專利名稱：火花塞及其制造方法
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)部導(dǎo)體、圍繞內(nèi)部導(dǎo)體的絕緣體、圍繞絕緣體的火花塞本體、以及形成點(diǎn)火間隙(ignition gap)的兩個(gè)電極,其中第一電極是以 導(dǎo)電方式連接到內(nèi)部導(dǎo)體的中心電極，而第二電極是以導(dǎo)電方式連接到火花塞本體的接地電極，其中，根據(jù)該方法，含有超過95重量％銥的銥組件被焊接到其中一個(gè)電極之上。此外，本發(fā)明涉及ー種根據(jù)該方法制造的火花塞，還涉及ー種用于該火花塞的銥組件。
背景技術(shù)：
上述類型的方法以及火花塞和銥組件可以從EP I 576 707 BI中獲知。銥組件是通過將預(yù)期的銥合金粉碎、接著將其均勻壓制的金屬粉末冶煉エ藝制造的。接下來，采取用于形成銥組件的其它步驟使其完成最終的形狀。其后，銥組件可被焊接到該火花塞的ー個(gè)電極上，例如，通過激光焊接。含有非常高銥成分的銥合金被描述為用于銥組件，該銥合金由銥制成，并且含有1-3重量％的銠、O. 1-0. 5重量％的鎢、以及O. 05-0. 01重量％的鋯，并帶有微量的其他物質(zhì)。具有這樣高銥成分的銥合金的優(yōu)點(diǎn)在于銥組件和被其加強(qiáng)的火花塞元件具有高耐磨損性能。這種火花塞具有非常長的使用壽命。此外，它們僅需要較低的點(diǎn)火電壓。然而，銥組件的金屬粉末冶煉制造以及后續(xù)的再加工非常復(fù)雜，并且成本昂貴。另ー種用于制造銥組件的方法可以從DE 197 19937A1中獲知。其中，該銥組件由O. 5-2. O毫米長的金屬絲段形成。所使用的半成品是銥絲，其具有70-100重量％的銥含量，并且被切割成預(yù)期長度。利用研磨方法實(shí)現(xiàn)切割，例如，利用研磨劑對(duì)銥絲進(jìn)行研磨。該銥絲可以具有圓形或多邊形橫截面。所述的“研磨切割方法”是利用金剛石磨粒。此外，該文獻(xiàn)闡述由小于O. 5毫米長的金屬絲段制成的銥組件是不利的。同樣地，通過研磨エ藝將銥組件從絲狀半成品分離出來也非常復(fù)雜和耗時(shí)。在EP I 416 599 A2中公開ー種鉚釘狀銥組件，其通過形成中間層的附加組件連接到火花塞電極。該鉚釘狀銥組件的厚度為相對(duì)較大的O. 7毫米，從而使其緊接銥組件遠(yuǎn)離該電極的表面突出。因此，需要相對(duì)較多的材料用于該銥組件。鉚釘狀銥組件的制造相當(dāng)復(fù)雜。這兩個(gè)因素產(chǎn)生較高的制造成本。該中間層由銥含量相當(dāng)?shù)偷你灪辖鸾M成，例如該中間層含有40重量％的鎳。該中間層被用于改善該銥組件被連接到電極的基底材料的能力。由于在此情況下，除了制造銥組件之外，還必須處理和連接該中間層，因此該エ藝也很復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
基于EP I 576 707 BI，本發(fā)明的目的在于簡化上述類型的方法并因此改進(jìn)所制造的火花塞。該問題是通過使用由銥板沖裁而成、厚度尺寸小于其直徑的銥組件來解決。使用銥板作為半成品并且從銥板沖裁出銥組件的優(yōu)點(diǎn)在于制造銥組件非常簡單。沖裁是非常適合例如需要一系列火花塞產(chǎn)品而制造大量銥組件的エ藝。盡管銥的脆度和硬度很高，但是令人驚奇的是，可以從薄銥板沖裁出銥組件。該銥組件可以被使用并焊接到火花塞電極上，而不需要進(jìn)ー步的再加工。特別是，只要是銥組件的厚度在尺寸上小于其直徑即可以進(jìn)行沖裁。銥板或更確切的說是銥組件的厚度應(yīng)該不大于O. 4毫米。