ES2240304T3 - Metodo de fabricacion de una bujia de encendido y la bujia correspondiente. - Google Patents
Metodo de fabricacion de una bujia de encendido y la bujia correspondiente.Info
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Abstract
Un método de fabricación de una bujía de encendido para ser montada en una cámara de combustión, en el que la mencionada bujía de encendido comprende un aislante cerámico (1) y una carcasa metálica (5), que comprende las etapas de: (a) colocar el mencionado aislante en un agujero pasante de la mencionada carcasa, en donde el eje rotacional (11) del mencionado aislante y el eje rotacional (6) de la mencionada carcasa son paralelos, en el que un primer asiento de la arandela (121) del mencionado aislante está situado en forma adyacente a un asiento de arandela interior (51) de la mencionada carcasa formando por tanto un primer asiento, (b) aplicar una fuerza que comprende componentes axiales y radiales en un reborde (52) de la mencionada carcasa utilizando una herramienta de doblado (41) con el fin de deformar el mencionado reborde, y presionarlo contra un segundo asiento de arandela (122) del mencionado aislante, formando por tanto una segunda junta, (c) aplicar una fuerza radial al menos enuna sección de la mencionada carcasa entre la mencionada primera junta y la mencionada segunda junta, utilizando una herramienta de fuerza radial (43) provocando un dentado (55) en la mencionada carcasa.
Description
Método de fabricación de una bujía de encendido y
la bujía correspondiente.
La presente invención está relacionada con un
método para la fabricación de una bujía de encendido a montar en una
cámara de combustión y la bujía correspondiente. Es ya conocido un
método de fabricación de una bujía de encendido, en el que un
aislante cerámico se coloca en un agujero pasante de una carcasa
metálica. El aislante se coloca en la carcasa de forma que el primer
asiento de la arandela del aislante sea adyacente a un asiento
interior de la arandela de la carcasa. El primer asiento de la
arandela del aislante y el segundo asiento de la arandela de la
carcasa forman una primera junta hermética. Después de colocar el
aislante en el agujero pasante de la carcasa, se aplica una fuerza
que comprende componentes axiales y radiales en el borde de la
carcasa. Utilizando una herramienta de doblado con el fin de
deformar el borde, se presiona contra un resalte del collar del
aislante. Por tanto, el borde doblado y el resalte del collar del
aislante forman una segunda junta hermética. Después de esta etapa,
se calienta una sección de la carcasa entre la primera junta y la
segunda junta, y durante el calentamiento se aplica una fuerza axial
a la carcasa. La temperatura del calentamiento es muy superior a los
500ºC. Después de enfriar la carcasa hasta la temperatura ambiente,
la carcasa se encoge con respecto al aislante cerámico, de forma que
exista una tensión entre la primera junta hermética y la segunda
junta hermética que conduzca a una bujía de encendido que sea
estanca a los gases.
La bujía de encendido conocida fabricada por el
método anteriormente expuesto comprende un aislante hecho de
cerámica. Comprende también una carcasa metálica. Este aislante
cerámico se coloca en un agujero pasante de la carcasa en el que el
eje rotacional del aislante y el eje rotacional de la carcasa son
paralelos. Se forma una primera junta mediante un primer asiento de
la arandela del aislante y un asiento interno de la arandela
adyacente de la carcasa y una segunda junta mediante un reborde
doblado adyacente a un resalte del collar del aislante. La zona de
encogimiento, la cual se calienta a temperatura muy superiores a
500ºC, comprende una superficie curvada en la dirección del aislante
en la superficie interna de la carcasa, y también una superficie
curva en la dirección que se aleja del aislante en la superficie
exterior de la carcasa.
En el documento US-3594883 se
describe una bujía de encendido con una carcasa de acero y un
aislante cerámico. Se forma una parte deformada hacia dentro en la
superficie interior de la carcasa. El aislante es presionado en un
encaje de interferencia radial con la mencionada parte de la
carcasa. El encaje de interferencia radial produce una tensión
elástica permanente en la mencionada parte.
