FR2752102A1

FR2752102A1 - Spark plug with integrated electric components

Info

Publication number: FR2752102A1
Application number: FR9609578A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-06
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: FR2752102B1

Abstract

The spark plug has a tubular ceramic insulating body (18) and an electrode assembly (10) formed from an electrode (12), an electric or electronic component (14) and a metal end closed by welding or clamping. The ceramic body has a tapered passage with one end of smaller diameter having a number of longitudinal ridges of low height. The other end of the passage has a larger diameter with longitudinal ridges of low heights. The parts of the passage between the ends has a smooth surface. The electrode diameter lies between that of the smaller passage diameters measured at the top and bottom of the ridges. The electrode is force-fitted into the passage.

Description

Bougie d'allumage à composant électrique intégré et son procédé d'assemblage. Spark plug with integrated electrical component and its assembly process.

La présente invention concerne une bougie d'allumage à composant électrique intégré et son procédé d'assemblage. The present invention relates to a spark plug with integrated electrical component and its assembly method.

Les bougies d'allumage comprennent généralement un corps tubulaire en matière isolante et une électrode fixée à l'intérieur de l'alésage du corps isolant. Spark plugs generally include a tubular body of insulating material and an electrode fixed inside the bore of the insulating body.

Par le brevet N0 2 329 088 appartenant au même
Demandeur, on connaît un procédé qui permet de réaliser une immobilisation sure et permanente de l'électrode dans le corps isolant. Ce procédé consiste à former sur la paroi de l'alésage du corps isolant, lors du pressage isostatique de celui-ci, plusieurs nervures longitudinales dont les crêtes définissent entre elles un passage de diamètre légèrement inférieur au diamètre de l'électrode, et à forcer l'électrode dans l'alésage en exerçant une poussée longitudinale sur celle-ci. Dans ce mouvement, les nervures creusent des empreintes sur la surface latérale de l'électrode et l'immobilisent ainsi en rotation et en translation.By patent N0 2 329 088 belonging to the same
Applicant, a method is known which makes it possible to achieve secure and permanent immobilization of the electrode in the insulating body. This process consists in forming on the wall of the bore of the insulating body, during isostatic pressing thereof, several longitudinal ribs whose crests define between them a passage of diameter slightly smaller than the diameter of the electrode, and to force the electrode in the bore by exerting a longitudinal thrust thereon. In this movement, the ribs hollow imprints on the lateral surface of the electrode and thus immobilize it in rotation and in translation.

Toutefois, ce procédé de montage est inapplicable dans le cas des bougies d'allumage dans lesquelles l'électrode est montée en série avec un composant électrique ou électronique, tel qu'une résistance anti-parasite, un condensateur ou un fusible. Parfois, l'électrode est également reliée à un embout métallique qui sert à réaliser la connexion avec l'alimentation électrique. Tous ces éléments sont solidarisés bout à bout, par exemple par soudage ou par sertissage et le train de composants ainsi formé doit être introduit dans le corps isolant et y être solidement immobilisé. Mais on comprend que ce train dont la rigidité n'est assurée que par les soudures ou les sertissages d'aboutement, n'a pas une résistance mécanique suffisante pour pouvoir être forcé à travers les nervures de l'alésage du corps isolant. However, this mounting method is inapplicable in the case of spark plugs in which the electrode is mounted in series with an electrical or electronic component, such as an anti-parasitic resistor, a capacitor or a fuse. Sometimes the electrode is also connected to a metal tip which is used to make the connection with the power supply. All these elements are joined end to end, for example by welding or crimping and the train of components thus formed must be introduced into the insulating body and be securely immobilized there. But it is understood that this train, the rigidity of which is ensured only by the welds or the crimping of abutments, does not have sufficient mechanical strength to be able to be forced through the ribs of the bore of the insulating body.

