專利名稱：一種制造火花塞的方法和根據(jù)該方法制造的火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造火花塞的方法，該火花塞包括內(nèi)導(dǎo)體、圍繞該內(nèi)導(dǎo)體的絕緣體、圍繞該絕緣體的火花塞主體和兩個電極，在該兩個電極中，第一電極是以導(dǎo)電方式與該內(nèi)導(dǎo)體相連的中心電極，而第二電極是以導(dǎo)電方式與該火花塞主體相連的接地電極，其中， 單獨預(yù)制的貴金屬部件被定位在其中一個電極上，接著通過電阻焊使其與該電極相連，并隨后通過激光束或者電子束焊接進行固定，從而使該貴金屬部件像踵狀物一樣延伸到鄰近該貴金屬部件的電極表面之外。
背景技術(shù)：
這種類型的方法在DE 196 41 856 B4中已經(jīng)披露。在這種已知的方法中，將圓柱體形的小的貴金屬板用作貴金屬部件。在進行電阻焊期間，將該貴金屬板壓入電極中，由此在該貴金屬板的外周緣周圍形成一懸伸部，該懸伸部將該貴金屬板保持在電極上。然后，通過激光束或者電子束焊接工藝而使以套環(huán)形式圍繞該貴金屬部件的懸伸部與貴金屬部件相連。在電極材料沿貴金屬板的外周邊變形成一個呈套環(huán)狀懸伸的部分的情況下，當實施激光束或者電子束焊接時，在貴金屬板的區(qū)域能被進一步熔化之前，必須熔化較大量的電極材料，即，電極材料的呈套環(huán)狀突出的整個部分。這個過程非常費事。另外，由于必須小心地使貴金屬板正確定向，因此，當在電極上放置和定位貴金屬部件時，對貴金屬部件的操縱比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是簡化火花塞的制造。在采用上述類型的方法的情況下，該問題通過以下技術(shù)手段得以解決，S卩，使用球狀物作為貴金屬部件，并在電阻焊之后且在進行激光束或電子束焊接之前通過沖壓而使該貴金屬部件成形，其中，使該球狀物的從電極表面突出的至少一個區(qū)域再成形。該新方法在多個方面簡化了火花塞的制造。由于使用球形的貴金屬部件作為待連接至電極的半成品，因此，完全取消了當將球狀物放置和定位在電極上時對該貴金屬部件進行定向的步驟。該球狀物在所有方向上都是對稱的，因此能以任何取向放置到電極上。由此，在電極上的放置和定位都變得非常簡單。在將球形貴金屬部件定位到電極上之前，特別是當在用于制造火花塞的設(shè)備中供應(yīng)和隔離球形貴金屬部件時，對該球形貴金屬部件的操縱同樣非常簡單。能夠非常容易和經(jīng)濟地制造所述球狀物。將球狀物用作貴金屬部件的另一個好處是，能將用于貴金屬部件的材料量減到最少。球狀物的使用使得可以實現(xiàn)使用貴金屬部件的目的-即，保護電極以減少火花塞的磨損-特別是成功地使用了非常少量的貴金屬。貴金屬部件不需要包含隨后并不會有助于保護電極不受磨損的過量貴金屬。根據(jù)本發(fā)明的方法非常適于在接地電極和中心電極上配置貴金屬。當然，也可以在火花塞的兩個電極上都配置貴金屬部件。
包括從電極表面突出的貴金屬部件的火花塞具有需要較小的電壓來產(chǎn)生火花的優(yōu)點。提供了相對于圍繞貴金屬部件的電極表面的突出部。該突出部被有利地設(shè)計成踵狀物的樣子或被設(shè)計成臺階形式。貴金屬部件的突出表面并非平滑地過渡到電極表面。在突出的貴金屬部件過渡到電極表面的區(qū)域中設(shè)置有肩部。該肩部優(yōu)選地為臺階形狀。該肩部可以被稍微倒圓。貴金屬部件可以在其表面過渡到電極表面之前，在其邊緣區(qū)域中包括一用以促使形成弧形的邊緣。通過沖壓使貴金屬部件成形具有這樣的優(yōu)點，S卩，以使火花產(chǎn)生和火花塞的使用壽命最優(yōu)化的方式使球狀物的球形表面再成形。由于沖壓成形在電阻焊接之后進行，因此球形貴金屬部件在沖壓工序期間已經(jīng)連接至電極上，由此確保了球形貴金屬部件不會變位。球狀物通過由沿電極方向壓到球狀物上的壓縮沖頭沖壓而成形是有利的，而且從電極表面突出的球狀物的區(qū)域由此被再成形、從而使得貴金屬部件最終從電極表面突出預(yù)定高度也是有利的。貴金屬部件從鄰近該貴金屬部件的電極表面突出的預(yù)定高度是一個設(shè)定值，該設(shè)定值是基于火花塞的所需特性、特別是有關(guān)點火電壓和使用壽命的特性而選定的。