KR20120087956A

KR20120087956A - Glow plug and heater assembly therefor with an improved connection between a central electrode and a heater probe of the heater assembly

Info

Publication number: KR20120087956A
Application number: KR1020127013211A
Authority: KR
Inventors: 존 에이. 버로우즈; 산드로 고레티; 마르첼로 치노
Original assignee: 페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2012-08-07
Also published as: BR112012009530A2; JP2013508665A; CN102667345A; EP2491309A1; WO2011049578A1

Abstract

글로우 플러그는 환상형 금속 쉘, 중심 전극 및 히터 프로브를 구비하는 히터 어셈블리를 포함한다. 금속 쉘은 히터 어셈블리를 그 안에 수용하도록 구성된다. 중심 전극은 전원과 전기적으로 통하도록 구성된 단자 단부와 부착 단부 사이에서 뻗어있는 기다란 바디를 가진다. 히터 프로브는 근부 단부(proximal end)와 자유 말단부 사이에서 뻗어있는 기다란 바디를 가진다. 중심 전극의 부착 단부 또는 히터 프로브의 근부 단부 중 어느 하나는 그 안에 축방향으로 뻗어있는 축방향으로 수렴하는 테이퍼진 내부 표면을 가진 오목한 포켓을 가진다. 중심 전극의 부착 단부 또는 히터 프로브의 근부 단부 중 다른 것은 오목한 포켓에서의 수용을 위해 구성된 테이퍼진 외부 표면을 가진다.The glow plug includes a heater assembly having an annular metal shell, a center electrode and a heater probe. The metal shell is configured to receive the heater assembly therein. The center electrode has an elongated body extending between the terminal end and the attachment end configured to be in electrical communication with the power source. The heater probe has an elongated body extending between the proximal end and the free end. Either the attachment end of the center electrode or the proximal end of the heater probe has a concave pocket with an axially converging tapered inner surface extending therein axially. The other of the attaching end of the center electrode or the proximal end of the heater probe has a tapered outer surface configured for receipt in the recessed pocket.

Description

Glow PLUG AND HEATER ASSEMBLY THEREFOR WITH AN IMPROVED CONNECTION BETWEEN A CENTRAL ELECTRODE AND A HEATER PROBE OF THE HEATER ASSEMBLY}

본 발명은 일반적으로 글로우 플러그에 관한 것이고, 특히 세라믹 히터 프로브에 연결된 중심 전극을 가진 글로우 플러그에 관한 것이다.The present invention relates generally to a glow plug, and more particularly to a glow plug having a center electrode connected to a ceramic heater probe.

종래 세라믹 글로우 플러그는 전극을 가열 부분에 연결하기 위한 다양한 메커니즘을 이용할 수 있다. 동축 연결을 고려할 수 있다면, 2개 유형이 일반적으로 이용된다. 도 1에서 부분적으로 개략적인 단면도로 도시된 제 1 유형은 연결 조인트(3)에 의해 히터 프로브(2)에 부착된 중심 전극(1)을 포함한다. 중심 전극(1)은 히터 프로브(2)로부터 동축으로 뻗어있고, 일반적으로 전원에 전기 연결을 하도록 구성된다. 일반적으로, 중심 전극(1)과 히터 프로브(2) 사이의 연결 조인트(3)는 부분적으로 맞댐 이음(butt joint)인 조인트에 의해 구축되고, 여기서, 서로 마주하고 있는 각각의 평면 단부 표면(4, 5)은 서로 맞대게 된다. 맞댐 이음은 조인트의 상대적으로 낮은 표면 면적 전체에서 순수한 인장력이 구축되도록 한다. 추가로, 히터 프로브의 끝단 부분은 일반적으로 어셈블리의 전체 직경을 증가시키는 원통형 컵 또는 하우징(6)에 의해 캡슐화된다.Conventional ceramic glow plugs may utilize a variety of mechanisms for connecting the electrodes to the heating portion. If coaxial connections can be considered, two types are commonly used. The first type, shown in partial schematic cross-sectional view in FIG. 1, comprises a center electrode 1 attached to the heater probe 2 by means of a connecting joint 3. The center electrode 1 extends coaxially from the heater probe 2 and is generally configured to make an electrical connection to a power source. In general, the connecting joint 3 between the center electrode 1 and the heater probe 2 is constructed by a joint that is partly butt joint, where each planar end surface 4 facing each other , 5) face each other. Butt joints allow pure tension to build up over the relatively low surface area of the joint. In addition, the end portion of the heater probe is generally encapsulated by a cylindrical cup or housing 6 which increases the overall diameter of the assembly.

