermantel 3 und von der Stirnfläche 51 des Gehäuses 5 vorsteht gemacht ist.
Der Heizermantel 3 und das Gehäuse 5 sind miteinander durch Pressen oder durch Schweißen fest verbunden. Der Niet (nicht gezeigt) ist an die Heizwicklung 21 geschweißt.
Der Schrägabschnitt 33 des Heizermantels 3 ist durch Gesenkformen mit einem Gesenk 4 (2) gebildet. Ein Neigungswinkel α des Schrägabschnitts 33 bezüglich einer Achse beträgt etwa 7,5 Grad. Der Außendurchmesser d des dünnen Abschnitts 31 beträgt 3,5 mm und der Außendurchmesser D des dicken Abschnitts 32 beträgt 5,0 mm.
Die Steuerwicklung 22 ist aus einer Kobalt-Eisenlegierung (Co mit 92 Gewichtsprozent und Fe mit 8 Gewichtsprozent) und hat einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten, der größer als jener der Heizwicklung 21 ist. Der Widerstands-Temperaturkoeffizient der Heizwicklung 21 kann positiv oder negativ sein.
Die Steuerwicklung 22 ist mit einem Ende 29 der Heizwicklung 21 (1) durch Plasmalichtbogenschweißen oder Laserschweißen verbunden.
Die Heizwicklung 21 ist aus einer Nickel-Chromlegierung (Ni mit 80 Gewichtsprozent und Cr mit 20 Gewichtsprozent) gemacht und ist nur in dem dünnen Abschnitt 31 des Heizermantels 3 angeordnet, wie in 1 gezeigt ist. Die Steuerwicklung 22 ist hauptsächlich in dem dünnen Abschnitt 31 angeordnet und lediglich ein hinterer Endabschnitt davon ist in dem Schrägabschnitt 33 angeordnet.
Die Heizwicklung 21 ist auf der Seite des vorderen Endes 36 des dünnen Abschnitts 31 angeordnet und die Steuerwicklung 22 ist auf der Seite des hinteren Endes 39 des dünnen Abschnitts 31 und auf der Seite des ersten Endes 36 des Schrägabschnitts 33 angeordnet.
Das Magnesiapulver 38 ist in den Heizermantel 3 um die Heizwicklung 21, die Steuerwicklung 22 und die Welle 61 eingefüllt.
Das hintere Ende 39 des Heizermantels 3 ist gegenüber der Welle 61 mit Silikongummi (nicht gezeigt) abgedichtet.
Die vordere Stirnfläche 611 der Welle 61 ist in dem Schrägabschnitt 33 angeordnet, wie in 2 gezeigt ist. Die vordere Stirnfläche 611 ist senkrecht zu der Achse des Heizermantels 3. Ein vorderes Ende 612 der Welle 61, wo sich die vordere Stirnfläche 611 befindet, hat einen Umfang, an welchen das hintere Ende der Steuerwicklung 22 unmittelbar durch Widerstandsschweißen angeschlossen ist.
Die Steuerwicklung 22 ist über die Welle 61 mit einem äußeren Verbindungsanschluss 62 verbunden und wird durch den Anschluss 62 mit Energie versorgt.
Die Welle 61 ist an einer Schraube 18 an den Anschluss 62 geschweißt. Insbesondere befindet sich eine Verbindung zwischen der Welle 61 und dem Anschluss 62 innerhalb der Schraube 18, um die Festigkeit (Wanddicke) einer Wellenhalterung 512 des Gehäuses 5 sicherzustellen. Insbesondere ist der Innendurchmesser des Gehäuses 5 innerhalb der Schraube 18 größer als der Innendurchmesser der Wellenhalterung 512, um einen isolierenden Spalt zwischen der Welle 61 und der Verbindung des Anschlusses 62 sicherzustellen.
Das hintere Ende 52 des Gehäuses 5 hat eine sechseckige Form. Die Welle 61 und der Anschluss 62 sind mit einer Isolierhülse 71 und einer metallischen Mutter 72 aneinander befestigt.
Der Betrieb der Glühkerze 1 wird erläutert.
