CN1715757B - 电热塞 - Google Patents

Abstract

一种电热塞，包括：陶瓷加热器，在所述陶瓷加热器的尖端侧安放有限定在其中的加热元件，并且其在轴线方向伸长；圆柱型金属外壳，其具有轴孔，在所述轴孔中安放所述陶瓷加热器的后端部分，和在所述轴孔中直接或经另一部件保持所述陶瓷加热器；和中轴，其包括在其中限定的中轴后端部分和在其中限定的中轴尖端部分，所述陶瓷加热器以机械方式刚性接合到所述加热器连接部分，其中在所述中轴中形成应力缓和部分，其在所述加热器连接部分和所述中轴后端部分之间的区域上具有最小直径。

Description

电热塞

技术领域

本发明涉及一种用于预加热柴油机发动机、或加热液体、气体等的电热塞。 

背景技术

常规上有多种电热塞。这种电热塞的实例是一种金属电热塞，其中通过在底部的圆柱型金属管的尖端部分中安放加热线圈来配置加热器，和一种使用陶瓷加热器的陶瓷电热塞，其中绝缘陶瓷用作加热器的基板，并且在基板中嵌入由导电性陶瓷制成的加热元件。所有这些电热塞用于例如预加热柴油机发动机。常规上，电热塞用于以其中在加热器尖端的加热部分突出进副燃烧室的方式附装到发动机。 

近来，根据发动机性能的增强带来的高温耐久性的要求，对于这种电热塞中的陶瓷电热塞的需要特别增加。 

如图7所示，例如，这种陶瓷电热塞包括：陶瓷加热器130；具有用于附装到发动机头部的螺纹部分的金属外壳110；保持压入的陶瓷加热器130的外筒160；通过其将电力从外部提供到陶瓷加热器130的引线端子170；中轴(center pole)120；引导线圈RC；确保在中轴120和金属外壳110之间绝缘的绝缘部件140；按压在绝缘部件140上以保持金属外壳110内部的密封封装的O型环150(参见JP-A-2003-56848)。 

在这样配置的电热塞中，用于从没有示出的电池提供电力的绳连接到在电热塞后端的引线端子170。引导电力通过中轴120、陶瓷加热器130、外筒(outer cylinder)160、金属外壳110和发动机头或地。在具有这种配置的电热塞中，即使当来自燃烧室的发动机中的燃烧引起 的燃烧压力以轴线方向朝向后端作用于陶瓷加热器130时，引导线圈RC能够缓和陶瓷加热器的应力。因此，可以防止陶瓷加热器130和中轴120被毁坏或被损伤。 

在另一配置中，代替引导线圈RC，使用诸如图7(b)所示的圆柱型部件121，并且将中轴120和陶瓷加热器130以机械方式刚性地彼此直接连接。根据该配置，描述了即使当圆柱型部件121的厚度减少以减少电热塞的直径时(具体的说，在其中金属外壳的螺纹部分的直径不大于M8的情况中)，能够获得预定的截面积，并且因此能够维持在加热器130和金属外壳110之间的绝缘和确保圆柱型间隙，而不以类似阶梯的形状形成加热器(参看JP-A-2003-130349)。 

发明内容

在JP-A-2003-130349中公开的结构中，在JP-A-2003-56848的结构中不出现问题的配置变得显而易见。就是说，在其中加热元件是陶瓷加热器的情况中，具体的说，当来自燃烧室的燃烧压力作用在陶瓷加热器上时，存在陶瓷加热器被损坏和损伤的可能性，这是因为柱型部件不同于现有技术的引导线圈圆，不具有用于缓和应力的配置。 

另一方面，存在另一问题。陶瓷加热器和中轴彼此以机械发生刚性连接。因此，当连接到由引线端子配置的端子部分或类似部分的绳振动时，因为绳和引线端子的重量引起的力作用在中轴上。因此，可能发生其中中轴折损的情况。 

在这种电热塞中，不易于在生产过程中以同轴方式接合中轴和圆柱型部件，并且因此中轴经常关于圆柱型部件和陶瓷加热器是倾斜的，如图8(a)所示。在其中通过激光熔接的方式进行接合的情况中，这个现象尤其明显。在激光熔接中，其中中轴接合在圆柱型部件中的部分的周围是由激光束照射，以将它们熔接在一起。因此，通过使中轴和圆柱型部件一体转动的方法和激光照射端口旋转的方法之一进行熔接。在两个方法中，熔接中轴和圆柱型部件的方法在确定的一点开始，并且以旋转方式逐渐进行。因此，在熔接过程中，有时在中轴和圆柱型部件熔接是它们的轴线O彼此倾斜时熔接它们。 