도 1b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 히터 프로브(2)로부터 중심 전극(1)을 분리시키는 힘을 가하는 인장력을 중심 전극(1)에 인가시키기 위한 글로우 압력 센서(GPPS)에 대한 요구가 있다. 추가로, 일반적으로 중심 전극(1)이 히터 프로브(2)와 동축으로 정렬되고 어셈블리의 전체 직경이 중심 전극(1)과 히터 프로브(2) 사이의 연결 조인트에서 증가되지 않는 요구사항이 있다. 그에 따라, 또한 중심 전극과 히터 프로브 사이의 연결 영역에서의 전체 직경의 증가를 가져오지 않으면서, 중심 전극(1)과 히터 프로브(2) 사이의 부착은 인가된 인장력 및 그에 의해 생성된 스트레스를 견뎌야할 필요가 있다. 따라서, 컴포넌트(1, 2)의 제작 공차(manufacturing tolerance)는 서로 결합 시키기 위한 정확한 표면을 제공할 뿐 아니라, 축방향으로 정렬된 어셈블리를 제공하기 위해 타이트하게 될 필요가 있다. 협소한 요구되는 공차 제한은 히터 어셈블리를 제조하는 연관된 비용을 증가시키고, 불행히도, 신중하게 제공되었지만, 상술한 맞댐 이음은 일반적으로 도 7에 도시된 것과 같은 현저한 인장력을 견딜수 없다.As shown schematically in FIG. 1B, there is a need for a glow pressure sensor GPPS to apply a tension force to the center electrode 1 that exerts a force that separates the center electrode 1 from the heater probe 2. In addition, there is generally a requirement that the center electrode 1 is coaxially aligned with the heater probe 2 and that the overall diameter of the assembly is not increased in the connection joint between the center electrode 1 and the heater probe 2. Thus, also without bringing about an increase in the overall diameter at the connection area between the center electrode and the heater probe, the attachment between the center electrode 1 and the heater probe 2 is dependent on the applied tensile force and the stress generated thereby. You need to endure it. Thus, the manufacturing tolerances of the components 1 and 2 need to be tight to provide an axially aligned assembly, as well as to provide an accurate surface for coupling to each other. Narrow required tolerance limits increase the associated cost of manufacturing the heater assembly and, unfortunately, have been carefully provided, but the butt joints described above generally cannot withstand significant tensile forces such as those shown in FIG.

도 1c에 도시된 제 2 유형의 연결은 일반적으로 납땜에 의해 연결 조인트(3')에서 전극(1')이 삽입 및 접합되는 가열 부분(2')의 단부에 오목부를 가지고 있다. 이는 전극(1')의 최대 가능한 직경을 제한하고 매우 작은 접합 영역을 제공하여, 도 7에 도시된 바와 같은 인장 하중 하에서 열화한 성능을 가져온다: 조인트('3)는 자신의 작은 면적에 의해 고장나거나, 또는 전극(1')의 작은 단부가 그의 손상을 가져올 수 있다.The second type of connection shown in FIG. 1c generally has a recess at the end of the heating part 2 'into which the electrode 1' is inserted and joined at the connection joint 3 'by soldering. This limits the maximum possible diameter of the electrode 1 'and provides a very small junction area, resulting in degraded performance under tensile load as shown in Figure 7: The joint' 3 has failed due to its small area Or a small end of the electrode 1 ′ can cause its damage.

글로우 플러그는 환상형 금속 쉘, 중심 전극 및 히터 프로브를 포함한다. 금속 쉘은 중심 전극과 히터 프로브를 그 안에 수용하도록 구성된 중심 캐비티를 가진다. 중심 전극은 전원과 전기적으로 통하도록 구성된 단자 단부와 부착 단부 사이에 뻗어있는 기다란 바디를 가지고, 히터 프로브는 근부 단부(proximal end)와 자유 말단부 사이에 뻗어있는 기다란 바디를 가진다. 중심 전극의 부착 단부 또는 히터 프로브의 근부 단부 중 어느 하나는 그 안에 축방향으로 수렴하는 테이퍼진 내부 표면을 가진 오목한 포켓을 가진다. 중심 전극의 부착 단부 또는 히터 프로브의 근부 단부 중 나머지 하나는 오목한 포켓에서의 수용을 위해 구성된 테이퍼진 외부 표면을 가진다.The glow plug includes an annular metal shell, a center electrode and a heater probe. The metal shell has a center cavity configured to receive a center electrode and a heater probe therein. The center electrode has an elongated body extending between the terminal end and the attachment end configured to be in electrical communication with the power source, and the heater probe has an elongated body extending between the proximal end and the free end. Either the attaching end of the center electrode or the proximal end of the heater probe has a concave pocket with a tapered inner surface axially converging therein. The other end of the attachment end of the center electrode or the proximal end of the heater probe has a tapered outer surface configured for receipt in the concave pocket.