Nach der Beendigung des Gesenkformens des Heizermantels 3 befindet sich die vordere Stirnfläche 611 der Welle 61 in der Nähe der Steuerspule 22 in dem Schrägabschnitt 33 des Heizermantels 3, wie in 2 gezeigt ist. Das massive Vorderende 612 der Welle 61 befindet sich ebenfalls in dem Schrägabschnitt 33.
Wenn das Gesenk 4 den Heizermantel 3 presst, hindert die vordere Stirnfläche 611 der Welle 61 in der Nähe der Steuerwicklung 22 das Magnesiapulver daran, sich von dem Heizermantel 3 zu dem Gehäuse 5 zu bewegen. Entsprechend kann die Presskraft des Gesenks 4 nicht axial ausweichen. Im Ergebnis erfährt das Magnesiapulver 38 eine ausreichende Presskraft, um eine passende Dichte zu realisieren.
Weil die Dichte des Magnesiapulvers in dem Schrägabschnitt 33 passend ist, kann eine passende Wärmeleitfähigkeit in dem Schrägabschnitt 33 sichergestellt werden.
Lediglich ein hinterer Endabschnitt der Steuerwicklung 22 befindet sich in dem Schrägabschnitt 33, um einen heizenden Abschnitt in dem Schrägabschnitt 33 zu vermindern, d. h. um die in dem Schrägabschnitt 33 erzeugte Wärmemenge zu vermindern.
Dies verhindert die lokale Erwärmung des Schrägabschnitts 33.
Auch wenn die Glühkerze 1 für eine lange Zeit verwendet wird, ist die Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem Schrägabschnitt 33 ausreichend, um die Oxidation der Steuerwicklung 22 in dem Schrägabschnitt 33 zu verhindern. Die Steuerwicklung 22 behält ihren elektrischen Widerstand, so dass keine örtliche Erwärmung hervorgerufen wird, wodurch die Haltbarkeit der Glühkerze 1 verbessert wird.
Eine Glühkerze und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 3A bis 3C, 4 und 5 beschrieben.
5 ist eine Schnittansicht, die die Glühkerze 1A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. Die Glühkerze 1A hat einen Heizermantel 3A. Der Heizermantel 3A besteht aus einem dünnen Abschnitt 31A an einem geschlossenen vorderen Ende 36, einem dicken Abschnitt 32A an einem offenen hinteren Ende 39, der einen größeren Durchmesser hat als der dünne Abschnitt 31A, und aus einem Schrägabschnitt 33A zwischen dem dünnen Abschnitt 31A und dem dicken Abschnitt 32A. Der Heizermantel 3A nimmt eine Heizspirale 2 und dielektrisches feuerfestes Magnesiapulver 38 auf.
Die Glühkerze 1A von 5 unterscheidet sich von der Glühkerze 1 von 1 darin, dass sich eine vordere Stirnfläche einer Welle 61 in dem dicken Abschnitt 32A befindet, anstatt in dem Schrägabschnitt 33A zu sein.
Die Dichte des Magnesiapulvers 38A in dem Schrägabschnitt 33A ist größer als die in dem dünnen Abschnitt 31A und dem dicken Abschnitt 32A.
Ein Herstellungsverfahren der Glühkerze 1A wird unter Bezugnahme auf 3A bis 3C beschrieben. 6A und 6B zeigen die Querschnittsflächen des Heizers bzw. des Heizspirale 2.
Ein Rohlingrohr 8 wird in einem Vorbereitungsvorgang vorbereitet. Das Rohlingrohr 8 hat einen ursprünglichen dünnen Abschnitt 81 an einem vorderen Ende 86, einen ursprünglichen dicken Abschnitt 82 an einem offenen hinteren Ende 89 mit einem Außendurchmesser G, der größer ist als ein Außendurchmessr F des ursprünglichen dünnen Abschnitts 81, und hat einen ursprünglichen Schrägabschnitt 83 zwischen dem dünnen Abschnitt 81 und dem dicken Abschnitt 82.