因此，沖裁出厚度尺寸小于直徑的銥組件的進(jìn)ー步優(yōu)點(diǎn)在于，盡管尺寸小但可以容易操縱，還可以在被焊接到電極上之前容易地布置在電極上。由于具有這樣的尺寸，因此這種銥組件不會(huì)在其平行于厚度方向延伸的窄側(cè)面上保持豎立；相反地，實(shí)際上它通常自動(dòng)地放置在其支承面上，使得銥組件的厚度方向垂直于該支承面延伸。可以在單獨(dú)的方法步驟中通過對(duì)其進(jìn)行沖裁來預(yù)制銥組件，比如由供應(yīng)商提供，并且將它們作為散裝材料輸送。由于具有上述特性，因此銥組件可以在自動(dòng)制造エ藝中以簡單的方式被再次分開并沿 預(yù)定方向定位在電極上，并且被焊接到所述電極上?，F(xiàn)有的由線狀半成品制成的銥組件以及鉚釘狀的銥組件不具有這樣的特性?，F(xiàn)有的銥組件僅在相比之下花費(fèi)很多的時(shí)間和努力時(shí)，才允許作為散裝材料輸送的大量貨物中分離銥組件并將所述銥組件定位在用于焊接的預(yù)定方向。在其至少ー個(gè)電極上帶有這種銥組件的火花塞的優(yōu)點(diǎn)在干，可確保即使在點(diǎn)火電壓較低時(shí)也能使混合物容易點(diǎn)火。該銥組件的尺寸足夠確保該電極良好的強(qiáng)度并使其耐磨損。該火花塞具有較長的使用壽命和較高的平均壽命。同吋，該銥組件相對(duì)較小，因而對(duì)火花塞來說僅需要少量的銥，而銥是ー種昂貴的貴金屬。令人驚奇的是，已經(jīng)示出如果該銥組件的直徑與厚度之比在4-7的范圍之內(nèi)，則可以在矛盾的要求之間達(dá)到ー種合理的折衷。如果直徑與厚度之比在5-6的范圍內(nèi)，則優(yōu)點(diǎn)更為明顯。一方面，這種銥組件的直徑相對(duì)于厚度足夠大，從而在制造期間，它的操縱和定位容易實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)。另ー方面，這種銥組件同時(shí)包括相對(duì)于其直徑足夠大的厚度，使得它從緊鄰該銥組件的電極表面以階梯狀方式突出并且防止該電極磨損。為了保持較低的原料需用量，如果該銥組件的厚度處于O. 2-0. 4毫米范圍內(nèi)將更具優(yōu)勢(shì)，更優(yōu)選的為處于O. 23-0. 27毫米范圍內(nèi)。基于根據(jù)本發(fā)明提供的直徑與厚度之比，將導(dǎo)致處于I. 0-3. O毫米范圍內(nèi)的優(yōu)選直徑，更優(yōu)選的為處于I. 2-1. 5毫米范圍內(nèi)。在制造期間，預(yù)制的銥組件可被定位在一個(gè)電極上并且隨后可以通過電阻焊接的方法連接到該電極上。為了將該銥組件最終安裝到該電極上，優(yōu)選地采用激光或電子束焊接。其中，具體地，將該銥組件沿著電極的整個(gè)圓周焊接到電極。由于該銥組件適于由供應(yīng)商單獨(dú)預(yù)制，如上所述，因此根據(jù)本發(fā)明的銥組件能夠被放置成受到單獨(dú)的保護(hù)。根據(jù)本發(fā)明的銥組件特別適于被焊接到接地電極上。因此，火花塞包括至少位于接地電極上的根據(jù)本發(fā)明的銥組件。優(yōu)選地，在銥組件被焊接之后，使接地電極彎曲，使得該銥組件與中心電極之間形成點(diǎn)火間隙。其中，可以規(guī)定，中心電極設(shè)有常規(guī)的貴金屬元件，例如，由鉬和/或銥合金制成。然而，同樣有利的是，可以將根據(jù)本發(fā)明的銥組件焊接到中心電極。銥組件的原料含有超過95重量％的銥。優(yōu)選地，其原料含有為2-3重量％的銠。該合金中另ー種有利的組分是鋯。優(yōu)選地，鋯含量大約為50-200ppm，更優(yōu)選地為90_110ppm。一種特別有利的合金是由エ業(yè)級(jí)純銥與2. 5重量％的銠和50-200ppm的鋯、更優(yōu)選地為大約IOOppm的鋯組成。這種合金具有較高的抗氧化能力，其中銠形成保護(hù)性的氧化層，然而，該氧化層并不妨礙點(diǎn)火性能。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征通過權(quán)利要求及后續(xù)的幾個(gè)示例性實(shí)施例并結(jié)合附圖而得到。在這些附圖中