Se expone también un método de fabricación de
esta bujía de encendido, por lo que la parte deformada se forma
antes de la inserción del aislante en la carcasa.
El método de fabricación de una bujía de
encendido para su montaje en una cámara de combustión y la bujía
correspondiente de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 7
respectivamente de la presente invención tiene la ventaja de que
para la fabricación de la bujía de encendido pueden ser utilizadas
temperaturas más bajas. Esto tiene la ventaja de que pueden
utilizarse revestimientos para la carcasa o aislante, los cuales
podrían ser destruidos con las altas temperaturas conocidas para la
técnica convencional. Una ventaja adicional es puede conseguirse
la estanqueidad contra gases necesaria de la bujía de encendido.
Las realizaciones ventajosas adicionales del
método de fabricación de una bujía de encendido y la bujía de
encendido correspondiente citada en la reivindicación principal, se
llevan a cabo mediante las especificaciones adicionales y las etapas
de las subreivindicaciones. La aplicación de una fuerza consistente
en componentes radiales y axiales durante la aplicación de la fuerza
radial utilizando una herramienta de fuerza radial previene la
deformación de la junta que comprende el reborde doblado de la
carcasa y el resalte del collar del aislante. Eliminando la
herramienta de la fuerza radial y la herramienta de la fuerza de
doblado después de aplicar la herramienta de fuerza radial en al
menos una sección de la carcasa, tiene la ventaja de que la bujía de
encendido puede ser manipulada fácilmente mediante etapas de
fabricación adicionales. Con el fin de cumplir con los requisitos de
los estándares de la bujía de encendido, es ventajoso que la sección
de la carcasa que aplica la fuerza radial se encuentre situada
detrás del hexágono y de la dirección de la cámara de combustión.
Se consigue una ventaja adicional mediante el calentamiento de la
carcasa antes de colocar el aislante o el conjunto aislante en el
agujero pasante de la carcasa. Después de enfriar la carcasa, se
consigue una tensión adicional entre la primera junta y la segunda
junta, lo cual mejora la estanqueidad contra los gases de las
juntas. Una ventaja adicional se consigue mediante el uso de una
arandela de sellado adicional formando el primer asiento de la
arandela para mejorar la estanqueidad contra los gases.
Las realizaciones a modo de ejemplo de la
invención están representadas en los dibujos y se encuentran
descritas con más detalle más adelante con referencia a los
dibujos.
La figura 1 muestra esquemáticamente los
componentes de una bujía de encendido, el conjunto aislante, la
carcasa, y la arandela de junta hermética en la vista exterior (lado
izquierdo) y en la vista de la sección longitudinal (lado
derecho).
Las figuras 2 a 5 muestran la vista exterior
(lado izquierdo) y la vista de la sección longitudinal (lado
derecho) de una bujía de encendido respectivamente, de acuerdo con
las distintas etapas de fabricación.
La figura 1 muestra tres piezas las cuales llegan
a ser el conjunto de la bujía de encendido. La bujía de encendido
resultante tiene que ser montada en una cámara de combustión. Las
tres piezas, la arandela de sellado 3, la carcasa 5, y el conjunto
aislante 10 se muestran en una vista exterior y en una sección
longitudinal esquemáticamente. La arandela de sellado 3 es de
acero. Alternativamente, puede estar compuesta por goma o bien otro
material sintético. La carcasa 5 comprende un material metálico. La
carcasa tiene, tal como conoce el técnico especializado en el arte,
una forma complicada sobre su superficie interna y externa. La
carcasa 5 comprende por un ejemplo un hexágono 8, un barril 9 y
fijado en su reborde apuntando a la dirección de la cámara de
combustión un electrodo de masa 7. El eje rotacional de la carcasa
5 está mostrado mediante el signo de referencia 6. Adicionalmente,
la carcasa 5 comprende un reborde 52 en su extremo en la dirección
que apunta alejándose de la cámara de combustión. La superficie
interna de la carcasa 5 tiene una sección similar a un abultamiento,
en donde el resalte que apunta a la dirección que se aleja de la
cámara de combustión se denomina como asiento interno de la arandela
51, tal como es conocido por el técnico especializado en el
arte.