Ein vorderes Ende des Heizers 2 ist mit dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 81 verbunden und ein hinteres Ende des Heizers 2 ist in dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82 angeordnet. Das Rohlingrohr 8 wird mit Magnesiapulver 38, das ein dielektrisches feuerfestes Pulver ist, gefüllt.
Ein erster Gesenkformvorgang wird ausgeführt, um das hintere Ende 89 des Rohlingrohrs 8 gesenkzuformen. Ein zweiter Gesenkformvorgang wird ausgeführt, um das vordere Ende 86 des Rohlingrohrs 8 gesenkzuformen.
Diese Vorgänge formen den Heizermantel 3A mit dem dünnen Abschnitt 31A an dem geschlossenen vorderen Ende 36, den dicken Abschnitt 32A an dem offenen hinteren Ende 39 mit einem Außendurchmesser I, der größer ist als ein Außendurchmesser D des dünnen Abschnitts 31A, und formen den Schrägabschnitt 31A zwischen dem dünnen Abschnitt 31A und dem dicken Abschnitt 32A.
In dem ersten Gesenkformvorgang wird das Rohlingrohr 8 von seinem hinteren Ende 89 bis zu einer Grenze A zwischen dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82 und dem Schrägabschnitt 83 gesenkgeformt, um den dicken Abschnitt 32A des Heizermantels 3A aus dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82 zu formen.
In dem ersten Gesenkformvorgang wird das Rohlingrohr 8 gesenkgeformt, so dass das Rohlingrohr 8 insgesamt im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat, wie der des ursprünglichen dünnen Abschnitts 81.
In dem zweiten Gesenkformvorgang wird das Rohlingrohr 8 von seinem Vorderende zu der Grenze A gesenkgeformt, um den dünnen Abschnitt 31A des Heizermantels 3A aus dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 81 und dem ursprünglichen Schrägabschnitt 83 zu formen. Der Schrägabschnitt 33A des Heizermantels 3A wird aus einem Teil gebildet, das in dem ersten Gesenkformvorgang gesenkgeformt wurde.
Die Einzelheiten des Herstellungsverfahrens werden nun erläutert.
Das Rohlingrohr 8, dessen Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Heizermantels 3A ist, wird vorbereitet.
In 3A ist das Rohlingrohr 8 aus dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 81 an dem vorderen Ende 86, dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82 an dem hinteren Ende 89 und dem ursprünglichen schrägen Abschnitt 83 zwischen dem dünnen und dem dicken Abschnitt 81 und 82 gemacht.
Ein Durchgangsloch 810 wird an dem vorderen Ende des ursprünglichen dünnen Abschnitts 81 ausgebildet. Das hintere Ende des ursprünglichen dicken Abschnitts 82 ist offen. Die in dem Rohlingrohr 8 angeordnete Heizspirale 2 besteht aus einer Heizwicklung 21 und einer Steuerwicklung 22.
Die Heizwicklung 21 ist aus einer Nickel-Chromlegierung (Ni mit 80 Gewichtsprozent und Cr mit 20 Gewichtsprozent) gemacht und die Steuerwicklung 22 ist aus einer Kobalt-Eisenlegierung (Co mit 92 Gewichtsprozent und Fe mit 8 Gewichtsprozent) gemacht. Die Steuerwicklung 22 hat einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten, der größer als jener der Heizwicklung 21 ist.
In 3A ist ein vorderes Ende 211 der Heizwicklung 21 an einen Niet 84 geschweißt, der aus dem gleichen Material wie das Rohlingrohr 8 gemacht ist. Ein hinteres Ende 229 der Steuerwicklung 22 ist an ein vorderes Ende 612 der Welle 61 geschweißt. Ein hinteres Ende 219 der Heizwicklung 21 ist mit der Steuerwicklung 22 beispielsweise durch Lichtbogenplasmaschweißen oder Laserschweißen verbunden.
Der Heizer 2, der Niet 84 und die Welle 61 werden durch das hintere Ende des ursprünglichen dicken Abschnitts 82 in das Rohlingrohr eingeführt. Der Niet 84 wird in das Durchgangsloch 810 des ursprünglichen dünnen Abschnitts 81 eingeführt. Das Durchgangsloch 810 und der Niet 84 werden miteinander durch Plasmaschweißen verbunden.