使壓縮沖頭向電極行進，直到獲得突出的貴金屬部件的所需高度。特別有利的是，球狀物的從電極表面突出的區(qū)域通過被沖壓成為基本平坦的表面形狀而成形，該基本平坦的表面特別地以近乎平行于電極表面的方式延伸。從最初呈球形的球狀物表面形成基本平坦的表面，這在貴金屬部件上形成了一個圍繞該基本平坦的表面并改善了火花產(chǎn)生性能的邊緣。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，球狀物的從電極表面突出的區(qū)域通過被沖壓成形為錐體、截錐體或者圓柱體的外表面的形狀是有利的。因此，貴金屬部件特別好地是以踵狀物樣的臺階形式從電極表面突出。特別有利的是，貴金屬部件在從電極表面突出的區(qū)域中再成形為截錐體。在低火花電壓的情況下，截錐體能夠使火花形成良好，并且還特別好地結(jié)合有較長的使用壽命，同時確?？梢苑奖愕赝ㄟ^沖壓工藝進行制造。根據(jù)另一實施例，可以有利地在沖壓模制期間，在圓錐形或圓柱形區(qū)域的面向電極的那端一體地形成脊部。這樣，在貴金屬部件上形成一個脊狀區(qū)域，該脊狀區(qū)域的直徑大于圓柱形或圓錐形區(qū)域的直徑。貴金屬部件的脊部能夠容易地被熔化并在隨后的激光束或電子束焊接步驟中連接到電極的基材上，由此使得貴金屬部件與電極形成特別牢固的連接，該連接甚至在由于溫度波動而出現(xiàn)的高應(yīng)力下也不會變松動。有利地，用于沖壓成形的壓縮沖頭在其使球狀物再成形的區(qū)域中具有預(yù)定的形狀，該形狀對應(yīng)于貴金屬部件的理想的最終形狀。將壓縮沖頭成形為-在其使球狀物再成形的區(qū)域中-如鉚接領(lǐng)域中所公知的“沖?！被颉扮咁^(header)”，從而優(yōu)選地在一個加工步驟中，使從電極表面突出的球狀物的區(qū)域具有成品貴金屬部件的所需形狀。因此，使沖壓工藝得以簡化。優(yōu)選地，使用空心焊條來對球狀物進行定位和電阻焊，該空心焊條將球狀物定位并焊接到火花塞的接地電極或者中心電極上。該焊條的末端優(yōu)選地具有帽罩的形狀。在該末端中設(shè)置有通道，可以對該通道施加真空，以便將球狀物吸在焊條上。通過使用這種類型的焊條，可以非常容易地從儲料盒中取出球狀物，并將其定位到火花塞電極上，然后在該火花塞電極上直接進行電阻焊。
為了確保貴金屬部件的良好的固定，在激光束或者電子束焊接期間，使激光束或電子束以近似直角的角度向電極表面延伸是有利的。由此，通過沖壓成形的貴金屬部件能夠沿其整個周邊非常容易地與電極相連。此外，本發(fā)明涉及一種采用根據(jù)本發(fā)明的方法制造的火花塞。就該火花塞而言，優(yōu)選地，貴金屬部件以大約為0. 1毫米至1. 0毫米，特別優(yōu)選地以大約為0. 2毫米至0. 6毫米的高度從鄰近該貴金屬部件的電極表面突出。有利地是，從電極表面突出的貴金屬部件的區(qū)域具有大約為0. 3毫米至1. 5毫米的直徑，該直徑特別優(yōu)選地在大約0. 4毫米至1. 0毫米的范圍內(nèi)。貴金屬部件優(yōu)選地由鉬或鉬合金構(gòu)成。由鉬或鉬合金構(gòu)成的球狀物具有足夠大的延展性，并因此特別容易通過沖壓工藝而再成形。本發(fā)明的進一步的優(yōu)點和特征將從隨后對一些實施例的描述中顯而易見。


圖1以放大的局部剖視圖示出了火花塞的一個局部；圖2示出了在對貴金屬部件進行電阻焊期間圖1中所示火花塞的接地電極的另一放大的局部區(qū)域；圖3示出了在通過沖壓而使貴金屬部件成形期間接地電極的與圖2相似的視圖；圖4示出了在對貴金屬部件進行激光焊接期間接地電極的與圖2相似的視圖；圖5示出了沖壓成形的一個變型的與圖3相似的視圖；圖6示出了在激光焊接期間圖5的變型的視圖；圖7和8示出了在貴金屬部件具有一個不同形狀時另一變型的與圖5和6相似的視圖。