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圖I是根據(jù)本發(fā)明的火花塞的局部放大截面圖；圖2是沖裁根據(jù)本發(fā)明的銥組件的放大示意圖；和圖3是圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的具有不同外部輪廓的三個(gè)銥組件的俯視圖。附圖中標(biāo)記I火花塞2內(nèi)導(dǎo)體3絕緣體4火花塞本體5 螺紋6中心電極7接地電極8貴金屬組件9銥組件10點(diǎn)火間隙91圓形銥組件92六邊形銥組件93正方形銥組件110 銥板111用于銥組件91的沖裁工具112用于銥組件92的沖裁工具113用于銥組件92的沖裁工具A 厚度D 直徑
具體實(shí)施例方式圖I所示的火花塞I包含由絕緣體3圍繞的內(nèi)導(dǎo)體2。火花塞本體4被設(shè)置成圍繞和容納絕緣體3?；鸹ㄈ倔w4的外表面上設(shè)有螺紋5。該火花塞I包含兩個(gè)電極6和7ο第一電極6為中心電極，其以導(dǎo)電方式被連接到內(nèi)導(dǎo)體2。第二電極7為接地電極，其以導(dǎo)電方式被連接到火花塞本體4?？梢杂沙Ｒ?guī)的鉬和/或銥合金組成的貴金屬組件8連接到中心電極6。然而，貴金屬元件8還可以是根據(jù)本發(fā)明的銥組件。
接地電極7以上電極的方式布置在中心電極6上方。銥組件9在被焊接到接地電極7上之前被預(yù)先沖裁出。接地電極7和銥組件9被布置成使得貴金屬元件8和銥組件9彼此面對(duì)并且形成點(diǎn)火間隙10?；鸹ㄈ鸌可以通過其螺紋5以公知方式被插入到內(nèi)燃機(jī)中。其中，火花塞I上具有電極6和 7的區(qū)域伸入到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中并且可以點(diǎn)燃那里的燃料-空氣混合物。在火花塞I的制造過程中，銥組件9被裝配到接地電極7。接地電極7已被安裝到火花塞本體4，然而，不包括在圖I中所示的它的形狀。接地電極7可以平行該火花塞I的中心縱軸延伸。已通過沖裁預(yù)制的銥組件9被定位到接地電極7上，然后通過電阻焊接被連接到接地電極7。接著，利用激光焊接沿著銥組件9的整個(gè)圓周將銥組件9固定到接地電極7。在進(jìn)行激光焊接的同吋，將銥組件9永久固定到接地電極7上的合金區(qū)域，形成在銥組件9與接地電極7之間,優(yōu)選地,該合金區(qū)域由高耐熱的鎳基合金組成。接著，接地電極7被彎曲成如圖I所示的形狀，并且被定向成使得銥組件9與中心電極6之間形成點(diǎn)火間隙10，或者通過貴金屬元件8在組件8和9之間具有規(guī)定間隔。利用圖2和3描述銥組件9的沖裁，其中，舉例示出銥組件9的三個(gè)不同實(shí)施例。銥組件9的三個(gè)實(shí)施例由附圖標(biāo)記91、92和93標(biāo)明。圖2示出銥板110沿垂直于板表面的截面圖。銥板110的厚度A為O. 25毫米。利用示意性示出的工具111在銥板Iio上沖裁出銥組件91。因此，銥組件91具有與銥板110相同的厚度A。如俯視圖所示,銥組件91具有直徑為D的圓形外部輪廓(參見圖3)。直徑D的在尺寸上大于厚度A。緊鄰銥組件91示出的另外兩個(gè)銥組件92和93具有不同于圓形的外部輪廓。