DE29824933U1 - Glühstiftkerze mit Fassung und Befestigungshüle, insbesondere für Dieselmotoren mit Tiefbohrungen - Google Patents

Description

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DATUM / DATE

04.2003

Glühstiftkerze mit Fassung und Befestigungshülse, insbesondere für Dieselmotoren mit Tiefbohrungen

GRÜNECKER KINKELDEY
STOCKMAIR & SCHWANHÄUSSER ;··,
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Einzutragende Fassung

Glühstiftkerze mit Fassung und Befestigungshülse, insbesondere für Dieselmotoren mit Tiefbohrungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glühkerze für Dieselmotoren des Typs, der umfasst:

- einen Körper aus Metall mit einem Gewindeabschnitt, der in einen Gewindeabschnitt eines Motorkopfes eingreift,

- ein Mantelelement aus Metall, das von einem Ende des Körpers vorsteht, und

- einen Heizwiderstand, der sich in dem Mantelelement erstreckt und ein erstes Ende aufweist, das mit einem Spannungsversorgungselement verbunden ist, das sich durch den Körper hindurch erstreckt, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Mantelelement verbunden ist.

Für die neuen Direkteinspritzdieselmotoren sind Glühkerzen mit immer längeren Körpern erforderlich. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Achse der Glühkerze bei diesen Motoren parallel zu der Einspritzdüse ist und die Glühkerze sich im Wesentlichen durch die gesamte Dicke des Motorkopfes hindurch erstrecken muss. Bei den Glühkerzen für die am weitesten entwickelten Vorkammermotoren machen die Kosten für den Körper ungefähr 20 Prozent der Gesamtkosten der Glühkerze aus. Die Zunahme der Kosten.für den Körper der Glühkerze ist proportional zu ihrer Länge, und bei dem neuesten Typ Kerzen für Direkteinspritz-Dieselmotoren mit tiefen Bohrungen (wells) machen die Kosten für den Körper ungefähr 50 Prozent der Gesamtkosten der Glühkerze aus.

Des weiteren treten durch die größere Länge des Körpers stets zunehmende Probleme bei der Beibehaltung der Konzentrizitäts- und der Koaxialitätstoleranzen innerhalb der Grenzwerte auf, die von den Automobilherstellern gefordert werden.

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DE-A-19630208 offenbart eine Glühkerze mit einem ummantelten Element, die die Merkmale des Oberbegriffes von Anspruch 1 aufweist und ein Kerzengehäuse, ein Verbindungselement für den Glühstrom sowie eine Röhre umfasst, die an dem Kerzengehäuse befestigt und an ihrem Ende verschlossen ist, das von dem Kerzengehäuse weggewandt ist. Das Kerzengehäuse umfasst zwei Abschnitte und je nach der gewünschten Gesamtlänge der Glühkerze mit ummantelten Element ein Zwischenelement einer auszuwählenden Länge, das einen ersten Teil und einen zweiten Teil des Kerzengehäuses miteinander verbindet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Glühkerze zu schaffen, die für den Einsatz in Dieselmotoren mit tiefen Bohrungen bestimmt ist und die wirtschaftlicher ist als eine herkömmliche Glühkerze und bei der die Herstellungstoleranzen innerhalb eingeschränkterer Grenzwerte als bei den Glühkerzen mit herkömmlichen Aufbau aufrecht erhalten werden können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Glühkerze mit dem Merkmalen erfüllt, die den Gegenstand des Hauptanspruchs bilden.

Die vorliegende Erfindung schlägt vor, den Körper der Kerze in zwei Teile zu unterteilen. Ein erstes Teil bzw. unteres Teil (Kapsel) dient dazu, das Mantelelement zu tragen und das Austreten von Gas aus der Brennkammer zu verhindern. Das zweite Teil bzw. obere Teil (Befestigungsbuchse) trägt den Gewindeabschnitt, der für den Eingriff mit dem Gewindeabschnitt der Bohrung erforderlich ist, und dient lediglich dazu, den unteren Abschnitt an das konische Dichtungsende der Bohrung zu schieben und das Element für die Spannungszufuhr des Widerstandes aufzunehmen, der in dem unteren Abschnitt aufgenommen ist.

Die Lösung gemäß der Erfindung ermöglicht eine Verringerung der Kosten sehr langer Körper von Glühkerzen auf Einsatzgebieten, bei denen die Kerze in einer sehr tiefen Bohrung angebracht werden muss.