On pourrait certes utiliser un corps isolant à alésage lisse et y fixer ledit train de composants par cimentage, mais ce procédé présente plusieurs inconvénients. Par exemple, les ingrédients constitutifs du ciment doivent être compatibles avec les composants électriques ou électroniques qu'ils ont pour but d'immobiliser dans le corps isolant en céramique. De plus, cette compatibilité doit être garantie dans le temps et aux températures de travail des bougies qui peut s'élever à plusieurs centaines de degrés centigrades, ce qui est problématique. Enfin, le cimentage de ce train de composants solidarisés entre eux est dispendieux en maind'oeuvre et peu économique. It would certainly be possible to use an insulating body with a smooth bore and to fix said train of components to it by cementing, but this process has several drawbacks. For example, the constituent ingredients of cement must be compatible with the electrical or electronic components which they aim to immobilize in the ceramic insulating body. In addition, this compatibility must be guaranteed over time and at the working temperatures of the spark plugs, which can rise to several hundred degrees centigrade, which is problematic. Finally, the cementing of this train of components joined together is expensive in terms of labor and not very economical.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et a donc pour objet une bougie d'allumage du type susmentionné, dans laquelle l'ensemble de l'électrode, du composant électrique ou électronique et de l'embout peut être introduit par forçage dans l'alésage d'un corps isolant à alésage nervuré, sans que cela entraîne la rupture des zones de connexion entre les différents éléments, et peut y être solidement fixé sans utilisation de ciment. The present invention aims to remedy these drawbacks and therefore relates to a spark plug of the aforementioned type, in which the assembly of the electrode, of the electrical or electronic component and of the nozzle can be introduced by forcing into the bore of an insulating body with a ribbed bore, without this breaking the connection zones between the various elements, and can be securely fixed therein without the use of cement.

La bougie d'allumage selon l'invention est du type comprenant un corps tubulaire isolant, par exemple en céramique, et un ensemble électrode formé d'une électrode, d'au moins un composant électrique ou électronique et d'un embout tubulaire en métal, tous ces éléments étant solidarisés bout à bout, caractérisé en ce que le corps tubulaire présente un alésage en gradins comprenant un premier alésage situé du côté d'une extrémité du corps isolant, ayant un faible diamètre et muni de premières nervures longitudinales de faible hauteur, un deuxième alésage situé du côté de l'autre extrémité du corps isolant, ayant un diamètre supérieur à celui du premier alésage et muni de secondes nervures longitudinales de faible hauteur, et un alésage lisse compris entre les deux autres alésages et ayant un diamètre au moins égal à celui du premier alésage, en ce que l'électrode comprend une portion arrière cylindrique de diamètre compris entre le diamètre du premier alésage et le diamètre du passage défini entre les crêtes des premières nervures, et une portion avant de diamètre inférieur à celui dudit passage, en ce que l'embout a un diamètre extérieur compris entre le diamètre du second alésage et le diamètre du passage défini entre les crêtes des secondes nervures, en ce que la distance comprise entre l'épaulement où se raccordent les portions avant et arrière de l'électrode et l'extrémité avant de l'embout est égale à la distance qui sépare les extrémités arrière des premières et des secondes nervures et en ce que lorsque l'électrode et l'embout sont en butée contre les extrémités arrière des premières et secondes nervures, une portion de l'électrode et une portion de l'embout font saillie à l'avant et à l'arrière du corps isolant. The spark plug according to the invention is of the type comprising an insulating tubular body, for example made of ceramic, and an electrode assembly formed by an electrode, at least one electrical or electronic component and a tubular metal tip. , all these elements being joined end to end, characterized in that the tubular body has a stepped bore comprising a first bore located on the side of one end of the insulating body, having a small diameter and provided with first longitudinal ribs of low height , a second bore located on the side of the other end of the insulating body, having a diameter greater than that of the first bore and provided with second longitudinal ribs of small height, and a smooth bore comprised between the two other bores and having a diameter at less equal to that of the first bore, in that the electrode comprises a cylindrical rear portion of diameter comprised between the diameter of the first bore and the diameter of the passage defined between the crests of the first ribs, and a front portion of diameter smaller than that of said passage, in that the end piece has an outside diameter comprised between the diameter of the second bore and the diameter of the passage defined between the crests of the second ribs, in that the distance between the shoulder where the front and rear portions of the electrode are connected and the front end of the nozzle is equal to the distance between the rear ends of the first and second ribs and in that when the electrode and the tip are in abutment against the rear ends of the first and second ribs, a portion of the electrode and a portion of the tip protrude from the front and the back of the insulating body.

I1 résulte de ces caractéristiques qu'au début de l'introduction de l'ensemble électrode dans le corps isolant, la portion arrière de l'électrode et l'embout viennent simultanément en butée contre les premières et secondes nervures respectivement. Pour amener l'ensemble électrode à sa position définitive, on exerce simultanément sur la portion d'électrode qui fait saillie à l'avant du corps tubulaire une traction longitudinale et sur l'embout qui fait saillie à l'arrière du corps isolant une poussée longitudinale de mêmes sens et intensité que la traction et exactement au même moment de manière que l'ensemble électrode se déplace en bloc et que l'embout pénètre à force à travers les secondes nervures en même temps que la portion arrière de l'électrode pénètre à force à travers les premières nervures. I1 results from these characteristics that at the beginning of the introduction of the electrode assembly into the insulating body, the rear portion of the electrode and the end piece simultaneously abut against the first and second ribs respectively. To bring the electrode assembly to its final position, a longitudinal traction is exerted simultaneously on the electrode portion which projects at the front of the tubular body and on the end piece which projects at the rear of the insulating body. longitudinal in the same direction and intensity as the traction and at exactly the same time so that the electrode assembly moves as a whole and that the endpiece penetrates by force through the second ribs at the same time as the rear portion of the electrode penetrates by force through the first ribs.