外部輪廓不同于圓形形狀的銥組件9可以改進(jìn)火花塞I的點(diǎn)火效果。銥組件92的外部輪廓為六邊形，而銥組件93的外部輪廓為正方形。如果銥組件92、93不具有圓形形狀，則直徑D應(yīng)被理解為圍繞外部輪廓的圓形的直徑(參見圖3)。用于沖裁銥組件92和/或93的エ具112、113包含根據(jù)銥組件的外部輪廓而選擇的形狀。直徑D處于I. 2-1. 5毫米之間，使得銥組件9的直徑D與厚度A的比值處于5_6之間。這樣的直徑D與厚度A的比值的優(yōu)點(diǎn)在于銥組件91、92、93總是自動(dòng)地反復(fù)放置在支承面上，使得其厚度方向垂直干支承面定向，即使將其作為散裝材料處理。銥組件91、92、93不會(huì)保持豎立在其一個(gè)窄側(cè)面上。因此，其位置總是被限定并對(duì)應(yīng)于其被焊接到接地電極7上的位置。完成焊合(welding-on)，以便因具有厚度A，銥組件以階梯形方式凸出到鄰接銥組件9的電極表面之外(參見圖I)。由于直徑D與厚度A的特定比值，一方面，厚度A足夠大以確保該階梯狀凸起從鄰接銥組件的電極表面凸出，高于電極表面，以使點(diǎn)火電壓充分減小并且確保對(duì)接地電極7有耐磨損的充分保護(hù)。另ー方面，銥組件9足夠地小，以使每個(gè)火花塞僅需少量的貴金屬。與示例性實(shí)施例91、92、93類似的銥組件9還可被用作中心電極6上的貴金屬元件8。上述描述適應(yīng)于類似的元件。
權(quán)利要求
1.一種用于制造火花塞⑴的方法，所述火花塞⑴包含內(nèi)導(dǎo)體(2)、圍繞所述內(nèi)導(dǎo)體(2)的絕緣體(3)、圍繞所述絕緣體(3)的火花塞本體(4)、以及形成點(diǎn)火間隙(10)的兩個(gè)電極(6,7), 其中第一電極為以導(dǎo)電方式連接到所述內(nèi)導(dǎo)體(2)的中心電極(6)，而第二電極為以導(dǎo)電方式連接到所述火花塞本體(4)的接地電極(7)，其中，根據(jù)所述方法，含有超過95重量％的銥的銥組件(9)被焊接到所述電極(6，7)中的一個(gè)電極上，其特征在于所使用的銥組件(9)由銥板(110)沖裁而成，并且所述銥組件(9)的厚度(A)在尺寸上小于直徑(D)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述銥組件(9)的直徑(D)與厚度(A)的比值處于4-7范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述銥組件(9)通過在單獨(dú)的エ藝步驟中被沖裁而預(yù)制。
4.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述沖裁的銥組件(9)被放置在所述電極(6、7)上，然后通過電阻焊接連接于所述電極(6、7)。
5.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述銥組件(9)通過激光或電子束焊接被固定到所述電極(6、7)上。
6.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述銥組件(9)被焊接到所述接地電極(7)上。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于在所述銥組件(9)被焊接上之后使所述接地電極⑵彎曲，使得所述銥組件(9)與所述中心電極(6)之間形成點(diǎn)火間隙(10)。