Des weiteren ermöglicht die Erfindung die Standardisierung des unteren Abschnitts, der zusammen mit dem Mantelelement aus Metall eine Kapsel formt, die mit oberen Abschnitten unterschiedlicher Abmessungen verbunden werden kann. Mit lediglich fünf

oder sechs verschiedenen Typen von Kapseln ist es möglich, die Funktions- und Formanforderungen der meisten Motoren zu erfüllen. Die Glühkerze kann an den jeweiligen Typ Motor angepasst werden, indem lediglich der obere Abschnitt ausgewechselt wird.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Verringerung der Kosten für das Widerstands-Spannungszuführelement, das vorteilhafterweise aus einem einfachen Draht bestehen kann, der sich durch den oberen Abschnitt des Körpers hindurch erstreckt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Verlauf der ausführlichen Beschreibung, die lediglich als Beispiel dient, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, wobei:

Fig. 1 eine teilweise als Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer ersten Ausführung einer Glühkerze gemäß der Erfindung ist, die in einer Bohrung eines Motors angebracht ist,

Figuren

2 und 3 teilweise als Schnitt ausgeführten Seitenansichten der beiden Teile sind, die die Glühkerze in Fig. 1 bilden,

Fig. 4 eine teilweise als Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer zweiten Ausführung einer Kerze gemäß der Erfindung ist, und

Figuren

5 und 6 teilweise als Schnitt ausgeführte Seitenansichten der beiden Teile sind, die die Kerze in Fig. 4 bilden.

In Fig. 1 bis 3 ist eine Glühkerze für Dieselmotoren mit 10 gekennzeichnet. Die Kerze wird in einer Bohrung 12 angebracht, die in einem Kopf 14 eines Dieselmotors ausgebildet ist. Die Bohrung 12 weist zwei koaxiale zylindrische Abschnitte 12a, 12b mit unterschiedlichem Durchmesser auf, die über eine kegelstumpfförmige Dichtungsfläche 16 miteinander verbunden sind. Der zylindrische Abschnitt 12a mit dem größeren Durch-

i &idigr;

messer weist einen Gewindeabschnitt 18 beispielweise am oberen Ende der Bohrung 12 auf.

Die Zündkerze 10 besteht aus zwei einzelnen und separaten Teilen. Das untere Teil 20 ist eine Kapsel, die ein röhrenförmiges Gehäuse 22 und ein Mantelelement 24 enthält. In dem Mantelelement 24 befindet sich ein spiralförmiger elektrischer Widerstand 26, dessen unteres Ende an dem geschlossenen Ende 28 des Mantelelementes angeschweißt ist. Der Widerstand 26 kann beispielsweise aus zwei Spiralen unterschiedlicher Materialien bestehen, die in Reihe miteinander verbunden sind, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Der obere Abschnitt des Widerstandes 26 ist mit einem Anschluss 30 verbunden, der aus einem in kleinen Metallstift besteht, der vom oberen Ende des Mantelelementes über eine Dichtung 32 aus Elastomermaterial vorsteht. Das Mantelelement 24 ist auf bekannte Weise mit einem isolierenden Pulver gefüllt, so beispielsweise mit Magnesiumoxyd.

Bei dem in den Figuren dargestellten Beispiel sind das Mantelelement 24 und das röhrenförmige Gehäuse 22 zwei separate Teile aus unterschiedlichen Materialien, die aneinander befestigt werden, indem das Mantelelement 24 über den Hohlraum 34 des röhrenförmigen Gehäuses 22 eingedrückt wird. Das Mantelelement 24 besteht aus einer Metalllegierung, die gegenüber Wärme und korrodierendem Gas beständig ist, so beispielsweise aus INCONEL, während das röhrenförmige Gehäuse 22 beispielsweise aus Stahl besteht. Bei einer Variante der vorliegenden Erfindung kann die Kapsel 20 in monolithischer Form hergestellt werden, wie dies in der europäischen Patentanmeldung Nr. 97830307.1 des gleichen Anmelders offenbart ist. In diesem Fall bestehen das röhrenförmige Gehäuse 23 und das Mantelelement 24 aus dem gleichen Material und werden von einem monolithischen Teil ausgehend mit Formvorgängen hergestellt, so beispielsweise durch Schmieden.

Das röhrenförmige Gehäuse 22 weist eine äußere zylindrische Fläche 36 mit einem Durchmesser auf, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Abschnitts 12a der Bohrung 12. Die zylindrische Fläche 36 endet an ihrem unteren Ende in einer kegelstumpfförmigen Fläche 38, die an die entsprechende kegelstumpfförmige Fläche 16 der Bohrung 12 gedrückt wird.