Im Ergebnis ist das vordere Ende der Heizwicklung 21 mit dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 81 über den Niet 84 verbunden.
Die Position der Welle 61 ist so bestimmt, dass das hintere Ende 229 der Steuerwicklung 22 in dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82 angeordnet ist und die Heizwicklung 21 in dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 81 angeordnet ist. Die Steuerwicklung 22 verläuft von dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 81 zu dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82. Das vordere Ende 612 der Welle 61 befindet sich in dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82.
Das Rohlingrohr 8 wird mit dem Magnesiapulver 38 von dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82 aus gefüllt. Ein Raum zwischen dem hinteren Ende 89 des Rohlingrohrs 8 und der Welle 61 ist mit Silikongummi (nicht gezeigt) abgedichtet.
Ein viergeteiltes Gesenk 4 wird verwendet, um das Rohlingrohr 8 gesenkzuformen, das den Heizer 2 und das Magnesiapulver 38 enthält.
In 3A wird in dem ersten Gesenkformvorgang das Rohlingrohr 8 von der Grenze A zu dem hinteren Ende 89 gesenkgeformt.
In 3B wird der dicke Abschnitt 32A des Heizermantels 3A aus dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82 des Rohlingrohrs 8 geformt. Zu dieser Zeit wird das Rohlingrohr 8 so gesenkgeformt, dass das Rohlingrohr 8 einen Durchmesser haben kann, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des ursprünglichen dünnen Abschnitts 81 ist.
Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel das Rohlingrohr 8 nicht auf der Seite des Vorderendes 86 der Grenze A gesenkgeformt wird, ist es möglich, das Rohlingrohr 8 von dem hinteren Ende 89 über die Grenze A hinweg bis zu dem vorderen Ende 86 gesenkzuformen.
In 3B wird in dem zweiten Gesenkformvorgang das Rohlingrohr von dem vorderen Ende 86 bis zu der Grenze A gesenkgeformt, wodurch der dünnen Abschnitt 31A des Heizermantels 3A aus dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 81 und dem ursprünglichen Schrägabschnitt 83 geformt wird.
In 3C ist der Schrägabschnitt 33A des Heizermantels 3A aus einem Teil des dicken Abschnitts 32A gebildet, der in dem ersten Gesenkformvorgang ausreichend gesenkgeformt wurde und in dem zweiten Gesenkformvorgang etwas mehr gesenkgeformt wurde.
Der Schrägabschnitt 33A wird durch die Hauptpressfläche 40 des Gesenks 4 während des ersten Gesenkformvorgangs gepresst und wird durch eine Schrägfläche 43 des Gesenks 4 während des zweiten Gesenkformvorgangs gepresst.
Der Heizermantel 3A ist an einer vorderen Öffnung 51 des Gehäuses 5 beispielsweise durch Aufpressen oder Löten befestigt.
Die Welle 61 ist an einem sechseckigen hinteren Ende 52 des Gehäuses 5 mit einer Isolierhülse 71 und einer metallischen Mutter 72 befestigt. Ein äußerer Verbindungsanschluss 62 zur Energieversorgung ist mit der Welle 61 verbunden und der Anschluss 62 ist an dem hinteren Ende 52 des Gehäuses 5 befestigt.
Die Einzelheiten der so hergestellten Glühkerze 1A werden nun erläutert.
Der Heizermantel 3A ist mit dem Magnesiapulver 38 um den Heizer 2 und die Welle 61 gefüllt.
Die Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem Schrägabschnitt 33A des Heizermantels 3A ist größer als in dem dünnen Abschnitt 31A und dem dicken Abschnitt 32A des Heizermantels 3A.
In 5 besteht der Heizer 2 aus der Heizwicklung 21, die mit dem dünnen Abschnitt 31A des Heizermantels 3A verbunden ist, und aus der Steuerwicklung 22, die mit der Heizwicklung 21 verbunden ist und einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten hat, der größer ist als der der Heizwicklung 21.
Die Steuerwicklung 22 erstreckt sich von dem dünnen Abschnitt 31A zu dem dicken Abschnitt 32A des Heizermantels 3A.