본 발명의 또다른 측면에 따라, 글로우 플러그용 히터 어셈블리가 제공된다. 히터 어셈블리는 중심 전극과 히터 프로브를 가진다. 중심 전극은 전원과 전기적으로 통하도록 구성된 단자 단부와 부착 단부 사이에 뻗어있는 기다란 바디를 가진다. 히터 프로브는 중심 전극의 부착 단부에 부착하도록 구성된 근부 단부와 자유 말단 단부 사이에 뻗어있는 기다란 바디를 가진다. 중심 전극의 부착 단부 또는 히터 프로브의 근부 단부 중 어느 하나는 그 안에 축방향으로 수렴하는 테이퍼진 내부 표면을 가진 오목한 포켓을 가진다. 부착 단부 또는 근부 단부 중 나머지 하나는 오목한 포켓에서의 수용을 위해 구성된 테이퍼진 외부 표면을 가진다.According to another aspect of the invention, a heater assembly for a glow plug is provided. The heater assembly has a center electrode and a heater probe. The center electrode has an elongated body extending between the terminal end and the attachment end configured to be in electrical communication with the power source. The heater probe has an elongated body extending between the proximal end and the free end end configured to attach to the attachment end of the center electrode. Either the attaching end of the center electrode or the proximal end of the heater probe has a concave pocket with a tapered inner surface axially converging therein. The other of the attachment end or the proximal end has a tapered outer surface configured for receipt in the concave pocket.

본 발명의 상기 및 기타 측면, 특징 및 이점들은 본 바람직한 실시예 및 최상의 모드의 하기의 상세한 설명, 첨부 청구범위 및 첨부 도면과 함께 고려될 때 보다 용이하게 이해될 것이다.
도 1a는 종래 기술에 따른 맞댐 이음 전체에서 접합된 중심 전극 및 히터 프로브의 부분 개략도이다.
도 1b는 인장력 하의 맞댐 이음 분리를 도시하는 도 1a와 유사한 도면이다.
도 1c는 종래 기술에 따라 접합된 중심 전극 및 히터 프로브의 부분 개략도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 측면에 따라 구축된 연결 조인트를 가진 히터 어셈블리를 구비한 글로우 플러그의 단면도이다.
도 3은 도 2의 히터 어셈블리의 중심 전극 및 히터 프로브의 분해 단편 단면도이다.
도 4는 도 3의 라인 4-4를 따라서 전체적으로 취해진 단면도이다.
도 5는 도 3의 라인 5-5를 따라서 전체적으로 취해진 단면도이다.
도 6은 인가된 인장력 대 히터 프로브에 대한 중심 전극의 변위를 예시한 그래프이다.
도 7은 종래 기술 및 도 2의 연결 조인트의 인장 파괴 강도 및 인장 파괴 강도의 변형을 예시하는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 또다른 측면에 따라 구축된 히터 어셈블리의 중심 전극 및 히터 프로브의 도 3과 유사한 도면이다.These and other aspects, features and advantages of the present invention will be more readily understood when considered in conjunction with the following detailed description of the preferred embodiments and the best mode, the appended claims and the accompanying drawings.
1A is a partial schematic view of a center electrode and a heater probe bonded throughout a butt joint according to the prior art.
FIG. 1B is a view similar to FIG. 1A showing butt joint separation under tension. FIG.
1C is a partial schematic view of a center electrode and a heater probe bonded according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of a glow plug with a heater assembly having a connection joint constructed in accordance with one aspect of the present invention.
3 is an exploded fragmentary cross-sectional view of the center electrode and the heater probe of the heater assembly of FIG. 2.
4 is a cross-sectional view taken entirely along line 4-4 of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken generally along line 5-5 of FIG. 3.
6 is a graph illustrating the applied tensile force versus displacement of the center electrode with respect to the heater probe.
7 is a graph illustrating the deformation of tensile and tensile failure strengths of the prior art and the connecting joint of FIG. 2.
8 is a view similar to FIG. 3 of a center electrode and a heater probe of a heater assembly constructed in accordance with another aspect of the present invention.