En la figura 1, el conjunto aislante está
mostrado por el signo de referencia 10. El conjunto aislante 10
comprende el aislante cerámico 12 y los distintos componentes, los
cuales se configuran dentro de un agujero pasante cilíndrico del
aislante 12. La configuración mostrada en la figura 1 es solo un
ejemplo de la configuración de distintos componentes en el agujero
pasante del aislante 12. Son posibles también otras configuraciones
de los componentes y que son conocidas por los técnicos
especializados en el arte. En esta realización a modo de ejemplo, un
electrodo central 13 está configurado dentro del agujero pasante del
aislante en el extremo que apunta en la dirección de la cámara de
combustión. Detrás del electrodo central 13 en al dirección que
apunta alejándose de la cámara de combustión, se encuentran
configurados un paquete de contacto 15, un paquete resistivo 14 y de
nuevo un paquete de contacto 15, y siguiendo en la misma dirección
un vástago de electrodo 16, dentro del agujero pasante del aislante
12. Los cinco componentes, electrodo central 13, paquete resistivo
14, primer y segundo paquetes de contacto 15 y el vástago de
electrodo 16, están fijados dentro del agujero pasante del aislante
12. El electrodo central 13 se encuentra en contacto eléctrico con
el vástago de electrodo 16 por medio de los paquetes de contacto 15
y el paquete resistivo 14. El eje rotacional del aislante y también
el agujero pasante del aislante se encuentran mostrados mediante el
signo de referencia 11. El aislante 12 tiene una forma complicada
con respecto a su superficie exterior. La transición similar a un
escalón desde una sección con diámetro inferior a una sección con
diámetro mayor en el extremo del aislante 12 que apunta a la cámara
de combustión, se denomina como asiento de la arandela 121. La
sección con el diámetro mayor del aislante se denomina como collar
123. El resalte de la transición del collar 123 hasta una sección
con el diámetro menor que apunta en la dirección que se aleja de la
cámara de combustión se denomina resalte del collar 122. El resalte
del collar 122 puede denominarse también como asiento de la
arandela, porque tiene la misma función cuando interactúa con la
carcasa.
Utilizando una bujía de encendido montada en una
cámara de combustión de un motor de combustión interna mediante un
alto voltaje entre el electrodo central 13 y el electrodo de masa 7
se generará una chispa en la cámara de combustión provocando la
combustión de la mezcla de aire/combustible dentro de la cámara de
combustión.
En una primera etapa de fabricación, el conjunto
aislante 10 que encierra a los componentes dentro del agujero
pasante del aislante 12, se encuentra configurado en el agujero
pasante de la carcasa 5, de forma que el asiento de arandela interno
51 de la carcasa 5 se sitúe en forma adyacente al asiento de la
arandela 121 del aislante 12. En una realización adicional a modo de
ejemplo, puede colocarse adicionalmente una arandela de sellado 3 en
la misma posición. La cooperación del asiento 51 de la arandela
interior y el asiento de arandela 121, y eventualmente la arandela 3
de sellado adicional, forma una primera junta de sellado en el
extremo de la bujía de encendido que esté situada cerca de la cámara
de combustión.
La configuración del aislante 12 y el conjunto
aislante 10, respectivamente, puede verse en la figura 2. En la
figura 2 y en las siguientes figuras, los mismos signos de
referencia se refieren a los mismos componentes.
