CN101268308B - 复合导体，尤其用于柴油发动机电热塞的复合导体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括金属导体和陶瓷导体或非导体的复合导体，它们中的至少一个是伸长的且两者以导电方式彼此相连，其特征在于所述陶瓷导体(11)或非导体和所述金属导体(3)通过相对于所述至少一个伸长的导体(3，11)的轴向(37)倾斜延伸的接触表面硬焊接至彼此。

Description

复合导体,尤其用于柴油发动机电热塞的复合导体

技术领域

本发明涉及一种特别地用于柴油发动机电热塞的复合电导体。

背景技术

从DE 103 53 972 A1中已知具有权利要求1的前序部分的特征的用于柴油机电热(glow plug)塞的复合电导体。该复合电导体包括伸长的陶瓷内部导体，围绕陶瓷内部导体的伸长的陶瓷外部导体以及设置在所述陶瓷内部导体和所述陶瓷外部导体之间的同样是陶瓷的绝缘体。相对彼此同轴设置内部导体、外部导体和绝缘体。通过共挤成型和随后是烧结的粉末冶金工艺生产复合导体。然后经进一步处理形成用于柴油机电热塞的陶瓷发热束。为此，导体被切成预定长度的段，其一端，即随后将伸进柴油机的燃烧室的一端，具有加热层，该加热层构成电子加热电阻，该电子加热电阻在将陶瓷内部导体和陶瓷外部导体的前端处将它们相连。

在电热塞的生产期间，陶瓷内部导体和陶瓷外部导体必须以导电方式连接到金属馈电线。DE 103 53 972 A1没有公开实现这一点的方法。

DE 40 28 859 A1公开了具有陶瓷加热装置的电热塞。然而，该陶瓷加热装置不包括同轴陶瓷导体，而是U型陶瓷导体，该U型陶瓷导体的两个分支都以绝缘的方式伸入到电热塞的金属机壳中，两端被装配到该金属机壳中并被硬焊接(hard-solder)到金属帽上。依次将金属帽连接到两个馈电线，一个由所述电热塞的金属机壳代表，另一个被同轴设置在该机壳中并在该机壳的后部以绝缘的方式导引出机壳。

从DE 40 28 859 A1了解到的将陶瓷导体连接到金属馈电线的方式不能应 用到从DE 103 53 972 A1了解到的这类具有同轴设计的陶瓷导体。

发明内容

现在，本发明的一个目的是示出了陶瓷电导体，特别是由伸长的陶瓷内部导体、伸长的陶瓷外部导体以及设置在两者之间的绝缘体组成的复合电导体，如何低成本并可靠地连接到馈电线，以致它们能够适合于在200摄氏度以上的温度下使用，优选在用于柴油发动机的电热塞中使用。

通过具有权利要求1的特征的复合电导体实现所述目的。在权利要求23到25中详细说明了一种用于生产这样的复合电导体的有利方法。本发明的进一步有利的改善是子权利要求的主要内容。

根据本发明，一种复合电导体由陶瓷导体或绝缘体和金属导体组成，它们中至少一个是伸长的，该复合电导体由这样的一种方法形成，其中所述陶瓷导体与所述金属导体通过相对于所述至少的一个伸长的导体的轴向倾斜延伸的接触表面焊接到彼此，由此它们彼此以导电方式相连。

这提供了显著的优点：

通过相对于所述轴向倾斜地延伸的接触表面来制造在所述陶瓷导体或非导体与所述金属导体之间电接触，即使在导体横截面小的情况下也可以实现相对大的接触面积，这允许获得低的接触电阻和足够坚固耐用的焊接连接。

通过使所述接触面相对与所述至少一个伸长的导体的纵轴倾斜延伸而不是以直角延伸，不仅可以通过使电流流经将要连接的所述导体的电流为所述焊接处理产生必需的热，还可能以非接触的方式从外部供热，例如，通过所述导体的感应加热。把将在其上进行硬焊接操作的所述复合电导体设置在电感环路中，向电感环路供应用于通过感应首先加热所述金属导体的电流。通过电感应加热所述接触面可以有效地完成并可以获得短的周期时间，在任何情况下，每个焊接操作会少于30秒，甚至每个焊接操作可能减少到几秒。

尽管焊接表面相对较大，但本发明允许实现所述复合电导体的紧凑设计。

由所述复合电导体实现的特殊的优点是：一个导体的一端逐渐变细，另一导体提供匹配的逐渐变细的凹口，所述一个导体的所述逐渐变细的端部可以适合所述凹口。在这种情况下，在所述复合导体的生产期间，实现了自定心(self-centering)效果，这有助于实现小的产品容差，此外，所述表面彼此挤压从而在所述焊接操作期间阻止任何不期望的空气接近所述焊料。

