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Abgeschirmte Zündkerze Die Erfindung bezieht sich auf abgeschirmte
Zündkerzen für Brennkraftmaschinen mit hülsenartigem, außen Kühlrippen tragendem
Zündkerzenkörper, der innen mit seiner Glimmerhülse ausgekleidet ist, die die mehrteilige,
sich in Höhe des Sechskantes zugunsten wärmeführender Metallquerschnitte stark verjüngende
Isolierung der Mittelelektrode zum großen Teil umschließt undhei der das Zündkabel
mit der Mittelelektrode innerhalb des Zündkerzenkörpers verbunden ist.
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Es handelt sich bei dem Erfindungsgegenstand hauptsächlich darum,
eine abgeschirmte Zündkerze mit möglichst einfachem und gedrungenem Aufbau wasserdicht
und mit guter Wärmeabfuhr zu erhalten. -Von solchen Zündkerzen wird verlangt, daß
sie unter äußerst strengen Bedingungen sicher arbeiten. So-muß beispielsweise die
Isolation der Zündkerze, welche den Verbrennungsgasen ausgesetzt ist, Temperaturen
aushalten, welche hoch genug sind, um das Verölen der Zündkerze zu verhindern.
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Es ist bekannt, Zündkerzen elektrisch abzuschirmen, um auf den Flugzeugen
erfolgreich Funkausrüstungen verwenden zu können. Ferner ist es bekannt, die Abschirmung
mit der Zündkerze und dem Zündkabel wasserdicht zu verbinden.
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Erfindungsgemäß sollen in die Glimmerhülse zwei Gruppen von Glimmerringen
eingebaut sein und zwischen diesen ein ringförmiger, mit der Mittelelektrode vernieteter
Metallkörper etwa in Höhe des Sechskantes des Zündkerzenkörpers in diesen eingepreßt
sein. Zudem soll das Zündkabel mittels seines nachgiebigen Körpers und einer überwurfmutber
wasserdicht in dem Zündkerzenkörper befestigt sein. Eine derartige wasserdichte
Kabeleinführung ist an sich bereits bekanntgeworden.
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Die vorliegende Erfindung sieht eine Konstruktion vor, welche erfolgreich
die obigen Bedingungen erfüllt. Diese Zündkerze hat geringe Außendimensionen, um
in den V-förmigen Verbrennungsmotoren gebraucht werden zu können, und da die Isolation
ohne sehr genaue Bearbeitung hergestellt werden kann, ist es möglich, sie mit geringen
Kosten herzustellen.
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' Dies wird durch einteilige Ausbildung des Zündkerzenkörpers erreicht,
welcher die eine Elektrode trägt und in das normale Gewindeloch des Motorgehäuses
eingeschraubt wird. Dieser Zündkerzenkörper ist innen mit seiner Isolationshülse
ausgerüstet, welche vorzugsweise aus Glimmer besteht und in der sich die Glimmerringe
befinden, welche bisher häufig die Hülse umgaben.
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Zwischen den beiden Gruppen von Glimmerringen befindet sich ein. Metallstück,
welches die Mittelelektrode führt und zum Anschluß
des Hochspannungskabels
dient. Nach dem Einmiontieren dieses Metallstückes kann ein gasdichter Abschluß
dadurch erreicht werden, daß entweder dieses Metallstück auf-: geweitet wird, damit
die Glimmerhülse zv# schen ihm und der Innenwand des Zündkerzen-. körpers festhält,
;oder daß der Zündkerzenkörper zusammengezogen wird, um zu bewirken, daß die Glimmerhülse
zwischen ihm und der Außenwand des Metallkörpers festhält. Eine Mittelelektrode
wird gasdicht in den Metallkörper eingebaut, indem sie eingepreßt und dann an ihrem
oberen Ende vernietet wird.
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Ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung liegt darin, daß die Glimmerhülse
auf die ganze Länge des Zündkerzenkörpers sich erstreckt und die Glimmerringe sich
innerhalb der Glimmerhülse und Ober- und unterhalb des Metallkörpers befinden. Durch
diese Bauart wird eine vollständige Isolation und eine rasche Wärmeableitung erreicht.