La figura 2 muestra la etapa siguiente de la
fabricación de la bujía de encendido. La herramienta de doblado
anular 41 se desplaza en la dirección axial desde el extremo que
apunta alejándose de la cámara de combustión de la bujía de
encendido en la dirección del reborde 52 de la carcasa. En el lado
de la herramienta de doblado anular 41 que está enfrentada al
reborde 52 de la carcasa, la herramienta de doblado 41 tiene una
forma curvada, de forma que el reborde 52 se deforme (doblado) y
presione contra el resalte del collar 121 del aislante 12. Esta
deformación se denomina también como doblado. El reborde doblado 52
de la carcasa 5 y el resalte del collar 122 del aislante 12 forman
una segunda junta hermética. Las fuerzas que se sitúan sobre el
reborde 52 de la carcasa 5 mediante la herramienta de doblado 41 se
encuentran mostradas mediante las flechas 32 y 31 en la figura 2.
Puede verse fácilmente que estas fuerzas tienen componentes axiales
y radiales, en donde con el signo de referencia 31 se muestran los
componentes axiales y con el signo de referencia 32 se muestran los
componentes radiales. Con el fin de prevenir el desplazamiento de
la bujía de encendido se encuentra dispuesta una herramienta de la
bujía de encendido 42 en un saliente de la carcasa 5. Este saliente
está situado preferiblemente en el resalta de la transición desde
una sección con un diámetro menor de la carcasa a la sección del
barril 9, en el que este resalte apunta a la dirección de la cámara
de combustión.
En la figura 3 se muestra la siguiente etapa de
fabricación con respecto a la presente invención. Dejando la
herramienta de doblado 41 y la herramienta de fijación 42 en su
posición de la etapa previa, se aplica una herramienta de fuerza
radial 43 adicionalmente a una sección de la carcasa 5 entre la
primera junta y la segunda junta. La sección está situada
preferiblemente entre el hexágono 8 y el barril 9. Utilizando la
herramienta 43 de fuerza radial se aplica una fuerza en la dirección
radial, la cual está indicada por el signo de referencia 33 hacia la
carcasa 5, con el fin de formar la carcasa. La deformación de la
carcasa por la herramienta de fuerza radial 43 provoca una tensión
entre la primera junta y la segunda junta, con el fin de conseguir
la estanqueidad a los gases de ambas juntas. La estanqueidad a los
gases de ambas juntas garantiza que no exista escape de gas en la
cámara de combustión hacia el espacio exterior. Así mismo, no existe
gas que pueda penetrar en el espacio entre el aislante 12 y la
carcasa 5.
En la figura 4 se muestra la siguiente etapa de
fabricación de la bujía de encendido, en donde se retira la
herramienta de fuerza radial 43. Se retira en una dirección radial
alejándose de la bujía de encendido, en donde se visualiza la
dirección en la figura 4 mediante la flecha 35. Puede verse
claramente ahora, que existe un dentado 55 en la carcasa 5 en el
lugar en donde se colocó la herramienta de fuerza radial 43. En la
etapa siguiente, que se muestra en la figura 5, se retira la
herramienta de doblado 51 del reborde 52 de la carcasa 5. Se retira
en una dirección axial que se aleja de la cámara de combustión. Esta
dirección se visualiza en la figura 5 mediante la flecha 36. En la
figura 5 puede verse claramente que el reborde 52 de la carcasa 5
está doblado contra el resalte del collar 122.
En una realización adicional en una etapa
siguiente, puede retirarse también la herramienta de fijación 42,
por ejemplo en la dirección que apunta a la cámara de
combustión.
En una realización adicional de la presente
invención, la carcasa 5 puede ser calentada adicionalmente antes de
que el aislante 12 se coloque en el agujero pasante de la carcasa 5.
Las temperaturas utilizadas para esta etapa de calentamiento
dependen del material de la carcasa y del material del revestimiento
de la carcasa 5. Si se utiliza un revestimiento de zinc, la
temperatura deberá estar en un rango por debajo de 420ºC, que es la
temperatura de fusión del zinc. Si se usa un revestimiento que
comprende una aleación de zinc/níquel, especialmente en la
proporción del 90% en peso de zinc y del 10% en peso de níquel, se
seleccionará la temperatura en un rango por debajo de 420ºC, que es
el punto de fusión de dicha aleación. Si se usa un revestimiento
que comprende una aleación de zinc/cobre, especialmente con la
proporción del 95% en peso de zinc y el 5% en peso de cobre, se
seleccionará una temperatura en un rango por debajo de 500ºC, que es
el punto de fusión de dicha aleación. Si la carcasa está hecha de
acero con o sin revestimiento, se utilizará un rango de temperaturas
por debajo aproximadamente de 500ºC, que significa que está situada
por debajo del límite de recristalización del acero, dependiendo del
tipo de acero.