Etant donné que les efforts de traction et de poussée sont concomitants et de même intensité, il ne se produit aucune contrainte longitudinale sur les zones de soudure ou de sertissage et donc pas de risque de rupture du train de composants. Since the tensile and pushing forces are concomitant and of the same intensity, there is no longitudinal stress on the welding or crimping zones and therefore no risk of rupture of the component train.

Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent à titre d'exemple en regard des dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est une vue partiellement en élévation et partiellement en coupe d'une bougie d'allumage selon l'invention, l'ensemble électrode étant montré prêt à être introduit dans le corps isolant
la figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle suivant la ligne II-II de la figure 1
la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle suivant la figure III-III de la figure 1
la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 montrant l'ensemble électrode en cours d'introduction dans le corps isolant
la figure 5 représente l'ensemble électrode dans la position qu'il occupe au moment où il va être forcé à travers les nervures du corps isolant ; et
la figure 6 montre l'ensemble électrode dans sa position finale dans le corps isolant.An embodiment of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a view partially in elevation and partially in section of a spark plug according to the invention, the electrode assembly being shown ready to be introduced into the insulating body
Figure 2 is an enlarged sectional view along the line II-II of Figure 1
Figure 3 is a sectional view on a larger scale according to Figure III-III of Figure 1
Figure 4 is a view similar to Figure 1 showing the electrode assembly being introduced into the insulating body
FIG. 5 represents the electrode assembly in the position it occupies when it is going to be forced through the ribs of the insulating body; and
Figure 6 shows the electrode assembly in its final position in the insulating body.

Avec référence aux figures 1 à 3, la bougie d'allumage comprend d'une part un ensemble électrode 10 formé d'une électrode proprement dite 12, d'un composant électrique ou électronique 14, tel qu'une résistance anti-parasite et d'un embout tubulaire métallique 16, ces trois éléments étant solidarisés bout à bout dans cet ordre, par exemple par soudure ou sertissage, et d'autre part un corps isolant en céramique 18 de forme tubulaire. With reference to FIGS. 1 to 3, the spark plug comprises on the one hand an electrode assembly 10 formed by an actual electrode 12, by an electrical or electronic component 14, such as an anti-parasite resistance and d 'a metallic tubular endpiece 16, these three elements being joined end to end in this order, for example by welding or crimping, and on the other hand an insulating ceramic body 18 of tubular shape.

L'électrode 12 est constituée par une tige métallique comprenant une portion arrière 20 de diamètre d et une portion avant 22 décolletée à un diamètre d' légèrement inférieur à d, ces deux portions étant raccordées par un épaulement 23. The electrode 12 is constituted by a metal rod comprising a rear portion 20 of diameter d and a front portion 22 turned to a diameter of slightly less than d, these two portions being connected by a shoulder 23.

L'embout 16 comprend une portion arrière 24 de diamètre
D supérieur à d, une portion avant 26 décolletée à un diamètre D' légèrement inférieur à D, ces deux portions étant raccordées par un épaulement 27 et une portion de connexion 28 sur laquelle vient se fixer un câble d'alimentation électrique, non représenté.The tip 16 includes a rear portion 24 of diameter
D greater than d, a front portion 26 turned to a diameter D 'slightly less than D, these two portions being connected by a shoulder 27 and a connection portion 28 to which is fixed an electrical power cable, not shown.

Le corps isolant 18 est percé d'un alésage en gradins comprenant un premier alésage 30 s'étendant du côté d'une extrémité du corps isolant et ayant un diamètre légèrement supérieur au diamètre d de la portion arrière 20 de l'électrode, un second alésage 32 s'étendant du côté de l'autre extrémité du corps isolant et ayant un diamètre légèrement supérieur au diamètre D de la portion arrière 24 de l'embout et un alésage lisse 34 compris entre les premier et second alésages. The insulating body 18 is pierced with a stepped bore comprising a first bore 30 extending from the side of one end of the insulating body and having a diameter slightly greater than the diameter d of the rear portion 20 of the electrode, a second bore 32 extending from the side of the other end of the insulating body and having a diameter slightly greater than the diameter D of the rear portion 24 of the end piece and a smooth bore 34 comprised between the first and second bores.