当在以非同轴方式进行接合的条件下组装部件时，在部件(也就是，中轴、圆柱型部件和陶瓷加热器)之间的同轴度丧失，并且部件倾斜。在这个情况中，当将部件组装到金属外壳时，必须在沿着校正中轴倾斜的方向，也就是，垂直于中轴的方向(图8(b))上施加应力(中轴校正力F)时进行组装，使得这些部件是同轴的。当以这种方式进行组装时，用于校正中轴倾斜的力F不仅作用在中轴，而且作用在陶瓷加热器上，并且因此出现其中在生产过程中陶瓷加热器损伤或折损的问题。 

考虑上述问题作出本发明。本发明的目的是提供一种电热塞，其配置为使得陶瓷加热器和中轴通过圆柱型部件彼此连接，并且其中，即使当在生产过程中或使用中将力作用在电热塞上时，也可以防止陶瓷加热器和中轴损伤。 

为了获得该目的，本发明的一种电热塞包括： 

陶瓷加热器(优选的该陶瓷加热器具有杆状的形状(杆形状的陶瓷加热器))，其包括提供在陶瓷加热器的尖端侧的加热元件，并且该加热元件能够在供能时产生热量； 

圆柱型金属外壳，其具有轴孔，其在轴孔中安放有陶瓷加热器的后端部分，并且其在轴孔中直接或经另一部件保持陶瓷加热器；和 

中轴，包括： 

提供在该中轴的后端的端子部分，从外部向直接或经另一部件向该端子部分提供电力； 

加热器连接部件，其具有提供在中轴的尖端中的孔，陶瓷加热器的后端子部分通过圆柱型部件以机械方式刚性接合到该孔；和 

应力缓和部分，其在加热器连接部分和端子部分之间的区域中具 有最小的直径； 

其中当将应力加到中轴时，应力缓和部分弯曲以防止陶瓷加热器和中轴损伤或折损； 

其中所述应力是由燃烧压力引起的作用在所述陶瓷加热器上的应力或者是作用在整个中轴-陶瓷加热器结合体上的在生产过程中产生的中轴校正力。 

电热塞的第二优选配置的特征在于： 

加热器连接部分包括圆柱型部件和接合到该圆柱型部件的中轴接合部分。 

在其中陶瓷加热器和中轴通过圆柱型部件以机械方式刚性彼此连接的情况中，由燃烧压力引起作用在陶瓷加热器上的应力(从外部作用在端子部分上的应力)或在生产过程中产生的中轴校正力作用在整个中轴-陶瓷加热器接合体上。本发明的第一优选配置防止陶瓷加热器和中轴被这些应力所损伤。就是说，在中轴的应力缓和部分的设置使得通过该弯曲应力缓和部分能够缓和应力，由此消除了陶瓷加热器折损的可能性。因此，可以减少和抑制在陶瓷加热器和中轴中发生的损伤。 

电热塞的第三优选配置的特征在于，中轴包括中轴前大直径部分，其提供在加热器连接部分和应力缓和部分之间的区域，该中轴前大直径部分具有大于应力缓和部分直径的直径。 

特别是当中轴和陶瓷加热器使用圆柱型部件彼此连接时，在中轴接合部分的后端侧上设置具有大直径的中轴前大直径部分实现了以下的效果。应力缓和部分，也就是，弯曲部分可以远离接合在圆柱型部件中的部分。因此，可以避免因为圆柱型部件的变形而脱离中轴接合部分，该圆柱型部件变形是在中轴的弯曲部分靠近接合在圆柱型部件中的部分时引起的。 

通过压配合或熔接到圆柱型部件，中轴接合部分能够接合到圆柱型部件。当它们在接合中沿彼此对接的长度(在下文中，作为接合长度提到)不恒定时，出现下面的问题。在其中接合长度短或者不足的情况中，例如，存在这样的可能性，即当应力施加于中轴时，圆柱型部件和中轴脱离，并且不能保证电气导通。相反的，在其中压入长度过大的情况中，当中轴接合部分被压入或施加燃烧压力时，中轴的尖端面按压陶瓷加热器的后端面，由此使得陶瓷加热器损伤，或者加热器的引导部分短路。结果，出现了陶瓷加热器不能用作加热器的可能性。 