In 6B ist die Querschnittsfläche des Heizers 2 in dem Schrägabschnitt 33A des Heizermantels 3A größer als die des Heizers in den dünnen und dicken Abschnitten 31A und 32A des Heizermantels 3A.
Der Betrieb der Glühkerze 1A wird nun erläutert.
Wie zuvor beschrieben wurde, wird in dem ersten Gesenkformvorgang gemäß 3A das Rohlingrohr 8 von dem hinteren Ende 89 bis zu der Grenze A gesenkgeformt. Der erste Gesenkformvorgang erhöht die Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82. Der ursprüngliche dicke Abschnitt 82 bildet den größten Teil des dicken Abschnitts 32A des Heizermantels 3A.
In dem zweiten Gesenkformvorgang von 3B wird das Rohlingrohr 8 von dem vorderen Ende 86 bis zu der Grenze A gesenkgeformt. Im Ergebnis erhöht der zweite Gesenkformvorgang die Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem ursprünglichen dünnen Abschnitt 81 und dem ursprünglichen Schrägabschnitt 83. Der ursprüngliche dünne Abschnitt 81 und der ursprüngliche Schrägabschnitt 83 bilden den dünnen Abschnitt 31A des Heizergehäuses 3A.
In 3B und 3C wird der Schrägabschnitt 33A des Heizermantels 3A aus einem Teil des dicken Abschnitts 32A gebildet, der in dem ersten Gesenkformvorgang geformt wurde. Entsprechend ist der Abschnitt, der den Schrägabschnitt 33A des Heizermantels 3A bildet, ausreichend durch den ersten Gesenkformvorgang gesenkgeformt. Im Ergebnis ist die Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem Schrägabschnitt 33A des Heizermantels 3A ausreichend hoch.
Weil die Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem Schrägabschnitt 33A ausreichend hoch ist, tritt keine Verminderung der Wärmeleitfähigkeit des Magnesiapulvers 38 in dem Schrägabschnitt 33A auf. Dies verhindert die örtliche Erwärmung des Schrägabschnitts 33A.
Die hohe Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem Schrägabschnitt 33A verhindert die Oxidation des Heizers 2 in dem Schrägabschnitt 33A. Auch wenn die Glühkerze 1A für eine lange Zeit, beispielsweise in einem Haltbarkeitstest, verwendet wird, wird kein Anstieg des elektrischen Widerstands des Heizers auftreten. Insbesondere wird keine örtliche Erwärmung in dem Schrägabschnitt 33A vorliegen. Dies verbessert die Haltbarkeit der Glühkerze 1A.
In dem ersten Gesenkformvorgang wird das Rohlingrohr 8 so gesenkgeformt, dass das Rohlingrohr 8 insgesamt im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der ursprüngliche dünne Abschnitt 81 hat. Dies verhindert eine Konzentration von Spannungen an dem ursprünglichen dicken Abschnitt 82 des Rohlingrohrs 8 während des zweiten Gesenkformvorgangs.
In dem zweiten Gesenkformvorgang wird das Rohlingrohr 8 von dem vorderen Ende 86 bis zu der Grenze A gesenkgeformt.
Dies verhindert Abweichungen in der Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem Heizermantel 3A und minimiert eine Abnahme des Widerstands des Heizers 2. Insbesondere wird der Widerstand des Heizers ausgeglichen, um die Temperatureigenschaften des Heizers 2 zu stabilisieren.
Das Rohlingrohr 8 wird in der Richtung entlang des Durchmessers des Querschnitts des Rohlingrohrs 8 gesenkgeformt, um den Heizermantel 3A zu bilden. Zu dieser Zeit wird ein Mittelwert der Innen- und Außendurchmesser der Heizspirale 2 in dem Heizermantel 3A von P zu Q vermindert, wie in 6A gezeigt ist. Weil das Volumen der Heizspirale 2 unverändert bleibt, dehnt sich der Durchmesser des Heizers 2 von R nach S aus.
Dies ist auffällig an Positionen, an denen ein starkes Gesenkformen ausgeführt wird.
