技术领域
[0001] 本
发明涉及一种火花塞和一种用于制造火花塞的方法。
背景技术
[0002] 在DE 10 2012 101 168 A1中公开了一种含有主体的火花塞，该主体具有通路，在该主体中气密地装入绝缘体。在主体的后端上，作为用于绝缘体的保持件，主体的边缘在绝缘体装入之后向内卷边，并作用在绝缘体凸肩上。主体具有收缩区，主体的横截面在该收缩区中减小，该收缩区被
电流冲击加热，且在同时引入轴向
力的情况下被顶锻。在随后冷却时，在收缩区的区域中，主体出现收缩，从而绝缘体利用轴向的预
应力在主体中压紧。这种已知的且在实践中经常采用的方法也称为“带电顶锻”。主体中的通路，特别是在绝缘体与主体之间的中间腔，由此被密封，以防被燃烧气体流过，所述燃烧气体在
内燃机的工作期间作用到火花塞的与
燃烧室接触的前端上。
[0003] 如果在纵向方向上起作用的预应力在火花塞的长时间的持续使用期间例如因
主体材料疲劳和/或主体的偶尔
过热而减小，则燃烧气体就会进入到绝缘体与主体之间的中间腔内，或者甚至流经通路，并从内燃机的燃烧腔中向外逸出。这是并非所愿的。热的燃烧气体流过通路导致火花塞过热，甚至会导致在主体的后端上的卷边的边缘的强度减小，致使绝缘体从主体中向后被
挤压出来。由于处于高压下的燃烧气体，绝缘体会导弹式地顶出，并引起显著的伤害。
[0004] 开篇所述类型的火花塞和制造方法由DE 10 2006 043 593 B3已知。已知的火花塞含有带通路的主体，在该通路中设置了绝缘体，该绝缘体借助形状配合的保持件在预应力的情况下保持在通路中。在主体上固定着形状配合地起作用的防护件，该防护件以很大的间距包夹保持件的背离前端的侧面。防护件含有管壳体和
焊接在后端上的六
角件，该六角件要防止在保持件失效时在危险的高的峰值压力情况下火花塞零件特别是绝缘体从管壳体中射出。管壳体在其
外壳面上含有至少一个通
风开口，过压可以经由所述
通风开口沿径向方向泄压。在管壳体的后面部分中设置了特富龙-
密封圈，该密封圈防止
泄漏气体进入到后面的区域中，内部导体在该后面的区域中从绝缘体的后端伸出。管壳体具有伸展至六角件的、平滑的内壁，从而在故障情况下，当绝缘体要出现射出时，该绝缘体首先沿着很长的路径
加速，然后以高的速度撞向由六角件构成的缩窄部。
[0005] 在DE 10 2008 040 285 A1中公开了一种安装空间优化的火花塞的特殊形式，其要求特殊地设计汽缸头。主体在此没有用来拧入到汽缸头中的外
螺纹。替代地，在主体的后端的区域中设置了具有
外螺纹的夹紧
螺母，该外螺纹拧入到汽缸头的相应的
内螺纹中，并把火花塞的主体沿燃烧室的方向顶压到
密封座上。通过对绝缘体的相应设计，夹紧螺母防止绝缘体会在故障情况下向后从主体中顶出。
[0006] DE 102 27 371 A1公开了一种带有压电
传感器的火花塞，其中，该传感器无间隙地设置在绝缘体的保持件与
套管之间，以便测量保持件的在燃烧压力改变时交变的
变形，该套管包夹主体的后端。套管具有朝向主体的前端的端部区段，该端部区段带有急剧减小的横截面，并焊接在主体的柱形区段上。套管的薄壁的该端部区段的强度不足以在保持件失效时保持住向后从主体出来加速的绝缘体。由US 2 300 646 A已知一种火花塞，该火花塞具有主体和用于绝缘体的保持件，其中，在主体的后端上套上
橡胶罩，该橡胶罩包夹保持件。这种橡胶罩也不适合于在保持件失效时防止绝缘体射出。EP 1 265 328 A1公开了一种火花塞，其含有由多个部分组成的主体，绝缘体保持在这些部分之间。这些壳体构件通过焊接过程在其接触区域中相互压紧，以便实现将绝缘体密封在主体中。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于，改善开篇所述类型的火花塞和方法。
[0008] 所述目的通过一种具有下面所述特征的火花塞和一种具有下述特征的方法得以实现。