Der Anschluss 30 ist elektrisch mit einem Spannungszuführelement 40 verbunden, das beispielsweise aus einem massiven oder geflochtenen Draht besteht, der vom oberen Ende der Kapsel 20 hervorsteht. Das Spannungszuführelement 40 wird mittels eines aus Metall bestehenden Zwischenstücks 42, das an dem Element 40 und dem Anschluss 30 befestigt ist, auf bekannte Weise an dem Anschluss 30 angeschlossen, so beispielsweise durch Schweißen oder Walzen. Das Spannungszuführelement 40 wird beispielsweise durch eine Ummantelung aus Kunststoff- oder Textilmaterial isoliert. Das Spannungszuführelement 40 erstreckt sich durch ein Verbindungselement 44 hindurch, das beispielsweise mittels eines Gewindes 46 an dem oberen Ende des röhrenförmigen Gehäuses 22 befestigt ist. Das Verbindungselement 44 drückt eine isolierende Buchse 48, die beispielsweise aus Keramikmaterial oder aus bakelisiertem Gewebe besteht, nach unten, wobei diese wiederum einen O-Ring 50 an die Außenfläche des Zwischenstücks 42 drückt. Der O-Ring 50 dient dazu, zu verhindern, dass Flüssigkeit oder Schmutz mit dem Heizelement 24 in Kontakt kommen. Das Verbindungselement 44 weist ein Loch 52 auf, durch das sich das Spannungszuführelement 40 hindurch erstreckt. Das Verbindungselement 44 weist einen Stift 54 auf, der mit einem oder mehreren Längsschlitzen 56 versehen ist, die eine radiale Verformung des Stiftes 54 ermöglichen. Der Stift 54 hat einen Kopf mit einer kegelstumpfförmigen Fläche 58 sowie einem Schaft mit einem unterschnittenen Abschnitt 60.

Die Glühkerze 10 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst des weiteren einen oberen Abschnitt, der durch eine Fixierbuchse 62 mit einem Gewindeabschnitt 64 gebildet wird, der mit dem Gewindeabschnitt 18 in der Bohrung 12 in Eingriff kommt. Die Fixierbuchse 62 weist einen Sechskantkopf 66 auf, der mit einem Schlüssel in Eingriff kommen kann, um die Kerze anzuziehen oder von dem Motorkopf zu entfernen. Die Fixierbuchse 62 weist ein Loch 67 auf, durch das sich das Spannungszuführelement 40 hindurch erstreckt. Am oberen Ende der Fixierbuchse 62 ist vorzugsweise ein Dichtungselement 68 eingeführt, das auf die Außenfläche des Spannungszuführelementes 40 einwirkt. Das Ende des Spannungszuführelementes 40, das aus der Fixierbuchse 62 austritt, ist mit einem elektrischen Verbinder (nicht dargestellt) verbunden, der dazu dient, die Glühkerze 10 mit einem Spannungsversorgungskabel zu verbinden.

Das untere Ende der Fixierbuchse 62 weist einen Eingriffssitz 17 mit einer unterschnittenen Form auf, der eine Eintrittsöffnung 72 hat, die kleiner ist als der Kopf des Stiftes

54 und etwas größer als der Durchmesser des Schaftes des Stiftes. Der Kopf des Stiftes 74 schnappt in den Sitz 70 ein, um die beiden Teile der Kerze 10 in axialer Richtung miteinander zu verbinden.

Die Fixierbuchse 62 und das röhrenförmige Gehäuse 22 bilden zusammen den Körper der Kerze 10, die bei der herkömmlichen Lösung aus einem Teil besteht.