通过所述一个导体上的楔形或锥形的椎体和所述另一个导体上的楔形或锥形的凹口来实现特别的优点。所述楔形可以简单地通过两个相对倾斜的表面形成，但也可以由这样的两个以上的表面形成，所述侧表面相对于所述轴向倾斜地延伸并形成具有三个或三个以上侧面的锥体的横向表面。

本发明还适合于这样的复合导体，其中所述各导体中的至少一个被电绝缘体尤其是陶瓷绝缘体包围，所述绝缘体长度的一部分将被所述硬焊料覆盖而不会影响其绝缘功效。

本发明特别有利于这样的一种复合导体，其中伸长的陶瓷内部导体以导电的方式连接到伸长的金属内部导体，而包围所述陶瓷内部导体的伸长的陶瓷外部导体以导电方式连接到伸长的金属外部导体，在所述陶瓷内部导体与所述陶瓷外部导体之间设置绝缘体。所述两个陶瓷导体中的至少一个和与其接触的所述金属导体彼此适合，并通过硬焊接到彼此的相对于它们的轴向倾斜延伸的侧面和相对设置的对应的倾斜的内表面建立电气接触。

这提供了显著的优点：

通过相对其纵方向倾斜地延伸的表面，尤其是通过侧面和相对地设置的对应的倾斜的内表面，在所述至少一个陶瓷导体与所述金属导体间建立所述电接触，即使在小导体横截面情况下也可以实现相对大的接触面积，这允许获得接触电阻低并足够坚固耐用的焊接连接。

通过将所述至少一个陶瓷导体和将要与其连接的所述金属导体中的一个沿相对于其轴向倾斜地延伸的表面装配到另一个中，可以在所述复合导体的生产期间，实现自定心效果，这有助于获得小的产品容差。

通过将所述至少一个陶瓷导体和将要与其连接的所述金属导体的中的一个沿相对于其轴向倾斜延伸的表面装配到另一个中，可以在将一个导体焊接到另一个导体的的操作期间推压将要连接的所述两个导体，由此将焊料压到所述接触表面上。这提供了更多的优点：所述焊料将可靠地浸润所述两个接触表面而焊料的厚度可以被限制至最小值。与所述陶瓷导体和所述金属导体的热膨胀系数不同的所述焊料的热膨胀系数，不会对所述焊接连接的耐久性产生有害的影响；替代地，在所述接触表面之间的所述焊料充当一个薄的、易延展的平衡(equalizing)层。

通过将所述至少一个陶瓷导体和将要与其连接的所述金属导体中的一个装配到另一个中，以及通过倾斜的表面，尤其是倾斜的侧面和相对设置的对应的倾斜的内表面将两者连接，在焊接操作期间，可以阻止任何不期望的空气接近所述焊料，以致所述焊料按预期与所述要连接的两个接触表面反应而不与空气反应。

尽管具有相对较大的焊接表面，但本发明允许实现所述复合电导体的简洁设计，特别是对于下列情况，不是一个而是两个陶瓷导体和其对应的金属导体，将一个装配在另一个中，并通过焊接到彼此的相对于其轴向倾斜延伸的侧面和相对设置的对应的倾斜的内表面来制造接触。

优选地，所述金属外部导体包围所述金属内部导体，所述金属外部导体与所述金属内部导体电绝缘。然而，所述金属内部导体被所述金属外部导体包围不是必须的。更确切地，用于所述金属内部导体的术语“内部导体”仅仅表示它是所述陶瓷内部导体的延续。如果所述金属外部导体没有包围所述金属内部导体，那么，代替地，它将包围至少部分长度的所述陶瓷外部导 体，并优选仅仅其长度的一部分。

所述内部导体和所述外部导体本不需要具有圆形或者环形的横截面。替代地，其横截面还可以是卵形的、椭圆形的、长方形的或多边形的。优选圆形的或者环形的横截面因为这样的横截面特别适合于低成本生产。在这种情况下，所述内部导体和所述外部导体有利地彼此同轴设置。

优选地，所述制造接触的侧面是平截头体形的表面.这提供了定心所述装配的连接以及将所述焊料以均匀的薄层的形式分配在所述接触表面之间的环形间隙中的最简单的方法。

在本技术领域公知适于将金属和陶瓷元件彼此连接的硬焊料，特别是基于银的硬焊料。当使用标准的基于银的硬焊料加工时，必须首先金属化所述陶瓷接触表面。根据本发明，优选使用活性焊料。这样可以提供这样的优点，避免了金属化所述陶瓷接触表面的步骤。活性焊料不在陶瓷上流动。因此，所述活性焊料在冷环境中施加到将要焊接到彼此的所述表面之间。然后一起挤压这些表面，加热所述连接区域到焊接温度。一旦所述焊料熔化，通过将所述接触表面挤压到一起使焊料均匀分布。在所述润湿状态的活性焊料与所述陶瓷表面反应，但也同氧气和氮气反应。然而，由于本发明提供的所述焊接表面的特殊设计，空气几乎没有机会到达所述热焊料，所以与其他已知的情况相反，当使用活性焊料焊接时，所述焊接操作不必在高等级的惰性气体氛围或在高真空环境下进行。