도면을 보다 상세히 참조하면, 도 2는, 본 발명의 하나의 측면에 따라 구축된, 12로 전체적으로 식별된 히터 어셈블리를 가진 글로우 플러그(10)를 도시한다. 히터 어셈블리(12)는 테이퍼진(tapered) 조인트(18)를 통해 히터 프로브(16)에 부착된 중심 전극(14)을 구비한다. 테이퍼진 조인트(18)는 중심 전극(14)과 증가하는 표면 면적을 가진 히터 프로브(16) 사이의 결합을 제공하여, 중심 전극(14)과 히터 프로브(16) 사이의 결합의 강도를 증가시키고, 이는 특히, 종래기술의 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 인장력(F)이 조인트(18) 전체에 인가되는 애플리케이션에서 중요하다. 추가로, 테이퍼진 조인트(18)는 히터 어셈블리(12)의 중심 종축(20)을 따라서 중심 전극(14)과 히터 프로브(16)를 서로 동축으로 정렬시키는 것을 돕는다. 따라서, 테이퍼진 조인트(18)는 중심 전극(14)과 히터 프로브(16)를 자가-정렬하도록 동작한다. 히터 어셈블리(12)의 이러한 그리고 기타 측면들은 글로우 플러그(10)로 하여금 제조시 경제적이 되도록 하는 반면, 또한 글로우 플러그(10)에 길고 유용한 수명을 제공한다.Referring now to the drawings in more detail, FIG. 2 shows a glow plug 10 having a heater assembly identified entirely at 12, constructed in accordance with one aspect of the present invention. The heater assembly 12 has a center electrode 14 attached to the heater probe 16 via a tapered joint 18. The tapered joint 18 provides a bond between the center electrode 14 and the heater probe 16 with increasing surface area, thereby increasing the strength of the bond between the center electrode 14 and the heater probe 16. This is particularly important in applications where a tension force F is applied throughout the joint 18, as shown in FIGS. 1A and 1B of the prior art. In addition, the tapered joint 18 helps to align the center electrode 14 and the heater probe 16 coaxially with each other along the central longitudinal axis 20 of the heater assembly 12. Thus, the tapered joint 18 operates to self-align the center electrode 14 and the heater probe 16. These and other aspects of the heater assembly 12 make the glow plug 10 economical in manufacture, while also providing the glow plug 10 with a long and useful life.

글로우 플러그(10)는 그 안에 적어도 부분적으로 히터 프로브(16)의 수용을 위해 크기조정된 캐비티(26)를 제공하는 내부 표면(24)을 가진 외부 튜브형 금속 쉘(22)을 가진다. 캐비티(26)는 쉘(22)의 하나의 단부(29)로부터 쉘(22)의 대향하는 단부(32)에서의 확대된 직경부(30)로 뻗어있는 감소된 직경부(28)를 구비한다. 확대된 직경부(30)는 상부 튜브형 쉘(도시되지 않음)로 부착하도록 구성되고, 여기서, 상부 튜브형 쉘은 엔진 블록에 부착하도록 구성될 수 있다. The glow plug 10 has an outer tubular metal shell 22 having an inner surface 24 that provides a cavity 26 that is at least partially sized for receiving the heater probe 16 therein. The cavity 26 has a reduced diameter portion 28 that extends from one end 29 of the shell 22 to an enlarged diameter portion 30 at the opposite end 32 of the shell 22. . The enlarged diameter portion 30 is configured to attach with an upper tubular shell (not shown), where the upper tubular shell may be configured to attach to the engine block.