Claims (8)
1. Un método de fabricación de una bujía de
encendido para ser montada en una cámara de combustión, en el que la
mencionada bujía de encendido comprende un aislante cerámico (1) y
una carcasa metálica (5), que comprende las etapas de:
- (a)
- colocar el mencionado aislante en un agujero pasante de la mencionada carcasa, en donde el eje rotacional (11) del mencionado aislante y el eje rotacional (6) de la mencionada carcasa son paralelos, en el que un primer asiento de la arandela (121) del mencionado aislante está situado en forma adyacente a un asiento de arandela interior (51) de la mencionada carcasa formando por tanto un primer asiento,
- (b)
- aplicar una fuerza que comprende componentes axiales y radiales en un reborde (52) de la mencionada carcasa utilizando una herramienta de doblado (41) con el fin de deformar el mencionado reborde, y presionarlo contra un segundo asiento de arandela (122) del mencionado aislante, formando por tanto una segunda junta,
- (c)
- aplicar una fuerza radial al menos en
una sección de la mencionada carcasa entre la mencionada primera
junta y la mencionada segunda junta, utilizando una herramienta de
fuerza radial (43) provocando un dentado (55) en la mencionada
\hbox{carcasa}.
2. El método de fabricación de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que durante la aplicación de la mencionada
fuerza radial al menos en la mencionada sección de la mencionada
carcasa, la herramienta de doblado (41) se encuentra todavía
aplicando la mencionada fuerza consistente en las componentes
axiales y radiales.
3. El método de fabricación de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que después de aplicar la mencionada fuerza
radial al menos a la mencionada sección de la mencionada carcasa,
se retiran la mencionada herramienta de doblado y la mencionada
herramienta radial.
4. El método de fabricación de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que al menos una sección de la mencionada
carcasa está situada detrás del hexágono en la dirección de la
mencionada cámara de combustión.
5. El método de fabricación de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la mencionada carcasa se calienta a una
temperatura inferior a 500ºC antes de que el mencionado aislante se
sitúe en el mencionado agujero pasante de la mencionada carcasa.
6. El método de fabricación de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la primera junta se forma adicionalmente
mediante una arandela de sellado (3) situada entre el mencionado
asiento de arandela interior de la mencionada carcasa y el
mencionado primer asiento de arandela del mencionado aislante.
7. Una bujía de encendido para su utilización en
una cámara de combustión, que comprende:
- (a)
- una carcasa metálica (5),
- (b)
- un aislante cerámico (12), en el que el mencionado aislante se coloca en un agujero pasante de la mencionada carcasa, en el que el eje rotacional (11) del mencionado aislante y el eje rotacional (6) de la mencionada carcasa son paralelos,
- (c)
- una primera junta formada por un primer asiento de la arandela (121) del mencionado aislante y un asiento de arandela interno (51) de la mencionada carcasa, y un segundo asiento formado por un reborde doblado de la mencionada carcasa adyacente a un segundo asiento de la arandela (122) del mencionado aislante,
- (d)
- un dentado (55) en al menos una sección de la mencionada carcasa entre la mencionada primera junta y la mencionada segunda junta, provocado por una fuerza radial aplicada mediante una herramienta de fuerza radial (43), en el que el dentado mencionado (55) está dispuesto a una distancia del mencionado aislante (12).
8. Una bujía de encendido de acuerdo con la
reivindicación 7, en el que la mencionada primera junta comprende
adicionalmente una arandela de sellado (3) situada entre el
mencionado asiento de arandela interior de la mencionada carcasa y
el mencionado asiento de la primera arandela del mencionado
aislante.
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