根据ISO 3677，一种非常适合的活性焊料是B-Ag72.5CuInTi 730/760，它有以下成分：按重量计算72.5％的银，19.5％的铜，5％的铟，3％的钛。所述焊料的熔化范围是730摄氏度到750摄氏度，加工温度(焊接温度)约850摄氏度到950摄氏度。

一种将所述焊料施加到要连接到彼此的所述接触表面的一种的方法为产生平截头体形状的活性焊料片。然而，产生这样的形状片是昂贵的。因此优 选使用由所述活性焊料制造的箔，其可以离卷处理。所述活性焊料箔的各段以锥形卷绕并设置在所述导体中的一个的凹口中，凹口由将要被焊接的内部表面划定界限，优选平截头体形状。一旦设置到所述凹口内，所述活性焊料箔，倘若其具有足够的弹性，就会自动解卷直到它平贴要被焊接的所述内部表面。万一所述活性焊料箔弹性太小或没有弹性，当所述匹配的另一平截头体形的导体的倾斜的侧面装入已经放置了所述活性焊料箔的凹口中时，箔将被解卷并被夹在要焊接到彼此的所述两个接触表面之间。这使得所述操作非常有效。

要焊接到彼此的所述接触表面与所述导体的纵轴之间形成的角度优选小于45°。优选，形式为非常小的楔或平截体表面的接触表面，所述接触表面与所述导体的纵轴之间形成的角度小于20°，优选为5°到15°。考虑所述期望的大的接触面，以及小的导体横截面，考虑到有利的自定心效果以及为了获得均匀分布所述焊料而在对所述两个接触表面之间的焊料施加压力的可能性，这看起来是最优的。原则上，是否在所述陶瓷导体或所述金属导体上提供要被焊接的表面或侧面无关紧要。优选，在复合电导体在所述陶瓷外部导体的外部上的情况下，应该在所述陶瓷导体中的一个上提供将被焊接的表面或侧面中的至少一个。倘若在所述陶瓷内部导体中形成了一个匹配的凹口，要被焊接的第二侧面可以在所述金属内部导体的外部上。最简单地，要被焊接的两个侧面都应该设置在所述陶瓷导体上，特别优选所述陶瓷内部导体、所述陶瓷外部导体以及分开两者的所述绝缘体以通常的平截头体形状的侧面，平截头体形状的侧面可以通过普通打磨操作低成本地生产。

本发明的实施例提供额外的优点：由于所述绝缘体的锥形表面，所述两对接触表面在所述陶瓷内部导体与所述陶瓷外部导体之间具有相对大的间隙，选择的所述锥的锥角越小，所述间隙增大。因此，在焊接操作期间被挤出所述结合间隙的任何焊料都不会在所述两对接触面之间产生不期望的电分 流(shunt)。

本发明的实施例，其中要被焊接的所述侧面中的一个被设置在所述陶瓷外部导体的外部上而要被焊接的所述侧面中的另一个被设置在所述金属内部导体的外部上，保证所述接合处的较高的机械稳定性，但也具有作为挤出的焊料而引起的较高的电分流的危险，优好通过为将所述陶瓷内部导体与所述陶瓷外部导体隔离的所述绝缘体提供钝(blunt)端面来限制该危险。

在本发明的相同的实施例中，所述陶瓷内部导体的所述平截头体形的内表面优选过渡到短圆柱盲孔，可在其中容纳活性焊料，如果有一些的话。

优选，在到所述陶瓷内部导体的结合点附近所述金属内部导体有一个颈(neck)。这会减小所述金属内部导体的弯曲强度，因此便于所述复合导体的装配，因为所述陶瓷内部导体与所述金属内部导体可以更容易地使一个居于另一个的中心而没有所述陶瓷内部导体折断的任何危险。

由于它们被焊接到所述陶瓷内部导体和所述陶瓷外部导体，所述金属内部导体和所述金属外部导体在接合处彼此保持一定间隔。所述金属内部导体与所述金属外部导体之间的绝缘由空气更好地实现，如果需要，在某些区域，由设置在所述金属外部导体与所述金属内部导体之间的一个或多个环形绝缘体来实现绝缘。这样的环形绝缘体不仅保证在所述金属内部导体和所述金属外部导体之间提供所需的电隔离，还允许可以通过摩擦、通过在所述环形绝缘体的区域改变所述外部导体的形状例如卷曲，将所述两个金属导体机械地连接到彼此。

根据本发明的复合导体适于导入或导出的目的，例如，用于使金属或陶瓷导体紧贴地通过壁到在较高的温度下使用密闭的机壳中。例如，这样的导体通过锥形接触表面焊接到对应的由绝缘陶瓷制作的基座表面。它同样适用于电离电极，以及适用于在加热***的燃烧器和独立的机动车加热器中使用的具有类似的陶瓷加热器元件的辉光点火器。本发明还适用于具在高温下使 用的陶瓷元件的传感器，该高温受到所述焊料开始熔解的温度的限制。根据本发明的复合电导体可以用于高达700°摄氏的温度而没有任何问题。

