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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Entladungsröhre, und bezieht sich im besonderen auf eine Entladungsröhre,
die geeigneterweise für eine in Reihe geschaltete
Zündvorrichtung in Kraftfahrzeugmotoren verwendet wird.
Beschreibung des Standes der Technik
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Eine Zündvorrichtung C für Kraftfahrzeugmotoren, wie in Fig. 3
gezeigt ist, wurde in den letzten Jahren bekannt. In dieser
Zündvorrichtung (wie in der Veröffentlichung des japanischen
Patents Nr. Showa 51-32180 beschrieben ist), die im
allgemeinen als ein in Reihe geschalteter Elektrodenabstand bezeichnet
wird, ist in Reihe mit einer Zündkerze 1 vorgesehen ist, um zu
verhindern, daß die Zündkerze 1 hinsichtlich des Anhaftens von
Kohlenstoff glimmt, und wodurch die Zündeinstellung konstant
gehalten wird. Es wird daran gedacht, den in Reihe
geschalteten Elektrodenabstand S mit einer sogenannten Entladungsröhre
2 zu bilden, die mit einem Inertgas abgeschlossen ist und an
die eine Spannung zwischen Elektroden an jedem Ende der Röhre
angelegt wird, um eine Entladung zu bewirken.
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Fig. 4 zeigt eine oben erwähnte herkönimliche Entladungsröhre
2, die in einer Zündkerzenkappe (nicht gezeigt) eingebaut ist,
die abnehnibar an der Zündkerze 1 angebracht ist. Die
Entladungsröhre 2 weist ein Gehäuse 3 als eine hohlzylindrische
Isolierröhre auf, die aus Keramik gebildet ist. Das Gehäuse 3
besteht aus einem Körperabschnitt 3a, der an einem Ende nach
innen abgeschlossen ist und dessen anderes Ende offen ist, und
besteht aus einem Abdeckungsabschnitt 3b, der luftdicht auf
das offene Ende des Körperabschnitts 3a angepaßt ist. An jedem
Ende des Gehäuses 3 sind Öffnungen 4 ausgebildet, in die ein
Paar gelochter Rogowskii-Elektroden 6 oder sogenannter
Flanschelektroden einander angepaßt sind und mit einem
vorgegebenen Abstand zueinander vorstehen, d.h., ein in Reihe
geschalteter Elektrodenabstand S wird innerhalb des Gehäuses 3
zwischen den gegenüberliegenden Enden der Elektroden
geschaffen. Der Basisabschnitt 6a der Flanschelektrode 6 ist an einer
Elektrodenkappe 5 befestigt, die die Öffnung 4 abdeckt. Eine
der Elektrodenkappen 5 ist mit einem abgedichteten Rohr 7
befestigt, durch das ein Inertgas, wie z.B. Argon eingefüllt
wird, und verschlossen wird.
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In der herkömmlichen Entladungsröhre 2, wie oben erläutert,
sind das Paar Elektroden 6, die hermetisch an das Gehäuse 3
angepaßt sind, in ihrer Form gleich, so daß die
Entladungsröhre selbst kein Richtvermögen hat. Wenn somit eine Spannung
über die Elektroden 6 angelegt wird, wobei eine Elektrode als
Anode und die andere als Kathode ausgewählt wird, tritt eine
Entladung zwischen den Enden 6b oder Innenenden der Elektroden
6, d.h., in dem in Reihe geschalteten Elektrodenabstand S,
auf. Die Entladungsspannung in dem in Reihe geschalteten
Elektrodenabstand S wird auf einem relativ hohen Pegel gehalten,
um die Elektroden der Zündkerze 1 nach der Entladung mit der
hohen Spannung zu beaufschlagen, so daß eine Zündspannung, die
durch die Zündvorrichtung C erforderlich ist, erzeugt werden
kann, ohne daß sie durch Kohlenstoff, der an der Zündkerze 1
anhaftet, beeinflußt wird.
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Da jedoch in der obigen herkömmlichen Entladungsröhre 2 das
Paar Flanschelektroden 6 in das Gehäuse 3 zueinander mit einem
vorgegebenen Elektrodenabstand zwischen ihnen vorstehen, ist
der Innenraum des Gehäuses 3 größer als der Entladungsraum
zwischen den Elektrodenenden 6b. Das wiederum macht die
Entladungsröhre 2 groß, und deshalb verhindert die Zündkerzenkappe,
die die Entladungsröhre 2 beinhaltet, die Größe der
Zündvorrichtung zu vermindern.