[0009] 根据本发明，提出了一种火花塞，具有如下特征：金属的主体，该主体带有前端、后端、纵向方向和沿纵向方向伸展的通路；在所述通路中设置了含有中间
电极的绝缘体，该中间电极在所述前端的区域中从所述绝缘体伸出；所述主体在其前端的区域中具有用于所述绝缘体的设置在所述通路中的密封座，且在其后端的区域中具有保持件，该保持件把所述绝缘体形状配合地保持在所述主体中，通过该保持件，所述绝缘体在纵向方向上利用预压紧力被顶压到所述密封座上，以便将所述通路密封，防止被燃烧气体流过；在所述主体上固定着形状配合地起作用的防护件，该防护件至少局部地包夹所述保持件的背离所述前端的侧面；其中，所述绝缘体突出于所述防护件的背离所述前端的侧面，其中，所述防护件在形成与所述保持件的间隙的情况下、且在形成与所述绝缘体的间隙的情况下包夹所述保持件。
[0010] 根据本发明还提出了一种用于制造火花塞的方法，其中，把绝缘体装入具有通路的主体中，并通过形状配合地起作用的保持件固定在主体中；其中，接下来，采用至少局部地包夹所述保持件的方式，把形状配合地起作用的防护件套到所述主体的外凸肩上，随后与该外凸肩连接；其中，所述防护件在套上时沿纵向方向推移到所述主体上，从而所述绝缘体突出于所述防护件的背离所述前端的侧面，所述防护件特别是无间隙地顶靠在所述外凸肩上，而所述防护件的包夹所述保持件的区段既与所述保持件、又与所述绝缘体分别形成间隙。
[0011] 根据一种改进方案，所述主体具有指向所述后端的外凸肩，在该外凸肩上固定着所述防护件。
[0012] 根据另一改进方案，在所述前端上设置有至少一个导电地与所述主体连接的
接地电极，该接地电极与所述中间
电极形成点火间隙。
[0013] 根据另一改进方案，所述防护件与所述保持件之间的间隙和/或所述防护件与所述绝缘体之间的间隙最多为2mm，特别是最多为1mm。
[0014] 根据另一改进方案，所述防护件至少从其包夹所述保持件的区段直至其在所述主体上的固定部位连贯地一体地设计，特别是完全一体地构造。
[0015] 根据另一改进方案，所述主体至少在其从所述密封座延伸至所述保持件的、特别是包括密封座和保持件在内的区段中连贯地一体地构造。
[0016] 根据另一改进方案，所述防护件含有环形的区段，该区段在形成间隙的情况下包围所述绝缘体，并在形成间隙的情况下包夹所述保持件。
[0017] 根据另一改进方案，所述环形的区段的内轮廓适配于所述保持件的和/或所述绝缘体的外轮廓。
[0018] 根据另一改进方案，所述防护件具有防护套，该防护套套到所述主体的外凸肩上，并借助沿着整个外围环绕的焊接缝焊接在所述外凸肩上。
[0019] 根据另一改进方案，所述火花塞含有拧入机构和设置在所述主体的前端上的外螺纹，该外螺纹用于把所述火花塞拧入到内燃机中，其中，所述拧入机构设置在所述防护套上。
[0020] 根据另一改进方案，所述主体具有设置在所述外螺纹与所述保持件之间的收缩区，其中，所述防护套遮盖所述收缩区，且在所述收缩区和所述外螺纹之间与所述主体连接。
[0021] 根据另一改进方案，所述防护件通过焊接特别是借助沿着所述主体的整个外围环绕的焊接缝与所述外凸肩连接。
[0022] 根据另一改进方案，在装入所述绝缘体之后，在所述外凸肩与所述保持件之间，沿纵向方向顶锻所述主体，以及其中，在所述顶锻之后，将所述防护件套上并固定。
[0023] 该火花塞具有金属的主体，该主体带有前端和后端、纵向方向和沿纵向方向伸展的通路。在前端上可以设置至少一个导电地与主体连接的接地电极。在通路中设置了含有中间电极的绝缘体。该中间电极在前端的区域中从绝缘体伸出，且可以与至少一个接地电极形成点火间隙或空气