本发明特别适用于柴油发动机的电热塞。电热塞包括金属机壳，其具有外螺纹用于旋进柴油发动机中的接收孔。固定在所述机壳中的发热束伸出所述金属机壳并伸入所述柴油发动机的燃烧室。在电热塞后面，连接线连出所述机壳，并与所述机壳绝缘。第二终端(接地端)的任务通常由所述机壳承担。

根据本发明组成的同轴导体用于这样的电热束，那么，所述加热束的机壳作为所述金属外部导体或根据本发明的所述复合电导体的金属外部导体的元件或形成所述金属外部导体的延续。优选地。所述机壳补充有装配在面对所述柴油发动机的燃烧室的所述机壳前端中的金属套筒。所述金属套筒应该是根据本发明的复合电导体的一部分。便利地，应该在将根据本发明的所述复合电导体安装进所述电热塞的机壳之前，制造好该复合导体的焊接连接。这有利于所述电热塞的生产。一旦所述焊接连接已制作好，最简单地通过将所述金属套筒推到底来将所述金属套筒从前端***所述电热塞的机壳并固定在该到底的位置。然后，所述套筒以一定的长度伸出所述电热塞的机壳的前端，而所述陶瓷内部导体和所述陶瓷外部导体将伸出所述金属套筒的前端并将通过例如根据DE 103 53 972 A1形成的陶瓷加热元件在它们的顶端处连接到彼此。

附图说明

本发明的进一步的特征和优点将通过随后给出的本发明的某些实施例的描述变得显而意见。

图1示出了通过根据本发明的复合导体的一部分的纵截面；

图2以放大的尺度示出了图1中示例的导体的一部分；

图3示出了通过根据本发明的复合导体的一部分的第二实施例的纵截面；

图4示出了通过根据本发明的复合导体的一部分的第三实施例的纵截面；

图5以放大的尺度示出了在图4中示例的实例的细节；

图6示出了通过根据本发明的导体的第四实施例的纵截面；

图7示出了通过根据本发明的导体的第五实施例的纵截面；

图8示出了通过根据本发明的电热塞的第一实施例的纵截面；

图9示出了通过根据本发明的电热塞的第二实施例的纵截面；

图10示出了通过根据本发明的电热塞的第三实施例的纵截面；

图11示出了通过根据本发明的电热塞的第四实施例的纵截面；

图12示出了通过金属导体与绝缘陶瓷导体之间的接合处的纵截面；

图13示出了通过根据本发明的导体的第六实施例的纵截面，该导体适用于具有陶瓷加热束的电热塞；以及

图14示出了通过根据本发明的导体的第七实施例的纵截面，该导体适用于具有陶瓷加热束的电热塞。

在不同的实施例中相同或者对应的部分用相应的参考标号表示。

具体实施方式

图1和图2是出了具有陶瓷同轴导体1的复合导体，其由陶瓷内部导体11、陶瓷外部导体13以及设置在二者之间的陶瓷绝缘体12组成。陶瓷外部导体13被连接至作为馈电线的金属导体2。陶瓷内部导体11被连接至作为馈电线的同轴内部导体3。

陶瓷同轴导体1朝其端点呈锥形地逐渐变细。这样可以取得以下效果，向陶瓷内部导体11提供平截头体形的侧面10，向陶瓷外部导体13提供平截头体形的侧面14，向绝缘体12提供平截头体形的侧面16，各表面彼此无缝地过渡。金属内部导体3包括匹配的具有平截头体形的内部表面8的凹口7，其后是 短圆柱盲孔9。金属外部导体2具有匹配的平截头体形的内部表面15，其后是连续的圆柱孔17。所述平截头体形的表面之间的夹角的一半，即，锥体的侧面与纵轴37之间的角度，等于约10°。

在将金属外部导体2装配到陶瓷外部导体13上以及将金属内部导体3装配到金属内部导体11上之前，卷绕成锥形的活性焊料箔被引入到金属内部导体3中的锥形凹口7和金属外部导体2中的锥形凹口中。然后，通过装配陶瓷同轴导体1解卷箔并夹住箔。一旦加热活性焊料到其工作温度，它自己会以均匀的薄箔的形式分布于接合间隙，以分别通过大但而薄的焊料层4和5分别将金属导体2和3连接到陶瓷导体12和11，在焊料层4与5之间将通过在绝缘体12上的平截头体形的侧面16保持间隔，该间隔将足够大以防在焊料层4和5之间形成任何不期望的电分流。在附图中，放大了焊料层4和5的厚度。