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Ein anderes Problem besteht darin, daß, während man davon
ausgeht,
daß die Entladung theoretisch zwischen den
Elektrodenenden 6b auftritt, dessen Abstand am kürzesten ist, es seltene
Fälle gibt, wo die Entladung nicht zwischen den
Elektrodenenden 6b, sondern zwischen den Basisabschnitten 6a auftritt. Ein
solcher unstabiler Entladungsdurchgang in der Entladungsröhre
2 hat eine unstabile Entladungsspannung zur Folge, die
wiederum ein Problem in sich birgt, daß die Zündvorrichtung C in
einigen Fällen nicht in der Lage ist, die erforderliche
Zündspannung zu erreichen.
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Aus der US-PS-3 898 533 ist eine Entladungsröhre bekannt, die
ein Isoliergehäuse aufweist, in dem Inertgas verschlossen ist.
Das Isoliergehäuse weist ein Paar Elektroden auf, von denen
eine als eine Anodenelektrode und die andere als eine
Kathodenelektrode wirkt. Eine der Elektroden hat die Form eines
Flansches, und die andere ist als ein Stab ausgebildet. An die
Elektroden wird eine Spannung angelegt, um eine Entladung
zwischen dem Paar von gegenüberliegenden Elektroden zu bewirken.
Beide Elektroden haben die gleiche Entladungsfläche, und ein
Isolierabstandshalter ist vorgesehen, um den Raum zu
definieren, in der die Entladung auftreten kann.
Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Erfindung wurde mit Hinblick auf die Überwindung der
zuvor erläuterten Nachteile ausgeführt. Ein primäres Ziel der
Erfindung ist es, eine Entladungsröhre zu schaffen, deren
Größe reduziert werden kann, um die Größe der Zündkerzenkappe,
die die Entladungsröhre aufnimmt, zu reduzieren, wodurch eine
Reduzierung der Gesamtgröße der Zündvorrichtung ermöglicht
wird. Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine
Entladungsröhre zu schaffen, die die Entladungsstrecke darin
stabilisieren, kann um die Entladungsspannung zu jeder Zeit stabil zu
halten.
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Um die obigen Ziele zu erreichen, umfaßt die Entladungsröhre
entsprechend dieser Erfindung: eine Isolierröhre, in der
Inertgas verschlossen ist, wobei die Isolierröhre als ein
Zylinder ausgebildet ist, dessen eines Ende offen ist und dessen
anderes verschlossen ist; und ein Paar Elektroden, von denen
eine als eine Anodenelektrode und die andere als eine
Kathodenelektrode wirkt, wobei die Anodenelektrode als eine
Flanschelektrode ausgebildet ist und die Kathodenelektrode als
eine Stabelektrode ausgebildet ist, wobei die Flanschelektrode
hermetisch an das offene Ende der Isolierröhre angepaßt ist,
wobei die Stabelektrode in dem verschlossenen Ende der
Isolierröhre eingebettet ist, so daß die vordere Endfläche der
Stabelektrode dem Inneren der Isolierröhre gegenüberliegt,
wobei an die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode eine
Spannung angelegt wird, um eine Entladung zwischen dem Paar
gegenüberliegenden Elektroden zu bewirken.
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In dieser Erfindung ist die Isolierröhre als ein Zylinder mit
einem offenen Ende und einem verschlossenen Ende ausgebildet.
Die Anodenelektrode ist als eine Flanschelektrode und die
Kathodenelektrode als eine Stabelektrode ausgebildet. Die
Flanschelektrode ist hermetisch an das offene Ende der
Isolierröhre angepaßt, während die Stabelektrode in dem
verschlossenen Ende der Isolierröhre eingebettet ist, so daß die
vordere Endfläche der Stabelektrode dem Inneren der
Isolierröhre gegenüberliegt. Mit dieser Anordnung bildet der Raum
zwischen dem vorderen Ende der Stabelektrode und dem Innenende
der Flanschelektrode einen sogenannten Entladungsraum. Da kein
überschüssiger Raum in der Isolierröhre über den
Entladungsraum hinaus besteht, kann die Entladungsröhre selbst in ihrer
Größe minimiert werden.