火花隙。主体在其前端的区域中具有用于绝缘体的设置在通路中的密封座。在其后端的区域中，主体具有保持件，该保持件把绝缘体形状配合地保持在主体中，通过该保持件，绝缘体在纵向方向上利用预压紧力被顶压到密封座上，以便将通路密封，防止被燃烧气体流过。保持件可以环形地设计，特别是环形地围绕绝缘体环绕地设计。保持件可以由主体中的通路的缩窄部构成。保持件可以特别是由主体的在装入绝缘体之后卷边的边缘构成。绝缘体可以具有指向后端的绝缘体凸肩，主体的保持件作用在该绝缘体凸肩上。主体可以至少在其从密封座延伸至保持件的特别是包括密封座和保持件在内的区段中连贯地一体地设计。
[0024] 绝缘体可以具有面向主体的前端的凸肩，该凸肩特别是在中间连接密封圈的情况下贴靠在主体的密封座上。绝缘体也可以含有沿纵向方向伸展的通路，在该通路中设置着中间电极。在绝缘体的通路中可以设置点火销，该点火销从绝缘体的后端伸出，且可以用来连接供电线路。点火销和中间电极在绝缘体的通路内部通过能导电的玻璃
熔化部相互连接，该玻璃熔化部同时将绝缘体中的通路密封，以防被燃烧气体流过。
[0025] 在主体上固定着形状配合地起作用的防护件，该防护件至少局部地包夹保持件的背离前端的侧面。根据本发明，绝缘体突出于防护件的背离前端的侧面。既在形成与保持件的间隙的情况下，又在形成与绝缘体的间隙的情况下，防护件包夹保持件。两个间隙是小的。防护件与保持件之间的间隙和/或防护件与绝缘体之间的间隙可以最多为2mm，特别是最多为1mm。主体可以具有指向后端的外凸肩，在该外凸肩上固定着防护件。防护件可以含有环形的区段，该区段在形成间隙的情况下包围绝缘体，并在形成间隙的情况下包夹保持件。防护件的环形区段的内轮廓特别是可以适配于保持件的外轮廓，和/或适配于从主体的后端伸出的绝缘体的外轮廓。
[0026] 在根据本发明的用于制造火花塞的方法中，首先把绝缘体装入具有通路的主体中，并通过形状配合地起作用的保持件固定在主体中。对保持件的改型和对绝缘体的固定可以采用本已公知的方式进行，其方式例如为，在装入绝缘体之后使得在主体后端上的边缘卷边。接下来，采用至少局部地包夹保持件的方式，把形状配合地起作用的防护件套到主体上，并与该主体连接。防护件在套上时适当地沿纵向方向推移到主体上，从而绝缘体突出于防护件的背离前端的侧面。此外，适当地推移防护件，从而它特别是无间隙地顶靠在主体的外凸肩上，而防护件的包夹保持件的区段既与保持件、又与绝缘体分别形成间隙。防护件可以通过焊接与主体、特别是与其外凸肩连接。防护件和主体可以沿主体的外围方向环绕地相互焊接，特别是借助沿着主体的整个外围环绕的焊接缝焊接。特别地可以规定，主体在装入绝缘体之后在外凸肩与保持件之间沿纵向方向被顶锻，并且在顶锻之后才将防护件套上并固定。
[0027] 本发明具有明显的优点：
[0028] ·防护件可靠地在主体中防护着绝缘体，如果保持件要失效的话。保持件的失效可以例如因材料疲劳或火花塞过热而引起，且可以-如开篇所述-形成高的安全风险。
[0029] ·如果保持件失效，防护件就会由于微小的间隙而立即截获绝缘体，并防止该绝缘体在长的路径上加速至高速而从主体中顶出。绝缘体的乱飞得到防止。
[0030] ·本已公知的且在实践中得到良好验证的用于把绝缘体安装在主体中的方法还可以予以采用，确切地说，特别是在防护件被套上之前予以采用，在该方法中，使得在主体后端上的边缘卷边，接下来通过对收缩区的带电顶锻而在绝缘体上产生沿火花塞的纵向方向伸展的预应力。
[0031] ·例如防护套形式的防护件可以固定在主体的后端上，而无需大的代价。
[0032] ·防护件在特别是高达700℃的高温范围内也可靠地起作用。
[0033] ·防护件与绝缘体之间的特别是环形的间隙确保在故障情况下热气体沿轴向方向逸出，就像此前也在由DE 10 2012 101 168A1已知的无防护件的火花塞上出现的一样。在防护件中无需额外开口，这些额外开口会像DE 10 2006 043 593B3中那样弱化所述防护件的横截面。此外，该狭窄的间隙在故障情况下引起绝缘体的一定的定中。而在正常工作中，该间隙保证防护件不会将并非所愿的力施加到绝缘体上。由此可以在整体上提高安全性。