所述设置是自动定心、耐用以及紧凑的。

图3所示的实施例与第一实施例不同，因为陶瓷内部导体11，具有过渡到短圆柱盲孔19的平截头体形的内部表面18，而不是具有平截头体形的侧面。相应地，金属内部导体13具有匹配的平截头体形侧面20。金属外部导体2比在第一实施例中的情况更薄并在其全部长度上有同样的壁厚以致其锥形部分在其内部和外部都是锥形的。绝缘体12具有有将焊料层4和5彼此分隔开的钝端面21。

该实施例以焊料层4和5之间较小的间隙为代价提供比在图1和2中示例的实施例更高的机械稳定性。

在图4和5中示例的实施例与在图1和2中示例的实施例不同，因为金属外部导体2延伸超过了陶瓷内部导体11的端部以致它也同轴地包围了金属内部导体3。考虑该延伸，为了保证金属外部导体2与金属内部导体3的之间的电隔离，在两个焊接接头之间离后者一定的距离设置环形绝缘体6。在绝缘体与陶瓷内部导体11的尖端之间，在金属内部导体3中提供颈22，颈22减少金属内部 导体3的弯曲强度并且有利于对准金属内部导体3与陶瓷内部导体11的操作。

在该实施例中，金属内部导体3及其连接区域被同轴金属外部导体2屏蔽。

图6中示例的第四实施例与附图3中示例的第二实施例不同，因为金属外部导体2自连接区域沿反方向延伸，于是同轴地包围金属内部导体3。金属外部导体2不具有连续的壁厚度；替代地，壁厚度被连接区域提供的锥形凹口减小了，导致平截头体形的内部表面15。

图7中示例的复合导体的第五实施例与图3中示例的第二实施例不同，因为金属外部导体2具有连续的壁厚度并延伸超过连接区域以致它不仅同轴包围陶瓷同轴导体1，还同轴包围了金属内部导体3。

图8示出了包括根据本发明的复合导体的电热塞。电热塞具有金属机壳24和具有锥形开口的头部25。在距所述头部25一定距离处提供具有外螺纹27的较厚的机壳。远离头部25的机壳24的前端具有圆柱形开口28，其后是锥形部分29。过渡到同轴包围陶瓷同轴导体1的锥形部分2a的金属套筒2，将该金属套筒2从前面引入到圆柱形开口28中并推进到锥形部分29中一直到底。陶瓷同轴导体1伸出金属套筒2的前端并被将陶瓷外部导体13连接到陶瓷内部导体11的加热元件30封闭，后者在图8中仅仅以虚线标出。

在套筒2的锥形部分内部，提供陶瓷外部导体13与金属套筒2之间的焊接接点，它构成根据本发明的复合导体的同轴外部导体。当套筒2被压入机壳24中时，机壳24同样作为根据本发明的复合导体的同轴金属外部导体。在机壳24内同轴延伸的棒形金属内部导体3由约在机壳24的中间的环形绝缘体6和在头部25的另一环形绝缘体31支撑和导引。在机壳提供的开口26的锥形部分中设置环形绝缘体31之前，在该区域中先设置闭合元件32，闭合元件32与环形绝缘体31共同合作紧紧关闭机壳的后部。在金属内部导体3的后部安装连接终端33，该连接终端33通过环形绝缘体31与机壳24电绝缘。

从套筒2伸入机壳内部的锥形逐渐变细的陶瓷内部导体11装配在金属内部导体3的前端中，并以本发明所建议的方式焊接到金属内部导体3。在陶瓷内部导体11与环形绝缘体6之间，在金属内部导体3中提供颈22，已经在上文中描述了其功能。

在环形绝缘体6的层处，金属内部导体3和机壳24的内壁是粗糙的或者分别具有滚花或开槽的表面34或35，这旨在在机壳24中使环形绝缘体6的牢固固定。为了设置环形绝缘体6，机壳24在其区域36中另外地变形，例如，通过卷曲压缩至一定的程度。这可以保证当连接器从连接终端33拉出时金属内部导体3不会被拉出机壳34。

原则上，陶瓷同轴导体1与两金属导体2和3之间的连接通过在图2中示例的方式实现。

图9中示例的电热塞与图8中示例的电热塞不同，因为在金属内部导体3中提供分隔3a，通过它将金属内部导体3分为两个部分3b和3c。分隔3a设置在陶瓷内部导体11与环形绝缘体6之间。这允许预先制造由陶瓷同轴导体1、作为外部导体的金属套筒2以及金属内部导体的部分3b组成的装置作为用于电热塞的不同实施例的标准元件，因此允许随后与不同的机壳24和金属外部导体3的不同的部分3c结合。在装配好根据本发明的复合导体之后，可以彼此焊接或者熔接两个部分3a和3b。