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Wegen dieses Aufbaus werden Elektronen während der
Entladungserscheinung nur von dem vorderen Ende der Stabelektrode
emittiert und erreichen das Innenende der Flanschelektrode. Die
emittierte Elektronenbahn oder Entladungsstrecke kann daher
stabilisiert werden, wodurch eine stabile Entladungsspannung
abgesichert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer
Entladungsröhre entsprechend dieser Erfindung;
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer anderen
Ausführungsform dieser Erfindung;
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Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild einer
Zündvorrichtung mit in Reihe geschaltetem Elektrodenabstand; und
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen
Entladungsröhre.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Die Ausführungsformen dieser Erfindung werden unter Bezugnahme
auf die Fig. 1 und 2 beschrieben, wobei die Bauteile, die
identisch zu jenen der herkömmlichen Entladungsröhre sind, mit
gleichen Bezugszeichen versehen wurden.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Entladungsröhre 2
entsprechend dieser Erfindung. Bei einem Gehäuse 3 als eine
Keramikisolierröhre ist ein Ende offen und das andere verschlossen
und ist als Hohlzylinder ausgebildet. Das offene Ende ist mit
einer Elektrodenkappe 5 abgedeckt. Eine gelochte
Rogowskii-Elektrode 6 oder sogenannte Flanschelektrode, dessen
Basisabschnitt 6a an der Elektrodenkappe 5 befestigt ist, ist
hermetisch in das offene Ende mittels Lötmittel 8 eingepaßt.
Ein kleiner Spalt ist zwischen der Außenfläche der Elektrode 6
und der Innenwandfläche des Gehäuses 3 ausgebildet, so daß die
Elektrode 6 das Gehäuse 3 nur an dem Basisabschnitt 6a, der
die Öffnung abdichtet, kontaktiert.
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Das verschlossene Ende des Gehäuses 3 ist einstückig mit einem
Elektrodenhalter 3c ausgebildet, der eine schmale
Stabelektrode 9 aufweist, die so in dem Halter eingebettet ist, daß die
vordere Endfläche 9b der Stabelektrode 9 dem Inneren des
Gehäuses 3 gegenüberliegt. Die
Stabelektrode 9 ist vorzugsweise aus solchen Materialien, wie
z.B. einer Ni-Fe-Legierung oder einer Co-Ni-Fe-Legierung
ausgebildet, die immer den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
wie Keramik hat, welches das Gehäusematerial ist, und dessen
Durchmesser im Bereich von 1 bis 3 mm liegt. Der
Basisabschnitt der Stabelektrode 9 ist als eine Elektrodenplatte 9a
ausgebildet, die hermetisch mit der Endfläche des
Elektrodenhalters 3c mittels des Lötmittels 8 verbunden ist.
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Mit 7 ist ein abgedichtetes Rohr bezeichnet, durch das ein
Inertgas, wie z.B. Argon, in das Gehäuse 3 eingefüllt wird.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Erfindung beschrieben.
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In dieser Ausführungsform ist die Entladungsröhre 2 der obigen
Konstruktion in die Zündkerzenkappe eingebaut, um einen in
Reihe geschalteten Elektrodenabstand in Reihe mit der
Zündkerze zu bilden. Der in Reihe geschaltete Elektrodenabstand in
der Zündvorrichtung verhindert, daß die Zündkerze glimmt, was
hinsichtlich anhaftenden Kohlenstoffs auftreten kann, wodurch
die Zündeinstellung konstantgehalten werden kann. In der
Entladungsröhre 2 wird die gelochte Rogowskii-Elektrode 6 als
Flanschelektrode als eine Anode verwendet, und die
Stabelektrode 9 als Kathode verwendet.
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Wenn unter diesen Umständen eine Entladung auftritt, werden
Elektronen von der Stabelektrode 9 emittiert. Da, wie zuvor
erläutert, die Stabelektrode 9 in dem Elektrodenhalter 3c
eingebettet ist, wobei nur die vordere Endfläche 9b dem Inneren
des Gehäuses 3 gegenüberliegt, werden Elektronen von der
vorderen Endfläche 9b der Stabelektrode 9 freigegeben und
erreichen das Elektrodenende 6b der gelochten Rogowskii-Elektrode
6. Das stabilisiert die Elektronenemissionsbahn oder die
sogenannte Entladungsstrecke während der Entladungserscheinung,
was wiederum die Entladungsspannung sehr stabil hält. Die
stabilisierte
Entladungsspannung schafft zu jeder Zeit eine
notwendige Zündspannung für die Zündvorrichtung.