Die Glühkerze gemäß der vorliegenden Erfindung kann dem Endverbraucher in zusammengesetztem Zustand geliefert werden, oder in die beiden Teile 20, 62 zerlegt. Wenn die Kerze zusammengesetzt wird, hat sie den in Fig. 1 dargestellten Aufbau, wobei der Stift 54 in den Sitz 70 eingreift. Wenn die Zündkerze bereits zusammengesetzt geliefert wird, wird sie auf gleiche Weise wie jede andere bekannte Kerze eingesetzt oder entfernt. Wenn die beiden Teile 20, 62 separat geliefert werden, muss der Benutzer das Spannungszuführelement 40 über das Loch 67 der Fixierbuchse 62 einführen. Die beiden Teile werden dann in die Bohrung 12 eingeführt, und das Element 62 wird mit einem normalen Schlüssel festgeschraubt. Der nach unten wirkende Druck der Fixierbuchse bewirkt das Einschnappen des Stiftes 54 in der Aufnahme 70 sowie einen axialen Schub, durch den die Kapsel 20 an der dichtenden konischen Fläche 16 anschlägt, die in der Bohrung 12 ausgebildet ist. Wenn die Kerze aus der Bohrung entfernt wird, wird durch Losschrauben der Fixierbuchse 62 die Kapsel 20 auf Grund des Eingriffs des Stiftes 54 in dem Sitz 70 aus der Bohrung 12 entfernt. In Fig. 4 bis 6 ist eine Variante der Glühkerze gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Elemente, die mit den oben offenbarten identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Der Hauptunterschied zu den bereits offenbarten Ausführungen besteht darin, dass der Stift 54 von der Fixierbuchse 62 getragen wird, während der Eingriffssitz 70 in dem röhrenförmigen Gehäuse 22 der Kapsel 20 ausgebildet ist. Der Stift 54 kann in integraler Form mit der Fixierbuchse 62 ausgebildet sein, wie dies in Fig. 4 und 6 dargestellt ist. Das röhrenförmige Gehäuse 22 der Kapsel 20 weist einen Gewindeabschnitt 74 auf, in den eine Buchse 76 eingreift, die dazu dient, den O-Ring 50 an den Verbinder 42 zu drücken. Bei der in Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführung wird der Draht, der das Spannungszuführelement 40 bildet, an dem Verbinder 42 angeschweißt. Bei einer weiteren Variante (nicht dargestellt) könnten andere Systeme zum Befestigen des Spannungszuführdrahtes an dem Anschluss 30 eingesetzt werden. So könnte diese Verbindung bei-

spielsweise mittels eines Verbinders ausgeführt werden, der an der Elektrode 30 angeschweißt ist, sowie mittels eines elektrischen Steckers, der mit dem Draht 40 verbunden ist, und mittels eines Steckers, der elektrisch mit dem Draht 40 verbunden ist und von der Fixierbuchse 62 getragen wird.

Claims (8)

1. Glühkerze für Dieselmotoren die umfasst:
einen Körper (22, 62) aus Metall mit einem Gewindeabschnitt (64), der in einen Gewindeabschnitt (18) eines Motorkopfes (14) eingreift,
ein Mantelelement (24) aus Metall, das von einem Ende des Körpers (22, 62) vorsteht, und
einen Heizwiderstand (26), der sich in dem Mantelelement (24) erstreckt und ein erstes Ende aufweist, das mit einem Spannungsversorgungselement (40) verbunden ist, das sich durch den Körper (62, 22) hindurch erstreckt, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Mantelelement (24) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Körper in zwei separate Teile unterteilt ist, wobei ein erstes (22) derselben an dem Mantelelement (24) befestigt ist, und ein zweites (63) derselben einen Gewindeabschnitt (64) aufweist.

2. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (22) des Körpers eine zylindrische Aussenfläche (36) aufweist, die in einem kegelstumpfförmigen Dichtungsbereich (38) endet, von dem aus das Mantelelement (24) vorsteht.

3. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und der zweite Teil des Körpers (22, 62) mit Eingriffseinrichtungen versehen sind, die axial zusammenwirken, um das Entnehmen des ersten Teils des Körpers (22) aus einer tiefen Bohrung durch Einwirken auf das zweite Teil (62) zu ermöglichen.

4. Glühkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffseinrichtung ein Kupplungselement (54) umfasst, das von einem der beiden Teile des Körpers (22, 62) getragen wird, und in einen Sitz (70) eingreift, der an dem anderen Teil (62, 22) vorhanden ist.

5. Glühkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement einen radial verformbaren Stift (54) mit einem unterschnittenen Abschnitt (60) umfasst, der in einen Sitz (70) mit einem unterschnittenen Profil einschnappt.

6. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen elektrischen Anschluss (30) umfasst, der aus dem Hülsenelement (24) vorsteht und mit einem isolierenden Draht (40) verbunden ist, der sich durch ein Loch (67) des zweiten Teils (62) des Körpers hindurch erstreckt.

7. Glühkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (40) mit dem Anschluss (30) mittels eines Zwischenstücks (42) verbunden ist, und dass sie ein Dichtungselement (50) umfasst, das zwischen der Außenfläche des Zwischenstücks (42) und der Innenwand des röhrenförmigen Gehäuses (22) angeordnet ist.

8. Glühkerze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gewindeelement (44, 74) umfasst, das einen axialen Druck auf das Dichtungselement (50) ausübt.