电热塞的第四优选配置的特征在于，中轴包括：中轴前大直径部分，其具有大于中轴接合部分直径的直径；和定位端面，圆柱型部件的后端面和其对接，该定位端面提供在中轴前大直径部分和中轴接合部分之间。 

因为以如上方式形成定位端面，因此能够保证接合到圆柱型部件接合的中轴接合部分具有预定的接合长度。因此，接合长度既不会太长也不会太短，并且在生产过程中圆柱型部件和中轴能够容易的定位和彼此接合。 

在其中圆柱型部件和中轴彼此接合的情况中，优选的，圆柱型部件包括和中轴前大直径部分相邻的部分，该部分具有的外径基本上等于中轴前大直径部分的外径。当在两个部件的接合部分中改变外径时，应力集中在其中外径改变的区域，由此产生它们脱离的可能性。通过使得该两个部件的接合部分基本上彼此相同，可以避免这个问题。具体的说，当通过激光熔接进行这个接合时，还可以实现改进熔接强度的效果。 

优选的，圆柱型部件的外圆周面在沿着轴线方向的任何部分具有基本上均匀的外径。因为圆柱型部件在其内圆周面保持陶瓷加热器， 并且被安放在金属外壳的轴孔中，因此圆柱型部件的厚度不可避免的薄于金属外壳等的厚度。在其中薄的圆柱型部件的外圆周面在轴线方向上外径改变的配置中(例如，具有其中圆柱型部件的外径改变的部分的配置，如在JP-A-2003-56848中公开的圆柱型部件)，应力集中在其中外径改变的区域中。因此，存在圆柱型部件在该区域折损的可能性。另外，关于中轴的接合区域变窄。当通过熔接进行接合时，通过由熔接引起的受热历程，降低了接合部分的强度，并且因此还存在该部分折损的可能性。而且当不仅通过熔接而且通过挤压等进行接合时，考虑因为接合区域减少可能发生滑动的事实，上述配置是优选的。 

即使当本发明的应力缓和部分被设置在中轴的任何位置时，也可以获得该效果。但是，在关于中轴的轴线方向的中点在尖端侧形成应力缓和部分是特别优选的。 

如上所述，在中轴的靠近陶瓷加热器的部分形成应力缓和部分。即使在使用电热塞中，当在陶瓷加热器和中轴之间的同轴度最大偏离了不会产生问题的程度时，可以防止其中中轴和在金属外壳上的孔相接触以引起短路的情况发生。另外，可以更为有效的防止具有低的损伤抵抗力的陶瓷加热器损伤。考虑应力作用在整个中轴-陶瓷加热器接合体上的事实，优选的是，应力缓和部分形成为使得包括中轴-陶瓷加热器接合体的整个长度的中点。 

中轴的后端子部分具有预定的外径，以防止当因为燃烧压力或振动产生的应力作用在中轴时该部分折损。因此，应力缓和部分的直径小于中轴后端子部分。小直径应力缓和部分和大直径中轴后端子部分可以具有其中尖端方向的端面形成在它们之间、并且它们的外径突然改变的配置。但是，优选的采用另一配置，其具有尖端方向倾斜面，且其中当进一步朝向后端时直径更为渐进地增加。根据该配置，因为形成尖端方向倾斜面，使得由于作用在中轴上的应力引起的负荷分散在尖端方向倾斜面上，并且因此可以进一步改进中轴和陶瓷加热器的 折损抵抗力。 

类似的，为了防止中轴的外径突然改变，并且分散作用在中轴上的应力所引起的负荷，优选的是，采用以下配置，其具有与应力缓和部分尖端侧相邻的后端方向倾斜面，并且其中当在轴线方向进一步朝向尖端方向直径进一步增加。 

当然，更为优选的是，同时形成尖端方向倾斜面和后端方向倾斜面。在其中同时形成两个倾斜面的情况中，当由中轴的尖端方向倾斜面关于中轴的轴线形成的锐角是α，并且由中轴的后端方向倾斜面关于轴线形成的锐角是β时，优选的满足关系α＜β。根据该配置，可以在关于中轴的中点靠近陶瓷加热器的部分形成应力缓和部分。另外，可以实现其中关于中轴中点的后端侧比包括应力缓和部分的尖端侧更厚而且刚度更高的结构。而且当通过引线端子或绳的振动将应力施加中轴时，可以有效避免中轴的折损。 