중심 전극(14)은 전원과 전기적으로 통신하도록 구성된 근부 또는 단자 단부(36)와 말단 또는 부착 단부(38) 사이에서 뻗어있는 기다란 바디(34)를 가진다. 중심 전극(14)은 금속과 같은 임의의 적절한 도전성 전극 재료로 구축될 수 있다. 바디(34)는 대향하는 단부(36, 38) 사이에서 뻗어있는 외부 표면(40)을 가진다. 오목한 포켓(42)은 부착 단부(38)로 뻗어있다. 포켓(42)은 전기 도전성인 테이퍼진 내부 표면(46) 및 상기 내부 표면(46)에 대향하고 그로부터 방사방향으로 외부를 향해있는 테이퍼진 외부 표면(48)을 가진 환상형 벽(44)에 의해 제공된다. 테이퍼진 내부 표면(46)은 부착 단부(38)로 축방향으로 수렴하고, 본문에서 원추형(frustroconical) 형상을 가진 포켓(42)을 제공하도록 전체적으로 편평한 베이스(50)로 뻗어있는 것으로 도시된다. 테이퍼진 내부 표면(46)은 바람직하게는 테이퍼진 외부 표면(48)의 외부 각도보다 더 큰 내부 또는 협각(included angle)을 따라서 뻗어있다. 약 10-16도 사이의 각도를 가진 테이퍼진 내부 표면(46)이 제공될 수 있지만, 이들 범위 밖의 다른 각도들이 사용될 수 있더라도, 내부 표면(46)의 각도에 따라서 약 10-14도의 각도를 가진 테이퍼진 외부 표면(48)이 제공될 수 있다. 따라서, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 환상형 벽(44)은 부착 단부(38)에 인접한 두께(58)보다 더 큰 베이스(50)에 인접한 두께(56)를 가지고, 여기서, 벽(44)의 두께는 부착 단부(38)로부터 베이스(50)로 연속하여 변할 수 있다. 그러나, 내부 및 외부 각도(49, 50)가 실질적으로 같도록 제공되어, 원한다면 벽(44)에 실질적으로 일정한 벽 두께를 제공할 수 있다는 것이 인지되어야 한다.The center electrode 14 has an elongated body 34 extending between the proximal or terminal end 36 and the distal or attaching end 38 configured to be in electrical communication with a power source. The center electrode 14 may be constructed of any suitable conductive electrode material, such as metal. Body 34 has an outer surface 40 extending between opposing ends 36, 38. Concave pocket 42 extends to attachment end 38. Pocket 42 is defined by an annular wall 44 having a tapered inner surface 46 that is electrically conductive and a tapered outer surface 48 facing away from and radially outward from the inner surface 46. Is provided. The tapered inner surface 46 is shown axially converging to the attachment end 38 and extending to a generally flat base 50 to provide a pocket 42 with a frustroconical shape in the body. Tapered inner surface 46 preferably extends along an inner or included angle that is greater than the outer angle of tapered outer surface 48. A tapered inner surface 46 may be provided with an angle between about 10-16 degrees, although angles between about 10-14 degrees may depend on the angle of the inner surface 46, although other angles outside these ranges may be used. Tapered outer surface 48 may be provided. Thus, as shown in FIGS. 4 and 5, the annular wall 44 has a thickness 56 adjacent the base 50 that is greater than the thickness 58 adjacent the attachment end 38, where the wall ( The thickness of 44 can vary continuously from the attachment end 38 to the base 50. However, it should be appreciated that the inner and outer angles 49 and 50 may be provided to be substantially equal, providing a substantially constant wall thickness to the wall 44 if desired.

히터 프로브(16)는 근부 단부(62)와 자유 말단 단부(64) 사이에서 뻗어있는 기다란 세라믹 바디(60)를 구비한다. 근부 단부(62)는 중심 전극(14)의 테이퍼진 내부 표면(46)과 들어맞고 그에 짝을 이루도록 구성된 테이퍼진 외부 표면(66)을 구비한다. 따라서, 테이퍼진 외부 표면(66)은 바람직하게는 내부 표면(46)의 테이퍼진 협각(52)과 실질적으로 동일한 외부 각도(68)를 가지고, 오목한 포켓(42)의 형상에 따라 원뿔형 또는 원추형상을 가지도록 형성될 수 있다. 테이퍼진 외부 표면(66)은 그라인딩 프로세스에서와 같은 제 2 기계가공 동작으로 제조되도록 바디(60)와 결합하여 제조될 수 있다. 바디(60)는 예를 들면(한정이 아님) 본문에서, 원한다면 다른 구성이 사용될 수 있지만, 테이퍼진 외부 표면(66)으로부터 말단 단부(64)로 뻗어있는 직선의 원통형인 부분(70)을 가지는것으로 도시된다.The heater probe 16 has an elongated ceramic body 60 extending between the proximal end 62 and the free distal end 64. The proximal end 62 has a tapered outer surface 66 configured to fit with and mate with the tapered inner surface 46 of the center electrode 14. Accordingly, the tapered outer surface 66 preferably has an outer angle 68 that is substantially the same as the tapered narrow angle 52 of the inner surface 46, depending on the shape of the concave pocket 42. It may be formed to have. Tapered outer surface 66 may be manufactured in conjunction with body 60 to be manufactured in a second machining operation, such as in a grinding process. Body 60 has, for example, but not limited to, a straight cylindrical portion 70 extending from the tapered outer surface 66 to the distal end 64, although other configurations may be used if desired. Is shown.