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Weiterhin ist die Anodenelektrode die gelochte
Rogowskii-Elektrode 6, die als sogenannte Flanschelektrode
dient und ist in das offene Ende des Gehäuses mit einem
kleinen Zwischenraum zwischen der Innenwandfläche des Gehäuses und
der Elektrode eingepaßt. Die Kathodenelektrode ist die
Stabelektrode 9, die in dem abgeschlossenen Endabschnitt des
Gehäuses 3 eingebettet ist, so daß nur die vordere Endfläche 7b
der Stabelektrode 9 dem Inneren des Gehäuses 3 gegenüberliegt.
In diesem Aufbau tritt die Entladung zwischen der vorderen
Endfläche 9b der Stabelektrode 9 und dem inneren
Elektrodenende 6b der gelochten Rogowskii-Elektrode 6 auf. Dieser
Elektrodenabstand bildet den sogenannten Entladungsraum. In dieser
Ausführungsform gibt es keinen anderen Raum, der in dem
Gehäuse 3 ausgebildet ist, als den Entladungsraum. Das bedeutet,
daß der Raum in dem Gehäuse 3 der Entladungsröhre 2 nur als
Entladungsraum verwendet wird, wodurch ermöglicht wird, daß
die Entladungsröhre 2 in der Größe reduziert werden kann. Dies
wiederum gestattet eine Verminderung der Größe der
Zündkerzenkappe, die die Entladungsröhre 2 beinhaltet, und daher der
gesamten Zündvorrichtung. Da der Innenraum des Gehäuses 3 nur
als Entladungsraum verwendet wird, ist die Menge von Inertgas,
die in das Gehäuse 3 eingefüllt wird, minimal, wodurch die
Gesamtherstellungskosten der Entladungsröhre 2 vermindert
werden.
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Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Die
Anodenelektrode, die in das offene Ende des Gehäuses 3
eingepaßt ist, ist eine Flanschelektrode 11 statt der gelochten
Rogowskii-Elektrode 6. Die Flanschelektrode 11 ist in der
Mitte des Endes innerhalb des Gehäuses 3 mit einer Gasbohrung
10 ausgebildet, die mit dem Gasabdichtungsrohr 7 kommuniziert.
Hinsichtlich der anderen Gegebenheiten, ist diese
Ausführungsform zu der vorhergehenden gleich.
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Diese Ausführungsform verwendet eine Flanschelektrode als
Anodenelektrode statt der Rogowskii-Elektrode, in der eine große
Anzahl von Löchern ausgebildet sind. Das erleichtert die
Herstellung und vermindert die Kosten. Das elektrische Feld
konzentriert sich um die Gasbohrung 10, die an dem Elektrodenende
in dem Gehäuse 3 ausgebildet ist, wodurch weiterhin die
Entladungsstrecke zwischen der Stabelektrode 9 als Kathode und der
Flanschelektrode als Anode stabilisiert wird.
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Die strukturellen Merkmale und Vorteile dieser Erfindung
können wie folgt zusammengefaßt werden. Die Isolierröhre ist
als ein Zylinder ausgebildet, dessen eines Ende offen und
dessen anderes verschlossen ist. Die Anodenelektrode ist als eine
Flanschelektrode ausgebildet, während die Kathodenelektrode
als eine Stabelektrode ausgebildet ist. Die Flanschelektrode
ist hermetisch in das offene Ende der Isolierröhre eingepaßt,
und die Stabelektrode ist in den abgeschlossenen Endabschnitt
der Isolierröhre eingebettet, so daß dessen Vorderende dem
Inneren der Isolierröhre gegenüberliegt. In diesem Aufbau
bildet der Raum zwischen den inneren Enden der Stabelektrode und
der Flanschelektrode einen sogenannten Entladungsraum, wo eine
Entladung auftritt. Kein überschüssiger Raum gegenüber dem
Entladungsraum ist innerhalb der Isolierröhre ausgebildet. Mit
anderen Worten, der Raum in der Isolierröhre wirkt nur als
Entladungsraum. Daher kann die Entladungsröhre selbst in der
Größe vermindert werden, was eine Größenverminderung der
Zündkerzenkappe, die die Entladungsröhre beinhaltet, und auch für
der Zündvorrichtung als Ganzes zu ermöglicht.
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Während der Entladungserscheinung werden Elektronen nur von
dem vorderen Ende der Stabelektrode emittiert, um das innere
Ende der Flanschelektrode zu erreichen. Als ein Ergebnis kann
die Bahn der emittierten Elektronen oder die Entladungsstrecke
stabilisiert werden, was die Entladungsspannung sehr stabil
macht. Die stabilisierte Entladungsspannung sichert immer eine
notwendige Zündspannung für die Zündvorrichtung ab.