具體實施例方式圖1中示出的火花塞1包括由絕緣體3圍繞的內(nèi)導(dǎo)體2。還設(shè)置有圍繞并容納絕緣體3的火花塞主體4。在火花塞主體4的外表面上形成有螺紋5?；鸹ㄈ▋蓚€電極 6和7。第一電極6是一個以導(dǎo)電方式與內(nèi)導(dǎo)體2相連的中心電極。第二電極7是一個以導(dǎo)電方式與火花塞主體4相連的接地電極。貴金屬部件8固定在中心電極6上，而貴金屬部件9固定在接地電極7上。貴金屬部件8以類似踵狀物的方式，在一個圍繞該貴金屬部件8的區(qū)域中，從電極6的表面10突出高度H。貴金屬部件9同樣以類似踵狀物的方式從電極7的表面11突出高度H。接地電極7以前電極的方式設(shè)置在中心電極6的上方，從而使得貴金屬部件8和9以距離A分開并形成火花隙?；鸹ㄈ?能以本身已公知的方式通過其上的螺紋5插入內(nèi)燃機中。此時，火花塞 1的包括電極6和7的區(qū)域伸入內(nèi)燃機的燃燒室中，并可在燃燒室中點燃油氣混合物。接地電極7至少在電極表面11的鄰近貴金屬部件9的區(qū)域中包含鎳合金。接地電極7可以包括由鎳合金構(gòu)成并圍繞銅芯12設(shè)置的護套。貴金屬部件8和9優(yōu)選地由鉬或者鉬合金構(gòu)成，并形成具有小的表面積和相反特性的錨固點，其中所述相反特性決定了電壓需求和點火位置。鉬/鎳的材料組合確保了火花弧發(fā)生在由鉬構(gòu)成的貴金屬部件上。 在這時，會有很大的功函數(shù)、低的蒸發(fā)率，并且?guī)缀鯖]有氧化。在弧和流動相中火花的進一步放電立即轉(zhuǎn)移到電極6和7的包含鎳的區(qū)域中——該區(qū)域被設(shè)計為犧牲區(qū)域，那里要求功函數(shù)較低。因此，有效的火花長度相對于電極6和7之間的距離A增加了，并促進了混合物在內(nèi)燃機的燃燒室內(nèi)的燃燒。但是，使火花塞1產(chǎn)生火花所需的電壓由距離A決定。在不破壞燃料混合物的燃燒的情況下可以減小該距離A，由此能夠使火花塞所需的電壓減小。 其結(jié)果是增加了火花塞1的使用壽命?；鸹ㄈ?采用根據(jù)本發(fā)明的方法制造，其中，特別是，貴金屬部件9以根據(jù)本發(fā)明的方式固定在接地電極7上。下面參考將貴金屬部件9固定到接地電極7上的示例來描述本發(fā)明。貴金屬部件8可以以類似的方式固定到中心電極6上。為避免重復(fù)，將省略有關(guān)貴金屬部件8的單獨的描述。下面參考圖2至8描述制造過程。在這些圖中，相同的參考標號用于標示與圖1中相同的部件。在制造火花塞1時，接地電極7設(shè)置有貴金屬部件9。如圖2所示，將一個單獨預(yù)制的球狀物13用作貴金屬部件9?？梢允褂美缈招暮笚l14從一個未示出的儲料盒中取出該單獨預(yù)制的球狀物13。焊條14包括一個用于球狀物13的球形帽罩狀的支座15。在空心焊條14的內(nèi)部設(shè)置有一條終止于凹座15的區(qū)域中的真空通道16。當從儲料盒中取出球狀物13時，將真空施加到真空通道16上，并將球狀物13吸到帽罩狀支座15上并保持在那兒。通過使用焊條14，將球狀物13由此定位在接地電極7上，并通過電阻焊，使之在所需位置與接地電極7相連。最后，將焊條14抬離球狀物13。這種狀態(tài)在圖2中示出。在完成電阻焊工序之后，通過沖壓使球狀物13成形。將參考圖3對該沖壓成形進行說明。提供一壓縮沖頭17，使該壓縮沖頭17沿接地電極7的方向朝球狀物13前進，由此使延伸到電極表面11之外的球狀物13的至少一個區(qū)域成形。使壓縮沖頭17在球狀物13 上沖壓到這樣的程度，即，使貴金屬部件9由此從電極表面11突出預(yù)定的高度H。最后，將壓縮沖頭17抬離貴金屬部件9。該狀態(tài)在圖3中示出。貴金屬部件9的最初為球形的表面通過沖壓形成一平坦表面18。圍繞平坦表面18形成有邊緣19。該平坦表面18以平行于電極表面11的方式取向。在通過沖壓使貴金屬部件9成形之后，如圖4所示，通過激光束焊接將該貴金屬部件9固定至接地電極7上。由此，在貴金屬部件9和接地電極7之間形成一個合金區(qū)20，在該區(qū)域中，貴金屬部件9和電極7的材料混合。貴金屬部件9通過合金區(qū)20非常牢固地固定在電極7上，并且甚至在存在較強的溫度波動時也不會脫離。激光束如箭頭21所示。在激光焊接期間，使激光束21如此取向，由此使得該激光束優(yōu)選地以直角或者至少近似直角的角度延伸到電極表面11。以類似踵狀物的方式向外突出的成品貴金屬部件9包括一個具有直徑D并延伸到電極表面11之外的區(qū)域。圖5示出了球狀物13的成型模制的一個變型。使球狀物13再成形為一種不同于圖3所示的形狀。