Außerdem ist keine Nacharbeit wie an offen liegenden Glimmerkörpern notwendig.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, eine abgestimmte Zündherze
in verhältnismäßig kleinen Abmessungen und von solcher Form zu erhalten, welche
praktisch nicht mehr Raum als die gewöhnliche nicht abgeschirmte Zündkerze einnimmt,
welche leicht zusammen- und eingebaut werden kann, und die weitgehend gegen Überhitzung
geschützt ist. Die Merkmale der erfindungs-, g ,emäßen Bauart sind nachfolgend näher
beschrieben. Fig. i ist ein Vertikalschnitt einer Ausführungsform der Zündkerze.
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Fig. ia ist ein Vertikalschnitt des oberen Endes der Zündkerze, welcher
eine andere Konstruktion zeigt, bei der das Zündkabel rechtwinklig zur Hauptachse
der Zündkerze eingeführt wird.
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Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform einer
abgeschirmten Zündkerze, die in Übereinstimmung mit dem Wesen dieser Erfindung konstruiert
ist.
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Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig.2.
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Fig. 4 ist ein Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig.2.
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Fig. 5 ist ein Querschnitt einer Einzelheit, welche andere Mittel
darstellt, um das Kabelende gegen Überhitzung zu schützen.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und zunächst auf Fig. i umfaßt
die Erfindung in der einen Form einer Zündkerze mit Abschirmung einen Körper i,
vorzugsweise aus Stahl und ausgerüstet mit dem normalen Gewindeende 2, welches in,
das Gewindeloch des Motorgehäuses eingeschraubt werden kann. Dieser Körper ist ferner
mit einem Abschlußflansch 3 und einem Sechskantteil 4 ausgerüstet, mit dem unter
Verwendung eines - Schlüssels die Zündkerze in den Motor einwird. Oberhalb des Teiles
4 ist Zündkerzenkörper mit einer Anzahl runder, wärmeableitender Rippen 5 ausgerüstet,
auf die später noch zurückgekommen wird, und an seinem unteren Endre bildet @er
eine Elektrode 6 oder ist mit einer solchen aus-.
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gerüstet. Der Zündkerzenkörper hat eine zentrale Bohrung 7, in welcher
auf ihrer ganzen Länge eine Isolationshülse 8, vorzugsweise aus Glimmer, vorgesehen
ist. Innerhalb der Hülse 8 und in der Nähe des Teiles 4 des Zündloerzenkörpers ist
ein relativ schwerer Körper 9 aus Kupfer oder einem anderen Metall, welches eine
hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, vorgesehen, und in diesem Körper ist der stabförmige
Teil i oa einer Mittelelektrode i o gasdicht eingebaut. Der Metallkörper 9 ist in
seiner Lage gehalten und gasdicht abgeschlossen, dadurch, daß die Glimmerhülse zwischen
denn Zündkerzenkörper und dem Metallkörper zusammengepreßt wird. Dies kann dadurch
erreicht werden, daß der Zündkerzenkörper zusammengezogen wird.
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Es wird hervorgehoben, daß das Stück;9 relativ kurz und massiv ist
und sich deutlich von einer langen dünnen Hülse unterscheidet und daß es sich vorzugsweise
innerhalb der unteren Hälfte der Zündkerze, in der Nähe des schweren Sechskantteiles
4 des Zündkerzenkörpers, befindet. In dieser Lage dient es dazu, die Wärme von der
Elektrode i o aufzunehmen, dieses Element zu kühlen und diese Wärme durch die Glimmerhülse
auf den Zündkerzenkörper zu leiten, von dem sie durch die Rippen 5 an die Atmosphäre
abgegeben wird. Auf diese Weise bildet der Block 9 tatsächlich einen Damm, welcher
den Hauptteil der Wärme nach der Außenseite der Zündkerze ablenkt und verhindert,
daß sie in den oberen Teil der Zündkerze hinaufsteigt. Fig. 5 zeigt weitere Mittel,
welche verhindern, daß die Wärme nach oben in die Zündkerze hinaufsteigt.
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Eine weitere elektrische Isolation der Zündkerze wird durch eine erste
Gruppe von Glünmerringen i i erreicht, welche zwischen denn Ringe 9 und dem unteren
Ende der Zündkerze eingeschaltet sind, und eine zweite Gruppe von Glimmerringen
12 zwischen dem Ringe 9 und einer Metallscheibe 13, über welche das obere
Ende des Ziindkerzenkörpers sich mit Teil 14 legt, um die Teile in zusammengepreßtem
Zustande festzuhalten: Vorzugsweise, jedoch nicht absolut notwendig; werden die
Metallscheiben 9a und 9b zwischen dem Blocke 9 und den Glimmerscheiben i i
bzw.