Selon l'invention, le premier alésage 30 présente une pluralité de nervures longitudinales 36 (quatre dans le cas de la figure 2), de très faible hauteur, qui restreignent la section de passage libre dudit alésage. De même, le second alésage 32 présente des nervures longitudinales 38 de très faible hauteur qui s'arrêtent à faible distance de l'extrémité d'entrée du corps isolant. According to the invention, the first bore 30 has a plurality of longitudinal ribs 36 (four in the case of Figure 2), of very low height, which restrict the free passage section of said bore. Similarly, the second bore 32 has longitudinal ribs 38 of very low height which stop a short distance from the entry end of the insulating body.

Les dimensions longitudinales du corps isolant et de l'ensemble électrode obéissent à des conditions précises. The longitudinal dimensions of the insulating body and the electrode assembly obey specific conditions.

Ainsi, la distance 1 séparant l'extrémité arrière des nervures 36 de l'extrémité arrière des nervures 38 est égale à la distance comprise entre les épaulements 23 et 27 de l'ensemble électrode. De plus, la partie décolletée 22 de l'électrode est plus longue que l'alésage 30. Enfin, la portion de l'embout située à l'arrière de l'épaulement 27 est plus longue que la portion d'alésage 32 qui est dépourvue de nervures. On comprendra par la suite la raison de ces conditions.Thus, the distance 1 separating the rear end of the ribs 36 from the rear end of the ribs 38 is equal to the distance between the shoulders 23 and 27 of the electrode assembly. In addition, the low-cut part 22 of the electrode is longer than the bore 30. Finally, the portion of the end piece located behind the shoulder 27 is longer than the portion of bore 32 which is devoid of ribs. We will understand below the reason for these conditions.

Pour assembler la bougie d'allumage, on présente l'ensemble électrode 10 devant l'entrée droite du corps isolant 18, comme représenté sur la figure 1 et on le fait glisser vers la gauche. La figure 4 montre l'ensemble électrode dans une position intermédiaire pendant son mouvement. L'extrémité de l'électrode 12 est sur le point de pénétrer dans l'alésage 30. To assemble the spark plug, the electrode assembly 10 is presented in front of the right entry of the insulating body 18, as shown in FIG. 1 and it is slid to the left. Figure 4 shows the electrode assembly in an intermediate position during its movement. The end of the electrode 12 is about to enter the bore 30.

Le mouvement de glissement se poursuit librement jusqu'à ce que l'ensemble électrode arrive à la position de la figure 5. Compte tenu des conditions dimensionnelles susmentionnées, les épaulements 23 et 27 arrivent alors au même moment en butée contre les extrémités des nervures 36 et 38. A ce moment, l'extrémité de la portion avant 22 de l'électrode fait saillie à l'avant du corps isolant et l'embout 16 fait saillie à l'arrière du corps isolant. The sliding movement continues freely until the electrode assembly arrives at the position of FIG. 5. Taking into account the dimensional conditions mentioned above, the shoulders 23 and 27 then arrive at the same time in abutment against the ends of the ribs 36 and 38. At this moment, the end of the front portion 22 of the electrode projects from the front of the insulating body and the end piece 16 projects from the rear of the insulating body.

On exerce alors simultanément sur l'extrémité saillante de l'électrode et sur l'extrémité saillante de l'embout, respectivement une traction T et une poussée P vers la gauche sur la figure 1, d'égales intensités. Il en résulte que l'ensemble électrode se déplace en bloc et que les rainures 36 et 38 creusent simultanément des empreintes dans la portion 20 de l'électrode et dans la portion 24 de l'embout respectivement. Puisque le déplacement se fait en bloc, les zones de soudure ou de sertissage entre lélectrode, le composant électrique et l'embout ne sont à aucun moment soumises à des contraintes longitudinales. Then exerted simultaneously on the protruding end of the electrode and on the protruding end of the nozzle, respectively a traction T and a thrust P to the left in FIG. 1, of equal intensities. As a result, the electrode assembly moves as a unit and the grooves 36 and 38 simultaneously hollow out imprints in the portion 20 of the electrode and in the portion 24 of the nozzle respectively. Since the displacement takes place as a whole, the welding or crimping zones between the electrode, the electrical component and the end piece are at no time subjected to longitudinal stresses.