当应力缓和部分的后端侧形成为上述的尖端方向倾斜面时，优选的，设置在金属外壳中的O型环和尖端方向倾斜面的位置关系被设置为使得在关于其中放置O型环的位置的尖端侧上的部分中尖端方向倾斜面是完整的。根据该配置，为了保持从O型环到中轴的外圆周面和金属外壳的内圆周面的气密封装而施加的表面压力可以相等地施加于各个面。 

当将O型环接合在金属外壳的内圆周面和中轴的外圆周面之间以保持气密封装时，例如，中轴形成为使得两个表面彼此平行相对。当将O型环接合在金属外壳的内圆周面、中轴的外圆周面、和绝缘部件的尖端面之间的三个表面之间时，中轴的外圆周面形成为使得施加于O型环的各个面的表面压力基本上彼此相等。即，中轴中应力缓和部分不必形成为扩展到中轴的与O型环对接的部分，并且可以在中轴的与O型环对接的部分中采用强调气密性的设计。 

附图说明

图1是示出了本发明实施例的电热塞1的整体的截面图。 

图2是示意性示出本发明的实施例的电热塞1的生产过程的视图。 

图3是示出了加热器接合体的视图，其中进行了本发明的效果之一的同轴度校正。 

图4是示出了用于验证本发明效果的测试的视图。 

图5是示出了测试结果的视图。 

图6是示出了本发明修改方案的电热塞1的整体的截面图。 

图7是示出了现有电热塞的视图。 

图8是示出了现有电热塞的主要问题部分的视图。 

图9A到9D是在本发明的电热塞中的中轴的放大截面图(加热器连接部分)，并且示出了本发明的修改方案。 

附图标记 

1  电热塞 

10 金属外壳 

14 金属外壳锥形体 

20 中轴 

21 圆柱型部件 

25 定位端面 

26 应力缓和部分 

30 陶瓷加热器 

40 绝缘部件 

50 O型环 

60 外筒 

70 引线端子 

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的电热塞。 

图1是示出了本发明的实施例的电热塞1整体的半截面图。通过组合金属外壳10、中轴20、陶瓷加热器30、绝缘部件40、O型环50、外筒60和引线端子70来大致配置电热塞1。 

下面详细描述部件。 

其中一端突出到后端侧的杆状的中轴20被安放在圆柱型金属外壳10的内圆周侧中。陶瓷加热器30连接到中轴20的尖端侧。外筒60接合到金属外壳10的尖端部分，并且陶瓷加热器30由外筒60保持。相反的，在金属外壳10的后端侧，将O型环50和绝缘部件40插入在中轴20和金属外壳10之间的间隙，并且，在绝缘部件40的后端侧，引线端子70沿圆周固定中轴20。理想地，所有部件的轴线在相同轴线或轴线O上。 

金属外壳10具有由等效于S45C的钢材料制成的圆柱型形状。在金属外壳的外圆周面，形成用于附装到柴油发动机(没有示出)的凸形螺纹11，和工具啮合部分12，通过工具啮合部分12啮合安装工具。相反的，在金属外壳的内圆周形成轴孔13。在该孔的后端部，形成金属外壳锥形体14，该锥形体14在进一步朝向后端时使轴孔13的直径进一步增加，并且还形成大直径孔15，其和金属外壳锥形体14的另外的后端侧相邻。 

中轴20具有杆状的形状。中轴接合部分23形成在中轴的尖端部分，该中轴接合部分23接合在圆柱型部件21，用于通过陶瓷加热器30导通。在中轴接合部分23的后端侧形成中轴前大直径部分24。在中轴接合部分23和中轴前大直径部分24之间形成定位端面25。圆柱型部件21的后端面和定位端面25对接以与其相接合。中轴前大直径部分24的后端侧包括在直径小于中轴前大直径部分24的应力缓和部分26，并且具有以下结构：当将应力加到中轴20时，应力缓和部分 26弯曲以防止陶瓷加热器30和中轴20损伤或折损。 

陶瓷加热器30具有其中由导电性陶瓷制成的加热元件32和引导部分33嵌入在杆状的绝缘陶瓷基板31中的结构。通过将导电性陶瓷形成为大约U型的形状来形成位于陶瓷加热器30的尖端侧的加热元件32，并且形成从加热元件32的基部端向后延伸的两个引导部分33。在引导部分33之一中，从陶瓷基板31的表面暴露出电极引出部分34，使得陶瓷加热器30的后端部电气导通到圆柱型部件21。在另一引导部分中，以类似方式形成电极引出部分35，从而使该电极引出部分35电气导通到关于电极引出部分34的尖端侧电气的外筒60。 