可能，图10中示例的实施例是更合理化的，它与图9中示例的实施例不同，因为机壳24也具有横向分隔24a，机壳24通过横向分隔24a分为前部分24b和后部分24c。该实施例提供这样的优点：不仅可以以标准尺寸预先制造由陶瓷同轴内部导体1、作为外部导体的金属套筒2以及金属内部导体的部分3b构成的复合导体，而且可以以标准尺寸预先制造机壳的前部分24c，已在其中设置了以标准尺寸预先制造的复合导体。电热塞的这样的标准化的前部分可以有效地与不同配置的后电热塞部分结合。同样配置可以应用附图11示例的实施 例，它不同于图10中示例的实施例，因为分隔3a和24a被设置在环形绝缘体6和外螺纹27之间的区域中，这意味着环形绝缘体6也已经被包括到标准化预制的范围中。

为了生产这样的电热塞，最初以本发明提出的方式将陶瓷同轴导体1焊接到作为金属外部导体的套筒2和金属内部导体的部分3b，然后将该单元组装到机壳的前部分24b。其后，在区域36变形机壳的前部24b，对着金属内部导体的部分3b挤压环形绝缘体6。接下来的步骤，在于将金属内部导体的后部分3c连接到前部分3b。一旦完成这些，后部分24c连接到机壳24的前部分24b以及最后安装闭合元件30、环形绝缘体31以及连接终端33。

图12示出了复合电导体，该复合导体由嵌入陶瓷绝缘体40中并基本上以陶瓷绝缘体40作为护套的伸长的陶瓷导体41和作为连接终端的伸长的金属导体33组成。金属导体33在端部具有接触区域39(38)。陶瓷导体41在端部具有接触区域39。例如，接触区域38和接触区域39都以相对于导体33和41的纵轴的10°的锐角延伸。陶瓷导体41的接触区域39过渡到与其对准的陶瓷绝缘体40的倾斜表面。在接触区域38与接触区域39之间提供覆盖金属导体的整个接触区域38的硬焊料层4。接触区域38比陶瓷导体41的接触区域39大，硬焊料层4不仅覆盖陶瓷导体41的整个接触区域39还覆盖绝缘体40部分邻近的倾斜表面。在图中放大了硬焊料层4的厚度。

为了为焊接操作合适地定位两个导体33和41，例如，可以使用以一定的距离彼此相对设置的两个预先定位的套筒，其中一个用于引导和对准金属导体32而另一个用于引导和对准具有护套40的陶瓷导体41。然后将硬焊料箔24夹在它们中间，所述两个导体可以在套筒中彼此相向前进直到它们的接触面积38和接触面积39彼此挤压。选择用于设置该两个套筒的间隔以使接触区域38和39的区域保持暴露。一旦完成焊接操作，复合导体可以从两个套筒中比较大的那一个中抽出套筒。

图13中示例的实施例示出了嵌入陶瓷绝缘体40并基本上以陶瓷绝缘体40作为护套的两个相互平行的陶瓷导体41和42。陶瓷导体41和42分别都有接触区域39或者44，两个接触区域向它们各自的伸长轴倾斜延伸并过渡到与其对准的绝缘体40的各自得倾斜表面。例如，接触区域39和44以10°的锐角相交陶瓷导体41和42的纵轴，并一起形成楔形的装置。接触区域39和45每一个都被分别硬焊接到金属导体33和44，金属导体45同样都具有倾斜延伸的接触区域43。接合硬焊料层4的厚度在图中被放大了并且在该接触区域以及部分绝缘体40的邻近的倾斜表面之上延伸。

为了硬焊接操作而定位导体，两个金属导体33和45可以设置在量具(gauge)中例如U型横截面的轨，并且由两个陶瓷导体41和42及其绝缘体40构成的装置的楔形尖端而可以被引入到金属导体33和45之间的楔形空间中，直到其间设置有焊料箔4的两个接触区域相对彼此受到挤压。可能会受感应影响的所述硬焊接操作之后，将复合导体从该量具移去。

图13中示例的复合导体适用于具有陶瓷加热电阻器的电热塞和非同轴设置的导体。

图14中示例的实施例示出了用于电热塞的陶瓷加热束，由U型陶瓷电热导体48和嵌入加热导体48的陶瓷绝缘体49组成。加热束在其相对燃烧室的一端是锥形的。陶瓷加热导体48的一个分支直接引向加热束的锥形表面50，在该处形成第一接触区域51。U型陶瓷加热导体48的另一分支具有一个弯曲的端部并终结在锥形表面50的一点，该点比第一接触区域51离开锥形区域50的顶端的距离大得多，该弯曲的端部形成了第二接触区域52。第二接触区域52被焊接到金属套筒47，金属套筒47是电热塞的金属机壳的一部分或者被连接到电热塞的金属机壳并在操作中被连接到地电势。第一接触区域51被连接到管状结构的伸长的金属导体46，在其一端该金属导体46以与加热束的锥角一样的锥角锥形地扩展。在电热塞的操作中，金属导体46由柴油发动机车的车载系 统的正电势供电。