[0034] ·如果防护件的内轮廓适配于保持件的外轮廓，在故障情况下向后展宽的保持件就可以在跨越微小的间隙之后立即贴靠到防护件上，并可靠地
支撑在那里，而不会使得绝缘体出现急剧的加速。
[0035] ·防护件与保持件之间的间隙确保防护件能推移到主体上，直至顶靠在外凸肩上，并且能在那里产生可靠的连接部，尤其是焊接缝。防护件与保持件之间的间隙的大小特别是仅选取为，使得即使各个构件出现制造误差也保证防护件能按规定顶靠在主体的外凸肩上，而无需使得防护件的包夹保持件的区段接触保持件。由此可以保证可靠地制造本发明的火花塞。
[0036] 在本发明的设计中，防护件可以具有套到主体后端上的防护套。防护套尤其可以插到或拧到主体的后端上。为了将防护套固定，可以将该防护套与主体焊接。为了插上防护套，主体可以在其后端圆柱形地成形。防护件的环形区段可以由防护套的内轮廓的特别是环形地环绕的缩窄部构成。防护套的与缩窄部相对的端部可以与主体的外凸肩焊接。借助于由外凸肩和固定于外凸肩上的防护套构成的组合，可以保持火花塞的符合通用标准的外轮廓，其还可以应用在标准化的汽缸头中。
[0037] 在本发明的另一设计中可以规定，火花塞含有拧入机构和设置在主体前端上的外螺纹，该外螺纹用于把火花塞拧入到内燃机中。拧入机构设置在防护套上，并且尤其可以由
扳手作用面比如六角件构成。后端上的主体外轮廓和防护套的与该外轮廓适配的内轮廓可以具有不同于圆形的横截面，特别是在纵向方向上伸展的槽或纵向齿部。由此可以改善从设置在防护套上的拧入机构到主体上的
扭矩传递。主体可以具有设置在外螺纹与保持件之间的用于带电顶锻的收缩区。该收缩区尤其可以设置在保持件与向后指向的用于固定防护件的外凸肩之间。防护套可以遮盖收缩区，且在收缩区和外螺纹之间与主体连接，特别是焊接。通过这种设计，防护套除了可以防护保持件外，还可以一同防护收缩区，其中主体的横截面在该收缩区减小。由此可以提高防止主体材料失效和绝缘体飞出的安全性。收缩区由此在拧入火花塞时不再因拧入扭矩而被加载。这可以防止收缩区的并非所愿的会引起不密封的受损。
[0038] 主体可以在外螺纹与防护件的固定区域之间具有朝向主体前端的外凸肩，该外凸肩限制火花塞拧入到内燃机中的拧入过程，并使得火花塞相对于内燃机密封。火花塞可以含有贴靠在凸肩上的密封圈。通过外螺纹和主体的外凸肩，进行从火花塞到内燃机的热量排放和位于其中的冷却循环。
[0039] 防护件可以至少从其包夹保持件的区段，特别是从其环形区段，直至其在主体上的固定部位，连贯地一体地设计。特别地，防护件可以完全一体地设计。防护件特别是防护套可以由具有高抗热性的材料、尤其是镍基
合金构成。具有材料编号2.4816的镍基合金(也以商标名INCONEL 600所公知)和具有材料编号2.4851的镍基合金(也以商标名INCONEL 601所公知)是特别适宜的。防护件的这种设计可以改善其
稳定性和防护性。
附图说明
[0040] 本发明的其它优点和特征由随后介绍的
实施例结合以附图可知。
[0041] 图1以半侧的纵剖视图示出了本发明的火花塞。
具体实施方式
[0042] 在图1中部分地示出了火花塞1，其含有金属的主体2。该主体2具有前端3和后端4以及纵向方向5和沿纵向方向5伸展的通路6。在主体2的端侧上，在前端3上焊接着接地电极7。在通路6中设置有绝缘体8，该绝缘体含有中间电极9、点火销10和玻璃熔化部11。中间电极9在前端3的区域中从绝缘体8伸出，并与接地电极7形成点火间隙13。绝缘体8具有通路
12，在该通路中布置着中间电极9、点火销10和玻璃熔化部11。主体2在其前端3上具有用于将火花塞1拧入到内燃机中的外螺纹14，在该外螺纹上连接着朝向前端3的外凸肩15，在该外凸肩上贴靠着密封圈16。