Bei der somit hergestellten Glühkerze 1A ist eine Querschnittsfläche T der Heizspirale 2 in dem Schrägabschnitt 33A des Heizermantels 3A größer als eine Querschnittsfläche Q des Heizers 2 in den dünnen und dicken Abschnitten 31A und 32A des Heizermantels 3A.
Dies vermindert den elektrischen Widerstand des Heizers 2 in dem Schrägabschnitt 33A, wodurch die örtliche Erwärmung des Schrägabschnitts 33A unterdrückt wird und die Haltbarkeit der Glühkerze 1A verbessert wird.
Die Heizspirale 2 besteht aus der Heizwicklung 21, die mit dem dünnen Abschnitt 31A des Heizermantels 3A verbunden ist, und aus der Steuerwicklung 22, die mit der Heizwicklung 21 verbunden ist und einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten hat, der größer ist als der der Heizwicklung 21.
Der Heizer 2 kann als ein Schnellheizer dienen. Während einer Nachglühzeitspanne nach dem Anlassen eines Motors kann der Heizer 2 bei einer Temperatur niedriger als die Maximaltemperatur für eine vorbestimmte Zeitspanne mit Energie versorgt werden, um ein Überschwingverhalten zu realisieren.
Konkrete Werte der Glühkerze 1A werden erläutert.
Die Dichte des Magnesiapulvers 38 beträgt 100 Shore-Härte in dem Schrägabschnitt 33A und 75 Shore-Härte in den dünnen und dicken Abschnitten 31A und 32A.
Die Querschnittsfläche der Heizspirale 2 „beträgt 0,085 mm² in dem Schrägabschnitt 33A und beträgt 0,075 mm² in den dünnen und dicken Abschnitten 31A und 32A.
In 3C beträgt der Außendurchmesser D des dünnen Abschnitts 31A des Heizermantels 3A 3,5 mm, der Außendurchmesser E des dicken Abschnitts 32A beträgt 5,0 mm. Die Länge (b) des dünnen Abschnitts 31A beträgt etwa 27 mm. Die Länge des Schrägabschnitts 33A beträgt etwa 6 mm und die Länge des dicken Abschnitts 32A beträgt etwa 27 mm.
In 3A beträgt der Außendurchmesser F des ursprünglichen dünnen Abschnitts 81 des Rohlingrohrs 8 5,0 mm, und der Außendurchmesser G des ursprünglichen dicken Abschnitts 82 beträgt 5,7 mm. Die Gesamtlänge (a) des ursprünglichen dünnen Abschnitts 81 und des ursprünglichen Schrägabschnitts 83 beträgt etwa 22 mm. Die Länge des ursprünglichen Schrägabschnitts 83 beträgt etwa 3 mm, und die Länge des ursprünglichen dicken Abschnitts 82 beträgt etwa 27 mm.
7A und 7C zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze mit einem Heizermantel 3B gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem zweiten Gesenkformvorgang wird ein Rohlingrohr 8 von einem vorderen Ende 86 bis zu einem hinteren Ende 89 davon über eine Grenze A hinaus gesenkgeformt. Als Ergebnis dieses Gesenkformens wird die Grenzlinie A zu einer Grenzlinie A' verschoben, wie in 7C gezeigt ist. Die anderen Punkte des dritten Ausführungsbeispiels sind die gleichen wie jene des zweiten Ausführungsbeispiels.
Das dritte Ausführungsbeispiel hat die gleichen Wirkungen wie das zweite Ausführungsbeispiel.
8 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen den Größen eines Rohlingrohrs 8 und einem Heizermantel 3A oder 3B der Glühkerze 1A gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
Die Gesamtlänge eines ursprünglichen dünnen Abschnitts 81 und eines ursprünglichen Schrägabschnitts 83 des Rohlingrohrs 8 (3A) ist "a" und die Länge des dünnen Abschnitts 31A des Heizermantels 3A (3C), der aus dem Rohlingrohr 8 hergestellt wird, ist "b". Wenn die Länge b des dünnen Abschnitts 31A 28 mm beträgt, ist die Länge a des Rohlingrohrs 8 vorzugsweise 21 bis 22 mm. Dabei wird ein Auslegungsbereich H von 27 bis 29 mm für die Länge b des herzustellenden Heizermantels 3A oder 3B gewählt. Der Bereich H umfasst Herstellungsabweichungen.