히터 프로브(16)는 72로 전체적으로 표시되는 가열 엘리먼트를 가진다. 테이퍼진 외부 표면(66) 상의 전기 도전성 영역(74)과 원통형 부분(70)의 외부 표면 상의 또다른 전기 도전성 영역(82)에 의해 가열 엘리먼트(72)에 대한 연결이 제공된다. 가열 프로브(16) 내부에 형성된 전기 회로는 저항(80)으로 본문에 표시된 가열 엘리먼트(72)를 형성한다. 도전성 영역(74)은 중심 전극(14)의 테이퍼진 내부 표면(46)과 전기적으로 통하는 것을 구축하도록 구성되는 반면, 다른 도전성 영역(82)은 금속 쉘(22)의 내부 표면(24)과 전기 접지 접촉을 구축하도록 구성된다. 전기 리드(76, 78)의 쌍은 도전성 영역(74, 82) 사이의 전기 통신을 구축하는 반면, 저항 엘리먼트(80)에서의 가열의 주된 영역은 말단 단부(64)에 인접하여 위치되고 말단 단부(64)에서의 원하는 강도의 열을 생성하기 위한 적절한 저항을 가지도록 선택된다. 가열 엘리먼트(72)의 상술한 컴포넌트는 원하는 임의의 적절한 금속 또는 세라믹 재료를 이용하여 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.The heater probe 16 has a heating element, indicated generally at 72. The connection to the heating element 72 is provided by an electrically conductive region 74 on the tapered outer surface 66 and another electrically conductive region 82 on the outer surface of the cylindrical portion 70. The electrical circuit formed inside the heating probe 16 forms a heating element 72 indicated in the text with a resistor 80. The conductive region 74 is configured to establish electrical communication with the tapered inner surface 46 of the center electrode 14, while the other conductive region 82 is in electrical communication with the inner surface 24 of the metal shell 22. And to establish a ground contact. The pair of electrical leads 76, 78 establishes electrical communication between the conductive regions 74, 82, while the main region of heating in the resistive element 80 is located adjacent the terminal end 64 and the terminal end 64. It is chosen to have a suitable resistance to produce heat of desired intensity at 64. It should be understood that the above-described components of the heating element 72 may be provided using any suitable metal or ceramic material desired.