La traction et la poussée peuvent être exercées soit manuellement soit au moyen d'une machine appropriée. Pulling and pushing can be carried out either manually or by means of a suitable machine.

Sur l'embout 16 est formée une collerette 40 destinée à venir en butée contre le bord arrière du corps isolant lorsque les portions 20 et 24 sont en prise sur toute leur longueur avec les nervures 36 et 38 respectivement. On the endpiece 16 is formed a flange 40 intended to abut against the rear edge of the insulating body when the portions 20 and 24 are engaged over their entire length with the ribs 36 and 38 respectively.

L'ensemble électrode est alors solidement immobilisé dans le corps isolant. Il est remarquable que ce résultat a été obtenu selon l'invention sans utiliser de ciment.The electrode assembly is then solidly immobilized in the insulating body. It is remarkable that this result was obtained according to the invention without using cement.

Les bougies d'allumage sont utilisées dans des chaudières où règne généralement une pression élevée. Le gaz sous pression qui traverse la bougie d'allumage en passant à travers les interstices formés entre l'électrode et le corps isolant risque de produire des sifflements ou de laisser filtrer à l'extérieur de la chaudière des gaz de combustion, ce qui n'est jamais désirable. Pour éviter ces inconvénients, il est prévu de placer un joint torique 42 sur la partie de l'embout située juste avant la collerette 40. Comme le montre la figure 6, dans la position finale de l'ensemble électrode, le joint est logé dans l'extrémité 44 de l'alésage 32 qui est dépourvue de nervures. Spark plugs are used in boilers where there is generally a high pressure. The pressurized gas passing through the spark plug passing through the interstices formed between the electrode and the insulating body may produce hissing sounds or allow the combustion gases to filter outside the boiler, which doesn is never desirable. To avoid these drawbacks, provision is made for placing an O-ring 42 on the part of the end piece located just before the flange 40. As shown in FIG. 6, in the final position of the electrode assembly, the seal is housed in the end 44 of the bore 32 which is devoid of ribs.

Claims

1. Spark plug of the type comprising an insulating tubular body (18), for example made of ceramic, and an electrode assembly (10) formed by an electrode (12), of at least one electrical or electronic component (14) and a tubular metal end piece (16) joined end to end, for example by welding or crimping, characterized in that the tubular body (18) has a stepped bore comprising at one end a first bore (30), having a small diameter and provided with first longitudinal ribs (36) of low height, and at the other end a second bore (32) having a diameter greater than that of the first bore and provided with second longitudinal ribs (38) of low height, and a smooth bore (34) comprised between the two other bores and having a diameter at least equal to that of the first bore, in that the electrode (12) comprises a cylindrical rear portion (20) of diameter comprised between the diameter of the first hazard ge and the diameter of the passage defined between the crests of the first ribs (36) and a front portion (22) of diameter smaller than that of said passage, in that the end piece has an outside diameter comprised between the diameter of the second bore (32 ) and the diameter of the passage defined between the crests of the second ribs (38), in that the distance (1) between the shoulder (23) where the front and rear portions of the electrode and the front end are connected (27) of the tip is equal to the distance (1) which separates the rear ends of the first ribs (36) and the second ribs (38) and in that when the electrode and the tip are in abutment against the rear ends of the first and second ribs, a portion of the electrode and a portion of the end piece project respectively at the front and at the rear of the insulating body.

2. Spark plug according to claim 1, characterized in that on the end piece is formed a flange (40) intended to abut against the rear edge of the insulating body when the portions (20) and (24) are in taken over their entire length with the ribs (36) and (38) respectively.

3. Spark plug according to one of claims 1 and 2, characterized in that the end piece is provided on the area located before the flange with an O-ring (42) intended to be received at one end (44 ) of the second bore (32) devoid of ribs.

4. A method of assembling the spark plug, characterized in that it consists in introducing all of the electrode (12), of the electrical or electronic component (14) and of the end piece (16) previously secured end to end, in the insulating body by the end of the second bore (32), to slide the assembly freely until the ends of the rear portion (20) of the electrode and of the rear portion ( 24) of the end piece respectively come into abutment against the ends of the first ribs (36) and of the second ribs (38) and to exert on the portion of the electrode which projects in front of the insulating body a longitudinal traction ( T) and on the part of the endpiece which projects behind the insulating body of a longitudinal thrust (P) of the same direction and intensity as the traction and at exactly the same time, so that the assembly moves as a whole and that the end piece (16) penetrates by force through the second ner vures (36), at the same time as the rear part (20) of the electrode penetrates by force through the first ribs (38).