除了平坦表面18之外，在圖5所示的貴金屬部件9上還設(shè)置有一個其形狀為截錐體的外表面22的區(qū)域。通過邊緣19使平坦表面18與截錐體的外表面22區(qū)分開。 另外，脊部23 —體地形成在錐形區(qū)域22的面向電極7的端部上。圖5示出的壓縮沖頭17 在其使球狀物13成形的區(qū)域M中具有預(yù)定的形狀，該預(yù)定的形狀對應(yīng)于貴金屬部件9所希望有的最終形狀，即，具有平坦表面18、錐形表面22和脊部23的形狀。圖6示出了對已根據(jù)圖5沖壓成形的貴金屬部件9進行的激光焊接。利用激光束21使脊部23熔化，并與接地電極7的熔化的基材一起形成合金區(qū)20。制成的貴金屬部件9以高度H延伸到電極表面11之外，并在該突出區(qū)域中具有直徑D。在一個沒有示出的變型中，外表面22能被再成形為圓柱體的外表面。圖7和8示出了貴金屬部件9的形狀的另外一種變型。與圖5所示的貴金屬部件 9相比，圖7中示出的貴金屬部件被再成形為一種更尖的形狀。平坦表面18的尺寸減小，而錐形表面22可具有更小的錐角。當高度H在0. 1毫米至1. 0毫米的范圍內(nèi)，特別是在0. 2毫米和0. 6毫米之間時， 所有所述的變型都能獲得特別好的效果。直徑D可以在0. 3毫米至1. 5毫米的范圍內(nèi)，其中，直徑為0. 4毫米至1. 0毫米時是優(yōu)選的。附圖標記=
1火花塞13球狀物
2內(nèi)導(dǎo)體14焊條
3絕緣體15支座
4火花塞主體16真空通道
5螺紋17壓縮沖頭
6中心電極18平坦表面
7接地電極19邊緣
8貴金屬部件20合金區(qū)
9貴金屬部件21激光束
10中心電極的電極表面22外表面
11接地電極的電極表面23脊部
12銅芯24壓縮沖頭的成形區(qū)域
A距離
D直徑
H高度
權(quán)利要求
1.一種制造火花塞⑴的方法，所述火花塞⑴包括內(nèi)導(dǎo)體O)、圍繞所述內(nèi)導(dǎo)體⑵ 的絕緣體(3)、圍繞所述絕緣體(3)的火花塞主體⑷和兩個電極(6 ；7)，所述兩個電極(6 ； 7)中的第一電極是一個以導(dǎo)電的方式與所述內(nèi)導(dǎo)體(2)相連的中心電極(6)，而第二電極是一個以導(dǎo)電的方式與所述火花塞主體(4)相連的接地電極(7)，其中，將單獨預(yù)制的貴金屬部件(8 ；9)定位在其中一個所述電極(6 ；7)上，然后通過電阻焊使之與所述電極(6;7)相連，并且隨后通過激光束或者電子束焊接進行固定，從而使得所述貴金屬部件(8 ；9)像踵狀物一樣延伸到鄰近所述貴金屬部件(8 ；9)的電極表面 (10；11)之外，其特征在于，將球狀物(13)用作所述貴金屬部件(8 ；9)；以及在所述電阻焊之后并且在所述激光束或電子束焊接之前，通過沖壓使所述貴金屬部件 (8 ；9)成形，由此使從所述電極表面(10 ；11)突出的所述球狀物(1 的至少一個區(qū)域再成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過采用壓縮沖頭(17)進行沖壓而使所述球狀物(13)成形，所述壓縮沖頭(17)沿所述電極(6 ；7)的方向沖壓到所述球狀物(13) 上，由此使所述球狀物(1 的延伸到所述電極表面(10 ；11)之外的區(qū)域再成形，從而使得所述貴金屬部件(8 ；9)隨后以預(yù)定的高度(H)延伸到所述電極表面(10 ；11)之外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述球狀物(13)的延伸到所述電極表面(10 ；11)之外的區(qū)域基本上再成形為平坦表面(18)的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，大致平行于所述電極表面(10；11)地形成所述基本平坦的表面(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項所述的方法，其特征在于，通過所述的沖壓成形，使所述球狀物(1 的延伸到所述電極表面(10 ；11)之外的區(qū)域再成形為圓錐體、截錐體或圓柱體的外表面02)的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過所述的沖壓成形，在所述錐形或圓柱形區(qū)域0 的面向帶有所述錐形或圓柱形區(qū)域0 的所述電極(6 ；7)的那端形成脊部 (23)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在隨后的激光束或者電子束焊接工序中使所述脊部熔化。