外筒60具有由不锈钢制成的圆柱型形状。其中将压入陶瓷加热器30以进行保持的轴孔61形成在外筒内侧，并且轴孔61的内圆周面和电极引出部分35相接触以电气导通。将外筒60的后端形成为接合在金属外壳10中的小直径部分62。在该小直径部分62的尖端侧，凸缘63径向突出，并且在凸缘和小直径部分62之间形成后端方向的端面64。其中进一步朝向尖端时直径逐渐减小的锥形体65形成在凸缘的尖端侧。锥形体65用作保证燃烧室在附装到柴油机发动机(没有示出)时的气密性的封装部分。 

连接有用于从外部电源(没有示出)提供电力的绳的端子部分形成在电热塞1的后端部。在该端子部分中，沿圆周挤压引线端子70从而包围从金属外壳10的后端面朝向后端突出的中轴20，并且引线端子70构成端子部分。 

以下面方式生产和组装上述部件，由此构成电热塞1。 

加热元件32、引导部分33和电极引出部分34和35是通过对原材料或者导电性陶瓷粉末进行整体地注模，并且被制备为热体粉末成形体(compact)。相反的，对于陶瓷基板31，分割的成形体是在先前 通过对用作原材料的绝缘陶瓷粉末进行模压成型而形成的。每个分割成形体在该分割成形体的配合面上(图2的(a))具有凹陷，用于安放热体粉末成形体。将热体粉末成形体夹在该分割成形体的凹陷之间以安放在其中，并且之后对其进行压缩。之后，进行脱粘合(debinding)处理，和诸如热压的焙烧步骤。抛光外圆周面以形成圆柱形状，由此获得如图2(b)所示的陶瓷加热器30。 

通过将诸如不锈钢的钢材料成形为管状的形状，形成圆柱型部件21，并且将圆柱型部件的内径设置为略微大于陶瓷加热器30的外径。类似的，外筒60成形为使得外筒的内孔61的直径略微大约陶瓷加热器30的外径。在接合到陶瓷加热器30外圆周上的圆柱型部件21和外筒60中，内圆周面电镀有Cu、Au等具有良好抗氧化性材料，以减少压配合负荷，并且防止从陶瓷加热器30的表面暴露的电极引出部分34、35的氧化。圆柱型部件21的后端被激光熔接到中轴20。因此，不总是需要电镀熔接中熔化的部分(具体地，在圆柱型部件21的后端面的部分，和和中轴20的定位端面25对接的部分)。适当地设置圆柱型部件21的内径和外筒60的内孔61的直径，使得可以压入并保持陶瓷加热器30。在该实施例中，因为通过电镀会是直径略微减少，因此该直径略微大于陶瓷加热器30的外径。 

引导部分33的一个电极引出部分34通过压配合、干涉配合等适当地保持在圆柱型部件21的内圆周面上，从而电气导通到该圆柱型部件21。类似的，为了建立电极引出部分35的电气连接，通过压配合、干涉配合等将外筒60接合在陶瓷加热器30的外圆周上，以使陶瓷加热器30、外筒60和圆柱型部件21(图2的(c)和(d))(在下文中，结合的部件被成为加热器一体部件)成为一体。 

相反的，通过塑料加工、切割等从被切割为预定尺寸的钢材料的杆部件，形成中轴20。与圆柱型部件21接合的中轴接合部分23形成在杆部件的一端，并且插入引线端子70的部分被加工为小直径或者滚 压在另一端。该部分和形成为分立部件的引线端子70接合，以构成端子部分。 

因为中轴接合部分23被形成在中轴20的尖端，作为与中轴前大直径部分24的界面的定位端面25形成在后端侧。形成定位端面25保证了中轴接合部分23的轴线长度，由此消除了在其中圆柱型部件21和中轴20在接下来的步骤中接合在一起的情况中，因为中轴接合部分23的压入长度不足引起的接合强度降低的问题。另外，可以避免其中圆柱型部件21过度插入中轴接合部分23的现象。 