Diese Auswahl stellt die Dichte von Magnesiapulver 38 in dem Schrägabschnitt 33A des Heizermantels 3A oder 3B sicher, minimiert Veränderungen des Widerstands der Heizspirale 2, die in dem Heizermantel 3A oder 3B eingebaut ist, auch wenn Herstellungsabweichungen vorliegen, und stabilisiert die Temperatureigenschaften der Heizspirale 2.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Rohlingrohr 8 von dem hinteren Ende 89 bis zu der Grenze A gesenkgeformt und dann wird das Rohlingrohr 8 von dem vorderen Ende 86 bis zu der Grenze A gesenkgeformt. In diesem Fall zeigen die Größen a und b eine Proportionalbeziehung entlang einer Grenzlinie L in 8. Wenn die Größe a etwa 22 mm beträgt, beträgt die Größe b etwa 27 mm. Wenn die Größe b etwa 27 mm beträgt, beträgt die Größe a etwa 22 mm.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird das Rohlingrohr 8 über die Grenze A hinaus gesenkgeformt. In diesem Fall liegen die Größen a und b in einem schraffierten Bereich auf der rechten Seite der Grenzlinie L. Wenn die Größe a etwa 22 mm beträgt, beträgt die Größe b etwa 27 mm oder mehr. Wenn die Größe b etwa 27 mm beträgt, beträgt die Größe a etwa 22 mm oder weniger.
Auf der Grenzlinie L oder in dem schraffierten Bereich ist die Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem Schrägabschnitt 33A ausreichend, um eine Verminderung der Wärmeleitfähigkeit zu verhindern. Der Bereich H verbessert wirksam die Dichte des Magnesiapulvers 38.
Gemäß dem Stand der Technik wird das Rohlingrohr 8 nicht bis zu der Grenze A gesenkgeformt. In diesem Fall sind die Größen a und b auf der linken Seite der Grenzlinie L. Wenn die Größe a etwa 22 mm beträgt, beträgt die Größe b etwa 27 mm oder weniger. Wenn die Größe b etwa 27 mm beträgt, beträgt die Größe a etwa 22 mm oder weniger. In diesem Fall ist die Dichte des Magnesiapulvers 38 in dem Schrägabschnitt 33 nicht ausreichend, um eine Abnahme der Wärmeleitfähigkeit zu verhindern.
9A bis 9C zeigen ein Herstellungsverfahren für eine Glühkerze gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Heizspirale 2 (Steuerwicklung 22) ist in einem Rohlingrohr 8 angeordnet. Ein Abschnitt 25 des Heizers 2, der in einem Schrägabschnitt 33A eines Heizermantels 3C vorliegt, der durch einen zweiten Gesenkformvorgang geformt wurde, hat eine größere Teilung als andere Abschnitte.
Die anderen Teile des fünften Ausführungsbeispiels sind die gleichen wie jene des zweiten Ausführungsbeispiels.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist die durch den Heizer 2 in dem Schrägabschnitt 33A erzeugte Wärmemenge kleiner als die durch die anderen Abschnitte des Heizers 2 erzeugte Wärmemenge. Dies verhindert sicher die örtliche Erwärmung des Schrägabschnitts 33A.