12 eingeschaltet. Alle Glimrnerscheiben befinden. sich ganz innerhalb des Zündkerzenkörpers,
und es ist daher kein Nachbearbeiten und Schlichten nötig, nachdem die Teile zusammengebaut
sind.
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Der elektrische Strom wird zu der Mittelelektrode io durch ein mit
Gummi isoliertes Einführungskabel 15 geleitet, welches in das -ob;ere Ende der Zündkerze
hineingeht und mit der Elektrode bei 16 in Kontakt kommt. Um die Zündkerze wasserdicht
zu halten, ist .ein geeignet=es Abdichtungsstück 17 um das Einführungskabel angeordnet
und ist vermittels eines Barüberliegenden Flansches i 8a einer Mutter 18 angepreßt,
welche auf dem oberen, mit Gewinde versehenen Teil des Zündkerzenkörpers aufgeschraubt
ist.
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Wenn notwendig, können zusätzliche Mittel vorgesehen werden, um das
Hinauffiießen der Wärme in die Zündkerze zu verhindern, wo=durch eine unzulässige
Erhitzung der Isolation des Einführungskabels ausgeschlossen wird. Fig.5 zeigt eine
andere Konstruktion, bei der seine Asbestscheibe q.o in der Glimmerhülse 8 in der
Nähe des oberen Endes ioa der Elektrode i o vorgesehen ist. In dieser Konstruktion
wird die elektrische Verbindung vom Einführungskabel zur Elektrode in folgender
Weise gemacht. Zwischen den Glimmiersch,eiben und der Asbestscheibe ist eine Metallscheibe
41 vorgesehen, welche eine Spitze besitzt und sich in das Einführungskabel hineinschiebt.
Ein relativ dünner Draht 42, der unter der. Scheibe 41 liegt, legt sich um die Kante
der Asbestscheibe und steht mit dem oberen Ende der Elektrode in Verbindung.
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In Fig. ia ist eine weitere Konstruktion dargestellt, in der das Einführungskabel
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in die Zündkerze rechtwinklig zu ihrer Hauptachse eingeleitet wird. Diese
Konstruktion unterscheidet sich von derjenigen, welche in Fig, i dargestellt ist,
dadurch, daß sie ein Winkelstück i9 einschließt, dessen seines Ende mit einem Flansch
iga versehen ist, der an die Zündkerze durch die überwurfmutter 2o festgehalten
wird und durch Gewinde am ob=eren Ende des Zündkerz;enkörpers i aufgeschraubt ist.
Das äußere Ende dieses Winkelstückes ist bei i 9b mit Gewinde versehen, und ein
geeignetes Abdichtungsstück 22
wird zwischen dem Winkelstück i 9 und einer
Überwurfmutter 2 i festgehalten, wodurch das Eindringen von Feuchtigkeit in die
Zündkerze verhindert wird.
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Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist in Fig.2 dargestellt,
welche eine andere Form einer abgeschirmten Zündkerze zeigt, bei der das Kabel auch
rechtwinklig eingeführt wird. Die eigentliche Zündkerze ist ähnlich derjenigen,
die in Fig. i dargestellt ist, und unterscheidet sich prinzipiell davon nur in den
Mitteln, welche dazu dienen, den Strom zur Zentralelektrode zu leiten, und in. den
Mitteln zur Isolierung und Abschirmung der Einführung des Kabels.
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Die Zündkerze umfaßt also einen Hauptkörper i, welcher ein Gewindeende
2, einen Abschlußflansch 3, ein Sechskantstiick q., runde, wärmeableitende Rippen
5, Elektrode 6 und eine zentrale Bohrung 7 besitzt. Die Bohrung 7 ist auch mit einer
Glimmerhülse 8: und Gruppen von Glimmerscheiben ii und 12 ausgerüstet; die letzteren
sind innerhalb der Hülse 8, Kober- und unterhalb eines die Wärme absiorbierenden
und fortleitenden Stückes 9 aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material angeordnet,
und das Metallstück 9 wird innerhalb der Hülse 8 gasdicht gehalten, wie dies im
vorangehenden im Zusamm@enhange mit Fig. i beschrieben worden. ist.