[0043] 主体2在其前端3的区域中具有设置在通路6中的内凸肩形式的密封座17，绝缘体8在中间连接密封圈18的情况下贴靠在所述内凸肩上。在后端4的区域中，主体2具有保持件20，该保持件由主体2的向内卷边的后边缘构成，并贴靠在绝缘体8的凸肩19上。主体2还具有收缩区25，该收缩区形成横截面减小区。主体2在至少包括密封座17、保持件20和收缩区
25的区段内一体地构造。
[0044] 在后端4上固定着防护套31形式的防护件30，该防护件形状配合地防护着保持件20，并为此包夹保持件20的背离前端3的侧面。绝缘体8突出于防护件30的背离前端3的侧面。防护件30含有环形的区段32，该区段由防护套31的内轮廓的环形地环绕的缩窄部形成，并在形成间隙40的情况下在绝缘体的从后端4伸出的区域处包围该绝缘体8。在图1的视图中，柱形的间隙41很小，从而无法通透地看到该间隙。区段32在形成间隙41的情况下包夹保持件20，并在其凸肩19上截获绝缘体8，如果保持件20由于材料失效而无法再保持住绝缘体
8的话。防护件30由此防止绝缘体8因在内燃机的燃烧室中产生的高的燃烧压力而从主体2的后端4顶出，如果保持件20失效的话。
[0045] 防护套31插到后端4上，并在外螺纹14与收缩区25之间的区域中与主体2焊接。焊接缝用附图标记33标出，并位于收缩区25与外凸肩15之间。由此确保防护套31
覆盖收缩区25，并且同样随之防护其减小的横截面。防护套31含有外六角件形式的用来接装旋拧工具的旋拧机构34。旋拧扭矩沿着防护套31和焊接缝33经收缩区25的减小的横截面传递到主体
2上。
[0046] 在制造火花塞1时，主体2的后边缘20起初尚未卷边，通路6在后端4上还没有缩窄部。密封圈18和绝缘体8装入到通路6中。随后，使得边缘20卷边，并形成用于绝缘体8的保持件。然后，在前端3和后端4之间引入轴向力的情况下，利用流经主体2的电流冲击加热收缩区25。此后，顶锻在收缩区25区域中的材料。在收缩区25随后冷却的情况下，该收缩区进一步收缩，从而在火花塞主体2中使得绝缘体2轴向地压紧，这种压紧用预应力FV表示，并使得绝缘体8顶压到密封座17上，进而将通路6密封，防止来自内燃机燃烧室的燃烧气体流入和流过。接下来，把防护件30套到主体2的后端4上，并通过焊接缝33与其连接。焊接缝33沿着主体2的和防护套31的整个外围延伸。
[0047] 主体2具有指向后端4的外凸肩45，防护套31在套上时顶靠在该外凸肩上。在防护套31顶靠在外凸肩45上时，利用在环形区段32的内轮廓与保持件20之间的间隙41，确保在保证规定的贴靠而没有静态重复测定的情况下对防护件30进行安装。由此可以在防护套31的下边缘和外凸肩45之间，在基本上无间隙的接触线上保证特别稳定的且可靠的焊接缝33。无中断或夹杂空气的稳定的焊接缝33是重要的，防护套31由此也可以有效地履行其防护功能。
[0048] 附图标记清单
[0049] 1 火花塞
[0050] 2 主体
[0051] 3 前端
[0052] 4 后端
[0053] 5 纵向方向
[0054] 6 通路
[0055] 7 接地电极
[0056] 8 绝缘体
[0057] 9 中间电极
[0058] 10 点火销
[0059] 11 玻璃熔化部
[0060] 12 通路
[0061] 13 点火间隙
[0062] 14 外螺纹
[0063] 15 外凸肩
[0064] 16 密封圈
[0065] 17 密封座
[0066] 18 密封圈
[0067] 19 凸肩
[0068] 20 保持件
[0069] 25 收缩区
[0070] 30 防护件
[0071] 31 防护套
[0072] 32 环形的区段
[0073] 33 焊接缝
[0074] 34 旋拧机构
[0075] 40 间隙
[0076] 41 间隙
[0077] 45 外凸肩
[0078] FV 预应力