Die anderen Wirkungen des fünften Ausführungsbeispiels sind die gleichen wie jene des zweiten Ausführungsbeispiels.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze, mit: einem Schritt zum Vorbereiten eines Rohlingrohrs (8) mit einem ursprünglichen dünnen Abschnitt (81), der sich an einem geschlossenen vorderen Ende des Rohlingrohrs (8) befindet, einem ursprünglichen dicken Abschnitt (82), der sich an einem offenen hinteren Ende des Rohlingrohrs (8) befindet und einen Durchmesser aufweist, der größer als der des ursprünglichen dünnen Abschnitts (81) ist, und einem ursprünglichen Schrägabschnitt (83), der sich zwischen dem ursprünglichen dünnen Abschnitt (81) und dem ursprünglichen dicken Abschnitt (82) befindet, einem Schritt zum Verbinden eines vorderen Endes einer Heizspirale (2) mit dem ursprünglichen dünnen Abschnitt (81), einem Schritt zum Anordnen eines hinteren Endes der Heizspirale (2) in dem ursprünglichen dicken Abschnitt (82), und einem Schritt zum Füllen des Rohlingrohrs mit dielektrischem feuerfesten Pulver (38); und einem Heizermantelformschritt zum Formen eines Heizermantels (3) mit einem dünnen Abschnitt (31), der sich an einem geschlossenen vorderen Ende des Heizermantels (3) befindet, einem dicken Abschnitt (32), der sich an einem offenen hinteren Ende des Heizermantels (3) befindet und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der des dünnen Abschnitts (31), und einem Schrägabschnitt (33), der sich zwischen dem dünnen Abschnitt (31) und dem dicken Abschnitt (32) befindet, wobei der Heizermantelformschritt folgende Schritte umfasst: einen ersten Gesenkformschritt zum Gesenkformen des Rohlingrohrs (8) auf der Seite des hinteren Endes; und einen zweiten Gesenkformschritt zum Gesenkformen des Rohlingrohrs (8) auf der Seite des vorderen Endes; wobei das Rohlingrohr (8) in dem ersten Gesenkformschritt von seinem hinteren Ende bis zu einer Grenze (A) zwischen dem ursprünglichen dicken Abschnitt (82) und dem ursprünglichen Schrägabschnitt (83) des Rohlingrohrs (8) gesenkgeformt wird, um den dicken Abschnitt (32) des Heizermantels (3) aus dem ursprünglichen dicken Abschnitt (82) des Rohlingrohrs (8) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohlingrohr (8) in dem zweiten Gesenkformschritt von seinem vorderen Ende bis mindestens zu der Grenze (A) gesenkgeformt wird, um den dünnen Abschnitt (31) des Heizermantels (3) aus dem ursprünglichen dünnen Abschnitt (81) und dem ursprünglichen Schrägabschnitt (83) des Rohlingrohrs (8) zu bilden, wobei der Schrägabschnitt (33) des fertigen Heizermantels (3) aus dem ursprünglichen dicken Abschnitt (82) geformt wird, der in dem ersten Gesenkformschritt gesenkgeformt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stirnfläche einer Welle (61), die unmittelbar mit dem hinteren Ende der Heizspirale (2) verbunden ist, in dem fertigen Schrägabschnitt (33) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dichte des dielektrischen feuerfesten Pulvers (38) in dem Schrägabschnitt (33) größer als jene in dem dünnen Abschnitt (31) und dem dicken Abschnitt (32) gemacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Rohlingrohr (8) in dem ersten Gesenkformschritt so gesenkgeformt wird, dass das gesamte Rohlingrohr (8) im Wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie der des ursprünglichen dünnen Abschnitts (81).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Rohlingrohr (8) in dem zweiten Gesenkformschritt von seinem vorderen Ende bis zu der Grenze (A) gesenkgeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die in dem Rohlingrohr (8) angeordnete Heizspirale (2) an einem Abschnitt, der dem fertigen Schrägabschnitt (33) des in dem zweiten Gesenkformschritt geformten Heizermantels (3) entspricht, mit einer größeren Windungsteilung als jene in den anderen Abschnitten ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Heizspirale (2) aus einer mit dem dünnen Abschnitt (31) verbundenen Heizwicklung (21) und einer Steuerwicklung (22) ausgebildet wird, die mit der Heizwicklung (21) verbunden ist und einen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizienten hat, der größer als der der Heizwicklung (21) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Querschnittsfläche des Drahts der Heizspirale (2) in dem Schrägabschnitt (33) größer als in dem dünnen Abschnitt (31) und dem dicken Abschnitt (32) ausgebildet wird.
Glühkerze, die mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt worden ist, wobei der fertige Schrägabschnitt (33) aus einem Rohrabschnitt besteht, der bei der Fertigung mehrmals verformt wurde.