用作应力缓和部分26的小直径部分形成在中轴前大直径部分24的后端侧。应力缓和部分26的直径小于中轴前大直径部分24的直径。应力缓和部分的直径具有足以防止中轴20由因为振动作用在中轴20上的应力导致割裂的值。中轴前大直径部分24的形成促进了圆柱型部件21和中轴20的接合，并且消除了在接合部分附近的弱的部分。因此，即使当应力加到中轴20时，也可以防止在该部分发生脱离。可以通过例如，通过车床的切割加工进行中轴20的加工。优选的，其中形成应力缓和部分的区域在关于中轴20的中点的尖端侧。根据该配置，即使当在圆柱型部件21和中轴20之间熔接的同轴度相对大的偏离时，也可以防止其中中轴和形成金属外壳10的内孔13的内壁相接触从而电气导通的情况发生。 

对由此生产的中轴20和上述的加热器一体部件(图中的L)(图2的(e))进行激光熔接。在熔接中，以其中中轴接合部分23被压入圆柱型部件21并且将中轴20的定位端面25压在圆柱型部件21的后端面的状态进行熔接过程。根据这种熔接，可以进行接合同时将在中轴20和加热器一体部件之间的同轴度的偏离抑制到最小程度。作为这个接合过程的结果，圆柱型部件21和中轴20彼此成为一体，以形成其中保持加热器的加热器连接部分。 

从激光熔接中轴20和圆柱型部件21的角度，优选的是，中轴前大直径部分24的外径基本上等于圆柱型部件21的外径。当在其中该部件的直径基本上彼此相等的情况中对部件的对接表面进行激光熔接时，该部件的外径的基本上均衡能够增强接合强度，并且改进在中轴20和圆柱型部件21之间的同轴度。 

在中轴20以此种方式接合到加热器一体部件之后，将加热器一体部件从中轴20的后端开始插入金属外壳10的内孔13中(图2的(f))。在其中在加热器一体部件和中轴20之间的同轴度发生偏离的情况中(图3)，加热器一体部件可以通过金属外壳10的内孔13，而且以垂直于轴线的方向按压中轴20(同时弯曲中轴20使得轴线O’和轴线O一致)。即使当按照如上所述校正在加热器一体部件和中轴20之间的轴线偏离时，在中轴20中的应力缓和部分26的安置能够防止陶瓷加热器30损伤。之后，使得金属外壳10的尖端面和外筒60的后端方向的端面64对接，并且通过激光熔接接合到外筒60的小直径部分62。 

之后，中轴20通过O型环50的内孔和绝缘部件40，并且将引线端子70接合到中轴20的后端，由此获得如图2的(g)所示的结构。以轴线方向朝向尖端按压绝缘部件40，并且径向挤压引线端子70，以使构成电热塞1的部件成为一体，由此完成电热塞。 

之后，将验证本发明的应力缓和部分的功能和效果。 

在该实施例中，形成下面的四个种类用于验证。即，准备四种φ3.6×L15.0，φ2.5×L2.0，φ2.5×L15.0和φ2.0×L2.0(φ指示应力缓和部分26的直径，并且L指示应力缓和部分26的轴线方向长度)。将中轴压入圆柱型部件21，同时将中轴的直径设置为φ4.0，中轴前大直径部分24的轴线方向长度被设置为6mm，中轴接合部分23的直径被设置为φ3.3，并且轴线方向长度被设置为1.3mm，且通过激光熔接对其进行接合。作为比较实例，使用在从中轴前大直径部分24到其上 接合有引线端子70的部分的范围中具有基本均匀直径的中轴。在验证测试中，为了产生比其中将电热塞实际附装到发动机更为严格的情况，通过使用以下所述的每一个种类进行测试，对于该种类，为了设置中轴20的后端侧为自由端，中轴还没有被附装到金属外壳10(图2的(e))。 

通过将外筒60固定到固定夹具81来进行验证，如图4所示，将负荷F在垂直于中轴F的方向加在和中轴后端相距大约O型环50mm的点上，并且检查在该方向上的位移量和负荷F之间的相关性。图5示出了测试的结果，其中横坐标指示位移量，并且纵坐标指示作用在元件上的负荷或应力。从图5可以看出，可以确认在其中提供了本发明的应力缓和部分的情况中，即使当在垂直于中轴的方向上位移量增加，也就是，当大的应力作用在该方向上时，相比现有技术的对比实例，陶瓷加热器的折损抵抗力显著增加。 

在这样形成的电热塞1中，通过其中以机械方式刚性连接的配置，诸如其中使用圆柱型部件21的配置执行在中轴20和陶瓷加热器30之间的连接，代替现有技术的引导线圈RC。因此，即使在其中在陶瓷加热器30和中轴20上的应力直接作用在陶瓷加热器30上的结构中，也能够通过设置在中轴20中的应力缓和部分26缓和应力。因此，可以抑制或防止陶瓷加热器30损伤。 