为了将导体彼此连接，一片卷绕的硬焊料箔4被引入到金属套筒47的锥形开口中，在该处硬焊料箔自动使其自身适应套筒的锥形接触表面54。另一片卷绕的硬焊料箔5被引入到管状金属导体46的锥形开口中，在该处硬焊料箔5自动使其自身适应所述套筒的锥形接触表面53。通过将套筒47和金属导体46装配到陶瓷加热束的锥形表面50，焊料箔4和5被夹在各锥形表面之间并相互挤压以致在焊接操作期间很大程度上避免了进入任何氧气。由于在焊接操作期间维持的压力，产生了将陶瓷和金属接触区域彼此相连的致密均匀的薄硬焊料层。

适于在电热塞中使用的陶瓷材料是氧化铝、二氧化锆、碳化硅以及氮化硅。适合作为金属材料的是，例如，级别为15的钢和11S Mn Pb 30以及Inconel。

本发明使因长的服务寿命而出众的具有陶瓷电热束的电热塞以低成本和适合于大量生产的方式进行生产。金属内部导体的两片设计允许陶瓷加热束被焊接到其金属馈电线之后立即被检测。陶瓷加热束可以作为标准元件规格生产。可以在不同的地方和不同的时间进行最终的装配。给需要不同的后部分的用户定购分配加热束，只在最终装配时进行。金属内部导体3和机壳24的两段设计允许在这些部分中匹配不同的材料。

参考标号列表

1     陶瓷同轴导体

2     金属外部导体

2a    锥形部分

3     金属内部导体

3a    分隔

3b，3c        3的各部分

4             焊料层

5             焊料层

6             环形绝缘体

7             凹口

8             3的平截头体形的内部表面

9             3中的圆柱盲孔

10            11的平截头体形的侧面

11            1的内部导体

12            1的绝缘体

13            1的外部导体

14            13的平截头体形的侧面

15            2的平截头体形的内部表面

16            12的平截头体形的侧面

17            圆柱孔

18            11的平截头体形的内部表面

19            圆柱盲孔

20            3的平截头体形的侧面

21            钝端面

22            颈

23            -

24            机壳

24a           分隔

24b，24c  24  的部分

25            头部

26            开口

27            外螺纹

28    圆柱开口

29    锥形部分

30    加热元件

31    绝缘体

32    闭合元件

33    连接终端

34    具有滚花、开槽的表面

35    具有滚花、开槽的表面

36    区域

37    分别地，纵方向或者纵轴

38    接触区域

39    接触区域

40    陶瓷绝缘体

41    陶瓷导体

42    陶瓷导体

43    接触区域

44    接触区域

45    金属导体

46    金属导体

47    金属套筒

48    陶瓷加热导体

49    陶瓷绝缘体

50    锥形表面

51    接触区域

52    接触区域

53    接触区域

54    接触区域

Claims (30)

1.一种包括金属导体(3)和陶瓷导体(11)的复合导体，所述金属导体(3)和所述陶瓷导体(11)中的至少一个是伸长的且所述金属导体(3)和所述陶瓷导体(11)以导电方式彼此相连，其特征在于，所述金属导体(3)和所述陶瓷导体(11)中的一个导体(3，11)的一端逐渐变细以及另一个导体(11，3)具有适合所述一个导体(3，11)的所述逐渐变细的端部的匹配的逐渐变细的凹口，所述一个导体(3，11)的逐渐变细的端部配置在另一个导体(11，3)的逐渐变细的凹口内，所述陶瓷导体(11)和所述金属导体(3)通过相对于所述金属导体(3)和所述陶瓷导体(11)中的至少一个伸长的导体(3，11)的轴向(37)倾斜延伸的接触表面硬焊接至彼此。

2.根据权利要求1所述的复合导体，其特征在于所述一个导体(3，11)以楔形或者锥形的形状逐渐变细而所述另一导体(11，3)具有匹配的楔形或者锥形的凹口。

3.根据权利要求1或2所述的复合导体，其特征在于所述金属导体(3)和所述陶瓷导体(11)中的至少一个被电绝缘体(12)包围。

4.一种复合电导体，包括伸长的陶瓷内部导体(11)、包围所述陶瓷内部导体(11)的伸长的陶瓷外部导体(13)以及设置在所述陶瓷内部导体(11)与所述陶瓷外部导体(13)之间的绝缘体(12)，其特征在于：

伸长的金属内部导体(3)以电导方式连接到所述陶瓷内部导体(11)，

伸长的金属外部导体(2)以电导方式连接到所述陶瓷外部导体(13)，以及

所述陶瓷内部导体(11)的一端逐渐变细以及对应的金属内部导体(3)具有适合所述陶瓷内部导体(11)的所述逐渐变细的端部的匹配的逐渐变细的凹口，所述陶瓷内部导体(11)的逐渐变细的端部配置在金属内部导体(3)的逐渐变细的凹口内，所述陶瓷内部导体(11)和所述陶瓷外部导体(13)中的至少一个与其对应的所述金属内部导体(3)或所述金属外部导体(2)彼此适合并通过硬焊接到彼此的相对于它们的轴向(37)倾斜延伸的侧面(10，14，20)和相对设置的内表面(8，15，18)来接触。