중심 전극(14)을 히터 프로브(16)에 부착할 때, 테이퍼진 내부 표면(46)과 테이퍼진 외부 표면(66)은 전극(14)과 프로브(16)를 서로 동축 정렬시키는 자동적으로 중심으로 돌아가는(self-centering) 특징을 제공한다. 따라서, 히터 어셈블리(12)의 제조시, 내부 및 외부 표면(46, 66)의 각도에서의 임의의 작은 차이가 일반적으로 중요한 규모가 아닌 히터 어셈블리(12)의 전체 길이에서의 작은 차이만을 가져올 것이기 때문에, 제조 공차는 상대적으로 넓을 수 있다. 추가로, 중심 전극(14)을 히터 프로브(16)에 부착시, 조인트(18) 전체에서 텐션 및 대부분 전단력 모두로 중심 전극에 인가되는 임의의 인장력(F)을 제공하면서, 테이퍼진 조인트(18)는 바람직하게는 내부 및 외부 테이퍼진 표면(46, 66)의 인접하는 환상형 표면에 관해 뻗어있어서, 종래 기술에 비해 증가된 접합 면적을 제공한다. 그에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 히터 어셈블리(12)의 히터 프로브(16)에 대한 중심 전극(14)의 변위가 증가된 강도의 조인트(18)에 의해 종래 기술(도 1a 및 1b에 도시된 조인트를 참조하여 종래기술 라인이 도시됨)에 비해 매우 감소될 때, 조인트(18)는, 현저한 인장력을 견딜 수 있다. 추가로, 도 7에 도시된 바와 같이, 조인트(18)의 평균 인장 파괴 강도는 도 1a-1c에 도시된 종래 기술의 조인트(3, 3') 보다 현저하게 증가된 인장력(F)을 견디는 능력을 보여준다. 추가로, 테이퍼진 조인트(18)는 최소화된 외부 직경(84)을 가진 히터 어셈블리(12)를 제공하고, 본문에 히터 프로브(16)의 외부 직경 보다 더 적은 것으로 도시된다. 추가로, 환상형 벽(44)이 변하는 두께를 가지면, 전체적으로 일정한 단면 영역이 환상형 벽(44) 및 히터 프로브(16)의 테이퍼진 말단 단부(62) 전체에 제공되어, 인장 부하동안 전극 재료에서의 임의의 스트레스를 같게한다.When attaching the center electrode 14 to the heater probe 16, the tapered inner surface 46 and tapered outer surface 66 are automatically centered to coaxially align the electrode 14 and the probe 16 with each other. It provides a self-centering feature. Thus, in the manufacture of the heater assembly 12, any small differences in the angles of the inner and outer surfaces 46, 66 will generally only result in small differences in the overall length of the heater assembly 12, not on an important scale. As such, manufacturing tolerances can be relatively wide. In addition, when attaching the center electrode 14 to the heater probe 16, the tapered joint 18 provides any tension force F applied to the center electrode with both tension and mostly shear force throughout the joint 18. ) Preferably extends with respect to adjacent annular surfaces of the inner and outer tapered surfaces 46, 66, providing an increased bond area compared to the prior art. Thus, as shown in FIG. 6, the displacement of the center electrode 14 with respect to the heater probe 16 of the heater assembly 12 is increased by the joint 18 of increased strength (see FIGS. 1A and 1B). When significantly reduced compared to prior art lines with reference to the illustrated joints, the joints 18 can withstand significant tensile forces. In addition, as shown in FIG. 7, the average tensile fracture strength of the joint 18 is capable of withstanding significantly increased tensile force F than the prior art joints 3, 3 ′ shown in FIGS. 1A-1C. Shows. In addition, the tapered joint 18 provides a heater assembly 12 with a minimized outer diameter 84 and is shown less than the outer diameter of the heater probe 16 in the text. In addition, if the annular wall 44 has a varying thickness, an overall constant cross-sectional area is provided throughout the annular wall 44 and the tapered end end 62 of the heater probe 16 to provide electrode material during tensile loading. Equalize any stress at.

도 8에서, 또다른 히터 어셈블리(112)가 본 발명의 또다른 측면에 따라 도시되고, 여기서 100의 팩터 만큼 오프셋된 동일한 참조 번호가 상술한 바와 유사한 피처를 식별하기 위해 사용된다. 히터 어셈블리(112)는 서로 전기적으로 통하여 부착된 중심 전극(114) 및 히터 프로브(116)를 포함한다. 중심 전극(114)은 부착 단부(138)로 뻗어있는 오목한 포켓(142)을 구비하지만, 그러나 원뿔 또는 원추형이 아닌, 오목한 포켓은 오목한 형상을 가진 포켓(142)을 제공하는 내부 표면(146)을 가진다. 따라서, 히터 프로브는 중심 전극(114)의 포켓(142)에서 수용하기 위해 구성된 볼록한 외부 표면(166)을 가지는 근부 단부(162)를 가진다. 그에 따라, 중심 전극(114) 및 히터 프로브(116)를 서로 부착시, 증가된 자유도가 제공되고, 주어진 중심 전극(114) 및 히터 프로브(116)는 조립하는 동안 서로에 대해 피봇팅될 수 있다. 이는, 오목 및 볼록 표면(146, 166) 사이에 형성된 조인트 전체에서 증가된 표면을 제공하면서, 제조시 공차 요구조건을 감소시키도록 한다.In FIG. 8, another heater assembly 112 is shown according to another aspect of the present invention, wherein the same reference numbers offset by a factor of 100 are used to identify similar features as described above. The heater assembly 112 includes a center electrode 114 and a heater probe 116 electrically attached to each other. The center electrode 114 has a concave pocket 142 extending to the attachment end 138, but the concave pocket, which is not conical or conical, has an inner surface 146 that provides a pocket 142 having a concave shape. Have Thus, the heater probe has a proximal end 162 having a convex outer surface 166 configured to receive in the pocket 142 of the center electrode 114. Thus, when attaching the center electrode 114 and heater probe 116 to each other, increased degrees of freedom are provided, and the given center electrode 114 and heater probe 116 can be pivoted relative to each other during assembly. . This allows to reduce tolerance requirements in manufacturing while providing an increased surface throughout the joint formed between the concave and convex surfaces 146, 166.