可替换地，可以以下面方式形成本发明。没有随实施例特别改变的部件由相同的附图标记指示或省略附图标记。如图6所示，中轴可以形成为使得其具有所谓的棒状(bat-like)形状，其中在中轴20中形成的应力缓和部分26配置有最小直径的部分27和锥形体的尖端方向的倾斜面28。在该替换方案中，在轴线方向观看时，从位于金属外壳10的工具啮合部分12中的O型环朝向尖端分开的位置的范围中形成尖端方向的倾斜面28(在该实施例中，点Y是关于O型环50的尖端侧)。如上所述，没有将O型环50放置于其中形成尖端方向的倾斜面 28的区域，而是在大约平行于轴线O的方向，由此能够充分保持由O型环50引起的密封性。这个配置在其中绝缘部件40的尖端面形成在轴线O方向定向的端面的情况中特别有效。 

优选的，用作应力缓和部分的最小直径部分27形成在关于点C(其是在轴线O的方向上，在中轴20的尖端部分A和与O型环50接触的部分B之间的中点)的尖端侧。当周期性负荷(即，因为发动机产生的振动)作用在中轴20上时，通过使用接合到圆柱型部件21的部分附近作为支点，中轴20的后端部分(包括端子部分)摆动。同时，作用在中轴20上的应力集中在该支点附近。因此，在其中最小直径部分27形成在关于点C的尖端侧的模式中，缓和应力的效果(如图6所示)大于其中在关于点C的后端侧上形成最小直径部分27的模式中的效果。 

在图6中，以预定长度形成最小直径部分27，使得外部形状平行于轴线O延伸。可替换地，这个长度可以是零，并且不总是必需具有预定长度。另外，不总是必需在中轴前大直径部分24和最小直径部分27之间形成锥形体的后端方向的倾斜面。但是，当然从分散应力、易于生产过程等角度考虑，锥形体形状是优选的。 

在其中提供了尖端方向的倾斜面28和后端方向的倾斜面29的情况中，当由尖端方向的倾斜面28和轴线O形成的锐角是α，并且由后端方向的倾斜面29和轴线O形成的锐角是β时，优选的满足关系α＜β。在示出了具有这种配置的电热塞的图6中，圆周S以放大的方式指示主要部分。放大的视图为了澄清关系而夸张地示出了在α和β之间的关系。 

当在中轴设置应力缓和部分以满足上述关系时，作用在中轴上的应力没有突然改变，这是因为形成了锥形体的形状。因为β大于α，在靠近尖端的位置形成应力缓和部分，并且因此可以更为有效地防止 陶瓷加热器损伤。 

本发明不限于上述实施例，但是本发明的精神可以以多种方式实现。不需要通过部分地减少大直径中轴的直径，或者在中轴形成凹陷来提供应力缓和部分。例如，采用其中关于中轴接合部分在后端侧上的部分的直径减少，并且该部分朝向后端侧伸长同时保持直径的结构。 

当通过激光熔接接合圆柱型部件和中轴时，中轴可能倾斜。应力缓和部分的设置对于校正该倾斜有效。生产电热塞的方法不限于激光熔接，因为本发明的效果可以通过在完成电热塞时在中轴中形成应力缓和部分来获得。 

根据本发明，在该实施例和修改方案中，其中在绝缘陶瓷中嵌入导电性陶瓷作为加热元件的陶瓷加热器用作陶瓷加热器30。可替换地，采用安放有在供电时产生热量的加热线圈的陶瓷加热器，或者电热塞可以使用其中通过导电性陶瓷形成表面的表面加热类型的陶瓷加热器。本发明涉及一种中轴，其在从在电热塞后端侧的端子到在尖端侧的加热器的范围内执行电流供应。可以说，本发明没有涉及加热器的形状，也没有涉及加热类型。当本发明应用于其中必须考虑抗折损能力的陶瓷加热器时，本发明的效果更为有效地延伸。 

除了该实施例和修改方案，用于将中轴和圆柱型部件连接在一起的结构可以采用如图9A到9D示出的配置。例如，图9A示出了一个实例，其中中轴尖端的直径上大于应力缓和部分的直径，从而大约等于圆柱型部件的内径，并且该中轴的尖端形成为作为中轴接合部分，将中轴接合部分压入圆柱型部件中，并且之后进行激光熔接。图9B示出了一个实例，其中延长到尖端的整个中轴的直径等于应力缓和部分的直径，圆柱型部件的后端形成为在中心具有孔的盖状形状，中轴的尖端被压入该孔，并且之后进行激光熔接。 