5.根据权利要求4所述的复合电导体，其特征在于所述陶瓷内部导体(11)和所述陶瓷外部导体(13)与其对应的所述金属内部导体(3)或所述金属外部导体(2)彼此适合并通过相对于它们的轴向(37)倾斜延伸的侧面(10，14，20)接触并焊接到彼此。

6.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于所述金属外部导体(2)包围所述金属内部导体(3)。

7.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于相对于彼此同轴设置所述金属内部导体(3)和所述陶瓷内部导体(11)，相对于彼此同轴设置所述金属外部导体(2)和所述陶瓷外部导体(13)。

8.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于所述轴向倾斜延伸的侧面(10，14，20)是平截头体形的表面。

9.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于通过活性焊料(4，5)将所述陶瓷内部导体(11)和所述陶瓷外部导体(13)中的至少一个焊接到对应的所述金属内部导体(3)或所述金属外部导体(2)。

10.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于所述轴向倾斜延伸的侧面(10，14，20)与所述轴向(37)之间的角小于45°。

11.根据权利要求10所述的复合电导体，其特征在于所述角小于20°。

12.根据权利要求11所述的复合电导体，其特征在于所述角为5°至15°中任意角度。

13.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于所述陶瓷内部导体(11)、所述陶瓷外部导体(13)以及分开所述陶瓷内部导体(11)和所述陶瓷外部导体(13)的所述绝缘体(12)具有通常的平截头体形的表面(11，13，16)。

14.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于所述陶瓷外部导体(13)具有平截头体形的侧面(14)以及所述陶瓷内部导体(11)有平截头体形的内表面(18)。

15.根据权利要求14所述的复合电导体，其特征在于所述陶瓷内部导体(11)的所述平截头体形的内表面(18)过渡到圆柱盲孔(19)。

16.根据权利要求14所述的复合电导体，其特征在于将所述陶瓷内部导体(11)与所述陶瓷外部导体(13)分隔开的所述绝缘体(12)具有钝端面(21)。

17.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于所述金属内部导体(3)在至所述陶瓷内部导体(11)的连接点附近具有颈(22)。

18.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于环形绝缘体(6，31)仅仅存在于所述金属外部导体(2)与所述金属内部导体(3)之间的环形间隙的某些区域中。

19.根据权利要求4或5所述的复合电导体，其特征在于将所述复合电导体设计为用于柴油发动机的电热塞。

20.一种包括金属机壳的电热塞，其特征在于所述金属机壳(24)是根据权利要求4或5所述的金属外部导体或金属外部导体的一部分。

21.根据权利要求20所述的电热塞，其特征在于作为所述金属外部导体(2)的一部分的金属套筒(2)被装配在面对所述柴油发动机的燃烧室的所述金属机壳(24)的前端。

22.根据权利要求21所述的电热塞，其特征在于所述金属套筒(2)从所述前端进入金属机壳(24)。

23.根据权利要求21或22所述的电热塞，其特征在于所述金属套筒(2)从所述金属机壳(24)的前端伸出。

24.根据权利要求23所述的电热塞，其特征在于陶瓷内部导体(11)和陶瓷外部导体(13)伸出所述金属套筒(2)的前端并在它们的顶端通过陶瓷加热元件(30)彼此连接。

25.根据权利要求20所述的电热塞，其特征在于所述金属机壳(24)被沿横向方向分割。

26.根据权利要求25所述的电热塞，其特征在于所述金属机壳(24)在环形绝缘体(6)的附近被分割。

27.根据权利要求25或26所述的电热塞，其特征在于金属内部导体(3)被沿横向方向分割。

28.根据权利要求27所述的电热塞，其特征在于彼此邻近地定位所述金属内部导体(3)和所述金属机壳(24)被沿横向方向分割的区域。

29.一种用于制造根据权利要求4所述的复合电导体的方法，其特征在于在将所述陶瓷外部导体和/或所述金属内部导体装配到由所述金属外部导体和/或所述陶瓷内部导体提供的凹口中之前，将卷绕的焊料箔设置在所述凹口中，通过装配所述陶瓷外部导体和/或所述金属内部导体来解卷所述卷绕的焊料箔并使所述焊料箔夹在所述凹口中。

30.一种用于制造根据权利要求1到3中任何一项的复合导体的方法，其特征在于在将所述金属导体(3)和/或所述陶瓷导体(11)装配到由所述金属导体(3)或所述陶瓷导体(11)中的一个提供的凹口中之前，将卷绕的焊料箔装配在所述凹口中，通过将所述金属导体(3)和/或所述陶瓷导体(11)装配到所述金属导体(3)或所述陶瓷导体(11)的所述凹口中来解卷所述卷绕的焊料箔并使所述焊料箔夹在所述凹口中。

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