8.一種銥組件，其由大于95重量％的銥組成，用于被焊接到火花塞(I)的至少ー個(gè)電極(6、7)上，所述火花塞⑴包含內(nèi)導(dǎo)體(2)、圍繞所述內(nèi)導(dǎo)體⑵的絕緣體(3)、圍繞所述絕緣體⑶的火花塞本體(4)、以及形成點(diǎn)火間隙(10)的兩個(gè)電極(6、7)，其中第一電極是以導(dǎo)電方式連接到所述內(nèi)導(dǎo)體⑵的中心電極(6)，而第二電極是以導(dǎo)電方式連接到所述火花塞本體(4)的接地電極(7)，其特征在于所述銥組件(9)由銥板(110)沖裁而成，使得其厚度(A)在尺寸上小于其直徑(D)。
9.如權(quán)利要求8所述的銥組件，其特征在于所述銥組件(9)的直徑⑶與厚度㈧的比值處于4-7范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的銥組件，其特征在于其厚度(A)不大于O.4毫米。
11.如權(quán)利要求8或9所述的銥組件，其特征在于其直徑⑶處于I.0-3. O毫米范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求8或9所述的銥組件，其特征在于所述銥合金含有2-3重量％的銠。
13.如權(quán)利要求8或9所述的銥組件，其特征在于所述銥合金含有50-200ppm的鋯。
14.ー種火花塞，其包含內(nèi)導(dǎo)體(2)、圍繞所述內(nèi)導(dǎo)體(2)的絕緣體(3)、圍繞所述絕緣體⑶的火花塞本體(4)、以及形成點(diǎn)火間隙(10)的兩個(gè)電極(6、7)，其中第一電極是以導(dǎo)電方式連接到所述內(nèi)導(dǎo)體(2)的中心電極出)，而第二電極是以導(dǎo)電方式連接到所述火花塞本體⑷的接地電極(7)，并且其中如權(quán)利要求8或9所述的鄰近所述點(diǎn)火間隙(10)的銥組件(9)布置在所述電極出、7)中的至少ー個(gè)電極上。
15.如權(quán)利要求14所述的火花塞，其特征在于所述銥組件(9)至少布置在所述接地電極⑵上。
16.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述銥組件(9)的直徑⑶與厚度㈧的比值處于.5-6范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求9所述的銥組件，其中直徑⑶與厚度㈧的比值處于5-6范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求10所述的銥組件，其厚度(A)為O.2-0. 4毫米。
19.如權(quán)利要求11所述的銥組件，其直徑(D)處于I.2-1. 5毫米范圍內(nèi)。
20.如權(quán)利要求12所述的銥組件，其中所述銥合金含有2.5重量％的銠。
21.如權(quán)利要求13所述的銥組件，其中所述銥合金含有90-110ppm的鋯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種火花塞及其制造方法，該火花塞包含內(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本體、以及形成點(diǎn)火間隙的兩個(gè)電極，其中第一電極為以導(dǎo)電方式連接到該內(nèi)導(dǎo)體的中心電極，而第二電極為以導(dǎo)電方式連接到該火花塞本體的接地電極，其中，根據(jù)該方法，含有95重量％的銥的銥組件被焊接到其中一個(gè)電極上。根據(jù)本發(fā)明，所使用的銥組件由銥板沖裁而成，該銥組件的厚度在尺寸上小于直徑。
文檔編號(hào)H01T21/02GK102684075SQ20121011264
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者A·申克, C·邁耶, W·尼斯納 申請(qǐng)人:博格華納貝魯系統(tǒng)股份有限公司