명백하게, 본 발명의 다수의 변형 및 변경이 상기 교안에 따라 가능하다. 따라서, 특별하게 다르게 기술되지 않는다면 본 발명이 첨부된 청구범위의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.Obviously, many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. Therefore, it should be understood that the invention may be practiced within the scope of the appended claims unless specifically stated otherwise.

Claims

An annular metal shell with a center cavity;
A center electrode having an elongated body extending between the terminal end and the attachment end configured to be in electrical communication with a power source; And
And a heater probe having an elongated body extending between the proximal end and the free distal end.
One of the attachment end of the center electrode or the proximal end of the heater probe has a concave pocket extending therein axially, the concave pocket tapered axially converging to either the attachment end or the proximal end. and a tapered outer surface having a tapered inner surface, the other of the attaching end of the center electrode or the proximal end of the heater probe having a tapered outer surface configured for receipt in the concave pocket.

2. The glow plug of claim 1 wherein the center electrode has the concave pocket and the heater probe has the tapered outer surface.

3. The glow plug of claim 2 wherein the tapered inner surface and the tapered outer surface are mated to each other to axially align the center electrode with the heater probe.

3. The glow plug of claim 2 wherein the tapered outer surface has an electrically conductive outer surface configured to be in electrical communication with the tapered inner surface of the center electrode.

5. The heater probe of claim 4 wherein the heater probe has a substantially straight cylindrical outer surface extending from the tapered outer surface, the substantially straight cylindrical outer surface being electrically conductive configured to be in electrical communication with the shell. A glow plug, comprising an adult outer region.

6. The glow plug of claim 5 wherein the heater probe has an electrical circuit extending from the electrically conductive outer surface to the electrically conductive outer region.

The glow plug of claim 1, wherein the tapered inner surface of the concave pocket is frustroconical in shape.

2. The concave pocket of claim 1 wherein the concave pocket is formed by an annular wall having a radially outwardly facing outer surface of the tapered inner surface, the outer surface tapering at a different angle than the tapered inner surface. Glow plug characterized in that there is.

9. The annular wall of claim 8 wherein said annular wall extends from one of said attachment end or said root end to a base of said concave pocket, said annular wall being one thickness adjacent said base and said attachment end or said root end. And another thickness adjacent to one of said thicknesses, said one thickness being greater than said another thickness.

10. The glow plug of claim 9 wherein the thickness of the annular wall varies while continuously extending from one of the attachment end or the root end to the base.

As a heater assembly for a glow plug,
A center electrode having an elongated body extending between the terminal end and the attachment end configured to be in electrical communication with a power source; And
A heater probe having an elongated body extending between a proximal end and a free end configured to attach to an attachment end of the center electrode;
One of the attachment end of the center electrode or the proximal end of the heater probe has a concave pocket extending therein axially, the concave pocket tapered axially converging to either the attachment end or the proximal end. And an inner surface, the other of said attaching end of said center electrode or said proximal end of said heater probe has a tapered outer surface configured for receipt in said recessed pocket.

12. The heater assembly of claim 11 wherein the center electrode has the concave pocket and the heater probe has the tapered outer surface.

13. The heater assembly of claim 12 wherein the tapered inner surface and the tapered outer surface are mated to each other to axially align the center electrode with the heater probe.

13. The heater assembly of claim 12 wherein the tapered outer surface has a conductive outer surface configured to be in electrical communication with the tapered inner surface of the center electrode.

15. The apparatus of claim 14, wherein the heater probe has a substantially straight cylindrical outer surface extending from the tapered outer surface, wherein the substantially straight cylindrical outer surface has an electrically conductive outer region. Heater assembly for glow plugs.

16. The heater assembly of claim 15 wherein the heater probe has an electrical lead extending from the electrically conductive outer surface to the electrically conductive outer region.

12. The concave pocket of claim 11 wherein the concave pocket is formed by an annular wall having an outer surface that is radially outward of the tapered inner surface, wherein the outer surface is tapered at a different angle than the tapered inner surface. Heater assembly for a glow plug, characterized in that there is.

18. The annular wall of claim 17 wherein the annular wall extends from one of the attaching end or the proximal end to the base of the concave pocket, the annular wall having a thickness adjacent the base and the attaching end or the proximal end. Heater assembly for a glow plug, having another thickness adjacent to one of said one thickness being greater than said another thickness.

19. The heater assembly of claim 18, wherein the thickness of the annular wall varies while continuously extending from one of the attachment end or the root end to the base.