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Es hat sich gezeigt, daß Glimmer die beste Isolation für Flugzeugzündkerzen
ergibt, aber bisher hatte man große Schwierigkeiten in der Herstellung von Flugzeugzündkerzen
mit rechtwinkligem Kabelanschluß, infolge der Tatsache, daß scharf geknickte Isolierhülsen
in Glimmer nicht leicht hergestellt werden können. Dies hat bisher zu großen, komplizierten.
und teueren Konstruktionen geführt, die nicht vollständig befriedigten. Nun sind
Mittel gefunden worden, durch die ein scharfer rechter Winkel mit einem elektrischen
Leiter gemacht und gleichzeitig doch die erwünschte Glimmeris,olation verwendet
werden kann. Dies ist dadurch erreicht worden, daß die zueinander rechtwinklig stehenden
Teile des Leiters durch getrennte Glimmerhülsen eingeschlossen werden, von denen
eine radial in eine Öffnung in der Wand der andern Hülse hineinragt.
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Gemäß Fig. 2 wird die Mittelelektrode i o in dem Ringe 9 festgehalten,
und die elektrische Verbindung mit ihrem oberen Ende wird durch einen Stab 23 hergestellt,
welcher einen Bund 23a besitzt, der sich gegen seinen auf dem oberen Ende der Elektrode
befindlichen Federring 2q. anlegt. Eine Glimmerhülse 25 umgibt diesen Stab und geht
durch eine Büchse 26, welche über dem umgebogenen Ende 14 des Zündkerzenkörpfers
i sitzt. Eine metallische Überwurfmutter 27, welche auf dem oberen Ende des Zündkerzenkörpers
aufgeschraubt ist, besitzt einen. Flansch 27a, der sich über einen Flansch 26a der
Büchse 26 legt, wodurch die letztere auf dem Zündkerzenkörper festgehalten wird.
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Ein metallisches Abschirmgehäuse 28 ist auf die Büchse 26 aufgeschraubt,
und der Hauptteil desselben ist rechtwinklig zur Achse des j Zündkerzenkörpers i
angeordnet. Dies-es Gehäuse ist mit runden, wärmeabgebenden Rippen
29
versehen, ähnlich den Rippen 5, und an seinem äußeren Ende ist dasselbe mit Gewinde
ausgerüstet (s. Teil3o@. Innerhalb der Bohrung 28R dieses Gehäuses 28 ist eine Isolationshülse
31 aus Glimmer eingebaut, und in der letzteren befindet sich eine öffnung 31z1,
durch welche die Hülse 25 hindurchgeht. Das obere Ende des Stabes 23 ist in ein
Verbindungsstück 32 eingeschraubt, welches sich innerhalb der Hülse 31 befindet,
wovon noch später die Rede sein wird.
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Der Hochspannungsstrom wird durch ein mit Gummi isoliertes Kabel
33 in die Zündkerze geleitet, welches in das Gehäuse 28 und die Isolationshülse
31 hineinragt und an dessen innerem Ende eine mit einer Rinne versehene metallische
Scheibe 34 befestigt ist, mit der das Kabel in elektrischer Verbindung steht, wie
später noch beschrieben wird. Eine Spiralfeder 35, «-elche zwischen dzr Scheibe
34 und dem Kontaktstück 32 eingeschaltet ist, dient als elektrischer Leiter und
vervollständigt den Kreislauf.
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Zwischen der Hülse 31 und dem Kabel 33 und von der Scheibe 34 bis
zum Gewindeende 3o des Gehäuses 28 befindet sich eine Isolationsbüchse 36, die vorzugsweise
auseiner Zusammensetzung von Glimmer und Bakelit hergestellt ist. Außerhalb der
Zündkerze ist das Kabel 33 von einem metallischen Geflecht 37 umgeben, mit
der eine Büchse 38 verbunden ist, welche einen Flansch 38' besitzt. Um eine
wasserdichte Verbindung zu erhalten, ist ein geeignetes Abdichtungsstück 39 zwischen
dem Flansche 38' und dem konkaven Ende der Büchse 36 eingeschaltet. Eine
fJberwurfmutter 40, «-elche auf dem Endteil 3o des Gehäuses aufgeschraubt ist, greift
über den Flansch 38R der Büche 38 und dient dazu, die Teile so zusammenzuziehen,
daß ein wasserdichter Abschluß entsteht.