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7中的任一項所述的方法，其特征在于，所述壓縮沖頭(17)在其使所述球狀物(1 再成形的區(qū)域04)中具有預(yù)定的形狀，所述預(yù)定的形狀對應(yīng)于所述貴金屬部件(8 ；9)的所需最終形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項所述的方法，其特征在于，將一空心焊條(14)用于所述球狀物(1 的定位和電阻焊，該空心焊條(14)將所述球狀物(1 相應(yīng)地定位并焊接在所述火花塞⑴的所述接地電極(7)或所述中心電極(6)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項所述的方法，其特征在于，在激光束或者電子束焊接期間，所述激光束或者電子束以大致垂直于所述電極表面(10;11)的方式延伸。
11.一種火花塞(1)，所述火花塞(1)包括內(nèi)導(dǎo)體O)、圍繞所述內(nèi)導(dǎo)體O)的絕緣體 (3)、圍繞所述絕緣體(3)的火花塞主體⑷和兩個電極(6 ；7)，所述兩個電極(6 ；7)中的第一電極是一個以導(dǎo)電的方式與所述內(nèi)導(dǎo)體( 相連的中心電極(6)，而第二電極是一個以導(dǎo)電的方式與所述火花塞主體(4)相連的接地電極(7)，其中，貴金屬部件(8 ；9)設(shè)置在至少一個所述電極(6 ；7)上，并像踵狀物一樣突出到鄰近所述貴金屬部件(8 ；9)的電極表面(10 ；11)之外，其特征在于，所述火花塞⑴通過根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任一項所述的方法制造。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的火花塞，其特征在于，所述貴金屬部件(8；9)以0. 1毫米至1. 0毫米、尤其是0. 2毫米至0. 6毫米的高度(H)突出到鄰近所述貴金屬部件(8 ；9)的所述電極表面(10 ；11)之外。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的火花塞，其特征在于，所述貴金屬部件(8;9)的突出到所述電極表面(10 ；11)之外的區(qū)域的直徑為0. 3毫米至1. 5毫米，尤其是為0. 4毫米至 1. 0毫米。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中的任一項所述的火花塞，其特征在于，所述貴金屬部件(8； 9)由鉬或者鉬合金構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種制造火花塞的方法，該火花塞包括內(nèi)導(dǎo)體、圍繞內(nèi)導(dǎo)體的絕緣體、圍繞絕緣體的火花塞主體和兩個電極，其中的第一電極是以導(dǎo)電方式與內(nèi)導(dǎo)體相接的中心電極，而第二電極是以導(dǎo)電方式與火花塞主體相連的接地電極，其中，單獨預(yù)制的貴金屬部件定位在其中一個電極上，然后通過電阻焊與該電極相連，并且隨后通過激光束或者電子束焊接而固定，從而使得該貴金屬部件像踵狀物一樣延伸到鄰近貴金屬部件的電極表面之外。根據(jù)本發(fā)明，將球狀物用作貴金屬部件，并在電阻焊之后、激光束或電子束焊接之前，通過沖壓使該貴金屬部件(8；9)成形，其中，使該球狀物的從該電極表面突出的至少一個區(qū)域再成形。
文檔編號H01T21/02GK102255245SQ20111008625
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者克里斯托夫·烏勒, 維爾納·尼斯納 申請人:博格華納貝魯系統(tǒng)有限公司