满足本发明的第二模式的实例是如图9C所示的实例，其中将圆柱型部件熔接到具有大于圆柱型部件外径的直径的中轴的尖端部分，和如图9D所示的实例，其中省略圆柱型部件，而代替圆柱型部件，将具有基本上等于陶瓷加热器后端部分直径的内径的孔形成在中轴的尖端面上。 

当采用图9A到9D的任何实施例时，在其中没有设置应力缓和部分的情况中作用在陶瓷加热器的应力等于在其中通过圆柱型部件进行连接的情况中的应力。因此，当应力缓和部分形成在中轴中时，可以获得本发明的效果，即，防止发生陶瓷加热器的损坏或损伤等。 

本发明基于2004年6月29日提交的日本专利申请JP2004-190821，将其全部内容在此完全包括并作为参考。 

Claims (12)

1.一种电热塞，其包括：

陶瓷加热器，其包括提供在其尖端侧的加热元件，所述加热元件能够在供能时产生热量；

圆柱型金属外壳，其具有轴孔，其在所述轴孔中安放所述陶瓷加热器的后端部分，并且其在所述轴孔中直接或经另一部件安放所述陶瓷加热器；和

中轴，包括：

提供在所述中轴后端的端子部分，从外部直接或经另一部件向所述端子部分提供电力；

加热器连接部分，其具有提供在所述中轴的尖端中的孔，所述陶瓷加热器的后端部分通过圆柱型部件以机械方式刚性接合到所述孔；和

应力缓和部分，其在所述加热器连接部分和所述端子部分之间的区域中具有最小的直径；

其中当将应力加到所述中轴时，所述应力缓和部分弯曲以防止所述陶瓷加热器和所述中轴损伤或折损；

其中所述应力是由燃烧压力引起的作用在所述陶瓷加热器上的应力或者是作用在整个中轴-陶瓷加热器结合体上的在生产过程中产生的中轴校正力。

2.如权利要求1所述的电热塞，其中，所述加热器连接部分包括：

圆柱型部件；和

中轴接合部分，其接合到所述圆柱型部件。

3.如权利要求1所述的电热塞，其中，该中轴包括提供在所述加热器连接部分和所述应力缓和部分之间区域的中轴前大直径部分，所述中轴前大直径部分具有大于所述应力缓和部分直径的直径。

4.如权利要求2所述的电热塞，其中，所述中轴包括：

中轴前大直径部分，其具有大于所述中轴接合部分直径的直径；和

定位端面，所述圆柱型部件的后端面和其对接，该定位端面提供在所述中轴前大直径部分和所述中轴接合部分之间。

5.如权利要求4所述的电热塞，其中，所述圆柱型部件包括和所述中轴前大直径部分相邻的部分，该部分具有的外径基本上等于所述中轴前大直径部分的外径。

6.如权利要求2所述的电热塞，其中，所述圆柱型部件的外径沿着轴线方向基本上是均匀的。

7.如权利要求1所述的电热塞，其中，所述应力缓和部分提供在关于所述中轴轴线方向中点的尖端侧上。

8.如权利要求1所述的电热塞，其中，所述中轴包括与所述应力缓和部分后端侧相邻的尖端方向倾斜面，并且其中当进一步朝向轴线方向后端时直径进一步增加。

9.如权利要求1所述的电热塞，其中，所述中轴包括与所述应力缓和部分的尖端侧相邻的后端方向倾斜面，其中当进一步朝向轴线方向尖端时直径进一步增加。

10.如权利要求1所述的电热塞，其中，所述中轴包括：尖端方向倾斜面，其与所述应力缓和部分的后端侧相邻，并且当进一步朝向轴线方向后端时直径进一步增加；和后端方向倾斜面，其与所述应力缓和部分的尖端侧相邻，并且当进一步朝向轴线方向尖端时直径进一步增加。

11.如权利要求10所述的电热塞，其中，当由所述中轴的所述尖端方向倾斜面关于中轴的轴线形成的锐角是α，和

由所述中轴的所述后端方向倾斜面关于所述轴线形成的锐角是β时，

满足关系α＜β。

12.如权利要求8所述的电热塞，其中，所述电热塞包括接合在所述中轴的外圆周面和所述金属外壳的内圆周面之间的O型环，和

所述O型环提供在关于所述尖端方向倾斜面的后端侧上。

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