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Um das Kontaktstück 32 in der Büchse 31 zu sichern, ist das Kopfstück
32R dieses Kontaktstückes geschlitzt, wie bei 32-Y (s. Fig.3) ersichtlich ist, und
eine Schraube 32r' wird hineingeschraubt, um die beiden Teile des Kopfes auseinanderzupressen,
wodurch sie sich an die innere Wand der Büchse 31 anlegen, die dadurch an die Wand
der Bohrung 28R gedrückt wird.
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Die Scheibe 34. wird an das Kabel 33 folgendermaC,en befestigt. Die
Scheibe hat ein zentrales Loch 3.1R, eine Ringnut 34b und radial verlaufende Schlitze
34d Lind 34z' (s. Fig.4). Das Kabe133, welches aus einer Anzahl von Drahtlitzen
besteht, die von deiner geeigneten Gummiisolation umgeben sind, wird durch das Loch
3.1R der Scheibe 3.1 hindurchgeführt. Die Drahtlitzen werden dann in zwei Gruppen
gespalten, von denen die eine nach oben durch den Schlitz 3.1c geführt und dann
mehrere Male in der Ringnut 3 b herumewickelt wird. Die zweite Gruppe 4
1
Drähte wird abwärts durch den Schlitz 34a geführt und dann in der Ringnut
34b mehrere Male in einer Richtung herumgewickelt, die derjenigen der ersten Gruppe
entgegengesetzt ist. Dadurch erreicht man einen sehr sicheren und innigen Kontakt
ohne Verwendung von Lötmaterial.
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Die ganze Zündkerze und das Einführungskabel sind vollständig in Glimmer
isoliert; solche Zündkerzen sind gegen Radioausrüstungen abgeschirmt, dadurch, daß
sie mit Metall vollständig überdeckt sind, welches an das Gehäuse des Verbrennungsmotors
geerdet ist; der relativ große Kriechweg wird eingehalten, welcher durch den gebrochenen
Pfeil/ angedeutet ist, und die gewünschte rechtwinklige Einführung des Kabels ist
erreicht worden, ohne die Gesamthöhe der - Zündkerze wesentlich zu erhöhen.
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Bei den bisherigen Zündkerzen wird die Mittelelektrode mit den Glimmerringen
gewöhnlich zusammengebaut; dies gibt keine befriedigende Lösung, da die hohen Temperaturen
der Zentralelektrode, welche die überhitzung der Glimmerrmge verursachen, ein Versagen
der Zündkerze bewirken, da die Niederschläge geschmolzen werden, welche sich auf
den Glimmerscheiben als Folge der Verwendung von metallischen Materialien im Brennstoff
zur Verhütung des Motorklopfens bilden.
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Durch diese verbesserte Konstruktion werden die Glimmerscheiben auf
der Zylinderseite durch den Zündkerzenkörper getragen und berühren die Mittelelektrode
nicht; sie werden besser gekühlt, da sie guten Kontakt mit der zylindrischen Wand
und dein Zündkerzenkörper haben, der die Wärme durch die Rippen g ableitet.
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Die wichtigsten Vorteile dieser neuen Kerzen sind folgende: 1. Der
Glimmer steht auf der Zylinderseite der Zündkerze von der Mittelelektrode ab, ist
deren Temperaturen nicht ausgesetzt und wird durch die Rippen 5 gekühlt.
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2. Dadurch, daß das Hochspannungskabel im Inneren der Zündkerze mit
der Mittelelektrode verbunden wird und daß das genannte Hochspannungskabel durch
das Abdichtungsstück 17 abgeschlossen wird, wird die Zündkerze vollständig wasserdicht.
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3. Dadurch, daß das Abschirmgeflecht mit der Überwurfmutter 18 in
Verbindung steht, erhält man eine Abschirmung für Zündkerze und Zündkabel.
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4. Die Herstellung der Zündkerze ist zu geringem Preise und schnell
möglich, da es nicht notwendig ist, die Glimmerscheiben zu bearbeiten.